CN105566570A - 一种利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法，包括：利用氢氧化钠配制丙烯酸钠水溶液；将玉米全粉和水加热糊化，冷却；加入溶有交联剂的丙烯酸钠溶液，搅拌并通氮排氧后，加入引发剂，升温反应，冷却；用氢氧化钠中和，待溶液pH值调至7后，离心分离，洗涤，干燥；待干燥至含水量不超过5％时，分割，烘干，粉碎，过150目筛，包装。本发明制备的高分子吸水树脂具有极佳的吸水性和保水性，吸水倍数≥450，保水量≥40，作为土壤的改良剂和保水剂，既改善土壤的团粒结构，又提高肥效、药效，增强抗旱能力；本发明开拓了玉米的利用价值，且该方法简单易控制，造价低，可应用于规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及高吸水性树脂技术领域，具体是一种利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法。
背景技术
高吸水性树脂是自20世纪60年代开始发展起来的含有强亲水基团的新型高分子材料。它作为一种新型的功能高分子材料，自诞生以来一直受到广泛的关注，其强亲水性基团和交联度，通过水合作用能吸收其自身质量数百倍甚至上千倍的水而溶胀呈凝胶状，在一定的压力下水不会析出，凝胶物干燥后可以恢复其吸水性能，高吸水性树脂的吸水原理如图1所示。
目前已研究出三类高吸水树脂，即淀粉系、纤维素系和合成树脂系。淀粉系高吸水树脂虽然吸水倍率较高，但制备工艺复杂，原料价格较高，产品耐热性能差，易腐烂变质，难以长期保存。合成树脂系高吸水树脂聚合工艺简单，单体转化倍率高，但是生物降解性差，在农田中长期使用易造成土壤污染。纤维素系高吸水树脂制备工艺简单，原料来源丰富，可不断再生，价格低廉，本身具有很多优点，无毒且能被微生物分解，可减少对环境的污染，其优良的耐盐性是淀粉系和合成树脂系所不及的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法，为玉米的深加工与应用开辟了一条途径。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法，步骤如下：
(1)将120-240g的丙烯酸溶解于50-150ml水中，得到丙烯酸水溶液；
(2)将50-100g氢氧化钠溶解于150-250ml水中，得到氢氧化钠水溶液；
(3)将氢氧化钠水溶液缓慢加到丙烯酸水溶液中，配制成中和度为70-90％的丙烯酸钠水溶液备用；
(4)将4-12g玉米全粉及50-100ml水加到三口烧瓶或烧杯中，在70-80℃温度下糊化0.8-1.2h，降温至40-50℃；
(5)加入溶有0.02-0.05g交联剂的中和度为70-90％的丙烯酸钠溶液，搅拌并通氮排氧30min后，加入0.1-0.3g引发剂，升温至55℃反应5h，冷却至室温；
(6)采用氢氧化钠来中和步骤(5)的溶液，待溶液的pH值调至7后，利用离心机在3000r/min速度下离心5min，再用蒸馏水洗涤5min，干燥；
(7)待干燥至含水量不超过5％时，分割成小块，再在70-120℃温度下烘干，粉碎，过150目筛，包装。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(1)和(2)中的水为去离子水，所述步骤(4)中的水为蒸馏水。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(3)中，丙烯酸钠水溶液的中和度为80％。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(4)中，糊化温度为75℃，糊化时间为1h。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(5)中，交联剂的用量为0.04g，引发剂的用量为0.2g。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(5)中，交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过硫酸钾。
作为本发明进一步的方案：所述步骤(6)中，离心机为工业用离心机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的高分子吸水树脂具有极佳的吸水性和保水性，吸水倍数≥450，保水量≥40；作为土壤的改良剂和保水剂，它既可以改善土壤的团粒结构，增加土壤的透气性和透水性，缩小土壤的昼夜温差，同时又能吸收肥料、农药，防止肥料、农药以及水土流失，并使肥料、农药、水缓慢放出，提高肥效、药效，大大增强了土壤作物的抗旱能力，尤其它的保水性能可持续多年；本发明开拓了玉米的利用价值，为玉米的深加工与应用开辟了一条途径，在尾矿库方面将重金属全部提取后加入高分子吸水树脂，可实现复垦耕地、绿化、植树造林、沙土化改造，达到重金属污染治理目的，同时也可用于粉煤灰堆积场的污染治理，治理后并可实现复耕，为企业创收丰厚利润；该方法简单易控制，具有造价低的优点，可应用于规模化生产。
附图说明
图1是高分子吸水树脂的吸水原理图；
图2是利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法，步骤如下：
(1)将120g的丙烯酸溶解于50ml去离子水中，得到丙烯酸水溶液；
(2)将50g氢氧化钠溶解于150ml去离子中，得到氢氧化钠水溶液；
(3)将氢氧化钠水溶液缓慢加到丙烯酸水溶液中，配制成中和度为75％的丙烯酸钠水溶液备用；
(4)将4g玉米全粉及50ml蒸馏水加到三口烧瓶中，在80℃温度下糊化1h，降温至40℃；
(5)加入溶有0.024g交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的中和度为75％的丙烯酸钠溶液，搅拌并通氮排氧30min后，加入0.192g引发剂过硫酸钾，升温至55℃反应5h，冷却至室温；
(6)采用氢氧化钠来中和步骤(5)的溶液，待溶液的pH值调至7后，利用工业用离心机在3000r/min速度下离心5min，再用蒸馏水洗涤5min，干燥；
(7)待干燥至含水量不超过5％时，分割成小块，再在70℃温度下烘干，粉碎，过150目筛，包装。
实施例2
本发明实施例中，一种利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法，步骤如下：
(1)将120g的丙烯酸溶解于100ml去离子水中，得到丙烯酸水溶液；
(2)将50g氢氧化钠溶解于150ml去离子水中，得到氢氧化钠水溶液；
(3)将氢氧化钠水溶液缓慢加到丙烯酸水溶液中，配制成中和度为75％的丙烯酸钠水溶液备用；
(4)将10g玉米全粉及100ml蒸馏水加到三口烧瓶中，在80℃温度下糊化1h，降温至50℃；
(5)加入溶有0.05g交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的中和度为75％的丙烯酸钠溶液，搅拌并通氮排氧30min后，加入0.2g引发剂过硫酸钾，升温至55℃反应5h，冷却至室温；
(6)采用氢氧化钠来中和步骤(5)的溶液，待溶液的pH值调至7后，利用工业用离心机在3000r/min速度下离心5min，再用蒸馏水洗涤5min，干燥；
(7)待干燥至含水量不超过5％时，分割成小块，再在70℃温度下烘干，粉碎，过150目筛，包装。
实施例3
本发明实施例中，一种利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法，步骤如下：
(1)将240g的丙烯酸溶解于150ml去离子水中，得到丙烯酸水溶液；
(2)将100g氢氧化钠溶解于250ml去离子水中，得到氢氧化钠水溶液；
(3)将氢氧化钠水溶液缓慢加到丙烯酸水溶液中，配制成中和度为75％的丙烯酸钠水溶液备用；
(4)将12g玉米全粉及150ml蒸馏水加到烧杯中，在80℃温度下糊化1h，降温至40℃；
(5)加入溶有0.024g交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的中和度为75％的丙烯酸钠溶液，搅拌并通氮排氧30min后，加入0.192g引发剂过硫酸钾，升温至55℃反应5h，冷却至室温；
(6)采用氢氧化钠来中和步骤(5)的溶液，待溶液的pH值调至7后，利用工业用离心机在3000r/min速度下离心5min，再用蒸馏水洗涤5min，干燥；
(7)待干燥至含水量不超过5％时，分割成小块，再在120℃温度下烘干，粉碎，过150目筛，包装。
本发明制备的高分子吸水树脂具有极佳的吸水性和保水性，吸水倍数≥450，保水量≥40；作为土壤的改良剂和保水剂，它既可以改善土壤的团粒结构，增加土壤的透气性和透水性，缩小土壤的昼夜温差，同时又能吸收肥料、农药，防止肥料、农药以及水土流失，并使肥料、农药、水缓慢放出，提高肥效、药效，大大增强了土壤作物的抗旱能力，尤其它的保水性能可持续多年；本发明开拓了玉米的利用价值，为玉米的深加工与应用开辟了一条途径，在尾矿库方面将重金属全部提取后加入高分子吸水树脂，可实现复垦耕地、绿化、植树造林、沙土化改造，达到重金属污染治理目的，同时也可用于粉煤灰堆积场的污染治理，治理后并可实现复耕，为企业创收丰厚利润；该方法简单易控制，具有造价低的优点，可应用于规模化生产。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将120-240g的丙烯酸溶解于50-150ml水中，得到丙烯酸水溶液；
(2)将50-100g氢氧化钠溶解于150-250ml水中，得到氢氧化钠水溶液；
(3)将氢氧化钠水溶液缓慢加到丙烯酸水溶液中，配制成中和度为70-90％的丙烯酸钠水溶液备用；
(4)将4-12g玉米全粉及50-100ml水加到三口烧瓶或烧杯中，在70-80℃温度下糊化0.8-1.2h，降温至40-50℃；
(5)加入溶有0.02-0.05g交联剂的中和度为70-90％的丙烯酸钠溶液，搅拌并通氮排氧30min后，加入0.1-0.3g引发剂，升温至55℃反应5h，冷却至室温；
(6)采用氢氧化钠来中和步骤(5)的溶液，待溶液的pH值调至7后，利用离心机在3000r/min速度下离心5min，再用蒸馏水洗涤5min，干燥；
(7)待干燥至含水量不超过5％时，分割成小块，再在70-120℃温度下烘干，粉碎，过150目筛，包装。
2.根据权利要求1所述的利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法，其特征在于，所述步骤(1)和(2)中的水为去离子水，所述步骤(4)中的水为蒸馏水。
3.根据权利要求1所述的利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，丙烯酸钠水溶液的中和度为80％。
4.根据权利要求1所述的利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，糊化温度为75℃，糊化时间为1h。
5.根据权利要求1所述的利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，交联剂的用量为0.04g，引发剂的用量为0.2g。
6.根据权利要求1所述的利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过硫酸钾。
7.根据权利要求1所述的利用玉米全粉制备高分子吸水树脂的方法，其特征在于，所述步骤(6)中，离心机为工业用离心机。
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