CN106117443A - 淀粉接枝丙烯酸丙烯酰胺的三元共聚物树脂的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种淀粉接枝丙烯酸丙烯酰胺的三元共聚物树脂的合成方法，包括如下步骤：将淀粉乳溶液搅拌成悬浮液后，水浴加热糊化至透明；待所得的乳化液冷却至50℃后，加入引发剂，搅拌35min；将已被氢氧化钠中和的丙烯酸溶液和丙烯酰胺溶液、适量的交联剂慢慢滴入，搅拌反应3h；待物质充分反应后，将产物用无水乙醇沉淀，用丙酮洗涤，抽滤、干燥、剪碎，继续干燥，磨成粉末，得成品。本发明利用水溶液法合成目标产物，通过最佳制备条件的设置，保证了所得树脂可高效的应用在实际使用中，达到更高的转化效率的最优的产品性能，经检测所制得的树脂吸水性最高，其吸收去离子水倍率可达到930g/g，吸收生理盐水倍率75g/g。

Description

淀粉接枝丙烯酸丙烯酰胺的三元共聚物树脂的合成方法

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种淀粉接枝丙烯酸丙烯酰胺的三元共聚物树脂的合成方法。

背景技术

高吸水性树脂(Super Absorbent Polymer简称SAP)是一种新型吸水材料，与传统的吸水材料不同，传统的吸水材料(例如棉花、海绵等)主要是基于疏松多孔的物理结构，使其拥有高吸水的性质。而SAP树脂主要是由于具有低交联的三维空间网络结构和自身含有大量的强亲水性基团，使其能够吸收比本身质量大千百倍的水分，吸水后使紧密的三维网状结构，溶胀形成凝胶状，它不溶于水和有机溶剂，水分不易流失，致使其具有较强的保水性。

SAP树脂的高吸水和强保水性能决定了它的广泛用途。吸水性主要体现在卫生及医疗用品上，生活中使用比较普遍的尿不湿、尿布、医用药棉、医用床垫、缓释性药物等；SAP树脂吸水后形成的一种柔软的凝胶状物质，对人体无伤害，并且起到抗凝血作用，这些都是SAP树脂应用比较成熟的领域，也是目前最大的应用市场，在建筑行业可以作为隔水、止水材料及隔水层的制作。SAP树脂的保水性主要为农林园艺的保水、土壤的改良剂、农作物的保鲜、农药化肥的缓释剂，尤其在防风固土、沙漠化治理、植树造林方面有着广泛应用。还可用于油田开采，油田开采中加入SAP树脂将油中的水分吸收，并且沉降到油下，有利于石油的开采。另外在经纱上浆中也有实际应用，对纺织工业经纱上浆领域来说，可提高淀粉使用价值，用于疏水性纤维上浆，部分代替或全部代替合成浆料。对于淀粉系SAP树脂，具有很好的吸附能力，可以用作处理重金属物质，也可以用来处理废水等。杨瑞成等人以水溶液聚合法制备淀粉接枝丙烯酸高吸水性树脂在温度为20-40℃条件下，st-g-PAA对硫酸铜的吸附行为过程具有一级反应特征，其结果表明，利用st-g-PAA吸附硫酸铜，具有反应温度低，吸附速率快等特点。

目前合成淀粉系SAP树脂的合成方法主要有水溶液法和反相乳液聚合法。

反相乳液法是油包水型乳液进行的聚合，采用非极性溶剂作为连续相，用聚合单体溶于水后形成的溶液为分散相，之后通过借助乳化剂分散于油相中。这种方法有反应速度快，容易散热，适合制备高分子量的聚合物等的优点。但是相对水溶液法来说反应条件要求比较高，影响反应因素较多，产品的后处理更是复杂，难以将油相杂质处理完全，再者，其溶剂为油相，成本较高。相比水溶液法，其不具有成本竞争力。

水溶液聚合是将反应物与单体溶于一定量的溶剂中(一般情况下溶剂为水)在引发剂、交联剂、加热情况下所产生的反应。这种方法反应速度较快、易于散热，影响产物的因素较少，单体溶液不能被分散在反应器中，使形成的产物是块状，并且需要被粉碎和处理。水溶液聚合的方法，有许多的优点，不会产生环境污染，不需要回收溶剂，对设备的要求也比较低，生产效率也较高。但是缺点是温度难于控制，容易爆聚，易使搅拌困难、堵塞出料口。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种淀粉接枝丙烯酸丙烯酰胺的三元共聚物树脂的合成方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

淀粉接枝丙烯酸丙烯酰胺的三元共聚物树脂的合成方法，包括如下步骤：

S1、称取6g淀粉置于烧杯内，与一定量去离子水配成12％的淀粉乳溶液后，加入装有温度计和冷凝管的四口烧瓶中，搅拌成悬浮液，于85℃的恒温水浴中糊化至透明；

S2、待所得的乳化液冷却至50℃后，加入一定量的引发剂，保持50℃的温度搅拌35min；

S3、将适量丙烯酸置于烧杯内，向其中加入一定量的氢氧化钾溶液使其中和度为60％，待溶液的温度接近室温时，按AM/AA(单体配比)＝0.3将一定量的丙烯酰胺溶液、适量交联剂加入滴液漏斗中慢慢滴入，60℃下搅拌反应3h；

S4、待物质充分反应后，将产物置于500mL烧杯中用无水乙醇沉淀，用丙酮洗涤以除去产品中的单体杂质，真空泵抽滤，得固体聚合物；

S5、将所得的固体聚合物在75℃的干燥箱中干燥，剪碎，继续干燥，磨成粉末，得成品。

优选地，所述引发剂为过硫酸钾。

优选地，所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。

优选地，所述引发剂的用量占淀粉用量的5％。。

优选地，所述交联剂的用量占淀粉用量的0.6％。

本发明具有以下有益效果：

利用水溶液法合成目标产物，通过最佳制备条件的设置，保证了所得树脂可高效的应用在实际使用中，达到更高的转化效率的最优的产品性能，经检测所制得的树脂吸水性最高，其吸收去离子水倍率可达到930g/g，吸收生理盐水倍率75g/g，且聚合过程不使用氮气保护，简化了合成工艺，降低了生产成本。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种淀粉接枝丙烯酸丙烯酰胺的三元共聚物树脂的合成方法，包括如下步骤：

S1、称取6g淀粉置于烧杯内，与一定量去离子水配成12％的淀粉乳溶液后，加入装有温度计和冷凝管的四口烧瓶中，搅拌成悬浮液，于85℃的恒温水浴中糊化至透明；

S2、待所得的乳化液冷却至50℃后，加入一定量的引发剂，保持50℃的温度搅拌35min；

S3、将适量丙烯酸置于烧杯内，向其中加入一定量的氢氧化钾溶液使其中和度为60％，待溶液的温度接近室温时，按AM/AA(单体配比)＝0.3将一定量的丙烯酰胺溶液、适量交联剂加入滴液漏斗中慢慢滴入，60℃下搅拌反应3h；

S4、待物质充分反应后，将产物置于500mL烧杯中用无水乙醇沉淀，用丙酮洗涤以除去产品中的单体杂质，真空泵抽滤，得固体聚合物；

S5、将所得的固体聚合物在75℃的干燥箱中干燥，剪碎，继续干燥，磨成粉末，得成品。

所述引发剂为过硫酸钾。

所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。

所述引发剂的用量占淀粉用量的5％。。

所述交联剂的用量占淀粉用量的0.6％。

采用过滤法测定树脂的吸水率，称量m₁g产品，放入一大烧杯中，加大量去离子水(生理盐水)，将其置于30℃恒温水浴锅中，使其充分吸水达饱和状态(溶胀平衡)，用100目的滤网过滤，然后称其质量m₂g。根据公式(1)计算吸水率A。

$A=\frac{m_2-m_1}{m_1}---\left(1\right)$

式中，A--吸水率(g/g)

m₁--吸水前样品的质量(g)

m₂-吸水后产品的质量(g)

经计算，本具体实施所得的吸水树脂的吸收去离子水倍率可达到930g/g，吸收生理盐水倍率75g/g。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.淀粉接枝丙烯酸丙烯酰胺的三元共聚物树脂的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、称取6g淀粉置于烧杯内，与一定量去离子水配成12％的淀粉乳溶液后，加入装有温度计和冷凝管的四口烧瓶中，搅拌成悬浮液，于85℃的恒温水浴中糊化至透明；

S2、待所得的乳化液冷却至50℃后，加入一定量的引发剂，保持50℃的温度搅拌35min；

S3、将适量丙烯酸置于烧杯内，向其中加入一定量的氢氧化钾溶液使其中和度为60％，待溶液的温度接近室温时，按AM/AA(单体配比)＝0.3将一定量的丙烯酰胺溶液、适量交联剂加入滴液漏斗中慢慢滴入，60℃下搅拌反应3h；

S4、待物质充分反应后，将产物置于500mL烧杯中用无水乙醇沉淀，用丙酮洗涤以除去产品中的单体杂质，真空泵抽滤，得固体聚合物；

S5、将所得的固体聚合物在75℃的干燥箱中干燥，剪碎，继续干燥，磨成粉末，得成品。

2.如权利要求1所述的淀粉接枝丙烯酸丙烯酰胺的三元共聚物树脂的合成方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾。

3.如权利要求1所述的淀粉接枝丙烯酸丙烯酰胺的三元共聚物树脂的合成方法，其特征在于，所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺。

4.如权利要求1所述的淀粉接枝丙烯酸丙烯酰胺的三元共聚物树脂的合成方法，其特征在于，所述引发剂的用量占淀粉用量的5％。

5.如权利要求1所述的淀粉接枝丙烯酸丙烯酰胺的三元共聚物树脂的合成方法，其特征在于，所述交联剂的用量占淀粉用量的0.6％。