CN1640900A

CN1640900A - 高吸水淀粉多元接枝共聚物的制备新技术

Info

Publication number: CN1640900A
Application number: CN 200410000349
Authority: CN
Inventors: 张涛; 汪稚晔; 戴成文; 杨寿根; 刘亚华; 王晓青
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2005-07-20

Abstract

本发明涉及一种淀粉多元接枝共聚物及其制备方法。该共聚物是以淀粉、丙烯基化合物为主要原料以水为介质通过自由基聚合方法得到的产物。它的制备方法包括：以淀粉、丙烯基化合物为主要原料，在80～35℃和常压下，在各种助剂的作用下，通过自由基接枝共聚反应，采用盘式聚合工艺制得耐盐性高吸水性树脂。本发明耐盐性高吸水性树脂制备方法，原料易得，设备投资少，成本低，无三废污染。耐盐性高吸水性树脂性能好，吸去离子水达300～450g/g；吸0.06％CaCl₂溶液达140－160g，吸0.9％NaCl溶液达120－150g；吸水速率快，6min可达最大吸水率80％以上。

Description

高吸水淀粉多元接枝共聚物的制备新技术

高吸水淀粉多元接枝共聚物的制备新技术是一种具有松散网络结构的低交联度的强吸水性功能高分子化合物，由于分子中含有强极性吸水基团和包水的网络结构，它可吸收自身重量的几百倍甚至几千倍的离子水，吸水后立即溶胀成水凝胶，具有优良的吸水与保水性。吸水后所形成的凝胶，即使受压水也不易挤出来，当周围环境干燥时，水又可缓慢释放出来。吸水后的树脂干燥后，吸水能力又可恢复。正由于高吸水性树脂具有上述奇特的功能，引起人们的极大兴趣，被广泛应用于生理卫生用具、农业、农林园艺、植树造林、改造沙漠、土木建筑以及保鲜包装材料等领域。

高吸水性树脂的合成方法，一般有两种途径：(1)是以天然高分子如：淀粉、纤维素等为原料与丙烯基单体进行接枝共聚。利用光、热、辐射及引发刑等方式，使天然高分子链上产生自由基，进而引发单体接枝聚合，经进一步交联制得天然高分子接枝型的高吸水性树脂。(2)完全用丙烯基单体，在光、热、辐射及引发剂、交联剂作用下，经聚合交联后，得到全合成型高吸水树脂。两种途径各有所长，前者成本低，便于大批量推广使用，后者吸水性能较好。

高吸水性树脂的吸水性能与被吸水中所含离子多少有关，通常所标树脂的吸水能力是指吸去离子水的量，水中含无机盐离子越多，吸水量越少。在实际应用中，水总是含有一定量的无机盐，所以解决高吸水性树脂的耐盐性，对其应用具有十分重要意义。

本发明的主要目的是解决树脂成本高和耐盐性问题，提供一种耐盐性、高吸水性淀粉多元接枝共聚物，它便于在农业领域，植树造林和改造沙漠中，大批量大范围内推广使用。淀粉接枝型高吸水性树脂，原料易得，成木低。淀粉为可再生资源，出自于农而应用于农，于国于民有利。

本发明的又一个目的是提供由本发明方法制备的淀粉多元接枝共聚物的用途。

制备上述淀粉多元接枝共聚物的方法包括：以淀粉、丙烯基化合物为主要原料，以水力介质，在自由基引发剂和其它助剂的作用下，通过自由基接枝共聚和交联反应，生成海绵状弹性体，经干燥、粉碎后即得淀粉多元接枝共聚物一耐盐性高吸水性树脂。

所述主要原料淀粉是普通工业用淀粉，如：玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉等，最好是直链含量高的淀粉。高吸水性树脂中淀粉含量占丙烯基化合物和淀粉总量的35～45wt％。

耐盐性是通过多元接枝工艺实现的。凡是能电离的丙烯基单体，遇水由于本身电离作用，吸水能力较强，但耐盐性较差，而非电离的丙烯基单体则相反，吸水能力虽然降低，但耐盐性能好，本发明根据这一原理，采用电离与非电离丙烯基单体，按一定比例进行多元接枝共聚反应，制得耐盐性高吸水性树脂。非电离丙烯基单体所占比例越大，耐盐性越好，但吸水能力差。

所述主要原料丙烯基化合物是至少含有一种电离丙烯基化合物和至少一种非电离丙烯基化合物的混合物。电离丙烯基化合物包括丙烯酸类和丙烯酰胺磺酸类化合物，它的实例例如是丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等。非电离丙烯基化合物包括丙烯酸酯类、丙烯酰胺类化合物，它的实例例如是丙烯酸酯类、丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯类、甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟基酯类、甲基丙烯酸羟基酯类、醋酸乙烯酯等。其中所使用的电离丙烯基化合物与非电离丙烯基化合物的比例是65～90∶10～35。丙烯基化合物的总量占丙烯基化合物和淀粉总量的55～65wt％。

所述自由基引发剂为水溶性的引发刑，如：过硫酸甲、过硫酸钠、过硫酸铵、硝酸铈铵，过氧化氢，以及上述化合物与亚铁盐组成的氧化/还原引发剂体系。引发剂用量一般为淀粉用量的0.5～2wt％。

所述其它助剂是：①反应调节剂，为低沸点有机物，如：丙酮、环己烷、石油醚等，其用量为反应液总量(包括淀粉、水介质和丙烯基化合物)的0.5～5wt％。②树脂吸水增速剂，为150～250目的天然矿物粉，如：石英粉、；高岭土、碳酸钙粉、滑石粉等，其用量为淀粉用量的1～10wt％。

自由基聚合反应是放热反应，如产生的热量不能及及时排除，易引起暴聚，影响产品质量。本发明采用低沸点有机物反应调节剂，利用其挥发性，使接枝共聚物内部产生多孔隙，便于热量的散发。反应中，加入无机矿物粉，主要为增大树脂的比表面积，树脂的比表面积越大，吸水速率越快。

本发明方法优选采用盘式聚合工艺。所述盘式聚合工艺是：将淀粉/去离子水＝5～10/100的比例，配置成的淀粉液，加入到带搅拌加热装置的不锈钢或搪瓷釜内，边加热边搅拌，待温度升至80～95C时，再依次加入丙烯基化合物、树脂吸水增速剂，并用氢氧化钠溶液调节反应液呈中性。在另一不锈钢或搪瓷配料罐内，用去离子水配制0.1～0.5ml/L引发剂溶液，和反应调节剂混合，并预热至接近反应调节剂沸点温度。再按一定比例将反应液与引发剂溶液加入到涂覆聚四氟乙烯膜的盘式容器内，接枝与交联反应即可进行，迅速生成海绵状固态产物，干燥后粉碎即得产品。

盘式聚合工芝的优点①以水为介质，成本低，产品易分离，能耗低；②设备简单，投资少，回报快；③工艺简单，易操作；④无三废污染。通过上述方法制得的多元接枝共聚物吸去离子水达300～450g，吸0.06％CaCl₂溶液达140～160g，吸0.9％NaCl溶液达120～150g。而且吸水速率快，6min可达最大吸水率80％以上。

上述接枝共聚物可广泛用于生理卫生用具、农业、农林园艺、植树造林、改造沙漠、土木建筑以及保鲜包装材料等领域。

Claims

1、高吸水淀粉多元接枝共聚物的制备技术，它是由35-45wt％的淀粉和55-65wt％的丙烯基化合物混合物以水为介质通过自由基聚合方法得到的共聚物，以三者的总重量为基，该共聚物吸去离子水达300～450g/g，吸0.06％CaCl₂，溶液达140～160g/g，吸0.9％NaCl溶液达120-150g/g，吸水速率快，6min可达最大吸水率80％以上。

2、权利要求1的共聚物，所述淀粉是普通工业用淀粉，如：玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉等。

3、权利要求1的共聚物，所述丙烯基化合物混合物是至少含有一种电离丙烯基化合物和至少一种非离子丙烯基化合物的混合物，电离丙烯基合物包括丙烯酸类和丙烯酰胺磺酸类化合勿，它的实例是丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，非电离丙烯基化合物包括丙烯酸酪类、丙烯酸胺类化合物，它的实例是丙烯酸类、丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯类、甲基丙烯酰胺，丙烯酸羟基酯类、甲基丙烯酸羟基酯类、醋酸乙烯酯，其中所使用的电离丙烯基化合物与非电离丙烯基化合物重量比是65-90∶10-35。

4、权利要求1的共聚物的制备方法，其特征是包括以淀粉、丙烯基化合物为主要原料，以水为介质，在自由基引发剂和其它助剂的作用下，通过自由基接枝共聚和交联反应生成海绵状弹性体，经干燥、粉碎后即得淀粉多元接枝共聚物。

5、根据权利要求4的方法，其中所述淀粉是普通工业用淀粉，如玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉等。

6、根据权利要求4的方法。其中所述丙烯基化合物是至少含有一种电离丙烯基化合物和至少一种非电离丙烯基化合物的混合物，电离丙烯基化合物包括丙烯酸类和丙烯酰胺磺酸类化合物，它的实例是丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，非电离丙烯基化合物包括丙烯酸酯类、丙烯酰胺类化合物，它的实例是丙烯酸酯类、丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯类、甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟基酯类、甲基丙烯酸羟基酯类、醋酸乙烯酯，其中所使用的电离丙烯基化合物与非电离丙烯基化合物的重量比是65-90∶10-35。

7、根据权利要求4的方法，其中所述自由基引发剂为水溶性的引发剂，如：过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、硝酸铈铵，过氧化氢，以及上述化合物与亚铁盐组成的氧化/还原引发剂体系，引发剂用量为淀粉用量的0.5～2wt％。

8、根据权利要求4的方法，其中所述其它助剂是：①反应调节剂，为低沸点有机物，如：丙酮、环己烷、石油醚，其用量为反应液总量(包括淀粉、丙烯基化合物和介质水)的0.5～5Wt％。②树脂吸水增速剂，为150-250目的天然矿物粉，如：石英粉、高岭土、碳酸钙粉、滑石粉，其用量为淀粉用量的1-10wt％。

9、权利要求1的淀粉多元接枝共聚物在生理卫生用具、农业、农林园艺、植树造林、改造沙漠、土木建筑以及保鲜包装材料等领域中的用途。