以马铃薯淀粉为原料一锅法接枝共聚合成高吸水树脂的方法技术

本发明专利技术公开了一种以马铃薯淀粉为原料一锅法接枝共聚合成高吸水树脂的方法，其主要特征为马铃薯淀粉经过氧化氢氧化后，与除去阻聚剂的丙烯酸及其钠盐和丙烯酰胺在交联剂存在及氮气保护下水浴加热一锅法合成含氮高吸水树脂，产品在5000倍的去离子水中最高吸水量到达1600g/g，含氮量1.73%。制得的产品具有较高的吸水量和含氮量，本发明专利技术合成的树脂工艺简单，成本低，而且产品的性能优良，特别是其高吸水量和含氮元素用于农业是一举两得的好产品，具有很好的应用推广价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于农业、林业、环境治理及荒漠化防治等领域的功能高分子材料—高吸水树脂的制备方法，特别是指以马铃薯淀粉、过氧化氢、丙烯酸、氢氧化钠、丙烯酰胺为主要原料一锅法制备含氮高吸水树脂的方法。
技术介绍
高吸水性树脂是一类新型的功能性高分子材料。由于其独特的吸水、保水性能,在医药卫生、农林园艺、荒漠治理等方面获得了广泛的应用。淀粉系高吸水树脂的制备原料来源广泛、合成工艺简单。淀粉属于葡萄糖的聚合体，广泛分布在众多植物的种子、根块等组织中，因而采用淀粉及其衍生物合成高吸水聚合物可以大幅度降低原料成本，同时所制备出的产品具有良好的性能。目前关于高吸水树脂的研究越来越多，但是吸水倍率不高、工艺过程复杂及成本高等问题一直是使研究者困惑的问题，高吸水树脂的聚合需要引发剂的引发，引发剂主要有自由基(偶氮类及过硫酸盐等)引发剂和氧化还原引发剂两类，但是这两类引发剂的缺点是会引入杂质离子，最终会影响高吸水树脂的吸水量。因此，如何恰到好处的解决这些问题是目前的研究重点。本申请首次采用了过氧化氢氧化马铃薯淀粉与去除阻聚剂的丙烯酸及其钠盐、丙烯酰胺一锅法合成含氮高吸水树脂的方法，传统方法是先用过氧化氢氧化马铃薯淀粉，经过分离、洗涤、烘干等步骤先制备出氧化马铃薯淀粉，再以氧化马铃薯淀粉为原料与单体聚合制备含氮高吸水树脂，本申请很好地省略了氧化马铃薯淀粉的分离、洗涤、烘干等步骤，并且不需要额外加入引发剂，同时制得的产品具有较高的吸水量及含氮元素，因此，本专利技术工艺简单，合成成本低，实用性强，具有良好的应用推广价值。
技术实现思路
本专利技术提供了一种工艺简单、合成成本低、吸水能力强、含氮的高吸水树脂产品及其制备方法,其方法及步骤如下：（1）将马铃薯淀粉与去离子水按1:6的质量比在搅拌下混合均匀,70℃下加入马铃薯淀粉质量0.1554倍的30%的过氧化氢并在该温度下氧化1h；称取马铃薯质量1.944倍的氢氧化钠，用氢氧化钠质量2.06倍的去离子水溶解氢氧化钠；在冰水浴冷却及搅拌下用配制的氢氧化钠溶液中和马铃薯淀粉质量7倍的除去阻聚剂的丙烯酸。称取马铃薯淀粉质量1倍的丙烯酰胺，以丙烯酰胺质量6倍的去离子水溶解丙烯酰胺;(2)将上述氧化后的马铃薯淀粉溶液与中和后的丙烯酸及其钠盐溶液以及丙烯酰胺溶液充分混合，加入马铃薯淀粉质量0.2%的N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，持续搅拌，通入氮气，缓慢加热，聚合反应开始后，停止搅拌，80-100℃之间保温2h，经烘干、粉碎即得含氮高吸水树脂，此条件下合成的产品在5000倍的去离子水中最高吸水量为1600g/g，产品含氮量为1.73%。本专利技术的优点：（1）本专利技术首次采用马铃薯淀粉为原料一锅法制备含氮高吸水树脂，工艺简单、易于操作;（2）无需加入引发剂即可聚合，不会引入杂质，成本低;（3）过氧化氢分解产物为水，无污染，同时产品具有优良的性能;（4）由本专利技术所制得的产品吸收去离子水最高可达1600g/g，具有很好的应用推广价值，特别是应用于农业是一举两得的好产品。附图及附表说明图1是以马铃薯淀粉为原料一锅法制备含氮高吸水树脂的工艺流程图图2是30%过氧化氢的用量对含氮高吸水树脂吸水量的影响曲线图3是马铃薯淀粉的氧化温度对含氮高吸水树脂吸水量的影响曲线图4是马铃薯淀粉的氧化时间对含氮高吸水树脂吸水量的影响曲线图5是马铃薯淀粉与单体总质量比对含氮高吸水树脂吸水量的影响曲线图6是丙烯酸与丙烯酰胺的质量比对含氮高吸水树脂吸水量的影响曲线图7是丙烯酸的中和度对含氮高吸水树脂吸水量的影响曲线图8是交联剂的用量对含氮高吸水树脂吸水量的影响曲线图9是反应体系的总水量对含氮高吸水树脂吸水量的影响曲线图10是正交实验数据结果表具体实施方式实施例1：称取5g马铃薯淀粉与30mL去离子水在搅拌下混合均匀,70℃及搅拌下加入0.7mL的30%的过氧化氢并在该温度下氧化反应1h；称取9.72g氢氧化钠,并用20mL去离子水溶解氢氧化钠；在冰水浴冷却下用上述配制的氢氧化钠溶液中和33.3mL（35g）的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液。称取5g丙烯酰胺，以30mL去离子水溶解丙烯酰胺，得到丙烯酰胺溶液。将上述氧化马铃薯淀粉溶液与中和后的丙烯酸及其钠盐溶液以及丙烯酰胺溶液在搅拌下充分混合，加入10mg的N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，持续搅拌，通入氮气，缓慢加热，聚合反应开始后，停止搅拌，80-100℃之间保温2h，经烘干、粉碎即得含氮高吸水树脂，此条件下合成的产品在5000倍的去离子水中最高吸水量为1600g/g。实施例2：称取5g马铃薯淀粉与30mL去离子水在搅拌下混合均匀,70℃及搅拌下加入0.7mL的30%的过氧化氢并在该温度下氧化反应1.5h；称取11.67g氢氧化钠,用30mL去离子水溶解氢氧化钠；在冰水浴冷却下用上述配制的氢氧化钠溶液中和33.3mL（35g）的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液。称取5g丙烯酰胺，以30mL去离子水溶解丙烯酰胺，得到丙烯酰胺溶液。将上述氧化马铃薯淀粉溶液与中和后的丙烯酸及其钠盐溶液以及丙烯酰胺溶液在搅拌下充分混合，加入10mg的N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，持续搅拌，通入氮气，缓慢加热，聚合反应开始后，停止搅拌，80-100℃之间保温2h，经烘干、粉碎即得含氮高吸水树脂，此条件下合成的产品在5000倍的去离子水中最高吸水量为1450g/g。实施例3：称取5g马铃薯淀粉与30mL去离子水在搅拌下混合均匀,70℃及搅拌下加入0.7mL的30%的过氧化氢并在该温度下氧化反应1.5h；称取5.83g氢氧化钠,用20mL去离子水溶解氢氧化钠；在冰水浴冷却下用上述配制的氢氧化钠溶液中和33.3mL（35g）的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液。称取5g丙烯酰胺，以30mL去离子水溶解丙烯酰胺，得到丙烯酰胺溶液。将上述氧化马铃薯淀粉溶液与中和后的丙烯酸及其钠盐溶液以及丙烯酰胺溶液在搅拌下充分混合，加入10mg的N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，持续搅拌，通入氮气，缓慢加热，聚合反应开始后，停止搅拌，80-100℃之间保温2h，经烘干、粉碎即得含氮高吸水树脂，此条件下合成的产品在5000倍的去离子水中最高吸水量为1350g/g。实施例4：称取5g马铃薯淀粉与40mL去离子水在搅拌下混合均匀,70℃及搅拌下加入0.7mL的30%的过氧化氢并在该温度下氧化1h；称取9.72g氢氧化钠,用20mL去离子水溶解氢氧化钠；在冰水浴冷却下用上述配制的氢氧化钠溶液中和33.3mL（35g）的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液。称取5g丙烯酰胺，以10mL去离子水溶解丙烯酰胺，得到丙烯酰胺溶液。将上述氧化马铃薯淀粉溶液与中和后的丙烯酸及其钠盐溶液以及丙烯酰胺溶液在搅拌下充分混合，加入12.5mg的N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，持续搅拌，通入氮气，缓慢加热，聚合反应开始后，停止搅拌，80-100℃之间保温2h，经烘干、粉碎即得含氮高吸水树脂，此条件下合成的产品在5000倍的去离子水中最高吸水量为1400g/g。实施例5：称取5g马铃薯淀粉与50mL去离子水在搅拌下混合均匀,70℃及搅拌下加入0.7mL的30%的过氧化氢并在该温度下氧化1h；称取9.72g氢氧化钠,用20mL去离子水溶解氢氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
以马铃薯淀粉为原料一锅法制备含氮高吸水树脂的方法,特征在于其方法及步骤为：（1）将马铃薯淀粉与去离子水按1:6的质量比在搅拌下混合均匀,70℃下加入马铃薯淀粉质量0.1554倍的30%的过氧化氢，在该温度下氧化反应1h；称取马铃薯质量1.944倍的氢氧化钠，以氢氧化钠质量2.06倍的去离子水溶解；在冰水浴冷却下用配制的氢氧化钠溶液中和马铃薯淀粉质量7倍的除去阻聚剂的丙烯酸得到丙烯酸及其钠盐溶液；称取马铃薯淀粉质量1倍的丙烯酰胺，以丙烯酰胺质量6倍的去离子水溶解丙烯酰胺；(2)将上述氧化马铃薯淀粉溶液与中和后的丙烯酸及其钠盐溶液以及丙烯酰胺溶液充分混合，加入含有马铃薯淀粉质量0.2%的N，N＇‑亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，搅拌使之均匀，通入氮气，缓慢加热，聚合反应开始后，停止搅拌，80‑100℃之间保温2h，经烘干、粉碎即得含氮高吸水树脂，最佳条件下合成的产品在5000倍的去离子水中最高吸水量为1600g/g。

【技术特征摘要】
1.以马铃薯淀粉为原料一锅法制备含氮高吸水树脂的方法,特征在于其方法及步骤为：（1）将马铃薯淀粉与去离子水按1:6的质量比在搅拌下混合均匀,70℃下加入马铃薯淀粉质量0.1554倍的30%的过氧化氢，在该温度下氧化反应1h；称取马铃薯质量1.944倍的氢氧化钠，以氢氧化钠质量2.06倍的去离子水溶解；在冰水浴冷却下用配制的氢氧化钠溶液中和马铃薯淀粉质量7倍的除去阻聚剂的丙烯酸得到丙烯酸及其钠盐溶液；称取马铃薯淀粉质量1倍的丙烯酰胺，以丙烯酰胺质量6倍的去离子水溶解丙烯酰胺；(2)将上述氧化马铃薯淀粉溶液与中和后的丙烯酸及其钠盐溶液以及丙烯酰胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：温国华，李茹，李洪昕，郭建荣，冯凯，宋丽君，陈超，李媛，张建平，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15