本发明专利技术公开了一种合成低成本高吸水树脂的新工艺，主要为配制一定浓度的强碱溶液，室温下滴加到马铃薯淀粉乳中，制得碱糊化马铃薯淀粉，氮气保护下水浴加热，使碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐进行接枝共聚反应制得低成本高吸水树脂，所制得的低成本高吸水树脂具有良好的吸液能力，其最高吸去离子水量为１５０－４５０ｇ／ｇ、自来水量８０－２００ｇ／ｇ、生理盐水量２５－４０ｇ／ｇ，并且其吸水后的凝胶状态好、保水性强。本发明专利技术完全用强碱溶液在室温下对马铃薯淀粉乳进行糊化，并首次用该方法制得的碱糊化马铃薯淀粉进行高吸水树脂的合成，与其他高吸水树脂的制备方法相比，其原料配比新颖、成本低，工艺简单，耗能少，易操作及控制，为未来大规模生产高吸水树脂拓展出一条新的道路。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于卫生用品、农业、林业、园艺等领域的新型功能高分子材料-高吸 水树脂的制备方法，特别指以马铃薯淀粉、丙烯酸为主要原料合成高吸水树脂的一种低成 本的新型的简易制备方法。
技术介绍
高吸水性树脂是指吸水能力特别强的高分子物质，其吸水量为自身的几十倍乃至 几千倍，由于它大多数是由低分子物质经聚合反应合成的高聚物或者由高分子化合物经化 学反应制成，所以又称高吸水性高分子，也常称作超强吸水剂。高吸水性树脂的出现是1961年美国农业部北方研究所C. R. Russell等从淀粉接 枝丙烯腈开始研究，其后G. F. Fanta等接着研究，于1966年首次指出“淀粉衍生物的吸水性 树脂具有优越的吸水能力，吸水后形成的膨润凝胶体保水性很强，即使加压也不与水分离， 甚至也具有吸湿放湿性，这些材料的吸水性能都超过了以往的高分子材料”，该吸水性树脂 最初在亨克尔股份公司工业化成功，至1981年已达年产几千吨的生产能力。当时美国以农 业为中心积极推广应用，首先应用在土壤改良、保水抗旱、育种保苗等方面，而以后新的研 究为该类吸水性材料的应用开辟了一个崭新的领域。我国吸水性树脂的研究工作起步较 晚，80年代初刚开始，近20多年来全国已有许多单位先后进行了研究，有的已转入中试阶 段，并有小批量的生产。我国的研究都着重吸水性树脂的合成，主要集中在聚丙烯酸盐、淀 粉接枝丙烯腈共聚水解物、淀粉接枝丙烯酸盐等方面，研究出的吸水树脂的吸水倍率为几 百倍。高吸水树脂用途广泛，应用前景非常广阔，尤其是高吸水树脂优良的吸水性和保 水性使其在许多领域内都得到了应用。一次性尿布等卫生用品是高吸水树脂最早开发的 应用领域，目前仍是高吸水树脂的最大消费市场；并且由于高吸水树脂吸水量很大，并具有 优异的保水性能，将高吸水树脂加入到土壤中，可以改变土壤的团粒结构，增大土壤的透水 性、透气性，并可将加入的水储存起来，在干旱地区土壤的水分保持、沙漠防治方面具有诱 人的前景。淀粉是一种可再生、来源广泛的天然高分子化合物。淀粉与丙烯腈、丙烯酸、丙烯 酰胺等亲水性烯类单体的接枝聚合物或共聚物是目前高吸水树脂市场中的主要品种之一。 并且由于淀粉价格低廉、生物降解性能好，在一次性使用的个人卫生用品及农林牧业等应 用领域相对其它合成系列有明显的优势。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种合成高吸水树脂的新型方法，这种制备方法 以马铃薯淀粉、丙烯酸、氢氧化钠、过硫酸钾、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺为主要原料，经合 理的原料配比、新型的合成路线制得低成本高吸水树脂。本专利技术要解决的技术问题是由如下方案解决的，其特征是马铃薯淀粉与去离子水以1 3的质量比混合，搅拌 0. 5-1. 0h，配制氢氧根摩尔浓度是0. 575-0. 725mol/L的强碱溶液，其中马铃薯淀粉与强碱 的质量比是1 0.046-0. 082，用配制好的强碱溶液在室温下以10-15秒/_的滴速糊化马铃 薯淀粉乳，制得碱糊化马铃薯淀粉；在冰水浴冷却下，用氢氧化钠溶液中和除去阻聚剂的丙 烯酸，得到丙烯酸的中和度为15% -75%的丙烯酸及其钠盐溶液，其中马铃薯淀粉与丙烯 酸、氢氧化钠、溶解氢氧化钠的去离子水的质量比是1 1-3 0.08-1.24 1-3;将制得的 碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐溶液混合，加入马铃薯淀粉质量0. 8-1. 7 %的过硫酸 钾做引发剂、0.05-0. 60%的N，N'-亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，在室温下搅拌0.5-1. 5h， 使其混合均勻；在氮气保护下，水浴加热，使碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐进行接枝 共聚反应，并使产物在沸水浴中保温1. 0-2. 0h，将产物取出，烘干并粉碎，即得高吸水树脂。 所制得的低成本高吸水树脂的吸去离子水量为150-450g/g、自来水量80-200g/g、生理盐 水量 25-40g/g。上述技术方案所述，配制氢氧根摩尔浓度是0. 575-0. 725mol/L的强碱溶液时所 用的强碱是氢氧化钠、氢氧化钾，优选氢氧化钠。上述技术方案所述，所制得的低成本高吸水树脂的丙烯酸的中和度是15%-75%， 其中和度是 15%，20%，30%，40%，45%，50%，60%，75%。中和度优选 20%-50%，最优选 20% -45% ο本专利技术的优点是1、根据近10年高吸水树脂的发展情况，高吸水树脂主要分为3 大系列。①淀粉系(包括淀粉、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉磺原酸盐等的接枝聚合 物)；②纤维素系(包括纤维素、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、磺原酸化纤维素等的接 枝聚合物)；③合成聚合物系(包括聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类、无机聚合物 类等)。其中淀粉系、纤维素系高吸水树脂时，主要用的亲水性单体为丙烯酸，以往的专利 以及文献中在合成高吸水树脂时，母体(淀粉或纤维素)与单体(例如丙烯酸)的质量比 很大，一般Hifi^: mw= 1 4-20，虽然在该比例范围内所制得的高吸水树脂的吸去离子 水量最高可达2000-3000g/g，但是在该范围的高吸水树脂的吸去离子水量也有小于500g/ g的；而合成聚合物系高吸水树脂在合成时所使用亲水性单体的量要远远大于淀粉系或纤 维素系高吸水树脂合成时所需亲水性单体的量，并且合成聚合物系高吸水树脂的吸去离子 水量一般较低，所以以往高吸水树脂合成中亲水性单体的使用量均很大，这就大大增加了 高吸水树脂的合成成本，从而导致高吸水树脂的推广和应用的困难。基于以往高吸水树脂 合成成本高的缺陷，本专利技术专利以新颖的原料配比制得了一系列低成本的高吸水树脂，其 中淀粉与丙烯酸的质量比是1 1-3，所制得的低成本高吸水树脂的最高吸去离子水量为 300-500g/g，并且其吸水后的凝胶状态好、保水性强，综上所述，本专利技术专利解决了高吸水 树脂成本过高的缺陷，为今后高吸水树脂的大量推广和应用奠定了基础。2、本专利技术专利完 全用强碱溶液在室温下对马铃薯淀粉乳进行糊化，并首次用该方法制得的碱糊化马铃薯淀 粉进行低成本高吸水树脂的合成。在以淀粉为母体合成高吸水树脂的过程中，首先都要将 淀粉加热糊化，再与单体进行接枝共聚合成吸水树脂，但是淀粉的热糊化主要有以下的缺 点(1)加热糊化需要耗费很大的热量才可使淀粉溶液发生糊化反应，并且需要一定的糊 化时间，一般淀粉的糊化温度为50°C -80°C ； (2)糊化温度不宜控制，温度过高会导致淀粉 “老化”，在水中不易分散，使接枝率降低，吸水能力下降，温度过低则淀粉发生不了糊化作4用；(3)不同种类的淀粉以及不同生产批次的淀粉的糊化温度都会有差别，而以热糊化淀 粉为原料合成吸水树脂时对淀粉的糊化温度要求非常严格，这就为大规模生产造成了非常 大的不利因素，并且所合成高吸水树脂的吸水量不稳定、重复性差。本专利技术专利中，采用强 碱溶液在室温下对马铃薯淀粉进行糊化、并以碱糊化后的马铃薯淀粉为原料合成高吸水树 脂的新工艺，克服了以上以热糊化淀粉为原料合成高吸水树脂时的缺点，首先，碱糊化无需 加热、糊化时间很短，在室温下即可完成反应，不需要耗费热能；其次，只需将强碱溶液滴加 到马铃薯淀粉乳中，并控制滴加速度即可完成马铃薯淀粉的糊化，这要比控制温度更加直 观简便，更利于大规模的生本文档来自技高网...
【技术保护点】
以马铃薯淀粉为原料合成低成本高吸水树脂的方法，其特征是：马铃薯淀粉与去离子水以１∶３的质量比混合，搅拌０．５－１．０ｈ，配制氢氧根摩尔浓度是０．５７５－０．７２５ｍｏｌ／Ｌ的强碱溶液，其中马铃薯淀粉与强碱的质量比是１∶０．０４６－０．０８２，用配制好的强碱溶液在室温下以１０－１５秒／滴的滴速糊化马铃薯淀粉乳，制得碱糊化马铃薯淀粉；在冰水浴冷却下，用氢氧化钠溶液中和除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸的中和度为１５％－７５％的丙烯酸及其钠盐溶液，其中马铃薯淀粉与丙烯酸、氢氧化钠、溶解氢氧化钠去离子水的质量比是１∶１－３∶０．０８－１．２４∶１－３；将制得的碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐溶液混合，加入马铃薯淀粉质量０．８－１．７％的过硫酸钾做引发剂、０．０５－０．６０％的Ｎ，Ｎ′－亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，室温下搅拌０．５－１．５ｈ，使其混合均匀；在氮气保护下，水浴加热，使碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐进行接枝共聚反应，并使产物在沸水浴中保温１．０－２．０ｈ，将产物取出，烘干并粉碎，即得高吸水树脂，所制得的低成本高吸水树脂的最高吸去离子水量为２５０－４５０ｇ／ｇ、自来水量８０－２００ｇ／ｇ、生理盐水量２５－４０ｇ／ｇ。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：温国华，目仁更，王锐敏，刘东华，刘京龙，李钰，程飞，刘晓明，林波，张伟，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：15
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