馬鈴薯澱粉接枝丙烯酸製備吸水樹脂的方法

2023-07-19 14:09:31

專利名稱：馬鈴薯澱粉接枝丙烯酸製備吸水樹脂的方法
技術領域：
本發明涉及一種馬鈴薯澱粉接枝丙烯酸製備吸水樹脂的方法，屬於高分子材料領 域。
背景技術：
現有吸水樹脂多以丙烯酸系合成為主，為全人工合成材料，或以丙烯酸/纖維素 合成為主，這些材料製得的吸水樹脂多存在聚合反應溫度高，產品成本高，產物不易降解或 不易完全降解，在農業領域應用有可能影響土壤品質等問題。利用澱粉經改性製備吸水樹 脂的方法較多，馬鈴薯澱粉是我國的一種優勢資源，但因其結構有別於玉米、豆類等的澱 粉，雖其本身結構強度較好，但以其為主體材料，一般在較高溫度下聚合尚可行，而在中常 溫條件下聚合製備可降解的環保型吸水樹脂一直以來都未得到解決，其原因主要在於中常 溫下馬鈴薯澱粉聚合反應活性的問題沒有得到很好的解決。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的困難，提供一種馬鈴薯澱粉接枝丙烯酸製備 可降解的環保型吸水樹脂的方法。本發明以馬鈴薯澱粉為原料，通過特定的氧化-還原引 發劑體系，在中常溫條件下將丙烯酸接枝到馬鈴薯澱粉分子鏈上，再經交聯反應製備可降 解的環保型吸水樹脂，通過下列技術方案實現。一種馬鈴薯澱粉接枝丙烯酸製備吸水樹脂的方法，經過下列各步驟A.取丙烯酸，並取丙烯酸質量的M 60%的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶解為飽和溶 液，並對丙烯酸進行中和，配成組份I ；B.取丙烯酸質量的18 40%的馬鈴薯澱粉，按馬鈴薯澱粉水的質量比為 1 5 30，在85 100°C下加水攪拌，並進行糊化，再冷卻；取丙烯酸質量的0.15 0. 35%的N-N雙丙烯醯胺，按N-N雙丙烯醯胺水的質量比為1 5 50，溶於水，再將該 溶液與糊化後的馬鈴薯澱粉進行混合均勻，配成組份II ；C.取丙烯酸質量的0. 5 4. 5%的過硫酸鉀和亞硫酸鈉，其中過硫酸鉀和亞硫酸 鈉的質量比為1 0. 1 0. 6，按過硫酸鉀和亞硫酸鈉水的質量比為1 23 90，加水 混合均勻，配製成氧化-還原引發劑體系，即組份III ；D.將組份III中的一半與組份I混合均勻配成組份IV，另一半與組份II混合均勻配 成組份V ；E.將組份IV和組份V混合，在40 66°C下進行反應至無揮發物，所得產物倒入容 器中，置於115 130°C的溫度下2 5小時，即得到吸水樹脂。所述步驟A中對丙烯酸進行中和到中和度為65 95%。所述步驟B中糊化後的馬鈴薯冷卻到5 40°C。通過本發明方法所得的吸水樹脂，其蒸餾水吸水率為300 1200g/g，5.0% NaCl 水溶液的吸水率為35 125g/g。本發明以特殊的氧化-還原引發劑體系為核心，實現了生產工藝簡單、成本低、產品易降解等目的，並在中常溫下即可實現馬鈴薯澱粉接枝丙烯酸制 備可降解的環保型吸水樹脂，所得吸水樹脂可應用於農業、園藝、醫藥、衛生等行業。
具體實施例方式實施例1A.取丙烯酸100g，並取24g氫氧化鈉溶解為飽和溶液，並對丙烯酸進行中和到中 和度為65%，配成組份I ；B.取18g馬鈴薯澱粉，按馬鈴薯澱粉水的質量比為1 16，在85°C下加水攪 拌，並進行糊化，冷卻到5°C ；取0. 15gN-N雙丙烯醯胺，按N-N雙丙烯醯胺水的質量比為 1 5，溶於水，再將該溶液與糊化後的馬鈴薯澱粉進行混合均勻，配成組份II ；C.取0.5g過硫酸鉀和亞硫酸鈉，其中過硫酸鉀和亞硫酸鈉的質量比為1 0.1， 按過硫酸鉀和亞硫酸鈉水的質量比為1 40，加水混合均勻，配製成氧化-還原引發劑體 系，即組份III;D.將組份III中的一半與組份I混合均勻配成組份IV，另一半與組份II混合均勻配 成組份V ；E.將組份IV和組份V混合，在40°C下進行反應至無揮發物，所得產物倒入容器 中，置於120°C的溫度下2小時，即得到吸水樹脂，蒸餾水吸水率為300g/g，5. 0% NaCl水溶 液吸水率為35g/g。實施例2A.取丙烯酸100g，並取40g氫氧化鉀溶解為飽和溶液，並對丙烯酸進行中和到中 和度為95%，配成組份I ；B.取40g馬鈴薯澱粉，按馬鈴薯澱粉水的質量比為1 30，在100°C下加水攪 拌，並進行糊化，冷卻到30°C;取0. 35gN-N雙丙烯醯胺，按N-N雙丙烯醯胺水的質量比為 1 50，溶於水，再將該溶液與糊化後的馬鈴薯澱粉進行混合均勻，配成組份II ；C.取4. 5g過硫酸鉀和亞硫酸鈉，其中過硫酸鉀和亞硫酸鈉的質量比為1 0.4， 按過硫酸鉀和亞硫酸鈉水的質量比為1 23，加水混合均勻，配製成氧化-還原引發劑體 系，即組份III;D.將組份III中的一半與組份I混合均勻配成組份IV，另一半與組份II混合均勻配 成組份V ；E.將組份IV和組份V混合，在66°C下進行反應至無揮發物，所得產物倒入容器 中，置於130°C的溫度下5小時，即得到吸水樹脂，蒸餾水吸水率為800g/g，5. 0% NaCl水溶 液吸水率為65g/g。實施例3A.取丙烯酸100g，並取60g氫氧化鉀溶解為飽和溶液，並對丙烯酸進行中和到中 和度為80%，配成組份I ；B.取30g馬鈴薯澱粉，按馬鈴薯澱粉水的質量比為1 5，在90°C下加水攪拌， 並進行糊化，冷卻到40°C ；取0. MgN-N雙丙烯醯胺，按N-N雙丙烯醯胺水的質量比為 1 25，溶於水，再將該溶液與糊化後的馬鈴薯澱粉進行混合均勻，配成組份II ；C.取2. 5g過硫酸鉀和亞硫酸鈉，其中過硫酸鉀和亞硫酸鈉的質量比為1 0.6，按過硫酸鉀和亞硫酸鈉水的質量比為1 90，加水混合均勻，配製成氧化-還原引發劑體 系，即組份III;D.將組份III中的一半與組份I混合均勻配成組份IV，另一半與組份II混合均勻配 成組份V ；E.將組份IV和組份V混合，在44°C下進行反應至無揮發物，所得產物倒入容器 中，置於115°C的溫度下4. 5小時，即得到吸水樹脂，蒸餾水吸水率為1100g/g,5.0% NaCl 水溶液吸水率為125g/g。實施例4A.取丙烯酸100g，並取45g氫氧化鈉溶解為飽和溶液，並對丙烯酸進行中和到中 和度為85%，配成組份I ；B.取25g馬鈴薯澱粉，按馬鈴薯澱粉水的質量比為1 16，在95°C下加水攪 拌，並進行糊化，冷卻到25°C;取0. 23gN-N雙丙烯醯胺，按N-N雙丙烯醯胺水的質量比為 1 30，溶於水，再將該溶液與糊化後的馬鈴薯澱粉進行混合均勻，配成組份II ；C.取1.8g過硫酸鉀和亞硫酸鈉，其中過硫酸鉀和亞硫酸鈉的質量比為1 0.2， 按過硫酸鉀和亞硫酸鈉水的質量比為1 50，加水混合均勻，配製成氧化-還原引發劑體 系，即組份III;D.將組份III中的一半與組份I混合均勻配成組份IV，另一半與組份II混合均勻配 成組份V ；E.將組份IV和組份V混合，在42°C下進行反應至無揮發物，所得產物倒入容器 中，置於120°C的溫度下3小時，即得到吸水樹脂，蒸餾水吸水率為1200g/g，5. 0% NaCl水 溶液吸水率為120g/g。實施例5A.取丙烯酸100g，並取30g氫氧化鉀溶解為飽和溶液，並對丙烯酸進行中和到中 和度為75%，配成組份I ；B.取32g馬鈴薯澱粉，按馬鈴薯澱粉水的質量比為1 20，在90°C下加水攪 拌，並進行糊化，冷卻到15°C ；取0. 3gN-N雙丙烯醯胺，按N-N雙丙烯醯胺水的質量比為 1 40，溶於水，再將該溶液與糊化後的馬鈴薯澱粉進行混合均勻，配成組份II ；C.取3. 6g過硫酸鉀和亞硫酸鈉，其中過硫酸鉀和亞硫酸鈉的質量比為1 0.3， 按過硫酸鉀和亞硫酸鈉水的質量比為1 30，加水混合均勻，配製成氧化-還原引發劑體 系，即組份III;D.將組份III中的一半與組份I混合均勻配成組份IV，另一半與組份II混合均勻配 成組份V ；E.將組份IV和組份V混合，在50°C下進行反應至無揮發物，所得產物倒入容器 中，置於120°C的溫度下3小時，即得到吸水樹脂，蒸餾水吸水率為950g/g，5. 0% NaCl水溶 液吸水率為85g/g。實施例6A.取丙烯酸100g，並取50g氫氧化鈉溶解為飽和溶液，並對丙烯酸進行中和到中 和度為85%，配成組份I ；B.取36g馬鈴薯澱粉，按馬鈴薯澱粉水的質量比為1 15，在88°C下加水攪拌，並進行糊化，冷卻到35°C;取0. 32gN-N雙丙烯醯胺，按N-N雙丙烯醯胺水的質量比為 1 35，溶於水，再將該溶液與糊化後的馬鈴薯澱粉進行混合均勻，配成組份II ；C.取3. 7g過硫酸鉀和亞硫酸鈉，其中過硫酸鉀和亞硫酸鈉的質量比為1 0. 5， 按過硫酸鉀和亞硫酸鈉水的質量比為1 70，加水混合均勻，配製成氧化-還原引發劑體 系，即組份III;D.將組份III中的一半與組份I混合均勻配成組份IV，另一半與組份II混合均勻配 成組份V ；E.將組份IV和組份V混合，在43°C下進行反應至無揮發物，所得產物倒入容器 中，置於120°C的溫度下4小時，即得到吸水樹脂，蒸餾水吸水率為1050g/g，5. 0% NaCl水 溶液吸水率為110g/g。
權利要求
1.一種馬鈴薯澱粉接枝丙烯酸製備吸水樹脂的方法，其特徵在於經過下列各步驟A.取丙烯酸，並取丙烯酸質量的M 60%的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶解為飽和溶液，並 對丙烯酸進行中和，配成組份I ；B.取丙烯酸質量的18 40%的馬鈴薯澱粉，按馬鈴薯澱粉水的質量比為1 5 30，在85 100°C下加水攪拌，並進行糊化，再冷卻；取丙烯酸質量的0. 15 0. 35%的N-N 雙丙烯醯胺，按N-N雙丙烯醯胺水的質量比為1 5 50，溶於水，再將該溶液與糊化後 的馬鈴薯澱粉進行混合均勻，配成組份II ；C.取丙烯酸質量的0.5 4. 5%的過硫酸鉀和亞硫酸鈉，其中過硫酸鉀和亞硫酸鈉的 質量比為1 0. 1 0. 6，按過硫酸鉀和亞硫酸鈉水的質量比為1 23 90，加水混合 均勻，配製成氧化-還原引發劑體系，即組份III ；D.將組份III中的一半與組份I混合均勻配成組份IV，另一半與組份II混合均勻配成組 份V ；E.將組份IV和組份V混合，在40 66°C下進行反應至無揮發物，所得產物倒入容器 中，置於115 130°C的溫度下2 5小時，即得到吸水樹脂。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟A中對丙烯酸進行中和到中和 度為65 95%。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述所述步驟B中糊化後的馬鈴薯冷卻 到5 40 0C ο
全文摘要
本發明提供一種馬鈴薯澱粉接枝丙烯酸製備吸水樹脂的方法，以氫氧化鈉或氫氧化鉀對丙烯酸進行中和，配成Ⅰ；將馬鈴薯澱粉加水攪拌、糊化，冷卻後加入N-N雙丙烯醯胺，配成Ⅱ；取過硫酸鉀和亞硫酸鈉，加水配製成Ⅲ；將組份Ⅲ中的一半與組份Ⅰ混合配成Ⅳ，另一半與組份Ⅱ混合配成Ⅴ；將Ⅳ和Ⅴ混合，反應至無揮發物，所得產物置於中高溫條件下2～5小時，即得到吸水樹脂，所得吸水樹脂的蒸餾水吸水率為300～1200g/g，5.0％NaCl水溶液的吸水率為35～125g/g，本發明以特殊的氧化-還原引發劑體系為核心，實現了生產工藝簡單、成本低、產品易降解等目的，並在中常溫下即可實現馬鈴薯澱粉接枝丙烯酸製備可降解的環保型吸水樹脂，所得吸水樹脂可應用於農業、園藝、醫藥、衛生等行業。
文檔編號C08F220/06GK102093513SQ201010595999
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者付田妮, 劉東輝, 朱文豪, 樊惠 申請人:昆明理工大學