[发明专利]马铃薯淀粉磷酸酯接枝共聚合成含磷和氮高吸水树脂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及马铃薯淀粉磷酸酯接枝共聚合成含磷和氮高吸水树脂的方法。这种具有大量吸收或束缚水的高吸水树脂在农业、石油、医疗卫生等各方面都有广泛的用途，尤其是在农业方面，如沙漠绿化、水土保持、土壤改良、苗木移栽等方面都具有良好的发展前景。

背景技术

高吸水树脂又称超强吸水剂，是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并且呈三维交联网状结构的功能性高分子电解质材料。高吸水树脂的性能远优于传统的吸水材料如纸、棉花、海绵等，其优点和特点如下：不溶于水和任何有机溶剂，但能吸收相当于其自身重量几百倍乃至几千倍的水；其吸收的水分不易用机械压力压出，具有优异的保水功能；在吸收水分后能形成一定强度的凝胶，且对生物组织无刺激作用；使用方法简单，具有低成本、高效益及绿色环保性。由于高吸水树脂具有以上的优点，它已被广泛地应用于生理卫生用品、农业园艺、沙漠防治与绿化、环境治理、建筑等领域，是近年来深受人们重视、发展较快的新型功能高分子材料。

淀粉磷酸酯是一种应用广泛的淀粉衍生物，可作为增稠剂、稳定剂、乳化剂使用，具有良好的冻融性、成膜性、抗霉性，广泛用于造纸、纺织、食品、铸造等行业中，目前，变性淀粉的研究主要集中在玉米淀粉和木薯淀粉上，而对马铃薯淀粉的研究较少，并且淀粉磷酸酯的应用主要集中在造纸、纺织、食品等领域。我国北方地区马铃薯资源丰富，淀粉生产已有比较普遍和雄厚的基础，但变性淀粉的研究和生产尚少。因此，如何开发出性能好、适应性强、附加值高，甚至能达到某种特殊应用需要的科技含量高的变性淀粉，成为广大淀粉研究工作者普遍关注的问题。淀粉接枝共聚物便是淀粉深加工领域中的高科技产品。

本发明以马铃薯淀粉磷酸酯为原料，制备含磷和氮元素的一系列高吸水树脂，可以拓宽淀粉磷酸酯的应用领域，推动变性淀粉的开发，并且用淀粉磷酸酯合成含有植物生长必需的磷和氮元素的高吸水树脂，其优良的吸水和保水性能并且含有植物生长所必须的元素，这些特点使其在沙漠、干旱、半干旱地区的农、林业生产方面将会有广阔的应用前景，并且由于高吸水树脂的缓释作用，使含磷和氮高吸水树脂中的磷和氮不易随雨水流失，在一定程度上可减少由于过度使用磷肥和氮肥而造成的污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供马铃薯淀粉磷酸酯接枝共聚合成含磷和氮高吸水树脂的方法，这种制备方法以马铃薯淀粉磷酸酯、丙烯酸、丙烯酰胺、过硫酸盐、氢氧化钠为主要原料，经合理配比，通过一定的生产工艺过程而制得含磷和氮高吸水树脂。

本发明要解决的技术问题是由如下方案解决的：马铃薯淀粉磷酸酯接枝共聚合成含磷和氮高吸水树脂的方法，其特征是：在冰水浴冷却下，用氢氧化钠溶液与除去阻聚剂的丙烯酸进行中和反应，将丙烯酰胺和马铃薯淀粉磷酸酯配成溶液，将马铃薯淀粉磷酸酯与丙烯酰胺溶液、丙烯酸及其钠盐溶液混合，其中马铃薯淀粉磷酸酯与丙烯酸、丙烯酰胺和氢氧化钠的质量比是1∶3.6-5.14∶0.85-2.4∶0.4-1.72，马铃薯淀粉磷酸酯与去离子水的质量比是1∶4-6，加入马铃薯淀粉磷酸酯质量1.0％-4.0％的过硫酸盐做引发剂，于室温下搅拌0.5-1.0h，使混合物搅拌均匀，之后用水浴加热逐渐升温直至温度达到65℃-80℃，使马铃薯淀粉磷酸酯与丙烯酸及其钠盐、丙烯酰胺进行接枝共聚反应，反应过程在氮气保护下进行，并使混合物在沸水浴加热的条件下保温1-2h，在烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得含磷和氮高吸水树脂。

述技术方案所述，所制得的高吸水树脂的丙烯酸中和度是20％-60％，其中和度可以是20％，30％，35％，40％，45％，55％，60％。中和度优选20％-45％，最优选25％-40％。

上述技术方案所述的过硫酸盐，优选过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠，最优选过硫酸钾。

上述技术方案所述，引发剂过硫酸盐相对于马铃薯淀粉磷酸酯的用量是1.0％-4.0％(重量)，优选1.5％-1.9％(重量)，最优选1.6％-1.8％(重量)。

上述技术方案所述，所制得的高吸水树脂的最高吸去离子水量在1000-1200倍。