[发明专利]双氧水氧化马铃薯淀粉接枝共聚制备高吸水树脂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于农林园艺、生理卫生、日用化工、建筑行业、环境治理等领域的功能高分子材料—高吸水树脂的制备方法，特别指以双氧水氧化马铃薯淀粉、丙烯酸、氢氧化钠或氢氧化钾为主要原料合成高吸水树脂的一种新型的简易制备方法。 

背景技术

高吸水性树脂是近年来开发的一种新型的、结构上轻度交联的三维网状功能性高分子材料。它能吸收自身重量几百倍至几千倍的水，对光、热、酸及碱的稳定性好，还具有良好的生物降解性能。高吸水树脂以它的吸水性、保水性、对外界刺激的应答性及对重金属离子的络合能力而得到广泛应用，如农林园艺、土壤改良、保水保肥、水凝胶基材、生理卫生用品、医药医疗、油水分离、敏感性材料、密封材料、苗木保护等；利用高吸水树脂的吸水膨胀性、增稠性、吸放湿性、重金属离子吸附性、蓄热保冷性等方面的应用研究也在逐步展开，如建筑涂料环保、日用化妆、食品工业、医药制造、国防技术等。 

   高吸水树脂应用领域不断拓展， 市场需求量越来越大。高吸水性树脂是一类高分子电解质，水中盐类物质的存在会显著影响树脂的吸水能力， 在一定程度上限制了它的应用。在保证SAP 具有优良的吸水和保水性能基础上， 提高高吸水性树脂对含盐液体（如尿液，血液、肥料水等）的吸收能力，将是今后高吸水性树脂研究工作中的一个重要课题。对高吸水性树脂吸水机理的理论研究工作也将进一步开展，指导这一类功能高分子材料向更高水平发展。 

发明内容

本发明提供了一种操作工艺简单、吸水能力强的高吸水树脂产品及其制备方法。 

其方法及步骤如下： 

（1）将双氧水氧化马铃薯淀粉与去离子水按1：4～6的质量比混合；称取双氧水氧化马铃薯淀粉质量2～10倍的丙烯酸，称取丙烯酸质量0.111-0.333倍的氢氧化钠（或称取丙烯酸质量0.156-0.467倍的氢氧化钾），以双氧水氧化马铃薯淀粉质量4～6倍的去离子水溶解上述氢氧化钠（或氢氧化钾）；在冰水浴冷却下用上述氢氧化钠（或氢氧化钾）溶液中和丙烯酸；称取丙烯酸质量0.5-3倍的丙烯酰胺。 

（2）将上述双氧水氧化马铃薯淀粉和去离子水的混合液与用氢氧化钠（或氢氧化钾）部分中和的丙烯酸溶液和丙烯酰胺在反应容器中混合均匀，无需外加引发剂，加入含有双氧水氧化马铃薯淀粉质量0.02～0.18%的N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺溶液做交联剂，搅拌使之均匀，通入氮气，缓慢加热，使反应体系温度逐步升高，达到50℃停止搅拌，然后逐步升温到90℃，保温一小时取出产物，经烘干、粉碎即得高吸水树脂。最佳产品1g在7000倍的去离子水中最高吸水量达到2000g/g。 

    如上所述，本发明中和丙烯酸所用的碱为氢氧化钠、氢氧化钾。配制的N，N＇-亚甲基双丙烯酰胺溶液的浓度为2mg/ml。 

本发明的优点： 

（1）无需外加引发剂，原料可以自身充当引发剂，简化了合成工艺，而且不会引入任何杂质；

（2）双氧水氧化马铃薯淀粉易溶于水，在高吸水树脂制备的过程中不需要糊化；

（3）聚合反应温度低，可减少能量消耗；

（4）该产品中含有植物生长所必须的氮元素，也可以同时含有氮元素和钾元素，既可以用于土壤水分保持，又可以增加土壤营养成分，因此，在农、林及园艺等领域具有重要的应用价值。

附图说明： 

图1是单体丙烯酸和丙烯酰胺总质量对高吸水树脂吸水量的影响（使用氢氧化钠中和丙烯酸，中和度为50%，固定单体比为1：1）

图2是单体丙烯酸的中和度对高吸水树脂吸水量的影响（使用氢氧化钠中和丙烯酸)

图3是交联剂用量对高吸水树脂吸水量的影响(使用氢氧化钠中和丙烯酸，中和度为50%）

图4是单体质量比对高吸水树脂吸水率的影响（使用氢氧化钠中和丙烯酸，中和度为50%)

图5是是单体丙烯酸和丙烯酰胺总质量对高吸水树脂吸水量的影响（使用氢氧化钾中和丙烯酸，中和度为50%）

图6是单体丙烯酸的中和度对高吸水树脂吸水量的影响（使用氢氧化钾中和丙烯酸，中和度为50%)

图7是交联剂用量对高吸水树脂吸水量的影响(使用氢氧化钾中和丙烯酸，中和度为50%）

图8是单体质量比对高吸水树脂吸水率的影响（使用氢氧化钾中和丙烯酸，中和度为50%)

图9是双氧水氧化马铃薯淀粉接枝共聚制备高吸水树脂的工艺流程

图10是实施例2所制得的高吸水树脂的红外光谱图