專利名稱：以馬鈴薯淀粉為原料合成低成本高吸水樹脂的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于衛(wèi)生用品、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝等領域的新型功能高分子材料-高吸 水樹脂的制備方法，特別指以馬鈴薯淀粉、丙烯酸為主要原料合成高吸水樹脂的一種低成 本的新型的簡易制備方法。
背景技術：
高吸水性樹脂是指吸水能力特別強的高分子物質(zhì)，其吸水量為自身的幾十倍乃至 幾千倍，由于它大多數(shù)是由低分子物質(zhì)經(jīng)聚合反應合成的高聚物或者由高分子化合物經(jīng)化 學反應制成，所以又稱高吸水性高分子，也常稱作超強吸水劑。高吸水性樹脂的出現(xiàn)是1961年美國農(nóng)業(yè)部北方研究所C. R. Russell等從淀粉接 枝丙烯腈開始研究，其后G. F. Fanta等接著研究，于1966年首次指出“淀粉衍生物的吸水性 樹脂具有優(yōu)越的吸水能力，吸水后形成的膨潤凝膠體保水性很強，即使加壓也不與水分離， 甚至也具有吸濕放濕性，這些材料的吸水性能都超過了以往的高分子材料”，該吸水性樹脂 最初在亨克爾股份公司工業(yè)化成功，至1981年已達年產(chǎn)幾千噸的生產(chǎn)能力。當時美國以農(nóng) 業(yè)為中心積極推廣應用，首先應用在土壤改良、保水抗旱、育種保苗等方面，而以后新的研 究為該類吸水性材料的應用開辟了一個嶄新的領域。我國吸水性樹脂的研究工作起步較 晚，80年代初剛開始，近20多年來全國已有許多單位先后進行了研究，有的已轉(zhuǎn)入中試階 段，并有小批量的生產(chǎn)。我國的研究都著重吸水性樹脂的合成，主要集中在聚丙烯酸鹽、淀 粉接枝丙烯腈共聚水解物、淀粉接枝丙烯酸鹽等方面，研究出的吸水樹脂的吸水倍率為幾 百倍。高吸水樹脂用途廣泛，應用前景非常廣闊，尤其是高吸水樹脂優(yōu)良的吸水性和保 水性使其在許多領域內(nèi)都得到了應用。一次性尿布等衛(wèi)生用品是高吸水樹脂最早開發(fā)的 應用領域，目前仍是高吸水樹脂的最大消費市場；并且由于高吸水樹脂吸水量很大，并具有 優(yōu)異的保水性能，將高吸水樹脂加入到土壤中，可以改變土壤的團粒結構，增大土壤的透水 性、透氣性，并可將加入的水儲存起來，在干旱地區(qū)土壤的水分保持、沙漠防治方面具有誘 人的前景。淀粉是一種可再生、來源廣泛的天然高分子化合物。淀粉與丙烯腈、丙烯酸、丙烯 酰胺等親水性烯類單體的接枝聚合物或共聚物是目前高吸水樹脂市場中的主要品種之一。 并且由于淀粉價格低廉、生物降解性能好，在一次性使用的個人衛(wèi)生用品及農(nóng)林牧業(yè)等應 用領域相對其它合成系列有明顯的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種合成高吸水樹脂的新型方法，這種制備方法 以馬鈴薯淀粉、丙烯酸、氫氧化鈉、過硫酸鉀、N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺為主要原料，經(jīng)合 理的原料配比、新型的合成路線制得低成本高吸水樹脂。本發(fā)明要解決的技術問題是由如下方案解決的以馬鈴薯淀粉為原料合成低成本高吸水樹脂的方法，其特征是馬鈴薯淀粉與去離子水以1 3的質(zhì)量比混合，攪拌 0. 5-1. 0h，配制氫氧根摩爾濃度是0. 575-0. 725mol/L的強堿溶液，其中馬鈴薯淀粉與強堿 的質(zhì)量比是1 0.046-0. 082，用配制好的強堿溶液在室溫下以10-15秒/_的滴速糊化馬鈴 薯淀粉乳，制得堿糊化馬鈴薯淀粉；在冰水浴冷卻下，用氫氧化鈉溶液中和除去阻聚劑的丙 烯酸，得到丙烯酸的中和度為15% -75%的丙烯酸及其鈉鹽溶液，其中馬鈴薯淀粉與丙烯 酸、氫氧化鈉、溶解氫氧化鈉的去離子水的質(zhì)量比是1 1-3 0.08-1.24 1-3;將制得的 堿糊化馬鈴薯淀粉與丙烯酸及其鈉鹽溶液混合，加入馬鈴薯淀粉質(zhì)量0. 8-1. 7 %的過硫酸 鉀做引發(fā)劑、0.05-0. 60%的N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺做交聯(lián)劑，在室溫下攪拌0.5-1. 5h， 使其混合均勻；在氮氣保護下，水浴加熱，使堿糊化馬鈴薯淀粉與丙烯酸及其鈉鹽進行接枝 共聚反應，并使產(chǎn)物在沸水浴中保溫1. 0-2. 0h，將產(chǎn)物取出，烘干并粉碎，即得高吸水樹脂。 所制得的低成本高吸水樹脂的吸去離子水量為150-450g/g、自來水量80-200g/g、生理鹽 水量 25-40g/g。上述技術方案所述，配制氫氧根摩爾濃度是0. 575-0. 725mol/L的強堿溶液時所 用的強堿是氫氧化鈉、氫氧化鉀，優(yōu)選氫氧化鈉。上述技術方案所述，所制得的低成本高吸水樹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%。中和度優(yōu)選 20%-50%，最優(yōu)選 20% -45% ο本發(fā)明的優(yōu)點是1、根據(jù)近10年高吸水樹脂的發(fā)展情況，高吸水樹脂主要分為3 大系列。①淀粉系(包括淀粉、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉磺原酸鹽等的接枝聚合 物)；②纖維素系(包括纖維素、羧甲基化纖維素、羥丙基化纖維素、磺原酸化纖維素等的接 枝聚合物)；③合成聚合物系(包括聚丙烯酸鹽類、聚乙烯醇類、聚氧化烷烴類、無機聚合物 類等)。其中淀粉系、纖維素系高吸水樹脂時，主要用的親水性單體為丙烯酸，以往的專利 以及文獻中在合成高吸水樹脂時，母體(淀粉或纖維素)與單體(例如丙烯酸)的質(zhì)量比 很大，一般Hifi^: mw= 1 4-20，雖然在該比例范圍內(nèi)所制得的高吸水樹脂的吸去離子 水量最高可達2000-3000g/g，但是在該范圍的高吸水樹脂的吸去離子水量也有小于500g/ g的；而合成聚合物系高吸水樹脂在合成時所使用親水性單體的量要遠遠大于淀粉系或纖 維素系高吸水樹脂合成時所需親水性單體的量，并且合成聚合物系高吸水樹脂的吸去離子 水量一般較低，所以以往高吸水樹脂合成中親水性單體的使用量均很大，這就大大增加了 高吸水樹脂的合成成本，從而導致高吸水樹脂的推廣和應用的困難?；谝酝呶畼渲?合成成本高的缺陷，本發(fā)明專利以新穎的原料配比制得了一系列低成本的高吸水樹脂，其 中淀粉與丙烯酸的質(zhì)量比是1 1-3，所制得的低成本高吸水樹脂的最高吸去離子水量為 300-500g/g，并且其吸水后的凝膠狀態(tài)好、保水性強，綜上所述，本發(fā)明專利解決了高吸水 樹脂成本過高的缺陷，為今后高吸水樹脂的大量推廣和應用奠定了基礎。2、本發(fā)明專利完 全用強堿溶液在室溫下對馬鈴薯淀粉乳進行糊化，并首次用該方法制得的堿糊化馬鈴薯淀 粉進行低成本高吸水樹脂的合成。在以淀粉為母體合成高吸水樹脂的過程中，首先都要將 淀粉加熱糊化，再與單體進行接枝共聚合成吸水樹脂，但是淀粉的熱糊化主要有以下的缺 點(1)加熱糊化需要耗費很大的熱量才可使淀粉溶液發(fā)生糊化反應，并且需要一定的糊 化時間，一般淀粉的糊化溫度為50°C -80°C ； (2)糊化溫度不宜控制，溫度過高會導致淀粉 “老化”，在水中不易分散，使接枝率降低，吸水能力下降，溫度過低則淀粉發(fā)生不了糊化作
4用；(3)不同種類的淀粉以及不同生產(chǎn)批次的淀粉的糊化溫度都會有差別，而以熱糊化淀 粉為原料合成吸水樹脂時對淀粉的糊化溫度要求非常嚴格，這就為大規(guī)模生產(chǎn)造成了非常 大的不利因素，并且所合成高吸水樹脂的吸水量不穩(wěn)定、重復性差。本發(fā)明專利中，采用強 堿溶液在室溫下對馬鈴薯淀粉進行糊化、并以堿糊化后的馬鈴薯淀粉為原料合成高吸水樹 脂的新工藝，克服了以上以熱糊化淀粉為原料合成高吸水樹脂時的缺點，首先，堿糊化無需 加熱、糊化時間很短，在室溫下即可完成反應，不需要耗費熱能；其次，只需將強堿溶液滴加 到馬鈴薯淀粉乳中，并控制滴加速度即可完成馬鈴薯淀粉的糊化，這要比控制溫度更加直 觀簡便，更利于大規(guī)模的生產(chǎn)，具有意想不到的技術效果。3、生產(chǎn)該產(chǎn)品的原料是馬鈴薯淀 粉，它是我國北方地區(qū)產(chǎn)量非常大的農(nóng)產(chǎn)品，該產(chǎn)品的推廣會給我國北方地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品的深 加工拓展出一條新的道路，使農(nóng)民增加收入。


圖1是制備低成本高吸水樹脂的工藝流程圖
圖2 ^ m母體m單體=11時堿糊化時氫氧化鈉用量對產(chǎn)品吸液量的影響曲線
圖3 ^ m母體m單體=11時丙烯酸的中和度對產(chǎn)品吸液量的影響曲線
圖4 im母體m單體=11時交聯(lián)劑用量對產(chǎn)品吸液量的影響曲線
圖5 ^ m母體m單體=11時引發(fā)劑用量對產(chǎn)品吸液量的影響曲線
圖6 ^ m母體m單體=12時堿糊化時氫氧化鈉用量對產(chǎn)品吸液量的影響曲線
圖7 ^ m母體m單體=12時丙烯酸的中和度對產(chǎn)品吸液量的影響曲線
圖8 ^ m母體m單體=12時交聯(lián)劑用量對產(chǎn)品吸液量的影響曲線
圖9 i m母體m單體=12時引發(fā)劑用量對產(chǎn)品吸液量的影響曲線
圖10是m母體 m單體=13時堿糊化時氫氧化鈉用量對產(chǎn)品吸液量的影響曲線
圖11是m母體 m單體=13時丙烯酸的中和度對產(chǎn)品吸液量的影響曲線
圖12是m母體 m單體=13時交聯(lián)劑用量對產(chǎn)品吸液量的影響曲線
圖13是m母體 m單體=13時引發(fā)劑用量對產(chǎn)品吸液量的影響曲線
具體實施例方式實施例1 稱取0. 50g氫氧化鈉，溶解于20. Oml去離子水中，配制氫氧根摩爾濃 度為0. 625mol/L的氫氧化鈉溶液；稱取2. 5g氫氧化鈉，溶解于10. Oml去離子水中，在冰 水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和10.0g(9.51ml)除去阻聚劑的丙烯酸，制 得丙烯酸的中和度為45%的丙烯酸及其鈉鹽溶液；稱取10. Og馬鈴薯淀粉，與30. Oml去 離子水混合，攪拌0. 5h后，用氫氧根摩爾濃度為0. 625mol/L的氫氧化鈉溶液以10_15#/滴 的滴速糊化馬鈴薯淀粉乳；將制得的堿糊化馬鈴薯淀粉與丙烯酸及其鈉鹽溶液混合，加入 140mg過硫酸鉀、20mg N, N'-亞甲基雙丙烯酰胺，于室溫下攪拌1. 0h，使其混合均勻；在氮 氣保護的條件下水浴加熱逐漸升溫，使堿糊化馬鈴薯淀粉與丙烯酸及其鈉鹽進行接枝共聚 反應，并使產(chǎn)物在沸水浴中保溫1. 0-2. 0h，將產(chǎn)物取出，烘干并粉碎，即得低成本高吸水樹 脂，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為150g/g、自來水量為85g/g、生理 鹽水量為25g/g。實施例2 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 46g氫氧化鈉，溶解于20. Oml去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 575mol/L的氫氧化鈉溶液，本實施例所制得的低成 本高吸水樹脂吸去離子水量為70g/g、自來水量為45g/g、生理鹽水量為15g/g。實施例3 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液，本實施例所制得的低成 本高吸水樹脂吸去離子水量為120g/g、自來水量為60g/g、生理鹽水量為20g/g。實施例4 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 58g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 725mol/L的氫氧化鈉溶液，本實施例所制得的低成 本高吸水樹脂吸去離子水量為80g/g、自來水量為35g/g、生理鹽水量為15g/g。實施例5 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液；稱取0. Sg氫氧化 鈉，溶解于10. Oml去離子水中，在冰水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和 10. 0g(9.51ml)除去阻聚劑的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度為15%的丙烯酸及其鈉鹽溶 液，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為130g/g、自來水量為80g/g、生理 鹽水量為20g/g。實施例6 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液；稱取1. 7g氫氧化 鈉，溶解于10. Oml去離子水中，在冰水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和 10. 0g(9.51ml)除去阻聚劑的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度為30 %的丙烯酸及其鈉鹽溶 液，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為150g/g、自來水量為82g/g、生理 鹽水量為22g/g。實施例7 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液；稱取3. 3g氫氧化 鈉，溶解于10. Oml去離子水中，在冰水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和 10. 0g(9.51ml)除去阻聚劑的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度為60 %的丙烯酸及其鈉鹽溶 液，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為95g/g、自來水量為45g/g、生理 鹽水量為16g/g。實施例8 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液；稱取4. 2g氫氧化 鈉，溶解于10. Oml去離子水中，在冰水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和 10. 0g(9.51ml)除去阻聚劑的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度為75%的丙烯酸及其鈉鹽溶 液，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為70g/g、自來水量為42g/g、生理 鹽水量為15g/g。實施例9 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液；加入5mg N, N'-亞甲 基雙丙烯酰胺，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為110g/g、自來水量為 72g/g、生理鹽水量為17g/g。實施例10 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液；加入IOmg N,N'-亞甲 基雙丙烯酰胺，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為140g/g、自來水量為
678g/g、生理鹽水量為23g/g。實施例11 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液；加入30mg N,N'-亞甲 基雙丙烯酰胺，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為110g/g、自來水量為 55g/g、生理鹽水量為20g/g。實施例12 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液；加入40mg N, N'-亞 甲基雙丙烯酰胺，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為80g/g、自來水量為 40g/g、生理鹽水量為13g/g。實施例13 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液；加入80mg過硫酸鉀，本 實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為120g/g、自來水量為62g/g、生理鹽水 量為18g/g。實施例14 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液；加入IlOmg過硫酸鉀，本 實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為145g/g、自來水量為76g/g、生理鹽水 量為20g/g。實施例15 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液；加入160mg過硫酸鉀，本 實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為100g/g、自來水量為55g/g、生理鹽水 量為20g/g。實施例16 實驗條件同實施例1，所不同的是稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液；加入160mg過硫酸鉀，本 實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為95g/g、自來水量為50g/g、生理鹽水量 為 16g/go實施例17 稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml去離子水中，配制氫氧根摩爾濃 度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液；稱取5. Og氫氧化鈉，溶解于20. Oml去離子水中，在冰 水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和20. 0g(19. Olml)除去阻聚劑的丙烯酸，制 得丙烯酸的中和度為45%的丙烯酸及其鈉鹽溶液；稱取10. Og馬鈴薯淀粉，與30. Oml去 離子水混合，攪拌0. 5h后，用氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液以10_15#/滴 的滴速糊化馬鈴薯淀粉乳；將制得的堿糊化馬鈴薯淀粉與丙烯酸及其鈉鹽溶液混合，加入 140mg過硫酸鉀、20mg N, N'-亞甲基雙丙烯酰胺，于室溫攪拌1. 0h，使其混合均勻；在氮氣 保護的條件下水浴加熱逐漸升溫，使堿糊化馬鈴薯淀粉與丙烯酸及其鈉鹽進行接枝共聚反 應，并使產(chǎn)物在沸水浴中保溫1. 0-2. Oh,將產(chǎn)物取出，烘干并粉碎，即得低成本高吸水樹脂， 本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為210g/g、自來水量為125g/g、生理鹽 水量為30g/g。實施例18 實驗條件同實施例17，所不同的是稱取0.46g氫氧化鈉，溶解于 20. Oml去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 575mol/L的氫氧化鈉溶液，本實施例所制得 的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為170g/g、自來水量為110g/g、生理鹽水量為25g/g。
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實施例19 實驗條件同實施例17，所不同的是稱取0.50g氫氧化鈉，溶解于 20. Oml去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 625mol/L的氫氧化鈉溶液，本實施例所制得 的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為200g/g、自來水量為125g/g、生理鹽水量為25g/g。實施例20 實驗條件同實施例17，所不同的是稱取0.58g氫氧化鈉，溶解于 20. Oml去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 725mol/L的氫氧化鈉溶液，本實施例所制得 的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為190g/g、自來水量為115g/g、生理鹽水量為25g/g。實施例21 實驗條件同實施例17，所不同的是稱取1. 7g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，在冰水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和20. 0g(19. Olml)除去阻 聚劑的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度為15%的丙烯酸及其鈉鹽溶液，本實施例所制得的低 成本高吸水樹脂吸去離子水量為230g/g、自來水量為150g/g、生理鹽水量為25g/g。實施例22 實驗條件同實施例17，所不同的是稱取3. 3g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，在冰水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和20. 0g(19. Olml)除去阻 聚劑的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度為30%的丙烯酸及其鈉鹽溶液，本實施例所制得的低 成本高吸水樹脂吸去離子水量為250g/g、自來水量為160g/g、生理鹽水量為30g/g。實施例23 實驗條件同實施例17，所不同的是稱取6. 7g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，在冰水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和20. 0g(19. Olml)除去阻 聚劑的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度為60%的丙烯酸及其鈉鹽溶液，本實施例所制得的低 成本高吸水樹脂吸去離子水量為130g/g、自來水量為90g/g、生理鹽水量為20g/g。實施例24 實驗條件同實施例17，所不同的是稱取8. 3g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，在冰水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和20. 0g(19. Olml)除去阻 聚劑的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度為75%的丙烯酸及其鈉鹽溶液，本實施例所制得的低 成本高吸水樹脂吸去離子水量為120g/g、自來水量為75g/g、生理鹽水量為15g/g。實施例25 實驗條件同實施例17，所不同的是加入5mg N, N'-亞甲基雙丙烯酰 胺，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為200g/g、自來水量為105g/g、生 理鹽水量為20g/g。實施例26 實驗條件同實施例17，所不同的是加入IOmg N,N'-亞甲基雙丙烯酰 胺，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為200g/g、自來水量為120g/g、生 理鹽水量為25g/g。實施例27 實驗條件同實施例17，所不同的是加入30mg N,N'-亞甲基雙丙烯酰 胺，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為150g/g、自來水量為100g/g、生 理鹽水量為20g/g。實施例28 實驗條件同實施例17，所不同的是加入40mg N，N'-亞甲基雙丙烯酰 胺，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為150g/g、自來水量為100g/g、生 理鹽水量為15g/g。實施例29 實驗條件同實施例17，所不同的是加入SOmg過硫酸鉀，本實施例所制 得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為220g/g、自來水量為145g/g、生理鹽水量為35g/g。實施例30 實驗條件同實施例17，所不同的是加入IlOmg過硫酸鉀，本實施例所制 得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為240g/g、自來水量為165g/g、生理鹽水量為45g/g。實施例31 實驗條件同實施例17，所不同的是加入160mg過硫酸鉀，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為210g/g、自來水量為125g/g、生理鹽水量為25g/g。實施例32 實驗條件同實施例17，所不同的是加入170mg過硫酸鉀，本實施例所制 得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為180g/g、自來水量為110g/g、生理鹽水量為20g/g。實施例33 稱取0. 54g氫氧化鈉，溶解于20. Oml去離子水中，配制氫氧根摩爾濃 度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液；稱取7. 5g氫氧化鈉，溶解于20. Oml去離子水中，在冰 水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和30. Og(28. 52ml)除去阻聚劑的丙烯酸，制 得丙烯酸的中和度為45%的丙烯酸及其鈉鹽溶液；稱取10. Og馬鈴薯淀粉，與30. Oml去 離子水混合，攪拌0. 5h后，用氫氧根摩爾濃度為0. 675mol/L的氫氧化鈉溶液以10_15#/滴 的滴速糊化馬鈴薯淀粉乳；將制得的堿糊化馬鈴薯淀粉與丙烯酸及其鈉鹽溶液混合，加入 140mg過硫酸鉀、40mg N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺，于室溫攪拌1. Oh,使其混合均勻；在氮氣 保護的條件下水浴加熱逐漸升溫，使堿糊化馬鈴薯淀粉與丙烯酸及其鈉鹽進行接枝共聚反 應，并使產(chǎn)物在沸水浴中保溫1. 0-2. Oh,將產(chǎn)物取出，烘干并粉碎，即得低成本高吸水樹脂， 本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為240g/g、自來水量為166g/g、生理鹽 水量為38g/g。實施例34:實驗條件同實施例33，所不同的是稱取0.46g氫氧化鈉，溶解于 20. Oml去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 575mol/L的氫氧化鈉溶液，本實施例所制得 的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為230g/g、自來水量為153g/g、生理鹽水量為27g/g。實施例35 實驗條件同實施例33，所不同的是稱取0.50g氫氧化鈉，溶解于 20. Oml去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 625mol/L的氫氧化鈉溶液，本實施例所制得 的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為235g/g、自來水量為156g/g、生理鹽水量為35g/g。實施例36 實驗條件同實施例33，所不同的是稱取0.58g氫氧化鈉，溶解于 20. Oml去離子水中，配制氫氧根摩爾濃度為0. 725mol/L的氫氧化鈉溶液，本實施例所制得 的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為240g/g、自來水量為153g/g、生理鹽水量為33g/g。實施例37 實驗條件同實施例33，所不同的是稱取2. 5g氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，在冰水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和30. Og(28. 52ml)除去阻 聚劑的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度為15%的丙烯酸及其鈉鹽溶液，本實施例所制得的低 成本高吸水樹脂吸去離子水量為236g/g、自來水量為158g/g、生理鹽水量為18g/g。實施例38 實驗條件同實施例33，所不同的是稱取5. Og氫氧化鈉，溶解于20. Oml 去離子水中，在冰水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和30. Og(28. 52ml)除去阻 聚劑的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度為30%的丙烯酸及其鈉鹽溶液，本實施例所制得的低 成本高吸水樹脂吸去離子水量為274g/g、自來水量為175g/g、生理鹽水量為31g/g。實施例39 實驗條件同實施例33，所不同的是稱取10. Og氫氧化鈉，溶解于 20. Oml去離子水中，在冰水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和30. Og (28. 52ml) 除去阻聚劑的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度為60%的丙烯酸及其鈉鹽溶液，本實施例所制 得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為226g/g、自來水量為161g/g、生理鹽水量為27g/g。實施例40 實驗條件同實施例33，所不同的是稱取12. 5g氫氧化鈉，溶解于 20. Oml去離子水中，在冰水浴冷卻及攪拌的條件下，用氫氧化鈉溶液中和30. Og (28. 52ml) 除去阻聚劑的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度為75%的丙烯酸及其鈉鹽溶液，本實施例所制 得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為190g/g、自來水量為128g/g、生理鹽水量為25g/g。
實施例41 實驗條件同實施例33，所不同的是加入IOmg N,N'-亞甲基雙丙烯酰 胺，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為424g/g、自來水量為198g/g、生 理鹽水量為34g/g。實施例42 實驗條件同實施例33，所不同的是加入25mg N,N'-亞甲基雙丙烯酰 胺，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為346g/g、自來水量為166g/g、生 理鹽水量為34g/g。實施例43 實驗條件同實施例33，所不同的是加入50mg N,N'-亞甲基雙丙烯酰 胺，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為220g/g、自來水量為155g/g、生 理鹽水量為30g/g。實施例44:實驗條件同實施例33，所不同的是加入60mg N，N'-亞甲基雙丙烯酰 胺，本實施例所制得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為202g/g、自來水量為144g/g、生 理鹽水量為30g/g。實施例45 實驗條件同實施例33，所不同的是加入IOOmg過硫酸鉀，本實施例所制 得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為300g/g、自來水量為174g/g、生理鹽水量為34g/g。實施例46 實驗條件同實施例33，所不同的是加入120mg過硫酸鉀，本實施例所制 得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為320g/g、自來水量為180g/g、生理鹽水量為41g/g。實施例47 實驗條件同實施例33，所不同的是加入160mg過硫酸鉀，本實施例所制 得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為240g/g、自來水量為161g/g、生理鹽水量為33g/g。實施例48 實驗條件同實施例33，所不同的是加入170mg過硫酸鉀，本實施例所制 得的低成本高吸水樹脂吸去離子水量為226g/g、自來水量為161g/g、生理鹽水量為30g/g。
權利要求
以馬鈴薯淀粉為原料合成低成本高吸水樹脂的方法，其特征是馬鈴薯淀粉與去離子水以1∶3的質(zhì)量比混合，攪拌0.5 1.0h，配制氫氧根摩爾濃度是0.575 0.725mol/L的強堿溶液，其中馬鈴薯淀粉與強堿的質(zhì)量比是1∶0.046 0.082，用配制好的強堿溶液在室溫下以10 15秒/滴的滴速糊化馬鈴薯淀粉乳，制得堿糊化馬鈴薯淀粉；在冰水浴冷卻下，用氫氧化鈉溶液中和除去阻聚劑的丙烯酸，得到丙烯酸的中和度為15％ 75％的丙烯酸及其鈉鹽溶液，其中馬鈴薯淀粉與丙烯酸、氫氧化鈉、溶解氫氧化鈉去離子水的質(zhì)量比是1∶1 3∶0.08 1.24∶1 3；將制得的堿糊化馬鈴薯淀粉與丙烯酸及其鈉鹽溶液混合，加入馬鈴薯淀粉質(zhì)量0.8 1.7％的過硫酸鉀做引發(fā)劑、0.05 0.60％的N，N′ 亞甲基雙丙烯酰胺做交聯(lián)劑，室溫下攪拌0.5 1.5h，使其混合均勻；在氮氣保護下，水浴加熱，使堿糊化馬鈴薯淀粉與丙烯酸及其鈉鹽進行接枝共聚反應，并使產(chǎn)物在沸水浴中保溫1.0 2.0h，將產(chǎn)物取出，烘干并粉碎，即得高吸水樹脂，所制得的低成本高吸水樹脂的最高吸去離子水量為250 450g/g、自來水量80 200g/g、生理鹽水量25 40g/g。
2.根據(jù)權利要求1所述以馬鈴薯淀粉為原料合成低成本高吸水樹脂的方法，其特征 是配制氫氧根摩爾濃度是0. 575-0. 725mol/L的強堿溶液時所用的強堿是氫氧化鈉、氫氧 化鉀。
3.根據(jù)權利要求1所述以馬鈴薯淀粉為原料合成低成本高吸水樹脂的方法，其特征 是配制氫氧根摩爾濃度是0. 575-0. 725mol/L的強堿溶液時所用的強堿是氫氧化鈉。
4.根據(jù)權利要求1所述以馬鈴薯淀粉為原料合成低成本高吸水樹脂的方法，其特征 是所制得高吸水樹脂的丙烯酸的中和度是20% -50%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合成低成本高吸水樹脂的新工藝，主要為配制一定濃度的強堿溶液，室溫下滴加到馬鈴薯淀粉乳中，制得堿糊化馬鈴薯淀粉，氮氣保護下水浴加熱，使堿糊化馬鈴薯淀粉與丙烯酸及其鈉鹽進行接枝共聚反應制得低成本高吸水樹脂，所制得的低成本高吸水樹脂具有良好的吸液能力，其最高吸去離子水量為150-450g/g、自來水量80-200g/g、生理鹽水量25-40g/g，并且其吸水后的凝膠狀態(tài)好、保水性強。本發(fā)明完全用強堿溶液在室溫下對馬鈴薯淀粉乳進行糊化，并首次用該方法制得的堿糊化馬鈴薯淀粉進行高吸水樹脂的合成，與其他高吸水樹脂的制備方法相比，其原料配比新穎、成本低，工藝簡單，耗能少，易操作及控制，為未來大規(guī)模生產(chǎn)高吸水樹脂拓展出一條新的道路。
文檔編號C08F222/38GK101974126SQ20101050095
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月9日 優(yōu)先權日2010年10月9日
發(fā)明者劉東華, 劉京龍, 劉曉明, 張偉, 李鈺, 林波, 溫國華, 王銳敏, 目仁更, 程飛 申請人:內(nèi)蒙古大學