專利名稱：一種糯小麥淀粉合成高吸水性樹脂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能性高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高吸水性樹脂，具體涉及一種利用糯小麥淀粉(Waxy Wheat Starch)合成糯小麥淀粉高吸水性樹脂的方法。
背景技術(shù)：
高吸水性樹脂(Super absorbent resin，又叫Super absorbent polymer，簡稱SAR或SAP)是一種典型的功能高分子材料，能夠吸收并保持自身重量數(shù)百倍甚至幾千倍的水，它是一種具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的低交聯(lián)度強(qiáng)親水性的高分子化合物，而且與普通的吸水或吸濕材料相比具有吸水量大、吸水速度快、保水能力強(qiáng)等特點(diǎn)。高吸水性樹脂的研發(fā)始于20世紀(jì)60年代，經(jīng)過40多年的開發(fā)研究，其理論基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)都有了巨大的發(fā)展。我國起步較晚，1982年首次合成高吸水性樹脂，1988年才有了第一個(gè)專利。
高吸水性樹脂具有優(yōu)異的性能，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、建筑、日用化工等領(lǐng)域已獲得廣泛應(yīng)用，尤其是在農(nóng)林園藝、醫(yī)療衛(wèi)生等方面已成為不可缺少的材料。高吸水性樹脂可在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利等領(lǐng)域發(fā)揮抗旱保苗、增產(chǎn)增收、改良土壤、防風(fēng)固沙、水土保持等多種功能，因而被國際上普遍認(rèn)為是繼化肥、農(nóng)藥、地膜之后第四個(gè)最有希望被農(nóng)民接受的農(nóng)用化學(xué)制品。由于高吸水性樹脂的用途極其廣泛，受到各國的高度重視，發(fā)展非常迅速。
高吸水性樹脂的種類很多，按來源分主要有淀粉系、纖維素系和合成樹脂系三大類。淀粉類制備工藝復(fù)雜，產(chǎn)品耐熱性能差，易腐爛變質(zhì)；纖維素類吸水性能相對較差；而合成樹脂類工藝簡單、吸水倍率高因而成為當(dāng)前研究重點(diǎn)，其中聚丙烯酸鹽類吸水樹脂又占目前世界高吸水樹脂生產(chǎn)的80％。但是合成的聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂吸水速度慢、耐鹽性能差，采用反相懸浮法能使吸水速度提高，但此方法須采用有機(jī)溶劑作分散相，需要溶劑回收裝置易產(chǎn)生環(huán)保問題，且采取的間歇生產(chǎn)效率低、成本高。
淀粉是一類可再生的能源物質(zhì)，利用廉價(jià)的淀粉原料來制備高吸水性樹脂是當(dāng)前研究的重點(diǎn)之一，且其生物降解性好，符合環(huán)保的要求。但眾多研究報(bào)道采用的都是玉米淀粉，而利用糯小麥淀粉為原料制備高吸水性樹脂的研究還未見報(bào)道。中國專利CN1560099公開了一種淀粉基高吸水性樹脂，但產(chǎn)物需皂化，工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種以糯小麥淀粉為原料合成的高吸水性樹脂的方法。
糯小麥淀粉是一類直鏈淀粉含量極低的大分子，本發(fā)明以其為原料制備高吸水性樹脂，對糯性材料的發(fā)展和應(yīng)用以及糯小麥的深加工提供依據(jù)。
為達(dá)到上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案一種糯小麥淀粉合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，制得的該高吸水性樹脂是糯小麥淀粉和丙烯酸單體的接枝共聚物，具體包括下列步驟在反應(yīng)器中加入糯小麥淀粉和適量的水，使糯小麥淀粉的濃度為6％-12％，攪拌，并在80℃條件下糊化，糊化時(shí)間為20min，得糯小麥淀粉糊化物，然后冷卻至接枝共聚反應(yīng)溫度45℃-65℃；在糯小麥淀粉糊化物中加入預(yù)先中和的丙烯酸，保持丙烯酸中和度為65％-85％，在攪拌條件下通入氮?dú)?，混?min后，依次加入引發(fā)劑過硫酸銨4％的溶液4ml-8ml、交聯(lián)劑N、N′-亞甲基雙丙烯酰胺2％的溶液0.6ml-1.0ml，反應(yīng)0.5h～2h；當(dāng)反應(yīng)至產(chǎn)物為凝膠塊狀物時(shí)停止反應(yīng)，冷卻至室溫，取出，將反應(yīng)生成物切塊，在-60℃真空冷凍干燥72h，粉碎、過80目篩，即得到高吸水性樹脂。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下1.本發(fā)明選用糯小麥淀粉為原料，采用簡單的溶液聚合法和常用的引發(fā)劑、交聯(lián)劑合成高吸水性樹脂，成本較低，而且生成物不需要洗滌、皂化等后處理工序，工藝簡單，經(jīng)濟(jì)合理。
2.本發(fā)明高吸水性樹脂吸去離子水達(dá)600g/g-1200g/g，吸鹽水(0.9％Nacl)達(dá)50g/g-100g/g。保水性能、熱穩(wěn)定性和反復(fù)使用性均比較好，產(chǎn)品吸水速度快，單體殘留量低，安全性好，無毒副作用，是農(nóng)林園藝優(yōu)選的保水劑。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明以丙烯酸單體，適當(dāng)中和后產(chǎn)生能與糯小麥淀粉、丙烯酸發(fā)生接枝共聚反應(yīng)的丙烯酸鹽，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)體系下，選用適當(dāng)?shù)囊l(fā)劑和交聯(lián)劑，通過中和、交聯(lián)反應(yīng)生成高吸水性樹脂。
本發(fā)明提供水溶液直接聚合反應(yīng)生成高吸水性樹脂，這種方法首先向燒杯里加入一定量的丙烯酸，然后加入氫氧化鈉溶液使丙烯酸適度中和，形成丙烯酸和丙烯酸鹽的混合液，中和度優(yōu)選65％-85％，冷卻后備用。第二步是將糯小麥淀粉和一定量的蒸餾水加入裝有電動(dòng)攪拌器的反應(yīng)器中，在80℃糊化20min，然后降溫至反應(yīng)溫度，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入預(yù)先中和的丙烯酸和丙烯酸鹽的混合液，混合5min后加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑，反應(yīng)至產(chǎn)物為凝膠塊狀物時(shí)停止反應(yīng)，冷卻至室溫，反應(yīng)時(shí)間一般為0.5h-2h。本發(fā)明接枝共聚的反應(yīng)溫度優(yōu)選45℃-65℃；糯小麥淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6％-12％；引發(fā)劑選用過硫酸銨4％的溶液，適宜量優(yōu)選4ml-8ml；交聯(lián)劑是能與羥基發(fā)生反應(yīng)的多功能團(tuán)化合物，本發(fā)明選用N、N′-亞甲基雙丙烯酰胺2％的溶液，適宜量優(yōu)選0.6ml-1.0ml。將反應(yīng)生成物取出，切塊、干燥、粉碎過篩即可得到所需要的糯小麥淀粉高吸水性樹脂產(chǎn)品。
下面是發(fā)明人給出的具體實(shí)施例，用于說明本發(fā)明的實(shí)施過程。
實(shí)施例1在攪拌條件下，將25％的氫氧化鈉溶液加到60ml的丙烯酸(單體)中，使丙烯酸的中和度達(dá)到75％，冷卻至室溫。
將3.5g糯小麥淀粉和50ml蒸餾水放入裝有電動(dòng)攪拌器1000ml的燒杯中，在80℃下糊化20min，然后降溫至反應(yīng)溫度50℃，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，加入預(yù)先中和的丙烯酸，混合5min后加入引發(fā)劑過硫酸銨4％的溶液5.5ml和交聯(lián)劑N、N′-亞甲基雙丙烯酰胺2％的溶液0.70ml，反應(yīng)至產(chǎn)物為凝膠塊狀物時(shí)停止反應(yīng)，冷卻至室溫，將反應(yīng)生成物切塊后，在-60℃真空冷凍干燥72h，粉碎、過80目篩，即得到高吸水性樹脂產(chǎn)品。經(jīng)測試，本實(shí)施例得到的產(chǎn)品吸去離子水為703.8g/g，吸鹽水為57.3g/g。
實(shí)施例2實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是反應(yīng)溫度為55℃，引發(fā)劑用量為6.0ml，交聯(lián)劑用量為0.75ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為1100.4g/g，吸鹽水為64.2g/g。
實(shí)施例3實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是反應(yīng)溫度為60℃，引發(fā)劑用量為6.5ml，交聯(lián)劑用量為0.80ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為974.8g/g，吸鹽水為62.1g/g。
實(shí)施例4實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是反應(yīng)溫度為65℃，引發(fā)劑用量為7.0ml，交聯(lián)劑用量為0.85ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為851.7g/g，吸鹽水為53.3g/g。
實(shí)施例5實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是糯小麥淀粉用量為4g，引發(fā)劑用量為6.5ml，交聯(lián)劑用量為0.75ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為1149.9g/g，吸鹽水為87.5g/g。
實(shí)施例6實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是糯小麥淀粉用量為4g，反應(yīng)溫度為55℃，引發(fā)劑用量為7.0ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為1006.9g/g，吸鹽水為89.2g/g。
實(shí)施例7實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是糯小麥淀粉用量為4g，反應(yīng)溫度為60℃，交聯(lián)劑用量為0.85ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為870.2g/g，吸鹽水為79.0g/g。
實(shí)施例8實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是糯小麥淀粉用量為4g，反應(yīng)溫度為65℃，引發(fā)劑用量為6.0ml，交聯(lián)劑用量為0.80ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為838.2g/g，吸鹽水為83.1g/g。
實(shí)施例9實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是糯小麥淀粉用量為4.5g，引發(fā)劑用量為7.0ml，交聯(lián)劑用量為0.80ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為1034.0g/g，吸鹽水為96.5g/g。
實(shí)施例10實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是糯小麥淀粉用量為4.5g，反應(yīng)溫度為55℃，引發(fā)劑用量為6.5ml，交聯(lián)劑用量為0.85ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為940.8g/g，吸鹽水為88.2g/g。
實(shí)施例11實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是糯小麥淀粉用量為4.5g，反應(yīng)溫度為60℃，引發(fā)劑用量為6.0ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為1041.4g/g，吸鹽水為84.8g/g。
實(shí)施例12實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是糯小麥淀粉用量為4.5g，反應(yīng)溫度為65℃，交聯(lián)劑用量為0.75ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為1142.0g/g，吸鹽水為88.6g/g。
實(shí)施例13實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是糯小麥淀粉用量為5g，引發(fā)劑用量為6.0ml，交聯(lián)劑用量為0.85ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為605.8g/g，吸鹽水為65.1g/g。
實(shí)施例14實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是糯小麥淀粉用量為5g，反應(yīng)溫度為55℃，交聯(lián)劑用量為0.80ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為983.5g/g，吸鹽水為87.7g/g。
實(shí)施例15實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是糯小麥淀粉用量為5g，反應(yīng)溫度為60℃，引發(fā)劑用量為7.0ml，交聯(lián)劑用量為0.75ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為1024.2g/g，吸鹽水為86.3g/g。
實(shí)施例16實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1，所不同的是糯小麥淀粉用量為5g，反應(yīng)溫度為65℃，引發(fā)劑用量為6.5ml，反應(yīng)結(jié)束得到產(chǎn)品的吸去離子水為1100.5g/g，吸鹽水為80.1g/g。
權(quán)利要求
1.一種糯小麥淀粉合成高吸水性樹脂的方法，其特征在于，制得的該高吸水性樹脂是糯小麥淀粉和丙烯酸單體的接枝共聚物，制備具體包括下列步驟在反應(yīng)器中加入糯小麥淀粉和適量的水，使糯小麥淀粉的濃度為6％-12％，攪拌，并在80℃條件下糊化，糊化時(shí)間為20min，得糯小麥淀粉糊化物，然后冷卻至接枝共聚反應(yīng)溫度45℃-65℃；在糯小麥淀粉糊化物中加入預(yù)先中和的丙烯酸，保持丙烯酸中和度為65％-85％，在攪拌條件下通入氮?dú)?，混?min后，依次加入引發(fā)劑過硫酸銨4％的溶液4ml-8ml、交聯(lián)劑N、N′-亞甲基雙丙烯酰胺2％的溶液0.6ml-1.0ml，反應(yīng)0.5h～2h；當(dāng)反應(yīng)至產(chǎn)物為凝膠塊狀物時(shí)停止反應(yīng)，冷卻至室溫，取出，將反應(yīng)生成物切塊，在-60℃真空冷凍干燥72h，粉碎、過80目篩，即得到高吸水性樹脂。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的中和的丙烯酸的制備方法是，向燒杯里加入一定量的丙烯酸，然后加入氫氧化鈉溶液使丙烯酸適度中和，形成丙烯酸和丙烯酸鹽的混合液，中和度選65％-85％，冷卻后即可。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種糯小麥淀粉合成高吸水性樹脂的方法，以糯小麥淀粉為原料，丙烯酸單體，適當(dāng)中和后產(chǎn)生能與糯小麥淀粉、丙烯酸發(fā)生接枝共聚反應(yīng)的丙烯酸鹽，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)體系下，選用適當(dāng)?shù)囊l(fā)劑和交聯(lián)劑，通過中和、交聯(lián)反應(yīng)生成具有一定交聯(lián)密度的高吸水性接枝共聚物。本發(fā)明采用常用的過硫酸銨引發(fā)，N、N′－亞甲基雙丙烯酰胺產(chǎn)生適度交聯(lián)，水溶液聚合法，反應(yīng)過程溫和，容易控制，成本較低，而且生成物不需要洗滌、皂化等后處理工序，工藝簡單，經(jīng)濟(jì)合理。原料全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，產(chǎn)量高，且無污染。產(chǎn)品吸去離子水達(dá)600g/g～1200g/g，吸鹽水達(dá)50g/g～100g/g，保水性能、熱穩(wěn)定性和反復(fù)使用性均較好，可用作農(nóng)林園藝的保水劑，在節(jié)水保水材料方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C08F251/00GK101045776SQ200710017719
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者張國權(quán), 游新勇, 歐陽韶輝, 羅勤貴, 胡新中, 鄭建梅 申請人:西北農(nóng)林科技大學(xué)