專利名稱：淀粉簡易糊化超強吸水保水劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超強吸水保水劑的制備方法。
背景技術(shù)：
超強吸水保水劑高分子材料自1974年由美國農(nóng)業(yè)部的研究者首先研制成功以來，由于其重要的應(yīng)用價值，在科研和生產(chǎn)方面都取得了迅猛發(fā)展。其中具有生物降解性的淀粉系超強吸水保水劑的類型多種多樣，展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。但這種保水劑的制備方法也存在著生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，淀粉糊化不充分，最終產(chǎn)品的產(chǎn)出所需時間長，相對生產(chǎn)成本較高的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種淀粉簡易糊化超強吸水保水劑的制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下方案A.糊化步驟，該步驟可以擇一地采用A1或A2A1.在防腐反應(yīng)釜中將淀粉攪拌分散于水溶性單烯類單體中，加堿中和，使淀粉充分糊化；A2.在防腐反應(yīng)釜中將淀粉和碳酸氫鈉或碳酸鈉分散于水中，再加入氫氧化鈉水溶液，使淀粉充分糊化；最后加入水溶性單烯類單體，并調(diào)節(jié)pH值至5.5～7.0；B.聚合步驟向步驟A得到的糊化物中加入交聯(lián)劑攪拌10～20分鐘，將溫度調(diào)節(jié)至40～50℃；將此混合溶液轉(zhuǎn)入抗粘反應(yīng)釜內(nèi)，加入引發(fā)劑攪拌10～20分鐘后移入聚合反應(yīng)皿內(nèi)，低溫靜置20～30分鐘，在80～90℃下聚合2～3小時并干燥，得到多孔性白色固體，粉碎制成超強吸水保水劑。
本發(fā)明所述的超強吸水保水劑，含有如下重量配比的成份水溶性單烯類單體 20～65wt％淀粉 10～65wt％氫氧化鈉 10～25wt％交聯(lián)劑 0.04～2.5wt％引發(fā)劑 0.15～1.0wt％所述的水溶性單烯類單體為至少含有一個親水基的不飽和單體，親水基可以是羧基、羧酸無水物、羧酸鹽基、磺酸基、磺酸基鹽、羥基、醚基、酰胺基、氨基、季銨鹽中的一種。
含有羧基的單體可以是丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸；含有羧酸無水物的單體可以是順丁烯二酸酐；含有羧酸鹽基的單體可以是丙烯酸鈉、甲基丙烯酸鈉、丙烯酸三乙醇胺鹽、甲基丙烯酸三乙醇胺鹽、馬來酸鈉、馬來酸甲胺鹽；含有磺酸基的單體可以是脂肪族或芳香族乙烯磺酸類，如乙烯磺酸、丙烯磺酸、乙烯甲苯磺酸、甲基丙烯磺酸丙酯、丙烯磺酸丙酯、2-羥基-3-甲基丙烯羥丙基磺酸；含有磺酸基鹽的單體可以是含有磺酸基的單體的堿金屬鹽、銨鹽、胺鹽；含有羥基或醚基的單體可以是丙烯醇、甲基丙烯醇、乙烯二醇、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸乙三甘醇酯、丙烯酸乙三甘醇酯、多環(huán)氧乙烷-氧化丙二醇單丙烯醚；含有酰胺基的單體可以是丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基甲基丙烯酰胺、N，N-二丙基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、N-羥甲基甲基丙烯酰胺、N-羥乙基丙烯酰胺、N-羥乙基甲基丙烯酰胺、N，N-二羥乙基甲基丙烯酰胺、N，N-二羥乙基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮；含有氨基的單體可以是丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲胺乙酯、丙烯酸二羥甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二羥甲氨基丙酯、丙烯酸1，4-氧氮雜環(huán)己烷代乙酯、甲基丙烯酸嗎啉代乙酯、反丁烯二酸二甲胺乙酯、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、N-乙烯基吡啶、N-乙烯基咪唑；含有季銨鹽的單體可以是N，N，N-三甲基-N-丙烯酰胺氧化乙基氯化銨。
所述的交聯(lián)劑可以是甘油、乙二醇、環(huán)氧氯丙烷、N，N-二甲基雙丙烯酰胺等。
所述的引發(fā)劑可以是過硫酸鉀、過硫酸銨、硝酸鈰銨、過氧化氫-L-抗壞血酸等。
本發(fā)明的優(yōu)點是A.本發(fā)明中的制備方法利用了酸堿中和放熱，使淀粉簡便地充分糊化，簡化了生產(chǎn)工藝；B.節(jié)省了淀粉糊化用水和加熱/降溫耗能源消耗，可大大降低生產(chǎn)成本。
C.用碳酸氫鈉或碳酸鈉和氫氧化鈉將淀粉糊化，可在常溫下進行；同時水溶性單烯類單體與堿反應(yīng)放熱也可明顯減少，節(jié)省了溫度調(diào)節(jié)能源消耗，可大大降低生產(chǎn)成本。
D.碳酸氫鈉的使用也可降低引發(fā)接枝聚合的溫度。
E.利用急速引發(fā)聚合反應(yīng)放熱，促使膠體發(fā)泡，加快了水分脫除速度，縮短干燥時間節(jié)約能源，得到多孔性白色超強吸水保水劑；同時多孔發(fā)泡改善了表面結(jié)構(gòu)提高吸水速度。
F.整個反應(yīng)過程中不產(chǎn)生廢液排放。
具體實施例方式
實施例1丙烯酸58ml，淀粉2.5克加入具有攪拌和溫度測定的防腐反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌條件下加入氫氧化鈉(22.5克溶于60ml水)溶液利用中和反應(yīng)釋放熱量將淀粉糊化；加1％甘油交聯(lián)劑3ml攪拌15分鐘后，將溫度調(diào)節(jié)至42℃；將此混合溶液移入抗粘反應(yīng)釜內(nèi)，加入過硫酸鉀引發(fā)劑0.15克，攪拌后移入聚合反應(yīng)皿內(nèi)，低溫靜置引發(fā)25分鐘；在85℃下聚合/干燥，得到多孔性白色固體，粉碎制成超強吸水保水劑(吸水倍率純水443g/g；0.9％鹽水52g/g)。
實施例2丙烯酸40ml，淀粉20克加入具有攪拌和溫度測定的防腐反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌條件下加入氫氧化鈉(15.5克溶于50ml水)溶液利用中和反應(yīng)釋放熱量將淀粉糊化；加1％甘油交聯(lián)劑3ml攪拌18分鐘后，將溫度調(diào)節(jié)至43℃；將此混合溶液移入抗粘反應(yīng)釜內(nèi)，加入過硫酸鉀引發(fā)劑0.15克，攪拌后移入聚合反應(yīng)皿內(nèi)，低溫靜置引發(fā)28分鐘；在82℃下聚合/干燥，得到多孔性白色固體，粉碎制成超強吸水保水劑(吸水倍率純水82g/g；0.9％鹽水20g/g)。
實施例3淀粉5.0g，碳酸氫鈉9.0g，攪拌分散于30.0ml水中；緩慢加入氫氧化鈉溶液(7.5g溶解于10.0ml水)，充分攪拌使淀粉糊化；加丙烯酸30.0ml，1％甘油交聯(lián)劑1.0ml，充分攪拌13分鐘后，將溫度調(diào)節(jié)至48℃；將此混合溶液移入抗粘反應(yīng)釜內(nèi)，加入過硫酸鉀引發(fā)劑0.15克，攪拌后移入聚合反應(yīng)皿內(nèi)，低溫靜置引發(fā)22分鐘；在88℃下聚合/干燥，得到多孔性白色固體，粉碎制成超強吸水保水劑(吸水倍率純水182g/g；0.9％鹽水29g/g)。
實施例4淀粉10.0g，碳酸氫鈉9.0g，攪拌分散于55.0ml水中；緩慢加入氫氧化鈉溶液(7.5g溶解于10.0ml水)7.5g碳酸鈉，充分攪拌使淀粉糊化；加丙烯酸30.0ml，1％甘油交聯(lián)劑1.0ml，充分攪拌16分鐘后，將溫度調(diào)節(jié)至46℃；將此混合溶液移入抗粘反應(yīng)釜內(nèi)，加入過硫酸鉀引發(fā)劑0.15克，攪拌后移入聚合反應(yīng)皿內(nèi)，低溫靜置引發(fā)26分鐘；在86℃下聚合/干燥，得到多孔性白色固體，粉碎制成超強吸水保水劑(吸水倍率純水49g/g；0.9％鹽水16g/g)。
實施例5淀粉5.0g，碳酸氫鈉9.0g，攪拌分散于30.0ml水中；緩慢加入氫氧化鈉溶液(7.5g溶解于10.0ml水)和8.0g碳酸氫鈉，充分攪拌使淀粉糊化；加丙烯酸25.0ml，丙烯酰胺5.0g，1％甘油交聯(lián)劑1.0ml，充分攪拌18分鐘后，將溫度調(diào)節(jié)至48℃；將此混合溶液移入抗粘反應(yīng)釜內(nèi)，加入過硫酸鉀引發(fā)劑0.15克，攪拌后移入聚合反應(yīng)皿內(nèi)，低溫靜置引發(fā)28分鐘；在88℃下聚合/干燥，得到多孔性白色固體，粉碎制成超強吸水保水劑(吸水倍率純水323g/g；0.9％鹽水42g/g)。
實施例6淀粉10.0g，碳酸氫鈉9.0g，攪拌分散于55.0ml水中；緩慢加入氫氧化鈉溶液(7.5g溶解于10.0ml水)和7.5g碳酸氫鈉，充分攪拌使淀粉糊化；加丙烯酸25.0ml，丙烯酰胺5.0g，1％甘油交聯(lián)劑1.0ml，充分攪拌17分鐘后，將溫度調(diào)節(jié)至47℃；將此混合溶液移入抗粘反應(yīng)釜內(nèi)，加入過硫酸鉀引發(fā)劑0.15克，攪拌后移入聚合反應(yīng)皿內(nèi)，低溫靜置引發(fā)27分鐘；在87℃下聚合/干燥，得到多孔性白色固體，粉碎制成超強吸水保水劑(吸水倍率純水70g/g；0.9％鹽水19g/g)。
權(quán)利要求
1.一種超強吸水保水劑的制備方法，其特征在于，包含如下步驟A.糊化步驟，該步驟可以擇一地采用A1或A2A1.在防腐反應(yīng)釜中將淀粉攪拌分散于水溶性單烯類單體中，加堿中和，使淀粉充分糊化；A2.在防腐反應(yīng)釜中將淀粉和碳酸氫鈉或碳酸鈉分散于水中，再加入氫氧化鈉水溶液，使淀粉充分糊化；最后加入水溶性單烯類單體，并調(diào)節(jié)pH值至5.5～7.0；B.聚合步驟向步驟A得到的糊化物中加入交聯(lián)劑攪拌10～20分鐘，將溫度調(diào)節(jié)至40～50℃；將此混合溶液轉(zhuǎn)入抗粘反應(yīng)釜內(nèi)，加入引發(fā)劑攪拌10～20分鐘后移入聚合反應(yīng)皿內(nèi)，低溫靜置20～30分鐘，在80～90℃下聚合2～3小時并干燥，得到多孔性白色固體，粉碎制成超強吸水保水劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子保水劑的制備方法，其特征在于在A2步驟中，所述的碳酸氫鈉或碳酸鈉與氫氧化鈉的重量比為0.8～1.6∶1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子保水劑的制備方法，其特征在于在A2步驟中，所述的碳酸氫鈉或碳酸鈉與氫氧化鈉的重量比為1.0～1.2∶1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種淀粉系超強吸水保水劑的制備方法。該制備方法由糊化步驟和聚合步驟構(gòu)成。本發(fā)明的制備方法工藝簡單，節(jié)水節(jié)能，淀粉糊化充分，反應(yīng)時間短，成本低廉，無廢液排放。
文檔編號C09K3/00GK1554684SQ20031012173
公開日2004年12月15日 申請日期2003年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者宋吉青, 李茂松, 李育慧 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)氣象研究所