专利名称：以马铃薯淀粉为原料合成低成本高吸水树脂的方法
技术领域：
本发明涉及用于卫生用品、农业、林业、园艺等领域的新型功能高分子材料-高吸 水树脂的制备方法，特别指以马铃薯淀粉、丙烯酸为主要原料合成高吸水树脂的一种低成 本的新型的简易制备方法。
背景技术：
高吸水性树脂是指吸水能力特别强的高分子物质，其吸水量为自身的几十倍乃至 几千倍，由于它大多数是由低分子物质经聚合反应合成的高聚物或者由高分子化合物经化 学反应制成，所以又称高吸水性高分子，也常称作超强吸水剂。高吸水性树脂的出现是1961年美国农业部北方研究所C. R. Russell等从淀粉接 枝丙烯腈开始研究，其后G. F. Fanta等接着研究，于1966年首次指出“淀粉衍生物的吸水性 树脂具有优越的吸水能力，吸水后形成的膨润凝胶体保水性很强，即使加压也不与水分离， 甚至也具有吸湿放湿性，这些材料的吸水性能都超过了以往的高分子材料”，该吸水性树脂 最初在亨克尔股份公司工业化成功，至1981年已达年产几千吨的生产能力。当时美国以农 业为中心积极推广应用，首先应用在土壤改良、保水抗旱、育种保苗等方面，而以后新的研 究为该类吸水性材料的应用开辟了一个崭新的领域。我国吸水性树脂的研究工作起步较 晚，80年代初刚开始，近20多年来全国已有许多单位先后进行了研究，有的已转入中试阶 段，并有小批量的生产。我国的研究都着重吸水性树脂的合成，主要集中在聚丙烯酸盐、淀 粉接枝丙烯腈共聚水解物、淀粉接枝丙烯酸盐等方面，研究出的吸水树脂的吸水倍率为几 百倍。高吸水树脂用途广泛，应用前景非常广阔，尤其是高吸水树脂优良的吸水性和保 水性使其在许多领域内都得到了应用。一次性尿布等卫生用品是高吸水树脂最早开发的 应用领域，目前仍是高吸水树脂的最大消费市场；并且由于高吸水树脂吸水量很大，并具有 优异的保水性能，将高吸水树脂加入到土壤中，可以改变土壤的团粒结构，增大土壤的透水 性、透气性，并可将加入的水储存起来，在干旱地区土壤的水分保持、沙漠防治方面具有诱 人的前景。淀粉是一种可再生、来源广泛的天然高分子化合物。淀粉与丙烯腈、丙烯酸、丙烯 酰胺等亲水性烯类单体的接枝聚合物或共聚物是目前高吸水树脂市场中的主要品种之一。 并且由于淀粉价格低廉、生物降解性能好，在一次性使用的个人卫生用品及农林牧业等应 用领域相对其它合成系列有明显的优势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种合成高吸水树脂的新型方法，这种制备方法 以马铃薯淀粉、丙烯酸、氢氧化钠、过硫酸钾、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺为主要原料，经合 理的原料配比、新型的合成路线制得低成本高吸水树脂。本发明要解决的技术问题是由如下方案解决的以马铃薯淀粉为原料合成低成本高吸水树脂的方法，其特征是马铃薯淀粉与去离子水以1 3的质量比混合，搅拌 0. 5-1. 0h，配制氢氧根摩尔浓度是0. 575-0. 725mol/L的强碱溶液，其中马铃薯淀粉与强碱 的质量比是1 0.046-0. 082，用配制好的强碱溶液在室温下以10-15秒/_的滴速糊化马铃 薯淀粉乳，制得碱糊化马铃薯淀粉；在冰水浴冷却下，用氢氧化钠溶液中和除去阻聚剂的丙 烯酸，得到丙烯酸的中和度为15% -75%的丙烯酸及其钠盐溶液，其中马铃薯淀粉与丙烯 酸、氢氧化钠、溶解氢氧化钠的去离子水的质量比是1 1-3 0.08-1.24 1-3;将制得的 碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐溶液混合，加入马铃薯淀粉质量0. 8-1. 7 %的过硫酸 钾做引发剂、0.05-0. 60%的N，N'-亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，在室温下搅拌0.5-1. 5h， 使其混合均勻；在氮气保护下，水浴加热，使碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐进行接枝 共聚反应，并使产物在沸水浴中保温1. 0-2. 0h，将产物取出，烘干并粉碎，即得高吸水树脂。 所制得的低成本高吸水树脂的吸去离子水量为150-450g/g、自来水量80-200g/g、生理盐 水量 25-40g/g。上述技术方案所述，配制氢氧根摩尔浓度是0. 575-0. 725mol/L的强碱溶液时所 用的强碱是氢氧化钠、氢氧化钾，优选氢氧化钠。上述技术方案所述，所制得的低成本高吸水树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%。中和度优选 20%-50%，最优选 20% -45% ο本发明的优点是1、根据近10年高吸水树脂的发展情况，高吸水树脂主要分为3 大系列。①淀粉系(包括淀粉、羧甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉、淀粉磺原酸盐等的接枝聚合 物)；②纤维素系(包括纤维素、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、磺原酸化纤维素等的接 枝聚合物)；③合成聚合物系(包括聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类、无机聚合物 类等)。其中淀粉系、纤维素系高吸水树脂时，主要用的亲水性单体为丙烯酸，以往的专利 以及文献中在合成高吸水树脂时，母体(淀粉或纤维素)与单体(例如丙烯酸)的质量比 很大，一般Hifi^: mw= 1 4-20，虽然在该比例范围内所制得的高吸水树脂的吸去离子 水量最高可达2000-3000g/g，但是在该范围的高吸水树脂的吸去离子水量也有小于500g/ g的；而合成聚合物系高吸水树脂在合成时所使用亲水性单体的量要远远大于淀粉系或纤 维素系高吸水树脂合成时所需亲水性单体的量，并且合成聚合物系高吸水树脂的吸去离子 水量一般较低，所以以往高吸水树脂合成中亲水性单体的使用量均很大，这就大大增加了 高吸水树脂的合成成本，从而导致高吸水树脂的推广和应用的困难。基于以往高吸水树脂 合成成本高的缺陷，本发明专利以新颖的原料配比制得了一系列低成本的高吸水树脂，其 中淀粉与丙烯酸的质量比是1 1-3，所制得的低成本高吸水树脂的最高吸去离子水量为 300-500g/g，并且其吸水后的凝胶状态好、保水性强，综上所述，本发明专利解决了高吸水 树脂成本过高的缺陷，为今后高吸水树脂的大量推广和应用奠定了基础。2、本发明专利完 全用强碱溶液在室温下对马铃薯淀粉乳进行糊化，并首次用该方法制得的碱糊化马铃薯淀 粉进行低成本高吸水树脂的合成。在以淀粉为母体合成高吸水树脂的过程中，首先都要将 淀粉加热糊化，再与单体进行接枝共聚合成吸水树脂，但是淀粉的热糊化主要有以下的缺 点(1)加热糊化需要耗费很大的热量才可使淀粉溶液发生糊化反应，并且需要一定的糊 化时间，一般淀粉的糊化温度为50°C -80°C ； (2)糊化温度不宜控制，温度过高会导致淀粉 “老化”，在水中不易分散，使接枝率降低，吸水能力下降，温度过低则淀粉发生不了糊化作
4用；(3)不同种类的淀粉以及不同生产批次的淀粉的糊化温度都会有差别，而以热糊化淀 粉为原料合成吸水树脂时对淀粉的糊化温度要求非常严格，这就为大规模生产造成了非常 大的不利因素，并且所合成高吸水树脂的吸水量不稳定、重复性差。本发明专利中，采用强 碱溶液在室温下对马铃薯淀粉进行糊化、并以碱糊化后的马铃薯淀粉为原料合成高吸水树 脂的新工艺，克服了以上以热糊化淀粉为原料合成高吸水树脂时的缺点，首先，碱糊化无需 加热、糊化时间很短，在室温下即可完成反应，不需要耗费热能；其次，只需将强碱溶液滴加 到马铃薯淀粉乳中，并控制滴加速度即可完成马铃薯淀粉的糊化，这要比控制温度更加直 观简便，更利于大规模的生产，具有意想不到的技术效果。3、生产该产品的原料是马铃薯淀 粉，它是我国北方地区产量非常大的农产品，该产品的推广会给我国北方地区农产品的深 加工拓展出一条新的道路，使农民增加收入。
图1是制备低成本高吸水树脂的工艺流程图
图2 ^ m母体m单体=11时碱糊化时氢氧化钠用量对产品吸液量的影响曲线
图3 ^ m母体m单体=11时丙烯酸的中和度对产品吸液量的影响曲线
图4 im母体m单体=11时交联剂用量对产品吸液量的影响曲线
图5 ^ m母体m单体=11时引发剂用量对产品吸液量的影响曲线
图6 ^ m母体m单体=12时碱糊化时氢氧化钠用量对产品吸液量的影响曲线
图7 ^ m母体m单体=12时丙烯酸的中和度对产品吸液量的影响曲线
图8 ^ m母体m单体=12时交联剂用量对产品吸液量的影响曲线
图9 i m母体m单体=12时引发剂用量对产品吸液量的影响曲线
图10是m母体 m单体=13时碱糊化时氢氧化钠用量对产品吸液量的影响曲线
图11是m母体 m单体=13时丙烯酸的中和度对产品吸液量的影响曲线
图12是m母体 m单体=13时交联剂用量对产品吸液量的影响曲线
图13是m母体 m单体=13时引发剂用量对产品吸液量的影响曲线
具体实施例方式实施例1 称取0. 50g氢氧化钠，溶解于20. Oml去离子水中，配制氢氧根摩尔浓 度为0. 625mol/L的氢氧化钠溶液；称取2. 5g氢氧化钠，溶解于10. Oml去离子水中，在冰 水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和10.0g(9.51ml)除去阻聚剂的丙烯酸，制 得丙烯酸的中和度为45%的丙烯酸及其钠盐溶液；称取10. Og马铃薯淀粉，与30. Oml去 离子水混合，搅拌0. 5h后，用氢氧根摩尔浓度为0. 625mol/L的氢氧化钠溶液以10_15#/滴 的滴速糊化马铃薯淀粉乳；将制得的碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐溶液混合，加入 140mg过硫酸钾、20mg N, N'-亚甲基双丙烯酰胺，于室温下搅拌1. 0h，使其混合均勻；在氮 气保护的条件下水浴加热逐渐升温，使碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐进行接枝共聚 反应，并使产物在沸水浴中保温1. 0-2. 0h，将产物取出，烘干并粉碎，即得低成本高吸水树 脂，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为150g/g、自来水量为85g/g、生理 盐水量为25g/g。实施例2 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 46g氢氧化钠，溶解于20. Oml去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 575mol/L的氢氧化钠溶液，本实施例所制得的低成 本高吸水树脂吸去离子水量为70g/g、自来水量为45g/g、生理盐水量为15g/g。实施例3 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液，本实施例所制得的低成 本高吸水树脂吸去离子水量为120g/g、自来水量为60g/g、生理盐水量为20g/g。实施例4 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 58g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 725mol/L的氢氧化钠溶液，本实施例所制得的低成 本高吸水树脂吸去离子水量为80g/g、自来水量为35g/g、生理盐水量为15g/g。实施例5 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液；称取0. Sg氢氧化 钠，溶解于10. Oml去离子水中，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和 10. 0g(9.51ml)除去阻聚剂的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度为15%的丙烯酸及其钠盐溶 液，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为130g/g、自来水量为80g/g、生理 盐水量为20g/g。实施例6 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液；称取1. 7g氢氧化 钠，溶解于10. Oml去离子水中，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和 10. 0g(9.51ml)除去阻聚剂的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度为30 %的丙烯酸及其钠盐溶 液，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为150g/g、自来水量为82g/g、生理 盐水量为22g/g。实施例7 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液；称取3. 3g氢氧化 钠，溶解于10. Oml去离子水中，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和 10. 0g(9.51ml)除去阻聚剂的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度为60 %的丙烯酸及其钠盐溶 液，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为95g/g、自来水量为45g/g、生理 盐水量为16g/g。实施例8 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液；称取4. 2g氢氧化 钠，溶解于10. Oml去离子水中，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和 10. 0g(9.51ml)除去阻聚剂的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度为75%的丙烯酸及其钠盐溶 液，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为70g/g、自来水量为42g/g、生理 盐水量为15g/g。实施例9 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液；加入5mg N, N'-亚甲 基双丙烯酰胺，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为110g/g、自来水量为 72g/g、生理盐水量为17g/g。实施例10 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液；加入IOmg N,N'-亚甲 基双丙烯酰胺，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为140g/g、自来水量为
678g/g、生理盐水量为23g/g。实施例11 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液；加入30mg N,N'-亚甲 基双丙烯酰胺，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为110g/g、自来水量为 55g/g、生理盐水量为20g/g。实施例12 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液；加入40mg N, N'-亚 甲基双丙烯酰胺，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为80g/g、自来水量为 40g/g、生理盐水量为13g/g。实施例13 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液；加入80mg过硫酸钾，本 实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为120g/g、自来水量为62g/g、生理盐水 量为18g/g。实施例14 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液；加入IlOmg过硫酸钾，本 实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为145g/g、自来水量为76g/g、生理盐水 量为20g/g。实施例15 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液；加入160mg过硫酸钾，本 实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为100g/g、自来水量为55g/g、生理盐水 量为20g/g。实施例16 实验条件同实施例1，所不同的是称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液；加入160mg过硫酸钾，本 实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为95g/g、自来水量为50g/g、生理盐水量 为 16g/go实施例17 称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml去离子水中，配制氢氧根摩尔浓 度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液；称取5. Og氢氧化钠，溶解于20. Oml去离子水中，在冰 水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和20. 0g(19. Olml)除去阻聚剂的丙烯酸，制 得丙烯酸的中和度为45%的丙烯酸及其钠盐溶液；称取10. Og马铃薯淀粉，与30. Oml去 离子水混合，搅拌0. 5h后，用氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液以10_15#/滴 的滴速糊化马铃薯淀粉乳；将制得的碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐溶液混合，加入 140mg过硫酸钾、20mg N, N'-亚甲基双丙烯酰胺，于室温搅拌1. 0h，使其混合均勻；在氮气 保护的条件下水浴加热逐渐升温，使碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐进行接枝共聚反 应，并使产物在沸水浴中保温1. 0-2. Oh,将产物取出，烘干并粉碎，即得低成本高吸水树脂， 本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为210g/g、自来水量为125g/g、生理盐 水量为30g/g。实施例18 实验条件同实施例17，所不同的是称取0.46g氢氧化钠，溶解于 20. Oml去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 575mol/L的氢氧化钠溶液，本实施例所制得 的低成本高吸水树脂吸去离子水量为170g/g、自来水量为110g/g、生理盐水量为25g/g。
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实施例19 实验条件同实施例17，所不同的是称取0.50g氢氧化钠，溶解于 20. Oml去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 625mol/L的氢氧化钠溶液，本实施例所制得 的低成本高吸水树脂吸去离子水量为200g/g、自来水量为125g/g、生理盐水量为25g/g。实施例20 实验条件同实施例17，所不同的是称取0.58g氢氧化钠，溶解于 20. Oml去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 725mol/L的氢氧化钠溶液，本实施例所制得 的低成本高吸水树脂吸去离子水量为190g/g、自来水量为115g/g、生理盐水量为25g/g。实施例21 实验条件同实施例17，所不同的是称取1. 7g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和20. 0g(19. Olml)除去阻 聚剂的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度为15%的丙烯酸及其钠盐溶液，本实施例所制得的低 成本高吸水树脂吸去离子水量为230g/g、自来水量为150g/g、生理盐水量为25g/g。实施例22 实验条件同实施例17，所不同的是称取3. 3g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和20. 0g(19. Olml)除去阻 聚剂的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度为30%的丙烯酸及其钠盐溶液，本实施例所制得的低 成本高吸水树脂吸去离子水量为250g/g、自来水量为160g/g、生理盐水量为30g/g。实施例23 实验条件同实施例17，所不同的是称取6. 7g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和20. 0g(19. Olml)除去阻 聚剂的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度为60%的丙烯酸及其钠盐溶液，本实施例所制得的低 成本高吸水树脂吸去离子水量为130g/g、自来水量为90g/g、生理盐水量为20g/g。实施例24 实验条件同实施例17，所不同的是称取8. 3g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和20. 0g(19. Olml)除去阻 聚剂的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度为75%的丙烯酸及其钠盐溶液，本实施例所制得的低 成本高吸水树脂吸去离子水量为120g/g、自来水量为75g/g、生理盐水量为15g/g。实施例25 实验条件同实施例17，所不同的是加入5mg N, N'-亚甲基双丙烯酰 胺，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为200g/g、自来水量为105g/g、生 理盐水量为20g/g。实施例26 实验条件同实施例17，所不同的是加入IOmg N,N'-亚甲基双丙烯酰 胺，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为200g/g、自来水量为120g/g、生 理盐水量为25g/g。实施例27 实验条件同实施例17，所不同的是加入30mg N,N'-亚甲基双丙烯酰 胺，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为150g/g、自来水量为100g/g、生 理盐水量为20g/g。实施例28 实验条件同实施例17，所不同的是加入40mg N，N'-亚甲基双丙烯酰 胺，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为150g/g、自来水量为100g/g、生 理盐水量为15g/g。实施例29 实验条件同实施例17，所不同的是加入SOmg过硫酸钾，本实施例所制 得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为220g/g、自来水量为145g/g、生理盐水量为35g/g。实施例30 实验条件同实施例17，所不同的是加入IlOmg过硫酸钾，本实施例所制 得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为240g/g、自来水量为165g/g、生理盐水量为45g/g。实施例31 实验条件同实施例17，所不同的是加入160mg过硫酸钾，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为210g/g、自来水量为125g/g、生理盐水量为25g/g。实施例32 实验条件同实施例17，所不同的是加入170mg过硫酸钾，本实施例所制 得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为180g/g、自来水量为110g/g、生理盐水量为20g/g。实施例33 称取0. 54g氢氧化钠，溶解于20. Oml去离子水中，配制氢氧根摩尔浓 度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液；称取7. 5g氢氧化钠，溶解于20. Oml去离子水中，在冰 水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和30. Og(28. 52ml)除去阻聚剂的丙烯酸，制 得丙烯酸的中和度为45%的丙烯酸及其钠盐溶液；称取10. Og马铃薯淀粉，与30. Oml去 离子水混合，搅拌0. 5h后，用氢氧根摩尔浓度为0. 675mol/L的氢氧化钠溶液以10_15#/滴 的滴速糊化马铃薯淀粉乳；将制得的碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐溶液混合，加入 140mg过硫酸钾、40mg N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，于室温搅拌1. Oh,使其混合均勻；在氮气 保护的条件下水浴加热逐渐升温，使碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐进行接枝共聚反 应，并使产物在沸水浴中保温1. 0-2. Oh,将产物取出，烘干并粉碎，即得低成本高吸水树脂， 本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为240g/g、自来水量为166g/g、生理盐 水量为38g/g。实施例34:实验条件同实施例33，所不同的是称取0.46g氢氧化钠，溶解于 20. Oml去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 575mol/L的氢氧化钠溶液，本实施例所制得 的低成本高吸水树脂吸去离子水量为230g/g、自来水量为153g/g、生理盐水量为27g/g。实施例35 实验条件同实施例33，所不同的是称取0.50g氢氧化钠，溶解于 20. Oml去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 625mol/L的氢氧化钠溶液，本实施例所制得 的低成本高吸水树脂吸去离子水量为235g/g、自来水量为156g/g、生理盐水量为35g/g。实施例36 实验条件同实施例33，所不同的是称取0.58g氢氧化钠，溶解于 20. Oml去离子水中，配制氢氧根摩尔浓度为0. 725mol/L的氢氧化钠溶液，本实施例所制得 的低成本高吸水树脂吸去离子水量为240g/g、自来水量为153g/g、生理盐水量为33g/g。实施例37 实验条件同实施例33，所不同的是称取2. 5g氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和30. Og(28. 52ml)除去阻 聚剂的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度为15%的丙烯酸及其钠盐溶液，本实施例所制得的低 成本高吸水树脂吸去离子水量为236g/g、自来水量为158g/g、生理盐水量为18g/g。实施例38 实验条件同实施例33，所不同的是称取5. Og氢氧化钠，溶解于20. Oml 去离子水中，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和30. Og(28. 52ml)除去阻 聚剂的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度为30%的丙烯酸及其钠盐溶液，本实施例所制得的低 成本高吸水树脂吸去离子水量为274g/g、自来水量为175g/g、生理盐水量为31g/g。实施例39 实验条件同实施例33，所不同的是称取10. Og氢氧化钠，溶解于 20. Oml去离子水中，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和30. Og (28. 52ml) 除去阻聚剂的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度为60%的丙烯酸及其钠盐溶液，本实施例所制 得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为226g/g、自来水量为161g/g、生理盐水量为27g/g。实施例40 实验条件同实施例33，所不同的是称取12. 5g氢氧化钠，溶解于 20. Oml去离子水中，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，用氢氧化钠溶液中和30. Og (28. 52ml) 除去阻聚剂的丙烯酸，制得丙烯酸的中和度为75%的丙烯酸及其钠盐溶液，本实施例所制 得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为190g/g、自来水量为128g/g、生理盐水量为25g/g。
实施例41 实验条件同实施例33，所不同的是加入IOmg N,N'-亚甲基双丙烯酰 胺，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为424g/g、自来水量为198g/g、生 理盐水量为34g/g。实施例42 实验条件同实施例33，所不同的是加入25mg N,N'-亚甲基双丙烯酰 胺，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为346g/g、自来水量为166g/g、生 理盐水量为34g/g。实施例43 实验条件同实施例33，所不同的是加入50mg N,N'-亚甲基双丙烯酰 胺，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为220g/g、自来水量为155g/g、生 理盐水量为30g/g。实施例44:实验条件同实施例33，所不同的是加入60mg N，N'-亚甲基双丙烯酰 胺，本实施例所制得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为202g/g、自来水量为144g/g、生 理盐水量为30g/g。实施例45 实验条件同实施例33，所不同的是加入IOOmg过硫酸钾，本实施例所制 得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为300g/g、自来水量为174g/g、生理盐水量为34g/g。实施例46 实验条件同实施例33，所不同的是加入120mg过硫酸钾，本实施例所制 得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为320g/g、自来水量为180g/g、生理盐水量为41g/g。实施例47 实验条件同实施例33，所不同的是加入160mg过硫酸钾，本实施例所制 得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为240g/g、自来水量为161g/g、生理盐水量为33g/g。实施例48 实验条件同实施例33，所不同的是加入170mg过硫酸钾，本实施例所制 得的低成本高吸水树脂吸去离子水量为226g/g、自来水量为161g/g、生理盐水量为30g/g。
权利要求
以马铃薯淀粉为原料合成低成本高吸水树脂的方法，其特征是马铃薯淀粉与去离子水以1∶3的质量比混合，搅拌0.5 1.0h，配制氢氧根摩尔浓度是0.575 0.725mol/L的强碱溶液，其中马铃薯淀粉与强碱的质量比是1∶0.046 0.082，用配制好的强碱溶液在室温下以10 15秒/滴的滴速糊化马铃薯淀粉乳，制得碱糊化马铃薯淀粉；在冰水浴冷却下，用氢氧化钠溶液中和除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸的中和度为15％ 75％的丙烯酸及其钠盐溶液，其中马铃薯淀粉与丙烯酸、氢氧化钠、溶解氢氧化钠去离子水的质量比是1∶1 3∶0.08 1.24∶1 3；将制得的碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐溶液混合，加入马铃薯淀粉质量0.8 1.7％的过硫酸钾做引发剂、0.05 0.60％的N，N′ 亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，室温下搅拌0.5 1.5h，使其混合均匀；在氮气保护下，水浴加热，使碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐进行接枝共聚反应，并使产物在沸水浴中保温1.0 2.0h，将产物取出，烘干并粉碎，即得高吸水树脂，所制得的低成本高吸水树脂的最高吸去离子水量为250 450g/g、自来水量80 200g/g、生理盐水量25 40g/g。
2.根据权利要求1所述以马铃薯淀粉为原料合成低成本高吸水树脂的方法，其特征 是配制氢氧根摩尔浓度是0. 575-0. 725mol/L的强碱溶液时所用的强碱是氢氧化钠、氢氧 化钾。
3.根据权利要求1所述以马铃薯淀粉为原料合成低成本高吸水树脂的方法，其特征 是配制氢氧根摩尔浓度是0. 575-0. 725mol/L的强碱溶液时所用的强碱是氢氧化钠。
4.根据权利要求1所述以马铃薯淀粉为原料合成低成本高吸水树脂的方法，其特征 是所制得高吸水树脂的丙烯酸的中和度是20% -50%。
全文摘要
本发明公开了一种合成低成本高吸水树脂的新工艺，主要为配制一定浓度的强碱溶液，室温下滴加到马铃薯淀粉乳中，制得碱糊化马铃薯淀粉，氮气保护下水浴加热，使碱糊化马铃薯淀粉与丙烯酸及其钠盐进行接枝共聚反应制得低成本高吸水树脂，所制得的低成本高吸水树脂具有良好的吸液能力，其最高吸去离子水量为150-450g/g、自来水量80-200g/g、生理盐水量25-40g/g，并且其吸水后的凝胶状态好、保水性强。本发明完全用强碱溶液在室温下对马铃薯淀粉乳进行糊化，并首次用该方法制得的碱糊化马铃薯淀粉进行高吸水树脂的合成，与其他高吸水树脂的制备方法相比，其原料配比新颖、成本低，工艺简单，耗能少，易操作及控制，为未来大规模生产高吸水树脂拓展出一条新的道路。
文档编号C08F222/38GK101974126SQ20101050095
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者刘东华, 刘京龙, 刘晓明, 张伟, 李钰, 林波, 温国华, 王锐敏, 目仁更, 程飞 申请人:内蒙古大学