专利名称：真空制备淀粉系超级吸水材料的方法
真空制备淀粉系超级吸水材料的方法技术领域：
本发明属于高分子材料合成领域。本发明是制备淀粉系超级吸水材料的方法。二、背景技术目前，国内外几乎所有超级吸水材料合成方法，都使用氮气等惰性气体保护反应全过程——避免氧气阻聚以获得高吸水性能；反应全程还需机械搅拌，使得反应体系分散均勻、增加反应转化率、提高产率、增强吸水性；同时使用的碱量较大，大多数中和度(摩尔比)超过70%，甚至在使用丙烯腈等原料时必须增加皂化工序。这将耗费大量的碱与压缩惰性气，较高的动力能耗(尤其是量大，高粘度聚合物体系)，直接导致生产成本增高、排放物中碱量过高、加重环境污染。正是因为上述原因，很多在试验阶段非常优异的工艺无法放大中试、小批量生产和工业化。超级吸水材料具有超高的吸水能力。已被广泛应用于石油化工、农林生产、个人卫生用品、生物医用材料、环保等领域；它兼具吸水、吸湿、保水、一定凝胶强度与热稳定性等性能；因石油化工原料供求矛盾加大，价格不稳，纯化工原料合成超级吸水材料面临重大挑战；同时由于环保，个人健康倍受关注，部分纯化工原料单体残留(丙烯腈，丙烯酰胺)导致吸水材料毒性增大；高度交联树脂不可降解，污染环境；这些问题促使人们将合成原料的目光转向天然高分子物质，如淀粉、纤维素等。也有许多研究者倾向于使用纤维素。成本低廉，来源更广，也具备生物降解性能。但是获取纤维素需要剔除共存的木质素、低聚糖、蛋白等杂物；获得的纤维还要粉碎，粉碎到反应的细度不易；粗长的纤维接枝反应的转化率低下，一般，吸水率较淀粉接枝物低。因而，使用淀粉较有优势。本发明的目的是提供一种从淀粉出发，无需惰性气体保护反应全程、无需全程机械搅拌、无需皂化；低碱使用量、艺精简、成本低廉、产品环保。吸水倍率可控的超级吸水材料制备方法。本发明在国内外首次采用真空一体化技术，以过硫酸钾引发淀粉与丙烯酸单体接枝共聚，获得了综合性能优异的超级吸水材料。三、发明内容本发明的主要内容是将30%的氢氧化钠溶液按摩尔比(羟基与羧基)0-35 %中和丙烯酸单体，加入微量N，N-亚甲基双丙烯酰胺，加入一定量过硫酸钾，转入浓度为3-30%淀粉水溶液中混勻；淀粉与丙烯酸单体的质量比在80 20-20 80之间； 于70°C下预糊化3-5min，转入真空恒温G0-80°C )加热，抽真空至负压0—0. 09MPa,停抽， 密闭反应0. 5-6h ；反应产物呈凝胶状，取出切片、干燥、粉碎得粗产品。淀粉可以是木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉。本发明与以前的方法相比有以下显著优点(1)低能耗；这是由于真空下气体自逸使反应液呈“沸腾”状，液体溶胀、粘流体膨胀使反应体系分散均勻，反应全程无需动力搅拌；真空除氧，无需保护气。(2)工艺精；这是由于采用“一锅法”反应，剔除皂化工序；真空一体化技术，反应与干燥均可使用同一装置。(3)高环保；这是由于真空密闭装置反应，生产过程无“三废”排放到外界环境，低碱耗(最佳实例耗碱量为其他大多数反应的1/3-1/4)，潜在的污染性降低；生物降解性好；在农业应用中可在植物一个生长周期内降解。
(4)低成本；这是由于低能耗、精工艺、低碱耗(最佳实例耗碱量为多数反应的 1/3-1/4)，工业淀粉的价格是相应替代化工原料的1/10(以2010年8月计)。(5)产品综合性能优异；这是由于最佳实例中吸蒸馏水倍率高达1021_1100g/g， 吸收自来水736-781g/g。超过很多不同制备方法同比例原料下吸水倍率上百倍；保水性能卓越；多次反复干燥后，反复吸水，一定时间内可反复使用。四具体实施方式
实例一在IOOOml烧杯中，加入木薯淀粉42克、自来水400ml、 丙烯酸100ml、30%氢氧化钠溶液20ml、N，N-亚甲基双丙烯酰胺0. 004克、过硫酸钾0. 416 克混合均勻；在70°C下加热预糊化3-5min，转入50°C真空恒温加热装置中，抽真空至负压 0. 07MPa、停抽，密闭反应3.证；取出、切片、干燥至恒重；粉碎过20目筛，得到粉粒状超级吸水材料；此粉粒吸收蒸馏水倍率高达高达1021-1100g/g，吸收自来水736-781g/g。
权利要求
1.真空制备淀粉系超级吸水材料的方法。本发明属于高分子材料合成领域。其特征在于所说的超级吸水材料，是由30%的氢氧化钠水溶液按羟基与羧基摩尔比0-35%中和丙烯酸单体、加微量N，N-亚甲基双丙烯酰胺、再加一定量过硫酸钾、转入浓度为3-30%淀粉水溶液中混勻；淀粉与丙烯酸单体的质量比在80 20-20 80之间，于70°C下预糊化 3-5min，转入真空恒温G0-80°C )加热，抽真空至负压0—0. 09MPa，停抽，密闭反应0. 5_6h ； 反应产物呈凝胶状，取出切片、干燥、粉碎得粗产品。淀粉可以是木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉。
2.如权利要求1所说的真空制备淀粉系超级吸水材料的方法，其特征在于真空度为负压 0—0. 095MPa。
3.如权利要求1所说的真空制备淀粉系超级吸水材料的方法，其特征在于氢氧化钠-丙烯酸中和度(羟基与羧基摩尔比)为0%--35%。
4.如权利要求1所说的真空制备淀粉系超级吸水材料的方法，其特征在于淀粉液的浓度在 3% —30% ο
5.如权利要求1所说的真空制备淀粉系超级吸水材料的方法，其特征在于淀粉与丙烯酸单体的质量比在20 80-80 20之间。
全文摘要
真空制备淀粉系超级吸水材料的方法。本发明属于高分子材料合成领域。目前，国内外几乎所有超级吸水材料合成方法，都使用惰性气体保护反应全程，还需机械搅拌；中和度(摩尔比)超过70％，耗碱量大；有些需多加一道碱皂化工艺。工艺杂多、能耗大、成本高、污染较大。本发明在低中和度下，以“一锅法”剔除皂化工序；真空一体化技术，利用真空下液体溶胀、假沸、粘流体膨胀来替代保护气与机械搅拌，使淀粉与丙烯酸接枝制备超强吸水材料。工艺精、低能耗、低成本、生产过程无“三废”排放；本发明提供的工艺可依据应用领域调控吸水倍率，从几十到上千倍不等；吸水凝胶综合性能优异，适用于农林生产、卫生用品、石油化工等领域。
文档编号C08F2/00GK102464779SQ20101056742
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者曹阳, 王江, 蒋盛军, 雷统席 申请人:曹阳, 蒋盛军, 雷统席