专利名称：一种基于10Mev电子束引发的高吸水树脂的快速制备方法
技术领域：
本发明涉及一种基于IOMev电子束引发的高吸水树脂的快速制备方法。
背景技术：
随着环境的不断恶化，水资源的点却问题越来越严重，据统计，2007年我国沙漠、 戈壁及沙化土地面积为173. 97万平方公里，占国土面积的18. 1%，并以每年超过3000平方公里的速度递增。荒漠化导致土地生产力的严重衰退，已成为严重威胁中华民族生存空间、制约我国经济社会发展的巨大挑战。因此，加强农田节水技术以及节水材料等方面的研究对促进农业高效、可持续发展，缓解水资源短缺和防止土地沙化具有重大而深远的意义。高吸水树脂吸水能力极强，吸水后膨胀为凝胶，且具有优异的保水性，即使受到外力挤压也不易失水。高吸水树脂的研究始于1961年，美国农业部北方研究所开启了淀粉接枝聚合改性制备高吸水树脂的先河。目前，淀粉改性类高吸水树脂的制备主要有两种方式化学引发剂引发和Y射线电离辐射引发，国内外均有大量报道。例如，中国专利90105865公开了“一种高吸水树脂的制备方法”，该方法以淀粉和丙烯腈为原料，淀粉糊化后加入一定量的单体和引发剂进行f IOh的聚合反应，然后用氢氧化钠对聚合反应产物进行皂化反应得高吸水树脂。另外，中国专利02114782. 5中介绍了 “一种辐照法制备高吸水树脂的方法”，该法以丙烯酸(酯)、丙烯酰胺为单体，溶解后加入交联剂后用剂量率为O. 5飞kGy/h的60Coy射线辐照，辐照剂量达l(Tl5kGy后得高吸水树脂。上述两种制备方法均存在同一种问题，即聚合时间过长，反应效率低，且第一种方法存在聚合物粘釜的问题，对产品的后处理带来困扰。综上两类方法均存在聚合时间长，工艺过程复杂的问题。电子直线加速器是一种集成了大量高新技术的新型重大装备，由其产生的高能电子束在与物质相互作用过程中，使介质产生电离和激发作用。水吸收能量后产生电离作用，分解可产生大量的自由基，包括e_aq，H ·，OH ·，HO2 和O2 · _，这些自由基可引发水溶液中的淀粉和乙烯基单体进行接枝共聚反应。由于电子直线加速器产生的电离辐射剂量率高，可以在很短时间内达到较高的剂量要求。例如，辐照剂量率21^7/11的6°(0^射线辐照，辐照总剂量达到IOkGy需要5h，而IOMev的电子加速器可在IOmin内达到所需辐照剂量，很大程度地提高了聚合反应效率。因此将电子直线加速器应用于接枝聚合反应具有巨大的市场潜力。
发明内容
本发明目的则是提供一种由IOMev电子束引发的高吸水材料的快速制备方法。本发明采用的技术方案是一种基于IOMev电子束引发的高吸水树脂的快速制备方法，所述方法包括I)淀粉加入去离子水在N2保护下进行糊化得到糊化淀粉，去离子水用量为10(T300ml/10g淀粉；所用淀粉为市售食品级淀粉。2)室温下将丙烯酰胺水溶液滴加入糊化淀粉中，并加入交联剂充分搅拌均匀，得到混合液；所述丙烯酰胺水溶液浓度为15 40%，用量以丙烯酰胺质量计为淀粉质量的
I.2 3. 5倍；所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺，其用量为丙烯酰胺单体摩尔用量的3%0 10%0 ；
3)将混合液转移至反应瓶中充氮密封，置于IOMev电子束下进行共辐照接枝聚合反应，辐照剂量为2 20kGy ； 4)将辐照产物用95%乙醇进行脱水、洗涤后干燥、粉碎，用5 10%的氢氧化钠水溶液充分溶胀后于6(T9(TC下进行皂化反应3(Tl20min，皂化产物经去离子水洗涤后干燥得所述高吸水树脂。步骤(I)糊化在6(Γ90 V下进行，糊化时间2(Γ60分钟(优选30分钟)。本发明的有益效果主要体现在本发明提供给了一种高吸水树脂的快速高效制备方法，方法简单、快速，所制得的高吸水树脂吸水性能优良，最高吸水倍数达1500倍，60min内达到饱和。
图I为淀粉颗粒的SEM照片；图2为淀粉接枝聚丙烯酰胺的SEM照片；图3为高吸水树脂的SEM照片；图4为实施例I高吸水树脂吸收效果图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此实施例I :淀粉3g加入60ml去离子水于85°C下在通氮条件下糊化30min，降至室温后，将约6. 5g丙烯酰胺溶解成25%的水溶液滴加入糊化淀粉中，交联剂用量为单体用量的5%。(11101/mol)，充分混匀后用IOMev电子束进行辐照反应，辐照剂量为IOkGy,(淀粉颗粒的SEM照片参见图1，辐照接枝后的SEM照片参见图2)反应产物用95%工业乙醇充分脱水洗涤后干燥、粉碎，用5%Na0H水溶液在75°C下进行皂化反应60min，洗涤干燥后得吸水树脂(其SEM照片参见图3)，其吸水倍数为1082倍(吸水效果参见图4)。实施例2:淀粉3g加入60ml去离子水于80°C下通氮糊化30min,降至室温后,将约6. 5g丙烯酰胺的25%水溶液交联剂用量为单体用量的6%。(mol/mol)，混匀后置于IOMev下，辐照剂量为IOkGy,反应产物用95%工业乙醇充分脱水洗涤后干燥、粉碎，干燥反应产物用5%Na0H水溶液在75°C下皂化60min，纯化干燥后得吸水树脂吸水倍数为785倍。实施例3 淀粉3g加入60ml去离子水,氮气保护下于85°C下糊化30min,降温后加入同上述实施例中等量的丙烯酰胺水溶液，交联剂用量为单体用量的5%。(mol/mol)，混匀后用IOMev电子束辐照8kGy，反应产物用95%工业乙醇充分脱水洗涤后干燥、粉碎，用5%Na0H水溶液在75°C下皂化60min，洗涤并干燥后得吸水树脂吸水倍数为1062倍。
实施例4 淀粉30g加入600ml去离子水，氮气保护下于90°C下糊化30min，降温后加入约8g丙烯酰胺的30%水溶液，交联剂用量为单体用量的5%。(mol/mol )，混匀后用IOMev电子束辐照8kGy，反应产物用95%工业乙醇充分脱水洗涤后干燥、粉碎，用5%Na0H水溶液在90°C下阜化60min,纯化干燥后得吸水树脂吸水倍数为876倍。实施例5 淀粉30g加入600ml去离子水,氮气保护下于85°C下糊化30min,降温后加入将约
6.5g丙烯酰胺的25%水溶液，交联剂用量为单体用量的5%。(mol/mol )，混匀后用IOMev电子束辐照8kGy，反应产物用95%工业乙醇充分脱水洗涤后干燥、粉碎，用5%Na0H水溶液在90°C下皂化120min，纯化干燥后得吸水树脂吸水倍数为1557倍。
权利要求
1.一种基于IOMev电子束引发的高吸水树脂的快速制备方法，所述方法包括 1)淀粉加入去离子水在队保护下进行糊化得到糊化淀粉，去离子水用量为100"300ml/10g 淀粉； 2)室温下将丙烯酰胺水溶液滴加入糊化淀粉中，并加入交联剂充分搅拌均匀，得到混合液；所述丙烯酰胺水溶液浓度为15 40%，用量以丙烯酰胺质量计为淀粉质量的I. 2^3. 5倍；所述交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺，其用量为丙烯酰胺单体摩尔用量的3%。 10%。； 3)将混合液转移至反应瓶中充氮密封，置于IOMev电子束下进行共辐照接枝聚合反应，辐照剂量为2 20kGy ； 4)将辐照产物用95%乙醇进行脱水、洗涤后干燥、粉碎,用5 10%的氢氧化钠水溶液充分溶胀后于6(T9(TC下进行皂化反应3(Tl20min，皂化产物经去离子水洗涤后干燥得所述闻吸水树脂。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于步骤(I)糊化在6(T90°C下进行，糊化时间20 60分钟。
全文摘要
本发明提供了一种高吸水树脂的快速高效制备方法。该方法采用淀粉、丙烯酰胺和氢氧化钠为原料，N2保护下将淀粉糊化并冷却后加入配制好的丙酰胺水溶液，充N2密封后置于10Mev电子束下进行共辐照接枝聚合反应。反应产物洗涤干燥后用NaOH溶液进行皂化，洗涤干燥后得白色半透明吸水树脂，其吸水在60min内达到饱和，最高吸水倍数可达1500g/g。
文档编号C08F220/56GK102911315SQ201210237759
公开日2013年2月6日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者叶庆富, 张素芬, 戚文元 申请人:浙江大学