一种复合高性能吸水性树脂的制备方法
【专利摘要】本发明提供一种复合高性能吸水性树脂的制备方法，包括将淀粉加入硫酸溶液中搅拌、离心过滤得淀粉纳米晶须沉淀物；在淀粉纳米晶须沉淀物中依次加入丙烯酸、丙烯酰胺，再同时滴加N，N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液和过硫酸铵溶液，在氮气保护反应得复合高性能吸水性树脂。本发明采用淀粉纳米晶须与丙烯酸/丙烯酰胺单体在交联剂与引发剂存在的情况下反应制备高性能吸水性树脂材料，由于其内部的淀粉纳米晶须的发达的三维交联空间结构，及其其本身表面存在大量亲水性基团，使得材料较普通吸水树脂材料，具有更佳的吸水性能。其吸水效果好、成本低且具环保安全。
【专利说明】一种复合高性能吸水性树脂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种纳米改性高分子树脂【技术领域】，具体涉及一种复合高性能吸水性树脂制备方法
【背景技术】
[0002]高分子吸水性树脂是具有许多亲水基团的低交联度或部分结晶的高分子聚合物，其可以吸收自身重量几百倍的水、甚至上千倍的水，并具有很强的保水能力，故其在农业保水材料、废水处理、医疗领域及生理卫生材料有巨大的市场需求。目前高性能的吸水性树脂主要由无机材料改性高分子树脂制得，如壳聚糖/聚丙烯酸复合吸水材料、氧化石墨烯与丙烯酸复合吸水材料及二氧化硅、二氧化钛纳米复合高分子吸水树脂，其中壳聚糖/聚丙烯酸复合吸水材料、氧化石墨烯与丙烯酸复合吸水材料吸水性较低，且成本较高；二氧化硅、二氧化钛纳米复合高分子吸水树脂虽然具有较好吸水性，但是此类材料存在金属物质残留，用于医疗领域、生理卫生材料时会存在潜在的安全隐患，并在其他领域使用时也存在金属污染等缺点。
[0003]
【发明内容】
[0004]本发明提供一种复合高性能吸水性树脂制备方法，提供一种吸水效果好、成本低且具环保安全的吸水性树脂。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种复合高性能吸水性树脂的制备方法，包括以下步骤:
(1)将淀粉加入硫酸溶液中搅拌3-5小时，再离心过滤得淀粉纳米晶须沉淀物；
(2)向(I)中淀粉纳米晶须沉淀物加入丙烯酸进行搅拌，然后加入碱溶液对其进行中
和；
(3)待(3)中溶液冷却后，加入丙烯酰胺并搅拌均匀；
(4)同时滴加N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺溶液和过硫酸铵溶液，在氮气保护、50-80°C下进行反应3-5小时；
(5)对(4)中反应物进行干燥后即得复合高性能吸水性树脂。
[0006]进一步，所述步骤(1)中淀粉与硫酸溶液的比例为每I升硫酸溶液加入4-9克淀粉，所述硫酸溶液的质量百分比为30-60%。
[0007]所述步骤(1)中离心过滤的次数为3-8次。
[0008]所述步骤(2)中丙烯酸的加入量为每20毫升淀粉纳米晶须沉淀物加入3-6克； 所述步骤(2)中碱溶液为质量百分比为30-80%的氢氧化钠溶液。
[0009]所述步骤(3)中丙烯酰胺的加入量为每20毫升纳米晶须沉淀物加入1-3克。
[0010]所述步骤(4)中N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺溶液的质量百分比为30-70%，其加入量为每20毫升纳米晶须沉淀物滴加1-2毫升；所述过硫酸铵溶液的质量百分比为20-80%，其加入量为每20毫升纳米晶须沉淀物滴加2-5毫升。
[0011]所以本发明的有益效果:
1、本发明采用淀粉纳米晶须与丙烯酸/丙烯酰胺单体在交联剂与引发剂存在的情况下反应制备高性能吸水性树脂材料，其吸水效果好、成本低且具环保安全。
[0012]2、本发明采用的原料淀粉是一种来源广泛、绿色可再生的天然多糖化合物，价格低廉、绿色环保；使用价格低廉的淀粉作为改性复合基料制备的吸水性树脂的价格低廉，更具环保性、安全性。
[0013]3、淀粉经硫酸处理后得到的淀粉纳米晶须具有极高的比表面积与空隙结构，其本身表面存在大量亲水性基团，吸引水的进入。
[0014]4、本发明制得的复合高性能吸水性树脂，由于其内部的淀粉纳米晶须的发达的三维交联空间结构，使得材料较普通吸水树脂材料，具有更佳的吸水性能。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
(lMf6g淀粉加入IL质量百分比为40%的硫酸溶液中，在室温下搅拌反应4小时；离心过滤6次,得到淀粉纳米晶须沉淀物；
(2)取上述制备的淀粉纳米晶须沉淀物20毫升，加入4g丙烯酸搅拌，然后用质量百分比为60%的氢氧化钠溶液中和混合液中的丙烯酸；
(3)待上述溶液冷却后，加入丙烯酰胺2克，搅拌均匀；
(4)滴加1.5mL质量百分比为50%的N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺和3mL质量百分比为50%过硫酸铵溶液，在氮气保护、温度70°C下，反应4小时；
(5)对(4)中反应物进行干燥，即得复合高性能吸水性树脂。
[0016]实施例2
(1)将7g淀粉加入IL质量百分比为50%的硫酸溶液中，在室温下搅拌反应3小时；离心过滤4次,得到淀粉纳米晶须沉淀物；
(2)取上述制备的淀粉纳米晶须沉淀物20毫升，加入5g丙烯酸，再用质量百分比为50%的氢氧化钠溶液中和混合液中的丙烯酸；
(3)待上述溶液冷却后，加入丙烯酰胺1.5克，搅拌均匀；
(4)滴加1.2mL质量百分比为60%的N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺和4mL质量百分比为60%过硫酸铵溶液在氮气保护、温度60°C下，反应3小时；
(5)对上述反应物进行干燥，即得复合高性能吸水性树脂。
[0017]实施例3
(1)将9g淀粉加入IL质量百分比为30%的硫酸溶液中，在室温下搅拌反应5小时，离心过滤8次,得到淀粉纳米晶须沉淀物；
(2)取上述 制备的淀粉纳米晶须沉淀物20毫升，加入6g丙烯酸，用质量百分比为80%的氢氧化钠溶液中和丙烯酸；
(3)待上述溶液冷却后，加入丙烯酰胺3克，搅拌均匀；
(4)滴加2mL质量百分比为30%的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和2mL质量百分比为80%过硫酸铵溶液；在氮气保护、温度80°C下，反应5小时，(5)对上述反应物进行干燥，即得复合高性能吸水性树脂。
[0018]实施例4
(1)将4g淀粉加入IL质量百分比为60%的硫酸溶液中，在室温下搅拌反应4小时，离心过滤3次，得到淀粉纳米晶须沉淀物；
(2)取上述制备的淀粉纳米晶须沉淀物20毫升，加入3g丙烯酸，用质量百分比为30%的氢氧化钠溶液中和混合液中的丙烯酸；
(3)待上述溶液冷却后，加入丙烯酰胺I克，搅拌均匀；
(4)滴加ImL质量百分比为70%的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和5mL质量百分比为70%过硫酸铵溶液在氮气保护、温度50°C下，反应5小时；
(5)对上述反应物进行干燥，即得复合高性能吸水性树脂。
[0019]实施例5
(1)将7g淀粉加入IL质量百分比为45%的硫酸溶液中，在室温下搅拌反应3.5小时，离心过滤5次,得到淀粉纳米晶须沉淀物；
(2)取上述制备的淀粉纳米晶须沉淀物20毫升，加入4.5g丙烯酸，用质量百分比为30%的氢氧化钠溶液中和混合液中的丙烯酸；
(3)待上述溶液冷却后，加入丙烯酰胺2.7克，搅拌均匀；
(4)滴加1.8mL质量百分比为60%的N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺和3mL质量百分比为20%过硫酸铵溶液在氮气保护、温度70°C下，反应3小时；
(5)对上述反应物进行干燥，即得复合高性能吸水性树脂。
[0020]将上述实施例1-3制备的复合高性能吸水性树脂与现有的吸水性材料:壳聚糖/聚丙烯酸复合吸水材料、氧化石墨烯与丙烯酸复合吸水材料、Si02改性聚丙烯酸复合吸水材料、Ti02改性聚丙烯酸复合吸水材料，根据标准ASTM D570-1998 (2010) el测量其各自的
吸水性能，各材料的吸水量如下表所示:_
【权利要求】
1.一种复合高性能吸水性树脂的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)将淀粉加入硫酸溶液中搅拌3-5小时，再离心过滤得淀粉纳米晶须沉淀物； (2)向(I)中淀粉纳米晶须沉淀物加入丙烯酸进行搅拌，然后加入碱溶液对其进行中和； (3)待(3)中溶液冷却后，加入丙烯酰胺并搅拌均匀； (4)同时滴加N，N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液和过硫酸铵溶液，在氮气保护、50-80°C下进行反应3-5小时； (5)对(4)中反应物进行干燥后即得复合高性能吸水性树脂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(1)中淀粉与硫酸溶液的比例为每I升硫酸溶液加入4-9克淀粉，所述硫酸溶液的质量百分比为30-60%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(1)中离心过滤的次数为3-8 次。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中丙烯酸的加入量为每20毫升淀粉纳米晶须沉淀物加入3-6克。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中碱溶液为质量百分比为30-80%的氢氧化钠溶液。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中丙烯酰胺的加入量为每20毫升纳米晶须沉淀物加入1-3克。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)中N，N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液的质量百分比为30-70%，其加入量为每20毫升纳米晶须沉淀物滴加1-2毫升；所述过硫酸铵溶液的质量百分比为20-80%，其加入量为每20毫升纳米晶须沉淀物滴加2-5毫升。
【文档编号】C08F251/00GK103923261SQ201410129141
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】杨桂生, 计娉婷 申请人:合肥杰事杰新材料股份有限公司