一种芭蕉芋淀粉基吸水保水材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及天然高分子材料改性技术领域，具体地说是一种芭蕉芋淀粉基接枝丙烯酸吸水保水树脂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]利用淀粉经改性制备吸水树脂的方法有多种，芭蕉芋淀粉的结构使其糊化后有良好的韧性和一定的结构强度，以其制备用于农业、林业和园艺的土壤保水剂，除有良好的吸水保水作用外，还具有疏松土质的作用，同时还是一种可无害化自然降解的环保材料。但因其分子结构较特殊，以之为基体材料，在中常温条件下制备可自然降解的环保型吸水保水树脂是一个一直以来都未能解决的技术难题。本发明以特殊的氧化-还原引发剂体系为核心，成功地解决了这一技术难题，从配方和工艺上实现了中常温下芭蕉芋淀粉接枝丙烯酸制备可降解的环保型吸水树脂。产品可应用于农业、园艺、林业等行业。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术存在的困难，提供一种生产工艺简单且能保证质量的芭蕉芋淀粉接枝丙烯酸制备可自然降解的环保型吸水保水树脂的制备方法。
[0004]本发明以芭蕉芋淀粉为主体材料，通过特定的氧化-还原引发剂体系，在中常温条件下将丙烯酸接枝到芭蕉芋淀粉分子链上，再经交联反应制备可自然降解的环保型吸水保水树脂。产品可应用于农业、园艺、林业等行业。
[0005]本发明方法的制备主体材料为芭蕉芋淀粉，其制备反应的特殊性在于先进行了丙烯酸的接枝反应，然后进行了分子链间的交联反应，形成有一定结构强度的强亲水性立体网络结构。接枝的亲水性单体为经氢氧化钠或氢氧化钾中和到一定程度的丙烯酸；接枝反应的引发剂为过硫酸钾一亚硫酸钠(或亚硫酸氢钠)配制的氧化-还原引发剂体系；交联反应的交联剂为N，N'-亚甲基双丙烯酰胺。
[0006]原料:芭蕉芋淀粉、丙烯酸、过硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺、水。
[0007]本发明方法具体按如下步骤进行:
(1)将丙烯酸质量10-200%的芭蕉芋淀粉与水按质量体积比1:5-25的比例混合，充分糊化冷却后，加入丙烯酸质量0.02-1.50%的N，Nr -亚甲基双丙烯酰胺混合均匀；
(2)按摩尔比1:0.1-1:2.0的比例，将丙烯酸质量0.05-8.5%的过硫酸钾与亚硫酸钠或亚硫酸氢钠混合制得氧化-还原引发剂，将氧化-还原引发剂用水溶解制得引发剂溶液；
(3)将引发剂溶液的一半倒入步骤(I)混合物中，混匀；
(4)将步骤(2)引发剂溶液另一半倒入用氢氧化钠或氢氧化钾溶液中和到中和度为35%-95%的丙烯酸中，混匀制得丙烯酸中和液，然后将丙烯酸中和液在30-90°C下滴加到步骤(3)制得的混合物中进行接枝反应至无回流，将反应物倒入料盘流平，在90-160°C下交联反应1.0-8.0小时，制得芭蕉芋淀粉基吸水保水材料。
[0008]本发明另一目的是提供一种芭蕉芋淀粉基吸水保水材料，其蒸馏水吸水率为120-2200 g/g，质量百分比浓度5.0%的NaCl水溶液吸水率为15_550g/g，本芭蕉芋淀粉基吸水保水材料为可降解环保型吸水保水树脂。
[0009]本发明的优点和技术效果:
本发明材料可在中常温条件下制备，制备方法简单，设备易操作，运行可靠，维护方便；材料吸水保水性能优异，主要用于农业、园艺和林业；材料使用过程中可在土壤中自然无害化降解；该方法原料易购。
【具体实施方式】
[0010]下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明范围不局限于所述内容。[0011 ] 实施例1:本芭蕉芋淀粉基吸水保水材料的制备方法，具体操作如下:
(1)将10克芭蕉芋淀粉与250g水混合，充分糊化(65°C下搅拌糊化)冷却后，加入0.02gN, Nr -亚甲基双丙烯酰胺混合均匀；
(2)将0.05克的过硫酸钾与亚硫酸钠混合配制成氧化-还原引发剂(过硫酸钾与亚硫酸钠的摩尔比为1:0.1)，将氧化-还原引发剂用水溶解制得引发剂溶液；
(3)引发剂溶液的一半倒入步骤(I)混合物中，混匀；
(4)将步骤(2)引发剂溶液另一半倒入用氢氧化钠中和到中和度为35%的10g丙烯酸中，混合均匀制得丙烯酸中和液；然后将丙烯酸中和液在30°C下滴加到步骤(3)制得的混合物中进行接枝反应至无回流，将反应物倒入托盘流平，在90°C下交联下反应1.0小时，制备成蒸馏水吸水率为120 g/g, 5.0% NaCl水溶液吸水率为15g/g的芭蕉芋淀粉基吸水保水可降解环保型树脂材料。
[0012]实施例2:本芭蕉芋淀粉基吸水保水材料的制备方法，具体操作如下:
(1)将200克芭蕉芋淀粉与100g水混合，充分糊化(105°C下搅拌糊化)冷却后，加入1.5克N，K -亚甲基双丙烯酰胺混合均匀；
(2)将8.5克的过硫酸钾与亚硫酸钠混合配制成氧化-还原引发剂(过硫酸钾与亚硫酸钠的摩尔比为1:2.0)，将氧化-还原引发剂用水溶解制得引发剂溶液；
(3)将引发剂溶液的一半倒入步骤(I)混合物中，混匀；
(4)将步骤(2)引发剂溶液另一半倒入用氢氧化钾溶液中和到中和度为95%的10g丙烯酸中，混匀制得丙烯酸中和液，然后将丙烯酸中和液在90°C下滴加到步骤(3)制得的混合物中进行接枝反应至无回流，将反应物倒入料盘流平，在160°C下交联反应8.0小时，制备成蒸馏水吸水率为1800 g/g, 5.0% NaCl水溶液吸水率为365g/g的蕉芋淀粉基吸水保水可降解环保型树脂材料。
[0013]实施例3:本芭蕉芋淀粉基吸水保水材料的制备方法，具体操作如下:
(1)将160克芭蕉芋淀粉与3200g水混合，充分糊化(80°C下搅拌糊化)冷却后，加入
0.46克N，K -亚甲基双丙烯酰胺混合均匀；
(2)将2.05克的过硫酸钾与亚硫酸氢钠混合配制成氧化-还原引发剂(过硫酸钾与亚硫酸氢钠的摩尔比为1:0.8)，将氧化-还原引发剂用水溶解制得引发剂溶液；
(3)将引发剂溶液的一半倒入步骤(I)混合物中，混匀；
(4)将步骤(2)引发剂溶液另一半倒入用氢氧化钾溶液中和到中和度为80%的10g丙烯酸中，混匀制得丙烯酸中和液，然后将丙烯酸中和液在46°C下滴加到步骤(3)制得的混合物中进行接枝反应至无回流，将反应物倒入料盘流平，在125°C下交联反应4.5小时，制备成蒸馏水吸水率为2200 g/g, 5.0% NaCl水溶液吸水率为525g/g的蕉芋淀粉基吸水保水可降解环保型树脂材料。
[0014]实施例4:本芭蕉芋淀粉基吸水保水材料的制备方法，具体操作如下:
(1)将120克芭蕉芋淀粉与2400g水混合，充分糊化(180°C下搅拌糊化)冷却后，加入1.16克N，K -亚甲基双丙烯酰胺混合均匀；
(2)将1.85克的过硫酸钾与亚硫酸氢钠混合配制成氧化-还原引发剂(过硫酸钾与亚硫酸氢钠的摩尔比为1:0.7)，将氧化-还原引发剂用水溶解制得引发剂溶液；
(3)将引发剂溶液的一半倒入步骤(I)混合物中，混匀；
(4)将步骤(2)引发剂溶液另一半倒入用氢氧化钾溶液中和到中和度为70%的10g丙烯酸中，混匀制得丙烯酸中和液，然后将丙烯酸中和液在42°C下滴加到步骤(3)制得的混合物中进行接枝反应至无回流，将反应物倒入料盘流平，在110°C下交联反应7.5小时，制备成蒸馏水吸水率为2000 g/g, 5.0% NaCl水溶液吸水率为550g/g的蕉芋淀粉基吸水保水可降解环保型树脂材料。
[0015]实施例5:本芭蕉芋淀粉基吸水保水材料的制备方法，具体操作如下:
(1)将135克芭蕉芋淀粉与2970g水混合，充分糊化(150°C下搅拌糊化)冷却后，加入1.26克N，K -亚甲基双丙烯酰胺混合均匀；
(2)将1.95克的过硫酸钾与亚硫酸钠混合配制成氧化-还原引发剂(过硫酸钾与亚硫酸氢钠的摩尔比为1:0.75)，将氧化-还原引发剂用水溶解制得引发剂溶液；
(3)将引发剂溶液的一半倒入步骤(I)混合物中，混匀；
(4)将步骤(2)引发剂溶液另一半倒入用氢氧化钾溶液中和到中和度为75%的10g丙烯酸中，混匀制得丙烯酸中和液，然后将丙烯酸中和液在64°C下滴加到步骤(3)制得的混合物中进行接枝反应至无回流，将反应物倒入料盘流平，在125°(:下交联反应6.5小时，制备成蒸馏水吸水率为2100 g/g, 5.0% NaCl水溶液吸水率为500g/g的蕉芋淀粉基吸水保水可降解环保型树脂材料。
[0016]实施例6:本芭蕉芋淀粉基吸水保水材料的制备方法，具体操作如下:
(1)将110克芭蕉芋淀粉与IlOOg水混合，充分糊化(120°C下搅拌糊化)冷却后，加入
1.05克N，K -亚甲基双丙烯酰胺混合均匀；
(2)将0.95克的过硫酸钾与亚硫酸氢钠混合配制成氧化-还原引发剂(过硫酸钾与亚硫酸氢钠的摩尔比为1:1.02)，将氧化-还原引发剂用水溶解制得引发剂溶液；
(3)将引发剂溶液的一半倒入步骤(I)混合物中，混匀；
(4)将步骤(2)引发剂溶液另一半倒入用氢氧化钾溶液中和到中和度为90%的10g丙烯酸中，混匀制得丙烯酸中和液，然后将丙烯酸中和液在44°C下滴加到步骤(3)制得的混合物中进行接枝反应至无回流，将反应物倒入料盘流平，在135°C下交联反应7.5小时，制备成蒸馏水吸水率为1700 g/g, 5.0% NaCl水溶液吸水率为225g/g的蕉芋淀粉基吸水保水可降解环保型树脂材料。
【主权项】
1.一种芭蕉芋淀粉基吸水保水材料的制备方法，其特征在于按如下步骤进行: (1)将丙烯酸质量10-200%的芭蕉芋淀粉与水按质量比1:5-25的比例混合，充分糊化冷却后，加入丙烯酸质量0.02-1.50%的N，Nr -亚甲基双丙烯酰胺混合均匀； (2)按摩尔比1:0.1-1:2.0的比例，将丙烯酸质量0.05-8.5%的过硫酸钾与亚硫酸钠或亚硫酸氢钠混合制得氧化-还原引发剂，将氧化-还原引发剂用水溶解制得引发剂溶液； (3)将引发剂溶液的一半倒入步骤(I)混合物中，混匀； (4)将步骤(2)引发剂溶液另一半倒入用氢氧化钠或氢氧化钾溶液中和到中和度为35%-95%的丙烯酸中，混匀制得丙烯酸中和液，然后将丙烯酸中和液在30-90°C下滴加到步骤(3)制得的混合物中进行接枝反应至无回流，将反应物倒入料盘流平，在90-160°C下交联反应1.0-8.0小时，制得芭蕉芋淀粉基吸水保水材料。2.权利要求1所述的芭蕉芋淀粉基吸水保水材料的制备方法制得的芭蕉芋淀粉基吸水保水材料，其特征在于:蒸馏水吸水率为120-2200g/g，5.0% NaCl水溶液吸水率为15-550g/go
【专利摘要】本发明公开了一种芭蕉芋淀粉基吸水保水材料的制备方法，该方法以丙烯酸对芭蕉芋淀粉进行改性制备可无害化自然降解的吸水保水材料，该材料可在中常温条件下制备，制备方法简单，设备易操作，运行可靠，维护方便；材料吸水保水性能优异，主要用于农业、园艺和林业；材料使用过程中可在土壤中自然无害化降解；该方法原料易购。
【IPC分类】C08F251/00, C08F220/06
【公开号】CN105085818
【申请号】CN201510561853
【发明人】刘东辉, 李桦军, 王俊峰, 王允超, 袁丽, 周华艳
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月7日