[发明专利]马铃薯淀粉磷酸酯接枝共聚丙烯酸及其钠盐制备具有交联结构的高吸水树脂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及马铃薯淀粉磷酸酯接枝共聚丙烯酸及其钠盐制备具有交联结构的高吸水树脂的方法。这种具有大量吸收或束缚水的高吸水树脂在很多领域都有广泛的用途，如用作育种育苗、抗旱增收、防止水土流失以及荒漠化防治等方面，并在上述领域都取得了很大的成功。 

背景技术

高吸水性树脂是一种新型的结构上轻度交联的三维网状功能高分子材料。它不溶于水，也不溶于有机溶剂，具有吸收自身重量几百倍甚至上千倍水的能力，且吸水速度快，保水性能好，即使加压也难把水分离出来，对光、热、酸及碱的稳定性好，还具有良好的生物降解性能。以上性质决定了它的用途具有广阔的前景。目前以它的吸水性、保水性、对外界刺激的应答性为主进行应用开发的居多，如农林园艺土壤改良和保水保肥、水凝胶基材、生理卫生产品、医药医疗、油水分离、敏感性材料、密封材料、苗木保护等；利用吸水树脂的吸水膨胀性、增稠性、吸放湿性、重金属离子吸附性、蓄热保冷性等方面的应用研究也在逐步展开，如建筑涂料环保、日用化妆、食品工业、医药制造、国防技术等。 

淀粉是绿色植物果实、种子、块根、块茎的主要成份，是空气中二氧化碳和水经光合作用合成的产物，是取之不尽、用之不竭的天然资源。我国北方地区马铃薯资源丰富，淀粉生产已有比较普遍和雄厚的基础，但变性淀粉的研究和生产尚少。因此，如何开发出性能好、适应性强、附加值高，甚至能达到某种特殊应用需要的高科技含量的变性淀粉，成为广大淀粉产品开发研究工作者普遍关注的问题。淀粉接枝共聚物便是淀粉深加工领域中的高科技产品。目前国内研究高吸水性树脂的专利和文献报道层出不穷，产物的吸水和保水性能也十分优异，但从工业化生产和实际应用的角度看，仍存在许多问题。如吸水后的凝胶强度低、生产工艺复杂、产品成本高等，产品储存时易发生霉烂。针对这些问题，本工艺从改变聚合物中淀粉的特性入手，简化了合成工艺，以马铃薯淀粉磷酸酯为母体、丙烯酸为单体、以过硫酸盐为引发剂，N，N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂获得了吸水能力大、凝胶强度高、保水性能好、抗霉变性能强并且含磷元素的接枝共聚产物。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供马铃薯淀粉磷酸酯接枝共聚丙烯酸及其钠盐制备具有交联结构的高吸水树脂的方法，这种制备方法以马铃薯淀粉磷酸酯、丙烯酸、过硫酸盐、氢氧化钠、N，N′-亚甲基双丙烯酰胺为主要原料，经合理配比，通过一定的生产工艺过程而制得高吸水树脂。 

本发明要解决的技术问题是由如下方案解决的：马铃薯淀粉磷酸酯接枝共聚丙烯酸及其钠盐制备具有交联结构的高吸水树脂的方法，其特征是：在冰水浴冷却下，用氢氧化钠溶液与除去阻聚剂的丙烯酸进行中和反应，将马铃薯淀粉磷酸酯与制得的丙烯酸及其钠盐溶液混合，其中马铃薯淀粉磷酸酯与丙烯酸、氢氧化钠的质量比是1∶6-14∶0.83-6.22，加入马铃薯淀粉磷酸酯质量1.0％-4.0％的过硫酸盐做引发剂，0％-0.2％的N，N′-亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，于室温下搅拌0.5-1.0h，使混合物搅拌均匀，之后用水浴加热逐渐升温直至温度达到70℃-80℃，使马铃薯淀粉磷酸酯与丙烯酸及其钠盐进行接枝共聚反应，反应过程在氮气保护下进行，并使混合物在沸水浴加热 的条件下保温1-2h，在烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。 

上述技术方案所述，所制得的高吸水树脂的丙烯酸中和度是25％-80％，其中和度可以是25％，35％，45％，54％，60％，65％，80％。中和度优选25％-60％，最优选35％-54％。 

上述技术方案所述的过硫酸盐，优选过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠，最优选过硫酸钾。 

上述技术方案所述，引发剂过硫酸盐相对于马铃薯淀粉磷酸酯的用量是1.0％-4.0％(重量)，优选1.4％-2.5％(重量)，最优选1.7％-1.9％(重量)。 

上述技术方案所述，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺相对于马铃薯淀粉磷酸酯的用量是0％-0.2％(重量)，优选0.002％-0.06％(重量)，最优选0.01％-0.04％(重量)。 

上述技术方案所述，所制得的高吸水树脂的最高吸去离子水量在1300-1500倍。