淀粉类高吸水树脂的生产工艺方法.pdf

本发明涉及淀粉类高吸水树脂的生产工艺方法。本发明工艺是，先将淀粉与水按1∶3左右的比例混合，加入适量盐酸进行酸解；然后加入少量氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液；再依次加入引发剂、交联剂等；烘干粉碎后即得产品。本发明方法与原有方法相比，大大减少了糊化水的用量节约了用水，而且减少了烘干时间，提高了生产效率；去了加热和通N2气的步骤，大大降低了生产成本；所得产品吸水能力大、吸水速率高，易于生物降解并且无毒，在农业、卫生领域具有广泛的用途。

1、  淀粉类高吸水树脂的生产工艺方法，其特征在于：
A、在常温下将5g淀粉与水按1∶2.5-1∶4的比例混合均匀；
B、加入5％的0.2～0.5mol/L的盐酸溶液，酸解1～2小时；
C、然后向体系中加入浓度为40％的氢氧化钠溶液2ml和碳酸钠1.06g，搅拌均匀；
D、再依次加入过硫酸钾0.06g、丙烯酸20ml、甘油溶液0.2-0.4ml和40％氢氧化钠溶液18ml，搅拌5分钟
E、送入烘箱，70℃温度下烘干，粉碎即得淀粉接枝聚丙烯酸高吸水树脂，所得高吸水树脂的吸水率可达800～1000倍。

2、  根据权利要求1所述的淀粉类高吸水树脂的生产工艺方法，其特征在于：所述1.06g碳酸钠加3ml水配成溶液后加入酸解后的物质中。

淀粉类高吸水树脂的生产工艺方法
技术领域
本发明涉及一种淀粉类高吸水树脂的生产工艺方法。
背景技术
六十年代末，出现了吸水量达自身几百倍的所谓“高吸水树脂(Super AbsorbentPolymer)”，最早的高吸水树脂是美国农业部北方实验室于1969年将淀粉—丙烯腈接枝共聚物进行水解得到地。这以后出现了各种类型的高吸水树脂，它们可以吸收自身几百倍至几千倍的水，且加压也很难把水分离出来，成为优良的吸水保水材料，在工业、农业、日常生活、医疗卫生等许多领域都具有广泛的用途。
高吸水树脂一般可分为合成树脂类、淀粉类和纤维素类。合成树脂类生产工艺简单、平稳且易于进行，但吸水率低，难于生物降解；纤维素类虽可进行生物降解，但吸水率更低；淀粉接枝聚丙烯腈的水解物高吸水树脂吸水率大，可生物降解，但生产工艺复杂，残存的单体有毒；淀粉接枝聚丙烯酰胺吸水能力大，易生物降解，但吸水速率慢。这些高吸水树脂很难在卫生用品领域获得广泛的应用。
淀粉接枝高吸水树脂的合成制备方法通常是：先将淀粉与水按1∶10左右的比例混合，然后在75～95℃的温度下加热糊化15～30min，其目的是为了使淀粉的大分子链充分伸展，便于催化剂和单体与其各部位的接触而进行接枝反应。然后加入单体，在适当的引发条件下进行接枝聚合反应。接枝聚合反应的温度一般控制在30～50℃之间，温度过高，容易产生较多的均聚物。淀粉接枝过程中，为防止混入空气，发生氧化反应，反应过程始终需充N₂气保护。这在一定程度上提高了高吸水树脂生产成本。
接枝聚合的引发剂较早使用的是硝酸铈铵，Ce⁴⁺在酸性条件下引发烯类单体在淀粉上接枝聚合，可得到高效率的接枝产物。高能辐射虽也可以引发接枝聚合，但在实际工业生产中，引发剂显得更加实用，便于普及。
接枝聚合的烯类单体，基本上都是带有易溶于水，或经过水解反应能产生亲水基团的有机分子，主要有丙烯腈、丙烯酸或甲基丙烯酸(盐或酯)、丙烯酰胺，近年来又有了磺酸基单体参与接枝共聚物能大大提高吸水倍数的报道。利用丙烯腈在淀粉上接枝制备吸水树脂，需要在碱性条件下水解，使不亲水的腈基变成亲水的羧基和酰胺基。然后再进行适当的交联反应成为吸水树脂。
关于接枝物的交联，虽然方法很多，但较普遍使用的仍然是利用交联剂进行交联，所使用的交联剂通常有能参与聚合的双烯类，例如二乙烯苯、双丙烯酰胺等。
本发明旨在，提供一种生产工艺简单、制造成本低、所得产品吸水能力大的淀粉类高吸水树脂的生产工艺方法。
具体的实现上述目的本发明的工艺方法包括以下工序：
淀粉类高吸水树脂的生产工艺方法，其特征在于：
A、在常温下将5g淀粉与水按1∶2.5-1∶4的比例混合均匀；
B、加入5％的0.2～0.5mol/L的盐酸溶液，酸解1～2小时；
C、然后向体系中加入浓度为40％的氢氧化钠溶液2ml和碳酸钠1.06g，搅拌均匀；
D、再依次加入过硫酸钾0.06g、丙烯酸20ml、甘油溶液0.2-0.4ml和40％氢氧化钠溶液18ml，搅拌5分钟
E、送入烘箱，70℃温度下烘干，粉碎即得淀粉接枝聚丙烯酸高吸水树脂，所得高吸水树脂的吸水率可达800～1000倍。
所述1.06g碳酸钠加3ml水配成溶液后加入酸解后的物质中。
本发明在用酸处理淀粉的过程中，酸作用于糖苷键使淀粉分子水解，由于淀粉颗粒结晶结构的影响，直链淀粉分子间经由氢键结合成晶态结构，酸渗入困难，其α-1，4糖苷键不易被酸水解，而颗粒中无定形区域的支链淀粉分子的α-1，4糖苷键、α-1，6键较易被酸渗入，发生水解。因而淀粉经过适当酸解，可以把淀粉支链从主链上解离下来，从而增加了淀粉链的端基数目，使得接枝反应更易进行。
另外，在接枝过程中加入适量碳酸钠，它与丙烯酸反应生成CO₂气泡，使得高吸水树脂结构疏松，比表面积增大，提高了吸水速率。
本发明方法与原有方法相比，一方面大大减少了糊化水的用量(前者是淀粉量的3倍，后者是淀粉量的10倍)，不仅节约了水资源，而且减少了烘干时间，提高了生产效率；另一方面省去了加热和通N₂气的步骤，对反应釜的要求大大降低，这不仅降低了生产成本，而且使高吸水树脂的生产更易实现。酸解程度和交联剂的用量影响了高吸水树脂的凝胶强度和吸水率，本发明以工业生产上价廉易得的过硫酸钾为引发剂，甘油为交联剂，可以使产品适用于不同的场合。添加适量碳酸钠明显提高了高吸水树脂的吸水速率，克服了传统产品吸水慢的不足。本发明合成的淀粉接枝丙烯酸高吸水树脂，生产工艺简单、吸水能力大、吸水速率高，易于生物降解并且无毒，在农业、卫生领域具有广泛的用途。
具体的实施方式
下面通过实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例：
具体工艺过程是：
在搅拌器中将5g淀粉与15ml蒸馏水混合均匀，加入5％的0.2～0.5mol/L的盐酸溶液，在常温下酸解1～2小时；
然后向体系中加入浓度为40％的氢氧化钠溶液2ml和碳酸钠1.06g，其中碳酸钠加3ml水配成溶液，搅拌均匀；
接着，依次加入过硫酸钾0.06g、丙烯酸20ml、甘油溶液0.2～0.4ml和40％NaOH溶液18ml，搅拌5min，送入70℃烘箱，烘干后粉碎即得淀粉接枝聚丙烯酸高吸水树脂。