用丙烯酸/丙烯酰胺接枝魔芋粉制备涂料印花增稠剂 技术领域 本发明属于用丙烯酸/丙烯酰胺接枝魔芋粉制备涂料印花增稠剂的方法。
背景技术 涂料印花增稠剂是纺织物涂料印花工艺中用以增加色浆稠厚度，改善印花效果的一种重要助剂，它对印花质量起着举足轻重的作用，因而备受研究者青睐。传统增稠剂一般采用聚丙烯酸类合成增稠剂，但这类增稠剂普遍存在增稠能力不高、耐电解质性能差、不易降解和成本较高等问题。随着人们环保意识的增强以及可持续发展理念的深入，人们对天然高分子增稠剂的研究逐渐重视。
魔芋是一种不可多得的资源，由它改性得到的增稠剂具有污染少，可降解，成本低等特点。魔芋系天南星科魔芋属植物，魔芋粉的主要成分是D-葡萄糖和D-甘露糖约按2∶3的比例以β-1，4糖苷键连接而成的葡甘聚糖。魔芋粉的保水性很好，是一种天然增稠剂。但由于葡甘聚糖分子量较大(10～15万)，水溶性及流变性较差，特别是水溶胶不稳定很容易坍塌，使其在工业上的应用受到限制，因而有必要对其进行化学改性。接枝改性是一种较好的方法，传统的方法主要有三方面的问题：一是采用的接枝单体仅限于丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸等单一单体，改性效果有局限；二是没有加入适当的交联剂，对增稠剂的稳定性提高不大；三是所采用的引发剂一般为Ce4+盐，价格昂贵，不利于工业上大规模生产。
发明内容 本发明的目的是提供一种用丙烯酸/丙烯酰胺接枝魔芋粉制备涂料印花增稠剂地方法。该方法用魔芋粉为接枝基体，丙烯酸与丙烯酰胺共同作为接枝单体，同时加入少量多官能团的交联剂，采用高锰酸钾/硫脲、过硫酸钾/硫脲、高锰酸钾等廉价的引发剂，在水溶液中接枝共聚，最终得到水溶性、流变性及稳定性好，耐电解质且能够自然降解的涂料印花增稠剂。
本发明中，采用魔芋粉为接枝基体，主要利用其易降解，且天然具有保水性，可用于增稠剂。
本发明中，同时采用水溶性好的丙烯酸/丙烯酰胺为接枝单体，由于丙烯酸中的羧基与丙烯酰胺中的酰胺基的协同作用，可以最大限度地改善增稠剂的水溶性，并且利用酰胺基的非离子效应可以提高增稠剂的耐电解质性能。
本发明中，采用多管能团交联剂如N，N-二亚甲基双丙烯酰胺、N，N-二亚乙基双丙烯酰胺、丙三醇，可以使聚合物形成三维网络，增强增稠剂的保水性及稳定性。
本发明中，采用高锰酸钾/硫脲、过硫酸钾/硫脲、高锰酸钾等廉价的引发剂，可以降低制备成本，便于工业化生产。
本发明中，接枝反应采用水作溶剂代替有机溶剂，具有成本低的特点。
本发明的合成步骤如下：
将15g魔芋粉放入装有搅拌器、带通气管的冷凝器、温度计及恒压滴液漏斗的反应器中，加入100mL的蒸馏水，在40℃左右搅拌30min，冷至室温，加入接枝单体丙烯酸/丙烯酰胺(二者的物质的量之比为1.5∶1.0～4.0∶1.0)，使其浓度为1.5～3.0mol/L，交联剂0.1～0.5％(对魔芋粉的质量比)，所交联剂有N，N-二亚甲基双丙烯酰胺，N，N-二亚乙基双丙烯酰胺，丙三醇，再加入引发剂高锰酸钾/硫脲(二者的物质的量之比为2∶1)，高锰酸钾的浓度为15～30mmol/L，所用的引发剂有高锰酸钾/硫脲、过硫酸钾/硫脲、高锰酸钾等。通N2，升温至60～80℃，通过恒压滴液漏斗滴加烯硫酸，使其浓度为15～30mmol/L，反应3～5小时，投入0.1～0.5％(对魔芋粉的质量比)的阻聚剂，所用阻聚剂有对苯二酚、对甲氧基苯酚等。反应物用丙酮沉淀、洗涤、抽滤、真空干燥、粉碎得到增稠剂粉末。
本发明得到的增稠剂，用蒸馏水配成质量百分比1.0％的白浆后，其粘度约为9.0×104mPa.s左右，粘度指数约为0.20左右，粘度保留率在95.0％以上，白浆储存时间可达一月左右，经过改性后，水溶性、流变性及稳定性均得到较大改善，且改增稠剂白浆可自动降解，不会对环境造成污染。
具体实施方式 实施例1：
在一个500mL的四口瓶上，装有搅拌器、带通气管的冷凝器、温度计及恒压滴液漏斗，投入魔芋粉15g，蒸馏水100mL，升温至40℃，搅拌30min，冷至室温，加入丙烯酸/丙烯酰胺(二者的物质的量之比为3.0∶1.0)，使其浓度为2.0mol/L，N，N-二亚甲基双丙烯酰胺0.2％(对魔芋粉的质量比)，高锰酸钾/硫脲(二者的物质的量之比为2∶1)，使高锰酸钾的浓度为20mmol/L，通N2，升温至70℃，滴加烯硫酸使其浓度为20mmol/L，反应4小时，加入对苯二酚0.1％(对魔芋粉的质量比)，用丙酮沉淀、洗涤、抽滤、真空干燥、粉碎得到增稠剂粉末。
实施例2：
在同例1的装置中，投入魔芋粉15g，蒸馏水200mL，升温至40℃，搅拌30min，冷至室温，加入丙烯酸/丙烯酰胺(二者的物质的量之比为3∶1)，使其浓度为2.0mol/L，N，N-二亚甲基双丙烯酰胺0.2％(对魔芋粉的质量比)，加入过硫酸钾/硫脲(二者的物质的量之比为2∶1)，使过硫酸钾的浓度为20mmol/L，通N2，升温至70℃，滴加烯硫酸使其浓度为20mmol/L，反应4小时，加入对苯二酚0.1％(对魔芋粉的质量比)，用丙酮沉淀、洗涤、抽滤、真空干燥、粉碎得到增稠剂粉末。
实施例3：
在同例1的装置中，投入魔芋粉15g，蒸馏水200mL，升温至40℃，搅拌30min，冷至室温，加入丙烯酸/丙烯酰胺(二者的物质的量之比为3∶1)，使其浓度为2.0mol/L，N，N-二亚甲基双丙烯酰胺0.2％(对魔芋粉的质量比)，加入高锰酸钾，使其浓度为20mmol/L，通N2，升温至70℃，滴加烯硫酸使其浓度为20mmol/L，反应4小时，加入对苯二酚0.1％(对魔芋粉的质量比)，用丙酮沉淀、洗涤、抽滤、真空干燥、粉碎得到增稠剂粉末。