[发明专利]一种含钾和氮高吸水树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于农业、林业、畜牧业、园艺及生活用品的高吸水树脂的制备办法，特别指以马铃薯淀粉、丙烯酸为主要原料来合成含有氮、钾等营养元素高吸水树脂的制备方法。

背景技术

高吸水树脂优良的吸水性和保水性使其在许多领域内都得到了应用。一次性尿布等卫生用品是高吸水树脂最早开发的应用领域，目前仍是高吸水树脂的最大消费市场。将高吸水树脂加入到土壤中，可以改变土壤的团粒结构，增大土壤的透水性、透气性，并可将加入的水储存起来，在干旱地区土壤的水分保持、沙漠防治方面具有诱人的前景。现在日本和法国已将高吸水树脂用于中东和北非，实施沙漠变绿洲的计划。将高吸水树脂用于光缆、电缆上，可以避免电缆破损时水的进入，在该方面的年需求增长率为30％。

高吸水树脂的制备方法很多，合成原料丰富，生产工艺各异。虽然我国在高吸水树脂的研究上取得了一定的成果，但与国外相比，差距还相当大，如树脂的吸水倍数低、耐盐性能差、吸水后的凝胶强度低、生产工艺复杂、产品成本高等，特别在吸水理论、吸水剂的性能和应用方面的研究还不多，工业化生产厂家生产的品种和数量还比较少，有许多工作需要人们深入去做。我们应该充分发挥我国淀粉、纤维素天然资源丰富的优势，生产出高品质的适合我国国情的高吸水树脂，为高吸水树脂成为我国第三大农用化学品和应用于各个领域奠定基础。

高吸水树脂吸水极强，其吸水后溶涨为凝胶，当受到外力挤压时，水也不易流失，具有优良的保水性能。高吸水树脂是一种新型的高分子材料。高吸水树脂作为一种功能高分子材料，诞生于20世纪60年代。在日本被誉为20世纪90年代新技术之一。淀粉是较好的合成高吸水树脂的原料之一。目前，用淀粉合成的高吸水树脂发展非常迅速。由于用改性淀粉制备的超强吸水性具有吸收倍率高、速度快等优点，所以改性淀粉在吸水剂中具有更广阔的应用前景。

淀粉是一种可再生、来源广泛的天然高分子化合物。淀粉与丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺等亲水性烯类单体的接枝共聚物是目前高吸水树脂市场中的品种之一。并且由于淀粉价格低廉、生物降解性能好，在一次性使用的个人卫生品市场上相对其它合成系列有明显的优势。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种含钾和氮高吸水树脂的制备方法，这种制备方法以马铃薯淀粉、丙烯酸、过硫酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾及氨水等为原料，经合理配比，通过一定的工艺过程及生产工艺制得含钾和氮高吸水树脂。

本发明的技术问题是由如下方案解决的：一种含钾和氮高吸水树脂的制备方法，其特征是：将丙烯酸通过中性氧化铝的色谱柱分离或使用减压蒸馏的方法以除去其中的阻聚剂，在冰水浴冷却下，用总浓度为25％氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液与丙烯酸进行中和反应，丙烯酸、氢氧化钠和氢氧化钾的重量比是1∶0.10-0.51∶0.01，马铃薯淀粉与去离子水以1∶4-6的重量比混合，在60℃-70℃下进行糊化，将中和后的丙烯酸及其盐和糊化后的马铃薯淀粉混合，其中糊化马铃薯淀粉、丙烯酸钠、丙烯酸钾和丙烯酸的重量比是1∶0.24-1.19∶0.026∶0.80-0.07，加入马铃薯淀粉重量1.0％-2.0％的过硫酸钾做引发剂，在氮气保护下搅拌0.5-1.0小时，使混合物在搅拌均匀混合，之后用水浴加热逐渐升温直至温度达到90℃-100℃，使马铃薯淀粉与丙烯酸及其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90℃-100℃条件下保温反应1-2小时，在40℃-60℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，产品用氨水浸泡1-2天，滤去游离的氨水，用无水乙醇离析产品，自然晾干，再经过烘干，粉碎，即得含钾和氮高吸水树脂。