[发明专利]利用高能射线制备淀粉/丙烯酰胺接枝共聚物的方法

说明书

技术领域

本发明属于新型材料制备技术领域，涉及一种高能射线辐照引发淀粉/丙烯酰胺接枝共聚方法，具体涉及⁶⁰Coγ射线辐照引发制备淀粉接枝丙烯酰胺共聚物的方法，淀粉/丙烯酰胺接枝共聚物及其衍生物能广泛应用于造纸、石油、采矿与冶金、环保及新材料领域。

背景技术

接枝共聚物是一个聚合物主链同从侧面以共价键的支链所组成，主链和支链可以是均聚物，也可以是共聚物。能在分子主链上接枝适当的单体的各种聚合物中，淀粉显得很有前途，因为淀粉是地球上最丰富的天然物之一，而且它能通过植物直接固定太阳能而再生。根据预定指标改进淀粉的性能以满足各种工业应用，这可以借助接枝的方法。事实上，接枝现在已经成为了一个改进各种高分子化合物性能的普通方法。

自从井本稔[井本稔等，Bull of Chem.Soc.of Japan，1962，35(12)，2012]在1962年发现淀粉在水中能和某些烯类单体发生接枝共聚以来，许多科学家相继发表了大量有关文章，对淀粉及纤维素等天然高分子与烯类单体接枝共聚进行了研究。其中，淀粉和丙烯酰胺的接枝共聚，以淀粉这个亲水的刚性链为骨架、配以柔性的聚丙烯酰胺支链，形成刚柔相济的网状大分子，加之共聚物能进行各种侧基反应，形成多种衍生物，受到国内外广泛的重视。美国的O.B沃兹堡[I.K.Varma，O.P.Singh，N.K.Sandle，Die Angew.Makrochemie，1983，119，183]首先利用铈盐诱发接枝共聚淀粉与丙烯酰胺，Reyes[Z.Reyes，J.Polym.Sci.A-1，1996，4，1031]等研究了以硝酸铈胺为引发剂的小麦淀粉接枝丙烯酰胺反应，Mehrotra[R.J.Mehrotra，Appl.Polym.Sci.，1977，21，1647]等用焦磷酸锰作引发剂对马铃薯淀粉接枝共聚丙烯酰胺进行了研究，我国的潘松汉、吴平平等[潘松汉等，高分子材料与工程，1991，(4)，99；吴平平等，中国科技大学学报，1981，11(4)：123]以锰、铈等过渡金属元素的化合物为引发剂，研究了淀粉-丙烯酰胺化学引发接枝共聚，对反应的因素、机理以及接枝共聚物的结构、性能进行了探讨。

利用高能辐照使聚合物产生活性点(自由基或离子)，再由该活性点引发单体的接枝共聚方法，称为辐照接枝共聚法。在各种接枝共聚方法中，辐照接枝共聚法显得非常有趣和很有前途，它与通常的化学法相比，具有许多优点。Fanta[G.F.Fanta，R.C.Burr，and W.M..Doane，J.Appl.Polym.Sci.，1980，25，2285]等用⁶⁰Co照射淀粉-单体-水，可使C₄-C₁₂系列烷基丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯聚合到颗粒淀粉上。张志成[张志成等，高分子材料科学与工程，1992，(6)：16]等在⁶⁰Coγ射线下将丙烯腈接枝到淀粉上，但利用⁶⁰Coγ射线引发淀粉-丙烯酰胺接枝共聚合成接枝共聚物的方法未见报道；尤其是辐照接枝动力学研究和辐照引发淀粉-丙烯酰胺接枝共聚规律、机理、工艺的研究未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、成本低、产物纯度高的制备淀粉接枝衍生物的方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

利用高能射线制备淀粉/丙烯酰胺接枝共聚物的方法，采用⁶⁰Co所产生的γ射线作为辐射源，在有氧或无氧条件下对糊化淀粉和丙烯酰胺的混合物进行辐照，进行淀粉糊化、均匀混合、辐照处理、稳定处理、改性反应得产物。

辐照处理采用辐照源钴源⁶⁰Co，源活度≥1万居里；辐照方法用静态即碓码和动态；均匀方式用翻身。

其中淀粉的糊化是将淀粉加入40-100℃的热水糊化5-100min。

淀粉选取小麦淀粉或马铃薯淀粉或木薯淀粉。

其中均匀混合是将丙烯酰胺溶解于水中形成溶液，在糊化淀粉中加入丙烯酰胺水溶液，搅拌，通氮气或不加氮气密封，保存。

稳定处理是对辐照处理的淀粉/丙烯酰胺接枝共聚物胶体，加入有机类过氧化物混合均匀。

改性反应是在接枝共聚物中加入醛类与胺类的预反应体，控制反应温度40-80℃，搅拌反应2-5小时，得到阳离子化产物；或者取定量接枝共聚物，加入2％-15％摩尔比的NaOH反应得阴离子产物。

本发明的技术方案按照下列步骤得以细化和完善：