[发明专利]全降解淀粉水凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全降解淀粉水凝胶及其制备方法。

背景技术

在石油资源日益匮乏的大背景下，有效利用可再生的天然高分子，如淀粉、纤维素、壳聚糖、海藻酸钠等生物质材料制备高吸水性树脂或保水剂，已成为研究的热点。

淀粉是一类常用的天然高分子。公开号为CN1554684A，发明名称为“淀粉简易糊化超强吸水保水剂的制备方法”公开了一种淀粉系超强吸水保水剂的制备方法，该制备方法由糊化步骤和聚合步骤构成，引发剂为单一接枝共聚引发剂；公开号为CN1408741A，发明名称为“抗旱保水剂的制备方法”公开了一种淀粉基保水剂的制备方法，该方法在带有搅拌的容器中加入10～30％淀粉和15～25％水在80～100℃下糊化0.5～1h，糊化后冷却至30～80℃时加入40～70％乙烯基不饱和单体及适量的引发剂、分散剂和交联剂，在氮气保护下于30～80℃条件下反应0.5～3.5h，反应后用碱中和至pH6.0～8.0，经真空干燥、粉碎后制得抗旱保水剂；其糊化温度为80度，引发剂为单一接枝共聚引发剂。公开号为CN1317494A公开了一种甘薯高吸水性接枝淀粉及其生产方法，该方法选择甘薯淀粉、工业酒精、丙烯酸、N，N-亚甲基二丙烯酰胺、硫酸亚铁铵、硝酸铈铵、高锰酸钾、硫酸亚锰、多聚磷酸钠和氢氧化钠为原料，引发剂为硝酸铈铵和高锰酸钾的组合，并且进行高温糊化。公开号位CN101045776A等公开了一种糯小麦淀粉合成高吸水性树脂的方法，该方法以糯小麦淀粉、丙烯酸单体为原料，采用不常用的过硫酸铵引发剂。

以上传统的生物质高吸水材料中天然高分子淀粉的使用量较低，为10wt％～15wt％，制备工艺中，要么采用80～100℃的高温糊化工艺，要么采用单一接枝共聚引发剂。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对上述现有技术提出一种以淀粉为主要基础物质，能完全生物降解、成本低、吸液倍率高的全降解淀粉水凝胶。

本发明的另外一个目的是提供上述全降解淀粉水凝胶的制备方法，该制备工艺简单。

本发明为解决上述提出的问题所采用的解决方案为：全降解淀粉水凝胶，其特征在于包括有以下组分：淀粉、自由基聚合单体、交联剂和水溶性自由基循环组合引发剂，所述组分的含量为：淀粉的添加重量为自由基聚合单体的0.5～4.5倍，交联剂的添加重量为自由基聚合单体的0.05％～0.70％，所述的水溶性自由基循环组合引发剂为硝酸铈胺与过硫酸盐循环组合引发剂，其中Ce⁴⁺的添加量为自由基聚合单体物质的量的0.005％～0.10％，S₂O₈^2-的添加量为Ce⁴⁺物质的量的0.5～10倍。

按上述方案，所述的组分还包括有碱，碱的添加量为自由基聚合单体物质的量的40％～90％(中和度)。

按上述方案，所述组分的含量优选为：淀粉的添加重量为自由基聚合单体的0.8～2.0倍；交联剂的添加重量为自由基聚合单体的0.08％～0.30％；碱的添加量为自由基聚合单体物质的量的60％～85％；Ce⁴⁺的添加量为自由基聚合单体物质的量的0.01％～0.05％；S₂O₈^2-的添加量为Ce⁴⁺物质的量的1～5倍。

按上述方案，所述的自由基聚合单体为丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸盐中的任意一种或一种以上的混合物，所述的交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺。

本发明制备方法的技术方案，其特征在于包括有以下步骤：

1)取料：淀粉的添加重量为自由基聚合单体的0.5～4.5倍，交联剂的添加重量为自由基聚合单体的0.05％～0.70％，所述的水溶性自由基循环组合引发剂为硝酸铈胺与过硫酸盐循环组合引发剂，其中Ce⁴⁺的添加量为自由基聚合单体物质的量的0.005％～0.10％，S₂O₈^2-的添加量为Ce⁴⁺物质的量的0.5～10倍，选取上述原料；

2)制备工艺及条件：将淀粉配制成高浓度悬浮液进行预糊化：在20～80℃进行预糊化5～100分钟，加入自由基聚合单体、交联剂和水溶性自由基循环组合引发剂，在30～70℃聚合4～8小时，切碎，干燥，最后经过粉碎得到全降解淀粉水凝胶。

按上述方案，还添加有碱，碱的添加量为自由基聚合单体物质的量的40％～90％。