[发明专利]以羧甲基淀粉和淀粉磷酸酯为原料制备双母体高吸水树脂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于农业、林业、畜牧业及园艺等领域的高吸水树脂的制备方法，特别指以羧甲基淀粉、淀粉磷酸酯、丙烯酸、氢氧化钠为主要原料来制备双母体高吸水树脂的方法。

背景技术

高吸水树脂是一种经适度交联而具有三维空间网络结构的新型功能高分子材料。它本身含有大量羟基、羧基等强亲水性基团，并具有一定交联度，吸水能力很强，吸水量为自身的几十倍乃至上千倍，且具有很强的保水能力，可以广泛应用于农业、园林、土木建筑、食品加工、石油化工及医疗卫生等领域。

淀粉是来源广泛、价格低廉的天然产物，可与乙烯基单体在引发剂作用下或经辐射引发而制得高吸水树脂。其中，淀粉接枝丙烯酸类高吸水树脂的合成工艺相对简单，产品成本低，毒性低，并且具有优良的吸水性和保水性，因此，淀粉接枝丙烯酸类高吸水树脂成为淀粉类高吸水树脂的主导产品。

高吸水树脂不但吸水性、保水性极为优良，而且它与土壤能良好地混合，使土壤的粒度变大，并能缩小土壤的温差，同时还能吸收肥料、农药，防止肥料、农药以及水土流失，从而可增强土壤的肥效和抗旱效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以羧甲基淀粉和淀粉磷酸酯为原料制备双母体高吸水树脂的方法，这种制备方法以羧甲基淀粉、淀粉磷酸酯、丙烯酸、氢氧化钠、过硫酸盐及N，N′-亚甲基双丙烯酰胺等为原料，经合理配比，通过一定的工艺过程制得双母体高吸水树脂。

本发明的技术方案：配制氢氧化钠溶液及浓度为1mg/ml的N，N′-亚甲基双丙烯酰胺溶液；在冰水浴冷却下，用配制好的氢氧化钠溶液中和除去阻聚剂的丙烯酸，制得丙烯酸及其钠盐溶液，其中羧甲基淀粉与丙烯酸、氢氧化钠及溶解氢氧化钠所用去离子水的质量比是1∶6.25-55.00∶0.70-12.22∶6.25-41.67；将羧甲基淀粉、淀粉磷酸酯及去离子水在搅拌下混合均匀，制备羧甲基淀粉及淀粉磷酸酯的混合溶液，其中羧甲基淀粉与淀粉磷酸酯、溶解羧甲基淀粉及淀粉磷酸酯所用去离子水的质量比是1∶0.25-4.00∶8.75-61.67；将制得的羧甲基淀粉及淀粉磷酸酯的混合溶液与丙烯酸及其钠盐溶液混合，加入羧甲基淀粉质量1.67％-10.83％的过硫酸盐作引发剂、0.083％-1.500％的N，N′-亚甲基双丙烯酰胺作交联剂，其中羧甲基淀粉与反应体系总水量的质量比是1∶16.67-100.00，然后在氮气保护下搅拌并在水浴中加热，当反应物粘度开始增加时停止搅拌，逐渐升温直至90℃-96℃，并在该温度范围内保温1.5小时，然后停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，在40℃-60℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得双母体高吸水树脂。

上述技术方案所述，羧甲基淀粉是羧甲基马铃薯淀粉、羧甲基玉米淀粉和羧甲基木薯淀粉，淀粉磷酸酯是马铃薯淀粉磷酸酯、玉米淀粉磷酸酯和木薯淀粉磷酸酯。

上述技术方案所述，羧甲基淀粉和淀粉磷酸酯是羧甲基马铃薯淀粉和马铃薯淀粉磷酸酯。

上述技术方案所述，羧甲基淀粉与淀粉磷酸酯的质量比是1∶0.25-4.00，优选1∶0.40-1.50。

上述技术方案所述，丙烯酸的中和度为20％-40％，其中和度是20％，25％，30％，35％，40％，中和度优选25％-35％。

上述技术方案所述，引发剂过硫酸盐可以是过硫酸钾、过硫酸铵。

上述技术方案所述，引发剂过硫酸盐的用量为羧甲基淀粉质量的1.67％-10.83％，优选3.33％-4.00％。

上述技术方案所述，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺的用量为羧甲基淀粉质量的0.083％-1.500％，优选0.333％-0.533％。

上述技术方案所述，反应体系总水量是溶解羧甲基淀粉、淀粉磷酸酯、氢氧化钠及交联剂所用去离子水的总量。

上述技术方案所述，羧甲基淀粉与反应体系总水量的质量比是1∶16.67-100.00，优选1∶33.33-38.00。

本发明的优点：1、产品的性能很好，吸去离子水量最高可达1380-1580倍。2、该产品中含有植物生长所必需的磷元素，磷元素能加速细胞分裂，促使根系和地上部加快生长，促进花芽分化，提早成熟，提高果实品质。因此，该高吸水树脂既能保持土壤水分，又能发挥营养元素的功效，是一举两得的产品。3、该发明在工艺过程中不需糊化，合成工艺简单，合成效率高。原因是：原料羧甲基淀粉中含有亲水性很强的-COOH及-COONa基团，因而羧甲基淀粉可溶于水；原料淀粉磷酸酯具有可在冷水中溶胀的特点，不需糊化即可与水混合。