[发明专利]以羧甲基淀粉和淀粉磷酸酯为原料制备双母体含钾高吸水树脂的方法

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、氢氧化钾为主要原料来制备双母体含有钾元素的高吸水树脂的方法。

背景技术

高吸水树脂是带有许多亲水基团的低交联度或者部分结晶性的高分子聚合物，具有极高的吸水和保水性，已被广泛应用于工业、农业、食品加工、医疗卫生、日用化工和环境保护等领域。

高吸水树脂是20世纪60年代开始发展起来的一种新型功能高分子材料。20世纪90年代以来，高吸水树脂的研究突飞猛进，美国、日本、俄罗斯、以色列、埃及等国均投入大量资金进行开发与应用推广。我国对高吸水树脂的研究始于上世纪80年代，主要集中在合成淀粉接枝丙烯腈皂化水解物、聚丙烯酸盐、聚乙烯醇衍生物等高吸水树脂。虽然我国在高吸水树脂的研究方面取得了一定的成果，但我国的产品同国外产品相比，无论从技术上还是从规模上都有很大差距，国内高档的高吸水树脂产品都依靠进口。目前，国内的大多数高吸水树脂生产工艺流程长，操作复杂，生产成本高，难以实现工业化。而且，产品使用过程中易受微生物分解发生霉烂而失去吸水、保水能力。

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含钾高吸水树脂的方法，这种制备方法以羧甲基淀粉、淀粉磷酸酯、丙烯酸、氢氧化钾、过硫酸钾及N，N′-亚甲基双丙烯酰胺等为原料，经合理配比，通过一定的生产工艺过程而制得双母体含钾高吸水树脂。

本发明的技术方案：配制氢氧化钾溶液及浓度为1mg/ml的N，N′-亚甲基双丙烯酰胺溶液；在冰水浴冷却下，用配制好的氢氧化钾溶液中和除去阻聚剂的丙烯酸，制得丙烯酸及其钾盐溶液，其中羧甲基淀粉与丙烯酸、氢氧化钾及溶解氢氧化钾所用去离子水的质量比是1∶6.67-48.00∶1.56-18.65∶4.89-26.67；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∶0.33-3.00∶8.89-48.00；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钾盐溶液混合，加入羧甲基淀粉质量2.67％-10.67％的过硫酸盐作引发剂、0.267％-1.333％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∶17.78-86.67，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，即得双母体含钾高吸水树脂。

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∶0.33-3.00，优选1∶0.60-1.80。

上述技术方案所述，丙烯酸的中和度为30％-50％，其中和度是30％，35％，40％，45％，50％，中和度优选35％-45％。

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2.67％-10.67％，优选4.33％-5.00％。

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0.267％-1.333％，优选0.467％-0.600％。

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、氢氧化钾及交联剂所用的去离子水的总量。

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∶17.78-86.67，优选1∶34.67-43.33。

本发明的优点：1、该高吸水树脂具有优良的吸水性能，吸去离子水量最高可达1240-1440倍。2、羧甲基淀粉和淀粉磷酸酯均易溶于水，不需糊化，合成工艺简单，合成效率高。3、该高吸水树脂中含有植物生长所必需的钾及磷元素，钾元素可以提高光合作用的强度，促进作物体内淀粉和糖的形成，增强作物的抗逆性和抗病能力，还能提高作物对氮的吸收利用；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的水分，又能发挥营养元素的功效，是一举两得的产品。