[發(fā)明專利]一種基于10Mev電子束引發(fā)的高吸水樹脂的快速制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210237759.2
• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN102911315A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉慶富;張素芬;戚文元
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C08F251/00
• 分類號: C08F251/00;C08F220/56;C08F2/46;C08K5/20
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;冷紅梅

（一）技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于10Mev電子束引發(fā)的高吸水樹脂的快速制備方法。

（二）背景技術(shù)

隨著環(huán)境的不斷惡化，水資源的點卻問題越來越嚴重，據(jù)統(tǒng)計，2007年我國沙漠、戈壁及沙化土地面積為173.97萬平方公里，占國土面積的18.1%，并以每年超過3000平方公里的速度遞增。荒漠化導(dǎo)致土地生產(chǎn)力的嚴重衰退，已成為嚴重威脅中華民族生存空間、制約我國經(jīng)濟社會發(fā)展的巨大挑戰(zhàn)。因此，加強農(nóng)田節(jié)水技術(shù)以及節(jié)水材料等方面的研究對促進農(nóng)業(yè)高效、可持續(xù)發(fā)展，緩解水資源短缺和防止土地沙化具有重大而深遠的意義。

高吸水樹脂吸水能力極強，吸水后膨脹為凝膠，且具有優(yōu)異的保水性，即使受到外力擠壓也不易失水。高吸水樹脂的研究始于1961年，美國農(nóng)業(yè)部北方研究所開啟了淀粉接枝聚合改性制備高吸水樹脂的先河。目前，淀粉改性類高吸水樹脂的制備主要有兩種方式：化學(xué)引發(fā)劑引發(fā)和γ射線電離輻射引發(fā)，國內(nèi)外均有大量報道。例如，中國專利90105865公開了“一種高吸水樹脂的制備方法”，該方法以淀粉和丙烯腈為原料，淀粉糊化后加入一定量的單體和引發(fā)劑進行1~10h的聚合反應(yīng)，然后用氫氧化鈉對聚合反應(yīng)產(chǎn)物進行皂化反應(yīng)得高吸水樹脂。另外，中國專利02114782.5中介紹了“一種輻照法制備高吸水樹脂的方法”，該法以丙烯酸(酯)、丙烯酰胺為單體，溶解后加入交聯(lián)劑后用劑量率為0.5~5kGy/h的⁶⁰Coγ射線輻照，輻照劑量達10~15kGy后得高吸水樹脂。上述兩種制備方法均存在同一種問題，即聚合時間過長，反應(yīng)效率低，且第一種方法存在聚合物粘釜的問題，對產(chǎn)品的后處理帶來困擾。綜上兩類方法均存在聚合時間長，工藝過程復(fù)雜的問題。

電子直線加速器是一種集成了大量高新技術(shù)的新型重大裝備，由其產(chǎn)生的高能電子束在與物質(zhì)相互作用過程中，使介質(zhì)產(chǎn)生電離和激發(fā)作用。水吸收能量后產(chǎn)生電離作用，分解可產(chǎn)生大量的自由基，包括e^-_aq，H·，OH·，HO₂·和O₂·^-，這些自由基可引發(fā)水溶液中的淀粉和乙烯基單體進行接枝共聚反應(yīng)。由于電子直線加速器產(chǎn)生的電離輻射劑量率高，可以在很短時間內(nèi)達到較高的劑量要求。例如，輻照劑量率2kGy/h的⁶⁰Coγ射線輻照，輻照總劑量達到10kGy需要5h，而10Mev的電子加速器可在10min內(nèi)達到所需輻照劑量，很大程度地提高了聚合反應(yīng)效率。因此將電子直線加速器應(yīng)用于接枝聚合反應(yīng)具有巨大的市場潛力。

（三）發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的則是提供一種由10Mev電子束引發(fā)的高吸水材料的快速制備方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于10Mev電子束引發(fā)的高吸水樹脂的快速制備方法，所述方法包括：

1)淀粉加入去離子水在N₂保護下進行糊化得到糊化淀粉，去離子水用量為100~300ml/10g淀粉；所用淀粉為市售食品級淀粉。

2)室溫下將丙烯酰胺水溶液滴加入糊化淀粉中，并加入交聯(lián)劑充分攪拌均勻，得到混合液；所述丙烯酰胺水溶液濃度為15~40%，用量以丙烯酰胺質(zhì)量計為淀粉質(zhì)量的1.2~3.5倍；所述交聯(lián)劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺，其用量為丙烯酰胺單體摩爾用量的3‰~10‰；

3)將混合液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)瓶中充氮密封，置于10Mev電子束下進行共輻照接枝聚合反應(yīng)，輻照劑量為2~20kGy；

4)將輻照產(chǎn)物用95%乙醇進行脫水、洗滌后干燥、粉碎，用5~10%的氫氧化鈉水溶液充分溶脹后于60~90℃下進行皂化反應(yīng)30~120min，皂化產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌后干燥得所述高吸水樹脂。

步驟（1）糊化在60~90℃下進行，糊化時間20~60分鐘（優(yōu)選30分鐘）。

本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：本發(fā)明提供給了一種高吸水樹脂的快速高效制備方法，方法簡單、快速，所制得的高吸水樹脂吸水性能優(yōu)良，最高吸水倍數(shù)達1500倍，60min內(nèi)達到飽和。

（四）附圖說明

圖1為淀粉顆粒的SEM照片；

圖2為淀粉接枝聚丙烯酰胺的SEM照片；

圖3為高吸水樹脂的SEM照片；

圖4為實施例1高吸水樹脂吸收效果圖。

（五）具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此：

實施例1：