[發(fā)明專利]一種醚化淀粉接枝共聚物高吸水性樹脂及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210345293.8
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102850706A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉明華;郭佳;龔洪秀
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: C08L51/02
• 分類號: C08L51/02;C08F251/00;C08F220/06;C08F220/56;C08F220/14;C08F220/18;C08F220/58;C08B31/12
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型功能高分子材料的制備方法領(lǐng)域，具體涉及一種醚化淀粉接枝共聚物高吸水性樹脂及其制備方法。

背景技術(shù)

高吸水性樹脂（super?absorbent?polymer，SAP）是一類具有強吸水性、保水性的新型功能高分子材料。在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)三維網(wǎng)狀，含有羧基、羥基等強親水基團(tuán)。它能吸收相當(dāng)于自身重量幾百倍甚至幾千倍的水，且不易用機械壓力壓出，具有良好的保水性能。目前，高吸水性樹脂已被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生材料、農(nóng)業(yè)園藝、工業(yè)脫水劑、保鮮劑、防霧劑、醫(yī)用材料等許多領(lǐng)域。高吸水性樹脂種類繁多，根據(jù)原料來源的不同，高吸水性樹脂大致可分為三大系列：淀粉系、纖維素系和合成系。其中，淀粉在自然界中分布很廣，產(chǎn)量大，且具有價廉、可再生、可生物降解、污染小等特點，淀粉已成為基礎(chǔ)工業(yè)的原料。

1969年美國農(nóng)業(yè)部北方研究所最初使用淀粉為原料，制備出淀粉丙烯腈共聚物，該技術(shù)的推廣使得淀粉接枝制備高吸水性樹脂的研究逐漸成為研究熱點，形成了一個獨立、新興的科研領(lǐng)域。1975年美國成功研究出淀粉接枝丙烯腈高吸水性樹脂產(chǎn)品并投入市場；日本三洋化成公司在美國研究成果的基礎(chǔ)上研制出淀粉接枝丙烯酸（鈉）吸水樹脂，生產(chǎn)出的產(chǎn)品IM-300與IM-1000，吸水率分別為300倍和1000倍。日本、美國、西歐在淀粉接枝共聚物高吸水性樹脂的制備這一領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先地位，他們對制備工藝提出了很多改良方案，并申請了專利。我國對淀粉接枝共聚物高吸水性樹脂的研究起步晚，湖北省化學(xué)研究所用過硫酸銨或氧化還原體系制備淀粉接枝丙烯腈，于1985年申請了專利（CN85103771）。中科院成都分院分析測試中心將淀粉接枝丙烯腈共聚物分散在有表面活性劑與水不相溶的有機介質(zhì)中皂化，以控制反應(yīng)體系的粘度與皂化程度（CN1068339）。同國外相比，高吸水性樹脂無論從技術(shù)上還是規(guī)模上都有較大差距，國內(nèi)產(chǎn)品大都依靠進(jìn)口。因此，通過制備方法和工藝參數(shù)的優(yōu)化，加強生物降解多功能型高吸水性樹脂的開發(fā)和應(yīng)用，將成為該領(lǐng)域的研究重點。

對于淀粉類高吸水性樹脂制備方法和工藝參數(shù)的優(yōu)化主要分為以下幾類：（1）對淀粉進(jìn)行改性，利用改性的淀粉接枝單體制備高吸水性樹脂；（2）在接枝單體上進(jìn)行優(yōu)化選擇；（3）改變引發(fā)方式，如采用放射線輻射引發(fā)、微波輻射引發(fā)等；（4）采用新型反應(yīng)設(shè)備合成高吸水性樹脂，如鼓型反應(yīng)器合成法、薄膜制造法；（5）加入添加劑，控制合成過程，如加入鏈轉(zhuǎn)移劑控制接枝單體的分子量等。

淀粉作為高吸水性樹脂的骨架，其性能的優(yōu)劣直接影響高吸水性樹脂的品質(zhì)。天然淀粉具有冷水不溶，糊粘度熱穩(wěn)定性、抗剪切穩(wěn)定性和凍融穩(wěn)定性差等缺點。在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用，特別是在廣泛采用新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備的情況下應(yīng)用極其有限。為了克服天然淀粉性質(zhì)上的缺陷，需要對天然淀粉進(jìn)行改性，改善其性能、拓寬其應(yīng)用范圍。淀粉醚化是淀粉改性的一種方式。醚化淀粉是淀粉中的糖苷鍵或活性羥基與醚化劑通過氧原子連接起來的淀粉衍生物，常見的有羥烷基淀粉、羧甲基淀粉和陽離子淀粉等。醚化淀粉增強了糊液黏度的穩(wěn)定性，糊化溫度降低，在強堿性溶液中不易水解，膠體穩(wěn)定性加強，相比原淀粉，醚化淀粉有著更為廣泛的應(yīng)用。

國內(nèi)外關(guān)于醚化淀粉接枝共聚物高吸水性樹脂產(chǎn)品的研究與開發(fā)主要集中在羧甲基淀粉方面，如潘松漢等以羧甲基淀粉為原料接枝共聚制備高吸水材料（CN1208047A，1999）；童群義采用羧甲基淀粉和丙烯腈-（2-丙烯酰胺-2-二甲基丙磺酸）接枝共聚淀粉進(jìn)行復(fù)合，制備了一種復(fù)合高吸水材料（CN1817946A，2006）。而還未見雙重醚化淀粉接枝共聚物用作吸水劑的相關(guān)報道。

雙重醚化淀粉它具有陽離子、陰離子和天然高分子等多重特性，相比起陽離子淀粉或陰離子淀粉，它擁有獨特的電化學(xué)性質(zhì)且陰陽離子產(chǎn)生的協(xié)同作用，當(dāng)條件發(fā)生變化時，兩種電荷可以交替發(fā)揮作用，有助于提高聚合物的耐鹽性，其應(yīng)用性能上更為優(yōu)越。基于此，本發(fā)明將對淀粉進(jìn)行雙重醚化改性，克服天然淀粉溶解性差、糊化產(chǎn)物黏度大、制備過程不易控制等不足，制備出性能優(yōu)越的高吸水性樹脂。目前國內(nèi)外尚未見文獻(xiàn)報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種醚化淀粉接枝共聚物高吸水性樹脂及其制備方法。通過雙重醚化改善原料性能，所制備的吸水樹脂具有優(yōu)越的吸水性能、可生物降解性，耐鹽性，是一種新型的綠色功能材料。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：醚化淀粉接枝共聚物高吸水性樹脂由淀粉、水、醚化劑在堿性條件下進(jìn)行醚化反應(yīng)，生成的醚化淀粉與單體在引發(fā)劑、交聯(lián)劑、添加劑的作用下進(jìn)行接枝反應(yīng)，生成醚化淀粉接枝共聚物，產(chǎn)品經(jīng)過洗滌、干燥、粉碎、過篩、表面處理、洗滌、干燥后即可得到白色透明顆粒狀成品。