[發明專利]控制魔芋粉用量的超強吸水劑的制備工藝

無效

• 申請號: 201210404863.6
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN103724551A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 馬群
• 申請（專利權）人: 馬群
• 主分類號: C08F251/00
• 分類號: C08F251/00;C08F220/06;C08F2/00
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技術領域

本發明涉及一種控制魔芋粉用量的超強吸水劑的制備工藝。

背景技術

超強吸水劑又稱高吸水性樹脂，是一種新型的功能高分子材料。吸水倍數可達自身質量的數百乃至數千倍。最早的高吸水性樹脂是1974年美國學業部北方研究所研制的淀粉接枝丙烯腈共聚物的水解物，但20世紀80年代初卻是日本的高吸水性樹脂開發技術占據了主導地位。雖然高吸水性樹脂的開發時間較短，但各方面發展非常快，如1983年世界總產量為6000t，到1987年僅日本的產量就達到了36000t；目前全世界生產高吸水性樹脂的廠家達30-40個，主要分布在日本、美國及歐洲；產品從淀粉接枝丙烯腈發展到淀粉接枝丙烯酸、交聯纖維素類、聚丙烯酸鹽、共聚物水解、聚醚、聚氨酯等類；高吸水性樹脂的吸水率從80年代的百倍提高到目前的四五千倍。我國開展高吸水性樹脂研制的時間較短(20世紀80年代初開始)，但研究、生產單位已達數十家，高吸水性樹脂的專利已達數十種。1999年的累計產量已達近千噸，但仍存在品種單一、質量參差不齊等問題，缺少高功能的產品，某些含量的指標偏高。目前世界上占主導地位的是聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂。

通過天然高分子的接枝改性合成的高吸水性樹脂的優點是成本較低、產物超過使用周期可以分解，缺點是工藝復雜、產品易腐敗，強度較差。天然高分子的接枝主要有以下幾種方法。

淀粉-丙烯腈接枝共聚物：淀粉-丙烯腈接枝共聚物的水解產物是世界上第一個開發的高吸水性樹脂。特點是吸水倍數高(1000-3000倍)、成本低。缺點是水解工藝比較復雜，干燥效率低。合成所用的硝酸鈰銨是至今淀粉接枝不飽和單體最有效的引發劑，其工藝過程為：淀粉糊化→冷卻→接枝共聚→加壓水解→冷卻→酸化→離心分離→中和→干燥→成品包裝。如果采用三價錳鹽-硫酸亞鐵銨雙氧水組成的復合引發體系，則接枝效率可達95％。合成時需要控制引發劑用量、加入方式、溫度、淀粉種類和丙烯腈用量等。但關鍵是控制共聚物的皂化方法和皂化程度。

淀粉-混合單體的接枝共聚物：即在淀粉上除了接枝丙烯腈外，還可以接枝丙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺等單體。其優點是進一步提高產物的吸水倍數，此外，如采用顆粒淀粉，可省去糊化工序，縮短皂化時間，產品容易過濾、分離、清洗、貯存。

淀粉-聚丙烯酸鈉的接枝共聚物優點是將淀粉和聚丙烯酸鈉水溶液在加熱條件下進行混煉，即過程力化學接枝形成產物。

纖維素的接枝共聚物：即將丙烯腈等單體分散在纖維素漿液中，在鈰鹽引發劑的作用下進行接枝共聚，再加壓水解。其優點是：雖然吸水倍數不如淀粉類共聚物，但可制成高吸水性織物，可與纖維混紡，改善最終產品的吸水性能。

天然高分子羧甲基化：特點是控制羧甲基化的程度，交聯后可得吸水性不同的產物。

以水溶性合成樹脂為原料合成高吸水樹脂是目前的主導，其優點是克服了天然高分子接枝后改性的不足，并且原料豐富，缺點是成本偏高。具體合成方法為：

聚乙烯醇的交聯改性：主要通過酸酐的交聯，并引入-COONa基團。特點是吸水性能可調。

聚丙烯酰胺的交聯改性：主要通過輻射引發或引發劑引發磷酸、馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐等與聚丙烯酰胺交聯，如采用丙烯酸鈉與丙烯酰胺共聚交聯，可得吸水量可達2000g/g的高吸水性樹脂。

聚丙烯腈的改性：主要是通過丙烯腈與甲基丙烯酸、N-羥甲基丙烯酰胺進行共聚、紡絲、再硫酸浸漬制得纖維狀吸水樹脂。

聚丙烯酸的改性：主要是通過丙烯酸鹽類單體的水溶液聚合或反相懸浮聚合制得，其產量是最大的。交聯方法可以采用交聯劑交聯、自身交聯、離子交聯等方法。

用于農業與園藝方面的高吸水性樹脂又稱為保水劑和土壤改良劑。我國是世界上缺水較嚴重的國家，因此，保水劑的應用就顯得越來越重要，目前國內已有十幾家科研院所的研制高吸水性樹脂產品用于糧、棉、油、糖、煙、果、菜、林等60多種植物上進行應用試驗，推廣面積超過7萬多公頃，并在西北、內蒙等地利用高吸水性樹脂進行大面積防砂綠化造林。用于這方面的高吸水性樹脂主要是淀粉接枝丙烯酸鹽聚合交聯物和丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯物，其中鹽已由鈉型轉向鉀型。使用的方法主要有拌種、噴撤、穴施、或用水調成糊狀后浸泡植物根部。同時，還可以利用高吸水性樹脂對化肥進行包衣后施肥，充分發揮化肥的利用率，防止浪費和污染。國外還利用高吸水性樹脂作為水果、蔬菜、食品保鮮包裝材料。