專利名稱：一種基于10Mev電子束引發(fā)的高吸水樹脂的快速制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于IOMev電子束引發(fā)的高吸水樹脂的快速制備方法。
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?；哪瘜е峦恋厣a(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引發(fā)劑引發(fā)和Y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f IOh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O. 5飛kGy/h的60Coy射線輻照，輻照劑量達l(Tl5kGy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21^7/11的6°(0^射線輻照，輻照總劑量達到IOkGy需要5h，而IOMev的電子加速器可在IOmin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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的則是提供一種由IOMev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IOMev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I)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10(T300ml/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
I.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%0 10%0 ；
3)將混合液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)瓶中充氮密封，置于IOMev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6(T9(TC下進行皂化反應(yīng)3(Tl20min，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(I)糊化在6(Γ90 V下進行，糊化時間2(Γ60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。


圖I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I高吸水樹脂吸收效果圖。
具體實施例方式下面結(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I :淀粉3g加入60ml去離子水于85°C下在通氮條件下糊化30min，降至室溫后，將約6. 5g丙烯酰胺溶解成25%的水溶液滴加入糊化淀粉中，交聯(lián)劑用量為單體用量的5%。(11101/mol)，充分混勻后用IOMev電子束進行輻照反應(yīng)，輻照劑量為IOkGy,(淀粉顆粒的SEM照片參見圖1，輻照接枝后的SEM照片參見圖2)反應(yīng)產(chǎn)物用95%工業(yè)乙醇充分脫水洗滌后干燥、粉碎，用5%Na0H水溶液在75°C下進行皂化反應(yīng)60min，洗滌干燥后得吸水樹脂(其SEM照片參見圖3)，其吸水倍數(shù)為1082倍(吸水效果參見圖4)。實施例2:淀粉3g加入60ml去離子水于80°C下通氮糊化30min,降至室溫后,將約6. 5g丙烯酰胺的25%水溶液交聯(lián)劑用量為單體用量的6%。(mol/mol)，混勻后置于IOMev下，輻照劑量為IOkGy,反應(yīng)產(chǎn)物用95%工業(yè)乙醇充分脫水洗滌后干燥、粉碎，干燥反應(yīng)產(chǎn)物用5%Na0H水溶液在75°C下皂化60min，純化干燥后得吸水樹脂吸水倍數(shù)為785倍。實施例3 淀粉3g加入60ml去離子水,氮氣保護下于85°C下糊化30min,降溫后加入同上述實施例中等量的丙烯酰胺水溶液，交聯(lián)劑用量為單體用量的5%。(mol/mol)，混勻后用IOMev電子束輻照8kGy，反應(yīng)產(chǎn)物用95%工業(yè)乙醇充分脫水洗滌后干燥、粉碎，用5%Na0H水溶液在75°C下皂化60min，洗滌并干燥后得吸水樹脂吸水倍數(shù)為1062倍。
實施例4 淀粉30g加入600ml去離子水，氮氣保護下于90°C下糊化30min，降溫后加入約8g丙烯酰胺的30%水溶液，交聯(lián)劑用量為單體用量的5%。(mol/mol )，混勻后用IOMev電子束輻照8kGy，反應(yīng)產(chǎn)物用95%工業(yè)乙醇充分脫水洗滌后干燥、粉碎，用5%Na0H水溶液在90°C下阜化60min,純化干燥后得吸水樹脂吸水倍數(shù)為876倍。實施例5 淀粉30g加入600ml去離子水,氮氣保護下于85°C下糊化30min,降溫后加入將約
6.5g丙烯酰胺的25%水溶液，交聯(lián)劑用量為單體用量的5%。(mol/mol )，混勻后用IOMev電子束輻照8kGy，反應(yīng)產(chǎn)物用95%工業(yè)乙醇充分脫水洗滌后干燥、粉碎，用5%Na0H水溶液在90°C下皂化120min，純化干燥后得吸水樹脂吸水倍數(shù)為1557倍。
權(quán)利要求
1.一種基于IOMev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隊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； 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I. 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IOMev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6(T9(TC下進行皂化反應(yīng)3(Tl20min，皂化產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌后干燥得所述聞吸水樹脂。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟(I)糊化在6(T90°C下進行，糊化時間20 60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高吸水樹脂的快速高效制備方法。該方法采用淀粉、丙烯酰胺和氫氧化鈉為原料，N2保護下將淀粉糊化并冷卻后加入配制好的丙酰胺水溶液，充N2密封后置于10Mev電子束下進行共輻照接枝聚合反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物洗滌干燥后用NaOH溶液進行皂化，洗滌干燥后得白色半透明吸水樹脂，其吸水在60min內(nèi)達到飽和，最高吸水倍數(shù)可達1500g/g。
文檔編號C08F220/56GK102911315SQ201210237759
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者葉慶富, 張素芬, 戚文元 申請人:浙江大學