淀粉_丙烯酸接枝共聚新工艺研究

高分子材料科学与工程

POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING

.15,No.6Vol

Nov.1999

　　文章编号:100027555(1999)0620167202

淀粉-丙烯酸接枝共聚新工艺研究

默丽敏　王锡臣　王佩璋

(北京轻工业学院,北京,100073)

α

摘要　研究了淀粉接枝丙烯酸制备高吸水树脂的新工艺。结果表明,在淀粉接枝丙烯酸的共聚物中填充一定量的糊化淀粉,进行热交联,由于二者的协同作用,使树脂的吸水率不仅不降低而且还略有提高。树脂中淀粉含量明显增加,成本大幅度降低,有利于高吸水树脂的推广应用。关键词　淀粉,丙烯酸,接枝共聚,填充,糊化中图分类号:TQ316.342　　　文献标识码:A

　　高吸水树脂一般分为两大类,一类是以淀粉和纤维素为原料与乙烯基单体接枝共聚而制成的天然高分子改性产品,第二类是以石油化工产品如丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸酯为原料通过聚合反应制成的合成产品。由于石油资源日益匮乏,天然高分子改性产品尤其是淀粉接枝共聚物的合成已引起广泛重视。但由于工艺上的原因,产品的质量和生产成本等尚存在一定问题,产品的推广应用受到一定程度的限制。本文针对目前存在的问题作了探索性研究并取得较好效果。1　实验部分1.1　试剂

淀粉与一定浓度的NaOH溶液在一定温度下糊化0.5h后,按一定量填充到上述接枝共聚物中,

搅拌混合后热交联即得高吸水树脂。1.4　性能表征1.4.1　吸水率的测定:取100mg树脂在150mL烧杯中,与100mL去离子水混合,0.5h后用尼龙纱布滤去未被吸收的水,将吸水后的树脂称量,按下式计算树脂的吸水率吸水率(g󰃗树脂的质量g)=吸水后树脂的质量󰃗

1.4.2　扫描电镜分析:用KYKY21000B扫描电镜观察表面形貌。2　结果与讨论2.1　吸水能力分析

马铃薯淀粉:生化试剂,北京化学试剂公司产品。丙烯酸:化学纯,北京益利精细化学品有限公司产品。过硫酸铵:分析纯,北京化工厂产品。氢氧化钠:化学纯,北京化工厂产品。1.2　淀粉-丙烯酸共聚物的制备

在交联时间与温度、丙烯酸中和度、填充糊化淀粉中碱液的量等条件一致的前提下,改变填充的糊化淀粉量,所制得的产品按上述方法测其吸水率,结果列于Tab.1。根据Tab.1数据绘制出吸水率与淀粉填充量之间的关系曲线如Fig.1。

在装有搅拌器、温度计、氮气导入管的三口烧瓶中,加入5g淀粉和一定浓度的NaOH溶液,搅拌下通氮气,并升温至45℃,糊化0.5h,加入丙烯酸(用NaOH预中和,中和度为80%),搅拌10min后加引发剂,恒温反应3h,得未交联淀粉2丙烯酸共聚物,待用。

1.3　糊化淀粉填充淀粉-丙烯酸共聚物高吸水树脂

的制备

收稿日期:1998-06-07

　　联系人及第一作者:默丽敏,女,硕士.α

Fig.1　Therelationshipbetweenabsorbency

andtheextendedstarch

168高分子材料科学与工程1999年　

由Fig.1可看出,填充量小于2g时,树脂吸水率随填充量增加而增加,这是由于填充的糊化淀粉在树脂热交联过程中起交联剂作用,它将原来淀粉链上的接枝的丙烯酸包围并与其交联,使交联网络增加,提高了吸水能力;当填充量大于2g时,树脂吸水率随填充量增加而降低,这是由于上述交联作用(也可称作协同作用)需要的淀粉量是一定的,多余的淀粉附着在淀粉2丙烯酸接枝物的周围,在一定程度上妨碍了淀粉与接枝物的协同作用,吸水能力有所降低。

.1　TheabsorbencyofproductTab

No.123456

Themassoftheextendedstarch00.52457

Absorbency705679738595507424

脂吸水率基本上与未填充淀粉的高吸水性树脂的吸

水率相当;当淀粉填充量大于4g时,树脂吸水率有所下降,但仍能达到400倍以上,并不妨碍其使用。从Tab.1中还可看出,填加2g糊化淀粉,树脂中淀粉含量增加40%,吸水率增加4.68%,为738;而填加4g糊化淀粉,树脂中淀粉含量增加80%,吸水率为595。如果一次投入同样多的淀粉,其它工艺条件不变,前者吸水率仅为506,后者吸水率仅为361。由此可看出,采用本工艺,在保持树脂具有较高吸水率的前提下,树脂中淀粉含量可大幅度提高,从而降低了树脂的成本,有利于高吸水树脂的推广应用。2.2电镜分析　

Fig.2a是马铃薯淀粉的扫描电镜照片,Fig.2b

是马铃薯淀粉糊化30min后并烘干恒量后的照片。可以看出,前者颗粒呈球状,表面较平滑;后者颗粒形态消失,颗粒破碎,表面积增大,增加了与引发剂单体的接触表面积,使单位质量的淀粉中反应点增加,所以糊化淀粉有利于接枝和交联反应。

　　由Tab.1可看出,在淀粉填充量小于4g时,树

Fig.2　Scanningelectronmicrographs

a:potatostarch;b:dextrinizedstarch;c:starch2acryliccopolymer;d:starch2acryliccopolymerextendedbydextrinizedstarch.

　　Fig.2c是糊化淀粉与丙烯酸接枝共聚物的照片,淀粉链与接枝的聚丙烯酸支链相互穿插,构成能吸水、贮水的高分子网络;Fig.2d是填充了糊精的淀粉2丙烯酸接枝共聚物的照片,淀粉位于网络中心,增加了与“游离”聚丙烯酸支链的交联,更容易形成发达而又松散的有孔洞的吸水网络,并能充分发挥糊化淀粉支链结构对水的吸收输送功能,验证了

淀粉与淀粉2丙烯酸接枝共聚物的协同作用。

参

考

文

献

1　U.S.P.4483950(1984)2　黄得王秀(HuangDexiu)等.高分子材料科学与工程(PolymerMaterialsScience&Engineering),1991,(1):105

3　杨俊华(YangJunhua).化工新型材料(HuagongXinxingCailiao),1992,(2):1

DEXTRINIZEDSTARCHASEXTENDERFORSTARCHGRAFT

POLYMEROFHIGHWATERABSORBENTRESINS

MoLimin,WangXichen,WangPeizhang(BeijingInstituteofLightIndustry,Beijing)

ABSTRACT　Thenewsynthesistechnologyofstarchgraftacrylicacidofhighwaterabsorbentresinhasbeeninvestigated.Dextrinizedstarchisextendedinthestarchgraftacrylicacid,itsynergisticallyinteractwiththegraftcopolymer,thenthemanufacturingcostcanbereducedwithoutacommensuratereductioninthewaterabsorbency.Sothisbenefitstheapplicationofhigh2waterabsorbentresins.Keywords　starch,acrylic2acid,graftcopolymerization,dextrinize,extend