淀粉改性吸水性树脂的制备

专业方向课程设计

题目：淀粉改性吸水性树脂的制备

学院：化学化工学院

专业:高分子材料与工程班级: 1002学号:************学生姓名：**

导师姓名：黄先威刘拥君刘艳丽

完成日期： 2013年 3 月 15 日

课程设计任务书

学院：化学化工学院专业：高分子材料与工程班级：1002 姓名：王鑫同组人员姓名：唐立鹏

指导教师：黄先威刘拥君刘艳丽

教研室主任：黄先威

教学副院长：陈建芳

2013年3 月1 日

目录

1 前言 (3)

1 个人卫生用品和医用材料 (3)

2 农业和园艺上的应用 (3)

3 在工业上的应用 (4)

关键词淀粉，丙烯酰胺，硝酸铈铵，N，N—亚甲基双丙烯酰胺，接枝共聚 (4)

2 实验部分 (4)

2.1 实验仪器 (4)

2.2 实验药品 (5)

2.3实验步骤 (5)

2.4吸水率的检测方法 (5)

2.5吸水率的计算 (5)

3．结果与讨论 (6)

3.1交联剂用量的影响 (6)

3.2引发剂的用量的影响 (6)

3.3 单体的用量的影响 (7)

3.4反应温度的影响 (8)

4.结论 (8)

5.参考文献 (9)

1 前言

研究淀粉改性吸水性树脂的制备的各种最佳条件。本实验采用淀粉接枝丙烯酰胺制备吸水性树脂。根据自由基聚合和接枝共聚合、交联反应的机理。实验在氮气保护的情况下，淀粉糊化后，以硝酸铈铵作为引发剂，引发淀粉产生淀粉自由基。淀粉自由基与丙烯酰胺发生接枝共聚反应，并在N,N—亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂的作用下进行接枝交联反应，产物经过洗涤，干燥后得到淀粉—丙烯酰胺接枝共聚物吸水剂。借此探讨交联剂的用量、引发剂的用量、单体的用量、反应的温度等因素对吸水剂性能的影响。得到以下最佳条件：引发剂与淀粉的质量比为0.714；交联剂与淀粉的质量比为0.0029；单体丙烯酰胺与淀粉的质量比为1.71；反应温度为35摄氏度；反应时间为3h；实验总共耗时大概为5h。在该条件下制备的吸水性树脂拥有高达100多倍的吸水性。

高吸水性树脂是一种新型的功能性高分子材料。它具有非常强的吸水能力能吸收自身质量几十倍乃至几千倍的水，这是以往任何吸水材料无法比拟的。高吸水性树脂不但吸水能力强，而且保水能力非常高吸水后，无论施加多大的压力也不脱水，因此又被称为高保水剂。由于高吸水性树脂既具有独特的吸水性能和保水能力，同时又具备高分子材料的优点，即有良好的加工性能和使用性能，因此，已广泛应用于农、林、园艺、医疗、生理卫生、石油、化学化工、日用品、环境保护、美容、化妆、建材、生化技术、食品等领域。国内对高吸水性树脂的研究虽仅有20年的历史，但发展迅速，并已取得了一定的成果。

应用途径

1 个人卫生用品和医用材料

这方面对高吸水性树脂的需求量最大约占总需求量80%左右。它主要用于生产纸尿布、卫生巾和成人失禁垫片。可以使产品减轻重量，提高吸液量和保水能力，并且具有干爽、卫生和舒适等优点。在医用材料方面，它可以用来调节血液中水分含量，缓慢释放药物。

2 农业和园艺上的应用

由于高吸水性树脂在土壤中形成团粒结构，增加土壤透水和透气性，缩小土壤昼夜温差，同时还能吸收肥料和农药使之缓慢地放出，提高它们的效果，促进种子发芽和植物生长发育，因此高吸水性树脂在这方面主要用作土壤保水剂和改良剂，以及种子包衣剂。将高吸水性树脂与复合肥一起配置成“抗旱增效复合肥”，用于盆栽花卉，可避免

经常浇水施肥，起到抗旱保肥的效果并满足花卉对各种肥料元素的需要，使花卉花美枝壮。用它种植蔬菜，可提高蔬菜收获量2 ~ 3倍，并明显地减少灌溉费用。

3 在工业上的应用

在食品工业中，尤其在保鲜方面，采用高吸水性树脂，其使用效果比聚烯烃薄膜有效。在建筑和地下工程中，将它混在水泥中胶化，可用作墙壁连续抹灰的吸水剂。还可用作防火涂布材料。在日用化学工业方面，利用它的高保水性、增稠性和缓释性，可作为添加剂用于化妆品中，保持香味持久，保水增稠，滋润皮肤，并防止在贮存中变干。将它与乙酸共聚物混合，用吹塑成型法可以吹塑成放在水中自行涨大的膨胀玩具。另外它还被广泛地用于电子材料、涂料、印刷与记录材料等工业领域

淀粉类高吸水性树脂。由于其降解性好对环境友好成为吸水树脂领域的研究重点。我国淀粉原料十分丰富成为合成这类高吸水性树脂提供了优越的条件。目前我国在这方面研究与开发还处于起步阶段。由于淀粉类高吸水性树脂具有较好的吸水和保水能力，对它的研究越来越受到各国的重视。尤其将它用在农林业上可以提高树木的成活率，治理土地沙化，具有很高的社会效益和经济效益。目前对它的研究主要集中在合成和应用上，而理论研究相对滞后，这方面的文献不多。主要采用的理论依据是弹性凝胶基本理论和Flory 的膨胀公式。这在很大程度上会影响淀粉类高吸水性树脂的发展。因此加强这方面的研究显得十分迫切，因此，需要我们高分子人不断努力。

关键词淀粉，丙烯酰胺，硝酸铈铵，N，N—亚甲基双丙烯酰胺，接枝共聚

2 实验部分

2.1 实验仪器

仪器名称仪器型号生产厂家

集热式恒温加热磁力搅拌 DF-101B 巩义市英峪予华仪器厂器

增力天级恒速搅拌器 DW-1 巩义市予华仪器有限责任公

司

电热鼓风干燥箱 101-2AB 天津市泰斯仪器有限公司

电子天平 S210S 北京赛多利斯公司

2.2 实验药品

药品名称纯度生产厂家

无水甲醇分析纯上海陆都化学试剂厂

可溶性淀粉 AR 西龙化工股份有限公司丙烯酰胺化学纯天津市科密欧化学试剂

有限公司

N,N’-亚甲基双丙烯酰胺化学纯天津市科密欧化学试剂

有限公司

2.3实验步骤

称取一定量的淀粉和一定量的水投入反应器中，调成淀粉乳，升温至80摄氏度，通入氮气约1h，生成凝胶，然后，冷却至30度，再放入一定量的甲醇、丙烯酰胺、N,N’—亚甲基双丙烯酰胺、硝酸铈铵溶液混合，于一定温度搅拌一定时间，干燥后得淀粉—丙烯酰胺接枝共聚吸水剂。

2.4吸水率的检测方法

称量5g样品置于500mL烧杯中，向烧杯中加入足量的去离子水，待充分吸水后，用100目的筛网过滤，滤至无水滴滴下为止。然后称量样品重量即可。

2.5吸水率的计算

吸水率=（吸水后的树脂凝胶质量—相应的干燥产品质量）/相应干燥产品质量