Vol . 29 No. 3Mar. 2006合肥工业大学学报(自然科学版)J OU RNAL OF H EFEI UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GY淀粉基高吸水树脂的制备新方法姜绍通，伍亚华，赵妍嫣(合肥工业大学生物与食品工程学院，安徽合肥 230009) 2V摘 要：以简化生产工艺为目的，研究了甘薯淀粉经常温糊化后，通过水溶液共聚法与丙烯酸接枝共聚制备淀 粉基高吸水树脂的新方法;该法制备的高吸水树脂吸去离子水达1 000 g/ g，吸生理盐水达84 g/ g，在70 °＜或/ f 4 I (J1'*J110 °CF 12 h 保水率分别为 60 % 或 18 % A J关键词：甘薯淀粉；丙烯酸；接枝共聚；保水率中图分类号 :TS215 文献标识码:A 文章编号 :100325060 ( 2006 ) 0320260204New method of preparing the super absorbent polymer with s weet potato starchJ IAN G Shao2to ng , WU Ya2hua , Z HAO Yan2yan(School of Bio technolo gy and Food Engineering , Hefei Universit y of Technolo gy , Hefei 230009 , China)Abstract : In o r de r to si mp lif y t he wo r ki ng p roce ss , a new met ho d t hat acr ylic aci d wa s pol ym erized in aqueo u s sol utio n o nto sweet po t ato st a rch w hich wa s gelati nizat e d by so di um hydro xi de was studied. The re sult s sho w t hat t he cap acit y of a b so rp tio n of deio nized wat er a nd 0.9 % Na Cl sol utio n by the su2 p e r a b so r be ntpol ymer ma de by t hi s met ho d wa s 1 000 g/ g a nd 84 g/ g ,re sp ectivel y ,a nd t hat t he water retentiveness was 60 % in 12 hours at 70 °C,but 18 % at 110 °CKey words : sweet po tato st arch ; acr ylic acid ; graf ted copol ymer ; wat er ret entive ness收稿日期 ：2005206216 ;修改日期 ：2005209225基金项目十五”安徽省科技攻关重点资助项目（01703003）作者简介:姜绍通（1954 -）,男，江苏盐城人，合肥工业大学教授，博士生导师© 代时丑0诉 China Academic Jounwl Electronic Publishing Hou$&. All ri^ls reservedr hUptV高吸 水树脂（Sup e r Ab sor be nt Pol ymer , SA P）又称水凝胶、超吸水剂［1 ］,是一种新型的功 能高分子材料2 ］。
自20世纪60年代初问世 以来，以其良好的吸液、保水性能,在工业、农业、日 常生活以及医疗卫生等方面得到广泛应用［3~6］淀粉基高吸水树脂是高吸水树脂的重要种类 之一［7 ］,—般采用玉米淀粉［8 ］经高温糊化,通过反 相悬浮［9~11 ］或60 0?射线引发［12，13 ］等方法制备， 尽管可以获得较高的吸水率，但工艺复杂、能耗 大、后处理繁琐及生产成本高［14、极大地限制了 高吸水树脂的进一步推广使用本文采用甘薯淀粉为原料,研究了淀粉常温糊化后，以过硫酸钾为引发剂，甘油为交联剂，通 过水溶液聚合法与丙烯酸接枝共聚制备淀粉基高 吸水树脂的新方法1材料与方法1. 1材料与仪器甘薯淀粉（工业品）、丙烯酸（AA，化学纯）、 氢氧化钠（NaO H，化学纯）、过硫酸钾（K2S2O8 , 化学纯）、甘油（化学纯）、N , N 2亚甲基双丙烯酰 胺（Bis，化学纯）磁力搅拌器、烘箱1. 2实验方法1. 2. 1甘薯淀粉基高吸水树脂的制备取4.0g甘薯淀粉和适量去离子水，常温下 放入250 mL烧杯中进行磁力搅拌，加氢氧化钠 糊化30 min，然后依次加入部分中和的丙烯酸钠 单体、过硫酸钾以及甘油溶液等，搅拌均匀,送入 烘箱,70 °C干燥，粉碎后即得高吸水树脂。
1. 2. 2高吸水树脂性能测定（1） 吸液率测定［in称取m g树脂，置于 250 mL烧杯中，加入足量去离子水（或0.9 % Na Cl溶液），静置24 h后，用100目筛网过滤 （事先称好筛网湿重m1）,称重,记为m2 ,按下式 计算吸液率q 1 2C _ m2 - 1^ - m 0m0（2） 保水率的测定称取一定量饱和吸水的高吸水树脂w0放入烘箱内，在一定温度下放置， 以不同时刻凝胶质量w与凝胶最初质量w 0之比/ 作为保水率火指标 " °R = X100 %w02结果与讨论2. 1氢氧化钠用量对SA P吸液率的影响强碱会破坏淀粉颗粒内部分子链间的氢键， 使淀粉团粒结构解离,在甘薯淀粉乳中加入适量 氢氧化钠可使淀粉在常温下快速糊化，糊化后淀 粉分子链变得较为舒展,使接枝共聚反应能够顺 利进行同时，使用氢氧化钠糊化淀粉，仅需在常 温下操作，可极大地降低能耗，节约成本图1所示为甘薯淀粉糊化时氢氧化钠用量对 SA P吸液率影响由图1可知，糊化时，氢氧化钠用量以1 . 5g 为宜，过多或过少都会使所制备的甘薯淀粉基高 吸水树脂吸液率降低这是因为用量过多时，甘 薯淀粉糊化液黏度大大降低，不利于接枝共聚反 应的进行;用量过少，甘薯淀粉糊化不完全，则甘 薯淀粉分子链不能充分舒展，同样不利于反应的进行。
2. 2糊化时间对SA P吸液率的影响由图2所示看出，甘薯淀粉糊化时间长短对 SA P吸液率影响较大这是因为甘薯淀粉糊化 时间过短，糊化就很难完全，不利于聚合反应进 行;糊化时间过长，由于搅拌器的搅拌，使体系处 于长时间剪切力环境中，体系黏度会越来越小，同 样不利于聚合反应进行，故吸液率也低试验结 果表明，淀粉糊化时间以30 min为宜图2淀粉的糊化时间对SAP吸液率的影响2. 3用水量对SA P吸液率的影响水作为溶剂，一方面起溶解溶质、提供作用环 境的作用；另一方面决定着反应物的浓度糊化 水用量过多，反应体系内水量大，引发剂浓度就会 降低，所产生的自由基浓度低，使得接枝共聚反应 难以进行;如果水量过少，则反应体系不均匀，同 样导致接枝共聚反应效果不好，产物吸液率低图3所示表明，体系中水的用量在40 mL 时，甘薯淀粉基SA P吸液率最高图3糊化时水的用量对sap吸液率的影响2. 4引发剂K2S2O8对SA P吸液率的影响k2s2O8的引发机理是热分解产生氧自由基， 引发甘薯淀粉分子产生淀粉自由基，再与具有不 饱和双键的丙烯酸（钠）单体聚合成SA P由图4所示看出，关28加入量在0. 06 g时所制备的 SA P吸液率最高。
引发剂用量过少，由于丙烯酸 单体中含有微量阻聚剂，且水溶液中的介质会消 耗一部分引发剂，因而聚合转换率下降，形成大分 子链较少，产物吸液率较低；引发剂用量过多，则 反应速度过快,聚合难以控制，聚合物交联密度过 大,分子量下降,低聚物过多,产物吸液率也较低500040却图4引发剂用量对SAP吸液率的影响2. 5交联剂用量对SA P吸液率的影响对于甘薯淀粉接枝共聚合成高吸水树脂，交 联剂的作用是使淀粉接枝丙烯酸共聚物的大分子 链之间形成一定的交联度,使聚合物形成网格状 结构，从而形成较大的三维吸水空间当交联剂 用量较大时，聚合物内部交联点密度过大，网格之 间分子量减小，吸水溶胀时网格难以扩张，所能容 纳的水也就较少若交联剂用量过少，则树脂交 联密度过低，导致树脂易溶于水，就不能起到吸水 作用由于甘油具有3个亲水性的羟基，在与淀粉 以及丙烯酸交联后，可与水形成氢键，因而可以更 好地吸收周围液体中的水分图5表明，甘油用 量在0. 25 mL时所制备的SA P吸液率最高2. 6丙烯酸中和度对SA P吸液率的影响丙烯酸活性较高，若丙烯酸中和度过低，聚合 反应不易控制，易形成高度交联的均聚物，导致树 脂吸液能力降低。
当丙烯酸中和度增加时，使淀 粉与丙烯酸之间的接枝共聚反应速度提高，同时 增加了亲水性的羧钠基团，使树脂吸液能力有所 提高；当丙烯酸中和度过高时，由于淀粉自由基与 单体的反应是亲核反应，体系H+浓度过大会影 响自由基的生成，从而影响接枝共聚反应的进行 由图6所示看出，中和度为70 %时所制备的甘薯 淀粉基高吸水树脂吸水率最高ft 15 Ql25 i15 l.[>交联荆用壁『mL50 60 7 80 TO中和度图6丙烯酸中和度对SA P吸液率的影响5交联剂用量对SAP吸液率的影响2. 7保水率常压下，甘薯淀粉基SA P饱和吸水后在 70 °C和110环境中保水率r与时间关系如图 7所示由图7可知，温度对树脂保水性能影响 较大，70 °（条件下12 h保水率可达 60 % ，而 在110 °C高温下12 h保水率只有18 %可见，在相同时间内，温度越高，树脂保水率越低图7不同温度下SAP的保水率与时间关系3结 论研究出以甘薯淀粉与丙烯酸单体为材料接枝氢氧肥第29卷作为甘薯淀粉的糊化剂，以甘油作交联剂, k2S2O8为引发剂，采用水溶液聚合法制备 的SA P吸收率(去离子水)达1 000 g/ g , 70对下12 h保水率为 60 %。
本研究的SA P制备工艺的接枝反应在常温 下进行，工艺简单、能耗低、所需设备少及成本低 该技术具有进一步开发应用于SA P的大规模制 备的价值学报，1995 ,13 (2) :54 - 59.林润雄，王基伟.高吸水树脂的合成与应用[J ].高分子通 报,2000 , (2) :85 - 93.温国永，温国华，王奂玲.玉米接枝丙烯酸钠合成高吸水树 脂[J ].内蒙古大学学报(自然科学版),2002,33 (3):292 - 294.陈明亮.高吸水性树脂[J].广州化学,2004 ,29 (2) :57 - 66. 韩慧芳.聚丙烯酸钠的合成及应用[J].日用化学工业， 2003 ,33 (1) :36 - 39.吁 \ \[9 ][10 ][参考文献]周学良.功能高分子材料[M ].北京:化学工业出版2002. 4 - 27..:二 -林本农.新型高分子材料一一淀粉接枝共聚物超吸水剂的 研究[J ].中国粮油学报,1995 ,(3):36 - 46.张林栋.高吸水性树脂在工业中的应用研究[J].河北工业 大学学报 ,1996 ,25 (4) :26 - 29.王 敏.高吸水性树脂的生产与应用[J ].化学推进剂与高 分子材料,2001 , (4) :16 - 17.顾正彪.淀粉接枝丙烯酸钠高吸水树脂的合成及在食品保 鲜中的应用[J].中国科学技术大学学报 ,1997,27 (3): 337 - 341 .[11 ]，'杨秀芳,王云芳，程芳玲.高吸水性聚丙烯酸钠树脂的合成 1 笥及性能研究[J].西北轻工业学院学报，2002,20 (2):- 86.也书j[ 12 ]杨通在,何 成,刘亦农,等.辐射接枝制备高吸水性树脂研究[J ].塑料科技,1997 ,12 (5) :52 - 55.喻华全紫外光引发淀粉接枝丙烯腈的研究| )[ j ].高分 子材料科学与工程,1998 ,14 (2) :31 - 34.陈军武，赵耀明，严 冰.水溶液聚合法制备高吸水树脂及 NaCl 对聚合反应的加速作用[J].高分子材料科学与工 程,2000 ,16 (3) :64 - 66.顾正彪,吴加根淀粉接枝共聚物及其发展[J ].食品工业 发展 ,1996 , (3) :77 - 79.[13 ][14 ][15 ](责任编辑朱华新)[6 ]王锡臣高吸水性树脂的研究与进展[J ].北京轻工业学院(上接第259页)3结束语采用切割分子量为5 000道尔顿的聚砜超滤 膜，对米根霉产乳酸的发酵液体系进行超滤分离 蛋白，效果显著，蛋白质的截留率可达到91 . 56 % , 乳酸钙损失率仅为2 %左右。
确立了使用超滤膜 分离去除蛋白的最佳工作条件:操作压力0.1MPa ,操作温度50 °C,进样量控制在1 500mL , 将发酵液浓度稀释至一倍左右使用超滤技术分 离去除乳酸发酵液中的杂蛋白，具有无污染、操作 连续方便、劳动强度小、条件温和以及降低乳酸提 取工艺中的损失率等优势因此,将膜技术应用 到我国乳酸提取工业中市场前景广阔[参考文献][2 ]黄玉玲.乳酸在化学工业中的应用[J ].广西化工，1994, 23(2) : 15 - 20.[3 ]周美华，徐静波.乳酸和聚乳酸的研究进展[J].东华大学 学报(自然科学版，2000 , 26(5) : 111 - 114.[4 ]王博彦，金其荣.发酵有机酸生产与应用手册[M ].北京: 中国轻工业出版社 ,2000.374 - 389.[5 ] Ghosh R , Cui Z F. Protein p urification by ult raflt ration wit h pr&t reat ed membrane [J ] . Membra Sci , 2000 , 16 (7): 47 - 53.[6 ]李兴江，潘丽军，姜绍通，等.米根霉发酵甘薯淀粉制备L2 乳酸的最适条件[J].合肥工业大学学报(自然科学版), 2004 , 27(2) : 127 - 130.[7 ]郑 志，姜绍通，潘丽军,等.ED TA定钙法测定发酵液中 乳酸含量的探讨[J ].食品科学, 2003 , 26(3) :102 - 105.[8 ]李合生，孙 群，赵世杰,等.植物生理生化实验原理和技 术[M ].北京：高等教育出版社, 2000. 184 - 185.[9 ]任建新.膜分离技术及其应用[M ].北京：化学工业出版 社,2003. 2 - 27.(责任编辑张秋娟)[1 ]章思规.精细有机化学品技术手册（下册）[M ].北京:科学出版社， 1992. 1 187 - 1 188.O 199牛£。
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