凈水處理劑-高吸水聚合物（二）

2.2淀粉與丙烯腈和第三單體接枝共聚

在通氮氣攪拌下，在反應(yīng)器中將淀粉于90°C下糊化，冷卻，加入丙烯腈和共聚單體MSO3H(2-丙烯酰胺-2甲基丙烯酸），加入量為30%,再加入鈰鹽引發(fā)劑，于30°C下反應(yīng)2h,加堿中和，再加入乙醇中止反應(yīng)，接枝物析出，經(jīng)水洗，分離，在60°C下干燥粉碎得到高吸水樹脂，吸水倍數(shù)為5300g/g,在淀粉接枝，丙稀腈共聚物中加入S03后能加速皂化，經(jīng)歷30min能使皂化反應(yīng)完成，能提高產(chǎn)率和吸水能力。

2.3淀粉接枝丙烯酸共聚物

淀粉接枝丙烯酸高吸水樹脂是通過淀粉的多糖與丙烯酸或丙烯酸鈉在交聯(lián)劑存在下聚合而成。這種樹脂不但有高的吸水性，也能發(fā)生生物降解。其生產(chǎn)工藝分為聚合、分離和聚合物的后處理三部分。在聚合工序中，丙烯酸與冷卻的甲醇水溶液相混合，用苛性鈉中和，并分批與玉米淀粉進(jìn)行接枝聚合。分離工序為過濾與接枝共聚物用甲醇洗滌，回收甲醇。在聚合物后處理工序中，是將聚合物經(jīng)干燥、粉化、過篩、裝袋得成品。

該方法是將水溶性單體在交聯(lián)劑存在下使其聚合的方法，其操作最普遍的方法之一作為水溶性單體是丙烯酸。使淀粉、水與甲醇混合后于55°C下加熱保溫反應(yīng)1h后，冷卻至室溫，再加入丙烯酸鈉和鈰鹽引發(fā)劑，于45°C下反應(yīng)3h制成此共聚物。由于在共聚物鏈上帶有羧酸基，可用堿中和。此外，在淀粉與丙稀酸接枝過程中可用強光照射，能獲得較好的效果。

制法1：將玉米淀粉85份與水800份加入反應(yīng)器內(nèi)混合，通入氮氣，在氮氣保護(hù)下加熱到85°C,在此溫度下繼續(xù)攪拌反應(yīng)1h使淀粉充分凝膠化，冷卻到室溫，加入丙烯酸120份，三縮三（氧乙二醇）二甲基丙烯酸及聚合催化劑30%雙氧水與L-抗壞血酸0.1份后，于40°C下攪拌聚合反應(yīng)3h,再加入30%的氫氧化鈉水溶液120份，于室溫下靜置過夜，經(jīng)中和，于60°C下減壓干燥，粉碎得白色粉末。反應(yīng)關(guān)鍵在于選用最合適的交聯(lián)劑，特別是當(dāng)使用丙烯酸0.15(重量）％M甲撐基雙丙稀酰胺時，其吸水力可達(dá)900g/g。

制法2：向帶有保溫套不銹鋼雙葉片器的反應(yīng)器中加入由濃度為75%的氫氧化鈉中和的丙烯酸及淀粉和N,N1-甲撐基雙丙烯酰胺（相當(dāng)單體濃度40(重量％),進(jìn)行氮氣置換后開動攪拌，在保溫套中通入25°C的溫水，一邊加熱一邊加入引發(fā)劑過硫酸銨和亞硫酸氫鈉，（相當(dāng)于單體重量0.3%),引發(fā)劑加完后在30min內(nèi)體系到53°C再進(jìn)行70min聚合后，含水膠狀聚合物體變成直徑約2mm的細(xì)粒，最后在200°C下進(jìn)行約1h的熱風(fēng)干燥得SAP。

制法3將淀粉、水和丙烯酸、氫氧化鈉按19:7.3配比的丙烯酸中和液投入帶攬拌的反應(yīng)器內(nèi)，開動攬拌，使其混合均勻后，通入氮氣置換掉釜內(nèi)的空氣。然后加入引發(fā)劑過硫酸鉀（濃度為0.4%)引發(fā)劑和交聯(lián)劑（濃度為0.05重量％),緩慢升溫撒半，在60°C下，停止靜止聚合2h后，將聚合物取出，切片在真空和70°C下干燥數(shù)小時，粉碎后得成品，吸水率800g/g。

2.4淀粉接枝丙烯酰胺共聚物

淀粉接枝丙烯酰胺共聚物為非離子型產(chǎn)物，不需用堿中和，由于本身具有酰胺基親水基，具有很強的親水性，若將其皂化后可制成含羧基和酰胺基的吸水樹脂，淀粉接枝丙烯酰胺共聚物吸水后成為凝膠狀，因此電介質(zhì)和pH對它影響小。

制法1：將玉米淀粉，水200份和甲醇1200份加入反應(yīng)器中，在氮氣保護(hù)下，加熱至55°C糊化1h,然后冷至30°C,加入丙烯酰銨120份，硝酸鈰銨溶液（在1mol的硝酸銨中含1/10的鈰離子50份和亞甲基雙丙烯酰胺，在35°C攪拌聚合3h。聚合后經(jīng)過濾，用水-甲醇混合液洗凈，在60°C下減壓干燥，粉碎得粉末狀產(chǎn)物。其吸水力為113mL/g。）

制法2：將淀粉于80~85°C下加水糊化，通N21h,降溫到30°C,加入甲醇、丙烯酰胺，引發(fā)劑鈰鹽和N,N1-甲撐雙丙烯酰胺0.001%,在80°C下反應(yīng)時間后冷卻、分離、水洗，干燥得SPA。

2.5淀粉接枝苯乙烯共聚物

將淀粉用水溶解，用堿調(diào)節(jié)pH值為9,再加入順酐，于室溫下反應(yīng)，生成順酐的淀粉酯，再與苯乙稀水溶液共混，于65°C下攪拌反應(yīng)2h后，加入引發(fā)劑引發(fā)聚合得共聚物。

2.6纖維素接枝共聚物

纖維素接枝由PersonalProducts公司開發(fā)，其反應(yīng)過程與淀粉接共聚相似，但由纖維素替代淀粉。日本學(xué)者采用直接交聯(lián);取吸水能力高的SPA,具體制法為：取代度0.55的羧甲基纖維素125g,氫氧化鈉365g,水1296g混合成均勻的溶液，加入環(huán)氧氯丙烷37.5g。在40°C反應(yīng)20h后，用甲醇脫水，得白色粒狀交聯(lián)羧甲基纖維素。為了克服高吸水樹脂對鹽水吸收能力低的缺點，也可改用環(huán)氧乙烷進(jìn)行羧甲基化。

實際用途

高吸水聚合物通過水合作用迅速地吸收成百上千倍自身重量的水分，吸收的水分不能用簡單的物理方法擠出，其具有很強的保水性，即使加壓，也不能從高分子中跑出來。高吸水聚合物吸水速度快，可在幾秒至幾分鐘內(nèi)吸水達(dá)幾百倍，作為一種很有開發(fā)前途的新穎聚合物，具有獨特的優(yōu)良性能。

高吸水聚合物是近年來迅速發(fā)展的一類新型的功能性高分子材料，具有優(yōu)良的保水性能，因此被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園林等的土壤改良劑，衛(wèi)生用品材料，工業(yè)用脫水劑、保鮮劑、防霧劑，醫(yī)用材料、水凝膠材料等。

SAP(高吸水聚合物）能吸收水分但不吸收油類及溶劑，因此可用于除油類及溶劑中的水。例如在20%水的煤油乳液中加入0.2%的SAP,混合均勻后3h即可脫除水分，使油中水分含量由0.6%降到0.18%。

使用SAP作為脫水劑或水分離膜，從油水液或干洗溶劑中選擇性地吸收，排去水分，把SAP加入消防水中，由于成膠體可提高滅火效率。利用SAP的吸水性，還可防止消防水漏到下層，達(dá)到減少水損失的目的。利用SPA的吸水性能，在化工領(lǐng)域中可用于脫除產(chǎn)品中多余的水分。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)已越來越受到人們的關(guān)注。將高吸水性聚合物裝在一可溶于污水的袋子中，當(dāng)這一袋子浸入污水中，袋子被溶解后，SAP可迅速吸收液體而使污水固體化。

高吸水性聚合物在國內(nèi)市場具有很大的潛力，是一種用途非常廣泛的高分子材*料，SAPM多種功能具有重要意義。