皂化对于淀粉_MMA接枝共聚物吸水性能影响的研究

皂化对于淀粉2MMA接枝共聚物吸水性能影响的研究*朱林晖1,唐尧基1,丁马太2,3(1.山东科技大学化学与环境工程学院,山东青岛266510;2.龙岩学院化学与材料工程系,福建龙岩364000;3.厦门大学材料学院,福建厦门361005)摘要:对由玉米淀粉(cornstarch,CS)与甲基丙烯酸甲酯(MMA)在KMnO4引发下接枝共聚所制得的CS2MMA接枝共聚物进行皂化,制得了高吸水性树脂。研究了不同条件对其吸水性能的影响,确定了制备该高吸水性树脂的最佳工艺条件。在最佳条件下,树脂的吸水率为900g/g。关键词:淀粉;MMA;皂化;吸水性能中图分类号:TQ311文献标识码:A文章编号:100129731(2009)09215102031引言高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料,它能吸收自身质量几百倍到几千倍的水而形成凝胶,即使加压也很难失水,性能显著优于传统的吸水材料。其中,淀粉基高吸水性树脂因具有原料易得、生产成本低、环境兼容性好等优点,而被应用于众多领域[1]。以KMnO4为引发剂,用CS与MMA接枝共聚所得的CS2MMA接枝共聚物经皂化制得了高吸水性树脂。研究了不同条件对产品吸水性能的影响,优化了皂化的工艺条件。2实验2.1原料与试剂玉米淀粉:市售,用前于80e干燥至恒重。MMA:分析纯,用前以5%NaOH溶液洗涤,再经减压蒸馏除阻聚剂。其余试剂均为分析纯。2.2CS2MMA接枝共聚物的制备及纯化在装有N2导管和恒压滴液漏斗的四颈瓶中,加入2g干燥玉米淀粉和70mlH2SO4酸化的蒸馏水,置于80e的水浴中糊化30min,冷却至反应温度,加入10ml一定浓度的KMnO4溶液和3.5gMMA,在N2保护下反应3h,产物用无水乙醇沉淀,抽滤,用蒸馏水反复洗涤后,于60e干燥至恒重,得接枝共聚粗产品。粗产品的纯化及接枝率的计算参考文献[2]。2.3CS2MMA接枝共聚物的皂化MMA接枝在CS骨架上,所得的接枝共聚物支链上带有亲油性的)COOCH3。在碱性介质中水解(即皂化)后,)COOCH3转变成亲水性的)COONa,吸水能力可以大大提高。准确称量1g左右CS2MMA接枝聚合物,加入50ml一定浓度的NaOH溶液,在一定温度下皂化一定时间后,冷却至室温,用1B1的盐酸调节pH至7~8。产物用无水乙醇沉淀,抽滤,用蒸馏水反复洗涤后,于60e干燥至恒重,得高吸水性树脂。2.4吸水性能的测定将准确称量的吸水树脂置于大量水中,溶胀2h,用筛网滤沥30min滤去游离的水分,称取吸水后树脂质量[3]。树脂吸水前后质量之差即所吸收水分的质量。吸水率(absorptionrate,简称A)指每克树脂所吸收水分的克数,由下式计算:A=m1m2(g/g)其中,m1为吸收的水分的质量(g),m2为树脂的质量(g)。3结果与讨论3.1接枝证明将CS及CS2MMA接枝共聚物分别用KBr压片,测得其红外数据如表1所示。表1样品的IR吸收数据Table1IRdataofCSandCS2MMAgraftcopolymer样品CSCS2MMA接枝共聚物K(cm-1)3800~30002940165011459258507553800~3000294017301650124711601075925840由表1可见,CS在3800~3000、1650、925、850cm-1等附近有特征吸收峰[4];而CS2MMA接枝共聚物除有上述CS的特征吸收峰以外,在1730cm-1有明显的酯基吸收峰,并在1247和1160cm-1有支链PMMA特征峰[5]。这表明在2.2操作中MMA确实接枝到了淀粉骨架上。3.2皂化条件正交实验不同的皂化条件,产品的吸水率也不同。为确定最佳的皂化工艺条件,本实验选取NaOH浓度15102009年第9期(40)卷*收到初稿日期:2009203209收到修改稿日期:2009205231通讯作者:朱林晖作者简介:朱林晖(1976-),女,河南南阳人,博士,硕士生导师,长期从事高分子材料的合成研究。(CNaOH)、皂化温度(T)和皂化时间(t)作为考察因素,设计了如表2所示的三因素三水平[L9(33)]正交实验,实验结果见表3。以A为优选指标,k1~k3表示同一因素各水平A的平均值。表2[L9(33)]正交实验表Table2Schemeof[L9(33)]orthogonalexperiment水平因素CNaOH(mol/L)T(e)t(h)10.4900.520.580130.6701.5表3正交实验数据表Table3Dataoftheorthonogalexperiment实验因素CNaOH(mol/L)T(e)t(h)A10.4900.522820.480116730.4701.548740.5901.539850.5800.583360.