净水处理剂-高吸水聚合物（一）

淀粉系高吸水聚合物所用的原料——部分是用红薯或玉米树脂来制备，我国玉米资源丰富，总产量居世界第二位，主要集中在吉林、黑龙江、辽宁以及河北、山东等产地，年产量可达1亿吨以上。开发用于生产高吸水树脂每年可消耗大量的红薯或玉米，使其增值几十倍，从而获得十分可观的经济和社会效益，并为红薯、玉米的用途开拓一条新路。

理化性能

高吸水聚合物（SuperAbsorbentpolymer,SAP),是一种具有松散网络结构的低交联度的强亲水性功能性高分子材料，不溶于水，也不溶于有机溶剂。外观为白色颗粒，无毒、无味、不溶，稳定性好，在室温下可保存2-3年。

高吸水树脂的增黏性强、重量轻，多孔鳞片，薄膜或纤维状树脂，可提高吸水速度。

高吸水聚合物溶胀后具有一定强度，具有凝胶化性质，并在空气中缓慢地释放出所吸水分，具有吸水量大，凝胶强度大，吸水不结团，保水性好等优点。

工艺技术

高吸水聚合物的制造方法有多种。按照聚合方法分为：溶液聚合、反相悬浮聚合、反相乳液聚合、辐射聚合等。

淀粉接枝共聚可采用的引发方法为物理和化学法，可使淀粉分子上产生活性高的自由基。

物理引发的方法是使用放射线，由此产生自由基，再与加入的高分子单体溶液进行共聚，反应应在无氧状态下进行，以免造成自由基消失。

化学法为氧化还原法，用铈离子等引发，在四价铈离子作用下，反应首先生成具有络合结构的中间体，再分解成自由基后与单体发生接枝共聚，使用不同的引发剂，会具有不同的反应结果。在交联时引入亲水基团，可增大吸水性，但不宜过大，如使用丙烯酸为单体聚合时，在加入20%的淀粉进行交联，可制备高吸水性的接枝聚合物。

常用来与淀粉接枝的单体有丙烯腈、丙稀酸以及丙烯酰胺、丙烯酸酯类和盐类。但是一般来讲，都是从丙稀酸单体出发，通过加碱中和，然后引发聚合，到一定程度后终止反应，出料干燥可获得成品。

大部分接枝上去的单体是作为中间体设计的。接枝聚合后通过一定工序的处理，把它们转变成为对水有较强亲合力的基团。常用的工序一般是加碱中和或水解。

加水分解时，由于反应物料本身是吸水性的，吸收水分之后成为凝胶。为此，可以在加水分解时使用水-甲醇混合溶剂，也可采用水溶性引发剂，以丙烯酸和天然多羟基高分子，如淀粉、面粉为主要原料，进行高温快速聚合，使聚合、干燥过程一步完成，制得吸水量达自重900倍以上的高吸水性材料。还可以将淀粉的糊化与丙烯酸类的预聚分开进行，然后使之混合和烘干得到产品。

利用乙稀基单体与淀粉进行接枝共聚反应，可极大地改变淀粉的属性，常用的单体有丙烯腈、丙烯酰胺等。最早采用的引发剂是硝酸铈铵。使丙稀腈与淀粉接枝共聚，反应产物经皂化得高吸水树脂。高吸水树脂的接枝反应的关键是控制接枝效率。在接枝反应过程中，应是效率越高越好。在淀粉链上有乙烯的支链，所得共聚物具有增稠和吸水的功能。

2.1淀粉接枝丙烯腈共聚物

淀粉接枝共聚物用于高吸水树脂最先是从淀粉两烯腈接枝聚合物开始的，将丙烯腈接枝聚合在糊化淀粉上生成的淀粉接枝-聚丙烯腈共聚物经喊皂化，将腈基转化成氨基甲酰基和碱金属羧酸基团的混合体，把这种聚合物脱去水分，即成为可吸收自身重量数百倍的水而具不溶性的固体树脂。

具体生产过程是将淀粉于30°C的水中糊化，再加入丙烯腈，用硝酸铵为引发剂引发反应，于25°C下经接枝共聚获得高分子量，所得产物在强碱溶液内水解，即尽量把水溶性高分子经三维化构造就容易得到高的吸水力。采用在淀粉上进行接枝聚合，反应完成后，用甲醇水溶液洗涤聚合物再经干燥，粉化得成品，即能吸收1000倍的水分。操作过程如下：

将10g黄色玉米粉和167mL水混合成悬乳液，在93°C下保持1h糊化，冷却到39°C,再加入15g丙烯腈和高铈硝酸按0.338g,在氮气保护下反应2h,得到淡黄色悬浮物。经皂化水解2h,然后用NaOH液（200mL水加10.4gNaOH),再升温至90°C皂化水解2h,得到淡黄色悬乳物。皂化后加0.4L甲醇离析化合物，再用0.4L无水乙醇洗涤，然后去除乙醇，将聚合物放入热空气烘箱中烘干，保持温度70°C,得SAP,吸水力1000~1200g/g。

由于铈盐引发剂价格较贵，为降低成本，可采用铈H202/Fe试剂引发反应。由于产生了OH和自由基，使淀粉引发为初级自由基，然后引发丙烯腈单体成为淀粉接枝丙烯腈自由基，继续反应进行链增长后经链终止得产物。此反应过程为将定量接枝物加入到定量的碱水溶液内揽拌，在90°C下皂化水解，用酸中和，经分离，水洗，再用NH4OH中和，得黏物干燥，粉碎得高吸水树脂，丙烯腈添加比为20.2%时，接枝率90%。