CN100424103C

CN100424103C - 一种耐候性保水剂及其制备方法

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Publication number: CN100424103C
Application number: CNB2004100521838A
Authority: CN
Inventors: 尹国强; 姚育忠; 崔英德; 黎新明; 吴洁鹏; 廖列文; 贾振宇; 邓志城; 康正
Original assignee: ZHONGKAI AGRICULTURAL TECHNOLOGY COLLEGE; ZHUHAI DEMI CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: ZHONGKAI AGRICULTURAL TECHNOLOGY COLLEGE; ZHUHAI DEMI CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2024-11-10
Also published as: CN1772775A

Abstract

本发明涉及一种耐候性保水剂及其制备方法。其具有较强的抗紫外线分解性能，能够克服在日光照射下分解而失去保水性的缺陷，适用于农、林、园艺等室外用途；其特征在于(1)中和过程中，中和剂预先用水溶解，并预先将丙烯酸配制为浓度较低的水溶液，这样可防止丙烯酸聚合；(2)向中和液中溶解大量丙烯酰胺，通过丙烯酰胺的负溶解热降低中和液的温度；(3)采用复合反应引发体系，可在低温、常温或者加热条件下进行反应，(4)大幅度增加N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和丙烯酰胺的剂量而提高保水剂的耐候性，并降低保水剂的生产成本；(5)控制反应强度，使N，N’-亚甲基双丙烯酰胺剂量增大的条件下保证保水剂达到较高的吸水能力；(6)采用盘式聚合，无需氮气保护，反应时间较短，10～15分钟即可完成反应。

Description

一种耐候性保水剂及其制备方法

技术领域

本发明属于高吸水性树脂及其制备方法技术领域，特别涉及一种耐候性保水剂及其制备方法。

背景技术

目前，使用最广泛、生产工艺最先进的保水剂，是以丙烯酸、丙烯酰胺为原料制备的共聚物保水剂，这些保水剂多数采用N，N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂制备。但是，此类保水剂吸收水份饱和后，交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺容易在紫外线的作用下水解，导致保水剂的交联结构解体。这样，此类保水剂在室外使用的时候，很快在日光照射下因交联结构解体而糊化、发粘、化为水溶液，最终失去保水性，并且，根据目前的生产技术，此类保水剂的聚合反应时间很长或者反应物料需要加热到很高温度，如JP-昭60-161409、USP4525527中采用一步法加料，反应时间长达4小时，而CN1375509A中，反应物料需要加热到60～100C°以上。

发明内容

本发明的第一个目标，是提供一种耐候性保水剂，所述之耐候性保水剂可以克服普通同类保水剂在室外使用的时候，很快因交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺在紫外线的作用下水解而导致保水剂失去保水性。

本发明的第二个目标，是提供一种耐候性保水剂的生产方法，使所述之耐候性保水剂能够在低温、常温或者加热下制备，反应时间缩短至10～15分钟，并且延长反应时间对产品性能无任何实质性影响，降低所述之耐候性保水剂的生产成本。

本发明的上述目的是采用如下技术方案予以实现的：

耐候性保水剂，其特征在于所述之耐候性保水剂是由中和剂部分中和的丙烯酸、丙烯酰胺、交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺在水介质中，加入氧化剂及还原剂，在低温、常温或者加热条件下进行反应而生成的凝胶状物质，经破碎、干燥、粉碎包装等步骤而得到的产品，其吸收蒸馏水的能力为自身质量的80～300倍，吸收生理盐水的能力为自身质量的20～45倍，具有较强的抗紫外线功能，在紫外线指数超过9的日光暴晒下，不糊化，不发粘，不失去保水性，

制备保水剂的过程中丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为0.25～0.43∶1，交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的剂量为反应单体丙烯酸与丙烯酰胺总质量的0.1～0.3％。

将丙烯酸配制成20～30％浓度的水溶液，用15～45％浓度的中和剂中和，所述之中和剂可从氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢铵中选择，并且丙烯酸与中和剂(以氢氧化钠计)的质量比为1.0-4.5∶1，然后按交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的剂量为反应单体丙烯酸与丙烯酰胺总质量的0.1～0.3％，分别加入交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺以及丙烯酰胺，搅拌溶解，得到反应混合液，将反应混合液放入反应盘中，并使反应盘中混合液的厚度为1～7厘米；将氧化剂过硫酸钾、过硫酸钠或者过硫酸铵以及还原剂亚硫酸钠或者亚硫酸氢钠直接加入反应混和液中，或者分别配制为3～35％的水溶液，再加入反应混合液中，剂量均为反应单体丙烯酸及丙烯酰胺总质量的0.1～0.3％，在低温、常温或者加热条件下发生反应；用凝胶破碎机将反应完成后的凝胶破碎，干燥，粉碎为不同的目数后分级包装，得到最终产品。

反应混合液由水、中和剂部分中和的丙烯酸、丙烯酰胺以及N，N’-亚甲基双丙烯酰胺组成，其中丙烯酰胺在反应混和液中的含量为25～35％。氧化剂和还原剂的剂量均为反应单体丙烯酸及丙烯酰胺总质量的0.1～0.3％，可以直接加入到反应混合液中，也可以分别配制为3～35％的水溶液，再加入到反应混合液中。在中和过程中，丙烯酸预先配制为20～30％的水溶液，用15～45％的中和剂(以氢氧化钠计)的水溶液中和。选择其他中和剂应根据相应于氢氧化钠的摩尔量折算。

所述之中和剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢铵中的任意一种或一种以上的混和物。保水剂采用盘式聚合方式制备，反应混合液在反应盘中的厚度为1～7厘米。

可以先将氧化剂及还原剂加入反应混合液中搅拌均匀，再倒入反应盘中进行聚合反应，也可以先将反应混合液倒入反应盘中，再将氧化剂及还原剂加入反应混合液中搅拌均匀，进行聚合反应。

本发明的技术核心之一，就是使用较高剂量的丙烯酰胺，以及较高剂量的交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺。丙烯酰胺价格低廉，并具有与交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺类似的化学结构，可以减轻紫外线对交联剂的作用。从而提高保水剂的耐候性。本发明的另外一个技术核心，是采用盘式聚合技术，通过控制反应混合液的厚度及复合引发剂的剂量而控制反应强度，达到在增大交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺剂量的同时，还使保水剂具有较高吸水能力之目的。本发明凝胶破碎、干燥、粉碎、包装得到产品等步骤均可以采用现有技术，在此不作赘述。

本发明所述之耐候性保水剂及其制备技术具有以下优点：(1)与市售的同类产品相比，在强烈日光暴晒较长时间不糊化、不发粘、不化水，更适合农业、林业、苗木长途运输、园艺产品、冰帽等室外使用保水剂的场合；(2)中和工序中，采用中和剂的水溶液与浓度较低的丙烯酸水溶液进行中和反应，温度上升很慢，中和体系的最终温度不高，避免因温度上升过快，丙烯酸温度过高而导致丙烯酸暴聚的危险，；(3)中和反应完成后，在中和液中溶解大量丙烯酸按，使配制的反应混合液的温度降低到常温或者低温，由于反应可在常温、低温或者加热条件下进行，反应混合液可以长时间放置，这样，生产操作安排更加灵活；(4)在反应盘的敞开体系中反应，反应时间很短，生产能力较大，生产成本低，生产操作安全。

具体实施方式：

实施例1

配料釜中加入6公斤水，加入2公斤丙烯酸，搅拌均匀，用3公斤30％的氢氧化钠水溶液中和后，加入5公斤丙烯酰胺以及8克N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌溶解，得到反应混合液。分别将7克过硫酸钾以及7克亚硫酸氢钠配置为9％的水溶液，先后加入反应混合液中搅拌均匀，倒入反应盘中，反应混合液在反应盘中的厚度为3.4厘米，反应10分钟，得到保水剂凝胶。经凝胶破碎、干燥、粉碎等步骤，得到保水剂产品。保水剂吸收去离子水的能力为220倍，吸收生理盐水的能力为35倍，吸收去离子水达到饱和的保水剂凝胶，盛放在透明容器中置于紫外线指数超过9的日光下曝晒3天而不糊化、不发粘。

实施例2

配料釜中加入20公斤水，加入7公斤丙烯酸，搅拌均匀，用8公斤32％的氢氧化钾水溶液中和后，加入16公斤丙烯酰胺，23克N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌溶解，得到反应混合液；将反应混合液倒入反应盘中，厚度为5.7厘米，再分别加入38克过硫酸钾以及35克亚硫酸氢钠，搅拌均匀，聚合反应，得到保水剂凝胶。经凝胶破碎、干燥、粉碎等步骤，得到保水剂产品。保水剂吸收去离子水的能力为233倍，吸收生理盐水的能力为37倍，吸收去离子水达到饱和的保水剂凝胶，盛放在透明容器中置于紫外线指数超过9的日光下曝晒3天而不糊化、不发粘。

实施例3

在配料釜中加入2公斤水，加入700克丙烯酸，搅拌均匀，用1公斤31％的氢氧化钠水溶液中和后，加入1.8公斤丙烯酰胺以及4克N，N’-亚甲基双丙烯酰胺并搅拌溶解，得到反应混合液。将反应混合液倒入反应盘中，厚度为7厘米，再分别将含有5克过硫酸钾以及5.5克亚硫酸氢钠的12％的水溶液，先后加入反应混合液中搅拌均匀，反应，得到保水剂凝胶。干燥，粉碎，得到保水剂产品。保水剂吸收去离子水的能力为187倍，吸收生理盐水的能力为33倍，吸收去离子水达到饱和的保水剂凝胶，盛放在透明容器中置于紫外线指数超过9的日光下曝晒3天而不糊化、不发粘。

实施例4

在配料釜中加入21公斤水，加入7.3公斤丙烯酸，搅拌均匀，用33公斤29％的氢氧化钾水溶液中和后，加入20公斤丙烯酰胺以及44克N，N’-亚甲基双丙烯酰胺并搅拌溶解，得到反应混合液。取上述反应混合液2公斤，分别加入含有2.5克过硫酸钾以及2.5克亚硫酸氢钠的12％的水溶液，搅拌均匀，再将反应混合液倒入反应盘中，厚度为1厘米，反应，得到保水剂凝胶。干燥，粉碎，得到保水剂产品。保水剂吸收去离子水的能力为283倍，吸收生理盐水的能力为36倍，吸收去离子水达到饱和的保水剂凝胶，盛放在透明容器中置于紫外线指数超过9的日光下曝晒3天而不糊化、不发粘。

上述实施例所采用的原料比例及其工艺条件均可在本发明技术方案所披露的范围内变化，从而达到本发明的技术目的。换言之，上述实施例并不构成对本发明的限制，本发明权利要求书及其说明书的相关内容均可以得到充分的再现。其中，使用较高剂量的丙烯酰胺以及较高剂量的交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，利用丙烯酰胺价格较丙烯酸低廉，并且具有与交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺类似的化学结构，可以有效地减轻紫外线对交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的作用，从而提高保水剂的耐候性，以及利用盘式聚合技术，的确是本发明基本构思的精华。

Claims

1. 一种耐候性保水剂，其特征在于所述之耐候性保水剂是由中和剂部分中和的丙烯酸、丙烯酰胺、交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺在水介质中，加入氧化剂及还原剂，在低温、常温或者加热条件下进行反应而生成的凝胶状物质，经破碎、干燥、粉碎包装等步骤而得到的产品，其吸收蒸馏水的能力为自身质量的80～300倍，吸收生理盐水的能力为自身质量的20～45倍，具有较强的抗紫外线功能，在紫外线指数超过9的日光暴晒下，不糊化，不发粘，不失去保水性，制备保水剂的过程中丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为0.25～0.43∶1，交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的剂量为反应单体丙烯酸与丙烯酰胺总质量的0.1-0.3％。

2. 如权利要求1所述的一种耐候性保水剂的制备方法，其特征在于：将丙烯酸配制成20～30％浓度的水溶液，用15～45％浓度的中和剂中和，所述之中和剂可从氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢铵中选择，并且丙烯酸与中和剂，以氢氧化钠计的质量比为1.0-4.5∶1，然后按交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的剂量为反应单体丙烯酸与丙烯酰胺总质量的0.1～0.3％，分别加入交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺以及丙烯酰胺，搅拌溶解，得到反应混合液，将反应混合液放入反应盘中，并使反应盘中混合液的厚度为1-7厘米；将氧化剂过硫酸钾、过硫酸钠或者过硫酸铵以及还原剂亚硫酸钠或者亚硫酸氢钠直接加入反应混和液中，或者分别配制为3～35％的水溶液，再加入反应混合液中，剂量均为反应单体丙烯酸及丙烯酰胺总质量的0.1～0.3％，在低温、常温或者加热条件下发生反应；用凝胶破碎机将反应完成后的凝胶破碎，干燥，粉碎为不同的目数后分级包装，得到最终产品。

3. 如权利要求2所述之耐候性保水剂的制备方法，其特征在于：反应混合液由水、中和剂部分中和的丙烯酸、丙烯酰胺以及N，N’-亚甲基双丙烯酰胺组成，其中丙烯酰胺在反应混和液中的含量为25～35％。

4. 如权利要求3所述之耐候性保水剂的制备方法，其特征在于：氧化剂和还原剂的剂量均为反应单体丙烯酸及丙烯酰胺总质量的0.1～0.3％，可以直接加入到反应混合液中，也可以分别配制为3～35％的水溶液，再加入到反应混合液中。

5. 如权利要求3所述之耐候性保水剂的制备方法，其特征在于：在中和过程中，丙烯酸预先配制为20～30％的水溶液，用15～45％的中和剂，即以氢氧化钠计的水溶液中和。

6. 如权利要求2或5所述之耐候性保水剂的制备方法，其特征在于：所述之中和剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢铵中的任意一种或一种以上的混和物。

如权利要求3所述之耐候性保水剂的制备方法，其特征在于：保水剂采用盘式聚合方式制备，反应混合液在反应盘中的厚度为1～7厘米。

如权利要求3所述之耐候性保水剂的制备方法，其特征在于：可以先将氧化剂及还原剂加入反应混合液中搅拌均匀，再倒入反应盘中进行聚合反应，也可以先将反应混合液倒入反应盘中，再将氧化剂及还原剂加入反应混合液中搅拌均匀，进行聚合反应。