CN109399654A - 一种膨润土复合高吸水材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种膨润土复合高吸水材料及其制备方法,涉及膨润土材料制备领域。膨润土复合高吸水材料由以下的重量份数原料制备而成:钠基膨润土颗粒70‑90份,高分子交联剂20‑30份,低聚树脂10‑15份,微晶纤维素1‑5份,钠盐修饰的硅胶1‑5份,膨胀蛭石1‑5份,硼酸铵0.1‑1份,氢氧化镁0.1‑1份,聚丙烯酰胺0.1‑1份,氧化还原引发剂0.01‑0.1份,氧化剂0.1‑1份,还原剂0.1‑1份。本发明将钠基膨润土颗粒活化为二级钠基膨润土颗粒,替换普通钠基膨润土颗粒,并且添加低聚树脂。相较于普通膨润土吸水材料,本发明具有吸水速率快,吸水量大,防渗透性能强的优点。同时制备方法简单,原料易得,对设备要求不高。
Description
技术领域
本发明涉及膨润土材料制备领域,尤其涉及一种膨润土复合高吸水材料及其制备方法。
背景技术
膨润土是一种黏土岩、亦称蒙脱石,具有很强的吸湿性(能吸附相当于自身体积8-20倍的水而膨胀至30倍)、在水介质中能分散呈胶体悬浮液,并具有一定的粘滞性、触变性和润滑性,它和泥沙等的掺和物具有可塑性和粘结性,有较强的阳离子交换能力和吸附能力。目前,主要采用人工钠基工艺将钙基膨润土改性为钠基膨润土。钠基过程中,膨润土与钠化剂发生反应形成的钙盐沉淀,不溶于水,促进了反应向右进行,形成了钠基膨润土,但是,由于钙离子电势较强,膨润土有优先吸附钙离子能力,因此,上面的反应是可逆的,不可能达到100%的钠基,进而导致了钠基不均匀和钠基效果不充分的缺陷。
膨润土的强吸水能力正被广泛运用在新型合成材料中。普通膨润土是经过特殊的工艺和设备使得膨润土吸水能力增强,颗粒层均匀,并且具有很好的自愈性能和抗冻融性能。该复合材料应用广泛,可用于地铁、水利工程、园林水景工程、垃圾填埋场、民用建筑等地下防水、防渗领域。
发明内容
本发明提供一种膨润土复合高吸水材料及其制备方法,将钠基膨润土颗粒活化为二级钠基膨润土颗粒,替换普通钠基膨润土颗粒,并且添加低聚树脂。相较于普通膨润土吸水材料,本发明具有吸水速率快,吸水量大,防渗透性能强的优点。同时制备方法简单,原料易得,对设备要求不高。为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
本发明提供一种膨润土复合高吸水材料,包括以下的重量份数的原料:钠基膨润土颗粒70-90份,高分子交联剂20-30份,低聚树脂10-15份,微晶纤维素1-5份,钠盐修饰的硅胶1-5份,膨胀蛭石1-5份,硼酸铵0.1-1份,氢氧化镁0.1-1份,聚丙烯酰胺0.1-1份,氧化还原引发剂0.01-0.1份,氧化剂0.1-1份,还原剂0.1-1份。
进一步的,膨润土复合高吸水材料由以下重量份数的原料制备而成:钠基膨润土颗粒80-85份,高分子交联剂22-28份,低聚树脂12-14份,微晶纤维素2-3份,钠盐修饰的硅胶2-3份,膨胀蛭石2-3份,硼酸铵0.3-0.6份,氢氧化镁0.3-0.6份,聚丙烯酰胺0.4-0.8份,氧化还原引发剂0.03-0.05份,氧化剂0.3-0.5份,还原剂0.3-0.5份。
进一步的,高分子交联剂是丙烯酰胺,N,N-亚甲基双丙烯酰胺,聚丙烯酰胺中的一种或多种混合物。
进一步的,钠盐修饰的硅胶是碳酸钠修饰的硅胶、硅酸钠修饰的硅胶、草酸钠修饰的硅胶、磷酸类钠盐修饰的硅胶、聚丙烯酸钠修饰的硅胶中的一种或多种混合物。
进一步的,氧化还原引发剂是过硫酸氨,过氧化苯甲酰,叔丁基过氧化氢,过氧化氢,异丙苯过氧化氢中的一种或多种混合物。
进一步的,低聚树脂是环氧树酯,聚氨酯丙烯酸酯,低聚酚醛树脂中的一种或多种混合物。
进一步的,氧化剂是氢氧化钠,次氯酸钠,过硼酸钠中的一种或多种混合物。
进一步的,还原剂是硫代硫酸钠,亚硫酸钠,亚硫酸氢钠中的一种或多种混合物。
本发明还提供了一种膨润土复合高吸水材料的制备方法,包括:
S1、将钠基膨润土颗粒,微晶纤维素,钠盐修饰的硅胶,膨胀蛭石,硼酸铵,氢氧化镁和聚丙烯酰胺混合均匀,在15-35℃条件下进行二次钠化24h-30h,研磨成100-300目颗粒,得到二级钠基膨润土颗粒;
S2、将高分子交联剂和低聚树脂在丙烯酰胺水溶液中溶解;
S3、将二级钠基膨润土颗粒,氧化还原引发剂,氧化剂,还原剂加入S2得到的混合溶液中,在室温下进行聚合反应15-30分钟,得到聚合混合物;
S4、将S3得到的聚合混合物在30-60℃条件下加热3-6小时至凝胶状,得到膨润土复合高吸水材料。
进一步的,丙烯酰胺水溶液是由以下重量比例的材料制备而成:丙烯酰胺:水=10-60:100。
本发明的有益效果是:
(1)制备工艺简单可行;(2)生产成本降低;(3)二次钠化钠基膨润土颗粒,吸水能力增强;(4)添加低聚树脂,组分均匀,稳定性强;(5)本发明制备得到的膨润土复合高吸水材料吸水速率快,吸水量大,防渗透性能强。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种膨润土复合高吸水材料,由下列重量份数的原料制备而成:钠基膨润土颗粒70-80份,N,N-亚甲基双丙烯酰胺20-24份,聚氨酯丙烯酸酯10-12份,微晶纤维素1-2份,碳酸钠修饰的硅胶1-5份,膨胀蛭石1-5份,硼酸铵0.1-1份,氢氧化镁0.1-1份,聚丙烯酰胺0.1-0.4份,过硫酸氨0.01-0.03份,氢氧化钠0.1-0.3份,硫代硫酸钠0.1-0.3份。
一种膨润土复合高吸水材料制备方法,包括:
S1、将钠基膨润土颗粒,微晶纤维素,碳酸钠修饰的硅胶,膨胀蛭石,硼酸铵,氢氧化镁和聚丙烯酰胺混合均匀,在15℃条件下进行二次钠化24h,研磨成100目颗粒,得到二级钠基膨润土颗粒;
S2、将N,N-亚甲基双丙烯酰胺和聚氨酯丙烯酸酯在丙烯酰胺水溶液中溶解;
S3、将二级钠基膨润土颗粒,过硫酸氨,氢氧化钠,硫代硫酸钠加入S2得到的混合溶液中,在室温下进行聚合反应15分钟,得到聚合混合物;
S4、将S3得到的聚合混合物在30℃条件下加热3小时至凝胶状,得到膨润土复合高吸水材料。
其中,丙烯酰胺水溶液是由以下重量比例的材料制备而成:丙烯酰胺:水=20:100。
实施例2
一种膨润土复合高吸水材料,由下列重量份数的原料制备而成:钠基膨润土颗粒70-80份,N,N-亚甲基双丙烯酰胺20-24份,聚氨酯丙烯酸酯10-12份,微晶纤维素1-2份,碳酸钠修饰的硅胶1-5份,膨胀蛭石1-5份,硼酸铵0.1-1份,氢氧化镁0.1-1份,聚丙烯酰胺0.1-0.4份,过硫酸氨0.01-0.03份,氢氧化钠0.1-0.3份,硫代硫酸钠0.1-0.3份。
一种膨润土复合高吸水材料制备方法,包括:
S1、将钠基膨润土颗粒,微晶纤维素,碳酸钠修饰的硅胶,膨胀蛭石,硼酸铵,氢氧化镁和聚丙烯酰胺混合均匀,在25℃条件下进行二次钠化30h,研磨成200目颗粒,得到二级钠基膨润土颗粒;
S2、将N,N-亚甲基双丙烯酰胺和聚氨酯丙烯酸酯在丙烯酰胺水溶液中溶解;
S3、将二级钠基膨润土颗粒,过硫酸氨,氢氧化钠,硫代硫酸钠加入S2得到的混合溶液中,在室温下进行聚合反应20分钟,得到聚合混合物;
S4、将S3得到的聚合混合物在45℃条件下加热6小时至凝胶状,得到膨润土复合高吸水材料。
其中,丙烯酰胺水溶液是由以下重量比例的材料制备而成:丙烯酰胺:水=40:100。
实施例3
一种膨润土复合高吸水材料,由下列重量份数的原料制备而成:钠基膨润土颗粒80-85份,N,N-亚甲基双丙烯酰胺22-28份,聚氨酯丙烯酸酯12-14份,微晶纤维素2-3份,碳酸钠修饰的硅胶2-3份,膨胀蛭石2-3份,硼酸铵0.3-0.6份,氢氧化镁0.3-0.6份,聚丙烯酰胺0.4-0.8份,过硫酸氨0.01-0.03份,氢氧化钠0.3-0.5份,硫代硫酸钠0.3-0.5份。
一种膨润土复合高吸水材料制备方法,包括:
S1、将钠基膨润土颗粒,微晶纤维素,碳酸钠修饰的硅胶,膨胀蛭石,硼酸铵,氢氧化镁和聚丙烯酰胺混合均匀,在15℃条件下进行二次钠化24h,研磨成100目颗粒,得到二级钠基膨润土颗粒;
S2、将N,N-亚甲基双丙烯酰胺和聚氨酯丙烯酸酯在丙烯酰胺水溶液中溶解;
S3、将二级钠基膨润土颗粒,过硫酸氨,氢氧化钠,硫代硫酸钠加入S2得到的混合溶液中,在室温下进行聚合反应15分钟,得到聚合混合物;
S4、将S3得到的聚合混合物在30℃条件下加热3小时至凝胶状,得到膨润土复合高吸水材料。
其中,丙烯酰胺水溶液是由以下重量比例的材料制备而成:丙烯酰胺:水=20:100。
实施例4
一种膨润土复合高吸水材料,由下列重量份数的原料制备而成:钠基膨润土颗粒80-85份,N,N-亚甲基双丙烯酰胺22-28份,聚氨酯丙烯酸酯12-14份,微晶纤维素2-3份,碳酸钠修饰的硅胶2-3份,膨胀蛭石2-3份,硼酸铵0.3-0.6份,氢氧化镁0.3-0.6份,聚丙烯酰胺0.4-0.8份,过硫酸氨0.01-0.03份,氢氧化钠0.3-0.5份,硫代硫酸钠0.3-0.5份。
一种膨润土复合高吸水材料制备方法,包括:
S1、将钠基膨润土颗粒,微晶纤维素,碳酸钠修饰的硅胶,膨胀蛭石,硼酸铵,氢氧化镁和聚丙烯酰胺混合均匀,在25℃条件下进行二次钠化30h,研磨成200目颗粒,得到二级钠基膨润土颗粒;
S2、将N,N-亚甲基双丙烯酰胺和聚氨酯丙烯酸酯在丙烯酰胺水溶液中溶解;
S3、将二级钠基膨润土颗粒,过硫酸氨,氢氧化钠,硫代硫酸钠加入S2得到的混合溶液中,在室温下进行聚合反应20分钟,得到聚合混合物;
S4、将S3得到的聚合混合物在45℃条件下加热6小时至凝胶状,得到膨润土复合高吸水材料。
其中,丙烯酰胺水溶液是由以下重量比例的材料制备而成:丙烯酰胺:水=40:100。
实施例5
一种膨润土复合高吸水材料,由下列重量份数的原料制备而成:钠基膨润土颗粒85-90份,N,N-亚甲基双丙烯酰胺26-30份,聚氨酯丙烯酸酯14-15份,微晶纤维素3-5份,碳酸钠修饰的硅胶3-5份,膨胀蛭石1-5份,硼酸铵0.6-1份,氢氧化镁0.6-1份,聚丙烯酰胺0.8-1份,过硫酸氨0.05-1份,氢氧化钠0.5-1份,硫代硫酸钠0.5-1份。
一种膨润土复合高吸水材料制备方法,包括:
S1、将钠基膨润土颗粒,微晶纤维素,碳酸钠修饰的硅胶,膨胀蛭石,硼酸铵,氢氧化镁和聚丙烯酰胺混合均匀,在15℃条件下进行二次钠化24h,研磨成100目颗粒,得到二级钠基膨润土颗粒;
S2、将N,N-亚甲基双丙烯酰胺和聚氨酯丙烯酸酯在丙烯酰胺水溶液中溶解;
S3、将二级钠基膨润土颗粒,过硫酸氨,氢氧化钠,硫代硫酸钠加入S2得到的混合溶液中,在室温下进行聚合反应15分钟,得到聚合混合物;
S4、将S3得到的聚合混合物在30℃条件下加热3小时至凝胶状,得到膨润土复合高吸水材料。
其中,丙烯酰胺水溶液是由以下重量比例的材料制备而成:丙烯酰胺:水=20:100。
实施例6
一种膨润土复合高吸水材料,由下列重量份数的原料制备而成:钠基膨润土颗粒85-90份,N,N-亚甲基双丙烯酰胺26-30份,聚氨酯丙烯酸酯14-15份,微晶纤维素3-5份,碳酸钠修饰的硅胶3-5份,膨胀蛭石1-5份,硼酸铵0.6-1份,氢氧化镁0.6-1份,聚丙烯酰胺0.8-1份,过硫酸氨0.05-1份,氢氧化钠0.5-1份,硫代硫酸钠0.5-1份。
一种膨润土复合高吸水材料制备方法,包括:
S1、将钠基膨润土颗粒,微晶纤维素,碳酸钠修饰的硅胶,膨胀蛭石,硼酸铵,氢氧化镁和聚丙烯酰胺混合均匀,在25℃条件下进行二次钠化30h,研磨成200目颗粒,得到二级钠基膨润土颗粒;
S2、将N,N-亚甲基双丙烯酰胺和聚氨酯丙烯酸酯在丙烯酰胺水溶液中溶解;
S3、将二级钠基膨润土颗粒,过硫酸氨,氢氧化钠,硫代硫酸钠加入S2得到的混合溶液中,在室温下进行聚合反应20分钟,得到聚合混合物;
S4、将S3得到的聚合混合物在45℃条件下加热6小时至凝胶状,得到膨润土复合高吸水材料。
其中,丙烯酰胺水溶液是由以下重量比例的材料制备而成:丙烯酰胺:水=40:100。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于设备实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种膨润土复合高吸水材料,其特征在于,包括以下的重量份数的原料:钠基膨润土颗粒70-90份,高分子交联剂20-30份,低聚树脂10-15份,微晶纤维素1-5份,钠盐修饰的硅胶1-5份,膨胀蛭石1-5份,硼酸铵0.1-1份,氢氧化镁0.1-1份,聚丙烯酰胺0.1-1份,氧化还原引发剂0.01-0.1份,氧化剂0.1-1份,还原剂0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的膨润土复合高吸水材料,其特征在于,包括以下重量份数的原料制备而成:钠基膨润土颗粒80-85份,高分子交联剂22-28份,低聚树脂12-14份,微晶纤维素2-3份,钠盐修饰的硅胶2-3份,膨胀蛭石2-3份,硼酸铵0.3-0.6份,氢氧化镁0.3-0.6份,聚丙烯酰胺0.4-0.8份,氧化还原引发剂0.03-0.05份,氧化剂0.3-0.5份,还原剂0.3-0.5份。
3.根据权利要求1所述的膨润土复合高吸水材料,其特征在于,所述高分子交联剂是丙烯酰胺,N,N-亚甲基双丙烯酰胺,聚丙烯酰胺中的一种或多种混合物。
4.根据权利要求1所述的膨润土复合高吸水材料,其特征在于,所述钠盐修饰的硅胶是碳酸钠修饰的硅胶、硅酸钠修饰的硅胶、草酸钠修饰的硅胶、磷酸类钠盐修饰的硅胶、聚丙烯酸钠修饰的硅胶中的一种或多种混合物。
5.根据权利要求1所述的膨润土复合高吸水材料,其特征在于,所述氧化还原引发剂是过硫酸氨,过氧化苯甲酰,叔丁基过氧化氢,过氧化氢,异丙苯过氧化氢中的一种或多种混合物。
6.根据权利要求1所述的膨润土复合高吸水材料,其特征在于,所述低聚树脂是环氧树酯,聚氨酯丙烯酸酯,低聚酚醛树脂中的一种或多种混合物。
7.根据权利要求1所述的膨润土复合高吸水材料,其特征在于,所述氧化剂是氢氧化钠,次氯酸钠,过硼酸钠中的一种或多种混合物。
8.根据权利要求1所述的膨润土复合高吸水材料,其特征在于,所述还原剂是硫代硫酸钠,亚硫酸钠,亚硫酸氢钠中的一种或多种混合物。
9.一种膨润土复合高吸水材料制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将钠基膨润土颗粒,微晶纤维素,钠盐修饰的硅胶,膨胀蛭石,硼酸铵,氢氧化镁和聚丙烯酰胺混合均匀,在15-35℃条件下进行二次钠化24h-30h,研磨成100-300目颗粒,得到二级钠基膨润土颗粒;
S2、将高分子交联剂和低聚树脂在丙烯酰胺水溶液中溶解;
S3、将所述二级钠基膨润土颗粒,氧化还原引发剂,氧化剂,还原剂加入S2得到的混合溶液中,在室温下进行聚合反应15-30分钟,得到聚合混合物;
S4、将S3得到的所述聚合混合物在30-60℃条件下加热3-6小时至凝胶状,得到所述膨润土复合高吸水材料。
10.根据权利要求9所述的膨润土复合高吸水材料制备方法,其特征在于,所述丙烯酰胺水溶液由以下重量比例的材料制备而成:丙烯酰胺:水=10-60:100。
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