CN1231510C - 有机－无机复合保水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种有机-无机复合保水剂，是用部分中和的丙烯酸和凹凸棒土在引发剂的存在下，经接枝共聚、交联、洗涤、干燥、粉碎而制成的保水剂。本发明所制备的保水剂其干物吸收蒸馏水的质量倍数为500-1500，吸收0.9%NaCl溶液的质量倍数为80-150。本发明可以大大降低吸水剂的成本，且制备操作简便，产物吸水、盐水率高，可在西部高盐碱土壤以及干旱、半干旱地区的农、林业以及其它领域得到应用。

Description

有机-无机复合保水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种有机-无机复合保水剂，更具体地说是涉及一种聚丙烯酸-凹凸棒复合吸水剂及其制备方法。

背景技术

保水剂在很多领域得到了广泛应用，尤其在农、林业如节水保湿、土壤改良、种子包衣、苗木蘸根、果蔬保鲜等方面有着非常广阔的应用前景。由于一般保水剂的成本较高，且耐盐碱性以及针对性较差，限制了其在农林、园艺等方面的推广应用。目前保水剂按原料来源来分主要有淀粉类、纤维素类和丙烯酸类等三大类。淀粉类保水剂一般具有较高的吸水率，但其缺点是耐盐碱性较差，凝胶强度差，在实际应用中使用寿命较短。纤维素类保水剂有着良好的耐盐碱性，但其吸水率较差。目前生产量最大的是丙烯酸类保水剂。其优点是制备工艺简单，产物吸水力强，产品应用面广，但丙烯酸类保水剂为电解质型聚合物，耐盐碱性较差。目前改进其耐盐性的一般方法为在丙烯酸类聚合物中引入非离子型单体进行二元以及三元共聚。但由于非离子单体一般价格较贵，这样又增加了保水剂的成本。因此，在丙烯酸类聚合物中引入价廉的无机原料对其进行改性则成为了一种较为理想的方法。其特点是引入无机物不但能提高丙烯酸类保水剂的耐盐性，而且可以大大降低成本。中国专利CN1359974采用丙烯酰胺和丙烯酸钾共聚，复合添加剂为高岭土和膨润土，制备出高吸水性复合树脂P(AM-KAA)KB。但其缺点是复合树脂中无机添加剂是结附在聚合物的网络结构中，其凝胶强度显然要比无机填料与有机单体以接枝共聚的方式存在的复合材料的凝胶强度弱。因此，寻找新的共聚成分及其制备方法，进一步降低成本，仍是目前保水剂研究和开发的主要方向之一。

发明内容

本发明的目的就是针对其不足，提供一种具有较高吸水、盐水性能且成本较低的有机-无机复合保水剂。

本发明通过以下措施来实现：

我们采用廉价的凹凸棒土以及丙烯酸作为复合保水剂的主要原料，添加引发剂和交联剂，在水溶液中经接枝共聚、交联、洗涤、干燥、粉碎制成复合型保水剂。

凹凸棒土是一种链层结构的镁铝硅酸盐矿物，在我国储量丰富，价格低廉。酸化凹凸棒土表面存在大量的亲水性硅羟基，可以与聚丙烯酸有效的接枝，增强复合吸水剂的凝胶强度，形成具有高吸水性的有机-无机复合吸水剂。同时凹凸棒链层中有多种作物所需的微量元素如钾、铁等，应用于农林业时不但可以发挥保水剂所固有的作用，而且可以起到营养的作用。

一种有机-无机复合保水剂，其特征在于保水剂的原料的重量份数为：丙烯酸100份，凹凸棒土20-60份，引发剂0.05-1.0份，交联剂0.05-1.0份。

上述所说的交联剂是指制备聚丙烯酸类保水剂时常用的交联剂，我们通常选用甘油或者N，N′-亚甲基双丙烯酰胺。

本发明所说的引发剂我们通常选用的是硝酸铈铵、过硫酸铵或者过硫酸钾。

有机-无机复合保水剂的制备方法，其特征在于保水剂的原料的重量份数为：丙烯酸100份，凹凸棒土20-60份，引发剂0.05-1.0份，交联剂0.05％-1.0份；制备方法是将凹凸棒土先进行酸化处理并粉碎，丙烯酸用碱中和，中和度为40％-80％，然后加入交联剂和引发剂，升温至60-90℃反应3-5小时，反应产物经洗涤、干燥后粉碎。

凹凸棒土是从天然矿石中采选而得，粒径为0.05mm以下。

凹凸棒土进行酸化处理过程，我们采用硫酸或者盐酸；丙烯酸中和过程，我们使用的碱为碳酸氢钠或氢氧化钠。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：由于使用了廉价的凹凸棒土，使复合保水剂的成本大大降低。该复合保水剂具有较高的吸水、盐水率。其干物吸收蒸馏水的质量倍数为500-1500，吸收0.9％NaCl溶液的质量倍数为80-150。复合保水剂制备工艺简单，便于大规模生产。凹凸棒土中有多种微量元素，可供作物吸收。该复合保水剂在完全失效后，凹凸棒土还可增强土壤团粒结构，有效的防止土壤板结。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

将天然的凹凸棒土用盐酸浸泡24小时后，蒸馏水洗至中性，120℃烘至恒重。将2克凹凸棒土置于烧杯中，加入30mL蒸馏水，剧烈搅拌30分钟。称取丙烯酸16克，加入20毫升蒸馏水，搅拌下滴加30％的氢氧化钠20mL。将已搅拌成悬浮液的凹凸棒液滴加入丙烯酸中，再加入交联剂0.01克，搅拌30分钟后加入引发剂0.0180克。升温至70℃，保持3-5小时。将产物在70℃下烘至恒重，粉碎，过40目网筛。产品每克吸蒸馏水1389克，吸0.9％NaCl溶液117克，色泽为淡黄色。

实施例2：

将天然的凹凸棒土用盐酸浸泡24小时后，蒸馏水洗至中性，120℃烘至恒重。将10克凹凸棒土置于烧杯中，加入130mL蒸馏水，剧烈搅拌30分钟。称取丙烯酸80克，加入100毫升蒸馏水，搅拌下滴加5摩尔的氢氧化钠。将已搅拌成悬浮液的凹凸棒液滴加入丙烯酸中，再加入交联剂0.18克，搅拌30分钟后加入引发剂0.9克。升温至70℃，保持3-5小时。将产物在70℃下烘至恒重，粉碎，过40目网筛。产品每克吸蒸馏水1017克，吸0.9％NaCl溶液87克，色泽为淡黄色。

实施例3：

将天然的凹凸棒土用盐酸浸泡24小时后，蒸馏水洗至中性，120℃烘至恒重。将100克凹凸棒土置于烧杯中，加入1000mL蒸馏水，剧烈搅拌30分钟。称取丙烯酸900克，加入800毫升蒸馏水，搅拌下滴加10摩尔的氢氧化钠。将已搅拌成悬浮液的凹凸棒液滴加入丙烯酸中，再加入交联剂3克，搅拌30分钟后加入引发剂10克。升温至70℃，保持3-5小时。将产物在70℃下烘至恒重，粉碎，过40目网筛。产品每克吸蒸馏水926克，吸0.9％NaCl溶液84克，色泽为淡黄色。

实施例4：

将天然的凹凸棒土用盐酸浸泡24小时后，蒸馏水洗至中性，120℃烘至恒重。将400克凹凸棒土置于烧杯中，加入3000mL蒸馏水，剧烈搅拌30分钟。称取丙烯酸580克，加入1000毫升蒸馏水，搅拌下滴加5摩尔的氢氧化钠。将已搅拌成悬浮液的凹凸棒液滴加入丙烯酸中，再加入交联剂6克，搅拌30分钟后加入引发剂15克。升温至70℃，保持3-5小时。将产物在70℃下烘至恒重，粉碎，过40目网筛。产品每克吸蒸馏水607克，吸0.9％NaCl溶液94克，色泽为淡黄色。

Claims (5)

1、一种有机-无机复合保水剂，其特征在于保水剂的原料的重量份数为：丙烯酸100份，凹凸棒土20-60份，引发剂0.05-1.0份，交联剂0.05-1.0份；交联剂选自甘油或者N，N′-亚甲基双丙烯酰胺；引发剂选自硝酸铈铵、过硫酸铵或者过硫酸钾。

2、如权利要求1所述保水剂的制备方法，其特征在于保水剂的原料的重量份数为：丙烯酸100份，凹凸棒土20-60份，引发剂0.05-1.0份，交联剂0.05％-1.0份；制备方法是将凹凸棒土先进行酸化处理并粉碎，丙烯酸用碱中和，中和度为40％-80％，然后加入交联剂和引发剂，升温至60-90℃反应3-5小时，反应产物经洗涤、干燥后粉碎。

3、如权利要求2所述保水剂的制备方法，其特征在于凹凸棒土的粒径为0.05mm以下。

4、如权利要求2所述保水剂的制备方法，其特征在于凹凸棒土进行酸化处理过程中使用的酸为硫酸或者盐酸。

5、如权利要求2所述保水剂的制备方法，其特征在于丙烯酸中和过程，使用的碱为碳酸氢钠或氢氧化钠。