CN1590504A

CN1590504A - 耐盐碱保水剂及其制备方法

Info

Publication number: CN1590504A
Application number: CN 03157819
Authority: CN
Inventors: 王爱勤; 李安; 杨立明; 刘瑞凤; 杨军
Original assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Current assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2005-03-09

Abstract

本发明公开了一种耐盐碱保水剂及其制备方法。保水剂通过用丙烯酸、丙烯酰胺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。本发明制备工艺简便，产物吸水率高，尤其是对盐水有较高的吸水率，可重复使用，同时吸水剂的成本较低，可在西部高盐碱土壤的农、林业以及其它领域得到应用。

Description

耐盐碱保水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐盐碱保水剂及其制备方法，，更具体地说是涉及一种有机-无机复合保水剂及其制备方法。

背景技术

应用于农林业方面的保水剂在实际施用过程中，土壤中的金属离子、水环境的pH值等因素对其吸水保水性能有显著影响。纯水中具有上千倍吸水能力的高吸水性聚合物在高盐碱地区的实施过程中仅有几十倍甚至几倍的吸水能力，大大降低了保水剂的实用价值。另外，目前商业化的高吸水性聚合物的价格偏高，这也是阻碍高吸水性聚合物在干旱地区大面积应用的一个关键性问题。目前保水剂按原料来源主要分为淀粉类、纤维素类和丙烯酸类等三大类。但这三类保水剂用于农林业方面都存在不足。淀粉类保水剂和聚丙烯酸类保水剂吸水率较高，但抗盐碱性能差；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。改进其耐盐性的一般方法是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，研制低成本、耐盐碱的农林业用保水剂，对于扩大保水剂在干旱地区大面积应用和恢复生态环境的具有重大的生态效益和经济效益。

针对以上问题，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。为了制备较高凝胶强度、吸水率、吸盐水率以及低成本的新型复合保水材料，我们以酸化的凹凸棒土作为无机原料与部分中和的丙烯酸接枝共聚合成了交联的聚丙烯酸/凹凸棒复合吸水材料(中国专利03120346.9)。为了进一步提高复合吸水材料的耐盐性，

发明内容

为了进一步提高吸水材料的耐盐性，本发明提供一种耐盐碱保水剂及其制备方法。

本发明通过以下措施来实现：

在本发明中我们选用了抗盐性较好的丙烯酰胺单体与部分中和的丙烯酸以及酸化的凹凸棒接枝共聚合成了新型的聚(丙烯酸-丙烯酰胺)/凹凸棒复合吸水材料。

采用廉价的凹凸棒土以及丙烯酸、丙烯酰胺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。

一种耐盐碱保水剂，其特征在于保水剂的原料的重量份数组成为：丙烯酸100份，丙烯酰胺10-80份，凹凸棒土20-60份，引发剂0.05-1.0份，交联剂0.05-1.0份。

所述的交联剂是可以选用甘油或者N，N′亚甲基双丙烯酰胺。

所述的引发剂可以是硝酸铈铵、过硫酸铵或者过硫酸钾。

一种耐盐碱保水剂的制备方法，其特征在于保水剂的原料的重量份数组成为：丙烯酸100份，丙烯酰胺10-80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20％-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，采用硫酸或者盐酸；丙烯酸中和过程，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：耐盐碱保水剂具有较高的吸水和盐水率，它的干物吸收蒸馏水的质量倍数为500-1000，尤其是盐水率进一步得到提高，吸收0.9％NaCl溶液的质量倍数最低为100倍，最高可以达到155倍。我们使用了廉价的凹凸棒土，使复合保水剂的成本大大降低。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。可在西部高盐碱土壤的农、林业以及其它领域得到应用。

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浓盐酸浸泡24小时，120℃烘至恒重，粉碎后备用。将2克凹凸棒土置于烧杯中，加入10mL蒸馏水，剧烈搅拌30分钟。称取丙烯酸4.2克以及丙烯酰胺2.13克，加入15mL蒸馏水，搅拌，滴加5M的氢氧化钠4mL。在氮气保护下，将已搅拌成悬浮液的凹凸棒液滴加入丙烯酸和丙烯酰胺的混合溶液中，再加入交联剂0.0143克，搅拌30分钟后加入引发剂0.0713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。

本实施例中的产品每克吸蒸馏水1414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浓盐酸浸泡24小时，120℃烘至恒重，粉碎后备用。将1.44克凹凸棒土置于烧杯中，加入20mL蒸馏水，剧烈搅拌30分钟。称取丙烯酸8.4克以及丙烯酰胺4.26克，加入40mL蒸馏水，搅拌，滴加5摩尔的氢氧化钠8mL。在氮气保护下，将已搅拌成悬浮液的凹凸棒液滴加入丙烯酸和丙烯酰胺的混合溶液中，再加入交联剂0.0286克，搅拌30分钟后加入引发剂0.1426克。升温至90℃，保持3-5小时。将产物在70℃下烘至恒重，粉碎，过40目网筛。

本实施例中的产品每克吸蒸馏水1247克，吸0.9％NaCl溶液105克，色泽为淡黄色。

实施例3

将天然的凹凸棒土用浓盐酸浸泡24小时，120℃烘至恒重，粉碎后备用。将0.64克凹凸棒土置于烧杯中，加入10mL蒸馏水，剧烈搅拌30分钟。称取丙烯酸4.2克以及丙烯酰胺1.42克，加入15mL蒸馏水，搅拌，滴加5摩尔的氢氧化钠4mL。在氮气保护下，将已搅拌成悬浮液的凹凸棒液滴加入丙烯酸和丙烯酰胺的混合溶液中，再加入交联剂0.0127克，搅拌30分钟后加入引发剂0.0633克。升温至80℃，保持3-5小时。将产物在70℃下烘至恒重，粉碎，过40目网筛。

本实施例中的产品每克吸蒸馏水1098克，吸0.9％NaCl溶液100克，色泽为淡黄色。

实施例4

将天然的凹凸棒土用浓盐酸浸泡24小时，120℃烘至恒重，粉碎后备用。将16克凹凸棒土置于烧杯中，加入120mL蒸馏水，剧烈搅拌30分钟。称取丙烯酸42克以及丙烯酰胺22克，加入100mL蒸馏水，搅拌，滴加5摩尔的氢氧化钠40mL。在氮气保护下，将已搅拌成悬浮液的凹凸棒液滴加入丙烯酸和丙烯酰胺的混合溶液中，再加入交联剂0.1610克，搅拌30分钟后加入引发剂0.803克。升温至90℃，保持3-5小时。将产物在70℃下烘至恒重，粉碎，过40目网筛。

本实施例中的产品每克吸蒸馏水862克，吸0.9％NaCl溶液155克，色泽为淡黄色。

Claims

1、一种耐盐碱保水剂，其特征在于保水剂的原料的重量份数组成为：丙烯酸100份，丙烯酰胺10-80份，凹凸棒土20-60份，引发剂0.05-1.0份，交联剂0.05-1.0份；其中交联剂选用甘油或者N，N′亚甲基双丙烯酰胺；引发剂选用硝酸铈铵、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，其特征在于保水剂原料的重量份数组成为：丙烯酸100份，丙烯酰胺10-80份，凹凸棒土20-60份，引发剂0.05-1.0份，交联剂0.05％-1.0份；该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20％-80％，然后加入交联剂和引发剂，升温至60-90℃反应3-5小时，经洗涤、干燥、粉碎后得反应产物。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于凹凸棒土的粒径为0.05mm以下。

4、如权利要求2所述的方法，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所述的方法，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。