CN1633400B - 具有海绵结构的含有固体的吸水性阴离子聚合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及粉碎的矿物质，优选细碎的火成岩，它们被包在具有类似海绵状结构并且形成水凝胶的交联聚合物中，并且涉及其制备方法和应用。吸水性的可形成水凝胶的聚合物作为超吸收剂用于卫生领域是完全已知的。但是，迄今，由于不能对植物提供营养，其在农业领域的应用受到限制。另外，当土壤湿润时，它们有膨胀的倾向。利用束缚在交联的可形成水凝胶的类似海绵状结构的聚合物中的细粉矿物质，优选和/或主要是火成岩并且利用碱金属硅酸盐可以制备具有口袋性能的表土层状的吸水性固态物质。本发明提供了两种制备酸性及中性至弱碱性产品的方法。优选使用新产品改进土壤。它们还可随后填充入矿物质以及有机和/或合成的固态物质，并通过去除水分将口袋封闭。这种可变性使该产品可具有其它应用，例如用作畜圈的草垫、超细微粒的载体材料以及杀菌剂、杀真菌剂和农药的储存材料。

Description

具有海绵结构的含有固体的吸水性阴离子聚合物及其制备方法和应用
本发明的主题是一种颗粒状、土块状、吸水性和水膨胀性固体物质，它含有作为植物营养物质、辅助材料和不参与作用物的粉碎矿物质，优选和/或主要是以磨细的火成岩作为植物营养物质，并视需要添加其它的固态和/或液态添加剂，其特征是，以干物质计矿物质的含量至少为30重量％，并且这些矿物质被包在形成海绵状的交联聚合物之中，后者吸收水和水性液体而形成水凝胶，此外还含有水溶性碱金属硅酸盐。此外，还介绍了两种制备不同中和度产品的简便制备方法和可能用途。
根据本发明的产品在制备方式和组成上不同于常规材料。所述产品颗粒外观具有类似于土壤的颜色并且在不干燥或土壤湿润条件下类似于腐殖土。在水性液体中膨胀过程中，由于孔体积增加而出现了可引起超过聚合物部分吸收能力的液体吸收的抽吸作用。
形成吸收水和吸收水性液体的水凝胶的聚合物以前已经常描述。其制备是通过使用单烯键不饱和、水溶性碳酸(如丙烯酸)及其衍生物实现的，多数经过用碱对酸性基团进行部分中和，同时使用一种或多种分子中含有至少两个烯属不饱和基团的交联剂。聚合在水溶液中进行，或者根据如在US 4,286,082，DE-PS 27 06 135，US 4,340,706，DE-PS 28 40 010中所述的反相悬浮或乳液聚合方法进行。
下列方法向接枝聚合物的制备方法提供了其它可能性，例如通过使用改性淀粉和纤维素(DE-OS 26 12 846)或聚乙烯醇(DE-PS 40 20780)并随后通过对聚合物颗粒进行表面后交联处理对聚合物凝胶或粉末状树脂进行后处理(如DE-PS 40 20 780 C1所述)。
下列化合物作为共聚单体使用：水溶性单烯键不饱和单体如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-烷基化(甲基)丙烯酰胺、N-二烷基氨基烷基化(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺和N-乙烯基酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺和N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基甲酰胺、乙烯基吡咯烷酮以及(甲基)丙烯酸羟基烷基酯，例如丙烯酸羟乙酯，及聚乙二醇单烯丙基醚和聚乙二醇烯丙基醚的(甲基)丙烯酸酯。
根据EP 205 674 A1描述还有一个有利制备方法，是在0-100℃，优选5-40℃下使未预中和的水性单体溶液发生自由基聚合，并随后在充分聚合和破碎所生成的水凝胶后才在强制混合器中用碱金属氢氧化物溶液调至所期望的中和度。
通过不同方法获得的所有这些聚合物广泛地通称为“超吸收剂”。
这些超吸收剂的优选应用领域为保健和卫生应用领域。当今已将这些超吸收剂尤其用于失禁用品、婴儿尿布和棉塞之中。显然这需要具有皮肤中性和快速而又完全吸收分泌物的能力。所以将这些水凝胶中和至50-80mol％范围(以聚合物中酸性基团计)。通过在后交联剂存在下对干燥并破碎的聚合物微粒进行加热处理可以获得分泌物吸收的自发性(DE-PS 40 20 780 C1)。
显而易见，为保健领域制备的可形成水凝胶的聚合物也可作为水份储存器用于植物学领域。不过移用于植物学领域则要求有所不同。
为了获得植物的良好生长，必须考虑结合了超吸收剂的土壤的整体结构。土壤气候和土壤的毛细管作用等特征具有重要意义。植物所需要的矿物质和营养物的供应应适当考虑和整体考虑。此外要强调的是这些聚合物对碱性土壤和紫外光是非常敏感的。如文献号为10114169.6的德国专利申请公开中所述，最后提到的这种聚合物的这些性能缺陷可以通过加入碱金属硅酸盐基本上得以克服。因此，现在的新任务是，借助于含聚合物和固体物、同时又是植物最佳营养源的材料将土壤结构和土壤气候改良成满足植物生长所需要的各种重要条件。
由于本产品的多孔性使得土壤的毛细管作用得到改善，而同时磨细矿物质的存在又对土壤质量产生正面影响。此外，高的矿物质含量使这种超吸收剂被充满，这样一来在土壤较湿的情况下也不发生膨胀。
为了达到所需产品性能可在很宽范围内改变束缚在聚合物中的矿物质的类型和用量，但是粉碎的火成岩作为植物的矿物营养物优选存在于整个产品中和/或在整个产品中占主导地位。根据其计算的SiO2含量，该火成岩分成两类。第一类，在此称作“A”和“碱性的”类，SiO2含量小于50重量％，第二类，在此称作“B”和“酸性的”类，SiO2含量为50重量％以上。由于制造产品大多应该是中性的，所以优选使用A类的碱性火成岩。这样做不仅仅是因为由此可以节省碱。当制造产品将用于处理碱性水溶液和/或氨水或者有机物质(例如粪水)细菌分解中出现的物质时，B类酸性火成岩是适宜的。
由于火成岩中的无机成分特别是痕量元素与颗粒尺寸一起影响聚合过程，由此影响所制产品的海绵状结构，因此有必要根据实验弄清存在的火成岩粉的影响。因为这种火成岩粉同时是植物的矿物营养源，所以应这样选择研磨度，即火成岩颗粒尺寸应该小于200μm，优选小于100μm。
下述清单中列出的相对火成岩而言是次要的并且是附加的其它固体矿物质以不同方式在生产过程和应用中发生作用。其添加不是强制的。
按其功能可将可另外使用的矿物质细分为下述的三种：
a)对酸敏感的辅助物质，作为钝化单体溶液的二氧化碳供体，例如白垩、粗面凝灰岩、白云石和菱镁矿。
b)固体物质，作为增稠剂、海绵稳定剂、阳离子捕捉剂、聚合抑制剂和溶胀加速剂：吸水性粘土如膨润土。
c)不参与作用物和填料：矿物质作为表土层天然成分，如长石和石英砂。
通常在开始聚合前要从单体溶液中尽可能除去氧。多数情况是通过较长时间引入氮实现的。已经发现含有碳酸盐的矿物质在现有条件下产生足以进行聚合并得到所需海绵结构的二氧化碳。若不用这些矿物质，一种替代方法是可以引入二氧化碳或使用苏打水。
b)类矿物质如膨润土具有本身可吸收少量液体(并且从而吸收单体溶液)和作为阳离子捕捉剂的性能。因此它们对海绵的强度和溶胀有贡献。但也必须注意它们对聚合具有抑制作用。其颗粒尺寸应该为0.1-8.0mm，优选为0.3-5.0mm。
尽管c)类矿物质对产品制造没有特殊作用，但还是要列出它们。它们必须算作产品的固态矿物质成分并且影响其重量。因此它们在这不可或缺。对这些不参与作用物没有特别要求，但其颗粒尺寸应类似于b)类的。
以干燥物质计，本发明产品的固态物质成分至少占30重量％。“A”类和“B”类的火成岩及a)类，b)类和c)类的固态矿物质都属于固态物质成分。
按照化学成分，制备整个产品所必需的其余物质分为中和试剂和碱金属硅酸盐，以及视需要还按含K-，N-，P-和Si-的肥料划分。
已知对含固体物质、含碱单体溶液进行聚合过程中，预先均匀分布的固体物质可在聚合开始时发生絮凝，从而严重破坏海绵结构的形成。出于这个原因也寻找了实施起来尽可能简便，并且不再使固体物质发生絮凝和结块的聚合方法。这一任务经使用符合各自中和愿望的不同方法得以完成。
制备方法I：
预先置入矿物质和未经聚合的水溶性组分作为含有碱金属碳酸盐和/或二氧化碳的含水悬浮液，其中可另外包含起氧化作用的催化剂以避免结块。然后加入水溶性含有烯属不饱和酸性基团的单体以及交联剂和任选的共聚单体，此间释放出二氧化碳和发泡。发泡结束后进行聚合。然后可以将产品破碎。
如果打算用该产品吸收或处理碱性液体和/或氨水，或者如果碱性火成岩和a)类固体物质的添加量足以达到植物而言可耐受的pH值范围，则不必进行进一步处理。否则可以通过碱土金属和/或碱金属氢氧化物或者通过与白垩或白云石混合来中和剩余的酸。
作为制备中性或碱性pH值产品的另一方法，该法使用了可选择的碱量，其过程与制备方法I相似：
制备方法II：
预先置入矿物质和未经聚合的组分作为含有下面量的酸中和的碱性物质如碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐和碱金属硅酸盐的含水悬浮液，其中碱的量最多为中和40mol％烯属不饱和酸，以及任意含在亲水和/或多孔固体物质中的另一量。为了避免该任一量的碱与单体溶液中的酸性基团过早反应，将其表面另外用蜡包封。这样一来中和作用就会在聚合前和聚合过程中及时得到延缓，尽管产品中含有达到60～80mol％中和度所需的碱量，而海绵结构的形成却不受破坏。其它处理方式如制备方法I中所述。
以这种方式可按照愿望获得具有稳定海绵结构的所需酸性至中性或弱碱性产品，在pH为中性状态下该产品能像超吸收剂一样吸收大量水份。吸收水量被分配到孔隙和凝胶容量中。与土壤混合视降水量或水供量，使土壤进行呼吸，产品中的矿物质营养含量的存在使得土壤的质量得以改善和土壤气候变得健康。
在制造并破碎产品后，许多开孔和小口袋提供了插入其它各种颗粒尺寸和散重的固体物质的机会，而不必担心储存或运输困难。这些固体物质可以是火成岩和/或a)类至c)类的代表物，也可以是天然或合成来源的有机物质，在此称作“N”类(非矿物质)。这类物质为破碎形式的，例如海藻、韧皮、褐煤、大麻、木材、蓖麻粗粉、硬煤、稻草、泥煤和水不溶性及水溶胀性聚合物产品。由于可事后插入各种填料，这就打开了之后还要阐述的与农业无关领域的应用之门。通过改变产品中的水含量可以打开和关闭口袋。
如上所述，超吸收剂是以单烯键不饱和碳酸的均聚物和共聚物为基础的吸水聚合物。后者可用其它含烯属不饱和酸性基团的单体加以补充。详细例举如下：丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、巴豆酸、山梨酸、马来酸、富马酸、衣康酸、乙烯基磺酸以及丙烯酰胺基-和甲基丙烯酰胺基-烷基磺酸如2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-甲基丙烯酰基氧乙磺酸、4-乙烯基苯磺酸、烯丙基磺酸、乙烯基甲苯磺酸、乙烯基膦酸和乙烯基苯膦酸。
上述名单中所列物质适合作为水溶性可共聚烯属不饱和单体，因此不必重复。以单体混合物中可聚合组分计，共聚单体含量能够最多占50重量％。以单体混合物中可聚合物质计，单体混合物又可含最高可达30重量％的水溶性聚合物。作为水溶性聚合物可提及：上述单体的均聚物和共聚物、部分皂化的聚乙酸乙烯基酯、聚乙烯醇、淀粉、淀粉衍生物、接枝聚合淀粉、纤维素和纤维素衍生物如羧甲基纤维素、羟基甲基纤维素和半乳甘露聚糖(Galktomannose)及其氧烷基化衍生物。
水性单体溶液包含至少一种含量占可聚合单体总量0.01-5.0重量％，优选0.1-2.0重量％的交联剂。交联剂可以是所有含有至少两个烯属不饱和基团或至少一个烯属不饱和基团，和含有至少另一个可与酸性基团反应的官能团的物质。代表性物质为亚甲基二丙烯酰胺，丙烯酸，甲基丙烯酸，衣康酸和马来酸与多元醇如丁二醇、己二醇、聚乙二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘油和聚乙二醇的单酯、二酯和聚酯、以及由此产生的烷氧基化同系物，还有这些酸与烯丙醇的酯及其烷氧基化同系物。进一步可提及的为：二烯丙基丙烯酰胺、邻苯二甲酸二烯丙基酯、柠檬酸三烯丙基酯、三-单烯丙基-聚乙二醇醚-柠檬酸酯及二和多元醇如其乙氧基化物的烯丙基醚。最后一类的代表性物质为甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇及其乙氧基化物的聚烯丙基醚，还有四烯丙基氧乙烷和聚缩水甘油基烯丙基醚如乙二醇二环氧甘油醚和甘油缩水甘油醚。最后还应该提及的是含有至少两个烯属不饱和取代基的胺及其盐：它们是二和三烯丙基胺及氯化四烯丙基铵。
自由基聚合是由下列通常的氧化还原体系引发的：过氧化物和偶氮化物如过氧化一硫酸钾、过氧化二硫酸钾、叔丁基过氧化氢、2，2’，-偶氮双(2-亚甲基丙酰脒)-二盐酸盐和过氧化氢与一种或多种还原剂如亚硫酸钾、甲脒亚磺酸钾和抗坏血酸共同引发的。通常首先引入氧化剂。在进行聚合时优选用光催化作用和敏化剂进行引发。
制备后得到块状产品，因此用于其它用途前必须破碎。通常第一步是将其切碎，这样即形成片、垫或较小的块。垫状物则可进一步切碎或冲压，由此可以得到不同形式。这样就可制成小方条状物，当将它们置于植物的营养范围时即可向植物根部追加生长所需要的矿物质和肥料。也可以立即使用碎肉机，这样能直接生产土壤状的碎屑。这种碎屑在外观和性质方面特别适应腐植质。刚生产出来时这种碎屑具有一定粘度，可以利用这个性能通过简单地共压将这种碎屑挤压成各种形状和结构。
该产品非常适用于植物的萌芽、生长和培育，因此当将该产品与不良土壤混合在一起时并暴露在恶劣天气下，可以期望得到良好的结果。另外该产品允许进行经济灌溉，因此特别有助于少雨种植区。可以单独利用本发明产品培育植物。一个特殊的应用形式是在植物容器内的应用，这种容器通过毛细管棒与储水槽相连接，海绵产品从其中吸取水，植物根部再从海绵产品中吸取水。
带有小孔和口袋的碎屑非常适合作各种不同固体的载体。在众多可能的组合中在这里特别要提到的是随后用蓖麻粗粉进行混合。蓖麻粗粉是在榨蓖麻油时获得的并且属于固体肥料类。
另一个可能性是非肥料产品与木粉或锯屑的组合，然后将其干燥。这可用作饲养动物用的“草垫”。
有趣的是还可以随后用最细的、通常是粉尘状的合成聚合物颗粒填充碎屑，纯粹形式的聚合物颗粒应用通常是非常困难的。由于新鲜碎屑的粘着作用，所以织物和纤维网(Vliese)，很容易装上这种碎屑，并且凡是吸水性产品被束缚和/或被固定受欢迎之处均可用之。在这方面有坡地绿化、货物运输用的填片和棺木衬垫。
若将含有碎屑的织物和纤维网再装上能膨胀的天然物质和塑料，则可用于潮湿地区种植如种稻，并且还可放在适当的装置中用于杀虫。
这些实例显示，由于具有非凡的性能及口袋结构，本发明产品可以同时作为各种固体和液体产品的协同载体及载体材料。它们不仅仅是水份储存器和营养源。
另外，权利要求中列举的内容也是对本发明的描述。
实施例
使用了下列固体：
a)Eifellava：Eifelgold-Urgesteinsmehl，LAVA-UNIONGmbH公司，D-53489Sinzig，
b)粗面凝灰岩：
Figure G028164563D00071
-Zementwerk GmbH公司，D-86665Harburg，
c)膨润土：Smektonit Agrarbentonit 0/8，MARX BergbauGmbH&Co公司.D-5431Ruppach-Goldhausen.
化学试剂由Merck Eurolab GmbH公司，D-44866 Bochum提供。
Wako V-50由Wako Chemicals GmbH公司，Neues获得。
硅酸钾(Kaliwasserglas，28-30°Bé型)由Baerle & Co公司，D-76593 Gernsbach/Rhein获得。
实施例1：
将40.0g磨细的Eifellava、15.0g磨细的粗面凝灰岩和15.0g中等粗细研磨的膨润土在加入到40.0g软化苏打水中均匀搅拌。然后在搅拌下分批加入由15.0g丙烯酰胺、35.0g丙烯酸、160mg 1，4-丁二醇二丙烯酸酯和30.0g软化水组成的单体溶液，这样可以控制发泡。发泡结束后，通过按所列顺序加入下列催化剂来引发聚合：1mlWako-V 50水溶液(1.0重量％)、2ml过二硫酸钠水溶液(1.0重量％)、1ml抗坏血酸水溶液(0.2重量％)和1ml亚硫酸氢钾水溶液(1.25重量％)。聚合后生成的聚合物块破碎后吸收的水很有限，因为聚合物的酸性基团尚未被中和。而氨水却很快被吸收，且膨胀能力良好。当将剁碎后得到的碎屑放入含有15.0g氢氧化钾和3.0g硅酸钾的自来水(20°dH)中时，24小时后重量增加到约30倍。
实施例2：
将40.0g磨细的Eifellava、15.0g磨细的粗面凝灰岩和15.0g中等粗细研磨的膨胀润土加入到70.0g软化苏打水中均匀搅拌。然后在搅拌下分批加入5g硅酸钾和由50.0g丙烯酸及160mg 1，4-丁二醇二丙烯酸酯组成的单体溶液，这样可以控制发泡。发泡消退后，以类似于实施例1的方式引发聚合。当将剁碎后得到的碎屑放入含有21.5g氢氧化钾的自来水(20°dH)中时，近24小时后重量增加到近40倍。
实施例3：
将20.0g磨细的Eifellava和5.0g中等粗细研磨的膨润土加入到70.0g软苏打水中均匀搅拌。然后在搅拌下分批加入5g硅酸钾和由50.0g丙烯酸及160mg 1，4-丁二醇二丙烯酸酯组成的单体溶液，这样可以控制发泡。发泡消退后，以类似于实施例1的方式引发聚合。当将剁碎后得到的碎屑放入含有21.5g氢氧化钾的自来水(20°dH)中时，24小时后重量增加到近60倍。
实施例4：
将115g磨细的Eifellava、15.0g磨细的粗面凝灰岩和20.0g中等粗细研磨的膨润土加入到含有12.0g硅酸钾、14g氢氧化钾(100％)、2.0g脲和1.5g磷酸(50％)的64.0g软苏打水中均匀搅拌。然后加入2ml过二硫酸钠水溶液(1.0重量％)。随后在持续搅拌下加入由50.0g丙烯酸及0.2g 1，4-丁二醇二丙烯酸酯。泡沫消退后，以类似于实施例1的方式引发聚合。当将剁碎后得到的碎屑放入自来水(20°dH)中时，24小时后重量增加到其初始重量的近20倍。
实施例5：
将100g磨细的Eifellava、15.0g磨细的粗面凝灰岩和40.0g中等粗细研磨的膨润土/膨胀粘土混合物(1∶1)，另外含有10.0g 50重量％氢氧化钾溶液和12.0g用蜡胶囊包裹的硅酸钾加入到含有2.0g脲、1.5g磷酸(40％)和14.0g氢氧化钾(100％)的64.0g软化苏打水中均匀搅拌。然后加入2ml过二硫酸钠水溶液(1.0重量％)。随后在持续搅拌下加入50.0g丙烯酸及0.2g丁二醇二丙烯酸酯。泡沫消退后，以类似于实施例1的方式引发聚合。当将剁碎后得到的碎屑放入自来水(20°dH)中存放24小时后重量增加到原重的近28倍。
实施例6：
将100克来自类似实施例4的配料剁碎，在制备后使该碎屑与15.0g碳酸钙混合，部分干燥。将这种混合产物用作植物底层土，并为大麦种子创造了十分良好的生长条件。
实施例7：
将100克来自类似实施例4的配料剁碎，在制备后使该碎屑与100g锯屑混合，部分干燥。将这种混合产物用作畜圈草垫。
实施例8：
将100克来自类似实施例4的配料剁碎，在制备后使该碎屑与100g蓖麻粗粉混合，部分干燥。将这种产物用作花盒中植物的底层土。

Claims (34)

1.一种颗粒状、土块状、吸水性和水膨胀性固体物质，它含有作为植物营养物质、辅助材料和不参与作用物的粉碎矿物质，任选添加的其它的固态和/或液态添加剂，
其特征是：
以干物质计，所述粉碎矿物质的含量至少为30重量％，并且这些矿物质被包在一种形成海绵状的交联聚合物之中，后者能吸收水和水性液体而形成水凝胶，此外还含有水溶性碱金属硅酸盐；
其中所含的聚合物由下列物质形成：
a)55-99重量％至少一种含水溶性、烯属不饱和酸基团的单体，
b)0-40重量％至少一种水溶性、烯属不饱和的、可与a)的单体聚合的共聚单体，
c)0.01-5.0重量％至少一种交联剂，和
d)0-30重量％水溶性聚合物。
2.根据权利要求1的固体物质，其特征在于，以磨细的火成岩作为植物营养物质或主要是以磨细的火成岩作为植物营养物质。
3.根据权利要求1的产品，其特征在于，其中的矿物质是下列种类：
植物营养素：
A类：碱性火成岩，含有算术上少于50重量％的SiO2，
B类：酸性火成岩，含有算术上50重量％以上的SiO2；
辅助材料：
a)通过与含酸基团单体反应产生二氧化碳而生成的并用来排出来自单体溶液的氧所使用的矿物质：白垩、白云石、粗面凝灰岩和菱镁矿的反应产物，
b)作为增稠剂、海绵稳定剂、阳离子捕捉剂、聚合抑制剂和溶胀促进剂的矿物质：吸水性粘土；
不参与作用物：
c)矿物质；
其它固态物质(N)：天然和合成有机产物。
4.根据权利要求3的固体物质，其中所述吸水性粘土是膨润土。
5.根据权利要求3的固体物质，其中所述c)矿物质选自长石和石英砂。
6.根据权利要求3的固体物质，其中所述天然和合成有机产物选自海藻、韧皮、褐煤、大麻、木材、蓖麻粗粉、硬煤、稻草、泥煤和/或水不溶性和水膨胀性聚合物。
7.根据权利要求1的固体物质，其特征在于，其中水溶性碱金属硅酸盐含有硅酸钾，是通过石英砂的碱熔化形成的。
8.根据权利要求1的固体物质，其特征在于，其中另外包含至少一种固态或液态的出自含K-，N-，P-和Si-的肥料的一组中的代表。
9.根据权利要求1的固体物质，其特征在于，其中所述a)的单体选自以下的至少一种：
丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、巴豆酸、山梨酸、马来酸、富马酸、衣康酸、乙烯基磺酸以及丙烯酰胺基-和甲基丙烯酰胺基-烷基-磺酸、乙烯基膦酸和乙烯基苯膦酸。
10.根据权利要求1的固体物质，其中所述a)的单体选自以下的至少一种：
2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-甲基丙烯酰基氧乙磺酸、4-乙烯基苯磺酸、烯丙基磺酸和乙烯基甲苯磺酸。
11.根据权利要求9的固体物质，其中所述单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸和/或马来酸。
12.根据权利要求1的固体物质，其特征在于，其中水溶性、烯属不饱和共聚单体选自以下的至少一种：
丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-烷基化(甲基)丙烯酰胺、N-二烷基氨基烷基化(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺和N-乙烯基酰胺以及羟基亚烷基(甲基)丙烯酸酯。
13.根据权利要求1的固体物质，其中所述共聚单体选自N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺和N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基甲酰胺及乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。
14.根据权利要求1的固体物质，其中所述共聚单体选自：
丙烯酸羟乙酯和聚乙二醇单烯丙基醚和聚乙二醇烯丙基醚的(甲基)丙烯酸酯中的至少一种。
15.根据权利要求1的固体物质，其特征在于，其中可聚合的含水溶性烯属不饱和酸性基团的单体为钾盐。
16.根据权利要求1的固体物质，其特征在于，其中所述矿物质为Lava、Tuff和/或Diabas，其颗粒尺寸小于200μm。
17.根据权利要求16的固体物质，其中所述颗粒尺寸小于100μm。
18.制造根据权利要求1-17之一的颗粒状、土块状、吸水性和水膨胀性固体物质的方法，其特征在于，
将中度粉碎至细粉碎的权利要求1-6之一所提及的矿物质与不可聚合组分做成含碱土金属碳酸盐，碱金属碳酸盐和/或二氧化碳的水淤桨，任选另外包含氧化催化剂以避免结块，
其后将至少一种含水溶性、烯属不饱和酸性基团的单体和交联剂以及任选另外的共聚单体加入到淤桨中，和淤桨发生反应，其中释放出二氧化碳；在发泡结束后进行聚合，并且最后将得到的聚合物块切碎，并用切碎机或碎肉机切成碎屑。
19.根据权利要求18的制造固体物质的方法，其特征在于，其中淤桨包含用于中和酸的碱土金属和碱金属物质，以其用量不超过中和40mol％的烯属不饱和酸所需的量，并且任选另外一定量含于亲水和/或多孔的表面包着的固态物质中。
20.根据权利要求19的制造固体物质的方法，其特征在于，其中所述碱金属物质选自碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐和碱金属硅酸盐。
21.根据权利要求1-17之一的固体物质的应用，对于吸收碱性水溶液和/或氨水以及处理作为有机材料在细菌分解过程中产生的物质而言，中和度为1-40mol％。
22.根据权利要求21的应用，其中所述有机材料为粪水。
23.根据权利要求1-17之一的固体物质用于储水和供应养分的应用，用于植物的生长、萌芽和培育，或者不再加其它物质混合作为植物的底层土，或者混合于土壤作为改良土壤和土壤气候的土壤添加剂。
24.根据权利要求1-17之一的固体物质作为固态和液态肥料载体的应用。
25.根据权利要求1-17之一的固体物质包埋在天然和/或合成扁平纤维结构中用于坡地绿化的应用。
26.根据权利要求1-17之一的固体物质用于屋顶绿化的应用。
27.根据权利要求1-17之一的固体物质，与能膨胀的天然物质和塑料一起包埋在天然和/或合成扁平纤维结构中，用于在潮湿地区，栽植植物的应用。
28.根据权利要求25或27的应用，所述天然和/或合成扁平纤维结构为垫子或纤维网。
29.根据权利要求27的应用，所述植物为水稻。
30.根据权利要求27的应用，所述潮湿地区为完全或部分淹没的地表。
31.根据权利要求1-17之一的固体物质作为杀虫剂、农药、杀菌剂和杀真菌剂载体的应用。
32.根据权利要求1-17之一的固体物质作为产尘性、细至极细粒矿物质性、生物天然和/或合成固态颗粒的载体的应用。
33.根据权利要求1-17之一的固体物质作为研磨成粉的聚合产物的筛下颗粒部分的载体的应用。
34.根据权利要求1-17之一用于制造粉尘过滤器的产品的应用。
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