CN1772776B

CN1772776B - 水晶泥及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN1772776B
Application number: CN2004100521842A
Authority: CN
Inventors: 崔英德; 姚育忠; 廖列文; 尹国强; 贾振宇; 黎新明; 邓志城; 吴洁鹏; 康正
Original assignee: ZHUHAI DEMI CHEMICAL CO Ltd; ZHONGKAI AGRICULTURAL TECHNOLOGY COLLEGE
Current assignee: ZHUHAI DEMI CHEMICAL CO Ltd; ZHONGKAI AGRICULTURAL TECHNOLOGY COLLEGE; Zhongkai University of Agriculture and Engineering
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2024-11-10
Also published as: CN1772776A

Abstract

本发明涉及一种水晶泥及其制备方法和用途。所述之水晶泥由氢氧化钠部分中和的丙烯酸、丙烯酰胺、交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺溶解在水中，加入氧化剂及还原剂，在低温或常温下反应生成的水晶凝胶状物质，外观为无色透明、彩色透明或者彩色半透明，吸水饱和后的含水量为96.0～99.5％，其完全干燥状态下吸收蒸馏水的能力为自身质量的24～200倍，适用于插花、花卉无土栽培、园艺产品等领域，具有较高的观赏性。所述之水晶泥的制备方法，其特征在于反应混合液由A、B两组分或者单独由A组分组成，其中A组分包含反应单体，B组分为着色剂；采用氢氧化钠水溶液为中和剂，并预先将丙烯酸配制为水溶液，降低生产成本；采用盘式聚合，反应时间较短，10～30分钟即可完成反应。

Description

水晶泥及其制备方法和用途

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，特别涉及一种无色或彩色水晶泥及其制备方法和用途。

背景技术：

目前，高吸水性树脂普遍存在凝胶强度低、色彩单一等缺点，限制了高吸水性树脂在花卉无土栽培、插花、观赏园艺等领域的应应。并且，根据目前的生产技术，高吸水性树脂的聚合反应时间很长或者反应物料需要加热到较高温度。如中国发明专利申请92108081.6提出一种育花水晶土，但色彩为单一的无色透明产品，并且反应物料需要加热到50～90℃以上；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60～100℃以上。

发明内容：

本发明的第一个目标，是提供一种水晶泥，所述之水晶泥具有保水性好、凝胶强度高、外观为无色透明、彩色透明或者彩色半透明等优点，具有较高的观赏价值，适用于花卉无土栽培、插花、观赏园艺等领域。

本发明的第二个目标，是提供一种水晶泥的制备方法，使所述之水晶泥能够在低温、常温或者加热条件下制备，反应时间缩短至10～30分钟，并且延长反应时间对本发明所述之产品的性能无实质性影响，降低所述之水晶泥的生产成本。

本发明的上述目的是采用如下技术方案予以实现的：

一种水晶泥，其特征在于所述之水晶泥由氢氧化钠部分中和的丙烯酸、丙烯酰胺、交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺溶解在水中，加入氧化剂及还原剂，在低温或常温下反应生成的水晶凝胶状物质，外观为无色透明、彩色透明或者彩色半透明，吸水饱和后的含水量为96.0～995％，其完全干燥状态下吸收蒸馏水的能力为自身质量的24～200倍，适用于花卉无土栽培、插花、园艺产品等领域，具有较高的观赏性。

根据本发明，制备水晶泥过程中丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为1～2∶3～4，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺为反应单体丙烯酸与丙烯酰胺总质量的0.11～0.17％。

根据本发明，反应混合液由组分A和组分B组成，其中组分A与组分B的质量比为8～170∶1；或者单独由组分A组成。组分A中含有水、氢氧化钠部分中和的丙烯酸、丙烯酰胺以及N，N’-亚甲基双丙烯酰胺。氢氧化钠部分中和的丙烯酸采用如下方法得到：将丙烯酸配置为60～70％的水溶液，用25～35％的氢氧化钠水溶液中和，其中丙烯酸与氢氧化钠的质量比为2.0～2.5∶1。N，N’-亚甲基双丙烯酰胺及丙烯酰胺的剂量分别为反应单体丙烯酸与丙烯酰胺总质量的0.11～0.17％以及60～80％；B组分可从无机颜料或者有机颜料中选择，适宜的颜料种类可以举出如下例子：中铬黄、钼铬红、酞菁蓝、钛钴绿、铁锰黑等，也可以是混合颜料。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0.03～0.06％，可以直接加入反应混合液中，也可以分别配制为3～35％的水溶液再加入反应混合液中；聚合反应的时候，反应混合液在反应盘中的厚度为0.1～1.8厘米。本发明所述之无色或彩色水晶泥的制备工艺包括反应混合液的配制、聚合反应、凝胶后处理等步骤。在反应混合液的配制步骤，首先将丙烯酸配置为60～70％的水溶液，再用25～35％的氢氧化钠水溶液中和，其中丙烯酸与氢氧化钠的质量比为2.0～2.5∶1，然后分别加入交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺以及丙烯酰胺，剂量分别为反应单体丙烯酸与丙烯酰胺总质量的0.11～0.17％以及60～80％，搅拌溶解后，再加入上述混合物总体积25～35％的水，搅拌均匀，得到组分A；此时，组分A可以直接用作反应混合液，也可以与组分B混合后得到反应混合液；组分A与组分B混合得到反应混合液的时候，按照1∶8～170的质量比，将B组分添加到A组分中，搅拌均匀，得到反应混合液。在聚合反应步骤，先后向反应混合液中加入氧化剂过硫酸钾、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并搅拌均匀，倒入反应盘中进行反应，或者将氧化剂过硫酸钾、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分别配制为3～35％的水溶液，再加入反应混合液中搅拌均匀，倒入反应盘中进行反应，或者先将反应混合液倒入反应盘中，再按照上述方法加入氧化剂及还原剂进行反应。其中，氧化剂及还原剂的剂量均为反应单体丙烯酸及丙烯酰胺总质量的0.03～0.06％，反应盘中反应混合液的厚度为0.1～1.8厘米，在低温、常温或者加热条件下进行反应。在凝胶后处理步骤，可以直接将反应完成后的凝胶切粒包装，得到最终产品，也可以用凝胶破碎机将反应完成后的凝胶破碎，干燥，包装，得到最终产品。因此，本发明的技术核心之一，是反应混合液由A、B两种组分或者单独由A组分组成，其中A组分为反应单体，B组分为着色剂。如果需要无色透明的水晶泥，只需单独使用A组分作为反应混合液进行反应即可；如果需要彩色透明或者彩色半透明水晶泥，可按照1∶8～170的质量比，将B组分加入A组分中搅拌均匀，作为反应混合液进行反应即可。本发明的另外一个技术核心，是采用盘式聚合技术，通过控制反应盘中反应混合液的厚度，实现低温、常温或者加热条件下进行反应，反应时间为10～30分钟，并且延长反应时间对产品性能并无任何实质性影响。因此，在聚合反应步骤，是将反应混合液放入反应盘中，控制反应盘中反应混合液的厚度为0.1～1.8厘米，而复合引发剂中，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0.03～0.06％，并且可以直接使用，或者提前分别配制为3～35％的水溶液再使用。在凝胶后处理步骤，直接将反应完成后的凝胶切粒包装得到最终产品，或者用凝胶破碎机将反应完成后的凝胶破碎，干燥，包装，得到最终产品，均可采用现有技术，在此不再多述。

根据本发明，所述之水晶泥的制备方法，其特征在于：中和过程中，将丙烯酸配制为60～70％浓度的水溶液，用25～35％浓度的氢氧化钠水溶液预先中和。

根据本发明，所述之水晶泥的制备方法，其特征在于：氧化剂和还原剂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。

根据本发明，所述之水晶泥的制备方法，其特征在于：采用盘式聚合方式制备，聚合过程在敞开体系中进行，中无需氮气保护，反应时间为10～30分钟，反应混合液在反应盘中的厚度为0.1～1.8厘米。当然，聚合过程在密闭体系中进行，或提供氮气保护，或延长反应时间，结果与本发明无实质性差异。

根据本发明，所述之水晶泥的制备方法，其特征在于：反应完成后的凝胶直接切粒包装，得到最终产品；或者用凝胶破碎机将反应完成后的凝胶破碎，干燥，粉碎，包装，得到最终产品。

由于本发明采用了上述技术方案，从而使本发明所述之无色或彩色水晶泥及其制备技术具有以下优点：(1)水晶泥不仅具有较高的凝胶强度和保水性，还可以生产外观为无色透明或者彩色透明、彩色半透明的产品，观赏价值较高，适合花卉无土栽培、插花、观赏园艺等领域；(2)反应混合液由A、B两种组分或者单独由A组分组成，可以生产无色或者各种颜色的水晶泥品种；(3)在反应盘的敞开体系中进行聚合反应，无需氮气保护，反应时间很短，生产能力较大，生产成本较低，生产操作安全；(4)凝胶后处理可以直接将反应完成后的凝胶切粒包装得到湿态产品，也可以用凝胶破碎机将反应完成后的凝胶破碎，干燥，粉碎、包装，得到干态产品。

具体实施方式：

实施例1

将50公斤丙烯酸溶解在30公斤水中，用72公斤29％的氢氧化钠中和，冷却后取970mL中和液，搅拌溶解丙烯酰胺620克以及N，N’-亚甲基双丙烯酰胺1.4克后，加入560毫升水，搅拌均匀。加入8.2％的过硫酸铵6毫升，9.7％的亚硫酸钠5毫升，搅拌均匀后，倒入反应盘中聚合，反应混合液在反应盘中的厚度为0.5厘米。聚合反应结束后，切粒、包装，产品吸收蒸馏水达到饱和后为无色透明的凝胶，含水量为982％。

实施例2

其它同实施例1，取940mL冷却后的中和液，搅拌溶解丙烯酰胺600克以及N，N’-亚甲基双丙烯酰胺1.25克后，加入600毫升水，搅拌均匀。加入0.5克过硫酸铵，搅拌均匀；再加入0.55克亚硫酸钠，搅拌均匀，倒入反应盘中聚合，反应混合液在反应盘中的厚度为11厘米。聚合反应结束后，用凝胶破碎机将反应完成后的凝胶破碎，干燥，粉碎，产品吸收蒸馏水达到饱和后为无色透明的凝胶，含水量为98.7％。

实施例3

将53公斤丙烯酸溶解在31公斤水中，用62公斤33％的氢氧化钠中和，冷却后取1000mL中和液，搅拌溶解丙烯酰胺590克以及N，N’-亚甲基双丙烯酰胺1.8克后，加入610毫升水，搅拌均匀。加入3克钼铬红颜料作为B组分，充分搅拌混合均匀，再分别加入10.5％的过硫酸钾8毫升，8.4％的亚硫酸钠6毫升，搅拌均匀，倒入反应盘中聚合。聚合反应结束后，将凝胶破碎、干燥、包装，产品吸收蒸馏水达到饱和后为红色半透明凝胶，含水量为98.3％。

实施例4

其它同实施例1，取980mL冷却后的中和液，搅拌溶解丙烯酰胺610克以及N，N’-亚甲基双丙烯酰胺1.7克后，加入580毫升水，搅拌均匀。加入3.5克酞菁蓝作为B组分，充分搅拌混合均匀，倒入反应盘中，反应液在反应盘中的厚度为0.7厘米。再加入0.8克过硫酸钾，搅拌均匀；加入0.74克亚硫酸钠，搅拌均匀，聚合。聚合反应结束后，将凝胶破碎、干燥、包装，产品吸收蒸馏水达到饱和后为淡绿色半透明凝胶，含水量为98.4％。

本发明上述实施方式及其实施例仅仅是为了有助于理解本发明，并不构成对本发明的限制，在本发明技术方案及其权利要求所表述的范围内，均可获得本发明所披露的产品，上述实施例所获产品均适用于花卉无土栽培、插花、园艺产品等领域，具有较高的观赏性。

Claims

1.水晶泥的制备方法，其特征在于：将丙烯酸配制成60～70％浓度的水溶液，用25～35％浓度的氢氧化钠水溶液中和，其中丙烯酸与氢氧化钠的质量比为2.0～2.5∶1，然后分别加入交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺以及丙烯酰胺，剂量分别为反应单体丙烯酸与丙烯酰胺总质量的0.11～0.17％以及60～80％，搅拌溶解后，加入上述混合物总体积25～35％的水，搅拌均匀，得到组分A；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0.03～0.06％，搅拌均匀后倒入反应盘中，或者先将反应混合液倒入反应盘中，再按照上述步骤加入氧化剂、还原剂或者氧化剂的水溶液、还原剂的水溶液，并使反应盘中反应混合液的厚度为0.1～1.8厘米，进行反应，将反应完成后的凝胶切粒包装，或者用凝胶破碎机将反应完成后的凝胶破碎，干燥，得到最终产品。

2.水晶泥的制备方法，其特征在于：将丙烯酸配制成60～70％浓度的水溶液，用25～35％浓度的氢氧化钠水溶液中和，其中丙烯酸与氢氧化钠的质量比为2.0～2.5∶1，然后分别加入交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺以及丙烯酰胺，剂量分别为反应单体丙烯酸与丙烯酰胺总质量的0.11～0.17％以及60～80％，搅拌溶解后，加入上述混合物总体积25～35％的水，搅拌均匀，得到组分A；再按照1∶8～170的质量比，将组分B着色剂添加到组分A中并搅拌均匀，得到反应混合液，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0.03～0.06％，搅拌均匀，倒入反应盘中，或者先将反应混合液倒入反应盘中，再按照上述步骤加入氧化剂、还原剂或者氧化剂的水溶液、还原剂的水溶液，并使反应盘中反应混合液的厚度为0.1～1.8厘米，进行反应，将反应完成后的凝胶切粒包装，或者用凝胶破碎机将反应完成后的凝胶破碎，干燥，得到最终产品。

3.如权利要求1或2所述之水晶泥的制备方法，其特征在于：将丙烯酸配制成60～70％浓度的水溶液，用25～35％浓度的氢氧化钠水溶液预先中和。

4.如权利要求1或2所述之水晶泥的制备方法，其特征在于：氧化剂和还原剂直接加入到反应混合液中，或分别配制成3～35％浓度的水溶液，再加入到反应混合液中。

5.如权利要求2所述之水晶泥的制备方法，其特征在于：反应混合液中的组分B着色剂从无机颜料或有机颜料中选择，适宜的颜料种类选自鉬铬红、铬黄、酞青蓝、钛鈷绿、锰铁黑中的任意一种。

6.如权利要求1或2所述之水晶泥的制备方法，其特征在于：采用盘式聚合方式制备，反应混合液在反应盘中的厚度为0.1～1.8厘米。

7.如权利要求1或2所述之水晶泥的制备方法，其特征在于：反应完成后的凝胶直接切粒包装，得到最终产品，或者用凝胶破碎机将反应完成后的凝胶破碎，干燥，粉碎，包装，得到最终产品。