RU2639789C2 - Полимерный композиционный влагоудерживающий материал и способ его получения - Google Patents
Полимерный композиционный влагоудерживающий материал и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2639789C2 RU2639789C2 RU2016105885A RU2016105885A RU2639789C2 RU 2639789 C2 RU2639789 C2 RU 2639789C2 RU 2016105885 A RU2016105885 A RU 2016105885A RU 2016105885 A RU2016105885 A RU 2016105885A RU 2639789 C2 RU2639789 C2 RU 2639789C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filler
- acrylamide
- amount
- monomers
- mol
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 31
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 18
- ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N n,n'-methylenebisacrylamide Chemical compound C=CC(=O)NCNC(=O)C=C ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims abstract description 15
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N Acrylic acid Chemical class OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229920006243 acrylic copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 21
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 19
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 13
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical class COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 9
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 4
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 claims description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009309 intensive farming Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 28
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 17
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 1-(2,3-difluorophenyl)ethanone Chemical compound CC(=O)C1=CC=CC(F)=C1F PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- WPKYZIPODULRBM-UHFFFAOYSA-N azane;prop-2-enoic acid Chemical compound N.OC(=O)C=C WPKYZIPODULRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 9
- 229940047670 sodium acrylate Drugs 0.000 description 9
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 7
- VAPQAGMSICPBKJ-UHFFFAOYSA-N 2-nitroacridine Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC([N+](=O)[O-])=CC=C3N=C21 VAPQAGMSICPBKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002210 biocatalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000001863 plant nutrition Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940048053 acrylate Drugs 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940009868 aluminum magnesium silicate Drugs 0.000 description 1
- WMGSQTMJHBYJMQ-UHFFFAOYSA-N aluminum;magnesium;silicate Chemical compound [Mg+2].[Al+3].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] WMGSQTMJHBYJMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011942 biocatalyst Substances 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 238000013452 biotechnological production Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012272 crop production Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- FQLQNUZHYYPPBT-UHFFFAOYSA-N potassium;azane Chemical compound N.[K+] FQLQNUZHYYPPBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000003516 soil conditioner Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000000021 stimulant Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000013014 water-saving technology Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
- C09K17/40—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/44—Polymerisation in the presence of compounding ingredients, e.g. plasticisers, dyestuffs, fillers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
- C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
- C08J3/075—Macromolecular gels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K11/00—Use of ingredients of unknown constitution, e.g. undefined reaction products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L33/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L33/24—Homopolymers or copolymers of amides or imides
- C08L33/26—Homopolymers or copolymers of acrylamide or methacrylamide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к полимерному композиционному влагоудерживающему материалу, который может быть использован в растениеводстве в современных технологиях интенсивного земледелия, а также для озеленения городских и промышленных ландшафтов и противоэрозионной защиты поверхности. Композиционный влагоудерживающий материал выполнен на основе акрилового сополимера и наполнителя. Акриловый сополимер выполнен на основе акриламида и солей акриловой кислоты при соотношении 25/75-75/25 мол. % в присутствии сшивающего агента N,N'-метилен-бис-акриламида и инициатора полимеризации. В качестве наполнителя используется используется механоактивированный торфяной наполнитель, представляющий собой тонкоизмельченный высушенный торф (степень помола менее 0,3 мм) в количестве до 65 масс. % от суммы мономеров в перерасчете на сухой вес. Описан способ получения полимерного композиционного влагоудерживающего материала. Технический результат - использование наполнителя с практически неограниченной сырьевой базой, пониженная себестоимость влагоудерживающего материала, наличие дополнительного источника питания растений, при сохранении водосорбционных свойств на уровне существующих наполненных и ненаполненных аналогов в интервале от 390 до 750 г/г. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 10 пр.
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в растениеводстве для улучшения водно-воздушного и питательного режима почвы, а также для озеленения городских и промышленных ландшафтов.
В настоящее время в сельском хозяйстве многих странах, где существует дефицит пресной воды, широко используются водосберегающие технологии с применением полимерных материалов, обладающих высокой степенью водопоглощения (до нескольких сотен г воды на 1 г исходного сухого полимера). Данные материалы обладают высокой эффективностью в решении задач повышения водоудерживающей способности, общего плодородия почв и экономии водных ресурсов на фоне оптимизации продукционного процесса и противоэрозионной защиты поверхности.
В России использование данных материалов в современных технологиях интенсивного земледелия и ландскейпинге ограничивается их высокой стоимостью.
Одним из наиболее перспективных способов повышения эффективности эксплуатационных свойств подобных материалов, в том числе снижения себестоимости их изготовления, является введение в полимерную матрицу различных дешевых наполнителей - промышленные отходы, дешевых природных веществ и др.
Известен способ получения акрилового сополимера на основе акриловой кислоты (АК), акрилата аммония (АкАм), стирола (Ст) и в качестве наполнителя алюмомагнезиальный силикат, предназначенный для влагозадержания и структурирования почв в сельском хозяйстве (патент RU 2128191 С1, кл. С08F 220/06, 1990). Содержание наполнителя алюмомагнезиального силиката составляет 0,13-10,3 вес. % от мономеров. Сополимеризация акриловых сополимеров и Ст проводится в присутствии 20% водного раствора аммиака, персульфата калия и алюмомагнезиального силиката при температуре 100-120°C. Недостатками данного способа являются невысокая степень наполнения, технологическая операция промывки полученного тройного сополимера, необходимость утилизации промывных вод, содержащих смесь токсичных остаточных мономеров.
Известен водопоглощающий наполненный полимер, предназначенный для использования в сельском хозяйстве (патент RU 2212450 С2, кл. С12Р 13/02, C02F 1/02, 2002), получаемый в результате утилизации шлама биокатализатора биотехнологического производства акриламида. Недостатком данного материала являются его невысокие водосорбционные свойства.
Известен способ получения наполненного влагонабухающего почвенного кондиционера (патент RU 2189382 С2, кл. С09К 17/40, 2002) на основе акриламида и солей акриловой кислоты. Наполнителями являются бентонитовая или палыгорскитовая глина в виде тонкодисперсного порошка в массовом соотношении мономер:глинистый наполнитель от 1:0,25 до 1:1,5. Недостатком данного способа является использование наполнителя, способного к набуханию в водной среде, вследствие чего сильно возрастает вязкость композиции и, соответственно, ухудшаются технологические характеристики процесса и воспроизводимость свойств конечного продукта.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является композиционный влагоудерживающий материал (патент RU 2536509 С2, кл. С09К 17/40, 2011), выполненный на основе акрилового сополимера и наполнителя.
Полимерную основу прототипа получают сополимеризацией акриламида и солей акриловой кислоты при соотношении 20/80-80/20 мол. % в присутствии сшивающего агента N,N'-метилен-бис-акриламида и инициатора полимеризации. В качестве наполнителя используется смесь отходов биокаталитических производств акриловых мономеров и солей гуминовых кислот при соотношении 99/70-1/30 мас. % по сухому веществу в виде водной пасты или сухом порошкообразном виде при общем содержании до 60 мас. %. Время сополимеризации 20÷60 мин.
Основным недостатком данного материала является крайне незначительная ресурсная база одного из используемых наполнителей, твердых отходов биокаталитических производств акриламида и акрилата аммония, что осложняет создание промышленного производства продуктов по данному способу.
Задачей изобретения является создание композиционного влагоудерживающего материала с пониженной себестоимостью, наличием биоразлагаемого наполнителя, имеющего неограниченную ресурсную базу и являющегося дополнительным источником питания растений, при сохранении водосорбционных свойств на уровне существующих наполненных и ненаполненных аналогов.
Задача решается за счет того, что в предлагаемом способе используется механоактивированный торфяной наполнитель, представляющий собой тонкоизмельченный высушенный торф (степень помола менее 0,3 мм) в количестве до 65 масс. % от суммы мономеров (акриламид и акрилат натрия, аммония или калия) в перерасчете на сухой вес, который смешивается с водными растворами акриламида и солей акриловой кислоты (аммония, натрия или калия) в соотношении 25/75÷75/25 (мол. %), сшивающим агентом в количестве 0,05÷0,70 мол. % от суммы мономеров и инициаторами полимеризации (персульфат аммония (калия) и сульфит натрия) в количестве 0,05÷1,50 мол. % каждого от суммы мономеров и затем полимеризуется в течение 40÷300 мин.
Сущность изобретения заключается в следующем.
В вертикальный цилиндрический реактор, снабженный поднимающимся перемешивающим устройством, загружаются водный раствор акриламида (АА) и сшивающий агент N,N'-метилен-бис-акриламид (МБАА) в количестве 0,05÷0,70 мол. % от суммы мономеров, перемешиваются в течение 5÷25 мин до полного растворения сшивающего агента. Далее при перемешивании вводятся водные растворы солей акриловой кислоты (АК): акрилат аммония (АкАм), акрилат натрия (АкН) или акрилат калия (АкК). Соотношение акриламида и солей акриловой кислоты 25/75÷75/25 (мол. %). Далее при работающей мешалке добавляется механоактивированный торфяной наполнитель (МТН) в виде порошка или водной пасты в количестве до 65 масс. % от суммы мономеров в перерасчете на сухой вес. Перемешивание компонентов осуществляется до образования однородной дисперсной системы (температура не более 25°C, время перемешивания 3÷30 мин). Затем вводятся инициаторы персульфат аммония (ПСА) и через 1÷15 мин сульфит натрия (СН) в количестве 0,05÷1,50 мол. % каждого от суммы мономеров. Через 3÷25 мин перемешивания после начала процесса гелеобразования мешалку выключают и поднимают из реакционной массы. Продолжительность процесса полимеризации 40÷300 мин. Затем получающийся полимерный блок выгружается из реактора, производится его резка, измельчение, сушка, дробление и рассев известными методами.
Сравнительный анализ заявляемого изобретения и прототипа показывает, что предлагаемый композиционный влагоудерживающий материал не уступает по водосорбционным свойствам прототипу. Применяемый механоактивированный торфяной наполнитель имеет в России практически неограниченную сырьевую базу, продукты его биоразложения являются компонентами питания растений, степень наполнения полимерной матрицы выше, чем у прототипа. Увеличение времени полимеризации позволяет снизить содержание остаточных мономеров.
Торфяной наполнитель получают измельчением на дисковых мельницах или другим известным способом высушенного торфа или торфяных брикетов. Величина помола менее 0,3 мм. Максимальная степень наполнения составляет 65%, ее увеличение приводит к деградации частиц композиционного влагоудерживающего материала при набухании. Кроме того, торф сам улучшает структуру почвы, увеличивает содержание органических веществ и обладает антисептическими свойствами, которые снижают скорость биодеградации влагоудерживающего материала и, соответственно, продляют срок его эксплуатации. При получении МТН возможен ввод различных веществ, включая стимуляторы и ингибиторы биологической активности, и, соответственно, возможно регулировать биофизические почвенные процессы, увеличивая эффективность предлагаемых композиционных влагоудерживающих материалов.
Получаемый композиционный материал, содержащий механоактивированный торфяной наполнитель, имеет сетчатую структуру и способен поглощать 390÷750 г воды на 1 г сухого полимера. Это позволяет использовать его как влагоудерживающий материал, не уступающий по водосорбционным свойствам существующим аналогам, применяемым в сельском хозяйстве для решения задач повышения водоудерживающей способности, общего плодородия почв и экономии водных ресурсов, озеленения городских и промышленных ландшафтов, а также для укрепления грунтов.
Данное изобретение представляется следующими примерами.
Пример 1
В стеклянном реакторе объемом 1 дм3 смешиваются 101,4 см3 водного 35% раствора акриламида (35,5 г) и 0,154 г МБАА, перемешивание в течение 5 мин до полного растворения порошка. Далее вводится 580,2 см3 24,3% водного раствора акрилата натрия (141,0 г). Затем равномерно в течение 2 мин при интенсивном перемешивании вводится 17,7 г порошкообразного МТН. Через 2 мин производится ввод водных растворов инициаторов 22,8 см3 2% водного раствора ПСА (0,456 г) и 12,6 см3 СН (0,252 г). Через 20 мин после начала процесса гелеобразования мешалку выключают и поднимают из реакционной массы. Время полимеризации 300 мин. Затем производится отбор проб для исследования свойств композитного материала, после чего производятся резка, измельчение, сушка, дробление и рассев по фракциям.
Характеристики полученного порошкообразного композиционного материала приведены в таблице 1.
Пример 2
Получение сополимера осуществляется аналогично примеру 1, за исключением использования акрилата аммония вместо акрилата натрия. Производится смешение в цилиндрическом стеклянном реакторе 101,4 см3 35% раствора акриламида (35,5 г) и 0,308 г МБАА в течение 7 мин, добавляется 601,4 см3 22,2% (133,5 г) раствора акрилата аммония. Далее вводятся МТН в количестве 30,7 г в сухом порошкообразном виде, перемешивание композиции проводится в течение 4 мин. Затем вводятся инициаторы ПСА и СН в количестве 11,4 см3 2% раствора (0,228 г) и 6,3 см3 2% раствора (0,126 г) соответственно. Время перемешивания - 25 мин. Время полимеризации - 300 мин.
Характеристики полученного порошкообразного композиционного материала приведены в таблице 1.
Пример 3
Получение сополимера осуществляется аналогично примеру 2. Отличием является проведение полимеризации в эмалированном реакторе объемом 160 дм3. 35% водный раствор акриламида в количестве 28,4 дм3 (9,9 кг) смешивается с 107,8 г сшивающего агента МБАА при перемешивании в течение 15 мин до полного растворения МБАА. Далее вводится 84,2 дм3 22,2% раствора АкАм (18,7 кг) и наполнитель в количестве 8,6 кг по сухому веществу, производится перемешивание данной смеси в течение 7 мин, затем 7,98 дм3 2% раствора ПСА (159,6 г) и 4,41 дм3 2% раствора СН (88,2 г). Время перемешивания - 300 мин, полимеризации - 300 мин, после чего производятся резка, измельчение, сушка, дробление и рассев.
Характеристики полученного порошкообразного композиционного материала приведены в таблице 1.
Пример 4
Получение сополимера осуществляется аналогично примеру 1 путем смешения 2028 см3 35% (710 г) водного раствора акриламида и 6,16 г МБАА в стеклянном реакторе объемом 10 дм3. После 15 мин перемешивания вводится 3868 см3 24,3% водного раствора акрилата натрия и затем 825 г МТН. Далее перемешивание в течение 5 мин и ввод 456 см3 2% раствора ПСА (9,12 г) и 252 см3 2% раствора СН (5,04 г). Через 5 мин перемешивания мешалка выключается и поднимается. Время полимеризации - 240 мин, после чего производятся резка, измельчение, сушка, дробление и рассев.
Характеристики полученного порошкообразного наполненного сополимера приведены в таблице 1.
Пример 5
Получение сополимера осуществляется аналогично примеру 4, за исключением использования акрилата аммония вместо акрилата натрия. В 2028,6 см3 35% водного раствора акриламида (710 г) растворяется 9,24 сшивающего агента МБАА в течение 20 мин. Затем вводятся 4009,0 см3 22,2% раствора акрилата аммония (890 г) и наполнитель в количестве 800 г по сухому веществу в порошкообразной форме. Далее производится перемешивание в течение 3 мин и вводятся 13,68 г ПСА (273,6 см3 5% раствора) и 7,56 г СН (151,2 см3 5% раствора). Время перемешивания - 7 мин, полимеризации - 200 мин, после чего производятся резка, измельчение, сушка, дробление и рассев.
Характеристики полученного порошкообразного наполненного сополимера приведены в таблице 1.
Пример 6
Получение сополимера осуществляется аналогично примеру 1, за исключением использования акрилата калия вместо акрилата натрия. 202,8 см3 35% водного раствора акриламида (71 г) смешивается с 1,23 г сшивающего агента МБАА при перемешивании в течение 25 мин до получения прозрачной смеси. После ввода 366,7 см3 30% раствора акрилата калия (110 г) и затем наполнителя МТН в количестве 90,5 г производится перемешивание в течение 10 мин, затем вводятся 45,6 см3 5% раствора ПСА (2,28 г) и 25,2 см3 5% раствора СН (1,26 г). Время перемешивания - 7 мин, полимеризации - 150 мин, после чего производятся резка, измельчение, сушка, дробление и рассев. Характеристики полученного порошкообразного наполненного сополимера приведены в таблице 1.
Пример 7
Получение сополимера осуществляется аналогично примеру 1.
243,4 см3 35% водного раствора акриламида (85,2 г) смешивается с 1,23 г сшивающего агента МБАА при перемешивании в течение 20 мин до получения прозрачной смеси. После ввода 309,4 см3 24,3% раствора акрилата натрия (75,2 г), вводится наполнитель в количестве 80,2 г по сухому веществу в пастообразной форме. Далее перемешивание в течение 30 мин и ввод 63,8 см3 5% раствора ПСА (3,19 г) и 35,2 см3 5% раствора СН (1,76 г). Время перемешивания - 10 мин, полимеризации - 120 мин, после чего производится резка, сушка и измельчение.
Характеристики полученного порошкообразного наполненного сополимера приведены в таблице 1.
Пример 8
Получение сополимера осуществляется аналогично примеру 1, за исключением использования акрилата аммония вместо акрилата натрия. 243,4 см3 35% водного раствора акриламида (85,2 г) смешивается с 1,54 г сшивающего агента МБАА при перемешивании в течение 5 мин и затем вводится 320,7 см3 22,2% раствора акрилата аммония (71,2 г) и наполнитель в количестве 93,8 в порошкообразной форме. Далее перемешивание в течение 5 мин, ввод 91,2 см3 5% раствора ПСА (4,56 г) и 50,4 см3 5% раствора СН (2,52 г). Время перемешивания - 5 мин, полимеризации - 90 мин, после чего производятся резка, измельчение, сушка, дробление и рассев.
Характеристики полученного порошкообразного наполненного сополимера приведены в таблице 1.
Пример 9
Получение сополимера осуществляется аналогично примеру 1.
304,2 см3 35% водного раствора акриламида (106,5 г) смешивается с 2,15 г сшивающего агента МБАА при перемешивании в течение 3 мин до получения прозрачной смеси. После ввода 193,4 см3 24,3% раствора акрилата натрия (47,0 г), вводится наполнитель в количестве 99,8 г по сухому веществу в порошкообразной форме. Далее перемешивание в течение 3 мин и далее ввод 136,8 см3 5% раствора ПСА (6,84 г) и 75,6 см3 5% раствора СН (3,78 г). Время перемешивания - 5 мин, полимеризации - 40 мин, после чего производятся резка, измельчение, сушка, дробление и рассев.
Характеристики полученного порошкообразного наполненного сополимера приведены в таблице 1.
Пример 10
Получение сополимера осуществляется аналогично примеру 6.
Производится смешение 324,6 см3 35% водного раствора акриламида (113,6 г) и 2,46 г МБАА, после перемешивания до полного растворения в течение 30 мин сшивающего агента проводится загрузка 146,7 см3 30% водного раствора акрилата калия (44,0 г), наполнителя в количестве 110,3 по сухому веществу. После 5 мин перемешивания загружаются 91,2 10% водного раствора ПСА (9,12 г) и 50,4 см3 10% водного раствора СН (5,04 г). Затем перемешивание 3 мин и полимеризация в течение 15 мин, после чего производятся резка, измельчение, сушка, дробление и рассев.
Характеристики полученного порошкообразного наполненного сополимера приведены в таблице 1.
Claims (2)
1. Полимерный композиционный влагоудерживающий материал на основе акрилового сополимера и наполнителя, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используется механоактивированный торфяной наполнитель, представляющий собой тонкоизмельченный высушенный торф (степень помола менее 0,3 мм) в количестве до 65 масс. % от суммы мономеров (акриламид и акрилат натрия, аммония или калия) в перерасчете на сухой вес, а акриловый сополимер получают на основе акриламида и солей акриловой кислоты при соотношении 25/75-75/25 мол. % в присутствии сшивающего агента N,N'-метилен-бис-акриламида в количестве 0,05-0,70 мол. % от суммы мономеров и инициатора полимеризации, выбранного из персульфата аммония или калия и сульфита натрия в количестве по 0,05-1,50 мол. % каждого от суммы мономеров.
2. Способ получения полимерного композиционного влагоудерживающего материала, включающий смешивание водного раствора акриламида и сшивающего агента N,N'-метилен-бис-акриламида в количестве 0,05-0,70 мол. % от суммы мономеров, перемешивание до полного растворения сшивающего агента, последующее введение водного раствора солей акриловой кислоты, где соотношение акриламида и солей акриловой кислоты составляет 25/75-75/25 мол. %, и наполнителя в сухом порошкообразном виде или в виде водной пасты, в качестве которого используют механоактивированный торфяной наполнитель, представляющий собой тонкоизмельченный высушенный торф (степень помола менее 0,3 мм) в количестве до 65 масс. % от суммы мономеров в перерасчете на сухой вес, перемешивание с последующим введением инициаторов полимеризации - персульфата аммония или калия и сульфита натрия в виде водных растворов в количестве 0,05-1,50 мол. % каждого от суммы мономеров, полимеризацией в течение 40-300 мин с получением геля и последующими измельчением, сушкой, дроблением и рассевом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016105885A RU2639789C2 (ru) | 2016-02-19 | 2016-02-19 | Полимерный композиционный влагоудерживающий материал и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016105885A RU2639789C2 (ru) | 2016-02-19 | 2016-02-19 | Полимерный композиционный влагоудерживающий материал и способ его получения |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016105885A RU2016105885A (ru) | 2017-08-24 |
| RU2639789C2 true RU2639789C2 (ru) | 2017-12-22 |
Family
ID=59744536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016105885A RU2639789C2 (ru) | 2016-02-19 | 2016-02-19 | Полимерный композиционный влагоудерживающий материал и способ его получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2639789C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2822926C1 (ru) * | 2023-03-06 | 2024-07-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ГИДРОТЕХНОЛОГИЯ" | Безгалогенный способ получения модифицированного композитного влагоудерживающего гидрогеля на основе акрилового полимера |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2726561C1 (ru) * | 2019-10-22 | 2020-07-14 | Андрей Валентинович Смагин | Гидрогелевый препарат для противопатогенной защиты почвы |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU180979A1 (ru) * | Институт электрохимии Академии наук СССР | Электрохимический преобразователь механических воздействий в электрический сигнал | ||
| WO1983000482A1 (en) * | 1981-08-07 | 1983-02-17 | Bosley, John, Anthony | Particulate compositions useful as plant growing media additives |
| RU2330055C1 (ru) * | 2006-10-16 | 2008-07-27 | Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" Открытого акционерного общества "Газпром" (ОАО "СевКавНИПИгаз" ОАО "Газпром") | Способ приготовления полидисперсного торфяного реагента для буровых растворов и жидкостей глушения |
| RU2365613C1 (ru) * | 2008-01-09 | 2009-08-27 | Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (ОАО "СевКавНИПИгаз") | Вязкоупругий состав для ликвидации межколонных газопроявлений в скважинах |
| RU2636509C2 (ru) * | 2012-06-25 | 2017-11-23 | Джонсон Энд Джонсон Вижн Кэа, Инк. | Линза, содержащая низкомолекулярные и высокомолекулярные полиамиды |
-
2016
- 2016-02-19 RU RU2016105885A patent/RU2639789C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU180979A1 (ru) * | Институт электрохимии Академии наук СССР | Электрохимический преобразователь механических воздействий в электрический сигнал | ||
| WO1983000482A1 (en) * | 1981-08-07 | 1983-02-17 | Bosley, John, Anthony | Particulate compositions useful as plant growing media additives |
| RU2330055C1 (ru) * | 2006-10-16 | 2008-07-27 | Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" Открытого акционерного общества "Газпром" (ОАО "СевКавНИПИгаз" ОАО "Газпром") | Способ приготовления полидисперсного торфяного реагента для буровых растворов и жидкостей глушения |
| RU2365613C1 (ru) * | 2008-01-09 | 2009-08-27 | Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" (ОАО "СевКавНИПИгаз") | Вязкоупругий состав для ликвидации межколонных газопроявлений в скважинах |
| RU2636509C2 (ru) * | 2012-06-25 | 2017-11-23 | Джонсон Энд Джонсон Вижн Кэа, Инк. | Линза, содержащая низкомолекулярные и высокомолекулярные полиамиды |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| БУДНИКОВ В.И. Влагоудерживающие материалы: изучение свойств, разработка технологии промышленного получения. Конференция: Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства. Краснодар, 24-25 марта 2015 г., с. 668-672. * |
| БУДНИКОВ В.И. Влагоудерживающие материалы: изучение свойств, разработка технологии промышленного получения. Конференция: Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства. Краснодар, 24-25 марта 2015 г., с. 668-672. СМАГИН А.В. Термодинамический анализ влияния сильнонабухающих полимерных гидрогелей на физическое состояние образцов почв и грунтов. Почвоведение, 2014, N 2, с. 192-202. * |
| СМАГИН А.В. Термодинамический анализ влияния сильнонабухающих полимерных гидрогелей на физическое состояние образцов почв и грунтов. Почвоведение, 2014, N 2, с. 192-202. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2822926C1 (ru) * | 2023-03-06 | 2024-07-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ГИДРОТЕХНОЛОГИЯ" | Безгалогенный способ получения модифицированного композитного влагоудерживающего гидрогеля на основе акрилового полимера |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016105885A (ru) | 2017-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4133807B2 (ja) | 鉱物性物質及びスポンジ構造の吸水性アニオン重合体を含有する組成物、並びにその製法及び用途 | |
| Liu et al. | Synthesis of a slow‐release and superabsorbent nitrogen fertilizer and its properties | |
| BRPI0610229A2 (pt) | material hìbrido intumescìvel em água com aditivos inorgánicos e processo para sua preparação | |
| JP2005500407A5 (ru) | ||
| Lu et al. | Synthesis of superabsorbent starch‐graft‐poly (potassium acrylate‐co‐acrylamide) and its properties | |
| NZ201482A (en) | Cross-linked acrylamide/acrylic acid salt copolymer compositions for use as a plant growing media additive | |
| AU2008235040B2 (en) | Apparatus and method for the application of soil conditioners | |
| CN101045776A (zh) | 一种糯小麦淀粉合成高吸水性树脂的方法 | |
| RU2715380C1 (ru) | Способ получения влагопоглощающего композиционного полимерного материала с микробиологическими добавками | |
| RU2639789C2 (ru) | Полимерный композиционный влагоудерживающий материал и способ его получения | |
| CN105061698B (zh) | 一种稻壳炭基保水剂的制备方法 | |
| CN110607177A (zh) | 一种用于盐碱地的土壤保水剂及制备方法 | |
| CN110437843A (zh) | 一种油页岩半焦基复合保水剂的制备方法 | |
| RU2189382C2 (ru) | Влагонабухающий почвенный кондиционер и способ его получения | |
| CA2883448A1 (en) | Porous gels and uses thereof | |
| Hua et al. | Preparation and properties of superabsorbent containing starch and sodium humate | |
| JP3361570B2 (ja) | 高分子ヒドロゲル粒状物を利用する微生物固定化方法 | |
| RU98113241A (ru) | Влагонабухающий почвенный кондиционер и способ его получения | |
| US6484441B1 (en) | Method for increasing the pH value in acidic soil | |
| RU2536509C2 (ru) | Композиционный влагоудерживающий материал и способ его получения | |
| CN106699990B (zh) | 一种非脱水态污泥高掺量合成吸水保水材料及制备方法 | |
| CN100404612C (zh) | 膨胀蛭石/聚丙烯酸钾－丙烯酰胺高吸水性复合材料的制备方法 | |
| Mutar et al. | Preparation of copolymer of acrylamide and acrylic acid and its application for slow release sodium nitrate fertilizer | |
| CN102453207A (zh) | 控制引发剂用量合成钠基膨润土复合高吸水材料的工艺 | |
| RU2643040C2 (ru) | Способ получения влагопоглощающего композиционного полимерного материала |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180220 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190207 |