用微波辐射制备膨润土插层杂化吸水材料

摘要

本发明涉及一种用微波辐射制备膨润土插层丙烯酸盐/丙烯酰胺共聚的杂化吸水材料。该材料是以具有层状结构的膨润土和水溶性的极性单体丙烯酸及丙烯酰胺为主要原料，经过微波辐射使单体发生插层共聚合，最后将产物干燥粉碎而制得。本发明所采用的微波辐射插层共聚合反应时间短，仅4－5分钟聚合反应便可完成，大大降低聚合反应的能耗；加之所用的原料膨润土富产价廉，可大幅度降低吸水材料的成本。所制得的杂化吸水材料的吸水率为500ml/g，吸水后凝胶强度大。这些优势使得其在旱作农业和生态环境建设方面作为保水剂、固沙种草剂、抗风蚀剂等方面易于得到推广应用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的吸水材料，特别是用微波辐射制备膨润土插层杂化吸水材料。

技术背景

吸水材料的特殊性能和应用前景吸引着国内外学者的普遍关注，各大化学公司也纷纷开展了研究和开发高吸水材料的工作。吸水材料对水强烈的亲和力使它在个人卫生用品方面得到广泛的应用，仅一次性纸尿布工业，就消耗高吸水材料总产量的80-85％。吸水材料在农业和生态环境治理方面的应用也显示出广阔的前景。研究发现，在农业上应用吸水材料，可减少灌溉水的消耗，降低植物死亡率，以及提升植物生长速度。我国是农业大国，水资源相对贫乏，国土干旱面积大；改善生态环境又是实施西部大开发的首要问题之一，而低成本的吸水材料的大面积应用无疑是最有效的途径之一。

发明内容

本发明属于合成膨润土杂化吸水材料。其目的在于利用丙烯酸和丙烯酰胺的极性及亲水性、膨润土的层状结构，在微波辐射下，使丙烯酸盐及丙烯酰胺在膨润土层间发生共聚合制得吸水材料。这种有机——无机杂化吸水保水材料成本比现有保水剂下降40-50％，从而可在旱作农业和生态环境治理及固沙种草等方面得到大面积推广应用。

本发明的目的可以通过如下措施来实现：

一种用微波辐射制备膨润土插层聚合杂化吸水材料，在冰水浴冷却下，先用NaoH中和丙烯酸，再加丙烯酰胺，并充分搅拌使其溶解，然后加入交联剂和膨润土，搅拌均匀后加入引发剂，继续搅拌，并将其置于微波反应器中。在微波辐射下，使丙烯酸盐及丙烯酰胺在膨润土层间发生自由基共聚合。微波辐射频率为2450MHz、辐射功率为200-400W、辐射时间为4-5min。最后将聚合产物干燥、粉碎、包装。

杂化吸水材料是由膨润土30-35％，丙烯酸25-32％，丙烯酰胺27-37％，氢氧化钠8-10％，引发剂1-1.5％，交联剂0.015％制成。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.由于采用微波辐射技术使单体发生插层共聚，大大缩短了共聚反应时间，降低了能耗。

2.本发明所制备的杂化吸水材料的原料中使用了富产价廉的插层主体——膨润土，不仅显著的增加了材料吸水后凝胶的强度，使其保水能力增强，而且大大降低了产品的成本。

3.本发明所制备的杂化吸水材料的吸水倍率适中，达到500ml/g，膨润土和沙土具有良好的亲和性，易于旱作农业和生态环境建设中推广应用。

4.本发明制备杂化吸水材料的工艺简单，不会产生废水、废渣等污染物，有利于环境保护。

附图说明

图1是本发明的工艺流程框图

具体实施方式

结合附图对本发明再作进一步详述

实施例一：

在冰水浴冷却下，用18％的氢氧化钠溶液中和5mol的丙烯酸，使中和度达到60％，充分搅拌。然后加入4mol的丙烯酰胺，使其溶解。再加入单体总质量0.025％的交联剂及单体总质量35％的膨润土。搅拌均匀后加入单体总质量1.5％的引发剂，继续搅拌10分钟后，置于微波反应器中。微波辐射频率为2450MHz、辐射功率为200W，辐射时间为5min，进行插层共聚后，将产物取出烘干，粉碎、包装。

对产物进行吸水性能测定，并应用红外光谱(FT-IR)，X-射线衍射(XRD)，示差扫描量热分析(DSC)及热重分析(TG-DTA)等方法进行表征。

实施例二：

冰水浴冷却及搅拌下，用18％的氢氧化钠溶液中和4mol的丙烯酸，使中和度为60％。然后加入6mol的丙烯酰胺，使其溶解。再加入单体总质量0.025％的交联剂及单体总质量35％的膨润土。搅拌均匀后加入单体总质量1％的引发剂。继续搅拌10分钟后，置于微波反应装置中。微波辐射频率为2450MHz、辐射功率为360W，辐射时间为4min，进行插层共聚后，将产物取出烘干，粉碎、包装。

对产物进行吸水性能测定，并应用红外光谱(FT-IR)，X-射线衍射(XRD)，示差扫描量热分析(DSC)及热重分析(TG-DTA)等方法进行表征。