一种黏土基两性离子疏水型耐盐高吸水性树脂及制备方法

摘要

一种黏土基两性离子疏水型耐盐高吸水性树脂及制备方法，其原料的重量份数为：丙烯酸100份，非离子型单体丙烯酰胺为10~60份，阳离子单体为10~30份，疏水性组分为1~5份，黏土5~30份，引发剂0.05~1.0份，交联剂0.05~1.0份。制备具体步骤如下：先将丙烯酸用碱中和，中和度为40%~80%，再依次加入非离子型单体丙烯酰胺，阳离子单体，疏水性组分，黏土，然后加入交联剂和引发剂，升温至40~90℃反应3~5小时，反应产物经干燥后粉碎。本发明具有如下优点：1、显著的提高了高吸水树脂的吸水和耐盐性能；2、无毒无害，绿色环保，主要技术指标：脱盐水600~1500倍，自来水200-400倍，生理盐水80~200倍，0.1%的氯化钙水溶液中30~100倍；3、生产过程中没有废水、废气和粉尘的排放，使得操作更加快捷简便，产品质量更加稳定。

说明书

技术领域

本发明涉及高吸水树脂的制备方法技术领域，具体涉及一种黏土基两性离子疏水型耐盐高吸水性树脂及制备方法。

背景技术

高吸水树脂(Super Absorbent Polymer, SAP)是具有较高吸水性能和保水性能的高分子聚合物的总称。高吸水树脂含有强亲水性基团，经适度交联而具有三维网状结构，可通过水合作用迅速地吸收自身重量上百倍乃至上千倍的水而呈凝胶状。这类材料具有吸水容量大、吸水速率快、保水能力强且无毒无害等传统吸水材料难以比拟的优越性能，因而也称为高保水材料、高保水性树脂、高保水性高分子和保水剂等。高吸水树脂既具有独特的吸水功能和保水能力，又是高分子化合物，具有一般高分子化合物的基本特性，所以它可归属于功能高分子材料。近年来随高吸水树脂结构和性能的改进以及原料来源的多样化，高吸水性树脂的应用领域不断扩展，但在所应用的领域中对材料的耐盐性能提出了更高的要求。因此，提高高吸水树脂的耐盐性能对于改善其性能以及提高其实际使用价值是非常必要的。

对于如何提高高分子吸水树脂的耐盐性能，文献报道都做了大量的研究工作。主要包括：（1）引入对盐离子不敏感的非离子单体；（2）引入各种黏土；（3）引入抗盐性能优良的纤维素；（4）阴阳离子共聚；（5）疏水缔合方法；（6）互穿半互穿网络等。例如中国专利200810051587公开了一种名为《含氮、磷、钾及蒙脱土的聚丙烯酸/丙烯酰胺型保水剂及制法》的发明专利，介绍了丙烯酸/丙烯酰胺和蒙脱土制备保水剂的方法；中国专利200410045450公开了一种名为《一种耐盐碱多功能保水剂及其制备方法》的发明专利，报道了凹凸棒土、淀粉、丙烯酰胺、腐植酸合成一种应用于高盐碱和贫瘠土壤植树造林用的保水剂及其制备方法; 中国专利200710017131公开了一种名为《一种环保型保水剂及其制备方法》的发明专利，报道了用沸石生产保水剂的方法。但还没有发现有专利将多种单体放在一起研究的报道。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种黏土基两性离子疏水型耐盐高吸水性树脂及制备方法。其将多种对耐盐有贡献的单体或组分，通过化学反应组合起来，使各个耐盐基团复合作用，以得到耐盐性能更好的高吸水树脂产品。

其技术方案是：一种黏土基两性离子疏水型耐盐高吸水性树脂，其特征在于：原料的重量份数为：丙烯酸100份，非离子型单体丙烯酰胺为10~60份，阳离子单体为10~30份，疏水性组分为1~5份，黏土5~30份，引发剂0.05~1.0份，交联剂0.05~1.0份。

其中，所述黏土为高岭土、云母、凹凸棒土、蛭石、膨润土、海泡石、硅藻土、累托石、水滑石、硅溶胶、硅酸钠、辉沸石或伊利石。所述阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸N、N-二甲基氨基乙酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸N或N-二甲基氨基乙酯。所述疏水组分为苯乙烯、异丁烯、丙烯酸酯、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵。所述交联剂为甘油、N、N-亚甲基双丙烯酰胺，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三烯丙基甲基氯化铵或四烯丙基氯化铵。所述引发剂为硝酸铈铵、过硫酸铵或、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢或过氧化钠。

一种黏土基两性离子疏水型耐盐高吸水性树脂的制备方法，其具体步骤如下：先将丙烯酸用碱中和，中和度为40%~80%，再依次加入非离子型单体丙烯酰胺，阳离子单体，疏水性组分，黏土，然后加入交联剂和引发剂，升温至40~90℃反应3~5小时，反应产物经干燥后粉碎。

其中，所述使用黏土的粒径为0.05mm以下。丙烯酸中和过程，使用的碱为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠或氢氧化钾。聚合反应也可以在不存在上述引发剂的情况下，在光引发剂存在的情况下，反应通过高能射线引发。

本发明与现有技术相比较，具有如下优点：1、显著的提高了高吸水树脂的吸水和耐盐性能；2、无毒无害，绿色环保，主要技术指标：脱盐水600~1500倍，自来水200-400倍，生理盐水80~200倍，0.1%的氯化钙水溶液中30~100倍；3、生产过程中没有废水、废气和粉尘的排放，使得操作更加快捷简便，产品质量更加稳定。

具体实施方式

一种黏土基两性离子疏水型耐盐高吸水性树脂，其特征在于：原料的重量份数为：丙烯酸100份，非离子型单体丙烯酰胺为10~60份，阳离子单体为10~30份，疏水性组分为1~5份，黏土5~30份，引发剂0.05~1.0份，交联剂0.05~1.0份。其中，所述黏土为高岭土、云母、凹凸棒土、蛭石、膨润土、海泡石、硅藻土、累托石、水滑石、硅溶胶、硅酸钠、辉沸石或伊利石。所述阳离子单体为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸N、N-二甲基氨基乙酯、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酸N或N-二甲基氨基乙酯。所述疏水组分为苯乙烯、异丁烯、丙烯酸酯、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵。所述交联剂为甘油、N、N-亚甲基双丙烯酰胺，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三烯丙基甲基氯化铵或四烯丙基氯化铵。所述引发剂为硝酸铈铵、过硫酸铵或、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢或过氧化钠。

一种黏土基两性离子疏水型耐盐高吸水性树脂的制备方法，其具体步骤如下：先将丙烯酸用碱中和，中和度为40%~80%，再依次加入非离子型单体丙烯酰胺，阳离子单体，疏水性组分，黏土，然后加入交联剂和引发剂，升温至40~90℃反应3~5小时，反应产物经干燥后粉碎。其中，所述使用黏土的粒径为0.05mm以下。丙烯酸中和过程，使用的碱为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠或氢氧化钾。聚合反应也可以在不存在上述引发剂的情况下，在光引发剂存在的情况下，反应通过高能射线引发。

实施例1：称取丙烯酸15克，加入40ml蒸馏水，搅拌下滴加30%的氢氧化钠溶液20ml，充分反应后等温度降至室温再加入丙烯酰胺2克，阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵4克，同时加入交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.01克，充分搅拌均匀后，再加入疏水性表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵0.75克，凹凸棒黏土1克，再在氮气的保护下，搅拌30分钟后加入引发剂过硫酸铵0.03克。升温至60℃，保持3~5小时。将产物在80℃下烘至恒重，粉碎，过40目筛网。产品每克吸蒸馏水1170克，吸0.9%NaCl溶液127克，色泽为淡黄色。

实施例2：称取丙烯酸30克，加入60ml蒸馏水，搅拌下滴加30%的氢氧化钠溶液44ml，充分反应后等温度降至室温再加入丙烯酰胺3.3克，阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵7克，同时加入交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.01克，充分搅拌均匀后，再加入疏水性表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵1克，高岭土1.5克。在氮气的保护下，搅拌30分钟后加入引发剂过硫酸铵0.07克。升温至60℃，保持3~5小时。将产物在80℃下烘至恒重，粉碎，过40目筛网。产品每克吸蒸馏水1050克，吸0.9%NaCl溶液112克，色泽为白色。

实施例3：称取丙烯酸60克，加入150ml蒸馏水，搅拌下滴加30%的氢氧化钾溶液140ml，充分反应后再加入丙烯酰胺12克，阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵18克，同时加入交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.01克，充分搅拌均匀后，再加入疏水性表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵1.2克，高岭土12克。在氮气的保护下，搅拌30分钟后加入引发剂过硫酸铵0.28克。升温至60℃，保持3~5小时。将产物在80℃下烘至恒重，粉碎，过40目筛网。产品每克吸蒸馏水980克，吸0.9%NaCl溶液102克，色泽为白色。

实施例4：称取丙烯酸120克，加入300ml蒸馏水，搅拌下滴加30%的氢氧化钠溶液280ml，充分反应后等温度降至室温再加入丙烯酰胺60克，阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵12克，同时加入交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.01克，充分搅拌均匀后，再加入疏水性表面活性剂18烷基硫酸钠1.2克，高岭土36克。在氮气的保护下，搅拌30分钟后加入引发剂过硫酸铵1.2克。升温至60℃，保持3~5小时。将产物在80℃下烘至恒重，粉碎，过40目筛网。产品每克吸蒸馏水890克，吸0.9%NaCl溶液87克，色泽为白色。