一种有机蒙脱土复合型高吸水性树脂的制备方法

摘要

一种有机蒙脱土复合型高吸水性树脂的制备方法，具体制备步骤如下:(1)制备钠基蒙脱土，将钙基蒙脱土加水制取悬浮液，再加入钠化剂，搅拌、除杂、离心分离得到钠基蒙脱土；(2)制备有机蒙脱土，将步骤(1)中所制得的钠基蒙脱土加入水中，搅拌均匀，加入有机改性剂，搅拌均匀，经抽滤、烘干、研磨制得有机蒙脱土；(3)向衣康酸水溶液加入NaOH水溶液进行中和后，加入步骤(2)中所制得的有机蒙脱土，再加入N‑羟甲基丙烯酰胺，搅拌的条件下加入引发剂和交联剂充分反应即制得有机蒙脱土复合型高吸水性树脂。有机蒙脱土的层状结构与衣康酸和N‑羟甲基丙烯酰胺相互充分融合，提高了高吸水性树脂的吸水性和热稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高吸水性树脂的制备方法，尤其涉及一种有机蒙脱土复合型高吸水性树脂的制备方法。

背景技术

高吸水性树脂(Super Absorbent Resin，简称SAR)是带有亲水性基团并具有网络结构的一类高分子聚合物，具有较强的吸水性和一定的保水性能，然而普通有机高吸水性树脂的热稳定性较差。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种吸水性好、热稳定性佳的有机蒙脱土复合型高吸水性树脂的制备方法。

一种有机蒙脱土复合型高吸水性树脂的制备方法，具体制备步骤如下:

步骤(1)制备钠基蒙脱土，将钙基蒙脱土加水制取悬浮液，再加入钠化剂，搅拌、除杂、离心分离得到钠基蒙脱土。本发明中所用钠化剂为NaCl、NaF、Na₂CO₃或Na₂SO₄等，搅拌、离心分离得到钠基蒙脱土。

步骤(2)制备有机蒙脱土，将步骤(1)中所制得的钠基蒙脱土加入水中，搅拌均匀，加入有机改性剂，恒温搅拌，经抽滤、烘干、研磨制得有机蒙脱土。

步骤(3)向衣康酸水溶液加入NaOH水溶液进行中和后，加入步骤(2)中所制得的有机蒙脱土，再加入N-羟甲基丙烯酰胺，搅拌的条件下加入引发剂和交联剂充分反应即制得有机蒙脱土复合型高吸水性树脂。

进一步地，所述步骤(1)先将水加入到钙基蒙脱土中，搅拌均匀后，再加入钠化剂，继续搅拌，静置，除杂，然后在1500-2000r/min的条件下，离心1-3min，得到沉淀物，干燥并研磨，得到所述钠基蒙脱土。

进一步地，所述步骤(2)中的钠化剂为NaCl、NaF、Na₂CO₃或Na₂SO₄等。

进一步地，所述的步骤(2)中有机蒙脱土的制备过程为：取5-50g钠基蒙脱土，加入100-1000ml的蒸馏水中，搅拌20-50min，然后加入有机改性剂，在50-80℃的温度下，搅拌2-6h，抽滤洗涤至无卤离子存在，真空干燥并研磨，得到所述有机蒙脱土。

进一步地，所述有机改性剂为为十二烷基至十八烷基三甲基卤化铵。

进一步地，步骤(3)中NaOH溶液的浓度为0.5-1.0mol/L，衣康酸的中和度为40％-100％。

进一步地，所述有机蒙脱土复合型高吸水性树脂中有机蒙脱土的含量为1％-5％。

进一步地，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。

进一步地，所述所述衣康酸和N-羟甲基丙烯酰胺的摩尔比为1:1-1:3。

进一步地，所述步骤(3)中反应温度为40-70℃，反应时间为4-8h。

本发明的技术效果是：本发明的有机蒙脱土复合型高吸水性树脂的制备方法通过在高吸水性树脂中复合有机蒙脱土，有机蒙脱土的层状结构与衣康酸和N-羟甲基丙烯酰胺相互充分融合，提高了高吸水性树脂的吸水性和热稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的钠基蒙脱土(a)、有机蒙脱土(b)、有机蒙脱土复合型高吸水性树脂(c)的X-射线衍射谱图。

图2是本发明的有机蒙脱土添加量对有机蒙脱土复合型高吸水性树脂的吸水(盐)性能的影响图。

图3是本发明的钠基蒙脱土(a)、有机蒙脱土(b)、吸水性树脂(c)和有机蒙脱土复合型高吸水性树脂(d)的热重分析图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例对本发明作进一步描述，但不局限于此。在各实施例和比较例中所采用的原料，除另有说明外，均是涂料用工业级市售品，所涉及的设备均为涂料工业常规设备。

一种有机蒙脱土复合型高吸水性树脂的制备方法，具体制备步骤如下:

步骤(1)制备钠基蒙脱土，将钙基蒙脱土加水制取悬浮液，再加入钠化剂，搅拌、静置除杂、离心分离得到钠基蒙脱土。本发明中所用钠化剂为NaCl、NaF、Na₂CO₃或Na₂SO₄等，搅拌、离心分离得到钠基蒙脱土。

步骤(2)制备有机蒙脱土，将步骤(1)中所制得的钠基蒙脱土加入水中，搅拌均匀，加入有机改性剂，恒温搅拌，经抽滤、烘干、研磨制得有机蒙脱土。本发明中所用有机改性剂为十二烷基至十八烷基三甲基卤化铵季铵盐，

步骤(3)向衣康酸(IA)水溶液加入NaOH水溶液进行中和后，加入步骤(2)中所制得的有机蒙脱土，再加入N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)，搅拌的条件下加入引发剂和交联 剂充分反应即制得有机蒙脱土复合型高吸水性树脂。本发明中所用引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。

实施例1

步骤(1)取5-50g钙基蒙脱土，加100-1000ml蒸馏水，搅拌20min，加入Na₂CO₃(0.5-5g)，搅拌均匀，静置沉淀除杂，在1500-2000r/min条件下离心1-3min，得到钠基蒙脱土粘稠液。

步骤(2)将1.5g十二烷基三甲基卤化铵季铵盐溶于20ml蒸馏水中，制成季铵盐溶液；将钠基蒙脱土悬浮液加热至50-80℃，滴加季铵盐溶液，同时搅拌2-6h，自然冷却至室温，然后抽滤，水洗至用0.1mol/L的AgNO₃溶液滴定洗液至无白色沉淀生成时，干燥后制得有机蒙脱土。

步骤(3)将0.041g有机蒙脱土与总质量4.13g的衣康酸和N-羟甲基丙烯酰胺搅拌至混合均匀，置于40-70℃恒温水浴锅中，加入0.02-0.06g引发剂过硫酸钾和0.003-0.012g交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺，恒温搅拌反应4-8h，制得有机蒙脱土质量百分含量为1％的有机蒙脱土复合型高吸水性树脂。

实施例2

步骤(1)和步骤(2)与实施例1相同。

步骤(3)将0.082g有机蒙脱土与总质量4.13g的衣康酸和N-羟甲基丙烯酰胺搅拌至混合均匀，置于40-70℃恒温水浴锅中，加入0.02-0.06g引发剂过硫酸钾和0.003-0.012g交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺，恒温搅拌反应4-8h，制得有机蒙脱土质量百分含量为2％的有机蒙脱土复合型高吸水性树脂。

实施例3

步骤(1)和步骤(2)与实施例1相同。

步骤(3)将0.123g有机蒙脱土与总质量4.13g的衣康酸和N-羟甲基丙烯酰胺搅拌至混合均匀，置于40-70℃恒温水浴锅中，加入0.02-0.06g引发剂过硫酸钾和0.003-0.012g交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺，恒温搅拌反应4-8h，制得有机蒙脱土质量百分含量为3％的有机蒙脱土复合型高吸水性树脂。

实施例4

步骤(1)和步骤(2)与实施例1相同。

步骤(3)将0.164g有机蒙脱土与总质量4.13g的衣康酸和N-羟甲基丙烯酰胺搅拌至混合均匀，置于40-70℃恒温水浴锅中，加入0.02-0.06g引发剂过硫酸钾和0.003-0.012g交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺，恒温搅拌反应4-8h，制得有机蒙脱土质量百分含量为4％的有机蒙脱土复合型高吸水性树脂。

实施例5

步骤(1)和步骤(2)与实施例1相同。

步骤(3)将0.205g有机蒙脱土与总质量4.13g的衣康酸和N-羟甲基丙烯酰胺搅拌至混合均匀，置于40-70℃恒温水浴锅中，加入0.02-0.06g引发剂过硫酸钾和0.003-0.012g交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺，恒温搅拌反应4-8h，制得有机蒙脱土质量百分含量为5％的有机蒙脱土复合型高吸水性树脂。

实施1-5中，具体地，步骤(3)中先在蒸馏水中加入一定量的衣康酸(IA)，用预先配置好的NaOH溶液进行中和，NaOH溶液的浓度为0.5-1.0mol/L，衣康酸的中和度为40％-100％，然后再加入步骤(2)中所制得的有机蒙脱土，再加入N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)，搅拌，再加入引发剂和交联剂，所述衣康酸(IA)和N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)的摩尔比为1:1-1:3。

实验结果

(1)X-射线衍射谱图

请参考图1，有机蒙脱土的X-射线衍射谱(图1中曲线b)相较钠基蒙脱土X-射线衍射谱(图1中曲线a)在2θ为3.8°附近出现的衍射峰表明有机蒙脱土的层间距为2.32nm，说明钠基蒙脱土经有机改性剂改性以后层间距增大，进一步地，有机蒙脱土复合型高吸水性树脂的X-射线衍射谱(图1中曲线c)中衍射峰基本消失，表明有机蒙脱土与衣康酸和N-羟甲基丙烯酰胺相互充分融合。

(2)吸水性实验

请参阅图2，本发明分别对实施例1-5制得的有机蒙脱土复合型高吸水性树脂进行了吸水性能测试，分别选取去离子水和生理盐水，实验结果如下表一。

表一：有机蒙脱土复合型高吸水性树脂吸水性能测试结果

吸水性 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 去离子水 743g/g 754g/g 763g/g 718g/g 689g/g 生理盐水 575g/g 642g/g 747g/g 633g/g 408g/g

表一数据表明，有机蒙脱土的加入不但没有降低衣康酸和N-羟甲基丙烯酰胺聚合制得的吸水性树脂的吸水性，而且当有机蒙脱土的含量在3％以下时还明显增加了吸水性树脂的吸水性能。同时，本发明制得的有机蒙脱土复合型高吸水性树脂对去离子水较生理盐水有更好的吸水性，当有机蒙脱土的含量在3％时，无论是去离子水还是生理盐水均达到最佳的吸水效果。

(3)热稳定性分析

请参阅图3，图3表明有机蒙脱土复合型高吸水性树脂的热稳定性明显优于衣康酸和N-羟甲基丙烯酰胺聚合制得的吸水性树脂的热稳定性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。