[发明专利]一种光聚合法高岭土复合高吸水树脂的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种光聚合法高岭土复合高吸水树脂的制备方法，即以2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮或二苯甲酮和米氏酮及其衍生物为光引发剂，N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，在丙烯酸和丙烯酰胺光共聚反应体系中加入少量高岭土，形成稳定的悬浮液，然后覆盖一层聚酯薄膜，室温原位光聚合合成了高岭土-高吸水性复合树脂。本发明与原有方法相比，具有反应速率快、无需加热、无需通N2气、成本较低的优点。本发明制备的高岭土复合高吸水树脂是淡黄色凝胶固体或颗粒状固体，具有较强的凝胶强度，其吸水率和吸盐率可分别达到485倍和137倍，保水性较高，所获得高岭土复合高吸水树脂pH值不大于7。

本发明制备的光聚合法高岭土复合高吸水树脂适用于农、林等行业的农林园艺保水、土壤改良、植树造林、荒山改造和沙漠绿化等。

二、技术背景

高吸水性树脂(简称SAR)是当前国内外广泛研究开发的一类新型的功能高分子材料。1961年Gugliemell等人通过对淀粉接枝丙烯腈的研究制备了高吸水性树脂.随后Fanta于1966年完成了部分水解淀粉接枝丙烯腈共聚物高吸水性树脂的合成和性能研究.并成功地实现了工业化，其商品名为SGP(Starch Graft Polymer)。

目前，世界各国对高吸水性树脂进行了大量的研究工作，在其品种、制造方法、性能和应用领域等方面都取得了较大的进展。美、日、德、法等发达国家一直走在前列，我国SAR的研制开发虽然起步较晚，但发展非常迅速。

高吸水性树脂因具有高吸水性和高保水性这两个特有的性质，用途非常广泛，可以说“凡是与水有关的领域，都有它的用武之地”。在医疗卫生用品领域，利用它作吸收材料，如卫生巾、婴儿尿布、医用药棉等，其用量占所有高吸水性树脂年产量的95％以上：在建筑领域，通过对橡胶、高吸水性树脂和助剂等混合得到的止水材料可用于建筑工程中的防渗漏水和水下管道的隔水层制作；在农林业领域，利用高吸水性树脂的高保水性进行农林园艺保水、土壤改良，向土壤中加入0.1wt％的高吸水性树脂，可以使土壤在较长时间内有足够的水分提供植物所需，提高农作物产量，在植树造林、荒山改造、沙漠绿化中，可利用高吸水性树脂来保持土壤水分提高植物发芽率和成活率。另外在人工雪制造、香水缓释、食品添加、蔬菜保鲜等应用领域，均可找到高吸水性树脂的用处。

高吸水性树脂聚合方法包括溶液法、反相悬浮法、反相乳液法、分散聚合法和光聚合法。溶液法虽然实施方法简单、体系纯净、交联结构均匀；但其反应热难以排出，产物为团状，需要造粒、烘干等后处理工序，尤其是该体系中含水量较大，烘干困难。反相悬浮法制得的粒状产物不需要粉碎工序，但一般情况下所得产物不纯净，其它后处理工序复杂。应用反相乳液法制得的产物粒径比反相悬浮法所得的小，比表面积大，吸水速度快，但粒径过小则在吸水时吸水能力下降且由于出现面团现象导致吸水速度降低。分散法制得的共聚高吸水性树脂的吸水速度快，但最大吸水倍数较小，且后处理工序复杂。其中光聚合法合成高吸水性树脂，具有工艺简单、反应时间短、可在常温下进行以及无三废污染等特点。虽然有一些文献报道了紫外光引发合成高吸水树脂，但是所制备的高吸水树脂均没有添加高岭土，采用UV光辐照法直接合成高岭土-丙烯酸-丙烯酰胺高吸水性复合树脂还未见报道。

高岭土是以高岭石亚族矿物为主要成分的软质黏土矿物和非黏土矿物两类。高岭土主要由小于2个微米的微小片状、管状、叠片状等高岭石簇矿物(高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等)组成。由于其含水的铝硅酸盐化学成分，层状结构和微粒性，具有许多一般矿物所不具备的特殊性质。高岭土经深加工处理后的粉体具有较大的比表面积，可以较好地与有机单体复合。加入深加工的超细活性高岭土后，由于其表面存在着许多羟基和活性点(永久电荷、可变电荷、可交换性阳离子)，可与有机树脂反应形成网状结构，有益于吸水倍率及吸水后凝胶强度的提高。高岭石能与许多有机极性分子等相互作用，生成高岭石-极性有机分子嵌合复合体，高岭土的应用领域由此被拓宽。

中国是世界上最早发现和利用高岭土的国家，也是高岭土资源较丰富的国家，采用低温光聚合法制备高岭土复合丙烯酸钠-丙烯酰胺高吸水树脂，对于提高我国高岭土矿产的综合利用水平具有重要的现实意义。采用此低温光聚合技术得到了反应温度低、反应速率快、耐盐性好、耐热性好、凝胶强度大、成本低廉的高岭土复合高吸水树脂，为合成高岭土复合丙烯酸-丙烯酰胺高吸水树脂开辟了一条新的途径，有望将其应用进一步拓展到农林园艺、油田调剖堵水、建筑大坝工程和地基等领域，促进我国农业现代化的进程和我国石油开采业的发展。

三、发明内容