[发明专利]聚(丙烯酸-丙烯酰胺)/水滑石高吸水性树脂的制备方法

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，具体涉及一种利用水滑石合成聚(丙烯酸-丙烯酰胺)/水滑石纳米复合高吸水性树脂的制备方法。

背景技术

高吸水性树脂是近十年来得到迅速发展的一类新型的功能性高分子材料，这种材料是一种具有松散网络结构的低交联度亲水性高分子化合物，它既不溶于水，也难溶于有机溶剂，与普通的吸水材料相比，它可以吸收自身质量的几百倍甚至上千倍的水，且吸水速度快，保水性能好，即使加压也难把水分离出来，因此被广泛应用于农业、园艺、卫生用品材料及水凝胶材料等等。

迄今已开发出来的高吸水性树脂分为淀粉类、纤维素类和合成树脂类，在合成系高吸水性树脂中，聚丙烯酸系树脂的吸水能力强，有优良的保水性，在高吸水状态下仍有很高的强度，并具有较好的光、热稳定性，无味无毒无腐蚀性，而且生产工艺简单，随着推广应用的不断开发，必将有较大的发展，是最有前途的高吸水性树脂之一。但聚丙烯酸系树脂的综合性能并不令人满意，如耐盐性能、吸水速度和凝胶强度等，所以研究工作者致力于提高其性能的改性研究。比如多元共聚改性(张小红，耐盐性多元共聚高吸水性树脂的制备及性能研究，化工新型材料，200533(6)：27)，接枝共聚改性(杨燕等，抗盐性淀粉接枝高吸水性树脂的结构与性能研究，应用化工，200533(1)：37)及有机/无机复合改性(魏月琳等，高岭土/聚丙烯酸高吸水材料合成及表面改性，矿物学报，200525(4)：379)等。

目前，有机无机复合高吸水性树脂，凭借其耐盐性好、成本低、凝胶强度高等特点，越来越得到关注。人们将蒙脱土和高岭土引入聚合物基体中用于制备了有机/无机复合高吸水性树脂，可显著提高其耐盐性及凝胶强度等性能，如中国专利申请CN1760261公开的一种纳米复合吸水材料及制备方法。

发明内容

本发明提供一种聚(丙烯酸-丙烯酰胺)/水滑石纳米复合高吸水性树脂的制备方法，将水滑石作为无机填料引入到丙烯酸和丙烯酰胺混合单体中来制备纳米复合高吸水耐盐性树脂。

一种聚(丙烯酸-丙烯酰胺)/水滑石高吸水性树脂的制备方法，包括：

将丙烯酸用氢氧化钠水溶液中和，得到中和度为70％～80％的丙烯酸溶液，加入丙烯酰胺和有机改性的水滑石，搅拌得到乳浊液，同时，将引发剂和交联剂加入上述乳浊液，使其全部溶解后加入到含有分散剂的环己烷中，氮气保护下先40～60℃反应2～3h，再60～70℃反应1～3h，最后尽可能共沸脱水完全；反应结束后，抽滤并用水和甲醇(1:9V/V)的混合溶液洗涤，真空干燥，得到颗粒状聚(丙烯酸-丙烯酰胺)/水滑石纳米复合高吸性树脂。

水滑石是一种具有层状结构的双羟基阴离子粘土，其结构由MgO₆八面体共用棱而形成单元层，位于层上的Mg²⁺可在一定范围内被半径相似的Al³⁺同晶取代，使Mg²⁺、Al³⁺、OH^-层带正电荷，层间可交换的碳酸根离子与层板正电荷平衡，使这一结构呈电中性。此外在金属氢氧化物层间存在一些水分子。层间阴离子与层板以静电力及通过层间水或层板上的羟基以氢键的方式相结合。通过原位聚合的方式，可使水滑石在聚合物基体中达到纳米分散，制备的聚丙烯酸系/水滑石纳米复合吸水性树脂可显著提高其耐盐性能。

所述的水滑石可采用一般市售Mg-Al型产品，也可按照杨飘萍在尿素法合成高结晶度类水滑石(无机化学学报，200319(5)：485)中公开的方法实验室自制。为了改善水滑石的有机相容性，需对水滑石进行有机改性，比如，将水滑石和改性剂加入到N，N’-二甲基乙酰胺中，在70～80℃下剧烈搅拌22～24h，抽滤、洗涤及干燥，即得到有机改性的水滑石。改性剂可以是甲基丙烯磺酸钠、丙烯磺酸钠或十二烷基磺酸钠等。

本发明方法中各添加剂及各反应物用量可通过实验具体调整，最优采用如下选择：所述丙烯酸用量为环己烷重量的10％～25％，丙烯酰胺用量为环己烷重量的1.0％～3.0％；引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵，引发剂用量为丙烯酸重量的0.1％～0.4％；交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，交联剂用量为丙烯酸重量的0.02％～0.03％；分散剂为司盘-60(Span-60)，分散剂用量为丙烯酸和丙烯酰胺重量之和的4％～5％；有机改性水滑石的用量为丙烯酸和丙烯酰胺重量之和的1％～5％。