[发明专利]一种高吸水复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高吸水复合材料技术领域，具体涉及一种高吸水复合材料的制备方法。

背景技术

高吸水树脂是一种轻度交联的亲水性聚合物，具有优良的吸水和保水性能，在医疗卫生、农林园艺等方面已有广泛应用，在荒山育林和沙漠治理中显示出巨大潜力。在土壤中，高吸水树脂能在下雨或灌水时吸收大量的水并在干旱时缓慢释放，故农业中通常称为保水剂。保水剂的水肥调控性能日益受到重视，在调控水分的同时，可减少养分的流失。目前，保水剂推广应用的主要制约因素是产品价格偏高，耐盐性、凝胶强度等性能不够理想。通过添加膨润土、凹凸棒土、高岭土、硅藻土及羟基磷灰石等无机原料制备无机-有机复合材料，可改善保水剂的性能和降低成本。

公开号为CN100419027C、CN100443554C、CN100443553C等中国专利申请文献分别公开了层状、架状和非晶态硅酸盐用于高吸水复合材料制备的方法，公开号为CN100455625C的中国专利申请文献公开了凸凹棒和膨润土用于高吸水复合材料制备的方法，公开号为CN100365095C和CN100404612C的中国专利申请文献公开了膨胀蛭石用于高吸水复合材料制备的方法。公开号为CN1073121C的中国专利申请文献公开了膨润土与乙烯类单体合成高吸水复合材料的方法，并提出膨润土与单体发生了接枝反应。

通过简单添加无机矿物，保水剂的性能改进有限。理论上，若通过插层作用对膨润土改性，可以促进矿物在聚合物中的分散或改善矿物与聚合物的亲合能力，复合材料吸水后形成的水凝胶的凝胶强度得到进一步改善。

季铵盐改性膨润土可改善膨润土与聚合物的亲合性，并能改善膨润土在有机相中的分散性，但季铵盐成本偏高，且以水为溶剂制备高吸水复合材料时，季胺盐改性膨润土在单体中的分散成为较突出的问题。

因为工艺条件因素之间的相互影响以及已知或未知的相关技术难题等原因，包括上述所有文献在内的现有技术文献中，均未涉及对膨润土进行合理科学的改性处理以成功应用于高吸水复合材料的制备方面的报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有高吸水复合材料制备技术的不足，尤其是膨润土改性技术在高吸水复合材料制备应用方面的技术不足，提供一种高吸水复合材料的制备方法。

本发明的另一个目的是提供采用所述制备方法制备得到的高吸水复合材料。

本发明还有一个目的是提供所述高吸水复合材料的应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现；

本发明提供了一种高吸水复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照比例将（A）聚乙二醇或聚氧乙烯与（B）膨润土充分分散于水中得到改性膨润土悬浮液；

或者按照比例将（A）聚乙二醇或聚氧乙烯与（A）膨润土充分分散于水中，将悬浮液烘干，经粉碎得到改性膨润土粉；

所述聚乙二醇分子量优选为2000～20000，聚氧乙烯分子量优选为2～200万；所述膨润土为钠基膨润土、钙基膨润土或钠钙基膨润土，也可以是三者的任意比例混合物；所用膨润土的蒙脱石质量百分比含量为40%～99%，优选60%～95%。

所述聚乙二醇或聚氧乙烯的用量参照：按（A）和（B）两种原料干物质的质量比计，聚乙二醇或聚氧乙烯与膨润土的比例为0.1～1:1；加水量为（A）和（B）两种原料总质量的5～20倍，得到悬浮液；也可将悬浮液在40～105℃下烘干，粉碎至20目或20目以下备用，所述烘干温度和粉碎粒度无严格限制，参照本技术领域常规和操作方面的方便性。

（2）制备乙烯基类单体的水溶液；

所述乙烯基类单体是丙烯酸、丙烯酸盐溶液（由丙烯酸中和得到）或丙烯酰胺中至少两种的混合物，可以是三者的混合物，混合顺序不用严格限制；  

本发明优选先将丙烯酸中和得到丙烯酸（盐）溶液，再向中和并冷却的丙烯酸（盐）水溶液中加入丙烯酰胺制备得到乙烯基类单体的水溶液，所述丙烯酰胺与原丙烯酸的质量比为0～2:1；所述中和可采用氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾水溶液或氨水，中和至中和度为40%～90%；

（3）将步骤（1）制备得到的改性膨润土悬浮液或者改性膨润土粉与步骤（2）制备得到的乙烯基类单体的水溶液混合，通入氮气（参照本技术常规，通常保持连续鼓泡即可），在引发剂和交联剂存在下接枝共聚，得到所述高吸水复合材料；

优选地，步骤（3）可将所述乙烯基类单体的水溶液浓度预调至质量百分比浓度为10～40%（补充水进行质量百分比浓度调整时需要考虑悬浮液带入的水量）再与改性膨润土混合。