[发明专利]一种农用营养型高吸水树脂的制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属于高吸水性树脂领域，具体涉及农用营养型高吸水树脂的制备方法。

 

背景技术

高吸水树脂(Super Absorbent Polymer，SAP)是一种新型功能高分子材料。它具有吸收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能，并且保水性能优良，一旦吸水膨胀成为水凝胶时，即使加压也很难把水分离出来。因此，它在个人卫生用品、工农业生产、土木建筑等各个领域都有广泛用途。

高吸水树脂是一类含有亲水基团和交联结构的大分子，最早由Fanta 等采用淀粉接枝聚丙烯腈再经皂化制得。按原料划分，有淀粉系(接枝物、羧甲基化等)、纤维素系(羧甲基化、接枝物等)、合成聚合物系(聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系等)几大类。其中聚丙烯酸系高吸水树脂较淀粉系及纤维素系相比，具有生产成本低、工艺简单、生产效率高、吸水能力强、产品保质期长等一系列优点，成为当前该领域的研究热点。目前世界高吸水树脂生产中，聚丙烯酸系占到80%。

高吸水树脂一般为含有亲水基团和交联结构的高分子电解质。吸水前，高分子链相互靠拢缠在一起，彼此交联成网状结构，从而达到整体上的紧固。与水接触时，水分子通过毛细作用及扩散作用渗透到树脂中，链上的电离基团在水中电离。由于链上同离子之间的静电斥力而使高分子链伸展溶胀。由于电中性要求，反离子不能迁移到树脂外部，树脂内外部溶液间的离子浓度差形成反渗透压。水在反渗透压的作用下进一步进入树脂中，形成水凝胶。同时，树脂本身的交联网状结构及氢键作用，又限制了凝胶的无限膨胀。当水中含有少量盐类时，反渗透压降低，同时由于反离子的屏蔽作用，使高分子链收缩，导致树脂的吸水能力大大下降。通常，高吸水树脂在0.9% NaCl溶液中的吸水能力只有在去离子水中的1/10左右。吸水和保水是一个问题的两个方面，林润雄等对此进行了热力学探讨。在一定温度和压力下，高吸水树脂能自发地吸水，水进入树脂中，使整个体系的自由焓降低，直到平衡。若水从树脂中逸出，使自由焓升高，则不利于体系的稳定。差热分析表明，高吸水树脂吸收的水在150°C以上仍有50%封闭在凝胶网络中。因此，常温下即使施加压力，水也不会从高吸水树脂中逸出，这是由高吸水树脂的热力学性质决定的，虽然高吸水树脂的开发利用只有30多年的历史，但是其发展十分引人注目。无论是合成方面的研究还是应用推广研究十分活跃，已有淀粉类，如淀粉接枝丙烯酸盐等，合成类，如聚丙烯酸盐，纤维素类等，聚合形式有水溶液聚合，反相悬浮聚合等，产品的形式有粉末状，珠状，膜状和纤维状等等。 

在农业方面的应用，由于高吸水树脂成本高，已经严重阻碍了高吸水树脂的应用推广，国内众多科学工作者在降低高吸水树脂成本方面作了大量的工作，但绝大多数的工作主要集中在聚合体系中添加如膨润土，高岭土和凹凸棒等无机土矿物等廉价材料，来达到降低成本的目的，虽然添加有些无机矿物可以提高保水材料吸水后的水凝胶强度，但性能好的高吸水树脂土添加量较低，不能从根本上降低原料成本。另外产品功能只具有与普通吸水树脂一样的吸水、释水功能，缺乏营养功能。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种农用营养型高吸水树脂的制备方法；

本发明采用了如下技术方案：采用如下的步骤：

1）称取10-15重量份的干燥天然羊粪，将其粉碎成100目的粉末；

 2）取10-15 重量份高岭土分散于20 ml二甲基亚砜溶液中，80℃下搅拌反应24 小时，用无水乙醇洗涤三次，50℃下真空干燥8 小时；然后将其分散于蒸馏水中并搅拌，使之溶胀10 分钟，倒入三颈圆底烧瓶中为第一组分；再将羧甲基淀粉用蒸馏水充分溶解，移至分液漏斗中，为第二组分；60℃时，将第二组分滴加到第一组分中，滴加完毕后于80℃反应8 小时；反应完毕后，抽滤，洗涤，将样品放入真空干燥箱内于60℃下干燥3 小时，80℃下干燥0.5 小时，得到淡灰色颗粒，用研钵研成细小颗粒，即得羧甲基淀粉改性的高岭土；

3）在带有回流冷凝管和搅拌装置的三颈瓶中，加入37-51重量份的三氯化磷和60-70重量份的丙酮，在常温下搅拌24 小时，然后加入一定量的冰醋酸在30 ℃下搅拌反应10 小时；蒸出溶剂及其副产物，得到异丙烯膦酸；