[发明专利]坡缕石黏土基耐盐性高吸水复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，涉及一种坡缕石黏土高吸水复合材料的制备，尤其涉及一种坡缕石黏土基耐盐性高吸水复合材料的制备方法。

背景技术

干旱缺水和土壤沙漠化是制约我国农业持续发展的重要因素。据统计，我国干旱、半干旱地区总面积为455万hm²，占国土总面积的47%，其中我国西部干旱区占国土总面积的26.6%，且土地荒漠化面积每年以2 460 km²的速度扩展。所以，水土保持和抗旱节水一直被国内外学者所重视。其中利用土壤高吸水材料达到节水增产的目的是目前试验研究的新途径和新方法。

高吸水材料又称高分子吸水剂、土壤保水剂，是一种具有三维网络结构的交联亲水性功能高分子聚合物。它可以吸收自身重量数百乃至上千倍的水，而且吸水后即使在外力作用下也不容易脱水或很少脱水，但当干旱缺水时，又可缓慢释放出所吸收的水分供土壤、植物利用，遇到外界来水时其又能反复吸水，从而达到蓄水保墒的作用。高吸水材料的施用是一种化学节水技术，它可以显著提高土壤的持水能力、抑制土壤水分的无效损耗，提高水资源利用和缓释肥料，有土壤“微型水库”之称，在农业、林业、园艺、水利等领域发挥抗旱保苗、增产增收、改良土壤、水土保持、防风固沙、沙漠绿化等多种功能。因而，高吸水材料被国际上普遍认为是继化肥、农药、地膜之后第4个最有希望被农民接受的农用化学产品。然而，调查发现，高吸水材料在我国西北地区，特别是沙漠化地区的推广应用极少，主要是因为目前市售的高吸水材料在沙漠化地区的耐盐性差、吸雨水速率慢、吸水倍率低。因而，开发具有适应本地区特色的高吸水保水材料对促进我国西北沙漠化地区农业发展，改善生态环境，实施可持续发展战略具有重要意义。

目前高吸水材料的主流产品是丙烯酸类聚合物，吸水保水能力强（一般为300～1000 g/g），因而在农林业中得到了广泛地的应用。但有报道，土壤微生物难以降解丙烯酸类高吸水性材料，如果大面积推广应用，对生态环境的长远影响还需要认真评估；再者，丙烯酸类高吸水材料原料成本高，生产条件苛刻、凝胶强度低、耐盐性差，使其应用范围受到很大限制。

近年来，为改善高吸水性材料的抗盐性能和降低生产成本已采取了许多方法，其中有机-无机复合高吸水性材料因具有较高的吸水性能和低廉的生产成本，同时有效地结合有机和无机材料性能的优点而受到广泛关注。坡缕石（PGS）是一种层链结构的含水镁铝硅酸盐粘土矿物，独特的有序排列微孔结构使其具有孔隙率高、孔体积大、质量轻、堆积密度小、比表面积大、耐盐性强、活性好等优点。由于坡缕石分布广泛、价格低廉，同时其表面存在许多亲水性羟基和活性点，能与烯类单体发生接枝共聚反应，使其加入到高吸水材料中改善材料的吸水、耐盐等性能，并且可有效降低产品成本，改良土壤。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）是一种多功能的水溶性阴离子单体，分子中的磺酸基使其具有强阴离子性、水溶性、好的耐盐性；酰胺基使其具有很好的水解稳定性、抗酸碱性及热稳定性；活泼的碳碳双键有利于其均聚或与其他烯类单体共聚，工业品成本低廉。

高吸水材料的制备方法主要是由一种或多种单体采用辐射引发、紫外光引发、等离子体引发或化学引发聚合并交联而得。一般来说，在形成高吸水材料过程中需要N₂保护，并加入少量的交联剂。其合成条件相对苛刻、合成工艺复杂，成本较高，使得高吸水材料的广泛应用和推广受到限制。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种合成坡缕石黏土基耐盐性高吸水复合材料的制备方法。

一、黏土基耐盐性高吸水复合材料的制备

本发明黏土基耐盐性高吸水复合材料的制备方法，是在水溶液体系中，以坡缕石(PGS)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)及丙烯酸(AA)为原料，N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂，在60～80℃下搅拌2～6h形成凝胶状交联产物，冷却，洗涤，脱水，干燥，粉碎，既得到黏土基耐盐性高吸水复合材料。具体制备工艺如下：