[发明专利]一种腐植酸复合凝胶材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子凝胶材料及制备方法，具体涉及一种腐植酸复合凝胶材料及制备方法。

背景技术

中国腐植酸资源丰富，储量大，分布广，可以广泛地应用于农、林、牧、石油、化工、建材、医药、卫生、环保等各个领域，例如肥料、农药、兽药、抗旱剂、饲料添加剂；药品、保健品、化妆品；石油助剂、工业水处理剂、水煤浆稳定剂、蓄电池膨胀剂、陶瓷添加剂、油墨添加剂等。但是由于腐植酸没有稳定的化学组成，这导致腐植酸在使用时性质不稳定。随着各行业的产业升级，对生产过程稳定性的要求越来越高，腐植酸类产品在工业上的应用量逐渐减少，腐植酸的大规模使用领域在目前主要用作农用有机肥。而农用有机肥的附加值并不高，亟待开发一种新型技术，拓展应用领域，提高利用价值。

另一方面，对腐植酸类产品的新技术研发也日新月异，有多项新型腐植酸利用技术陆续公布，主要有新型功能肥料，如CN106032341A；氟离子吸附剂，如CN104096547A；腐植酸微球，如CN105854828A，可用于去除废水中的阳离子染料；高吸水树脂，如CN101538340A采用微波聚合法，所制备树脂单体残留量低；以及众多的保水剂制备方法，如CN1687193A、CN1912006A、CN105176536A、CN105482048A等。这些利用途径主要利用了腐植酸的多孔性，腐植酸是较好的吸附和离子交换材料。

近年来，水凝胶因具有高吸水高保水性能而快速发展，将腐植酸制备水凝胶将会大大提高其吸附性能，腐植酸制备水凝胶的研究具有较大应用前景。专利CN105754050A公布的水凝胶，以丙烯酸和腐植酸为主要原料，产品吸水率高，耐盐性和凝胶强度好。专利CN106732423A公布的水凝胶以羟乙基纤维素、凹凸棒、腐植酸钠为原料，通过自由基法制备，该复合水凝胶溶胀性能良好，具有多孔性三维网络状结构，并具有良好的热稳定性、抗盐性及较宽的pH范围，对亚甲基蓝染料吸附效果较好。专利CN105949407A公布的水凝胶以腐植酸钠、丙烯酰胺为原料，经过交联剂、引发剂作用，在40～90℃下聚合反应制得，具有良好的耐温抗盐性,对环境无污染。

对比专利CN105754050A、CN106732423A、CN105949407A可以发现，腐植酸可以与不同化合物复合制备水凝胶，但是以上三个专利中所提到的制备过程和水凝胶特性来看，主要存在以下两个方面的问题：1、腐植酸添加量较少。例如专利CN105754050A中提到丙烯酸55份至91份、腐植酸盐9份至45份，而专利CN106732423A中，羟乙基纤维素：丙烯酸：凹凸棒：腐殖酸钠的质量比为1:4～10:0.2～4:0.2～2。专利CN105949407A中丙烯酰胺单体与腐植酸钠单体的质量比在20：1～200：1，腐植酸添加量为5‰到5％。2、反应制备条件较苛刻。如专利CN106732423A需要在氮气、氩气等惰性气氛下进行。

发明内容

本发明的目的是要提供一种腐植酸复合凝胶材料及制备方法，解决目前腐植酸制备水凝胶技术中腐植酸用量过少的问题，同时并不降低吸水性能与物理化学稳定性能。

本发明的目的是这样实现的，本发明的技术方案包括：腐植酸复合凝胶材料以及腐植酸复合凝胶材料的制备方法。

腐植酸复合凝胶材料包括：腐植酸钠、丙烯酰胺、羧甲基淀粉钠、过硫酸铵、N,N'—亚甲基双丙烯酰胺以及NaOH溶液；所述原料配比为质量比，以去离子水100份为基准，其它原料包括：腐植酸钠2.5～20份，丙烯酰胺8～20份，羧甲基淀粉钠2～8份，氢氧化钠0.5～1.26份，N,N'—亚甲基双丙烯酰胺1～5份，过硫酸铵0.5～3份。

复合凝胶材料制备方法包括以下步骤：

a.于环境温度20℃±3下，将腐植酸钠加入至去离子水容器中，经超声波振荡，腐植酸钠在去离子水中充分溶解，采用快速定性滤纸对腐植酸钠溶液过滤，将不能溶解于去离子水的腐植酸钠成分过滤掉，配制成腐植酸钠溶液；

b.再将丙烯酰胺、羧甲基淀粉钠、N，N'—亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵依次加入到腐植酸钠溶液中，最后加入1.7～4.3份预先配好的NaOH溶液，所述的预先配好的NaOH溶液采用分析纯5.000g NaOH和去离子水配置质量分数为29.385％的氢氧化钠标准溶液；

c.恒温25℃下搅拌15min，使各成分充分混合，接着将混合液移入洗净且干燥后的试管中，使用保鲜膜封口；

d.将试管置于加热设备中，升温至60℃，在60℃下恒温1-5h；通过试管倒置，以混合体系无明显流动为判定条件，确定凝胶形成；