[发明专利]一种包含煤矸石和淀粉的复合高吸水性聚合物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种包含煤矸石和淀粉的复合高吸水性聚合物及其制备方法，该复合高吸水性聚合物由反相悬浮聚合体系进行聚合获得，反相悬浮聚合体系包括水相和油相，水相包括水、淀粉、引发剂、改性煤矸石、交联剂、聚合单体和表面活性剂，水、淀粉、引发剂、改性煤矸石、交联剂、聚合单体和表面活性剂的重量比为(150‑250)：(10‑20)：(0.08‑1.0)：(1‑10)：(0.01‑0.15)：100：(5‑8)；油相与水的体积比为1：(1‑5)。本发明添加了成本低廉的淀粉和煤矸石，降低了生产成本，综合性能优良，本发明获得的复合高吸水性聚合物具有良好的吸水性能、保水性能和耐盐性能。

技术领域

本发明涉及复合高吸水性聚合物的技术领域，具体而言，涉及一种包含煤矸石和淀粉的复合高吸水性聚合物及其制备方法。

背景技术

高吸水性聚合物是一种具有超强保水能力和吸水能力的新型功能高分子材料。它能吸收自身质量数百倍甚至千倍的水，吸收的水分受压后不易脱水，拥有良好的市场前景和巨大的市场需求量，在农林、园艺、卫生、医药等众多领域得到广泛应用。

聚丙烯酸类高吸水性聚合物因具有吸水能力强、保质期长等优点，在世界高吸水树脂市场中占主导地位；但生产成本较高、生物降解性较差和污染生态环境等问题一直是聚丙烯酸类高吸水树脂的普遍缺点。通过将无机物、天然高分子材料与聚丙烯酸类高吸水性聚合物复合，制备综合性能更好的复合高吸水性聚合物。其中，沸石、膨润土、高岭土等无机矿物复合在高吸水性聚合物中，不仅可以降低成本，而且能有效改善其凝胶强度、耐盐性能和耐热性能。季赛等(季赛，等.聚丙烯酸/高岭土复合高吸水树脂的制备及结构性能研究[J].合成纤维工业，2018，41(02):11-15.)以丙烯酸和高岭土为原料，采用水溶液聚合法制备了聚丙烯酸/高岭土复合高吸水性聚合物，所得产品的最高吸水倍率为132g/g。

目前，复合高吸水性聚合物的研究虽取得了一定成果，但过往的研究主要集中于粘土类矿物的研究，对其它类型的矿物研究甚少。此外，复合高吸水性聚合物的吸液性能得到了改善，但其综合性能还有待提高且生产成本高。因此，需要寻找一种价格低廉、吸水性能、保水性能和反复使用性能等综合性能优良的高吸水性聚合物。

发明内容

为解决上述缺陷，本发明提供了一种包含煤矸石和淀粉的复合高吸水性聚合物及其制备方法，该复合高吸水性聚合物添加了原料来源广泛、成本低廉的淀粉和煤矸石，降低了生产成本，综合性能优良，应用范围广泛。包含淀粉和煤矸石的复合高吸水性聚合物具有良好的吸水性能、保水性能和耐盐性能。

第一方面，本发明提供一种改性煤矸石的制备方法，包括以下步骤：

a)热活化：将煤矸石粉磨、过筛，然后进行煅烧，将煅烧后的煤矸石倒入水中猝冷，真空抽滤，烘干。

优选地，在步骤a)中，采用200目筛子进行过筛。

优选地，在步骤a)中，所述煅烧的条件为：从45-55℃开始，以8-12℃/min速率程序升温至530-570℃，保温20-40min，再以8-12℃/min速率升温至580-820℃，保温1.5-2.5h，自然降温至650℃。

优选地，所述水为蒸馏水。

b)碱改性：将步骤1)中烘干后的煤矸石加入氢氧化钠水溶液，采用磁力搅拌进行反应，真空抽滤，烘干，获得改性煤矸石。

优选地，在步骤b)中，所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为1.5-2.5％。

优选地，在步骤b)中，烘干后的煤矸石的添加量与所述氢氧化钠水溶液的体积比为g：L＝(5-20)：(0.8-1.5)。

优选地，在步骤b)中，反应温度是20-30℃，反应时间为30-60min。

优选地，在步骤b)中，所述烘干的温度为70-90℃。