本發(fā)明涉及保水材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于淀粉接枝丙烯酸與海藻酸鈉、礦渣復(fù)合的保水凝膠的制備方法。
背景技術(shù)：
保水材料是一種新型功能高分子材料，它能夠在短時間內(nèi)吸收自身重量幾十到上千倍的水分，并且吸水膨脹后生成的凝膠在加壓條件下也不易析出水分。當(dāng)環(huán)境相對濕度降低時，它可以將水分緩慢釋放出來，目前為止，人們研究出的新型吸水保水材料大致分為三類:無機(jī)保水材料，有機(jī)保水材料以及有機(jī)/無機(jī)復(fù)合保水材料，無機(jī)保水材料主要是指一些天然非金屬礦物利用其自身的多孔結(jié)構(gòu)來達(dá)到保水保肥的目的。有機(jī)合成保水材料俗稱保水劑或者超強(qiáng)吸水劑，它是一種具有超高吸水特性的高分子材料，能迅速吸收比自身重量重數(shù)百倍甚至上千倍的蒸餾水，而且有反復(fù)吸水功能，有機(jī)/無機(jī)復(fù)合保水材料又叫半合成保水劑，它是用石化產(chǎn)物單體上接枝天然高分子或與無機(jī)礦物共聚的聚合產(chǎn)物，由于在合成保水劑單體上引入了更多親水基團(tuán)使得合成保水劑吸水倍率進(jìn)一步提高，同時又克服了天然吸水材料易生降解的缺點(diǎn)，降低保水劑生產(chǎn)成本，有利于自然資源的合理利用。
海藻酸鈉通常情況下為白色或淡黃色粉末，幾乎無臭無味，吸濕性強(qiáng)，持水性能好，可生物降解，其穩(wěn)定性在ph值為6至11時較好，ph值低于6時會形成海藻酸凝膠，不含有游離的梭基，性質(zhì)活潑，具有很高的離子交換功能，所以向海藻酸鈉水溶液中加入二價陽離子后，海藻酸鈉中的na+與這些二價陽離子發(fā)生離子交換反應(yīng)，形成離子交聯(lián)水凝膠。
肖迪在《海藻酸鈉/礦渣復(fù)合材料保水以及保肥性能的研究》一文中選用海藻酸鈉為有機(jī)基體，礦渣為無機(jī)多孔填料，制得了復(fù)合保水保肥材料，制作工藝簡單，制品環(huán)保且保水保肥良好，但是保水功能有待加強(qiáng)，重復(fù)利用率低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，加強(qiáng)保水功能，提高重復(fù)利用率，降低成本，提供一種基于淀粉接枝丙烯酸與海藻酸鈉、礦渣復(fù)合的保水凝膠的制備方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種基于淀粉接枝丙烯酸與海藻酸鈉、礦渣復(fù)合的保水凝膠的制備方法，包括以下步驟：
（1）將5-10重量份的礦渣清洗干凈并且干燥后浸泡在5-10重量份n,n′-亞甲基雙丙烯酰胺溶液中12-36小時，過濾后，濾液待用，取濾渣粉碎過200目篩子后加入到5-15重量份海藻酸鈉溶液與5-10重量份氯化鈣溶液混合混合溶液中，在室溫下攪拌1-2小時配制成分散液待用；
（2）將15-20重量份淀粉與2-4重量份氫氧化鈉溶液、0.5-1重量份過氧乙酸溶液和100-120重量份水加入容器中40-60℃反應(yīng)2-4小時后，攪拌加熱至50-90℃，并保持此溫度20-60分鐘，得糊化氧化淀粉后，將所得的糊化氧化淀粉冷卻至室溫加入2-5重量份氫氧化鈉中和過的丙烯酸，充分?jǐn)嚢?-3小時，加入步驟（1）待用的濾液和0.1-0.5重量份過硫酸銨，高速混合攪拌均勻，待用；
（3）步驟（1）與步驟（2）所得的產(chǎn)物混合，將混合液體置入已制作好的模具中示，并將模具浸泡在70-80℃的水浴中，加入1-2重量份氯化鈣溶液反應(yīng)1-2小時至形成粘稠凝膠狀產(chǎn)物時停止反應(yīng)，靜置冷卻待凝膠形成后，脫模取出產(chǎn)物，切成小塊，干燥即的所述基于淀粉接枝丙烯酸與海藻酸鈉、礦渣復(fù)合的保水凝膠。
所述的氫氧化鈉中和過的丙烯酸的制備方法：使用氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)丙烯酸使其中和度至60-80％。
所述的海藻酸納溶液質(zhì)量濃度為3-5%,氯化鈣溶液質(zhì)量濃度為5-8%，過氧乙酸溶液質(zhì)量濃度為40-60%，氫氧化鈉質(zhì)量濃度為20-30％，n,n′-亞甲基雙丙烯酰胺胺溶液質(zhì)量濃度為1-5％。
所述步驟（3）中是在水浴中進(jìn)行靜置冷卻。
所述氫氧化鈉用氫氧化鉀或碳酸氫鈉代替。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
本發(fā)明采用的礦渣具有良好的透氣性、表面選擇吸咐性、膨脹性和離子交換性，在提高保水劑吸水性能的同時，顯著改善持水性，且丙烯酸和n,n′-亞甲基雙丙烯酰胺在制備時交聯(lián)劑，使得保水凝膠的三維網(wǎng)格具有大小不同的尺寸，有利于提高保水劑機(jī)械強(qiáng)度，本發(fā)明使用的原料海藻酸鈉是從褐藻中提取的天然多糖，褐藻作為一種豐富的海洋資源，產(chǎn)量大，再生能力強(qiáng)，將淀粉氧化后改善了淀粉的力學(xué)強(qiáng)度、柔韌性和成膜性能，通過海藻酸鈉與氧化淀粉之間產(chǎn)生交聯(lián)，鈣離子的加入加強(qiáng)海藻酸鈉與氧化淀粉之間絡(luò)合的雙重效應(yīng)，從而提高制備出的凝膠的保水性。
具體實(shí)施方式
一種基于淀粉接枝丙烯酸與海藻酸鈉、礦渣復(fù)合的保水凝膠的制備方法，包括以下步驟：
（1）將8重量份的礦渣清洗干凈并且干燥后浸泡在7重量份n,n′-亞甲基雙丙烯酰胺溶液中24小時，過濾后，濾液待用，取濾渣粉碎過200目篩子后加入到10重量份海藻酸鈉溶液與8重量份氯化鈣溶液混合混合溶液中，在室溫下攪拌1-2小時配制成分散液待用；
（2）將17重量份淀粉與3重量份氫氧化鈉溶液、0.7重量份過氧乙酸溶液和110重量份水加入容器中50℃反應(yīng)3小時后，攪拌加熱至70℃，并保持此溫度40分鐘，得糊化氧化淀粉后，將所得的糊化氧化淀粉冷卻至室溫加入3重量份氫氧化鈉中和過的丙烯酸，充分?jǐn)嚢?小時，加入步驟（1）待用的濾液和0.3重量份過硫酸銨，高速混合攪拌均勻，待用；
（3）步驟（1）與步驟（2）所得的產(chǎn)物混合，將混合液體置入已制作好的模具中示，并將模具浸泡在75℃的水浴中，加入1.5重量份氯化鈣溶液反應(yīng)1.5小時至形成粘稠凝膠狀產(chǎn)物時停止反應(yīng)，靜置冷卻待凝膠形成后，脫模取出產(chǎn)物，切成小塊，干燥即的所述基于淀粉接枝丙烯酸與海藻酸鈉、礦渣復(fù)合的保水凝膠。
所述的氫氧化鈉中和過的丙烯酸的制備方法：使用氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)丙烯酸使其中和度至70％。
所述的海藻酸納溶液質(zhì)量濃度為4%,氯化鈣溶液質(zhì)量濃度為6%，過氧乙酸溶液質(zhì)量濃度為55%，氫氧化鈉質(zhì)量濃度為25％，n,n′-亞甲基雙丙烯酰胺胺溶液質(zhì)量濃度為3％。
所述步驟（3）中是在水浴中進(jìn)行靜置冷卻。
所述氫氧化鈉用氫氧化鉀或碳酸氫鈉代替。