專(zhuān)利名稱(chēng)：用微波輻射制備膨潤(rùn)土插層雜化吸水材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的吸水材料，特別是用微波輻射制備膨潤(rùn)土插層雜化吸水材料。
背景技術(shù)：
吸水材料的特殊性能和應(yīng)用前景吸引著國(guó)內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注，各大化學(xué)公司也紛紛開(kāi)展了研究和開(kāi)發(fā)高吸水材料的工作。吸水材料對(duì)水強(qiáng)烈的親和力使它在個(gè)人衛(wèi)生用品方面得到廣泛的應(yīng)用，僅一次性紙尿布工業(yè)，就消耗高吸水材料總產(chǎn)量的80-85％。吸水材料在農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境治理方面的應(yīng)用也顯示出廣闊的前景。研究發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用吸水材料，可減少灌溉水的消耗，降低植物死亡率，以及提升植物生長(zhǎng)速度。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，水資源相對(duì)貧乏，國(guó)土干旱面積大；改善生態(tài)環(huán)境又是實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)的首要問(wèn)題之一，而低成本的吸水材料的大面積應(yīng)用無(wú)疑是最有效的途徑之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明屬于合成膨潤(rùn)土雜化吸水材料。其目的在于利用丙烯酸和丙烯酰胺的極性及親水性、膨潤(rùn)土的層狀結(jié)構(gòu)，在微波輻射下，使丙烯酸鹽及丙烯酰胺在膨潤(rùn)土層間發(fā)生共聚合制得吸水材料。這種有機(jī)——無(wú)機(jī)雜化吸水保水材料成本比現(xiàn)有保水劑下降40-50％，從而可在旱作農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境治理及固沙種草等方面得到大面積推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)如下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)一種用微波輻射制備膨潤(rùn)土插層聚合雜化吸水材料，在冰水浴冷卻下，先用NaoH中和丙烯酸，再加丙烯酰胺，并充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙猓缓蠹尤虢宦?lián)劑和膨潤(rùn)土，攪拌均勻后加入引發(fā)劑，繼續(xù)攪拌，并將其置于微波反應(yīng)器中。在微波輻射下，使丙烯酸鹽及丙烯酰胺在膨潤(rùn)土層間發(fā)生自由基共聚合。微波輻射頻率為2450MHz、輻射功率為200-400W、輻射時(shí)間為4-5min。最后將聚合產(chǎn)物干燥、粉碎、包裝。
雜化吸水材料是由膨潤(rùn)土30-35％，丙烯酸25-32％，丙烯酰胺27-37％，氫氧化鈉8-10％，引發(fā)劑1-1.5％，交聯(lián)劑0.015％制成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1.由于采用微波輻射技術(shù)使單體發(fā)生插層共聚，大大縮短了共聚反應(yīng)時(shí)間，降低了能耗。
2.本發(fā)明所制備的雜化吸水材料的原料中使用了富產(chǎn)價(jià)廉的插層主體——膨潤(rùn)土，不僅顯著的增加了材料吸水后凝膠的強(qiáng)度，使其保水能力增強(qiáng)，而且大大降低了產(chǎn)品的成本。
3.本發(fā)明所制備的雜化吸水材料的吸水倍率適中，達(dá)到500ml/g，膨潤(rùn)土和沙土具有良好的親和性，易于旱作農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)中推廣應(yīng)用。
4.本發(fā)明制備雜化吸水材料的工藝簡(jiǎn)單，不會(huì)產(chǎn)生廢水、廢渣等污染物，有利于環(huán)境保護(hù)。


圖1是本發(fā)明的工藝流程框圖具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一步詳述實(shí)施例一在冰水浴冷卻下，用18％的氫氧化鈉溶液中和5mol的丙烯酸，使中和度達(dá)到60％，充分?jǐn)嚢?。然后加?mol的丙烯酰胺，使其溶解。再加入單體總質(zhì)量0.025％的交聯(lián)劑及單體總質(zhì)量35％的膨潤(rùn)土。攪拌均勻后加入單體總質(zhì)量1.5％的引發(fā)劑，繼續(xù)攪拌10分鐘后，置于微波反應(yīng)器中。微波輻射頻率為2450MHz、輻射功率為200W，輻射時(shí)間為5min，進(jìn)行插層共聚后，將產(chǎn)物取出烘干，粉碎、包裝。
對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行吸水性能測(cè)定，并應(yīng)用紅外光譜(FT-IR)，X-射線衍射(XRD)，示差掃描量熱分析(DSC)及熱重分析(TG-DTA)等方法進(jìn)行表征。
實(shí)施例二冰水浴冷卻及攪拌下，用18％的氫氧化鈉溶液中和4mol的丙烯酸，使中和度為60％。然后加入6mol的丙烯酰胺，使其溶解。再加入單體總質(zhì)量0.025％的交聯(lián)劑及單體總質(zhì)量35％的膨潤(rùn)土。攪拌均勻后加入單體總質(zhì)量1％的引發(fā)劑。繼續(xù)攪拌10分鐘后，置于微波反應(yīng)裝置中。微波輻射頻率為2450MHz、輻射功率為360W，輻射時(shí)間為4min，進(jìn)行插層共聚后，將產(chǎn)物取出烘干，粉碎、包裝。
對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行吸水性能測(cè)定，并應(yīng)用紅外光譜(FT-IR)，X-射線衍射(XRD)，示差掃描量熱分析(DSC)及熱重分析(TG-DTA)等方法進(jìn)行表征。
權(quán)利要求
1.一種用微波輻射制備膨潤(rùn)土插層雜化吸水材料，其特征在于在冰水浴冷卻下，先用NaoH中和丙烯酸，再加丙烯酰胺，并充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，然后加入交?lián)劑和膨潤(rùn)土，攪拌均勻后加入引發(fā)劑，并將其置于微波反應(yīng)器中。在微波輻射下，使丙烯酸鹽及丙烯酰胺在膨潤(rùn)土層間發(fā)生自由基共聚合。最后將聚合產(chǎn)物干燥、粉碎、包裝。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用微波輻射制備膨潤(rùn)土插層雜化吸水材料，其特征在于微波輻射頻率為2450MHz、輻射功率為200-400W、輻射時(shí)間為4-5min。
3.一種用制備膨潤(rùn)土插層雜化吸水材料，是由下述原料膨潤(rùn)土30-35％，丙烯酸25-32％，丙烯酰胺27-37％，氫氧化鈉8-10％，引發(fā)劑1-1.5％，交聯(lián)劑0.015％制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用微波輻射制備膨潤(rùn)土插層丙烯酸鹽/丙烯酰胺共聚的雜化吸水材料。該材料是以具有層狀結(jié)構(gòu)的膨潤(rùn)土和水溶性的極性單體丙烯酸及丙烯酰胺為主要原料，經(jīng)過(guò)微波輻射使單體發(fā)生插層共聚合，最后將產(chǎn)物干燥粉碎而制得。本發(fā)明所采用的微波輻射插層共聚合反應(yīng)時(shí)間短，僅4－5分鐘聚合反應(yīng)便可完成，大大降低聚合反應(yīng)的能耗；加之所用的原料膨潤(rùn)土富產(chǎn)價(jià)廉，可大幅度降低吸水材料的成本。所制得的雜化吸水材料的吸水率為500ml/g，吸水后凝膠強(qiáng)度大。這些優(yōu)勢(shì)使得其在旱作農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)方面作為保水劑、固沙種草劑、抗風(fēng)蝕劑等方面易于得到推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)B01J20/10GK1589958SQ0313454
公開(kāi)日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2003年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月26日
發(fā)明者王云普, 袁昆, 張繼, 李玉峰, 劉小軍, 王永峰 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)