一种腐植酸基复合保水剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于吸水树脂技术领域，涉及一种腐植酸基复合保水剂，解决了现有农用保水剂成本高、耐盐性及保水性能差的技术问题。该腐植酸基复合保水剂的特殊之处在于，原料按重量份数配比为：腐植酸钾1份～5份，丙烯酸20份，氢氧化钾8份～14份，2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸1份～5份，环己烷100份～160份，分散剂1份～2份，引发剂0.1份～0.5份，水溶性交联剂0.008份～0.05份，油溶性交联剂0.008份～0.04份，偶联剂0.02份～0.1份，膨润土0.2份～5份，高岭土0.2份～5份。本发明专利技术还提供了一种制备上述腐植酸基复合保水剂的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种腐植酸基复合保水剂及其制备方法
本专利技术属于吸水树脂
，具体涉及一种腐植酸基复合保水剂及其制备方法。
技术介绍
我国是一个半干旱、干旱和沙漠地区面积较大的国家，干旱缺水和由此引发的土地退化是制约农业可持续发展的重要因素之一。有效地实施旱地农业节水措施，积极发展农业节水保墒技术，科学利用有限的区域水资源，不仅是现代旱地农业发展的必由之路，更是干旱地区土体有机重构面临的重大难题。保水剂是一种适度交联、能够高度扩张的具有复杂网络结构的高分子吸水凝胶，可以吸取自身重量成百至上千倍的水分，而且有着极强的保水性能，故而有着微型储水库的美称，保水剂不仅能增强土体的吸水能力和吸水速率，而且能将所吸收的大部分水分缓慢释放出来供给植物利用；另外将保水剂施入土体中，还可以促进土壤团聚体形成，增加孔隙度，优化土体中的水、气、热状况；再者保水剂具有离子交换、吸附等作用，能够与肥料中的离子进行离子交换，有效的提高其保肥性，增加肥料的利用率，因此保水剂广泛应用于农业节水、沙化土地治理等领域。目前合成型高分子保水剂是发展最迅速、品种最多、工业化产量最大的一类，主要有聚丙烯酸、聚丙烯酰胺等，此类保水剂具有优异的吸水保水性能，而且稳定性良好，一般情况下在土体中有效作用期为3年，然而其价格高昂、耐盐性差，使其应用前景受到极大限制，难以用于大田作物。农用保水剂中，在确保保水剂的吸水保水性能前提下，研究如何降低保水剂的生产成本和提高保水剂的耐盐性，对提高保水剂的使用价值是非常必要的，复合保水剂就是在这样的情况下产生的。复合保水剂是指在吸水树脂的三维结构中引入一些廉价的无机黏土如高岭土、蒙脱土、凹凸棒土、蛭石、膨润土等，这些无机黏土不仅能够赋予吸水树脂优良的吸水保水性能，而且也能提高保水剂的耐盐性，并能在一定程度上降低保水剂的生产成本。然而现有的复合保水剂的主要原料仍然以丙烯酸、丙烯酰胺为主，难以使生产成本得到较大幅度降低，因而在实际使用中仍受到一定限制。腐植酸是一种具有三维空间结构的复杂高分子亲水胶体，分子量小到几百，大到几百万；腐植酸具有吸附、离子交换、螯(络)合、氧化还原以及对根系的生理调控等独特的物理、化学和生理特性，而且其价格低廉，因而被广泛应用于工农业、医药、环境等领域。专利申请号为“201610656500.X”，专利技术名称为“一种制备腐植酸钠-丙烯酸-乙醇胺耐盐型高吸水树脂的方法”的中国专利申请，公开了一种采用反相悬浮聚合法制备腐植酸钠耐盐型高吸水树脂的方法，由于其制备的高吸水树脂含有约15～20％的腐植酸钠，因而其生产成本大幅度降低；但是，其保水性还有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种腐植酸基复合保水剂及其制备方法，通过原位聚合、表面交联、表面包覆改性技术在保水剂结构中增加了两种黏土，以形成一种内部疏松交联外部紧密交联的核壳结构的腐植酸基复合保水剂，以解决现有农用保水剂成本高、耐盐性及保水性能差的技术问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种腐植酸基复合保水剂，其特殊之处在于，原料按重量份数配比为：腐植酸钾1份～5份，丙烯酸20份，氢氧化钾8份～14份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1份～5份，环己烷100份～160份，分散剂1份～2份，引发剂0.1份～0.5份，水溶性交联剂0.008份～0.05份，油溶性交联剂0.008份～0.04份，偶联剂0.02份～0.1份，膨润土0.2份～5份，高岭土0.2份～5份。进一步地，所述膨润土为钠基膨润土或钙基膨润土。进一步地，为了保证更好的吸水倍率，所述膨润土为100目～300目。进一步地，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。进一步地，为了使反应比较稳定，所述分散剂为由Span80(即司盘80，化学成分是失水山梨糖醇脂肪酸酯。)和Tween80(即失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚。)按质量配比1：(0.5～1)混合而成的双分散剂。进一步地，所述水溶性交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酸铵或聚乙二醇二丙烯酸酯。进一步地，所述油溶性交联剂为环氧氯丙烷或乙二醇二甲基丙烯酸酯或二乙烯基苯。进一步地，所述偶联剂为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或3-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨丙基三甲氧基硅烷或苯胺甲基三乙氧基硅烷或3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。本专利技术还提供了一种制备上述腐植酸基复合保水剂的制备方法，其特殊之处在于，包含以下步骤：步骤1：按上述重量份数将腐植酸钾配置成质量分数为20％～30％的腐植酸钾水溶液并过滤除渣备用；按上述重量份数将氢氧化钾配置成质量分数为20％～40％的氢氧化钾溶液，然后将上述重量份数的丙烯酸与配置的氢氧化钾溶液于14℃以下冰水浴中配置成中和度为50％～90％的丙烯酸钾水溶液备用；步骤2：将步骤1配置的腐植酸钾水溶液和丙烯酸钾水溶液以及按上述重量份数的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、膨润土、引发剂和水溶性交联剂混合超声搅拌均匀成悬浮液，得水相备用；步骤3：向反应釜中加入上述重量份数的环己烷及分散剂，在氮气的保护下，升温至40℃后，搅拌15min～30min，得油相备用；步骤4：将步骤2制备的水相在氮气的保护下滴入步骤3反应釜中的油相中，将搅拌速率调节为800rpm～1000rpm，并保持搅拌10min～15min，然后将搅拌速率调节为200rpm～500rpm，并升温至60℃～67℃后，保温反应1.0h～2.0h；步骤5：向步骤4的反应釜中再加入上述重量份数的油溶性交联剂，继续反应1h；再将上述重量份数的高岭土和偶联剂混合加入反应釜中，反应0.5h；步骤6：关闭加热源，通冷却水冷却至室温后停止搅拌，然后陈化0.5h后，将反应产物取出并用乙醇洗涤；将乙醇洗涤后的反应产物置于烘箱内，并设置烘箱的烘烤温度为100℃，烘烤12h后，粉碎造粒，得腐植酸基复合保水剂。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的保水剂将腐植酸钾作为制备保水剂的主要原料之一，同时在腐植酸基保水剂的三维结构中引入了膨润土和高岭土两种黏土，这样能使保水剂的生产成本大约降低10％左右，因此本专利技术的保水剂解决了现有农用保水剂成本高的技术问题。(2)本专利技术的保水剂在原料中引入了膨润土和高岭土两种黏土，提高了保水剂的耐盐性、保水性能以及耐热性，并增长了保水剂的作用时效，使保水剂的综合性能得到提高；因此本专利技术的保水剂解决了现有农用保水剂耐盐性及保水性能差的技术问题。(3)本专利技术还提供了一种制备上述腐植酸基复合保水剂的制备方法，本专利技术方法以廉洁的腐植酸钾和无机黏土为原料，利用反相悬浮法，采样阶梯升温方法，通过原位聚合、表面交联以及表面包覆改性技术，制备了一种内部适度交联，外部紧密交联的核壳结构的复合保水剂；极大提升了保水剂的保水性能、耐热性能，延长了保水剂的作用时效，同时大幅度降低了保水剂的生产成本。具体实施方式本专利技术一种腐植酸基复合保水剂，其原料按重量份数配比的实施例如下表所示：表1单位：份在上述实施例1至实施例3中，膨润土选用钠基膨润土，引发剂选用过硫酸钾，分散剂为由Span80和Tween80按质量配比1：1混合而成的双分散剂，水溶性交联剂选用N,N-亚甲基双丙烯酸铵，油溶性交联剂选用环氧氯丙烷，偶联剂选用3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，膨润土为100目。在上述实施例3至实施例6中，膨润土选用钙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种腐植酸基复合保水剂，其特征在于，原料按重量份数配比为：腐植酸钾1份～5份，丙烯酸20份，氢氧化钾8份～14份，2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸1份～5份，环己烷100份～160份，分散剂1份～2份，引发剂0.1份～0.5份，水溶性交联剂0.008份～0.05份，油溶性交联剂0.008份～0.04份，偶联剂0.02份～0.1份，膨润土0.2份～5份，高岭土0.2份～5份。

【技术特征摘要】
1.一种腐植酸基复合保水剂，其特征在于，原料按重量份数配比为：腐植酸钾1份～5份，丙烯酸20份，氢氧化钾8份～14份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸1份～5份，环己烷100份～160份，分散剂1份～2份，引发剂0.1份～0.5份，水溶性交联剂0.008份～0.05份，油溶性交联剂0.008份～0.04份，偶联剂0.02份～0.1份，膨润土0.2份～5份，高岭土0.2份～5份。2.根据权利要求1所述的腐植酸基复合保水剂，其特征在于：所述膨润土为钠基膨润土或钙基膨润土。3.根据权利要求1或2所述的腐植酸基复合保水剂，其特征在于：所述膨润土为100目～300目。4.根据权利要求1所述的腐植酸基复合保水剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。5.根据权利要求1所述的腐植酸基复合保水剂，其特征在于：所述分散剂为由Span80和Tween80按质量配比1：0.5～1混合而成的双分散剂。6.根据权利要求1所述的腐植酸基复合保水剂，其特征在于：所述水溶性交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酸铵或聚乙二醇二丙烯酸酯。7.根据权利要求1所述的腐植酸基复合保水剂，其特征在于：所述油溶性交联剂为环氧氯丙烷或乙二醇二甲基丙烯酸酯或二乙烯基苯。8.根据权利要求1所述的腐植酸基复合保水剂，其特征在于：所述偶联剂为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或3-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨丙基三甲氧基硅烷或苯胺甲基三乙氧基硅烷或3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。9.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛磊，王荧，师晨迪，孙绪博，
申请(专利权)人：陕西省土地工程建设集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61