一种无土栽培用彩色高吸水性树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无土栽培用彩色高吸水性树脂，由丙烯酰胺、染料单体、交联剂按照质量比为1:0.01～0.1:0.00001～0.001聚合制得，染料单体为一种带有双键的具有水溶性的偶氮染料；将丙烯酰胺加入水中得到丙烯酰胺水溶液，向丙烯酰胺水溶液中加入染料单体并在超声辐射条件下搅拌均匀，然后加入交联剂和引发剂在超声辐射条件下进行聚合反应，得到含水粗产品，后处理得到最终产品。本发明专利技术通过化学反应将带有双键的染料单体与丙烯酰胺等进行共聚合，使染料单体通过共价键结合到高吸水性树脂化学结构中，解决了现有的彩色高吸水性树脂使用过程脱色的问题，结合牢度好，使用过程不会出现遇水“掉色”、褪色、颜色不均匀等现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高吸水性材料
，具体涉及一种无土栽培用彩色高吸水性树脂，本专利技术还涉及该彩色高吸水性树脂的制备方法。
技术介绍
高吸水树脂是一种新型的功能高分子材料，因具有很强的吸水性和优良的保水性而在农林园艺、沙漠防治等方面有着广阔的应用前景。研究初期的高吸水树脂主要是丙烯酸盐聚合物，产品为白色或者接近于无色。随着高吸水树脂应用领域的不断拓展，具有不同颜色的高吸水性树脂成为研究开发的热点，五颜六色的高吸水树脂除具有实用价值外，也为其增添了观赏价值。彩色高吸水性树脂目前的主要用途有：养花种草的水晶泥、无土栽培的基质、吸水膨胀的玩具(海洋宝宝)等等。具有不同色彩的高吸水性树脂在使用时，给生活平添了一份色彩，一份乐趣。目前的彩色高吸水性树脂主要是在高吸水性树脂生产过程中、或者产品中加入不同颜色的染料，使高吸水性树脂呈现不同的颜色。染料可以根据其溶解性简单的分为水溶性染料、脂溶性染料、不溶性染料。如果加入的染料是水溶性的，那么在使用过程中，当高吸水性树脂吸水以后，水溶性染料就会溶于水，造成彩色高吸水性树脂“掉色”、褪色。如果染料是不溶性的固体，则会由于染料固体与高吸水树脂两者密度、粒径不同，造成染料固体与高吸水性树脂混合分散不均匀，在使用过程中出现染料固体与高吸水性树脂分层、分离等问题；所以彩色高吸水性树脂生产过程中使用的染料大部分是不溶于水的脂溶性有机染料。不溶于水的脂溶性有机染料尽管克服了以上两种染料的缺点，但是其自身也存在着诸多问题。目前市场上销售的高吸水性树脂主要是聚丙烯酰胺、聚丙烯酸(盐)、聚丙烯腈类高吸水树脂。这些高吸水树脂的合成单体丙烯酰胺、丙烯酸(盐)、丙烯腈以及聚合反应用的引发剂、交联剂一般都是水溶性的，其自由基聚合也多以水为介质，采用水溶液聚合方法生产；即使采用反相乳液聚合等其他聚合方式，其反应实质(在每一个小液滴内)仍然是水溶性单体在水溶液中自由基聚合。而彩色高吸水性树脂生产过程中使用的染料大部分是不溶于水的脂溶性有机染料，这些染料在高吸水性树脂生成过程中，不溶于水，就只能依靠吸附、夹杂等方式存在于高吸水性树脂微粒表面或者微粒之间；即使采取特殊生产工艺，将这些染料以“球心”形式包裹在高吸水性树脂颗粒(或微球)中心，但是高吸水性树脂使用过程中，需要反复吸水膨胀、失水收缩，由于染料颗粒与高吸水性树脂颗粒(或微球)的膨胀系数不一致，也会导致高吸水性树脂颗粒(或微球)变形、破裂、粉碎，将原来包裹在中心的有机染料释放出来。由于这些染料和高吸水性树脂(或微球)之间的结合作用(吸附、夹杂、包裹)很弱，二者并非均相，因此在长期使用过程中，就会出现染料和高吸水性树脂分离现象，造成颜色不均匀。而这些染料不溶于水，在水中会聚集在一起析出，便会造成高吸水性树脂颜色褪去，而染料却聚集在一起。归根到底，问题的根源在于染料与高吸水性树脂之间结合力太弱，两者在分子水平非同相，易分离。目前市售的彩色高吸水树脂都是在高吸水树脂生产过程中、或者产品中添加染料来实现的，这样的彩色高吸水树脂存在着前文所述的种种弊端。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无土栽培用彩色高吸水性树脂，解决了现有彩色高吸水性树脂在使用过程脱色的问题。本专利技术的另一个目的是提供一种无土栽培用彩色高吸水性树脂的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种无土栽培用彩色高吸水性树脂，由丙烯酰胺、染料单体、交联剂按照质量比为1:0.01～0.1:0.00001～0.001聚合制得；所述染料单体为带有双键的具有水溶性的偶氮染料，其自身具有颜色，聚合以后仍然呈现颜色，其通过共价键结合到高吸水性树脂结构中。本专利技术的特点还在于，染料单体优选4-丙烯酰氧基-4＇-磺酸基偶氮苯、1-(4-丙烯酰氧基苯偶氮基)-9,10-蒽醌、4-丙烯酰胺基-4＇-氯偶氮苯、4-丙烯酰胺基-3＇,5＇-二硝基偶氮苯、4-丙烯酰胺基-2＇,4＇-二硝基偶氮苯、2-丙烯酰氧基-5-甲基-4＇-甲基偶氮苯、1-对硝基苯偶氮基-4-丙烯酰氧基萘或2-[2-(4-丙烯酰氧基萘)偶氮苯基]苯并噻唑。交联剂为N，N'-亚甲基双丙烯酰胺。本专利技术所采用的另一个技术方案是：一种无土栽培用彩色高吸水性树脂的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1，将丙烯酰胺单体加入水中搅拌均匀，得到丙烯酰胺水溶液；其中，丙烯酰胺单体与水的质量比为1:1～5；步骤2，向步骤1得到的丙烯酰胺水溶液中加入染料单体，置于超声装置中，在超声辐射条件下搅拌均匀后得到混合物A；其中丙烯酰胺单体与染料单体的质量比为1:0.01～0.1；所述染料单体为一种带有双键的具有水溶性的偶氮染料；步骤3，在保持搅拌条件下，向混合物A中加入交联剂，搅拌均匀后得到混合物B；其中丙烯酰胺单体与交联剂的质量比为1:0.00001～0.001；步骤4，向混合物B中加入引发剂，充分搅拌混合均匀后，在超声辐射条件下，控制反应温度为65℃～80℃，保持搅拌反应进行30～60分钟，得到含水粗产品；所述引发剂的质量是丙烯酰胺单体质量的0.1％～1％；步骤5，将步骤4得到的含水粗产品干燥，机械粉碎后过筛得到干燥的粗产品，将干燥的粗产品在水中浸泡除去未反应的单体，浸泡后的产品干燥粉碎即得彩色高吸水性树脂。本专利技术的特点还在于，步骤1中丙烯酰胺单体是经过重结晶提纯的。步骤2中染料单体优选4-丙烯酰氧基-4＇-磺酸基偶氮苯、1-(4-丙烯酰氧基苯偶氮基)-9,10-蒽醌、4-丙烯酰胺基-4＇-氯偶氮苯、4-丙烯酰胺基-3＇,5＇-二硝基偶氮苯、4-丙烯酰胺基-2＇,4＇-二硝基偶氮苯、2-丙烯酰氧基-5-甲基-4＇-甲基偶氮苯、1-对硝基苯偶氮基-4-丙烯酰氧基萘或2-[2-(4-丙烯酰氧基萘)偶氮苯基]苯并噻唑。步骤3中交联剂为N，N'-亚甲基双丙烯酰胺。步骤4中引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中任意一种。步骤4中超声辐射的功率为50～200W。步骤5中浸泡时将干燥的粗产品置于200目的尼龙滤网中，在蒸馏水中浸泡12～24小时。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术一种无土栽培用彩色高吸水性树脂的制备方法，通过化学反应将带有双键的染料单体与丙烯酰胺等进行共聚合，使染料单体通过共价键结合到高吸水性树脂化学结构中，解决了现有的彩色高吸水性树脂使用过程脱色的问题，结合牢度好，使用过程中，不会出现遇水“掉色”、褪色、色彩不均匀等现象，好看耐用、清洁环保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无土栽培用彩色高吸水性树脂，其特征在于，由丙烯酰胺、染料单体、交联剂按照质量比为1:0.01～0.1:0.00001～0.001聚合制得；所述染料单体为带有双键的具有水溶性的偶氮染料，其自身具有颜色，聚合以后仍然呈现颜色，其通过共价键结合到高吸水性树脂结构中。

【技术特征摘要】
1.一种无土栽培用彩色高吸水性树脂，其特征在于，由丙烯酰胺、染料
单体、交联剂按照质量比为1:0.01～0.1:0.00001～0.001聚合制得；
所述染料单体为带有双键的具有水溶性的偶氮染料，其自身具有颜色，
聚合以后仍然呈现颜色，其通过共价键结合到高吸水性树脂结构中。
2.如权利要求1所述的一种无土栽培用彩色高吸水性树脂，其特征在于，
所述染料单体优选4-丙烯酰氧基-4＇-磺酸基偶氮苯、1-(4-丙烯酰氧基苯偶
氮基)-9,10-蒽醌、4-丙烯酰胺基-4＇-氯偶氮苯、4-丙烯酰胺基-3＇,5＇-二硝
基偶氮苯、4-丙烯酰胺基-2＇,4＇-二硝基偶氮苯、2-丙烯酰氧基-5-甲基-4＇-
甲基偶氮苯、1-对硝基苯偶氮基-4-丙烯酰氧基萘或2-[2-(4-丙烯酰氧基萘)
偶氮苯基]苯并噻唑。
3.如权利要求1所述的一种无土栽培用彩色高吸水性树脂，其特征在于，
所述交联剂为N，N'-亚甲基双丙烯酰胺。
4.一种无土栽培用彩色高吸水性树脂的制备方法，其特征在于，具体包
括以下步骤：
步骤1，将丙烯酰胺单体加入水中搅拌均匀，得到丙烯酰胺水溶液；其
中，丙烯酰胺单体与水的质量比为1:1～5；
步骤2，向步骤1得到的丙烯酰胺水溶液中加入染料单体，置于超声装
置中，在超声辐射条件下搅拌均匀后得到混合物A；其中丙烯酰胺单体与染
料单体的质量比为1:0.01～0.1；所述染料单体为一种带有双键的具有水溶性
的偶氮染料；
步骤3，在保持搅拌条件下，向混合物A中加入交联剂，搅拌均匀后得

\t到混合物B；其中丙烯酰胺单体与交联剂的质量比为1:0.00001～0.001；
步骤4，向混合物B中加入引发剂，充分搅拌混合均匀后，在超声辐射
条...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宾宾，
申请(专利权)人：陕西国防工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61