含非晶态硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高吸水保水复合材料的制备方法。含非晶态硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：１）非晶态硅酸盐矿物深加工处理；２）分散处理：将经深加工处理过的非晶态硅酸盐矿物粉体加入到溶有水溶性自由基聚合引发剂和交联剂的重量浓度为１０～５０％的水溶性乙烯类不饱和单体溶液中进行分散处理；３）聚合反应：上述混合物料缓慢地滴加到溶有表面活性剂或／和聚合物保护胶体的疏水性有机分散介质之中，于２０～９０℃条件下进行油包水型反相悬浮聚合１～６小时；４）后处理：上述聚合反应完毕后，待温度降至室温，加入有机溶剂脱水或进行共沸蒸馏脱水，用乙醇洗涤，过滤，聚合产物于４０～１１０℃真空干燥，得产品。本发明专利技术具有制备成本低、产品综合性能好的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高吸水保水复合材料的制备方法，具体涉及一种含非晶态硅酸盐矿物的高吸水保水材料的制备方法。
技术介绍
近年来，高吸水保水剂因其优良的吸水和保水性能而被广泛应用于农林园艺、生理卫生用品、医药、石油、化工、环保、建材和食品等众多领域。传统的合成类高吸水性树脂，如聚丙烯腈系，聚丙烯酸系、聚丙烯酰胺系和聚乙烯醇系。要么毒性较大，要么生产成本偏高，要么吸水性能不佳，要么抗盐性较差，从而限制了它们的应用。通过添加非金属矿物粉体与有机树脂复合能够提高材料的综合性能，并显著降低原料成本。从而得到了迅速的发展，为高吸水树脂的开发和应用提供了广阔的前景。目前大部分研究人员都采用水溶液聚合法制备矿物/高分子高吸水保水复合材料，该法的特点是该法的特点是过程简单，既可间歇，也可连续生产，成本低，采用水为反应溶剂，对环境污染较少。但仍存在着反应热难散失、易爆聚，产品不稳定及产物干燥后要经过机械粉碎，耗能较大等缺点。反相悬浮聚合法(即ISP法)是近十几年发展起来一种制备高吸水树脂的新方法。与水溶液法相比，反相悬浮聚合法具有很多优点，如反应容易控制，产物为小颗粒状，后处理方便，产品性能较佳等。目前有关反相悬浮聚合法制备矿物/高分子高吸水保水复合材料的文献不多，其添加的非金属矿物也为膨润土、绢云母、高岭土和蒙脱石等少数几种层状硅酸盐矿物，并且也没有涉及到对矿物的深加工或提纯等前处理，而有关添加非晶态硅酸盐矿物的文献和专利至今还未见公开报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备成本低、产品综合性能好的。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是，其特征在于它包括如下步骤1)非晶态硅酸盐矿物深加工处理将非晶态硅酸盐矿物原土机械粉碎或超细粉碎至平均粒径≤45um；2)分散混合处理将经深加工处理过的非晶态硅酸盐矿物粉体加入到溶有水溶性自由基聚合引发剂和交联剂的重量浓度为10～50％的水溶性乙烯类不饱和单体溶液中进行分散处理；分散处理方法为采用高速搅拌机进行搅拌分散或用胶体磨进行分散，或采用超声波进行超声分散；采用超声分散法时，超声波发生器的功率为20～4000W，超声波的频率为10千赫～300兆赫；非晶态硅酸盐矿物的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的2～200％，水溶性自由基聚合引发剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.001～10％，交联剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0～10％；3)聚合反应经过分散混合后，上述混合物料缓慢地滴加到溶有表面活性剂或/和聚合物保护胶体的疏水性有机分散介质之中，于20～90℃(优选40～80℃)条件下进行油包水型反相悬浮聚合1～6小时(优选2～5小时)；疏水性有机分散介质为水溶性乙烯类不饱和单体水溶液体积的1～5倍，表面活性剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.1～20％，聚合物保护胶体的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.1～10％；4)后处理上述聚合反应完毕后，待温度降至室温，加入有机溶剂脱水或进行共沸蒸馏脱水，用乙醇洗涤，过滤，聚合产物于40～110℃真空干燥，稍经机械粉碎或不经机械粉碎得颗粒状或粉状产品。(说明当采用表面活性剂和聚合物保护胶体时，表面活性剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.1～20％，聚合物保护胶体的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.1～10％。)有机溶剂为甲醇或丙酮等。下面详细介绍本专利技术。1.非晶态硅酸盐矿物非晶态硅酸盐矿物，这类硅酸盐矿物的特征是其X射线图谱没有明显的特征衍射峰，而且无任何光学特性。凡具有上述特征的非晶态硅酸盐矿物都可用于本专利技术。典型的非晶态硅酸盐矿物有水铝英石(1-2SiO2·Al2O3·nH2O)、硅藻土(主要矿物成分为蛋白石，SiO2·nH2O)、石英砂(主要含SiO2、Al2O3、Fe2O3等)等。这些矿物可以单独使用，也可以任意几种矿物以任意比混合使用。当单独使用一种矿物时，其纯度(或含量)≥40％；对于混合矿物粉体，其主要非晶态硅酸盐矿物的纯度(或含量)≥30％。对于含有阻聚性物质(一般为还原性的物质，如Fe2+，Cu+等)的非晶态硅酸盐矿物原土还须经过酸洗，磁选，煅烧或焙烧提纯处理。上述矿物在使用前必须经机械粉碎至平均粒径≤45um。非晶态硅酸盐矿物的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的2～200％，优选2～120％(重量)。2.水溶性乙烯类不饱和单体任何符合要求的水溶性乙烯类不饱和单体都可用于本专利技术。典型的水溶性离子型乙烯类不饱和单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸的碱金属盐、甲基丙烯酸的碱金属盐、丙烯酸的铵盐、甲基丙烯酸的铵盐；2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的碱金属盐。典型的非离子型单体是(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基丙稀酰胺、2-羟乙基(甲基)丙烯酸、N-甲基醇(甲基)丙烯酰胺。其中优选的是丙烯酸、丙烯酸的碱金属盐、丙烯酸的铵盐、丙烯酰胺。这些水溶性乙烯类不饱和单体可以单独使用，也可以混合使用，任意二种以上的混合时1、离子型单体的各具体单体之间为任意配比，2、非离子型单体的各具体单体之间为任意配比；3、离子型单体和非离子型单体混合时，离子型单体∶非离子型单体＝99∶1或1∶99(摩尔比)。水溶性乙烯类不饱和单体在含水溶液中的重量浓度为10％至饱和浓度，优选20～50％(重量)。丙烯酸可以以部分地或全部地用碱金属或铵化合物中和的形式使用。中和度为20～100％(摩尔)。水溶性乙烯类不饱和单体若为甲基丙烯酸或丙烯酰胺及其衍生物时，其中和度为20～100％(摩尔)。3.水溶性自由基聚合引发剂适合此类聚合的水溶性自由基聚合引发剂为过硫酸盐，如过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵，这些水溶性引发剂可以混合使用，混合使用时，为任意配比。过硫酸盐也可以和还原性物质如亚铁离子、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠等配合成氧化还原体系使用；配合使用时各成份配比由化学反应方程式的计量关系确定。水溶性自由基聚合引发剂相对于水溶性乙烯类不饱和单体的用量为0.001～10％(重量)，优选0.01～5％(重量)。4.交联剂本专利技术中使用的交联剂每分子至少含二个可聚合的不饱和基团。典型的交联剂有多醇的二-或三-(甲基)丙烯酸酯，所说的多醇例如乙二醇、丙二醇、丙三醇聚氧乙二醇、聚氧丙二醇、聚丙三醇；典型的交联剂还有多醇不饱和酸或酸酐(例如马来酸、富马酸、马来酸酐)，富马酸或马来酸酐与多醇反应得到的不饱和多酯；双丙烯酰胺(如N，N’-亚甲基双丙烯酰胺)，由聚氧化合物和甲基丙烯酸反应得到的二-或三-(甲基)丙烯酸酯；由聚异氰酸酯(例如二异氰酸苯亚甲酯和二异氰酸亚己酯)和羟乙基(甲基)丙烯酸酯反应得到的(甲基)丙烯酸氨基甲酰脂；多元烯丙基化合物(例如烯丙基化淀粉、烯丙基化纤维素、邻苯二甲酸烯丙酯等)。在这些交联剂中，优选的是N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇马来酸酯。这些交联剂使高吸水保水剂在体相中形成交联或轻度交联的三维网络以提高高吸水保水剂的凝胶强度。相对于水溶性乙烯类不饱和单体，交联剂的用量为0～10％(重量)，优选0.01％～5％(重量)。5.疏水性溶剂(即疏水性有机分散介质)在本专利技术中，任何符合要求的疏水性溶剂都可以使用，但必须满足的条件是基本上不溶于水，对聚合作用呈惰性。典型的溶剂是脂肪族烃(本文档来自技高网...

【技术保护点】
含非晶态硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：１）非晶态硅酸盐矿物深加工处理：将非晶态硅酸盐矿物原土机械粉碎或超细粉碎至平均粒径≤４５ｕｍ；２）分散处理：将经深加工处理过的非晶态硅酸盐矿物粉体加入到溶有水溶性自由基聚合引发剂和交联剂的重量浓度为１０～５０％的水溶性乙烯类不饱和单体溶液中进行分散处理，非晶态硅酸盐矿物的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的２～２００％，水溶性自由基聚合引发剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的０．００１～１０％，交联剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的０～１０％；３）聚合反应：经过分散混合后，上述混合物料缓慢地滴加到溶有表面活性剂或／和聚合物保护胶体的疏水性有机分散介质之中，于２０～９０℃条件下进行油包水型反相悬浮聚合１～６小时；疏水性有机分散介质为水溶性乙烯类不饱和单体水溶液体积的１～５倍，表面活性剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的０．１～２０％，聚合物保护胶体的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的０．１～１０％；４）后处理：上述聚合反应完毕后，待温度降至室温，加入有机溶剂脱水或进行共沸蒸馏脱水，用乙醇洗涤，过滤，聚合产物于４０～１１０℃真空干燥，得产品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范力仁，潘亚平，栗海峰，沈上越，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]