【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集水材料领域，具体涉及一种集水材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着气候变化、水资源短缺和环境保护的重要性日益凸显，大气集水技术成为一种备受关注的解决方案。大气集水材料，也被称为大气水收集器或大气吸水材料，是一类具有吸收和收集大气湿度中的水分的材料。
2、大气集水材料多种多样，根据其工作原理和特性可分为凝结型材料、吸附型材料、膨胀型材料、薄膜型材料。大气集水材料的工作原理涉及从大气中捕捉水分子并将其转化为可收集或存储的液态水。大气集水材料可应用于水资源补充，为干旱地区提供淡水，也可用于农田灌溉，帮助提高农业生产效率，同时也有利于生态恢复，这些材料可用于生态系统恢复项目，维持生态平衡并改善干旱地区的生态环境，而且在紧急情况和户外活动中，大气集水技术可以为户外探险者和灾难应急情况提供饮用水。
3、随着科学和工程的不断进步，大气集水材料的性能和效率将不断提高。未来，这些材料可能会成为解决全球淡水资源短缺问题的重要工具之一。此外，与可再生能源技术相结合，大气集水技术也有望在可持续发展方面发挥更大的作用。大气集水材料代表了一项具有潜力的技术，可以应对全球水资源挑战。通过不断的研究和创新，这些材料有望在解决水资源短缺、改善生态环境和提高可持续性方面发挥重要作用。未来的发展将进一步推动大气集水技术的成熟和应用扩展。
4、现有技术的无机盐集水材料存在盐浓度大，吸水率低和释放水能力差的问题。再者，现有技术中国专利申请(cn117209676a)公开了一种用于干旱地区有效集水的cof基聚合物材
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种集水材料及其制备方法与应用，以提高集水材料的吸水率、释放水能力、附着力和材料自身的软性。
2、本专利技术提供一种集水材料，所述集水材料的结构式包括式i所示的n，n-二甲基丙烯酰胺单元、式ii所示的1-乙烯基-2-吡咯烷酮单元和式iii所示的丙稀酸盐单元，所述式i、所述式ii、所述式iii分别如下所示：
3、
4、本专利技术以n，n-二甲基丙烯酰胺(dmaa)作为功能单体(对应集水材料结构式中的式i所示n，n-二甲基丙烯酰胺单元)，与活性单体1-乙烯基-2-吡咯烷酮(nvp)(对应集水材料结构式中的式ii所示1-乙烯基-2-吡咯烷酮单元)和丙稀酸盐(对应集水材料结构式中的式iii所示丙稀酸盐单元)共聚得到的高吸水性的三元共聚物作为集水材料。其中n，n-二甲基丙烯酰胺单元可以与水互溶，亲水性能极佳，拥有极强的吸水性，同时还拥有附着力好的优点，且材料本身刺激性小。1-乙烯基-2-吡咯烷酮单元与其他结构单元可以形成具有一定吸水性的水凝胶结构，有利于增强吸水和控制释放的作用，丙稀酸盐单元吸水性能力强，能够吸水和保持远超自身重量的水分，同时有利于增强三元共聚物的软性，提供集水材料缓冲和吸收压力的作用，以适应如防洪堤坝、地下防水设施、坑道矿道等应用场景。以上三种结构单元的协同作用，显著提高了集水材料的吸水率、释放水能力、附着力和材料自身的软性。
5、优选地，在所述集水材料中，所述n，n-二甲基丙烯酰胺单元、所述1-乙烯基-2-吡咯烷酮单元和所述丙稀酸盐单元的摩尔比为1:(0.3～1)：(0.3～1)，例如可以是1:1:1、1:0.7:0.3、1:0.3:0.7、1:0.5:0.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
6、本方案在所述集水材料中，所述n，n-二甲基丙烯酰胺单元、所述1-乙烯基-2-吡咯烷酮单元和所述丙稀酸盐单元的摩尔比为1:(0.3～1)：(0.3～1)，既可以进一步增强集水材料的吸水能力、附着力，同时还可以进一步增强集水材料释放水的能力和材料自身的软性，减少三元共聚物硬度较大，吸水率降低的情况。
7、本专利技术提供一种所述集水材料的制备方法，包括如下步骤：
8、s1.将n，n-二甲基丙烯酰胺、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙稀酸盐和聚合引发剂溶解在溶剂中，得到混溶液；
9、s2.在惰性气体氛围，升温反应；
10、s3.反应结束后，纯化，得到所述集水材料。
11、本专利技术将功能单体n，n-二甲基丙烯酰胺、与活性性单体1-乙烯基-2-吡咯烷酮和丙稀酸盐为原料，n，n-二甲基丙烯酰胺(dmaa)单体拥有活性双键和酰胺基团，可以与各种单体进行聚合，且固化(聚合反应)速度快；1-乙烯基-2-吡咯烷酮在聚合反应中具有高活性的特点，以上三种单体在聚合引发剂的引发作用下，在惰性气体氛围发生共聚反应，得到高产率和分子量分布均匀的n，n-二甲基丙烯酰胺、1-乙烯基-2-吡咯烷酮和丙稀盐的三元共聚物。且本专利技术的制备方法简单，材料无毒，在地下工程、农业、畜牧业以及生态环境中具有一定前景。
12、优选地，在所述s1中，所述n，n-二甲基丙烯酰胺、所述1-乙烯基-2-吡咯烷酮与所述丙稀酸盐的摩尔比为1:(0.3～1):(0.3～1)，例如可以是1:1:1、1:0.7:0.3、1:0.3:0.7、1:0.5:0.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
13、优选地，在所述s1中，所述聚合引发剂包括偶氮二异丁腈(aibn)、苯甲基过氧化物(bpo)、过硫酸钾(kps)中的至少一种。
14、进一步优选地，在所述s1中，所述聚合引发剂包括过硫酸钾。
15、优选地，在所述s1中，所述聚合引发剂的质量为a，所述n，n-二甲基丙烯酰胺、所述1-乙烯基-2-吡咯烷酮和所述丙稀酸盐的总质量为b，a/b＝1％～3％，例如可以是1％、1.5％、2％、2.5％、3％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
16、进一步优选地，在所述s1中，所述聚合引发剂的质量为a，所述n，n-二甲基丙烯酰胺、所述1-乙烯基-2-吡咯烷酮和所述丙稀酸盐的总质量为b，a/b＝1％～3％。
17、本方案所述聚合引发剂的质量为a，所述n，n-二甲基丙烯酰胺、所述1-乙烯基-2-吡咯烷酮和所述丙稀酸盐的总质量为b，a/b＝1％～3％，聚合引发剂的用量在该范围，既可以确保聚合反应在合理的时间内反应完成，同时又可以控制聚合反应，减小聚合反应的剧烈程度和减少爆聚，从而减少链终止速率加快的情况，使得到的集水材料三元聚合物中的3种结构单元的含量(质量分数)更接近于原料的投料比，使该聚合反应更易控制。
18、优选地，在所述s2中，所述升温为升温至100～120℃，和/或，所述反应的时间为4～6h。其中，升温至100～120℃，例如可以是100℃、105℃、110℃、115℃、120℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用；反应本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种集水材料，其特征在于，所述集水材料的结构式包括式I所示的N，N-二甲基丙烯酰胺单元、式II所示的1-乙烯基-2-吡咯烷酮单元和式III所示的丙稀酸盐单元，所述式I、所述式II、所述式III分别如下所示：
2.根据权利要求1所述集水材料，其特征在于，在所述集水材料中，所述N，N-二甲基丙烯酰胺单元、所述1-乙烯基-2-吡咯烷酮单元和所述丙稀酸盐单元的摩尔比量比为1:(0.3～1)：(0.3～1)。
3.一种权利要求1所述集水材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述集水材料的制备方法，其特征在于，在所述S1中，所述N，N-二甲基丙烯酰胺、所述1-乙烯基-2-吡咯烷酮与所述丙稀酸盐的摩尔比为1:(0.3～1):(0.3～1)。
5.根据权利要求3所述集水材料的制备方法，其特征在于，在所述S1中，所述聚合引发剂包括偶氮二异丁腈、苯甲基过氧化物、过硫酸钾中的至少一种。
6.根据权利要求3所述集水材料的制备方法，其特征在于，在所述S1中，所述聚合引发剂的质量为a，所述N，N-二甲基丙烯酰胺、所述1-
7.根据权利要求3所述集水材料的制备方法，其特征在于，在所述S2中，所述升温为升温至100～120℃，和/或，所述反应的时间为4～6h。
8.根据权利要求3所述集水材料的制备方法，其特征在于，在所述S3中，所述纯化具体为：加入良溶剂溶解，再投入至不良溶剂中沉降析出，过滤得到固体再次用良溶剂溶解后，进行柱层析过滤，得到液体浓缩后再次投入至不良溶剂中沉降析出，最后进行索氏提取，得到最终集水材料。
9.根据权利要求8所述集水材料的制备方法，其特征在于，所述良溶剂包括三氯甲烷、氯苯中的至少一种，不良溶剂包括甲醇、乙醇中的至少一种。
10.一种权利要求1或2所述集水材料在大气集水中应用。
...【技术特征摘要】
1.一种集水材料，其特征在于，所述集水材料的结构式包括式i所示的n，n-二甲基丙烯酰胺单元、式ii所示的1-乙烯基-2-吡咯烷酮单元和式iii所示的丙稀酸盐单元，所述式i、所述式ii、所述式iii分别如下所示：
2.根据权利要求1所述集水材料，其特征在于，在所述集水材料中，所述n，n-二甲基丙烯酰胺单元、所述1-乙烯基-2-吡咯烷酮单元和所述丙稀酸盐单元的摩尔比量比为1:(0.3～1)：(0.3～1)。
3.一种权利要求1所述集水材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述集水材料的制备方法，其特征在于，在所述s1中，所述n，n-二甲基丙烯酰胺、所述1-乙烯基-2-吡咯烷酮与所述丙稀酸盐的摩尔比为1:(0.3～1):(0.3～1)。
5.根据权利要求3所述集水材料的制备方法，其特征在于，在所述s1中，所述聚合引发剂包括偶氮二异丁腈、苯甲基过氧化物、过硫酸钾中的至少一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐源，陈林生，龙绪俭，薄恒，陈任翔，唐宏伟，苏恩，曾珊，鲁晓东，
申请(专利权)人：深圳市宝安区新材料研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。