專利名稱：淀粉基有機(jī)－無機(jī)復(fù)合保水劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種淀粉基有機(jī)-無機(jī)復(fù)合保水劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
保水劑在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，但是目前應(yīng)用的保水劑成本較高，且耐鹽堿性較差，限制了其在農(nóng)林、園藝等方面的廣泛應(yīng)用。目前保水劑按原料來源來分主要有淀粉類、纖維素類和丙烯酸類等三大類。淀粉類保水劑一般具有較高的吸水率，但其缺點是耐鹽堿性較差，凝膠強(qiáng)度差，在實際應(yīng)用中使用壽命較短。中國專利CN1359974采用丙烯酰胺和丙烯酸鉀共聚，復(fù)合添加劑為高嶺土和膨潤土，制備出高吸水性復(fù)合樹脂P(AM-KAA)KB，但其缺點是復(fù)合樹脂中無機(jī)添加劑是結(jié)附在聚合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，其凝膠強(qiáng)度顯然要比無機(jī)填料與有機(jī)單體以接枝共聚的方式存在的復(fù)合材料的凝膠強(qiáng)度弱。中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所選用具有耐鹽性的廉價無機(jī)粘土—凹凸棒分別與丙烯酸、丙烯酸和丙烯酰胺接枝共聚制備了新型的有機(jī)—無機(jī)復(fù)合保水劑(中國專利，申請?zhí)?3120346.9)，其在蒸餾水以及生理鹽水中的吸水率得到大大提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有較高吸水性能尤其成本較低的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合保水劑及其制備方法。
本發(fā)明通過以下措施來實現(xiàn)為了進(jìn)一步降低成本，我們選用了廉價的可生物降解的天然高分子—淀粉與丙烯酰胺/凹凸棒共聚，以期使吸水材料在進(jìn)一步降低成本和提高復(fù)合吸水材料綜合性能方面有所改善。
采用廉價的凹凸棒土、淀粉和丙烯酰胺作為復(fù)合保水劑的主要原料，添加引發(fā)劑和交聯(lián)劑，在水溶液中經(jīng)接枝共聚、交聯(lián)、堿水解、洗滌、干燥、粉碎、過篩等工序制成復(fù)合型保水劑。
淀粉是一種親水性天然高分子，用它作為制備高吸水性聚合物的原料，具有低成本和可生物降解的優(yōu)點。凹凸棒土是一種鏈層結(jié)構(gòu)的鎂鋁硅酸鹽礦物，在我國儲量豐富，價格低廉。酸化凹凸棒土表面存在大量的親水性硅羥基，不但可以與烯類單體(如丙烯酰胺等)有效的接枝共聚制備復(fù)合保水材料，而且能增強(qiáng)復(fù)合吸水劑的凝膠強(qiáng)度，形成具有高吸水性能的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合吸水劑。同時凹凸棒鏈層中有多種作物所需的微量元素如鉀、鐵等，應(yīng)用于農(nóng)、林業(yè)時，不但可以發(fā)揮保水劑所固有的作用，而且可以起到營養(yǎng)的作用。
一種有機(jī)-無機(jī)復(fù)合保水劑，其特征在于保水劑的原料的重量份數(shù)為丙烯酰胺100份，淀粉20-100份，凹凸棒土20-60份，引發(fā)劑0.5-2.0份，交聯(lián)劑0.02-0.5份；交聯(lián)劑選自甲醛或者N，N′亞甲基雙丙烯酰胺；引發(fā)劑選自硝酸鈰銨、過硫酸銨或者過硫酸鉀。
本發(fā)明所述的淀粉我們選自玉米淀粉或馬鈴薯淀粉。
一種有機(jī)-無機(jī)復(fù)合保水劑的制備方法，其特征在于按照重量份數(shù)稱取丙烯酰胺100份，淀粉20-100份，凹凸棒土20-60份，引發(fā)劑0.5-2.0份，交聯(lián)劑0.02-0.5份，將凹凸棒土先進(jìn)行酸化處理并粉碎；淀粉加入水在50-100℃下糊化20分鐘-1小時，然后加入凹凸棒、丙烯酰胺、交聯(lián)劑和引發(fā)劑，升溫至40-90℃反應(yīng)3-5小時后，然后加入堿液升溫至90-100℃進(jìn)行水解反應(yīng)1-3小時，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥后粉碎。
我們采用的凹凸棒土是從天然礦石中采選而得，粒徑為0.05mm以下。
凹凸棒土進(jìn)行酸化處理過程中，我們采用硫酸或者鹽酸。
水解反應(yīng)過程中，使用的堿為氫氧化鉀或氫氧化鈉。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點由于使用了廉價的凹凸棒土和淀粉，使復(fù)合保水劑同時具有低成本和可生物降解的優(yōu)點。該復(fù)合保水劑具有較高的吸水和鹽水率。其干物吸收蒸餾水的質(zhì)量倍數(shù)為500-1500，吸收0.9％NaCl溶液的質(zhì)量倍數(shù)為60-100。復(fù)合保水劑制備工藝簡單，便于大規(guī)模生產(chǎn)。凹凸棒土中有多種微量元素，可供作物吸收。該復(fù)合保水劑在完全失效后，凹凸棒土還可增強(qiáng)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，有效的防止土壤板結(jié)。同時，淀粉可完全生物降解，不會對土壤造成污染。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
實施例1將天然的凹凸棒土用鹽酸浸泡24小時后，120℃烘至恒重，粉碎后備用。將1.2克玉米淀粉與蒸餾水的混合物在95℃下糊化30分鐘后，降溫至40℃，劇烈攪拌下加入0.5克凹凸棒土、3.5克丙烯酰胺、0.05克引發(fā)劑、0.0016克交聯(lián)劑和20mL蒸餾水的混合物，升溫至50-70℃并保持3-5小時。然后升溫至95℃，加入5M的氫氧化鈉溶液4mL，保持1小時。將產(chǎn)物在70℃下烘至恒重，粉碎，過40目網(wǎng)篩。產(chǎn)品每克吸蒸餾水831克，吸0.9％NaCl溶液65克，色澤為淡黃色。
實施例2將天然的凹凸棒土用鹽酸浸泡24小時后，120℃烘至恒重，粉碎后備用。將1.2克玉米淀粉與蒸餾水的混合物在95℃下糊化50分鐘后，降溫至40℃，劇烈攪拌下加入0.5克凹凸棒土、3.5克丙烯酰胺、0.08克引發(fā)劑、0.0011克交聯(lián)劑和30mL蒸餾水的混合物，升溫至50-70℃并保持3-5小時。然后升溫至95℃，加入5M的氫氧化鉀溶液4mL，保持1小時。將產(chǎn)物在70℃下烘至恒重，粉碎，過40目網(wǎng)篩。產(chǎn)品每克吸蒸餾水1121克，吸0.9％NaCl溶液92克，色澤為淡黃色。
實施例3將天然的凹凸棒土用鹽酸浸泡24小時后，120℃烘至恒重，粉碎后備用。將1.2克馬鈴薯淀粉與蒸餾水的混合物在95℃下糊化30分鐘后，降溫至40℃，劇烈攪拌下加入1.2克凹凸棒土、3.5克丙烯酰胺、0.09克引發(fā)劑、0.0012克交聯(lián)劑和40mL蒸餾水的混合物，升溫至50-70℃并保持3-5小時。然后升溫至95℃，加入5M的氫氧化鉀溶液4mL，保持1小時。將產(chǎn)物在70℃下烘至恒重，粉碎，過40目網(wǎng)篩。產(chǎn)品每克吸蒸餾水1318克，吸0.9％NaCl溶液95克，色澤為淡黃色。
實施例4將天然的凹凸棒土用鹽酸浸泡24小時后，120℃烘至恒重，粉碎后備用。將1.2克馬鈴薯淀粉與蒸餾水的混合物在95℃下糊化30分鐘后，降溫至40℃，劇烈攪拌下加入3.2克凹凸棒土、3.5克丙烯酰胺、0.12克引發(fā)劑、0.0016克交聯(lián)劑和40mL蒸餾水的混合物，升溫至50-70℃并保持3-5小時。然后升溫至95℃，加入5M的氫氧化鉀溶液4mL，保持1小時。將產(chǎn)物在70℃下烘至恒重，粉碎，過40目網(wǎng)篩。產(chǎn)品每克吸蒸餾水1076克，吸0.9％NaCl溶液81克，色澤為淡黃色。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)-無機(jī)復(fù)合保水劑，其特征在于保水劑的原料的重量份數(shù)為丙烯酰胺100份，淀粉20-100份，凹凸棒土20-60份，引發(fā)劑0.5-2.0份，交聯(lián)劑0.02-0.5份；交聯(lián)劑選自甲醛或者N，N′亞甲基雙丙烯酰胺；引發(fā)劑選自硝酸鈰銨、過硫酸銨或者過硫酸鉀。
2.如權(quán)利要求1所述的保水劑，其特征在于淀粉為玉米淀粉或馬鈴薯淀粉。
3.如權(quán)利要求1所述保水劑的制備方法，其特征在于按照重量份數(shù)稱取丙烯酰胺100份，淀粉20-100份，凹凸棒土20-60份，引發(fā)劑0.5-2.0份，交聯(lián)劑0.02-0.5份，將凹凸棒土先進(jìn)行酸化處理并粉碎；淀粉加入水在50-100℃下糊化20分鐘-1小時，然后加入凹凸棒、丙烯酰胺、交聯(lián)劑和引發(fā)劑，升溫至40-90℃反應(yīng)3-5小時后，然后加入堿液升溫至90-100℃進(jìn)行水解反應(yīng)1-3小時，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥后粉碎。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于凹凸棒土是從天然礦石中采選而得，粒徑為0.05mm以下。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于凹凸棒土進(jìn)行酸化處理過程中，采用硫酸或者鹽酸。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于水解反應(yīng)過程中，使用的堿為氫氧化鉀或氫氧化鈉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種淀粉基有機(jī)－無機(jī)復(fù)合保水劑及其制備方法。它是用淀粉與丙烯酰胺和凹凸棒土在引發(fā)劑的存在下，經(jīng)接枝共聚而制成的保水劑。對蒸餾水的吸水倍數(shù)為500－1500，對0.9％NaCl溶液的吸收倍數(shù)為60－100。本發(fā)明的優(yōu)點在于吸水劑的成本大大降低，具有良好的生物降解性能，可在西部高鹽堿土壤和干旱、半干旱地區(qū)的農(nóng)、林業(yè)以及其它領(lǐng)域得到應(yīng)用。
文檔編號C08L51/02GK1631970SQ20031012106
公開日2005年6月29日 申請日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者王愛勤, 李安, 汪琴 申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所