專(zhuān)利名稱(chēng)：一種農(nóng)用營(yíng)養(yǎng)型高吸水樹(shù)脂的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高吸水性樹(shù)脂領(lǐng)域，具體涉及農(nóng)用營(yíng)養(yǎng)型高吸水樹(shù)脂的制備方法。
背景技術(shù)：
高吸水樹(shù)脂(Super Absorbent Polymer, SAP)是一種新型功能高分子材料。它具有吸收比自身重幾百到幾千倍水的高吸水功能，并且保水性能優(yōu)良，一旦吸水膨脹成為水 凝膠時(shí)，即使加壓也很難把水分離出來(lái)。因此，它在個(gè)人衛(wèi)生用品、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、土木建筑等各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛用途。高吸水樹(shù)脂是一類(lèi)含有親水基團(tuán)和交聯(lián)結(jié)構(gòu)的大分子，最早由Fanta等采用淀粉接枝聚丙烯腈再經(jīng)皂化制得。按原料劃分，有淀粉系(接枝物、羧甲基化等)、纖維素系(羧甲基化、接枝物等)、合成聚合物系(聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系等)幾大類(lèi)。其中聚丙烯酸系高吸水樹(shù)脂較淀粉系及纖維素系相比，具有生產(chǎn)成本低、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、吸水能力強(qiáng)、產(chǎn)品保質(zhì)期長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前世界高吸水樹(shù)脂生產(chǎn)中，聚丙烯酸系占到80%。高吸水樹(shù)脂一般為含有親水基團(tuán)和交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子電解質(zhì)。吸水前，高分子鏈相互靠攏纏在一起，彼此交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到整體上的緊固。與水接觸時(shí)，水分子通過(guò)毛細(xì)作用及擴(kuò)散作用滲透到樹(shù)脂中，鏈上的電離基團(tuán)在水中電離。由于鏈上同離子之間的靜電斥力而使高分子鏈伸展溶脹。由于電中性要求，反離子不能遷移到樹(shù)脂外部，樹(shù)脂內(nèi)外部溶液間的離子濃度差形成反滲透壓。水在反滲透壓的作用下進(jìn)一步進(jìn)入樹(shù)脂中，形成水凝膠。同時(shí)，樹(shù)脂本身的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及氫鍵作用，又限制了凝膠的無(wú)限膨脹。當(dāng)水中含有少量鹽類(lèi)時(shí)，反滲透壓降低，同時(shí)由于反離子的屏蔽作用，使高分子鏈?zhǔn)湛s，導(dǎo)致樹(shù)脂的吸水能力大大下降。通常，高吸水樹(shù)脂在0.9% NaCl溶液中的吸水能力只有在去離子水中的1/10左右。吸水和保水是一個(gè)問(wèn)題的兩個(gè)方面，林潤(rùn)雄等對(duì)此進(jìn)行了熱力學(xué)探討。在一定溫度和壓力下，高吸水樹(shù)脂能自發(fā)地吸水，水進(jìn)入樹(shù)脂中，使整個(gè)體系的自由焓降低，直到平衡。若水從樹(shù)脂中逸出，使自由焓升高，則不利于體系的穩(wěn)定。差熱分析表明，高吸水樹(shù)脂吸收的水在150° C以上仍有50%封閉在凝膠網(wǎng)絡(luò)中。因此，常溫下即使施加壓力，水也不會(huì)從高吸水樹(shù)脂中逸出，這是由高吸水樹(shù)脂的熱力學(xué)性質(zhì)決定的，雖然高吸水樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)利用只有30多年的歷史，但是其發(fā)展十分引人注目。無(wú)論是合成方面的研究還是應(yīng)用推廣研究十分活躍，已有淀粉類(lèi)，如淀粉接枝丙烯酸鹽等，合成類(lèi)，如聚丙烯酸鹽，纖維素類(lèi)等，聚合形式有水溶液聚合，反相懸浮聚合等，產(chǎn)品的形式有粉末狀，珠狀，膜狀和纖維狀等
坐寸o在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用，由于高吸水樹(shù)脂成本高，已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了高吸水樹(shù)脂的應(yīng)用推廣，國(guó)內(nèi)眾多科學(xué)工作者在降低高吸水樹(shù)脂成本方面作了大量的工作，但絕大多數(shù)的工作主要集中在聚合體系中添加如膨潤(rùn)土，高嶺土和凹凸棒等無(wú)機(jī)土礦物等廉價(jià)材料，來(lái)達(dá)到降低成本的目的，雖然添加有些無(wú)機(jī)礦物可以提高保水材料吸水后的水凝膠強(qiáng)度，但性能好的高吸水樹(shù)脂土添加量較低，不能從根本上降低原料成本。另外產(chǎn)品功能只具有與普通吸水樹(shù)脂一樣的吸水、釋水功能，缺乏營(yíng)養(yǎng)功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種農(nóng)用營(yíng)養(yǎng)型高吸水樹(shù)脂的制 備方法；
本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案采用如下的步驟
I)稱(chēng)取10-15重量份的干燥天然羊糞，將其粉碎成100目的粉末；
2)取10-15重量份高嶺土分散于20 ml 二甲基亞砜溶液中，80°C下攪拌反應(yīng)24小時(shí)，用無(wú)水乙醇洗滌三次，50°C下真空干燥8小時(shí)；然后將其分散于蒸餾水中并攪拌，使之溶脹10分鐘，倒入三頸圓底燒瓶中為第一組分；再將羧甲基淀粉用蒸餾水充分溶解，移至分液漏斗中，為第二組分；60°C時(shí)，將第二組分滴加到第一組分中，滴加完畢后于80°C反應(yīng)8小時(shí)；反應(yīng)完畢后，抽濾，洗滌，將樣品放入真空干燥箱內(nèi)于60°C下干燥3小時(shí)，80°C下干燥0. 5小時(shí)，得到淡灰色顆粒，用研缽研成細(xì)小顆粒，即得羧甲基淀粉改性的高嶺土 ；
3)在帶有回流冷凝管和攪拌裝置的三頸瓶中，加入37-51重量份的三氯化磷和60-70重量份的丙酮，在常溫下攪拌24小時(shí)，然后加入一定量的冰醋酸在30 °C下攪拌反應(yīng)10小時(shí)；蒸出溶劑及其副產(chǎn)物，得到異丙烯膦酸；
4)向裝有磁力攪拌器、溫度計(jì)以及滴液漏斗的250ml的三口瓶中加入碳酸鈉和蒸餾水，待其溶解完全后，再加入羊糞粉末以及復(fù)合了羧甲基淀粉的高嶺土，于70 1水浴中攪拌10分鐘；然后將其溫度降至25 °C，依次加入15-25重量份的丙烯酸、10-15重量份的異丙烯膦酸，繼續(xù)攪拌5分鐘，超聲處理30分鐘；之后，在室溫下加入引發(fā)劑，將體系溫度升至70 V,反應(yīng)3小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，取出產(chǎn)物，剪碎，并于155 1烘箱中烘至恒重，得干燥的粒狀產(chǎn)物，粉碎后過(guò)40目篩。本發(fā)明所述的高吸水樹(shù)脂的吸水率、吸鹽率和保水性測(cè)定方法如下
吸水率測(cè)定取少量剪成一定粒度的高吸水樹(shù)脂放入烘箱內(nèi)，在110°C烘2小時(shí)左右，準(zhǔn)確稱(chēng)量0. 5重量份干燥產(chǎn)品，放入IOOOmL的燒杯中，然后加入IOOOmL蒸餾水，在室溫條件下充分吸水，吸水樹(shù)脂呈無(wú)色透明狀果凍。用100目不銹鋼篩過(guò)濾，采用自然過(guò)濾法測(cè)定，至基本無(wú)水滴落。測(cè)定過(guò)濾后水的質(zhì)量，計(jì)算樹(shù)脂的吸水倍率，其公式吸水倍率=(加入水質(zhì)量一多余水質(zhì)量)/樹(shù)脂質(zhì)量。吸鹽率測(cè)定稱(chēng)取0. 5重量份干燥的樹(shù)脂放入燒杯，加入500ml濃度為0. 9%的KCl水溶液，在室溫下靜置吸水，達(dá)飽和后濾除多余的鹽水，并稱(chēng)其質(zhì)量，則吸鹽水率=(吸鹽水后樹(shù)脂的質(zhì)量-干樹(shù)脂的質(zhì)量)/干樹(shù)脂的質(zhì)量。保水性測(cè)定將充分吸水的樹(shù)脂置于培養(yǎng)皿中。在一定溫度下每隔一定時(shí)間測(cè)其質(zhì)量，并按下式計(jì)算保水率，則保水率=(吸水凝膠恒溫干燥一定時(shí)間后的質(zhì)量/起始充分吸水凝膠的質(zhì)量)X 100%
凝膠率測(cè)定稱(chēng)取一定量的吸水性樹(shù)脂，放入大量的水中，待溶脹飽和后，用100目篩網(wǎng)將剩余的水溶液濾去，取出交聯(lián)物，烘干恒重，計(jì)算凝膠率，其表示法為G(% )G =(恒重交聯(lián)物質(zhì)量/樹(shù)脂質(zhì)量)X 100%
本發(fā)明的有益效果在于，通過(guò)本發(fā)明的方法所得農(nóng)用營(yíng)養(yǎng)型高吸水樹(shù)脂的吸水倍率450-550倍，吸生理食鹽水倍率100-140倍，凝膠率達(dá)85%以上。具有生物和化學(xué)穩(wěn)定性好，以天然羊糞為基料，保留了羊糞的有效營(yíng)養(yǎng)成分，擴(kuò)大了資源的有效利用，具有營(yíng)養(yǎng)功能的保水劑，同時(shí)加入了高嶺土，極大地提升了吸水率，并可大幅度降低成本。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明營(yíng)養(yǎng)型高吸水樹(shù)脂的制備和性能做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例I
I)稱(chēng)取10重量份的干燥天然羊糞，將其粉碎成100目的粉末；
2)取10重量份高嶺土分散于20 ml 二甲基亞砜溶液中，80°C下攪拌反應(yīng)24小時(shí)，用無(wú)水乙醇洗滌三次，50°C下真空干燥8小時(shí)；然后將其分散于蒸餾水中并攪拌，使之溶脹10分鐘，倒入三頸圓底燒瓶中為第一組分；再將羧甲基淀粉用蒸餾水充分溶解，移至分液漏斗中，為第二組分；60°C時(shí)，將第二組分滴加到第一組分中，滴加完畢后于80°C反應(yīng)8小時(shí)；反應(yīng)完畢后，抽濾，洗滌，將樣品放入真空干燥箱內(nèi)于60°C下干燥3小時(shí)，80°C下干燥0. 5小時(shí)，得到淡灰色顆粒，用研缽研成細(xì)小顆粒，即得羧甲基淀粉改性的高嶺土 ；
3)在帶有回流冷凝管和攪拌裝置的三頸瓶中，加入37重量份的三氯化磷和60重量份的丙酮，在常溫下攪拌24小時(shí)，然后加入一定量的冰醋酸在30 °C下攪拌反應(yīng)10小時(shí)；蒸出溶劑及其副產(chǎn)物，得到異丙烯膦酸；
4)向裝有磁力攪拌器、溫度計(jì)以及滴液漏斗的250ml的三口瓶中加入碳酸鈉和蒸餾水，待其溶解完全后，再加入羊糞粉末以及復(fù)合了羧甲基淀粉的高嶺土，于70 1水浴中攪拌10分鐘；然后將其溫度降至25 °C，依次加入15重量份的丙烯酸、10重量份的異丙烯膦酸，繼續(xù)攪拌5分鐘，超聲處理30分鐘；之后，在室 溫下加入引發(fā)劑，將體系溫度升至70V，反應(yīng)3小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，取出產(chǎn)物，剪碎，并于155 1烘箱中烘至恒重，得干燥的粒狀產(chǎn)物，粉碎后過(guò)40目篩。經(jīng)過(guò)性能測(cè)試，該實(shí)施例得到的吸水樹(shù)脂的凝膠率達(dá)89%，吸水率可達(dá)439倍，吸鹽率可達(dá)127倍。實(shí)施例2
I)稱(chēng)取15重量份的干燥天然羊糞，將其粉碎成100目的粉末；
2)取15重量份高嶺土分散于20 ml 二甲基亞砜溶液中，80°C下攪拌反應(yīng)24小時(shí)，用無(wú)水乙醇洗滌三次，50°C下真空干燥8小時(shí)；然后將其分散于蒸餾水中并攪拌，使之溶脹10分鐘，倒入三頸圓底燒瓶中為第一組分；再將羧甲基淀粉用蒸餾水充分溶解，移至分液漏斗中，為第二組分；60°C時(shí)，將第二組分滴加到第一組分中，滴加完畢后于80°C反應(yīng)8小時(shí)；反應(yīng)完畢后，抽濾，洗滌，將樣品放入真空干燥箱內(nèi)于60°C下干燥3小時(shí)，80°C下干燥
0.5小時(shí)，得到淡灰色顆粒，用研缽研成細(xì)小顆粒，即得羧甲基淀粉改性的高嶺土 ；
3)在帶有回流冷凝管和攪拌裝置的三頸瓶中，加入51重量份的三氯化磷和70重量份的丙酮，在常溫下攪拌24小時(shí)，然后加入一定量的冰醋酸在30 °C下攪拌反應(yīng)10小時(shí)；蒸出溶劑及其副產(chǎn)物，得到異丙烯膦酸；4)向裝有磁力攪拌器、溫度計(jì)以及滴液漏斗的250 ml的三口瓶中加入碳酸鈉和蒸餾水，待其溶解完全后，再加入羊糞粉末以及復(fù)合了羧甲基淀粉的高嶺土，于70 1水浴中攪拌10分鐘；然后將其溫度降至25 °C，依次加入25重量份的丙烯酸、15重量份的異丙烯膦酸，繼續(xù)攪拌5分鐘，超聲處理30分鐘；之后，在室溫下加入引發(fā)劑，將體系溫度升至70 V，反應(yīng)3小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，取出產(chǎn)物，剪碎，并于155 1烘箱中烘至恒重，得干燥的粒狀產(chǎn)物，粉碎后過(guò)40目篩。經(jīng)過(guò)性能測(cè)試，該實(shí)施例得到的吸水樹(shù)脂的凝膠率達(dá)90%，吸水率可達(dá)412倍，吸鹽率可達(dá)123倍。
權(quán)利要求
1.一種農(nóng)用營(yíng)養(yǎng)型高吸水樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 I)稱(chēng)取10-15重量份的干燥天然羊糞，將其粉碎成100目的粉末； 2)取10-15重量份高嶺土分散于20 ml 二甲基亞砜溶液中，80°C下攪拌反應(yīng)24小時(shí)，用無(wú)水乙醇洗滌三次，50°C下真空干燥8小時(shí)；然后將其分散于蒸餾水中并攪拌，使之溶脹10分鐘，倒入三頸圓底燒瓶中為第一組分；再將羧甲基淀粉用蒸餾水充分溶解，移至分液漏斗中，為第二組分；60°C時(shí)，將第二組分滴加到第一組分中，滴加完畢后于80°C反應(yīng)8小時(shí)；反應(yīng)完畢后，抽濾，洗滌，將樣品放入真空干燥箱內(nèi)于60°C下干燥3小時(shí)，80°C下干燥O. 5小時(shí)，得到淡灰色顆粒，用研缽研成細(xì)小顆粒，即得羧甲基淀粉改性的高嶺土 ； 3)在帶有回流冷凝管和攪拌裝置的三頸瓶中，加入37-51重量份的三氯化磷和60-70重量份的丙酮，在常溫下攪拌24小時(shí)，然后加入一定量的冰醋酸在30 °C下攪拌反應(yīng)10 小時(shí)；蒸出溶劑及其副產(chǎn)物，得到異丙烯膦酸； 4)向裝有磁力攪拌器、溫度計(jì)以及滴液漏斗的250mL的三口瓶中加入碳酸鈉和蒸餾水，待其溶解完全后，再加入羊糞粉末以及復(fù)合了羧甲基淀粉的高嶺土，于70 1水浴中攪拌10分鐘；然后將其溫度降至25 °C，依次加入15-25重量份的丙烯酸、10-15重量份的異丙烯膦酸，繼續(xù)攪拌5分鐘，超聲處理30分鐘；之后，在室溫下加入引發(fā)劑，將體系溫度升至70 V,反應(yīng)3小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，取出產(chǎn)物，剪碎，并于155 1烘箱中烘至恒重，得干燥的粒狀產(chǎn)物，粉碎后過(guò)40目篩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種農(nóng)用營(yíng)養(yǎng)型高吸水樹(shù)脂的制備方法，包括以下步驟稱(chēng)取一定量的羊糞粉末；制得羧甲基淀粉改性的高嶺土；制備異丙烯膦酸；向裝有磁力攪拌器、溫度計(jì)以及滴液漏斗的250mL的三口瓶中加入碳酸鈉和蒸餾水，待其溶解完全后，再加入羊糞粉末以及復(fù)合了羧甲基淀粉的高嶺土，于70℃水浴中攪拌10分鐘；然后將其溫度降至25℃，依次加入15-25重量份的丙烯酸、10-15重量份的異丙烯膦酸，后續(xù)處理后得到產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果在于，通過(guò)本發(fā)明的方法所得農(nóng)用營(yíng)養(yǎng)型高吸水樹(shù)脂的吸水倍率450-550倍，吸生理食鹽水倍率100-140倍，凝膠率達(dá)85%以上。具有營(yíng)養(yǎng)功能的保水劑，并可大幅度降低成本。
文檔編號(hào)C08K11/00GK102633942SQ20121008200
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者朱春來(lái) 申請(qǐng)人:朱春來(lái)