专利名称：一种含n,n,n,n-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备方法，属于新材料领域。
背景技术：
土地荒漠化是指包括气候异变和人类活动在内的种种因素造成的干旱地区的土地退化，它对人类的生存构成严重威胁。造成荒漠化的主要原因是人口快速增长、土地过度耕种、草原过度放牧、乱砍滥伐森林和灌溉方式不合理等，使土地变得贫瘠，植被遭到破坏，水土流失严重。与此同时，旱灾的日益增多则更进一步加剧了荒漠化这一现象。联合国环境规划署公布的统计数据表明，全世界有21亿左右的人口居住在沙漠或者旱地中，其中90%属于发展中国家。全球44%左右的可耕地为旱地，30%左右的耕植作物生长在旱地上。目前，全球荒漠化的土地已高达4000万平方公里，约占到整个地球陆地面积的1/4，相当于俄罗斯、加拿大、中国和美国国土面积的总和，全世界受荒漠化影响的国家有100多个。尽管全球各国都在进行着同荒漠化的抗争，但荒漠化仍然以每年5万 7万平方公里的速度扩大。预计到2020年，全球将损失约1/3的耕地。每年约有1200万公顷土地消失，这些土地可生产2000万吨粮食，每年因荒漠化和土地退化造成的经济损失高达420亿美元。土地荒漠化引发了沙区群众流离失所、人们生活日益贫困、经济社会发展严重滞后等一系列问题，已成为人类社会面临的严峻挑战。中国是世界荒漠化面积大、分布广、危害严重的国家之一。据统计，约有一半国土处于干旱和半干旱地带，由于少雨多风和人为对植被的破坏，沙漠化和荒漠化土地呈不断增加的态势。从20世纪50年代至70年代末期，我国平均每年增加沙漠化土地约1500平方公里。进入80年代后，平均每年增加荒漠化土地高达2460平方公里，相当于每年损失一个中等县的土地面积，每年因荒漠化造成的直接经济损失高达540多亿元。土地荒漠化破坏了自然生态环境，蚕食并威胁着人类的生存空间，危害着社会和谐与安定。荒漠化的日益加剧使生物质量变劣、物种丰度降低，对生物多样性构成严重威胁。因此，荒漠化是全球面临的重大环境问题，是危及人类社会生存与可持续发展的重大自然灾害。所以，探索治理荒漠化的有效方法和途径，更有效地遏制荒漠化日趋扩展的势头，改善或重建生态环境，实现人类社会可持续发展，是各国政府十分关切的重大战略课题。荒漠化的有效防治需要以国家法律法规为依据，以政府相关部门制定的综合治理方案为基础，以先进的治理技术和治理方法为支撑。目前，防治荒漠化的技术方法很多，主要方法和对策有①育林育草，防沙防风；②植被的保护与恢复水资源的开发与管理；④土壤改良与保护；⑤改善畜牧业生产经营模式；⑥社会经济环境综合治理等方法。但在荒漠化实际治理过程中，往往需要采用多 种可行的方法进行综合治理。上述技术方法中，育林育草，保护和恢复天然植被，是荒漠化治理的有效方法。采用保水剂是提高育林育草生产效率的重要手段之一。
荒漠化治理过程中使用抗旱保水剂进行育林育草，具有抗旱保苗、增产增收、改良土壤，防风固沙、水土保持等多种功能，可有效提高育林育草效率。目前，保水剂多为超强吸水剂，种类繁多，主要有三大类1、淀粉类羧甲基淀粉、羧甲基淀粉钠、羧甲基淀粉钾、羧甲基淀粉铵、淀粉接枝聚丙烯酸钠、淀粉接枝聚丙烯酸钾、淀粉接枝聚丙烯酸铵、淀粉接枝聚丙烯腈水解产物、淀粉接枝聚丙烯酰胺等；2、纤维素类羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾、羧甲基纤维素铵、纤维素接枝聚丙烯酸钠、纤维素接枝聚丙烯酸钾、纤维素接枝聚丙烯酸铵、纤维素接枝聚丙烯腈水解产物、纤维素接枝聚丙烯酰胺等；3、合成树脂类聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵、聚丙烯酰胺、丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物、丙烯酸钾与丙烯酰胺共聚物、丙烯酸铵与丙烯酰胺共聚物、顺丁烯二酸酐-丙烯酸钠-丙烯酰胺共聚物、顺丁烯二酸酐-丙烯酸钾-丙烯酰胺共聚物、顺丁烯二酸酐-丙烯酸铵-丙烯酰胺共聚物等。上述现有的超强吸水剂品种主要靠吸收雨水或者灌溉水并锁住水分来滋润庄稼，而在干旱少雨的地区，由于降雨量少，灌溉用水也无法保证，土壤中缺少水分，在这种情况下，现有的保水剂无水可吸收并储存，不能很好地发挥其应有的作用。可是在干旱地区，空气中仍然含有一定量的水分，如果能利用具有自`吸水性的物质，长期连续吸收空气中的水分，再连续供给植物和农作物吸收，则可以显著缓解植物和农作物的缺水现象。因此，如何将空气中的水分吸收并储存起来，再释放给植物和农作物吸收，以满足植物和农作物生长需要，是迫切需要探讨解决的课题，这对提高育林育草效率，加速荒漠化治理速度无疑具有重要的实际意义。目前，国内外关于这方面的研究和技术尚未见报道。本发明设计合成了新型易潮解的化合物，在空气中具有很强的自吸水潮解能力，将易潮解的化合物与超强吸水剂和助剂复配，制备得到了自吸水剂。自吸水剂除了能将雨水和灌溉水吸收并锁住水分而滋润庄稼外，在干旱地区，它还能从空气中连续自动吸收水分，并将水分储存下来，再把水分释放到土壤滋润植物和农作物，维持植物和农作物正常生长，显著减缓干旱对农作物的影响，显著提高植物和农作物的成活率和生长速度，达到显著提高生产效率的目的。相比之下，现有的超强吸水剂却无法从空气中自动吸收水分，生产效率明显降低。本发明为荒漠化治理提供了一种全新的自吸水剂，为荒漠化治理开辟了一条全新的途径，具有重要的实际意义。
发明内容
本发明所述的一种含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备方法，提供一种将环氧乙烷、三乙醇胺、去离子水与酸混合，经合成反应、分离提纯得到N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐，再加入超强吸水剂、防腐剂、防霉剂和络合剂混合均匀，制备得到含N，N, N, N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的方法。本发明所述的一种含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备方法，所制得的含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂可应用于农、林和园艺领域花、草、树木和农作物的栽培，尤其是可应用于荒漠化治理的育林育草工程，提高育林育草效率，具有广阔的应用前景。
本发明所述的一种含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备方法，采用如下技术方案1、N，N, N, N-四(2_羟乙基)季铵盐的合成按照环氧乙烷、三乙醇胺、酸和去离子水的质量百分比为(O. 001% 80% ) (O. 00001 % 80% ) (O. 00001 % 80% ) (O. 00001% 95% )的比例，将三乙醇胺和水加入反应器，搅拌下滴加入酸，经中和反应得到三乙醇胺盐的水溶液，再在反应温度为30-120°C，反应压力为50-1000kPa的条件下，通入环氧乙烷反应O.1h 40h得到粗产物，粗产物在50 100°C经减压蒸馏脱除残留环氧乙烷和水即得到N，N, N, N-四(2-羟乙基)季铵盐；2、含N，N，N，N_四(2_羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备按照N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐、超强吸水剂、防腐剂、防霉剂和络合剂的质量百分比为(O. 001% 98% ) (O. 00001% 98% ) (O. 001% 5%) (O. 001% 5%) (O. 001% 5% )的比例，将N，N, N, N-四(2-羟乙基)季铵盐、超强吸水剂、防腐剂、防霉剂和络合剂混合均勻，即得到含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂。本发明所述的一种含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备方法，其显著的特点是由于采用了易潮解而具有自吸水性的N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐，使得产品可从空气中连续自动吸收水分，再连续供给植物和农作物吸收，因此，即使在干旱地区使用该复合自吸水剂，也可以显著缓解植物和农作物的缺水现象，大大提高荒漠化治理工程的育林育草效率和花、草、树木和农作物的栽培效率。本发明所述的一种含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备方法，反应所用的酸是盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、苯磺酸和对甲苯磺酸中的任一种或多种。本发明所述的一种含N，N, N, N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备方法，所用的超强吸水剂是 羧甲基淀粉、羧甲基淀粉钠、羧甲基淀粉钾、羧甲基淀粉铵、淀粉接枝聚丙烯酸钠、淀粉接枝聚丙烯酸钾、淀粉接枝聚丙烯酸铵、淀粉接枝聚丙烯腈水解产物、淀粉接枝聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾、羧甲基纤维素铵、纤维素接枝聚丙烯酸钠、纤维素接枝聚丙烯酸钾、纤维素接枝聚丙烯酸铵、纤维素接枝聚丙烯腈水解产物、纤维素接枝聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵、聚丙烯酰胺、丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物、丙烯酸钾与丙烯酰胺共聚物、丙烯酸铵与丙烯酰胺共聚物、顺丁烯二酸酐-丙烯酸钠-丙烯酰胺共聚物、顺丁烯二酸酐-丙烯酸钾-丙烯酰胺共聚物、顺丁烯二酸酐-丙烯酸铵-丙烯酰胺共聚物中的任一种或多种。本发明所述的一种含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备方法，所用的防腐剂是苯甲酸、苯甲酸钠、苯甲酸钾、亚硝酸钠、甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛、水杨酸、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、山梨酸、山梨酸钠、山梨酸钾中的任一种或多种。本发明所述的一种含N，N，N，N-四(2_羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备方法，所用的防霉剂是十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、苯酚、五氯苯酚、对甲酚中的任一种或多种。本发明所述的一种含N，N，N，N-四(2_羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备方法，所用的络合剂是乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐、柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸铵、酒石酸钠、酒石酸钾、酒石酸铵、酒石酸钾钠中的任一种或多种。
具体实施例方式下面是本发明所述的一种含N，N，N，N-四(2_羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备方法的非限定性实例。这些实例的给出仅仅是为了说明的目的，并不能理解为对本发明的限定。因为在不脱离本发明的精神和范围的基础上，可以对本发明进行许多变换。在这些实施例中，除非特别说明，所有的百分比都是指质量百分比。实施例1N，N，N，N-四(2-羟乙基)氯化铵的合成环氧乙烷 11%三乙醇胺 32%36% 盐酸 21%去离子水 36 %
按照上述质量百分比，将三乙醇胺和去离子水加入反应器，搅拌下滴加入36%盐酸，经中和反应得到三乙醇胺盐酸盐的水溶液，再在反应温度为80°C，反应压力为IOOkPa的条件下，缓慢通入环氧乙烷反应20h得到粗产物，粗产物在85°C经减压蒸馏脱除残留环氧乙烷和水即得到N，N, N, N-四(2-羟乙基)氯化铵；含N，N，N，N-四(2_羟乙基)氯化铵的复合自吸水剂的制备
权利要求
1.一种含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备方法，其特征在于采用的技术方案是 ①N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的合成按照环氧乙烷、三乙醇胺、酸和去离子水的质量百分比为(0. OOl % 80 % ) (0. 00001 % 80 % ) (0. 00001 % 80% ) (0.00001% 95%)的比例，将三乙醇胺和水加入反应器，搅拌下滴加入酸，经中和反应得到三乙醇胺盐的水溶液，再在反应温度为30-120°C，反应压力为50-1000kPa的条件下，通入环氧乙烷反应0.1h 40h得到粗产物，粗产物在50 100°C经减压蒸馏脱除残留环氧乙烷和水即得到N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐； ②含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备按照N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐、超强吸水剂、防腐剂、防霉剂和络合剂的质量百分比为(0.001% 98% ) (0. 00001% 98% ) (0.001% 5%) (0.001% 5%) (0.001% 5% )的比例，将N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐、超强吸水剂、防腐剂、防霉剂和络合剂混合均勻，即得到含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于一种含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的显著特点是由于采用了易潮解而具有自吸水性的N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐，使得产品可从空气中连续自动吸收水分，再连续供给植物和农作物吸收，因此，即使在干旱地区使用该复合自吸水剂，也可以显著缓解植物和农作物的缺水现象，大大提高荒漠化治理工程的育林育草效率和花、草、树木和农作物的栽培效率。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于反应所用的酸是盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、苯磺酸和对甲苯磺酸中的任一种或多种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所用的超强吸水剂是羧甲基淀粉、羧甲基淀粉钠、羧甲基淀粉钾、羧甲基淀粉铵、淀粉接枝聚丙烯酸钠、淀粉接枝聚丙烯酸钾、淀粉接枝聚丙烯酸铵、淀粉接枝聚丙烯腈水解产物、淀粉接枝聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾、羧甲基纤维素铵、纤维素接枝聚丙烯酸钠、纤维素接枝聚丙烯酸钾、纤维素接枝聚丙烯酸铵、纤维素接枝聚丙烯腈水解产物、纤维素接枝聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵、聚丙烯酰胺、丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物、丙烯酸钾与丙烯酰胺共聚物、丙烯酸铵与丙烯酰胺共聚物、顺丁烯二酸酐-丙烯酸钠-丙烯酰胺共聚物、顺丁烯二酸酐-丙烯酸钾-丙烯酰胺共聚物、顺丁烯二酸酐-丙烯酸铵-丙烯酰胺共聚物中的任一种或多种。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所用的防腐剂是苯甲酸、苯甲酸钠、苯甲酸钾、亚硝酸钠、甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛、水杨酸、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、山梨酸、山梨酸钠、山梨酸钾中的任一种或多种。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所用的防霉剂是十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、苯酚、五氯苯酚、对甲酚中的任一种或多种。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所用的络合剂是乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐、柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸铵、酒石酸钠、酒石酸钾、酒石酸铵、酒石酸钾钠中的任一种或多种。
全文摘要
本发明公开了一种含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂的制备方法。该方法采用季铵化反应合成得到N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐，再按照N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐、超强吸水剂、防腐剂、防霉剂和络合剂的质量百分比为(0.001％～98％)∶(0.00001％～98％)∶(0.001％～5％)∶(0.001％～5％)∶(0.001％～5％)的比例，将N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐、超强吸水剂、防腐剂、防霉剂和络合剂混合均匀，即得到含N，N，N，N-四(2-羟乙基)季铵盐的复合自吸水剂。可广泛应用于农、林和园艺领域花、草和树木的栽培，尤其是可应用于荒漠化治理的育林育草工程，应用前景广阔。该方法工艺简单易行，投资小，有利于推广应用。
文档编号C07C215/40GK103030912SQ201310009188
公开日2013年4月10日 申请日期2013年1月11日 优先权日2013年1月11日
发明者刘福生 申请人:南京林业大学