一种星型网状有机-无机复合型超强吸水剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种±壤、沙漠用保水剂，具体设及一种具有星型网状结构的有 机-无机复合型超强吸水剂及其制备方法，属于新材料领域。
【背景技术】
[0002] 我国是世界上水资源缺乏的国家之一，干旱半干旱地区面积占国±总面积的 47%，其中我国有45%的国±处在年降水量少于400mm的干旱少水地带，每年灌概用水的 短缺也超过30亿m3,即使在南方降水较多的地区，也存在着季节性和区域性缺水。干旱缺 水是制约我国农业持续发展的重要因素，随着全球气候变暖，干旱加剧，干旱面积也在不断 扩大。因此，如何提高内蒙古旱作区±壤抗旱保水能力，提高水分利用效率，缓解干旱对作 物的伤害程度，W保证粮食稳产增产，是当前亟待解决的重大课题。
[0003] 化学节水技术是利用化学材料或制剂通过直接作用于植物或间接作用于±壤来 改善植物的水分消耗特性，进而提高水分利用率。目前，保水剂、±壤固化剂等一批新型、多 功能节水材料已在农业中得到应用并取得良好效果。
[0004] 保水剂由于具有防旱、抗旱、节水、提高肥效、改良±壤、增产等多方面的作用，已 在各国农业生产上广泛应用。目前在我国农业生产上常见的保水材料有聚丙締酸盐、聚丙 稀酷胺、腐殖酸、膨润±等，其中高吸水树脂（SA巧是一种新型功能高分子材料，它具有吸 收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能，并且保水性能优良，一旦吸水膨胀成为水凝胶 时，即使加压也很难把水分离出来。高吸水树脂能减少±壤中水分的渗透和蒸发耗损，延长 植物达到萎黨点的时间，减少灌概次数，提高水资源的利用效率。干旱发生时，高吸水树脂 会随着植物水分蒸散量的增长而缓慢释放其内部的水分，W供植物正常生长，而且具有反 复吸水功能，是一种有效的保水剂。
[0005] CN104263376A公开了一种新型的±壤用复合保水剂，所述复合保水剂包括改性壳 聚糖、改性海藻、丙締酷胺、N-己締基化咯烧酬、N，N'-亚甲基双丙締酷胺、2-哲基-4-甲硫 基了酷胺、过硫酸锭、复合助剂、发酵肥料、蒙脱±、駿甲基纤维素钢、纳米添加剂、侣酸巧粉 和腐植酸钢，其中改性壳聚糖的通过称取可溶性壳聚糖加入蒸馈水配制成5-8wt%溶液，加 入稱苔粉，揽拌升温至50-60°C并混合5-lOmin，然后加入铁酸异丙醋，升温至70-80°C揽拌 反应20-25min获得。通过组分的合适搭配、工艺步骤的优化选择，保水性能得到了有效提 升。
[0006] CN1912006A公开了一种腐植酸基超强保水剂及其制备方法，其含有煤炭腐植酸、 丙締酸、工业淀粉、交联剂、化OH溶液及过硫酸钟。W腐植酸含量较高的煤炭为原料提取腐 植酸，将腐植酸与强碱反应，形成腐植酸盐溶液并与亲水性单体及淀粉接枝共聚，保持水浴 温度60°C至形成粘稠凝胶状产物，保水性能得到了有效改善。
[0007] CN102558618A公开了一种基质保水剂，包括添加剂和粘合剂，其中添加剂选择可 溶性淀粉、竹炭粉、玉米巧热解粉中的一种或多种，粘合剂选择环糊精和駿甲基纤维素钢。 该发明的基质保水剂由天然原料制备而成，吸水溶胀度达到145-188%，吸水后膨胀为水凝 胶，增强基质保水性，可缓慢释放水分供植物吸收利用，保水时间长，效果好。
[000引 CN102585835A公开了一种利用农作物枯杆的炭化产物制成的±壤保水剂，将农作 物枯杆炭化获得的生物黑炭，过60目筛，加水，混合均匀，加入PAM，混合均匀，烘至含水率 为10% -30%取出，切成长、宽各约0. 3-0. 5cm的碎块，然后干燥至恒重，即得到保水剂。该 发明的保水剂价格低廉，保水性能稳定。
[0009] 现有技术中，使用高分子聚合物吸水剂，存在降解时间长，且吸液稳定性较差，难 W得到综合性能较高的产品，尤其是耐盐性不能保证，很大程度上限制了高吸水保水材料 的应用。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种吸水保水性能强，耐 盐性好的环保有机-无机复合型超强吸水剂，无机物带有大量的活性基团，并具有独特的 空间结构，将其与有机合成聚合物基体复合时，不仅可W改善高吸水保水材料的吸水保水 性、耐盐性、热稳定性及重复利用性，而且可W降低高吸水保水材料的生产成本，解决了保 水性能不稳定和耐盐性差等问题。
[0011] 为实现上述目的，本发明采取W下技术方案：
[0012] 一种星型网状有机-无机复合型超强吸水剂，其原料组成如下（重量份）：
[001 引
【主权项】
1. 一种星型网状有机-无机复合型超强吸水剂，其原料组成按重量份计如下； 超细插溶胶 30-50 纳米二氧化铁 10-20 轻丙基甲基纤维素 40-100 N-异丙基两稀醜胺 20-30 交化剂 化02-0.3 引发剂 0.4-1.2 其中，所述超细娃溶胶为纳米二氧化娃的母体，其制备方法为；将娃酸钢稀释溶于水 后，超声震荡10-20min混合均匀，形成水玻璃溶液；将强酸性阳离子交换树脂与强碱性阴 离子交换树脂按体积比1:2~1:3混合得到复合树脂；将水玻璃溶液与复合交换树脂按重 量比20:1~40:1充分揽拌混合，除去杂质，得到预处理的娃酸溶液；向部分活性娃酸溶液 中加入碱溶液，调节抑值为9-10、常压下控制70-85°C加热反应1-3小时后得粒径为娃溶 胶母液；娃溶胶母液进行脱水分、浓缩并纯化，制备得到浓度为10-30wt%的娃溶胶，其中 二氧化娃粒径在1-lOOnm之间。
2. 根据权利要求1所述的星型网状有机-无机复合型超强吸水剂，其特征在于：所述 超细娃溶胶替换为纳米二氧化娃。
3. 根据权利要求1所述的星型网状有机-无机复合型超强吸水剂，其特征在于：所述 超细娃溶胶所占重量份数为35-40,娃溶胶浓度为20wt%。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的星型网状有机-无机复合型超强吸水剂，其特征 在于；哲丙基甲基纤维素所占重量份数为70-90。
5. 根据权利要求1-3中任一项所述的星型网状有机-无机复合型超强吸水剂，其特征 在于纳米二氧化铁粒径为5-50nm，所占重量分数为15。
6. 根据权利要求1-3中任一项所述的星型网状有机-无机复合型超强吸水剂，其特征 在于；所述交联剂为N，N-亚甲基双丙締酷胺。
7. 根据权利要求1-3中任一项所述的星型网状有机-无机复合型超强吸水剂，其特征 在于；所述引发剂为过硫酸钟和无水亚硫酸钢，二者质量比为1 ;1。
8. -种如权利要求1所述的星型网状有机-无机复合型超强吸水剂的制备方法，包括 如下步骤： (1) 按权利要求1所述成分和配比进行备料； (2) 制备超细娃溶胶：将娃酸钢稀释溶于水后，超声震荡10-20min混合均匀，形成水玻 璃溶液；将强酸性阳离子交换树脂与强碱性阴离子交换树脂按体积比1:2~1:3混合得到 复合树脂；将水玻璃溶液与复合交换树脂按重量比20:1~40:1充分揽拌混合，除去杂质， 得到预处理的娃酸溶液；向部分活性娃酸溶液中加入碱溶液，调节抑值为9-10、常压下控 制70-85°C加热反应1-3小时后得粒径为娃溶胶母液；娃溶胶母液进行脱水分、浓缩并纯 化，制备得到浓度为10-30wt%的娃溶胶，其中二氧化娃粒径在1-100皿之间； (3) 常温下，将哲丙基甲基纤维素加入去离子水，在氮气保护下揽拌至完全溶解； (4) 依次加入超细娃溶胶溶液和纳米二氧化铁，形成溶胶液体； (5) 然后加入N-异丙基丙締醜胺单体，在氮气氛围下，温度加热至20-5(TC，揽拌溶解 5-30min; (6) 当温度恒定时，用氨氧化钢碱溶液将pH值调至8-11后，依次加入引发剂过硫酸钟 和无水亚硫酸钢水溶液、交联剂N，N-亚甲基双丙締酷胺水溶液，加速揽拌，使其交联聚合 充分反应，保温反应化-1比后，冷却至室温，得到有机-无机复合型聚合物凝胶； (7) 将凝胶配制成浓度为2% -10%的水溶液，用丙酬对聚合物进行沉淀分离后，在真 空干燥箱中进行干燥，干燥温度50-80°C，得到产品。
9. 根据权利要求8所述的星型网状有机-无机复合型超强吸水剂的制备方法，其特征 在于；所述超细娃溶胶替换为纳米二氧化娃。
10. 根据权利要求8所述的星型网状有机-无机复合型超强吸水剂的制备方法，其特征 在于；所述超细娃溶胶所占重量份数为35,娃溶胶浓度为20wt% ;所述哲丙基甲基纤维素 所占重量份数为75。
【专利摘要】本发明涉及一种星型网状有机-无机复合型超强吸水剂及其制备方法，属于新材料领域。该吸水剂的重量份组成为：该吸水剂的重量份组成为：30-50份超细硅溶胶或纳米二氧化硅、10-20份纳米二氧化钛、40-100份羟丙基甲基纤维素、20-30份N-异丙基丙烯酰胺、0.02-0.3份交联剂和0.4-1.2份引发剂；超细硅溶胶的固含量为10-30wt％，其中二氧化硅的粒径为1-100nm。本发明制备得到的超强吸水剂在常温状态下即可配比完成，无需增加其他加温设备，其具有稳定优异的吸水保水性能，又具有很好的耐盐性，能广泛用于干旱/半干旱地区的防沙治沙、农业种植庄稼、林业培育树苗、牧业种植草地等。
【IPC分类】C08F220-54, C08K3-36, C08K3-22, C08F2-44, C08F251-02, C08F222-38, C09K17-40
【公开号】CN104788619
【申请号】CN201510173106
【发明人】申闫春
【申请人】北京信大虹影环保工程有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月13日