专利名称：高吸水性蒙脱石聚合物生产方法
技术领域：
本发明涉及有机、无机非金属材料领域，特别是一种高吸水性蒙脱石聚合物生产方法。
就蒙脱石矿物本身质地而言，原土经提纯后的产品应用范围较窄，依蒙脱石的类型的不同，可分别用在机械铸造、冶金球团、石油钻井造浆等行业。从蒙脱石独特晶体结构及其物化性能看，原土经提纯、改性、聚合处理后，它完全可在工业、农业、日用品生产等各个领域的100多个部门中得到广泛应用。我国是拥有蒙脱石资源的大国，由于对蒙脱石资源的开发起步较晚，各蒙脱石加工厂的主打产品仍以钠基土、钙基土、活性土为主，其产品的五分之四用在铸造、冶金球团、钻井造浆、油脂脱色等应用领域，产品用途单一；产品结构单一不能系列化、产品科技含量低、产品附加值低。近几年，随着科学技术的进步及人们对蒙脱石晶体结构、物化性能的认识加深，对蒙脱石的开发应用研究给予了足够的重视，相继推出了许多新产品及相应的生产工艺，如有机土、锂基土等，这在一定程度上调整了加工业产品结构，扩展了蒙脱石产品的应用范围。但和国外相比，在开发、应用方面仍属低层次的，因此，蒙脱石的开发、应用的空间很大。
根据蒙脱石层间K+、Na+、Ca2+、Mg2+等离子的可交换性及层间的范德华力、静电力和氢键力较弱及蒙脱石较易与有机物、无机物进行交换的特性，研究开发出科技含量高的无机、有机物互补性强的系列产品，以便向科技含量高的应用领域拓展市场。而本发明的高吸水蒙脱石聚合物的制备方法，就是在这样的背景下研究开发出的。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是包括聚合母液及聚合物制备的两项流程。
a.聚合母液制备工艺是按配方配制母液，在83℃～100℃温度下加交联剂进行深度聚合，交联剂采用(NH4)2S2O8。
聚合母液中各组分的重量比是固体NaOH 34～47，C3H4O275～98，(NH4)2S2O81+2，H2O400～650。
b.聚合物制备工艺是先将聚合母液、交联剂、蒙脱石粉拌匀，然后在83℃～100℃温度下进行聚合反应，再经干燥、粉碎，制成蒙脱石聚合物产品。
聚合物中各组分的配比及区间是聚合母液(ml)200+A，蒙脱石粉(g)10～330，交联剂(g)(0.04～0.05)B，(0.04～0.05)表示交联剂的投放系数。A＝(0.5～1)B，式中(0.5～1)是蒙脱石粉的饱和吸水系数，B是蒙脱石粉的加入量。
本发明高吸水性蒙脱石聚合物聚合原理是利用蒙脱石晶体结构层间距的可扩张性、层间电位或端面电位及较易与无机物、有机物进行交换的特性，配制高吸水性有机聚合母液定温反应稳定后，通过交联剂实施聚合母液与蒙脱石的聚合并形成有机、无机高聚合体。此聚合物是在交联剂的作用下进行的，因此，聚合物的性能，分别取决有机聚合母液及蒙脱石的特性、性能。实现了有机物、无机物的优势互补，使此聚合物既有高的吸水性又有离子交换特性。
本发明与现今蒙脱石相比，具有如下主要优点其一.高吸水、持水、释水特性饱和吸水量依蒙脱石类型、加入量的不同而不同，一般在80～300ml/g之间变化，其吸水能力是传统蒙脱石产品的80～300倍。吸水体在外力作用下不会放出水分，只能改变其外形，具有较强的保水性。但在太阳底下晾晒，吸水体会随著空气中的湿度变化而释放出水分，力求使吸水体表面与空气中的湿度一致。
其二.蒙脱石结构未遭到破坏，因而仍保留其阳离子交换特性。
其三.可反复使用本产品经吸水后进行干燥可恢复原状，再吸水仍保留原来的吸水能力。
其四.附加值高，产品用途广可作农业用、沙漠治理时的保墒节水剂；作溶剂脱水剂；可在土木工程、环保和日用品等行业中应用。
其五.产品生产对环境无污染、工艺简单，易操作，易产业化。
其六、产品无毒副作用，对生物有一定的降解特性。
本发明的生产高吸水性蒙脱石聚合物的工艺，包括聚合母液及聚合物制备两项流程。
一.聚合母液制备工艺按配方配制母液，在83℃～100℃温度下加交联剂进行深度聚合，交联剂采用(NH4)2S2O8。
聚合母液中各组分的重量比是NaOH34～47，C3H4O275～98，(NH4)2S2O81+2，H2O 400～650。组分NaOH是固体。
制备聚合母液可按下述步骤操作a.将NaOH、C3H4O2加入到不低于18℃的水中进行搅拌混溶，得浓度为20.5～27％的C3H4O2部分钠盐的水溶液，其pH值为7～7.2。
b.加1克(NH4)2S2O8作为引发剂，在搅拌的同时，加热使温度上升到83℃引发聚合，反应系统内因聚合而产生放热，使反应体温度上升而至沸腾，15～20分钟反应结束后，得到高粘度的聚丙烯酸钠水溶液。
c.加热至83℃～100℃并恒温，使聚丙烯酸钠水溶液浓缩到体积为[200+(0.5～1)B]ml时，再添加2克(NH4)2S2O8作为自由基交联剂，此时的pH值6.5～6.9，经搅拌20～50分钟，得到聚合母液。
二.聚合物制备工艺先将聚合物的组分即聚合母液、交联剂、蒙脱石粉拌匀，然后在83℃～100℃温度进行聚合反应，再经干燥、粉碎，制成蒙脱石聚合物产品。
聚合物中各组分的配比是聚合母液(ml)200+A，蒙脱石粉(g)10～330，交联剂(g)(0.04～0.05)B，(0.04～0.05)表示交联剂的投放系数。A＝(0.5～1)B，式中；(0.5～1)是蒙脱石粉的饱和吸水系数，B是蒙脱石粉的加入量。
制备聚合物可按下述步骤操作a.先将交联剂、过320目筛的蒙脱石粉干拌混匀，得混合物，再将其依次小量加入到45℃～55℃温度的聚合母液中，边加入边搅拌直至见不到“夹生粉”为止。
b.在50℃～60℃温度下稳定反应50～60分钟后，再加热到83℃～100℃，使混合物、聚合母液进行深度聚合。其过程是在83℃～100℃温度内，因聚合放热使反应体温度升高，蒙脱石粉的加入使反应体缓慢放热。
c.放热反应完成后，在83℃～100℃温度稳定0.5h，得蒙脱石聚合物胶状体。
d.移入干燥设备内进行干燥，其干燥物经粉碎后，即为蒙脱石聚合物产品。
蒙脱石聚合物产品的外观依蒙脱石本身的白度、加入量不同而不同，一般随加入量增大，产品外观颜色呈浅黄色并向浅褐色过度。产品浸水后，其饱和吸水体由无色透明向半透明乳白色过度。饱和吸水体无粘着感，触感良好，饱和吸水量可达80～300ml/g。
三.具体配方1.实例配方参数表
本表中聚合母液用量的数值由公式200+A＝200+(0.5～1)B(ml)换算来的。各组分的单位同前述。
2.实例指标不同配方性能指标
表中药剂成本按市场价进行折算。
权利要求
1.一种蒙脱石聚合物生产方法，其特征是生产蒙脱石聚合物的工艺包括聚合母液制备及聚合物制备两项流程a.聚合母液制备工艺是按配方配制母液，在83℃～100℃温度下加交联剂进行深度聚合，交联剂采用(NH4)2S2O8，聚合母液中各组分的重量比是固体NaOH34～47，C3H4O275～98，(NH4)2S2O81+2，H2O 400～650，b.聚合物制备工艺是先将聚合母液、交联剂、蒙脱石粉拌匀，然后在83℃～100℃温度下进行聚合反应，再经干燥、粉碎，制成高吸水性蒙脱石聚合物产品，聚合物中各组分的配比是聚合母液(ml)200+A，蒙脱石粉(g)10～330，交联剂(g)(0.04～0.05)B，(0.04～0.05)表示交联剂的投放系数，B是蒙脱石粉的加入量，A＝(0.5～1)B，式中(0.5～1)是蒙脱石粉的饱和吸水系数。
2.根据权利要求1所述的蒙脱石聚合物生产方法，其特征在于聚合母液制备操作步骤是a.将NaOH、C3H4O2加入到不低于18℃的水中进行搅拌混合，得浓度为20.5～27％的C3H4O2部分钠盐的水溶液，其pH值为7～7.2。b.加1克(NH4)2S2O8作为引发剂，在搅拌的同时，加热使温度上升到83℃引发聚合，反应系统内因聚合而产生放热，使反应体温度上升而至沸腾，15～20分钟反应结束后，得到高粘度的聚丙烯酸钠水溶液。c.加热至83℃～100℃并恒温，使聚丙烯酸钠水溶液浓缩到体积为[200+(0.5～1)B]ml时，再添加2克(NH4)2S2O8作为自由基交联剂，此时的pH值6.5～6.9，经搅拌20～50分钟，得到聚合母液。
3.根据权利要求1所述的蒙脱石聚合物生产方法，其特征在于聚合物制备的操作步骤是a.先将交联剂、过320目筛的蒙脱石粉干拌混匀，得混合物，再将其加入到45℃～55℃温度的聚合母液中进行搅拌，b.在50℃～60℃温度下稳定反应50～60分钟后，再加热到83℃～100℃，使混合物、聚合母液进行深度聚合，c.在83℃～100℃温度稳定0.5h，得蒙脱石聚合物胶状体，d.移入干燥设备内进行干燥，其干燥物经粉碎后，即为蒙脱石聚合物产品。
4.根据权利要求3所述的蒙脱石聚合物生产方法，其特征在于将混合物依次小量加入到聚合母液中，边加入边搅拌，直至见不到“夹生粉”为止。
5.根据权利要求3所述的蒙脱石聚合物生产方法，其特征在于蒙脱石聚合物产品，其饱和吸水量80～300ml/g。
全文摘要
本发明是一种高吸水性蒙脱石聚合物的生产方法，其包括聚合母液制备及聚合物制备两项流程。聚合母液制备工艺是将配制的母液在83℃～100℃下加交联剂进行深度聚合，经挥发浓缩制成聚合母液；聚合母液中各组分的重量比及区间是(固体)NaOH34～47，C
文档编号C08G83/00GK1438259SQ0311873
公开日2003年8月27日 申请日期2003年3月6日 优先权日2003年3月6日
发明者侯太鹏 申请人:侯太鹏