本发明涉及功能性高分子材料技术领域，尤其是一种高吸水性树脂的合成方法，具体地说是一种含海洋生物质和无机矿物的高吸水性树脂的合成方法。
背景技术：
高吸水性树脂(SAP)高分子链上含有–COOH，–OH，–HSO3等亲水基团，能吸取自身重量几百甚至上千倍的水并膨胀形成水凝胶，其吸水既有物理吸附，又有化学吸附，且具有很强的吸水、保水能力。目前，SAP广泛用于在农林园艺中的土壤改良剂、荒漠防治保水剂、医疗卫生用品、工业水处理、人工肾脏过滤材料、建筑堵漏产品、污水治理中能与多种金属离子螯合、吸附或发生离子交换作用。高岭土属于1:1型层状硅酸盐，晶体主要由硅氧四面体和绍氢氧八面体组成价格低廉，来源丰富，无毒，比表面积大。海藻酸钠具有形成凝胶和成膜的能力，广泛存在于海带等海洋植物中，属于海洋生物质纤维，来源丰富，易于降解，对环境友好 。
我国是一个干旱缺水的国家，水资源利用率较低，水土流失较严重，因此水资源的合理利用就显得十分重要，同时随着我国工业的发展，人民生活水平的提高，高吸水树脂产品的需求量也越来越大，质量要求越来越高，高吸水树脂的发展可以解决水资源合理利用的问题，可以满足人们越来越多的需要，因此提高产品质量、降低生产成本，成为解决问题的关键因素，研制高吸水树脂具有巨大的社会效益和经济效益。
高吸水性树脂的合成方法中，已知的水溶液聚合法由于不需要经行溶剂处理，从生产过程操作和产品的参与单体而言，其安全性好很多，有明显的优势；但是水溶液聚合法存在聚合反应时间长，也有可能出现爆聚失控现象。
已知的反向悬浮聚合法合成高吸水树脂，工艺已日益成熟，如日本狮子公司专利[US 4839395]；Dow化学公司专利[US 4708997]。虽然该法能够取得优良的产品质量，但存在着影响其发展的突出问题，如使用大量的有机溶剂，工艺上必须经行回首和处理，由于溶剂易燃易爆，要求工艺设备操作十分严格，存在爆炸的危险以及对环境的污染。
综上所述，上述两种聚合方法，需要消耗能源或者造成环境的负担，并存在潜在的危险。因此，其有待进一步改进。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供能耗低，合成效率高，安全性高的一种高吸水性树脂的合成方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种高吸水性树脂的合成方法，包括以下步骤：
步骤一、称取含羧基的主单体，用浓度为5mol/L的NaOH溶液冰浴下缓慢逐滴中和，得到主单体溶液；
步骤二、称取占主单体质量1：1-1：6的含酰胺基和磺酸基的次单体，将其溶于蒸馏水中，用浓度为5mol/L的NaOH溶液冰浴下缓慢逐滴中和，得到次单体溶液；
步骤三、将步骤一获得的主单体溶液和步骤二中获得的次单体溶液在冰浴条件下逐滴混合，得到单体预聚液，单体预聚液在低温下保存；
步骤四、称取占单体总质量5%-20%的有机添加物，加入到装有蒸馏水的三口烧瓶中，在50℃水浴下，搅拌至其完全溶解；
步骤五、称取占单体总质量8%的无机矿物，加入到步骤四所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤六、称取占单体总质量0.5%-1.2%的引发剂，加入到步骤五所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤七、将步骤三中得到的单体预聚液加入到步骤六所得溶液中，搅拌均匀；
步骤八、称取占单体总质量0.06%-0.12%的交联剂，溶于蒸馏水中，并加入到步骤七所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤九、将三口烧瓶放到微波化学反应器中，在80℃下反应6min，得到乳液状聚合物；
步骤十、聚合完毕后，将乳液状聚合物倒入培养皿中，于50℃烘箱中烘干至恒重，干燥后研磨粉碎得高吸水性树脂。
为优化上述技术方案，采取的措施还包括：
上述的主单体为丙烯酸。
上述的步骤一中，主单体溶液的中和度为60%-90%。
上述的有机添加物为海藻酸钠。
上述的次单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
上述的步骤二中，次单体溶液的中和度为60%-90%。
上述的无机矿物为高岭土。
上述的交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺。
上述的引发剂为过硫酸钾。
上述的步骤九中，三口烧瓶上的一口连接冷凝回流装置，一口连接温度传感器。
与现有技术相比，本发明的一种高吸水性树脂的合成方法，采用微波合成，合成时间短暂集中，耗能低，合成效率高；本发明所使用的原料海藻酸钠和高岭土来源广泛，可缓解石油短缺的现状，具有成本低，应用前景广泛，对环境友好的优点；合成方法操作简单，简化了合成步骤，省去了相应的辅助步骤，合成过程中无需氮气保护，合成安全。
具体实施方式
实施例1：
步骤一、称取12.86g的丙烯酸(含羧基的主单体)，用浓度为5mol/L的NaOH溶液冰浴下缓慢逐滴中和，得到主单体溶液，中和度为70%；
步骤二、称取2.14g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(含酰胺基和磺酸基的次单体)，将其溶于10mL蒸馏水中，用浓度为5mol/L的NaOH溶液冰浴下缓慢逐滴中和，得到次单体溶液，中和度为70%；
步骤三、将步骤一获得的主单体溶液和步骤二中获得的次单体溶液在冰浴条件下逐滴混合，得到单体预聚液，并在低温下保存；
步骤四、称取1.5g的海藻酸钠(有机添加物)，加入到装有80mL蒸馏水的三口烧瓶中，在50℃水浴下，搅拌至其完全溶解；
步骤五、称取1.2g的高岭土(无机矿物)，加入到步骤四所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤六、称取0.15g的过硫酸钾(引发剂)，加入到步骤五所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤七、将步骤三中得到的单体预聚液加入到步骤六所得溶液中，搅拌均匀；
步骤八、称取0.18g的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(交联剂)，溶于3mL蒸馏水中，并加入到步骤七所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤九、将三口烧瓶放到微波化学反应器中，三口烧瓶上的一口连接冷凝回流装置，一口连接温度传感器，在80℃下反应6min，得到乳液状聚合物；
步骤十、聚合完毕后，将乳液状聚合物倒入培养皿中，于50℃烘箱中烘干至恒重，干燥后研磨粉碎得高吸水性树脂。
所制得的高吸水性树脂，其吸蒸馏水的倍率为309倍，吸0.9%氯化钠溶液的倍率为35倍。
实施例2：
步骤一、称取12g的丙烯酸，用浓度为5mol/L的NaOH溶液冰浴下缓慢逐滴中和，得到主单体溶液，中和度为90%；
步骤二、称取3g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，将其溶于10mL蒸馏水中，用浓度为5mol/L的NaOH溶液冰浴下缓慢逐滴中和，得到次单体溶液，中和度为90%；
步骤三、将步骤一获得的主单体溶液和步骤二中获得的次单体溶液在冰浴条件下逐滴混合，得到单体预聚液，并在低温下保存；
步骤四、称取2.25g的海藻酸钠，加入到装有80mL蒸馏水的三口烧瓶中，在50℃水浴下，搅拌至其完全溶解；
步骤五、称取1.2g的高岭土，加入到步骤四所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤六、称取0.09g的过硫酸钾，加入到步骤五所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤七、将步骤三中得到的单体预聚液加入到步骤六所得溶液中，搅拌均匀；
步骤八、称取0.012g的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，溶于3mL蒸馏水中，并加入到步骤七所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤九、将三口烧瓶放到微波化学反应器中，三口烧瓶上的一口连接冷凝回流装置，一口连接温度传感器，在80℃下反应6min，得到乳液状聚合物；
步骤十、聚合完毕后，将乳液状聚合物倒入培养皿中，于50℃烘箱中烘干至恒重，干燥后研磨粉碎得高吸水性树脂。
所制得的高吸水性树脂，其吸蒸馏水的倍率为232倍，吸0.9%氯化钠溶液的倍率为32倍。
实施例3：
步骤一、称取10g的丙烯酸，用浓度为5mol/L的NaOH溶液冰浴下缓慢逐滴中和，得到主单体溶液，中和度为70%；
步骤二、称取5g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，将其溶于10mL蒸馏水中，用浓度为5mol/L的NaOH溶液冰浴下缓慢逐滴中和，得到次单体溶液，中和度为70%；
步骤三、将步骤一获得的主单体溶液和步骤二中获得的次单体溶液在冰浴条件下逐滴混合，得到单体预聚液，并在低温下保存；
步骤四、称取3g的海藻酸钠，加入到装有80mL蒸馏水的三口烧瓶中，在50℃水浴下，搅拌至其完全溶解；
步骤五、称取1.2g的高岭土，加入到步骤四所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤六、称取0.09g的过硫酸钾，加入到步骤五所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤七、将步骤三中得到的单体预聚液加入到步骤六所得溶液中，搅拌均匀；
步骤八、称取0.012g的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，溶于3mL蒸馏水中，并加入到步骤七所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤九、将三口烧瓶放到微波化学反应器中，三口烧瓶上的一口连接冷凝回流装置，一口连接温度传感器，在80℃下反应6min，得到乳液状聚合物；
步骤十、聚合完毕后，将乳液状聚合物倒入培养皿中，于50℃烘箱中烘干至恒重，干燥后研磨粉碎得高吸水性树脂。
所制得的高吸水性树脂，其吸蒸馏水的倍率为446倍，吸0.9%氯化钠溶液的倍率为57倍。
实施例4：
步骤一、称取7.5g的丙烯酸，用浓度为5mol/L的NaOH溶液冰浴下缓慢逐滴中和，得到主单体溶液，中和度为80%；
步骤二、称取7.5g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，将其溶于10mL蒸馏水中，用浓度为5mol/L的NaOH溶液冰浴下缓慢逐滴中和，得到次单体溶液，中和度为80%；
步骤三、将步骤一获得的主单体溶液和步骤二中获得的次单体溶液在冰浴条件下逐滴混合，得到单体预聚液，并在低温下保存；
步骤四、称取1.5g的海藻酸钠，加入到装有80mL蒸馏水的三口烧瓶中，在50℃水浴下，搅拌至其完全溶解；
步骤五、称取1.2g的高岭土，加入到步骤四所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤六、称取0.09g的过硫酸钾，加入到步骤五所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤七、将步骤三中得到的单体预聚液加入到步骤六所得溶液中，搅拌均匀；
步骤八、称取0.015g的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，溶于3mL蒸馏水中，并加入到步骤七所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤九、将三口烧瓶放到微波化学反应器中，三口烧瓶上的一口连接冷凝回流装置，一口连接温度传感器，在80℃下反应6min，得到乳液状聚合物；
步骤十、聚合完毕后，将乳液状聚合物倒入培养皿中，于50℃烘箱中烘干至恒重，干燥后研磨粉碎得高吸水性树脂。
所制得的高吸水性树脂，其吸蒸馏水的倍率为419倍，吸0.9%氯化钠溶液的倍率为59倍。
实施例5：
步骤一、称取12.86g的丙烯酸，用浓度为5mol/L的NaOH溶液冰浴下缓慢逐滴中和，得到主单体溶液，中和度为80%；
步骤二、称取2.14g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，将其溶于10mL蒸馏水中，用浓度为5mol/L的NaOH溶液冰浴下缓慢逐滴中和，得到次单体溶液，中和度为80%；
步骤三、将步骤一获得的主单体溶液和步骤二中获得的次单体溶液在冰浴条件下逐滴混合，得到单体预聚液，并在低温下保存；
步骤四、称取2.25g的海藻酸钠，加入到装有80mL蒸馏水的三口烧瓶中，在50℃水浴下，搅拌至其完全溶解；
步骤五、称取1.2g的高岭土，加入到步骤四所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤六、称取0.18g的过硫酸钾，加入到步骤五所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤七、将步骤三中得到的单体预聚液加入到步骤六所得溶液中，搅拌均匀；
步骤八、称取0.012g的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，溶于3mL蒸馏水中，并加入到步骤七所得溶液中，搅拌至其溶解；
步骤九、将三口烧瓶放到微波化学反应器中，三口烧瓶上的一口连接冷凝回流装置，一口连接温度传感器，在80℃下反应6min，得到乳液状聚合物；
步骤十、聚合完毕后，将乳液状聚合物倒入培养皿中，于50℃烘箱中烘干至恒重，干燥后研磨粉碎得高吸水性树脂。
所制得的高吸水性树脂，其吸蒸馏水的倍率为386倍，吸0.9%氯化钠溶液的倍率为60倍。
吸水倍率公式为：
吸水倍率=[吸水后树脂的质量-吸水前树脂的质量]/吸水前树脂的质量；
吸水倍率的检测方法：
称取高吸水性树脂0.1g于茶袋中，加250mL待测溶液使其充分吸收，待测溶液吸饱和后，将茶袋悬挂至不滴水为止，称量吸水后树脂的重量。
本发明所制备的高吸水性树脂含有羧基阴离子基团、酰胺基非离子基团和磺酸基强亲水性基团，在交联剂和氧化型引发剂等作用下，交联制备高吸水性树脂；本发明无需氮气保护，制备工艺简单，符合能源节约要求；合成条件采用微波聚合法，用水做分散剂，不需要进行溶剂处理，从过程操作和产品的残余单体而言，其安全性也好很多，有明显优势；仅使用单组引发剂，引发效率高；由于引发体系中不加入还原性组分，省去了因还原组分加入而增加的合成步骤和相应的辅助设备。本发明采用的原料来源广泛，可缓解石油资源的紧缺，具有明显的成本优势，应用前景广阔，环境友好，可用于农林园艺；本发明采用的海藻酸钠为海洋植物生物质纤维，对环境友好，来源广泛，且增强了树脂的可生物降解性，对环境的可持续发展有较大意义。
本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。