专利名称：腐殖酸超强吸水剂及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种吸水剂，尤其是一种以腐殖酸或其盐类为主要原料的吸水剂，以及这种吸水剂的制造方法。
背景技术：
随着工业、农业、建筑业的发展，对吸水剂的需求也不断增加。对吸水剂，首先考虑的是功能即吸水倍率的大小，其次还要考虑使用寿命即机械强度的大小，再次还要考虑环保的因素即降解的难易程度，这是与机械强度作用相反的因素，还有一些因素也须考虑，如原料价格、反应时间、能耗、生产成本等因素，从这些因素综合考虑形成产品的生产工艺路线。目前由美国、日本等发达国家生产的超强吸水剂的生产工艺的原料单体主要是石油化工产品如丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯等，易降解原料使用天然高分子化合物如淀粉、纤维素、蛋白质等，其他的原辅料还有分散剂、乳化剂、悬浮剂、交联剂、引发剂等。其中原料的重量百分比，单体占50％～70％，天然高分子化合物占40％～70％，其余的原辅料为10％左右。由于单体为昂贵的石油原料，用量较大，接枝率不高，为40％～60％，反应时间较长，能耗较大，反应物聚块成团，影响反应效益，生产成本较高、为30000元/吨，同时产品中含有较多杂质，增加了污染环境的清洗工序。这些问题都极大地限制了吸水剂的推广和应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种腐殖酸超强吸水剂及其制造方法，用以解决现有技术原料价格高、聚合接枝率低、反应时间长、能耗大、生产成本高、产品杂质多、反应效率低等问题。
本发明的目的是这样实现的本发明所使用的原辅料，在现有技术的原辅料以外，增加了腐殖酸或腐殖酸盐作为聚合接枝反应的增效剂和单体，腐殖酸及其盐类可以煤为原料制得工业产品，它比以石油为原料制得的石化产品的单体价格低；又由于腐殖酸有多种活性基团，它在一定条件下，参加聚合反应生产超强吸水剂，是比石化产品的单体(丙烯酸等)性能更好的接枝材料；它可以减少或替代石化产品的单体，从而使吸附剂的生产成本降低。
本发明提供的腐殖酸超强吸水剂是各原料以如下重量配比20～70重量％腐殖酸或其盐溶液100～500天然高分子化合物40～100单体0～40分散剂15～150引发剂0.001～10交联剂0～2乳化剂或悬浮剂5～30在负压下进行超声波加热处理而成。
其中腐殖酸及其盐在国内外已经工业化生产，市场上都有商品销售；天然高分子化合物选自淀粉、纤维素、蛋白质；单体选自丙烯酸及其盐、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯腈等；分散剂选自水、强碱水溶液、甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、汽油、烷烃、环烷烃、芳香烃、甘油脂肪酸酯等；引发剂选自硫酸盐、过氧化物、过硫酸盐、硝酸铈盐等；交联剂选自多价金属阳离子、酯类单体共聚物、能与羧基及活泼氢反应的双官能团化合物、烯类单体等；乳化剂或悬浮剂选自乳烯醇、明胶、硫酸钙、白垩、高岭土、膨润土等。
本发明提供的一种腐殖酸超强吸水剂的制造方法是加入单体的方法，其特征在于包括如下步骤(1)按上述原料重量配比加入天然高分子化合物、分散剂，在负压0.1～0.7大气压下，用超声波加热至30℃～60℃，维持30分钟；(2)加入单体、腐殖酸或其盐溶液、交联剂、引发剂、乳化剂或悬浮剂，在负压0.1～0.7大气压下，用超声波加热至40℃～60℃，维持40分钟；(3)加氮气破真空，过滤；(4)将滤饼干燥粉碎得产品。
本发明提供的另一种腐殖酸超强吸水剂的制造方法是不加入单体的方法，其特征在于包括如下步骤(1)按上述原料重量配比加入天然高分子化合物、腐殖酸或其盐溶液，在负压0.1～0.8大气压下，用超声波加热至40℃～60℃，维持30分钟；(2)加氮气破真空，加入分散剂、引发剂、乳化剂或悬浮剂，搅拌均匀；(3)在负压0.1～0.8大气压下，用超声波加热至30℃～70℃，维持40分钟；(4)加氮气破真空，过滤；(5)将滤饼干燥得产品。
与现有技术相比，本发明具有如下优点；1.本发明减少或替代昂贵的石化产品的单体，减少量可达50％，使原料价格大幅度下降；2.本发明提高聚合接枝率，可达80～95％；3.本发明的方法在反应完成后产品基本无杂质，也减少了污染环境的清洗工序；4.本发明生产工艺是在负压状态下，使用超声波加热，可将反应时间从现有技术的10～12小时缩短为1～2小时，提高工效5倍以上，也节省了能耗，降低了生产成本。
具体实施例方式
下面用实施例对本发明作进一步的描述，但本发明并不受这些实施例的限制。本领域技术人员在本发明揭示内容的启示下所作的任何变动均落在本发明权利要求保护的范围内。实施例中的浓度均为重量百分比浓度。
实施例1按下述重量配比称取原料(千克)25％腐殖酸溶液100 纸浆50丙烯酸5丙烯酸钠10水和甲醇(5∶1)100 过硫酸铵5N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.5 膨润土5生产方法如下按上述原料重量配比加入纸浆、水和甲醇(5∶1)，在负压0.1大气压下，用超声波加热至30℃，维持30分钟；加入丙烯酸、丙烯酸钠、腐殖酸溶液(25％)、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、膨润土、过硫酸铵，在负压0.1大气压下，用超声波加热至40℃，维持40分钟；加氮气破真空，过滤；把滤饼干燥粉碎得黄色粉末产品。
实施例2按下述重量配比称取原料(千克)70％腐殖酸溶液300 纸浆100丙烯酸10 丙烯酸钠30水和甲醇(5∶1)150 过硫酸铵10N，N-亚甲基双丙烯酰胺2 膨润土20生产方法如下按上述原料重量配比加入纸浆、水和甲醇(5∶1)，在负压0.7大气压下，用超声波加热至60℃，维持30分钟；加入丙烯酸、丙烯酸钠、腐殖酸溶液(70％)、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、膨润土、过硫酸铵，在负压0.7大气压下，用超声波加热至60℃，维持40分钟；加氮气破真空，过滤；把滤饼干燥粉碎得黄色粉末产品。
实施例3按下述重量配比称取原料(千克)20％腐殖酸磺酸钠溶液300羧甲基纤维素20玉米淀粉20 氢氧化钠溶液(10％)10正戊烷5单甘油脂肪酸酯0.1硝酸铈铵0.001 膨润土10生产方法如下按上述原料重量配比加入羧甲基纤维素、玉米淀粉、腐殖酸磺酸钠溶液(20％)，在负压0.1大气压下，用超声波加热至40℃，维持30分钟；加氮气破真空，加入氢氧化钠溶液(10％)、正戊烷、单甘油脂肪酸酯、硝酸铈铵、膨润土，搅拌均匀；在负压0.1大气压下，用超声波加热至30℃，维持40分钟；加氮气破真空，过滤；把滤饼干燥得黄色颗粒产品。
实施例4按下述重量配比称取原料(千克)40％腐殖酸磺酸钠溶液500 羧甲基纤维素50玉米淀粉50 氢氧化钠溶液(40％)30正戊烷20 单甘油脂肪酸酯1硝酸铈铵0.04 膨润土30生产方法如下按上述原料重量配比加入羧甲基纤维素、玉米淀粉、腐殖酸磺酸钠溶液(40％)，在负压0.8大气压下，用超声波加热至60℃，维持30分钟；加氮气破真空，加入氢氧化钠溶液(40％)、正戊烷、单甘油脂肪酸酯、硝酸铈铵、膨润土，搅拌均匀；在负压0.8大气压下，用超声波加热至70℃，维持40分钟；加氮气破真空，过滤；把滤饼干燥得黄色颗粒产品。
权利要求
1.一种腐殖酸超强吸水剂，其特征在于各原料以如下重量配比20～70重量％腐殖酸或其盐溶液100～500天然高分子化合物40～100单体0～40分散剂15～150引发剂0.001～10交联剂0～2乳化剂或悬浮剂5～30；在负压下进行超声波加热处理而成。
2.如权利要求1所述腐殖酸超强吸水剂，其中腐殖酸为市售产品。
3.如权利要求1所述腐殖酸超强吸水剂，其中天然高分子化合物选自淀粉、纤维素和蛋白质。
4.如权利要求1所述腐殖酸超强吸水剂，其中单体选自丙烯酸或其盐、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和丙烯腈。
5.如权利要求1所述腐殖酸超强吸水剂，其中分散剂选自水、强碱水溶液、甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、汽油、烷烃、环烷烃、芳香烃和甘油脂肪酸酯。
6.如权利要求1所述腐殖酸超强吸水剂，其中引发剂选自硫酸盐、过氧化物、过硫酸盐和硝酸铈盐。
7.如权利要求1所述腐殖酸超强吸水剂，其中交联剂选自多价金属阳离子、酯类单体共聚物、能与羧基及活泼氢反应的双官能团化合物、烯类单体。
8.如权利要求1所述腐殖酸超强吸水剂，其中乳化剂或悬浮剂选自乳烯醇、明胶、硫酸钙、白垩、高岭土和膨润土。
9.权利要求1-8之一所述腐殖酸超强吸水剂的制造方法，其特征在于包括如下步骤(1)按上述原料重量配比加入天然高分子化合物、分散剂，在负压0.1～0.7大气压下，用超声波加热至30℃～60℃，维持30分钟；(2)加入单体、腐殖酸或其盐溶液、交联剂、引发剂、乳化剂或悬浮剂，在负压0.1～0.7大气压下，用超声波加热至40℃～60℃，维持40分钟；(3)加氮气破真空，过滤；(4)将滤饼干燥粉碎得产品。
10.权利要求1-8之一所述腐殖酸超强吸水剂的制造方法，其特征在于包括如下步骤(1)按上述原料重量配比加入天然高分子化合物、腐殖酸或其盐溶液，在负压0.1～0.8大气压下，用超声波加热至40℃～60℃，维持30分钟；(2)加氮气破真空，加入分散剂、引发剂、乳化剂或悬浮剂，搅拌均匀；(3)在负压0.1～0.8大气压下，用超声波加热至30℃～70℃，维持40分钟；(4)加氮气破真空，过滤；(5)将滤饼干燥得产品。
全文摘要
本发明提供一种以腐殖酸或其盐类为主要原料的超强吸水剂及其制造方法，用以解决现有技术原料价格高、聚合接枝率低、反应时间长、能耗大、生产成本高、产品杂质多、反应效率低等问题。本发明的超强吸水剂是各原料以如下重量配比20～70％腐殖酸或其盐溶液100～500、天然高分子化合物40～100、单体0～40、分散剂15～150、引发剂0.001～10、交联剂0～2、乳化剂或悬浮剂5～30，在负压下进行超声波加热处理而成。本发明的吸水剂主要用于工业、农业、建筑业等行业，本发明方法具有减少或替代昂贵的石化产品的单体、提高聚合接枝率、产品基本无杂质、反应时间短、能耗小、降低生产成本等优点。
文档编号B01D15/00GK1637075SQ0314225
公开日2005年7月13日 申请日期2003年8月15日 优先权日2003年8月15日
发明者范高文 申请人:范高文