一种硅藻土复合高吸水树脂材料及其制备方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103739784 A (43)申请公布日 2014.04.23 CN 103739784 A (21)申请号 201410017583.9 (22)申请日 2014.01.15 C08F 251/00(2006.01) C08F 220/06(2006.01) C08F 220/56(2006.01) C08F 222/38(2006.01) C08K 3/34(2006.01) C08L 51/02(2006.01) (71)申请人 东北师范大学 地址 130024 吉林省长春市人民大街 5268 号 (72)发明人 苏忠民 赵亮 李鹿 (74)专利代理机构 长春。

2、市东师专利事务所 22202 代理人 刘延军 李荣武 (54) 发明名称 一种硅藻土复合高吸水树脂材料及其制备方 法 (57) 摘要 本发明属于高分子材料技术领域， 具体涉及 一种硅藻土复合高吸水性树脂材料及其制备方 法， 该方法采用自放热交联技术， 通过对反应物用 量及聚合物体系 pH 值的调控， 实现高吸水性树脂 的室温合成。 本发明的制备工艺简单， 无需氮气保 护， 条件温和， 无需加热， 能耗低。本发明使用的 原料来源广泛， 具有明显的成本优势， 应用前景广 阔， 所得产品天然组分淀粉和硅藻土含量高， 环境 友好， 分散性好， 能起到吸水保水， 存储药物， 改善 土壤结构， 调节土壤温。

3、度湿度的作用， 可用于中草 药及农林园艺。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103739784 A CN 103739784 A 1/1 页 2 1. 一种硅藻土复合高吸水树脂材料的合成方法， 其特征在于包括以下具体步骤 ： 1） . 称取 10 20 份过 300 目筛的硅藻土， 加入适量水， 混匀， 备用 ； 2） . 向步骤 1） 得到的混合液中加入 40 80 份丙烯基化合物， 丙烯酸或丙烯酰胺， 在 室温下搅拌混合 1 。

4、2 h， 配置成硅藻土 / 丙烯基化合物前驱体混合液 ； 3） . 称取 20 40 重量份氢氧化钠固体， 配制成氢氧化钠溶液 ； 4） . 在不断搅拌的条件下， 将步骤 3） 得到的氢氧化钠溶液加入到步骤 2） 得到的硅藻 土 / 丙烯基化合物前驱体混合液中进行中和反应 ； 待反应完全后， 停止搅拌使中和液逐渐 冷却 ； 5） . 在机械搅拌条件下， 将一定质量的淀粉加入到冷却至一定温度的步骤 4) 得到的混 合液中， 持续搅拌 30 60min， 使淀粉分散均匀 ； 6） . 分别将已配制好的引发剂过硫酸钾、 和交联剂 MBA 溶液缓慢加入步骤 5) 得到的反 应液中， 持续搅拌 1 1.。

5、5h， 反应液变至半透明的粘稠液 ； 7） . 向步骤 6） 得到的混合液中加入一定量的氨水， 将体系 pH 值调至 7 8 之间 ； 静止 10 15min 后， 体系反应， 放出气体至完成 ； 8） . 将步骤 7） 得到的产物处理成小的块状， 在 100oC 恒温干燥箱中干燥至恒重 ； 经过 破碎、 粉碎， 得到颗粒或粉末状二氧化硅 /SAP 复合高吸水性材料， 反应体系的温度是在 20-40的范围内， 原料之间的重量配比是 ： 硅藻土 2-15 g、 玉米 粉3-20g、 丙烯基化合物丙烯酸或丙烯酰胺40-60g、 氢氧化钠20-30g、 引发剂0.35-1.6g、 交 联剂 0.1-。

6、0.8g 和 25% 的氨水 10-20ml。 2. 按权利要求 1 所述的方法制备的硅藻土复合高吸水树脂材料。 权 利 要 求 书 CN 103739784 A 2 1/3 页 3 一种硅藻土复合高吸水树脂材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于高分子材料技术领域。 具体涉及一种硅藻土复合高吸水性树脂材料及 其制备方法。 背景技术 0002 高吸水性树脂 ( 简称 SAP) 是近年来迅速发展起来的一类具有优良的吸水和保 水性能的新型功能高分子材料 , 广泛应用于农林园艺、 生理卫生用品、 医药、 石油、 化工、 环 保、 建材和食品等众多领域。 0003 我国的硅藻土资源丰富， 储量。

7、仅次于美国， 居世界第 2 位。尤以吉林省储量最多， 占全国储量的 54.8。硅藻土资源在我国主要用作助滤剂， 隔热保温材料和功能填料等。 近年来， 硅藻土在生物工艺学、 医药工业、 无毒杀虫剂生产方面已引起广泛关注。 0004 当前我国硅藻土资源利用水平不高， 主要以开发一级硅藻土作为助滤剂产品为 主。开展硅藻土综合利用研究， 拓宽硅藻土应用领域， 提高其应用附加值， 尤其是二级与三 级硅藻土的合理利用， 具有显著地生态效益， 可实现资源利用和环境优化的协调发展。 0005 传统农用高吸水性树脂本身机械强度低， 抗外界溶液干扰能力差， 受外界压力、 温 度等环境因素影响较大， 导致其保水缓释。

8、功效下降， 极大影响了其应用效果。 我们针对这一 问题， 对其进行改进， 首次利用吉林省丰富的硅藻土资源， 将高吸水性树脂与硅藻土复合在 一起， 合成了蛋黄 - 蛋壳结构硅藻土复合可降解高分子保水材料。使用硅藻土与传统的高 吸水树脂复合 , 不仅可以降低成本 , 而且能够有效提高树脂的凝胶强度 , 改善其耐盐性 和保水性能 , 可显著提高 SAP 综合性能。 0006 本发明合成方法简便， 减少了成本， 经济效率可观。 从而使高吸水性树脂的大规模 生产得以更好的实现。 同时还改进了生产原料， 增加了吸水材料的机械强度， 提高了产品的 性能， 更有利于产品的应用推广。 发明内容 0007 本发明。

9、的目的是一种硅藻土复合高吸水性树脂材料及其制备方法。 0008 本发明的技术方案包括以下具体步骤 ： 1） . 称取 10 20 份过 300 目筛的硅藻土， 加入适量水， 混匀， 备用 ； 2） . 向步骤 1） 得到的混合液中加入 40 80 份丙烯基化合物， 丙烯酸或丙烯酰胺， 在 室温下搅拌混合 1 2 h， 配置成硅藻土 / 丙烯基化合物前驱体混合液 ； 3） . 称取 20 40 重量份氢氧化钠固体， 配制成氢氧化钠溶液 ； 4） . 在不断搅拌的条件下， 将步骤 3） 得到的氢氧化钠溶液加入到步骤 2） 得到的硅藻 土 / 丙烯基化合物前驱体混合液中进行中和反应， 待反应完全后，。

10、 停止搅拌使中和液逐渐 冷却 ； 5） . 在机械搅拌条件下， 将一定质量的淀粉加入到冷却至一定温度的步骤 4) 得到的 混合液中， 持续搅拌 30 60min， 使淀粉分散均匀 ； 说 明 书 CN 103739784 A 3 2/3 页 4 6） . 分别将已配制好的引发剂过硫酸钾、 和交联剂MBA溶液缓慢加入步骤5)得到的反 应液中， 持续搅拌 1 1.5h， 反应液变至半透明的粘稠液 ； 7） . 向步骤 6） 得到的混合液中加入一定量的氨水， 将体系 pH 值调至 7 8 之间 ； 静 止 10 15min 后， 体系反应， 放出气体至完成 ； 8） . 将步骤 7） 得到的产物处理。

11、成小的块状， 在 100oC 恒温干燥箱中干燥至恒重 ； 经过 破碎、 粉碎， 得到颗粒或粉末状二氧化硅 /SAP 复合高吸水性材料。 0009 反应体系的温度是在 20-40的范围内， 原料之间的重量配比是 ： 硅藻土 2-15g、 玉米粉 3-20g、 丙烯基化合物丙烯酸或丙烯酰胺 40-60g、 氢氧化钠 20-30g、 引发剂 0.35-1.6g、 交联剂 0.1-0.8g 和 25% 的氨水 10-20ml。 0010 附图说明 0011 附图 1 为硅藻土复合高吸水性材料制备的工艺流程方框图 ； 附图 2 为硅藻土 SEM 照片 ； 附图 3 为硅藻土复合高吸水性材料 SEM 照片。

12、。 0012 具体实施方式 0013 具体实施例 1 称取硅藻土原土 50 g， 在 600 高温下煅烧 2 h， 降至室温后将该固体粉末加入 70 % 硫酸水溶液中， 搅拌混合 4 h， 再经过滤、 洗涤、 烘干后， 将该固体粉末投入 200 mL 2% 的 CTAB 水溶液中， 60 恒温搅拌 2 h， 再经过滤、 洗涤、 干燥、 粉碎后将固体过 200 目筛。 0014 配制浓度为26%的氢氧化钠溶液16 mL， 冷却到室温后缓慢加入到10 mL的丙烯酸 中， 不断搅拌使反应完全。在不断搅拌的条件下将 3 g 改性硅藻土粉加入到中和液中， 搅拌 30 min， 使其分散均匀。 0015 。

13、在带有冷凝管， 温度计及氮气导管的250 mL四颈烧瓶中， 加入50 mL 环己烷和1.5 g 分散剂 （Span 60） ， 通氮气 20 min， 除去溶液中的氧气。随后将四颈瓶放到 40 油浴中 机械搅拌下混合 30min。待混合均匀后， 依次将适量上述丙烯酸 / 硅藻土混合溶液、 0.1 g 引发剂 （过硫酸钾） 和 0.1 g 交联剂 （MBA） 依次加入烧瓶中， 搅拌 30 min 后， 升温至 70 ， 反应 2.5 h， 反应完成后将加热设备关掉， 一直搅拌到溶液冷却至室温， 然后将反应液抽滤 分离， 用去离子水洗涤， 所得到白色沉淀在100 真空烘箱中干燥24 h， 即得硅藻。

14、土/高吸 水性树脂材料复合高分子材料。 0016 具体实施例 2 称取硅藻土原土 100 g， 在 700 高温下煅烧 3 h， 降至室温后将该固体粉末加入 75 % 硫酸水溶液中， 搅拌混合 4 h， 再经过滤、 洗涤、 烘干后， 将该固体粉末投入 300 mL 2 % 的 CTAB 水溶液中， 60 恒温搅拌 2 h， 再经过滤、 洗涤、 干燥、 粉碎后将固体过 200 目筛。 0017 配制浓度为26%的氢氧化钠溶液15 mL， 冷却到室温后缓慢加入到12 mL的丙烯酸 中， 不断搅拌使反应完全。在不断搅拌的条件下将 4 g 改性硅藻土粉加入到中和液中， 搅拌 说 明 书 CN 1037。

15、39784 A 4 3/3 页 5 30 min， 使其分散均匀。 0018 在带有冷凝管， 温度计及氮气导管的250 mL四颈烧瓶中， 加入60mL 环己烷和2.0 g 分散剂 （Span 60） ， 通氮气 30 min， 除去溶液中的氧气。随后将四颈瓶放到 40 油浴中 机械搅拌下混合 30 min。待混合均匀后， 依次将适量上述丙烯酸 / 硅藻土混合溶液、 0.2 g 引发剂 （过硫酸钾） 和 0.15 g 交联剂 （MBA） 依次加入烧瓶中， 搅拌 30 min 后， 升温至 70 ， 反应 3 h， 反应完成后将加热设备关掉， 一直搅拌到溶液冷却至室温， 然后将反应液抽滤分 离， 。

16、用去离子水洗涤， 所得到白色沉淀在100 真空烘箱中干燥30 h， 即得硅藻土/高吸水 性树脂材料复合高分子材料。 0019 关于硅藻土复合高吸水树脂材料用途 ： 本课题组自 90 年代起从事改性淀粉研究。 经过多年的探索， 完成系列吸水剂产品的小试和中试， 并批量生产。 该系列产品中的农林作 物防旱剂已通过省级鉴定 （鉴定号 2004086） ， 用玉米淀粉直接生产高吸水性树脂研究已完 成， 并获得国家发明专利 （专利号 Z L 03127061.1） 。但由于淀粉基强吸水材料自身机械强 度较低， 使用过程中容易受外界压力温度等因素影响较大， 导致其保水缓释功效下降， 基于 此原因， 我们将。

17、淀粉基强吸水材料与吉林省储量居全国之首的硅藻土在结合一起， 利用自 制生物可降解淀粉基强吸水性树脂为包覆材料， 采用独创自放热交联工艺， 实现了不同粒 径及包覆厚度蛋黄 - 蛋壳结构硅藻土复合可降解高分子保水材料的可控合成。该复合材料 不仅保持吸水材料和硅藻土的原有特性， 还相互拟补了吸水材料机械轻度低， 硅藻土保水 缓释功能较差的缺点， 使得该材料具有可塑性高、 应用范围广等优势。主要用于农、 林业植 物种植， 并适用于人参及种草药种植， 该材料有助于解决近年人参种植中遇到的干旱缺水、 水土流失严重、 施用化肥的效益下降等问题， 有助于提高人参产量和质量， 增加参农的收 入。 说 明 书 CN 103739784 A 5 1/3 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103739784 A 6 2/3 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 103739784 A 7 3/3 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103739784 A 8 。