[發明專利]一種控制膨潤土用量的疏水型高強度樹脂的合成工藝

無效

• 申請號: 201010542112.1
• 申請日: 2010-11-01
• 公開（公告）號: CN102464759A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 袁俊海
• 申請（專利權）人: 袁俊海
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/58;C08F220/06;C08F2/44;C08K3/34
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技術領域

本發明涉及一種控制膨潤土用量的疏水型高強度樹脂的合成工藝。

背景技術

高吸水性是一種具有很強吸水性能和保水性能的功能高分子材料。它能夠吸收幾百倍乃至上千倍于自重的水分，而且在外界環境的一定溫度壓力下能夠持久保持水分，這是海綿等傳統吸液材料所無法比擬的。

上世紀六十年代，最早出現的吸水樹脂是由美國農業部將淀粉-丙烯氰接枝共聚物進行水解制得高吸水樹脂，由此拉開了全球廣泛研究吸水性聚合物的序幕。其后不久，研究報道了“淀粉衍生物的吸水樹脂具有優異的吸水能力，且吸水后凝膠保水性很強，這些特征都超出了以往的高分子材料”。此類高吸水樹脂最初實現工業化生產，獲得極大成功，由此拉開了全球范圍廣泛研究高吸水性材料的序幕。

自1966年研制成功淀粉—丙烯氰接枝共聚物高吸水樹脂開始，工業化進展極為迅速，據統計，80年代初期，年生產能力不足萬噸。而到1989年世界高吸水樹脂產量為26萬噸，其中美國10.5萬，日本約7.6萬噸，而到2000年，美國高吸水樹脂產量達50萬噸，日本產量達40萬噸。在此期間，各類性能優異的吸水保水材料相繼得到研制和生產。

從化學結構看，淀粉系高吸水樹脂的主鏈和接枝側鏈上含有羧基和羥基等親水性基團，這些親水性基團與水分子的親和作用是其具有親水性的主要內因；從物理結構上看，它具有低交聯密度的三維網狀結構。由于高吸水樹脂的奇特性能，自它問世以來便引起人們極大的興趣，在工業、農業、日常生活、醫療衛生等方面獲得廣泛應用。常用于脫水劑，速凝劑，封堵材料，堵水劑等。而在農業部門主要將其用于土壤改良劑、保水劑、育苗床基。由于高吸水樹脂應用廣泛，自美國農業部北方實驗研究所首先研制成功后，日本也進行了大量的開發研究。日本，德國，法國在上世紀七十年代末相繼投入工業化生產。我國廣東、上海等地企業在八十年代引進若干尿布濕生產線，開始了我國吸水材料工業化的步伐。

早期研究淀粉接枝共聚反應，使用比較多的引發劑為鈰鹽。以鈰鹽作引發劑，接枝效率高，但價格昂貴。隨后人們又采用錳鹽、過硫酸鹽和氧化還原體系等引發劑。輻射法引發淀粉的接枝共聚反應可以在常溫下進行了，與化學引發法相比具有較多優點。由于淀粉與纖維素同屬糖類，人們又設想用纖維素為原料來制備高吸水樹脂。由于纖維素接枝率較低，研究人員先將其羧甲基化處理。但是淀粉、纖維素這類天然材料雖然來源廣泛，生物降解性能好，但同時面臨的問題就是易于腐敗變質，耐熱性能差，凝膠強度低，難以長期儲存。

為克服上述缺點，人們逐漸將目光轉移向合成系高吸水性樹脂，主要以丙烯酸、丙烯氰、丙烯酰胺、聚乙烯醇等為原料，這已成為了現今高吸水樹脂的主要發展趨勢。

高吸水樹脂從合成原材料上來分類，可分為淀粉系，纖維素系和合成系樹脂三大類。

天然淀粉類由于原料豐富、廉價而研究較多，此方面的研究主要集中在淀粉的接枝方面，常用于與之接枝的有丙烯氰、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸酯等。同時可以利用土豆、玉米等農產品以降低生產成本。淀粉系產品的最大缺點就是耐熱性能差，長期保水能力不足，易腐爛，難以長期儲存。

纖維素類吸水能力差，需要通過接枝的方法來改善其吸水能力，常用方法包括與親水性單體接枝共聚或者羧甲基化。盡管如此，產品吸水率仍然較低，且易于受微生物分解而失去保水能力。但它可用于制成高吸水性織物，與合成纖維混紡，改善產品最終性能。

合成樹脂類主要為丙烯鹽系列和改性聚乙烯醇系列。丙烯鹽類的吸水能力與淀粉等天然高分子接枝共聚物相當，但產品不易腐敗，吸水率高，凝膠的強度大，結構穩定，產品綜合性能好，目前研究較多。聚乙烯醇國內只有少數單位進行研制，但聚乙烯醇由于聚合物中存在有親水性官能團(-OH)，因而除了一般吸水性樹脂的性能外，還具有其它吸水樹脂所不具備的優良性能，例如耐鹽性、高凝膠強度等。它與其它吸水樹脂相比具有的最大優越性在于吸水后易向土壤、沙層釋放，保持土壤的濕潤，為解決全球性糧食問題和改造沙漠問題提供解決的可能。

高吸水樹脂最初用于農業和林業的抗旱保苗以及土壤改良方面。高吸水樹脂具備很好的吸水、保水性能，可以降低土壤的蒸發量，在土壤中還可以降水時吸收足量的水分，而在干旱時釋放出這些水分。Abd?El-Rehim等人使用輻射法制備了系列的聚丙烯酸、聚丙烯酰胺高吸水樹脂，并將其加到土壤中，研究結果表明：聚丙烯酰胺/丙烯酸鉀高吸水樹脂由于可以吸附并保持自身重量上千倍的水，提高了沙土的保水性能和耕作性能，從而有利于作物生長。