專利名稱：一種含n,n,n,n-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備方法，屬于新材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
土地荒漠化是指包括氣候異變和人類活動(dòng)在內(nèi)的種種因素造成的干旱地區(qū)的土地退化，它對(duì)人類的生存構(gòu)成嚴(yán)重威脅。造成荒漠化的主要原因是人口快速增長、土地過度耕種、草原過度放牧、亂砍濫伐森林和灌溉方式不合理等，使土地變得貧瘠，植被遭到破壞，水土流失嚴(yán)重。與此同時(shí)，旱災(zāi)的日益增多則更進(jìn)一步加劇了荒漠化這一現(xiàn)象。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，全世界有21億左右的人口居住在沙漠或者旱地中，其中90%屬于發(fā)展中國家。全球44%左右的可耕地為旱地，30%左右的耕植作物生長在旱地上。目前，全球荒漠化的土地已高達(dá)4000萬平方公里，約占到整個(gè)地球陸地面積的1/4，相當(dāng)于俄羅斯、加拿大、中國和美國國土面積的總和，全世界受荒漠化影響的國家有100多個(gè)。盡管全球各國都在進(jìn)行著同荒漠化的抗?fàn)?，但荒漠化仍然以每?萬 7萬平方公里的速度擴(kuò)大。預(yù)計(jì)到2020年，全球?qū)p失約1/3的耕地。每年約有1200萬公頃土地消失，這些土地可生產(chǎn)2000萬噸糧食，每年因荒漠化和土地退化造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)420億美元。土地荒漠化引發(fā)了沙區(qū)群眾流離失所、人們生活日益貧困、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展嚴(yán)重滯后等一系列問題，已成為人類社會(huì)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。中國是世界荒漠化面積大、分布廣、危害嚴(yán)重的國家之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有一半國土處于干旱和半干旱地帶，由于少雨多風(fēng)和人為對(duì)植被的破壞，沙漠化和荒漠化土地呈不斷增加的態(tài)勢(shì)。從20世紀(jì)50年代至70年代末期，我國平均每年增加沙漠化土地約1500平方公里。進(jìn)入80年代后，平均每年增加荒漠化土地高達(dá)2460平方公里，相當(dāng)于每年損失一個(gè)中等縣的土地面積，每年因荒漠化造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)540多億元。土地荒漠化破壞了自然生態(tài)環(huán)境，蠶食并威脅著人類的生存空間，危害著社會(huì)和諧與安定。荒漠化的日益加劇使生物質(zhì)量變劣、物種豐度降低，對(duì)生物多樣性構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，荒漠化是全球面臨的重大環(huán)境問題，是危及人類社會(huì)生存與可持續(xù)發(fā)展的重大自然災(zāi)害。所以，探索治理荒漠化的有效方法和途徑，更有效地遏制荒漠化日趨擴(kuò)展的勢(shì)頭，改善或重建生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，是各國政府十分關(guān)切的重大戰(zhàn)略課題?；哪挠行Х乐涡枰試曳煞ㄒ?guī)為依據(jù)，以政府相關(guān)部門制定的綜合治理方案為基礎(chǔ)，以先進(jìn)的治理技術(shù)和治理方法為支撐。目前，防治荒漠化的技術(shù)方法很多，主要方法和對(duì)策有①育林育草，防沙防風(fēng)；②植被的保護(hù)與恢復(fù)水資源的開發(fā)與管理；④土壤改良與保護(hù)；⑤改善畜牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營模式；⑥社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境綜合治理等方法。但在荒漠化實(shí)際治理過程中，往往需要采用多 種可行的方法進(jìn)行綜合治理。上述技術(shù)方法中，育林育草，保護(hù)和恢復(fù)天然植被，是荒漠化治理的有效方法。采用保水劑是提高育林育草生產(chǎn)效率的重要手段之一。
荒漠化治理過程中使用抗旱保水劑進(jìn)行育林育草，具有抗旱保苗、增產(chǎn)增收、改良土壤，防風(fēng)固沙、水土保持等多種功能，可有效提高育林育草效率。目前，保水劑多為超強(qiáng)吸水劑，種類繁多，主要有三大類1、淀粉類羧甲基淀粉、羧甲基淀粉鈉、羧甲基淀粉鉀、羧甲基淀粉銨、淀粉接枝聚丙烯酸鈉、淀粉接枝聚丙烯酸鉀、淀粉接枝聚丙烯酸銨、淀粉接枝聚丙烯腈水解產(chǎn)物、淀粉接枝聚丙烯酰胺等；2、纖維素類羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鉀、羧甲基纖維素銨、纖維素接枝聚丙烯酸鈉、纖維素接枝聚丙烯酸鉀、纖維素接枝聚丙烯酸銨、纖維素接枝聚丙烯腈水解產(chǎn)物、纖維素接枝聚丙烯酰胺等；3、合成樹脂類聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸銨、聚丙烯酰胺、丙烯酸鈉與丙烯酰胺共聚物、丙烯酸鉀與丙烯酰胺共聚物、丙烯酸銨與丙烯酰胺共聚物、順丁烯二酸酐-丙烯酸鈉-丙烯酰胺共聚物、順丁烯二酸酐-丙烯酸鉀-丙烯酰胺共聚物、順丁烯二酸酐-丙烯酸銨-丙烯酰胺共聚物等。上述現(xiàn)有的超強(qiáng)吸水劑品種主要靠吸收雨水或者灌溉水并鎖住水分來滋潤莊稼，而在干旱少雨的地區(qū)，由于降雨量少，灌溉用水也無法保證，土壤中缺少水分，在這種情況下，現(xiàn)有的保水劑無水可吸收并儲(chǔ)存，不能很好地發(fā)揮其應(yīng)有的作用?？墒窃诟珊档貐^(qū)，空氣中仍然含有一定量的水分，如果能利用具有自`吸水性的物質(zhì)，長期連續(xù)吸收空氣中的水分，再連續(xù)供給植物和農(nóng)作物吸收，則可以顯著緩解植物和農(nóng)作物的缺水現(xiàn)象。因此，如何將空氣中的水分吸收并儲(chǔ)存起來，再釋放給植物和農(nóng)作物吸收，以滿足植物和農(nóng)作物生長需要，是迫切需要探討解決的課題，這對(duì)提高育林育草效率，加速荒漠化治理速度無疑具有重要的實(shí)際意義。目前，國內(nèi)外關(guān)于這方面的研究和技術(shù)尚未見報(bào)道。本發(fā)明設(shè)計(jì)合成了新型易潮解的化合物，在空氣中具有很強(qiáng)的自吸水潮解能力，將易潮解的化合物與超強(qiáng)吸水劑和助劑復(fù)配，制備得到了自吸水劑。自吸水劑除了能將雨水和灌溉水吸收并鎖住水分而滋潤莊稼外，在干旱地區(qū)，它還能從空氣中連續(xù)自動(dòng)吸收水分，并將水分儲(chǔ)存下來，再把水分釋放到土壤滋潤植物和農(nóng)作物，維持植物和農(nóng)作物正常生長，顯著減緩干旱對(duì)農(nóng)作物的影響，顯著提高植物和農(nóng)作物的成活率和生長速度，達(dá)到顯著提高生產(chǎn)效率的目的。相比之下，現(xiàn)有的超強(qiáng)吸水劑卻無法從空氣中自動(dòng)吸收水分，生產(chǎn)效率明顯降低。本發(fā)明為荒漠化治理提供了一種全新的自吸水劑，為荒漠化治理開辟了一條全新的途徑，具有重要的實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述的一種含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備方法，提供一種將環(huán)氧乙烷、三乙醇胺、去離子水與酸混合，經(jīng)合成反應(yīng)、分離提純得到N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽，再加入超強(qiáng)吸水劑、防腐劑、防霉劑和絡(luò)合劑混合均勻，制備得到含N，N, N, N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的方法。本發(fā)明所述的一種含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備方法，所制得的含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑可應(yīng)用于農(nóng)、林和園藝領(lǐng)域花、草、樹木和農(nóng)作物的栽培，尤其是可應(yīng)用于荒漠化治理的育林育草工程，提高育林育草效率，具有廣闊的應(yīng)用前景。
本發(fā)明所述的一種含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備方法，采用如下技術(shù)方案1、N，N, N, N-四(2_羥乙基)季銨鹽的合成按照環(huán)氧乙烷、三乙醇胺、酸和去離子水的質(zhì)量百分比為(O. 001% 80% ) (O. 00001 % 80% ) (O. 00001 % 80% ) (O. 00001% 95% )的比例，將三乙醇胺和水加入反應(yīng)器，攪拌下滴加入酸，經(jīng)中和反應(yīng)得到三乙醇胺鹽的水溶液，再在反應(yīng)溫度為30-120°C，反應(yīng)壓力為50-1000kPa的條件下，通入環(huán)氧乙烷反應(yīng)O.1h 40h得到粗產(chǎn)物，粗產(chǎn)物在50 100°C經(jīng)減壓蒸餾脫除殘留環(huán)氧乙烷和水即得到N，N, N, N-四(2-羥乙基)季銨鹽；2、含N，N，N，N_四(2_羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備按照N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽、超強(qiáng)吸水劑、防腐劑、防霉劑和絡(luò)合劑的質(zhì)量百分比為(O. 001% 98% ) (O. 00001% 98% ) (O. 001% 5%) (O. 001% 5%) (O. 001% 5% )的比例，將N，N, N, N-四(2-羥乙基)季銨鹽、超強(qiáng)吸水劑、防腐劑、防霉劑和絡(luò)合劑混合均勻，即得到含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑。本發(fā)明所述的一種含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備方法，其顯著的特點(diǎn)是由于采用了易潮解而具有自吸水性的N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽，使得產(chǎn)品可從空氣中連續(xù)自動(dòng)吸收水分，再連續(xù)供給植物和農(nóng)作物吸收，因此，即使在干旱地區(qū)使用該復(fù)合自吸水劑，也可以顯著緩解植物和農(nóng)作物的缺水現(xiàn)象，大大提高荒漠化治理工程的育林育草效率和花、草、樹木和農(nóng)作物的栽培效率。本發(fā)明所述的一種含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備方法，反應(yīng)所用的酸是鹽酸、氫溴酸、氫碘酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、苯磺酸和對(duì)甲苯磺酸中的任一種或多種。本發(fā)明所述的一種含N，N, N, N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備方法，所用的超強(qiáng)吸水劑是 羧甲基淀粉、羧甲基淀粉鈉、羧甲基淀粉鉀、羧甲基淀粉銨、淀粉接枝聚丙烯酸鈉、淀粉接枝聚丙烯酸鉀、淀粉接枝聚丙烯酸銨、淀粉接枝聚丙烯腈水解產(chǎn)物、淀粉接枝聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鉀、羧甲基纖維素銨、纖維素接枝聚丙烯酸鈉、纖維素接枝聚丙烯酸鉀、纖維素接枝聚丙烯酸銨、纖維素接枝聚丙烯腈水解產(chǎn)物、纖維素接枝聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸銨、聚丙烯酰胺、丙烯酸鈉與丙烯酰胺共聚物、丙烯酸鉀與丙烯酰胺共聚物、丙烯酸銨與丙烯酰胺共聚物、順丁烯二酸酐-丙烯酸鈉-丙烯酰胺共聚物、順丁烯二酸酐-丙烯酸鉀-丙烯酰胺共聚物、順丁烯二酸酐-丙烯酸銨-丙烯酰胺共聚物中的任一種或多種。本發(fā)明所述的一種含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備方法，所用的防腐劑是苯甲酸、苯甲酸鈉、苯甲酸鉀、亞硝酸鈉、甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛、水楊酸、對(duì)羥基苯甲酸甲酯、對(duì)羥基苯甲酸乙酯、對(duì)羥基苯甲酸丙酯、山梨酸、山梨酸鈉、山梨酸鉀中的任一種或多種。本發(fā)明所述的一種含N，N，N，N-四(2_羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備方法，所用的防霉劑是十二烷基二甲基芐基氯化銨、十二烷基二甲基芐基溴化銨、苯酚、五氯苯酚、對(duì)甲酚中的任一種或多種。本發(fā)明所述的一種含N，N，N，N-四(2_羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備方法，所用的絡(luò)合劑是乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉鹽、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀、檸檬酸銨、酒石酸鈉、酒石酸鉀、酒石酸銨、酒石酸鉀鈉中的任一種或多種。
具體實(shí)施例方式下面是本發(fā)明所述的一種含N，N，N，N-四(2_羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備方法的非限定性實(shí)例。這些實(shí)例的給出僅僅是為了說明的目的，并不能理解為對(duì)本發(fā)明的限定。因?yàn)樵诓幻撾x本發(fā)明的精神和范圍的基礎(chǔ)上，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行許多變換。在這些實(shí)施例中，除非特別說明，所有的百分比都是指質(zhì)量百分比。實(shí)施例1N，N，N，N-四(2-羥乙基)氯化銨的合成環(huán)氧乙烷 11%三乙醇胺 32%36% 鹽酸 21%去離子水 36 %
按照上述質(zhì)量百分比，將三乙醇胺和去離子水加入反應(yīng)器，攪拌下滴加入36%鹽酸，經(jīng)中和反應(yīng)得到三乙醇胺鹽酸鹽的水溶液，再在反應(yīng)溫度為80°C，反應(yīng)壓力為IOOkPa的條件下，緩慢通入環(huán)氧乙烷反應(yīng)20h得到粗產(chǎn)物，粗產(chǎn)物在85°C經(jīng)減壓蒸餾脫除殘留環(huán)氧乙烷和水即得到N，N, N, N-四(2-羥乙基)氯化銨；含N，N，N，N-四(2_羥乙基)氯化銨的復(fù)合自吸水劑的制備
權(quán)利要求
1.一種含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備方法，其特征在于采用的技術(shù)方案是 ①N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的合成按照環(huán)氧乙烷、三乙醇胺、酸和去離子水的質(zhì)量百分比為(0. OOl % 80 % ) (0. 00001 % 80 % ) (0. 00001 % 80% ) (0.00001% 95%)的比例，將三乙醇胺和水加入反應(yīng)器，攪拌下滴加入酸，經(jīng)中和反應(yīng)得到三乙醇胺鹽的水溶液，再在反應(yīng)溫度為30-120°C，反應(yīng)壓力為50-1000kPa的條件下，通入環(huán)氧乙烷反應(yīng)0.1h 40h得到粗產(chǎn)物，粗產(chǎn)物在50 100°C經(jīng)減壓蒸餾脫除殘留環(huán)氧乙烷和水即得到N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽； ②含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備按照N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽、超強(qiáng)吸水劑、防腐劑、防霉劑和絡(luò)合劑的質(zhì)量百分比為(0.001% 98% ) (0. 00001% 98% ) (0.001% 5%) (0.001% 5%) (0.001% 5% )的比例，將N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽、超強(qiáng)吸水劑、防腐劑、防霉劑和絡(luò)合劑混合均勻，即得到含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于一種含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的顯著特點(diǎn)是由于采用了易潮解而具有自吸水性的N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽，使得產(chǎn)品可從空氣中連續(xù)自動(dòng)吸收水分，再連續(xù)供給植物和農(nóng)作物吸收，因此，即使在干旱地區(qū)使用該復(fù)合自吸水劑，也可以顯著緩解植物和農(nóng)作物的缺水現(xiàn)象，大大提高荒漠化治理工程的育林育草效率和花、草、樹木和農(nóng)作物的栽培效率。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于反應(yīng)所用的酸是鹽酸、氫溴酸、氫碘酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、苯磺酸和對(duì)甲苯磺酸中的任一種或多種。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所用的超強(qiáng)吸水劑是羧甲基淀粉、羧甲基淀粉鈉、羧甲基淀粉鉀、羧甲基淀粉銨、淀粉接枝聚丙烯酸鈉、淀粉接枝聚丙烯酸鉀、淀粉接枝聚丙烯酸銨、淀粉接枝聚丙烯腈水解產(chǎn)物、淀粉接枝聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鉀、羧甲基纖維素銨、纖維素接枝聚丙烯酸鈉、纖維素接枝聚丙烯酸鉀、纖維素接枝聚丙烯酸銨、纖維素接枝聚丙烯腈水解產(chǎn)物、纖維素接枝聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸銨、聚丙烯酰胺、丙烯酸鈉與丙烯酰胺共聚物、丙烯酸鉀與丙烯酰胺共聚物、丙烯酸銨與丙烯酰胺共聚物、順丁烯二酸酐-丙烯酸鈉-丙烯酰胺共聚物、順丁烯二酸酐-丙烯酸鉀-丙烯酰胺共聚物、順丁烯二酸酐-丙烯酸銨-丙烯酰胺共聚物中的任一種或多種。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所用的防腐劑是苯甲酸、苯甲酸鈉、苯甲酸鉀、亞硝酸鈉、甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛、水楊酸、對(duì)羥基苯甲酸甲酯、對(duì)羥基苯甲酸乙酯、對(duì)羥基苯甲酸丙酯、山梨酸、山梨酸鈉、山梨酸鉀中的任一種或多種。
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所用的防霉劑是十二烷基二甲基芐基氯化銨、十二烷基二甲基芐基溴化銨、苯酚、五氯苯酚、對(duì)甲酚中的任一種或多種。
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所用的絡(luò)合劑是乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉鹽、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀、檸檬酸銨、酒石酸鈉、酒石酸鉀、酒石酸銨、酒石酸鉀鈉中的任一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑的制備方法。該方法采用季銨化反應(yīng)合成得到N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽，再按照N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽、超強(qiáng)吸水劑、防腐劑、防霉劑和絡(luò)合劑的質(zhì)量百分比為(0.001％～98％)∶(0.00001％～98％)∶(0.001％～5％)∶(0.001％～5％)∶(0.001％～5％)的比例，將N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽、超強(qiáng)吸水劑、防腐劑、防霉劑和絡(luò)合劑混合均勻，即得到含N，N，N，N-四(2-羥乙基)季銨鹽的復(fù)合自吸水劑。可廣泛應(yīng)用于農(nóng)、林和園藝領(lǐng)域花、草和樹木的栽培，尤其是可應(yīng)用于荒漠化治理的育林育草工程，應(yīng)用前景廣闊。該方法工藝簡(jiǎn)單易行，投資小，有利于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C07C215/40GK103030912SQ201310009188
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者劉福生 申請(qǐng)人:南京林業(yè)大學(xué)