專利名稱：腐殖酸超強(qiáng)吸水劑及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸水劑，尤其是一種以腐殖酸或其鹽類為主要原料的吸水劑，以及這種吸水劑的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)的發(fā)展，對(duì)吸水劑的需求也不斷增加。對(duì)吸水劑，首先考慮的是功能即吸水倍率的大小，其次還要考慮使用壽命即機(jī)械強(qiáng)度的大小，再次還要考慮環(huán)保的因素即降解的難易程度，這是與機(jī)械強(qiáng)度作用相反的因素，還有一些因素也須考慮，如原料價(jià)格、反應(yīng)時(shí)間、能耗、生產(chǎn)成本等因素，從這些因素綜合考慮形成產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝路線。目前由美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的超強(qiáng)吸水劑的生產(chǎn)工藝的原料單體主要是石油化工產(chǎn)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、纖維素、蛋白質(zhì)等，其他的原輔料還有分散劑、乳化劑、懸浮劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑等。其中原料的重量百分比，單體占50％～70％，天然高分子化合物占40％～70％，其余的原輔料為10％左右。由于單體為昂貴的石油原料，用量較大，接枝率不高，為40％～60％，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，能耗較大，反應(yīng)物聚塊成團(tuán)，影響反應(yīng)效益，生產(chǎn)成本較高、為30000元/噸，同時(shí)產(chǎn)品中含有較多雜質(zhì)，增加了污染環(huán)境的清洗工序。這些問題都極大地限制了吸水劑的推廣和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種腐殖酸超強(qiáng)吸水劑及其制造方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)原料價(jià)格高、聚合接枝率低、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、能耗大、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品雜質(zhì)多、反應(yīng)效率低等問題。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明所使用的原輔料，在現(xiàn)有技術(shù)的原輔料以外，增加了腐殖酸或腐殖酸鹽作為聚合接枝反應(yīng)的增效劑和單體，腐殖酸及其鹽類可以煤為原料制得工業(yè)產(chǎn)品，它比以石油為原料制得的石化產(chǎn)品的單體價(jià)格低；又由于腐殖酸有多種活性基團(tuán)，它在一定條件下，參加聚合反應(yīng)生產(chǎn)超強(qiáng)吸水劑，是比石化產(chǎn)品的單體(丙烯酸等)性能更好的接枝材料；它可以減少或替代石化產(chǎn)品的單體，從而使吸附劑的生產(chǎn)成本降低。
本發(fā)明提供的腐殖酸超強(qiáng)吸水劑是各原料以如下重量配比20～70重量％腐殖酸或其鹽溶液100～500天然高分子化合物40～100單體0～40分散劑15～150引發(fā)劑0.001～10交聯(lián)劑0～2乳化劑或懸浮劑5～30在負(fù)壓下進(jìn)行超聲波加熱處理而成。
其中腐殖酸及其鹽在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)，市場(chǎng)上都有商品銷售；天然高分子化合物選自淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)；單體選自丙烯酸及其鹽、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯腈等；分散劑選自水、強(qiáng)堿水溶液、甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、汽油、烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴、甘油脂肪酸酯等；引發(fā)劑選自硫酸鹽、過氧化物、過硫酸鹽、硝酸鈰鹽等；交聯(lián)劑選自多價(jià)金屬陽離子、酯類單體共聚物、能與羧基及活潑氫反應(yīng)的雙官能團(tuán)化合物、烯類單體等；乳化劑或懸浮劑選自乳烯醇、明膠、硫酸鈣、白堊、高嶺土、膨潤(rùn)土等。
本發(fā)明提供的一種腐殖酸超強(qiáng)吸水劑的制造方法是加入單體的方法，其特征在于包括如下步驟(1)按上述原料重量配比加入天然高分子化合物、分散劑，在負(fù)壓0.1～0.7大氣壓下，用超聲波加熱至30℃～60℃，維持30分鐘；(2)加入單體、腐殖酸或其鹽溶液、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、乳化劑或懸浮劑，在負(fù)壓0.1～0.7大氣壓下，用超聲波加熱至40℃～60℃，維持40分鐘；(3)加氮?dú)馄普婵?，過濾；(4)將濾餅干燥粉碎得產(chǎn)品。
本發(fā)明提供的另一種腐殖酸超強(qiáng)吸水劑的制造方法是不加入單體的方法，其特征在于包括如下步驟(1)按上述原料重量配比加入天然高分子化合物、腐殖酸或其鹽溶液，在負(fù)壓0.1～0.8大氣壓下，用超聲波加熱至40℃～60℃，維持30分鐘；(2)加氮?dú)馄普婵眨尤敕稚?、引發(fā)劑、乳化劑或懸浮劑，攪拌均勻；(3)在負(fù)壓0.1～0.8大氣壓下，用超聲波加熱至30℃～70℃，維持40分鐘；(4)加氮?dú)馄普婵眨^濾；(5)將濾餅干燥得產(chǎn)品。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)；1.本發(fā)明減少或替代昂貴的石化產(chǎn)品的單體，減少量可達(dá)50％，使原料價(jià)格大幅度下降；2.本發(fā)明提高聚合接枝率，可達(dá)80～95％；3.本發(fā)明的方法在反應(yīng)完成后產(chǎn)品基本無雜質(zhì)，也減少了污染環(huán)境的清洗工序；4.本發(fā)明生產(chǎn)工藝是在負(fù)壓狀態(tài)下，使用超聲波加熱，可將反應(yīng)時(shí)間從現(xiàn)有技術(shù)的10～12小時(shí)縮短為1～2小時(shí)，提高工效5倍以上，也節(jié)省了能耗，降低了生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式
下面用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明揭示內(nèi)容的啟示下所作的任何變動(dòng)均落在本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍內(nèi)。實(shí)施例中的濃度均為重量百分比濃度。
實(shí)施例1按下述重量配比稱取原料(千克)25％腐殖酸溶液100 紙漿50丙烯酸5丙烯酸鈉10水和甲醇(5∶1)100 過硫酸銨5N，N-亞甲基雙丙烯酰胺0.5 膨潤(rùn)土5生產(chǎn)方法如下按上述原料重量配比加入紙漿、水和甲醇(5∶1)，在負(fù)壓0.1大氣壓下，用超聲波加熱至30℃，維持30分鐘；加入丙烯酸、丙烯酸鈉、腐殖酸溶液(25％)、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、膨潤(rùn)土、過硫酸銨，在負(fù)壓0.1大氣壓下，用超聲波加熱至40℃，維持40分鐘；加氮?dú)馄普婵眨^濾；把濾餅干燥粉碎得黃色粉末產(chǎn)品。
實(shí)施例2按下述重量配比稱取原料(千克)70％腐殖酸溶液300 紙漿100丙烯酸10 丙烯酸鈉30水和甲醇(5∶1)150 過硫酸銨10N，N-亞甲基雙丙烯酰胺2 膨潤(rùn)土20生產(chǎn)方法如下按上述原料重量配比加入紙漿、水和甲醇(5∶1)，在負(fù)壓0.7大氣壓下，用超聲波加熱至60℃，維持30分鐘；加入丙烯酸、丙烯酸鈉、腐殖酸溶液(70％)、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、膨潤(rùn)土、過硫酸銨，在負(fù)壓0.7大氣壓下，用超聲波加熱至60℃，維持40分鐘；加氮?dú)馄普婵?，過濾；把濾餅干燥粉碎得黃色粉末產(chǎn)品。
實(shí)施例3按下述重量配比稱取原料(千克)20％腐殖酸磺酸鈉溶液300羧甲基纖維素20玉米淀粉20 氫氧化鈉溶液(10％)10正戊烷5單甘油脂肪酸酯0.1硝酸鈰銨0.001 膨潤(rùn)土10生產(chǎn)方法如下按上述原料重量配比加入羧甲基纖維素、玉米淀粉、腐殖酸磺酸鈉溶液(20％)，在負(fù)壓0.1大氣壓下，用超聲波加熱至40℃，維持30分鐘；加氮?dú)馄普婵眨尤霘溲趸c溶液(10％)、正戊烷、單甘油脂肪酸酯、硝酸鈰銨、膨潤(rùn)土，攪拌均勻；在負(fù)壓0.1大氣壓下，用超聲波加熱至30℃，維持40分鐘；加氮?dú)馄普婵?，過濾；把濾餅干燥得黃色顆粒產(chǎn)品。
實(shí)施例4按下述重量配比稱取原料(千克)40％腐殖酸磺酸鈉溶液500 羧甲基纖維素50玉米淀粉50 氫氧化鈉溶液(40％)30正戊烷20 單甘油脂肪酸酯1硝酸鈰銨0.04 膨潤(rùn)土30生產(chǎn)方法如下按上述原料重量配比加入羧甲基纖維素、玉米淀粉、腐殖酸磺酸鈉溶液(40％)，在負(fù)壓0.8大氣壓下，用超聲波加熱至60℃，維持30分鐘；加氮?dú)馄普婵?，加入氫氧化鈉溶液(40％)、正戊烷、單甘油脂肪酸酯、硝酸鈰銨、膨潤(rùn)土，攪拌均勻；在負(fù)壓0.8大氣壓下，用超聲波加熱至70℃，維持40分鐘；加氮?dú)馄普婵?，過濾；把濾餅干燥得黃色顆粒產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種腐殖酸超強(qiáng)吸水劑，其特征在于各原料以如下重量配比20～70重量％腐殖酸或其鹽溶液100～500天然高分子化合物40～100單體0～40分散劑15～150引發(fā)劑0.001～10交聯(lián)劑0～2乳化劑或懸浮劑5～30；在負(fù)壓下進(jìn)行超聲波加熱處理而成。
2.如權(quán)利要求1所述腐殖酸超強(qiáng)吸水劑，其中腐殖酸為市售產(chǎn)品。
3.如權(quán)利要求1所述腐殖酸超強(qiáng)吸水劑，其中天然高分子化合物選自淀粉、纖維素和蛋白質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述腐殖酸超強(qiáng)吸水劑，其中單體選自丙烯酸或其鹽、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和丙烯腈。
5.如權(quán)利要求1所述腐殖酸超強(qiáng)吸水劑，其中分散劑選自水、強(qiáng)堿水溶液、甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、汽油、烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和甘油脂肪酸酯。
6.如權(quán)利要求1所述腐殖酸超強(qiáng)吸水劑，其中引發(fā)劑選自硫酸鹽、過氧化物、過硫酸鹽和硝酸鈰鹽。
7.如權(quán)利要求1所述腐殖酸超強(qiáng)吸水劑，其中交聯(lián)劑選自多價(jià)金屬陽離子、酯類單體共聚物、能與羧基及活潑氫反應(yīng)的雙官能團(tuán)化合物、烯類單體。
8.如權(quán)利要求1所述腐殖酸超強(qiáng)吸水劑，其中乳化劑或懸浮劑選自乳烯醇、明膠、硫酸鈣、白堊、高嶺土和膨潤(rùn)土。
9.權(quán)利要求1-8之一所述腐殖酸超強(qiáng)吸水劑的制造方法，其特征在于包括如下步驟(1)按上述原料重量配比加入天然高分子化合物、分散劑，在負(fù)壓0.1～0.7大氣壓下，用超聲波加熱至30℃～60℃，維持30分鐘；(2)加入單體、腐殖酸或其鹽溶液、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、乳化劑或懸浮劑，在負(fù)壓0.1～0.7大氣壓下，用超聲波加熱至40℃～60℃，維持40分鐘；(3)加氮?dú)馄普婵?，過濾；(4)將濾餅干燥粉碎得產(chǎn)品。
10.權(quán)利要求1-8之一所述腐殖酸超強(qiáng)吸水劑的制造方法，其特征在于包括如下步驟(1)按上述原料重量配比加入天然高分子化合物、腐殖酸或其鹽溶液，在負(fù)壓0.1～0.8大氣壓下，用超聲波加熱至40℃～60℃，維持30分鐘；(2)加氮?dú)馄普婵眨尤敕稚?、引發(fā)劑、乳化劑或懸浮劑，攪拌均勻；(3)在負(fù)壓0.1～0.8大氣壓下，用超聲波加熱至30℃～70℃，維持40分鐘；(4)加氮?dú)馄普婵?，過濾；(5)將濾餅干燥得產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以腐殖酸或其鹽類為主要原料的超強(qiáng)吸水劑及其制造方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)原料價(jià)格高、聚合接枝率低、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、能耗大、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品雜質(zhì)多、反應(yīng)效率低等問題。本發(fā)明的超強(qiáng)吸水劑是各原料以如下重量配比20～70％腐殖酸或其鹽溶液100～500、天然高分子化合物40～100、單體0～40、分散劑15～150、引發(fā)劑0.001～10、交聯(lián)劑0～2、乳化劑或懸浮劑5～30，在負(fù)壓下進(jìn)行超聲波加熱處理而成。本發(fā)明的吸水劑主要用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)等行業(yè)，本發(fā)明方法具有減少或替代昂貴的石化產(chǎn)品的單體、提高聚合接枝率、產(chǎn)品基本無雜質(zhì)、反應(yīng)時(shí)間短、能耗小、降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D15/00GK1637075SQ0314225
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2003年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月15日
發(fā)明者范高文 申請(qǐng)人:范高文