專(zhuān)利名稱(chēng)：一種耐候性保水劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高吸水性樹(shù)脂及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種耐侯性保水劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，使用最廣泛、生產(chǎn)工藝最先進(jìn)的保水劑，是以丙烯酸、丙烯酰胺為原料制備的共聚物保水劑，這些保水劑多數(shù)采用N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑制備。但是，此類(lèi)保水劑吸收水分飽和后，交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺容易在紫外線(xiàn)的作用下水解，導(dǎo)致保水劑的交聯(lián)結(jié)構(gòu)解體。這樣，此類(lèi)保水劑在室外使用的時(shí)候，很快在日光照射下因交聯(lián)結(jié)構(gòu)解體而糊化、發(fā)粘、化為水溶液，最終失去保水性。并且，根據(jù)目前的生產(chǎn)技術(shù)，此類(lèi)保水劑的聚合反應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)或者反應(yīng)物料需要加熱到較高反應(yīng)溫度，如JP-昭60-161409、USP4525527中采用一步法加料，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4小時(shí)；而CN1375509A中，反應(yīng)物料需要加熱到60～100℃以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目標(biāo)，是提供一種耐候性保水劑，所述之耐候性保水劑可以克服普通同類(lèi)保水劑在室外使用的時(shí)候，很快因交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺在紫外線(xiàn)的作用下水解而導(dǎo)致保水劑失去保水性的缺陷。
本發(fā)明的第二個(gè)目標(biāo)，是提供一種耐候性保水劑的制備工藝，使所述之耐候性保水劑能夠在低溫、常溫或者加熱下制備，反應(yīng)時(shí)間縮短至10～15分鐘，并且延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品性能并無(wú)任何實(shí)質(zhì)性影響，降低所述之耐候性保水劑的生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的上述目的是采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明所述之耐候性保水劑及其生產(chǎn)方法是首先丙烯酸配制為20～30％濃度的水溶液，用15～45％濃度的中和劑的水溶液中和，所述之中和劑可從氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫銨中選擇，并且丙烯酸與中和劑(以氫氧化鈉計(jì))的質(zhì)量比為1.0～4.5∶1，然后加入反應(yīng)單體丙烯酸與丙烯酰胺總質(zhì)量的0.1～0.3％的交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，以及丙烯酰胺，攪拌溶解，得到反應(yīng)混合液，并將反應(yīng)混合液放入反應(yīng)盤(pán)中，使反應(yīng)盤(pán)中反應(yīng)混合液的厚度為1～7厘米；將氧化劑過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉或者過(guò)硫酸銨以及還原劑亞硫酸鈉或者亞硫酸氫鈉直接加入反應(yīng)混合液中，或者分別配制為3～35％的水溶液，再加入反應(yīng)混合液中，劑量均為反應(yīng)單體丙烯酸及丙烯酰胺總質(zhì)量的0.1～0.3％，在低溫、常溫或者加熱條件下發(fā)生反應(yīng)；用凝膠破碎機(jī)將反應(yīng)完成后的凝膠破碎，干燥，粉碎為不同的目數(shù)后分級(jí)包裝，得到最終產(chǎn)品。本發(fā)明所述之耐候性保水劑的制備工藝包括反應(yīng)混合液的配制、反應(yīng)、凝膠破碎、干燥、粉碎包裝等步驟，而反應(yīng)混合液的配制由丙烯酸水溶液的配制、用中和劑的水溶液進(jìn)行中和、加入丙烯酰胺和N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺攪拌溶解等工序組成。在反應(yīng)混合液的配制步驟，首先丙烯酸配制為20～30％濃度的水溶液，用15～45％濃度的中和劑的水溶液中和，所述之中和劑可從氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫銨中選擇，并且丙烯酸與中和劑(以氫氧化鈉計(jì))的質(zhì)量比為1.0～4.5∶1，選擇其他中和劑應(yīng)根據(jù)相應(yīng)于氫氧化鈉的實(shí)際摩爾量折算，然后加入反應(yīng)單體丙烯酸與丙烯酰胺總質(zhì)量的0.1～0.3％的交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，以及丙烯酰胺，攪拌溶解，得到反應(yīng)混合液；在反應(yīng)步驟，將反應(yīng)混合液放入反應(yīng)盤(pán)中，使反應(yīng)盤(pán)中反應(yīng)混合液的厚度為1～7厘米；將氧化劑過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉或者過(guò)硫酸銨以及還原劑亞硫酸鈉或者亞硫酸氫鈉直接加入反應(yīng)混合液中，或者分別配制為3～35％的水溶液，再加入反應(yīng)混合液中，劑量均為反應(yīng)單體丙烯酸及丙烯酰胺總質(zhì)量的0.1～0.3％，在低溫、常溫或者加熱條件下發(fā)生反應(yīng)；凝膠破碎、干燥、粉碎包裝步驟，用凝膠破碎機(jī)將反應(yīng)完成后的凝膠破碎，干燥，粉碎為不同的目數(shù)后分級(jí)包裝，得到最終產(chǎn)品。本發(fā)明的技術(shù)核心之一，就是使用較高劑量的丙烯酰胺，以及較高劑量的交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺。丙烯酰胺價(jià)格低廉，并具有與交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺類(lèi)似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以減輕紫外線(xiàn)對(duì)交聯(lián)劑的作用，從而提高保水劑的耐候性。本發(fā)明的另外一個(gè)技術(shù)核心，是采用盤(pán)式聚合技術(shù)，通過(guò)控制反應(yīng)盤(pán)中反應(yīng)混合液的厚度，并通過(guò)控制復(fù)合引發(fā)劑的劑量而控制反應(yīng)強(qiáng)度，達(dá)到在增大交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺劑量的同時(shí)，還使保水劑具有較高的吸水能力之目的。凝膠破碎、干燥、粉碎、包裝得到產(chǎn)品等步驟均可采用現(xiàn)有技術(shù)，在此不再多述。
本發(fā)明所述之耐候性保水劑及其制備技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)與目前市售的同類(lèi)產(chǎn)品相比，耐候性保水劑在強(qiáng)烈日光下曝曬較長(zhǎng)時(shí)間而不糊化、不發(fā)粘、不化水，更適合農(nóng)業(yè)、林業(yè)、苗木長(zhǎng)途運(yùn)輸、園藝產(chǎn)品、冰帽等室外使用保水劑的場(chǎng)合；(2)中和工序中，采用中和劑的水溶液與濃度較低的丙烯酸水溶液進(jìn)行中和反應(yīng)，中和體系的溫度上升很慢，中和體系的最終溫度不高，避免了中和過(guò)程中因溫度上升過(guò)快、丙烯酸濃度過(guò)高而導(dǎo)致丙烯酸爆聚的危險(xiǎn)，生產(chǎn)操作更加安全；(3)中和反應(yīng)完成后，在中和液中溶解大量丙烯酰胺，使配制的反應(yīng)混合液的溫度降低到常溫或者低溫，由于反應(yīng)可在常溫、低溫或者加熱條件下進(jìn)行，反應(yīng)混合液可以長(zhǎng)時(shí)間放置，這樣，生產(chǎn)操作安排更加靈活；(4)在反應(yīng)盤(pán)的敞開(kāi)體系中反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間很短，生產(chǎn)能力較大，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)操作安全。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1配料釜中加入6公斤水，加入2公斤丙烯酸，攪拌均勻，用3公斤30％的氫氧化鈉水溶液中和后，加入5公斤丙烯酰胺以及8克N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，攪拌溶解，得到反應(yīng)混合液。分別將7克過(guò)硫酸鉀以及7克亞硫酸氫鈉配置為9％的水溶液，先后加入反應(yīng)混合液中攪拌均勻，倒入反應(yīng)盤(pán)中，反應(yīng)混合液在反應(yīng)盤(pán)中的厚度為3.4厘米，反應(yīng)10分鐘，得到保水劑凝膠。經(jīng)凝膠破碎、干燥、粉碎等步驟，得到保水劑產(chǎn)品。保水劑吸收去離子水的能力為220倍，吸收生理鹽水的能力為35倍，吸收去離子水達(dá)到飽和的保水劑凝膠，盛放在透明容器中置于紫外線(xiàn)指數(shù)超過(guò)9的日光下曝曬3天而不糊化、不發(fā)粘。
實(shí)施例2配料釜中加入20公斤水，加入7公斤丙烯酸，攪拌均勻，用8公斤32％的氫氧化鉀水溶液中和后，加入16公斤丙烯酰胺，23克N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，攪拌溶解，得到反應(yīng)混合液；將反應(yīng)混合液倒入反應(yīng)盤(pán)中，厚度為5.7厘米，再分別加入38克過(guò)硫酸鉀以及35克亞硫酸氫鈉，攪拌均勻，聚合反應(yīng)，得到保水劑凝膠。經(jīng)凝膠破碎、干燥、粉碎等步驟，得到保水劑產(chǎn)品。保水劑吸收去離子水的能力為233倍，吸收生理鹽水的能力為37倍，吸收去離子水達(dá)到飽和的保水劑凝膠，盛放在透明容器中置于紫外線(xiàn)指數(shù)超過(guò)9的日光下曝曬3天而不糊化、不發(fā)粘。
實(shí)施例3在配料釜中加入2公斤水，加入700克丙烯酸，攪拌均勻，用1公斤31％的氫氧化鈉水溶液中和后，加入1.8公斤丙烯酰胺以及4克N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺并攪拌溶解，得到反應(yīng)混合液。將反應(yīng)混合液倒入反應(yīng)盤(pán)中，厚度為7厘米，再分別將含有5克過(guò)硫酸鉀以及5.5克亞硫酸氫鈉的12％的水溶液，先后加入反應(yīng)混合液中攪拌均勻，反應(yīng)，得到保水劑凝膠。干燥，粉碎，得到保水劑產(chǎn)品。保水劑吸收去離子水的能力為187倍，吸收生理鹽水的能力為33倍，吸收去離子水達(dá)到飽和的保水劑凝膠，盛放在透明容器中置于紫外線(xiàn)指數(shù)超過(guò)9的日光下曝曬3天而不糊化、不發(fā)粘。
實(shí)施例4在配料釜中加入21公斤水，加入7.3公斤丙烯酸，攪拌均勻，用33公斤29％的氫氧化鉀水溶液中和后，加入20公斤丙烯酰胺以及44克N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺并攪拌溶解，得到反應(yīng)混合液。取上述反應(yīng)混合液2公斤，分別加入含有2.5克過(guò)硫酸鉀以及2.5克亞硫酸氫鈉的12％的水溶液，攪拌均勻，再將反應(yīng)混合液倒入反應(yīng)盤(pán)中，厚度為1厘米，反應(yīng)，得到保水劑凝膠。干燥，粉碎，得到保水劑產(chǎn)品。保水劑吸收去離子水的能力為283倍，吸收生理鹽水的能力為36倍，吸收去離子水達(dá)到飽和的保水劑凝膠，盛放在透明容器中置于紫外線(xiàn)指數(shù)超過(guò)9的日光下曝曬3天而不糊化、不發(fā)粘。
上述實(shí)施例所采用的原料比例及其工藝條件均可在本發(fā)明技術(shù)方案所披露的范圍內(nèi)變化，從而達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)目的。換言之，上述實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)及其說(shuō)明書(shū)的相關(guān)內(nèi)容均可以得到充分的再現(xiàn)。其中，使用較高劑量的丙烯酰胺以及較高劑量的交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，利用丙烯酰胺價(jià)格較丙烯酸低廉，并且具有與交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺類(lèi)似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以有效地減輕紫外線(xiàn)對(duì)交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺的作用，從而提高保水劑的耐候性，以及利用盤(pán)式聚合技術(shù)，的確是本發(fā)明基本構(gòu)思的精華。
權(quán)利要求
1.一種耐候性保水劑，其特征在于所述之耐候性保水劑是由中和劑部分中和的丙烯酸、丙烯酰胺、交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺在水介質(zhì)中，加入氧化劑及還原劑，在低溫、常溫或者加熱條件下進(jìn)行反應(yīng)而生成的凝膠狀物質(zhì)，經(jīng)破碎、干燥、粉碎包裝等步驟而得到的產(chǎn)品，其吸收蒸餾水的能力為自身質(zhì)量的80-300倍，吸收生理鹽水的能力為自身質(zhì)量的20-45倍，具有較強(qiáng)的抗紫外線(xiàn)性能，在紫外線(xiàn)指數(shù)超過(guò)9的日光暴曬下，不糊化，不發(fā)粘，不失去保水性。
2.如權(quán)利要求1所述之耐候性保水劑，其特征在于制備保水劑過(guò)程中丙烯酸與丙烯酰胺的質(zhì)量比為0.25～0.431，交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺的劑量為反應(yīng)單體丙烯酸與丙烯酰胺總質(zhì)量的0.1～0.3％。
3.如權(quán)利要求1所述之耐候性保水劑的制備方法，其特征在于將丙烯酸配制為20～30％濃度的水溶液，用15～45％濃度的中和劑中和，所述之中和劑可從氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫銨中選擇，并且丙烯酸與中和劑(以氫氧化鈉計(jì))的質(zhì)量比為1.0～4.5∶1，然后按交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺的劑量為反應(yīng)單體丙烯酸與丙烯酰胺總質(zhì)量的0.1～0.3％，分別加入交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺以及丙烯酰胺，攪拌溶解，得到反應(yīng)混合液，將反應(yīng)混合液放入反應(yīng)盤(pán)中，并使反應(yīng)盤(pán)中反應(yīng)混合液的厚度為1～7厘米；將氧化劑過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉或者過(guò)硫酸銨以及還原劑亞硫酸鈉或者亞硫酸氫鈉直接加入反應(yīng)混合液中，或者分別配制為3～35％的水溶液，再加入反應(yīng)混合液中，劑量均為反應(yīng)單體丙烯酸及丙烯酰胺總質(zhì)量的0.1～0.3％，在低溫、常溫或者加熱條件下發(fā)生反應(yīng)；用凝膠破碎機(jī)將反應(yīng)完成后的凝膠破碎，干燥，粉碎為不同的目數(shù)后分級(jí)包裝，得到最終產(chǎn)品。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述之耐候性保水劑的制備方法，其特征在于反應(yīng)混合液由水、中和劑部分中和的丙烯酸、丙烯酰胺以及N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺組成，其中丙烯酰胺在反應(yīng)混合液中的含量為25～35％。
5.如權(quán)利要求4所述之耐候性保水劑的制備方法，其特征在于氧化劑和還原劑的劑量均為反應(yīng)單體丙烯酸及丙烯酰胺總質(zhì)量的0.1～0.3％，可以直接加入到反應(yīng)混合液中，也可以分別配制為3～35％的水溶液，再加入到反應(yīng)混合液中。
6.如權(quán)利要求4所述之耐候性保水劑的制備方法，其特征在于在中和過(guò)程中，丙烯酸預(yù)先配置為20～30％的水溶液，用15～45％的中和劑(以氫氧化鈉計(jì))的水溶液中和。
7.如權(quán)利要求3或6所述之耐候性保水劑的制備方法，其特征在于所述之中和劑選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫銨中的任意一種或一種以上的混合物。
8.如權(quán)利要求4所述之耐候性保水劑的制備方法，其特征在于保水劑采用盤(pán)式聚合方式制備，反應(yīng)混合液在反應(yīng)盤(pán)中的厚度為1～7厘米。
9.如權(quán)利要求4所述之耐候性保水劑的制備方法，其特征在于可以先將氧化劑及還原劑加入反應(yīng)混合液中攪拌均勻，再倒入反應(yīng)盤(pán)中進(jìn)行聚合反應(yīng)，也可以先將反應(yīng)混合液倒入反應(yīng)盤(pán)中，再將氧化劑及還原劑加入反應(yīng)混合液中攪拌均勻，進(jìn)行聚合反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐候性保水劑及其制備方法。其具有較強(qiáng)的抗紫外線(xiàn)分解性能，能夠克服在日光照射下分解而失去保水性的缺陷，適用于農(nóng)、林、園藝等室外用途；其特征在于(1)中和過(guò)程中，中和劑預(yù)先用水溶解，并預(yù)先將丙烯酸配制為濃度較低的水溶液，這樣可防止丙烯酸聚合；(2)向中和液中溶解大量丙烯酰胺，通過(guò)丙烯酰胺的負(fù)溶解熱降低中和液的溫度；(3)采用復(fù)合反應(yīng)引發(fā)體系，可在低溫、常溫或者加熱條件下進(jìn)行反應(yīng)，(4)大幅度增加N，N’－亞甲基雙丙烯酰胺和丙烯酰胺的劑量而提高保水劑的耐候性，并降低保水劑的生產(chǎn)成本；(5)控制反應(yīng)強(qiáng)度，使N，N’－亞甲基雙丙烯酰胺劑量增大的條件下保證保水劑達(dá)到較高的吸水能力；(6)采用盤(pán)式聚合，無(wú)需氮?dú)獗Ｗo(hù)，反應(yīng)時(shí)間較短，10～15分鐘即可完成反應(yīng)。
文檔編號(hào)C08F220/56GK1772775SQ20041005218
公開(kāi)日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月10日
發(fā)明者尹國(guó)強(qiáng), 姚育忠, 崔英德, 黎新明, 吳潔鵬, 廖列文, 賈振宇, 鄧志城, 康正 申請(qǐng)人:珠海得米化工有限公司, 仲愷農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)院