專利名稱：含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種含非金屬礦物的高吸水保水復合材料的制備方法，具體涉及一種含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水材料的制備方法。
背景技術：
近年來，高吸水保水復合材料因其優良的吸水和保水性能而被廣泛應用于農林園藝、生理衛生、石油、化工、建材和食品等眾多領域。而以水溶性乙烯類不飽和單體(如丙烯酸系、丙烯酰胺系和乙烯醇系)為原料合成的傳統高吸水性樹脂，要么原材料成本偏高，要么吸水性能不高，要么抗鹽性較差等，從而限制了它們的應用。而通過親水性的無機非金屬礦物與有機高分子進行復合，可以有效地改善高吸水樹脂的的耐鹽性、吸水速率、凝膠強度、熱穩定性、保水性等性能，并且能顯著降低原料成本，從而得到了迅速的發展，為高吸水材料的開發和應用提供了廣闊的前景。
目前國內外文獻和專利報道的含非金屬礦物的高吸水保水復合材料的制備方法，大多數采用水溶液聚合法。CN1041601和CN1621422都以膨潤土和丙烯酰胺為主要原料，采用氧化還原引發體系或過氧化物引發體系，在水溶液中合成了吸水倍數可控的高吸水材料。這種方法使用的材料是廉價的膨潤土，且資源豐富。同時，這種水溶液聚合法合成工藝簡便，因此產品的制造成本較低，但是由于采用親水性不太強的丙烯酰胺做為合成單體，因此吸水能力并不強，而且產品中殘留的丙烯酰胺單體具有較大毒性。CN1631970在此基礎上做了一些改進，它采用淀粉與丙烯酰胺和凹凸棒土在引發劑的存在下，經接枝共聚而制成的吸水劑；該發明的優點在于吸水劑的成本大大降低，吸水能力有所提高，且具有良好的生物降解性能；但是產物須經水解皂化等后處理后，方能得到吸水倍率較高的產品，而且產品也存在著毒性的問題。CN1542046、CN1542045、CN1542049、CN1542047和CN1542048都采用水溶液聚合法，在含有引發劑和交聯劑的水溶性乙烯類不飽和單體溶液中分別添加累托石、伊利石、絹云母、煅燒高嶺土和含鎂質粘土礦物，制備出具有原料成本低，吸水倍率高，抗鹽性較好，適用于農林業的含非金屬礦物粉體的高吸水保水復合材料。以上含非金屬礦物的高吸水保水復合材料的制備均采用的是水溶液法，該法的特點是過程簡單，既可間歇，也可連續生產，成本低，采用水為反應溶劑，對環境污染較少。但仍存在著反應熱難散失、易爆聚，產品不穩定及產物干燥后要經過機械粉碎，耗能較大等缺點。
CN1587289利用部分中和的丙烯酸單體，反相懸浮于含非離子型表面活性劑的非極性有機溶劑中，在水溶性引發劑或氧化-還原引發劑的作用下，采用反相懸浮聚合工藝制備高吸水性樹脂。該法與水溶液聚合法相比，具有很多優點，如反應容易控制，產物為小顆粒狀，后處理方便，能耗較小，產品性能較佳等，但是由于該方法采用單體全部是丙烯酸，因此原料和制備成本仍然偏高。CN1415696采用反相懸浮法，利用糊化的魔芋飛粉接枝水溶性乙烯類單體，制備土壤保水劑，該法有效地降低了原料成本，但是由于魔芋飛粉在細菌的作用下容易霉變，所以制得的產品易降解，其實際使用壽命并不長。
發明內容
本發明的目的在于提供一種制備成本低、產品性能好的含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料的制備方法。
為實現上述目的，本發明的技術方案是含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)層狀硅酸鹽礦物深加工處理將層狀硅酸鹽礦物原土機械粉碎或超細粉碎至平均粒徑≤45um；2)分散處理將經深加工處理過的層狀硅酸鹽礦物粉體加入到溶有水溶性自由基聚合引發劑和交聯劑的重量濃度為5～50％的水溶性乙烯類不飽和單體溶液中進行分散處理，分散處理方法采用高速攪拌機進行攪拌分散或用膠體磨進行分散，或采用超聲波進行超聲分散；采用超聲分散法時，超聲波發生器的功率為20～4000W，超聲波的頻率為10千赫～300兆赫；層狀硅酸鹽礦物的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的2～200％，水溶性自由基聚合引發劑的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的0.001～10％，交聯劑的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的0～10％；3)聚合反應將經過分散處理的上述混合物料緩慢地滴加到溶有表面活性劑或/和聚合物保護膠體的疏水性有機分散介質之中，于20～90℃(優選40～80℃)條件下進行油包水型反相懸浮聚合1～6小時(優選2～5小時)；疏水性有機分散介質為水溶性乙烯類不飽和單體水溶液體積的1～5倍，表面活性劑的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的0.1～20％，聚合物保護膠體的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的0.1～10％；4)后處理上述聚合反應完成后，使溫度降至室溫，加入有機溶劑脫水或進行共沸蒸餾脫水，用乙醇洗滌，過濾，聚合產物于40～110℃真空干燥，稍經機械粉碎或不經機械粉碎得顆粒狀或粉狀產品。(說明當采用表面活性劑和聚合物保護膠體時，表面活性劑的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的0.1～20％，聚合物保護膠體的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的0.1～10％。)所述的有機溶劑為甲醇或丙酮等。
下面詳細介紹本發明。
1.層狀硅酸鹽礦物親水性的層狀硅酸鹽礦物，其結構特征為在硅酸鹽結構中，每個Si一般為四個O所包圍，構成[SiO4]四面體結構單元。在硅氧骨干中，[SiO4]四面體以角頂相連，形成在二維空間上無限延伸的層。在層中每一個[SiO4]四面體以三個角頂與相鄰的[SiO4]四面體相聯結。凡具有上述結構特征的層狀硅酸鹽礦物都可用于本發明。典型的層狀硅酸鹽礦物有高嶺石(Al4[Si4O10](OH)8)、滑石(Mg3[Si4O10](OH)2)、蒙脫石((MxnH2O)(Al2-xMgx)[Si4O10](OH)2)、白云母(KAl2[(AlSi3)O10](OH)2)、伊利石(K1-1.5Al4[Si7-6.5Al1-1.5O20](OH)4)、綠泥石((Mg，Fe)6-x(Al，Fe3+)2xSi4-xO10(OH)8)等。這些礦物可以單獨使用，也可以任意幾種礦物以任意比例混合使用。當單獨使用一種礦物時，其純度須≥40％；對于混合礦物粉體，其主要礦物的純度(或含量)≥30％。對于含有阻聚性物質(一般為還原性的物質，如Fe2+，Cu+等)的層狀硅酸鹽礦物原土還須經過酸洗，磁選，煅燒或焙燒提純處理。上述礦物在使用前必須經過機械粉碎至平均粒徑≤45um。層狀硅酸鹽礦物的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的2～200％，優選2～120％(重量)。
2.水溶性乙烯類不飽和單體任何符合要求的水溶性乙烯類不飽和單體都可用于本發明。典型的水溶性離子型乙烯類不飽和單體是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸的堿金屬鹽、甲基丙烯酸的堿金屬鹽、丙烯酸的銨鹽、甲基丙烯酸的銨鹽；2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的堿金屬鹽。典型的非離子型單體是(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基丙稀酰胺、2-羥乙基(甲基)丙烯酸、N-甲基醇(甲基)丙烯酰胺。其中優選的是丙烯酸、丙烯酸的堿金屬鹽、丙烯酸的銨鹽、丙烯酰胺。這些水溶性乙烯類不飽和單體可以單獨使用，也可以混合使用，任意二種以上的混合時1、離子型單體的各具體單體之間為任意配比，2、非離子型單體的各具體單體之間為任意配比；3、離子型單體和非離子型單體混合時，離子型單體∶非離子型單體＝99∶1或1∶99(摩爾比)。
水溶性乙烯類不飽和單體在含水溶液中的重量濃度為5％至飽和濃度，優選20～50％(重量)。丙烯酸可以以部分地或全部地用堿金屬或銨化合物中和的形式使用。中和度為20～100％(摩爾)。
水溶性乙烯類不飽和單體若為甲基丙烯酸或丙烯酰胺及其衍生物時，其中和度為20～100％(摩爾)。
3.水溶性自由基聚合引發劑適合此類聚合的水溶性自由基聚合引發劑為過硫酸鹽，如過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨，這些水溶性引發劑可以混合使用，混合使用時，為任意配比。過硫酸鹽也可以和還原性物質如亞鐵離子、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉等配合成氧化還原體系使用；配合使用時各成份配比由化學反應方程式的計量關系確定。
水溶性自由基聚合引發劑相對于水溶性乙烯類不飽和單體的用量為0.001～10％(重量)，優選0.01～5％(重量)。
4.交聯劑本發明中使用的交聯劑每分子至少含二個可聚合的不飽和基團。典型的交聯劑有多醇的二-或三-(甲基)丙烯酸酯，所說的多醇例如乙二醇、丙二醇、丙三醇聚氧乙二醇、聚氧丙二醇、聚丙三醇；典型的交聯劑還有多醇不飽和酸或酸酐(例如馬來酸、富馬酸、馬來酸酐)，富馬酸或馬來酸酐與多醇反應得到的不飽和多酯；雙丙烯酰胺(如N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺)，由聚氧化合物和甲基丙烯酸反應得到的二-或三-(甲基)丙烯酸酯；由聚異氰酸酯(例如二異氰酸苯亞甲酯和二異氰酸亞己酯)和羥乙基(甲基)丙烯酸酯反應得到的(甲基)丙烯酸氨基甲酰脂；多元烯丙基化合物(例如烯丙基化淀粉、烯丙基化纖維素、鄰苯二甲酸烯丙酯等)。在這些交聯劑中，優選的是N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、乙二醇馬來酸酯。
這些交聯劑使高吸水保水劑在體相中形成交聯或輕度交聯的三維網絡以提高高吸水保水劑的凝膠強度。
相對于水溶性乙烯類不飽和單體，交聯劑的用量為0～10％(重量)，優選0.01％～5％(重量)。
5.疏水性溶劑(即疏水性有機分散介質)在本發明中，任何符合要求的疏水性溶劑都可以使用，但必須滿足的條件是基本上不溶于水，對聚合作用呈惰性。典型的溶劑是脂肪族烴(例如正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、異構石蠟烴、汽油等)；環烷烴(如環己烷、甲基環己烷等)；芳香烴類(如甲苯、二甲苯、苯等)。從質量和商業上可用性的觀點看，其中優選環己烷。
疏水性溶劑的用量一般是水溶性乙烯類不飽和單體水溶液體積的1～5倍，優選2～4倍。
6.表面活性劑，聚合物保護膠體(即防粘結劑)在懸浮聚合中可以采用的分散劑大部分在反相懸浮聚合中也可以采用。往往在此適用的表面活性劑主要是HLB為3～9的非離子表面活性劑。典型的非離子表面活性劑大致有山梨醇酯類(Span)(例如Span-60、Span-80等)；聚氧乙烯類(Tween)(如聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯)；聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚合物；磷酸單酯類(如十六烷基磷酸單酯、十八烷基磷酸單酯)；脂肪酸二乙醇酰胺、蔗糖脂肪酸酯、聚丙三醇脂肪酸酯；聚乙烯醇、乙基纖維素及其衍生物。為提高分散效果，減少結塊現象發生。上述的兩種或幾種表面活性劑可配合使用。在上述表面活性劑中，優選Span-60、Span-80，其用量一般為水溶性乙烯類不飽和單體的0.1～20％(重量)，優選1～10％(重量)。
另外，為保證在反應過程中生成的凝膠粒子不發生粘結現象。可加入防粘劑，又稱分散助劑。防粘結劑可采用HLB為2.8以下(0.8～2.5)的非離子表面活性劑和烴類油或油脂等。非離子表面活性劑有山梨糖醇甘油脂肪酸酯、甘油糖(醛)甘油油酸酯、甘油糖硬脂酸酯、丙二醇甘油硬脂酸酯或它們的混合物。
烴類油及油脂可使用液體石蠟、動植物油等。高分子表面活性劑有乙基纖維素、羥乙基纖維素等。
防粘劑可防止有機溶劑在分離水的過程中凝膠粘結、凝聚，并且也是干燥過程中的防粘結劑。在上述防粘劑中優選乙基纖維素，聚合物保護膠體的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的0.1～10％。
在本發明中，采用如下方法測定和計算吸蒸餾水、自來水及生理鹽水的吸液倍率稱取0.5～1.0g干燥處理后的粒狀或粉狀產品置于500-1000ml燒杯中，加入450～900ml蒸餾水或自來水或稱取0.5～1.0g干燥處理后的粒狀或粉狀產品置于150ml燒杯中加入100ml 0.9％NaCl溶液，靜置24小時后，用100目網篩將多余的水濾去，稱出凝膠質量，按下式計算吸水倍率吸液倍率＝(凝膠質量-干凝膠質量)/干凝膠質量。
本發明采用向疏水性溶劑(油相)中滴加含有礦物粉體的水溶性乙烯類不飽和單體水溶液的反相懸浮工藝，制備含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料。本發明具有原料來源廣、成本低，有機分散介質可回收再利用，反應過程容易控制，所得的產品粒徑可控，產品性能好(吸水能力強，吸水速率快，保水性和抗鹽性能好)，產品后處理簡單的優點。
本發明制得的層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料，原材料成本比聚丙烯酸下降20～50％。實驗測得本系列高吸水保水劑的吸液倍率的范圍為吸蒸餾水的倍率為400～1600g/g，吸自來水的倍率為250～650g/g，吸0.9％生理鹽水的倍率為50～192g/g。吸水速率快，在2～3min內的吸水倍率可達到其飽和吸水倍率的90％以上。
具體實施例方式
為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。
實施例1將環己烷230ml、Span-60 1.8g加入反應器中，升溫至75℃，通氮氣驅除其中的氧氣，開啟攪拌使Span-60完全溶解，形成油相。
將氫氧化鈉13.4g溶解于40g去離子水中，放置一段時間冷卻或在冰水中快速冷卻。另稱取30g丙烯酸，在冰水浴和攪拌下將氫氧化鈉溶液緩慢滴加到丙烯酸中使之中和(即中和度為80％)，使單體在水相中的重量濃度為25％，再加入過硫酸鉀0.1g和經過機械粉碎后的高嶺石粉體(含量≥40％，粒徑≤45um)3g，用超聲波進行超聲分散，混合均勻后，將混合單體水溶液緩慢滴加上述油相中，在75℃下聚合2h，待溫度降至室溫，加入甲醇脫水用乙醇洗滌，過濾，聚合產物于40℃真空干燥8h，稍經機械粉碎或不經機械粉碎得顆粒狀或粉末狀成品。
實施例2將甲苯300ml、Span-60 0.7g加入反應器中，升溫至75℃，通氮氣驅除其中的氧氣，開啟攪拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于濃度為50％中和度為60％的丙烯酸溶液100克中，攪拌下加入丙烯酰胺20克，N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.007克、過硫酸銨0.425克，溶解，再將機械粉碎過的滑石(含量≥90％，粒徑≤45um)96克加入其中，超聲分散20分鐘。在保持恒速攪拌的情況下，將混合單體水溶液緩慢滴加到裝有上述油相的容器中，于70℃下聚合5h。待溫度降至室溫，加入甲醇脫水，并用乙醇洗滌，過濾，聚合產物于80℃真空干燥3h，稍經機械粉碎或不經機械粉碎得顆粒狀或粉末狀成品。
實施例3將環己烷480ml、Span-60 1.8g加入反應器中，升溫至75℃，通氮氣驅除其中的氧氣，攪拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于濃度為40％中和度為90％的甲基丙烯酸溶液200克中加入丙烯酰胺40克，溶解，攪拌下加入N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.024克、過硫酸鈉0.115和過硫酸銨0.110克，溶解，再將機械粉碎過的伊利石(含量≥60％，粒徑≤45um)10克加入其中，膠體磨分散。在保持恒速攪拌的情況下，將混合單體水溶液緩慢滴加到裝有上述油相的容器中，于75℃下聚合3h。待溫度降至室溫，加入甲醇脫水并用乙醇洗滌，過濾，生成的凝膠于110℃干燥2小時，稍經機械粉碎或不經機械粉碎直接得顆粒狀或粉末狀成品。
實施例4將環己烷960ml、Span-60 1.8g加入反應器中，升溫至75℃，通氮氣驅除其中的氧氣，攪拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于濃度為40％中和度為90％的甲基丙烯酸溶液200克中加入丙烯酰胺40克，溶解，攪拌下加入N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.030克、過硫酸鈉0.110和過硫酸銨0.115克，溶解，再將機械粉碎過的白云母(含量≥60％，粒徑≤45um)2.4克加入其中，高速攪拌分散10分鐘。在保持恒速攪拌的情況下，將混合單體水溶液緩慢滴加到裝有上述油相的容器中，于75℃下聚合4h。待溫度降至室溫，加入甲醇脫水并用乙醇洗滌，過濾，生成的凝膠于110℃干燥2小時，稍經機械粉碎或不經機械粉碎直接得顆粒狀或粉末狀成品。
實施例5將環己烷1000ml、Span-603.2g加入反應器中，升溫至75℃，通氮氣驅除其中的氧氣，攪拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于濃度為25％中和度為70％的丙烯酸溶液400克中加入丙烯酰胺40克，溶解，攪拌下加入N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.028克、過硫酸鈉0.120和過硫酸銨0.114克，溶解，再將機械粉碎過的綠泥石(含量≥60％，粒徑≤45um)240克加入其中，膠體磨分散。在保持恒速攪拌的情況下，將混合單體水溶液緩慢滴加到裝有上述油相的容器中，于75℃下聚合3h。待溫度降至室溫，加入甲醇脫水并用乙醇洗滌，過濾，生成的凝膠于100℃干燥3小時，稍經機械粉碎或不經機械粉碎直接得顆粒狀或粉末狀成品。
實施例6
將環己烷480ml、Span-60 1.8g加入反應器中，升溫至75℃，通氮氣驅除其中的氧氣，攪拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于濃度為10％中和度為90％的甲基丙烯酸溶液200克中加入丙烯酰胺40克，溶解，攪拌下加入N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.024克、過硫酸鈉0.115和過硫酸銨0.110克，溶解，再將機械粉碎過的蒙脫石(含量≥60％，粒徑≤45um)10克加入其中，膠體磨分散。在保持恒速攪拌的情況下，將混合單體水溶液緩慢滴加到裝有上述油相的容器中，于75℃下聚合3h。待溫度降至室溫，加入甲醇脫水并用乙醇洗滌，過濾，生成的凝膠于110℃干燥2小時，稍經機械粉碎或不經機械粉碎直接得顆粒狀或粉末狀成品。
實施例7采用與實施例6相同的操作和步驟制備粉狀或粒狀產物，只是將1.8g span-60和0.9gtween-40用作表面活性劑。
實施例8采用與實施例6相同的操作和步驟制備粉狀或粒狀產物，只是將1.8g span-60用作表面活性劑，2g乙基纖維素作防粘劑。
實施例9采用與實施例6相同的操作和步驟制備粉狀或粒狀產物，只是將1.8g十六烷基磷酸單酯用作表面活性劑。
實施例10采用與實施例6相同的操作和步驟制備粉狀或粒狀產物，只是將1.2g聚乙烯醇用作表面活性劑，0.03g十二烷基磺酸鈉用作分散助劑。
實施例11將環己烷300ml、Span-603g加入反應器中，升溫至75℃，通氮氣驅除其中的氧氣，開啟攪拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于濃度為30％中和度為80％的丙烯酸溶液100克中，攪拌下加入N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.007克、過硫酸鉀0.425克，溶解，再將超細粉碎過的白云母(含量≥90％)50克加入其中，超聲分散20分鐘。再將混合單體水溶液緩慢滴加到上述油相中，在70℃下聚合2h，再升高溫度至80℃聚合1h。待溫度降至室溫，加入甲醇脫水用乙醇洗滌，過濾，聚合產物于90℃真空干燥6h，稍經機械粉碎或不經機械粉碎得顆粒狀或粉末狀成品。
實施例12將環己烷500ml、Span-603.6g加入反應器中，升溫至75℃，通氮氣驅除其中的氧氣，攪拌使Span-60完全溶解，形成油相。
將濃度為30％中和度為40％的丙烯酸溶液280克中，攪拌下加入丙烯酰胺40克，N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.05克、過硫酸銨0.225克，亞硫酸氫鈉0.200克，溶解，再將經酸洗提純處理過的綠泥石(含量≥60％，粒徑≤45um)50克加入其中，超聲分散20分鐘。在保持恒速攪拌的情況下，將混合單體水溶液緩慢滴加到裝有上述油相的容器中，于40℃下聚合4h。待溫度降至室溫，加入甲醇脫水并用乙醇洗滌，過濾，生成的凝膠于110℃干燥2小時，然后稍經機械粉碎顆粒狀或粉末狀產品。
實施例13將環己烷600ml、Span-60 5.4g加入反應器中，升溫至75℃，通氮氣驅除其中的氧氣，攪拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于濃度為15％丙烯酰胺溶液300克中，攪拌下加入N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.050克、過硫酸鈉0.115和過硫酸銨0.110克，溶解，再將經磁選提純處理過的高嶺石(含量≥60％，粒徑≤45um)10克加入其中，超聲分散10分鐘。在保持恒速攪拌的情況下，將混合單體水溶液緩慢滴加到裝有上述油相的容器中，于75℃下聚合3h。待溫度降至室溫，加入甲醇脫水并用乙醇洗滌，過濾，生成的凝膠于真空條件下50℃干燥5小時，稍經機械粉碎或不經機械粉碎得顆粒狀或粉末狀成品。
實施例14將環己烷400ml、Span-601.8g加入反應器中，升溫至75℃，通氮氣驅除其中的氧氣，攪拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于濃度為25％中和度為90％的丙烯酸溶液200克中加入丙烯酰胺20克，溶解，攪拌下加入N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.031克、過硫酸鈉0.115和過硫酸銨0.110克，溶解，再將經焙燒處理過的高嶺石(含量≥60％，粒徑≤45um)10克加入其中，超聲分散10分鐘。在保持恒速攪拌的情況下，將混合單體水溶液緩慢滴加到裝有上述油相的容器中，于75℃下聚合3h。待溫度降至室溫，加入甲醇脫水并用乙醇洗滌，過濾，生成的凝膠于100℃干燥5小時，稍經機械粉碎或不經機械粉碎直接得顆粒狀或粉末狀成品。
實施例15將環己烷500ml、Span-602g加入反應器中，升溫至75℃，通氮氣驅除其中的氧氣，攪拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于濃度為5％中和度為90％的丙烯酸溶液200克中加入丙烯酰胺40克，溶解，攪拌下加入N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.027、過硫酸鈉0.115和過硫酸銨0.110克，溶解，再將高溫煅燒過的高嶺石(含量≥60％，粒徑≤45um)40克加入其中，高速攪拌分散30分鐘。在保持恒速攪拌的情況下，將混合單體水溶液緩慢滴加到裝有上述油相的容器中，于70℃下聚合6h。待溫度降至室溫，加入甲醇脫水并用乙醇洗滌，過濾，生成的凝膠于105℃干燥4小時，稍經機械粉碎或不經機械粉碎直接得顆粒狀或粉末狀成品。
權利要求
1.含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)層狀硅酸鹽礦物深加工處理將層狀硅酸鹽礦物原土機械粉碎或超細粉碎至平均粒徑≤45um；2)分散處理將經深加工處理過的層狀硅酸鹽礦物粉體加入到溶有水溶性自由基聚合引發劑和交聯劑的重量濃度為5～50％的水溶性乙烯類不飽和單體溶液中進行分散處理，層狀硅酸鹽礦物的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的2～200％，水溶性自由基聚合引發劑的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的0.001～10％，交聯劑的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的0～10％；3)聚合反應將經過分散處理的上述混合物料緩慢地滴加到溶有表面活性劑或/和聚合物保護膠體的疏水性有機分散介質之中，于20～90℃條件下進行油包水型反相懸浮聚合1～6小時；疏水性有機分散介質為水溶性乙烯類不飽和單體水溶液體積的1～5倍，表面活性劑的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的0.1～20％，聚合物保護膠體的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的0.1～10％；4)后處理上述聚合反應完成后，使溫度降至室溫，加入有機溶劑脫水或進行共沸蒸餾脫水，用乙醇洗滌，過濾，聚合產物于40～110℃真空干燥，得產品。
2.根據權利要求1所述的含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料的制備方法，其特征在于層狀硅酸鹽礦物為高嶺石、滑石、蒙脫石、白云母、綠泥石、伊利石中的任意一種或任意二種以上的混合；為一種時，層狀硅酸鹽礦物的含量≥40％，任意二種以上的混合時，為任意配比，層狀硅酸鹽礦物的含量≥30％。
3.根據權利要求1所述的含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料的制備方法，其特征在于對于含有阻聚性物質的層狀硅酸鹽礦物原土還須經過酸洗，磁選，煅燒或焙燒提純處理。
4.根據權利要求1所述的含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料的制備方法，其特征在于分散處理為采用高速攪拌機進行攪拌分散或用膠體磨進行分散，或采用超聲波進行超聲分散；采用超聲分散法時，超聲波發生器的功率為20～4000W，超聲波的頻率為10千赫～300兆赫。
5.根據權利要求1所述的含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料的制備方法，其特征在于有機溶劑為甲醇或丙酮。
6.根據權利要求1所述的含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料的制備方法，其特征在于層狀硅酸鹽礦物的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的2～120％。
7.根據權利要求1所述的含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料的制備方法，其特征在于水溶性自由基聚合引發劑的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的0.01～5％。
8.根據權利要求1所述的含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料的制備方法，其特征在于交聯劑的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的0.01％～5％。
9.根據權利要求1所述的含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料的制備方法，其特征在于疏水性有機分散介質為水溶性乙烯類不飽和單體水溶液體積的2～4倍。
10.根據權利要求1所述的含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料的制備方法，其特征在于表面活性劑的添加量為水溶性乙烯類不飽和單體重量的1～10％。
全文摘要
本發明涉及一種含非金屬礦物的高吸水保水復合材料的制備方法。含層狀硅酸鹽礦物的高吸水保水復合材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)層狀硅酸鹽礦物深加工處理；2)分散處理將經深加工處理過的層狀硅酸鹽礦物粉體加入到溶有水溶性自由基聚合引發劑和交聯劑的重量濃度為5～50％的水溶性乙烯類不飽和單體溶液中進行分散處理，3)聚合反應將經過分散處理的上述混合物料緩慢地滴加到溶有表面活性劑或/和聚合物保護膠體的疏水性有機分散介質之中，于20～90℃條件下進行油包水型反相懸浮聚合1～6小時；4)后處理上述聚合反應完成后，使溫度降至室溫，加入有機溶劑脫水或進行共沸蒸餾脫水，用乙醇洗滌，過濾，聚合產物于40～110℃真空干燥，得產品。本方法具有制備成本低、產品性能好的特點。
文檔編號C08K3/00GK1844254SQ200610018619
公開日2006年10月11日 申請日期2006年3月23日 優先權日2006年3月23日
發明者范力仁, 潘亞平, 田慧卿, 沈上越 申請人:中國地質大學(武漢)