腐殖酸超強吸水劑及其製造方法
2023-05-05 20:10:01
專利名稱：腐殖酸超強吸水劑及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種吸水劑，尤其是一種以腐殖酸或其鹽類為主要原料的吸水劑，以及這種吸水劑的製造方法。
背景技術：
隨著工業、農業、建築業的發展，對吸水劑的需求也不斷增加。對吸水劑，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械強度的大小，再次還要考慮環保的因素即降解的難易程度，這是與機械強度作用相反的因素，還有一些因素也須考慮，如原料價格、反應時間、能耗、生產成本等因素，從這些因素綜合考慮形成產品的生產工藝路線。目前由美國、日本等發達國家生產的超強吸水劑的生產工藝的原料單體主要是石油化工產品如丙烯酸、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澱粉、纖維素、蛋白質等，其他的原輔料還有分散劑、乳化劑、懸浮劑、交聯劑、引發劑等。其中原料的重量百分比，單體佔50％～70％，天然高分子化合物佔40％～70％，其餘的原輔料為10％左右。由於單體為昂貴的石油原料，用量較大，接枝率不高，為40％～60％，反應時間較長，能耗較大，反應物聚塊成團，影響反應效益，生產成本較高、為30000元/噸，同時產品中含有較多雜質，增加了汙染環境的清洗工序。這些問題都極大地限制了吸水劑的推廣和應用。
發明內容
本發明的目的是提供一種腐殖酸超強吸水劑及其製造方法，用以解決現有技術原料價格高、聚合接枝率低、反應時間長、能耗大、生產成本高、產品雜質多、反應效率低等問題。
本發明的目的是這樣實現的本發明所使用的原輔料，在現有技術的原輔料以外，增加了腐殖酸或腐殖酸鹽作為聚合接枝反應的增效劑和單體，腐殖酸及其鹽類可以煤為原料製得工業產品，它比以石油為原料製得的石化產品的單體價格低；又由於腐殖酸有多種活性基團，它在一定條件下，參加聚合反應生產超強吸水劑，是比石化產品的單體(丙烯酸等)性能更好的接枝材料；它可以減少或替代石化產品的單體，從而使吸附劑的生產成本降低。
本發明提供的腐殖酸超強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引發劑0.001～10交聯劑0～2乳化劑或懸浮劑5～30在負壓下進行超聲波加熱處理而成。
其中腐殖酸及其鹽在國內外已經工業化生產，市場上都有商品銷售；天然高分子化合物選自澱粉、纖維素、蛋白質；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、強鹼水溶液、甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、汽油、烷烴、環烷烴、芳香烴、甘油脂肪酸酯等；引發劑選自硫酸鹽、過氧化物、過硫酸鹽、硝酸鈰鹽等；交聯劑選自多價金屬陽離子、酯類單體共聚物、能與羧基及活潑氫反應的雙官能團化合物、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、膨潤土等。
本發明提供的一種腐殖酸超強吸水劑的製造方法是加入單體的方法，其特徵在於包括如下步驟(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、交聯劑、引發劑、乳化劑或懸浮劑，在負壓0.1～0.7大氣壓下，用超聲波加熱至40℃～60℃，維持40分鐘；(3)加氮氣破真空，過濾；(4)將濾餅乾燥粉碎得產品。
本發明提供的另一種腐殖酸超強吸水劑的製造方法是不加入單體的方法，其特徵在於包括如下步驟(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)加氮氣破真空，加入分散劑、引發劑、乳化劑或懸浮劑，攪拌均勻；(3)在負壓0.1～0.8大氣壓下，用超聲波加熱至30℃～70℃，維持40分鐘；(4)加氮氣破真空，過濾；(5)將濾餅乾燥得產品。
與現有技術相比，本發明具有如下優點；1.本發明減少或替代昂貴的石化產品的單體，減少量可達50％，使原料價格大幅度下降；2.本發明提高聚合接枝率，可達80～95％；3.本發明的方法在反應完成後產品基本無雜質，也減少了汙染環境的清洗工序；4.本發明生產工藝是在負壓狀態下，使用超聲波加熱，可將反應時間從現有技術的10～12小時縮短為1～2小時，提高工效5倍以上，也節省了能耗，降低了生產成本。
具體實施例方式
下面用實施例對本發明作進一步的描述，但本發明並不受這些實施例的限制。本領域技術人員在本發明揭示內容的啟示下所作的任何變動均落在本發明權利要求保護的範圍內。實施例中的濃度均為重量百分比濃度。
實施例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-亞甲基雙丙烯醯胺0.5 膨潤土5生產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-亞甲基雙丙烯醯胺、膨潤土、過硫酸銨，在負壓0.1大氣壓下，用超聲波加熱至40℃，維持40分鐘；加氮氣破真空，過濾；把濾餅乾燥粉碎得黃色粉末產品。
實施例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-亞甲基雙丙烯醯胺2 膨潤土20生產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-亞甲基雙丙烯醯胺、膨潤土、過硫酸銨，在負壓0.7大氣壓下，用超聲波加熱至60℃，維持40分鐘；加氮氣破真空，過濾；把濾餅乾燥粉碎得黃色粉末產品。
實施例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玉米澱粉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 膨潤土10生產方法如下按上述原料重量配比加入羧甲基纖維素、玉米澱粉、腐殖酸磺酸鈉溶液(20％)，在負壓0.1大氣壓下，用超聲波加熱至40℃，維持30分鐘；加氮氣破真空，加入氫氧化鈉溶液(10％)、正戊烷、單甘油脂肪酸酯、硝酸鈰銨、膨潤土，攪拌均勻；在負壓0.1大氣壓下，用超聲波加熱至30℃，維持40分鐘；加氮氣破真空，過濾；把濾餅乾燥得黃色顆粒產品。
實施例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玉米澱粉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 膨潤土30生產方法如下按上述原料重量配比加入羧甲基纖維素、玉米澱粉、腐殖酸磺酸鈉溶液(40％)，在負壓0.8大氣壓下，用超聲波加熱至60℃，維持30分鐘；加氮氣破真空，加入氫氧化鈉溶液(40％)、正戊烷、單甘油脂肪酸酯、硝酸鈰銨、膨潤土，攪拌均勻；在負壓0.8大氣壓下，用超聲波加熱至70℃，維持40分鐘；加氮氣破真空，過濾；把濾餅乾燥得黃色顆粒產品。
權利要求
1.一種腐殖酸超強吸水劑，其特徵在於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引發劑0.001～10交聯劑0～2乳化劑或懸浮劑5～30；在負壓下進行超聲波加熱處理而成。
2.如權利要求1所述腐殖酸超強吸水劑，其中腐殖酸為市售產品。
3.如權利要求1所述腐殖酸超強吸水劑，其中天然高分子化合物選自澱粉、纖維素和蛋白質。
4.如權利要求1所述腐殖酸超強吸水劑，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.如權利要求1所述腐殖酸超強吸水劑，其中分散劑選自水、強鹼水溶液、甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、汽油、烷烴、環烷烴、芳香烴和甘油脂肪酸酯。
6.如權利要求1所述腐殖酸超強吸水劑，其中引發劑選自硫酸鹽、過氧化物、過硫酸鹽和硝酸鈰鹽。
7.如權利要求1所述腐殖酸超強吸水劑，其中交聯劑選自多價金屬陽離子、酯類單體共聚物、能與羧基及活潑氫反應的雙官能團化合物、烯類單體。
8.如權利要求1所述腐殖酸超強吸水劑，其中乳化劑或懸浮劑選自乳烯醇、明膠、硫酸鈣、白堊、高嶺土和膨潤土。
9.權利要求1-8之一所述腐殖酸超強吸水劑的製造方法，其特徵在於包括如下步驟(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、交聯劑、引發劑、乳化劑或懸浮劑，在負壓0.1～0.7大氣壓下，用超聲波加熱至40℃～60℃，維持40分鐘；(3)加氮氣破真空，過濾；(4)將濾餅乾燥粉碎得產品。
10.權利要求1-8之一所述腐殖酸超強吸水劑的製造方法，其特徵在於包括如下步驟(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)加氮氣破真空，加入分散劑、引發劑、乳化劑或懸浮劑，攪拌均勻；(3)在負壓0.1～0.8大氣壓下，用超聲波加熱至30℃～70℃，維持40分鐘；(4)加氮氣破真空，過濾；(5)將濾餅乾燥得產品。
全文摘要
本發明提供一種以腐殖酸或其鹽類為主要原料的超強吸水劑及其製造方法，用以解決現有技術原料價格高、聚合接枝率低、反應時間長、能耗大、生產成本高、產品雜質多、反應效率低等問題。本發明的超強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、引發劑0.001～10、交聯劑0～2、乳化劑或懸浮劑5～30，在負壓下進行超聲波加熱處理而成。本發明的吸水劑主要用於工業、農業、建築業等行業，本發明方法具有減少或替代昂貴的石化產品的單體、提高聚合接枝率、產品基本無雜質、反應時間短、能耗小、降低生產成本等優點。
文檔編號B01D15/00GK1637075SQ0314225
公開日2005年7月13日 申請日期2003年8月15日 優先權日2003年8月15日
發明者範高文 申請人:範高文