专利名称：含架状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高吸水保水复合材料的制备方法，特别是含架状硅酸盐矿物的高吸水保水材料的制备方法。
背景技术：
近年来，高吸水保水剂因其优良的吸水和保水性能而被广泛应用于农林园艺、生理卫生用品、医药、石油、化工、环保、建材和食品等众多领域。传统的合成类高吸水性树脂，如聚丙烯腈系，聚丙烯酸系、聚丙烯酰胺系和聚乙烯醇系。要么毒性较大，要么生产成本偏高，要么吸水性能不佳，要么抗盐性较差，从而限制了它们的应用。通过添加非金属矿物粉体与有机树脂复合能够提高材料的综合性能，并显著降低原料成本。从而得到了迅速的发展，为高吸水树脂的开发和应用提供了广阔的前景。
目前大部分研究人员都采用水溶液聚合法制备矿物/高分子高吸水保水复合材料，该法的特点是该法的特点是过程简单，既可间歇，也可连续生产，成本低，采用水为反应溶剂，对环境污染较少。但仍存在着反应热难散失、易爆聚，产品不稳定及产物干燥后要经过机械粉碎，耗能较大等缺点。
反相悬浮聚合法(即ISP法)是近十几年发展起来一种制备高吸水树脂的新方法。苏州大学的朱秀林、顾梅，西北工业大学的张小红和广东工业大学的崔笔江等均以丙烯酸和高岭土为主要原料，采用反相悬浮聚合法合成了聚丙烯酸钠/高岭土复合高吸水性树脂。成都理工大学的万涛、何文琼等以N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵/亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂，Span80/Tween80为复合悬浮分散剂，添加膨润土采用反相悬浮聚合法合成矿物/聚丙烯酸钠共聚丙烯酰胺高吸水保水复合材料。张英武，吴季怀等人以聚乙烯醇为聚合单体，以顺丁烯二酸酐作交联剂，添加膨润土、绢云母、高岭土，采用反相悬浮聚合法，分别制得了高吸水保水复合材料。台湾的Lee Wen-Fu等人，以丙烯酸钠为聚合单体，N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵引发剂，分别采用反相悬浮聚合法和水溶液聚合法制备了蒙脱石/聚丙烯酸钠高吸水保水复合材料。实验结果表明，在同种聚合条件下，反相悬浮聚合法制备的高吸水保水复合材料的吸水倍率高于水溶液聚合法制备的样品。
与水溶液法相比，反相悬浮聚合法具有很多优点，如反应容易控制，产物为小颗粒状，后处理方便，产品性能较佳等。目前有关反相悬浮聚合法制备矿物/高分子高吸水保水复合材料的文献不多，其添加的非金属矿物也主要为膨润土、绢云母、高岭土和蒙脱石等少数几种层状硅酸盐矿物，并且也没有涉及到对矿物的深加工或提纯等前处理，而有关添加架状硅酸盐矿物的文献和专利还未见公开报道。
本发明采用反相悬浮聚合法制备含架状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料。此聚合法弥补了水溶液聚合法的缺陷，同时也拓宽了矿物/高分子高吸水保水复合材料制备的原料来源，扩大了架状硅酸盐矿物的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造成本低、产品综合性能好的含架状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是含架状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)架状硅酸盐矿物深加工处理将架状硅酸盐矿物原土机械粉碎或超细粉碎至平均粒径≤45um；2)分散处理将经深加工处理过的架状硅酸盐矿物粉体加入到溶有水溶性自由基聚合引发剂和交联剂的重量浓度为10～50％的水溶性乙烯类不饱和单体溶液中进行分散处理；分散处理方法采用高速搅拌机进行搅拌分散或用胶体磨进行分散，或采用超声波进行超声分散；采用超声分散法时，超声波发生器的功率为20～4000W，超声波的频率为10千赫～300兆赫；架状硅酸盐矿物的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的2～200％，水溶性自由基聚合引发剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.001～10％，交联剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0～10％；3)聚合反应将分散处理后的上述混合物料缓慢地滴加到溶有表面活性剂或/和聚合物保护胶体的疏水性有机分散介质之中，于20～90℃(优选40～80℃)条件下进行油包水型反相悬浮聚合1～6小时(优选2～5小时)；疏水性有机分散介质为水溶性乙烯类不饱和单体水溶液体积的1～5倍，表面活性剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.1～20％，聚合物保护胶体的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.1～10％。4)后处理上述聚合反应完成后，待温度降至室温，加入有机溶剂脱水或进行共沸蒸馏脱水，用乙醇洗涤，过滤，聚合产物于40～110℃真空干燥，稍经机械粉碎或不经机械粉碎得颗粒状或粉状产品。(说明当采用表面活性剂和聚合物保护胶体时，表面活性剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.1～20％，聚合物保护胶体的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.1～10％。)有机溶剂为甲醇或丙酮等。
下面详细介绍本发明。
1.架状硅酸盐矿物所用的架状硅酸盐矿物，其晶体结构特征为在硅氧骨干中，每个[SiO4]四面体四个角顶全部与其相邻的四个[SiO4]四面体共用，形成类似氧化物石英中的Si-O架状结构，由于部分四面体中的Si被Al代替，出现了多余的负电荷，一般要求一些配位阳离子如K、Na、Ca、Ba等来填充。[SiO4]四面体沿三维空间作架状连接，有时在结构中可以形成巨大的空隙，它们甚至连通成孔道。凡具有上述结构特征的架状硅酸盐矿物都可用于本发明。典型的架状结构硅酸盐矿物有正长石(K[AlSiO3])、石英(SiO2)、辉沸石(Na2Ca4[Al10Si26O72]·28H2O)等。这些矿物可以单独使用，也可以任意几种矿物以任意比例混合使用。当单独使用一种矿物时，其纯度(或含量)≥40％；对于混合矿物粉体，其主要架状硅酸盐矿物的纯度≥30％。对于含有阻聚性物质(一般为还原性的物质，如Fe2+、Cu+等)的架状硅酸盐矿物还须经过酸洗，磁选，煅烧或焙烧等提纯处理。上述矿物在使用前必须经过机械粉碎至平均粒径≤45um。其添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的2～200％，优选2～120％(重量)。
2.水溶性乙烯类不饱和单体任何符合要求的水溶性乙烯类不饱和单体都可用于本发明。典型的水溶性离子型乙烯类不饱和单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸的碱金属盐、甲基丙烯酸的碱金属盐、丙烯酸的铵盐、甲基丙烯酸的铵盐；2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的碱金属盐。典型的非离子型单体是(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基丙稀酰胺、2-羟乙基(甲基)丙烯酸、N-甲基醇(甲基)丙烯酰胺。其中优选的是丙烯酸、丙烯酸的碱金属盐、丙烯酸的铵盐、丙烯酰胺。这些水溶性乙烯类不饱和单体可以单独使用，也可以混合使用，任意二种以上的混合时1、离子型单体的各具体单体之间为任意配比，2、非离子型单体的各具体单体之间为任意配比；3、离子型单体和非离子型单体混合时，离子型单体∶非离子型单体＝99∶1或1∶99(摩尔比)。
水溶性乙烯类不饱和单体在含水溶液中的重量浓度为10％至饱和浓度，优选20～50％。丙烯酸可以以部分地或全部地用碱金属或铵化合物中和的形式使用。中和度为20～100％(摩尔)。
水溶性乙烯类不饱和单体若为甲基丙烯酸或丙烯酰胺及其衍生物时，其中和度为20～100％(摩尔)。
3.水溶性自由基聚合引发剂适合此类聚合的水溶性自由基聚合引发剂为过硫酸盐，如过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵，这些水溶性引发剂可以混合使用，混合使用时，为任意配比。过硫酸盐也可以和还原性物质如亚铁离子、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠等配合成氧化还原体系使用；配合使用时各成份配比由化学反应方程式的计量关系确定。
水溶性自由基聚合引发剂相对于水溶性乙烯类不饱和单体的用量为0.001～10％(重量)，优选0.01～5％(重量)。
4.交联剂本发明中使用的交联剂每分子至少含二个可聚合的不饱和基团。典型的交联剂有多醇的二-或三-(甲基)丙烯酸酯，所说的多醇例如乙二醇、丙二醇、丙三醇聚氧乙二醇、聚氧丙二醇、聚丙三醇；典型的交联剂还有多醇不饱和酸或酸酐(例如马来酸、富马酸、马来酸酐)，富马酸或马来酸酐与多醇反应得到的不饱和多酯；双丙烯酰胺(如N，N’-亚甲基双丙烯酰胺)，由聚氧化合物和甲基丙烯酸反应得到的二-或三-(甲基)丙烯酸酯；由聚异氰酸酯(例如二异氰酸苯亚甲酯和二异氰酸亚己酯)和羟乙基(甲基)丙烯酸酯反应得到的(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、烯丙基化纤维素、邻苯二甲酸烯丙酯等)。在这些交联剂中，优选的是N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇马来酸酯。
这些交联剂使高吸水保水剂在体相中形成交联或轻度交联的三维网络以提高高吸水保水剂的凝胶强度。
相对于水溶性乙烯类不饱和单体，交联剂的用量为0～10％(重量)，优选0.01％～5％(重量)。
5.疏水性溶剂(即疏水性有机分散介质)在本发明中，任何符合要求的疏水性溶剂都可以使用，但必须满足的条件是基本上不溶于水，对聚合作用呈惰性。典型的溶剂是脂肪族烃(例如正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、异构石蜡烃、汽油等)；环烷烃(如环己烷、甲基环己烷等)；芳香烃类(如甲苯、二甲苯、苯等)。从质量和商业上可用性的观点看，其中优选环己烷。
疏水性溶剂的用量一般是水溶性乙烯类不饱和单体水溶液体积的1～5倍。优选2～4倍。
6.表面活性剂，聚合物保护胶体(即防粘结剂)在悬浮聚合中可以采用的分散剂大部分在反相悬浮聚合中也可以采用。往往在此适用的表面活性剂主要是HLB为3～9的非离子表面活性剂。典型的非离子表面活性剂大致有山梨醇酯类(Span)(例如Span-60、Span-80等)；聚氧乙烯类(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；磷酸单酯类(如十六烷基磷酸单酯、十八烷基磷酸单酯)；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、乙基纤维素及其衍生物。为提高分散效果，减少结块现象发生。上述的两种或几种表面活性剂可配合使用。在上述表面活性剂中，优选Span-60、Span-80，其用量一般为水溶性乙烯类不饱和单体的0.1～20％(重量)，优选1～10％(重量)。
另外，为保证在反应过程中生成的凝胶粒子不发生粘结现象。可加入防粘剂，又称分散助剂。防粘结剂可采用HLB为2.8以下(0.8～2.5)的非离子表面活性剂和烃类油或油脂等。非离子表面活性剂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们的混合物。
烃类油及油脂可使用液体石蜡、动植物油等。高分子表面活性剂有乙基纤维素、羟乙基纤维素等。
防粘剂可防止有机溶剂在分离水的过程中凝胶粘结、凝聚，并且也是干燥过程中的防粘结剂。在上述防粘剂中优选乙基纤维素，其用量一般聚合物保护胶体的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.1～10％。
在本发明中，采用如下方法测定和计算吸蒸馏水、自来水及生理盐水的吸液倍率称取0.5～1.0g干燥处理后的粒状或粉状产品置于500-1000ml烧杯中，加入450～900ml蒸馏水或自来水或称取0.5～1.0g干燥处理后的粒状或粉状产品置于150ml烧杯中加入100ml 0.9％NaCl溶液，静置24小时后，用100目网筛将多余的水滤去，称出凝胶质量，按下式计算吸水倍率吸液倍率＝(凝胶质量-干凝胶质量)/干凝胶质量。
本发明采用向疏水性溶剂(油相)中滴加含有矿物粉体的水溶性乙烯类不饱和单体水溶液的反相悬浮工艺，制备含非金属矿物粉体的高吸水保水复合材料。本发明具有原料来源广泛、成本低，有机分散介质可回收再利用，反应过程容易控制，所得产品综合性能好(吸水能力强，吸水速率快，保水性和抗盐性能好)，产品后处理简单的优点。
本发明制得的含非金属矿物的高吸水保水复合材料，原材料成本比聚丙烯酸树脂下降20～50％。实验测得本系列高吸水保水剂的吸液倍率的范围为吸蒸馏水的倍率为400～1800g/g，吸自来水的倍率为250～700g/g，吸0.9％生理盐水的倍率为50～190g/g。吸水速率快，在2～3min内的吸水倍率可达到其饱和吸水倍率的90％以上。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1将环己烷230ml、Span-60 1.8g加入反应器中，升温至75℃，通氮气驱除其中的氧气，开启搅拌使Span-60完全溶解，形成油相。
将氢氧化钠13.4g溶解于40g去离子水中，放置一段时间冷却或在冰水中快速冷却。另称取30g丙烯酸，在冰水浴和搅拌下将氢氧化钠溶液缓慢滴加到丙烯酸中使之中和(即中和度为80％)，使单体在水相中的重量浓度为25％，再加入过硫酸钾0.1g和机械粉碎后的正长石粉体(含量≥40％，粒径≤45um)3g，用超声波进行超声分散，混合均匀后，将混合单体水溶液缓慢滴加上述油相中，在75℃下聚合2h，待温度降至室温，加入甲醇脱水用乙醇洗涤，过滤，聚合产物于80℃真空干燥3h，稍经机械粉碎或不经机械粉碎得颗粒状或粉末状成品。
实施例2将环己烷300ml、Span-60 3g加入反应器中，升温至75℃，通氮气驱除其中的氧气，开启搅拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于浓度为10％中和度为90％的丙烯酸溶液100克中，搅拌下加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.007克、过硫酸钾0.425克，溶解，再将机械粉碎过的石英(含量≥90％，粒径≤45um)50克加入其中，超声分散20分钟。再将混合单体水溶液缓慢滴加到上述油相中，在70℃下聚合2h，再升高温度至80℃聚合1h。待温度降至室温，加入甲醇脱水用乙醇洗涤，过滤，聚合产物于120℃真空干燥2h，稍经机械粉碎或不经机械粉碎得颗粒状或粉末状成品。
实施例3将环己烷300ml、Span-60 4.5g加入反应器中，升温至75℃，通氮气驱除其中的氧气，开启搅拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于浓度为10％中和度为90％的丙烯酸溶液100克中，搅拌下加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.007克、过硫酸钾0.425克，溶解，再将机械粉碎过的石英和正长石混合粉体(重量比1∶99，其中正长石含量≥30％，混合矿物粉体的粒径≤45um)50克加入其中，超声分散20分钟。再将混合单体水溶液缓慢滴加到上述油相中，在70℃下聚合2h，再升高温度至80℃聚合1h。待温度降至室温，加入甲醇脱水用乙醇洗涤，过滤，聚合产物于100℃真空干燥4h，稍经机械粉碎或不经机械粉碎得颗粒状或粉末状成品。
实施例4将环己烷300ml、Span-60 3g加入反应器中，升温至75℃，通氮气驱除其中的氧气，开启搅拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于浓度为30％中和度为70％的丙烯酸溶液100克中，搅拌下加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.007克、过硫酸钾0.425克，溶解，再将机械粉碎过的辉沸石(含量≥90％，粒径≤45um)50克加入其中，超声分散20分钟。再将混合单体水溶液缓慢滴加到上述油相中，在70℃下聚合2h，再升高温度至80℃聚合1h。待温度降至室温，加入甲醇脱水用乙醇洗涤，过滤，聚合产物于150℃真空干燥1h，稍经机械粉碎或不经机械粉碎得颗粒状或粉末状成品。
实施例5采用与实施例4相同的操作和步骤制备粉状或粒状产物，只是将1.8g span-60和0.9gtween-40用作表面活性剂。
实施例6采用与实施例4相同的操作和步骤制备粉状或粒状产物，只是将1.8g span-60用作表面活性剂，2g乙基纤维素作防粘剂。
实施例7采用与实施例4相同的操作和步骤制备粉状或粒状产物，只是将1.8g十六烷基磷酸单酯用作表面活性剂。
实施例8采用与实施例4相同的操作和步骤制备粉状或粒状产物，只是将1.2g聚乙烯醇用作表面活性剂，0.03g十二烷基磺酸钠用作分散助剂。
实施例9将甲苯300ml、Span-60 0.7g加入反应器中，升温至75℃，通氮气驱除其中的氧气，开启搅拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于浓度为50％中和度为60％的丙烯酸溶液100克中，搅拌下加入丙烯酰胺20克，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.007克、过硫酸铵0.425克，溶解，再将超细粉碎过的正长石(含量≥90％，粒径≤45um)96克加入其中，超声分散20分钟。在保持恒速搅拌的情况下，将混合单体水溶液缓慢滴加到装有上述油相的容器中，于70℃下聚合5h。待温度降至室温，加入甲醇脱水沉淀，用乙醇洗涤，过滤，聚合产物于80℃真空干燥3h，稍经机械粉碎或不经机械粉碎得颗粒状或粉末状成品。
实施例10将环己烷500ml、Span-60 3.6g加入反应器中，升温至75℃，通氮气驱除其中的氧气，搅拌使Span-60完全溶解，形成油相。
将浓度为30％中和度为40％的丙烯酸溶液280克中，搅拌下加入丙烯酰胺40克，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.05克、过硫酸铵0.225克，亚硫酸氢钠0.200克，溶解，再将经酸洗提纯处理过的正长石(含量≥60％，粒径≤45um)50克加入其中，超声分散20分钟。在保持恒速搅拌的情况下，将混合单体水溶液缓慢滴加到装有上述油相的容器中，于40℃下聚合4h。待温度降至室温，加入甲醇脱水并用乙醇洗涤，过滤，生成的凝胶于140℃干燥2小时，然后稍经机械粉碎颗粒状或粉末状产品。
实施例11将环己烷600ml、Span-60 5.4g加入反应器中，升温至75℃，通氮气驱除其中的氧气，搅拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于浓度为15％丙烯酰胺溶液300克中，搅拌下加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.050克、过硫酸钠0.115和过硫酸铵0.110克，溶解，再将经磁选提纯处理过的辉沸石(含量≥60％，粒径≤45um)10克加入其中，超声分散10分钟。在保持恒速搅拌的情况下，将混合单体水溶液缓慢滴加到装有上述油相的容器中，于75℃下聚合3h。待温度降至室温，加入甲醇脱水并用乙醇洗涤，过滤，生成的凝胶于真空条件下50℃干燥5小时，稍经机械粉碎或不经机械粉碎得颗粒状或粉末状成品。
实施例12将环己烷400ml、Span-60 1.8g加入反应器中，升温至75℃，通氮气驱除其中的氧气，搅拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于浓度为25％中和度为90％的丙烯酸溶液200克中加入丙烯酰胺20克，溶解，搅拌下加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.031克、过硫酸钠0.115和过硫酸铵0.110克，溶解，再将经焙烧处理过的辉沸石(含量≥60％，粒径≤45um)10克加入其中，超声分散10分钟。在保持恒速搅拌的情况下，将混合单体水溶液缓慢滴加到装有上述油相的容器中，于75℃下聚合3h。待温度降至室温，加入甲醇脱水并用乙醇洗涤，过滤，生成的凝胶于150℃干燥1小时，稍经机械粉碎或不经机械粉碎直接得颗粒状或粉末状成品。
实施例13将环己烷500ml、Span-60 2g加入反应器中，升温至75℃，通氮气驱除其中的氧气，搅拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于浓度为5％中和度为90％的丙烯酸溶液200克中加入丙烯酰胺40克，溶解，搅拌下加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.027、过硫酸钠0.115和过硫酸铵0.110克，溶解，再将高温煅烧过的正长石(含量≥60％，粒径≤45um)40克加入其中，高速搅拌分散30分钟。在保持恒速搅拌的情况下，将混合单体水溶液缓慢滴加到装有上述油相的容器中，于70℃下聚合6h。待温度降至室温，加入甲醇脱水并用乙醇洗涤，过滤，生成的凝胶于105℃干燥4小时，稍经机械粉碎或不经机械粉碎直接得颗粒状或粉末状成品。
实施例14将环己烷480ml、Span-60 1.8g加入反应器中，升温至75℃，通氮气驱除其中的氧气，搅拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于浓度为40％中和度为90％的甲基丙烯酸溶液200克中加入丙烯酰胺40克，溶解，搅拌下加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.024克、过硫酸钠0.115和过硫酸铵0.110克，溶解，再将机械粉碎过的正长石(含量≥90％，粒径≤45um)10克加入其中，胶体磨分散。在保持恒速搅拌的情况下，将混合单体水溶液缓慢滴加到装有上述油相的容器中，于75℃下聚合3h。待温度降至室温，加入甲醇脱水并用乙醇洗涤，过滤，生成的凝胶于140℃干燥1小时，稍经机械粉碎或不经机械粉碎直接得颗粒状或粉末状成品。
实施例15将环己烷960ml、Span-60 1.8g加入反应器中，升温至75℃，通氮气驱除其中的氧气，搅拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于浓度为40％中和度为90％的甲基丙烯酸溶液200克中加入丙烯酰胺40克，溶解，搅拌下加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.030克、过硫酸钠0.110和过硫酸铵0.115克，溶解，再将机械粉碎过的石英(含量≥60％，粒径≤45um)2.4克加入其中，高速搅拌分散10分钟。在保持恒速搅拌的情况下，将混合单体水溶液缓慢滴加到装有上述油相的容器中，于75℃下聚合4h。待温度降至室温，加入甲醇脱水并用乙醇洗涤，过滤，生成的凝胶于140℃干燥1小时，稍经机械粉碎或不经机械粉碎直接得颗粒状或粉末状成品。
实施例16将环己烷1000ml、Span-60 3.2g加入反应器中，升温至75℃，通氮气驱除其中的氧气，搅拌使Span-60完全溶解，形成油相。
于浓度为10％中和度为90％的丙烯酸溶液400克中加入丙烯酰胺40克，溶解，搅拌下加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.028克、过硫酸钠0.120和过硫酸铵0.114克，溶解，再将机械粉碎过的辉沸石(含量≥60％，粒径≤45um)240克加入其中，胶体磨分散。在保持恒速搅拌的情况下，将混合单体水溶液缓慢滴加到装有上述油相的容器中，于75℃下聚合3h。待温度降至室温，加入甲醇脱水并用乙醇洗涤，过滤，生成的凝胶于140℃干燥1小时，稍经机械粉碎或不经机械粉碎直接得颗粒状或粉末状成品。
权利要求
1.含架状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)架状硅酸盐矿物深加工处理将架状硅酸盐矿物原土机械粉碎或超细粉碎至平均粒径≤45um；2)分散处理将经深加工处理过的架状硅酸盐矿物粉体加入到溶有水溶性自由基聚合引发剂和交联剂的重量浓度为10～50％的水溶性乙烯类不饱和单体溶液中进行分散处理，架状硅酸盐矿物的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的2～200％，水溶性自由基聚合引发剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.001～10％，交联剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0～10％；3)聚合反应经过分散处理的上述混合物料缓慢地滴加到溶有表面活性剂或/和聚合物保护胶体的疏水性有机分散介质之中，于20～90℃条件下进行油包水型反相悬浮聚合1～6小时；疏水性有机分散介质为水溶性乙烯类不饱和单体水溶液体积的1～5倍，表面活性剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.1～20％，聚合物保护胶体的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.1～10％；4)后处理上述聚合反应完成后，使温度降至室温，加入有机溶剂脱水或进行共沸蒸馏脱水，用乙醇洗涤，过滤，聚合产物于40～110℃真空干燥，得产品。
2.根据权利要求1所述的含架状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法，其特征在于架状硅酸盐矿物为正长石、石英、辉沸石中的任意一种或任意二种以上的混合；为一种时，架状硅酸盐矿物的纯度≥40％，任意二种以上的混合时，为任意配比，架状硅酸盐矿物的纯度≥30％。
3.根据权利要求1所述的含层状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法，其特征在于对于含有阻聚性物质的架状硅酸盐矿物原土还须经过酸洗，磁选，煅烧或焙烧提纯处理。
4.根据权利要求1所述的含架状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法，其特征在于分散处理为采用高速搅拌机进行搅拌分散或用胶体磨进行分散，或采用超声波进行超声分散；采用超声分散法时，超声波发生器的功率为20～4000W，超声波的频率为10千赫～300兆赫。
5.根据权利要求1所述的含架状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法，其特征在于有机溶剂为甲醇或丙酮。
6.根据权利要求1所述的含架状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法，其特征在于含架状硅酸盐矿物的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的2～120％。
7.根据权利要求1所述的含架状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法，其特征在于水溶性自由基聚合引发剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.01～5％。
8.根据权利要求1所述的含架状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法，其特征在于交联剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的0.01％～5％。
9.根据权利要求1所述的含架状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法，其特征在于疏水性有机分散介质为水溶性乙烯类不饱和单体水溶液体积的2～4倍。
10.根据权利要求1所述的含架状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法，其特征在于表面活性剂的添加量为水溶性乙烯类不饱和单体重量的1～10％。
全文摘要
本发明涉及一种高吸水保水复合材料的制备方法。含架状硅酸盐矿物的高吸水保水复合材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)架状硅酸盐矿物深加工处理；2)分散处理将经深加工处理过的架状硅酸盐矿物粉体加入到溶有水溶性自由基聚合引发剂和交联剂的重量浓度为10～50％的水溶性乙烯类不饱和单体溶液中进行分散处理；3)聚合反应经过分散处理的上述混合物料缓慢地滴加到溶有表面活性剂或/和聚合物保护胶体的疏水性有机分散介质之中，于20～90℃条件下进行油包水型反相悬浮聚合1～6小时；4)后处理上述聚合反应完成后，使温度降至室温，加入有机溶剂脱水或进行共沸蒸馏脱水，用乙醇洗涤，过滤，聚合产物于40～110℃真空干燥，得产品。本发明具有制造成本低、产品综合性能好的特点。
文档编号C08F2/32GK1844255SQ200610018620
公开日2006年10月11日 申请日期2006年3月23日 优先权日2006年3月23日
发明者范力仁, 潘亚平, 唐祥虎, 沈上越 申请人:中国地质大学(武汉)