接枝膨润土高吸水材料及其制造方法 本发明涉及的是功能高分子材料及其制造方法，更详细地讲是用于农林园艺、土壤改良、油田堵水、环境保护及日常生活等方面的吸水、保水、储水的接枝膨润土高吸水材料及其用于生产该产品的制造方法。
众所周知，全球性的缺水、干旱、荒漠化正严重威胁着人类的生存环境，特别是干旱、山丘地区的农林业及城市绿化能有效地保存水土，保持天然雨水及人工灌溉水资源，使土地得到改良，生态环境得以改善。目前，国内外推广应用的高吸水材料主要有两种：一种是半合成树脂，是用天然高分子原料与合成单体接枝共聚，其中天然高分子原料是指淀粉、纤维素、壳聚糖等，而合成单体是丙烯腈、丙烯酸及其酯类等一元单体，经接枝共聚得到天然高分子系列产品，比如：淀粉与丙烯腈接枝共聚物的皂化产物，这种半合成树脂生产成本较高，工艺较复杂，还对环境有不同程度的污染；另一种是合成树脂，是完全用合成单体经交联及聚合而得，它是从石油工业原料中制得的合成高分子系列，如：交联聚丙烯酸钠，这种合成树脂生产成本较高、使用寿命较长，但不易降解，主原料价高，制造上述产品的接枝交联方法主要有①由自身引起的交联②交联剂引起的交联③由辐射、加热、干燥等引起的交联④导入疏水基或结晶结构产生的交联作用；与本发明相比，已有的专利申请号为89101086.6高吸水材料合成的方法是以膨润土和丙烯酰胺为原料，采用氧化还原引发体系合成的方法，它是以膨润土为主要原料采用丙烯酰胺单体体系进行接枝共聚，使用氢氧化钠(NaOH)、过硫酸氨((NH4)2S2O8)、过硫酸钾(K2S2O8)作氧化剂，硫代硫酸钠(Na2S2O3)、亚硫酸钠(Na2SO3作还原剂，在一定的条件下进行氧化还原引发聚合制成。这种方法制成的膨润土高吸水材料，分子结构单一及性能的可控性较差，其吸水性、耐盐水及耐压性不可调控。因此满足不了人们对高吸水材料使用的不同需求。
本发明地目的在于提供一种能消除上述缺点，具有工艺简单，产品稳定、吸水性强，可反复使用，无环境污染，成本较低、分子结构和性能可调的接枝膨润土高吸水材料及其用于生产该产品的制造方法。尤其采用合理的分子结构设计，以接枝共聚反应为主，用二元单体或多元单体体系进行接枝，易于控制分子结构与性能、使其成为获得吸水性、耐盐水、耐压性可控的产品，实现了工业化生产。
本发明的接枝膨润土高吸水材料是膨润土等天然高分子材料与乙烯基类单体A和B，用过硫酸盐类与还原剂组成的引发体系及交联剂，经接枝共聚反应制成板状、粒状或粉状，其中膨润土与乙烯基类单体(A+B)用量的重量比为1∶0.5或0.5～5∶1，也可是1∶0.5、1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5、1∶3、1∶3.5、1∶4、1∶5等，选用经过精加工的优质膨润土作为接枝骨架，选用过硫酸盐类最好选用过硫酸铵((NH4)2S2O8)或过硫酸钠(Na2S2O8)与亚氢酸氢钠(NaHSO3)组成氧化还原引发体系，其用量占单体用量的0.1～3.0％，交联剂最好选用N N’-亚甲基双丙烯酰胺等，其用量占单体用量的0.01～2.00％，NaOH与单体用量的重量比为1∶1～5。所述乙烯基类单体A和B是两种不同的单体，最好选用丙烯酰胺和丙烯酸两种单体经共聚反应接枝到膨润土骨架上，得到膨润土与双单体的接枝共聚物，分子结构与性能稳定，吸水性、耐盐水、耐压性可控的产品，丙烯酰胺和丙烯酸单体用量的重量比为1∶9～9∶1。
本发明的接枝膨润土高吸水材料的制造方法，是采用膨润土与丙烯酰胺和丙烯酸双单体在氧化还原引发体系及交联剂作用下的接枝共聚反应工艺，它是将配比组份的膨润土置入反应器中，与水搅拌成浆状，其中水最好是无离子水或蒸馏水，反应器是用聚四氯乙烯材料或带有聚四氟乙烯涂层制成。依次加入丙烯酰胺水溶液，丙烯酸及N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，混料时间为1--10分钟后加入过硫酸盐类引发体系，过硫酸盐类最好选用NaHSO3及(NH4)2S2O8)或K2S2O8，搅拌温度控制在20-45℃上，最好控制在20～30℃上搅拌，再加入NaOH，混合时间5-20分钟后停止搅拌，提高反应温度控制在50～85℃上，反应时间约为30-180分钟，得到凝胶状有弹性的膨润土接枝丙烯酰胺和丙烯酸共聚物，可进一步深加工，经切片、烘干、粉碎制成块状、粉状或颗粒状产品。附图说明：图1：接枝膨润土高吸水材料生产工艺流程图
根据接枝膨润土高吸水材料生产工艺流程，详细说明本发明的制造过程：将所需量配比的膨润土置入已盛水的反应器中与水充分搅拌，配成良好的水分散浆状液，加入单体A如丙烯酰胺水溶液和单体B如丙烯酸，膨润土与单体A+B重量比为1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5、1∶3、1∶4、1∶5；丙烯酰胺与丙烯酸的重量比在9∶1-1∶9范围，加入用量占单体重量0.01-2.00％的N，N′-亚甲基双丙烯酰胺作充分搅拌1～10分钟后，加入NaHSO3及(NH4)2S2O8)或K2S2O8，其用量各占单体重量0.1～3.0％，控制温度在20-45℃下，加入NaOH水溶液，不断搅拌5-20分钟后停止搅拌，提高温度控制在50-85℃，接枝共聚反应30分-3小时，自动降温至室温后，得到接枝共聚凝胶物，也可经切片后，在80-100℃烘箱中干燥至含水量(3.00％，冷却后，粉碎、过筛制得所需形状的高吸水性材料。在加工中可根据农林、园艺、工业、日用等方面的不同用户要求，调节反应物料的配比，得到吸水倍数及性能不同的各种型号高吸水性能材料，它不仅可吸水而且可吸收肥料等液体，吸液倍数可随用途调节配比实现控制，通常可控制在几十克/克、几百克/克、上千克/克，即按下式计算
吸液倍数=(吸液后重量-吸液前重量)/吸液前重量
实例1：物料配比为：膨润土150克
蒸馏水300毫升
单体A丙烯酸70克
单体B丙烯酰胺80克
过硫酸铵0.4克溶于30毫升水中
亚硫酸氢钠0.3克溶于30毫升水中
NN′-亚甲基双丙烯酰胺0.15克溶于60毫升水中
NaOH60克溶于200毫升水中。实例2：物料配比：膨润土150克
无离子水 500ML
单体A丙烯酸 70mL
单体B丙烯腈 100mL
过硫酸钾0.5克溶于40ml水中
亚硫酸氢钠0.4克溶于35ml水中
氢氧化钠100克溶于250ml水中
甘油5ml
将实例1、实例2的物料按配比备好，按照工艺流程先将膨润土置入反应器中加水搅拌成浆状，依次加入单体A和B及反应介质，搅拌5分钟后加入引发体，控制温度在20～45℃范围内搅拌加入NaOH后再搅拌3～20分钟，停止搅拌，将温度控制在50～85℃，反应时间为30～180分钟即得到膨润土接枝双单体共聚物，经切片、干燥、粉碎制成所需高吸水性材料，吸水倍数分别可达480g/1g产品、550g/1g的产品。
本发明的接枝膨润土高吸水材料及其制造方法，解决了长期以来高吸水性材料生产工艺复杂、产品稳定性差、使用寿命短、成本较高、耐盐、抗压性差等问题，尤其采用膨润土与双单体体系进行按枝共聚反应，所制成的产品分子结构与性能稳定便于控制，使其成为获得吸水性、耐盐水、耐压性可控的产品，广泛地应用于农林业大面积土地耕作使用。该生产工艺简单、设备投资少、主原料及引发剂价格低，可反复使用，无环境污染，易实现工业化生产，本产品不仅吸水性好，而且还可通过调整配比来吸收肥料等液体，根据不同的配比，其吸液倍数可控制在几十克/克、几百克/克、上千克/克，特别适用于工业、农林、环保、石油、城建、日常生活等领域。是理想的用于吸液、储液，改善生态环境、改良土壤、易于被用户接受使用的天然高吸水材料。