高透气性吸水丙烯酸酯泡沫材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高透气性吸水丙烯酸酯泡沫材料及其制备方法和应用，制得的高透气性吸水丙烯酸酯泡沫材料具有较强的韧性，并且透气性好；所得泡沫材料的泡孔尺寸微小，其平均吸去离子水率、平均吸盐水率、平均吸人造尿率、平均吸人造血率均大于15g/g，半小时的保水率都在80%以上，适合于分散和储存含水流体；同时，本发明专利技术通过加入纳米碳酸钙显著降低了生产成本，适用于大规模生产；本发明专利技术的块状柔软吸水材料很适合应用于卫生用品领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于吸水材料领域，具体涉及一种高透气性吸水丙烯酸酯泡沫材料及其制备方法和应用。
技术介绍
现在的卫生用品，里面的吸水材料主要是具有颗粒状的合成树脂，吸水、吸尿或吸血以后会形成凝胶，容易成团，导致较难固定在一个位置，实际使用过程中令人很不舒服。因此开发块状的柔软吸水材料有着重要的意义。通常的血液是由血细胞、血浆等组成的。血细胞的直径为8μm左右，而丙烯酸分子的直径远小于血细胞的直径。因此血细胞不易被凝胶状的高吸水性树脂所吸收，只能停留在高吸水性树脂的表面，吸收的只是血液中的血浆等成分。所以开发多孔型聚合物，以扩大比表面积，提高渗透性，加快液体的吸收速度与吸收率等方面具有重要的技术经济效益和社会效益。对于采用丙烯酸酯类单体制备的泡沫材料，现有技术中为改善制品的加工性能以尺寸稳定性等多添加较昂贵的填充料或助剂，这一方面造成了生产成本过高，不适宜大规模生产；另一方面，现有技术中制备的丙烯酸酯泡沫材料多数透气性能较差，不适宜应用在卫生用品领域，这较大程度上地限制了丙烯酸酯泡沫材料的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种高透气性吸水丙烯酸酯泡沫材料的制备方法；本专利技术制备的丙烯酸酯泡沫材料具有较高的吸水率和较佳的保水性能，同时透气性能优异，并且生产成本低，大大拓宽了丙烯酸酯泡沫材料的应用范围。本专利技术的另一个目的是提供由本专利技术制备方法制备得到的高透气性吸水丙烯酸酯泡沫材料。本专利技术的另一个目的是提供所述高透气性吸水丙烯酸酯泡沫材料在卫生用品中的应用。本专利技术的上述目的通过如下技术方案予以实现：高透气性吸水丙烯酸酯泡沫材料的制备方法，包括如下步骤：S1. 配制油相体系：按重量百分数计称取25%～95%单官能丙烯酸酯类单体、2%～60%交联剂、1%～10%的纳米碳酸钙、1%～15%乳化剂搅拌混匀；S2. 配制水相体系：配制质量分数为0.01～3%的电解质水溶液；S3. 在60～80℃下将水相体系分2～4次加入油相体系中，搅拌均匀，最终水相与油相的体积比为10～100：1；S4. 向步骤S3的混合体系中加入水溶性引发剂进行乳液聚合反应；S5. 将步骤S4所得聚合产物置于80～100℃下恒温固化、洗涤、脱水干燥即得产品；所述单官能丙烯酸酯类单体为单官能丙烯酸烷基酯和单官能甲基丙烯酸烷基酯的混合物，其中，所述单官能丙烯酸烷基酯与单官能甲基丙烯酸烷基酯的质量比为7：1～11：1；所述交联剂为多官能丙烯酸烷基酯或多官能甲基丙烯酸烷基酯中的一种或多种。本专利技术人在实验中发现，改变单官能丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯的质量比可显著改善丙烯酸酯泡沫材料的吸水性和泡沫材料的泡孔尺寸，进一步提高丙烯酸酯泡沫材料的吸收率并拓宽其应用领域；优选地，所述单官能丙烯酸烷基酯与单官能甲基丙烯酸烷基酯的质量比为9：1。本专利技术人在实验中还发现，对于本申请所述的配方中，电解质水溶液中溶质的质量分数在低于现有技术常用的浓度下，依然能够使泡孔尺寸更加均匀、一致；并且即使电解质的浓度低至0.01%，与不添加电解质相比，依然具有显著的改善吸水性能的效果，并且材料的柔韧性更好，不易裂开。因此，优选地，所述电解质水溶液的质量分数为0.01%～1%。进一步优选地，所述电解质水溶液的质量分数为0.02%～0.1%。本专利技术通过向反应单体中加入纳米碳酸钙制备油相体系，然后再进行合成实验，所述纳米碳酸钙能取代部分价格昂贵的填充料及助剂，减少树脂的用量，不但使合成丙烯酸酯泡沫材料的成本降低，还使合成出来的丙烯酸酯泡沫材料具有更好的透气性。优选地，步骤S1所述油相体系的组成为：按重量百分数计称取45%～75%单官能丙烯酸酯类单体、15%～40%交联剂、2%～8%的纳米碳酸钙、5%～15%乳化剂。本专利技术所述电解质为本领域常规可溶性电解质，目的是提高体系的盐离子浓度降低油溶性的单体、共聚单体在水相中的溶解度，优选地，所述电解质为金属离子化合物中的一种或多种。优选地，所述金属离子化合物的阳离子为钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、铝离子、锌离子或铁离子，阴离子为氯离子、硝酸根离子、硼酸根离子、磷酸根离子或碳酸根离子；上述阳离子和阴离子组合的离子化合物不溶于水或微溶于水的除外。优选地，所述金属离子化合物为氯化钙、硝酸钙、氯化铝、硝酸铝、氯化镁、硝酸镁、磷酸钾、磷酸钠、硼酸钾、硼酸钠、碳酸钾或碳酸钠。上述电解质包含强碱弱酸盐或强酸软碱盐，这些盐具有一定的pH值缓冲性能，更有利于乳液聚合的顺利进行。此外，本领域技术人员可根据常识排除多种金属离子化合物组合使用产生沉淀的情况。优选地，所述金属离子化合物为氯化钙、硝酸钙或氯化铝。优选地，所述单官能丙烯酸烷基酯为丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十八烷基酯或丙烯酸月桂酯，所述单官能甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十八烷基酯或甲基丙烯酸月桂酯。进一步优选地，所述单官能丙烯酸酯类单体为丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸异辛酯的混合物。所述多官能丙烯酸烷基酯为二丙烯酸己二醇酯、三乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯或三丙二醇二丙烯酸酯，所述多官能甲基丙烯酸烷基酯为二甲基丙烯酸乙二醇酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二甲基丙烯酸酯或三丙二醇二甲基丙烯酸酯。本专利技术加入乳化剂的作用是与单体形成乳液，为乳液聚合提供条件，由于本专利技术所使用的单体基本不溶于水，因而使用疏水性的乳化剂更有利于分散本专利技术单体并减小其在水中的溶解度；优选地，所述乳化剂包括支链C16～C24脂肪酸、直链不饱和C16～C22脂肪酸或直链饱和C12～C14脂肪酸的脱水山梨糖醇单酯。进一步优选地，所述乳化剂为吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80或双甘油单异硬脂酸酯。本专利技术使用的引发剂的用量可依据本领域常规乳液聚合选择，通常为单体重量的0.1%～20%。所述引发剂的种类也可依据本领域聚合单体的种类选择，如过硫酸盐引发剂，优选地，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾。本专利技术在确定水相与油相最终比率的以后，水相分2～4次加入油相中，在乳液变粘稠前再加入下一次的水相，目的是采用多阶段添加的方式可以在相同的混合驻留时间下，制得高水相和油相重量比率的乳液，同时还可以使得产品的泡孔尺寸均匀、一致。优选地，将水相分为2/3和1/3两部分，首先将油相与2/3水相混合均匀，在乳液变粘稠前再加入余下的1/3水相混合均匀。步骤S5所述固化为将反应后的聚合产物乳液倒入模具中放入恒温烘箱中固化，控制在80～100℃条件下恒温固化的目的是在让丙烯酸酯快速固化的同时保证水不沸腾，避免在材料表面产生大小不一的气孔。步骤S5所述洗涤目的在于除去残余的初始水相等杂质，所述脱水干燥也在恒温烘箱或真空干燥箱内进行，脱水干燥温度为80～100℃。根据上述制备方法所获得的高透气性吸水丙烯酸酯泡沫材料。本专利技术通过特定的配方，采用特定制备方法制得的高本文档来自技高网...

【技术保护点】
高透气性吸水丙烯酸酯泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1. 配制油相体系：按重量百分数计称取25%～95%单官能丙烯酸酯类单体、2%～60%交联剂、1%～10%的纳米碳酸钙、1%～15%乳化剂搅拌混匀；S2. 配制水相体系：配制质量分数为0.01～3%的电解质水溶液；S3. 在60～80℃下将水相体系分2～4次加入油相体系中，搅拌均匀，最终水相与油相的体积比为10～100：1；S4. 向步骤S3的混合体系中加入水溶性引发剂进行乳液聚合反应；S5. 将步骤S4所得聚合产物置于80～100℃下恒温固化、洗涤、脱水干燥即得产品；    所述单官能丙烯酸酯类单体为单官能丙烯酸烷基酯和单官能甲基丙烯酸烷基酯的混合物；其中，所述单官能丙烯酸烷基酯与单官能甲基丙烯酸烷基酯的质量比为7：1～11：1；    所述交联剂为多官能丙烯酸烷基酯或多官能甲基丙烯酸烷基酯中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.高透气性吸水丙烯酸酯泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1. 配制油相体系：按重量百分数计称取25%～95%单官能丙烯酸酯类单体、2%～60%交联剂、1%～10%的纳米碳酸钙、1%～15%乳化剂搅拌混匀；
S2. 配制水相体系：配制质量分数为0.01～3%的电解质水溶液；
S3. 在60～80℃下将水相体系分2～4次加入油相体系中，搅拌均匀，最终水相与油相的体积比为10～100：1；
S4. 向步骤S3的混合体系中加入水溶性引发剂进行乳液聚合反应；
S5. 将步骤S4所得聚合产物置于80～100℃下恒温固化、洗涤、脱水干燥即得产品；
    所述单官能丙烯酸酯类单体为单官能丙烯酸烷基酯和单官能甲基丙烯酸烷基酯的混合物；其中，所述单官能丙烯酸烷基酯与单官能甲基丙烯酸烷基酯的质量比为7：1～11：1；
    所述交联剂为多官能丙烯酸烷基酯或多官能甲基丙烯酸烷基酯中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述单官能丙烯酸烷基酯与单官能甲基丙烯酸烷基酯的质量比为9：1。
3. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述电解质水溶液的质量分数为0.01%～1%。
4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述电解质水溶液的质量分数为0.02%～0.1%。
5.  根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S1所述油相...

【专利技术属性】
技术研发人员：林艳芬，
申请(专利权)人：佛山市联塑万嘉新卫材有限公司，广东联塑科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44