吸水性树脂及其制造方法技术

本发明专利技术一种吸水性树脂及其制造方法，其包括如下步骤：获得含有不饱和丙烯酸系单体和交联剂水溶液；将发泡剂溶液与弱酸和/或弱酸盐溶液混合后，制备发泡剂颗粒分散液，所述发泡剂溶液为含有伯氨、仲氨、叔氨或季铵盐基团的化合物溶液，所述弱酸和/或弱酸盐溶液为弱酸溶液、弱酸盐溶液或弱酸/弱酸盐混合溶液中的一种，所述发泡剂组分与弱酸/弱酸盐组分质量比为10:1～1:5000，所述发泡剂颗粒分散液中，发泡剂颗粒的数均粒径为0.1～900微米。其有益效果在于：提供一种不影响吸水性树脂的吸液特性，可以高效地生产具有高速吸液速率的吸水性树脂的方法，并获得一种具有高速吸液速率的吸水性树脂及其组合物。

Water absorbent resin and its manufacturing method

The invention relates to a water absorbent resin and its manufacturing method, which comprises the following steps: containing unsaturated acrylic monomer and crosslinking agent in aqueous solution; the foaming agent solution and weak acid and / or mixed salt solution, preparation of foaming agent particle dispersion, compound solution the foaming agent solution containing amine Zhong An, tert ammonia or quaternary ammonium salt group, the weak acid and / or salt solution as the solution of weak acid and weak acid or weak acid / salt solution of a weak acid salt in mixed solution, the foaming agent component and weak acid / salt component mass ratio of 10:1 to 1: 5000, the foaming agent particle dispersion, foaming agent particle number average particle diameter of 0.1 to 900 microns. The utility model has the beneficial effect of providing a method which does not affect the absorbent property of the absorbent resin, and can efficiently produce the absorbent resin with high speed of liquid absorption, and obtains an absorbent resin and its composition with high speed of liquid absorption.

【技术实现步骤摘要】
吸水性树脂及其制造方法
本专利技术涉及一种吸水性树脂及其制造方法。具体适用于吸收性物品，例如：纸尿布(一次性尿布)、卫生巾、失禁垫、床垫、宠物垫、创伤护理材料、建筑材料、土壤保水材料等制品中，且具有快速吸液性能的吸水性树脂及其制造方法。
技术介绍
高吸水性聚合物(Superabsorbentpolymer，SAP)又称高吸水树脂，是一种含有强亲水性基团，不溶于水，但可以吸收自重数十、数百甚至上千倍水的交联聚合物。高吸水树脂现广泛应用于纸尿裤、生理卫生棉、成人失禁用品等卫生用品和土壤保湿剂等多种领域。现今阶段，吸水树脂已知有聚丙烯酸部分中和后的交联体、淀粉—丙烯酸接枝聚合物的水解物、乙酸乙烯酯—丙烯酸酯共聚物的皂化物、丙烯腈共聚物的交联体、丙烯酰胺共聚物的交联体及阳离子型单体的交联体等。近年来，纸尿裤结构向着更薄的方向发展，其需要减少产品中纤维含量，同时提高吸收剂含量，更薄的结构不仅改善穿着的舒适性，而且可以降低包装、储存和运输成本。更薄的纸尿裤结构对吸收剂的性能提出了很大的要求，其中，重要的是吸水树脂传导和分布液体的能力、保液能力、压力下的吸收容量，特别地，吸水树脂的吸收速率(单位质量吸水剂在单位时间内的液体吸收量)成为评估具有高含量吸水树脂的纸尿裤能否在其第一次与液体接触时的快速吸收液体重要标准。然而，吸水树脂的多种性能之间存在相互制衡，如果大幅提升其吸液速率，必然导致传导和分布液体的能力、保液能力或压力下的吸收容量的劣化，这成为具有快速吸液速率吸水树脂的发展瓶颈。现有提高吸水树脂的吸收速率的技术主要包括四种：(1)通过物理或化学发泡方法制备得到多孔结构吸水树脂(例如EP0295438B、WO1994022502A、EP0644207B、EP0538983B、US20050137546A、CN102225981A、US20120258851A、CN103857714A、CN1668343A、CN1296981A、CN101050244A、CN101143913A、CN101423588A、CN104448155A、CN102311557A、CN104448102A、CN103214616A、CN103476811A、CN103857714A、CN105377921A、CN102317329A、CN102010560A)；(2)采用微粉造粒制备附聚颗粒型吸水树脂(例如EP0591168A)；(3)在吸水树脂中添加通液性提高剂(如特殊的交联剂)提升吸水树脂的通液性，进一步提高其吸液速率(例如WO2001089591A)；(4)添加表面处理剂(如粘土、无机材料等)来增加吸水树脂的吸液速率(例如US20050239942A、WO2005120221A)。其中，研究较多且较为有效的方法为发泡聚合策略。在发泡聚合中，已知的有使用碳酸盐、有机溶剂、惰性气体、热分解型偶氮化合物、不溶性无机粉末、其他热分解型发泡剂等技术，还有在聚合后进行发泡和交联的技术。专利CN103857714A公开了在添加引发剂前，将粒度10～900微米的碳酸钠颗粒发泡剂和可反应型表面活性剂在4℃添加至单体溶液中，表面活性剂能够稳定碳酸钠颗粒及其分解后产生的气体，气泡直径更小。聚合完成后，表面活性剂参与聚合反应形成聚合物网络，有效降低树脂中可萃取表面活性剂含量，同时，碳酸钠分解产生的气体有效提升了树脂的吸液速率，表面活性剂的存在进一步提升吸液速度。专利EP0538983B公开了将以丙烯酸单体质量计0.2～2.5wt％的碳酸(氢)盐发泡剂在聚合前15分钟至聚合后5分钟内溶解或分散在单体水溶液中，在0～20℃进行引发聚合，溶解或分散在单体溶液中的发泡剂在加热条件下分解，释放出二氧化碳，进行发泡聚合，有效提升了吸水树脂的吸液速率。专利CN102311557A公开了一种将涂覆处理过的发泡剂用于制备快速吸收型吸水树脂，该涂覆处理过的发泡剂为明矾类化合物涂覆处理过的碳酸盐化合物混合物，明矾包覆碳酸盐化合物后，碳酸盐不会立即与单体水溶液接触，进而防止其在早期阶段与单体溶液发生中和反应；随着聚合反应的进行，发泡剂中的碳酸盐化合物会缓慢放出，最终得到多孔树脂结构，而明矾中的多价金属离子进一步对树脂内部进行交联，提高压力下的吸收容量。专利CN103476811A公开了在添加引发剂前，将粒度300～700微米的颗粒层结构发泡剂(碳酸盐)加至单体溶液中用以提升树脂吸液速率。专利CN102317329A公开了溶解及/或分散了气体的丙烯酸系单体水溶液，在不存在表面活性剂或存在300ppm以下条件下进行聚合，惰性气体微小气泡悬浮或溶解在单体水溶液中，聚合过程停留在聚合凝胶中，在不影响树脂表面张力下来提升吸液速率。另外，还有一些其他已知的吸液速度提升技术。专利EP0591168A公开了将表面交联剂与初级颗粒进行反应的方法，小粒径树脂附聚与表面交联同时进行，通过控制表面交联开始的时间，实现颗粒间的表面交联以提升吸液速率。聚集体的初级颗粒与液体接触时，由于颗粒之间发生表面交联，不会出现细颗粒分离情况，凝胶堵塞降低；附聚增加了比表面积，提高了吸收速率。专利US20050239942A公开了在表面交联步骤中将粘土添加到吸水树脂颗粒中用以改进吸液速率和渗透性。专利WO2001089591A公开了用羟烷基酰胺对树脂进行表面处理，处理温度100～160℃，时间90～150分钟，提高了吸收速率、吸收液体量及凝胶强度。这些技术在某种程度上提高了树脂吸水速度，但在实际生产过程中，会带来液体的渗透性或树脂耐冲击性有所下降，表观密度的降低，制造、运输或者使用过程中易产生微粉或者粉尘等问题。另外，为了得到发泡效果更好的吸水树脂，常需要在聚合体系中加入表面活性剂，以稳定气泡大小，这会导致吸水树脂在使用过程中表面张力的降低，抑制制品的吸液特性。所述专利中公开的技术提升了吸水性树脂的吸液速率，但仍不充分。在聚合体系中加入表面活性剂会影响树脂的表面张力，进而影响制品的吸液性能。另外，如果吸液速率得以大幅提升，树脂的耐冲击性、传导和分布液体的能力、保液能力、压力下的吸收容量等吸液特性会有所劣化。因此，有必要提供一种树脂堆积密度不会过度降低，不影响其吸液特性吸水性树脂及其方法。
技术实现思路
可以高效地生产具有高速吸液速率的吸水性树脂的方法，并获得一种具有高速吸液速率的吸水性树脂。为了解决所述问题，本专利技术在含有不饱和单体和交联剂的单体溶液中，分散平均粒径在0.1～900微米的发泡剂颗粒，经过聚合、造粒、干燥、研磨、筛分、表面交联得到吸水性树脂，该树脂耐堆积密度不会过度降低，传导和分布液体的能力、保液能力、压力下的吸收容量等吸液特性优异，且吸液速率得以大幅提升。该产品适用于薄型化卫生制品，可有效避免因吸液速率不足导致的液体泄漏问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种吸水性树脂的制造方法，其包括以下步骤：获得含有不饱和丙烯酸系单体和交联剂水溶液的步骤，将发泡剂溶液与弱酸和/或弱酸盐溶液混合后，制备发泡剂颗粒分散液的步骤，所述发泡剂溶液为含有伯氨、仲氨、叔氨或季铵盐基团的化合物溶液，所述弱酸和/或弱酸盐溶液为弱酸溶液、弱酸盐溶液或弱酸/弱酸盐混合溶液中的一种，所述发泡剂组分与弱酸/弱酸盐组分质量比为10:1～1:50本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸水性树脂的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：(a)获得含有不饱和丙烯酸系单体和交联剂水溶液，(b)将发泡剂溶液与弱酸和/或弱酸盐溶液混合后，制备发泡剂颗粒分散液的步骤，(b1)所述发泡剂溶液为含有伯氨、仲氨、叔氨或季铵盐基团的化合物溶液，(b2)所述弱酸和/或弱酸盐溶液为弱酸溶液、弱酸盐溶液或弱酸/弱酸盐混合溶液中的一种，(b3)所述发泡剂组分与所述弱酸/弱酸盐组分质量比为10:1～1:5000，(b4)所述发泡剂颗粒分散液中，发泡剂颗粒的数均粒径为0.1～900微米，(c)将发泡剂颗粒分散液与不饱和丙烯酸系单体和交联剂水溶液混合的步骤，(d)将所述发泡剂颗粒与不饱和丙烯酸系单体和交联剂混合溶液进行聚合。

【技术特征摘要】
1.一种吸水性树脂的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：(a)获得含有不饱和丙烯酸系单体和交联剂水溶液，(b)将发泡剂溶液与弱酸和/或弱酸盐溶液混合后，制备发泡剂颗粒分散液的步骤，(b1)所述发泡剂溶液为含有伯氨、仲氨、叔氨或季铵盐基团的化合物溶液，(b2)所述弱酸和/或弱酸盐溶液为弱酸溶液、弱酸盐溶液或弱酸/弱酸盐混合溶液中的一种，(b3)所述发泡剂组分与所述弱酸/弱酸盐组分质量比为10:1～1:5000，(b4)所述发泡剂颗粒分散液中，发泡剂颗粒的数均粒径为0.1～900微米，(c)将发泡剂颗粒分散液与不饱和丙烯酸系单体和交联剂水溶液混合的步骤，(d)将所述发泡剂颗粒与不饱和丙烯酸系单体和交联剂混合溶液进行聚合。2.根据权利要求1所述吸水性树脂的制造方法，其特征在于，所述不饱和丙烯酸系单体和交联剂的水溶液为丙烯酸和/或丙烯酸的水溶性盐作为主成分的混合溶液。3.根据权利要求2所述吸水性树脂的制造方法，其特征在于，所述丙烯酸的水溶性盐为钠盐或钾盐中的至少一种。4.根据权利要求1或2所述吸水性树脂的制造方法，其特征在于，所述不饱和丙烯酸系单体和交联剂水溶液浓度为25～60wt％，优选30～55wt％，进一步优选35～50wt％。5.根据权利要求1所述吸水性树脂的制造方法，其特征在于，所述交联剂选自分子内含有多个乙烯基的化合物、分子内含有至少一个乙烯基化合物和至少一个能与所述不饱和单体上羧基反应的官能团的化合物、分子内具有多个能与所述不饱和单体上羧基反应的官能团的化合物中的一种或多种。6.根据权利要求5所述吸水性树脂的制造方法，其特征在于，所述交联剂选自N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二烯丙基醚、季戊四醇四丙烯酸酯、三芳基胺、乙二醇二缩水甘油醚、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、甘油、季戊四醇、聚乙二醇和碳酸乙烯酯中的一种或多种，优选三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇、1,4-丁二醇中的一种或多种，进一步优选三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二缩水甘油醚中的一种或多种。7.根据权利要求1所述吸水性树脂的制造方法，其特征在于，所述含有伯氨、仲氨、叔氨或季铵盐基团的化合物为能够通过加热分解和/或紫外光照分解产生气体的偶氮化合物。8.根据权利要求7所述吸水性树脂的制造方法，其特征在于，所述偶氮化合物选自偶氮二异丁基咪唑啉、2,2'-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]、2'2-偶氮-二(2-甲基)丙基脒、2,2'-偶氮[N-(2-羟乙基)-2-甲基丙脒]、重氮氨基苯、4-氨基-3,2-二甲基偶氮苯、4-氨基偶氮苯及上述化合物的盐酸盐或硫酸盐。9.根据权利要求1所述吸水性树脂的制造方法，其特征在于，所述弱酸和/或弱酸盐溶液中的弱酸(盐)为能够与伯氨、仲氨、叔氨或季铵盐基团形成配位键的有机酸(盐)或无机酸(盐)。10.根据权利要求9所述吸水性树脂的制造方法，其特征在于，所述有机酸(盐)或无机酸(盐)选自乙酸(盐)、丙酸(盐)、丙烯酸(盐)、乳酸(盐)、甘油酸(盐)、正丁酸(盐)、异丁酸(盐)、3-丁烯酸(盐)、异丁烯酸(盐)、正戊酸(盐)、异戊酸(盐)、2-戊烯酸(盐)、3-戊烯酸(盐)、4-戊烯酸(盐)、谷氨酸(盐)、正己酸(盐)...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾子旭，胡健，徐亮，徐科峰，杭渊，
申请(专利权)人：宜兴丹森科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32