一种高强度耐老化聚丙烯酸钠吸水树脂的制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料合成领域，公开了一种高强度耐老化聚丙烯酸钠吸水树脂的制备方法，步骤为：A)有机化改性蛭石粉的制备：将乳糖和十二烷基二甲基苄基氯化铵添加到水中加热反应，减压蒸馏后将产物洗净，烘干制得改性乳糖；将蛭石煅烧并磨粉；配制为悬浮液，加热，添加改性乳糖，搅拌保温反应，然后离心、过滤、烘干；B)中和：将丙烯酸和丙烯酰胺添加到水中，然后用氢氧化钠中和直至pH为5‑5.5；C)聚合：先添加有机化改性蛭石和细菌纤维素，再添加三烯丙基氯化铵和引发剂，反应，得到粘稠状液体；D)干燥粉碎后制得聚丙烯酸钠吸水树脂。本发明专利技术在聚丙烯酸钠树脂中复合有有机化改性蛭石粉，能够有效提升高树脂的强度和耐老化性。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐老化聚丙烯酸钠吸水树脂的制备方法
本专利技术涉及高分子材料合成领域，尤其涉及一种高强度耐老化聚丙烯酸钠吸水树脂的制备方法。
技术介绍
聚丙烯酸钠是一种亲水性高分子材料，固态产品为白色(或浅黄色)块状或粉末，液态产品为无色(或淡黄色)粘稠液体。溶解于冷水、温水、甘油、丙二醇等介质。根据聚丙烯酸钠的分量大小，可以将其应用在不同的领域，对于分子量在1000-5000范围内的低分子量聚丙烯酸钠，其主要作为分散剂，对于分子量在1W-100W范围内的中等分子量聚丙烯酸钠，其主要作为增稠剂，对于分子量在100W以上的高分子量聚丙烯酸钠，其几乎不溶于水，只能在水中溶胀，主要作为絮凝剂和吸水树脂，专利CN201610448522.7公开了一种吸水树脂用高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，包括如下步骤：(1)制备丙烯酸钠水溶液；(2)乳化；(3)聚合反应；(4)提纯。该专利技术提供了一种吸水树脂用高分子量聚丙烯酸钠的制备方法，所得的聚丙烯酸树脂外分子量分布适中，吸水吸能优异。虽然超高分子量的聚丙烯酸钠吸水性极强，但是当其作为吸水树脂时，也存在一些不足：比如聚丙烯酸钠吸水树脂自身的强度不够理想，并且当长期处于高温、强光照、高含盐等恶劣环境下时，其分子链容易发生断裂，分子量降低，导致其强度进一步下降，最终影响产品的功效。因此有必要开发出一款强度高、耐老化性好的聚丙烯酸钠吸水树脂。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高强度耐老化聚丙烯酸钠吸水树脂的制备方法。本专利技术在制备聚丙烯酸钠吸水树脂时复合有有机化改性蛭石粉，能够有效提升高吸水树脂的强度和耐老化性。本专利技术的具体技术方案为：一种高强度耐老化聚丙烯酸钠吸水树脂的制备方法，步骤如下：A)有机化改性蛭石粉的制备：将8-12份乳糖和8-12份十二烷基二甲基苄基氯化铵添加到90-110份水中，加热至60-70℃反应4-6h，减压蒸馏后将产物用乙醇洗净，烘干制得改性乳糖，备用；将蛭石进行煅烧，接着研磨成蛭石粉；将90-110份蛭石粉用水配制为3-5wt％的悬浮液，加热至55-65℃，向悬浮液中添加40-60份改性乳糖，搅拌保温反应10-16h，然后经过离心、过滤、烘干后制得有机化改性蛭石粉。B)中和：将85-95份丙烯酸和5-15份丙烯酰胺添加到150-250份水中，然后用氢氧化钠水溶液进行中和直至体系pH为5-5.5。C)聚合：在25-35℃、氮气保护下先将1-5份有机化改性蛭石和1-2份细菌纤维素添加至步骤B)所得溶液中，分散均匀后再依次添加0.2-0.4份三烯丙基氯化铵和0.3-0.5份引发剂，添加完毕后断氮气，60-70℃下反应8-10h，得到粘稠状液体。D)对所得粘稠状液体真空干燥并粉碎后，制得聚丙烯酸钠吸水树脂。上述各物质份数为重量份。本专利技术的技术方案具有以下技术效果：1)蛭石是一种天然的呈层状结构的硅酸盐。其具有出色的吸水性能，吸水后能够发生膨胀，同时其作为无机物还具有出色的耐老化性。本专利技术正是利用其上述两个特点，将其复合于本专利技术的聚丙烯酸钠吸水树脂中，不仅能够有效提升树脂的耐高温性、耐光性和强度，而且还能够最大程度地保留树脂的高吸水性。但是如上文所述，普通的蛭石为层状结构，且层间含有大量结晶水。其缺点是与聚丙烯酸钠复合时由于层状结构无法充分剥离，导致其在基体中容易团聚，分散性较差。为此，本专利技术进行了一系列的改进：先将蛭石进行煅烧，尽量去除层间结晶水。然后用经过十二烷基二甲基苄基氯化铵改性的乳酸对其进行改性，由于十二烷基二甲基苄基氯化铵为季铵盐，能够与蛭石进行阳离子交换，因此改性乳酸能够与蛭石发生插层反应，使得改性乳酸夹于片层之间，增加了片层间距，提高了蛭石的剥离程度，从而使得蛭石粉能够充分分散于聚丙烯酸钠基体中。并且乳酸分子上含有丰富的羟基，能够与蛭石层间的羟基生成大量的氢键，以提高改性乳酸在蛭石片层间的稳定性。此外，乳酸上的羟基还能够与聚丙烯酸钠上的羧基发生反应而产生化学结合，进一步提高有机化改性蛭石与聚丙烯酸钠之间的结合度，使其不易流失。在现有技术中，也有通过添加无机填料来提高聚丙烯酸钠树脂强度的技术方案，但是无机材料与树脂毕竟属于无机材料与有机材料，相容性有限，如果添加过量的无机材料也会影响树脂的性能。为此，在本专利技术中只添加了少量的无机材料。2)本专利技术针对聚丙烯酸树脂强度不足的缺点，在丙烯酸单体中掺杂了部分丙烯酰胺，在聚合时还先后添加了细菌纤维素和作为交联剂的三烯丙基氯化铵，能够有效提高树脂的强度。其中，细菌纤维素上含有丰富的羟基，且其主链上的支链数量远远多余普通纤维素，呈雪花状。因此细菌纤维素能够在聚合反应时充分与聚丙烯酸钠发生交联，以形成互穿的三维网络结构，从而提高树脂的强度。并且细菌纤维素同样具有出色的保水性，并不会影响树脂的吸水性能。三烯丙基氯化铵与传统的交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺(交联键为酰胺键)相比，其交联键更不易水解。进一步地，步骤A)中，蛭石的煅烧条件为500-600℃下煅烧2-4h。进一步地，步骤B)中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为5-10wt％。进一步地，步骤C)中，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。进一步地，所制得的聚丙烯酸钠吸水树脂的分子量范围为500W-1500W。进一步地，步骤C)中，部分所述引发剂负载于亮氨酸-谷氨酸-甘氨酸共聚物颗粒上。当聚丙烯酸钠长时间处于高温、光照、高含盐环境时，其分子量会发生一定程度的降解，长分子链裂解为多段小分子链。为了提高树脂的强度和耐老化性，通常会增加引发剂、交联剂的用量，以提高树脂分子量或交联度，但是本专利技术团队发现，分子量也并非越大越好，过高的分子量和过度的交联反而会使得树脂的黏度过高，使用不便，并且吸水性能也会下降。为此，本专利技术从另一角度来解决上述技术问题。在本专利技术中，将部分引发剂负载于亮氨酸-谷氨酸-甘氨酸共聚物颗粒中，本专利技术采用特制的亮氨酸-谷氨酸-甘氨酸共聚物颗粒来负载引发剂。亮氨酸-谷氨酸-甘氨酸共聚物为三嵌段聚合物，根据亮氨酸、谷氨酸、甘氨酸三种特定搭配氨基酸的性质，该聚合物具有以下特性：当环境pH低于3.5以下时，聚合物的三个嵌段都带正电荷，由于同性相斥的原理，分子链处于伸展状态；当环境pH在3.5-5.5时，位于分子链两端的亮氨酸链段和甘氨酸链段带负电荷，而位于中间段的谷氨酸仍带正电荷，因此两端的嵌段在静电作用下向中间段靠近，此时分子链为“蜷缩”状态；当环境为中性或碱性(pH大于7)时，两端的嵌段仍旧带负电荷，而此时谷氨酸段也转变为中性(pH为7左右)或带负电荷(碱性)，此时两端嵌段相斥，整条分子链呈伸展状态。本专利技术正是利用该聚合物的上述特性，将引发剂负载后，在聚丙烯酸钠聚合时添加，由于本专利技术的聚丙烯酸钠聚合环境呈弱酸性(pH约为5-5.5)，此时聚合物分子链呈“蜷缩”状，分子链将引发剂紧紧包覆，引发剂在其阻隔下很难参与反应(未负载的引发剂参与反应)，因此能够避免引发剂提前全部消耗尽。当制备为吸水树脂后，吸水树脂处于强酸性(pH小于3.5)或中性或碱性环境下(上述环境为聚丙烯酸钠的常用环境)，聚合物分子链伸展，引发剂得到释放，在长时间高温或日晒条件下引发剂能够进行反应将裂解的聚丙烯酸钠分子链段重新连接，起到耐老化作用。综上，本专利技术通过降低聚丙烯酸钠的分子量以获得理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度耐老化聚丙烯酸钠吸水树脂的制备方法，其特征在于步骤如下：A)有机化改性蛭石粉的制备：将8‑12份乳糖和8‑12份十二烷基二甲基苄基氯化铵添加到90‑110份水中，加热至60‑70℃反应4‑6h，减压蒸馏后将产物用乙醇洗净，烘干制得改性乳糖，备用；将蛭石进行煅烧，接着研磨成蛭石粉；将90‑110份蛭石粉用水配制为3‑5wt％的悬浮液，加热至55‑65℃，向悬浮液中添加40‑60份改性乳糖，搅拌保温反应10‑16h，然后经过离心、过滤、烘干后制得有机化改性蛭石粉；B)中和：将85‑95份丙烯酸和5‑15份丙烯酰胺添加到150‑250份水中，然后用氢氧化钠水溶液进行中和直至体系pH为5‑5.5；C)聚合：在25‑35℃、氮气保护下先将1‑5份有机化改性蛭石和1‑2份细菌纤维素添加至步骤B)所得溶液中，分散均匀后再依次添加0.2‑0.4份三烯丙基氯化铵和0.3‑0.5份引发剂，添加完毕后断氮气，60‑70℃下反应8‑10h，得到粘稠状液体；D)对所得粘稠状液体真空干燥并粉碎后，制得聚丙烯酸钠吸水树脂；上述各物质份数为重量份。

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐老化聚丙烯酸钠吸水树脂的制备方法，其特征在于步骤如下：A)有机化改性蛭石粉的制备：将8-12份乳糖和8-12份十二烷基二甲基苄基氯化铵添加到90-110份水中，加热至60-70℃反应4-6h，减压蒸馏后将产物用乙醇洗净，烘干制得改性乳糖，备用；将蛭石进行煅烧，接着研磨成蛭石粉；将90-110份蛭石粉用水配制为3-5wt％的悬浮液，加热至55-65℃，向悬浮液中添加40-60份改性乳糖，搅拌保温反应10-16h，然后经过离心、过滤、烘干后制得有机化改性蛭石粉；B)中和：将85-95份丙烯酸和5-15份丙烯酰胺添加到150-250份水中，然后用氢氧化钠水溶液进行中和直至体系pH为5-5.5；C)聚合：在25-35℃、氮气保护下先将1-5份有机化改性蛭石和1-2份细菌纤维素添加至步骤B)所得溶液中，分散均匀后再依次添加0.2-0.4份三烯丙基氯化铵和0.3-0.5份引发剂，添加完毕后断氮气，60-70℃下反应8-10h，得到粘稠状液体；D)对所得粘稠状液体真空干燥并粉碎后，制得聚丙烯酸钠吸水树脂；上述各物质份数为重量份。2.如权利要求1所述的一种高强度耐老化聚丙烯酸钠吸水树脂的制备方法，其特征在于，步骤A)中，蛭石的煅烧条件为500-600℃下煅烧2-4h。3.如权利要求1所述的一种高强度耐老化聚丙烯酸钠吸水树脂的制备方法，其特征在于，步骤B)中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为5-10wt％。4.如权利要求1所述的一种高强度耐老化聚丙烯酸钠吸水树脂的制备方法，其特征在于，步骤C)中，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。5.如权利要求1所述的一种高强度耐老化聚丙烯酸钠吸水树脂的制备方法，其特征在于，所制得的聚丙烯酸钠吸水树...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓薇，
申请(专利权)人：东阳市特意新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33