高吸收性树脂及其制备方法技术

一种具有渐变式层级结构的吸血用聚丙烯酸钠高吸收性树脂，以及其制备方法。所述高吸收性树脂为经表面改性的聚丙烯酸钠树脂，所述表面改性包括使用由多价金属盐溶液A，以及由含有环氧基团的化合物和溶剂配制成的溶液B进行表面交联。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高吸收性树脂及其制备方法
本专利技术涉及高吸收性树脂及其制备方法。具体涉及一种具有渐变式层级结构的吸血用高吸收性树脂，更特别地，本专利技术涉及聚丙烯酸钠高吸收性树脂及其制备方法。
技术介绍
高吸收性树脂、尤其是聚丙烯酸钠高吸收性树脂，由于其优异的吸水性和吸液性，已经广泛应用于卫生用品，如卫生巾、纸尿裤，此外在农业、工业、建筑、医药、轻工、化工等领域也具有广泛的用途。对于高吸收性树脂，一般要求其在接触体液等时具有较高的吸收倍率、优异的吸收速度、通液性和较高的凝胶强度。早先的颗粒状吸水树脂在其接触水溶液后，表面容易粘结而使颗粒状聚合物粘结成块，容易产生“鱼眼”，即造成所谓的凝胶阻塞效应，从而阻碍了水分子的进一步渗入，不利于树脂充分发挥吸水性能，影响其吸水倍率和吸水速率等。所述颗粒状吸水树脂的另一个缺点在于其凝胶强度不高，无法满足使用需要。后来，为解决上述问题，人们采用了多种方法改善吸水树脂的性能，表面交联技术就是其中的一种。这种方法通过对吸水树脂进行表面化学处理来提高吸水速率，并克服凝胶强度低等缺点，使其更具应用价值。例如，美国专利US4051086公开了以醇类物质为分散剂，以乙二醛为交联剂进行表面处理，其可以明显提高树脂的吸水速率和凝胶强度，但是醛类物质的环保问题比较突出，尤其难以应用于人类卫生用品。欧洲专利EP91302895.7公开了将吸水树脂置于高速搅拌器中，将由多元醇类交联剂配制的处理液喷洒于吸水树脂表面，经过搅拌后放入烘箱加热进行交联反应；该方法极大地提高了吸水速率，但是需要用到昂贵的设备。日本专利JP7242709公开了将后处理液溶解在亲水溶剂里，加热变成热气流，使热气流通过加热状态下的树脂粉末，与其表面进行反应；该方法显著地提高了吸水倍率，但是处理工艺比较复杂，难以操作。而且在上述专利文献中公开的技术都是采用包括单一交联组分的处理液进行表面交联的方法，其所形成的交联层较为单一，难以有效解决在上文中所提及的问题。此外，中国专利CN1696181A公开了采用多元醇或者环氧类化合物进行化学交联并采用多价金属盐进行配位交联来处理聚丙烯酸钠树脂，其虽然能够获得较好的效果，但这两类交联方式之间存在相容性问题，结果，其只是两种交联方式的物理叠加，并没有进行任何必要的结构设计，导致综合性能不甚理想，无法保证凝胶强度、吸水倍率、吸水速率等性能指标同时得到改善。最为重要的是，如上所述的这些高吸收性树脂一般只具有较强的吸水性能，当这些树脂用于例如卫生巾、手术吸血等需要吸收血液的场合时，在吸收速率和吸收量等方面均无法达到吸血性能方面的要求。究其原因，是因为上述树脂仅能有效地吸收血液中的水分，当血液中的水分被吸收后，其他物质便容易凝结成块，这就极大地妨碍了舒适感等方面的体验，吸收速率、吸收量等也无法达到吸血性能方面的要求。
技术实现思路
为解决如上所述的技术问题，本专利技术人开发出一种新的高吸收性树脂，通过将有机交联和无机交联结合起来进行表面改性以使所述树脂具有渐变式层级结构，从而在实现优异的吸收血液性能的同时，具有很好的凝胶强度等性能。在第一方面中，本专利技术涉及一种高吸收性树脂，其中，检测介质使用血液模拟液时，根据ISO19699-1:2017(E)测定，血液模拟液吸血量≥18.0g/g，优选≥18.5g/g；血液模拟液吸收速率≤45s，优选≤40s，更优选≤38s。检测介质使用人体血液时，根据ISO19699-1:2017(E)测定，人体血液吸收量≥8.0g/g，优选≥8.3g/g，更优选≥8.6g/g；人体血液吸收速率≤45s，优选≤40s，更优选≤35s，最优选≤25s。其中，相对于上述第一方面而言，在优选的实施方式，所述高吸收性树脂：以丙烯酸计，其单体残留量≤1000mg/kg；挥发物含量≤10.0％；pH值为5.0-8.0；粒径分布：粒径＜150μm的试样含量≤5wt％，粒径＜106μm的试样含量≤1wt％；堆积密度为0.65g/cm3-0.80g/cm3；和/或白度≥70％。在优选的实施方式中，所述高吸收性树脂为经表面改性的聚丙烯酸钠树脂。在第二方面中，本专利技术涉及一种高吸收性树脂的制备方法，包括如下步骤：(1)称取表面分散剂；(2)称取多价金属盐，优选铝盐、钙盐、镁盐或锌盐，更优选铝盐，配制成溶液A；(3)称取含有环氧基团的化合物，配制成溶液B；(4)混合表面分散剂、溶液A和溶液B以及聚丙烯酸钠树脂；(5)进行交联反应，得到具有渐变式层级结构的经表面改性的聚丙烯酸钠高吸收性树脂。其中，聚丙烯酸钠树脂为未经表面改性的、具有内部交联结构的吸收性树脂，聚丙烯酸钠高吸收性树脂为本专利技术经表面改性(表面交联)的高吸收性树脂。本专利技术所使用的聚丙烯酸钠树脂粒径优选为120μm-830μm，更优选为150μm-380μm。在优选的实施方式中，表面分散剂选自甲醇、乙醇、丙酮或气相二氧化硅，优选甲醇或乙醇。表面分散剂与聚丙烯酸钠树脂质量比为(1-15)：100，优选为(1-10)：100，更优选为(1-5)：100。在优选的实施方式中，溶液A的铝盐选自氯化铝、硫酸铝、硫酸铝铵、硝酸铝和明矾，优选硫酸铝或硫酸铝铵。溶液A的溶剂选自水、丙酮和多元醇；优选水和/或丙三醇，丙三醇与水的质量比为(0-0.7):1。溶液A中铝盐的质量浓度为3％-25％，优选8％-25％，更优选10％-20％。铝盐与聚丙烯酸钠树脂的质量比为(0.010-0.050):1，优选(0.025-0.030):1铝盐的作用是在树脂的表面形成配位交联。如果用量过低，将导致交联层过于疏松，无法实现交联改性的效果；如果用量过高，则导致交联层过于紧密，孔径减小，从而减少吸收量、减慢吸收速率。在优选的实施方式中，溶液B的含有环氧基团的化合物选自环氧树脂、环氧氯丙烷、环氧丙烷、缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚和乙二醇二缩水甘油醚；优选环氧氯丙烷、缩水甘油醚或聚乙二醇二缩水甘油醚。溶液B的溶剂选自醇和酮；优选甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮或丁酮；更优选乙醇或甲醇。溶液B中含有环氧基团的化合物的质量浓度为10％-25％。含有环氧基团的化合物与聚丙烯酸钠树脂的质量比为(0.001-0.006):1，优选为(0.002-0.004):1，更优选为0.003:1。溶液B中含有环氧基团的化合物的含量决定了树脂致密交联层的含量和孔道的大小，如果含量过低，会导致交联层疏松，无法保证凝胶强度，如果用量过高，会使得交联层过于致密，虽然凝胶强度增加，但是会严重影响吸收量及吸收速率。溶液A铝盐、溶液B含有环氧基团的化合物与聚丙烯酸钠树脂的质量比与溶液A中铝盐的质量浓度、溶液B中含有环氧基团的化合物的质量浓度是同等重要的，其都是为了在聚丙烯酸钠树脂表面形成交联密度合适的渐变式层级结构，保证树脂具有优良的综合性能。在优选的实施方式中，在步骤(4)中：表面分散剂、溶液A、溶液B混合均匀后，再与聚丙烯酸钠树脂混合；或者，表面分散剂、溶液A、溶液B依次与聚丙烯酸钠树脂混合；或者，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高吸收性树脂，其特征在于：检测介质使用血液模拟液时，根据ISO 19699-1:2017(E)测定，血液模拟液吸收量≥18.0g/g，优选≥18.5g/g；血液模拟液吸收速率≤45s，优选≤40s，更优选≤38s。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种高吸收性树脂，其特征在于：检测介质使用血液模拟液时，根据ISO19699-1:2017(E)测定，血液模拟液吸收量≥18.0g/g，优选≥18.5g/g；血液模拟液吸收速率≤45s，优选≤40s，更优选≤38s。


一种高吸收性树脂，其特征在于：检测介质使用人体血液时，根据ISO19699-1:2017(E)测定，人体血液吸收量≥8.0g/g，优选≥8.3g/g，更优选≥8.6g/g；人体血液吸收速率≤45s，优选≤40s，更优选≤35s，最优选≤25s。


根据权利要求2所述的高吸收性树脂，其特征在于：检测介质使用血液模拟液时，根据ISO19699-1:2017(E)测定，血液模拟液吸收量≥18.0g/g，优选≥18.5g/g；血液模拟液吸收速率≤45s，优选≤40s，更优选≤38s。


根据权利要求1至3任一项所述的高吸收性树脂，其特征在于：所述高吸收性树脂：以丙烯酸计，其单体残留量≤1000mg/kg，优选≤800mg/kg；挥发物含量≤10.0％；pH值为5.0-8.0；粒径分布：粒径＜150μm的试样含量≤5wt％，粒径＜106μm的试样含量≤1wt％；堆积密度为0.65g/cm
3-0.80g/cm
3；和/或白度≥70％。



根据权利要求1至4任一项所述的高吸收性树脂，其特征在于：所述高吸收性树脂为经表面改性的聚丙烯酸钠树脂。


根据权利要求5所述的高吸收性树脂，其特征在于：所述表面改性包括使用由多价金属盐溶液，优选铝盐、钙盐、镁盐、锌盐溶液，更优选铝盐溶液A，以及由含有环氧基团的化合物和溶剂配制成的溶液B进行表面交联。


一种高吸收性树脂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)称取表面分散剂；
(2)称取多价金属盐，优选铝盐、钙盐、镁盐或锌盐，更优选铝盐，配制成溶液A；
(3)称取含有环氧基团的化合物，配制成溶液B；
(4)混合表面分散剂、溶液A、溶液B以及聚丙烯酸钠树脂；
(5)进行交联反应，得到具有渐变式层级结构的经表面改性的聚丙烯酸钠高吸收性树脂。


根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述聚丙烯酸钠树脂的粒径为120μm-830μm，更优选为150μm-380μm。


根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述表面分散剂选自甲醇、乙醇、丙酮或气相二氧化硅，优选甲醇或乙醇；
表面分散剂与聚丙烯酸钠树脂的质量比为(1-15)：100，优选为(1-10)：100，更优选为(1-5):100。


根据权利要求7至9任一项所述的方法，其特征在于：溶液A的铝盐选自氯化铝、硫酸铝、硫酸铝铵、硝酸铝和明矾，优选硫酸铝或硫酸铝铵；
溶液A的溶剂选自水、丙酮和多元醇；优选水和/或丙三醇，丙三醇与水的质量比为(0-0.7):1；
溶液A中铝盐的质量浓度为3％-25％，优选10％-25％，更优选10％-20％；
铝盐与聚丙烯酸钠树脂的质量比为(0.010-0.050):1，优选(0.025-0.03...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志亮，杨昊，杨阳，马廷玉，张香，姚美芹，姚金水，
申请(专利权)人：山东昊月新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37