一种高性能化高吸水性树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能化高吸水性树脂及其制备方法。其制备方法包括以下步骤：(1)将去离子水与丙烯酸混合均匀，室温下加入氢氧化钠水溶液中和，控制丙烯酸中和度为50～90mol％，将功能性单体、交联剂依次加入到丙烯酸中和液中，搅拌混合均匀；(2)室温下向上述溶液加入引发剂，升温继续反应，初步得到吸水性树脂粗产品，将吸水性树脂粗产品进行切割成块、烘箱干燥、粉碎、筛分得到吸水性树脂颗粒；(3)采用表面交联液对吸水性树脂颗粒进行表面处理，将处理后的吸水性树脂进行干燥、筛分，得到高吸水性树脂；(4)采用纳米纤维素对高吸水性树脂进行后处理，将处理后的树脂先低温反应，再进行干燥、筛分，即得到高性能化高吸水性树脂。本发明专利技术所制备的高性能化高吸水性树脂具有高吸水和保水性能，吸收速度快，凝胶强度好，且生产过程简单高效，用途广泛。用途广泛。用途广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能化高吸水性树脂及其制备方法


[0001]本专利技术属于功能高分子材料领域，具体涉及一种高性能化高吸水性树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]高吸水性树脂是一种交联的功能聚合物，具有三维网络结构，能够吸收其自身质量数百倍到数千倍的水，即使在压力下也很难将水去除。这些优异的特性使得高吸水性树脂作为功能材料应用于个人卫生、农业、药物传递、传感器、水处理和重金属离子吸收、建筑工程和食品添加剂等众多领域。随着中国三孩政策全面放开、人口步入老龄化、人民购买力提升以及海外市场的开拓，卫生用品市场对高吸水性树脂的需求将持续快速增长，因此开发高性能化高吸水性树脂产品具有广阔的应用前景。
[0003]高吸水性树脂作为一种功能材料应用，其应用领域不同，对它的性能也有不同的要求。特别是高吸水性树脂应用于一次性手术垫、纸尿裤和卫生巾等卫生用品时，首先凝胶强度是一个重要的考虑因素，卫生用品中高吸水性树脂吸附了大量的溶液处于膨胀状态，因此需要其能够承受使用者所产生的静态或动态压力而不丧失其结构，这就要求高吸水性树脂具有较好的凝胶强度；其次高吸水性树脂的耐盐性非常重要，由于使用的环境中含有大量的盐分，所以用于卫生用品中的高吸水性树脂要求吸盐水倍率高。最后，高吸水性树脂的吸收速度和保水性能也至关重要，吸收速度较差或保水性能差的高吸水性树脂会导致成品在使用过程中发生漏尿或侧漏、表面不干爽等问题，直接影响产品使用效果。
[0004]目前市场上高吸水性树脂存在吸收速度慢、保水性能差、吸收量低且吸水后的凝胶强度低等问题。有技术通过将树脂颗粒更细化增加其比表面积来提高吸收速度，但存在使用其制备产品时易造成粉尘飞扬，使用过程中易造成凝胶堵塞等问题；有技术是做成多孔高吸水性树脂，但在造粒过程中，前期形成的孔径结构很容易被破坏，不仅很难起到提高吸水速度的作用，还会造成吸收量下降。除此之外，还有技术单纯通过降低内交联剂的用量来提高保水性能，致使加压性能出现明显降低，产品的综合性能也明显下降。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在克服上述问题存在的不足，提供一种高吸水和保水性能、吸收速度快、凝胶强度好的高性能化高吸水性树脂及制备方法。
[0006]本专利技术制备高性能化高吸水性树脂的技术方案如下：
[0007]一种高性能化高吸水性树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将去离子水与丙烯酸混合均匀，室温下加入氢氧化钠水溶液中和，控制丙烯酸中和度为50～90mol％，将功能性单体、交联剂依次加入到丙烯酸中和液中，搅拌混合均匀；(2)室温下向上述溶液加入引发剂，升温继续反应，初步得到吸水性树脂粗产品，将吸水性树脂粗产品进行切割成块、烘箱干燥、经粉碎、筛分得到吸水性树脂颗粒；(3)采用表面交联液对吸水性树脂颗粒进行表面处理，将处理后的吸水性树脂进行干燥、筛分，得到高吸水性树脂；(4)采用
纳米纤维素对高吸水性树脂进行后处理，将处理后的树脂先低温反应，再进行干燥、筛分，即得到高性能化高吸水性树脂。
[0008]所述的制备方法，其功能性单体为丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸、丙烯腈、羟甲基丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺中的任一种，添加量为丙烯酸质量的5wt％～30wt％。
[0009]所述的制备方法，其引发剂为氧化还原引发剂，包括氧化剂和还原剂，其中所述氧化剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过氧化氢中的任一种；还原剂为亚硫酸氢钠、抗坏血酸、四甲基乙二胺、硫酸钠中的任一种；氧化剂与还原剂用量比为1∶1～10∶1，添加量为丙烯酸质量的0.05wt％～0.2wt％。
[0010]所述的制备方法，其表面交联液包括表面交联剂和水，添加量为树脂的4wt％～10wt％；其中所述表面交联剂为双酚A二乙烯缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、环氧环己基甲酸酯、甲醇、乙醇、甘油、硫酸铝、二氧化硅、氯化铝、氯化钙、磷酸二氢钙和硫酸镁中的至少一种，优选为乙二醇二缩水甘油醚、甲醇、硫酸铝和二氧化硅组合物，表面交联液配比为乙二醇二缩水甘油醚∶二氧化硅∶甲醇∶硫酸铝∶水＝7∶3∶11∶9∶70。
[0011]所述的制备方法，在步骤(3)中，其干燥的温度为80
‑
130℃，干燥时间为20
‑
60min。
[0012]所述的制备方法，在步骤(4)中，其低温反应的温度为20
‑
40℃，反应时间为2
‑
5min；其干燥的温度为100
‑
150℃，干燥时间为10
‑
30min。
[0013]所述的制备方法，其纳米纤维素由针叶木浆、阔叶木浆、芦苇浆、棉浆、麻浆、竹浆、蒿草浆、玉米秆浆、甘蔗渣浆中的一种或几种通过物理机械法或化学法制备所得；所述纳米纤维素可以为悬浮液，也可以为固体。
[0014]所述的制备方法，其纳米纤维素可以为纳米纤维素晶须，直径小于50nm，长度小于500nm；也可为纤维素微纤丝，直径小于500nm，长度从数纳米到微米级。
[0015]所述的制备方法，其纳米纤维素可以通过喷洒或者浸渍的方式处理高吸水性树脂，添加量为树脂的0.1wt％～2wt％。
[0016]本专利技术的有益效果包括：
[0017](1)本专利技术通过引入非离子基团来改善树脂的耐盐性，采用非离子型功能性单体与丙烯酸共聚，制备耐盐性的高吸水性树脂，提高尿液和血液等含盐液体的吸收量。
[0018](2)单一氧化引发体系时，聚合反应过程中反应温度可达110℃，反应剧烈，容易产生可溶物，从而导致负载压力下吸盐水性能及保水性能的降低。本专利技术采用氧化还原引发体系作为引发剂，聚合反应过程中反应温度最高不超过100℃，反应比较平稳，能够减少可溶物产生的同时提高高吸水性树脂的吸盐水性能。
[0019](3)本专利技术所述的高性能化高吸水性树脂经过乙二醇二缩水甘油醚、甲醇、硫酸铝、二氧化硅和水配制的表面交联液进行表面处理后，可以形成“核
‑
壳”结构，低交联度的“核”可以保持树脂的高吸水倍率，而高交联度的“壳”则可以提高树脂的加压吸收量，吸水后树脂表面干爽且凝胶强度好。
[0020](4)本专利技术通过在后处理工艺过程中引入纳米纤维素，在改善高吸水性树脂吸收速度的同时，提高了其吸收性能、保水性能和加压性能。纳米纤维素是由纤维素纤维制备而得，其一维尺寸(通常是纤维直径或宽度)一般在1000nm范围以内。纳米纤维素具有长径比大、强度高、比表面积大、吸液保液性能好、反应活性高等特点，且原材料来源广泛、可持续获取、自身可生物降解、生物相容性良好。本专利技术利用纳米纤维素比表面大、快速吸液导液
的优势，将其用于高吸水性树脂后处理，既保证纳米纤维素在高吸水性树脂表面形成导液管，又确保可以进入高分子内部，在高吸水性树脂骨架形成多个导液和储液中心，纳米纤维素能够将外部液体快速导入高吸水性树脂中并锁住水分，提高吸液速度和吸液量。同时，纳米纤维素具有较高的模量和强度，可以使高吸水性树脂在吸液后仍保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能化高吸水性树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将去离子水与丙烯酸混合均匀，室温下加入氢氧化钠水溶液中和，控制丙烯酸中和度为50～90mol％，将功能性单体、交联剂依次加入到丙烯酸中和液中，搅拌混合均匀；(2)室温下向上述溶液加入引发剂，升温继续反应，初步得到吸水性树脂粗产品，将吸水性树脂粗产品进行切割成块、烘箱干燥、粉碎、筛分得到吸水性树脂颗粒；(3)采用表面交联液对吸水性树脂颗粒进行表面处理，将处理后的吸水性树脂进行干燥、筛分，得到高吸水性树脂；(4)采用纳米纤维素对高吸水性树脂进行后处理，将处理后的树脂先低温反应，再进行干燥、筛分，即得到高性能化高吸水性树脂。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的表面交联液包括表面交联剂和水，添加量为树脂的4wt％～10wt％；其中所述表面交联剂为双酚A二乙烯缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、环氧环己基甲酸酯、甲醇、乙醇、甘油、硫酸铝、二氧化硅、氯化铝、氯化钙、磷酸二氢钙和硫酸镁中的至少一种，优选为乙二醇二缩水甘油醚、甲醇、硫酸铝和二氧化硅组合物。3.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李焕焕，毛萃，孟凡锦，孙波，史记，
申请(专利权)人：中轻晋江卫生用品研究有限公司，
类型：发明
国别省市：