【技术实现步骤摘要】
一种球形吸水树脂的制备方法
[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体而言涉及一种球形吸水树脂的制备方法。
技术介绍
[0002]吸水树脂是一种水凝胶材料，它是一种以水为分散介质的材料，通常具有交联网状结构，能够吸收自身重量几十到几百倍的水。水凝胶具有良好的柔性，能保持一定的形状，也能通过物理化学方法进行修饰以实现多样功能，这些特点使其在组织培养、伤口敷料、化妆品、卫生材料、农林保水剂、日化品、玩具、水弹珠等方面具有广泛的应用。但是，常规水凝胶往往由于交联松散、固含量低、结构均质等原因而显得不够强韧、弹性不好且不耐久，难以用于要求均一性高、稳定性好、强度高的实际应用领域，比如玩具枪水弹珠领域。专利技术专利CN103130942B公开了一种球形吸水树脂的制备方法，采用甲基丙烯酸单体或其酯类衍生物水溶液在油相中进行聚合反应，制备球形吸水树脂。
[0003]专利技术专利CN100418586C公开了一种吸水树脂组合物及其生产方法，利用多元醇和多价金属盐就吸水树脂进行表面处理，得到吸水树脂组合物具有高的吸收性能和物理性能可以耐实际生产或实际使用过程中的物理破坏。但是，这种方法需要对吸水树脂进行多次处理，工艺复杂，且只能对树脂表面进行增强，无法提高树脂的整体性能。
[0004]为了进一步提高水凝胶树脂的性能，研究人员已经尝试了多种结构工程和分子工程方法。虽然取得了一定成果，但是依然很难用于大规模制备较大强度的水凝胶材料。Mutian Hua等研究人员（Nature, 2021, 590, 594>–
599）以聚乙烯醇为模板，利用定向冷冻和盐析相结合的方法处理聚乙烯醇水凝胶，可以使水凝胶产生孔壁排列整齐的蜂窝状微网络结构，还会使聚合物链浓缩且堆积更紧密。在后续盐析过程中，预浓缩的聚乙烯醇链会强烈聚集，从均相中分离出来，在微米级别排列的孔壁表面形成网状纳米纤维结构，直到形成稳定的晶体结构，以得到具有高强度、高韧性以及耐疲劳性的水凝胶材料。
[0005]专利技术专利CN110746614A公开了一种抗冲击的高强度物理水凝胶的制备方法，采用可聚合的带电荷单体与中性高分子聚合物、以及金属离子相互交联形成的三维网络。带电荷的单体自身聚合形成的刚性分子链与柔性的高分子聚合物通过非共价键相互作用交联，金属离子破坏带电荷的聚合物的水合层产生盐析效应，使分子链聚集，得到高强度物理水凝胶。这种方法效率比较低，不适合工业生产。
技术实现思路
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种机械强度高、粒径均一、球形度高的球形吸水树脂及其制备方法。
[0007]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种球形吸水树脂的制备方法，所述球形吸水树脂主要通过水溶性单体、含可聚合单官能团的长链结晶性聚合物、引发剂、交联剂以及助剂组成的反应液滴在油性介质中经自然沉降悬浮聚合形成；所述的助剂包括颜料、增稠剂；所述制备方法包括以下步骤：
S1、配料工序，将20～50重量份水溶性单体、0.5~5重量份含可聚合单官能团的长链结晶性聚合物、0.01～0.5重量份交联剂、0.01～0.5重量份引发剂、0～10重量份颜料、0～5重量份增稠剂以及余量水混合均匀，得到反应水溶液；S2、液滴成型工序，将S1中得到的反应水溶液输送至滴盘储液罐上；所述反应水溶液经滴盘储液罐形成反应液滴，滴加入聚合塔内的油性介质内；S3、聚合工序，所述S2中的反应液滴在70～95℃的油性介质中发生聚合反应，形成球形吸水树脂，在重力作用下，由聚合塔顶部自然沉降至底部熟化反应罐内；S4、熟化工序，所述S3中得到的球形吸水树脂在熟化反应罐中继续充分反应10～30分钟；S5、离心工序，将S4中熟化反应完成后的球形吸水树脂经离心过滤，除去油性介质；S6、预干燥工序，将S5中离心处理后的球形吸水树脂进行预干燥处理，所述预干燥的温度为50～80℃，预干燥的时间为1～2小时；S7、干燥工序，将S6中预干燥之后的球形吸水树脂进行干燥处理，所述干燥温度为80～110℃，所述干燥时间为1～4小时；干燥温度的选择受制于树脂的软化温度，由于干燥过程水分和残留单体、溶剂挥发物等从树脂内部迁移至表面需要一定的传质时间并受动力学因素影响；干燥温度越高、干燥介质水分含量越低，干燥速度越快、所需干燥时间越短；干燥温度太高，干燥速度太快，容易导致球形吸水树脂粒子受热不均，产生内应力；干球在重新吸水后，容易发生破碎。
[0008]S8、冷却工序，将S7中干燥后得到表面含有少量油性介质的球形吸水树脂粒子，利用30～80℃的低温空气进行缓慢降温，降温时间为0.5～2小时；S9、洗涤工序，将温度降至40℃以下的球形吸水树脂粒子进行洗涤，除去表面油性介质；S10、筛分工序，通过筛网筛分得到不同粒径的球形吸水树脂粒子，优选粒径为1~5 mm的球形吸水树脂粒子；S11、包装工序，将合适粒径的球形吸水树脂粒子密封包装，得到成品。
[0009]进一步地，所述的水溶性单体为丙烯酸及其盐、甲基丙烯酸及其盐、丙烯酰胺、乙烯基苯磺酸及其盐、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸及其盐、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种混合物。
[0010]进一步地，所述的丙烯酸及其盐由丙烯酸与碱中和而成；所述的甲基丙烯酸及其盐由甲基丙烯酸与碱中和而成；所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、氨水、三乙醇胺、乙二胺、氨甲基丙醇中的任意一种或几种；所述的丙烯酸或甲基丙烯酸与碱的摩尔比为1:0.7～1。
[0011]进一步地，所述的含可聚合单官能团的长链结晶性聚合物为带有乙烯基基团的水溶性长链结晶性聚合物，通式为，其中R1为
‑
H或
‑
CH3；R2为
‑
H或
‑
CH3；X为连接基团，为醚基
‑
CH2O
‑
、酰氧基
‑
C(=O)
‑
O
‑
或酰胺基
‑
C(=O)
‑
NH
‑
；R3为聚乙二醇、多肽、聚乙烯醇、聚乳酸PLA、聚己内酯PCL、纤维素、多糖或聚氨酯链段；所述含可聚合单官能团的长链结晶性聚合物的用量为0.5～5重量份。
[0012]进一步地，所述的交联剂为N,N
’‑
亚甲基二丙烯酰胺、聚乙二醇二（甲基）丙烯酸酯、季戊四醇三烯丙基醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、多价金属盐中的一种或几种混合物；所述交联剂的用量为0.01～0.5重量份。
[0013]更进一步地，所述多价金属盐中的金属离子为Al
3+
、Fe
3+
、Cu
2+
、Ca
2+
、Mg
2+
、Si
4+
中的任意一种。
[0014]进一步地，所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、偶氮类引发剂、过氧化氢、氧化
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种球形吸水树脂的制备方法，其特征在于：所述球形吸水树脂主要通过水溶性单体、含可聚合单官能团的长链结晶性聚合物、引发剂、交联剂以及助剂组成的反应液滴在油性介质中经自然沉降悬浮聚合形成；所述的助剂包括颜料、增稠剂；具体制备方法包括以下步骤：S1、配料工序，将20～50重量份水溶性单体、0.5~5重量份含可聚合单官能团的长链结晶性聚合物、0.01～0.5重量份交联剂、0.01～0.5重量份引发剂、0～10重量份颜料、0～5重量份增稠剂以及余量水混合均匀，得到反应水溶液；S2、液滴成型工序，将S1中得到的反应水溶液输送至滴盘储液罐上；所述反应水溶液经滴盘储液罐形成反应液滴，滴加入聚合塔内的油性介质内，形成球形反应液滴；S3、聚合工序，所述S2中的反应液滴在70～95℃的油性介质中发生聚合反应，形成球形吸水树脂，在重力作用下，由聚合塔顶部自然沉降至底部熟化反应罐内；S4、熟化工序，所述S3中得到的球形吸水树脂在熟化反应罐中继续充分反应10～30分钟；S5、离心工序，将S4中熟化反应完成后的球形吸水树脂经离心过滤，除去油性介质；S6、预干燥工序，将S5中离心处理后的球形吸水树脂进行预干燥处理，所述预干燥的温度为50～80℃，预干燥的时间为1～2小时；S7、干燥工序，将S6中预干燥之后的球形吸水树脂进行干燥处理，所述干燥温度为80～110℃，所述干燥时间为1～4小时；S8、冷却工序，将S7中干燥后得到表面含有少量油性介质的球形吸水树脂粒子，利用30～80℃的低温空气进行缓慢降温，降温时间为0.5～2小时；S9、洗涤工序，将温度降至40℃以下的球形吸水树脂粒子进行洗涤，除去表面油性介质；S10、筛分工序，通过筛网筛分得到不同粒径的球形吸水树脂粒子，选择粒径为1~5 mm的球形吸水树脂粒子；S11、包装工序，将合适粒径的球形吸水树脂粒子密封包装，得到成品。2.如权利要求1所述的一种球形吸水树脂的制备方法，其特征在于：所述的水溶性单体为丙烯酸及其盐、甲基丙烯酸及其盐、丙烯酰胺、乙烯基苯磺酸及其盐、2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸及其盐、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的一种或几种混合物。3.如权利要求2所述的一种球形吸水树脂的制备方法，其特征在于：所述的丙烯酸及其盐由丙烯酸与碱中和而成；所述的甲基丙烯酸及其盐由甲基丙烯酸与碱中和而成；所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、氨水、三乙醇胺、乙二胺、氨甲基丙醇中的任意一种或几种；所述的丙烯酸或甲基丙烯酸与碱的摩尔比为1:0.7～1。4.如权利要求1所述的一种球形吸水树脂的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：范立涛，李艳，张成裕，周勤华，
申请(专利权)人：浙江三赢新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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