一种高吸水性树脂的制造方法技术

一种高吸水性树脂的制造方法，该方法以丙烯酸为原料，碱性水溶液为中和剂中和丙烯酸后，加入交联剂和引发剂进行聚合反应，反应结束后依次经造粒、干燥、粉碎得到树脂颗粒，将树脂颗粒经过表面处理后得到单体残留量低、抗压吸水倍率高、吸水速率快、抗凝结性优良、流动性好的高吸水性树脂。本发明专利技术方法聚合速率快并且非常稳定，反应所得聚合物凝胶颗粒可以单独分散而不互相粘附结块。本发明专利技术方法工艺简单、效率高、能源利用率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料领域，涉及，具体涉及聚丙烯酸型高吸水树脂的制备方法。本专利技术所制备的产品单体残留量低、加压吸水倍率高、吸水速率快、抗凝结、流动性好、不含任何污染物，特别适用于日用卫生材料中。
技术介绍
高吸水性树脂是一种具有三维网络状结构的新型功能性高分子材料，可吸收自身重量数百至上千倍的去离子水，可吸收自身重量几十至上百倍的0. 9%的NaCl水溶液(生理盐水)。与一般传统的吸水材料相比，高吸水树脂除吸水倍率高外还具有很强的保水能力，在一定加压条件下其吸收的水不会溢出。高吸水树脂极强的吸水性和保水性使其在诸多领域都得到了应用和研究，如园林保水剂、工业吸收剂、调剖堵水剂、调湿剂、医药、化妆品、日用卫生用品和食品保鲜材料等方面，因此其应用开发前景非常广阔。目前，高吸水树脂主要有聚丙烯酸型、淀粉接枝型和纤维素接枝型，其中聚丙烯酸型以其吸水倍率高、质量稳定、成本低、不会引起腐烂性的分解、安全卫生等优势而占据大部分市场份额。聚丙烯酸型高吸水性树脂是高吸水性树脂的主要产品，而在日用卫生用品中的应用是其主要应用领域，因此关于聚丙烯酸型高吸水树脂的很多研究都是为改善其在日用卫生品中的应用性能。日用卫生品用聚丙烯酸型高吸水性树脂要求其具有较低的单体残留量、较高的加压吸水率、较快的吸水速率以及优良的抗结块性能，另外还要求其具有一定的流动性以满足日用卫生产品生产加工中的操作需求。要得到综合性能优良的聚丙烯酸型高吸水性树脂必须从控制原材料质量、优化聚合和后处理条件入手。水溶液聚合法生产交联聚丙烯酸型高吸水性树脂，不使用有机溶剂，安全、环保， 是目前多数厂家采用的方法，但这种水溶液聚合反应体系粘度大，聚合热不能及时散失，使得体系温度控制困难，温度过高容易出现爆聚，使产品性能指标(包括吸水率、单体残留量等)下降。爆聚发生时反应体系中心温度过高，不能形成分子量分布较均勻的分子链，凝胶强度下降且胶体粘附性强、可溶出物含量增加，致使产品整体性能下降，另一方面还会影响后续加工。采用低温引发聚合可有效避免爆聚的发生，可得到性能优良的产品，但低温引发又会造成反应时间的延长，这不利于提高工业生产效率，因此存在质量和效率难以兼顾的问题。普通吸水树脂(将聚合反应所得水凝胶经干燥、造粒后所得)直接用于卫生产品， 吸液后凝胶强度低，抗压吸水率低导致体液易渗漏，且吸水后易出现凝胶阻塞效应使吸水速率降低。通常增加交联点密度可以提高凝胶强度但吸水率会下降，从而影响应用性能。因此，为产品应用的需要有必要提高普通吸水树脂的抗压吸水率和吸水速率。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术综合考虑从聚合反应到后处理整个过程，得到一种制备性能优良的高吸水树脂的快速、高效、环保的方法，得到的高吸水树脂可用于制备高标准的日用卫生材料。本专利技术以丙烯酸为主要原料，还可以以其他可与丙烯酸共聚的功能性单体(如 阳离子改性单体、疏水性单体、可降低成本的单体等)为非必需的辅助原料，以及其他助剂 (如螯合剂)，选用合适的引发剂和交联剂，通过中和、聚合反应和后续处理制备高性能高吸水性树脂产品。本专利技术的目的是通过以下方式实现的一种高吸水性树脂的制备方法，该方法包括以下步骤以丙烯酸为原料，采用碱性水溶液中和丙烯酸35% 90%后，向溶液中加入交联剂，加热至20°C 50°C，再加入引发剂进行聚合反应，反应结束后依次经造粒、干燥、粉碎得到树脂颗粒，将树脂颗粒与表面处理液混合均勻后干燥，得到高吸水性树脂。丙烯酸在碱性水溶液中的浓度的质量分数为观％ 45 %，优选33 % 40 %。质量分数过低，经聚合后所得水凝胶太软、黏性大、含水量大，结块严重不利于分散，并且干燥效率低，所需能耗增大；过高则丙烯酸单体浓度太高，聚合反应放热过多而使过程很难控制， 易发生爆聚，产品质量下降。中和反应温度为20°C 95°C，优选20°C 70°C。丙烯酸中和程度控制在35% 90% (即是指丙烯酸被碱中和其质量的35% 90% )，优选60% 80%。一方面丙烯酸的中和程度影响产品的酸度，另一方面，丙烯酸的中和程度还会影响单体聚合反应活性，中和程度太高反应活性降低。综合以上两方面因素而确定最佳中和程度。本专利技术采用由多种化合物组成的多元复配交联剂，所述的交联剂为具有两个双键的氮取代的酰胺类化合物和多元醇类化合物的混合物，或者具有两个双键的氮取代的酰胺类化合物和多元醇缩水甘油醚类的混合物。交联剂优选N，N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和聚乙二醇、丙二醇、聚丙二醇、丙三醇、聚丙三醇、丁二醇、季戊四醇、二乙醇胺、三乙醇胺、二缩水甘油醚类复配。其中，具有两个双键的氮取代的酰胺类化合物最优选N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、多元醇类化合物最优选聚乙二醇2000、多元醇缩水甘油醚类最优选聚乙二醇二缩水甘油醚。复配时具有两个双键的氮取代的酰胺类化合物与多元醇类化合物的质量比优选为1 1 10，具有两个双键的氮取代的酰胺类化合物与多元醇缩水甘油醚类质量比优选为1 0.1 2，最优选为1 0. 1 1。对于交联剂的选择性复配可实现快速聚合且凝胶强度优良，所得树脂抗压吸水倍率高、吸水速率快。交联剂的选择还会影响可溶出物的含量。交联剂用量为丙烯酸单体质量的0.001 0.8% ；优选0.01 0.5%，最优选 0.05 0.2%。向中和液中加入交联剂后，加热温度为20°C 50°C，优选35°C 50°C。温度过低，反应太慢无工业化价值；温度过高，反应太剧烈易爆聚，产品质量不可控。交联聚合反应时间aiiin 300min，优选^iiin 30min。聚合时反应放热，温度会自然上升至100°C 120°C。经交联共聚得到的水凝胶经绞肉机挤出造粒时只需喷淋适量水而无需造粒液就可得到单独分散的凝胶颗粒而不会粘附结块。本专利技术采用氧化还原体系作为引发剂。氧化还原引发体系中的还原剂优选为亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、亚铁盐；氧化剂优选为过硫酸盐、过氧化氢、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢。所述的表面处理液是通过以下方法制备得到的水10 20重量份、乙醇4 12重量份、甘油4 12重量份、硫酸铝0. 1 2重量份，混合得到。优选配方为蒸馏水20重量份、乙醇9重量份、甘油6重量份、硫酸铝1重量份。表面处理液用量为树脂颗粒质量的 0. 1 % 50 %，优选1 % 40 %，最优选20 % 40 %。表面处理液还可采用多元醇化合物， 环氧化合物，多价金属盐等。表面处理液混合时可采用高速搅拌在短时间内混合均勻。所述的树脂颗粒与表面处理液混合均勻后干燥采用的温度为90°C 270°C，优选 140°C 220°C。干燥时间在:3min 300min，优选20min 200min。将树脂颗粒经过该表面处理后得到单体残留量低、抗压吸水倍率高、吸水速率快、抗凝结性优良、流动性好的高吸水性树脂。本专利技术所采用的对丙烯酸进行中和的碱类成分可包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸铵、碳酸氢氨、氨或胺类，可单一使用亦可混合使用。本专利技术在中和液中也可根据需要加入功能性共聚单体或水溶性功能性高分子，以提高产品某方面性能。功能性共聚单体包括阳离子改性单体、疏水性单体等，如马来酸、马来酸酐、反丁烯二酸、反丁烯二酸酐、AMPS、含取代基丙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杭渊，洪锡全，曹海斌，徐亮，潘伟，
申请(专利权)人：宜兴丹森科技有限公司，
类型：发明
国别省市：