CN100488998C - 聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂及其合成方法 - Google Patents
聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂及其合成方法 Download PDFInfo
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Abstract
聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂,原料wt%组成是:丙烯酸62~86%;聚乙烯塑料7~32%;分散剂1.5~2.6%;引发剂0.4~0.9%;交联剂0.08~0.4%;蒙脱土2~12%。其合成方法是:将聚乙烯塑料溶于溶剂;加入分散剂和引发剂;将丙烯酸中和,称取蒙脱土加入中和液,加入交联剂并高速分散;将上述两种溶液混合;在保护气氛下恒温充分反应;烘干得高吸水性树脂。本发明以废弃聚乙烯塑料、丙烯酸盐和蒙托土为原料,聚合速度快,分子量高;以水为介质,反应热易导出,反应平稳安全。本发明使资源再生利用,有良好的经济和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种高吸水性树脂,具体涉及一种利用废旧聚乙烯塑料合成的聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂,以及这种高吸水性树脂的方法。
背景技术
高吸水性树脂的研发始于二十世纪六十年代。经过40多年的开发研究,其理论基础和应用技术都有了巨大的发展。我国起步较晚,在1982年首次合成了高吸水性树脂,到1988年才有了第一个专利。高吸水性树脂的种类有很多,按来源分主要有淀粉系、纤维素系和合成树脂系三大类。这些系列产品性能都较好,但是所采用的原料都是正规化工性原料,成本较高。目前国内利用废弃资源合成高吸水性树脂的技术还不多。经在中国期刊网、万方数据库、维普数据库、金报兴图数据库、中经专网和中国专利网数据库查询,均未见到以聚乙烯为原料合成高吸水性树脂的类似工作。
聚乙烯(PE)因质轻、耐化学腐蚀、具有优良的绝缘性、有良好的热塑性等性能而被广泛应用于日用品、包装、汽车、家用电器等方面。在这其中相当一部分是用作一次性产品。而PE难以自然降解,废弃的PE制品对环境造成了极大的影响:丢弃在田野或土壤里会阻止土壤的透气性,使土质变坏,影响农作物的生长;其中的助剂会向土壤、空气和水中渗透、迁移,污染大气、土质和水域等。
对这些废弃物的最简单直接处理方法就是掩埋与焚烧,掩埋法占用大量的土地,焚烧会释放出一些有害的物质污染大气环境,影响人的健康。因此掩埋法遭到了人们激烈的反对。
发明内容
本发明目的在于提供一种聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂,第二发明目的是提供用聚乙烯合成这种高吸水性树脂的方法,该方法可以利用废弃聚乙烯塑料与丙烯酸盐、蒙脱土接枝共聚合成高吸水性树脂。一方面使废弃的包装用聚乙烯塑料得到有效的再生利用,变废为宝;另一方面能降低高吸水性树脂成本,增强产品竞争力。
为完成上述发明目的,本发明的技术方案是:
聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂,其原料组成是(wt%):
丙烯酸 62~86%
丙烯酸中和度为 75~85%
聚乙烯(PE)塑料 7~32%
分散剂 1.5~2.6%
引发剂 0.4~0.9%
交联剂 0.08~0.4%
蒙脱土(MMT) 2~12%。
更优化和更具体地说,本发明提供的聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂,是指通过以下制备工艺得到的树脂:
在搅拌的条件下用适量溶剂将聚乙烯塑料溶解,溶解完全后加入适量分散剂、引发剂,再与经高速剪切分散的部分中和丙烯酸/蒙脱土悬浮液混合,然后在有交联剂和保护气氛的条件下接枝共聚;烘干得高吸水性树脂;
其中所述的原料组成优选以下比例(wt%):
丙烯酸 62.87~85.29%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯(PE)塑料 7.08~31.45%
分散剂 1.89~2.56%
引发剂 0.41~0.9%
交联剂 0.08~0.41%
蒙脱土(MMT) 2.10~11.41%。
这里所说的溶剂可以是甲苯或二甲苯;所说的碱溶液可以为氢氧化钠或氢氧化钾溶液(wt%);所说的分散剂可以是司班-60或十二烷基苯磺酸钠;所说的引发剂可以是过氧化苯甲酰(BPO)或偶氮二异丁腈(AIBN);所说的交联剂可以是N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)、环氧氯丙烷、丙二醇或甘油。保护气氛可以是氮气、或其他惰性气体。
本申请完成第二个发明任务的技术方案是:聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂的合成方法,步骤如下,
在搅拌的条件下,将聚乙烯(PE)塑料在80~100℃下溶于适量溶剂,待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂;
用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度,称取一定量蒙脱土加入中和液,加入适量交联剂,并在分散器上高速分散;
将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合;
在保护气氛下于80~110℃恒温充分反应1~3小时;
110~130℃烘干得高吸水性树脂。
以上工艺步骤中所用原料配比参数为(所有用量皆为WT%):
丙烯酸 62~86%
丙烯酸中和度为 75~85%
聚乙烯(PE)塑料 7~32%
分散剂 1.5~2.6%
引发剂 0.4~0.9%
交联剂 0.08~0.4%
蒙脱土(MMT) 2~12%。
其中所述的原料组成优选以下比例(wt%):
丙烯酸 62.87~85.29%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯(PE)塑料 7.08~31.45%
分散剂 1.89~2.56%
引发剂 0.41~0.9%
交联剂 0.08~0.41%
蒙脱土(MMT) 2.10~11.41%。
现以一个具体实例对合成工艺作详细说明:在搅拌的条件下,将聚乙烯塑料(PE)在80~100℃下溶于适量溶剂,待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂,用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度,称取一定量蒙脱土加入中和液,加入适量交联剂,并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合,在保护气氛下于80~110℃恒温充分反应1~3小时,110~130℃烘干得高吸水性树脂。
吸水性能测定:称取一定量干燥树脂样品,浸泡在去离子水中使达到溶胀平衡。用100目筛网滤去多余水分,再称吸水后的重量,按下公式计算:
A(g`g-1)=(m2-m1)/m1
式中A为吸水率,m1是样品吸水前的干燥质量,m2是吸水后的质量。
本发明与现有技术相比有如下特点:
1、配方上是以废弃聚乙烯塑料、丙烯酸盐和蒙托土为原料。吸去离子水为90~508gg-1。
2、采用乳液聚合法,聚合速度快,分子量高;以水为介质,反应热易导出,反应平稳安全。
3、本发明中的主要原料之一为废弃聚乙烯塑料,使工业资源再生利用。因此产生良好的经济和环境效益。
具体实施方式
实施例1
原料配比(所有用量皆为WT%):
丙烯酸用量 74.66%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯用量 18.66%
分散剂用量 2.24%
引发剂用量 0.52%
交联剂用量 0.19%
MMT用量 3.73%。
在搅拌的条件下,将聚乙烯塑料(PE)在80~100℃下溶于适量溶剂,待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂,用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度,称取一定量蒙脱土加入中和液,加入适量交联剂,并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合,在保护气氛下于80~110℃恒温充分反应1~3小时,110~130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为278g`g-1。
实施例2
原料配比(所有用量皆为WT%):
丙烯酸用量 85.29%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯用量 7.08%
分散剂用量 2.56%
引发剂用量 0.60%
交联剂用量 0.21%
MMT用量 4.26%。
在搅拌的条件下,将聚乙烯塑料(PE)在80~100℃下溶于适量溶剂,待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂,用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度,称取一定量蒙脱土加入中和液,加入适量交联剂,并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合,在保护气氛下于80~110℃恒温充分反应1~3小时,110~130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为508g`g-1。
实施例3
原料配比(所有用量皆为WT%):
丙烯酸用量 79.08%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯用量 9.89%
分散剂用量 2.37%
引发剂用量 0.55%
交联剂用量 0.20%
MMT用量 7.91%。
在搅拌的条件下,将聚乙烯塑料(PE)在80~100℃下溶于适量溶剂,待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂,用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度,称取一定量蒙脱土加入中和液,加入适量交联剂,并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合,在保护气氛下于80~110℃恒温充分反应1~3小时,110~130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为205g`g-1。
实施例4
原料配比(所有用量皆为WT%):
丙烯酸用量 84.07%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯用量 10.51%
分散剂用量 2.52%
引发剂用量 0.59%
交联剂用量 0.21%
MMT用量 2.10%。
在搅拌的条件下,将聚乙烯塑料(PE)在80~100℃下溶于适量溶剂,待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂,用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度,称取一定量蒙脱土加入中和液,加入适量交联剂,并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合,在保护气氛下于80~110℃恒温充分反应1~3小时,110~130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为223g`g-1。
实施例5
原料配比(所有用量皆为WT%):
丙烯酸用量 82.33%
丙烯酸中和度为 80°
聚乙烯用量 10.29%
分散剂用量 2.47%
引发剂用量 0.58%
交联剂用量 0.21%
MMT用量 4.12%。
在搅拌的条件下,将聚乙烯塑料(PE)在80~100℃下溶于适量溶剂,待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂,用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度,称取一定量蒙脱土加入中和液,加入适量交联剂,并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合,在保护气氛下于80~110℃恒温充分反应1~3小时,110~130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为316g`g-1。
实施例6
原料配比(所有用量皆为WT%):
丙烯酸用量 82.48%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯用量 10.31%
分散剂用量 2.47%
引发剂用量 0.41%
交联剂用量 0.21%
MMT用量 4.12%。
在搅拌的条件下,将聚乙烯塑料(PE)在80~100℃下溶于适量溶剂,待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂,用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度,称取一定量蒙脱土加入中和液,加入适量交联剂,并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合,在保护气氛下于80~110℃恒温充分反应1~3小时,110~130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为247g`g-1。
实施例7
原料配比(所有用量皆为WT%):
丙烯酸用量 82.20%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯用量 10.28%
分散剂用量 2.46%
引发剂用量 0.74%
交联剂用量 0.21%
MMT用量 4.11%。
在搅拌的条件下,将聚乙烯塑料(PE)在80~100℃下溶于适量溶剂,待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂,用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度,称取一定量蒙脱土加入中和液,加入适量交联剂,并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合,在保护气氛下于80~110℃恒温充分反应1~3小时,110~130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为189g`g-1。
实施例8
原料配比(所有用量皆为WT%):
丙烯酸用量 82.44%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯用量 10.31%
分散剂用量 2.47%
引发剂用量 0.58%
交联剂用量 0.08%
MMT用量 4.12%。
在搅拌的条件下,将聚乙烯塑料(PE)在80~100℃下溶于适量溶剂,待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂,用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度,称取一定量蒙脱土加入中和液,加入适量交联剂,并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合,在保护气氛下于80~110℃恒温充分反应1~3小时,110~130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为110g`g-1。
实施例9
原料配比(所有用量皆为WT%):
丙烯酸用量 82.23%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯用量 10.28%
分散剂用量 2.47%
引发剂用量 0.58%
交联剂用量 0.33%
MMT用量 4.11%。
在搅拌的条件下,将聚乙烯塑料(PE)在80~100℃下溶于适量溶剂,待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂,用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度,称取一定量蒙脱土加入中和液,加入适量交联剂,并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合,在保护气氛下于80~110℃恒温充分反应1~3小时,110~130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为90g`g-1。
实施例10,与以上实施例基本相同,但有如下改变:
丙烯酸用量 62.87%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯用量 31.45%
分散剂用量 1.89%
引发剂用量 0.44%
交联剂用量 0.20%
MMT用量 3.15%。
实施例11,与以上实施例基本相同,但有如下改变:
丙烯酸用量 76.07%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯用量 9.51%
分散剂用量 2.28%
引发剂用量 0.53%
交联剂用量 0.20%
MMT用量 11.41%。
实施例12,与以上实施例基本相同,但有如下改变:
丙烯酸用量 82.16%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯用量 10.27%
分散剂用量 2.47%
引发剂用量 0.58%
交联剂用量 0.41%
MMT用量 4.11%。
实施例13,与以上实施例基本相同,但有如下改变:
丙烯酸用量 82.07%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯用量 10.26%
分散剂用量 2.46%
引发剂用量 0.90%
交联剂用量 0.21%
MMT用量 4.10%。
实施例14,与以上实施例基本相同,但有如下改变:
丙烯酸用量 86%
丙烯酸中和度为 75%
聚乙烯用量 7%
分散剂用量 1.5%
引发剂用量 0.9%
交联剂用量 0.4%
MMT用量 4.2%。
实施例15,与以上实施例基本相同,但有如下改变:
丙烯酸用量 62%
丙烯酸中和度为 85%
聚乙烯用量 32%
分散剂用量 3.52%
引发剂用量 0.4%
交联剂用量 0.08%
MMT用量 2%。
实施例16,与以上实施例基本相同,但有如下改变:
丙烯酸用量 70%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯用量 8.92%
分散剂用量 8.6%
引发剂用量 0.4%
交联剂用量 0.08%
MMT用量 12%。
Claims (6)
1、一种聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂,其原料的重量组成是:
丙烯酸 62~86%
丙烯酸中和度为 75~85%
聚乙烯 7~32%
分散剂 1.5~2.6%
引发剂 0.4~0.9%
交联剂 0.08~0.4%
蒙脱土 2~12%;
所说的分散剂选自司班-60或十二烷基苯磺酸钠;所说的引发剂选自过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈;所说的交联剂选自N,N-亚甲基双丙烯酰胺、环氧氯丙烷、丙二醇或甘油。
2、按照权利要求1所述的聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂,其特征在于,所述的聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂,是指通过以下制备工艺得到的树脂:
在搅拌的条件下用适量溶剂将聚乙烯塑料溶解,溶解完全后加入适量分散剂、引发剂,再将经高速剪切分散的部分中和丙烯酸/蒙脱土悬浮液混合,然后在有交联剂和保护气氛的条件下接枝共聚;烘干得高吸水性树脂;
其中所述的原料组成为以下重量比例:
丙烯酸 62.90~85.29%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯 7.08~31.46%
分散剂 1.89~2.52%
引发剂 0.41~0.9%
交联剂 0.08~0.40%
蒙脱土 2.10~11.41%。
3、按照权利要求2所述的聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂,其特征在于,所说的溶剂选自甲苯或二甲苯;所说的保护气氛是氮气或惰性气体。
4、一种权利要求1所述的聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂的合成方法,其特征在于,步骤如下,
在搅拌的条件下,将聚乙烯塑料在80~100℃下溶于适量溶剂,待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂;
用碱溶液将丙烯酸中和至一定中和度,称取一定量蒙脱土加入中和液,加入适量交联剂,并在分散器上高速分散;
将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合;
在保护气氛下于80~110℃恒温充分反应1~3小时;
110~130℃烘干得高吸水性树脂;
以上工艺步骤中所用原料重量配比参数为:
丙烯酸 62~86%
丙烯酸中和度为 75~85%
聚乙烯 7~32%
分散剂 1.5~2.6%
引发剂 0.4~0.9%
交联剂 0.08~0.4%
蒙脱土 2~12%;
所说的分散剂选自司班-60或十二烷基苯磺酸钠;所说的引发剂选自过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈;所说的交联剂选自N,N-亚甲基双丙烯酰胺、环氧氯丙烷、丙二醇或甘油。
5、按照权利要求4所述的聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂的合成方法,其特征在于,所说的溶剂选自甲苯或二甲苯;所说的碱溶液选自氢氧化钠或氢氧化钾溶液;所说的保护气氛是氮气或惰性气体。
6、按照权利要求4或5所述的聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂的合成方法,其特征在于,所说的原料组成的重量比例是:
丙烯酸 62.90~85.29%
丙烯酸中和度为 80%
聚乙烯 7.08~31.46%
分散剂 1.89~2.52%
引发剂 0.41~0.9%
交联剂 0.08~0.40%
蒙脱土 2.10~11.41%。
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