CN101215354A - 反相悬浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂的制备方法 - Google Patents

反相悬浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂的制备方法 Download PDF

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白福臣
温诗渺
于力
张志成
潘振远
张春晓
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Abstract

本发明涉及反相悬浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水树脂的制备方法，其特征在于：环己烷为溶剂，丙烯酸和丙烯酰胺为单体，过硫酸铵为引发剂，N，N’－亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，十八醇磷酯或十八醇磷酯为分散剂。采用反相悬浮聚合得方法制备聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水树脂。本发明所得的高吸水性树脂的吸水率为为298ml/g－346ml/g。

Description

反相悬浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂的制备方法
技术领域
本发明属于高吸水性树脂领域，具体涉及一种反相悬浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂的制备方法。
背景技术
高吸水性树脂是近年来得到迅速发展的一类新型的功能性高分子材料，由于其能吸收自身质量数百倍至数千倍的水，且吸收的水分不易用机械压力压出，具有优良的保水性能，因此被广泛应用于农业、林业、园艺等土壤改良剂、卫生用品材料、工业用脱水剂、保鲜剂、防雾剂、医用材料、水凝胶材料等等。具有代表性的是丙烯酸系高吸水性树脂，近年来在国内外迅速发展。但以单一丙烯酸为单体制备的吸水树脂的吸水率尤其是耐电解质性能较差，以含有酰胺基亲水单体与丙烯酸共聚，使每个分子链上具有不同的亲水性基团，通过不同亲水性基团的相互协同作用可以提高共聚树脂的综合性能。以丙烯酸为原料制备高吸水性树脂一般采用本体聚合和水溶液聚合，这两种聚合方法所产生的热量难以散发，且聚合体系粘度太高，往往难于在通常的反应器中进行，后处理甚为困难。在“反相悬浮法制备耐盐高吸水树脂”[陈日清等，林产化学与工业，2006 26(1)：28]、“反相悬浮聚合合成高吸水树脂”[张伟党，太原市师范学院学报，2006 5(2)：107]、“反相悬浮法合成高吸水性树脂的研究”[郭建维等，精细化工，2001  18(6)：43]、“聚丙烯酸盐高吸水树脂合成工艺研究进展”[顾锦涛，彭宪湖，中国胶粘剂，2000，(10)2：45，]、中国专利CN1834122A这些文献中报道了聚丙烯酸系高吸水树脂的反相悬浮聚合方法，但对用反相悬浮聚合法制备聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂未作深入探讨。采用反相悬浮聚合法制备聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂，如果悬浮液分散体系不稳定，就会得到凝胶状的粘稠状产物，还存在发生反应暴聚、凝胶粘壁等现象。因此，选用适当的反相悬浮分散剂，明确各种原料的投料比例，严格控制聚合工艺是采用反相悬浮聚合法制备聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂的技术关键。
发明内容
本发明提供的反相悬浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂的制备方法，步骤和条件如下：
使用的溶剂为环己烷；单体为丙烯酸和丙烯酰胺，丙烯酸用量为溶剂重量的15-20％，中和度为50-60％，丙烯酰胺用量为溶剂重量的5％；引发剂为过硫酸铵，引发剂用量为丙烯酸和丙烯酰胺单体重量之和的0.2～0.4％；交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，交联剂用量为丙烯酸和丙烯酰胺单体重量之和的0.05～0.1％；分散剂为十六醇磷酯或十八醇磷酯，分散剂用量为丙烯酸和丙烯酰胺单体重量之和1～4％；
按配比称量材料，在三口容器中加入环己烷和分散剂，室温下搅拌，使分散剂溶解；在0℃～5℃冷却的条件下，将丙烯酸水溶液用质量浓度为30％的氢氧化钠水溶液中和，中和度为50-60％，得到中和好的丙烯酸水溶液；同时，将引发剂、交联剂用水溶解，水的用量是引发剂和交联剂重量之和的208-250倍；然后加入到中和好的丙烯酸水溶液中并搅拌均匀，再加入丙烯酰胺，搅拌至其全部溶解，得到单体混合液；将三口容器中的溶剂在搅拌下升温至45℃，滴加上述单体混合液，40～50分钟滴加完成，在45-75℃恒温反应3-5小时；反应完毕后，降至室温，过滤，用甲醇洗涤产物，在90-110℃内烘干，得反相悬浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂。其吸水率≥280ml/g。
吸水率的测定：称取1.0g干燥的树脂于烧杯中加入1000 ml去离子水，加盖防止水份蒸发。在室温下让其吸至饱和，用500目滤布过滤，得剩余的去离子水，量其体积。
吸水率(ml/g)＝加入水总体积(ml)-滤出水体积(mL)/干燥聚丙烯酸/丙烯酰胺树脂重量(g)
具体实施方式
实施例1
在三口瓶中加入100ml环己烷，加入0.4克分散剂十六醇磷酯，室温下搅拌。将15克丙烯酸置于烧杯中，在0℃的条件下用15.27克质量浓度为30％氢氧化钠水溶液中和。将0.08克过硫酸铵和0.016克N，N’-亚甲基双丙烯酰胺用19.968克水溶解后，加入中和好的丙烯酸水溶液中并搅拌均匀，再加入5克丙烯酰胺，搅拌使其全部溶解，制得单体混合液。将三口瓶升温至45℃，滴加单体混合液，50分钟滴完后升温至65℃，反应4小时。反应完毕后，降至室温，过滤，用甲醇洗涤产物，110℃烘干，得颗粒状聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂。所得高吸水性树脂的吸水率为298ml/g。
实施例2
在三口瓶中加入100ml环己烷，加入0.25克分散剂十八醇磷酯，室温下搅拌。将20克丙烯酸置于烧杯中，在1℃的条件下用19.63克质量浓度为30％氢氧化钠水溶液中和。将0.05克过硫酸铵和0.017克N，N’-亚甲基双丙烯酰胺用25克水溶解后，加入中和好的丙烯酸溶液中并搅拌均匀，再加入5克丙烯酰胺，搅拌使其全部溶解，制得单体混合液。将三口瓶升温至45℃，滴加单体混合液，40分钟滴加完，继续反应4小时。反应完毕后，降至室温，过滤，用甲醇洗涤产物，在100℃烘干，得颗粒状聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂。所得高吸水性树脂的吸水率为346ml/g。
实施例3
在三口瓶中加入100ml环己烷，加入0.84克分散剂十六醇磷酯，室温下搅拌。将16克丙烯酸置于烧杯中，在2℃的条件下用14.8克质量浓度为30％氢氧化钠水溶液中和。将0.07克过硫酸铵和0.015克N，N’-亚甲基双丙烯酰胺用21克水溶解后，加入中和好的丙烯酸溶液中并搅拌均匀，再加入5克丙烯酰胺，搅拌使其全部溶解，制得单体混合液。将三口瓶升温至45℃，滴加单体混合液，43分钟滴完后升温至75℃，反应4小时。反应完毕后，降至室温，过滤，用甲醇洗涤产物，90℃烘干，得颗粒状聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂。所得高吸水性树脂的吸水率为312ml/g。
实施例4
在三口瓶中加入100ml环己烷，加入0.77克分散剂十八醇磷酯，室温下搅拌。将17克丙烯酸置于烧杯中，在3℃的条件下用16.99克质量浓度为30％氢氧化钠水溶液中和。将0.08克过硫酸铵和0.011克N，N’-亚甲基双丙烯酰胺用22克水溶解后，加入中和好的丙烯酸溶液中并搅拌均匀，再加入5克丙烯酰胺，搅拌使其全部溶解，制得单体混合液。将三口瓶升温至45℃，滴加单体混合液，45分钟滴完后升温至75℃，反应3小时。反应完毕后，降至室温，过滤，用甲醇洗涤产物，95℃烘干，得颗粒状聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂。所得高吸水性树脂的吸水率为324ml/g。
实施例5
在三口瓶中加入100ml环己烷，加入0.69克分散剂十六醇磷酯，室温下搅拌。将18克丙烯酸置于烧杯中，在4℃的条件下用19.98克质量浓度为30％氢氧化钠水溶液中和。将0.069克过硫酸铵和0.023克N，N’-亚甲基双丙烯酰胺用23克水溶解后，加入中和好的丙烯酸溶液中并搅拌均匀，再加入5克丙烯酰胺，搅拌使其全部溶解，制得单体混合液。将三口瓶升温至45℃，滴加单体混合液，47分钟滴完后升温至70℃，反应5小时。反应完毕后，降至室温，过滤，用甲醇洗涤产物，110℃烘干，得颗粒状聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂。所得高吸水性树脂的吸水率为331ml/g。
实施例6
在三口瓶中加入100ml环己烷，加入0.96克分散剂十八醇磷酯，室温下搅拌。将19克丙烯酸置于烧杯中，在5℃的条件下用19.35克质量浓度为30％氢氧化钠水溶液中和。将0.096克过硫酸铵和0.019克N，N’-亚甲基双丙烯酰胺用24克水溶解后，加入中和好的丙烯酸溶液中并搅拌均匀，再加入5克丙烯酰胺，搅拌使其全部溶解，制得单体混合液。将三口瓶升温至45℃，滴加单体混合液，48分钟滴完后升温至50℃，反应4小时。反应完毕后，降至室温，过滤，用甲醇洗涤产物，105℃烘干，得颗粒状聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂。所得高吸水性树脂的吸水率为339ml/g。

Claims (1)

1.反相悬浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂的制备方法，其特征在于步骤和条件如下：
使用的溶剂为环己烷；单体为丙烯酸和丙烯酰胺，丙烯酸用量为溶剂重量的15-20％，中和度为50-60％，丙烯酰胺用量为溶剂重量的5％；引发剂为过硫酸铵，引发剂用量为丙烯酸和丙烯酰胺单体重量之和的0.2～0.4％；交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，交联剂用量为丙烯酸和丙烯酰胺单体重量之和的0.05～0.1％；分散剂为十六醇磷酯或十八醇磷酯，分散剂用量为丙烯酸和丙烯酰胺单体重量之和1～4％；
按配比称量材料，在三口容器中加入环己烷和分散剂，室温下搅拌，使分散剂溶解；在0℃～5℃冷却的条件下，将丙烯酸水溶液用质量浓度为30％的氢氧化钠水溶液中和，中和度为50-60％，得到中和好的丙烯酸水溶液；同时，将引发剂、交联剂用水溶解，水的用量是引发剂和交联剂重量之和的208-250倍；然后加入到中和好的丙烯酸水溶液中并搅拌均匀，再加入丙烯酰胺，搅拌至其全部溶解，得到单体混合液；将三口容器中的溶剂在搅拌下升温至45℃，滴加上述单体混合液，40～50分钟滴加完成，在45-75℃恒温反应3-5小时；反应完毕后，降至室温，过滤，用甲醇洗涤产物，在90-110℃内烘干，得反相悬浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性树脂。
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