CN101225138A - 一种聚甲基丙烯酸吸湿树脂的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种聚甲基丙烯酸高吸湿树脂的制备方法，属于吸湿材料生产领域。其特征在于步骤如下：将甲基丙烯酸单体加入一定量的水，然后用氢氧化钠水溶液中和，再加入相应的交联剂、引发剂，然后在恒温水浴中进行聚合一定时间，然后造粒，烘干，粉碎，即得性能优良的吸湿树脂。所得一种聚甲基丙烯酸吸湿树脂在30℃，相对湿度90％时，其吸湿容量＞200％，吸湿速率＞2.5g/g.min。

Description

一种聚甲基丙烯酸吸湿树脂的制备方法

技术领域

本发明属于吸湿材料领域，具体涉及一种聚甲基丙烯酸吸湿树脂的制备方法。

技术背景：

湿度不但影响人的生活环境，还直接关联到工农业生产、物品仓库、文物、档案、弹药的保存，以及汽车、坦克、飞机、舰艇停泊的环境质量等等。当环境湿度过高时，不但会降低人体舒适程度，而且会出现金属锈蚀、物品霉变、弹药结块，精密仪器失灵等现象，使工农业生产、军事活动不能正常进行，因此必须采取有效的除湿材料来降低环境湿度。

传统的吸湿材料为硅胶、分子筛和氧化铝等无机材料，这类材料吸湿容量低，有机高分子吸湿材料的吸湿性能明显优于无机吸湿材料。“聚乙烯醇吸附性树脂的制备及其吸湿放湿性能研究”[刘川文黄红军李志广王建江，科学技术与工程，2007(7)2：242]文中以顺丁烯二酸酐作交联剂，甲苯作悬浮分散剂，对聚乙烯醇(PVA)进行交联改性，制备了PVA吸附性树脂，并对其吸湿、放湿性能进行了初步研究。发现随环境湿度的变化，该树脂可以自动进行吸湿或放湿，且具有一定的保湿能力。在相对湿度95％时平衡吸湿量达到了0.93g/g，优于军械仓库广泛使用的变色硅胶；“魔芋超强吸湿剂扩散吸湿特性研究”[汪超  郝鹏  李万芬  刘田  黄静  姜发堂，湖北工业大学学报，2007(22)2：86]文中研究了魔芋葡甘聚糖接枝丙烯酸共聚物(KAC)在几种环境湿度下的吸湿率和平均吸湿速率，分析了不同粒径KAC的扩散吸湿性能，并与变色硅胶等通用吸湿剂的吸湿性能进行了比较。结果表明：KAC具有显著的扩散吸湿特点，其吸湿率和平均吸湿速率强烈地依赖环境湿度和吸湿接触面积，在高湿环境中(相对湿度＝90±1％)KAC具有优越的高效吸湿功能，室温下4天的吸湿率高达100％，9天后吸湿率大于120％；在中国专利CN1301319A中，详细叙述了交联的丙烯酸系吸湿性纤维的性能及制备方法，在20℃、相对湿度65％时，其饱和吸湿率可达25-50％；另外，在特开平2-91271号公报和特开平5-132858号公告中都涉及到丙烯酸纤维的吸湿放湿性能，提出利用肼交联处理丙烯酸系纤维之后，再利用碱金属氢氧化物水解残存于该纤维中的腈基，转换成羧基或羧基金属盐，由此制成具有吸湿放湿性的交联丙烯酸系纤维。但用聚甲基丙烯酸树脂来制备有机高分子吸湿性材料，还未见报道。

发明内容：

本发明提供一种聚甲基丙烯酸吸湿树脂及制备方法，其步骤和条件如下：

单体为甲基丙烯酸，将甲基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30-80％，甲基丙烯酸单体含量为水溶液总重量的20-40％；然后加入交联剂，交联剂为丙三醇、环氧氯丙烷或N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，加入量为水溶液总重量的0.02～0.5％；再加入引发剂，引发剂分为氧化剂和还原剂，氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾，还原剂为亚硫酸钠、硫代硫酸钠、偏重亚硫酸钠或偏重亚硫酸钾，氧化剂用量为水溶液总重量的0.01～1.0％，还原剂用量为水溶液总重量的的0.005～0.5％，得到配制好的混合液；将配制好的混合液放入反应器，然后在恒温水浴中进行聚合，水浴温度为40～70℃，聚合反应3～5h；然后造粒，烘干，粉碎，得到一种聚甲基丙烯酸吸湿树脂。

所得一种聚甲基丙烯酸吸湿树脂在30℃，相对湿度90％时，其吸湿容量＞200％，吸湿速率＞2.5g/g.min。

吸湿速度测试方法：

将10g待测样品在120℃中恒重。然后称重精确到0.01g(称重速度要快，尽量减少暴露空气中的时间)。将样品装入无纺布袋中悬挂于带有空气搅拌、相对湿度为90％的恒温恒湿箱中，温度为30℃，30分钟后，将袋取出称重。按下式计算吸湿速度：

$N=\frac{Q-W}{W*30}$

式中：N-吸湿速度(g/g.min)，

Q-样品吸湿后重(g)，

W-样品吸湿前重(g)，

30-时间为30分钟(min)。

吸湿容量测试方法：

将10g待测样品在120℃中恒重。然后称重精确到0.01g(称重速度要快，尽量减少暴露空气中的时间)。将样品装入无纺布袋中悬挂于带有空气搅拌、相对湿度为90％的恒温恒湿箱中，温度为30℃，直到1小时间隔的两次连续称重相差不超过5mg，将袋取出称重。按下式计算吸湿速度：

$M=\frac{G}{W}\×100\%$

式中：

M——吸湿容量(％)，

G——样品吸湿后增加的重量(g)，

W——样品吸湿前的重量(g)。

具体实施方式

实施例1：

取100g甲基丙烯酸，加入蒸馏水189.5g，搅拌下加入质量浓度为30％的氢氧化钠水溶液46.46g，加入0.5g交联剂丙三醇；再加入氧化-还原引发剂，氧化剂为过硫酸钾，加入量为0.05g；还原剂为亚硫酸氢钠，加入量为0.2g；然后在恒温水浴中进行聚合，水浴温度为70℃，聚合反应4h；然后造粒，烘干，粉碎，得最终产品。所得高吸湿树脂在30℃，相对湿度90％时(以下实施例都在此条件下测试)，吸湿速率为2.9g/g.min，吸湿容量为230％。

实施例2：

取100g甲基丙烯酸，然后加入蒸馏水80g，搅拌下加入质量浓度为30％的氢氧化钠水溶液108.9g，加入0.2g交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；再加入氧化-还原引发剂，氧化剂为过硫酸铵，加入量为0.5g；还原剂为偏重亚硫酸钠，加入量为0.2g；然后在恒温水浴中进行聚合，水浴温度为40℃，聚合反应2h；然后造粒，烘干，粉碎，得最终产品。所得高吸湿树脂吸湿速率为2.7g/g.min，吸湿容量为210％。

实施例3：

取100g甲基丙烯酸，然后如入蒸馏水273.7g，搅拌下加入质量浓度为30％的氢氧化钠水溶液120g，加入0.6g交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；再加入氧化-还原引发剂，氧化剂为过硫酸钠，加入量为3.6g；还原剂为亚硫酸钠，加入量为2.1g；然后在恒温水浴中进行聚合，水浴温度为65℃，聚合反应5h；然后造粒，烘干，粉碎，得最终产品。。所得高吸湿树脂吸湿速率为2.8g/g.min，吸湿容量为242％。

实施例4：

取100g甲基丙烯酸，然后加入蒸馏水56.98g，搅拌下加入质量浓度为30％的氢氧化钠水溶液90g，加入0.5g交联剂环氧氯丙烷；再加入氧化-还原引发剂，氧化剂为过硫酸铵，加入量为2.5g；还原剂为偏重亚硫酸钾，加入量为0.02g；然后在恒温水浴中进行聚合，水浴温度为60℃，聚合反应3h；然后造粒，烘干，粉碎，得最终产品。。所得高吸湿树脂吸湿速率为2.8g/g.min，吸湿容量为228％。

实施例5：

取100g甲基丙烯酸，然后加入蒸馏水78.387g，搅拌下加入质量浓度为30％的氢氧化钠水溶液80g，加入1.3g交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；再加入氧化-还原引发剂，氧化剂为过硫酸铵，加入量为0.3g；还原剂为硫代硫酸钠，加入量为0.013g；然后在恒温水浴中进行聚合，水浴温度为60℃，聚合反应4h；然后造粒，烘干，粉碎，得最终产品。。所得高吸湿树脂吸湿速率为2.7g/g.min，吸湿容量为231％。

实施例6：

取100g甲基丙烯酸，然后加入蒸馏水117.6g，搅拌下加入质量浓度为30％的氢氧化钠水溶液100g，加入0.7g交联剂环氧氯丙烷；再加入氧化-还原引发剂，氧化剂为过硫酸钾，加入量为0.1g；还原剂为亚硫酸钠，加入量为1.6g；然后在恒温水浴中进行聚合，水浴温度为45℃，聚合反应5h；然后造粒，烘干，粉碎，得最终产品。。所得高吸湿树脂吸湿速率为2.6g/g.min，吸湿容量为234％。

实施例7：

取100g甲基丙烯酸，然后加入蒸馏水259.804g，搅拌下加入质量浓度为30％的氢氧化钠水溶液115g，加入0.096g交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；再加入氧化-还原引发剂，氧化剂为过硫酸钠，加入量为4.8g；还原剂为亚硫酸钠，加入量为0.3g；然后在恒温水浴中进行聚合，水浴温度为55℃，聚合反应4h；然后造粒，烘干，粉碎，得最终产品。。所得高吸湿树脂吸湿速率为2.8g/g.min，吸湿容量为235％。

Claims (1)

1.一种聚甲基丙烯酸高吸湿树脂的制备方法，其特征在于方法的步骤为：单体为甲基丙烯酸，将甲基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30-80％，甲基丙烯酸单体含量为水溶液总重量的20-40％；然后加入交联剂，交联剂为丙三醇、环氧氯丙烷或N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，加入量为水溶液总重量的0.02～0.5％；再加入引发剂，引发剂分为氧化剂和还原剂，氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾，还原剂为亚硫酸钠、硫代硫酸钠、偏重亚硫酸钠或偏重亚硫酸钾，氧化剂用量为水溶液总重量的0.01～1.0％，还原剂用量为水溶液总重量的的0.005～0.5％，得到配制好的混合液；将配制好的混合液放入反应器，然后在恒温水浴中进行聚合，水浴温度为40～70℃，聚合反应3～5h；然后造粒，烘干，粉碎，得到一种聚甲基丙烯酸吸湿树脂。