CN103102443B - 一种生理卫生用高分子吸水树脂的合成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生理卫生用高分子吸水树脂的合成方法，它由多种含有不饱和双键的单体共聚而成，以水溶液自由基共聚的方式，采用三段复合引发体系，实现了多种单体共聚，制备得到粒度规整，交联均匀，残余单体含量少的高吸水树脂。使用表面处理液，对高吸水树脂进行表面处理，进一步降低了残余单体含量、在高吸水树脂表面形成了梯度交联，最终制备得到超强吸水剂。该吸水剂具有外观白色颗粒，流动性好，抗压耐盐，吸液速度快，表面液体传输性能好，吸液量大，残留单体含量少，吸水后表面干爽等卓越性能，是生理卫生领域，尤其是婴幼儿纸尿裤、成人失禁片、妇女卫生巾等对吸液速度和吸液量有较高要求的生理卫生用品。

Description

一种生理卫生用高分子吸水树脂的合成

技术领域

本发明涉及到一种生理卫生用高分子吸水树脂，它有多种含有不饱和双键的单体共聚而成，再使用表面处理液，对高吸水树脂进行表面处理，最终制备得到超强吸水树脂。该吸水树脂具有外观白色颗粒，流动性好，抗压耐盐，吸液速度快，表面液体传输性能好，吸液量大，残留单体含量少，吸水后表面干爽等卓越性能，是生理卫生领域的专用吸水剂，尤其适用于婴幼儿纸尿裤、成人失禁片、妇女卫生巾等对吸液速度和吸液量有较高要求的生理卫生用品。

背景技术

近年来，吸水剂在生理卫生方面的应用极广，如纸尿布(或纸尿裤)、失禁片、吸汗内衣、卫生巾等。

已知吸水树脂例子如下：天然吸水性材料，主要是天然纤维如棉纤维、木纤维、纸纤维等；部分中和聚丙烯酸交联物质；淀粉接枝丙烯腈水解物质；乙酸乙酯-丙烯酸酯共聚的皂化产物；羧甲基纤维素交联物质；丙烯腈共聚物或者丙烯酰胺共聚物的水解产物或这些产物的交联物质；阳离子单体的交联物质等。

一般上述吸水剂具有如下性质：当与体液之类的含水液体接触时，具有高的吸水性能，极好的吸水速度，液体渗透率等。而缺点在与吸水能力低，最高只达本身材料的20倍。所以使用量多，很不方便。高吸水性树脂的超强吸水能力和保水能力使得生理卫生方面的产品大大轻便化、小型化、舒适化，消除了人们的很多苦恼。

超强吸水剂SAP的大量发展正是因为生理卫生用品的需求高，20世纪70年代末开始已有超强吸水剂用于生理卫生制品。1978年开始在世界出售利用超强吸水性树脂(SAP)做的卫生棉，并开始研究有关应用SAP制造纸尿布等产品。经过30多年的发展，sap已达年产50万吨，其中很大一部分应用于生理卫生材料。在日本和欧美等发达国家，用sap作卫生材料已基本普及。我国的超强吸水剂研发水平和普及程度远远落后于欧美、日本，研发生产是从20世纪80年代后期才开始的，目前国内产品性能欠缺，与国外的产品还有一定差距，这方面使用的吸水剂很大一部分依靠进口。由于国内产品性能差和造价过高，我国吸水剂产业处于不利的局面，因此如何改善产品性能，提高产品质量成为亟待解决的问题。

众所周知，SAP纸尿布佩戴在婴儿、病人等的身上，能较快速地吸收尿液，吸收后即使收到挤压，也不润湿皮肤，保持皮肤无损并处于干爽状态，这就达到了基本要求。因此，在生理卫生领域用的超强吸水剂应满足以下必要条件：

(1)超强吸水剂的吸液能力比较高，吸液速度较快；

(2)为了使超强吸水剂吸收全部液体，吸水剂需有抗盐性能，以及良好的液体倒流性能。

(3)sap必须与生理卫生里的其他材料有协同效果，如超强吸水剂有从吸尿的纸浆中吸收尿，使纸浆干燥的效果；

(4)超强吸水剂应符合卫生要求，对皮肤、黏膜无刺激性，残余单体要少，吸水后表面要干爽，达到安全可靠的要求；

传统的吸水剂制备方法，即在聚合的同时进行交联的一次交联法制备吸水剂，吸水速度慢、表面不干爽。所以进行二次表面交联是制备超强吸水剂的必要措施。通过对吸水树脂的表面二次交联处理，形成表面梯度交联，即形成内部疏松，外部紧密的交联递增的球形结构，既可以实现吸水剂粒子的规整性、抗压性，减少水溶物，同时使吸水剂粒子相互之间作用力减弱，避免相互粘连，又可以进一步提高吸水性树脂的液体扩散性和倒液性，避免凝胶堵塞造成的吸水倍率降低，并且可降低残留单体的含量。表面交联处理的关键是选择合适的表面处理液及处理条件，表面处理液各组分的选择不同，使制备的高吸水树脂性能有很大不同。

要获得高性能的生理卫生用超强吸水剂，即要实现吸水剂为白色颗粒，流动性好，抗压耐盐，吸液速度快，表面液体传输性能好，吸液量大，残留单体含量少，吸水后表面干爽等性能。正是基于以上考虑，本发明采用多种含有不饱和双键的单体共聚而成，采用三段复合引发体系，以水溶液自由基共聚的方式实现了多种单体共聚，制备得到粒度规整，交联均匀，残余单体含量少的高吸水树脂。使用表面处理液，对高吸水树脂进行表面处理，进一步降低了残余单体含量、在高吸水树脂表面形成了梯度交联，最终制备得到超强吸水剂。该吸水剂具有外观白色颗粒，流动性好，抗压耐盐，吸液速度快，表面液体传输性能好，吸液量大，残留单体含量少，吸水后表面干爽等卓越性能，是生理卫生领域的专用吸水剂，尤其适用于婴幼儿纸尿裤、成人失禁片、妇女卫生巾等对吸液速度和吸液量有较高要求的生理卫生用品。

发明内容

本发明目的提供一种是生理卫生领域的专用吸水剂的合成方法。该吸水剂具有外观白色颗粒，流动性好，抗压耐盐，吸液速度快，表面液体传输性能好，吸液量大，残留单体含量少，吸水后表面干爽等卓越性能。

为了合成此吸水剂，采用如下技术方案：

首先要合成超强吸水剂，是以丙烯酸钠盐，丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺钠，丙烯酸-2-羟基乙酯为共聚单体，在加入交联单体，采用三段复合引发体系，室温引发，以水溶液共聚的方式聚合，1～3小时成胶，保温5个小时后，对胶体进行烘干处理，烘干温度控制在80～150℃，之后粉碎研磨成20～100目高吸水树脂颗粒。再采用表面处理液对高吸水树脂颗粒进行表面处理，处理温度160～200℃，得到生理卫生用抗压抗菌型超强吸水剂。

各组分原料、单体与水的重量配比为：

(a)0至5％重量的丙烯酰胺(AM)；

(b)0至5％重量的丙烯酸-2-羟基乙酯；

(c)20至35％重量的丙烯酸(AA)；

(d)0％-5％重量的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸；

(e)0.001～0.01％重量的N，N亚甲基双丙烯酰胺和聚乙二醇双丙烯酸酯的混合物；

(f)余量为水。

上述吸水剂合成步骤如下：

(1)选定丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸-2-羟基乙酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和N，N亚甲基双丙烯酰胺与聚乙二醇双丙烯酸酯等反应原料按照一定比例进行配比；

(2)选定氢氧化钠，中和丙烯酸，控制摩尔比中和度60～90％；将丙烯酰胺、丙烯酸-2-羟基乙酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和N，N亚甲基双丙烯酰胺与聚乙二醇双丙烯酸酯加入中和后的丙烯酸溶液中，搅拌溶解形成均一单体溶液；

(3)调整料液温度为13±1℃；

(4)吹氮气或者氩气除氧30分钟，加入三段复合引发剂，使上述料液发生聚合；聚合1～3小时完成后，保温5小时，对胶体烘干处理，烘干温度控制在80～150℃；粉碎研磨成20～100目，制得高吸水树脂基体材料；

(5)配制表面处理液，然后以雾状形式均匀喷洒在高吸水树脂基体材料表面，再次烘干控制温度160～220℃得到本发明的生理卫生用超强吸水剂。

本发明涉及到的生理卫生用超强吸水剂与现有技术和天然高分子吸水剂相比具有很多优势：

(1)快速的吸生理盐水性能，吸水后的优越抗压性；

(2)吸水后的液体传送性能，吸水后树脂表面干爽性；

(3)残余单体量很少，几乎没有，对皮肤无刺激无毒害；

(4)超强吸水剂颗粒规整，强度大，流动性好，不粘连。

具体实施方式

下面将根据具体的实施例对本发明的生理卫生用超强吸水剂合成过程做详细的说明。

实施例1

原料准备：选定丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸-2-羟基乙酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和N，N亚甲基双丙烯酰胺与聚乙二醇双丙烯酸酯等反应原料按照下面重量配比进行称量，配置成溶液：

溶液的配制：称量160g蒸馏水，加入丙烯酸(45g)，加入氢氧化钠(19.98g)中和，摩尔中和度为80％；往中和后的丙烯酸溶液中加入AM单体(5g)，丙烯酸-2-羟基乙酯单体(5g)，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠单体(5g)搅拌溶解，并加入交联剂MBA(0.006g)和聚乙二醇双丙酸酯600(0.01g)，搅拌形成均匀溶液。

溶液的调整：调整溶液温度为13±1℃。

溶液的聚合：在氮气保护下依次加入引发剂V50(0.05g/L)，过硫酸铵(0.03g/L)，吹氮气除氧30分钟后加入甲醛合次硫酸氢钠(0.03g/L)，体系变粘稠停止吹氮气并将反应器密闭，在保温密闭条件下直至升温1～3小时后结束，再保温5小时。

干燥处理：将已聚合好的胶体进行造粒，烘干，粉碎成20～100目。

配制表面处理液：称量8份的乙醇，2份的聚乙二醇双丙酸酯PEGD600，0.01份的过硫酸铵，加入90份水溶解，搅拌形成均一溶液。

高吸水树脂表面处理：按照100份质量的高吸水树脂颗粒，加入5份的表面处理液进行表面喷雾，然后160℃烘干1小时，得到最终产品。

实施例2

原料准备：选定丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸-2-羟基乙酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和N，N亚甲基双丙烯酰胺与聚乙二醇双丙烯酸酯等反应原料按照下面重量配比进行称量，配置成溶液：

溶液的配制：称量160g蒸馏水，加入丙烯酸(50g)，加入氢氧化钠(22.2g)中和，摩尔中和度为80％；往中和后的丙烯酸溶液中加入AM单体(7g)，丙烯酸-2-羟基乙酯单体(8g)，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠单体(5g)搅拌溶解；并加入交联剂MBA(0.005g)和聚乙二醇双丙酸酯600(0.008g)，搅拌形成均匀溶液。

溶液的调整：调整溶液温度为15±1℃。

溶液的聚合：在氮气保护下依次加入引发剂V50(0.055g/L)，过硫酸铵(0.03g/L)，吹氮气除氧30分钟后加入亚硫酸氢钠(0.03g/L)，体系变粘稠停止吹氮气并将反应器密闭，在保温密闭条件下直至升温1～3小时后结束，再保温5小时。

干燥处理：将已聚合好的胶体进行造粒，80～120℃烘干，粉碎成20～100目。

配制表面处理液：称量10份的乙醇，4份的聚乙二醇双丙酸酯PEGD600，0.02份的过硫酸铵，加入86份水溶解，搅拌形成均一溶液。

高吸水树脂表面处理：按照100份质量的高吸水树脂颗粒，加入5份的表面处理液进行表面喷雾，然后160℃烘干1小时，得到最终产品。

Claims (5)

1.一种用于生理卫生领域的吸水剂的合成方法，通过聚合多种不饱和双键单体获得交联结构的吸水树脂为主要成份的吸水聚合物，所述吸水剂是在水溶液中由多种不饱和单体共聚交联成一种具有三维空间网状结构的聚合物，再使用表面处理液后交联处理工艺得到，多种不饱和双键单体由以下物质组成：

50％-90％重量比的单烯不饱和酸及其盐的单体A；

0％-20％重量比的不同于单体A的单烯不饱和单体B；

0％-5％重量比的含抗盐性能的不饱和双键单体C；

0.001％-0.01％重量比的交联单体D，且单体B和单体C的含量不等于0％；

所有不饱和单体的总量为100％；

其中单体A为丙烯酸，甲基丙烯酸，乙基丙烯酸，巴豆酸，马来酸，马来酸酐，戊烯二酸和富马酸；

不同于单体A的单烯不饱和单体B包括丙烯腈，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，N-乙烯基吡咯烷酮，N-乙烯基己内酰胺，乙酸乙烯酯和丙烯酸-2-羟基乙酯；

含抗盐性能及不饱和双键单体C为单烯不饱和磺酸和磷酸，以及它们的钠盐，钾盐和铵盐；交联单体D为N，N-亚甲基-双丙烯酰胺，聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)；

将单体A、B、C、D混合于水溶液中，自由基共聚的方式聚合制备得到高吸水树脂，在高吸水树脂基体材料的制备过程中，所述自由基共聚方式是采用三段复合引发体系，包括高、中、低三种引发活性的引发剂，其中，高活性引发剂是氧化还原引发剂，能够在室温甚至更低温度下引发聚合，中、低活性的引发剂是偶氮类热分解引发剂；10～15℃引发，缓慢升温1～3小时达到最终温，并保温5小时；其中，单体B以丙烯酰胺和丙烯酸-2-羟基乙酯的混合物形式使用；表面处理液其特征在于：5～10％的醇类、0.5～5％的有机交联剂、0.005～0.04％的过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵、其余为水的后处理混合液；

其中，氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、过氧化苯甲酰或叔丁基过氧化物；还原引发剂为亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、低价金属盐、有机胺、抗坏血酸，与氧化剂一起构成氧化还原引发体系；所述引发剂的用量为反应料液重量的0.001-0.1％，其中氧化剂和还原剂用量为反应料液的0.001％～0.02％重量，偶氮类引发剂用量为反应料液的0.005-0.05％重量。

2.如权利要求1所述的用于生理卫生领域的吸水剂的合成方法，其中，单体A为丙烯酸。

3.如权利要求1所述的用于生理卫生领域的吸水剂的合成方法，其中，含抗盐性能及不饱和双键单体C为乙烯基磺酸，烯丙基磺酸，甲基丙烯酸磺乙酯，2-羟基-3-丙烯酰氧基丙磺酸，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，乙烯基磷酸和烯丙基磷酸。

4.如权利要求1所述的用于生理卫生领域的吸水剂的合成方法，其中，所述醇类是甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、叔丁醇；所述有机交联剂包括N，N亚甲基双丙烯酰胺，聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)。

5.如权利要求1所述的用于生理卫生领域的吸水剂的合成方法，其中，偶氮类类引发剂为偶氮二异丁腈(AZDN)、偶氮二异庚腈(V65)、偶氮二异丁基脒盐酸盐(V50)。