CN103183842A

CN103183842A - 一种高吸水性树脂表面交联的方法

Info

Publication number: CN103183842A
Application number: CN2013101099151A
Authority: CN
Inventors: 沈慧芳; 张小磊; 黄洪
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: CN103183842B

Abstract

本发明公开了一种高吸水性树脂表面交联的方法。该方法将分散剂、交联剂、多价金属盐溶液与去离子水混合配制成表面交联液；以质量百分比计，所述分散剂、交联剂、多价金属盐和去离子水的质量百分比含量分别为30～40％、1～5％、20～40％和20～40％；将干燥后的高吸水性树脂颗粒放入粉碎机中，在粉碎的过程中喷洒表面交联液，放入烘箱在120～200℃条件下加热1～2小时进行交联反应，冷却至室温，筛分后得到最终产品。本发明采用在粉碎过程中喷洒表面交联液，把粉碎工艺和喷洒表面交联液工艺合二为一，减少了设备投资，简化了生产工艺，节省了生产时间，提高了生产效率。

Description

一种高吸水性树脂表面交联的方法

技术领域

本发明涉及一种高吸水性树脂，特别是涉及一种高吸水性树脂表面交联的方法，是指高吸水性树脂在粉碎过程中喷洒表面交联液的后处理方法。

背景技术

高吸水性树脂是一类分子中含有极性基团并且有一定交联度，由化学交联和聚合物分子链间的相互缠绕而产生物理交联构成的一类新型功能高分子材料，能迅速吸收自身重量几百倍甚至上千倍的水。与传统吸水材料如海绵、硅胶和氯化钙等相比，高吸水性树脂具有吸水容量大、吸水速率快、保水能力强以及安全无毒等优点，因此被广泛应用于卫生及医用材料、农业园艺、土壤改造、环保和土木建筑等行业，并受到人们越来越多的关注。其中，用丙烯酸及其盐合成的高吸水性树脂由于原料丰富易得，制备简单，吸水性能较好，在工业中应用最为广泛，尤其是在女性卫生用品及婴儿纸尿裤方面。

目前合成的高吸水性树脂无法直接应用在女性卫生用品及婴儿纸尿裤上，因为树脂颗粒接触液体后，其表面容易粘结而使粒状聚合物形成结块，造成凝胶堵塞，阻碍水分子的进一步渗入，而且未进行表面交联后处理的树脂颗粒凝胶强度差，加压吸收量低，在空气中容易吸潮，相互粘结成团，不利于长期储存。解决上述问题的方法是对高吸水性树脂进行表面交联后处理，如专利文件USP6657015、USP6831122、EP0629411、EP0937739、CN1696181以及CN101903441A的基本原理都相似。以上这些处理方法虽然可以提高树脂的透液性和凝胶强度等性能，但是都是先在粉碎机中粉碎，然后放入混合机中喷洒表面交联液，热处理后得到最终产品，这样不仅需要增加额外的混合器而提高了生产成本，而且延长了生产时间。

发明内容

本发明的目的在于以解决上述现有技术存在的问题，提供一种可减少设备投资，节省生产时间，提高生产效率的高吸水性树脂表面交联的方法。

本发明选择合适的分散剂、交联剂等与多价金属盐溶液混合配制成表面交联液，采用将干燥后的高吸水性树脂颗粒放入粉碎机中，在粉碎的过程中喷洒表面交联液到树脂的表面，放入烘箱在120～200℃条件下加热1～2小时进行交联反应，筛分后得到最终产品。该方法简化了生产工艺，减少了设备投资，节省了生产时间，提高了生产效率。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种高吸水性树脂表面交联的方法，包括以下步骤：

1)将分散剂、交联剂、多价金属盐溶液与去离子水混合配制成表面交联液；以质量百分比计，所述分散剂、交联剂、多价金属盐和去离子水的质量百分比含量分别为30～40％、1～5％、20～40％和20～40％；所述分散剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和丙酮中的一种或多种；所述交联剂为环氧氯丙烷、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、甘油和乙二醇二缩水甘油醚中的一种或多种；所述多价金属盐中为Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺的多价金属阳离子盐的一种或多种；

2)将干燥后的高吸水性树脂颗粒放入粉碎机中，在粉碎的过程中喷洒表面交联液，表面交联液用量为树脂质量的5％～25％，放入烘箱在120～200℃条件下加热1～2小时进行交联反应，冷却至室温，筛分后得到最终产品。

优选地，所述Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺多价金属阳离子盐分别是硫酸铝、氯化铝、氯化钙和氯化镁。

所述高吸水性树脂颗粒通过如下方法制备：将丙烯酸加入到去离子水中，用氢氧化钠水溶液中和，控制中和温度为50℃～80℃，中和度60～80％；混合溶液；加入交联剂搅拌至完全溶解，然后加入氧化剂、发泡剂和还原剂，利用中和热进行聚合反应，生成多孔状高吸水性树脂凝胶；相对于丙烯酸的质量，交联剂、氧化剂、发泡剂和还原剂的用量分别为0.03～1％、0.1～1％、10～20％和0.001～0.1％；所述交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙烯醇和甘油中的一种或多种；所述发泡剂为碳酸氢钠和/或碳酸氢钾；所述氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵和过氧化氢中的一种或多种；所述还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、L-抗坏血酸、氯化亚铁中的一种或多种；得到的多孔状高吸水性树脂凝胶经造粒、干燥、粉碎、筛选处理后得到多孔状高吸水性树脂。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

(1)在粉碎过程中喷洒表面交联液，不需要额外的混合机，减少了设备投资，简化了生产工艺，节省了生产时间，提高了生产效率。

(2)对高吸水性树脂进行表面交联后处理，使得高吸水树脂表面发生交联而具有核壳结构，改善高吸水性树脂的分散性，提高其加压吸收量，有利于高吸水性树脂的长期储存。

附图说明

图1是实施本发明高吸水性树脂表面交联方法的设备示意图。

图中示出：高吸水性树脂颗粒入口1、表面交联液喷洒头2、粉碎机刀片3、表面交联后的高吸水性树脂出口4。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并非实施例表述的范围。实施例中wt％为质量百分比。

如图1所示，实施本发明高吸水性树脂表面交联方法的设备包括干燥后的高吸水性树脂颗粒入口1、表面交联液喷洒头2、粉碎机刀片3、表面交联后的高吸水性树脂出口4和容器。在容器顶部设有表面交联液喷洒头2，在容器上端设有高吸水性树脂颗粒入口1，在容器的下端设有表面交联后的高吸水性树脂出口4，在容器的底部设有粉碎机刀片3，粉碎机刀片3和电机连接；容器为密闭的圆筒形容器。实施本发明高吸水性树脂表面交联方法的设备实质上是在现有的粉碎机上端设有表面交联液喷洒头2。使用时，将高吸水性树脂从高吸水性树脂颗粒入口1进入容器后，启动电机粉碎高吸水性树脂，同时从表面交联液喷洒头2喷洒表面交联液，加工后的物料从表面交联后的高吸水性树脂出口4出料。

实施例1

将100g丙烯酸加入到100g去离子水中，用30wt％氢氧化钠水溶液中和，控制中和温度为80℃，得到单体浓度40％和中和度80％的混合溶液。加入0.03g交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺充分搅拌至完全溶解，然后加入1g氧化剂过硫酸铵和15g发泡剂碳酸氢钾，将混合液倒入反应器中，再加入0.1g还原剂亚硫酸氢钠进行聚合反应。将得到树脂凝胶采用绞肉机进行造粒，然后放入烘箱，在80℃温度下干燥18小时，得到凝胶颗粒，将此凝胶固体颗粒粉碎、筛分后得到60～100目的高吸水性树脂1。

将30g 甲醇、1g环氧氯丙烷、30g硫酸铝以及39g去离子水混合均匀，得到表面交联液。称取1000g高吸水性树脂1置于图1所示的设备中，在粉碎的同时喷入50g表面交联液。出料后置于托盘，然后放入烘箱，在120℃加热进行交联反应2小时，然后冷却至室温，最后将所得的混合物筛分，得到最终的产品，测其性能如表1。该实施例中，高吸水性树脂在粉碎过程中喷洒表面交联液，不需要额外的混合机，减少了设备投资，简化了生产工艺，节省了生产时间，提高了生产效率。对高吸水性树脂进行表面交联后处理，使得高吸水树脂表面发生交联而具有核壳结构，改善高吸水性树脂的分散性，提高其加压吸收量，有利于高吸水性树脂的长期储存。

实施例2

将100g丙烯酸加入到100g去离子水中，用30wt％氢氧化钠水溶液中和，控制中和温度为80℃，得到单体浓度40％和中和度80％的混合溶液。加入1g交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺充分搅拌至完全溶解，然后加入0.006g过氧化氢和10g碳酸氢钠，将混合液倒入反应器中，再加入0.003g氯化亚铁进行聚合反应。将得到的多孔状凝胶采用绞肉机进行造粒，然后放入烘箱，在80℃温度下干燥18小时，得到凝胶颗粒，将此凝胶固体颗粒粉碎、筛分后得到60～100目的高吸水性树脂2。

将135g丙酮、15g1，2-丙二醇、90g氯化铝以及60g去离子水混合均匀，得到表面交联液。称取1000g高吸水性树脂置2于图1所示的设备中，在粉碎的同时喷入50g表面交联液。出料后置于托盘，然后放入烘箱，在120℃加热混合物两小时，然后冷却至室温，最后将所得的混合物过筛，得到最终的产品，测其性能如表1。

实施例3

将100g丙烯酸加入到100g去离子水中，用30wt％氢氧化钠水溶液中和，控制中和温度为80℃，得到单体浓度40％和中和度80％的混合溶液。加入0.03g交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺充分搅拌至完全溶解，然后加入0.1g过硫酸铵和10g碳酸氢钠，将混合液倒入反应器中，再加入0.001g亚硫酸氢钠进行聚合反应。将得到的多孔状凝胶采用绞肉机进行造粒，然后放入烘箱，在80℃温度下干燥18小时，得到凝胶颗粒，将此凝胶固体颗粒粉碎、筛分后得到60～100目的高吸水性树脂3。

将30g正丙醇、3g甘油、2g1，3-丙二醇、40g氯化钙以及25g去离子水混合均匀，得到表面交联液。称取1000g高吸水性树脂3置于图1所示的设备中，在粉碎的同时喷入50g表面交联液。出料后置于托盘，然后放入烘箱，在120℃加热混合物两小时，然后冷却至室温，最后将所得的混合物过筛，得到最终的产品，测其性能如表1。

实施例4

将100g丙烯酸加入到100g去离子水中，用30wt％氢氧化钠水溶液中和，控制中和温度为80℃，得到单体浓度40％和中和度80％的混合溶液。加入0.04g交联剂甘油和0.01g聚乙烯醇充分搅拌至完全溶解，然后加入1g过硫酸铵和10g碳酸氢钠，将混合液倒入反应器中，再加入0.1g亚硫酸氢氢钠进行聚合反应。将得到的多孔状凝胶采用绞肉机进行造粒，然后放入烘箱，在130℃温度下干燥6小时，得到凝胶颗粒，将此凝胶固体颗粒粉碎、筛分后得到60～100目的高吸水性树脂4。

将20g 甲醇、19g异丙醇、1g环氧氯丙烷、20g氯化镁以及40g去离子水混合均匀，得到表面交联液。称取1000g高吸水性树脂1置于图1所示的设备中，在粉碎的同时喷入50g表面交联液。出料后置于托盘，然后放入烘箱，在120℃加热混合物两小时，然后冷却至室温，最后将所得的混合物过筛，得到最终的产品，测其性能如表1。

实施例5

将40g 甲醇、1g乙二醇二缩水甘油醚、20g硫酸铝、10g氯化钙以及29g去离子水混合均匀，得到表面交联液。称取1000g高吸水性树脂1置于图1所示的设备中，在粉碎的同时喷入250g表面交联液。出料后置于托盘，然后放入烘箱，在200℃加热混合物一小时，然后冷却至室温，最后将所得的混合物过筛，得到最终的产品，测其性能如表1。

实施例6

将30g丙酮、1g甘油、30g硫酸铝以及39g去离子水混合均匀，得到表面交联液。称取1000g高吸水性树脂1置于图1所示的设备中，在粉碎的同时喷入250g表面交联液。出料后置于托盘，然后放入烘箱，在120℃加热混合物两小时，然后冷却至室温，最后将所得的混合物过筛，得到最终的产品，测其性能如表1。

表1

注：1.本发明中实例和对比实例中的测试方法参照GB/T 22875-2008和GB/T22905-2008。

2.本发明采用混合交联液喷洒高吸水性树脂，然后在适当的温度下对其表面交联，可以改善高吸水性树脂的分散性，提高其加压吸收量，有利于高吸水性树脂的长期储存。相对于现有工艺，本发明采用在粉碎过程中喷洒表面交联液，把粉碎工艺和喷洒表面交联液工艺合二为一，采用如图1所示设备，简化了生产工艺，节省了生产时间，提高了生产效率。

Claims

1.一种高吸水性树脂表面交联的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高吸水性树脂表面交联的方法，其特征在于：所述Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺多价金属阳离子盐分别是硫酸铝、氯化铝、氯化钙和氯化镁。

3.根据权利要求1所述的高吸水性树脂表面交联的方法，其特征在于：所述高吸水性树脂颗粒通过如下方法制备：将丙烯酸加入到去离子水中，用氢氧化钠水溶液中和，控制中和温度为50℃～80℃，中和度60～80％；混合溶液；加入交联剂搅拌至完全溶解，然后加入氧化剂、发泡剂和还原剂，利用中和热进行聚合反应，生成多孔状高吸水性树脂凝胶；相对于丙烯酸的质量，交联剂、氧化剂、发泡剂和还原剂的用量分别为0.03～1％、0.1～1％、10～20％和0.001～0.1％；所述交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙烯醇和甘油中的一种或多种；所述发泡剂为碳酸氢钠和/或碳酸氢钾；所述氧化剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵和过氧化氢中的一种或多种；所述还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、L-抗坏血酸、氯化亚铁中的一种或多种；得到的多孔状高吸水性树脂凝胶经造粒、干燥、粉碎、筛选处理后得到多孔状高吸水性树脂。