CN103304722A - 利用喷雾聚合法制备高吸水树脂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及吸水树脂的制备方法，公开了一种利用喷雾聚合法制备高吸水树脂的方法，本发明方法通过丙烯酸中和、物料溶解混合、加入引发剂以及喷雾聚合反应器聚合及干燥后，制得产品。本方法采用喷雾聚合，整个生产工艺流程非常简单，成本低，工业生产安全易控制，产品质量稳定，能耗小，不产生环境污染，可作大规模的工业化连续生产。

Description

利用喷雾聚合法制备高吸水树脂的方法
技术领域
本发明涉及吸水树脂的制备方法，尤其涉及了一种利用喷雾聚合法制备高吸水树脂的方法。
背景技术
目前，制备高吸水树脂的方法主要是反相悬浮聚合法以及水溶液聚合法。
反悬浮聚合法，使用多种有机溶剂如甲醇、环己烷等，还有乳化剂、分散剂等，反应过程易燃易爆很不安全，生产成本也很高，环境污染相对严重。
水溶液聚合法，聚合完成后形成胶体，需经剪切、烘干、粉碎、过筛等生产工艺，能量消耗很大，工艺流程也相对较长。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷，提供了一种利用喷雾聚合法制备高吸水树脂的方法，本发明方法不用有机溶剂、乳化剂、分散剂，聚合反应时间非常短，不用剪切、粉碎，也不用再经真空干燥，能耗小，工艺流程简单，生产成本最低，也不会产生环境污染。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
利用喷雾聚合法制备高吸水树脂的方法，方法如下：
步骤a.丙烯酸中和：控制反应温度≤20℃，将丙烯酸用百分浓度为23％的NaOH溶液中和至pH＝5-7，得中和液；
步骤b.物料溶解混合：在步骤a所得中和液中，按照先后顺序依次加入丙烯酸羟内酯、丙烯酰胺、聚乙烯醇、交联剂，控制反应温度≤20℃，搅拌至溶解，通入N2排氧30min；上述各物料重量百分比为：丙烯酸羟内酯∶丙烯酰胺∶聚乙烯醇∶交联剂＝(5-10)∶(10-20)∶(5-10)∶0.01；
步骤c.加入引发剂：在步骤b所得溶液中加入引发剂，溶解并混合均匀后，输入喷雾聚合反应器中，并通入氮气，温度控制在50-120℃，使喷进雾粒能有足够时间进行聚合反应和干燥过程，待雾粒掉到罐底，已完成聚合和干燥过程，形成白色球型分散固体，从罐底出料，待冷却后包装成商品。
作为优选，所述的制备超强吸水树脂的反应体系中各物料的重量百分比为：丙烯酸(AA)∶丙烯酸羟内酯(BE)∶丙烯酰胺(AM)∶聚乙烯醇(PVA)∶交联剂∶引发剂＝(60-80)∶(5-10)∶(10-20)∶(5-10)∶0.01∶0.1。
作为优选，所述的步骤a的中和液温度控制在15-20℃。
作为优选，所述的步骤c中通入氮气时，其为雾状，雾粒直径为0.1-0.6mm。能在短时间内达到干燥目的。即与聚合反应同时干燥，可节约大量能耗。
作为优选，所述的交联剂为N-羟乙基丙烯酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺。
作为优选，所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
本方法采用喷雾聚合，对原材料要求与一般反相悬浮聚合、水溶液聚合的要求一样。但整个生产工艺流程非常简单，工业生产安全易控制，产品质量稳定，能耗小，不产生环境污染，可作大规模的工业化连续生产。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
1、本发明方法无需加入任何有机溶剂、乳化剂和分散剂，故不需经洗涤和溶剂回收，生产过程安全可靠，对环境不产生任何污染；
2、通过选择特定的引发剂和交联剂，故能在喷雾后几秒钟内完成聚合过程，并能达到工艺技术指标和生产优质产品；其它生产方法最短都需三个小时完成聚合反应；
3、本发明方法的喷雾头可调节雾粒的大小，根据产品的要求，可生产不同规格但粒径均匀的分散球体，故本方法不需要机械剪切和粉碎工艺；
4、本发明方法可大规模的连续化生产，年产量可达到几万吨，甚至几十万吨，降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1
将丙烯酸30Kg用冰水降至20℃，以百分浓度为23％的NaOH中和至pH＝7(控制反应温度为≤20℃)加入丙烯酸羟内脂(BE)4.0Kg，丙烯酰胺(AM)7.5Kg，聚乙烯醇(PVA)4.0Kg以及交联剂4.5g，搅拌至物料全部溶解通N2排氧30分钟，然后加入引发剂45.0g(用冰水控制温度为15～20℃之间)用泵输入(按一定流量)喷雾聚合反应器，同时向喷雾反应器内通入氮气(N2)在反应器内温度达到50～120℃状况下进行聚合反应和干燥。从反应器底部得到白色球型分散固体(即SAP)。样品的性能表见后。
实施例2
将丙烯酸60KG用冰水降温至15～20℃，以百分浓度为23％的氢氧化钠中和至pH＝6.5。(控制中和液温度为15～20℃)，加入丙烯酸羟内酯7Kg，丙烯酰胺12Kg，聚乙烯醇6Kg以及交联剂8.5g，搅拌至充分溶解，通N2排氧30分钟，然后加入引发剂8.5g，溶解并混合均匀后用泵输入喷雾聚合反应器中，反应器内同时通入氮气，在温度为80～120℃时进行聚合和干燥，于反应器底部获得产品(SAP)。
实施例3
将丙烯酸600Kg以百分浓度为23％的NaOH中和至pH＝7.0(用冰水控制中和液温度15～20℃)加入丙烯酸羟内酯70Kg，丙烯酰胺120Kg，聚乙烯醇60Kg以及交联剂85g，搅拌至物料充分溶解，通氮气排氧气30分钟，加入引发剂850g，溶解并混合均匀后，用泵输入喷雾聚合反应器中，反应器内也通入氮气在温度为80～120℃时进行聚合和干燥，于反应器底部获得产品SAP。
SAP产品性能表
序号 吸水量(g/g) 吸水速度(s)* 吸0.9％盐水量(g/g)**
1 1030 30 50
2 860 32 48
3 840 33 46
*2克SAP吸盐水30克所需时间；
**1克SAP在60分钟内吸盐水量。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (6)

1.利用喷雾聚合法制备高吸水树脂的方法，其特征在于，方法如下：
步骤a.丙烯酸中和：控制反应温度≤20℃，将丙烯酸用百分浓度为23％的NaOH溶液中和至pH＝7，得中和液；
步骤b.物料溶解混合：在步骤a所得中和液中，按照先后顺序依次加入丙烯酸羟内酯、丙烯酰胺、聚乙烯醇、交联剂，控制反应温度≤20℃，搅拌至溶解，通入N2排氧30min；上述各物料重量百分比为：丙烯酸羟内酯∶丙烯酰胺∶聚乙烯醇∶交联剂＝(5-10)∶(10-20)∶(5-10)∶0.01；
步骤c.加入引发剂：在步骤b所得溶液中加入引发剂，溶解并混合均匀后，输入聚合反应器中，并通入氮气，温度控制在50-120℃，进行聚合和干燥，得产品。
2.根据权利要求1所述的利用喷雾聚合法制备高吸水树脂的方法，其特征在于：反应体系中各物料的重量百分比为：丙烯酸∶丙烯酸羟内酯∶丙烯酰胺∶聚乙烯醇∶交联剂∶引发剂＝(60-80)∶(5-10)∶(10-20)∶(5-10)∶0.01∶0.1。
3.根据权利要求1所述的利用喷雾聚合法制备高吸水树脂的方法，其特征在于：所述的步骤a的中和液温度控制在15-20℃。
4.根据权利要求1所述的利用喷雾聚合法制备高吸水树脂的方法，其特征在于：所述的步骤c中通入氮气时，其为雾状，雾粒直径为0.1-0.6mm。
5.根据权利要求1所述的利用喷雾聚合法制备高吸水树脂的方法，其特征在于：所述的交联剂为N-羟乙基丙烯酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺。
6.根据权利要求1所述的利用喷雾聚合法制备高吸水树脂的方法，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
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