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
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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