CN103408780A - 一种高性能高吸水性树脂的制备方法 - Google Patents

一种高性能高吸水性树脂的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种高性能高吸水性树脂的制备方法，至少包括下列下步骤：1)使中和率60-80mo1e％的精丙烯酸和氢氧化钠水溶液与聚合交联剂和引发剂于管线中混合形成黏稠液体；2)黏稠液体进入连续带式反应器，水凝胶连续进入破碎机并进行绞碎和造粒的步骤；3)以温度120-180℃热风干燥、粉碎和筛选；4)连续表面交联剂涂覆和加热表面处理；5)根据要求加入其它助剂并包装。通过上述的连续工艺制备的高吸水性树脂可溶物少、残留单体低，适用于卫生用品。单套产能大，三废能达到零排放。

Description

一种高性能高吸水性树脂的制备方法
技术领域
本发明是涉及一种高性能高吸水性树脂的制备方法，利用连续带式反应器聚合反应成凝胶，再通过破碎机绞碎去干燥，然后粉碎并筛选规定的粒径，最后表面处理包覆操作。通过本发明方法获得的高性能高吸水性树脂可用于卫生用品。
背景技术
高吸水性树脂具有强大的吸水能力，可吸收百倍甚至于千倍于本身重量的水，且吸收后不会流出，加压下也不会渗漏。广泛运用于农业上的土壤保水剂、卫生用品以及保存食物用的保鲜应用等。
高吸水性树脂的方法有多种已应于工业界的生产，其聚合方法有铸膜聚合反应(日本专利昭48(1973)-42,466)，于输送带上进行聚合反应(日本专利昭58(1983)-49,714)，连续捏合机中进行的聚合反应(日本专利昭57(1982)-34,101)，进行反相悬浮聚合的反应(日本专利昭59(1984)-37,003)。
铸膜聚合反应不能连续化生产，产量低；而连续捏合机反应能连续化生产，但单套产能低；反相悬浮反应成本高且产量低；以前的带式聚合反应都没有加热和清洗部分，无法解决低温聚合和保证反应带清洁。本发明的连续带式反应器将传统的反应器配有加热和清洗部分、收集液体和废气再作为聚合原料使用。
发明内容
本发明目的是提供可吸收水、尿和血的高吸水性树脂的连续制造方法，其聚合反应温度低，除了三废排放少处，还提高了产品的质量。本发明高吸水性树脂的制备方法为：
1、使中和率60-80mole％的精丙烯酸和氢氧化钠水溶液与聚合交联剂和引发剂于管线中混合形成黏稠液体；
2、黏稠液体进入连续带式反应器聚合成水凝胶，水凝胶连续进入破碎机并进行绞碎和造粒；
3、以温度120-180℃热风干燥、粉碎和筛选；
4、连续表面交联剂涂覆和加热表面处理；
5、根据不同要求加入其它助剂并包装。
所述的制备方法，凝胶破碎后的粒径为3-10mm。
所述的制备方法，其聚合引发剂为氧化还原型引发剂。过硫酸盐(过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵一种或几种)与亚硫酸氢钠氧化还原引发体系或过氧化氢与硫酸亚铁氧化还原引发剂体系。
所述的制备方法，其聚合反应的温度为-5-60℃，优选为-5-40℃。
所述的制备方法，其聚合反应时间为3-10分钟。
所述的制备方法，其筛分后的粉径分布在0.015mm到0.08mm之间。
所述的制备方法，其表面交联剂为多元醇。其添加量0.1-1wt％.
所述的制备方法，步骤5中的助剂可以是增香剂、防粘剂、除臭剂、抗菌剂和防腐剂中的一种或多种。
本发明是通过如下的技术方法得已实现的。将固体离子膜法氢氧化钠和聚合、干燥冷凝下的水先溶解成30wt％-50wt％氢氧化钠溶液，然后连续中和精丙烯酸单体溶液，中和度60-80mole％之间，单体水溶液控制在30wt％到45wt％之间，中和温度控制在-5-60℃。中和好的物料加入交联剂和聚合引发剂再一起流入连续带式反应器中。交联剂可以是N，N’-次甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸丙烯酯等，用量在0.1wt％到1wt％。反应好的水凝胶用绞碎机制成3-10mm左右的颗粒。再进入干燥机中干燥，干燥温度120-180℃，干燥时间为0.5-1小时。干燥好的物料进行破碎、筛选，再进行表面包覆交联处理。筛分的粒径范围0.015mm到0.08mm。表面交联处理剂为多元醇如：丙二醇、丙三醇、1，4-丁二醇和二乙二醇等。表面交联剂可以单独或混合使用，添加量0.1wt％至1wt％之间。添加表面处理剂时需要用水，用量是表面交联剂的2-5倍。表面处理温度120-200℃。处理时间12-120分钟。
连续带式反应器包括：连续转动的链板和链板上铺有聚四氟乙烯反应带构成；链板长20-40米，宽1.5-2.5米，速度4-6米/分钟；保温罩和风机，设于反应器上部；加热装置和热水清洗装置设于反应器下部；加热装置设于反应器下部前端，包括蒸汽加热换热器，对温度进行控制，使加热温度控制在加热温度70-90℃；清洗装置设于反应器下部后端，包括至少三个喷头，同时对喷淋聚四氟乙烯带反应，液体收集槽设于反应器底部，水温为50-60℃；液体收集槽设有补水口，补入清水，以及一个出水口，与进料口连通，使水循环；水泵，与喷头连接，通过喷头清洗聚四氟乙烯反应带。
本发明的有益效果
利用本发明的高吸水性树脂。生产连续化，提高了单套产能和减少了人工、产品性能好、可实现低温反应、基本无三废排放。
附图说明
图1是本发明连续带式反应器的结构示意图。
具体实施方式
本发明如下实施例均采用如下图1所示的连续带式反应器。其包括：连续转动的链板4和链板上铺有聚四氟乙烯反应带构成；链板长20-40米，宽1.5-2.5米，速度4-6米/分钟；保温罩3和风机2设于反应器上部；加热装置和热水清洗装置5设于反应器下部；加热装置设于反应器下部前端，包括蒸汽加热换热器11和蒸汽阀门10，蒸汽阀门10对温度进行控制，使加热温度控制在加热温度70-90℃；清洗装置设于反应器下部后端，包括至少三个喷头，同时对喷淋聚四氟乙烯带反应，液体收集槽9设于反应器底部，水温为50-60℃；液体收集槽设有补水口8，补入清水，以及一个出水口，与进料口1连通，使水循环；水泵7与喷头连接，通过喷头清洗聚四氟乙烯反应带。在链板4运动方向尾端的反应器底面还设有出料6。
实例一
a)将精丙烯酸(浙江卫星丙烯酸)3600Kg/小时和去离子水1900Kg/小时和32wt％的氢氧化钠溶液(用固体烧碱自制)4500Kg/小时连续流入中和釜，控温30℃。
b)用泵将10Kg/小时的10wt％的N，N’-次甲基双丙烯酰胺、上述中和液10000Kg/小时和聚合引发剂量10wt％的过硫酸铵和10wt％的亚硫酸氢钠各20Kg/小时管道混合后流入连续带式反应器。
c)物料在连续带式反应器里反应10分钟。物料厚度20mm，反应带加热到70℃。
d)从反应器里连续出来的凝胶用切刀连续剪成条状，然后进入破碎机，并加入5-10％的80℃热水。制成10mm左右的颗粒。
e)上述颗粒进入连续循环热风带式干燥机，温度控制170℃，风速2m/t。物料走完干燥机40分钟，并在最后一节干燥机处冷却到70℃，得到含水量5-7wt％的干燥颗粒。
f)上述颗粒连续进入粉碎机，粉碎后，用标准筛分筛出0.015-0.8mm的树脂。
g)上述筛选好的树脂颗粒以3600Kg/小时和水、丙二醇，流量为82.8Kg/小时，以重量比1.9∶0.4比例加入，。在200℃反应30分钟，冷却到80℃，雾化喷入180Kg/小时水。得高性能的高吸水性树脂产品。
其性能检测如表一。
实例二
a)将精丙烯酸3600Kg/小时和去离子水1900Kg/小时和32wt％的氢氧化钠溶液4500Kg/小时连续流入中和釜，控温50℃。
b)用泵将10Kg/小时的10wt％的N，N’-次甲基双丙烯酰胺、上述中和液10000Kg/小时和聚合引发剂量10wt％的过硫酸铵和10wt％的亚硫酸氢钠各20Kg/小时管道混合后流入连续带式反应器。
c)物料在连续带式反应器里反应10分钟。物料厚度20mm。
d)从反应器里连续出来的凝胶用切刀连续剪成条状，然后进入绞碎机，并加入5-10％的80℃热水。制成10mm左右的颗粒。
e)上述颗粒进入连续循环热风带式干燥机，温度控制170℃，风速2m/t。物料走完干燥机40分钟，并在最后一节干燥机处冷却到70℃，得到含水量5-7wt％的干燥颗粒。
f)上述颗粒连续进入粉碎机，粉碎后，用标准筛分筛出0.015-0.8mm的树脂。
g)上述筛选好的树脂颗粒以3600Kg/小时和水、丙二醇，流量为82.8Kg/小时，以重量比1.9∶0.4比例加入，。在200℃反应30分钟，冷却到80℃，雾化喷入180Kg/小时水。得高性能的高吸水性树脂产品
其性能检测如表一。
实例三
a)将精丙烯酸3600Kg/小时和去离子水1900Kg/小时和32wt％的氢氧化钠溶液4500Kg/小时连续流入中和釜，控温50℃。
b)用泵将10Kg/小时的10wt％的N，N’-次甲基双丙烯酰胺、上述中和液10000Kg/小时和聚合引发剂量10wt％的过硫酸铵和10wt％的亚硫酸氢钠各20Kg/小时管道混合后流入连续带式反应器。
c)物料在连续带式反应器里反应10分钟。物料厚度20mm，反应器不加热。
d)从反应器里连续出来的凝胶用切刀连续剪成条状，然后进入绞碎机，并加入5-10％的80℃热水。制成10mm左右的颗粒。
e)上述颗粒进入连续循环热风带式干燥机，温度控制170℃，风速2m/t。物料走完干燥机40分钟，并在最后一节干燥机处冷却到70℃，得到含水量5-7wt％的干燥颗粒。
f)上述颗粒连续进入粉碎机，粉碎后，用标准筛分筛出0.015-0.8mm的树脂。
g)上述筛选好的树脂颗粒以3600Kg/小时和水、丙二醇，流量为82.8Kg/小时，以重量比1.9∶0.4比例加入，。在200℃反应30分钟，冷却到80℃，雾化喷入180Kg/小时水。
h)加入5Kg/小时加入助剂(锻烧法的高岭土)。得高性能的高吸水性树脂产品。
其性能检测如表一。
性能检测是按照ISO17190-2001标准。主要检测常压吸液率、2kPa吸液率、离心保水率、吸水率、可溶物、抗粘性残留单体和吸液速度。
表一
检测名称 实施例一 实施例二 实施例三
2kPa吸液率(g/g) 30 28 28
常压吸液率(g/g) 60 58 58
保水率(g/g) 38 37 37
吸液速度(秒) 35 37 35
残留单体(ppm) 180 350 350
吸水率(g/g) 380 350 350
抗粘性 良 良 优
可溶物(％) 7 10 10

Claims (9)

1.一种高性能高吸水性树脂的制备方法包括以下步骤：
(1)使中和率60-80mole％的精丙烯酸和氢氧化钠水溶液与聚合交联剂和引发剂于管线中混合形成黏稠液体；(2)黏稠液体进入连续带式反应器聚合成水凝胶，水凝胶连续进入破碎机并进行绞碎和造粒；(3)以温度120-180℃热风干燥、粉碎和筛选；(4)连续表面交联剂涂覆和加热表面处理；(5)根据不同要求加入其它助剂并包装。
2.如权利要求1所述的方法，水凝胶绞碎后的粒径为3-10mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其聚合引发剂为氧化还原型引发剂，由过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵之一种或几种与亚硫酸氢钠组成，或由过氧化氢与硫酸亚铁组成。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是聚合反应的温度为-5-60℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是聚合反应时间为3-10分钟。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是连续带式反应器包括；连续转动的链板和链板上铺有聚四氟乙烯反应带构成；链板长20-40米，宽1.5-2.5米，速度4-6米/分钟；
保温罩和风机，设于反应器上部；
加热装置和热水清洗装置设于反应器下部；加热装置设于反应器下部前端，包括蒸汽加热换热器，对温度进行控制，使加热温度控制在加热温度70-90℃；清洗装置设于反应器下部后端，包括至少三个喷头，同时对喷淋聚四氟乙烯带反应，
液体收集槽设于反应器底部，水温为50-60℃；液体收集槽设有补水口，补入清水，以及一个出水口，与进料口连通，使水循环；水泵，与喷头连接，通过喷头清洗聚四氟乙烯反应带。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是筛分后的粉径分布在0.015mm到0.08mm之间。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是表面交联剂为多元醇，其添加量0.1-1wt％。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤(5)中的助剂是增香剂、防粘剂、除臭剂、抗菌剂和防腐剂中的一种或多种。
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