CN103772594A - 吸水性丙烯酸酯泡沫材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种吸水性丙烯酸酯泡沫材料及其制备方法和应用，制得的吸水性丙烯酸酯泡沫材料具有一定韧性，泡孔尺寸微小，其平均吸去离子水率、平均吸盐水率、平均吸人造尿率、平均吸人造血率均大于15g/g，半小时的保水率都在80%以上，适合于分散和储存含水流体，因此本发明的块状柔软吸水材料很适合应用于卫生用品领域。
Description
技术领域
本发明属于吸水材料领域，具体涉及一种吸水性丙烯酸酯泡沫材料及其制备方法和应用。
背景技术
现在的卫生用品，里面的吸水材料主要是具有颗粒状的合成树脂，吸水、吸尿或吸血以后会形成凝胶，容易成团，导致较难固定在一个位置，实际使用过程中令人很不舒服。因此开发块状的柔软吸水材料有着重要的意义。
通常的血液是由血细胞、血浆等组成的。血细胞的直径为8μm左右，而丙烯酸分子的直径远小于血细胞的直径。因此血细胞不易被凝胶状的高吸水性树脂所吸收，只能停留在高吸水性树脂的表面，吸收的只是血液中的血浆等成分。所以开发多孔型聚合物，以扩大比表面积，提高渗透性，加快液体的吸收速度等方面具有重要的技术经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种吸水性丙烯酸酯泡沫材料的制备方法。
本发明的另一个目的是提供由本发明制备方法得到的吸水性丙烯酸酯泡沫材料。
本发明还有一个目的在于提供由本发明制备方法得到的吸水性丙烯酸酯泡沫材料在卫生用品领域中的应用。
本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：
吸水性丙烯酸酯泡沫材料的制备方法，包括如下步骤：
S1. 配制油相体系：按重量计称取25%~95%单官能丙烯酸酯类单体、2%~60%多官能丙烯酸酯类单体、1%~15%乳化剂搅拌混匀；
S2. 配制水相体系：配制重量分数为0.01%~2%的电解质水溶液；
S3. 在60~80℃下将水相体系分2~4次加入油相体系中，搅拌均匀，最终水相与油相的体积比为10~100：1；
S4. 加入水溶性引发剂进行乳液聚合反应；
S5. 聚合产物置于80~100℃下恒温固化、洗涤、脱水干燥即得产品；
所述单官能丙烯酸酯类单体为单官能丙烯酸烷基酯或单官能甲基丙烯酸烷基酯中的一种或多种；
所述多官能丙烯酸酯类单体为多官能丙烯酸烷基酯或多官能甲基丙烯酸烷基酯中的一种或多种。
作为一种优选方案，步骤S1所述油相体系的组成为：按重量计称取45%~75%单官能丙烯酸酯类单体、20%~40%多官能丙烯酸酯类单体、5%~15%乳化剂。
本发明所述电解质为本领域常规可溶性电解质，目的是提高体系的盐离子浓度降低油溶性的单体、共聚单体在水相中的溶解度，作为一种实施方案，所述电解质为金属离子化合物中的一种或多种。
作为一种优选方案，所述金属离子化合物的阳离子为钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、铝离子、锌离子或铁离子，阴离子为氯离子、硝酸根离子、硼酸根离子、磷酸根离子或碳酸根离子。上述阳离子和阴离子组合的离子化合物不溶于水或微溶于水的除外。
作为一种更优选方案，所述金属离子化合物为氯化钙、硝酸钙、氯化铝、硝酸铝、氯化镁、硝酸镁、磷酸钾、磷酸钠、硼酸钾、硼酸钠、碳酸钾或碳酸钠。上述电解质包含强碱弱酸盐或强酸软碱盐，这些盐具有一定的pH值缓冲性能，更有利于乳液聚合的顺利进行。此外，本领域技术人员可根据常识排除多种金属离子化合物组合使用产生沉淀的情况。
作为一种最优选方案，所述金属离子化合物为氯化钙或硝酸钙。
所述单官能丙烯酸烷基酯为丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十八烷基酯或丙烯酸月桂酯，所述单官能甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十八烷基酯或甲基丙烯酸月桂酯。
所述多官能丙烯酸烷基酯为二丙烯酸己二醇酯、三乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯或三丙二醇二丙烯酸酯，所述多官能甲基丙烯酸烷基酯为二甲基丙烯酸乙二醇酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二甲基丙烯酸酯或三丙二醇二甲基丙烯酸酯。
本发明加入乳化剂的作用是与单体形成乳液，为乳液聚合提供条件，由于本发明所使用的单体基本不溶于水，因而使用疏水性的乳化剂更有利于分散本发明单体并减小其在水中的溶解度，作为一种优选方案，所述乳化剂包括支链C16-C24脂肪酸、直链不饱和C16-C22脂肪酸或直链饱和C12-C14脂肪酸的脱水山梨糖醇单酯。更优选的，所述乳化剂为吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80或双甘油单异硬脂酸酯。
所述引发剂的用量可依据本领域常规乳液聚合选择，通常为单体重量的0.1%~20%。
所述引发剂的种类也可依据本领域聚合单体的种类选择，如过硫酸盐引发剂，作为一种优选方案，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾。
本发明在确定水相与油相最终比率的以后，水相分2~4次加入油相中，在乳液变粘稠前再加入下一次的水相，目的是采用多阶段添加的方式可以在相同的混合驻留时间下，制得高水相和油相重量比率的乳液，同时还可以使得产品的泡孔尺寸均匀、一致。作为一种优选方案，将水相分为2/3和1/3两部分，首先将油相与2/3水相混合均匀，在乳液变粘稠前再加入余下的1/3水相混合均匀。
步骤S5所述固化为将反应后的聚合产物乳液倒入模具中放入恒温烘箱中固化，控制在80~100℃条件下恒温固化的目的是在让丙烯酸酯快速固化的同时保证水不沸腾，避免在材料表面产生大小不一的气孔。
步骤S5所述洗涤目的在于除去残余的初始水相等杂质，所述脱水干燥也在恒温烘箱或真空干燥箱内进行，脱水干燥温度为80~100℃。
一种根据本发明制备方法获得的吸水性丙烯酸酯泡沫材料。
本发明通过特定的配方，采用特定制备方法制得的吸水性丙烯酸酯泡沫材料具有一定的韧性，泡孔尺寸微小，具有较好的吸水、吸尿、吸血性能，在卫生用品领域具有很大的应用前景。具体制备工艺流程如图1所示。
本发明的丙烯酸酯泡沫材料具有的泡孔尺寸范围为10μm至30μm，所以适合分散和储存含水流体。此外，由于人体血细胞的直径为8μm左右，现有的丙烯酸分子的直径远小于血细胞的直径，因而本发明的丙烯酸酯泡沫材料特别适合应用于吸血材料领域。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明公开一种吸水性丙烯酸酯泡沫材料及其制备方法和应用，制得的吸水性丙烯酸酯泡沫材料具有一定韧性，泡孔尺寸微小，其平均吸去离子水率、平均吸盐水率、平均吸人造尿率、平均吸人造血率均大于15g/g，半小时的保水率都在80%以上，适合于分散和储存含水流体，因此本发明的块状柔软吸水材料很适合应用于卫生用品领域。
附图说明
图1为吸水性丙烯酸酯泡沫材料制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。除非特别说明，实施例中所涉及的试剂、方法均为本领域常用的试剂和方法。
实施例1
一、吸水性丙烯酸酯泡沫材料的制备
（1）配制油相体系，称取丙烯酸异辛酯7.6g、甲基丙烯酸异辛酯0.8g、二甲基丙烯酸乙二醇酯4.8g、二丙烯酸己二醇酯0.4g、吐温-80 1.3g，把油相搅拌均匀待用。
（2）配制水相体系，称取氯化钙17.71g，再加水至460g使其溶解，待用。
（3）配制引发剂相，称取过硫酸铵1.71g，加水至10g使其溶解，待用。
（4）将制得的水相300g转入1000ml的三口烧瓶中，开始搅拌，升温至75℃，搅拌速度在800转以上，然后将搅拌均匀的油相加入三口烧瓶中，等乳液变粘稠前，再滴加160g水相到烧瓶中，最后滴加引发剂相到烧瓶中，聚合反应后把混合液倒入大的聚四氟乙烯方盘中，盖上盖子，放入97℃烘箱中0.5小时，成型固化后，拿出来挤压与洗涤，再拿到烘箱里面烘干。
二、产品测试
所制备出来的产品具有一定的韧性，泡孔尺寸微小，通过扫描电子显微镜（SEM）测试，产品的泡孔尺寸为10~30μm。其平均吸去离子水率为18.8g/g、平均吸盐水率为19.2g/g、平均吸人造尿率为18.3g/g、平均吸人造血率为19.3g/g，半小时的保水率都在88%以上，适合于分散和储存含水流体，适合用于卫生用品领域。
实施例2
一、吸水性丙烯酸酯泡沫材料的制备
（1）配制油相体系，称取丙烯酸异癸酯16.4g、二丙二醇二甲基丙烯酸酯4.0g、三乙二醇二丙烯酸酯0.8g、双甘油单异硬脂酸酯2.0g，把油相搅拌均匀待用。
（2）配制水相体系，称取硝酸钙36.31g，再加水至480g使其溶解，待用。
（3）配制引发剂相，称取过硫酸钠2.11g，加水至10g使其溶解，待用。
（4）将制得的水相320g转入1000ml的三口烧瓶中，开始搅拌，升温至60℃，搅拌速度在800转以上，然后将搅拌均匀的油相加入三口烧瓶中，等乳液变粘稠前，再滴加160g水相到烧瓶中，最后滴加引发剂相到烧瓶中，聚合反应后把混合液倒入大的聚四氟乙烯方盘中，盖上盖子，放入95℃烘箱中0.5小时，成型固化后，拿出来挤压与洗涤，再拿到烘箱里面烘干。
二、产品测试
所制备出来的产品具有一定的韧性，泡孔尺寸微小，通过扫描电子显微镜（SEM）测试，产品的泡孔尺寸为10~30μm。其平均吸去离子水率为18.1g/g、平均吸盐水率为18.6g/g、平均吸人造尿率为17.5g/g、平均吸人造血率为18.9g/g，半小时的保水率都在86%以上，适合于分散和储存含水流体，适合用于卫生用品领域。
实施例3
一、吸水性丙烯酸酯泡沫材料的制备
（1）配制油相体系，称取丙烯酸十八烷基酯4.9g、甲基丙烯酸异癸酯5.0g、二丙二醇二丙烯酸酯8.6g、吐温-20 3.1g，把油相搅拌均匀待用。
（2）配制水相体系，称取硼酸钾16.31g，再加水至480g使其溶解，待用。
（3）配制引发剂相，称取过硫酸钾1.37g，加水至10g使其溶解，待用。
（4）将制得的水相320g转入1000ml的三口烧瓶中，开始搅拌，升温至80℃，搅拌速度在800转以上，然后将搅拌均匀的油相加入三口烧瓶中，等乳液变粘稠前，再滴加160g水相到烧瓶中，最后滴加引发剂相到烧瓶中，聚合反应后把混合液倒入大的聚四氟乙烯方盘中，盖上盖子，放入80℃烘箱中1小时，成型固化后，拿出来挤压与洗涤，再拿到烘箱里面烘干。
二、产品测试
所制备出来的产品具有一定的韧性，泡孔尺寸微小，通过扫描电子显微镜（SEM）测试，产品的泡孔尺寸为10~30μm。其平均吸去离子水率为17.9g/g、平均吸盐水率为18.3g/g、平均吸人造尿率为17.7g/g、平均吸人造血率为18.6g/g，半小时的保水率都在87%以上，适合于分散和储存含水流体，适合用于卫生用品领域。
实施例4
一、吸水性丙烯酸酯泡沫材料的制备
（1）配制油相体系，称取丙烯酸月桂酯11.4g、三丙二醇二甲基丙烯酸酯3.0g、三丙二醇二丙烯酸酯5.8g、吐温-40 2.0g，把油相搅拌均匀待用。
（2）配制水相体系，称取氯化钠26.31g，再加水至480g使其溶解，待用。
（3）配制引发剂相，称取过硫酸钠1.81g，加水至10g使其溶解，待用。
（4）将制得的水相160g转入1000ml的三口烧瓶中，开始搅拌，升温至65℃，搅拌速度在800转以上，然后将搅拌均匀的油相加入三口烧瓶中，等乳液变粘稠前，再将320g水相分两次先后滴加到烧瓶中，最后滴加引发剂相到烧瓶中，聚合反应后把混合液倒入大的聚四氟乙烯方盘中，盖上盖子，放入85℃烘箱中1小时，成型固化后，拿出来挤压与洗涤，再拿到烘箱里面烘干。
二、产品测试
所制备出来的产品具有一定的韧性，泡孔尺寸微小，通过扫描电子显微镜（SEM）测试，产品的泡孔尺寸为10~30μm。其平均吸去离子水率为16.3g/g、平均吸盐水率为16.8g/g、平均吸人造尿率为15.9g/g、平均吸人造血率为16.1g/g，半小时的保水率都在82%以上，适合于分散和储存含水流体，适合用于卫生用品领域。
实施例5
一、吸水性丙烯酸酯泡沫材料的制备
（1）配制油相体系，称取甲基丙烯酸十八烷基酯9.4g、甲基丙烯酸月桂酯3.8g、二丙二醇二丙烯酸酯1.8g、三丙二醇二甲基丙烯酸酯1.4g、吐温-60 2.5g，把油相搅拌均匀待用。
（2）配制水相体系，称取氯化铝27.71g，再加水至480g使其溶解，待用。
（3）配制引发剂相，称取过硫酸铵1.91g，加水至10g使其溶解，待用。
（4）将制得的水相240g转入1000ml的三口烧瓶中，开始搅拌，升温至70℃，搅拌速度在800转以上，然后将搅拌均匀的油相加入三口烧瓶中，等乳液变粘稠前，再滴加240g水相到烧瓶中，最后滴加引发剂相到烧瓶中，聚合反应后把混合液倒入大的聚四氟乙烯方盘中，盖上盖子，放入90℃烘箱中0.5小时，成型固化后，拿出来挤压与洗涤，再拿到烘箱里面烘干。
二、产品测试
所制备出来的产品具有一定的韧性，泡孔尺寸微小，通过扫描电子显微镜（SEM）测试，产品的泡孔尺寸为10~30μm。其平均吸去离子水率为16.5g/g、平均吸盐水率为17.4g/g、平均吸人造尿率为16.7g/g、平均吸人造血率为17.2g/g，半小时的保水率都在84%以上，适合于分散和储存含水流体，适合用于卫生用品领域。
对比例1
一、吸水性丙烯酸酯泡沫材料的制备
（1）配制油相体系，称取丙烯酸异辛酯7.6g、甲基丙烯酸异辛酯0.8g、二甲基丙烯酸乙二醇酯4.8g、二丙烯酸己二醇酯0.4g、吐温-80 1.3g，把油相搅拌均匀待用。
（2）配制水相体系，不添加电解质，取水460g作为水相，待用。
（3）配制引发剂相，称取过硫酸铵1.71g，加水至10g使其溶解，待用。
（4）将水相300g转入1000ml的三口烧瓶中，开始搅拌，升温至75℃，搅拌速度在800转以上，然后将搅拌均匀的油相加入三口烧瓶中，等乳液变粘稠前，再滴加160g水相到烧瓶中，最后滴加引发剂相到烧瓶中，聚合反应后把混合液倒入大的聚四氟乙烯方盘中，盖上盖子，放入97℃烘箱中0.5小时，成型固化后，拿出来挤压与洗涤，再拿到烘箱里面烘干。
二、产品测试
所制备出来的产品具有韧性差而且硬和脆，泡孔尺寸比较大而且分布不均匀，通过扫描电子显微镜（SEM）测试，产品的泡孔尺寸为100μm以上。其平均吸去离子水率为4.2g/g、平均吸盐水率为4.5g/g、平均吸人造尿率为4.3g/g、平均吸人造血率为4.7g/g，半小时的保水率只有20%左右，不适合于分散和储存含水流体。
Claims (10)
1.吸水性丙烯酸酯泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1. 配制油相体系：按重量计称取25%~95%单官能丙烯酸酯类单体、2%~60%多官能丙烯酸酯类单体、1%~15%乳化剂搅拌混匀；
S2. 配制水相体系：配制重量分数为0.01%~2%的电解质水溶液；
S3. 在60~80℃下将水相体系分2~4次加入油相体系中，搅拌均匀，最终水相与油相的体积比为10~100：1；
S4. 加入水溶性引发剂进行乳液聚合反应；
S5. 聚合产物置于80~100℃下恒温固化、洗涤、脱水干燥即得产品；
所述单官能丙烯酸酯类单体为单官能丙烯酸烷基酯或单官能甲基丙烯酸烷基酯中的一种或多种；
所述多官能丙烯酸酯类单体为多官能丙烯酸烷基酯或多官能甲基丙烯酸烷基酯中的一种或多种。
2. 根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤S1所述油相体系的组成为：按重量计称取45%~75%单官能丙烯酸酯类单体、20%~40%多官能丙烯酸酯类单 体、5%~15%乳化剂。
3. 根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述电解质为金属离子化合物中的一种或多种，所述金属离子化合物的阳离子为钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、铝离子、锌离子或铁离子，阴离子为氯离子、硝酸根离子、硼酸根离子、磷酸根离子或碳酸根离子。
4. 根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，金属离子化合物为氯化钙、硝酸钙、氯化铝、硝酸铝、氯化镁、硝酸镁、磷酸钾、磷酸钠、硼酸钾、硼酸钠、碳酸钾或碳酸钠。
5. 根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述金属离子化合物为氯化钙或硝酸钙。
6. 根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述单官能丙烯酸烷基酯为丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十八烷基酯或丙烯酸月桂酯，所述单官能甲基丙烯酸烷基酯为甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十八烷基酯或甲基丙烯酸月桂酯；
所述多官能丙烯酸烷基酯为二丙烯酸己二醇酯、三乙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯或三丙二醇二丙烯酸酯，所述多官能甲基丙烯酸烷基酯为二甲基丙烯酸乙二醇酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二甲基丙烯酸酯或三丙二醇二甲基丙烯酸酯。
7. 根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述乳化剂为支链C16-C24脂肪酸、直链不饱和C16-C22脂肪酸或直链饱和C12-C14脂肪酸的脱水山梨糖醇单酯；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾。
8. 根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述乳化剂为吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80或双甘油单异硬脂酸酯。
9. 权利要求1或2所述制备方法制得的吸水性丙烯酸酯泡沫材料。
10. 权利要求9所述吸水性丙烯酸酯泡沫材料在卫生用品领域具有很大的应用前景。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C04 | Withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20140507 |