CN105199037A

CN105199037A - 一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒及其制备方法

Info

Publication number: CN105199037A
Application number: CN201510704804.4A
Authority: CN
Inventors: 张卫英; 刘超; 李晓; 董晓婕; 英晓光
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2015-12-30

Abstract

本发明涉及一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒及其制备方法。该方法以部分中和的丙烯酸为单体，N,Nˊ-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，羧甲基纤维素钠为分散剂，过硫酸盐为引发剂，在无机盐水溶液介质中通过分散聚合法，不经粉碎处理，直接制得吸水树脂颗粒。本发明制得的吸水树脂颗粒粒径在200~400μm，具有较高的吸液倍率和较快的吸液速率。该方法通过采用特定的分散稳定体系，直接得到颗粒产品，无需进行粉碎处理，产品的制备和后处理工艺简单，而且制备过程中不使用有机溶剂、绿色环保，具有十分广阔的开发应用前景。

Description

一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒及其制备方法

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，特别涉及一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒及其制备方法。

背景技术

丙烯酸系吸水树脂是一种吸水性强且保水性优良的功能高分子材料，能够通过水合作用迅速吸收数百倍甚至上千倍的液态水，因此被广泛应用在农林园艺、石油开采、日用化工、环境保护和医疗卫生等领域，其中卫生用品是吸水树脂应用的主要领域，占到吸水树脂消费总量的80%~95%。

吸水树脂产品有粉末、颗粒、纤维、薄膜、块状等不同形状，其中市场需求以粉末状和颗粒状居多，主要是因为粉末状或颗粒状树脂粒径小、比表面积大、吸液速率快，能在较短时间内达到吸液平衡；另一方面，粉末状或颗粒状树脂便于与其他材料混合加工，扩大其应用范围。例如在卫生用品领域，一般是将吸水树脂干燥粉碎成粉末状，然后应用到婴儿尿布、手术衬垫、妇女卫生用品等。目前，丙烯酸系吸水树脂的合成方法主要包括溶液聚合、反相悬浮聚合、反相乳液聚合等。溶液聚合的产物为块状或片状，干燥困难且需进行粉碎处理，破坏树脂的结构与性能，而且聚合体系粘度高、散热差，需要特殊型式的反应装置；反相悬浮聚合法和反相乳液聚合解决了散热问题，产物为颗粒，但需采用有机溶剂，存在溶剂回收的问题，容易产生污染，且聚合工艺较为复杂。因此，开发工艺简单、绿色环保的吸水树脂制备新方法非常有意义。

发明内容

本发明的目的在于针对传统方法制备聚丙烯酸吸水树脂存在的问题，提供一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒及其制备方法，通过确定特定的分散稳定体系，直接得到颗粒产品，无需进行粉碎处理，而且不使用有机溶剂，工艺简单，绿色环保。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，以丙烯酸为单体，在无机盐水溶液介质中，采用分散聚合法，不经粉碎处理，直接制得吸水树脂颗粒。

所述的聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）在冰水浴下将碱液逐渐加入丙烯酸中，得到部分中和的丙烯酸溶液；

（2）将分散剂加入无机盐水溶液中，搅拌溶解，得到特定的分散稳定体系；

（3）将交联剂加入至步骤（2）制得的特定的分散稳定体系中，搅拌溶解；再加入步骤（1）制得的丙烯酸溶液，通氮除氧，然后加入引发剂，搅拌溶解，并在55℃恒温搅拌条件下反应2h，得到聚合物颗粒；

（4）将聚合物颗粒用蒸馏水反复洗涤以除去无机盐及低聚物，然后在50℃真空烘干，制得聚丙烯酸吸水树脂颗粒。

步骤（1）中所述的碱液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液，且丙烯酸的中和度为60~80%。

步骤（2）中所述的分散剂为羧甲基纤维素钠（CMC），所述的无机盐水溶液为氯化钠溶液。

步骤（3）中所述的交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。

步骤（3）的聚合体系中，分散剂与丙烯酸单体的质量比为0.02:1~0.05:1；交联剂与丙烯酸单体的质量比为0.005:1~0.007:1；引发剂与丙烯酸单体的质量比为0.006:1~0.012:1；无机盐用量为占整个聚合体系的20wt%~24wt%。

一种如上所述方法制得的聚丙烯酸吸水树脂颗粒，其特征在于：颗粒呈不规则形态，颗粒大小在200~400μm，吸收蒸馏水能达400g/g，吸收0.9wt%生理盐水能达72g/g。

本发明的显著优点在于：

1）在盐水介质中采用分散聚合制备吸水树脂，通过确定特定的分散稳定体系“NaCl-H₂O-CMC”，直接得到颗粒产品，无需进行粉碎处理，而且制备过程不使用有机溶剂，环境友好；

2）本发明制得的吸水树脂颗粒呈不规则形态，颗粒大小在200~400μm，吸收蒸馏水可达400g/g，吸收0.9wt%生理盐水可达72g/g，且吸收速率较快；

3）本发明的吸水树脂颗粒制备工艺简单，生产过程绿色环保，反应可在常规反应器中进行，符合新材料新工艺的发展方向，具有广阔的开发应用前景。

附图说明

图1为实施例1所制吸水树脂颗粒的光学显微镜照片；

图2为实施例1所制吸水树脂颗粒对蒸馏水和0.9wt%NaCl溶液的吸收动力学曲线。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，以下实例将对本发明做进一步说明，但并非用以限制本发明的范围。

实施例1

一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，具体步骤为：

1）将4.17g氢氧化钠溶于20g水中配成碱液，在冰水浴下将碱液逐渐加入10g丙烯酸中，得到中和度75%的丙烯酸溶液；

2）将24g氯化钠加入56g水中溶解，再加入0.3g羧甲基纤维素钠，搅拌溶解，得到特定的分散稳定体系；

3）将0.06gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺加入步骤2）特定的分散稳定体系中，搅拌溶解，再加入步骤1）制得的中和度为75%的丙烯酸溶液，通氮除氧，然后加入0.09g过硫酸钾、搅拌溶解，在55℃恒温搅拌条件下反应2h，得到聚合物颗粒；

4）将聚合物颗粒用蒸馏水反复洗涤，除去无机盐及低聚物，50℃下真空烘干，得到聚丙烯酸吸水树脂颗粒。

光学显微镜下观测表明，制得的吸水树脂颗粒呈不规则形态，颗粒大小在200~400μm，具体如图1所示；将所制得的吸水树脂颗粒产品分别在蒸馏水和0.9wt%氯化钠水溶液中测试吸液性能，结果表明该树脂颗粒吸收蒸馏水可达400g/g，吸收0.9wt%生理盐水可达72g/g，吸液倍率较高，并且吸液速率较快，具体如图2所示。

实施例2

采用实施例1中的工艺，不同的是碱液使用氢氧化钾水溶液（氢氧化钾的用量为5.83g），其它步骤和参数与实施例1相同。

实施例3

采用实施例1中的工艺，不同的是改变丙烯酸的中和度为70%（氢氧化钠的用量为3.89g），其它步骤和参数与实施例1相同。

实施例4

采用实施例1中的工艺，不同的是改变交联剂用量（N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的用量为0.07g），其它步骤和参数与实施例1相同。

实施例5

采用实施例1中的工艺，不同的是改变分散剂用量（羧甲基纤维素钠的用量为0.5g），其它步骤和参数与实施例1相同。

实施例6

采用实施例1中的工艺，不同的是改变引发剂用量（过硫酸钾的用量为0.07g），其它步骤和参数与实施例1相同。

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做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，其特征在于：以丙烯酸为单体，在无机盐水溶液介质中，采用分散聚合法，不经粉碎处理，直接制得吸水树脂颗粒。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的碱液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液，且丙烯酸的中和度为60~80%。

4.根据权利要求2所述的聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的分散剂为羧甲基纤维素钠，所述的无机盐水溶液为氯化钠溶液。

5.根据权利要求2所述的聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。

6.根据权利要求2所述的聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，其特征在于：步骤（3）的聚合体系中，分散剂与丙烯酸单体的质量比为0.02:1~0.05:1；交联剂与丙烯酸单体的质量比为0.005:1~0.007:1；引发剂与丙烯酸单体的质量比为0.006:1~0.012:1；无机盐用量为占整个聚合体系的20wt%~24wt%。

7.一种如权利要求1-6任一条所述方法制得的聚丙烯酸吸水树脂颗粒，其特征在于：颗粒呈不规则形态，颗粒大小在200~400μm，吸收蒸馏水能达400g/g，吸收0.9wt%生理盐水能达72g/g。