CN105601790A - 一种耐盐性高吸水性树脂及其制备方法 - Google Patents

一种耐盐性高吸水性树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐盐性高吸水性树脂及其制备方法，它通过如下步骤制备：控制温度在10~35℃，将氢氧化钠溶液滴加到丙烯酸单体中中和；加入交联剂充分搅拌混合均匀，溶液脱氧，在搅拌条件下，加入引发剂水溶液及无机氧化物，混合均匀后，于60~85℃下聚合反应，得到凝胶；将凝胶干燥、粉碎、筛选后得到高吸水性树脂。本发明制得的耐盐性高吸水性树脂，在保持高吸水性的基础上，耐盐性也显著提高，相比较未加无机氧化物的丙烯酸吸水性树脂，其在0.9%NaCl溶液中的吸水率提高10-30%；其吸水倍率不低于900g/g，吸盐水倍率不低于90g/g。

Description

一种耐盐性高吸水性树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种树脂，具体涉及一种高白度的耐盐性高吸水性树脂及其制备方法。
背景技术
高吸水树脂是一种具有三维网状结构的新型功能高分子材料，它具有吸收比自身重几百到几千倍液体的高吸水功能，而且和传统的吸水材料相比，高吸水树脂还具有一种独特的保水性能，一旦吸收水膨胀成为水凝胶后，即使加压也很难将水分离出来，尤其是在卫生用品方面，高吸水树脂占了很重要的地位。近年来，随着纸尿布和卫生用品需求增长，高吸水性已成为人们日程生活不可或缺产品的原料，人口老龄化时代的到来为吸水树脂打开了更加广阔的市场。随着国内吸水树脂合成技术的成熟，产品质量的改进和人们生活水平的提高，适龄妇女、婴儿、老人等对生理卫生用品的需求量逐步增大，国内吸水树脂市场有巨大的潜在需求，发展前景广阔。
目前，丙烯酸系高吸水性树脂应用最为广泛，但丙烯酸系高吸水性树脂耐盐性能差，其吸水能力易受金属离子作用而显著下降，通常从几百倍下降到几十倍。但高吸水性树脂的应用环境中大都含有K+、Ca2+、Na+等无机盐离子。因此，提高高吸水性树脂的耐盐性能具有重要意义。
申请号为201310583431.0的专利公开了以超细粘土和氧化铝微粉作为添加剂加入到聚合原料中制备得到耐盐型高吸水性树脂，纯水吸收量683g/g，盐水吸收量68.6g/g。该专利将丙烯酸用碱液中和，得到中和液，向中和液中加入超细粘土和氧化铝微粉，混合均匀后得到混浊液，再加入双氧水和不饱和脂肪酸锌盐，得到聚合液。
申请号为201210358043.8的专利公开了一种含有离子交换树脂的耐盐性高吸水倍率的高吸水性树脂的制备方法，盐水吸收量108g/g。该专利首先制备高吸水性树脂，再将离子交换树脂加入到高吸水性树脂颗粒中，混合均匀后，喷洒粘合剂得到目标产物，通过该方法得到的高吸水性树脂盐水吸收量较高，但制备成本高，过程繁复。
发明内容
为了克服现有技术中树脂吸水率偏低、保水性不好等问题，本发明的目的是提供一种耐盐性高吸水性树脂及其制备方法。
实现本发明目的的技术解决方案是：一种耐盐性高吸水性树脂及其制备方法，包括如下步骤：
第一步，控制温度在10～35℃，将氢氧化钠溶液滴加到丙烯酸单体中中和，中和度在65～90mol％之间；
第二步，加入交联剂充分搅拌混合均匀，溶液脱氧30min以上，在搅拌条件下，加入引发剂水溶液及无机氧化物，混合均匀后，于60～85℃下聚合反应2～6h，得到无色透明的高吸水性树脂凝胶；
第三步，将凝胶干燥、粉碎、筛选后得到60～100目的高吸水性树脂。
进一步的，第一步中，氢氧化钠溶液的质量浓度为30％。
进一步的，第一步中，丙烯酸单体中含180～200ppm浓度的阻聚剂对羟基苯甲醚(MEHQ)。
进一步的，第二步中，交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酸胺、聚乙烯醇及甘油中的一种或多种，交联剂占丙烯酸单体含量的0.01～0.06wt％。
进一步的，第二步中，引发剂包括氧化剂和还原剂，其中，氧化剂选自过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或多种，氧化剂占丙烯酸单体含量的0.05～0.35wt％，还原剂选自亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢铵、亚硫酸氢钾中的一种或多种，还原剂占丙烯酸单体含量的0.025～0.175wt％。
进一步的，第二步中，无机氧化物为二氧化钛、二氧化硅、氧化钙中的一种或多种，无机氧化物占丙烯酸单体含量的0.1～0.4wt％。
进一步的，第三步中，干燥温度为80～120℃，干燥时间为8～20h。
与现有技术相比，本发明制得的耐盐性高吸水性树脂，在保持高吸水性的基础上，耐盐性也显著提高，相比较未加无机氧化物的丙烯酸吸水性树脂，其在0.9％NaCl溶液中的吸水率提高10-30％；其吸水倍率不低于900g/g，吸盐水倍率不低于90g/g。
具体实施方式
下面通过实施例和比较例对本发明进行进一步的阐述。
实施例1
将30wt％的NaOH溶液148g，加入到100g的丙烯酸(丙烯酸中阻聚剂MEHQ的含量为180-200ppm)中，控制中和温度20℃，中和度80mol％，得到丙烯酸浓度为30wt％的混合溶液，将溶液脱氧0.5h，加入交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酸胺0.03g与二氧化硅0.2g，搅拌均匀，加入氧化剂过硫酸钠0.2g和还原剂亚硫酸钠0.1g进行聚合反应，聚合温度为70℃，聚合时间4h，得到无色透明的水凝胶，将凝胶干燥，用绞肉机和粉碎机粉碎造粒，得到60～100目的高吸水性树脂产品。
实施例2
将30wt％的NaOH溶液139g，加入到100g的丙烯酸(丙烯酸中阻聚剂MEHQ的含量为180-200ppm)中，控制中和温度20℃，中和度75mol％，得到丙烯酸浓度30％的混合溶液，将溶液脱氧0.5h，加入交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酸胺0.03g与二氧化硅0.1g，搅拌均匀，加入氧化剂过硫酸钠0.2g和还原剂亚硫酸钠0.1g进行聚合反应，聚合温度为75℃，聚合时间4h，得到无色透明的水凝胶，将凝胶干燥，用绞肉机和粉碎机粉碎造粒，得到60～100目的高吸水性树脂产品。
实施例3
将30wt％的NaOH溶液148g，加入到100g的丙烯酸(丙烯酸中阻聚剂MEHQ的含量为180-200ppm)中，控制中和温度20℃，中和度80mol％，得到单体浓度30％的混合溶液，将溶液脱氧0.5h，加入交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酸胺0.02g与二氧化硅0.3g，搅拌均匀，加入氧化剂过硫酸钠0.3g和还原剂亚硫酸钠0.15g进行聚合反应，聚合温度为70℃，聚合时间4h，得到无色透明的水凝胶，将凝胶干燥，用绞肉机和粉碎机粉碎造粒，得到60～100目的高吸水性树脂产品。
(盐)水吸收量的测定
本发明对于(盐)水吸收量的测定方法如下所述:采用100目尼龙筛网做成滤袋，利用吊袋重力过滤法测定吸液倍率，即准确称取一定质量60-100目(一般为0.30-0.50g)的高吸水性树脂，搅拌下分散加入到，盛有蒸馏水或0.9％NaCl水溶液等需要测试吸收的液体烧杯中，搅拌让高吸水性树脂充分分散，室温下静置3h后，用筛网过滤除去没有吸收的液体，袋子在空中悬挂10min以后，称取吸液后凝胶的的质量，按下面公式计算，便分别得出(盐)水吸收量。
Q = m 1 - m 2 m 2
式中：Q——(盐)水吸收量，g/g；
m1——吸液后凝胶的质量，g；
m2——高吸水性树脂的质量，g。
保水量的测定
测试方法及装置参照中华人民共和国国家标准《GB/T22905—2008纸尿裤高吸水性树脂》。本发明对于保水量的测定方法如下所述:将测定完吸收量的装有试样的滤袋在250g离心力条件下离心脱水3min，离心机直径为200mm，转速为1500r/min，离心后取出进行称重，然后计算其保水量。
Q = m 3 - m 2 m 2
式中：Q——保水量，g/g；
m3——脱水后凝胶的质量，g；
m2——高吸水性树脂的质量，g。
加压吸收量的测定
测试方法及装置参照中华人民共和国国家标准《GB/T22905—2008纸尿裤高吸水性树脂》。本发明对于加压吸收量的测定方法如下所述:称取质量为m的高吸水性树脂，均匀地撒在圆筒底部，将垫片和200g砝码放入圆筒中，称取其质量为m1。将圆筒放入盛有适量0.9％wtNaCl溶液的培养皿中，静置60min后再次称取其质量m2，用下面公式计算树脂的加压吸收量AUL。
A U L = m 2 - m 1 m
式中：m为称取的SAP质量，g；
m1为未吸水的测加压吸收量装置的质量，g；
m2为吸完水后测加压吸收量装置的质量，g。
将上述实施例1～3所制得的树脂分别进行如上述的吸(盐)水倍率测定、保水量、加压吸收量的测定，其测定结果如下表1所示。
比较例1：
将30wt％的NaOH溶液148g，加入到100g的丙烯酸(丙烯酸中阻聚剂MEHQ的含量为180-200ppm)中，控制中和温度20℃，中和度80mol％，得到单体浓度30％的混合溶液，将溶液脱氧0.5h，加入交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酸胺0.03g，搅拌均匀，加入氧化剂过硫酸钠0.2g和还原剂亚硫酸钠0.1g进行聚合反应，聚合温度为70℃，聚合时间4h，得到无色透明的水凝胶，将凝胶干燥，用绞肉机和粉碎机粉碎造粒，得到60～100目的高吸水性树脂产品。
比较例2
将30wt％的NaOH溶液139g，加入到100g的丙烯酸(丙烯酸中阻聚剂MEHQ的含量为180-200ppm)中，控制中和温度20℃，中和度75mol％，得到单体浓度30％的混合溶液，将溶液脱氧0.5h，加入交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酸胺0.03g，搅拌均匀，加入氧化剂过硫酸钠0.2g和还原剂亚硫酸钠0.1g进行聚合反应，聚合温度为75℃，聚合时间4h，得到无色透明的水凝胶，将凝胶干燥，用绞肉机和粉碎机粉碎造粒，得到60～100目的高吸水性树脂产品。
比较例3
将30wt％的NaOH溶液148g，加入到100g的丙烯酸(丙烯酸中阻聚剂MEHQ的含量为180-200ppm)中，控制中和温度20℃，中和度80mol％，得到单体浓度30％的混合溶液，将溶液脱氧0.5h，加入交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酸胺0.02g，搅拌均匀，加入氧化剂过硫酸钠0.3g和还原剂亚硫酸钠0.15g进行聚合反应，聚合温度为70℃，聚合时间4h，得到无色透明的水凝胶，将凝胶干燥，用绞肉机和粉碎机粉碎造粒，得到60～100目的高吸水性树脂产品。
比较例4
将30wt％的NaOH溶液148g，加入到100g的丙烯酸(丙烯酸中阻聚剂MEHQ的含量为180-200ppm)中，控制中和温度20℃，中和度80mol％，得到单体浓度30％的混合溶液，将溶液脱氧0.5h，加入交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酸胺0.04g，搅拌均匀，加入氧化剂过硫酸钠0.2g和还原剂亚硫酸钠0.1g进行聚合反应，聚合温度为80℃，聚合时间2h，得到无色透明的水凝胶，将凝胶干燥，用绞肉机和粉碎机粉碎造粒，得到60～100目的高吸水性树脂产品。
将上述比较例1～4所制得的树脂分别进行如上述的吸(盐)水倍率测定、保水量、加压吸收量的测定，其测定结果如下表1所示。
表1
从表1中可以看出，本发明制备的吸水性树脂具有较高的吸水吸液率，在添加无机粒子后，吸盐水性能得到很大的提高，同时也具有较好的保水性能，可以在很多行业广泛地使用。

Claims (9)

1.一种耐盐性高吸水性树脂，其特征在于，通过如下步骤制备：
第一步，控制温度在10～35℃，将氢氧化钠溶液滴加到丙烯酸单体中中和，中和度在65～90mol％之间；
第二步，加入交联剂充分搅拌混合均匀，溶液脱氧后，在搅拌条件下，加入引发剂水溶液及无机氧化物，混合均匀后，于60～85℃下聚合反应，得到高吸水性树脂凝胶；
第三步，将凝胶干燥、粉碎、筛选后得到高吸水性树脂。
2.如权利要求1所述的耐盐性高吸水性树脂，其特征在于，第一步中，氢氧化钠溶液的质量浓度为30％。
3.如权利要求1所述的耐盐性高吸水性树脂，其特征在于，第一步中，丙烯酸单体中含180～200ppm浓度的阻聚剂对羟基苯甲醚。
4.如权利要求1所述的耐盐性高吸水性树脂，其特征在于，第二步中，交联剂为N，N，-亚甲基双丙烯酸胺、聚乙烯醇及甘油中的一种或多种，交联剂占丙烯酸单体含量的0.01～0.06wt％。
5.如权利要求1所述的耐盐性高吸水性树脂，其特征在于，第二步中，引发剂包括氧化剂和还原剂，其中，氧化剂选自过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或多种，氧化剂占丙烯酸单体含量的0.05～0.35wt％；还原剂选自亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢铵、亚硫酸氢钾中的一种或多种，还原剂占丙烯酸单体含量的0.025～0.175wt％。
6.如权利要求1所述的耐盐性高吸水性树脂，其特征在于，第二步中，无机氧化物为二氧化钛、二氧化硅、氧化钙中的一种或多种，无机氧化物占丙烯酸单体含量的0.1～0.4wt％。
7.如权利要求1所述的耐盐性高吸水性树脂，其特征在于，第二步中，溶液脱氧30min以上；聚合反应2～6h。
8.如权利要求1所述的耐盐性高吸水性树脂，其特征在于，第三步中，干燥温度为80～120℃，干燥时间为8～20h；筛选后得到60～100目的高吸水性树脂。
9.如权利要求1-8任一所述的耐盐性高吸水性树脂的制备方法。
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