CN106893119A - 由吸水树脂细粉末制备吸水树脂颗粒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由吸水树脂的细粉末制备吸水树脂颗粒的方法，该方法生产效率高，产品性能优异，尤其是吸液速率快，有效的提高了吸水树脂细粉末的利用率。其制备方法是：在石油烃溶剂中加入表面活性剂；然后将混合了表面交联剂的水溶液加入到石油烃溶剂中，搅拌分散成液滴；加入一定量的粒径低于150微米的吸水树脂细粉末，使其在搅拌过程中吸水团聚，形成大颗粒；蒸馏除去石油烃类溶剂，然后进行热处理，脱除石油烃类溶剂，并且进行表面交联反应；最后筛分出合适粒径的吸水树脂颗粒，得到细粉末团聚而成的合适粒径的吸水树脂产品。

Description

由吸水树脂细粉末制备吸水树脂颗粒的方法

技术领域

本发明涉及一种吸水树脂及其制备方法，具体地说是将难以使用的吸水树脂细粉末团聚成合适粒径的颗粒，使得团聚后的吸水树脂颗粒可以应用于卫生材料的方法。

背景技术

高吸水性树脂是一种具有三维空间结构的强吸水性能的高分子材料，广泛用于卫生材料如一次性纸尿裤、卫生巾、失禁垫等。吸水性树脂在生产过程中，需要通过研磨筛分将粒径调整到合适的范围，一般为150-800微米。在此过程中不可避免的产生粒径小于150微米的细粉末。对于该种吸水树脂的细粉末，因为其具有大的表面积，因此吸收速率很快，当对于吸水性树脂进行表面交联以提高产品性能时，细粉末会优先吸收表面交联溶液，造成表面交联溶液在颗粒表面分布不均匀，从而造成产品性能出现劣化。并且卫生材料生产厂家在使用吸水性树脂时，较细的粉末也会造成更多的原料损失，以及吸水性树脂在卫生材料中分布不均匀的问题，从而会对卫生材料的性能造成影响。

对于如何利用粒径较小的细粉末，国内外进行了很多的研究，公开了吸水树脂细粉末团聚的方法。

如美国公开专利US4950692描述，将吸水树脂细粉末和水或水溶性聚合物的水溶液混合，得到含水量为62-80％的吸水性树脂水凝胶，然后干燥凝胶，得到团聚的吸水树脂产品；欧洲公开专利EP0309187描述，将吸水树脂细粉末与水或者生理盐水搅拌混合，得到含水量约为60-70％的胶体团聚物，然后通过挤压得到片状物，再进行干燥处理的方法；欧洲公开专利EP0844270描述，向吸水树脂细粉末中加入无机粒子，然后向该细粉末中加入交联剂的水溶液，得到含水量为17％的吸水树脂含水材料，再进一步将该含水材料加压加工成片状，再进行干燥粉碎的方法。中国公开专利CN1636629A描述了一种将吸水树脂细粉末连续团聚成含水量20-60％胶粒的方法，后续通过干燥过程除去水分，研磨筛分得到合适粒径后，再进行表面交联处理，得到最终产品。

上述常规的方法是在细粉末中加入大量的水或水溶性聚合物来将吸水树脂细粉末制备成凝胶，实现细粉末的粘连。然后通过干燥过程除去水分，再经过研磨筛分得到合适粒径，最后进行表面交联反应，得到最终的成品。在上述过程中，存在吸水树脂细粉末与水混合后，水分在不同颗粒内分布不均、以及团聚成的凝胶较难分散成小胶粒的问题；因为加水量较多，所以干燥过程能耗大，并且在干燥过程也会造成产品分子链的断裂，从而使得产品性能劣化。而且通过上述列举的方法制备的团聚颗粒，在表面交联过程中存在表面交联溶液在颗粒表面吸附不均匀，从而产品性能未达到预期的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由吸水树脂细粉末团聚成合适粒径的吸水树脂颗粒的方法，使用该种方法制备的产品性能优异，吸液速率快。

为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案如下：

一种由吸水树脂细粉末制备吸水树脂颗粒的方法，将吸水树脂细粉末团聚后得到合适粒径的吸水树脂产品。包括以下步骤：

a.将表面活性剂溶解在石油烃溶剂中；

b.将表面交联剂的水溶液加入到上述溶解表面活性剂的石油烃溶剂中，搅拌分散成液滴得到油包水乳液；

c.向上述b步骤得到的乳液中加入粒径低于150微米的吸水树脂细粉末，搅拌过程中吸水树脂细粉末团聚成大颗粒得到吸水树脂大颗粒；

d.将上述团聚吸水树脂大颗粒蒸馏除去石油烃溶剂；

e.进一步热处理经过上述蒸馏处理后的团聚吸水树脂颗粒，除去水和进一步除去石油烃，并且进行表面交联反应得到吸水树脂；

f.将所得吸水树脂进行筛分，得到合适粒径的吸水树脂产品。

本发明中，所述的吸水树脂细粉末，是在吸水树脂的制备过程中，在研磨筛分工序或者粉体输送工序等过程中，产生的粒径小于150微米的吸水树脂细粉末。

本发明中，a步骤中所述石油烃溶剂为C6～C10的脂肪族烃类，C5～C8的脂环族烃类和C6～C15的芳香族烃类中的一种或多种，优选正己烷、正庚烷、正辛烷、环戊烷、环己烷、苯和甲苯中的一种或多种。

本发明中，所述的表面活性剂为HLB值小于7的表面活性剂。优选蔗糖脂肪酸酯、单硬脂酸甘油酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基醚中的一种或多种。表面活性剂的用途为使得表面交联剂水溶液可以均匀的分散在石油烃溶剂内。表面活性剂的添加量为石油烃溶剂质量的0.01-2wt％，优选0.05-1wt％。

本发明中，所述的表面交联剂为含有至少两个能与羧基反应的官能团的化合物。如多缩水甘油基化合物(例如乙二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚)；多元醇(例如甘油、丙二醇、乙二醇、1,4-丁二醇)；碳酸亚烷基酯(例如碳酸亚乙酯(碳酸乙烯酯)、碳酸亚丙酯(碳酸丙烯酯))。表面交联剂的加入量为吸水树脂细粉末质量的0.001-1wt％。

本发明中，所述表面交联剂水溶液与石油烃的质量比为1:30～1:7，如果石油烃比例较大，则存在需要消耗较多的石油烃问题，造成生产效率的降低和成本的提高；如果石油烃比例较小，则单位体积石油烃内含有的吸水树脂颗粒较多，不利于吸水树脂的均匀团聚。

本发明中，所述表面交联剂水溶液的质量为吸水树脂细粉末质量的5wt％-20wt％。比值如果低于5wt％，则细粉末不易团聚，造成细粉比例偏高；比值如果高于20wt％，则会产生大块的吸水性树脂凝胶，造成大颗粒比例偏高，甚至生成整块的凝胶。

本发明中，所述蒸馏后的团聚吸水树脂颗粒90％以上粒径在150-800微米，含水量约为7-25wt％。

本发明中，所述蒸馏后的热处理的温度为100-200℃，处理时间为0.1-2h。热处理后产品的含水量为1-7wt％，石油烃残余量小于1000ppm。

通过本发明的方法筛分后吸水树脂粒径为150-800微米，所得吸水树脂通过漩涡法测得吸液速率低于25s，0.3psi加压吸液倍率高于30g/g，0.7psi加压吸液倍率高于20g/g。

通过本发明制备的团聚吸水性树脂，与常规方法相比，可以直接得到合适粒径的吸水性树脂产品，减少了将细粉末制备成凝胶，然后干燥除水，研磨筛分的步骤，从而减少了产品处理的流程，降低了成本。并且因为没有高温(常规干燥过程温度高于150℃)干燥除水的过程，避免了产品分子链的断裂，降低了产品性能的热劣化。另外本发明在细粉团聚的过程中，直接将表面交联溶液的液滴均匀地分布在团聚(细粉末吸收表面交联剂的水溶液后，表面发粘，发生团聚，同时因为表面交联剂的亲水性，会传导至整个团聚后的颗粒表面)后的吸水树脂颗粒表面，表面交联剂分散更加均匀，从而在后续的热处理过程中表面交联反应进行的更好，产品性能更加优异。同时使用该方法制备的团聚吸水性树脂保持了产品表面积大的特点，吸液速率快，漩涡法吸液速率低于25s，适用于纸尿裤、卫生巾等各种对于产品质量要求较高的卫生材料制品中。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

下述各例中的吸水树脂的性能采用以下方法测试：

a.吸液倍率

称取0.2g试样，精确至0.001g，并将该质量记作m，将试样全部倒入茶袋，将茶袋封口，浸泡至装有足够量0.9％生理盐水的烧杯中，浸泡30min。然后将装有试样的茶袋拎出，用夹子悬挂起来，静止状态下滴水10min后，称量装有试样的茶袋质量m1。然后使用没有试样的茶袋进行空白值测定，称取空白试验茶袋的质量，并将该质量记作m2.

则吸液倍率＝(m1-m2)/m

b.离心保水率

将上述测试完吸液倍率的装有试样的茶袋在250G离心力条件下脱水3min，然后称量装有试样的茶袋质量，并将该质量记作m3。使用没有试样的茶袋进行空白值测定，称取空白茶袋的质量并将该质量记作m4。

则离心保水率＝(m3-m4)/m

c.0.3psi加压吸液倍率

所用设备为：(1)两端开口的内径为25mm、外径30mm的塑料圆筒，一端固定200目的尼龙网；(2)塑料活塞，外径略小于25mm，能与上述塑料圆筒紧密连接，且能上下自如活动；(3)重量为100g圆形砝码；(4)玻璃皿，内附一个多孔板，可以使得塑料圆筒放置到多孔板上后，不接触玻璃皿底部，又可以自由吸收水分。

测试方法：将玻璃皿放置到平台上，然后倒入0.9％生理盐水。称取试样0.16g，将试样均匀撒入圆筒底部，然后将加入了砝码的塑料活塞加入塑料圆筒，测定其质量为m5.将加入了试样的塑料圆筒放到玻璃皿的多孔板上，60min后将塑料圆筒从玻璃皿中提出，将水滴净后测试塑料圆筒的质量为m6。则0.3psi下加压吸液倍率＝(m6-m5)/0.16.

d.0.7psi加压吸液倍率

0.7psi加压吸液倍率与上述0.3psi加压吸液倍率测试方法相同，区别是将砝码增加至233g。

e.吸液速率(漩涡法)

用100ml烧杯称量50g温度为25℃的生理盐水，然后向上述烧杯中加入磁力棒，放在磁力搅拌器上以600rpm的回转数进行搅拌。精确称量2.0g试样，一次性全部倒入漩涡中。投入后开始计时。在试样吸收生理盐水的过程中，中间的漩涡逐渐变小。至漩涡消失液面达到水平时停止计时，测定的时间为产品吸液速率。

实施例1

将500g环己烷与10g蔗糖脂肪酸酯加入到带有冷凝管和搅拌器的2L三口烧瓶中，升温至50℃搅拌使得蔗糖脂肪酸酯完全溶解。然后向环己烷溶液中加入62.5g水和0.156g乙二醇二缩水甘油醚组成的水溶液，搅拌使水溶液分散成液滴，均匀分散在环己烷中。然后加入312g吸水树脂细粉末，搅拌10min使得细粉末在环己烷中吸附在水溶液的液滴周围，进行团聚，然后120℃蒸馏除去环己烷，得到团聚的吸水树脂颗粒。将上述吸水树脂颗粒放入烘箱中150℃热处理40min，然后筛分出150-800微米的颗粒，得到吸水树脂1，其含水量为5％，环己烷含量600ppm。

实施例2

将500g正庚烷与7.5g聚氧乙烯辛基苯酚醚加入到带有冷凝管和搅拌器的2L三口烧瓶中，升温至50℃搅拌使得聚氧乙烯辛基苯酚醚完全溶解。然后向正庚烷溶液中加入50g水和0.277g丙二醇二缩水甘油醚组成的混合溶液，搅拌使水溶液分散成液滴，均匀分散在正庚烷中。然后加入277g吸水树脂细粉末，搅拌10min使得细粉末在正庚烷中吸附在水溶液的液滴周围，进行团聚，然后蒸馏除去正庚烷，得到团聚的吸水树脂颗粒。将上述吸水树脂颗粒放入烘箱中130℃热处理1h，然后筛分出150-800微米的颗粒，得到吸水树脂2，其含水量为5％，正庚烷含量700ppm。

实施例3

将500g苯与5g单硬脂酸甘油酯加入到带有冷凝管和搅拌器的2L三口烧瓶中，升温至50℃搅拌使得单硬脂酸甘油酯完全溶解。然后向苯溶液中加入33g水和0.666g碳酸乙烯酯组成的混合溶液，搅拌使水溶液分散成液滴，均匀分散在苯中。然后加入222g吸水树脂细粉末，搅拌10min使得细粉末在苯中吸附在水溶液的液滴周围，进行团聚，然后蒸馏除去苯，得到团聚的吸水树脂颗粒。将上述吸水树脂颗粒放入烘箱中180℃热处理1h，然后筛分出150-800微米的颗粒，得到吸水树脂3，其颗粒含水量为2％，苯含量300ppm。

实施例4

将500g环戊烷与3.5g失水山梨醇三硬脂酸酯加入到带有冷凝管和搅拌器的2L三口烧瓶中，升温至50℃搅拌使得失水山梨醇三硬脂酸酯完全溶解。然后向环戊烷溶液中加入25g水和1.25g乙二醇二缩水甘油醚组成的混合溶液，搅拌使水溶液分散成液滴，均匀分散在环戊烷中。然后加入250g吸水树脂细粉末，搅拌10min使得细粉末在环戊烷中吸附在水溶液的液滴周围，进行团聚，然后蒸馏除去环戊烷，得到团聚的吸水树脂颗粒。将上述吸水树脂颗粒放入烘箱中120℃热处理1.5h，然后筛分出150-800微米的颗粒，得到吸水树脂4，其含水量为7％，环戊烷含量500ppm。

实施例5

将500g环己烷与1g聚氧乙烯脂肪酸酯A-103加入到带有冷凝管和搅拌器的2L三口烧瓶中，升温至50℃搅拌使得聚氧乙烯脂肪酸酯A-103完全溶解。然后向环己烷溶液中加入16.7g水和2.08g甘油组成的混合溶液，搅拌使水溶液分散成液滴，均匀分散在环己烷中。然后加入208g吸水树脂细粉末，搅拌10min使得细粉末在环己烷中吸附在水溶液的液滴周围，进行团聚，然后蒸馏除去环己烷，得到团聚的吸水树脂颗粒。将上述吸水树脂颗粒放入烘箱中180℃热处理1h，然后筛分出150-800微米的颗粒，得到吸水树脂5，其含水量为2％，环己烷含量300ppm。

对比例1

将660g环己烷与13.2g蔗糖脂肪酸酯加入到带有冷凝管和搅拌器的2L三口烧瓶中，升温至50℃搅拌使得蔗糖脂肪酸酯完全溶解。然后向环己烷溶液中加入110g水和0.28g乙二醇二缩水甘油醚组成的混合溶液，搅拌使水溶液分散成液滴，均匀分散在环己烷中。然后加入555g吸水树脂细粉末，搅拌10min使得细粉末在环己烷中吸附在水溶液的液滴周围，进行团聚，然后蒸馏除去环己烷，得到团聚的吸水树脂颗粒。将上述吸水树脂颗粒放入烘箱中180℃热处理1h，然后筛分出150-800微米的颗粒，得到吸水树脂6，其含水量为2％，环己烷含量500ppm。

对比例2

将500g环戊烷与0.025g失水山梨醇三硬脂酸酯加入到带有冷凝管和搅拌器的2L三口烧瓶中，升温至50℃搅拌使得失水山梨醇三硬脂酸酯完全溶解。然后向环戊烷溶液中加入25g水和1.25g乙二醇二缩水甘油醚组成的混合溶液，搅拌使水溶液分散成液滴，均匀分散在环戊烷中。然后加入250g吸水树脂细粉末，搅拌10min使得细粉末在环戊烷中吸附在水溶液的液滴周围，进行团聚，然后蒸馏除去环戊烷，得到团聚的吸水树脂颗粒。将上述吸水树脂颗粒放入烘箱中120℃热处理1.5h，然后筛分出150-800微米的颗粒，得到吸水树脂7，其含水量为7％，环戊烷含量500ppm。

对比例3

向1L的捏合机中加入500g吸水树脂细粉末，然后加入500g水，经过捏合机的强烈混合后，得到块状吸水树脂凝胶。将凝胶从捏合机中取出后，剪切成5-10mm的胶粒，然后放入烘箱中150℃干燥1h脱除水分。然后对干燥后的吸水树脂进行研磨筛分，得到粒径150-800微米的颗粒。

将100g上述吸水树脂颗粒与包含0.35g碳酸乙烯酯、1.0g1,2-丙二醇及4.0g纯水的表面交联溶液混合，然后在180℃下热处理1h。再次经过筛分后，得到粒径150-800微米的吸水性树脂8。

通过表1对所列实施例1-5以及对比例1-2的工艺对比可以发现，在本专利限定的工艺和配方条件下，团聚的150-800微米粒径的吸水性树脂的比例可以达到95％以上。否则虽然吸水树脂细粉也可以团聚，但是合适粒径的团聚颗粒比例较低，生产效率降低。

表1实施例和对比例中工艺比较

表2对比了不同实施例和对比例所制备产品的性能，可以发现使用对比例3中列举的常规的细粉造粒方法，产品的加压吸液倍率较低，并且吸液速率较慢。使用本专利工艺制备的产品各方面性能优异，吸液速率快。

表2实施例和对比例中吸水性树脂性能

Claims (10)

1.一种由吸水树脂细粉末制备吸水树脂颗粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.将表面活性剂溶解在石油烃溶剂中；

b.将表面交联剂的水溶液加入到上述溶解有表面活性剂的石油烃溶剂中，搅拌分散成液滴得到油包水乳液；

c.向上述b步骤得到的乳液中加入粒径小于150微米的吸水树脂细粉末，通过搅拌使得吸水树脂细粉末团聚成吸水树脂大颗粒；

d.将步骤c得到的吸水树脂大颗粒蒸馏、热处理，筛分得到吸水树脂颗粒。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，a步骤中所述石油烃溶剂为C6～C10的脂肪族烃类，C5～C8的脂环族烃类和C6～C15的芳香族烃类中的一种或多种，优选正己烷、正庚烷、正辛烷、环戊烷、环己烷、苯和甲苯中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，a步骤中所述的表面活性剂为HLB值小于7的表面活性剂，优选蔗糖脂肪酸酯、单硬脂酸甘油酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯和聚氧乙烯烷基醚中的一种或多种，表面活性剂的添加量为石油烃溶剂质量的0.01-2wt％。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，b步骤中所述的表面交联剂为含有至少两个能与羧基反应的官能团的化合物，优选多缩水甘油基化合物、多元醇和碳酸亚烷基酯中的一种或多种，更优选乙二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、甘油、丙二醇、乙二醇、1,4-丁二醇、碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯中的一种或多种，表面交联剂添加量为吸水树脂细粉末质量的0.001-1wt％。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，b步骤中表面交联剂水溶液的质量为吸水树脂细粉末质量的5-20wt％。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，b步骤中加入的表面交联剂的水溶液与石油烃溶剂的质量比为1:30～1:7。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，c步骤中加入的吸水树脂细粉末与石油烃溶剂的质量比为1:1～1:8。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，d步骤所述的蒸馏为常压蒸馏，蒸馏温度为100-200℃，优选100-150℃；热处理的温度为100-200℃，热处理时间为0.1-2h。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，d步骤中蒸馏后所得的吸水树脂颗粒90％以上粒径为150-800微米，热处理后吸水树脂含水量为1-7wt％，石油烃溶剂残余量小于1000ppm。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，筛分后吸水树脂粒径为150-800微米，所得吸水树脂漩涡法测得吸液速率低于25s，0.3psi加压吸液倍率高于30g/g，0.7psi加压吸液倍率高于20g/g。