CN106987075A - 一种具有新型结构吸水树脂的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有新型结构吸水树脂的合成方法，其特征在于：该方法由原料的重量份组成为：丙烯酸200‑300，交联剂1‑5，去离子水700‑800，氧化还原引发剂0.5‑2，辛二醇50‑80，乙醇10‑80，丁二醇二缩水甘油醚5‑15，硫酸铝20‑40，二氧化硅2‑5和氢氧化钠溶液。本发明是先由丙烯酸在室温下聚合，后经氢氧化钠溶液中和并通过表面三次交联处理，保证吸水树脂具有较高的凝胶强度、较高的加压吸收能力、良好的通液性能、良好的保水能力，从根本上解决了凝胶强度和吸收倍率不能兼顾的矛盾，合成出的吸水树脂应用在纸尿裤里面表现非常出色，不但拥有较快的下渗速度还具有超低的反渗，超干爽的表层。
Description
技术领域
本发明涉及聚合功能性高分子化工助剂领域，具体涉及一种具有新型结构吸水树脂的合成方法。
背景技术
吸水树脂是一种具有三维网状结构的高分子，若网格大，分子自由度大，吸水倍率就越高，同时意味着分子的交联度低，凝胶强度也必然低，吸水树脂的加压吸收倍率、通液性能等也会比较差，因此吸水倍率和凝胶强度是一对不能兼得的矛盾，目前市面上的吸水树脂多存在这个问题。目前将吸水树脂应用于妇女卫生巾、婴儿纸尿裤、成人失禁尿裤等日用卫生制品时，尤其是应用于婴儿纸尿裤时对表面干爽度要求越来越高。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种具有新型结构吸水树脂的合成方法。在保证高吸水能力的前提下大幅度提高了SAP的凝胶强度、加压吸收量、通液性等，从而使得应用于婴儿纸尿裤后表面干爽度得到明显改善。
其技术方案是：一种具有新型结构吸水树脂的合成方法，该方法由原料的重量份组成为：丙烯酸200-300，交联剂1-5，去离子水700-800，氧化还原引发剂0.5-2，辛二醇50-80，乙醇10-80，丁二醇二缩水甘油醚5-15，硫酸铝20-40，二氧化硅2-5和氢氧化钠溶液；其制备方法步骤如下：
（1）将丙烯酸、去离子水、交联剂加入反应器中混合后，通氮气除氧，然后在20—25℃的温度下加入氧化还原引发剂聚合反应并自然升温；
（2）温度不上升即为反应结束，然后在80-90℃的温度下保温90—150 min，造粒得到树脂胶体颗粒；
（3）树脂胶体颗粒再加入氢氧化钠溶液后烘干、粉碎、筛分得到25-100目树脂颗粒；
（4）取筛选出的树脂颗粒100份，加入辛二醇搅拌均匀后于120℃保温20min，然后再加入乙醇和丁二醇二缩水甘油醚的混合溶液搅拌均匀后于120—160℃保温30—50min，然后加入硫酸铝搅拌均匀，最后加入二氧化硅搅拌均匀即得具有新型结构吸水树脂。
所述交联剂为N–羟甲基丙烯酰胺、四烯丙氧基乙烷、三羟甲基丙烷三丙稀酸酯中的一种或多种的混合物。
所述氧化还原引发剂为过硫酸钾和抗坏血酸。
所述二氧化硅为5000目的气相二氧化硅。
所述步骤（1）（2）中除氧后的氧气含量在1ppm以内，引发温度控制在20—25℃，自然升温的峰值为80-90℃。
所述氢氧化钠溶液的质量分数为48%，氢氧化钠溶液的重量份以丙烯酸重量份的39%。
所述步骤（3）烘干温度为140℃。
所述步骤（4）乙醇与丁二醇二缩水甘油醚的重量比为5:1-5:2。
本发明是先由丙烯酸在室温下聚合，后经氢氧化钠溶液中和并通过表面三次交联处理，从而制备出了一种具有一核三层壳新“核壳”型结构的吸水树脂，低交联密度的“核”保证吸水树脂具有高的吸收倍率，一层比一层交联密度高的“壳”保证吸水树脂具有较高的凝胶强度、较高的加压吸收能力、良好的通液性能、良好的保水能力，从根本上解决了凝胶强度和吸收倍率不能兼顾的矛盾，合成出的吸水树脂应用在纸尿裤里面表现非常出色，不但拥有较快的下渗速度还具有超低的反渗，超干爽的表层。
具体实施方式
一种具有新型结构吸水树脂的合成方法，该方法由原料的重量份组成为：丙烯酸200-300，交联剂1-5，去离子水700-800，氧化还原引发剂0.5-2，辛二醇50-80，乙醇10-80，丁二醇二缩水甘油醚5-15，硫酸铝20-40，二氧化硅2-5和氢氧化钠溶液；其制备方法步骤如下：
（1）将丙烯酸、去离子水、交联剂加入反应器中混合后，通氮气除氧，然后在20—25℃的温度下加入引发剂聚合反应并自然升温；
（2）温度不上升即为反应结束，然后在80-90℃的温度下保温90—150 min，造粒得到树脂胶体颗粒；
（3）树脂胶体颗粒再加入氢氧化钠溶液后烘干、粉碎、筛分得到25-100目树脂颗粒；
（4）取筛选出的树脂颗粒100份，加入辛二醇搅拌均匀后于120℃保温20min，然后再加入乙醇和丁二醇二缩水甘油醚的混合溶液搅拌均匀后于120—160℃保温30—50min，然后加入硫酸铝搅拌均匀，最后加入二氧化硅搅拌均匀即得具有新型结构吸水树脂。
所述交联剂为N–羟甲基丙烯酰胺、四烯丙氧基乙烷、三羟甲基丙烷三丙稀酸酯中的一种或多种的混合物。
所述氧化还原引发剂为过硫酸钾和抗坏血酸。
所述二氧化硅为5000目的气相二氧化硅。
所述步骤（1）（2）中除氧后的氧气含量在1ppm以内，引发温度控制在20—25℃，自然升温的峰值为80-90℃。
所述氢氧化钠溶液的质量分数为48%，氢氧化钠溶液的重量份以丙烯酸重量份的39%。
所述步骤（3）烘干温度为140℃。
所述步骤（4）乙醇与丁二醇二缩水甘油醚的重量比为5:1-5:2。
实施例一：
选取如下重量份的原料：丙烯酸220、四烯丙氧基乙烷1、去离子水780、过硫酸钾0.3、抗坏血酸0.8、辛二醇52、乙醇40、丁二醇二缩水甘油醚8、硫酸铝24、二氧化硅2和48%的氢氧化钠溶液85.8；具体制备过程如下：
（1）在反应器中加入丙烯酸、去离子水、四烯丙氧基乙烷并鼓入高纯氮气；加入过硫酸钾、抗坏血酸在20—25℃引发聚合并自然升温；
（2）温度不再上升视为反应结束，温度峰值约在85-90℃，82℃保温90min，将反应完的胶体造粒得到树脂胶体颗粒；
（3）树脂胶体颗粒再加入氢氧化钠溶液后进行中和，140℃烘干加碱中和后的胶体颗粒，粉碎、筛分得到25-100目树脂颗粒筛分出100重量份；
（4）将筛分出的100重量份树脂颗粒加入辛二醇搅拌均匀后于120℃保温20min，然后再加入乙醇和丁二醇二缩水甘油醚的混合溶液搅拌均匀后于140℃保温40min，然后加入硫酸铝搅拌均匀，最后加入二氧化硅搅拌均匀即得高吸水倍率、高保水率、高凝胶强度、高加压吸收率、高通液速度的新“核壳”型吸水树脂。
本实施例一所制得吸水树脂的指标如下：
外观：白色颗粒
固含量：96.5%
PH值：6.3；
吸蒸馏水倍数：480倍；
吸人工尿倍数：60倍；
吸0.9%生理盐水：69倍；
保水率：47倍
加压吸收（0.3Psi）：38倍
加压吸收（0.7Psi）:29倍
加压吸收（0.9Psi）:24倍
倍吸收速度:12s
通液速度：260ml/min。
实施例二：
选取如下重量份的原料：丙烯酸250、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯1.2、去离子水750、过硫酸钾0.34、抗坏血酸0.9、辛二醇59、乙醇40、丁二醇二缩水甘油醚9、硫酸铝27.3、二氧化硅2.3和48%的氢氧化钠溶液97.5；具体制备过程如下：
（1）在反应器中加入丙烯酸、去离子水、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯并鼓入高纯氮气；加入过硫酸钾、抗坏血酸在20—25℃引发聚合并自然升温；
（2）温度不再上升视为反应结束，温度峰值约在85-90℃，82℃保温90min，将反应完的胶体造粒得到树脂胶体颗粒；
（3）树脂胶体颗粒再加入氢氧化钠溶液后进行中和，140℃烘干加碱中和后的胶体颗粒，粉碎、筛分得到25-100目树脂颗粒筛分出100重量份；
（4）将筛分出的100重量份树脂颗粒加入辛二醇搅拌均匀后于120℃保温20min，然后再加入乙醇和丁二醇二缩水甘油醚的混合溶液搅拌均匀后于140℃保温40min，然后加入硫酸铝搅拌均匀，最后加入二氧化硅搅拌均匀即得高吸水倍率、高保水率、高凝胶强度、高加压吸收率、高通液速度的新“核壳”型吸水树脂。
本实施例二所制得吸水树脂的指标如下：
外观：白色颗粒
固含量：96.7%
PH值：6.35；
吸蒸馏水倍数：490倍；
吸人工尿倍数：62倍；
吸0.9%生理盐水：70倍；
保水率：48倍
加压吸收（0.3Psi）：38.5倍
加压吸收（0.7Psi）:29.5倍
加压吸收（0.9Psi）:25倍
倍吸收速度:12s
通液速度：300ml/min。
实施例三：
选取如下重量份的原料：丙烯酸275、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.8、N-羟甲基丙烯酰胺0.75、去离子水725、过硫酸钾0.38、抗坏血酸1、辛二醇65、乙醇40、丁二醇二缩水甘油醚10、硫酸铝30、二氧化硅2.5和48%的氢氧化钠溶液107.25；具体制备过程如下：
（1）在反应器中加入丙烯酸、去离子水、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、N-羟甲基丙烯酰胺并鼓入高纯氮气；加入过硫酸钾、抗坏血酸在20—25℃引发聚合并自然升温；
（2）温度不再上升视为反应结束，温度峰值约在85-90℃，82℃保温90min，将反应完的胶体造粒得到树脂胶体颗粒；
（3）树脂胶体颗粒再加入氢氧化钠溶液后进行中和，140℃烘干加碱中和后的胶体颗粒，粉碎、筛分得到25-100目树脂颗粒筛分出100重量份；
（4）将筛分出的100重量份树脂颗粒加入辛二醇搅拌均匀后于120℃保温20min，然后再加入乙醇和丁二醇二缩水甘油醚的混合溶液搅拌均匀后于140℃保温40min，然后加入硫酸铝搅拌均匀，最后加入二氧化硅搅拌均匀即得高吸水倍率、高保水率、高凝胶强度、高加压吸收率、高通液速度的新“核壳”型吸水树脂。
本实施例三所制得吸水树脂的指标如下：
外观：白色颗粒
固含量：96%
PH值：6.2；
吸蒸馏水倍数：450倍；
吸人工尿倍数：57倍；
吸0.9%生理盐水：67倍；
保水率：47倍
加压吸收（0.3Psi）：36.5倍
加压吸收（0.7Psi）:28.5倍
加压吸收（0.9Psi）:23倍
倍吸收速度:12.5s
通液速度：240ml/min。
实施例四：
选取如下重量份的原料：丙烯酸300、四烯丙氧基乙烷0.8、N-羟甲基丙烯酰胺0.5、去离子水700、过硫酸钾0.4、抗坏血酸1.1、辛二醇71、乙醇50、丁二醇二缩水甘油醚10.9、硫酸铝33、二氧化硅2.7和48%的氢氧化钠溶液117；具体制备过程如下：
（1）在反应器中加入丙烯酸、去离子水、四烯丙氧基乙烷、N-羟甲基丙烯酰胺并鼓入高纯氮气；加入过硫酸钾、抗坏血酸在20—25℃引发聚合并自然升温；
（2）温度不再上升视为反应结束，温度峰值约在85-90℃，82℃保温90min，将反应完的胶体造粒得到树脂胶体颗粒；
（3）树脂胶体颗粒再加入氢氧化钠溶液后进行中和，140℃烘干加碱中和后的胶体颗粒，粉碎、筛分得到25-100目树脂颗粒筛分出100重量份；
（4）将筛分出的100重量份树脂颗粒加入辛二醇搅拌均匀后于120℃保温20min，然后再加入乙醇和丁二醇二缩水甘油醚的混合溶液搅拌均匀后于140℃保温40min，然后加入硫酸铝搅拌均匀，最后加入二氧化硅搅拌均匀即得高吸水倍率、高保水率、高凝胶强度、高加压吸收率、高通液速度的新“核壳”型吸水树脂。
本实施例四所制得吸水树脂的指标如下：
外观：白色颗粒
固含量：96%
PH值：6.2；
吸蒸馏水倍数：430倍；
吸人工尿倍数：56倍；
吸0.9%生理盐水：66倍；
保水率：45倍
加压吸收（0.3Psi）：35.5倍
加压吸收（0.7Psi）:28倍
加压吸收（0.9Psi）:22倍
倍吸收速度:12s
通液速度：220ml/min。
经过实际使用验证，用本方法做成的SAP应用于婴儿纸尿裤时不但吸液量大、吸收速度快、扩散距离长而且反渗量低、表层干爽，与当前市面在售的吸水树脂相比，性能比较突出。
随便选取某两实施例如实施例一、实施例三制备的吸水树脂SAP（NR1）、SAP（NR3）与当
前市场上比较受欢迎的日本竞品A、日本竞品B、欧洲竞品C做成纸尿裤进行对比，纸尿裤测
试方法：将240ml生理盐水（加适量亮蓝）分4次加到纸尿裤的中心点，记录液体的下渗速度、
扩散长度，每隔一定的时间段用相同重量的滤纸放在加液点并负重2.5Kg的砝码测试反渗
量并用手感知干爽度测试数据如下：
| SAP类型 | 日本竞品A | 日本竞品B | 欧洲竞品C | SAP（NR1） | SAP（NR3） |
| 尿裤片重/g | 28.56 | 28.56 | 28.34 | 28.42 | 28.39 |
| 0min吸收速度/s | 13 | 10.75 | 10.5 | 5.75 | 5.50 |
| 5min吸收速度/s | 51 | 47.00 | 41.25 | 9.50 | 9.50 |
| 12min吸收速度/s | 51 | 51.75 | 46.75 | 12.25 | 12.75 |
| 24min吸收速度/s | 47 | 43.50 | 43 | 15.75 | 16.00 |
| 4min扩散长度/cm | 14.1 | 14.50 | 15 | 18.88 | 19.38 |
| 9min扩散长度/cm | 18.4 | 20.00 | 19.88 | 24.38 | 24.88 |
| 21min扩散长度/cm | 24.4 | 25.25 | 24.88 | 27.75 | 27.38 |
| 33min扩散长度/cm | 27.8 | 29.13 | 28.63 | 31.13 | 31.13 |
| 10min反渗量/g | 0.27 | 0.23 | 0.34 | 0.12 | 0.11 |
| 22min反渗量/g | 0.69 | 0.56 | 0.54 | 0.24 | 0.28 |
| 34min反渗量/g | 4.71 | 4.115 | 6.02 | 0.86 | 0.83 |
| 10min潮感 | 干爽 | 干爽 | 干爽 | 干爽 | 干爽 |
| 22min潮感 | 干爽 | 干爽 | 干爽 | 干爽 | 干爽 |
| 34min潮感 | 潮湿 | 潮湿 | 潮湿 | 干爽 | 干爽 |
由上述几组数据综合对比可以得出第一次加液时吸收速度SAP（NR1、NR3）比竞品快约50%，第二次加液时SAP（NR1、NR3）比竞品快约80%，第三次加液时SAP（NR1、NR3）比竞品快约76%，第四次加液时SAP（NR1、NR3）比竞品快约64%；扩散长度第一次加液时SAP（NR1、NR3）比竞品扩散长约30%，第二次加液时SAP（NR1、NR3）比竞品扩散长约30%，第三次加液时SAP（NR1、NR3）比竞品扩散长约10%，第四次加液时SAP（NR1、NR3）比竞品扩散长约10%；反渗量第二次加液时SAP（NR1、NR3）比竞品低约60%，第三次加液时SAP（NR1、NR3）比竞品低约55%，第四次加液时SAP（NR1、NR3）比竞品低约80%；竞品四次加液后前三次表层比较干爽但是在第四次加液后表层潮感就比较明显了，而用实施例得到的SAP（NR1、NR3）做成的尿裤四次加液后表层都非常干爽。
由数据可以看出用实施例一和实施例三得到的吸水树脂做成纸尿裤后优势非常明显，吸收速度快，扩散长度长，反渗量低，表层非常干爽，这些优势都来源于具有“一核三壳”特殊结构的吸水树脂，不但具有良好的吸收能力，同时还具备高的凝胶强度从而保证了高分子的加压吸收和通液传导能力，由实验数据可以看出按照本文论述的方法得到的吸水树脂有着更优良特性，更适用于婴儿纸尿裤等卫生用品领域。
Claims (8)
1.一种具有新型结构吸水树脂的合成方法，其特征在于：该方法由原料的重量份组成为：丙烯酸200-300， 交联剂1-5，去离子水700-800，氧化还原引发剂0.5-2，辛二醇50-80，乙醇10-80，丁二醇二缩水甘油醚5-15，硫酸铝20-40，二氧化硅2-5和氢氧化钠溶液；其制备方法步骤如下：
（1）将丙烯酸、去离子水、交联剂加入反应器中混合后，通氮气除氧，然后在20—25℃的温度下加入氧化还原引发剂聚合反应并自然升温；
（2）温度不上升即为反应结束，然后在80-90℃的温度下保温90—150 min，造粒得到树脂胶体颗粒；
（3）树脂胶体颗粒再加入氢氧化钠溶液后烘干、粉碎、筛分得到25-100目树脂颗粒；
（4）取筛选出的树脂颗粒100份，加入辛二醇搅拌均匀后于120℃保温20min，然后再加入乙醇和丁二醇二缩水甘油醚的混合溶液搅拌均匀后于120—160℃保温30—50min，然后加入硫酸铝搅拌均匀，最后加入二氧化硅搅拌均匀即得具有新型结构吸水树脂。
2.根据权利要求1所述的一种具有新型结构吸水树脂的合成方法，其特征在于：所述交联剂为N–羟甲基丙烯酰胺、四烯丙氧基乙烷、三羟甲基丙烷三丙稀酸酯中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种具有新型结构吸水树脂的合成方法，其特征在于：所述氧化还原引发剂为过硫酸钾和抗坏血酸。
4.根据权利要求1所述的一种具有新型结构吸水树脂的合成方法，其特征在于：所述二氧化硅为5000目的气相二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的一种具有新型结构吸水树脂的合成方法，其特征在于：所述步骤（1）（2）中除氧后的氧气含量在1ppm以内，引发温度控制在20—25℃，自然升温的峰值为80-90℃。
6.根据权利要求1所述的一种具有新型结构吸水树脂的合成方法，其特征在于：所述氢氧化钠溶液的质量分数为48%，氢氧化钠溶液的重量份以丙烯酸重量份的39%。
7.根据权利要求1所述的一种具有新型结构吸水树脂的合成方法，其特征在于：所述步骤（3）烘干温度为140℃。
8.根据权利要求1所述的一种具有新型结构吸水树脂的合成方法，其特征在于：所述步骤（4）乙醇与丁二醇二缩水甘油醚的重量比为5:1-5:2。
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