CN111440338B - 一种化学引发法制备低可萃取物高吸水性树脂的方法 - Google Patents

一种化学引发法制备低可萃取物高吸水性树脂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料领域，特别是一种化学引发法制备低可萃取物高吸水性树脂的方法，步骤如下：（1）将丙烯酸溶液加入配料罐中，然后加入氢氧化钠溶液进行中和反应制得中和液；（2）在中和液中加入交联剂和助剂，并泵送至带式反应装置引发聚合反应，得到块状凝胶；（3）将块状凝胶切胶造粒得到松散的凝胶，在切胶造粒的同时加入还原助剂；（4）对制得的凝胶进行干燥，得到块状高吸水性树脂，经粉碎筛分后得到基础颗粒；（5）在基础颗粒表面喷涂表面处理液，经热处理后制得高吸水性树脂颗粒。本发明制得的高吸水性树脂分子量大，可萃取含量更低，吸水性更高。

Description

一种化学引发法制备低可萃取物高吸水性树脂的方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别是一种化学引发法制备低可萃取物高吸水性树脂的方法。
背景技术
高吸水性树脂是一种具有一定交联强度的高聚物，具有强大的吸水能力，能够快速吸收自身重量百倍甚至千倍的水，且吸收后不会流出，即使在一定压力下也仍能保持住水分而不被分离出来。正是因为其优良的吸水、保水性能以及良好的生物降解性能，被广泛用于纸尿裤、卫生巾、食物保鲜剂、农林土壤抗旱保水剂、防沙治水等诸多方面，是一种具有良好市场前景的产品。
专利申请号为：201410074601.7，专利名称为“可萃取物低的高吸水性树脂的制备方法”介绍了一种合成高吸水性树脂的方法，其中所用的主要原料为精丙烯酸和氢氧化钠溶液，主要方法为：首先将精丙烯酸、聚合引发剂、聚合交联剂和水加入反应装置，在-5℃-60℃加入引发剂进行反应，然后在凝胶绞碎过程中加入48wt%的氢氧氧化钠溶液进行中和，最后进行干燥、粉碎、表面后处理等制得高吸水性树脂。该制备方法中采取切胶过程加入液碱进行中和的方式，反应时间100-200分钟，制得的高吸水性树脂可萃取物含量较高，且反应时间较长，降低了装置的生产效率，不利于装置的连续化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种可萃取含量低，产品的抗降解能力强的化学引发法制备低可萃取物高吸水性树脂的方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，一种化学引发法制备低可萃取物高吸水性树脂的方法，其特点是：
步骤如下：
（1）将质量浓度为23%-31%的丙烯酸溶液加入配料罐中，然后加入质量浓度为50%的氢氧化钠溶液进行中和反应制得中和度为50%-80%的中和液，其中丙烯酸单体质量占中和液总质量的20%-35%；
（2）在中和液温度为0℃-25℃时加入交联剂和助剂，并泵送至带式反应装置引发聚合反应，聚合反应的时间为15min-45min，得到块状凝胶；
（3）将块状凝胶加到切胶造粒机中切胶造粒得到松散的凝胶，在切胶造粒的同时加入还原助剂，用于除去未反应完全的丙烯酸单体；
（4）对制得的凝胶进行干燥，干燥温度为90℃-250℃，干燥时间为10min-120min得到湿基1%-8%的块状高吸水性树脂，经粉碎筛分后得到粒径为30目- 50目的基础颗粒；
（5）在基础颗粒表面喷涂表面处理液，经热处理后制得高吸水性树脂颗粒，热处理的温度为70℃-220℃，时间为10min-20min。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述交联剂选自聚乙二醇300、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三烯丙基醚、三乙氧基化甘油三丙烯酸酯中的两种或两种以上，交联剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的0.10%-0.60%。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述助剂选自双氧水、2，2-偶氮[2-甲基-N-（2-羟乙基）]丙烯胺、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、亚硫酸钠、抗坏血酸、偶氮二异丁醚盐酸盐中的两种或两种以上，助剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的0.002%-0.25%。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述还原助剂选自蔗糖酯、碳酸氢钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠中的一种或多种，还原助剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的0.01%-3%。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述表面处理液由丙二醇、乙二醇二缩水甘油醚和硫酸盐混合组成，其中丙二醇质量占基础颗粒总质量的0.1%-3%；乙二醇二缩水甘油醚质量占基础颗粒总质量的0.002%-0.1%；硫酸盐质量占基础颗粒总质量的0.2%-3.0%。
现有技术相比，本发明的有益效果如下：通过对交联剂、助剂、还原助剂的添加含量的控制，保证了所得产品的可萃取含量更低，吸水性更高。
具体实施方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，一种化学引发法制备低可萃取物高吸水性树脂的方法，步骤如下：
（1）将质量浓度为28%的丙烯酸溶液加入配料罐中，然后加入质量浓度为50%的氢氧化钠溶液进行中和反应制得中和度为65%的中和液，其中丙烯酸单体质量占中和液总质量的27.5%；
（2）在中和液温度为12.5℃时加入交联剂和助剂，并泵送至带式反应装置引发聚合反应，聚合反应的时间为30min，得到块状凝胶；
（3）将块状凝胶加到切胶造粒机中切胶造粒得到松散的凝胶，在切胶造粒的同时加入还原助剂，用于除去未反应完全的丙烯酸单体；
（4）对制得的凝胶进行干燥，干燥温度为170℃，干燥时间为65min得到湿基4.5%的块状高吸水性树脂，经粉碎筛分后得到粒径为40目的基础颗粒；
（5）在基础颗粒表面喷涂表面处理液，经热处理后制得高吸水性树脂颗粒，热处理的温度为145℃，时间为15min。
所述交联剂为聚乙二醇300和聚乙二醇400，交联剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的0.35%。
所述助剂为双氧水和2，2-偶氮[2-甲基-N-（2-羟乙基）]丙烯胺，助剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的0.126%。
所述还原助剂为蔗糖酯，还原助剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的1.5%。
所述表面处理液由丙二醇、乙二醇二缩水甘油醚和硫酸盐混合组成，其中丙二醇质量占基础颗粒总质量的1.55%；乙二醇二缩水甘油醚质量占基础颗粒总质量的0.05%；硫酸盐质量占基础颗粒总质量的1.6%。
实施例2，一种化学引发法制备低可萃取物高吸水性树脂的方法，步骤如下：
（1）将质量浓度为23%的丙烯酸溶液加入配料罐中，然后加入质量浓度为50%的氢氧化钠溶液进行中和反应制得中和度为50%的中和液，其中丙烯酸单体质量占中和液总质量的20%；
（2）在中和液温度为0℃时加入交联剂和助剂，并泵送至带式反应装置引发聚合反应，聚合反应的时间为15min，得到块状凝胶；
（3）将块状凝胶加到切胶造粒机中切胶造粒得到松散的凝胶，在切胶造粒的同时加入还原助剂，用于除去未反应完全的丙烯酸单体；
（4）对制得的凝胶进行干燥，干燥温度为90℃，干燥时间为10min得到湿基8%的块状高吸水性树脂，经粉碎筛分后得到粒径为30目的基础颗粒；
（5）在基础颗粒表面喷涂表面处理液，经热处理后制得高吸水性树脂颗粒，热处理的温度为70℃，时间为20min。
所述交联剂为季戊四醇三烯丙基醚和三乙氧基化甘油三丙烯酸酯，交联剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的0.10%。
所述助剂为抗坏血酸和偶氮二异丁醚盐酸盐中，助剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的0.002%。
所述还原助剂为焦亚硫酸钠，还原助剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的0.01%。
所述表面处理液由丙二醇、乙二醇二缩水甘油醚和硫酸盐混合组成，其中丙二醇质量占基础颗粒总质量的0.1%；乙二醇二缩水甘油醚质量占基础颗粒总质量的0.002%；硫酸盐质量占基础颗粒总质量的0.2%。
实施例3，一种化学引发法制备低可萃取物高吸水性树脂的方法，步骤如下：
（1）将质量浓度为31%的丙烯酸溶液加入配料罐中，然后加入质量浓度为50%的氢氧化钠溶液进行中和反应制得中和度为80%的中和液，其中丙烯酸单体质量占中和液总质量的35%；
（2）在中和液温度为25℃时加入交联剂和助剂，并泵送至带式反应装置引发聚合反应，聚合反应的时间为45min，得到块状凝胶；
（3）将块状凝胶加到切胶造粒机中切胶造粒得到松散的凝胶，在切胶造粒的同时加入还原助剂，用于除去未反应完全的丙烯酸单体；
（4）对制得的凝胶进行干燥，干燥温度为250℃，干燥时间为120min得到湿基1%的块状高吸水性树脂，经粉碎筛分后得到粒径为50目的基础颗粒；
（5）在基础颗粒表面喷涂表面处理液，经热处理后制得高吸水性树脂颗粒，热处理的温度为220℃，时间为10min。
所述交联剂为聚乙二醇600、聚乙二醇800和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，交联剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的0.60%。
所述助剂为过硫酸钠、过硫酸钾和亚硫酸钠，助剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的0.25%。
所述还原助剂为蔗糖酯、碳酸氢钠和亚硫酸钠，还原助剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的3%。
所述表面处理液由丙二醇、乙二醇二缩水甘油醚和硫酸盐混合组成，其中丙二醇质量占基础颗粒总质量的3%；乙二醇二缩水甘油醚质量占基础颗粒总质量的0.1%；硫酸盐质量占基础颗粒总质量的3.0%。
通过本发明制得的产品主要性能指标如下：
可萃取物含量：≤3%；离心保水量：≥36g/g；生理盐水吸倍：≥60g/g；去离子水吸倍：≥450g/g。
在目前工业应用中，高吸水性树脂的性能指标并非是孤立的，保证其他指标不变而提高其中某一性能并不容易实现，本发明制得的产品做到了可萃取含量低、吸水性高的两个性能的同时提升。离心保水量、生理盐水吸倍、去离子水吸倍三个指标共同作用实现了高吸水性的性能。

Claims (1)

1.一种化学引发法制备低可萃取物高吸水性树脂的方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将质量浓度为31%的丙烯酸溶液加入配料罐中，然后加入质量浓度为50%的氢氧化钠溶液进行中和反应制得中和度为80%的中和液，其中丙烯酸单体质量占中和液总质量的35%；
（2）在中和液温度为25℃时加入交联剂和助剂，并泵送至带式反应装置引发聚合反应，聚合反应的时间为45min，得到块状凝胶；
（3）将块状凝胶加到切胶造粒机中切胶造粒得到松散的凝胶，在切胶造粒的同时加入还原助剂，用于除去未反应完全的丙烯酸单体；
（4）对制得的凝胶进行干燥，干燥温度为250℃，干燥时间为120min得到湿基1%的块状高吸水性树脂，经粉碎筛分后得到粒径为50目的基础颗粒；
（5）在基础颗粒表面喷涂表面处理液，经热处理后制得高吸水性树脂颗粒，热处理的温度为220℃，时间为10min；
所述交联剂为聚乙二醇600、聚乙二醇800和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，交联剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的0.60%；
所述助剂为过硫酸钠、过硫酸钾和亚硫酸钠，助剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的0.25%；
所述还原助剂为蔗糖酯、碳酸氢钠和亚硫酸钠，还原助剂的添加质量占中和液中丙烯酸总量的3%；
所述表面处理液由丙二醇、乙二醇二缩水甘油醚和硫酸盐混合组成，其中丙二醇质量占基础颗粒总质量的3%；乙二醇二缩水甘油醚质量占基础颗粒总质量的0.1%；硫酸盐质量占基础颗粒总质量的3.0%。
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