CN1122051C

CN1122051C - 室温聚合高吸水树脂的合成方法

Info

Publication number: CN1122051C
Application number: CN99126336A
Authority: CN
Inventors: 吴耀明; 申家成
Original assignee: Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2003-09-24
Anticipated expiration: 2019-12-16
Also published as: CN1299835A

Abstract

本发明属于高吸水树脂的合成方法。特别是该方法提供一种室温聚合高吸水树脂的合成方法。省去聚合外加热，降低能耗和加工成本；工艺中采用在一定尺寸的柱形聚合器中，加入单组分引发剂引发，以及氯化钾产生盐效应控制膨润土中金属离子溶出，利用自身产生聚合热，室温下完成丙烯酸-淀粉-膨润土接枝共聚全过程，制品水凝胶呈中性，农林用户直接可用，吸水倍率可满足农林用户不同需要，耐盐性好。

Description

室温聚合高吸水树脂的合成方法

本发明属于高吸水树脂的合成方法。

近年来，高吸水树脂在沙漠绿化、植树造林和农业保水等许多领域进入实质性应用阶段，降低生产成本的新合成方法不断出现，辐射法合成高吸水树脂已实现室温聚合，不受钴源限制、普遍采用的化学法合成高吸水树脂，不需水浴、空气等外加热方式，在室温下完成聚合全过程的室温聚合，尚未见到取得突破性进展的报道。中国专利89101086.6公开了题为“高吸水材料合成的方法”，该方法以膨润土和丙烯酰胺为原料，过硫酸铵或过硫酸钾为引发剂中的氧化组分，五水亚硫酸钠为引发剂中还原组分，再加入交联剂并充分搅拌，在室温下聚合20分钟，置于恒温箱中50～70℃聚合1～4小时，得到凝胶聚合物；该发明由于在丙烯酰胺体系中加入膨润土，大幅度提高固含量，降低原料成本；并且室温预聚合20分钟，全部聚合时间不超过4小时20钟，比通常水浴聚合4～8小时降低了能耗，原料成本和加工成本的降低，使产品在农、林等行业中竞争力增强，无疑是一个可取的工艺；但是，该方法不尽人意之处其一在于：由于主料丙烯酰胺和膨润土均为碱性，水凝胶呈碱性，农、林等用户难以直接使用；其二在于聚合全过程仍主要需外加热，室温聚合比例小，如果聚合全过程均为室温聚合，这部分在生产全过程中仅次于烘干的第二大能耗可以降低到零，加工成本得到大幅度降低。

本发明的目的是提供一种室温聚合高吸水树脂的合成方法。该方法是在直径不超过180mm圆柱形聚合器中，加入单组分引发剂引发，氯化钾产生盐效应控制膨润土中金属离子溶出，利用自身产生聚合热，室温下完成丙烯酸-淀粉-膨润土接枝共聚全过程，制品水凝胶呈中性，农林用户直接可用，吸水倍率可满足农林用户需要。

本发明通过调解体系中酸度、膨润土加入量、氯化钾产生的盐效应来获得膨润土在酸性介质中，金属离子合适的溶出量，由此控制聚合速度和交联密度，达到不爆聚或交联密度过大，又可顺利引发和良好聚合的目的，最终保证吸水倍率最小值达到用户可接受的程度。实现上述目标另一措施是仅加入引发剂中氧化组分，不再加入诸如亚硫酸钠等还原组分，控制聚合速度为缓慢匀速聚合；本发明控制聚合速度和交联密度的辅助措施是调节圆柱形聚合器外形尺寸，使物料自身产生的聚合热即不全部散失，也不因积累过多而过热，形成利于获得相对较高和相对稳定吸水倍率的热平衡温度分布。

本发明的合成步骤如下：分别配制六种组分，组分1为(重量百分比，以下同)1.42～1.57％氢氧化钠水溶液中加入膨润土，配制成含膨润土15.48～17.84％的浆状物；组分2为在4.76～7.84％氯化钾水溶液中搅入淀粉，配制成含淀粉34.38～38.05％的淀粉盐水溶液；组分3是使15～18.29％氢氧化钠水溶液与45.24～54.76％丙烯酸水溶液发生中和反应，被中和掉的丙烯酸占加入丙烯酸32.87～44.53％；组分4为纯丙烯酸溶液；组分5为0.74～0.99％过硫酸铵水溶液；组分6为0.45～0.99％的NN′-亚甲基双丙烯酰胺水溶液，在搅拌下将各组分按照1～6顺序加入混料反应器，组分1～6占总量重量百分组成是：35.91～41.15％、9.28～9.53％、36.52～41.69％、3.57～5.37％、4.37～6％、1.46～3.29％；各组分混匀后装入直径80～180mm，高1000mm圆柱形聚合器中，放在18～33℃的室温环境中，自行缓慢聚合16～24小时，聚合完毕，再经造粒、烘干、粉碎得到高吸水树脂，吸水倍率为361～728倍，水凝胶呈中性，用镍网法测定吸水倍率，计算公式是：吸水倍率＝[吸水后重量-空白重量]/吸水前重量；用PH试纸检查水凝胶酸碱性。

该方法与通常采用的化学法工业水相聚合相比，由于省去在40～80℃恒温水浴槽中聚合4～8小时的生产步骤，因而，根本不必投入水浴槽、循环水、对应控温设备等，这就省去了对应设备投入、管理、能耗、人工、原料损耗等引发的费用，聚合成本的降低，不但降低加工成本，也简化了工艺步骤。另外，该方法解决了在酸性介质中加入膨润土难以进行水相聚合的难题，水凝胶呈中性，农林用户可直接使用；与通常使用的丙烯酸-淀粉接枝型高吸水树脂相比，由于加入膨润土，提高固含量，也相对降低原料成本，提高耐盐性。

本发明提供的实施例如下：

实施例1：

将11Kg膨润土搅入1.42％氢氧化钠水溶液中，制成含膨润土15.48％组分1；将淀粉加入7.84％氯化钾水溶液中得到含淀粉37.99％组分2；用18.08％的氢氧化钠水溶液25.88Kg中和49.92％丙烯酸水溶液，被中和掉的丙烯酸占加入丙烯酸39.87％，得到组分3；取纯丙烯酸溶液7.4Kg得到组分4；组分5为0.99％过硫酸铵水溶液；组分6为0.99％NN′-亚甲基双丙烯酰胺溶液；在搅拌下将各组分按照1～6顺序加入混料反应器，组分1～6占总量重量百分组成是：41.02％、9.5％、39.38％、4.27％、4.37％、1.46％；各组分混匀后装入直径110mm，高1000mm圆柱形聚合器中，放在25℃的室温环境中，自行缓慢聚合21小时，聚合完毕，再经造粒、烘干、粉碎得到高吸水树脂，吸水倍率为610倍，用PH试纸检查水凝胶呈中性。

实施例2：

其余同实施例1，将9.5Kg膨润土搅入1.57％氢氧化钠溶液中，制成含膨润土15.75％组分1；将淀粉加入4.76％氯化钾溶液中得到含淀粉34.38％的组分2；用15％的氢氧化钠水溶液28Kg中和54.76％丙烯酸水溶液，被中和掉的丙烯酸占加入丙烯酸32.87％，得组分3；取纯丙烯酸溶液6Kg得到组分4；组分5为0.74％过硫酸铵溶液；组分6为0.45％NN′-亚甲基双丙烯酰胺溶液；组分1～6占总量重量百分组成是：35.91％、9.53％、41.69％、3.57％、6％、3.29％，装入直径80mm，高1000mm圆柱形聚合器中，放在28℃的室内自聚24小时，其吸水倍率728倍。用PH试纸检查水凝胶呈中性。

实施例3：

其余同实施例1，将12Kg膨润土搅入1.43％氢氧化钠溶液中，制成含膨润土16.65％组分1；将淀粉加入7.48％氯化钾溶液中得到含淀粉38.05％的组分2；用18.29％的氢氧化钠水溶液25.7Kg中和45.24％丙烯酸水溶液，被中和掉的丙烯酸占加入丙烯酸44.53％，得组分3；取纯丙烯酸溶液9.5Kg得到组分4；组分5为0.92％过硫酸铵溶液；组分6为0.83％NN′-亚甲基双丙烯酰胺溶液；组分1～6占总量重量百分组成是：40.77％、9.28％、38.3％、5.37％、4.57％、1.71％，装入直径150mm柱形聚合器中，在33℃的室内自聚18小时，其吸水倍率504倍。用PH试纸检查水凝胶呈中性。

实施例4：

其余同实施例1，将13Kg膨润土搅入1.45％氢氧化钠溶液中，制成含膨润土17.84％组分1；将淀粉加入7.75％氯化钾溶液中得到含淀粉38.02％的组分2；用18.22％的氢氧化钠水溶液25.68Kg中和51.28％丙烯酸水溶液，被中和掉的丙烯酸占加入丙烯酸42.12％，得组分3；取纯丙烯酸溶液9.5Kg得到组分4；组分5为0.79％过硫酸铵溶液；组分6为0.71％NN′-亚甲基双丙烯酰胺溶液；组分1～6占总量重量百分组成是：41.15％、9.28％、36.52％、5.36％、5.69％、1.99％，装入直径180mm柱形聚合器中，在18℃的室内自聚16小时，其吸水倍率361倍。用PH试纸检查水凝胶呈中性。

Claims

1.一种高吸水树脂的合成方法，其特征在于分别配制六种组分，组分1为1.42～1.57重量％氢氧化钠水溶液中加入膨润土，配制成含膨润土15.48～17.84重量％的浆状物；组分2为在4.76～7.84重量％氯化钾水溶液中搅入淀粉，配制成含淀粉34.38～38.05重量％的水溶液；组分3是使15～18.29重量％氢氧化钠水溶液与45.24～54.76重量％丙烯酸水溶液发生中和反应，被中和掉的丙烯酸占加入丙烯酸32.87～44.53重量％；组分4为纯丙烯酸液体；组分5为0.74～0.99重量％过硫酸铵水溶液；组分6为0.45～0.99重量％的NN′-亚甲基双丙烯酰胺水溶液，在搅拌下将各组分按照1～6顺序加入混料反应器，组分1～6占总量重量百分组成是：组分1占35.91～41.15％，组分2占9.28～9.53％，组分3占36.52～41.69％，组分4占3.57～5.37％，组分5占4.37～6％，组分6占1.46～3.29％，各组份百分含量之和应为100％；各组分混匀后装入直径80～180mm，高1000mm圆柱形聚合器中，放在18～33℃的室温环境中，自行缓慢聚合16～24小时，聚合完毕，再经造粒、烘干、粉碎得到高吸水树脂。