CN113004550A - 一种具有高通液性和低结块倾向的吸收性聚合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有高通液性和低结块倾向的吸收性聚合物及其制备方法,所述方法通过将包括水性羟基丙烯酸乳液的处理液在制备吸收性聚合物的聚合之后但在聚合后的热处理之前引入到聚合物中而进行,所述水性羟基丙烯酸乳液是由乙烯基可聚合单体和羟基丙烯酸酯单体通过在乳化剂存在的条件下水相中的自由基聚合制备的。本发明可以显著的提高吸收性聚合物的通液性,同时降低聚合物的结块倾向。
Description
技术领域
本发明涉及一种高性能吸收性聚合物及其制备方法,具体涉及一种具有高通液性和低结块倾向的吸收性聚合物及其制备方法,是生理卫生用品领域的专用保水剂,尤其适用于婴幼儿纸尿裤、成人纸尿裤、妇女卫生巾等有较高要求的生理卫生用品。
背景技术
吸收性聚合物是一种交联的部分中和的聚合物,包括交联聚丙烯酸或交联淀粉-丙烯酸接枝聚合物,根据超吸收性聚合物的一般定义,其能够在溶胀并形成水凝胶的情况下吸收大量含水液体和体液,和能够在一定压力下保持含水液体。超吸收性聚合物可形成粒子,通称为颗粒状超吸收性聚合物,其中颗粒状超吸收性聚合物可采用表面交联、表面处理和其它处理后处理以形成颗粒状超吸收性聚合物。超吸收性聚合物和颗粒状超吸收性聚合物的主要用途是卫生用品,例如婴儿尿片、失禁产品或卫生巾。
超吸收性聚合物可通过在较小量内部交联剂例如双官能或多官能单体的存在下,引发聚合不饱和羧酸或其衍生物,例如丙烯酸、丙烯酸的碱金属(例如,钠和/或钾)或铵盐、丙烯酸烷基酯等制备,上述双官能或多官能单体可包括N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯或三烯丙基胺。双官能和多官能单体材料可用作共价内部交联试剂以使聚合物链轻微交联,从而使得它们不溶于水但仍可水溶胀。所述轻微交联的超吸收性聚合物含有多个连接到聚合物骨架上的羧基基团,这些羧基基团产生用以通过交联聚合物网吸收体液的渗透驱动力。
在吸收制品例如一次性尿片中用作吸收剂的超吸收性聚合物和必须具有足够高的吸收容量以及足够高的通液性。吸收容量需要足够高以使吸收性聚合物能够吸收使用吸收制品期间遇到的大量的含水体液。通液性则是决定了液体在吸收性聚合物中间的扩散性,增加了吸收制品中吸收性聚合物的有效使用比例,减少凝胶堵塞的发生。一旦发生凝胶阻塞,这可能妨碍流体分布到吸收制品较干燥的区域或部分并且在吸收制品内的颗粒状超吸收性聚合物完全饱和之前或者在流体可能扩散或通过毛细作用经过“阻塞”粒子进入吸收制品的剩余部分之前可能发生来自吸收制品的泄漏。
对于如何提高吸收性聚合物的通液性和抗结块性能,目前常用的方法是向颗粒中添加二氧化硅,或是氧化铝、氧化钛等金属氧化物。虽然添加无机粒子可以较好的改善产品的通液性,但是也会造成吸液倍率的降低,特别是压力下的吸收倍率,从而对于实际使用过程中吸收性聚合物的吸液量和作用效果造成影响。
EP0470650A公开了采用丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸等为主要原料,偶氮类引发剂引发聚合后制备成一种分散剂溶液(低HLB值的表面活性剂);然后用该分散剂溶液,在正己烷溶剂中,进行反相悬浮聚合(反应原料为丙烯酸、氢氧化钠、乙二醇二缩水甘油醚,引发剂为过硫酸钾、双氧水等),脱除溶剂和水后,得到串珠状的高吸水树脂产品。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种新的或是改进的制备具有高通液性和低结块倾向的吸收性聚合物及制备方法,同时保证该吸收性聚合物的使用性能,尤其是对流体的吸收性能(即使在压力下)、自由膨胀性以及抗返渗性等没有明显的变化或损失。
该目的是通过一种制备高通液性和低结块倾向的吸收性聚合物的方法来实现的,所述方法通过将包括水性羟基丙烯酸乳液的处理液在制备吸收性聚合物的聚合之后但在聚合后的热处理之前引入到聚合物中而进行,所述水性羟基丙烯酸乳液是由乙烯基可聚合单体和羟基丙烯酸酯单体通过在乳化剂存在的条件下水相中的自由基聚合制备的。
优选地,乙烯基可聚合单体选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸十八酯、丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸、衣康酸、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、2-羟乙基丙烯酰胺、2-羟乙基甲基丙烯酰胺中的一种或多种,优选甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸中的一种或多种,例如包括质量比为1:5-25:35-55,优选1:7-20:40-50的(甲基)丙烯酸、丙烯酸丁酯和(甲基)丙烯酸甲酯;羟基丙烯酸酯单体优选自(甲基)丙烯酸C2-C4羟烷基酯如(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯中的一种或多种,更优选(甲基)丙烯酸羟乙酯。乙烯基可聚合单体的用量是70-95wt%,优选75-93wt%,羟基丙烯酸酯单体用量是5-30wt%,优选7-25wt%,以乙烯基可聚合单体和羟基丙烯酸酯单体质量的总和为基准计。
包括水性羟基丙烯酸乳液的处理液作为表面交联用处理液在制备吸收性聚合物的聚合之后但在聚合后的热处理之前引入(例如喷涂或喷雾)到聚合物中,其进一步包括:
水性羟基丙烯酸乳液后交联剂溶剂其中,后交联剂:水性羟基丙烯酸乳液:溶剂=1:2-25:30-80,优选1:4-20:40-65。
合适的后交联剂为含有可与吸收性聚合物的至少两个官能团形成键的基团的化合物,通常的后交联剂为二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、甘油、聚甘油、丙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺、氧乙烯-氧丙烯嵌段共聚物、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、三羟甲基丙烷、季戊四醇、聚乙烯醇、山梨糖醇、1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)、4-甲基-1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚丙酯)、4,5-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,4-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、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中的一种或多种。
通常为了达到更好的后交联效果,后交联剂一般以溶液的形式进行雾化,然后喷雾至干燥的吸收性聚合物表面,再对包覆有后交联剂的吸收性聚合物进行加热处理,后交联也可以在干燥之前、或干燥过程中发生。这里使用的溶剂在其组成上没有特殊限制,只要其能够溶解所述组分即可,优先水、乙醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4-丁二醇、丙二醇、乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚醋酸酯、甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、环己酮、环戊酮、二乙二醇单甲醚、二乙二醇乙基醚、甲苯、二甲苯、丁内酯、卡必醇、甲基溶纤剂醋酸酯和N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种,它们可以单独使用或组合使用。
除表面交联外,可将吸收性聚合物组合物用其它化学组合物进一步表面处理。如水溶性的多价金属盐溶液(浓度可以为5-30wt%),优选的金属阳离子的实例包括Al、Fe、Zr、Mg和Zn的阳离子。优选金属阳离子具有至少+3的化合价,其中Al是最优选的。优选的金属盐包括:氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、聚氯化铝、铝酸钠、铝酸钾、铝酸铵、氢氧化铝中的一种或多种。多价金属盐的用量可以是吸收性聚合物颗粒的0.05-1wt%,优选0.1-0.5wt%。
为了改善吸收性聚合物的流动性,一般任选添加一些水不溶性无机粉末。不溶性无机粉末的实例包括二氧化硅、硅石、二氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化锌、滑石、磷酸钙、粘土、硅藻土、沸石、膨润土、高岭土、水滑石、活性粘土中的一种或多种。优选的水不溶性无机粉末为二氧化硅,包括热解法二氧化硅、沉淀二氧化硅中的一种或多种。不溶性无机粉末的用量可以为吸收性聚合物质量的0.05-0.3wt%。
在一个具体实施方案中,将后交联剂、溶剂和水性丙烯酸乳液组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合,然后将经处理好的聚合物颗粒进行表面交联(例如在高温鼓风烘箱中在120-160℃下加热10-60分钟);将经表面交联的颗粒材料冷却(例如至40℃以下),再将水溶性的多价金属盐溶液喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合,然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
进一步地,水性羟基丙烯酸乳液聚合中所使用的引发剂用量优选是乙烯基可聚合单体和羟基丙烯酸酯单体总质量的0.05-0.8wt%,优选0.1wt%-0.5wt%,乳化剂用量是乙烯基可聚合单体和羟基丙烯酸酯单体总质量的0.5-5wt%,优选1wt%-3wt%。
进一步地,加入的引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、叔丁基过氧化氢、叔戊基过氧化氢、异抗坏血酸、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、连二亚硫酸钠和德国布吕格曼FF6M中的一种或多种,优选过硫酸铵、叔丁基过氧化氢和异抗坏血酸中的一种或多种。
进一步地,所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚及其盐、脂肪醇醚磷酸酯及其盐、脂肪醇醚硫酸酯及其盐中的一种或多种,优选十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚及其盐、脂肪醇醚硫酸酯及其盐中的一种或多种。
所述水性羟基丙烯酸乳液固含优选30-60%,更优选40-50%。粘度优选100-2000cp,更优选200-1000cp。此外所述水性羟基丙烯酸乳液的玻璃化温度,即聚合物由高弹态转变为玻璃态的温度,优选20-90℃,最优选40-70℃。
所述水性羟基丙烯酸乳液具有合适的羟基含量,羟值优选10-150mgKOH/g,更优选30-100mgKOH/g。
水性羟基丙烯酸乳液制备步骤如下:
(1)取第一部分的乳化剂、第一部分的水、含乙烯基可聚合单体、羟基丙烯酸酯单体加入预乳化釜中,快速搅拌制备预乳化液;
(2)在反应釜中加入第二部分的乳化剂、第二部分的水,开启搅拌和加热,待温度升至80-90℃时,然后缓慢滴入预乳化液和引发剂溶液;
(3)预乳化液加完(2-4小时后),保温(例如30-60min),反应釜内回流结束;
(4)反应釜降至60-70℃,加入少量氧化剂和还原剂,并保温(例如1-2h);
(5)降至室温后,过滤出料。
第一部分的乳化剂占乳化剂总用量的80-95%,第二部分的乳化剂占乳化剂总用量的5-20%,第一部分的水占水的总用量的20-40wt%,第二部分的水占水的总用量的60-80wt%。水的总用量使得所述水性羟基丙烯酸乳液固含优选30-60%,更优选40-50%。
步骤(4)中使用的氧化剂优选双氧水、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、叔丁基过氧化氢和二叔丁基过氧化物、偶氮化合物,如偶氮二异丁腈、偶氮双二甲基戊腈、2,2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、偶氮双脒基丙烷二盐酸盐、2,2-偶氮双(N,N-二亚甲基异丁脒二盐酸盐、2-(氨基甲酰基偶氮)异丁腈和4,4-偶氮双(4-氰基戊酸)中的一种或多种。氧化剂用量可以是单体总用量的0.05-0.3wt%。
步骤(4)中使用的还原剂优选抗坏血酸、亚硫酸氢铵、硫代硫酸铵、连二亚硫酸铵或硫化铵、碱金属亚硫酸氢盐、碱金属硫酸盐、碱金属硫代硫酸盐、碱金属连二亚硫酸盐或碱金属硫化物、金属盐如铁离子或银离子、羟甲基次硫酸钠中的一种或多种。还原剂用量可以是单体总用量的0.01-0.2wt%。
另外,根据需要,可以在水性羟基丙烯酸乳液制备步骤中添加缓冲剂、中和剂、消泡剂、杀菌剂,它们以本领域通常的用量使用。
所述水性羟基丙烯酸乳液的加入方式,优选在聚合之后热处理之前加入到吸收性聚合物中,减少其使用量和增强其作用效果。
一般地,所述水性羟基丙烯酸乳液的加入量优选基于吸收性聚合物的0.01重量%-5重量%,更优选0.1重量%-2重量%,最优选0.2重量%-1重量%。
本发明还涉及通过上述方法制备的高通液性和低结块倾向的吸收性聚合物。
吸收性聚合物(初级吸收性聚合物,或用水性羟基丙烯酸乳液处理前的吸收性聚合物)可以是本领域已知,尤其用于卫生产品的任何吸收性聚合物,吸收性聚合物的单体优选是含羧基的烯键不饱和单体,更优选为丙烯酸、马来酸、衣康酸、或甲基丙烯酸中的一种或多种,优选丙烯酸。单体的羧基通常优选已经部分中和到20-90%的程度,更优选60-80%的程度,为此可以使用常规中和剂,优选碱金属氢氧化物、碱金属氧化物、碱金属碳酸盐或碱金属碳酸氢盐及其混合物中的一种或多种,也可以使用铵盐代替碱金属盐。特别优选的碱金属为钠和钾,如氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠及其混合物。
本发明吸收性聚合物的聚合方法可以是任何的已知制备吸收性聚合物的聚合方法,不同之处在于,水性羟基丙烯酸乳液在吸收性聚合物聚合之后但在聚合后的热处理之前,作为表面交联剂加入聚合物中。
本发明优选制备吸收性聚合物的聚合方法为以下组分进行水溶液聚合,所述组分包括:
a)至少一种具有羧基并任选地至少部分地以盐的形式存在的烯键式不饱和单体;
b)至少一种交联剂,其用量为基于单体a)的0.01-5重量%;
c)至少一种引发剂,其用量为基于单体a)的0.01-1重量%;
d)至少一种发泡剂,其用量为基于单体a)的0.01-2重量%;
本发明所述的吸收性聚合物的水溶液聚合的反应温度优选0-80℃,更优选10-40℃。反应及熟化时间优选1-30分钟,更优选3-10分钟。
所述a)含羧基的烯键不饱和单体为丙烯酸、马来酸、衣康酸、或甲基丙烯酸,优选丙烯酸。
单体a)的羧基通常优选已经部分中和到20-90%的程度,更优选60-80%的程度,为此可以使用常规中和剂,优选碱金属氢氧化物、碱金属氧化物、碱金属碳酸盐或碱金属碳酸氢盐及其混合物中的一种或多种,也可以使用铵盐代替碱金属盐。特别优选的碱金属为钠和钾,如氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠及其混合物。
单体a)及其中和盐中通常含有少量多价金属离子杂质,为了去除这些影响聚合反应的多价金属离子,优选使用的金属螯合剂选自二乙三胺五乙酸、三乙四胺六乙酸、乙二胺四乙酸、乙二胺二琥珀酸、二亚乙基三胺四乙酸、谷氨酸N,N-二乙酸、甲基甘氨酸二乙酸、三聚磷酸及其盐中的一种或多种。
所述的b)一般为具有两个及以上的可自由基聚合到聚合物网络中的可聚合基团的化合物,交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二缩水甘油醚、乙氧基化甘油三丙烯酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸二乙二醇酯、甲基丙烯酸烯丙酯、三烯丙基胺、四烯丙基氯化铵、四烯丙氧基乙烷、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三烯丙基醚、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种。
所述c)引发剂一般包含氧化剂、还原剂以及光引发剂等中的一种或多种,其中氧化剂优选双氧水、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、叔丁基过氧化氢和二叔丁基过氧化物、偶氮化合物,如偶氮二异丁腈、偶氮双二甲基戊腈、2,2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、偶氮双脒基丙烷二盐酸盐、2,2-偶氮双(N,N-二亚甲基异丁脒二盐酸盐、2-(氨基甲酰基偶氮)异丁腈和4,4-偶氮双(4-氰基戊酸)中的一种或多种。
还原剂优选抗坏血酸、亚硫酸氢铵、硫代硫酸铵、连二亚硫酸铵或硫化铵、碱金属亚硫酸氢盐、碱金属硫酸盐、碱金属硫代硫酸盐、碱金属连二亚硫酸盐或碱金属硫化物、金属盐如铁离子或银离子、羟甲基次硫酸钠中的一种或多种。
光引发剂可以包括选自苯偶姻醚、二烷基苯乙酮、羟基烷基酮(如1-羟基环己基苯基甲酮)、乙醛酸苯酯、苄基二甲基缩酮(如2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮)、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦和α-氨基酮中的一种或多种。
所述d)发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、羧甲基纤维素钠、三聚磷酸钠、失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪酸甘油酯等中的一种或者多种复配使用。发泡剂可以选择在表面交联前任何阶段添加,优选在聚合反应前将表面活性剂加入单体混合液中。
由此制备的聚合物一般对流体具有超级吸收的性能,通常具有很高的液相体吸收倍率和保液性能,但是加压下的吸收和通液性能一般较差,往往需要进一步的表面处理或表面交联,来达到更好的性能。合适的后交联剂为含有可与吸收性聚合物的至少两个官能团形成键的基团的化合物,通常的后交联剂为二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、甘油、聚甘油、丙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺、氧乙烯-氧丙烯嵌段共聚物、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、三羟甲基丙烷、季戊四醇、聚乙烯醇、山梨糖醇、1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)、4-甲基-1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚丙酯)、4,5-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,4-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、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中的一种或多种。
通常为了达到更好的后交联效果,后交联剂一般以溶液的形式进行雾化,然后喷雾至干燥的吸收性聚合物表面,再对包覆有后交联剂的吸收性聚合物进行加热处理,后交联也可以在干燥之前、或干燥过程中发生。这里使用的溶剂在其组成上没有特殊限制,只要其能够溶解所述组分即可,优先水、乙醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4-丁二醇、丙二醇、乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚醋酸酯、甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、环己酮、环戊酮、二乙二醇单甲醚、二乙二醇乙基醚、甲苯、二甲苯、丁内酯、卡必醇、甲基溶纤剂醋酸酯和N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种,它们可以单独使用或组合使用。
除表面交联外,可将吸收性聚合物组合物用其它化学组合物进一步表面处理。如水溶性的多价金属盐溶液,优选的金属阳离子的实例包括Al、Fe、Zr、Mg和Zn的阳离子。优选金属阳离子具有至少+3的化合价,其中Al是最优选的。优选的金属盐包括:氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、聚氯化铝、铝酸钠、铝酸钾、铝酸铵、氢氧化铝中的一种或多种。
为了改善吸收性聚合物的流动性,一般会添加一些水不溶性无机粉末。不溶性无机粉末的实例包括二氧化硅、硅石、二氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化锌、滑石、磷酸钙、粘土、硅藻土、沸石、膨润土、高岭土、水滑石、活性粘土中的一种或多种。优选的水不溶性无机粉末为二氧化硅,包括热解法二氧化硅、沉淀二氧化硅中的一种或多种。
所述的吸收性聚合物的制备方法如下,通过将碱性碱如氢氧化钠加入单体中或者通过将单体加入碱性碱溶液中而将单体部分中和,然后将部分中和的单体如丙烯酸通过在水溶液中在交联剂和任何其它组分的存在下自由基聚合而转化成凝胶,并将凝胶粉碎、干燥、研磨和筛分至所需粒度,由此形成颗粒超吸收聚合物。
本发明具有改进稳定性的吸收性聚合物组合物可理想地通过本领域公开和实施例中例示的各种方法制备。所述的吸收性聚合物可以以大规模工业方式连续或不连续地制备,其中后处理根据本发明进行。
本发明的吸收性聚合物采用下述测试方法进行测试。除非另外指明,测试应在环境温度23±2℃和相对空气湿度50±10%下进行,并在测试前尽量将吸收性聚合物混合均匀。
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.0.7psi加压吸液倍率
所用设备为:(1)两端开口的内径为60mm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59mm,能与上述塑料圆筒紧密连接,且能上下自如活动;(3)重量为1340g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0.9g,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0.7psi下加压吸液倍率=(m6-m5)/0.9。
d.吸液速率(漩涡法)
用100ml烧杯称量50g温度为23℃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。
e.结块率
恒温恒湿箱按以下条件设定,温度:30.0±0.5℃,相对湿度:80±1%。向培养皿中均匀装入5.0±0.1g样品(710μm以下),将加入上述试样的培养皿放进恒温恒湿箱,放置3小时,测定培养皿取出时的重量(W1g)。在筛网上,将培养皿倒置取出试样,将培养皿上附着的试样尽量保持其形状完整取出,测定取出试样后空培养皿的重量(W0g)。缓慢摇动筛网5-6回,测定筛网上残留的试样的重量(W2g),并且求出平均值。按以下公式计算710μm筛网上残留的试样重量比率:结块率(%)={W2/(W1-W0)}×100。
f.通液性(GBP)
称取0.9g样品,放入内径60mm的有机玻璃圆筒内,将盛有SAP的圆筒放到0.9%的生理盐水中,自由膨胀30min。将圆筒从生理盐水中取出,盖上圆筒盖,放上砝码,读取凝胶层高度H。将圆筒放到测试设备上,使圆筒内液面高度达到4cm刻度线处,并维持液面高度不变,待液体稳定流出后,开始计时,并计量流过凝胶层的液体量,计算液体通过凝胶层的流量Q。
计算GBP,公式为
其中,Q为液体流量,单位g/s;H为凝胶层高度,单位cm;μ为液体粘度,单位P,生理盐水粘度为1cP=0.01P;A为凝胶层面积,单位cm2,圆筒内径为6cm,凝胶层面积为28.27cm2;P为静水压,单位dyne/cm2,P=ρgh,h为液面高度4cm,静水压为3924dyne/cm2;ρ为液体密度,单位g/cm3,生理盐水密度按1g/cm3。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明予以进一步说明,但并不因此而限于所举的实施例,还应包括在本发明要求的权利范围内的其他任何公知的改变。
乳液预制例1
将0.75g十二烷基硫酸钠、2.4g NaHCO3、400g水加入到3L反应釜中,开启搅拌和加热。将424g甲基丙烯酸甲酯、120g丙烯酸丁酯、47g甲基丙烯酸羟乙酯、9g甲基丙烯酸、40g乳化剂ABEX 8018R和170g去离子水分别加入到1L的预乳化釜中进行预乳化,制备预乳化液。待反应釜内温度升至85℃,开始滴加预乳化液和50g质量分数为6%的过硫酸铵水溶液,滴加时间为3h,滴加结束保温0.5h,降温至70℃,加入10g质量分数为10%的叔丁基过氧化氢和5g质量分数为10%的异抗坏血酸,保温1h,降温至45℃以下,加入2.0g质量分数为28%的氨水中和后,再加入0.2g消泡剂BYK-825、3g杀菌剂Kathon LX-150、2g杀菌剂KORDEK MLX和10g冲洗水,然后用100目滤网过滤,得到固含约为48.1%的水性丙烯酸乳液A。
乳液预制例2
将0.75g十二烷基硫酸钠、2.4g NaHCO3、400g水加入到3L反应釜中,开启搅拌和加热。将384g甲基丙烯酸甲酯、113g丙烯酸丁酯、94g甲基丙烯酸羟乙酯、9g甲基丙烯酸、40g乳化剂ABEX 8018R和170g去离子水分别加入到1L的预乳化釜中进行预乳化,制备预乳化液。待反应釜内温度升至85℃,开始滴加预乳化液和50g质量分数为6%的过硫酸铵水溶液,滴加时间为3h,滴加结束保温0.5h,降温至70℃,加入10g质量分数为10%的叔丁基过氧化氢和5g质量分数为10%的异抗坏血酸,保温1h,降温至45℃以下,加入2.0g质量分数为28%的氨水中和后,再加入0.2g消泡剂BYK-825、3g杀菌剂Kathon LX-150、2g杀菌剂KORDEK MLX和10g冲洗水,然后用100目滤网过滤,得到固含约为47.9%的水性丙烯酸乳液B。
乳液预制例3
将0.75g十二烷基硫酸钠、2.4g NaHCO3、400g水加入到3L反应釜中,开启搅拌和加热。将348g甲基丙烯酸甲酯、102g丙烯酸丁酯、141g甲基丙烯酸羟乙酯、9g甲基丙烯酸、40g乳化剂ABEX 8018R和170g去离子水分别加入到1L的预乳化釜中进行预乳化,制备预乳化液。待反应釜内温度升至85℃,开始滴加预乳化液和50g质量分数为6%的过硫酸铵水溶液,滴加时间为3h,滴加结束保温0.5h,降温至70℃,加入10g质量分数为10%的叔丁基过氧化氢和5g质量分数为10%的异抗坏血酸,保温1h,降温至45℃以下,加入2.0g质量分数为28%的氨水中和后,再加入0.2g消泡剂BYK-825、3g杀菌剂Kathon LX-150、2g杀菌剂KORDEK MLX和10g冲洗水,然后用100目滤网过滤,得到固含约为48.3%的水性丙烯酸乳液C。
乳液预制例4
将0.75g十二烷基硫酸钠、2.4g NaHCO3、400g水加入到3L反应釜中,开启搅拌和加热。将317g甲基丙烯酸甲酯、180g丙烯酸丁酯、94g甲基丙烯酸羟乙酯、9g甲基丙烯酸、40g乳化剂ABEX 8018R和170g去离子水分别加入到1L的预乳化釜中进行预乳化,制备预乳化液。待反应釜内温度升至85℃,开始滴加预乳化液和50g质量分数为6%的过硫酸铵水溶液,滴加时间为3h,滴加结束保温0.5h,降温至70℃,加入10g质量分数为10%的叔丁基过氧化氢和5g质量分数为10%的异抗坏血酸,保温1h,降温至45℃以下,加入2.0g质量分数为28%的氨水中和后,再加入0.2g消泡剂BYK-825、3g杀菌剂Kathon LX-150、2g杀菌剂KORDEK MLX和10g冲洗水,然后用100目滤网过滤,得到固含约为48.0%的水性丙烯酸乳液D。
乳液预制例5
将0.75g十二烷基硫酸钠、2.4g NaHCO3、400g水加入到3L反应釜中,开启搅拌和加热。将442g甲基丙烯酸甲酯、55g丙烯酸丁酯、94g甲基丙烯酸羟乙酯、9g甲基丙烯酸、40g乳化剂ABEX 8018R和170g去离子水分别加入到1L的预乳化釜中进行预乳化,制备预乳化液。待反应釜内温度升至85℃,开始滴加预乳化液和50g质量分数为6%的过硫酸铵水溶液,滴加时间为3h,滴加结束保温0.5h,降温至70℃,加入10g质量分数为10%的叔丁基过氧化氢和5g质量分数为10%的异抗坏血酸,保温1h,降温至45℃以下,加入2.0g质量分数为28%的氨水中和后,再加入0.2g消泡剂BYK-825、3g杀菌剂Kathon LX-150、2g杀菌剂KORDEK MLX和10g冲洗水,然后用100目滤网过滤,得到固含约为47.3%的水性丙烯酸乳液E。
吸收性聚合物制备例
向5L玻璃反应器中,加入包括1800g 32%浓度的氢氧化钠溶液、600g去离子水,在搅拌下缓慢加入1300g丙烯酸,并用冷却水降温至20℃。再加入1.2g聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA,分子量508)、4.2g乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMP(EO)15TA、5.0g 1%的二乙三胺五乙酸五钠EDPA(5Na)水溶液以及21.6g 1%的十二烷基硫酸钠水溶液,并混合均匀。然后加入26g 1%浓度IRGACURE 819二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦氧的丙烯酸溶液、10.4g 5%浓度的过硫酸钠水溶液和13g 1%浓度的焦亚硫酸钠水溶液。将溶液混合均匀后倒入长方形聚合槽中,然后放入紫外光照设备中,并且在光照强度为5mw/cm2的光照下引发聚合,大约30秒发生聚合反应,同时起泡,生产凝胶,继续熟化5分钟。然后取出聚合胶体,以一定的速度将胶体连续加入螺杆解碎造粒机进行凝胶造粒,制得4×4mm的凝胶块状吸收性聚合物脂,然后在鼓风烘箱内150℃的干燥1h,得到的吸收性聚合物脂颗粒的含水量为3%左右。将上述干燥后的颗粒经粉碎机粉碎、筛网分级后得到粒径为150-710μm的初级吸收性聚合物颗粒(平均粒径为400μm)。
实施例1
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、2g水性丙烯酸乳液A、18g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
实施例2
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、5g水性丙烯酸乳液A、15g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
实施例3
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、10g水性丙烯酸乳液A、10g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
实施例4
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、2g水性丙烯酸乳液B、18g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
实施例5
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、5g水性丙烯酸乳液B、15g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
实施例6
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、10g水性丙烯酸乳液B、10g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
实施例7
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、2g水性丙烯酸乳液C、18g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
实施例8
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、5g水性丙烯酸乳液C、15g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
实施例9
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、10g水性丙烯酸乳液C、10g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
实施例10
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、2g水性丙烯酸乳液D、18g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
实施例11
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、5g水性丙烯酸乳液D、15g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
实施例12
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、10g水性丙烯酸乳液D、10g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
实施例13
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、2g水性丙烯酸乳液E、18g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
实施例14
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、5g水性丙烯酸乳液E、15g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
实施例15
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、10g水性丙烯酸乳液E、10g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
对比例1
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、20g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
对比例2
取1000g实施例中制得的吸收性聚合物颗粒,将0.5g乙二醇二缩水甘油醚、12.5g1,2-丙二醇、20g去离子水组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合。然后将经处理好的聚合物颗粒在高温鼓风烘箱中在150℃下加热30分钟进行表面交联。将经表面交联的颗粒材料冷却至40℃以下,再将15g 20%浓度的硫酸铝水溶液雾化喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时加入2g气相二氧化硅HDK N20D(瓦克),将SAP颗粒在空气中流化并连续混合。然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
上述对比例及实施例的吸收性聚合物的产品性能的测试结果如下表所示:
由以上的吸收性聚合物测试结果可以看出,虽然描述本发明宽范围的数量范围和参数为近似值,具体实施例中所述的数值尽可能精确地报告,而且任何数值固有地包含由其各自的试验测量中发现的标准偏差必然产生的某些误差。但是仍然可以表明本发明合成的吸收性聚合物具有较好的通液性能,较低结块倾向的同时,吸收性聚合物的使用性能,如加压下的吸收性能、吸收速度等没有明显的变化或损失。
Claims (10)
1.一种制备高通液性和低结块倾向的吸收性聚合物的方法,所述方法通过将包括水性羟基丙烯酸乳液的处理液在制备吸收性聚合物的聚合之后但在聚合后的热处理之前引入到聚合物中而进行,所述水性羟基丙烯酸乳液是由乙烯基可聚合单体和羟基丙烯酸酯单体通过在乳化剂存在的条件下水相中的自由基聚合制备的;
优选地,乙烯基可聚合单体选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸十八酯、丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸、衣康酸、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、2-羟乙基丙烯酰胺、2-羟乙基甲基丙烯酰胺中的一种或多种,优选甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸中的一种或多种,例如包括质量比为1:5-25:35-55,优选1:7-20:40-50的(甲基)丙烯酸、丙烯酸丁酯和(甲基)丙烯酸甲酯;
羟基丙烯酸酯单体优选自(甲基)丙烯酸C2-C4羟烷基酯如(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯中的一种或多种,更优选(甲基)丙烯酸羟乙酯;
优选地,乙烯基可聚合单体的用量是70-95wt%,优选75-93wt%,羟基丙烯酸酯单体用量是5-30wt%,优选7-25wt%,以乙烯基可聚合单体和羟基丙烯酸酯单体质量的总和为基准计。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,包括水性羟基丙烯酸乳液的处理液作为表面交联用处理液在制备吸收性聚合物的聚合之后但在聚合后的热处理之前加入到聚合物中,所述处理液包括:
水性羟基丙烯酸乳液
后交联剂
溶剂
其中,后交联剂:水性羟基丙烯酸乳液:溶剂=1:2-25:30-80,优选1:4-20:40-65。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,后交联剂为二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、甘油、聚甘油、丙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺、氧乙烯-氧丙烯嵌段共聚物、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、三羟甲基丙烷、季戊四醇、聚乙烯醇、山梨糖醇、1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)、4-甲基-1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚丙酯)、4,5-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,4-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、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中的一种或多种;
溶剂选自水、乙醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4-丁二醇、丙二醇、乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚醋酸酯、甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、环己酮、环戊酮、二乙二醇单甲醚、二乙二醇乙基醚、甲苯、二甲苯、丁内酯、卡必醇、甲基溶纤剂醋酸酯和N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,除表面交联外,将吸收性聚合物组合物用水溶性的多价金属盐溶液进一步表面处理,金属盐选自氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、聚氯化铝、铝酸钠、铝酸钾、铝酸铵、氢氧化铝中的一种或多种,优选地,多价金属盐的用量是吸收性聚合物的0.05-1wt%,优选0.1-0.5wt%;
任选添加水不溶性无机粉末,不溶性无机粉末选自二氧化硅、硅石、二氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化锌、滑石、磷酸钙、粘土、硅藻土、沸石、膨润土、高岭土、水滑石、活性粘土中的一种或多种,优选二氧化硅,包括热解法二氧化硅、沉淀二氧化硅中的一种或多种,不溶性无机粉末的用量为吸收性聚合物质量的0.05-0.3%。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法,其中,引入到聚合物中包括如下步骤:将后交联剂、溶剂和水性丙烯酸乳液组成的混合物进行雾化后,均匀喷洒在吸收性聚合物颗粒的表面,并将聚合物颗粒在空气中流化并连续混合,然后将经处理好的聚合物颗粒进行表面交联;将经表面交联的颗粒材料冷却,再将水溶性的多价金属盐溶液喷雾到经表面交联的颗粒材料上,同时将吸收性聚合物颗粒在空气中流化并连续混合,然后用所需目数的标准筛网将吸收性聚合物颗粒进行筛分,得到粒径分布为150-710μm的目标产物。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法,其中,水性羟基丙烯酸乳液聚合中所使用的引发剂用量是乙烯基可聚合单体和羟基丙烯酸酯单体总质量的0.05-0.8wt%,优选0.1wt%-0.5wt%,乳化剂用量是乙烯基可聚合单体和羟基丙烯酸酯单体总质量的0.5-5wt%,优选1wt%-3wt%;
加入的引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、叔丁基过氧化氢、叔戊基过氧化氢、异抗坏血酸、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、连二亚硫酸钠和德国布吕格曼FF6M中的一种或多种,优选过硫酸铵、叔丁基过氧化氢和异抗坏血酸中的一种或多种;
所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚及其盐、脂肪醇醚磷酸酯及其盐、脂肪醇醚硫酸酯及其盐中的一种或多种,优选十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚及其盐、脂肪醇醚硫酸酯及其盐中的一种或多种;
所述水性羟基丙烯酸乳液固含为30-60%,更优选40-50%;粘度优选100-2000cp,更优选200-1000cp,所述水性羟基丙烯酸乳液的玻璃化温度为20-90℃,最优选40-70℃。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其中,所述水性羟基丙烯酸乳液具有合适的羟基含量,羟值优选10-150mgKOH/g,更优选30-100mgKOH/g。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法,其中水性羟基丙烯酸乳液制备步骤如下:
(1)取第一部分的乳化剂、第一部分的水、含乙烯基可聚合单体、羟基丙烯酸酯单体加入预乳化釜中,快速搅拌制备预乳化液;
(2)在反应釜中加入第二部分的乳化剂、第二部分的水,开启搅拌和加热,待温度升至80-90℃时,然后缓慢滴入预乳化液和引发剂溶液;
(3)预乳化液加完,保温,反应釜内回流结束;
(4)反应釜降至60-70℃,加入氧化剂和还原剂,并保温;
(5)降至室温后,过滤出料;
第一部分的乳化剂占乳化剂总用量的80-95%,第二部分的乳化剂占乳化剂总用量的5-20%,第一部分的水占水的总用量的20-40wt%,第二部分的水占水的总用量的60-80wt%,水的总用量使得所述水性羟基丙烯酸乳液固含优选30-60%,更优选40-50%;
优选地,步骤(4)中使用的氧化剂选自双氧水、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、叔丁基过氧化氢和二叔丁基过氧化物、偶氮化合物,如偶氮二异丁腈、偶氮双二甲基戊腈、2,2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、偶氮双脒基丙烷二盐酸盐、2,2-偶氮双(N,N-二亚甲基异丁脒二盐酸盐、2-(氨基甲酰基偶氮)异丁腈和4,4-偶氮双(4-氰基戊酸)中的一种或多种,氧化剂用量是单体总用量的0.05-0.3wt%;
步骤(4)中使用的还原剂选自抗坏血酸、亚硫酸氢铵、硫代硫酸铵、连二亚硫酸铵或硫化铵、碱金属亚硫酸氢盐、碱金属硫酸盐、碱金属硫代硫酸盐、碱金属连二亚硫酸盐或碱金属硫化物、金属盐如铁离子或银离子、羟甲基次硫酸钠中的一种或多种,还原剂用量是单体总用量的0.01-0.2wt%。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法,其中,所述水性羟基丙烯酸乳液的加入量是基于吸收性聚合物的0.01重量%-5重量%,更优选0.1重量%-2重量%,最优选0.2重量%-1重量%。
10.通过权利要求1-9的任一项所述的方法制备的高通液性和低结块倾向的吸收性聚合物。
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