CN115746483B - 一种多孔吸水树脂及制备方法和卫生用品、保水剂、防水涂料 - Google Patents
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Abstract
本申请属于吸水树脂技术领域，尤其涉及一种多孔吸水树脂及制备方法和卫生用品、保水剂、防水涂料；多孔吸水树脂为含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物，能够减缓吸水树脂表面结块，提高吸水速度和吸水量，从而解决现有技术中吸水树脂的吸水速度和吸水量有待提高的技术问题。
Description
技术领域
本申请属于吸水树脂技术领域，尤其涉及一种多孔吸水树脂及制备方法和卫生用品、保水剂、防水涂料。
背景技术
与传统的海绵等吸水材料不同，吸水树脂作为含有大量亲水基团的高分子材料，能够吸收自身质量几十倍甚至几千倍水，从而可应用在纸尿裤等生活用品领域、保水材料等种植领域以及防结露材料等工业领域。
目前，吸水树脂通常为粒径分布宽的球形颗粒，高粒径分布的吸水树脂球形颗粒中小粒径的吸水树脂颗粒容易填充在大粒径的吸水树脂颗粒之间，导致吸水树脂球形颗粒之间缝隙小，吸水后表面结块，阻止水继续往下层渗透，使得吸水树脂球形颗粒吸水速度慢，吸水量降低；为增大吸水树脂颗粒之间缝隙，提高吸水树脂吸水性能，住友化工提供了一种“葡萄串”状的吸水树脂颗粒，将单个的球形颗粒相互粘结形成一定粒径的“葡萄串”状颗粒，以此增加“葡萄串”粒子及其内部球形颗粒之间的缝隙，有利于水向下层渗透，增加吸水速度，然而“葡萄串”状的吸水树脂颗粒吸水时，还是需要依靠吸水树脂颗粒之间的缝隙使水向下渗透，吸水树脂球形颗粒吸水速度和吸水量有待提高。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种多孔吸水树脂及制备方法和卫生用品、保水剂、防水涂料，用于解决现有技术中吸水树脂的吸水速度和吸水量有待提高的技术问题。
本申请第一方面提供了一种多孔吸水树脂，所述多孔吸水树脂为含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物；
所述含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物为表面多孔结构。
优选的，所述含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物为丙烯酸酯、聚乙烯醇或二者的共聚物。
优选的，所述含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物的孔径为0.5～2微米。
本申请第二方面提供了一种多孔吸水树脂的制备方法，制备方法包括步骤：
步骤S1、将含亲水基团的烯属不饱和单体、引发剂、交联剂、致孔剂溶解在氢氧化钠的水溶液中，得到待聚合溶液；
步骤S2、将所述待聚合溶液、烃类分散剂、分散稳定剂混合，进行聚合反应，得到含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物悬浮液；
步骤S3、将含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物悬浮液升温，进行脱水成孔反应，得到脱水多孔吸水树脂；
步骤S4、将脱水多孔吸水树脂与表面交联剂混合，进行表面交联反应，得到多孔吸水树脂。
优选的，步骤S1中，所述致孔剂为碳酸氢盐，步骤S3中，所述脱水成孔反应的温度为120℃。
优选的，所述碳酸氢盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢钙中的任意一种或至少两种。
优选的，步骤S1中，所述含亲水基团的烯属不饱和单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的任意一种或至少两种。
优选的，步骤S1中，所述引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的任意一种或至少两种。
优选的，步骤S1中，所述交联剂包括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、甘油二缩水甘油醚中的任意一种或至少两种。
优选的，步骤S2中，所述烃类分散剂包括正己烷、正庚烷、环己烷、环戊烷、苯、甲苯、二甲苯中的任意一种或至少两种。
优选的，步骤S2中，所述分散稳定剂包括失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯中的任意一种或至少两种。
优选的，步骤S2中，所述聚合反应的温度为60～80℃，时间为1～2h。
优选的，步骤S3中，所述脱水多孔吸水树脂的含水量小于30％。
优选的，步骤S4中，所述表面交联反应的温度为70～90℃，时间为1～2h。
优选的，步骤S4中，所述表面交联剂包括乙二醇二缩水甘油醚。
本申请第三方面提供了一种卫生用品，其特征在于，包括内层、外层以及上述多孔吸水树脂；
所述多孔吸水树脂被内层和外层包裹。
本申请第四方面提供了一种保水剂，其特征在于，包括上述多孔吸水树脂。
本申请第五方面提供了一种防水涂料，其特征在于，包括成膜组分、溶剂以及上述多孔吸水树脂。
综上所述，本申请提供了一种多孔吸水树脂及制备方法和卫生用品、保水剂、防水涂料；多孔吸水树脂为含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物，且为多孔结构，亲水基团能够吸附水分子，从而使得烯属不饱和单体的聚合物具有吸水性能，而多孔结构形成了伸向内部的孔道，有利于水在吸水树脂内部流动，与非孔状的颗粒或葡萄串吸水树脂相比，能够减缓吸水树脂表面结块，从而能够提高吸水速度，并提高吸水量，从而解决现有技术中吸水树脂的吸水速度和吸水量有待提高的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例1提供的多孔吸水树脂扫描电镜图。
具体实施方式
本申请提供了一种多孔吸水树脂及制备方法和卫生用品、保水剂、防水涂料，用于解决现有技术中吸水树脂的吸水速度和吸水量有待提高的技术问题。
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种多孔吸水树脂，其微观结构参见附图1，多孔吸水树脂为含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物；含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物为表面多孔结构，含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物中的亲水基团能够吸附水分子，从而使得烯属不饱和单体的聚合物具有吸水性能，而多孔结构形成了伸向内部的孔道，有利于水在吸水树脂内部流动，与非孔状的颗粒或葡萄串吸水树脂相比，能够减缓吸水树脂表面的表面结块，从而能够提高吸水速度，并提高吸水量。
对于含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物的具体种类，可以选择丙烯酸酯、聚乙烯醇或二者的共聚物，丙烯酸酯、聚乙烯醇或二者的共聚物含有的羟基能够吸附水分子，从而赋予含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物吸水性能。
实施例2
本实施例2提供了实施例1所述多孔吸水树脂的一种制备方法，制备方法包括配置待聚合溶液的步骤、聚合反应的步骤、脱水成孔反应的步骤以及表面交联反应。
配置待聚合溶液的步骤包括称取45g含亲水基团的烯属不饱和单体丙烯酸，加11.25g水稀释，冰水浴条件下，质量分数30％的NaOH溶液83.3g滴加至丙烯酸水溶液中，搅拌至溶液透明无沉淀析出，加入引发剂过硫酸钾0.0675g，交联剂N、N－亚甲基二丙烯酰胺0.0112g，再加入致孔剂碳酸氢钠1.8g，混合搅拌均匀得到待聚合溶液。
聚合反应的步骤包括在装有搅拌桨、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中加入烃类分散剂正庚烷180g，分散稳定剂蔗糖脂肪酸酯0.59g，搅拌，升温至70℃待蔗糖脂肪酸酯完全溶解，再加入配制好的丙烯酸钠水溶液，通氮气，搅拌转速350r/min，70℃保温1～2h，使丙烯酸钠引发聚合，然后升温至80℃保温1h，使丙烯酸钠反应完全，得到含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物悬浮液。
脱水成孔反应的步骤包括将含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物悬浮液升温至120℃，将水从粒子中分离，同时高温加速碳酸氢钠的分解，产生二氧化碳，在粒子内部形成多孔结构，溶剂回流至反应器中，当粒子中水含量降低至30％以下，结束分离，得到脱水多孔吸水树脂。
表面交联反应的步骤包括加入表面交联剂(乙二醇二环氧甘油醚)1.2g，在80℃进行表面交联反应1h至反应完全。降温至室温，过滤，收集滤饼为多孔吸水树脂颗粒，表面交联反应后提高了脱水多孔吸水树脂的表层交联度，有利于提高多孔吸水树脂表面的硬度，减缓多孔吸水树脂的表层吸水溶胀导致的表面结块和阻止水继续往下层渗透。
实施例3
本实施例3提供了实施例1所述多孔吸水树脂的一种制备方法，制备方法与实施例2的区别在于，致孔剂碳酸氢钠的用量减少到0.6g。
实施例4
本实施例4提供了实施例1所述多孔吸水树脂的一种制备方法，制备方法与实施例2的区别在于，致孔剂碳酸氢钠的用量增加到3.6g。
实施例5
本实施例提供了吸水树脂的一种制备方法，制备方法与实施例2的区别在于，不加入致孔剂碳酸氢钠。
实施例6
本实施例提供了一种卫生用品，卫生用品包括内层、外层以及内外层包裹的多孔吸水树脂，
卫生用品可为婴儿尿布、成人尿布以及女性卫生巾，卫生用品的结构为现有市面上常规结构，卫生用品的内层和外层为市面上现有材质，而内层和外层包裹的多孔吸水树脂为本申请实施例2-4提供的多孔吸水树脂。
实施例7
本实施例提供了一种保水剂，保水剂为本申请实施例2-4提供的多孔吸水树脂。
保水剂可以为各种农作物、观赏植物的保水剂，使用时将多孔吸水树脂保水剂填埋在农作物、观赏植物的根部即可，保水剂吸水后发挥水分缓释作用，提高了水分利用率。
实施例8
本实施例提供了一种防水涂料，其特征在于，包括成膜组分、溶剂以及本申请实施例2-4提供的多孔吸水树脂。
防水涂料中的组成中成膜组分、溶剂为市面上涂料常规组分，而本申请实施例2-4提供的多孔吸水树脂作为助剂添加到涂料中，赋予涂料防水功能，防水涂料使用时，可应用在储存室中，将其涂覆在储存室墙壁上，能吸收水分发，防止墙壁结露，使储存室保持干燥的环境；也可以涂覆在线缆表面，吸收水分，减缓外部水分渗透到线缆内部的导体。
测试例1
本测试例用于测试实施例2-5提供的多孔吸水树脂、吸水树脂以及住友60S高吸水树脂的吸水速度和吸水量；测试结果如表1所示。
其中，吸水速度测试过程为将实施例2-5提供的多孔吸水树脂、吸水树脂以及住友60S高吸水树脂1g加入100g蒸馏水中，记录水全部吸完时间，吸水量测试过程为将实施例2-5提供的多孔吸水树脂、吸水树脂以及住友60S高吸水树脂1g加入1000g蒸馏水中，静置1h，用滤袋过滤，称量吸水之后树脂重量。
| 吸水速度/s | 吸水量/g | |
| 实施例2 | 25s | 530g |
| 实施例3 | 48s | 320g |
| 实施例4 | 36s | 360g |
| 实施例5 | 90s | 300g |
| 住友60s | 29s | 380g |
表1
从表1可以看出，实施例5提供的1g吸水树脂需要90s才能将100g蒸馏水吸收，且最终吸水量为300g，而实施例2-4提供的多孔吸水树脂1g吸水树脂只需要25～48s才能将100g蒸馏水吸收，且最终吸水量为320～530g，这说明本申请提供的多孔吸水树脂中的多孔结构形成了伸向内部的孔道，有利于水在吸水树脂内部流动，与非多孔状的吸水树脂相比，能够减缓吸水树脂表面的表面结块，从而能够提高吸水速度，并提高吸水量。
同时，实施例3提供的多孔吸水树脂吸水速度和吸水量性能低于实施例2和4提供的多孔吸水树脂，这是由于实施例3中致孔剂用量过少，多孔吸水树脂颗粒内部所产生的孔结果较少，达不到快速吸水的目的，而实施例4提供的多孔吸水树脂吸水速度和吸水量性能低于实施例2提供的多孔吸水树脂，这是由于致孔剂用量过多时，分解产生的气体较多，容易出现气体团聚现象，所得多孔吸水性树脂孔结构大小和分布很不均匀，使得多孔吸水树脂吸水性能下降。
以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (1)
1.一种多孔吸水树脂，其特征在于，所述多孔吸水树脂为含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物；
所述含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物为表面多孔结构；
所述的一种多孔吸水树脂的制备方法包括步骤：
步骤S1、称取45g含亲水基团的烯属不饱和单体丙烯酸，加11.25g水稀释，冰水浴条件下，质量分数30%的NaOH溶液83.3g滴加至丙烯酸水溶液中，搅拌至溶液透明无沉淀析出，加入引发剂过硫酸钾0.0675g，交联剂N、N－亚甲基二丙烯酰胺0.0112g，再加入致孔剂碳酸氢钠1.8g，混合搅拌均匀得到待聚合溶液；
步骤S2、在装有搅拌桨、温度计、回流冷凝管的四口烧瓶中加入烃类分散剂正庚烷180g，分散稳定剂蔗糖脂肪酸酯0.59g，搅拌，升温至70℃待蔗糖脂肪酸酯完全溶解，再加入配制好的待聚合溶液，通氮气，搅拌转速350r/min，70℃保温1~2h，使丙烯酸钠引发聚合，然后升温至80℃保温1h，使丙烯酸钠反应完全，得到含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物悬浮液；
步骤S3、将含亲水基团的烯属不饱和单体的聚合物悬浮液升温至120℃，将水从粒子中分离，同时高温加速碳酸氢钠的分解，产生二氧化碳，在粒子内部形成多孔结构，溶剂回流至反应器中，当粒子中水含量降低至30%以下，结束分离，得到脱水多孔吸水树脂；
步骤S4、加入表面交联剂乙二醇二环氧甘油醚1.2g，在80℃进行表面交联反应1h至反应完全，降温至室温，过滤，收集滤饼为多孔吸水树脂颗粒。
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