CN116178612B - 吸水树脂及其制备方法 - Google Patents

吸水树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种吸水树脂及其制备方法，所述吸水树脂由以下重量份的组分制备得到：乙烯基不饱和单体30‑60份、交联剂0.1‑0.2份、乳化剂1‑4份、二氧化硅0.1‑0.3份、引发剂0.001‑0.01份和添加剂；乙烯基不饱和单体中，丙烯酸钠、丙烯酰胺的质量比为（20‑40）：1；交联剂中，二丙二醇二丙烯酸酯、N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺的质量比为（1‑5）：1；所述二氧化硅为经硅烷偶联剂KH‑560改性的二氧化硅。该吸水树脂吸水倍率高、离心分离保水性能好、粒径分布集中在期望范围内、吸水速度高及吸水速度变化率小。本申请还提供上述吸水树脂的制备方法，其操作简单，易于产业化。

Description

吸水树脂及其制备方法
技术领域
本发明专利涉及高吸水树脂制备领域，具体涉及一种吸水树脂及其制备方法。
背景技术
吸水性树脂作为具有高吸水性的物质，近年来得到了广泛应用，如作为纸尿裤、卫生巾等卫生用品等的吸收体，或农业园艺用保水剂、工业用止水剂等。目前，已经存在多种类多用途的吸水性树脂，也已存在多种单体、亲水性高分子作为其原料。其中，使用丙烯酸和/或其盐作为单体的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂由于其具有高吸水性能、生产工艺相对简单、原材料价格相对便宜而且容易得到、生产过程污染较小，所以在工业上使用最为广泛，在工业上制造的量是最大的。其能够吸收其自身重量的约500倍至约1000倍水分的合成聚合物材料，可广泛应用于卫生制品，例如，儿童用纸尿布、女性卫生用品、成人纸尿裤等。未来，随着全球老龄化的趋势进一步增强，其市场需求具有较大空间。
近年来，高吸水性树脂行业蓬勃发展，随着人们生活水平的普遍提高，卫生制品对于舒适度、安全性、便携性等更多方面提出更高的要求，企业也在不断地改进和提高高吸水性树脂的各项性能。例如生理卫生领域对吸水性树脂的粒径要求(150-850微米)，多个企业把其标准进一步定在300-600微米范围内的粒径比例在30％甚至40％以上。此外，中华人民共和国国家标准GB/T 28004.1-2021进步对婴儿纸尿裤增加了要求，测试第一次吸收速度、第二次吸收速度，并规定第一次吸收速度≤50s、第二次吸收速度≤100s。由此，可见，粒径更为集中的吸水性树脂、吸收速度稳定性好的吸水性树脂在被需求。
现有技术中，公开号为CN101410419A的中国发明专利公开了通过相一步法反相悬浮聚合聚合结束所得的浆液中加入醇类等亲水性溶剂，可以获得粒径在200-2000um的SAP粒子。工序较为复杂，分为聚合、凝聚、熔合、回收、干燥、加热工序。使用溶剂无法提升固含，醇类溶剂粘接由于相容性存在问题，颗粒尺寸稳定性也存在问题，SAP粒子的粒径分布较宽。
公开号为CN1053796A的中国发明专利公开了二次加入单体溶液聚合可以使一次聚合得到的粒径进一步提升至卫生领域所需范围，但是在二次聚合前需要对体系降温，使体系的分散剂失效，从而实现二次加入液滴粘连至一段聚合颗粒上，实现粒径增长的过程。但是，频繁的降温升温会对设备的要求极高，同时生产能耗巨大，经济性较差。
公开号为CN112876702B的中国发明专利公开了一种一步聚合法制备高吸水树脂及其制备方法，然而，其满足了粒径的基本要求，粒径的集中性有进一步改进的空间。
因此开发一种粒径更为集中、吸水速度稳定的吸水性树脂及其制备方法显得尤其重要。
发明内容
本发明旨在解决现有技术问题的至少之一，由此，在本发明的第一方面，本发明提供一种吸水树脂粉末，所述吸水树脂粉末由以下重量份的组分制备得到：乙烯基不饱和单体30-60份、交联剂0.1-0.2份、乳化剂1-4份、二氧化硅0.1-0.3份、引发剂0.001-0.01份和添加剂；
所述乙烯基不饱和单体包括丙烯酸钠、丙烯酰胺，所述丙烯酸钠、丙烯酰胺的质量比为(20-40)：1；
所述交联剂包括二丙二醇二丙烯酸酯和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述二丙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为(1-5)：1；
所述二氧化硅为经硅烷偶联剂KH-560改性的二氧化硅。
本申请提供了一种由乙烯基不饱和单体、交联剂、乳化剂、引发剂、添加剂、二氧化硅制备得到的吸水树脂，该吸水树脂相比于相关技术中的吸水树脂，成分不同，组成比例不同，本申请提供的吸水树脂吸水倍率高，可以达到610以上，甚至620以上，640以上，650以上，此外，本申请提供的吸水树脂离心分离保水性能好，可以达到29以下，甚至27以下，26以下，25以下，24以下。另外，本申请提供的吸水树脂粒径在300-500um之间的占比高达45％以上，甚至50％以上，55％以上，60％以上。发明人还测定了不同阶段的两次吸水速度，计算了两次吸水速度的变化率，本申请提供的吸水树脂两次吸水速度的变化率低于25％，甚至低于20％，15％，10％，5％。
优选地，所述吸水树脂粉末由以下重量份的组分制备得到：乙烯基不饱和单体40-50份、交联剂0.16-0.18份、乳化剂2-3份、二氧化硅0.1-0.3份、引发剂0.001-0.01份和添加剂。
在一个具体的实施方案中，所述吸水树脂粉末由以下重量份的组分制备得到：乙烯基不饱和单体40-50份、交联剂0.16份、乳化剂2份、引发剂0.005份、添加剂0.6份、0.2份二氧化硅和添加剂。
在一个具体的实施方案中，乙烯基不饱和单体可以为30-35份、35-40份、40-45份、45-50份、50-55份或55-60份。
在一个具体的实施方案中，乙烯基不饱和单体可以为30份、35份、40份、45份、50份、55份或60份。
在一个具体的实施方案中，交联剂可以为0.1-0.13份、0.13-0.16份、0.16-0.18份、0.18-0.2份。
在一个具体的实施方案中，交联剂可以为0.1份、0.13份、0.16份、0.18份、0.2份。
在一个具体的实施方案中，乳化剂可以为1-2份、2-3份、3-4份。
在一个具体的实施方案中，乳化剂可以为1份、2份、3份、4份。
在一个具体的实施方案中，引发剂可以为0.001-0.003份、0.003-0.008份、0.008-0.01份。
在一个具体的实施方案中，引发剂可以为0.001份、0.003份、0.008份、0.01份。
在一个具体的实施方案中，本发明使用的二氧化硅为经硅烷偶联剂KH-560改性的二氧化硅。
在一个具体的实施方案中，二氧化硅可以为0.1-0.15份、0.15-0.2份、0.2-0.25份、0.25-0.3份。
在一个具体的实施方案中，二氧化硅可以为0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份。
在一个具体的实施方案中，所述乙烯基不饱和单体包括丙烯酸钠、丙烯酰胺，所述丙烯酸钠、丙烯酰胺的质量比为(20-40)：1。
在一个具体的实施方案中，丙烯酸钠、丙烯酰胺的质量比可以为(20-30)：1、(30-40)：1。
在一个具体的实施方案中，丙烯酸钠、丙烯酰胺的质量比可以为20：1、30：1、40：1。
在一个具体的实施方案中，所述交联剂包括二丙二醇二丙烯酸酯和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，二丙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为(1-5)：1。
在一个具体的实施方案中，二丙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比可以为(1-2)：1、(2-5)：1。
在一个具体的实施方案中，二丙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比可以为1：1、2：1、5：1。
优选地，乳化剂包括聚乙二醇；添加剂包括硅油，所述硅油与所述乙烯基不饱和单体的质量比为(0.1-0.3)：(30-60)。
制备时，使用20％(W/W)的聚乙二醇4000水溶液，上述质量分数为折合的聚乙二醇的质量份数。
在一个具体的实施方案中，硅油与乙烯基不饱和单体的质量比为(0.1-0.3)：40、(0.1-0.2)：40、(0.2-0.3)：40。
在一个具体的实施方案中，硅油与乙烯基不饱和单体的质量比为0.1：40、0.2：40、0.3：40、0.1：30、0.2：30、0.3：30、0.1：50、0.2：50、0.3：50、0.1：60、0.2：60、0.3：60。
优选地，所述引发剂包括光引发剂和热引发剂，所述光引发剂为安息香二甲醚，所述热引发剂为过硫酸钾，所述光引发剂和热引发剂的质量比为1：(8-10)。
在一个具体的实施方案中，所述光引发剂和热引发剂的质量比可以为1：(8-9)、1：(9-10)。
在一个具体的实施方案中，所述光引发剂和热引发剂的质量比可以为1：8、1：9、1：10。
优选地，所述吸水树脂粉末是通过喷雾造粒、引发剂引发聚合、干燥一体化同时进行制备得到的。
优选地，所述添加剂还包括式1所示化合物，
优选地，式1所述化合物与乙烯基不饱和单体的质量比为(0.1-0.8)：(30-60)。
在一个具体的实施方案中，式1所述化合物与乙烯基不饱和单体的质量比可以为(0.1-0.8)：30、(0.1-0.8)：40、(0.1-0.8)：60、(0.1-0.6)：40、(0.6-0.8)：40。
在一个具体的实施方案中，式1所述化合物与乙烯基不饱和单体的质量比可以为0.1：30、0.6：30、0.8：30、0.1：40、0.6：40、0.8：30、0.1：60、0.6：60、0.8：60。
优选地，吸水树脂粉末中，粒径在300-500um的占比为50％以上，粒径小于150um的占比为3％以下，粒径大于850um的占比为1％以下。
在本发明的第二方面，本发明提供一种在本发明第一方面所述的吸水树脂粉末的制备方法，包括如下步骤：向乙烯基不饱和单体中加入交联剂、添加剂、乳化剂、引发剂，搅拌乳化；喷雾造粒、引发剂引发聚合、干燥一体化同时进行，得到所述吸水树脂粉末。
优选地，搅拌乳化时，控制搅拌速度为5000-7000r/min，将乳化均匀的料液在塔顶用氮气加压喷雾造粒，控制压力为2.9-3.5Mpa，供液速度为30-40mL/min，喷雾造粒、引发剂引发聚合、干燥一体化同时进行时，控制温度为160-180摄氏度。
吸水树脂的制备方法，具体步骤如下：
(1)配制溶液，氢氧化钠溶入水，配制40％wt的氢氧化钠水溶液，冷却后转移至带冷却装置的反应容器中，加入丙烯酸，至pH值6.4-6.7，形成丙烯酸钠溶液。加入丙烯酰胺，溶解后再加入交联剂(二丙二醇二丙烯酸酯和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺)，充分搅拌溶解，再加入添加剂，加入乳化剂(20％wt的聚乙二醇4000水溶液)，5％wt的引发剂(光引发剂安息香二甲醚和热引发剂过硫酸钾)水溶液，改性后的二氧化硅，搅拌，乳化待用。乳化为高速搅拌乳化，控制搅拌速度为5000-7000r/min。
(2)喷雾造粒，聚合，干燥。喷雾为塔顶用氮气(N2)加压喷雾，边喷雾边加热、光引发聚合，边干燥。将乳化均匀的料液在塔顶用氮气加压喷雾造粒，控制压力为2.9-3.5Mpa，供液速度为30-40mL/min。
(3)筛分，分装，即得到吸水树脂。
步骤(2)中，红外灯加热，加热温度为160-180摄氏度。
本发明的吸水树脂的吸水性能优于现有技术中吸水树脂的原因可能在于，吸水树脂在吸水时，水与表面接触后，容易形成凝胶，进而阻止水进入粒子内部，形成表面凝胶化、芯不吸水的夹心物，进而导致性能的降低，在吸水树脂形成的过程中，本发明吸水树脂采用丙烯酸钠、丙烯酰胺两种不同性质的乙烯基不饱和单体在一定重量比例下与一定重量比的二丙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺两种交联剂聚合，形成横纵交叉的网状结构，表面修饰的二氧化硅通过碳碳双键与丙烯酸钠、丙烯酰胺共聚，添加剂化合物1分子大小正好可以在交织网中活动，使网状结构更加规整，均一性更好，总得来说，添加剂化合物1和改性的二氧化硅联合作用，在形成网状结构的过程中，对网状结构进行支撑，使吸附物如水、盐水等能够进入吸水树脂内部。在吸水树脂吸纳吸附物如水、盐水等的过程中，吸附物可以无障碍得进入吸水树脂内部，当吸水树脂达到一定程度的饱和后，由于相似相溶，可以移动的添加剂化合物1被排挤到吸水树脂的外表面，但是，由于吸水树脂网状结构变得密集，添加剂化合物1无法逃逸出吸水树脂之外，这样，添加剂化合物1被稳定在吸水树脂的外表面，对吸附物的排出起到一定程度的阻挡作用。
本发明的吸水树脂的粒径分布优于现有技术中吸水树脂的原因可能在于，本发明吸水树脂采用丙烯酸钠、丙烯酰胺两种不同性质的乙烯基不饱和单体在一定重量比例下与一定重量比的二丙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺两种交联剂聚合，形成横纵交叉的网状结构，表面修饰的二氧化硅通过碳碳双键与丙烯酸钠、丙烯酰胺共聚，添加剂1不含有活性基团，分子大小正好可以在交织网中活动，使网状结构更加规整，使吸水树脂粒径均一性更好，此外，本发明采用特定的工艺，喷雾造粒、引发剂引发聚合、干燥一体化同时进行，添加硅油，乳化后，可以更好地隔离每个聚合单元，颗粒不会粘结，分散性好。通过光引发剂、热引发剂联合引发聚合反应，可以使聚合反应控制在一定的剧烈程度，并且一边喷雾造粒一边聚合一边干燥，这样吸水树脂分散粒中为完整的分子结构，性能更好。每个颗粒都是一个或多个独立的分子结构，粒径分布较为集中，颗粒均匀。
综上所述，本申请提供的吸水树脂具有以下有益效果：
1.本申请提供一种吸水树脂，其包括乙烯基不饱和单体、交联剂、乳化剂、添加剂、引发剂、二氧化硅，通过成分的选择和组成比例的控制，改善吸水树脂吸水倍率、离心分离保水性能、粒径分布、吸水速度及吸水速度变化率。
2.本申请还提供上述吸水树脂的制备方法，其操作简单，易于产业化，制备得到的吸水树脂吸水倍率高、离心分离保水性能好、粒径分布集中在期望范围内、吸水速度快、吸水速度变化率小。
具体实施方式
本申请提供一种吸水树脂粉末及其制备方法。
本申请提供了一种吸水树脂粉末，所述吸水树脂由以下重量份的组分制备得到：乙烯基不饱和单体30-60份、交联剂0.1-0.2份、乳化剂1-4份、二氧化硅0.1-0.3份、引发剂0.001-0.01份和添加剂；
所述乙烯基不饱和单体包括丙烯酸钠、丙烯酰胺，所述丙烯酸钠、丙烯酰胺的质量比为(20-40)：1；
所述交联剂包括二丙二醇二丙烯酸酯和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述二丙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为(1-5)：1；
所述二氧化硅为经硅烷偶联剂KH-560改性的二氧化硅。
优选地，所述吸水树脂由以下重量份的组分制备得到：乙烯基不饱和单体40-50份、交联剂0.16-0.18份、乳化剂2-3份、二氧化硅0.1-0.3份、引发剂0.001-0.01份和添加剂。
所述乳化剂包括聚乙二醇；所述添加剂包括硅油，所述硅油与所述乙烯基不饱和单体的质量比为(0.1-0.3)：(30-60)。
所述引发剂包括光引发剂和热引发剂，所述光引发剂为安息香二甲醚，所述热引发剂为过硫酸钾，所述光引发剂和热引发剂的质量比为1：(8-10)。
优选地，所述吸水树脂粉末是通过喷雾造粒、引发剂引发聚合、干燥一体化同时进行制备得到的。
优选地，所述添加剂还包括式1所示化合物，
优选地，式1所述化合物与乙烯基不饱和单体的质量比为(0.1-0.8)：(30-60)。
本发明还提供上述吸水树脂粉末的制备方法，包括如下步骤：向乙烯基不饱和单体中加入交联剂、添加剂、乳化剂、引发剂，搅拌乳化；喷雾造粒、引发剂引发聚合、干燥一体化同时进行，得到所述吸水树脂粉末。
优选地，搅拌乳化时，控制搅拌速度为5000-7000r/min，将乳化均匀的料液在塔顶用氮气加压喷雾造粒，控制压力为2.9-3.5Mpa，供液速度为30-40mL/min，喷雾造粒、引发剂引发聚合、干燥一体化同时进行时，控制温度为160-180摄氏度。
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，使用的方法如无特别说明，均为本领域公知的常规方法，使用的耗材和试剂如无特别说明，均为市场购得。除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本发明中。
以下结合实施例1-22、对比例1-8对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1-10
实施例1-10分别提供了一种吸水树脂。
上述各实施例的不同之处在于：吸水树脂中各组分的重量份，具体如表1所示。
吸水树脂的制备方法包括：向乙烯基不饱和单体中加入交联剂、添加剂、乳化剂、引发剂，搅拌乳化；喷雾造粒、引发剂引发聚合、干燥一体化同时进行，得到所述吸水树脂粉末。
具体步骤如下：
(1)配制溶液，氢氧化钠溶入水，配制40％wt的氢氧化钠水溶液，冷却后转移至带冷却装置的反应容器中，加入丙烯酸，至pH值6.4-6.7，形成丙烯酸钠溶液。加入丙烯酰胺，溶解后再加入交联剂(二丙二醇二丙烯酸酯和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺)，充分搅拌溶解，再加入添加剂，加入乳化剂(20％wt的聚乙二醇4000水溶液)，5％wt的引发剂(光引发剂安息香二甲醚和热引发剂过硫酸钾)水溶液，改性后的二氧化硅，搅拌，乳化待用。乳化为高速搅拌乳化，控制搅拌速度为5000-7000r/min。
(2)喷雾造粒，聚合，干燥。喷雾为塔顶用氮气(N2)加压喷雾，边喷雾边加热、光引发聚合，边干燥。将乳化均匀的料液在塔顶用氮气加压喷雾造粒，控制压力为2.9～3.5Mpa，供液速度为30～40mL/min。
(3)筛分，分装，即得到吸水树脂。
步骤(2)中，红外灯加热，加热温度为160-180摄氏度。
其中，乙烯基不饱和单体中，丙烯酸钠与丙烯酰胺的质量比为30:1，吸水树脂的交联剂中，二丙二醇二丙烯酸酯与N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为2:1，吸水树脂的引发剂中，光引发剂与热引发剂的质量比为1:9。
对比例4中使用的纳米二氧化硅(购自于上海阿拉丁生化科技股份有限公司)；
其余实施例及对比例使用的为改性的二氧化硅，具体为经硅烷偶联剂KH-560改性的二氧化硅。
经硅烷偶联剂KH-560改性的二氧化硅的制备方法如下：称取0.2g纳米二氧化硅(购自于上海阿拉丁生化科技股份有限公司)，加入20mL甲苯，超声分散30min，得到均匀悬浮液，再加入硅烷偶联剂KH-560(硅烷偶联剂KH-560的质量为二氧化硅质量的4％)，继续超声3min，转移到装有冷凝回流管、电动搅拌的烧瓶中，在90摄氏度下搅拌反应6h，离心，干燥，得到经硅烷偶联剂KH-560改性的二氧化硅。
光引发剂为安息香二甲醚，市售产品。
实施例1-10中，添加剂为硅油，使用的硅油(CAS：63148-62-9)购自于上海玻尔化学试剂有限公司。
实施例1-10吸水树脂中各组分的重量份具体如下表1所示。
表1实施例1-10提供的吸水树脂中各组分的质量
实施例11-12
实施例11-12分别提供了一种吸水树脂。
上述各实施例与实施例2的不同之处仅在于：乙烯基不饱和单体中各组分的重量比，具体如表2所示。
表2实施例2、实施例11-12提供的乙烯基不饱和单体中各组分的添加量
对比例1
对比例1提供了一种吸水树脂。
上述对比例1与实施例2的不同之处在于：吸水树脂的乙烯基不饱和单体中丙烯酸钠、丙烯酰胺的质量比为45：1。
实施例13-14
实施例13-14分别提供了一种吸水树脂。
上述各实施例13-14与实施例2的不同之处在于：吸水树脂的交联剂中各组分的重量比，具体如表3所示。
表3实施例2、实施例14-15提供的交联剂中各组分的添加量
对比例2
对比例2提供了一种吸水树脂。
上述对比例2与实施例2的不同之处在于：采用的交联剂中，二丙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为6：1。
对比例3
对比例3提供了一种吸水树脂。
上述对比例3与实施例2的不同之处在于：采用的交联剂中，二丙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为0.8：1。
对比例4
对比例4提供了一种吸水树脂。
对比例4与实施例2的不同之处在于：吸水树脂中添加未经处理的二氧化硅。
对比例5
对比例5提供了一种吸水树脂。
对比例5与实施例2的不同之处在于：吸水树脂中不添加二氧化硅。
在研究过程中，发明人发现，添加化合物1，吸水树脂的吸水倍率和离心分离保水性能及吸水速度等均得到改善。
添加剂化合物1的制备方法参照授权公告号为CN110283138B的中国发明专利的实施例1记载，反应式如下所示：
反应过程如下：化合物I和溴乙腈生成化合物II，化合物II与酸酐反应然后酯化生成化合物III，化合物III与盐酸羟胺反应得化合物IV，化合物IV和对甲基苯甲酰氯反应生成化合物V，化合物V与盐酸羟胺反应生成化合物VI，化合物VI与甲氧基反应生成目标化合物1，反应完毕后用冰水淬灭，用乙酸乙酯、二氯甲烷、乙醚等萃取，依次用水、饱和食盐水洗涤，干燥，低温减压除去溶剂，经柱层析得最终产物化合物1。
实施例15-17
实施例15-17分别提供了一种吸水树脂。
上述实施例15-17与实施例2的不同之处在于：吸水树脂中添加了添加剂化合物1，添加剂化合物1的质量具体如表4所示。
表4实施例2、实施例15-17提供的吸水树脂中添加剂化合物1的添加量
实施例15-17提供的吸水树脂的制备过程中，添加剂化合物1与添加剂硅油一起加入。
实施例18-19
实施例18-19分别提供了一种吸水树脂。
上述实施例18-19与实施例2的不同之处在于：吸水树脂的引发剂中各组分的重量比，具体如表5所示。光引发剂为安息香二甲醚，热引发剂为过硫酸钾。
表5实施例2、实施例18-19提供的引发剂中各组分的添加量
实施例20
实施例20与实施例2的不同之处在于：吸水树脂中不添加硅油。
实施例21
实施例21与实施例2的不同之处在于：吸水树脂中不添加光引发剂。
实施例22
实施例22与实施例2的不同之处在于：吸水树脂中不添加热引发剂。
性能检测试验
1)吸水倍率和离心分离保水性能测试试验
吸水倍率和离心分离保水性能检测方法如下所示：
①吸水倍率
采用自然过滤法测定吸水树脂的吸液率。具体过程如下：称取0.5g干燥的吸水树脂放入1L的烧饼中，加入去离子水，待吸水树脂充分溶胀后，用100目标准筛网滤去多余水分，之后称出吸水凝胶的质量，按下式计算式1计算吸水树脂的吸水倍率。
Q＝(M2-M1)/M1计算式1
计算式中，Q为吸水倍率，M2为吸水凝胶的质量，M1为干燥的吸水树脂的质量
②离心分离保水性能(CRC，Centrifuge Retention Capacity)
根据欧洲无纺布产业协会(European Disposables and NonwovensAssociation，EDANA)规格EDANA WSP 241.2，检测吸水树脂在无负荷下的通过吸收倍率的保水性能。
将吸水树脂Wa(g，0.2g)均匀地放入无纺布的袋中并进行密封后，在常温下浸渍于0.9质量％的生理盐水中。30分钟后利用离心分离器以250G脱水3分钟，然后检测了袋的质量Wc(g)。而且，不使用树脂进行相同的操作后，检测了其质量Wb(g)。
利用如此检测得到的各质量，通过下面计算式2算出CRC(g/g)，从而确认了保水性能。
CRC(g/g)＝{[Wc-Wb]/Wa}-1计算式2
计算式1中，Wa(g)为吸水树脂的重量(g)，Wb(g)为不使用吸水树脂而使用离心分离器以250G进行脱水3分钟后检测的装置的重量(不使用吸水树脂的无纺布的袋在常温下用0.9质量％的生理盐水浸渍30分钟后再使用离心分离器以250G进行脱水3分钟后检测无纺布袋的重量)，Wc(g)为在常温下用0.9质量％的生理盐水浸渍吸水树脂30分钟后，使用离心分离器以250G进行脱水3分钟后检测的包括吸水树脂在内的装置的重量。
对实施例1-17及对比例1-5提供的吸水树脂的吸水倍率、离心分离保水性能进行检测，检测结果见表6。
表6实施例1-17、对比例1-5提供的吸水倍率、离心分离保水性能的检测结果
根据表5的吸水倍率、离心分离保水性能测试试验结果可以看出，实施例提供的吸水树脂吸水倍率明显高于对比例1-5，离心分离保水性能值明显低于对比文件1-5。由此说明，本申请能够改善吸水倍率、离心分离保水性能，进而满足其在多方面中的应用。
结合实施例1-4试验结果可知，当乙烯基单体为40-60份、交联剂含量为0.1-0.2份、乳化剂1-4份、二氧化硅0.1-0.3份、引发剂0.001-0.01份，硅油与所述乙烯基不饱和单体的质量比为(0.1-0.3)：(30-60)；乙烯基不饱和单体包括丙烯酸钠、丙烯酰胺，所述丙烯酸钠、丙烯酰胺的质量比为(20-40)：1；交联剂包括二丙二醇二丙烯酸酯和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述二丙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为(1-5)：1时，得到的吸水树脂的吸水倍率为630以上，甚至640以上，650以上，离心分离保水性能在27以下，甚至26以下，25以下。
实施例2试验结果结合实施例11、12试验结果对比可知，当乙烯基不饱和单体中丙烯酸钠与丙烯酰胺的质量比为20-40:1时，吸水倍率在640以上，离心分离保水性能在26以下。实施例2试验结果结合对比例1试验结果对比可知，当乙烯基不饱和单体中丙烯酸钠与丙烯酰胺的质量比在20-40:1之外时，吸水倍率仅为615，离心分离保水性能高达28.4。
实施例2试验结果结合实施例13、14试验结果对比可知，当交联剂中二丙二醇二丙烯酸酯与N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为2-5:1时，吸水倍率在630以上，离心分离保水性能在26.5以下。实施例2试验结果结合对比例2、3试验结果对比可知，当交联剂中二丙二醇二丙烯酸酯与N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比在2-5:1之外时，吸水倍率仅为620以下，离心分离保水性能高达28及以上。
实施例2提供的吸水树脂的吸水倍率为652，离心分离保水性能为24.3，而对比例4的吸水倍率为618，离心分离保水性能为28.1，对比实施例2、对比例4的检测结果可知，当吸水树脂中添加未表面改性的二氧化硅时，吸水倍率、离心分离保水性能均变差。
实施例2提供的吸水树脂的吸水倍率为652，离心分离保水性能为24.3，而对比文件5的吸水倍率为512，离心分离保水性能为35.4，对比实施例2、对比例5的检测结果可知，当吸水树脂中不添加二氧化硅时，吸水倍率、离心分离保水性能均变差。
实施例2试验结果结合实施例15-17试验结果对比可知，当吸水树脂中添加化合物1时，吸水倍率、离心分离保水性能均有所改善。
2)吸水速度测试试验
吸水速度的检测方法如下所示：
①第一次吸水速度(FSR1)(g/g/s)
吸水性树脂的第一次吸水速度(FSR1)按照以下的方式进行测定：
向容量为25ml的玻璃烧杯(直径32～34mm、高50mm)中投入吸水树脂1.00g，使所述吸水树脂的上表面呈水平。另外，此时也可进行敲击烧杯底部的操作。
然后，在容量为50ml的玻璃烧杯中量取温度调整至23±0.2℃的去离子水20g，称量该烧杯与去离子水的合计重量(W1)(g)。然后将去离子水加入投入了吸水树脂的烧杯中，测定吸水性树脂吸收全部去离子水的时间。
关于所述时间的测定，以去离子水接触到吸水性树脂的时间点作为起点，以当初始时为去离子水的上表面替换成吸收了全部去离子水的吸水性树脂的时间点作为终点。此时的时间计为t1(秒)。另外，通过在与竖直方向成20°的角度观察来确认上表面的替换。
最后，称量变空的容量50ml的玻璃烧杯重量(W2)(g)，按照下式计算式3求出吸水速度(FSR)。
FSR1＝(W1-W2)/(吸水树脂的重量)/t1计算式3
②第二次吸水速度(FSR2)(g/g/s)
吸水性树脂的第二次吸水速度(FSR1)按照以下的方式进行测定：
将①中25ml的玻璃烧杯中吸收完去离子水的吸水树脂转移至500ml的玻璃烧杯中，加入300ml去离子水，去离子水吸收完毕后，在容量为50ml的玻璃烧杯中量取温度调整至23±0.2℃的去离子水20g，称量该烧杯与去离子水的合计重量(W3)(g)。然后将去离子水加入投入了吸水树脂的烧杯中，测定吸水性树脂吸收全部去离子水的时间。
关于所述时间的测定，以去离子水接触到吸水性树脂的时间点作为起点，以当初始时为去离子水的上表面替换成吸收了全部去离子水的吸水性树脂的时间点作为终点。此时的时间计为t2(秒)。另外，通过在与竖直方向成20°的角度观察来确认上表面的替换。
最后，称量变空的容量50ml的玻璃烧杯重量(W4)(g)，按照下式计算式4求出吸水速度(FSR2)。
FSR2＝(W3-W4)/(吸水树脂的重量)/t2计算式4
③吸水速度变化率
吸水速度变化率按照下式计算式5计算得到
Y＝︱FSR2-FSR1︱/FSR1计算式5
Y为吸水速度变化率。
部分实施例及对比例1-5提供的吸水树脂的第一次吸水速度、第二次吸水速度、吸水速度变化率进行检测，检测结果见表7。
表7部分实施例、对比例1-5提供的吸水速度及吸水速度变化率的检测结果
根据表7的吸水速度及吸水速度变化率测试试验结果可以看出，实施例提供的吸水树脂，吸水速度更大，吸水速度变化率更小，明显优于于对比例1-5。由此说明，本申请能够改善吸水树脂的吸水速度及吸水速度变化率。
实施例2提供的吸水树脂的第一次吸水速度为1.15g/g/s，第二次吸水速度为1.06g/g/s，吸水速度变化率仅为7.8％；而对比例1的第一次吸水速度为1.09g/g/s，第二次吸水速度为0.84g/g/s，吸水速度变化率高达22.9％；对比实施例2、对比例1的检测结果可知，本申请提供的吸水树脂的乙烯基不饱和单体中丙烯酸钠、丙烯酰胺的质量比在(20-40)：1之外时，吸水速度变化率显著降低，吸水稳定性下降。
实施例2提供的吸水树脂的第一次吸水速度为1.15g/g/s，第二次吸水速度为1.06g/g/s，吸水速度变化率仅为7.8％；而对比例2的第一次吸水速度为0.98g/g/s，第二次吸水速度为0.79g/g/s，吸水速度变化率高达19.4％；对比实施例2、对比例2的检测结果可知，交联剂中，二丙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比在(1-5)：1之外时，吸水速度变化率显著降低，吸水稳定性下降。
实施例2提供的吸水树脂的第一次吸水速度为1.15g/g/s，第二次吸水速度为1.06g/g/s，吸水速度变化率仅为7.8％；而对比例3的第一次吸水速度为1.09g/g/s，第二次吸水速度为0.92g/g/s，吸水速度变化率高达15.6％；对比实施例2、对比例3的检测结果可知，交联剂中，二丙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比在(1-5)：1之外时，吸水速度变化率显著降低，吸水稳定性下降。
实施例2提供的吸水树脂的第一次吸水速度为1.15g/g/s，第二次吸水速度为1.06g/g/s，吸水速度变化率仅为7.8％；而对比例4的第一次吸水速度为1.05g/g/s，第二次吸水速度为0.87g/g/s，吸水速度变化率高达17.1％；对比实施例2、对比例4的检测结果可知，加入普通二氧化硅，吸水速度变化率显著降低，吸水稳定性下降。
实施例2提供的吸水树脂的第一次吸水速度为1.15g/g/s，第二次吸水速度为1.06g/g/s，吸水速度变化率仅为7.8％；而对比例5的第一次吸水速度为1.03g/g/s，第二次吸水速度为0.70g/g/s，吸水速度变化率高达32.0％；对比实施例2、对比例5的检测结果可知，不加入改性二氧化硅，吸水速度变化率显著降低，吸水稳定性下降。
实施例2对比实施例16可知，当吸水树脂中添加化合物1时，第一次吸水速度、第二次吸水速度及吸水速度变化率均有所改善。
3)粒径分布测试试验
对部分实施例提供的吸水树脂进行粒径分布测试，结果如表8所示。
表8粒径分布占比(％)
编号 ＞850um 500-850um 300-500um 150-300um ＜150um
实施例2 0.2 26.5 56.0 16.3 1.0
实施例3 0.5 29.4 55.7 13.5 0.9
实施例16 0.2 20.1 61.1 17.7 0.9
实施例18 0.8 18.7 48.2 30.9 1.4
实施例19 0.9 16.4 49.1 32.4 1.2
实施例20 12.2 24.6 20.9 26.3 16.0
实施例21 17.6 19.6 31.5 15.7 15.6
实施例22 36.7 29.6 26.4 21.3 14.0
根据表6的粒径分布测试试验结果可以看出，实施例2提供的吸水树脂，其粒径分布更集中，在粒径300-500um的占比明显高于实施例20-22。由此说明，本申请能够改善吸水树脂的粒径分布，进而满足其使用过程中的各项严格要求。
实施例2提供的吸水树脂在粒径300-500um的占比高达56.0％，在粒径＞850um的占比仅为0.2％，在粒径＜150um的占比仅为1.0％；而实施例20提供的吸水树脂在粒径300-500um的占比仅为20.9％，在粒径＞850um的占比高达12.2％，在粒径＜150um的占比高达16.0％。对比实施例2、实施例20的检测结果可知，本申请提供的使用硅油作为分散剂后，吸水树脂的粒径分布更集中，且集中分布在期望的粒径范围300-500um内，在不期望的粒径(＜150um、＞850um)分布占比极低。
实施例2提供的吸水树脂在粒径300-500um的占比高达56.0％，在粒径＞850um的占比仅为0.2％，在粒径＜150um的占比仅为1.0％；而实施例21提供的吸水树脂在粒径300-500um的占比仅为31.5％，在粒径＞850um的占比高达17.6％，在粒径＜150um的占比高达15.6％。对比实施例2、实施例21的检测结果可知，本申请使用光引发剂和热引发剂结合使用引发聚合反应，吸水树脂的粒径分布更集中，且集中分布在期望的粒径范围300-500um内，在不期望的粒径(＜150um、＞850um)分布占比极低。
实施例2提供的吸水树脂在粒径300-500um的占比高达56.0％，在粒径＞850um的占比仅为0.2％，在粒径＜150um的占比仅为1.0％；而实施例22提供的吸水树脂在粒径300-500um的占比仅为26.4％，在粒径＞850um的占比高达36.7％，在粒径＜150um的占比高达14.0％。对比实施例2、对比例3的检测结果可知，本申请使用光引发剂和热引发剂结合使用引发聚合反应，吸水树脂的粒径分布更集中，且集中分布在期望的粒径300-500um范围内，在不期望的粒径(＜150um、＞850um)分布占比极低。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种吸水树脂粉末，其特征在于，所述吸水树脂粉末由以下重量份的组分制备得到：乙烯基不饱和单体30-60份、交联剂0.1-0.2份、乳化剂1-4份、二氧化硅0.1-0.3份、引发剂0.001-0.01份和添加剂；
所述乙烯基不饱和单体包括丙烯酸钠、丙烯酰胺，所述丙烯酸钠、丙烯酰胺的质量比为(20-40)：1；
所述交联剂包括二丙二醇二丙烯酸酯和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述二丙二醇二丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为(1-5)：1；
所述二氧化硅为经硅烷偶联剂KH-560改性的二氧化硅；
所述添加剂包括硅油，所述硅油与所述乙烯基不饱和单体的质量比为(0.1-0.3)：(30-60)；所述引发剂包括光引发剂和热引发剂，所述光引发剂为安息香二甲醚，所述热引发剂为过硫酸钾，所述光引发剂和热引发剂的质量比为1：(8-10)。
2.根据权利要求1所述的吸水树脂粉末，其特征在于，所述吸水树脂由以下重量份的组分制备得到：乙烯基不饱和单体40-50份、交联剂0.16-0.18份、乳化剂2-3份、二氧化硅0.1-0.3份、引发剂0.001-0.01份和添加剂。
3.根据权利要求1所述的吸水树脂粉末，其特征在于，所述乳化剂包括聚乙二醇。
4.根据权利要求1所述的吸水树脂粉末，其特征在于，所述吸水树脂粉末是通过喷雾造粒、引发剂引发聚合、干燥一体化同时进行制备得到的。
5.根据权利要求1所述的吸水树脂粉末，其特征在于，所述添加剂还包括式1所示化合物，
6.根据权利要求5所述的吸水树脂粉末，其特征在于，式1所述化合物与乙烯基不饱和单体的质量比为(0.1-0.8)：(30-60)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的吸水树脂粉末，其特征在于，吸水树脂粉末中，粒径在300-500um的占比为50％以上，粒径小于150um的占比为3％以下，粒径大于850um的占比为1％以下。
8.一种权利要求1-7任一项所述的吸水树脂粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：向乙烯基不饱和单体中加入交联剂、添加剂、乳化剂、引发剂，搅拌乳化；喷雾造粒、引发剂引发聚合、干燥一体化同时进行，得到所述吸水树脂粉末。
9.根据权利要求8所述的吸水树脂粉末的制备方法，其特征在于，搅拌乳化时，控制搅拌速度为5000-7000r/min，将乳化均匀的料液在塔顶用氮气加压喷雾造粒，控制压力为2.9-3.5Mpa，供液速度为30-40mL/min，喷雾造粒、引发剂引发聚合、干燥一体化同时进行时，控制温度为160-180摄氏度。
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