CN1693318A - 固体燃料专用高吸醇性树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体燃料专用高吸醇性树脂，它是由丙烯酸、丙烯酸盐与功能性单体，加入交联剂、引发剂进行交联、共聚反应制成的树脂，所述功能性单体选自丙烯酸二甲氨基乙基酯、丙烯酸二甲氨基乙基酯盐或者其混合物。本发明同时公开了这种树脂的制备方法。本发明具有较好的吸醇倍率，较佳的体积膨胀倍率，耐压强度大，热稳定性好，作为固体燃料，燃烧完全，无排放其他有毒气体，燃烧后无任何残渣。

Description

固体燃料专用高吸醇性树脂及其制备方法

                         技术领域

本发明涉及一种含有丙烯酸的高分子聚合物，尤其是一种用于固体燃料的具备高吸醇性的树脂及其制备方法。

                         背景技术

吸醇树脂是一类功能性树脂，可以应用于醇液增稠、固体燃料以及有机溶剂与醇的分离等方面。目前，对于功能性树脂的研究，集中在高吸水性树脂和高吸油性树脂方面，有关吸醇树脂的报道较少。纪顺俊等在《高分子材料科学与工程》1999年第2期P.157-158的《吸醇树脂的合成和性能研究》一文中，给出了利用反相悬浮聚合合成高吸醇性树脂的方法，并对其性能进行了研究。这些研究的结果吸醇倍率低，聚合方法难以控制，这不利于用作固体燃料，且还要经过复杂的后处理工艺，增加成本。

目前，在国内市场上用作固体燃料的吸醇材料的主要是硝化棉和硬脂酸酯类物质，这些物质吸醇倍率低，同时，硝化棉燃烧后会产生有毒物质排放，不利于环保。有鉴于此，本发明人着手研究开发，并发明了本发明的固体燃料专用高吸醇性树脂。

                          发明内容

本发明目的是提供一种具有适宜的吸醇倍率，较佳的体积膨胀倍率，特别适合于固体燃料使用的高性能的吸醇树脂。

本发明同时提供上述吸醇树脂的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种固体燃料专用高吸醇性树脂，它是由丙烯酸、丙烯酸盐与功能性单体，加入交联剂、引发剂进行交联、共聚反应制成的树脂，所述功能性单体选自丙烯酸二甲氨基乙基酯、丙烯酸二甲氨基乙基酯盐或者其混合物；所述丙烯酸盐是由丙烯酸加中和剂制成，中和剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺或三甲胺；所述交联剂选自N’N-亚甲基双丙烯酰胺、一缩二乙二醇、三缩三乙二醇、聚乙二醇或甘油；所述引发剂包括氧化剂和还原剂。

上述技术方案中，所述丙烯酸盐是由丙烯酸配制成50-90％重量的水溶液与中和剂反应而成，中和度为20-30％，反应液中所有单体总量占40-60重量％，交联剂用量为所述单体总量的0.006重量％--0.32重量％，氧化剂用量为单体总量的0.05重量％-0.5重量％，还原剂用量为单体总量的0.05重量％-0.5重量％。

上述技术方案中，所述氧化剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠或过氧化氢，所述还原剂选自亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁或硫代硫酸钠。

本发明提供了一种固体燃料专用高吸醇性树脂的制备方法，先将丙烯酸配制成50-90重量％浓度的水溶液，将中和剂溶解在水中，配制成50-90重量％浓度的溶液，然后滴加丙烯酸溶液与中和剂进行中和，中和度为20-30％，获得组份A；将功能性单体配制成水溶液，成为组份B；将组份A与组份B混合，混合液中加入引发剂、交联剂，交联剂用量为所述单体总量的0.006％--0.32％。引发剂用量为单体总量的0.05重量％-0.5重量％，边搅拌边升温，当温度达到50-80℃后，聚合反应开始，在该温度下保持反应1-3小时，反应完毕，将粘稠物烘干、粉碎，得到所需树脂；其中，所述中和剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺或三甲胺；所述交联剂选自N’N-亚甲基双丙烯酰胺、一缩二乙二醇、三缩三乙二醇、聚乙二醇或甘油；所述引发剂包括氧化剂和还原剂，所述功能性单体选自丙烯酸二甲氨基乙基酯、丙烯酸二甲氨基乙基酯盐或者其混合物。

所述产品粒径大小可以根据用户需求而定，但粒径太小如150-200目时强度会下降，太大时则吸醇时间过长，因此，在对产物进行粉碎时，控制粒径大小在20-80目为宜。

上述技术方案中，所述氧化剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠或过氧化氢，所述还原剂选自亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁或硫代硫酸钠。

本发明中所述交联剂用量和种类至关重要。交联剂用量太小，则聚合物不能形成三维网状结构，产品易溶解于醇中。反之，交联剂用量太大，聚合物离子网结构中交联点增多，交联密度过大，致使网络结构中微孔变小，故吸醇倍率也会下降。

所述引发剂用量也很重要，当用量太小时，反应缓慢、不完全、残留单体多，当用量过大时，易发生爆聚，影响三维网状结构，最终影响树脂的吸醇倍率。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.本发明树脂采用的是水溶液聚合方法，工艺简单，易操作，无污染，用水作溶剂，聚合反应成本低；

2.本发明的树脂吸甲醇可达40--50倍，吸其他醇：乙醇、丙醇、异丙醇、甘油可达20--30倍。

3.本发明树脂体积膨胀率可达40--60g/g，吸醇后有较高的耐压强度，易成一定形状，并在一定压力范围内保持该形状，且树脂吸醇后燃烧火焰呈蓝色或无色，燃烧完全，燃烧后无任何残渣，适合用作固体燃料，具有环保特点，可替代目前市场上有毒的硝化棉。。

4.本发明树脂热稳定性高，在100℃--160℃，树脂不会受到影响。

                        具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

1.将丙烯酸10g配制成50-90重量％浓度的水溶液，将氢氧化钠1.2g溶解在水中，配制成50-90重量％浓度的溶液，然后滴加丙烯酸溶液与氢氧化钠溶液进行中和，获得组份A；

2.将丙烯酸氨基乙基酯40ml与10ml水配制成水溶液，成为组份B；

3.将组份A与组份B混合，混合液中加入所述单体总量0.006％--0.32％的N’N-亚甲基双丙烯酰胺、单体总量0.05重量％-0.5重量％的过硫酸钾和亚硫酸钠，边搅拌边升温，当温度达到50-80℃后，聚合反应开始，在该温度下保持反应1-3小时，反应完毕，将粘稠物在140℃温度下干燥3-4小时，粉碎得所需树脂颗粒。

该树脂吸甲醇45倍、吸乙醇25倍，燃烧火焰无色，燃烧后无任何残渣。

实施例二：

1.将丙烯酸15g配制成50-90重量％浓度的水溶液，将氢氧化钠1.5g溶解在水中，配制成50-90重量％浓度的溶液，然后滴加丙烯酸溶液与氢氧化钠溶液进行中和，获得组份A；

2.将丙烯酸氨基乙基酯60ml与15ml水配制成水溶液，成为组份B；

3.将组份A与组份B混合，混合液中加入所述单体总量0.006％--0.32％的N’N-亚甲基双丙烯酰胺、单体总量0.05重量％-0.5重量％的过硫酸钾和亚硫酸钠，边搅拌边升温，当温度达到50-80℃后，聚合反应开始，在该温度下保持反应1-3小时，反应完毕，将粘稠物在140℃温度下干燥3-4小时，粉碎得所需树脂颗粒。

该树脂吸甲醇48倍、吸乙醇26倍，燃烧火焰无色，燃烧后无任何残渣。

实施例三：

1.将丙烯酸10g配制成50-90重量％浓度的水溶液，将三乙胺2ml溶解在水中，配制成50-90重量％浓度的溶液，然后滴加丙烯酸溶液与三乙胺溶液进行中和，获得组份A；

2.将丙烯酸氨基乙基酯40ml与10ml水配制成水溶液，成为组份B；

3.将组份A与组份B混合，混合液中加入所述单体总量0.006％--0.32％的N’N-亚甲基双丙烯酰胺、单体总量0.05重量％-0.5重量％的过硫酸钾和亚硫酸氢钠，边搅拌边升温，当温度达到50-80℃后，聚合反应开始，在该温度下保持反应1-3小时，反应完毕，将粘稠物在140℃温度下干燥3-4小时，粉碎得所需树脂颗粒。

该树脂吸甲醇50倍、吸乙醇22倍，燃烧火焰无色，燃烧后无任何残渣。

实施例四：

1.将丙烯酸10g配制成50-90重量％浓度的水溶液，将三乙胺2ml溶解在水中，配制成50-90重量％浓度的溶液，然后滴加丙烯酸溶液与三乙胺溶液进行中和，获得组份A；

2.将丙烯酸氨基乙基酯40ml与10ml水配制成水溶液，成为组份B；

3.将组份A与组份B混合，混合液中加入所述单体总量0.006％--0.32％的一缩二乙二醇、单体总量0.05重量％-0.5重量％的过硫酸钠和亚硫酸钠，边搅拌边升温，当温度达到50-80℃后，聚合反应开始，在该温度下保持反应1-3小时，反应完毕，将粘稠物在140℃温度下干燥3-4小时，粉碎得所需树脂颗粒。

该树脂吸甲醇40倍、吸乙醇20倍，燃烧火焰无色，燃烧后无任何残渣。

注：(1)测吸醇倍率用过滤法：在室温下精密称量1.00g树脂，加入烧杯中，再加入100g甲醇，搅拌1小时后放置过夜，然后用滤袋过滤，过滤到凝胶不再滴水，然后称量凝胶体的重量。

(2)燃烧情况用肉眼观察。

Claims (6)

1.一种固体燃料专用高吸醇性树脂，其特征在于：它是由丙烯酸、丙烯酸盐与功能性单体，加入交联剂、引发剂进行交联、共聚反应制成的树脂，所述功能性单体选自丙烯酸二甲氨基乙基酯、丙烯酸二甲氨基乙基酯盐或者其混合物；所述丙烯酸盐是由丙烯酸加中和剂制成，中和剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺或三甲胺；所述交联剂选自N’N-亚甲基双丙烯酰胺、一缩二乙二醇、三缩三乙二醇、聚乙二醇或甘油；所述引发剂包括氧化剂和还原剂。

2.根据权利要求1所述的高吸醇性树脂，其特征在于：所述丙烯酸盐是由丙烯酸配制成50-90％重量的水溶液与中和剂反应而成，中和度为20-30％，反应液中所有单体总量占40-60重量％，交联剂用量为所述单体总量的0.006重量％--0.32重量％，氧化剂用量为单体总量的0.05重量％-0.5重量％，还原剂用量为单体总量的0.05重量％-0.5重量％。

3.根据权利要求1所述的高吸醇性树脂，其特征在于：所述氧化剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠或过氧化氢，所述还原剂选自亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁或硫代硫酸钠。

4.一种固体燃料专用高吸醇性树脂的制备方法，其特征在于：先将丙烯酸配制成50-90重量％浓度的水溶液，将中和剂溶解在水中，配制成50-90重量％浓度的溶液，然后滴加丙烯酸溶液与中和剂进行中和，中和度为20-30％，获得组份A；将功能性单体配制成水溶液，成为组份B；将组份A与组份B混合，混合液中加入引发剂、交联剂，交联剂用量为所述单体总量的0.006％--0.32％。引发剂用量为单体总量的0.05重量％-0.5重量％，边搅拌边升温，当温度达到50-80℃后，聚合反应开始，在该温度下保持反应1-3小时，反应完毕，将粘稠物烘干、粉碎，得到所需树脂；其中，所述中和剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺或三甲胺；所述交联剂选自N’N-亚甲基双丙烯酰胺、一缩二乙二醇、三缩三乙二醇、聚乙二醇或甘油；所述引发剂包括氧化剂和还原剂，所述功能性单体选自丙烯酸二甲氨基乙基酯、丙烯酸二甲氨基乙基酯盐或者其混合物。

5.根据权利要求4所述的高吸醇性树脂的制备方法，其特征在于：在对产物进行粉碎时，控制粒径大小在20-80目。

6.根据权利要求4所述的高吸醇性树脂的制备方法，其特征在于：所述氧化剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠或过氧化氢，所述还原剂选自亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁或硫代硫酸钠。