CN1955201A

CN1955201A - 生理卫生用高吸水性树脂的制备方法

Info

Publication number: CN1955201A
Application number: CN 200510047572
Authority: CN
Inventors: 车吉泰; 孙艳霞; 程芹; 崔祜徽; 李巍
Original assignee: GUANGHUI CHEMISTRY CO Ltd DALIAN
Current assignee: GUANGHUI CHEMISTRY CO Ltd DALIAN
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2007-05-02

Abstract

在聚合釜中加入丙烯酸单体、NaOH水溶液进行中和，加入亲水性有机溶剂、天然高分子、交联剂、引发剂，通入高纯氮气驱氧进行绝热聚合，然后造粒，防粘处理，烘干，粉碎，筛分，表面处理后得到最终产物。在聚合过程中添加亲水性有机溶剂和天然高分子，有助于交联反应的进行，并提高产物的吸液倍数和吸液速度；聚合物胶体用防粘剂防粘处理后烘干，防止在烘干过程中粘连，同时改善吸水树脂表面性能；聚合物颗粒用复合表面处理剂进行处理后，得性能优良的生理卫生用高吸水性树脂；具有优异的保水性能、高的吸水倍数和吸水速度，最突出的是吸水后疏松干爽舒适，可用于尿布、卫生巾等用品。

Description

生理卫生用高吸水性树脂的制备方法

技术领域：本发明涉及一种功能高分子材料，更具体的说是一种生理卫生用高吸水性树脂的制备方法。

背景技术：高吸水性树脂是近年来开发出的一种含有强亲水性基团、适度交联的新型功能高分子材料，一般能吸收自身重量的几百倍甚至上千倍的水分。与传统的海棉、卫生纸、纱布、脱脂棉等吸水材料相比，高吸水性树脂具有吸水率高，吸水速度快，保水性好，重量轻，受压后不易脱水等优点。广泛应用于石油、化工、医疗卫生、农林以及建材等许多领域。

高吸水性树脂种类很多，从原料来源可分为淀粉类，纤维素类，合成高分子类三大系列。其中合成高分子类高吸水性树脂被认为是最有希望的吸水性树脂。目前用于生理卫生的高吸水性树脂是以丙烯酸为原料的高吸水聚合物，因为丙烯酸对人体无毒无害。然而作为生理卫生用高吸水性树脂除其原料对人体无害外还具有吸生理盐水(0.9％NaCl溶液)速度快，吸盐水倍数高，保盐水性能好，吸液后树脂表面干爽疏松，使人感到舒适。为了制备这种高吸水性树脂，研究者们对其进行不懈的努力，例如，日本专利JP02-17411透露，以丙烯酸为原料制备的颗粒状高吸水性树脂与多元醇、水以及乙醇组成的表面处理剂进行混合，在150～250℃下进行干燥可得到卫生用高吸水性树脂；中国专利CN1229808A公开的题为“吸水剂及其制造方法和应用”中所述，在以丙烯酸钠为原料制备的高吸水性树脂颗粒(φ150～500μm)与氨基多羧酸、丙二醇、乙二醇二缩水甘油醚、水、异丙醇组成的表面交联剂混合，于210℃加热45min可获得具有优异的耐尿性，并具有对任何尿液组成都稳定且随时间的推移改变很小的卫生材料用高吸水性树脂；中国专利CN1528795A公开，交联聚丙烯酸钠经干燥、破碎筛分出80目的颗粒料与多元醇、铝盐、非离子型交联剂MTB以及水组成的复合表面改性剂混合，于120℃干燥制得卫生用高吸水性树脂。然而，他们选用的表面处理剂存在着不足之处：①选用成本高的表面交联剂使产品成本提高；②表面处理剂中添加了部分水，使混合后的吸水性树脂颗粒被粘连，导致烘干后表面交联不均匀，影响产品性能；③表面处理烘干温度过高或过长，使产品表面变色，影响产品质量。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种性能优良的生理卫生用高吸水性树脂的制备方法。

本发明的生理卫生用高吸水性树脂的制备方法，包括采用自由基引发绝热聚合方式，在聚合釜中加入丙烯酸单体、NaOH水溶液进行中和，加入亲水性有机溶剂、天然高分子、交联剂、引发剂，通入高纯氮气驱氧进行绝热聚合，然后造粒，防粘处理，烘干，粉碎，筛分，表面处理后得到最终产物，其特征在于：本发明在聚合过程中添加亲水性有机溶剂和天然高分子，在适宜的用量下，将有助于交联反应的进行，并提高产物的吸液倍数和吸液速度；

本发明用的亲水性有机溶剂优选的是一元醇，例如：甲醇、乙醇、异丙醇等，加入量为对丙烯酸单体重量的0.5～10％；如果小于0.5％，没有效果；如果大于10％，则反而降低吸液倍数，最好是0.5～3％为宜。本发明中采用的天然高分子，优选是淀粉、纤维素、明胶等，加入量为对单体的0.5～10％，最好是1～3％，如果小于0.5％，则效果不佳，如果大于10％，则吸液速度慢，并且吸液后使树脂发粘不干爽。将聚合物胶体用防粘剂防粘处理，本发明进一步优选采用的防粘剂，是由100份溶剂油和0.1～10份pluronic聚醚(聚丙二醇与环氧乙烷的聚醚)非离子表面活性剂组成，适宜用量是对100份干树脂用2～10份防粘剂，适宜用量是对干树脂重量的2～10％。本发明将聚合物胶体用这种特定的防粘剂防粘处理后烘干，不但防止在烘干过程中粘连，同时改善吸水树脂表面性能。本发明进一步措施是，经干燥、破碎、筛分出的聚合物颗粒，再用复合表面处理剂进行处理，采用的复合表面处理剂是由100份无水醇、0.1～0.8份甘油、0.05～0.5份pluronic聚醚(聚丙二醇与环氧乙烷的聚醚)组成，烘干温度为170～190℃，烘干时间为10～30分钟。经选定的复合表面处理剂进行处理，不但能保证高吸水性树脂表面不改变特性、不变黄，还能大大提高吸水速度，并有效保证树脂吸收生理盐水后保水率提高，得到性能优良的生理卫生用高吸水性树脂。采用的交联剂是N，N-亚甲基双丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油醚，适宜用量为丙烯酸单体重量的0.01～3％，最好是0.02～1％，如果小于0.02％，则交联度低，水溶物多，吸液倍数过高且吸液后发粘；如果大于1％，则交联密度过大，吸液速度和倍数均降低。采用的氧化剂是过硫酸钾(钠、铵)，适宜用量是对丙烯酸单体重量的0.001～2％，如果小于0.001％则引发聚合太慢；如果大于2％，则引发聚合太快，均影响吸水树脂的性能，最好是丙烯酸单体重量的0.005～0.1％为好。采用的还原剂是亚硫酸钾(钠)、偏重亚硫酸钾(钠)、亚硫酸氢钠等，适宜用量为对丙烯酸单体重量的0.0005～2％，如果过低或过大，则得不到性能好的吸水性树脂，最好是丙烯酸单体重量的0.002～0.05％。

本发明采用的丙烯酸水溶液浓度最好控制在15～30％，中和度为60～90％，引发温度为15～30℃，绝热聚合时间为2～5小时。

本发明以对人体无害的丙烯酸为原料，采用自由基水溶液聚合方法，加入NaOH中和，然后加入亲水性有机溶剂、天然高分子、交联剂，通入高纯氮气驱氧，再加入氧化-还原引发剂水溶液进行绝热聚合，得到聚合物胶体。将聚合物胶体进行造粒同时防粘处理，干燥，破碎，筛分得30～100目高吸水性树脂颗粒后与复合表面处理剂混合均匀于170～190℃干燥10～30分钟得到生理卫生用高吸水性树脂。

本发明方法制备的生理卫生用高吸水性树脂吸生理盐水倍数为55～65g/g；吸生理盐水速度为20～40s；保生理盐水率为38～42g/g；堆积密度为0.65～0.78g/cm³吸液后干爽，可用于婴儿尿(裤)布、妇女卫生巾、成人失禁尿垫(片)等卫生护理用品。本发明的特点及技术效果是：①在聚合过程中添加亲水性有机溶剂和天然高分子，在适宜的用量下，将有助于交联反应的进行，并提高吸液速度和吸液倍数；②将聚合物胶体用选定的防粘剂处理，以防止在烘干过程中粘连，同时改善树脂表面交联度，提高表面性能；③经干燥、破碎、筛分出的树脂颗粒再经本发明的复合表面处理剂进行表面处理烘干，可以得到多方面性能优越的生理卫生用高吸水性树脂。

具体实施例：

实施例1.

在200L配料釜中加入22kg丙烯酸和31kg水，开动搅拌同时致冷下徐徐加入20％NaOH水溶液46kg进行中和，降温至40℃加入0.22kg无水乙醇、0.22kg淀粉，搅拌30分钟后加入4.4×10^-3kgN，N-亚甲基双丙烯酰胺继续搅拌溶解30分钟，同时降温至20℃，放入200L聚合釜内，通入高纯氮气驱氧同时加入10％过硫酸铵水溶液0.22kg和10％亚硫酸氢钠水溶液0.11kg，过诱导期30分钟后引发，停止氮气，关闭放空阀，进行绝热聚合180分钟，将聚合好的胶体压料造粒，同时用0.66kg防粘剂(100g溶剂油、1g pluronic聚醚组成)处理，烘干、破碎、筛分得30～100目吸水树脂颗粒。然后用0.44kg复合表面处理剂(100g无水乙醇、0.1g甘油、0.3g pluronic聚醚组成)混合均匀后于190℃烘干20分钟，即可得到性能优良的高吸水性树脂，结果列于表1。

实施例2.

在200L配料釜中加入17.5kg丙烯酸和50kg水，开动搅拌同时在致冷下徐徐加入20％NaOH水溶液31.6kg进行中和，降温至30℃，加入0.11kg甲基纤维素，充分溶解后加入1.32×10^-2kgN，N-亚甲基双丙烯酰胺，继续溶解30分钟，将混合液放入200L聚合釜内通入高纯氮气驱氧同时加入10％APS水溶液0.11kg和10％SHS水溶液0.06kg，40分钟诱导期过后开始引发，停止通氮气，关闭放空阀，进行绝热聚合210分钟，将聚合好的胶体压料造粒，用0.8kg防粘剂(100g溶剂油、0.5g pluronic聚醚组成)处理，烘干、破碎、筛分得30～100目聚合物颗粒。然后用0.42kg复合表面处理剂(100g无水乙醇、0.7g甘油、0.05g pluronic聚醚组成)混合均匀后于170℃烘干30分钟，即可得到性能优良的高吸水性树脂，结果列于表1。

实施例3.

在200L配料釜中加入25.6kg丙烯酸和15kg水，开动搅拌同时在致冷下徐徐加入20％NaOH水溶液56.9kg进行中和，降温至40℃加入0.66kg甲醇和0.66kg淀粉，搅拌30分钟后加入2.6×10^-2kg甘油，搅拌20分钟后降温至15℃，将混合物放入200L聚合釜内，通入高纯氮气驱氧同时加入10％APS水溶液0.256kg和10％SHS水溶液0.13kg，20分钟诱导期过后开始引发，停止通氮气，关闭放空阀，进行绝热聚合180分钟，将聚合好的胶体按实施例1进行处理，结果列于表1。

实施例4.

在200L配料釜中加入22kg丙烯酸和24kg水，开动搅拌同时在致冷下徐徐加入20％NaOH水溶液52.5kg进行中和，降温至40℃加入0.44kg异丙醇、0.22kg羧甲基纤维素钠，搅拌30分钟后加入1.1×10^-2kg甲基丙烯酸缩水甘油醚，继续搅拌溶解30分钟同时降温至20℃，将混合物放入200L聚合釜内，通入高纯氮气驱氧同时加入10％APS水溶液0.22kg和10％SHS水溶液0.11kg，36分钟诱导期过后开始引发，停止通氮气，关闭放空阀，进行绝热聚合160分钟，将聚合好的胶体压料造粒，用0.5kg防粘剂(100g溶剂油、3g pluronic聚醚组成)处理，烘干、破碎、筛分得30～100目聚合物颗粒。然后用0.6kg复合表面处理剂(100g无水乙醇、0.5g甘油、0.5g pluronic聚醚组成)处理后于180℃烘干12分钟，即可得到性能优良的高吸水性树脂，结果列于表1。

实施例5.

在200L配料釜中加入20.8kg丙烯酸和32.3kg水，开动搅拌同时在致冷下徐徐加入20％NaOH水溶液46.2kg进行中和，降温至40℃加入0.44kg甲醇和0.11kg明胶充分溶解后加入1.32×10^-2kgN，N-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌溶解后降温至25℃，将混合物放入200L聚合釜内，通入高纯氮气驱氧同时加入10％KPS水溶液0.13kg和10％偏重亚硫酸钾水溶液0.07kg，28分钟诱导期过后开始引发，停止通氮气，关闭放空阀，进行绝热聚合240分钟，将聚合好的胶体按实施例1进行处理，结果列于表1。

比较例1.

除不加入无水乙醇和淀粉，其余同实施例1，结果列于表1.

比较例2.

除将聚合物胶体不进行防粘处理，其余同实施例1，结果列于表1.

比较例3.

除将30～100目吸水性树脂颗粒不做表面处理外其余同实施例1，结果列于表1.

表1

NO.	堆积密度g/cm³	吸水倍数g/g	吸水速度s	保水率g/g	吸水后手感
NO.	堆积密度g/cm³	吸水倍数g/g	吸水速度s	保水率g/g	吸水后手感	实施例1	0.65	64	20	41	○
实施例2	0.72	51	28	34	○	实施例1	0.65	64	20	41	○
实施例2	0.72	51	28	34	○	实施例3	0.77	65	40	30	△
实施例4	0.71	61	40	32	△	实施例3	0.77	65	40	30	△
实施例4	0.71	61	40	32	△	实施例5	0.68	62	30	38	○
比较例1	0.81	56	86	21	×	实施例5	0.68	62	30	38	○
比较例1	0.81	56	86	21	×	比较例2	0.78	42	92	23	×
比较例3	0.76	58	78	28	×	比较例2	0.78	42	92	23	×

注：

○：不粘，干爽，好；△：稍粘，差；×：粘，手感很差

试验用水为0.9％NaCl生理盐水

Claims

1.一种生理卫生用高吸水性树脂的制备方法，包括采用自由基引发绝热聚合方式，在聚合釜中加入丙烯酸单体、NaOH水溶液进行中和，加入交联剂、引发剂，通入高纯氮气驱氧进行绝热聚合，然后造粒，防粘处理，烘干，粉碎，筛分，表面处理后得到最终产物，其特征在于：本发明在聚合过程中添加亲水性有机溶剂和天然高分子，将有助于交联反应的进行，并提高产物的吸液倍数和吸液速度。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的亲水性有机溶剂是甲醇、无水乙醇、异丙醇等一元醇，加入量为对丙烯酸单体重量的0.5～3％；所述的天然高分子是淀粉、纤维素、明胶等，加入量为对丙烯酸单体重量的1～3％。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：防粘处理的防粘剂是由100份溶剂油和0.1～10份聚丙二醇与环氧乙烷的聚醚组成，适宜用量是对干树脂重量的2～10％。

4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：经干燥、破碎、筛分出的聚合物颗粒，再用复合表面处理剂进行处理，所述的复合表面处理剂是由100份的无水乙醇、0.1～0.8份的甘油和0.05～0.5份的pluronic聚醚组成，适宜用量是对干树脂重量的1～5％。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的烘干温度是100～120℃；。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：表面处理温度是170～190℃，时间为10～30分钟。

7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的交联剂是N，N-亚甲基双丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油醚、甘油、氢氧化铝等，加入量为对丙烯酸单体重量的0.02～1％；所述的引发剂是氧化-还原引发剂，其中氧化剂是过硫酸钾(钠、铵)，加入量为对丙烯酸单体重量的0.005～0.1％，还原剂是亚硫酸钾(钠)、偏重亚硫酸钾(钠)、亚硫酸氢钠等，加入量为0.002～0.05％。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述的引发聚合是在15～30℃下的绝热聚合，聚合时间是2～5小时。

9.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：经干燥、破碎、筛分出的聚合物颗粒，再用复合表面处理剂进行处理，所述的复合表面处理剂是由100份的无水乙醇、0.1～0.8份的甘油和0.05～0.5份的pluronic聚醚组成，适宜用量是对干树脂重量的1～5％。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：表面处理温度是170～190℃，时间为10～30分钟。