专利名称：用紫外光表面接枝法制备柔性高吸水性材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种用紫外光表面接枝法制备柔性高吸水性材料的方法，属高分子材料技术领域，制备的高吸水性材料可以制成柔而韧的吸水性膜，与现有产品相比，能被更加便捷高效地使用。
背景技术：
高吸水性树脂是近年来迅速发展的一种功能性高分子材料，它的吸水能力可达几百倍到几千倍。一旦吸水吸收的水分不易被机械压力压出，具有优良的保水性能，此外它还有增稠，吸氧等作用。因此被广泛应用于农林、园艺等土壤改良剂，卫生用品，工业用脱水剂、保鲜剂，防雾、医用材料，水凝胶材料等等。将高吸水性树脂做成薄膜、纤维状、粉状，都可以提高吸水性和保水性，但以前的涂布技术，难以做到涂布均匀，制成品柔而韧，吸水后树脂更易团聚在一起。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用紫外光表面接枝法制备柔性高吸水性材料的方法，以克服已有吸水性材料的不足，用紫外光表面接枝法把吸水性树脂接枝在薄膜上，树脂层较薄且呈非连续态分布，从而制备一种吸水性能良好的新型高吸水性材料。
本发明的用紫外光表面接枝法制备柔性高吸水性材料的方法，包括以下各步骤(1)将聚丙烯均聚物膜、聚丙烯共聚物膜或无纺布用有机溶剂浸洗，晾干至恒重，放入反应器内，聚丙烯膜的厚度为0.05—0.4mm，将配好的2—6ml质量百分比为1—25％的光敏剂溶液加在上述反应器底部的聚丙烯膜上，反应器密闭，通入氮气并用紫外光辐射接枝1—10min，紫外光源的功率为1000瓦，灯管距样品距离为10—35cm，氮气流量为5-25L/h，用有机溶剂抽提反应完的聚丙烯膜，晾干至恒重，称重后将再将其平铺于反应器底部；(2)在丙烯酸中加入占其体积0.5—5倍的去离子水，用氢氧化钠部分中和，配制成中和度为50—80％的丙烯酸溶液，加入丙烯酰胺，使丙烯酰胺和丙烯酸的摩尔比为丙烯酰胺∶丙烯酸＝1∶3—9，再加入光敏剂，使溶液中光敏剂的摩尔百分含量为0.2‰至饱和，在上述配好的丙烯酸和丙烯酰胺溶液中通入氮气以除去氧气，然后取出经处理的溶液2—6ml加在上述第一步反应完的聚丙烯膜上，反应器密闭，通入氮气，用紫外光辐射接枝1—12min，灯管距样品距离为10—35cm，氮气流量为5—25L/h，反应完毕即得到高吸水性材料。
本发明的上述方法中，第一步和第二步所用的光敏剂可以是相同的，也可以各不相同，该光敏剂为二苯甲酮、氧杂蒽酮或N，N’-二芳基对苯二胺中的任何一种。
利用本发明的方法制备的高吸水性材料，其优点在于1.吸水性膜柔而韧，吸水后树脂不剥离、不团聚。
2.吸水性树脂的原料配方中未加交联剂，树脂靠自交联产生的网状结构吸水。与加入交联剂的情况相比较，水分更容易到达树脂内部，从而吸水倍数更高。
3.用两步法反应，先让光敏剂和聚丙烯基膜反应，再让单体丙烯酸和丙烯酰胺在紫外辐射下聚合并接枝从而减少自聚，促进接枝。
4.辐射在常温下进行，反应时间短，反应条件简便易行。
图1是本发明涉及的紫外光表面接枝原理示意图。
卫生材料所用的吸水性树脂，要求对亲水性液体具有高吸水倍率、快的吸水速度、大的透液性等，如EP443627提出了一种加压下吸水倍率和吸水速度优越的树脂吸水性构造体，CN1201041用表面交联的方法得到的树脂，无加压和加压条件下吸水倍率和吸水速度均很高。本发明吸水性树脂的原料配方中未加交联剂，常温紫外光照条件下，树脂靠自交联作用生成的网状结构吸水，实验证明吸水速率比较快，吸水倍数较高。
丙烯酸、丙烯酰胺是制取高吸水性树脂的常见原料，如JP昭60-161409、US4525527采用丙烯酸和丙烯酰胺二元共聚制备高吸水性树脂，采用一步法聚和，一般采用本体聚合和水溶液聚合，反应时间较长，生成的树脂很难再接枝。本发明用紫外光辐射既可以生成吸水性树脂，同时又可以促使其接枝。
由于卫生用品经常以无纺布作为高吸水性树脂的载体，而聚丙烯是一种常见的无纺布材料，因此本发明在聚丙烯上接枝高吸水性树脂。为了减少单体自聚，提高接枝率，采用两步法，先用紫外光引发将光敏剂接在聚丙烯基膜上，然后在紫外光辐射下，光敏剂和基膜之间的链断裂，膜表面产生自由基再进一步接枝。
具体实施例方式实施例1将聚丙烯均聚物膜用丙酮浸洗，空气中晾干至恒重，放入反应器内，聚丙烯均聚物膜被剪成4×2cm2，厚度为0.05mm。将配好的2ml质量百分比为25％的光敏剂二苯甲酮的苯溶液加在反应器底部的聚丙烯膜上，反应器密闭，通入氮气用紫外光辐射接枝1min，灯管距样品距离为35cm，氮气流量为25L/h。用丙酮抽提反应完的聚丙烯膜，空气中晾干至恒重，称重后将再将其平铺于反应器底部。
在丙烯酸中加入其体积0.5倍的去离子水，用氢氧化钠部分中和，配制成中和度为50％的丙烯酸溶液，加入一定量的丙烯酰胺，使丙烯酰胺和丙烯酸的摩尔比为1∶3。加入光敏剂二苯甲酮，使溶液中的二苯甲酮达到饱和。将配好的丙烯酸和丙烯酰胺溶液通氮气除氧气，取2ml加在第一步反应完的聚丙烯膜上，反应器密闭，通入氮气用紫外光辐射接枝1min，灯管距样品距离为35cm，氮气流量为25L/h，反应完毕即得到目标产品。
实施例2将聚丙烯膜均聚物用丙酮浸洗，真空烘箱中烘干至恒重，放入反应器内，聚丙烯均聚物膜被剪成4×2cm2，厚度为0.1mm。将配好的4ml质量百分比为20％的光敏剂二苯甲酮的苯溶液加在反应器底部的聚丙烯膜上，反应器密闭，通入氮气用紫外光辐射接枝3min，灯管距样品距离为30cm，氮气流量为20L/h。用丙酮抽提反应完的聚丙烯膜，真空烘箱中烘干至恒重，称重后将再将其平铺于反应器底部。
在丙烯酸中加入其体积1倍的去离子水，用氢氧化钠部分中和，配制成中和度为60％的丙烯酸溶液，加入一定量的丙烯酰胺，使丙烯酰胺和丙烯酸的摩尔比为1∶4。加入光敏剂二苯甲酮，使溶液中光敏剂二苯甲酮的摩尔百分含量为5％。将配好的丙烯酸和丙烯酰胺溶液通氮气除氧气，取4ml加在第一步反应完的聚丙烯膜上，反应器密闭，通入氮气用紫外光辐射接枝3min，灯管距样品距离为30cm，氮气流量为20L/h，反应完毕即得到目标产品。
实施例3将聚丙烯共聚物膜用甲醇浸洗，空气中晾干至恒重，放入反应器内，聚丙烯共聚物膜被剪成4×2cm2，厚度为0.2mm。将配好的4ml质量百分比为15％的光敏剂氧杂蒽酮的苯溶液加在反应器底部的聚丙烯膜上，反应器密闭，通入氮气用紫外光辐射接枝5min，灯管距样品距离为25cm，氮气流量为15L/h。用甲醇抽提反应完的聚丙烯膜，空气中晾干至恒重，称重后将再将其平铺于反应器底部。
在丙烯酸中加入其体积3倍的去离子水，用氢氧化钠部分中和，配制成中和度为65％的丙烯酸溶液，加入一定量的丙烯酰胺，使丙烯酰胺和丙烯酸的摩尔比为1∶5。加入光敏剂氧杂蒽酮，使溶液中光敏剂氧杂蒽酮的摩尔百分含量为1％。将配好的丙烯酸和丙烯酰胺溶液通氮气除氧气，取4ml加在第一步反应完的聚丙烯膜上，反应器密闭，通入氮气用紫外光辐射接枝7min，灯管距样品距离为25cm，氮气流量为15L/h，反应完毕即得到目标产品。
实施例4将聚丙烯共聚物膜用丙酮浸洗，真空烘箱中烘干至恒重，放入反应器内，聚丙烯共聚物膜被剪成4×2cm2，厚度为0.3mm。将配好的6ml质量百分比为5％的光敏剂N，N’-二芳基对苯二胺的苯溶液加在反应器底部的聚丙烯膜上，反应器密闭，通入氮气用紫外光辐射接枝7min，灯管距样品距离为15cm，氮气流量为10L/h。用丙酮抽提反应完的聚丙烯膜，真空烘箱中烘干至恒重，称重后将再将其平铺于反应器底部。
在丙烯酸中加入其体积4倍的去离子水，用氢氧化钠部分中和，配制成中和度为70％的丙烯酸溶液，加入一定量的丙烯酰胺，使丙烯酰胺和丙烯酸的摩尔比为1∶7。加入光敏剂N，N’-二芳基对苯二胺，使溶液中N，N’-二芳基对苯二胺的摩尔百分含量为0.5‰。将配好的丙烯酸和丙烯酰胺溶液通氮气除氧气，取6ml加在第一步反应完的聚丙烯膜上，反应器密闭，通入氮气用紫外光辐射接枝10min，灯管距样品距离为15cm，氮气流量为10L/h，反应完毕即得到目标产品。
实施例5将无纺布用甲醇浸洗，真空烘箱中烘干至恒重，放入反应器内，无纺布被剪成4×2cm2，厚度为0.4mm。将配好的6ml质量百分比为1％的光敏剂N，N’-二芳基对苯二胺的苯溶液加在反应器底部的聚丙烯膜上，反应器密闭，通入氮气用紫外光辐射接枝10min，灯管距样品距离为10cm，氮气流量为5L/h。用甲醇抽提反应完的聚丙烯膜，真空烘箱中烘干至恒重，称重后将再将其平铺于反应器底部。
在丙烯酸中加入其体积5倍的去离子水，用氢氧化钠部分中和，配制成中和度为80％的丙烯酸溶液，加入一定量的丙烯酰胺，使丙烯酰胺和丙烯酸的摩尔比为1∶9。加入光敏剂N，N’-二芳基对苯二胺，使溶液中N，N’-二芳基对苯二胺的摩尔百分含量为0.2‰。将配好的丙烯酸和丙烯酰胺溶液通氮气除氧气，取4ml加在第一步反应完的聚丙烯膜上，反应器密闭，通入氮气用紫外光辐射接枝12min，灯管距样品距离为10cm，氮气流量为5L/h，反应完毕即得到目标产品。
权利要求
1.一种用紫外光表面接枝法制备柔性高吸水性材料的方法，其特征在于该方法包括以下各步骤(1)将聚丙烯均聚物膜、聚丙烯共聚物膜或无纺布用有机溶剂浸洗，晾干至恒重，放入反应器内，聚丙烯膜的厚度为0.05—0.4mm，将配好的2—6ml质量百分比为1—25％的光敏剂溶液加在上述反应器底部的聚丙烯膜上，反应器密闭，通入氮气并用紫外光辐射接枝1—10min，紫外光源的功率为1000瓦，灯管距样品距离为10—35cm，氮气流量为5-25L/h，用有机溶剂抽提反应完的聚丙烯膜，晾干至恒重，称重后将再将其平铺于反应器底部；(2)在丙烯酸中加入占其体积0.5—5倍的去离子水，用氢氧化钠部分中和，配制成中和度为50—80％的丙烯酸溶液，加入丙烯酰胺，使丙烯酰胺和丙烯酸的摩尔比为丙烯酰胺∶丙烯酸＝1∶3—9，再加入光敏剂，使溶液中光敏剂的摩尔百分含量为0.29‰至饱和，在上述配好的丙烯酸和丙烯酰胺溶液中通入氮气以除去氧气，然后取出经处理的溶液2—6ml加在上述第一步反应完的聚丙烯膜上，反应器密闭，通入氮气，用紫外光辐射接枝1—12min，灯管距样品距离为10—35cm，氮气流量为5—25L/h，反应完毕即得到高吸水性材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于其中第一步和第二步所用的光敏剂是相同的，或各不相同，该光敏剂为二苯甲酮、氧杂蒽酮或N，N’-二芳基对苯二胺中的任何一种
全文摘要
本发明涉及一种用紫外光表面接枝法制备柔性高吸水性材料的方法,首先将聚丙烯膜等用有机溶剂浸洗,晾干至恒重,放入反应器内,将配好的光敏剂溶液加在聚丙烯膜上,反应器密闭,通入氮气并用紫外光辐射接枝,用有机溶剂抽提反应完的聚丙烯膜;在丙烯酸中加入去离子水,用氢氧化钠部分中和,加入丙烯酰胺,再加入光敏剂,然后取出反应完的聚丙烯膜上,用紫外光辐射接枝,即得到高吸水性材料。利用本发明的方法制备的高吸水性材料,吸水性膜薄而柔韧,吸水后树脂不剥离、不团聚。制备过程中,辐射在常温下进行,反应时间短,反应条件简便易行。
文档编号C08L23/12GK1334282SQ0113078
公开日2002年2月6日 申请日期2001年8月24日 优先权日2001年8月24日
发明者张乐, 谢续明, 张建, 王晓工 申请人:清华大学