一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法
【专利摘要】本发明公开了一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，包括如下步骤：（1）将20～80重量份聚合单体、0.02～5重量份次单体、0.001～1重量份交联剂、0.01～5重量其他助剂加入混合釜中，混合均匀，得到待聚合料液；（2）将步骤（1）中的待聚合料液通过压力输送的雾化设备转化成雾状的液滴，通过电子束辐射后瞬间聚合成凝胶颗粒；（3）将凝胶颗粒烘干，即得到半成品颗粒；（4）将半成品颗粒进行表面交联处理，即成为高性能吸水树脂。采用工业电子加速器辐照含丙烯类单体的水溶液物料进行聚合反应，此水溶液物料由雾化设备实现液滴形态来通过电子束扫描窗的瞬间完成聚合反应成凝胶颗粒，然后直接烘干成固体颗粒后进行表面交联反应，从而合成高性能吸水性树脂。
【专利说明】一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及了一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，属于加速器辐照【技术领域】。
【背景技术】
[0002]高性能吸水树脂是指吸水倍率为自身质量几十倍乃至上千倍的功能性高分子合成材料，正是由于其优良的吸水及凝胶膨胀性能，被广泛地应用于农林及园艺种植土壤节水保水与土壤调理、医用及生活卫生产品(如卫生巾、纸尿裤、卫生护理床垫等)、抗洪堵水、建筑保湿及止水密封材料、线缆阻水、食品保鲜、日用化工、消防灭火等众多领域，并随着科学技术的发展，其应用范围将更广泛。
[0003]在合成高性能吸水树脂的聚合反应中，占绝大部分主导地位的合成路线和制备工艺，大都是以丙烯酸等烯类为主要单体而进行的水溶液聚合或反向悬浮溶液聚合的方法。
[0004]水溶液聚合法由于是在水中进行单体的聚合而不需要进行溶剂防爆、回收溶剂等处理，从生产过程操作安全性和设备投入来看，有明显的优势。因此，国内外大多数厂家都釆用这种水溶液聚合法来生产高吸水树脂。
[0005]中国专利CN1995103B公开了水溶液中制备吸水性树脂及其表面交联的的制造方法。
[0006]美国专利US4734478，US4863989，US6849665等公开了水溶液下制备吸水树脂的方法。
[0007]高性能吸水树脂的合成多采用加入引发剂和交联剂的热聚合方法，而高吸水树脂聚合是从液态转化成凝胶固态的化学反应过程，由于反应后期体系粘度增加，搅拌传热困难，有可能产生局部过热而使产品性能变差，控制不慎可能会有爆聚等现象发生。特别是液态固化成细腻发泡体的过程中凝胶体的蓬松状态控制起来很困难。而且，凝胶体还有进行切割、粉碎、筛分等的过程，增加了设备投资、设备运行管理维护等费用。
[0008]采用放射源60Co - Y射线辐射的方式聚合烯类单体制备吸水树脂的方法，也是水溶液聚合的方法。
[0009]中国专利CN85102156A公开一种用放射源〔Co60〕辐照引发丙烯酰胺和膨润土制成吸水材料的方法。
[0010]中国专利CN02114782.5公开一种放射源〔Co60〕辐照引发烯基单体聚合制备吸水树脂的方法。
[0011]中国专利CN1786040公开一种球状吸水树脂的制备方法，在常温常压下，由放射源60Co — Y射线福射反相悬浮聚合而成。
[0012]中国专利CN1554692公开一种高吸水树脂的制备方法，微波辐射纤维素基高吸水树脂合成方法。
[0013]中国专利CN103224630A在紫外光源化学效应和〔Co60〕Y射线核辐射电离化学效应作用下，通过溶液聚合制备吸水树脂的方法。
[0014]中国专利CN01130787采用紫外光照射的方法，将丙烯酸单体聚合到聚丙烯树脂上制成吸水材料。
[0015]放射源60Co - Y射线辐射的方式聚合烯类单体制备吸水树脂的方法，是依靠60Co辐射Y射线电离引发单体自由基而进行的聚合反应。利用此法制备吸水树脂的研究与生产需要能产生Y射线的放射源。
[0016]微波、紫外光、放射源〔Co60〕的辐射引发单体自由基的水溶液聚合反应因为达到一定剂量需要的辐照时间长，导致反应效率低，反应热量低而聚合不完全，单体残留多，最终物性较差。工艺上也存在凝胶体还要进行切割、粉碎、筛分等的过程，增加了设备投资、设备运行管理维护等费用。
[0017]美国专利US4625001、US4654039 及中国专利 CN1171411A、CN200610111984.6 等都是在水溶液聚合的方式下，利用搅拌器的旋转臂剪切作用将制成的凝胶体形成小的不规则胶粒。再将小胶粒烘干、粉碎、筛分等过程处理，然后表面交联成吸水树脂的加工方法。
[0018]虽然该生产工艺在凝胶体切割成小胶粒方面进行了简化，还是要有烘干后的粉碎和筛分过程，并且凝胶体经剪断切割破坏了交联体的吸水网状结构，最终形成的不规则形状的吸水树脂颗粒性状还是较自然成形的反向悬浮溶液聚合得到的吸水树脂的性能要差。
[0019]在反向悬浮聚合法合成高吸水树脂方面，花王石碱公司的专利技术〔US4093776、US4446261);制铁化学的专利〔US4340706、US4683274、EP0234202〕；Nalco 化学公司的专利〔US2314777〕；日本狮子公司专利〔US4839395〕；触媒化学专利〔EP0349240〕；住友精化专利(EP0441507);三菱油化专利〔EP0472362〕；日本合成化学专利〔US4880886〕；Dow化学公司专利(US4708997)等。
[0020]中国专利CN1786040公开一种球状吸水树脂的制备方法，在常温常压下，由60Co- Y射线辐射反相悬浮聚合而成。其特征是用水相:丙烯酸、碱液、共聚单体、交联剂和油相:斯盘80、单甘酯、分散剂配制成反相悬浮液，然后把反相悬浮液盛装到容器中，反相悬浮液相对容器静止不动，置于辐照场中接受辐照，不需要反应釜，在剂量为0.05?2kGy/h，剂量为0.5?0.2X102kGy的条件下，反应完毕分离出油相，干燥后即得球状吸水树脂，该球状吸水树脂外观呈球形，粒径均匀，不易碎，吸水渗透性好。
[0021 ] 以上的反向悬浮溶液聚合的方法生产高吸水树脂的专利技术，他们分别在单体浓度、交联剂类别及浓度、溶剂、保护剂、表面活性剂以及脱水干燥、洗涤、溶剂处理等工艺与设备有各自的改进与创新。这些反向悬浮溶液聚合方法制得的吸水树脂外观是球形的，颗粒的粒径均匀，吸水性能好，可以获得比不规则形吸水树脂颗粒更加优良的产品质量。但由于生产中使用大量的有机溶剂，工艺上必须进行处理与回收，由于溶剂的易燃易爆，要求工艺设备操作十分严格，存在有爆炸的危险和对环境的污染问题，所以限制了其工艺技术推广及普及。
[0022]综上所述，上述聚合法中水溶液化学反应聚合法存在精确控制反应程度难题，以及凝胶体切碎、烘干、颗粒粉碎、筛分等的一系列工艺过程；微波、60Co — Y射线辐射水溶液聚合法可以简易控制反应的程度，但还是要进行凝胶体切碎、颗粒粉碎、筛分等的一系列工艺过程；反向悬浮溶液聚合的方法可以简化掉凝胶体切碎、颗粒粉碎、筛分等的一系列工艺过程，制得粒径均匀、吸水性能好的球形颗粒，但是在易燃易爆的有机溶剂回收和环境污染及对工艺设备操作要求严格、投资大等方面存在不足。
【发明内容】
[0023]本发明所要解决的技术问题是提供一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，采用工业电子加速器辐照含有丙烯类单体的水溶液物料进行聚合反应，此水溶液物料由雾化设备实现液滴形态来通过电子束幕帘的瞬间完成聚合反应成凝胶颗粒，然后直接烘干成固体颗粒后进行表面交联反应，从而合成高性能吸水性树脂。
[0024]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:包括如下步骤:
(I)将20?80重量份聚合单体、0.02?5重量份次单体、0.001?I重量份交联剂、
0.01?5重量其他助剂加入混合釜中，混合均匀，得到待聚合料液；
(2 )将步骤(I)中的待聚合料液通过雾化设备转化成雾状的液滴，通过电子束幕帘的辐射后瞬间聚合成凝胶颗粒；
(3)将凝胶颗粒烘干，即得到半成品固体颗粒；
(4)将半成品固体颗粒进行表面交联处理，即成为高性能吸水树脂。
[0025]前述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:所述聚合单体为丙烯酸或甲基丙烯酸。
[0026]3、根据权利要求2所述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:所述次单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、丙烯酰胺中的一种或两种。
[0027]前述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:所述交联剂为N，N-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或两种。
[0028]前述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:所述其它助剂为乙二胺四乙酸及其盐类、多聚磷酸盐；或者为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸盐；或者为膨润土、二氧化硅；或者为聚丙烯酸、聚丙烯酰胺的聚合物；或者为乙醇、戊烷，以上助剂中的一种或多种。
[0029]前述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:步骤
(2)中进行电子束辐照时，束下的辐照剂量为500Gy-60kGy。
[0030]前述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:步骤
(3)中凝胶颗粒在50°C-180°C下烘干，且在烘干后半成品固体颗粒以100重量份作为基料，加热至50-70°C，在搅拌下，加入表面交联剂液，并继续加热至180?250°C，在此温度下反应20-120分钟；其中，所述表面交联剂液由有机表面交联剂I?5重量份、多价金属化合物I?1.5重量份、水2?5重量份、有机溶剂I?5重量份组成；所述的有机表面交联剂为聚缩水甘油基化合物、多元醇、多异氰酸酯中的一种或多种；所述多价金属化合物由铝盐、铝钠复合盐、铝钾复合盐、铝铵复合盐中的一种或多种组成；所述有机溶剂由甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇中的一种或多种组成。
[0031]前述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:步骤
(I)中电子束通过立式扫描窗形成垂直射向地面的射线幕帘，所述雾化设备的喷头设置在所述射线幕帘的一侧；或者所述电子束通过安装在地下的立卧式扫描窗形成垂直射向墙体的射线幕帘，所述雾化设备的喷头设置在所述射线幕帘的一侧；或者所述电子束通过安装在地下的平卧式扫描窗形成垂直射向墙体的射线幕帘，所述雾化设备的喷头设置在所述射线幕帘的上方或者下方，所设置喷头的数量根据工艺设备的要求，至少一个。
[0032]前述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:将喷雾给料的方式与气流干燥物料的方式的有机结合，并且，步骤(3)中将凝胶颗粒烘干时采用气流干燥系统，所述气流干燥系统采用管束干燥机或气流干燥机，使物料在干燥的热空气的输送过程中完成干燥工艺。
[0033]前述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:将喷雾给料的方式和电子束竖直及水平放置的方式的有机结合，直接形成凝胶颗粒的物态。
[0034]本发明的有益效果是:本发明所提供的一种利用电子束辐照引发交联单体自由基的聚合反应合成高分子吸水树脂的方法，可应用于大规模生产，这种聚合反应不需要加热，可以不需要化学引发剂，解决了化学反应中所存在的生产控制难点与生产安全问题，并具有控制反应的方式简单、生产快速的优点；所得吸水树脂的孔洞丰富，吸水速度快、吸水量大、保水性能好等优点；以本发明方法制备的吸水树脂具有良好的吸水性能:吸水倍数> 500g/g，吸盐水(0.9%NaCL)倍数> 50g/g ;不产生凝胶堵塞，液体的渗透性及扩散性优异，可用作制备高级卫生材料的基料，将喷雾给料的方式和电子束竖直及水平放置的方式的有机结合，直接形成凝胶颗粒的物态，减少切割、粉碎、筛分的过程。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是本发明一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂装置的电子束竖直通过立式扫描窗形成射线幕帘射向地面时的结构示意图；
图2是本发明一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂装置的电子束射线水平通过立卧式扫描窗射向吸收墙体时的结构示意图；
图3是本发明一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂装置的电子束射线水平通过平卧式扫描窗射向吸收墙体时的结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
[0037]本发明一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂装置的优选方案是，如图1所示，电子束通过立式扫描窗I形成垂直射向地面的射线幕帘，所述雾化设备的喷头2设置在所述射线幕帘的一侧，电子束经电磁场的偏转和加速作用成为高能电子束流射线竖直定宽经扫描窗I射向地面，射线形成竖向下的一道幕帘，由雾化设备喷头2将水溶液物料喷成雾状液珠垂直通过扫描窗电子束辐照射线幕帘区域，使物料产品均匀获得吸收剂量后凝胶成小颗粒完成聚合反应，由接料系统(图中未示出)将凝胶颗粒物料送到烘干系统(图中未示出)进行干燥，然后再进行表面交联反应从而合成应用于卫生材料高性能吸水性树脂。本方案电子束加速器的安装比较方便、常用，电子束射线自然射向地面，吸收正面电子束剂量的地面的屏蔽工作可以简化；周围的屏蔽墙体的屏蔽工程可以适当降低防护程度；接料系统设备可以安装到地面上来。但是，因为电子束射线直接射向接料系统，所以对于接料系统的辐射伤害比较大，对于束下的接料装置的材质要求较高，要耐辐照。并且，接料装置要必须进行降温或移动，使被辐照物料能够接收到工艺规定剂量。喷物料的喷头与电子束射线幕帘的距离要适当，既不能过近以免造成喷头接收到剂量形成凝胶堵塞喷嘴，又不能距离过远造成部分喷雾料液接收不到剂量或剂量不足，影响物性。
[0038]本发明的装置另一优选方案是，如图2所示，电子束通过安装在地下的立卧式扫描窗I形成垂直射向墙体的射线幕帘，所述雾化设备的喷头2设置在所述射线幕帘的一侧电子束经电磁场的偏转和加速作用成为高能电子束流水平定宽通过立式地面的扫描窗1，射线水平射向对面吸收墙，并且形成一道竖向射线幕帘，由雾化设备喷头2将水溶液物料喷成雾状垂直通过扫描窗电子束形成的竖向射线幕帘的辐照区域，使雾滴物料均匀获得吸收剂量后凝胶成小颗粒完成聚合反应，由接料系统(图中未示出)将凝胶颗粒物料送到烘干系统(图中未示出)进行干燥，然后再进行表面交联反应从而合成应用于卫生材料高性能吸水性树脂。本方案因为是平行于地面的水平电子束形成射线幕帘，所以对于正对电子束的吸收屏蔽墙的屏蔽工程要求非常高，为了简化工程，将电子束的扫描窗放置在地面以下地下室，让地下面地下室周围的土层作为自然屏蔽墙来降低屏蔽工程要求。这样，在地面下地下室安装的扫描窗的水平电子束形成竖向射线幕帘，射向对面的地下土层来吸收多余的剂量。喷头与射线幕帘的距离还是要合适的位置，来保证物料的吸收剂量达到工艺要求。本方案的较好的地方是，水平方向的接收物料系统避开电子束的直接辐照，接收装置的材料要求不高了，接收装置不需要移动接收物料。
[0039]本发明的装置更优选方案是，如图3所示，所述电子束通过安装在地下的平卧式扫描窗I形成垂直射向墙体的射线幕帘，所述雾化设备的喷头2设置在所述射线幕帘的上方或者下方电子束经电磁场的偏转和加速作用成为高能电子束流水平定宽通过扫描窗1，射线水平射向对面吸收墙，形成定宽的水平射线幕帘，由雾化设备喷头2将水溶液物料喷成雾状竖直通过扫描窗电子束形成的水平幕帘的辐照区域，使雾滴物料均匀获得吸收剂量后凝胶成小颗粒完成聚合反应，由接料系统(图中未示出)将凝胶颗粒物料送到烘干系统(图中未示出)进行干燥，然后再进行表面交联反应从而合成应用于卫生材料的高性能吸水性树脂。本方案的电子束的扫描窗要放置在地面以下的地下室内，水平平行地下室地面的电子束形成水平的幕帘射向对面的地下室土层的屏蔽墙，自然的用地下室墙壁土层作为吸收多余剂量的屏蔽墙。雾化设备的喷头在电子束射线幕帘上方(或下方)的距离可以调整的较远些让物料的雾滴穿过射线幕帘来接收工艺剂量，不必担心喷嘴的凝胶堵塞。接料系统也可以避开电子束的直接辐照，接收装置不需移动接料，材质的要求也低。
[0040]形成水溶液物料雾状的雾化设备由盘式离心抛料器实现离心式喷雾给料；
优选的雾化设备，由通过压力泵对压力罐中的水溶液物料形成正压，再由喷头实现压力喷雾给料；
更优选的雾化设备是通过化工泵将水溶性物料供给到喷头，对喷头实现工艺要求的压力喷雾给料。
[0041]在本发明方案中，调整雾化设备的参数配置(输送料液的压力、流量和喷嘴的规格等)，实现雾滴及凝胶颗粒的粒径，最终达到高性能吸水树脂在卫生材料应用中的性能要求。
[0042]在本发明中，当采用形成的是竖向的射线幕帘方案时，设置喷头正对竖向射线幕帘之间的距离应控制在3cm-100cm之间。距离过小，会导致物料因为射线的散射剂量导致料液在喷嘴处凝胶而堵塞住喷头；距离过大，会导致部分雾滴未能受到射线的剂量。
[0043]在本发明的方案中，凝胶颗粒接料系统的收集方式为，在物料下方设置可以移动的托盘或料仓等，将收集到的凝胶颗粒送往烘干系统；
接料系统的收集方式优选为传送带、螺旋输送机、刮板输送机等运送凝胶颗粒到收集仓，然后去烘干系统；
接料系统的收集方式更优选为在喷嘴喷出物料的方向有形成负压引风的气流干燥系统设备，将凝胶颗粒在干燥热空气的输送过程中直接干燥成为固体颗粒，来完成烘干工艺。然后再进行表面交联工艺反应。
[0044]气流干燥系统，选用可以干燥粉体或细小颗粒的管束干燥机(也可是脉冲气流干燥机)，凝胶颗粒物料在干燥管内运行的过程中即完成工艺水分要求的干燥颗粒。
[0045]本发明还提供了电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，包括如下步骤:
(1)将20?80重量份聚合单体、0.02?5重量份次单体、0.001?I重量份交联剂、
0.01?5重量其他助剂加入混合反应釜中，混合均匀，得到待聚合料液，经过多次试验，此配比适合于电子束辐照加工操作工艺，对于物性较好；其中聚合单体为丙烯酸或甲基丙烯酸，且丙烯酸为最优选方案，这两种单体来源广泛，价格较低，吸液倍率高；次单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、丙烯酰胺中的一种或两种，这两种次单体含非离子双键单体，能够快速吸收生理盐水，增强吸液后的耐压吸液量；交联剂为N，N-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或两种，采用链较长的双键型交联剂，能够形成更大的空间网状结构；其他助剂为乙二胺四乙酸及其盐类、多聚磷酸盐等的螯合剂；还可以为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸盐等的表面活性剂；还可以为膨润土、二氧化硅等无机物；还可以是聚丙烯酸(盐)、聚丙烯酰胺等的聚合物；还可以是乙醇、戊烷等溶剂，以上各类助剂选用一种或多种；
(2)将步骤(I)中的待聚合料液通过压力输送的雾化设备转化成雾状的液滴，通过电子束辐射后瞬间聚合成凝胶颗粒；其中束下的辐照剂量为500Gy-60kGy，采用雾化设备转化成雾状后再辐照得到凝胶颗粒，能够减少切割胶板及后道的粉碎和筛分的工艺环节，特别是，完整的这一个个颗粒没有经过切割粉碎，内部的聚合物的交联网状结构保持完好没有被破坏，成品的物性更好，经过反复试验，当辐照剂量为500Gy-60kGy时，产品的质量最佳，剂量太低不能形成凝胶颗粒，会黏稠成软胶皮；剂量太高成品的吸液量过低影响性能。
[0046](3)将凝胶颗粒烘干，即得到半成品固体颗粒；其中，凝胶颗粒在50°C -180°C下烘干，温度过低影响效率；温度过高形成过早的交联反应，影响物性。在烘干后半成品颗粒以100重量份作为基料，加热至50-70°C，在搅拌下，加入表面交联液，并继续加热至180?250°C，在此温度下反应10-120分钟，搅拌促进料液混合均匀，加热促进颗粒表面酯化反应的完成，料液在颗粒表面与残留的单体酯化反应使颗粒表面形成“核壳”结构，有利于颗粒快速吸水及水液的扩散流通，不形成凝胶堵塞；其中，所述表面交联液由有机表面交联剂I?5重量份、多价金属化合物I?1.5重量份、水2?5重量份、有机溶剂I?5重量份组成；有机表面交联剂为聚缩水甘油基化合物、多元醇、多异氰酸酯中的一种或多种，其中聚缩水甘油基化合物为聚乙二醇二缩水甘油醚，乙二醇二缩水甘油醚，以及它们的反应产物与表氯醇；多元醇为乙二醇，1，2 -丙二醇，1，4 - 丁二醇，甘油，这些多元醇的乙氧基化物，乙二醇以及它们的酯与羧酸或碳酸，如碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯；多异氰酸酯为三甲基二异氰酸酯。
[0047](4)将半成品固体颗粒进行表面交联处理，即成为高性能吸水树脂，待其降至小于60°C时，喷雾加入I?5重量份水剂混合均匀后，即得到一种卫生材料用高性能吸水树脂，加入水剂可以增重，但是水量太多会影响吸水能力。
[0048]所得的产品通过以下检测方法进行检测:
1、吸0.9% NaCl溶液倍数测定
称取Ig试样(精确至0.0Ig)。置于500mL烧杯中，加入200mL0.9% NaCl水溶液，放置60min,使试样充分吸水膨胀。然后移入已知质量的标准试验筛(孔径0.125mm)中，自然过滤1min。将试验筛倾斜放置，再自然过滤1min。称量试验筛和凝胶试样总质量。
[0049]结果表述为:
V = m3 - m2 - ml
式中:
V—吸水倍数，g/g ；
ml一试样质量，g ；
m2一试验筛质量，g ；
m3—试验筛和凝胶试样总质量，go
[0050]2、水分含量测定(重量法)
称取5g试样(精确至0.0lg)，置于105?110°C干燥箱，干燥2h，取出移至干燥器中，冷却30min至室温后，准确称星，结果表不如下:
W= (m4 - m5 ) X 100%
式中:
W—水分(H20)含量质量百分数，％ ; m4—干燥前试样质量，g ； m5一干燥后试样质量，go
[0051]实施例1
本发明的高吸水性树脂制备方法的一个优选方案，包括如下步骤:
(1)将3630份丙烯酸投入混合罐中，用32%氢氧化钠溶液中和至中和度为75%，加入N，N-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺2重量份、丙烯酰胺170重量份、聚乙二醇二丙烯酸酯I重量份、十二烷基苯磺酸钠10重量份、乙醇10重量份，搅拌均匀得待聚合料液；
(2)将(I)所配制的料液由化工泵输送，经喷头喷到电子束下辐照，使得物料吸收剂量达到15kGy，即得凝胶颗粒；
(3)将(2)所得凝胶颗粒在80-180°C烘干即得半成品固体颗粒；
(4)将(3)所得半成品固体颗粒加入8%的表面交联液，控制在210°C±10°C下反应50min，冷却到50°C时喷雾3%的纯净水混合均匀，即得高吸水性树脂。
[0052]实施例2
本发明的高性能吸水性树脂制备方法的一个优选方案，包括如下步骤:
(1)将3800份丙烯酸投入混合罐中，用30%氢氧化钠溶液中和至中和度为75%，加入N，N-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺8重量份、2-丙烯酰胺2-烯基丙烷磺酸200重量份、三聚磷酸钠20重量份、十二烷基苯磺酸钠10重量份、戊烷10重量份，搅拌均匀得待聚合料液；
(2)将(I)所配制的物料由化工泵输送，经喷头喷到电子束下辐照，使得料液吸收剂量达到18kgy，即得凝胶颗粒；
(3)将(2)所得凝胶颗粒烘干即得到半成品固体颗粒。
[0053](4)将(3)所得半成品固体颗粒加入8%的表面交联液，控制在210°C ±10°C下反应50min，冷却到50°C时喷雾3%的纯净水混合均匀，即得到高吸水性树脂。
[0054]实施例3
本发明的高吸水性树脂制备方法的一个优选方案，包括如下步骤:
(1)将4000份丙烯酸投入混合罐中，用32%氢氧化钠溶液中和至中和度为65%，加入N, N-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺8重量份、丙烯酰胺100重量份、碳酸氢钠100重量份、聚丙烯酸12重量份，搅拌均匀得待聚合料液；
(2)将(I)所配制的料液由化工泵输送，经喷头喷到电子束下辐照，使得料液吸收剂量达到25kGy，即得凝胶颗粒；
(3)将(2)所得凝胶颗粒烘干即得到半成品固体颗粒。
[0055](4)将(3)所得半成品固体颗粒加入8%的表面交联液，控制在210°C ±10°C下反应60min，冷却到50°C时喷雾3%的纯净水混合均匀，即得高吸水性树脂。
[0056]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。
【权利要求】
1.一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:包括如下步骤: (I)将20?80重量份聚合单体、0.02?5重量份次单体、0.001?I重量份交联剂、0.01?5重量其他助剂加入混合釜中，混合均匀，得到待聚合料液； (2 )将步骤(I)中的待聚合料液通过雾化设备转化成雾状的液滴，通过电子束幕帘的辐射后瞬间聚合成凝胶颗粒； (3)将凝胶颗粒烘干，即得到半成品固体颗粒； (4)将半成品固体颗粒进行表面交联处理，即成为高性能吸水树脂。
2.根据权利要求1所述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:所述聚合单体为丙烯酸或甲基丙烯酸。
3.根据权利要求2所述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:所述次单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、丙烯酰胺中的一种或两种。
4.根据权利要求3所述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:所述交联剂为N，N-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或两种。
5.根据权利要求4所述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:所述其它助剂为乙二胺四乙酸及其盐类、多聚磷酸盐；或者为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸盐；或者为膨润土、二氧化硅；或者为聚丙烯酸、聚丙烯酰胺的聚合物；或者为乙醇、戊烷，以上助剂中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:步骤(2)中进行电子束辐照时，束下的辐照剂量为500Gy-60kGy。
7.根据权利要求6所述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:步骤(3)中凝胶颗粒在50°C -180°C下烘干，且在烘干后半成品固体颗粒以100重量份作为基料，加热至50-70°C，在搅拌下，加入表面交联剂液，并继续加热至180?250°C，在此温度下反应20-120分钟；其中，所述表面交联剂液由有机表面交联剂I?5重量份、多价金属化合物I?1.5重量份、水2?5重量份、有机溶剂I?5重量份组成；所述的有机表面交联剂为聚缩水甘油基化合物、多元醇、多异氰酸酯中的一种或多种；所述多价金属化合物由铝盐、铝钠复合盐、铝钾复合盐、铝铵复合盐中的一种或多种组成；所述有机溶剂由甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇中的一种或多种组成。
8.根据权利要求1所述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:步骤(I)中电子束通过立式扫描窗形成垂直射向地面的射线幕帘，所述雾化设备的喷头设置在所述射线幕帘的一侧；或者所述电子束通过安装在地下的立卧式扫描窗形成垂直射向墙体的射线幕帘，所述雾化设备的喷头设置在所述射线幕帘的一侧；或者所述电子束通过安装在地下的平卧式扫描窗形成垂直射向墙体的射线幕帘，所述雾化设备的喷头设置在所述射线幕帘的上方或者下方，所设置喷头的数量根据工艺设备的要求，至少一个。
9.根据权利要求1所述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:将喷雾给料的方式与气流干燥物料的方式的有机结合，并且，步骤(3)中将凝胶颗粒烘干时采用气流干燥系统，所述气流干燥系统采用管束干燥机或气流干燥机，使物料在干燥的热空气的输送过程中完成干燥工艺。
10.根据权利要求1所述的一种电子束辐照喷淋法合成高性能吸水树脂的方法，其特征在于:将喷雾给料的方式和电子束竖直及水平放置的方式的有机结合，直接形成凝胶颗粒的物态。
【文档编号】C08F222/38GK104356256SQ201410684159
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】苏春, 肖峰, 朱南康, 郑庆信 申请人:江苏达胜加速器制造有限公司