高吸水性聚合物的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高吸水性聚合物的制备方法.
【背景技术】
[0002] 高吸水性聚合物（SAP)是一种能够吸收约500至1000倍其自身重量水分的合成 聚合材料。不同的制造商已将其命名为不同的名字，如SAM(超吸水性材料）、AGM(吸水性 凝胶材料）等。自从在清洁产品中开始实际应用高吸水性聚合物，其已经在卫生产品（如 一次性婴儿尿布、园艺用释水剂、土木工程和建筑用防潮材料、运输期间血液或食品用冷却 剂）中被广泛使用。
[0003] 这种高吸水性聚合物的已知的制备方法包括反相悬浮聚合法以及溶液聚合法。所 述溶液聚合法进一步包括：热聚合方法，在该方法中，将含水凝胶聚合物在装备有多个轴的 搅拌机中破碎和冷却的同时进行聚合；以及光聚合方法，在该方法中，在一条带上对高浓度 水溶液照射紫外光射线等从而同时进行聚合和干燥。
[0004] 此时，为了获得具有更加优秀物理性质的含水凝胶聚合物，已尝试对聚合、粉碎、 干燥和最终粉碎中得到的聚合物粉末进行表面处理，或者已尝试在不同的过程中进行改性 以增加聚合、粉碎和干燥步骤的效率。
【发明内容】
[0005] 技术问题
[0006] 本发明提供了一种具有低残留单体含量以及更好的吸水率和吸水性的高吸水性 聚合物的制备方法。
[0007] 技术方案
[0008] 根据本发明，提供了一种高吸水性聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0009] 聚合单体组合物以形成含水凝胶聚合物，所述单体组合物包含：具有酸性基团的 基于丙烯酸的单体、第一交联剂以及（甲基）丙烯酰化的聚亚烷基二醇，所述酸性基团在聚 合引发剂存在下至少部分被中和；
[0010] 干燥所述聚合物；
[0011] 粉碎所述干燥的聚合物；以及
[0012] 在第二交联剂存在下进行所述粉碎的聚合物的表面交联反应。
[0013] 根据本发明，所述（甲基）丙烯酰化的聚亚烷基二醇可具有200至50000的重均 分子量。
[0014] 进一步地，在形成含水凝胶聚合物的步骤中，基于100重量份的基于丙烯酸的单 体，所述（甲基）丙烯酰化的聚亚烷基二醇的含量可为0. 01至10重量份。
[0015] 进一步地，所述（甲基）丙烯酰化的聚亚烷基二醇可为选自（甲基）丙烯酰化的 聚乙二醇、（甲基）丙烯酰化的聚丙二醇和（甲基）丙烯酰化的聚丁二醇中的一种或多种。
[0016] 另一方面，所述基于丙烯酸的单体可由以下化学式1所示。
[0017] [化学式1]
[0018] R1-COOM1
[0019] (其中，R1为含有不饱和键且含有2至5个碳原子的烷基，以及M 1为氢原子、一价 或二价金属、铵基或有机胺盐。）
[0020] 干燥所述聚合物的步骤可在150至250°C的温度下进行。
[0021] 进一步地，可以进行粉碎所述干燥的聚合物的步骤以使所述粉碎的聚合物具有 150至850 μ m的粒径。
[0022] 此外，在所述粉碎的聚合物的表面交联反应之前，所述制备方法可进一步包括筛 分具有150至850 μ m粒径的聚合物的步骤。
[0023] 进行所述粉碎的聚合物的表面交联反应的步骤可在100至250°C的温度下进行。
[0024] 有益效果
[0025] 在根据本发明的高吸水性聚合物的制备方法中，在形成含水凝胶聚合物的步骤中 使用（甲基）丙烯酰化的聚亚烷基二醇，从而在改善含有基于丙烯酸的单体的单体组合物 的分散性的同时制备出具有更好的吸水性、保水能力以及加压吸水性的高吸水性聚合物。
【附图说明】
[0026] 图1为显示本发明的一个对比例中使用的聚亚烷基二醇的质子核磁共振的结果 的图；以及
[0027] 图2为显示本发明的一个实施例中使用的（甲基）丙烯酰化的聚亚烷基二醇的质 子核磁共振的结果的图。
【具体实施方式】
[0028] 以下将描述根据本发明的实施方式的高吸水性聚合物的制备方法及由此制备的 高吸水性聚合物。
[0029] 除非在本说明书中另有明确说明，否则此处使用的几个术语如下定义。
[0030] 首先，"高吸水性聚合物"为一种能够吸收约500至1000倍其自身重量水分的合成 聚合材料。例如，其可通过干燥并粉碎含水凝胶聚合物以形成聚合物颗粒然后交联所述颗 粒的表面来制备。这种高吸水性聚合物可具有的结构中，通过内部"交联聚合物"的表面改 性形成"表面改性层"。
[0031] 可以理解的是，当称一个组分在另一个上"存在"时，其能够在另一个组分的表面 上或内部存在。例如，可以理解的是，当称一个组分在交联聚合物上"存在"时，其能够存在 于所述交联聚合物的表面（表面改性层）上或贯穿存在于所述表面改性层内部的内交联聚 合物。
[0032] 进一步地，术语"（甲基）丙烯酰化的聚亚烷基二醇"指通过取代反应向分子中引 入了丙烯酰基或甲基丙烯酰基的聚亚烷基二醇。
[0033] 当使用包含如"第一"、"第二"等的序数的术语时，此处可用于描述不同的组分，这 样的组分并不限于那些术语。所述术语仅区分一个组分和另一个组分。例如，第一组分可 以命名为第二组分，反之亦然，而不脱离本发明的范围。
[0034] 进一步地，术语"含水率"意为基于含水凝胶聚合物的总重量，水占有的量，且能够 通过从所述含水凝胶聚合物的重量中减去干聚合物的重量来计算。根据本发明的一个实施 方式，所述含水率可被定义为一个数值，该数值通过测量在通过红外线加热使所述含水凝 胶聚合物的温度升高的干燥过程中由于所述聚合物的水分蒸发造成的重量损失来计算。此 时，所述过程可以在将所述温度由室温提升至180°C并维持在180°C温度的干燥条件下进 行，其中，总干燥时间设置为20分钟，其中包含5分钟的升温步骤。
[0035] 进一步地，术语"和/或"包含所列出的相关项目的一个或多个的任意一种以及全 部组合。
[0036] 另一方面，本发明人继续研宄了所述高吸水性聚合物，并且他们发现，当在（甲 基）丙烯酰化的聚亚烷基二醇存在下进行形成含水凝胶聚合物的步骤时，相应步骤的反应 性能够进一步改善，并且最终，能够获得具有更好的物理性质的高吸水性聚合物。
[0037] L高吸水件聚合物的制各方法
[0038] 根据一个实施方式，本发明提供了一种高吸水性聚合物的制备方法，包括以下步 骤：
[0039] 聚合单体组合物以形成含水凝胶聚合物，所述单体组合物包含：具有酸性基团的 基于丙烯酸的单体、第一交联剂以及（甲基）丙烯酰化的聚亚烷基二醇，所述酸性基团在聚 合引发剂存在下至少部分被中和；
[0040] 干燥所述聚合物；
[0041] 粉碎所述干燥的聚合物；以及
[0042] 在第二交联剂存在下进行所述粉碎的聚合物的表面交联反应。
[0043] 下文中将描述根据所述实施方式的高吸水性聚合物的制备方法中包含的每个步 骤。
[0044](形成含水凝胶聚合物的步骤）
[0045] 根据一个实施方式，可进行聚合和交联单体组合物以形成含水凝胶聚合物的步 骤，所述单体组合物包含具有酸性基团的基于丙烯酸的单体、第一交联剂以及（甲基）丙烯 酰化的聚亚烷基二醇，所述酸性基团在聚合引发剂存在下至少部分被中和。
[0046] 此处，所述单体组合物中可包含基于丙烯酸的单体、溶剂、聚合引发剂以及第一交 联剂。此外，所述单体组合物中可进一步包含（甲基）丙烯酰化的聚亚烷基二醇。
[0047] 所述单体组合物中包含的基于丙烯酸的单体可由以下化学式1所示：
[0048] [化学式1]
[0049] R1-COOM1
[0050] 其中，R1为含有不饱和键且含有2至5个碳原子的烷基，以及M 1为氢原子、一价金 属、二价金属、铵基或有机胺盐。
[0051] 作为优选，所述基于丙烯酸的单体可以为选自丙烯酸，甲基丙烯酸，及其一价金属 盐、二价金属盐、铵盐和有机胺盐中的一种或多种。当使用丙烯酸或其盐作为基于丙烯酸的 单体时，可更优地获得具有更好吸水性的高吸水性聚合物。
[0052] 此处，所述基于丙烯酸的单体具有可至少部分被中和的酸性基团。作为优选，可使 用那些用碱性物质（如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵等）部分中和的酸性基团。
[0053] 对此，所述基于丙烯酸的单体可具有在约40至95摩尔％，优选约40至80摩尔％， 更优选约