一种吸水树脂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种吸水树脂的制备方法，更具体地说，是涉及一种在吸水树脂制造 过程中加入吸水树脂粉末的方法。
【背景技术】
[0002] 吸水树脂可以吸收自身重量百倍，甚至千倍的水量，因此广泛运用于卫生材料中， 例如婴儿纸尿布、妇女卫生巾、成人失禁材料等。同时吸水树脂也可以运用于农业、园艺、电 线、电缆等方面。
[0003] 吸水树脂经造粒、干燥、研磨后会含有一定量的微粉(粒径小于150iim)。如果将 小粒径的微粉用于尿不湿等卫生材料中，会出现"凝胶阻隔"效应，导致液体在卫生材料中 的渗透性下降，回渗量增加。另外，微粉的凝胶强度、吸水倍率等性能都相对较低。因此，使 用微粉制成的卫生材料的性能都相对较低。工业上一般要求吸水材料的粒径控制在150~ 850ym范围内。这就导致了小于150ym的吸水材料微粉无法得到有效的利用，降低的产品 利用率。
[0004] 为了利用这部分粒径小于150ym的微粉，对比文件1 (申请公开号CN101765622 A)报道了一种吸水树脂的结合方法，通过向吸水树脂粉末中供给水基液和水蒸气将粉末结 合成粒径在100ym~40mm的颗粒，以再次使用。
[0005] 对比文件2 (日本专利特开平11-106514)描述了一种方法，其中：用大量的温水将 吸水树脂制成凝胶状以使所述吸水树脂互相粘附。特别地，对比文件2描述了"一种通过将 吸水树脂粉末和水基液混合来生产粒化的吸水树脂的方法，所述方法包括以下步骤：加热 尚未被混合的水基液；和将加热的水和吸水树脂尚速混合"。
[0006] 吸水树脂的吸水机理如下： 树脂在吸水前，高分子长链相互靠拢缠绕在一起，彼此交联成网状结构，高分子网络是 固态网束，未电离成离子对，当高分子遇水时，亲水基团与水分子的水合作用，羧酸基团发 生电离，产生网内外离子浓度差，交联网络内外产生渗透压。水分子通过渗透压作用不断地 被吸入交联网络中。另外，由于交联网络上的羧酸根负离子之间发生相互排斥，使高分子网 束伸展，出现毛细管效应。因此，吸水树脂通过渗透压作用以及毛细管效应不断吸水、膨胀， 最终达到溶胀平衡。
[0007] 影响吸收速度的因素是多方面的，包括吸水树脂的粒径、粒径分布、比表面积、被 吸附水中的盐浓度和离子浓度、温度等。吸水树脂微粉粒径小，比表面积大，所以吸收速度 特别快。
[0008] 由于吸水树脂极易吸收水分，尤其是当吸水树脂的粒径较小时，比表面积增大，吸 水速度更快。当水分喷洒在吸水树脂微粉表面时，水分迅速被吸收，表面发粘，颗粒与颗粒 之间粘结成团，水分无法继续渗透到吸水树脂团块的内部，出现"鱼眼"。这种水分的不均匀 加入会导致产品性能的不均匀和劣化以及粒化产物的破碎。
[0009] 另外，吸水树脂微粉加入水分以后会使得颗粒发粘，粉末会粘附在搅拌混合机内 部，尤其是粘附在搅拌桨上，无法排出装置，加重设备的负荷及磨损。
【发明内容】
[0010] 针对现有方法存在的不足，本发明目的是提供一种吸水树脂的制备方法，通过这 种方法能够稳定而均匀地将吸水树脂粉末进行回用，并且得到具有优异性能的吸水树脂。
[0011] 本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种吸水树脂的制备方法，所述制备 方法主要包括以下步骤： a)将中和度为60~80%、质量浓度为30~45%的丙烯酸和/或其盐的水溶液，以及吸 水树脂粉末、无机颗粒、表面活性剂加入到反应器中，搅拌均匀； b)加入交联剂、引发剂反应形成凝胶； c) 凝胶破碎后，用100~200°C的热风干燥、研磨、筛分分级得到150~850ym的颗 粒； d) 加入水、表面交联剂在100~230°C下进行表面处理10~100分钟，得到吸水树脂。
[0012] 在加入吸水树脂粉末的同时加入少量的无机颗粒起到隔离作用，进一步降低了粉 末结团的可能；表面活性剂的加入降低了体系的表面张力，也使得粉末的加入更为均匀。
[0013] 对于上述步骤a，所述吸水树脂粉末、无机颗粒以及表面活性剂预先混合均匀再加 入反应釜中，或者是分别与丙烯酸和/或其盐的水溶液同时加入到反应釜中。
[0014] 进一步地，所述的吸水树脂粉末加入量为丙烯酸和/或其盐的质量分数的1~ 30%，优选为5~20%。
[0015] 对于所述无机颗粒的进一步限定，所述的无机颗粒为硬脂酸镁、硬脂酸锌、二氧化 娃、^氧化钦、硫酸错、尚岭土中的其中一种或几种的混合。
[0016] 所述步骤a中加入的吸水树脂粉末为粒径小于850ym的吸水树脂粉末。
[0017] 进一步地，所述步骤a中加入的吸水树脂粉末为粒径小于300 ym的吸水树脂粉 末。
[0018] 优选地，所述步骤a中加入的吸水树脂粉末为粒径小于150ym的吸水树脂粉末。 所述的吸水树脂粉末为分级步骤中除去的吸水树脂粉末和/或表面处理步骤后除去的表 面交联的吸水树脂粉末。
[0019] 交联聚丙烯酸(盐）对性能的影响： 本发明的步骤a中加入的吸水树脂粉末的化学结构与吸水树脂一致，是具有聚丙烯酸 (盐）的交联网络结构。当这种粉末加入到中和液中以后，被中和液溶胀，在搅拌作用下，均 匀分散。中和液聚合的凝胶与粉末组成均匀的双网络结构（doublenetwork，DN)，双网络结 构可以大幅提尚凝|父的力学性能。
[0020] 当被吸附水中含有盐时，则渗透压下降，吸水能力及速度降低。中和液为30~45% 的丙烯酸(盐)水溶液，吸水树脂加入到中和液中由于离子浓度高，吸收速度慢。在搅拌作用 下，粉末来不及吸附溶胀就被分散开，避免了结块现象的出现，使得粉末在中和液中均匀分 散。
[0021] 无机颗粒的加入一方面起到分散剂的作用，另一方面无机颗粒存在于水凝胶中形 成独特的有机/无机网络结构。当拉伸该水凝胶时，在两个无机粒子之间的很多柔韧的聚 合物链有可逆的拉伸而不容易断裂，从而大幅度提高了吸水树脂的强度与弹性。
[0022] 本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的吸水树脂的制备方法中，吸 水树脂粉末作为一种交联网络被加入到聚合体系中，能够与中和液聚合形成的聚丙烯酸和 /或其盐网络形成"双网络结构"，从而大幅提高吸水树脂的力学性能和产品质量；尤其是 可将制备过程中的分级工序中除去的小粒径(粒径小于150ym)吸水树脂粉末重新加入到 聚合工序中，提高了吸水树脂的生产效率以及产品得率，降低了生产成本；此外，本发明提 供的制备方法无需使用专门的加湿设备以及混合设备，工艺简单、可操作性强。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合【具体实施方式】，进一步阐明本发明，应理解下述【具体实施方式】仅用于说 明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0024] -般吸水树脂的制备过程，包括聚合工序、干燥工序、分级工序、以及表面处理工 序。
[0025] 聚合工序 本发明所述的吸水树脂使用含有丙烯酸和/或其盐（以下用"丙烯酸(盐)"表示）作为 主要的亲水性不饱和单体。
[0026] 所述的丙烯酸(盐）为丙烯酸单体与碱进行中和反应得到。中和用的碱包括：氢氧 化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸铵、碳酸氢铵。中和形成的丙烯 酸盐的摩尔浓度为全部含羧基单体摩尔浓度的60~80%，即中和度为60~80%。
[0027] 在所述的聚合方法中，所述的吸水树脂粉末颗粒的尺寸没有特别的限制，只要所 述粉末为能够实现本发明的目的的颗粒状态。所述吸水树脂粉末可仅包括吸水树脂微粉 (例如其粒径为150ym或者更小)，或可以为所述微粉和大颗粒(其粒径为850ym或更小， 包括150ym或更小）的混合物。为了提高吸收率，所