超吸收性聚合物及其制备方法_4

文档序号:9793382阅读:来源:国知局
涂在聚合物粉末上的方法, 或者连续不断地将聚合物和表面交联剂提供给连续不断地运转并将其混合的混合器的方 法。
[0121] 当向其中添加表面交联剂时,表面交联溶液可包含水和一种或更多种醇(例如甲 醇)的混合物。所述醇可为甲醇、正丙醇、下醇等。
[0122] 添加水和甲醇的优点在于表面交联剂可W均匀地分散。此时,为了诱导表面交联 剂的均匀分散、防止聚合物粉末的团聚W及优化交联剂的表面渗透深度,可基于100重量份 的聚合物控制添加的水和甲醇的量。
[0123] 可如下进行表面交联反应:在约160°C或更高下将对其施加表面交联剂的聚合物 颗粒加热20分钟或更长时间。特别地,优选在W下条件下进行表面交联反应:180°C至200°C 的最大反应溫度,0.5小时至1小时的总反应时间,和维持160°C或更高的反应溫度至少25分 钟。
[0124] 用于表面交联反应的加热方式没有特别限制。可向其提供热介质或向其直接提供 热源。此时,可用的热介质可为加热的流体例如水蒸气、热空气、热油等,但是本发明并不限 于他们或受其限制。另外,向其提供的热介质的溫度可通过考虑热介质的方式、加热速度和 加热目标溫度来适当地选择。用于向其直接提供热源的加热方法可为使用电的加热方法或 使用气体燃料的加热方法,但是本发明并不限于他们或受其限制。
[0125] 根据本发明,可在制备基体树脂的过程中进行粉碎经干燥水凝胶聚合物的步骤W 使经干燥水凝胶聚合物的颗粒尺寸变为150μηι至850]im。
[0126] 另外,在粉碎后可进行分级过程。分级步骤可包括W下步骤:将经粉碎的水凝胶聚 合物分级为颗粒尺寸小于150微米和颗粒尺寸为150WI1至850WI1的两个等级。另外,可根据需 要在分级步骤中将经粉碎的水凝胶聚合物分级2个等级或更多等级。
[0127] 另外,可将经干燥的聚合物进一步粉碎。此时,可W使用任何粉碎方法而不受限 审IJ,只要其可W用于粉碎树脂即可。优选地,可使用选自W下的粉碎装置:针式粉碎机、键式 粉碎机、螺杆式粉碎机、漉式粉碎机等。优选地,在粉碎步骤之后最终超吸收性聚合物的粒 径为150皿至850皿。
[01%]用于表面处理之基体树脂的水凝胶聚合物的含水量为30重量%至60重量%,但是 经过干燥过程获得的经干燥水凝胶聚合物的含水量可为1重量%至1〇重量%。此时,水凝胶 聚合物的含水量是水分在水凝胶聚合物全部重量中的含量,并且其意指从水凝胶聚合物的 重量中减去经干燥聚合物的重量的值。
[0129] 本发明可进一步包括W下步骤:在水凝胶聚合物的表面处理之后将水凝胶聚合物 粉碎并分级为颗粒尺寸为150μηι至850]im的颗粒。
[0130] 与现有的聚合物相比,通过上文公开的方法制备的超吸收性聚合物的特征在于包 含聚合物网络的聚合物链具有高分子量,其交联密度均匀,聚合物表现出高凝胶强度,并且 其吸收容量减小程度非常低。另外,本发明提供了由于高分子量主链中的高度内部和外部 交联而几乎不被吸收的水分再润湿的超吸收性聚合物。
[0131] 因此,本发明的超吸收性聚合物可W表现出优异的特性,特别是即使在长时间之 后在压力条件下水分几乎仍不泄露的初始吸收率和吸收能力。因此,满足本发明的特定参 数特性的超吸收性聚合物除多种卫生应用之外还可W广泛地用作园艺用保水性上产品、上 木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域中的保鲜剂和泥敷剂用材料等。
[0132] 下文中,将通过本发明的具体实例更详细地说明本发明的作用和效果。但是,W下 实例只用于举例说明本发明,本发明的权利范围并不限于他们或受其限制。
[。。引实施例1
[0134]将500g丙締酸与4g N,N'-亚甲基双丙締酷胺(即内交联剂)混合后,向其中添加 O.Olg二苯基(2,4,6-Ξ甲基苯甲酯基)-氧化麟(即聚合引发剂)并将其溶解于其中。随后, 在连续不断地供给氮气下通过向其中添加896.4g浓度为24.5重量%的氨氧化钢溶液来制 备水溶性不饱和单体水溶液。通过将该溶液冷却至60°C并使水溶液暴露于UV射线90秒来获 得水凝胶聚合物。将获得的水凝胶聚合物粉碎并通过使用热空气干燥器在180°C的溫度下 干燥30分钟,然后通过使用粉碎机粉碎经干燥的水凝胶聚合物。其后,通过使用ASTM标准筛 对其进行分级获得颗粒尺寸为150μηι至850]im的基体树脂粉末。
[0135] 将包含5重量%1,3-丙二醇和5重量%丙二醇的表面处理溶液喷涂到经分级的基 体树脂粉末上,并将基体树脂与表面交联溶液混合。在将与交联溶液混合的聚合物提供给 表面交联反应器之后,在185°C的溫度下进行水凝胶聚合物的表面交联反应40分钟。
[0136] 在表面交联反应之后,通过使用ASTM标准筛对其进行分级获得颗粒尺寸为150μπι 至850WI1的超吸收性聚合物。
[0。7] 实施例2
[0138]根据与实施例1中相同的方法获得超吸收性聚合物,不同之处在于使用0.0?二苯 基(2,4,6-Ξ甲基苯甲酯基)-氧化麟(即聚合引发剂)和l.lg N,N'-亚甲基双丙締酷胺(即 内交联剂)。
[0。9] 比较例1
[0140] 根据与实施例1中相同的方法获得超吸收性聚合物,不同之处在于使用1.65g二苯 基(2,4,6-Ξ甲基苯甲酯基)-氧化麟(即聚合引发剂)和11.5gN,N'-亚甲基双丙締酷胺(即 内交联剂)。
[0141] 比较例2
[0142] 根据与实施例1中相同的方法获得基体树脂,不同之处在于使用2g二苯基(2,4,6- S甲基苯甲酯基)-氧化麟(即聚合引发剂)和l.lg N,N'-亚甲基双丙締酷胺(即内交联剂)。
[0143] 将包含0.3重量%的乙二醇二缩水甘油酸的表面处理溶液喷涂到经分级的基体树 脂上,并将基体树脂与表面交联溶液混合。将与交联溶液混合的聚合物提供给表面交联反 应器之后,在140°C的溫度下进行水凝胶聚合物的表面交联反应40分钟。在表面交联反应之 后,通过使用ASTM标准筛对其进行分级获得颗粒尺寸为150WI1至850WI1的超吸收性聚合物。
[0144] 比较例3
[0145] 根据与实施例1中相同的方法获得基体树脂,不同之处在于使用O.lg二苯基(2,4, 6-Ξ甲基苯甲酯基)-氧化麟(即聚合引发剂)和0.7g N,N'-亚甲基双丙締酷胺(即内交联 剂)。然后,根据与比较例2中相同的方法通过进行表面交联反应获得超吸收性聚合物。
[0146] 比较例4
[0147] 根据与实施例1中相同的方法获得基体树脂,不同之处在于使用2g二苯基(2,4,6- S甲基苯甲酯基)-氧化麟(即聚合引发剂)和7.5g N,N'-亚甲基双丙締酷胺(即内交联剂)。 然后,根据与比较例2中相同的方法通过进行表面交联反应获得超吸收性聚合物。
[014引比较例5
[0149] 根据与实施例2中相同的方法获得基体树脂,然后,根据与比较例2中相同的方法 通过进行表面交联反应获得超吸收性聚合物。
[0150] 实验例:对超吸收性聚合物的特性的评价
[0151] (1)重均分子量
[0152] 首先,将超吸收性聚合物的交联点人工切开并对超吸收性聚合物的线性链取样W 测量聚合物的重均分子量。超吸收性聚合物的预处理方法在文献(J.applied polymer science 1995,55,第605-609页,Journal of Polymer Science : Part B: Polymer I^ysics,1997,35,2029-2047)中有所提及。在将0.4g超吸收性聚合物放入IN NaOH( 100ml) 中并向其中添加0.4g ME册之后,将混合物在75°C的烘箱中储存7天W使水解反应进行。在 水解反应之后,用GPC溶剂(0.1M化N〇3+pH 7.0憐酸盐缓冲剂)将样品稀释至约0.8mg/mL的 浓度。分析中使用的GPC柱是"Waters ultrahy化ogel linear X2",柱中的溫度为40°C,并 将流体速度被调节至l.OmL/分钟。使用的检测器是RI检测器。在使仪器稳定之后,在其中放 入标准材料(7种聚(丙締酸))和用于测量的样品,然后测量其重均分子量。
[0153] (2)吸收容量减小程度
[0154] 在本发明中,吸收容量减小的程度意指通过W下方法测量的值。
[0155] 在将X g(约0.2g)超吸收性聚合物放入非织造包封物(85 X 60mm)中之后,在25°C 下将所述包封物浸泡在人造尿中(其中溶解了 1.9重量%尿素、0.8重量%氯化钢、0.1重 量%硫酸儀和0.1重量%氯化巧的水溶液)。经过一段时间后,将非织造包封物取出并在空 气中排放5秒,在24张矩形卫生纸上从中去除水分10秒,然后测量其重量r'B"g)。根据上述 公开的相同方法测量未包含超吸收性聚合物的非织造包封物的重量rc'g),然后通过W下 算式语3测量。
[0156] [算式 1]
[0157] 吸收容量非减小程度=10分钟内的吸收容量-3小时内的吸收容量。
[015引(在所述算式1中
[0159] 10分钟内的吸收容量是根据W下算式2的方法测量的超吸收性聚合物的吸收容量 值,3小时内的吸收容量是根据W下算式3的方法测量的超吸收性聚合物的吸收容量值.)
[0160] [算式 2]
[0161] 10 分钟内的吸收容量(g/g) = [B(g)-(C(g))]/(A(g))
[0162] (在算式2中,
[0163] A是超吸收性聚合物的重量(g),
[0164] B是在W下步骤之后测量的其中包含A(g)超吸收性聚合物的非织造包封物(85X 60mm)的重量(g):将所述非织造包封物在人造尿中浸泡10分钟,将其取出并在空气中排放5 秒钟,和在24张矩形卫生纸上从中除去水分,持续10秒,W及
[0165] C是在W下步骤之后测量的未包含超吸收性聚合物的非织造包封物的重量(g):将 所述非织造包封物在人造尿中浸泡10分钟,将其取出并在空气中排放5秒,和在24张矩形卫 生纸上从中除去水分,持续10秒)。
[0166] [算式 3]
[0167] 3 小时内的吸收容量(g/g) = [B(g)-(C(g))]/(A(g))
[016引(在算式3中,
[0169] A是超吸收性聚合物的重量(g),
[0170] B是在W
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