专利名称：交联聚丙烯酸钠的合成方法
技术领域：
本发明属于交联聚丙烯酸钠的合成方法。
在广泛应用的高吸水树脂中，交联聚丙烯酸钠这种高吸水树脂，由于吸水量大、吸水速度快，大量用于纸尿布和妇女卫生巾，因此，研究与后续工艺配套的合成方法，工业意义重大。中国专利881065390公开了题为“吸水树脂的生产方法”，该方法单体采用丙烯酸，先用氢氧化钠部分中和，加入到密闭双臂捏合机中，再加入交联剂N N′-亚甲基双丙烯酰胺和水，然后吹入氮气置换体系中空气，开动捏合机并加热，再加入氧化-还原双组分的引发剂，过硫酸铵-亚硫酸氢钠或过氧化氢-L-抗坏血酸，聚合物被捏合机分散成不大于3厘米的水凝胶小块，再第二次用氢氧化钠或碳酸钠中和一次，就完成了聚合，接着进入下一生产步骤130℃热风烘干。该发明采用普遍的配料，聚合设备、聚合工艺、烘干相互配套，无疑是一个可取的工艺。唯一的局限性在于对于不直接用热风烘干，而先采用减压烘干等流程生产的企业来说，聚合成本过高，工艺控制过于复杂，设备投资和维护费用较大。
本发明目的是提供一种交联聚丙烯酸钠的合成方法。该方法是在开口反应器中，聚合中和一次完成，用副产物二氧化碳置换体系中空气，加入单组分引发剂引发，加热至均匀发泡聚合为止的一步发泡聚合。
本发明加入碳酸氢钠建立发泡基础，采用单组分引发控制发泡质量，以利于与后续减压烘干等工艺配套。碳酸氢钠在起到中和作用的同时，逸出的副产物二氧化碳能驱除体系中的空气，比通常采用的氮气驱除效果要好，残留体系中的二氧化碳又对体系中空气中的氧产生挤出效应，同时又奠定后续发泡基础、限制爆聚。本发明的另一措施是仅加入引发剂中氧化组分，不再加入诸如亚硫酸氢钠等还原组分，这种改变有效的控制聚合速度，使发泡缓慢进行，达到所期望的速度及优质产品。本发明利用单体和其它原料中的还原成分，例如丙烯酸中所含的阻聚剂等还原性物质、中和剂中的还原性物质以及聚合用工业水中所含的还原性物质，这些还原物质，含量相对稳定，分布均匀，利于均匀发泡和控制发泡质量。
本发明的合成步骤如下在开口容器中依次加入(重量百分比)41.7～50％丙烯酸水溶液5～6Kg；7.6～14.3％氢氧化钠水溶液2.38～4.51Kg；33～38％的碳酸氢钠水溶液6.75～7.88Kg；0.168～1％的N N′-亚甲基双丙烯酰胺水溶液0.25～1.5Kg；0.57～1％的过硫酸铵水溶液1.68～2.92Kg；氯化钠固体颗粒0.03～0.13Kg；纯丙烯酸溶液0.60～0.75Kg。将混合液搅拌至完全溶解，液面用塑料布覆盖以隔绝空气，外部用70～100℃水加热，经0.5～2.5小时混合液开始均匀发泡，2～10分钟后，发泡完毕完成聚合，将聚合好的聚丙烯酸钠水凝胶，经烘干、粉碎得到高吸水树脂，吸水倍率为996～1140倍，残留单体量为0.0067～0.0112％。用镍网法测定吸水倍率，计算公式是吸水倍率=[吸水后重量-空白重量]/吸水前重量；残留单体量测定方法为将3克树脂用甲醇浸泡20小时，接着施加搅拌1小时，其萃取液用液相色谱分析。
该方法与通常水相或反乳聚合工艺相比，聚合工艺和设备简单，可操作性强，产品吸水倍率稳定，残留单体少，聚合成本低。
本发明提供的实施例如下实施例1在圆柱型开口容器中，加入50％丙烯酸溶液5Kg，再加入7.6％的氢氧化钠水溶液4.51Kg中和，冷却至室温后，加入38％的碳酸氢钠水溶液6.75Kg中和，接着依次加入1％的N N′-亚甲基双丙烯酰胺0.25Kg，0.57％的过硫酸铵水溶液2.92Kg，0.75Kg纯丙烯酸和0.031Kg的氯化钠固体颗粒，施加搅拌使之溶解和混合均匀。再将液面用塑料布覆盖，用80℃水浴加热1.5小时，溶液开始均匀发泡聚合，2分钟后，聚合完毕，得到的凝胶经造粒、烘干、粉碎得到高吸水树脂成品，其吸水倍率1047倍，残留单体量0.0071％。
实施例2其余同实施例1，加入41.7％丙烯酸溶液6Kg，再加入14.3％的氢氧化钠水溶液2.38Kg中和，冷却至室温后，加入33％的碳酸氢钠水溶液7.88Kg中和，接着依次加入0.168％的N N′-亚甲基双丙烯酰胺1.4Kg，1％的过硫酸铵水溶液1.68Kg，0.6Kg纯丙烯酸和0.13Kg的氯化钠固体颗粒，1小时45分钟溶液开始发泡聚合，得到最终产品吸水倍率996倍，残留单体量0.0067％。
实施例3其余同实施例1，先加入的丙烯酸45％，接着依次加入氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液、N N′-亚甲基双丙烯酰胺溶液和过硫酸铵溶液10％、32％、0.9％和1％，纯丙烯酸0.72Kg和氯化钠固体颗粒0.08Kg，外加热温度提高至100℃，约0.5小时开始发泡，5分钟发泡完毕，得到最终产品吸水倍率1140倍，残留单体量0.0102％。
实施例4其余同实施例1，先加入的丙烯酸47％，接着依次加入氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液、N N′-亚甲基双丙烯酰胺溶液和过硫酸铵溶液10％、35％、0.60％和0.80％，则1小时15分钟溶液开始均匀发泡，得到最终产品吸水倍率1102倍，残留单体量0.0107％。
实施例5其余同实施例1，先加入的丙烯酸49％，接着依次加入氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液、N N′-亚甲基双丙烯酰胺溶液和过硫酸铵溶液12％、33.5％、0.65％和0.58％，保持水温70℃，经2.5小时开始发泡，10分钟发泡完毕，得到最终产品吸水倍率1043倍，残留单体量0.0112％。
权利要求
1．一种交联聚丙烯酸钠的合成方法，其特征在于在开口容器中依次加入(重量百分比)41.7～50％丙烯酸水溶液5～6Kg；7.6～14.3％氢氧化钠水溶液2.38～4.51Kg；33～38％的碳酸氢钠水溶液6.75～7.88Kg；0.168～1％的N N′-亚甲基双丙烯酰胺水溶液0.25～1.5Kg；0.57～1％的过硫酸铵水溶液1.68～2.92Kg；氯化钠固体颗粒0.03～0.13Kg；纯丙烯酸溶液0.60～0.75Kg。将混合液搅拌至完全溶解，液面用塑料布覆盖以隔绝空气，外部用70～100℃水加热，经0.5～2.5小时混合液开始均匀发泡，2～10分钟后，发泡完毕完成聚合，将聚合好的聚丙烯酸钠水凝胶，经烘干、粉碎得到高吸水树脂。
全文摘要
本发明属于交联聚丙烯酸钠的合成方法。该方法是以丙烯酸、氢氧化钠和碳酸氢钠为原料,在开口反应器中,聚合中和一次完成,用副产物二氧化碳置换体系中空气,加入单组分引发剂引发,加热至均匀发泡聚合为止的一步发泡聚合。用这种方法合成高吸水树脂聚合工艺和设备简单,可操作性强,产品吸水倍率稳定,残留单体少,聚合成本低。
文档编号C08F120/06GK1296981SQ9912307
公开日2001年5月30日 申请日期1999年11月19日 优先权日1999年11月19日
发明者吴耀明, 申家成 申请人:中国科学院长春应用化学研究所