一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于功能高分子材料领域，特别涉及一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒及其制备方法。
【背景技术】
[0002]丙烯酸系吸水树脂是一种吸水性强且保水性优良的功能高分子材料，能够通过水合作用迅速吸收数百倍甚至上千倍的液态水，因此被广泛应用在农林园艺、石油开采、日用化工、环境保护和医疗卫生等领域，其中卫生用品是吸水树脂应用的主要领域，占到吸水树脂消费总量的80%~95%。
[0003]吸水树脂产品有粉末、颗粒、纤维、薄膜、块状等不同形状，其中市场需求以粉末状和颗粒状居多，主要是因为粉末状或颗粒状树脂粒径小、比表面积大、吸液速率快，能在较短时间内达到吸液平衡；另一方面，粉末状或颗粒状树脂便于与其他材料混合加工，扩大其应用范围。例如在卫生用品领域，一般是将吸水树脂干燥粉碎成粉末状，然后应用到婴儿尿布、手术衬垫、妇女卫生用品等。目前，丙烯酸系吸水树脂的合成方法主要包括溶液聚合、反相悬浮聚合、反相乳液聚合等。溶液聚合的产物为块状或片状，干燥困难且需进行粉碎处理，破坏树脂的结构与性能，而且聚合体系粘度高、散热差，需要特殊型式的反应装置；反相悬浮聚合法和反相乳液聚合解决了散热问题，产物为颗粒，但需采用有机溶剂，存在溶剂回收的问题，容易产生污染，且聚合工艺较为复杂。因此，开发工艺简单、绿色环保的吸水树脂制备新方法非常有意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对传统方法制备聚丙烯酸吸水树脂存在的问题，提供一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒及其制备方法，通过确定特定的分散稳定体系，直接得到颗粒产品，无需进行粉碎处理，而且不使用有机溶剂，工艺简单，绿色环保。
[0005]为实现上述目的，本发明采取的技术方案是:
一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，以丙烯酸为单体，在无机盐水溶液介质中，采用分散聚合法，不经粉碎处理，直接制得吸水树脂颗粒。
[0006]所述的聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，具体包括以下步骤:
(1)在冰水浴下将碱液逐渐加入丙烯酸中，得到部分中和的丙烯酸溶液；
(2)将分散剂加入无机盐水溶液中，搅拌溶解，得到特定的分散稳定体系；
(3)将交联剂加入至步骤(2)制得的特定的分散稳定体系中，搅拌溶解；再加入步骤
(I)制得的丙烯酸溶液，通氮除氧，然后加入引发剂，搅拌溶解，并在55°C恒温搅拌条件下反应2h，得到聚合物颗粒；
(4)将聚合物颗粒用蒸馏水反复洗涤以除去无机盐及低聚物，然后在50°C真空烘干，制得聚丙烯酸吸水树脂颗粒。
[0007]步骤(I)中所述的碱液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液，且丙稀酸的中和度为 60-80%ο
[0008]步骤(2)中所述的分散剂为羧甲基纤维素钠(CMC)，所述的无机盐水溶液为氯化钠溶液。
[0009]步骤(3)中所述的交联剂为N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺，所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
[0010]步骤(3)的聚合体系中，分散剂与丙烯酸单体的质量比为0.02:1~0.05:1 ;交联剂与丙烯酸单体的质量比为0.005:1-0.007:1 ;引发剂与丙烯酸单体的质量比为0.006:1-0.012:1 ;无机盐用量为占整个聚合体系的20 wt%~24 wt%。
[0011]—种如上所述方法制得的聚丙烯酸吸水树脂颗粒，其特征在于:颗粒呈不规则形态，颗粒大小在200~400 μ??，吸收蒸馈水能达400 g/g，吸收0.9 wt%生理盐水能达72 g/g。
[0012]本发明的显著优点在于:
O在盐水介质中采用分散聚合制备吸水树脂，通过确定特定的分散稳定体系“NaCl-H20_CMC”，直接得到颗粒产品，无需进行粉碎处理，而且制备过程不使用有机溶剂，环境友好；
2)本发明制得的吸水树脂颗粒呈不规则形态，颗粒大小在200~400μ m，吸收蒸馏水可达400 g/g,吸收0.9 wt%生理盐水可达72 g/g,且吸收速率较快；
3)本发明的吸水树脂颗粒制备工艺简单，生产过程绿色环保，反应可在常规反应器中进行，符合新材料新工艺的发展方向，具有广阔的开发应用前景。
【附图说明】
[0013]
图1为实施例1所制吸水树脂颗粒的光学显微镜照片；
图2为实施例1所制吸水树脂颗粒对蒸馏水和0.9 Wt % NaCl溶液的吸收动力学曲线。
【具体实施方式】
[0014]为了使本发明所述的内容更加便于理解，以下实例将对本发明做进一步说明，但并非用以限制本发明的范围。
[0015]实施例1
一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，具体步骤为:
1)将4.17 g氢氧化钠溶于20 g水中配成碱液，在冰水浴下将碱液逐渐加入10 g丙烯酸中，得到中和度75 %的丙烯酸溶液；
2)将24g氯化钠加入56 g水中溶解，再加入0.3 g羧甲基纤维素钠，搅拌溶解，得到特定的分散稳定体系；
3)将0.06 g N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺加入步骤2)特定的分散稳定体系中，搅拌溶解，再加入步骤I)制得的中和度为75%的丙烯酸溶液，通氮除氧，然后加入0.09 g过硫酸钾、搅拌溶解，在55°C恒温搅拌条件下反应2h，得到聚合物颗粒；
4)将聚合物颗粒用蒸馏水反复洗涤，除去无机盐及低聚物，50°C下真空烘干，得到聚丙烯酸吸水树脂颗粒。
[0016]光学显微镜下观测表明，制得的吸水树脂颗粒呈不规则形态，颗粒大小在200~400 μπι，具体如图1所示；将所制得的吸水树脂颗粒产品分别在蒸馏水和0.9wt%氯化钠水溶液中测试吸液性能，结果表明该树脂颗粒吸收蒸馏水可达400 g/g,吸收0.9 wt%生理盐水可达72 g/g,吸液倍率较高，并且吸液速率较快，具体如图2所示。
[0017]实施例2
采用实施例1中的工艺，不同的是碱液使用氢氧化钾水溶液(氢氧化钾的用量为5.83g)，其它步骤和参数与实施例1相同。
[0018]实施例3
采用实施例1中的工艺，不同的是改变丙烯酸的中和度为70%(氢氧化钠的用量为3.89g)，其它步骤和参数与实施例1相同。
[0019]实施例4
采用实施例1中的工艺，不同的是改变交联剂用量(N，N’_亚甲基双丙烯酰胺的用量为0.07 g)，其它步骤和参数与实施例1相同。
[0020]实施例5
采用实施例1中的工艺，不同的是改变分散剂用量(羧甲基纤维素钠的用量为0.5 g)，其它步骤和参数与实施例1相同。
[0021]实施例6
采用实施例1中的工艺，不同的是改变引发剂用量(过硫酸钾的用量为0.07g)，其它步骤和参数与实施例1相同。
[0022]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，其特征在于:以丙烯酸为单体，在无机盐水溶液介质中，采用分散聚合法，不经粉碎处理，直接制得吸水树脂颗粒。2.根据权利要求1所述的聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，其特征在于:具体包括以下步骤: (1)在冰水浴下将碱液逐渐加入丙烯酸中，得到部分中和的丙烯酸溶液； (2)将分散剂加入无机盐水溶液中，搅拌溶解，得到特定的分散稳定体系； (3)将交联剂加入至步骤(2)制得的特定的分散稳定体系中，搅拌溶解；再加入步骤(I)制得的丙烯酸溶液，通氮除氧，然后加入引发剂，搅拌溶解，并在55°C恒温搅拌条件下反应2h，得到聚合物颗粒； (4)将聚合物颗粒用蒸馏水反复洗涤以除去无机盐及低聚物，然后在50°C真空烘干，制得聚丙烯酸吸水树脂颗粒。3.根据权利要求2所述的聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述的碱液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液，且丙烯酸的中和度为60~80%。4.根据权利要求2所述的聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，其特征在于:步骤(2)中所述的分散剂为羧甲基纤维素钠，所述的无机盐水溶液为氯化钠溶液。5.根据权利要求2所述的聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，其特征在于:步骤(3)中所述的交联剂为N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺，所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。6.根据权利要求2所述的聚丙烯酸吸水树脂颗粒的制备方法，其特征在于:步骤(3)的聚合体系中，分散剂与丙烯酸单体的质量比为0.02:1-0.05:1 ;交联剂与丙烯酸单体的质量比为0.005:1-0.007:1 ;引发剂与丙烯酸单体的质量比为0.006:1-0.012:1 ;无机盐用量为占整个聚合体系的20 wt%~24 wt%07.一种如权利要求1-6任一条所述方法制得的聚丙烯酸吸水树脂颗粒，其特征在于:颗粒呈不规则形态，颗粒大小在200~400 μ m，吸收蒸馈水能达400 g/g，吸收0.9 wt%生理盐水能达72 g/go
【专利摘要】本发明涉及一种聚丙烯酸吸水树脂颗粒及其制备方法。该方法以部分中和的丙烯酸为单体，N,Nˊ-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，羧甲基纤维素钠为分散剂，过硫酸盐为引发剂，在无机盐水溶液介质中通过分散聚合法，不经粉碎处理，直接制得吸水树脂颗粒。本发明制得的吸水树脂颗粒粒径在200~400μm，具有较高的吸液倍率和较快的吸液速率。该方法通过采用特定的分散稳定体系，直接得到颗粒产品，无需进行粉碎处理，产品的制备和后处理工艺简单，而且制备过程中不使用有机溶剂、绿色环保，具有十分广阔的开发应用前景。
【IPC分类】C08F222/38, C08F2/20, C08F220/06
【公开号】CN105199037
【申请号】CN201510704804
【发明人】张卫英, 刘超, 李晓, 董晓婕, 英晓光
【申请人】福州大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月27日