一種高耐鹽高吸水倍率的高吸水樹(shù)脂及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高耐鹽高吸水倍率的高吸水樹(shù)脂及其制備方法。所述方法包括以下步驟：1）高吸水樹(shù)脂顆粒的制備；2）研磨離子交換樹(shù)脂，選取100目以下顆粒；3）將步驟1）制備的高吸水樹(shù)脂顆粒和步驟2）研磨選取的離子交換樹(shù)脂在高速混合機(jī)中混合；4）將粘合劑均勻的噴到上述高速混合機(jī)中，混合，升溫至60-100℃，保溫10-20分鐘，冷卻至常溫，即得目標(biāo)產(chǎn)物。采用本發(fā)明方法制得的高吸水樹(shù)脂吸收生理鹽水的倍率為60-120g/g，通液速度小于50s，解決了現(xiàn)有的高吸水樹(shù)脂耐鹽性差的缺點(diǎn)，能大幅度降低衛(wèi)生用品中高吸水樹(shù)脂的使用量，提高衛(wèi)生用品表面的干爽性和舒適性，具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】一種高耐鹽高吸水倍率的高吸水樹(shù)脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種高耐鹽高吸水倍率的高吸水樹(shù)脂及其制備方法，具體涉及一種表面經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂處理，且具有離子交換功能的高耐鹽高吸水倍率的高吸水樹(shù)脂及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高吸水樹(shù)脂是一種分子鏈上含有羧基、羥基或酰胺基等親水基團(tuán)的功能型高分子材料，它具有三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其吸水過(guò)程既有物理吸附，又有化學(xué)吸附，可吸收I千倍以上的水。當(dāng)水與高分子表面接觸時(shí)，具有三種相互作用:一是水分子與高分子電負(fù)性強(qiáng)的氧原子形成氫鍵結(jié)合；二是水分子與疏水基團(tuán)的相互作用；三是水分子與親水基團(tuán)的相互作用，高吸水樹(shù)脂本身具有的親水基和疏水基與水分子相互作用形成自由水合狀態(tài)。
[0003]高吸水樹(shù)脂的吸水過(guò)程是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，親水離子是高吸水樹(shù)脂能夠完成吸水過(guò)程的動(dòng)力因素，樹(shù)脂的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是能夠吸收大量水的結(jié)構(gòu)因素。高吸水性樹(shù)脂可以看成是高分子電解質(zhì)組成的離子網(wǎng)絡(luò)和水的構(gòu)成物，在這種離子網(wǎng)絡(luò)中存在可移動(dòng)的離子對(duì)，它們是由高分子電解質(zhì)的離子組成的。吸水前，高分子網(wǎng)絡(luò)是固態(tài)網(wǎng)束，未電離成離子對(duì)，吸水時(shí)親水基與水分子的水合作用使得高分子網(wǎng)束擴(kuò)張，產(chǎn)生網(wǎng)內(nèi)、外離子濃度差，從而造成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)、外產(chǎn)生滲透壓，水分子在滲透壓的作用下向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)部滲透。同理，被吸附水中含有鹽時(shí)，滲透壓降低，吸水能力降低。
[0004]高吸水樹(shù)脂種類繁多，主要分為天然系和合成系吸水樹(shù)脂。天然系主要包括淀粉系，纖維素系等，合成系包括聚丙烯腈類、聚乙烯醇類、聚丙烯酰胺類、聚丙烯酸(鹽)類、聚氧化乙烯類、共聚合類等。其中，聚丙烯酸(鹽)類高吸水性樹(shù)脂在世界高吸水性樹(shù)脂市場(chǎng)中占據(jù)著主導(dǎo)地位，約占世界SAP總產(chǎn)量的80%以上，它是由丙烯酸或其鹽類與具有二官能度的單體經(jīng)溶液聚合或懸浮聚合法共聚而成。聚丙烯酸(鹽)類高吸水性樹(shù)脂較其它合成類高吸水樹(shù)脂具有吸水速度快、吸水倍率高、耐熱性好等優(yōu)點(diǎn)，但聚丙烯酸(鹽)類高吸水樹(shù)脂同時(shí)又屬于高分子電解質(zhì)，其耐鹽性能較差，嚴(yán)重影響了應(yīng)用。
[0005]高吸水樹(shù)脂作為一類新型的功能性高分子材料，由于其獨(dú)特的吸水、保水性能，在醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)林園藝、荒漠治理等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。從80年代初期開(kāi)始，高吸水樹(shù)脂應(yīng)用在生理衛(wèi)生材料中作為人工體液的吸收載體。此后，高吸水樹(shù)脂的需求量急劇上升，其中80%-85%的產(chǎn)量應(yīng)用于衛(wèi)生用品作為人的體液，特別是尿液的最主要吸收材料。但是，人的尿液成分復(fù)雜，主要含有尿素和各種無(wú)機(jī)鹽離子，如Cl' Na+、K+、S042_等。由于高吸水樹(shù)脂屬于高分子電解質(zhì)，各種離子成分均會(huì)對(duì)其吸水過(guò)程產(chǎn)生同離子效應(yīng)，因此，這些成分對(duì)高吸水性樹(shù)脂的吸水能力均產(chǎn)生較大的影響，表現(xiàn)為高吸水樹(shù)脂的吸液倍率大幅度下降，致使衛(wèi)生用品的吸收芯體對(duì)尿液的吸收性能下降，影響衛(wèi)生用品的使用性能，如衛(wèi)生用品在小孩穿戴過(guò)程中容易產(chǎn)生尿液滲漏，同時(shí)，衛(wèi)生用品的表面回滲量增加，干爽性下降，易引起小孩皮膚紅疹等。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種高耐鹽高吸水倍率的高吸水樹(shù)脂及其制備方法，通過(guò)粘附于高吸水樹(shù)脂表層的離子交換樹(shù)脂的作用，達(dá)到分離、消除人的尿液中的各種無(wú)機(jī)鹽成分，大幅度提高衛(wèi)生用品吸收芯體中高吸水樹(shù)脂的吸水能力、耐鹽性能和通液速度，減少高吸水樹(shù)脂的使用量。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0008]所述的高耐鹽高吸水倍率的高吸水樹(shù)脂的制備方法，包括以下步驟:
[0009]I)高吸水樹(shù)脂顆粒的制備:將高純丙烯酸、去離子水和氫氧化鈉溶液混合，得到部分中和的丙烯酸溶液，加入內(nèi)交聯(lián)劑、引發(fā)劑后升溫至60°C反應(yīng)，將聚合物凝膠取出、切粒，干燥，過(guò)篩。最后使用表面交聯(lián)劑進(jìn)行表面處理，過(guò)篩得到30-200目的高吸水樹(shù)脂顆粒；
[0010]2)研磨離子交換樹(shù)脂，選取100目以下顆粒；
[0011]3)將步驟I)制備的高吸水樹(shù)脂顆粒和步驟2)研磨選取的離子交換樹(shù)脂在高速混合機(jī)中混合；
[0012]4)將粘合劑均勻的噴到上述高速混合機(jī)中，混合，升溫至60-100°C，保溫10-20分鐘，冷卻至常溫，即得目標(biāo)產(chǎn)物。
[0013]所述的高吸水樹(shù)脂顆?？梢圆捎盟芤壕酆匣蚍聪鄳腋【酆现频?，但結(jié)合工藝和成本考慮優(yōu)選上述水溶 液聚合法。
[0014]所述的高吸水樹(shù)脂顆粒的粒徑優(yōu)選40-150目，這樣的顆粒粒徑在固著粒徑交換樹(shù)脂后，具有較為優(yōu)異的吸收性能。
[0015]所述的內(nèi)交聯(lián)劑選自:乙二醇、丙三醇、丙二醇、乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙三醇縮水甘油醚，丙二醇二縮水甘油醚、一縮二丙三醇縮水甘油醚、山梨醇縮水甘油醚、N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，N-羥甲基丙烯酰胺，乙二醇丙烯酸酯，聚乙二醇丙烯酸酯，丙二醇丙烯酸酯、三烯丙胺等。優(yōu)選N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺和丙三醇縮水甘油醚作為內(nèi)交聯(lián)劑。
[0016]所述的引發(fā)劑選自:過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸銨、過(guò)氧化氫、叔丁基過(guò)氧化氫，異丙苯過(guò)氧化氫、2，2’-偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽等。從引發(fā)效率上考慮，優(yōu)選過(guò)硫酸鹽，如過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸銨。
[0017]所述的表面交聯(lián)劑選自:乙醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚丙三醇、異丙醇、1，4-丁二醇、二乙醇胺、三乙醇胺、聚氧丙烯醚、乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙三醇二縮水甘油醚、一縮二丙三醇縮水甘油醚、乙烯醇二縮水甘油醚、環(huán)氧氯丙烷、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、氯化鋁、氯化鎂、氯化鈣、硫酸鋁、硫酸鎂、硫酸鈣等。為了能獲得較好的表面交聯(lián)效果，本發(fā)明優(yōu)選乙醇、丙二醇、丙三醇、異丙醇、乙烯醇二縮水甘油醚中的至少一種。
[0018]所述的離子交換樹(shù)脂選自:陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、陰離子交換樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂交換樹(shù)月旨，它們的主要活性基團(tuán)和功能如下表1所示。
[0019]作為上述三種類型的離子交換樹(shù)脂，可以例舉出如:強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、大孔強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、強(qiáng)堿性苯乙烯系陰離子交換樹(shù)脂、大孔弱酸性苯丙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、超強(qiáng)均孔雙聚苯乙系陽(yáng)離子樹(shù)脂、大孔強(qiáng)堿性季銨系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、大孔弱酸性丙酸烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、大孔弱堿性丙烯酸系陰離子交換樹(shù)脂、大孔弱酸性丙烯酸系陰離子交換樹(shù)脂、大孔苯乙烯系螯合離子交換樹(shù)脂等。
[0020]表1離子交換樹(shù)脂分類和主要功能
[0021]
【權(quán)利要求】
1.一種高耐鹽高吸水倍率的高吸水樹(shù)脂的制備方法，包括以下步驟: 1)聞吸水樹(shù)脂顆粒的制備； 2)研磨離子交換樹(shù)脂，選取100目以下顆粒； 3)將步驟I)制備的高吸水樹(shù)脂顆粒和步驟2)研磨選取的離子交換樹(shù)脂在高速混合機(jī)中混合； 4)將粘合劑均勻的噴到上述高速混合機(jī)中，混合，升溫至60-100°C，保溫10-20分鐘，冷卻至常溫，即得目標(biāo)產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的高吸水樹(shù)脂顆粒的制備方法如下:將高純丙烯酸、去離子水和氫氧化鈉溶液混合，得到部分中和的丙烯酸溶液，加入內(nèi)交聯(lián)劑、引發(fā)劑后，升溫至60°C反應(yīng)，將聚合物凝膠取出、切粒，干燥，過(guò)篩。最后使用表面交聯(lián)劑進(jìn)行表面處理，過(guò)篩得到30-200目的高吸水樹(shù)脂顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的高吸水樹(shù)脂顆粒優(yōu)選40-150目。
4.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的內(nèi)交聯(lián)劑選自:乙二醇、丙三醇、丙二醇、乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙三醇縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、一縮二丙三醇縮水甘油醚、山梨醇縮水甘油醚、N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，N-羥甲基丙烯酰胺、乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯、丙二醇丙烯酸酯、三烯丙胺。
5.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的內(nèi)交聯(lián)劑優(yōu)選N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，或丙三醇縮水`甘油醚。
6.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的引發(fā)劑選自:過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸銨、過(guò)氧化氫、叔丁基過(guò)氧化氫、異丙苯過(guò)氧化氫、2，2’ -偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽。
7.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的表面交聯(lián)劑選自:乙醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚丙三醇、異丙醇、1，4-丁二醇、二乙醇胺、三乙醇胺、聚氧丙烯醚、乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚，丙三醇二縮水甘油醚、一縮二丙三醇縮水甘油醚、乙烯醇二縮水甘油醚、環(huán)氧氯丙烷、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、氯化鋁、氯化鎂、氯化鈣、硫酸鋁、硫酸鎂、硫酸鈣。
8.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的表面交聯(lián)劑優(yōu)選乙醇、丙二醇、丙三醇、異丙醇、乙烯醇二縮水甘油醚中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的離子交換樹(shù)脂選自:強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、大孔強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、強(qiáng)堿性苯乙烯系陰離子交換樹(shù)脂、大孔弱酸性苯丙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、超強(qiáng)均孔雙聚苯乙系陽(yáng)離子樹(shù)脂、大孔強(qiáng)堿性季銨系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、大孔弱酸性丙酸烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、大孔弱堿性丙烯酸系陰離子交換樹(shù)脂、大孔弱酸性丙烯酸系陰離子交換樹(shù)脂、大孔苯乙烯系螯合離子交換樹(shù)脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的離子交換樹(shù)脂的孔隙結(jié)構(gòu)孔徑為2~5000納米。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的離子交換樹(shù)脂的用量為高吸水樹(shù)脂顆粒質(zhì)量的0.5-20%。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的離子交換樹(shù)脂的用量為高吸水樹(shù)脂顆粒質(zhì)量的1%-10%。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的粘合劑選自:丙烯酸系粘合劑，醋酸乙烯系粘合劑，聚氨酯粘合劑，環(huán)氧系粘合劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的聚氨酯粘合劑為水性聚氨酯粘合劑，最低活化溫度為40-80°C，用量為高吸水樹(shù)脂顆粒質(zhì)量的0.1-20%。
15.權(quán)利要求f 14任一項(xiàng)所述方法制備得到的高耐鹽高吸水倍率的高吸水樹(shù)脂。
【文檔編號(hào)】C08L33/02GK103665411SQ201210358043
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月24日
【發(fā)明者】周丕嚴(yán), 馬國(guó)林, 劉健, 阮玉林, 韓偉恒, 王成 申請(qǐng)人:浙江衛(wèi)星石化股份有限公司