專利名稱：一種高吸水性樹脂表面交聯(lián)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高吸水性樹脂，特別是涉及一種高吸水性樹脂表面交聯(lián)的方法，是指高吸水性樹脂在粉碎過程中噴灑表面交聯(lián)液的后處理方法。
背景技術(shù)：
高吸水性樹脂是一類分子中含有極性基團并且有一定交聯(lián)度，由化學(xué)交聯(lián)和聚合物分子鏈間的相互纏繞而產(chǎn)生物理交聯(lián)構(gòu)成的一類新型功能高分子材料，能迅速吸收自身重量幾百倍甚至上千倍的水。與傳統(tǒng)吸水材料如海綿、硅膠和氯化鈣等相比，高吸水性樹脂具有吸水容量大、吸水速率快、保水能力強以及安全無毒等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生及醫(yī)用材料、農(nóng)業(yè)園藝、土壤改造、環(huán)保和土木建筑等行業(yè)，并受到人們越來越多的關(guān)注。其中，用丙烯酸及其鹽合成的高吸水性樹脂由于原料豐富易得，制備簡單，吸水性能較好，在工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，尤其是在女性衛(wèi)生用品及嬰兒紙尿褲方面。目前合成的高吸水性樹脂無法直接應(yīng)用在女性衛(wèi)生用品及嬰兒紙尿褲上，因為樹脂顆粒接觸液體后，其表面容易粘結(jié)而使粒狀聚合物形成結(jié)塊，造成凝膠堵塞，阻礙水分子的進一步滲入，而且未進行表面交聯(lián)后處理的樹脂顆粒凝膠強度差，加壓吸收量低，在空氣中容易吸潮，相互粘結(jié)成團，不利于長期儲存。解決上述問題的方法是對高吸水性樹脂進行表面交聯(lián)后處理，如專利文件 USP6657015、USP6831122、EP0629411、EP0937739、CN1696181以及CN101903441A的基本原理都相似。以上這些處理方法雖然可以提高樹脂的透液性和凝膠強度等性能，但是都是先在粉碎機中粉碎，然后放入混合機中噴灑表面交聯(lián)液，熱處理后得到最終產(chǎn)品，這樣不僅需要增加額外的混合器而提高了生產(chǎn)成本，而且延長了生產(chǎn)時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種可減少設(shè)備投資，節(jié)省生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn) 效率的高吸水性樹脂表面交聯(lián)的方法。本發(fā)明選擇合適的分散劑、交聯(lián)劑等與多價金屬鹽溶液混合配制成表面交聯(lián)液，采用將干燥后的高吸水性樹脂顆粒放入粉碎機中，在粉碎的過程中噴灑表面交聯(lián)液到樹脂的表面，放入烘箱在120 200°C條件下加熱I 2小時進行交聯(lián)反應(yīng)，篩分后得到最終產(chǎn)品。該方法簡化了生產(chǎn)工藝，減少了設(shè)備投資，節(jié)省了生產(chǎn)時間，提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):—種高吸水性樹脂表面交聯(lián)的方法，包括以下步驟:I)將分散劑、交聯(lián)劑、多價金屬鹽溶液與去離子水混合配制成表面交聯(lián)液；以質(zhì)量百分比計，所述分散劑、交聯(lián)劑、多價金屬鹽和去離子水的質(zhì)量百分比含量分別為30 40%、I 5%、20 40%和20 40% ;所述分散劑為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇和丙酮中的一種或多種；所述交聯(lián)劑為環(huán)氧氯丙烷、1，2_丙二醇、1，3_丙二醇、甘油和乙二醇二縮水甘油醚中的一種或多種；所述多價金屬鹽中為Al3+、Ca2+、Mg2+的多價金屬陽離子鹽的一種或多種；2)將干燥后的高吸水性樹脂顆粒放入粉碎機中，在粉碎的過程中噴灑表面交聯(lián)液，表面交聯(lián)液用量為樹脂質(zhì)量的5% 25%，放入烘箱在120 200°C條件下加熱I 2小時進行交聯(lián)反應(yīng)，冷卻至室溫，篩分后得到最終產(chǎn)品。優(yōu)選地，所述Al3+、Ca2+、Mg2+多價金屬陽離子鹽分別是硫酸鋁、氯化鋁、氯化鈣和氯化鎂。所述高吸水性樹脂顆粒通過如下方法制備:將丙烯酸加入到去離子水中，用氫氧化鈉水溶液中和，控制中和溫度為50°c 80°C，中和度60 80% ;混合溶液；加入交聯(lián)劑攪拌至完全溶解，然后加入氧化劑、發(fā)泡劑和還原劑，利用中和熱進行聚合反應(yīng)，生成多孔狀高吸水性樹脂凝膠；相對于丙烯酸的質(zhì)量，交聯(lián)劑、氧化劑、發(fā)泡劑和還原劑的用量分別為0.03 1%、0.I 1%、10 20%和0.001 0.1 % ;所述交聯(lián)劑為N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、聚乙烯醇和甘油中的一種或多種；所述發(fā)泡劑為碳酸氫鈉和/或碳酸氫鉀；所述氧化劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨和過氧化氫中的一種或多種；所述還原劑為亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀、L-抗壞血酸、氯化亞鐵中的一種或多種；得到的多孔狀高吸水性樹脂凝膠經(jīng)造粒、干燥、粉碎、篩選處理后得到多孔狀高吸水性樹脂。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點在于:(I)在粉碎過程中噴灑表面交聯(lián)液，不需要額外的混合機，減少了設(shè)備投資，簡化了生產(chǎn)工藝，節(jié)省了生產(chǎn)時間，提高了生產(chǎn)效率。(2)對高吸水性樹脂進行表面交聯(lián)后處理，使得高吸水樹脂表面發(fā)生交聯(lián)而具有核殼結(jié)構(gòu)，改善高吸水性樹脂的分散性，提高其加壓吸收量，有利于高吸水性樹脂的長期儲
存。`


圖1是實施本發(fā)明高吸水性樹脂表面交聯(lián)方法的設(shè)備示意圖。圖中示出:高吸水性樹脂顆粒入口 1、表面交聯(lián)液噴灑頭2、粉碎機刀片3、表面交聯(lián)后的聞吸水性樹脂出口 4。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但是本發(fā)明要求保護的范圍并非實施例表述的范圍。實施例中Wt%為質(zhì)量百分比。如圖1所示，實施本發(fā)明高吸水性樹脂表面交聯(lián)方法的設(shè)備包括干燥后的高吸水性樹脂顆粒入口 1、表面交聯(lián)液噴灑頭2、粉碎機刀片3、表面交聯(lián)后的高吸水性樹脂出口 4和容器。在容器頂部設(shè)有表面交聯(lián)液噴灑頭2，在容器上端設(shè)有高吸水性樹脂顆粒入口 1，在容器的下端設(shè)有表面交聯(lián)后的高吸水性樹脂出口 4，在容器的底部設(shè)有粉碎機刀片3，粉碎機刀片3和電機連接；容器為密閉的圓筒形容器。實施本發(fā)明高吸水性樹脂表面交聯(lián)方法的設(shè)備實質(zhì)上是在現(xiàn)有的粉碎機上端設(shè)有表面交聯(lián)液噴灑頭2。使用時，將高吸水性樹脂從高吸水性樹脂顆粒入口 I進入容器后，啟動電機粉碎高吸水性樹脂，同時從表面交聯(lián)液噴灑頭2噴灑表面交聯(lián)液，加工后的物料從表面交聯(lián)后的高吸水性樹脂出口 4出料。實施例1
將IOOg丙烯酸加入到IOOg去離子水中，用30wt%氫氧化鈉水溶液中和，控制中和溫度為80°C，得到單體濃度40%和中和度80%的混合溶液。加入0.03g交聯(lián)劑N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺充分攪拌至完全溶解，然后加入Ig氧化劑過硫酸銨和15g發(fā)泡劑碳酸氫鉀，將混合液倒入反應(yīng)器中，再加入0.1g還原劑亞硫酸氫鈉進行聚合反應(yīng)。將得到樹脂凝膠采用絞肉機進行造粒，然后放入烘箱，在80°C溫度下干燥18小時，得到凝膠顆粒，將此凝膠固體顆粒粉碎、篩分后得到60 100目的高吸水性樹脂I。將30g甲醇、Ig環(huán)氧氯丙烷、30g硫酸鋁以及39g去離子水混合均勻，得到表面交聯(lián)液。稱取IOOOg高吸水性樹脂I置于圖1所示的設(shè)備中，在粉碎的同時噴入50g表面交聯(lián)液。出料后置于托盤，然后放入烘箱，在120°C加熱進行交聯(lián)反應(yīng)2小時，然后冷卻至室溫，最后將所得的混合物篩分，得到最終的產(chǎn)品，測其性能如表I。該實施例中，高吸水性樹脂在粉碎過程中噴灑表面交聯(lián)液，不需要額外的混合機，減少了設(shè)備投資，簡化了生產(chǎn)工藝，節(jié)省了生廣時間，提聞了生廣效率。對聞吸水性樹脂進行表面交聯(lián)后處理，使得聞吸水樹脂表面發(fā)生交聯(lián)而具有核殼結(jié)構(gòu)，改善高吸水性樹脂的分散性，提高其加壓吸收量，有利于高吸水性樹脂的長期儲存。實施例2將IOOg丙烯酸加入到IOOg去離子水中，用30wt%氫氧化鈉水溶液中和，控制中和溫度為80°C，得到單體濃度40%和中和度80%的混合溶液。加入Ig交聯(lián)劑N，N’_亞甲基雙丙烯酰胺充分攪拌至完全溶解，然后加入0.006g過氧化氫和IOg碳酸氫鈉，將混合液倒入反應(yīng)器中，再加入0.003g氯化亞鐵進行聚合反應(yīng)。將得到的多孔狀凝膠采用絞肉機進行造粒，然后放入烘箱，在80°C溫度下干燥18小時，得到凝膠顆粒，將此凝膠固體顆粒粉碎、篩分后得到60 100目的高吸水性樹脂2。將135g丙酮、15gl，2_丙二醇、90g氯化鋁以及60g去離子水混合均勻，得到表面交聯(lián)液。稱取IOOOg高吸水性樹脂置2于圖1所示的設(shè)備中，在粉碎的同時噴入50g表面交聯(lián)液。出料后置于托盤，然后放入烘箱，在120°C加熱混合物兩小時，然后冷卻至室溫，最后將所得的混合物過篩 ，得到最終的產(chǎn)品，測其性能如表I。實施例3將IOOg丙烯酸加入到IOOg去離子水中，用30wt%氫氧化鈉水溶液中和，控制中和溫度為80°C，得到單體濃度40%和中和度80%的混合溶液。加入0.03g交聯(lián)劑N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺充分攪拌至完全溶解，然后加入0.1g過硫酸銨和IOg碳酸氫鈉，將混合液倒入反應(yīng)器中，再加入0.0Olg亞硫酸氫鈉進行聚合反應(yīng)。將得到的多孔狀凝膠采用絞肉機進行造粒，然后放入烘箱，在80°C溫度下干燥18小時，得到凝膠顆粒，將此凝膠固體顆粒粉碎、篩分后得到60 100目的高吸水性樹脂3。將30g正丙醇、3g甘油、2gl，3-丙二醇、40g氯化鈣以及25g去離子水混合均勻，得到表面交聯(lián)液。稱取IOOOg高吸水性樹脂3置于圖1所示的設(shè)備中，在粉碎的同時噴入50g表面交聯(lián)液。出料后置于托盤，然后放入烘箱，在120°C加熱混合物兩小時，然后冷卻至室溫，最后將所得的混合物過篩，得到最終的產(chǎn)品，測其性能如表I。實施例4將IOOg丙烯酸加入到IOOg去離子水中，用30wt%氫氧化鈉水溶液中和，控制中和溫度為80°C，得到單體濃度40%和中和度80%的混合溶液。加入0.04g交聯(lián)劑甘油和0.0lg聚乙烯醇充分攪拌至完全溶解,然后加入Ig過硫酸銨和IOg碳酸氫鈉,將混合液倒入反應(yīng)器中，再加入0.1g亞硫酸氫氫鈉進行聚合反應(yīng)。將得到的多孔狀凝膠采用絞肉機進行造粒，然后放入烘箱，在130°c溫度下干燥6小時，得到凝膠顆粒，將此凝膠固體顆粒粉碎、篩分后得到60 100目的高吸水性樹脂4。將20g甲醇、19g異丙醇、Ig環(huán)氧氯丙烷、20g氯化鎂以及40g去離子水混合均勻，得到表面交聯(lián)液。稱取IOOOg高吸水性樹脂I置于圖1所示的設(shè)備中，在粉碎的同時噴入50g表面交聯(lián)液。出料后置于托盤，然后放入烘箱，在120°C加熱混合物兩小時，然后冷卻至室溫，最后將所得的混合物過篩，得到最終的產(chǎn)品，測其性能如表I。實施例5將40g甲醇、Ig乙二醇二縮水甘油醚、20g硫酸鋁、IOg氯化鈣以及29g去離子水混合均勻，得到表面交聯(lián)液。稱取IOOOg高吸水性樹脂I置于圖1所示的設(shè)備中，在粉碎的同時噴入250g表面交聯(lián)液。出料后置于托盤,然后放入烘箱,在200°C加熱混合物一小時，然后冷卻至室溫，最后將所得的混合物過篩，得到最終的產(chǎn)品，測其性能如表I。實施例6將30g丙酮、Ig甘油、30g硫酸鋁以及39g去離子水混合均勻，得到表面交聯(lián)液。稱取IOOOg高吸水性樹脂I置于圖1所示的設(shè)備中，在粉碎的同時噴入250g表面交聯(lián)液。出料后置于托盤，然后放入烘箱，在120°C加熱混合物兩小時，然后冷卻至室溫，最后將所得的混合物過篩，得到最終的產(chǎn)品，測其性能如表I。表I
權(quán)利要求
1.一種高吸水性樹脂表面交聯(lián)的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將分散劑、交聯(lián)劑、多價金屬鹽溶液與去離子水混合配制成表面交聯(lián)液；以質(zhì)量百分比計，所述分散劑、交聯(lián)劑、多價金屬鹽和去離子水的質(zhì)量百分比含量分別為30 40%、I 5%、20 40%和20 40%;所述分散劑為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇和丙酮中的一種或多種；所述交聯(lián)劑為環(huán)氧氯丙烷、1，2_丙二醇、1，3_丙二醇、甘油和乙二醇二縮水甘油醚中的一種或多種；所述多價金屬鹽中為Al3+、Ca2+、Mg2+的多價金屬陽離子鹽的一種或多種； 2)將干燥后的高吸水性樹脂顆粒放入粉碎機中，在粉碎的過程中噴灑表面交聯(lián)液，表面交聯(lián)液用量為樹脂質(zhì)量的5% 25%，放入烘箱在120 200°C條件下加熱I 2小時進行交聯(lián)反應(yīng)，冷卻至室溫，篩分后得到最終產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高吸水性樹脂表面交聯(lián)的方法，其特征在于:所述Al3+、Ca2+、Mg2+多價金屬陽離子鹽分別是硫酸鋁、氯化鋁、氯化鈣和氯化鎂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高吸水性樹脂表面交聯(lián)的方法，其特征在于:所述高吸水性樹脂顆粒通過如下方法制備:將丙烯酸加入到去離子水中，用氫氧化鈉水溶液中和，控制中和溫度為50°C 80°C，中和度60 80% ;混合溶液；加入交聯(lián)劑攪拌至完全溶解，然后加入氧化劑、發(fā)泡劑和還原劑，利用中和熱進行聚合反應(yīng)，生成多孔狀高吸水性樹脂凝膠；相對于丙烯酸的質(zhì)量， 交聯(lián)劑、氧化劑、發(fā)泡劑和還原劑的用量分別為0.03 1%、0.1 1%、10 20%和0.001 0.1% ;所述交聯(lián)劑為N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、聚乙烯醇和甘油中的一種或多種；所述發(fā)泡劑為碳酸氫鈉和/或碳酸氫鉀；所述氧化劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨和過氧化氫中的一種或多種；所述還原劑為亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀、L-抗壞血酸、氯化亞鐵中的一種或多種；得到的多孔狀高吸水性樹脂凝膠經(jīng)造粒、干燥、粉碎、篩選處理后得到多孔狀高吸水性樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高吸水性樹脂表面交聯(lián)的方法。該方法將分散劑、交聯(lián)劑、多價金屬鹽溶液與去離子水混合配制成表面交聯(lián)液；以質(zhì)量百分比計，所述分散劑、交聯(lián)劑、多價金屬鹽和去離子水的質(zhì)量百分比含量分別為30～40％、1～5％、20～40％和20～40％；將干燥后的高吸水性樹脂顆粒放入粉碎機中，在粉碎的過程中噴灑表面交聯(lián)液，放入烘箱在120～200℃條件下加熱1～2小時進行交聯(lián)反應(yīng)，冷卻至室溫，篩分后得到最終產(chǎn)品。本發(fā)明采用在粉碎過程中噴灑表面交聯(lián)液，把粉碎工藝和噴灑表面交聯(lián)液工藝合二為一，減少了設(shè)備投資，簡化了生產(chǎn)工藝，節(jié)省了生產(chǎn)時間，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號C08F120/06GK103183842SQ20131010991
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者沈慧芳, 張小磊, 黃洪 申請人:華南理工大學(xué)