專利名稱：反相懸浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性樹脂的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高吸水性樹脂領(lǐng)域，具體涉及一種反相懸浮聚合聚丙 烯酸/丙烯酰胺高吸水性樹脂的制備方法。
技術(shù)背景高吸水性樹脂是近年來得到迅速發(fā)展的一類新型的功能性高分子 材料，由于其能吸收自身質(zhì)量數(shù)百倍至數(shù)千倍的水，且吸收的水分 不易用機(jī)械壓力壓出，具有優(yōu)良的保水性能，因此被廣泛應(yīng)用于農(nóng) 業(yè)、林業(yè)、園藝等土壤改良劑、衛(wèi)生用品材料、工業(yè)用脫水劑、保鮮 劑、防霧劑、醫(yī)用材料、水凝膠材料等等。具有代表性的是丙烯酸系 高吸水性樹脂，近年來在國內(nèi)外迅速發(fā)展。但以單一丙烯酸為單體制 備的吸水樹脂的吸水率尤其是耐電解質(zhì)性能較差，以含有酰胺基親水 單體與丙烯酸共聚，使每個(gè)分子鏈上具有不同的親水性基團(tuán)，通過不 同親水性基團(tuán)的相互協(xié)同作用可以提高共聚樹脂的綜合性能。以丙烯 酸為原料制備高吸水性樹脂一般采用本體聚合和水溶液聚合，這兩 種聚合方法所產(chǎn)生的熱量難以散發(fā)，且聚合體系粘度太高，往往難 于在通常的反應(yīng)器中進(jìn)行，后處理甚為困難。在"反相懸浮法制備耐鹽高吸水樹脂"[陳日清等，林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2006 26 (1) : 28]、 "反相懸浮聚合合成高吸水樹脂"[張偉黨，太原市師范學(xué)院學(xué)報(bào)， 2006 5 (2) : 107 ]、"反相懸浮法合成高吸水性樹脂的研究"[郭建維等，精細(xì)化工，2001 18 (6): 43]、"聚丙烯酸鹽高吸水樹脂合 成工藝研究進(jìn)展"[顧錦濤，彭憲湖，中國膠粘劑，2000， (10) 2: 45，]、中國專利CN1834122A這些文獻(xiàn)中報(bào)道了聚丙烯酸系高吸水樹 脂的反相懸浮聚合方法，但對(duì)用反相懸浮聚合法制備聚丙烯酸/丙烯 酰胺高吸水性樹脂未作深入探討。采用反相懸浮聚合法制備聚丙烯酸 /丙烯酰胺高吸水性樹脂，如果懸浮液分散體系不穩(wěn)定，就會(huì)得到凝 膠狀的粘稠狀產(chǎn)物，還存在發(fā)生反應(yīng)暴聚、凝膠粘壁等現(xiàn)象。因此， 選用適當(dāng)?shù)姆聪鄳腋》稚鞔_各種原料的投料比例，嚴(yán)格控制聚 合工藝是采用反相懸浮聚合法制備聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性樹脂 的技術(shù)關(guān)鍵。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供的反相懸浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性樹脂的制備方法，步驟和條件如下使用的溶劑為環(huán)己烷；單體為丙烯酸和丙烯酰胺，丙烯酸用量為 溶劑重量的15—20%，中和度為50—60%，丙烯酰胺用量為溶劑重 量的5%;引發(fā)劑為過硫酸銨，引發(fā)劑用量為丙烯酸和丙烯酰胺單體 重量之和的0.2 0.4%;交聯(lián)劑為N， N'—亞甲基雙丙烯酰胺，交聯(lián) 劑用量為丙烯酸和丙烯酰胺單體重量之和的0.05 0.1%;分散劑為十 六醇磷酯或十八醇磷酯，分散劑用量為丙烯酸和丙烯酰胺單體重量之 和1 4%;按配比稱量材料，在三口容器中加入環(huán)己垸和分散劑，室溫下攪 拌，使分散劑溶解；在0。C 5"C冷卻的條件下，將丙烯酸水溶液用質(zhì)量濃度為30%的氫氧化鈉水溶液中和，中和度為50—60%，得到 中和好的丙烯酸水溶液；同時(shí)，將引發(fā)劑、交聯(lián)劑用水溶解，水的用 量是引發(fā)劑和交聯(lián)劑重量之和的208—250倍；然后加入到中和好的 丙烯酸水溶液中并攪拌均勻，再加入丙烯酰胺，攪拌至其全部溶解， 得到單體混合液；將三口容器中的溶劑在攪拌下升溫至45°C，滴加 上述單體混合液，40 50分鐘滴加完成，在45—75"C恒溫反應(yīng)3 — 5小時(shí)；反應(yīng)完畢后，降至室溫，過濾，用甲醇洗滌產(chǎn)物，在90—110 。C內(nèi)烘干，得反相懸浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性樹脂。其吸 水率>280 ml/g。吸水率的測(cè)定稱取1.0g干燥的樹脂于燒杯中加入IOOO ml去離 子水，加蓋防止水份蒸發(fā)。在室溫下讓其吸至飽和，用500目濾布過 濾，得剩余的去離子水，量其體積。吸水率(ml/g )=加入水總體積(m1)-濾出水體積(mL )/干燥聚丙烯酸/丙烯酰胺樹脂重量(g)具體實(shí)施方式
在三口瓶中加入100ml環(huán)己垸，加入0. 4克分散劑十六醇磷酯， 室溫下攪拌。將15克丙烯酸置于燒杯中，在0。C的條件下用15.27 克質(zhì)量濃度為30%氫氧化鈉水溶液中和。將0. 08克過硫酸銨和0.016 克N， N'—亞甲基雙丙烯酰胺用19.968克水溶解后，加入中和好的 丙烯酸水溶液中并攪拌均勻，再加入5克丙烯酰胺，攪拌使其全部溶 解，制得單體混合液。將三口瓶升溫至45°C，滴加單體混合液，50分鐘滴完后升溫至65°C，反應(yīng)4小時(shí)。反應(yīng)完畢后，降至室溫，過 濾，用甲醇洗滌產(chǎn)物，ll(TC烘干，得顆粒狀聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸 水性樹脂。所得高吸水性樹脂的吸水率為298 ml /g。 實(shí)施例2在三口瓶中加入100ml環(huán)己烷，加入0. 25克分散劑十八醇磷酯， 室溫下攪拌。將20克丙烯酸置于燒杯中，在rC的條件下用19.63 克質(zhì)量濃度為30%氫氧化鈉水溶液中和。將0. 05克過硫酸銨和0. 017 克N， N' —亞甲基雙丙烯酰胺用25克水溶解后，加入中和好的丙烯 酸溶液中并攪拌均勻，再加入5克丙烯酰胺，攪拌使其全部溶解，制 得單體混合液。將三口瓶升溫至45。C，滴加單體混合液，40分鐘滴 加完，繼續(xù)反應(yīng)4小時(shí)。反應(yīng)完畢后，降至室溫，過濾，用甲醇洗滌 產(chǎn)物，在IO(TC烘干，得顆粒狀聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性樹脂。 所得高吸水性樹脂的吸水率為346ml /g。 實(shí)施例3在三口瓶中加入100ml環(huán)己垸，加入0. 84克分散劑十六醇磷酯， 室溫下攪拌。將16克丙烯酸置于燒杯中，在2"C的條件下用14. 8克 質(zhì)量濃度為30。％氫氧化鈉水溶液中和。將0. 07克過硫酸銨和0. 015 克N， N'—亞甲基雙丙烯酰胺用21克水溶解后，加入中和好的丙烯 酸溶液中并攪拌均勻，再加入5克丙烯酰胺，攪拌使其全部溶解，制 得單體混合液。將三口瓶升溫至45'C，滴加單體混合液，43分鐘滴 完后升溫至75°C，反應(yīng)4小時(shí)。反應(yīng)完畢后，降至室溫，過濾，用 甲醇洗滌產(chǎn)物，9(TC烘干，得顆粒狀聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性樹脂。所得高吸水性樹脂的吸水率為312ml/g。 實(shí)施例4在三口瓶中加入100ml環(huán)己烷，加入0. 77克分散劑十八醇磷酯， 室溫下攪拌。將17克丙烯酸置于燒杯中，在3'C的條件下用16.99 克質(zhì)量濃度為30%氫氧化鈉水溶液中和。將0. 08克過硫酸銨和0. 011 克N， N'—亞甲基雙丙烯酰胺用22克水溶解后，加入中和好的丙烯 酸溶液中并攪拌均勻，再加入5克丙烯酰胺，攪拌使其全部溶解，制 得單體混合液。將三口瓶升溫至45。C，滴加單體混合液，45分鐘滴 完后升溫至75。C，反應(yīng)3小時(shí)。反應(yīng)完畢后，降至室溫，過濾，用 甲醇洗滌產(chǎn)物，95'C烘干，得顆粒狀聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性樹 脂。所得高吸水性樹脂的吸水率為324ml/g。 實(shí)施例5在三口瓶中加入100ml環(huán)己烷，加入0. 69克分散劑十六醇磷酯， 室溫下攪拌。將18克丙烯酸置于燒杯中，在4"C的條件下用19.98 克質(zhì)量濃度為30%氫氧化鈉水溶液中和。將0.069克過硫酸銨和 0. 023克N， N' —亞甲基雙丙烯酰胺用23克水溶解后，加入中和好的 丙烯酸溶液中并攪拌均勻，再加入5克丙烯酰胺，攪拌使其全部溶解， 制得單體混合液。將三口瓶升溫至45t:，滴加單體混合液，47分鐘 滴完后升溫至70°C，反應(yīng)5小時(shí)。反應(yīng)完畢后，降至室溫，過濾， 用甲醇洗滌產(chǎn)物，ll(TC烘干，得顆粒狀聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性 樹脂。所得高吸水性樹脂的吸水率為331ml/g。實(shí)施例6在三口瓶中加入100ml環(huán)己烷，加入0. 96克分散劑十八醇磷酯， 室溫下攪拌。將19克丙烯酸置于燒杯中，在5"的條件下用19.35 克質(zhì)量濃度為30%氫氧化鈉水溶液中和。將0.096克過硫酸銨和 0.019克N， N'—亞甲基雙丙烯酰胺用24克水溶解后，加入中和好的 丙烯酸溶液中并攪拌均勻，再加入5克丙烯酰胺，攪拌使其全部溶解， 制得單體混合液。將三口瓶升溫至45。C，滴加單體混合液，48分鐘 滴完后升溫至5CTC，反應(yīng)4小時(shí)。反應(yīng)完畢后，降至室溫，過濾， 用甲醇洗滌產(chǎn)物，105。C烘干，得顆粒狀聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性 樹脂。所得高吸水性樹脂的吸水率為339ml /g。
權(quán)利要求
1、反相懸浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性樹脂的制備方法，其特征在于步驟和條件如下使用的溶劑為環(huán)己烷；單體為丙烯酸和丙烯酰胺，丙烯酸用量為溶劑重量的15-20％，中和度為50-60％，丙烯酰胺用量為溶劑重量的5％；引發(fā)劑為過硫酸銨，引發(fā)劑用量為丙烯酸和丙烯酰胺單體重量之和的0.2～0.4％；交聯(lián)劑為N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，交聯(lián)劑用量為丙烯酸和丙烯酰胺單體重量之和的0.05～0.1％；分散劑為十六醇磷酯或十八醇磷酯，分散劑用量為丙烯酸和丙烯酰胺單體重量之和1～4％；按配比稱量材料，在三口容器中加入環(huán)己烷和分散劑，室溫下攪拌，使分散劑溶解；在0℃～5℃冷卻的條件下，將丙烯酸水溶液用質(zhì)量濃度為30％的氫氧化鈉水溶液中和，中和度為50-60％，得到中和好的丙烯酸水溶液；同時(shí)，將引發(fā)劑、交聯(lián)劑用水溶解，水的用量是引發(fā)劑和交聯(lián)劑重量之和的208-250倍；然后加入到中和好的丙烯酸水溶液中并攪拌均勻，再加入丙烯酰胺，攪拌至其全部溶解，得到單體混合液；將三口容器中的溶劑在攪拌下升溫至45℃，滴加上述單體混合液，40～50分鐘滴加完成，在45-75℃恒溫反應(yīng)3-5小時(shí)；反應(yīng)完畢后，降至室溫，過濾，用甲醇洗滌產(chǎn)物，在90-110℃內(nèi)烘干，得反相懸浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性樹脂。
全文摘要
本發(fā)明涉及反相懸浮聚合聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水樹脂的制備方法，其特征在于環(huán)己烷為溶劑，丙烯酸和丙烯酰胺為單體，過硫酸銨為引發(fā)劑，N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，十八醇磷酯或十八醇磷酯為分散劑。采用反相懸浮聚合得方法制備聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水樹脂。本發(fā)明所得的高吸水性樹脂的吸水率為為298ml/g-346ml/g。
文檔編號(hào)C08F220/00GK101215354SQ20071030033
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2007年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者力 于, 張志成, 張春曉, 溫詩渺, 潘振遠(yuǎn), 白福臣 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所