一種后交聯(lián)高吸水樹脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種樹脂及其制備方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種后交聯(lián)高吸水樹脂及其制備方法，屬于高分子材料中高吸水樹脂技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高吸水樹脂是一種能夠吸收自重幾百倍至上千倍水的功能高分子材料。由于合成時(shí)對(duì)樹脂進(jìn)行了交聯(lián)處理，樹脂吸水后并不溶解于水而是成為一種高度水合并溶脹的，具有一定形狀的無色透明凝膠，因而具有較好的保水性。正是由于該樹脂具有的這一特殊性能，賦予該樹脂廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]但由于傳統(tǒng)的高吸水樹脂一般是在合成時(shí)及產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)，使樹脂在具備高吸水性能的同時(shí)，也使樹脂失去了溶解于溶劑的能力，從而極大地限制了樹脂的應(yīng)用范圍。因此，如何制備一種既有高吸水性能，又能溶解于某些溶劑(尤其是溶解于水)的高吸水樹脂即成為該類吸水樹脂進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵問題，也受到相關(guān)研究人員的高度重視。高瓊芝、王正輝等以過硫酸鉀為引發(fā)劑，水為分散介質(zhì)，丙烯酸鈉(AANa)與甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)共聚得到共聚物P(AANa-GMA)，然后用乙二胺(EDA)使氧雜環(huán)開環(huán)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，制得高吸水性樹脂的吸水倍率達(dá)527倍(高瓊芝、王正輝“后交聯(lián)法合成高吸水性樹脂”，合成化學(xué)，2005，13 (4) =401-402);袁月、申鋒、胡樹文等采用分步方式，先以水溶液聚合法制備了具有良好流動(dòng)性的直鏈聚AA/AM大分子的水溶液，出料后再將其分別與3種后交聯(lián)劑丙三醇二縮水甘油醚(⑶E )、聚乙二醇二縮水甘油醚(P⑶E )、三聚氰胺甲醛樹脂(MF)混合，一定溫度下使其交聯(lián)(袁月等“后交聯(lián)型聚丙烯酸/丙烯酰胺高吸水性樹脂的研究”，化工新型材料，2012，40 (6):97-99, 102);丁遠(yuǎn)蓉、肖長發(fā)、賈廣霞、安樹林等采用水溶液聚合法，以過硫酸鉀為引發(fā)劑，合成含后交聯(lián)劑的丙烯酸(AA)/丙烯酰胺(AM)共聚物，制膜干燥后在一定溫度、一定時(shí)間下交聯(lián)，得到具有較強(qiáng)吸水性和保水性的后交聯(lián)型聚丙烯酸吸水樹脂。研究結(jié)果表明，在引發(fā)劑濃度為0.5%、中和度為70%、丙烯酰胺含量為10%、后交聯(lián)劑含量為
0.5%時(shí)的聚合產(chǎn)物在160°C下交聯(lián)12min所得樹脂的吸液性能最好(丁遠(yuǎn)蓉等“后交聯(lián)型聚丙烯酸系吸水樹脂的研究”，天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，23 (1):11-14)。
[0004]國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2013.4.24公開了一件公開號(hào)為CN103059327A，名稱為“高吸收性樹脂的制備方法”的發(fā)明，該發(fā)明將丙烯酸或丙烯酸鈉用堿中和后，加入前交聯(lián)劑及引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)；得到水凝膠后烘干并進(jìn)行粉碎，粉碎過程中得到粉碎凝膠顆粒的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生分散的微粉；對(duì)所述微粉進(jìn)行二次造粒，所述二次造粒過程中加入氣相二氧化硅，然后與粉碎凝膠顆粒再一起進(jìn)行造粒；所得造粒料混入水和后交聯(lián)劑組成的熱處理液中進(jìn)行表面處理，即得本高吸收性樹脂。本發(fā)明綜合考慮了高吸收樹脂在生產(chǎn)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，從中和階段開始就對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化，最后在較少的能耗以及較高的標(biāo)準(zhǔn)下獲得具有優(yōu)良指標(biāo)的高吸收樹脂；本發(fā)明制備的高吸收性樹脂適用于農(nóng)林園林、沙漠治理、日用衛(wèi)生材料，尤其適用于日用衛(wèi)生材料行業(yè)。
[0005]雖然后交聯(lián)高吸水樹脂的研究得到了研究人員的高度重視，也取得了一些研究成果，但與將其投入工業(yè)化生產(chǎn)，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域等方面的要求相比還有較大的距離，需進(jìn)一步對(duì)該類樹脂合成工藝及應(yīng)用性能進(jìn)行深入的研究與開發(fā)。存在的問題在于第一階段聚合因放熱反應(yīng)導(dǎo)致聚合體系固含量不高；吸水倍率還不如傳統(tǒng)吸水樹脂高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的后交聯(lián)高吸水樹脂存在的問題，提供一種后交聯(lián)高吸水樹脂，該樹脂的聚合體系固含量較高，吸水倍率優(yōu)于傳統(tǒng)的吸水樹脂。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種后交聯(lián)高吸水樹脂，其特征在于:按照重量份數(shù)計(jì)包括水溶性樹脂99.5-99.8份和交聯(lián)劑丁二醇二縮水甘油醚0.2-0.5份；
所述的水溶性樹脂包括以下按照重量份數(shù)計(jì)的原料:
樹脂配方:
丙烯酸(AA)25-30份
丙烯酰胺(AM)20-25份
丙烯腈(AN)3-5份
去尚子水150-200份
10%Na0H110-150 份；
引發(fā)劑配方:
過硫酸銨0.2-0.5份
亞硫酸氫鈉0.2-0.4份
去尚子水50-80份。
[0008]優(yōu)選的，本發(fā)明所述的一種后交聯(lián)高吸水樹脂，其特征在于:按照重量份數(shù)計(jì)包括水溶性樹脂99.7份和交聯(lián)劑丁二醇二縮水甘油醚0.3份；
所述的水溶性樹脂包括以下按照重量份數(shù)計(jì)的原料:
樹脂配方:
丙烯酸(AA)30份
丙烯酰胺(AM)20份丙烯腈(AN)3份去離子水150份
10%Na0H110 份；
引發(fā)劑配方:
過硫酸銨0.2份
亞硫酸氫鈉0.2份去咼子水50份。
[0009]本發(fā)明所述的丙烯酸(AA)的中和度為60-65%。
[0010]一種后交聯(lián)高吸水樹脂的制備方法，其特征在于:包括以下方法步驟:
A、稱取丙烯酸(AA)，緩慢加入10%Na0H，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，靜置10_15min;加入丙烯酰胺(AM)、丙烯腈(AN)，充分?jǐn)嚢枞芙饩鶆颍?br> B、將所述樹脂配方中的去離子水加入到步驟A中的混合物中，然后將混合物轉(zhuǎn)移至具攪拌和回流裝置的三口瓶內(nèi)繼續(xù)攪拌混合均勻；
C、將過硫酸銨、亞硫酸氫鈉溶解至引發(fā)劑配方中的去離子水中，配制成引發(fā)劑溶液，將引發(fā)劑溶液的10-30%加入到步驟B中的三口瓶中，在0.5-lh內(nèi)將溫度升至60-65°C ；
D、開始滴加余下的引發(fā)劑溶液，在1.5-2h內(nèi)滴加完畢；維持反應(yīng)溫度70-75°C，4-5h ;然后冷卻，出料，得到水溶性樹脂；
E、向步驟D中得到的水溶性樹脂中加入交聯(lián)劑丁二醇二縮水甘油醚，充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，?20-140°C下交聯(lián)固化，得到后交聯(lián)高吸水樹脂。
[0011]本發(fā)明帶來的有益技術(shù)效果表現(xiàn)在:
1、本發(fā)明解決了現(xiàn)有后交聯(lián)高吸水樹脂第一階段聚合因放熱反應(yīng)導(dǎo)致聚合體系固含量不高，吸水倍率還不如傳統(tǒng)吸水樹脂高的問題。本發(fā)明從高分子的分子設(shè)計(jì)原理出發(fā)，以丙烯酸作為主要合成單體并添加其它第二、第三單體強(qiáng)極性單體，首先合成出水溶性樹脂，然后以丁二醇二縮水甘油醚作為后交聯(lián)劑，該樹脂具有交聯(lián)固化工藝操作簡便，交聯(lián)相關(guān)較佳，聚合體系固含量較高，所得高吸水樹脂吸水倍率較接近于傳統(tǒng)吸水樹脂。同時(shí)，由于其在水中的可溶性，擴(kuò)大了該后交聯(lián)高吸水樹脂的應(yīng)用范圍。
[0012]2、本發(fā)明添加了第三單體丙烯腈，在保證吸水率基本不變的前提下，顯著提高了交聯(lián)固化產(chǎn)物的強(qiáng)度及形狀穩(wěn)定性。
[0013]4、本發(fā)明采用高分子水溶液聚合工藝，以水作為聚合介質(zhì)，不會(huì)出現(xiàn)高分子合成過程中常常使用有機(jī)溶劑的弊端，改善了產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境條件，具有綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
一種后交聯(lián)高吸水樹脂，按照重量份數(shù)計(jì)包括水溶性樹脂99.5份和交聯(lián)劑丁二醇二縮水甘油醚0.2份；
所述的水溶性樹脂包括以下按照重量份數(shù)計(jì)的原料:
樹脂配方:
丙烯酸25份丙烯酰胺20份丙烯腈3份去離子水150份
10%Na0H110 份；
引發(fā)劑配方:
過硫酸銨0.2份
亞硫酸氫鈉0.2份去咼子水50份。
[0015]實(shí)施例2
一種后交聯(lián)高吸水樹脂，按照重量份數(shù)計(jì)包括水溶性樹脂99.8份和交聯(lián)劑丁二醇二縮水甘油醚0.5份；
所述的水溶性樹脂包括以下按照重量份數(shù)計(jì)的原料:
樹脂配方:丙烯酸30份丙烯酰