[发明专利]聚丙烯酸类大颗粒珠状吸水树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯酸类大颗粒珠状吸水树脂的制备方法，具体涉及一种聚丙烯酸类大颗粒珠状吸水树脂的反相悬浮合成。

背景技术

高吸水树脂是一类吸水性和保水性优异的功能高分子材料，它能在短时间内吸收达自身重量几百倍甚至几千倍的水，因而在农林园艺、医疗卫生、建筑材料、油田工业、食品工业、日用化工、纺织等领域得到广泛应用。高吸水树脂按原料划分，有淀粉系(接枝物、羧甲基化等)、纤维素系(羧甲基化、接枝物等)、合成聚合物系(聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系等)几大类(邹新禧.超强吸水剂.第二版.北京：化学工业出版社，2002.)。其中聚丙烯酸系高吸水树脂较淀粉系及纤维素系相比，具有生产成本低、工艺简单、生产效率高、吸水能力强、产品保质期长等一系列优点，成为当前该领域的研究热点。

目前聚丙烯酸类高吸水树脂的合成方法主要有水溶液聚合法和反相悬浮聚合法，其中溶液聚合法简单、成本低，但聚合速率慢，产品一般须进行粉碎后处理，得不到规整的珠状颗粒；而反相悬浮聚合反应则易于控制，产品为小颗粒珠状，吸水速度快，吸水能力高，粒径分布均匀，后处理简单，只需干燥即可获得产品，无需进行粉碎筛分，但其产物直径较小，一般只有几十到几百微米。对于大颗粒珠状高吸水树脂的报道则不多，其中文献(朱秀林，程振平，路建美，毕成.高分子材料科学与工程.1998.14(3)：12～35)报道了以两步反相悬浮聚合法，即先用反相悬浮法合成了粒径较小的一次粒子，再通过在另外新单体的反相悬浮体系中添加该一次粒子，合成了粒径达1.57mm的大颗粒高吸水树脂。但此方法增加了合成步骤，使影响树脂粒径因素也增多，不利于工业生产。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种聚丙烯酸类大颗粒珠状吸水树脂的制备方法，通过一步反相悬浮聚合法，合成出粒径较大的珠状吸水树脂，使制备过程简单，产物后处理容易。

技术方案

本发明所采用的组分如下：

合成单体：丙烯酸(分析纯)，氢氧化钠，蒸馏水；

有机连续相：四氯化碳，甲苯，环己烷，邻二甲苯；

引发剂：过硫酸钾/亚硫酸钠；

交联剂：N，N-亚甲基双丙烯酰胺；

分散剂：乙基纤维素；

本发明的技术特征在于：

(1)将甲苯、环己烷或邻二甲苯其中任一种与四氯化碳按比例配成密度为1.08～1.20的混合连续相，油水比为：3∶1～8∶1；

(2)将此混合连续相加入到装有回流冷凝器、搅拌装置和温度计的反应烧瓶中，再加入油溶性分散剂乙基纤维素，开动搅拌升温至40～50℃；加入的乙基纤维素占连续相质量的0.1～0.5％；

(3)搅拌均匀后将体系升温至60～70℃，控制搅拌速度在200～400rpm之间，将合成单体与引发剂和交联剂所有组分均匀混合后，迅速倒入该反应烧瓶中，反应时间为0.5～2小时；所述的合成单体是将单体丙烯酸置于烧杯中，在冰浴冷却下用氢氧化钠溶液进行中得到中和度为60～90％摩尔浓度的合成单体；所述的引发剂是用蒸馏水溶解占丙烯酸质量1～3.0％的过硫酸钾和用蒸馏水溶解占丙烯酸质量0.4～1.5％的亚硫酸钠；所述的交联剂是用蒸馏水溶解占丙烯酸质量0.5～3.0％的N，N-亚甲基双丙烯酰胺；

(4)反应结束后，经冷却至室温，过滤、洗涤、真空干燥，得到白色的珠状吸水树脂，同时可对溶剂进行回收。

有益效果

本发明提出的聚丙烯酸类大颗粒珠状吸水树脂的制备方法，将四氯化碳与甲苯等密度小的溶剂混合配成与所加单体溶液密度相当的有机连续相，采用氧化还原引发体系快速引发，能使生成的颗粒能处于一种“自然悬浮”状态，一步合成粒径可达毫米级的聚丙烯酸类大颗粒珠状吸水树脂。反应过程中无需通氮气，不必将丙烯酸(分析纯)精馏，而可以直接使用，从而简化了合成步骤和后处理工艺。

对于大颗粒吸水树脂的合成，交联剂用量比普通高吸水树脂用量要大(占单体丙烯酸质量的0.5～3.0％左右)，而使树脂内外的交联密度变大，导致其吸水倍率下降。其用量对树脂的性能研究表明：在此范围内，树脂颗粒吸水性能与交联剂用量呈线性变化。交联剂用量小，吸水倍率大，但形成的颗粒强度小，粒径小，表面易粘结。交联剂用量增大，则吸水倍率相应减小，但粒子强度增大，粒径也较大。

具体实施方式

现结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：