[发明专利]一种反相微乳液法高吸水树脂的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及以环己烷为连续相，水为分散相，N，N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵(APS)为引发剂，采用阴离子—非离子复合表面活性剂和非离子—非离子复合表面活性剂，丙烯酸和丙烯酰胺为原料单体，反相微乳液聚合法合成聚丙烯酸-丙烯酰胺(PAA-AM)高吸水树脂。掺入少量本发明制备的高吸水树脂于土壤中可大幅提高土壤的保水性，因此适用于农、林等行业的农林园艺保水、土壤改良、植树造林、荒山改造和沙漠绿化等。

二、技术背景

高吸水性树脂(简称SAR)是当前国内外广泛研究开发的一类新型功能高分子材料。它是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶涨型的高分子聚合物，不溶于水也不溶与有机溶剂，能够吸收自身重量的几百倍甚至上千倍的水，且吸水膨胀后生产的凝胶具有较好的保水性和耐候性，因此被广泛地应用到农业，林业，园艺等的土壤改良剂，卫生用品材料，工业用脱水剂，食品保鲜剂，防雾剂，医用材料，水凝胶材料等。

目前，世界各国对高吸水性树脂进行了大量的研究工作，在其品种、制造方法、性能和应用领域等方面都取得了较大的进展。美、日、德、法等发达国家一直走在前列，我国SAP的研制开发起步较晚。从20世纪80年代开始这方面的研究，1982年中科院化学所的黄美玉等人在国内最先合成出聚丙烯酸钠类高吸水性树脂。至今，陆续已有几十家单位从事这项工作，并取得了一定的成果，有的已转入中试阶段，并有小批量的生产，如中科院兰州所研制了产品名为LAP1和LSA1吸水性树脂，吸水能力为1000～2000倍，吉林石化研究所和航天部101所等单位也分别研究出吸水倍率为1000倍的SAP。此外还有中科院北京化学所(GS、PAS系列)、北京化纤所(SA系列)、天津大学、黑龙江科学院石化所等单位都在各个方面取得了进展。北京轻工业学院等单位进行的“九五”重点课题-“高吸水性树脂在农业上的应用技术”的研究，已经过中试进入后期的应用试验阶段。此外很多厂家也意识到国内外已发展的应用市场，先后建起了不少小型装置，如上海外高桥石化厂、扬州化工厂(中科院化学所技术转让)、山西太谷化肥厂(太原工大技术转让)、郑州洁臣化工公司、长沙树脂厂都形成了100t/a～500t/a的生产能力，但由于工艺限制，尚难以取得规模效益。1985年以来，上海、山东、吉林、陕西等地先后引进多条尿布生产线。外商也看好中国市场，纷纷在中国投资建厂，大大促进了我国高吸水性树脂的用量。

目前合成高吸水树脂的方法主要采用溶液法、反相悬浮法及反相乳液法和光聚合法，其中溶液法虽然实施方法简单、体系纯净、交联结构均匀，但是聚合速率慢，反应热难以排出，产物为团状，需要造粒、烘干等后处理工序，尤其是该体系中含水量较大，烘干困难。反相悬浮聚合能得到粒状产物，但反应难于控制，易黏结、缠桨、挂壁。反相乳液聚合制得的产物粒径小，比表面积大，吸水速度快，但粒子易团聚和絮凝，导致聚合不稳定。光聚合法合成高吸水性树脂，虽然具有工艺简单、反应时间短、可在常温下进行以及无三废污染等特点，但成本较高，需特殊的光聚合反应装置，不易大面积的推广。

与上述方法相比，反相微乳液聚合反应速度快，聚合反应过程稳定性好，有望得到粒径小、比表面积大、吸水速度快的高吸水树脂，而且能从根本上解决一般反相乳液聚合法存在的胶乳不稳定而易产生聚合物絮沉、凝胶和粒子大小分布过宽等问题，但有关该方法的报道很少，有关聚合反应参数和聚合物结构对高吸水树脂性能影响的研究也很少。

三、发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种反相微乳液法高吸水树脂的制备方法，以得到反应速率快、吸水率和吸盐率较好的高吸水树脂，为高吸水树脂的合成提供了一条新的思路和方法。

根据本发明的目的，提出了一种反相微乳液法高吸水树脂的制备方法。

根据权利要求1所述的反相微乳液法高吸水树脂的制备工艺方法，其特征在于：

A.在冰浴中将丙烯酸与20％NaOH溶液反应0.3～2h，以得到65～70％的中和度。

B.向上述体系中加入计量的丙烯酰胺、交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、引发剂过硫酸铵，充分搅拌溶解得到透明溶液。

C.将100mL环己烷，10g OP-10和SDS的复合表面活性剂(质量比OP-10:SDS＝2:1)加入到装有冷凝管、搅拌桨和恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，搅拌均匀。

D.将上述透明溶液加入到三口烧瓶中与环己烷和复合表面活性剂形成透明的反相微乳液，将其放入到恒温水浴磁力搅拌锅中升温至55-75℃反应2-3h，经反相微乳液共聚合成多孔微交联高吸水树脂。