[发明专利]一种反相悬浮聚合制备高吸水树脂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到反相悬浮聚合法制备高吸水树脂的方法，进一步地说，涉及具有吸液速度快的高吸水树脂的制备方法。

背景技术

高吸水树脂是一种具有羧基等亲水基团，并具有一定交联度的水溶胀性高聚物，能够吸收自身重量几百倍至上千倍的水。近些年来，高吸水树脂广泛用于纸尿裤等卫生用品材料、保水剂等农林园艺土壤改良材料、电缆阻水材料、防结露材料、医用材料等各种领域。

高吸水树脂的制备方法主要有溶液聚合法和反相悬浮聚合法。溶液聚合法制造工艺简单，但是成品收率较低，后处理困难，并且产品吸液速度较慢。反相悬浮聚合法相对溶液聚合法具有以下优点：能够直接生产出指定粒径的产品，后处理容易，产品性能优异。

作为反相悬浮聚合制备高吸水树脂的例子，公开的有以丙烯酸、丙烯酰胺、阳离子乙烯基单体为原料，采用反相悬浮聚合法合成出一种两性离子的高吸水树脂（CN101012290）；以丙烯酸、丙烯酰胺为原料，十六醇磷脂或十八醇磷脂为分散剂制备高吸水树脂（CN101215354）；以部分中和的丙烯酸和亚甲基取代的杂环化合物为原料制备可完全生物降解的高吸水性树脂（CN101134793）；以丙烯酸为单体，环己烷为溶剂。单甘脂、司盘-60和十八醇磷脂为分散剂制备聚丙烯（盐）高吸水树脂（CN1834122）等。尽管人们对反相悬浮聚合做了很多研究，但是由于反相悬浮聚合体系不稳定，在聚合时还是很容易发生爆聚和结块的现象。虽然可以通过调整分散剂来防止爆聚的发生，但是通常也只能得到细粉或块状产品，很难直接获得平均粒径为100～200μm的高吸水树脂产品，这样高吸水树脂的性能就会受到影响，进而应用上也会受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反相悬浮聚合制备高吸水树脂的方法，选择合适的分散剂和增稠剂来增加反应体系的稳定性，严格控制聚合工艺条件来控制颗粒的粒径分布和吸收性能是反相悬浮聚合合成高吸水树脂的关键。

本发明反相悬浮聚合制备高吸水树脂的方法，以疏水亲油性有机物为溶剂，选择亲水亲油平衡值（HLB）小于8的化合物为分散剂，在增稠剂、交联剂和水溶性引发剂存在的条件下使部分中和的丙烯酸溶液发生反相悬浮聚合反应；之后共沸蒸馏脱去多余的水分；然后使用表面交联剂进行表面交联处理得到。

本发明采用如下的技术方案实现：

一种反相悬浮聚合制备高吸水树脂的方法，具体步骤如下：

1）将分散剂加入溶剂中，于40～60℃加热溶解；

2）加入定量的丙烯酸，在冰水浴中用氢氧化钠溶液中和，中和完毕后加入增稠剂、交联剂和水溶性引发剂，得到丙烯酸单体溶液；

3）将丙烯酸单体溶液加入溶剂中，边搅拌边通入氮气30～60分钟，将温度升高至60～80℃，反应2～5小时；

4）反应结束后，将温度升高至85～95℃，进行共沸脱水；

5）脱水结束后，冷却至40～60℃进行过滤，使用无水乙醇洗涤，在60～80℃干燥30～60分钟；

6）使用表面交联剂进行表面交联处理，最终得到高吸水性树脂。

溶剂，应该具有疏水亲油性。从能够使聚合体系稳定的角度考虑，优选石油烃化合物，例如正戊烷，正己烷，正庚烷、正辛烷、环己烷，环辛烷和甲基环己烷一种或几种。这些溶剂最好单独使用。其中正庚烷和环己烷由于性能稳定是本发明优选的溶剂。

溶剂的用量一般为丙烯酸单体质量的50%-600%，优选200%-400%。溶剂的量少于丙烯酸单体质量的50%，温度难以控制，反应热来不及去除，容易发生爆聚和结块的现象；溶剂用量多于丙烯酸单体质量的600%,聚合反应缓慢，一般只能得到具有黏性的凝胶。

作为反相悬浮聚合的分散剂，从能够到达理想的分散效果和保护胶体的角度出发，应选择亲水亲油平衡值（HLB）小于8的化合物。若HLB值大于8，则分散剂很难起到保护胶体的作用，聚合时容易发生爆聚现象。可以列举出如十八烷基磷酸酯、蔗糖脂肪酸酯、单甘酯、失水山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯、乙二醇单硬脂酸酯、乙二醇双硬脂酸酯、二乙二醇单硬脂酸酯、二乙二醇双硬脂酸酯、聚乙二醇 400 双硬脂酸酯、聚乙二醇 200 双月桂酸酯、聚乙二醇 400 双油酸酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、蓖麻油/氢化蓖麻油与环氧乙烷缩合物、三聚甘油单硬脂肪酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、分子蒸馏单月桂酸甘油酯、分子蒸馏单甘酯和油酸甘油酯之一种或几种。对于本专利，为了能够达到了良好的分散效果和合成出平均粒径为100～200μm的高吸水树脂，我们优选三聚甘油单硬脂酸酯和山梨醇酐硬脂酸酯的混合物作为分散剂。