[发明专利]聚丙烯酸系吸水树脂的制造方法

说明书

一种聚丙烯酸系吸水树脂的制造方法，其包括如下步骤：获得含有丙烯酸系单体和交联剂水溶液，将含有丙烯酸系单体和交联剂的水溶液进行聚合反应，得到水含量为30～80％凝胶状交联聚合物，含水凝胶状交联聚合物在聚合反应过程中或聚合反应结束后，与粒径为1～200微米的聚丙烯酸系吸水树脂颗粒混合，并通过剪切和/或挤压作用力下，粉碎成数均粒径为50微米～1毫米凝胶颗粒，对粉碎后的凝胶颗粒进行加热干燥，对干燥后交联聚合物进行细粒化并筛分制备吸水树脂颗粒。其有益效果在于：获得一种具有高速吸液速率的吸水树脂。

技术领域

本发明涉及一种具有高吸液速率的吸水树脂制造方法，特别涉及一种聚丙烯酸系吸水性树脂的制造方法。

背景技术

高吸水性聚合物(Super absorbent polymer，SAP)又称高吸水树脂，是一种含有强亲水性基团，不溶于水，但可以吸收自重数十、数百甚至上千倍水的交联聚合物。已知高吸水树脂有聚丙烯酸部分中和后的交联体、淀粉—丙烯酸接枝聚合物的水解物、乙酸乙烯酯—丙烯酸酯共聚物的皂化物、丙烯腈共聚物的交联体、丙烯酰胺共聚物的交联体及阳离子型单体的交联体等。在纸尿裤、失禁护垫、生理卫生巾等卫生用品和土壤保湿剂等领域中，广泛使用以亲水性纤维(例如纸浆)和高吸水树脂为主原料组成的吸收体。

近年来，纸尿裤、卫生巾等一次性卫生材料结构向着薄型化方向发展。所以，存在着增加每一片卫生材料中吸水树脂含量，而吸水树脂相对于由例如吸水树脂和亲水性纤维组成的整个吸收结构的质量增加的趋势。具体而言，通过降低亲水性纤维(具有低的堆密度)的用量及增加吸水树脂(吸液量大且堆积密度高)的用量，由此，通过提高吸收体中吸水剂的比率来降低卫生材料的厚度。然而，从简单存储液体的角度看，按上述方法减少了亲水性纤维的比率及增加了吸水树脂的比率的卫生材料是有利的，但在考虑卫生制品实际使用情况下的液体分配与扩散时，却会产生一些问题。

吸水树脂吸收水分溶胀后会变成柔软的凝胶状，导致一种所谓的“凝胶堵塞”现象，该现象显著地阻碍了液体的渗透和扩散，导致液体在卫生材料中渗透性(体现为凝胶床渗透性，Gel bed permeablity，GBP)急剧下降。结果，实际使用过程中，液体难以到达除卫生材料加液体中心的四周位置，导致离该中心较远的吸水剂无法持续有效发挥功能，且增加吸水剂含量所带来的效果无法充分表现出，从而卫生材料在实际使用情况下的吸收容量会大幅低于理论值。为了避开这类问题且维持吸收体的吸液容量，就必然地要限制亲水性纤维与吸水剂之间的比率，而这也使得卫生材料的薄型化达到了极限。因此，若想突破薄型化卫生制品的极限，吸水剂的渗透性能必须要有大幅提升。

影响吸水树脂渗透性能的本质因素为溶胀凝胶颗粒之间的间隙大小。当溶胀凝胶颗粒粒径较大时，凝胶堆积密度较小，颗粒间隙大，液体在凝胶颗粒间的流动性优异，体现为渗透性能优异。但是，通过增加吸水剂粒径来提升液体渗透性则会导致吸水剂比表面积大幅度降低，体现为实际使用过程中吸取液体的速度明显劣化，液体与卫生制品接触时，因其吸液速度(Absorption speed，AS，单位质量吸水剂在单位时间内的液体吸收量)不足导致大量液体泄漏至卫生制品外或返渗液体量增加，带来婴幼儿皮肤红疹及一系列卫生问题。

吸水树脂粒径变小可以有效解决吸液速度不足的问题，但是，小颗粒则会堆积密度过大，颗粒间间隙缩小，降低了水溶性液体通过颗粒间时的通液性降低。即，发生所谓的凝胶堵塞现象，粒径越小，越易产生凝胶堵塞现象。因此，在使用吸水树脂时，要同时考虑上述两个矛盾参数：吸水速度及液体渗透性。传统的树脂结构难以同时兼顾吸水速度和液体渗透性，如何获得同时具有高吸液速度和高液体渗透性的产品来适应薄型化卫生制品的需求成为当今阶段的热点和难点。

据我们初步研究发现，通过对吸水树脂微观表面结构设计，在粒径较大吸水树脂表面精确控制产生特定尺寸大小的气孔或凸起可以有效兼顾树脂的高吸液速度和高液体渗透性。在该种结构中，特定尺寸大小的气孔和凸起可以有效增加树脂的比表面积，尺寸过大则会不具有增加比表面积效果，过小则会形成闭孔结构，同样无效；同时，颗粒较大的粒径赋予溶胀凝胶较宽的孔道间隙，具有该特征的吸水树脂适用于薄型化卫生制品。