[发明专利]一种反相悬浮聚合连续制备的高吸水性树脂

说明书

本发明提供一种反相悬浮聚合连续制备的高吸水性树脂。该树脂采用构建连续悬浮体系以及连续两段管式聚合，来制备双壳层中空结构吸水树脂颗粒。聚合前期引入高分子模板形成核壳结构，然后进行连续管式聚合形成双壳层，最后除去内核得到双壳层中空结构的吸水颗粒。所述吸水树脂颗粒的吸水倍率更高、吸液速率更快、粒径分布更集中。

技术领域

本发明属于吸水性树脂领域，具体涉及一种反相悬浮聚合连续制备的高吸水性树脂。

背景技术

高吸水性树脂(SAP)是一种具备吸收自身百倍甚至千倍水的高分子化合物，其适度的交联结构兼具加压下吸水及加压下保持水份的能力。由于高吸水树脂优异的吸水能力及较低的生产成本被广泛应用于纸尿裤、卫生巾、宠物垫以及电缆用阻水材料以及农林保水剂。

高吸水性树脂的制造方法，主要有水溶液聚合法、反相悬浮聚合法等，其中水溶液聚合法又分为带式工艺和釜式工艺。由于用反相悬浮聚合法制备的高吸水树脂具有极佳的1min吸纯水倍率、极快的吸液速率，在轻薄化尿片市场的趋势下，深受复合型芯体客户的青睐。然而随着技术发展市场上不断推出新工艺制备吸水树脂颗粒，如巴斯夫打造的液滴聚合技术，使得反相悬浮聚合工艺制备的吸水性树脂性能不再具备优势，迫切需对当前反相悬浮制备的吸水树脂进行升级提升吸水性能。同时当前反相悬浮聚合工艺复杂且生产流程长，操作过程频繁升降温制约生产效率并导致生产成本高；而如何实现高效的低成本的反相悬浮聚合工艺成为其中的关键。

住友精化(CN 103003313 A、CN 103154043 A)采用二步或多步间歇反相悬浮聚合工艺，在一步反相聚合结束后进行降温使得分散剂析出，再加入二步不饱和单体水溶液进行团聚和二步悬浮聚合，然后进行脱水和石油烃分离，石油烃分离采用高温间歇蒸馏工艺，最后经干燥得到所需制备的高吸水性树脂。这种间歇聚合工艺生产效率低、批次间性能稳定性差。

上海恒谊化工(CN 101550202A)采用光引发的反相悬浮连续聚合，将配制好的反相预乳液加入紫外光辐射分级聚合系统，在光引发剂作用下进行连续的聚合反应，制得油包水的反相悬浮聚合物。这种聚合工艺需低温进行同时采用高压汞灯作为引发光源造成能耗过高，因聚合管需采用玻璃材质工业化时存在安全风险。

综上，目前反相悬浮聚合工艺存在的主要问题是吸水性能提升面临工艺瓶颈，面对新制备工艺竞争不再具备应用性能优势，同时生产效率低制造成本高导致市场推广受限，产品性能稳定性低使得客户使用体验差。

发明内容

中空结构聚合物颗粒是在高分子合成技术进步的基础上进行粒子形态控制的典型产物之一，与常规聚合物颗粒相比，在相同原料组成的情况下，颗粒的核壳结构可行显著提高抗冲击强度、抗压强度，具有更大的比表面积，其中空部分在吸水树脂颗粒吸水过程中可以直接封存待吸收水，提高吸水树脂颗粒的吸水倍率和吸收速率。

本发明的目的就是为了克服上述现有技术中悬浮聚合和传统树脂结构存在的缺陷，提供一种聚合连续、生产效率高、能耗低、吸水性能更优的高吸水性树脂。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有中空结构的高吸水性树脂，所述高吸水性树脂颗粒具有内核中空、壳层为不饱和单体聚合的双层聚合树脂结构，所述中空部分的体积占总体积3％-25％。

所述双层聚合树脂结构较单壳层聚合树脂结构具备纵深的三维网络结构，在半径方向上可以形成明显的吸水饱和梯度，提高持续吸水能力；且两层壳层之间可以形成缓冲区域，有利于球体的膨胀，一方面增大中空部分的体积，另一方面继续增大外壳层的比表面积，从而促进吸收更多的水分、具备更快的吸液速率；两层壳层之间的缓冲区域，在增加两个壳层的弹性同时，也有利于阻止已进入树脂的水分向外迁移，即同时也提高了树脂的保水能力。

本发明中，制备所述高吸水性树脂的原料包含不饱和单体、高分子模板剂、内交联剂、分散剂、石油烃、引发剂、表面交联剂。