[发明专利]一种高吸水性树脂的快速制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高吸水性树脂的快速制备方法，尤其涉及利用酸碱中和热，直接使单体溶液温度达到聚合反应初始温度，在聚合反应过程中利用聚合热使反应趋于完全，从而使聚合反应能够在短时间内完成。通过本发明方法获得的高吸水性树脂具有良好的常压及2kPa压力下的吸生理盐水率，保水能及低残留单体量，可有效地用作卫生制品，例如一次性纸尿裤和卫生巾等。

背景技术

高吸水树脂简称SAP，高吸水性树脂有效利用其迅速大量吸收水系液体，如人尿、血液、汗等体液，即使在负荷下，已经吸收的液体也不会释放的特征，被广泛用作纸尿布、生理用纸巾等卫生材料的吸收性物品的吸水剂。目前随着中国经济的持续发展，对SAP的需求正在不断上升，所以高吸水性树脂制备成本竞争力具有巨大的影响。但由于目前国内生产技术的落后，表现在聚合反应时间长，导致了生产效率低，而且生产的SAP产品性能低下，使得国内的SAP产品无法与国外生产商相抗衡，所以目前急切需要开发低成本的SAP生产技术。

众所周知，交联聚丙烯酸(盐)类作为高吸水性树脂的一个主要品种，一般采用反相悬浮聚合法、反相乳液聚合法、水溶液聚合法等生产工艺。就水溶液聚合法包括间歇和连续法。而采用传送带生产工艺又是一种重要的水溶液聚合连续生产高吸水性树脂的方法。但是，一般水溶液聚合制备高吸水性树脂其聚合反应时间长，例如日本专利JP昭60-161409和美国专利US4525527中，由于在中和反应过程中，将中和热取走，使得聚合反应的起始温度低，虽然聚合反应可以比较平稳地进行，但是，反应完全所需的时间要4小时以上。在中国专利CN1208352C中，采用了单体溶液预聚合的方法，使预聚合的单体液粘度达到1000-8000mPa.s，这样虽然使得在反应聚合带上物料的厚度可增大，并且缩短物料在带式反应器上的停留时间，但由于其聚合起始反应温度较低(低于40℃)聚合反应时间仍在30min以上，并且由于采用预聚合，单体溶液粘度增大，使得生产操作难度加大，容易导致物料输送管道堵塞。在中国专利CN1690086中，日本触媒公司采用复配的氧化和光引发体系，单体水溶液的浓度大于45％，当单体水溶液温度为90-95℃时，添加聚合引发剂，使聚合反应可以在3min内完成。但由于反应起始温度高于氧化引发剂的引发温度，大大缩短了引发聚合的诱导期，使得生产过程不容易控制，并且由于在高温下聚合反应剧烈，导致最终产品中的残余单体含量偏高。

本发明克服了上述技术中的不足，合理地利用了酸碱中和热，使得单体水溶液的温度在中和反应过程中就达到了聚合反应的起始温度，并且采用了氧化还原的引发体系，使得聚合反应即使在比较高的反应温度下，仍然能快速平稳地进行，并且聚合反应完全。通过本发明方法制备的高吸水性树脂具有优良的吸液性能和吸液速率以及低的残余丙烯酸含量。

发明内容

本发明提供了一种快速制备高吸水性树脂的方法，在本发明中实现了聚合反应快速地进行。在制备过程中有效地利用了酸碱中和热，从而直接将单体水溶液的温度升高至聚合反应的起始温度，在此条件下，往单体水溶液中添加氧化引发剂，混合均匀后，再添加还原引发剂水溶液，在聚合诱导期内将引发剂与单体水溶液混合均匀后，迅速注入较高温度的反应盘中进行聚合反应，从而使得聚合反应在短时间内完成，并且由此得到的高吸水性树脂具有优异的吸液性能和较快的吸液率，产品中的残留丙烯酸含量也较低。通过本发明的方法，可以实现高吸水性树脂产品的规模化生产，有效提高了产品的时空产能，从而能够降低产品的生产成本。

本发明是通过如下的技术方案实现的：一种快速制备高吸水性树脂的方法，它是由冰晶型丙烯酸为单体，质量浓度为32％的离子膜碱为中和剂进行中和反应，在中和反应结束后，单体水溶液的温度上升至聚合反应的起始温度50-80℃时，在搅拌状态下，加入交联剂的丙烯酸溶液，接着添加氧化引发剂的水溶液，混合均匀后，再添加还原引发剂水溶液，在聚合诱导期内将物料混合均匀并注入经保温处理的反应盘中进行聚合反应，聚合反应在2～15分钟内完成，得到多孔状的高吸水性树脂凝胶。将所得的聚合凝胶进行切条，切块和解碎造粒、干燥、粉碎、分筛，最后进行颗粒的表面交联处理。其中，所酸碱中和度为65-85％，酸碱中和反应温度控制在50-80℃，单体溶液的质量浓度为15～45％，所述交联剂质量为单体质量的0.1-0.6％，所述引发剂质量为单体质量的0.1-0.6％，聚合反应温度在60-110℃之间，聚合过程中初始反应温度与最高反应温度之间的温差不超过40℃。