[发明专利]一种用于制备球形吸水树脂的聚合装置及使用其制备球形吸水树脂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子生产设备，具体地，本发明涉及一种用于制备球形吸水树脂的聚合装置及使用其制备球形吸水树脂的方法。 

背景技术

高吸水性树脂（简称SAP）是当前国内外广泛研究开发的一类新型的功能高分子材料。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的研制开发虽然起步较晚，但发展非常迅速。 

高吸水性树脂聚合方法包括溶液法、反相悬浮法、反相乳液法、分散聚合法和光聚合法。其中溶液聚合法简单、成本低，但聚合速率慢，产品一般须进行粉碎后处理，得不到规整的珠状颗粒；而反相悬浮聚合反应则易于控制，产品为小颗粒珠状，吸水速度快，吸水能力高，粒径分布均匀，后处理简单，只需干燥即可获得产品，无需进行粉碎筛分，但其产物直径较小，一般只有几十到几百微米。对于大颗粒珠状高吸水树脂的报道则不多，其中文献（朱秀林，程振平，路建美，毕成，高分子材料科学与工程，1998，14(3)：12～35）报道了以两步反相悬浮聚合法，即先用反相悬浮法合成了粒径较小的一次粒子，再通过在另外新单体的反相悬浮体系中添加该一次粒子，合成了粒径达1.57mm的大颗粒高吸水树脂。但此方法增加了合成步骤，使影响树脂粒径因素也增多，不利于工业生产。 

发明内容

在一方面，本发明提供了一种用于制备球形吸水树脂的聚合装置，其包括： 

造粒装置，所述造粒装置包括腔体、水循环冷却夹层、水循环进水口、水循环出水口和滴头，所述腔体用于储存水相溶液，并具有圆柱形，并且其顶部开放，底部穿孔并安装固定所述滴头的滴头基座；所述水循环冷却夹层用于通冷却水而使水相溶液保持在20℃以下；所述滴头固定安装于腔体底部的滴头基座上； 

聚合反应柱，所述聚合反应柱为圆柱形，并包括最外层保温层、加热层、反应柱、产物收集阀门、导热油进口阀门、导热油出口阀门、油相溶液排出阀门、油相溶液加注口和油相溶液溢流口，所述聚合反应柱的一端可拆卸连接至所述造粒装置，另一端设置所述产物收集阀门，所述加热层中填充传热材料，所述反应柱中填充油相溶液。 

在本发明的一个实施方案中，所述腔体为直径为20cm～200cm，高度为1cm～50cm的圆柱形。 

在本发明的一个实施方案中，所述滴头的数量可为100～5000个，滴头之间的中心距为1cm～10cm。 

在本发明的一个实施方案中，所述聚合反应柱为直径为20cm～200cm，高度为2～15m的圆柱形。 

在本发明的一个实施方案中，所述造粒装置的腔体由不锈钢或聚四氟乙烯制成。 

在本发明的一个实施方案中，所述造粒装置的滴头为医用针头。可根据需要采用不同型号的医用针头，以制备具有不同粒径的吸水树脂。 

在本发明的一个实施方案中，所述聚合反应柱由不锈钢或聚四氟乙烯制成。 

在本发明的一个实施方案中，所述传热材料为导热油。 

在本发明的一个实施方案中，所述油相溶液为甲基硅油或环氧大豆油。 

在本发明的一个实施方案中，所述产物收集阀门、导热油进口阀门、导热油出口阀门和油相溶液排出阀门为球阀或蝶阀。 

在另一方面，本发明提供了一种制备球形吸水树脂的方法，其包括： 

1）将碱加入水中，之后将该溶液加入到甲基丙烯酸或其酯类衍生 物中，加入丙烯酰胺，搅拌溶解得到母液，将所述母液的pH值调节为6.5～7.2；将交联剂加入所述母液中直至溶解，随后加入引发剂，从而得到水相溶液，所述水相溶液的密度为1.0～1.2g/cm³； 

2）在根据本发明的聚合装置的聚合反应柱中加注油相溶液，升温至70～80℃，所述油相溶液为甲基硅油或环氧大豆油； 

所述水相溶液通过所述聚合装置中的造粒装置滴加至聚合反应柱中的所述油相溶液中，所述水相溶液通过密度差在所述油相溶液中自动沉降而完成聚合成型的过程，经过一段时间后放料，用清洗油清洗、烘干，得到干球粒径为1～20mm的球形吸水树脂。 

在本发明的一个实施方案中，所述甲基丙烯酸的酯类衍生物的结构如下： 

其中，R₁为C_1-5烷基。 

在本发明的一个实施方案中，水的用量为水相溶液总质量的10%～55%；所述碱为NaOH或KOH，其用量为水相溶液总质量的5%～25%。