[发明专利]一种高吸液速率的高吸水性树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能高分子材料技术领域，尤其涉及一种高吸液速率的高吸水性树脂及其制备方法。

背景技术

高吸水性树脂（SuPPer Absorbent Resin，简称SAR）是近年迅速发展起来的一种具有三维网络结构的含有强亲水性基团的新型高分子聚合物，能快速吸收大量水分并膨胀为凝胶状的树脂，具有高吸水性和保水性。高吸水性树脂的研制已有60余年的历史，日本、美国等国家相继成功地开发了多种高吸水性树脂。日本三洋化成是全球最早研究并于1978年在世界上最早生产吸水性树脂的厂家，目前日本三大雅高吸水性树脂占全球产量的55%左右。我国正成为国际高吸水性树脂的新兴大市场，然而其研制、产品性能和生产能力尚处于落后水平。高吸水性树脂原材料主要有两类：一类为天然材料，如淀粉、藻酸盐、蛋白质、壳聚糖等；另一类为石油化工高分子材料，如聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯等，文献报道最多的是将丙烯酸及其盐与其他高分子材料的接枝研究。高吸水性树脂已广泛用于医疗卫生、工业、农林和日常生活等许多领域，其中尿失禁床垫、婴幼儿尿不湿和妇女卫生巾等医疗卫生用品约占市场总量的70%以上。然而，高吸水性树脂的耐盐性、吸液速率和生物相容性仍需进一步改善和提高，这是目前国际高吸水性树脂研究的焦点和难点。例如婴幼儿尿不湿和妇女卫生巾由于吸液能力尤其是吸液速率较低，使用中常常出现尿液或月经等液体侧漏，夜晚至少需要更换一次卫生用品；保湿和加压保湿功能较弱，液体经常通过卫生材料湿透衣被；某些聚合物单体对皮肤和细胞具有刺激作用、致敏性、毒性或潜在的毒性，即安全性和生物相容性较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有高吸液速率的高吸水性树脂，其吸液速率和能力显著优于国际著名高吸水性树脂产品，并且生物相容性优良，使用安全。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的高吸液速率的高吸水性树脂，按照质量百分比计，为由2～10wt%聚乙烯醇（Poly Vinyl Alcohol，全文简称PVA）、18～26wt%聚丙烯酸钠（Poly Acrylate Sodium，全文简称PAAS）和3～9wt%2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（2-Acrylamide-2-MethylPro Panesulfonic Acid，全文简称AMPS）组成聚合物和单体的水溶液，加热溶解，经辐射交联和接枝而成的PVA/PAAS/AMPS共聚物，其中，所述的PVA聚合度为1700～2400，所述的PAAS分子量2～5×10³。

优选的，所述的高吸水性树脂，按照质量百分比计，为由2wt%PVA、26wt%PAAS和9wt%AMPS组成的水溶液辐射交联和接枝而成的共聚物。

本发明也提供了一种制备上述高吸液速率的高吸水性树脂的方法，具体包括下述步骤：

（1）配料：将PVA/PAAS/AMPS和三蒸水按照质量百分比混合均匀，置于高压蒸汽锅中，110～120℃加热溶解1～2h，制成均一透明的混合物溶液；

（2）注模：将步骤（1）所得的混合物溶液定量灌注于平滑的盘状模具中，溶液厚度为1～15mm；

（3）电子束照射和凝胶：将模具内的溶液在能量为0.8～2.45MeV，电流为2～14mA，总吸收剂量为30～60kGy的电子束辐照条件下进行交联和接枝，合成凝胶态的PVA/PAAS/AMPS共聚物；

（4）烘干、粉碎和筛分：将步骤（3）合成的凝胶态共聚物置于电热干燥箱内，40～50℃烘干24～48h，获得干燥凝胶，再将所得的干燥凝胶置于粉碎机中，转速2500～3000r/min，粉碎25～30s，用震荡筛分机进行筛分，获得40～100目树脂颗粒；

（5）浸洗和溶胀：将树脂颗粒置于浸洗液中，树脂颗粒与浸洗液的质量比为1:30～1:40，室温浸洗和溶胀6～8h；

（6）萃冻和冷冻干燥：将浸洗和溶胀后的树脂颗粒滤除多余液体，置于-100～-80℃低温冰箱萃冻2～3h，然后应用冷冻干燥机真空冷冻干燥48～72h，冷阱温度为-60～-50℃，得到PVA/PAAS/AMPS高吸水性树脂。

上述技术方案中，步骤（1）中，按照质量百分比计，PVA/PAAS/AMPS和三蒸水的计量比为2～10wt%:18～26wt%:3～9wt%:55～77wt%。

优选的，按照质量百分比计，PVA/PAAS/AMPS和三蒸水的计量比为2wt%:26wt%:9wt%:63wt%。

上述技术方案中，步骤（2）中，所述的模具为铝合金或玻璃制成。