[发明专利]一种耐高温干燥的丙烯酸吸水树脂及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种耐高温干燥的丙烯酸吸水树脂及其制备方法和用途。在制备过程的干燥阶段前的任意阶段添加一种钛酸酯偶联剂，能有效避免后续高温干燥过程导致交联网络结构降解的问题。添加量为相比于丙烯酸质量计的0.1‑3wt％，所得丙烯酸吸水树脂产品具有优异的耐高温干燥性能，在生理盐水中16h可溶性组分含量不高于25％，通液速率不低于4g/min，0.7psi加压吸液倍率不低于16g/g。

技术领域

本发明涉及化工高分子材料领域，更具体地说，本发明涉及一种耐高温干燥的丙烯酸吸水树脂及其制备方法和用途。

背景技术

吸水树脂是一种含有大量强极性基团的交联网络高分子，最早由Fanta等采用淀粉接枝聚丙烯腈再经皂化制得。从上世纪60年代至今，吸水树脂已经在全球得以普遍发展，按原材料可划分为两大类：第一类为天然高分子，如淀粉、纤维素；第二类为合成高分子，如聚丙烯酸、聚氧乙烯、聚乙烯醇。丙烯酸吸水树脂(Super Absorbent Polymer,SAP)由于具有交联网络结构，所以能吸收自身质量数百倍甚至千倍的纯水，而且具有很强的保水锁水功能和加压吸收性能，因此被广泛应用于婴儿尿片、卫生巾、成人纸尿裤等卫生行业、农林保水剂行业及油田堵水等工业生产中。目前，丙烯酸吸水树脂已成为吸水材料市场上的主流产品，占比高达80％以上。

丙烯酸吸水树脂的工业化生产过程主要包括聚合阶段、造粒阶段、干燥阶段以及粉体表面处理阶段。聚合阶段是将丙烯酸或丙烯酸盐及其它双键化合物的水溶液，在交联剂存在条件下，在适宜温度由引发剂引发聚合反应，得到三维交联网络结构的水凝胶；造粒阶段是将大块水凝胶在剪切、挤压等物理作用下分解成微小尺寸的水凝胶颗粒；干燥阶段是将微小水凝胶颗粒在高温(100℃)条件下干燥除水，得到含水量低于10％的干燥颗粒；粉体表面处理阶段是将干燥颗粒破碎、研磨、筛分，得到尺寸介于100-800μm区间的粉体，经过表面交联、亲水性强化及其它功能化处理后，得到丙烯酸吸水树脂产品。在生产过程的干燥阶段，丙烯酸交联聚合物经过长时间的干燥会发生降解，导致最终丙烯酸吸水树脂产品性能劣化，具体表现为产品加压吸收性能下降、可溶性组分含量升高、锁水能力下降等。

钛酸酯偶联剂是20世纪70年代发展起来的一种新型助剂，主要应用于橡胶、涂料、颜料、造纸、油田和磁材料等行业。由于钛酸酯偶联剂具有多个功能区，而且各功能区带有不同反应活性的化学基团，因此其本身可以与有机物或无机物进行反应性交联，形成具有稳定交联结构的复合型材料。专利CN105289535A利用钛酸酯偶联剂，将丙烯酸高分子吸水树脂与其它原材料复合，制备出一种污水处理材料，用于化工企业吸附处理污水中的有毒化学物质。专利CN106000248A提出一种可控膨胀超吸水树脂微胶囊的制备方法，通过采用超吸水树脂、钛酸丁酯以及其它原料，制备出一种可控的吸水材料，用于解决油井堵漏问题。专利CN105906875A运用SAP树脂及异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯等原料，通过柔性石墨改性，得到一种高性能吸水膨胀橡胶密封材料，此材料不仅具有良好的密封效果，而且具有优良的耐高温性能。以上专利主要涉及超吸水树脂的下游应用，均以超吸水树脂为原料，通过钛酸酯偶联剂与其它无机材料复合，对SAP进行改性，开发各种新型功能材料，解决实际工业问题。

此外，在涂料、电缆等行业中，钛酸酯偶联剂被用在丙烯酸或丙烯酸酯的聚合过程中。例如专利CN105131661A提出一种以活性炭为基料的涂料的制备方法，在钛酸丁酯存在下，将乙酸乙酯、丙烯酸等原料混合，反应后生成具有粘性的聚合物，从而附着在以活性炭为基料的表面，使涂料漆膜表面光滑平整。专利CN105061936A发明一种导电防静电耐光老化电缆料及其制备方法，在钛酸酯偶联剂作用下，丙烯酸乙酯经过氧化苯甲酰引发聚合反应，生成的具有粘性的聚合物附着在碳纳米管表面，再和PVC树脂、紫外线吸收剂等原料混合造粒，制备出的电缆料不仅具有防静电的作用，而且具有良好的润滑性、加工流动性和耐光老化性。以上专利所涉及领域均与吸水材料无关，而且钛酸酯偶联剂主要用来提高聚合物的粘合性，便于将不同的有机、无机材料复合在一起，从而制备出多功能的复合材料。