橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂及其合成方法
2023-06-06 06:27:11
專利名稱：橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂及其合成方法
技術領域：
本發明涉及一種高吸水性樹脂，具體涉及一種利用廢舊橡膠粉(WasteRubber Powder，簡稱為WRP)合成的橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂；以及這種高吸水性樹脂的合成方法。
背景技術：
高吸水性樹脂的研發始於二十世紀六十年代。經過40多年的開發研究，其理論基礎和應用技術都有了巨大的發展。我國起步較晚，在1982年首次合成了高吸水性樹脂，到1988年才有了第一個專利。高吸水性樹脂的種類有很多，按來源分主要有澱粉系、纖維素系和合成樹脂系三大類。這些系列產品性能都較好，但是所採用的原料都是正規化工性原料，成本較高。目前國內利用廢棄資源合成高吸水性樹脂的技術還不多。經在中國期刊網、萬方資料庫、維普資料庫、金報興圖資料庫、中經專網和中國專利網資料庫查詢，均未見到以橡膠粉為原料合成高吸水性樹脂的類似工作。
眾所周知，廢橡膠製品是除廢舊塑料外的居第二位的非聚合物材料。廢棄橡膠的處理及其再生利用已經成為人類解決日益突出的環境問題的重要課題之一。廢橡膠主要來源於廢輪胎、膠管、膠鞋、墊板等。據統計，全世界廢橡膠輪胎已積30億條，並以10億條每年的速度增長。中國是世界上第三大輪胎生產國，2001年年產量1.3億條，年生成廢舊輪胎達5000萬條。因此，對廢舊輪胎回收利用的問題越來越引起社會各界的廣泛關注。
目前對廢棄橡膠輪胎的處理可分為兩類回收利用和簡單直接處理。回收利用作為一種比較有效的、產品利用價值較高的方法，它主要有以下幾種方式舊胎翻新、回收膠粉、再生膠和作為燃料回收等。但通過這些方法得到的產品因在很多性能上都不如新產品而往往作為次級產品投放市場。直接處理方法主要有填埋、焚燒等。這些處理方法不僅佔用大量土地，還容易滋生蚊蟲、傳播疾病；或是惡化自然環境，破壞植被生長、影響人體健康、危及地球生態環境，因此掩埋、焚燒法遭到了人們激烈的反對。
發明內容
本發明目的在於提供一種橡膠粉合成高吸水性樹脂橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂，本發明還將提供這種高吸水性樹脂的合成方法，該方法可以利用廢棄橡膠粉與丙烯酸鹽、蒙脫土接枝共聚合成高吸水性樹脂。一方面使廢棄的橡膠轉變為功能高分子材料而得到有效的再生利用，變廢為寶；另一方面能降低高吸水性樹脂成本，增強產品競爭力。
為完成上述發明目的，本發明提供的技術方案是橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂，其原料組成如下(所有用量皆為wt％)，丙烯酸用量75～88％橡膠粉用量7～20％丙烯酸中和度為75～85％交聯劑用量0.05～0.26％MMT用量 2.00～10％引發劑用量0.25～0.8％。
本發明推薦以下優化wt％比例
丙烯酸76.51～87.72％橡膠粉7.28～19.13％丙烯酸中和度為80％交聯劑0.06～0.25％MMT 2.16～9.94％引發劑0.30～0.72％。
更優化和更詳細地說，本發明的橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂是指通過以下方法得到的高吸水性樹脂將橡膠粉用濃酸將橡膠粉預處理，再按一定配比與部分中和的丙烯酸/蒙脫土懸浮液混合，然後在有引發劑、交聯劑和保護氣氛的條件下接枝共聚；烘乾得高吸水性樹脂。
本申請完成第二個發明任務的技術方案是利用廢舊橡膠粉(WasteRubber Powder，簡稱為WRP)合成橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂的合成方法，其步驟是將橡膠粉(RP)用濃酸預處理；用鹼溶液將丙烯酸(AA)中和至一定中和度；將一定質量的蒙脫土(MMT)和預處理過的橡膠粉(PRP)加入丙烯酸中和液中；在保護氣氛下加入引發劑和交聯劑，高速剪切，於60～80℃恆溫充分反應；110～130℃烘乾得高吸水性樹脂。
以上工藝步驟中所用原料配比參數為(所有用量皆為wt％)丙烯酸75～88％
橡膠粉7～20％丙烯酸中和度為75～85％交聯劑0.05～0.26％蒙脫土(MMT) 2.00～10％引發劑0.25～0.8％。
本發明推薦以下優化比例丙烯酸用量76.51～87.72％橡膠粉用量7.28～19.13％丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.06～0.25％MMT用量 2.16～9.94％引發劑用量0.30～0.72％。
這裡所說的濃酸可以是濃硫酸或濃硝酸；所說的鹼溶液可以是氫氧化鉀或氫氧化鈉的溶液；所說的引發劑可以是過硫酸銨與亞硫酸氫鈉的組合或雙氧水與亞硫酸氫鈉的組合；所說的交聯劑可以是環氧氯丙烷、聚乙二醇、丙二醇或甘油。保護氣氛可以是氮氣、或其他惰性氣體。
具體推薦以下配方和工藝將橡膠粉(RP)用濃酸預處理1～3小時，用鹼溶液將丙烯酸(AA)中和至一定中和度，將一定質量的蒙脫土(MMT)和預處理過的橡膠粉(PRP)加入丙烯酸中和液中，在保護氣氛下加入引發劑和交聯劑，高速剪切，於60～80℃恆溫反應3～5小時，110～130℃烘乾得高吸水性樹脂。
以上工藝步驟中所用原料配比參數為(所有用量皆為WT％)丙烯酸用量76.51～87.72％橡膠粉用量7.28～19.13％丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.06～0.25％MMT用量 2.16～9.94％引發劑用量0.30～0.72％。
現以一個具體實施例對合成工藝作詳細說明將橡膠粉(RP)用濃酸預處理2小時，用鹼溶液將丙烯酸(AA)中和至一定中和度。再將一定質量的蒙脫土(MMT)和預處理過的橡膠粉(PRP)加入丙烯酸中和液中，在保護氣氛下加入引發劑和交聯劑，高速剪切，於60～80℃恆溫反應3小時，110～130℃烘乾得高吸水性樹脂。
吸水性能測定稱取一定量乾燥樹脂樣品，浸泡在去離子水中使達到溶脹平衡。用100目篩網濾去多餘水分，再稱吸水後的重量，按下公式計算A(g·g-1)＝(m2-m1)/m1式中A為吸水率，m1是樣品吸水前的乾燥質量，m2是吸水後的質量。
本發明與現有技術相比有如下特點1、配方上是以廢棄橡膠粉、廉價的無機礦物蒙脫土、丙烯酸為原料。吸去離子水能力達1000g·g-1以上。
2、採用水溶液聚合法，聚合速度快，分子量高；以水為介質，反應熱易導出，反應平穩安全。
3、本發明中的主要原料之一為廢棄聚乙烯薄膜，使工業資源再生利用。因此產生良好的經濟和環境效益。
具體實施例方式
實施例1原料配比(所有用量皆為WT％)丙烯酸用量84.59％橡膠粉用量10.58％丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.13％MMT用量 4.23％引發劑用量0.47％。
將橡膠粉(RP)用濃酸預處理2小時，用鹼溶液將丙烯酸(AA)中和至一定中和度。再將一定質量的蒙脫土(MMT)和預處理過的橡膠粉(PRP)加入丙烯酸中和液中，在保護氣氛下加入引發劑和交聯劑，高速剪切，於60～80℃恆溫反應3小時，110～130℃烘乾得高吸水性樹脂。經測定產品的吸水率為834g·g-1。
實施例2丙烯酸用量86.43％橡膠粉用量8.64％丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.13％
MMT用量 4.23％引發劑用量0.48％。
將橡膠粉(RP)用濃酸預處理2小時，用鹼溶液將丙烯酸(AA)中和至一定中和度。再將一定質量的蒙脫土(MMT)和預處理過的橡膠粉(PRP)加入丙烯酸中和液中，在保護氣氛下加入引發劑和交聯劑，高速剪切，於60～80℃恆溫反應3小時，110～130℃烘乾得高吸水性樹脂。經測定產品的吸水率為1017g·g-1。
實施例3丙烯酸用量84.64％橡膠粉用量10.58％丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.08％MMT用量 4.23％引發劑用量0.47％。
將橡膠粉(RP)用濃酸預處理2小時，用鹼溶液將丙烯酸(AA)中和至一定中和度。再將一定質量的蒙脫土(MMT)和預處理過的橡膠粉(PRP)加入丙烯酸中和液中，在保護氣氛下加入引發劑和交聯劑，高速剪切，於60～80℃恆溫反應3小時，110～130℃烘乾得高吸水性樹脂。經測定產品的吸水率為986g·g-1。
實施例4丙烯酸用量84.56％橡膠粉用量10.57％
丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.17％MMT用量 4.23％引發劑用量0.47％。
將橡膠粉(RP)用濃酸預處理2小時，用鹼溶液將丙烯酸(AA)中和至一定中和度。再將一定質量的蒙脫土(MMT)和預處理過的橡膠粉(PRP)加入丙烯酸中和液中，在保護氣氛下加入引發劑和交聯劑，高速剪切，於60～80℃恆溫反應3小時，110～130℃烘乾得高吸水性樹脂。經測定產品的吸水率為735g·g-1。
實施例5丙烯酸用量86.43％橡膠粉用量10.80％丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.13％MMT用量 2.16％引發劑用量0.48％。
將橡膠粉(RP)用濃酸預處理2小時，用鹼溶液將丙烯酸(AA)中和至一定中和度。再將一定質量的蒙脫土(MMT)和預處理過的橡膠粉(PRP)加入丙烯酸中和液中，在保護氣氛下加入引發劑和交聯劑，高速剪切，於60～80℃恆溫反應3小時，110～130℃烘乾得高吸水性樹脂。經測定產品的吸水率為927g·g-1。
實施例6
丙烯酸用量82.85％橡膠粉用量10.36％丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.12％MMT用量 6.21％引發劑用量0.46％。
將橡膠粉(RP)用濃酸預處理2小時，用鹼溶液將丙烯酸(AA)中和至一定中和度。再將一定質量的蒙脫土(MMT)和預處理過的橡膠粉(PRP)加入丙烯酸中和液中，在保護氣氛下加入引發劑和交聯劑，高速剪切，於60～80℃恆溫反應3小時，110～130℃烘乾得高吸水性樹脂。經測定產品的吸水率為608g·g-1。
實施例7丙烯酸用量84.74％橡膠粉用量10.59％丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.13％MMT用量 4.24％引發劑用量0.30％。
將橡膠粉(RP)用濃酸預處理2小時，用鹼溶液將丙烯酸(AA)中和至一定中和度。再將一定質量的蒙脫土(MMT)和預處理過的橡膠粉(PRP)加入丙烯酸中和液中，在保護氣氛下加入引發劑和交聯劑，高速剪切，於60～80℃恆溫反應3小時，110～130℃烘乾得高吸水性樹脂。經測定產品的吸水率為620g·g-1。
實施例8丙烯酸用量84.52％橡膠粉用量10.57％丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.13％MMT用量 4.23％引發劑用量0.55％。
將橡膠粉(RP)用濃酸預處理2小時，用鹼溶液將丙烯酸(AA)中和至一定中和度。再將一定質量的蒙脫土(MMT)和預處理過的橡膠粉(PRP)加入丙烯酸中和液中，在保護氣氛下加入引發劑和交聯劑，高速剪切，於60～80℃恆溫反應3小時，110～130℃烘乾得高吸水性樹脂。經測定產品的吸水率為746g·g-1。
實施例9，與以上實施例基本相同，但有如下改變丙烯酸用量76.51％橡膠粉用量19.13％丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.11％MMT用量 3.83％引發劑用量0.42％。
實施例10，與以上實施例基本相同，但有如下改變丙烯酸用量87.72％
橡膠粉用量7.28％丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.13％MMT用量 4.39％引發劑用量0.48％。
實施例11，與以上實施例基本相同，但有如下改變丙烯酸用量84.66％橡膠粉用量10.58％丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.06％MMT用量 4.23％引發劑用量0.47％。
實施例12，與以上實施例基本相同，但有如下改變丙烯酸用量84.51％橡膠粉用量10.56％丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.25％MMT用量 4.22％引發劑用量0.46％。
實施例13，與以上實施例基本相同，但有如下改變丙烯酸用量79.56％橡膠粉用量9.94％
丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.12％MMT用量 9.94％引發劑用量0.44％。
實施例14，與以上實施例基本相同，但有如下改變丙烯酸用量84.39％橡膠粉用量10.55％丙烯酸中和度為80％交聯劑用量0.13％MMT用量 4.22％引發劑用量0.72％。
實施例15，實施例14，與以上實施例基本相同，但有如下改變丙烯酸用量75％橡膠粉用量14.7％丙烯酸中和度為75％交聯劑用量0.05％MMT用量 10％引發劑用量0.25％。
實施例16，實施例14，與以上實施例基本相同，但有如下改變丙烯酸用量88％橡膠粉用量8.94％丙烯酸中和度為85％
交聯劑用量0.26％MMT用量 2.00％引發劑用量0.8％。
實施例17，與實施例1基本相同，但各組分比例為丙烯酸用量81.94％橡膠粉用量7％交聯劑用量0.26％MMT用量 10％引發劑用量0.8％。
實施例18，與實施例1基本相同，但各組分比例為丙烯酸用量77.7％橡膠粉用量20％交聯劑用量0.05％MMT用量 2.00％引發劑用量0.25％。
權利要求
1.一種橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂，其原料wt％組成如下，丙烯酸75～88％橡膠粉7～20％丙烯酸中和度為75～85％交聯劑0.05～0.26％蒙脫土2.00～10％引發劑0.25～0.8％。
2.按照權利要求1所述的橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂，其特徵在於，所說的橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂，是指通過以下製備方法得到的高吸水性樹脂將橡膠粉用濃酸將橡膠粉預處理，再按一定配比與部分中和的丙烯酸/蒙脫土懸浮液混合，然後在有引發劑、交聯劑和保護氣氛的條件下接枝共聚；烘乾得高吸水性樹脂；其中所說的原料wt％組成是丙烯酸76.51～87.72％橡膠粉7.28～19.13％丙烯酸中和度為80％交聯劑0.06～0.25％蒙脫土2.16～9.94％引發劑0.30～0.72％。
3.按照權利要求1所述的橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂，其特徵在於，所說的濃酸是濃硫酸或濃硝酸；所說的鹼溶液是氫氧化鉀或氫氧化鈉的溶液；所說的引發劑是過硫酸銨與亞硫酸氫鈉的組合或雙氧水與亞硫酸氫鈉的組合；所說的交聯劑是環氧氯丙烷、聚乙二醇、丙二醇或甘油；所說的保護氣氛是氮氣或惰性氣體。
4.一種權利要求1所述的橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂的合成方法，其步驟是將橡膠粉用濃酸預處理；用鹼溶液將丙烯酸中和至一定中和度；將一定質量的蒙脫土和預處理過的橡膠粉加入丙烯酸中和液中；在保護氣氛下加入引發劑和交聯劑，高速剪切，於60～80℃恆溫充分反應；110～130℃烘乾得高吸水性樹脂；其原料的wt％組成如下，丙烯酸75～88％橡膠粉7～20％丙烯酸中和度為75～85％交聯劑0.05～0.26％蒙脫土2.00～10％引發劑0.25～0.8％。
5.按照權利要求4所述的橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂的合成方法，其特徵在於，所說的濃酸是濃硫酸或濃硝酸；所說的鹼溶液是氫氧化鉀或氫氧化鈉的溶液；所說的引發劑是過硫酸銨與亞硫酸氫鈉的組合或雙氧水與亞硫酸氫鈉的組合；所說的交聯劑是環氧氯丙烷、聚乙二醇、丙二醇或甘油；所說的保護氣氛是氮氣或惰性氣體。
6.按照權利要求5所述的橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂的合成方法，其特徵在於，其中所說的原料wt％組成是丙烯酸76.51～87.72％橡膠粉7.28～19.13％丙烯酸中和度為80％交聯劑0.06～0.25％蒙脫土2.16～9.94％引發劑0.30～0.72％。
全文摘要
橡膠粉/丙烯酸/蒙脫土高吸水性樹脂，原料wt％組成是，丙烯酸75～88％；橡膠粉7～20％；交聯劑0.05～0.26％；蒙脫土2.00～10％；引發劑0.25～0.8％。製備方法是橡膠粉用濃酸預處理；丙烯酸中和；將蒙脫土和預處理過的橡膠粉加入丙烯酸中和液中；在保護氣氛下加入引發劑和交聯劑，高速剪切，於60～80℃恆溫充分反應；110～130℃烘乾得高吸水性樹脂。本發明吸去離子水能力達1000gg
文檔編號C08K3/34GK1911976SQ20061008844
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月23日 優先權日2006年8月23日
發明者李利, 劉平生, 沈健, 周寧琳, 章峻, 魏少華 申請人:南京師範大學