可萃取物低的高吸水性樹脂的製備方法
2023-05-09 15:28:11
可萃取物低的高吸水性樹脂的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種可萃取物低的高吸水性樹脂的製備方法，其製備方法至少包括下列步驟：(1)使精丙烯酸、聚合引發劑、聚合交聯劑和自來水在塔式反應器中聚合；(2)聚合反應後生成凝膠連續進入絞碎機並進行絞碎和造粒的步驟，絞碎助劑為液鹼；(3)以溫度160-250℃乾燥、粉碎和篩選；(4)連續表面交聯劑塗覆和加熱表面處理；(5)根據不同要求加入其它助劑並包裝。通過上述的工藝製備的高吸水性樹脂可溶物低、殘留單體低、吸收速度快，適用於衛生用品。
【專利說明】可萃取物低的高吸水性樹脂的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於可萃取物低的高吸水性樹脂的製備方法，利用塔式反應器聚合反應生成凝膠，再通過絞碎機絞碎後乾燥，然後粉碎並篩選規定的粒徑，最後進行表面處理包覆操作。通過本發明獲得的高吸水性樹脂可用於衛生用品。
【背景技術】
[0002]高吸水性樹脂具有強大的吸收能力，可吸收百倍甚至千倍於本身重量的水，且吸收後不會流出，加壓下也不會滲漏。廣泛運用於農業上的土壤保水劑、衛生用品以及保存食物用的保鮮應用等。
[0003]高吸水性樹脂的製備方法有多種已應於工業界的生產，其聚合方法有:鑄膜聚合反應(日本專利昭48(1973)-42，466)，於輸送帶上進行聚合反應(日本專利昭58 (1983) -49，714)，連續捏合機中進行的聚合反應(H本專利昭57 (1982) -34，101)，進行反相懸浮聚合的反應(日本專利昭59 (1984)-37，003)。
[0004]鑄膜聚合反應不能連續化生產，產量低；而連續捏合機反應能連續化生產，但單套產能低；反相懸浮反應成本高且產量低。本發明通過塔式反應器先聚合再中和。由於塔徑小聚合反應時撤熱更容易，所以合成的產品分子量大，性能好，單套產能大，並可以根據市場需求進行調節產能。通過多套塔式反應器聯合，就可以解決連續化生產的問題。
【發明內容】
[0005]本發明目的是提供一種可萃取物低的高吸水性樹脂的製備方法，製得的樹脂可用於吸收水、尿和血的等物質。
[0006]一種可萃取物低的高吸水性樹脂的製備方法，包括以下步驟:
[0007]a)將精丙烯酸、聚合引發劑、聚合交聯劑和水加入塔式反應裝置並聚合，精丙烯酸初始濃度30wt% -45wt% ；
[0008]b)聚合反應後生成的凝膠連續進入絞碎機並進行絞碎，得凝膠顆粒，使用液鹼為絞碎助劑；
[0009]c)所得凝膠顆粒於溫度160°C -250°C乾燥、粉碎和篩選；
[0010]d)連續表面交聯劑包覆和加熱表面處理；
[0011]e)根據不同要求加入其它助劑並包裝。
[0012]在製備過程中，其凝膠破碎後的粒徑為2mm-10mm。
[0013]在製備過程中，其液鹼是離子膜法生產的氫氧化鈉配成的48wt%的溶液；
[0014]在製備過程中，其聚合交聯劑是聚乙二醇二丙烯酸酯(如:聚乙二醇(400) 二丙烯酸酯)、三烯丙胺和季戊四醇四丙烯酸酯等，以精丙烯酸的總質量計，用量範圍在0.1wt%到1wt % .
[0015]在製備過程中，其聚合引發劑為氧化還原型引發劑，如:以精丙烯酸的總質量為基準,加入0.01wt%到Iwt%的過硫酸鈉或過硫酸鉀與0.01wt%到Iwt %的亞硫酸氫鈉組成的氧化還原引發體系，或加入0.01wt%到Iwt %的過氧化氫與0.01wt %到lwt%的硫酸亞鐵組成的氧化還原引發劑體系。
[0016]在製備過程中，其聚合的反應溫度為_5°C -60°C，優選5°C _20°C，反應時間為100分鐘-360分鐘，優選100分鐘-200分鐘。
[0017]塔式反應裝置包括本體、加料部和出料部。本體由若干反應容器依次由上而下疊置組成。各個反應容器外均設有夾套，用於通入冷卻水以冷卻反應容器。加料部置於本體頂端，其上設有第一接口、第二接口和第三接口。第一接口為三通閥，用於加入反應原料和輔料。第二接口與壓力泵連接，第三接口用於與產生真空的設備連接。出料部設於本體底端，下方的出口截面小於上方的開口截面，而呈喇叭形，在下方出口還設有出料閥。
[0018]在製備過程中，其篩選後的粒徑分布在0.015mm到0.08mm之間的樹脂顆粒。
[0019]表面交聯劑為多元醇，如:丙二醇、丙三醇、1，4_ 丁二醇和二乙二醇等，可單獨或混合使用。以樹脂顆粒的總質量計，其添加量0.1wt% -1wt% ο添加表面處理劑時，還需要用水，其用量是表面交聯劑的2倍-5倍。
[0020]表面處理的加熱溫度為120°C -200°C，處理時間12分鐘-120分鐘。
[0021]製備方法所用的助劑如:增香劑、防粘劑(如:氣相納米二氧化矽)、除臭劑、抗菌劑和防腐劑中的一種或多種。
[0022]本發明提供的另一種可萃取物低的高吸水性樹脂的製備方法，精丙烯酸單體水溶液加入塔式反應器，單體水溶液濃度範圍控制在20wt%到40wt%之間，通冷凍水將反應容器的溫度範圍控制在-5°C-60°C。加入聚合交聯劑和聚合引發劑。反應好的凝膠用絞碎機製成2-10mm的凝膠顆粒，絞碎助劑為液鹼。再進入乾燥機中乾燥，乾燥溫度160°C -250°C,乾燥時間為0.5小時-1小時。乾燥好的物料進行破碎、篩選，再將表面交聯處理劑進行包覆。
[0023]本發明的另一種可萃取物低的高吸水性樹脂的製備方法，其步驟如下:
[0024]a)用泵將精丙烯酸和水加入塔式反應器，塔式反應裝置的由5個反應容器組成直徑為I米，高度為10米的本體，將反應容器的溫度降低至-5°C，並通氮除氧30分鐘。
[0025]b)然後加入0.1wt% _1界1:%的聚合交聯劑和0.01界1:%到1界1:%的聚合引發劑。
[0026]c)物料在反應器裡反應120分鐘。然後開打底部出料閥，並將塔內壓力升高到IMpa,將製得的凝膠從本體內緩慢壓出。
[0027]d)將製得凝膠轉入絞碎機，並加入48?丨％氫氧化鈉(離子膜法製得)水溶液，製成2-1Omm的凝膠顆粒。
[0028]e)使用風速2m / S，依次按第一節熱風溫度為250°C，第二節熱風溫度為180°C，第三節熱風溫度為170°C，第四節熱風溫度為160°C將凝膠顆粒在30分鐘內乾燥後，冷卻到600C，得到含水量5-7wt%的乾燥顆粒。
[0029]f)將乾燥後的顆粒粉碎，用標準篩篩選出0.015mm-0.08mm的樹脂顆粒。
[0030]g)獲得的樹脂顆粒以流量為3600Kg /小時進入表面處理機，同時以82.8Kg /小時流量霧化噴入表面處理劑，200°C下反應30分鐘，然後冷卻到80°C，加入7.2Kg /小時的比表面積為200m2 / g的氣相納米二氧化矽混合，霧化噴入180Kg /小時的水後，得可溶物低的高吸水性樹脂產品。
[0031]本發明提供的高吸水性樹脂製備方法，其聚合反應溫度低，生產工藝簡單，基本無三廢(即廢氣、廢水和固體廢棄物)排放，還提高了產品的質量。所製得的產品性能好，尤其是可萃取物低、吸收速度快、殘留單體低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1為本發明塔式反應器一實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]本發明如下實施例中，均採用如圖1所示的塔式反應裝置，包括本體1、加料部2和出料部3。本實施例中，若干反應容器11依次由上而下疊置，組成本體I。各個反應容器11外均設有夾套12，用於通入冷卻水以冷卻反應容器。加料部2置於本體I頂端，其上設有第一接口 21、第二接口 22和第三接口 23。第一接口 21為三通閥，用於加入反應原料和輔料。第二接口 22與壓力泵連接，以便於在反應結束後加壓將料從底部壓出。第三接口 23為氣體閥門，用於通入氮氣。出料部3設於本體底端，下方的出口截面小於上方的開口截面，而呈喇叭形，在下方出口還設有出料閥31。
[0034]各個反應容器11內壁塗搪或塗聚四氟乙烯，至少可耐1.6MPa的壓力。
[0035]本發明如下實施例製得可萃取物低的高吸水性樹脂，其吸水率和吸液速度按以下方法進行測試:
[0036]吸水率(g/g):稱取0.2g試樣，準確至0.0Olg,並將該質量記作m，將該試樣全部倒入燒杯中(燒杯放入500g的23±2°C去離子水並放置在恆溫水浴鍋中)。浸泡60分鐘後將燒杯中物料倒入250目的尼龍袋中。將尼龍袋用夾子對角懸掛起來，靜止狀態滴水10分鐘。10分鐘後，稱量裝有試樣的尼龍袋的質量mi。用沒有試樣的尼龍袋同時進行空白值測定，稱取空白試樣尼龍袋的質量，並將該質量記作m2吸水率按下式計算:
[0037]`
Hi1- m2
Ci=-
m
[0038]式中:
[0039]C1吸水率，單位為g / g ;
[0040]m——稱取試樣的質量，單位為g ;
[0041]Hi1——裝有試樣尼龍袋的質量，單位為g ；
[0042]m2——空白試驗尼龍袋的質量，單位為g。
[0043]吸液速度:在帶有轉子的IOOmL燒杯中，裝入0.9%的生理鹽水50.0±0.5g，將燒杯放在磁力攪拌機上，以600轉/分的速度進行攪拌，準確稱取2.0Og的樹脂，投入到漩渦中，同時用秒表開始計時，當漩渦消失，液面成為水平狀態時，作為終點，記錄其時間(秒)。取3個樣測試，取3個樣的平均值作為測定結果，精確至一位小數。
[0044]還按ISO標準分別進行其它項目的測試，殘留單體(ISO標準17190.2: 2001)、常壓吸液率(ISO標準17190.5: 2001)、保水率(ISO標準17190.6: 2001)、2kPa吸液率(ISO 標準 17190.7: 2001)和可溶物(ISO 標準 17190.10: 2001)。
[0045]實施例1
[0046]a)用泵將精丙烯酸(浙江衛星丙烯酸)1000Kg和水2300Kg加入塔式反應器，反應器由5個塔節組成，塔直徑為I米，高度為10米，接通冷凍水將塔內溫度降低至_5°C，並通氮除氧30分鐘。
[0047]b)然後用泵將IOwt %的30Kg聚乙二醇(400) 二丙烯酸酯和IOwt %的過氧化氫50Kg和IOwt %的亞硫酸鐵50Kg加入反應器。
[0048]c)物料在反應器裡反應120分鐘。然後開打底部出料閥，並將塔內壓力升高到IMpa,將物料形成的凝膠從釜內緩慢壓出。
[0049]d)從反應器裡連續出來的凝膠進入絞碎機，並加入48wt%氫氧化鈉(離子膜法製得)水溶液866kg，製成2-10mm的顆粒。
[0050]e)上述顆粒進入連續循環熱風帶式乾燥機或轉筒乾燥機，第一節熱風溫度為250°C，第二節熱風溫度為180°C，第三節熱風溫度為170°C，第四節熱風溫度為160°C。風速2m / S0物料30分鐘走完乾燥機，並在乾燥機最後一節處冷卻到60°C，得到含水量5_7wt%的乾燥顆粒。
[0051]f)上述顆粒連續進入粉碎機，粉碎後，用標準篩篩選出0.015-0.08mm的樹脂顆粒。
[0052]g)上述篩選好的樹脂顆粒以流量為3600Kg /小時進入表面處理機，同時霧化噴入25wt %的丙二醇水溶液，流量為82.8Kg /小時。200°C下反應30分鐘，然後冷卻到80°C，加入7.2Kg /小時的比表面積為200m2 / g的氣相納米二氧化矽(降低了高吸水樹脂吸液後的粘並性)，霧化噴入ISOKg /小時的水，得可溶物低的高吸水性樹脂產品，各項測試見表1。
`[0053]實施例2
[0054]a)用泵將精丙烯酸2000Kg和自來水4600Kg加入反應器，反應器由10個塔節組成，塔直徑為I米，高度為20米，接通冷凍水將釜內溫度降低至20°C，並通氮除氧30分鐘。
[0055]b)然後用泵將IOwt %的40Kg聚乙二醇(400) 二丙烯酸酯、IOwt %的過硫酸鈉40Kg和10wt%的亞硫酸氫鈉IOOKg加入反應器。
[0056]c)物料在反應器裡反應120分鐘。然後開打底部出料閥，並將塔內壓力升高到IMpa,將物料形成的凝膠從釜內緩慢壓出。
[0057]d)從反應器裡連續出來的凝膠進入絞碎機，並加入48wt%的氫氧化鈉水溶液1732kg，製成2-10mm左右的顆粒。
[0058]e)上述顆粒進入連續循環熱風帶式乾燥機，第一節熱風溫度為250°C，第二節熱風溫度為180°C，第三節熱風溫度為170°C，第四節熱風溫度為160°C。風速2m / S。物料30分鐘走完乾燥機，並在乾燥機最後一節處冷卻到70°C，得到含水量5-7wt%的乾燥顆粒。
[0059]f)上述顆粒連續進入粉碎機，粉碎後，用標準篩分篩出0.015-0.08mm的樹脂顆粒。
[0060]g)上述篩選好的樹脂顆粒以流量為3600Kg /小時進入表面處理機，同時霧化噴入25被％的丙二醇水溶液，流量為82.8Kg /小時。200°C下反應30分鐘，冷卻到80°C，霧化噴入180Kg /小時的水，得可溶物低的高吸水性樹脂產品，各項測試見表1。
[0061]實施例3
[0062]a)用泵將精丙烯酸2000Kg和自來水4600Kg加入反應器，反應器由10個塔節組成，塔直徑為I米，高度為20米，接通冷凍水將釜內溫度降低至20°C，並通氮除氧30分鐘。[0063]b)然後用泵將IOwt %的40Kg聚乙二醇(400) 二丙烯酸酯、IOwt %的過硫酸鈉50Kg和IOwt %的亞硫酸氫鈉50Kg加入反應器。
[0064]c)物料在反應器裡反應120分鐘。然後開打底部出料閥，並將塔內壓力升高到IMpa,將物料形成的凝膠從釜內緩慢壓出。
[0065]d)從反應器裡連續出來的凝膠進入絞碎機，並加入48wt%的氫氧化鈉水溶液1732kg，製成2-10mm左右的顆粒。
[0066]e)上述顆粒進入連續循環熱風帶式乾燥機，第一節熱風溫度為250°C，第二節熱風溫度為180°C，第三節熱風溫度為170°C，第四節熱風溫度為160°C。風速2m / S。物料30分鐘走完乾燥機，並在乾燥機最後一節處冷卻到70°C，得到含水量5-7wt%的乾燥顆粒。
[0067]f)上述顆粒連續進入粉碎機，粉碎後，用標準篩篩選出0.015-0.08mm的樹脂顆粒。
[0068]g)上述篩選好的樹脂顆粒以流量為3600Kg /小時進入表面處理機，同時霧化噴入25被％的丙二醇水溶液，流量為82.8Kg /小時。在200°C反應30分鐘，冷卻到80°C，霧化噴入180Kg /小時的水，得可溶物低的高吸水性樹脂產品，各項測試見表1。
[0069]表1
【權利要求】
1.一種可萃取物低的高吸水性樹脂的製備方法，包括以下步驟: a)將精丙烯酸、聚合引發劑、聚合交聯劑和水加入塔式反應裝置並聚合，所述的精丙烯酸初始濃度30wt% -45wt % ;以精丙烯酸的總質量計，所述的聚合交聯劑用量範圍在0.1wt % 至Ij Iwt % ； b)絞碎凝膠，得粒徑為2mm-10mm凝膠顆粒，使用離子膜法生產的氫氧化鈉配成的48wt%的溶液為絞碎助劑； c)所得凝膠顆粒於溫度160°C-250°C乾燥、粉碎和篩選，得到樹脂顆粒； d)以樹脂顆粒的總質量計，加入0.1wt% -1￥1:%連續表面交聯劑包覆和加熱表面處理後，冷卻即得。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是聚合交聯劑是聚乙二醇二丙烯酸酯、三烯丙胺和季戊四醇四丙烯酸酯一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是所述的聚合的溫度為_5°C-60°C。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是所述的聚合的時間為100分鐘-360分鐘。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是表面交聯劑為多元醇為丙二醇、丙三醇、1，4_ 丁二醇和二乙二醇中的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是表面處理的加熱溫度為120°C-200°C，處理時間12分鐘-120分鐘。`
7.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是在所述加熱表面處理後，還加入增香劑、防粘劑、除臭劑、抗菌劑和防腐劑中的一種或幾種。
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是所述的樹脂顆粒的粒徑分布在0.015mm到0.08mm之間。
9.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是聚合引發劑選自: 以精丙烯酸的總質量為基準，加入0.01wt %到Iwt %的過硫酸鈉或過硫酸鉀與0.01wt%到Iwt %的亞硫酸氫鈉組成，或 以精丙烯酸的總質量為基準，0.01wt %到lwt%的過氧化氫與0.01wt%到Iwt %的硫酸亞鐵組成。
10.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵是所述的塔式反應裝置包括: 本體，由若干反應容器依次由上而下疊置組成； 加料部，置於本體項端，其上設有第一接口、第二接口和第三接口 ；第一接口為三通閥；第二接口與壓力泵連接，第三接口為氣體閥門； 出料部，設於本體底端，下方的出口截面小於上方的開口截面，而呈喇叭形，在下方出口還設有出料閥； 各個反應容器外均設有夾套，用於通入冷卻水以冷卻所述的反應容器。
【文檔編號】C08F2/01GK103819603SQ201410074601
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月27日 優先權日:2014年2月27日
【發明者】王成, 馬國林, 金豐富 申請人:浙江衛星石化股份有限公司