可萃取物低的高吸水性樹脂的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可萃取物低的高吸水性樹脂的制備方法，其制備方法至少包括下列步驟：(1)使精丙烯酸、聚合引發(fā)劑、聚合交聯(lián)劑和自來水在塔式反應器中聚合；(2)聚合反應后生成凝膠連續(xù)進入絞碎機并進行絞碎和造粒的步驟，絞碎助劑為液堿；(3)以溫度160-250℃干燥、粉碎和篩選；(4)連續(xù)表面交聯(lián)劑涂覆和加熱表面處理；(5)根據(jù)不同要求加入其它助劑并包裝。通過上述的工藝制備的高吸水性樹脂可溶物低、殘留單體低、吸收速度快，適用于衛(wèi)生用品。
【專利說明】可萃取物低的高吸水性樹脂的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于可萃取物低的高吸水性樹脂的制備方法，利用塔式反應器聚合反應生成凝膠，再通過絞碎機絞碎后干燥，然后粉碎并篩選規(guī)定的粒徑，最后進行表面處理包覆操作。通過本發(fā)明獲得的高吸水性樹脂可用于衛(wèi)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于本身重量的水，且吸收后不會流出，加壓下也不會滲漏。廣泛運用于農(nóng)業(yè)上的土壤保水劑、衛(wèi)生用品以及保存食物用的保鮮應用等。
[0003]高吸水性樹脂的制備方法有多種已應于工業(yè)界的生產(chǎn)，其聚合方法有:鑄膜聚合反應(日本專利昭48(1973)-42，466)，于輸送帶上進行聚合反應(日本專利昭58 (1983) -49，714)，連續(xù)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(xù)化生產(chǎn)，產(chǎn)量低；而連續(xù)捏合機反應能連續(xù)化生產(chǎn)，但單套產(chǎn)能低；反相懸浮反應成本高且產(chǎn)量低。本發(fā)明通過塔式反應器先聚合再中和。由于塔徑小聚合反應時撤熱更容易，所以合成的產(chǎn)品分子量大，性能好，單套產(chǎn)能大，并可以根據(jù)市場需求進行調節(jié)產(chǎn)能。通過多套塔式反應器聯(lián)合，就可以解決連續(xù)化生產(chǎn)的問題。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明目的是提供一種可萃取物低的高吸水性樹脂的制備方法，制得的樹脂可用于吸收水、尿和血的等物質。
[0006]一種可萃取物低的高吸水性樹脂的制備方法，包括以下步驟:
[0007]a)將精丙烯酸、聚合引發(fā)劑、聚合交聯(lián)劑和水加入塔式反應裝置并聚合，精丙烯酸初始濃度30wt% -45wt% ；
[0008]b)聚合反應后生成的凝膠連續(xù)進入絞碎機并進行絞碎，得凝膠顆粒，使用液堿為絞碎助劑；
[0009]c)所得凝膠顆粒于溫度160°C -250°C干燥、粉碎和篩選；
[0010]d)連續(xù)表面交聯(lián)劑包覆和加熱表面處理；
[0011]e)根據(jù)不同要求加入其它助劑并包裝。
[0012]在制備過程中，其凝膠破碎后的粒徑為2mm-10mm。
[0013]在制備過程中，其液堿是離子膜法生產(chǎn)的氫氧化鈉配成的48wt%的溶液；
[0014]在制備過程中，其聚合交聯(lián)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，用量范圍在0.1wt%到1wt % .
[0015]在制備過程中，其聚合引發(fā)劑為氧化還原型引發(fā)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(fā)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(fā)劑體系。
[0016]在制備過程中，其聚合的反應溫度為_5°C -60°C，優(yōu)選5°C _20°C，反應時間為100分鐘-360分鐘，優(yōu)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，用于通入冷卻水以冷卻反應容器。加料部置于本體頂端，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，用于加入反應原料和輔料。第二接口與壓力泵連接，第三接口用于與產(chǎn)生真空的設備連接。出料部設于本體底端，下方的出口截面小于上方的開口截面，而呈喇叭形，在下方出口還設有出料閥。
[0018]在制備過程中，其篩選后的粒徑分布在0.015mm到0.08mm之間的樹脂顆粒。
[0019]表面交聯(lián)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(lián)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]制備方法所用的助劑如:增香劑、防粘劑(如:氣相納米二氧化硅)、除臭劑、抗菌劑和防腐劑中的一種或多種。
[0022]本發(fā)明提供的另一種可萃取物低的高吸水性樹脂的制備方法，精丙烯酸單體水溶液加入塔式反應器，單體水溶液濃度范圍控制在20wt%到40wt%之間，通冷凍水將反應容器的溫度范圍控制在-5°C-60°C。加入聚合交聯(lián)劑和聚合引發(fā)劑。反應好的凝膠用絞碎機制成2-10mm的凝膠顆粒，絞碎助劑為液堿。再進入干燥機中干燥，干燥溫度160°C -250°C,干燥時間為0.5小時-1小時。干燥好的物料進行破碎、篩選，再將表面交聯(lián)處理劑進行包覆。
[0023]本發(fā)明的另一種可萃取物低的高吸水性樹脂的制備方法，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，并通氮除氧30分鐘。
[0025]b)然后加入0.1wt% _1界1:%的聚合交聯(lián)劑和0.01界1:%到1界1:%的聚合引發(fā)劑。
[0026]c)物料在反應器里反應120分鐘。然后開打底部出料閥，并將塔內壓力升高到IMpa,將制得的凝膠從本體內緩慢壓出。
[0027]d)將制得凝膠轉入絞碎機，并加入48?丨％氫氧化鈉(離子膜法制得)水溶液，制成2-1Omm的凝膠顆粒。
[0028]e)使用風速2m / S，依次按第一節(jié)熱風溫度為250°C，第二節(jié)熱風溫度為180°C，第三節(jié)熱風溫度為170°C，第四節(jié)熱風溫度為160°C將凝膠顆粒在30分鐘內干燥后，冷卻到600C，得到含水量5-7wt%的干燥顆粒。
[0029]f)將干燥后的顆粒粉碎，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，然后冷卻到80°C，加入7.2Kg /小時的比表面積為200m2 / g的氣相納米二氧化硅混合，霧化噴入180Kg /小時的水后，得可溶物低的高吸水性樹脂產(chǎn)品。
[0031]本發(fā)明提供的高吸水性樹脂制備方法，其聚合反應溫度低，生產(chǎn)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(chǎn)品的質量。所制得的產(chǎn)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(fā)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(fā)明如下實施例中，均采用如圖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，用于通入冷卻水以冷卻反應容器。加料部2置于本體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，用于加入反應原料和輔料。第二接口 22與壓力泵連接，以便于在反應結束后加壓將料從底部壓出。第三接口 23為氣體閥門，用于通入氮氣。出料部3設于本體底端，下方的出口截面小于上方的開口截面，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內壁涂搪或涂聚四氟乙烯，至少可耐1.6MPa的壓力。
[0035]本發(fā)明如下實施例制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,并將該質量記作m，將該試樣全部倒入燒杯中(燒杯放入500g的23±2°C去離子水并放置在恒溫水浴鍋中)。浸泡60分鐘后將燒杯中物料倒入250目的尼龍袋中。將尼龍袋用夾子對角懸掛起來，靜止狀態(tài)滴水10分鐘。10分鐘后，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，并將該質量記作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(tài)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(shù)。
[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(wèi)星丙烯酸)1000Kg和水2300Kg加入塔式反應器，反應器由5個塔節(jié)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，并通氮除氧30分鐘。
[0047]b)然后用泵將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)物料在反應器里反應120分鐘。然后開打底部出料閥，并將塔內壓力升高到IMpa,將物料形成的凝膠從釜內緩慢壓出。
[0049]d)從反應器里連續(xù)出來的凝膠進入絞碎機，并加入48wt%氫氧化鈉(離子膜法制得)水溶液866kg，制成2-10mm的顆粒。
[0050]e)上述顆粒進入連續(xù)循環(huán)熱風帶式干燥機或轉筒干燥機，第一節(jié)熱風溫度為250°C，第二節(jié)熱風溫度為180°C，第三節(jié)熱風溫度為170°C，第四節(jié)熱風溫度為160°C。風速2m / S0物料30分鐘走完干燥機，并在干燥機最后一節(jié)處冷卻到60°C，得到含水量5_7wt%的干燥顆粒。
[0051]f)上述顆粒連續(xù)進入粉碎機，粉碎后，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，然后冷卻到80°C，加入7.2Kg /小時的比表面積為200m2 / g的氣相納米二氧化硅(降低了高吸水樹脂吸液后的粘并性)，霧化噴入ISOKg /小時的水，得可溶物低的高吸水性樹脂產(chǎn)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(jié)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，并通氮除氧30分鐘。
[0055]b)然后用泵將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)物料在反應器里反應120分鐘。然后開打底部出料閥，并將塔內壓力升高到IMpa,將物料形成的凝膠從釜內緩慢壓出。
[0057]d)從反應器里連續(xù)出來的凝膠進入絞碎機，并加入48wt%的氫氧化鈉水溶液1732kg，制成2-10mm左右的顆粒。
[0058]e)上述顆粒進入連續(xù)循環(huán)熱風帶式干燥機，第一節(jié)熱風溫度為250°C，第二節(jié)熱風溫度為180°C，第三節(jié)熱風溫度為170°C，第四節(jié)熱風溫度為160°C。風速2m / S。物料30分鐘走完干燥機，并在干燥機最后一節(jié)處冷卻到70°C，得到含水量5-7wt%的干燥顆粒。
[0059]f)上述顆粒連續(xù)進入粉碎機，粉碎后，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(chǎn)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(jié)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，并通氮除氧30分鐘。[0063]b)然后用泵將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)物料在反應器里反應120分鐘。然后開打底部出料閥，并將塔內壓力升高到IMpa,將物料形成的凝膠從釜內緩慢壓出。
[0065]d)從反應器里連續(xù)出來的凝膠進入絞碎機，并加入48wt%的氫氧化鈉水溶液1732kg，制成2-10mm左右的顆粒。
[0066]e)上述顆粒進入連續(xù)循環(huán)熱風帶式干燥機，第一節(jié)熱風溫度為250°C，第二節(jié)熱風溫度為180°C，第三節(jié)熱風溫度為170°C，第四節(jié)熱風溫度為160°C。風速2m / S。物料30分鐘走完干燥機，并在干燥機最后一節(jié)處冷卻到70°C，得到含水量5-7wt%的干燥顆粒。
[0067]f)上述顆粒連續(xù)進入粉碎機，粉碎后，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(chǎn)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制備方法，包括以下步驟: a)將精丙烯酸、聚合引發(fā)劑、聚合交聯(lián)劑和水加入塔式反應裝置并聚合，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(lián)劑用量范圍在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(chǎn)的氫氧化鈉配成的48wt%的溶液為絞碎助劑； c)所得凝膠顆粒于溫度160°C-250°C干燥、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(xù)表面交聯(lián)劑包覆和加熱表面處理后，冷卻即得。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征是聚合交聯(lián)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(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征是所述的聚合的溫度為_5°C-60°C。
4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征是所述的聚合的時間為100分鐘-360分鐘。
5.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征是表面交聯(lián)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(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征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(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征是在所述加熱表面處理后，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(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征是所述的樹脂顆粒的粒徑分布在0.015mm到0.08mm之間。
9.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征是聚合引發(fā)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(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征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，置于本體項端，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，設于本體底端，下方的出口截面小于上方的開口截面，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，用于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(yōu)先權日:2014年2月27日
【發(fā)明者】王成, 馬國林, 金豐富 申請人:浙江衛(wèi)星石化股份有限公司