專利名稱：用紫外光表面接枝法制備柔性高吸水性材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用紫外光表面接枝法制備柔性高吸水性材料的方法，屬高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，制備的高吸水性材料可以制成柔而韌的吸水性膜，與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，能被更加便捷高效地使用。
背景技術(shù)：
高吸水性樹脂是近年來迅速發(fā)展的一種功能性高分子材料，它的吸水能力可達(dá)幾百倍到幾千倍。一旦吸水吸收的水分不易被機械壓力壓出，具有優(yōu)良的保水性能，此外它還有增稠，吸氧等作用。因此被廣泛應(yīng)用于農(nóng)林、園藝等土壤改良劑，衛(wèi)生用品，工業(yè)用脫水劑、保鮮劑，防霧、醫(yī)用材料，水凝膠材料等等。將高吸水性樹脂做成薄膜、纖維狀、粉狀，都可以提高吸水性和保水性，但以前的涂布技術(shù)，難以做到涂布均勻，制成品柔而韌，吸水后樹脂更易團(tuán)聚在一起。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種用紫外光表面接枝法制備柔性高吸水性材料的方法，以克服已有吸水性材料的不足，用紫外光表面接枝法把吸水性樹脂接枝在薄膜上，樹脂層較薄且呈非連續(xù)態(tài)分布，從而制備一種吸水性能良好的新型高吸水性材料。
本發(fā)明的用紫外光表面接枝法制備柔性高吸水性材料的方法，包括以下各步驟(1)將聚丙烯均聚物膜、聚丙烯共聚物膜或無紡布用有機溶劑浸洗，晾干至恒重，放入反應(yīng)器內(nèi)，聚丙烯膜的厚度為0.05—0.4mm，將配好的2—6ml質(zhì)量百分比為1—25％的光敏劑溶液加在上述反應(yīng)器底部的聚丙烯膜上，反應(yīng)器密閉，通入氮氣并用紫外光輻射接枝1—10min，紫外光源的功率為1000瓦，燈管距樣品距離為10—35cm，氮氣流量為5-25L/h，用有機溶劑抽提反應(yīng)完的聚丙烯膜，晾干至恒重，稱重后將再將其平鋪于反應(yīng)器底部；(2)在丙烯酸中加入占其體積0.5—5倍的去離子水，用氫氧化鈉部分中和，配制成中和度為50—80％的丙烯酸溶液，加入丙烯酰胺，使丙烯酰胺和丙烯酸的摩爾比為丙烯酰胺∶丙烯酸＝1∶3—9，再加入光敏劑，使溶液中光敏劑的摩爾百分含量為0.2‰至飽和，在上述配好的丙烯酸和丙烯酰胺溶液中通入氮氣以除去氧氣，然后取出經(jīng)處理的溶液2—6ml加在上述第一步反應(yīng)完的聚丙烯膜上，反應(yīng)器密閉，通入氮氣，用紫外光輻射接枝1—12min，燈管距樣品距離為10—35cm，氮氣流量為5—25L/h，反應(yīng)完畢即得到高吸水性材料。
本發(fā)明的上述方法中，第一步和第二步所用的光敏劑可以是相同的，也可以各不相同，該光敏劑為二苯甲酮、氧雜蒽酮或N，N’-二芳基對苯二胺中的任何一種。
利用本發(fā)明的方法制備的高吸水性材料，其優(yōu)點在于1.吸水性膜柔而韌，吸水后樹脂不剝離、不團(tuán)聚。
2.吸水性樹脂的原料配方中未加交聯(lián)劑，樹脂靠自交聯(lián)產(chǎn)生的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)吸水。與加入交聯(lián)劑的情況相比較，水分更容易到達(dá)樹脂內(nèi)部，從而吸水倍數(shù)更高。
3.用兩步法反應(yīng)，先讓光敏劑和聚丙烯基膜反應(yīng)，再讓單體丙烯酸和丙烯酰胺在紫外輻射下聚合并接枝從而減少自聚，促進(jìn)接枝。
4.輻射在常溫下進(jìn)行，反應(yīng)時間短，反應(yīng)條件簡便易行。


圖1是本發(fā)明涉及的紫外光表面接枝原理示意圖。
衛(wèi)生材料所用的吸水性樹脂，要求對親水性液體具有高吸水倍率、快的吸水速度、大的透液性等，如EP443627提出了一種加壓下吸水倍率和吸水速度優(yōu)越的樹脂吸水性構(gòu)造體，CN1201041用表面交聯(lián)的方法得到的樹脂，無加壓和加壓條件下吸水倍率和吸水速度均很高。本發(fā)明吸水性樹脂的原料配方中未加交聯(lián)劑，常溫紫外光照條件下，樹脂靠自交聯(lián)作用生成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)吸水，實驗證明吸水速率比較快，吸水倍數(shù)較高。
丙烯酸、丙烯酰胺是制取高吸水性樹脂的常見原料，如JP昭60-161409、US4525527采用丙烯酸和丙烯酰胺二元共聚制備高吸水性樹脂，采用一步法聚和，一般采用本體聚合和水溶液聚合，反應(yīng)時間較長，生成的樹脂很難再接枝。本發(fā)明用紫外光輻射既可以生成吸水性樹脂，同時又可以促使其接枝。
由于衛(wèi)生用品經(jīng)常以無紡布作為高吸水性樹脂的載體，而聚丙烯是一種常見的無紡布材料，因此本發(fā)明在聚丙烯上接枝高吸水性樹脂。為了減少單體自聚，提高接枝率，采用兩步法，先用紫外光引發(fā)將光敏劑接在聚丙烯基膜上，然后在紫外光輻射下，光敏劑和基膜之間的鏈斷裂，膜表面產(chǎn)生自由基再進(jìn)一步接枝。
具體實施例方式實施例1將聚丙烯均聚物膜用丙酮浸洗，空氣中晾干至恒重，放入反應(yīng)器內(nèi)，聚丙烯均聚物膜被剪成4×2cm2，厚度為0.05mm。將配好的2ml質(zhì)量百分比為25％的光敏劑二苯甲酮的苯溶液加在反應(yīng)器底部的聚丙烯膜上，反應(yīng)器密閉，通入氮氣用紫外光輻射接枝1min，燈管距樣品距離為35cm，氮氣流量為25L/h。用丙酮抽提反應(yīng)完的聚丙烯膜，空氣中晾干至恒重，稱重后將再將其平鋪于反應(yīng)器底部。
在丙烯酸中加入其體積0.5倍的去離子水，用氫氧化鈉部分中和，配制成中和度為50％的丙烯酸溶液，加入一定量的丙烯酰胺，使丙烯酰胺和丙烯酸的摩爾比為1∶3。加入光敏劑二苯甲酮，使溶液中的二苯甲酮達(dá)到飽和。將配好的丙烯酸和丙烯酰胺溶液通氮氣除氧氣，取2ml加在第一步反應(yīng)完的聚丙烯膜上，反應(yīng)器密閉，通入氮氣用紫外光輻射接枝1min，燈管距樣品距離為35cm，氮氣流量為25L/h，反應(yīng)完畢即得到目標(biāo)產(chǎn)品。
實施例2將聚丙烯膜均聚物用丙酮浸洗，真空烘箱中烘干至恒重，放入反應(yīng)器內(nèi)，聚丙烯均聚物膜被剪成4×2cm2，厚度為0.1mm。將配好的4ml質(zhì)量百分比為20％的光敏劑二苯甲酮的苯溶液加在反應(yīng)器底部的聚丙烯膜上，反應(yīng)器密閉，通入氮氣用紫外光輻射接枝3min，燈管距樣品距離為30cm，氮氣流量為20L/h。用丙酮抽提反應(yīng)完的聚丙烯膜，真空烘箱中烘干至恒重，稱重后將再將其平鋪于反應(yīng)器底部。
在丙烯酸中加入其體積1倍的去離子水，用氫氧化鈉部分中和，配制成中和度為60％的丙烯酸溶液，加入一定量的丙烯酰胺，使丙烯酰胺和丙烯酸的摩爾比為1∶4。加入光敏劑二苯甲酮，使溶液中光敏劑二苯甲酮的摩爾百分含量為5％。將配好的丙烯酸和丙烯酰胺溶液通氮氣除氧氣，取4ml加在第一步反應(yīng)完的聚丙烯膜上，反應(yīng)器密閉，通入氮氣用紫外光輻射接枝3min，燈管距樣品距離為30cm，氮氣流量為20L/h，反應(yīng)完畢即得到目標(biāo)產(chǎn)品。
實施例3將聚丙烯共聚物膜用甲醇浸洗，空氣中晾干至恒重，放入反應(yīng)器內(nèi)，聚丙烯共聚物膜被剪成4×2cm2，厚度為0.2mm。將配好的4ml質(zhì)量百分比為15％的光敏劑氧雜蒽酮的苯溶液加在反應(yīng)器底部的聚丙烯膜上，反應(yīng)器密閉，通入氮氣用紫外光輻射接枝5min，燈管距樣品距離為25cm，氮氣流量為15L/h。用甲醇抽提反應(yīng)完的聚丙烯膜，空氣中晾干至恒重，稱重后將再將其平鋪于反應(yīng)器底部。
在丙烯酸中加入其體積3倍的去離子水，用氫氧化鈉部分中和，配制成中和度為65％的丙烯酸溶液，加入一定量的丙烯酰胺，使丙烯酰胺和丙烯酸的摩爾比為1∶5。加入光敏劑氧雜蒽酮，使溶液中光敏劑氧雜蒽酮的摩爾百分含量為1％。將配好的丙烯酸和丙烯酰胺溶液通氮氣除氧氣，取4ml加在第一步反應(yīng)完的聚丙烯膜上，反應(yīng)器密閉，通入氮氣用紫外光輻射接枝7min，燈管距樣品距離為25cm，氮氣流量為15L/h，反應(yīng)完畢即得到目標(biāo)產(chǎn)品。
實施例4將聚丙烯共聚物膜用丙酮浸洗，真空烘箱中烘干至恒重，放入反應(yīng)器內(nèi)，聚丙烯共聚物膜被剪成4×2cm2，厚度為0.3mm。將配好的6ml質(zhì)量百分比為5％的光敏劑N，N’-二芳基對苯二胺的苯溶液加在反應(yīng)器底部的聚丙烯膜上，反應(yīng)器密閉，通入氮氣用紫外光輻射接枝7min，燈管距樣品距離為15cm，氮氣流量為10L/h。用丙酮抽提反應(yīng)完的聚丙烯膜，真空烘箱中烘干至恒重，稱重后將再將其平鋪于反應(yīng)器底部。
在丙烯酸中加入其體積4倍的去離子水，用氫氧化鈉部分中和，配制成中和度為70％的丙烯酸溶液，加入一定量的丙烯酰胺，使丙烯酰胺和丙烯酸的摩爾比為1∶7。加入光敏劑N，N’-二芳基對苯二胺，使溶液中N，N’-二芳基對苯二胺的摩爾百分含量為0.5‰。將配好的丙烯酸和丙烯酰胺溶液通氮氣除氧氣，取6ml加在第一步反應(yīng)完的聚丙烯膜上，反應(yīng)器密閉，通入氮氣用紫外光輻射接枝10min，燈管距樣品距離為15cm，氮氣流量為10L/h，反應(yīng)完畢即得到目標(biāo)產(chǎn)品。
實施例5將無紡布用甲醇浸洗，真空烘箱中烘干至恒重，放入反應(yīng)器內(nèi)，無紡布被剪成4×2cm2，厚度為0.4mm。將配好的6ml質(zhì)量百分比為1％的光敏劑N，N’-二芳基對苯二胺的苯溶液加在反應(yīng)器底部的聚丙烯膜上，反應(yīng)器密閉，通入氮氣用紫外光輻射接枝10min，燈管距樣品距離為10cm，氮氣流量為5L/h。用甲醇抽提反應(yīng)完的聚丙烯膜，真空烘箱中烘干至恒重，稱重后將再將其平鋪于反應(yīng)器底部。
在丙烯酸中加入其體積5倍的去離子水，用氫氧化鈉部分中和，配制成中和度為80％的丙烯酸溶液，加入一定量的丙烯酰胺，使丙烯酰胺和丙烯酸的摩爾比為1∶9。加入光敏劑N，N’-二芳基對苯二胺，使溶液中N，N’-二芳基對苯二胺的摩爾百分含量為0.2‰。將配好的丙烯酸和丙烯酰胺溶液通氮氣除氧氣，取4ml加在第一步反應(yīng)完的聚丙烯膜上，反應(yīng)器密閉，通入氮氣用紫外光輻射接枝12min，燈管距樣品距離為10cm，氮氣流量為5L/h，反應(yīng)完畢即得到目標(biāo)產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種用紫外光表面接枝法制備柔性高吸水性材料的方法，其特征在于該方法包括以下各步驟(1)將聚丙烯均聚物膜、聚丙烯共聚物膜或無紡布用有機溶劑浸洗，晾干至恒重，放入反應(yīng)器內(nèi)，聚丙烯膜的厚度為0.05—0.4mm，將配好的2—6ml質(zhì)量百分比為1—25％的光敏劑溶液加在上述反應(yīng)器底部的聚丙烯膜上，反應(yīng)器密閉，通入氮氣并用紫外光輻射接枝1—10min，紫外光源的功率為1000瓦，燈管距樣品距離為10—35cm，氮氣流量為5-25L/h，用有機溶劑抽提反應(yīng)完的聚丙烯膜，晾干至恒重，稱重后將再將其平鋪于反應(yīng)器底部；(2)在丙烯酸中加入占其體積0.5—5倍的去離子水，用氫氧化鈉部分中和，配制成中和度為50—80％的丙烯酸溶液，加入丙烯酰胺，使丙烯酰胺和丙烯酸的摩爾比為丙烯酰胺∶丙烯酸＝1∶3—9，再加入光敏劑，使溶液中光敏劑的摩爾百分含量為0.29‰至飽和，在上述配好的丙烯酸和丙烯酰胺溶液中通入氮氣以除去氧氣，然后取出經(jīng)處理的溶液2—6ml加在上述第一步反應(yīng)完的聚丙烯膜上，反應(yīng)器密閉，通入氮氣，用紫外光輻射接枝1—12min，燈管距樣品距離為10—35cm，氮氣流量為5—25L/h，反應(yīng)完畢即得到高吸水性材料。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中第一步和第二步所用的光敏劑是相同的，或各不相同，該光敏劑為二苯甲酮、氧雜蒽酮或N，N’-二芳基對苯二胺中的任何一種
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用紫外光表面接枝法制備柔性高吸水性材料的方法,首先將聚丙烯膜等用有機溶劑浸洗,晾干至恒重,放入反應(yīng)器內(nèi),將配好的光敏劑溶液加在聚丙烯膜上,反應(yīng)器密閉,通入氮氣并用紫外光輻射接枝,用有機溶劑抽提反應(yīng)完的聚丙烯膜;在丙烯酸中加入去離子水,用氫氧化鈉部分中和,加入丙烯酰胺,再加入光敏劑,然后取出反應(yīng)完的聚丙烯膜上,用紫外光輻射接枝,即得到高吸水性材料。利用本發(fā)明的方法制備的高吸水性材料,吸水性膜薄而柔韌,吸水后樹脂不剝離、不團(tuán)聚。制備過程中,輻射在常溫下進(jìn)行,反應(yīng)時間短,反應(yīng)條件簡便易行。
文檔編號C08L23/12GK1334282SQ0113078
公開日2002年2月6日 申請日期2001年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月24日
發(fā)明者張樂, 謝續(xù)明, 張建, 王曉工 申請人:清華大學(xué)