一種三層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高加壓吸收量吸水樹(shù)脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于吸水樹(shù)脂技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高加壓吸收量吸水 樹(shù)脂及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高吸水性樹(shù)脂（SAP)是一種具有優(yōu)異的吸水性和保水性的新型高分子材料，它含 有許多強(qiáng)親水性基團(tuán)，并具有一定的交聯(lián)度。它本身不溶于水，也不溶于任何有機(jī)溶劑，能 吸收自身重量幾十倍或數(shù)千倍的水而溶脹呈凝膠狀，在一定范圍的壓力下水也不會(huì)析出， 在許多領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。
[0003] 從合成原料上分類(lèi)，高吸水樹(shù)脂可以分為淀粉系、纖維素系以及合成系。合成類(lèi) SAP制備工藝簡(jiǎn)單，吸水、保水性能好，原料來(lái)源方便，因此倍受關(guān)注。以丙烯酸為原料制備 高吸水樹(shù)脂的工藝有兩種：溶液聚合和反相懸浮聚合。其中其中反相懸浮聚合法是近十年 來(lái)發(fā)展起來(lái)的新方法，具有制備工藝簡(jiǎn)單，樹(shù)脂的物理形態(tài)和吸水性能較好等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 近年來(lái)，在紙尿褲、生理用衛(wèi)生巾等衛(wèi)生材料中，要求高吸水性樹(shù)脂具有較高的強(qiáng) 度，能夠在外加壓力條件下具有很高的吸收量，同時(shí)在常壓下的吸收效果比較好。國(guó)內(nèi)外 對(duì)制備具有高加壓的樹(shù)脂做出了大量的研究，公開(kāi)了很多合成的方法：形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) (如Lim等人用聚乙烯醇磺酸鈉和丙烯酸單體共聚，通過(guò)水溶液聚合方法合成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)的高吸水性樹(shù)脂）；選擇合適的交聯(lián)劑的種類(lèi)和用量（如Ramazani-Harandi等人選擇雙 甲基丙烯酸二縮三乙酯二醇為交聯(lián)劑，通過(guò)交聯(lián)劑用量控制交聯(lián)度，改變SAP的加壓吸收 量）；與無(wú)機(jī)材料共混（如蔡力鋒等人通過(guò)埃洛石納米管改性復(fù)合吸水材料制備高凝膠強(qiáng) 度的吸水樹(shù)脂）以及后期表面交聯(lián)法（如潘海宇等通過(guò)乙醇，硫酸鋁，甘油和N，N-亞甲基 雙丙烯酰胺組成的后處理液處理吸水樹(shù)脂制備吸水后表面干爽的吸水樹(shù)脂）等。雖然這些 方法能夠在一定程度上增加SAP加壓吸收量，但是在無(wú)外力作用下的吸收鹽水的能力比較 低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種三層 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高加壓吸收量吸水樹(shù)脂的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述方法制備得到的三層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高加壓 吸收量吸水樹(shù)脂。該吸水樹(shù)脂在加壓條件下的吸收量高，而且在無(wú)外力作用下的吸收量也 維持在較高的水平。
[0007] 本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種三層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高加壓吸收量吸水樹(shù)脂的制備方法，包括以下制備步驟：
[0009] (1)內(nèi)核的制備：丙烯酸用堿溶液中和后加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，攪拌混合均勻，為 水相A液；在有機(jī)溶劑中加入表面活性劑，攪拌混合均勻，為油相B液，然后將A液加入到B 液中，反應(yīng)得到內(nèi)核聚合物；
[0010] (2)中間層的附聚：另取A液，加入增強(qiáng)劑和交聯(lián)劑混合均勻，得到C液；在攪拌條 件下將C液加入到步驟（1)的反應(yīng)液中進(jìn)行反應(yīng)，生成中間層；
[0011] (3)表面交聯(lián)處理：在步驟（2)的反應(yīng)液中加入表面交聯(lián)液，攪拌條件下進(jìn)行表面 交聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物蒸除溶劑，干燥后得到三層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高加壓吸收量吸水樹(shù)脂。
[0012] 步驟（1)中所述的堿溶液優(yōu)選氫氧化鈉水溶液；所述的中和是指中和至中和度為 75%~85%。
[0013] 優(yōu)選地，所述的交聯(lián)劑為N，N_亞甲基雙丙烯酰胺；所述的引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨；所 述的有機(jī)溶劑為環(huán)已烷；所述的表面活性劑為Span-80。
[0014] 優(yōu)選地，所述A液中交聯(lián)劑的用量為丙烯酸質(zhì)量的0.01%~0.03%;所述C液中 交聯(lián)劑的總含量為丙烯酸質(zhì)量的0. 05%~0. 07%。
[0015] 優(yōu)選地，步驟（1)中所述的A液與步驟（2)中所述的C液中所含丙烯酸的質(zhì)量比 為（2. 5 ~4) :1。
[0016] 步驟⑵中所述的增強(qiáng)劑是指分子結(jié)構(gòu)為X-[(CH2) nl-0-(CH2)n2]n3-Y的線(xiàn)性化合 物；其中X和Y為相同或者不相同的氨基或者羥基，叫和11 2為2~4的整數(shù)，113為7~140 的整數(shù)；增強(qiáng)劑優(yōu)選分子量為4〇〇〇~loooo的聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇和聚二醇的氨 基衍生物中的至少一種；增強(qiáng)劑的添加量?jī)?yōu)選為C液中丙烯酸質(zhì)量的4%~8%。
[0017]優(yōu)選地，步驟（1)中所述的反應(yīng)是指在溫度為25~40°C，攪拌速率為120~160r/ min的條件下反應(yīng)1. 5~4h;步驟（2)中所述的反應(yīng)是指在溫度為65~80°C，攪拌速率為 300~350r/min的條件下反應(yīng)0. 15~0. 25h;步驟（3)中所述的反應(yīng)是指在溫度為120~ 140°C，攪拌轉(zhuǎn)速為400~500r/min的條件下反應(yīng)0. 2~0. 25h。
[0018] 所述的表面交聯(lián)液的成分包括丙二醇、乙二醇二縮水甘油醚和水；優(yōu)選為丙二醇、 乙二醇二縮水甘油醚和水按質(zhì)量比為2:1:2組成的混合液。
[0019] 優(yōu)選地，步驟（3)中所述的表面交聯(lián)反應(yīng)與蒸除溶劑的過(guò)程同時(shí)進(jìn)行。
[0020] -種三層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高加壓吸收量吸水樹(shù)脂，通過(guò)以上方法制備得到。
[0021] 上述三層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高加壓吸收量吸水樹(shù)脂，在2KPa下吸收0.9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 氯化鈉水溶液為33. 6g/g以上，5KPa下吸收0. 9% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)）氯化鈉水溶液為21g/g以 上，常壓下吸收0.9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)）氯化鈉水溶液為58g/g以上。
[0022] 本發(fā)明的制備方法及所得到的產(chǎn)物具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0023] (1)本發(fā)明將SAP粒子設(shè)計(jì)成具有內(nèi)核、中間層和外殼層的三層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且從 內(nèi)核到中間層到外殼層的交聯(lián)密度逐漸升高，較低交聯(lián)密度的內(nèi)核和中間層能夠賦予SAP 較好的吸液性能，添加增強(qiáng)劑的中間層和較高交聯(lián)密度的外殼層能夠使得SAP具有抗壓能 力；
[0024] (2)本發(fā)明通過(guò)控制內(nèi)核和中間層的比例，保證樹(shù)脂整體結(jié)構(gòu)能夠支撐外加壓力 作用，使得樹(shù)脂在外加壓力作用下吸收量高，同時(shí)無(wú)外力作用下的吸收量也高；
[0025] (3)本發(fā)明通過(guò)在中間層添加大分子的增強(qiáng)劑，將中間層的交聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)成大網(wǎng)孔 (增強(qiáng)劑的作用）、小網(wǎng)孔（交聯(lián)劑的作用）以及大小網(wǎng)孔相互交叉的結(jié)構(gòu)提高樹(shù)脂的整體 凝膠強(qiáng)度，同時(shí)不影響樹(shù)脂在無(wú)外力作用下的吸收量；
[0026] (4)本發(fā)明在合成過(guò)程中為了保證反應(yīng)體系中加入的中間層溶液（C溶液）中的單 體能夠均勻地分布在高吸水樹(shù)脂顆粒內(nèi)核的表面并在內(nèi)核表面上參與聚合反應(yīng)并形成中 間層，選擇在制備SAP的過(guò)程中采用先低溫后高溫聚合的方法，攪拌采用先低速后高速攪 拌的方式，同時(shí)為了使表面交聯(lián)層的厚度適中，在高溫條件下表面交聯(lián)，并加速攪拌，最終 制備的吸水樹(shù)脂在具備高加壓吸收量的同時(shí)，能夠保證在無(wú)外力作用下吸收鹽水的能力優(yōu) 異。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] (1)將36g丙烯酸置于燒杯中，用71. 6g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22. 3%的氫氧化鈉水溶液中 和后，加入0. 〇〇72gN，N-亞甲基雙丙烯酰胺與0. 36g過(guò)硫酸銨，攪拌混合均勻，為水相A液； 在162g環(huán)已烷中加入0. 72gSpan-80后攪拌均勻，此為油相B液，將B液加入到四口燒瓶 中，然后置于40°C的水浴鍋中，在140r/min的攪拌速度下加入81gA液反應(yīng)1. 5h得到內(nèi)核 聚合物；
[0030] (2)在剩下的27gA液中加入0? 54g聚乙二醇4000和0? 0036gN，N-亞甲基雙丙烯 酰胺并混合均勻，為C液；將四口瓶置于75°C的水浴中，在320r/min的攪拌速度下將C液 加入到四口瓶中反應(yīng)0. 2h，使C溶液中的單體附聚在內(nèi)核上；
[0031] (3)然后將四口燒瓶置于120°C的油浴鍋中，加入0. 9g由丙二醇、乙二醇二縮水甘 油醚和水（其質(zhì)量比為2:1:2)組成的表面交聯(lián)液，在450r/min的攪拌速度下攪拌反應(yīng)0. 2 小時(shí)，在攪拌反應(yīng)的同時(shí)蒸出環(huán)已烷和水分，將產(chǎn)物置于120°C的烘箱中干燥2小時(shí)，得到 三層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高加壓吸收量吸水樹(shù)脂。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] (1)將36g丙烯酸置于燒杯中，用71. 6g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22. 3%的氫氧化鈉水溶液中 和后，加入0. 〇〇36gN，N-亞甲基雙丙烯酰胺與0. 36g過(guò)硫酸銨，攪拌混合均勻，為水相A液； 在162g環(huán)已烷中加入0. 72gSpan-80后攪拌均勻，此為油相B液，將B液加入到四口燒瓶 中，然后置于40°C的水浴鍋中，在130r/min的攪拌速度下加入77gA液反應(yīng)1. 5h得到內(nèi)核 聚合物；
[0034] (2)在剩下的31gA液中加入0? 82g聚丙二醇4000和0? 00617gN，N-亞甲基雙丙烯 酰胺并混合均勻，為C液；將四口瓶置于75°C的水浴中，在320r/min的攪拌速度下將C液 加入到四口瓶中反應(yīng)0. 2h，使C溶液中的單體附聚在內(nèi)核上；
[0035] (3)然后將四口燒瓶置于120°C的油浴鍋中，加入0. 9g由丙二醇、乙二醇二縮水甘 油醚和水（其質(zhì)量比為2:1:2)組成的表面交聯(lián)液，在420r/min的攪拌速度下攪拌反應(yīng)0. 2 小時(shí)，在攪拌反應(yīng)的同時(shí)蒸出環(huán)已烷和水分，將產(chǎn)物置于120°C的烘箱中干燥2小時(shí)，得到 三層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高加壓吸收量吸水樹(shù)脂。
[0036] 實(shí)施例3
[0037] (1)將36g丙烯酸置于燒杯中，用71. 6g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22. 3%的氫氧化鈉水溶液中 和后，加入0. 0108gN，N-亞甲基雙丙烯酰胺與0. 36g過(guò)硫酸銨，攪拌混合均勻，為水相A液； 在162g環(huán)已烷中加入0. 72gSpan-80后攪拌均勻，此為油相B液，將B液加入到四口燒瓶 中，然后置于40°C的水浴鍋中，在120r/min的攪拌速度下加入86. 4gA液反應(yīng)1. 5h得到內(nèi) 核聚合物；
[0038] (2)在剩下的21. 6gA液中加入0? 288g聚丁二醇4000和0? 00144gN，N-亞甲基雙 丙烯酰胺并混合均勻，為C液；將四口瓶置于75°C的水浴中，在350r/min的攪拌速度下將C 液加入到四口瓶中反應(yīng)0. 2h，使C溶液中的單體附聚在內(nèi)核上；
[0039] (3)然后將四口燒瓶置于120