CN1296981A - 交联聚丙烯酸钠的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于交联聚丙烯酸钠的合成方法。该方法是以丙烯酸、氢氧化钠和碳酸氢钠为原料,在开口反应器中,聚合中和一次完成,用副产物二氧化碳置换体系中空气,加入单组分引发剂引发,加热至均匀发泡聚合为止的一步发泡聚合。用这种方法合成高吸水树脂聚合工艺和设备简单,可操作性强,产品吸水倍率稳定,残留单体少,聚合成本低。
Description
本发明属于交联聚丙烯酸钠的合成方法。
在广泛应用的高吸水树脂中,交联聚丙烯酸钠这种高吸水树脂,由于吸水量大、吸水速度快,大量用于纸尿布和妇女卫生巾,因此,研究与后续工艺配套的合成方法,工业意义重大。中国专利881065390公开了题为“吸水树脂的生产方法”,该方法单体采用丙烯酸,先用氢氧化钠部分中和,加入到密闭双臂捏合机中,再加入交联剂N N′-亚甲基双丙烯酰胺和水,然后吹入氮气置换体系中空气,开动捏合机并加热,再加入氧化-还原双组分的引发剂,过硫酸铵-亚硫酸氢钠或过氧化氢-L-抗坏血酸,聚合物被捏合机分散成不大于3厘米的水凝胶小块,再第二次用氢氧化钠或碳酸钠中和一次,就完成了聚合,接着进入下一生产步骤130℃热风烘干。该发明采用普遍的配料,聚合设备、聚合工艺、烘干相互配套,无疑是一个可取的工艺。唯一的局限性在于:对于不直接用热风烘干,而先采用减压烘干等流程生产的企业来说,聚合成本过高,工艺控制过于复杂,设备投资和维护费用较大。
本发明目的是提供一种交联聚丙烯酸钠的合成方法。该方法是在开口反应器中,聚合中和一次完成,用副产物二氧化碳置换体系中空气,加入单组分引发剂引发,加热至均匀发泡聚合为止的一步发泡聚合。
本发明加入碳酸氢钠建立发泡基础,采用单组分引发控制发泡质量,以利于与后续减压烘干等工艺配套。碳酸氢钠在起到中和作用的同时,逸出的副产物二氧化碳能驱除体系中的空气,比通常采用的氮气驱除效果要好,残留体系中的二氧化碳又对体系中空气中的氧产生挤出效应,同时又奠定后续发泡基础、限制爆聚。本发明的另一措施是仅加入引发剂中氧化组分,不再加入诸如亚硫酸氢钠等还原组分,这种改变有效的控制聚合速度,使发泡缓慢进行,达到所期望的速度及优质产品。本发明利用单体和其它原料中的还原成分,例如丙烯酸中所含的阻聚剂等还原性物质、中和剂中的还原性物质以及聚合用工业水中所含的还原性物质,这些还原物质,含量相对稳定,分布均匀,利于均匀发泡和控制发泡质量。
本发明的合成步骤如下:在开口容器中依次加入(重量百分比)41.7~50%丙烯酸水溶液5~6Kg;7.6~14.3%氢氧化钠水溶液2.38~4.51Kg;33~38%的碳酸氢钠水溶液6.75~7.88Kg;0.168~1%的N N′-亚甲基双丙烯酰胺水溶液0.25~1.5Kg;0.57~1%的过硫酸铵水溶液1.68~2.92Kg;氯化钠固体颗粒0.03~0.13Kg;纯丙烯酸溶液0.60~0.75Kg。将混合液搅拌至完全溶解,液面用塑料布覆盖以隔绝空气,外部用70~100℃水加热,经0.5~2.5小时混合液开始均匀发泡,2~10分钟后,发泡完毕完成聚合,将聚合好的聚丙烯酸钠水凝胶,经烘干、粉碎得到高吸水树脂,吸水倍率为996~1140倍,残留单体量为0.0067~0.0112%。用镍网法测定吸水倍率,计算公式是:吸水倍率=[吸水后重量-空白重量]/吸水前重量;残留单体量测定方法为:将3克树脂用甲醇浸泡20小时,接着施加搅拌1小时,其萃取液用液相色谱分析。
该方法与通常水相或反乳聚合工艺相比,聚合工艺和设备简单,可操作性强,产品吸水倍率稳定,残留单体少,聚合成本低。
本发明提供的实施例如下:
实施例1:
在圆柱型开口容器中,加入50%丙烯酸溶液5Kg,再加入7.6%的氢氧化钠水溶液4.51Kg中和,冷却至室温后,加入38%的碳酸氢钠水溶液6.75Kg中和,接着依次加入1%的N N′-亚甲基双丙烯酰胺0.25Kg,0.57%的过硫酸铵水溶液2.92Kg,0.75Kg纯丙烯酸和0.031Kg的氯化钠固体颗粒,施加搅拌使之溶解和混合均匀。再将液面用塑料布覆盖,用80℃水浴加热1.5小时,溶液开始均匀发泡聚合,2分钟后,聚合完毕,得到的凝胶经造粒、烘干、粉碎得到高吸水树脂成品,其吸水倍率1047倍,残留单体量0.0071%。
实施例2:
其余同实施例1,加入41.7%丙烯酸溶液6Kg,再加入14.3%的氢氧化钠水溶液2.38Kg中和,冷却至室温后,加入33%的碳酸氢钠水溶液7.88Kg中和,接着依次加入0.168%的N N′-亚甲基双丙烯酰胺1.4Kg,1%的过硫酸铵水溶液1.68Kg,0.6Kg纯丙烯酸和0.13Kg的氯化钠固体颗粒,1小时45分钟溶液开始发泡聚合,得到最终产品吸水倍率996倍,残留单体量0.0067%。
实施例3:
其余同实施例1,先加入的丙烯酸45%,接着依次加入氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液、N N′-亚甲基双丙烯酰胺溶液和过硫酸铵溶液10%、32%、0.9%和1%,纯丙烯酸0.72Kg和氯化钠固体颗粒0.08Kg,外加热温度提高至100℃,约0.5小时开始发泡,5分钟发泡完毕,得到最终产品吸水倍率1140倍,残留单体量0.0102%。
实施例4:
其余同实施例1,先加入的丙烯酸47%,接着依次加入氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液、N N′-亚甲基双丙烯酰胺溶液和过硫酸铵溶液10%、35%、0.60%和0.80%,则1小时15分钟溶液开始均匀发泡,得到最终产品吸水倍率1102倍,残留单体量0.0107%。
实施例5:
其余同实施例1,先加入的丙烯酸49%,接着依次加入氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液、N N′-亚甲基双丙烯酰胺溶液和过硫酸铵溶液12%、33.5%、0.65%和0.58%,保持水温70℃,经2.5小时开始发泡,10分钟发泡完毕,得到最终产品吸水倍率1043倍,残留单体量0.0112%。
Claims (1)
1.一种交联聚丙烯酸钠的合成方法,其特征在于在开口容器中依次加入(重量百分比)41.7~50%丙烯酸水溶液5~6Kg;7.6~14.3%氢氧化钠水溶液2.38~4.51Kg;33~38%的碳酸氢钠水溶液6.75~7.88Kg;0.168~1%的N N′-亚甲基双丙烯酰胺水溶液0.25~1.5Kg;0.57~1%的过硫酸铵水溶液1.68~2.92Kg;氯化钠固体颗粒0.03~0.13Kg;纯丙烯酸溶液0.60~0.75Kg。将混合液搅拌至完全溶解,液面用塑料布覆盖以隔绝空气,外部用70~100℃水加热,经0.5~2.5小时混合液开始均匀发泡,2~10分钟后,发泡完毕完成聚合,将聚合好的聚丙烯酸钠水凝胶,经烘干、粉碎得到高吸水树脂。
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