一種電子束輻照加工高性能吸水樹脂的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種電子束輻照加工高性能吸水樹脂的方法，屬于輻照化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高性能吸水樹脂是指吸水倍率為自身質(zhì)量幾十倍乃至上千倍的功能性高分子合成材料，正是由于其優(yōu)良的吸水及凝膠膨脹性能，被廣泛地應(yīng)用于農(nóng)林及園藝種植土壤節(jié)水保水與土壤調(diào)理、醫(yī)用及生活衛(wèi)生產(chǎn)品(如衛(wèi)生巾、紙尿褲、衛(wèi)生護理床墊等)、抗洪堵水、建筑保濕及止水密封材料、線纜阻水、食品保鮮、日用化工、消防滅火等眾多領(lǐng)域，并隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍將更廣泛。
[0003]在合成高性能吸水樹脂的聚合反應(yīng)中，占絕大部分主導(dǎo)地位的合成路線和制備工藝，大都是以丙烯酸等烯基羧酸類為主要單體而進行的水溶液聚合或反向懸浮溶液聚合的方法。
[0004]反向懸浮溶液聚合的方法生產(chǎn)高吸水樹脂，可以獲得優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量，但由于存在著影響其發(fā)展的突出問題:使用大量的有機溶劑，工藝上必須進行處理與回收，由于溶劑的易燃易爆，要求工藝設(shè)備操作十分嚴(yán)格，存在有爆炸的危險和對環(huán)境的污染問題。
[0005]而水溶液聚合法由于是在水中進行單體的聚合而不需要進行溶劑防爆、回收溶劑等處理，從生產(chǎn)過程操作和產(chǎn)品的殘余單體等而言，其安全性也好得多，有明顯的優(yōu)勢。因此，國內(nèi)外大多數(shù)廠家都釆用這種水溶液聚合法來生產(chǎn)高吸水樹脂。
[0006]高性能吸水樹脂的合成多采用加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑的熱聚合方法，而高吸水樹脂聚合是從液態(tài)轉(zhuǎn)化成凝膠固態(tài)的化學(xué)反應(yīng)過程，由于反應(yīng)后期體系粘度增加，攪拌傳熱困難，有可能產(chǎn)生局部過熱而使產(chǎn)品性能變差，控制不慎可能會有爆聚等現(xiàn)象發(fā)生。特別是液態(tài)固化成細膩發(fā)泡體的過程中這種蓬松性能穩(wěn)定性控制起來很困難。
[0007]微波、紫外光、放射源〔Co60〕的輻射引發(fā)單體自由基的聚合反應(yīng)因為達到一定劑量需要的輻照時間長，導(dǎo)致反應(yīng)效率低，反應(yīng)熱量低而聚合不完全，單體殘留多，最終物性較差。工藝上也存在產(chǎn)生的劑量率變化對產(chǎn)品性能的影響等。
[0008]上述聚合法在引發(fā)單體自由基聚合時，或者需要化學(xué)引發(fā)劑并加熱及控制溫度，或者需要較長時間的輻照劑量的積累，在反應(yīng)速率或物性控制上都存在諸多的不足。
[0009]中國專利CN104448157A公開了電子束輻照合成吸水樹脂的方法。
[0010]中國專利CN104327209A公開了電子束輻照制備衛(wèi)生材料用吸水樹脂的方法。
[0011]中國專利CN104356256A公開了電子束輻照噴淋法制備吸水性樹脂的合成方法。
[0012]以上三個專利方法，通過電子束輻照的方法制備吸水樹脂，都是輻照的液態(tài)可流動性物料。前兩個專利，制備的吸水樹脂顆粒表面積較小，吸水速度較慢。第三個專利噴淋法電子束輻照的方法雖然能夠制備吸水快速的吸水樹脂，對于顆粒的粒徑大小需要調(diào)整料液的流速、流量及同輻照劑量的協(xié)調(diào)關(guān)系，工藝難度較大；另外，采用管束氣流設(shè)備烘干噴落下的物料顆粒，對于設(shè)備氣流的流量和流速的工藝控制、物料干燥度等的調(diào)整控制要求相對高；如果不采用氣流干燥方式，容易造成部分物料的粘連使得顆粒的破碎度高，影響成品的物性。
綜上所述，本發(fā)明是將低溫冷凍后的待聚合丙烯酸類單體物料經(jīng)電子束輻照引發(fā)，使物料的聚合更溫和，然后大于90°C小于160°C的高溫保持一定時間將水分從物料中快速烘出，使得聚合物的孔洞更加豐富細膩，成品顆粒的表面積更大，吸水樹脂的吸液速度更快，性能更優(yōu)，生產(chǎn)工藝的控制簡潔、方便、容易。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電子束輻照加工高性能吸水樹脂的方法，通過采用工業(yè)電子加速器產(chǎn)生的電子束輻照冷凍后的丙烯酸類待聚合單體，使物料在移動瞬間完成聚合反應(yīng)，然后將聚合物膠體高溫保持一段時間使得樹脂內(nèi)部蓬松多孔，從而合成快速吸液的高性能吸水性樹脂的方法。
[0014]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種電子束輻照加工高性能吸水樹脂的方法，包括如下步驟:
(1)將20?80重量份聚合單體、0.02?5重量份次單體、0.001?I重量份交聯(lián)劑、
0.01?5重量其他助劑加入反應(yīng)釜中，混合均勻，得到待聚合料液，其中，所述聚合單體為中和度為50?90%的丙烯酸、甲基丙烯酸至少一種；
(2)將待聚合料液經(jīng)冷凍處理后的物料，置于電子加速器發(fā)射的電子束輻射之下，即得到吸水凝膠；
(3)將吸水凝膠高溫保持一段時間，再進行烘干、粉碎、篩選，即得到半成品顆粒；
(4)將半成品顆粒進行表面交聯(lián)處理，即成為高性能吸水樹脂成品。
[0015]前述的一種電子束輻照加工高性能吸水樹脂的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的冷凍溫度為O°C至-35°C之間。
[0016]前述的一種電子束輻照加工高性能吸水樹脂的方法，其特征在于:所述步驟(2)中冷凍后的物料的狀態(tài)為帶冰晶的固體形態(tài)。
[0017]前述的一種電子束輻照加工高性能吸水樹脂的方法，其特征在于:所述步驟(2)中冷凍后的物料厚度小于50mm。
[0018]前述的一種電子束輻照加工高性能吸水樹脂的方法，其特征在于:所述步驟
(3)中高溫保持的溫度為90°C至160°C。
[0019]前述的一種電子束輻照加工高性能吸水樹脂的方法，其特征在于:所述交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙(甲基)丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一種或兩種。
[0020]前述的一種電子束輻照加工高性能吸水樹脂的方法，其特征在于:所述其他助劑為乙二胺四乙酸及其鹽類、多聚磷酸鹽、檸檬酸鹽；或者為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸鹽；或者為膨潤土、二氧化硅、硅藻土 ；或者為聚丙烯酸、聚丙烯酰胺的聚合物；或者為乙醇、戊烷；以上助劑中的一種或多種。
[0021]前述的一種電子束輻照加工高性能吸水樹脂的方法，其特征在于:所述步驟(4)中表面交聯(lián)處理時加入表面交聯(lián)液，所述表面交聯(lián)液由聚縮水甘油基化合物、多元醇一種或多種混合而成。
[0022]前述的一種電子束輻照加工高性能吸水樹脂的方法，其特征在于:所述聚縮水甘油基化合物為聚乙二醇二縮水甘油醚或乙二醇二縮水甘油醚，所述多元醇為1，2 -丙二醇、1，4 - 丁二醇的乙氧基化物或乙二醇以及它們的酯與羧酸或碳酸。
[0023]前述的一種電子束輻照加工高性能吸水樹脂的方法，其特征在于:所述步驟(2)中電子束的輻照劑量控制在0.5kGy-30kGy之間。
本發(fā)明提供一種利用電子束輻照冷凍后的羧酸類單體聚合反應(yīng)合成高性能吸水樹脂的新方法，經(jīng)冷凍的待聚合物料經(jīng)電子束輻照瞬間，即聚合成凝膠狀物，然后進行高溫保持一段時間，再烘干、粉碎、篩分，最后進行表面交聯(lián)反應(yīng)，制成高性能吸水樹脂，這種經(jīng)冷凍處理后的物料再進行電子束輻照的聚合反應(yīng)可以不需要化學(xué)引發(fā)劑，反應(yīng)更加溫和，生產(chǎn)操作與控制簡單，所得吸水樹脂的孔洞更加豐富，吸水速度快、吸水量大、保水性能好等優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0024]下面將結(jié)合【具體實施方式】，對本發(fā)明作進一步的說明。
[0025]本發(fā)明提供了一種電子束輻照加工高性能吸水樹脂的方法，包括如下步驟:
(1)將20?80重量份聚合單體、0.02?5重量份次單體、0.001?I重量份交聯(lián)劑、
0.01?5重量其他助劑加入反應(yīng)釜中，混合均勻，得到待聚合料液，其中，所述聚合單體為中和度為50?90%的丙烯酸或甲基丙烯酸中至少一種，這兩種單體來源廣泛，價格較低，而且吸液倍率高；次單體為2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、丙烯酰胺中的至少一種，這兩種含非離子雙鍵單體，能夠快速吸收生理鹽水，增強吸液后的耐壓吸液量；而丙烯酸占比高于80%為優(yōu)選方案，更有利于提高產(chǎn)品的吸水量。交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙(甲基)丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一種或兩種，采用鏈較長的雙鍵型交聯(lián)劑，能夠形成更大的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以增加吸水和保水性能；其他助劑為乙二胺四乙酸及其鹽類、多聚磷酸鹽、檸檬酸鹽；或者為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸鹽；或者為膨潤土、二氧化硅、硅藻土 ；或者為聚丙烯酸、聚丙烯酰胺的聚合物；或者為乙醇、戊烷，以上助劑中的一種或多種；<