1997聚丙烯酸钠类吸水树脂表面性能的改进

聚丙烯酸钠类吸水树脂表面性能的改进

杨海燕

(广州市轻工研究所食品室,邮编510075)

摘要　采用含铝盐5%、多元醇25%以及M BAA01015%的水溶液对聚丙烯酸钠类吸水树脂粉末进行表层交联处理,所得的产物在吸水吸尿后易分散而不结团,其吸尿速率可快达15s。并且,上述产物无粉尘,不易吸潮,便于在卫生用品生产中使用。

关键词　吸水树脂,表层交联

聚丙烯酸钠类吸水树脂是一种新型的功能性高分子材料。由于其卓越的吸水性与保水性,多年来已被成功地添加到各种纸及纤维中用以制造性能优异的卫生用品,如婴儿纸尿片、妇女卫生巾等。生产吸水树脂的方法很多,其中以水溶液聚合法较为方便快捷。不过,这样制成的吸水树脂经机械粉碎后会产生许多飞粉、造成颗粒大小不均,而这些表面积巨大的飞粉易于吸潮而使树脂结块;当用这种树脂制备吸水制品时,大颗粒树脂周围会覆上一层由小颗粒树脂吸水后连成的薄膜,造成水分很难向里进一步渗透,以致产生“面疙瘩”现象,吸水倍率、吸水速率大大降低,影响了吸水树脂的实际吸水性能[1]。可是国内的厂家及研究单位通常较强调其产品的吸水倍率指标,但对吸尿速率、吸尿倍率、吸尿后的胶强度等甚少提及。通常,国产的此类树脂都有一些较为严重的缺点,如使用时粉尘大、易吸潮结块、流动性差,而在添加过程中容易堵塞加料漏斗、胶强度低、吸水时易结团进而影响吸收效率并使吸水速度缓慢,等等。所有这一切均妨碍了吸水树脂的进一步推广使用。我们在中试生产中,为了减少吸水树脂飞粉的不良影响,对粉碎后的吸水树脂成品增加了表面层交联并造粒的后处理工序,将残留有羧基基团的树脂粉末的表层与交联剂进行第二次交联。在所用的后处理液中,含有多元醇、非离子型交联剂、铝盐、水等。其中,水用来溶解铝盐兼分散多元醇以节约醇的用量,并促使有效成分更容易渗透到树脂颗粒内部表层附近。多元醇具有双重作用,它既是无臭无毒的良好亲水溶剂,使树脂在处理过程中不致过度膨胀,促进处理液在树脂表面均匀分散,又具有交联作用。采用可使产品吸水速度更快的、保水力好的非离子型交联剂M BAA,及可使产品胶强度增强的离子型交联剂铝盐相结合的交联剂配伍方式,使处理后的产品的吸水率不致于大幅降低[2～4]。将处理物最后进行80～120℃高温反应后,可得到吸水速率快、分散性极好的成品。根据探索试验及中试生产结果,本项对吸水树脂成品进行表层交联处理以改进其各项表面性能的、简易可行的生产工艺所制得的产品,经多个厂家试用,获得广泛好评。

1　实验

111　材料与设备

丙烯酸,氢氧化钠,引发剂,铝盐,多元醇,均为国产化学纯原料;M BAA,德国M erck公司;人造尿,按美国农务研究所的标准人造尿配制;冷热夹套带搅拌反应釜;循环热风烘炉;带喷雾装置的卧式混合机。

112　实验方法

11211　制成基础原料——吸水树脂

用20%～50%的氢氧化钠将丙烯酸中和至约50%～80%中和度后,加入引发剂,进行水溶液聚合反应,所得的聚合物经干燥、破碎即得一般的吸水树脂。

11212　筛分

用80目筛进行筛分,80目以上的粗粉即吸水树脂 ;80目以下的细粉(约占10%～20%),为吸水树脂 。

11213　对吸水树脂 进行表层交联处理

预先配制好含铝盐1%～15%、多元醇20%～60%及M BAA01005%～015%的水溶液以充当处理液。然后在装有10份(重量分数)吸水树脂 的卧

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第3期杨海燕:聚丙烯酸钠类吸水树脂表面性能的改进

式混合机中,在搅拌下喷入上述处理液4～5份,继续搅拌10m in后,将已混合均匀的膨胀而松散的吸水树脂用80～120℃循环热风干燥2～5h,所得的产物经磨碎即得吸水树脂 。

11214　混合

将吸水树脂 与吸水树脂 按7∶3重量比混合,即得理想的产品——吸水树脂 。

11215　产品指标的检测方法

吸水倍率和吸尿倍率:向500m l的烧杯中注入500m l去离子水,然后加入110g吸水树脂,略加搅拌并静置20m in,过200目标准筛后,用天平称量吸收后的吸水树脂胶粒的重量,测得的重量值减去1即为吸水倍率。至于吸尿倍率的测定,只需将初始操作改为向100m l的烧杯中注入100m l人造尿,其余步骤类似。

吸尿速率(s):向100m l的烧杯中注入20m l人造尿,迅速撒入110g吸水树脂,略加摇晃并同时开始计时,直到烧杯中没有可流动的液体为止。测得的时间即为吸尿速度(s)。

吸尿后胶强度:用手指按压经过吸尿速率测定后的吸水树脂胶粒,比较不同试样的硬度。

处理时颗粒分散性:在11213步骤中,观察搅拌过程中吸水树脂粉末是否结团、是否均匀分散。

吸水时颗粒分散性:在测定吸水速率时,同时观察吸水树脂加入水中后是否结团、是否易分散。

保水力(%):将测定完吸水倍率后的吸水树脂胶粒留在200目标准筛上静置40m in后重称其重量,计算所得值减去1后对该试样的吸水倍率的百分比(%)。

2　结果与讨论

211　处理液中铝盐的添加量对吸水树脂 质量的影响

尽管铝盐的种类很多,但以硫酸铝钾、硫酸铝及氯化铝等相对较稳定并且价廉易得,其一的结果如表1。

根据表1结果,每100份吸水树脂 添加含铝盐5%的处理液时效果较好,因为添加量太少则吸尿速率及胶强度均不理想,而添加过多虽然对产品的胶强度有所改善,但产品的吸尿倍率剧烈下降,最终导致吸尿速率降低,失去了其实用价值。

表1　处理液中铝盐的添加量对吸水树脂 质量的影响

铝盐含量3

%吸尿倍率吸尿速率 s

吸尿后胶

强度33

处理时颗粒

分散性33 35520+-

55015+++

84013+++++

102518+++++

　3铝盐含量的百分比指相对于处理液总质量的百分比;33“+”号表示较佳,“-”号表示较差。

212

性能的影响

在众多的多元醇中选用无毒

粘度低、并且分散性好的山梨醇

作实验,其一的结果如表

表2　处理液中多元醇的添加量对吸水树脂

加工性能的影响

多元醇

含量3 %

处理时颗粒

分散性33

吸水时颗粒

分散性33

吸尿速率33 s 0--120

15--60

20++30

25++++15

30++++++13

　3多元醇量的百分比指相对于处理液总质量的百分比;33“+”号表示较佳,“-”号表示较差。

可见,多元醇的添加对吸水树脂的分散性有极大的帮助,且随着添加量的增加,处理液在树脂中的分散性越来越好,树脂就越容易被搅拌均匀,即其加工性能越好。不过,添加量太大会导致成本上升,而吸尿速率反而有所下降。25%的添加量是比较合适的。

213　处理液中水的使用量对树脂加工性能的影响见表3。

表3　处理液中水的使用量对树脂加工性能的影响含水量3 %处理时颗粒分散性33

506

60+

70+

80-

90-

　3水量的百分比指相对于处理液总质量的百分比;33“+”号表示较佳,“-”号表示较差。

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・精细化工　F I N E CH E M I CAL S1997年　总第14卷