一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，包括如下步骤：（1）将20～80重量份聚合单体、0.02～5重量份次单体、0.001～1重量份交联剂、0.01～5重量其他助剂加入反应釜中，混合均匀，得到聚合料液，其中，所述聚合单体为中和度为50～90%的丙烯酸；（2）将流动的聚合料液置于电子加速器发射的电子束辐射之下，即得到吸水凝胶；（3）将吸水凝胶切割、烘干、粉碎、筛选，即得到半成品颗粒；（4）将半成品颗粒进行表面交联处理，即成为高性能吸水树脂成品。通过采用工业电子加速器产生的电子束辐照丙烯酸类单体溶液，使液料在流动瞬间完成聚合反应，从而合成高性能吸水性树脂的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法
本专利技术涉及了一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，属于辐照加工

技术介绍
高性能吸水树脂是指吸水倍率为自身质量几十倍乃至上千倍的功能性高分子合成材料，正是由于其优良的吸水及凝胶膨胀性能，被广泛地应用于农林及园艺种植土壤节水保水与土壤调理、医用及生活卫生产品（如卫生巾、纸尿裤、卫生护理床垫等）、抗洪堵水、建筑保湿及止水密封材料、线缆阻水、食品保鲜、日用化工、消防灭火等众多领域，并随着科学技术的发展，其应用范围将更广泛。在合成高性能吸水树脂的聚合反应中,占绝大部分主导地位的合成路线和制备工艺，大都是以丙烯酸等烯类为主要单体而进行的水溶液聚合或反向悬浮溶液聚合的方法。反向悬浮溶液聚合的方法生产高吸水树脂，可以获得优良的产品质量，但由于存在着影响其发展的突出问题：使用大量的有机溶剂，工艺上必须进行处理与回收，由于溶剂的易燃易爆，要求工艺设备操作十分严格，存在有爆炸的危险和对环境的污染问题。而水溶液聚合法由于是在水中进行单体的聚合而不需要进行溶剂防爆、回收溶剂等处理，从生产过程操作和产品的残余单体等而言，其安全性也好得多，有明显的优势。因此,国内外大多数厂家都釆用这种水溶液聚合法来生产高吸水树脂。中国专利CN1995103B公开了水溶液中制备吸水性树脂及其表面交联的的制造方法。美国专利US4734478，US4863989，US6849665等公开了水溶液下制备吸水树脂的方法。高性能吸水树脂的合成多采用加入引发剂和交联剂的热聚合方法，而高吸水树脂聚合是从液态转化成凝胶固态的化学反应过程，由于反应后期体系粘度增加，搅拌传热困难，有可能产生局部过热而使产品性能变差，控制不慎可能会有爆聚等现象发生。特别是液态固化成细腻发泡体的过程中这种蓬松性能稳定性控制起来很困难。另外，采用放射源60Co－γ射线辐射的方式聚合烯类单体制备吸水树脂的方法，能够比较简易控制聚合的发生。中国专利CN85102156A公开一种用放射源〔Co60〕辐照引发丙烯酰胺和膨润土制成吸水材料的方法。中国专利CN02114782.5公开一种放射源〔Co60〕辐照引发烯基单体聚合制备吸水树脂的方法。中国专利CN1786040公开一种球状吸水树脂的制备方法，在常温常压下，由放射源60Co－γ射线辐射反相悬浮聚合而成。中国专利CN1554692公开一种高吸水树脂的制备方法，微波辐射纤维素基高吸水树脂合成方法。中国专利CN103224630A在紫外光源化学效应和〔Co60〕γ射线核辐射电离化学效应作用下，通过溶液聚合制备吸水树脂的方法。中国专利CN01130787采用紫外光照射的方法，将丙烯酸单体聚合到聚丙烯树脂上制成吸水材料。由于不使用化学引发剂，反应不受引发剂浓度控制，与前面所述的水溶液化学聚合法不同，也不需要严格地控制;其他影响吸水树脂性能及其改善，都与水溶液聚合法相似。放射源60Co－γ射线辐射的方式聚合烯类单体制备吸水树脂的方法不需要化学引发剂，而是依靠60Co辐射γ射线电离引发单体自由基而进行的聚合反应。利用此法制备吸水树脂的研究与生产需要能产生γ射线的放射源。60Co产生的γ射线剂量率较低，安全性也存在较大风险，为此采用高能电子束辐照可克服上述弊端。微波、紫外光、放射源〔Co60〕的辐射引发单体自由基的聚合反应因为达到一定剂量需要的辐照时间长，导致反应效率低，反应热量低而聚合不完全，单体残留多，最终物性较差。工艺上也存在产生的剂量率变化对产品性能的影响等。综上所述，上述聚合法在引发单体自由基聚合时，或者需要化学引发剂并加热及控制温度，或者需要较长时间的辐照剂量的积累，在反应速率或物性控制上都存在诸多的不足。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，通过采用工业电子加速器产生的电子束辐照丙烯酸类单体溶液，使液料在流动瞬间完成聚合反应，从而合成高性能吸水性树脂的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，包括如下步骤：（1）将20～80重量份聚合单体、0.02～5重量份次单体、0.001～1重量份交联剂、0.01～5重量其他助剂加入反应釜中，混合均匀，得到聚合料液，其中，所述聚合单体为中和度为50～90%的丙烯酸；（2）将流动的聚合料液置于电子加速器发射的电子束辐射之下，即得到吸水凝胶；（3）将吸水凝胶切割、烘干、粉碎、筛选，即得到半成品颗粒；（4）将半成品颗粒进行表面交联处理，即成为高性能吸水树脂成品。前述的一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，其特征在于：步骤（2）中所述电子加速器的扫描窗平行于地面或扫描窗与地面的夹角小于20度，且待聚合单体溶液经摊薄器将溶液平摊成水帘，从电子束幕帘上方流下而垂直穿过电子束平面，使溶液的水帘与电子束幕帘形成垂直切面。前述的一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，其特征在于：所述摊薄器为将管道输送的柱状溶液经扁平出口分摊成水帘的天圆地方管，且扁平出口长度小于电子束幕帘的宽度、宽度要小于4mm。前述的一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，其特征在于：所述次单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、丙烯酰胺中的一种。前述的一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，其特征在于：所述交联剂为N,N-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或两种。前述的一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，其特征在于：所述其他助剂为乙二胺四乙酸及其盐类、多聚磷酸盐、柠檬酸盐；或者为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸盐；或者为膨润土、二氧化硅、硅藻土；或者为聚丙烯酸、聚丙烯酰胺的聚合物；或者为乙醇、戊烷；以上助剂中的一种或多种。前述的一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，其特征在于：用于中和丙烯酸或甲基丙烯酸类的所述聚合单体的碱类为氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸钠等中的一种或两种。前述的一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，其特征在于：步骤（4）中表面交联处理时加入表面交联液，所述表面交联液由聚缩水甘油基化合物、多元醇一种和多种混合而成。前述的一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，其特征在于：所述聚缩水甘油基化合物聚乙二醇二缩水甘油醚或乙二醇二缩水甘油醚，所述多元醇为1,2-丙二醇、1,4-丁二醇的乙氧基化物或乙二醇以及它们的酯与羧酸或碳酸。前述的一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，其特征在于：进行电子束辐射时，聚合料液的流速控制在260米/分钟以内，产品的吸收剂量为500Gy-30kGy。本专利技术的有益效果是：提供一种利用电子束辐照丙烯类单体聚合反应合成高分子吸水树脂的方法，当待聚合溶液与电子束接触的瞬间，即聚合成凝胶板状物，落于下方集料输送装置，被送往剪切分割机，剪切成小凝胶颗粒，然后进行烘干、粉碎、筛分，最后进行表面交联反应，制成高性能吸水树脂，可应用于大规模生产(5000t/a以上)，这种聚合反应不需要热源，解决了现有技术中所存在的生产控制难点与生产安全问题，并具有辐照时间短，吸收剂量准确，控制反应的方式简单、生产快速、造价低的优点；可以不需要化学引发剂，生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）将20～80重量份聚合单体、0.02～5重量份次单体、0.001～1重量份交联剂、0.01～5重量其他助剂加入反应釜中，混合均匀，得到聚合料液，其中，所述聚合单体为中和度为50～90%的丙烯酸；（2）将流动的聚合料液置于电子加速器发射的电子束辐射之下，即得到吸水凝胶；（3）将吸水凝胶切割、烘干、粉碎、筛选，即得到半成品颗粒；（4）将半成品颗粒进行表面交联处理，即成为高性能吸水树脂成品。

【技术特征摘要】
1.一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，包括如下步骤：（1）将20～80重量份聚合单体、0.02～5重量份次单体、0.001～1重量份交联剂、0.01～5重量其他助剂加入反应釜中，混合均匀，得到聚合料液，其中，所述聚合单体为中和度为50～90%的丙烯酸；（2）将流动的聚合料液置于电子加速器发射的电子束辐射之下，即得到吸水凝胶；（3）将吸水凝胶切割、烘干、粉碎、筛选，即得到半成品颗粒；（4）将半成品颗粒进行表面交联处理，即成为高性能吸水树脂成品，其特征在于：步骤（2）中所述电子加速器的扫描窗平行于地面或扫描窗与地面的夹角小于20度，且待聚合单体溶液经摊薄器将溶液平摊成水帘，从电子束幕帘上方流下而垂直穿过电子束平面，使溶液的水帘与电子束幕帘形成垂直切面。2.根据权利要求1所述的一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，其特征在于：所述摊薄器为将管道输送的柱状溶液经扁平出口分摊成水帘的天圆地方管，且扁平出口长度小于电子束幕帘的宽度、宽度要小于4mm。3.根据权利要求1或2中任意一项所述的一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，其特征在于：所述次单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、丙烯酰胺中的一种。4.根据权利要求3所述的一种电子束辐照加工高性能吸水性树脂的合成方法，其特征在于：所述交联剂为N,N-亚甲基双(甲基)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑庆信，肖峰，苏春，朱南康，
申请(专利权)人：江苏达胜加速器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32