吸水树脂及其制备方法.pdf

公开了一种吸水树脂及其制备方法，所述方法包括：（i）向丙烯酸类单体的碱性水溶液中加入交联剂和聚合引发剂；（ii）施加微波引发聚合反应；（iii）在100-140℃的温度下使之聚合3-10分钟，随后将温度提高10-30℃使之熟化10-20分钟，得到聚合物凝胶；（iv）在得到的聚合物凝胶表面喷洒水蒸气，得到吸水的凝胶，按参加聚合反应物料的重量计，喷洒的水蒸气的量为1-3重量％；（v）在低于水沸腾温度的温度条件下用微波再次辐照该吸水的凝胶。

权利要求书
1.  一种吸水性树脂的制备方法，它包括如下步骤：
（i）向丙烯酸类单体的碱性水溶液中加入交联剂和聚合引发剂；
（ii）施加微波引发聚合反应；
（iii）在100-140℃的温度下使之聚合3-10分钟，随后将温度提高10-30℃使之熟化10-20分钟，得到聚合物凝胶；
（iv）在得到的聚合物凝胶表面喷洒水蒸气，得到吸水的凝胶，按参加聚合反应物料的重量计，喷洒的水蒸气的量为1-3重量％；
（v）在低于水沸腾温度的温度条件下用微波再次辐照该吸水的凝胶。

2.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述丙烯酸类单体的碱水溶液的中和度为65-85mol%，较好控制在70-80mol%，浓度为30-50重量％，较好为35-45重量％，更好为38-42重量％。

3.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于丙烯酸类单体选自丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体、丙烯酸C1-6烷酯单体（例如丙烯酸甲基、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯）、甲基丙烯酸C1-6烷酯单体（例如甲基丙烯酸甲基、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯）、或者上述单体中的两种或更多种的混合物。

4.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤（ii）中用于引发聚合反应的微波能量为200～1000mJ/cm2，较好为600～800mJ/cm2；引发聚合时单体水溶液的温度为30-60℃，较好为35-55℃，更好为40-50℃；在微波辐照下的停留时间为20-40秒，较好为25-35秒，更好为28-32秒。

5.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤(iii),在110-130℃，更好115-125℃的温度下使之聚合5-8分钟，最好保温6-7分钟；
随后将温度提高15-25℃，更好提高18-20℃使之熟化12-18分钟，更好熟化14-16分钟。

6.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（iv），按参加聚合反应物料的重量计，喷洒的水蒸气的量为1.2-2.8重量％，更好为1.5-2.5重量％。

7.  如权利要求6所述鄂制备方法，其特征在于所述水蒸气的温度为水的沸点至不高于180℃，较好为101-160℃，更好为103-140℃。

8.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于聚合物料的厚度为5-30mm。

9.  一种吸水性树脂，它是用权利要求1－8中任一项所述方法方法制得的， 所述吸水性树脂中丙烯酸单体的残留量低于60ppm、保水性能高于30g/g，并且通液性低于20秒。

说明书吸水树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高吸水性树脂聚合物凝胶的制备方法。本发明方法能提高聚合凝胶中丙烯酸单体转化率、提高凝胶的干爽度，使得最终成品中的丙烯酸残余单体降低、保水能提高、通液性改善。本发明还涉及用该方法制得的吸水树脂。
技术背景
近年来，高吸水性树脂（SAP）被大量用于日化领域和工业、农业领域，日化领域主要是卫生材料领域，如婴儿纸尿裤、妇女卫生巾、成人失禁用品、医院一次性床垫等吸水物品；工业领域主要用于阻水电缆中；农业领域主要用于土壤保水和园艺。其中用于卫生领域的高吸水性树脂得用量占到整个高吸水性树脂销量得85%以上，因此生产和发展卫生领域的高吸水性树脂是高吸水性树脂制造商的主要方向。随着社会的日益发展，卫生材料领域高吸水性树脂用量正在逐年增长，针对这个现象，世界上生产高吸水性树脂主要制造商纷纷都在酝酿扩大高吸水性树脂产能以满足世界市场需求。
在世界各大高吸水性树脂制造商纷纷扩大高吸水性树脂产能的同时，高吸水性树脂产品的性能也在不断的革新和提高，高吸水性树脂产品吸液量、保水能、丙烯酸残单含量、通液性等影响产品的主要性能正在逐步提高。同时，为了提高工业化产能，对高吸水性树脂的工业化工艺进行了连续化、设备改进的优化。
高分子吸水树脂聚合反应的报道有很多，为了提高最终产品的性能，各大制备商在核心的聚合反应段采取了很多办法，如通过提高聚合反应温度、增加聚合反应段辐射时间等手段，虽然说能达到反应效率高的特点，但是由于温度太高、辐射时间太长造成了产品一定的负面影响，导致产品保水能降低、通液性差等特点。
例如，中国专利CN101050251A、CN101622065A都阐述了高吸水性树脂聚合物凝胶的制备方法，按照聚合、切块、干燥、粉碎、表面交联的常规工艺制备高吸水性树脂，但由于在聚合阶段的不完善导致成品中的残余丙烯酸单体含量高、通液性差等问题，虽然在聚合、表面交联的过程中通过加入特定的功能性化合物对产品进行改性，但效果不是很理想。
因此，本领域需要提供一种改进的高吸水性树脂的制备方法，用这种制备方法制得的聚合凝胶具有高的丙烯酸单体转化率、高的凝胶干爽度，使得最终成品中的丙烯酸残余单体降低、保水能提高、通液性改善。
本领域还需要提供一种由所述制备方法制得的高吸水性树脂。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的高吸水性树脂的制备方法，用这种制备方法制得的聚合凝胶具有高的丙烯酸单体转化率、高的凝胶干爽度，使得最终成品中的丙烯酸残余单体降低、保水能提高、通液性改善。
本发明的另一目的是提供一种用本发明方法制得的高吸水性树脂，这种吸水性树脂中丙烯酸单体的残留量低于60ppm、保水性能高于30g/g，并且通液性低于20秒。
因此，本发明的一个方面是提供一种吸水性树脂的制备方法，它包括如下步骤：
（i）向丙烯酸类单体的碱性水溶液中加入交联剂和聚合引发剂；
（ii）施加微波引发聚合反应；
（iii）在100-140℃的温度下使之聚合3-10分钟，随后将温度提高10-30℃使之熟化10-20分钟，得到聚合物凝胶；
（iv）在得到的聚合物凝胶表面喷洒水蒸气，得到吸水的凝胶，按参加聚合反应物料的重量计，喷洒的水蒸气的量为1-3重量％；
（v）在低于水沸腾温度的温度条件下用微波再次辐照该吸水的凝胶。
本发明的另一方面涉及一种吸水性树脂，它是用上述方法制得的，所述吸水性树脂中丙烯酸单体的残留量低于60ppm、保水性能高于30g/g，并且通液性低于20秒。
具体实施方式
在本发明中，术语“高吸水性树脂”是指吸液倍率为30g/g或更高、样品保水率为30g/g或更高并且通液性低于20秒的吸水性树脂。
在本发明中，术语“中和度”是指中和反应中酸和碱进行反应的摩尔比。例如中和度为70%（mol）的丙烯酸水溶液是指7mol碱加入10mol丙烯酸中形成的水溶液。
本发明吸水性树脂的制备方法如下步骤：
（i）向丙烯酸类单体的碱性水溶液中加入交联剂和聚合引发剂
本发明丙烯酸类单体无特别的限制，可以是本领域已知的任何丙烯酸类单体，其非限定性例子有，例如丙烯酸单体、甲基丙烯酸单体、丙烯酸C1-6烷酯单体（例如丙烯酸甲基、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯等，较好是丙烯酸C1-3烷酯单体）、甲基丙烯酸C1-6烷酯单体（例如甲基丙烯酸甲基、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯等，较好是甲基丙烯酸C1-3烷酯单体）、或者上述单体中的两种或更多种的混合物。
所述丙烯酸类单体水溶液的浓度无特别的限制，可以是本领域已知的任何常规浓度。在本发明的一个较好实例中，所述丙烯酸类单体水溶液的浓度为30-50重量％，较好为35-45重量％，更好为38-42重量％。
本发明丙烯酸类单体水溶液是一种碱性水溶液。在本发明的一个实例中，所述丙烯酸类单体水溶液的中和度控制在65-85mol%，较好控制在70-80mol%。
控制该水溶液中和度的方法无特别的限制，可以是本领域已知的任何常规方法。例如可加入常用的可溶性碱调节该水溶液的中和度。适用的可溶性碱的非限定性例子有，例如碱金属氢氧化物（例如氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾）、碱土金属氢氧化物（例如氢氧化钙、氢氧化镁）、氢氧化铵、或其两种或更多种形成的混合物。
在本发明的另一个实例中，使用浓度为32%-48wt%的离子膜碱，较好浓度为36%-42wt%的离子膜碱来控制该水溶液的中和度。
本发明的聚合反应是在反应中加入交联剂而进行的化学反应。所述交联剂可以是本领域已知的任何常规交联剂。在本发明的一个实例中，所述交联剂是含有两个或以上不饱和官能团的化合物，如（聚）乙二醇二丙烯酸酯、（聚）乙二醇缩水甘油醚、季戊四醇四（甲基）丙烯酸酯、乙氧基季戊四醇四（甲基）丙烯酸酯、二甲氧基丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯等等。
适用的交联剂的用量无特别的限制，可以是本领域任何常规用量。在本发明的一个实例中，交联剂的用量为占参加反应丙烯酸单体重量的0.1～1.0%，较好控制在0.2～0.6%。
适用于本发明方法的聚合引发剂无特别的限制，可以是本领域已知的任何常规聚合引发剂。在本发明的一个实例中，使用过氧化物引发剂。
适用的过氧化物引发剂无特别的限制，可以是本领域已知的任何常规过氧化引发剂。其非限定性例子有，例如过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过氧化 二碳酸双(4-叔丁基环己基)酯（TBCP）、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化甲乙酮等。
按丙烯酸类单体的重量计，所述过氧化物引发剂的用量一般为500-5000ppm，较好为800-2000ppm，更好为1000-1500ppm。
（ii）施加微波引发聚合反应
用于引发聚合反应的微波剂量无特别的限制，只要施加的微波足以引发该含有交联剂和聚合引发剂的丙烯酸类单体的碱性水溶液发生自由基聚合反应即可。在本发明的一个实例中，施加的微波能量为200～1000mJ/cm2，较好为600～800mJ/cm2。
在本发明的一个实例中，微波引发聚合时单体水溶液的温度为30-60℃，较好为35-55℃，更好为40-50℃，在微波辐照下的停留时间为20-40秒，较好为25-35秒，更好为28-32秒。此时观察到丙烯酸类单体的水溶液由清澈透明的液体变化成几乎不能流动的粘稠状半固体。
（iii）在100-140℃的温度下使之聚合3-10分钟，随后将温度提高10-30℃使之熟化10-20分钟，得到聚合物凝胶
本发明方法包括将上面得到的粘稠状半固体在100-140℃，较好110-130℃，更好115-125℃的温度下保温3-10分钟，较好保温5-8分钟，最好保温6-7分钟。此时物料发生剧烈的聚合反应，激烈的反应使得物料发生了膨胀和收缩，结果物料从粘稠状转变成凝胶态。
本发明方法还包括使该凝胶态的中间产物的温度提高10-30℃，较好提高15-25℃，更好提高18-20℃，使之熟化10-20分钟，较好熟化12-18分钟，更好熟化14-16分钟。
在本发明的一个实例中，将所述凝胶态的中间产物的温度提高至120-160℃，更好提高至130-150℃，最好提高至135-145℃，使聚合物料得到进一步反应和完善，得到聚合物凝胶。
（iv）在得到的聚合物凝胶表面喷洒水蒸气，得到吸水的凝胶，按参加聚合反应物料的重量计，喷洒的水蒸气的量为1-3重量％
本发明方法包括在上面得到的聚合物凝胶表面均匀喷洒水蒸汽的步骤，水蒸汽的加入量为参加聚合反应物料质量的1-3wt%，较好为1.2-2.8重量％，更好 为1.5-2.5重量％。
水蒸气的温度无特别的限制，可以是常规的温度。在本发明的一个实例中，水蒸气的温度为水的沸点至不高于180℃，较好为101-160℃，更好为103-140℃。
经过表面喷洒的聚合物凝胶由于凝胶的吸水，凝胶物料变的柔软富有弹性，此时凝胶物料中未反应的微量丙烯酸单体活性提高，单体分子活动空间增大，为进一步聚合反应除去所述未反应的单体创造条件。
（v）在低于水沸腾温度的温度条件下用微波再次辐照该吸水的凝胶。
用于再次微波辐照的微波剂量无特别的限制，只要施加的微波足以使残留的单体发生自由基聚合反应即可。该微波剂量可与前次施加的微波剂量相同或不同。在本发明的一个实例中，施加的微波能量较好为700-800mJ/cm2。
再次微波辐照时的温度为室温至低于水沸腾温度。在本发明的一个实例中，在聚合反应器60-98℃，较好65-90℃，更好70-80℃的温度下，经过微波发生器的再次辐射和激发，微量的丙烯酸单体和凝胶中剩余的微量交联剂进行进一步的聚合交联反应。
在本发明的一个实例中，所述再次微波辐照时的停留时间为40-80秒，较好为50-70秒，更好为55-65秒。
在本发明的一个实例中，整个聚合反应停留时间为15-30分钟，较好为18-28分钟，更好为20-25分钟，即可得到干爽、厚度为约为10-30mm，较好为12-28mm，更好为15-25mm，优选18-20mm的高吸水性聚合物凝胶，凝胶含水量为30-70wt％，较好为35-65wt%，更好为40-50wt%。
在本发明的一个较好实例中，本发明方法还包括将上面制备的凝胶进行解碎、干燥、粉碎、表面交联反应，得到高性能的高分子吸水树脂。
本发明对凝胶进行解碎、干燥、粉碎、表面交联反应的方法无特别的限制，可以是本领域已知的任何常规方法。在本发明的一个实例中，将经水溶液聚合法形成的500mm宽、20mm厚的凝胶先进行切条、切块，然后进入一螺杆结构的解碎机进行解碎造粒。经过解碎机造粒后的凝胶进入一连续运行的干燥机进行脱水干燥，控制干燥颗粒的含水量小于5%，然后对干燥颗粒进行粉碎，得到合格粒径目数的SAP颗粒，将SAP颗粒料与适量的表面交联助剂进行均匀混合，然后进入一温度为150℃的反应器中进行进行表面交联反应，反应时间70分钟，即可得到高分子吸水树脂产品。
在本发明的另一较好实例中，将制备的500mm宽、20mm厚的凝胶先进行切 块、然后进入一螺杆结构的解碎机进行解碎造粒，得到颗粒直径约10mm的凝胶颗粒进入一连续运行的干燥温度为140～180℃的干燥机内进行脱水干燥，控制干燥颗粒的含水量小于5%，然后对干燥颗粒进行粉碎，得到合格粒径目数的SAP颗粒与适量的表面交联助剂丙三醇水溶液进行均匀混合，进入一温度为150℃的反应器中进行表面交联反应，反应时间70分钟，即可得到高分子吸水树脂产品。
在本发明的一个优选的实例中，所述高吸水性树脂凝胶的生产方法是在一连续运转的具有一定厚度和宽度的运行带上进行的，该方法包括将要聚合的物料连续地加入到所述连续运行带上进行聚合反应，反应过程分聚合诱发段、聚合高峰段、聚合熟化段和聚合完善段四个阶段：
-聚合诱发段是将聚合运行带上的物料进行诱发，在引发剂和微波辐射的共同作用下，在该阶段通过热引发和光辐射的激发，使参加聚合反应的单体被激发成自由基，处于待聚合反应状态；
-聚合高峰段是将经诱发的聚合单体进入聚合反应阶段并达到反应高峰，过程释放大量的聚合热；
-聚合完善段是在一定环境温度下，让刚形成凝胶的聚合物中的丙烯酸单体和交联剂继续进行交联反应，形成稳定的三维网状结构。
本发明通过聚合诱发段、聚合完善段二个阶段的微波辐射，聚合过程参与聚合反应的单体聚合反应完善、转化率高。通过不同阶段合理的聚合时间控制及不同温度控制，聚合反应过程平稳。
本发明提供的生产工艺，对工业化生产特别具有指导意义。本发明的聚合工艺对参加反应的物料在连续运行带上的高度在5～30mm范围。厚度合适，在整个聚合过程物料的传热好，温度控制平稳。参加聚合反应的物料厚度太高，在工业化生产过程中，容易产生两方面的问题：一方面物料的温度不易实现平稳控制，由于聚合过程是一个剧烈的放热反应，厚度高，在聚合反应过程产生的能量较难从刚形成黏着态的高聚合物中散发出去，在高聚合物中易形成中间温度高、表面温度低的不均匀状态，从而导致聚合不均匀、形成的网状聚合物分子链长短不一，特别是高聚合物黏着态由于温度过高，聚合反应激烈，易形成分子链较短的可溶出物，最终影响产品的性能；另一方面，由于微波的穿透能力随着物料的厚度增加而减弱，参加反应的物料厚度高，光透过单体层被物料吸收的能量随之降低，厚度高，底部的物料接受的辐射能量较表面的低，这部分底部的物料反应相对慢、反应不完全，相对于表面的物料产品性能差。本发明通过参与反应物料一定厚度的控制，聚合过程反应热能及时从聚合物黏着态、凝胶态中散发出去，聚合过程 温度均衡，形成的聚合物分子链均匀，产品性能好。
特别地，由于在反应完善段聚合物凝胶表面喷入适量的水蒸汽，使得聚合阶段形成的凝胶表面柔软度增加，凝胶中的微量未反应的丙烯酸单体活性增加，单体分子活动空间增大，在微波的再次激发下，与凝胶中的残留交联剂进行了二次的聚合反应，从而使得凝胶中的丙烯酸残余单体有效下降、凝胶粘着性下降、干爽度提高，经干燥、粉碎、表面交联后制备得到的产品保水能提高、残余单体低、通液性好。
在本发明的一个实例中，将丙烯酸、32%氢氧化钠水溶液和一定量的去离子水，在连续搅拌的情况下加入一定量的交联剂、架桥剂、引发剂、光敏剂溶液，在搅拌均匀的情况下将该物料经泵均匀地分布在一不断运行着的输送聚合带上，进入输送带的物料先经过微波辐射进入聚合诱发段、然后经过高峰段、熟化段进行聚合反应，最后再次通过微波辐射经过完善段的反应，在每一个阶段控制不同的温度，制得500mm宽、20mm厚的大块状聚合物水凝胶，将制备的凝胶聚合物经过切块、解碎、干燥、粉碎、表面交联等后处理制得产品，产品保水能高、残单低、通液性好，完全适用于卫生材料领域。
下面结合实施例进一步说明本发明。
实施例
测试丙烯酸残留单体的量
采用高效液相色谱仪进行丙烯酸残余单体含量的测试。液相色谱仪分析柱为SB-C18，检测高吸水性树脂在0.9wt%氯化钠水溶液中溶胀后滤液中的丙烯酸含量，在选定的色谱条件下，进行进样分析，得出各组分的峰面积，即可求出高吸水性树脂中残留丙烯酸的含量。
测试保水性能
称取1g的高吸水性树脂(W)装入一经称量（W0）200×300mm的尼龙网袋中，扎紧开口。把装样品的网袋浸入23℃生理盐水中，全部浸润后，保持浸没状态30分钟。将尼龙网袋取出，沥干30分钟，用离心机以250×9.81m/s2（250G）进行离心脱水3分钟，然后进行称量（W2）。经计算就可得出SAP保水性能。
结果计算：
SAP样品保液量(g/g)＝[w2-w0-(w1-w′0)]-1
（W2——经吸液脱水后样品与尼龙网袋的质量；
W0——装样品的尼龙网袋的重量；
W1——湿的空白尼龙网袋质量；
W0’——经吸液脱水后空白尼龙网袋的质量）
测试通液性能
通液性是凝胶层的有效连通性的量度，是液体流过速率的量度。低的通液性表示液体已经不能流过凝胶，即发生凝胶堵塞现象。将定量的SAP产品放于吸收瓶中在自由的状态下完全吸收23℃生理盐水中30分钟，然后将将吸液后的SAP水凝胶及生理盐水倒入通液管，打开通液管底部阀门，记下生理盐水流经通液管的时间，即可获得通液性能测试数据。
实施例1
在1m3的反应釜中加入283kg氢氧化钠水溶液（32wt%）、351kg去离子水，开启反应釜的搅拌，慢慢滴加225kg丙烯酸，保持反应釜温度为20～30℃，丙烯酸滴加结束，加入0.45kg交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯及0.55kg交联剂聚乙二醇缩水甘油醚，然后加入0.25kg引发剂过硫酸铵，继续搅拌，对反应釜进行充氮气15分钟，加入0.25kg亚硫酸氢钠,保持反应釜搅拌5分钟,保持反应釜温度20～30℃，将上述物料以34.5kg/hr的流量连续进入一个长6000mm、宽500mm的连续传送带上进行聚合反应。
1)聚合诱发段
混合均匀的聚合反应物料通过聚合传送带先经过聚合反应器入口的微波发生器进行聚合诱发，这一段反应箱体的温度为30～50℃，经过微波能量为800mJ/cm2的微波发生器的停留时间为30秒，此时聚合物料由清澈透明的液体转化成了几乎不能流动的粘稠状物料。
2）聚合高峰段
聚合诱发段过来的粘稠物料在箱体温度为110～130℃的反应器中进行剧烈的聚合反应，激烈的反应使得物料发生了膨胀和收缩，过程物料温度达到110℃，聚合高峰段的停留时间为6分钟，在该阶段物料从粘稠状转变成凝胶态。
3)聚合熟化段
经过聚合高峰段后的物料进入熟化段，在聚合反应器温度为120～150℃条件下聚合物料得到进一步反应和完善。该阶段的停留时间为15分钟。
4）聚合完善段
在这个阶段，在凝胶物料的表面均匀喷洒适量的水蒸汽，水蒸汽加入量为参加聚合反应物料质量的2wt%。经过表面喷洒的凝胶由于凝胶的吸水，凝胶物料变的柔软富有弹性，此时凝胶物料中未反应的微量丙烯酸单体活性提高，单体分子活动空间增大，在聚合反应器70～90℃的温度下，经过微波能量为800mJ/cm2的微波发生器的再次辐射和激发，微量的丙烯酸单体和凝胶中剩余的微量交联剂进行进一步的聚合交联反应。该阶段的停留时间为60秒。
整个聚合反应停留时间为22分30秒，即可得到干爽、厚度为约20mm、宽500mm的高吸水性聚合物凝胶，凝胶含水量为50%。
将制备的500mm宽、20mm厚的凝胶先进行切块、然后进入一螺杆结构的解碎机进行解碎造粒，得到颗粒直径约10mm的凝胶颗粒进入一连续运行的干燥温度为140～180℃的干燥机内进行脱水干燥，控制干燥颗粒的含水量小于5%，然后对干燥颗粒进行粉碎，得到合格粒径目数的SAP颗粒与适量的表面交联助剂丙三醇水溶液进行均匀混合，进入一温度为150℃的反应器中进行表面交联反应，反应时间70分钟，即可得到高分子吸水树脂产品。
经分析测试产品中丙烯酸残留单体为56ppm、保水能为38g/g、通液性为18s。
实施例2
凝胶的制备同实施例1，所不同的通过增大聚合物料的进料量，制备得到的凝胶厚度约30mm，将制备的凝胶进行解碎、干燥、粉碎、表面交联反应，得到的产品性能为：丙烯酸残单为80ppm、保水能为37g/g、通液性为22s。
对比例1
凝胶的制备同实施例1，所不同是在聚合完善段未加入水蒸汽，将制备的凝胶进行解碎、干燥、粉碎、表面交联反应，得到的产品性能为：丙烯酸残单在470ppm、保水能为33g/g、通液性为70s。
对比例2
凝胶的制备同实施例1，所不同是在聚合完善段加入参加聚合物料质量的0.5%水蒸汽，将制备的凝胶进行解碎、干燥、粉碎、表面交联反应，得到产品的性能为：丙烯酸残单为280ppm、保水能为34g/g、通液性为40s。
对比例3
凝胶的制备同实施例1，所不同的通过增大聚合物料的进料量，制备得到的凝胶厚度约50mm，将制备的凝胶进行解碎、干燥、粉碎、表面交联反应，得到产品性能为：丙烯酸残单为610ppm、保水能为31g/g、通液性为150s 。
对比例4
凝胶的制备同实施例1，所不同的是在聚合完善段取消微波的辐射和水蒸汽的喷入，将制备的凝胶进行解碎、干燥、粉碎、表面交联反应，得到产品性能为：丙烯酸残单为760ppm、保水能为30g/g、通液性为300s 。
对比例5
凝胶的制备同实施例1，所不同是在聚合完善段加入参加聚合物料质量的5wt%水蒸汽，将制备的凝胶进行解碎、干燥、粉碎、表面交联反应，得到产品性能为：丙烯酸残单为40ppm、保水能为39g/g、通液性为30s。由于喷入的水蒸汽量增大，聚合结束制备得到的凝胶表面粘着、不干爽，影响后续的切块工作，不利于正常生产。
表1  实施例1-2和对比例1-5的产品性能一览表

在高吸水性树脂聚合物凝胶的制备过程中，通过在聚合反应整个阶段物料分布厚度的控制、各反应段温度控制，特别是在聚合完善段定量水蒸汽的加入，使得聚合反应后期凝胶中的微量丙烯酸单体得以进一步进行聚合反应，单体的转化率提高，凝胶干爽度好，一方面产品性能得到提高，另一方面便于下道工序操作。采用该方法制备的聚合物凝胶经切块、解碎、干燥、粉碎和表面交联制得的高吸水性树脂产品丙烯酸残余单体低、保水能高、通液性好。相反，如果在凝胶的制备过程凝胶厚度过高，则会影响微波的辐射穿透力，使凝胶表面和底部的物料因 接受微波辐射的能量变化而使聚合反应产生不均匀的状态；另一方面，聚合反应过程产生的能量较难从刚形成黏着态的高聚合物中散发出去，在高聚合物中易形成中间温度高、表面温度低的不均匀状态，易形成分子链较短的可溶出物，使最终产品的保水能降低，产品质量下降。
发明效果
在高吸水性树脂聚合物凝胶的制备阶段，通过凝胶厚度的控制，在聚合反应过程进行分阶段工艺参数控制，特别是在聚合反应阶段的的第四段聚合完善段定量水蒸汽的加入，使得在整个聚合反应阶段实现了凝胶中微量未参加聚合反应丙烯酸单体的再次聚合反应，整个聚合过程热量通畅，温度控制平稳，避免了热量分散不畅产生的凝胶局部温度过高而发生高分子链转移而产生可溶出物的情况，本聚合工艺反应平稳，各阶段控制稳定，通过该工艺制备的聚合物凝胶经后处理后制备得到的高吸水树脂产品丙烯酸残单含量低、保水能高、通液性好，完全达到卫生领域要求。该高吸水性制备的工艺简单平稳，在实际的操作过程中可以实现稳定控制，完全适合工业化生产。