瓜尔胶接枝聚丙烯酸盐超强吸水剂及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种瓜尔胶接枝聚丙烯酸超强吸水剂的制备方法。
技术背景
超强吸水剂是一种具有奇特的吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。与传统的吸水材料如脱脂棉、海棉和硅胶等相比，它具有吸水量大和保水能力强等诸多优点，能广泛应用于石油、化工、农业、医用卫生、建筑等各个领域。在医用卫生上，超强吸水剂可以做可降解手术衬垫、餐巾、失禁病人的垫褥、尿布、妇女卫生巾和医用绷带等；在农业上可用于改善土壤的持水能力，促进种子发芽和植物生长；在建筑上可用于止水堵漏剂、结露防止剂、调湿剂等。
超强吸水剂按原料来分可以分为三大系列：(1)淀粉类；(2)合成聚合物系。其中淀粉类超强吸水剂研究开发最早，而且应用范围非常广泛。最先研制成功的淀粉接枝丙烯腈类吸水剂要紧过皂化，使得生产工序多，且存在未反应的有毒单体丙烯腈，洗涤工序繁杂，因此，科学家们直接采用丙烯酸或甲基丙烯酸等与淀粉进行接枝共聚反应，但是在使用淀粉溶液时需要高温糊化阶段，使生产工序繁杂。合成聚合物类超强吸水剂中，聚丙烯酰胺类，尽管原料价格便宜，由于需加碱水解工序和产品有残毒等原因，致使该产品大幅减少，代之以聚丙烯酸盐类吸水剂为主。聚丙烯酸盐类吸水剂生产过程中遇到的主要技术问题是聚合过程为放热链反应，易爆聚难控制，影响产品质量并易出现事故。聚合物极粘稠难干燥，干燥后的硬块坚硬如石难以粉碎。为解决这些问题出现了各式各样的技术。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种瓜尔胶接枝聚丙烯酸盐超强吸水剂及其制备方法，以克服现有技术存在的缺陷。
本发明的方法，包括如下步骤：
(1)将碱性物质水溶液，在0-5℃下加入丙烯酸中反应，然后加入交联剂，分散溶解；碱性物质水溶液的重量浓度为25-45％；
所述的碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化铵或氢氧化钾中地一种以上；
丙烯酸的中和度为80-90％；
所用的交联剂选自N，N-二甲基双丙烯酰胺或异氰酸酯中的一种，加入量为丙烯酸重量的0.1-1％；
(2)将重量浓度为1-2％的瓜尔胶水溶液加入步骤(1)的产物，然后加入引发剂，然后将料液在100-130℃聚合干燥20-40分钟，即可获得瓜尔胶接枝聚丙烯酸盐超强吸水剂；
瓜尔胶与丙烯酸的重量比为：1∶1-10；
优选的，可将料液铺展在平板上，在100-130℃聚合干燥20-40分钟；
所述的引发剂选自过硫酸钠、过硫酸铵或过硫酸钾中的一种，引发剂加入量为每升料液0.001-0.005摩尔，所述料液为步骤(1)的产物；
本发明的有益效果：本发明克服了聚合、干燥、粉碎各项困难，采用薄层、高温快速的聚合干燥一步法，生产吸水率高的高质量产品。本发明具有以下特点：
1.瓜尔胶不需要特定的糊化工序，在室温下直接糊化，节省了能源，节省了设备，也节省了时间；
2.聚合干燥一体化，二步同时在较高温度空气中快速进行，不爆聚，不涉及搅拌，同时解决了聚合难控制，聚合物粘稠干燥困难二大难题；
3.工艺流程短，只需要三步就可以完场，不涉及过滤、洗涤等过程，也不用通氮气，更不用真空干燥，因此占地面积小，设备投资少，投产快，生产成本低；
4.产物易粉碎，经聚合干燥后所得产物为薄片，很易粉碎，一般粉碎机就可以完成；
5.收率高无三废，可以说除水外其它原料均转化成产品，收率近100％，不涉及有机溶剂的使用与回收，也不涉及干燥前的有机醇处理，整个过程无三废。
6.产品质量高，并可控制，按照同一工艺路线只要控制配料比例就可以生产不同吸水性能的系列产品，吸去离子水可从400克到2000克/克不等。以满足不同客户对不同产品等级的需求。
本工艺中吸水剂吸水率的测定方法采用筛滤重量法，称取0.1克吸水剂加入盛有1000毫升去离子水的烧杯中，搅拌后静置30分钟，用200目分样筛过滤去多余的水分，乘量吸水凝胶重量
吸水倍率＝吸水凝胶重量/吸水剂重量(克/克)。
【具体实施方式】
实施例1
(1)去30ml去离子水放入100ml烧杯中，加入粒状氢氧化钠8.4克搅拌溶解后，冰水浴冷却至0℃、搅拌下缓慢滴入到15m丙烯酸中，丙烯酸中和度为80％，反应完全后加入0.015克N，N-亚甲甲基双丙烯酰胺，搅拌10分钟使其完全溶解；(2)称取瓜尔胶1克于50ml去离子水中，在室温下搅拌溶解，溶解时间为0.5个小时；(3)将(1)倒入(2)中，搅拌下加入过硫酸钠溶液(2.5*10-2mol/L)2ml，搅拌均匀后，铺展在金属板上，放入100℃的恒温箱中40分钟后所得薄片的厚度为0.1mm，粉碎，用筛滤重量法测吸去离子水倍率为2000g/g.。
实施例2
(1)烧杯中加入去离子水80ml加入20g试剂碱，搅拌溶解后，冰水浴冷却至5℃、搅拌下缓慢滴入30ml丙烯酸中，丙烯酸中和度为85％，待反应完全后，加入0.06克异氰酸酯，搅拌十分钟使其完全溶解；(2)称取瓜尔胶2克加入50ml去离子水中，在室温下搅拌溶解，溶解时间为0.5个小时；(3)将(1)和(2)混合，搅拌下加入过硫酸铵溶液(2.5*10-2mol/L)4ml，搅拌均匀后，铺展在金属板上，放入120℃的恒温干燥箱中进行干燥30分钟后所得薄片的厚度为0.5mm，粉碎，用筛滤重量法测吸去离子水倍率为1200g/g。
实施例3
(1)称取工业片碱10克溶解在26ml去离子水中，冰水浴冷却至2℃、搅拌下缓慢滴入16ml丙烯酸中，丙烯酸中和度为87％，待反应完全后加入异氰酸酯0.16克，搅拌十分钟使其完全溶解；(2)称取1.5克瓜尔胶溶液45ml去离子水中，在室温下搅拌溶解，溶解时间为0.5个小时；(30)将(1)和(2)混合，搅拌下加入过硫酸钾溶液(2.5*10-2mol/L)2.5ml，搅拌均匀后，铺展在金属板上，放入130℃恒温干燥箱25分钟后所得薄片的厚度为1mm，粉碎，用筛滤重量法吸去离子水倍率为900g/g。
实施例4
(1)称取工业片碱15克溶解在30ml去离子水中，冰水浴冷却至3℃、搅拌下缓慢滴入15ml丙烯酸中，丙烯酸中和度为90％，待反应完全后加入N，N-亚甲甲基双丙烯酰胺0.08克，搅拌十分钟使其完全溶解；(2)称取2克瓜尔胶溶液50ml去离子水中，在室温下搅拌溶解，溶解时间为0.5个小时；(30)将(1)和(2)混合，搅拌下加入过硫酸钾溶液(2.5*10-2mol/L)3ml，搅拌均匀后，铺展在金属板上，放入130℃恒温干燥箱25分钟后所得薄片的厚度为1mm，粉碎，用筛滤重量法吸去离子水倍率为500g/g。