[发明专利]一种具有高吸水速率的耐盐吸水树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高吸水速率的耐盐吸水树脂的制备方法。

背景技术

高吸水树脂是一种带有许多亲水基团的低交联度或者部分结晶性的高分子聚合物，因此它具有一般高分子化合物的特性，具有优异的吸水和保水性能，其可以吸收达自身重量几百倍到几千倍的水，吸水膨胀后形成凝胶体，保水能力极强，很高压力下也失水很少。同时它具备功能高分子材料的优点，可用于农林、园艺、医药、医疗、生理卫生、石油、化工、建材、环保、食品、人工智能材料、敏感材料、生化技术、造纸、纺织、日用化妆品等各个领域。

目前，丙烯酸系高吸水性树脂应用最为广泛，但是耐盐性能差。吸水能力易受金属离子作用而显著下降，通常从几百倍下降到几十倍。而高吸水性树脂的应用环境中大都含有K⁺、Ca²⁺、Na⁺等无机盐离子存在，这使它的应用范围受到限制，因此，提高高吸水性树脂的耐盐性能具有重要意义。

为了解决上述技术问题，目前，已经有多种耐盐吸水树脂的出现，如中国专利文献CN103360549A（专利号：201310317160.4）公开了一种耐盐性吸水树脂，其主要由以下重量份比例的组分所制成：1-8份壳聚糖、0.1-0.5份丙烯酸酯、50-150份丙烯酸、6-10份顺丁烯二酸酐、4-10份耐盐性调节剂。其所用成分壳聚糖成本较高，不利于大规模工业化生产。中国专利文献CN102504288A（专利号：201110307687.X）公开了一种高吸水树脂的制备方法，使用自由基聚合引发剂，于包含表面活性剂和/或高分子保护胶体的石油烃类溶剂中，在内部交联剂的存在下，使水溶性烯属不饱和单体进行油包水体系中的反相悬浮聚合，在聚合反应和后处理过程添加含Si—OH和∕或Si—O基团的物质，提高高吸水树脂的性能。使用的原料价格低廉，但该高吸水树脂的制备方法工艺复杂，且1min内生理盐水吸水速率最高不超过50g/g，吸水速率较低。又如中国专利文献CN101402702A（专利号：200810197688.1）公开了一种提高丙烯酸高分子吸水树脂的耐盐性的改性方法，该专利在聚合过程中加入无机物例如氯化钙的方法，从而引入氯离子，采用相似相容原理，加强对于氯离子的吸收，进一步提高树脂的吸盐水率，该方法虽然能改进对于生理盐水溶液的吸收能力，但是吸水树脂产品对于含有多种离子的溶液吸收能力较差，并且产品功能单一。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种具有高吸水速率的耐盐吸水树脂的制备方法，能够较大幅度提高吸水树脂的耐盐性，并有极高的吸水速率。

本发明所述的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂，是采用自由基聚合的方法，以水为溶剂，以过硫酸铵和四甲基乙二胺氧化还原体系为引发剂，N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和纳米二氧化硅为交联剂与单体丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚得到的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂。

本发明的技术方案如下：

一种具有高吸水速率的耐盐吸水树脂的制备方法，包括步骤如下：

（1）向水中加入占单体总质量60～95wt%的单体丙烯酸，室温下搅拌至完全溶解，

（2）向步骤（1）制得的体系加入单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，室温下搅拌至完全溶解，单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入量为单体总质量的5～40wt%，

（3）向步骤（2）制得的体系加入占单体总质量的0.5～10wt%的纳米二氧化硅，室温下搅拌至完全溶解；加入N,N′-亚甲基双丙烯酰胺，室温下搅拌至完全溶解，

所述N,N′-亚甲基双丙烯酰胺加入量为单体总质量的0.005～0.050wt%，

（4）调节步骤（3）制得的体系中和度为55～95%，加入引发剂过硫酸铵，搅拌溶解后置于20～35℃的恒温水浴中，搅拌通氮气0.3～1h，相对于单体总质量，过硫酸铵加入量为0.10～0.45wt%，最佳用量为0.25wt%。

（5）向步骤（4）制得的体系加入四甲基乙二胺，搅拌溶解后，搅拌通氮气8～15min进行除氧，相对于单体总质量，四甲基乙二胺加入量为0.10～0.45wt%，最佳用量为0.25wt%。

（6）步骤（5）制得的体系，控制温度在20～65℃，反应2～12h，得透明黏溶液，即为本发明的具有高吸水速率的耐盐吸水树脂。

在上述聚合体系中，单体丙烯酸与单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸总浓度为50～800g/L，最佳浓度为250g/L。