專利名稱：一種低可溶出物高吸水性樹脂產品的制造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種低可溶出物高吸水性樹脂產品的制造工藝
背景技術：
近年來，在衛生材料如嬰兒紙尿褲、婦女衛生巾、成人失禁用品、醫院一次性床墊等吸水物品中廣泛使用高吸水性樹脂，其主要作用是用來吸收尿液、血液或體液等液體。隨著社會的發展和進步，衛生材料越來越向薄型化發展，為了發展超薄型的衛生材料，面臨著提高高吸水性樹脂吸液量的問題。超薄型衛生材料中，所使用的親水性纖維比例降低、高吸水性樹脂比例提聞，同時對聞吸水性樹脂廣品的技術指標提聞。、
就目前市場所用的高分子吸水樹脂，需具備以下性能1)常壓下吸液能高；2)負載壓力下吸水性強；3)吸收速度快；4)液體滲透率優良；5)殘單低6)白度好。為了達到上述6大性能指標，吸水性樹脂的制備都需要經過聚合反應和表面交聯兩個步驟，聚合反應的交聯劑一般采用環氧類、醚類、醇類化合物；表面交聯采用多元醇類、環氧類化合物，為了防止產品在使用過程中產生凝膠堵塞、提高產品的液體滲透率，有時在表面交聯反應中添加無機化合物如多價金屬鹽。這些措施對提高產品的性能都是有利的，但這些制備過程方法卻忽略了制備過程中的一些參數控制，制備的工藝參數控制對產品的性能影響相當大。本發明通過對干燥過程進行升溫區、恒溫區、降溫區分段控制、不同階段停留時間控制、解碎凝膠顆粒堆積高度的控制、降溫區添加一定量的水蒸汽的控制使得凝膠顆粒在干燥過程中進行最優化的脫水、聚合反應，保持凝膠顆粒之間脫水順暢，在干燥階段完成有效的二次聚合反應和干燥脫水過程，使得產品的性能達到最優化。目前世界上制備高吸水性樹脂的生產企業很多，為了擴大生產、提高生產率，干燥作為主要的制備過程對提高生產率起到主要作用，為了達到擴產的目標，大多高吸水性樹脂產品的制造商會提高干燥階段的溫度或加快干燥過程的熱風風量，這樣操作會提高干燥料率，但是會對產品性能造成負面影響，導致產品吸液能降低、殘單偏高、顏色白度不理想。中國專利CN1970617A在干燥階段采用100 180°C的干燥溫度、干燥時間2小時，為了提高最終成品的白度，在表面交聯系統加入無機鹽以達到產品白度的目標。中國專利CN101045789A在干燥階段采用130°C的干燥溫度、干燥時間2小時，為了提高顏色的白度，在凝膠的解碎過程加入過氧化氫或次氯酸鈉水溶液進行處理以達到產品白度較好的目的。中國專利CNlO 1451017A在干燥階段采用150°C的干燥溫度、干燥時間2小時，同上述專利一樣，為了達到產品的白度，在表面交聯反應過程中加入了磺酸化物或磺酸化物鹽的混合物的還原劑。這些專利都通過表面交聯加入助劑來改善產品的白度等性能，但是在干燥階段因溫度過高、停留時間過長、凝膠堆積高度過高而導致的產品吸液能降低時無法從表交中得到改善。本發明的生產工藝簡單、適合工業化生產。主要是對干燥過程溫度進行分階段控制和干燥凝膠顆粒的堆積高度進行控制，在凝膠解碎過程加入定量引發劑水溶液，使凝膠顆粒在干燥過程中剩余的殘余單體得到再一次聚合反應，同時通過在干燥恒溫段后期水蒸汽的加入使得未參加反應的剩余極少量的丙烯酸單體隨著水蒸汽形成共沸一起蒸出，使得干燥物料中的殘單降低。另一方面，在凝膠顆粒干燥過程中，對干燥凝膠顆粒堆積高度的控制，使得干燥過程凝膠中間部分的水份能及時移去，減少凝膠顆粒中因熱量不易散去使高分子之間發生鏈連轉移而增加可溶出物高分子聚合物含量、造成產品吸液能力下降的情況。通過本干燥工藝條件制備的高吸水性樹脂產品白度高，由于實行凝膠堆積高度控制和分階段溫度控制，通過控制停留時間，使凝膠在三個階段完成不同的作用，干燥過程氣流暢通、不會造成局部凝膠的串溫，凝膠干燥效率高。經本發明的工藝制備的干燥顆粒經粉碎、表面交聯制得成品白度好、吸液能高、可溶出物含量少、殘單低。

發明內容
本發明提供一種低可溶出物高吸水性樹脂產品的制造工藝，特別是提供的是一種高吸水性樹脂聚合物解碎水凝膠顆粒的干燥工藝，主要通過干燥過程解碎凝膠顆粒堆積高度的控制、干燥過程分區的控制來實現在干燥過程使含水凝膠完成脫水達到干燥的目的夕卜，還使水凝膠在干燥過程完成剩余丙烯酸單體的聚合反應，整個加熱脫水過程暢通，水份 蒸發和交聯反應都能實現有效的控制，特別是在干燥的恒溫區后期通過補加一定量的水蒸汽使極微量的丙烯酸與水份一起形成共沸蒸發出去，達到在干燥階段使殘余單體達到最少的目的。另外，本發明由于在干燥過程實行了分區控制，在三個不同干燥階段通過控制干燥溫度使每段區域內凝膠顆粒發生不同作用，升溫段是將凝膠顆粒溫度升至水的蒸發溫度，在這個階段主要是發生殘余丙烯酸的交聯聚合反應；恒溫段實現三個功能首先將干燥凝膠顆粒溫度升至190°C，中期維持190°C不變，后期向干燥器加熱區補加一定量的水蒸汽，主要是實現脫水和脫除剩余極微量未參與聚合反應的丙烯酸單體。降溫區就是實現干燥顆粒的降溫作用。本發明是這樣實現的，一種低可溶出物高吸水性樹脂產品的制造工藝，將丙烯酸、32被％氫氧化鈉水溶液、去離子水，交聯劑、架橋劑、引發劑溶液在連續攪拌下所制得的聚合單體液在微波輻射的條件下，通過高溫靜態聚合制得大塊狀聚合物水凝膠，將大塊狀聚合物水凝膠進行切條、切塊，制得塊狀凝膠物料；將塊狀凝膠物料加入螺桿解碎機進行解碎造粒，打開助劑加入閥、在凝膠表面噴入助劑過硫酸銨水溶液，得到直徑為15 25mm的水凝膠顆粒；將解碎得到的水凝膠顆粒通過布料機進行布料，水凝膠顆粒堆積高度為50 150mm，經布料后的物料進入干燥機進行干燥，干燥采用熱風循環方式進行，干燥過程分三個階段，為升溫區、恒溫區和降溫區；干燥后的物料經粉碎、表面交聯處理后得到高吸水性樹脂產品。本發明的制造工藝中，在凝膠表面噴入的助劑過硫酸銨水溶液的濃度為Iwt %，加入的助劑過硫酸銨水溶液的量為凝膠重量的6wt%。本發明的制造工藝中，干燥升溫區干燥溫度為70 105°C，干燥升溫區的停留時間為10 30分。本發明的制造工藝中，干燥恒溫區干燥溫度為105 190°C，干燥恒溫區的停留時間為20 50分。本發明的制造工藝中，干燥降溫區溫度為50 70°C，干燥降溫區的停留時間為4 6分。本發明的制造工藝中，干燥水凝膠顆粒的堆積高度在70 90_。
本發明的制造工藝中，干燥恒溫區后期加入水蒸汽。本發明的制造工藝中，干燥恒溫區后期水蒸汽的加入量為干燥水凝膠顆粒質量的
2 3wt%。本發明所說的凝膠顆粒堆積高度控制，對最終產品產生較大的影響。凝膠堆積高度低，一方面不利于工業化生產、產量小、效率低；另一方面，由于堆積高度太低，干燥效率太高、速率過快，在干燥升溫段凝膠脫水速度太快，導致在該階段的殘余丙烯酸單體不能進行有效的聚合反應，從而導致最終制備的產品殘單偏高。凝膠堆積高度太高，一方面凝膠物料不容易干燥，干燥后的物料容易產生未干透的顆粒小塊，影響后續的粉碎等操作。另一方面，凝膠物料堆積太高，在干燥升溫階段，主要是發生剩余丙烯酸單體的聚合反應，聚合過程會產生一定的聚合熱，如果該階段凝膠堆積厚度太高，會導致凝膠中間產生的聚合熱散發出來，導致凝膠局部過熱使高分子之間發生鏈轉移而形成可溶出物高分子聚合物，導致產品吸液能減少，產品質量下降；同時，由于凝膠堆積高度太高，在干燥恒溫段容易造成干燥氣流不暢，導致該階段凝膠物料溫度過高使局部物料因溫度過高而導致顏色加深，影響 最終產品外觀，這是用戶不希望看到的。本發明是將丙烯酸、32 〖％氫氧化鈉水溶液和一定量的去離子水，在連續攪拌的情況下加入一定量的交聯劑、架橋劑、引發劑溶液，所制得的聚合單體液在微波輻射的條件下，通過高溫靜態聚合制得5000mm寬、20_厚的大塊狀聚合物水凝膠，將塊狀的水凝膠進行凝膠造粒，在凝膠造粒過程中添加引發劑溶液。將經上述造粒得到的直徑為20mm的凝膠顆粒進行干燥，在干燥過程通過水凝膠顆粒堆積高度控制、干燥階段通過分階段工藝參數控制使不同階段的物料實行有效的聚合反應、脫水過程，在干燥過程實現聚合反應和高效脫水雙重目的，通過凝膠堆積高度的控制，凝膠干燥氣流通暢，不會產生干燥過程干燥物料局部過熱從而導致可溶出聚合物過高的情況，同時由于在干燥恒溫段后期水蒸汽的加入，極微量的丙烯酸單體會與水份一起形成共沸從物料蒸出，通過本工藝所制得的高吸水性樹脂產品中可溶出物低、吸液能高、白度好、殘單低、產品綜合性能好，工藝容易實現控制，完全適用于工業化生產。
具體實施例方式下面用實施例對本發明作進一步說明，但實施例決不是對本發明保護范圍的限制。實施例I凝膠的制備在Im3的反應釜中加入283公斤氫氧化鈉水溶液(32wt%)、351公斤去離子水，開啟反應釜的攪拌，慢慢滴加225公斤丙烯酸，保持反應釜溫度為20 30°C，丙烯酸滴加結束，加入0. 5公斤交聯劑聚乙二醇二丙烯酸酯及0. 45公斤交聯劑乙氧基甘油三丙烯酸酯，然后加入0. 6公斤引發劑過硫酸銨，繼續攪拌，對反應釜進行充氮氣，繼續保持反應釜溫度20 30°C，將上述物料以34. 5kg/hr的流量連續進入一個特制的長6000mm、寬500mm的連續傳送帶上，經聚合傳送帶入口兩臺微波發生器輻射進行聚合反應，此傳送帶的溫度控制在70°C，反應停留時間為60分鐘，即可得到高吸水性聚合物凝膠，凝膠含水量為50%。凝膠的解碎
將上述制得的凝膠，先進行切條、切塊，制得1000X500mm的凝膠塊狀物料。將塊狀的凝膠物料以一定的速度加入螺桿解碎機進行解碎造粒，打開助劑加入閥、調節流量計到一定的流量，在凝膠表面噴入濃度的過硫酸銨水溶液，加入的過硫酸銨水溶液為凝膠重量的6wt%，得到直徑為20mm左右的水凝膠顆粒。凝膠顆粒的布料和干燥將解碎得到的水凝膠顆粒通過布料機進行布料，水凝膠堆積高度為80mm，經布料后的物料進入干燥機進行干燥，干燥采用熱風循環方式進行，具體分為三個階段升溫區、恒溫區和降溫區。I)第一步干燥升溫區經解碎過來的凝膠顆粒先進入干燥反應器進行丙烯酸殘余單體自由基聚合反應和脫水干燥，該階段干燥溫度為70 105°C，干燥停留時間為20分鐘。 2)第二步干燥恒溫區經干燥升溫區后的凝膠顆粒進入干燥第二階段干燥恒溫區進行水凝膠顆粒的快速脫水干燥，該階段干燥溫度為105 190°C，干燥停留時間為30分鐘。3)第三步降溫區經干燥恒溫區后的固體顆粒進入降溫區進行干燥物料的降溫，該段溫度為50 70°C，該段停留時間為5分鐘，經出料完成干燥機的干燥工藝。將上述制備的物料經粉碎、表面交聯處理后得到產品，丙烯酸殘單含量為150ppm、可溶出物含量為9wt%、白度為76。實施例2凝膠的制備、解碎、干燥工藝同實施例1，所不同的是水凝膠顆粒經布料后進入干燥機的凝膠顆粒堆積高度為120_，干燥后的物料經粉碎、表面交聯處理后得到產品，丙烯酸殘單含量為130ppm、可溶出物llwt%、白度為74。實施例3凝膠的制備、解碎、水凝膠顆粒的布料和干燥機凝膠顆粒的堆積高度同實施例1，干燥機的干燥分三段控制，控制工藝參數也同實施例1，所不同的是在干燥恒溫段后期，也就是干燥第二段第21分鐘向干燥機加熱區域加入一定量的水蒸汽，水蒸汽的加入量為干燥凝膠顆粒質量的2wt%，干燥后的干燥顆粒經粉碎、表面交聯制得產品，經測試產品中的丙烯酸殘單含量為60ppm，可溶出物5wt%、白度為78。對比例I凝膠的制備、干燥工藝參數同實施例1，所不同的經布料機后將進入干燥機的凝膠高度控制在200mm，經干燥后的物料粉碎、表面交聯處理后得到產品，丙烯酸殘單含量為140ppm,可溶出物18wt%、白度為68。對比例2凝膠的制備、干燥工藝參數同實施例1，所不同的經布料機后將進入干燥機的凝膠高度控制在30mm，經干燥后的物料粉碎、表面交聯處理后得到產品，丙烯酸殘單含量為230ppm、可溶出物10wt%、白度為75。對比例3凝膠的制備、干燥工藝參數同實施例2，所不同的是在凝膠顆粒進入干燥恒溫段就往干燥機加熱區域加入干燥凝膠質量2%的水蒸汽，經干燥后的物料粉碎、表面交聯處理后得到產品，丙烯酸殘單含量為80ppm、可溶出物llwt%、白度為75。對比例4凝膠的制備、干燥工藝參數同實施例2，所不同的是在凝膠顆粒進入干燥恒溫段就往干燥機加熱區域加入干燥凝膠質量1%的水蒸汽，經干燥后的物料粉碎、表面交聯處理后得到產品，丙烯酸殘單含量為llOppm，可溶出物10wt%，白度為73。
對比例5凝膠的制備、干燥工藝參數同實施例2，所不同的是在干燥恒溫段加入的蒸汽為入干燥凝膠質量5wt%，經干燥后的物料干燥度不夠，雖經粉碎、表面交聯處理后得到產品，丙烯酸殘單70含量為ppm、可溶出物9wt%、白度為76，但影響后續的粉碎工作正常進行，不利于正常生產。表I實施例I 3和對比例I 6的產品性能一覽表
權利要求
1.一種低可溶出物高吸水性樹脂產品的制造工藝，將丙烯酸、32wt%氫氧化鈉水溶液、去離子水，交聯劑、架橋劑、引發劑溶液在連續攪拌下所制得的聚合單體液在微波輻射的條件下，通過高溫靜態聚合制得大塊狀聚合物水凝膠，將大塊狀聚合物水凝膠進行切條、切塊，制得塊狀凝膠物料，其特征在于將塊狀凝膠物料加入螺桿解碎機進行解碎造粒，打開助劑加入閥、在凝膠表面噴入助劑過硫酸銨水溶液，得到直徑為15 25mm的水凝膠顆粒；將解碎得到的水凝膠顆粒通過布料機進行布料，水凝膠顆粒堆積高度為50 150_，經布料后的物料進入干燥機進行干燥，干燥采用熱風循環方式進行，干燥過程分三個階段，為升溫區、恒溫區和降溫區；干燥后的物料經粉碎、表面交聯處理后得到高吸水性樹脂產品。
2.根據權利要求I所述的制造工藝，其特征在于在凝膠表面噴入的助劑過硫酸銨水溶液的濃度為lwt%，加入的助劑過硫酸銨水溶液的量為凝膠重量的6wt%。
3.根據權利要求I所述的制造工藝，其特征在于干燥升溫區干燥溫度為70 105°C，干燥升溫區的停留時間為10 30分。
4.根據權利要求I所述的制造工藝，其特征在于干燥恒溫區干燥溫度為105 190°C，干燥恒溫區的停留時間為20 50分。
5.根據權利要求I所述的制造工藝，其特征在于干燥降溫區溫度為50 70°C，干燥降溫區的停留時間為4 6分。
6.根據權利要求I所述的制造工藝，其特征在于干燥水凝膠顆粒的堆積高度在70 90mmo
7.根據權利要求I或4所述的制造工藝，其特征在于干燥恒溫區后期加入水蒸汽。
8.根據權利要求I或7所述的制造工藝，其特征在于干燥恒溫區后期水蒸汽的加入量為干燥水凝膠顆粒質量的2 3wt%。
全文摘要
本發明涉及一種低可溶出物高吸水性樹脂產品的制造工藝，將丙烯酸、32wt%氫氧化鈉水溶液、去離子水，交聯劑、架橋劑、引發劑溶液在連續攪拌下所制得的聚合單體液在微波輻射的條件下，通過高溫靜態聚合制得大塊狀聚合物水凝膠，將大塊狀聚合物水凝膠進行切條、切塊，制得塊狀凝膠物料；將塊狀凝膠物料加入螺桿解碎機進行解碎造粒，在凝膠表面噴入助劑過硫酸銨水溶液，得到直徑為15～25mm的水凝膠顆粒；將解碎得到的水凝膠顆粒通過布料機進行布料，水凝膠顆粒堆積高度為50～150mm，干燥過程分三個階段，為升溫區70～105℃、恒溫區105～190℃和降溫區50～70℃；干燥后的物料經粉碎、表面交聯處理后得到高吸水性樹脂產品；該產品中可溶出物低、吸液能力高、白度好、殘單低、產品綜合性能好。
文檔編號C08J3/24GK102731802SQ201210254800
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月23日 優先權日2012年7月23日
發明者周柳茵, 王月珍, 禇小東, 連旭罡, 馬建學 申請人:上海華誼丙烯酸有限公司