聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂及其合成方法

摘要

聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂，原料wt％组成是：丙烯酸62～86％；聚乙烯塑料7～32％；分散剂1.5～2.6％；引发剂0.4～0.9％；交联剂0.08～0.4％；蒙脱土2～12％。其合成方法是：将聚乙烯塑料溶于溶剂；加入分散剂和引发剂；将丙烯酸中和，称取蒙脱土加入中和液，加入交联剂并高速分散；将上述两种溶液混合；在保护气氛下恒温充分反应；烘干得高吸水性树脂。本发明以废弃聚乙烯塑料、丙烯酸盐和蒙托土为原料，聚合速度快，分子量高；以水为介质，反应热易导出，反应平稳安全。本发明使资源再生利用，有良好的经济和环境效益。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高吸水性树脂，具体涉及一种利用废旧聚乙烯塑料合成的聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂，以及这种高吸水性树脂的方法。

背景技术

高吸水性树脂的研发始于二十世纪六十年代。经过40多年的开发研究，其理论基础和应用技术都有了巨大的发展。我国起步较晚，在1982年首次合成了高吸水性树脂，到1988年才有了第一个专利。高吸水性树脂的种类有很多，按来源分主要有淀粉系、纤维素系和合成树脂系三大类。这些系列产品性能都较好，但是所采用的原料都是正规化工性原料，成本较高。目前国内利用废弃资源合成高吸水性树脂的技术还不多。经在中国期刊网、万方数据库、维普数据库、金报兴图数据库、中经专网和中国专利网数据库查询，均未见到以聚乙烯为原料合成高吸水性树脂的类似工作。

聚乙烯(PE)因质轻、耐化学腐蚀、具有优良的绝缘性、有良好的热塑性等性能而被广泛应用于日用品、包装、汽车、家用电器等方面。在这其中相当一部分是用作一次性产品。而PE难以自然降解，废弃的PE制品对环境造成了极大的影响：丢弃在田野或土壤里会阻止土壤的透气性，使土质变坏，影响农作物的生长；其中的助剂会向土壤、空气和水中渗透、迁移，污染大气、土质和水域等。

对这些废弃物的最简单直接处理方法就是掩埋与焚烧，掩埋法占用大量的土地，焚烧会释放出一些有害的物质污染大气环境，影响人的健康。因此掩埋法遭到了人们激烈的反对。

发明内容

本发明目的在于提供一种聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂，第二发明目的是提供用聚乙烯合成这种高吸水性树脂的方法，该方法可以利用废弃聚乙烯塑料与丙烯酸盐、蒙脱土接枝共聚合成高吸水性树脂。一方面使废弃的包装用聚乙烯塑料得到有效的再生利用，变废为宝；另一方面能降低高吸水性树脂成本，增强产品竞争力。

为完成上述发明目的，本发明的技术方案是：

聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂，其原料组成是(wt％)：

丙烯酸                            62～86％

丙烯酸中和度为                    75～85％

聚乙烯(PE)塑料                    7～32％

分散剂                            1.5～2.6％

引发剂                            0.4～0.9％

交联剂                            0.08～0.4％

蒙脱土(MMT)                       2～12％。

更优化和更具体地说，本发明提供的聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂，是指通过以下制备工艺得到的树脂：

在搅拌的条件下用适量溶剂将聚乙烯塑料溶解，溶解完全后加入适量分散剂、引发剂，再与经高速剪切分散的部分中和丙烯酸/蒙脱土悬浮液混合，然后在有交联剂和保护气氛的条件下接枝共聚；烘干得高吸水性树脂；

其中所述的原料组成优选以下比例(wt％)：

丙烯酸                        62.87～85.29％

丙烯酸中和度为                80％

聚乙烯(PE)塑料                7.08～31.45％

分散剂                        1.89～2.56％

引发剂                        0.41～0.9％

交联剂                        0.08～0.41％

蒙脱土(MMT)                   2.10～11.41％。

这里所说的溶剂可以是甲苯或二甲苯；所说的碱溶液可以为氢氧化钠或氢氧化钾溶液(wt％)；所说的分散剂可以是司班-60或十二烷基苯磺酸钠；所说的引发剂可以是过氧化苯甲酰(BPO)或偶氮二异丁腈(AIBN)；所说的交联剂可以是N，N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)、环氧氯丙烷、丙二醇或甘油。保护气氛可以是氮气、或其他惰性气体。

本申请完成第二个发明任务的技术方案是：聚乙烯/丙烯酸/蒙脱土高吸水性树脂的合成方法，步骤如下，

在搅拌的条件下，将聚乙烯(PE)塑料在80～100℃下溶于适量溶剂，待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂；

用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度，称取一定量蒙脱土加入中和液，加入适量交联剂，并在分散器上高速分散；

将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合；

在保护气氛下于80～110℃恒温充分反应1～3小时；

110～130℃烘干得高吸水性树脂。

以上工艺步骤中所用原料配比参数为(所有用量皆为WT％)：

丙烯酸                        62～86％

丙烯酸中和度为                75～85％

聚乙烯(PE)塑料                7～32％

分散剂                        1.5～2.6％

引发剂                        0.4～0.9％

交联剂                        0.08～0.4％

蒙脱土(MMT)                   2～12％。

其中所述的原料组成优选以下比例(wt％)：

丙烯酸                        62.87～85.29％

丙烯酸中和度为                80％

聚乙烯(PE)塑料                7.08～31.45％

分散剂                        1.89～2.56％

引发剂                        0.41～0.9％

交联剂                        0.08～0.41％

蒙脱土(MMT)                   2.10～11.41％。

现以一个具体实例对合成工艺作详细说明：在搅拌的条件下，将聚乙烯塑料(PE)在80～100℃下溶于适量溶剂，待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂，用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度，称取一定量蒙脱土加入中和液，加入适量交联剂，并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合，在保护气氛下于80～110℃恒温充分反应1～3小时，110～130℃烘干得高吸水性树脂。

吸水性能测定：称取一定量干燥树脂样品，浸泡在去离子水中使达到溶胀平衡。用100目筛网滤去多余水分，再称吸水后的重量，按下公式计算：

                  A(g·g^-1)＝(m₂-m₁)/m₁

式中A为吸水率，m₁是样品吸水前的干燥质量，m₂是吸水后的质量。

本发明与现有技术相比有如下特点：

1、配方上是以废弃聚乙烯塑料、丙烯酸盐和蒙托土为原料。吸去离子水为90～508g·g^-1。

2、采用乳液聚合法，聚合速度快，分子量高；以水为介质，反应热易导出，反应平稳安全。

3、本发明中的主要原料之一为废弃聚乙烯塑料，使工业资源再生利用。因此产生良好的经济和环境效益。

具体实施方式

实施例1

原料配比(所有用量皆为WT％)：

丙烯酸用量                        74.66％

丙烯酸中和度为                    80％

聚乙烯用量                        18.66％

分散剂用量                        2.24％

引发剂用量                        0.52％

交联剂用量                        0.19％

MMT用量                           3.73％。

在搅拌的条件下，将聚乙烯塑料(PE)在80～100℃下溶于适量溶剂，待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂，用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至

一定中和度，称取一定量蒙脱土加入中和液，加入适量交联剂，并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合，在保护气氛下于80～110℃恒温充分反应1～3小时，110～130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为278g·g^-1。

实施例2

原料配比(所有用量皆为WT％)：

丙烯酸用量                        85.29％

丙烯酸中和度为                    80％

聚乙烯用量                        7.08％

分散剂用量                        2.56％

引发剂用量                        0.60％

交联剂用量                        0.21％

MMT用量                           4.26％。

在搅拌的条件下，将聚乙烯塑料(PE)在80～100℃下溶于适量溶剂，待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂，用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度，称取一定量蒙脱土加入中和液，加入适量交联剂，并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合，在保护气氛下于80～110℃恒温充分反应1～3小时，110～130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为508g·g^-1。

实施例3

原料配比(所有用量皆为WT％)：

丙烯酸用量                        79.08％

丙烯酸中和度为                    80％

聚乙烯用量                        9.89％

分散剂用量                        2.37％

引发剂用量                        0.55％

交联剂用量                        0.20％

MMT用量                           7.91％。

在搅拌的条件下，将聚乙烯塑料(PE)在80～100℃下溶于适量溶剂，待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂，用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度，称取一定量蒙脱土加入中和液，加入适量交联剂，并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合，在保护气氛下于80～110℃恒温充分反应1～3小时，110～130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为205g·g^-1。

实施例4

原料配比(所有用量皆为WT％)：

丙烯酸用量                        84.07％

丙烯酸中和度为                    80％

聚乙烯用量                        10.51％

分散剂用量                        2.52％

引发剂用量                        0.59％

交联剂用量                        0.21％

MMT用量                           2.10％。

在搅拌的条件下，将聚乙烯塑料(PE)在80～100℃下溶于适量溶剂，待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂，用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度，称取一定量蒙脱土加入中和液，加入适量交联剂，并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合，在保护气氛下于80～110℃恒温充分反应1～3小时，110～130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为223g·g^-1。

实施例5

原料配比(所有用量皆为WT％)：

丙烯酸用量                        82.33％

丙烯酸中和度为                    80％

聚乙烯用量                        10.29％

分散剂用量                        2.47％

引发剂用量                        0.58％

交联剂用量                        0.21％

MMT用量                           4.12％。

在搅拌的条件下，将聚乙烯塑料(PE)在80～100℃下溶于适量溶剂，待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂，用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度，称取一定量蒙脱土加入中和液，加入适量交联剂，并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合，在保护气氛下于80～110℃恒温充分反应1～3小时，110～130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为316g·g^-1。

实施例6

原料配比(所有用量皆为WT％)：

丙烯酸用量                        82.48％

丙烯酸中和度为                    80％

聚乙烯用量                        10.31％

分散剂用量                        2.47％

引发剂用量                        0.41％

交联剂用量                        0.21％

MMT用量                           4.12％。

在搅拌的条件下，将聚乙烯塑料(PE)在80～100℃下溶于适量溶剂，待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂，用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度，称取一定量蒙脱土加入中和液，加入适量交联剂，并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合，在保护气氛下于80～110℃恒温充分反应1～3小时，110～130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为247g·g^-1。

实施例7

原料配比(所有用量皆为WT％)：

丙烯酸用量                        82.20％

丙烯酸中和度为                    80％

聚乙烯用量                        10.28％

分散剂用量                        2.46％

引发剂用量                        0.74％

交联剂用量                        0.21％

MMT用量                        4.11％。

在搅拌的条件下，将聚乙烯塑料(PE)在80～100℃下溶于适量溶剂，待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂，用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度，称取一定量蒙脱土加入中和液，加入适量交联剂，并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合，在保护气氛下于80～110℃恒温充分反应1～3小时，110～130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为189g·g^-1。

实施例8

原料配比(所有用量皆为WT％)：

丙烯酸用量                        82.44％

丙烯酸中和度为                    80％

聚乙烯用量                        10.31％

分散剂用量                        2.47％

引发剂用量                        0.58％

交联剂用量                        0.08％

MMT用量                           4.12％。

在搅拌的条件下，将聚乙烯塑料(PE)在80～100℃下溶于适量溶剂，待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂，用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度，称取一定量蒙脱土加入中和液，加入适量交联剂，并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合，在保护气氛下于80～110℃恒温充分反应1～3小时，110～130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为110g·g^-1。

实施例9

原料配比(所有用量皆为WT％)：

丙烯酸用量                        82.23％

丙烯酸中和度为                    80％

聚乙烯用量                        10.28％

分散剂用量                        2.47％

引发剂用量                        0.58％

交联剂用量                        0.33％

MMT用量                           4.11％。

在搅拌的条件下，将聚乙烯塑料(PE)在80～100℃下溶于适量溶剂，待溶解完全后加入适量分散剂和引发剂，用碱溶液将丙烯酸(AA)中和至一定中和度，称取一定量蒙脱土加入中和液，加入适量交联剂，并在分散器上高速分。将上述两种溶液在有搅拌的条件下混合，在保护气氛下于80～110℃恒温充分反应1～3小时，110～130℃烘干得高吸水性树脂。经测定产品的吸水率为90g·g^-1。

实施例10，与以上实施例基本相同，但有如下改变：

丙烯酸用量                    62.87％

丙烯酸中和度为                80％

聚乙烯用量                    31.45％

分散剂用量                    1.89％

引发剂用量                    0.44％

交联剂用量                    0.20％

MMT用量                       3.15％。

实施例11，与以上实施例基本相同，但有如下改变：

丙烯酸用量                    76.07％

丙烯酸中和度为                80％

聚乙烯用量                    9.51％

分散剂用量                    2.28％

引发剂用量                    0.53％

交联剂用量                    0.20％

MMT用量                       11.41％。

实施例12，与以上实施例基本相同，但有如下改变：

丙烯酸用量                    82.16％

丙烯酸中和度为                80％

聚乙烯用量                    10.27％

分散剂用量                    2.47％

引发剂用量                    0.58％

交联剂用量                    0.41％

MMT用量                       4.11％。

实施例13，与以上实施例基本相同，但有如下改变：

丙烯酸用量                    82.07％

丙烯酸中和度为                80％

聚乙烯用量                    10.26％

分散剂用量                    2.46％

引发剂用量                    0.90％

交联剂用量                    0.21％

MMT用量                       4.10％。

实施例14，与以上实施例基本相同，但有如下改变：

丙烯酸用量                    86％

丙烯酸中和度为                75％

聚乙烯用量                    7％

分散剂用量                    1.5％

引发剂用量                    0.9％

交联剂用量                    0.4％

MMT用量                       4.2％。

实施例15，与以上实施例基本相同，但有如下改变：

丙烯酸用量                    62％

丙烯酸中和度为                85％

聚乙烯用量                    32％

分散剂用量                    3.52％

引发剂用量                    0.4％

交联剂用量                    0.08％

MMT用量                       2％。

实施例16，与以上实施例基本相同，但有如下改变：

丙烯酸用量                    70％

丙烯酸中和度为                80％

聚乙烯用量                        8.92％

分散剂用量                        8.6％

引发剂用量                        0.4％

交联剂用量                        0.08％

MMT用量                           12％。