一种卡波姆树脂及其制备方法技术领域
本发明涉及了一种卡波姆树脂及其制备方法，尤其是涉及了一种采用电子束辐照合成卡波姆树脂的新方法。
背景技术
卡波姆是一种重要的聚丙烯酸系增稠剂，由丙烯酸（或甲基丙烯酸等）与烯丙基交联单体发生化学反应而得。其外观为白色粉末，能溶于水、乙醇、甘油，玻璃化温度为100～105℃。分子中含有56%～68%羧基，呈弱酸性，0.5%水分散体的pH为2.7～3.5。卡波姆被中和后使羧基离子化后，由于负电荷的相互排斥作用，使分子链弥散伸展，呈极大的膨胀状态，并具粘性。中和后的凝胶对紫外线照射不敏感，不受温度影响，不支持细菌霉菌增长。
卡波姆具有优良的增稠、悬浮和乳化作用，被广泛地用于医药及化妆品领域。只需较少量的卡波姆就能达到所需要的黏稠度，常规用量为0.10%-0.50%，且具有增稠和稳定的作用，从而可以制备出黏度范围很宽和不同流变性的乳液、膏霜和凝胶类产品。而其他增稠剂如纤维素、汉生胶等使用浓度都很高（约2%）才能达到同样效果。随着生活水平的日益提高，人们越来越注重对个人身体的保养，因此对化妆品和医药保健品的需求日益增加，这使得卡波姆的制备和应用具有广阔的前景。
目前，生产卡波姆大都是在有机溶剂中反应而成。
美国专利US2798053一种羧酸聚合物（Carboxylicpolymers），就是在苯、二甲苯、四氢化萘、己烷、庚烷、四氯化碳、一氯甲烷、氯乙烷、三氯甲烷等溶剂及混合物当中反应而成的。
中国专利申请号为201310453464.3一种卡波姆及其制备方法，就是采用在乙酸乙酯和环己烷及正己烷等的混合溶剂中反应而成的。
虽然采用低毒的乙酸乙酯、环己烷等有机溶剂代替苯等重毒的溶剂，但是物料中的溶剂残留还是不可避免存在，并且应用溶剂及溶剂损失、溶剂回收的投入等都极大增加卡波姆产品生产成本，制约其市场应用的推广。
随着技术进步，制备卡波姆的工艺生产用反应介质也在不断改进成低毒、微毒、无毒的溶剂。中国专利申请号为201410010540.8一种卡波姆及其制备方法，卡波姆的反应介质用水代替一部分有机溶剂的工艺使得卡波姆的制备向着无毒、绿色环保的方向发展。
上述制备卡波姆的方法都是在大量有机溶剂中用化学引发剂引发羧酸类单体的聚合反应，需要加热及控制温度，需要较长时间的反应积累，最终合成卡波姆树脂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种卡波姆树脂及其制备方法，是一种可以不需要引发剂，工艺简单快速且产品性能稳定的利用电子束加速器制备卡波姆的方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种卡波姆树脂，包括以下质量份数的原料：羧酸类单体10～110份、交联剂0.01～1.5份、水10～1000份；其它助剂0.01～5.0份；其中，所述的羧酸类单体为具有烯基双键单体羧酸类;所述的交联剂为具有两个以上双键单体；所述其它助剂为脂肪醇苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚及其硫酸盐、双氧水、过硫酸盐、EDTA及其盐类等中的一种或多种。
前述的一种卡波姆树脂，其特征在于：所述羧酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸中的至少一种。
前述的一种卡波姆树脂，其特征在于：所述的交联剂为烯基蔗糖醚、季戊四醇烯丙基醚、季戊四醇丙烯酸酯、甘油丙烯酸酯中的至少一种。
一种如前述的卡波姆树脂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将羧酸类单体10～110份、交联剂单体0.01～1.5份、水10～1000份、其它助剂0.01～5.0份加入容器中，混合均匀得到待聚合料液，将该料液一定速度通过电子束下进行辐照，料液快速膨胀成凝胶体。
（2）将步骤（1）的凝胶体干燥切碎成颗粒；
（3）将步骤（2）的颗粒粉碎成白色微细粉末的卡波姆树脂
前述的一种卡波姆树脂的制备方法，根据电子加速器辐照加工物料的特点在于：所述步骤（1）中料液通过电子束下辐照的运行速度为0.5米/分钟～20米/分钟，辐照剂量为500Gy～50kGy，且料液的厚度保证在不超过5厘米。
前述的一种卡波姆树脂的制备方法，步骤（1）中将配置的料液装入PE胶袋中并排净空气置于托盘中，且料液的厚度在50mm以下,托盘匀速通过电子束扫描窗接受辐照，获得相应的辐照剂量。
前述的一种卡波姆树脂的制备方法，步骤（1）中将配制的料液通过D50尺寸以下的管路输送，使管口临近到电子束辐照扫描窗口处，调整一定流速使料液通过电子束扫描，获得相应的辐照剂量。
本发明的有益效果是：利用辐照电子束引发羧酸类单体交联聚合反应合成卡波姆树脂的方法,这种聚合反应不需要热源，解决了现有技术中所存在的生产控制难点与生产安全问题，并具有控制反应方式简单、生产快速、成本低的优点；可以不需要化学引发剂，所得卡波姆树脂的粘度高，溶水速度快、密度较大、粉尘小等优点；通过工业辐照用加速器产生高能量的电子束照射物料来实现材料合成的目的，电子束辐照的特点是剂量率高，辐照时间短，吸收剂量准确，操作便捷。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明作进一步的说明。
本发明提供了一种卡波姆树脂，包括以下质量份数的原料：羧酸类单体10～110份、交联剂0.01～1.5份、水10～1000份；其它助剂0.01～5.0份；其中，所述的羧酸类单体为具有烯基双键单体羧酸类;所述的交联剂为具有两个以上双键单体；所述其它助剂为脂肪醇苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚及其硫酸盐、双氧水、过硫酸盐、EDTA及其盐类等中的一种或多种。
其中，羧酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸中的至少一种；交联剂为烯基蔗糖醚、季戊四醇烯丙基醚、季戊四醇丙烯酸酯、甘油丙烯酸酯等中的至少一种。
羧酸类单体经过两个以上双键单体的交联后，能够形成低交联度的超过分子量的空间网格状结构聚羧酸树脂。此聚羧酸树脂粉末溶于水后，阴离子羧酸根离子相互电离，使超过分子量的网格不断在水中膨胀成为高粘度的胶体。羧酸类单体和交联剂单体的配比，较适合电子束辐照的制备卡波姆的工艺要求。
本发明还提供了一种卡波姆树脂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将羧酸类单体10～110份、交联剂单体0.01～1.5份、水10～1000份、其它助剂0.01～5.0份加入容器中，混合均匀得到待聚合料液，将该料液一定速度通过电子束下进行辐照，料液快速膨胀成凝胶体。
（2）将步骤（1）的凝胶体干燥切碎成颗粒；
（3）将步骤（2）的颗粒粉碎成白色微细粉末的卡波姆树脂
其中，步骤（1）中料液通过电子束下辐照的运行速度为0.5米/分钟～20米/分钟，辐照剂量为500Gy～50kGy，且料液的厚度保证在不超过5厘米。
实施例1
本发明的卡波姆树脂制备方法的一个优选方案，包括如下步骤：
（1）将丙烯酸单体40份、烯基蔗糖醚单体0.1份、水50份；十二烷基苯磺酸钠0.2份加入容器中，混合均匀得到待聚合料液。
（2）将（1）所配制的料液装入PE胶袋，排净空气置于托盘中，料液的厚度在50mm以下,托盘匀速5米/min通过束流强度10.3mA电子束下辐照，使得料液吸收剂量达到15kGy，即得卡波姆树脂的凝胶；
（3）将（2）所得凝胶烘干、切割、粉碎即得到成品粉末。
利用PE胶袋分装料液，可以保证料液在密闭排净空气的环境下使羧酸单体获得较好的反应空间，反应物较为纯净；分装的PE袋便于搬运运输和在辐照设备下连续接收剂量。托盘的作用是承载PE袋能够平稳顺利通过辐照装置的辐照。
实施例2
本发明的卡波姆树脂制备方法的一个优选方案，包括如下步骤：
（1）将丙烯酸单体50份、季戊四醇烯丙基醚单体0.1份、水70份；十二烷基硫酸钠0.1份加入容器中，混合均匀得到待聚合料液。
（2）将（1）所配制的料液通过D50的管路调整流速在8米/min通过束流强度9.3mA电子束下辐照，使得料液吸收剂量达到18kGy，即得卡波姆的凝胶；
（3）将（2）所得凝胶烘干、切割、粉碎，即得卡波姆树脂粉末。
D5O尺寸以下的管路输送物料，保证物料料液通过辐照扫描窗射线时的料液厚度在5cm以下，达到工艺控制的技术要求和产品质量的稳定。
综上所述，本发明提供的一种卡波姆树脂及其制备方法，是一种可以不需要引发剂，工艺简单快速且产品性能稳定的利用电子束加速器制备卡波姆的方法。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。