丙烯酸系高吸水性树脂的中试试验研究

作者:未知

  摘要:本文利用自产丙烯酸资源,采用溶液聚合工艺,通过中试试验生产出较优品质的高吸水性树脂产品,有利于下一步实现丙烯酸产业上下游一体化。
  关键词:丙烯酸;高吸水树脂;溶液聚合
  高吸水树脂(以下简称“SAP”)是具有较高吸水性能和保水性能的高分子聚合物的总称。这类材料具有吸水容量大、吸水速率快、保水能力强且无毒无味等优越性能,被广泛应用在纸尿裤、成人失禁用品以及妇女卫生用品等个人护理产品中。
  随着生活水平不断提高,中国SAP需求量逐年增长,未来SAP将成为我国丙烯酸下游产业中增长最快的产品。本文拟利用自产丙烯酸资源,积极开发研究下游丙烯酸系高吸水性树脂产品,以实现上下游一体化,应对日益严峻的市场竞争环境。
  1 工艺流程说明
  SAP技术同类工艺方法,流程各有特色但大同小异,区别主要在配方体系。一套良好的工艺配方是该技术的关键所在,而匹配的工艺流程和设备则是该套配方能否连续稳定运行的基础条件。
  反相悬浮法是目前SAP的高端生产技术,前期进行过探索性研究,取得了一些实验室阶段性成果,但因该工艺对工艺和设备要求较高,技术积累有限,难以短期攻克实现悬浮法工业化。溶液法是目前SAP的主流生产技术,国内企业普遍采用,众多中小民营企业以有限资金及技术也可开展生产,技术门槛相对较低。公司引进的紫外-伽马辐照生产SAP技术与溶液法工艺有相通之处,除聚合部分外,其它设备及流程相似,经少量改造后可供利用。
  本中试试验采用溶液聚合工艺,年产能200吨。高纯丙烯酸与NaOH发生部分中和反应后,经过聚合反应,得到丙烯酸钠盐的聚合物。中和反应和聚合反应都是放热反应。在中和反应过程中,用冷冻水撤出中和反应热,控制中和釜内物料温度在20℃~35℃范围内。聚合产生的胶块经过解碎造粒、干燥、粉碎、筛分、表面处理等一系列工艺步骤,得到高吸水性树脂产品。
  2 主要工艺条件
  2.1 中和段
  中和度70%~75%;中和温度20℃~35℃;丙烯酸:液碱(32%wt):脱盐水=1:1.21:0.67。
  2.2 聚合段
  引发温度45~50℃;聚合时间20min;聚合反应器温度80℃;引发剂A:引发剂B:引发剂C:丙烯酸=2:2:1:2000;内交联剂A:丙烯酸=0.2:100。
  2.3 表面处理段
  干燥段温度120℃~180℃,冷却段段温度80℃~ 100℃;表面处理工艺助剂配比;表面处理剂A:表面处理剂B:表面处理剂C:SAP粉=1:0.3:1.8:1000。
  3 合成產品性能
  SAP产品指标众多,单一性出众不能反映产品性能优异。以无离子水吸收量这个指标为例,单纯高吸水量并没有实际应用意义,国内文献不乏吸水倍率1000倍以上的记录,然而没有实用价值,因为过高的吸水能力会导致生产中干燥困难,从而增加能耗;而且,包装运输过程中也容易吸潮,保存困难。另外,SAP产品各指标相互影响,单一指标过高将影响其它指标。
  本中试装置所生产的典型配方,综合残单、加压保水、可溶物、返渗量等综合指标,品质可达到国内同等水平。
  4 结论
  目前公司已完成了溶液法聚合生产高吸水性树脂的中试试验,产品品质可达到国内同等水平,且在不断优化完善过程中。建议以此技术为基础,利用公司现有实验室和中试装置,进行工艺放大和配方开发,研究开发万吨级溶液法SAP生产技术。
  参考文献:
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  [2]唐晓璐.高吸水树脂的发展及应用[J].山东化工,2017 (14):95-98.
  [3]石星丽,张亚娟,冯潇.浅谈高分子吸水树脂的合成与应用[J].石化技术,2017(10):46-48.
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