丙烯酸系高吸水性樹脂的中試試驗研究

藺曉軒　簡強

摘要：本文利用自產(chǎn)丙烯酸資源，采用溶液聚合工藝，通過中試試驗生產(chǎn)出較優(yōu)品質(zhì)的高吸水性樹脂產(chǎn)品，有利于下一步實現(xiàn)丙烯酸產(chǎn)業(yè)上下游一體化。

關(guān)鍵詞：丙烯酸;高吸水樹脂;溶液聚合

高吸水樹脂（以下簡稱“SAP”）是具有較高吸水性能和保水性能的高分子聚合物的總稱。這類材料具有吸水容量大、吸水速率快、保水能力強且無毒無味等優(yōu)越性能，被廣泛應(yīng)用在紙尿褲、成人失禁用品以及婦女衛(wèi)生用品等個人護理產(chǎn)品中。

隨著生活水平不斷提高，中國SAP需求量逐年增長，未來SAP將成為我國丙烯酸下游產(chǎn)業(yè)中增長最快的產(chǎn)品。本文擬利用自產(chǎn)丙烯酸資源，積極開發(fā)研究下游丙烯酸系高吸水性樹脂產(chǎn)品，以實現(xiàn)上下游一體化，應(yīng)對日益嚴峻的市場競爭環(huán)境。

1 工藝流程說明

SAP技術(shù)同類工藝方法，流程各有特色但大同小異，區(qū)別主要在配方體系。一套良好的工藝配方是該技術(shù)的關(guān)鍵所在，而匹配的工藝流程和設(shè)備則是該套配方能否連續(xù)穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)條件。

反相懸浮法是目前SAP的高端生產(chǎn)技術(shù)，前期進行過探索性研究，取得了一些實驗室階段性成果，但因該工藝對工藝和設(shè)備要求較高，技術(shù)積累有限，難以短期攻克實現(xiàn)懸浮法工業(yè)化。溶液法是目前SAP的主流生產(chǎn)技術(shù)，國內(nèi)企業(yè)普遍采用，眾多中小民營企業(yè)以有限資金及技術(shù)也可開展生產(chǎn)，技術(shù)門檻相對較低。公司引進的紫外-伽馬輻照生產(chǎn)SAP技術(shù)與溶液法工藝有相通之處，除聚合部分外，其它設(shè)備及流程相似，經(jīng)少量改造后可供利用。

本中試試驗采用溶液聚合工藝，年產(chǎn)能200噸。高純丙烯酸與NaOH發(fā)生部分中和反應(yīng)后，經(jīng)過聚合反應(yīng)，得到丙烯酸鈉鹽的聚合物。中和反應(yīng)和聚合反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。在中和反應(yīng)過程中，用冷凍水撤出中和反應(yīng)熱，控制中和釜內(nèi)物料溫度在20℃～35℃范圍內(nèi)。聚合產(chǎn)生的膠塊經(jīng)過解碎造粒、干燥、粉碎、篩分、表面處理等一系列工藝步驟，得到高吸水性樹脂產(chǎn)品。

2 主要工藝條件

2.1 中和段

中和度70%～75%;中和溫度20℃～35℃;丙烯酸：液堿（32%wt）：脫鹽水=1：1.21：0.67。

2.2 聚合段

引發(fā)溫度45～50℃;聚合時間20min;聚合反應(yīng)器溫度80℃;引發(fā)劑A：引發(fā)劑B：引發(fā)劑C：丙烯酸=2：2：1：2000;內(nèi)交聯(lián)劑A：丙烯酸=0.2：100。

2.3 表面處理段

干燥段溫度120℃～180℃，冷卻段段溫度80℃～ 100℃;表面處理工藝助劑配比;表面處理劑A：表面處理劑B：表面處理劑C：SAP粉=1：0.3：1.8：1000。

3 合成產(chǎn)品性能

SAP產(chǎn)品指標(biāo)眾多，單一性出眾不能反映產(chǎn)品性能優(yōu)異。以無離子水吸收量這個指標(biāo)為例，單純高吸水量并沒有實際應(yīng)用意義，國內(nèi)文獻不乏吸水倍率1000倍以上的記錄，然而沒有實用價值，因為過高的吸水能力會導(dǎo)致生產(chǎn)中干燥困難，從而增加能耗;而且，包裝運輸過程中也容易吸潮，保存困難。另外，SAP產(chǎn)品各指標(biāo)相互影響，單一指標(biāo)過高將影響其它指標(biāo)。

本中試裝置所生產(chǎn)的典型配方，綜合殘單、加壓保水、可溶物、返滲量等綜合指標(biāo)，品質(zhì)可達到國內(nèi)同等水平。

4 結(jié)論

目前公司已完成了溶液法聚合生產(chǎn)高吸水性樹脂的中試試驗，產(chǎn)品品質(zhì)可達到國內(nèi)同等水平，且在不斷優(yōu)化完善過程中。建議以此技術(shù)為基礎(chǔ)，利用公司現(xiàn)有實驗室和中試裝置，進行工藝放大和配方開發(fā)，研究開發(fā)萬噸級溶液法SAP生產(chǎn)技術(shù)。

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