高吸水性樹脂的工業(yè)化生產(chǎn)工藝

張一帆

（鄭州蘭博爾科技有限公司，河南鄭州 450000）

高吸水性樹脂的工業(yè)化生產(chǎn)工藝

張一帆

（鄭州蘭博爾科技有限公司，河南鄭州 450000）

主要闡釋了高吸水性樹脂的工業(yè)化生產(chǎn)工藝，對(duì)于當(dāng)代的工業(yè)化生產(chǎn)中進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)所接觸到的性能的細(xì)節(jié)實(shí)例進(jìn)行分析。以氧化還原材料為引發(fā)劑，這樣反應(yīng)較為平穩(wěn)，而且過(guò)程中的溫度變化不大。經(jīng)過(guò)研究，這種工藝方法可以便利地調(diào)控樹脂的吸水強(qiáng)度，以及調(diào)節(jié)吸水凝膠的強(qiáng)度，比較適用于單線生產(chǎn)規(guī)模。

高吸水性樹脂；保水劑；丙烯酸；工業(yè)化生產(chǎn)

高吸水性樹脂是一種有特殊功能的先進(jìn)的高分子材料，距離當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有了30年的發(fā)展過(guò)程，這種高分子材料吸水性良好，并且具有良好的保水性，目前已經(jīng)應(yīng)用到了多個(gè)領(lǐng)域。在之前研究的基礎(chǔ)之上，我們又進(jìn)行了一些性能上的改進(jìn)，目前對(duì)于高吸水性樹脂材料的研究已經(jīng)相對(duì)比較成熟了。工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)超過(guò)了百萬(wàn)噸。

雖然說(shuō)我國(guó)關(guān)于高吸水性樹脂的研究很多，但是目前在工業(yè)化研究上還是與發(fā)達(dá)國(guó)家具有相當(dāng)大的差距。文章就采用水溶液法生產(chǎn)高效吸水性樹脂的工藝過(guò)程進(jìn)行了研究。

1 工藝流程

水溶液法生產(chǎn)高吸水性樹脂的整個(gè)工藝，是采用了氧化還原水溶性復(fù)合引發(fā)劑，反應(yīng)的過(guò)程相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)爆聚，而且排放的污染物也是相對(duì)較少，這就解決了負(fù)面效應(yīng)。得出的產(chǎn)品也是純度很高，色澤潔白，吸水性能較之前的材料更勝一籌，是一套適合大規(guī)模生產(chǎn)的工藝。

1.1 生產(chǎn)材料

高吸水性樹脂的生產(chǎn)原料是純度較高的丙烯酸、氫氧化鈉溶液，還有亞甲基雙丙烯酰胺、過(guò)硫酸銨、亞硫酸鈉等材料，而且這些都是工業(yè)品。

1.2 生產(chǎn)流程

先是將丙烯酸和氫氧化鈉進(jìn)行中和反應(yīng)，在此期間控制溶液的溫度，因?yàn)樗釅A中和的反應(yīng)過(guò)程會(huì)釋放熱量，所以應(yīng)該根據(jù)需要進(jìn)行降溫處理；然后就是進(jìn)行預(yù)混交聯(lián)，這個(gè)過(guò)程是在中和反應(yīng)結(jié)束之后，將中和所得的溶液放置到不銹鋼的交聯(lián)劑預(yù)混容器內(nèi)部，然后加入交聯(lián)劑進(jìn)行攪拌。在這之后進(jìn)行聚合反應(yīng)，然后進(jìn)行造粒干燥，經(jīng)過(guò)這以后得到不規(guī)則的干燥的顆粒，就完成了大部分工作。緊接著粉碎分級(jí)處理，進(jìn)行清洗，干燥，進(jìn)行包裝，再進(jìn)行后續(xù)工作。

2 工藝條件的研究

2.1 中和反應(yīng)階段的相關(guān)工藝

據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)說(shuō)明，中和反應(yīng)釜可采用 2m3，如果釜上不加制冷機(jī)改用冷卻循環(huán)水的方式的話，經(jīng)大量的試驗(yàn)得出了0.6～0.8m3的中和釜相對(duì)比較適合，這樣更加有利于降溫過(guò)程的實(shí)施。如果釜?jiǎng)┝窟^(guò)大就必須使用降溫設(shè)備來(lái)處理溫度變化帶來(lái)的后果，并且此反應(yīng)過(guò)程需要控制在30min 之內(nèi)，這樣得到的產(chǎn)品性能才不會(huì)受影響。

2.2 聚合反應(yīng)階段的相關(guān)工藝

在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的小試，大多都是采用在聚合反應(yīng)前用活性炭脫去阻聚劑，通過(guò)使用氮?dú)鈦?lái)處理溶解在溶液之中的氧氣。在工業(yè)應(yīng)用過(guò)程之中，經(jīng)過(guò)多次的實(shí)踐表明，即使增加這兩個(gè)生產(chǎn)步驟，產(chǎn)品質(zhì)量也不會(huì)明顯提升。因此，從生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)性能的各方面進(jìn)行考慮，沒(méi)有必要增加這兩個(gè)步驟。這個(gè)生產(chǎn)工藝采用氧化-還原復(fù)合體系作為引發(fā)劑，其活化能低，引發(fā)反應(yīng)所需要的溫度也低，產(chǎn)品的色度比較低，得到的成品純度較高，而且顏色純正，這就解決了單純使用過(guò)硫酸鹽而引發(fā)聚合使得產(chǎn)品顯示出黃色的問(wèn)題。整個(gè)聚合過(guò)程產(chǎn)生較多的含酸蒸汽，因此在操作的時(shí)候必須要做到的一點(diǎn)就是注意通風(fēng)，否則這將對(duì)生產(chǎn)工人們的身體損害性極大。

2.3 造粒干燥過(guò)程

采用絞肉機(jī)大型的造粒機(jī)進(jìn)行造粒，這個(gè)過(guò)程需要使用表面活性劑溶液來(lái)潤(rùn)滑，但是需要注意的一點(diǎn)就是采用合適的品種以及把控整個(gè)過(guò)程的用量。

2.4 吸水倍率的調(diào)節(jié)

經(jīng)過(guò)上述生產(chǎn)工藝和原材料的配比進(jìn)行生產(chǎn)，可以得到500～700倍的吸水倍率，高吸水性樹脂這樣可以作為進(jìn)行后續(xù)處理的原材料，比如我們生活中用的衛(wèi)生巾及寶寶紙尿褲，加入高吸水性樹脂后其吸水性能會(huì)大大提高。如果我們對(duì)吸水倍率有其他方面的要求，可以采用改變交聯(lián)劑用量的辦法，其他的生產(chǎn)工藝及流程都無(wú)需改變，就能得到吸水倍率在250～700的吸水樹脂。

3 發(fā)展高吸水性樹脂的建議

高吸水性樹脂的品種繁多，性能也是各有優(yōu)劣，目前在市場(chǎng)上的商品的高吸水性樹脂主要的就是采用的交聯(lián)聚丙酸鹽、丙烯酸共聚物和淀粉接枝丙烯鹽類。現(xiàn)在高吸水性樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，研究和開發(fā)也在不斷地更新和改進(jìn)，各部門的研究工作方興未艾，成為了新型科學(xué)材料的一種，我國(guó)可以引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，來(lái)促進(jìn)我們相關(guān)部門更好地研究高吸水性樹脂的性能及工業(yè)化生產(chǎn)，在整個(gè)建設(shè)規(guī)模上采用大型的生產(chǎn)裝置，更好地推動(dòng)我國(guó)吸水性樹脂的研究之路，為未來(lái)的科學(xué)研究提供有力的保證。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)高吸水性樹脂的工業(yè)化生產(chǎn)的工藝進(jìn)行了對(duì)比研究及實(shí)踐檢驗(yàn)，而且整個(gè)工藝流程對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備的條件要求并不高，工藝控制比較簡(jiǎn)單，采用水溶液聚合的辦法，實(shí)施起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，降低了生產(chǎn)成本以及減少了生產(chǎn)時(shí)間，而且污染更小，對(duì)于產(chǎn)品的性能控制更有把握，可以輕松地達(dá)到之前的生產(chǎn)目標(biāo)及規(guī)模，是高效的高吸水性樹脂工業(yè)化生產(chǎn)的有效實(shí)施辦法。

[1] 方巖雄，呂錢江，張永成，等.聚丙烯酸系超強(qiáng)吸水劑的制備及其進(jìn)展[J].廣州化工，2002，30，（4）：112-114.

Industrial Production of Superabsorbent Resin

Zhang Yi-fan

This paper mainly explains the industrial production process of superabsorbent resin，and analyzes the details of the performance of the modern industrial production.The use of relatively low performance of the redox raw material initiator，so the reaction is more stable，and the process of temperature change is not.After research，this method can facilitate the control of the resin’s water absorption strength，and adjust the strength of absorbent gels，more suitable for single-line production scale.

superabsorbent resin；water retaining agent；acrylic acid；industrial production

TQ324.8

A

1003-6490（2017）06-0122-01

2017-05-10

張一帆（1988—），女，河南鄭州人，助理工程師，主要從事工作為工業(yè)生產(chǎn)。