丙烯酸系高吸水性樹脂的中試試驗研究

藺曉軒　簡強

摘要：本文利用自產丙烯酸資源，采用溶液聚合工藝，通過中試試驗生產出較優品質的高吸水性樹脂產品，有利于下一步實現丙烯酸產業上下游一體化。

關鍵詞：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越性能，被廣泛應用在紙尿褲、成人失禁用品以及婦女衛生用品等個人護理產品中。

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業中增長最快的產品。本文擬利用自產丙烯酸資源，積極開發研究下游丙烯酸系高吸水性樹脂產品，以實現上下游一體化，應對日益嚴峻的市場競爭環境。

1 工藝流程說明

SAP技術同類工藝方法，流程各有特色但大同小異，區別主要在配方體系。一套良好的工藝配方是該技術的關鍵所在，而匹配的工藝流程和設備則是該套配方能否連續穩定運行的基礎條件。

反相懸浮法是目前SAP的高端生產技術，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備要求較高，技術積累有限，難以短期攻克實現懸浮法工業化。溶液法是目前SAP的主流生產技術，國內企業普遍采用，眾多中小民營企業以有限資金及技術也可開展生產，技術門檻相對較低。公司引進的紫外-伽馬輻照生產SAP技術與溶液法工藝有相通之處，除聚合部分外，其它設備及流程相似，經少量改造后可供利用。

本中試試驗采用溶液聚合工藝，年產能200噸。高純丙烯酸與NaOH發生部分中和反應后，經過聚合反應，得到丙烯酸鈉鹽的聚合物。中和反應和聚合反應都是放熱反應。在中和反應過程中，用冷凍水撤出中和反應熱，控制中和釜內物料溫度在20℃～35℃范圍內。聚合產生的膠塊經過解碎造粒、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

引發溫度45～50℃;聚合時間20min;聚合反應器溫度80℃;引發劑A：引發劑B：引發劑C：丙烯酸=2：2：1：2000;內交聯劑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 合成產品性能

SAP產品指標眾多，單一性出眾不能反映產品性能優異。以無離子水吸收量這個指標為例，單純高吸水量并沒有實際應用意義，國內文獻不乏吸水倍率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致生產中干燥困難，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產品各指標相互影響，單一指標過高將影響其它指標。

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

4 結論

目前公司已完成了溶液法聚合生產高吸水性樹脂的中試試驗，產品品質可達到國內同等水平，且在不斷優化完善過程中。建議以此技術為基礎，利用公司現有實驗室和中試裝置，進行工藝放大和配方開發，研究開發萬噸級溶液法SAP生產技術。

參考文獻：

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