一種化學引發聚合法生產聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂的生產方法與流程
2023-07-10 18:49:51
本發明涉及一種聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂的生產方法，特別涉及一種化學引發聚合法生產聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂的生產方法。
背景技術：
聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂是一種具有一定交聯程度的高聚物，能夠很快吸收比自身重量大數百倍的水形成凝膠，該凝膠在一定壓力下仍能保持住水分而不分離出來。它不溶於水，也不溶於有機溶劑和油，且具備高分子材料的優點。與傳統的吸水材料相比，聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂具有吸水量大、保水性強，並具有良好的生物降解性能。因其特有吸水性能和保水能力，該產品被廣泛用於衛生巾、紙尿褲、藥品保溼、乾燥劑、脫氧保鮮劑、電纜阻水帶、混凝土外加劑、農林抗旱保水、防沙治水等很多方面，是一種市場前景非常好的產品。
申請號為：200910113209.8，專利名稱為：紫外光聚合法合成聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂的工藝，的專利中介紹了一種合成聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂的工藝，其中所用原料為丙烯酸類單體和氫氧化鈉（鉀）溶液，裝置為自動傳輸式紫外光聚合裝置的電源，後經乾燥、粉碎等製備聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂。此工藝採用紫外光作為光源，紫外燈使用壽命相對較短，能耗較高，且該聚合裝置的物料接受光照強度受物料厚度影響明顯，裝置防粘表面易磨損，並需經常清洗，表面磨損後易造成清洗困難。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種方法合理、高產率、低能耗的化學引發聚合法生產聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂的生產方法。
本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的，本發明是一種化學引發聚合法生產聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂的生產方法，其特點是：其步驟如下：
（1）用配料罐配製好丙烯酸類單體和氫氧化鈉的中和液，中和液的中和度為50-80%，丙烯酸類單體質量佔中和液總質量的20%-38%，後將交聯劑、助劑一起加入到配料罐中，交聯劑的用量為中和液中丙烯酸類單體總量的0.05%-0.65%；助劑的用量為中和液中丙烯酸類單體總量的0.001%-0.3%；
（2）將配料罐中溶液用螺杆泵加入到聚合釜中，在加入的過程中通入氮氣除氧，使聚合反應在低氧狀態下進行，製得凝膠；聚合反應時間為10min-60min，溫度為70℃-110℃；
（3）通過擠出機把塊狀凝膠切割粉碎至鬆散的凝膠，凝膠在進擠出機的同時加入一定量的切膠助劑，以便除去未反應完全的丙烯酸單體，所述切膠助劑的用量為反應體系中丙烯酸類單體總量的0.01%-2%，後進乾燥機，把凝膠乾燥成溼基1%-10%的塊狀高吸水性樹脂，所述乾燥機中的乾燥溫度為100℃-400℃；
（4）塊狀高吸水性樹脂進入研磨機進行研磨破碎成粉狀固體，經篩分機進行篩分，得到30-50目的半成品顆粒，半成品顆粒經塗層機在其表面噴塗表面交聯液，再經乾燥後製得產品；所述塗層機的乾燥溫度為70℃-220℃，所述表面交聯液由丙二醇、乙二醇二縮水甘油醚和硫酸鹽混合組成，其中丙二醇質量為半成品顆粒總質量的0.1%-2%；乙二醇二縮水甘油醚質量為半成品顆粒總質量的0.005%-0.2%；硫酸鹽質量為半成品顆粒總質量的0.1%-3.0%。
本發明所要解決的技術問題還可以通過以下的技術方案來進一步實現，所述交聯劑為聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三烯丙基醚、二季戊四醇五丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、三乙氧基化甘油三丙烯酸酯中的至少一種。
本發明所要解決的技術問題還可以通過以下的技術方案來進一步實現，所述助劑為硫代硫酸鈉，過硫酸銨、抗壞血酸、過硫酸鈉、2，2-偶氮[2-甲基-n-（2-羥乙基）]丙烯胺、雙氧水、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、偶氮二異丁醚鹽酸鹽中的兩種或兩種以上。
本發明所要解決的技術問題還可以通過以下的技術方案來進一步實現，所述切膠助劑為碳酸氫鈉、蔗糖酯、亞硫酸鈉、焦亞硫酸鈉中的至少一種。
與現有技術相比，本發明以丙烯酸類單體和氫氧化鈉溶液為原料，並按比例加入交聯劑和其它助劑，在聚合釜中反應得到凝膠，後經擠出、乾燥、粉碎篩分、表面交聯等製得聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂；對比於紫外光聚合法合成聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂的工藝，該生產方法製得的產品分子分解均勻、所得產品的分子量分布更窄，性能更優。
具體實施方式
以下進一步描述本發明的具體技術方案，以便於本領域的技術人員進一步地理解本發明，而不構成對其權利的限制。
實施例1，一種化學引發聚合法生產聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂的生產方法，其步驟如下：
（1）用配料罐配製好丙烯酸類單體和氫氧化鈉的中和液，中和液的中和度為50-80%，丙烯酸類單體質量佔中和液總質量的20%-38%，後將交聯劑、助劑一起加入到配料罐中，交聯劑的用量為中和液中丙烯酸類單體總量的0.05%-0.65%；助劑的用量為中和液中丙烯酸類單體總量的0.001%-0.3%；
（2）將配料罐中溶液用螺杆泵加入到聚合釜中，在加入的過程中通入氮氣除氧，使聚合反應在低氧狀態下進行，製得凝膠；聚合反應時間為10min-60min，溫度為70℃-110℃；
（3）通過擠出機把塊狀凝膠切割粉碎至鬆散的凝膠，凝膠在進擠出機的同時加入一定量的切膠助劑，以便除去未反應完全的丙烯酸單體，所述切膠助劑的用量為反應體系中丙烯酸類單體總量的0.01%-2%，後進乾燥機，把凝膠乾燥成溼基1%-10%的塊狀高吸水性樹脂，所述乾燥機中的乾燥溫度為100℃-400℃；
（4）塊狀高吸水性樹脂進入研磨機進行研磨破碎成粉狀固體，經篩分機進行篩分，得到30-50目的半成品顆粒，半成品顆粒經塗層機在其表面噴塗表面交聯液，再經乾燥後製得產品；所述塗層機的乾燥溫度為70℃-220℃，所述表面交聯液由丙二醇、乙二醇二縮水甘油醚和硫酸鹽混合組成，其中丙二醇質量為半成品顆粒總質量的0.1%-2%；乙二醇二縮水甘油醚質量為半成品顆粒總質量的0.005%-0.2%；硫酸鹽質量為半成品顆粒總質量的0.1%-3.0%。
實施例2，根據實施例1所述的化學引發聚合法生產聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂的生產方法中，所述交聯劑為聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三烯丙基醚、二季戊四醇五丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、三乙氧基化甘油三丙烯酸酯中的至少一種。
實施例3，根據實施例1所述的化學引發聚合法生產聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂的生產方法中，所述助劑為硫代硫酸鈉，過硫酸銨、抗壞血酸、過硫酸鈉、2，2-偶氮[2-甲基-n-（2-羥乙基）]丙烯胺、雙氧水、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、偶氮二異丁醚鹽酸鹽中的兩種或兩種以上。
實施例4，根據實施例1所述的化學引發聚合法生產聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂的生產方法中，所述切膠助劑為碳酸氫鈉、蔗糖酯、亞硫酸鈉、焦亞硫酸鈉中的至少一種。
實施例5，一種化學引發聚合法生產聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂的生產方法，其步驟如下：
（1）用配料罐配製好丙烯酸類單體和氫氧化鈉的中和液，中和液的中和度為72%，丙烯酸類單體質量佔中和液總質量的30%，後將交聯劑聚乙二醇600、季戊四醇三烯丙基醚，和助劑過硫酸鈉、抗壞血酸一起加入到配料罐中，交聯劑的用量為中和液中丙烯酸類單體總量的0.20%；助劑的用量為中和液中丙烯酸類單體總量的0.28%；
（2）將配料罐中溶液用螺杆泵加入到聚合釜中，在加入的過程中通入氮氣除氧，使聚合反應在低氧狀態下進行，製得凝膠；聚合反應時間為25min，溫度為95℃；
（3）通過擠出機把塊狀凝膠切割粉碎至鬆散的凝膠，凝膠在進擠出機的同時加入一定量的焦亞硫酸鈉和蔗糖酯，以便除去未反應完全的丙烯酸單體，所述切膠助劑的用量為反應體系中丙烯酸類單體總量的1.0%，後進乾燥機，把凝膠乾燥成溼基5%的塊狀高吸水性樹脂，所述乾燥機中的乾燥溫度為190℃；
（4）塊狀高吸水性樹脂進入研磨機進行研磨破碎成粉狀固體，經篩分機進行篩分，得到30-50目的半成品顆粒，半成品顆粒經塗層機在其表面噴塗表面交聯液，再經乾燥後製得產品；所述塗層機的乾燥溫度為160℃，所述表面交聯液由丙二醇、乙二醇二縮水甘油醚和硫酸鹽混合組成，其中丙二醇質量為半成品顆粒總質量的0.4%；乙二醇二縮水甘油醚質量為半成品顆粒總質量的0.02%；硫酸鹽質量為半成品顆粒總質量的1.5%。
實施例6，一種化學引發聚合法生產聚丙烯酸鹽類高吸水性樹脂的生產方法，其步驟如下：
（1）用配料罐配製好丙烯酸類單體和氫氧化鈉的中和液，中和液的中和度為75%，丙烯酸類單體質量佔中和液總質量的34%，後將聚乙二醇400、雙氧水、過硫酸鈉、抗壞血酸一起加入到配料罐中，聚乙二醇400的用量為中和液中丙烯酸類單體總量的0.15%；雙氧水、過硫酸鈉、抗壞血酸的總用量為中和液中丙烯酸類單體總量的0.30%；
（2）將配料罐中溶液用螺杆泵加入到聚合釜中，在加入的過程中通入氮氣除氧，使聚合反應在低氧狀態下進行，製得凝膠；聚合反應時間為20min，溫度為110℃；
（3）通過擠出機把塊狀凝膠切割粉碎至鬆散的凝膠，凝膠在進擠出機的同時加入一定量的亞硫酸鈉和焦亞硫酸鈉，以便除去未反應完全的丙烯酸單體，所述亞硫酸鈉和焦亞硫酸鈉的用量為反應體系中丙烯酸類單體總量的1.2%，後進乾燥機，把凝膠乾燥成溼基8%的塊狀高吸水性樹脂，所述乾燥機中的乾燥溫度為200℃；
塊狀高吸水性樹脂進入研磨機進行研磨破碎成粉狀固體，經篩分機進行篩分，得到30-50目的半成品顆粒，半成品顆粒經塗層機在其表面噴塗表面交聯液，再經乾燥後製得產品；所述塗層機的乾燥溫度為150℃，所述表面交聯液由丙二醇、乙二醇二縮水甘油醚和硫酸鹽混合組成，其中丙二醇質量為半成品顆粒總質量的0.45%；乙二醇二縮水甘油醚質量為半成品顆粒總質量的0.03%；硫酸鹽質量為半成品顆粒總質量的1.4%。