3.1.1 水溶液聚合
丙烯酸在反应器中先用氢氧化钠溶液中和,其中和度为80 %,再用蒸馏水将单体浓度稀释至30-60 %,加入交联剂,将反应器置于恒温水浴中加热,温度保持在30-80℃,并通氮气驱氧,加入引发剂,聚合反应2-5 h,然后将得到的凝胶体切成碎片并送入130-230℃干燥器内干燥,取出粉碎物即为成品。溶液法合成聚丙烯酸钠高吸水性树脂的特点是过程简单,既可间歇,也可连续生产,可以制成膜状、片状、粉末状,也可与其他吸水性物质复合成各种吸水材料。其缺点是反应难以控制,当单体浓度高时,交联成块,产品难于粉碎;而当溶液浓度太低时,反应缓慢,不利于交联。
3.1.2 反相乳液聚合
加有机溶剂和乳化剂于反应器中,以一定转速搅拌,再加0.15-0.97 %的引发剂水溶液和中和度为65-100 %丙烯酸钠水溶液,在氮气保护下,于一定温度下反应数小时。反应完毕后,经冷却、过滤、脱水、干燥得产品。用反相乳液聚合法合成的聚丙烯酸钠高吸水性树脂,其吸水率高,吸水能力强。
3.1.3 微波法
在反应器中加入水溶性引发剂,经氢氧化钠溶液中和的丙烯酸和交联剂,在氮气保护下,放人微波炉内反应数分钟。反应完毕后,将生成的水凝胶放人烘箱中烘干,经粉碎得白色粉末产品。其优点是反应速度快,反应时间由溶液聚合的几小时缩短为几分钟,且得到的产品吸水速度快;缺点是反应过强烈,易爆炸。微波法是一种新的合成方法,工业化生产有待于进一步研究。
3.1.4 辐射聚合
以丙烯酸为主要原料,用氢氧化钠中和,然后用Co60释放出的射线辐射聚合,经交联后得到聚丙烯酸钠。其特点是制造过程中没有添加任何助剂,因此得到的产品纯度高,适于制作生理卫生和医药用品。若添加其他单体如丙烯酞胺、乌头酸等,经辐射聚合可对聚丙烯酸钠吸水性树脂改性[ ]。
3.1.5 反相悬浮聚合
反相悬浮法聚合法是近年发展起来的制备水溶性高分子新方法,这方面的研究性文章最早由Dimonie等人于1982年发表。它是将丙烯酸钠水溶液分散在油溶性连续相中,在搅拌和分散剂的作用下,分散成微小的液滴,在水溶性引发剂的作用下聚合反应[13]。
其生产工艺简单、成本低,便于实现工业化,产品分子量可达千万以上,产品溶解性能比水溶液聚合产品好,而且克服了水溶液聚合中的高粘度和传热困难、搅拌困难的工艺难点,并且可以得到粉状或者粒状的聚合物,产物的后处理工艺、储运和使用上也较容易,生产的聚丙烯酸钠粒径大小可根据用途要求调节,溶剂容易与聚合物分离,是一种合成聚丙烯酸钠独特的方法。缺点是反应过程控制较不稳定;主设备材质要求高,设备投资较大;采用易燃的有机溶剂,需要溶剂回收装置,存在消防隐患和产生污染;只能进行间歇生产,设备利用率低。表3-1为水溶液聚合法与反相悬浮聚合法制备聚丙烯酸钠的比较[ ]。
表3-1水溶液聚合法与反相悬浮聚合法比较
比较项 水溶液聚合法 反相悬浮聚合法
引发体系 过氧-还原引发体系 过氧-还原引发体系
聚合场所 水相 分散的水相
聚合温度 50~100℃ 50~100℃
产品形态 水溶液 固体粒状或粉末
固含量 较低(2%左右) 可以很高(可达60%)
凝胶控制难易 容易控制 控制较难 年产1000吨聚丙烯酸钠车间工艺设计(6):http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_6401.html