Der Herstellungsprozess von super absorbierendem Polymer

Aktuelle Synthese

Dieser Artikel zeigt den Herstellungsprozess eines super absorbierenden Polymers. Aktuelle Synthesemethoden sind Copolymerchemie, Gelpolymerisation, Lösungspolymerisation und Suspensionspolymerisation.

Copolymerchemie

Superabsorbierende Polymere werden heute üblicherweise aus der Polymerisation von Acrylsäure hergestellt, die in Gegenwart eines Initiators mit Natriumhydroxid vermischt wird, um ein Natriumsalz aus Polyacrylsäure (manchmal auch Natriumpolyacrylat genannt) zu bilden. Dieses Polymer ist die weltweit häufigste SAP-Art.

Andere Materialien werden auch verwendet, um ein superabsorbierendes Polymer herzustellen, wie Polyacrylamid-Copolymer, Ethylen-Maleic-Anhydrid-Copolymer, vernetzte Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol-Copolymere, vernetztes Polyethylenoxid und Stärke transplantiert Copolymer aus Polyacrylonitril, um nur einige zu nennen. Letzteres ist eines der ältesten erstellten SAP-Formulare.

Heute werden superabsorbierende Polymere mit einer von drei primären Methoden hergestellt: Gelpolymerisation, Suspensionspolymerisation oder Lösungspolymerisation. Jeder der Prozesse hat seine jeweiligen Vorteile, aber alle ergeben eine gleichbleibende Qualität des Produktes.

Gelpolymerisation

Eine Mischung aus gefrorener Acrylsäure, Wasser, Vernetzungsmitteln und UV-Initiatorchemikalien wird entweder auf einem beweglichen Gürtel oder in großen Wannen vermischt und platziert. Das flüssige Gemisch geht dann in einen "Reaktor", der eine lange Kammer mit einer Reihe von starken UV-Leuchten ist. Die UV-Strahlung treibt die Polymerisations- und Vernetzungsreaktionen an. Die resultierenden "Logs" sind klebrige Gele, die 60-70% Wasser enthalten. Die Stämme werden geschreddert oder geschliffen und in verschiedene Arten von Trocknern gelegt. Das zusätzliche Vernetzungsmittel kann auf die Oberfläche der Partikel gesprüht werden; Diese "Oberflächenvernetzung" erhöht die Fähigkeit des Produkts, unter Druck anzuschwellen – eine Eigenschaft, die als Absorption unter Last (AUL) oder Absorption gegen Druck (AAP) gemessen wird. Die getrockneten Polymerpartikel werden dann auf die richtige Partikelgrößenverteilung und -verpackung abgeschirmt. Die Gelpolymerisationsmethode (GP) ist derzeit die beliebteste Methode zur Herstellung der Natriumpolyacrylat-Superabsorberpolymere, die jetzt in Babywindeln und anderen Einweg-Hygieneartikeln verwendet werden.

Lösungspolymerisation

Lösungspolymere bieten die Saugfähigkeit eines in Lösungsform gelieferten Granulatpolymers. Lösungen können vor der Anwendung mit Wasser verdünnt werden und können die meisten Substrate beschichten oder zur Sättigung verwenden. Nach dem Trocknen bei einer bestimmten Temperatur für eine bestimmte Zeit ist das Ergebnis ein beschichtetes Substrat mit Superabsorption. Diese Chemie kann beispielsweise direkt auf Drähte und Kabel aufgebracht werden, ist aber speziell für den Einsatz auf Bauteilen wie Walzgut oder Blechsubstraten optimiert.

Die lösungsbasierte Polymerisation wird heute häufig für die SAP-Herstellung von Copolymeren verwendet, insbesondere solche mit dem toxischen Acrylamidmonomer. Dieser Prozess ist effizient und hat in der Regel eine niedrigere Kapitalkostenbasis. Der Lösungsprozess verwendet eine wasserbasierte Monomerlösung, um eine Masse an reaktierpolymerisiertem Gel zu erzeugen. Die eigene exotherme Reaktionsenergie der Polymerisation wird verwendet, um einen Großteil des Prozesses anzutreiben und so die Herstellungskosten zu senken. Das reaktische Polymergel wird dann gehackt, getrocknet und auf seine endgültige Granulatgröße gemahlen. Alle Behandlungen zur Verbesserung der Leistungsmerkmale des SAP werden in der Regel nach der endgültigen Granulatgröße durchgeführt.

Suspensionpolymerisation

Das Suspensionsverfahren wird nur von wenigen Unternehmen praktiziert, da es während des Polymerisationsschritts ein höheres Maß an Produktionskontrolle und Produktentwicklung erfordert. Bei diesem Verfahren wird das auf Wasser basierende Reaktant in einem Lösungsmittel auf Kohlenwasserstoffbasis ausgesetzt. Das Ergebnis ist, dass die Suspensionspolymerisation das primäre Polymerpartikel im Reaktor erzeugt und nicht mechanisch in Post-Reaktionsphasen. Leistungsverbesserungen können auch während oder kurz danach in der Reaktionsphase vorgenommen werden.


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