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Le processus de fabrication du polymère super absorbant

May 3, 2021

Cet article concerne le processus de fabrication d’un polymère super absorbant.

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Chimie de copolymère

Les polymères superabsorbants sont maintenant couramment fabriqués à partir de la polymérisation de l'acide acrylique mélangé à de l'hydroxyde de sodium en présence d'un initiateur pour former un sel de sodium acide poly-acrylique (parfois appelé polyacrylate de sodium). Ce polymère est le type le plus commun de SAP fabriqué dans le monde aujourd'hui.

D'autres matériaux sont également utilisés pour fabriquer un polymère superabsorbant, comme le polymère polyacrylamide, le copolymère d'anhydride maléfique d'éthylène, le carboxyméthylcellulose interconnecté, les copolymères d'alcool de polyvinyle, l'oxyde de polyéthylène croisé, et l'amidon greffé copolymère de polyacrylonitrile pour n'en nommer que quelques-uns. Ce dernier est l'une des plus anciennes formes SAP créées.

Aujourd’hui, les polymères superabsorbants sont fabriqués en utilisant l’une des trois méthodes principales: polymérisation sur gel, polymérisation en suspension et polymérisation en solution. Chacun des procédés a ses avantages respectifs et donne différentes qualités du produit.


Polymérisation de gel

Un mélange d’acide acrylique congelé, d’eau, d’agents de liaison croisée et de produits chimiques d’initiateur UV sont mélangés et placés soit sur une ceinture mobile, soit dans de grandes baignoires. Le mélange liquide va ensuite dans un « réacteur » qui est une longue chambre avec une série de fortes lumières UV. Le rayonnement UV entraîne la polymérisation et les réactions de réticulation. Les « bûches » résultantes sont des gels collants contenant 60-70% d’eau. Les billots sont déchiquetés ou broyés et placés dans diverses sortes de séchoirs. L’agent de réticulation supplémentaire peut être pulvérisé à la surface des particules; cette « réticulation de surface » augmente la capacité du produit à gonfler sous pression, une propriété mesurée par la capacité d’absorption sous charge (AUL) ou la capacité d’absorption contre la pression (AAP). Les particules de polymère séchée sont ensuite examinées pour la distribution et l'emballage appropriés de la taille des particules. La méthode de polymérisation du gel (GP) est actuellement la méthode la plus populaire pour fabriquer les polymères superabsorbants polyacrylate de sodium maintenant utilisés dans les couches pour bébés et autres articles hygiéniques jetables.


Polymérisation de solution

Les polymères de solution offrent l'absorption d'un polymère granulaire fourni sous forme de solution. Les solutions peuvent être diluées avec de l’eau avant l’application et peuvent recouvrir la plupart des substrats ou être utilisées pour les saturer. Après séchage à une température spécifique pendant un moment précis, le résultat est un substrat enduit avec une super absorption. Par exemple, cette chimie peut être appliquée directement sur les fils et les câbles, bien qu’elle soit spécialement optimisée pour une utilisation sur des composants tels que les produits laminés ou les substrats en feuilles.

La polymérisation basée sur les solutions est couramment utilisée aujourd’hui pour la fabrication SAP de copolymères, en particulier ceux contenant le monomère acrylamide toxique. Ce processus est efficace et a généralement une base de coûts en capital plus faible. Le procédé de solution utilise une solution monomère à base d'eau pour produire une masse de gel polymérisé réactif. L’énergie de réaction exothermique propre à la polymérisation est utilisée pour piloter une grande partie du processus, ce qui contribue à réduire les coûts de fabrication. Le gel polymère réagissant est ensuite haché, séché et broyé à sa taille finale de granule. Tous les traitements visant à améliorer les caractéristiques de performance du SAP sont généralement effectués après la création de la taille finale des granules.


Polymérisation de suspension

Le processus de suspension n'est pratiqué que par quelques entreprises parce qu'il nécessite un degré plus élevé de contrôle de la production et d'ingénierie des produits au cours de l'étape de polymérisation. Ce processus suspend le réactif à base d'eau dans un solvant à base d'hydrocarbures. Le résultat net est que la polymérisation en suspension crée la particule de polymère primaire dans le réacteur plutôt que mécaniquement dans les étapes post-réaction. Des améliorations de performance peuvent également être apportées pendant, ou juste après, l'étape de réaction.


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