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超吸収性ポリマーの製造工程

May 3, 2021

この記事は、高吸水性樹脂の製造プロセスについてです。

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共重合体化学

超吸収性ポリマーは、ポリアクリル酸ナトリウム塩(ポリアクリル酸ナトリウムと呼ばれることもある)を形成するイニシエータの存在下で水酸化ナトリウムとブレンドされたアクリル酸の重合から一般的に作られています。 このポリマーは、今日の世界で最も一般的なタイプのSAPです。

その他の材料は、ポリアクリルアミド共重合体、エチレン性無水共重合体、架橋カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール共重合体、架橋ポリエチレンオキシド、デンプン移植などの超吸収性ポリマーを作るためにも使用されます。ポリアクリロニトリルの共重合体は、いくつかの名前を付けます。 後者は、作成された最も古い SAP フォームの 1 つです。

今日、高吸水性樹脂は、ゲル重合、懸濁重合、溶液重合の3つの主要な方法のいずれかを使用して製造されています。 各プロセスにはそれぞれの利点があり、製品の異なる品質を生み出します。


ゲル重合

凍結したアクリル酸、水、架橋剤、UVイニシエーターの混合物をブレンドし、移動ベルトまたは大きな浴槽に配置します。 次に、液体混合物は、一連の強いUV光を備えた長いチャンバーである「リアクター」に入ります。 紫外線は重合反応と架橋反応を促進します。 得られた「丸太」は、60〜70%の水を含む粘着性のあるゲルです。 ログは細断または粉砕され、様々な種類の乾燥機に置かれる。 追加の架橋剤は、粒子の表面に噴霧してもよい。この「表面架橋」は、圧力下で膨潤する製品の能力を高め、負荷下吸水倍率(AUL)または加圧下吸水倍率(AAP)として測定される特性です。 乾燥したポリマー粒子は、適切な粒度分布および包装のためにスクリーニングされます。 ゲル重合(GP)法は、現在、赤ちゃんのおむつやその他の使い捨て衛生用品に使用されているポリアクリル酸超吸収性ポリマーを作るための最も一般的な方法です。


溶液重合

溶液ポリマーは、溶液形態で供給される粒状ポリマーの吸収性を提供する。 溶液は塗布前に水で希釈することができ、ほとんどの基質をコーティングしたり、それらを飽和させるために使用することができます。 特定の時間に対して特定の温度で乾燥した後、結果は超吸収性を有する被覆基質である。 例えば、この化学はワイヤやケーブルに直接適用できますが、ロールされた製品やシート基板などのコンポーネントでの使用に特に最適化されています。

溶液ベースの重合は、今日、SAPのコポリマー、特に有毒なアクリルアミドモノマーを含むコポリマーの製造に一般的に使用されています。 このプロセスは効率的であり、一般的に低い資本コストベースを持っています。 この溶液プロセスは、水ベースのモノマー溶液を使用して、反応性重合ゲルの塊を生成します。 重合自体の発熱反応エネルギーは、プロセスの大部分を駆動するために使用され、製造コストの削減に役立ちます。 反応性ポリマーゲルは、次いで、その最終的な顆粒サイズに切り刻み、乾燥し、粉砕する。 SAPの性能特性を高めるための処理は、通常、最終的な顆粒サイズが作成された後に行われます。


懸濁重合

サスペンションプロセスは、重合工程中により高い生産管理と製品エンジニアリングを必要とするため、少数の企業のみが実施しています。 このプロセスは、炭化水素系溶媒中の水系反応物を一時停止します。 最終的な結果は、懸濁重合が反応後の段階で機械的にではなく、反応器内で一次ポリマー粒子を生成することです。 パフォーマンスの向上は、反応段階中、またはその直後に行うこともできます。


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