Процесс производства супер абсорбцивающего полимера

June 12, 2023

    Эта статья о процессе производства суперабсорбирующего полимера.

    Примечание: Соответствующие профессиональные технологии, участвующие в этой статье, исходят от производителей суперабсорбирующих полимеров, которые сотрудничают с этим сайтом. Если вы хотите провести более глубокое обсуждение этой темы или у вас есть вопросы, пожалуйста, заполните форму, чтобы связаться с технической командой. >> Связаться сейчас

    Процесс производства суперабсорбирующего полимера - Производственное оборудование

    Темы, которые мы рассматриваем в этой статье:

    Что такое суперабсорбирующий полимер?
    Основной процесс производства
    Прямая полимеризация
    Полимеризация раствора
    Гелевая полимеризация
    Подвесная полимеризация
    Заключительные мысли

    Что такое суперабсорбирующий полимер?

    Суперабсорбентные полимеры в настоящее время обычно изготавливаются из полимеризации акриловой кислоты, смешанной с гидроксидом натрия в присутствии инициатора для формирования соли натрия полиакриловой кислоты (иногда называемой полиакрилатом натрия). Этот полимер является наиболее распространенным типом SAP, сделанным в современном мире.

    Полиакрилат натрия представляет собой светло-белую кристаллическую частицу в нормальных условиях. Он не имеет запаха, не токсичен и легок по текстуре. Это самый легкий материал на единицу массы среди смоляных материалов общего назначения и обладает отличными водопоглощающими и водоудерживающими свойствами.

    Другие материалы также используются для изготовления суперабсорсорбентного полимера, таких как полиакриламид кополимер, этилен мужской ангидрид кополимер, кросс-связанные карбоксиметилцеллюлозы, поливинилового спирта copolymers, перекрестные полиэтиленовые оксида, и крахмал привитых кополимер полиакрилонитрила назвать несколько. Последняя является одной из старейших форм SAP, созданных.

    Принцип

    Принцип водопоглощения полиакриловой смолы довольно сильно отличается от такового у других осушителей. Он поглощает воду в сотни раз тяжелее, чем он сам, образуя гель. Структура геля определяется сшивающими свойствами полиакриловой смолы. Для достижения воды нельзя сжимать и вытекать в пределах определенного предельного диапазона давления.

    Поэтому полимеры полиакриловой кислоты могут быть использованы в качестве материалов для синтеза суперабсорбирующих полимеров. Их водопоглощающие свойства не только связаны с материалами, но и имеют много общего с процессом синтеза суперабсорбирующих полимеров.


    Основной процесс производства

    1. Подготовьте ингредиенты

    Промышленное приготовление суперабсорбирующей смолы использует метод химической полимеризации. Сырьем является промышленная акриловая кислота, промышленный гидроксид натрия, инициатором является персульфат натрия, а сшивающим агентом является дивинилбензол.


    2. Полипропилен перегоняли при пониженном давлении

    Промышленный полипропилен производится для предотвращения ухудшения хранения и транспортировки из-за полимеризации, и добавляется ингибитор полимеризации, чтобы повлиять на его эффект полимеризации. Поэтому перед приготовлением смолы полиакриловой кислоты полипропилен необходимо дистиллировать и отделить.

    Однако структура и химические свойства полипропилена не обладают высокой термостойкостью, поэтому воздух в дистилляционном устройстве необходимо откачивать, чтобы стадию очистки дистилляции можно было проводить, не достигая точки кипения полипропилена.


    3. Приготовить щелочной раствор

    Этот этап заключается в удалении примесей, содержащихся в промышленном марке гидроксида натрия, чтобы не влиять на эффект полимеризации полипропилена.

    После растворения гидроксида натрия в дистиллированной воде оставшийся раствор после отфильтровки примесей является щелоком, необходимым для объемной полимеризации.


    4. Нейтрализуйте

    Медленно добавьте дистиллированный полипропилен в щелок гидроксида натрия, перемешайте и нейтрализуйте для использования.

    Температура нейтрализации не должна быть слишком высокой, а данные испытаний показывают, что полимерная смола полиакриловой кислоты, полученная при температуре нейтрализации в диапазоне 10-50 °C, обладает наилучшими водопоглощающими и водоудерживающими характеристиками. В это время полипропилен обменивается ионами с гидроксидом натрия в щелоке для получения полипропиленовой соли и воды.

    Во время реакции нейтрализации реагенты следует дозировать, чтобы гарантировать, что полипропилен и щелок полностью реагируют и расходуются.


    5. Полимеризация

    После реакции нейтрализации добавляют соответствующее количество персульфата натрия и дивинилбензола для завершения реакции полимеризации соли полипропилена под совместным действием инициатора и сшивающего агента.

    Следует отметить, что реакцию полимеризации необходимо проводить в условиях окружающей среды с температурой ниже 60 °С, а время полимеризации составляет около 2 ч. Затем поднимите температуру до 70 °C и держите ее при постоянной температуре более 3 ч для получения полимеризованного гелевого вещества из соли полипропилена.

    Соберите гель и поместите его в духовку, высушите воду при 70 ~ 80 ° C, чтобы получить твердую смолу полиакриловой кислоты, затем измельчите твердое вещество полиакриловой кислоты и измельчите его в частицы порошка, который является материалом смолы полиакриловой кислоты, обычно используемым в промышленности.


    Рисунок ниже кратко объясняет общий процесс производства полиакрилата натрия.


    Сегодня суперабсорбирующие полимеры изготавливаются с использованием одного из 4 основных методов: прямой полимеризации, полимеризации геля, суспензионной полимеризации и растворной полимеризации. Каждый из процессов имеет свои преимущества и дает различные качества продукта.

    Прямая полимеризация

    Прямая полимеризация опирается только на ионный обмен мономера полипропилена и щелока, под совместным действием инициатора и сшивающего агента реакцию полимеризации проводят в среде света и тепла.

    Это процесс подготовки, наиболее близкий к основному потоку.

    Преимущество

    • Полимерный материал полиакриловой кислоты, полученный методом прямой полимеризации, имеет высокую чистоту, и нет необходимости в последующих этапах фильтрации и удаления примесей, а гелевое вещество может быть непосредственно измельчено и обработано для хранения.
    • Благодаря высокой чистоте продукта реакции полимеризации, он пригоден для использования в лаборатории в качестве сырья и технологических исследований и разработок.
    • Процесс прост, с несколькими шагами, и его легко контролировать во время производства и подготовки. Кроме того, поскольку никакие другие реагенты не используются для содействия реакции, метод прямой полимеризации не будет производить промышленные отходы, которые трудно обрабатывать и имеют небольшое загрязнение окружающей среды.
    • Скорость извлечения производственного оборудования, требуемая методом прямой полимеризации, относительно высока. Кроме основного сырья, отсутствует стоимость других материалов и реагентов, что способствует контролю производственных затрат, поэтому его можно использовать как крупномасштабное производство закупорочных материалов.

    Полимеризация раствора

    Раствор полимеров предлагают абсорбцию гранулированного полимера поставляется в форме раствора. Растворы могут быть разбавлены водой перед применением и могут покрывать большинство субстратов или использоваться для их насыщения. После высыхания при определенной температуре в течение определенного времени, результатом является покрытый субстрат с супер абсорбцией. Например, эта химия может быть применена непосредственно на провода и кабели, хотя она специально оптимизирована для использования на таких компонентах, как свернутые товары или листовые субстраты.

    Полимеризация на основе растворов обычно используется сегодня для производства сополимеров SAP, особенно с токсичным мономером акриламида. Этот процесс является эффективным и, как правило, имеет более низкую базу капитальных затрат. Процесс решения использует раствор на водной основе мономер для получения массы реактивного полимеризованного геля. Собственная экзотермическая реакционная энергия полимеризации используется для управления большей частью процесса, помогая снизить производственные затраты. Реакционый полимерный гель затем измельчается, высушивается и измельчается до конечного размера гранул. Любые обработки для улучшения эксплуатационных характеристик SAP обычно выполняются после создания окончательного размера гранулы.

    Преимущество

    • Когда метод полимеризации раствора используется для приготовления смолы полиакриловой кислоты, принят метод полимеризации осаждения. Целью данного метода является лучшее ускорение реакции полипропилена и гидроксида натрия в реакции полимеризации.
      скорость потока.
    • Благодаря существованию растворителя полипропилен и гидроксид натрия относительно разделены в определенной степени, что снижает адгезию двух сырьевых материалов для ионного обмена в реакции нейтрализации. Растворитель также является теплопроводящим, что позволяет легко контролировать температуру, тем самым удаляя избыточное тепло из реакционной зоны, что повлияло бы на качество реакции полимеризации.
    • По сравнению с прямой полимеризацией преимущество полимеризации раствора заключается в том, что она более способствует теплопроводности в реакционной зоне, а стандарт качества готового продукта может быть эффективно гарантирован с точки зрения контроля температуры, а явления имплозии, вызванного чрезмерной местной температурой, можно избежать.

    Гелевая полимеризация

    Способ обратной эмульсионной полимеризации заключается в подготовке сырья полипропилена в форму растворителя, использовании неполярного растворителя в качестве растворителя полипропилена и растворении его в маслянистом активном веществе для получения маслянистого растворителя при добавлении инициатора и сшивающего агента.

    При приготовлении сырья используется метод «мономер полипропилена + маслянистый растворитель инициатора и сшивающего агента + щелок», а в качестве среды используется раствор нерастворимого полиакрилата.

    Описание метода

    Смесь замороженных акриловой кислоты, воды, перекрестных связующихся веществ и химических веществ-инициаторов УФ смешивается и помещается либо на движущийся ремень, либо в большие ванны. Затем жидкая смесь поступает в «реактор», который представляет собой длинную камеру с серией сильных ультрафиолетовых огней. УФ-излучение управляет реакциями полимеризации и сшивания. Полученные «бревна» представляют собой липкие гели, содержащие 60-70% воды.

    Бревна измельчаются или измельчаются и помещаются в различные виды сушилок. Дополнительный сшивающий агент может распыляться на поверхность частиц; это «поверхностное сшивание» увеличивает способность продукта набухать под давлением — свойство, измеряемое как абсорбция под нагрузкой (AUL) или абсорбция против давления (AAP). Высушенные частицы полимера затем проверяются на правильное распределение размеров частиц и упаковку.

    Метод полимеризации геля (GP) в настоящее время является самым популярным методом изготовления полиакрилатных полиакрифентных полимеров натрия, которые в настоящее время используются в детских подгузниках и других одноразовых гигиенических изделиях.

    Преимущество

    На стадии полимеризации неполярный растворитель, в котором растворен полипропилен, смешивают с маслянистым растворителем, в котором растворяют инициатор и сшивающий агент с образованием эмульсии, так что полиакрилат имеет условия для полимеризации для образования на внешнем слое полипропиленового растворителя эмульсии. Структура «масло-в-воде» завершает процесс полимеризации полиакрилата.

    Потому что структура «масло-в-воде» закрывает и изолирует свободные характеристики полиакрилата, так что он выполняет только одну функцию полимеризации, что ускоряет скорость реакции полиакрилата, а скорость получения обратной эмульсионной полимеризации в 5 раз быстрее, чем у растворной полимеризации.

    Благодаря появлению дисперсионной среды реализуется не только функция теплопередачи и регулирования температуры, но и полимеризация суперабсорбирующего смоляного материала может осуществляться в условиях низких температур. Метод обратной эмульсионной полимеризации нарушает ограничение материалов полиакриловой смолы из-за температурных условий.

    Кроме того, масляная фаза метода обратной эмульсионной полимеризации может быть повторно использована многократно. Хотя экономный эффект от метода объемной полимеризации не достигается, он все же решает проблему затратных отходов чрезмерного инициатора и избыточного сшивающего агента.


    Подвесная полимеризация

    Суспензионная полимеризация в принципе аналогична вышеупомянутой гелевой полимеризации.

    Общим для этих двух методов является то, что диспергатор используется для реализации передачи тепла, регулирования переменной температуры и ускорения скорости реакции полимеризации.

    Однако отличие от полимеризации геля заключается в том, что суспензионная полимеризация использует водную фазу в качестве разделенной фазы и масляную фазу в качестве непрерывной фазы. Он суспендирует диспергатор, растворенный в полипропилене, на поверхности масляной фазы в виде капель, и реакция полимеризации происходит во взвешенных каплях.

    Суспензионная полимеризация, как и гелевая полимеризация, легко переносит тепло места реакции благодаря теплопроводности диспергатора, так что реакция полимеризации не ограничена температурными условиями. Когда происходит полимеризация, вязкость щелочных веществ и полипропилена низкая, и удержать непрореагировавшие примеси непросто.

    Преимущество

    По сравнению с полимеризацией геля, преимущество суспензионной полимеризации заключается в том, что ее растворитель может быть легко извлечен после дистилляции, а масляная фаза может быть переработана многократно с небольшим вредом для окружающей среды.

    Этот процесс приостанавливает реакцию на водной основе в растворителе на основе углеводородов. Конечным результатом является то, что суспензионная полимеризация создает первичную полимерную частицу в реакторе, а не механически на стадии после реакции. Улучшения производительности также могут быть сделаны во время или сразу после стадии реакции.

    Примечание: Процесс суспензии практикуется только несколькими компаниями, поскольку он требует более высокой степени производственного контроля и проектирования продукта на этапе полимеризации.


    Заключительные мысли

    Таким образом, суперабсорбирующий полимер является надежным полимерным материалом с функцией водопоглощения и удержания воды.

    Принцип процесса его приготовления заключается в получении полипропиленовой соли путем взаимодействия полипропилена со щелочью, затем завершении реакции полимеризации под совместным катализом инициатора и сшивающего агента и объединении в полимерные вещества.

    В промышленной подготовке он делится на четыре типа в зависимости от разницы процессов. Четыре типа процессов подготовки имеют свои преимущества и недостатки с точки зрения стоимости приготовления, качества приготовления, процесса и обработки отходов. Это зависит от конкретного применения полиакриловой кислоты, впитывающей воду, чтобы всесторонне рассмотреть наиболее подходящий процесс приготовления.

    Если вы хотите провести более глубокую дискуссию по этой теме или у вас есть вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами через форму ниже.

    Copyright © 2024 Super Absorbent Polymer (Sodium polyacrylate, Potassium polyacrylate) | Privacy Policy