[发明专利]一种高吸水树脂的生产方法及聚合反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种高吸水树脂的生产方法和聚合反应设备。

背景技术

高吸水性树脂(SAP)是一种高分子材料，有着奇特的吸水性能和保水能力，吸水可达自身重量的数百倍甚至上千倍，并可在数秒内生成凝胶，且保水性强，在受热、加压条件下也不易失水，对光、热、酸碱的稳定性好，具有良好的生物降解性能，同时又具备高分子材料的优点。它被广泛用于干燥剂、脱氧保鲜剂、吸水膨胀橡胶、膨胀玩具、电缆阻水带、卫生巾、纸尿裤、凉垫、药品保湿、冰垫、冰帽、冰带、混凝土添加剂、农林抗旱保水剂、防沙治水、灭火材料等很多方面。近十五年来，保水剂在我国北方干旱地区推广应用面积已达100万亩，收到显著效果，林苗成活率明显提高。据有关部门测算，仅西北地区至少为这一产品提供40万吨潜在市场。随着国民经济迅速发展，生理卫生用品的市场潜力巨大，高吸水树脂面临巨大的发展契机。

中国专利(CN 1431238A)公开了题为“高分子吸水树脂的高温隧道薄膜聚合法”，该方法是以丙烯酸和淀粉为原料利用类似于传送带装置的“高温隧道”合成了吸水倍率在500～2000倍的吸水树脂，该方法虽然发明了一种既操作简单又能连续生产的方法，但其铺层很薄，产量受到限制；采用电能作为加热源，成本增加；由于其设备长度很大，内部温度不能很好的控制，分子量均匀度易受到影响，导致水溶部分增加。

郁仁荣在(CN 1088941A)中公开了一种用立式插卡式水浴反应器生产吸水树脂的方法，该方法虽解决了散热的问题，但由于用水传热，必须将单体溶液装入由聚四氟乙烯制成的薄膜袋中，使生产过程变复杂，且聚合物凝胶仍需大量热源干燥，给连续生产带来困难。

CN 1391582A公开了一种用捏合机连续生产吸水凝胶颗粒的方法，聚合过程中通过搅拌将聚合产生的水凝胶聚合物搅成小块，易于去除反应热，但是搅拌产生的剪切力会切断分子链，导致聚合物分子量难以提高。

发明内容

高吸水树脂生产面临的主要问题是聚合反应热不易排除，聚合物黏度很大，不易从反应器中取出以及干燥能耗大等。

本发明最突出的特点是将聚合反应、聚合物干燥和冷却集和在同一装置中完成，利用微波干燥，大幅缩短了干燥时间，节能高效。

本发明的另一突出特点是采用溶解热为负值即溶解吸热的碱中和丙烯酸，这种碱的特点是含有HCO₃^-，如NaHCO₃、KHCO₃和NH₄HCO₃等。他们能与酸反应生成水和二氧化碳而不会令溶液温度上升，反应生成的二氧化碳可驱出溶液中的氧气，免去了通氮除氧的步骤。此外，由中和反应生成而未从单体溶液中逸出的二氧化碳在随后的聚合过程中由于受热从体系中逸出，使得聚合物变得疏松多孔，粉碎时能有效防止粉尘的产生，并使树脂的吸水速率得到显著提高。

本发明的第一方面目的是改造现有的传送带式干燥机，使其适用于高吸水树脂的生产，说明如下：

高分子吸水树脂的聚合反应装置主要由不锈钢带制传送带1，聚四氟乙烯薄层2，致冷器3，排湿风机4，压力调节阀门5，换热器6，分风器7，微波发生器8，循环风机9，加料斗10，加料控制阀11，出料管12，薄层厚度控制板13，刮板14，保温外壳15，不锈钢帘幕16，排湿口17，传送带凸出边缘18，进风口19，循环风道20和排湿风道21构成。它的加热源可以为热蒸汽、导热油或电加热。

本发明的第二方面目的是提供一种能连续制备高吸水树脂的工业方法。本发明的第二方面是这样完成的：

1.淀粉加适量水糊化，冷却后倒入丙烯酸乳液中，组成溶液A。

2.向溶液A中加入由适量氢氧化钠，氢氧化钾其中的一种或两种和由碳酸氢铵组成的混合物，控制中和度在75～85％，组成溶液B。

3.向中和后的丙烯酸溶液中加入过氧引发剂和交联剂，组成溶液C。

4.将溶液C从反应器加料斗10加入，控制阀门11和薄层厚度控制板13使反应液被铺成一定的厚度。

5.开动反应装置，控制每个单元的温度及微波发生器的功率，最后片状干燥后的产物由刮板14刮下，收集，送入粉碎机中粉碎。

6.筛分粉碎后的聚合物，将粒径合适的聚合物颗粒送入高速混合机，与表面交联剂混合均匀，然后转至干燥器中，保持一定温度反应20～60分钟，得表面处理后的吸水树脂。

7.对表面处理后的吸水树脂进分分级，包装，得吸水树脂成品。

优选实施方案详述