[發明專利]高吸水性樹脂聚合單體液的連續制備方法

有效

• 申請號: 200910045184.2
• 申請日: 2009-01-12
• 公開（公告）號: CN101475660A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 周柳茵;連旭罡;王月珍;張偉民;褚小東
• 申請（專利權）人: 上海華誼丙烯酸有限公司
• 主分類號: C08F220/06
• 分類號: C08F220/06;C08F2/00
• 代理公司: 上海華工專利事務所
• 代理人: 應云平;朱 平

技術領域

本發明涉及化學工業領域中的高分子材料合成專業，具體地說，涉及一種樹脂制造工藝流程中的一個環節，也就是涉及一種高吸水性樹脂聚合單體液的連續制備方法。

背景技術

眾所周知，交聯聚丙烯酸(鹽)類作為高吸水性樹脂的一個主要品種，被廣泛地應用于紙尿布、生理衛生巾、成人失禁制品等衛生制品。其制備方法一般采用反相懸浮聚合法、反相乳液聚合法，水溶液聚合法等生產工藝。其中，水溶液聚合法包括間歇法和連續法。當然以后者的生產效率較高。這時，采用傳送帶生產工藝是一種重要的水溶液聚合連續生產高吸水性樹脂的方法。采用傳送帶連續生產工藝過程中聚合單體液的制備大多采用間歇方式，例如在中國專利CN101050244A中所介紹的那樣，這時由于酸堿中和采用間歇方式，為了將制備好的聚合單體液在一段較長時間內保存，在中和反應過程中必須將中和反應熱通過冷卻的方式移除，以使聚合單體液在較低的溫度下保存。其后，當要將此聚合單體液連續供給聚合反應器時，又要將聚合單體液進行加熱，然后引發聚合。這種方式一方面使得中和反應熱沒有得到有效利用，另一方面造成生產效率低下。在另一中國專利CN1690086中，聚合單體液的制備雖然也采用了連續制備的方式，但是，由于其單體液的濃度高達45％以上，酸堿中和時，一方面由于單體液濃度高，丙烯酸鈉鹽容易析出，導致經聚合后的產品性能下降，另一方面，若不通過冷卻，經中和反應后的聚合單體液的溫度將達到或超過95℃，制備好的聚合單體液容易發生聚合，造成進料管道堵塞，從而被迫停產清理等。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明通過控制聚合單體液的濃度和酸堿中和度，在無需額外添加其他冷卻設備的情況下，合理利用酸堿中和反應熱將中和液的溫度提高到聚合工藝所需的反應溫度，并且采用一臺管線高剪切混合器使得交聯劑溶液和氧化劑溶液與中和液進行快速混合，然后利用在混合器出口點流體處于高度湍流狀態下，添加入還原引發劑，使其在聚合誘導期內快速均勻地與中和單體液混合，再連續供給聚合反應器。采用本發明方法，使得高吸水性樹脂連續生產時聚合單體液的制備實現了連續化，并且簡化了生產工藝流程，制得的聚合單體液能夠穩定長期地供給后續的聚合工藝，從而降低了生產過程中的能耗，并且使高吸水性樹脂的生產能夠高效快速地進行，提高了生產效率。

本發明是通過如下的技術方案實現的：它是一種在連續生產高吸水性樹脂時連續制備聚合單體液的方法，以丙烯酸為主要原料，其特征是，將聚合反應工藝配方所需的去離子水、氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液以及冰晶形丙烯酸置于一臺管道混合器中進行連續中和反應，接著將得到的中和液與交聯劑水溶液以及氧化引發劑水溶液通過一臺在線的高剪切混合器強力混合，然后使此混合液與還原引發劑水溶液在該混合器的出口處快速而均勻地混合，最后由管道連續供給到聚合反應器。

按照本發明，酸堿中和反應在一個靜態混合器中進行，利用中和反應熱將中和液直接升溫至聚合反應所需的起始反應溫度，然后采用一個管線高剪切的混合器將交聯劑溶液和氧化引發劑溶液與中和液進行強力混合。此管線高剪切混合器在高速旋轉的轉子產生的離心力作用下，將中和液、交聯劑水溶液和氧化劑水溶液同時從軸向吸入工作腔。強勁的離心力將物料從徑向甩入定、轉子之間狹窄精密的間隙中。同時受到離心擠壓、撞擊等作用力，在最短的時間內使各物料混合均勻。當混合液被射出此混合器時處于高度湍流狀態，利用流體的這種湍流狀態，在混合器出口處將還原引發劑溶液與混合液進行快速而均勻的混合，接著在聚合誘導期前將聚合單體液連續供給到后續的聚合反應器。

在本發明中所使用的聚合單體為采用離子膜堿部分中和的丙烯酸水溶液，中和度為70～80mol％，單體的濃度為30～40wt％，得到的中和液溫度為65～80℃。如果中和度和聚合單體液的濃度過高，會造成中和反應后的中和液的溫度過高，在其中添加氧化還原引發劑后，聚合誘導期短，容易導致物料在管線內聚合，從而使聚合單體液的連續制備中斷，影響高吸水性樹脂(以下簡稱SAP)的連續化生產，并且聚合單體液濃度過高時，在高剪切管線混合器出口處物料粘度高，從而使還原引發劑與單體液的混合不均勻，影響后續的聚合工藝和最終產品的性能。但若中和度和聚合單體液的濃度過低，經酸堿中和反應后聚合單體液的溫度過低，雖然可操作的空間比較大，但是由于聚合單體液的濃度過低，使得生產率低下，并且增加后續干燥系統的能耗，由此制得的最終SAP產品性能差。