專利名稱：淀粉接枝聚丙烯酸鹽超強(qiáng)吸水劑的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種淀粉接枝聚丙烯酸鹽超強(qiáng)吸水劑的生產(chǎn)方法。
聚丙烯酰胺類吸水劑，盡管原料價(jià)格便宜，由于需加堿水解工序和產(chǎn)品有殘毒等原因，致使該產(chǎn)品產(chǎn)量大幅減少，代之以聚丙烯酸鹽類吸水劑為主。
聚丙烯酸鹽類吸水劑生產(chǎn)過程中遇到的主要技術(shù)問題是聚合過程為放熱鏈反應(yīng)，易暴聚難控制，影響產(chǎn)品質(zhì)量并易出現(xiàn)事故。聚合物極粘稠難干燥，干燥后的硬塊堅(jiān)硬如石難粉碎。為解決這些問題出現(xiàn)了各式各樣的技術(shù)。
反相乳液聚合法被多數(shù)廠家所采用，如日本制鐵化學(xué)，三菱化學(xué)，住友精化等其主要過程是將配好的料液在有機(jī)溶劑(如環(huán)己烷等)中，在表面活性劑(乳化劑)存在下形成油包水乳狀液，控制溫度等條件進(jìn)行聚合(有的工藝進(jìn)行重復(fù)聚合)，聚合后經(jīng)過濾、洗滌、干燥、粉碎得產(chǎn)品，該法優(yōu)點(diǎn)是聚合、干燥、粉碎均能得到控制，可以大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量較好也相對(duì)穩(wěn)定，而不足的是工藝復(fù)雜，成本較高，需用大量有機(jī)溶劑，給三廢處理帶來麻煩。
水溶液聚合法一直為研究者所關(guān)注，為防止暴聚，有的工藝采用稀溶液；有的工藝先在低溫預(yù)聚，然后再升高溫度進(jìn)一步聚合；有的工藝在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行，即可帶走反應(yīng)熱，防止暴聚又起到攪拌作用；有的為了解決粘稠體系的攪拌問題，在反應(yīng)器中裝有多個(gè)攪拌軸(每個(gè)軸上附有攪拌葉片)(如日本觸媒)；有的把物料放于薄膜袋(聚四氟乙烯袋)里水溶液中聚合，以流動(dòng)的水帶走反應(yīng)熱以控制聚合溫度(如日本觸媒、上海一專利)有的為解決干燥難粉碎難的問題，在聚合后的產(chǎn)物干燥之前用有機(jī)醇進(jìn)行處理；在干燥過程中，為使在較低溫度下實(shí)現(xiàn)，只能采用真空干燥。上述各項(xiàng)對(duì)策雖能解決一些問題，但均沒能從根本上解決問題，并帶來相應(yīng)的不良結(jié)果。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效解決聚合、干燥、粉碎問題的淀粉接枝聚丙烯酸鹽超強(qiáng)吸水劑的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案以堿中和丙烯酸，中和度為83-93mol％，加淀粉漿稠化，加入自由基聚合引發(fā)劑，加入的量為每升料液0.002-0.004mol，將料液注入聚合干燥反應(yīng)器的金屬或合金的平板上，120-145℃聚合干燥25-35分鐘，所得薄片厚度為0.1-0.5mm。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明克服了聚合、干燥、粉碎各項(xiàng)困難，采用薄層，高溫快速的聚合干燥一步法，生產(chǎn)吸水率1500g/g高質(zhì)量產(chǎn)品。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1.沒有特定的淀粉糊化工序(一般淀粉糊化工序是將淀粉漿在60-90℃控溫?cái)嚢?.5-2小時(shí))，而是充分利用了酸堿中和熱(也可以利用固堿的溶解熱)來使淀粉稠化，節(jié)省了能源，節(jié)省了設(shè)備(可在中和罐中直接進(jìn)行)，也節(jié)省了時(shí)間(一分鐘內(nèi)即可完成)。
2.聚合干燥一體化，二步同時(shí)在較高溫度空氣中快速進(jìn)行，不暴聚，不涉及攪拌，同時(shí)解決了聚合難控制，聚合物粘稠干燥困難二大難題。利用聚合反應(yīng)放出的熱量去干燥(而不是反應(yīng)熱用其它介質(zhì)帶走)以補(bǔ)充干燥時(shí)所需熱能，節(jié)省了能源，反應(yīng)器上方出口的熱濕氣經(jīng)熱交換，即回收能量又回收了酸性水(直接用于配料)。
3.反應(yīng)周期短，聚合干燥同步進(jìn)行所需時(shí)間只有25-30分鐘，小試作樣從開始配料到出產(chǎn)品40分鐘即可完成，而一般方法僅就糊化，聚合，干燥三個(gè)單元操作就需25個(gè)小時(shí)左右。
4.產(chǎn)物易粉碎，經(jīng)聚合干燥后所得產(chǎn)物為薄片，很易粉碎，一般粉碎機(jī)就可以完成。
5.工藝流程短，只有三步就可以完成，不涉及過濾，洗滌等過程，也不用通氮?dú)猓挥谜婵崭稍?，因此占地面積小，設(shè)備投資少，投產(chǎn)快，生產(chǎn)成本低。
6.收率高無三廢，可以說除水外其它原料均轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，收率近100％，不涉及有機(jī)溶劑的使用與回收，也不涉及干燥前的有機(jī)醇處理，整個(gè)過程無三廢。
7.產(chǎn)品質(zhì)量高，并可控制，按照同一工藝路線只要控制配料比例就可以生產(chǎn)不同吸水性能的系列產(chǎn)品，吸去離子水可從500到1500g/g不同等級(jí)(用試劑級(jí)原料可達(dá)2000g/g)，以滿足不同客戶對(duì)不同等級(jí)產(chǎn)品的需求。
本工藝中吸水劑吸水倍率的測(cè)定方法采用篩濾重量法，稱取0.20g吸水劑加入盛有1000ml去離子水的燒杯中，攪拌后靜置30分鐘，用200目分樣篩過濾去多余水分，稱量吸水凝膠重吸水倍率＝吸水凝膠重量/吸水劑重量(g/g)下面詳述本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例1 取30ml去離子水放入100ml燒杯中，加粒狀NaOH 7.5g試劑攪拌溶解后，在攪拌下加試劑級(jí)丙烯酸15ml，丙烯酸中和度為87mol％，中和放熱控制加料速度使溫度不超過90℃，冷卻至40℃以下加引發(fā)劑溶液(3.7×10-2mol/L過硫酸鹽)3ml，攪拌均勻后加料到金屬的平面板上鋪展均勻厚度1-1.3mm，然后將此板放入120-145℃的恒溫箱中35分后所得薄片的厚度為0.1-0.15mm，粉碎，用篩濾重量法測(cè)吸去離子水倍率為2520g/g，吸0.9％生理鹽水倍率為124g/g。實(shí)施例2 燒杯中加去離子水60ml加15g試劑堿，攪拌溶解后加試劑丙烯酸30ml，加酸速度控制溫度不超過90℃，冷卻到72℃加淀粉漿(2g食用玉米淀粉加5ml去離子水調(diào)成)，攪拌后迅速稠化，冷卻到40℃以下加引發(fā)劑溶液5ml，然后鋪展在金屬板上，放入烘箱中120-145℃聚合干燥35分鐘，所得0.15mm厚的薄片粉碎，測(cè)吸去離子水倍率2190g/g，吸生理鹽水倍率為120g/g。實(shí)施例3 取工業(yè)片堿7.9g在26ml去離子水中溶解，向其中加15ml工業(yè)丙烯酸，冷卻到72℃時(shí)加入淀粉漿(1.5g玉米淀粉加去離子水調(diào)成)，攪拌稠化后冷卻，加引發(fā)劑6ml，鋪展在金屬板成薄液層，平放入135-145℃烘箱中聚合干燥30分，所得薄片粉碎后測(cè)吸去離子水倍率為1550g/g，吸生理鹽水倍率為108g/g。實(shí)施例4 條件同例(3)，不同的是在淀粉漿中加0.5ml交聯(lián)劑溶液，該交聯(lián)劑為無機(jī)堿性硅酸鹽(含SiO213％)，所得產(chǎn)品吸去離子水倍率1275g/g，吸生理鹽水倍率為87g/g。實(shí)施例5 工業(yè)片堿7.9g溶于26ml去離子水中，加15ml工業(yè)丙烯酸，中和溫度到90-95℃，冷卻到72℃加淀粉漿(2g食用淀粉4ml去離子水組成)，稠化后冷卻到室溫加7ml引發(fā)劑，鋪展在玻璃板上，放入烘箱在130-145℃聚合干燥25分鐘得薄片，經(jīng)粉碎測(cè)吸去離子水1408g/g，吸生理鹽水85.4g/g。實(shí)施例6 在60噸/年產(chǎn)裝置上試驗(yàn)。原料為工業(yè)液堿，工業(yè)丙烯酸(含量99.5％)，所用水為聚合干燥器上方回收的酸性水。取24000ml液堿加1200ml0回收的酸性水，攪拌下加18000ml丙烯酸中和，中和過程放熱使溫度升高，控制加酸速度不超過80℃，稍冷至70℃，攪拌下加入淀粉漿(2400g玉米淀粉和4800ml酸性水調(diào)合而成)，稠化后的漿料冷卻到40℃以下后加引發(fā)劑溶液6000ml，攪拌均勻后，分批不斷加到合金板上，控制液層厚度1-2mm(手工攤料不均勻)。將載料合金板連續(xù)送入聚合干燥器中(由紅外線棒加熱)在120-145℃運(yùn)行35分鐘，終端出口處所得薄片經(jīng)小型粉碎機(jī)粉碎，包裝得產(chǎn)品。從生產(chǎn)1噸的產(chǎn)品中抽樣檢測(cè)吸去離子倍率為1150-1550g/g。實(shí)施例7 工業(yè)片堿7.9g被26ml去離子水溶解，加工業(yè)丙烯酸中和使溫度達(dá)90℃，冷到72℃加淀粉漿(3g淀粉加6ml去離子水打漿)，攪拌一分鐘內(nèi)稠化完畢，冷卻到40℃以下加引發(fā)劑6ml，攪勻后鋪展在玻璃板上，料液厚度為1mm，將載料玻璃板放入135-145℃的烘箱中25-35分鐘，所得0.2-0.4mm薄片粉碎得產(chǎn)品，吸去離子水倍率為1200g/g，吸生理鹽水為65g/g。實(shí)施例8 配方及工藝條件同例7，不同之外是在淀粉漿中多加0.5ml硅酸鹽型交聯(lián)劑，產(chǎn)品吸去離子水倍率為1154g/g，吸生理鹽水倍率為69g/g。實(shí)施例9 7.9g工業(yè)片堿被24.5ml去離子水溶解，加工業(yè)丙烯酸15ml，中和溫度到90℃，冷卻至65℃加淀粉漿(1)(2g淀粉3ml去離子水構(gòu)成)攪拌稠化后冷卻再加入淀粉漿(2)(4g淀粉6ml去離子水組成)總淀粉與丙烯酸的重量比為1∶2.61，攪拌均勻后加6.5ml引發(fā)劑溶液，進(jìn)一步攪拌均勻后鋪展到玻璃板上，放入烘箱135-145℃聚合干燥35分鐘，所得薄片粉碎測(cè)吸去離子水965g/g，吸生理鹽水51.1g/g。實(shí)施例10 配方及工藝條件如例9，不同的是淀粉漿(2)由4g淀粉6ml水，0.5ml硅酸鹽型交聯(lián)劑組成，產(chǎn)品吸去離子水為792g/g。實(shí)施例11 配方及工藝條件如例9，不同的是淀粉漿(2)由6g淀粉，8ml水，1ml交聯(lián)劑組成，產(chǎn)品吸去離子水614g/g，吸生理鹽水51g/g。實(shí)施例12 配方及工藝條件同例9，不同的是淀粉漿(2)由8g淀粉，10ml水，1ml交聯(lián)劑組成，產(chǎn)品吸去離子水倍率為500g/g，吸生理鹽水為40g/g。
權(quán)利要求
1.一種淀粉接枝聚丙烯酸鹽超強(qiáng)吸水劑的生產(chǎn)方法，其特征在于以堿中和丙烯酸，中和度為83-93mol％，加淀粉稠化，再加入自由基聚合引發(fā)劑，加入的量為每升料液0.002-0.004mol，將料液注入聚合干燥反應(yīng)器的金屬或合金的平板上，120-145℃聚合干燥25-35分鐘，所得薄片厚度為0.1-0.5mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淀粉接枝聚丙烯酸鹽超強(qiáng)吸水劑的生產(chǎn)方法，其特征在于以堿中和丙烯酸后再加入淀粉漿，淀粉與丙烯酸重量比為1∶1.5-16，利用酸堿中和熱進(jìn)行稠化的溫度為58-80℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的淀粉接枝聚丙烯酸鹽超強(qiáng)吸水劑的生產(chǎn)方法，其特征在于加入丙烯酸的速度以控制溫度在70-95℃，冷卻到60-75℃加淀粉漿，稠化后冷卻到20-40℃再加入引發(fā)劑溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的淀粉接枝聚丙烯酸鹽超強(qiáng)吸水劑的生產(chǎn)方法，其特征在于在淀粉中加無機(jī)堿性硅酸鹽交聯(lián)劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種淀粉接枝聚丙烯酸鹽超強(qiáng)吸水劑的生產(chǎn)方法，采用薄層、快速的聚合干燥一體化工藝，所得產(chǎn)品質(zhì)量可控制吸水倍率為500、1000、1500等不同等級(jí)。技術(shù)方案以堿中和丙烯酸，加淀粉稠化，加入自由基聚合引發(fā)劑，將料液注入聚合干燥反應(yīng)器的金屬或合金的平板上，120－145℃聚合干燥25－35分鐘，所得薄片厚度為0.1－0.5mm，粉碎得產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C08F299/00GK1394890SQ0112792
公開日2003年2月5日 申請(qǐng)日期2001年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月10日
發(fā)明者張業(yè)茂, 高穎, 王剛, 侯守福 申請(qǐng)人:哈爾濱師范大學(xué)