年产1000吨聚丙烯酸钠车间工艺设计(6)
3.1.1 水溶液聚合
丙烯酸在反应器中先用氢氧化钠溶液中和，其中和度为80 %，再用蒸馏水将单体浓度稀释至30-60 %，加入交联剂，将反应器置于恒温水浴中加热，温度保持在30-80℃，并通氮气驱氧，加入引发剂，聚合反应2-5 h，然后将得到的凝胶体切成碎片并送入130-230℃干燥器内干燥，取出粉碎物即为成品。溶液法合成聚丙烯酸钠高吸水性树脂的特点是过程简单，既可间歇，也可连续生产，可以制成膜状、片状、粉末状，也可与其他吸水性物质复合成各种吸水材料。其缺点是反应难以控制，当单体浓度高时，交联成块，产品难于粉碎；而当溶液浓度太低时，反应缓慢，不利于交联。
3.1.2 反相乳液聚合
加有机溶剂和乳化剂于反应器中，以一定转速搅拌，再加0.15-0.97 %的引发剂水溶液和中和度为65-100 %丙烯酸钠水溶液，在氮气保护下，于一定温度下反应数小时。反应完毕后，经冷却、过滤、脱水、干燥得产品。用反相乳液聚合法合成的聚丙烯酸钠高吸水性树脂，其吸水率高，吸水能力强。
3.1.3 微波法
在反应器中加入水溶性引发剂，经氢氧化钠溶液中和的丙烯酸和交联剂，在氮气保护下，放人微波炉内反应数分钟。反应完毕后，将生成的水凝胶放人烘箱中烘干，经粉碎得白色粉末产品。其优点是反应速度快，反应时间由溶液聚合的几小时缩短为几分钟，且得到的产品吸水速度快；缺点是反应过强烈，易爆炸。微波法是一种新的合成方法，工业化生产有待于进一步研究。
3.1.4 辐射聚合
以丙烯酸为主要原料，用氢氧化钠中和，然后用Co60释放出的射线辐射聚合，经交联后得到聚丙烯酸钠。其特点是制造过程中没有添加任何助剂，因此得到的产品纯度高，适于制作生理卫生和医药用品。若添加其他单体如丙烯酞胺、乌头酸等，经辐射聚合可对聚丙烯酸钠吸水性树脂改性[ ]。
3.1.5 反相悬浮聚合
反相悬浮法聚合法是近年发展起来的制备水溶性高分子新方法，这方面的研究性文章最早由Dimonie等人于1982年发表。它是将丙烯酸钠水溶液分散在油溶性连续相中，在搅拌和分散剂的作用下，分散成微小的液滴，在水溶性引发剂的作用下聚合反应[13]。
其生产工艺简单、成本低，便于实现工业化，产品分子量可达千万以上，产品溶解性能比水溶液聚合产品好，而且克服了水溶液聚合中的高粘度和传热困难、搅拌困难的工艺难点，并且可以得到粉状或者粒状的聚合物，产物的后处理工艺、储运和使用上也较容易，生产的聚丙烯酸钠粒径大小可根据用途要求调节，溶剂容易与聚合物分离，是一种合成聚丙烯酸钠独特的方法。缺点是反应过程控制较不稳定；主设备材质要求高，设备投资较大；采用易燃的有机溶剂，需要溶剂回收装置，存在消防隐患和产生污染；只能进行间歇生产，设备利用率低。表3-1为水溶液聚合法与反相悬浮聚合法制备聚丙烯酸钠的比较[ ]。
表3-1水溶液聚合法与反相悬浮聚合法比较
比较项 水溶液聚合法 反相悬浮聚合法
引发体系 过氧-还原引发体系 过氧-还原引发体系
聚合场所 水相 分散的水相
聚合温度 50～100℃ 50～100℃
产品形态 水溶液 固体粒状或粉末
固含量 较低（2%左右） 可以很高（可达60%）
凝胶控制难易 容易控制 控制较难
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