年产1000吨聚丙烯酸钠车间工艺设计(9)
3 3.0 7.0 2.0 412 粉状
4 3.5 7.0 2.0 704 较细粉状
由于设计为高分子量聚丙烯酸钠生产，产品最好为粒状，采用配比单体浓度为45%。
4.5 聚合温度对分子量的影响
在丙烯酸钠反相悬浮聚合过程中，使用不同有机溶剂作为连续相（如环己烷及抽余油）。抽余油和环己烷的沸点不同，因此他们与谁的共沸点也不同。不同的溶剂回流温度不同，对产品的分子量影响很大。
由于抽余油的回流温度低，而且分子量高，产品形态为粒状，容易进行后处理工序，所以分散介质采用抽余油。
表 4-5不同溶剂聚合温度对分子量影响
溶剂名称 溶剂体积（mL） 回流温度（℃） 分子量（万） 产品形态
抽余油 100 60.5-68 1170 粒状
环己烷 100 69-78 697 粉状
4.6 聚合升温控制对聚合稳定性的影响
反相悬浮法聚合由于存在易挥发的连续相，可利用蒸发潜热解决反应传热问题。但丙烯酸钠聚合反应放热太强，在聚合反应加速期，液滴粘度急剧增加，如果不能较好的分散和搅拌，极易发生粒子或液滴的聚集、缠桨甚至爆聚。
在悬浮聚合中，为了提高反应器的效率，单体浓度较高，这就提前了聚合反应加速期。故在聚合反应初期，为了适当控制聚合放热，不宜使聚合温度过高。否则由于聚合热量来不及带走，出现粒子大量聚集而使利聚合失败。聚合反应在60℃以上容易出现失稳。故在聚合反应初期，选用较低的聚合温度(<60℃)。通过查阅文献引用实验结果，选定升温过程为：40℃恒温l h、50℃恒温l h、60℃恒温0.5 h后升温至共沸温度[18]。脱水至粒子固含量为70 %即可停止反应。采用上述变温聚合过程，体系稳定性较好，聚合物颗粒均匀。
4.7 搅拌转速的影响
反相悬浮聚合必须在搅拌下进行，通过搅拌能使单体溶液分散成液滴，防止块状聚合。搅拌的另一个作用是加速反应热的传递，防止温度过高而发生爆聚，保证反应的正常进行。对于聚丙烯酸盐体系，由于单体浓度高、活性大，反应相当剧烈，要求搅拌强度也就更高。
在实验过程中发现：当搅拌转速小于200 r/min时，搅拌强度不够，不足以使单体溶液均匀地分散成液滴，而且由于单体溶液的比重大于溶剂相，故大部分单体下沉于釜底而发生块状聚合，影响了反应的正常进行。而当搅拌转速太大时，反应体系并没有设想的那样稳定，甚至也出现了爆聚。这可能是由于搅拌转速太快，使单体液滴粒径过小，相对于转速小的体系，它需要更多的分散剂才能使液滴分散不聚集；同时高转速容易使发粘粒子聚集，因此，搅拌转速太快对于体系的稳定性并无益处。综合以上因素，本设计选择的最佳搅拌转速250 r/min。
4.8 中和度的选取
丙烯酸聚合反应速率较快，反应剧烈，通常不直接用来聚合，而使用氢氧化钠中和后聚合(丙烯酸钠的聚合反应速率较丙烯酸小)。丙烯酸在中和度为94 %左右，其水溶液pH值即为7 [18]。中和度下丙烯酸/丙烯酸钠水溶液的pH值曲线如图4.1所示。
图4.2为丙烯酸单体的中和度对聚合反应转化率(Con.)的影响，通过对转化率曲的分析可知：丙烯酸在较低的中和度情况下具有较高的反应速率，在反相悬浮聚合体系中，在考虑聚合速率的同时，要同时考虑聚合体系的稳定性。在合适的聚合温度、搅拌转速及分散剂的条件下，低中和度时体系稳定性差，反应在共沸脱水时易聚集，造成物料团聚、结块、甚至爆聚。
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