專利名稱：高吸水性樹脂聚合單體液的連續(xù)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域中的高分子材料合成專業(yè)，具體地說， 涉及一種樹脂制造工藝流程中的一個(gè)環(huán)節(jié)，也就是涉及一種高吸水性 樹脂聚合單體液的連續(xù)制備方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，交聯(lián)聚丙烯酸(鹽)類作為高吸水性樹脂的一個(gè)主要 品種，被廣泛地應(yīng)用于紙尿布、生理衛(wèi)生巾、成人失禁制品等衛(wèi)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(chǎn)工藝。其中，水溶液聚合法包括間歇法和連續(xù)法。當(dāng)然 以后者的生產(chǎn)效率較高。這時(shí)，采用傳送帶生產(chǎn)工藝是一種重要的水 溶液聚合連續(xù)生產(chǎn)高吸水性樹脂的方法。采用傳送帶連續(xù)生產(chǎn)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(shí)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(shí)間內(nèi)保存，在中和反應(yīng)過程 中必綴將中和反應(yīng)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e其后，當(dāng)要將此聚合單體液連續(xù)供給聚合反應(yīng)器時(shí)，又 要將聚合單體液進(jìn)行加熱，然后引發(fā)聚合。這種方式一方面使得中和 反應(yīng)熱沒有得到有效利用，另一方面造成生產(chǎn)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(xù)制備的方式，但是，由于其單體液的濃度高達(dá)45%以上，酸堿中和時(shí)， 一方面 由于單體液濃度高，丙烯酸鈉鹽容易析出，導(dǎo)致經(jīng)聚合后的產(chǎn)品性能 下降，另一方面，若不通過冷卻，經(jīng)中和反應(yīng)后的聚合單體液的溫度 將達(dá)到或超過95°C，制備好的聚合單體液容易發(fā)生聚合，造成進(jìn)料 管道堵塞，從而被迫停產(chǎn)清理等。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)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(shè)備的情況下，合理利用 酸堿中和反應(yīng)熱將中和液的溫度提高到聚合工藝所需的反應(yīng)溫度，并 且采用一臺管線高剪切混合器使得交聯(lián)劑溶液和氧化劑溶液與中和 液進(jìn)行快速混合，然后利用在混合器出口點(diǎn)流體處于高度湍流狀態(tài) 下，添加入還原引發(fā)劑，使其在聚合誘導(dǎo)期內(nèi)快速均勻地與中和單體 液混合，再連續(xù)供給聚合反應(yīng)器。采用本發(fā)明方法，使得高吸水性樹 脂連續(xù)生產(chǎn)時(shí)聚合單體液的制備實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化，并且簡化了生產(chǎn)工藝 流程，制得的聚合單體液能夠穩(wěn)定長期地供給后續(xù)的聚合工藝，從而 降低了生產(chǎn)過程中的能耗，并且使高吸水性樹脂的生產(chǎn)能夠高效快速 地進(jìn)行，提高了生產(chǎn)效率。
本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的它是一種在連續(xù)生產(chǎn)高吸 水性樹脂時(shí)連續(xù)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(yīng)工藝配方所需的去離子水、氫氧化鈉或氫氧化鉀水 ^^夜以及冰晶形丙烯酸置于一臺管道混合器中進(jìn)行連續(xù)中和反應(yīng)，接 著將得到的中和液與交聯(lián)劑水溶液以及氧化引發(fā)劑水溶液通過一臺在線的高剪切混合器強(qiáng)力混合，然后使此混合液與還原弓I發(fā)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(xù)供給到聚合 反應(yīng)器。
按照本發(fā)明，酸堿中和反應(yīng)在一個(gè)靜態(tài)混合器中進(jìn)行，利用中和 反應(yīng)熱將中和液直接升溫至聚合反應(yīng)所需的起始反應(yīng)溫度，然后采用 一個(gè)管線高剪切的混合器將交聯(lián)劑溶液和氧化引發(fā)劑溶液與中和液 進(jìn)行強(qiáng)力混合。此管線高剪切混合器在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力 作用下，將中和液、交聯(lián)劑水溶液和氧化劑水溶液同時(shí)從軸向吸入工 作腔。強(qiáng)勁的離心力將物料從徑向甩入定、轉(zhuǎn)子之間狹窄精密的間 隙中。同時(shí)受到離心擠壓、撞擊等作用力，在最短的時(shí)間內(nèi)使各物料 混合均勻。當(dāng)混合液被射出此混合器時(shí)處于高度湍流狀態(tài)，利用流體 的這種湍流狀態(tài)，在混合器出口處將還原引發(fā)劑溶液與混合液進(jìn)行快 速而均勻的混合，接著在聚合誘導(dǎo)期前將聚合單體液連續(xù)供給到后續(xù) 的聚合反應(yīng)器。
在本發(fā)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°C。如果中和度和聚合單體液的濃度過高， 會造成中和反應(yīng)后的中和液的溫度過高，在其中添加氧化還原引發(fā)劑 后，聚合誘導(dǎo)期短，容易導(dǎo)致物料在管線內(nèi)聚合，從而使聚合單體液 的連續(xù)制備中斷，影響高吸水性樹脂(以下簡稱SAP)的連續(xù)化生產(chǎn)， 并且聚合單體液濃度過高時(shí)，在高剪切管線混合器出口處物料粘度 高，從而使還原引發(fā)劑與單體液的混合不均勻，影響后續(xù)的聚合工和最終產(chǎn)品的性能。但若中和度和聚合單體液的濃度過低，經(jīng)酸堿中 和反應(yīng)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(chǎn)率低下，并且增加后續(xù)干燥系統(tǒng)
的能耗，由此制得的最終SAP產(chǎn)品性能差。
在配制聚合單體液時(shí)，所使用的交聯(lián)劑選自N,N-二亞甲基雙丙 烯酰胺，聚乙二醇二 (甲基)丙烯酸酯，聚丙二醇二 (甲基)丙烯酸 酯，三羥甲基丙垸三丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，鄰苯二甲酸二 烯丙酯、甘油、丙二醇、聚乙二醇和聚乙烯二胺中的一種或幾種。這 兒所述的交聯(lián)劑為包括兩種交聯(lián)劑的復(fù)配體系，并先配制成10%的丙 烯酸溶液。所使用的氧化還原引發(fā)劑選自過硫酸鈉/亞硫酸鈉、過硫 酸鉀/亞硫酸氫鈉、過氧化氫/抗壞血酸、過氧化二苯甲酰/抗壞血酸或 過氧化氫/硫酸亞鐵中的一種組合，使用前將氧化劑和還原劑配制成5 Q/^水溶液。還原劑溶液是這樣添加的在高剪切混合器出口的管道中 將還原劑溶液添加至經(jīng)高剪切的中和液中，經(jīng)過快速而均勻的混合 后，在聚合誘導(dǎo)期內(nèi)將單體液連續(xù)地供給聚合反應(yīng)器。
由上述可見，本發(fā)明提供了一種在連續(xù)生產(chǎn)高吸水性樹脂時(shí)聚合 單體液的連續(xù)制備方法，在本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了酸堿中和連續(xù)反應(yīng)，并直接 利用中和反應(yīng)熱將中和液的溫度提高至后續(xù)聚合反應(yīng)所需的初始反 應(yīng)溫度，由于酸堿反應(yīng)是在線進(jìn)行的，反應(yīng)后的中和液無需長時(shí)間保 存，所以在中和反應(yīng)過程中無需添加額外的冷卻設(shè)備來冷卻中和液。 部分中和后的中和液單體通過一臺在線高剪切混合器與交聯(lián)劑溶液 以及氧化劑溶液進(jìn)行快速混合后，利用混合器出口流體處于高度湍流發(fā)劑，使其快速均勻地與中和單體液混合后連 續(xù)供給聚合反應(yīng)器。采用本發(fā)明的方法，高吸水性樹脂連續(xù)生產(chǎn)時(shí)聚 合單體液的制備實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化，并且簡化了生產(chǎn)工藝流程，所制得的 聚合單體液能夠穩(wěn)定長期地供給后續(xù)的聚合工藝，從而降低了生產(chǎn)過
程中的能耗，并且能夠使高吸水性樹脂的生產(chǎn)得以高效快速地進(jìn)行，
提高了生產(chǎn)效率。


圖1是實(shí)施本發(fā)明連續(xù)制備聚合單體液的工藝流程示意圖。 圖中標(biāo)號為1——去離子水供應(yīng)管路；2——離子膜堿供應(yīng)管路； 3——丙烯酸供應(yīng)管路；4——去離子水、離子膜堿、丙烯酸中和反應(yīng) 的靜態(tài)混合器；5——中和液供應(yīng)管路；6——交聯(lián)劑溶液供應(yīng)管路； 7——氧化劑溶液供應(yīng)管路；8——高剪切管線混合器；9——中和單 體液供應(yīng)管路；10~~還原劑供應(yīng)管路；11——聚合單體液供應(yīng)管路。
具體實(shí)施例方式
下面用實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體說明，但本發(fā)明決不局限于 該實(shí)施例。 實(shí)施例
參見圖1。分別從去離子水、32%離子膜堿、丙烯酸貯罐向靜態(tài) 混合器[4]供應(yīng)214kg/h去離子水、277kg/h離子膜堿和194kg/h丙烯 酸。得到685kg/h的中和液[5]，然后在管線高剪切混合器[8]中與 6.6kg/hl0。/。的交聯(lián)劑溶液以及6.3kg/h5M的氧化劑溶液混合均勻，并 在管線高剪切混合器出口處與6.1kg/h5M的還原劑溶液混合，最后連續(xù)地提供給聚合反應(yīng)器。還原劑溶液[10]在管路[9]中的匯合點(diǎn)應(yīng)在高 剪切管線混合器出口 3cm的地方，從還原劑加入點(diǎn)至聚合單體液出 口處的管線長度根據(jù)聚合誘導(dǎo)期以及流體的流速來確定，以確保聚合 單體液在聚合誘導(dǎo)期內(nèi)就被排至聚合反應(yīng)器。采用此工藝流程制備的 聚合單體液所制備的SAP產(chǎn)品性能穩(wěn)定，并且連續(xù)運(yùn)行10天，管路 中也無聚合物生成。 比較例l
在實(shí)施例中的管線高剪切混合器出口處添加一臺靜態(tài)混合器，將 還原劑溶液添加至此靜態(tài)混合器，運(yùn)行2小時(shí)后，管路壓力上升，經(jīng) 拆檢管線，發(fā)現(xiàn)靜態(tài)混合器中被聚合物堵塞。 比較例2
在實(shí)施例中，酸堿水的中和反應(yīng)不經(jīng)過靜態(tài)混合器而與交聯(lián)劑溶 液、氧化劑溶液直接在管線高剪切混合器中進(jìn)行中和反應(yīng)和混合，雖 然聚合單體液的連續(xù)制備可以進(jìn)行，但是由此得到的SAP產(chǎn)品性能 不穩(wěn)定。 比較例3
在實(shí)施例中，將管線高剪切混合器取消，采用一臺管道靜態(tài)混合 器來混合交聯(lián)劑溶液、氧化劑水溶液，然后在此靜態(tài)混合器出口處還 原劑溶液與中和單體液匯合，然后連續(xù)地供給后續(xù)的聚合反應(yīng)器。雖 然此工藝連續(xù)運(yùn)行10天，沒有因聚合物堵塞管道而被迫停下，但是 由此工藝提供的聚合單體液所制備的SAP最終產(chǎn)品性能不穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1、一種高吸水性樹脂聚合單體液的連續(xù)制備方法，以丙烯酸為主要原料，其特征是，將聚合反應(yīng)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(jìn)行連續(xù)中和反應(yīng)，接著將得到的中和液與交聯(lián)劑水溶液以及氧化引發(fā)劑水溶液通過一臺在線的高剪切混合器強(qiáng)力混合，然后使此混合液與還原引發(fā)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(xù)供給到聚合反應(yīng)器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高吸水性樹脂聚合單體液的連續(xù)制備方法， 其特征是，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 80moP/。，單體的濃度為30 40wtn/。，得到的中 和液溫度為65 80°C。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高吸水性樹脂聚合單體液的連續(xù)制備方法， 其特征是，所使用的交聯(lián)劑選自N,N-二亞甲基雙丙烯酰胺，聚乙二 醇二 (甲基)丙烯酸酯，聚丙二醇二 (甲基)丙烯酸酯，三羥甲基丙 烷三丙烯酸酯，季戊四醇四丙烯酸酯，鄰苯二甲酸二烯丙酯、甘油、 丙二醇、聚乙二醇和聚乙烯二胺中的一種或幾種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高吸水性樹脂聚合單體液的連續(xù)制備方法， 其特征是，所述交聯(lián)劑為包括兩種交聯(lián)劑的復(fù)配體系，并先配制成 10%的丙烯酸溶液。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高吸水性樹脂聚合單體液的連續(xù)制備方法，其特征是，所使用的氧化還原引發(fā)劑選自過硫酸鈉/亞硫酸鈉、過硫 酸鉀/亞硫酸氫鈉、過氧化氫/抗壞血酸、過氧化二苯甲酰/抗壞血酸或過氧化氫/硫酸亞鐵中的一種組合，使用前將氧化劑和還原劑配制成5 %水溶液。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高吸水性樹脂聚合單體液的連續(xù)制備方法， 其特征是，在高剪切混合器出口的管道中將還原劑溶液添加至經(jīng)高剪 切的中和液中，經(jīng)過快速而均勻的混合后，在聚合誘導(dǎo)期內(nèi)將單體液 連續(xù)地供給聚合反應(yīng)器。
全文摘要
一種高吸水性樹脂聚合單體液的連續(xù)制備方法，以丙烯酸為主要原料，其特征是，將聚合反應(yīng)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(jìn)行連續(xù)中和反應(yīng)，接著將得到的中和液與交聯(lián)劑水溶液以及氧化引發(fā)劑水溶液通過一臺在線的高剪切混合器強(qiáng)力混合，然后使此混合液與還原引發(fā)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(xù)供給到聚合反應(yīng)器。本發(fā)明方法在無需額外添加其他冷卻設(shè)備的情況下，合理利用酸堿中和反應(yīng)熱將中和液的溫度提高到聚合工藝所需的反應(yīng)溫度，使得高吸水性樹脂連續(xù)生產(chǎn)時(shí)聚合單體液的制備實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化，并且簡化了生產(chǎn)工藝流程。
文檔編號C08F220/06GK101475660SQ20091004518
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者周柳茵, 張偉民, 王月珍, 褚小東, 連旭罡 申請人:上海華誼丙烯酸有限公司