聚丙烯腈制超吸材料
时间:2005-06-25
超吸聚合物(SAP)，它最高可吸收并保留相当其自身干重1000倍的水分。由于这种特性，它被广泛采用于婴儿尿布和老人失禁用品等，几乎占其总销售量的90-95%，此外，在其它领域，如电缆铠装、农业、食品包装等方面亦日益被人们所接受。现有的SAP产品从20世纪80年代中期几乎是零，到2000年销售量猛增到100万吨以上。Bayer公司最近开发了以聚丙烯腈为原料的新型超吸材料的生产方法。
丙烯腈(AN)是全球许多公司都能生产的一种单体，2001年总生产能力已达540万吨，我国60万吨左右(大陆40多万吨，台湾近20万吨)，这种单体在贮存和运输过程中一般不会影响其质量，而目前生产SAP所用的原料为冰丙烯酸(GAA)，有形成二聚物的倾向，为保证其质量，需要缩短其贮运时间。
应用新开发的特种阴离子聚合表面活性剂，可以把丙烯腈聚合，形成水分散体，转化率98%以上，含固量达35%(重量计)。这类水分散体中颗粒大小平均为100-150纳米，含分子量为200万克/摩尔的丙烯腈聚合物，由于PAN分散体具有这些特性，被认为是新方法生产SAP的理想原料。
对上述工艺制备的SAP通过下列测试阐述其技术性能：
1．吸液动力学特性 以新超吸材料Bayer 538A和市售常规产品比较，动态吸液特性都以Bayer 538A为好，特别在初始吸液阶段。
2．负载状态下的吸液性(AUL) 在受载为2.1kPa(0.3psi)和4.8kPa(0.7psi)二种情况下作对比试验，Bayer产品吸液率基本都好于常规材料。在负载较大时，更能显现其优越性。
3．再润湿(rewet)测定 试验表明，即使经历多次施加液流，新产品(Bayer 538)情况都较好，且随着再施加液流次数增多，优点表现更明显。
4．残留单体 PAN分散体中AN的量，通过抽真空排气可降低到远低于5ppm的水平，实测<0.1ppm，丙烯酰胺(AAm)亦未检出，水溶性可萃取物在正常范围5%以下。
5．生物毒性 半致死剂量(LD50)试验，皮肤和眼睛刺激以及鱼类急性毒性试验等有关生物毒性分析，都未发现任何不良影响。
6．生产实践，在尿布复制设备上，将50多公斤新SAP料加到几千条尿布中，把这些尿布和标准尿布试样作吸液对比，结果表明其吸液速率更快，并有降低SAP用量的潜力。
新SAP可用二种不同的方法进行生产，一是乙烯醇法，一是高粘性方法。前者用连续罐式搅拌反应器(CSTR)进行碱水解，其优点是反应混合体的粘度相对较低，可利用常规设备；其缺点是乙烯醇的回用和蒸馏费用略高。后者是在适合高粘度材料的反应器中进行，设备投资费用较高，但生产和原料成本较低可获得抵偿，生产步骤少、流程简短，综合起来，其费用比乙烯醇方法要来得便宜。这二种新生产方法已在小试设备上连续运行了几个星期，生产了几百公斤SAP产品。由于新方法在成本方面具有优势，且原料耗用少，特别对一些原来生产丙烯腈材料的企业更且有特殊的诱惑力。
