聚丙烯腈制超吸材料
時間:2005-06-25
超吸聚合物(SAP)，它最高可吸收并保留相當其自身干重1000倍的水分。由于這種特性，它被廣泛采用于嬰兒尿布和老人失禁用品等，幾乎占其總銷售量的90-95%，此外，在其它領域，如電纜鎧裝、農業、食品包裝等方面亦日益被人們所接受。現有的SAP產品從20世紀80年代中期幾乎是零，到2000年銷售量猛增到100萬噸以上。Bayer公司最近開發了以聚丙烯腈為原料的新型超吸材料的生產方法。
丙烯腈(AN)是全球許多公司都能生產的一種單體，2001年總生產能力已達540萬噸，我國60萬噸左右(大陸40多萬噸，臺灣近20萬噸)，這種單體在貯存和運輸過程中一般不會影響其質量，而目前生產SAP所用的原料為冰丙烯酸(GAA)，有形成二聚物的傾向，為保證其質量，需要縮短其貯運時間。
應用新開發的特種陰離子聚合表面活性劑，可以把丙烯腈聚合，形成水分散體，轉化率98%以上，含固量達35%(重量計)。這類水分散體中顆粒大小平均為100-150納米，含分子量為200萬克/摩爾的丙烯腈聚合物，由于PAN分散體具有這些特性，被認為是新方法生產SAP的理想原料。
對上述工藝制備的SAP通過下列測試闡述其技術性能：
1．吸液動力學特性 以新超吸材料Bayer 538A和市售常規產品比較，動態吸液特性都以Bayer 538A為好，特別在初始吸液階段。
2．負載狀態下的吸液性(AUL) 在受載為2.1kPa(0.3psi)和4.8kPa(0.7psi)二種情況下作對比試驗，Bayer產品吸液率基本都好于常規材料。在負載較大時，更能顯現其優越性。
3．再潤濕(rewet)測定 試驗表明，即使經歷多次施加液流，新產品(Bayer 538)情況都較好，且隨著再施加液流次數增多，優點表現更明顯。
4．殘留單體 PAN分散體中AN的量，通過抽真空排氣可降低到遠低于5ppm的水平，實測<0.1ppm，丙烯酰胺(AAm)亦未檢出，水溶性可萃取物在正常范圍5%以下。
5．生物毒性 半致死劑量(LD50)試驗，皮膚和眼睛刺激以及魚類急性毒性試驗等有關生物毒性分析，都未發現任何不良影響。
6．生產實踐，在尿布復制設備上，將50多公斤新SAP料加到幾千條尿布中，把這些尿布和標準尿布試樣作吸液對比，結果表明其吸液速率更快，并有降低SAP用量的潛力。
新SAP可用二種不同的方法進行生產，一是乙烯醇法，一是高粘性方法。前者用連續罐式攪拌反應器(CSTR)進行堿水解，其優點是反應混合體的粘度相對較低，可利用常規設備；其缺點是乙烯醇的回用和蒸餾費用略高。后者是在適合高粘度材料的反應器中進行，設備投資費用較高，但生產和原料成本較低可獲得抵償，生產步驟少、流程簡短，綜合起來，其費用比乙烯醇方法要來得便宜。這二種新生產方法已在小試設備上連續運行了幾個星期，生產了幾百公斤SAP產品。由于新方法在成本方面具有優勢，且原料耗用少，特別對一些原來生產丙烯腈材料的企業更且有特殊的誘惑力。
