PL174194B1 - Sposób wytwarzania supersorbentów proszkowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania supersorbentów proszkowych o dużej chłonności wody, znamienny tym, że otrzymuje się przez ujednorodnienie żelu wielkocząsteczkowego, częściowo usieciowanego poliakryloamidu z węglanem sodowym, ewentualnie w obecności środków poślizgowych, po czym uzyskaną kompozycję ogrzewa się szybko w temperaturze od 160 do 180°C, a po osiągnięciu największego spienienia temperaturę obniża się do 110-120oC i suszy do stałej wagi, a następnie uzyskany produkt rozdrabnia się do postaci proszku.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania supersorbentów proszkowych o wysokiej zdolności pochłaniania wody.

Znane są różne sposoby wytwarzania supersorbentów proszkowych. Najczęściej otrzymuje się je przez kopolimeryzację akryloamidu z N,N’-metyleno-bis-akryloamidem w roztworze wodnym, w obecności roztworu wodorotlenku sodu. Otrzymane żele sezonuje się do czasu zakończenia reakcji hydrolizy grup amidowych przez wodorotlenek sodu, a po zakończeniu tej reakcji suszy się je i miele. Sposób ten znany jest z opisu polskiego patentu nr 144256. Istotną wadą tego sposobu jest wydzielanie się dużych ilości amoniaku bardzo trudnego do usunięcia, podwyższającego alkaliczność produktu końcowego i to zarówno już podczas polimeryzacji jak i w czasie sezonowania, suszenia i mielenia. Problemowi temu próbowano zaradzić prowadząc hydrolizę i neutralizację roztworu monomeru przed polimeryzacją. Sposób taki, znany z opisu polskiego patentu nr 155700, uniemożliwiajednak przeprowadzenie pełnej hydrolizy grup amidowych, a tworzące się w czasie neutralizacji sole amonowe obniżają chłonność produktu końcowego. Dodatkową wadą sposobów wytwarzania supersorbentów według opisanych wyżej metod jest kleista postać produktu polimeiyzacji, która utrudnia suszenie żelu i prowadzi do uzyskania produktu w postaci twardych, zwartych brył trudnych do rozdrobnienia i mielenia.

Celem wynalazku jest uproszczenie i udoskonalenie procesu produkcji supersorbentów oraz wyeliminowanie opisanych wyżej wad i niedogodności.

Niespodziewanie okazało się, że cel ten można osiągnąć przez rozdzielenie procesu polimeryzacji i hydrolizy oraz zastosowanie węglanu sodowego zamiast wodorotlenku sodu. W sposobie według wynalazku proszkowe supersorbenty o dużej zdolności pochłaniania wody otrzymuje się przez ujednorodnienie żelu wielkocząsteczkowego, częściowo usieciowanego poliakryloamidu z węglanem sodowym, ewentualnie w obecności środków poślizgowych oraz wysuszenie i rozdrobnienie otrzymanej kompozycji. Stosować przy tym można dowolne żele wielkocząsteczkowe, częściowo usieciowanych poliakryloamidów. Najlepiej jednak jeśli otrzymane zostały one przez polimeryzację wodnych roztworów o zawartości od 15 do 40% wagowych akryloamidu i od 0,01 do 0,2% wagowych N,N’-metyleno-bis-akryloamidu w obecności nieznacznych ilości inicjatorów redoksowych. Produkty takie mają

4194 bowiem postać sprężystych żeli i nie ulegają sklejaniu w czasie dalszego przerobu. Również węglan sodowy stosować można w dowolnej postaci, zarówno w roztworze jak i krystaliczny. Najlepiej jednak użyć bezwodny Na2CO3 ponieważ umożliwia to zmniejszenie ilości wody doprowadzanej w etapie suszenia. Ważną natomiast kwestią jest ilość użytego węglanu sodowego. Powinna ona być starannie dobrana, ponieważ decyduje o chłonności produktu końcowego. Korzystnie jest jeżeli wynosi ona od 5 do 25% molowych w stosunku do grup amidowych poliakryloamidu, ponieważ przy niższych ilościach stopień hydrolizy jest zbyt niski i nie zapewnia wystarczającej chłonności produktu końcowego. Natomiast przy ilościach większych od 25% molowych węglan sodu nie ulega całkowitej przemianie i jego resztki obniżają chłonność supersorbenta.

O własnościach produktu końcowego decyduje również staranne wymieszanie składników kompozycji, aż do rozpuszczenia węglanu sodu w żelu. Najlepiej jest stosować mieszalniki zetowe o dowolnej konstrukcji względnie wytłaczarki ślimakowe lub inne urządzenia tego typu. W procesie tym korzystne jest dodawanie od 1 do 5% wagowych środka poślizgowego, najlepiej typu niejonowych detergentów, np. oksyetylenowanych kwasów tłuszczowych dla zmniejszenia tarcia i skrócenia czasu niezbędnego dla uzyskania pełnej jednorodności. W tym etapie zostaje zakończona reakcja hydrolizy, połączona z tworzeniem się, a następnie rozkładem węglanu amonu. Wydzielające się gazy spulchniają produkt czyniąc go porowatym, łatwym do późniejszego rozdrabniania. Stwierdzono eksperymentalnie, że większe spienienie produktu i łatwiejsze jego rozdrobnienie uzyskuje się jeżeli w pierwszym etapie suszenia zastosuje się szybkie odprowadzenie wody i rozkład węglanu amonu w temperaturze od 160 do 180°C. Dla końcowego dosuszania wystarczy już temperatura od 110 do 120°C. Po wysuszeniu i zmieleniu produkt końcowy charakteryzuje się dużą chłonnością wody oraz dużą szybkością jej pochłaniania.

Przedmiot wynalazku jest dokładniej zilustrowany za pomocą niżej podanych przykładów:

Przykład I. Polimeryzowano akryloamid z dodatkiem 0,1% N,N’-metyleno-bisakryloamidu. 1000 g wodnego roztworu akryloamidu zawierającego 30% wagowych akryloamidu, inicjowano za pomocą 0,5 cm³ 5% roztworu pirosiarczynu sodu 0,345 cm³ 5% roztworu nadsiarczanu amonu. Po 24 godzinach żel wytłaczono na wytłaczarce ślimakowej z dodatkiem węglanu sodu w ilości 5% molowych w stosunku do polimeru. Czas ujednorodnienia kompozycji wyniósł 30 minut. Otrzymany produkt ogrzewano w temperaturze 180°C przez 1 godzinę, a następnie suszono w temperaturze 120°C. Po zmieleniu 1 g wysuszonego produktu chłonie 130 g wody.

Przykład II. Postępowano analogicznie jak w przykładzie I zwiększając podczas polimeryzacji ilość środka sieciującego do 0,2% wagowych oraz dodając w trakcie procesu wytłaczania 1% wagowy środka poślizgowego (nonylofenoksypolietoksyetanol) w stosunku do masy kompozycji. Czas ujednorodnienia został skrócony do 20 minut. 1 g otrzymanego produktu chłonie 110 g wody.

Przykład III. Postępowano analogicznie jak w przykładzie II zwiększając przy wytłaczaniu ilość węglanu sodu do 25% molowych w stosunku do polimeru oraz ilość środka poślizgowego do 5%. Czas ujednorodnienia kompozycji skrócił się do 15 minut. 1 g otrzymanego produktu chłonie 115 g wody.

174 194

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania supersorbentów proszkowych o dużej chłonności wody, znamienny tym, że otrzymuje się przez ujednorodnienie żelu wielkocząsteczkowego, częściowo usieciowanego poliakryloamidu z węglanem sodowym, ewentualnie w obecności środków poślizgowych, po czym uzyskaną kompozycję ogrzewa się szybko w temperaturze od 160 do 180°C, a po osiągnięciu największego spienienia temperaturę obniża się do 110-120°C i suszy do stałej wagi, a następnie uzyskany produkt rozdrabnia się do postaci proszku.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako żel poliakryloamidu stosuje się produkt otrzymany przez polimeryzację wodnego roztworu zawierającego od 15 do 40% wagowych akryloamidu i od 0,01 do 0,2% wagowych N,N’-metyłeno-bis-akryloamidu w obecności nieznacznych ilości katalizatorów redoksowych.

3. Sposób według zastrz. 1 i 2, znamienny tym, że stosuje się bezwodny węglan sodu w ilości od 5 do 25% molowych w stosunku do grup amidowych poliakryloamidu.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że środki poślizgowe stosuje się w ilości od 1 do 5% wagowych w stosunku do składników kompozycji, korzystnie w formie niejonowych detergentów, takich jak oksyetylenowane kwasy tłuszczowe.