物料概述
高吸水樹脂(Super Absorbent Polymer，SAP)，也稱為高吸水性聚合物，一種具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子物質(zhì)，是以不飽和的烯類單體（如丙烯酸、丙烯酰胺等）作為原材料，經(jīng)過添加交聯(lián)劑和引發(fā)劑經(jīng)聚合反應(yīng)合成的功能性高分子材料。
SAP有**的吸水性和保水性，一旦吸水膨脹成為水凝膠時，即使加壓也很難把水份分離出來。高吸水性樹脂以其高吸液能力、高吸液速度和高保液能力，廣泛應(yīng)用于生理衛(wèi)生用品，如婦女衛(wèi)生巾、紙尿褲、成人多功能護理墊、吸水紙、寵物墊等。
高吸水性樹脂的種類
目前，使用較為廣泛的分類方式是按原材料來源分類，可分為四大類：淀粉類、纖維素類、合成樹脂類及有機–無機復(fù)合類。
1. 淀粉類高吸水性樹脂
淀粉類高吸水性樹脂主要是指以淀粉為骨架，通過與其它單體接枝共聚形成的一類高分子材料，其作為早早就被發(fā)現(xiàn)的高吸水性樹脂種類，一般由天然淀粉改性處理得到。淀粉類高吸水性樹脂常以小麥淀粉、玉米淀粉、馬鈴薯淀粉等作為基本原材料，這些原材料在生活中隨處可見，不僅來源廣泛，且生產(chǎn)成本低，再加上原材料為生物質(zhì)，一般能被微生物降解，因此為環(huán)境友好材料。
2. 纖維素類高吸水性樹脂
天然纖維素分子含有大量親水基團，具有剛性平整結(jié)構(gòu)，且內(nèi)部分布眾多毛細管，可增大其比表面積，這些特性使得該種材料非常適合做吸水材料。纖維素是天然可再生資源，可持續(xù)利用，具有無毒、可降解、與環(huán)境相容等優(yōu)點，因此纖維類高吸水性樹脂有著廣闊的應(yīng)用前景。
3. 合成樹脂類高吸水性樹脂
合成樹脂類高吸水性樹脂的分子鏈上存在大量親水基團以及交聯(lián)而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得該種材料能迅速吸水且將水保存在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。石油化工產(chǎn)品給高吸水性樹脂的生產(chǎn)帶來了大量原材料，該類原材料豐富易得，制備簡便，如聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺等。合成類高吸水性樹脂吸水率較高，但易受 pH 值和鹽度影響，吸水后凝膠強度較小，再加上其耐鹽性、生物降解性差，廢棄后易造成環(huán)境污染，極大地阻礙了該類吸水材料的使用范圍。
4. 有機 – 無機復(fù)合類高吸水樹脂
為了克服淀粉類與纖維素類高吸水性樹脂生產(chǎn)工藝復(fù)雜、凝膠強度較低以及合成樹脂類高吸水性樹脂難回收利用等問題，在天然類、合成樹脂類樹脂中引入新的官能團或通過共混等手段來改善樹脂的綜合性能，得到可降解、高性能、多功能的復(fù)合類高吸水性樹脂，已成為高吸水性樹脂的一個發(fā)展方向。根據(jù)復(fù)合材料種類的不同，主要可分為有機／無機復(fù)合高吸水性樹脂和有機／有機復(fù)合高吸水性樹脂兩大類。
高吸水性樹脂應(yīng)用領(lǐng)域
吸水樹脂因為具有**的保液性，無毒無刺激性，和人體皮膚接觸后不會產(chǎn)生反應(yīng)，對環(huán)境也不會產(chǎn)生較大的影響，因此用途十分廣泛，涵蓋醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑等行業(yè)，其中醫(yī)療衛(wèi)生包括冰袋、衛(wèi)生巾等產(chǎn)品，在工業(yè)中有水溶性涂料、增稠劑等工業(yè)用劑，另外在農(nóng)業(yè)上也可以作為蔬菜保鮮材料，保水劑和土壤改良劑。另外大家熟悉的面膜和紙尿褲也都用到了吸水樹脂中的一類——聚丙烯酰胺（PAM）。
高吸水性樹脂（SAP）下游消費中，用于生產(chǎn)嬰兒紙尿片/褲占總消費量的70.0%；用于生產(chǎn)成人失禁用品占總消費量的17.0%；用于生產(chǎn)女性衛(wèi)生用品占總消費量的7.0%；用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)保水劑等其它領(lǐng)域占總消費量的6.0%。但隨著世界人口逐步老齡化，未來成人失禁用品或?qū)⒗瓌覵AP需求持續(xù)增長。
高吸水樹脂的生產(chǎn)方法
高吸水樹脂常用的生產(chǎn)方式包含溶液聚合和懸浮聚合。
1. 溶液聚合
溶液聚合物以溶液的形式提供粒狀聚合物的吸水性，在用前可以將溶液和密封罐蒸餾。管子上可以涂上大多數(shù)底物，用來飽和。在特定溫度下干燥一定時間，結(jié)果是底層附上具有高吸水性的物質(zhì)。溶液聚合現(xiàn)在是高吸水性高分子生產(chǎn)很普通的過程。這一過程有效，通常耗費較低。溶液過程采用水基單體來生產(chǎn)一定量的反應(yīng)聚合膠。聚合的反應(yīng)能（放熱）被用來驅(qū)動這一過程，來減少生產(chǎn)成本。反應(yīng)物聚合物膠然后被粉碎，干燥并研磨到末了的粒徑。任何提高高吸水性高分子性能的措施通常在粒徑完成后進行。
2. 懸浮聚合
有些公司實踐了懸浮液過程，因為在聚合過程中，它可以提供較高的生產(chǎn)控制和產(chǎn)品工程水平。這一過程，將水基反應(yīng)物懸浮在烴基溶液。結(jié)果是懸浮聚合能夠在反應(yīng)器中生成初級高分子顆粒而不是在反應(yīng)后機械粉碎。在反應(yīng)階段中或者后也可以進行性能增強。
吸水樹脂：聚丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝流程介紹
1. 前加堿水解工藝
工藝簡述
精制丙烯酷胺、輔料和純水按照工藝比例要求加入到配液罐中，混合均勻檢測合格后向調(diào)制釜中加入-定量的堿(純堿)攪拌均勻，當調(diào)制釜內(nèi)料液達到要求溫度后配料完成。
將配比合格的料液由配液罐打入聚合釜中，向聚合釜中通入氮氣去除氧氣，向聚合釜加入引發(fā)劑，丙烯疏胺在引發(fā)劑的作用下發(fā)生聚合反應(yīng)生成非離子型聚丙烯酷胺膠體。向聚合釜釜壁通入蒸汽進行加熱，非離子型聚丙烯酷胺分子中酷胺基在堿性條件下與堿發(fā)生水解反應(yīng)生成羚鈉基。
水解反應(yīng)完成后將陰離子型聚丙烯酷胺膠體經(jīng)過造粒機進行切粒，將膠粒送入流化床，在流化床內(nèi)經(jīng)過熱干空氣的作用下膠體內(nèi)的水分流失，得到含水量一定的固體顆粒，固體顆粒經(jīng)過研磨機、篩網(wǎng)的破碎和篩分作用下獲得一定尺寸大小的顆粒，合格顆粒經(jīng)過包裝機裝入包裝袋成為成品。顆粒在干燥、破碎、篩分包裝過程中產(chǎn)生的粉塵隨系統(tǒng)空氣流向進入旋分分離器/脈沖除塵器將粉塵與空氣分離，回收粉塵
2.后加堿水解工藝
工藝簡述
精制丙烯酷胺、輔料和純水按照工藝比例要求加入到配液罐中，混合均勻檢測合格后進行升降溫，當調(diào)制釜內(nèi)料液達到要求溫度后配料完成。
將配比合格的料液由配液罐打入聚合釜中，向聚合釜中通入氮氣去除氧氣，向聚合釜加入引發(fā)劑，丙烯酷胺在引發(fā)劑的作用下發(fā)生聚合反應(yīng)生成非離子型聚丙烯酷胺膠體
非離子型聚丙烯酷胺膠體經(jīng)過預(yù)切割機進行預(yù)切割，預(yù)切割后膠體進入水解器中，按照一定比例向水解器中加入堿(純堿/粒堿)加入后將膠體與堿混合均勻，向水解器夾套通入熱水保持一定溫度。水解內(nèi)非離子型聚丙烯酷胺分子中酷胺基在堿性條件下與堿發(fā)生水解反應(yīng)生成羚鈉基
水解反應(yīng)完成后將陰離子型聚丙烯酷胺膠體經(jīng)過造粒機進行切粒，將膠粒送入流化床，在流化床內(nèi)經(jīng)過熱干空氣的作用下膠體內(nèi)的水分流失，得到含水量一定的固體顆粒，固體顆粒經(jīng)過研磨機、篩網(wǎng)的破碎和貨分作用下獲得一定尺寸大小的顆粒，合格顆粒經(jīng)過包裝機裝入包裝袋成為成品。顆粒在干燥、破碎、篩分包裝過程中產(chǎn)生的顆粒粉塵隨系統(tǒng)空氣流向進入旋分分離器/脈沖除塵器將粉塵與空氣分離，回收粉塵。
客戶案例
干燥后的SAP之前通常使用的是振動篩進行篩分分級，但是一直存在產(chǎn)量低的問題。而搖擺篩：高精度大產(chǎn)量，較好的解決了SAP的篩分難題。
l篩分物料：吸水樹脂SAP（也稱為高吸水性聚合物）
l篩分機型：YBS圓形搖擺篩
l篩分挑戰(zhàn)：物料比重輕、黏性大、易團聚、帶靜電
