خنثی سازی نسبی سوپرجاذب ها

خنثی سازی نسبی (60 درصد مولی) با افزودن محلول 50 درصد سدیم هیدروکسید در آب انجام می شود. گرمای خنثی سازی به کمک آب خنک کننده ژاکت راکتور از محیط خارج شده و دمای محلول واکنش در حدود 20 درجه سانتی گراد باقی می ماند. برای کامل شدن عمل خنثی سازی 30 دقیقه زمان نیاز است. در این مرحله اولین و دومین عامل ایجاد کننده پیوندهای عرضی و عامل پراکنده ساز افزوده می شوند.

آغازگرهای کاهشی و گرمایی نیز به محلول اضافه شده که باعث آغاز پلیمریزاسیون می گردند. ابتدا آغازگرهای کاهشی در 20 درجه سانتی گراد رادیکال های آزاد ایجاد کرده و فرآیند پلیمریزاسیون آغاز می گردد، این عمل تا مصرف کامل آغازگرهای کاهشی ادامه می یابد و در این مرحله 60 درصد پلیمریزاسیون کامل شده است و دمای ژل محلول به 65 درجه سانتی گراد می رسد.

در مرحله بعدی آغازگر گرمایی، ایجاد رادیکال آزاد می کند و واکنش کامل می شود. همزن درون راکتور علاوه بر عمل اختلاط، ژل پلیمر را نیز به قطعات یک سانتی متری خرد می کند. دمای خوراک مونومر 20 درجه سانتی گراد و دمای ژل خروجی از راکتور 90 درجه سانتی گراد است. راکتور طوری طراحی شده است که در فشار اتمسفر کار می کند. بخارات حاصل شده به وسیله نیتروژن از راکتور خارج و پس از شستشو در شستشو دهنده گاز، به محیط تخلیه می شوند.

فرآیند به گونه ای است که دمای راکتور از 100 درجه سانتی گراد تجاوز نمی کند، بیشتر فرآیند پلیمریزاسیون در دمای 20 درجه سانتی گراد انجام و مابقی آن با بالا رفتن دما تا 90 درجه سانتی گراد کامل می شود. زمان residence برای واکنش 6 ساعت است. ایجاد پیوندهای عرضی اصلی و پلیمریزاسیون طی یک ساعت اول انجام می شود، اما 5 ساعت باقی مانده به منظور اطمینان از تکمیل واکنش و مصرف شدن اکریلیک اسید و یکپارچگی ساختار در نظر گرفته می شود.

پس از تکمیل واکنش، قطعات یک سانتی متری ژل پلیمر به کمک نقاله دوقلو از یک خشک کن هوای گرم افقی، عبور می کنند. گردش هوای گرم در خشک کن موجب تبخیر آب ژل پلیمر شده و محتوای رطوبت آن به 4 درصد می رسد. خشک کن هوای گرم در خلا (0/5 اتمسفر) کار می کند تا عمل خشک کردن به خوبی و با سرعت بیشتری نسبت به فشار اتمسفری انجام شود. این عمل به مدت یک ساعت در 125 درجه سانتی گراد انجام می شود. پس از این که 6 درصد محصول خشک شد، این مرحله به پایان می رسد.

در مرحله بعد، ژل پلیمر برای 5 دقیقه از یک گرم کن ماکروویو عبور می کند. این عمل باعث فعال شدن رادیکال های آزاد باقی مانده از آغازگر گرمایی شده و آن ها نیز مونومرهای باقی مانده را وارد ساختار پلیمر می کنند. در واقع هدف از این مرحله کاهش مقدار پلیمر استخراج شدنی و مونومرهای باقی مانده است. بالا بودن مقدار این پلیمر قابلیت جذب و استحکام ژل پودر پلیمرهای سوپرحاذب را کاهش داده و نیز مونومر باقی مانده آثار بدی بر روی پوست انسان دارد. پلیمرهای سوپرجاذب تجاری موجود دارای مونومر باقی مانده به میزان 1000ppm -5000ppm است.

بر اساس فرآیند شرکت Dow Chemicals حدود 200ppm -300ppm از آغازگر سدیم پرسولفات در فرآیند پلیکریزاسیون طی خشک کردن باقی می ماند، که برای فعال کردن مونومرهای باقی مانده و مشارکت دادن پلیمر استخراج شدنی در ماتریس پلیمر شبکه ای شده کافی است. البته در فرآیند فعلی سدیم پرسولفات با سدیم تیوسولفات جایگزین شده است. در این فرآیند محدوده فرکانس پیشنهادی میکروویو 915MHz-2450MHz و فرکانس رادیویی 27MHz می باشد. در این فرآیند گرم کردن با مایکروویو در فرکانس 2000MHz انجام می شود.

در مرحله بعد ژل خشک شده از یک آسیاب گلوله ای عبور کرده و متوسط اندازه ذرات محصول تولیدی 450 میکرون است. پس از آسیاب، سیستم غربال و دانه بندی قرار دارد. اولین غربال مش 20 است. ذرات باقی مانده روی این غربال به آسیاب بازگردانده شده و ذرات عبوری را روی غربال مش 150 می ریزند. ذرات باقی مانده روی این غربال مدنظر فرآیند بوده و به مرحله بعدی برای پس عمل آوری منتقل می شوند.

ذراتی که از غربال با مش 150 عبور می کنند، ریز به شمار می آیند و به راکتور پلیمریزاسیون برگردانده می شوند. پودر پلیمر که قبلاً رطوبت آن 4 درصد کاهش یافته بود به مخلوط کن بستر سیال برای ایجاد پیوند عرضی در سطح و سخت شدن سطح منتقل می شود. پودر پلیمر با محلول عامل ایجاد پیوند عرضی اسپری شده و هوای گرم موجب خشک شدن ذرات محصول می گردد.