生產(chǎn)吸水性聚合物顆粒的方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)是2008年12月8日提交的發(fā)明名稱為"生產(chǎn)吸水性聚合物顆粒的方法"的 第200880120683. 7號(hào)發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)吸水性聚合物顆粒的方法，包括通過(guò)輸送螺桿（1)將固體添 加劑加入聚合物凝膠，其中通過(guò)添加通道（2)將所述固體添加劑和一種氣體體積流（gas volume flow)供給至該輸送螺桿（1) 〇
【背景技術(shù)】
[0003] 吸水性聚合物顆粒的生產(chǎn)描述于專著"Modern Superabsorbent Polymer Technology"，F(xiàn). L. Buchholz and A. T. Graham, Wiley-VCH, 1998，第 71 至 103 頁(yè)。
[0004] 吸水性聚合物用于生產(chǎn)尿布、棉塞、衛(wèi)生棉和其他衛(wèi)生用品中，還可作為保水劑用 于商品蔬菜種植業(yè)中。
[0005] WO 2001/38402A1和WO 2003/22896 Al公開(kāi)了一種在具有至少兩個(gè)軸向平行的 軸的捏合反應(yīng)器中連續(xù)生產(chǎn)吸水性聚合物顆粒的方法，其中反應(yīng)混合物在軸向上傳輸通過(guò) 捏合反應(yīng)器。
[0006] WO 2007/003619 Al公開(kāi)了一種用于將固體、粘性液體或溶劑分散性添加劑添加 至用于生產(chǎn)吸水性聚合物顆粒的反應(yīng)器的反應(yīng)器內(nèi)部的裝置。為了避免在提供添加劑時(shí)將 氧引入到反應(yīng)室內(nèi)，可以用惰性氣體吹掃該裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)吸水性聚合物顆粒的改進(jìn)方法。
[0008] 所述目的可通過(guò)一種生產(chǎn)吸水性聚合物顆粒的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述方法通過(guò)聚合含 有以下物質(zhì)的單體水溶液或懸液而進(jìn)行：
[0009] a)至少一種攜帶酸性基團(tuán)并可被至少部分中和的烯鍵式不飽和單體，
[0010] b)至少一種交聯(lián)劑，
[0011] c)任選地，可與a)中所述單體共聚的一種或者多種烯鍵式和/或烯丙型不飽和單 體，和
[0012] d)任選地，一種或多種水溶性聚合物；
[0013] 包括以下步驟：
[0014] i)在聚合反應(yīng)器中進(jìn)行溶液聚合，從而在該聚合反應(yīng)器中獲得聚合物凝膠，
[0015] ii)在溶液聚合期間和/或之后通過(guò)至少一個(gè)輸送螺桿（1)將至少一種固體添加 劑加入聚合物凝膠，通過(guò)添加通道（2)將所述固體添加劑供給至所述輸送螺桿（1)，并
[0016] iii)將所述固體添加劑混合至所述聚合物凝膠之中；
[0017] 其中氣體體積流通過(guò)所述添加通道（2)另外供給至所述輸送螺桿（1)，從而使所 述添加通道（2)中的氣體體積流朝所述輸送螺桿（1)方向的氣體流速（gas velocity)為 至少0. 05m/s，并且氣體體積流的露點(diǎn)比輸送螺桿（1)和添加通道（2)的最低內(nèi)壁溫度低至 少 20°C。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1示出具有添加通道（2)的輸送螺桿（1)。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 氣體體積流的氣體流速優(yōu)選為0. 1-lm/s，更優(yōu)選為0. 12-0. 5m/s，最優(yōu)選為 0.15-〇. 25m/s〇
[0020] 氣體體積流的露點(diǎn)比輸送螺桿（1)和添加通道（2)的最低內(nèi)壁溫度優(yōu)選低至少 30°C，更優(yōu)選低至少40°C，最優(yōu)選低至少50°C，即氣體體積流應(yīng)當(dāng)非常充分地干燥。露點(diǎn)是 部分水蒸汽壓與水的沸騰線相交時(shí)的溫度。
[0021] 待使用的氣體量由所述添加通道（2)的橫截面來(lái)確定。例如，在所述添加通道 (2)的橫截面為150mm并且送氣率（gas rate)為l〇-15m3/h時(shí)，該通道中的氣體流速為 0.16-〇. 23m/s〇
[0022] 可對(duì)所述固體添加劑進(jìn)行計(jì)量，并混合到適合用于混合的聚合反應(yīng)器或者獨(dú)立裝 置（如擠出機(jī)）中的聚合物凝膠之中。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，使用捏合反應(yīng)器 作為聚合反應(yīng)器，并將所述固體添加劑通過(guò)所述輸送螺桿計(jì)量加入捏合反應(yīng)器之中。
[0023] 在混合固體添加劑過(guò)程中，聚合物凝膠的含水量?jī)?yōu)選為20-80重量％，更優(yōu)選為 30-70重量％，最優(yōu)選為40-60重量％。含水量?jī)?yōu)選通過(guò)與EDANA (歐洲可棄用品與不織布 協(xié)會(huì)（European Disposables and Nonwovens Association))所推薦的測(cè)試方法 No. WSP 230. 2-05〃Moisture content〃相似的方法確定，重量損失被視作含水量。含水量太高會(huì)導(dǎo) 致在隨后的干燥之中能量消耗增加。水分含量太低會(huì)導(dǎo)致在混合期間機(jī)械功率消耗過(guò)高， 并導(dǎo)致混合不充分。
[0024] 在混合過(guò)程中，所述聚合物凝膠的溫度優(yōu)選為60-1KTC，更優(yōu)選為70-KKTC，最 優(yōu)選為80-95 °C。
[0025] 有用的固體添加劑包括例如無(wú)機(jī)或有機(jī)固體顆粒。合適的無(wú)機(jī)固體為例如二氧化 硅、氧化鋁、磷酸鈣、硫酸鈣和粘土礦物。合適的有機(jī)固體為例如淀粉、改性淀粉、纖維素、改 性纖維素和吸水性聚合物顆粒本身。
[0026] 例如，顆粒尺寸過(guò)小的吸水性聚合物顆粒通常作為篩底料而在生產(chǎn)期間除去，并 再循環(huán)進(jìn)入生產(chǎn)過(guò)程中。這樣的吸水性聚合物顆粒還可以是經(jīng)過(guò)后交聯(lián)或者以另一方式 進(jìn)行后處理。所述篩底料的顆粒尺寸例如小于300 μ m、小于250 μ m，小于180 μ m或小于 150 μ m〇
[0027] 在本發(fā)明方法中所述輸送螺桿（I)的安裝方式?jīng)]有任何限制。但是，所述輸送螺 桿（1)優(yōu)選直立安裝。
[0028] 氣體體積流的溫度優(yōu)選為10-100°c，更優(yōu)選為20-80°C，最優(yōu)選為30-70°C。
[0029] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，使用一種惰性氣流用作氣體體積流。惰性氣體 是不能與單體溶液的各種成分反應(yīng)的氣體。合適的惰性氣體為例如氮?dú)?、二氧化碳和氬氣?br>[0030] 所使用的惰性氣體優(yōu)選為氮?dú)?，尤其是工業(yè)級(jí)品質(zhì)的氮?dú)?。工業(yè)級(jí)氮?dú)馔ǔ：?至少99. 8體積％的氮?dú)夂托∮?. 0005體積％的氧氣。
[0031] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述輸送螺桿（1)和所述添加通道（2)是絕熱 的和/或略微加熱的（begleitbeheizen)。
[0032] 本發(fā)明的方法能夠經(jīng)由所述添加通道（2)將所述固體添加劑更均勻地、不受干擾 地提供到該輸送螺桿（1)之中。本發(fā)明氣體的加入可防止在該輸送螺桿（1)中形成干的易 碎沉淀物。該沉淀物可使該輸送螺桿（1)堵塞，并且只能困難地除去。有一部分沉淀物還 可能在輸送螺桿（1)運(yùn)行期間脫落，并進(jìn)入聚合物凝膠之中成為淺黃色斑點(diǎn)。
[0033] 還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在用作聚合反應(yīng)器的捏合反應(yīng)器具有氣體（優(yōu)選惰性氣體）不充分 吹掃的死腔時(shí)，在聚合物凝膠中會(huì)出現(xiàn)有色雜質(zhì)。因此，為了防止出現(xiàn)這些死腔，并由此防 止聚合物凝膠中的這些雜質(zhì)，在至少兩個(gè)不同的點(diǎn)定量地將氣體輸送到該捏合反應(yīng)器之中 是有利的。
[0034] 通過(guò)在至少兩個(gè)添加點(diǎn)計(jì)量加入氣體能夠在捏合反應(yīng)器的所有充氣體積元件中 形成足夠高的流速（flow velocity)。優(yōu)選地，對(duì)將氣體加入該捏合反應(yīng)器進(jìn)行調(diào)整，從而 使氣體的流速在該捏合反應(yīng)器的任何體積元件中均不小于〇. 〇5m/s。更優(yōu)選地，最小流速為 0. lm/s。最優(yōu)選地，最小流速為0. 12m/s，尤其是0. 15m/s。
[0035] 單體a)優(yōu)選是水溶性的，即于23°C在水中的溶解度通常為至少lg/100g的水，優(yōu) 選至少5g/100g的水，更優(yōu)選至少25g/100g的水，最優(yōu)選至少50g/100g的水。理想的是， 單體a)可以以任何比例與水混溶。
[0036] 合適的單體a)為例如烯鍵式不飽和羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸、富馬酸 和衣康酸。特別優(yōu)選的單體為丙烯酸和甲基丙烯酸。尤其特別優(yōu)選丙烯酸。
[0037] 其他合適的單體a)為例如烯鍵式不飽和磺酸，如苯乙烯磺酸和2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙磺酸（AMPS)。
[0038] 丙烯酸和/或其鹽在單體a)總量中的比例優(yōu)選為至少50mol %，更優(yōu)選至少為 90mol %，最優(yōu)選至少為95mol %。
[0039] 單體a)，尤其是丙烯酸，優(yōu)選含有最多至0. 025重量％的氫醌單醚。優(yōu)選的氫醌單 醚為氫醌單甲醚（MEHQ)和/或生育酚。
[0040] 生育酚是指下式的化合物：
[0041]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種生產(chǎn)吸水性聚合物顆粒的方法，所述方法通過(guò)聚合含有以下物質(zhì)的單體水溶液 或懸液而進(jìn)行： a) 至少一種攜帶酸性基團(tuán)并可被至少部分中和的烯鍵式不飽和單體， b) 至少一種交聯(lián)劑， c) 任選地，可與a)中所述單體共聚的一種或者多種烯鍵式和/或烯丙型不飽和單體， 和 d) 任選地，一種或多種水溶性聚合物； 包括以下步驟： i) 在聚合反應(yīng)器中進(jìn)行溶液聚合，從而在該聚合反應(yīng)器中獲得聚合物凝膠， ii) 在溶液聚合期間和/或之后通過(guò)至少一個(gè)輸送螺桿（1)將至少一種固體添加劑加 入聚合物凝膠，通過(guò)添加通道（2)將所述固體添加劑供給至所述輸送螺桿（1)，并 iii) 將所述固體添加劑混合至所述聚合物凝膠之中； 其中將一種氣體體積流通過(guò)所述添加通道（2)另外地供給至所述輸送螺桿（1)，從而 使所述添加通道（2)中的氣體體積流朝所述輸送螺桿（1)方向的氣體流速為至少0. 05m/s， 并且氣體體積流的露點(diǎn)比輸送螺桿（1)和添加通道（2)的最低內(nèi)壁溫度低至少20°C。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中所述聚合反應(yīng)器為捏合反應(yīng)器，并且所述固體添加劑被混 合至所述捏合反應(yīng)器的聚合物凝膠之中。
3. 權(quán)利要求1或2的方法，其中在混合過(guò)程中所述聚合物凝膠的含水量為至少20重 量％。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中在混合過(guò)程中所述聚合物凝膠的溫度為至少60°C。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中使用顆粒尺寸小于300 y m的吸水性聚合物顆粒作為固體添 加劑。
6. 權(quán)利要求1的方法，其中所述輸送螺桿（1)為直立安裝。
7. 權(quán)利要求1的方法，其中所述氣體為惰性氣體。
8. 權(quán)利要求7的方法，其中所述惰性氣體為氮?dú)狻?br>9. 權(quán)利要求1的方法，其中所述輸送螺桿⑴和所述添加通道⑵是絕熱的和/或略 微加熱的。
10. 權(quán)利要求1的方法，其中所述吸水性聚合物顆粒的離心保留能力為至少15g/g。
11. 一種生產(chǎn)吸水性聚合物顆粒的方法，所述方法通過(guò)在捏合反應(yīng)器中聚合含有以下 物質(zhì)的單體水溶液或懸液而進(jìn)行： a) 至少一種攜帶酸性基團(tuán)并可以至少部分中和的烯鍵式不飽和單體， b) 至少一種交聯(lián)劑， c) 任選地，可與a)中所述單體共聚的一種或者多種烯鍵式和/或烯丙型不飽和單體， 和 d) 任選地，一種或多種水溶性聚合物； 所述方法包括將惰性氣體在至少兩個(gè)添加點(diǎn)計(jì)量輸送到該捏合反應(yīng)器之中，其中所述 惰性氣體在所述捏合反應(yīng)器中的流速為在該捏合反應(yīng)器的任何充氣體積元件中均不小于 0.05m/s〇
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)吸水性聚合物顆粒的方法，包括通過(guò)輸送螺桿(1)將固體添加劑加入聚合物凝膠，其中通過(guò)進(jìn)入通道(2)將所述固體添加劑和氣體體積流供給至該輸送螺桿(1)。
【IPC分類】C08F2-01, C08F2-44
【公開(kāi)號(hào)】CN104861090
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510293739
【發(fā)明人】R·芬克, M·威斯曼特爾, D·范埃斯布洛克, F·米斯
【申請(qǐng)人】巴斯夫歐洲公司
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2008年12月8日
【公告號(hào)】CN101896505A, EP2225284A1, EP2225284B1, EP2225284B2, US8633285, US20100273942, US20140107305, WO2009077100A1, WO2009077100A8