生產吸水性聚合物顆粒的方法
【專利說明】
[0001] 本申請是2008年12月8日提交的發明名稱為"生產吸水性聚合物顆粒的方法"的 第200880120683. 7號發明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及一種生產吸水性聚合物顆粒的方法，包括通過輸送螺桿（1)將固體添 加劑加入聚合物凝膠，其中通過添加通道（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】
[0003] 吸水性聚合物顆粒的生產描述于專著"Modern Superabsorbent Polymer Technology"，F. L. Buchholz and A. T. Graham, Wiley-VCH, 1998，第 71 至 103 頁。
[0004] 吸水性聚合物用于生產尿布、棉塞、衛生棉和其他衛生用品中，還可作為保水劑用 于商品蔬菜種植業中。
[0005] WO 2001/38402A1和WO 2003/22896 Al公開了一種在具有至少兩個軸向平行的 軸的捏合反應器中連續生產吸水性聚合物顆粒的方法，其中反應混合物在軸向上傳輸通過 捏合反應器。
[0006] WO 2007/003619 Al公開了一種用于將固體、粘性液體或溶劑分散性添加劑添加 至用于生產吸水性聚合物顆粒的反應器的反應器內部的裝置。為了避免在提供添加劑時將 氧引入到反應室內，可以用惰性氣體吹掃該裝置。
【發明內容】
[0007] 本發明的一個目的是提供一種生產吸水性聚合物顆粒的改進方法。
[0008] 所述目的可通過一種生產吸水性聚合物顆粒的方法來實現，所述方法通過聚合含 有以下物質的單體水溶液或懸液而進行：
[0009] a)至少一種攜帶酸性基團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)在聚合反應器中進行溶液聚合，從而在該聚合反應器中獲得聚合物凝膠，
[0015] ii)在溶液聚合期間和/或之后通過至少一個輸送螺桿（1)將至少一種固體添加 劑加入聚合物凝膠，通過添加通道（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比輸送螺桿（1)和添加通道（2)的最低內壁溫度低至 少 20°C。
【附圖說明】
[0018] 圖1示出具有添加通道（2)的輸送螺桿（1)。
【具體實施方式】
[0019] 氣體體積流的氣體流速優選為0. 1-lm/s，更優選為0. 12-0. 5m/s，最優選為 0.15-〇. 25m/s〇
[0020] 氣體體積流的露點比輸送螺桿（1)和添加通道（2)的最低內壁溫度優選低至少 30°C，更優選低至少40°C，最優選低至少50°C，即氣體體積流應當非常充分地干燥。露點是 部分水蒸汽壓與水的沸騰線相交時的溫度。
[0021] 待使用的氣體量由所述添加通道（2)的橫截面來確定。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，該通道中的氣體流速為 0.16-〇. 23m/s〇
[0022] 可對所述固體添加劑進行計量，并混合到適合用于混合的聚合反應器或者獨立裝 置（如擠出機）中的聚合物凝膠之中。在本發明的一個優選實施方案中，使用捏合反應器 作為聚合反應器，并將所述固體添加劑通過所述輸送螺桿計量加入捏合反應器之中。
[0023] 在混合固體添加劑過程中，聚合物凝膠的含水量優選為20-80重量％，更優選為 30-70重量％，最優選為40-60重量％。含水量優選通過與EDANA (歐洲可棄用品與不織布 協會（European Disposables and Nonwovens Association))所推薦的測試方法 No. WSP 230. 2-05〃Moisture content〃相似的方法確定，重量損失被視作含水量。含水量太高會導 致在隨后的干燥之中能量消耗增加。水分含量太低會導致在混合期間機械功率消耗過高， 并導致混合不充分。
[0024] 在混合過程中，所述聚合物凝膠的溫度優選為60-1KTC，更優選為70-KKTC，最 優選為80-95 °C。
[0025] 有用的固體添加劑包括例如無機或有機固體顆粒。合適的無機固體為例如二氧化 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，顆粒尺寸過小的吸水性聚合物顆粒通常作為篩底料而在生產期間除去，并 再循環進入生產過程中。這樣的吸水性聚合物顆粒還可以是經過后交聯或者以另一方式 進行后處理。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] 在本發明方法中所述輸送螺桿（I)的安裝方式沒有任何限制。但是，所述輸送螺 桿（1)優選直立安裝。
[0028] 氣體體積流的溫度優選為10-100°c，更優選為20-80°C，最優選為30-70°C。
[0029] 在本發明的一個優選實施方案中，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的氣體。合適的惰性氣體為例如氮氣、二氧化碳和氬氣。
[0030] 所使用的惰性氣體優選為氮氣，尤其是工業級品質的氮氣。工業級氮氣通常含有 至少99. 8體積％的氮氣和小于0. 0005體積％的氧氣。
[0031] 在本發明的一個優選實施方案中，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] 本發明的方法能夠經由所述添加通道（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)運行期間脫落，并進入聚合物凝膠之中成為淺黃色斑點。
[0033] 還已經發現，在用作聚合反應器的捏合反應器具有氣體（優選惰性氣體）不充分 吹掃的死腔時，在聚合物凝膠中會出現有色雜質。因此，為了防止出現這些死腔，并由此防 止聚合物凝膠中的這些雜質，在至少兩個不同的點定量地將氣體輸送到該捏合反應器之中 是有利的。
[0034] 通過在至少兩個添加點計量加入氣體能夠在捏合反應器的所有充氣體積元件中 形成足夠高的流速（flow velocity)。優選地，對將氣體加入該捏合反應器進行調整，從而 使氣體的流速在該捏合反應器的任何體積元件中均不小于〇. 〇5m/s。更優選地，最小流速為 0. lm/s。最優選地，最小流速為0. 12m/s，尤其是0. 15m/s。
[0035] 單體a)優選是水溶性的，即于23°C在水中的溶解度通常為至少lg/100g的水，優 選至少5g/100g的水，更優選至少25g/100g的水，最優選至少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、馬來酸、富馬酸 和衣康酸。特別優選的單體為丙烯酸和甲基丙烯酸。尤其特別優選丙烯酸。
[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)總量中的比例優選為至少50mol %，更優選至少為 90mol %，最優選至少為95mol %。
[0039] 單體a)，尤其是丙烯酸，優選含有最多至0. 025重量％的氫醌單醚。優選的氫醌單 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]
【主權項】
1. 一種生產吸水性聚合物顆粒的方法，所述方法通過聚合含有以下物質的單體水溶液 或懸液而進行： a) 至少一種攜帶酸性基團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) 在聚合反應器中進行溶液聚合，從而在該聚合反應器中獲得聚合物凝膠， ii) 在溶液聚合期間和/或之后通過至少一個輸送螺桿（1)將至少一種固體添加劑加 入聚合物凝膠，通過添加通道（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比輸送螺桿（1)和添加通道（2)的最低內壁溫度低至少20°C。
2. 權利要求1的方法，其中所述聚合反應器為捏合反應器，并且所述固體添加劑被混 合至所述捏合反應器的聚合物凝膠之中。
3. 權利要求1或2的方法，其中在混合過程中所述聚合物凝膠的含水量為至少20重 量％。
4. 權利要求1的方法，其中在混合過程中所述聚合物凝膠的溫度為至少60°C。
5. 權利要求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. 權利要求1的方法，其中所述輸送螺桿（1)為直立安裝。
7. 權利要求1的方法，其中所述氣體為惰性氣體。
8. 權利要求7的方法，其中所述惰性氣體為氮氣。
9. 權利要求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. 一種生產吸水性聚合物顆粒的方法，所述方法通過在捏合反應器中聚合含有以下 物質的單體水溶液或懸液而進行： a) 至少一種攜帶酸性基團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添加點計量輸送到該捏合反應器之中，其中所述 惰性氣體在所述捏合反應器中的流速為在該捏合反應器的任何充氣體積元件中均不小于 0.05m/s〇
【專利摘要】本發明涉及一種生產吸水性聚合物顆粒的方法，包括通過輸送螺桿(1)將固體添加劑加入聚合物凝膠，其中通過進入通道(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
【公開號】CN104861090
【申請號】CN201510293739
【發明人】R·芬克, M·威斯曼特爾, D·范埃斯布洛克, F·米斯
【申請人】巴斯夫歐洲公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2008年12月8日
【公告號】CN101896505A, EP2225284A1, EP2225284B1, EP2225284B2, US8633285, US20100273942, US20140107305, WO2009077100A1, WO2009077100A8