生产吸水性聚合物颗粒的方法
【专利说明】
[0001] 本申请是2008年12月8日提交的发明名称为"生产吸水性聚合物颗粒的方法"的 第200880120683. 7号发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种生产吸水性聚合物颗粒的方法，包括通过输送螺杆（1)将固体添 加剂加入聚合物凝胶，其中通过添加通道（2)将所述固体添加剂和一种气体体积流（gas volume flow)供给至该输送螺杆（1) 〇
【背景技术】
[0003] 吸水性聚合物颗粒的生产描述于专著"Modern Superabsorbent Polymer Technology"，F. L. Buchholz and A. T. Graham, Wiley-VCH, 1998，第 71 至 103 页。
[0004] 吸水性聚合物用于生产尿布、棉塞、卫生棉和其他卫生用品中，还可作为保水剂用 于商品蔬菜种植业中。
[0005] WO 2001/38402A1和WO 2003/22896 Al公开了一种在具有至少两个轴向平行的 轴的捏合反应器中连续生产吸水性聚合物颗粒的方法，其中反应混合物在轴向上传输通过 捏合反应器。
[0006] WO 2007/003619 Al公开了一种用于将固体、粘性液体或溶剂分散性添加剂添加 至用于生产吸水性聚合物颗粒的反应器的反应器内部的装置。为了避免在提供添加剂时将 氧引入到反应室内，可以用惰性气体吹扫该装置。
【发明内容】
[0007] 本发明的一个目的是提供一种生产吸水性聚合物颗粒的改进方法。
[0008] 所述目的可通过一种生产吸水性聚合物颗粒的方法来实现，所述方法通过聚合含 有以下物质的单体水溶液或悬液而进行：
[0009] a)至少一种携带酸性基团并可被至少部分中和的烯键式不饱和单体，
[0010] b)至少一种交联剂，
[0011] c)任选地，可与a)中所述单体共聚的一种或者多种烯键式和/或烯丙型不饱和单 体，和
[0012] d)任选地，一种或多种水溶性聚合物；
[0013] 包括以下步骤：
[0014] i)在聚合反应器中进行溶液聚合，从而在该聚合反应器中获得聚合物凝胶，
[0015] ii)在溶液聚合期间和/或之后通过至少一个输送螺杆（1)将至少一种固体添加 剂加入聚合物凝胶，通过添加通道（2)将所述固体添加剂供给至所述输送螺杆（1)，并
[0016] iii)将所述固体添加剂混合至所述聚合物凝胶之中；
[0017] 其中气体体积流通过所述添加通道（2)另外供给至所述输送螺杆（1)，从而使所 述添加通道（2)中的气体体积流朝所述输送螺杆（1)方向的气体流速（gas velocity)为 至少0. 05m/s，并且气体体积流的露点比输送螺杆（1)和添加通道（2)的最低内壁温度低至 少 20°C。
【附图说明】
[0018] 图1示出具有添加通道（2)的输送螺杆（1)。
【具体实施方式】
[0019] 气体体积流的气体流速优选为0. 1-lm/s，更优选为0. 12-0. 5m/s，最优选为 0.15-〇. 25m/s〇
[0020] 气体体积流的露点比输送螺杆（1)和添加通道（2)的最低内壁温度优选低至少 30°C，更优选低至少40°C，最优选低至少50°C，即气体体积流应当非常充分地干燥。露点是 部分水蒸汽压与水的沸腾线相交时的温度。
[0021] 待使用的气体量由所述添加通道（2)的横截面来确定。例如，在所述添加通道 (2)的横截面为150mm并且送气率（gas rate)为l〇-15m3/h时，该通道中的气体流速为 0.16-〇. 23m/s〇
[0022] 可对所述固体添加剂进行计量，并混合到适合用于混合的聚合反应器或者独立装 置（如挤出机）中的聚合物凝胶之中。在本发明的一个优选实施方案中，使用捏合反应器 作为聚合反应器，并将所述固体添加剂通过所述输送螺杆计量加入捏合反应器之中。
[0023] 在混合固体添加剂过程中，聚合物凝胶的含水量优选为20-80重量％，更优选为 30-70重量％，最优选为40-60重量％。含水量优选通过与EDANA (欧洲可弃用品与不织布 协会（European Disposables and Nonwovens Association))所推荐的测试方法 No. WSP 230. 2-05〃Moisture content〃相似的方法确定，重量损失被视作含水量。含水量太高会导 致在随后的干燥之中能量消耗增加。水分含量太低会导致在混合期间机械功率消耗过高， 并导致混合不充分。
[0024] 在混合过程中，所述聚合物凝胶的温度优选为60-1KTC，更优选为70-KKTC，最 优选为80-95 °C。
[0025] 有用的固体添加剂包括例如无机或有机固体颗粒。合适的无机固体为例如二氧化 硅、氧化铝、磷酸钙、硫酸钙和粘土矿物。合适的有机固体为例如淀粉、改性淀粉、纤维素、改 性纤维素和吸水性聚合物颗粒本身。
[0026] 例如，颗粒尺寸过小的吸水性聚合物颗粒通常作为筛底料而在生产期间除去，并 再循环进入生产过程中。这样的吸水性聚合物颗粒还可以是经过后交联或者以另一方式 进行后处理。所述筛底料的颗粒尺寸例如小于300 μ m、小于250 μ m，小于180 μ m或小于 150 μ m〇
[0027] 在本发明方法中所述输送螺杆（I)的安装方式没有任何限制。但是，所述输送螺 杆（1)优选直立安装。
[0028] 气体体积流的温度优选为10-100°c，更优选为20-80°C，最优选为30-70°C。
[0029] 在本发明的一个优选实施方案中，使用一种惰性气流用作气体体积流。惰性气体 是不能与单体溶液的各种成分反应的气体。合适的惰性气体为例如氮气、二氧化碳和氩气。
[0030] 所使用的惰性气体优选为氮气，尤其是工业级品质的氮气。工业级氮气通常含有 至少99. 8体积％的氮气和小于0. 0005体积％的氧气。
[0031] 在本发明的一个优选实施方案中，所述输送螺杆（1)和所述添加通道（2)是绝热 的和/或略微加热的（begleitbeheizen)。
[0032] 本发明的方法能够经由所述添加通道（2)将所述固体添加剂更均匀地、不受干扰 地提供到该输送螺杆（1)之中。本发明气体的加入可防止在该输送螺杆（1)中形成干的易 碎沉淀物。该沉淀物可使该输送螺杆（1)堵塞，并且只能困难地除去。有一部分沉淀物还 可能在输送螺杆（1)运行期间脱落，并进入聚合物凝胶之中成为浅黄色斑点。
[0033] 还已经发现，在用作聚合反应器的捏合反应器具有气体（优选惰性气体）不充分 吹扫的死腔时，在聚合物凝胶中会出现有色杂质。因此，为了防止出现这些死腔，并由此防 止聚合物凝胶中的这些杂质，在至少两个不同的点定量地将气体输送到该捏合反应器之中 是有利的。
[0034] 通过在至少两个添加点计量加入气体能够在捏合反应器的所有充气体积元件中 形成足够高的流速（flow velocity)。优选地，对将气体加入该捏合反应器进行调整，从而 使气体的流速在该捏合反应器的任何体积元件中均不小于〇. 〇5m/s。更优选地，最小流速为 0. lm/s。最优选地，最小流速为0. 12m/s，尤其是0. 15m/s。
[0035] 单体a)优选是水溶性的，即于23°C在水中的溶解度通常为至少lg/100g的水，优 选至少5g/100g的水，更优选至少25g/100g的水，最优选至少50g/100g的水。理想的是， 单体a)可以以任何比例与水混溶。
[0036] 合适的单体a)为例如烯键式不饱和羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸 和衣康酸。特别优选的单体为丙烯酸和甲基丙烯酸。尤其特别优选丙烯酸。
[0037] 其他合适的单体a)为例如烯键式不饱和磺酸，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/或其盐在单体a)总量中的比例优选为至少50mol %，更优选至少为 90mol %，最优选至少为95mol %。
[0039] 单体a)，尤其是丙烯酸，优选含有最多至0. 025重量％的氢醌单醚。优选的氢醌单 醚为氢醌单甲醚（MEHQ)和/或生育酚。
[0040] 生育酚是指下式的化合物：
[0041]
【主权项】
1. 一种生产吸水性聚合物颗粒的方法，所述方法通过聚合含有以下物质的单体水溶液 或悬液而进行： a) 至少一种携带酸性基团并可被至少部分中和的烯键式不饱和单体， b) 至少一种交联剂， c) 任选地，可与a)中所述单体共聚的一种或者多种烯键式和/或烯丙型不饱和单体， 和 d) 任选地，一种或多种水溶性聚合物； 包括以下步骤： i) 在聚合反应器中进行溶液聚合，从而在该聚合反应器中获得聚合物凝胶， ii) 在溶液聚合期间和/或之后通过至少一个输送螺杆（1)将至少一种固体添加剂加 入聚合物凝胶，通过添加通道（2)将所述固体添加剂供给至所述输送螺杆（1)，并 iii) 将所述固体添加剂混合至所述聚合物凝胶之中； 其中将一种气体体积流通过所述添加通道（2)另外地供给至所述输送螺杆（1)，从而 使所述添加通道（2)中的气体体积流朝所述输送螺杆（1)方向的气体流速为至少0. 05m/s， 并且气体体积流的露点比输送螺杆（1)和添加通道（2)的最低内壁温度低至少20°C。
2. 权利要求1的方法，其中所述聚合反应器为捏合反应器，并且所述固体添加剂被混 合至所述捏合反应器的聚合物凝胶之中。
3. 权利要求1或2的方法，其中在混合过程中所述聚合物凝胶的含水量为至少20重 量％。
4. 权利要求1的方法，其中在混合过程中所述聚合物凝胶的温度为至少60°C。
5. 权利要求1的方法，其中使用颗粒尺寸小于300 y m的吸水性聚合物颗粒作为固体添 加剂。
6. 权利要求1的方法，其中所述输送螺杆（1)为直立安装。
7. 权利要求1的方法，其中所述气体为惰性气体。
8. 权利要求7的方法，其中所述惰性气体为氮气。
9. 权利要求1的方法，其中所述输送螺杆⑴和所述添加通道⑵是绝热的和/或略 微加热的。
10. 权利要求1的方法，其中所述吸水性聚合物颗粒的离心保留能力为至少15g/g。
11. 一种生产吸水性聚合物颗粒的方法，所述方法通过在捏合反应器中聚合含有以下 物质的单体水溶液或悬液而进行： a) 至少一种携带酸性基团并可以至少部分中和的烯键式不饱和单体， b) 至少一种交联剂， c) 任选地，可与a)中所述单体共聚的一种或者多种烯键式和/或烯丙型不饱和单体， 和 d) 任选地，一种或多种水溶性聚合物； 所述方法包括将惰性气体在至少两个添加点计量输送到该捏合反应器之中，其中所述 惰性气体在所述捏合反应器中的流速为在该捏合反应器的任何充气体积元件中均不小于 0.05m/s〇
【专利摘要】本发明涉及一种生产吸水性聚合物颗粒的方法，包括通过输送螺杆(1)将固体添加剂加入聚合物凝胶，其中通过进入通道(2)将所述固体添加剂和气体体积流供给至该输送螺杆(1)。
【IPC分类】C08F2-01, C08F2-44
【公开号】CN104861090
【申请号】CN201510293739
【发明人】R·芬克, M·威斯曼特尔, D·范埃斯布洛克, F·米斯
【申请人】巴斯夫欧洲公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2008年12月8日
【公告号】CN101896505A, EP2225284A1, EP2225284B1, EP2225284B2, US8633285, US20100273942, US20140107305, WO2009077100A1, WO2009077100A8