制备具有高自由溶胀率和高离心保留容量且同时具有高溶胀凝胶床渗透性的吸水性聚合...的制作方法_2

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046] 交联剂b)优选为具有至少两个可自由基聚合进入聚合物网络中的可聚合基团的 化合物。合适的交联剂b)为例如在EP 0 530 438 Al中记载的二甲基丙烯酸乙二醇酯、二 丙烯酸二乙二醇酯、二丙烯酸聚乙二醇酯、甲基丙烯酸烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、 三烯丙基胺、四烯丙基氯化铵、四烯丙氧基乙烷;在EP 0 547 847 A1、EP 0 559 476 AUEP O 632 068 A1、W0 93/21237 A1、W0 03/104299 A1、W0 03/104300 A1、W0 03/104301 Al和 DE 103 31 450 Al中记载的二丙烯酸酯和三丙烯酸酯;在DE 103 31 456 Al和DE 103 55 401 Al中记载的混合丙烯酸酯,其除了丙烯酸酯基团外还含有烯键式不饱和基团;或例如 在 DE 195 43 368 AUDE 196 46 484 Al、WO 90/15830 Al 和 WO 02/032962 A2 中记载的 交联剂混合物。
[0047] 优选的交联剂b)为季戊四醇三烯丙基醚、四烯丙氧基乙烷、亚甲基双甲基丙烯酰 胺、15-重乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二丙烯酸聚乙二醇酯、三羟甲基丙烷三丙烯 酸酯和三烯丙基胺。
[0048] 非常特别优选的交联剂b)为已用丙烯酸或甲基丙烯酸酯化的聚乙氧基化甘油和 /或聚丙氧基化甘油得到的二丙烯酸酯或三丙烯酸酯,如例如在WO 03/104301 Al中所述。 3至10重乙氧基化甘油的二丙烯酸酯和/或三丙烯酸酯是特别有利的。非常特别优选1至 5重乙氧基化甘油和/或1至5重丙氧基化甘油的二丙烯酸酯或三丙烯酸酯。最优选3至 5重乙氧基化甘油和/或3至5重丙氧基化甘油的三丙烯酸酯,特别是3重乙氧基化甘油的 三丙烯酸酯。
[0049] 交联剂b)的量优选为0.25至1.5重量%、更优选0.3至1.2重量%且最优选0.4 至〇. 8重量%,各自基于未中和的单体a)计。随着交联剂含量的升高,离心保留容量(CRC) 下降且在21. Og/cm2压力下的吸收经过最大值。
[0050] 所用的引发剂c)可为在聚合条件下产生自由基的所有化合物,例如,热引发剂、 氧化还原引发剂或光引发剂。合适的氧化还原引发剂为过二硫酸钠/抗坏血酸、过氧化氢 /抗坏血酸、过二硫酸钠/亚硫酸氢钠和过氧化氢/亚硫酸氢钠。优选使用热引发剂和氧 化还原引发剂的混合物,例如过二硫酸钠/过氧化氢/抗坏血酸。然而,所用的还原组分 优选为2-羟基-2-磺酸根合乙酸的钠盐、2-羟基-2-亚磺酸根合乙酸的二钠盐和亚硫酸 氢钠的混合物。这种混合物可作为Brtiggolite?: FF6和Brtiggolite?: FF7 (Brilggemann Chemicals ;Heilbronn ;Germany)获得。
[0051] 可与带有酸基的烯键式不饱和单体a)共聚的烯键式不饱和单体d)为,例如,丙烯 酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯 酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸二甲基氨基丙酯、丙烯酸二乙基氨基丙酯、甲基丙烯酸二甲基氨 基乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯。
[0052] 所用的水溶性聚合物e)可为聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、淀粉、淀粉衍生物、改 性纤维素(如甲基纤维素或羟乙基纤维素)、明胶、聚乙二醇或聚丙烯酸,优选淀粉、淀粉衍 生物和改性纤维素。
[0053] 通常,使用单体水溶液。单体溶液的含水量优选为40至75重量%、更优选45至 70重量%且最优选50至65重量%。还可使用单体悬浮液,即具有过量单体a)(例如丙烯 酸钠)的单体溶液。随着含水量的增加,后续干燥中的能量需求增加,并且随着含水量的降 低,聚合热仅能不充分地除去。
[0054] 为了达到最佳作用,优选的聚合抑制剂需要溶解氧。因此,单体溶液在聚合之前可 通过惰性化一一即通入惰性气体,优选通入氮气或二氧化碳一一而不含溶解氧。单体溶液 的氧含量在聚合之前优选降低至低于1重量ppm、更优选低于0· 5重量ppm、最优选低于0· 1 重量ppm〇
[0055] 所得聚合物凝胶的酸基通常已部分中和。中和优选在单体阶段进行。这通常通过 混入作为水溶液或优选作为固体的中和剂而完成。中和度优选为25摩尔%至85摩尔%、 更优选30摩尔%至80摩尔%且最优选40摩尔%至75摩尔%,为此可使用常规中和剂,优 选碱金属氢氧化物、碱金属氧化物、碱金属碳酸盐或碱金属碳酸氢盐及其混合物。还可使用 铵盐代替碱金属盐。特别优选的碱金属为钠和钾,但非常特别优选的是氢氧化钠、碳酸钠或 碳酸氢钠及其混合物。
[0056] 然后,聚合物凝胶优选使用带式干燥器进行干燥,直至残留含水量优选为0. 5至 15重量%、更优选为1至10重量%且最优选为2至8重量%,残留含水量通过EDANA推荐 的第WSP 230. 2-05号测试方法"Mass Loss Upon Heating"测定。在残留含水量过高的情 况下,经干燥的聚合物凝胶的玻璃化转变温度Tg过低并且很难进行进一步处理。在残留含 水量过低的情况下,经干燥的聚合物凝胶太脆,且在随后的粉碎步骤中得到不想要的大量 的粒度过小的聚合物颗粒("细粉")。在干燥之前,凝胶的固含量优选为25至90重量%、 更优选为35至70重量%且最优选为40至60重量%。然而,流化床干燥器或桨式干燥器 也可任选地用于干燥目的。
[0057] 随后,将经干燥的聚合物凝胶研磨并分级,用于研磨的装置通常可为单级或多级 辊式研磨机(优选二级或三级辊式研磨机)、销棒式研磨机、锤式研磨机或振动式研磨机。
[0058] 作为产品级分移出的聚合物颗粒的平均粒度优选为至少200 μπκ更优选为250 至600 μ m且非常特别为300至500 μ m。产品级分的平均粒度可通过EDANA推荐的第WSP 220. 2-05号测试方法"Particle Size Distribution"测定,其中筛分级分的质量比例以 累积形式作图且平均粒度在图中确定。此处,平均粒度是产生累积50重量%的筛孔尺寸的 值。
[0059] 粒度大于150 μ m的颗粒的比例优选为至少90重量%、更优选至少95重量%且最 优选至少98重量%。
[0060] 具有过小粒度的聚合物颗粒会降低渗透率(SFC)。因此,过小的聚合物颗粒("细 粉")的比例应该低。
[0061] 因此过小的聚合物颗粒通常被移出并再循环到过程中。优选地,这在聚合之前、期 间或之后立即(即在干燥聚合物凝胶之前)进行。过小的聚合物颗粒在再循环之前或期间, 可以用水和/或水性表面活性剂润湿。
[0062] 还可在稍后的方法步骤中移出过小的聚合物颗粒,例如在表面后交联或其他涂覆 步骤之后移出。在此情况下,再循环的过小的聚合物颗粒进行表面后交联或者以另一方式 例如用热解二氧化硅涂覆。
[0063] 如果使用捏合反应器聚合,则过小的聚合物颗粒优选在聚合的最后三分之一期间 加入。然而,还可以将过小的聚合物颗粒引入连接聚合反应器下游的挤出机中的聚合物凝 胶中。
[0064] 如果过小的聚合物颗粒在非常早的阶段加入,例如实际加入至单体溶液中,则这 会降低所得的吸水性聚合物颗粒的离心保留容量(CRC)。然而,这可通过例如调节所使用的 交联剂b)的量而补偿。
[0065] 粒度为至多850 μ m的颗粒的比例优选为至少90重量%、更优选至少95重量%、 最优选至少98重量%。
[0066] 粒度为至多600 μ m的颗粒的比例优选为至少90重量%、更优选至少95重量%、 最优选至少98重量%。
[0067] 粒度过大的聚合物颗粒降低自由溶胀速率。因此,过大的聚合物颗粒的比例同样 应该较低。
[0068] 因此,过大的聚合物颗粒通常被移出并再循环到干燥的聚合物凝胶的研磨中。
[0069] 为了进一步改善性能,可将聚合物颗粒表面后交联。合适的表面后交联剂为含有 可与聚合物颗粒的至少两个羧酸酯基团形成共价键的基团的化合物。合适的化合物为,例 如,如在EP 0 083 022 A2、EP 0 543 303 Al和EP 0 937 736 A2中记载的多官能胺、多官 能酰氨基胺、多官能环氧化物;如在DE 33 14 019 AUDE 35 23 617 Al和EP 0 450 922 A2中记载的双官能醇或多官能醇;或如在DE 102 04 938 Al和US 6, 239, 230中记载的 β _轻烷基酰胺。
[0070] 另外作为合适的表面后交联剂记载的为DE 40 20 780 Cl中的环状碳酸酯、DE 198 07 502 Al中的2-噁唑烷酮及其衍生物(如2-羟乙基-2-噁唑烷酮)、DE 198 07 992 Cl中的双-2-噁唑烷酮和多-2-噁唑烷酮、DE 198 54 573 Al中的2-氧代四氢-1,3-噁 嗪及其衍生物、DE 198 54 574 Al中的N-酰基-2-噁唑烷酮、DE 102 04 937 Al中的环状 脲、DE 103 34 584 Al中的双环酰胺缩醛、EP 1 199 327 A2中的氧杂环丁烷和环状脲以及 WO 03/031482 Al中的吗啉-2, 3-二酮及其衍生物。
[0071] 优选的表面后交联剂为碳酸亚乙酯、乙二醇二缩水甘油醚、聚酰胺与表氯醇的反 应产物以及丙二醇和1,4- 丁二醇的混合物。
[0072] 非常特别优选的表面后交联剂为2-羟乙基-2-噁唑烷酮、2-噁唑烷酮和1,3-丙 二醇。
[0073] 此外,还可以使用如DE 37 13 601 Al中记载的含有其他可聚合烯键式不饱和基 团的表面后交联剂。
[0074] 表面后交联剂的量优选为0. 001至2重量%,更优选为0. 02至1重量%且最优选 为0. 05至0. 2重量%,各自基于聚合物颗粒计。
[0075] 在本发明的一个优选实施方案中,在表面后交联之前、期间或之后,除表面后交联 剂以外,将多价阳离子施用至颗粒表面。
[0076] 在本发明的方法中可使用的多价阳离子为,例如,二价阳离子,如锌阳离子、镁阳 离子、钙阳离子、铁阳离子和锶阳离子;三价阳离子,如铝阳离子、铁阳离子、铬阳离子、稀土 阳离子和锰阳离子;四价阳离子,如钛阳离子和锆阳离子。可能的抗衡离子为氢氧根、氯离 子、溴离子、硫酸根、硫酸氢根、碳酸根、碳酸氢根、硝酸根、磷酸根、磷酸氢根、磷酸二氢
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