用于制备超吸收性聚合物的方法_3

文档序号:9692528阅读:来源:国知局
20分钟(包括5分钟的升温步骤),并且测量含水量。
[0047] 接下来,将所获得的水凝胶聚合物干燥。
[0048] 在干燥步骤之前,必要时,可进一步进行粗粉碎步骤以提高干燥步骤的效率。
[0049]粉碎机的结构没有限制,但特别地,粉碎机可包括选自以下中的任一种:立式粉碎 机、涡轮切割机、涡轮研磨机、旋转切割式碾磨机、切割式碾磨机、盘式碾磨机、碎片压碎机、 压碎机、切碎机和盘式切割机,但不限于此。
[0050] 粉碎步骤可进行到使得水凝胶聚合物的粒径可变为约2_至约10_。
[0051] 粉碎至小于2mm的粒径由于水凝胶聚合物的高含水量而在技术上不易,并且其可 能造成经粉碎的颗粒之间的聚集。同时,如果粉碎进行至大于1〇_的粒径,则随后的干燥步 骤提高效率的效果可能不明显。
[0052] 将上述经粉碎的水凝胶,或紧接聚合之后(不粉碎)的水凝胶干燥。其中,干燥步骤 的干燥温度可为约150°C至约250°C。如果干燥温度低于150°C,则干燥时间可能变得过长, 并且最终形成的超吸收性聚合物的物理性质可能降低,而如果干燥温度高于250°C,则可能 仅将聚合物表面干燥而在随后的粉碎过程中产生细粒,并且最终形成的超吸收性聚合物的 物理性质可能降低。因此,干燥可优选地在约150°C至约200°C的温度下,更优选地在约160 °C至约180°C的温度下进行。
[0053]同时,考虑到工艺效率等,干燥时间可为约20分钟至约90分钟,但不限于此。
[0054] 干燥步骤的干燥方法没有特别限制,只要其通常用作水凝胶聚合物的干燥工艺即 可。特别地,干燥步骤可通过热风、UV照射、微波照射或红外照射等来进行。进行干燥步骤之 后的聚合物的含水量可为约0.1重量%至约10重量%。
[0055] 接下来,将通过干燥步骤获得的经干燥聚合物粉碎。
[0056] 在粉碎之后获得的聚合物粉末的粒径可为约150μπι至约850μπι。作为用于粉碎至这 样的粒径的粉碎机,可使用销式碾磨机、锤式碾磨机、螺杆碾磨机、辊式碾磨机、盘式碾磨机 或点动碾磨机等,但不限于此。
[0057]而且,为了控制在粉碎之后最终制成产品的超吸收性聚合物粉末的物理性质,还 可进行根据粒径对粉碎之后所获得的聚合物粉末进行分级的步骤。优选地,对粒径为约150 μπι至约850μπι的聚合物进行分级,并且仅使具有这样的粒径的聚合物粉末交联以将其制成 广品。
[0058] 接下来,将表面交联剂添加至经粉碎的聚合物并且进行表面交联反应。
[0059] 表面交联是这样的步骤:相对于超吸收性聚合物颗粒内部的交联密度,提高接近 颗粒表面处的交联密度。一般而言,将表面交联剂涂覆在超吸收性聚合物颗粒的表面上。因 此,该反应发生在超吸收性聚合物颗粒的表面上,这改善了颗粒表面的交联能力,而基本不 影响颗粒的内部。因此,经表面交联的超吸收性聚合物颗粒在接近表面处比在颗粒内部具 有更高的交联密度。
[0060] 其中,作为表面交联剂,可以使用能够与聚合物的官能团反应的化合物,而在结构 上没有特别限制。
[0061] 优选地,为了改善所产生的超吸收性聚合物的性质,作为表面交联剂,可使用选自 以下中的至少一种:多羟基醇化合物;环氧化合物;多胺化合物;多胺化合物;卤代环氧化合 物;卤代环氧化合物的缩合产物^恶唑啉化合物;单_、二-或多4恶唑烷酮化合物;环脲化合 物;多价金属盐;以及碳酸亚烷酯化合物。
[0062]具体地,作为多羟基醇化合物,可使用选自以下中的至少一种:单_、二_、三_、四-或聚乙二醇、单丙二醇、1,3_丙二醇、二丙二醇、2,3,4_三甲基-1,3-戊二醇、聚丙二醇、甘 油、聚甘油、2-丁烯-1,4-二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇以及1,2-环己烷二甲醇。
[0063] 作为环氧化合物,可使用选自乙二醇二缩水甘油醚和缩水甘油等中的至少一种, 并且作为多胺化合物,可使用选自以下中的至少一种:乙二胺、二乙三胺、三乙四胺、四乙五 胺、五乙六胺、聚乙撑亚胺和聚酰胺多胺。
[0064] 作为卤代环氧化合物,可使用表氯醇、表溴醇和α-甲基表氯醇,并且作为单_、二_ 或聚〃恶唑烷酮化合物,可使用2-?:恶唑烷酮等。
[0065]而且,作为碳酸亚烷酯,可使用碳酸亚乙酯等。其可单独或组合使用。同时,为了提 高表面交联过程的效率,优选的是在表面交联剂中包括至少一种多羟基醇化合物,并且更 优选地,可使用C2-10多羟基醇化合物。
[0066] 表面交联剂的含量可根据表面交联剂的种类或反应条件适当地选择,但是通常, 基于100重量份的聚合物,可使用约0.001重量份至约5重量份,优选约0.01重量份至约3重 量份,更优选约〇. 05重量份至约2重量份的表面交联剂。
[0067] 如果表面交联剂的含量过小,则表面交联可能几乎不发生,而如果其基于100重量 份的聚合物大于5重量份,则吸收度和物理性质可能由于过度的表面交联反应而降低。
[0068] 将表面交联剂添加至聚合物的方法没有特别限制。可将表面交联剂和聚合物粉末 置于反应器中并混合,可将表面交联剂喷洒在聚合物粉末上,或者可将表面交联剂和聚合 物连续供应到连续运转的混合器中并混合等。
[0069] 当添加表面交联剂时,可另外将水混合在一起。在添加水的情况下,表面交联剂可 均匀地分散在聚合物上。其中,基于100重量份的聚合物,所添加的水的含量可优选为约1重 量份至约10重量份,以诱使表面交联剂均匀分散,防止聚合物粉末聚集,并且优化交联剂的 表面穿透深度。
[0070] 通过在约140°C至约220°C,优选约160°C至约200°C的温度下将聚合物颗粒(将表 面交联剂添加到其中)加热约15分钟至约90分钟,优选约20分钟至约80分钟,表面交联反应 和干燥可以同时进行。如果交联温度低于140°C,表面交联可能无法发生,而如果其高于220 °C,外来物质和气味可能由于碳化而产生,并且由于过度反应,物理性质可能降低且不能确 保稳定的工艺操作条件。而且,如果交联反应时间过短,如小于15分钟,可能无法实现充分 交联,而如果其大于90分钟,则由于过度的表面交联,聚合物颗粒可能被破坏且物理性质可 能降低。
[0071] 用于表面交联的升温方式没有特别限制。可以供应加热介质,或者可以直接供应 热源并加热。其中,能够使用的加热介质的种类可包括蒸汽、热风、升温流体(如热油)等,但 不限于此,并且所供应的加热介质的温度可以考虑加热介质的方式、升温速度和目标温度 而适当地选择。同时,直接供应的热源可包括电加热、气体加热,但不限于上述实例。
[0072] 根据本发明的制备方法所获得的超吸收性聚合物可表现出高离心保留容量(保水 力)和在压力下的高吸收度,以及低的水溶性组分含量。
[0073] 例如,根据本发明的制备方法所制备的超吸收性聚合物表现出约34g/g至约37g/g 的离心保留容量(如根据EDANA方法WSP 241.2所测量),以及约24g/g至约27g/g的在压力下 的吸收度(如根据EDANA方法WSP242.2所测量),因此表现出优良的离心保留容量和在压力 下的吸收度。而且,其表现出约1
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