超吸收性聚合物及其制备方法_3

文档序号:9871299阅读:来源:国知局
形研磨机、碎片破碎机、破碎机、 切割机和盘式切割机,但不限于此。
[0065] 就此而言,可以进行粉碎步骤使得凝胶聚合物的颗粒尺寸为约2_至约10_。
[0066] 由于水凝胶聚合物的高含水量,将聚合物粉碎成颗粒尺寸低于2mm在技术上是不 易的,并且经粉碎的颗粒之间可发生团聚。如果将聚合物粉碎成颗粒尺寸为l〇mm以上,则在 后续干燥步骤中提高效率的效果可能不显著。
[0067] 对经如上粉碎或者刚聚合后未经粉碎步骤的水凝胶聚合物进行干燥过程。就此而 言,干燥步骤的干燥温度可为约150°C至约250°C。当干燥温度低于150°C时,存在干燥时间 变得过长或者最终形成的超吸收性聚合物的物理特性可劣化的问题;而当干燥温度高于 250°C时,仅聚合物的表面被干燥,因此存在在后续粉碎过程期间可生成细粉末的问题,并 因此存在最终形成的超吸收性聚合物的物理特性可劣化的问题。因此,干燥过程可以优选 地在约150 °C至约200 °C,并且更优选地约160 °C至约180 °C的温度下进行。
[0068]同时,考虑到过程效率,干燥过程可以进行约20分钟至约90分钟,但不限于此。 [0069]此外,在干燥步骤中可选择和使用任何已知的干燥步骤而不受构成的限制,只要 其通常可以用于干燥水凝胶聚合物即可。具体地,干燥步骤可以通过以下方法进行:提供热 空气、照射红外线、照射微波、照射紫外线等。当如上所述的干燥步骤完结时,聚合物的含水 量可为按重量计约0.1 %至约10 %。
[0070]接着,对从干燥步骤获得的经干燥的聚合物进行粉碎步骤。
[0071 ]从粉碎步骤获得的聚合物粉末的颗粒尺寸可为约150μπι至约850μπι。可以用于获得 上述颗粒尺寸的研磨装置的具体实例可包括:针式研磨机、锤式研磨机、螺旋式研磨机、辊 式研磨机、盘式研磨机、动式研磨机等,但本发明不限于此。
[0072] 通过根据从粉碎获得的聚合物粉末的颗粒尺寸的分选步骤,可以适当控制在粉碎 步骤之后最终制备的超吸收性聚合物粉末的物理特性。仅优选地分选出颗粒尺寸为约150μ m至约850μπι的聚合物,然后将其选择性地应用于表面交联反应并最终商业化。
[0073] 接着,通过将经粉碎的聚合物与包含表面交联剂和水的表面交联溶液混合进行表 面交联反应。
[0074] 表面交联是中对于颗粒的内部交联密度增加超吸收性聚合物颗粒表面附近的交 联密度的步骤。通常,向超吸收性聚合物颗粒的表面施加表面交联剂。因此,该反应发生在 超吸收性聚合物颗粒的表面,其改善颗粒表面的交联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表面附近比内部具有更高水平的交联。
[0075]就此而言,可以不受构成限制地使用能够与聚合物的官能团反应的化合物作为表 面交联剂。
[0076]为了改善产生的超吸收性聚合物的特性,可以优选地使用选自以下的一种或更多 种作为表面交联剂:多元醇化合物,环氧化合物,聚胺化合物,卤代环氧化合物,卤代环氧化 合物的缩合产物,#恶脞啉化合物,单58恶唑烷酮化合物、双0恶唑烷酮化合物或多?恶·唑烷酮化 合物,环状脲化合物,多价金属盐和碳酸亚烷基酯化合物。
[0077]多元醇化合物的具体实例可为选自以下的一种或更多种:单乙二醇、二乙二醇、三 乙二醇、四乙二醇或聚乙二醇,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-己二醇和1,2_环己烷二甲醇。
[0078] 此外,环氧化合物可为乙二醇二缩水甘油醚、缩水甘油等,并且聚胺化合物可为选 自以下的一种或更多种:乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六 胺、聚乙烯亚胺和聚酰胺多胺。
[0079] 此外,卤代环氧化合物可为表氯醇、表溴醇或α-甲基表氯醇。同时,单罐挫烷酮化 合物、双 0恶唑烷酮化合物或多唑烷酮化合物可为例如2-t恶唑烷酮。
[0080] 此外,碳酸亚烷基酯化合物可为碳酸亚乙酯等。这些化合物可以单独或组合使用。 另一方面,为了增加表面交联过程的效率,这些表面交联剂中优选地包含一种或更多种多 元醇。更优选地,可以使用具有2至10个碳原子的多元醇化合物。
[0081] 根据所添加的表面交联剂的种类或反应条件,可以适当地控制所添加的表面交联 剂的量,并且基于100重量份的聚合物,其通常可以以约0.001重量份至约5重量份,优选地 约〇. 〇1重量份至约3重量份,并且更优选地约〇. 05重量份至约2重量份的量使用。
[0082] 当所使用的表面交联剂的量太少时,表面交联反应几乎不发生;而当基于100重量 份的聚合物重量使用量大于5重量份的表面交联剂时,由于过度的表面交联反应,吸收能力 和物理特性可降低。
[0083] 就此而言,可以通过将表面交联剂与额外的水混合以表面交联溶液的形式添加表 面交联剂。在添加水时,存在的优势为表面交联剂可以均匀地分散在聚合物中。就此而言, 添加到其中的水的量可优选地为基于100重量份聚合物的约1重量份至约10重量份,以便引 起表面交联剂的均匀分散,防止聚合物粉末的团聚并且优化交联剂的表面渗透深度。
[0084] 此外,表面交联溶液还可包含诸如金属盐、二氧化硅等的物质。
[0085] 关于将表面交联溶液添加至聚合物的方法,没有构成限制。可以使用在反应器中 添加并混合表面交联溶液与聚合物无粉末的方法,将表面交联溶液喷射到聚合物粉末上的 方法,或者将聚合物和表面交联溶液连续进料至连续运行的混合器中的方法。
[0086] 如上所述,根据聚合期间引发剂的含量、聚合温度、交联剂的含量、表面交联过程 的条件等,水溶性组分的总含量和水溶性组分的分子量差异很大。根据本发明,通过在表面 交联过程期间将温度控制在特定范围内可以制备具有上述水溶性组分分布的超吸收性聚 合物。
[0087]根据本发明的超吸收性聚合物的制备方法,允许通过在约180°C至约200°C,优选 地在约180°C至约190°C下加热添加有表面交联溶液的聚合物颗粒进行表面交联反应。当反 应温度在上述范围内时,可以获得具有上述水溶性组分特性的超吸收性聚合物。
[0088] 此外,通过加热约15分钟至约90分钟,优选地约20分钟至约80分钟的交联反应时 间,可以同时进行表面交联反应和干燥。如果交联反应时间短至小于15分钟,则可能不能发 生充分的交联反应;而如果交联反应时间超过90分钟,则聚合物颗粒由于过度的表面交联 反应而受损,导致物理特性劣化。
[0089] 升高表面交联反应的温度的方式不受特别限制。加热可以通过提供加热介质或通 过直接提供热源进行。就此而言,可适用加热介质的类型可为热流题,如蒸汽、热空气、热油 等。然而,本发明不限于此。根据加热介质的方式、加热速率和目标温度,可以适当地控制所 提供的加热介质的温度。同时,可以使用电加热器或气体加热器作为直接提供的热源,但本 发明不限于这些实例。
[0090] 关于通过本发明的制备方法制备的超吸收性聚合物,当在250mL锥形瓶中添加 lg 超吸收性聚合物并使其在200mL 0.9%NaCl溶液中于25°C下在以500rpm振荡下溶胀1小时 后进行测量时,被洗脱的水溶性组分的含量为按重量计5%或更低,并且当通过GPC测量时, 水溶性组分中对于100,〇〇〇至300,000的重均分子量(M)的比率(dwt/d(log M))为0.9或更 低。
[0091] 此外,通过本发明的制备方法制备的超吸收性聚合物,根据EDANA WSP 241.2测量 的离心保留容量为约26g/g至约37g/g,并且优选地约28g/g至约35g/g,并且根据EDANA WSP 242.2测量的负载下吸收能力为约20g/g至约26g/g,并且优选地约22g/g至约25g/g,从而显 示出优异的离心保留容量和负载下吸收能力。
[0092] 根据本发明的制备方法,提供了这样的超吸收性聚合物:其即使在溶胀时也具有 优异的液体渗透性,并且物理特,如离心保留容量、负载下吸收力等没有降低。
[0093] 参照下列实施例将更详细地描述本发明。然而,下列实施例仅为了举例说明的目 的,并且本发明不旨在由这些实施例限制。
[0094] 〈实施例〉
[0095] 实施例1
[0096]制备包含以下的单体组合物:100重量份的丙烯酸(水溶性乙烯基不饱和单体)、 0.03重量份的钾igacure 651(光聚合引发剂)和0.3份重量份的聚乙二醇二丙烯酸酯(交联 剂)。将单体组合物以500mL/分钟至2,000mL/分钟的进料速率进料到宽度为10cm且长度为 2m并且以50cm/分钟的速度旋转的传送带上。
[0097]在进料单体组合物的同时,照射强度为lOmW/cm2的UV,并进行60秒聚合。聚合后, 将反应产物用碎肉机进行切割,然后使用对流炉在160°C下干燥5小时,然后进行粉碎和分 选过程。从而获得颗粒尺寸为150μηι至850μηι的聚合物。
[0098] 基于100重量份的聚合物,0.4重量份的碳酸亚乙酯、5重量份的甲醇和4重量份的 水彼此混合,然后在对流炉中于190°C下进行40分钟表面处理反应以制备超吸收性聚合物。
[0099] 实施例2
[0100] 以与实施例1相同的方式制备超吸收性聚合物,不同之处在于:基于100重量份的 实施例1的聚合物,将〇. 4重量份的碳酸亚乙酯、5重量份的
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