专利名称：通过铺展－干燥制造吸收性聚合物的方法
技术领域：
本发明涉及制造吸收性聚合物的方法、吸收性聚合物、复合材料、制造复合材料的方法、包含吸收性聚合物的化学产品、吸收性聚合物和复合材料的用途、和聚合物的粉碎、干燥设备以及聚合设备。
为了形成所谓“吸收性”聚合物，必须使各种类型的通常为水溶性的单体(通常还与水不溶性共聚单体一起)在交联剂存在下聚合。交联剂的添加在聚合之中或之后进行。这种吸收性聚合物是轻微交联的水不溶性水凝胶聚合物，其在干燥和基本无水的状态下具有高吸水能力。这可以构成它们自重的数倍。由于高吸水能力，吸收性聚合物适合并入吸水结构体和物体中，例如婴儿尿布、失禁产品或卫生棉。这些吸收性聚合物在文献中也被称作“高吸收性材料”。在这方面，可参考Modern SuperabsorbentPolymer Technology；F.L.Buchholz，A.T.Graham，Wiley-VCH，1998。
这种聚合物的制造在溶剂(优选水)的存在下进行，因此用于干燥所得聚合物凝胶的干燥步骤是必需的。干燥类型和方法对所得聚合物的微观结构和物理、化学性能具有显著影响，因此在聚合物干燥中需要特别小心。
干燥步骤是一种成本密集型工艺步骤，因为必须克服渗透性毛细力、由偶极-偶极相互作用和氢桥联键引起的力、以及附着力从聚合物中去除水。通常，将待干燥的聚合物粉碎成凝胶颗粒，以层形式转移到多孔带上，并用空气流干燥。
干燥效率的提高显著节省了成本。另一方面，干燥效率不能以温和、均匀的干燥为代价。之前已知的干燥法通常具有下述缺点--由于待干燥的凝胶颗粒层厚度的变化和/或由于层内凝胶颗粒密度的变化而造成不均匀干燥。不均匀干燥对吸收性聚合物和包含该聚合物的进一步加工产品(例如各种类型的卫生制品)的产品质量和吸收性质具有不利影响。此外，凝胶颗粒的不均匀干燥导致不合意干燥的、并因此为粘性的凝胶颗粒粘附在连接在干燥设备之后的粉碎设备的表面上，这通常导致粉碎设备的停机检修。
此外，不适当的干燥造成待干燥的聚合物粒子的结块并伴随着团块形成。这种团块的不均匀性造成不均匀的干燥，并在该团块中形成非常致密的区域，空气仅能困难地通过该区域。这些区域必须进一步打碎，从而对聚合物产生显著的机械应力。随之显著且不合意地形成粉尘。
为了解决这些问题，JP08/73518提出在带式干燥机上连续测定凝胶层的厚度，并针对凝胶层的厚度调节干燥条件。US6,291,636B1提出了在粉碎步骤之前进行的分离步骤中分离未充分干燥的颗粒。
根据WO03/051939A1，通过在用于聚合的丙烯酸中加入最小量的糠醛，免除在US6,291,636B1中提出的对未充分干燥颗粒的分离。但是，该方法是不利的，因为糠醛不仅充当聚合抑制剂，还是有毒的，这对于聚合物在卫生制品中的应用是特别成问题的。
一般而言，本发明的目的是克服现有技术产生的缺点。
特别地，本发明的目的是提供制造吸收性聚合物的方法，由此可对作为中间产物获得的凝胶材料进行特别有效和均匀的干燥。这种方法应该以尽可能少的工艺步骤产生具有均一质量并含有尽可能少的毒理杂质的高吸收性聚合物。
本发明的再一目的是提供制造吸收性聚合物或包含这种聚合物的复合材料的方法，由此，吸收性聚合物具有特别均一的质量和符合其用途的物理-化学性质，特别是吸收性质。
本发明的进一步目的是提供吸收性聚合物、包含这种吸收性聚合物的复合材料、和包含这种吸收性聚合物的化学产品，它们具有特别均一的物理-化学性质和最少量的毒理杂质。
进一步目的是提供可以成本有效地制备具有特别均一物理性质的吸收性聚合物的设备。
进一步目的是降低连接在聚合反应器之后的进一步加工设备的机械应力，从而降低它们发生故障的可能性，并延长它们的操作时长。
此外，本发明的目的在于提供可以特别好地加入卫生制品中的高吸收性高分子，其有利地影响卫生制品的吸收性质并以毒理杂质的小含量为特征。
如各个独立权利要求中所示，通过制造吸收性聚合物的方法、通过吸收性聚合物、通过包含吸收性聚合物的复合材料、通过制造复合材料的方法、通过包含该吸收性聚合物或复合材料的化学产品、通过吸收性聚合物的使用、通过聚合物的粉碎和干燥设备和通过聚合设备，根据本发明实现了这些目的。单独或结合表现出来的有利实施方案和进一步发展是各个独立权利要求的目标。
本发明的制造吸收性聚合物的方法包括下列工艺步骤i)使单体水溶液聚合以获得聚合物凝胶，ii)将聚合物凝胶粉碎以获得凝胶颗粒，iii)将凝胶颗粒干燥，该方法的特征在于，凝胶颗粒在步骤ii)之后，优选在步骤ii)之后且在步骤iii)开始之前，或在步骤ii)之后且在步骤iii)之中，或在步骤ii)之后且在步骤iii)之前和之中，但特别优选在下述时间--分别基于凝胶颗粒的总重量，此时凝胶颗粒仍然具有20至90重量％、优选40至70重量％、特别优选45至65重量％、进一步优选50至60重量％的水含量，和20至150℃、特别优选30至100℃、更优选40至80℃、最优选50至70℃的温度TGP(GP＝凝胶粒子)，具有根据本文所述试验方法测出的铺展性能(spread behaviour)。
步骤iii)开始于吸收性聚合物制造过程中的任何时间点，此时，通过导入热形式或辐射(优选红外辐射)形式的能量，优选将在聚合之后、在粉碎之后获得的聚合物凝胶加热至60℃，优选至少100℃，特别优选至少150℃，优选加热至使聚合物的水含量能够连续降低并由此能够将其干燥。
铺展性能是凝胶颗粒主动平衡层厚度差异的努力。在这方面，重力以及弹力均具有作用。例如，如果凝胶颗粒承载在水平表面上，凝胶颗粒就使其本身在该表面上分布，由此呈现出使凹部和尖顶平衡并实现凝胶颗粒校平的趋势。弹力驱使凝胶颗粒分开，且各个凝胶颗粒粒子试图机械地放松。如果凝胶颗粒粒子已经机械放松，它们就表现得像已知的凝胶颗粒一样。凝胶颗粒粒子的弹力为凝胶颗粒提供了活跃的性质。
凝胶颗粒的铺展性能使得干燥简化，因为铺展性能导致更均匀的层厚度。如果从20至80厘米的下落高度、特别是从30至50厘米的下落高度将这种凝胶颗粒振落到干燥带(带式干燥机)上以进行干燥，凝胶颗粒的铺展性能使干燥带上凝胶颗粒的层厚度差异(干燥带上的平均层厚度为5至20厘米，特别是10至15厘米)小于30％，特别小于20％，优选小于10％。例如，小于10％的差异意味着处在具有最小凝胶厚度的位置的凝胶高度与处在具有最大凝胶厚度的位置的凝胶高度相差低于10％。通过层厚度的这种平衡，可以特别均匀地干燥凝胶颗粒。
通常在聚合之后具有20至90重量％、优选40至70重量％、特别优选45至65重量％、进一步优选50至60重量％的水含量的吸收性聚合物的凝胶颗粒由于铺展的匀平效果而可以特别有效地干燥。由此干燥的吸收性聚合物具有特别均一的物理-化学性质。
在本发明的方法的一个实施方案中，存在至少一种、优选所有下列特性a.在步骤ii)的粉碎之后、以粉碎之后获得的凝胶颗粒形式、并在前述干燥步骤iii)开始之前将聚合物凝胶机械松散化，并获得松散化的凝胶颗粒，由此，松散化的凝胶颗粒具有根据本文所述试验方法测得的铺展性能；b.首先在干燥步骤iii)过程中，优选在蒸发掉干燥步骤iii)开始之前包含在聚合物凝胶中的水的至少5重量％、特别优选至少10重量％、进一步优选至少20重量％、最优选至少30重量％之后，将聚合物凝胶机械松散化，并获得松散化的凝胶颗粒，由此，松散化的凝胶颗粒具有根据本文所述试验方法测得的铺展性能。
但是，优选在凝胶粒子仍然具有前文提到的水含量和前文提到的温度时进行实施方案a和b中凝胶颗粒的上述松散化。
凝胶颗粒的松散化因此在干燥步骤iii)之前或之中进行。还可以在干燥过程之前和之中将凝胶颗粒松散化。凝胶颗粒的铺展性能在此是由机械松散化造成的。松散化可以产成降低的、根据ERT460.1-99测得的未干燥凝胶颗粒堆积密度，其优选小于800克/升，特别优选小于750克/升，进一步优选小于700克/升，再优选小于650克/升，最优选小于600克/升。进一步优选地，未干燥颗粒的堆积密度由于松散化而降低至少1％，特别优选至少5％，进一步优选至少10％，再优选至少20％，最优选至少30％。在本发明的方法的另一实施方案中，未干燥凝胶颗粒的堆积密度通过松散化降低了10至50％，进一步优选20至30％。在这方面，例如5％的堆积密度降低是指未干燥颗粒在松散化之后的堆积密度比松散化之前的堆积密度小至少5％。在本发明的方法的一个特定实施方案中，堆积密度的降低为10至50％，更优选20至40％。
在本发明的干燥法的进一步实施方案中，在步骤ii)之后，优选在步骤ii)之后且在步骤iii)开始之前，或在步骤ii)之后且在步骤iii)之中，或在步骤ii)之后且在步骤iii)之前和之中，优选在凝胶颗粒仍然具有前文提到的水含量和温度时，凝胶颗粒或松散化的凝胶颗粒的铺展性能以下列特性(δ1)至(δ4)中至少一项、优选每一项为特征(δ1)凝胶颗粒的一次压缩指数κ1为10％至40％，特别是15％至30％，特别优选18％至25％；(δ2)凝胶颗粒的二次压缩指数κ2为3×10-5Pa-1至6×10-5Pa-1，特别是3.5×10-5Pa-1至5×10-5Pa-1，特别优选3.9×10-5Pa-1至4.3×10-5Pa-1；(δ3)凝胶颗粒的一次解压指数κ1’为3％至15％，特别是4％至10％，特别优选5％至8％；
(δ4)凝胶颗粒的二次解压指数κ2’为3×10-5Pa-1至7×10-5Pa-1，特别是4×10-5Pa-1至8×10-5Pa-1，特别优选5×10-5Pa-1至6.5×10-5Pa-1。
上述特征各自代表本发明的进一步实施方案。当然，下列数字组合代表优选实施方案81δ2δ3、δ182δ4、δ1δ3δ4、δ1δ2、δ1δ3、δ1δ4、δ2δ3、δ2δ4、δ3δ4、δ1、δ2、δ3、δ4、δ1δ2δ3δ4，而δ1δ2δ3δ4特别优选。
对凝胶颗粒的干燥有利的铺展性能是通过这些压缩和解压指数描述的。
在本发明的方法的进一步实施方案中，凝胶颗粒，在步骤ii)之后，优选在步骤ii)之后且在步骤iii)开始之前，或在步骤ii)之后且在步骤iii)之中，或在步骤ii)之后且在步骤iii)之前和之中，优选在凝胶颗粒仍然具有前文提到的水含量和温度时，具有至少一种下列性质(ε1)在1185克总质量的载荷下，根据本文所述试验方法测得的横截面铺展指数Q为至少3，特别是至少5，优选至少7，特别优选至少7.5，再优选至少7.82，而横截面铺展指数Q优选小于20；(ε2)在2175克总质量的载荷下，根据本文所述试验方法测得的横截面铺展指数Q为至少3，特别是至少5，优选至少7，特别优选至少7.5，再优选至少7.56，而横截面铺展指数Q优选小于20；(ε3)在3185克总质量的载荷下，根据本文所述试验方法测得的横截面铺展指数Q为至少3，特别是至少5，优选至少6，特别优选至少7，再优选至少7.23，而横截面铺展指数Q优选小于20；(ε4)在6185克总质量的载荷下，根据本文所述试验方法测得的横截面铺展指数Q为至少3，特别是至少4，优选至少5，特别优选至少6，再优选至少6.57，而横截面铺展指数Q优选小于20。
上述特征各自进一步代表本发明的实施方案。其中，下列数字组合代表优选实施方案ε1ε2ε3、ε1ε2ε4、ε1ε3ε4、ε1ε2、ε1ε3、ε1ε4、ε2ε3、ε2ε4、ε3ε4、ε1、ε2、ε3、ε4、ε1ε2ε3ε4，而ε1ε2ε3ε4特别优选。
在本发明的方法的优选实施方案中，在步骤ii)之后，优选在步骤ii)之后且在步骤iii)开始之前，或在步骤ii)之后且在步骤iii)之中，或在步骤ii)之后且在步骤iii)之前和之中，优选在凝胶颗粒仍然具有最初提到的水含量和温度时，在6185克总质量的载荷下根据本文所述试验方法测量，凝胶颗粒具有至少2秒、优选至少4秒、进一步优选至少6秒、特别优选至少10秒的铺展时间常数τ。铺展时间常数τ进一步优选不超过60秒的值。
凝胶颗粒的一次κ1和二次κ2压缩指数以及凝胶颗粒的一次κ1’和二次κ2’解压指数是通过试验方法中所述压缩和解压实验分别确定的。在试验方法中还给出了横截面铺展指数Q和铺展时间常数τ的测定。
有利地，在工艺步骤ii)中对凝胶进行至少三步的粉碎-用切割装置(优选用刀具)将凝胶切割成扁平凝胶条，其优选长度为5至50，优选8至40，特别优选10至30毫米，高度为1至30，优选5至25，特别优选10至20毫米，以及宽度为1至40，优选5至30，特别优选10至20毫米；-用切碎装置(优选破碎机)将凝胶条切碎成凝胶片，其优选长度为2.5至25，优选1至12.5毫米，高度为0.5至15，优选0.25至7.5毫米，以及宽度为0.5至20，优选0.25至10毫米，和-研磨装置(Wlfeinheit)，优选研磨机(Wolf)，优选带有螺杆和孔板，其中螺杆对着孔板传送，以将凝胶片研磨并压碎成凝胶小块，其优选小于凝胶片。
由此实现最佳的表面-体积比，这对干燥性能具有有利影响。这样粉碎过的凝胶特别适用于带式干燥。由于位于颗粒核(kernels)之间的空气通道，三步粉碎而提供了较好的“透气性”。
在本发明方法的步骤ii)之后获得的凝胶颗粒进一步优选包含分别占凝胶颗粒总重量的至少10、优选至少20、特别优选至少30重量％的吸收性聚合物，该聚合物基于(α1)0.1至99.999重量％、优选20至97.98重量％、特别优选60至93.95重量％的聚合的、烯键式不饱和的、含酸性团的单体或其盐，或含质子化或季氮的聚合的烯键式不饱和单体，或其混合物，其中至少包含烯键式不饱和的含酸性团的单体(优选丙烯酸)的混合物是特别优选的，(α2)0-70重量％、优选1至60重量％、特别优选1至40重量％的可以与(α1)共聚的聚合的烯键式不饱和单体，(α3)0.001-10重量％、优选0.01至7重量％、特别优选0.05至5重量％的一种或多种交联剂，(α4)0-30重量％、优选1至20重量％、特别优选5至10重量％的水溶性聚合物，以及(α5)0-20重量％、优选0.01至7重量％、特别优选0.05至5重量％的一种或多种助剂，它们各自基于干燥吸收性聚合物，其中组分重量(α1)至(α5)的总量为100重量％。
凝胶颗粒通常包含显著量的水，因为吸收性聚合物获自单体水溶液，单体水溶液优选包含分别占单体水溶液总量的90至50、优选88至55、特别优选70至60重量％的水。
单烯键式不饱和的含酸性团的单体(α1)可以部分或完全、优选部分中和。优选地，将单烯键式不饱和的含酸性团的单体中和至至少25摩尔％、特别优选至至少50摩尔％、再优选至至少50至90摩尔％。单体(α1)的中和可以在聚合之前以及在聚合之后进行。此外，中和可以用碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、氨以及碳酸盐和碳酸氢盐进行。此外，还可以使用与酸形成水溶性盐的其它碱。用不同碱进行的混合中和也是可行的。用氨或用碱金属氢氧化物进行的中和是优选的，特别优选用氢氧化钠或用氨。
此外，在聚合物中，游离酸基团可以占多数，这样该聚合物具有位于酸性范围内的pH值。该酸性吸水聚合物可以用含有游离碱性基团、优选胺基团的聚合物至少部分中和，该聚合物与酸性聚合物相比是碱性的。这些聚合物在文献中被称作“混合床离子交换吸收性聚合物”(MBIEA聚合物)，并尤其公开在WO99/34843中。WO99/34843的公开内容经此引用并入本文，并由此作为本文公开内容的一部分。通常，MBIEA聚合物代表了下述组成一方面包含能够交换阴离子的碱性聚合物，且另一方面包含与碱性聚合物相比为酸性并能够交换阳离子的聚合物。碱性聚合物含有碱性基团，并通常通过包含碱性基团或可以转化成碱性基团的基团的单体聚合获得。这些单体尤其是含有伯胺、仲胺或叔胺或相应的膦或至少两个上述官能团的单体。这类单体特别包括多乙烯多胺、烯丙胺、二烯丙胺、4-氨基丁烯、烷氧基环烯、乙烯基甲酰胺、5-氨基戊烯、碳二亚胺、formaldacin、黑色素等，以及它们的仲胺或叔胺衍生物。
DE 10223060 A1的公开内容，特别是关于单体(α1)和(α2)和交联剂(α3)以及关于引发剂和所用引发剂量的公开内容，经此引用并入本文并由此构成本文公开内容的一部分。
优选的单烯键式不饱和的含酸基的单体(α1)是DE10223060A1中作为优选单体(α1)所列的那些，而丙烯酸特别优选。
根据本发明优选的是，基于干重，吸收性聚合物包含含羧酸根的单体至至少50重量％，优选至至少70重量％，进一步优选至至少90重量％。根据本发明特别优选的是，吸收性聚合物由至少50重量％、优选至少70重量％的丙烯酸构成，其优选中和至至少20摩尔％，特别优选至至少50摩尔％。
作为可与(α1)共聚的单烯键式不饱和单体(α2)，优选DE10223060A1中作为优选单体(α2)所列的单体，其中丙烯酰胺是特别优选的。
本发明的优选交联剂(α3)是一个分子中含有至少两个烯键式不饱和基团的化合物(第I类交联剂)、含有至少两个可以在缩合反应(＝缩合交联剂)、加成反应或开环反应中与单体(α1)或(α2)的官能团反应的官能团的化合物(第II类交联剂)、含有至少一个烯键式不饱和基团和至少一个可以在缩合反应、加成反应或开环反应中与单体(α1)或(α2)的官能团反应的官能团的化合物(第III类交联剂)、或多价金属阳离子(第IV类交联剂)。由此，使用第I类交联剂的化合物时，通过交联剂分子的烯键式不饱和基团与单烯键式不饱和单体(α1)或(α2)的自由基聚合实现聚合物的交联，而使用第II类交联剂的化合物和第IV类交联剂的多价金属阳离子时，分别通过官能团(第II类交联剂)与单体(α1)或(α2)的官能团的缩合反应或通过多价金属阳离子(第IV类交联剂)与单体(α1)或(α2)的官能团的静电相互作用实现聚合物的交联。使用第III类交联剂的化合物时，相应地通过烯键式不饱和基团的自由基聚合或通过交联剂的官能团与单体(α1)或(α2)的官能团之间的缩合反应实现聚合物的交联。
优选交联剂(α3)是在DE 10223060 A1中作为第I、II、III和IV类交联剂的交联剂(α3)列出的所有化合物，由此-作为第I类交联剂的化合物，特别优选N，N’-亚甲基二丙烯酰胺、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、氯化三烯丙基甲基铵、氯化四烯丙基铵、和每摩尔丙烯酸与9摩尔环氧乙烷制成的烯丙基聚乙二醇丙烯酸酯，和-作为第IV类交联剂的化合物，特别优选Al2(SO4)3及其水合物。
优选的吸收性聚合物是通过下列交联剂类别的交联剂、或通过下列交联剂类别组合的交联剂交联的聚合物I、II、III、IV、I II、I III、I IV、I II III、I II IV、I III IV、II III IV、II IV或III IV。前述交联剂类别组合各自代表聚合物交联剂的优选实施方案。
吸收性聚合物的进一步优选实施方案是通过DE10223060A1中作为第I类交联剂的交联剂公开的任何交联剂交联的聚合物，由此，N，N’-亚甲基二丙烯酰胺、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、氯化三烯丙基甲基铵、氯化四烯丙基铵、和每摩尔丙烯酸用9摩尔环氧乙烷制成的烯丙基聚乙二醇丙烯酸酯特别优选作为第I类交联剂的交联剂。
吸收性聚合物可以通过现有技术中已知的各种聚合方式由上述单体和交联剂制造。例如，在这方面可以是所谓的本体聚合，这优选在捏和反应器(例如挤出机)中进行，或通过带式聚合、溶液聚合、喷雾聚合、转相乳化聚合和转相悬浮聚合进行。溶液聚合优选根据本发明在作为溶剂的水中进行。溶液聚合可以连续或间断进行。根据现有技术，可以获知在反应参数(例如温度、引发剂以及反应溶液的类型和量)方面的宽范围的变动可能性。在下列专利说明书中描述了典型的方法US4,286,082、DE2706135、US4,076,663、DE3503458、DE4020780、DE4244548、DE4323001、DE4333056、DE4418818。所公开的内容经此引用并入本文，并由此构成本文公开内容的一部分。
如一般惯例那样，使用引发剂引发聚合。作为用于引发聚合的引发剂，可以使用常用于制造高吸收性材料的所有在聚合条件下形成自由基的引发剂。通过对可聚合含水混合物的电子辐射作用引发聚合是可行的。聚合还可以在不存在上述引发剂类型的情况下在光引发剂存在下通过能量辐射的作用引发。聚合引发剂可以溶解或分散在本发明的单体溶液中。作为引发剂，可以使用分解形成自由基的本领域技术人员已知的所有化合物。特别优选的引发剂、优选的引发剂用量是在DE10223060A1中分别作为优选引发剂和量列出的那些引发剂和量。
优选根据本发明使用包含过氧化氢、过硫酸氢钠和抗坏血酸的氧化还原系统。一般而言，根据本发明，优选使用偶氮化合物作引发剂，特别优选偶氮-二-脒基丙烷二盐酸盐。通常，用引发剂在0℃至90℃的温度范围内引发聚合。
作为水溶性聚合物(α4)，优选将例如包含部分或完全皂化的聚乙烯基醇、聚乙烯基吡咯烷酮、淀粉或淀粉衍生物、多元醇或聚丙烯酸的水溶性聚合物聚合成本发明的吸水聚合物。这些聚合物的分子量不是关键的，只要它们是水溶性的即可。优选的水溶性聚合物是淀粉或淀粉衍生物或聚乙烯基醇。水溶性聚合物，优选合成类聚乙烯基醇，也可以充当待聚合单体的接枝基础。
作为助剂(α5)，在吸收性聚合物中优选包含悬浮剂、气味固定剂、表面活性剂、或抗氧化剂。这些助剂(α5)优选在聚合之前添加到单体溶液中，或在其生产之后与聚合物混合，其中对于混合，可以使用技术人员已知的混合机组，例如Patterson-Kelley混合机、DRAIS湍流混合机、Ldige混合机、Ruberg混合机、蜗形混合机、板式混合机和流化床混合机以及连续运行的垂直混合机，其中通过旋转叶片以高速频率(Schugi混合机)将聚合物和助剂(α5)混合。
有利地，在工艺步骤iii)中作为聚合物团块干燥的凝胶颗粒具有至少一种下列性质(1)根据ERT 440.1-99的0.9重量％NaCl水溶液的最大吸收位于10至1000g/g SAP颗粒物的范围内，(2)以SAP颗粒为基础，根据ERT470.1-99的可以用0.9重量％NaCl水溶液萃取的部分小于30，(3)根据ERT460.1-99的堆积密度位于300至1000克/升的范围内，(4)1克SAP颗粒在1升水中根据ERT400.1-99的pH值为4至10，(5)根据ERT441.1-99的CRC值位于10至100g/g的范围内，(6)根据ERT442.1-99在0.3psi的压力下的AAP值位于10至60g/g的范围内。
此外优选的是，至少30、优选至少60、特别优选至少80重量％的吸收性聚合物粒子具有150至850微米的粒度。根据本发明，进一步优选的是，基于粒度为300至600微米的粒子，凝胶颗粒为至少50重量％，优选至少75重量％。
对于本发明的方法以及可通过本发明的方法获得的吸收性聚合物，进一步优选地，仅以下限给出的本发明的特征的值具有为该下限最优选值的20倍、优选10倍、特别优选5倍的上限。
进一步优选地，可通过本发明的方法获得的吸收性聚合物(优选聚合物粒子)具有至少一种下列性质(A)根据ERT440.1-99的0.9重量％NaCl水溶液的最大吸收位于至少10至1000、优选15至500、特别优选20至300g/g的范围内，(B)根据ERT470.1-99的可以用0.9重量％NaCl水溶液萃取的部分小于吸收性聚合物的30、优选小于20、特别优选小于10重量％，(C)根据ERT460.1-99的堆积密度位于300至1000、优选310至800、特别优选320至700克/升的范围内，
(D)1克吸收性聚合物在1升水中根据ERT400.1-99的pH值位于4至10、优选5至9、特别优选5.5至7.5的范围内，(E)根据ERT441.1-99的CRC值位于10至100、优选15至80、特别优选20至60g/g的范围内，(F)根据ERT442.1-99在0.3psi的压力下的AAP值位于10至60、优选15至50、特别优选20至40g/g的范围内。
上述性质中两种或多种性质的性质组合代表可通过本发明的方法获得的聚合物的优选实施方案。此外，作为本发明的实施方案特别优选的是所得吸收性聚合物具有用下列字母或字母组合标示的性质或性质组合的方法A、B、C、D、E、F、AB、AC、AD、AE、AF、EF、ABC、ABD、ABE、ABF、ACD、ACE、ACF、ADE、ADF、AEF、CEF、ABCD、ABCE、ABCF、ABDE、ABDF、ACDE、ACDF、ACEF、ADEF、ACDEF、ABDEF、ABCEF、ABCDF、ABCDE、ABCDEF，而组合CEF特别优选，组合EF更优选。
在本发明的另一实施方案中，使通过本发明的方法获得的吸收性聚合物(优选为聚合物粒子)的外部与含Al3+离子的化合物接触。在这种情况下，分别基于吸收性聚合物的重量，优选使0.01至30重量％、特别优选0.1至20重量％、进一步优选0.3至5重量％的含Al3+离子的化合物与聚合物接触。
在这种情况下，使含Al3+离子的化合物以包含溶剂(优选水，水混溶性有机溶剂，例如甲醇或乙醇，或至少两种这些溶剂的混合物)和含Al3+离子的化合物的流体形式与聚合物接触。优选地，不考虑结晶水，含Al3+离子的化合物以占流体总重量的0.1至50重量％、优选1至30重量％的量包含在流体中。此外，基于吸收性聚合物的重量，使该流体以0.01至15重量％、优选0.05至6重量％的量与吸收性聚合物接触。
优选的含Al3+离子的化合物是AlCl3·6H2O、NaAl(SO4)2·12H2O、KAl(SO4)2·12H2O或Al2(SO4)3·14-18H2O。
根据本发明进一步优选的是，可通过本发明的方法获得的聚合物(优选聚合物粒子)具有内区、围绕该内区的外区、和围绕该外区的表面区，其中外区具有高于内区的交联程度，由此优选形成芯-壳结构。在这点上，外区的半径还优选为内区半径的至少两倍。优选通过表面区域中反应性基团的后交联提高聚合物的(优选聚合物粒子的)表面区域中的交联。这种后交联可以通过热、光化学或化学方式进行。作为化学后交联的后交联剂，优选化合物是作为第II和IV类交联剂的交联剂(α3)提到的那些。碳酸亚乙酯特别优选作为后交联剂。
基于本发明方法中使用的吸收性聚合物的重量，后交联剂优选以0.01至30重量％、优选0.1至20重量％、特别优选0.5至10重量％、进一步优选0.3至50重量％的量用于后交联。
优选通过在30至300℃、特别优选100至200℃使包含溶剂(优选水，水混溶性有机溶剂，例如甲醇或乙醇，或其中至少两种的混合物)以及后交联剂的后交联流体与聚合物的外部(优选聚合物粒子的外部)接触，由此进行后交联。优选通过将后交联流体喷到聚合物上、然后将已经与后交联流体接触的聚合物混合而进行交联。后交联剂优选以占后交联流体总重量的0.01至20重量％、特别优选0.1至10重量％的量存在于后交联流体中。进一步优选地，分别基于聚合物的重量，使0.01至50重量％、特别优选0.1至30重量％的量的后交联流体与聚合物接触。
如上所述交联的吸收性聚合物、优选聚合物粒子分别被称作“后交联聚合物”或“后交联聚合物粒子”。在本发明的方法的另一实施方案中，使后交联聚合物的外部、优选聚合物粒子的外部与含Al3+离子的化合物接触。关于含Al3+离子的化合物，参照上述详情。含Al3+离子的化合物优选在完全如上文对其它后交联剂所述的流体中施用于吸收性聚合物，然后同样进行热处理。
后交联聚合物(优选聚合物粒子)具有至少一种、优选所有下列性质(N1)根据ERT441.1-99测得的CRC值在20至40g/g、特别优选在25至35g/g的范围内；(N2)根据ERT442.1-99在0.3psi的压力下测得的AAP值在20至35g/g、特别优选25至30g/g的范围内；(N3)根据ERT442.1-99在0.7psi的压力下测得的AAP值在20至7g/g、特别优选22至25g/g的范围内。
使用特定干燥法，制备具有特别均一的物理-化学性质的吸收性聚合物。这种干燥法能够有效制造吸收性聚合物。可通过本发明的制造法获得的本发明的吸收性聚合物以特别均一的物理-化学性质为特征。
本发明还涉及包含本发明的吸收性聚合物和基材的复合材料。本发明的吸收性聚合物和基材优选彼此牢固结合。作为基材，优选由聚合物(例如聚乙烯、聚丙烯或聚酰胺)、金属、无纺布、软毛、薄面、纺织物、天然或合成纤维或其它泡沫体制成的优选片材。
根据本发明，优选复合材料是密封材料、缆绳、吸收性芯材以及包含它们的尿布和卫生制品，优选卫生棉。
如果复合材料是包含吸收性聚合物和纤维材料的吸收性芯材，则吸收性聚合物优选以占芯材的10至90重量％、优选20至80重量％、特别优选40至70重量％的量加入。在芯材的一个实施方案中，吸收性聚合物以粒子形式并入芯材中。聚合物粒子可以均匀分布在纤维材料中，它们可以包括在纤维材料之间的层中，或吸收性聚合物粒子的浓度可以在纤维材料内具有梯度。在芯材的另一实施方案中，吸收性聚合物以纤维形式并入芯材中。关于吸收性芯材的确切性质和结构，参照US5,562,646中关于这方面的详情，其经此引用并入本文并由此构成本文公开内容的一部分。
本发明进一步涉及制造复合材料的方法，其中使本发明的吸收性聚合物(优选聚合物结构)与基材和，任选地，合适的助剂彼此接触。这种接触优选通过湿法成网和气流成网、压制、挤出和混合法进行，如果复合材料是芯材则尤为如此。
本发明还涉及可通过上述方法获得的复合材料。
本发明进一步涉及包括本发明的吸收性聚合物或上述复合材料的化学产品，特别是泡沫、成形体、纤维、片材、膜、缆绳、密封材料、吸液卫生制品(例如尿布和卫生棉)、植物或真菌生长调节剂或植物保护剂的载体、建筑材料添加剂、土壤添加剂的包装材料。
本发明还涉及本发明的吸收性聚合物或上述复合材料在化学产品中的用途，特别是在泡沫、成形体、纤维、片材、膜、缆绳、密封材料、吸液卫生制品(例如尿布和卫生棉)、植物或真菌生长调节剂或植物保护剂的载体、建筑材料添加剂、土壤添加剂的包装材料中的用途。
在作为植物或真菌调节剂或植物保护剂的用途中，植物或真菌生长调节剂或植物保护剂优选可以经过由载体控制的时间释放。
用于根据本发明方法粉碎和干燥聚合物的本发明的设备包括用于将未干燥聚合物粉碎成凝胶颗粒的粉碎设备、用于使凝胶颗粒松散化的松散化设备和凝胶颗粒的干燥设备，其中使粉碎装置、松散化装置和干燥装置彼此互相连接。借助于粉碎设备将未干燥聚合聚合物粉碎。用松散化设备将粉化聚合物、特别是凝胶颗粒的堆积密度降低至少1，优选至少5，更优选至少10，再优选至少20，最优选至少30。使用干燥设备，降低未干燥凝胶颗粒的水含量。
有利地，粉碎设备包括切割装置、撕碎装置和研磨装置。借助于切割装置将聚合物切割。借助于撕碎装置，将聚合的聚合物撕碎，即置于张力下。借助于研磨装置，将聚合的聚合物压碎。结合这三种粉碎类型，获得特别有利于干燥的凝胶颗粒。有利地，松散化装置是转鼓，优选鼓，优选鼓形旋转混合器。借助于鼓形旋转混合器，降低了凝胶颗粒、特别是未干燥凝胶颗粒的平均堆积密度。松散化有利地影响凝胶颗粒的铺展性能。
本发明还涉及聚合设备，其包括-带有单体溶液导管的单体溶液容器，-带有引发剂导管的引发剂容器，-聚合区，-本发明的用于聚合物的粉碎和干燥的设备，其中，将单体溶液导管和引发剂导管连接到聚合区的入口区，并将聚合物干燥设备安装在出口区。
作为单体溶液容器，可以考虑技术人员已知的所有容器，例如塑料或钢槽。这同样适用于引发剂容器。导管优选由对单体或引发剂呈惰性的塑料或钢之类的材料制成。作为聚合区，优选使用捏和或带式聚合反应器，后者特别优选。由带式聚合反应器可以获得特别适合通过本发明的方法进一步加工的吸收性聚合物。此外，带式聚合反应器能够使本发明的方法连续作业。在捏和反应器中，使用蜗杆轴作为传输装置，在带式聚合反应器中，使用一个或多个传送器带或相邻设置的接受单体溶液和引发剂的装置形式，其中优选形成低压的传送带。
本发明的制造吸收性聚合物的方法以步骤ii)之后凝胶颗粒的铺展性能为特征。吸收性聚合物的制造方法以特别有效的干燥步骤iii)为特征，其能够实现凝胶颗粒的特别温和和均匀的干燥。由此获得的吸收性聚合物和由其制成的产品和物品具有特别均一的产品质量和恒定的物理-化学性质。
通过下列图和实施例更详细描述本发明的进一步详情和优点。其示意性表示为
图1带有聚合物干燥设备的聚合设备的示意图；和图2a-2f分别测定压缩指数和解压指数的设备；图2a显示了筒形容器的侧视图，筒形容器中加入活塞以及所有附加重物，容器中没有凝胶颗粒，图2b显示了活塞盘上视图，图2c是整个活塞的侧视图，图2d是在加入活塞之前位于筒形容器中的凝胶颗粒，图2e是在筒形容器中用活塞加载的凝胶颗粒，其被压缩了距离x，图2f是筒形容器内部的解压的凝胶颗粒；图3测定横截面铺展指数Q和铺展时间常数τ的程序；图3a显示了刚从上图中移除筒形容器后的凝胶粒子的堆(pressling)，图3b是横截面形式的“铺开的”形状；图4压缩设备中的测量结果图；图5解压设备中的测量结果图；图6在将干燥之前的凝胶粒子松散化或未松散化的情况下切割研磨机的功率消耗示意图。
在图1中给出了带有聚合区2的聚合设备1的示意图，其中聚合区2在其出口区3通过化合物导管4与聚合物干燥设备5相连。单体溶液容器6通过单体溶液导管7、引发剂容器8通过引发剂导管9与聚合区2的出口区10连接。
联系试验法和实施例，如下进行图2至6的更精确描述。
试验法ERT法除非另行描述，在此使用的ERT法是EDANA(European Non-wovenand Diaper Association)开发出的方法。
一次和二次压缩指数κ1和κ2的测定、一次和二次解压指数κ1’和κ2’的测定和横截面铺展指数Q和铺展时间常数τ的测定在凝胶粒子(要测定该凝胶粒子的铺展性能)在测定时具有铺展性能的温度下进行。不能通过下述测量方法测定上述参数的凝胶粒子不视为本发明优选的凝胶粒子。
一次κ1和二次κ2压缩指数根据图2a至2g所示的测量设备进行一次和二次压缩指数(κ1和κ2)的测定。
对于一次和二次压缩指数的测定，使用顶部敞开、具有2升体积的筒形容器11，其包含由有机玻璃制成的外径为120毫米内径为110毫米，壁厚为5毫米且内部横截面为9503平方毫米的筒形夹套，和由有机玻璃制成的直径为130毫米且厚度为6毫米的圆底13(参看图2a)。筒形夹套12在中心固定在圆底13上。
可以在筒形容器中加入活塞14，活塞14由聚丙烯制成，具有厚度为12毫米的盘15和直径为19.5毫米且长为190毫米的杆16，该杆在中心固定在盘15上(参看图2a和2c)。选择盘15的直径以使盘15并由此使活塞14可以在不与筒形容器11摩擦的情况下滑动。活塞的质量m活塞总计190克。盘15总共具有17个直径9.5毫米的孔，且如图2b所示排列。在活塞14进入时，筒形容器中在盘15下方的空气应该能够通过这些孔逸出。在盘15的远离杆16的一侧上，在中心连接了由不锈钢制成的筛目尺寸为50微米且直径相当于盘15直径的圆形筛18。筛子18由此构成盘15中的孔17的底部。筛子18应该在通过活塞14压缩凝胶颗粒时防止凝胶材料被压过孔17。在活塞14上可以加载质量为mi的不同的附加重物19。附加重物19是的钢制盘形体，直径为100毫米且厚为17至50毫米(取决于附加重物的质量mi)。附加重物还在中心具有直径为19.5毫米的孔20。使用该孔20，可以如图2a所示通过使杆16穿过孔20以将附加重物19固定在活塞14上。活塞14与附加重物19的总质量m总＝m活塞+mi应该可以在大约1至大约6千克之间选择。活塞14的盘15进一步含有四个直径15毫米且高10毫米的小的圆柱形凸起21，它们如图2b所示排列在盘15上。通过这些凸起21，防止附加重物19直接置于盘15上(参看图2a)，因为这会造成孔20的闭塞，从而导致在活塞14进入筒形容器11时空气不能再从容器中逸出。
在将筒形容器11和活塞14与第一使用的附加重物19一起预热至需要测定铺展性能的凝胶颗粒的温度(例如使用相应的温度控制恒温箱)之后，用需要测定铺展性能的吸收性聚合物的凝胶颗粒22填充容器11至平均填充高度h＝150毫米(参看图2d)。直接在填充之后使带有各附加重物19的预热活塞14进入容器11，直至其往下压到凝胶颗粒22上。记录活塞14以其总质量(活塞质量加上附加重物的质量)首次与凝胶颗粒22接触时的时间。在该时间点后15秒，测量压缩距离x(单位毫米)，其为在活塞14的重量下将凝胶颗粒22压在一起的距离(参看图2e)。
然后从筒形容器11中移除活塞14和凝胶颗粒22，并再将容器11以及活塞14预热至待研究凝胶粒子的温度。将新凝胶颗粒装在容器11中直至平均填充高度h＝150毫米，再小心地将具有第二总质量(例如比第一总质量重)的活塞14加入容器11，并在15秒后再测量压缩距离x(单位毫米)(用活塞14的重量将凝胶颗粒压缩在一起的距离)。由此测量其余总质量各自的压缩距离。根据各个压缩距离x和填充重量(150毫米)，以百分比确定每一总质量各自的标准化体积降低，通过ΔV/V0＝x/h给出。标准化基于原始的未压缩体积V0。根据各个总质量m总和圆筒容器11的内部横截面积A，测定对于各总质量的压缩压力Δp，Δp＝m总·9.81m/s2/A。将不同总质量的标准化体积降低ΔV/V0以纵轴相对于各压缩压力Δp绘图。通过标准化体积降低值绘制使用线性回归确定的回归线。确定1000Pa至7000Pa之间的压缩压力的线性回归。回归线的斜率为二次压缩指数κ2。该线的偏移量是一次压缩指数κ1(参看图4)。
一次κ1’和二次κ2’解压指数在压缩实验后进行解压实验。使用与压缩实验相同的测量设备。
首先如上所述在具有第一总质量的活塞14的重量下压缩凝胶颗粒22，然后解压，即放松。这在具有附加质量mi的活塞14从凝胶颗粒22上移除后发生。通过这样进行的放松，压缩凝胶颗粒松弛了解压距离x’(单位毫米，参看图2f)。其如下进行将凝胶颗粒22置于预热至凝胶颗粒温度的容器11中直至150毫米的平均填充高度h，直接在填充之后，将同样预热的活塞14与附加重物19一起加入容器11。在活塞14在凝胶颗粒22上加压15秒后，移除活塞14，并在移除活塞14之后15秒，测定解压距离x’(参看图2f)。然后从筒形容器11中移除凝胶颗粒22，在已经预热的容器11中装入新凝胶颗粒22直至平均填充高度h为150毫米。将具有第二总质量(例如比第一总质量重)的活塞仔细加入容器11中，以压制凝胶颗粒22。在移除活塞14后，凝胶颗粒22解压并在活塞14移除之后30秒，测量与第二总质量对应的解压距离x’(单位毫米)。由此，测定所有其余总质量的各自解压距离。根据各解压距离，通过式ΔV’/V1＝x’/(h-x)分别对各总质量确定标准化体积增加率ΔV’/V1(单位％)。此处标准化基于之前用活塞14压制的体积V1。以标准化体积提高ΔV’/V1相对于1000至7000Pa的值的范围内的压缩压力释放Δp’＝m总·9.81m/s2/A作图。通过这些点绘制通过线性回归确定的回归线。二次解压指数κ2’是回归线的斜率。一次解压指数κ1’是该线的偏移量(参看图5)。
横截面铺展指数Q和铺展时间常数τ通过所谓的铺放实验(Stülpversuch)测定横截面铺展指数Q和铺展时间常数τ。为此，使用分别与压缩和解压指数测定中所述设备对应的设备，但是差别在于筒形容器11没有圆底13并因此下方是开放的。
对于横截面铺展指数Q和铺展时间常数τ的测定，将筒形容器11置于由聚丙烯制成的平底板24上，使得该底板24构成筒形容器11的底部。筒形容器11和底板24已经预先预热至需要测定铺展性能的凝胶粒子的温度。然后将凝胶粒子置于筒形容器11中至150毫米的平均填充高度，并直接在此后，将带有同样预热的第一附加重物19的同样预热的活塞14置于凝胶粒子上。30秒后，从筒形容器中移除活塞14，并将筒形容器升高，以使凝胶粒子的圆柱形堆23留在底板24上(参看图3a)。
在该实验中，铺展性能显示为，一旦筒形容器11升高，堆23就不再保持形状，并使其本身在底板24的相对较大的面积上分布(参看图3b)。凝胶颗粒在水平面上的分布花费数秒。通过铺展时间常数τ测定凝胶颗粒或松散化的凝胶颗粒的铺展性能。通过直至成形为圆柱形堆的凝胶颗粒结束其铺展运动(此后堆不再保持形状)经过的时间确定铺展时间常数τ。如下测定横截面铺展指数在铺展运动结束之后(当在30秒的时间内在铺展开的堆的任意边界点处肉眼不再观察到进一步铺展时，铺展运动结束)，测定被凝胶颗粒覆盖的面积(＝F’)。横截面铺展指数定义为Q＝F’/F，其中F是筒形容器11升高之前堆的横截面积(F＝9503平方毫米)。
对比例组成(对于进料1，按千克计)4000.0水2030.050％氢氧化钠2610.0丙烯酸
105.0 甲氧基聚乙二醇(17EO)甲基丙烯酸酯15.7 聚乙二醇(10EO)烯丙基醚丙烯酸酯8760.7进料1的单体溶液将400千克/小时该单体溶液在热交换器中冷却至1℃，并在汽提器中用3立方米/小时的氮的通流除去溶解氧至0.9ppm的残余含量。在加入聚合带之前，将下列溶液量与该进料1混合进料28.8升/小时的0.75％过硫酸氢钠溶液进料38.8升/小时的2，2’-偶氮二(2-甲基丙酰脒)二盐酸盐进料48.8升/小时的0.5％过氧化氢溶液进料58.8升/小时的0.075％抗坏血酸溶液进料610千克/小时的15千克聚乙二醇-400二甲基丙烯酸酯在200千克水中的溶液在40分钟的停留时间后，使用“Fleischwolf”(绞肉机)将固体(仍然热的聚合物凝胶)粉碎至150至3000微米的凝胶粒度(预粉碎)，并在带式干燥机上在区域1和2中以160℃输送空气温度干燥，在区域3中以140℃干燥，并在区域4和5中以130℃干燥。然后将干燥的凝胶颗粒在连接在带式干燥机后方的切割研磨机上研磨。切割研磨机在研磨过程中的功率消耗见图6(参看图6的右半部“凝胶未松散化”情况下的功率消耗)。
实施例1重复对比例。在凝胶粉碎之后、在带式干燥机上干燥之前，将凝胶粒子在鼓(长度300厘米，直径80厘米)中松散化，该鼓以7.1转/分钟的速度绕纵轴运转大约2至3分钟。然后如对比例中所述将凝胶干燥并研磨。切割研磨机在研磨过程中的功率消耗显示在图6所示的图中(参看图6的左半部“松散化”下的功率消耗)。从图6中可以看出，干燥之前的凝胶松散化使研磨干燥凝胶粒子用的切割研磨机的功率消耗显著降低。
实施例2测定实施例1中获得的凝胶粒子(具有62℃的温度)在松散化之后、干燥之前的铺展性能。
压缩和解压性能在压缩/解压实验中，可以看出压缩运动强于解压运动(即，压缩距离的值x大于解压距离x’)。在下表1中，分别显示了对于150毫米的原始填充高度h的两个通过实验获得值表1
1)5次测量的平均值横截面铺展指数Q和铺展时间常数τ测定由此松散化的凝胶粒子的横截面铺展指数和测定铺展时间常数τ的实验结果显示在下表2中。除了面积F’，还测定铺展运动结束后的堆的平均高度。使用在透明底板下方的方格纸进行铺展面积的测定。
表2
1)5次测量的平均值在图4中，用压缩引起的标准化体积降低相对于压缩压力作图。通过测量点绘制回归线。该线的斜率为4.12×10-5Pa-1。该线的偏移量为21％。
在图5中，用标准化体积增值相对于解压压力作图。通过测量值绘制回归线。该线的斜率为5.9×10-5Pa-1。该线的偏移量为6.4％。可以看出，解压(即在移除带有附加重物19的活塞11之后)没有压缩强烈。特别地，压缩与解压不同之处是偏差量不同，而测量误差范围内的回归线梯度相同。
图6显示了进行和不进行本发明的方法，即使用和不使用凝胶粒子的松散化的情况下，切割研磨机的功率消耗。将切割研磨机连接在干燥设备5后方并用于粉碎干燥的聚合物。
连接在带式干燥机后方的切割研磨机表现出均一的电/功率消耗，这是由于在干燥之前进行的松散化而产生的均匀干燥的标志。
附图标记列表1聚合设备2聚合区3出口区4化合物导管5干燥设备6单体溶液导管7单体溶液容器8引发剂容器9引发剂导管10 入口区11 筒形容器12 筒形夹套13 圆底
14活塞15圆盘16杆17圆盘15中的孔18筛目尺寸为50微米的筛19附加重物20在附加重物中的孔21凸起22凝胶颗粒23由凝胶颗粒产生的堆d 筒形容器11的直径d’ 活塞14的外径A’ 塞14的内部横截面面积x 压缩距离x’ 减压距离h 压缩实验前容器11中凝胶颗粒22的填充高度h’ 减压实验后容器11中凝胶颗粒22的最终填充高度F 堆的横截面积F’ 铺开后底板上的“流动”的堆的面积
权利要求
1.制备吸收性聚合物的方法，包括下列工艺步骤i)使单体水溶液聚合以获得聚合物凝胶，ii)将聚合物凝胶粉碎以获得凝胶颗粒，iii)将凝胶颗粒干燥，其中步骤ii)之后的凝胶颗粒具有根据本文所述试验方法测得的铺展性能。
2.根据权利要求1的方法，其中在步骤ii)的粉碎之后、以粉碎之后获得的凝胶颗粒的形式、在干燥步骤iii)开始之前将聚合物凝胶松散化，并获得机械松散化的凝胶颗粒，其中松散化的凝胶颗粒具有根据本文所述试验方法测得的铺展性能。
3.根据权利要求1或权利要求2的方法，其中步骤(ii)之后的凝胶颗粒的铺展性能以至少一种、优选各种下列特性为特征(δ1)凝胶颗粒的一次压缩指数κ1为10％至40％，特别是15％至30％，特别优选18％至25％；(δ2)凝胶颗粒的二次压缩指数κ2为3×10-5Pa-1至6×10-5Pa-1，特别是3.5×10-5Pa-1至5×10-5Pa-1，特别优选3.9×10-5Pa-1至4.3×10-5Pa-1；(δ3)凝胶颗粒的一次解压指数κ1’为3％至15％，特别是4％至10％，特别优选5％至8％；(δ4)凝胶颗粒的二次解压指数κ2’为3×10-5Pa-1至7×10-5Pa-1，特别是4×10-5Pa-1至8×10-5Pa-1，特别优选5×10-5Pa-1至6.5×10-5Pa-1。
4.根据前述权利要求任一项的方法，其中步骤ii)之后的凝胶颗粒或松散化的凝胶颗粒的铺展性能的特征为在总质量为1185克的载荷下，横截面铺展指数Q至少为3。
5.根据前述权利要求任一项的方法，其中步骤ii)之后的凝胶颗粒或松散化的凝胶颗粒的铺展性能是通过在总质量为6185克的载荷下至少2秒、特别是至少4秒、优选至少6秒的铺展时间常数τ确定的。
6.根据前述权利要求任一项的方法，其中步骤ii)之后的未干燥凝胶颗粒的密度小于0.7克/立方厘米，特别小于0.6克/立方厘米，优选小于0.55克/立方厘米。
7.根据前述权利要求任一项的方法，其中在步骤ii)中用切割装置、撕碎装置和研磨装置对凝胶颗粒进行至少三步的粉碎。
8.根据前述权利要求任一项的方法，其中凝胶颗粒包含占凝胶颗粒的至少10重量％的吸收性聚合物，该聚合物基于(α1)0.1至99.999重量％的聚合的、烯键式不饱和的、含酸性团的单体或其盐，或含质子化或季氮的、聚合的、烯键式不饱和单体，或其混合物，(α2)0-70重量％的可以与(α1)共聚的、聚合的、烯键式不饱和单体，(α3)0.001-10重量％的一种或多种交联剂，(α4)0-30重量％的水溶性聚合物，以及(α5)0-20重量％的一种或多种助剂，以上各量分别基于干燥的吸收性聚合物，其中组分重量(α1)至(α5)的总量合计为100重量％。
9.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述干燥的凝胶颗粒具有至少一种下列性质(1)0.9重量％NaCl水溶液的最大吸收在10至1000g/g SAP颗粒的范围内，(2)基于SAP颗粒，可以用0.9重量％NaCl水溶液萃取的部分小于30，(3)堆积密度在300至1000克/升的范围内，(4)1克SAP颗粒在1升水中的pH值为4至10，(5)CRC值在10至100g/g的范围内，(6)在0.3psi的压力下AAP值在10至60g/g的范围内。
10.可根据前述权利要求任一项的方法获得的吸收性聚合物粒子。
11.复合材料，其包含根据权利要求10的吸收性聚合物和基材。
12.用于制造复合材料的方法，其中使根据权利要求10的吸收性聚合物和基材和，任选地，助剂互相接触。
13.化学产品，其包含根据权利要求10的吸收性聚合物或根据权利要求11的复合材料。
14.根据权利要求10的吸收性聚合物或根据权利要求11的复合材料在化学产品中的用途。
15.用于进行如权利要求1至9所述方法的工艺步骤ii)和iii)的设备，其包括用于将未干燥聚合物粉碎成凝胶颗粒的粉碎设备、用于使凝胶颗粒松散化的松散化设备和凝胶颗粒的干燥设备，其中使粉碎设备、松散化设备和干燥设备彼此互相连接。
16.根据权利要求15的设备，其中所述粉碎设备包括切割装置、撕碎装置和研磨装置。
17.根据权利要求15或16的设备，其中所述松散化装置是旋转鼓。
18.聚合设备，其包括-带有单体溶液导管(12)的单体溶液容器(11)，-带有引发剂导管(14)的引发剂容器(13)，-聚合区(15)，-根据权利要求15至17任一项的进行工艺步骤ii)和iii)的设备(16)，其中，在聚合区(15)的入口区(9)连接有单体溶液导管(11)和引发剂导管(14)，并在出口区(10)安装有用于进行工艺步骤ii)和iii)的设备(16)。
全文摘要
公开了用于制造吸收性聚合物的方法，该方法包括下列工艺步骤i)使单体水溶液聚合以获得聚合物凝胶，ii)将聚合物凝胶粉碎以获得凝胶颗粒，iii)将凝胶颗粒干燥。其特征在于，在步骤ii)之后的凝胶颗粒具有铺展性能。本发明方法的特征在于在步骤ii)之后所述凝胶颗粒具有铺展性能。所述制造吸收性聚合物的方法进一步以特别有效的干燥步骤iii)为特征，该步骤使得凝胶颗粒可以特别温和和均匀的方式干燥。由此获得的吸收性聚合物和由其制成的产品具有特别均一的质量和恒定的物理－化学性质。
文档编号B01J20/26GK101094883SQ200580020359
公开日2007年12月26日 申请日期2005年4月20日 优先权日2004年4月21日
发明者V·贝克尔, H-P·格鲁普, D·容, A·赖曼 申请人:施拖克豪森有限公司