基于可再生原料制备超吸收剂的方法_2

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n ;Germany)获得。
[0043] 可与丙烯酸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 基氣基乙醋。
[0044] 其他合适的单体d)为,例如,烯键式不饱和羧酸(如甲基丙烯酸和衣康酸)和烯 键式不饱和磺酸(如苯乙烯磺酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS))。
[0045] 所使用的水溶性聚合物e)可为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、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。
[0046] -般而言,使用单体水溶液。单体溶液的水含量为优选40至75重量%,更优选45 至70重量%,且最优选50至65重量%。还可以使用单体悬浮液,即具有过量丙烯酸的单 体溶液,例如丙烯酸钠。随着水含量的上升,在后续干燥中所需的能量上升,并且,随着水含 量的降低,聚合热不能被充分地移除。
[0047] 为了最佳效果,优选的阻聚剂需要溶解氧。因此,在聚合之前可以通过惰性化一一 即使惰性气体(优选氮气或二氧化碳)流过一一将单体溶液中的溶解氧除去。在聚合之前 优选将单体溶液的氧含量降低至小于1重量ppm,更优选小于0? 5重量ppm,最优选小于0? I 重量ppm〇
[0048] 合适的反应器为,例如,捏合反应器或带式反应器。在捏合机中,将在单体水 溶液或悬浮液聚合中形成的聚合物凝胶通过例如反转的搅拌轴连续地粉碎,如在WO 2001/038402 Al中所记载的。在带上的聚合记载在例如DE 38 25 366 Al和US 6,241,928 中。在带式反应器中的聚合形成聚合物凝胶,其需在进一步的处理步骤中例如在挤出机或 捏合机中进行粉碎。
[0049] 为了改进干燥特性,可以将通过捏合机获得的经粉碎的聚合物凝胶另外进行挤 出。
[0050] 所得聚合物凝胶的酸基团通常已被部分中和。中和优选在单体阶段进行。这 通常通过在作为水溶液或优选也作为固体的中和剂中混合而实现。中和度优选为25至 95mol %、更优选30至80mol %、且最优选40至75mol %,为此可以使用常规的中和剂,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以及它们的混合物。还可 以使用铵盐来代替碱金属盐。特别优选的碱金属为钠和钾,但是非常特别优选氢氧化钠、碳 酸钠或碳酸氢钠以及它们的混合物。
[0051] 但是,也可在聚合之后、在聚合中形成聚合物凝胶的阶段进行中和。也可通过向 单体溶液中直接加入部分中和剂并仅在聚合之后、在聚合物凝胶阶段设定所需的最终中和 度,而在聚合之前中和最高达40mol %、优选10至30mol %、且更优选15至25mol %的酸基 团。在聚合之后,当聚合物凝胶被至少部分地中和时,优选将聚合物凝胶例如通过挤出机进 行机械粉碎,在该情况下可以将中和剂喷雾、喷洒或倾倒于其上,然后仔细混入。为此,可以 将所获得的凝胶块反复挤出以均化。
[0052] 然后,优选使用带式干燥机将聚合物凝胶干燥至残留水分含量为优选0. 5至1. 5 重量%、更优选1至10重量%、且最优选2至8重量%,残留水分含量根据EDANA推荐的测 试方法No. WSP 230.2-05 "Mass Loss Upon Heating (加热失重法)"来确定。在残留水分 含量过高的情况下,经干燥的聚合物凝胶具有过低的玻璃化转变温度Tg,并且进一步的处 理会非常困难。在残留水分含量过低的情况下,经干燥的聚合物凝胶太脆,并且在随后的粉 碎步骤中会得到不期望的大量的粒径过低的聚合物颗粒("细粒")。在干燥之前,凝胶的 固含量为优选25至90重量%、更优选35至70重量%、且最优选40至60重量%。但是, 还可任选地使用流化床干燥机或桨式干燥机来用于干燥目的。
[0053] 此后,将经干燥的聚合物凝胶研磨并分级,并且用于研磨的装置通常可为单级或 多级辊磨机,优选二级或三级辊磨机、针磨机、锤磨机或振动研磨机。
[0054] 在本发明的优选实施方案中,使单体水溶液液滴化,并且使所获得的液滴在加 热的载气流中聚合。在本说明书中,可以将聚合加工步骤与干燥加工步骤合并,如在WO 2008/040715 A2、W0 2008/052971 Al 和尤其是 WO 2011/026876 A 中所记载的。在该优选 实施方案中,粒径通过所获得的液滴的尺寸而调节。
[0055] 吸水性聚合物颗粒的平均粒径为优选至少200 y m、更优选250至600 y m、 并且非常特别为300至500 y m。平均粒径可以通过EDANA推荐的测试方法No. WSP 220.2-05 "Particle Size Distribution (粒径分布)"来确定,其中以累积的形式绘制筛 网级分的质量比例,并且平均粒径以图形的方式确定。在本说明书中,平均粒径为产生累积 50重量%的筛目尺寸的值。
[0056] 粒径为大于150 ym的颗粒比例为优选至少90重量%、更优选至少95重量%、并 且最优选至少98重量%。
[0057] 粒径过小的聚合物颗粒降低渗透性(SFC)。因此,过小的聚合物颗粒("细粒")的 比例应当低。
[0058] 因此,通常将过小的聚合物颗粒移出并循环至方法中。这优选在聚合之前、聚合过 程中或在聚合之后紧接着一一即在干燥聚合物凝胶之前一一完成。可以在循环之前或期间 用水和/或含水表面活性剂润湿过小的聚合物颗粒。
[0059] 还可以在后续的加工步骤中(例如在表面后交联或另一个涂覆步骤之后)移出过 小的聚合物颗粒。在该情况下,将循环的过小的聚合物颗粒以另一种方式(例如用热解法 二氧化硅)进行表面后交联或涂覆。
[0060] 如果将捏合反应器用于聚合,则优选在聚合的最后三分之一期间加入过小的聚合 物颗粒。
[0061] 如果在非常早的阶段(例如实际上向单体溶液中)加入过小的聚合物颗粒,则会 降低所得吸水性聚合物颗粒的离心保留容量(CRC)。但是,这可以通过例如调节所使用的交 联剂b)的量来补偿。
[0062] 如果在非常晚的阶段(例如直至聚合反应器下游连接的装置(例如挤出机)时) 加入过小的聚合物颗粒,则将过小的聚合物颗粒引入所得聚合物凝胶中会非常困难。但是, 不充分地引入的过小的聚合物颗粒会在研磨过程中再次从经干燥的聚合物凝胶中分离,因 此在会分级过程中再次移出而增加待循环的过小的聚合物颗粒的量。
[0063] 粒径为至多850 ym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%。
[0064] 粒径为150至850 y 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%。
[0065] 粒径太大的聚合物颗粒会降低自由溶胀速率。因此,过大的聚合物颗粒的比例同 样应当小。
[0066] 因此,通常将过大的聚合物颗粒移出并循环至干燥聚合物凝胶的研磨过程中。
[0067] 为进一步改进特性,可以将聚合物颗粒进行表面后交联。合适的表面后交联剂为 包括能够与至少两个聚合物颗粒的羧酸基团形成共价键的基团的化合物。合适的化合物 为例如多官能胺、多官能酰胺基胺、多官能环氧化物,如在EP 0 083 022 A2、EP 0 543 303 Al和EP 0 937 736 A2中所记载的;双官能醇或多官能醇,如在DE 33 14 019 AU DE 35 23 617 Al和EP 0 450 922 A2中所记载的;或者0-羟基烷基酰胺,如在DE 102 04 938 Al和US 6, 239, 230中所记载的。
[0068] 另外记载的合适的表面后交联剂为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,例如2-羟乙基-2-噁唑烷酮;DE 198 07 992 Cl 中的双-和聚-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 中的环脲;DE 103 34 584 Al中的双环酰胺基缩醛;EP 1 199 327 A2中的氧杂环丁烷和环脲;以及WO 2003/031482 Al中的吗啉-2, 3-二酮及其衍生物。
[0069] 优选的表面后交联剂为碳酸亚乙酯、乙二醇二缩水甘油醚、聚酰胺与环氧氯丙烷 的反应产物、以及丙二醇与1,4- 丁二醇的混合物。
[0070] 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。
[0071] 此外,还可以使用包括另外的可聚合的烯键式不饱和基团的表面后交联剂,如在 DE 37 13 601 Al中所记载的。
[0072] 表面后交联剂的量优选为0. 001至2重量%、更优选0. 02至1重量%、并且最优 选0. 05至0. 2重量%,在每种情况下基于聚合物
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