高吸水性聚合物的制备方法_3

文档序号:8302989阅读:来源:国知局
据本发明的一个实施方式,将所述单体组合物注入装备有搅拌轴的反应器(如 捏合机)中,通过向其提供热空气或加热所述反应器来进行热聚合,从而获得所述含水凝 胶聚合物。此时,当将所述含水凝胶聚合物从所述反应器的排出口排出时,根据反应器中装 备的搅拌轴的类型,所述含水凝胶聚合物可具有厘米或毫米的颗粒尺寸。例如,可根据向其 供给的所述单体组合物的浓度、供给速度等获得不同形式的含水凝胶聚合物,并且通常能 够获得具有2至50_(重均)粒径的含水凝胶聚合物。
[0071] 根据本发明的另一个实施方式,当所述单体组合物的光聚合在装备有可移动运输 带的反应器中进行时,可获得片型含水凝胶聚合物(在下文中,称为聚合物片)。此时,所述 聚合物片的厚度可根据向其供给的所述单体组合物的浓度和供给速度而改变,且为了整张 片聚合均匀以及保障生产速度,作为优选,将所述聚合物片控制为具有〇. 5至5cm的厚度。
[0072] 此时,完成所述方法从而使形成含水凝胶聚合物步骤中形成的聚合物的含水率为 40至80重量%。对下述干燥步骤效率的优化而言,优选的是,将这样形成的聚合物的含水 率控制在以上范围之内。
[0073] (干燥所述含水凝胶聚合物的步骤)
[0074] 同时,根据一个实施方式,可以进行干燥所述含水凝胶聚合物的步骤。
[0075] 然而,为了增加干燥步骤的效率,如果需要,可在所述干燥步骤之前进行粉碎 所述含水凝胶聚合物的步骤。此时,可应用的粉碎装置可举例为直立粉碎机(Vertical pulverizer)、祸轮切割机(Turbo cutter)、祸轮研磨机(Turbo grinder)、旋转切磨机 (Rotary cutter mill)、切磨机(Cutter mill)、圆盘磨碎机(Disc mill)、细条碾碎机 (Shred crusher)、礙碎机(Crusher)、切碎器(Chopper)、盘形铁刀(Disc cutter)等,但并 不特别地限制。
[0076] 像这样,当在所述干燥步骤之前可进行粉碎所述含水凝胶聚合物的步骤时,由于 所述聚合物具有高含水率,其可粘在粉碎装置的表面。因此,为了使此现象最小化,可在粉 碎步骤过程中加入用于细粉的抗凝聚剂,如蒸汽、水、表面活性剂、粘土或二氧化硅等;热聚 合引发剂,如基于过硫酸盐的引发剂、基于偶氮的引发剂、过氧化氢、抗坏血酸等;或者交联 剂,如基于环氧的交联剂、基于二醇的交联剂、包含2官能或3官能或更多官能丙烯酸酯的 交联剂、包含羟基的单官能化合物。
[0077] 进行此粉碎步骤是为了使所述含水凝胶聚合物具有2至IOmm的粒径。即,为了在 随后的干燥步骤中改善效率,作为优选,将所述含水凝胶聚合物粉碎成具有IOmm或更小的 粒径。过度粉碎可造成颗粒间的凝聚。为了防止凝聚,作为优选,将所述聚合物粉碎成具有 2mm以上粒径的颗粒。
[0078] 同时,在粉碎或聚合后,立即对所述含水凝胶聚合物进行干燥步骤,且该干燥步骤 可在150至250°C,优选160至200°C的温度下进行(对此,所述干燥温度指所提供的用于干 燥的加热介质的温度,或在干燥过程中包含所述加热介质和聚合物的干燥反应器的温度)。 即,如果所述干燥温度低,从而使干燥时间变长,可使最终高吸水性聚合物的性质变差。为 了避免这个问题,所述干燥温度优选为150°C或更高。另外,所述干燥温度高于需求,所述含 水凝胶聚合物仅表面被干燥,这样有在下述粉碎过程中可产生大量的细粉的担忧,并且可 使所述最终高吸水性聚合物的性质变差。为了避免这个问题,所述干燥温度优选为250°C或 更低。
[0079] 对此,所述干燥步骤的干燥时间并不特别地限制,但考虑到过程效率,可在以上干 燥温度下进行20至90分钟。
[0080] 此外,只要所述干燥步骤的干燥方法是在含水凝胶聚合物干燥过程中使用的典型 方法,就能够不限制其构成地应用。具体地,可以将供热空气法、红外线照射法、微波辐射 法、紫外线照射法等应用于所述干燥步骤。
[0081] 能够进行此干燥步骤来使干燥的聚合物具有0. 5至10重量%的含水率。即,如果 所述聚合物的含水率低于〇. 5重量%,则由于过度干燥可造成生产成本提高并且可发生交 联聚合物的降解,这是不被期望的。如果所述聚合物的含水率高于10重量%,则在随后的 过程中能产生有缺陷的产品。对此,所述干燥的聚合物的含水率优选为在以上范围之内。
[0082] (粉碎所述干燥的聚合物的步骤)
[0083] 同时,根据一个实施方式,可以进行粉碎所述干燥的含水凝胶聚合物的步骤。
[0084] 所述粉碎步骤是优化所述干燥的含水凝胶聚合物表面区域的步骤,且进行该步骤 以使所述粉碎的聚合物具有150至850 μ m的粒径。此时,可使用的粉碎装置的例子可包括 销钉式碾磨机(pin mill)、锤磨机(hammer mill)、螺旋式碾磨机(screw mill)、棍式碾磨 机(roll mill)、圆盘碾磨机(disc mill)、轻撞式碾磨机(jog mill)等,但其构成并不特 别地限制。
[0085] 进一步地,当根据一个实施方式形成并干燥的含水凝胶聚合物在粉碎步骤中被粉 碎时,可控制该粉碎步骤中生产的粉末的量小于粉碎之前所述聚合物重量的5%。
[0086] 根据本发明,可进一步进行将经由该过程得到的聚合物粉末过筛形成具有150至 850 μm的粒径的聚合物的步骤。此步骤是为了操控最终生产的高吸水性聚合物粉末的物理 性质的附加步骤,在使用前能够筛选具有以上范围之内的粒径的聚合物。
[0087] (表面交联所述粉碎的聚合物的步骤)
[0088] 同时,根据一个实施方式,可以在所述第二交联剂存在下进行表面交联所述粉碎 的聚合物的步骤。
[0089] 此步骤是通过表面交联上述干燥并粉碎的聚合物来进一步改善所述高吸水性聚 合物的物理性质的步骤。可以通过表面交联在以上步骤中描述的含水凝胶聚合物上形成表 面改性层。
[0090] 此处,只要所述第二交联剂是能够与聚合物官能团反应的化合物,其都能够不限 制其构成地使用。然而,根据本发明,可使用选自乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘 油醚、丙三醇聚缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、乙二醇、二乙二 醇、丙二醇(propylene glycol)、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇(propane diol)、双丙二醇、 聚丙二醇、丙三醇、聚丙三醇、丁二醇、庚二醇、己二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇、氢 氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铁、氯化钙、氯化镁、氯化铝以及氯化铁中的一种或多 种作为所述第二交联剂。
[0091] 根据所述交联剂的类型或者反应条件,可适当地控制在进行表面交联反应步骤中 加入的第二交联剂的含量。根据本发明,基于100重量份的所述粉碎的聚合物,所述第二交 联剂的含量优选为0. 001至5重量份。过低的第二交联剂含量不能引起表面交联结构,导 致所述高吸水性聚合物的弱吸水性和低吸水率,而过高的第二交联剂含量能因为过度的表 面交联而降低所述聚合物的吸水性。
[0092] 同时,为了进行表面交联反应,可使用将所述第二交联剂和粉碎的聚合物加入到 反应器并将其混合的方法、将所述第二交联剂喷射到粉碎的聚合物的方法,或者在将所述 粉碎的聚合物和第二交联剂持续加入到连续运行的混合器的同时使其混合的方法。
[0093] 此时,所述第二交联剂可与额外的水加入。当第二交联剂与水一起加入时,该第二 交联剂能够均匀分散,能够防止所述聚合物粉末的凝聚,并且能够优化所述第二交联剂透 入聚合物粉末的深度。考虑到这些目的,基于100重量份的聚合物,对其加入的水的量优选 为0. 5至10重量份。
[0094] 所述表面交联反应步骤可在于相对高温下进行的干燥和粉碎步骤之后接着在100 至250°C温度下进行,并且为了缩短处理时间,其可在以上温度范围内进行。此时,所述表面 交联反应可进行1至120分钟,优选1至100分钟,更优选10至60分钟。即,为了进行最小 限度的表面交联反应并防止由于过度反应中聚合物颗粒的变差而造成的物理性质的缩减, 所述表面交联反应可在上述反应条件下进行。
[0095] 根据这种方法,能够制备显示出低细粉生成并且具有优秀的保水能力和加压吸水 性的同时具有低水溶性组分含量的高吸水性聚合物。
[0096] 2.高吸水件聚合物
[0097] 另一方面,根据另一个实施方式,本发明提供了一种高吸水性聚合物,包含:
[0098] 由聚合和内交联具有至少部分被中和的酸性基团的基于丙烯酸的单体得到的交 联聚合物,
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