生產吸水性聚合物顆粒的方法

2023-12-03 07:37:01 1

專利名稱：生產吸水性聚合物顆粒的方法
生產吸水性聚合物顆粒的方法 本發明涉及一種生產吸水性聚合物顆粒的方法，其中將聚合物凝膠從聚合反應 器中移出，並以顆粒狀聚合物凝膠的形式中間儲存於一個延遲容器(delayvessel)中。吸水性聚合物顆粒的生產描述於專著「Modern Superabsorbent Polymer Technology」，RL.Buchholz 和 A.T.Graham，Wiley-VCH, 1998，71 至 103 頁中。由溶液聚合得到的聚合物凝膠可中間儲存於一個獨立容器中以提高單體轉化率。吸水性聚合物可用於生產尿布、棉塞、衛生棉和其它衛生製品，以及用作商品 蔬菜種植業中的保水劑。本發明的一個目的是提供一種生產吸水性聚合物顆粒的改進方法。所述目的通過一種生產吸水性聚合物顆粒的方法實現，所述方法通過以下方式 進行將一種包含下列物質的單體溶液或懸浮液在至少一個聚合反應器中聚合a)至少一種帶有酸基並可被至少部分中和的烯鍵式不飽和單體，b)至少一種交聯劑，c)至少一種引發劑，d)任選地，一種或多種可與a)中所述單體共聚的烯鍵式不飽和單體，和e)任選地，一種或多種水溶性聚合物；將所得聚合物凝膠從所述聚合反應器中移出，任選地粉碎，以顆粒狀聚合物凝 膠的形式中間儲存於至少一個延遲容器中，通過至少一個位於所述延遲容器下端的第一 輸送設備移出並乾燥，其中所述中間儲存的顆粒狀聚合物凝膠在所述延遲容器內通過至 少一個位於所述第一輸送設備上方的第二輸送設備朝所述第一輸送設備的方向輸送。如果在聚合反應器中，聚合物凝膠並非已經以顆粒狀聚合物凝膠的形式獲得， 則需要將所述聚合物凝膠粉碎成顆粒狀聚合物凝膠。其中直接獲得顆粒狀聚合物凝膠的 聚合反應器有例如捏合反應器。其中不能得到顆粒狀聚合物凝膠的聚合反應器有例如帶 式反應器。顆粒狀聚合物凝膠的粒度優選為0.1至100mm、更優選0.5至10mm、最優選1 至 3mm。所述聚合物凝膠通過至少一個第一輸送設備、優選通過至少一個螺旋輸送機、 更優選通過至少一個帶有兩個反向旋轉的輸送螺杆的螺旋輸送機從所述延遲容器中移 出，並優選通過一個迴轉帶(swivelbelt)轉移至乾燥設備中，例如帶式乾燥機。當所用第一輸送設備為螺旋輸送機時，輸送螺杆的速度優選為1至50轉/分 鍾、更優選5至30轉/分鐘、最優選10至20轉/分鐘。所述輸送螺杆的外徑優選為 0.05至0.5m、更優選0.1至0.4m、最優選0.2至0.3m。將所述聚合物凝膠在所述延遲容器內通過至少一個第二輸送設備、優選通過至 少一個螺旋輸送機、更優選通過至少一個帶有兩個反向旋轉的輸送螺杆的螺旋輸送機、 最優選通過兩個各自帶有兩個反向旋轉的輸送螺杆的螺旋輸送機朝所述第一輸送設備的 方向輸送。
當所用第二輸送設備為螺旋輸送機時，輸送螺杆的速度優選為0.05至5轉/分鐘、更優選0.1至2轉/分鐘、最優選0.2至1轉/分鐘。所述輸送螺杆的外徑優選為0.1 至1.5m、更優選0.25至lm、最優選0.5至0.75m。第二輸送設備的輸送性能應低於第一輸送設備的輸送性能，以防止對聚合物凝 膠不利地緊壓。在本發明的一個優選實施方案中，使用具有右旋螺紋和左旋螺紋的組合的螺旋 輸送機作為第二輸送設備。同軸的右旋螺紋和左旋螺紋的組合能將顆粒狀聚合物凝膠從 外側區域向中心輸送。輸送方向，即第一輸送設備螺旋輸送機和第二輸送設備螺旋輸送機的旋轉軸， 通常水平偏置地(offset horizontally)設置。封閉角(angle enclosed)優選為45至90°、 更優選80至90°、最優選85至90°。附圖
示出本發明的優選實施方案，附圖標記含義如下1第一輸送設備2第二輸送設備3延遲容器4顆粒狀聚合物凝膠圖Ia和Ib示出貫穿一個如下延遲容器的旋轉90°的兩個垂直截面，所述延遲容 器具有一個作為第一輸送設備的螺旋輸送機和一個作為第二輸送設備的螺旋輸送機。第 二輸送設備的螺旋輸送機具有右旋螺紋和左旋螺紋，並從容器壁向容器中心輸送。圖2a和2b示出貫穿一個如下延遲容器的旋轉90°的兩個垂直截面，所述延遲容 器具有一個作為第一輸送設備的帶有兩個反向旋轉的輸送螺杆的螺旋輸送機和作為第二 輸送設備的兩個各自帶有兩個反向旋轉的輸送螺杆的螺旋輸送機。第二輸送設備的螺旋 輸送機具有右旋螺紋和左旋螺紋，並從容器壁向容器中心輸送。圖2a和2b的兩個螺旋輸送機以有利的方式設置從而使兩個相鄰輸送螺杆的輸送 螺杆剛好不會相互嚙合。相反，螺旋輸送機的兩個反向旋轉的輸送螺杆各自通常相互齧
I=I ο此外，應選擇輸送螺杆的尺寸，以使第二輸送設備的輸送螺杆極大程度地佔據 所述延遲容器的水平橫截面，即不存在其中未輸送顆粒狀聚合物的區域。在本發明方法中，可使用具有與目前常規橫截面相比更大橫截面的延遲容器。 雖然橫截面增加，但所述容器中並不傾向於形成橋形物。因此，可使用具有較低床層高 度的延遲容器。由於床層高度較低，所述顆粒狀聚合物凝膠在延遲容器中高度壓實程度 較低，可被更容易地乾燥。所述第一輸送設備和第二輸送設備之間的垂直距離優選小於0.5m、更優選小於 0.2m、最優選小於0.1m。所述延遲容器中顆粒狀聚合物凝膠的停留時間優選為1至60分鐘、更優選2至 30分鐘、最優選5至15分鐘。所述延遲容器中顆粒狀聚合物凝膠的溫度優選為60至100°C、更優選70至 95°C、最優選80至90°C。通常所述延遲容器是絕熱的。所述延遲容器中顆粒狀聚合物凝膠的床層高度優選為0.5至3m、更優選0.8至2.5m、最優選1至2m。
所述延遲容器中的氣體環境具有優選小於50毫巴、更優選小於10毫巴、最優選 小於2毫巴的氧分壓。氧能夠清除存在於顆粒狀聚合物凝膠中或由殘餘引發劑分解形成 的自由基。但是，需要這些自由基來轉化殘餘單體。
所述延遲容器中顆粒狀聚合物凝膠的含水量優選為30至70重量％、更優選35 至65重量％、最優選40至60重量％。含水量更低或更高均會導致所述延遲容器中殘餘 單體的轉化率降低。
所述吸水性聚合物顆粒通過使一種單體溶液或懸浮液聚合而生產，並且通常是 非水溶性的。
單體a)優選是水溶性的，即23°C下在水中的溶解度通常為至少lg/100g水、優 選至少5g/100g水、更優選至少25g/100g水、最優選至少:35g/100g水。
合適的單體a)有例如烯鍵式不飽和羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸。 特別優選的單體有丙烯酸和甲基丙烯酸。極特別優選丙烯酸。
其它合適的單體a)有例如烯鍵式不飽和磺酸，如苯乙烯磺酸和2-丙烯醯氨 基-2-甲基丙磺酸(AMPS)。
雜質可在很大程度上影響聚合。因此，所用原料應具有最大純度。因此對單 體a)進行專門純化通常是有利的。合適的純化方法描述於例如WO 2002/055469AU WO 2003/078378A1和WO 2004/035514A1中。合適的單體a)有例如根據WO 2004/035514A1純化的丙烯酸，其包含99.8460重量％的丙烯酸、0.0950重量％的乙酸、 0.0332重量％的水、0.0203重量％的丙酸、0.0001重量％的糠醛、0.0001重量％的馬來酸 酐、0.0003重量％的二丙烯酸和0.0050重量％的對苯二酚單甲醚。
丙烯酸和/或其鹽在單體a)總量中的比例優選為至少50mOl%、更優選至少 90mol%>最優選至少95mol%。
單體a)通常包含聚合抑制劑——優選對苯二酚單醚——作為儲存穩定劑。
所述單體溶液優選包含最高達250ppm重量、優選最多130ppm重量、更優選最 多70ppm重量且優選至少IOppm重量、更優選至少30ppm重量、特別是約50ppm重量的 對苯二酚單醚，各自以未中和的單體a)為基準。例如，所述單體溶液可使用一種帶有酸 基的烯鍵式不飽和單體與適量的對苯二酚單醚製備。
優選的對苯二酚單醚有對苯二酚單甲醚(MEHQ)和/或α -生育酚(維生素Ε)。
合適的交聯劑b)為含有至少兩個適於交聯的基團的化合物。此類基團有例如 可自由基聚合成聚合物鏈的烯鍵式不飽和基團，和可與單體a)的酸基形成共價鍵的官能 團。另外，可與單體a)的至少兩個酸基形成配位鍵的多價金屬鹽也適用作交聯劑b)。
交聯劑b)優選為含有至少兩個可自由基聚合成聚合物網絡的可聚合基團的化 合物。合適的交聯劑b)有例如乙二醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二丙烯酸酯、聚乙二 醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三烯丙基胺、四烯丙基 氯化銨、四烯丙氧基乙烷，如EP 0530438A1中所述；二丙烯酸酯和三丙烯酸酯，如EP 0547847A1、EP 0559476AU EP 0632068AU W0 93/21237AU WO 2003/104299A1、 WO 2003/104300AU WO 2003/104301A1 和 DE 10331450A1 中所述；除包含丙烯 酸酯基團還包含另外的烯鍵式不飽和基團的混合丙烯酸酯，如DE 10331456A1和DE10;35M01A1中所述；或交聯劑混合物，如例如DE 1卯43368A1、DE 19646484A1、WO 90/15830A1 和 W02002/032962A2 中所述。
優選的交聯劑b)有季戊四醇三烯丙基醚、四烯丙氧基乙烷、亞甲基二甲基丙烯 醯胺、15重乙氧基化的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷 三丙烯酸酯和三烯丙基胺。
極特別優選的交聯劑b)有聚乙氧基化和/或聚丙氧基化甘油已與丙烯酸或甲 基丙烯酸酯化得到的二丙烯酸酯或三丙烯酸酯，如例如W02003/104301A1中所述。3至 10重乙氧基化甘油的二丙烯酸酯和/或三丙烯酸酯是特別有利的。極特別優選1至5重 乙氧基化和/或丙氧基化甘油的二丙烯酸酯或三丙烯酸酯。最優選3至5重乙氧基化和 /或丙氧基化甘油的三丙烯酸酯，特別是3重乙氧基化甘油的三丙烯酸酯。
交聯劑b)的量優選為0.05至1.5重量％、更優選0.1至1重量％、最優選0.3 至0.6重量％，各自以單體a)為基準。隨著交聯劑含量升高，離心保留能力(centrifoge retention capacity) (CRC)下降，在 2I.Og/cm2 (AULOJpsi)壓力下的吸收性最強。
引發劑c)可為所有能在聚合條件下產生自由基的化合物，例如熱引發劑、氧化 還原引發劑、光引發劑。合適的氧化還原引發劑有過二硫酸鈉/抗壞血酸、過氧化氫/抗 壞血酸、過二硫酸鈉/亞硫酸氫鈉和過氧化氫/亞硫酸氫鈉。優選使用熱引發劑和氧化還 原引發劑的混合物，如過二硫酸鈉/過氧化氫/抗壞血酸。但所用還原成分優選為2-羥 基-2-亞磺酸基乙酸的鈉鹽、2-羥基-2-磺酸基乙酸的二鈉鹽和亞硫酸氫鈉的混合物。所 述混合物可以以Brfiggolite FF6 和Brttggolite FF7 購得(Briiggemann Chemicals ； Heilbronn ； Germany)。
可與帶有酸基的烯鍵式不飽和單體a)共聚的烯鍵式不飽和單體d)有例如丙 烯醯胺、甲基丙烯醯胺、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、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、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯。
所用水溶性聚合物e)可為聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、澱粉、澱粉衍生物、改 性纖維素(如甲基纖維素或羥乙基纖維素)、明膠、聚乙二醇或聚丙烯酸，優選澱粉、澱 粉衍生物和改性纖維素。
通常使用單體水溶液。所述單體溶液的含水量優選為40至75重量％、更優選45 至70重量％、最優選50至65重量％。還可使用單體懸浮液，即過飽和的單體溶液。含 水量越高，後續乾燥所需的能量越高；而含水量降低，則聚合熱量僅可不充分地除去。
為達到最佳作用，優選的聚合抑制劑對溶解氧有要求。因此，可先除去單體溶 液中的溶解氧，然後再進行聚合，所述溶解氧的除去通過惰化進行，即通入惰性氣體， 優選氮氣或二氧化碳。所述單體溶液的氧含量優選在聚合前降至低於Ippm重量、更優選 低於0.5ppm重量、最優選低於O.lppm重量。
合適的反應器有，例如捏合反應器或帶式反應器。在捏合機中，在單體水溶 液或懸浮液的聚合過程中形成的聚合物凝膠通過例如反向旋轉的攪拌器軸連續粉碎，如 WO 2001/038402A1所述。帶式聚合描述於例如DE 3825366A1和US 6,241,928中。帶 式反應器中的聚合形成聚合物凝膠，其需要在另外的加工步驟中於例如擠出機或捏合機 中粉碎。
所得聚合物凝膠的酸基通常已經部分中和。中和優選在單體階段進行。這 通常通過將水溶液形式或也優選固體形式的中和劑混入而實現。中和度優選為25至 95mol%>更優選30至80mol%、最優選40至75mol%，為此可使用常規中和劑，優選鹼 金屬氫氧化物、鹼金屬氧化物、鹼金屬碳酸鹽或鹼金屬碳酸氫鹽，及其混合物。也可使 用銨鹽來代替鹼金屬鹽。特別優選的鹼金屬有鈉和鉀，但極特別優選氫氧化鈉、碳酸鈉 或碳酸氫鈉，及其混合物。
然而，也可在聚合後，在聚合形成的聚合物凝膠階段進行中和。也可先在聚合 前中和最高達40mol%、優選10至30mol%、更優選15至25mol%的酸基，通過以下方 式進行向單體溶液中實際添加一部分中和劑，並僅在聚合之後的聚合物凝膠階段調定 至所需的最終中和度。當聚合物凝膠至少部分在聚合之後被中和時，優選以機械方式， 例如使用擠出機，將聚合物凝膠粉碎，在此情況下，可將中和劑噴霧、噴撒或傾倒於其 上，然後小心混入。為此，可將得到的凝膠物料反覆擠出進行均化。
然後優選用帶式乾燥機將所述聚合物凝膠乾燥，直至殘留水分含量優選為0.5 至15重量％、更優選1至10重量％、最優選2至8重量％，所述殘留水分含量通過 EDANA (European Disposables and Nonwovens Association (歐洲非織布組織))推薦的試驗 方法No.WSP 230.2-05 「Moisture Content」確定。如果殘留水分含量過高，則乾燥聚合 物凝膠的玻璃化轉變溫度Tg太低，難以進行進一步加工。如果殘留水分含量過低，則幹 燥聚合物凝膠太脆，在隨後的粉碎步驟中，產生大量粒度過小的不利的聚合物顆粒(「細 粒」)。乾燥前凝膠的固體含量優選為25至90重量％、更優選35至70重量％、最優 選40至60重量％。但也可任選地使用流體床乾燥機或熱犁式混合機(heated plowshare mixer)進行乾燥操作。
已通過本發明方法在凝膠儲槽(gel bunker)中另外疏鬆化的聚合物凝膠，與未經 另外預處理的聚合物凝膠相比，可被更好地乾燥。本發明方法有利地連續進行。
之後，將乾燥聚合物凝膠研磨並分級，用於研磨的裝置可通常是單級或多級輥 磨機(優選二級或三級輥磨機)、銷棒粉碎機、錘磨機或振動研磨機。
作為產物部分而移出的聚合物顆粒的平均粒度優選至少200 μ m、更優選250至 600 μ m、極特別是300至500 μ m。產物部分的平均粒度可通過EDANA (歐洲非織布組 織)推薦的試驗方法No.WSP 220.2-05 "Particle Size Distribution"確定，其中過篩部分 的質量比以累積形式繪圖，平均粒度由圖表中確定。此處平均粒度為得到累積50重量％ 的篩目大小的值。
平均粒度為至少150 μ m的顆粒的比例優選為至少90重量％、更優選至少95重量％、最優選至少98重量％。
粒度過小的聚合物顆粒會降低滲透性6FC)。因此，過小聚合物顆粒(「細 粒」)的比例應優選較小。
粒度最大為850 μ m的顆粒的比例優選至少90重量％、更優選至少95重量％、最優選至少98重量％。
粒度過大的聚合物顆粒會降低膨脹率。因此，過大聚合物顆粒的比例也應較 小。
為進一步改善性能，可對聚合物顆粒進行後交聯。合適的後交聯劑為包含可與所述聚合物顆粒的至少兩個羧酸酯基團形成共價鍵的基團的化合物。合適的化合物有 例如多官能胺、多官能醯氨型胺、多官能環氧化物，如EP 0083022A2、EP 0M3303A1和 EP 0937736A2中描述的;二官能醇或多官能醇，如DE 3314019A1、DE 3523617A1和EP 0450922A2中描述的；或β -羥基烷基醯胺，如DE 10204938Α1和US 6,239,230中描述的。
另外描述的合適的後交聯劑有DE 4020780C1中的環狀碳酸酯；DE 19807502Α1中的2-噁唑烷酮及其衍生物，如2-羥乙基-2-噁唑烷酮；DE 19807992C1 中的二 -2-噁唑烷酮和多-2-噁唑烷酮；DE 19854573Α1中的2-氧代四氫_1，3-噁嗪 及其衍生物；DE 19854574Α1中的Ν_醯基_2_噁唑烷酮；DE 10204937Α1中的環狀脲； DE 10334584Α1中的二環醯胺乙縮醛；EP 1199327Α2中的氧雜環丁烷和環狀脲；以及 W02003/031482A1中的嗎啉_2，3-二酮及其衍生物。
優選的後交聯劑有碳酸亞乙酯、乙二醇二縮水甘油醚、聚醯胺與表氯醇的反應 產物，以及丙二醇與1，4-丁二醇的混合物。
極特別優選的後交聯劑有2-羥乙基噁唑烷-2-酮、噁唑烷-2-酮和1，3-丙二
另外，還可使用包含另外的可聚合的烯鍵式不飽和基團的後交聯劑，如DE 3713601Α1中描述的。
後交聯劑的量優選為0.001至2重量％、更優選0.02至1重量％、最優選0.05至0.2重量％，各自以所述聚合物顆粒為基準。
在本發明的一個優選實施方案中，除了所述後交聯劑外，還在後交聯之前、過 程中或之後將多價陽離子施於所述顆粒表面。
可用於本發明方法的多價陽離子有例如二價陽離子，如鋅、鎂、鈣、鐵和鍶 的陽離子；三價陽離子，如鋁、鐵、鉻、稀土元素和錳的陽離子；四價陽離子，如鈦和 鋯的陽離子。合適的抗衡離子有氯離子、溴離子、硫酸根、硫酸氫根、碳酸根、碳酸氫 根、硝酸根、磷酸根、磷酸氫根、磷酸二氫根和羧酸根如乙酸根和乳酸根。優選硫酸鋁 和乳酸鋁。除了金屬鹽，還可使用多胺作多價陽離子。
所用多價陽離子的量為例如0.001至1.5重量％、優選0.005至1重量％、更優選 0.02至0.8重量％，各自以所述聚合物顆粒為基準。
後交聯通常以將後交聯劑的溶液噴霧在乾燥聚合物顆粒上的方式進行。噴霧之 後，將塗覆有後交聯劑的聚合物顆粒熱力乾燥，並且後交聯反應可在乾燥之前或過程中 進行。
後交聯劑溶液的噴霧優選在具有活動混合工具的混合機中進行，如螺杆式混合 機、盤式混合機、犁式混合機和槳式混合機。特別優選臥式混合機如犁式混合機和槳式 混合機，極特別優選立式混合機。合適的混合機有例如L6dige混合機、Bepex混合 機、Nauta混合機、Processall混合機和Schugi混合機。但還可在流體床中噴霧後交聯劑 溶液。
後交聯劑通常以水溶液形式使用。非水溶劑的含量或溶劑總量可用於調節後交 聯劑在聚合物顆粒中的滲透深度。
當僅使用水作溶劑時，加入表面活性劑是有利的。這改善了潤溼行為，並降低了結塊趨勢。但優選使用溶劑混合物，例如異丙醇/水、1，3-丙二醇/水和丙二醇/ 水，其中混合比優選為20 80至40 60。
熱力乾燥優選在接觸式乾燥機、更優選槳式乾燥機、最優選盤式乾燥機中進 行。合適的乾燥機有例如Bepex乾燥機和Nara乾燥機。此外，還可使用流體床乾燥 機。
乾燥可在混合機本身中通過加熱殼體或吹入暖空氣實現。合適的還有下遊乾燥 機，例如櫃式乾燥機、旋轉管式烘箱或可加熱螺杆。在流體床乾燥機中混合併乾燥是特 別有利的。
優選的乾燥溫度在100至250°C、優選120至220°C、更優選130至210°C、最優 選150至200°C範圍內。在此溫度下在反應混合機或乾燥機中的優選停留時間優選為至少 10分鐘、更優選至少20分鐘、最優選至少30分鐘，通常最多60分鐘。
隨後，可將經後交聯的聚合物再次分級。
為進一步改善性能，經後交聯的聚合物顆粒可被塗覆或隨後潤溼。適於改善膨 脹率和滲透性6FC)的塗料有例如無機惰性物質如水不溶性金屬鹽、有機聚合物、陽 離子聚合物以及二價或多價金屬陽離子。適於粘塵的塗料有例如多元醇。適於抵消聚合 物顆粒不利的結塊傾向的塗料有例如熱解法二氧化矽如Aerosil 200，和表面活性劑 如 Span 20。
通過本發明方法生產的吸水性聚合物顆粒的含水量優選為0至15重量％、更優 選0.2至10重量％、最優選0.5至8重量％，其中含水量通過EDANA (歐洲非織布組織) 推薦的試驗方法 No.WSP 230.2-05 "Moisture Content」 確定。
通過本發明方法生產的吸水性聚合物顆粒的離心保留能力(CRC)通常為至少 15g/g、優選至少20g/g、優選至少22g/g、更優選至少24g/g、最優選至少洸g/g。所 述吸水性聚合物顆粒的離心保留能力(CRC)通常低於60g/g。離心保留能力(CRC)通 過EDANA (歐洲非織布協會)推薦的試驗方法No.WSP 241.2-05 「Centriftige Retention Capacity，，確定。
通過本發明方法生產的吸水性聚合物顆粒在49.0g/cm2 (0.7psi)的壓力下的吸水 性通常為至少15g/g、優選至少20g/g、優選至少22g/g、更優選至少Mg/g、最優選至少 26g/go所述吸水性聚合物顆粒在49.0g/cm2 (AULOJpsi)的壓力下的吸水性通常低於!35g/ go在49.0g/cm2 (AUL0.7psi)的壓力下的吸水性類似於EDANA(歐洲非織布協會)推薦 的試驗方法 No.WSP MHO5 "Absorption under pressure"確定，但壓力設定為 49.0g/ cm2 (0.7psi)，而非 21.0g/cm2 (0.3psi)。
本發明還提供了 一種用於實施本發明方法的容器。
本發明還提供了一種生產吸水性聚合物顆粒的裝置，其包含至少一個聚合反應 器、至少一個本發明的容器和至少一個乾燥裝置。
方法
除非另外指出，所述測量應在23士2°C的環境溫度和50士 10%的相對大氣溼度 下進行。所述吸水性聚合物在測量前充分混合。
殘餘單體
所述吸水性聚合物顆粒中的殘餘單體含量通過EDANA (歐洲非織布協會)推薦的試驗方法 No.410.2-02 「Residual Monomers」 確定。
聚合物凝膠中的殘餘單體含量以類似方式確定。為此，與上述試驗方法不同的 是，將Ig聚合物凝膠用磁力攪拌器以300轉/分鐘在200ml 10重量％的氯化鈉溶液中攪 拌共6小時。所用攪拌子為直徑為30mm且高度為12mm的圓盤形磁力攪拌子。
EDANA 試驗方法可從例如 European Disposables and Nonwovens Association, Avenue Eugene Plasky 157, B-1030 Brussels，Belgium 得至丨J。
實施例1 (比較例)
通過將水、50重量％氫氧化鈉溶液和丙烯酸連續混合，生產了 38.8重量％的丙 烯酸/丙烯酸鈉溶液，中和度為71.3m0l%。所述單體溶液的固體含量為38.8重量％。 將所述組分混合後，將所述單體溶液用熱交換器連續冷卻。
所用的聚乙烯型不飽和交聯劑為聚乙二醇-400 二丙烯酸酯(平均摩爾質量為 400g/mol的聚乙二醇的二丙烯酸酯)。用量為21 /噸單體溶液。
為引發自由基聚合，使用下列組分過氧化氫(1.03kg(0.25重量％ )/噸單體溶 液)、過二硫酸鈉(3.101 (15重量％)/噸單體溶液)和抗壞血酸(1.051cg(l重量％ )/噸 單體溶液)。
所述單體溶液的生產率為17t/h。
將各種組分以如下量連續計量加入容量為6.3m3的List Contikneter連續捏合機 (購自 List, Arisdorf, Switzerland)中
17t/h 單體溶液
34kg/h聚乙二醇-400 二丙烯酸酯
70.2kg/h過氧化氫溶液/過二硫酸鈉溶液
17.9kg/h抗壞血酸溶液
在交聯劑和引發劑的加入點之間，將單體溶液用氮氣惰化。
在反應器的末端，另外計量加入1000]cg/h粒度小於150 μ m的移出的篩下料。
進料處，反應溶液的溫度為23.5°C。反應器以38rpm的軸速運行。反應器中反 應混合物的停留時間為15分鐘。
聚合和凝膠粉碎後，將含水聚合物凝膠經由延遲容器施於強制通風帶式乾燥機 中。
所述延遲容器具有邊長(edge length)為2.2m且高度為2.3m的方形基體。
所述延遲容器具有作為第一輸送設備的帶有兩個反向旋轉的輸送螺杆的螺旋輸 送機和作為第二輸送設備的兩個各自帶有兩個反向旋轉的輸送螺杆的螺旋輸送機。第二 輸送設備的螺旋輸送機具有右旋螺紋和左旋螺紋，並從容器壁輸送至容器的中心。(圖 2a和沈)。
第一輸送設備的輸送螺杆以14轉/分鐘運行，第二輸送設備的輸送螺杆以0.5轉 /分鐘運行。
第一輸送設備的輸送螺杆的外徑為250mm。反向旋轉的輸送螺杆的軸間距為 180mmo
第二輸送設備的輸送螺杆的外徑為630mm。反向旋轉的輸送螺杆的軸間距為 465mm。
所述延遲容器以未填充的形式運行。斷開第二輸送設備。
乾燥水凝膠的殘留水分含量為約3重量％，並將其粗碎。
在乾燥之前和之後測定殘餘單體含量(remos)，其為粗碎後粒度大於IOmm的聚 合物顆粒(附聚物)的比例。結果總結於表中。
實施例2 (比較例)
過程如實施例1。所述延遲容器中的填充量為60至80%。第二輸送設備保持 斷開。
實施例3
過程如實施例1。所述延遲容器中的填充量為60至80%。接通第二輸送設備。
表結果
權利要求
1.一種生產吸水性聚合物顆粒的方法，所述方法通過以下方式進行將包含下列物 質的單體溶液或懸浮液在至少一個聚合反應器中聚合a)至少一種帶有酸基且可被至少部分中和的烯鍵式不飽和單體，b)至少一種交聯劑，c)至少一種引發劑，d)任選地，一種或多種可與a)中所述單體共聚的烯鍵式不飽和單體，和e)任選地，一種或多種水溶性聚合物；將所得聚合物凝膠從所述聚合反應器中移出，任選地粉碎，以顆粒狀聚合物凝膠的 形式中間儲存於至少一個延遲容器中，通過至少一個位於所述延遲容器下端的第一輸送 設備移出並乾燥，其中所述中間儲存的顆粒狀聚合物凝膠在所述延遲容器內通過至少一 個位於所述第一輸送設備上方的第二輸送設備朝所述第一輸送設備的方向輸送。
2.權利要求1的方法，其中所述第一輸送設備為一種螺旋輸送機。
3.權利要求1或2的方法，其中所述第一輸送設備為帶有兩個反向旋轉的輸送螺杆的 螺旋輸送機。
4.權利要求1至3中任一項的方法，其中所述第二輸送設備為一種螺旋輸送機。
5.權利要求1至4中任一項的方法，其中所述第二輸送設備為具有右旋螺紋與左旋螺 紋的組合的螺旋輸送機。
6.權利要求1至5中任一項的方法，其中所述第二輸送設備為至少一個帶有兩個反向 旋轉的輸送螺杆的螺旋輸送機。
7.權利要求1至6中任一項的方法，其中所述第一輸送設備與所述第二輸送設備之間 的垂直距離小於0.5m。
8.權利要求1至7中任一項的方法，其中所述延遲容器中所述顆粒狀聚合物凝膠的停 留時間為1至60分鐘。
9.權利要求1至8中任一項的方法，其中所述延遲容器中所述顆粒狀聚合物凝膠的溫 度為60至IOO0C0
10.權利要求1至9中任一項的方法，其中所述延遲容器中所述顆粒狀聚合物凝膠的 床層高度為0.5至3m。
11.權利要求1至10中任一項的方法，其中所述延遲容器中的氣體環境具有小於50 毫巴的氧分壓。
12.權利要求1至11中任一項的方法，其中所述延遲容器中的所述顆粒狀聚合物凝膠 的含水量為30至70重量％。
13.權利要求1至12中任一項的方法，其中將所述顆粒狀聚合物凝膠用一個帶式乾燥 機乾燥，並通過一個迴轉帶輸送至乾燥帶上。
14.權利要求1至13中任一項的方法，其中所述吸水性聚合物顆粒的離心保留能力至 少為15g/g。
15.一種儲存顆粒狀聚合物凝膠的容器，包括至少一個位於所述容器下端的第一輸送 設備和至少一個位於所述第一輸送設備上方的第二輸送設備，經由至少一個第二輸送設 備能夠朝所述第一輸送設備的方向輸送。
16.權利要求15的容器，其中所述第一輸送設備為一個螺旋輸送機。
17.權利要求15或16的容器，其中所述第二輸送設備為一個螺旋輸送機。
18.權利要求15至17中任一項的容器，其中所述第二輸送設備為具有右旋螺紋和左 旋螺紋的組合的螺旋輸送機。
19.權利要求15至18中任一項的容器，其中所述第一輸送設備和/或所述第二輸送 設備為至少一個帶有兩個反向旋轉的輸送螺杆的螺旋輸送機。
20.一種生產吸水性聚合物顆粒的裝置，包括至少一個聚合反應器、至少一個權利要 求15至19中任一項的容器和至少一個乾燥裝置。
全文摘要
本發明涉及一種生產吸水性聚合物顆粒的方法，其中將聚合物凝膠從聚合反應器中取出，以顆粒狀聚合物凝膠的形式臨時保存於一個停留時間容器中，通過位於該停留時間容器下端的第一輸送設備移出並乾燥，其中臨時儲存的顆粒狀聚合物凝膠在停留時間容器中通過至少一個位於第一輸送設備上方的第二輸送設備朝第一輸送設備的方向輸送。
文檔編號B01F7/08GK102026714SQ200980115483
公開日2011年4月20日 申請日期2009年4月14日 優先權日2008年4月30日
發明者A·貝克, L·范米耶特, M·威斯曼特爾, R·芬克 申請人:巴斯夫歐洲公司