用於生產可分散性粉末的方法

2023-10-11 06:25:09

用於生產可分散性粉末的方法
【專利摘要】本發明涉及通過噴霧乾燥聚合物水分散體並且加入防粘劑來生產可分散性粉末的方法，其特徵在於，通過運輸氣體將以團聚形式存在並且具有10μm至250μm的顆粒尺寸或者在以擠出物形式的團聚體的情況下具有5mm至5cm的顆粒尺寸的防粘劑完全或部分進料到噴霧乾燥裝置中並且粉碎成0.01μm至5μm的顆粒尺寸；或者，在擠出物的情況下，粉碎成2μm至60μm的顆粒尺寸。
【專利說明】用於生產可分散性粉末的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於通過噴霧乾燥聚合物水分散體(含水聚合物分散體)並且加入防粘劑來生產分散體粉末(分散粉末)的方法。
【背景技術】
[0002]分散體粉末是通過噴霧乾燥相應的聚合物水分散體獲得的聚合物粉末。在此，在可再分散在水中的分散體粉末和不具有這種性質的那些分散體粉末之間加以區別。通常，在乾燥助劑(通常為保護膠體)和防粘劑的存在下，通過乾燥相應的聚合物水分散體獲得水可再分散聚合物粉末。由於保護膠體的含量，使得由於聚合物顆粒被水溶性保護膠體顆粒包覆，從而使得在乾燥操作期間首先阻止了聚合物顆粒的不可逆粘附。其次，當將聚合物粉末分散在水中時再溶解的該保護膠體基質具有使具有初始分散體的的顆粒尺寸的聚合物顆粒再次存在於水再分散體中的效果。
[0003]尤其在基於具有<25°C的玻璃化轉變溫度的聚合物的分散體粉末的情況下，為了最小化粉末阻塞，並且為了改善自由流動和流動性，在生產它們的過程中將防粘劑(抗結齊IJ)加入至分散體粉末。
[0004]防粘劑(ABA)起確保噴霧乾燥之後獲得的聚合物粉末(分散體粉末)的自由流動和儲存穩定性的作用。特別地，當預期由於聚合物的低玻璃化轉變溫度或高吸溼性使得粉末阻塞或在乾燥器壁上結塊時，防粘劑是分散體粉末的主要組分。更具體地，由於相對低的團聚體形成，使得具有防粘劑的顆粒表面的粉化還降低了粗顆粒的比例，這使得在整體乾燥操作以及粉末的性能(例如，自由流動和儲存穩定性)上具有非常有利的影響。
[0005]這種分散體粉末用於許多種應用中，包括用於塗敷組合物以及用於各種不同基板的粘合劑。一個實例是用作用於顆粒狀天然材料的結合粉末(來自瓦克化學(WackerChemie AG)的VinnexK粉末)。在用於建築的化學製品中,普遍、頻繁結合無機粘合劑使用它們(來自瓦克化學(Wacker Chemie AG)的VinnapasK粉末)。它們的實例是建築粘合劑，尤其是瓷磚粘合劑、底灰和砂漿化合物、塗漆、油灰化合物、絕熱複合體系和接縫砂漿。水可再分散性分散體粉末的優點尤其在於在預加工、可儲存的幹混物中可選地與無機粘合劑如水泥一起選擇使用它們，並且在於選擇使它們僅在使用之前通過加入水便可隨時立即使用。相比於漿料形式的體系，這種幹混物可以更容易地運輸(沒有水含量(內容物))並且提供儲存方面的優點，例如不敏感於霜凍並且抵抗微生物的侵擾。
[0006]DE-A2214410建議將防粘劑以乾燥形式與聚合物水分散體同時但分別地計量到噴霧塔中。由於防粘劑越細所使用的量越小，因此建議具有0.01 μ m至0.5 μ m的平均粒徑的防粘劑。DE3101413C2建議具有IOnm至50nm的顆粒尺寸的疏水的二氧化矽作為防粘劑。在噴霧乾燥過程中，以與乾燥氣體的混合物的形式完成加入。在EP690278A1中，用在圓盤霧化乾燥器的霧化器圓盤以下的乾燥氣體引入防粘劑。在來自EP1000113B1的方法中，在聚合物分散體的霧化過程中，將疏水和吸水防粘劑的混合物以乾燥形式吹入。
[0007]實際上，防粘劑經常處於團聚形式。例如，在沉澱或煅制二氧化矽的情況下，這可以由生產過程引起或可以作為物質性能存在。在其他情況下，例如，在使用高嶺土的情況下，在通過噴霧乾燥防粘劑的水懸浮液的生產過程中故意地生產了團聚體(聚集體)形式。這給予可以在不存在任何問題的情況下被輸送並且沒有顯示出任何阻塞或在儲料倉中橋接的任何傾向的防粘劑良好的自由流動性能，這導致過程運行中的顯著的優點。進一步的優點可以是團聚防粘劑的在物流段中尤其有利的較高的本體密度。這種團聚體例如高嶺土，通常具有10 μ m至250 μ m的顆粒尺寸，而一次顆粒在尺寸方面為約0.01 μ m至5 μ m(是指通過雷射粒度測量或掃描電子顯微鏡技術SEM測定的顆粒或團聚體的直徑)。還通過擠壓過程，例如通過擠壓防粘劑顆粒的高濃度水懸浮液並且隨後乾燥來生產團聚體形式的防粘齊U。在這種情況下，團聚體通常具有5mm可達5cm的顆粒尺寸(意指團聚體直徑)。
[0008]從方法角度而言，如所提及的，優選使用團聚形式的防粘劑。然而，這種形式的缺點在於:相比於一次顆粒，減小了團聚防粘劑的表面積。這是不考慮團聚形式是否是防粘劑的本徵性質或已經是由製造商故意產生的情況。因此，較少的防粘劑顆粒可用於聚合物粉末的粉化，這使得防粘劑效率較低。一種選擇將是通過固體粉碎機將防粘劑粉碎，然後將其引入乾燥過程。在此，缺點在於:結合已經在所述過程中提及的缺點，磨碎的防粘劑的流動性再次較差。
[0009]因此，解決的問題在於提供用其可以提供具有細碎的防粘劑而不必在儲存它們的過程中以及搬運和處理它們的過程中丟失團聚形式的防粘劑的優點的分散體粉末的方法。

【發明內容】

[0010]本發明提供了用於通過噴霧乾燥聚合物水分散體並且加入防粘劑來生產分散體粉末的方法，其特徵在於，通過輸送氣體將以團聚形式存在並且具有從10 μ m至250 μ m的顆粒尺寸或者在以擠出物的形式的團聚體(聚集體)的情況下具有5_至5cm的顆粒尺寸的防粘劑完全或部分供應至噴霧乾燥並且粉碎成0.01 μ m至5 μ m的顆粒尺寸，或者在擠出物的情況下粉碎成2 μ m至60 μ m的顆粒尺寸。
[0011]將用於分散體粉末的基礎聚合物以其聚合物水分散體的形式引入從而用於噴霧乾燥。用於分散體粉末的合適的基礎聚合物是基於選自包括具有I至15個碳原子的羧酸的乙烯基酯、具有含有I至15個碳原子的無支鏈或支鏈醇的羧酸的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯、烯烴或二烯、乙烯基芳烴或滷乙烯(乙烯基滷化物)的組的一種或多種烯屬不飽和單體的那些。
[0012]優選的乙烯基酯是乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、2-乙基己酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、乙酸-1-甲基乙烯基酯、新戊酸乙烯酯、以及具有5至13個碳原子的α -支化的單羧酸的乙烯基酯，例如VeoVa9K或VeoValOK (Momentive的商品名稱)。特別優選的是乙酸乙烯酯。
[0013]優選的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯是具有I至15個碳原子的無支鏈或支鏈醇的酯如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸-2-乙基己基酯、丙烯酸降冰片酯。特別優選的是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯以及丙烯酸-2-乙基己基酯。
[0014]優選的烯烴或二烯是乙烯、丙烯以及1，3- 丁二烯。優選的乙烯基芳烴是苯乙烯和乙烯基甲苯。優選的滷乙烯是氯乙烯。[0015]可選地，基於基礎聚合物的總重量，還可以共聚按重量計0.05%至50%，優選按重量計1%至10%的輔助單體。輔助單體的實例是烯屬不飽和單羧酸和二羧酸；烯屬不飽和甲醯胺；烯屬不飽和磺酸或其鹽；預交聯的共聚單體如多烯屬不飽和共聚單體；後交聯的共聚單體如N-羥甲基丙烯醯胺、環氧官能化的共聚單體、矽官能化的共聚單體。
[0016]合適的均聚物和共聚物的實例是乙酸乙烯酯均聚物、乙酸乙烯酯與乙烯的共聚物、乙酸乙烯酯與乙烯以及一種或多種另外的乙烯基酯的共聚物、乙酸乙烯酯與一種或多種另外的乙烯基酯的共聚物、乙酸乙烯酯與乙烯以及丙烯酸酯的共聚物、乙酸乙烯酯與乙烯以及氯乙烯的共聚物、氯乙烯和乙烯以及可選的一種或多種另外的乙烯基酯的共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-1，3- 丁二烯共聚物。 [0017]優選的是乙酸乙烯酯均聚物；乙酸乙烯酯與按重量計1%至50%的來自在羧酸基團中具有I至12個碳原子的乙烯基酯如丙酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯，具有5至13個碳原子的α -支鏈羧酸的乙烯基酯如VeoVa9K、VeoValOE, VeoValIe的組的一種或多種另外的共聚單體的共聚物；乙酸乙烯酯與按重量計1%至40%的乙烯的共聚物；乙酸乙烯酯與按重量計1%至40%的乙烯與按重量計1%至40%的乙烯以及按重量計1%至50%的來自在羧酸基團中具有I至12個碳原子的乙烯基酯如丙酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯，具有5至13個碳原子的α -支鏈羧酸的乙烯基酯如VeoVa9K、VeoValOE, VeoValIe的組的一種或多種另外的共聚單體的共聚物；乙酸乙烯酯、按重量計1%至40%的乙烯以及優選地按重量計1%至60%的具有I至15個碳原子的無支鏈或支鏈醇的(甲基)丙烯酸酯，尤其是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯或丙烯酸-2-乙基己基酯的共聚物；以及具有按重量計30%至75%的乙酸乙烯酯、按重量計1%至30%的月桂酸乙烯酯或具有5至13個碳原子的α -支鏈羧酸的乙烯基酯、以及按重量計1%至30%的具有I至15個碳原子的無支鏈或支鏈醇的(甲基)丙烯酸酯，尤其是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯或丙烯酸-2-乙基己基酯的共聚物，所述共聚物還可以包括按重量計1%至40%的乙烯；具有在羧基基團中具有I至12個碳原子的一種或多種乙烯基酯(如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯)，具有5至13個碳原子的α -支鏈羧酸的乙烯基酯(如VeoVa9K、VeoValOK、VeoVallK)、按重量計1%至40%的乙烯以及按重量計1%至60%的氯乙烯的共聚物；其中，所述聚合物還可以以各自以提及的量包括所提及的輔助單體，並且在所有情況下按重量計％的數字共計為按重量計100%。
[0018]還優選的是(甲基)丙烯酸酯聚合物，如丙烯酸正丁酯或丙烯酸-2-乙基己基酯的共聚物、或甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸正丁酯和/或丙烯酸-2-乙基己基酯以及可選的乙烯的共聚物；具有來自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、以及丙烯酸-2-乙基己基酯的組的一種或多種單體的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物；苯乙烯-1，3- 丁二烯共聚物；其中，所述聚合物還可以以提及的量包括所提及的輔助單體，並且在所有情況下按重量計％的數字總計為按重量計100%。
[0019]通常，進行共聚單體的單體選擇以及按重量計的比例的選擇從而產生_50°C至+50°C的玻璃化轉變溫度Tg。能夠以已知方式通過差示掃描量熱法(DSC)來測定聚合物的玻璃化轉變溫度Tg。還可以通過Fox方程式預先計算Tg作為近似值。根據Fox T.G.,Bull.Am.Physics Soc.1, 3,第 I^SH(IgSe)JZTg=X1ZTgAX2ZTg2+...+xn/Tgn，其中，xn 是單體 η 的質量分數(由wt./100的％)，並且Tgn是以開爾文計的單體η的均聚物的玻璃化轉變溫度。均聚物的 Tg 值列於聚合物手冊(Polymer Handbook)第二版,J.ffiley&Sons, New York(1975)中。
[0020]優選地，通過乳液聚合方法來製備基礎聚合物。聚合溫度優選在40°C到100°C之間，更優選在60°C到90°C之間。在氣態共聚單體如乙烯、1，3- 丁二烯或氯乙烯的共聚合中，通常還可以在5巴到100巴之間的壓力下操作。
[0021]優選地，用水溶性引發劑或常用於乳液聚合的氧化還原引發劑組合物來引發聚合。
[0022]在保護膠體和/或乳化劑的存在下完成聚合。用於聚合的合適的保護膠體是聚乙烯醇；聚乙烯醇縮醛；聚乙烯吡咯烷酮；水溶形式的多糖，如澱粉(直鏈澱粉和支鏈澱粉)，纖維素以及它們的羧甲基、甲基、羥乙基、羥丙基衍生物，糊精和環糊精；蛋白質，如酪蛋白或酪蛋白酸鹽、大豆蛋白質、明膠；木素磺酸鹽；合成聚合物，如聚(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯與羧基官能化的共聚單體單元的共聚物、聚(甲基)丙烯醯胺、聚乙烯基磺酸以及它們的水溶性共聚物；三聚氰胺-甲醛磺酸鹽、萘-甲醛磺酸鹽、苯乙烯-馬來酸共聚物和乙烯基醚-馬來酸共聚物。優選的是使用具有80mol%至100mol%的水解水平的部分水解或完全水解的聚乙烯醇，尤其是具有80mol%至95mol%的水解水平並且在4%水溶液中具有ImPas至30mPas的Hdppler粘度(在20°C下Η?ρρ丨er方法，DIN53015)的部分水解的聚乙烯醇。
[0023]如果在乳化劑的存在下完成聚合，則基於單體的量，乳化劑的量為按重量計1%至5%。合適的乳化劑是陰離子、陽離子或非離子乳化劑，例如陰離子型表面活性劑，如具有8至18個碳原子的鏈長的烷基硫酸鹽；在疏水基團中具有8至18個碳原子並且具有至多40個環氧乙燒或環氧丙烷單兀的烷基或烷基芳基釀硫酸鹽；具有8至18個碳原子的烷基或燒基芳基磺酸鹽；磺基琥珀酸與一元醇或烷基酚的酯和單酯；或非離子型表面活性劑，如具有8至40個環氧乙烷單元的烷基聚乙二醇醚或烷基芳基聚乙二醇醚。
[0024]在完成聚合時，可以通過使用已知方法的後聚合(通常通過氧化還原催化劑引發的後聚合)除去殘餘單體。還可以優選在減壓下通過蒸餾除去揮發性的殘餘單體，並且可選地，在使惰性夾帶氣體如空氣、氮氣或水蒸汽通過或在其上方通過時除去。
[0025]由此可獲得的聚合物水分散體具有按重量計30%至75%，優選按重量計50%至60%的固體含量。
[0026]例如，在EP1916275A1中描述了用於聚合物分散體的生產方法，EP1916275A1在這方面的細節構成本申請的一部分(通過引用合併於此)。
[0027]為了生產分散體粉末，在防粘劑的存在下，可選地在加入保護膠體作為聚合物分散體的乾燥助劑之後通過噴霧乾燥來乾燥水分散體。一般而言，基於分散體的聚合組分，以按重量計0.5%至30%的總量使用乾燥助劑(保護膠體)。合適的乾燥助劑是以上作為保護膠體列舉的物質。可以加入到聚合物分散體中的分散體粉末的進一步的組分是另外的添加劑，例如消泡劑、疏水化劑和流變添加劑。用保護膠體和可選的另外的添加劑改性的聚合物分散體，即待乾燥的聚合物分散體、保護膠體以及可選的另外的添加劑的混合物在技術術語裡還被稱作「進料(給料)」。
[0028]本領域技術人員已知合適的防粘劑(抗結劑)，例如，矽酸鋁如高嶺土，膨潤土，可以可選地疏水化的煅制二氧化矽或沉澱的二氧化矽，滑石，粘土，硫酸鈣，碳酸鹽如碳酸鈣、碳酸鎂和Ca/Mg碳酸鹽，硫酸鋇。還可以使用防粘劑的混合物。在所有情況下，基於待霧化的聚合物分散體的聚合組分的總重量，通常以按重量計0.1%至30%，優選按重量計2%至30%,更優選按重量計7%至30%的量使用防粘劑。基於待霧化的聚合物分散體的聚合組分，在煅制二氧化矽或沉澱的二氧化矽的情況下，優選以按重量計0.1%至2%使用。在待霧化的聚合物分散體中的聚合組分的比例由聚合物分散體的基礎聚合物和保護膠體組分組成。
[0029]通過擠出生產的防粘劑團聚體通常以5mm至5cm的顆粒尺寸存在，而非擠出防粘劑通常作為具有10 μ m至250 μ m的顆粒尺寸的團聚體進行交易。可以通過直尺或計算尺測定擠出物的長度作為顆粒尺寸來測定在通常具有5mm至5cm的顆粒尺寸的擠出物的情況下的顆粒尺寸。可以通過雷射粒度測量來測定在Pm範圍內的團聚體的顆粒尺寸，並且顆粒尺寸被報導為平均團聚體直徑。可以通過Beckman Coulter LS130雷射粒子分析器中的散射光測量，用乾燥團聚體來測定平均團聚體直徑。如已經提及的，團聚體形式的優點在於:更好的可輸送性和自由流動、料倉中較少的橋結和阻塞，並且，在某些情況下，在於防粘劑的較高的本體密度。
[0030]在常用的噴霧乾燥系統(霧化乾燥器)中實現噴霧乾燥,其中，用於水相汽化的能量通過熱傳導由乾燥氣體轉移至待乾燥的聚合物分散體(進料)。乾燥通過對用乾燥氣體噴霧的聚合物分散體進行均勻混合來實現。使用的乾燥氣體通常是空氣。
[0031]為了加速乾燥，優選將乾燥氣體預加熱至130°C至210°C的入口溫度(熱空氣)。優選地，通常還將待乾燥的聚合物分散體(進料)預加熱至50°C至98°C的進料溫度。噴霧乾燥通過順流原理或逆流原理的影響來實現。在優選的逆流原理中，通常，聚合物分散體(進料)在通常25巴至100巴的壓力下通過單相噴嘴在乾燥器的上端被霧化，或通過兩相噴嘴或多相噴嘴與壓縮空氣(壓力為2巴至10巴)一起被霧化，或通過霧化器圓盤(旋轉霧化器)被霧化。聚合物分散體和乾燥氣體在通常為具有高達幾百立方米的體積的圓柱形塔(乾燥塔)的噴霧乾燥器的上端進入。在下端，用乾燥氣體將乾燥的聚合物粉末排出，並且通過過濾沉澱器和/或旋風沉澱器將其分離。根據系統、樹脂的Tg以及期望的乾燥程度，乾燥氣體的出口溫度為約45°C至120°C。
[0032]將防粘劑連續並且同時與待霧化的聚合物分散體(進料)空間上單獨地加入。為了該目的，通過通常為空氣(輸送氣體)的輸送氣體，在輸送管線中將全部或一些防粘劑輸送至乾燥塔。輸送氣體的速度通常為20m/s至50m/s,優選30m/s至50m/s。可替換地,可以通過提及的輸送管線將全部或一些防粘劑加入至提供用於熱空氣通道中的乾燥的熱空氣。一般而言，將以團聚形式存在的防粘劑按重量計50%至100%的比例，優選按重量計80%至100%的比例，最優選按重量計約100%的比例供應至噴霧乾燥。隨後,可以將未供應至噴霧乾燥的比例的防粘劑加入到乾燥的分散體粉末中。
[0033]通過衝擊式粉碎機(旋風粉碎機)在輸送管線中來實現防粘劑的粉碎，在這樣的情況下，用輸送氣體輸送的防粘劑的磨碎步驟在輸送管線中在線實現。例如，這種衝擊式粉碎機可商購自Grenzebach Maschinenbau GmbH0例如，當用於輸送防粘劑的輸送氣體以相對低的輸送氣體速度，優選〈20m/s,更優選<15m/s引入(例如通過通風機輸送)時，尤其優選使用衝擊式粉碎機。
[0034]可替換地，防粘劑的解團聚作用可以通過將防粘劑引至一個或多個衝擊板上來實現。可以將衝擊板安裝在防粘劑輸送管線和/或用於提供乾燥氣體的熱空氣通道和/或乾燥塔中。這些衝擊板的幾何形狀與乾燥器和霧化過程匹配。衝擊板可以具有例如矩形、圓形或環狀的幾何形狀。它們可以是平坦的或是彎曲的。通常由金屬(鋼)製造衝擊板。選擇尺寸使得提供的防粘劑/氣流基本上完全碰撞衝擊板。優選的是流向一個或多個垂直圓形衝擊板。由此產生的動量破壞了防粘劑團聚體並且細碎防粘劑，所述防粘劑僅在立即與噴霧(進料小液滴)接觸之前是一次顆粒的形式。同時，這導致了解團聚的防粘劑的良好的可輸送性和高表面積的優點，這是有效覆蓋粉末顆粒所必需的。
[0035]對於防粘劑的解團聚作用的另外的備選方案是在防粘劑的輸送管線中的文丘裡噴嘴，其中，通過高空氣速度，以剪切力的形式產生解團聚作用所需要的能量。為了該目的，輸送氣體(輸送空氣)進入文丘裡噴嘴並且防粘劑同時進入文丘裡噴嘴。
[0036]提及的用於解團聚作用的過程變量還可以彼此以任何期望的方式結合。
[0037]優選地,在解團聚作用步驟之後，防粘劑的顆粒尺寸為0.01 μ m至5 μ m,更優選0.05μπι至I μ m，在所有情況下都是指平均粒徑。在擠出物的情況下，優選的是解團聚(粉碎)成2 μ m至60 μ m的顆粒尺寸。在解團聚作用步驟之後，可以通過雷射粒度測量來測定防粘劑的顆粒尺寸並且將其報導為平均粒徑。可以通過Beckman Coulter LS230雷射粒子分析器中的散射光測量，用懸浮在水中的防粘劑顆粒來測定平均粒徑。還可以通過掃描電子顯微鏡技術(SEM)來評價顆粒尺寸。
[0038]根據本發明的方法的目的是將團聚體以最大比例解團聚。應該解團聚按重量計至少50%、優選按重量計80%至100%、最優選按重量計約100%的團聚體。
[0039]在乾燥相應的聚合物水分散體中的程序還可以使得一種或多種團聚體形式的防粘劑與一種或多種非團聚的防粘劑一起提供給噴霧乾燥。在一些情況下，例如，當使用衝擊板時，這種措施可以促進解團聚作用。
[0040]在噴霧乾燥之後，還可以將非團聚形式的防粘劑加入到乾燥的聚合物粉末中。例如，可以在粉末從乾燥空氣分離(例如，過濾沉澱和/或旋風沉澱)之後進行這種添加。
[0041]在具有旋轉霧化器的乾燥器(旋轉霧化乾燥器，圓盤乾燥器)的情況下，優選將防粘劑引入到乾燥空氣(熱空氣)中。由於在高負載的乾燥器下通過計量裝置防粘劑難以在乾燥器壁下或在乾燥器壁頂均勻分布，因此這尤其適用於具有非常高的處理量的噴霧乾燥器。
【具體實施方式】
[0042]以下實施例用來進一步說明本發明:
[0043]實施例1:
[0044]在具有含有多孔圓盤(霧化器圓盤)的安裝的旋轉霧化器(旋轉霧化乾燥器)且類似於圖1的商用噴霧乾燥塔(噴霧乾燥塔的體積為約500m3，進料速率為約4200kg/h，霧化器圓盤的圓周速度為約140m/s，乾燥空氣速率為約50000m3/h，對於ABA輸送氣體速度為40m/s，乾燥空氣進口溫度為約160°C，乾燥空氣出口溫度為約80°C )中，在加入基於共聚物按重量計10%的具有4mPas的Hdppler粘度(在4%的水溶液中，在20°c下IKppler方法，DIN53015)以及88mol%的水解程度的聚乙烯醇水溶液之後，將乙酸乙烯酯/乙烯的水分散體(按重量計80%的乙酸乙烯酯和按重量計20%的乙烯的聚合物組合物，分散體的固體含量為按重量計52%)進行噴霧乾燥。在該期間，通過稀釋水將進料粘度調節至400mPas至500mPas (在20°C下,通過旋轉粘度計以20rpm測定)。將進料預加熱至95°C。在乾燥器的熱空氣通道中，在整個噴霧乾燥操作期間，基於共聚物和聚乙烯醇，以按重量計10%的總量量入高嶺土(Burgess N0.-20_SDR)和碳酸鈣(OmyacarbR5GU)的1:1的混合物，以這樣的方式將這種混合物引至存在於熱空氣通道中的衝擊板(具有15cm的直徑的圓形鋼板)(參見圖1)上。在此，高嶺土以具有100 μ m的平均團聚體尺寸(通過雷射粒度測量測定)的噴霧乾燥的團聚體形式存在。碳酸鈣為具有5 μ m的平均粒徑的非團聚形式。
[0045]噴霧乾燥在2天之內在沒有任何問題的情況下實現並且產生自由流動的、阻塞穩定的粉末。在乾燥器壁上沒有觀察到結塊。基於聚合物粉末的總產率，定義為大於1000 μ m的粉末顆粒的篩上料(oversize)(通過具有1000 μ m的篩目尺寸的篩子保留下來的那些)的量為按重量計0.5%。通過掃描電子顯微鏡，可以驗證高嶺土有效地覆蓋了聚合物粉末的顆粒表面。高嶺土是具有約0.5 μ m至I μ m的顆粒尺寸的一次顆粒的形式(從SEM圖像評估)。
[0046]比較例1:
[0047]除了卸掉存在於熱空氣通道中的衝擊板之外，程序與實施例1中的相同。
[0048]在2天的時間段內，仍然可以不間斷地進行噴霧乾燥，但是篩上料(大於1000 μ m的粉末顆粒)的量為按重量計3.1%。此外，在乾燥結束之後，檢查乾燥器顯示出明顯的壁覆
至JHL ο
[0049]掃描電子顯微鏡示出了更差的具有防粘劑的聚合物粉末的顆粒表面的覆蓋。存在許多具有至少20 μ m的顆粒尺寸的高嶺土團聚體(從SEM圖像評估)。
[0050]比較例2:
[0051]除了已經以粉碎形式使用高嶺土並且卸掉衝擊板之外，程序與實施例1中的相同。
[0052]乾燥在2天之內在沒有任何問題的情況下運行並且產生自由流動的、阻塞穩定的粉末。基於聚合物粉末的總產率，篩上料(大於1000 μ m的粉末顆粒)的量為按重量計0.7%。
[0053]所發現的該步驟的缺點是在儲料倉中的磨碎的高嶺土中的需要頻繁機械解團聚的顯著的橋結形成。另外，發現通過螺杆計量的高嶺土的可輸送性是困難的，這導致較低的恆定的計量率以及因此較高的監測強度。
[0054]實施例2:
[0055]除了在噴霧乾燥過程中加入細碎的二氧化矽(HDKk H20)和碳酸鈣(0myacarbK5OT)之外，程序與實施例1中的相同。在此，二氧化矽是具有10ym至250μπι的平均團聚體尺寸的團聚體的形式。碳酸鈣是具有5μπ?的平均粒徑的非團聚形式。在所有情況下，都是通過雷射粒度測量測定的。
[0056]在來自實施例1的具有安裝的旋轉霧化器(旋轉霧化乾燥器)的噴霧乾燥塔中實現噴霧乾燥。與實施例1相比，省去了在乾燥空氣通道中衝擊板的安裝。壓縮空氣(輸送氣體)通過文丘裡噴嘴而供入，二氧化矽也從上面供入其中(參見圖2)。二氧化矽在防粘劑輸送管線中解團聚並且通過環形間隙被引入噴霧乾燥器，所述環形間隙被設置在霧化器圓盤之上並且具有自霧化器圓盤的40cm的垂直距離以及4cm的間隙寬度(參見圖2)。環形間隙由設置在氣缸中完全圍繞霧化器殼體的鋼板形成。如在實施例1中，通過熱空氣通道將碳酸鈣量入乾燥器。基於共聚物和聚乙烯醇，以使得按重量計10%的量的細碎二氧化矽和碳酸鈣的1:20的混合物存在於最終產物中的方式來實現細碎矽和碳酸鈣的計量加入。[0057]噴霧乾燥在2天之內在沒有任何問題的情況下實現並且產生自由流動的、阻塞穩定的粉末。即使有的話，在乾燥壁上也僅觀察到非常小的結塊。基於聚合物粉末的總產率，定義為大於1000 μ m的粉末顆粒的篩上料的量為按重量計0.1%。
[0058]通過掃描電子顯微鏡，可以驗證二氧化矽有效地覆蓋了顆粒表面。二氧化矽是具有約200nm的顆粒尺寸的一次顆粒的形式(從SEM圖像評估)。
[0059]比較例3:
[0060]除了卸掉文丘裡噴嘴之外，程序與實施例2中的相同。
[0061]還可以不間斷地進行噴霧乾燥2天，但是篩上料(大於1000 μ m的粉末顆粒)的量為按重量計2.5%。此外，在乾燥結束之後，檢查乾燥器顯示出比實施例2更嚴重的壁覆蓋。
[0062]掃描電子顯微鏡示出了更差並且較不均勻的具有防粘劑的聚合物粉末的顆粒表面的覆蓋。存在許多具有遠遠超過20 μ m的直徑的二氧化矽的團聚體(從SEM圖像評估)。
[0063]所有這些實施例表明有效破壞防粘劑團聚體對於乾燥處理的無中斷運行以及令人滿意地粉末質量而言是必要的。
【權利要求】
1.一種通過噴霧乾燥聚合物水分散體並且加入防粘劑來生產分散體粉末的方法，其特徵在於，通過輸送氣體將以團聚形式存在並且具有10 μ m至250 μ m的顆粒尺寸或者在以擠出物形式的團聚體的情況下具有5mm至5cm的顆粒尺寸的防粘劑完全或部分供應至所述噴霧乾燥並且粉碎成0.01 μ m至5 μ m的顆粒尺寸，或者在擠出物的情況下粉碎成2 μ m至60 μ m的顆粒尺寸。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過安裝在輸送管線中的衝擊式粉碎機來實現所述防粘劑的粉碎。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過將裝載有防粘劑的所述輸送氣體引導至一個或多個衝擊板上來實現所述防粘劑的粉碎。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述衝擊板被安裝在防粘劑輸送管線中、熱空氣通道中和/或乾燥塔中。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在文丘裡噴嘴中實現所述防粘劑的粉碎。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，以任意組合來進行根據權利要求2至5中限定的粉碎方法。
7.根據權利要求1至6所述的方法，其特徵在於，在輸送管線中將所有或一些所述防粘劑輸送到乾燥塔中。
8.根據權利要求1至6所述的方法，其特徵在於，通過輸送管線將所有或一些所述防粘劑加入至在熱空氣通道中提供用於乾燥的熱空氣。
9.根據權利要求1至8所述的方法，其特徵在於，將以團聚體形式存在的一種或多種防粘劑以與一種或多種非團聚防粘劑的混合物供應至所述噴霧乾燥。
10.根據權利要求1至8所述的方法，其特徵在於，在所述噴霧乾燥之後，將以非團聚形式存在的一種或多種防粘劑加入至乾燥聚合物粉末。
【文檔編號】B01J2/04GK103648630SQ201280035204
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月23日 優先權日:2011年8月1日
【發明者】麥可·赫伯特, 約亨·林, 斯特凡·基拉特, 貝恩德·格斯滕貝格爾 申請人:瓦克化學股份公司