吸水性聚合物顆粒的塗覆方法
2023-12-03 07:46:36
專利名稱：吸水性聚合物顆粒的塗覆方法
吸水性聚合物顆粒的塗覆方法本發明涉及一種塗覆方法，其中在臥式混合器中將水成液(aqueous liquid)噴射於經表面後交聯的吸水性聚合物顆粒上，與產物接觸的所述臥式混合器的內壁由不鏽鋼製得。吸水性聚合物顆粒用於製備尿布、棉塞、衛生棉和其它衛生製品，以及作為商品園藝中的保水劑。吸水性聚合物顆粒也稱作超吸水劑(superabsorbent)。吸水性聚合物顆粒的製備在專著「Modern Superabsorbent Polymer Technology」，F. L. Buchholz and 和 Α. Τ. Graham, ffiley-VCH, 1998，71-103 頁中有描述。吸水性聚合物顆粒的性質可通過例如交聯劑的使用量而調節。隨著交聯劑量的增加，離心保留容量(centrifuge retention capacity) (CRC)下降，且 21. Og/ cm2(AUL0. 3psi)壓力下的吸收量經過最大值。為了改進應用性能，例如尿布中溶脹凝膠床的滲透性(SFC)和63. Og/ cm2(AUL0. 9psi)壓力下的吸收量，吸水性聚合物顆粒通常是表面後交聯的。這增加了顆粒表面的交聯度，使得63. 0g/cm2(AUL0. 9psi)壓力下的吸收量和離心保留容量(CRC)至少部分地消除相互影響(decouple)。這種表面後交聯可在水性凝膠相中進行。然而，優選地，將經乾燥、研磨並篩分的聚合物顆粒(原料聚合物)用表面後交聯劑進行表面塗覆、熱表面後交聯並乾燥。適合該目的的交聯劑為可與吸水性聚合物顆粒的至少兩個羧酸酯基團形成共價鍵的化合物。表面後交聯劑通常以水溶液形式施用於原料聚合物。然而，施用於顆粒表面的水只能緩慢地擴散進入顆粒內部。同時，水會降低聚合物的玻璃化轉變溫度；顆粒表面變粘。因此，當表面後交聯劑的水溶液混入原料聚合物時，可產生不希望的附集和結塊。為了解決這個問題，提出了使用具有防水塗層的高速混合器，例如EP0450923A2和 DE102004026934A1 中。熱表面後交聯後，吸水性聚合物顆粒的含溼量通常小於1重量％。這增加了聚合物顆粒帶靜電的趨勢。聚合物顆粒帶靜電影響劑量準確度，例如尿布生產中的劑量準確度。 這個問題通常通過添加水或水性溶液(再潤溼)以建立限定的含溼量而解決。再潤溼的方法公開於例如W098/49221A1和EP0780424A1中。為了進一步改進滲透性(SFC)，可對顆粒表面進一步改性，例如通過用無機惰性物質、陽離子聚合物和/或多價金屬陽離子溶液塗覆。這種塗覆在例如W02008/113788A2、W02008/113789A1 和 W02008/113790A1 中有描述。本發明的一個目的是提供一種改進的用水或水性溶液塗覆經表面後交聯的吸水性聚合物顆粒的方法，尤其是均勻塗覆、低含塵量和極少附集物。該目的通過一種通過使單體溶液或懸浮液聚合而製備吸水性聚合物顆粒的方法而實現，所述單體溶液或懸浮液包含a)至少一種具有酸基並可至少部分地被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)中提及的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，所述方法包括乾燥、研磨、分級和表面後交聯，將水成液在具有活動混合工具的臥式連續混合器中通過至少一個噴嘴噴射於經表面後交聯的吸水性聚合物顆粒上，其中與產物接觸的所述混合器的內壁相對於水的接觸角小於80°。根據旋轉軸的位置，具有旋轉混合工具的混合器細分為立式混合器和臥式混合
ο在本發明上下文中的臥式混合器為具有旋轉混合工具的混合器，其旋轉軸朝向產物流向的位置偏離水平線小於20°、優選小於15°、更優選小於10°、最優選小於5°。在本發明的方法中，可使用本領域技術人員已知的具有活動混合工具的所有臥式混合器，例如螺杆式混合器、圓盤式混合器、犁頭式混合器(plowshare mixer)、槳式混合器、螺帶式混合器(helical ribbon mixer)和連續流混合器。可將水成液在高速混合器或具有低攪拌速度的混合器中噴塗。優選的臥式混合器是連續流混合器。混合器的內壁相對於水的接觸角優選小於70°、更優選小於60°、最優選小於 50°。接觸角是潤溼性能的量度，根據DIN 53900測定。有利地，在本發明的方法中，所用混合器的與產物接觸的內壁由不鏽鋼製得。不鏽鋼中的鉻含量通常為10. 5至13重量％鉻。高的鉻含量導致在鋼表面上由二氧化鉻組成的保護性鈍化物(passivation)。其它合金組分提高了耐腐蝕性並改進了機械性能。特別合適的鋼有奧氏體鋼，例如具有至少0. 08重量％碳的奧氏體鋼。有利地，除了鐵之外，奧氏體鋼還包括碳、鉻、鎳和任選地鉬、其它合金組分，優選鈮或鈦。優選的不鏽鋼是根據DIN EN 10020物號(materials number)為1.45xx的鋼，其中XX可為0至99的一個自然數。特別優選的材料是物號為1. 4541和1. 4571的鋼，尤其是物號為1.4571的鋼。有利地，將與產物接觸的混合器內壁拋光。經拋光的不鏽鋼表面具有比無光或經糙化(roughened)的鋼表面更低的糙度和更低的相對於水的接觸角。本發明是基於以下發現未經表面後交聯的吸水性聚合物顆粒(原料聚合物)和經表面後交聯的吸水性聚合物顆粒在與水成液混合時具有明顯不同的性能。添加水之後，經表面後交聯的吸水性聚合物顆粒粘著性的增加可能沒有未經表面後交聯的吸水性聚合物顆粒(原料聚合物)的粘著性那樣顯著。因此，在經表面後交聯的吸水性聚合物顆粒的塗覆中使用具有防水內表面的混合器是不必要的；通常沒有結塊的風險。此外，防水錶面上的小水滴可更容易地結合以形成更大的液滴。這可導致水成液的不均勻分布。供料至混合器的吸水性聚合物顆粒的溫度優選為40至80°C、更優選為45至 75°C、最優選為50至70°C。在混合器中的停留時間優選為1至180分鐘、更優選為2至60分鐘、最優選為5 至20分鐘。混合工具的圓周速度優選為0. 1至lOm/s、更優選為0. 5至5m/s、最優選為0. 75至 2. 5m/s。使經表面後交聯的吸水性聚合物顆粒在混合器內以對應於優選0. 01至6、更優選 0. 05至3、最優選0. 1至0. 7的弗勞德數(Froude number)的速度移動。對於具有水平安裝的混合工具的混合器，弗勞德數的定義如下
權利要求
1.一種通過使單體溶液或懸浮液聚合而製備吸水性聚合物顆粒的方法，所述單體溶液或懸浮液包含a)至少一種具有酸基並可至少部分地被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)中提及的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，所述方法包括乾燥、研磨、分級和表面後交聯，將水成液在具有活動混合工具的臥式連續混合器中通過至少一個噴嘴噴射於經表面後交聯的吸水性聚合物顆粒上，其中與產物接觸的所述混合器的內壁相對於水的接觸角小於80°。
2.權利要求1的方法，其中所述吸水性聚合物顆粒已通過形成共價鍵而表面後交聯。
3.權利要求1或2的方法，其中在表面後交聯中已另外使用了多價陽離子。
4.權利要求1至3中任一項的方法，其中與產物接觸的所述混合器的內壁由不鏽鋼製成。
5.權利要求1至4中任一項的方法，其中供料至所述混合器的吸水性聚合物顆粒的溫度為40至80°C。
6.權利要求1至5中任一項的方法，其中所述吸水性聚合物顆粒在混合器中的停留時間為1至180分鐘。
7.權利要求1至6中任一項的方法，其中所述混合器中混合工具的圓周速度為0.1至 lOm/s，所述混合器中吸水性聚合物顆粒以對應於0. 01至6的弗勞德數的速度移動。
8.權利要求1至7中任一項的方法，其中所述混合器的填充水平為30至80%，將液體在產物床表面以下至少IOmm處噴射。
9.權利要求1至8中任一項的方法，其中所述至少一個噴嘴是伴熱的。
10.權利要求1至9中任一項的方法，其中所述吸水性聚合物顆粒的離心保留容量為至少 15g/g。
全文摘要
一種塗覆方法，其中在臥式混合器中將水成液噴射於經表面後交聯的吸水性聚合物顆粒上，與產物接觸的所述臥式混合器內壁由不鏽鋼製得。
文檔編號C09D4/00GK102428146SQ201080021525
公開日2012年4月25日 申請日期2010年5月10日 優先權日2009年5月18日
發明者H·巴塞爾, M·威斯曼特爾, O·史蒂芬, R·芬克, U·史杜芬 申請人:巴斯夫歐洲公司