制備吸水性聚合物顆粒的方法
【專利說明】制備吸水性聚合物顆粒的方法
[0001] 本發(fā)明涉及一種制備吸水性聚合物顆粒的方法，包括在與具有斜面接合（mitered joint)的通風(fēng)管（vent line)相連接的中間筒倉（intermediate silo)、儲料倉（storage silo)和/或大袋保存站（big bag filing station)中處理吸水性聚合物顆粒。
[0002] 吸水性聚合物顆?？捎糜谥圃炷虿肌⒚奕?、衛(wèi)生巾和其他衛(wèi)生制品，也作為保水劑 用于商品蔬菜種植業(yè)中。吸水性聚合物顆粒也常被稱作"吸收性樹脂"、"超吸收劑"、"超吸 收性聚合物"、"吸收性聚合物"、"吸收性膠凝材料"、"親水性聚合物"或"水凝膠"。
[0003] 吸水性聚合物顆粒的制備記載于專著"Modern Superabsorbent Polymer Technology"，F(xiàn). L. Buchholz and A. T. Graham, Wiley-VCH，1998,第 71 至 103 頁中。
[0004] 本發(fā)明的一個目的是提供一種減少日常維護工作的制備吸水性聚合物顆粒的方 法。
[0005] 此目的通過一種制備吸水性聚合物顆粒的方法實現(xiàn)，所述方法包括使含有以下物 質(zhì)的單體溶液或懸浮液聚合：
[0006] a)至少一種帶有酸基團且可至少部分中和的烯鍵式不飽和單體，
[0007] b)至少一種交聯(lián)劑，
[0008] c)至少一種引發(fā)劑，
[0009] 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 [0010] e)任選地，一種或多種水溶性聚合物；
[0011] 將所得聚合物凝膠干燥、研磨以及分級，任選地進行熱后交聯(lián)，在中間筒倉、儲料 倉和/或大袋保存站中處理吸水性聚合物顆粒，其中至少一個中間筒倉、儲料倉和/或大袋 保存站的至少一個通風(fēng)管具有至少一個由上至下改變通風(fēng)管方向的彎管，所述彎管具有一 個斜面接合以及各自基于水平面不小于30°的向上和向下的斜度（slope)。
[0012] 本發(fā)明還提供用于處理吸水性聚合物顆粒的帶有通風(fēng)管的中間筒倉、儲料倉和/ 或大袋保存站，其中通風(fēng)管具有至少一個由上至下改變通風(fēng)管方向的彎管，該彎管具有一 個斜面接合以及各自基于水平面不小于30°的向上和向下的斜度。
[0013] 中間筒倉為在生產(chǎn)過程中用于儲存水溶性聚合物顆粒的任何容器、接收器、槽和 器皿。儲料倉為用于儲存成品的容器、接收器、槽和器皿。
[0014] 通風(fēng)管為連接中間筒倉、儲料倉和/或大袋保存站與外界大氣的任何導(dǎo)管或管 道。通常，通風(fēng)管包含至少一個用于移除吸水性聚合物顆粒，尤其是小粒徑的吸水性聚合物 顆粒（細粉）的過濾器（過濾系統(tǒng)）。優(yōu)選幾個通風(fēng)管通過一個管座（header)與一個過濾 系統(tǒng)連接。
[0015] 彎管的向上和向下的斜度優(yōu)選不小于40°，更優(yōu)選不小于50°，最優(yōu)選不小于 60°。典型地，本發(fā)明的彎管具有倒置（turned up)的V形。
[0016] 圖1示出了由上至下改變管線方向的通風(fēng)管的常規(guī)彎管的示意圖，其形狀呈倒置 的U形。
[0017] 圖2示出了本發(fā)明的由上至下改變管線方向的通風(fēng)管的彎管的示意圖，其形狀呈 倒置的V形，其中基于水平面的斜度對應(yīng)于角度α。
[0018] 本發(fā)明基于下述發(fā)現(xiàn)：吸水聚合物顆粒尤其是小粒徑吸水聚合物顆粒（細粉）可 通過通風(fēng)管迀移。這些顆?？稍趶澒艿乃讲课恍纬沙练e物。因此，重要的是彎管不包含 任何基于水平面的斜度小于30°的部分。有利地，通風(fēng)管的所有部分確實具有足夠的斜度。
[0019] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案中，通風(fēng)管是絕熱的和/或外部加熱的。外部加 熱（伴熱）可通過使用蒸汽或電能加熱通風(fēng)管的外表面而完成。通過絕熱和/或外部加熱， 可防止?jié)駳庠谕L(fēng)管的內(nèi)壁上的任何冷凝。
[0020] 在另一個優(yōu)選的實施方案中，在中間筒倉、儲料倉和/或大袋保存站中的吸水性 聚合物顆粒被干燥空氣覆蓋。
[0021] 吸水性聚合物顆粒的制備在下面詳細描述：
[0022] 吸水性聚合物顆粒通過使單體溶液或懸浮液聚合而制備，并且吸水性聚合物顆粒 通常是不溶于水的。
[0023] 單體a)優(yōu)選水溶性的，S卩在23°C下在水中的溶解度通常為至少1克/100克水，優(yōu) 選至少5克/100克水，更優(yōu)選至少25克/100克水且最優(yōu)選至少35克/100克水。
[0024] 合適的單體a)為，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(yōu)選的單體為丙烯酸和甲基丙烯酸。非常特別優(yōu)選為丙烯酸。
[0025] 其他合適的單體a)為，例如烯鍵式不飽和磺酸，如苯乙烯磺酸和2-丙烯酰胺 基-2-甲基丙烷磺酸（AMPS)。
[0026] 雜質(zhì)對聚合反應(yīng)可具有相當大的影響。因此使用的原料應(yīng)該具有最大的純度。因 此特別地純化單體a)通常是有利的。合適的純化方法記載于，例如WO 2002/055469 A1、 WO 2003/078378 Al 和 WO 2004/035514 Al。合適的單體 a)為，例如，根據(jù) WO 2004/035514 Al純化的丙烯酸，其包括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％ 的二丙烯酸和〇. 0050重量％的氫醌單甲醚。
[0027] 在單體a)的總量中丙烯酸和/或其鹽的比例優(yōu)選為至少50摩爾％，更優(yōu)選至少 90摩爾％，最優(yōu)選至少95摩爾％。
[0028] 單體a)通常包括作為儲存穩(wěn)定劑的聚合抑制劑，優(yōu)選氫醌單醚。
[0029] 單體溶液優(yōu)選包括最高達250重量ppm，優(yōu)選至多130重量ppm，更優(yōu)選至多70重 量ppm，且優(yōu)選至少10重量ppm，更優(yōu)選至少30重量ppm并且尤其約50重量ppm的氫醌單 醚，各自基于未中和的單體a)計。例如，單體溶液可以通過使用帶有酸基團的烯鍵式不飽 和單體與合適含量的氫醌單醚而制備。
[0030] 優(yōu)選的氫醌單醚為氫醌單甲醚（MEHQ)和/或α -生育酚（維生素E)。
[0031] 合適的交聯(lián)劑b)為具有至少兩個適于交聯(lián)的基團的化合物。這樣的基團為，例 如，可以自由基聚合成聚合物鏈的烯鍵式不飽和基團，以及可以與單體a)的酸基團形成共 價鍵的官能團。此外，可以與單體a)的至少兩個酸基團形成配位鍵的多價金屬鹽也適合作 為交聯(lián)劑b)。
[0032] 交聯(lián)劑b)優(yōu)選為具有至少兩個可以自由基聚合成聚合物網(wǎng)絡(luò)的可聚合基團 的化合物。合適的交聯(lián)劑b)為，例如，記載于EP0530438A1的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；記載于EP0547847A1、EP0559476A1、 EP0632068A1W093/21237A1、W02003/104299A1、W02003/104300A1、W02003/104301A1 和 DE10331450A1中的二丙烯酸酯和三丙烯酸酯；記載于DE10331456A1和DE10355401A1中的 除了包括丙烯酸酯基團外還包括其他烯鍵式不飽和基團的混合的丙烯酸酯；或記載于例如 DE19543368A1、DE19646484A1、W090/15830A1 和 W02002/032962A2 中的交聯(lián)劑混合物。
[0033] 優(yōu)選的交聯(lián)劑b)為季戊四醇三烯丙基醚、四烯丙氧基乙烷、亞甲基雙甲基丙烯酰 胺、15重乙氧基化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。
[0034] 非常特別優(yōu)選的交聯(lián)劑b)為，已用丙烯酸或甲基丙烯酸酯化的聚乙氧基化和/或 聚丙氧基化的甘油得到的二丙烯酸酯或三丙烯酸酯，記載于例如W02003/104301A1。特別有 利的是3重至10重乙氧基化甘油的二丙烯酸酯和/或三丙烯酸酯。非常特別優(yōu)選1重至 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(yōu)選3重至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。
[0035] 交聯(lián)劑b)的用量優(yōu)選為0. 05至1. 5重量％，更優(yōu)選0. 1至1重量％并且最優(yōu)選 0.3至0.6重量％，各自基于單體a)計。隨著交聯(lián)劑含量提高，離心保留容量（CRC)降低并 且在21. Og/cm2壓力下的吸收量經(jīng)過一個最大值。
[0036] 所使用的引發(fā)劑c)可以為在聚合反應(yīng)條件下產(chǎn)生自由基的所有化合物，例如熱 引發(fā)劑、氧化還原引發(fā)劑、光引發(fā)劑。合適的氧化還原引發(fā)劑為過二硫酸鈉/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(yōu)選使用熱引發(fā) 劑和氧化還原引發(fā)劑的混合物，例如過二硫酸鈉/過氧化氫/抗壞血酸。然而，使用的還原 組分優(yōu)選為2-羥基-2-磺酸基乙酸的二鈉鹽或2-羥基-2-亞磺酸基乙酸的二鈉鹽、2-羥 基-2-磺酸基乙酸的二鈉鹽和亞硫酸氫鈉的混合物。該混合物可以作為Briiggolite?:FF6 和 Brtigg〇lite?FF7 (Brilggemann Chemicals ;Heilbronn;Germany)而購得。
[0037] 可以與具有酸基團的烯鍵式不飽和單體a)共聚的烯鍵式不飽和單體d)為，例如 丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯、