[发明专利]使用表面活性剂干燥吸收性聚合物的方法

说明书

                         发明背景

1.发明领域

本发明一般性地涉及一种干燥吸收性聚合物的方法。更具体地说，本发明一般性地涉及一种将表面活性剂掺入吸收性聚合物中以提高吸收性聚合物的干燥效率的方法。

2.相关技术的描述

已经发现通常被称为“水凝胶”、“形成水凝胶的吸收性聚合物”、“超强吸水剂”或SAP、吸收性凝胶材料或AGM或“亲水胶体”材料的吸收性聚合物广泛用于许多应用中，最显著的是用于尿布和其他卫生制品中以吸收体液。吸收性聚合物还可以用于擦拭布、保水剂、脱水剂、污泥促凝剂、一次性毛巾、浴垫和门垫、增稠剂、宠物用一次性废物垫、防冷凝剂以及各种化学品用释放控制剂中。该类吸收性聚合物例如在Harper等的美国专利3,699,103、Goldman等的美国专利5,669,894和5,599,335以及Harmon的美国专利3,770,731中有过讨论。

这些吸收性聚合物可以各种化学形式得到，这些形式包括取代和未取代的天然和合成聚合物，如不饱和分子的交联聚合物、(共)聚合的不饱和分子、一种或多种不饱和分子在合适的接枝基质上的接枝(共)聚合物、交联的纤维素醚或淀粉醚，可以在含水液体中溶胀且可以呈化学改性形式的天然产品如瓜耳胶衍生物，以及它们的组合。最常见的吸收性聚合物是交联的聚丙烯酸盐，它们通常通过聚合不饱和羧酸如丙烯酸或不饱和羧酸的衍生物如丙烯酸的碱金属或铵盐、丙烯酸烷基酯等而制备。通过用少量常规二-或多官能单体物质如N，N′-亚甲基-双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或三烯丙基胺交联含羧基的聚合物链而使这些水溶性的聚合物呈水不溶性。交联的聚丙烯酸盐仍包含带电的羧基。带电的羧基能够使交联的聚丙烯酸盐被水溶胀，即交联的聚丙烯酸盐由于渗透力可以吸收体液，从而形成含体液的水凝胶。

吸收性聚合物通常在水溶液中形成。因此，所得吸收性聚合物吸收水溶液，后者通常为水，并且要求干燥该聚合物以便可以用于所需应用中。为了促进吸收性聚合物的干燥，通常将吸收性聚合物粉碎以增加吸收性聚合物的表面积而加速干燥。

允许快速干燥而不损害吸收性聚合物的转鼓式干燥是用于干燥吸收性聚合物的一种常见方法。在转鼓式干燥中，将粉碎的吸收性聚合物通过平行喷嘴供于旋转鼓上。使用施涂辊在压力作用下将吸收性聚合物涂铺于转鼓的表面上。在涂铺过程中，目标是形成具有最大均匀度的吸收性聚合物膜，以利用尽可能多的表面并且实现吸收性聚合物的均匀干燥，这导致最大化的干燥效率。在转鼓的一次旋转过程中，将吸收性聚合物膜干燥并借助固定的叶片与转鼓表面分开。为了确保吸收性聚合物在一次旋转之后与转鼓表面分开之前充分干燥，在转鼓的表面温度(100-250℃)和转鼓的旋转速度(0.1-5rpm)之间达到平衡。准确的表面温度和旋转速度取决于各种工艺考虑。

在常规的转鼓式干燥方法过程中，粉碎的吸收性聚合物通过通向施涂器喷嘴的管线系统输送。粉碎的吸收性聚合物通过施涂器喷嘴在高压下压出，这将导致机械问题。此外，粉碎的吸收性聚合物的固体浓度必须低于20重量份，以使施涂辊能够形成具有最大均匀度的吸收性聚合物膜。在更高固体浓度下，施涂辊形成具有可变厚度的吸收性聚合物膜，而吸收性聚合物膜的更厚区域要求额外的干燥时间。结果没有充分利用干燥器的容量，并且吸收性聚合物的干燥效率差。

Daniel等的美国专利5,945,495公开了一种通过将表面活性剂掺入吸收性聚合物中提高吸收性聚合物的干燥效率的方法。表面活性剂包括亲水基团和疏水基团。该表面活性剂由多羟基分子，即具有不止一个羟基的分子如脱水山梨糖醇形成。羟基是亲水基团，而疏水基团是C₁₀-C₂₄酯基。该酯基通过用脂肪酸如月桂酸酯化羟基中的一个而形成。粉碎的吸收性聚合物的粒状流变学通过加入表面活性剂而得到改进。更具体而言，在将表面活性剂加入吸收性聚合物中之后，粉碎的吸收性聚合物通过通向干燥器表面的管线的可泵性得到改进，正如粉碎的吸收性聚合物通过使用施涂辊在干燥器表面上的可涂铺性一样。

尽管迄今为止使用表面活性剂改进了吸收性聚合物的干燥效率，但仍然需要进一步提高吸收性聚合物的干燥效率。

发明和优点的概述