[发明专利]其中混有颗粒状添加剂的吸水性树脂的生产

说明书

本发明涉及通过聚合包含至少一种亲水性单体和合适的话至少一种交联剂的反应混合物而生产吸水性树脂，其中该反应混合物与颗粒状添加剂混合。

吸水性树脂(下文也称为“形成水凝胶的聚合物”或“超吸收性聚合物”(超吸收剂，SAP))能够吸收含水流体并因此通过形成水凝胶而结合含水流体。因此它们尤其用于卫生制品如尿布、失禁垫和条、卫生巾等以吸收含水体液。超吸收剂、其应用及其生产的综合性概述由F.L.Buchholz和A.T.Graham(编辑)给于“现代超吸收性聚合物技术”(“ModernSuperabsorbent Polymer Technology”)，Wiley-VCH，New York，1998中。

吸水性树脂通过聚合至少一种亲水性单体，尤其是丙烯酸和/或其盐而得到。它们的生产方法使得聚合物通常包含一定量的挥发性或洗脱性成分，尤其是未转化的残留单体以及水溶性可提取组分。

用于卫生制品中的吸水性树脂原则上应具有低水平的挥发性和洗脱性物质。此外，甚至非常少量的可提取物也对吸收性能具有不利影响。此外，这些成分的降低从生态观点上看是希望的。

存在一些现有技术方法，其中将在SAP制造方法过程中产生的细粉再循环回到正在进行的方法中。细粉通常为尺寸小于300μm，常常小于100μm的形成水凝胶的聚合物颗粒，它们因为尺寸小而不能用于生产卫生制品用吸水芯，因为它们导致计量困难和粉尘且还具有减弱的溶胀度。吸水性树脂中的细粉级分导致产物具有降低的溶胀度，这由已知为凝胶阻塞的现象引起，即在颗粒表面形成快速溶胀的阻隔层，该阻隔层阻塞流体向颗粒内部的输送。这就是为什么要筛出低粒度的聚合物细粉并且理想的是将其再循环到制造方法中的原因。再循环材料在现有再循环方法中仅在一个点混入。

EP-A513780(DOW)描述了一种将干燥的含水流体吸收剂聚合物细粉再循环到单体溶液中的方法，包括如下步骤：从干燥并筛分的聚合物中回收细粉，将细粉混入单体溶液并聚合细粉和单体的混合物。回收的细粉具有的粒度小于200μm。混入的细粉基于聚合物的固含量为至多30重量％。

WO 03/022896(DOW)提到了将细粉再循环到在具有至少3个反应区的反应器系统中进行的连续聚合方法中的可能性。这3个区包括引发区、凝胶相区和造粒区。据说细粉通过将它们引入引发区而再循环(第9页第6-7行)。

DE 4021847(STOCKHAUSEN)描述了一种使用水溶胀性聚合物的非常细的级分生产水溶胀性产品的方法，其中将非常细的级分分散在不溶胀该非常细的聚合物级分的室温液态单体中并通过加入催化剂和/或用光辐照而聚合，然后粉碎和干燥。

EP 496594(NIPPON SHOKUBAI)将细粉掺入聚合物凝胶中并在捏合机中粉碎。借助捏合机将100重量份聚合物凝胶与1-50重量份细碎的形成水凝胶的聚合粉末混合，其中水合的凝胶通过剪切力精细粉碎。

EP 01426402(NIPPON SHOKUBAI)描述了将取出的形成水凝胶的颗粒状材料再循环到研磨和/或表面后处理的工艺步骤中。也清楚地提到了将形成水凝胶的颗粒状材料再引入正在进行的制造方法或另一制造方法中的可能性。

对于为什么在吸水性树脂中掺入颗粒状填料如无机颗粒例如明显改进凝胶稳定性，从而促进液体渗透存在各种各样的原因。填料还可以用于控制吸水性树脂的密度和/或体积。

目前掺入颗粒状添加剂如形成水凝胶的细粉或填料的危险在于添加剂仅与树脂松散结合且形成易脆附聚物，它们例如在由一个容器转移到另一容器中经受机械应力时将破裂并引起粉尘化。理想的是添加剂与该树脂形成充分牢固的结合，从而在粉碎或转移操作中不发生过度粉尘化。

本发明的目的是提供一种生产残留单体含量低，具体而言是残留交联剂含量低的吸水性树脂的方法。本发明的另一目的是提供一种通过再循环细粉而生产吸水性树脂的方法，该方法不会再循环对所得吸水性树脂的性能具有不利影响的细粉。

本发明的再一目的是提供一种生产吸水性树脂的方法，其中可以将添加剂掺入该树脂中并且添加剂与该树脂形成充分牢固的结合，从而在经受机械应力时不会发生过度粉尘化。

我们发现惊人的是不仅残留单体含量，具体而言是残留交联剂含量，而且可提取物含量在将树脂粉末，例如再循环细粉从两个不同位置同时引入单体溶液和聚合反应混合物中时显著降低。我们还发现以此方式可以掺如高比例的细粉而不会不利地影响所得吸水性树脂的性能。

我们进一步发现惊人的是所规定的在两个不同位置加入树脂粉末得到明显改进且更为均匀的凝胶结构，这导致不希望的凝胶团块，即尺寸大于10mm的凝胶颗粒显著降低。