[发明专利]连续制备吸水性聚合物颗粒的方法

说明书

本发明涉及在连续的聚合反应器中连续制备吸水性聚合物颗粒的方法，其中使用的引发剂的量和/或用于引发聚合反应的UV辐射强度在启动聚合反应器后降低。

吸水性聚合物颗粒用于制备尿布、棉塞、卫生巾和其它卫生制品，还可以用作商品园艺种植中的保水剂。所述吸水性聚合物颗粒也可以被称作超吸收剂。

吸水性聚合物颗粒的制备记载于例如专著“Modern Superabsorbent Polymer Technology”,F.L.Buchholz和A.T.Graham,Wiley-VCH,1998,71至103页。

吸水性聚合物颗粒的性质可以通过例如使用的交联剂的量而调节。随着交联剂用量的提高，离心保留容量(CRC)降低并且在21.0g/cm²压力下的吸收(AUL0.3psi)经过一个最大值。

为改进性能特性，例如，尿布中的溶胀凝胶床的渗透性（SFC）以及在49.2g/cm²压力下的吸收(AUL0.7psi)，通常对吸水性聚合物颗粒进行表面后交联。这增加了颗粒表面的交联度，使得至少部分减弱在49.2g/cm²压力下的吸收(AUL0.7psi)与离心保留容量（CRC）之间的联系。该表面后交联可在水性凝胶相中进行。然而，优选地，将经干燥、研磨和筛分过的聚合物颗粒（基础聚合物）用表面后交联剂进行表面涂覆并且使其热表面后交联。适于此目的的交联剂为可与吸水性聚合物颗粒的至少两个羧酸酯基团形成共价键的化合物。

WO03/051415A1记载了在捏合反应器中连续制备吸水性聚合物颗粒，其中使用的单体溶液的温度至少为40℃。

EP1418000A2公开了在带式反应器中连续制备吸水性聚合物颗粒，其中同样使用经加热的单体溶液。

本发明的目的在于提供一种用于制备吸水性聚合物颗粒的改进的方法，更具体而言制备具有高的离心保留容量(CRC)和低含量的可提取物的吸水性聚合物颗粒的方法。

该目的通过如下制备吸水性聚合物颗粒的方法实现：使单体溶液或悬浮液在连续聚合反应器中聚合以得到一种聚合物凝胶，所述单体溶液或悬浮液包括：

a)至少一种带有酸基且可以被至少部分中和的烯键式不饱和单体，

b)至少一种交联剂，

c)至少一种引发剂，

d)任选地一种或多种可与a)中提及的单体共聚的烯键式不饱和单体，和

e)任选地一种或多种水溶性聚合物，

干燥所得到的聚合物凝胶，使干燥的聚合物凝胶粉碎以得到聚合物颗粒并且分级所得到的聚合物颗粒，其中使用的引发剂c)的量和/或任选地用于引发聚合的UV辐射强度在启动聚合反应器后的首个120分钟内降低至少10%。

使用的引发剂c)的量和/或任选地用于引发聚合的UV辐射强度优选在启动聚合反应器后的首个90分钟内，更优选首个60分钟内，最优选首个30分钟内降低优选至少20%，更优选至少30%，最优选至少40%。

通常在连续操作聚合反应器过程中不需要再次提高使用的引发剂c)的量和/或增加任选地用于引发聚合的UV辐射强度，除非反应出现任何中断。

本发明基于以下发现：启动用于制备吸水性聚合物颗粒的连续聚合反应器，需要比在随后连续操作过程中更强的引发。因此，可在启动聚合反应器后一段时间降低引发。还可以逐步降低引发。

为简化，不论在连续操作中使用的制剂，启动时的引发可以固定至适于所有制剂的高的值。

由于在启动过程中更高的引发，聚合反应可以更快引发并且可以更快达到稳定状态。这是必需的，这是因为在开始时单体溶液可以由聚合区域的一端自由流向另一端并且因此一些反应混合物在反应区域中仅具有不足的停留时间。

在聚合反应器没有被排空的短期中断的情况下，启动步骤可以相应缩短。在更长的中断的情况下，聚合反应器和进料管线被排空。为避免在关闭过程中聚合物焦化，单体溶液的进料管线被排空并且吹扫。用于吹扫的合适的物质为氮气、空气和/或软化水。

聚合反应器中的平均停留时间优选为5至120分钟、更优选10至90分钟、最优选15至60分钟。

在启动时，聚合反应器优选在额定负载的40至80%、更优选50至75%、最优选60至70%下操作，额定负载为在稳定状态操作下单体溶液的定量给料。