[发明专利]连续制备吸水聚合物颗粒的方法

说明书

本发明涉及一种连续制备吸水聚合物颗粒的方法，该方法通过聚合包含丙烯酸和/或其盐的单体溶液而实现，其中所提供的丙烯酸具有至少为0.02重量%的二聚丙烯酸含量，且所述二聚丙烯酸含量保持基本恒定。

吸水聚合物颗粒的制备记载于专著Modern Superabsorbent Polymer Technology,F.L.Buchholz和A.T.Graham,Wiley-VCH,1998,第71-103页中。

吸水聚合物颗粒的性能可以例如通过所用交联剂的量进行调节。随着交联剂量的增加，离心保留容量（CRC）下降，且在21.0g/cm²压力下的吸收（AUL0.3psi）通过最大值。

为提高使用性能，如尿片中溶胀凝胶床的渗透性（SFC）和在49.2g/cm²压力下的吸收（AUL0.7psi），吸水聚合物颗粒通常进行表面后交联。这增加了颗粒表面的交联，这可以至少部分地减弱在49.2g/cm²压力下的吸收（AUL0.7psi）及离心保留容量（CRC）之间的影响。该表面后交联可以在水性凝胶相中进行。然而，优选地，用表面后交联剂对干燥的、磨碎的且过筛的聚合物颗粒（原料聚合物）进行表面涂覆并且进行热表面后交联。适于上述目的的交联剂是可以与吸水聚合物颗粒的至少两个羧酸酯基团形成共价键的化合物。

吸水聚合物用于生产尿片、卫生棉条、卫生巾和其他卫生制品，也在商品蔬菜栽培中用作保水剂。

吸水聚合物主要通过部分中和的丙烯酸的交联聚合而制备。然而，丙烯酸在储存过程中常常形成二聚丙烯酸。该反应不能被消除。

在聚合过程中，二聚丙烯酸像丙烯酸一样引入到所形成的聚合物网络中。在较高的温度下，共聚的二聚丙烯酸再次消除丙烯酸，结果是，吸水聚合物中未转化的丙烯酸的比例增加。吸水聚合物中未转化丙烯酸的比例过高是不希望的，尤其在卫生应用的情况下。

为解决这个问题，EP0372706A1提出在聚合之前对存在于待使用的丙烯酸中的二聚丙烯酸进行水解。该方法的缺点是水解形成的β-羟基丙酸同样可在较高温度下转化成丙烯酸，因此导致吸水聚合物中未转化丙烯酸的含量升高。因此，根据EP0574260A1，只有刚蒸馏的丙烯酸可以使用。

另一个问题是吸水聚合物中未转化丙烯酸含量的大幅变化，这可被用户视为制备中的错误指示和其他未被发现的不规律情况的指示。

本发明的目的是提供一种改进的连续制备吸水聚合物颗粒的方法，其中特别是可以低成本且方便地使残余单体的含量恒定地保持在低水平。

所述目的通过一种制备吸水聚合物颗粒的方法实现，该方法通过聚合单体溶液或悬浮液得到聚合物凝胶，所述单体溶液或悬浮液包含：

a)可至少部分中和的丙烯酸，

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丙烯酸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，粉碎经干燥的聚合物凝胶以得到聚合物颗粒，并对得到的聚合物颗粒进行分级，其中连续供应所述丙烯酸，所述连续供应的丙烯酸具有至少0.02重量%的二聚丙烯酸含量且该二聚丙烯酸含量保持基本恒定。

本发明基于以下发现：因吸水聚合物颗粒中的二聚丙烯酸引起的未转化的丙烯酸的含量可通过适当措施而进行补偿，如优化干燥或用还原剂或氧化剂进行后处理。因此也可以允许更高含量的二聚丙烯酸。尽管如此，连续供应的丙烯酸中二聚丙烯酸的含量也不应过高。因此，连续供应的丙烯酸包含优选0.02-1重量%、更优选0.05-0.5重量%且最优选0.1-0.25重量%的二聚丙烯酸。

此外，需要保持连续供应的丙烯酸中二聚丙烯酸含量基本恒定。由于二聚丙烯酸的含量影响未转化的丙烯酸的含量，因此吸水聚合物颗粒中未转化的丙烯酸含量也可以保持基本恒定。连续供应的丙烯酸中二聚丙烯酸的含量在24小时内的变化优选小于20%，更优选小于10%，最优选小于5%。例如，在二聚丙烯酸含量为0.2重量%的情况下，小于10%的变化意指在24小时内该含量的变化小于0.02重量%。

二聚丙烯酸的含量可保持基本恒定，例如通过将来自至少两个储罐的丙烯酸混合，一个储罐的丙烯酸具有低的二聚丙烯酸含量，且另一储罐的丙烯酸具有高的二聚丙烯酸含量。在具有高的二聚丙烯酸含量的储罐中，该含量优选为至少0.1重量%，更优选至少0.5重量%，且最优选至少1重量%。二聚丙烯酸的含量可例如通过相应地长的停留时间而建立。