[发明专利]将吸水性聚合物珠粒分级的方法

说明书

本发明涉及一种将吸水性聚合物颗粒分级的方法，其中在表面后交联之间和之后将具有不同筛目尺寸的筛子用于除去筛出物(undersize)(细粉)。

吸水性聚合物的制备记载于专著“Modern Superabsorbent Polymer Technology”，F.L.Buchholz和A.T.Graham，Wiley-VCH，1998，第71至103页中。

作为吸收水溶液的产品，吸水性聚合物用于制备尿布、棉塞、卫生巾和其他卫生制品，而且还用作市场园艺中的保水剂。

吸水性聚合物的特性可通过交联度调节。随着交联度的提高，凝胶强度增加而离心保留容量(CRC)降低。

为了改进使用特性，例如在尿布中的盐水导流率(SFR)和负载下的吸收(AUL)，通常将吸水性聚合物颗粒表面后交联。这仅提高颗粒表面的交联度，其可以至少部分地消除负载下的吸收(AUL)与离心保留容量(CRC)间的相互影响。这种表面后交联可在水性凝胶相中进行。然而，优选将干燥、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、干燥并热表面后交联。适于此目的的交联剂是包含至少两个可与聚合物颗粒的羧酸酯基团形成共价键的基团的化合物。

吸水性聚合物颗粒用于卫生领域中。在本文中例如使用150μm至850μm的粒径，并且聚合物颗粒实际上在制备方法过程中分级成这些粒径。在这种情况下，使用具有两个筛子的连续筛选机，其中所用的筛子具有150μm和850μm的筛目尺寸。粒径最高达150μm的颗粒通过两个筛子下落，并且在筛选机的底部作为筛出物(细粉)进行收集。粒径大于850μm的颗粒作为筛上物(oversize)留在最上面的筛上并被排出。粒径为大于150μm至850μm的产物级分作为筛选机的两个筛子之间的筛中物(midsize)被移出。取决于筛选质量，各粒径级分仍然包含一部分作为误排出的粒径不对的颗粒。例如，筛中物级分也可包含一部分粒径为150μm或更小的颗粒。

通常将排出的筛出物和筛上物再循环到生产中。可将筛出物加入到例如聚合中。通常将筛上物粉碎，这也不可避免地导致其他筛出物的出现。

在常规分级操作中，在将特定聚合物颗粒分级时会出现不同的问题。最经常出现的问题是筛子表面堵塞以及分级效率和分级能力下降。另一问题为产物颗粒的结块倾向，其在筛选之前、之后和期间都导致不希望的附聚。因此筛选的方法步骤不可能不中断进行，中断在生产中经常伴随着不想要的停工。发现这类中断在连续生产方法中特别成问题。然而，总体结果是筛选中的分离效率不足。

较高的筛选质量通常通过将用于提高聚合物颗粒的自由流动和/或机械稳定性的物质加入至产物而实现。通常，当将防止各颗粒相互粘附的助剂例如表面活性剂通常在干燥之后和/或在表面后交联过程中加入至聚合物颗粒时会实现自由流动产物。在其他情况下，还尝试通过加工技术措施来影响结块倾向。

为了在没有其他产物添加剂的情况下实现较高的分离效率，已提出借助交替筛选单元而改进分离效率。例如，当筛孔区以螺旋形式驱动时实现了较高的分离效率。这是例如转鼓筛选机(tumbling screen machines)中的情况。然而，当所述筛选装置的通过量增加时，上述问题增强，并且更加不可能维持高的分级能力。

筛选助剂如筛选球、PVC摩擦环、特氟隆摩擦环或橡胶方块在筛子表面上的加入仅稍微有助于改进分离效率。特别是在无定形聚合物材料(如吸水性聚合物颗粒)的情况下，这可引起磨损增加。

分级的综述例如可在Ullmanns der technischen Chemie，第4版，第2卷，第43至56页，Verlag Chemie，Weinheim，1972中找到。

本发明目的是提供一种改进的用于制备吸水性聚合物颗粒的分级方法。

该目的是通过一种用于制备吸水性聚合物颗粒的方法而实现，其包括：

i)将吸水性聚合物颗粒分级，借助于筛目尺寸为m₁的筛子移除筛出物，

ii)将分级的聚合物颗粒表面后交联，

iii)将表面后交联的聚合物颗粒分级，借助于筛目尺寸为m₂的筛子移除筛出物，以及

iv)将获自步骤i)和iii)的筛出物再循环，

其中步骤i)中的分级过程中的吸水性聚合物颗粒每小时的通过量为每m²筛子面积至少100kg/h，并且步骤i)中的筛目尺寸m₁大于步骤iii)中的筛目尺寸m₂。