[发明专利]制备吸水性聚合物颗粒的方法

说明书

本发明涉及用于制备吸水性聚合物颗粒的方法，其包括以下步骤：a)聚合步骤，其中将包含至少一种可被至少部分地中和的烯键式不饱和的带有酸基的单体(M)和至少一种交联剂的单体水溶液聚合，获得水性聚合物凝胶；b)粒化步骤，其中使固体含量为35至70重量％且温度为75至125℃的水性聚合物凝胶从高压区经过多孔板压入低压区，并且获得粒料，高压区和低压区的压力差等于4至小于14巴，多孔板的孔口比率等于30至80％；c)干燥步骤，其中使粒料干燥至水分含量小于10重量％；d)研磨步骤和分级步骤，其中获得吸水性聚合物颗粒；以及e)吸水性聚合物颗粒的表面交联步骤。所述吸水性聚合物颗粒具有高溶胀率和高保留容量，同时具有有利的溶胀凝胶床渗透率SFC与离心保留容量CRC之比。

本发明涉及一种制备吸水性聚合物颗粒的方法，该吸水性聚合物颗粒具有高溶胀率和高保留容量，同时兼具有利的溶胀凝胶床渗透率与保留容量之比。所述方法包括单体水溶液的聚合、粒化步骤、干燥步骤、研磨和分级步骤以及表面交联步骤。本发明还涉及可通过该方法获得的吸水性聚合物颗粒。

吸水聚合物颗粒用于生产尿布、卫生棉条、卫生巾和其他卫生制品，而且也用作商品园艺中的保水剂。吸水性聚合物颗粒也称为超吸收剂。

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

吸水性聚合物颗粒的聚合物链彼此交联。它的一个效应是聚合物颗粒为水不溶物。吸水性聚合物颗粒的性能可通过交联剂的使用量来调节。随着交联剂的量增加，离心保留容量(CRC)下降并且负载下的吸收(AUL)经过最大值。

目前尿布构造的趋势为制备具有减小的纤维素纤维含量和增加的超吸收剂含量的更薄构造。更薄构造的优点不仅仅只表现于改善的穿着舒适度方面，也在于减少的包装和储存成本方面。在尿布构造倾向于越来越薄的趋势下，对于超吸收剂的需求状况已发生显著的改变。目前至关重要的是水凝胶传导液体(渗透率)和分布液体的能力。由于卫生制品的较高负载量(每单位面积的超吸收剂的量)，因此在溶胀状态下的聚合物对于随后的液体不能形成阻挡层(凝胶阻塞)。只有在产品具有良好的传送性能时，才能最佳地利用整个卫生制品的保留容量。

除了超吸收剂的渗透率(以盐水导流率的形式表示，SFC)和负载下的吸收容量以外，特别是超吸收剂颗粒的吸收率(以每克超吸收剂每秒吸收的液体量表示，即自由溶胀率，FSR)也是一个关键性标准，通过该标准能够得出关于包含高浓度超吸收剂的吸收芯能否在与液体最初接触时即快速吸收这些液体(称为“获取”)的结论。在具有高吸收剂含量的吸收芯的情况下，所述获取取决于包括超吸收材料的吸收率的这些因素。

为了改善使用性能，例如尿布中溶胀凝胶床的渗透率和负载下的吸收，吸水性聚合物颗粒通常为表面交联。这增加了颗粒表面的交联水平，并且通过这种方式可以至少部分地减弱负载下的吸收和保留容量之间的相互影响。适合于表面交联的交联剂为可以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。

为了提高溶胀率，已提出赋予吸水性聚合物颗粒微孔结构，其可以通过例如在聚合中额外地使用发泡剂来实现。然而，迄今为止，溶胀率的增加总是导致在具有相当的溶胀凝胶床渗透率下的保留容量的降低，或在具有相当的保留容量下的溶胀凝胶床渗透率的降低。在含有提高的超吸收剂含量的卫生制品中，超吸收剂质量的一个合适的量度为溶胀凝胶床的渗透率与保留容量之商。如果该商不超出特定的值，则在给定的渗透率下可实现足够高的保留容量。

在具有至少两个轴向平行旋转轴的聚合反应器(捏合机)中制备吸水性聚合物颗粒记载于例如WO 01/038402 A1、WO 03/022896 A1、WO 03/051415 A1、WO 2006/034806A1、WO 2006/034853 A1和WO 2009/115472 A1中。