專利名稱：吸水性聚合物顆粒的涂覆方法
吸水性聚合物顆粒的涂覆方法本發(fā)明涉及一種涂覆方法，其中在臥式混合器中將水成液(aqueous liquid)噴射于經(jīng)表面后交聯(lián)的吸水性聚合物顆粒上，與產(chǎn)物接觸的所述臥式混合器的內(nèi)壁由不銹鋼制得。吸水性聚合物顆粒用于制備尿布、棉塞、衛(wèi)生棉和其它衛(wèi)生制品，以及作為商品園藝中的保水劑。吸水性聚合物顆粒也稱作超吸水劑(superabsorbent)。吸水性聚合物顆粒的制備在專著“Modern Superabsorbent Polymer Technology”，F(xiàn). L. Buchholz and 和 Α. Τ. Graham, ffiley-VCH, 1998，71-103 頁(yè)中有描述。吸水性聚合物顆粒的性質(zhì)可通過例如交聯(lián)劑的使用量而調(diào)節(jié)。隨著交聯(lián)劑量的增加，離心保留容量(centrifuge retention capacity) (CRC)下降，且 21. Og/ cm2(AUL0. 3psi)壓力下的吸收量經(jīng)過最大值。為了改進(jìn)應(yīng)用性能，例如尿布中溶脹凝膠床的滲透性(SFC)和63. Og/ cm2(AUL0. 9psi)壓力下的吸收量，吸水性聚合物顆粒通常是表面后交聯(lián)的。這增加了顆粒表面的交聯(lián)度，使得63. 0g/cm2(AUL0. 9psi)壓力下的吸收量和離心保留容量(CRC)至少部分地消除相互影響(decouple)。這種表面后交聯(lián)可在水性凝膠相中進(jìn)行。然而，優(yōu)選地，將經(jīng)干燥、研磨并篩分的聚合物顆粒(原料聚合物)用表面后交聯(lián)劑進(jìn)行表面涂覆、熱表面后交聯(lián)并干燥。適合該目的的交聯(lián)劑為可與吸水性聚合物顆粒的至少兩個(gè)羧酸酯基團(tuán)形成共價(jià)鍵的化合物。表面后交聯(lián)劑通常以水溶液形式施用于原料聚合物。然而，施用于顆粒表面的水只能緩慢地?cái)U(kuò)散進(jìn)入顆粒內(nèi)部。同時(shí)，水會(huì)降低聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；顆粒表面變粘。因此，當(dāng)表面后交聯(lián)劑的水溶液混入原料聚合物時(shí)，可產(chǎn)生不希望的附集和結(jié)塊。為了解決這個(gè)問題，提出了使用具有防水涂層的高速混合器，例如EP0450923A2和 DE102004026934A1 中。熱表面后交聯(lián)后，吸水性聚合物顆粒的含濕量通常小于1重量％。這增加了聚合物顆粒帶靜電的趨勢(shì)。聚合物顆粒帶靜電影響劑量準(zhǔn)確度，例如尿布生產(chǎn)中的劑量準(zhǔn)確度。 這個(gè)問題通常通過添加水或水性溶液(再潤(rùn)濕)以建立限定的含濕量而解決。再潤(rùn)濕的方法公開于例如W098/49221A1和EP0780424A1中。為了進(jìn)一步改進(jìn)滲透性(SFC)，可對(duì)顆粒表面進(jìn)一步改性，例如通過用無機(jī)惰性物質(zhì)、陽(yáng)離子聚合物和/或多價(jià)金屬陽(yáng)離子溶液涂覆。這種涂覆在例如W02008/113788A2、W02008/113789A1 和 W02008/113790A1 中有描述。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的用水或水性溶液涂覆經(jīng)表面后交聯(lián)的吸水性聚合物顆粒的方法，尤其是均勻涂覆、低含塵量和極少附集物。該目的通過一種通過使單體溶液或懸浮液聚合而制備吸水性聚合物顆粒的方法而實(shí)現(xiàn)，所述單體溶液或懸浮液包含a)至少一種具有酸基并可至少部分地被中和的烯鍵式不飽和單體，b)至少一種交聯(lián)劑，
c)至少一種引發(fā)劑，d)任選地一種或多種可與a)中提及的單體共聚的烯鍵式不飽和單體，和e)任選地一種或多種水溶性聚合物，所述方法包括干燥、研磨、分級(jí)和表面后交聯(lián)，將水成液在具有活動(dòng)混合工具的臥式連續(xù)混合器中通過至少一個(gè)噴嘴噴射于經(jīng)表面后交聯(lián)的吸水性聚合物顆粒上，其中與產(chǎn)物接觸的所述混合器的內(nèi)壁相對(duì)于水的接觸角小于80°。根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸的位置，具有旋轉(zhuǎn)混合工具的混合器細(xì)分為立式混合器和臥式混合
ο在本發(fā)明上下文中的臥式混合器為具有旋轉(zhuǎn)混合工具的混合器，其旋轉(zhuǎn)軸朝向產(chǎn)物流向的位置偏離水平線小于20°、優(yōu)選小于15°、更優(yōu)選小于10°、最優(yōu)選小于5°。在本發(fā)明的方法中，可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的具有活動(dòng)混合工具的所有臥式混合器，例如螺桿式混合器、圓盤式混合器、犁頭式混合器(plowshare mixer)、槳式混合器、螺帶式混合器(helical ribbon mixer)和連續(xù)流混合器?？蓪⑺梢涸诟咚倩旌掀骰蚓哂械蛿嚢杷俣鹊幕旌掀髦袊娡俊?yōu)選的臥式混合器是連續(xù)流混合器?；旌掀鞯膬?nèi)壁相對(duì)于水的接觸角優(yōu)選小于70°、更優(yōu)選小于60°、最優(yōu)選小于 50°。接觸角是潤(rùn)濕性能的量度，根據(jù)DIN 53900測(cè)定。有利地，在本發(fā)明的方法中，所用混合器的與產(chǎn)物接觸的內(nèi)壁由不銹鋼制得。不銹鋼中的鉻含量通常為10. 5至13重量％鉻。高的鉻含量導(dǎo)致在鋼表面上由二氧化鉻組成的保護(hù)性鈍化物(passivation)。其它合金組分提高了耐腐蝕性并改進(jìn)了機(jī)械性能。特別合適的鋼有奧氏體鋼，例如具有至少0. 08重量％碳的奧氏體鋼。有利地，除了鐵之外，奧氏體鋼還包括碳、鉻、鎳和任選地鉬、其它合金組分，優(yōu)選鈮或鈦。優(yōu)選的不銹鋼是根據(jù)DIN EN 10020物號(hào)(materials number)為1.45xx的鋼，其中XX可為0至99的一個(gè)自然數(shù)。特別優(yōu)選的材料是物號(hào)為1. 4541和1. 4571的鋼，尤其是物號(hào)為1.4571的鋼。有利地，將與產(chǎn)物接觸的混合器內(nèi)壁拋光。經(jīng)拋光的不銹鋼表面具有比無光或經(jīng)糙化(roughened)的鋼表面更低的糙度和更低的相對(duì)于水的接觸角。本發(fā)明是基于以下發(fā)現(xiàn)未經(jīng)表面后交聯(lián)的吸水性聚合物顆粒(原料聚合物)和經(jīng)表面后交聯(lián)的吸水性聚合物顆粒在與水成液混合時(shí)具有明顯不同的性能。添加水之后，經(jīng)表面后交聯(lián)的吸水性聚合物顆粒粘著性的增加可能沒有未經(jīng)表面后交聯(lián)的吸水性聚合物顆粒(原料聚合物)的粘著性那樣顯著。因此，在經(jīng)表面后交聯(lián)的吸水性聚合物顆粒的涂覆中使用具有防水內(nèi)表面的混合器是不必要的；通常沒有結(jié)塊的風(fēng)險(xiǎn)。此外，防水表面上的小水滴可更容易地結(jié)合以形成更大的液滴。這可導(dǎo)致水成液的不均勻分布。供料至混合器的吸水性聚合物顆粒的溫度優(yōu)選為40至80°C、更優(yōu)選為45至 75°C、最優(yōu)選為50至70°C。在混合器中的停留時(shí)間優(yōu)選為1至180分鐘、更優(yōu)選為2至60分鐘、最優(yōu)選為5 至20分鐘?；旌瞎ぞ叩膱A周速度優(yōu)選為0. 1至lOm/s、更優(yōu)選為0. 5至5m/s、最優(yōu)選為0. 75至 2. 5m/s。使經(jīng)表面后交聯(lián)的吸水性聚合物顆粒在混合器內(nèi)以對(duì)應(yīng)于優(yōu)選0. 01至6、更優(yōu)選 0. 05至3、最優(yōu)選0. 1至0. 7的弗勞德數(shù)(Froude number)的速度移動(dòng)。對(duì)于具有水平安裝的混合工具的混合器，弗勞德數(shù)的定義如下
權(quán)利要求
1.一種通過使單體溶液或懸浮液聚合而制備吸水性聚合物顆粒的方法，所述單體溶液或懸浮液包含a)至少一種具有酸基并可至少部分地被中和的烯鍵式不飽和單體，b)至少一種交聯(lián)劑，c)至少一種引發(fā)劑，d)任選地一種或多種可與a)中提及的單體共聚的烯鍵式不飽和單體，和e)任選地一種或多種水溶性聚合物，所述方法包括干燥、研磨、分級(jí)和表面后交聯(lián)，將水成液在具有活動(dòng)混合工具的臥式連續(xù)混合器中通過至少一個(gè)噴嘴噴射于經(jīng)表面后交聯(lián)的吸水性聚合物顆粒上，其中與產(chǎn)物接觸的所述混合器的內(nèi)壁相對(duì)于水的接觸角小于80°。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述吸水性聚合物顆粒已通過形成共價(jià)鍵而表面后交聯(lián)。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中在表面后交聯(lián)中已另外使用了多價(jià)陽(yáng)離子。
4.權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的方法，其中與產(chǎn)物接觸的所述混合器的內(nèi)壁由不銹鋼制成。
5.權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的方法，其中供料至所述混合器的吸水性聚合物顆粒的溫度為40至80°C。
6.權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的方法，其中所述吸水性聚合物顆粒在混合器中的停留時(shí)間為1至180分鐘。
7.權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的方法，其中所述混合器中混合工具的圓周速度為0.1至 lOm/s，所述混合器中吸水性聚合物顆粒以對(duì)應(yīng)于0. 01至6的弗勞德數(shù)的速度移動(dòng)。
8.權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的方法，其中所述混合器的填充水平為30至80%，將液體在產(chǎn)物床表面以下至少IOmm處噴射。
9.權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的方法，其中所述至少一個(gè)噴嘴是伴熱的。
10.權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的方法，其中所述吸水性聚合物顆粒的離心保留容量為至少 15g/g。
全文摘要
一種涂覆方法，其中在臥式混合器中將水成液噴射于經(jīng)表面后交聯(lián)的吸水性聚合物顆粒上，與產(chǎn)物接觸的所述臥式混合器內(nèi)壁由不銹鋼制得。
文檔編號(hào)C09D4/00GK102428146SQ201080021525
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者H·巴塞爾, M·威斯曼特爾, O·斯蒂芬, R·芬克, U·史杜芬 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司