再润湿表面后交联的吸水性聚合物颗粒的方法 本发明涉及一种制备吸水性聚合物颗粒的方法， 其中表面后交联的吸水性聚合物 颗粒被再润湿并气动输送， 并且其中再润湿与气动输送之间的时间小于一小时。
聚合物颗粒用于生产尿布、 棉塞、 卫生棉和其他卫生物品， 也可在商品园艺种植业 中用作保水剂。所述吸水性聚合物颗粒也称为超吸收剂。
专 著 Modern Superabsorbent Polymer Technology.， F.L.Buchholz and A.T.Graham， Wiley-VCH， 1998 的第 71 到 103 页描述了吸水性聚合物颗粒的生产。
所述吸水性聚合物颗粒的性质可例如通过交联剂的用量调节。 随着交联剂量的增 2 加， 离心保留容量 (CRC) 下降， 并且在 21.0g/cm (AUL0.3psi) 压力下的吸收量经历最大值。
为 改 进 应 用 特 性， 例 如 尿 布 中 溶 胀 凝 胶 床 的 渗 透 性 (SFC) 和 在 49.2g/ 2 cm (AUL0.7psi) 压力下的吸收量， 吸水性聚合物颗粒通常是表面后交联的。这增加了所 述颗粒表面的交联程度， 使得在 49.2g/cm2(AUL0.7psi) 压力下的吸收量和离心保留容量 (CRC) 至少部分地隔离。 这种表面后交联可以水凝胶相进行。 但是， 优选地， 干燥的、 磨碎的 并筛出的聚合物颗粒 ( 基础聚合物 ) 用后交联剂涂覆其表面并进行热表面后交联。适于此 目的的交联剂是这样的化合物， 即其可与所述吸水性聚合物颗粒的至少两个羧酸酯基团形 成共价键。
在所述热表面后交联后， 所述吸水性聚合物颗粒的水分含量通常小于 1 重量％。 这增加了所述聚合物颗粒带静电的趋势。所述聚合物颗粒带静电影响剂量准确度， 例如在 尿布生产中的剂量准确度。此问题通常通过加入水或水溶液 ( 再润湿 ) 建立规定的水分含 量来解决。
在例如 WO 98/49221A1 和 EP 0780424A1 中公开了再润湿的方法。
吸水性聚合物颗粒可借助气动输送系统运送。
在例如 WO 2007/104657A2、 WO 2007/104673A2 和 WO 2007/104676A1 中记载了气 动输送的方法。
本发明的一个目的是提供一种制备吸水性聚合物颗粒的改进方法， 尤其是防止过 小的聚合物颗粒和 / 或改进过小的聚合物颗粒的除去。
所述目的通过一种通过聚合单体溶液或悬浮液制备吸水性聚合物颗粒的方法实 现， 所述单体溶液或悬浮液含有 ：
a) 至少一种烯键式不饱和单体， 其含有酸基团并可被至少部分中和，
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) 中提到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，
所述方法包括干燥、 研磨、 分级和表面后交联， 其中
i) 将所述表面后交联的聚合物颗粒再润湿，
ii) 将所述再润湿的聚合物颗粒气动输送， 并且
iii) 任选地， 将所述再润湿的聚合物颗粒分级，
其中所述再润湿 i) 与气动输送 ii) 之间的时间小于一小时。
所述再润湿 i) 通常通过将水性液体加入合适的混合单元来进行。合适的水性液 体是水、 水溶液和水分散系。 使用带有高速混合工具的混合器是有利的， 因为这使吸水性聚 合物颗粒形成结块的趋势降至最低。 影响形成结块的趋势的其他参数还有吸水性聚合物颗 粒的温度和用于再润湿的水溶液的离子强度。 形成结块的趋势随着温度的升高和离子强度 的增加而降低。
因此供给所述再润湿 i) 的吸水性聚合物颗粒的温度优选为 40-80 ℃， 更优选 45-75℃， 最优选 50-70℃。
可用于再润湿 i) 的混合器不受任何限制。优选使用带有旋转混合工具的混合器。 根据旋转轴相对产物流动方向的位置， 带有旋转混合工具的混合器分为立式混合器和卧式 混合器。使用卧式混合器进行再润湿是有利的。
合适的带有可移动混合工具的卧式混合器为， 例如， 螺杆混合器、 盘式混合器、 桨 叶式混合器、 螺旋带混合器和连续流动混合器。所述水性液体既可在高速混合器中也可在 低搅拌速度的混合器中喷射。一种优选的卧式混合器是连续流动混合器。合适的连续流动 混合器可从例如 Gebrüder Ruberg GmbH&Co KG， Nieheim， Germany 得到。
所述卧式混合器的内壁对于水而言具有优选小于 80°， 更优选小于 65°， 最优选 小于 50°的接触角。所述接触角是对润湿性的度量， 并根据 DIN 53900 来测量。
使用与产物接触的内壁是由不锈钢制成的卧式混合器是有利的。 不锈钢通常含有 10.5-13 重量％的铬含量。所述高铬含量导致在所述钢表面上形成由二氧化铬构成的保护 性钝化层。其他合金组分增加了耐腐蚀性并改进了机械性能。
特别合适的钢是奥氏体钢， 其含有例如至少 0.08 重量％的碳。有利地， 除铁、 碳、 铬、 镍以及任选地钼以外， 奥氏体钢还含有其他合金成分， 优选铌或钛。
优选的不锈钢是具有根据 DIN EN 10020 的材料编号为 1.45xx 的钢， 其中 xx 可以 是 0-99 之间的一个自然数。特别优选的材料是具有 1.4541 和 1.4571 材料编号的钢， 尤其 是具有 1.4571 材料编号的钢。
有利地， 所述卧式混合器的与产物接触的内壁是抛光的。抛光的不锈钢表面与未 抛光或粗糙化的钢表面相比具有更低的粗糙度和更小的对于水而言的接触角。
在卧式混合器中的停留时间优选为 1-180 分钟， 更优选 2-60 分钟， 最优选 5-20 分 钟。
卧式混合器中混合工具的圆周速度优选为 0.1-10m/s、 更优选 0.5-5m/s、 最优选 0.75-2.5m/s。
所述表面后交联的吸水性聚合物颗粒在卧式混合器中以相当于优选 0.01-6、 更优 选 0.05-3、 最优选 0.1-0.7 的夫劳德数的速度运动。
对于具有水平安装的混合工具的混合器， 夫劳德数定义如下 ：
其中 r： ω：混合工具的半径 角频率g： 重力加速度。
所述卧式混合器的填充水平优选为 30-80％、 更优选 40-75％、 最优选 50-70％。
所述水性液体优选地通过双料喷嘴 (two-substance nozzle)、 更优选通过内部混 合双料喷嘴喷射。
双料喷嘴使得可雾化成微滴或细雾。 所用的雾化形式是圆形或椭圆形的实心或空 心锥体。双料喷嘴可配置成外部混合型或内部混合型。对于外部混合型双料喷嘴， 液体和 雾化气体通过单独的孔口离开喷嘴头。它们只在离开喷嘴后于喷雾口中混合。这使得可在 一个较宽的范围内独立调节液滴的尺寸分布和通过量。 喷嘴的喷雾锥体可通过气帽设置进 行调节。 对于内部混合型双料喷嘴， 液体和雾化气体在喷嘴内混合， 且该双相混合物通过同 一孔口 ( 或通过多个平行的孔口 ) 离开喷嘴头。对于内部混合型双料喷嘴， 数量比率和压 力条件的关联程度比外部混合型喷嘴时更高。 因此通过量的小改变会导致液滴尺寸分布的 改变。所需通过量的调节通过选择喷孔的横截面而实现。
可用的雾化气体包括 0.5bar 及更高压力的压缩的空气、 气体或蒸汽。液滴尺寸可 单独地通过液体与雾化气体的比率以及气体和液体的压力进行调节。
在一个特别优选的实施方案中， 所述卧式混合器中的液体被喷在运动的聚合物颗 粒层的产物床表面以下， 优选在所述产物床表面以下至少 10mm、 更优选至少 50mm、 最优选 至少 100mm 处， 即喷嘴浸入所述产物床中。 所述产物床表面是在卧式混合器中运动的表面后交联的吸水性聚合物颗粒与上 面的气氛之间形成的界面。
在所述卧式混合器中， 混合器轴和至喷嘴的给料之间的角度优选为约 90°。所述 液体可从上面垂直供给。也可从侧面倾斜给料， 在这种情况下相对于垂直方向的角度优选 为 60-90°、 更优选 70-85°、 最优选 75-82.5°。 所述倾斜设置的给料使得可使用更短的给 料管线并因此降低了所述卧式混合器运行中的机械应力。
在一个特别优选的实施方案中， 所述卧式混合器中的喷嘴位于旋转轴以下并沿旋 转方向喷射。借助此设置， 所述再润湿的吸水性聚合物颗粒以一种最佳方式离开喷嘴进行 传送。结合所述倾斜设置， 还可在混合器运行过程中更换喷嘴而无产物跑出。
在 本 发 明 另 一 个 优 选 的 实 施 方 案 中， 至少一个喷嘴为隔热和 / 或伴热的 (trace-heated)。
“隔热” 意指喷嘴的外表面至少部分地具有另一材料层， 所述另一材料层的材料 具有比所述喷嘴材料更低的导热率。所述另一材料层的材料的导热率在 20 ℃优选小于 2Wm-1K-1、 更优选小于 0.5Wm-1K-1、 最优选小于 0.1Wm-1K-1。
“伴热” 意指向喷嘴额外供给热能， 例如借助于电能或借助于热载体流过的加热
套。合适的热载体有市售的热载体油如
蒸汽或热水。通过混合中所用原料之一 —— 即表面后交联的吸水性聚合物颗粒或待喷液 体——可能发生的热供给不是本发明上下文中的伴热。
喷嘴的温度优选为 1-20℃， 更优选 2-15℃， 最优选 5-10℃， 高于所述表面后交联 的吸水性聚合物颗粒的温度。
对于隔热喷嘴， 待喷液体的温度优选为 1-20℃、 更优选 2-15℃、 最优选 5-10℃， 高 于所述表面后交联的吸水性聚合物颗粒的温度。待喷液体的温度约相当于喷嘴的温度。对于伴热且任选地隔热的喷嘴， 所述表面后交联的吸水性聚合物颗粒和待喷液体 之间的温度差优选小于 20℃、 优先小于 10℃， 更优选小于 5℃， 最优选小于 2℃。
待喷液体和雾化气体之间的温度差优选小于 20 ℃、 优先小于 10 ℃， 更优选小于 5℃， 最优选小于 2℃。
可用于再润湿 i) 的水性液体优选包含无机颗粒物质、 无机胶态溶解的物质、 有机 聚合物、 阳离子聚合物和 / 或多价金属阳离子。在一个优选实施方案中， 合适的阳离子聚合 物和 / 或多价金属阳离子在所述再润湿 i) 之前以其与有机或无机阴离子的水溶性盐的形 式存在， 并以水溶液或水分散系的形式使用。
合适的无机颗粒物质 ( 无机颗粒 ) 是粘土矿物例如蒙脱石、 高岭石和滑石 ； 非水 溶性的硫酸盐如硫酸锶、 硫酸钙和硫酸钡 ； 碳酸盐如碳酸镁、 碳酸钾和碳酸钙 ； 多价金属阳 离子的盐如硫酸铝、 硝酸铝、 氯化铝、 硫酸铝钾 ( 钾矾 ) 和硫酸铝钠 ( 钠矾 )、 硫酸镁、 柠檬 酸镁、 乳酸镁、 硫酸锆、 乳酸锆、 乳酸铁、 柠檬酸铁、 醋酸钙、 丙酸钙、 柠檬酸钙、 乳酸钙、 乳酸 锶、 乳酸锌、 硫酸锌、 柠檬酸锌、 乳酸铝、 醋酸铝、 甲酸铝、 甲酸钙、 甲酸锶、 醋酸锶 ； 氧化物如 氧化镁、 氧化铝、 氧化锌、 氧化亚铁 (II)、 二氧化锆和二氧化钛 ； 非水溶性的磷酸盐如磷酸 镁、 磷酸锶、 磷酸铝、 磷酸铁、 磷酸锆和磷酸钙 ； 硅藻土， 聚硅酸， 沸石和活性炭。优选使用聚 硅酸， 其根据制备方法分为沉淀二氧化硅和火成二氧化硅。 两种变体均有市售， 名称分别为 Silica FK、 ( 沉淀二氧化硅 ) 或 ( 火成二氧化硅 )。 胶态二氧化硅溶液也是有利的， 其中所述二氧化硅颗粒的直径通常小于 1μm。所述溶液以 的名称市售。
然而， 优选使用非水溶性无机颗粒， 例如火成二氧化硅、 沉淀二氧化硅和非水溶性 金属磷酸盐。DE 10239074A1 中记载了合适的非水溶性无机颗粒， US 6,831,122 中记载了 合适的非水溶性金属磷酸盐， 所述两篇专利均明确构成本公开内容的一部分。
在本发明的上下文中， “非水溶性” 是指在 23 ℃下在水中的溶解度小于 1g/100g 水， 优选小于 0.5g/100g 水， 更优选小于 0.1g/100g 水， 最优选小于 0.05g/100g 水。
优选地， 使用火成二氧化硅和 / 或沉淀二氧化硅作为无机颗粒。
所述无机颗粒具有优选小于 400μm， 更优选小于 100μm， 最优选小于 50μm 的平 均粒径。
当使用无机颗粒时， 用量以所述吸水性聚合物颗粒计优选为 0.05-5 重量％， 更优 选 0.1-1.5 重量％， 最优选 0.3-1 重量％。
合适的有机聚合物是所有具有伯氨基或仲氨基的多官能胺， 如聚乙烯亚胺、 聚烯 丙基胺和多熔素 (polylysine)。本发明方法中优选的有机聚合物是聚胺， 例如聚乙烯胺。 特别合适的有机聚合物是 DE 10239074A1 中描述的含 N 聚合物， 所述专利明确构成本公开 内容的一部分。在一个优选的实施方案中， 使用了其中所述的部分水解的聚 -N- 乙烯基甲 酰胺。
当使用有机聚合物时， 该有机聚合物的用量以所述吸水性聚合物颗粒计优选为 0.1-15 重量％， 更优选 0.5-10 重量％， 最优选 1-5 重量％。
合适的阳离子聚合物是聚丙烯酰胺和聚季胺的阳离子衍生物。 所用阳离子聚合物 中的阴离子是所有已知的有机和无机阴离子， 优选氯离子、 甲酸根、 乙酸根、 丙酸根、 苹果酸 根、 酒石酸根、 柠檬酸根和乳酸根。 然而， 所使用的阳离子聚合物也可以是例如硫酸盐、 磷酸盐或碳酸盐的形式， 在这种情况下可形成略溶于水的盐， 其可以粉末或水分散系的形式使 用。
聚季胺为， 例如， 六亚甲基二胺、 二甲胺和表氯醇的缩合产物， 二甲胺和表氯醇的 缩合产物， 羟乙基纤维素和二烯丙基二甲基氯化铵的共聚物， 丙烯酰胺和 α- 甲基丙烯酰 氧基乙基三甲基氯化铵的共聚物， 羟乙基纤维素、 表氯醇和三甲胺的缩合产物， 二烯丙基二 甲基氯化铵的均聚物， 及表氯醇加成至酰氨基胺的加成产物。 此外， 聚季胺可通过硫酸二甲 酯与以下物质进行反应而获得 ： 聚合物如聚乙烯亚胺、 乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酸二甲 基氨基乙酯的共聚物或者甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯的共聚物。 可获得 较宽的分子量范围的聚季胺。
当使用阳离子聚合物时， 该阳离子聚合物的用量以所述吸水性聚合物颗粒计优选 为 0.1-15 重量％， 更优选 0.5-10 重量％， 最优选 1-5 重量％。
合适的多价金属阳离子是， 例如， 二价阳离子如锌、 镁、 钙、 铁和锶的阳离子， 三价 阳离子如铝、 铁、 铬、 稀土和锰的阳离子， 四价阳离子如钛和锆的阳离子。 可能的相反离子为 氯离子、 溴离子、 硫酸根、 硫酸氢根、 碳酸根、 碳酸氢根、 硝酸根、 磷酸根、 磷酸氢根、 磷酸二氢 根和羧酸根 ( 如乙酸根、 柠檬酸根、 酒石酸根和乳酸根 )。优选硫酸铝、 乳酸铝和硫酸锆。在 存在不同非对映异构体的情况下， 例如对于酒石酸根， 所有形式均包括在内， 并且均可用作 本发明中可用的所有多价金属阳离子的阴离子。 所述多价金属阳离子优选以溶液的形式使 用。 WO 2005/080479A1 中记载了其他特别合适的多价金属阳离子， 该专利明确构成本 公开内容的一部分。也可使用单价和多价金属阳离子的可溶性盐的任何所需的混合物 ； 例 如可通过将乳酸或碱金属乳酸盐与硫酸铝溶解在一起来制备合适的水溶液并使用。 该原则 可推广至任何所需的多价金属阳离子的盐。 也可使用不同多价金属阳离子的混合物或不同 多价金属阳离子的盐的任何所需的混合物， 如乳酸锆和乳酸铝， 乳酸铝和乳酸钙、 乳酸锆和 柠檬酸钙。
此外， 对于单价阳离子的任何所需的有机和无机盐， 优选碱金属盐、 有机酸和 / 或 无机酸， 可另外存在于含多价金属阳离子的溶液中。其实例为碱金属磷酸盐、 碱金属硫酸 盐、 碱金属硫酸氢盐、 碱金属磷酸二氢盐、 碱金属碳酸氢盐、 碱金属亚硫酸氢盐， 以及以下物 质的甲酸盐、 乙酸盐、 乳酸盐、 丙酸盐、 酒石酸盐、 柠檬酸盐、 苹果酸盐 ： 碱金属、 铵和三乙醇 铵。
当使用多价金属阳离子时， 多价金属阳离子的用量以所述吸水性聚合物颗粒计通 常为至少 0.0001 重量％， 优选 0.005-5 重量％， 更优选 0.05-1.5 重量％， 最优选 0.1-1 重 量％。
随后将再润湿的聚合物颗粒气动输送。
在理论上， 可区分出气动输送中的三种不同输送类型。
- 对于高气体速度区域中的空气输送和蒸汽输送， 近似适用自由流动的单个颗粒 的定律。这是气动输送的经典类型。绝对不发生产物沉降。管道中的输送材料基本上均匀 分布。
- 当所述气体速度降低时， 所述输送进入线输送 (strand delivery) 的范围， 此时 所述输送材料特别是在管道的下半部分中流动。在管道的上半部分， 存在空气输送。
- 在低气体速度下， 所述输送随着具有高压降的密集流输送 ( 栓塞输送 (plug delivery)、 动量输送 ) 进行得极其温和，
在理论上， 压力输送可以以较抽吸输送更慢的输送速率进行， 因为升压下的压力 储备大于减压下的压力储备， 还因为驱动产物向上的输送气体密度随着压力升高而增加。
由于输送气体是可压缩的， 因此在输送管线中压力不恒定， 而是起始处的压力较 末端高。 然而， 这还改变了气体体积， 因而在起始处， 在较高的压力下， 较慢的气体速度占优 势， 而在末端， 在较低的压力下， 较高的气体速度占优势。
H.Kalman， Powder Technology 104(1999) 第 214-220 页记载了对气动输送系统 中的损耗的研究。 由于较低的机械应力， 较低的输送速率是有利的。 然而， 根据该公开文献， 通常因为气动输送中的安全原因而选择不必要的高输送速率。
线输送区域中过低的输送速率会产生问题， 因为在密集流输送和线输送之间的不 稳定区域中稳定输送是不可能的。反而， 所产生的机械应力可导致对所述输送系统的严重 破坏， 最大程度至并包括将所述输送管线拉出支架。
所述气动输送 ii) 中的最佳初始气体速度依赖于所述输送管线的直径。夫劳德数 最好地描述了这种依赖关系。对于气动输送， 夫劳德数定义如下 ：
v 气体速度
D 输送管线的内直径
g 重力加速度。
吸水性聚合物颗粒的气动输送 ii) 中的夫劳德数优选为 10-18， 更优选 11-16， 最 优选地为 12-14。
在过低的输送速率下， 所述气动输送 ii) 变得不稳定， 而较高的输送速率因机械 应力升高而增加不希望的损耗。
所述气动输送 ii) 的输送材料负载量优选为 0.5-20kg/kg， 更优选 1-10kg/kg， 最 优选 2-6kg/kg， 所述输送材料负载量为输送材料质量流率与气体质量流率的商。
在原理上， 所述最佳初始气体速度也随着输送材料负载量的升高而增加。
进 行 所 述 气 动 输 送 ii) 的 管 线 的 直 径 优 选 为 3-30cm， 更 优 选 4-25cm， 最优选 5-20cm。过低的管道直径会导致因为气动输送 ii) 而引起的机械应力更高， 并因此增加不 希望的损耗。 过大的管道直径使得吸水性聚合物颗粒在所述输送管线中发生同样不希望的 沉降。
为了使机械应力最小化， 气动输送系统的管线中转弯的数量应最少， 优选小于 6， 优先小于 5， 更优选小于 4， 最优选小于 3。 气动输送系统的管线是所述吸水性聚合物颗粒的 导入单元与接收室之间的部分， 即所述吸水性聚合物颗粒被气流输送的区域。
所述再润湿 i) 和气动输送 ii) 之间的时间 ( 延迟时间 ) 优选为小于 45 分钟， 更 优选小于 30 分钟， 最优选小于 15 分钟。
本发明基于以下发现 ： 再润湿中所用的水增加所述吸水性聚合物颗粒的弹性。但 是， 对于所述吸水性聚合物颗粒的弹性， 似乎只有接近所述颗粒表面的水是重要的。然而， 在所述颗粒表面处， 水浓度在所述再润湿刚刚结束后达到其最大值。 随着时间， 水从所述颗
粒表面慢慢扩散到所述颗粒内部并且所述颗粒表面的水浓度再次下降。
在气动输送的过程中， 所述吸水性聚合物颗粒受到机械应力。对弹性吸水性聚合 物颗粒的破坏较不明显。因此， 在所述润湿后立即对吸水性聚合物颗粒进行气动输送是有 利的。
随后可对再润湿的聚合物颗粒分级， 这可除去过小和 / 或过大的聚合物颗粒， 其 被循环至所述过程中。
适于所述分级 iii) 的筛分机不受任何限制。优选使用滚筒筛分机。合适的滚筒 筛分机可从例如 ALLGAIER Werke GmbH， Uhingen， Germany 和 MINOX Siebtechnik GmbH， Offenbach/Queich， Germany 获得。
在滚筒筛分机中， 要分级的吸水性聚合物颗粒由于强迫振动而以螺旋方式在筛网 上运动。 较长的筛分距离结合较小的筛分面积导致所述分级中分离的高锐度 (sharpness)。 所述强迫振动的振幅通常为 0.7-40mm， 优选 1.5-25mm， 频率通常为 1-100Hz， 优选 5-10Hz。
所述滚筒筛分机优选具有至少 2 个， 更优选至少 3 个， 最优选至少 4 个筛网。有利 地， 从较高的筛网降下的吸水性聚合物颗粒被优选为漏斗形的装置从较低的筛网中间的方 向上偏移。 所 述 筛 网 的 网 目 尺 寸 优 选 为 100-1000μm， 更 优 选 150-850μm， 最优选 150-600μm。
在 分 级 过 程 中， 所 述 吸 水 性 聚 合 物 颗 粒 的 温 度 优 选 为 40-120 ℃， 更优选 45-100℃， 最优选 50-80℃。
所述分级特别有利地连续进行。吸水性聚合物颗粒的通过量通常至少 100kg/ 2 m .h， 优选至少 150kg/m2.h， 优选至少 200kg/m2.h， 更优选至少 250kg/m2.h， 最优选至少 2 300kg/m .h。
在所述分级过程中， 气流， 更优选空气， 优选流过所述吸水性聚合物颗粒。所述气 3 2 体速度通常为 0.1-10m /h/m 筛网面积， 优选 0.5-5m3/h/m2 筛网面积， 更优选 1-3m3/h/m2 筛 网面积， 所述气体体积在标准条件下测量 (25℃和 1bar)。所述气流更优选在进入所述筛分 装置前被轻微加热， 通常加热至 40-120℃， 优选加热至 50-110℃， 优先加热至 60-100℃， 更 优选加热至 65-90℃， 最优选加热至 70-80℃。所述气流的水含量通常低于 5g/kg， 优选低 于 4.5g/kg， 优先低于 4g/kg， 更优选低于 3.5g/kg， 最优选低于 3g/kg。具有低水含量的气 流可例如由以下方式获得 ： 通过冷却使适量的水从具有高水含量的气流中冷凝出来。
在本发明的一个优选实施方案中， 多个滚筒筛分机并行工作。
所述滚筒筛分机通常是电接地的。
所述再润湿 i) 和分级 iii) 之间的时间 ( 延迟时间 ) 优选为至少 30 分钟， 更优选 至少 45 分钟， 最优选至少 60 分钟。
本发明基于以下发现 ： 所述再润湿中所用的水降低了所述吸水性聚合物颗粒的玻 璃化转变温度 ； 所述颗粒表面变得胶粘。然而， 在所述颗粒表面处， 所述水浓度在再润湿刚 刚结束后达到其最大值。随着时间， 所述水从所述颗粒表面慢慢扩散到所述颗粒内部并且 所述颗粒表面的水浓度再次下降。因此所述颗粒表面的胶粘性经历最大值。
然而， 所述颗粒表面的胶粘性导致非常小的颗粒牢固粘附成较大的颗粒， 这些粘 附的后果是， 只能通过困难的分级才能将非常小的颗粒除去。因此在所述再润湿后仍然延
迟所述分级达到足够的时间是有利的。 在此时间内， 一部分水扩散到所述颗粒表面中， 所述 颗粒表面的胶粘性再次降低。
为了达到再润湿 i) 与分级 iii) 之间所需的延迟时间， 可在中间过程中将所述吸 水性聚合物颗粒保存在合适的容器中。
下面详细解释所述表面后交联的聚合物颗粒的制备 ：
所述吸水性聚合物颗粒通过聚合单体溶液或悬浮液而制备并通常为非水溶性的。
所述单体 a) 优选为水溶性的， 即在 23℃下在水中的溶解度通常为至少 1g/100g 水， 优选至少 5g/100g 水， 更优选至少 25g/100g 水， 最优选至少 35g/100g 水。
合适的单体 a) 为， 例如， 烯键式不饱和羧酸， 如丙烯酸、 甲基丙烯酸和衣康酸。特 别优选的单体是丙烯酸和甲基丙烯酸。非常特别优选丙烯酸。
其他合适的单体 a) 为， 例如， 烯键式不饱和磺酸， 如苯乙烯磺酸和 2- 丙烯酰氨 基 -2- 甲基丙磺酸 (AMPS)。
杂质可对所述聚合具有很大的影响。因此所用原材料应具有最大的纯度。因此 专门纯化所述单体 a) 通常是有利的。合适的纯化方法描述于例如 WO 2002/055469A1、 WO 2003/078378A1 和 WO 2004/035514A1 中。合适的单体 a) 为， 例如， 根据 WO 2004/035514A1 纯化的丙烯酸， 其含有 ： 99.8460 重量％的丙烯酸、 0.0950 重量％的乙酸、 0.0332 重量％的 水、 0.0203 重量％的丙酸、 0.0001 重量％的糠醛、 0.0001 重量％的马来酸酐、 0.0003 重量％ 的二丙烯酸和 0.0050％的氢醌单甲醚。
丙烯酸和 / 或其盐在单体 a) 总量中的比例优选为至少 50 摩尔％， 更优选至少 90 摩尔％， 最优选至少 95 摩尔％。
所述单体 a) 通常包含聚合抑制剂， 优选氢醌单醚， 作为贮存稳定剂。
所述单体溶液含有优选至多 250 重量 ppm、 优选至多 130 重量 ppm、 更优选至多 70 重量 ppm、 优选至少 10 重量 ppm、 更优选至少 30 重量 ppm， 特别是约 50 重量 ppm 的氢醌单 醚， 各值均以未中和的单体 a) 计。例如， 所述单体溶液可使用含合适量的氢醌单醚的带有 酸基团的烯键式不饱和单体来制备。
优选的氢醌单醚为氢醌单甲基醚 (MEHQ) 和 / 或 α- 生育酚 ( 维生素 E)。
合适的交联剂 b) 为具有至少两个适于交联的基团的化合物。这些基团为例如可 通过自由基聚合进入聚合物链的烯键式不饱和基团， 以及可与所述单体 a) 的酸基团形成 共价键的官能团。此外， 可与所述单体 a) 的至少两个酸基团形成配位键的多价金属盐也适 合作为交联剂 b)。
优选地， 交联剂 b) 为含有至少两个可聚合基团的化合物， 所述可聚合基团可通过 自由基聚合进入聚合物网络。合适的交联剂 b) 为， 例如乙二醇二甲基丙烯酸酯、 二甘醇二 丙烯酸酯、 聚乙二醇二丙烯酸酯、 甲基丙烯酸烯丙酯、 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、 三烯丙基 胺、 四烯丙基氯化铵、 四烯丙氧基乙烷， 如 EP 0530438A1 中所述 ； 二丙烯酸酯和三丙烯酸 酯， 如 EP 0547847A1、 EP 0559476A1、 EP 0632068A1、 WO93/21237A1、 WO 2003/104299A1、 WO 2003/104300A1、 WO2003/104301A1 和 DE 10331450A1 中所述 ； 除丙烯酸酯基团外还含有其 他烯键式不饱和基团的混合丙烯酸酯， 如 DE 10331456A1 和 DE 10355401A1 中所述 ； 或者交 联剂混合物， 如例如 DE 19543368A1、 DE 19646484A1、 WO 90/15830A1 和 WO 2002/032962A2 中所述。优选的交联剂 b) 为季戊四醇三烯丙基醚、 四烯丙氧基乙烷、 亚甲基双甲基丙烯酰 胺、 15 重乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、 聚乙二醇二丙烯酸酯、 三羟甲基丙烷三丙烯酸 酯和三烯丙胺。
非常特别优选的交联剂 b) 为经丙烯酸或甲基丙烯酸酯化成二丙烯酸酯或三丙烯 酸酯的聚乙氧基化的和 / 或聚丙氧基化的丙三醇， 例如 WO2003/104301A1 所述。特别有利 的是 3 至 10 重乙氧基化丙三醇的二丙烯酸酯和 / 或三丙烯酸酯。非常特别优选 1 至 5 重 乙氧基化和 / 或丙氧基化丙三醇的二丙烯酸酯或三丙烯酸酯。最优选 3 至 5 重乙氧基化和 / 或丙氧基化丙三醇的三丙烯酸酯， 尤其是 3 重乙氧基化丙三醇的三丙烯酸酯。
交联剂 b) 的量优选为 0.05-1.5 重量％、 更优选 0.1-1 重量％、 最优选 0.3-0.6 重量％， 各值均以单体 a) 计。随着交联剂含量的升高， 离心保留容量 (CRC) 下降， 并且在 2 21.0g/cm 的压力下的吸收量经历最大值。
所用的引发剂 c) 可为在聚合条件下产生自由基的所有化合物， 例如热引发剂、 氧化还原引发剂、 光敏引发剂。合适的氧化还原引发剂为过氧二硫酸钠 / 抗坏血酸、 过 氧化氢 / 抗坏血酸、 过氧二硫酸钠 / 亚硫酸氢钠以及过氧化氢 / 亚硫酸氢钠。优选使 用热引发剂与氧化还原引发剂的混合物， 例如过氧二硫酸钠 / 过氧化氢 / 抗坏血酸。然 而， 所用的还原组分优选为 2- 羟基 -2- 亚磺酰基乙酸 (2-hydroxy-2-sulfinatoacetic acid) 的钠盐、 2- 羟基 -2- 磺酰基乙酸的二钠盐和亚硫酸氢钠的混合物。这些混合物可 以作为 和 (Brüggemann Chemicals ； Heilbronn ； Germany) 而获得。
可与具有酸基团的所述烯键式不饱和单体 a) 共聚的烯键式不饱和单体 d) 为， 例 如， 丙烯酰胺、 甲基丙烯酰胺、 丙烯酸羟乙酯、 甲基丙烯酸羟乙酯、 甲基丙烯酸二甲氨基乙 酯、 丙烯酸二甲氨基乙酯、 丙烯酸二甲氨基丙酯、 丙烯酸二乙氨基丙酯、 甲基丙烯酸二甲氨 基乙酯、 甲基丙烯酸二乙氨基乙酯。
所用的水溶性聚合物 e) 可为聚乙烯醇、 聚乙烯吡咯烷酮、 淀粉、 淀粉衍生物、 改性 纤维素如甲基纤维素或羟乙基纤维素、 明胶、 聚乙二醇或聚丙烯酸， 优选淀粉、 淀粉衍生物 和改性纤维素。
通常使用单体水溶液。 所述单体溶液的水含量优选为 40-75 重量％， 更优选 45-70 重量％， 最优选 50-65 重量％。也可使用单体悬浮液， 即含有过量单体 a) 例如丙烯酸钠的 单体溶液。随着水含量的升高， 后续干燥中需要的能量增加， 随着水含量的降低， 不能充分 除去聚合热量。
为实现最佳作用， 优选的聚合抑制剂需要溶解的氧。 因此， 在聚合之前可通过惰性 化 ( 即通入惰性气体， 优选氮气或二氧化碳 ) 除去所述单体溶液中溶解的氧， 以及使单体溶 液中存在的聚合抑制剂失活。所述单体溶液中的氧含量在聚合之前优选降至小于 1 重量 ppm、 更优选降至小于 0.5 重量 ppm， 最优选降至小于 0.1 重量 ppm。
合适的反应器是， 例如， 捏合反应器或带式反应器。在捏合反应器中， 在捏合反 应器中， 在单体水溶液或悬浮液的聚合中形成的聚合物凝胶通过例如相对旋转的搅拌器 轴连续粉碎， 如 WO 2001/38402A1 中所述。在带上的聚合描述于例如 DE 3825366A1 和 US 6,241,928 中。在带式反应器中聚合形成的聚合物凝胶， 必须在另一加工步骤中进行粉碎， 例如在挤出机或捏合机中。为改善干燥性能， 可将借助捏合反应器得到的粉碎的聚合物凝胶另外进行挤压。
然而， 也可使单体水溶液微滴化并使得到的微滴在经加热的载体气流中聚合。这 可将聚合和干燥的处理步骤结合起来， 如 WO 2008/040715A2 和 WO 2008/052971A1 中所述。
所得到的聚合物凝胶的酸基团通常已被部分中和。中和优选地在单体阶段进 行。这通常通过混入水溶液形式或也优选固体形式的中和剂来实现。中和程度优选为 25-95mol％、 更优选 30-80mol％， 最优选 40-75mol％ ； 对此可使用常规中和剂， 优选碱金属 氢氧化物、 碱金属氧化物、 碱金属碳酸盐或碱金属碳酸氢盐及其混合物。 也可使用铵盐代替 碱金属盐。 特别优选的碱金属是钠和钾， 但非常特别优选氢氧化钠、 碳酸钠或碳酸氢钠及其 混合物。
但是， 也可在所述聚合后于在所述聚合中形成的聚合物凝胶阶段进行中和。 也 可 通 过 在 聚 合 前 将 一 部 分 中 和 剂 实 际 加 入 单 体 溶 液 来 中 和 最 多 至 40mol ％、 优选 10-30mol％、 更优选 15-25mol％的酸基团， 而仅在聚合后于聚合物凝胶阶段调节所需最终 中和程度。当所述聚合物凝胶在聚合后被至少部分中和时， 所述聚合物凝胶优选进行机械 粉碎， 例如通过挤出机粉碎， 在此情况下， 可喷、 撒或倒入所述中和剂， 然后仔细混入。 为此， 可将获得的凝胶物质反复挤压以均化。 然后聚合物凝胶优选用带式干燥器干燥， 直到残留的水分含量优选为 0.5-15 重 量％， 更优选 1-10 重量％， 最优选 2-8 重量％， 所述残留的水分含量通过 EDANA 推荐的测试 方法 No.WSP 230.2-05“MoistureContent” 进行测定。对于残留的水分含量过高的情况， 经干燥的聚合物凝胶具有过低的玻璃化转变温度 Tg 并且很难进一步处理。对于残留的水 分含量过低的情况， 经干燥的聚合物凝胶太脆， 在后续粉碎步骤中会得到不想要的大量过 低粒径的聚合物颗粒 ( 细粒 )。所述凝胶在干燥前的固体含量优选为 25-90 重量％， 更优 选 35-70 重量％， 最优选 40-60 重量％。然而， 任选地， 也可使用流化床干燥器或桨叶式干 燥器进行所述干燥操作。
此后， 将经干燥的聚合物凝胶研磨并分级， 用于研磨的装置通常可为单级或多级 辊磨机 ( 优选二级或三级辊磨机 )、 针磨机 (pin mill)、 锤磨机或振动磨机。
作 为 产 物 部 分 移 出 的 聚 合 物 颗 粒 的 平 均 粒 径 优 选 为 至 少 200μm， 更优选为 250-600μm， 非常特别为 300-500μm。所述产物部分的平均粒径可通过 EDANA 推荐的测试 方法 No.WSP 220.2-05“Particle Size Distribution” 进行测定， 其中筛分部分的质量比 以累积形式绘图并通过图表确定平均粒径。此处的平均粒径是累积达到 50 重量％的筛目 尺寸值。
具有至少 150μm 的粒径的颗粒的比例优选为至少 90 重量％， 更优选至少 95 重 量％， 最优选至少 98 重量％。
粒径过小的聚合物颗粒降低渗透性 (SFC)。因此过小的聚合物颗粒 ( 细粒 ) 的比 例应较小。
因此过小的聚合物颗粒通常被除去并循环至所述过程中。这优选在聚合之前、 聚 合过程中或聚合后立即 ( 即， 在干燥聚合物凝胶之前 ) 进行。过小的聚合物颗粒可在循环 之前或循环过程中用水和 / 或表面活性剂水溶液润湿。
也可在后续处理步骤中除去过小的聚合物颗粒， 例如在表面后交联或另一涂覆步 骤之后。在这种情况下， 循环的过小聚合物颗粒是表面后交联的或以另一种方式涂覆有例
如火成二氧化硅。
当使用捏合反应器进行聚合时， 所述过小的聚合物颗粒优选在聚合的后三分之一 过程中加入。
当所述过小的聚合物颗粒在非常早的阶段加入时， 例如实际加至所述单体溶液， 这会降低所得吸水性聚合物颗粒的离心保留容量 (CRC)。 然而， 这可例如通过调节所用的交 联剂 b) 的量来补偿。
当所述过小的聚合物颗粒在非常晚的阶段加入时， 例如直至聚合反应器 ( 如捏合 反应器 ) 下游连接装置， 所述过小的聚合物颗粒只能非常困难地容入所得聚合物凝胶。然 而， 不充分容入的过小的聚合物颗粒在研磨过程中再次与经干燥的聚合物凝胶分离， 从而 在分级过程中再次被除去并增加了要循环的过小聚合物颗粒的量。
具有最大 850μm 的粒径的颗粒的比例优选为至少 90 重量％， 更优选至少 95 重 量％， 最优选至少 98 重量％。
有利地， 具有最大 600μm 的粒径的颗粒的比例优选为至少 90 重量％， 更优选至少 95 重量％， 最优选至少 98 重量％。
粒径过大的聚合物颗粒降低溶胀率。因此过大的聚合物颗粒的比例同样应很小。 因此过大的聚合物颗粒通常被除去并被循环到干燥的聚合物凝胶的研磨过程中。
为进一步改进性能， 对所述聚合物颗粒进行表面后交联。合适的表面后交联剂是 这样的化合物， 其含有可与所述聚合物颗粒的至少两个羧酸酯基团形成共价键的基团。合 适的化合物为， 例如， 多官能胺、 多官能酰氨基胺、 多官能环氧化合物， 如 EP 0083022A2、 EP 0543303A1 和 EP 0937736A2 中所述 ； 二官能醇或多官能醇， 如 DE 3314019A1、 DE 3523617A1 和 EP 0450922A2 中所述 ； 或者 β- 羟烷基酰胺， 如 DE10204938A1 和 US 6,239,230 中所述。
此 外， 作 为 合 适 的 表 面 后 交 联 剂， DE 4020780C1 描 述 了 环 状 碳 酸 酯 ； DE 19807502A1 描述了 2- 噁唑烷酮及其衍生物， 例如 2- 羟乙基 -2- 噁唑烷酮 ； DE 19807992C1 描述了二 -2- 噁唑烷酮和聚 2- 噁唑烷酮 ； DE19854573A1 描述了 2- 氧代四氢 -1， 3- 噁嗪 及其衍生物 ； DE 19854574A1 描述了 N- 酰基 -2- 噁唑烷酮 ； DE 10204937A1 描述了环状脲 ； DE 10334584A1 描述了二环酰胺乙缩醛 ； EP 1199327A2 描述了氧杂环丁烷和环状脲 ； WO 2003/031482A1 描述了吗啉 -2， 3- 二酮及其衍生物。
优选的表面后交联剂为丙三醇、 碳酸亚乙酯、 乙二醇二缩水甘油醚、 聚酰胺与表氯 醇的反应产物、 以及丙二醇与 1， 4- 丁二醇的混合物。
非常特别优选的表面后交联剂为 2- 羟乙基噁唑烷 -2- 酮、 噁唑烷 -2- 酮和 1， 3- 丙 二醇。
此外， 也可使用包含其他可聚合的烯键式不饱和基团的表面后交联剂， 如 DE 3713601A1 中所述。
表 面 后 交 联 剂 的 量 优 选 为 0.001-2 重 量 ％， 更 优 选 0.02-1 重 量 ％， 最优选 0.05-0.2 重量％， 各值均以聚合物颗粒计。
在本发明的一个优选实施方案中， 除所述表面后交联剂外， 将多价阳离子在所述 表面后交联之前、 期间或之后施用于所述颗粒表面。
可用于本发明方法的多价阳离子是， 例如， 二价阳离子如锌、 镁、 钙、 铁和锶的阳离 子， 三价阳离子如铝、 铁、 铬、 稀土和锰的阳离子， 四价阳离子如钛和锆的阳离子。可用的抗
衡离子为氯离子、 溴离子、 硫酸根、 硫酸氢根、 碳酸根、 碳酸氢根、 硝酸根、 磷酸根、 磷酸氢根、 磷酸二氢根和羧酸根 ( 如乙酸根、 柠檬酸根和乳酸根 )。优选硫酸铝和乳酸铝。除金属盐 外， 也可使用多官能胺作为多价阳离子。多官能胺是具有至少两个氨基和 / 或铵基团的化 合物。然而， 优选使用金属阳离子作为多价阳离子。
多 价 阳 离 子 的 用 量 为， 例 如 0.001-1.5 重 量 ％， 优 选 0.005-1 重 量 ％， 更优选 0.02-0.8 重量％， 各值以聚合物颗粒计。
所述表面后交联通常通过将所述表面后交联剂的溶液喷雾到干燥的聚合物颗粒 上进行。 喷雾后， 将用表面后交联剂涂覆的聚合物颗粒进行热干燥， 所述表面后交联反应可 在干燥之前或干燥过程中发生。
表面后交联剂溶液的喷雾施用优选在带有运动混合工具的混合器中进行， 例 如螺杆混合器、 盘式混合器和桨叶式混合器。特别优选卧式混合器例如桨叶式混合器， 非常特别优选立式混合器。卧式混合器与立式混合器之间的区别在于混合轴的位置， 即卧式混合器具有水平安装的混合轴而立式混合器具有竖直安装的混合轴。合适的 混合器为例如卧式 犁 铧 式 混 合 器 (Gebr.L dige Maschinenbau GmbH ； Paderborn ； Germany)、 Vrieco-Nauta 连续混合器 (Hosokawa Micron BV ； Doetinchem ； the Netherlands)、 Processall Mixmill 混合器 (ProcessallIncorporated ； Cincinnati ； US) (Hosokawa MicronBV ； Doetinchem ； the Netherlands)。 然而， 也可 和 Schugi 在流化床中喷雾所述表面后交联剂溶液。
所述表面后交联剂通常以水性溶液的形式使用。非水性溶剂的含量和 / 或溶制总 量可用于调节所述表面后交联剂在所述聚合物颗粒中的渗透深度。
当只用水作为溶剂时， 加入表面活性剂是有利的。这可提高润湿性并能降低结块 的倾向。然而， 优选使用溶剂混合物， 例如异丙醇 / 水、 1， 3- 丙二醇 / 水和丙二醇 / 水， 其中 质量混合比优选为 20 ∶ 80 至 40 ∶ 60。
热干燥优选在接触式干燥器中、 更优选在桨叶式干燥器中、 最优选在盘式干燥 器 中 进 行。 合 适 的 干 燥 器 为， 例 如， Hosokawa Micron GmbH ； Leingarten ； Germany)、 Hosokawa 卧 式 桨 叶 式 干 燥 器 (Hosokawa 盘式干燥器 (Hosokawa MicronGmbH ； Leingarten ； Germany) 和 Nara 桨叶式干燥器 (NARA Machinery Europe ； Frechen ； Germany)。此外， 还可使用流化床干燥器。
干燥可在混合器本身中通过加热夹套或吹入热空气实现。下游干燥器同样适合， 如柜式干燥器、 旋转管式炉或可加热螺杆。特别有利的是在流化床干燥器中混合和干燥。
优 选 的 干 燥 温 度 为 100-250 ℃， 优 选 120-220 ℃， 更 优 选 130-210 ℃， 最优选 150-200℃。在该温度下， 在反应混合器或干燥器中的优选停留时间优选为至少 10 分钟， 更 优选至少 20 分钟， 最优选至少 30 分钟， 并且通常最多 60 分钟。
通过本发明方法制备的吸水性聚合物颗粒的水分含量优选为 1-15 重量％， 更优 选 1.5-10 重量％， 最优选 2-8 重量％， 所述水分含量通过 EDANA 推荐的测试方法 No.WSP 230.2-05“Moisture Content” 进行测定。
通过本发明方法制备的吸水性聚合物颗粒的离心保留容量 (CRC) 通常为至少 15g/g， 优选至少 20g/g、 尤其至少 22g/g， 更优选至少 24g/g， 最优选至少 26g/g。 所述吸水性 聚合物颗粒的离心保留容量 (CRC) 通常低于 60g/g。所述离心保留容量 (CRC) 通过 EDANA推荐的测试方法 No.WSP241.2-05″ Centrifuge Retention Capacity″进行测定。
通过本发明方法制备的吸水性聚合物颗粒在 49.2g/cm2 的压力下的吸收量通常为 至少 15g/g， 优选至少 20g/g、 尤其至少 22g/g， 更优选至少 24g/g， 最优选至少 26g/g。所述 2 吸水性聚合物颗粒在 49.2g/cm 的压力下的吸收量通常小于 35g/g。49.2g/cm2 压力下的吸 收量类似于 EDANA 推荐的测试方法 No.WSP 242.2-05″ Absorption under Pressure″进 行测定， 不同在于使用 49.2g/cm2 的压力代替 21.0g/cm2 的压力。
所述吸水性聚合物颗粒通过如下所述的测试方法测试。
方法 ：
除非另有所述， 测量应在 23±2℃的环境温度和 50±10％相对空气湿度下进行。 吸水性聚合物颗粒在测量之前进行充分混合。
盐流传导率
将溶胀凝胶层在 0.3psi(2070Pa) 压力下的盐流传导率 (SFC)， 如 EP 0640330A1 中 所述， 确定为吸水性聚合物颗粒的溶胀凝胶层的凝胶层渗透率 ； 将上述专利申请第 19 页及 图 8 中所述仪器改造为 ： 不使用玻璃粉 (40)， 柱塞 (39) 由与圆柱体 (37) 相同的聚合物材 料组成， 并且现在包含 21 个在整个接触面均匀分布的大小相等的孔。测量过程和对测量的 评估仍与 EP 0640330A1 中相同。自动检测流速。
盐流传导率 (SFC) 计算如下 ：
SFC[cm3s/g] ＝ (Fg(t ＝ 0)xL0)/(dxAxWP)
其中 Fg(t ＝ 0) 是以 g/s 计的 NaCl 溶液的流速， 该流速使用测量流量的 Fg(t) 数 据外推至 t ＝ 0 的线性回归分析获得 ； L0 是以 cm 计的凝胶层的厚度， d 是以 g/cm3 计的 NaCl 溶液的密度， A 是以 cm2 计的凝胶层的面积， WP 是以 dyn/cm2 计的凝胶层上的静水压力。
离心保留容量
所 述 离 心 保 留 容 量 (CRC) 通 过 EDANA 推 荐 的 测 试 方 法 No.WSP241.2-05″ Centrifuge Retention Capacity″进行测定。
在 49.2g/cm2 压力下的吸收量
49.2g/cm2(AUL0.7psi) 压 力 下 的 吸 收 量 类 似 于 EDANA( 欧 洲 非 织 布 协 会 (European Disposables and Nonwovens Association)) 推 荐 的 测 试 方 法 No.WSP 242.2-05 ″ Absorption under Pressure ″ 进 行 测 定， 不 同 在 于 使 用 49.2g/ 2 2 cm (AUL0.7psi) 压力代替 21.0g/cm (AUL0.3psi) 的压力。
所 述 EDANA 测 试 方 法 可 获 自 例 如 EDANA， Avenue Eugène Plasky157， B-1030Brussels， Belgium。
实施例
实施例 1( 吸水性聚合物颗粒的制备 )
通过连续混合去离子水、 50 重量％的氢氧化钠溶液和丙烯酸， 制备得到丙烯酸 / 丙烯酸钠溶液， 以致中和程度相当于 71.3mol％。 所述单体溶液的固体含量为 38.8 重量％。
所用的多烯键式不饱和交联剂为聚乙二醇 -400 二丙烯酸酯 ( 由平均摩尔质量 400g/mol 的聚乙二醇得到的二丙烯酸酯 )。用量为每吨单体溶液 2kg 交联剂。
为引发自由基聚合， 每吨单体溶液使用 1.03kg 0.25 重量％的过氧化氢水溶液、 3.10kg15 重量％的过氧二硫酸钠水溶液和 1.05kg1 重量％的抗坏血酸水溶液。所述单体溶液的通过量为 20t/h。所述反应溶液在给料处的温度为 23.5℃。
各组分按照以下量连续计量加入容积为 6.3m3 的 List Contikneter 连续捏合反 应器 (LIST AG， Arisdorf， Switzerland) 中 ：
在所述交联剂的加入点与所述引发剂的加入点之间， 用氮气惰性化所述单体溶液。 在约 50％的停留时间后， 再将细粒——其来自通过研磨和筛分的生产过程——计 量加入 (1000kg/h) 所述反应器中。 所述反应混合物在所述反应器中的停留时间为 15 分钟。
将得到的聚合物凝胶置于带式干燥器上。在所述带式干燥器上， 空气 / 气体混合 物连续绕所述聚合物凝胶流动并将其干燥。在所述带式干燥器中的停留时间为 37 分钟。
经干燥的聚合物凝胶被磨碎并筛分为粒径为 150-850μm 的级分。得到的基础聚 合物被表面后交联。
在 Schugi (Hosokawa Micron B.V.， Doetinchem， the Netherlands) 中， 所述基础聚合物被表面后交联剂溶液涂覆然后在 NARA 桨叶式干燥器 (GMF Gouda， Waddinxveen， the Netherlands) 中于 190℃干燥 45 分钟。
将以下量的物质计量加入 Schugi 中：
7.5t/h 基础聚合物
270.0kg/h 表面后交联剂溶液
所述表面后交联剂溶液包含 2.8 重量％的 2- 羟乙基 -2- 噁唑烷酮、 2.8 重量％的 硫酸铝、 66.1 重量％的去离子水和 28.3 重量％的异丙醇。
在干燥后， 所述表面后交联的基础聚合物在 NARA 桨叶式冷却器 (GMF Gouda， Waddinxveen， the Netherlands) 中冷却到约 60℃。
得到的吸水性聚合物颗粒的离心保留容量 (CRC) 为 28.4g/g。
实施例 2
首先向 ProfiMixx 47 食品加工机 (Robert Bosch GmbH ； Gerlingen-Schillerh he ； Germany) 装入 220g 来自实施例 1 的吸水性聚合物颗粒， 用 5.5g 水再润湿所述颗粒同 时搅拌 (4 级 ； 约 500rpm) 并再搅拌 1 分钟。所述水使用蠕动泵以 5g/min 的计量速率喷雾。 所述管道的内直径为 2.54mm。
分别在 0、 2、 4、 6、 8、 19、 30、 60 和 120 分钟后使各自 20g 再润湿的吸水性聚合物颗 粒接受机械应力。为此， 将所述吸水性聚合物颗粒在球磨机中与 30 个具有圆帽的陶瓷体 ( 每个约 7.4g) 一起以 150rpm 研磨 5 分钟。
随后， 测量粒径分布。报告的百分比是重量百分比。结果汇总于表 1 ：
表1： 用 2.5 重量％的水再润湿和 5 分钟的应力时间
实施例 3
方法如实施例 2。不同之处在于， 不是使用 30 个陶瓷体研磨 5 分钟， 而是使用 40 个陶瓷体研磨 15 分钟。
随后， 测量粒径分布。报告的百分比是重量百分比。结果汇总于表 2 ：
表2： 用 2.5 重量％的水再润湿和 15 分钟的应力时间
实施例 4 方法如实施例 3。不同之处在于， 不是使用 5.5g 水， 而是使用 11.0g 水再润湿。 随后， 测量粒径分布。报告的百分比是重量百分比。结果汇总于表 3 ： 表3： 用 5 重量％的水再润湿和 15 分钟的应力时间
在表 1-3 中均可观察到， 小聚合物颗粒 ( ＜ 150μm) 随着再润湿与机械应力之间 的延迟时间的增加而显著增加。18