吸水性聚合物颗粒制造技术

本发明专利技术涉及吸水性聚合物颗粒，其由主要包含至少部分被中和的丙烯酸的单聚合单元的交联的聚合物链制成。所述聚合物颗粒具有a)粒径为150至300μm的颗粒的比例为至少20重量％，b)全部聚合物颗粒的自由溶胀率FSR全部为至少0.25g/g·s，c)差ΔFSR为至少0.15，d)离心保留容量CRC为至少25.0g/g，且e)溶胀凝胶床的渗透率SFC为至少90×10‑7cm3·s/g。ΔFSR被定义为ΔFSR＝FSR150‑300μm‑FSR全部，其中FSR150‑300μm表示粒径为150至300μm的聚合物颗粒的溶胀率。当不同尺寸的颗粒偏集时，也较大程度的利用了全部聚合物颗粒的吸收能力。

Water absorbent polymer particles

The present invention relates to absorbent polymer particles, which are made from crosslinked polymer chains comprising a single polymerization unit containing at least partially neutralized acrylic acid. The polymer particles having a particle size of 150 a) to 300 m particle ratio of at least 20 wt%, b) of all the polymer particles free swelling ratio of FSR is at least 0.25g/g, s, c) is at least 0.15 FSR, d) centrifugal retention capacity of at least 25.0g/g CRC, and E) the SFC permeability swelling gel bed for at least 90 x 10 7cm3 - s/g. A FSR is defined as FSR = FSR150 300 m FSR, FSR150 300 m said the swelling of polymer particle size of 150 to 300 m rate. When the particles of different sizes are set up, the absorption ability of the polymer particles is also greatly utilized.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及吸水性聚合物颗粒，其具有最佳可用的吸收能力，而不受使用的聚合物颗粒的任何尺寸偏集影响。吸水聚合物颗粒被用于制造尿布、卫生棉条、卫生巾和其他卫生制品，而且还在市场园艺中用作保水剂。吸水性聚合物颗粒也被称为超吸收剂。吸水性聚合物颗粒的制备记载于专著“ModernSuperabsorbentPolymerTechnology”，F.L.Buchholz和A.T.Graham，Wiley-VCH，1998年，第71至103页。吸水性聚合物颗粒的聚合物链彼此交联。这样的一个效果是聚合物颗粒为水不溶性的。吸水性聚合物颗粒的特性可通过交联剂的用量来调节。随着交联剂的量增加，离心保留容量(CRC)降低且负载下的吸收(AUL)经过一个最大值。尿布结构中当前趋势是制造具有减少的纤维素纤维含量和增加的超吸收剂含量的更薄的结构。更薄结构的优势表现在于其不仅提高了穿戴者的舒适性，而且也降低了包装和储存成本。随着薄尿布结构越来越薄的发展趋势，对超吸收剂要求的性质已经显著变化。现在至关重要的是水凝胶传导液体的能力(渗透率)和分布液体的能力。由于卫生制品的较高负载(每单位面积的超吸收剂的量)，处于溶胀状态的聚合物一定不能形成对于随后液体的阻隔层(凝胶阻塞)。只有当产品具有良好的传输特性时，才可能最佳地利用整个卫生制品的保留容量。除超吸收剂的渗透率(以盐水流动传导率(SFC)的形式报道)和负载下的吸收能力外，超吸收剂颗粒的吸收速率(以每克超吸收剂每秒所吸收液体的量(即，自由溶胀率，FSR)报道)也是一个特别重要的标准，其能够得出包含高浓度的这种超吸收剂的吸收芯是否能够在首次与液体接触时快速吸收这些液体(称为“获取”)的结论。在具有高超吸收剂含量的吸收芯的情况下，该获取取决于包括超吸收材料的吸收速率在内的因素。为了改善使用特性，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是表面交联的。这增加了颗粒表面的交联水平，并且以这种方式可以至少部分地使负载下的吸收和保留容量解偶。适合于表面交联的交联剂为可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。吸水性聚合物颗粒的制备记载于，例如，WO01/038402A1、WO03/022896A1、WO03/051415A1、WO2006/034806A1、WO2006/034853A1和WO2009/115472A1。在聚合中形成的聚合物凝胶的挤出记载于EP0497623A2。这涉及在高温下迫使交联的水性聚合物凝胶通过模板，并进行干燥和研磨。由此获得的吸水性聚合物颗粒具有低比例的可萃取聚合物和改善的吸收比。WO2005/097313A1公开了一种制备吸水性聚合物颗粒的方法，其中将水性聚合物凝胶粉碎并借助挤出机挤压通过模板，干燥并表面交联，得到具有高CRC、SFC和FSR的聚合物颗粒。在先申请PCT/EP2014/050980公开了一种通过聚合、干燥、将所得聚合物凝胶研磨和分级以及表面交联来制备吸水性聚合物颗粒的方法。在干燥之前将该水性聚合物凝胶挤出。最优选的开孔率为10至20％。通常，吸水性聚合物颗粒不具有均匀的粒径，而是具有粒径分布。在使用过程中(例如在尿布中)，存在不同大小的颗粒的偏集。较小的颗粒可以穿过颗粒组或纤维复合材料的间隙，并且聚积在卫生制品的内部。较大的颗粒更为普遍地位于制品的顶部，因此首先与待吸收的液体接触。如果颗粒的粗粒部分溶胀得太快，则溶胀的粗粒部分降低了液体向较细颗粒的传导，这导致了仅有限地利用整个聚合物颗粒的吸收容量。因此，本专利技术的目的是提供吸水性聚合物颗粒，其中较小颗粒具有比较大颗粒更高的自由溶胀率，所述吸水性聚合物颗粒同时具有溶胀凝胶床的高离心保留容量和高渗透率。该目的通过吸水性聚合物颗粒来实现，所述吸水性聚合物颗粒由主要包含至少部分被中和的丙烯酸的聚合单元的交联聚合物链形成，且其特征在于a)粒径为150至300μm的颗粒的比例为至少20重量％，b)全部聚合物颗粒的自由溶胀率FSR全部为至少0.25g/g·s，c)差ΔFSR为至少0.15，其中ΔFSR被定义为：ΔFSR＝FSR150-300μm-FSR全部其中FSR150-300μm表示粒径为150至300μm的颗粒的自由溶胀率，d)离心保留容量CRC为至少25.0g/g，且e)溶胀凝胶床的渗透率SFC为至少90×10-7cm3·s/g。已发现粒径为150至300μm的聚合物颗粒的自由溶胀率FSR与全部聚合物颗粒的FSR之间的具体差ΔFSR确保了改善的液体分布。由于应用中的粗粒部分比下面的细颗粒床溶胀得更慢，因此上部的床不会阻塞液体的向下分布，或者仅在稍后的阶段阻塞液体的向下分布。因此，实现了在重力方向上的更好的垂直液体分布。本专利技术吸水性聚合物颗粒的自由溶胀率FSR全部为至少0.25g/g·s，优选为至少0.26g/g·s。本专利技术吸水性聚合物颗粒的粒径为150至300μm的聚合物颗粒的自由溶胀率FSR150-300μm优选为至少0.35g/g·s、更优选为至少0.40g/g·s。本专利技术吸水性聚合物颗粒的粒径为150至300μm的聚合物颗粒的自由溶胀率FSR150-300μm与全部聚合物颗粒的自由溶胀率FSR全部之间的差ΔFSR为至少0.15、优选为至少0.18。本专利技术吸水性聚合物颗粒的离心保留容量CRC为至少25.0g/g、优选为至少26.0g/g。本专利技术吸水性聚合物颗粒的溶胀凝胶床的渗透率SFC为至少90×10-7cm3·s/g、优选为至少100×10-7cm3·s/g、更优选为至少105×10-7cm3·s/g。本专利技术的聚合物颗粒可通过包括以下步骤的方法获得：a)聚合步骤，其中将包含至少部分被中和的丙烯酸和至少一种交联剂的单体水溶液聚合以获得水性聚合物凝胶；b)制粒步骤，其中迫使固体含量为35至70重量％且温度为75至125℃的水性聚合物凝胶从高压区通过模板进入低压区，并获得粒料，高压区与低压区之间的压力差为4至小于14巴，且模板的开孔率为20至80％；c)干燥步骤，其中将粒料干燥至水分含量小于10重量％；d)研磨步骤和分级步骤，以获得吸水性聚合物颗粒；和e)将吸水性聚合物颗粒表面交联。当通过聚合制备的交联聚合物凝胶进行制粒步骤——其中迫使聚合物在受控的条件下通过模板——时，可以调节吸水性聚合物颗粒的特性。产生的剪切力导致通过模板的挤出物的表面变得粗糙，该挤出物破碎以形成粒料。另外，认为还产生了第二种效果。模板出口处的压力降和高温使得水自发地从水性聚合物凝胶中蒸发出去。因此形成大孔，这导致聚合物颗粒的表面积增加。聚合物颗粒的改变的形态甚至在干燥、研磨和分级后仍保持着，且对较小颗粒比对较大的颗粒具有更大的影响。随后进行的表面交联导致在这种小颗粒中产生了与在较大颗粒中不同的效果。表面交联剂的渗透深度和表面附近形成的具有增加的交联密度的壳具有基本上相同的尺寸，而与粒径无关。这与增加的表面积结合的效果是较小的聚合物颗粒比较大颗粒具有更高的自由溶胀率FSR。吸水性聚合物颗粒的制备包括聚合步骤，其中将至少部分被中和的丙烯酸、任选的其他单体和至少一种交联剂在单体水溶液中聚合以获得水性聚合物凝胶。杂质会对聚合有相当大的影响。因此，所用的原本文档来自技高网...

【技术保护点】
吸水性聚合物颗粒，其由主要包含至少部分被中和的丙烯酸的聚合单元的交联的聚合物链形成，其特征在于a)粒径为150至300μm的颗粒的比例为至少20重量％，b)全部聚合物颗粒的自由溶胀率FSR全部为至少0.25g/g·s，c)差ΔFSR为至少0.15，其中ΔFSR定义如下：ΔFSR＝FSR150‑300μm‑FSR全部其中FSR150‑300μm表示粒径为150至300μm的聚合物颗粒的自由溶胀率，d)离心保留容量CRC为至少25.0g/g，且e)溶胀凝胶床的渗透率SFC为至少90×10‑7cm3·s/g。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.08 EP 14167497.81.吸水性聚合物颗粒，其由主要包含至少部分被中和的丙烯酸的聚合单元的交联的聚合物链形成，其特征在于a)粒径为150至300μm的颗粒的比例为至少20重量％，b)全部聚合物颗粒的自由溶胀率FSR全部为至少0.25g/g·s，c)差ΔFSR为至少0.15，其中ΔFSR定义如下：ΔFSR＝FSR150-300μm-FSR全部其中FSR150-300μm表示粒径为150至300μm的聚合物颗粒的自由溶胀率，d)离心保留容量CRC为至少25.0g/g，且e)溶胀凝胶床的渗透率SFC为至少90×10-7cm3·s/g。2.根据权利要求1的聚合物颗粒，其特征在于粒径为150至300μm的颗粒的比例为至少25重量％。3.根据前述权利要求中任一项的聚合物颗粒，其特征在于粒径为150至300μm的颗粒的比例为至多80重量％。4.根据前述权利要求中任一项的聚合物颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·布朗，M·哈格，S·迪尔雷恩，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE