聚合方法技术

本发明专利技术涉及一种通过将单体溶液与由至少一种氧化剂和至少一种还原剂组成的氧化还原引发剂混合并使它聚合而连续制备吸水性聚合物粒子的方法。本发明专利技术特征在于单体溶液在供入聚合反应器之前与至少一种氧化剂混合并将至少一种还原剂计量加入聚合反应器中。本发明专利技术还涉及一种用于进行本方法的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种通过将单体溶液与由至少一种氧化剂和至少一种还原 剂组成的氧化还原51发剂混合并使它聚合而连续制备吸水性聚合物粒子的 方法，其中单体溶液在聚合反应器上游与至少 一种氧化剂混合并将至少一 种还原剂计量加入聚合反应器中，以及涉及一种用于进行本方法的设备。本专利技术的其他实施方案可由权力要求、说明书和实施例中得到。应当 理解不偏离本专利技术的范围上文提到的和将在下文更特别描述的本专利技术的主 题特征不仅可应用于所指出的具体组合，也可应用于其他组合。吸水性聚合物尤其为(共)聚合的亲水性单体的聚合物， 一种或多种亲 水性单体在适合的接枝基上的接枝(共)聚合物，交联纤维素醚或淀粉醚，交联的羧曱基纤维素，部分交联的聚氧化烯或可溶胀于含水流体的天然产 物例如瓜耳胶衍生物，优选基于部分中和的丙烯酸的吸水性聚合物。这种 聚合物作为吸收水溶液的产物用于生产尿布、棉塞、卫生巾和其他卫生制 品，还作为保水剂用于商品蔬菜种植业。吸水性聚合物的制备例如描述于专论"Modern Superabsorbent Polymer Technology", F丄.Buchholz and A.T. Graham, Wiley-VCH， 1998，或Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,第6版,第35巻， 第73-103页中。优选的制备方法为溶液或凝胶聚合。在此技术中，首先制 备单体混合物并分批中和，然后转移至聚合反应器，或首先基本上装入聚 合反应器内。在其后的分批或连续方法中，进行反应以得到聚合物凝胶， 该聚合物凝胶在搅拌聚合的情况下已成粉碎形式。随后将聚合物凝胶干燥， 磨碎并筛分，然后转移至进一步表面处理。连续形成例如WO 01/38402的基础，其中将单体水溶液与引 发剂和惰性气体一起连续供入具有至少两个轴向平行旋转轴的混合捏合机 中。连续凝胶聚合也由WO-A-03/004237 、 WO-A-03/022896和WO-A-01/016197中已知。聚合常常通过氧化还原引发剂引发，如DE-A-199 55 861、 EP-A-1 097 946和WO-A-03/022896所述。根据DE-A-199 55 861，例如过硫酸钠、过氧化氢和抗坏血酸与单体溶 液一起经由分别的管线计量加入连续捏合机中。EP-A-1 097 946公开了过硫酸钠、过氧化氢和抗坏血酸作为氧化还原 引发剂的用途，其中引发剂组分在带式反应器的接连上游加入单体溶液中。WO-A-03/022896描述了过硫酸钠和抗坏血酸作为氧化还原引发剂的 用途。单体溶液与过硫酸钠预混合并在捏合机(聚合反应器)上游立即混入 抗坏血酸。本专利技术的目的是提供一种制备吸水性聚合物的改善方法，其中引发剂 体系最佳地混入单体溶液中并且降低过早聚合的风险。本专利技术的另外目的是提供一种制备交联聚合物的改善方法，其中单体 转化率应为最大值且未交联聚合物比例应为最小值。该目的通过将单体溶液与由至少一种氧化剂和至少一种还原剂组成的 氧化还原引发剂混合并使它聚合而连续制备吸水性聚合物粒子的方法而实 现，其包括将单体溶液在聚合反应器上游与至少一种氧化剂混合和将至少 一种还原剂计量加入聚合反应器中。所用的氧化剂可以为在聚合条件下分解成自由基的任何化合物，例如 过氧化物、氢过氧化物、过氧化氢和过石充酸盐。优选使用水溶性引发剂。 在一些情况下，有利的是4吏用不同引发剂的混合物，例如过氧化氢与过硫 酸钠或过硫酸钾的混合物。过氧化氢与过石克酸钠的混合物可以以任何所需 比使用。适合的有机过氧化物例如为乙酰丙酮过氧化物、甲乙酮过氧化物、叔 丁基过氧化氢、异丙基苯过氧化氢、叔戊基过新戊酸酯、叔丁基过新戊酸 酯、叔丁基过新己酸酯、叔丁基过异丁酸酯、叔丁基过-2-乙基己酸酯、叔 丁基过异壬酸酯、叔丁基过马来酸酯、叔丁基过苯甲酸酯、二(2-乙基已基) 过氧二碳酸酯、二环己基过氧二碳酸酯、二(4-叔丁基环己基)过氧二碳酸酯、 二肉豆蔻基过氧二碳酸酯、二乙酰基过氧二碳酸酯、烯丙基过酸酯、枯基过氧新癸酸酯、叔丁基过-3，5，5-三甲基己酸酯、乙酰基环己基磺酰过氧化 物、过氧化二月桂酰、过氧化二苯甲酰和叔戊基过新癸酸酯。优选使用至少两种氧化剂。至少两种氧化剂优选预混合，即作为混合 物计量加入单体溶液中。适合的还原剂例如为抗坏血酸，葡萄糖，山梨糖，铵或碱金属的亚硫 酸氢盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、连二亚硫酸盐、焦亚硫酸盐或硝/f匕盐， 或羟甲基次硫酸钠。氧化还原引发剂中所用的还原组分优选抗坏血酸或焦 亚石克酸钠。另外，也可使用其他引发剂如偶氮引发剂。在15"C下单体溶液的粘度优选5-200mPas,更优选10-100mPas，最优 选20-50mPas，粘度用布式粘度计(Brookfleld viscometer)(转子2， 100 rpm)测量。单体溶液中单体浓度优选10-80重量％，更优选20-60重量。/。，最优选 30-50重量％。单体溶液包含至少一种单烯属不饱和单体，优选丙烯酸和/或其盐。单 体总量中丙烯酸和/或其盐的含量优选至少50摩尔％ ，更优选至少90摩尔 %，最优选至少95摩尔％。在本专利技术优选实施方案中，至少一种氧化剂经由文丘里(Venturi)管计 量加入。文丘里管为有限长度收缩的管，其中压力降基本可逆地转化成动能。 为此，横截面R经距离L"变窄区)降至横截面F2，横截面F2经距离L2(收缩 区)保持恒定，然后横截面F2经距离L3(扩散体)再次扩展至横截面Fi。横截 面Fi大于横截面F2，长度L3大于长度L。氧化剂优选在区Li或区L2区域计量加入。图l显示典型的文丘里管，参考符号具有如下含义A:在计量加入氧化剂之前的单体溶液B:氧化剂进料C:包含氧化剂的单体溶液L1:变窄区L2:收缩区 L3:扩散体 D1:管道直径 D2:收缩区直径文丘里管的最佳设计本身为本领域技术人员已知的。文丘里管的优选 设计使得区L2区域中的压力小于环境压力(吸送式输送)和/或区L2区域中的 流动为湍流，在这种情况下雷诺(Reynolds)数应为至少1000，优选至少 2000，更优选至少3000，最优选至少4000，通常为小于IO 000 000。 至少一种氧化剂可经由一个或多个加入点计量加入。 例如，氧化剂可经由两个、三个、四个、五个或六个加入点计量加入， 加入点的优选排列使得它们具有共同轴(对于两个加入点)或形成对称星(对 于至少三个加入点)，以及轴或星对于单体溶液的流动方向为直角(多个加 入点)。分成多个加入点产生更均匀的混合。当使用多种氧化剂时，它们可独立或作为混合物，优选作为混合物计 量力口入。混合物在至少 一种氧化剂的加入点与聚合反应器之间的停留时间优选 小于20秒，优选小于15秒，更优选小于10秒，最优选小于5秒。非常特别有 利的停留时间为0.1-1秒。至少 一种还原剂计量加入聚合反应器中使得还原剂与单体溶液直到在 聚合反应器内，距离单体溶液i^聚合反应器的点优选至少5cm，优选至 少10cm，更优选至少20cm，最优选至少50cm处才可接触。在本专利技术优选实施方案中，单体溶液和还原剂计量加入聚合反应器中 使得液体料流最迟在相应于聚合反应器的灌装线的高度混合。图2显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过将单体溶液与由至少一种氧化剂和至少一种还原剂组成的氧化还原引发剂混合并使它聚合而连续制备吸水性聚合物粒子的方法，其包括将单体溶液在聚合反应器上游与至少一种氧化剂混合和将至少一种还原剂计量加入聚合反应器中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M魏斯曼特尔，M德马尔科，A戴斯，D范埃斯布洛克，KJ珀瑟米尔斯，R德科伊，L范米尔特，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]