可聚合成吸收性泡沫材料的乳液制备方法技术

本发明专利技术公开了一种连续制备高内相乳液的方法，该乳液适用于随后聚合成聚合物泡沫材料，经脱水后，用作含水物体液体吸收剂。该方法包括以相当低的水与油相比例，将某种含单体的油相和某种含电解质的水相连续加入到动态混合区，然后，平稳地调节流速，提高加入到动态混合区的水与油相的比例，同时对动态混合区的物料进行剪切搅拌，足以形成高内相乳液，在随后聚合反应时形成平均微孔大小为约５－１００微米的泡沫。该稳定的高内相乳液的制备是通过把动态混合区的物料导入并通过静态混合区来完成的。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及连续制备某种高内相油包水型乳液的方法。该乳液包含溶于乳液油相中的特定类型的单体原料，当该乳液处于聚合条件下时，形成特别有用的聚合物泡沫结构。用此方法制备的特种乳液，当其聚合时，得到对吸收含水物体液体特别有用的泡沫结构。因此，这些泡沫适用于吸收产品，例如尿布及其它不能保持的处理产物。在现有技术中，水相与油相比相当高的油包水型乳液被称为高内相乳液(HIPEs或HIPE乳液)。例如，在Lissant的美国专利3，565，817(1971年2月23日公告)和Bradey等人的英国专利申请2194166A(1988年3月2日公开)中披露了制备HIPE乳液的连续方法。为了研究该乳液的水相和油相的几何结构，已经制得了在其外油相中含有可聚合原体的HIPE乳液，并进行聚合。例如，Lissant和Mahan在Journal of Colloid and Interface Science，Vol.42，No.1，1973年1月，201-208页上发表的“高内相比水/聚合物乳液和介质的研究”一文中公开了油包水型乳液的制备方法，它包含90%内水相，油相中使用苯乙烯单体。使用乳化剂，将混合的油和水相搅拌制备该乳液，随后进行聚合，形成具有由该乳液前体的相媒质确定的微孔构形的刚性多孔结构。人们已知制备适用于聚合成多孔结构(例如用于承载和/或吸收液体的泡沫)的HIPE乳液的制备方法，例如，Barby等的Usp 4，797，310(1989年1月10日公告)，Jones等的Usp 4，612，334(1986年9月16日公告)，Hag等的Usp 4，606，958(1986年4月19日公告)和Barby等的Usp 4，522，953(1989年6月11日公告)都公开了由HIPE乳液制得的多孔聚合物材料，它们用于通过诸如抹布和清洁布之类的制品将液体(如清洗液)输送到硬表面。在先的技术认为通过聚合HIPE乳液形成的多孔聚合泡沫材料的本质和特性很大程度上取决于构成可聚合的HIPE乳液各组分的类型及用来制备乳液的工艺条件两个方面。例如，Unilever，欧洲专利申请号60138(1982年9月15日公开)公开了从高内相乳液制备吸收多孔聚合物(即泡沫)的方法，该乳液含有至少90%(重量)水和含可聚合单体、表面活性剂及聚合催化剂的油相。Edward等的Usp 4，788，225(1988年11月29日公告)公开了通过选择某种单体类型(苯乙烯，(甲基)丙烯酸烷基酯，交联剂)并使用某种工艺条件来控制后生成的多孔聚合物的微孔大小，制备使其变成弹性的多孔聚合物材料的方法。Unilever，欧洲专利公开EP-A-299，762(1989年1月18日公开)公开了在可聚合HIPE乳液的水相中使用电解质会影响最终制得的多孔聚合物泡沫材料的微孔之间的孔大小。 在本
中，尽管已知可聚合HIPE乳液的存在及合成方法，然而适用于聚合成有用的吸收泡沫材料的HIPE乳液的制备并不是没有困难的。这样的HIPE乳液，特别是水相与油相比很高的HIPE乳液是不稳定的。乳液中单体/交联剂含量，乳化剂选择，乳液组分浓度及温度和/或搅拌条件的微小改变都会使这样的乳液“破乳”或者至少在某种程度上分离成它们各自的水相和油相。即使能够得到稳定的乳液，乳液组成和工艺条件的变化也会明显地影响最终得到的聚合物泡沫材料的性质和特性，因此，应使这样的泡沫材料或多或少地变成对其预期的目的有用的材料。为了提供大批有用的或试验量的聚合物吸收泡沫材料，在工业或中间工厂，需要通过连续方法生产可聚合的乳液的情况下，这种HIPE乳液制备的困难甚至变得更加麻烦。通过前面的考虑，本专利技术的目的是提供一种制备某种高内相乳液的方法，该乳液可被聚合，形成特别是用作含水物体液体吸收剂的泡沫材料，即在诸如尿布等吸收制品中有用的泡沫。本专利技术的另一个目的是提供能连续生产的HIPE乳液的制备工艺。本专利技术还有一个目的是提供一种能大规模生产的连续的HIPE乳液制备方法。本专利技术提供一种制备某种高内相乳液的连续方法，该乳液本身适用于随后聚合成吸收泡沫材料。该方法包括下述步骤提供分离的水相和油相液态原料流(如下文定义); 将这些液体物料流以一定的流速同时加入到动态混合区中，使加入的液体的水与油的重量比范围为约2∶1-10∶1; 在油相和水相流保持稳定无脉冲流速的情况下，在动态混合区使混合的水和油相物料流进行充分的剪切搅拌，至少部分形成乳化的混合物; 在动态混合区维持如下文所述的某些条件下，稳定地增加导入动态混合区的物料流的水与油的重量比，在不破坏动态混合区乳液的情况下以增速将该比值从约12∶1增加到100∶1; 连续地取出动态混合区的已乳化的物料，并连续地将这些物料送至静态混合区，在那里进行附加的剪切搅拌，以便形成水油比约为12∶1-100∶1的稳定的高内相乳液;以及从静态混合区不断地取出稳定的高内相乳液，以便能聚合成固态吸收泡沫材料。在该方法中，油相液态原料流包含大约3-41%(重量)基本上不溶于水的单官能玻璃状单体组分;大约27-73%(重量)基本上不溶于水的单官能橡胶状共聚单体组分;大约8-30%(重量)基本上不溶于水的多官能交联剂组分和大约2-33%(重量)乳化剂组分，该乳化剂溶于油相并适用于形成稳定的油包水型乳液。水相液态原料流包括含约0.2-40%(重量)水溶性电解质的水溶液。通过改变引入动态混合区的原料流速度，在水与油的重量比增加时或增加之后，将动态混合区的被乳化的物料保持在约25-70℃的温度。而且，还使动态混合区的被乳化的物料继续进行充分的剪切搅拌，足以使最终形成高内相的乳液，在随后的聚合反应中，得到平均微孔大小约5-100微米的泡沫材料。通过聚合由该方法制备的乳液而形成的吸收泡沫具有这些平均微孔大小特征，特别适用于吸收含水物体液体。附附图说明图1是用本专利技术的方法制得的HIPE乳液经聚合后的间隙的显微照片。附图2是一个流程简图，它表示实施本专利技术的方法所用的装置和设备的安排。用本专利技术的方法制备的乳液是水相与油相比很高的油包水型乳液。正如前面指出的，在本
中，这种水相与油相比很高的乳液称为高内相乳液(即HIPEs或HIPE乳液)。具有本专利技术水和油相特征的HIPE乳液适合于聚合(并脱水)形成作为含水物体液体吸收剂特别有用的泡沫材料。用连续法制备这种HIPE乳液的每一个基本步骤详述于下A)准备油相原料流加入到用本专利技术的方法制得的HIPE乳液中的特定的油相包括当使由这样的油相构成的乳液最后处于聚合条件下时，能聚合形成固体泡沫结构的单体。实质上用于该油相的单体包括主单体组分，共聚单体组分和交联剂组分。单官能主单体、共聚单体和多官能交联剂的具体类型和用量的选择对于获得各种性质理想结合的HIPE基泡沫吸收材料是重要的，它使这样的泡沫材料适于用作体液的吸收剂。在用于制备HIPE乳液的油相中使用的主要的单官能单体组分包括能赋予最终制得的泡沫结构具有玻璃状性质的一种或多种单体。在下文中，这样的单体被称为“玻璃状”单体，为本专利技术之目的，这样的单体定义为能生产玻璃化转变温度Tg在约40℃以上的高分子量(大于6000)均聚物的单体原料。优选的单官能玻璃状单体是苯乙烯基单体，苯乙烯本身是本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术公开了一种连续制备高内相乳液的方法，该乳液适用于随后聚合成聚合物泡沫材料，经脱水后，用作含水物体液体吸收剂。该方法包括以相当低的水与油相比例，将某种含单体的油相和某种含电解质的水相连续加入到动态混合区，然后，平稳地调节流速，提高加入到动态混合区的水与油相的比例，同时对动态混合区的物料进行剪切搅拌，足以形成高内相乳液，在随后聚合反应时形成平均微孔大小为约５－１００微米的泡沫。该稳定的高内相乳液的制备是通过把动态混合区的物料导入并通过静态混合区来完成的。 单官能橡胶状共聚单体组分的摩尔比范围为约１∶２５－１．５∶１，优选１∶２－１．１；（ｉｖ）８％－３０％，优选１０％－２５％（重量）基本上不溶于水的交联剂组分，优选包括双官能单体，它选自二乙烯基苯，二乙烯基甲苯，邻苯二甲酸二烯丙酯，一种或多种多元醇的二丙烯酸酯，或这些双官能单体的混合物，最优选的是二乙烯基苯；（ｖ）２％－３３％，优选４％－２５％（重量）乳化剂组分，它溶于油相，适用于形成稳定的油泡水乳液，所述乳化剂组分优选包括选自脱水山梨糖醇脂肪酸酯，聚甘油脂肪酸酯，聚烯化氧脂肪酸和酯，和它们的混合物的乳化剂，最优选的是脱水山梨糖醇单油酸酯和脱水山梨糖醇三油酸酯，单油酸酯和三油酸酯的重量比为２∶１－５∶１，或脱水山梨糖醇单月桂酸酯和助乳化剂，单月桂酸酯与助乳化剂的重量比为１∶１－１０∶１；和Ｂ）提供水相液体原料流，它是包含０．２％－４０％，优选０．５％－２０％（重量）水溶性电解质的水溶液，优选的是一种或多种碱金属或碱土金属的水溶性盐，最优选的是氯化钙，进一步优选的是还含有０．０２％－０．４％，优选０．１％－０．２％（重量）水溶性游离基聚合引发剂；Ｃ）所述的液体原料流以一定的流速同时加入动态混合区，被加入的水相与油相最初的重量比范围为２∶１－１０∶１，优选为２．５∶１－５∶１；Ｄ）对在所述动态混合区混合的原料流进行充分的剪切搅拌，优选的速率为１０００－７０００秒↑［－１］，最优选的为１５００－３０００秒↑［－１］，当水相和油相的流速保持稳定不波动时，在动态混合区至少部分形成乳化混合物；Ｅ）将加入到动态混合区的水与油原料流的比例稳定地提高到１２∶１－１００∶１，优选为２０∶１－７０∶１，增加速度以不破坏所述动态混合区物料的乳化性质，同时，所述动态混合区乳化物料的温度保持在２５℃－７０℃，优选３５℃－６５℃，或２５℃－６０℃，最优选的是２５℃－５０℃...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：TA迪斯马莱斯，ST迪克，TM夏夫利，
申请(专利权)人：普罗格特甘布尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]