制备吸收性聚合物的两步混合方法技术

吸收性聚合物的制备方法，其包括将许多吸收性聚合物颗粒与液体混合的第一混合作用以及将该液体分散于所述聚合物颗粒中的第二混合作用，其中在第一混合作用中所述聚合物颗粒的混合速度使得单个聚合物颗粒的动能平均大于单个聚合物颗粒之间的粘附能，并且在第二混合作用中以较第一混合作用更低的速度搅拌所述聚合物颗粒。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及吸收性聚合物的制备方法、可由该方法得到的吸收性聚合物、吸收性聚合物、复合物、所述复合物的制备方法、可由该方法得到的复合物、化学制品以及所述吸收性聚合物和所述复合物的用途。为了形成所谓的“超吸收性”聚合物，必要的是不同类型的常见水溶性单体的聚合以及交联剂的存在，然而常常还会有水不溶性共单体的聚合。该交联剂的添加在所述聚合期间或之后进行。此类超吸收性聚合物是轻度交联的水不溶性的水凝胶聚合物，其在干燥状态和基本上无水状态下的吸水能力大。吸水量可等于该超吸收性聚合物自身的多倍重量。由于这种高吸收能力，超吸收性聚合物适合于吸水性结构体和制品，例如婴儿尿布、失禁用品或卫生巾。尽管所吸收的水分的重量与所述聚合物的干重的比值(即吸收能力)对于此类应用来说是足够的，但是吸收水分的速率(即吸收速率)有限且对于许多应用情况来说不能令人满意。许多情况下所述超吸收性聚合物的高吸收能力不起作用，因为其缓慢的吸收速率会阻碍足够快的水分吸收并由此致使该聚合物在卫生领域中的应用变得困难。WO-A-98/49221描述了改进吸收性聚合物颗粒性能的方法，其中将已经预先在至少170℃下加热至少10分钟(例如在二次交联反应期间)的聚合物颗粒与添加剂水溶液混合。然而，当所述聚合物与溶液水混合时，会发生该聚合物颗粒的聚集，根据WO-A-98/49221的教导仅可以通过向所述水溶液中加入添加剂(例如以带有单电荷或多电荷的金属阳离子的形式)来防止这种作用。概括地说本专利技术的目的在于克服由现有技术水平导致的所述缺点。本专利技术的目的尤其在于说明一种可制备超吸收性聚合物的方法，该聚合物具有增加的吸水速率并且不会显著地降低其吸收能力。此外该方法应以简单的方式实施且可不必使用添加剂，尤其是不必使用有机添加剂。本专利技术进一步的目的尤其在于提供一种超吸收性聚合物、包含此类超吸收性聚合物的复合物以及包含此类超吸收性聚合物或复合物的化学制品，其中所述超吸收性聚合物具有增加的吸水速率。另外这些聚合物在机械负载下的吸收性能(尤其是在传送系统中传输所述聚合物颗粒时出现)不会受到负面影响。尤其该聚合物在由机械负载引起的强制负载下的吸收能力应当如果可能的话根本不会下降或至少仅仅稍微下降＝机械稳定性)。这些目的通过形成范畴的权利要求的目的而实现。可单独或组合出现的有利实施方式及其他形式是相应独立权利要求的目的。本专利技术的制备吸收性聚合物用的方法包括将许多吸收性聚合物颗粒与液体混合的第一混合作用以及将该液体分散、优选均化于所述聚合物颗粒中的第二混合作用，其中在第一混合作用中所述聚合物颗粒混合的速度使得单个聚合物颗粒的动能平均大于单个聚合物颗粒之间的粘附能，并且在第二混合作用中以较第一混合作用更低的速度搅拌所述聚合物颗粒。在第一混合作用中以所述液体润湿所述聚合物颗粒的表面。在第一混合作用中以较第二混合作用更高的速度搅拌所述聚合物颗粒。所述高速度使得所述聚合物颗粒流化，这样可以防止所述聚合物颗粒保持相互粘附和结块。在两个聚合物颗粒相互粘附的情况下，所述高速可导致结块的聚合物颗粒通过与第三方聚合物颗粒碰撞或通过结块聚合物颗粒与壁例如混合器壁碰撞而相互分离。单个聚合物颗粒的动能平均大于单个聚合物颗粒之间的粘附能的状态可导致所述聚合物颗粒主要作为个体而不是复合物、聚集体或滴状物存在。由于粘附能小于动能，因此发现所述聚合物颗粒以个体形式持续运动。所述液体同样通过所述聚合物颗粒的运动和大量相互碰撞而分散。所述聚合物颗粒的表面均匀地以液体润湿。在第一混合作用中出现由所述聚合物颗粒的高速度而引起的大的动态力。然而准静态力相比而言较小。借助于第二混合作用，所述聚合物颗粒以所述液体本身分散于所述聚合物颗粒中的方式而演化完全。通过第二混合作用中聚合物颗粒的低速度防止所述聚合物颗粒的结块或所述聚合物颗粒的聚集。优选地第二混合作用中所选择的速度小至以使得准静态压缩力保持在低水平。从而阻止结块。本专利技术方法的一个实施方式中在第一混合作用和第二混合作用之间存在演化作用，在其中所述聚合物颗粒彼此背向运动比在第一和第二混合作用中少。优选所述聚合物颗粒在该演化作用中静止。所述聚合物颗粒优选在演化作用下保持1秒至10小时，优选1.1秒至60分钟，特别优选1.5秒至20分钟。本专利技术方法的另一实施方式中所述聚合物颗粒在第一混合作用中的平均速度等于8～80m/sec，特别是10～70m/sec，尤其优选15～60m/sec。由于第一混合作用中的平均速度如此高，因此对于所述吸收性聚合物颗粒的典型密度或所述单个聚合物颗粒的重量而言可以达到足够大的动能。这些大的动能与所述聚合物颗粒保持相互粘附的作用力所起的作用相反。所述聚合物颗粒保持相互粘附的作用力以粘附能表征。所述粘附能的大小取决于多种参数，其中包括液体的内聚力、液体和聚合物颗粒之间的粘附力以及两个(可选择地部分溶胀的)聚合物颗粒之间的内聚力。所述粘附能本质上是将两个粘附在一起的聚合物颗粒相互分离所需的能量。第二混合作用以足够小的准静态力进行。大的静态力会导致所述聚合物颗粒结块。为了防止高静态力，使用适当的混合器类型例如螺旋混合器。此外第二混合作用可在转鼓中进行，该转鼓根据一个实施方式在其鼓壁上具有混合桨叶。所述混合器类型使用廉价且经济。第一混合作用中的速度以及第二混合作用中的速度取决于所述吸收性聚合物的特定类型。所述速度可以通过统计分析以及通过简单测量而确定。例如第一混合工艺所需的最小速度由克服粘附能所需的平均动能确定。所述粘附能是将两个凝集在一起的聚合物颗粒相互分离所需的能量。其可以通过测量确定。对于相应的混合作用采用这些速度的作用在于所述聚合颗粒不会保持相互粘附。如果所述聚合物颗粒不发生结块，那么聚合物颗粒的表面保持最大，由此实现水分的快速吸收。在本专利技术方法的另一实施方式中，第二混合作用中所述聚合物颗粒的平均速度相当于小于3m/sec，尤其是0.3m/sec以下，优选0.03m/sec以下。所述低速度可以防止所述聚合物颗粒聚集。在本专利技术制备吸收性聚合物的方法的另一实施方式中，第一混合作用中弗劳德数相当于1～50，尤其是1.1～45，进一步优选1.5～40，特别优选1.7～33，甚至更优选10～33。在本专利技术方法的一个特殊实施方式中第一混合作用中的弗劳德数相当于至少5，优选至少10，特别优选至少15，更优选至少20，尤其更优选至少25，由此优选不超过60。如果选择的弗劳德数或速度太高，那么所述聚合物颗粒会不利地发生变化。在根据本专利技术的第二混合作用中弗劳德数优选为0.001～1，特别是0.01～0.2，优选0.08～0.3。弗劳德数为特有的表征数值，对于旋转混合器而言其可以确定该混合器的混合效果而与该混合器的尺寸无关。弗劳德数Fr＝(R×ω2)/g给出了相对于重力加速度校正了的待混合制品的离心加速度，其中R为旋转混合器的半径，ω为旋转混合器的转动频率以及g为万有引力常数(＝9.81m/s2)。通过确定弗劳德数，与设备无关的混合效果可以通过在不依赖混合器的特有结构的情况下确定校正的加速度而确定。第一混合作用中典型的超吸收性聚合物的流化作用所需的弗劳德数根据经验达到1.7～33。对于具有较低密度以及由此较低质量的聚合物颗粒而言，假设粘附能相同，需要采用相应更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：A·赖曼，M·范斯蒂弗德特，H·福霍尔特，
申请(专利权)人：施拖克豪森有限公司，
类型：发明
国别省市：