超吸聚合物的制备方法技术

本发明专利技术涉及超吸聚合物的制备方法，该方法包括：（ａ）制备所选的用于在聚合之后提供超吸聚合物的单体的含水混合物，（ｂ）将所述单体混合物送至反应器，（ｃ）含水单体混合物在所述反应器中进行自由基聚合以获得超吸聚合物凝胶，及（ｄ）从所述反应器取出所述超吸聚合物凝胶，（ｅ）干燥从所述反应器取出的所述超吸聚合物凝胶，其中，由该方法的任意阶段排出的至少一股废气流在排气之前用碱性水溶液进行洗气以获得含水洗液，将其至少部分地再循环至该方法的任意步骤（ａ）至（ｅ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
吸水性聚合物的制备例如汇总于F. L. Buchholz和A. T. Graham的Modern Superabsorbent Polymer Technology, ffiley-VCH,1998 或 Ullmann' s Encyclopedia Industrial Chemistry，第6版，第35卷，第73-103页。优选的制备方法是溶液或凝胶聚合。若使用该技术，通常将制得的单体混合物以分批式中和，然后转移至聚合反应器中，然后分批或连续地聚合成聚合物凝胶，其在搅拌聚合的情况下进行粉碎。然后对聚合物凝胶进行干燥、研磨和筛选，及任选实施表面处理。例如WO-A-01/38402、W0-A-03/004237、W0-A-03/02^96 和 W0-A-01/16197 描述了连续聚合的方法。由于保护环境的规定，在中产生的气体流必须在排气之前加以净化。由此产生的废物必须加以处理和处置，这增加了该方法的总成本。此外，在中产生的气体流可包含有价值的成分，如单体或聚合物粉尘或微粒，其在抛弃所述废物流时损失掉。因此，在工业中存在利用该废物流而不损害该方法的总效率尤其是不损害产品品质的需求。W0-A-03/022896公开了一种在包含至少3个区域的反应器系统中连续制备超吸聚合物的方法，其中第一区域是初始区域，将包含初始系统的含水单体混合物在引发聚合的条件下送入其中，第二区域是凝胶相区域，而第三区域是粒化区域。根据一个优选的实施方案，反应器在真空下运行，任何在真空管线中所含的水发生凝结，及将冷凝物再循环至第三区域以提高聚合物凝胶在第三区域中的流动性。W0-A-03/02^96没有提及在冷凝物中包含任何其他的成分。因为该方法是在含水系统中实施的，所以水是该方法中的中性成分。 因此，W0-A-03/02^96无法给出可以利用包含大量杂质的废物流而不损害该方法的总效率的任何启示。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供，其中可以利用在该方法中产生的废物流而不损害产品品质。该问题是通过解决的，该方法包括(a)制备所选的用于在聚合之后提供超吸聚合物的单体的含水混合物，(b)将所述单体混合物送至反应器，(c)含水单体混合物在所述反应器中进行自由基聚合以获得超吸聚合物凝胶，及(d)从所述反应器取出所述超吸聚合物凝胶，(e)干燥从所述反应器取出的所述超吸聚合物凝胶，其中，由该方法的任意阶段排出的至少一股废气流在排气之前用碱性水溶液进行洗气以获得含水洗液，将其至少部分地再循环至该方法的任意步骤(a)至(e)。优选将含水洗液至少部分地再循环至该方法的任意步骤(a)至(d)。根据一个实施方案，本专利技术的方法在步骤d)和e)之间还包括(A)若实施至少一个根据(B)的工艺步骤，则将超吸聚合物凝胶传输至根据(B)的后期工艺步骤；(B)任选实施任一以下的步骤以及它们任意顺序的组合(1)对超吸聚合物凝胶定径(sizing)；(2)对超吸聚合物凝胶粒化；(3)在凝胶储存罐中保持超吸聚合物凝胶；及(C)将超吸聚合物凝胶传输至干燥装置；其中至少部分地将含水洗液再循环至干燥步骤(e)之前的任一工艺步骤。在本专利技术方法的过程中产生的任何排气流可以在将其排放至大气之前加以处理以将工厂的排放量限制到所需的标准。该排气流可以是惰性气体流，其用于使单体溶液、来自反应器、来自凝胶定径的排气流和由凝胶干燥操作产生的主气流脱氧。来自储存罐、尤其是来自丙烯酸罐的排气流以及任选来自产品后期处理过程的气流也可以被引导至洗气装置以进行净化。根据一个实施方案，洗气装置包括用填充料填充的垂直塔，如拉西环，将稀释的苛性碱从顶部喷洒至塔的充填料并向下流动穿过充填料进入洗气装置的底部区域。为了进行净化将排气流送至塔的底部，并以其途径至塔的项部，用充填料细分气流，并由水相吸收杂质。在新鲜制备时施加至洗气装置的洗气水可以包含最多约5重量％的氢氧化钠，从而能够可靠地从排气流去除所有痕量的丙烯酸及其他的杂质。然而一部分最初传输的氢氧化钠通过洗气装置内的稀释的苛性碱与排气流中的二氧化碳接触而转化成碳酸盐或碳酸氢盐。因此，从洗气装置去除的洗气水包含一部分残余苛性碱及优选4至10重量％的碳酸盐或碳酸氢盐。洗液的总固体含量可以在约10重量％的范围内。其一部分可以由用来自凝胶干燥器的排气流带入的超吸精细粉尘组成。此外，用于单体混合物中的烯键式不饱和单体、尤其是丙烯酸的含量最大可以为4重量通常包含0. 5至2重量％的丙烯酸。钙和铁离子、乙酸和甲酸、抑制剂及其衍生物以及其他的杂质被看作是最关键的杂质。洗气水的再循环还涉及其褐色，若再循环至工艺步骤则可能使最终产品脱色。出人意料地发现，洗气水可以再循环至该方法的任意阶段。如上所述，洗气水包含 4至10重量％的碳酸盐和/或碳酸氢盐，因此特别适合作为根据本专利技术的碳酸盐源或碳酸氢盐源。出人意料地，虽然大量额外的杂质被认为可能对方法稳定性和/或产品品质有负面影响，但是没有检测到此类负面影响。因此，本专利技术提供，其中可以有效地将所有包含有价值的物质的工艺流再循环至该方法，而不损害方法稳定性和产品品质。优选将含水洗液再循环至单体混合物或至超吸聚合物凝胶或至两者。根据本专利技术的一个实施方案，至少一股废气流包含二氧化碳，产生包含碳酸盐或碳酸氢盐的含水洗液。根据该实施方案，本专利技术方法优选还包括-将至少一部分包含碳酸盐或碳酸氢盐的含水洗液引入含水单体混合物，然后进入反应器，从而形成气相，其包含二氧化碳及至少一部分之前溶解在单体混合物中的氧，所述气相分散在液相中；-在进入反应器之前或之后立即对气/液混合物实施至少部分的相分离；及-至少部分地去除所分离的气相作为废气流。本专利技术的专利技术人惊人地发现，通过将含水洗液作为碳酸盐源或碳酸氢盐源引入含水单体混合物然后送入反应器，与现有技术已知的使用惰性气体流的方法相比，单体水溶液可以更加有效地脱氧然后送入反应器中。此外，因为通过使用碳酸盐源或碳酸氢盐源，无需任何特殊的装置或者引入机械能，在液相中形成分散的气相，因而气相包含二氧化碳和基本上全部的溶解的氧，甚至由于在最终分散的气相中存在氧而充分抑制在反应器外部过早开始聚合反应。因此，即使不进一步添加任何聚合抑制剂，使传输管线或废气管线的堵塞和沾污(fowling)最小化。优选在进入反应器之后分离气液相，并至少部分地去除分离的气相。由此，反应器中的反应混合物的氧含量明显降低，由此避免了氧对聚合反应的抑制作用及对产品品质的损害作用。在本专利技术的另一个实施方案中，将含水洗液再循环至超吸聚合物凝胶，从而与如 WO 03/022896所述仅使用水或冷凝物相比，进一步改善了凝胶的流动性。本专利技术方法可以作为分批法或连续法实施，尤其是若将含水洗液再循环至单体混合物则特别优选为连续法。在优选的实施方案中，将单体混合物连续地送至反应器，并从反应器连续地取出超吸聚合物。具体实施例方式本专利技术涉及合适的单体混合物的聚合，以在自由基聚合过程中制备超吸聚合物。 在自由基聚合中，已知氧抑制聚合反应。尤其是在连续的聚合过程中，因为存在氧由于抑制和链终结反应而能够使聚合过程受控制地开始和进行，所以会产生许多问题。因此，在存在氧的情况下连续的聚合反应中，非常难以控制自由基聚合及由此控制最终超吸聚合物所期望的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．超吸聚合物的制备方法，该方法包括：（ａ）制备所选的用于在聚合之后提供超吸聚合物的单体的含水混合物，（ｂ）将所述单体混合物送至反应器，（ｃ）含水单体混合物在所述反应器中进行自由基聚合以获得超吸聚合物凝胶，及（ｄ）从所述反应器取出所述超吸聚合物凝胶，（ｅ）干燥从所述反应器取出的所述超吸聚合物凝胶，其中，由该方法的任意阶段排出的至少一股废气流在排气之前用碱性水溶液进行洗气以获得含水洗液，将其至少部分地再循环至该方法的任意步骤（ａ）至（ｅ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP08017545.82008年10月7日1.超吸聚合物的制备方法，该方法包括(a)制备所选的用于在聚合之后提供超吸聚合物的单体的含水混合物，(b)将所述单体混合物送至反应器，(c)含水单体混合物在所述反应器中进行自由基聚合以获得超吸聚合物凝胶，及(d)从所述反应器取出所述超吸聚合物凝胶，(e)干燥从所述反应器取出的所述超吸聚合物凝胶，其中，由该方法的任意阶段排出的至少一股废气流在排气之前用碱性水溶液进行洗气以获得含水洗液，将其至少部分地再循环至该方法的任意步骤(a)至(e)。2.根据权利要求1的方法，其中将所述含水洗液再循环至单体混合物或者至超吸聚合物凝胶或两者。3.根据前述权利要求之一的方法，其中将含水单体混合物经过传输管线送至所述反应器，所述反应器包括至少三个区域，其中第一区域是初始区域，第二区域是凝胶相区域，而第三区域是粒化区域，及将单体混合物送至初始区域。4.根据权利要求3的方法，其中将所述含水洗液再循环至单体混合物进入传输管线中然后单体混合物进入反应器中，或者至反应器的第一区域中的单体混合物，或者至反应器的第二或第三区域或它们的任意组合中的凝胶。5.根据前述权利要求之一的方法，其中至少一股废气流包含二氧化碳，产生包含碳酸盐或碳酸氢盐的含水洗液。6.根据权利要求5的方法，该方法还包括-将至少一部分包含碳酸盐或碳酸氢盐的含水洗液引入含水单体混合物，然后进入反应器中，从而形成包含二氧化碳及至少一部分之前溶解在单体混合物中的氧的气相，所述气相分散在液相中；-在进入反应器中之前或之后立即对气/液混合物实施至少部分的相分离；及-至少部分地去除所分离的气相作为废气流。7.根据权利要求6的方法，其中通过将在传输管线与反应器之间的压力差调节为0.5 至5bar而实施相分离。8.根据前述权利要求之一的方法，其中通过氧化还原引发剂引发自由基聚合，将引发剂的氧化成分加入步骤(a)中的单体混合物，将引发剂的还原成分加入单体混合物然后单体混合物进入反应器中，或者将其在单...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·弗里克，
申请(专利权)人：赢创施托克豪森有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE