CN101310777B - 温和混合和涂覆超级吸收剂的方法 - Google Patents

温和混合和涂覆超级吸收剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超级吸收剂的制造方法,其包括如下步骤:a)提供吸水聚合物结构体;b)使该吸水聚合物结构体与改性剂接触,改性剂优选为水性表面改性剂;c)对已与改性剂接触的吸水聚合物结构体进行进一步的处理;其中,至少步骤c)中的进一步处理是至少部分地在旋转容器中进行。本发明进一步涉及制造超级吸收剂的装置、超级吸收剂、复合物、复合物的制造方法、该方法制得的复合物、如泡沫体、成型品或纤维的化学产品、以及超级吸收剂的用途。

Description

温和混合和涂覆超级吸收剂的方法
技术领域
本发明总体而言涉及超级吸收剂的制造方法、制造超级吸收剂的装置、超级吸收剂、复合物、复合物的制造方法、由该方法获得的复合物、如泡沫体、成型品或纤维等的化学产品、以及超级吸收剂的用途。
背景技术
超级吸收剂为不溶水的交联聚合物,其能够通过溶胀以及形成水凝胶在一定压力下吸收并保留大量的水性液体(特别是体液、优选尿液或血液)。由于这些特性,这些聚合物主要并入卫生制品中,例如尿布、失禁用品或卫生巾等。
超级吸收剂一般在交联剂的存在下通过带酸基的单体的自由基聚合而制得。本文中具有不同吸收剂特性的聚合物可通过选择单体组合物、交联剂和聚合条件以及聚合后得到的水凝胶的加工条件而制得。其它可行的方法是按照DE-OS 26 12 846通过例如使用化学改性的淀粉、纤维素和聚乙烯醇制备接枝聚合物。
为了优化用于卫生品中的超级吸收剂的性能,尤其是吸水性,对粉碎干燥聚合物凝胶而获得的聚合物颗粒进行改性,优选对其表面进行改性。在表面改性期间,可形成核-壳样形态,其为超级吸收剂颗粒所优选的。该改性例如可使超级吸收剂具有结合臭味的性能,可改进超级吸收剂的尘化性能,减少超级吸收剂颗粒的结块,改进超级吸收剂在压力负荷下的吸收能力和/或有利地影响超级吸收剂的渗透性能。
在实施改性期间,超级吸收剂聚合物颗粒与处理剂接触,其中处理剂可以是溶液或分散液或是粉末。为了使处理剂对超级吸收剂的表面处理得尽可能均匀,通常通过这样的一种方式进行接触,即首先将超级吸收剂颗粒引进混合器中,然后加入处理剂使之与聚合物颗粒充分地混合。在表面后交联作为表面改性方式的情况下,使用传统混合装置如Patterson-Kelley混合器、Schugi直立式混合器(如来自Hosokawa,商品名为“Flexomix”的混合器)、DRAIS湍流混合器、混合器、Ruberg混合器、蜗杆混合器、板式混合器(plate mixer)或流化床混合器。进一步适宜的混合装置在如下章节中有描述:F.L.Buchholz和A.T.Graham所著书籍″Modern Superabsorbent PolymerTechnology″,Wiley-VCH,1998.的3.2.8.1段落。
在传统使用的混合装置中,如果使用水溶液作为处理剂,所处理的超级吸收剂易于在离开混合装置后立即结块。经常看到处理剂在超级吸收剂内部或表面上不均匀的分布。为了防止结块并改进均匀性,将离开混合装置的超级吸收剂进行贮藏,例如贮藏在圆锥形筒仓(silos)中,并通过旋转蜗杆(圆锥形混合器)进行搅拌。超级吸收剂在这样的圆锥形混合器中贮藏直至充分松散与均匀,尤其是从易于粘结在一起的不动而潮湿(ground-damp)状态转变成自由流动状态。例如当超级吸收剂再次达到自由流动状态时,则可实现充足的松散或均匀。一般的情况是,超级吸收剂的流动值显示与加入水性处理剂之前的流动值大致相同。此时,所加入的液体基本上均匀分布在超级吸收剂颗粒内,因此聚合物颗粒中心内的含水量和表面区域的含水量(如果加入水性处理剂)的不同愈加被抵消。
然而,这种方法的缺点是充足的松散和均匀只能非常慢地达到,具体来说不能处理较大量的超级吸收剂。由于这些局限性,限制了改性期间加入到超级吸收剂的液体的最大量。此外,圆锥形混合器或其他定转子混合器(rotor-stator mixer)内的旋转蜗杆易于对超级吸收剂造成显著的机械性损害,结果对吸收性造成不良的影响,尤其是增加了粉尘含量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点。
特别地,本发明的目的在于提供一种制造吸收剂聚合物的方法,其中尤其是可以使与改性剂(尤其是水溶液的改性剂)接触的超级吸收剂快速并温和地得到松散和均匀化。
根据本发明的一个目的,该方法还应该可以利用大量的改性剂水溶液制造超级吸收剂。
根据本发明的进一步目的,使改性剂或改性剂溶液尽可能均匀地分布在吸水聚合物结构体之间及结构体之内的时间应该减少。
本发明的目的还在于提供粉尘含量尽可能低的超级吸收剂的制造方法。
本发明的目的还在于提供一种装置,通过该装置可以在改性期间使用大量的液体来制造超级吸收剂。该装置还应该能够在给定的时间间隔内以尽可能高的产量制造超级吸收剂。而且,由该装置制造的超级吸收剂的粉尘含量也应该尽可能得低。
通常,独立权利要求旨在获得上述目的中至少一个,从属权利要求展现优选的实施方式。
超级吸收剂的制造方法为实现上述目的中的至少一个作出贡献,该方法包括:
a)提供吸水聚合物结构体;
b)使该吸水聚合物结构体与优选的水性改性剂接触,改性剂优选为水性表面改性剂;
c)对已与改性剂接触的吸水聚合物结构体进行进一步的处理;
其中,至少步骤c)中的进一步处理是至少部分地在旋转容器中进行。
在本发明方法的步骤a)中,首先提供的是吸水聚合物结构体。
步骤a)中所提供的吸水聚合物结构体优选是纤维、泡沫体或颗粒,纤维和颗粒为优选的,颗粒为特别优选的。
本发明优选的聚合物纤维的尺寸是使其可以并入或作为织物的纱线且还可以直接并入织物中。根据本发明,优选的聚合物纤维的长度为1mm~500mm,优选2mm~500mm,特别优选5mm~100mm;直径为1旦尼尔~200旦尼尔,优选3旦尼尔~100旦尼尔,特别优选5旦尼尔~60旦尼尔。
本发明优选的聚合物颗粒的尺寸是,根据ERT 420.2-02测定,颗粒的平均粒径为10μm~3,000μm,优选20μm~2,000μm,特别优选150μm~850μm或150μm~600μm。在本文中,特别优选粒径为300μm~600μm的聚合物颗粒的比例为后交联的吸水聚合物颗粒总重量的至少30wt.%,特别优选至少40wt.%,最优选至少50wt.%。
在步骤a)中提供的吸水聚合物结构体的一个优选实施方式中,这些吸水聚合物结构体基于:
(α1)20wt.%-99.999wt.%,优选55wt.%-98.99wt.%且更优选70wt.%-98.79wt.%的聚合的、具烯键(ethylenically)、带酸基的不饱和单体或其盐,或聚合的、具烯键、含有质子化氮或季铵化氮的不饱和单体,或它们的混合物,特别优选至少含有具烯键、带酸基的不饱和单体(优选丙烯酸)的混合物;
(α2)0wt.%-80wt.%,优选0wt.%-44.99wt.%且特别优选0.1wt.%-44.89wt.%的聚合的、可与(α1)共聚的具单烯键的(monoethylenically)不饱和单体,
(α3)0.001wt.%-5wt.%,优选0.01wt.%-3wt.%且特别优选0.01wt.%-2.5wt.%的一种或多种交联剂,
(α4)0wt.%-30wt.%,优选0wt.%-5wt.%且特别优选0.1wt.%-5wt.%的水溶性聚合物,
(α5)0wt.%-20wt.%,优选2.5wt.%-15wt.%且特别优选5wt.%-10wt.%的水,和
(α6)0wt.%-20wt.%,优选0wt.%-10wt.%且特别优选0.1wt.%-8wt.%的一种或多种助剂,且(α1)~(α6)的总重量为100wt.%。
带酸基、具单烯键的不饱和单体(α1)可以部分或全部,优选部分地进行中和。优选,带酸基、具单烯键的不饱和单体(α1)被中和的程度至少为25mol%,特别优选为50mol%,进一步优选为50~80mol%。与此相关的文献为DE 195 29 348 A1,其公开内容在此通过参考方式引入。也可在聚合后进行部分或全部中和。而且,可以用碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、氨、碳酸盐和碳酸氢盐进行中和。另外,也可采用可与酸形成水溶性盐的其它碱。也可以用不同的碱进行混合式中和。优选用氨和碱金属氢氧化物进行中和,特别优选用氢氧化钠中和以及用氨进行中和。
游离酸基可在聚合物中占主导地位,以使该聚合物的pH值在酸性范围。该酸性吸水聚合物可以通过具有游离碱性基团(优选为氨基)的聚合物(其与酸性聚合物相比为碱性)至少进行部分中和。这些聚合物是文献中称为″混合床离子交换吸收剂聚合物(mixed-bed ion exchange absorbentpolymers)″(MBIEA聚合物)的聚合物,其中在WO 99/34843 A1中有说明。WO 99/34843 A1的公开内容在此通过参考的方式并入本文并作为本申请的公开内容的一部分。通常,MBIEA聚合物是一种组合物,其一方面包括能够交换阴离子的碱性聚合物,另一方面包括与碱性聚合物相比为酸性且能够交换阳离子的聚合物。该碱性聚合物含有碱性基团且通常是通过带有碱性基团或带有可以转变成碱性基团的基团的单体聚合而得。这些单体不限于尤其包括伯胺、仲胺、叔胺、或相应的膦、或这些官能团中的至少两种。这些单体包括,特别地包括:乙二胺、烯丙胺、二烯丙胺、4-氨基丁烯、alkyloxycyclins、乙烯基甲酰胺、5-氨基戊烯、碳二亚胺、formaldacin和三聚氰胺等、以及它们的仲胺和叔胺衍生物。
优选的具烯键、带酸基的不饱和单体(α1)优选为WO 2004/037903 A2中提及的作为具烯键、带酸基的不饱和单体(α1)的化合物,在此通过参考的方式将其并入本文并作为本申请的公开内容的一部分。特别优选的具烯键、带酸基的不饱和单体(α1)为丙烯酸和甲基丙烯酸,丙烯酸为最优选的。
根据本发明方法的一个实施方式,使用了未处理的吸水聚合物结构体,其中可与(α1)共聚的具单烯键的不饱和单体(α2)为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或乙烯酰胺。
除了丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺,优选的(甲基)丙烯酰胺还有:烷基取代的(甲基)丙烯酰胺或(甲基)丙烯酰胺的氨烷基取代衍生物,例如N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基(甲基)丙烯酰胺、二甲基(甲基)丙烯酰胺或二乙基(甲基)丙烯酰胺。可能的乙烯酰胺为例如N-乙烯酰胺、N-乙烯甲酰胺、N-乙烯乙酰胺、N-乙烯-N-甲基乙酰胺、N-乙烯-N-甲基甲酰胺和乙烯吡咯烷酮。这些单体中特别优选丙烯酰胺。
根据本发明方法的另一实施方式,使用了吸水聚合物结构体,其中可与(α1)共聚的具单烯键的不饱和单体(α2)为水溶性单体。就此而言,特别优选烷氧基聚环氧烷(甲基)丙烯酸酯(alkoxypolyalkylene oxide(meth)acrylates),例如甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯。
作为可与(α1)共聚的具单烯键的不饱和单体(α2)进一步优选可以分散在水中的单体。优选的可以分散在水中的单体是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯或(甲基)丙烯酸丁酯。
可与(α1)共聚的具单烯键的不饱和单体(α2)进一步包括甲基聚乙二醇烯丙基醚、醋酸乙烯酯、苯乙烯和异丁烯。
优选使用的交联剂(α3)是在WO 2004/037903 A2中提及作为交联剂(α3)的化合物。在这些交联剂中,特别优选水溶性交联剂。在本文中,最优选的是N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三烯丙基甲基氯化铵、四烯丙基氯化铵以及通过9mol环氧乙烷与1mol丙烯酸制得的烯丙基九乙二醇丙烯酸酯(allylnonaethyleneglycol acrylate)。
聚合物结构体可包括作为水溶性聚合物(α4)的水溶性聚合物,例如为部分或全部皂化的聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉或淀粉衍生物、聚二醇或聚丙烯酸,优选水溶性聚合物(α4)聚合至聚合物结构体内。这些聚合物的分子量没有限定,只要其是水溶的即可。优选的水溶性聚合物是淀粉或淀粉衍生物或聚乙烯醇。水溶性聚合物可以作为待聚合单体的接枝基础,所述水溶性聚合物优选为合成聚合物,例如聚乙烯醇。
包含在聚合物结构体中的助剂(α6)优选为悬浮剂、臭味结合剂(odourbinders)、表面活性剂或抗氧化剂,以及用于制备聚合物结构体的添加剂(引发剂等)。
在步骤a)中的吸水聚合物结构体的一个具体实施方式中,所述吸水聚合物结构体基于至少50wt.%,优选至少70wt.%,更优选至少90wt.%的含有羧酸酯基/羧酸根基(carboxylate groups)的单体。进一步优选本发明的组分(α1)含有至少50wt.%,优选至少70wt.%的丙烯酸,其被中和的程度优选至少为20mol%,尤其优选至少为50mol%,更优选为60mol~85mol%的范围。
可以通过各种聚合方法由上述的单体、共单体(comonomer)、交联剂、水溶性聚合物和助剂制得未处理的吸水聚合物结构体。就此而言,举例来说,可以使用本体聚合(优选在捏合反应器例如挤出机中进行)、溶液聚合、喷雾聚合、反相乳液聚合和反相悬浮聚合。
优选在作为溶剂的水中进行溶液聚合。溶液聚合可以连续地或不连续地进行。可以从现有技术中查找到各种反应条件,例如反应温度、反应性质和引发剂的量以及反应溶液等。以下专利说明书描述了通常使用的方法:US 4,286,082,DE 27 06 135,US 4,076,663,DE 35 03 458,DE 40 20780,DE 42 44 548,DE 43 23 001,DE 43 33 056,DE 44 18 818。在此通过参考的方式并入其公开内容,并作为本发明的公开内容的一部分。
通过一般常规使用的引发剂引发聚合。可用于引发聚合的引发剂为所有在聚合条件下形成自由基的引发剂,且其常用于制备超级吸收剂。通过电子束对可聚合的水性混合物的作用而引发聚合同样是可行的。尽管如此,还可以在缺少上述类型的引发剂的情况下在光引发剂的存在下通过高能量辐射的作用引发聚合。聚合用的引发剂可以以溶解或分散形式包含在本发明的单体溶液中。可行的引发剂为本领域技术人员已知的所有可离解成自由基的化合物。这些引发剂特别包括在WO 2004/037903 A2中提及可作为引发剂的化合物。
包括过氧化氢、过(二)硫酸钠(sodium peroxodisulphate)和抗坏血酸的氧化还原体系是特别优选用于制备吸水聚合物结构体。
反相悬浮聚合和反相乳液聚合也可用于制备聚合物结构体。根据这些方法,水性、部分中和的单体(α1)和单体(α2)溶液(任选含有水溶性聚合物和助剂)在保护性胶体和/或乳化剂的帮助下分散在疏水有机溶剂中,且通过自由基引发剂起动聚合。交联剂溶解在单体溶液中并与单体溶液一同计量加入,或单独加入,并任选在聚合期间加入。作为接枝基础的水溶性聚合物(α4)任选以单体溶液形式加入或于起始时直接加入油相中。然后,通过共沸从混合物中除去水,并滤出聚合物。
在溶液聚合和反相悬浮聚合和反相乳液聚合的情况中,还可以通过在聚合期间使溶解在单体溶液中的多官能交联剂聚合和/或使合适的交联剂与聚合物的官能团反应而进行交联。这些方法在以下公布文本,例如US4,340,706,DE 37 13 601,DE 28 40 010和WO 96/05234 A1中有说明,并通过参考的方式将其相应的内容并入本文。
将溶液聚合或反相悬浮聚合和反相乳液聚合后所得的水凝胶在其后的步骤中干燥。
然而,尤其在溶液聚合的情况中,优选首先在干燥前粉碎水凝胶。通过本领域技术人员已知的粉碎装置例如绞肉机(meat chopper)进行粉碎。
优选在合适的干燥机或烘箱中干燥水凝胶,例如可以使用旋转管式烘箱、流化床干燥机、板式干燥机、桨叶式干燥机或红外干燥机。进一步优选干燥水凝胶使其含水量降低至0.5wt.%~25wt.%,优选1wt.%~10wt.%,常规的干燥温度为100℃~200℃。
干燥后所得的吸水聚合物结构体可以在进一步的步骤中再进行碾磨(尤其是当它们是通过溶液聚合而获得的),并筛分至上述所需的粒径。优选在合适的机械粉碎装置,例如辊磨机(roll mill)或切割碾磨机(cuttingmill)中碾磨干燥的吸水聚合物结构体。
根据本发明的另一个优选的实施方式,步骤a)中使用的吸水聚合物结构体已进行了表面后交联。在表面后交联期间,将干燥的聚合物结构体或仍未干燥但优选已经粉碎的水凝胶与优选的有机化学表面后交联剂接触。在本文中,后交联剂(尤其是在后交联条件下不是液体的后交联剂)优选以包含后交联剂和溶剂的流体F1形式与水凝胶或聚合物颗粒接触。本发明使用的溶剂,优选为水;与水相混溶的有机溶剂,例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇或1-丁醇;或这些溶剂中的至少两种的混合物,水是最优选的溶剂。进一步优选地,流体F1含有的后交联剂的量为流体F1总重量的5wt.%~75wt.%,特别优选10wt.%~50wt.%,最优选15wt.%~40wt.%。
根据本发明的方法,优选通过将流体F1充分地与聚合物结构体混合使聚合物结构体或粉碎了的水凝胶与包含后交联剂的流体F1接触。
对流体F1适用的混合装置例如为Patterson-Kelley混合器、DRAIS湍流混合器、混合器、Ruberg混合器、蜗杆混合器、板式混合器和流化床混合器以及连续操作的直立式混合器,其中通过高频旋转叶片将聚合物结构体混合(Schugi混合器)。
在后交联期间,吸水聚合物结构体优选与最多20wt.%,特别优选最多15wt.%,更优选最多10wt.%,再更优选最多5wt.%的溶剂接触,所述溶剂优选为水。
当聚合物结构体为优选的球状颗粒时,根据本发明,进一步优选组分以如下的方式接触:流体F1和其中的后交联剂仅与颗粒状聚合物结构体的外部区域接触,而不与颗粒状聚合物结构体的内部区域接触。
具有至少两个能够在缩合反应、加成反应或开环反应中与聚合物结构体的官能团发生反应的官能团的化合物(在缩合反应中使用的化合物称作缩合交联剂)优选在本发明的方法中作为后交联剂。在WO 2004/037903A2中提及的交联剂类别II的交联剂为本发明方法优选的后交联剂。
在这些化合物中,特别优选的后交联剂为缩合交联剂,例如二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、甘油、聚甘油、丙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺、聚氧丙烯、氧乙烯-氧丙烯嵌段共聚物、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、三羟甲基丙烷、季戊四醇、聚乙烯醇、山梨糖醇、1,3-二氧杂环戊烷-2-酮(碳酸乙二酯)、4-甲基-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮(碳酸丙二酯)、4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮、4,4-二甲基-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮、4-乙基-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮、4-羟基甲基-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮、1,3-二氧杂环己烷-2-酮、4-甲基-1,3-二氧杂环己烷-2-酮、4,6-二甲基-1,3-二氧杂环己烷-2-酮和1,3-二氧杂环戊烷-2-酮。
在聚合物结构体或水凝胶与后交联剂或包含后交联剂的流体F1接触后,将其加热至50℃~300℃,优选75℃~275℃,且特别优选150℃~250℃的温度,由此优选地使聚合物结构的外部区域具有比内部区域更多的交联(=后交联),加热作用会损害聚合物结构体的理想特性,因而加热处理的时间受到限制。
本发明的步骤a)中的吸水聚合物结构体优选具有如下特性中的至少一个,更优选具有全部特性:
(β1)根据ERT 440.2-02测定对浓度为0.9wt.%的NaCl水溶液的最大吸收率为至少10g/g~1,000g/g,优选15g/g~500g/g,且更优选20g/g~70g/g;
(β2)根据ERT 470.2-02测定用浓度为0.9wt.%的NaCl水溶液可萃取的含量少于吸收剂聚合物的30wt.%,优选少于20wt.%,更优选少于10wt.%;
(β3)根据ERT 460.2-02测定的堆密度(bulk density)为300g/l~1,000g/l,优选310g/l~800g/l,更优选320g/l~700g/l;
(β4)根据ERT 400.2-02测定的1g吸收剂聚合物在1L水中的pH为4~10,优选为5~9,特别优选为5.5~7.5;
(β5)根据ERT 441.2-02测定的CRC值(保持力)为10g/g~100g/g,优选15g/g~80g/g,特别优选20g/g~60g/g;
(β6)根据ERT 442.2-02测定的20g/cm2压力下的AAP(吸收率)值为10g/g~60g/g,优选15g/g~50g/g,特别优选20g/g~40g/g。
包括两个或多个上述特性的特性组合出现在步骤a)中的吸水聚合物结构体的每一个优选实施方式中。步骤a)中使用的聚合物结构体具有如下按照字母或字母组合所代表的特性或特性组合的方法是本发明进一步特别优选的实施方式:(β1),(β2),(β3),(β4),(β5),(β6)和(β1)(β2)(β3)(β4)(β5)(β6)。
在本发明方法的步骤b)中,步骤a)中提供的吸水聚合物结构体(任选已经过表面后处理)与改性剂,优选水性改性剂接触。
根据本发明方法的优选实施方式,步骤b)中使用的改性剂是选自如下组成的组中的试剂:诸如水等的纯净溶剂、溶液、分散液、乳液和粉末;特别优选纯水、溶液、分散液和乳液,最优选溶液。
如果改性剂是溶液、乳液或分散液,则优选本发明的改性剂所包含的水为改性剂总重的至少10wt.%,特别优选至少为25wt.%,最优选至少为50wt.%。
作为改性剂的溶液至少包含一种具有改性作用的被溶解的试剂以及溶剂。作为改性剂的分散液至少包含一种具有改性作用的被分散的试剂(为固体)、分散体剂(dispersion agent)以及任选的分散剂(dispersingagent)。作为改性剂的乳液至少包含一种具有改性作用的被乳化的试剂(液体液滴形式)、液相(液体液滴分散其中)以及任选的乳化剂。
溶剂、分散体剂和液相优选为水、与水混溶的有机溶剂,例如甲醇、乙醇、1,2-丙二醇、1-丙醇或2-丙二醇,或水和与水混溶的有机溶剂的混合物,如水和甲醇的混合物、水和乙醇的混合物、水和1-丙醇的混合物或水和2-丙醇的混合物,其中水是最优选的。
本领域技术人员已知的所有适用于影响尤其是影响吸水聚合物结构体的渗透性、吸收性、保持力、粉尘或流动特性的化合物都可以作为具有改性作用的改性剂使用,尤其是作为表面改性剂使用。具有抗微生物效果的化合物由于其适合防止吸收体液后产生不良臭味也因此能够作为具有改性作用的改性剂使用。
-如果本发明方法的步骤a)中使用的是表面未经后交联处理的吸水聚合物结构体,具有改性作用的试剂则可以是表面后交联剂,上述的那些作为与表面后交联有关的优选后交联剂是优选的表面后交联剂。
-具有改性作用的试剂可以进而是有机盐,其包括金属的二价阳离子或更高价阳离子以及至少一种有机碱作为阴离子。在本文中,金属的二价阳离子或更高价阳离子优选选自如下组成的组:Mg2+,Ca2+,Ba2+,Al3+,Fe2+,Fe3+,Ga3+,Ti4+,Zr4+,Cu2+和Zn2+,其中Al3+是最优选的。有机碱优选为至少部分去质子的一元、二元或三元羧酸,其中去质子的一元羧酸是特别优选的。羟基羧酸是进一步优选的,至少部分去质子的羟基一元羧酸、羟基二元羧酸或羟基三元羧酸,其中去质子的羟基一元羧酸是特别优选的。
特别优选的阴离子尤其是以下酸的相应碱:茴香酸、苯甲酸、甲酸、戊酸、柠檬酸、乙醛酸、乙醇酸、甘油磷酸、戊二酸、氯乙酸、氯丙酸、肉桂酸、琥珀酸、醋酸、酒石酸、乳酸、丙酮酸、富马酸、丙酸、3-羟基丙酸、丙二酸、顺丁烯二酸、丁酸、异丁酸、酰亚胺醋酸(imidinoacetic acid)、苹果酸、羟乙基磺酸(isethionic acid)、甲基顺丁烯二酸、己二酸、衣康酸、巴豆酸、草酸、水杨酸、没食子酸、山梨酸、葡萄糖酸、脂肪酸,尤其是硬脂酸和己二酸,以及p-羟苯甲酸(p-oxybenzoic acid)。上述碱中,最优选酒石酸根和乳酸根,其中乳酸根是最优选的。最优选的有机盐是乳酸铝。
-具有改性作用的试剂还可以是无机盐,其包括金属的二价阳离子或更高价阳离子以及至少一种无机阴离子。本领域技术人员已知的所有金属盐都可以作为无机盐,然而水溶性金属盐是特别优选的。本文中的“水溶性”是指在25℃下,优选至少1g,特别优选至少10g,更优选至少100g,最优选至少500g的金属盐溶解在1升蒸馏水中。
在上述金属盐中,优选水溶性金属盐,特别优选硫酸盐、亚硫酸盐、硫化物、氯化物、溴化物、碘化物、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、亚磷酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐和氢氧化物,其中最优选硫酸盐。
无机盐的金属阳离子优选为一价金属阳离子、二价金属阳离子或三价金属阳离子,其中最优选为三价金属阳离子。优选的金属阳离子为Na+,K+,Li+,Mg2+,Ca2+,Fe2+,Fe3+,Ag+,Cu+,Cu2+,Zn2+和Al3+,其中最优选为Al3+
以下无机盐是特别优选的作为具有改性作用的试剂:AlCl3×6H2O、NaAl(SO4)2×12H2O、Al(NO3)3×9H2O、KAl(SO4)2×12H2O或Al2(SO4)3×14-18H2O、及其相应的无水盐,Na2SO4或其水合物、MgSO4×10H2O或无水硫酸镁。
就此而言,当金属盐(尤其是无机金属盐)作为具有改性作用的试剂与另一作为改性剂的金属的氧化物组合使用则是有利的。本文中的金属氧化物可作为金属的氧化物使用,“金属的氧化物”不是意指半金属的氧化物,半金属例如为硼、硅或锗。这些金属的氧化物尤其优选包含微细的氧化锌,其占粒径为约10nm~500μm的任选聚集的颗粒的至少50wt.%。该微细的氧化锌例如是
Figure S2008100985718D00121
(商品名,来自Elementis Specialties,USA)。
-具有改性作用的试剂还可以是热塑性聚合物,就此而言,优选使用的热塑性聚合物的形式是聚合物分散液。优选的热塑性聚合物尤其是选自如下组成的组中的聚合物:聚(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸共聚物,例如乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸酯共聚物;顺丁烯二酸共聚物,例如顺丁烯二酸/丙烯共聚物;聚氨酯;乙酸乙烯酯共聚物,例如乙烯/乙酸乙烯酯共聚物或乙酸乙烯酯/丙烯酸丁酯共聚物;苯乙烯共聚物,例如丙烯酸丁酯/苯乙烯共聚物;以及聚碳酸酯。本文中,“(甲基)丙烯酸”表示甲基丙烯酸和丙烯酸这两种化合物,其中丙烯酸是特别优选的。从聚合物的化学组成的角度而言,DE-A-103 34 286和WO-A-2005/044900中所述的所有热塑性聚合物也是本发明优选的热塑性聚合物。在此通过参考方式,将DE-A-103 34 286和WO-A-2005/0044900中有关热塑性聚合物的公开内容并入本文,并作为本发明公开内容的一部分。
-具有改性作用的试剂还可以是质子化的有机酸。就此而言,优选的质子化的有机酸是茴香酸、苯甲酸、甲酸、戊酸、柠檬酸、乙醛酸、乙醇酸、甘油磷酸、戊二酸、氯乙酸、氯丙酸、肉桂酸、琥珀酸、醋酸、酒石酸、乳酸、丙酮酸、富马酸、丙酸、3-羟基丙酸、丙二酸、顺丁烯二酸、丁酸、异丁酸、酰亚胺醋酸(imidinoacetic acid)、苹果酸、羟乙基磺酸(isethionic acid)、甲基顺丁烯二酸、己二酸、衣康酸、巴豆酸、草酸、水杨酸、没食子酸、山梨酸、葡萄糖酸、脂肪酸,尤其是硬脂酸和己二酸,以及p-羟苯甲酸(p-oxybenzoic acid)。其中,最优选柠檬酸。
-可作为具有改性作用的试剂的化合物还可以是包含至少一个阴离子以及聚阳离子的化合物,其中所述聚阳离子具有如下结构I:
Figure S2008100985718D00131
                    结构I
其中,
R1和R2可相同或不同,表示具有1~10个碳原子,优选1~7个碳原子,特别优选1~4个碳原子,更优选1~2个碳原子的烃基,且最优选为甲基;
n的值至少为25,优选至少为31,更优选至少为100,进一步优选至少为1,000,再更优选至少为2,000,再优选至少为2,500,再更优选至少为3,000且最优选至少为5,000。
结构I中尤其优选的聚阳离子是聚二烯丙基二甲胺(polydiallyldimethylamines)。优选的阴离子是氯离子、溴离子、碘离子、硫离子、硫酸根离子、亚硫酸根离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子、醋酸根离子、乳酸根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子、磷酸根离子、亚磷酸根离子和氢氧根离子。除了这些一价和二价阴离子外,所述化合物还可以包含多价阴离子。包含至少一个阴离子和聚阳离子的尤其优选的化合物是二烯丙基二甲基氯化铵的聚合物,其中n值至少为25,优选至少为31,更优选至少为100,进一步优选至少为1,000,更优选至少为2,500且最优选至少为5,000。基于聚烯丙胺和聚乙烯胺的化合物尤其优选符合目前的聚阳离子基团。
-具有改性作用的试剂还可以是无机或有机细微颗粒,此时具有改性作用的试剂优选以悬浮液的形式使用。在本发明的另一个实施方式中,使用的细微颗粒通常是单独加入。在此情况下,还可在加入细微颗粒之前或之后使用粘合剂,或者在加入例如上述或下述所列的合适的一种或多种试剂之前或之后使用粘合剂。优选的有机或无机细微颗粒是在WO2005/011860 A1中所述的优选的有机或无机细微颗粒的细微颗粒。SiO化合物,特别是例如商品名为
Figure S2008100985718D00132
的热解硅石、例如商品名为
Figure S2008100985718D00133
的沉淀硅石,或例如商品名为
Figure S2008100985718D00141
的硅溶胶是尤其优选的无机细微颗粒。优选的有机细微颗粒是基于多糖的粉末,例如纤维素颗粒或纤维素衍生物颗粒、淀粉或淀粉衍生物颗粒或环糊精颗粒。
-具有改性作用的其它试剂还可以是水溶性聚合物。优选的水溶性聚合物尤其是聚乙烯醇或水溶性聚乙二醇。水溶性聚合物的分子量优选为200~100,000g/mol,特别优选为300~50,000g/mol,最优选为350~350,000g/mol。
-除了一种或多种可减小臭味形成的物质,例如在″New Approach toOdor and pH Control in Personal Care″,Jacek K.Dutklewicz,Insight 2006,International Conference October 29-November 2,2006和在US2006/0029567 A1中所述的物质(作为本发明公开内容一部分)以外,作为具有改性作用的试剂还可以是结构II的化合物:
Figure S2008100985718D00142
                 结构II
其中,
R1是C1-C20-烃基,优选是C1-C15-烃基,更优选是C3-C10-烃基;
X不存在(此时[]n中的碳和[]m中的碳之间直接是碳碳键),或为含有1~5个,优选1~3个双键,或特别优选一个双键的双键体系,当为至少两个双键时优选为共轭双键体系;
M是带电金属或不带电金属,优选为带电金属;
m为1~15,优选为3~12,更优选为5~9;
n为1~5,优选为1~3,更优选为1;
o为1~4,优选为1~3,特别优选为1~2,更优选为2。
本发明中结构II的化合物作为具有改性作用的试剂与氨基酸,优选甲硫氨酸、精氨酸和半胱氨酸,特别优选半胱氨酸或精氨酸组合使用是有利的。
-抗微生物的化合物也可作为具有改性作用的试剂使用,其中含银化合物是特别优选的抗微生物化合物。优选的含银化合物例如为胶体银;几乎不溶的银盐,如氯化银、溴化银或碘化银;或水溶性银盐,如硝酸银。本发明尤其优选的含银化合物是在WO-A-03/090799中所述的优选为水溶性银盐的银盐。特别优选的银盐是选自如下组成的组中的银盐:醋酸银、乙酰丙酮银、叠氮化银、乙炔银、砷酸银、苯甲酸银、二氟化银、一氟化银、氟化银、四氟硼酸银、溴酸银、溴化银、碳酸银、氯化银、氯酸银、铬酸银、柠檬酸银、氰酸银、氰化银、(顺,顺-1,5-环辛二烯)-1,1,1,5,5,5-六氟乙酰丙酮银、重铬酸银四吡啶络合物(silver dichromate tetrakis-(pyridine)-complex)、二乙基二硫代氨基甲酸银、氟化银(I)、氟化银(II)、7,7-二甲基-1,1,1,2,2,3,3-七氟-4,6-辛二酸银、六氟锑酸银、六氟砷酸银、六氟磷酸银、碘酸银、碘化银、异硫氰酸银、氰化银钾、乳酸银、钼酸银、硝酸银、亚硝酸银、氧化银(I)、氧化银(II)、草酸银、高氯酸银、全氟丁酸银、全氟丙酸银、高锰酸银、高铼酸银、磷酸银、苦味酸银一水合物、丙酸银、硒酸银、硒化银、亚硒酸银、磺胺嘧啶银、硫酸银、硫化银、亚硫酸银、碲化银、四氟硼酸银、四碘汞酸银、四钨酸银、硫氰酸银、对甲苯磺酸银、三氟甲磺酸银盐、三氟乙酸银盐和矾酸银。还可使用上述银盐中的至少两种的混合物。最优选的银盐是乙酸银和硝酸银。
关于上述含银化合物作为改性剂的使用,尤其优选将这些含银化合物加入到已经过表面后交联化的吸水聚合物结构体中。
-纯水也可被用作改性剂,例如用于随后对吸水聚合物结构体的润湿。
-上述的改性剂或具有改性作用的试剂中的两种、三种、四种或更多种可相互组合使用。
本发明特别优选的改性剂并可作为表面改性剂使用的是选自如下组成的组中的一种、两种或更多种:
i)含有水和至少一种溶解在水中的表面后交联剂的水溶液;
ii)含有水和至少一种溶解在水中的水溶性聚合物的水溶液,所述聚合物特别优选为聚乙二醇,尤其是分子量为300~15,000g/mol的聚乙二醇;
iii)含有水、质子化的有机酸和无机细微颗粒的水性悬浮液,所述有机酸优选为柠檬酸,所述无机细微颗粒优选为SiO化合物,特别优选沉淀硅石;
iv)含有水和至少一种有机金属盐的水溶液,所述有机金属盐优选为乳酸铝;
v)含有水、至少一种溶解在水中的表面后交联剂和有机金属盐的水溶液,所述有机金属盐优选为乳酸铝;
vi)含有水和无机金属盐的水溶液,所述无机金属优选为硫酸铝;
vii)含有水、至少一种表面后交联剂和无机金属盐的水溶液,所述无机金属优选为硫酸铝;
viii)无机粉末或SiO化合物,所述无机粉末优选为无机金属盐,特别优选硫酸铝、氯化铝或硫酸铝;所述SiO化合物,优选为热解硅石或沉淀硅石;
ix)有机粉末,优选基于多糖的粉末,例如羧酸纤维素颗粒或环糊精颗粒;
x)含有水、至少一种无机或有机金属盐和至少一种金属的氧化物的水性分散液,所述无机或有机金属盐优选为硫酸铝或乳酸铝,所述金属的氧化物优选为氧化锌;
xi)含有水、至少一种表面后交联剂、至少一种无机或有机金属盐和至少一种金属的氧化物的水性分散液,所述无机或有机金属盐优选为硫酸铝或乳酸铝,所述金属的氧化物优选为氧化锌;
xii)含有水和至少一种聚阳离子的水溶液,所述聚阳离子优选为聚二烯丙基二甲基氯化铵;
xiii)含有水、至少一种表面后交联剂和至少一种聚阳离子的水溶液,所述聚阳离子优选为聚二烯丙基二甲基氯化铵;
xiv)含有水和分散在水中的热塑性聚合物的水性分散液;
xv)含有水、至少一种表面后交联剂和分散在水中的热塑性聚合物的水性分散液;
xvi)水溶液或水性分散液,其含有结构II的化合物、水和任选的无机细微颗粒,所述结构II的化合物优选为Goldschmidt GmbH的产品(商品名为),所述无机细微颗粒优选SiO化合物,特别优选沉淀硅石;
xvii)水,特别是蒸馏水、通过离子交换剂得到的去离子水或自来水;
xviii)基于有机固体的水溶液或水性分散液,所述固体优选为基于多糖的粉末,例如羧酸纤维素颗粒或环糊精颗粒;
xix)水溶性银盐的水溶液;
xx)水不溶银盐的水性分散液。
在步骤b)中与吸水聚合物结构体接触的本发明的具有改性作用的试剂的量优选为吸水聚合物结构体重量的0.001~20wt.%,特别优选0.001~10wt.%,最优选0.01~5wt.%,具有改性作用的试剂的用量取决于试剂的性质。如果使用的是含银化合物,基于吸水聚合物结构体的重量,优选使用其中所含银的量为0.1~1000ppm,更优选1~500ppm,最优选10~100ppm的化合物。在步骤b)中与吸水聚合物结构体接触的水的量占吸水聚合物结构体重量的0.5~30wt.%,特别优选1~20wt.%,最优选1.5~10wt.%。
改性剂在步骤b)中与吸水聚合物结构体的接触优选通过本领域技术人员已知的混合装置进行混合而实现,所述混合装置优选为Patterson-Kelley混合器、DRAIS湍流混合器、
Figure S2008100985718D00172
混合器、Ruberg混合器、蜗杆混合器、板式混合器、流化床混合器或连续操作的直立式混合器,其中聚合物结构通过高频旋转叶片进行混合(Schugi混合器)。混合器中与改性剂接触的吸水聚合物结构体的平均驻留时间优选为0.01~240秒,特别优选为0.05~180秒,最优选为0.1~120秒。
在本发明的步骤c)中,与改性剂接触的吸水聚合物结构体进一步经受处理,该步骤c)中的进一步处理至少部分在旋转容器中进行。该步骤c)中的进一步处理优选是将已与改性剂接触的吸水聚合物结构体进行混合。
根据本发明方法的一个优选实施方式,用于步骤c)中的已与改性剂接触的吸水聚合物结构体的特征在于根据ERT 430.2-02进行的测定其含水量最多为吸水聚合物结构体总重的30wt.%,优选最多为25wt.%,更优选最多为20wt.%,最优选最多为15wt.%。
如果步骤b)中吸水聚合物结构体与改性剂没有在旋转容器中进行接触,则先将已与改性剂接触的吸水聚合物结构体送入旋转容器中。
旋转容器优选包括造成鼓样的水平安装的容器,其可通过合适的发动机使容器围绕轴(其贯穿容器的中央)水平地旋转。沿着该轴,容器包括后顶端区域、前顶端区域以及连接后顶端和前顶端区域的护套区域。通常,该容器由塑料或钢制造,优选由高级钢材制造,使可与吸水聚合物结构体接触的容器内表面任选被适当的聚合物涂覆,所述聚合物例如为聚丙烯或聚(四氟乙烯)聚合物。容器外形优选为圆柱形,其中后顶端区域和前顶端区域任选为圆顶状(dome-like)。圆柱形外形还包括其中护套区域不是严格为圆柱形的情况,例如是突出状(bulged)、曲线形或带有沙漏样被压缩的形状。
容器的直径优选为1米~15米,特别优选2米~10米,最优选2.5米~5米;容器的长度优选为1米~20米,特别优选2米~10米,最优选3米~7米。旋转容器的填充容量优选为100~250,000升,特别优选为1,000~100,000升,最优选为5,000~50,000升。
混合助器同样可由塑料或金属制造,但优选由高级钢材制造,并可任选被适合的聚合物涂覆,所述聚合物例如为聚丙烯或聚(四氟乙烯)聚合物,混合助器的形状为浆状,其优选连接在与吸水聚合物结构体接触的容器内部。混合助器还优选永久固定在容器内部,最优选固定在容器的护套区域。混合助器还优选为盘状。容器内混合助器的数量优选为1~50个,特别优选为2~25个,最优选为3~6个。
使用旋转容器的优点是,例如通过混合助器可使容器中的所有内容物随时进行运动与再分层(restratified),吸水聚合物结构体沿环样路径在容器内运动。由于优选整个容器内没有可运动或反向旋转的部件(除了可能会运动的入口装置和出口装置),在容器旋转期间,吸水聚合物结构体如受到摩擦也只是轻微的摩擦。此时如果出现在常规使用的圆锥形混合器或其它定转子混合器中经常观察到的碾磨作用,其程度也大大减小。
根据本发明进一步的具体实施方式,旋转容器在其前顶端区域内进一步包括产品入口,所述产品入口可任选安装有入口助器,如螺杆、滑动阀、震动器、轮闸门(cellular wheel sluices)或压缩空气源、或其中的至少两种的组合,通过该入口可将已与改性剂接触的吸水聚合物结构体导入旋转容器内。旋转容器还包括产品出口,优选为可调控的产品出口,通过该出口可将在容器内处理后的吸水聚合物结构体从旋转容器中排出。该容器可以通过适当的电动发动机带动而旋转,旋转速度优选为1~100转/分钟,特别优选2~50转/分钟,最优选3~15转/分钟。
旋转容器进而优选包括作为出口单元的矛状器具(lance),该器具可优选通过后顶端区域的中间沿旋转容器旋转的轴插入,该矛状器具同样可以由塑料或金属制造,优选由高级钢材制造。优选该器具并不永久地与旋转容器连接,即当容器旋转时矛状器具的纵轴不旋转。容器内,矛状器具可与排放元件连接,所述排放元件优选构造成凹陷状以容纳或导向物质,通过该排放元件使吸水聚合物结构体沿出口方向传递。通过将该排放元件与可移动的矛状器具固定,使排放元件还可设置为在容器内可移动的形式。
旋转容器可进一步包括作为入口单元之一的改性剂的加料口,该加料口优选连接在前顶端区域。该加料口优选是设置在旋转容器内部(优选是在经常静止的顶端区域的前面)的喷嘴,该喷嘴优选是固定的,经由该喷嘴液体特别是例如溶液、分散液或乳液任选还有固体如粉末可以施加到吸水聚合物结构体中。
根据本发明方法的一个特别优选的实施方式,在步骤c)中使用来自荷兰的Lindor(Lindor,Dordrecht,The Netherlands)的混合装置,其选自如下组成的组中的混合装置:Lindor 70,Lindor 200,Lindor 500,Lindor 750,Lindor 1000,Lindor 1500,Lindor 2000,Lindor 2300,Lindor 4000,Lindor7000,Lindor 8000,Lindor 12000,Lindor 14000和Lindor 25000。上述型号可根据入口和出口设备设计成连续操作型。除启动和关闭阶段以外,如果在启动阶段后(经常发生在添料阶段)的至少1个小时,优选至少2个小时,特别优选至少10个小时期间进行了不间断导入至容器和排放出容器,则本发明还优选含有连续操作阶段。
根据本发明方法的一个进一步的具体实施方式,在步骤c)中使用的旋转容器可包括加热或冷却装置,其至少可部分地加热或冷却旋转容器内的吸水聚合物结构体。在本文中,如果该加热或冷却装置加热或冷却至少一部分护套区域,然后以这种方式加热或冷却后的护套区域将热量传递给吸水聚合物结构体或从吸水聚合物结构体吸收热量,则是有利的。对于加热装置,尤其可以在旋转容器内使用加热源(如红外灯)或引入热气体(如热空气)。在本文中,有利的是,将吸水聚合物结构体的加热或冷却限制在旋转容器的前顶端区域和后顶端区域之间的限定区域。
吸水聚合物结构体在旋转容器内的平均驻留时间(通过计算可旋转容器的容积与投入的流体体积的商得到)优选为5~300分钟,尤其优选为10~180分钟,最优选为15~140分钟。优选,在步骤c)中,容器内所填加的最大容量为其最大横截面积(意指与旋转轴垂直所经过的横截面积)的80%,特别优选为70%,更优选为60%,最优选为50%,进一步优选为40%。因此,通常最大填加量为容器内容积的60vol.%,优选55vol.%,更优选50vol.%,进一步优选40vol.%。
根据本发明方法的具体优选实施方式,步骤c)中的进一步处理至少部分连续地进行。例如将已与改性剂接触的吸水聚合物结构体通过旋转容器前顶端区域处的入口导入,流入旋转容器内,驻留一段时间后,通过后顶端区域处的出口离开旋转容器。在本文中,吸水聚合物颗粒的平均驻留时间取决于通过入口每单位时间加入的已与改性剂接触的吸水聚合物结构体的量、旋转容器的容积、以及出口每单位时间排出的处理后的吸水聚合物结构体的量。旋转混合器连续操作处理较大量的吸水聚合物结构体(通常已与较小量的改性剂接触)的优点是可使改性剂快速地分布于吸水聚合物结构体中。此优点尤其体现在吸水聚合物结构体或改性剂和吸水聚合物结构体的混合物是不动而潮湿的情况,不动而潮湿导致其易于粘结成块。除了可调节的入口装置,还可通过调节的出口装置而调节流向容器的量。该出口装置优选具有可调节的出口开口。除了堰(优选直立式可调节堰)外,可行的出口装置还有轮闸门(cellular wheel sluices)、频率可调的排放螺杆、或其中的至少两种的组合。
如果步骤c)中的处理是连续进行的,还证明了,具有可变出口开口的出口装置(优选形状类似堰(weir))设置在后顶端区域处的出口区域内是有利的。优选在出口开口内设置堰,其横截面积相应于出口的横截面积,维尔泵的横截面积可机械性地减小或电化学性地减小。当维尔泵的横截面积相应于出口横截面积时,如果出口关闭,则吸水聚合物结构体无法离开旋转容器。当维尔泵的横截面积减小后,例如堰是连接在环形出口的环形堰时,通过绕轴(该轴贯穿环形堰的中央)旋转环的上半部分,吸水聚合物结构体可通过此通路形成的空隙离开旋转容器,出口可因此通过堰进行调节。通过调节横截面积,尤其是对于步骤c)中连续处理吸水聚合物结构体的情况,吸水聚合物结构体在旋转容器内的平均驻留时间可不同。
根据本发明方法的一个具体实施方式,吸水聚合物结构体在步骤b)中与改性剂的接触至少部分类似于在旋转容器内的接触。此时,步骤b)和c)至少部分地同时进行,还没有与改性剂接触的吸水聚合物结构体或已部分地与改性剂接触的吸水聚合物结构体通过入口导入旋转容器内,然后通过容器内的加料口(优选前顶端区域的区域内的加料口),优选通过喷嘴向吸水聚合物结构体喷洒改性剂,然后在旋转容器内通过混合方式进一步处理已喷洒过改性剂的吸水聚合物结构体。
本发明特别优选的制造超级吸收剂的方法的实施方案选自如下方法:
(γ1)将已与少于25wt.%,优选少于10wt.%,特别优选少于5wt.%的改性剂接触的吸水聚合物结构体,或优选还没有与改性剂接触的吸水聚合物结构体导入旋转混合器内,在混合器内(优选在前顶端区域)与改性剂接触,然后在旋转容器内通过混合进行进一步处理,特别是在改性剂包括后交联剂的情况中,吸水聚合物结构体在旋转容器内被加热是可行的。本发明方法的本实施方案中的改性剂是,特别是所有上述i)~xvii)的改性剂,其可单独使用或者其中的至少两种组合使用。
(γ2)根据(γ1)的方法,但其中使用表面进行了后交联处理的吸水聚合物结构体。本实施方案中可用的改性剂是,特别是上述ii),iii),iv),vi),viii),ix),x),xii),xiv),xvi),xvii),xix)和xx)中的改性剂,其可单独使用或其中的至少两种组合使用。
(γ3)将已与少于25wt.%,优选少于10wt.%,特别优选少于5wt.%的改性剂接触的吸水聚合物结构体,或优选还没有与改性剂接触的吸水聚合物结构体,在导入旋转混合器之前通过混合与改性剂进行接触。本实施方案中的改性剂是,特别是上述i)~xvii)的改性剂,其单独使用或者其中的至少两种组合使用。
(γ4)根据(γ3)的方法,但其中使用表面进行了后交联处理的吸水聚合物结构体。本实施方案中可用的改性剂是,特别是上述ii),iii),iv),vi),viii),ix),x),xii),xiv),xvi),xvii),xix)和xx)中的改性剂,其可单独使用或其中的至少两种组合使用。
(γ5)将还没有与改性剂接触的吸水聚合物结构体导入旋转混合器内,优选在前顶端区域与第一改性剂接触,然后在旋转容器内通过混合进行进一步的处理,特别是在第一改性剂包括后交联剂的情况中,吸水聚合物结构体在旋转容器内被加热是可行的。在添加第一改性剂的下游区域,吸水聚合物结构体与第二改性剂接触,得到进一步的处理。在本文中,吸水聚合物结构体可以与第一改性剂和第二改性剂接触,随后的进一步处理可以在同一个旋转容器内进行。然而,也可以使用两个或多个串联连接的旋转容器。所有上述i)~xvii)的改性剂可尤其作为本实施方案中的第一改性剂,其可单独使用或者其中的至少两种组合使用,而ii),iii),iv),vi),viii),ix),x),xii),xiv),xvi),xvii),xix)和xx)中的改性剂可优选作为第二改性剂,其可单独使用或其中的至少两种组合使用。
(γ6)根据(γ5)的方法,但其中使用表面进行了后交联处理的吸水聚合物结构体。本实施方案中,特别是上述ii),iii),iv),vi),viii),ix),x),xii),xiv)和xvi)中的改性剂可作为第一和第二改性剂使是,其可单独使用或其中的至少两种组合使用。
本发明的超级吸收剂优选的特征在于粉尘含量根据本文所描述的方法测定最多为8,特别优选最多为6,更优选最多为4,最优选最多为2。
本发明的超级吸收剂进一步优选其含水量(根据ERT 430.2-02所测定)为2~10wt.%,特别优选为2~8wt.%,更优选为2~6wt.%,最优选为2~5wt.%。如果含水量在2~10wt.%的范围之外,超级吸收剂的吸收性和输送性会受到不利影响。本发明所述的超级吸收剂的含水量是指超级吸收剂制成后,特别是在其掺入卫生用品之前的含水量。然而,含水量还可以指从卫生用品如尿布中分离出的超级吸收剂的含水量。当超级吸收剂掺入卫生用品中时,其可能已吸收了水(空气中含有的水蒸气),因此卫生用品中的超级吸收剂的含水量完全可能超出上限值10wt.%。
为了达到上述目的之一,本发明提供了制造超级吸收剂的装置,所述装置包括以下区域,所述区域通过流体管线相互连接:
-聚合区域;其后是
-干燥区域;其后是
-进一步处理区域;
其中,进一步处理区域包括可旋转的容器。
聚合区域优选包括聚合装置,聚合装置可以是本领域技术人员已知的所有装置,其可用于制造基于聚丙烯酸酯的聚合物凝胶,特别优选连续操作的聚合装置,如聚合带(polymerization belt)。合适的聚合装置例如在F.L.Buchholz和A.T.Graham的″Modern Superabsorbent PolymerTechnology″,Wiley-VCH,1998中的3.2.3段落中有描述。
干燥区域优选包括干燥装置,干燥装置同样可以是本领域技术人员已知的所有干燥装置。优选的干燥装置包括,特别是旋转管炉、流化床干燥机、多层干燥机、板式干燥机(plate dryers)、桨式干燥机(paddle dryers)和红外线干燥机。
进一步优选聚合区域还包括凝胶粉碎区域,凝胶粉碎区域包括凝胶粉碎装置,如绞肉机或切割刀片(cutting blade),从而使凝胶在干燥之前进行粉碎。这可能是聚合物凝胶进行更有效干燥的方式。合适的凝胶粉碎装置例如在F.L.Buchholz和A.T.Graham的″Modern Superabsorbent PolymerTechnology″,Wiley-VCH,1998中的3.2.4段落中有描述。如果干燥区域除干燥装置外还包括碾磨装置和/或筛分装置则是有利的,因此,吸水聚合物结构体还可在进入进一步处理区域之前被粉碎和/或筛分成特定粒径,优选粒径范围为150~850μm。合适的碾磨装置和筛分装置例如在F.L.Buchholz和A.T.Graham的″Modern Superabsorbent Polymer Technology″,Wiley-VCH,1998中的3.2.6段落中有描述。
如果在进一步处理区域和干燥区域之间还设置了后交联反应器,以使吸水聚合物结构体在进入进一步处理区域之前进行表面后交联,这是有利的。合适的后交联反应器例如在F.L.Buchholz和A.T.Graham的″ModernSuperabsorbent Polymer Technology″,Wiley-VCH,1998中的3.2.8.1段落中有描述。
进一步处理区域优选包括旋转容器,优选使用前述与本发明的方法有关的容器作为旋转容器。
根据本发明装置的一个特别优选实施方案,进一步处理区域在可旋转容器上游包括至少一个进一步的混合器,该进一步的混合器优选为Kelley混合器、DRAIS湍流混合器、
Figure S2008100985718D00241
混合器、Ruberg混合器、蜗杆混合器、板式混合器、流化床混合器或连续操作的直立式混合器,其中通过高频旋转叶片将聚合物结构体混合(Schugi混合器)。在该上游混合器中,吸水聚合物结构体可在进入旋转容器之前与改性剂接触。
为了达到上述目的,本发明还提供了超级吸收剂的制造方法,其中使用了上述装置。
为了达到上述目的,本发明还提供了超级吸收剂,其由本发明上述方法所制得。
为了达到本发明上述目的,本发明还提供了复合物,其含有本发明的超级吸收剂或本发明方法所制得的超级吸收剂和基材。在本发明中,优选本发明的超级吸收剂和基材相互牢固结合。优选的基材是例如聚乙烯、聚丙烯或聚酰胺的聚合物膜;金属;无纺布;短纤维(fluff);绵纸(tissues);织物;天然或合成纤维;或其它泡沫体。本发明的复合物进一步优选包括至少一个含有本发明超级吸收剂的区域,超级吸收剂的量为该区域总重量的约15~100wt.%,优选约30~100wt.%,特别优选约50~99.99wt.%,更优选约60~99.99wt.%,再优选约70~99wt.%,所述区域优选的尺寸为至少0.01cm3,优选至少0.1cm3,最优选至少0.5cm3
在本发明复合物的一个特别优选的实施方案中,其为片状复合物,例如在WO 02/056812 A1中所述的“吸收剂材料”。WO 02/056812 A1的公开内容特别是关于复合物准确结构、其组成的每单位面积的重量及其厚度的内容在此作为参考并入本发明中,并为本发明的一部分内容。
为了达到上述目的之一,本发明提供了复合物的制造方法,其中将本发明的超级吸收剂或由本发明方法获得的超级吸收剂和基材以及任选的添加剂相互接触。优选使用的基材是前述与本发明的复合物有关的基材。
为了达到上述至少之一的目的,本发明提供了由上述方法获得的复合物,该复合物优选具有与本发明上述复合物相同的特性。
为了达到上述至少之一的目的,本发明提供了含有本发明超级吸收剂或本发明复合物的化学产品。优选的化学产品特别是泡沫体、成型品、纤维、片材、薄膜、线缆、密封材料、吸收液体的卫生用品,尤其是尿布和卫生巾、植物和菌类生长调节剂的载体或植物保护活性化合物的载体、用于建筑材料、包装材料或土壤添加剂的添加剂。
本发明的超级吸收剂或本发明的复合物在化学产品中的应用,优选在上述化学产品中的应用,特别是在卫生用品,例如尿布或卫生巾中的应用、以及使用超级吸收剂颗粒作为植物或菌类生长调节剂或植物保护活性化合物的载体中的应用为实现上述至少之一的目的作出了贡献。在用于作为植物或菌类生长调节剂或植物保护活性化合物的载体时,优选可以通过载体控制植物或菌类生长调节剂或植物保护活性化合物在一段时间内释放。
附图说明
以下结合附图和实施例对本发明进行更详细的说明。
图1是一个横截面图,其显示了本发明装置的一个具体实施方案,所述装置用于制造超级吸收剂。
图2是一个横截面图,其显示了本发明装置的另一个具体实施方案,所述装置用于制造超级吸收剂。
图3是一个横截面图,其显示了堰(旋转板式堰,rotating plate weir)的一个具体实施方案。
图4显示了本发明超级吸收剂的制造方法的一个具体实施方案。
图5是一个横截面图,其显示了堰(直立式堰)的一个具体实施方案。
图6是一个横截面图,其显示了堰(多直立式堰)的一个具体实施方案。
图1的横截面图显示了本发明制造超级吸收剂的装置的一个具体实施方案。在聚合区域1中,聚合物凝胶通过单体水溶液的自由基聚合而制得,所述单体水溶液含有部分中和的丙烯酸、至少一种交联剂和引发剂,然后在预先粉碎凝胶(任选的步骤)之后,在干燥区域2干燥所述聚合物凝胶,优选使含水量少于10wt.%。然后以该方式获得的吸水前体可首先在后交联反应器3中进行后交联(在进一步碾磨和筛分至特定粒径的任选步骤之后进行),但也可直接将吸水产物加入进一步处理区域。
进一步处理区域4可优选进一步包括可加热混合器5,在其内使吸水前体和改性剂混合,加入的改性剂如果不是纯物质,则优选为水溶液、水分散液或水性乳液形式。然而,还可以通过加料口13首先将改性剂加入旋转容器6中。改性剂可任选在混合器5的上游按比例添加和通过加料口13按比例添加。
在旋转容器6内,已与改性剂接触的吸水聚合物结构体通过混合进行进一步的处理。旋转容器包括前顶端区域7(其中设置了产物入口10)、护套区域8和后顶端区域9(其中设置了产物出口11)。在旋转容器内,永久设置了混合助器(浆状叶片12),容器6水平旋转(见图1右边的箭头)时,吸水聚合物结构体可得到充分混合。容器的旋转是通过发动机14获得动力的。
根据本发明装置的一个具体优选的实施方案,所述装置在出口区域10中包括堰15(作为出口单元的一部分),堰的横截面积可以调节(还可参见图4)。
图2的横截面图显示了本发明制造超级吸收剂的装置的一个进一步具体实施方案。根据该具体实施方案,进一步处理区域还包括矛状器具16,其可借助伺服电动机(servomotor)17沿旋转容器6的旋转轴导入或导出容器。矛状器具16例如
还可连接有排放元件18,排放元件18可促进产物通过出口11排出。产物入口10还可以是倾斜的导向装置,如管或斜道。应选择倾斜角度,如产物入口10的形状,使尽可能避免导入可旋转容器6内的物质产生黏附或形成块。入口10的设计尽可能避免不可流动的空间(dead space)。可在入口10内设置输送元件101,如震动器、传输带或滑动阀、或其中的至少两个的组合。
图3的横截面显示了堰15的一个具体实施方案。根据堰的一个具体实施方案,其包括下环形段和上环形段(151,152),其中所述上环形段152可围绕下环形段151和上环形段152形成的环的中心旋转。该旋转可例如通过借助伺服电动机154运作的矛状器具153进行。当上环形段152旋转时,形成空隙155,由此可将吸水产物从旋转容器中排出。通过空隙的宽度可因此调节排出物质的量。
图4显示了本发明超级吸收剂的制造方法的一个具体实施方案。根据该实施方案,吸水聚合物结构体被导入旋转容器4中,吸水聚合物结构体通过旋转容器4顶端区域的第一加料口12与第一改性剂接触。如果该第一改性剂是表面后交联剂,旋转容器4在表面后交联剂的加料口下游处设置可加热的区域19(其中吸水聚合物结构体受到加热从而发生后交联作用)是有利的。然后使后交联产物通过进一步的加料口20,其中可加入进一步的改性剂,然后在吸水聚合物结构体的进一步通行期间,通过容器的旋转从而使超级吸收剂与进一步的改性剂混合,可进行相应的进一步处理。
图5显示了直立式堰,其为本发明堰15的进一步的具体实施方案。设置在可旋转容器6的出口开口区域内的出口开口装置(mounting)21内旋转式设置了片状(plate-shaped)出口片22,并具有矩形出口开口25,其具有矩形出口滑动阀23(其设置成可移动的且与出口片22的一个表面直接相邻)。出口滑动阀驱动器24的设置是用于移动出口滑动阀23。在a部分,出口滑动阀23关闭了出口开口25,而在b部分,出口滑动阀23位移并暴露出出口开口25,使可旋转的容器6进行排空,排空到出口开口25的下标记部位。
图6显示了具有两个直立式堰的多直立式堰,其为堰15的一个进一步具体实施方案。参照图5的描述,此外,对图5中的单个堰的描述还可应用于两个直立式堰,描述第二个堰的功能时使用带有撇号的标记号作识别。如同图5中的直立式堰,多直立式堰也优选堰高度27至少为堰高度线26的30%,优选至少50%,特别优选60%;其中堰高度27来自可暴露的出口开口25的上边缘,堰高度线26来自出口片22的最大直径。
具体实施方式
测试方法
总述
除非下面给出其它的测试方法,否则使用本领域技术人员通晓的测试方法,这样的测试方法也是常规使用的方法,特别使用测试方法EDANA(European Diaper and Nonwoven Association),该方法通常被称为″ERT方法″。
″自由膨胀率″(FSR)的测定
该测试方法用于测定吸收速率,根据US 5,149,335(Kellenberger等人)中所述方法进行测定。
粉尘含量的测定
用来自AnaTec Deutschland GmbH(德国),型号为″Dust MON L″的仪器测定粉尘含量。测定时,将30.00g样品导入漏斗管。在测试开始时,漏斗塞自动打开,样品进入粉尘室。测量由于粉尘的形成而导致的激光束的减小(传播减少)。该数值用于确定粉尘含量。该粉尘含量(STZ)是从测定开始时的最大值和悬浮物含量测量30秒后所测得的粉尘值获得。因此粉尘含量由该最大值和粉尘值之和求得。
含水量的测定
使用来自Sartorius的WDS 400体系239测量含水量。测量仪器WDS400由计算机程序WDS 400(2.1.8版本)操控。使用钨酸钠2-水合物作为标准品。首先借助刻度表检查仪器的气体流,并将之调节至2ccm/分钟。在测量前充分加热WDS 400体系。在充分加热之前,用镊子移走烘箱内的样品槽。通过计算机程序控制进一步的充分加热。充分加热至400℃后,然后使之冷却至40℃以下,测量皮重和标准品重量。首先用镊子将样品槽置入仪器内,然后为标准品测量样品槽的皮重。通过计算机程序控制测量,将温度升高。测量操作完成后,使WDS体系再冷却至40℃以下,移走槽。向计算机程序输入随即进行分析的产品的精确重量(约20mg)。用镊子再放入槽后,开始测量。计算机程序控制温度随时间的预定进程。在第一时间段,从t=0至t=2分钟,温度为80℃。在第二时间段,从t=2分钟至t=4分钟,温度从80℃至200℃均匀升高。在第三个时间段,从t=4分钟至t=7分钟,温度恒定保持为200℃。在第四个时间段,从t=7分钟至t=8分钟,温度由200℃均匀升高至300℃。之后,在第五个时间段,直至t=25min测量结束,温度恒定保持为300℃。通过计算机程序评价测量结果,并绘制电流/时间曲线图。该曲线显示在某时间点蒸发了的水的量,其与该时间点测定的电流成正比。从t=0至t=t1曲线下方的积分与表面水成正比,其中t1是整个曲线的最后最大值之前的相对最小值。中心水是通过从t1至25分钟后测量结束时的曲线积分获得,从第一个温度T1的增加计算。
FFC值的测定
FFC值提供了筒仓(silo)中散料(bulk goods)的流动特性的信息。使用Dr.Ing.Dietmar Schulze Schüttgutmesstechnik在D-38302Wolfenbüttel中的环状剪切测试仪(Ring Shear Testers)RST-01.01进行测量。RST仪器与装有RST Control 95软件的计算机连接,并连有打印机以将测量结果打印出来。环形剪切测试仪具有以下用于分析标准产品的设置:剪切起始期间使用的压力是500Pa。在切断期间,使用的压力为100Pa、250Pa、400Pa和100Pa。将仪器的标准剪切槽(standard shear cell)安装在带有盖子的仪器上时,测试测量力的零值。在计算机程序中选择所需的产品特异的测定方法。选择时,以标准测定法(条件如上所述)开始。然后使剪切槽填充有作为散料的吸水聚合物结构体,确保其表面光滑。之后,剪切槽与散料一起进行称重。然后将包含散料的剪切槽的重量输入计算机程序中。对标准物测定时,起始剪切使用的压力为500Pa。切断所使用的压力为100Pa、250Pa、400Pa和100Pa。测量后,通过计算机程序确定测量结果,并根据Dr.Ing.Dietmar Schulze的″HOME-www.dietmar-schulze.de″(2004年3月12日的状态)中的第5页和第6页的指导进行评价,或参照以下文献D.Schulze:Flowability and Time Consolidation Measurements Using aRing Shear Tester,Powder Handling & Processing 8(1996)3,pp.221-226D;Schulze:The Measurement of the Flowability of Bulk Solids,in:Silos-Fundamentals of Theory,Behaviour and Design,edited by C.J.Brown and J.Nielsen,publ.by E & FN Spon,London and New York(1998),pp.18-52。
壁摩擦角
壁摩擦描述了散料和所用壁材料之间的摩擦。测试是在室温18-23℃下进行。使用Dr.Ing.Dietmar Schulze Schüttgutmesstechnik在D-38302Wolfenbüttel中的环状剪切测试仪测定壁摩擦角。剪切测试仪的底部环用待测试的壁材料替代。然后用吸水聚合物结构体作为散料填充剪切测试仪内的测量槽。由环状剪切测试仪生成并垂直作用于壁材料的力引起正常应力σw。然后测量在正常应力的作用下移动散料所需的,且垂直作用于正常力,并产生剪切应力τw的剪切力。该剪切应力通过划分剪切力而测定,该剪切力通过测量剪切力作用于壁面积上的大小而测定。对于给定的正常应力σw,以该方式描述相关的剪切力τw。壁摩擦角
Figure S2008100985718D00301
可通过将参数引入以下关系中而从该二数值获得:
Figure S2008100985718D00302
根据Dr.Ing.Dietmar Schulze的″HOME-www.dietmar-schulze.de″,(2004年3月12日的状态)的第11和12页的指导进行评价,或参照以下文献M.Behres,C.-J.Klasen,D.Schulze:Development of a Shear Cell forMeasuring the Wall Friction of Bulk Solids with a Ring Shear Tester,PowderHandling & Processing 10(1998)4,S.406-409。
实施例
实施例1
向Drais混合器(型号为K-TT 4E)内的吸水聚合物结构体(来自Stockhausen GmbH Krefeld的
Figure S2008100985718D00303
SXM 9300)加入2wt.%的水(作为改性剂),其在混合器内的平均驻留时间为约30-60sec,混合器的运行速度为900转/分钟。所得到的聚合物结构体与改性剂可以描述为不动而潮湿的。将以该方式处理的聚合物结构体以80kg/h转入Lindor混合器内,该混合器的运行速度为4.75转/分钟。在填充阶段期间,堰是关闭的。然后逐步打开堰直至产品的排放速度为1.82kg/分钟。以该方式获得的改性的聚合物结构体是可随意流动的,从外表上看与起始物质没有差别。处理之前和之后的特性示于表1中,每种情况均为三个样品的平均值。
表1:
  产品   表面水   中心水   总水   粉尘含量   FSR
SXM 9300   2.3%(39%)*   3.5%(61%) 5.8% 1.2 0.2
Ex鼓混合器(Ex drum mixer)   3.5%(47%)   3.8%(53%) 7.3% 0.7 0.2
*=等于总水中的含量
通过本发明方法的处理,改性剂达到非常均匀的分布,而且尘化倾向性较小,且膨胀特性保持恒定。
实施例2
如实施例1所述,用2wt.%的水作为改性剂处理Drais混合器内的吸水聚合物结构体(来自Stockhausen GmbH Krefeld的
Figure S2008100985718D00311
SXM 9155),然后将该混合物加入至Lindor混合器内。填充阶段后,调节堰使保持流入和流出Lindor混合器的产品以约80kg/h的速度达到平衡。表2示出了处理之前和之后根据筛滤分析粒径分布中的小颗粒范围。
表2
Figure S2008100985718D00312
从表2可以看出,小粒径颗粒的量基本恒定。通过该方式体现了本发明方法达到的特别温和的混合。
实施例3
通过Lindor混合器内的喷嘴将2wt.%水(作为改性剂)添加至吸水聚合物结构体(来自Stockhausen GmbH Krefeld的
Figure S2008100985718D00313
SxM 9155)。填充阶段后,调节堰使流入和流出Lindor混合器的产品以约80kg/h的速度达到平衡。表3示出了处理之前和之后根据筛滤分析粒径分布中的小颗粒范围。
表3
Figure S2008100985718D00314
从表3可以看出,小粒径颗粒的量基本恒定。通过该方式体现了本发明方法达到的特别温和的混合。
实施例4
如实施例1所述,用10wt.%的浓度为50%的柠檬酸溶液和1.0%的沉淀硅石(Sipernat)作为改性剂处理Drais混合器内的吸水聚合物结构体(来自Stockhausen GmbH Krefeld的
Figure S2008100985718D00321
SXM 9155),然后将该混合物加入至Lindor混合器内。填充阶段后,调节堰使流入和流出Lindor混合器的产品以约80kg/h的速度达到平衡。以该方式获得的改性后的超级吸收剂是自由流动的。由于柠檬酸的大量液体以及柠檬酸的粘性,致使在Lindor混合器内没有得到很好的充分混合,聚合物结构体略微膨胀,呈现显著的多块样、潮湿并黏着,无法在常规的混合器内以适合工业化大生产的规模进行进一步的处理。
实施例5
如实施例1所述,用5wt.%的浓度为33%的
Figure S2008100985718D00322
A30溶液和0.5%的沉淀硅石(Sipernat)作为改性剂处理Drais混合器内的吸水聚合物结构体(来自Stockhausen GmbH Krefeld的SXM 9155),然后将该混合物加入至Lindor混合器内。之后,调节堰使流入和流出Lindor混合器的产品以约80kg/h的速度达到平衡。以下特征数据采自加入至Lindor混合器之前和之后。由于略微油性粘稠的大量液体,致使在Lindor混合器内没有得到很好的充分混合,聚合物结构体略微膨胀,呈现显著的多块样、潮湿并黏着,无法在常规的混合器内以适合工业化大生产的规模进行进一步的处理。本方法获得的超级吸收剂的特性示于表4中。
表4
  FFC值:   Lindor混合器之前   Lindor混合器之后
  样品1   4.5   6.2
  壁摩擦角   11.4   11.8
可见,自由流动性(由FFC值表征)得到明显改善,并获得连续良好的壁摩擦。
附图标记
1聚合区域
2干燥区域
3表面后交联反应器
4进一步处理区域
5进一步混合器
6旋转容器
7旋转容器的前顶端区域
8旋转容器的护套区域
9旋转容器的后顶端区域
10产物入口
101输送元件
11产物出口
12浆状叶片
13改性剂的加料口
14电动机
15堰
151堰的下环形段
152堰的上环形段
153用于调节堰的矛状器具
154用于水平移动矛状器具143的电动机
155堰内开口的空隙,通过该空隙超级吸收剂可从旋转容器中排出
16旋转容器内用于移动排放元件的矛状器具
17用于水平移动矛状器具15的电动机
18排放元件
19可加热或可冷却的区域
20改性剂的进一步加料口
21出口开口装置
22出口片
23出口滑动阀
24出口滑动阀驱动器
25出口开口
26堰高度线
27堰高度

Claims (21)

1.超级吸收剂的制造方法,该方法包括如下步骤:
a)提供吸水聚合物结构体;
b)使该吸水聚合物结构体与改性剂接触;
c)对已与改性剂接触的吸水聚合物结构体进行进一步的处理;
其中,至少步骤c)中的进一步处理至少部分地在旋转容器中进行,且是连续进行的,所述吸水聚合物结构体在旋转容器内流动,且所述容器的最大填充容量为其最大横截面积的80%。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤b)中的改性剂为水性改性剂。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中步骤a)中提供的吸水聚合物结构体根据本文所述方法测定的含水量最多为吸水聚合物结构体总重的20wt.%。
4.根据上述任意一项权利要求所述的方法,其中步骤b)中使用的改性剂选自如下组成的组:溶液、悬浮液、乳液和粉末。
5.根据上述任意一项权利要求所述的方法,其中步骤a)中提供的吸水聚合物结构体是经表面后交联的吸水聚合物结构体。
6.根据上述任意一项权利要求所述的方法,其中所述容器至少部分成鼓状。
7.制造超级吸收剂(1)的装置,其包括以下通过流体管线相互连接的区域:
-聚合区域(2);其后是
-干燥区域(3);其后是
-进一步处理区域(4);
其中,进一步处理区域(4)包括可旋转的容器(5)。
8.根据权利要求7所述的装置,其中进一步处理区域(4)在可旋转的容器(5)的上游具有至少一个进一步混合器(6)。
9.根据权利要求7或8所述的装置,其中可旋转的容器(5)至少部分为鼓的形式。
10.根据权利要求7~9中任意一项所述的装置,其中可旋转的容器(5)具有可调控的出口(7)。
11.根据权利要求10所述的装置,其中出口(7)包括堰样的可动关闭(8)。
12.根据权利要求7~11中任意一项所述的装置,其中可旋转的容器(5)包括可动排放元件(9)。
13.根据权利要求12所述的装置,其中排放元件(9)安装在可移动的矛状器具(10)上。
14.权利要求1~6中任意一项所述的超级吸收剂的制造方法,其中使用了权利要求7~13中任意一项所述的装置。
15.超级吸收剂,其由权利要求1~6和14中任意一项所述的方法获得,其中所述超级吸收剂包含内部区域和包围内部区域的外部区域,且其中处理剂是在超级吸收剂的外部区域内。
16.复合物,其含有基材以及由权利要求1~6和14中任意一项所述的方法获得的超级吸收剂或权利要求15所述的超级吸收剂或至少该二者。
17.复合物的制造方法,其中使由权利要求1~6和14中任意一项所述的方法获得的超级吸收剂或权利要求15所述的超级吸收剂或至少该二者以及基材和任选的助剂相互进行接触。
18.复合物,其由权利要求17所述的方法获得。
19.根据权利要求16或18所述的复合物,其中该复合物为卫生制或伤口包扎物。
20.含有由权利要求1~6和14中任意一项所述的方法获得的超级吸收剂或权利要求15所述的超级吸收剂或至少该二者或权利要求19所述的复合物的泡沫体、成型品、纤维、片材、薄膜、线缆、密封材料、吸收液体的卫生用品、植物和菌类生长调节剂的载体、建筑材料、包装材料或土壤添加剂。
21.由权利要求1~6和14中任意一项所述的方法获得的超级吸收剂或权利要求15所述的超级吸收剂或至少该二者或权利要求19所述的复合物在泡沫体、成型品、纤维、片材、薄膜、线缆、密封材料、吸收液体的卫生用品、植物和菌类生长调节剂的载体、包装材料、用于控制活性化合物释放的土壤添加剂或建筑材料中的应用。
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