[发明专利]通过铺展－干燥制造吸收性聚合物的方法

说明书

本发明涉及制造吸收性聚合物的方法、吸收性聚合物、复合材料、制造复合材料的方法、包含吸收性聚合物的化学产品、吸收性聚合物和复合材料的用途、和聚合物的粉碎、干燥设备以及聚合设备。

为了形成所谓“吸收性”聚合物，必须使各种类型的通常为水溶性的单体(通常还与水不溶性共聚单体一起)在交联剂存在下聚合。交联剂的添加在聚合之中或之后进行。这种吸收性聚合物是轻微交联的水不溶性水凝胶聚合物，其在干燥和基本无水的状态下具有高吸水能力。这可以构成它们自重的数倍。由于高吸水能力，吸收性聚合物适合并入吸水结构体和物体中，例如婴儿尿布、失禁产品或卫生棉。这些吸收性聚合物在文献中也被称作“高吸收性材料”。在这方面，可参考Modern SuperabsorbentPolymer Technology；F.L.Buchholz，A.T.Graham，Wiley-VCH，1998。

这种聚合物的制造在溶剂(优选水)的存在下进行，因此用于干燥所得聚合物凝胶的干燥步骤是必需的。干燥类型和方法对所得聚合物的微观结构和物理、化学性能具有显著影响，因此在聚合物干燥中需要特别小心。

干燥步骤是一种成本密集型工艺步骤，因为必须克服渗透性毛细力、由偶极-偶极相互作用和氢桥联键引起的力、以及附着力从聚合物中去除水。通常，将待干燥的聚合物粉碎成凝胶颗粒，以层形式转移到多孔带上，并用空气流干燥。

干燥效率的提高显著节省了成本。另一方面，干燥效率不能以温和、均匀的干燥为代价。之前已知的干燥法通常具有下述缺点--由于待干燥的凝胶颗粒层厚度的变化和/或由于层内凝胶颗粒密度的变化而造成不均匀干燥。不均匀干燥对吸收性聚合物和包含该聚合物的进一步加工产品(例如各种类型的卫生制品)的产品质量和吸收性质具有不利影响。此外，凝胶颗粒的不均匀干燥导致不合意干燥的、并因此为粘性的凝胶颗粒粘附在连接在干燥设备之后的粉碎设备的表面上，这通常导致粉碎设备的停机检修。

此外，不适当的干燥造成待干燥的聚合物粒子的结块并伴随着团块形成。这种团块的不均匀性造成不均匀的干燥，并在该团块中形成非常致密的区域，空气仅能困难地通过该区域。这些区域必须进一步打碎，从而对聚合物产生显著的机械应力。随之显著且不合意地形成粉尘。

为了解决这些问题，JP08/73518提出在带式干燥机上连续测定凝胶层的厚度，并针对凝胶层的厚度调节干燥条件。US6,291,636B1提出了在粉碎步骤之前进行的分离步骤中分离未充分干燥的颗粒。

根据WO03/051939A1，通过在用于聚合的丙烯酸中加入最小量的糠醛，免除在US6,291,636B1中提出的对未充分干燥颗粒的分离。但是，该方法是不利的，因为糠醛不仅充当聚合抑制剂，还是有毒的，这对于聚合物在卫生制品中的应用是特别成问题的。

一般而言，本发明的目的是克服现有技术产生的缺点。

特别地，本发明的目的是提供制造吸收性聚合物的方法，由此可对作为中间产物获得的凝胶材料进行特别有效和均匀的干燥。这种方法应该以尽可能少的工艺步骤产生具有均一质量并含有尽可能少的毒理杂质的高吸收性聚合物。

本发明的再一目的是提供制造吸收性聚合物或包含这种聚合物的复合材料的方法，由此，吸收性聚合物具有特别均一的质量和符合其用途的物理-化学性质，特别是吸收性质。

本发明的进一步目的是提供吸收性聚合物、包含这种吸收性聚合物的复合材料、和包含这种吸收性聚合物的化学产品，它们具有特别均一的物理-化学性质和最少量的毒理杂质。

进一步目的是提供可以成本有效地制备具有特别均一物理性质的吸收性聚合物的设备。

进一步目的是降低连接在聚合反应器之后的进一步加工设备的机械应力，从而降低它们发生故障的可能性，并延长它们的操作时长。

此外，本发明的目的在于提供可以特别好地加入卫生制品中的高吸收性高分子，其有利地影响卫生制品的吸收性质并以毒理杂质的小含量为特征。

如各个独立权利要求中所示，通过制造吸收性聚合物的方法、通过吸收性聚合物、通过包含吸收性聚合物的复合材料、通过制造复合材料的方法、通过包含该吸收性聚合物或复合材料的化学产品、通过吸收性聚合物的使用、通过聚合物的粉碎和干燥设备和通过聚合设备，根据本发明实现了这些目的。单独或结合表现出来的有利实施方案和进一步发展是各个独立权利要求的目标。

本发明的制造吸收性聚合物的方法包括下列工艺步骤：

i)使单体水溶液聚合以获得聚合物凝胶，

ii)将聚合物凝胶粉碎以获得凝胶颗粒，