[发明专利]基于可再生资源的吸水聚合物结构及该结构的制造方法

说明书

本申请为以下申请的分案申请：申请日为2006年2月28日，申请号为200680010426.9，其发明名称为基于可再生资源的吸水聚合物结构及该结构的制造方法。

技术领域

本发明涉及通过丙烯酸的自由基聚合生产聚合物的工艺，所述聚合物优选为吸水聚合物结构；可由该工艺获得的吸水聚合物结构；基于至少25wt.％部分中和的丙烯酸的吸水聚合物结构；复合物；制造复合物的工艺；由此工艺获得的复合物；丙烯酸在生产聚合物中的应用，优选在生产吸水聚合物结构中的应用；生产丙烯酸的装置；生产丙烯酸的工艺以及由此工艺获得的丙烯酸。

背景技术

对于生产聚合化合物所用的丙烯酸的纯度有高的要求。特别是如果聚合物是所谓超吸收体。这些聚合物可以吸收水性液体并因而与水性液体结合形成水凝胶。因此，超吸收体特别用于卫生用品，例如尿布、失禁物品、卫生巾等以吸收体液。纵观超吸收体，其应用和生产在F.L.Buchholz and A.T.Graham(Editors)in“Modern Superabsorbent Polymer Technology”,Wiley-VCH,New York,1998中给出。

在超吸收聚合物的生产中，一般使用的丙烯酸为纯的丙烯酸，其通过以下工序获得：通过催化气相氧化将丙烯转化成丙烯醛，然后在进一步的催化气相氧化中将其转化成丙烯酸，然后在水中吸收气相反应混合物，蒸馏所得的丙烯酸水溶液得到粗丙烯酸，通过蒸馏或结晶进一步纯化粗丙烯酸。

这个生产丙烯酸的工艺的缺点在于两个步骤中所用的温度为300～450℃，其导致形成低聚物和其它不需要的裂解产物。结果形成大量不需要的化合物，与丙烯酸比较，这些化合物更难挥发，或这些化合物难以从丙烯酸中分离，例如醋酸。这些化合物一般必须通过蒸馏从丙烯酸中分离，这反过来导致于丙烯酸上添加额外的热应力(thermal stress)，并形成交联的二聚体或低聚物。高含量的丙烯酸二聚体或丙烯酸低聚物因为这些二聚体或低聚物在交联剂的存在下通过丙烯酸的自由基聚合生产超吸收体时进入聚合物骨架。在聚合后进行的聚合物颗粒表面的后处理中，例如表面后交联处理，聚合在其中的二聚体分裂形成β-羟基丙酸，其在后交联条件下脱水形成丙烯酸。生产超吸收体所用的丙烯酸中的高含量二聚丙烯酸会增加聚合物热处理时丙烯酸单体的含量，如在后交联中发生一般。

由于超吸收聚合物中的可溶部分，特别是丙烯酸单体，可以引起皮肤刺激，在卫生用品中要求使用可萃取组分含量特别低的聚合物。

另外，由催化气相氧化获得的丙烯酸中通常残留有毒化合物。在这些杂质中，特别包括醛，其对聚合有断裂效应(disruptive effect)，因而聚合物含有相当的可溶组分。

通过先前方法由丙烯生产的丙烯酸含有不可忽略的具有双键的酮，特别是原白头翁素(PTA)。此化合物与皮肤接触可引起中毒症状，例如发红、搔痒或起疱。包含大量可溶组分PTA的超吸收体在皮肤病学方面受到关注。而且，如在US-A-2002/0120085中所述，PTA影响聚合。这导致获得体液吸收、传输和保留性能不良的超吸收聚合物，因此在卫生用品，例如尿布或卫生巾中使用这种超吸收聚合物时，穿着舒适性例如通过“渗漏”而导致降低。

本领域已说明了几种工艺，可以降低在丙烯气相氧化所得的丙烯酸中上述提及的化合物的含量，特别是醛或PTA的含量。

DE-A-10138150提出为了降低丙烯酸中醛的含量，将其与醛捕捉剂接触，将醛转化为高沸点化合物，然后可以通过蒸馏将其除去。

本领域中已经提出多种除去PTA的方法，例如向丙烯酸加入亚硝酸盐、氮氧化物或硝基苯(JP81-41614)或加入一种或多种对苯二胺(EP-A-567207)。

然而，上述降低丙烯酸中醛和酮的含量的工艺当中的缺点在于丙烯酸中杂质的确切含量未知，因此必须使用过量的试剂使尽可能从丙烯酸中完全除去杂质。另一方面，必须添加与丙烯酸反应的试剂。然后必须再次除去这些没有转化的试剂部分。没有除去的试剂会包含在由这些丙烯酸所得的超吸收体中作为可溶组分，当该超吸收体应用在卫生用品中时，没有除去的试剂会接触到卫生用品穿着者的皮肤。而且，现有技术已知的从丙烯酸除去酮中的醛的工艺很少能够完全除去这些杂质。