[发明专利]油包水乳状液喷雾干燥法

说明书

     本发明领域

本发明涉及喷雾干燥含有水溶性聚合物或水溶胀聚合物的分散液、乳状液和微乳液，以获得基本干燥的水溶性聚合物或水溶胀聚合物颗粒的方法；也涉及基本干燥的水溶性或水溶胀聚合物颗粒的组合物；以及将所述聚合物颗粒用于水处理、采矿、造纸、生物技术、食品加工、土壤改良、溶液增稠和油类回收的方法。

本发明的背景

由丙烯酰胺之类单体生产的高分子量、水溶性和水溶胀的聚合物是重要的工业材料。这些聚合物可用作絮凝剂，在采矿操作中用于从浆液回收矿物，在水处理中除去悬浮的杂质等，在农业中用作土壤调节剂，在造纸中促进纸的形成，还可用于油回收工业。

水溶性和水溶胀的聚合物一般以溶液、干的、油包水乳状液和油包水微乳状液形式购得。在许多情况下，聚合物溶液是最方便的，但是由于在处理高固体含量、高分子量聚合物的粘性溶液中的问题，聚合物溶液限于低分子量聚合物和/或低固体含量。在固体含量很高和/或分子量非常高时，溶液形成凝胶，粉碎该凝胶可形成细的聚合物凝胶颗粒，最终的使用者可以将聚合物的凝胶颗粒溶入水中。尽管这些粉碎的凝胶一般含有多达约20％的水，但是它们经常被称作“干的”聚合物，以区别于其它的产品形式。在许多情况下，“干的”聚合物显示较长的溶解时间和差的加工特性，如粉尘。尽管通过附聚可减轻一些加工问题，如可见于EP0277018A2；美国专利3,279,924；3,275,449；4,696,762；5,171,781；但是水溶性和水溶胀的溶液和凝胶都缺乏后反应或功能化聚合物的方便的方法。

另一个问题与干聚合物的混合物，特别是当混合不同粒度或粒度分布的聚合物时有关。众所周知，干的聚合物颗粒在加工和储藏时会分层，大颗粒下沉至容器底部，较小颗粒趋于集中在顶部。由于加工特性与容器的深度有关，分层可能是不方便的。当将两种不同的干聚合物昆合在一起时，由于两种产品的粒度分布一般是不同的，分层问题更严重。由于在容器顶部富集了较小粒度的聚合物，储藏时的分层可能会影响混合料产品的性能。由于明显的原因，必须避免产品性能作为储器深度的函数而变化，而且一般希望每种聚合物具有相似的粒度，如见EP479616A1和美国专利5,213,693。但是，当通过喷雾干燥生产干聚合物时，生产条件的变化，如干燥器尺寸、干燥器温度、原料体积粘度、雾化器类型等的变化可能影响粒度，要同时保持其它生产参数下，很难或不可能达到要求的粒度，因此喷雾干燥的聚合物的混合物会受到分层的不利影响。

水溶性和水溶胀的聚合物的油包水乳状液和油包水微乳状液形式的出现解决了一些这类问题，如在美国专利申请08/157,764和08/157,795中公开的油包水乳状液和油包水微乳状液的混合物不会趋于分层，而且能同时获得高固体含量、高分子量和相对快的溶解时间。另外，可以生产独特的功能化聚合物，实际生产中，这类聚合物不能通过溶液聚合生产。例如在美国专利4,956,399；4,956,400；5,037,881和5,132,023中指出,可对油包水微乳状液中所含的水溶性聚合物进行功能化，以生产具有优良的絮凝性能的高分子量的带电聚合物(chargedpolymer)。与乳状液不同，在聚合物生产中使用微乳状液，在其它好处之外，还改善了聚合物性能。在美国专利5,286,806中公开了具有独特的高分子量的水解聚丙烯酰胺。美国专利4,767,540中，公开了分子量很高的异羟肟酸酯功能化的聚丙烯酰胺，在美国专利5,274,055和5,167,766中公开了新颖的带电有机聚合物微珠。另外,在美国专利申请08/626,297中公开了用于酯化(甲基)丙烯酸聚合物和任选地异羟肟酸化所述的聚合物的方法。

尽管乳状液或微乳状液聚合物提供了各种好处，但是与这些材料有关的运输成本较高，乳状液的油和乳化剂的处理涉及到对环境的二次污染。而且许多乳状液和微乳状液聚合物有稳定性问题，如聚合物性质和/或性能随时间的劣化。尽管美国专利申请08/157,764和08/157,795；以及美国专利4,956,399；4,956,400；5,037,881；5,132,023；5,274,055和5,167,766提出非溶剂沉淀和汽提方法可作为从水溶胀或水溶性聚合物的微乳状液或含微乳状液的混合物回收干聚合物产品的方法，但是这些方法生产的干聚合物可能不具备所需的加工性能，并具有差的溶解时间、低的体积密度等。实际生产中，非溶剂沉淀和汽提方法极不方便，而且费用高。