BRPI0717756B1

BRPI0717756B1 - Processo para a produção de partículas poliméricas absorventes de água

Info

Publication number: BRPI0717756B1
Application number: BRPI0717756-9A
Authority: BR
Inventors: Lösch Dennis; Krüger Marco; Weismantel Matthias; Heide Wilfried
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2018-01-30
Also published as: CN101528340A; ZA200903714B; US8183331B2; MY148330A; JP2010508413A; JP5502488B2; CN101528340B; EP2089151A1; WO2008052971A1; EP2089151B1; RU2009120401A; BRPI0717756A2; US20100029866A1; RU2467020C2

Description

(54) Título: PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE PARTÍCULAS POLIMÉRICAS ABSORVENTES DE ÁGUA (51) lnt.CI.: B01J 19/00; C08F 2/01; C08F 2/10; C08F 220/06 (30) Prioridade Unionista: 31/10/2006 EP 06123266.6 (73) Titular(es): BASF SE (72) Inventor(es): DENNIS LÕSCH; MARCO KRÜGER; MATTHIAS WEISMANTEL; WILFRIED HEIDE “PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE PARTÍCULAS POLIMÉRICAS ABSORVENTES DE ÁGUA”

A presente invenção refere-se a um processo para a produção de partículas poliméricas absorventes de água que compreende a geração de gotículas que compreendem monômeros, polimerização dos monômeros em uma fase gasosa aquecida que circunda as gotículas, escoamento do gás através do reator de polimerização e controle da temperatura do gás que sai do reator de polimerização por controle em circuito fechado.

A produção de partículas poliméricas absorventes de água é descrita na monografia Modem Superabsorbent Polímero Technology, F.L. Buchholz and A.T. Graham, Wiley-VCH, 1998, páginas 71 a 103.

Os polímeros absorventes de água são usados como produtos capazes de absorver soluções aquosas para fabricar fraldas, tampões, absorventes sanitários e outros artigos de higiene, porém também como agentes para retenção de água no mercado de jardinagem.

A polimerização por pulverização é uma maneira de combinar as etapas de polimerização e de secagem. Além disso, o tamanho da partícula se toma controlável dentro de certos limites por um controle adequado do processo.

A produção de partículas poliméricas absorventes de água pela polimerização de gotículas de uma solução de monômero é descrita, por exemplo, na EP 348 180 Al, na WO 96/40427 Al, na US 5.269.980, na DE 103 14 466 Al, na DE 103 40 253 Al e na DE 10 2004 024 437 Al, na WO 2006/077054 Al e no pedido de patente alemã anterior 102006001596.7 e no pedido de patente PCT anterior PCT/EP2006/062252.

r

E um objetivo da presente invenção fornecer um processo aperfeiçoado para a produção de partículas poliméricas absorventes de água pela polimerização de gotículas de uma solução de monômero em uma fase gasosa que circunda as gotículas.

Mais particularmente, é um objetivo da presente invenção fornecer um processo que seja menos propensos a interrupções e ao mesmo tempo gere produtos de alta qualidade.

Verificou-se que este objetivo é alcançado por um processo para a produção de partículas poliméricas absorventes de água que compreende gerar gotículas que compreendem monômeros, polimerização dos monômeros em uma fase gasosa aquecida que circunda as gotículas e escoamento do gás através do reator de polimerização, em que a temperatura do gás que sai do reator de polimerização é controlada em circuito fechado.

A temperatura do gás que sai do reator de polimerização é de preferência controlada em circuito fechado por meio do poder calorífico. Tipicamente, o gás que escoa através do reator é aquecido apropriadamente por meio de trocadores de calor adequados antes da entrada no reator.

Em um sistema de controle em circuito fechado, a variável a ser controlada, isto é, a variável controlada (valor real), é medida continuamente e comparada com uma outra variável, a variável de referência (valor ajustado). Dependendo do resultado da comparação entre as duas variáveis no controlador em circuito fechado, a variável manipulada resultando da comparação é usada para mover a variável controlada para mais próximo da variável de referência. Na presente invenção, a temperatura de saída do gás é uma variável controlada e, por exemplo, o poder calorífico é a variável manipulada.

As gotículas geradas compreendem, por exemplo,

a) pelo menos um monômero etilenicamente insaturado,

b) pelo menos um agente reticulante,

c) pelo menos um iniciador e

d) água.

Os monômeros a) são de preferência solúveis em água, isto é, a sua solubilidade em água a 23° C é tipicamente de pelo menos 1 g/l00 g de água, de preferência de pelo menos 5 g/100 g de água, mais preferivelmente de pelo menos 25 g/100 g de água e mais preferivelmente ainda de pelo menos 50 g/100 g de água e de preferência cada um tem pelo menos um grupo ácido.

Os monômeros adequados a) são, por exemplo, ácidos carboxílicos etilenicamente insaturados, tais como ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maléico, ácido fumárico e ácido itacônico. O ácido acrílico e o ácido metacrílico são os monômeros particularmente preferidos. O ácido acrílico é o mais preferível.

Os monômeros a) preferidos têm pelo menos um grupo ácido e os grupos ácidos estão de preferência em pelo menos um estado parcialmente neutralizado.

A proporção total de monômeros a) responsável pelo ácido acrílico e/ou por seus sais é de preferência de pelo menos 50 % molar, mais preferivelmente de pelo menos 90 % molar e mais preferivelmente ainda de pelo menos 95 % molar.

Os grupos ácidos dos monômeros a) estão tipicamente em um estado parcialmente neutralizado, o grau de neutralização de preferência estando na faixa de desde 25 até 85 % molar, mais preferivelmente na faixa de desde 50 até 80 % molar e até mesmo mais preferivelmente na faixa de desde 60 até 75 % molar. Podem ser usados agentes de neutralização costumeiros, sendo dada preferência a hidróxidos de metal alcalino, óxidos de metal alcalino, carbonatos de metal alcalino ou bicarbonatos de metal alcalino e também misturas dos mesmos. Em vez dos sais de metal alcalino também é possível usar sais de amônio. O sódio e o potássio são particularmente preferidos como metais alcalinos, porém maior preferência é dada a hidróxido de sódio, carbonato de sódio ou bicarbonato de sódio e também misturas dos mesmos. A neutralização é costumeiramente conseguida por misturação do agente de neutralização como uma solução aquosa, como uma massa fundida ou então de preferência como um material sólido. Por exemplo, o hidróxido de sódio que tem um teor de água distintamente abaixo de 50 % em peso pode estar presente como uma massa cerosa que tem um ponto de fusão acima de 23° C. Neste caso, é possível medir como pedaços ou fundir a uma temperatura elevada.

Os monômeros a) e especialmente o ácido acrílico compreendem de preferência até 0,025 % em peso de um semi-éter de hidroquinona. Os semi-éteres de hidroquinona preferidos são monometil éter de hidroquinona (MEHQ) e/ou tocoferóis.

O tocoferol refere-se a compostos de fórmula a seguir:

em que R¹ é hidrogênio ou metila, R² é hidrogênio ou metila, R³ é hidrogênio ou metila e R⁴ é hidrogênio ou um radical acila de 1 a 20 átomos de carbono.

Os radicais R⁴ preferidos são acetila, ascorbila, succinila, nicotinila e outros ácidos carboxílicos fisiologicamente toleráveis. Os ácidos carboxílicos podem ser ácidos mono-, di- ou tricarboxílicos.

E dada preferência a alfa-tocoferol em que R = R = R = metila, especialmente alfa-tocoferol racêmico. R¹ é mais preferivelmente hidrogênio ou acetila. O RRR-alfa-tocoferol, em particular é preferido.

A solução de monômero compreende de preferência não mais do que 160 ppm em peso, mais preferivelmente não mais do que 130 ppm em peso, de preferência não mais do que 70 ppm em peso, de preferência não menos do que 10 ppm em peso, mais preferivelmente não menos do que 30 ppm em peso e especialmente em tomo de 50 ppm em peso de semi-éter de hidroquinona, tudo baseado em ácido acrílico, com os sais de ácido acrílico sendo contados como ácido acrílico. Por exemplo, a solução de monômero pode ser produzida usando-se um ácido acrílico que tenha um teor apropriado de semi-éter de hidroquinona.

Os agentes reticulantes b) são compostos que têm pelo menos dois grupos polimerizáveis que podem ser interpolimerizados por radical livre no reticulado do polímero. Os agentes reticulantes b) adequados são, por exemplo, dimetacrilato de etileno glicol, diacrilato de etileno glicol, metacrilato de alila, triacrilato de trimetilolpropano, trialilamina, tetraliloxietano, como descrito na EP 530 438 Al, di- e triacrilatos, como descrito na EP 547 847 Al, na EP 559 476 Al, na EP 632 068 Al, na WO 93/21237 Al, na WO 2003/104299 Àl, na WO 2003/104300 Al, na WO 2003/104301 Al e na DE 103 31 450 Al, acrilatos mistos que, assim como grupos acrilato, compreendem outros grupos etilenicamente insaturados, como descrito na DE 103 31 456 Al e na DE 103 55 401 Al ou misturas de agentes reticulantes como descrito, por exemplo, na DE 195 43 368 Al, na DE 196 46 484 Al, na WO 90/15830 Al e na WO 2002/32962 A2.

Os agentes reticulantes b) úteis incluem em particular a N, N’metilenobisacrilamida e a N, N’-metilenobismetacrilamida, ésteres de ácidos mono- ou policarboxílicos insaturados de polióis, tal como diacrilato ou triacrilato, por exemplo, diacrilato de butanodiol, dimetacrilato de butanodiol, diacrilato de etileno glicol, dimetacrilato de etileno glicol e também triacrilato de trimetilolpropano e compostos de alila, tais como (met) acrilato de alila, cianurato de trialila, maleato de dialila, ésteres polialílicos, tetraliloxietano, trialilamina, tetraaliletilenodiamina, alil ésteres de ácido fosfórico e também derivados de ácido vinilfosfônico como descrito, por exemplo, na EP 343 427 A2. Os agentes reticulantes b) úteis também incluem pentaeritritol dialil éter, pentaeritritol trialil éter, pentaeritritol tetraalil éter, polietileno glicol dialil éter, etileno glicol dialil éter, glicerol dialil éter, glicerol trialil éter, polialil éteres baseados em sorbitol e também as variantes etoxiladas do mesmo. O processo da invenção utiliza di (met) acrilatos de polietileno glicóis, o polietileno glicol usado tendo um peso molecular entre 300 e 1000,

No entanto, os agentes reticulantes b) particularmente vantajosos são di- e triacrilatos de glicerol 3- a 20- multiplamente etoxilados, trimetilolpropano3- a 20- multiplamente etoxilado, trimetilol etano 3- a 205 multiplamente etoxilado, especialmente di- e triacrilatos de glicerol 2- a 6multiplamente etoxilados ou trimetilolpropano 2- a 6- multiplamente etoxilado, de glicerol 3-multiplamente propoxilado, de trimetilolpropano 3multiplamente propoxilado e também de glicerol 3-multiplamente mistamente etoxilado ou propoxilado, de trimetilolpropano 3-multiplamente mistamente etoxilado ou propoxilado, de glicerol 15-multiplamente etoxilado, de trimetilolpropano 15-multiplamente etoxilado, de pelo menos glicerol 40multiplamente etoxilado, de trimetiloletano 40-multiplamente etoxilado e também de trimetilolpropano 40-multiplamente etoxilado.

Muito particularmente preferidos para uso como agentes reticulantes b) são gliceróis diacrilados, dimetacrilados, triacrilados oi trimetacrilados multiplamente etoxilados e/ou propoxilados como descrito, por exemplo, na WO 2003/104301 Al. Os di- e/ou triacrilatos de glicerol 3- a 10-multiplamente etoxilados são particularmente vantajosos. Preferência muito especial é fornecida a di- ou triacrilatos de glicerol 1- a 520 multiplamente etoxilados e/ou propoxilados. Os triacrilatos de glicerol 3- a 5multiplamente etoxilados e/ou propoxilados são os mais preferidos.

A quantidade de agente reticulante b) na solução de monômero é de preferência de pelo menos 0,2 % em peso, mais preferivelmente pelo menos 0,4 % em peso, até mesmo mais preferivelmente de pelo menos 0,6 % em peso e mais preferivelmente ainda de pelo menos 0,8 % em peso, tudo baseado no monômero a).

Os iniciadores c) úteis incluem todos os compostos que se desintegram em radicais livres sob as condições de polimerização, exemplos sendo peróxidos, hidroperóxidos, peróxido de hidrogênio, persulfatos, compostos azo e os chamados iniciadores de redox. O uso de iniciadores solúveis em água é preferido. Em alguns casos, é vantajoso usar misturas de vários iniciadores, por exemplo, misturas de peróxido de hidrogênio e peroxodissulfato de sódio ou peroxodissulfato de potássio. Misturas de peróxido de hidrogênio e peroxodissulfato de sódio podem ser usadas em qualquer proporção.

Os iniciadores c) particularmente preferidos são os iniciadores azo, tais como o dicloridrato de 2, 2’-azobis [2-(2-imidazolin-2-il) propano] e o dicloridrato de 2, 2’-azobis [2-(5-metil-2-imidazolin-2-il) propano] e fotoiniciadores, tais como 2-hidróxi-2-metilpropiofenona e l-[4-(2hidroxietóxi) fenil]-2-hidróxi-2-metil-l-propan-l-ona, iniciadores de redox, tais como persulfato de sódio/ácido hidroximetilsulfínico, peroxodissulfato de amônio/ácido hidroximetilsulfínico, peróxido de hidrogênio/ácido hidroximetilsulfínico, persulfato de sódio/ácido ascórbico, peroxodissulfato de amônio/ácido ascórbico e peróxido de hidrogênio/ácido ascórbico, fotoiniciadores, tal como l-[4-(2-hidroxietóxi) fenil]-2-hidróxi-2-metil-1propan-l-ona e também misturas dos mesmos.

Os iniciadores são usados em quantidades costumeiras, por exemplo, em quantidades de 0,001% a 5 % em peso e de preferência desde

0,01% até 1 % em peso, baseado nos monômeros a).

Os inibidores de polimerização também podem ser removidos por absorção, por exemplo, sobre carbono ativado.

O teor de sólidos da solução de monômero é de preferência de pelo menos 35 % em peso, mais preferivelmente de pelo menos 38 % em peso, até mesmo mais preferivelmente de pelo menos 40 % em peso e mais preferivelmente ainda de pelo menos 42 % em peso. O teor de sólidos referese à soma de todos os constituintes não voláteis depois da polimerização. Estes constituintes são o monômero a), o agente reticulante b) e o iniciador c).

O teor de oxigênio da solução de monômero é de preferência de pelo menos 1 ppm em peso, mais preferivelmente de pelo menos 2 ppm em peso, mais preferivelmente de pelo menos 5 ppm em peso. A inertização costumeira da solução de monômero pode portanto ser substancialmante descartada.

O teor elevado de oxigênio estabiliza a solução de monômero e facilita o uso de menores quantidades de inibidor de polimerização e reduz assim as descolorações do produto devidas ao inibidor de polimerização.

A solução de monômero é introduzida depois de medida na fase gasosa para polimerização. O teor de oxigênio da fase gasosa está de preferência na faixa de 0,001% até 0,15% em volume, mais preferivelmente na faixa de 0,002% até 0,1% em volume e mais preferivelmente ainda na faixa de 0,005 % até 0,05 % em volume.

Além do oxigênio, a fase gasosa de preferência compreende apenas gases inertes, isto é, gases que não interferem na polimerização com as condições da reação, exemplos sendo nitrogênio e/ou vapor d’água.

A solução de monômero é introduzida depois de medida na fase gasosa pela formação de goticulas. As goticulas podem ser gteradas usando-se uma placa para formação de gotícula, por exemplo.

Uma placa para formação de gotícula é uma placa que tem pelo menos um orifício perfurado, o líquido passando em direção descendente através do orifício perfurado. A placa para formação de gotícula ou o líquido pode ser oscilado, a abrasão gerando, no lado inferior da placa para formação de gotícula, uma cadeia teoricamente monodispersa de goticulas por orifício perfurado. Em uma modalidade preferida, a placa para formação de gotícula não é nem oscilada nem vibrada.

O número e o tamanho dos orifícios perfurados são escolhidos de acordo com a capacidade desejada e o tamanho da gotícula. O diâmetro da r

gotícula é tipicamente 1,9 vez o diâmetro do orifício perfurado. E importante que o líquido a ser transformado em goticulas não passe rapidamente demais através do orifício perfurado e que a queda de pressão sobre o orifício perfurado não seja demasiadamente grande. Aliás, o líquido não é transformado em gotículas, porém o jato de líquido é borrifado (com pulverização) devido à alta energia cinética. O formador de gotículas é operado na faixa de fluxo de desintegração de jato laminar, isto é, o número de Reynolds baseado na circulação de material pelo orifício perfurado e o diâmetro do orifício perfurado é de preferência menor do que 2000, mais preferivelmente menor do que 1000, até mesmo mais preferivelmente menor do que 500 e mais preferivelmente ainda menor do que 100. A queda de pressão sobre o orifício perfurado é de preferência menor do que 2,5 bar, mais preferivelmente menor do que 1,5 bar e mais preferivelmente ainda menor do que 1 bar.

A placa para formação de gotícula tem tipicamente pelo menos um, de preferência pelo menos 10, mais preferivelmente pelo menos 50 e tipicamente até 10 000, de preferência até 5000 e mais preferivelmente até 1000 orifícios perfurados, os orifícios perfurados tipicamente estando distribuídos uniformemente sobre a placa para formação de gotícula, de preferência em um passo denominado triangular, isto é, três orifícios perfurados de uma vez formam os cantos de um triângulo equilátero. O diâmetro dos orifícios perfurados é adaptado para o tamanho da gotícula desejado.

No entanto, as gotículas também podem ser geradas por meio de matrizes de estiramento pneumático, rotação, interrupção de um jato ou por matrizes de microválvula de resposta rápida.

Em uma matriz de estiramento pneumático, um jato de líquido é acelerado através de um diafragma no orifício juntamente com uma corrente de gás. A velocidade do gás pode ser usada para influenciar o diâmetro do jato de líquido e portanto o diâmetro da gotícula.

No caso de geração de gotícula por rotação, o líquido passa através dos orifícios de um disco giratório. Como um resultado da força centrífuga que age sobre o líquido, as gotículas de tamanho definido são desmanchadas. A aparelhagem preferida para formação de gotícula por rotação é descrita, por exemplo, na DE 43 08 842 Al.

O jato emergente de líquido, entretanto, também pode ser cortado em segmentos definidos por meio de uma lâmina giratória. Cada segmento então forma uma gotícula.

No caso de matrizes de microválvula, as gotículas de volume de líquido definido são geradas diretamente.

As gotículas geradas têm um diâmetro médio de preferência de pelo menos 200 pm, mais preferivelmente de pelo menos 250 pm e mais preferivelmente ainda de pelo menos 300 pm, o diâmetro da gotícula podendo ser determinado por difusão da luz e sendo um diâmetro médio em volume.

O reator de polimerização é atravessado por um fluxo de gás. O gás carreador pode ser conduzido através do espaço da reação concorrentemente ou em contra corrente às gotículas em queda livre da solução de monômero, de preferência, isto é, em direção ascendente. De preferência, depois de uma passagem, o gás é pelo menos parcialmente retomado como gás de reciclagem para o espaço da reação, de preferência até uma extensão de pelo menos 50 % e mais preferivelmente até uma extensão de pelo menos 75 %. Tipicamente, uma proporção do gás carreador é retirada do sistema depois de cada passagem, a proporção de preferência de até 10 %, mais preferivelmente de até 3 % e mais preferivelmente ainda de até 1 %.

A polimerização é de preferência realizada em um fluxo gasoso laminar. Um fluxo gasoso laminar é um fluxo gasoso em que as camadas individuais do fluxo não se misturam porém se movem em paralelo. Uma medida das condições de escoamento é o Número de Reynolds (Re). Abaixo de um Número de Reynolds crítico (Re_crit) de 2300, um fluxo gasoso é laminar. O Número de Reynolds do fluxo gasoso élaminar é de preferência menor do que 2000, mais preferivelmente menor do que 1500 e mais preferivelmente ainda menor do que 1000. O caso limite inferior para o fluxo gasoso inerte laminar é uma atmosfera de gás inerte parado (Re = 0), isto é, não há alimentação contínua de gás inerte.

A velocidade do gás é de preferência ajustada tal que o fluxo no reator de polimerização é dirigida pelo fato que, por exemplo, não há correntes de convecção opostas à direção geral do fluxo e está, por exemplo, na faixa de 0,01 até 5 m/s, de preferência na faixa de 0,02 até 4 m/s, mais preferivelmente na faixa de 0,05 até 3 m/s e mais preferivelmente ainda na faixa de 0,1 até 2 m/s.

O gás que escoa através do reator é vantajosamente préaquecido até a temperatura da reação a montante do reator.

A temperatura da reação no caso da polimerização termicamente induzida está de preferência na faixa de 70 até 250° C, mais preferivelmente na faixa de 100 até 220° C e mais preferivelmente ainda na faixa de 120 até 200° C.

A reação pode ser realizada sob pressão elevada ou sob pressão reduzida; uma pressão reduzida de até 100 mbar abaixo da ambiente é preferida.

O gás de saída da reação, isto é, o gás que sai do espaço da reação, pode ser resfriado em um trocador de calor, por exemplo. A água e o monômero a) não convertido se condensam no processo. Depois disso, o gás de saída da reação pode ser pelo menos parcialmente reaquecido e retomado para o reator como gás de reciclagem. Uma proporção do gás de saída da reação pode ser removida do sistema e ser substituída por um gás novo, em cujo caso a água e os monômeros a) não convertidos presentes no gás de saída da reação podem ser separados e reciclado.

Um sistema integrado termicamente é particularmente preferido pelo fato de que uma parte do calor gasa no resfriamento do gás de saída é usada para aquecer o gás de reciclagem.

Os reatores podem ser submetidos a traceamento elétrico. Neste caso, o traceamento elétrico é ajustado tal que a temperatura da parede está de pelo menos a 5° C acima da temperatura interna do reator e a condensação nas paredes do reator é confiavelmente evitada.

O produto da reação pode ser retirado do reator de uma maneira costumeiera, por exemplo, no fundo por meio de um parafuso de transporte e seco seletivamente até o teor de umidade residual desejado e até o teor de monômero residual desejado.

O produto da reação é de preferência seco em pelo menos um leito fluidizado.

As partículas poliméricas podem ser pós-reticuladas para melhorar ainda mais as suas propriedades.

Os agentes pós-reticulantes são compostos que compreendem dois ou mais grupos capazes de formar ligações covalentes com grupos carboxilatos do hidrogel. Os compostos adequados são, por exemplo, compostos alcoxissilila, poliaziridinas, poliaminas, poliamidoaminas, di- ou poli epóxidos, como descrito na EP 83 022 A2, EP 543 303 Al e na EP 937 736 A2, álcoois di- ou polifuncionais, como descrito na DE 33 14 019 Al, na DE 35 23 617 Al e na EP 450 922 A2 ou β-hidroxialquilamidas, como descrito na DE 102 04 938 Al e na US 6.239.230.

Diz-se também que os agentes pós-reticulantes incluídos pela DE 40 20 780 Cl carbonatos cíclicos, pela DE 198 07 502 Al 2-oxazolidona e seus derivados, tais como a 2-hidroxietil-2-oxazolidona, pela DE 198 07 992 Cl as bis- e poli-2-oxazolidinonas, pela DE 198 54 573 Al a 2oxotetrahidro-1, 3-oxazina e seus derivados, pela DE 198 54 574 Al N-acil2-oxazolidonas, pela DE 102 04 937 Al uréias cíclicas, pela DE 103 34 584 Al amida acetais cíclicos, pela EP 1 199 327 A2 oxetanos e uréias cíclicas e pela WO 2003/31482 Al a morfolina-2, 3-diona e seus derivados.

A quantidade de agente pós-reticulante está de preferência na faixa de desde 0,01% até 1 % em peso, mais preferivelmente na faixa de desde 0,05 % até 0,5 % em peso e mais preferivelmente ainda na faixa de desde 0,1% até 0,2 % em peso, tudo baseado no polímero.

O agente pós-reticulante é tipicamente realizado por borrifação de uma solução do agente pós-reticulante sobre o hidrogel ou sobre as partículas poliméricas secas. Depois da borrifação, as partículas poliméricas são secas termicamente e a reação de pós-reticulação pode ocorrer não somente antes, mas também durante a secagem.

A borrifação com uma solução do agente reticulante é de preferência realizada em misturadores que têm implementos móveis para misturação, tais como misturadores de parafuso, misturadores de pás, misturadores de discos, misturadores de arado e misturadores de lâminas de arados. Especial preferência é dada aos misturadores verticais e preferência muito especial a misturadores de arado e misturadores de lâminas de arados. Os misturadores úteis incluem, por exemplo, misturadores de Lõdige, misturadores de Bepex, misturadores de Nauta, misturadores de Processall e misturadores de Schugi.

Os secadores de contato são preferíveis, os secadores de pás mais preferíveis e os secadores de discos mais preferíveis como aparelhatem em que é realizada a secagem térmica. Os secadores úteis incluem, por exemplo, os secadores de Bepex e os secadores de Nara. Também podem ser usados os secadores de leito fluidizado da mesma forma.

A secagem pode ocorrer no próprio misturador, por r

aquecimento da camisa ou por introdução de uma corrente de ar momo. E similarmente possível usar um secador a jusante, por exemplo, um secador de bandeja, um secador de tubo giratório ou um parafuso que possa ser aquecido. É particularmente vantajoso misturar e secar em um secador de leito fluidizado.

As temperaturas de secagem preferidas estão na faixa de desde 170 até 250° C, de preferência de desde 180 até 220° C e mais preferivelmente de desde 190 até 210° C. O tempo de residência preferido nesta temperatura no misturador ou no secador da reação é de preferência de pelo menos 10 minutos, mais preferivelmente de pelo menos 20 minutos e mais preferivelmente ainda de pelo menos 30 minutos.

O processo da presente invenção é responsável pela produção de partículas poliméricas absorventes de água de qualidade coerente.

As partículas poliméricas absorventes de água que podem ser obtidas de acordo com o processo da presente invenção têm uma Capacidade de Retenção na Centrífuga (CRC) tipicamente de pelo menos 20 g/g, de preferência de pelo menos 25 g/g, mais preferivelmente de pelo menos 30 g/g, até mesmo mais preferivelmente de pelo menos 32 g/g e mais preferivelmente ainda de pelo menos 34 g/g. A Capacidade de Retenção na Centrífuga (CRC) das partículas poliméricas absorventes de água é tipicamente menor do que 50 g/g·

As partículas poliméricas absorventes de água que podem ser obtidas de acordo com o processo da presente invenção têm um teor de extraíveis tipicamente menor do que 15 % em peso, de preferência menor do que 10 % em peso, mais preferivelmente menor do que 5 % em peso, até mesmo mais preferivelmente menor do que 4 % em peso e mais preferivelmente ainda menor do que 3 % em peso.

As partículas poliméricas absorventes de água que podem ser obtidas de acordo com o processo da presente invenção têm um teor de monômero residual tipicamente menor do que 15 % em peso, de preferência menor do que 10 % em peso, mais preferivelmente menor do que 5 % em peso, até mesmo mais preferivelmente menor do que 4 % em peso e mais preferivelmente ainda menor do que 3 % em peso.

O diâmetro médio das partículas poliméricas absorventes de água que podem ser obtidas de acordo com o processo da presente invenção é de preferência de pelo menos 200 pm, mais preferivelmente na faixa de 250 até 600 pm e mais preferivelmente ainda na faixa de 300 até 500 pm, o diâmetro da partícula podendo ser determinado por difusão da luz e que é o diâmetro médio em volume. 90 % das partículas poliméricas têm um diâmetro de preferência de 100 até 800 pm, mais preferivelmente de 150 até 700 pm e mais preferivelmente ainda de 200 até 600 pm.

As partículas poliméricas absorventes de água são testadas usando-se os métodos do teste descritos aqui a seguir.

Métodos:

Capacidade de Retenção na Centrífuga (CRC Capacidade de Retenção na Centrífuga (CRC))

A Capacidade de Retenção na Centrífuga das partículas poliméricas absorventes de água é determinada de acordo com EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) método do teste recomendado N°. 441.2-02 Centrifuge retention capacity.

Absorvência Sob Carga (AUL 2,1 kPa)

A absorvência sob carga das partículas poliméricas absorventes de água é determinada de acordo com EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) método do teste recomendado N°. 442.2-02 Absorption under pressure.

Teor de água

O teor de água das partículas poliméricas absorventes de água foi determinado pela perda de peso a 120° C.

Os métodos do teste EDANA podem ser obtidos, por exemplo, pela European Disposables and Nonwovens Association, Avenue Eugène Plasky 157, B-1030 Brussels, Bélgica.

Exemplos:

Exemplos 1 a 3

14,3 kg de acrilato de sódio (37,5 % em peso de solução em água), 1,4 kg de ácido acrílico e 350 g de água foram misturados com 22 g de triacrilato de trimetilolpropano 15-multiplamente etoxilado. O iniciador usado era uma solução a 3 % em peso de dicloridrato de 2, 2’-azobis [2-(2imidazolin-2-il) propano] em água. O iniciador foi introduzido depois de medido na solução de monômero, por um misturador estático, a montante de um formador de gotícula. A placa para formação de gotícula tinha 30 orifícios perfurados cada um com 200 pm de tamanho. A proporção de solução de monômero para solução de iniciador era de 93,6:6,4. A mistura obtida foi transformada em gotícula em uma torre para formação de gotícula aquecida cheia com atmosfera de nitrogênio (12 m de altura, 2 m de largura, velocidade do gás 0,1 m/s na direção da corrente). A taxa de medição da mistura estava na faixa de 16 a 26 kg/hora. O poder calorífico do gás pré-aquecido foi controlado em circuito fechado tal que a temperatura de entrada de gás (Tm) na torre de formação de gotícula era constante a 180° C. A taxa de o

alimentação de nitrogênio era de 1000 m /h.

Os resultados experimentais estão resumidos na Tabela 1.

Exemplos 4 a 6

14,3 kg de acrilato de sódio (37,5 % em peso de solução em água), 1,4 kg de ácido acrílico e 350 g de água foram misturados com 22 g de triacrilato de trimetilolpropano 15-multiplamente etoxilado. O iniciador usado era uma solução a 3 % em peso de dicloridrato de 2, 2’-azobis [2-(2imidazolin-2-il) propano] em água. O iniciador foi introduzido depois de medido na solução de monômero, por um misturador estático, a montante de um formador de gotícula. A placa para formação de gotícula tinha 30 orifícios perfurados cada um com 200 pm de tamanho. A proporção de solução de monômero para solução de iniciador era de 93,6:6,4. A mistura obtida foi transformada em gotícula em uma torre para formação de gotícula aquecida cheia com atmosfera de nitrogênio (12 m de altura, 2 m de largura, velocidade do gás 0,1 m/s na direção da corrente). A taxa de medição da mistura estava na faixa de 16 a 26 kg/hora. O poder calorífico do gás pré-aquecido foi controlado em circuito fechado tal que a temperatura de saída de gás (T_out) na torre de formação de gotícula era constante a 180° C. A taxa de alimentação de nitrogênio era de 1000 m³/h.

Os resultados experimentais estão resumidos na Tabela 1.

Tab. 1: Resultados experimentais

Exemplo	Taxa de Medição [kg/h]’	Tentrada [°c]	Tsaída [°C]	Teor de água [% em peso]	CRC [g/g]	AUL 2,1 kPa [g/g]
f)	16	180	144	10	38,8	21,0
2^υ	20	180	141	11	37,6	24,4
3**	26	180	137	13	35,3	29,8
4	16	162	130	12	34,7	31,2
5	20	166	130	13	33,9	30,5
6	26	168	130	15	35,1	30,8

*) exemplo comparativo

Os resultados demonstram que as variações de carga no caso 10 em que a temperatura de entrada do gás é sujeita a controle em circuito fechado levam a variações consideráveis na absorvência sob carga das partículas poliméricas obtidas. Este efeito indesejável desaparece quando, ao contrário, a temperatura de saída de gás é controlada em circuito fechado.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para a produção de partículas poliméricas absorventes de água que compreende a geração de gotículas que compreendem monômeros, as gotículas compreendendo

5 a) pelo menos um monômero etilenicamente insaturado,

b) pelo menos um agente reticulante,

c) pelo menos um iniciador e

d) água, medindo a solução de monômero para a polimerização na fase 10 gasosa, com a formação de gotículas tendo um diâmetro médio de pelo menos 200 pm, a polimerização dos monômeros em uma fase gasosa aquecida que circunda as gotículas e o escoamento do gás em direção descendente através do reator de polimerização, caracterizado pelo fato de que o gás que escoa através do reator de polimerização é aquecido por meio de trocadores de calor

15 adequados antes da entrada no reator de polimerização e a temperatura do gás que sai do reator de polimerização é controlada em circuito fechado por meio do poder calorífico.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as gotículas possuem um diâmetro médio de pelo menos 250.

20
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as gotículas possuem um diâmetro médio de pelo menos 300.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o teor de sólidos da solução de monômero

25 é de pelo menos 35 % em peso.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o teor de oxigênio da solução de monômero é de preferência de pelo menos 1 ppm em peso.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1

Petição 870170047837, de 07/07/2017, pág. 11/12 a 5, caracterizado pelo fato de que o monômero tem pelo menos um grupo ácido.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os grupos ácidos do monômero estão em um estado pelo menos parcialmente neutralizado.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos 50 % molar do monômero é ácido acrílico.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que as partículas poliméricas obtidas são secas em pelo menos uma outra etapa do processo.
10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as partículas poliméricas obtidas são secas em pelo menos um leito fluidizado.

Petição 870170047837, de 07/07/2017, pág. 12/12