CN104220464B - 高吸水性聚合物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制备高吸水性聚合物的方法，特别地，涉及一种用于制备高吸水性聚合物的方法，其包括以下步骤：在有特定正切角的疏水性表面的基板上喷射单体组合物，并在具有弱亲水性表面的聚合反应器中进行UV聚合。本发明的方法的优点在于：将现有的片材形式的单体溶液转换成颗粒形式以使UV照射达到更深层，因此促进转化成聚合物。此外，能够容易地进行对制得的聚合物颗粒的控制，以便最少化或简化再循环步骤、缩窄颗粒尺寸分布并提高均匀性，从而提供高质量的高吸水性聚合物。

Description

高吸水性聚合物的制备方法
技术领域
本发明涉及一种制备高吸水性聚合物(superabsorbentpolymer)的方法，更具体地，涉及一种制备高吸水性聚合物的方法，其能够控制粒径并使用于细颗粒的再循环过程最小化，并且通过缩窄粒径分布和提高均匀性而不降低最终产品性能。
背景技术
高吸水性聚合物(SAP)是一种具有吸收其自身重量大约五百倍至大约一千倍的水的功能的合成聚合物材料，其被开发企业不同地命名为高吸水性材料(SAM)、吸水性凝胶材料(AGM)等。上文公开的SAP一开始被商业化用于卫生用品，除了如用于孩子的纸尿布的卫生用具之外，SAP如今还被广泛用于园艺业的结合水的土壤、土木工程和建筑业的阻水材料、护理片(nurserysheet)、食品配送领域的保鲜防腐、湿敷材料等。
已知的制备高吸水性聚合物的方法为反向悬浮聚合法或水性溶液聚合法。例如，在日本专利公开No.Sho56-161408、No.Sho57-158209、No.Sho57-198714等中公开了反向悬浮聚合法。作为水性溶液聚合法，已知的是热聚合法，其在装有转轴的捏合机内粉碎并冷却聚合物凝胶的同时使聚合物凝胶聚合，以及光聚合法，其在传送带上使高浓度水性溶液暴露于UV射线等以便同时进行聚合和干燥。
日本专利公开No.2004-250689公开了一种吸水性聚合物的制备方法，其通过用光间歇地照射包含光引发剂和水溶性烯键式不饱和单体的水性溶液来进行聚合。以及，韩国专利No.0330127公开了一种吸水性聚合物的制备方法，其在具有苯甲酰基和过氧化物的自由基光引发剂的存在下通过用UV射线照射包含交联剂的水溶性烯键式不饱和单体来进行聚合。
作为使用UV聚合的现有方法，使用的是这样的方法：将包含单体和引发剂的单体组合物进料至传送带反应器1；通过经由使用UV射线在几秒钟之内进行反应来制备基体树脂2、片材形式的水凝胶聚合物；以及经由几个后处理步骤来制备粉磨状SAP。所述后处理步骤可包括凝胶-定型、定型(切割步骤)、干燥、粉磨、表面处理等。
然而，为了获得细颗粒的水凝胶聚合物，所述方法必须包括重复几次的凝胶-定型、干燥和定型的步骤的再循环步骤。但问题在于，SAP的性能会因为细颗粒的生成而劣化，并且如上所述当为了控制直径而进行几次再循环步骤时，因再循环而需要额外的步骤。也就是说，现有方法的问题在于，可能降低SAP的性能，以及整个方法是不方便的且复杂的，这是由于为了制备具有适合于产品的粒径分布的特定程度，在分级粉磨和干燥凝胶聚合物的步骤中形成了具有不需要的粒径分布的SAP。
此外，由于该方法是将单体和引发剂的单体组合物进料至液相中之后通过二维固化系统来实施的，因此其问题在于单体组合物的厚度受限于UV聚合中的透光度。
发明内容
技术目的
在反复研究有效地制备高吸水性聚合物(SAP)而不减少最终的SAP性能的过程中，本发明人完成了本发明。
本发明的一个方面提供一种制备SAP的方法，所述方法在将包含单体和引发剂的单体组合物进料至聚合反应器的步骤中通过喷射单体组合物并使其接触具有疏水性表面的基板，而能够提高均匀的聚合性能和具有细液滴尺寸的单体混合物的转化率并且容易地控制粒径。
本发明的另一个方面提供一种制备SAP的方法，所述方法不仅使用于粒径控制的干燥步骤最少且有效、使粉磨和分级步骤最少且简单，而且还提供具有窄粒径分布和改善的均匀性的SAP。
本发明的又一方面提供一种制备SAP而不损失获得的最终SAP的性能的方法。
技术方案
本发明提供一种制备高吸水性聚合物(SAP)的方法，其包括以下步骤：
制备包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物；
通过在与聚合反应器连接的具有疏水性表面的基板上喷射所述单体组合物来制备具有300μm以下喷射液滴尺寸的细液滴的单体混合物；
用UV射线在连续移动的聚合反应器上通过聚合所述细液滴的单体混合物来制备细水凝胶聚合物；以及
干燥所述细水凝胶聚合物；
其中，所述具有疏水性表面的基板对于聚合反应器具有20°至70°的正切(tan)q值。
以下，将更详细地解释根据本发明的具体实施方式的制备SAP的方法。
本发明并非如现有方法一样制备片材形式的水凝胶聚合物，而是通过更容易的方法，通过特别地控制喷射包含单体和引发剂的单体组合物的方法以及与单体组合物接触的表面的表面条件来将SAP制备成细颗粒形式。
特别是，由于本发明通过不是将单体组合物直接喷射并进料到聚合反应器而是将其首先喷射在具有特定正切角的具有强疏水性表面的基板上，从而在具有细液滴尺寸的单体混合物到达聚合反应器之前为其提供了移动路线，因此该具有细液滴尺寸的单体混合物能够以各种颗粒形式积聚在疏水性表面上并且能够通过重力朝向聚合反应器移动，在该聚合反应器中所述单体混合物被UV射线照射并且进行UV聚合。与现有的片材型聚合法相比，由于本发明的单体组合物的形状从溶液变为具有细液滴直径的颗粒，因此UV射线能够在光的渗透深度范围内到达颗粒内部的更深层，且可以大幅提高聚合转化率并降低残余单体的含量。
并且，本发明可提供细SAP颗粒的制备方法，所述方法通过适当地控制单体组合物的喷射条件而容易控制粒径并提供具有均匀尺寸和窄粒径分布的细颗粒。
因此，根据本发明，由于不需要形成现有的片材型水凝胶聚合物，因此本发明不需要单独的切割步骤并且能够使因粉磨方法的多个步骤的细粉末的生成最小化。因此，本发明能够通过容易的步骤获得具有所需尺寸和均匀粒径分布的细颗粒并且由于容易的干燥步骤而能够经济地制备SAP。并且，本发明不用担心会降低最终制备的SAP的性能，或者也不用担心当以最终产品的形式使用SAP时可能会引起的皮肤刺激。
以下通过参照附图解释本发明的SAP的制备方法。
图2为简要显示根据本发明的一个优选实施方式的SAP的制备方法的步骤的示意图。
根据本发明的一个实施方式，其提供了包括以下步骤的制备高吸水性聚合物(SAP)的方法：制备包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物；通过在与聚合反应器连接的具有疏水性表面的基板上喷射所述单体组合物来制备具有300μm以下的喷射液滴尺寸的细液滴的单体混合物；用UV射线在连续移动的聚合反应器上通过聚合所述细液滴的单体混合物来制备细水凝胶聚合物；以及干燥所述细水凝胶聚合物。
参照所述实施方式和图2，本发明的方法的特征在于，使用装有用于喷射单体组合物的喷射装置的轻亲水性聚合反应器以及疏水性基板。
更具体地，根据本发明的一个实施方式的SAP可以通过包括以下部分的装置来制备：喷射装置20，用于喷射包含单体和聚合引发剂的单体组合物30；基板40，其具有疏水性表面，通过喷射装置喷射的单体组合物积聚在该疏水性表面上并且形成细液滴的单体混合物；聚合反应器10，其具有轻亲水性表面50，所述细液滴的单体混合物在该亲水性表面50上聚合；以及UV照射装置60，用于用UV射线照射所述细液滴的单体混合物。
也就是说，在本发明的SAP的制备方法中，将包含单体和聚合引发剂的单体组合物30进料到喷射装置20并喷射在与聚合反应器连接并具有疏水性表面的基板40上。喷射的单体组合物30液滴为亲水性的并且它们以如水滴的各种球形颗粒形式积聚在疏水性基板上并通过该步骤形成细液滴的单体混合物32。多个如上述积聚的细液滴通过重力向下(图2中的方向)流向轻亲水性聚合反应器同时保持液滴形状，并且移向用于UV射线照射的聚合反应器10。然后，通过使用UV照射装置60来用UV射线照射移向聚合反应器10的细液滴颗粒从而使细液滴的单体混合物聚合，并制备细水凝胶聚合物34。
如上所述，本发明能够通过使用具有疏水性表面的基板和轻亲水性聚合反应器并且适当地控制喷射方法来制备具有所需的和均匀的尺寸及非常优异的性能的SAP。此外，由于本发明是在将单体混合物制成均匀尺寸的细液滴颗粒后才进行聚合，因此UV射线能够到达颗粒的更深层并且可以更顺利地进行聚合。
在此，更详细地说明包括具有疏水性表面的基板和轻亲水性聚合反应器的装置。图3为简要显示在本发明的SAP的制备方法中使用的聚合装置的部件的模拟图。
参照图3，本发明的用于制备SAP的装置具有高疏水性表面区域I和轻亲水性区域II。
此时，区域I包括具有疏水性表面的基板40，并且其特征在于，基板40与聚合反应器10并不平行，而是与聚合反应器具有特定的倾角(θ1)。此时，优选的是，具有疏水性表面的基板具有与聚合反应器的20°至70°的正切q值(θ1)。当该角度小于20°时，出现单体组合物难以向下流向聚合反应器的问题，并且因为喷射的单体组合物的颗粒形成速度减慢，从而因颗粒之间的过度积聚而形成不规则颗粒。并且，当角度大于70°时，出现喷射的单体组合物立即向下流向聚合反应器的问题，并且由于基板几乎是垂直的，从而在UV聚合后获得不规则的聚合物。
具有疏水性表面的基板的制备方法没有特别限定。例如，可以使用具有特富龙涂覆表面的基板和硅酮涂覆的基板，并且优选可以使用硅酮涂覆的基板。也就是说，本发明能够通过将低表面张力的硅酮制成涂料形式并通过喷射或粉末静电喷涂、干燥、加热和烧结的步骤将其施用到基板材料上而提供给基板材料对硅酮的独特的特征。由于硅酮涂层，基板的表面不仅能够显示独特的脱模性能还显示耐化学性、耐热性、绝缘稳定性和低摩擦系数。本发明通过所述硅酮涂覆步骤向基板的表面提供疏水性，从而使喷射的单体组合物在表面上形成液滴并顺利地向下流动。此外，本发明可应用常用的氟化取代涂层来代替所述硅酮涂层。
可使用玻璃、橡胶、陶瓷、塑料(PE、PES、PEN等)等作为基板材料，但材料的种类没有特别限定。并且可使用疏水性材料制成的硅酮基板或刚玉基板作为所述基板。
在本发明中，聚合反应器位于区域II并与具有疏水性表面的基板的末端连接。聚合反应器10的特征在于具有轻亲水性表面50。优选地，聚合反应器可具有轻亲水性性能并且其表面或其整体对水的接触角为30°至90°。由于聚合反应器具有轻亲水性性能，因此可以防止颗粒移动而变得更大。并且可使用连续移动的传送带作为聚合反应器，因为根据所述硅酮涂覆法其可以向用于制备普通SAP的材料提供轻亲水性性能。所述传送带可为转动带，通过在橡胶或织物上涂覆硅酮向该转动带提供轻亲水性。
同时，即使未在附图中详细地示出，但优选的是，所述喷射装置20装有液压喷嘴。喷嘴的狭槽数量可为1至9并且芯的尺寸可为0.2mm至0.9mm。
此时，本发明的特征在于，通过控制喷射装置的喷嘴压力而根据单体组合物的喷射来控制液滴尺寸和速度。
图4和图5为简要显示在本发明的SAP的制备方法中单体组合物的喷射方法的模拟图。
首先，本发明可以在从喷射装置20喷射单体组合物时控制喷射模式并且，如图4中所示，其可为密实锥形模式(图4的a’)，该模式的喷射效率非常高。此时，所述喷射装置可包括密实锥形喷嘴。
并且，本发明能够通过喷射单体组合物而实现细雾化以在使用喷射装置的喷射模式中的喷射液滴尺寸为10至150μm。也就是说，通过进行喷射单体组合物的步骤，本发明能够实现超细雾化，以使喷射模式的喷射液滴尺寸为10μm以上。
此外，通过如上所述适当地控制喷射步骤的喷射模式，本发明能够在基板上形成具有300μm以下、优选15至200μm并且更优选20至200μm的喷射液滴尺寸的细液滴单体混合物。例如，这样的细液滴单体混合物可以通过以下形成：在基板上积聚或分离一个或多个10至150μm的单体组合物的喷射液滴。
根据本发明的有效性可以通过喷射单体组合物时指定喷射角度来显示。参照图5，如果将从喷射装置20喷射的单体组合物的喷射角度限定为“θ2”，优选的是以从喷射装置的液压喷嘴20°至150°的喷射角度在具有疏水性表面的基板上喷射单体组合物。当喷射角度低于20°时，出现在窄的区域上集中地喷射单体组合物的问题，而当喷射角度高于150°时，出现广泛地喷射并超出疏水性表面的问题。
优选的是以0.5至5ms-1的喷射速度在具有疏水性表面的基板上喷射单体组合物。当喷射速度低于0.5ms-1时，由于低喷射压力出现生产率降低的问题，而当其高于5ms-1时，由于喷射压力出现单体组合物在疏水性表面上分布不均匀的问题。因此，本发明的喷射装置可装有单独的速度控制部件，有时也需要温度控制部件。
单体组合物的UV聚合的条件没有特别限定，可以使用制备SAP的普通方法。例如，由于温度对UV聚合的影响并不大，因此UV聚合(光聚合)可以在25至99℃的宽温度范围内通过对其照射UV射线10秒钟至5分钟来进行。此外，UV照射的强度可为0.1至30mW/cm2。在UV照射中可以使用本领域公知的光源和波长范围。
并且，尽管未在附图中示出，但所述单体组合物可以通过在装有原料进料器和溶剂进料器的混合机内混合单体和聚合引发剂来制备。然后，可将单体组合物进料至单独的喷射装置，或者可以将其通过与混合机连接的传输管线而进料至喷射装置。
本发明的一个实施方式经过干燥获得的水凝胶聚合物的步骤，并且有时根据需要可以进一步包括另外的粉磨步骤和表面处理步骤，从而制备均匀且细颗粒的SAP。也就是说，根据本发明，由于单体混合物是以细液滴的形式聚合，因此可通过仅干燥步骤获得细SAP颗粒，且根据需要可以通过另外的粉磨步骤获得超细颗粒。特别地，本发明不需要像之前那样需要片型聚合物的切割步骤，因此能够最少化或简化用于雾化颗粒的多步切割步骤。
用于干燥聚合物的温度和时间可以根据制得的水凝胶聚合物的水分含量来恰当地选择，并且优选的是，在160至175℃的温度下进行干燥步骤20至40分钟。当干燥温度低于160℃时，干燥效果有限，干燥时间变得非常长，且难以使水分含量为30wt％以下。而当干燥温度高于175℃时，只有水凝胶聚合物的表面是局部且过于干燥的，并且产品的性能劣化，而且由于在后续的粉磨步骤中形成足够的细粉末，因此压力下的吸收性趋向于降低。
用于干燥的具体装置没有特别限定，例如，可以通过红外线照射、热空气、微波照射或UV射线照射来进行干燥步骤。并且可以根据通过UV聚合制备的聚合物的水分含量来适当地选择干燥温度和时间，优选的是，在80至200℃的温度下进行干燥步骤20至120分钟。当干燥温度低于80℃时，出现干燥效果有限且干燥时间变得非常长的问题，而当干燥温度高于200℃时，出现SAP热降解的问题。
当另外粉磨干燥的聚合物时，可以不受限制地选择任何用于粉磨聚合物的方法。优选地，在所述粉磨步骤中可以使用选自钉式粉磨机、锤式粉磨机、螺杆式粉磨机、辊式粉磨机等中的任何粉磨机。此时，优选的是，在粉磨步骤后，最终的SAP颗粒的平均直径为150至850μm。
在本发明中，按需要已经经过干燥步骤和另外的粉磨步骤的聚合物可通过进行表面处理步骤而被制成均匀且细颗粒的SAP。
此时，由UV聚合获得的水凝胶聚合物在干燥后的水分含量可为1至10wt％。此时，水凝胶聚合物的水分含量为水凝胶聚合物的总重中的水分的含量，并且其是指从水凝胶聚合物的重量中减去干燥的聚合物的重量所得的值。
同时，解释用于所述单体组合物的各种单体的详细说明。
优选的是，在本发明的水性溶液中进行水溶性烯键式不饱和单体的聚合。
所述水溶性烯键式不饱和单体没有限制，只要其为用于制备SAP的常用单体。例如，可以使用选自阴离子单体及其盐、非离子亲水性单体和含氨基不饱和单体及其四元化合物中的一种或多种单体。
具体地，所述水溶性烯键式不饱和单体可优选为选自以下化合物中的一种或多种化合物：阴离子单体，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙烷磺酸、2-甲基丙烯酰基乙烷磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙烷磺酸和2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸以及它们的盐；非离子亲水性单体，例如(甲基)丙烯酰胺、N-取代的(甲基)丙烯酸酯、2-羟乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟丙基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯和聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯；和含氨基不饱和单体，例如(N,N)-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯和(N,N)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺和它们的四元化合物。更优选地，所述水溶性烯键式不饱和单体可为丙烯酸及其盐，这是因为它们具有性能优异的优势。
通过考虑聚合时间和反应条件可以适当地选自水溶性烯键式不饱和单体在单体组合物中的浓度，并且该浓度可优选为35至50wt％。当水溶性烯键式不饱和单体的浓度低于35wt％时，出现产率低和经济可行性低的问题，而当浓度超过50wt％时，其缺点在于单体溶解度降低。
所述聚合引发剂可为乙酰苯、苯偶姻、二苯甲酮或它们的衍生物，并且其可为选自以下化合物中的一种或多种光引发剂：乙酰苯衍生物，例如二乙氧基乙酰苯、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、苄基二甲基焦油、4-(2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟基)-2-丙基酮、1-羟基环己基苯基酮等；苯偶姻烷基醚，例如苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚、苯偶姻异丁基醚；二苯甲酮衍生物，例如邻苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4'-甲基-二苯基硫化物、(4-苯甲酰基苄基)三甲基氯化铵等；基于噻吨酮的化合物；酰基氧化膦衍生物，例如双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-氧化膦等；以及基于偶氮的化合物，例如2-羟基甲基丙腈、2,2'-{偶氮双(2-甲基-N-(1,1'-双(羟甲基)-2-羟乙基)丙酰胺)}。
所述聚合引发剂的用量可为每全部单体组合物0.01至1.0wt％。
根据本发明所述的单体组合物可进一步包含交联剂。
所述交联剂可为选自以下交联剂中的一种或多种化合物：具有烯键式不饱和单体的水溶性取代基、至少一个能够与烯键式不饱和单体的水溶性取代基反应的官能团和至少一个烯键式不饱和基团的交联剂和它们的混合物；具有烯键式不饱和单体的水溶性取代基和至少两个能够与通过乙烯基单体水解形成的水溶性取代基反应的官能团的交联剂和它们的混合物。具有两个以上烯键式不饱和基团的交联剂可为C8-C12双丙烯酰胺或双甲基丙烯酰胺、C2-C10多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯、C2-C10多元醇的聚(甲基)烯丙醚等，并且可以使用选自N,N'-亚甲基双(甲基)丙烯酸酯、乙烯氧基(甲基)丙烯酸酯、聚乙烯氧基(甲基)丙烯酸酯、丙烯氧基(甲基)丙烯酸酯、丙三醇二丙烯酸酯、丙三醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三烯丙基胺、三芳基氰脲酸酯、三烯丙基异氰酸酯、聚乙二醇、二乙二醇和丙二醇中的一种或多种制剂。
所述交联剂的用量可为每全部单体组合物0.01至1.0wt％。
有益效果
与在捏合机聚合装置中进行的现有普通方法相比，本发明通过规定单体组合物的喷射条件和聚合反应器的表面条件并使用具有疏水性表面的基板而能够控制SAP的颗粒尺寸并使为了具有不需要的颗粒分布的SAP而进行的再循环步骤最少化。此外，由于单体溶液的形状从现有的片状变为本发明中的液滴形式，这样UV射线到达液滴的更深层，从而获得许多效果：聚合的转换率提高，残余单体减少，颗粒尺寸分布变窄，均匀性提高，干燥步骤变得容易，可以简化干燥后另外的切割和粉磨步骤，并且能够有效控制在常规方法中出现的细粉末的生成。另外，在聚合后可以从本发明的SAP中有效地除去水分，并且本发明的方法不会损失最终SAP的性能，并且由于其仅需要最少的另外的干燥步骤，因此能够提高整个方法的效率。
因此，由于所述方法能够更有效地制备具有优异性能的SAP，因此本发明能够通过所述的SAP的制备方法而为SAP相关工业领域做出贡献。
附图说明
图1为简要显示根据现有的UV聚合法的SAP制备方法的步骤的示意图。
图2为简要显示根据本发明的一个优选实施方式的SAP制备方法的步骤的示意图。
图3为简要显示在本发明的SAP制备方法中使用的聚合装置的部件的模拟图。
图4和图5为简要显示在本发明的SAP制备方法中的单体组合物的优选喷射方法的模拟图。
具体实施方式
以下将通过本发明的具体实施例来更详细地解释本发明的作用和效果。但是，下列实施例仅是为了说明本发明，本发明的权利范围不限于这些实施例。
实施例1
根据图2中示出的方法来制备SAP。
通过混合100g的丙烯酸、0.5g的作为交联剂的聚乙二醇二丙烯酸酯(Mw＝523)、0.033g的作为UV引发剂的二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-氧化膦、83.3g的50％的氢氧化钠(NaOH)和89.8g的水来制备水性单体溶液组合物。组合物中单体的浓度为45wt％。
然后，将水性单体溶液组合物通过单体进料器进料至喷射装置并通过喷射装置的液压喷嘴以1.0ms-1的喷射速度和45°的喷射角度喷射在硅酮涂覆的材料(具有疏水性表面的基板)的表面上，从而形成具有细液滴尺寸的单体混合物。然后，当将具有细液滴尺寸的单体混合物移至具有10％的轻亲水性的硅酮材料的连续移动传送带上时，通过使用UV照射装置用UV射线(强度：2mW/cm2)照射混合物2分钟并通过UV聚合制备细水凝胶聚合物。
此时，将具有疏水性表面的基板制成与聚合反应器具有30°的正切q值。并且，将单体组合物喷射成具有100μm的喷射液滴尺寸。
在160℃的热空气干燥机中干燥该细水凝胶聚合物30分钟。接着，通过使用钉式粉磨机粉磨聚合物，并使用滤网获得平均粒径为150至300μm的SAP。
接着，在使用乙二醇二甘油醚、水和乙醇的溶液交联SAP的表面后，通过在120℃下反应30分钟、粉磨并用滤网对其分类而获得具有150至300μm的平均粒径的表面处理过的SAP。
实施例2
除了具有疏水性表面的基板对聚合反应器具有60°的正切q值之外，基本根据与实施例1中相同的方法来制备SAP。
实施例3
除了将喷射速度改为2.0ms-1之外，基本根据与实施例1中相同的方法来制备SAP。
实施例4
除了将喷射角度改为60°之外，基本根据与实施例1中相同的方式来制备SAP。
对比实施例1
通过将单体组合物进料至图1的连续移动传送带反应器1(该反应器没有具有疏水性表面的基板)并以与实施例1中相同的条件用UV射线照射，从而制备片材形式的水凝胶聚合物2(基体树脂)。
除了将喷射速度改为8.0ms-1之外，基本根据与实施例1中相同的方法来制备SAP。
通过进行凝胶-定型、定型(切割步骤)、干燥、粉磨和对水凝胶聚合物的表面处理的后处理步骤来制备SAP。
对比实施例2
除了具有疏水性表面的基板对聚合反应器具有80°的正切q值之外，基本根据与实施例1中相同的方法来制备SAP。
对比实施例3
除了具有疏水性表面的基板对聚合反应器具有10°的正切q值之外，基本根据与实施例1中相同的方法来制备SAP。
实验实施例：评价SAP的水分含量和性能
实验实施例1：评价水分含量
在将1g的根据实施例和对比实施例的各种吸水性聚合物粉末各自进料至干燥机并用红外射线(IR)在180℃下对其干燥40分钟后，测量水分含量。结果列在表1中。
表1
如表1中所示，实施例1至4的本发明的SAP比对比实施例1至3的聚合物显示出更低的水分含量，认为能够在聚合后有效地除去水分。因此，本发明能够实现整个工艺的简化并提高生产效率，这是因为本发明仅需要最少的额外干燥步骤而无需为了粉碎聚合物的捏合步骤。
实验实施例2：性能评价
为了评价实施例的SAP和对比实施例的聚合物的性能，进行下列测试。并且，通过下列方法测量实施例和对比实施例的吸水性聚合物的性能并将结果列在表2中。
(1)无负载条件下的吸收率(CRC)
在将实施例和对比实施例获得的W(g)(约0.1g)的各聚合物均匀地插入无纺布袋子中并将其密封后，在室温下将其浸入0.9wt％的盐水溶液中。30分钟后，通过使用离心分离机以250G对该袋子脱水3分钟，并测量脱水后的袋子重量W2(g)。并且，除了不使用聚合物之外，在进行上述相同步骤之后，测量重量W1(g)。使用上面得到的重量根据下面的公式来计算CRC(g/g)。
[数学公式1]
CRC(g/g)＝{(W2(g)-W1(g))/W(g)}-1
(2)水溶性组份(可萃取含量)
根据与WO2005/092956中公开的相同的顺序和方法来测量水溶性组份。但是，不同之处在于使用190g的盐水溶液。
(3)压力下的吸收性(AUP)
将400目的不锈钢网装入具有60mm内径的塑料圆筒的底部。在室温和50％的湿度下将0.90g的SAP均匀地分散在钢网上，并在其上放置能够均匀地提供4.83kPa(0.7psi)负载的活塞。此时，活塞的外径略小于60mm，在圆筒内壁和活塞之间没有间隙，并且圆筒的夹具慢推(jig-jog)不中断。测量装置的重量Wa(g)。
在将具有90mm的直径和5mm的厚度的玻璃滤器放入具有150mm直径的有盖培养皿中之后，向该培养皿中倒入0.90wt％的氯化钠盐水溶液直到水平面变得与玻璃滤器的上表面齐平。将一片具有90mm直径的滤纸放在该滤器上。将所述测量装置放在滤纸上并在负载下吸收溶液1小时。1小时后，在提起测量装置后，测量重量Wb(g)。
根据下面的公式由Wa和Wb来测量压力下的吸收性(AUP)。
[数学公式2]
AUP(g/g)＝[Wb(g)-Wa(g)]/吸水性聚合物的重量(g)
表2
如表2中所示，可以发现实施例1至4的SAP显示出更优于等量水平的对比实施例1至3的性能，并显示出更有效和优异的吸收性。
【附图标记说明】
1：传送带反应器
2：基体树脂(片材形式的水凝胶聚合物)
10：聚合反应器
20：喷射装置
30：被喷射的单体组合物
32：具有细液滴尺寸的单体混合物
34：细水凝胶聚合物
40：具有疏水性表面的基板
50：轻亲水性表面
60：UV照射装置

Claims (16)

1.一种制备高吸水性聚合物的方法，其包括以下步骤：
制备包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物；
通过在与聚合反应器连接的具有疏水性表面的基板上喷射所述单体组合物来制备具有300μm以下喷射液滴尺寸的细液滴的单体混合物；
用UV射线在连续移动的聚合反应器上通过聚合所述细液滴的单体混合物来制备细水凝胶聚合物；以及
干燥所述细水凝胶聚合物；
其中，所述具有疏水性表面的基板对于聚合反应器具有20°至70°的正切q值，
其中，所述水溶性烯键式不饱和单体为选自以下化合物中的一种或多种化合物：
丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙烷磺酸、2-甲基丙烯酰基乙烷磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙烷磺酸、和2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸和它们的盐的阴离子单体；
(甲基)丙烯酰胺、N-取代的(甲基)丙烯酸酯、2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯和聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯的非离子亲水性单体；以及
(N,N)-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯和(N,N)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺和它们的四元化合物的含氨基不饱和单体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述具有疏水性表面的基板为具有用特富龙涂覆的表面的基板或用硅酮涂覆的基板。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚合反应器为轻亲水性并且所述聚合反应器的表面或其整体对水的接触角为30°至90°。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，以0.5至5ms-1的喷射速度将所述单体组合物喷射在具有疏水性表面的基板上。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，以由喷射装置的液压喷嘴20°至150°的喷射角度将所述单体组合物喷射在所述具有疏水性表面的基板上。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，喷射所述单体组合物以使喷射的液滴尺寸为10μm以上。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，喷射所述单体组合物以使喷射的液滴尺寸为10至150μm。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述基板上的细液滴尺寸的单体混合物具有20至200μm的喷射液滴尺寸。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，通过用UV射线照射，在25至99℃的温度下，进行UV聚合10秒钟至5分钟。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述单体组合物进一步包含交联剂。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水溶性烯键式不饱和单体的浓度为20至60wt％。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述交联剂为选自以下化合物中的一种或多种化合物：
具有烯键式不饱和单体的水溶性取代基、至少一个能够与烯键式不饱和单体的水溶性取代基反应的官能团和至少一个烯键式不饱和基团的交联剂，以及它们的混合物；
具有烯键式不饱和单体的水溶性取代基和至少两个能够与通过乙烯基单体的水解形成的水溶性取代基反应的官能团的交联剂，以及它们的混合物。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚合引发剂为选自基于偶氮的引发剂、基于过氧化物的引发剂、基于氧化还原的引发剂、有机卤化物引发剂、乙酰苯、苯偶姻、二苯甲酮和它们的衍生物中的任一种化合物。
14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过使用选自钉式粉磨机、锤式粉磨机、螺杆式粉磨机和辊式粉磨机中的任一种粉磨机来粉磨干燥的聚合物的步骤。
15.根据权利要求1所述的方法，其形成粒径为150至850μm的粉末状树脂。
16.根据权利要求1所述的方法，其干燥后的水分含量为1至10wt％。
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