CN106232505B - 吸水性聚合物颗粒生产中聚合带状物的纵向形状 - Google Patents

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Abstract

本发明大体上涉及一种用于制备吸水性聚合物颗粒的工艺，其包括工艺步骤：(i)制备单体水溶液，其包括至少一种部分中和的、带羧酸基团的单烯属不饱和单体(α1)；和至少一种交联剂(α3)；(ii)可选择地将吸水性聚合物微粒添加至单体水溶液；(iii)向单体水溶液添加聚合引发剂、或者包括两种或更多组分的聚合引发剂体系中的至少一种组分；(iv)可选择地降低单体水溶液的含氧量；(v)将单体水溶液放在带式聚合反应器(400)的带状物(401)上；(vi)使带状物上(401)单体水溶液中的单体聚合，由此获得聚合物凝胶；(vii)从带式聚合反应器(400)卸下聚合物凝胶，可选择地粉碎该聚合物凝胶；(viii)可选择地干燥已粉碎的聚合物凝胶；(ix)研磨已干燥的聚合物凝胶，由此获得吸水性聚合物颗粒；(x)分级已研磨的吸水性聚合物颗粒；以及(xi)可选择地处理已研磨并分级的吸水性聚合物颗粒的表面；其中带状物的形状为槽，该槽纵向延伸为带状物的纵向伸长的至少30％；其中该槽包括第一部分和另一部分。

Description

吸水性聚合物颗粒生产中聚合带状物的纵向形状
技术领域
本发明涉及一种用于制备吸水性聚合物颗粒的工艺；一种可由这种工艺获得的吸水性聚合物颗粒；一种包括这种吸水性聚合物颗粒的复合材料；一种用于生产复合材料的工艺；一种可由这种工艺获得的复合材料；一种吸水性聚合物颗粒的应用；一种用于制备吸水性聚合物颗粒的设备；一种使用这种设备制备吸水性聚合物颗粒的工艺。
背景技术
超吸收剂是不溶于水的交联聚合物，其能够通过水凝胶的膨胀和形成，吸收大量的水性流体，特别是体液，更特别地是尿或血，并在一定压力下保有该流体。由于这些特性，这种聚合物主要用于掺在卫生用品中，比如，例如，婴儿尿布/尿片、失禁用品或卫生巾。
通常地，通过带酸根单体在交联剂存在下的自由基聚合，进行超吸收剂的制备，可通过选择单体组合物、交联剂、聚合条件，以及选择聚合后所获水凝胶的加工条件，制备具有不同吸收性能的聚合物(具体参照，例如，Modern Superabsorbent PolymerTechnology，FL Buchholz，GT Graham，Wiley-VCH，1998)。
聚合后获得的聚合物凝胶，也被称为水凝胶，通常被粉碎、干燥并分类，以便获得具有非常精确的粒径分布的颗粒超吸收剂。在另外的工艺步骤中，通常这些超吸收剂颗粒表面交联，以便改进吸收性能。为了这个目的，该颗粒与含有表面交联剂的水溶液进行混合，该水溶液中还可选择地含有另外的添加剂，进行混合，对由此获得的混合物进行加热处理，以促进交联反应。
带酸根的单体可在交联剂存在的情况下，以间歇过程或连续过程进行聚合。在连续聚合和分批聚合中，一般将部分中和的丙烯酸用作单体。例如，在EP0372706A2、EP0574260A1、WO 2003/051415 A1、EP 1 470 905 A1、WO 2007/028751 A1、WO 2007/028746 A1和WO 2007/028747 A1中公开了适合的中和工艺。
特别地，聚合的连续过程通常在聚合反应器中进行，该聚合反应器为带式聚合反应器。普通的带式聚合反应器包括传送带，该传送带设计为在聚合期间承载包括带酸根单体的单体水溶液。
现有技术的聚合反应器的传送带包括槽，以防止单体水溶液溢出传送带。现有技术中，所述槽的形状为：在具有流体组分的带状物区域，该槽具有纵向恒定的深度，以防止流体组分溢出。
发明内容
技术问题
但是，已发现在带状物的聚合区域具有太深的槽是不利的。此外，现有技术中，所述槽的横向形状为：用于防止单体溶液溢出带状物的槽的容量很大。
技术方案
大体上，本发明的目的在于：至少部分地克服在吸水性聚合物颗粒生产方面的现有技术中出现的缺点。
另一目的在于提供一种用带式聚合反应器制备吸水性聚合物颗粒的工艺，其特点在于具有优良的标准平衡：在聚合物凝胶中适当部分的水溶性聚合物、吸水性聚合物或这两者；带状物的形状防止适当量的单体水溶液溢出该带状物；用于粉碎聚合物凝胶的粉碎设备的使用期长。另一目的在于提供一种用带式聚合反应器制备吸水性聚合物的工艺，其特点在于优良的标准平衡：在吸水性聚合物颗粒中残余单体含量低，在吸水性聚合物颗粒中水溶性聚合物含量低，用于单体溶液的带式聚合反应器容量高。本发明的又一目的在于提供一种由具有至少一个上述优点的工艺所生产的吸水性聚合物颗粒，其中该吸水性聚合物颗粒没有表现出质量下降。本发明的另一目的在于提供一种复合材料，其包括由具有至少一个上述优点的工艺所生产的吸水性聚合物颗粒，其中该复合材料没有表现出质量的下降。再一目的在于提供超吸收聚合物颗粒，其由较便宜的工艺生产。本发明的另一目的在于提供一种复合材料，其包括由具有至少一个上述优点的工艺所生产的吸水性聚合物颗粒，其中该复合材料没有表现出质量的下降。本发明的又一目的在于提供一种设备，其通过具有至少一个上述优点的工艺，生产吸水性聚合物颗粒。
独立权利要求有助于获得至少一个上述目的的方案。从属权利要求提供了本发明的优选实施方式，其也能解决至少一个上述目的。
有益效果
出乎意料地，在进行本发明过程中，发现选择特定纵向和/或横向形状的槽使得由整体工艺生产的吸水性聚合物颗粒具有更好的质量，同时槽仍然保持充足的容量。
附图说明
图1描绘根据本发明的工艺步骤的流程图；
图2描绘根据本发明另外的工艺步骤的流程图；
图3描绘根据本发明另外的工艺步骤的流程图；
图4根据本发明的带状物的纵截面形状图；
图5根据本发明的带状物的第一横截面形状图；
图6根据本发明的另一带状物的第一横截面形状图；
图7不根据本发明的带状物的横截面形状图；
图8不根据本发明的另一带状物的横截面形状图；
图9根据本发明的带式聚合反应器的基本设置图；
图10根据本发明的用于制备吸水性聚合物颗粒的设备的框图；
图11根据本发明的粉碎设备图；
图12a)根据本发明的另一粉碎设备的外部视图；以及
图12b)图12a)的粉碎设备的内部部件的爆炸视图。
标号列表
100 根据本发明的工艺
101 步骤(i)
102 步骤(ii)
103 步骤(iii)
104 步骤(iv)
105 步骤(v)
106 步骤(vi)
107 步骤(vii)
108 步骤(viii)
109 步骤(ix)
110 步骤(x)
111 步骤(xi)
400 带式聚合反应器
401 带状物
402 槽
403 槽的纵向伸长
404 带状物的纵向伸长
405 槽的第一部分
406 槽的另一部分
407 第一深度
408 能够激活聚合引发剂、聚合引发剂体系或这两者的电磁波
409 汞蒸气灯
410 导辊
411 带状物的上行
412 下游方向/纵向
413 上游方向/纵向
500 第一横截面
501 第一凹曲线
502 第一凹曲线的水平宽度
503 第一凹曲线的垂直高度
504 水平对齐部
505 切线
506 横截面的水平线
507 第一曲线角
508 槽段区域
700 横截面
701 凹曲线
702 水平宽度
703 垂直高度
704 切线
705 水平线
706 最大角
901 带状物上聚合物凝胶的运动方向
902 带状物上聚合物凝胶的运动方向的相反方向
903 纵向方向
904 横向方向
404 带状物的纵向伸长
1000 制备吸水性聚合物颗粒的设备
1001 第一容器
1002 另一容器
1003 混合设备
1004 粉碎设备
1005 带式干燥机
1006 研磨设备
1007 分级设备
1008 工艺流程
1100 压碎机
1101 旋转轴
1102 齿轮
1103 聚合物凝胶颗粒
1200 绞碎器
1201 静孔板
1202 螺杆
1203 供给单元
1204 旋转孔盘
1205 圆形切削刃
最佳方式
吸水性聚合物颗粒的制备工艺有助于获得至少一个这些目的的方案，该制备工艺包括工艺步骤：
(i)制备单体水溶液，其包括至少一种部分中和的、带羧酸基团的单烯属不饱和单体(α1)；和至少一种交联剂(α3)；
(ii)可选择地将吸水性聚合物微粒添加至单体水溶液；
(iii)向单体水溶液添加聚合引发剂、或者包括两种或更多组分的聚合引发剂体系中的至少一种组分；
(iv)可选择地降低单体水溶液的含氧量；
(v)将单体水溶液放在带式聚合反应器的带状物上；
(vi)使带状物上单体水溶液中的单体聚合，由此获得聚合物凝胶；
(vii)从带式聚合反应器卸走聚合物凝胶，可选择地粉碎该聚合物凝胶；
(viii)可选择地干燥已粉碎的聚合物凝胶；
(ix)研磨已干燥的聚合物凝胶，由此获得吸水性聚合物颗粒；
(x)分级已研磨的吸水性聚合物颗粒；以及
(xi)可选择地处理已研磨并分级的吸水性聚合物颗粒的表面；
其中带状物的形状为槽，该槽纵向延伸为带状物纵向伸长的至少30％，优选至少35％，更优选至少40％；其中该槽包括槽的第一部分和槽的另一部分；其中槽的第一部分的至少一部分被电磁波(405)照射，该电磁波能够激活聚合引发剂、聚合引发剂体系或这两者；其中槽的第一部分的第一深度超过槽的另一部分的另一深度；其中该第一深度指在带状物的横向上，槽的第一部分每个纵向位置处的最大深度；其中另一深度指在带状物的横向上，槽的另一部分每个纵向位置处的最大深度。
其中，根据本发明的工艺的后续步骤可同时进行或时间上重叠或两者都可。这特别适用于步骤(i)至步骤(iv)，尤其特别地适用于步骤(iii)和(iv)。
如果带状物为环形传送带，第一纵向段优选为环形传送带的上行的纵向段。如果带状物为环形传送带，另一纵向段优选为环形传送带的上行的纵向段。优选地，能够激活聚合引发剂、聚合引发剂体系或这两者的电磁波为紫外范围的电磁波。优选紫外范围为10-400nm，优选100-400nm，更优选地100-350nm。优选地，第一纵向段被电磁波辐射的强度足够强到能够激活带状物的第一纵向段上的聚合引发剂、聚合引发剂体系或这两者。优选地，另一纵向段被电磁波照射的强度足够强到能够激活带状物的另一纵向段上的聚合引发剂、聚合引发剂体系或这两者。如果带状物为环形传送带，带状物的每个最大纵向伸长优选为环形传送带的上行的最大纵向伸长。优选地，在带状物的下游方向，另一纵向段直接沿着第一纵向段。
根据本发明的工艺优选为连续工艺，其中连续提供单体水溶液，并连续供至带式聚合反应器，优选供至带式聚合反应器的带状物上。从带式聚合反应器连续卸下获得的聚合物凝胶，在随后工艺步骤中可选择地连续粉碎、干燥、研磨并分级。但是这个连续工艺可被中断，以便，例如
-替换工艺设备的某些部件，比如带式聚合反应器的带材料，
-清洁工艺设备的某些部件，尤其为了移除储池或管道中的聚合物沉积物，或
-当必须制备具有其它吸收特性的吸水性聚合物颗粒时，开始新的工艺。
依照WSP 220.2(“世界战略伙伴(Word Strategic Partners)”欧洲非织造布协会(EDANA)和美国非织造布协会(INDA)的测试方法)，根据本发明优选的吸水性聚合物颗粒具有的平均粒径在10-3,000μm的范围内，优选20-2,000μm，尤其优选150-850μm。在本文中，基于吸水性聚合物颗粒的总重量，粒径为300-600μm范围内的吸水性聚合物颗粒的含量尤其优选为至少30wt％(重量百分数)，特别优选为至少40wt％，最优选为至少50wt％。
在根据本发明的工艺的工艺步骤(i)中，制备单体水溶液，该单体水溶液包括至少一种部分中和的、带羧酸基团的单烯属不饱和单体(α1)；和至少一种交联剂(α3)。
优选的带羧酸基团的单烯属不饱和单体(α1)为引用自DE 10223060A1中的优选单体(α1)，由此尤其优选丙烯酸。
根据本发明，优选地，基于干重，根据本发明工艺生产的吸水性聚合物包括的带羧酸基团的单体为至少50wt％，优选为至少70wt％，进一步优选为至少90wt％。根据本发明，尤其优选地，根据本发明工艺生产的吸水性聚合物由至少50wt％、优选至少70wt％的丙烯酸形成，该丙烯酸优选中和至至少20mol％，尤其优选至至少50mol％。基于单体水溶液的总重量，工艺步骤(i)中提供的单体水溶液中部分中和的、带羧酸基团的单烯属不饱和单体(α1)的浓度优选为10-60wt％，优选30-55wt％，最优选为40-50wt％。
单体水溶液还可包括与单烯属不饱和单体(α1)共聚的单烯属不饱和单体(α2)。优选的单体(α2)为引用自DE 10223060A1中的优选单体(α2)，由此尤其优选丙烯酰胺。
根据本发明的优选的交联剂(α3)为：在一个分子中具有至少两个乙烯属不饱和基团的化合物(I类交联剂)；具有至少两个官能团的化合物(II类交联剂)，该两个官能团能在缩合反应(＝缩合交联剂)、加成反应或开环反应中与单体(α1)或(α2)的官能团反应；具有至少一个乙烯属不饱和基团和至少一个官能团的化合物(III类交联剂)，该至少一个官能团能在缩合反应、加成反应或开环反应中与单体(α1)或(α2)的官能团反应；或多价金属阳离子(IV类交联剂)。因此使用I类交联剂化合物，通过交联剂分子的乙烯属不饱和基团与单烯属不饱和单体(α1)或(α2)自由基聚合，实现聚合物的交联；同时使用II类交联剂化合物和IV类交联剂的多价金属阳离子，通过官能团(II类交联剂)的缩合反应或通过多价金属阳离子(IV类交联剂)与单体(α1)或(α2)的官能团的静电相互作用，各自实现聚合物的交联。用III类交联剂化合物，通过乙烯属不饱和基团的自由基聚合，并通过交联剂的官能团和单体(α1)或(α2)的官能团之间的缩合反应，相应地实现聚合物的交联。
优选交联剂(α3)为引用自DE10223060A1中作为交联剂(α3)的所有化合物，作为I、II、III和IV类交联剂的交联剂(α3)，由此
-作为I类交联剂化合物，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三烯丙基甲基氯化铵、四烯丙基氯化铵以及用每1mol丙烯酸与9mol环氧乙烷制得的烯丙基九甘醇丙烯酸酯，其中更优选N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，并且
-作为IV类交联剂化合物，尤其优选Al2(SO4)3及其水合物。
优选地，根据本发明的工艺所生产的吸水性聚合物为某些聚合物，这些聚合物通过下列交联剂种类的交联剂，或通过下列交联剂种类组合的交联剂，进行交联，这些交联剂种类分别为：I、II、III、IV、I II、I III、I IV、I II III、I II IV、I III IV、II III IV、IIIV或III IV。
进一步优选地，根据本发明的工艺所生产的吸水性聚合物为某些聚合物，这些聚合物通过DE10223060A1公开的作为I类交联剂的交联剂中的任一种，进行交联，由此N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三烯丙基甲基氯化铵、四烯丙基甲基氯化铵以及用每1mol丙烯酸与9mol环氧乙烷制得的烯丙基九甘醇丙烯酸酯尤其优选为I类交联剂的交联剂，其中更优选N，N’-亚甲基双丙烯酰胺。
单体水溶液可进一步包括水溶性聚合物(α4)。优选的水溶性聚合物(α4)包括部分或者全部皂化的聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉或淀粉衍生物、聚乙二醇或聚丙烯酸。这些聚合物的分子量并不关键，只要它们是水溶性的。优选的水溶性聚合物(α4)为淀粉或淀粉衍生物或聚乙烯醇。水溶性聚合物(α4)，优选合成的，比如聚乙烯醇，不仅能作为待聚合单体的接枝基体，这些水溶性聚合物也可与聚合物凝胶或已经干燥的吸水性聚合物混合。
此外，该单体水溶液还可包括助剂(α5)，尤其地，这些助剂包括配位剂，比如，例如乙二胺四乙酸(EDTA)。
在单体水溶液中，单体(α1)和(α2)、交联剂(α3)、水溶性聚合物(α4)和助剂(α5)的相对量优选选择为：在可选择地粉碎的聚合物凝胶干燥后，所获吸水性聚合物的结构为：
-单体(α1)为20-99.999wt％的程度，优选55-98.99wt％的程度，尤其优选70-98.79wt％的程度，
-单体(α2)为0-80wt％的程度，优选0-44.99wt％的程度，尤其优选0.1-44.89wt％的程度，
-交联剂(α3)为0-5wt％的程度，优选0.001-3wt％的程度，尤其优选0.01-2.5wt％的程度，
-水溶性聚合物(α4)为0-30wt％的程度，优选0-5wt％的程度，尤其优选0.1-5wt％的程度，
-助剂(α5)为0-20wt％的程度，优选0-10wt％的程度，尤其优选0.1-8wt％的程度，以及
-水(α6)为0.5-25wt％的程度，优选1-10wt％的程度，尤其优选3-7wt％的程度，
(α1)至(α6)的重量总和为100wt％。
特别地，单体溶液中的单体、交联剂和水溶性聚合物的最佳浓度值可由简单的初步试验或由现有技术确定，特别地由下列申请公布US4,286,082、DE 2706135A1、US4,076,663、DE3503458A1、DE4020780C1、DE4244548A1、DE4333056A1和DE4418818A1所确定。
在工艺步骤(ii)中，可选择地将吸水性聚合物的微粒添加至单体水溶液。独立于可选步骤(ii)，可选择在步骤(iii)之后、步骤(iv)之后和步骤(v)之前中的一者或至少二者的组合，将吸水性聚合物微粒添加至单体水溶液。
吸水性微粒优选为吸水性聚合物颗粒，其组成与上述吸水性聚合物颗粒的组成一致，其中优选地，至少90wt％的吸水性微粒，优选至少95wt％的吸水性微粒，最优选至少99wt％的吸水性微粒的粒径小于200μm，优选小于150μm，尤其优选小于100μm。
在根据本发明工艺的优选实施方式中，在工艺步骤(ii)中可选择地添加至单体水溶液的吸水性微粒根据本发明工艺的工艺步骤(x)获得，该吸水性微粒为这样回收利用的。
通过本领域技术人员认为适合的任意混合设备，可将微粒添加至单体水溶液。在本发明的一种优选实施方式中，如果工艺如上所述连续进行，这个步骤尤其重要，在混合设备中将微粒添加至单体水溶液，在该混合设备中第一微粒流和第二单体水溶液流连续导向旋转混合设备，但来自不同的方向。这种混合机构可实现为被称为“高速分散混合器”，其在混合区域包括优选圆柱形的非旋转定子，在其中心同样优选为圆柱形的转子在旋转。转子壁以及定子壁通常具有凹口，例如狭槽形式的凹口，凭借该凹口，微粒和单体水溶液的混合物可被抽吸通过，并因此受到高剪切力作用。
在本文中，第一微粒流和第二单体水溶液流尤其优选形成角度δ，该角度δ在60°-120°范围内，更优选地在75°-105°范围内，甚至更优选地在85°-95°范围内，最优选地形成约90°的角度。离开混合器的微粒和单体水溶液混合流与进入混合器的第一微粒流也优选形成角度ε，该角度ε在60°-120°范围内，更优选地在75°-105°范围内，甚至更优选地在85°-95°范围内，最优选地形成约90°的角度。
这种混合机构可例如通过混合设备来实现，该混合设备在DE-A-2520788和DE-A-2617612中公开，其内容通过引用并入本文中。混合设备可用于在本发明的工艺步骤(ii)中将微粒添加至单体水溶液，该混合设备的具体实施例可为由德国诗陶芬的公司(Werke GmbH&Co.KG)获得的混合设备，其命名为：MHD 2000/4、MHD 2000/05、MHD 2000/10、MHD 2000/20、MHD 2000/30、和MHD 2000/50，其中尤其优选混合设备MHD 2000/20。可使用的其他混合设备由德国巴尔雷希滕-多廷根(Ballrechten-Dottingen)的ystral有限公司提供，例如命名为“Conti TDS”；或由瑞士利陶的Kinematika股份公司提供，商标为
在工艺步骤(ii)中可添加至单体水溶液的微粒的量基于单体水溶液的重量优选在0.1-15wt％的范围内，更优选在0.5-10wt％的范围内，最优选在3-8wt％的范围内。
在根据本发明工艺的工艺步骤(iii)中，向单体水溶液添加聚合引发剂、或者包括两种或多种组份的聚合引发剂体系中的至少一种组分。
在聚合条件下形成自由基的所有引发剂可作为用于引发聚合的聚合引发剂使用，其通常用于制备超吸收剂。其中这些属于热催化剂、氧化还原催化剂以及光引发剂，该光引发剂的激活通过能量电磁波优选紫外线来照射而发生。可将聚合引发剂溶解于或分散于单体水溶液中。优选使用水溶性催化剂。
可使用本领域技术人员已知的在升高温度的作用下分解以形成自由基的所有化合物来作为热引发剂。特别优选在小于180℃下，更优选在小于140℃下，半衰期小于10秒，更优选小于5秒的热聚合引发剂。过氧化物、氢过氧化物、过氧化氢、过硫酸盐和偶氮化合物是特别优选的热聚合引发剂。在一些情况下，有利的是使用各种热聚合引发剂的混合物。在这类混合物中，优选由过氧化氢和过氧二硫酸钠或过氧二硫酸钾组成的那些，其可以以任何所需的数量比使用。合适的有机过氧化物优选为乙酰丙酮过氧化物、过氧化丁酮、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化乙酰、过氧化癸酰、过氧二碳酸异丙酯、2-乙基己基过氧二碳酸酯、叔丁基过氧化氢、异丙基苯过氧化氢、过氧化新戊酸叔戊酯的过氧化物、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化新己酸叔丁酯、异丁酸叔丁酯、过-2-乙基己酸叔丁酯、过异壬酸叔丁酯、过氧化马来酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化3，5，5-三甲基己酸叔丁酯和过氧化新癸酸戊酯。此外，优选以下热聚合引发剂：偶氮化合物，例如偶氮双异丁腈、偶氮双二甲基戊腈、偶氮双脒基丙烷二盐酸盐、2，2′-偶氮双(N，N-二亚甲基)异丁基脒二盐酸盐、2-(氨基甲酰基偶氮)异丁腈和4，4′-偶氮双(4-氰基-戊酸)。上述化合物以常规量使用，优选基于待聚合单体的量在0.01-5mol％的范围内，更优选在0.1-2mol％的范围内。
氧化还原催化剂包括两种或多种组分，通常为上述过氧化合物中的一种或多种、以及至少一种还原组分，优选抗坏血酸、葡萄糖、山梨糖、甘露糖、铵或碱金属亚硫酸氢盐、硫酸盐、硫代硫酸盐、连二亚硫酸盐或硫化物、金属盐如II铁离子或银离子或羟甲基次钠磺酸盐。优选地，抗坏血酸或焦亚硫酸钠用作氧化还原催化剂的还原组分。使用1×10-5-1mol％的氧化还原催化剂的还原组分和1×10-5-5mol％的氧化还原催化剂的氧化组分，在各种情况下指聚合中所用单体的量。代替氧化还原催化剂的氧化组分，或者作为其补充，可优选使用一种或多种水溶性偶氮化合物。
优选地，通过能量辐射的作用引发聚合，通常用所谓的光引发剂作为引发剂。这些可包含例如所谓的α-分离剂、H-提取体系或者以及叠氮化物。这类引发剂的实例为二苯甲酮衍生物比如米希勒氏酮(Michlers ketone)、菲衍生物、氟衍生物、蒽醌衍生物、噻吨酮衍生物、香豆素衍生物、苯偶姻醚及其衍生物、偶氮化合物比如上述自由基生成体、取代的六芳基双咪唑或酰基膦氧化物。叠氮化物的实例为：2-(N，N-二甲基氨基)乙基-4-叠氮基肉桂酸盐、2-(N，N-二甲基氨基)乙基-4-叠氮基萘基酮、2-(N，N-二-甲基氨基)乙基-4-叠氮基苯甲酸盐、5-叠氮基-1-萘基-2’-(N，N-二甲基氨基)乙基砜、N-(4-磺酰基叠氮基苯基)马来酰亚胺、N-乙酰基-4-磺酰基-叠氮基苯胺、4-磺酰基叠氮基苯胺、4-叠氮基苯胺、4-叠氮基苯甲酰甲基溴、对叠氮基苯甲酸、2，6-双(对叠氮苯亚甲基)环己酮和2，6-双(对叠氮苯亚甲基)-4-甲基环己酮。另一组的光引发剂为二烷氧基缩酮，比如2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙酮。使用时，光引发剂通常基于待聚合单体以0.0001-5wt％的量使用。
根据本法发明工艺的另一种实施方式，优选在步骤工艺(iii)中，引发剂包括下列组分：
iiia.过氧二硫酸盐；以及
iiib.包括至少三个氧原子或至少三个氮原子的有机引发剂分子；
其中该引发剂包括摩尔比率在20∶1至50∶1范围内的过氧二硫酸盐和有机引发剂分子。在该实施方式的一方面，优选引发剂组分iiia的浓度基于待聚合的单体的量在0.05至2wt％的范围内。在该实施方式的另一方面，优选有机引发剂分子选自2，2-二甲基-1，2-二苯基乙酮、2，2’-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2，2-偶氮-(氰基戊酸)中的一种或至少两种的组合。在该实施方式的另一方面，优选过氧二硫酸盐的通式为M2S2O8，M选自NH4、Li、Na、Ka或至少其中两种。上述组分尤其适合于本发明工艺的步骤(iv)中聚合的紫外引发。使用这种组合物，在根据本发明的工艺所获吸水性聚合物颗粒中，产生剩余单体少并减少黄变。
在本文中，应该注意，添加聚合引发剂的步骤(iii)可在步骤(iv)之前完成、与步骤(iv)同时完成或与步骤(iv)的时间重叠，即当单体水溶液的氧含量减少时。如果使用的聚合引发剂体系包括两种或多种组分，例如，可在工艺步骤(iv)之前添加这种聚合引发剂体系的一种或多种组分，然而对于完成聚合引发剂体系活性必要的剩余组分在工艺步骤(iv)之后添加，也许甚至在工艺步骤(v)后添加。独立于可选择的步骤(iv)，减少单体水溶液的含氧量也可在根据本发明的工艺步骤(iii)之前进行。
在根据本发明工艺的工艺步骤(iv)中，可选择地，单体水溶液的氧含量减少。独立于可选的步骤(iv)，减少单体水溶液的含氧量也可在根据本发明的工艺步骤(ii)之前、期间或之后进行。优选地，在工艺步骤(ii)中添加微粒后，减少单体水溶液的含氧量。
无论单体水溶液的含氧量何时减少，这都可以通过将单体水溶液与惰性气体比如氮气接触而实现。与单体水溶液接触的惰性气体相不含氧气，因此其特点是非常低的氧分压。因此氧气从单体水溶液转而进入惰性气体相，直至惰性气体相中的氧分压和在单体水溶液中相等。例如可通过将惰性气体以并流、逆流或中间进入角鼓泡引入单体溶液，完成单体水相与惰性气体相的接触。例如，用喷嘴、静态或动态混合器或鼓泡床可获得良好的混合。在聚合之前，基于单体溶液，按重量计，单体溶液的含氧量优选降至小于1ppm，更优选小于0.5ppm。
在根据本发明工艺的工艺步骤(v)中，将单体水溶液放至带式聚合反应器的带状物上。优选地，将单体水溶液放至带状物上位于带状物的上游位置。带状物优选为传送带。可使用本领域技术人员认为可用作载体材料的任何传送带来作为用于根据本发明工艺的传送带，上述单体水溶液可放至该载体材料上，并随后聚合以形成水凝胶。
带式聚合反应器通常包括越过支撑元件不断运动的传送带和至少两个导辊，其中至少一个导辊被驱动且一个设置为可调节的。可选择地，提供一种用于释放板的卷绕进料系统，该系统可在传送带上表面的部分中使用。该系统包含反应组分的供应和计量系统、在供应和计量系统之后在传送带移动方向上排列的照射工具、冷却加热装置、以及用于传送带回程的置于导辊附近的聚合物凝胶去除系统。照射工具优选照射紫外光，优选地，包括紫外灯。
根据本发明，为了以可能最高的时空收率完成聚合，在供应和计量系统的区域中开始，在水平支撑元件两侧上的传送带上行附近，可具有向上延伸的支撑元件，这些支撑元件的纵轴在上行下方交叉在一点，且其形成它们支撑的传送带的形状使得它变成合适的槽型。因此，根据本发明，传送带在反应组分的供应系统附近由多个槽型支撑元件和轴承元件支撑，该多个槽型支撑元件和轴承元件形成用于被引入反应组分的深槽或盘状构型。所需槽型形状由支支撑元件的形状和沿着上行路径长度的排列决定。在引入反应组分的区域中，支撑元件应彼此相对接近，而在随后的区域中，在引发聚合以后，支撑元件可稍微进一步远离地排列。支撑元件的倾斜角和支撑元件的横截面都可改变以使起初深的槽朝向聚合段的末端变平，并再一次使它呈延伸状态。在本发明的另一实施方式中，各支撑元件优选由可围绕它的纵轴旋转的圆柱形或球形辊形成。通过改变辊的横截面以及辊的构型，容易实现所需的槽横截面形状。为确保从平面过渡至槽型形状时以及在它再一次恢复平面形状时，传送带能形成合适的槽，优选使用在纵向和横向上均为挠性的传送带。
该带状物可由各种材料制成，但是它们优选必须符合以下要求：良好的拉伸强度和弹性、良好的在重复弯曲应力下的疲劳强度、良好的可变形性和在聚合条件下对各种反应组分的耐化学性。这些要求通常不能由单一材料满足。因此，通常用多层材料作为本发明的带状物。可通过，例如天然和/或合成纤维、玻璃纤维或钢线的纤维插入物的构架，而满足该机械要求。可通过，例如聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、卤代聚烯烃比如聚氯乙烯或聚四氟乙烯、聚酰胺、天然或合成橡胶、聚酯树脂或环氧树脂的覆盖物，实现抗化学性。该优选覆盖材料为硅橡胶。
在根据本发明工艺的工艺步骤(vii)中，将在带状物上获得的聚合物凝胶从该带状物卸下。优选地，该聚合物凝胶作为具有软质半固体稠度的连续线束从带状物上移除，然后继续进行进一步加工，可选择地包括粉碎。通过粉碎该聚合物凝胶，获得聚合物凝胶颗粒。
聚合物凝胶的粉碎优选在至少三个步骤中进行：
-在第一步骤中，使用切割单元，优选为刀片，例如WO-A-96/36464所公开的刀片，将聚合物凝胶切成扁平凝胶条，该扁平凝胶条的长度优选为5-500mm，优选10-300mm，特别优选100-200mm，其高度为1-30mm，优选5-25mm，特别优选10-20mm，宽度为1-500mm，优选5-250mm，特别优选10-200mm；
-在第二步中，使用撕碎单元，优选破碎机，将凝胶条撕碎成凝胶片，优选地，该凝胶片的长度为3-100mm，优选5-50mm，高度为1-25mm，优选3-20mm，宽度为1-100mm，优选3-20mm；
-在第三步中，使用“wolf”(研磨)单元，优选为粉碎机，优选具有螺杆和孔板，由此螺杆对着孔板传送以便将凝胶片研磨和压碎成聚合物凝胶颗粒，其优选小于凝胶片。
由此实现最佳表面-体积比，这对工艺步骤(viii)中的干燥行为具有有利影响。这样粉碎的凝胶特别适于带状物干燥。因为位于颗粒核之间的空气通道，三步骤粉碎具有更好的“透气性”。在根据本发明方法的工艺步骤(viii)中，将聚合物凝胶干燥。
可在任意本领域技术人员认为适合于干燥聚合物凝胶或上述凝胶颗粒的干燥机或烘箱中，实现聚合物凝胶的干燥。旋转管式炉、流化床干燥器、热板式干燥机、桨式干燥机和红外线干燥器被提出进行举例。
特别优选为带式干燥机。带式干燥机为干燥对流系统，用于特别温和地处理空气可通过的产品。将待干燥的产品放在让气体通过的环形传送带上，并经受热气流，优选空气热气流。对干燥气体进行再循环以便它可在重复通过产品层的过程中变得非常高度饱和。一部分的干燥气体，单程气体量优选不小于10％，更优选不小于15％，最优选不小于20％，且优选至多50％，更优选至多40％，最优选至多30％，作为高度饱和的蒸气离开干燥机并带走从产品中蒸发的水量。热气流的温度优选为不小于50℃，更优选不小于100℃，最优选不小于150℃且优选至多250℃，更优选至多220℃，最优选至多200℃。
干燥机的尺寸和设计取决于待加工的产品、生产能力和干燥任务。带式干燥机可具体表现为单带、多带、多级或多层系统。本发明优选使用具有至少一个带状物的带式干燥机来执行。非常特别优选单带干燥机。为确保带式干燥机操作的最佳性能，吸水性聚合物的干燥性能根据所选择的工艺参数分别确定。带的孔径和网目尺寸与产品符合。类似地，某些表面强化，例如电抛光或特氟隆喷涂是可行的。
待干燥的聚合物凝胶优选通过旋转带施加于带式干燥机的带上。进料高度，即旋转带与带式干燥机的带之间的垂直距离，优选不小于10cm，更优选不小于20cm，最优选不小于30cm，且优选至多200cm，更优选地至多120cm，最优选地至多40cm。带式干燥机上待干燥聚合物凝胶的厚度优选不小于2cm，更优选不小于5cm，最优选不小于8cm，且优选不大于20cm，更优选不大于15cm，最优选不大于12cm。带式干燥机的带速优选不小于0.005m/s，更优选不小于0.01m/s，最优选不小于0.015m/s，且优选至多0.05m/s，更优选至多0.03m/s，最优选至多0.025m/s。
此外，优选地，根据本发明将聚合物凝胶干燥至其水含量基于干燥的聚合物凝胶为0.5-25wt.％(重量百分数)，优选1-10wt％，特别优选3-7wt％。
在根据本发明工艺的工艺步骤(ix)中，研磨干燥的聚合物凝胶颗粒，由此得到吸水性聚合物颗粒。
对于干燥的聚合物凝胶颗粒的研磨，可使用本领域技术人员认为适于研磨干燥的聚合物凝胶或上述干燥的聚合物凝胶的任何装置。作为适当研磨装置的实例，可提及单段式或多段式辊磨机，优选两段式或三段式辊磨机、针磨机、锤磨机或振动磨机。
在根据本发明工艺的工艺步骤(x)中，将已研磨的吸水性聚合物颗粒分级，优选使用合适的筛。在本文中，特别优选在吸水性聚合物颗粒分级以后，基于吸水性聚合物颗粒的总重量，粒径小于150μm的聚合物颗粒的含量小于10wt％，优选小于8wt％，特别优选小于6wt％，粒径大于850μm的聚合物颗粒的含量也小于10wt％，优选小于8wt％，特别优选小于6wt％。还优选地，在对吸水性聚合物颗粒分级以后，基于吸水性聚合物颗粒的总重量为至少30wt％，更优选至少40wt％，最优选至少50wt％的吸水性聚合物颗粒的粒径为300-600μm。
在根据本发明工艺的工艺步骤(xi)中，可选择地处理已研磨并分级的吸水性聚合物颗粒的表面。可使用本领域技术人员认为适于该目的的任何措施，来作为处理吸水性聚合物颗粒表面的措施。表面处理的实例包括例如表面交联、用水溶性盐如硫酸铝或乳酸铝进行表面处理、用无机颗粒如二氧化硅进行表面处理等等。优选地，将用于处理聚合物颗粒的表面的组分(交联剂、水溶性盐)以水溶液的形式添加至吸水性聚合物颗粒中。在将颗粒与水溶液混合以后，将它们加热至温度为150-230℃，优选160-200℃，以促进表面交联反应。
在本发明的一种实施方式中，第一深度为100-500mm，优选为100-480mm，更优选为140-460mm，更优选地为100-440mm，更优选为100-420mm，更优选为100-400mm，更优选地为100-380mm，更优选为100-360mm，更优选为120-340mm，更优选地为140-320mm，更优选为160-300mm，更优选为180-280mm，更优选为200-260mm，更优选为220-260mm，更优选为240-260mm，最优选为245-255mm。
在本发明的一种实施方式中，另一深度为5-100mm，优选为5-90mm，更优选为5-80mm，更优选为5-70mm，更优选为5-60mm，更优选为5-50mm，更优选为5-40mm，更优选为5-30mm，更优选为5-20mm，最优选为5-10mm。
在本发明的一种实施方式中，槽的第一部分纵向延伸的长度为带状物纵向伸长的25-45％，优选为25-40％，更优选为25-35％，最优选为28-33％。
在本发明的一种实施方式中，槽的另一部分纵向延伸的长度为带状物纵向伸长的3-70％，优选为3-60％，更优选为3-50％，更优选为3-40％，更优选为5-30％，更优选为5-20％，最优选为10-20％。
在本发明的一种实施方式中，槽的另一部分在带状物的下游纵向方向上跟着第一部分。
在本发明的一种实施方式中，在带状物的第一横截面上，该带状物具有第一凹曲线的形状；其中R为2-30，优选为2.5-25，更优选为3-25，更优选为3.5-25，更优选为4-25，更优选为4.5-25，更优选为5-25，更优选为5.5-25，更优选为6-20，更优选为6.5-20；其中R为第一凹曲线的水平宽度与第一凹曲线的垂直高度的比率。
在贯穿本文的应用中，凹曲线为包括一点的曲线，其中沿着线从该点离开包括单调向上。单调向上意味着一直向上或保持恒定高度水平。单调向上排除任何向下运动，这意味着该凹曲线弯离带式聚合反应器的带状物。带状物的第一横截面优选为带状物上行的横截面。
在本发明的一种实施方式中，步骤(vi)中的聚合通过照射引发，优选为单体水溶液，用紫外照射。在贯穿本文的应用中，紫外照射为波长为100-380nm的电磁照射。
在本发明的一种实施方式中，第一横截面的纵向位置可为带状物的第一纵向延伸部中的每个纵向位置；其中带状物的第一纵向延伸部纵向延伸为带状物纵向伸长的25-40％，优选25-38％，更优选25-36％，更优选25-34％，更优选25-32％，更优选25-30％，最优选25-28％。优选地，纵向延伸部为纵向连接部。
在本发明的一种实施方式中，第一凹曲线包括水平对齐部；其中水平对齐部延伸为第一凹曲线的水平宽度的至少70％，优选至少75％，更优选至少80％，更优选至少85％，最优选至少90％。
在本发明的一种实施方式中，第一凹曲线的任何位置上的切线相对第一横截面的水平线倾斜第一曲线角；其中第一曲线角(407)最大为45°-80°，优选为50°-75°，更优选为55°-75°，更优选为60°-75°，更优选为65°-75°，最优选为68°-72°。优选地，该切线为在第一凹曲线的端点上的切线。优选的第一曲线角为相对于第一凹曲线的外角。
在本发明的一种实施方式中，在带状物的第一纵向延伸部的下游，该带状物包括另一纵向延伸部；其中在带状物的另一横截面上，该带状物为另一凹曲线的形状；其中另一横截面的纵向位置可为带状物的另一纵向延伸部内的每个纵向位置；其中另一凹曲线任意位置上的切线相对另一横截面上的水平线倾斜另一曲线角；其中另一曲线角最大为0°-45°，优选为0°-40°，更优选为0°-35°，更优选为0°-30°，更优选为0°-25°，更优选为0°-20°，更优选为0°-15°，最优选为0°-10°。优选地，另一纵向延伸部在下游方向直接沿着第一纵向延伸部。优选的另一曲线角为相对于另一凹曲线的外角。优选地，带状物的另一横截面为上行带状物的横截面。
在本发明的一种实施方式中，该带状物的另一纵向延伸部纵向延伸为带状物纵向伸长的30％或更少，优选25％或更少，更优选20％或更少，最优选15％或更少。
在本发明的一种实施方式中，第一凹曲线形成槽段；其中该槽段具有槽段区域；其中该槽段区域为梯形。其中，优选通过带状物，优选通过带状物的水平对齐部和侧壁，形成该槽段。优选的梯形包括圆角。优选地，该槽段为槽的一段。其中，该槽为包括槽的第一部分和另一部分的槽。优选地，该槽段为槽的第一部分的一段。其中，槽段为槽的纵向限定部分。
在本发明的一种实施方式中，第一凹曲线形成槽段；其中该槽段具有槽段区域；其中该槽段区域的面积为1000-3000cm2，优选为1200-2800cm2，优选为1500-2500cm2。
在本发明的一种实施方式中，第一凹曲线的垂直高度为500mm或更小，优选为450mm或更小，更优选为400mm或更小，更优选为350mm或更小，更优选为300mm或更小，更优选为250mm或更小，更优选为200mm或更小，最优选为150mm或更小。
在本发明的一种实施方式中，在工艺步骤(vii)卸下的聚合物凝胶包括的水基于聚合物凝胶为40-60wt％，优选为50-60wt％，更优选为53-56wt％。
在本发明的一种实施方式中，在工艺步骤(vii)卸下的聚合物凝胶为聚合物凝胶薄片；其中该聚合物凝胶薄片的特征为厚度为10-200mm，优选为10-100mm，更优选为15-75mm，最优选为15-50mm。
在本发明的一种实施方式中，在工艺步骤(vii)卸下的聚合物凝胶为聚合物凝胶薄片；其中该聚合物凝胶薄片的特征为宽度为30-300cm，优选为50-250cm，更优选为60-200cm，最优选为80-100cm。
在本发明的一种实施方式中，步骤(vi)中的聚合在发泡剂存在的情况下进行。该发泡剂可在步骤(i)、步骤(ii)、步骤(iii)、步骤(iv)、步骤(v)和步骤(vi)中的一个或其中至少两个的组合中，被添加至单体水溶液。优选地，该发泡剂在步骤(i)被添加至单体溶液中。发泡剂应该在步骤(vi)的聚合开始之前或紧接其后立即加入。特别优选地，在加入引发剂或引发剂体系的组分之后或同时，向单体溶液添加发泡剂。优选地，该发泡剂添加至单体溶液的重量基于单体溶液的总重量为500-4000ppm，优选为1000-3500ppm，更优选为1500-3200ppm，最优选为2000-3000ppm。
发泡剂为一种物质，其能够在单体聚合期间通过发泡过程产生多孔结构、孔或这两者。发泡过程优选为吸热的。优选的吸热发泡过程通过来自放热聚合、交联或两种反应的热量而开始。优选的发泡剂为物理发泡剂、化学发泡剂或这两者。优选的物理发泡剂选自氯氟烃、氢氯氟烃、碳氢化合物和CO2中的一种或至少两种的组合。优选的CO2为液体CO2。优选的碳氢化合物选自戊烷、异戊烷和环戊烷中的一种或至少两种的组合。优选的化学发泡剂选自碳酸盐发泡剂、亚硝酸盐、过氧化物、纯碱、草酸衍生物、芳香族偶氮化合物、肼、叠氮化物、N，N’-二亚硝基酰氨、有机发泡剂中的一种或至少两种的组合。
非常特别优选的发泡剂为碳酸盐发泡剂。在US5,118,719A中公开了可根据本发明使用碳酸盐发泡剂，其通过引用并入本文。优选的碳酸盐发泡剂为含碳酸盐的盐、含碳酸氢盐的盐或这两者。另一优选的碳酸盐发泡剂包括选自气体CO2、固体CO2、碳酸亚乙酯、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸镁或碱式碳酸镁、碳酸钙、碳酸钡、碳酸氢盐、这些的氢氧化物、其它阳离子的碳酸盐、天然生成的碳酸盐中的一种或至少两种的组合物。优选的天然生成的碳酸盐为白云石。上述碳酸盐发泡剂在溶解或分散在单体水溶液中受热时释放CO2。特别优选的碳酸盐发泡剂为MgCO3，其也可用公式(MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O表示。另一优选的碳酸盐发泡剂为(NH4)2CO3。该MgCO3和(NH4)2CO3可混合使用。优选的碳酸盐发泡剂为多价阳离子的碳酸盐，比如Mg、Ca、Zn等等。这种碳酸盐发泡剂的实例为Na2CO3、K2CO3、(NH4)2CO3、MgCO3、CaCO3、NaHCO3、KHCO3、NH4HCO3、Mg(HCO3)2、Ca(HCO3)2、ZnCO3和BaCO3。尽管可使用某些多价过渡金属阳离子，但是它们中的某些比如铁阳离子能引起染色，并可导致还原氧化反应或水中的水解平衡。这可导致很难进行最终聚合产物的质量控制。此外，其它多价阳离子，比如Ni、Ba、Cd、Hg，因为潜在的毒性或皮肤致敏效应，是不可接受的。
优选的亚硝酸盐为亚硝酸铵。优选的过氧化物为过氧化氢。优选的芳香族偶氮化合物选自三氮烯、芳基偶氮砜、芳基偶氮三芳基甲烷、肼基化合物、重氮乙醚、重氮氨基苯中的一种或至少两种的组合。优选的肼为苯肼。优选的叠氮化物为叠氮化羰基、磺酰叠氮或这两者。优选的N，N’-二亚硝基酰氨为N，N’-二甲基-N，N’-二亚硝基对苯二甲酰胺。
通过一种工艺流程，有助于获得至少一种上述目的的方案，该工艺流程包括：
a)第一容器，设计为容纳单体水溶液，该单体水溶液包括至少一种部分中和的、带羧酸基团的单烯属不饱和单体(α1)；
b)另一容器，设计为容纳至少一种交联剂(α3)；
c)混合设备，其中该混合设备
i)位于第一容器和另一容器的下游，
ii)设计为混合单体溶液和至少一种交联剂(α3)；
d)带式聚合反应器，其中该带式聚合反应器
i)位于混合设备的下游，
ii)设计为在单体水溶液中单体聚合期间，包括单体水溶液和至少一种交联剂(α3)，由此获得聚合物凝胶；
iii)包括带状物；
e)粉碎设备，其中该粉碎设备
i)位于带式聚合反应器的下游，
ii)设计为粉碎聚合物凝胶，由此获得聚合物凝胶颗粒，
f)带式干燥机，其中该带式干燥机
i)位于粉碎设备的下游，
ii)设计为干燥聚合物凝胶颗粒，
g)研磨设备，其中该研磨设备
i)位于带式干燥机的下游，
ii)设计为研磨已干燥的聚合物凝胶颗粒，由此获得吸水性聚合物颗粒；
h)分级设备，其中该分级设备
i)位于研磨设备的下游，
ii)设计为分级已研磨的吸水性聚合物凝胶颗粒；
其中带状物的形状为槽，该槽纵向延伸为带状物纵向伸长的至少30％，优选至少35％，更优选至少40％；其中该槽包括槽的第一部分和槽的另一部分；其中槽的第一部分的至少部分被电磁波(405)照射，该电磁波能够激活聚合引发剂、聚合引发剂体系或这两者；其中槽的第一部分的第一深度超过槽的另一部分的另一深度；其中第一深度指在带状物横向上，槽的第一部分的每个纵向位置上的最大深度；其中另一深度指在带状物横向上，槽的另一部分的每个纵向位置的最大深度。本文中，优选地，根据本发明用于制备吸水性聚合物颗粒的组件、设备或这两者根据本发明的工艺而设计。优选地，能够激活聚合引发剂、聚合引发剂体系或这两者的电磁波为紫外照射。优选地，第一纵向段被电磁波照射，该电磁波的强度高到足以激活带状物的第一纵向段上的聚合引发剂、聚合引发剂体系或这两者。优选地，另一纵向段被电磁波照射，该电磁波的强度高到足以激活带状物的另一纵向段上的聚合引发剂、聚合引发剂体系或这两者。
通过在根据本发明设备中制备吸水性聚合物颗粒的工艺，有助于获得至少一种上述目的的方案。优选地，该工艺包括根据本发明的工艺步骤(i)至(xi)。
通过根据本发明工艺获得的吸水性聚合物颗粒，有助于获得至少一种上述目的的方案。本发明的另一方面关于多个表面交联的吸水性聚合物颗粒，基于多个表面交联的吸水性聚合物颗粒的重量，其包括：
a)螯合剂，尤其是乙二胺四乙酸(EDTA)，按重量计，其含量为500-3000ppm，优选为1000-2000ppm；
b)聚二醇，尤其是聚乙二醇，按重量计，其含量为500-3000ppm，优选为1000-2000ppm；
c)SiO2，按重量计，其含量为500-3000ppm，优选为1000-2000ppm；
根据该实施方式的另一方面，多个表面交联的吸水性聚合物颗粒还包括Ag-沸石，基于多个表面交联的吸水性聚合物颗粒的总重量，其含量优选为0.0001-1重量份，更优选为0.001-0.5重量份，最优选为0.002-0.01重量份。
通过包括根据本发明的吸水性聚合物颗粒的复合材料，有助于获得至少一个上述目的的方案。
在根据本发明的复合材料的一种实施方式中，该复合材料包括选自泡沫、成型制品、纤维、箔、薄膜、缆线、密封材料、吸液性卫生用品、植物和真菌生长调节剂的载体、包装材料、土壤添加剂、建筑材料中的一种或至少两种的组合。优选的缆线为深海电缆。优选的吸液性卫生用品选自尿布、卫生棉条、卫生巾中的一种或至少两种的组合。优选的尿布为婴儿尿布、失禁成人尿布或这两者。
通过复合材料的生产工艺，有助于获得至少一个上述目的的方案，其中根据本发明的吸水性聚合物颗粒、基质、可选择地以及助剂彼此相互接触。
通过根据本发明的工艺所获的复合材料，有助于获得至少一个上述目的的方案。
通过根据本发明的吸水性聚合物颗粒在泡沫、成型制品、纤维、箔、薄膜、缆线、密封材料、吸液性卫生用品、植物和真菌生长调节剂的载体、包装材料、用于控制释放活性化合物的土壤添加剂、或建筑材料中的一种或至少两种的组合中的应用，有助于获得至少一个上述目的的方案。
测试方法
本发明使用下列测试方法。没有测试方法，应用最接近于本申请最早递交日的用于待测量内容的ISO测试方法。如果没有合适的ISO测试方法，应用最接近本申请最早递交日的EDANA测试方法。没有清楚的测量条件，应用标准室温和压强(SATP)，其为298.15K(25℃，77°F)的温度和100kPa(14.504psi，0.986标准大气压)的绝对压强。
含水量
吸水性聚合物颗粒干燥之后的含水量根据卡尔费休(KarlFischer)方法确定。
水溶性聚合物含量
根据由EDANA限定的用于超吸收材料的标准测试方法，测定吸水性聚合物颗粒的水溶性聚合物含量。该测试方法在EDANA《非织造和相关工业的统一测试方法(HarmonizedTest Methods Nonwovens and Related Industries)》2012版中，方法编号WSP270.2.R3(12)下，被描述为“可萃取的(Extractable)”。本文中，该测量在干燥吸水性聚合物颗粒后进行。
发明模式
实施例
现通过实施例和附图对本发明进行更详细地说明，仅用于示例而不限于此。
A)部分中和的丙烯酸单体溶液的制备
在适当的容器中，将0.4299重量份的水、0.27重量份的丙烯酸和0.0001重量份的对羟基苯甲醚(MEHQ)混合。将0.2重量份的48wt％氢氧化钠水溶液添加至该混合物中。获得具有70m01％中和度的丙烯酸钠单体溶液。
可选择地，用氮气对丙烯酸钠单体溶液除气。
B)单体溶液的聚合
在容器中，混合1重量份步骤A)中制备的单体溶液、0.001重量份作为交联剂的三丙烯酸三羟甲基丙酯、0.001重量份作为第一引发剂组分的过氧二硫酸钠、0.000034重量份作为第二引发剂组分的2，2-二甲氧基-1，2-二苯乙酮(来自瑞士巴塞尔汽巴专用化学股份有限公司的)和至多0.1重量份的丙烯酸颗粒(粒径小于150μm)，获得混合溶液。作为发泡剂的碳酸钠被添加至混合溶液中，该发泡剂基于混合溶液的总重量为0.1重量份。
将充足量的混合溶液进行进一步处理以获得聚合物凝胶、进一步的下游吸水性聚合物颗粒、进一步的下游表面交联的吸水性聚合物颗粒以及进一步的经过后处理的下游吸水性产物。进一步处理的细节在下文列出。
接下来，将混合溶液置于传送带式反应器的带状物上，通过紫外线引发聚合。紫外线由汞蒸气灯提供，该汞蒸气灯位于传送带上方并且其照射功率为1.5mW。传送带的长度为20m，宽度为2m。传送带成型为槽，在聚合时使溶液保持于带状物上。该槽的长度为12m。至少槽的最深部分被紫外线所照射。槽的细节在下列表1和表2中给出，用于实施例和对比例。传送带的尺寸和传送带的传送速度选择为使聚丙烯酸凝胶在带状物的下游端成型。在这步的最后获得吸水性聚合物凝胶。该聚合物凝胶的水含量基于聚合物凝胶的总重量为约52wt％。
C)聚合物凝胶的粉碎和干燥
聚合物凝胶形成聚合物凝胶束，其从传送带上卸下并在下列步骤进行粉碎。通过如图11所示的压碎机将聚合物凝胶切成半环形意大利面条状的凝胶条。然后用根据图12a)和12b)的绞碎器将条撕碎成5-10mm的凝胶片，其中在实施例中使用根据本申请的上述粉碎设备。在对比例中使用不同的粉碎设备。
在带式干燥机中，在180℃的温度下，将粉碎的凝胶干燥至其水含量基于干燥的聚合物凝胶为5wt％。带式干燥机的带状物具有孔口，通过喷嘴将热空气在该孔口处压进聚合物凝胶中。此外，热空气从带状物上方吹向凝胶。
D)研磨和分级
通过三步骤对干燥的聚合物凝胶进行研磨。首先，干燥的聚合物凝胶通过Herbold制粒机HGM60/145(HERBOLD Meckesheim股份有限公司)供给，获得的干燥聚合物凝胶部分的尺寸小于7mm，然后在容器中放置2.5小时，以均衡聚合物凝胶部分的含水量。然后将干燥的聚合物凝胶部分在保沃米斯特(Bauermeister)350.1×1800型的辊磨机(三段式压碎机)(Bauermeister Zerkleinerungstechnic股份有限公司)中研磨，以获得粒径小于1mm的吸水性聚合物颗粒。
用具有多层纱网的滚筒筛来筛分吸水性聚合物颗粒。纱网的筛孔尺寸从美制筛目20、30、40、50、60至100目更换。至少50wt％所获吸水性聚合物颗粒的粒径为300-600μm。根据本发明的实施例，少于5wt％的吸水性聚合物颗粒小于150μm，根据本发明的实施例，少于5wt％的吸水性聚合物颗粒粒径大于850μm。将所获吸水性聚合物颗粒命名为前驱体I。
E)二氧化硅处理
在处理步骤中，在盘式混合器中将前驱体I与二氧化硅(SiO2)混合，该二氧化硅基于前驱体加上SiO2的总重量为约0.01重量份(±10％)。所使用二氧化硅为来自德国埃森市Evonik工业股份公司的22。当将前驱体I与SiO2混合时，前驱体的温度仍然大于80℃直至100℃，优选为100℃。获得前驱体II。
F)表面交联
在另一步骤中，基于前驱体II和交联剂混合物的总重量，1重量份的前驱体II与0.003重量份(±10％)的表面交联剂混合。表面交联剂由19wt％的水、40wt％的乙二醇缩水甘油醚、1wt％的Na2SO3、40wt％分子量为400g/mol的聚乙二醇组成，其中每个含量都基于交联剂的总量。交联剂的各成分在连续静态混合器中混合。交联剂在环层混合器(ringlayermixer)CM350(德国帕德伯恩的GebrüderMascheninenbau股份有限公司)中与前驱体II混合。将混合物加热至温度为130-160℃。然后在安德里茨高达(AndritzGouda)桨式干燥机中，优选为来自奥地利格拉茨安德里茨(Andritz)公司的GPWD12W120中，在130-160℃的温度范围中将该混合物干燥45分钟。获得表面交联的吸水性聚合物颗粒。
在为流化床形式的冷却设备中，表面交联的吸水性聚合物颗粒温度降至低于60℃，获得冷却的表面交联的吸水性聚合物颗粒，称作前驱体III。
G)后处理
将1重量份的前驱体III与0.005重量份的Ag-沸石混合。接下来筛分该混合物。选择筛用于分离粒径大于850μm的、冷却的表面交联吸水性聚合物颗粒的团聚体。至少50wt％的表面交联吸水性聚合物颗粒的粒径为300-600μm。根据本发明的实施例，少于5wt％的表面交联吸水性聚合物颗粒小于150μm，根据本发明的实施例，少于5wt％的表面交联吸水性聚合物颗粒的粒径大于850μm。获得后处理的交联吸水性聚合物颗粒。
下面的换算用于比较表1和表2中给出实施例和对比例的参数测量结果，在下文中给出的顺序，测量结果从左至右越来越好：--、-、+、++、+++。
表1：取决于带状物的槽的纵向形状，表面交联的吸水性聚合物颗粒的带状物输送能力和水溶性聚合物含量。
在表1中，第一部分指带状物纵向延伸部，其特征为整个第一部分的深度为250mm。也在表1中，另一部分指带状物纵向延伸部，其在下游方向顺着第一部分，特征为整个另一部分的深度为75mm。总计该槽为12米长。第一部分和第二部分中仅一部分或两部分均出现在相应的对比例中，沿该部分长度为11米。
在对比例1中，带状物的槽仅包括第一部分，因此其为11m长。这能使容纳单体水溶液的带状物具有高输送能力。但是，在用这种带状物的工艺所生产的表面交联吸水性聚合物颗粒中，水溶性聚合物的含量相当高。在对比例2中，带状物的槽仅包括另一部分，因此其为11m长。这使得用于容纳单体水溶液的带状物的输送能力很低。但是，在用这种带状物的工艺所生产的表面交联吸水性聚合物颗粒中，水溶性聚合物的含量相当低。上述实施例都没有提供参数能力和水溶性聚合物含量之间所期望的平衡结合。
在实施例1至3中，槽包括第一和另一部分，其中三个实施例中第一部分(因此也是另一部分)的长度不同。可从表1中看出实施例3中长度为6米的第一部分提供了一种参数研究的平衡结合。在实施例1中，第一部分为10m长，并且水溶性聚合物的含量比实施例3中更高。在实施例2中，第一部分仅为1m长并且因此带状物输送能力小于实施例3。
表2：关于带状物深度的不同纵向带状物形状的实施例工艺特点。
在表2的实施例和对比例中使用下文中的槽。该槽总计12米长。该槽包括第一纵向延伸段和另一纵向延伸段。另一纵向延伸段在带状物的下游方向顺着第一段。第一段为6m长，另一段为5m长。贯穿第一段的纵向伸长的第一深度在表2中给出，贯穿另一段的纵向伸长的另一深度在表2中给出。
在对比例3中，第一深度和另一深度为300mm。该槽贯穿第一段和第二段具有恒定的深度。这使得带状物容纳单体水溶液的能力优良。但是，用这种带状物的工艺所生产的表面交联吸水性聚合物颗粒的水溶性聚合物含量相当高。出乎意料地，发现在图11所示压碎机中粉碎对比例3的带状物所获得的聚合物凝胶，压碎机的能量消耗随时间表现出相当大的变化。在对比例4中，第一深度为50mm。另一深度为0mm。因此，另一段中没有槽。相应地，带状物的能力比对比例3中低得多。但是，生产的表面交联吸水性聚合物颗粒的水溶性聚合物含量更少，并且压碎机的能量消耗变化更小。在根据本发明的实施例4中，第一深度为100mm。另一深度为50mm。带状物能力优于对比例4，差于对比例3。水溶性聚合物含量小于表2的所有对比例。压碎机的能量消耗变化类似于对比例4，也类似于实施例5和6。本文中，第一深度和另一深度应用不同的值。实施例5的第一深度为250mm，另一深度为50mm，其提供了所观测参数的最平衡结合。
图1图示了描绘根据本发明用于制备吸水性聚合物颗粒的工艺100的步骤101至111的流程图。在第一步骤101中，提供一种单体水溶液，其包括至少一种部分中和的带羧酸基团的单烯属不饱和单体(α1)和至少一种交联剂(α3)。优选地，单体水溶液为部分中和的丙烯酸水溶液，其进一步包括交联剂。在第二步骤102中，吸水性聚合物的微粒可添加至单体水溶液中。在第三步骤103中，聚合引发剂103、或者包括两种或更多组分的聚合引发剂体系中的至少一种组分被添加至单体水溶液中。在第四步骤104中，通过往单体水溶液中鼓氮气，使单体水溶液的氧含量减少。在第五步骤105中，将单体溶液放至带式聚合反应器400的带状物401上。该带状物401为环形传送带。在第六步骤106中，单体水溶液聚合成聚合物凝胶。在第七步骤107中，将聚合物凝胶从带状物401上卸下。接下来，粉碎聚合物凝胶，由此获得聚合物凝胶颗粒。在第八步骤108中，将聚合物凝胶颗粒放到带式干燥机的带状物上，之后在约120℃-150℃的温度下干燥。将干燥的聚合物凝胶颗粒从带式干燥机卸下，之后在第九步骤109进行研磨以获得吸水性聚合物颗粒。在第十步骤110中，对吸水性聚合物颗粒进行分级以获得具有精确限定粒径分布的吸水性聚合物颗粒。在第十一步骤111中，吸水性聚合物颗粒的表面用表面交联剂进行处理。
图2图示了描绘根据本发明用于制备吸水性聚合物颗粒的工艺100的步骤101至111的流程图。图2所示的工艺100与图1的工艺100相同，其中第三步骤103和第四步骤104在时间上重叠。当将聚合引发剂添加至单体水溶液时，向单体水溶液鼓氮气，以减少其氧含量。
图3图示了根据本发明用于制备吸水性聚合物颗粒的工艺100的步骤101、103、105至110。图3所示的工艺100与图1所示的工艺100相同，其中第二步骤102、第四步骤104和第十一步骤111不是根据图3工艺100的部分。
图4图示了根据本发明的带式聚合反应器400的带状物401在纵截面的形状图。带式聚合反应器400包括带状物401、至少两个导辊410和汞蒸气灯409。导辊410的其中一个驱动带状物401，该带状物401为环形传送带，这样带状物401的上行411向下游方向412运动。结果，带状物401的下行411向上游方向413运动。下游方向412和上游方向413为带状物401的纵向。带状物401的上行411包括槽402；其中该槽402纵向延伸为槽402的纵向伸长403，为带状物401纵向伸长404的约60％。槽402包括第一部分405和另一部分406。汞蒸气灯409用电磁波408照射槽402的第一部分405的一部分，该电磁波408能够激活聚合引发剂、聚合引发剂体系或这两者，其中该电磁波408包括紫外线。第一部分405的特征为具有第一深度407，其中该第一深度407指在带状物401的横向方向上，槽402的第一部分405的每个纵向位置处的最大深度。这意味着在第一部分405的纵向伸长内，槽402的任何深度都符合第一深度407的标准。在本文中，该深度必须选择为在横向方向904上，带状物401相应的纵向位置处的最大深度。另一部分406的特征为具有另一深度，其中另一深度指在带状物401的横向方向904上，槽402的另一部分406的每个纵向位置处的最大深度。第一深度407大于另一深度。这意味着在每个纵向位置，槽402的第一部分405深于槽402的另一部分406。此处，贯穿第一部分405的第一深度407为250mm。另一深度为大于0至小于250mm。第一部分405纵向延伸为根据本发明的带状物401的第一纵向延伸部，为带状物401纵向伸长404的25％。另一部分406纵向为根据本发明的带状物401的另一纵向延伸部，为带状物401纵向伸长404的30％。另一部分406在带状物401的下游纵向412上直接沿着第一部分405。在第一部分405的每个横截面上，带状物401都具有第一凹曲线501的形状。第一部分405的每个横截面为根据本发明的第一横截面500。第一凹曲线501具有水平宽度502和垂直高度503，其确定了R为80。此外，第一凹曲线501包括水平对齐部504，其延伸为第一凹曲线501水平宽度502的90％。第一凹曲线501任意位置上的切线505相对第一横截面500的水平线506倾斜第一曲线角507。最大第一曲线角507为45°。此外，第一凹曲线501形成具有槽段区域508的槽段。该槽段区域508为梯形。第一凹曲线501的垂直高度503为250mm。另一部分406为根据本发明带状物401的另一纵向延伸部。贯穿另一部分406意味着在另一部分406的每个横截面，带状物401的形状为另一凹曲线。这些横截面为根据本发明的另外横截面。在另一凹曲线任意位置上的切线相对另一横截面的水平线倾斜另一曲线角507。最大另一曲线角为大于0至小于45°。带式聚合反应器400可包括图中未示出的其他组件，比如支撑件、供应计量系统、冷却加热设备和移除系统。
图5示出了根据本发明，带式聚合反应器400的带状物401在第一横截面500上的形状图。第一横截面500为带状物401上行411的横截面，该带状物为环形传送带。示出带状物401具有第一凹曲线501的形状。第一凹曲线501具有水平宽度502和垂直高度503，其确定R为4。此外，第一凹曲线501包括水平对齐部504，其延伸为第一凹曲线501水平宽度502的70％。第一凹曲线501任意位置上的切线相对第一横截面500水平线506倾斜第一曲线角507。最大第一曲线角507为50°。此外，第一凹曲线501形成具有槽段区域508的槽段。该槽段区域508为梯形。
图6示出了根据本发明，带式聚合反应器400的带状物401在第一横截面500上的另一形状图。第一横截面500为带状物401上行411的横截面，该带状物为环形传送带。示出带状物401具有第一凹曲线501的形状。第一凹曲线501具有水平宽度502和垂直高度503，其确定R为20。此外，第一凹曲线501包括水平对齐部504，其延伸为第一凹曲线501水平宽度502的90％。第一凹曲线501任意位置上的切线505相对第一横截面500的水平线506倾斜第一曲线角507。最大第一曲线角507为70°。
图7示出了不根据本发明，带式聚合反应器的带状物在横截面700上的形状图。横截面700为带状物上行的横截面，该带状物为环形传送带。示出带状物具有凹曲线701的形状。凹曲线701具有水平宽度702和垂直高度703，其确定R为1.5。凹曲线701任意位置上的切线705相对横截面700的水平线705倾斜最大角706。该最大角706为87°。
图8示出了不根据本发明，带式聚合反应器的带状物在横截面700上的形状图。横截面700为带状物上行的横截面，该带状物为环形传送带。示出带状物具有凹曲线701的形状。凹曲线701具有水平宽度702和垂直高度703，其确定R为40。凹曲线701任意位置上的切线604相对横截面700的水平线705倾斜最大角706。该最大角706为87°。
图9图示了根据本发明的带式聚合反应器400的基本设置图。该带式聚合反应器400包括带状物401。该带状物401为环形传送带。该带状物401跨越两个导辊410，这样带状物401的上行411向下游运动。带状物401的上行411的下游运动确定聚合物凝胶在带状物401上的运动方向901，该方向由箭头指示。另一箭头指明聚合物凝胶在带状物401上运动方向901的相反方向902。另一箭头指明带状物401的两个纵向方向903，另一箭头指明带状物401的横向方向904。带状物401在纵向方向903上延伸的长度为带状物401的纵向伸长404。带式聚合反应器400可包括图中未示出的其他组件，比如支撑元件、供应计量系统、冷却加热设备和移除系统。
图10图示了用于制备根据本发明吸水性聚合物颗粒的设备1000的框图。箭头示出了制备吸水性聚合物颗粒的工艺流程1008的方向。根据本发明，设备1000包括第一容器1001、另一容器1002、下游混合设备1003、下游带式聚合反应器400、下游粉碎设备1004、下游带式干燥机1005、下游研磨设备1006、下游分级设备1007。
图11示出了根据本发明的粉碎设备图。该粉碎设备压碎机1100，包括多个齿轮1101。齿轮1102的第一部分绕第一旋转轴1101旋转，齿轮1102的另一部分绕另一旋转轴1101旋转。齿轮1102的第一部分以相反方向并朝着另一部分的齿轮1102旋转。在旋转齿轮1102之间供给的聚合物凝胶通过压碎机1100粉碎，并获得聚合物凝胶颗粒1103。
图12a)图示了根据本发明的另一粉碎设备的外部视图。该粉碎设备为绞碎器1200(“绞肉机”)，包括静孔板1201、旋转螺杆1202、用于向绞碎器1200供给聚合物凝胶颗粒的供给单元1203，该聚合物凝胶颗粒优选为聚合物凝胶束。图11中压碎机中获得的聚合物凝胶束可进一步通过绞碎器1200粉碎。
图12b)图示了另一粉碎设备-绞碎器1200的内部部件爆炸图。该绞碎器1200包括螺杆1202，其与旋转孔板1204一起旋转。由此，螺杆1202将聚合物凝胶颗粒优选聚合物凝胶颗粒束传送至静孔板1201并通过该静孔板1201的孔。随着旋转孔板1204相对静孔板1201旋转，旋转孔板1204的孔的圆形切削刃1205粉碎聚合物凝胶，获得聚合物凝胶颗粒(未示出)。圆形切削刃1205为平面切削刃。另一粉碎设备1200不包括非平面切削刃。

Claims (40)

1.一种制备吸水性聚合物颗粒的工艺，所述工艺包括工艺步骤：
(i)制备单体水溶液，其包括至少一种部分中和的、带羧酸基团的单烯属不饱和单体(α1)；和至少一个交联剂(α3)；
(ii)可选择地将吸水性聚合物微粒添加至所述单体水溶液；
(iii)向所述单体水溶液添加聚合引发剂、或者包括两种或更多组分的聚合引发剂体系中的至少一种组分；
(iv)可选择地降低所述单体水溶液的含氧量；
(v)将所述单体水溶液放在带式聚合反应器(400)的带状物(401)上；
(vi)使所述带状物(401)上单体水溶液中的单体聚合，由此获得聚合物凝胶；
(vii)从所述带式聚合反应器(400)卸下所述聚合物凝胶，可选择地粉碎所述聚合物凝胶；
(viii)可选择地干燥已粉碎的聚合物凝胶；
(ix)研磨已干燥的聚合物凝胶，由此获得吸水性聚合物颗粒；
(x)分级已研磨的吸水性聚合物颗粒；以及
(xi)可选择地处理已研磨并分级的吸水性聚合物颗粒的表面；
其中所述带状物(401)的形状为槽(402)，所述槽纵向延伸为所述带状物(401)纵向伸长(404)的至少30％；其中所述槽(402)包括槽的第一部分(405)和槽(402)的另一部分(406)；其中所述槽(402)的第一部分(405)的至少一部分被电磁波(408)照射，所述电磁波(408)能够激活所述聚合引发剂、所述聚合引发剂体系或这两者；
其中所述槽(402)的第一部分(405)的第一深度(407)超过所述槽(402)的另一部分(406)的另一深度；
其中所述第一深度(407)指在所述带状物(401)的横向方向(904)上，所述槽(402)的第一部分(405)每个纵向位置处的最大深度；
其中另一深度指在所述带状物(401)的横向方向(904)上，所述槽(402)的另一部分(406)每个纵向位置处的最大深度。
2.根据权利要求1的工艺(100)，其特征在于，所述第一深度(407)为100-500mm。
3.根据权利要求1或2的工艺(100)，其特征在于，所述另一深度为5-100mm。
4.根据权利要求1所述的工艺(100)，其特征在于，所述槽(402)的第一部分(405)纵向延伸长度为所述带状物(401)的纵向伸长(404)的25％-45％。
5.根据权利要求1所述的工艺(100)，其特征在于，所述槽(402)的另一部分(406)纵向延伸长度为所述带状物(401)的纵向伸长(404)的3％-70％。
6.根据权利要求1所述的工艺(100)，其特征在于，所述槽(402)的另一部分(406)直接沿着所述槽(402)的第一部分(405)，处在带状物(401)的下游纵向(412)上。
7.根据权利要求1所述的工艺(100)，其特征在于，在所述带状物(401)的第一横截面(500)上，所述带状物(401)的横截面的形状为第一凹曲线(501)；
其中R为2-30；
其中R为所述第一凹曲线(501)的水平宽度(502)与所述第一凹曲线(501)的垂直高度(503)的比率。
8.根据权利要求1所述的工艺(100)，其特征在于，步骤(vi)中的聚合由紫外线照射引发。
9.根据权利要求7的工艺(100)，其特征在于，所述第一横截面(500)的纵向位置为所述带状物的第一纵向延伸部上的每个纵向位置；
其中所述带状物的第一纵向延伸部纵向延伸为所述带状物纵向伸长的25％-40％。
10.根据权利要求7-9中任一项的工艺(100)，其特征在于，所述第一凹曲线(501)包括水平对齐部(504)；
其中所述水平对齐部(504)延伸为所述第一凹曲线(501)的水平宽度(502)的至少70％。
11.根据权利要求7所述的工艺(100)，其特征在于，对于所述第一凹曲线(501)的每个位置，在该位置处的切线(505)相对所述第一横截面(500)的水平线(506)倾斜第一曲线角(507)；
其中，所有的所述第一曲线角(507)的最大值在45°-80°范围内。
12.根据权利要求7-9和11中任一项的工艺(100)，其特征在于，在所述带状物(401)的第一纵向延伸部的下游，所述带状物(401)包括另一纵向延伸部；
其中在所述带状物(401)的另一横截面上，所述带状物(401)的形状为另一凹曲线；
其中所述另一横截面的纵向位置为所述带状物的另一纵向延伸部上的每个纵向位置；
其中，对于所述另一凹曲线(501)的每个位置，在该位置处的切线相对所述另一横截面的水平线倾斜另一曲线角；
其中所有的所述另一曲线角的最大值在0°-45°范围内。
13.根据权利要求12的工艺(100)，其特征在于，所述带状物(401)的另一纵向延伸部纵向延伸为所述带状物(401)纵向伸长(404)的30％。
14.根据权利要求7-9、11和13中任一项的工艺(100)，其特征在于，所述第一凹曲线(501)形成槽段；
其中所述槽段具有槽段区域(508)；
其中所述槽段区域(508)为梯形。
15.根据权利要求7-9、11和13中任一项的工艺(100)，其特征在于，所述第一凹曲线(501)形成槽段；
其中所述槽段具有槽段区域(508)；
其中所述槽段区域(508)的面积为1,000-3,000cm2。
16.根据权利要求7-9、11和13中任一项的工艺(100)，其特征在于，所述第一凹曲线(501)的垂直高度为500mm或更小。
17.根据权利要求1、2、4-9、11和13中任一项的工艺(100)，其特征在于，在工艺步骤(vii)中卸下的聚合物凝胶包含的水基于聚合物凝胶为40-60wt％。
18.根据权利要求1、2、4-9、11和13中任一项的工艺(100)，其特征在于，在工艺步骤(vii)中卸下的聚合物凝胶为聚合物凝胶薄片；
其中所述聚合物凝胶薄片的厚度为10-200mm。
19.根据权利要求1、2、4-9、11和13中任一项的工艺(100)，其特征在于，在工艺步骤(vii)中卸下的所述聚合物凝胶为聚合物凝胶薄片；
其中所述聚合物凝胶薄片的厚度为30-300cm。
20.根据权利要求1、2、4-9、11和13中任一项的工艺(100)，其特征在于，步骤(vi)中的所述聚合在发泡剂存在的情况下进行。
21.在工艺流程(1008)中用于制备吸水性聚合物颗粒的设备(1000)，其包括：
a)第一容器(1001)，设计为容纳单体水溶液，该单体水溶液包括至少一种部分中和的、带羧酸基团的单烯属不饱和单体(α1)；
b)另一容器(1002)，设计为容纳至少一种交联剂(α3)；
c)混合设备(1003)，其中该混合设备(1003)
i)位于第一容器(1001)和另一容器(1002)的下游，
ii)设计为混合单体溶液和至少一种交联剂(α3)；
d)带式聚合反应器(400)，其中所述带式聚合反应器(400)
i)位于混合设备(1003)的下游，
ii)设计为在单体水溶液中聚合单体期间，包括单体水溶液和至少一种交联剂(α3)，由此获得聚合物凝胶；
iii)包括带状物(401)；
e)粉碎设备(1004)，其中所述粉碎设备(1004)
i)位于带式聚合反应器(400)的下游，
ii)设计为粉碎聚合物凝胶，由此获得聚合物凝胶颗粒，
f)带式干燥机(1005)，其中所述带式干燥机(1005)
i)位于粉碎设备(1004)的下游，
ii)设计为干燥聚合物凝胶颗粒，
g)研磨设备(1006)，其中所述研磨设备(1006)
i)位于带式干燥机(1005)的下游，
ii)设计为研磨已干燥的聚合物凝胶颗粒，由此获得吸水性聚合物颗粒；
h)分级设备(1007)，其中所述分级设备(1007)
i)位于研磨设备(1006)的下游，
ii)设计为分级已研磨的吸水性聚合物凝胶颗粒；
其中所述带状物(401)的形状为槽(402)，所述槽(402)纵向延伸为带状物(401)纵向伸长(404)的至少30％；
其中所述槽(402)包括槽(402)的第一部分(405)和所述槽(402)的另一部分(406)；
其中所述槽(402)的第一部分(405)的至少一部分被电磁波(408)照射，所述电磁波(408)能够激活聚合引发剂、聚合引发剂体系或这两者；
其中所述槽(402)的第一部分(405)的第一深度(407)大于所述槽(402)的另一部分(406)的另一深度；
其中所述第一深度(407)指在带状物(401)的横向方向(904)上，槽(402)的第一部分(405)的每个纵向位置处的最大深度；
其中所述另一深度指在带状物(401)的横向方向(904)上，槽(402)的另一部分(406)的每个纵向位置处的最大深度。
22.一种采用权利要求21的设备(1000)制备吸水性聚合物颗粒的工艺。
23.一种由根据权利要求1-20或22中任一项的工艺(100)所获得的吸水性聚合物颗粒。
24.一种包括根据权利要求23的吸水性聚合物颗粒的复合材料。
25.根据权利要求24所述的复合材料，所述复合材料包括成型制品。
26.根据权利要求24所述的复合材料，所述复合材料包括吸液性卫生用品。
27.根据权利要求24所述的复合材料，所述复合材料包括植物和真菌生长调节剂的载体。
28.根据权利要求24所述的复合材料，所述复合材料包括密封材料。
29.根据权利要求24所述的复合材料，所述复合材料包括包装材料。
30.根据权利要求24所述的复合材料，所述复合材料包括建筑材料。
31.根据权利要求24所述的复合材料，所述复合材料包括选自泡沫、纤维、箔、薄膜、电缆、土壤添加剂中的一种或至少两种的组合。
32.一种用于生产复合材料的工艺，根据权利要求23的吸水性聚合物颗粒、基体彼此相互接触，可选择地，根据权利要求23的吸水性聚合物颗粒、基体以及助剂彼此相互接触。
33.一种根据权利要求32的工艺所获得的复合材料。
34.根据权利要求23的吸水性聚合物颗粒在成型制品中的应用。
35.根据权利要求23的吸水性聚合物颗粒在吸液性卫生用品中的应用。
36.根据权利要求23的吸水性聚合物颗粒在植物和真菌生长调节剂的载体中的应用。
37.根据权利要求23的吸水性聚合物颗粒在建筑材料中的应用。
38.根据权利要求23的吸水性聚合物颗粒在密封材料中的应用。
39.根据权利要求23的吸水性聚合物颗粒在包装材料中的应用。
40.根据权利要求23的吸水性聚合物颗粒在泡沫、纤维、箔、薄膜、缆线或用于控制活性化合物释放的土壤添加剂中的应用。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018029398A1 (en) * 2016-08-08 2018-02-15 Kemira Oyj Arrangement for continuous production of polymer
CN106718191A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 张楠 一种太赫兹技术应用于植物生长过程的方法
CN112004871A (zh) * 2018-11-13 2020-11-27 株式会社Lg化学 用于制备超吸收性聚合物的方法
KR102457689B1 (ko) * 2018-11-13 2022-10-20 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지의 제조 방법
KR102576735B1 (ko) * 2018-12-18 2023-09-07 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지의 제조 방법
KR102567563B1 (ko) * 2018-12-03 2023-08-14 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지의 제조 방법
CN110950992A (zh) * 2019-12-20 2020-04-03 中广核达胜加速器技术有限公司 一种苯丙树脂的制备方法及装置
CN110981998A (zh) * 2019-12-20 2020-04-10 中广核达胜加速器技术有限公司 一种通用聚苯乙烯材料的制备方法及制备装置
CN110982005A (zh) * 2019-12-20 2020-04-10 中广核达胜加速器技术有限公司 一种san树脂的制备方法及装置
CN110885395A (zh) * 2019-12-20 2020-03-17 中广核达胜加速器技术有限公司 一种交联型聚苯乙烯材料的制备方法及制备装置
CN110894303A (zh) * 2019-12-20 2020-03-20 中广核达胜加速器技术有限公司 一种电子束辐照交联聚苯乙烯材料的制备方法和制备装置
CN114394368B (zh) * 2020-01-03 2024-01-19 河源轩朗光电科技有限公司 裁切机、输送机构、输送带及其制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5826703A (en) * 1996-10-31 1998-10-27 B.R. Products, Llc Motionless conveyor belt idler system
CN1314433A (zh) * 1995-11-16 2001-09-26 H.B.富勒许可和金融公司 粒料状的聚合物组合物
JP2001354316A (ja) * 2000-06-14 2001-12-25 Tcm Corp ベルトコンベヤのこぼれ防止装置
CN101137447A (zh) * 2005-03-11 2008-03-05 东丽株式会社 涂布装置、涂布方法以及具有涂膜的带状物的制造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3544770A1 (de) * 1985-12-18 1987-06-19 Stockhausen Chem Fab Gmbh Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen herstellen von polymerisaten und copolymerisaten der acrylsaeure und/oder methacrylsaeure
CN104212105B (zh) * 2010-04-07 2017-08-01 株式会社日本触媒 聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的制造方法、聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末
US20130260988A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Basf Se Color-Stable Superabsorbent

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1314433A (zh) * 1995-11-16 2001-09-26 H.B.富勒许可和金融公司 粒料状的聚合物组合物
US5826703A (en) * 1996-10-31 1998-10-27 B.R. Products, Llc Motionless conveyor belt idler system
JP2001354316A (ja) * 2000-06-14 2001-12-25 Tcm Corp ベルトコンベヤのこぼれ防止装置
CN101137447A (zh) * 2005-03-11 2008-03-05 东丽株式会社 涂布装置、涂布方法以及具有涂膜的带状物的制造方法

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