CN107548319A

CN107548319A - 通过聚合单体溶液的液滴制备表面后交联的吸水性聚合物颗粒的方法

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Publication number: CN107548319A
Application number: CN201680024146.7A
Authority: CN
Inventors: S·鲍尔; Y·哈根; K·鲍曼; C·鲍德温; T·丹尼尔; T·法伊弗
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2018-01-05
Also published as: WO2016134906A1; EP3262106A1; US20180043052A1; JP2018511673A

Abstract

本发明涉及一种制备表面后交联的吸水性聚合物颗粒的方法，包括使单体溶液的液滴聚合，其中使用至少一种表面后交联剂涂覆平均粒径为420至700μm、粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量小于5重量％且粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量小于5重量％的吸水性聚合物颗粒，并进行热表面后交联。

Description

通过聚合单体溶液的液滴制备表面后交联的吸水性聚合物颗粒的方法

本发明涉及一种制备表面后交联的吸水性聚合物颗粒的方法，所述方法包括使单体溶液的液滴聚合，其中使用至少一种表面后交联剂涂覆平均粒径为420至700μm、粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量小于5重量％且粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量小于5重量％的吸水性聚合物颗粒，并进行热表面后交联。

吸水性聚合物颗粒的制备记载于专著“Modern Superabsorbent PolymerTechnology”，F.L.Buchholz和A.T.Graham，Wiley-VCH，1998，第71至103页(ISBN 978-0471194118)中。

为提高使用性能，例如在压力下的吸收AUL和高压下的吸收(AUHL)，通常将吸水性聚合物颗粒进行表面后交联。这增加了颗粒表面的交联水平，其可至少部分减弱高压下的吸收(AUHL)和离心保留容量(CRC)之间的联系。适于此目的的交联剂为可与吸水性聚合物颗粒的至少两个羧酸酯基形成共价键的化合物。

较高的颗粒表面交联度降低了溶胀能力。因此，离心保留容量(CRC)随着表面后交联的吸水性聚合物颗粒的粒径而降低(参见专著“Modern Superabsorbent PolymerTechnology”，第190至193页)。

作为吸收水溶液的产品，吸水性聚合物颗粒用于制备尿布、棉塞、卫生巾和其他卫生制品，但也用作商品园艺中的保水剂。吸水性聚合物颗粒也称为“超吸收性聚合物”或“超吸收剂”。

例如，在WO 2008/009580 A1、WO 2008/052971 A1、WO2011/026876 A1、WO 2011/117263 A1、WO 2014/079694 A1、WO 2014/079710 A1和在先PCT申请PCT/EP2015/050532中记载了通过使单体溶液的液滴在周围热的气相中聚合制备吸水性聚合物颗粒的方法。

例如，在WO 2006/014031 A1、WO 2008/068208 A1和在先PCT申请PCT/EP2014/072390中记载了通过使单体溶液的液滴在周围疏水性溶剂中聚合制备吸水性聚合物颗粒的方法。

单体溶液液滴的聚合(“液滴聚合”)提供具有高圆度的吸水性聚合物颗粒。聚合物颗粒的圆度可通过3001L颗粒分析仪(Microtrac Europe GmbH；Meerbusch；Germany)测定。

本发明的目的是提供具有改进性能——即，高的离心保留容量(CRC)、高的高负载下的吸收(AUHL)和高的盐水导流率(SFC)——的吸水性聚合物颗粒。

该目的通过一种制备表面后交联的吸水性聚合物颗粒的方法实现，所述方法包括使单体溶液的液滴在周围热的气相中或在周围疏水性溶剂中聚合，所述单体溶液包含：

a)至少一种带有酸基团且可被至少部分中和的烯键式不饱和单体，

b)任选地，一种或多种交联剂，

c)至少一种引发剂，

d)任选地，一种或多种可与a)中提及的单体共聚的烯键式不饱和单体，

e)任选地，一种或多种水溶性聚合物，和

f)水，

使用至少一种表面后交联剂涂覆吸水性聚合物颗粒并将经涂覆的吸水性聚合物颗粒进行热表面后交联，其中将所述吸水性聚合物颗粒在涂覆之前任选地进行分级，所述吸水性聚合物颗粒在涂覆之前和任选地分级之后的平均粒径(d₅₀)为420至700μm，粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量在涂覆之前和任选地分级后小于5重量％，且粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量在涂覆之前和任选地分级后小于5重量％。

本发明是基于以下发现，即：基于通过使单体溶液的液滴聚合制备的吸水性聚合物颗粒的表面后交联吸水性聚合物颗粒在相对大的粒径下具有最大的盐水导流率(SFC)。

具体实施方式

吸水性聚合物颗粒的制备

吸水性聚合物颗粒通过包括以下步骤的方法制备：通过使单体溶液在周围热的气相中或在周围疏水性溶剂中聚合形成吸水性聚合物颗粒，所述单体溶液包含：

b)任选地，一种或多种交联剂，

c)至少一种引发剂，

e)任选地，一种或多种水溶性聚合物，和

f)水，

使用至少一种表面后交联剂涂覆吸水性聚合物颗粒并将经涂覆的吸水性聚合物颗粒进行热表面后交联，其中将所述吸水性聚合物颗粒在涂覆之前任选地进行分级，所述吸水性聚合物颗粒在涂覆之前和任选地分级之后的平均粒径(d₅₀)为420至700μm，优选为450至650μm，更优选为480至620μm，最优选为500至600μm；粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量在涂覆之前和任选地分级后小于5重量％，优选小于2重量％，更优选小于1重量％，最优选小于0.5重量％；且粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量在涂覆之前和任选地分级后小于5重量％，优选小于2重量％，更优选小于1重量％，最优选小于0.5重量％。

优选这样的吸水性聚合物颗粒：在涂覆之前和任选地分级后，其平均粒径(d₅₀)为450至650μm，粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量小于2重量％，且粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量小于2重量％。

更优选这样的吸水性聚合物颗粒：在涂覆之前和任选地分级后，其平均粒径(d₅₀)为480至620μm，粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量小于1重量％，且粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量小于1重量％。

最优选这样的吸水性聚合物颗粒：在涂覆之前和任选地分级后，其平均粒径(d₅₀)为500至600μm，粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量小于0.5重量％，且粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量小于0.5重量％。

待涂覆和热表面后交联的吸水性聚合物颗粒的平均粒径可通过调节待聚合的单体溶液的液滴大小或通过在涂覆之前将吸水性聚合物颗粒进行分级来调节。

所述吸水性聚合物颗粒通常不溶于水，但可在水中溶胀。

所述单体a)优选为水溶性的，即在23℃的水中的溶解度通常为至少1g/100g水，优选至少5g/100g水，更优选至少25g/100g水且最优选至少35g/100g水。

合适的单体a)为例如烯键式不饱和羧酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸和衣康酸。特别优选的单体为丙烯酸和甲基丙烯酸。非常特别优选这样的丙烯酸：其具有的二丙烯酸的浓度为0至2重量％，更优选为0.0001至1重量％，最优选为0.0002至0.5重量％。二丙烯酸在丙烯酸的储存期间通过迈克尔加成形成并通过如下化学结构给出：

其它合适的单体a)为例如烯键式不饱和磺酸，如乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)。

杂质对聚合反应具有强烈的影响。优选特别纯化的单体a)。合适的纯化方法公开于例如WO 2002/055469 A1、WO 2003/078378 A1和WO 2004/035514 A1。合适的单体a)为根据WO 2004/035514 A1纯化的丙烯酸，其含有99.8460重量％的丙烯酸、0.0950重量％的乙酸、0.0332重量％的水、0.0203重量％的丙酸、0.0001重量％的糠醛、0.0001重量％的马来酸酐、0.0003重量％的二丙烯酸和0.0050重量％的氢醌单甲醚。

丙烯酸和/或其盐在单体a)总量中的含量优选为至少50mol％、更优选至少90mol％，最优选至少95mol％。

单体a)的酸基团通常被部分中和，优选中和至25至85mol％的程度，优先至50至80mol％的程度，更优选60至75mol％的程度，为此可使用常规的中和剂，优选碱金属氢氧化物、碱金属氧化物、碱金属碳酸盐或碱金属碳酸氢盐及其混合物。也可以使用氨或有机胺(例如三乙醇胺)代替碱金属盐。也可使用粉末、浆体或溶液形式的镁、钙、锶、锌或铝的氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐和氢氧化物以及任意上述中和剂的混合物。混合物的实例为铝酸钠的溶液。特别优选钠和钾作为碱金属，但非常特别优选氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠及其混合物。通常，通过混入水溶液、熔体或优选也为固体形式的中和剂完成中和。例如，含水量显著低于50重量％的氢氧化钠可以熔点高于23℃的蜡状材料的形式存在。在这种情况下，可作为片状材料或在升高的温度下作为熔体计量加入。

任选地，为了稳定化的目的，可向单体溶液或其原料中加入一种或多种螯合剂以掩蔽金属离子(例如铁离子)。合适的螯合剂为例如碱金属柠檬酸盐、柠檬酸、碱金属酒石酸盐、碱金属乳酸盐和羟基乙酸盐、三磷酸五钠、乙二胺四乙酸盐、次氮基三乙酸，以及通过名已知的所有螯合剂，例如C(二乙三胺五乙酸五钠)、D((羟乙基)乙二胺三乙酸三钠)和M(甲基甘氨酸二乙酸)。

单体a)通常含有阻聚剂，优选氢醌单醚，作为用于储存的抑制剂。

单体溶液优选包含的氢醌单醚最高达250重量ppm，更优选至多130重量ppm、更优选至多70重量ppm，优选至少10重量ppm，更优选至少30重量ppm，且特别地约50重量ppm，在各自情况下基于丙烯酸计，其中丙烯酸盐被计为丙烯酸。例如，所述单体溶液可使用具有适当氢醌单醚含量的丙烯酸制备。然而，所述氢醌单醚也可通过例如活性炭的吸附从单体溶液中除去。

优选的氢醌单醚为氢醌单甲醚(MEHQ)和/或α-生育酚(维生素E)。

合适的交联剂b)为具有至少两个适于交联的基团的化合物。这些基团为例如可通过自由基机理聚合成聚合物链的烯键式不饱和基团，以及可与单体a)的酸基形成共价键的官能团。此外，可与单体a)的至少两个酸基形成配位键的多价金属离子也是合适的交联剂b)。

交联剂b)优选为具有至少两个可通过自由基机理聚合成聚合物网络的可自由基聚合基团的化合物。合适的交联剂b)为，例如，在EP 0 530 438 A1中记载的二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸二乙二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三烯丙基胺、四烯丙基氯化铵、四烯丙氧基乙烷；在EP 0 547 847 A1、EP 0559 476 A1、EP 0 632 068 A1、WO 93/21237 A1、WO 2003/104299 A1、WO 2003/104300A1、WO 2003/104301 A1和DE 103 31 450 A1中记载的二丙烯酸酯和三丙烯酸酯；在DE 10331 456 A1和DE 103 55 401 A1中记载的混合丙烯酸酯，其除丙烯酸酯基团外还含有其他烯键式不饱和基团；或例如在DE 195 43 368 A1、DE 196 46 484 A1、WO 90/15830 A1和WO2002/032962 A2中记载的交联剂混合物。

合适的交联剂b)特别为季戊四醇三烯丙基醚、四烯丙氧基乙烷、聚乙二醇二烯丙基醚(基于分子量为400至20000g/mol的聚乙二醇)、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、15-重乙氧基化三羟甲基丙烷、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三烯丙基胺。

非常特别优选的交联剂b)为已用丙烯酸或甲基丙烯酸酯化生成二丙烯酸酯或三丙烯酸酯的聚乙氧基化甘油和/或聚丙氧基化甘油，如在WO 2003/104301 A1中记载。3-重至10-重乙氧基化甘油的二丙烯酸酯和/或三丙烯酸酯是特别有利的。非常特别优选1-重至5-重乙氧基化甘油和/或丙氧基化甘油的二丙烯酸酯或三丙烯酸酯。最优选为3-重至5-重乙氧基化甘油和/或丙氧基化甘油的三丙烯酸酯，尤其是3-重乙氧基化甘油的三丙烯酸酯。

交联剂b)的量优选为0.0001重量％至0.6重量％，更优选为0.0015重量％至0.2重量％，最优选为0.01重量％至0.06重量％，在各自情况下基于单体a)计。当交联剂b)的量增加时，离心保留容量(CRC)下降而在21.0g/cm²压力下的吸收(AUL)通过最大值。

所用引发剂c)可为在聚合条件下分解成自由基的所有化合物，例如过氧化物、氢过氧化物、过氧化氢、过硫酸盐、偶氮化合物和氧化还原引发剂。优选使用水溶性的引发剂。在一些情况下，使用各种引发剂的混合物是有利的，例如过氧化氢和过二硫酸钠或过二硫酸钾的混合物。可以任意的比例使用过氧化氢和过二硫酸钠的混合物。引发剂c)应为水溶性均。

特别优选的引发剂c)为：偶氮引发剂，例如2，2′-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐和2，2′-偶氮双[2-(5-甲基-2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、2，2′-偶氮双(2-咪基丙烷)二盐酸盐、4，4′-偶氮双(4-氰基戊酸)、4，4′-偶氮双(4-氰基戊酸)钠盐、2，2′-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺]和2，2′-偶氮双[2-(5-甲基-2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐；和光引发剂，例如2-羟基-2-甲基苯丙酮和1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基.-2-甲基.-1-丙烷-1-酮；氧化还原引发剂，例如过硫酸钠/羟基甲基亚磺酸、过二硫酸铵/羟基甲基亚磺酸、过氧化氢/羟基甲基亚磺酸、过硫酸钠/抗坏血酸、过二硫酸铵/抗坏血酸和过氧化氢/抗坏血酸；光引发剂，例如1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮；以及它们的混合物。然而，所用还原组分优选为2-羟基-2-亚磺酸基乙酸的钠盐、2-羟基-2-磺酸基乙酸的二钠盐和亚硫酸氢钠的混合物。这些混合物可作为FF6和FF7(Brüggemann Chemicals；Heilbronn；Germany)获得。当然，在本发明的范围内，还可以使用纯化的2-羟基-2-亚磺酸基乙酸和2-羟基-2-磺酸基乙酸的盐或酸，后者可以商品名为(Brüggemann Chemicals；Heilbronn；Germany)作为钠盐而获得。

在本发明的一个优选实施方案中，将至少一种过硫酸盐c₁)和至少一种偶氮引发剂c₁)的结合物用作引发剂c)。

待使用的过硫酸盐c₁)的量优选为0.01至0.25重量％，更优选为0.05至0.2重量％，最优选为0.1至0.15重量％，各自基于单体a)计。如果过硫酸盐的量过低，则不能实现足够低的残余单体水平。如果过硫酸盐的量过高，则吸水性聚合物颗粒无法具有足够的白度并且在加热时可能经历降解。

待使用的偶氮引发剂c₂)的量优选为0.1至2重量％，更优选为0.15至1重量％，最优选为0.2至0.5重量％，各自基于单体a)计。如果偶氮引发剂的量太低，则不能实现高的离心保留容量(CRC)。如果偶氮引发剂的量太高，则工艺变得太昂贵。

在本发明的一个更优选的实施方案中，使用至少一种过硫酸盐c₁)、还原组分和至少一种偶氮引发剂c₂)的结合物作为引发剂c)。

待使用的还原组分的量优选为0.0002至1重量％，更优选为0.0001至0.8重量％，更优选为0.0005至0.6重量％，最优选为0.001至0.4重量％，各自基于单体a)计。

可与单体a)共聚的烯键式不饱和单体d)的实例为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丁二醇单丙烯酸酯、丁二醇单甲基丙烯酸酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸二甲基氨基丙酯和甲基丙烯酸二乙基氨基丙酯。

可用的水溶性聚合物e)包括：聚乙烯醇；含有酸性侧基的改性聚乙烯醇，例如K(Kuraray Europe GmbH，Frankfurt，Germany)；聚乙烯吡咯烷酮；海藻酸盐；淀粉；淀粉衍生物；改性纤维素，例如甲基纤维素、羧甲基纤维素或羟乙基纤维素；明胶；聚乙二醇或聚丙烯酸；聚酯和聚酰胺；聚乳酸；聚乙烯胺；聚烯丙胺；丙烯酸和顺丁烯二酸的水溶性共聚物，其以(BASF SE，Ludwigshafen，Germany)获得；优选淀粉、淀粉衍生物和改性纤维素。

也可将用于颜色稳定性的添加剂和用于减少残余单体的添加剂加入单体溶液中。

在单体溶液中，用于颜色稳定性的添加剂的优选量为至少0.001重量％，优选为0.005重量％至5重量％，更优选为0.01重量％至3重量％，最优选为0.02重量％至2重量％，各自基于单体a)计。

用于颜色稳定性的添加剂为例如可获得的并可在本发明的范围内使用以赋予成品颜色稳定性的下列酸和/或其碱金属盐(优选Na盐和K盐)：1-羟基乙烷-1，1-二膦酸、氨基-三(亚甲基膦酸)、乙二胺-四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺-五(亚甲基膦酸)、六亚甲基二胺-四(亚甲基膦酸)、羟乙基-氨基-二(亚甲基膦酸)、2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸、双(六亚甲基三胺五(亚甲基膦酸)、2-羟基-2-磺酸基乙酸和亚硫酸氢钠、磷酸二氢钠、次磷酸钠、甲基甘氨酸二乙酸的三钠盐和二亚乙基三胺五乙酸。

更优选的是2-羟基-2-磺酸基乙酸，其以商品名HP市售可得；以及商品名为K 2012的1-羟基乙烷1，1-二膦酸二钠盐；以商品名M市售可得的甲基甘氨酸二乙酸的三钠盐；以商品名C市售可得的二亚乙基三胺五乙酸；磷酸二氢钠；次磷酸钠。

最优选的是2-羟基-2-磺酸基乙酸，其用量优选为0.005至1.0重量％，更优选为0.01至0.5重量％，最优选为0.1至0.3重量％，各自基于单体a)计。

用于颜色稳定性的添加剂为例如可获得的并可在本发明的范围内使用以赋予成品颜色稳定性的下列酸和/或其碱金属盐(优选Na和K盐)：1-羟基乙烷-1，1-二膦酸、氨基-三(亚甲基膦酸)、乙二胺-四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺-五(亚甲基膦酸)、六亚甲基二胺-四(亚甲基膦酸)、羟乙基-氨基-二(亚甲基膦酸)、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、双(六亚甲基三胺五(亚甲基膦酸)、2-羟基-2-磺酸基乙酸和亚硫酸氢钠、磷酸二氢钠、次磷酸钠、甲基甘氨酸二乙酸的三钠盐和二亚乙基三胺五乙酸。

为了最佳的作用，优选的阻聚剂需要溶解氧。因此，单体溶液可在聚合之前通过惰性化——即，通入惰性气体，优选氮气——除去溶解氧。也可通过加入还原剂降低溶解氧的浓度。优选在聚合之前将单体溶液的氧含量降低至小于1重量ppm，更优选降低至小于0.5重量ppm。

单体溶液的含水量优选小于65重量％，优先地小于62重量％，更优选小于60重量％，最优选小于58重量％。

单体溶液在20℃下的动态粘度优选为0.002至0.02Pa·s，更优选为0.004至0.015Pa·s，最优选为0.005至0.01Pa·s。液滴生成中液滴平均直径随着动态粘度的增加而增加。

单体溶液在20℃下的密度优选为1至1.3g/cm³，更优选为1.05至1.25g/cm³，最优选为1.1至1.2g/cm³。

单体溶液在20℃下的表面张力为0.02至0.06N/m，更优选为0.03至0.05N/m，最优选为0.035至0.045N/m。液滴生成中液滴平均直径随着表面张力的增加而增加。

聚合

通过使单体液滴在周围热的气相中(例如使用WO 2008/040715 A2、WO 2008/052971 A1、WO 2008/069639 A1和WO 2008/086976 A1中记载的体系)或在周围疏水性溶剂中(例如使用WO 2008/068208 A1和WO 2008/084031 A1中记载的体系)聚合制备吸水性聚合物颗粒。

液滴优选借助液滴板产生。液滴板是具有多个孔的板，液体从顶部进入孔。可以振荡液滴板或液体，这样在液滴板的下侧每个孔处产生一连串的理想地单分散的液滴。在一个优选的实施方案中，不振荡液滴板。

在本发明的范围内，还可以使用具有不同孔径的两个以上液滴板，以产生期望的粒径范围。优选的是，每一块液滴板仅具有一种孔径，然而在一块液滴板内具有混杂的孔径也是可行的。

孔的数量和尺寸根据所需的产能和液滴尺寸选择。液滴直径通常是孔径的1.9倍。此处重要的是，待液滴化的液体不太快地通过孔，而且整个孔的压降不太大。否则，流体不被液滴化，而是由于高的动能而使流体喷射流分散(喷雾)。在本发明的一个优选实施方案中，压降为4至5巴。基于每孔的通量和孔径计的雷诺数(Reynolds number)优选小于2000，优先地小于1600，更优选小于1400，且最优选小于1200。

液滴板下侧相对于水的接触角至少部分地优选为至少60°，更优选为至少75°，且最优选为至少90°。

接触角是液体、特别是水相对于表面的润湿行为的量度，且可以使用常规方法例如根据ASTM D 5725测定。小接触角表示良好的润湿性，大接触角表示差的润湿性。

液滴板也可以由相对于水具有较小接触角的材料构成，并以一种相对于水有较大接触角的材料涂覆，所述具有较小接触角的材料例如德国建筑材料编码为1.4571的钢材。

可用的涂料包括例如含氟聚合物，如全氟烷氧基乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-氯三氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物和氟化聚乙烯。

所述涂料可作为分散体施用于基底上，在这种情况下，随后将溶剂蒸发掉，并对涂层进行热处理。对于聚四氟乙烯，这记载在例如US-3,243,321中。

其它涂布方法可见于“Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry”(更新的第六版，2000 Electronic Release)电子版的标题“Thin Films”下。

也可在化学镀镍的过程中将涂料纳入镍层。

液滴板的差的润湿性导致产生具有窄的液滴尺寸分布的单分散液滴。

液滴板优选具有至少5个、更优选至少25个、最优选至少50个且优选最高达2000个、更优选最高达1500个、最优选最高达1000个孔。将孔径调节为所需液滴尺寸。

孔间距通常为2至50mm，优选为3至40mm，更优选为4至30mm，最优选为5至25mm。较小的孔间距可能导致正在聚合的液滴的团聚。

孔径的面积为22300至69500μm²，更优选为30800至56300μm²，最优选为37300至48300μm²。优选孔径为170至300μm、更优选为200至270μm、最优选为220至250μm的圆形孔。

为了优化平均粒径，可以使用具有不同孔径的液滴板。变化可以通过一块板上不同的孔、或者使用不同板并且每块板具有不同的孔径来完成。平均粒径分布可以是单峰的、双峰的或多峰的。最优选单峰或双峰。

单体溶液在通过孔时的温度优选为5至80℃，更优选为10至70℃，最优选为30至60℃。

载气流过反应区。可将载气以与自由下落、即从顶部向下的单体溶液的液滴并流的方式引导通过反应区。通过一次后，优选将气体至少部分地、优选至少50％的程度、更优选至少75％的程度作为循环气体再循环至反应区中。通常，在每次通过之后排出部分载气，优选最高达10％，更优选最高达3％，最优选最高达1％。

载气的氧含量优选为0.1至25体积％，更优选为1至10体积％，最优选为2至7体积％。在本发明的范围内，还可使用不含氧的载气。

优选地，除了氧气之外，载气还含有氮气。气体中的氮含量优选为至少80体积％，更优选至少90体积％，最优选至少95体积％。其它可能的载气可选自二氧化碳、氩气、氙气、氪气、氖气、氦气、六氟化硫。可使用载气的任意混合物。也可使用空气作为载气。载气也可负载有水蒸气和/或丙烯酸蒸汽。

优选调节气体速率以使反应区(5)内的流动定向，例如不存在与总体流向相反的对流，所述气体速率优选为0.1至2.5m/s，更优选为0.3至1.5m/s，甚至更优选为0.5至1.2m/s，最优选为0.7至0.9m/s。

气体入口温度，即气体进入反应区时的温度，优选为160至200℃，更优选为165至195℃，甚至更优选为170至190℃，最优选为175至185℃。

进入反应区的气体的蒸汽含量优选为0.01至0.15kg/kg干气，更优选为0.02至0.12kg/kg干气，最优选为0.03至0.10kg/kg干气。

以这样的方式控制气体入口温度：使气体出口温度，即气体离开反应区时的温度，低于150℃，优选为90至140℃，更优选为100至130℃，甚至更优选为105至125℃，最优选为110至120℃。

吸水性聚合物颗粒可分为三类：1类吸水性聚合物颗粒为具有一个空腔的颗粒；2类吸水性聚合物颗粒为具有多于一个空腔的颗粒；3类吸水性聚合物颗粒为不具有可见空腔的实心颗粒。

吸水性聚合物颗粒的形态可由聚合期间的反应条件控制。含有大量具有一个空腔的颗粒的吸水性聚合物颗粒(1类)可以采用低气体速率和高气体出口温度制备。含有大量具有多于一个空腔的颗粒的吸水性聚合物颗粒(2类)可以采用高气体速率和低气体出口温度制备。

含有多于一个空腔的吸水性聚合物颗粒(2类)显示出改进的机械稳定性。

反应可以在增压或减压下进行，优选在低于环境压力1至100毫巴下进行，更优选在低于环境压力1.5至50毫巴下进行，最优选在低于环境压力2至10毫巴下进行。

反应尾气，即离开反应区的气体，可在热交换器中冷却。这样冷凝了水和未转化的单体a)。然后，可将反应尾气至少部分地再加热，并作为循环气再循环至反应区中。可排出一部分反应尾气并用新鲜气体代替，在这种情况下，可将存在于反应尾气中的水和未转化的单体a)移出并进行再循环。

特别优选热集成系统，即，将尾气冷却过程中的一部分废热用来加热循环气体。

反应器可进行示踪加热。在这种情况下，调节示踪加热以使壁温比内部表面温度高至少5℃，可靠地阻止表面上的冷凝。

热后处理

将形成的吸水性聚合物颗粒在流化床中进行热后处理。在本发明的一个优选实施方案中，使用内部流化床。内部流化床意指液滴聚合的产物累积在反应区下方的流化床中。

残余单体可在热后处理的过程中除去。此处重要的是，吸水性聚合物颗粒不能太干。对于过干的颗粒，残余单体仅略微减少。过高的含水量增加了吸水性聚合物颗粒的结块倾向。

在流化状态下，聚合物颗粒的动能大于聚合物颗粒之间的内聚或粘附势能。

流化状态可通过流化床实现。在该床中，存在流向吸水性聚合物颗粒的上升流，以使颗粒形成流化床。流化床的高度通过气体比率和气体速度调节，即通过流化床的压降(气体的动能)。

流化床中气流的速度优选为0.3至2.5m/s，更优选为0.4至2.0m/s，最优选为0.5至1.5m/s。

在内部流化床底部的压降优选为1至100毫巴，更优选为3至50毫巴，最优选为5至25毫巴。

在热后处理结束时，吸水性聚合物颗粒的含水量优选为1至20重量％，更优选为2至15重量％，甚至更优选为3至12重量％，最优选为6至9重量％。

在热后处理过程中，吸水性聚合物颗粒的温度为20至140℃，优选为40至110℃，更优选为50至105℃，最优选为60至100℃。

在内部流化床中的平均停留时间为10至300分钟，优选为60至270分钟，更优选为40至250分钟，最优选为120至240分钟。

在本发明的一个实施方案中，热后处理完全或至少部分地在外部流化床中进行。外部流化床的操作条件在上述内部流化床的范围内。

残余单体水平可通过在具有旋转混合工具的混合器中额外的热后处理进一步降低，如WO 2011/117215 A1所述。

吸水性聚合物颗粒的形态还可由热后处理过程中的反应条件控制。含有大量具有一个空腔的颗粒的吸水性聚合物颗粒(1类)可以采用高的产品温度和短的停留时间制备。含有大量具有多于一个空腔的颗粒的吸水性聚合物颗粒(2类)可以采用低的产品温度和长的停留时间制备。

本发明是基于以下事实，即：热后处理对形成的吸水性聚合物颗粒的形态具有强烈的影响。具有优异性能的吸水性聚合物颗粒可通过调节热后处理的条件制备。

表面后交联

在本发明中，将吸水性聚合物颗粒进行表面后交联以进一步提高其性能。

表面后交联剂是包含可与聚合物颗粒的羧酸酯基形成至少两个共价键的基团的化合物。合适的化合物有，例如，如EP 0 083 022 A2、EP 0 543 303 A1和EP 0 937 736 A2中记载的多官能胺、多官能酰胺基胺、多官能环氧化物，如DE 33 14 019 A1、DE 35 23 617A1和EP 0 450 922 A2中记载的双官能醇或多官能醇，或如DE 102 04 938 A1和US 6,239,230中记载的β-羟基烷基酰胺。还可以使用环氧乙烷、氮杂环丙烷、缩水甘油、氧杂环丁烷及其衍生物。

聚乙烯胺、聚酰胺胺和聚乙烯醇为多官能聚合表面后交联剂的实例。

此外，作为合适的表面后交联剂，DE 40 20 780 C1描述了碳酸亚烷基酯；DE19807 502 A1描述了1，3-噁唑烷-2-酮及其衍生物，例如2-羟乙基-1，3-噁唑烷-2-酮；DE19807 992 C1描述了双-1，3-噁唑烷-2-酮或多-1，3-噁唑烷-2-酮；EP 0 999 238 A1描述了双-1，3-噁唑烷和多-1，3-噁唑烷；DE 198 54 573 A1描述了2-氧代四氢-1，3-噁嗪及其衍生物；DE 198 54 574 A1描述了N-酰基-1，3-噁唑烷-2-酮；DE102 04 937 A1描述了环脲；DE 103 34 584 A1描述了二环酰胺缩醛；EP 1 199 327 A2描述了氧杂环丁烷和环脲；WO 2003/31482 A1描述了吗啉-2，3-二酮及其衍生物。

此外，还可以使用含有额外的可聚合烯键式不饱和基团的表面后交联剂，如DE3713 601 A1中所述。

在本发明的一个优选实施方案中，至少一种表面后交联剂选自：碳酸亚烷基酯、1，3-噁唑烷-2-酮、双1，3-噁唑烷-2-酮和多-1，3-噁唑烷-2-酮、双-1，3-噁唑烷和多-1，3-噁唑烷、2-氧代四氢-1，3-噁嗪、N-酰基-1，3-噁唑烷-2-酮、环脲、二环酰胺缩醛、氧杂环丁烷和吗啉-2，3-二酮。合适的表面后交联剂为碳酸亚乙酯、3-甲基-1，3-噁唑烷-2-酮、3-甲基-3-氧杂环丁烷甲醇、1，3-噁唑烷-2-酮、3-(2-羟乙基)-1，3-噁唑烷-2-酮、1，3-二噁烷-2-酮或其混合物。

还可以使用表面后交联剂的任意合适的混合物。特别有利的是使用1，3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)和1，3-噁唑烷-2-酮的混合物。这种混合物可通过将1，3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)与相应的2-氨基-醇(例如2-氨基乙醇)混合并部分地反应得到，并且可含有来自反应的二醇。

在本发明的一个更优选的实施方案中，使用至少一种碳酸亚烷基酯作为表面后交联剂。合适的碳酸亚烷基酯为1，3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)、4-甲基-1，3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚丙酯)、4，5-二甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、4，4-二甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、4-乙基-1，3-二氧戊环-2-酮、4-羟甲基-1，3-二氧戊环-2-酮(碳酸甘油酯)、1，3-二氧己环-2-酮(碳酸三亚甲基酯)、4-甲基-1，3-二氧己环-2-酮、4，6-二甲基-1，3-二氧己环-2-酮和1，3-二氧庚环-2-酮，优选1，3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)和1，3-二氧己环-2-酮(碳酸三亚甲基酯)，最优选1，3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)。

在本发明的一个最优选实施方案中，将碳酸亚乙酯和二环氧甘油醚(例如单乙二醇二环氧甘油醚、二乙二醇二环氧甘油醚和多乙二醇二环氧甘油醚)的混合物用作表面后交联剂。

表面后交联剂的量优选为0.1至10重量％，更优选为0.5至7.5重量％，最优选为1至5重量％，在各自情况下基于聚合物计。

表面后交联剂涂布之前，吸水性聚合物颗粒的残余单体含量为0.03至15重量％，优选为0.05至12重量％，更优选为0.1至10重量％，甚至更优选为0.15至7.5重量％，最优选为0.2至5重量％，甚至最优选为0.25至2.5重量％。

在热表面后交联之前，吸水性聚合物颗粒的含水量优选为1至20重量％，更优选为2至15重量％，最优选为3至10重量％。

在本发明的一个优选实施方案中，在热表面后交联之前、期间或之后，除了表面后交联剂以外，还将多价阳离子施用至颗粒表面。

本发明的方法中可使用的多价阳离子为，例如：二价阳离子，如锌、镁、钙、铁和锶的阳离子；三价阳离子，如铝、铁、铬、稀土元素和锰的阳离子；四价阳离子，如钛和锆的阳离子；以及其混合物。可能的抗衡离子为氯离子；溴离子；硫酸根；硫酸氢根；碳酸根；碳酸氢根；硝酸根；氢氧根；磷酸根；磷酸氢根；磷酸二氢根和羧酸根，如乙酸根、乙醇酸根、酒石酸根、甲酸根、丙酸根、3-羟基丙酸根、乳酰胺根和乳酸根；及其混合物。优选硫酸铝、乙酸铝和乳酸铝。除了金属盐，还可以使用多胺和/或聚合胺作为多价阳离子。除了上述金属盐和/或多胺的任意混合物外，还可以使用单一的金属盐。

优选的多价阳离子和相应的阴离子公开于WO 2012/045705 A1中，并且其通过引证的方式明确地纳入本说明书中。优选的聚乙烯胺公开于WO 2004/024816 A1中，并且其通过引证的方式明确地纳入本说明书中。

多价阳离子的用量为例如0.001至1.5重量％，优选为0.005至1重量％，更优选为0.02至0.8重量％，各自基于聚合物计。

多价金属阳离子的添加可以在表面后交联之前、之后或同时进行。根据所用的配方和操作条件，可获得多价阳离子的均匀的表面涂布和分布或者不均匀的通常多斑点的涂布。两类涂布和它们之间的任意混合在本发明范围内均是有用的。

表面后交联通常以这样的方式进行：将表面后交联剂的溶液喷洒在水凝胶或干聚合物颗粒上。在喷洒之后，将涂有表面后交联剂的聚合物颗粒加热干燥并冷却。

表面后交联剂溶液的喷洒优选在带有移动混合工具的混合器中进行，例如螺杆式混合器、圆盘式混合器和桨式混合器。合适的混合器为，例如立式Schugi混合器(Hosokawa Micron BV；Doetinchem；the Netherlands)、混合器(Hosokawa Micron BV；Doetinchem；the Netherlands)、卧式犁铧式混合器(Gebr.Maschinenbau GmbH；Paderborn；Germany)、Vrieco-Nauta连续混合器(Hosokawa Micron BV；Doetinchem；the Netherlands)、Processall Mixmill混合器(Processall Incorporated；Cincinnati；US)和Ruberg连续流混合器(Gebrüder RubergGmbH&Co KG，Nieheim，Germany)。优选Ruberg连续流混合器和卧式犁铧式混合器。还可将表面后交联剂的溶液喷洒到流化床中。

表面后交联剂的溶液还可以在热后处理过程中喷洒到吸水性聚合物颗粒上。在这种情况下，表面后交联剂可作为一份或几份沿着热后处理混合器的轴加入。在一个实施方案中，优选在热后处理步骤结束时加入表面后交联剂。在热后处理步骤期间添加表面后交联剂溶液的一个特别的优点是，其可消除或降低针对单独的添加表面后交联剂混合器的技术工作。

表面后交联剂通常以水溶液形式使用。非水溶剂的添加可用于调节表面后交联剂进入聚合物颗粒的渗透深度。

热表面后交联优选在接触式干燥器中进行，更优选桨式干燥器，最优选圆盘式干燥器。合适的干燥器为，例如，Hosokawa卧式桨式干燥器(Hosokawa Micron GmbH；Leingarten；Germany)、Hosokawa 圆盘式干燥器(Hosokawa Micron GmbH；Leingarten；Germany)、干燥器(Metso Minerals Industries Inc.；Danville；U.S.A.)和Nara桨式干燥器(NARA Machinery Europe；Frechen；Germany)。优选Nara桨式干燥器，以及在低处理温度(＜160℃)的情况下，例如当使用多官能环氧化物时，优选于燥器。此外，也可使用流化床干燥器。在使用流化床干燥器的情况下，反应时间可相比于其他实施方案更短。

当使用卧式干燥器时，通常有利的是将干燥器设置成相对于地面具有几度倾斜角，以使产品适当地流过干燥器。该角度可以是固定的，或者可以是可调节的，且通常为0至10度、优选为1至6度、最优选为2至4度。

在本发明的一个实施方案中，使用在一个设备中具有两个不同加热区的接触式干燥器。例如，可使用仅具有一个加热区或具有两个加热区的Nara桨式干燥器。使用具有两个以上加热区的干燥器的优点在于，可将热后处理和/或后表面交联的不同阶段结合起来。

在本发明的一个优选实施方案中，使用的是具有高温的第一加热区且其后是在同一干燥器内的保温区的接触式干燥器。这一设置使第一加热区中的产品温度快速升高且使多余流体快速蒸发，而该干燥器的剩余部分正好保持产品温度稳定以完成反应。

在本发明的另一优选的实施方案中，使用的是具有温热的第一加热区且其后是高温加热区的接触式干燥器。在第一温热区中，进行或完成热后处理，而表面后交联发生在随后的高温区。

在一个典型的实施方案中，使用仅有一个温度区的桨式加热器。

本领域技术人员将根据所需成品性能和可由聚合步骤得到的原料聚合物的质量选择这些设备中的任一种。

热表面后交联可在混合器本身中通过加热夹套、吹入温热空气或蒸汽进行。同样合适的为下游干燥器，例如柜式干燥器、旋转管式炉或可加热螺杆。特别有利的是在流化床干燥器中混合并干燥。

优选的热表面后交联的温度为100-180℃、优选为120-170℃、更优选为130-165℃、最优选为140-160℃。在反应混合器或干燥器中在此温度下的优选停留时间优选为至少5分钟、更优选为至少20分钟、最优选为至少40分钟，且通常为至多120分钟。

优选在热表面后交联之后冷却聚合物颗粒。冷却优选在接触式冷却器中进行，更优选桨式冷却器，最优选圆盘式冷却器。合适的冷却器为，例如，Hosokawa卧式桨式冷却器(Hosokawa Micron GmbH；Leingarten；Germany)、Hosokawa圆盘式冷却器(Hosokawa Micron GmbH；Leingarten；Germany)、冷却器(Metso MineralsIndustries Inc.；Danville；U.S.A.)和Nara桨式冷却器(NARA Machinery Europe；Frechen；Germany)。此外，还可以使用流化床冷却器。

在冷却器中将聚合物颗粒冷却至温度为20-150℃、优选为40-120℃、更优选为60-100℃、最优选为70-90℃。优选使用温水进行冷却，特别是在使用接触式冷却器时。

涂布

为了改进性能，可对吸水性聚合物颗粒进行涂布和/或任选地润湿。可使用用于热后处理的内部流化床、外部流化床和/或外部混合器，和/或单独的涂布器(混合器)涂布吸水性聚合物颗粒。此外，可使用冷却器和/或单独的涂布器(混合器)涂布/润湿表面后交联的吸水性聚合物颗粒。适于控制收集行为和提高渗透性(SFC或GBP)的涂料为，例如，无机惰性物质如不溶于水的金属盐、有机聚合物、阳离子聚合物、阴离子聚合物和多价金属阳离子。适于提高颜色稳定性的涂料为，例如还原剂、螯合剂和抗氧化剂。适于粉尘粘结的涂料为，例如，多元醇。适于抵抗聚合物颗粒的不期望的结块倾向的涂料为，例如煅制二氧化硅，例如200，和表面活性剂，例如20。优选的涂料为二羟基单乙酸铝、硫酸铝、乳酸铝、3-羟基丙酸铝、乙酸锆、柠檬酸或其水溶性盐、二或单磷酸或其水溶性盐、FF7、818UP和20。

如果使用上述酸的盐来代替游离酸，则优选的盐为碱金属盐、碱土金属盐、铝盐、锆盐、钛盐、锌盐和铵盐。

商品名(Zschimmer&Schwarz Mohsdorf GmbH&Co KG；Germany)下的下列酸和/或其碱金属盐(优选Na盐和K盐)是可购得的并且可在本发明的范围内使用以例如赋予成品颜色稳定性：

1-羟基乙烷-1，1-二膦酸、氨基-三(亚甲基膦酸)、乙二胺-四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺-五(亚甲基膦酸)、己二胺-四(亚甲基膦酸)、羟乙基-氨基-二(亚甲基膦酸)、2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸、双(六亚甲基三胺五(亚甲基膦酸))。

最优选使用1-羟基乙烷-1，1-二膦酸或其与钠、钾或铵的盐。可使用上述的任意混合物。

或者，可将上述用于聚合的任意螯合剂涂布到成品上。

合适的无机惰性物质为硅酸盐，例如蒙脱石、高岭土和滑石粉；沸石；活性炭；聚硅酸；碳酸镁；碳酸钙；磷酸钙；硫酸钡；氧化铝；二氧化钛和氧化铁(II)。优选使用聚硅酸，根据制备方式，聚硅酸分为沉淀二氧化硅和煅制二氧化硅。这两种变型分别以商品名SilicaFK、 (沉淀二氧化硅)和(煅制二氧化硅)市售可得的。无机惰性物质可在水性或水混溶性分散剂中作为分散体使用或以本体的形式使用。

当用无机惰性物质涂布吸水性聚合物颗粒时，无机惰性物质的用量优选为0.05-5重量％、更优选为0.1-1.5重量％、最优选为0.3-1重量％，基于吸水性聚合物颗粒计。

合适的有机聚合物为聚甲基丙烯酸烷基酯；或热塑性塑料，例如聚氯乙烯；基于聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺或聚四氟乙烯基的蜡。其他实例为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。另一实例为带有硅醇基(silanole-group)的聚乙烯醇，其可以商品名R(Kuraray Europe GmbH；Frankfurt；Germany)获得。

合适的阳离子聚合物为聚亚烷基多胺、聚丙烯酰胺的阳离子衍生物、聚乙烯亚胺和多季胺。

多季胺为，例如，六亚甲基二胺、二甲胺和表氯醇的缩合产物，二甲胺和表氯醇的缩合产物，羟乙基纤维素和二烯丙基二甲基氯化铵的共聚物，丙烯酰胺和α-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵的共聚物，羟乙基纤维素、表氯醇和三甲胺的缩合产物，二烯丙基二甲基氯化铵的均聚物，以及表氯醇与酰胺基胺的加成产物。此外，多季胺可通过使硫酸二甲酯与聚合物反应获得，所述聚合物为例如聚乙烯亚胺、乙烯吡咯烷酮和甲基丙烯酸二甲胺乙酯的共聚物或甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯的共聚物。多季胺可在宽分子量范围内获得。

然而，也可通过如下方式在颗粒表面产生阳离子聚合物：通过可与其自身形成网络的试剂，例如表氯醇与聚酰胺基胺的加成产物；通过使用可与添加的交联剂反应的阳离子聚合物，例如与聚环氧化物、多官能酯，多官能酸或多官能(甲基)丙烯酸酯结合的聚胺或聚亚胺。

可使用所有具有伯氨基或仲氨基基团的多官能胺，例如聚乙烯亚胺、聚烯丙胺和聚赖氨酸。通过本发明方法喷洒的液体优选包含至少一种多胺，例如聚乙烯胺或部分水解的聚乙烯基甲酰胺。

阳离子聚合物可作为水性或水混溶性溶剂中的溶液、作为水性或水混溶性分散剂中的分散体或以其本体使用。

当用阳离子聚合物涂布吸水性聚合物颗粒时，阳离子聚合物的用量通常不少于0.001重量％、经常不少于0.01重量％、优选为0.1-15重量％、更优选为0.5-10重量％、最优选为1-5重量％，基于吸水性聚合物颗粒计。

合适的阴离子聚合物为聚丙烯酸酯(呈酸性形式或部分中和为盐)；丙烯酸和顺丁烯二酸的共聚物，可以商品名(BASF SE；Ludwigshafen；Germany)获得；具有内嵌有离子电荷的聚乙烯醇，可以商品名K(Kuraray Europe GmbH；Frankfurt；Germany)获得。

适合的多价金属阳离子为Mg²⁺、Ca²⁺、Al³⁺、Sc³⁺、Ti⁴⁺、Mn²⁺、Fe^2+/3+、Co²⁺、Ni²⁺、Cu^+/2+、Zn²⁺、Y³⁺、Zr⁴⁺、Ag⁺、La³⁺、Ce⁴⁺、Hf⁴⁺和Au^+/3+；优选的金属阳离子为Mg²⁺、Ca²⁺、Al³⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺和La³⁺；特别优选的金属阳离子为Al³⁺、Ti⁴⁺和Zr⁴⁺。金属阳离子可以单独使用或以彼此混合的形式使用。所提及的金属阳离子的合适的金属盐是所有在待用溶剂中具有足够溶解度的那些。特别合适的金属盐具有弱络合阴离子，例如氯离子、氢氧根、碳酸根、乙酸根、甲酸根、丙酸根、硝酸根和硫酸根。金属盐优选作为溶液或者稳定的水溶胶分散体使用。用于金属盐的溶剂可为水、醇、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜及其混合物。特别优选水和水/醇混合物，例如水/甲醇、水/异丙醇、水/1，3-丙二醇、水/1，2-丙二醇/1，4-丁二醇或水/丙二醇。

当用多价金属阳离子涂布吸水性聚合物颗粒时，多价金属阳离子的用量优选为0.05-5重量％，更优选为0.1-1.5重量％，最优选为0.3-1重量％，基于吸水性聚合物颗粒计。

合适的还原剂为，例如，亚硫酸钠、亚硫酸氢钠(重亚硫酸钠)、连二亚硫酸钠、亚磺酸及其盐、抗坏血酸、次磷酸钠、亚磷酸钠以及次膦酸及其盐。然而，优选次磷酸的盐，例如次磷酸钠；亚磺酸的盐，例如2-羟基-2-亚磺酸基乙酸的二钠盐；醛的加成产物，例如2-羟基-2-磺酸基乙酸的二钠盐。然而，所用的还原剂还可为2-羟基-2-亚磺酸基乙酸的钠盐、2-羟基-2-磺酸基乙酸的二钠盐以及重亚硫酸钠的混合物。这种混合物可以FF6和FF7(Brüggemann Chemicals；Heilbronn；Germany)获得。还有用的是纯化的2-羟基-2-磺酸基乙酸及其钠盐，其可以商品名购自相同的公司。

还原剂通常以在合适溶剂、优选水中的溶液形式使用。还原剂可以纯物质或上述还原剂的任意混合物形式使用。

当用还原剂涂布吸水性聚合物颗粒时，还原剂的用量优选为0.01-5重量％、更优选为0.05-2重量％、最优选为0.1-1重量％，基于吸水性聚合物颗粒计。

合适的多元醇为分子量为400-20000g/mol的聚乙二醇；聚丙三醇；3至100重乙氧基化的多元醇，例如三羟甲基丙烷、丙三醇、山梨醇和新戊二醇。特别合适的多元醇为7至20重乙氧基化的丙三醇或三羟甲基丙烷，例如多元醇TP(Perstorp AB，Perstorp，Sweden)。后者的优点特别在于，其仅不显著地降低吸水性聚合物颗粒的水提取物的表面张力。多元醇优选用作水性或水混溶性溶剂中的溶液。

当使用多元醇涂布吸水性聚合物颗粒时，多元醇的用量优选为0.005至2重量％、更优选为0.01至1重量％、最优选为0.05至0.5重量％，基于吸水性聚合物颗粒计。

所述吸水性聚合物颗粒可使用水和/或水蒸气进一步润湿以提高其破损稳定性。含水量优选为至少1重量％，更优选为2至20重量％，最优选为5至12重量％，基于吸水性聚合物颗粒计。

涂布优选在具有移动的混合工具的混合器中进行，例如螺杆式混合器、圆盘式混合器、桨式混合器和鼓式涂布机。合适的混合器为，例如卧式犁铧式混合器(Gebr.Maschinenbau GmbH；Paderborn；Germany)、Vrieco-Nauta连续混合器(Hosokawa Micron BV；Doetinchem；the Netherlands)、Processall Mixmill混合器(Processall Incorporated；Cincinnati；US)和Ruberg连续流混合器(Gebrüder RubergGmbH&Co KG，Nieheim，Germany)。此外，也可以使用流化床混合。

团聚

吸水性聚合物颗粒还可选择性地团聚。团聚可发生在聚合、热后处理、热表面后交联处理或涂布之后。

有用的团聚助剂包括水和水混溶性有机溶剂，例如醇、四氢呋喃和丙酮；此外，还可以使用水溶性聚合物。

为了进行团聚，将包含团聚助剂的溶液喷洒在吸水性聚合物颗粒上。用溶液喷洒可例如在具有移动式混合工具的混合器中进行，例如螺杆式混合器、桨式混合器、圆盘式混合器、犁铧式混合器和铲式混合器。可用的混合器包括例如混合器、混合器、混合器、混合器和混合器。优选立式混合器。特别优选流化床设备。

热后处理、表面后交联和任选地涂布的结合

在本发明的一个优选实施方案中，热后处理和热表面后交联的步骤结合在一个工艺步骤中。这种结合使得能够使用低成本的设备，此外该方法可在低温下运行，这具有成本效益，并且避免了由于热降解造成的成品的变色和性能损失。

混合器可以选自热后处理部分提及的设备选择中的任一种。优选Ruberg连续流混合器、Becker铲式混合器和犁铧式混合器。

在该特别优选的实施方案中，在搅拌下将表面后交联剂溶液喷洒到吸水性聚合物颗粒上。

在热后处理/表面后交联之后，将吸水性聚合物颗粒干燥至所需的湿度水平，对于此步骤，可以选择表面后交联部分中提及的任何干燥器。然而，由于在这个特别优选的实施方案中仅需完成干燥，因此可以使用简单低成本的热接触式干燥器，例如加热螺杆干燥器，如干燥器(Metso Minerals Industries Inc.；Danville；U.S.A.)。或者，可以使用流化床。当产品需要在预定的短的停留时间下进行干燥时，可以使用环面圆盘式干燥器或桨式干燥器，例如Nara桨式干燥器(NARA Machinery Europe；Frechen；Germany)。

在本发明的一个优选实施方案中，在添加表面后交联剂之前、期间或之后，通过利用沿着卧式混合器的轴的不同加入点，将在表面后交联部分提及的多价阳离子施用于颗粒表面。

在本发明的一个非常特别优选实施方案中，将热后处理、表面后交联和涂布的步骤结合在一个工艺步骤中。合适的涂料为在涂布部分提及的阳离子聚合物、表面活性剂和无机惰性物质。涂布剂也可在加入表面后交联剂之前、期间或之后通过利用沿着卧式混合器的轴的不同加入点而施用于颗粒表面。

多价阳离子和/或阳离子聚合物可作为残余表面后交联剂的额外的清除剂。在本发明的一个优选实施方案中，在多价阳离子和/或阳离子聚合物之前加入表面后交联剂，以使表面后交联剂先反应。

表面活性剂和/或无机惰性物质可用于避免在潮湿大气条件下该工艺步骤中的粘结或结块。重要的是，即使在热后处理条件下，表面活性剂的极性基团和非极性基团仍保持连接。在该位置具有水解敏感的羧酸酯基的表面活性剂是较不合适的。因此，优选的表面活性剂为这样的表面活性剂：其具有极性基团和非极性基团，表面活性剂的极性基团和非极性基团不通过羧酸酯基团连接，且极性基团具有至少一个羟基、阳离子基团或阴离子基团，非极性基团具有C₄-至C₂₀-烷基链；特别是818 UP(BASF SE，Ludwigshafen，Germany)。优选的无机惰性物质为呈粉末或分散体形式的沉淀二氧化硅和煅制二氧化硅。

用于制备溶液/分散体的总液体量通常为0.01重量％至25重量％、优选为0.5重量％至12重量％、更优选为2重量％至7重量％、最优选为3重量％至6重量％，相对于待处理的吸水性聚合物颗粒的重量计。

优选的实施方案绘于图1至图15中。

图1：工艺流程图

图2：使用干空气的工艺流程图

图3：T出口测量的布置

图4：具有3个液滴板的液滴器装置的布置

图5：具有9个液滴板的液滴器装置的布置

图6：具有9个液滴板的液滴器装置的布置

图7：液滴器装置(纵向切面)

图8：液滴器装置(横截面视图)

图9：内部流化床的底部(俯视图)

图10：内部流化床底部的开口

图11：内部流化床的刮板式搅拌器(俯视图)

图12：内部流化床的刮板式搅拌器(横截面视图)

图13：工艺流程图(表面后交联)

图14：工艺流程图(表面后交联和涂布)

图15：用于表面后交联的接触式干燥器

附图标记具有以下含义：

1 干燥用气体入口管

2 干燥用气体量的测量

3 气体分布器

4 液滴器装置

4a 液滴器装置

4b 液滴器装置

4c 液滴器装置

5 反应区(喷雾干燥器的圆柱形部分)

6 圆锥体

7 T_出口测量

8 塔尾气管

9 除尘装置

10 通风设备

11 急冷喷嘴

12 冷凝塔，逆流冷却

13 热交换器

14 泵

15 泵

16 出水口

17 通风设备

18 尾气出口

19 氮气入口

20 热交换器

21 通风设备

22 热交换器

24 水负载测量

25 经调节的内部流化床气体

26 内部流化床产品温度测量

27 内部流化床

28 旋转阀

29 筛

30 终产品

31 静态混合器

32 静态混合器

33 引发剂进料

34 引发剂进料

35 单体进料

36 细颗粒级分出口至再加工

37 气体干燥装置

38 单体分离器装置

39 气体入口管

40 气体出口管

41 来自气体干燥装置的水出口至冷凝塔

42 废水出口

43 T_出口测量(绕塔圆周3次测量的平均温度)

45 预混有引发剂进料的单体

46 喷雾干燥塔壁

47 液滴器装置外管

48 液滴器装置内管

49 液滴器盒

50 聚四氟乙烯挡板

51 阀

52 预混有引发剂进料的单体的入口管连接器

53 液滴板

54 对面板

55 温控水的流动通道

56 单体溶液的死体积自由流动通道

57 液滴器盒不锈钢挡板

58 具有四部分的内部流化床的底部

59 每部分的缝开口

60 刮板式搅拌器

61 刮板式搅拌器的耙

62 混合器

63 任选地涂料进料

64 后交联剂进料

65 热干燥器(表面后交联)

66 冷却器

67 任选地涂料/水进料

68 涂布机

69 涂料/水进料

70 原料聚合物进料

71 排料区

72 堰口

73 堰板

74 堰高100％

75 堰高50％

76 轴

77 排料锥体

78 倾斜角α

79 温度传感器(T₁至T₆)

80 桨(轴偏移90°)

如图1所示，干燥用气体经由位于喷雾干燥器顶部的气体分布器(3)进料。干燥用气体经由袋式过滤器或旋风分离器装置(9)和冷凝塔(12)是部分地再循环的(干燥用气体回路)。喷雾干燥器的内部压力低于环境压力。

如图3所示，喷雾干燥器的出口温度优选在圆柱体部分末端处绕圆周的三个点处测量。单次测量(43)用于计算圆柱体喷雾干燥器出口温度的平均值。

在一个优选实施方案中，单体分离器装置(38)用于将来自冷凝塔(12)的单体再循环至单体进料(35)中。这种单体分离器装置特别为例如微滤、超滤、纳滤和渗透膜装置的结合，以将单体与水和聚合物颗粒分离。合适的膜分离器系统记载于例如专著“Membranen：Grundlagen，Verfahren und Industrielle Anwendungen”，K.Ohlrogge and K.Ebert，Wiley-VCH，2012(ISBN：978-3-527-66033-9)中。

产品聚集在内部流化床(27)中。经调节的内部流化床气体经管线(25)进料至内部流化床(27)。内部流化床气体的相对湿度优选通过冷凝塔(12)中的温度并使用莫利尔图(Mollier diagram)来控制。

将喷雾干燥器尾气在除尘装置(9)中过滤，然后送入冷凝塔(12)中进行急冷/冷却。在除尘装置(9)之后，可在冷凝塔(12)后使用用于预热气体的回流换热法热交换器系统。除尘装置(9)可示踪加热至优选80-180℃、更优选90-150℃、最优选100-140℃的温度。

除尘装置的实例为袋式过滤器、膜、旋风分离器、粉尘压实机并例如记载于如专著“Staubabscheiden”，F.Georg Thieme Verlag，Stuttgart，1988(ISBN 978-3137122012)和“Staubabscheidung mit Schlauchfiltern und Taschenfiltern”，F.H.Dietrich and W.Flatt，Vieweg，Braunschweig，1991(ISBN 978-3540670629)中。

最优选为旋风分离器，例如购自LTG Aktiengesellschaft的ZSA/ZSB/ZSC型旋风/离心分离器和购自Ventilatorenfabrik Oelde GmbH，Camfil Farr International和MikroPul GmbH的旋风分离器。

通过控制冷凝塔(12)内的(恒定)填充水平，将过量的水泵出冷凝塔(12)。将冷凝塔(12)内的水与通过急冷喷嘴(11)的气体逆流泵送并通过热交换器(13)冷却，以使得冷凝塔(12)内的温度优选为40至71℃、更优选为46至69℃、最优选为49至65℃且更甚至优选为51至60℃。通过定量加入中和剂，将冷凝塔(12)内的水调节为碱性pH，以洗去单体a)的蒸汽。可将来自冷凝塔(12)的水溶液送回以用于制备单体溶液。

冷凝塔尾气可分流至气体干燥装置(37)和经调节的内部流化床气体(27)。

气体干燥装置的原理记载于专著“Leitfaden für Lüiftungs-undKlimaanlagen-Grundlagen der Thermodynamik Komponenten einer VollklimaanlageNormen und Vorschriften”，L.Keller，Oldenbourg Industrieverlag，2009(ISBN 978-3835631656)中。

作为气体干燥装置，可以使用例如与气体除雾器或液滴分离器(除雾器)结合的空气气体冷却系统，所述液滴分离器例如用于水平流的液滴叶片型分离器(如购自MuntersAB，Sweden的DH 5000型)或用于垂直流的液滴叶片型分离器(如购自Munters AB，Sweden的DV 270型)。叶片型除雾器通过惯性撞击将液滴从连续气流中除去。当夹带液滴的气体通过叶片的正弦路径时，密度较大的液滴不能通过，因此在叶片每次转动时，这些液滴撞击到叶片表面上。多数液滴粘附于叶片壁。当液滴在相同位置撞击叶片时，则产生聚集。然后聚集的液滴因重力而向下排出。

作为空气气体冷却系统，可使用任何气/气或气/液热交换器。优选密封板式热交换器。

在一个实施方案中，可使用干空气作为气体分布器(3)的进料。如果使用空气作为气体，则如上所述空气可通过气体入口管(39)输送，并且可在气体干燥装置(37)中干燥。如图2所示，在冷凝塔(12)之后，将不用于内部流化床的空气通过气体出口管(40)输送到设备的外部。

在气体干燥装置(37)中冷凝的水可部分地用作冷凝塔(12)的洗涤水或丢弃。

气体温度通过热交换器(20)和(22)控制。热的干燥用气体通过气体分布器(3)进料至并流式喷雾干燥器。气体分布器(3)优选由一组板组成，所述板根据干燥用气体的量提供优选为1至100毫巴、更优选为2至30毫巴、最优选为4至20毫巴的压降。如果需要，也可以通过使用气体喷嘴或折流板将湍流和/或离心速度引入干燥用气体中。

将经调节的内部流化床气体通过管线(25)进料至内部流化床(27)。流化床气体的蒸汽含量可通过冷凝塔(12)中的温度进行控制。内部流化床(27)中的产品储量可通过旋转阀(28)的旋转速度进行控制。

选择内部流化床(27)中气体的量，以使颗粒在内部流化床(27)中自由移动和湍动。内部流化床(27)中的产品高度使用气体时比没有使用气体时高至少10％、更优选至少20％、更优选至少30％、甚至更优选至少40％。

产品通过旋转阀(28)从内部流化床(27)中排出。内部流化床(27)中的产品储量可通过旋转阀(28)的旋转速度控制。筛(29)用来筛除筛渣/结块。

单体溶液优选通过下述过程制备：首先将单体a)与中和剂混合，然后再与交联剂b)混合。通过使用热交换器及在回路中泵送，将中和过程的温度优选控制为5至60℃、更优选8至40℃、最优选10至30℃。优选地在泵之后的回路中使用过滤器装置。如图1和图2所示，引发剂经管线(33)和(34)借助静态混合器(31)和(32)计量加入液滴器上游的单体溶液中。优选地经管线(33)加入温度优选为5至60℃、更优选为10至50℃、最优选为15至40℃的过氧化物溶液，并优选地经管线(34)加入温度优选为2至30℃、更优选为3至15℃、最优选为4至8℃的偶氮引发剂溶液。优选地将各引发剂泵入回路中，并且经控制阀定量加入至各个液滴器装置。优选地，在静态混合器(32)之后使用第二过滤器装置。在液滴化之前，混有完整引发剂包的单体溶液在管道中的平均停留时间优选小于60s、更优选小于30s、最优选小于10s。

如图4所示，为了将单体溶液定量加入喷雾干燥器顶部，优选使用三个液滴器装置。然而，可使用优化工艺的通量和产品的质量所需的任意数量的液滴器。因此，在本发明中，使用至少一个液滴器，且可使用几何学上允许的尽可能多的液滴器。

如图7所示，液滴器装置包括外管(47)，其具有用于液滴器盒(49)的开口。液滴器盒(49)与内管(48)连接。内管(48)的端部具有PTFE挡板(50)作为封口，可在方法操作过程中向外管(51)推进和推出以实现维护目的。

如图8所示，液滴器盒(57)的温度通过流动通道(55)中的水控制在优选5至80℃、更优选10至70℃、最优选30至60℃。

优选地，液滴器盒具有10至2000个孔、更优选具有50至1500个孔、最优选具有100至1000个孔。孔径的面积为1900至22300μm²、更优选为7800至20100μm²、最优选为11300至17700μm²。孔可为圆形、矩形、三角形或任意其他形状。优选孔径为50至170μm、更优选为100至160μm、最优选为120至150um的圆形孔。孔长与孔径之比优选为0.5至10、更优选为0.8至5、最优选为1至3。当使用入口孔通道时，液滴板(53)可具有比孔长更大的厚度。液滴板(53)优选长且窄，如WO2008/086976A1所记载。可使用多排孔/液滴板，优选1至20排，更优选2至5排。

液滴器盒(57)由流动通道(56)和两个液滴板(53)组成，所述流动通道(56)基本上没有用于均匀分散预混单体引发剂溶液的阻滞体积(stagnant volume)。液滴板(53)具有成角度的构造，角度优选为1至90°、更优选为3至45°、最优选为5至20°。每个液滴板(53)优选地由耐热和/或耐化学的材料制成，例如不锈钢；聚醚醚酮；聚碳酸酯；聚芳砜，例如聚砜或聚苯砜；或含氟聚合物，例如全氟烷氧基乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-氯三氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物和氟化聚乙烯。还可以使用WO 2007/031441 A1中公开的带涂层的液滴板。液滴板材料的选择不受限制，只是必须形成液滴，并且优选地使用不会在表面催化聚合开始的材料。

液滴器盒的布置优选是在喷雾干燥器中旋转对称的或均匀分布的(例如参见图3和图5)。

在一个优选的实施方案中，液滴板(53)的角度构型为中间低于外侧，例如4a＝3°，4b＝5°和4c＝8°(图5)。

每个液滴器装置的包括引发剂溶液在内的单体的通量优选为10至4000kg/h、更优选为100至1000kg/h、最优选为200至600kg/h。每个孔的通量优选为0.1至10kg/h、更优选为0.5至5kg/h、最优选为0.7至2kg/h。

并流式喷雾干燥器(5)的启动可按以下顺序进行：

●启动冷凝塔(12)，

●启动通风设备(10)和(17)，

●启动热交换器(20)，

●加热干燥用气体回路至最高达95℃，

●通过氮气入口(19)启动氮气进料，

●等待直至残余氧气量低于4重量％，

●加热干燥用气体回路，

●在105℃温度时启动水进料(未示出)，以及

●在目标温度时停止水进料，并通过液滴器装置(4)启动单体进料。

并流式喷雾干燥器(5)的关闭可按以下顺序进行：

●停止单体进料，启动水进料(未示出)，

●关闭热交换器(20)，

●通过热交换器(13)冷却干燥用气体回路，

●在105℃温度时停止水进料，

●在60℃温度时停止经由氮气入口(19)的氮气进料，以及

●将空气进料至干燥用气体回路(未示出)。

为了防止损坏，并流式喷雾干燥器(5)必须非常小心地加热和冷却。应避免任何快速温度变化。

如图9所示，内部流化床底部的开口可以这样的方式设置：使吸水性聚合物颗粒以循环的方式流动。在图9中所示的底部包括四部分(58)。每部分(58)中开口(59)呈狭缝状，所述狭缝引导经过的气流至下一部分(58)的方向。图10示出开口(59)的放大图。

开口可为孔或狭缝的形状。孔的直径优选为0.1-10mm、更优选为0.2-5mm、最优选为0.5-2mm。狭缝的长度优选为1-100mm、更优选为2-20mm、最优选为5-10mm，且宽度优选为0.5-20mm、更优选为1-10mm、最优选为2-5mm。

图11和图12示出可用于内部流化床中的刮板式搅拌器(60)。刮板的耙(61)呈交错布置。刮板式搅拌器的速度优选为0.5-20rpm、更优选为1-10rpm、最优选为2-5rpm。

为了启动，内部流化床可以填充有一层吸水性聚合物颗粒，优选5-50cm、更优选10-40cm、最优选15-30cm。

吸水性聚合物颗粒

本发明还提供可通过本发明的方法获得的吸水性聚合物颗粒。

本发明还提供这样的吸水性聚合物颗粒：其平均粒径(d₅₀)为420至700μm，优选450至650μm，更优选480至620μm，最优选500至600μm；粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量小于5重量％，优选小于2重量％，更优选小于1重量％，最优选小于0.5重量％；粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量小于5重量％，优选小于2重量％，更优选小于1重量％，最优选小于0.5重量％；圆度为0.80至0.95，优选为0.82至0.93，更优选为0.84至0.91，最优选为0.85至0.90；粒径的多分散度α小于0.3，优选小于0.28，更优选小于0.25，最优选小于0.20；离心保留容量(CRC)为20至45g/g，优选为22至41g/g，更优选为24至38g/g，最优选为25至35g/g；在高负载下的吸收(AUHL)为20至40g/g，优选为22至38g/g，更优选为24至36g/g，最优选为25至35g/g。

优选这样的吸水性聚合物颗粒：其平均粒径(d₅₀)为450至650μm，粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量小于2重量％，粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量小于2重量％，圆度为0.82至0.93，粒径的多分散度α小于0.28，离心保留容量(CRC)为22至41g/g，高负载下的吸收(AUHL)为22至38g/g。

更优选这样的吸水性聚合物颗粒：其平均粒径(d₅₀)为480至620μm，粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量小于1重量％，粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量小于1重量％，圆度为0.84至0.91，粒径的多分散度α小于0.25，离心保留容量(CRC)为24至38g/g，高负载下的吸收(AUHL)为24至36g/g。

最优选这样的吸水性聚合物颗粒：其平均粒径(d₅₀)为200至600μm，粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量小于0.5重量％，粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量小于0.5重量％，圆度为0.85至0.90，粒径的多分散度α小于0.20，离心保留容量(CRC)为25至35g/g，高负载下的吸收(AUHL)为25至35g/g。

具有相对低圆度的吸水性聚合物颗粒通过反相悬浮聚合获得，此时聚合物珠粒在聚合过程中或聚合后团聚。

具有相对低圆度的吸水性聚合物颗粒也可通过常规溶液聚合(凝胶聚合)获得。在制备过程中，将这种吸水性聚合物在干燥后研磨并分级，得到不规则的聚合物颗粒。

本发明的吸水性聚合物颗粒的堆积密度优选为0.6至1g/cm³，更优选为0.65至0.95g/cm³，最优选为0.7至0.9g/cm³。

本发明的吸水性聚合物颗粒的HC 60值优选为至少80，更优选至少85，最优选至少90。

本发明的吸水性聚合物颗粒的可提取成分的水平优选为0.1至30重量％，更优选为0.5至25重量％，最优选为1至10重量％。

本发明的吸水性聚合物颗粒可与其他方法(即溶液聚合)制备的其他吸水性聚合物颗粒混合。

流体吸收制品

本发明还提供流体吸收制品。所述流体吸收制品包含：

(A)上方可渗液层

(B)下方不可渗液层

(C)位于(A)与(B)之间的流体吸收芯，其包含：

5至90重量％的纤维材料和10至95重量％的本发明的吸水性聚合物颗粒；

优选20至80重量％的纤维材料和20至80重量％的本发明的吸水性聚合物颗粒；

更优选30至75重量％的纤维材料和25至70重量％的本发明的吸水性聚合物颗粒；

最优选40至70重量％的纤维材料和30至60重量％的本发明的吸水性聚合物颗粒；

(D)任选的位于(A)和(C)之间的收集分布层，其包含：

80至100重量％的纤维材料和0至20重量％的本发明的吸水性聚合物颗粒；

优选85至99.9重量％的纤维材料和0.01至15重量％的本发明的吸水性聚合物颗粒；

更优选90至99.5重量％的纤维材料和0.5至10重量％的本发明的吸水性聚合物颗粒；

最优选95至99重量％的纤维材料和1至5重量％的本发明的吸水性聚合物颗粒；

(E)任选的紧邻(C)上方和/或下方布置的薄织物层；以及

(F)其他任选的组件。

应理解，流体吸收制品意指，例如，成人用失禁垫和成人用失禁内裤或婴儿用尿片。适合的流体吸收制品包括流体吸收组合物和/或流体吸收芯，所述流体吸收组合物包含用以形成用于基底、层、片的纤维网或基质的纤维材料和任选的吸水性聚合物颗粒。

合适的流体吸收制品由多层组成，其中各元件必须优选具有确定的功能参数，例如上方可渗液层的干燥性、下方不可渗液层的不湿透的蒸汽渗透性；柔性的、可透过蒸汽的薄的流体吸收芯，其具有快的吸收速率并能保留最大量的体液；以及位于上层和芯之间的收集分配层，其用作排出体液的输送分布层。将这些单独的元件结合，使所得的流体吸收制品满足全部的标准，例如柔性、水蒸气透气性、干燥性、穿着舒适度和在一侧上的保护、以及在另一侧上的相关的液体保留、再润湿和防湿透。这些层的特定结合提供一种给予消费者高保护水平以及高舒适度的流体吸收制品。

通过本发明获得的产物也非常适合被纳入到低起毛、低纤维、无起毛或无纤维的卫生制品式样中。这类式样及其制造方法记载于例如以下出版物及其引用的文献中，并且被明确地纳入本发明中：WO 2010/133529 A2、WO 2011/084981 A1、US 2011/0162989、US2011/0270204、WO 2010/082373 A1、WO 2010/143635 A1、US 6,972,011、WO 2012/048879A1、WO 2012/052173 A1和WO 2012/052172 A1。

本发明还提供这样的流体吸收制品：其包含本发明的吸水性聚合物颗粒和吸收芯中少于15重量％的纤维材料和/或粘合剂。

借助下述测试方法对吸水性聚合物颗粒和流体吸收制品进行测试。

方法：

除非另有所述，测量应在23±2℃的环境温度和50±10％的相对大气湿度下进行。将吸水性聚合物在测量之前充分混合。

残余单体

吸水性聚合物颗粒中的残余单体水平通过EDANA推荐的测试方法No.WSP 210.3(11)″Residual Monomers″测定。

粒径分布

吸水性聚合物颗粒的粒径分布通过EDANA推荐的测试方法No.WSP 220.3(11)″Particle Size Distribution″测定。

这里的平均粒径(d₅₀)是产生累积50重量％的筛孔尺寸的值。

颗粒粒径的多分散度α通过下式计算：

α＝(d_84.13-d_15.87)/(2×d₅₀)

其中d_15.87和d_84.13是分别产生累积15.87重量％和84.13重量％的筛孔尺寸的值。

含水量

吸水性聚合物颗粒的含水量通过EDANA推荐的测试方法No.WSP230.3(11)″MassLoss Upon Heating″测定。

自由溶胀能力(FSC)

吸水性聚合物颗粒的自由溶胀能力通过EDANA推荐的测试方法No.WSP 240.3(11)″Free Swell Capacity in Saline，Gravimetric Determination″测定，其中对于较高的自由溶胀能力值必须使用较大的茶包。

离心保留容量(CRC)

吸水性聚合物颗粒的离心保留容量由EDANA推荐的测试方法No.WSP 241.3(11)″Free Swell Capacity in Saline，After Centrifugation″测定，其中对于较高的离心保留容量值必须使用较大的茶包。

负载下的吸收(AUL)

吸水性聚合物颗粒的负载下的吸收通过EDANA推荐的测试方法No.WSP 242.3(11)″Gravimetric Determination of Absorption Under Pressure″测定。

高负载下的吸收(AUHL)

吸水性聚合物颗粒的高负载下的吸收通过EDANA推荐的测试方法No.WSP 242.3(11)″Gravimetric Determination of Absorption Under Pressure″测定，不同之处在于使用49.2g/cm²的重量代替21.0g/cm²的重量。

堆积密度

吸水性聚合物颗粒的堆积密度通过EDANA推荐的测试方法No.WSP 250.3(11)″Gravimetric Determination of Density″测定。

可提取物

吸水性聚合物颗粒中的可提取成分水平通过EDANA推荐的测试方法No.WSP 270.3 (11)″Extractables″测定。

自由溶胀率(FSR)

称量1.00g(＝W1)干燥的吸水性聚合物颗粒，放入25mL玻璃烧杯中，并均匀地分布在玻璃烧杯的基部。之后将20mL 0.9重量％的氯化钠溶液分散至第二个玻璃烧杯中，将此烧杯中的内含物迅速加入第一个烧杯中，并开始秒表计时。当最后一滴盐溶液被吸收时(通过液体表面的反射消失确定)，停止秒表计时。从第二个烧杯中倒出的且被第一个烧杯中的聚合物吸收的液体的确切量通过再次称量第二个烧杯的重量精确地确定(＝W2)。以秒表测量的吸收所需时间以t表示。表面上最后一滴液体消失的时间定义为时间t。

自由溶胀率(FSR)计算如下：

FSR[g/gs]＝W2/(W1×t)

然而，当水凝胶形成聚合物的含水量多于3重量％时，重量W1必须针对此含水量做校正。

圆度

圆度通过3001L颗粒分析仪(Microtrac Europe GmbH；Meerbusch；Germany)测定。圆度定义如下：

其中A为聚合物颗粒的横截面积，U为横截面周长。圆度为体积平均圆度。

为了测量，将产品通过漏斗引入并输送至具有计量通道的下降轴。在颗粒下落经过亮光墙的同时，通过相机将它们选择性地记录。所记录的图像通过软件根据所选参数进行评估。

盐水导流率(SFC)

0.3psi(2070Pa)压力下溶胀凝胶层的盐水导流率，如EP 2 535 698 A1所述，用1.5g吸水性聚合物颗粒作为溶胀凝胶层的尿渗透性测量(UPM)测定。自动检测流量。

盐水导流率(SFC)计算如下：

SFC[cm³s/g]＝(Fg(t＝0)×L0)/(d×A×WP)

其中Fg(t＝0)是NaCl溶液的流量，以g/s计，该值采用流量测定的Fg(t)数据的线性回归分析通过外推到t＝0得到；L₀是凝胶层的厚度，以cm计；d是NaCl溶液的密度，以g/cm³计；A是凝胶层的面积，以cm²计；WP是凝胶层上的静水压，以dyn/cm²计。

颜色值(CIE色数[L，a，b])

根据CIELAB方法(Hunterlab，第8卷，1996，第7期，第1至4页)通过比色计模型“LabScan XE S/N LX17309”(HunterLab；Reston；USA)进行颜色值的测量。颜色由三维系统的坐标L、a和b描述。L表征亮度，其中L＝0为黑色，L＝100为白色。a和b的值描述了颜色分别在红/绿和黄/蓝色轴上的位置，其中正a值代表红色，负a值代表绿色，正b值代表黄色，负b值代表蓝色。

颜色值的测量与DIN 5033-6的三色刺激法(tristimulus method)一致。

固定高度吸收(FHA)

固定高度吸收是测定溶胀凝胶层通过芯吸输送流体的能力的方法。其按照EP 1493 453 A1中第9页和第10页中的记载进行实施和评估。需要进行以下调整：

-玻璃砂芯：500ml玻璃砂芯P40，ISO 4793定义，标称孔径16至40μm，厚度7mm，例如Duran Schott 3级孔径。

-湿强度薄织物：最大基重24.6g/cm²，尺寸80×80mm，最小拉伸湿强度为0.32N/cm(CD方向)，0.8N/cm(MD方向)，例如由Fripa Papierfabrik Albert Friedrich KG，D-63883Miltenberg提供。

将薄织物夹持在样品架底部的金属环上。

FHA[g/g]＝(m₃-m₂)/(m₂-m₁)

其中，m₁为空样品架的重量，以g计；m₂为具有干的吸水性聚合物颗粒的样品架的重量，以g计；m₃为具有溶胀的吸水性聚合物颗粒的样品架的重量，以g计。

在本发明的上下文中，固定高度吸收仅以对应于20cm处的固定高度吸收的静液柱压力测定。

负载工的容积吸收(VAUL)

利用负载下的容积吸收测量吸水性聚合物颗粒在不同施加压力下的溶胀动力学(即，特征溶胀时间)。记录溶胀高度随时间的变化。

设置示于图17中，其包含：

-超声波距离传感器(85)，置于容器上方，型号为BUS M18K0-XBFX-030-S04K(Balluff GmbH，Neuhausen a.d.F.；Germany)。该传感器接收由金属板反射的超声波。传感器与电子记录器相连。

-PTFE容器(86)，直径75mm，高度73mm，内径52mm。

-圆筒(87)，由金属或塑料制成，直径50mm，高度71mm，底部有网状物。

-金属反射器(88)，直径57mm，高度45mm。

-金属环砝码(89)，直径100mm，砝码校准至278.0g或554.0g可通过改变圆筒(86)和金属环(88)砝码的组合调节施加至样品的压力，其总结于下表中：

将2.0g的吸水性聚合物颗粒样品置于PTFE容器(86)中。将圆筒(87)和上方的金属反射器(88)置于PTFE容器(86)中。为施加更高的压力，可将金属环砝码(89)置于圆筒上。

将60.0g盐水溶液(0.9重量％)用注射器加入PTFE容器(86)中并开始记录。在溶胀过程中，吸水性聚合物颗粒向上推动圆筒(87)，记录金属反射器(88)和传感器(85)之间的距离变化。

在120分钟后，停止试验并将记录的数据使用USB储存器从记录仪转移到PC。根据“Modern Superabsorbent Polymer Technology”(第155页，方程4.13)中记载的方程式Q(t)＝Q_最大*(1-e^t/τ)计算特征溶胀时间。其中Q(t)为在试验过程中监测到的吸水性聚合物颗粒的溶胀，Q_最大对应于120分钟后(试验结束)达到的最大溶胀，τ为特征溶胀时间(τ为逆速率常数k)。

使用Microsoft Excel软件的插件功能“Solver”，可以将理论曲线拟合到测量数据，计算0.03psi的特征时间。

使用圆筒和环形砝码的组合针对不同的压力(0.1psi、0.3psi、0.5psi和0.7psi)进行重复测量。可使用方程式Q(t)＝Q_最大*(1-e^t/τ)计算不同压力的特征溶胀时间。

芯吸

利用芯吸测量吸水性聚合物颗粒在施加压力下的总液体吸收。该试验设置示于图18中。

向装备有玻璃出口管的500mL玻璃瓶(90)(100mL刻度，高度26.5cm)中装入500mL盐水溶液(0.9重量％)。该玻璃瓶(90)的底部有开口，可通过软管(91)与有机玻璃板(93)相连。

将与计算机相连的天平(92)置于有机玻璃挡板(面积20×26cm²，高度6cm)上。然后将玻璃瓶(90)置于天平上。

将有机玻璃板(93)(面积11×11cm²，高度3.5cm)置于升降平台上。直径为7cm且高为0.45cm的多孔P1玻璃砂芯(94)已液封地嵌入有机玻璃板(93)中，即，流体通过玻璃砂芯(94)的孔流出，而不是通过有机玻璃板(93)和玻璃砂芯(94)之间的边缘。一根有机玻璃管通过有机玻璃板(93)的外壳进入有机玻璃板的中央直至玻璃砂芯(94)，以确保流体输送。然后用软管(长度35cm，外径1.0cm，内径0.7cm)将流体管与玻璃瓶(90)相连。

升降台用于将玻璃砂芯(94)的上侧调节至玻璃瓶(90)的底端的水平，以使在测量过程中流体从玻璃瓶(90)到测量装置的大气通量(atmospheric flux)总是得到保证。将玻璃砂芯(94)的上侧调节至其表面是湿润的，但在玻璃砂芯(94)上不存在明显的水静置膜。

在每次运行前，将玻璃瓶(90)中的盐水溶液补充至500mL。

在底部装备有400网目(36μm)的有机玻璃圆筒(95)(外径7cm，内径6cm，高度16cm)中放置26g吸水性聚合物颗粒。吸水性聚合物颗粒的表面是平滑的。填充水平为约1.5cm。然后，将0.3psi(21.0g/cm²)的砝码(96)置于吸水性聚合物颗粒的顶部。

将有机玻璃圆筒(95)置于玻璃砂芯(94)上，开始记录电子数据。天平(92)的重量的降低随时间被记载。然后，这表示在特定时间下有多少盐水溶液被吸水性聚合物颗粒的溶胀凝胶吸收。每10秒钟自动捕捉一次数据。对于每个样品，测量在0.3psi(21.0g/cm²)下进行120分钟。总液体吸收为由每份26g样品吸收的盐水溶液的总量。

EDANA测试方法可例如由EDANA，Avenue Eugène Plasky 157，B-1030Brussels，Belgium获得。

实施例

实施例1

如图1所示，该方法在具有集成流化床(27)的并流式喷雾干燥设备中实施。反应区(5)的高度为22m且直径为3.4m。内部流化床(IFB)具有3m的直径和0.25m的堰高。

干燥用气体通过喷雾干燥器顶部的气体分布器(3)进料。干燥用气体通过作为除尘装置(9)的旋风分离器和冷凝塔(12)部分地进行再循环(干燥用气体回路)。干燥用气体为含有1体积％至4体积％的残余氧气的氮气。聚合开始前，将干燥用气体回路充满氮气直到残余氧气低于4体积％。反应区(5)中的干燥用气体的气流速度为0.79m/s。喷雾干燥器内的压力为大气压以下4毫巴。

如图3所示，在喷雾干燥器的圆柱形部分的末端绕圆周的三个点处测量离开反应区(5)的气体温度。使用三个单次测量(43)计算平均温度(喷雾干燥器出口温度)。加热干燥用气体回路，并开始定量加入单体溶液。此时开始，通过热交换器(20)调整气体入口温度将喷雾干燥器的出口温度控制为115℃。气体入口温度为167℃，且干燥用气体的蒸汽含量如表1所示。

产品在内部流化床(27)中累积直到达到堰高度。将温度为117℃的经调节的内部流化床气体通过管线(25)进料至内部流化床(27)中。内部流化床(27)中内部流化床气体的气流速度为0.65m/s。产品的停留时间为150min。内部流化床(27)中吸水性聚合物颗粒的温度为78℃。

将喷雾干燥器尾气在作为除尘装置(9)的旋风分离器中过滤，并输送到冷凝塔(12)以进行急冷/冷却。通过控制冷凝塔(12)内的(恒定的)填充水平，将过量的水泵出冷凝塔(12)。冷凝塔(12)内的水通过热交换器(13)冷却，并与气体逆流泵送。离开冷凝塔(12)的气体的温度和蒸汽含量如表1所示。冷凝塔(12)中的水通过定量加入氢氧化钠溶液以冲洗掉丙烯酸蒸汽而设定为碱性pH。

将离开冷凝塔(12)的气体分流至干燥用气体入口管线(1)和经调节的内部流化床气体(25)。气体温度通过热交换器(20)和(22)控制。将热的干燥用气体通过气体分布器(3)进料至并流式喷雾干燥器。气体分布器(3)由一组板根据干燥气体的量提供2-4毫巴的压降的板构成。

产品经由旋转阀(28)从内部流化床(27)排出，进入筛(29)。筛(29)用于筛出粒径大于800μm的筛渣/结块。筛渣/结块的重量总结于表1中。

单体溶液通过下述过程制备：首先，将丙烯酸和3-重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯(内交联剂)混合，然后再与37.3重量％的丙烯酸钠溶液混合。将所得单体溶液的温度通过使用热交换器并泵送至回路中而控制在10℃。在泵之后的回路中使用筛孔尺寸为250μm的过滤装置。如图1所示，借助静态混合器(31)和(32)经由管线(33)和(34)将引发剂计量加入液滴器上游的单体溶液中。将20℃的过二硫酸钠溶液经由管线(33)加入，将5℃的[2，2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐溶液与FF7经由管线(34)一起加入。每种引发剂均泵送至回路，并经由控制阀定量加入至每一个液滴器装置。在静态混合器(32)之后使用筛孔尺寸为140μm的第二过滤装置。如图4所示，为了将单体溶液定量加入至喷雾干燥器的顶部，使用三个液滴器装置。

如图5所示，液滴器装置包括外管(47)，其具有用于液滴器盒(49)的开口。液滴器盒(49)与内管(48)连接。内管(48)的端部具有PTFE挡板(50)作为封口，可在方法操作过程中向外管(51)推进和推出以实现维护目的。

如图8所示，液滴器盒(49)的温度通过流道(55)中的水控制在8℃。液滴器盒(49)具有256个直径为170μm且孔间距为15mm的孔。液滴器盒(49)由流道(56)和一个液滴板(53)组成，所述流道(56)基本不具有用于使预混单体引发剂溶液均匀分布的阻滞体积。液滴板(53)具有成3°角度的角度构型。液滴板(53)由不锈钢制成，长度630mm，宽度128mm，厚度1mm。

喷雾干燥器的进料由以下组成：9.56重量％的丙烯酸、33.73重量％丙烯酸钠、0.018重量％的3-重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯(纯度约85重量％)、0.071重量％的[2，2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、0.0028重量％的FF7(Brüggemann Chemicals；Heilbronn；德国)、0.071重量％的过二硫酸钠和水。中和度为73％。每孔的进料为1.4kg/h。

对所得的吸水性聚合物颗粒进行分析。条件和结果总结在表1至3中。

实施例2

该实施例以类似于实施例1的方式进行，不同之处在于：使用0.014重量％的3-重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯替代0.018重量％的3-重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯。

实施例3

该实施例以类似于实施例1的方式进行，不同之处在于：使用0.011重量％的3-重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯替代0.018重量％的3-重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯。

实施例4

该实施例以类似于实施例1的方式进行，不同之处在于：使用0.007重量％的3-重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯替代0.018重量％的3-重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯。

实施例5

该实施例以类似于实施例1的方式进行，不同之处在于：不使用3-重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯。

实施例6

该实施例以类似于实施例1的方式进行，不同之处在于：使用0.012重量％的3-重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯替代0.018重量％的3-重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯。

实施例7

该实施例以类似于实施例6的方式进行，不同之处在于：喷雾干燥器的进料还包含0.053重量％的HP(Brüggemann Chemicals；Heilbronn；Germany)。

实施例8

将在实施例1中制备的1200g吸水性聚合物颗粒(原料聚合物)置于实验室用犁铧式混合器(MR5型，由GebrüderMaschinenbau GmbH，Paderborn，Germany制造)中。通过将如表4中记载的24g碳酸亚乙酯、2.4g乳酸铝和60g去离子水在烧杯中混合制备表面后交联剂溶液。在200rpm的混合器速度下，在1分钟内通过喷嘴将水溶液喷洒于聚合物颗粒上。再继续混合5分钟。将产品移出并转移至已预先加热至160℃的另一犁铧式混合器(MR5型，由GebrüderMaschinenbau GmbH，Paderborn，Germany制造)中。在150或160℃下再混合数分钟，每10分钟取样一次，之后将产品从混合器中移出。试验条件和结果总结于表5和6中。

实施例9至14

该实施例以类似于实施例8的方式进行，不同之处在于：使用实施例2至7中制备的聚合物颗粒并且热表面后交联的温度为150或160℃，如表4中的记载。

实施例13a和13b

该实施例以类似于实施例13的方式进行，不同之处在于：在热表面后交联之前使用400μm的筛对实施例6中制备的聚合物颗粒进行筛分。两个级分均分别进行热表面后交联。

实施例14a和14b

该实施例以类似于实施例14的方式进行，不同之处在于：在热表面后交联之前使用400μm的筛对实施例7中制备的聚合物颗粒进行筛分。两个级分均分别进行热表面后交联。

实施例14c至14f

该实施例以类似于实施例14的方式进行，不同之处在于：在热表面后交联之前使用200、300、400、500和850μm的筛对实施例7中制备的聚合物颗粒进行筛分。将200至300、300至400、400至500和500至850μm的筛分级分分别进行热表面后交联。

表4：表面后交联(SXL)的处理条件

EC：碳酸亚乙酯

bop：基于聚合物计

＊)比较

表5：在表面后交联(SXL)后吸水性聚合物颗粒的性能

表5：在表面后交联(SXL)后吸水性聚合物颗粒的性能(续)

＊)比较

实施例15

将在实施例1中制备的1200g吸水性聚合物颗粒(原料聚合物)置于实验室用犁铧式混合器(MR5型，由GebrüderMaschinenbau GmbH，Paderborn，Germany制造)中。通过将30g碳酸亚乙酯、3.0g乳酸铝和60g去离子水在烧杯中混合制备表面后交联剂溶液。在200rpm的混合器速度下，在1分钟内通过喷嘴将水溶液喷洒于聚合物颗粒上。再继续混合5分钟。将产品移出并转移至已预先加热至160℃的另一犁铧式混合器(MR5型，由GebrüderMaschinenbau GmbH，Paderborn，Germany制造)中。在160℃下混合55分钟之后，将产品从混合器中移出。试验条件和结果总结于表7和8以及图19至25中。

实施例15a至15g

该实施例以类似于实施例15的方式进行，除了在热表面后交联之前使用100、200、300、400、500、600、710、850和1000μm的筛对实施例7中制备的聚合物颗粒进行筛分。将100至200、200至300、300至400、400至500、500至600、600至710和710至850的筛分分别进行热表面后交联。

实施例16(比较实施例)

通过连续地混合水、50重量％的氢氧化钠溶液和丙烯酸制备42.7重量％的丙烯酸/丙烯酸钠溶液，使得中和度为69.0mol％。在组分混合后，通过热交换器将单体溶液连续地冷却至30℃并用氮气脱气。所用的多烯键式不饱和交联剂为3-重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯(纯度约85重量％)。基于所用的丙烯酸计(boaa)，3-重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯的用量为0.35重量％。为引发自由基聚合，使用如下组分：0.0008重量％boaa的过氧化氢，以2.5重量％的水溶液计量加入；0.13重量％boaa的过二硫酸钠，以15重量％的水溶液计量加入；以及0.0023重量％boaa的抗坏血酸，以0.5重量％的水溶液计量加入。单体溶液的通量为800kg/h。

将各组分连续地计量加入连续捏合反应器(ORP 250型Contikneter，List AG，Arisdorf，Switzerland)中，在反应器的第一个三分之一中，以26.3kg/h另外加入移出的粒径小于150μm的筛下细粒。

反应溶液的进料温度为30℃。反应混合物在反应器中的停留时间为约15分钟。

将由此获得的一些聚合物凝胶使用SLRE 75R挤出机(Sela Maschinen GmbH；Harbke；Germany)进行挤出。在挤出过程中聚合物凝胶的温度为95℃。多孔板具有12个孔径为8mm的孔。多孔板的厚度为16mm。挤出机的内长与内径的比例(L/D)为4。挤出的比机械能(specific mechanical energy，SME)为26kWh/t。挤出的聚合物凝胶分布于金属板上并在空气循环干燥箱中在175℃下干燥90分钟。金属板的聚合物凝胶负载为0.81g/cm²。

通过单级辊磨机研磨干燥的聚合物颗粒(进行三次研磨，运行第一次研磨的间隙宽度为1000μm，运行第二次研磨的间隙宽度为600μm，运行第三次研磨的间隙宽度为400μm)。将研磨干燥的聚合物凝胶进行分级并将具有如下组成的综合粒径分布(PSD)进行混合：：

600至710μm：10.6重量％

500至600μm：27.9重量％

300至500μm：42.7重量％

200至300μm：13.8重量％

150至200μm：5.0重量％

在23℃下，将1.2kg的该聚合物(原料聚合物)在具有加热套且每分钟200转的轴速度的犁铧式混合器(Pflugschar M5型，Gebr.Maschinenbau GmbH，Paderborn，Germany)中通过双物料喷嘴使用54.6g的以下物质的混合物进行涂覆：0.07重量％的N-羟乙基-2-噁唑烷酮、0.07重量％的1，3-丙二醇、0.7重量％的1，2-丙二醇、2.27重量％的22重量％乳酸铝水溶液、0.448重量％的0.9重量％脱水山梨糖醇单月桂酸酯水溶液和0.992重量％的异丙醇，重量百分比各自基于原料聚合物计。

在喷雾施用后，将产品温度升高至185℃并将反应混合物在该温度下和每分钟50转的轴速度下保持35分钟。将所得产物冷却至室温并用850μm筛再次分级。试验条件和结果总结于表7和8中。

实施例16a至16g(比较实施例)

该实施例以类似于实施例16的方式进行，不同之处在于：在热表面后交联之前使用100、200、300、400、500、600、710、850和1000μm的筛对实施例7中制备的聚合物颗粒进行筛分。分别对100至200、200至300、300至400、400至500、500至600、600至710和710至850μm的筛分级分进行表面后交联。

实施例17

将在实施例1中制备的1200g吸水性聚合物颗粒(原料聚合物)置于实验室用犁铧式混合器(MR5型，由GebrüderMaschinenbau GmbH，Paderborn，Germany制造)中。通过将如表4中记载的30g碳酸亚乙酯、3.0g乳酸铝和60g去离子水在烧杯中混合制备表面后交联剂溶液。在200rpm的混合器速度下，在1分钟内通过喷嘴将水溶液喷于聚合物颗粒上。再继续混合5分钟。将产品移出并转移至已预先加热至160℃的另一犁铧式混合器(MR5型，由GebrüderMaschinenbau GmbH，Paderborn，Germany制造)中。在160℃下再混合数分钟，每10分钟取样一次，之后将产品从混合器中移出。试验条件和结果总结于表9和11中。

实施例17a

该实施例以类似于实施例17的方式进行，不同之处在于在热表面后交联之前使用400μm的筛对实施例1中制备的聚合物颗粒进行筛分。将0至400μm的筛分级分单独进行热表面后交联。试验条件和结果总结于表9和11中。

实施例18

该实施例以类似于实施例17的方式进行，不同之处在于使用实施例6中制备的吸水性聚合物颗粒(原料聚合物)作为原料聚合物。试验条件和结果总结于表10和11中。

实施例18a

该实施例以类似于实施例18的方式进行，不同之处在于在热表面后交联之前使用400μm的筛对实施例6中制备的聚合物颗粒进行筛分。将0至400μm的筛分级分单独进行热表面后交联。试验条件和结果总结于表10和11中。

Claims

1.一种制备表面后交联的吸水性聚合物颗粒的方法，所述方法包括使单体溶液的液滴在周围热的气相中或在周围疏水性溶剂中聚合，所述单体溶液包含：

b)任选地，一种或多种交联剂，

c)至少一种引发剂，

d)任选地，一种或多种可与a)中所述单体共聚的烯键式不饱和单体，

e)任选地，一种或多种水溶性聚合物，和

f)水，

使用至少一种表面后交联剂涂覆吸水性聚合物颗粒并将涂覆的吸水性聚合物颗粒进行热表面后交联，其中将所述吸水性聚合物颗粒在涂覆之前任选地进行分级，所述吸水性聚合物颗粒在涂覆之前和任选地分级之后的平均粒径为420至700μm，粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量在涂覆之前和任选地分级后小于5重量％，且粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量在涂覆之前和任选地分级后小于5重量％。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述吸水性聚合物颗粒在涂覆之前和任选地分级后的平均粒径为500至600μm。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量在涂覆之前和任选地分级后小于0.5重量％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量在涂覆之前和任选地分级后小于0.5重量％。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中将单体溶液的液滴在周围热的气相中聚合，所述液滴通过具有孔且孔径范围为170至300μm的板产生。

6.根据权利要求5所述的方法，其中孔径范围为220至250μm。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中在涂覆之前和任选地分级后的吸水性聚合物的含水量为3至10重量％。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中在热表面后交联过程中的温度范围为140至160℃。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中至少一种表面后交联剂选自碳酸亚烷基酯、1,3-噁唑烷-2-酮、双-1,3-噁唑烷-2-酮和多-1,3-噁唑烷-2-酮、双-1,3-噁唑烷和多-1,3-噁唑烷、2-氧代四氢-1,3-噁嗪、N-酰基-1,3-噁唑烷-2-酮、N-羟乙基-1,3-噁唑烷-2-酮、环脲、二环酰胺缩醛、氧杂环丁烷和吗啉-2,3-二酮。

10.根据权利要求1至9中任一项可获得的吸水性聚合物颗粒。

11.吸水性聚合物颗粒，其平均粒径为420至700μm，粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量小于5重量％，粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量小于5重量％，圆度为0.80至0.95，粒径的多分散度α小于0.3，离心保留容量为20至45g/g，在高负载下的吸收为20至40g/g，且盐水导流率为40至200cm³s/g。

12.根据权利要求10或11所述的聚合物颗粒，其中所述离心保留容量为25至35g/g。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的聚合物颗粒，其中所述盐水导流率为60至100cm³s/g。

14.根据权利要求10或13中任一项所述的聚合物颗粒，其中所述平均粒径为500至600μm。

15.根据权利要求10或14中任一项所述的聚合物颗粒，其中粒径小于300μm的吸水性聚合物颗粒的量小于0.5重量％。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的聚合物颗粒，其中粒径大于800μm的吸水性聚合物颗粒的量小于0.5重量％。

17.根据权利要求10至16中任一项所述的聚合物颗粒，其中粒径的多分散度α小于0.2。

18.根据权利要求10至17中任一项所述的聚合物颗粒，其中吸水性聚合物颗粒的圆度为0.85至0.90。

19.根据权利要求10至18中任一项所述的聚合物颗粒，其中所述吸水性聚合物颗粒使用至少一种选自以下的表面后交联剂进行热表面后交联：碳酸亚烷基酯、1,3-噁唑烷-2-酮、双-1,3-噁唑烷-2-酮和多-1,3-噁唑烷-2-酮、双-1,3-噁唑烷和多-1,3-噁唑烷、2-氧代四氢-1,3-噁嗪、N-酰基-1,3-噁唑烷-2-酮、N-羟乙基-1,3-噁唑烷-2-酮、环脲、二环酰胺缩醛、氧杂环丁烷和吗啉-2,3-二酮。

20.一种流体吸收制品，其包含根据权利要求10至19中任一项所述的吸水性聚合物颗粒。

21.一种流体吸收制品，其包含：

(A)上方可渗液层

(B)下方不可渗液层

(C)位于(A)层与(B)层之间的流体吸收芯，其包含5至90重量％的纤维材料和10至95重量％的根据权利要求10至19中任一项所述的吸水性聚合物颗粒；

(D)任选的位于(A)和(C)之间的收集分布层，其包含80至100重量％的纤维材料和0至20重量％的根据权利要求10至19中任一项所述的吸水性聚合物颗粒；

(E)任选的紧邻(C)上方和/或下方布置的薄织物层；以及

(F)其他任选的组件。

22.根据权利要求21所述的流体吸收制品，其中所述流体吸收制品的流体吸收芯(C)中包含小于15重量％的纤维材料和/或粘合剂。