CN1690086A

CN1690086A - 连续生产吸水性树脂的方法

Info

Publication number: CN1690086A
Application number: CNA2005100592024A
Authority: CN
Inventors: 大六赖道; 入江好夫; 藤野真一; 藤田康弘; 夛田贤治; 井上博树; 长泽诚; 柴田浩史
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2025-03-24
Also published as: DE602005009599D1; CN100528903C; EP1589040A1; CN101597348A; US7622535B2; CN101597348B; US20050215734A1; EP1589040B1

Abstract

本发明涉及通过使用具有单体水溶液的加料部分；输送单体和所形成的氢化聚合物的环带；和氢化聚合物的排料部分的连续聚合设备来连续生产吸水性树脂的方法，其中连续聚合设备具有侧壁和顶板，以及由下列等式“设备中的空间比＝B/A”所表示的在设备中的空间比是1.2－20。在该等式中，A是在环带的宽度方向上在聚合过程中的氢化聚合物的最大横截面积(cm²)，和B是在环带的宽度方向上在连续聚合设备的环带和连续聚合设备的顶板之间的空间的最大横截面积(cm²)。

Description

连续生产吸水性树脂的方法

技术领域

本发明涉及连续生产吸水性树脂的方法，尤其，涉及通过在水溶液中含有的单体的连续聚合来生产吸水性树脂的方法。通过本发明的方法获得的吸水性树脂可有效地用作卫生制品，比如一次性尿布和卫生巾，土壤的保水剂等等。

背景技术

吸水性树脂是具有高吸水能力的树脂，并且被用于利用其性能的各种各样的应用。例如，吸水性树脂应用于卫生制品，比如一次性尿布和卫生巾，土壤的保水剂等等。

这种吸水性树脂(还称为高吸水性聚合物(SAP)或吸水性聚合物)例如描述在日本工业标准(JIS)K7223-1996中，早已为人所知。已知的吸水性聚合物包括部分中和和交联的聚丙烯酸，丙烯酸接枝的淀粉的水解产物，乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物的皂化产物，丙烯腈或丙烯酰胺共聚物或它们的交联聚合物的水解产物，阳离子单体的交联聚合物等等。

吸水性树脂以相对大的量用于一次性尿布和卫生巾或土壤的保水剂。因此，它对用吸水性树脂制备的产品的成本竞争力具有巨大的影响。因而，希望在吸水性树脂的生产中开发成本降低技术。

为了通过水溶液聚合生产吸水性树脂，制备含有单体、聚合引发剂和交联剂的单体水溶液。水溶液聚合在水溶液中进行，以获得凝胶状氢化聚合物。在破碎氢化聚合物之后，粒状氢化聚合物进行干燥，获得粒状原料聚合物，随后该原料聚合物进行表面交联，获得吸水性树脂。

在这种方法中，需要大量的能量来干燥氢化聚合物。据披露，通过使用具有高单体浓度的水溶液，生产方法生产了具有低水含量的氢化聚合物(例如，参阅US专利4,552,938和US专利4,985,518)。然而，通过这些公开方法生产的吸水性树脂具有需要解决的性能方面的问题，比如由于它们的吸水能力，所得吸水性树脂具有高的可萃取物含量。其中的原因是不清楚的，但据认为，在高浓度下的在聚合阶段早期形成的高分子量组分可以对性能具有坏的影响。

因此，为了提高吸水性树脂的性能，开发了通过将温度控制在不高于某一规定水平而使用具有低单体浓度的的水溶液的聚合技术(例如，参阅US专利5,380,808和US专利6,174,978)。通过采用温和的聚合条件，可以获得具有高性能的吸水性树脂。然而，由于在聚合反应过程中的聚合热的产生，需要从聚合反应溶液中除热。还必需大的热量来干燥具有高水含量的氢化聚合物。也就是说，在US专利5,380,808和US专利6,174,978中公开的技术仍然具有生产成本方面的问题，虽然它们有助于改进吸水性树脂的性能。

作为同时满足生产成本和质量的技术，公开了一种聚合方法，其中在蒸发水的同时，含有高浓度的丙烯酸或其钠盐的水溶液在高初始温度下聚合(参阅US公开申请2002-40095)。通过使用这种方法，除热的成本可减低，因为不需要在聚合过程中除热。干燥所需的成本也能够减低，因为在所形成的氢化聚合物中的水含量是低的。此外，所生产的吸水性树脂具有高的性能。

关于吸水性树脂的生产方法已经公开了各种各样的技术，比如这些。然而，仍然存在开发具有高性能的吸水性树脂的有效生产方法的需求。

发明内容

本发明的目的是提供具有高性能的吸水性树脂的有效生产方法。

本发明提供了通过使用包括含有单体、聚合引发剂和交联剂的单体水溶液的加料部分；输送单体和所形成的氢化聚合物的环带；和氢化聚合物的排料部分的连续聚合设备来连续生产吸水性树脂的方法，其中该连续聚合设备具有侧壁和顶板，以及由下列等式1所表示的在设备中的空间比是1.2-20：

[等式1]

设备中的空间比＝B/A

其中A是在环带的宽度方向上在聚合过程中的氢化聚合物的最大横截面积(cm²)，和B是在环带的宽度方向上在连续聚合设备的环带和连续聚合设备的顶板之间的空间的最大横截面积(cm²)。

通过使用本发明的连续生产方法，可以连续而有效地生产具有高性能的吸水性树脂。

附图说明

图1是在本发明的连续生产方法中使用的连续聚合设备的示意图。

图2是说明通过使用连续聚合设备由单体的水溶液生产表面交联吸水性树脂的方法的示意图。

图3是其中输送氢化聚合物的连续聚合设备的环带的宽度方向的剖视图。由斜线所示的部分对应于[A]。

图4是其中没有输送氢化聚合物的连续聚合设备的环带的宽度方向的剖视图。由斜线所示的部分对应于[B]。

图5是进给单体水溶液的连续聚合设备的环带的宽度方向的剖视图。由斜线所示的部分对应于“C”。

图6是进给单体水溶液的连续聚合设备的环带的宽度方向的剖视图。由箭头所示的部分对应于“D”和“E”。

图7是用于改变顶板高度的螺旋式升降原理的示意图。

图8是在实施例1、对比实施例2和对比实施例3中使用的连续聚合设备的示意图。

图9是在实施例2中使用的连续聚合设备的示意图。

图10是在实施例3中使用的连续聚合设备的示意图。

图11是在对比实施例1中使用的连续聚合设备的示意图。

首先，简要地通过参考附图来说明本发明的吸水性树脂的连续生产方法。

图1是在本发明的连续生产方法中使用的连续聚合设备10的示意图。顺便提一下，连续聚合设备10仅仅是在本发明中使用的连续聚合设备的一个实施方案，因此，本发明的技术范围决不局限于由图1所示的连续聚合设备。

首先，通过单体水溶液的加料部分110将含有单体、聚合引发剂和交联剂的单体水溶液进给至环带120。环带120具有可活动结构和单体水溶液随环带120的移动而输送。单体在环带120上的运输步骤中聚合，同时单体水溶液在沸腾状态汽化，导致了发泡氢化聚合物130的形成。该氢化聚合物是指由单体的聚合形成和在干燥步骤中干燥之前的聚合物。氢化聚合物130收缩，然后该氢化聚合物在环带120的下游侧从排料部分140排出。连续聚合设备的壁150和顶板160都覆盖了诸如不锈钢板等之类的材料。该连续聚合设备可以安装紫外线照射装置170，以便引发聚合反应。该连续聚合设备可以安装紫外线照射装置180，以便除去在氢化聚合物中含有的残留单体。在本发明的吸水性树脂的连续生产方法中，聚合条件比如所使用的连续聚合设备的设备结构和由等式1表示的在该设备中的空间比被控制。通过这种控制，连续地生产出具有高性能的吸水性树脂。

响应最终通过使用本发明的连续生产方法生产的吸水性树脂所需的性能，在连续聚合设备之后可以增加必要的步骤。例如，为了获得表面交联吸水性树脂，如图2所示，将氢化聚合物输送到干燥步骤，分类步骤和表面交联步骤。

图2是说明通过使用连续聚合设备10由单体的水溶液生产表面交联吸水性树脂的方法的示意图。通过使用连续聚合设备10生产的氢化聚合物通过破碎机20碎解为适于干燥的粒度，再输送到干燥器30。将通过干燥氢化聚合物产生的原料聚合物输送到分类设备40。这里，原料聚合物是指通过干燥氢化聚合物形成的聚合物。在后续步骤中进行表面交联的情况下，它还可以指在表面交联之前的聚合物。将具有规定粒度的原料聚合物输送到表面交联设备50。具有太大粒度的原料聚合物通过使用粉碎机60比如辊磨机粉碎，再次输送到分类设备40。将具有太小粒度的细粉状原料聚合物输送到造粒机70。该原料聚合物通过使用由喷雾器75喷雾的含水液体造粒，再次作为氢化聚合物输送到破碎机20。在表面交联设备50中，通过使用表面交联剂交联原料聚合物获得了表面交联的吸水性树脂。对表面交联的吸水性树脂加入适合的产品处理工序比如均匀定型(sizing)。顺便提一下，本发明的连续生产方法的技术范围不限于具有如由图2所示的后处理步骤的实施方案。由连续地根据本发明的叙述生产的氢化聚合物获得的吸水性树脂的生产方法至少包括在本发明的技术范围内。

接下来，更详细地按照各成分要求来说明本发明。

本发明的吸水性树脂是指水溶胀和水不溶性交联聚合物，以及通过吸水形成具有阴离子、非离子或阳离子的性能或者它们的两种或多种的水凝胶的交联聚合物。“水溶胀”是指在离子交换水中吸收大量的水，比如不少于其本身固体含量的2倍，优选10-3000倍，更优选50-2000倍。“水不溶性”是指吸水性树脂的未交联部分对于水的可萃取物含量不高于50wt％，优选不高于25wt％，更优选不高于20wt％，进一步优选不高于15wt％和尤其优选不高于10wt％。在实施例中详细说明了可萃取物含量的测量方法。

单体水溶液的加料部分110是将含有单体、聚合引发剂和交联剂的单体水溶液进给环带120的部分。

在本发明中用作吸水性树脂的原料的单体包括阴离子不饱和单体和它们的盐比如(甲基)丙烯酸，马来酸(酸酐)，衣康酸，肉桂酸，乙烯基磺酸，烯丙基甲苯磺酸，乙烯基甲苯磺酸，苯乙烯磺酸，2-(甲基)丙烯酰基氨基-2-甲基丙烷磺酸，2-(甲基)丙烯酰基乙烷磺酸，2-(甲基)丙烯酰基丙烷磺酸，(甲基)丙烯酰基磷酸2-羟乙酯等等；含有硫醇基团的不饱和单体；含酚式羟基的不饱和单体；含酰胺基团的不饱和单体比如(甲基)丙烯酰胺，N-乙基(甲基)丙烯酰胺，N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺；和含氨基的不饱和单体，比如(甲基)丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯，(甲基)丙烯酸N，N-二甲基氨基丙基酯，N，N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺。单体可以单独使用或者结合两种或多种使用。

考虑到吸水性树脂的吸水性能和成本，优选使用丙烯酸和/或它的盐作为单体。盐的具体实例包括丙烯酸的钠盐，钾盐，铵盐，胺盐。鉴于成本，丙烯酸钠是优选使用的。虽然可以含有其它单体，但丙烯酸和/或它的盐的用量优选不低于70mol％和高达100mol％，更优选不低于80mol％，进一步优选不低于90mol％和尤其优选不低于95mol％，以单体的总摩尔数为基准计。

在进给环带的单体水溶液中的单体浓度不是特别限制的，然而，优选不低于30wt％，更优选不低于35wt％，进一步优选不低于40wt％，更进一步优选不低于45wt％，尤其优选不低于50wt％和最优选不低于55wt％。通过提高单体浓度，改进了吸水性树脂的生产率。在本发明中，可以进行通过使用具有高单体浓度的水溶液的聚合反应。具有高性能的吸水性树脂可以通过不控制由聚合热导致的聚合温度升高来生产。这不同于普通连续聚合。单体浓度的上限也不是特别限制的，然而，优选不高于80wt％，更优选不高于70wt％和进一步优选不高于60wt％。太高的单体浓度可以减低吸水能力。

在使用含有酸基的单体的情况下，作为原料，它可以在聚合之前中和。例如，在使用丙烯酸作为单体的情况下，丙烯酸可以用氢氧化钠等中和，形成丙烯酸的盐。通过中和酸基，产物能够不用在聚合之后中和而应用于卫生制品比如一次性尿布和卫生巾。含有酸基的单体的中和比不是特别限制的，然而，优选不低于50mol％和低于80mol％，更优选不低于55mol％和高于78mol％，进一步优选不低于60mol％和高于75mol％。

在连续聚合设备中，聚合反应优选通过在强烈的水蒸发下加热进给环带120的单体水溶液来进行。因此，优选预先将进给环带120的单体水溶液加热到一定温度。单体水溶液的加热可以通过加热装置比如加热器来进行，或可以利用丙烯酸的中和热和/或溶解热。鉴于生产成本，优选采用丙烯酸的中和热和/或溶解热。

虽然聚合引发剂不是特别限制的，但可以使用热引发剂或光引发剂。作为热引发剂，包括过硫酸盐比如过硫酸钠，过硫酸钾，过硫酸铵等；过氧化物比如过氧化氢，叔丁基过氧化物，甲基乙基酮过氧化物等等；偶氮化合物比如偶氮腈化合物，偶氮脒化合物，环状偶氮脒化合物，偶氮酰胺化合物，烷基偶氮化合物，2，2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐，2，2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐等。以上过氧化物可以与还原剂比如亚硫酸盐，亚硫酸氢盐，硫代硫酸盐，甲脒亚磺酸，硫酸亚铁，抗坏血酸等结合来进行氧化还原聚合。作为光引发剂，包括苯偶姻衍生物，苄基衍生物，乙酰苯衍生物，二苯甲酮衍生物，偶氮化合物等。这些聚合引发剂可以单独或以适当的组合来使用。鉴于残留单体的减低能力，优选将热引发剂与光引发剂结合。聚合引发剂的用量通常是0.001-2mol％和优选0.01-0.5mol％，以单体的总摩尔数为基准计。

作为在单体水溶液中含有的交联剂，根据所使用的单体，或吸水性树脂所需的性能，可以任意地使用在分子中具有多个乙烯基的化合物；在分子中具有可与羧基或磺酸基团等反应的多个官能团的化合物。

在分子中具有多个乙烯基的化合物例如包括N，N’-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺，(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯，(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯，三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯，甘油三(甲基)丙烯酸酯，甘油丙烯酸酯甲基丙烯酸酯，环氧乙烷改性的三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯等等。

在分子中具有可与羧基或磺酸基团反应的多个官能团的化合物包括多元醇化合物，环氧化合物，多价胺化合物，多价胺和卤代环氧化合物的缩合物，多价异氰酸酯化合物，多价噁唑啉化合物，碳酸亚烷基酯化合物，卤代环氧化合物，多价金属氢氧化物和氯化物等。例如，可以使用(聚)乙二醇，二甘醇，三甘醇，四甘醇，丙二醇，1，3-丙二醇，二丙二醇，2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇，聚丙二醇，(聚)甘油，2-丁烯-1，4-二醇，1，4-丁二醇，(聚)乙二醇二缩水甘油醚，(聚)甘油多缩水甘油醚，双甘油多缩水甘油醚，(聚)丙二醇二缩水甘油醚，缩水甘油等等。

然而，交联剂不限于列举的那些，视需要可以使用已知的交联剂。例如，US专利6,140,395作为参考在本发明中引入。关于在水溶液中含有的其它组分可以参考该出版物。其它文件也可以用作参考。

交联剂的用量不是特别限制的，然而，优选是0.0001-10mol％，更优选0.001-1mol％，以单体的总摩尔数为基准计。

其它组分可以在单体水溶液中含有。例如，可以包括亲水性聚合物比如淀粉，淀粉衍生物，纤维素，纤维素衍生物，聚乙烯醇，聚丙烯酸(盐)，交联聚丙烯酸(盐)等等；链转移剂比如次磷酸(盐)等；和螯合剂。当包括这些组分时，该量优选是在0-30wt％的范围内，以单体的总摩尔数为基准计。单体水溶液的溶剂通常是水。然而，可以加入除了水以外的组分，以便改进聚合反应性或吸水性树脂的性能。

优选预先升高进给环带的单体水溶液的温度。通过升高单体水溶液的温度，除去在单体水溶液中的溶解氧。单体水溶液的高温也适合于应用本发明的连续生产方法在该高温下蒸发水的同时进行聚合。

具体地说，进给环带的单体水溶液的温度不低于10℃，优选不低于50℃，更优选不低于60℃，进一步优选不低于70℃，尤其优选不低于80℃和最优选不低于90℃。单体水溶液的温度上限不是特别限制的，然而，优选不高于105℃和更优选不高于100℃。单体水溶液的温度太低需要太长的时间来将单体水溶液的温度升高到在单体水溶液中的水的沸点，并且可以降低生产率。它还可以损害吸水性树脂的性能。

当单体含有酸基比如丙烯酸时，优选通过利用在酸基与碱的中和中产生的中和热来升高进给环带的水溶液的温度。进给环带的水溶液的温度还可以通过利用单体和碱的溶解热来升高。中和热和溶解热均可以利用。在水溶液中的溶解氧可以通过中和热和/或溶解热来挥发掉。

单体水溶液优选在进给环带120之前进行搅拌，以便进行均匀的聚合。搅拌方法不是特别限制的。例如，可以使用静态混合器。

单体水溶液的组成或进料量应该根据吸水性树脂或生产设备组成来决定，在一个实施方案中是没有限制的。例如，单体水溶液的进料量应该根据设备尺寸来决定。为了生产具有均匀质量的吸水性树脂，进料量优选是恒定的。

环带120优选由具有耐腐蚀性和耐久性的材料制成。此外，当在蒸发单体水溶液的同时进行聚合反应时，它优选由耐热性材料制成。例如，氟烃树脂比如聚四氟乙烯片材用作环带。

在单体水溶液的环带120的加料口110的附近，可以设置侧部溢流堰(weirs)(未示出)，作为固定部件，这样它可以沿着环带120的运动方向在环带120的两侧随环带120滑动。该侧部溢流堰防止了进给环带的单体水溶液从环带中溢流出。当设置侧部溢流堰时，优选将它设计成至少覆盖从加料口110到其中进给环带120的单体水溶液开始凝胶化的位置的区域。如果环带具有被进给环带120的单体水溶液的重量压迫变形的结构，那么该变形可以用来防止水溶液从环带中溢流出。

端部溢流堰(未示出)可以以与环带120的移动方向几乎垂直的角度设置在从单体水溶液的加料口110起始的移动方向的上游。该端部溢流堰防止了单体水溶液从上游侧的方向流出和从环带120中溢流出。端部溢流堰和侧部溢流堰可以单独地形成或按一个部件形成。根据情况而定，连续聚合设备可以在下游侧是较低的，以便防止进给环带120的水溶液倒流。关于侧部溢流堰和端部溢流堰，适当的话可以参考已知技术比如在US专利6,241,928中所述的技术。

在本发明的连续生产吸水性树脂的方法中，使用其中两个侧面和顶板被覆盖的连续聚合设备。也就是说，如图1所示，连续聚合设备的侧面150和顶板160用材料比如金属板覆盖。连续聚合设备的侧面是指相对于环带120的运动方向的两个侧面和连续聚合设备的顶板是指位于环带120的上部方向的表面。“顶板被覆盖”不要求使得氢化聚合物与外部空气的接触被完全防止。至少所形成的氢化聚合物的侧面和上部方向被侧壁150和顶板160覆盖就足够了。例如，如图1所示，环带的侧面和顶板被覆盖。

通过覆盖连续聚合设备的侧面和顶板，在聚合过程中的散热被减少，并且可以有效地利用中和热和聚合热，因此聚合可以更有效地进行。结果，吸水性树脂的性能被改进。例如，残留单体被减少。通过覆盖连续聚合设备的顶板和侧面，单体水溶液的蒸发到设备外部的量也可以明显减少，这能够有助于生产环境改进。此外，通过覆盖连续聚合设备的顶板和侧面，可以防止杂质污染所生产的聚合物。

构成连续聚合设备的侧壁和顶板的材料不是特别限制的，只要它是难以被在聚合反应过程中产生的组分所损坏的材料。优选地，它是具有高的耐热蒸汽性的材料，因为聚合反应在水溶液沸腾的同时进行。构成材料可以通过考虑所使用的其它组分来决定。例如，可以使用不锈钢、钢化玻璃，四氟乙烯板等。

进给环带120的单体水溶液随着聚合的进行由液体改变为凝胶状氢化聚合物。当将通过紫外线引发聚合反应的光引发剂配合到单体水溶液中时，通过由紫外线照射装置170发射的紫外线引发聚合。紫外线照射装置的位置不是特别限制的，只要它能够将紫外线照射到溶液上和能够促进聚合反应。如图1所示，它可以安装在设备的顶板。为了安装在设备的顶板，灯可以通过使用螺钉和螺母悬挂于设备的顶板，或者设备的顶板160的一部分是开放的，紫外线可以从该孔照射进来。

单体水溶液中的单体在环带120上输送的同时进行聚合，以及水溶液的温度被伴随聚合的聚合热所升高。单体的聚合反应在以水的沸腾状态(它被加热到沸点)蒸发的溶液中进行。结果，在环带120上的输送步骤中产生的氢化聚合物130膨胀，以及氢化聚合物130被转化为发泡状态。在氢化聚合物通过膨胀发泡的步骤中，不定期地从环带120上除去氢化聚合物130。在氢化聚合物130中含有的水逐渐蒸发。

当发泡的氢化聚合物通过聚合反应在蒸发水的同时进行来产生时，最终获得的吸水性树脂具有高的性能。据认为，该性能可被在强烈的反应条件下进行的聚合反应所损害，然而，如果采用本发明的生产方法，即使在这种条件下，也能够生产出具有与在温和的条件下生产的吸水性树脂相等质量的吸水性树脂。尽管其中的原因不清楚，但据估计，通过采用按照在一定高温下开始聚合反应后生产发泡氢化聚合物的方法，可以抑制损害性能的具有高分子量的氢化聚合物的产生。

在US专利5,380,808和US专利6,174,978中描述的方法中，其中进行聚合反应的单体水溶液的温度和单体浓度控制至较低水平，以便温和地进行聚合反应。也就是说，需要从单体水溶液中除热，如果必要，以便不由所产生的聚合热将单体水溶液的温度升高到高于必需值。另一方面，本发明的方法利用聚合热来升高单体水溶液的温度。因此，鉴于能量效率，本发明的方法是优越的。

而且，聚合反应以充分高的反应速度在单体水溶液的温度高的条件下进行。具有环带的连续聚合基本上具有优异的生产率。然而，必要的是，在从环带上回收氢化聚合物之前，充分地进行聚合反应。因此，具有环带的连续聚合的生产率很大程度取决于聚合反应速度。例如，为了充分地确保单体水溶液至环带的进料量，应该使用宽的环带，或者应该通过使用长的环带增加环带的输送速度。然而，任何这些情况可以招致连续聚合设备的规模扩大和吸水性树脂的生产成本提高。当聚合反应在这种高温下进行以便强烈地蒸发进给环带的单体水溶液中的水时，聚合反应速度是非常高的。因此，该聚合在用普通环带的连续聚合中无法想象的这种短时间内是可行的，它急剧地改进了吸水性树脂的生产率。

当通过使用环带来进行泡沫聚合时，由凝胶状氢化聚合物组成的凝胶片材可以制成厚的。当泡沫聚合通过间歇聚合来进行时，因为在任何方向上的自由膨胀，很难获得厚的凝胶片材。另一方面，在用输送的环带的连续聚合中，限制了在移动方向上的膨胀，导致仅仅向上膨胀，从而获得了厚的凝胶片材。这进而进一步改进了生产率。

当吸水性树脂通过具有环带的连续聚合来生产时，还令人惊奇地获得了对于吸水性树脂的质量的效果。当吸水性树脂通过间歇聚合来生产时，在吸水性树脂中的残留单体增加，因为聚合设备的壁存在许多粘附的单体，导致这些单体重新附着于所形成的凝胶。另一方面，当采用具有环带的连续聚合时，虽然在聚合设备的两侧存在壁，但在移动方向上不存在壁。据估计，这导致了较少的残留单体再附着于氢化聚合物。

聚合反应通常在常压下进行，但可以采用减压来降低聚合体系的沸点。优选地，鉴于可操作性，聚合反应在常压下进行。

聚合的初始温度通常不低于30℃，优选不低于50℃，更优选不低于60℃，进一步优选不低于70℃，尤其优选不低于80℃和最优选不低于90℃。太低的初始温度可以降低聚合的生产率和可以损害吸水性树脂的性能。此外，聚合的初始温度优选不高于105℃和更优选不高于100℃。当初始温度太高时，发泡和伸长没有充分地发生，并且可以损害吸水性树脂的性能。聚合的初始温度可以通过单体水溶液的白色混浊度、粘度增高、温度增高等来观察。

在聚合过程中的最高温度不是特别限制的，然而优选不高于150℃，更优选不高于140℃，进一步优选不高于130℃，尤其优选不高于120℃和最优选不高于115℃。如果该最高温度超过150℃，所得吸水性树脂的吸水能力可以大大降低。

在本发明中，在聚合的初始温度和在聚合过程中的最高温度之间的差ΔT优选不大于70℃，更优选不大于60℃，进一步优选不大于50℃，更进一步优选不大于40℃，尤其优选不大于30℃和最优选不大于25℃。较小的ΔT往往带来所得吸水性树脂的更佳改进的性能。

在一个优选的实施方案中，系统中的温度在聚合引发之后急剧增高，在大约10-20mol％的低聚合度下达到水的沸腾温度。然后，聚合在蒸汽散发和固体含量增加的同时继续进行。聚合热被有效地用来提高固体含量。

聚合时间不是特别限制的，然而，优选不长于5分钟，更优选不长于3分钟，进一步优选不长于2分钟和尤其优选不长于1分钟。较短的聚合时间更加改进了聚合反应的生产率。聚合时间这里是指从将与聚合引发剂一起添加的单体水溶液进给连续聚合设备的时间起到从连续聚合设备排出氢化聚合物时的时间。

氢化聚合物的固体含量随聚合反应的进程逐渐提高。由本发明的生产方法生产的氢化聚合物具有高固体含量，因此在后续干燥步骤中需要较少的能量来干燥氢化聚合物。为了提高该效果，氢化聚合物的固体含量优选不低于50wt％，更优选不低于55wt％，进一步优选不低于60wt％，和尤其优选不低于66wt％。太高的固体含量可以带来氢化聚合物的处理困难。此外，最终获得的吸水性树脂的吸水能力往往降低和可萃取物含量增加。因此，氢化聚合物的固体含量优选控制至不高于82wt％，更优选不高于80wt％，进一步有优选不高于75wt％。

在本发明中，调节在氢化聚合物和设备尺寸之间的关系。也就是说，在本发明的连续生产方法中，由下列等式1表示的在设备中的空间比是1.2-20：

[等式1]

设备中的空间比＝B/A

在该等式中，A是在环带的宽度方向上在聚合过程中的氢化聚合物的最大横截面积(cm²)。图3是在输送氢化聚合物的连续聚合设备的环带的宽度方向上的横断面图。当描绘在环带的运动方向的垂直方向上的横截面时，如图3所示，膨胀的氢化聚合物130存在于环带120上。在图3中，斜线部分是氢化聚合物的横截面积。虽然氢化聚合物的横截面积根据观测部分改变，但在它们中的最大横截面对应于在等式1中的“A”。氢化聚合物的横截面积可以通过在聚合过程中拍摄氢化聚合物的视频图像和由它们读取在最大膨胀时在环带的宽度方向上的横截面积来测定。可以采用其它方法，只要能够计算一定水平的精确值。

在等式1中，“B”(cm²)是在环带的宽度方向上在连续聚合设备的环带和连续聚合设备的顶板之间的空间的最大横截面积。图4是在没有输送氢化聚合物的连续聚合设备的环带的宽度方向上的剖视图。如图4所示，用斜线表示的部分对应于在环带120和顶板160之间的空间的横截面积。虽然该横截面积根据观测部分改变，但在它们中的最大横截面积对应于等式1中的“B”。

聚合反应以使得由“A”和“B”计算的在设备中的空间比为1.2-20的方式进行。当聚合反应在这种空间比下进行时，在聚合过程中的散热被减低，以及中和热和聚合热能够有效地被利用，从而有效地进行聚合。因此，吸水性树脂的性能被改进，比如残留单体较低。当在设备中的该空间比是在以上比率范围内时，可以确保在连续聚合设备中的气流通过，使得可以容易地回收在聚合过程中蒸发的水和/或单体。此外，当在设备中的该空间比是在以上比率范围内时，能够避免诸如所形成的氢化聚合物附着于连续聚合设备的侧面或顶板之类的事件，该附着会引起残留单体的增加或由于无法输送氢化聚合物而不能进行连续生产。低于1.2的在设备中的该空间比可以引起氢化聚合物附着于连续聚合设备的侧面或顶板，因此出现了诸如大量残留单体或由于无法输送氢化聚合物而不能进行连续生产之类的问题。此外，在连续聚合设备中的气流通道可以是窄的，使得难以回收蒸发的水或单体，并且可以引起残留单体的增加或降低聚合物中的固体含量。相反，当在设备中的该空间比大于20，散热增加，中和热和聚合热不能有效地被利用，这可以导致吸水性树脂的性能降低，例如残留单体增加。

在氢化聚合物和添加的单体水溶液的量之间的关系满足以下条件。也就是说，控制聚合反应，使得用以下等式2表示的氢化聚合物的膨胀比是2-500：

[等式2]

氢化聚合物的膨胀比＝A/C

在等式2中，“A”与等式1中的“A”相同，因此这里可以省略解释；和“C”是在环带的宽度方向上的添加单体水溶液的横截面积(cm²)。图5是在进给单体水溶液的连续聚合设备的环带的宽度方向上的横截面图。当描绘在与环带的运动方向垂直方向上的横截面图时，如图5所示，在聚合引发之前的单体水溶液190存在于环带120的表面上。在图5中，由斜线所示的部分对应于添加单体水溶液的横截面积。添加到环带120的单体水溶液的横截面积能够由添加到环带120的单体水溶液的量和环带120的输送速度计算。

当用等式2表示的氢化聚合物的膨胀比太小时，可以显著地发生在聚合过程中的热降解，这往往损害了吸水性树脂的性能，例如对于所得吸水性树脂的吸水能力，可萃取物的含量增加。另一方面，太高的氢化聚合物的膨胀比可以要求更大规模的连续聚合设备和提高了生产成本。通过将氢化聚合物的膨胀比调节在2-500的范围内，可以以低成本生产具有高性能的吸水性树脂。

在添加的单体水溶液的量和设备高度之间的关系优选满足下列条件。也就是说，控制聚合反应，使得在90％或以上的聚合区，用以下等式3表示的设备的高度比是在10-500的范围内：

[等式3]

设备的高度比＝E/D

“聚合区”是指从单体水溶液的加料部分到氢化聚合物的排料部分的区域。

在等式3中，“D”是添加单体水溶液的厚度(cm)。图6是在进给单体水溶液的连续聚合设备的环带的宽度方向的横断面图。当描绘与环带的移动方向垂直的横截面时，如图6所示，在聚合引发之前的单体水溶液190存在于环带120的表面上。添加的单体水溶液的厚度是指进给环带的的单体水溶液的厚度。在图6中，由“D”所示的长度是添加的单体水溶液的厚度。添加的单体水溶液的厚度根据环带的形状而改变。例如，如图6所示，当与中心部分比较侧面部分升高时，中心部分的厚度变得更高。在这种情况下，在具有最高厚度的部分的值作为“D”值采用。“D”值可以通过进给单体水溶液的量来控制。

在等式3中，“E”是从连续聚合设备的环带到顶板的最大高度(cm)。在图6中，由“E”所示的长度是从连续聚合设备的环带到顶板的最大高度。当环带是弯曲或折叠的时，根据环带的位置，在环带和顶板之间的高度可以不同。在这种情况下，在其中在连续聚合设备的环带和顶板之间的最大高度是最高的位置的值作为“E”值采用。例如，当如图6所示顶板是水平的时，从环带的最低位置起的高度对应于“E”。设备高度“E”可以在环带的移动方向上改变。例如，如图1所示，当顶板在接近氢化聚合物的排料部分140的位置是低的时，设备高度“E”因此在那里相应地变低。因此，设备的高度比也变小。

当用等式3表示的设备的高度比太小时，氢化聚合物可以部分地附着在聚合设备的顶板，这可以导致残留单体的增加或由于不能输送氢化聚合物而无法运行连续聚合。除了这些缺陷以外，它可以使在连续聚合设备中的气流通过变窄和使得难以回收蒸发的水或单体，这可以导致残留单体增加或氢化聚合物的固体含量变低。此外，当照射紫外线时，由于由紫外线照射装置产生的热，氢化聚合物可以老化，因为在氢化聚合物和紫外线照射装置之间的间隙太小，或者它可以要求安装许多紫外线照射装置，由于紫外线照射区域减小，这可以增加生产成本。相反，当设备的高度比太大，散热可以增加和损害了中和热和聚合热的有效利用，这导致残留单体增加和可以降低吸水性树脂的性能。此外，当照射紫外线时，到达氢化聚合物的紫外线的强度降低和因此需要安装具有高输出功率的紫外线照射装置来照射具有适合的强度的紫外线，这可以提高生产成本。通过将用等式3表示的设备的高度比调节在以上范围内，可以消除这些问题。

用等式3表示的设备的高度比可以不是恒定的，并且优选在环带的移动方向上改变。通过在环带的移动方向上改变设备的高度比，可以回收蒸发的水或单体，避免氢化聚合物附着于顶板，压缩生产设备的尺寸(sizing)和照射具有适合强度的紫外线。例如，在单体水溶液的加料部分的设备的高度比大于在氢化聚合物排料部分的设备的高度比。通过使在其中氢化聚合物很大程度地膨胀的区段(聚合设备的前半部分)的设备的高度比变大，蒸发水或单体的回收和避免氢化聚合物附着于顶部可以变得容易。相反，通过使在其中聚合物进行收缩的区段(聚合设备的后半部分)的设备的高度比变小，能够实现生产设备的小型化和照射具有适当强度的紫外线。

在连续聚合设备的顶板，可以安装紫外线照射装置。紫外线照射装置可以以将紫外线照射于含有光引发剂的单体水溶液，从而稳定地引发聚合反应，或者将紫外线照射于氢化聚合物，从而减少残留单体的方式进行安装。紫外线照射装置可以安装在两个或多个区段，以便获得两个目的。

紫外线照射装置例如使用UV灯。用于减少残留单体的紫外线照射装置的安装位置不是特别限制的，只要它能够将紫外线照射于氢化聚合物130，与残留单体反应和减少它们的含量。如图1所示，它可以安装在连续聚合设备的顶板160处。为了在设备的顶板处安装，灯可以使用螺钉和螺母悬挂于设备的顶板，或者设备的顶板的一部分是开放的，以及灯可以使得紫外线可以从孔照射的方式设置。安装的紫外线照射装置的数目或照射光线的强度不是特别限制的。例如，在强烈需要除去残留单体的情况下，安装的数目或强度可以增加。

优选地，紫外线照射装置仅仅安装在必要的位置。例如，如图1所示，在用于引发聚合的紫外线照射装置170和用于减少残留单体的紫外线照射装置180之间不安装紫外线照射装置。在氢化聚合物的显著膨胀状态下，紫外线没有达到氢化聚合物的下部和照射的紫外线没有被有效利用。此外，当氢化聚合物太靠近紫外线照射装置时，氢化聚合物具有被紫外线照射装置产生的热老化的高度危险。因此，紫外线照射装置优选不安装在其中氢化聚合物大量膨胀的区域，还优选的是，紫外线照射装置断续地安装。通过这种改进，可以降低生产成本，以及可以避免氢化聚合物被紫外线照射装置发出的热老化的危险。

还优选的是，连续聚合设备的顶板160的至少一部分在高度方向上可移动。也就是说，连续聚合设备的顶板160的高度可以改变。更优选的是，其中安装紫外线照射装置的顶板的一部分的高度可以改变。取决于所生产的聚合物，改变氢化聚合物的膨胀比或适合的紫外线强度。通过使顶板高度可变，聚合物附着于顶板的问题能够避免和紫外线的强度可以调节。因此，可以根据聚合反应选择适合的高度条件。另外，对于生产条件的改变比如生产量增加的灵活响应是可行的。

改变连续聚合设备的顶板的高度的方式不是特别限制的。如图7所示的机构作为适当的例子给出。图7是改变顶板高度的螺旋型升降机理的示意图。包括设备的顶板的框161可以通过旋转拧入到与框垂直安装的调节螺旋轴162中的调节螺母163来上升和下降。

通过在连续聚合设备的顶板或侧壁处安装在聚合过程中回收蒸发的水和/或丙烯酸以便再使用的装置，可以获得水或丙烯酸的再利用。从聚合系统排出的蒸汽可以含有单体。含有单体的蒸汽可以回收和再利用。为了回收和再利用含有单体的蒸汽，在设备的顶板160设置孔来回收蒸汽，可以通过该孔用管道(未示出)回收蒸汽。自然还可以使用其它方式。回收的蒸汽用冷凝器冷凝，形成单体水溶液。在调节浓度之后，该单体水溶液能够再次经由单体给料设备进给连续聚合设备。

氢化聚合物中的水含量随环带120的前进而逐渐降低。如图1所示，随着环带120的前进，氢化聚合物130的水蒸发也逐渐变得缓和，发泡的氢化聚合物120逐渐收缩。

在环带120上输送的氢化聚合物从位于环带下游部分的氢化聚合物的排料部分排出到连续聚合设备的外部。氢化聚合物的排料部分140的形状或机理不是特别限制的，只要它可以排出氢化聚合物。作为氢化聚合物的回收机构，可以使用卷绕辊。氢化聚合物可以从连续聚合设备连续地输送到破碎机，或者可以在切割到规定尺寸之后输送到破碎机。

通过使用在蒸发单体水溶液中的水的同时发泡的聚合方法，在环带120上形成的氢化聚合物变成发泡聚合物，以及在环带120和发泡聚合物之间的接触面积变小。因此，可以轻而易举地从环带120上除去氢化聚合物130，并且能够减少回收所需的劳动。鉴于氢化聚合物的连续生产，这种优点是大的。此外，可以防止由在环带120上的未回收的氢化聚合物的残留所引起的产品质量降低，

在本发明中，所产生的氢化聚合物是发泡聚合物和因此在氢化聚合物和环带之间的粘合力在聚合步骤过程中自然减弱。因此即使环带是平坦的，氢化聚合物也能够轻而易举地从环带上去除。氢化聚合物不是连续地从侧面部分去除，而是不定期地去除，因为在环带和氢化聚合物之间的粘合力在发泡步骤过程中整体上减弱。“不定期地去除”这里是指在多个位置不定期地去除。例如，从侧面逐渐进行的去除不包括在“不定期地去除”的概念的范围内。另一方面，在环带和氢化聚合物之间的许多地方不定期地发生的去除包括在“不定期地去除”的概念内。顺便提一下，在某些情况下，环带可以以凹形弯曲。例如，环带可以由于本身重量而以凹形弯曲。

在输送到破碎机之后的后续步骤可以参考通常已知的设备和条件来进行。例如，US公开申请2002-40095或US专利6,140,395引入本文作参考。

在聚合之后的氢化聚合物可以原样使用，或者加入添加剂。任选地，可以对氢化聚合物进行切割、破碎和/或干燥等成形加工。优选地，通过破碎，随后干燥和粉碎将氢化聚合物成形为颗粒原料聚合物。考虑到吸水性树脂的性能，干燥温度(加热介质的温度)优选是60-230℃，更优选是165-200℃。干燥时间优选是1-60分钟。干燥的优选实施方案是热空气干燥。

干燥之后的粉碎以使得获得具有优选10-2000μm，更优选100-1000μm，还更优选300-600μm的粒径的颗粒原料聚合物的方式进行。在最优选的实施方案中，将具有小于150μm的粒径的吸水性树脂的含量控制在0-10wt％的范围内。顺便提一下，“粒径”这里是指重均粒径，它在日本工业标准的筛分分级部分中规定。

可以对干燥之前的颗粒氢化聚合物或干燥之后的原料聚合物进行表面交联(二次交联)，形成吸水性树脂颗粒。可以使用添加剂比如螯合剂、氧化剂、还原剂或除臭剂来改进性能。添加剂的量例如是0-10wt％，以吸水性树脂的重量为基准计。

本发明的吸水性树脂和氢化聚合物可以广泛地应用于各种已知用途，包括卫生制品(一次性尿布，卫生巾)，农业，园艺，土木工程和建筑。

具体实施方式

实施例

(实施例1)

通过使用由图8所示的连续聚合设备11来进行聚合。作为环带120，使用具有600cm的有效长度(定义为从单体水溶液的加料部分110到环带120的下游端的距离)，50cm的总皮带宽度，20cm的皮带底面宽度和10°的槽角度，并且在玻璃纤维基底上涂有氟烃树脂的皮带。该连续聚合设备覆盖侧壁150和顶板160，以及在顶板160的上游侧距离环带120的高度是40cm和在顶板160的下游侧距离环带120的高度是15cm。

通过在如下设定的流速下将下列物质连续进给混合器并混合来制备单体水溶液：23.1g/sec的48.5wt％的氢氧化钠水溶液，28.4g/sec的丙烯酸，0.314g/sec的30wt％的聚乙二醇二丙烯酸酯(数均分子量：523)水溶液(I)，0.354g/sec的溶有0.989重量份的2-羟甲基-2-甲基苯基乙基酮和1.08重量份二亚乙基三胺五乙酸三钠盐的97.9重量份20wt％丙烯酸水溶液的溶液(II)和24.5g/sec的水。此时单体水溶液的温度是98℃。向该单体水溶液进一步添加1.07g/sec的3wt％过硫酸钠水溶液，然后将该单体水溶液进给以400cm/min运行的环带，并且保持在大约100℃下。连续进给单体水溶液，使得添加的单体水溶液的厚度“D”是0.49cm和添加的单体水溶液的宽度是20cm。设备的高度比(E/D)在前段和后段分别是82和31。

从安装在连续聚合设备的顶板的紫外线照射装置170(购自Toshiba Light and Technology Corporation的Model MT-4020)向进给环带的单体水溶液照射5mJ/cm²的光能量的紫外线，这导致了快速聚合和膨胀，同时散发出蒸汽。在最大膨胀时，氢化聚合物的膨胀比(A/C)是64和在设备中的空间比(B/A)是3.1。这样膨胀的氢化聚合物在聚合开始之后大约1分钟内收缩。从安装在连续聚合设备的顶板的紫外线照射装置180(购自Ushio Inc.的Model VB 15201BY)向该收缩氢化聚合物照射110mJ/cm²的光能量的紫外线。在环带末端回收由凝胶状氢化聚合物组成的凝胶片材，随后通过排料部分引入到绞碎机中，连续地切割成碎片。切割的氢化聚合物用控制在180℃下的热风干燥机干燥40分钟，然后用便携式粉碎机粉碎。然后粉碎的材料通过使用具有600μm和300μm筛目的筛子分级，获得大部分具有300-600μm的粒径的原料聚合物(1)。原料聚合物的聚合条件和性能在表1中总结。

(实施例2)

通过使用由图9所示的连续聚合设备12来进行聚合。作为环带120，使用具有400cm的有效长度(定义为从单体水溶液的加料部分110到环带120的下游端的距离)，50cm的总皮带宽度，10cm的皮带底面宽度和10°的槽角度，并且在玻璃纤维基底上涂有氟烃树脂的皮带。该连续聚合设备覆盖侧壁150和顶板160，以及在顶板160的上游侧距离环带120的高度是40cm和在顶板160的下游侧距离环带120的高度是15cm。

通过在如下设定的流速下将下列物质连续进给混合器并混合来制备单体水溶液：8.25g/sec的48.5wt％的氢氧化钠水溶液，10.2g/sec的丙烯酸，0.112g/sec的30wt％的聚乙二醇二丙烯酸酯(数均分子量：523)水溶液(I)，0.126g/sec的溶有0.989重量份的2-羟甲基-2-甲基苯基乙基酮和1.08重量份二亚乙基三胺五乙酸三钠盐的97.9重量份20wt％丙烯酸水溶液的溶液(II)和8.75g/sec的水。此时单体水溶液的温度是96℃。向该单体水溶液进一步添加0.381g/sec的3wt％过硫酸钠水溶液，然后将该单体水溶液进给以250cm/min运行的环带，并且保持在大约100℃下。连续进给单体水溶液，使得添加的单体水溶液的厚度“D”是0.57cm和添加的单体水溶液的宽度是10cm。设备的高度比(E/D)在前段和后段分别是70和26。

从安装在连续聚合设备的顶板的紫外线照射装置170(购自Toshiba Light and Technology Corporation的Model MT-4020)向进给环带的单体水溶液照射8mJ/cm²的光能量的紫外线，这导致了快速聚合和膨胀，同时散发出蒸汽。在最大膨胀时，氢化聚合物的膨胀比(A/C)是41和在设备中的空间比(B/A)是8.1。这样膨胀的氢化聚合物在聚合开始之后大约1分钟内收缩。从安装在连续聚合设备的顶板的紫外线照射装置180(购自Ushio Inc.的Model VB 15201BY)向该收缩氢化聚合物照射170mJ/cm²的光能量的紫外线。在环带末端回收由凝胶状氢化聚合物组成的凝胶片材，随后通过排料部分引入到绞碎机中，连续地切割成碎片。切割的氢化聚合物用控制在180℃下的热风干燥机干燥40分钟，然后用便携式粉碎机粉碎。然后粉碎的材料通过使用具有600μm和300μm筛目的筛子分级，获得大部分具有300-600μm的粒径的原料聚合物(2)。原料聚合物的聚合条件和性能在表1中总结。

(实施例3)

通过使用由图10所示的连续聚合设备13来进行聚合。作为环带120，使用具有300cm的有效长度(定义为从单体水溶液的加料部分110到环带120的下游端的距离)，50cm的总皮带宽度，10cm的皮带底面宽度和10°的槽角度，并且在玻璃纤维基底上涂有氟烃树脂的皮带。该连续聚合设备覆盖侧壁150和顶板160，以及在顶板160的上游侧距离环带120的高度是40cm和在顶板160的下游侧距离环带120的高度是15cm。

通过在如下设定的流速下将下列物质连续进给混合器并混合来制备单体水溶液：4.95g/sec的48.5wt％的氢氧化钠水溶液，6.10g/sec的丙烯酸，0.0672g/sec的30wt％的聚乙二醇二丙烯酸酯(数均分子量：523)水溶液(I)，0.0758g/sec的溶有0.989重量份的2-羟甲基-2-甲基苯基乙基酮和1.08重量份二亚乙基三胺五乙酸三钠盐的97.9重量份20wt％丙烯酸水溶液的溶液(II)和5.25g/sec的水。此时单体水溶液的温度是95℃。向该单体水溶液进一步添加0.229g/sec的3wt％过硫酸钠水溶液，然后将该单体水溶液进给以200cm/min运行的环带，并且保持在大约100℃下。连续进给单体水溶液，使得添加的单体水溶液的厚度“D”是0.42cm和添加的单体水溶液的宽度是10cm。设备的高度比(E/D)在前段和后段分别是95和36。

从安装在连续聚合设备的顶板的紫外线照射装置170(购自Toshiba Light and Technology Corporation的Model MT-4020)向进给环带的单体水溶液照射10mJ/cm²的光能量的紫外线，这导致了快速聚合和膨胀，同时散发出蒸汽。在最大膨胀时，氢化聚合物的膨胀比(A/C)是28和在设备中的空间比(B/A)是16。这样膨胀的氢化聚合物在聚合开始之后大约1分钟内收缩。从安装在连续聚合设备的顶板的紫外线照射装置180(购自Ushio Inc.的Model VB 15201BY)向该收缩氢化聚合物照射210mJ/cm²的光能量的紫外线。在环带末端回收由凝胶状氢化聚合物组成的凝胶片材，随后通过排料部分引入到绞碎机中，连续地切割成碎片。切割的氢化聚合物用控制在180℃下的热风干燥机干燥40分钟，然后用便携式粉碎机粉碎。然后粉碎的材料通过使用具有600μm和300μm筛目的筛子分级，获得大部分具有300-600μm的粒径的原料聚合物(3)。原料聚合物的聚合条件和性能在表1中总结。

(对比实施例1)

根据与实施例1类似的工序将单体水溶液进给环带，只是使用如图11所示的具有15cm的恒定设备高度的连续聚合设备14。

从安装在连续聚合设备的顶板的紫外线照射装置170(购自Toshiba Light and Technology Corporation的Model MT-4020)向进给环带的单体水溶液照射9mJ/cm²的光能量的紫外线，这导致了快速聚合和膨胀，同时散发出蒸汽。在最大膨胀时，氢化聚合物的膨胀比(A/C)是65和在设备中的空间比(B/A)是1.1。这样膨胀的氢化聚合物在聚合开始之后大约1分钟内收缩。从安装在连续聚合设备的顶板的紫外线照射装置180(购自Ushio Inc.的Model VB 15201BY)向该收缩氢化聚合物照射110mJ/cm²的光能量的紫外线。在环带末端回收由凝胶状氢化聚合物组成的凝胶片材，随后通过排料部分引入到绞碎机中，连续地切割成碎片。切割的氢化聚合物用控制在180℃下的热风干燥机干燥40分钟，然后用便携式粉碎机粉碎。然后粉碎的材料通过使用具有600μm和300μm筛目的筛子分级，获得大部分具有300-600μm的粒径的原料聚合物(4)。原料聚合物的聚合条件和性能在表1中总结。

(对比实施例2)

聚合通过使用由图8所示的连续聚合设备11来进行。

通过在如下设定的流速下将下列物质连续进给混合器并混合来制备单体水溶液：8.25g/sec的48.5wt％的氢氧化钠水溶液，10.2g/sec的丙烯酸，0.112g/sec的30wt％的聚乙二醇二丙烯酸酯(数均分子量：523)水溶液(I)，0.126g/sec的溶有0.989重量份的2-羟甲基-2-甲基苯基乙基酮和1.08重量份二亚乙基三胺五乙酸三钠盐的97.9重量份20wt％丙烯酸水溶液的溶液(II)和8.75g/sec的水。此时单体水溶液的温度是96℃。向该单体水溶液进一步添加0.381g/sec的3wt％过硫酸钠水溶液，然后将该单体水溶液进给以400cm/min运行的环带，并且保持在大约100℃下。连续进给单体水溶液，使得添加的单体水溶液的厚度“D”是0.35cm和添加的单体水溶液的宽度是10cm。设备的高度比(E/D)在前段和后段分别是114和43。

从安装在连续聚合设备的顶板的紫外线照射装置170(购自Toshiba Light and Technology Corporation的Model MT-4020)向进给环带的单体水溶液照射8mJ/cm²的光能量的紫外线，这导致了快速聚合和膨胀，同时散发出蒸汽。在最大膨胀时，氢化聚合物的膨胀比(A/C)是20和在设备中的空间比(B/A)是27。这样膨胀的氢化聚合物在聚合开始之后大约1分钟内收缩。从安装在连续聚合设备的顶板的紫外线照射装置180(购自Ushio Inc.的Model VB 15201BY)向该收缩氢化聚合物照射170mJ/cm²的光能量的紫外线。在环带末端回收由凝胶状氢化聚合物组成的凝胶片材，随后通过排料部分引入到绞碎机中，连续地切割成碎片。切割的氢化聚合物用控制在180℃下的热风干燥机干燥40分钟，然后用便携式粉碎机粉碎。然后粉碎的材料通过使用具有600μm和300μm筛目的筛子分级，获得大部分具有300-600μm的粒径的原料聚合物(5)。原料聚合物的聚合条件和性能在表1中总结。

(对比实施例3)

通过使用由图8所示的连续聚合设备11来进行聚合。

按照与实施例1类似的工序，将单体水溶液进给环带，只是通过用安装在混合器之后的冷却装置将在添加过硫酸铵的水溶液之前的单体水溶液的温度设定在75℃。

从安装在连续聚合设备的顶板的紫外线照射装置170(购自Toshiba Light and Technology Corporation的Model MT-4020)向进给环带的单体水溶液照射5mJ/cm²的光能量的紫外线，这导致了在皮带上进给的单体水溶液的聚合，并伴有剧烈的爆破音。聚合和交联在温度达到沸点之前过度进行。还有，观察到了很小的膨胀。氢化聚合物的膨胀比(A/C)是1.0和在设备中的空间比(B/A)是198。从安装在连续聚合设备的顶板的紫外线照射装置180(购自Ushio Inc.的Model VB 15201BY)向该氢化聚合物照射110mJ/cm²的光能量的紫外线。按照与实施例1类似的工序回收、切割、干燥和分类该氢化聚合物，获得了原料聚合物(6)。原料聚合物的聚合条件和性能在表1中总结。

“A”(cm²)和各评价值通过下列方法来计算。

(“A”的计算)

用摄像机拍摄在聚合过程中的氢化聚合物的图像，根据图像的分析，计算在皮带宽度方向上在最大膨胀下的横截面积。

(残留单体的测量)

向1000g的去离子水添加0.5g的吸水性树脂，随后在搅拌的同时萃取2小时，用滤纸过滤这样溶胀和凝胶化的吸水性树脂，通过使用液相色谱法分析在滤液中的残留单体量。另一方面，通过对具有已知浓度的标准单体溶液的类似分析获得校准线。该校准线在通过考虑滤液的稀释时间测定吸水性树脂中的残留单体量中用作外标准。

(无负荷下的吸水能力的测量)

将0.2g的吸水性树脂均匀地加入到非织造布袋(60mm×60mm)内。然后，将该布袋浸渍于0.9wt％NaCl水溶液(生理盐水溶液)中。在30分钟之后，取出布袋，通过使用离心分离器在250×9.81m/S2(250G)下3分钟来除去水，测量布袋重量W1(g)。通过类似操作，测量不使用吸水性树脂的重量W0(g)。根据这些重量W1和W0通过下列等式来计算GV(无负荷吸水能力)：

GV(g/g)＝{[W1(g)-W0(g)]/吸水性树脂的重量(g)}-1

(可萃取物含量的测量)

将184.3g的0.9wt％NaCl水溶液(生理盐水溶液)称量和添加到具有盖的250ml塑料容器内，随后将1.00g的吸水性树脂加入到该水溶液中，搅拌16小时，以及萃取树脂中的可溶性组分。该萃取物用滤纸过滤，称量和取样50.0g的这样获得的滤液，用作测量溶液。

首先，通过仅仅使用生理盐水溶液用0.1N NaOH水溶液进行滴定，直至pH10，随后用0.1N HCl水溶液滴定，直至pH2.7，以测定空白滴定值([bNaOH]ml，[bHCl]ml)。

对该测量溶液进行类似的滴定，获得了滴定值([NaOH]ml，[HCl]ml)。

例如，在含有丙烯酸和它的钠盐的吸水性树脂的情况下，在吸水性树脂中的可萃取物含量可以根据它的重均分子量和由以上操作获得的滴定值通过下列计算等式来计算：

可萃取物含量(wt％)＝0.1×Mw×184.3×100×([HCl]-[bHCl])

/1000/1.0/50.0，

其中Mw＝72.06×(1-[中和比]/100)+94.04×[中和比]/100

[中和比](mol％)＝{1-([NaOH]-[bNaOH])/([HCl]-[bHCl])}×100

(紫外线的光能量的测量)

通过将光线接收器“UVD-S365”(Ushio Inc.)连接于紫外线的累积光能力计算器“UIT-150”(Ushio Inc.)来测量紫外线的光能量。使用与在吸水性树脂的聚合过程中的位置和时间相同的照射位置和时间。

[表1]

	A	B	C	D	E		设备中的空间比(B/A)	氢化聚合物的膨胀比(A/C)	设备的高度比(E/D)		在原料聚合物中的残留单体(ppm)	原料聚合物的GV(g/g)	原料聚合物的可萃取物含量(wt％)
					E				设备的高度比(E/D)					前段	后段	前段	后段
					实施例1	628			1943	9.8				前段	后段	前段	后段	0.49	40	15	3.1	64	82	31	370	41	13
实施例2	235	1907	5.7	0.57	实施例1	628	40	15	1943	9.8	8.1	41	70	26	380	41	14	0.49	40	15	3.1	64	82	31	370	41	13
实施例2	235	1907	5.7	0.57	实施例3	119	40	15	1907	4.2	8.1	41	70	26	380	41	14	0.42	40	15	16	28	95	36	330	42	15
对比例1	637	705	9.8	0.49	实施例3	119	15	15	1907	4.2	1.1	65	31	31	590	41	13	0.42	40	15	16	28	95	36	330	42	15
对比例1	637	705	9.8	0.49	对比例2	70	15	15	1907	3.5	1.1	65	31	31	590	41	13	0.35	40	15	27	20	114	43	610	42	15
对比例3	10	1943	9.8	0.49	对比例2	70	40	15	1907	3.5	198	1.0	82	31	720	43	20	0.35	40	15	27	20	114	43	610	42	15

A(cm²)：在环带的宽度方向上在聚合中的氢化聚合物的最大横截面积

B(cm²)：在环带的宽度方向上在连续聚合设备的环带和连续聚合设备的顶板之间的空间的最大横截面积

C(cm²)：在环带的宽度方向上的添加单体水溶液的横截面积(cm²)

D(cm²)：所添加的单体水溶液的厚度(cm)

E(cm²)：从连续聚合设备的环带到顶板的最大高度(cm)

如表1所示，吸水性树脂的性能通过使用其中侧面和顶板被覆盖的连续聚合设备和在由本发明规定的条件下进行聚合来改进。

Claims

1.通过使用包括含有单体、聚合引发剂和交联剂的单体水溶液的加料部分；输送单体和所形成的氢化聚合物的环带；和氢化聚合物的排料部分的连续聚合设备来连续生产吸水性树脂的方法，

其中连续聚合设备具有侧壁和顶板，以及由下列等式1所表示的在设备中的空间比是1.2-20：

[等式1]

设备中的空间比＝B/A

2.根据权利要求1的连续生产吸水性树脂的方法，其中用以下等式2表示的氢化聚合物的膨胀比是2-500：

[等式2]

氢化聚合物的膨胀比＝A/C

其中A是在环带的宽度方向上在聚合过程中的氢化聚合物的最大横截面积(cm²)，和C是在环带的宽度方向上的添加单体水溶液的横截面积(cm²)。

3.根据权利要求1的连续生产吸水性树脂的方法，其中在90％或以上的聚合区，用以下等式3表示的设备的高度比是在10-500的范围内：

[等式3]

设备的高度比＝E/D

其中D是添加单体水溶液的厚度(cm)，E是从连续聚合设备的环带到顶板的最大高度(cm)，以及聚合区是指从单体溶液的加料部分到氢化聚合物的排料部分的区域。

4.根据权利要求3的连续生产吸水性树脂的方法，其中设备的高度比在环带的移动方向上改变。

5.根据权利要求4的连续生产吸水性树脂的方法，其中在单体水溶液的加料部分的设备的高度比大于在单体水溶液的排料部分的设备的高度比。

6.根据权利要求1的连续生产吸水性树脂的方法，其中紫外线从安装在连续聚合设备的顶板的紫外线照射装置照射于单体水溶液或氢化聚合物。

7.根据权利要求1的连续生产吸水性树脂的方法，其中连续聚合设备的顶板的至少一部分在高度方向下是可移动的。

8.根据权利要求1的连续生产吸水性树脂的方法，其中单体在以沸腾状态蒸发在单体水溶液中含有的水的同时进行聚合。

9.根据权利要求1的连续生产吸水性树脂的方法，其中聚合的初始温度不低于30℃。

10.根据权利要求1的连续生产吸水性树脂的方法，其中聚合时间不长于5分钟，其中，聚合时间被定义为从将与聚合引发剂一起添加的单体水溶液进给连续聚合设备的时间起到从连续聚合设备排出氢化聚合物时的时间。

11.根据权利要求1的连续生产吸水性树脂的方法，其中单体在单体水溶液中的浓度不低于40wt％。

12.根据权利要求1的连续生产吸水性树脂的方法，其中在聚合的初始温度和在聚合过程中的最高温度之间的差ΔT不大于60℃。