生产高溶胀性聚合物复合材料的方法_4

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。为此,通常在合适的聚合容器中混合反应混合物的各成 分,优选选择含水液体的量应使得混合物具有所需的初始粘度。然后,将聚合引发剂加入该 混合物中,任选地加热到所需聚合溫度。聚合优选借助反应混合物的剪切而进行,更特别地 使用揽拌器或捏合机。
[0110] 如果聚合间歇地进行,则有益的是首先通过加热和剪切反应混合物直至放热聚合 反应开始(可通过溫度升高而观察到)而启动聚合。然后,停止剪切,直至单体转化率为至 少90%,特别地至少95%,尤其是至少98%。在该时间内,溫度优选保持在至少90°C,特别 地至少95°C的溫度下。一旦已实现所需单体转化率,就继续剪切,任选地伴随有加热,优选 加热到至少90°C,特别地至少95°C的溫度。
[0111] 聚合也可连续地进行。为此,通常将反应混合物的各成分的混合物在聚合溫度下 供入反应区中,并将引发剂供入该反应区中。选择反应混合物的各成分的混合物中的含水 液体的量应使得混合物具有所需的初始粘度。反应区优选装配有用于混合各成分的装置。 在连续聚合的优选构造中,聚合在装配有旋转螺杆的可加热反应容器如可加热螺杆挤出机 中进行。
[0112] 为了进行聚合,无需排除氧。换言之,聚合可在大气氧的存在下,即在空气下进行。 然而,聚合也可在基本排除氧下,例如在惰性气体下进行。
[0113] 聚合首先给出呈溶胀凝胶形式的含水聚合物复合材料,其包含由单体组合物聚合 得到的聚合物和物质SW及水。物质SW均匀分布的形式处于在聚合中形成的聚合物基体 中,其已由于水的存在而溶胀。研究表明由单体组合物聚合得到的聚合物至少部分地共价 结合至物质S中存在的成分(可能纤维素分子),且可由此视为接枝聚合物。通过干燥,可 使溶胀聚合物复合材料转化为自由流动粉末。
[0114] 当脈在聚合期间或之后渗入聚合物中时,已发现是有利的。运例如可通过在脈的 存在下进行聚合和/或用脈处理在聚合中获得的聚合物复合材料(优选呈溶胀状态)而进 行。
[0115] 当大部分脈,特别地至少80%脈量,尤其是全部量在聚合期间渗入聚合物复合材 料中时,已发现是特别有利的。运可通过将脈在聚合反应之前或期间加入含水悬浮液中而 简单地实现。优选地,大部分脈,特别地至少80 %脈量,尤其是全部量在聚合之前渗入含 水悬浮液中。如果脈在聚合期间渗入聚合物复合材料中,则通常选择脈量应使得脈总量为 5-50重量%,特别地10-35重量%,更特别地15-30重量%,尤其是20-25重量%,基于反应 混合物中,即含有单体组合物M的颗粒状固体的含水悬浮液中的单体A和B的总量。
[0116] 在另一实施方案中,大部分脈,特别地至少80%脈量,尤其是全部量在聚合之后渗 入聚合物复合材料中。更特别地,脈渗入在聚合中获得的溶胀聚合物复合材料中。在该情 况下,程序优选为将水溶液渗入在聚合中获得的溶胀聚合物复合材料中,例如通过将脈水 溶液与在聚合中获得的溶胀聚合物复合材料捏合。或者,也可用脈处理干燥聚合物。
[0117] 如果脈在聚合之后渗入聚合物复合材料中,则脈优选W水溶液或悬浮液的形式 使用,例如W1-60重量%,尤其是2-50重量%的浓度。溶液量通常为0. 01-5以尤其是 0.l-3L/kg反应混合物中的固体,即基于聚合物(=单体组合物)和物质S的总量。如果处 理在溶胀聚合物复合材料上进行,则优选在较高浓度下操作,例如20-60重量%,尤其是较 高25-50重量%的脈浓度。如果处理已干燥的聚合物复合材料,则优选使用浓度为1-25重 量%,尤其是2-20重量%的呈稀水溶液形式的脈。
[0118] 如果脈在聚合之后渗入聚合物复合材料中,则通常选择脈量应使得脈总量为1-30 重量%,通常为3-15重量%,尤其是5-10重量%,基于反应混合物中的固体。
[0119] 由于单体AW至少部分中和形式用于聚合运一事实,可省却在聚合中获得的聚合 物复合材料的随后中和,因为聚合物中存在的酸性基团已至少部分地呈中和形式。就此而 言,所用单体A的中和水平基本对应于聚合物或聚合物复合材料中存在的酸基团的中和水 平。
[0120] 当要提高聚合物或聚合物复合材料中存在的酸基团的中和水平时,也可进行中 和。为了中和/水解,通常用适用于中和或水解的碱的水溶液处理所得聚合物复合材料。一 般的碱为碱如氨氧化钢或氨氧化钟,和氨。一般而言,碱W水溶液形式,例如W浓氨形式或 W碱金属氨氧化物的浓水溶液形式,例如W20-70重量%溶液的形式使用。选择碱量应使 得确保聚合成聚合物的单体A中的可中和酸基团的中和水平提高至少10% (绝对)。优选 选择碱量应使得确保至少在理论上,至少20%,特别地至少30 %或至少35 %或至少50 %或 全部中和/水解,更特别地,聚合成聚合物的单体A或聚合物中存在的所得酸基团的中和水 平为 20-90%,特别地 30-90 %或 30-85%,尤其是 35-80 %或 50-80%。
[0121] 聚合和用脈或碱的任何随后处理中获得的聚合物复合材料通常呈水溶胀形式,即 呈溶胀水凝胶形式。为了获得固体聚合物复合材料,溶胀凝胶通常随后进行干燥。
[0122] 干燥可W本身已知方式进行,例如在合适干燥器如干燥箱、奖式干燥器、带式干燥 器或漉式干燥器(roll化yer)中。优选进行干燥直至水分(水和任何溶剂)含量为不大 于20重量%,特别地不大于10重量%,例如直至0. 5-20重量%,特别地1-15重量%,尤 其是1-10重量%的残余水分含量。就此而言,当干燥至少部分地在至少8(TC,特别地至 少l〇〇°C,尤其是超过100°C的溫度,例如至少110°C的溫度下,例如在80-250。特别地 100-220°C,尤其是110-200°C的溫度下进行时,已发现是有利的。干燥可通过施加减压而加 速。干燥时间优选为0.5-化.
[0123] 在本发明的特别实施方案中,干燥包括(i)第一步,其中在聚合之后获得的聚合 物在优选小于100毫己,例如10至<100毫己的减压和低于100°c的溫度,例如60至<100°C 的溫度下进行干燥,和(ii)随后第二步,其中聚合物在超过100°c,例如>100至200°C,特 别地120-150°C的溫度下干燥。第二步可在环境压力或略微减压,即900-1020毫己下,或在 减压下,优选在10至<900毫己,特别地10至<200毫己的压力下进行。随后步骤ii)可在 整个干燥时间过程中在环境压力下或首先在环境压力下且然后在减压下干燥而进行。随后 步骤ii)也可在整个干燥时间过程中在减压下进行。
[0124] 在另一实施方案中,干燥通过使用带式干燥器而进行。在该实施方案中,干燥优选 在120-250°C,特别地140-200°C的溫度下,尤其是在150-180°C下且在环境压力或略微减 压如900-1020毫己下进行。
[0125] 可将干燥聚合物复合材料研磨和分级。研磨通常可使用一级或多级漉磨,优选两 级或S级漉磨,销盘磨(pinneddiskmill),键磨或振动磨进行。在内侧上通常尚未干燥的 过大凝胶块为弹性的且可导致研磨中的问题,由此优选在研磨之前除去,可W简单方式通 过风筛或借助筛(就磨而言"防护筛(guardsieve)")而进行。就所用磨而言,应选择筛 的筛目大小,使得产生由过大、弹性颗粒所导致的最小水平干扰。
[0126]W此方式,聚合物复合材料W粒状材料,尤其是自由流动粒状材料的形式获得。
[0127] 可根据本发明获得的聚合物复合材料由单体组合物M的聚合单体和在聚合中使 用的物质S形成。如果聚合之后已用脈处理,则其额外地包含至少一部分在处理中使用的 脈。聚合物(即聚合单体M)和物质S的重量比基本对应于用量且由此通常为1:9-9:1,优 选2:8-8:2,尤其是3:7-7:3或1:2-2:1,其中由单体A得到的聚合物比例该比基于所用酸 性形式而计算。运里,聚合单体形成水溶胀性聚合物基体,其中物质SW细碎形式存在。
[0128] 不欲受理论束缚,认为在聚合条件下存在单体组合物聚合中形成的聚合物网络在 物质S中存在的纤维素分子上的有效接枝。
[0129] 在可根据本发明获得的聚合物复合材料中,可中和或可水解基团至少部分地呈 中和酸基团的形式,即呈阴离子基团的形式,例如在簇酸基团或作为簇酸盐基团的可水解 成簇酸基团的基团(例如腊基)的情况下。聚合物复合材料中的中和酸基团的比例优选 为至少20mol%,特别地至少30mol%,尤其是至少35mol%,基于聚合单体A中所有酸基 团的总量,例如为10-100 %,通常为20-90 %,特别地30-85 %或30-90,尤其是35-80 %或 50-80%。
[0130] 可根据本发明获得的聚合物复合材料的特征在于良好的吸水容量和良好的保水 容量。一般而言,吸水容量为至少20g,特别地至少40g,尤其是至少50g/g聚合物复合材料, W烘干材料(干重)计算。通常地,吸水容量为20-500g/g聚合物(干重),特别地40-400g/ g聚合物复合材料(干重),尤其是50-300g/g聚合物复合材料(干重)。吸水容量为聚合物 在22°C下吸收的硬度地D=4的自来水的量。吸水容量可W本身已知方式测定,例如W类 似于标准测试方法No.WSP241.5-02"离屯、保留容量(Centrifugeretentioncapacity)"的离屯、保留容量,如"用于无纺布工业的标准测试方法(StandardTestMethods化rthe NonwovensIndustiy) ",2005 版,theWorldwideStrategicPartnersEDANA(欧洲一次 性用品和无纺布协会巧uropeanDispos油IesandNonwovensAssociation)),Avenue 化邑細ePlasky,157,lOSOBrussels,比利时,WWW.edana.org)和INDA(无纺布工业协会 (AssociationoftheNonwovenFabricsIndustry)),IlOOCrescentGreen,Suite115, Cary,No;rthCarolina27518,美国,WWW.inda.org)联合出版中所述。
[0131] 就使用而言,聚合物复合材料优选W自由流动粒状材料的形式提供。在该类粒 状材料中,聚合物复合材料颗粒的平均粒度通常为至少200ym,优选至少250ym,更优选 至少300ym,通常至多2000ym,特别地至多1500ym,尤其是至多1000 ym。粒度为至少 150ym的颗粒的比例通常为至少90重量%,优选至少95重量%,更优选至少98重量%。 粒度为至多3000ym的颗粒的比例通常为至少90重量%,优选至少95重量%,更优选至少 98重量%。粒状材料的粒度分布和平均粒度可通过标准测试方法No.WSP220. 2-05"粒度 分布(Particlesizedistribution)"测定。
[0132] 由于其结合和储存大量水的能力且同时具有高堆肥性,本发明聚合物复合材料适 用于多种应用,其同样形成本发明主题的一部分。
[0133] 本发明聚合物可有利地用于可控释放液体,尤其是水和水溶液、分散体和乳液。
[0134] 更特别地,本发明聚合物适用于改善±壤质量,尤其是在商业植物生长中。为了改 善±壤质量,本发明聚合物通常^ 1-10001^/11曰,尤其是1-251^/11曰或0.1-1001^/吨±壤质 量的施用率渗入±壤表面中。就此而言,本发明聚合物适用于改善植物±壤、菜园±壤,牧 场、草坪和森林上壤,或者大田上壤或大田区的质量。改善的上壤质量通常导致更好的植物 活力如改善的根生长,使得植物更稳定且更耐受气候应力。本发明聚合物尤其适用于在作 物栽培区中保水和储水。此外,本发明聚合物特别地适用于作物±壤的生产和已变贫瘡区 域的再栽培。
[0135] 此外,本发明聚合物可用作降尘用±壤添加剂,例如在骑马竞技场中或在动物场 (animalstall)中。此外,本发明聚合物可用作例如路边、坡、道路和广场的绿色表面处理 (greenSU计acing)W及屋顶绿化中的粘结料化inder)。本发明聚合物可用于结合动物排 泄物和不愉快气味,例如在动物场中。
[0136] 此外,本发明聚合物复合材料可用作±壤结构改良剂的载体物质、用作±壤疏松 剂的载体物质、用作生物活性物质和活性成分如作物保护组合物、矿物、肥料的载体
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