專利名稱：用于高吸水性聚合物的粉碎機和使用所述粉碎機制備高吸水性聚合物的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于高吸水性聚合物的粉碎機和使用所述粉碎機制備高吸水性聚合物的方法。
背景技術(shù)：
高吸水性聚合物(SAP)為能夠吸收其自身質(zhì)量的約500至1000倍的大量水的聚合物。SAP被不同的開發(fā)者稱作不同的名稱，例如，高吸水性材料(SAM)或吸水性凝膠材料(AGM)。SAP的商業(yè)生產(chǎn)開始于女性衛(wèi)生巾的應用，并且可以在非常廣泛的領域發(fā)現(xiàn)SAP的用途，包括用于園藝的水結(jié)合土壤、用于工程和建筑的止水材料、用于育苗的板材、食品配送領域的保鮮劑、用于增濕室的材料以及例如一次性嬰兒尿布的個人衛(wèi)生用品。已知的SAP的制備方法包括反相懸浮聚合法或者水溶液聚合法。使用反相懸浮聚合的方法公開在，例如，JP S-56-161408,JP S-57-158209和JPS-57-198714。使用水溶液聚合的方法包括多種方法在剪切和凝固期間以水凝膠的聚合為特征的熱聚合方法；以及傳送帶上對高濃度水溶液進行UV照射從而同時進行聚合和干燥的光聚合方法。將從聚合反應得到的水凝膠聚合物進行干燥和粉碎，然后成為市售的粉料產(chǎn)品。為了有效地完成干燥步驟，盡可能地提高水凝膠聚合物的表面積是非常重要的。為了在干燥工藝之前提高水凝膠聚合物的表面積，可以考慮將通過熱聚合或者光聚合制備的水凝膠聚合物簡單地粉碎。在這方面，為了提高水凝膠聚合物的表面積，公開了一種在聚合后對水凝膠聚合物進行初級粉碎的工藝。但是，粉碎工藝會不可避免地使水凝膠聚合物粘附到粉碎設備的內(nèi)壁、剪切刀片和剪切軸上，這會降低粉碎工藝的效率。例如，傳統(tǒng)的粉碎工藝包括將作為初級產(chǎn)品得到的板狀高吸水性聚合物切成長條，然后將聚合物條絞成粉末。但是，在被切成條時，高吸水性聚合物很可能粘附到剪切刀片或剪切軸上，這會導致粉碎工藝效率低下。由于粘性，即使是將高吸水性聚合物切成滿意的條，其也很難被切成具有均勻大小的更小粉末。這妨礙了高吸水性聚合物的初級粉碎工藝的效率。這種低效率粉碎導致了隨后的干燥工藝的失敗，并相應劣化了最終高吸水性聚合物產(chǎn)品的一般性能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了一種用于高吸水性聚合物的粉碎機，其不但能夠有效地對具有高水分含量和粘性的高吸水性聚合物進行初級粉碎來制備具有良好性能的高吸水性聚合物，而且能夠有效地簡化粉碎工藝以提高生產(chǎn)率。此外，本發(fā)明提供了高吸水性聚合物的制備方法，其使用所述用于高吸水性聚合物的粉碎機來有效地制備具有良好性能的高吸水性聚合物。本發(fā)明提供了一種用于高吸水性聚合物的粉碎機，其包括入口部，用于供應板狀高吸水性聚合物；粉碎部，用于粉碎通過所述入口部供應的高吸水性聚合物；和出口部，用于排出來自所述粉碎部的經(jīng)粉碎的高吸水性聚合物。所述粉碎部包括滾筒，其上連接有多個旋轉(zhuǎn)刀片；至少一個固定刀片，用于與所述多個旋轉(zhuǎn)刀片配合粉碎所述高吸水性聚合物；和外殼，用于容納所述滾筒和至少一個固定刀片。各個旋轉(zhuǎn)刀片的形狀都為多邊形，且所述多邊形的至少一個頂端(vertex)具有至多45°的銳角。所述滾筒具有沿周向布置的旋轉(zhuǎn)刀片安裝槽。所述旋轉(zhuǎn)刀片被置于該安裝槽中以露出其至少一個頂端，該頂端在滾筒上豎起成至多45°的銳角。在所述旋轉(zhuǎn)刀片安裝槽上固定旋轉(zhuǎn)刀片安裝架，并且將所述旋轉(zhuǎn)刀片用螺栓固定連接到所述旋轉(zhuǎn)刀片安裝架上。所述旋轉(zhuǎn)刀片的所述多邊形的多個頂端豎起成至多45°的銳角。所述旋轉(zhuǎn)刀片在所述至少一個頂端豎起的方向上具有凹面，所述凹面具有成銳角的刀口(edge)。在所述至少一個頂端豎起的方向上的凹面的各個刀口以曲線的形式連接所述多邊形的各個頂端。所述多個旋轉(zhuǎn)刀片在滾筒上布置成至少一個螺旋的形式。所述多個旋轉(zhuǎn)刀片在滾筒的軸向上線性布置成至少一排。所述至少一個固定刀片具有多個鋸齒。所述至少一個固定刀片被設置為多個固定刀片。所述至少一個固定刀片被設置為在滾筒的旋轉(zhuǎn)方向上布置的多個固定刀片。所述用于高吸水性聚合物的粉碎機進一步包括鼓風機，其用于將預定溫度的空氣鼓入到所述粉碎部；和出口通道，其用于排出來自粉碎部的空氣。所述用于高吸水性聚合物的粉碎機進一步包括絞碎機，其用于進一步粉碎從所述出口部排出的高吸水性聚合物。所述用于高吸水性聚合物的粉碎機進一步包括分離劑提供裝置，其用于向從所述粉碎部粉碎的高吸水性聚合物提供水或分離劑。本發(fā)明還提供了制備高吸水性聚合物的方法，其包括制備單體組合物和聚合引發(fā)劑，所述單體組合物包含基于乙烯的不飽和水性單體；向包括傳送帶的聚合反應器提供所述單體組合物，并向提供到傳送帶上的單體組合物施加UV照射或熱量以制備板狀高吸水性聚合物；向根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機提供聚合的板狀高吸水性聚合物以進行初級粉碎；干燥經(jīng)粉碎的高吸水性聚合物；和對干燥的高吸水性聚合物進行二級粉碎。有益效果根據(jù)本發(fā)明的用于高吸水性聚合物的粉碎機能夠更加有效地粉碎高粘性的高吸水性聚合物，因而更加有效地保證了后續(xù)的高吸水性聚合物的干燥工藝。因此，所述用于高吸水性聚合物的粉碎機通過初級粉碎、干燥和二級粉碎可用于制備高吸水性聚合物，作為其結(jié)果，高吸水性聚合物顯現(xiàn)了更加提高的性能，例如，更高的保水能力，和提高的生產(chǎn)率。除此之外，根據(jù)本發(fā)明的制備高吸水性聚合物的方法不但提高了粉碎工藝的效率而提高了高吸水性聚合物制備工藝的整體效率，而且提高了粉碎工藝之后的干燥工藝的效率。通過所述制備方法得到的高吸水性聚合物顯現(xiàn)出了例如高保水能力的優(yōu)異性能。


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圖I為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎機剖視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的粉碎部150的分解立體圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的固定刀片的立體圖；
圖4為顯示在滾筒170上旋轉(zhuǎn)刀片175的布置實施方式和安裝實施方式的示意圖；圖5表示顯示旋轉(zhuǎn)刀片175的詳細形狀的放大圖；圖5(a)為立體圖；圖5(b)為沿線b-b的剖視圖；圖5(c)為沿線c-c的剖視圖；圖6為顯示在滾筒170上旋轉(zhuǎn)刀片175的另一布置實施方式的示意圖；圖7-11為顯示在根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎機中粉碎高吸水性聚合物的方法的說明性示意圖；圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎機，其進一步包括將預定溫度的空氣鼓入到粉碎部的鼓風機和用于排出來自粉碎部的空氣的出口通道。附圖標記說明
110:板狀高吸水性聚合物，112:高吸水性聚合物粉末
120:入口部，123,171 :馬達
125:輥，130:臺子
150:粉碎部，160:固定刀片
162:齒谷，164:齒峰
170:滾筒，172:安裝槽
175:旋轉(zhuǎn)刀片，177:旋轉(zhuǎn)刀片安裝架
178:螺栓，180:夕卜殼
190:出口部，195:容器
210:鼓風機，220:出口通道
410:螺栓孔
510:頂端，520:刀口
Θ 1、,Θ 2 :銳角
具體實施例方式下文中，將根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式對用于高吸水性聚合物的粉碎機和使用所述粉碎機制備高吸水性聚合物的方法進行詳細描述。雖然沒有另外明確說明，在此使用的術(shù)語“板狀高吸水性聚合物”定義如下。在此使用的術(shù)語“板狀高吸水性聚合物”是指為了制備高吸水性聚合物以板的形式聚合的水凝膠聚合物，其可以通過在聚合反應器中的聚合來制備，所述聚合反應器包括例如傳送帶的平坦聚合部。在此，板狀高吸水性聚合物包括具有預定厚度的“板狀”或“片狀”的水凝膠聚合物。這種板狀高吸水性聚合物包括直接從聚合反應器中聚合獲得的或者在初級粉碎工藝之前進行干燥工藝的板狀或片狀水凝膠聚合物。圖I為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎機的剖視圖。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎機包括入口部120，通過其供應板狀高吸水性聚合物110 ;粉碎部150，用于粉碎經(jīng)所述入口部120供應的高吸水性聚合物110 ;和出口部190，用于排出來自所述粉碎部150的經(jīng)粉碎的高吸水 性聚合物110。在入口部120，用于引導板狀高吸水性聚合物110進料的進料輥125被安裝在臺子130上，并以預定的速率旋轉(zhuǎn)。因此，板狀高吸水性聚合物110通過進料輥125以預定的速率進料。粉碎部150包括滾筒170，其上連接有多個旋轉(zhuǎn)刀片175 ;至少一個固定刀片160，其用于與所述多個旋轉(zhuǎn)刀片175配合粉碎板狀高吸水性聚合物110 ;和外殼180，其用于容納所述滾筒170和所述至少一個固定刀片160。出口部190包括容器195，用于收集在粉碎部150中粉碎并從外殼180排出的高吸水性聚合物粉末112。隨著聚合物粉末112的積累，拉出容器195并倒出聚合物粉末112以進行后處理。圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的粉碎部150的分解立體圖。如圖I和2所示，在進料高吸水性聚合物的入口部120的一側(cè)，多個固定刀片160被安裝在外殼180中。所述多個固定刀片160以預定的角度安裝在滾筒170的旋轉(zhuǎn)方向上。在滾筒170上安裝有多個旋轉(zhuǎn)刀片175。當滾筒170旋轉(zhuǎn)時，固定刀片160和旋轉(zhuǎn)刀片175彼此掠過以將輸入的高吸水性聚合物110打碎成粉末112。圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的固定刀片的立體圖。如圖3所示，各個固定刀片160具有多個鋸齒，所述鋸齒形成齒峰164和齒谷162。換句話說，對應于安裝在滾筒170上多個旋轉(zhuǎn)刀片175的布置，固定刀片160具有多個鋸齒。固定刀片160的鋸齒設置在固定刀片160的彼此相對的兩側(cè)刀口上。按照這種方式，當在固定刀片160的一側(cè)刀口的鋸齒變鈍時，可以將固定刀片160從外殼180中取下，再顛倒重新安裝在外殼180中以使用另一側(cè)刀口的鋸齒。進料輥125通過馬達123旋轉(zhuǎn)，而滾筒170通過馬達171旋轉(zhuǎn)。用于驅(qū)動進料輥125和滾筒170的馬達123和171可被設置為獨立的馬達?？紤]到待粉碎的板狀高吸水性聚合物110的狀況(例如，干燥程度、厚度等)、固定刀片160的相鄰鋸齒之間的間隔或者在滾筒上的旋轉(zhuǎn)刀片175的規(guī)格(例如，大小、布置等)，本領域的技術(shù)人員可以確定進料輥125和滾筒170的旋轉(zhuǎn)速率。圖4為顯示在滾筒170上旋轉(zhuǎn)刀片175的布置實施方式和安裝實施方式的示意圖。圖5表示顯示旋轉(zhuǎn)刀片175的詳細形狀的放大圖；圖5(a)為立體圖；圖5(b)為沿線b-b的剖視圖；圖5(c)為沿線c-c的剖視圖。圖6為顯示在滾筒170上的旋轉(zhuǎn)刀片175的另一布置實施方式的示意圖。如圖4所示，旋轉(zhuǎn)刀片175在滾筒170上被布置成至少一個螺旋的方式。圖4顯示以兩個螺旋布置的旋轉(zhuǎn)刀片175，這種布置不限制本發(fā)明的范圍。對本領域的技術(shù)人員顯而易見的是，如果空間上允許，旋轉(zhuǎn)刀片175還可以在滾筒170表面上布置成至少三個螺旋。如圖6所示，旋轉(zhuǎn)刀片175還可以在滾筒170的軸向上線性布置成至少一排。圖6顯示了在滾筒170的頂側(cè)上的第一排旋轉(zhuǎn)刀片175、在底側(cè)上的第二排旋轉(zhuǎn)刀片175和在前側(cè)上的第三排旋轉(zhuǎn)刀片175。雖然沒有在圖中顯示，還可以在滾筒170的后側(cè)上布置一排旋轉(zhuǎn)刀片175以對稱于在滾筒170前側(cè)上的旋轉(zhuǎn)刀片175。參考圖4，旋轉(zhuǎn)刀片安裝槽172沿滾筒170的周向形成在滾筒170上，并且旋轉(zhuǎn)刀片175被安裝在旋轉(zhuǎn)刀片安裝槽172上。更具體地，旋轉(zhuǎn)刀片安裝架177被固定到各個旋轉(zhuǎn)刀片安裝槽172上，同時各個旋轉(zhuǎn)刀片175具有螺栓孔410，因此旋轉(zhuǎn)刀片175通過螺栓 178可被固定到旋轉(zhuǎn)刀片安裝架177上。旋轉(zhuǎn)刀片安裝槽172可以通過沿周邊切割滾筒170的表面而容易地形成。可以通過多種方法將旋轉(zhuǎn)刀片安裝架177固定到安裝槽172上。例如，將旋轉(zhuǎn)刀片安裝架177焊接到旋轉(zhuǎn)刀片安裝槽172上，或者將具有螺栓孔的旋轉(zhuǎn)刀片安裝架177用螺栓固定連接到安裝槽172上。因為旋轉(zhuǎn)刀片175通過螺栓連接被固定到旋轉(zhuǎn)刀片安裝架177上，因此更容易地更換或維修旋轉(zhuǎn)刀片175。參考圖4和5，根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的旋轉(zhuǎn)刀片175和安裝架177都為多邊形，例如，矩形，因此它們可以容易地置于安裝槽172中，所述安裝槽172是沿滾筒170的周向在滾筒170中切割而成的。參考圖5，根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的各個旋轉(zhuǎn)刀片175的至少一個或兩個頂端510以至多45°的銳角(Θ I)豎起。換句話說，如在圖5(b)的剖視圖所示，旋轉(zhuǎn)刀片175的至少一個頂端510與垂直線形成至多45°的銳角(Θ I)。當旋轉(zhuǎn)刀片175的頂端510以至多45°的銳角(Θ I)豎起時，旋轉(zhuǎn)刀片175以這樣的方式與固定刀片160配合起作用旋轉(zhuǎn)刀片175的以銳角豎起的頂端510將高吸水性聚合物推入到固定刀片160的齒谷中，使旋轉(zhuǎn)刀片175撕碎高吸水性聚合物。換句話說，與從外刀口剪切目標物體的剪刀不同，操作旋轉(zhuǎn)刀片175從進料的高吸水性聚合物末端撕下部分后退的內(nèi)部。旋轉(zhuǎn)刀片175的這種功能可以更容易地將板狀高吸水性聚合物粉碎成小的粉末，因為高吸水性聚合物是柔軟和粘性的吸水材料而不是硬質(zhì)材料。如以下實施例所表明的，根據(jù)本發(fā)明發(fā)明人所完成的試驗結(jié)果，以至多45° (例如，10至45°，優(yōu)選地，20至40° )的銳角豎起的頂端510能夠使旋轉(zhuǎn)刀片175更有效地切割高吸水性聚合物，從而保證在干燥之前更加有效地進行高吸水性聚合物的初級粉碎工藝。這種初級粉碎工藝將高吸水性聚合物撕成小的多的粉末，從而增加粉碎后的高吸水性聚合物的表面積，使隨后的干燥工藝甚至在低溫下也能更加有效地進行，以及進一步提高通過干燥和二級粉碎步驟得到的最終高吸水性聚合物產(chǎn)品的性能(例如，保水能力)。考慮到旋轉(zhuǎn)刀片175的上述功能，旋轉(zhuǎn)刀片175可以以這樣的方式置于安裝槽172中在滾筒170上露出至少一個設計用于撕下高吸水性聚合物的頂端，即，以至多45°的銳角(Θ I)豎起的頂端。參考圖5 (a)和5(c),根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的旋轉(zhuǎn)刀片175可被構(gòu)建為具有在所述至少一個頂端豎起的方向上形成的一個凹面，即，當使用粉碎機時，面對板狀高吸水性聚合物，所述凹面具有成銳角(0 2)的刀口 520。此外,在所述至少一個頂端豎起的方向上形成的凹面的各個刀口可以以曲線的形式成凹形地連接所述多邊形的各個頂端510。由于旋轉(zhuǎn)刀片175的這種構(gòu)造，由旋轉(zhuǎn)刀片175的以銳角方式豎起的頂端510切割的板狀高吸水性聚合物還可以以剪刀的方式通過刀口 510切割，從而被有效地撕成小的粉末。
在所述本發(fā)明實施方式中的旋轉(zhuǎn)刀片175可以被構(gòu)建成如下方式使得在正對板狀高吸水性聚合物的面上的多個頂端的每一個(例如，矩形面的四個頂端510)豎起形成至多45°的銳角。因此，當頂端510中的任一個變鈍時或者出于任何原因需要維修時，將螺栓178松開以使旋轉(zhuǎn)刀片175作小的轉(zhuǎn)動，并再次緊固螺栓來固定旋轉(zhuǎn)刀片175，從而使用另一個頂端510。通過這種方式,可以利用多邊形旋轉(zhuǎn)刀片175的各個頂端510。圖7-11為顯示在根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎機中粉碎板狀高吸水性聚合物的工藝的說明性示意圖。參考圖7，當旋轉(zhuǎn)具有內(nèi)置旋轉(zhuǎn)刀片175的滾筒170時，輥125進料高吸水性聚合物110，并且旋轉(zhuǎn)刀片175中的特定一個開始切割高吸水性聚合物110的特定部分。參考圖8，當馬達171驅(qū)動滾筒170旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)動下一個旋轉(zhuǎn)刀片175與固定刀片160相對，板狀高吸水性聚合物領先預定的距離，下一個旋轉(zhuǎn)刀片175在鄰近先前的旋轉(zhuǎn)刀片175的切割位置的位置粉碎進入的板狀高吸水性聚合物110。參考圖9和10，當滾筒170轉(zhuǎn)動時，下一個旋轉(zhuǎn)刀片175在相鄰的位置開始粉碎進入的板狀高吸水性聚合物110。圖11顯示在滾筒170的一個轉(zhuǎn)動之后繼續(xù)進行這種粉碎工藝。即，在滾筒170的一個轉(zhuǎn)動過程中，圖7中運行的旋轉(zhuǎn)刀片175以前述的長度再次運行來撕碎板狀高吸水性聚合物110。連續(xù)重復參照圖7-11描述的粉碎工藝，因此在不同位置的旋轉(zhuǎn)刀片175重復將板狀高吸水性聚合物110部分粉碎成小粉末的工藝，隨后將所述小粉末排出。但是，如上所述，粉碎的板狀高吸水性聚合物110為吸水的和粘性的材料，因此在粉碎工藝中不能被單個的旋轉(zhuǎn)刀片175完全地切割成單獨的碎片。相反，粉碎的高吸水性聚合物110趨于與其周圍的另一部分的板狀高吸水性聚合物粘結(jié)并被切割成較大的粉末?？紤]到這種情況，如上所述，本發(fā)明的實施方式提供了布置在外殼180中的多個固定刀片160(參看圖I)。參考圖1，即使高吸水性聚合物110沒有充分地被最上面的固定刀片160切割，下面的固定刀片160和旋轉(zhuǎn)刀片175也能夠?qū)⒏呶跃酆衔?10粉碎成小的粉末。同樣地，采用所述多個固定刀片的布置，被固定刀片160和旋轉(zhuǎn)刀片175粉碎的板狀高吸水性聚合物110的粉末可以被切割成更均勻的粉末。圖12為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎機的示意圖，其中，所述粉碎機進一步包括鼓風機210，其用于將預定溫度的空氣鼓入粉碎部；和出口通道220，其用于排出來自粉碎部的空氣。根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎機通過鼓風機210將預定溫度的空氣鼓入粉碎部510并排出來自粉碎部510的空氣，從而將進料的高吸水性聚合物保持在適當?shù)臏囟群蜐穸人缴?。如上所述，需要粉碎的板狀高吸水性聚合物包含水分并具有粘性。在切割步驟中，這種板狀吸水性聚合物的切割效率隨其溫度和濕度而變化。因此，鼓風機210和出口通道220用于使粉碎部150的板狀吸水性聚合物110的溫度和濕度保持在預定值，從而提高板狀高吸水性聚合物110的粉碎效果?；诎鍫罡呶跃酆衔?10的規(guī)格(例如，厚度，基本濕度等)或進料速率，本領域的技術(shù)人員可以確定通過鼓風機210鼓入到粉碎部510的空氣的溫度。
此外，高吸水性聚合物在粉碎工藝中經(jīng)過限定的干燥工藝以在隨后的粉化工藝中實現(xiàn)更高效率。例如，圖12顯示設置在粉碎部150后側(cè)的鼓風機210，但是其不應理解為限制本發(fā)明的范圍。相反，鼓風機210還可以設置在不同的位置，例如，必要時，可以設置在粉碎部150的底端或者設置在入口部120偵U。雖然未在圖中顯示，但是所述粉碎機可進一步包括輔助粉碎裝置，例如，絞碎機，其用作附加的或額外的支持被連接來進一步粉碎從出口部排出的高吸水性聚合物。使用所述輔助粉碎裝置可進一步提高所述用于高吸水性聚合物的粉碎機的粉碎效率。所述輔助粉碎裝置不僅可以包括絞碎機，而且可以包括多種常規(guī)的用于粉碎或切割水凝膠的粉碎或切割設備。所述粉碎機可進一步包括分離劑提供裝置，其用于向從粉碎部粉碎的高吸水性聚合物提供水或分離劑。在粉碎工藝中使用分離劑提供裝置通過噴霧等來提供水或分離劑可以防止高吸水性聚合物粘結(jié)到旋轉(zhuǎn)刀片或固定刀片上，從而極大提高高吸水性聚合物的可分離性。因此，可以進一步提高使用粉碎機的粉碎效率。在此使用的分離劑可包括制備高吸水性聚合物時常規(guī)使用的任何材料，例如，多價金屬鹽、多元醇或表面活性劑。分離劑的具體例子公開在韓國專利公開No. 0905853中。下文中，將對根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于高吸水性聚合物的制備方法進行描述。根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于高吸水性聚合物的制備方法包括制備單體組合物和聚合引發(fā)劑，所述單體組合物包含基于乙烯的不飽和水性單體；將所述單體組合物進料到包括傳送帶的聚合反應器中，并向傳送帶上的單體組合物施加UV照射或熱量以制備板狀高吸水性聚合物；將所述板狀高吸水性聚合物進料到任一根據(jù)上述實施方式中用于高吸水性聚合物的粉碎機中以進行初級粉碎；干燥粉碎的高吸水性聚合物；和對干燥的高吸水性聚合物進行二級粉碎。根據(jù)聚合方法是否為使用供熱的熱聚合或是基于UV照射的光聚合，可以選擇聚合引發(fā)劑。在聚合引發(fā)劑中，熱聚合引發(fā)劑可以包括選自基于過硫酸鹽的引發(fā)劑、基于偶氮的弓I發(fā)劑、過氧化氫和抗壞血酸中的至少一種。更具體地，基于過硫酸鹽的弓I發(fā)劑的具體實例包括過硫酸鈉(Na2S2O8)、過硫酸鉀(K2S2O8)、過硫酸銨((NH4)2S2O8)等；基于偶氮的引發(fā)劑的具體實例包括2，2-偶氮雙(2-瞇基丙烷)二鹽酸鹽、2，2-偶氮雙- (N，N- 二亞甲基)異丁脒二鹽酸鹽、2_(氨基甲酰偶氮)異丁脒二鹽酸鹽、2-(氨基甲酰偶氮)異丁腈、2，2-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二鹽酸鹽、4，4-偶氮雙-(4-氰基戊酸)等。雖然沒有特別限定，但是更多的熱引發(fā)劑為在“Principle of Polymerization (Wiley, 1981) ”，203頁，Odian著中具體說明的那些。在此使用的光引發(fā)劑可包括選自苯偶姻醚、二烷基苯乙酮、羥基烷基酮、苯甲酰甲酸酯、芐基二甲醛縮苯乙酮、酰基膦或氨基酮中的至少一種。雖然沒有特別限定，但是更多的光聚合引發(fā)劑為在 “UV Coatings: Basics, RecentDevelopments and NewApplication (Elsevier, 2007) ”，115 頁，Reinhold Schwalm 著中具體說明的那些。在單體組合物中包含的基于乙烯的不飽和水性單體可為通常使用的用于制備高吸水性聚合物的任意種類的單體而對組成沒有限制?；谝蚁┑牟伙柡退詥误w主要包括選自下組中的至少一種陰離子單體及其鹽、含有非離子型親水基團的單體或含有氨基的
10不飽和單體及它們的季銨鹽化合物。更具體地，在此使用的基于乙烯的不飽和水性單體優(yōu)選包括選自下組中的至少一種陰離子單體(例如，丙烯酸、甲基丙烯酸、無水馬來酸、富馬酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰乙烷磺酸、2-甲基丙烯酰乙烷磺酸、2_(甲基)丙烯酰丙烷磺酸或者2_(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸)和它們的鹽；含有非離子型親水基團的單體(例如，(甲基)丙烯酰胺、N-取代的(甲基)丙烯酸酯、2-羥乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥丙基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯或者聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯)；或者含有氨基的不飽和單體(例如，(甲基)丙烯酸(N，N)-二甲基氨基乙酯或(甲基)丙烯酸(N，N)-二甲基氨基丙酯)和它們的季銨鹽化合物。更優(yōu)選地，可以使用丙烯酸或其鹽作為單體，最終得到具有提高的吸收性能的高吸水性聚合物。在單體組合物中，以通常可接受的含量范圍使用基于乙烯的不飽和水性單體和聚合弓I發(fā)劑，而對它們的組成沒有限制。將由此制備的單體組合物轉(zhuǎn)移到包括傳送帶的聚合反應器中并暴露于UV照射下或施加熱量以產(chǎn)生板狀高吸水性聚合物。所述板狀高吸水性聚合物如上所定義，并且其水分含量為30至60%，約35至55%。將由此制備的板狀高吸水性聚合物進料到任一根據(jù)本發(fā)明上述實施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎機中進行初級粉碎。使用所述粉碎機甚至對于具有較高水分含量的板狀高吸水性聚合物也確保了在初級粉碎工藝中的更高效率，作為其結(jié)果，可以將板狀高吸水性聚合物更均勻地粉碎并切割成較小的粉末以增加表面積。因此，可以更加有效地進行后續(xù)干燥工藝以提高最終的高吸水性聚合物的性能，例如，保水能力。與此相反，例如，使用具有頂端以大于45°的角豎起的旋轉(zhuǎn)刀片的另一種粉碎機不能取得本發(fā)明的優(yōu)點，結(jié)果劣化了最終高吸水性聚合物的性能。雖然沒有特別限定，但是初級粉碎步驟使粉碎的高吸水性聚合物的顆粒直徑達到I至50mm,優(yōu)選2至20mm,更優(yōu)選3至15mm的范圍。優(yōu)選地，為了進一步提高粉碎效率，可以在初級粉碎步驟之前進行簡單的干燥步驟。在干燥步驟中使用的能源可包括，但不限于，熱空氣或UV照射。初級粉碎步驟之后的高吸水性聚合物可進行干燥步驟，直至干燥的高吸水性聚合物的水分含量小于IOwt. %。干燥步驟之后可接著進行二級粉碎步驟。在二級粉碎步驟中使用的粉碎機可包括，但不特別限于，通常使用的用于粉化顆粒的任何種類的粉碎機。更具體地，這種粉碎機可包括針式研磨機、錘式研磨機、螺桿研磨機、輥式研磨機、圓盤式研磨機或平板研磨機。優(yōu)選地，進行二級粉碎步驟直至粉碎的高吸水性聚合物的顆粒直徑達到150 至 850 μ m。實施例下文中，將參照以下實施例進一步詳細描述本發(fā)明，這些實施例僅是示例性的而不限制本發(fā)明的范圍。實施例I :高吸水件聚合物的制備將IOOg丙烯酸、作為內(nèi)交聯(lián)劑的O. Ig聚乙二醇二丙烯酸酯、38. 9g氫氧化鈉(NaOH)和103. 9g水混合在一起，制備包含50wt. %單體的單體組合物。將由此制備的單體組合物通過單體進料部轉(zhuǎn)移到移動的傳送帶上，然后與作為聚合引發(fā)劑的IOg 3%的過硫酸鈉的水溶液混合。在加入聚合引發(fā)劑I分鐘后引發(fā)聚合反應并持續(xù)4分鐘。反應器的內(nèi)溫為99°C。將由此制備的板狀高吸水性聚合物轉(zhuǎn)移到用于高吸水性聚合物的初級粉碎機中并粉碎成具有5mm顆粒直徑的顆粒。此時，板狀高吸水性聚合物的水分含量為36%。所述初級粉碎機為圖I所示的設備，其具有如下形狀I中描述的矩形形狀的旋轉(zhuǎn)刀片，所述旋轉(zhuǎn)刀片的兩個頂端豎起為25°的銳角。[形狀I]
權(quán)利要求
1.一種用于高吸水性聚合物的粉碎機，其包括入口部，用于供應板狀高吸水性聚合物；粉碎部，用于粉碎通過所述入口部供應的高吸水性聚合物；和出口部，用于排出來自所述粉碎部的經(jīng)粉碎的高吸水性聚合物，所述粉碎部包括滾筒，其上連接有多個旋轉(zhuǎn)刀片；至少一個固定刀片，用于與所述多個旋轉(zhuǎn)刀片配合粉碎所述高吸水性聚合物；和外殼，用于容納所述滾筒和安裝在其中的至少一個固定刀片，所述旋轉(zhuǎn)刀片的形狀為多邊形，且所述多邊形的至少一個頂端具有至多45°的銳角。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機，其中，所述滾筒具有沿周向布置的旋轉(zhuǎn)刀片安裝槽，所述旋轉(zhuǎn)刀片被置于所述安裝槽中以露出其至少一個頂端，所述頂端在滾筒上豎起成至多45°的銳角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機，其中，所述旋轉(zhuǎn)刀片安裝槽上固定有旋轉(zhuǎn)刀片安裝架，各個旋轉(zhuǎn)刀片用螺栓固定連接到所述旋轉(zhuǎn)刀片安裝架上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機，其中，各個旋轉(zhuǎn)刀片的多邊形的多個頂端豎起成至多45°的銳角。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機，其中，各個旋轉(zhuǎn)刀片在所述至少一個頂端豎起的方向上具有凹面，所述凹面具有成銳角的刀口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機，其中，在所述至少一個頂端豎起的方向上的所述凹面的各個刀口以曲線的形式連接所述多邊形的各個頂端。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機，其中，所述多個旋轉(zhuǎn)刀片在所述滾筒上配置成至少一個螺旋的形式。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機，其中，所述多個旋轉(zhuǎn)刀片在所述滾筒的軸向上線性布置成至少一排。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機，其中，所述至少一個固定刀片具有多個鋸齒。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機，其中，所述至少一個固定刀片被設置為多個固定刀片。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機，其中，所述至少一個固定刀片被設置為在所述滾筒的旋轉(zhuǎn)方向上布置的多個固定刀片。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機，其進一步包括鼓風機，用于將預定溫度的空氣鼓入到所述粉碎部；和出口通道，用于排出來自所述粉碎部的空氣。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機，其進一步包括絞碎機，其用于進一步粉碎從所述出口部排出的高吸水性聚合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機，其進一步包括分離劑提供裝置，其用于向從所述粉碎部粉碎的高吸水性聚合物提供水或分離劑。
15.一種制備高吸水性聚合物的方法，其包括制備單體組合物和聚合引發(fā)劑，所述單體組合物包含基于乙烯的不飽和水性單體；將所述單體組合物供應到包括傳送帶的聚合反應器中，并向供應到傳送帶上的單體組合物施加UV照射或熱量以制備板狀高吸水性聚合物；將所述聚合后的板狀高吸水性聚合物供應到根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的用于高吸水性聚合物的粉碎機中以進行初級粉碎；干燥經(jīng)粉碎的高吸水性聚合物；和對干燥后的高吸水性聚合物進行二級粉碎。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，進行所述初級粉碎以提供顆粒直徑為I至·50mm范圍的經(jīng)粉碎的高吸水性聚合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，進行所述二級粉碎以提供顆粒直徑為150至·850 μ m范圍的經(jīng)粉碎的高吸水性聚合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于高吸水性聚合物的粉碎機，其包括入口部，用于供應板狀高吸水性聚合物；粉碎部，用于粉碎通過所述入口部供應的高吸水性聚合物；和出口部，用于排出來自所述粉碎部的經(jīng)粉碎的高吸水性聚合物。所述粉碎部包括滾筒，其上連接有多個旋轉(zhuǎn)刀片；至少一個固定刀片，用于與所述多個旋轉(zhuǎn)刀片配合粉碎所述高吸水性聚合物；和外殼，用于容納所述滾筒和至少一個固定刀片。各個旋轉(zhuǎn)刀片的形狀都為多邊形，且所述多邊形的至少一個頂端具有至多45°的銳角。本發(fā)明還提供了使用所述用于高吸水性聚合物的粉碎機制備高吸水性聚合物的方法。
文檔編號B02C18/18GK102917800SQ201180026572
公開日2013年2月6日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者金琪哲, 韓章善, 李相琪, 金圭八, 樸晟秀, 裵晉賢, 元泰英, 林圭 申請人:Lg化學株式會社