吸水性樹脂的制造裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于使水溶性烯鍵式不飽和單體聚合來制造吸水性樹脂的制造裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]吸水性樹脂在紙尿布、生理用品等衛(wèi)生材料、寵物墊等日用品、食品用吸水片、電纜用止水材料、以及防結(jié)露材料等工業(yè)材料、綠化、農(nóng)業(yè)、以及園藝用的保水劑、土壤改良劑等中大范圍被使用。吸水性樹脂在上述的用途中，特別是作為衛(wèi)生材料來使用。
[0003]這樣的吸水性樹脂通常為輕度交聯(lián)的高分子。作為吸水性樹脂，例如已知淀粉-丙烯腈接枝共聚物的水解物(參照專利文獻(xiàn)I)、淀粉-丙烯酸接枝共聚物的中和物(參照專利文獻(xiàn)2)等淀粉系吸水性樹脂、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物的皂化物(參照專利文獻(xiàn)3)、以及聚丙烯酸部分中和物(參照專利文獻(xiàn)4、5、6)等。
[0004]吸水性樹脂能夠使水溶性烯鍵式不飽和單體在水性液態(tài)介質(zhì)(含水的液態(tài)介質(zhì))中聚合來制造，但由于在聚合反應(yīng)中產(chǎn)生聚合熱，因此需要去除該聚合熱。作為去除聚合熱的方法，可列舉出在進(jìn)行水溶性烯鍵式不飽和單體的聚合反應(yīng)的聚合反應(yīng)器的外側(cè)和/或內(nèi)部，設(shè)置水等冷介質(zhì)流動(dòng)的套筒、盤管的方法、在聚合反應(yīng)器處連接熱交換結(jié)構(gòu)體(回流冷凝器)等冷卻器的方法(參照專利文獻(xiàn)7)、利用聚合液的蒸發(fā)潛熱的方法等。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特公昭49-43395號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開昭51-125468號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)3:日本特開昭52-14689號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)4:日本特開昭62-172006號(hào)公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)5:日本特開昭57-158209號(hào)公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)6:日本特開昭57-21405號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)7:日本特開平4-372603號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明所要解決的課題
[0015]在通過聚合反應(yīng)制造吸水性樹脂時(shí)，即便采用上述任意的聚合熱去除方法，也會(huì)產(chǎn)生由聚合熱的去除帶來的聚合液(含有吸水性樹脂的液態(tài)介質(zhì))的凝膠化、聚合物的析出。
[0016]特別是在聚合反應(yīng)器處連接熱交換結(jié)構(gòu)體等冷卻器的方法中，在聚合反應(yīng)器內(nèi)的氣體所接觸的部分處聚合物的析出會(huì)成為較大麻煩的原因。熱交換結(jié)構(gòu)體等冷卻器如下構(gòu)成:通過聚合反應(yīng)器內(nèi)的加熱了的氣體與熱交換流體之間的熱交換來冷卻所述氣體，使該經(jīng)冷卻的氣體流入至聚合反應(yīng)器內(nèi)。在使用這樣的冷卻器去除聚合熱的情況下，在聚合反應(yīng)器與冷卻器之間連接的、氣體所流動(dòng)的管道的內(nèi)壁面等處，氣體冷凝并進(jìn)一步固化而得到的聚合物會(huì)附著，該附著物成為核而生長成塊狀物。
[0017]塊狀物附著在管道的內(nèi)壁面時(shí)，會(huì)引起管道的堵塞。另外，附著在管道的內(nèi)壁面的塊狀物的至少一部分剝離時(shí)，存在該剝離了的塊狀物的片段伴隨氣體一同介由管道流入至聚合反應(yīng)器的可能，其結(jié)果是，產(chǎn)生通過聚合反應(yīng)器內(nèi)的聚合反應(yīng)生成的吸水性樹脂的均質(zhì)性降低的問題。
[0018]本發(fā)明的目的在于提供一種吸水性樹脂的制造裝置，其為具備聚合反應(yīng)器、和用于去除在聚合反應(yīng)器內(nèi)的聚合反應(yīng)中產(chǎn)生的聚合熱的冷卻器的吸水性樹脂的制造裝置，其能夠抑制聚合物附著在從聚合反應(yīng)器導(dǎo)出的氣體所接觸的管道等的內(nèi)壁面。
[0019]用于解決課題的手段
[0020]本發(fā)明為一種吸水性樹脂的制造裝置，其特征在于，其具備:
[0021]聚合反應(yīng)器:其為使水溶性烯鍵式不飽和單體在液態(tài)介質(zhì)中進(jìn)行聚合反應(yīng)而生成吸水性樹脂的聚合反應(yīng)器，所述聚合反應(yīng)器具備反應(yīng)器主體和氣體導(dǎo)出部，所述反應(yīng)器主體收容水溶性烯鍵式不飽和單體和液態(tài)介質(zhì)并在上部留下氣相部分，所述氣體導(dǎo)出部連接于所述反應(yīng)器主體并將所述氣相部分的氣體從該反應(yīng)器主體導(dǎo)出；
[0022]第I流路部:其連接于所述氣體導(dǎo)出部并具有第I流路，所述第I流路為通過該氣體導(dǎo)出部從所述反應(yīng)器主體導(dǎo)出的所述氣體所流動(dòng)的流路；
[0023]第I流路部用溫度調(diào)節(jié)部:其將所述第I流路部的溫度調(diào)節(jié)至在該第I流路部的所述第I流路中流動(dòng)的所述氣體不會(huì)冷凝的預(yù)先確定的溫度范圍；
[0024]冷卻器:其為冷卻所述氣體的冷卻器，并具備冷卻器主體和冷卻流體導(dǎo)出部，所述冷卻器主體連接于所述第I流路部，在該第I流路部的所述第I流路中流動(dòng)的所述氣體流入而冷卻該流入的氣體，所述冷卻流體導(dǎo)出部連接于所述冷卻器主體，并將在該冷卻器主體冷卻而得到的冷卻流體從該冷卻器主體導(dǎo)出；和
[0025]第2流路部:其連接于所述冷卻流體導(dǎo)出部并具有第2流路，所述第2流路為通過該冷卻流體導(dǎo)出部從所述冷卻器主體導(dǎo)出的所述冷卻流體朝向所述反應(yīng)器主體流動(dòng)的流路。
[0026]另外，本發(fā)明的吸水性樹脂的制造裝置優(yōu)選進(jìn)一步具備聚合反應(yīng)器用溫度調(diào)節(jié)部，所述聚合反應(yīng)器用溫度調(diào)節(jié)部將所述反應(yīng)器主體的溫度調(diào)節(jié)至所述氣體不會(huì)冷凝的預(yù)先確定的溫度范圍。
[0027]另外，在本發(fā)明的吸水性樹脂的制造裝置中，通過所述第I流路部用溫度調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)的所述第I流路部的溫度范圍、以及通過所述聚合反應(yīng)器用溫度調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)的所述反應(yīng)器主體的溫度范圍優(yōu)選為30[°C ]以上且150[°C ]以下。
[0028]另外，在本發(fā)明的吸水性樹脂的制造裝置中，通過所述第I流路部用溫度調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)的所述第I流路部的溫度范圍、以及通過所述聚合反應(yīng)器用溫度調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)的所述反應(yīng)器主體的溫度范圍在將所述反應(yīng)器主體內(nèi)的所述氣相部分的氣體的溫度設(shè)為T[°C ]的情況下，優(yōu)選為(T - 20) [°C ]以上且T[°C ]以下。
[0029]發(fā)明的效果
[0030]根據(jù)本發(fā)明，吸水性樹脂的制造裝置具備聚合反應(yīng)器、第I流路部、第I流路部用溫度調(diào)節(jié)部、冷卻器以及第2流路部。聚合反應(yīng)器為使水溶性烯鍵式不飽和單體在液態(tài)介質(zhì)中進(jìn)行聚合反應(yīng)而生成吸水性樹脂的聚合反應(yīng)器，其具有反應(yīng)器主體和氣體導(dǎo)出部。在反應(yīng)器主體中，收容水溶性烯鍵式不飽和單體和液態(tài)介質(zhì)并在上部留下氣相部分。氣體導(dǎo)出部將存在于反應(yīng)器主體的氣相部分的氣體從反應(yīng)器主體導(dǎo)出。
[0031]第I流路部具有通過氣體導(dǎo)出部從反應(yīng)器主體導(dǎo)出的氣體所流動(dòng)的第I流路。第I流路部用溫度調(diào)節(jié)部將第I流路部的溫度調(diào)節(jié)至在第I流路中流動(dòng)的氣體不會(huì)冷凝的預(yù)先確定的溫度范圍。
[0032]冷卻器為冷卻氣體的冷卻器，其具有冷卻器主體和冷卻流體導(dǎo)出部。關(guān)于冷卻器主體，在第I流路中流動(dòng)的氣體流入而冷卻該流入的氣體。冷卻流體導(dǎo)出部將在冷卻器主體冷卻而得到的冷卻流體從冷卻器主體導(dǎo)出。其中，在冷卻流體中，流入至冷卻器主體的氣體包含冷卻而冷凝的液體以及經(jīng)冷卻的氣體。
[0033]第2流路部具有通過冷卻流體導(dǎo)出部從冷卻器主體導(dǎo)出的冷卻流體朝向反應(yīng)器主體流動(dòng)的第2流路。
[0034]在如上構(gòu)成的本發(fā)明的吸水性樹脂的制造裝置中，關(guān)于被與在反應(yīng)器主體內(nèi)的聚合反應(yīng)相伴的聚合熱加熱的氣體，其在第I流路部的第I流路中流動(dòng)而流入至冷卻器主體并被冷卻，通過該冷卻得到的冷卻流體在第2流路部的第2流路中流動(dòng)而流入至反應(yīng)器主體。由此，能夠去除反應(yīng)器主體內(nèi)的聚合熱，能夠謀求反應(yīng)器主體內(nèi)的聚合反應(yīng)的穩(wěn)定化。
[0035]此外，在本發(fā)明的吸水性樹脂的制造裝置中，由于第I流路部用溫度調(diào)節(jié)部將第I流路部的溫度調(diào)節(jié)至在第I流路中流動(dòng)的氣體不會(huì)冷凝的預(yù)先確定的溫度范圍，因此能夠抑制聚合物(氣體冷凝并進(jìn)一步固化而得到的物質(zhì))附著在從反應(yīng)器主體導(dǎo)出的氣體接觸的、形成第I流路的第I流路部的內(nèi)壁面。其結(jié)果，在第I流路部中，能夠防止氣體所流動(dòng)的第I流路的堵塞。另外，由于在第I流路部的內(nèi)壁面處的聚合物附著得到抑制，因此能夠防止介由第I流路部、冷卻器以及第2流路部，附著物的片段伴隨氣體一同流入至反應(yīng)器主體內(nèi)。其結(jié)果，能夠防止通過反應(yīng)器主體內(nèi)的聚合反應(yīng)生成的吸水性樹脂的均質(zhì)性降低。
【附圖說明】
[0036]本發(fā)明的目的、特色以及優(yōu)點(diǎn)通過下述的詳細(xì)說明和附圖而變得明確。
[0037]圖1為示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的吸水性樹脂的制造裝置500的構(gòu)成的圖。
[0038]圖2為示出制造裝置500所具備的熱交換結(jié)構(gòu)體100、110的構(gòu)成的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下以附圖為參考來詳細(xì)說明本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式。
[0040]圖1為示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的吸水性樹脂的制造裝置500的構(gòu)成的圖。吸水性樹脂能夠通過使水溶性烯鍵式不飽和單體進(jìn)行聚合反應(yīng)來制造。對(duì)水溶性烯鍵式不飽和單體的聚合方法沒有特別限定，可使用作為代表性的聚合方法的水溶液聚合法、乳液聚合法、逆相懸浮聚合法等。
[0041]在水溶液聚合法中，例如可以通過將水溶性烯鍵式不飽和單體的水溶液、內(nèi)部交聯(lián)劑以及水溶性自由基聚合引發(fā)劑在根據(jù)需要進(jìn)行攪拌的同時(shí)加熱來進(jìn)行聚合。在該水溶液聚合法中，水被用作液態(tài)介質(zhì)，使水溶性烯鍵式不飽和單體成為水溶液狀態(tài)來進(jìn)行聚合反應(yīng)。
[0042]另外，在逆相懸浮聚合法中，例如可以通過將水溶性烯鍵式不飽和單體的水溶液、表面活性劑、疏水性高分子系分散劑、水溶性自由基聚合引發(fā)劑以及內(nèi)部交聯(lián)劑在石油系烴分散介質(zhì)中在攪拌下加熱來進(jìn)行聚合。在該逆相懸浮聚合法中，水和石油系烴分散介質(zhì)被用作液態(tài)介質(zhì)，將水溶性烯鍵式不飽和單體的水溶液添加至石油系烴分散介質(zhì)中，由此進(jìn)行聚合反應(yīng)。
[0043]在本實(shí)施方式中，從能夠進(jìn)行精密的聚合反應(yīng)控制和寬范圍的粒徑控制的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選逆相懸浮聚合法。在下文，作為本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)例子，對(duì)通過逆相懸浮聚合法制造吸水性樹脂的制造裝置500進(jìn)行說明。
[0044]吸水性樹脂的制造裝置500包含作為冷卻器起作用的熱交換結(jié)構(gòu)體100、聚合反應(yīng)器200、濃縮器300和干燥機(jī)400而構(gòu)成。
[0045]聚合反應(yīng)器200為使水溶性烯鍵式不飽和單體在液態(tài)介質(zhì)中進(jìn)行聚合反應(yīng)而生成吸水性樹脂的聚合反應(yīng)器，其具有形成為容器狀的反應(yīng)器主體200A。在該反應(yīng)器主體200A中，(按在上部形成氣相部分的方式)收容水溶性烯鍵式不飽和單體和液態(tài)介質(zhì)并在上部留下氣相部分，在該反應(yīng)器主體200A內(nèi)進(jìn)行聚合反應(yīng)。而且，在反應(yīng)器主體200A處，在上部設(shè)置有作為氣體導(dǎo)出部起作用的氣體導(dǎo)出開口部206A、和冷卻流體流入開口部206B，在底部設(shè)置有聚合反應(yīng)溶液導(dǎo)出開口部204。
[0046]關(guān)于詳細(xì)內(nèi)容見后述，在聚合反應(yīng)器200中，關(guān)于被與在反應(yīng)器主體200A內(nèi)的聚合反應(yīng)相伴的聚合熱加熱的、存在于氣相部分的氣體，其介由氣體導(dǎo)出開口部206A從反應(yīng)器主體200A導(dǎo)出而在第I管道202內(nèi)流動(dòng)，介由該第I管道202流入至熱交換結(jié)構(gòu)體100并被冷卻。通過在該熱交換結(jié)構(gòu)體100的冷卻得到的冷卻流體在第2管道203內(nèi)流動(dòng)，并介由冷卻流體流入開口部206B流入至反應(yīng)器主體200A內(nèi)。由此，能夠去除反應(yīng)器主體200A內(nèi)的聚合熱。另外，通過反應(yīng)器主體200A內(nèi)的聚合反應(yīng)得到的聚合反應(yīng)溶液Rl介由聚合反應(yīng)溶液導(dǎo)出開口部204從反應(yīng)器主體200A導(dǎo)出。
[0047]作為構(gòu)成聚合反應(yīng)器200的材料，可列舉出銅、鈦合金、以及SUS304、SUS316、SUS316L等不銹鋼等，從抑制所生成的吸水性樹脂的附著這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選對(duì)內(nèi)壁面實(shí)施含氟樹脂加工等表面加工。
[0048]作為吸水性樹脂的原料所使用的水溶性烯鍵式不飽和單體，例如可列舉出(甲基)丙烯酸(“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸”和“甲基丙烯酸”。下同)、2_(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、馬來酸等具有酸基的單體及其鹽；(甲基)丙烯酰胺、N, N- 二甲基(甲基)丙烯酰胺、2-羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、N-羥甲基(甲基)丙烯酰胺等非離子性不飽和單體；(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基丙酯等含氨基的不飽和單體及其季化物等。它們可以分別單獨(dú)使用，也可以2種以上并用。
[0049]其中，作為為了中和具有酸基的單體而形成鹽所使用的堿性化合物，可列舉出鋰、鈉、鉀、銨等化合物。更詳細(xì)而言，可列舉出氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸鈉、碳酸銨等。
[0050]在水溶性烯鍵式不飽和單體中，作為優(yōu)選的單體，從工業(yè)上容易獲得的觀點(diǎn)出發(fā)，可列舉出(甲基)丙烯酸及其鹽。
[0051]此外，在中和具有酸基的單體的情況下，其中和度優(yōu)選為