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Title:
METHOD FOR THE DISCONTINUOUS PRODUCTION OF SUPERABSORBER PARTICLES BY POLYMERIZING AN AQUEOUS MONOMER SOLUTION DISPERSED IN A HYDROPHOBIC SOLVENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/202489
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for the discontinuous production of superabsorber particles by polymerizing an aqueous monomer solution dispersed in a hydrophobic solvent, wherein the reaction is carried out in a mixing tank, the mixing tank can be respectively heated or cooled and the hydrophobic aqueous solution guided to the mixing tank, immediately before entering into the mixing container, is at a temperature of at least 45°C.

Inventors:
VON DER HEYDT MARC ANDRE (DE)
KRUEGER MARCO (DE)
STANITZEK UWE (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/060545
Publication Date:
November 08, 2018
Filing Date:
April 25, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BASF SE (DE)
International Classes:
C08F2/08; C08L33/02
Domestic Patent References:
WO2008068208A12008-06-12
WO2008084031A22008-07-17
WO2003031482A12003-04-17
Foreign References:
EP0742231A11996-11-13
JP2012007062A2012-01-12
US5807916A1998-09-15
US20150080539A12015-03-19
EP0083022A21983-07-06
EP0543303A11993-05-26
EP0937736A21999-08-25
DE3314019A11984-01-12
DE3523617A11986-01-23
EP0450922A21991-10-09
DE10204938A12003-08-21
US6239230B12001-05-29
DE4020780C11991-08-29
DE19807502A11999-09-16
DE19807992C11999-07-15
DE19854573A12000-05-31
DE19854574A12000-05-31
DE10204937A12003-08-21
DE10334584A12005-02-24
EP1199327A22002-04-24
Other References:
F.L. BUCHHOLZ; A.T. GRAHAM: "Modern Superabsorbent Polymer Technology", 1998, WILEY-VCH, pages: 69 - 117
Attorney, Agent or Firm:
BASF IP ASSOCIATION (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung von Superabsorberpartikeln durch Poly¬ merisation einer in einem hydrophoben Lösungsmittel dispergierten wässrigen Mono¬ merlösung, umfassend i) Vorlegen einer Mischung aus einem hydrophoben Lösungsmittel und einem Dis- pergierhilfsmittel in einem Rührbehälter,

ii) optional Erwärmen der Mischung aus Schritt i),

iii) optional Abkühlen Mischung aus Schritt i) oder Schritt ii),

iv) Dosieren einer wässrigen Monomerlösung zu der Mischung aus Schritt i), ii) oder iii) unter Erhalt einer dispergierten Monomerlösung und

v) Polymerisieren der dispergierten Monomerlösung unter Erhalt dispergierter Su¬ perabsorberpartikel, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophobe Lösungsmittel allein oder zusammen mit dem Dispergierhilfsmittel in den Rührbehälter dosiert werden und das hydrophobe Lösungsmittel unmittelbar vor Eintritt in den Rührbehälter eine Temperatur von mindes¬ tens 45°C aufweist.

Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophobe Lösungs¬ mittel unmittelbar vor Eintritt in den Rührbehälter eine Temperatur von mindestens 60°C aufweist.

Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophobe Lösungsmittel unmittelbar vor Eintritt in den Rührbehälter eine Temperatur von mindes¬ tens 70°C aufweist.

Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das hyd¬ rophobe Lösungsmittel ein Kohlenwasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffgemisch ist.

Verfahren gemäß Ansprüche 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenwasserstoff o- der das Kohlenwasserstoffgemisch im Bereich von 50 bis 150°C siedet.

Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das hyd¬ rophobe Lösungsmittel vor der Dosierung in den Rührbehälter mittels eines Wärmetau¬ schers erwärmt wird.

Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus effektiver innerer Oberfläche des Wärmetauschers und effektiver innerer Oberfläche des Rührbe¬ hälters mindestens 2 beträgt.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetau¬ scher mit Dampf oder Warmwasser beheizt wird.

9. Verfahren gemäß Ansprüche 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf einen Druck im Bereich von 0,5 bis 20 bar aufweist.

10. Verfahren gemäß Ansprüche 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf einen Druck im Bereich von 1,5 bis 6 bar aufweist.

11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Re¬ aktionsmischung nach der Polymerisation bei einer Temperatur von mindestens 45°C azeotrop entwässert und filtriert wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat eine Tempera¬ tur von mindestens 45°C aufweist und als hydrophobes Lösungsmittel in die Polymerisa¬ tion rückgeführt wird.

13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die

wässrige Monomerlösung mindestens ein Monomer a), mindestens einen Vernetzer b) und mindestens einen Initiator c) enthält.

Description:
Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung von Superabsorberpartikeln durch Polymerisa ¬ tion einer in einem hydrophoben Lösungsmittel dispergierten wässrigen Monomerlösung

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung von Su ¬ perabsorberpartikeln durch Polymerisation einer in einem hydrophoben Lösungsmittel disper ¬ gierten wässrigen Monomerlösung, wobei die Reaktion in einem Rührbehälter durchgeführt wird, der Rührbehälter jeweils erwärmt oder gekühlt werden kann und das dem Rührbehälter zugeführte hydrophobe Lösungsmittel unmittelbar vor Eintritt in den Rührbehälter eine Tem ¬ peratur von mindestens 45°C aufweist.

Die Herstellung von Superabsorberpartikeln wird in der Monographie " Modern Superabsor- bent Polymer Technology" , F . Buchholz und AT. Graham, Wiley-VCH, 1998, Seiten 69 bis 117, beschrieben.

Superabsorberpartikel werden als wässrige Lösungen absorbierende Produkte zur Herstellung von Windeln, Tampons, Damenbinden und anderen Hygieneartikeln, aber auch als wasserzu ¬ rückhaltende Mittel im landwirtschaftlichen Gartenbau verwendet.

Die Eigenschaften der Superabsorberpartikel können über den Vernetzungsgrad eingestellt werden. Mit steigendem Vernetzungsgrad steigt die Gelfestigkeit und sinkt die Absorptionska ¬ pazität. Zur Verbesserung der Anwendungseigenschaften, wie beispielsweise Flüssigkeitsweiterleitung im geguollenen Gelbett (SFC) in der Windel und Absorption unter Druck (AUL), werden Su ¬ perabsorberpartikel im allgemeinen oberflächennachvernetzt. Dadurch steigt nur der Vernet ¬ zungsgrad der Partikeloberfläche, wodurch die Absorption unter Druck (AUL) und die Zentri- fugenretentionskapazität (CRC) zumindest teilweise entkoppelt werden können.

JP 2012-7062 A2, US 5,807,916 A und WO 2008/084031 A1 offenbaren Verfahren zur Herstel ¬ lung von Superabsorberpartikeln durch Polymerisation einer dispergierten wässrigen Mono ¬ merlösung. US 2015/0080539 beschreibt ein diskontinuierliches Verfahren unter Verwendung eines spezi ¬ ellen Rührbehälters zur Verkürzung des Aufheizens bzw. Abkühlens.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur diskontinuierlichen Herstellung von Superabsorbern durch Polymerisation einer in einem hyd- rophoben Lösungsmittel dispergierten wässrigen Monomerlösung, wobei insbesondere die Chargenzeiten verkürzt werden. Gelöst wurde die Aufgabe durch ein Verfahren zur diskontinuierlichen Herstellung von Super ¬ absorberpartikeln durch Polymerisation einer in einem hydrophoben Lösungsmittel disper- gierten wässrigen Monomerlösung, umfassend i) Vorlegen einer Mischung aus einem hydrophoben Lösungsmittel und einem Dispergier ¬ hilfsmittel in einem Rührbehälter,

ii) optional Erwärmen der Mischung aus Schritt i),

iii) optional Abkühlen Mischung aus Schritt i) oder Schritt ii),

iv) Dosieren einer wässrigen Monomerlösung zu der Mischung aus Schritt i), ii) oder iii) un- ter Erhalt einer dispergierten Monomerlösung und

v) Polymerisieren der dispergierten Monomerlösung unter Erhalt dispergierter Polymerpar ¬ tikel, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophobe Lösungsmittel allein oder zusammen mit dem Dispergierhilfsmittel in den Rührbehälter dosiert werden und das hydrophobe Lösungsmittel unmittelbar vor Eintritt in den Rührbehälter eine Temperatur von mindestens 45°C aufweist.

Die Temperatur des hydrophoben Lösungsmittels beträgt vor Eintritt in den Rührbehälter vor ¬ zugsweise mindestens 60°C, besonders bevorzugt mindestens 70°C, ganz besonders bevor- zugt mindestens 75°C.

Es ist auch möglich das hydrophobe Lösungsmittel im Rührbehälter weiter zu erwärmen, bei ¬ spielsweise kann das hydrophobe Lösungsmittel vor dem Eintritt im Rührbehälter eine Tem ¬ peratur von 60°C aufweisen und im Rührbehälter auf 90°C erwärmt werden.

Das Dispergierhilfsmittel wird zur Dispergierung der wässrigen Monomerlösung im hydropho ¬ ben Lösungsmittel bzw. der entstehenden Superabsorberpartikel eingesetzt.

Das Dispergierhilfsmittel kann bereits vor dem Eintritt des hydrophoben Lösungsmittels mit diesem gemischt oder getrennt vom hydrophoben Lösungsmittel in den Rührbehälter dosiert werden.

Zum Lösen des Dispergierhilfsmittels sind üblicherweise höhere Temperaturen notwendig. Wird das Dispergierhilfsmittel erst im Rührbehälter gelöst, kann es daher vorteilhaft sein das hydrophobe Lösungsmittel auf eine höhere Temperatur zu erwärmen. Nach dem Lösen des Dispergierhilfsmittels und vor der Dosierung der wässrigen Monomerlösung wird dann vor ¬ teilhaft gekühlt.

Als hydrophobe Lösungsmittel werden üblicherweise Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasser- stoffgemische eingesetzt. Die Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische sieden vorzugsweise im Bereich von 50 bis 150°C, besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 130°C, ganz besonders im Bereich von 70 bis 110°C. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das hydrophobe Lö ¬ sungsmittel vor der Dosierung in den Rührbehälter mittels eines Wärmetauschers erwärmt. Als Wärmetauscher sind beispielsweise Rohrbündelwärmetauscher oder Plattenwärmetauscher geeignet. Der Wärmetauscher weist üblicherweise eine größere effektive innere Oberfläche auf als der Rührbehälter. Die effektive innere Oberfläche ist dabei die für den Wärmeaustausch nutzbare innere Oberfläche. Der Quotient aus effektiver innerer Oberfläche des Wärmetauschers und effektiver innerer Oberfläche des Rührbehälters beträgt vorzugsweise mindestens 2, beson ¬ ders bevorzugt mindestens 3, ganz besonders bevorzugt mindestens 4.

Der Wärmetauscher wird üblicherweise mit Dampf oder Warmwasser beheizt. Der verwen ¬ dete Dampf weist einen Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck von vorzugsweise 0,5 bis 20 bar, besonders bevorzugt von 1 bis 10 bar, ganz besonders bevorzugt von 1,5 bis 6 bar, auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Wärmetauscher so dimensioniert, dass die Dosierung des hydrophoben Lösungsmittels in den Rührbehälter nicht verzögert wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Reakti ¬ onsmischung nach der Polymerisation bei einer Temperatur von mindestens 45°C, vorzugs ¬ weise mindestens 60°C, besonders bevorzugt mindestens 70°C, ganz besonders bevorzugt mindestens 75°C, azeotrop entwässert und anschließend werden die Superabsorberpartikel mittels Filtration abgetrennt.

Das bei der Filtration anfallende Filtrat weist eine Temperatur von mindestens 45°C, vorzugs ¬ weise mindestens 60°C, besonders bevorzugt mindestens 70°C, ganz besonders bevorzugt mindestens 75°C, auf und wird als hydrophobes Lösungsmittel in die Polymerisation rückge ¬ führt.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Verkürzung der Chargenzeiten und damit auf ein ¬ fache und kostengünstige Weise eine Kapazitätserhöhung bestehender Anlagen.

Im Folgenden wird die Herstellung der Superabsorberpartikel erläutert: Die zur Herstellung der Superabsorberpartikel eingesetzte wässrige Monomerlösung enthält üblicherweise a) mindestens ein ethylenisch ungesättigtes, säuregruppentragendes Monomer, das zu- mindest teilweise neutralisiert sein kann,

b) mindestens einen Vernetzer,

c) mindestens einen Initiator

d) optional ein oder mehrere mit den unter a) genannten Monomeren copolymerisierbare ethylenisch ungesättigte Monomere und

e) optional ein oder mehrere wasserlösliche Polymere.

Die Monomeren a) sind vorzugsweise wasserlöslich, d.h. die Löslichkeit in Wasser bei 23°C beträgt typischerweise mindestens 1 g/100 g Wasser, vorzugsweise mindestens 5 g/100 g Wasser, besonders bevorzugt mindestens 25 g/100 g Wasser, ganz besonders bevorzugt mindestens 35 g/100 g Wasser.

Geeignete Monomere a) sind beispielsweise ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren, wie Ac ¬ rylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure und Itaconsäure. Besonders bevorzugte Monomere sind Acrylsäure und Methacrylsäure. Ganz besonders bevorzugt ist Acrylsäure.

Weitere geeignete Monomere a) sind beispielsweise ethylenisch ungesättigte Sulfonsäuren, wie Styrolsulfonsäure und 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure (AMPS).

Der Anteil an Acrylsäure und/oder deren Salzen an der Gesamtmenge der Monomeren a) be- trägt vorzugsweise mindestens 50 mol-%, besonders bevorzugt mindestens 90 mol-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 95 mol-%.

Die Säuregruppen der Monomere a) können teilweise neutralisiert sein. Die Neutralisation wird auf der Stufe der Monomeren durchgeführt. Dies geschieht üblicherweise durch Einmi- schung des Neutralisationsmittels als wässrige Lösung oder bevorzugt auch als Feststoff. Der Neutralisationsgrad beträgt vorzugsweise von 25 bis 95 mol-%, besonders bevorzugt von 30 bis 80 mol-%, ganz besonders bevorzugt von 40 bis 75 mol-%, wobei die üblichen Neutrali ¬ sationsmittel verwendet werden können, vorzugsweise Alkalimetallhydroxide, Alkalime ¬ talloxide, Alkalimetallkarbonate oder Alkalimetallhydrogenkarbonate sowie deren Mischun- gen. Statt Alkalimetallsalze können auch Ammoniumsalze verwendet werden. Natrium und Kalium sind als Alkalimetalle besonders bevorzugt, ganz besonders bevorzugt sind jedoch Natriumhydroxid, Natriumkarbonat oder Natriumhydrogenkarbonat sowie deren Mischungen.

Die Monomere a) enthalten üblicherweise Polymerisationsinhibitoren, vorzugsweise Hydrochi- nonmonomethylether (M EHQ), als Lagerstabilisator.

Geeignete Vernetzer b) sind Verbindungen mit mindestens zwei zur Vernetzung geeigneten Gruppen. Derartige Gruppen sind beispielsweise ethylenisch ungesättigte Gruppen, die in die Polymerkette radikalisch einpolymerisiert werden können, und funktionelle Gruppen, die mit den Säuregruppen des Monomeren a) kovalente Bindungen ausbilden können. Weiterhin sind auch polyvalente Metallsalze, die mit mindestens zwei Säuregruppen des Monomeren a) ko- ordinative Bindungen ausbilden können, als Vernetzer b) geeignet.

Als Initiatoren c) können sämtliche unter den Polymerisationsbedingungen Radikale erzeu ¬ gende Verbindungen eingesetzt werden, beispielsweise thermische Initiatoren, Redox-Initiato- ren, Photoinitiatoren.

Mit den ethylenisch ungesättigten, säuregruppentragenden Monomeren a) copolymerisier- bare ethylenisch ungesättigte Monomere d) sind beispielsweise Acrylamid, Methacrylamid, Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Dimethylami- noethylacrylat, Dimethylaminopropylacrylat, Diethylaminopropylacrylat, Dimethylaminoethyl ¬ methacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat.

Als wasserlösliche Polymere e) können Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Stärke, Stärkede ¬ rivate, modifizierte Cellulose, wie Methylcellulose oder Hydroxyethylcellulose, Gelatine, Poly- glykole oder Polyacrylsäuren, vorzugsweise Stärke, Stärkederivate und modifizierte Cellulose, eingesetzt werden.

Die bevorzugten Polymerisationsinhibitoren benötigen für eine optimale Wirkung gelösten Sauerstoff. Daher kann die Monomerlösung vor der Polymerisation durch Inertisierung, d.h. Durchströmen mit einem inerten Gas, vorzugsweise Stickstoff oder Kohlendioxid, von gelös ¬ tem Sauerstoff befreit werden. Vorzugsweise wird der Sauerstoffgehalt der Monomerlösung vor der Polymerisation auf weniger als 1 Gew.-ppm, besonders bevorzugt auf weniger als 0,5 Gew.-ppm, ganz besonders bevorzugt auf weniger als 0,1 Gew.-ppm, gesenkt.

Wird die Polymerisation unter ausreichendem Rückfluss durchgeführt, so kann auf die Inerti ¬ sierung verzichtet werden. Dabei wird der gelöste Sauerstoff zusammen mit dem verdamp- fenden Lösungsmittel aus dem Rührbehälter entfernt.

Zur Polymerisation wird die wässrige Monomerlösung in dem hydrophoben Lösungsmittel dispergiert. Als hydrophobe Lösungsmittel sind alle dem Fachmann zum Einsatz bei der umgekehrten Suspensionspolymerisation bekannten Lösungsmittel einsetzbar. Bevorzugt werden aliphati ¬ sche Kohlenwasserstoffe, wie n-Hexan, n-Heptan, n-Oktan, n-Nonan, n-Dekan, Cyclohexan oder Mischungen daraus, verwendet. Hydrophobe Lösungsmittel weisen bei 23°C eine Lös ¬ lichkeit in Wasser zu weniger als 5 g/100 g, vorzugsweise weniger als 1 g/100 g, besonders be- vorzugt weniger als 0,5 g/100 g, auf.

Das Verhältnis zwischen hydrophoben Lösungsmittel und wässriger Monomerlösung beträgt 0,5 bis 3, bevorzugt 0,7 bis 2,5 und ganz bevorzugt von 0,8 bis 2,2. Der mittlere Durchmesser der wässrigen Monomerlösungstropfen in der Dispersion beträgt, wenn keine Agglomeration durchgeführt wird, vorzugsweise mindestens 100 μιτι, besonders bevorzugt von 100 bis 1000 μιτι, besonders bevorzugt von 150 bis 850 μιτι, ganz besonders bevorzugt von 300 bis 600 μιτι, wobei der Tropfendurchmesser durch Lichtstreuung bestimmt werden kann und den volumengemittelten mittleren Durchmesser bedeutet.

Der Durchmesser der wässrigen Monomerlösungstropfen kann über die eingetragene Rühr ¬ energie und durch geeignete Dispergierhilfsmittel eingestellt werden. Geeignete Dispergierhilfsmittel sind beispielsweise anionische, kationische, nichtionische oder amphotere Tenside, oder natürliche, halbsynthetische oder synthetische Polymere.

Anionische Tenside sind beispielsweise Natriumpolyoxyethylendodecylethersulfat und Natri- umdodecylethersulfat. Ein kationisches Tensid ist beispielsweise Trimethylstearylammonium- chlorid. Ein amphoteres Tensid ist beispielsweise Carboxymethyldimethylcetylammonium.

Nichtionische Tenside sind beispielsweise Saccharosefettsäureester, wie Saccharosemonostea- rat und Saccharosedilaurat, Sorbitanester, wie Sorbitanmonostearat, Polyoxyalkylen-Verbin- dungen auf Basis von Sorbitanestern, wie Polyoxyethylensorbitanmonostearat. Natürliche oder halbsynthetische Polymere sind beispielsweise Cellulosederivate, wie Cellulo- seether, beispielsweise Ethylcellulose, und Celluloseester, beispielsweise Celluloseacetate. Syn ¬ thetische Polymere sind beispielsweise Polyvinylalkohole, Polyvinylalkohol-Derivate, Malein- säure-Butadien-Copolymere und guaternäre Salze, wie Styroldimethylaminoethylmethactylat. Das Dispergierhilfsmittel wird üblicherweise im hydrophoben Lösungsmittel gelöst oder dis- pergiert.

Das Dispergierhilfsmittel wird in Mengen zwischen 0.01 und 10 Gew.-%, bevorzugt zwischen 0,2 und 5 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 2 Gew.-%, bezogen auf die wäss- rige Monomerlösung, eingesetzt.

Die Reaktion wird vorzugsweise unter vermindertem Druck durchgeführt, beispielsweise bei einem Druck von 800 mbar. Über den Druck kann der Siedepunkt der Reaktionsmischung auf die gewünschte Reaktionstemperatur eingestellt werden.

Nach beendeter Polymerisation können die erhaltenen, dispergierten Superabsorberpartikel durch Zusatz weiterer wässriger Monomerlösung und erneuter Polymerisation agglomeriert werden. Die wässrige Monomerlösung kann eine von der ersten wässrigen Monomerlösung verschiedene Zusammensetzung haben. Die Agglomeration kann auch mehrfach durchge- führt weden.

Anschließend werden die erhaltenen, dispergierten Superabsorberpartikel azeotrop entwäs ¬ sert und mittels Filtration vom hydrophoben Lösungsmittel abgetrennt. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die nach der aze- otropen Entwässerung erhaltene Dispersion nicht bzw. nicht vollständig abgekühlt. Das noch warme Filtrat wird als hydrophobes Lösungsmittel in die Polymerisation rückgeführt. Die Superabsorberpartikel können zur weiteren Verbesserung der Eigenschaften oberflächen- nachvernetzt werden. Geeignete Oberflächennachvernetzer sind Verbindungen, die mindes ¬ tens zwei Gruppen enthalten, die mit den Carboxylatgruppen des Hydrogels kovalente Bin ¬ dungen bilden können. Geeignete Verbindungen sind beispielsweise Alkoxysiliylverbindungen, Polyaziridine, Polyamine, Polyamidoamine, Di- oder Polyepoxide (beispielsweise Denacol ® EX810), wie in EP 83 022 A2, EP 543 303 A1 und EP 937 736 A2 beschrieben, di- oder po ¬ lyfunktionelle Alkohole, wie in DE 33 14 019 A1, DE 35 23 617 A1 und EP 450 922 A2 beschrie ¬ ben, oder ß-Hydroxyalkylamide, wie in DE 102 04 938 A1 und US 6,239,230 beschrieben.

Des Weiteren sind in DE 40 20 780 C1 zyklische Karbonate, in DE 198 07 502 A1 2-Oxazolidon und dessen Derivate, wie 2-Hydroxyethyl-2-oxazolidon, in DE 198 07 992 C1 Bis- und Poly-2- oxazolidinone, in DE 198 54 573 A1 2-Oxotetrahydro-1,3-oxazin und dessen Derivate, in DE 198 54 574 A1 N-Acyl-2-Oxazolidone, in DE 102 04 937 A1 zyklische Harnstoffe, in DE 103 34 584 A1 bizyklische Amidacetale, in EP 1 199 327 A2 Oxetane und zyklische Harnstoffe und in WO 2003/31482 A1 Morpholin-2,3-dion und dessen Derivate als geeignete Oberflächennach ¬ vernetzer beschrieben.

Die Menge an Oberflächennachvernetzer beträgt vorzugsweise 0,01 bis 1 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 0,2 Gew. -%, jeweils bezo ¬ gen auf das Polymer.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden zusätzlich zu den Oberflächennachvernetzern polyvalente Kationen auf die Partikeloberfläche aufgebracht.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren polyvalenten Kationen sind beispielsweise zweiwertige Kationen, wie die Kationen von Zink, Magnesium, Kalzium und Strontium, drei ¬ wertige Kationen, wie die Kationen von Aluminium, Eisen, Chrom, Seltenerden und Mangan, vierwertige Kationen, wie die Kationen von Titan und Zirkonium. Als Gegenion sind Chlorid, Bromid, Sulfat, Hydrogensulfat, Carbonat, Hydrogencarbonat, Nitrat, Phosphat, Hydrogen- phosphat, Dihydrogenphosphat und Carboxylat, wie Acetat und Lactat, möglich. Alumini ¬ umsulfat ist bevorzugt.

Die Einsatzmenge an polyvalentem Kation beträgt beispielsweise 0,001 bis 0,5 Gew.-%, vor ¬ zugsweise 0,005 bis 0,2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,02 bis 0,1 Gew. -%. jeweils bezogen auf das Polymer.

Die Oberflächennachvernetzung kann auf zwei unterschiedlichen Wegen durchgeführt wer ¬ den. So ist es möglich die entwässerte Dispersion zu filtrieren, wahlweise zu trocknen und erst die so erhaltenen Superabsorberpartikel oberflächennachzuvernetzen (Oberflächennachvernet- zung A). Die Oberflächennachvernetzung wird dabei üblicherweise so durchgeführt, dass eine Lösung des Oberflächennachvernetzers und wahlweise eine Lösung des polyvalenten Kations auf die Superabsorberpartikel aufgesprüht wird. Im Anschluss an das Aufsprühen wird ther ¬ misch getrocknet, wobei die Oberflächennachvernetzungsreaktion sowohl vor als auch wäh ¬ rend der Trocknung stattfinden kann.

Das Aufsprühen einer Lösung des Oberflächennachvernetzers wird vorzugsweise in Mischern mit bewegten Mischwerkzeugen, wie Schneckenmischer, Paddelmischer, Scheibenmischer, Pflugscharmischer und Schaufelmischer, durchgeführt werden. Besonders bevorzugt sind Ver ¬ tikalmischer, ganz besonders bevorzugt sind Pflugscharmischer und Schaufelmischer. Geeig ¬ nete Mischer sind beispielsweise Lödige-Mischer, Bepex-Mischer, Nauta-Mischer, Processall- Mischer und Schugi-Mischer.

Die thermische Trocknung wird vorzugsweise in Kontakttrocknern, besonders bevorzugt Schaufeltrocknern, ganz besonders bevorzugt Scheibentrocknern, durchgeführt. Geeignete Trockner sind beispielsweise Bepex-Trockner und Nara-Trockner. Überdies können auch Wir ¬ belschichttrockner eingesetzt werden.

Die Trocknung kann im Mischer selbst erfolgen, durch Beheizung des Mantels oder Einblasen von Warmluft. Ebenso geeignet ist ein nachgeschalteter Trockner, wie beispielsweise ein Hor ¬ dentrockner, ein Drehrohrofen oder eine beheizbare Schnecke. Besonders vorteilhaft wird in einem Wirbelschichttrockner gemischt und getrocknet.

Bevorzugte Trocknungstemperaturen liegen im Bereich 100 bis 250°C, bevorzugt 120 bis 220°C, und besonders bevorzugt 130 bis 210°C. Die bevorzugte Verweilzeit bei dieser Tempe ¬ ratur im Reaktionsmischer oder Trockner beträgt vorzugsweise mindestens 10 Minuten, be ¬ sonders bevorzugt mindestens 20 Minuten, ganz besonders bevorzugt mindestens 30 Minu ¬ ten.

Es ist aber auch möglich die Oberflächennachvernetzer und wahlweise die polyvalenten Kati ¬ onen der wahlweise entwässerten Dispersion zuzusetzen, vorzugsweise als wässrige Lösung (Oberflächennachvernetzung B). Anschließend wird thermisch oberflächennachvernetzt.

Hierzu werden reaktive Oberflächennachvernetzer, wie Di- oder Polyepoxide, bevorzugt ein ¬ gesetzt. Nach der thermischen Oberflächennachvernetzung wird wahlweise azeotrop entwäs ¬ sert, filtriert und getrocknet.

Beispiele

Für die Berechnungen wurde das Verfahren aus Comparative Example 1 der US 2015/0080539 verwendet. Die effektive innere Oberfläche des Rührbehälters beträgt 31,3 m 2 . Es wurde weiter angenommen, dass das n-Heptan während der Dosierung in den Rührbehälter mittels eines Rohrbündelwärmetauschers erwärmt wird. Der Rohrbündelwärmetauscher wird mittels Dampf (5 bar) beheizt. Die effektive innere Oberfläche des Rohrbündelwärmetausches wurde so ge ¬ wählt, dass die Dosierung des n-Heptans in den Rührbehälter nicht verzögert wird. Mit diesen Daten wurden die Aufheizzeiten im ersten Heizschritt („first heating step ") berechnet.

Tab.: Einfluss der Vorwärmung auf die Aufheizzeit

*) Vergleichsbeispiel