[发明专利]基于可再生原料制备超吸收剂的方法

说明书

一种制备吸水性聚合物颗粒的方法，包括以下步骤：在蒸汽存在下热裂解生物石脑油；分离出丙烯和至少部分丙烷；气相氧化以生成丙烯酸；以及聚合以形成吸水性聚合物颗粒。

本发明涉及一种制备吸水性聚合物颗粒的方法，包括以下步骤：在蒸汽存在下热裂解生物石脑油；移出丙烯和至少部分丙烷；气相氧化以生成丙烯酸；以及聚合以生成吸水性聚合物颗粒。

吸水性聚合物颗粒不仅用于制备尿布、卫生棉、卫生巾和其他卫生用品，还在市场园艺中用作保水剂。吸水性聚合物颗粒也称为超吸收剂。

吸水性聚合物颗粒的制备记载于专著“Modern Superabsorbent PolymerTechnology”，F.L.Buchholz和A.T.Graham，Wiley-VCH，1998，第71至103页中。

吸水性聚合物颗粒的特性可以通过例如交联剂的用量来调节。随着交联剂的量的增加，离心保留容量(CRC)降低，并且在21.0g/cm²(AUL 0.3psi)压力下的吸收经过最大值。

EP 2 395 029 A1公开了包含至少0.04重量％的丙酸的丙烯酸用于制备吸水性聚合物颗粒的用途。实施例表明所获得的吸水性聚合物颗粒的特性(如离心保留容量(CRC))可以通过在聚合中存在的丙酸而改进。

DE 103 36 786 A1公开了一种通过丙烯的两阶段气相氧化和随后对反应混合物的后处理而制备丙烯酸的方法。

EP 2 290 045 A1公开了由生物石脑油制备丙烯。

本发明的一个目的是提供一种改进的制备吸水性聚合物颗粒的方法。

本发明的另一个目的是提供一种廉价的基于可再生原料制备吸水性聚合物颗粒的方法。

该目的通过一种制备吸水性聚合物颗粒的方法来实现，包括以下步骤：

i)在蒸汽存在下将基于天然油和/或脂肪的生物石脑油热裂解以生成包括丙烷和丙烯的混合物；

ii)从步骤i)所获得的混合物中移出丙烯和至少部分丙烷；

iii)将在步骤ii)中获得的丙烯/丙烷混合物气相氧化以生成丙烯酸；以及

iv)将在步骤iii)中获得的丙烯酸聚合以生成吸水性聚合物颗粒。

在本发明的上下文中，生物石脑油为所有的天然油和/或脂肪和它们的衍生物。例如，可水解天然油和/或脂肪并仅使用所得到的脂肪酸作为生物石脑油，如在EP 2 290 034A1中所记载的。还可将移出的脂肪酸氢化，如在EP 2 290 045 A1中所记载的。在本发明的特别优选的实施方案中，使用基于棕榈油的生物石脑油。

将丙烯气相氧化成丙烯酸不受任何限制并且优选在两个阶段中进行，即在第一阶段中从丙烯到丙烯醛，并且在第二阶段中从丙烯醛到丙烯酸。

本发明是基于以下发现，即在热裂解生物石脑油时相对于丙烯有更多丙烷形成。由于沸点类似，从丙烯中分离丙烷不方便且昂贵。

如果丙烯之后在气相氧化反应中转化成丙烯酸，则存在于丙烯中的丙烷在这些条件下会被氧化成丙酸。由于沸点类似，从丙烯酸中分离丙酸同样不方便且昂贵。

为了改进产品特性，事实上在制备吸水性聚合物颗粒时需要丙酸的存在。使用的丙烯酸所包括的丙酸为优选0.02至2.0重量％、更优选0.03至1.0重量％、且最优选0.04至0.5重量％。

因此，在使用基于生物石脑油的丙烯酸的情况下，可省去特别复杂的丙烯或丙烯酸的纯化。

用于气相氧化的丙烯所包括的丙烷为优选3.4至30重量％、更优选3.8至15重量％、且最优选4.2至7.5重量％，在每种情况下基于丙烯计。