专利名称：用于高吸水性聚合物的粉碎机和使用所述粉碎机制备高吸水性聚合物的方法高吸水性聚合物(SAP)为能够吸收其自身质量的约500至1000倍的大量水的聚合物。SAP被不同的开发者称作不同的名称，例如，高吸水性材料(SAM)或吸水性凝胶材料(AGM)。SAP的商业生产开始于女性卫生巾的应用，并且可以在非常广泛的领域发现SAP的用途，包括用于园艺的水结合土壤、用于工程和建筑的止水材料、用于育苗的板材、食品配送领域的保鲜剂、用于增湿室的材料以及例如一次性婴儿尿布的个人卫生用品。已知的SAP的制备方法包括反相悬浮聚合法或者水溶液聚合法。使用反相悬浮聚合的方法公开在，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种方法在剪切和凝固期间以水凝胶的聚合为特征的热聚合方法；以及传送带上对高浓度水溶液进行UV照射从而同时进行聚合和干燥的光聚合方法。将从聚合反应得到的水凝胶聚合物进行干燥和粉碎，然后成为市售的粉料产品。为了有效地完成干燥步骤，尽可能地提高水凝胶聚合物的表面积是非常重要的。为了在干燥工艺之前提高水凝胶聚合物的表面积，可以考虑将通过热聚合或者光聚合制备的水凝胶聚合物简单地粉碎。在这方面，为了提高水凝胶聚合物的表面积，公开了一种在聚合后对水凝胶聚合物进行初级粉碎的工艺。但是，粉碎工艺会不可避免地使水凝胶聚合物粘附到粉碎设备的内壁、剪切刀片和剪切轴上，这会降低粉碎工艺的效率。例如，传统的粉碎工艺包括将作为初级产品得到的板状高吸水性聚合物切成长条，然后将聚合物条绞成粉末。但是，在被切成条时，高吸水性聚合物很可能粘附到剪切刀片或剪切轴上，这会导致粉碎工艺效率低下。由于粘性，即使是将高吸水性聚合物切成满意的条，其也很难被切成具有均匀大小的更小粉末。这妨碍了高吸水性聚合物的初级粉碎工艺的效率。这种低效率粉碎导致了随后的干燥工艺的失败，并相应劣化了最终高吸水性聚合物产品的一般性能。
因此，本发明提供了一种用于高吸水性聚合物的粉碎机，其不但能够有效地对具有高水分含量和粘性的高吸水性聚合物进行初级粉碎来制备具有良好性能的高吸水性聚合物，而且能够有效地简化粉碎工艺以提高生产率。此外，本发明提供了高吸水性聚合物的制备方法，其使用所述用于高吸水性聚合物的粉碎机来有效地制备具有良好性能的高吸水性聚合物。本发明提供了一种用于高吸水性聚合物的粉碎机，其包括入口部，用于供应板状高吸水性聚合物；粉碎部，用于粉碎通过所述入口部供应的高吸水性聚合物；和出口部，用于排出来自所述粉碎部的经粉碎的高吸水性聚合物。所述粉碎部包括滚筒，其上连接有多个旋转刀片；至少一个固定刀片，用于与所述多个旋转刀片配合粉碎所述高吸水性聚合物；和外壳，用于容纳所述滚筒和至少一个固定刀片。各个旋转刀片的形状都为多边形，且所述多边形的至少一个顶端(vertex)具有至多45°的锐角。所述滚筒具有沿周向布置的旋转刀片安装槽。所述旋转刀片被置于该安装槽中以露出其至少一个顶端，该顶端在滚筒上竖起成至多45°的锐角。在所述旋转刀片安装槽上固定旋转刀片安装架，并且将所述旋转刀片用螺栓固定连接到所述旋转刀片安装架上。所述旋转刀片的所述多边形的多个顶端竖起成至多45°的锐角。所述旋转刀片在所述至少一个顶端竖起的方向上具有凹面，所述凹面具有成锐角的刀口(edge)。在所述至少一个顶端竖起的方向上的凹面的各个刀口以曲线的形式连接所述多边形的各个顶端。所述多个旋转刀片在滚筒上布置成至少一个螺旋的形式。所述多个旋转刀片在滚筒的轴向上线性布置成至少一排。所述至少一个固定刀片具有多个锯齿。所述至少一个固定刀片被设置为多个固定刀片。所述至少一个固定刀片被设置为在滚筒的旋转方向上布置的多个固定刀片。所述用于高吸水性聚合物的粉碎机进一步包括鼓风机，其用于将预定温度的空气鼓入到所述粉碎部；和出口通道，其用于排出来自粉碎部的空气。所述用于高吸水性聚合物的粉碎机进一步包括绞碎机，其用于进一步粉碎从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机进一步包括分离剂提供装置，其用于向从所述粉碎部粉碎的高吸水性聚合物提供水或分离剂。本发明还提供了制备高吸水性聚合物的方法，其包括制备单体组合物和聚合引发剂，所述单体组合物包含基于乙烯的不饱和水性单体；向包括传送带的聚合反应器提供所述单体组合物，并向提供到传送带上的单体组合物施加UV照射或热量以制备板状高吸水性聚合物；向根据权利要求1-12中任一项所述的用于高吸水性聚合物的粉碎机提供聚合的板状高吸水性聚合物以进行初级粉碎；干燥经粉碎的高吸水性聚合物；和对干燥的高吸水性聚合物进行二级粉碎。有益效果根据本发明的用于高吸水性聚合物的粉碎机能够更加有效地粉碎高粘性的高吸水性聚合物，因而更加有效地保证了后续的高吸水性聚合物的干燥工艺。因此，所述用于高吸水性聚合物的粉碎机通过初级粉碎、干燥和二级粉碎可用于制备高吸水性聚合物，作为其结果，高吸水性聚合物显现了更加提高的性能，例如，更高的保水能力，和提高的生产率。除此之外，根据本发明的制备高吸水性聚合物的方法不但提高了粉碎工艺的效率而提高了高吸水性聚合物制备工艺的整体效率，而且提高了粉碎工艺之后的干燥工艺的效率。通过所述制备方法得到的高吸水性聚合物显现出了例如高保水能力的优异性能。5图I为根据本发明一个实施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎机剖视图；图2为根据本发明一个实施方式的粉碎部150的分解立体图；图3为根据本发明一个实施方式的固定刀片的立体图； 图4为显示在滚筒170上旋转刀片175的布置实施方式和安装实施方式的示意图；图5表示显示旋转刀片175的详细形状的放大图；图5(a)为立体图；图5(b)为沿线b-b的剖视图；图5(c)为沿线c-c的剖视图；图6为显示在滚筒170上旋转刀片175的另一布置实施方式的示意图；图7-11为显示在根据本发明一个实施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎机中粉碎高吸水性聚合物的方法的说明性示意图；图12显示了根据本发明一个实施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎机，其进一步包括将预定温度的空气鼓入到粉碎部的鼓风机和用于排出来自粉碎部的空气的出口通道。附图标记说明
110:板状高吸水性聚合物，112:高吸水性聚合物粉末
120:入口部，123,171 :马达
125:辊，130:台子
150:粉碎部，160:固定刀片
162:齿谷，164:齿峰
170:滚筒，172:安装槽
175:旋转刀片，177:旋转刀片安装架
178:螺栓，180:夕卜壳
190:出口部，195:容器
210:鼓风机，220:出口通道
410:螺栓孔
510:顶端，520:刀口
Θ 1、,Θ 2 :锐角

在所述本发明实施方式中的旋转刀片175可以被构建成如下方式使得在正对板状高吸水性聚合物的面上的多个顶端的每一个(例如，矩形面的四个顶端510)竖起形成至多45°的锐角。因此，当顶端510中的任一个变钝时或者出于任何原因需要维修时，将螺栓178松开以使旋转刀片175作小的转动，并再次紧固螺栓来固定旋转刀片175，从而使用另一个顶端510。通过这种方式,可以利用多边形旋转刀片175的各个顶端510。图7-11为显示在根据本发明一个实施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎机中粉碎板状高吸水性聚合物的工艺的说明性示意图。参考图7，当旋转具有内置旋转刀片175的滚筒170时，辊125进料高吸水性聚合物110，并且旋转刀片175中的特定一个开始切割高吸水性聚合物110的特定部分。参考图8，当马达171驱动滚筒170旋转时，转动下一个旋转刀片175与固定刀片160相对，板状高吸水性聚合物领先预定的距离，下一个旋转刀片175在邻近先前的旋转刀片175的切割位置的位置粉碎进入的板状高吸水性聚合物110。参考图9和10，当滚筒170转动时，下一个旋转刀片175在相邻的位置开始粉碎进入的板状高吸水性聚合物110。图11显示在滚筒170的一个转动之后继续进行这种粉碎工艺。即，在滚筒170的一个转动过程中，图7中运行的旋转刀片175以前述的长度再次运行来撕碎板状高吸水性聚合物110。连续重复参照图7-11描述的粉碎工艺，因此在不同位置的旋转刀片175重复将板状高吸水性聚合物110部分粉碎成小粉末的工艺，随后将所述小粉末排出。但是，如上所述，粉碎的板状高吸水性聚合物110为吸水的和粘性的材料，因此在粉碎工艺中不能被单个的旋转刀片175完全地切割成单独的碎片。相反，粉碎的高吸水性聚合物110趋于与其周围的另一部分的板状高吸水性聚合物粘结并被切割成较大的粉末。考虑到这种情况，如上所述，本发明的实施方式提供了布置在外壳180中的多个固定刀片160(参看图I)。参考图1，即使高吸水性聚合物110没有充分地被最上面的固定刀片160切割，下面的固定刀片160和旋转刀片175也能够将高吸水性聚合物110粉碎成小的粉末。同样地，采用所述多个固定刀片的布置，被固定刀片160和旋转刀片175粉碎的板状高吸水性聚合物110的粉末可以被切割成更均匀的粉末。图12为根据本发明一个实施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎机的示意图，其中，所述粉碎机进一步包括鼓风机210，其用于将预定温度的空气鼓入粉碎部；和出口通道220，其用于排出来自粉碎部的空气。根据本发明一个实施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎机通过鼓风机210将预定温度的空气鼓入粉碎部510并排出来自粉碎部510的空气，从而将进料的高吸水性聚合物保持在适当的温度和湿度水平上。如上所述，需要粉碎的板状高吸水性聚合物包含水分并具有粘性。在切割步骤中，这种板状吸水性聚合物的切割效率随其温度和湿度而变化。因此，鼓风机210和出口通道220用于使粉碎部150的板状吸水性聚合物110的温度和湿度保持在预定值，从而提高板状高吸水性聚合物110的粉碎效果。基于板状高吸水性聚合物110的规格(例如，厚度，基本湿度等)或进料速率，本领域的技术人员可以确定通过鼓风机210鼓入到粉碎部510的空气的温度。
此外，高吸水性聚合物在粉碎工艺中经过限定的干燥工艺以在随后的粉化工艺中实现更高效率。例如，图12显示设置在粉碎部150后侧的鼓风机210，但是其不应理解为限制本发明的范围。相反，鼓风机210还可以设置在不同的位置，例如，必要时，可以设置在粉碎部150的底端或者设置在入口部120侦U。虽然未在图中显示，但是所述粉碎机可进一步包括辅助粉碎装置，例如，绞碎机，其用作附加的或额外的支持被连接来进一步粉碎从出口部排出的高吸水性聚合物。使用所述辅助粉碎装置可进一步提高所述用于高吸水性聚合物的粉碎机的粉碎效率。所述辅助粉碎装置不仅可以包括绞碎机，而且可以包括多种常规的用于粉碎或切割水凝胶的粉碎或切割设备。所述粉碎机可进一步包括分离剂提供装置，其用于向从粉碎部粉碎的高吸水性聚合物提供水或分离剂。在粉碎工艺中使用分离剂提供装置通过喷雾等来提供水或分离剂可以防止高吸水性聚合物粘结到旋转刀片或固定刀片上，从而极大提高高吸水性聚合物的可分离性。因此，可以进一步提高使用粉碎机的粉碎效率。在此使用的分离剂可包括制备高吸水性聚合物时常规使用的任何材料，例如，多价金属盐、多元醇或表面活性剂。分离剂的具体例子公开在韩国专利公开No. 0905853中。下文中，将对根据本发明的实施方式的用于高吸水性聚合物的制备方法进行描述。根据本发明的实施方式的用于高吸水性聚合物的制备方法包括制备单体组合物和聚合引发剂，所述单体组合物包含基于乙烯的不饱和水性单体；将所述单体组合物进料到包括传送带的聚合反应器中，并向传送带上的单体组合物施加UV照射或热量以制备板状高吸水性聚合物；将所述板状高吸水性聚合物进料到任一根据上述实施方式中用于高吸水性聚合物的粉碎机中以进行初级粉碎；干燥粉碎的高吸水性聚合物；和对干燥的高吸水性聚合物进行二级粉碎。根据聚合方法是否为使用供热的热聚合或是基于UV照射的光聚合，可以选择聚合引发剂。在聚合引发剂中，热聚合引发剂可以包括选自基于过硫酸盐的引发剂、基于偶氮的弓I发剂、过氧化氢和抗坏血酸中的至少一种。更具体地，基于过硫酸盐的弓I发剂的具体实例包括过硫酸钠(Na2S2O8)、过硫酸钾(K2S2O8)、过硫酸铵((NH4)2S2O8)等；基于偶氮的引发剂的具体实例包括2，2-偶氮双(2-眯基丙烷)二盐酸盐、2，2-偶氮双- (N，N- 二亚甲基)异丁脒二盐酸盐、2_(氨基甲酰偶氮)异丁脒二盐酸盐、2-(氨基甲酰偶氮)异丁腈、2，2-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、4，4-偶氮双-(4-氰基戊酸)等。虽然没有特别限定，但是更多的热引发剂为在“Principle of Polymerization (Wiley, 1981) ”，203页，Odian著中具体说明的那些。在此使用的光引发剂可包括选自苯偶姻醚、二烷基苯乙酮、羟基烷基酮、苯甲酰甲酸酯、苄基二甲醛缩苯乙酮、酰基膦或氨基酮中的至少一种。虽然没有特别限定，但是更多的光聚合引发剂为在 “UV Coatings: Basics, RecentDevelopments and NewApplication (Elsevier, 2007) ”，115 页，Reinhold Schwalm 著中具体说明的那些。在单体组合物中包含的基于乙烯的不饱和水性单体可为通常使用的用于制备高吸水性聚合物的任意种类的单体而对组成没有限制。基于乙烯的不饱和水性单体主要包括选自下组中的至少一种阴离子单体及其盐、含有非离子型亲水基团的单体或含有氨基的
10不饱和单体及它们的季铵盐化合物。更具体地，在此使用的基于乙烯的不饱和水性单体优选包括选自下组中的至少一种阴离子单体(例如，丙烯酸、甲基丙烯酸、无水马来酸、富马酸、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)和它们的盐；含有非离子型亲水基团的单体(例如，(甲基)丙烯酰胺、N-取代的(甲基)丙烯酸酯、2-羟乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟丙基(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)；或者含有氨基的不饱和单体(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)和它们的季铵盐化合物。更优选地，可以使用丙烯酸或其盐作为单体，最终得到具有提高的吸收性能的高吸水性聚合物。在单体组合物中，以通常可接受的含量范围使用基于乙烯的不饱和水性单体和聚合弓I发剂，而对它们的组成没有限制。将由此制备的单体组合物转移到包括传送带的聚合反应器中并暴露于UV照射下或施加热量以产生板状高吸水性聚合物。所述板状高吸水性聚合物如上所定义，并且其水分含量为30至60%，约35至55%。将由此制备的板状高吸水性聚合物进料到任一根据本发明上述实施方式的用于高吸水性聚合物的粉碎机中进行初级粉碎。使用所述粉碎机甚至对于具有较高水分含量的板状高吸水性聚合物也确保了在初级粉碎工艺中的更高效率，作为其结果，可以将板状高吸水性聚合物更均匀地粉碎并切割成较小的粉末以增加表面积。因此，可以更加有效地进行后续干燥工艺以提高最终的高吸水性聚合物的性能，例如，保水能力。与此相反，例如，使用具有顶端以大于45°的角竖起的旋转刀片的另一种粉碎机不能取得本发明的优点，结果劣化了最终高吸水性聚合物的性能。虽然没有特别限定，但是初级粉碎步骤使粉碎的高吸水性聚合物的颗粒直径达到I至50mm,优选2至20mm,更优选3至15mm的范围。优选地，为了进一步提高粉碎效率，可以在初级粉碎步骤之前进行简单的干燥步骤。在干燥步骤中使用的能源可包括，但不限于，热空气或UV照射。初级粉碎步骤之后的高吸水性聚合物可进行干燥步骤，直至干燥的高吸水性聚合物的水分含量小于IOwt. %。干燥步骤之后可接着进行二级粉碎步骤。在二级粉碎步骤中使用的粉碎机可包括，但不特别限于，通常使用的用于粉化颗粒的任何种类的粉碎机。更具体地，这种粉碎机可包括针式研磨机、锤式研磨机、螺杆研磨机、辊式研磨机、圆盘式研磨机或平板研磨机。优选地，进行二级粉碎步骤直至粉碎的高吸水性聚合物的颗粒直径达到150 至 850 μ m。实施例下文中，将参照以下实施例进一步详细描述本发明，这些实施例仅是示例性的而不限制本发明的范围。实施例I :高吸水件聚合物的制备将IOOg丙烯酸、作为内交联剂的O. Ig聚乙二醇二丙烯酸酯、38. 9g氢氧化钠(NaOH)和103. 9g水混合在一起，制备包含50wt. %单体的单体组合物。将由此制备的单体组合物通过单体进料部转移到移动的传送带上，然后与作为聚合引发剂的IOg 3%的过硫酸钠的水溶液混合。在加入聚合引发剂I分钟后引发聚合反应并持续4分钟。反应器的内温为99°C。将由此制备的板状高吸水性聚合物转移到用于高吸水性聚合物的初级粉碎机中并粉碎成具有5mm颗粒直径的颗粒。此时，板状高吸水性聚合物的水分含量为36%。所述初级粉碎机为图I所示的设备，其具有如下形状I中描述的矩形形状的旋转刀片，所述旋转刀片的两个顶端竖起为25°的锐角。[形状I]


本发明提供了一种用于高吸水性聚合物的粉碎机，其包括入口部，用于供应板状高吸水性聚合物；粉碎部，用于粉碎通过所述入口部供应的高吸水性聚合物；和出口部，用于排出来自所述粉碎部的经粉碎的高吸水性聚合物。所述粉碎部包括滚筒，其上连接有多个旋转刀片；至少一个固定刀片，用于与所述多个旋转刀片配合粉碎所述高吸水性聚合物；和外壳，用于容纳所述滚筒和至少一个固定刀片。各个旋转刀片的形状都为多边形，且所述多边形的至少一个顶端具有至多45°的锐角。本发明还提供了使用所述用于高吸水性聚合物的粉碎机制备高吸水性聚合物的方法。