具有缓慢吸水率的超吸收剂聚合物制造技术

技术编号:1589120 阅读:229 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了具有低吸收率的超吸收剂聚合物以及它们的制备方法。这种具有低吸收率的超吸收剂聚合物和共价交联剂以及多价金属盐的金属离子交联,它具有有至少5分钟的吸收速率指数。该聚合物通过将基质水溶胀性、水不溶性和多价金属盐溶液相接触制得,接触条件为使聚合物具有至少5分钟的吸收速率指数。(*该技术在2020年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超吸收剂聚合物(SAP)组合物和这种组合物的制备方法。超吸收剂聚合物是公知的材料,其常规用于个人护理用品如尿布。这些聚合物可以吸收几倍于其自身重量的水、盐水溶液、尿、血液和浆液状体液。薄型尿布的不断发展要求尿布具有高密度的吸收剂芯层,这种芯层在超吸收剂聚合物/纤维素绒毛混合物中具有更大的超吸收剂聚合物成分。因此,为了充分利用高膨胀聚合物的储存液体能力,使液体在吸收剂芯层中均匀分布就很重要。然而,吸收剂芯层中纤维绒毛量的减少对液体分布产生负面影响。因此,对液体处理是对这类高膨胀,储存液体的聚合物的附加要求。储存液体的聚合物必须允许或者支持液体在超级吸收剂聚合物/绒毛混合物的分布,甚至当超吸收剂聚合物/绒毛混合物中高膨胀聚合物的比例很高时。当尿布中超吸收剂聚合物/绒毛比例高时,低的绒毛含量会导致更差的液体分布,因为这种绒毛的液体分布能力不足以抵消常规吸收聚合物的高吸收率和吸收能力。因此,大量流进个人卫生用品的体液应该在液体进入处即被吸收剂聚合物吸收。常规吸收聚合物的膨胀效应在水性液体一加入时就发生,高的吸收速率可立即被观察到。几分钟之后,在自由膨胀的条件下,基于交联、部分中和聚丙烯酸盐的高膨胀性聚合物达到了其吸收容量的大约95%。这种特性是交联的聚丙烯盐超吸收剂聚合物的典型性质。围绕体液进入吸收剂芯材处聚合物颗粒的迅速膨胀会造成在SAP-绒毛基质中空隙空间和孔的封闭。由于扩散通过溶胀水凝胶进行的液体传送要比通过空隙空间的速度慢,密封作用发生在流体进入的区域。这种作用通常被称之为“凝胶阻塞”。其余的液体不能再穿透吸收剂芯材而不受控制地穿过已经表面饱和的区域流向边缘,从而导致吸收剂芯材不希望发生的泄漏。此外,由于靠近表面的颗粒发生凝胶阻塞,吸收剂芯材的贮存能力下降,其余的体流不再能够到达深含于吸收剂芯材之中的高溶胀性聚合物中,因此,也就不能增加总的贮存能力。对凝胶阻塞的一种可行的处理方法是改变吸收聚合物的吸收速率特性。例如,美国专利4,548,847描述了一种通过至少一个二价金属阳离子如Ca+2或Ba+2进行可逆交联的水凝胶。该专利教导我们,通过采用所谓的“阳离子脱除剂”可实现溶胀延迟。这些试剂的优选实例为水溶性化合物,如Na2HPO4、六偏磷酸钠和乙二胺四乙酸的二钠盐。这些物质的作用是通过阳离子脱除剂破坏了由至少二价金属阳离子形成可逆交联位点。通过减少交联浓度,产品可更为溶胀。该专利也描述了包含具有延迟溶胀特性的吸收剂聚合物的吸收制品。例如,描述了在各层中(缠绕)聚集的吸收制品,其中,每一层包含本专利技术的聚合物。GB 2,280,115 A描述了一种吸收制品,其在体液释放的区域中包含涂敷的超吸收剂颗粒。超吸收剂颗粒的涂层防止溶胀,直至涂层溶解于试验流体或体液中或通过其渗透。这些超吸收剂颗粒显示出直至开始溶胀的活化时间,该时间会随涂层材料与厚度的不同而变化。所采用的某些涂层材料为非活性的多糖,如明胶、微晶纤维素和纤维素衍生物。开始溶胀的活化时间应至少为5分钟,优选15分钟,更优选60分钟。涂敷过的超吸收剂聚合物的缺点是,即使开始有少量的润湿,并不必需导致高溶胀性聚合物的溶胀,但会导致通过溶解、脱离、溶胀或分解的表面处理的破坏。一旦围绕聚合物的涂层溶解,则超吸收剂聚合物就会表现为未进行表面处理的常规材料的高溶胀速率。因此,丧失了吸收剂材料所期望的改善液体控制的效果。EP 0 631 768 A1描述了一种吸收制品,该制品采用具有不同吸收速度的超吸收剂聚合物。在所采用的各种超吸收剂聚合物间吸收速度的差异是由于粒径分布不同(类型1600-850μm,类型2<250μmm)引起的,并且所述差异相对较小。美国专利5,115,011提到的凝胶阻塞问题通过以下方法解决用两种水溶性盐的水溶液和一种吸水聚合物相接触,第一种盐是铝、钙或镁的卤化物、硫酸盐、醋酸盐或者硝酸盐,第二种盐至少一种选自亚硫酸和硫代硫酸的含氧酸的单价金属盐或铵盐。在这个专利的对比例3中制备了0.6g硫酸钙和30g聚合物的干混合物,其具有70%的阻塞效应或者说超过5分钟。美国专利4,090,013公开了从水溶性阴离子聚电解质和多价金属阳离子制得的物质。然而在产品美国专利5,578,318中显示具有凝胶阻塞效应。美国专利5,578,318公开了“亲水性涂敷颗粒”的超级吸收剂的制备将非交联的聚丙烯酸盐和多价离子干燥混合,然后任选地加入乙醇、某种润湿剂和聚硅氧烷衍生物。这种润湿的物质在使用之前要干燥。这项专利的实施例XXIII公开了2.61wt%AQUALON A-250、0.21wt%醋酸铝和97.18wt%水的混合物。干燥后,这个实施例获得的物质显示了作为超级吸收剂相对比较差的性能。美国专利4,693,713公开了一种吸收血和水样体液的吸收剂,这种吸收剂包含某些聚合物和某些化合物的物理混合物。这种化合物被描述为水溶性,环境温度下以易流动粉末形式存在,对身体无害。这项专利教导我们,这种化合物可以溶解在单体溶液中加入聚合物,或者在任何时间以干燥或者溶解形式加入聚合物的制备过程中。聚合物和化合物的干燥混合物在这项专利的实施例中制备。多层吸收制品中的凝胶阻塞问题需要特别注意。解决该问题的一种方式就是在制品中掺入慢速聚合物。已提出了生产这些制品的几种方法。但是,这些方法中还没有一种能够生产出整体上令人满意的慢速聚合物。期望获得一种制备具有缓慢吸收速度的超吸收剂的聚合物的方法,这种方法无需使用阳离子脱除脱除剂或用于聚合物的涂层。这样一种方法很明显的一个优点是,由于取消使用外来材料,从而与之相关的成本可以降低。本专利技术包括一种制备具有缓慢吸收速度的超吸收剂的聚合物的改进方法,以及由该方法制备的聚合物。更具体地说,本专利技术的方法是一种具有缓慢水吸收速度的水溶胀性、水不溶性聚合物颗粒的制备方法,该方法包括将水溶胀性、水不溶性聚合物颗粒和多价金属盐溶液接触,条件为使形成的聚合物具有至少5分钟的吸收速率指数。本专利技术的聚合物是具有低吸收速率的水溶胀性、水不溶性聚合物,该聚合物和共价交联剂,多价金属盐的金属交联,吸收速率指数至少为5分钟。另一方面,本专利技术包括含低吸收速率超吸收剂聚合物的吸收制品。本专利技术的一个优选的制备改良的水溶胀性、水不溶性聚合物的方法包括用多价金属盐溶液和共价交联的超吸收剂聚合物相接触,制得的聚合物具有至少5分钟的吸收率指数。“吸收速率指数”(ARI)指的是用以下描述的ARI检验方法测定的吸收速率指数。本专利技术使用足够量的多价金属盐生产具有至少5分钟的吸收速率指数的聚合物。这种多价金属盐优选是水溶性的。优选的金属阳离子包括Al、Fe、Zr、Mg和Zn。优选的金属阳离子具有至少+3的共价态,最优选的是铝。多价金属盐中优选的阴离子包括卤化物、氯化氢、硫酸盐、柠檬酸盐、硝酸盐和醋酸盐,优选氯化物、硫酸盐、柠檬酸盐、氯化氢和醋酸盐,更优选柠檬酸盐、氯化氢和硫酸盐,最优选柠檬酸盐。铝的高水溶性盐是优选的。柠檬酸铝是最优选的多价金属盐并且市场有售。也可以用多价金属盐混合物。优选地,使用的多价金属盐每摩尔羧基含至少0.003摩尔金属离子。更优选地,使用的多价金属盐每摩尔羧基含至少0.016摩尔离子,最优选地,使用的多价金属盐每摩尔羧基含至少0.03摩尔金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备水溶胀性、水不溶性的低吸水速率的聚合物颗粒的方法,该方法包括将多价金属盐溶液和水溶胀性、水不溶性聚合物颗粒相接触,接触条件为使形成的聚合物具有至少5分钟的吸收速率指数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:JL韦尔LR威尔森
申请(专利权)人:陶氏化学公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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