聚(乙烯基胍)基的超吸收凝胶制造技术

公开了聚（乙烯基胍）基的超吸收凝胶。此超吸收凝胶既含可有聚（乙烯基胍）聚合物和酸性吸水树脂如聚丙烯酸的混合物，也可以含有聚（乙烯基胍）聚合物的盐。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含有聚(乙烯基胍)的超吸收凝胶或者其盐。该超吸收凝胶含有一种聚(乙烯基胍)，而且优选与酸性超吸收聚合物如聚丙烯酸混合的聚(乙烯基胍)，或者含有聚(乙烯基胍)的一种盐。
技术介绍
吸水树脂广泛地用于清洁用品、卫生用品、抹布、保水剂、脱水剂、污泥凝聚剂、一次性纸巾和浴垫、一次性门垫、增稠剂、一次性宠物用废物垫、防凝聚剂和各种化学品的释放控制剂等。吸水树脂可以以各种化学形式得到，这包括取代的或未取代的天然和合成聚合物，比如淀粉丙烯腈接枝聚合物的水解产物、羧甲基纤维素、交联聚丙烯酸盐、磺化聚苯乙烯、水解的聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚氧亚乙基、聚乙烯基吡咯烷酮和聚丙烯腈。这样的吸水树脂称作“超吸收聚合物”或者叫SAP，它们一般是轻度交联的亲水聚合物。在Goldman等人的美国专利5,669,894中一般性地讨论了SAP。在其化学属性上，SAP可以是不相同的，但甚至在适度的压力下，它们都能够吸收和保留为其自身重量许多倍的含水流体。比如，SAP可以吸收相当于自身重量100倍或更多的蒸馏水。在有限的压力下吸收含水流体的能力对于在卫生用品，如在尿布中使用的SAP是一项很重要的要求。SAP奇迹般的溶胀和吸收性能源于(a)沿聚合物链上电荷之间的静电排斥，以及(b)相反离子的渗透压。然而已经知道，在含有电解质的溶液如盐水、尿液和血液中此吸收性能会大幅度下降。在这些生理液体存在下，这些聚合物就不再是有效的SAP了。典型的商品SAP，即聚丙烯酸钠在去离子水和在0.9％(重量)的氯化钠(NaCl)水溶液中的性能可以说明含电解质的液体的吸收性能会降低。在0 psi下，聚丙烯酸钠每克SAP可以吸收146.2g去离子水(g/g)，在0.28 psi下，每克聚合物可以吸收103.8g去离子水，而在0.7 psi下，每克聚合物可以吸收34.3g去离子水。相反，在0、0.28和0.7psi下，同样的聚丙烯酸钠只能分别吸收43.5g、29.7g和24.8g浓度为0.9％的氯化钠水溶液。因此，SAP对体液如尿或经血的吸收能力就比对去离子水要低得多，因为这些液体都含有电解质。这种吸收性能的严重下降称作“盐中毒”。盐中毒效应可以解释如下SAP的吸水和保水特性是由于在聚合物结构中存在着可离子化的官能基团。这种可离子化的基团一般是羧基，当聚合物是干态时，高含量的羧基呈盐的形式，当与水接触时，它们发生离解从而溶剂化。在离解状态，聚合物链含有许多带有相同电荷因而互相排斥的官能基。这种电子的排斥作用导致聚合物结构的膨胀，因此进一步能够吸收水分子。然而，聚合物的膨胀受到聚合物结构中交联的限制，这种交联存在有足够的数量以避免聚合物的增溶作用。已经形成理论的是，高浓度电解质的存在干扰了可离子化官能基团的离解，从而导致“盐中毒”效应。因此，溶解的离子，如钠离子和氯离子对SAP凝胶有两种影响。这些离子屏蔽了聚合物的电荷，而且这些离子由于在凝胶内部和凝胶外部存在相反离子而消除了渗透压不平衡。因此溶解的离子有效地将离子凝胶转化为非离子凝胶，也就丧失了溶胀性能。用于吸收含电解质液体如尿的最普通的SAP是中和的，即含有至少50％，以至直至100％的中和羧基的聚丙烯酸。然而，中和的聚丙烯酸容易发生盐中毒。因此，为了提供一种不太容易发生盐中毒的SAP，必须开发一种与中和的聚丙烯酸不同的SAP，或者说必须将中和的聚丙烯酸进行改性或处理，使得至少部分地克服盐中毒的效应。先有技术的研究人员一直试图抵消盐中毒效应，并且借此改善SAP对含电解质液体如经血和尿的吸收性的性能。比如，Tanaka等人的美国专利5,274,018公开了一种SAP组合物，它含有可溶胀的亲水聚合物，如聚丙烯酸和一定数量足可以在聚合物上形成一层单层表面活性剂的可离子化表面活性剂。在另一个实施方案中，阳离子凝胶如含有季铵基团和呈氢氧化物(即 OH)形式的凝胶与阴离子凝胶(即聚丙烯酸)一起使用，以通过离子交换从溶液中除去电解质。Wong的美国专利4,818,598公开了将一种纤维状阴离子交换材料如DEAE纤维素和一种水凝胶如聚丙烯酸盐混合，以改善吸收性能的方法。WO96/17681公开了将阴离子SAP如聚丙烯酸与多糖基的阳离子SAP混合，来克服盐中毒效应的方法。与此类似，WO 96/15163公开了将具有至少20％的碱形式官能团(即 OH)的阳离子SAP与阳离子交换树脂混合的方法，此离子交换树脂即具有至少50％的呈酸形式官能团的非溶胀离子交换树脂。WO 96/15180公开了一种吸收材料，它含有阴离子SAP如聚丙烯酸和阴离子交换树脂，即非溶胀的离子交换树脂。这些参考文献公开了试图克服盐中毒效应的组合配方。然而人们希望提供一种SAP，能够表现出象聚丙烯酸钠一样优越的吸收性和保温性，因此可以单独用作SAP。还希望将这样的SAP与聚丙烯酸或其它含酸SAP混合，以克服盐中毒效应。已知基于胍的树脂是强碱性的，因此用在早期的强碱性离子交换树脂中。胍基树脂是甲醛和胍的缩聚物。在Corte等人的美国专利3,856,715中公开了用于离子交换树脂的聚(乙烯基胍)的制备方法。I.Matie等人在Omagin Raluca Ripan(罗马尼亚)363～374页(1966)中也公开了聚(乙烯基胍)的合成方法。然而，此专利技术的目标是表现为SAP，并有助于克服盐中毒效应的聚(乙烯基胍)。专利技术概述本专利技术涉及聚(乙烯基胍)基的超吸收凝胶。聚(乙烯基胍)聚合物(即聚VG聚合物)可以与酸性吸水树脂如聚丙烯酸一起使用，有助于克服盐中毒效应，或者可以单独使用聚(乙烯基胍)聚合物的盐作为SAP。该聚(乙烯基胍)聚合物也可以单独作为SAP使用，用来吸收和保留酸性介质。更具体说，用作SAP，或者用作SAP的一个组分的聚(乙烯基胍)是轻度交联的，而且在一个优选的实施方案中是经过表面处理的，以改善其吸收性能。因此，本专利技术的一个方面是提供一种SAP，它具有与通常的SAP如聚丙烯酸钠相当的吸收和保湿性能。这种SAP是通过用足够数量的酸如盐酸中和聚(乙烯基胍)，使得有至少大约10％，即大约10～100％的胺官能团被中和而制备的。得到的聚(乙烯基胍)是吸收水性介质的优良SAP。按照本专利技术的另一个重要方面，可以单独使用未中和的轻度交联的聚(乙烯基胍)来吸收和保持酸性水介质。酸性水介质将低吸收的聚(乙烯基胍)转化为高吸收的聚(乙烯基胍)盐，即在吸收过程中将聚合物转化为SAP。因此，对于清洗酸溢出物和传递酸性物质，聚(乙烯基胍)是一种优异的树脂。本专利技术的又一个方面是提供一种改进的SAP，它克服了电解质的盐中毒效应。具体说，改进的SAP材料含有酸性可溶胀树脂如聚丙烯酸和聚(乙烯基胍)的混合物。从下面的优选实施方案的详细叙述，本专利技术的这些和其它方面及优点将变得非常明显。优选实施方案的详细说明本专利技术涉及(a)聚(乙烯基胍)及其盐作为SAP的用途，以及(b)含有聚(乙烯基胍)和酸性吸水树脂的混合物的改进的SAP材料。聚(乙烯基胍)是一类未经深入研究过的聚合物。聚(乙烯基胍)主要被推荐作为离子交换树脂。聚(乙烯基胍)具有如下的结构通式(Ⅰ) 其中q是10～大约10,000的数，R5和R6独立地选自氢、C1～C4烷基、C3～C6环烷基、苄基、苯基、烷基取代的苯基、萘基、和类本文档来自技高网...

【技术保护点】
吸收酸性水介质的方法，该方法包括让酸性水介质与轻度交联的聚（乙烯基胍）接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MA米切尔，TW贝霍菲尔，
申请(专利权)人：安姆科尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]