含有可辐射活化表面交联剂的超吸收聚合物及其制造方法技术

本发明专利技术涉及具有改善的表面交联的超吸收聚合物颗粒和它们在吸收制品中的应用。本发明专利技术的超吸收聚合物颗粒包含吸水树脂和可辐射活化表面交联剂反应产物，其中可辐射活化表面交联剂的反应产物位于超吸收聚合物颗粒的表面。可辐射活化的表面交联剂包含至少两个可辐射活化的基团Ｒ，它们彼此共价连接或共价连接到至少一个间隔基团Ｓ。此外，本发明专利技术涉及一种制造这些超吸收聚合物颗粒的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及超吸收聚合物颗粒和它们在吸收制品中的使用，所述超吸收聚合物颗粒具有改善的表面交联。此外，本专利技术涉及一种制造这些超吸收聚合物颗粒的方法。
技术介绍
超吸收聚合物(SAP)是本领域所熟知的。它们一般用于吸收制品，例如尿布、训练裤、成人失禁产品和女性护理产品，以在减小这些产品的总体积的同时，增大它们的吸收容量。SAP通常能够吸收和保留大量含水流体，这些流体相当于它们自身重量的许多倍。SAP的商业生产在1978年始于日本。早期的超吸收剂为交联的淀粉-g-聚丙烯酸酯。在SAP的商业生产中，部分中和的聚丙烯酸最终取代了初期的超吸收剂，并且为现今用于SAP的主要聚合物。SAP常常以微粒例如纤维或颗粒的形式应用。它们通常由部分中和的微交联聚合物网状物组成，该网状物是亲水的，所以一旦浸没在水中或水溶液例如生理盐水中时，网状物可能溶胀。聚合物链之间的交联保证了SAP不会溶于水。在吸收了水溶液之后，溶胀的SAP颗粒变得非常柔软和容易变形。在变形后，SAP颗粒之间的空隙空间被阻塞，这就大大增加了对于液体的流动阻力。这种情形通常被称为“凝胶阻塞”。在凝胶阻塞的情况下，液体只能通过扩散穿过溶胀的SAP颗粒移动，这样移动比在SAP颗粒之间的空隙中流动慢得多。减小凝胶阻塞的一种常用方法是将颗粒制得更硬，这使SAP颗粒能够保持它们的原样，从而在颗粒之间产生或保持空隙空间。增大硬度的熟知方法是交联暴露在SAP颗粒表面上的羧基。这种方法通常被称为表面交联。该技术涉及例如表面交联的和表面活性剂涂敷的吸收树脂颗粒，以及它们的制备方法。表面交联剂可以为包含至少两个羟基的多羟基化合物，这些羟基可与SAP颗粒表面上的羧基反应。在某些技术中，表面交联在150℃或更高的温度下进行。颗粒优选在高温下暴露至少5分钟，但少于60分钟。水溶性过氧化物基团引发剂用作表面交联剂也是已知的。将包含表面交联剂的水溶液应用在聚合物的表面上。表面交联反应通过加热到这样的温度来完成，在此温度下过氧化物基团引发剂分解，而聚合物不分解。更最近，已经公开了使用氧杂环丁烷化合物和/或咪唑啉酮化合物来用作表面交联剂。表面交联反应可以在加热下进行，其中温度优选在60℃至250℃范围内。可供选择地，表面交联反应还可以通过光照处理实现，优选使用紫外线。通常，将表面交联剂应用在SAP颗粒的表面上。因此，反应优选在SAP颗粒的表面上发生，结果就在颗粒表面上产生改善的交联，同时基本上不影响颗粒的核心。因此，SAP颗粒变得更硬，从而减小了凝胶阻塞。上文所述工业表面交联过程的缺点是，需要的时间较长，一般至少约30分钟。然而，表面交联过程所需的时间越多，渗透进SAP颗粒内的表面交联剂就越多，导致颗粒内部的交联增加，这对SAP颗粒的容量产生负面影响。因此，期望表面交联只需短的加工时间。此外，对于全面经济的SAP颗粒的制造过程，也期望短的加工时间。普通表面交联方法的另一个缺点是，它们只在较高温度下发生，温度常为150℃左右或更高。在这些温度下，不仅表面交联剂与聚合物羧基发生反应，而且其他反应也被活化，例如聚合物链内或聚合物链之间的相邻羧基形成酸酐的反应，以及掺入SAP颗粒内的丙烯酸二聚物的二聚物裂解反应。那些副反应也影响到核心，进而使SAP颗粒的容量减小。另外，暴露于高温会导致SAP颗粒褪色。因此，这些副反应通常是不可取的。本领域已知的SAP典型地用例如氢氧化钠来部分中和。然而，由于表面交联的需要，必须小心中和到平衡本领域已知的表面交联剂只与聚合物链所含的游离羧基反应，但它们不能与中和了的羧基反应。因此，羧基可用于表面交联或用于中和，但同一个羧基不能用于完成两个任务。本领域已知的表面交联剂不与除了羧基之外的化学基团反应，例如，它们不与脂族基团反应。在制造SAP颗粒的过程中，典型地，在表面交联发生之前首先进行游离羧基的中和。实际上，在单体被聚合并交联形成SAP之前，中和步骤经常在过程的最开始就进行。这个过程被命名为‘预中和过程’。可供选择地，SAP可在聚合反应的中间或聚合反应后被中和(‘后中和’)。此外，这些可供选择的过程的组合也是可能的。由于SAP颗粒外表面上游离羧基的总数被前面所发生的中和作用所限制，所以很难获得具有高度表面交联的颗粒，因此难以获得高硬度以减小凝胶阻塞。此外，很难获得表面交联均匀分布的SAP颗粒，因为剩下的游离羧基不仅数目很小，而且通常无规分布，这有时导致SAP颗粒具有表面交联相当密集的区域和表面交联稀疏的区域。因此本专利技术的一个目的是提供SAP颗粒，该颗粒具有高度的表面交联，同时准许高度中和。本专利技术的另一个目的是提供SAP颗粒，该颗粒具有均匀分布的、均一化的表面交联。此外，本专利技术的一个目的是提供生产具有上述优点的SAP颗粒的方法。本专利技术的另一个目的是提供生产SAP颗粒的方法，其中表面交联工序可以快速进行，以增加该过程的效率。此外，本专利技术的另一个目的是提供生产SAP颗粒的方法，该方法可以在中温进行，以减少不期望的副反应，比如酸酐形成和二聚物裂解。专利技术概述本专利技术涉及超吸收聚合物颗粒，所述超吸收聚合物颗粒包含吸水树脂和可辐射活化表面交联剂反应产物，其中可辐射活化表面交联剂的反应产物位于超吸收聚合物颗粒的表面。可辐射活化的表面交联剂包含至少两个可辐射活化的基团R1和R2，它们彼此共价连接或共价连接到至少一个间隔基团S。间隔基团S选自分子量最大为Mw＝10000的有机基团和分子量最大为Mw＝1000000的聚合物基团。可辐射活化的基团R1和R2相同或不同，并且选自苯乙酮、二苯酮、蒽醌、呫吨酮、噻吨酮、樟脑醌、对苯二甲苯酮(terephthalophenone)、二苯基乙二酮、芴酮、α-香豆素酮、苯乙酮-、二苯酮-、蒽醌-、呫吨酮-、噻吨酮-、樟脑醌-、对苯二甲苯酮-、二苯基乙二酮-、芴酮-和α-香豆素酮衍生物。合适的苯乙酮衍生物或二苯酮衍生物例如也包括包含至少两个苯乙酮或二苯酮基团的反应产物，例如苯乙酮衍生物或二苯酮衍生物的缩合产物。在本专利技术优选的实施方案中，衍生的可辐射活化基团R1和R2用于能够溶于水或进一步增强水溶性，并且是包含第一基团和第二基团的基团，第一基团选自甲基、苄基、芳基，优选苯基和取代苯基，第二基团选自芳基、1至4个碳原子的烷基、环丙基、环戊基、环己基、α，α-二烷氧基烷基和α-羟烷基，并且其中第一基团通过另外的羰基共价连接至第二基团，而其中第二基团共价连接至间隔基团S。可辐射活化的表面交联剂包含唯一的一种可辐射活化基团，或包含两种或多种不同的可辐射活化基团。可辐射活化的表面交联剂任选包含唯一的一种间隔基团S，或包含两种或多种不同的间隔基团S。本专利技术还涉及制造超吸收聚合物颗粒的方法，该方法包括以下步骤a)提供吸水树脂b)加入可辐射活化的表面交联剂c)将所述吸水树脂和所述可辐射活化的表面交联剂暴露在电磁辐射下其中可辐射活化的表面交联剂为如上文所述的可辐射活化的表面交联剂。附图简述虽然本说明书通过指出并清楚地要求保护本专利技术的权利要求书作出结论，但应该相信由以下图例以及随附说明可更好地理解本专利技术，其中同一组件以相同的参考序号表示。附图说明图1为一次性尿布的顶部平面视图，其中上层被部分切掉。图2为图1所示的一次性尿布的剖面图。专利技术详述依照本专利技术的SAP包含部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超吸收聚合物颗粒，所述超吸收聚合物颗粒包含吸水树脂和可辐射活化表面交联剂反应产物，其中所述可辐射活化表面交联剂的反应产物位于所述超吸收聚合物颗粒的表面，特征在于所述可辐射活化的表面交联剂包含至少两个可辐射活化的基团Ｒ↓［１］和Ｒ↓［２］，所述至少两个可辐射活化的基团Ｒ彼此共价连接或共价连接到至少一个间隔基团Ｓ，　　　　其中所述间隔基团Ｓ为选自分子量最大为Ｍｗ＝１００００的有机基团和分子量最大为Ｍｗ＝１００００００的聚合物基团的间隔基团，并且　　　　其中所述可辐射活化的基团Ｒ↓［１］和Ｒ↓［２］相同或不同，并且选自：　　　　ａ）苯乙酮、二苯酮、蒽醌、呫吨酮、噻吨酮、樟脑醌、对苯二甲苯酮、二苯基乙二酮、芴酮、α－香豆素酮，以及苯乙酮－、二苯酮－、蒽醌－、呫吨酮－、噻吨酮－、樟脑醌－、对苯二甲苯酮、二苯基乙二酮－、芴酮－和α－香豆素酮衍生物，其中苯乙酮衍生物或二苯酮衍生物也包括包含至少两个苯乙酮或二苯酮基团的反应产物，例如苯乙酮衍生物或二苯酮衍生物的缩合产物，和　　　　ｂ）包含第一基团和第二基团的基团，所述第一基团选自甲基、苄基、芳基，优选苯基和取代苯基，并且所述第二基团选自芳基、１至４个碳原子的烷基、环丙基、环戊基、环己基、α，α－二烷氧基烷基和α－羟烷基，并且其中所述第一基团通过另外的羧基共价连接至所述第二基团，并且其中所述第二基团共价连接至间隔基团Ｓ或连接至另一个可辐射活化的基团。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德列亚斯弗洛尔，
申请(专利权)人：宝洁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]