具有缓慢吸收时间的超吸收性聚合物制造技术

本发明专利技术涉及亲水性超吸收性聚合物，其包含ａ）约５５～约９９．９重量％的包含可聚合的不饱和酸基团的单体；ｂ）约０．００１～约５．０重量％的内交联剂；ｃ）约０．００１～约５．０重量％的施加于颗粒表面的表面交联剂；和ｄ）其中，所述组合物具有大于约２０％的中和度，以及在约７５℃或更低的温度下，将约２０ｍｏｌ％～约７５ｍｏｌ％的所述包含不饱和酸基团的单体用第一中和剂中和，和将约５ｍｏｌ％～约４０ｍｏｌ％的所述包含不饱和酸基团的单体用第二中和剂中和。该亲水的超吸收性聚合物的吸收时间为约５＋１０ａ↑［２］分钟或更长，其中ａ是所述超吸收性材料以毫米计的平均粒径，容量为约１５ｇ／ｇ或更大，液滴渗透值为约２秒或更短，和ａ↑［１／２］漂浮饱和度为约５０％或更小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可吸收水、含水液体和血液的超吸收性聚合物，其中本专利技术的所述超吸收性聚合物具有改善的特性，特别地具有更缓慢的吸收时间，并同时保持满意的流体保留特性。本专利技术还涉及这些超吸收性聚合物的制备以及它们作为吸收剂在卫生制品中和在工业领域中的用途。
技术介绍
超吸收剂是指能够在含有于水中的0.9重量％氯化钠溶液的水溶液中吸收至少约10倍于自身重量和至多约30倍自身重量的可水溶胀的、不溶于水的有机或无机材料。按照超吸收剂的一般定义，超吸收性聚合物是能够吸收大量的含水液体和体液如尿或血液并溶胀和形成水凝胶以及能够在一定压力下将其保持的交联聚合物。目前可商业得到的所述超吸收性聚合物是交联聚丙烯酸或交联淀粉-丙烯酸接枝聚合物，其中用氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中和部分羧基。作为这些特性的结果，主要将这些聚合物用于加入卫生制品如婴儿尿布、失禁制品或卫生巾中。为了健康、舒适和美观的原因以及从环境方面来看，存在使得卫生制品更小和更薄的日益增长的趋势。这可通过降低这些制品中的高容量绒毛纤维的含量来实现。为了在所述卫生制品中确保恒定的体液总保留能力，目前在这些卫生制品中使用了更大含量的超吸收性聚合物。因此，超吸收性聚合物必须具有提高的渗透特性，并同时保持其他特性如足够的吸收性和保留性。特别地，凝胶阻塞是可能与在吸收性制品如尿布中使用超吸收性聚合物有关的公知问题。当体液进入吸收性制品处周围的所述超吸收性聚合物颗粒快速溶胀而导致SAP-绒毛基质中的间隙和孔隙关闭时，会发生凝胶阻塞。由于通过扩散穿过溶胀水凝胶的液体传输比穿过所述间隙的传输慢得多，因而在流体进入区域中会发生密封效应。该效应被称为凝胶阻塞。穿过溶胀超吸收性聚合物颗粒的液体传输本身遵循扩散定律，并且是非常缓慢的过程，该过程对在卫生制品使用状态中的液体分配不起任何作用。在由于缺乏凝胶稳定性而不能保持开放床式结构以影响毛细传输作用的超吸收性聚合物中，已经通过向纤维基质中嵌入超吸收性聚合物而确保所述颗粒彼此之间的分离。对于被称作下一代的尿布结构，在所述吸收剂层中存在较少的纤维材料或根本不存在纤维材料以有助于传输液体或维持开放的流体可渗透结构。这些下一代尿布结构的所述超吸收性聚合物在溶胀状态下必须具有足够高的稳定性，通常称为凝胶强度，因此所述溶胀凝胶具有足够量的毛细管空间，液体可以穿过这些空间进行传输。为了得到具有高凝胶强度的超吸收性聚合物，可增大所述聚合物的交联度，但这必然会导致溶胀性和保留能力的降低。为了获得在具有低纤维含量的极薄的下一代制品中所需的提高的渗透性，现有技术已教导可将共价交联的量增大到高水平，使得所述超吸收性聚合物的吸收性和保留值降低到不希望的低水平上。已发现通过使得超吸收剂具有更慢的溶胀速率，在薄的、低纤维的下一代制品中流体传输和渗透性可通过避免在体液进入吸收性制品处周围的所述超吸收性聚合物颗粒的快速膨胀而得以维持，所述快速膨胀会在SAP-绒毛基质中导致所述间隙和孔隙的关闭，即凝胶阻塞。因此，可以在不依赖于过度交联所述超吸收性聚合物的情况下避免凝胶阻塞，从而实现渗透性能。本领域已知的具有低吸收速率的超吸收性聚合物通过疏水处理或延缓吸收的涂层而实现其降低的溶胀速率。疏水性是不希望的，因为其会降低本体聚合物的毛细传输能力以及会阻止SAP的湿润。在吸收性制品中缓慢溶解涂层(例如具有明胶)可增大所述流体的粘度，因为它们会溶解并妨碍流体传输。因此，本专利技术的目的是提供吸收聚合物组合物，通过在不引入疏水性或使用性能妨碍涂层的情况下限制所述聚合物的吸收速率，即使当增大基于所述吸收性结构的所述超吸收性聚合物的重量百分数时，所述组合物也可显示出优异特性如维持高液体渗透性、亲水性和液体保留的能力。专利技术简述本专利技术涉及亲水性超吸收性聚合物，其包含a)约55～约99.9重量％的包含可聚合的不饱和酸基团的单体；b)约0.001～约5.0重量％的内交联剂；c)约0.001～约5.0重量％的施加于颗粒表面的表面交联剂；和d)其中，所述组合物具有大于约20％的中和度，以及在约75℃或更低的温度下，将约20mol％～约75mol％的所述包含不饱和酸基团的单体用第一中和剂中和，和将约5mol％～约40mol％的所述包含不饱和酸基团的单体用第二中和剂中和。本专利技术还涉及具有以下性质的超吸收性聚合物吸收时间(AbsorptionTime)为约5+10a2分钟或更长，其中a是所述超吸收性材料以毫米计的平均粒径，通过FAUZL测试确定的容量为约15g/g或更大，液滴渗透值(DropPenetration Value)为约2秒或更短，和a1/2漂浮饱和度(Float Saturation)为约50％或更小。本专利技术还涉及超吸收性聚合物，其包含a)约55～约99.9重量％的包含可聚合的不饱和酸基团的单体；b)约0.001～约5.0重量％的内交联剂；c)约0.001～约5.0重量％的施加于颗粒表面的表面交联剂；和d)其中，所述包含不饱和酸基团的单体具有大于约25％的中和度，以及将约20mol％～约75mol％的所述包含不饱和酸基团的单体用第一中和剂中和，和将约5mol％～约40mol％的所述包含不饱和酸基团的单体用第二中和剂中和；所述超吸收性聚合物的吸收时间为约5+10a2分钟或更长，其中a是所述超吸收性材料以毫米计的平均粒径，通过FAUZL测试确定的容量为约15g/g或更大，液滴渗透值为约2秒或更短，和a1/2漂浮饱和度为约50％或更小。附图简述附图说明图1是用于确定超吸收性材料的零载荷下溢出吸收(FAUZL)值的装置示意图。图2是示于图1中的确定零载荷下溢出吸收(FAUZL)值的装置沿剖面线B-B的一部分的横截面视图。图3是示于图1中的确定零载荷下溢出吸收(FAUZL)值的装置沿剖面线A-A的一部分的横截面视图。图4是用于确定超吸收性材料的凝胶床渗透性(GBP)值的装置示意图。图5是沿图4的线12～12的活塞头的横截面视图。优选实施方式的描述合适的超吸收性聚合物可选自天然的、生物可降解的、合成的和改性的天然聚合物和材料。涉及所述超吸收性聚合物的术语“交联的”是指有效地使得正常水溶性材料基本上不溶于水但可溶胀的任何方式。所述交联方式包括例如物理缠结、晶态畴、共价键、离子配合和缔合、亲水缔合如氢键键合、疏水缔合或范德华力。超吸收性聚合物包括内部交联和表面交联。本专利技术的一个实施方式涉及亲水的超吸收性聚合物，其包含a)约55～约99.9重量％的包含可聚合的不饱和酸基团的单体；b)约0.001～约5.0重量％的内交联剂；c)约0.001～约5.0重量％的施加于颗粒表面的表面交联剂；和d)其中，所述组合物具有大于约20％的中和度，以及在约75℃或更低的温度下，将约20mol％～约75mol％的所述包含不饱和酸基团的单体用第一中和剂中和，以及将约5mol％～约40mol％的所述包含不饱和酸基团的单体用第二中和剂中和。本专利技术的另一个实施方式，所述超吸收性聚合物是交联聚合物，其中所述超吸收性聚合物的吸收时间为约5+10a2分钟或更长，其中a是所述超吸收性材料以毫米计的平均粒径，液体容量为约15g/g或更大，液滴渗透值为约2秒或更短，和a1/2漂浮饱和度为约50％或更小。优选地，所述超吸收性聚合物显示出约20g本文档来自技高网...

【技术保护点】
亲水的超吸收性聚合物，其包含：ａ）约５５～约９９．９重量％的包含可聚合的不饱和酸基团的单体；ｂ）约０．００１～约５．０重量％的内交联剂；ｃ）约０．００１～约５．０重量％的施加于颗粒表面的表面交联剂；和ｄ）其中 所述组合物具有大于约２０％的中和度，以及在约７５℃或更低的温度下，将约２０ｍｏｌ％～约７５ｍｏｌ％的所述包含不饱和酸基团的单体用第一中和剂中和，和将约５ｍｏｌ％～约４０ｍｏｌ％的所述包含不饱和酸基团的单体用第二中和剂中和；其中所述超 吸收性聚合物的吸收时间为约５＋１０ａ↑［２］分钟或更长，其中ａ是所述超吸收性材料以毫米计的平均粒径，液体容量为约１５ｇ／ｇ或更大，液液滴渗透值为约２秒或更短，和ａ↑［１／２］漂浮饱和度为约５０％或更小。

【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：G约纳斯，K普夫卢格尔，R格拉赫，
申请(专利权)人：施拖克豪森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]