具有高渗透性的超吸收性聚合物制造技术

本发明专利技术涉及吸收性的交联聚合物，该聚合物基于带有酸基团的部分中和的单烯键式不饱和单体，其中该吸收性的交联聚合物可以涂有热塑性聚合物以及具有改进性能，特别是就它们在溶胀状态下传输液体的能力而言的改进性能，并且具有高的凝胶床渗透性和高的离心保留能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及吸收水、含水液体和血液的超吸收性聚合物，其中本专利技术的超吸收性聚合物具有改进的性能，特别是在凝胶床渗透性和流体保留性之间改进的关系，包括实现较高的凝胶床渗透性而不存在作为较高凝胶强度特征的低保留性的缺点。本专利技术的超吸收性聚合物可以以热塑性聚合物涂覆。本专利技术还涉及这些超吸收性聚合物的制备和它们用作卫生制品中的吸收剂和在工业领域中的应用。
技术介绍
超吸收体是指在水中含有0.9wt％氯化钠溶液的含水溶液中能够吸收至少约10倍其重量以及高达约30倍其重量的可水溶胀的、不溶于水的有机或无机材料。根据超吸收体的一般定义，超吸收性聚合物是能够在溶胀和形成水凝胶的情况下吸收大量含水液体和体液例如尿或血液并且能够在一定压力下保持它们的交联聚合物。目前可商购获得的超吸收性聚合物是其中一些羧基被氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液中和的交联的聚丙烯酸或者交联的淀粉-丙烯酸接枝聚合物。由于这些特性，这些聚合物主要被用于加入卫生制品例如婴儿尿布、失禁制品或者卫生巾中。出于合身、舒适和美观的原因并且从环境方面考虑，日益趋向于制得更小和更薄的卫生制品。这正在通过降低这些制品的高容量绒毛纤维的含量而实现。为了确保卫生制品中恒定的体液总保留能力，在这些卫生制品中采用更大的超吸收性聚合物含量。由于此原因，超吸收性聚合物必须具有提高的渗透性同时保持其他特性例如充足的吸收性和保留性。渗透性是一个衡量多孔结构的有效连通性的标准，该多孔结构可能是纤维垫或者泡沫片，或者在该情况下是交联聚合物，并且可以根据超吸收性聚合物的空隙率和连通性程度来确定。凝胶渗透性是大量颗粒作为整体的一个性质，并且与颗粒尺寸分布、颗粒形状、开孔的连通性、溶胀凝胶的剪切模量和表面改性相关。实际上，超吸收性聚合物的渗透性是一个衡量液体如何快速地流经大量溶胀颗粒的标准。低渗透性表示液体不能容易地流过超吸收性聚合物，这通常被称为凝胶阻塞，并且表示任何强制的液体流动(例如在尿布使用期间尿液的二次施加)必须采用替代途径(例如尿布渗漏)。特别地，凝胶阻塞是一个公知问题，其可能与超吸收性聚合物在吸收制品例如尿布中的使用有关。当超吸收性聚合物颗粒在体液进入吸收制品的入口周围的迅速膨胀导致SAP-绒毛基质中的间隙和孔闭合时，发生凝胶阻塞。由于借助于扩散通过溶胀水凝胶传输液体比通过所述间隙的传输慢得多，因此在流体入口区域中出现密封效应。该效应被称作凝胶阻塞。液体传输通过溶胀的超吸收性聚合物颗粒本身遵循扩散原理并且是一个非常缓慢的过程，其在卫生制品的使用状态下对液体的分布不起作用。在由于缺乏凝胶稳定性而不能保持开放床结构以实现毛细管传输作用的超吸收性聚合物中，已经通过将所述超吸收性聚合物嵌入纤维基质中来确保所述颗粒彼此分离。在被称作下一代的尿布构造体中，在吸收剂层中存在着较少的纤维材料或者可能根本不存在，以有助于传输液体或者保持开放的流体可渗透的结构。这些下一代尿布构造体的超吸收性聚合物必须在溶胀状态下具有足够高的稳定性-通常被称作凝胶强度，因此所述溶胀凝胶具有足够量的可以通过其传输液体的毛细空隙。为了得到具有高凝胶强度的超吸收性聚合物，可以提高聚合物的交联度，这必然导致溶胀性和保留能力的下降。为了获得在极薄的具有低纤维含量的下一代制品中所需的提高的渗透性，现有技术已经教导了提高交联量和具有较高的凝胶强度，通常具有大于9,500dynes/cm2(达因/厘米2)的剪切模量。然而，该超吸收性聚合物的吸收值和保留值会被降低到不希望的低水平。制备超吸收性聚合物领域的一个重要目标是开发出具有在后表面交联(after-surface crosslinking)的阶段中对液体的高吸收性和保留能力以及提高的渗透性的聚合物。已经发现，通过对SAP颗粒采用新型表面改性作用得到了较高的渗透性而不具有非常高的凝胶强度以及不希望的相关的低吸收值。因此本专利技术的目的是提供一种即使当超吸收性聚合物基于吸收结构的重量百分比增加时也表现出优良的性能，例如保持高的液体渗透性和液体保留性的能力的吸收性聚合物组合物。专利技术概述本专利技术包括一种超吸收性聚合物，其包含约55～约99.9wt％的可聚合的含有不饱和酸基团的单体；约0.001～约5.0wt％的内交联剂；约0.001～约5.0wt％的施加至颗粒表面的表面交联剂；0～约5wt％的在表面交联步骤之前立即、期间或者之后立即加入的渗透改性剂；0～约5wt％的在所述表面上的多价金属盐；约0～2wt％的在所述表面上的表面活性剂；和非必要的约0.01～约5wt％的不可溶的无机粉末；以及约0.01～5wt％的具有热塑性熔融温度的热塑性聚合物，其中将该热塑性聚合物施加至颗粒表面，与此同时或者之后温度至少为热塑性熔融温度(thermoplastic melttemperature)或更高，其中该超吸收性聚合物具有以下的特征离心保留能力为约25g/g或更大；以及凝胶床渗透性II为约300×10-9cm2或更大，或者在选择实施方案中，凝胶床渗透性I为约500×10-9cm2或更大，剪切模量小于约9500dynes/cm2。其他实施方案包括，但不限于，一种根据本专利技术的超吸收性聚合物，其中GBP I为至少约×10-9cm2；或GBP I为至少约×10-9cm2；或GBP I为至少约×10-9cm2；或者其中GBP I为至少约×10-9cm2。除此之外，本专利技术涉及可以含有本专利技术的超吸收性聚合物的吸收性组合物或者卫生制品。附图简述附图说明图1是用于进行渗透性测试的装置的横截面；图2是取自图1的线2-2平面的截面；和图3是用于进行剪切模量测试的装置的正视图。专利技术详述合适的超吸收性聚合物可以选自天然的、可生物降解的、合成的和改性的天然聚合物和材料。涉及超吸收性聚合物所用的术语“交联的”是指有效地使得通常为水溶性的材料基本不溶于水的但是可溶胀的任何方式。这种交联方式可以包括，例如物理缠结、晶畴、共价键、离子络合和离子缔合、亲水缔合例如氢键键合、疏水缔合或者范德华力。超吸收性聚合物包括内交联和表面交联。在本专利技术的一个实施方案中，所述超吸收性聚合物是包含以下成分的交联聚合物a)约55～约99.9wt％的可聚合的含有不饱和酸基团的单体；b)约0.001～约5.0wt％的内交联剂；c)约0.001～约5.0wt％的施加至颗粒表面的表面交联剂；d)0～约5wt％的在表面交联步骤之前立即、期间或者之后立即施加至颗粒表面的渗透改性剂；e)0～约5wt％的在所述表面上的多价金属盐；f)非必要的约0.01～约5wt％的不可溶的无机粉末；g)约0～约2wt％的在所述表面上的表面活性剂；和h)约0.01～5wt％的具有热塑性熔融温度的热塑性聚合物，其中将该热塑性聚合物施加至颗粒表面，与此同时或者之后温度至少为热塑性熔融温度或更高，其中该超吸收性聚合物的中和度大于约25％；离心保留能力为约25g/g或更大；以及凝胶床渗透性II为约200×10-9cm2或更大，或者在选择实施方案中，凝胶床渗透性I为约500×10-9cm2或更大。其他实施方案包括，但不限于，一种根据本专利技术的超吸收性聚合物，其中GBP I为至少约×10-9cm2；或GBP I为至少约×10-9cm2；或GBP I为至少约×10-9cm2；或者其中GBP I为至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超吸收性聚合物，其包含：ａ）约５５～约９９．９ｗｔ％的可聚合的含有不饱和酸基团的单体；ｂ）约０．００１～约５．０ｗｔ％的内交联剂；ｃ）约０．００１～约５．０ｗｔ％的施加至颗粒表面的表面交联剂；ｄ）０～约５ ｗｔ％的在表面交联步骤之前立即、期间或者之后立即加入的渗透改性剂；ｅ）０～约５ｗｔ％的在所述表面上的多价金属盐；ｆ）０～２ｗｔ％的在所述表面上的表面活性剂；ｇ）约０．０１～约５ｗｔ％的不可溶的无机粉末；和ｈ） 约０．０１～５ｗｔ％的具有热塑性熔融温度的热塑性聚合物，其中将该热塑性聚合物施加至颗粒表面，与此同时或者之后温度至少为热塑性熔融温度或更高，其中该组合物的中和度大于约２５％；具有以下特征：离心保留能力为约２５ｇ／ｇ或更大；凝胶床渗透 性Ⅰ为约５００×１０↑［－９］ｃｍ↑［２］或更大；或者凝胶床渗透性Ⅱ为约３００×１０↑［－９］ｃｍ↑［２］或更大。

【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：SJ史密斯，S麦金托什，H布雷穆斯，F勒克尔，
申请(专利权)人：施拖克豪森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]