超吸收性聚合物及其制造方法技术

根据本发明专利技术的超吸收性聚合物即使在高温/高湿度条件下也具有优异的抗变色特性，同时保持优异的吸收性能，并且优选用于卫生材料例如尿布，并因此可以表现出优异的性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超吸收性聚合物及其制造方法
相关申请的交叉引用本申请要求于2016年12月27日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0180348号和于2017年4月19日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0050399号的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文。本专利技术涉及具有优异的吸收性能的超吸收性聚合物及其制造方法。
技术介绍
超吸收性聚合物(Superabsorbentpolymer，SAP)是一种能够吸收其自身重量的约500至约1,000倍的水分的合成聚合物材料，并且各制造商将其命名为不同的名称，例如SAM(SuperAbsorbencyMaterial，超吸收性材料)、AGM(AbsorbentGelMaterial，吸收性凝胶材料)等。这样的超吸收性聚合物开始实际应用于卫生产品，现在其广泛用于制备卫生产品例如儿童用纸尿布或卫生巾、园艺用保水土壤产品、土木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域用保鲜剂、泥敷剂用材料等。在大多数情况下，这些超吸收性聚合物已广泛用于卫生材料例如尿布或卫生巾领域。在这样的卫生材料中，超吸收性聚合物通常以分布在纸浆中的状态包含在内。然而，近年来，已做出持续努力以提供厚度更薄的卫生材料例如尿布。作为这样的努力的一部分，对其中纸浆的含量减少或者根本不使用纸浆的所谓的无纸浆尿布等的开发正在积极推进。如上所述，在其中纸浆含量减少或者不使用纸浆的卫生材料的情况下，超吸收性聚合物以相对较高的比率包含在内，并且这些超吸收性聚合物颗粒不可避免地被包含在卫生材料中的多个层中。为了使被包含在多个层中的全部超吸收性聚合物颗粒更高效地吸收液体例如尿液，超吸收性聚合物不仅需要基本地表现出高的吸收性能和吸收速率，而且其还需要表现出更加改善的液体渗透率。也就是说，超吸收性聚合物应表现出更加改善的液体渗透率，因此允许首先与液体例如尿液接触的表面层的超吸收性聚合物颗粒吸收后残留的液体快速通过。使得通过后续层的超吸收性聚合物颗粒有效且快速地吸收这样的残留液体变得可能。因此，最近，已进行各种尝试以开发更加改善的超吸收性聚合物，但是这些技术要求仍未被充分满足。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个目的是提供一种具有优异的吸收性能的超吸收性聚合物及其制造方法。技术方案为了实现上述目的，本专利技术提供了如下超吸收性聚合物：所述超吸收性聚合物包含：基础聚合物粉末，所述基础聚合物粉末包含具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的第一交联聚合物；和表面交联层，所述表面交联层形成在所述基础聚合物粉末上并且包含其中所述第一交联聚合物经由表面交联剂进一步交联的第二交联聚合物，其中所述超吸收性聚合物具有：13g/g或更大的0.3psi下15分钟凝胶-AUL，18g/g或更大的负荷下吸收率(AUL)，30达西或更大的凝胶床渗透率(GBP)，和45秒或更短的根据涡旋测量法测量的涡旋时间。本专利技术还提供了如下超吸收性聚合物：所述超吸收性聚合物包含：基础聚合物粉末，所述基础聚合物粉末包含具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的第一交联聚合物；和表面交联层，所述表面交联层形成在所述基础聚合物粉末上并且包含其中所述第一交联聚合物经由表面交联剂进一步交联的第二交联聚合物，其中所述超吸收性聚合物具有：13g/g或更大的0.3psi下15分钟凝胶-AUL，30达西或更大的凝胶床渗透率(GBP)，和45秒或更短的根据涡旋测量法测量的涡旋时间。为了改善超吸收性聚合物的吸收性能，已经研究了增加超吸收性聚合物的表面积的方法。为了扩大超吸收性聚合物的表面积，已知有在水溶性烯键式不饱和单体的聚合期间使用发泡剂的方法，但是使用过多的发泡剂可能引起分销和储存方面的问题，因为超吸收性聚合物的凝胶强度降低或者密度降低。作为另一种方法，存在通过粗粉碎水凝胶聚合物来减小颗粒尺寸的方法，但是当在粗粉碎期间施加过大的剪切力时，存在超吸收性聚合物的物理特特性劣化或者难以进行粗粉碎过程的问题。因此，根据本专利技术，如稍后所述，通过在水溶性烯键式不饱和单体的聚合期间与发泡剂一起使用表面活性剂，可以通过均匀发泡来防止凝胶强度降低并防止密度降低。此外，由于表面活性剂，在粗粉碎水凝胶聚合物期间，其被粉碎成比通常所制造的颗粒尺寸更小，从而改善作为最终产物的超吸收性聚合物的吸收性能。在下文中，将更详细地描述本专利技术的实施方案。超吸收性树脂构成第一交联聚合物的水溶性烯键式不饱和单体可以为通常用于制造超吸收性聚合物的任何单体。作为非限制性实例，水溶性烯键式不饱和单体可以为由以下化学式1表示的化合物：[化学式1]R1-COOM1在化学式1中，R1为包含不饱和键的具有2至5个碳原子的烷基，和M1为氢原子、一价或二价金属、铵基或有机胺盐。优选地，上述单体可以为选自以下中的至少一者：丙烯酸，甲基丙烯酸，及其一价金属盐、二价金属盐、铵盐和有机胺盐。当使用丙烯酸或其盐作为水溶性烯键式不饱和单体时，优点在于可以获得具有改善的吸收特性的超吸收性聚合物。此外，作为单体，可以使用马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙磺酸、2-甲基丙烯酰基乙磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸或2-(甲基)丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺、N-取代的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(N,N)-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、(N,N)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺等。在此，水溶性烯键式不饱和单体可以具有酸性基团，其中至少一部分酸性基团可以被中和。优选地，单体可以为用碱性物质例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵等部分中和的那些。在这种情况下，单体的中和度可以为40mol％至95mol％、或40mol％至80mol％、或45mol％至75mol％。中和度的范围可以根据最终的物理特性而改变。过高的中和度引起经中和的单体沉淀，并因此可能不容易发生聚合，而过低的中和度不仅使聚合物的吸收性极大地劣化，而且赋予聚合物难以处理的特性例如弹性橡胶的特性。第二交联聚合物通过使基础树脂粉末的表面经由表面交联剂额外交联而获得。稍后将描述表面交联剂和表面交联方法。同时，根据本专利技术的超吸收性聚合物的0.3psi下15分钟凝胶-AUL为13g/g或更大。0.3psi下15分钟凝胶-AUL是指在无负荷下使0.16g超吸收性聚合物在1.5g生理盐水溶液(0.9重量％NaCl)中初级溶胀之后，超吸收性聚合物在0.3psi的负荷下经15分钟所吸收的生理盐水溶液的量。这意指在无负荷下使超吸收性聚合物初级溶胀之后，超吸收性聚合物在0.3psi的负荷下持续且快速地吸收大量水的能力。将在以下实施方案中进一步详细说明其具体测量方法。优选地，根据本专利技术的超吸收性聚合物的0.3psi下15分钟凝胶-AUL为13.5g/g或更大、14.0g/g或更大、14.5g/g或更大、或者15.0g/g或更大。此外，15分钟凝胶-AUL的值越大，其越优异。因此，不存在实际的上限，但作为实例，其为25.0g/g或更小、24.0g/g或更小、23.0g/g或更小、22.0g/g或更小、21.0g/g或更小、或者20.0g/g或更小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超吸收性聚合物，包含：基础聚合物粉末，所述基础聚合物粉末包含具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的第一交联聚合物；和表面交联层，所述表面交联层形成在所述基础聚合物粉末上并且包含其中所述第一交联聚合物经由表面交联剂进一步交联的第二交联聚合物，其中所述超吸收性聚合物具有：13g/g或更大的0.3psi下15分钟凝胶‑AUL，18g/g或更大的负荷下吸收率(AUL)，30达西或更大的凝胶床渗透率(GBP)，和45秒或更短的根据涡旋测量法测量的涡旋时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.27 KR 10-2016-0180348;2017.04.19 KR 10-2011.一种超吸收性聚合物，包含：基础聚合物粉末，所述基础聚合物粉末包含具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的第一交联聚合物；和表面交联层，所述表面交联层形成在所述基础聚合物粉末上并且包含其中所述第一交联聚合物经由表面交联剂进一步交联的第二交联聚合物，其中所述超吸收性聚合物具有：13g/g或更大的0.3psi下15分钟凝胶-AUL，18g/g或更大的负荷下吸收率(AUL)，30达西或更大的凝胶床渗透率(GBP)，和45秒或更短的根据涡旋测量法测量的涡旋时间。2.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中所述超吸收性聚合物的0.6psi下15分钟凝胶-AUL为12g/g或更大。3.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中所述超吸收性聚合物的离心保留容量(CRC)为29g/g或更大。4.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中所述超吸收性聚合物的平均粒径为300μm至600μm。5.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中在所述超吸收性聚合物中，粒径为300μm至600μm的超吸收性聚合物以45重量％至85重量％的量包含在内。6.一种用于制造超吸收性聚合物的方法，包括以下步骤：在内交联剂、发泡剂和表面活性剂的存在下使具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李相琪，南惠美，李水珍，韩章善，金戊坤，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR