多孔超吸收性聚合物的制备方法技术

本公开内容涉及多孔超吸收性聚合物的制备方法，其包括以下步骤：通过将内交联剂、引发剂、无机填料和非离子表面活性剂添加至通过中和含有酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的至少80mol％而获得的中和溶液中来制备单体中和溶液；将单体中和溶液高剪切混合；由经高剪切混合的单体中和溶液通过热聚合或光聚合制备水凝胶聚合物；以及通过将水凝胶聚合物干燥、粉碎和分级来制备基础树脂粉末。

Preparation of Porous Superabsorbent Polymers

The present disclosure relates to the preparation method of porous superabsorbent polymers, which includes the following steps: preparation of monomers by adding internal crosslinking agents, initiators, inorganic fillers and nonionic surfactants into neutralizing solutions obtained by neutralizing at least 80 mol% of water-soluble olefin-bonded unsaturated monomers containing acidic groups Neutralizing solution; mixing monomers and solution at high shear rate; preparing hydrogel polymer from monomers and solution at high shear rate by thermal or photopolymerization; and preparing base resin powder by drying, crushing and grading hydrogel polymer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多孔超吸收性聚合物的制备方法
相关申请的交叉引用本申请要求于2016年12月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0179492号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。本公开内容涉及能够提供多孔超吸收性聚合物的制备方法，所述多孔超吸收性聚合物在表现出优异的物理特性使得保水容量(CRC)和压力下吸收能力(AUP)均得到改善的同时在与水接触时可以以高速率溶胀并且在溶胀状态下具有诸如高凝胶强度的机械特性。
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500倍至1000倍水分的合成聚合物材料。各制造商用不同的名称对其命名，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中，现在其不仅被广泛用于卫生产品(例如儿童用一次性尿布、卫生巾等)，而且还被广泛用于园艺用保水性土壤产品、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，超吸收性聚合物被广泛用于卫生产品(例如尿布和卫生巾)领域，为此，其需要对水分等表现出高的吸收容量。此外，需要所吸收的水分即使在外部压力下也不应泄漏。此外，其需要表现出即使在吸收水之后的膨胀(溶胀)状态下也保持其形状的优异渗透率。然而，已知难以同时改善保水容量(CRC)(表示超吸收性聚合物的基本吸收容量和保水能力)和压力下吸收能力(AUP)(表示即使在外部压力下也保留所吸收的水分的特性)二者。这是因为当将超吸收性聚合物的整体交联密度控制成较低时，CRC可以相对增加，但是由于交联结构变松散并且凝胶强度降低，AUP可能降低。在另一方面，当将交联密度控制成较高以改善AUP时，由于经由致密的交联结构几乎不吸收水分，基本CRC可能降低。因此，提供保水容量和压力下吸收能力二者均得到改善的超吸收性聚合物存在限制。为了解决这个问题，已进行了多种尝试以通过控制内交联剂或表面交联剂的类型或量来改善这些特性。然而，这样的尝试受到限制。因此，一直需要开发表现出同时改善的保水容量和压力下吸收能力的超吸收性聚合物以及能够制造该超吸收性聚合物的技术。
技术实现思路
技术问题因此，本公开内容提供了能够提供多孔超吸收性聚合物的制备方法，所述多孔超吸收性聚合物在表现出优异的物理特性使得保水容量(CRC)和压力下吸收能力(AUP)均得到改善的同时在与水接触时可以以高速率溶胀并且在溶胀状态下具有诸如高凝胶强度的机械特性。技术方案本公开内容提供了多孔超吸收性聚合物的制备方法，其包括以下步骤：通过将内交联剂、引发剂、无机填料和非离子表面活性剂添加至通过中和含有酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的至少80mol％而获得的中和溶液中来制备单体中和溶液；将单体中和溶液高剪切混合；由经高剪切混合的单体中和溶液通过热聚合或光聚合制备水凝胶聚合物；以及通过将水凝胶聚合物干燥、粉碎和分级来制备基础树脂粉末。在下文中，将更详细地描述本公开内容的示例性实施方案的多孔超吸收性聚合物的制备方法。然而，以下内容仅用于更好地理解本专利技术，本专利技术的范围不受其限制，并且对于相关领域技术人员显而易见的是，可以在本专利技术的范围内对所述实施方案进行各种修改。除非在本说明书中特别提及，否则术语“包括”或“具有”意指包括任何要素(或组分)而没有特别限制，并且不能被解释为具有排除添加其他要素(或组分)的含义。在本公开内容中，(甲基)丙烯酸酯意指包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯二者。本公开内容的一个实施方案提供了多孔超吸收性聚合物的制备方法，其包括以下步骤：通过将内交联剂、引发剂、无机填料和非离子表面活性剂添加至通过中和含有酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的至少80mol％而获得的中和溶液中来制备单体中和溶液；将单体中和溶液高剪切混合；由经高剪切混合的单体中和溶液通过热聚合或光聚合制备水凝胶聚合物；以及通过将水凝胶聚合物干燥、粉碎和分级来制备基础树脂粉末。本专利技术人通过实验确定，具有特定内部结构并因此具有多孔结构的多孔超吸收性聚合物可以通过将内交联剂和非离子表面活性剂添加至通过中和含有酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的至少80mol％而获得的中和溶液中，然后进行高剪切混合，接着进行聚合来制备。并且，其完成了本专利技术。如上所述制备的多孔超吸收性聚合物在与水接触时可以以高速率溶胀并且具有优异的物理特性使得在溶胀状态下保水容量(CRC)和压力下吸收能力(AUP)均得到改善。具体地，所制备的多孔超吸收性聚合物包含其中水溶性烯键式不饱和单体交联并聚合的第一交联聚合物。在该第一交联聚合物中，形成大量细孔，并且这些细孔彼此连接以形成毛细管通道。因此，其与先前已知的超吸收性聚合物相比，可以以相对高的速率溶胀。此外，由于第一交联聚合物的交联聚合结构和细孔的分布，多孔超吸收性聚合物可以在溶胀状态下获得诸如高凝胶强度的机械特性，并且可以表现出高交联密度和相对高的凝胶强度，从而表现出优异的压力下吸收能力。因此，不仅所吸收的水在外部压力下不会泄露，而且还在吸收水之后的膨胀(溶胀)状态下保持其形状，从而表现出优异的渗透率。更具体地，多孔超吸收性聚合物可以包含其中水溶性烯键式不饱和单体交联聚合的第一交联聚合物，并且第一交联聚合物可以具有厚度为1μm至2000μm、10μm至2000μm或50μm至500μm的细孔。同时，随着含有酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的至少80mol％或更多、80mol％至98mol％或者85mol％至95mol％被中和，非离子表面活性剂可以更均匀地分散。因此，在形成水凝胶聚合物之前或期间，非离子表面活性剂可以均匀地分布在整个水凝胶聚合物中，并且在高温下的聚合过程中可以适当地保持孔的尺寸和形状。因此，细孔可以均匀地分布在最终制备的多孔超吸收性聚合物的整个区域上。因此，多孔超吸收性聚合物的制备方法还可以包括向含有酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体中添加碱性化合物以形成至少80mol％被中和的中和溶液的步骤。含有酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的中和度可以由含有酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的酸性基团与碱性化合物的羟基的摩尔比计算并确定。用于中和的碱性化合物的实例没有特别限制，但考虑到中和溶液的稳定性，可以使用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等。同时，在将单体中和溶液高剪切混合的步骤中，向包含含有酸性基团并被中和80mol％或更多的水溶性烯键式不饱和单体、内交联剂、引发剂、无机填料和非离子表面活性剂的单体中和溶液施加高剪切力。因此，可以在可以在最终制备的多孔超吸收性聚合物中转变成孔的域之间或在水溶性烯键式不饱和单体之间均匀地形成孔。此外，通过随后的聚合过程可以在超吸收性聚合物中形成细孔。此外，由于在高剪切混合步骤中施加的高剪切力，单体中和溶液的各组分可以均匀地混合，并且混合物的粘度可以保持较高。在将单体中和溶液高剪切混合的步骤中，可以使用常规已知的装置和混合方法。例如，在高剪切混合步骤中可以使用的装置的实例包括珠磨机、微流化器(microfludizer)、Fil混合器、行星式分散混合器、机械混合器或均化器。将单体中和溶液高剪切混合的步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔超吸收性聚合物的制备方法，包括以下步骤：通过将内交联剂、引发剂、无机填料和非离子表面活性剂添加至通过中和含有酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的至少80mol％而获得的中和溶液中来制备单体中和溶液；将所述单体中和溶液高剪切混合；由经高剪切混合的单体中和溶液通过热聚合或光聚合制备水凝胶聚合物；以及通过将所述水凝胶聚合物干燥、粉碎和分级来制备基础树脂粉末。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.26 KR 10-2016-01794921.一种多孔超吸收性聚合物的制备方法，包括以下步骤：通过将内交联剂、引发剂、无机填料和非离子表面活性剂添加至通过中和含有酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的至少80mol％而获得的中和溶液中来制备单体中和溶液；将所述单体中和溶液高剪切混合；由经高剪切混合的单体中和溶液通过热聚合或光聚合制备水凝胶聚合物；以及通过将所述水凝胶聚合物干燥、粉碎和分级来制备基础树脂粉末。2.根据权利要求1所述的多孔超吸收性聚合物的制备方法，其中基于100重量份所述含有酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体，所述非离子表面活性剂以0.1重量份至5重量份的量使用。3.根据权利要求1所述的多孔超吸收性聚合物的制备方法，其中所述非离子表面活性剂包括选自以下的至少一者：亚烷基二醇、聚乙二醇、聚(亚乙基-亚丙基)二醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯烷基醚、脂肪酸的脱水山梨糖醇酯、脂肪酸二乙醇胺和烷基单甘油醚。4.根据权利要求1所述的多孔超吸收性聚合物的制备方法，其中将所述单体中和溶液高剪切混合的步骤包括以1000rpm至20000rpm的速率将所述单体中和溶液混合的步骤。5.根据权利要求1所述的多孔超吸收性聚合物的制备方法，其中将所述单体中和溶液高剪切混合的步骤进行1分钟至100分钟。6.根据权利要求1所述的多孔超吸收性聚合物的制备方法，还包括将碱性化合物添加至所述含有酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体以形成被中和至少80mol％的中和溶液的步骤。7.根据权利要求1所述的多孔超吸收性聚合物的制备方法，其中所述水溶性烯键式不饱和单体包括选自以下的至少一者：阴离子单体：丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹基烈，朱孝叔，金琪哲，崔贤，金柱圻，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR