超吸收性聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及超吸收性聚合物及其制备方法。更特别地，本发明专利技术提供了超吸收性聚合物及其制备方法，其中在所述超吸收性聚合物的表面处理期间，所述超吸收性聚合物使用包含水和基于二醇或基于α，ω‑二醇的表面交联剂的表面处理溶液，其满足超吸收性聚合物所要求的所有组合物理性能并且当受压时其在初始吸收性和吸收速率两方面均特别有效。

【技术实现步骤摘要】
超吸收性聚合物及其制备方法本申请是申请日为2013年4月23日、申请号为201380029292.5、专利技术名称为“超吸收性聚合物及其制备方法”(PCT/KR2013/003465，进入国家阶段日期2014年12月3日)之申请的分案申请。
本专利技术涉及在初始吸收性方面优异并且即使经过一定时间受压后仍不排放水分的超吸收性聚合物及其制备方法。
技术介绍
超吸收性聚合物(SAP)是具有吸收其自身重量的约500至约1000倍水的功能的合成聚合物材料，并且其被开发企业不同地命名为超吸收性材料(SAM)、吸收性凝胶材料(AGM)等。以上所公开的SAP开始商业化以用于卫生用品并且除了卫生用品例如用于儿童的纸尿布之外，SAP现在还广泛用于园艺的水结合土壤、用于土木工程和建筑的隔水材料、苗圃板、食品配送领域的保鲜防腐剂、泥敷剂材料等。反相悬浮聚合方法或水相聚合方法已知是制备超吸收性聚合物的方法。例如，在日本专利公开No.昭56-161408、昭57-158209、昭57-198714等中公开了反相悬浮聚合等。作为水相聚合方法，已知的有热聚合方法和光聚合方法，所述热聚合方法使聚合物凝胶在装备有轴的捏合机中聚合同时对其进行破碎和冷却，所述光聚合方法使带上的高浓度水溶液暴露于紫外线等从而同时进行聚合和干燥。此外，正在尝试对通过聚合、粉碎、干燥和最终粉碎的方法获得的树脂粉末进行表面处理以获得具有更优异性能的水凝胶聚合物或者正在尝试对所述方法进行多种改良以改善聚合、粉碎和干燥的效率。与此同时，粒度、吸收性和持水性被认为是评价SAP性能的重要因素，并且已经做出了许多努力以改善粒度、吸收性和持水性。引入了吸收速率的概念并且将吸收速度评价为通过使用Vortex所测量的吸收速率。然而，现有方法仅提及了各个性质的特征，但是未提及当复杂地组合所述性质时的综合效应。此外，现有方法仅主要提及了SAP在不受压条件下的吸收速率。此外，迄今为止，尚未提供具有快速吸收速率而同时又穿着感良好的SAP。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的一个方面是提供一种超吸收性聚合物(SAP)及其制备方法(通过SAP的表面处理)，所述超吸收性聚合物具有优异性能和在初始吸收性方面特别突出的吸收性并且即使经过长时间受压后仍不排放水分。本专利技术的另一个方面是提供具有快速吸收速率同时穿着舒适性优异的SAP及其制备方法。实现目的的方式本专利技术提供了一种超吸收性聚合物(SAP)，其由以下数学式1表示的SPAN值为1.2或更小，并且满足由以下数学式2表示的负荷下的吸收速率：[数学式1]SPAN＝[D(90％)-D(10％)]/D(50％)≤1.2在数学式1中，D(90％)是从最小颗粒累积的重量变为90％时的粒度，D(10％)是从最小颗粒累积的重量变为10％时的粒度，并且D(50％)是从最小颗粒累积的重量变为50％时的粒度，[数学式2]1.0＞ARUL＝AUP(10分钟)/AUP(60分钟)＞0.70在数学式2中，ARUL是在负荷下的吸收速率，AUP(10分钟)是由以下数学式3表示的在压力下10分钟后的吸收率，并且AUP(60分钟)是由以下数学式3表示的在压力下60分钟后的吸收率，[数学式3]AUP(g/g)＝[Wb(g)-Wa(g)]/吸收性聚合物的重量(g)在数学式3中，Wa(g)是吸收性聚合物的重量与能够为吸收性聚合物提供负荷的装置的重量的总和，并且Wb(g)是在负荷(0.7psi)下吸收1小时水分的吸收性聚合物的重量与能够为吸收性聚合物提供负荷的装置的重量的总和。超吸收性聚合物可包含交联聚合物，其通过用C2-C8二醇或C2-C8α，ω-二醇化合物对由至少部分被中和的包含酸基的水溶性烯键式不饱和单体制备的粉状基础聚合物的表面进行交联获得。本专利技术还提供了制备超吸收性聚合物的方法，其包括以下步骤：制备包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物；通过在聚合反应器中对所述单体组合物进行聚合来制备水凝胶聚合物；对所述水凝胶聚合物进行干燥和粉碎；对所述经粉碎的水凝胶聚合物进行分级；以及通过将包含水和表面交联剂的表面处理溶液喷射在各个经分级的水凝胶聚合物颗粒上来对所述水凝胶聚合物的表面进行处理。此处，表面交联剂可以是C2-C8二醇或C2-C8α，ω-二醇化合物。并且，表面处理溶液还可包含一种或更多种选自以下的有机溶剂：乙醇、甲醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇和聚丙二醇。表面处理溶液可包含0.1重量％至10重量％的表面交联剂。可通过管状成形体或喷嘴使用表面交联剂，但是优选通过喷嘴将溶液喷射在水凝胶聚合物的表面上。此外，处理表面的步骤可包括以下步骤：将经分级的水凝胶聚合物进料至表面交联反应器中以及于120℃至250℃进行水凝胶聚合物的表面交联反应10至120分钟。以及，可进行干燥和粉碎水凝胶聚合物的步骤使得经干燥的水凝胶聚合物的粒度变为150μm至850μm。此外，分级步骤可包括以下步骤：将经粉碎的水凝胶聚合物分级为粒度小于150μm和粒度为150μm至850μm的2个等级；将经粉碎的水凝胶聚合物分级为粒度小于150μm、粒度为150μm或更大并且小于300μm和粒度为300μm至850μm的3个等级；或者将经粉碎的水凝胶聚合物分级为粒度小于150μm、粒度为150μm或更大并且小于300μm、粒度为300μm或更大并且小于600μm以及粒度为600μm至850μm的4个等级。在处理水凝胶聚合物的表面的步骤后，本方法还可包括将水凝胶聚合物粉碎并且分级为具有150μm至850μm粒度的颗粒的步骤。在聚合之后并且干燥水凝胶聚合物的步骤前，本方法还可包括将水凝胶聚合物粉碎为具有1mm至15mm的粒度的步骤。本专利技术的效果根据本专利技术，SAP在所有性能例如粒度、初始吸收性和持水性方面均较突出，并且表现出满足特定条件的优异的负荷下吸收速率(ARUL)。因此，可使用本专利技术的SAP来制备舒适和耐用的卫生用品，因为即使经过一定时间后，排出的再湿润的内容物、水分内容物仍较低。具体实施方式在下文中，对根据本专利技术具体实施方案的SAP制备方法进行更加详细的解释。本专利技术的特征在于在粉碎过程期间通过适当的分级来控制粒度，并且特别是在于通过使用特定量的基于α，ω-二醇的溶剂和基于二醇或基于α，ω-二醇的表面交联剂和特定条件来处理颗粒的表面，以及本专利技术提供即使在长时间的受压状态下仍具有非常优异吸收性的SAP的制备方法。因此，根据本专利技术的SAP具有优异的粒度和性能，特别表现出满足特定条件下的优异的负荷下吸收速率(ARUL)并且可提供优异的穿着感，因为即使经过一定时间后，排出的再湿润内容物、水分内容物仍较低。因此，满足本专利技术的特定参数的性能的SAP除了可广泛地用于多种卫生用品外，还可用于园艺的水结合土壤、用于土木工程和建筑的隔水材料、苗圃板、食品配送领域的保鲜防腐剂、泥敷剂材料等。根据本专利技术的一个实施方案，本专利技术提供SAP的制备方法，所述SAP具有1.2或更小的由以下数学式1表示的SPAN值，并且满足由以下数学式2表示的负荷下的吸收速率：[数学式1]SPAN＝[D(90％)-D(10％)]/D(50％)≤1.2在数学式1中，D(90％)是从最小颗粒累积的重量变为90重量％时的粒度，D(10％)是从最小颗粒累积的重量变为10重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超吸收性聚合物，其具有1.2或更小的由以下数学式1表示的SPAN值，具有25g/g至50g/g的根据EDANA方法WSP 241.2测量的持水性，并且满足由以下数学式2表示的负荷下的吸收速率，其中所述超吸收性聚合物包含基础聚合物粉末以及在所述基础聚合物粉末上形成的表面交联层，所述基础聚合物粉末包含至少部分被中和的包含酸基的水溶性烯键式不饱和单体的交联聚合物；其中所述基础聚合物粉末包含：60重量％至80重量％的直径为300μm至600μm的粉末，10重量％至20重量％的直径为600μm至850μm的粉末，和10重量％至20重量％的直径为150μm至300μm的粉末，并且其中所述表面交联层通过用基于C2‑C8二醇的化合物对所述基础聚合物粉末的表面进行交联获得，并且所述基于C2‑C8二醇的化合物占总表面处理溶液的浓度为0.1重量％至10重量％；[数学式1]SPAN＝[D(90％)‑D(10％)]/D(50％)≤1.2在数学式1中，当按根据EDANA方法WSP 220.2测量的颗粒直径顺序来排列所述超吸收性聚合物颗粒时，D(90％)是从最小颗粒累积的重量变为90％时的粒度，当按根据EDANA方法WSP 220.2测量的颗粒直径顺序来排列所述超吸收性聚合物颗粒时，D(10％)是从最小颗粒累积的重量变为10％时的粒度，并且当按根据EDANA方法WSP 220.2测量的颗粒直径顺序来排列所述超吸收性聚合物颗粒时，D(50％)是从最小颗粒累积的重量变为50％时的粒度；[数学式2]1.0>ARUL＝AUP(10分钟)/AUP(60分钟)>0.70在数学式2中，ARUL是在负荷下的吸收速率，AUP(10分钟)是由以下数学式3表示的在压力下10分钟后的吸收率，并且AUP(60分钟)是由以下数学式3表示的在压力下60分钟后的吸收率；[数学式3]AUP(g/g)＝[Wb(g)‑Wa(g)]/吸收性聚合物的重量(g)在数学式3中，Wa(g)是所述吸收性聚合物的重量与能够为所述吸收性聚合物提供负荷的装置的重量的总和，并且Wb(g)是在0.7psi的负荷下吸收10分钟或60分钟给定时间水分的所述吸收性聚合物的重量与能够为所述吸收性聚合物提供负荷的装置的重量的总和，并且其中所述水溶性烯键式不饱和单体包含：选自以下的至少一种阴离子单体：丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2‑丙烯酰基乙磺酸、2‑甲基丙烯酰基乙磺酸、2‑(甲基)丙烯酰基丙磺酸和2‑(甲基)丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸及其盐；选自以下的至少一种非离子亲水单体：(甲基)丙烯酰胺、N‑取代(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸2‑羟乙基酯、(甲基)丙烯酸2‑羟丙基酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯和聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯；或者选自以下的至少一种含有氨基的不饱和单体：(N,N)‑二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺和(N,N)‑二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺及其季铵化合物。...

【技术特征摘要】
2012.04.25 KR 10-2012-0043435;2013.04.23 KR 10-2011.一种超吸收性聚合物，其具有1.2或更小的由以下数学式1表示的SPAN值，具有25g/g至50g/g的根据EDANA方法WSP241.2测量的持水性，并且满足由以下数学式2表示的负荷下的吸收速率，其中所述超吸收性聚合物包含基础聚合物粉末以及在所述基础聚合物粉末上形成的表面交联层，所述基础聚合物粉末包含至少部分被中和的包含酸基的水溶性烯键式不饱和单体的交联聚合物；其中所述基础聚合物粉末包含：60重量％至80重量％的直径为300μm至600μm的粉末，10重量％至20重量％的直径为600μm至850μm的粉末，和10重量％至20重量％的直径为150μm至300μm的粉末，并且其中所述表面交联层通过用基于C2-C8二醇的化合物对所述基础聚合物粉末的表面进行交联获得，并且所述基于C2-C8二醇的化合物占总表面处理溶液的浓度为0.1重量％至10重量％；[数学式1]SPAN＝[D(90％)-D(10％)]/D(50％)≤1.2在数学式1中，当按根据EDANA方法WSP220.2测量的颗粒直径顺序来排列所述超吸收性聚合物颗粒时，D(90％)是从最小颗粒累积的重量变为90％时的粒度，当按根据EDANA方法WSP220.2测量的颗粒直径顺序来排列所述超吸收性聚合物颗粒时，D(10％)是从最小颗粒累积的重量变为10％时的粒度，并且当按根据EDANA方法WSP220.2测量的颗粒直径顺序来排列所述超吸收性聚合物颗粒时，D(50％)是从最小颗粒累积的重量变为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：元泰英，韩章善，金琪哲，李勇勋，李相琪，金圭八，朴晟秀，林圭，
申请(专利权)人：LG化学株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR