制备超吸收性聚合物的方法技术

根据本发明专利技术的超吸收性聚合物具有优异的初始吸收特性，并因此其可以用于卫生材料例如尿布等，从而表现出优异的性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备超吸收性聚合物的方法
相关申请的交叉引用本申请基于在2016年12月20日提交的韩国专利申请第10-2016-0174933号并要求其优先权，其公开内容在此通过引用整体并入本文。本专利技术涉及制备具有优异的初始吸收特性的超吸收性聚合物的方法。
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500至1000倍水分的合成聚合物材料。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。自这样的超吸收性聚合物开始实际应用于卫生产品以来，现在其不仅广泛用于卫生产品例如儿童用一次性尿布等，而且还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、食物流通领域用保鲜剂、泥敷剂用材料等。在大多数情况下，这些超吸收性聚合物广泛用于卫生材料，例如尿布、卫生巾等。在卫生材料内部，超吸收性聚合物通常分布在整个纸浆中。然而，近来一直努力提供更薄的卫生材料，例如厚度更薄的尿布等，并且作为该努力的部分，正在积极开发具有减少含量的纸浆的尿布，还有没有纸浆的尿布(所谓的无纸浆尿布)。这样的具有减少含量的纸浆或没有纸浆的卫生材料以相对高的比率包含超吸收性聚合物，并且超吸收性聚合物颗粒在卫生材料中不可避免地被包含为多个层。为了使被包含为多个层的全部超吸收性聚合物颗粒更有效地吸收液体例如尿液等，超吸收性聚合物基本上需要表现出高的吸收性能和吸收速率。特别地，为了改善干燥度(其是在液体被超吸收性聚合物吸收之后在超吸收性聚合物的表面上不留有液体的程度)，需要优异的初始吸收特性。为此，通常，通过反相悬浮聚合制备超吸收性聚合物，或者在制备超吸收性聚合物时使用发泡剂。然而，反相悬浮聚合需要另外的分离过程，这在该工艺中是不利的，并且需要使用大量的有机溶剂，并且还难以回收所制备的超吸收性聚合物。此外，使用发泡剂的方法通过在超吸收性聚合物内部形成孔来提供孔隙率，但是该方法也具有难以获得均匀的多孔颗粒的限制。因此，一直需要具有优异的初始吸收特性的超吸收性聚合物以改善干燥度。
技术实现思路
技术问题本专利技术提供了制备具有优异的初始吸收特性的超吸收性聚合物的方法。此外，本专利技术提供了通过以上制备方法制备的超吸收性聚合物。技术方案为了实现上述目的，本专利技术提供了制备超吸收性聚合物的方法，该方法包括以下步骤：在内交联剂和表面活性剂的存在下进行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交联聚合以形成包含第一交联聚合物的水凝胶聚合物(步骤1)；对水凝胶聚合物进行干燥、粉碎和尺寸分选以形成基础聚合物粉末(步骤2)；以及在表面交联溶液的存在下通过热处理进行基础聚合物粉末的表面交联以形成超吸收性聚合物颗粒(步骤3)，其中在步骤1中从水溶性烯键式不饱和单体的聚合引发点起100秒内达到最大发泡点。为了改善超吸收性聚合物的初始吸收特性，向超吸收性聚合物的内部引入孔，为此，在超吸收性聚合物的聚合期间使用已知发泡剂。通过使用发泡剂可以引入孔，但是存在产生的气泡不均匀地分布整个超吸收性聚合物上的问题。为了改善该问题，使用了表面活性剂。然而，即使使用了表面活性剂，也存在尺寸均匀的孔均匀分布的限制。因此，在改善超吸收性聚合物的初始吸收特性方面存在限制。因此，本专利技术确定，通过使用发泡剂和表面活性剂，同时调节发泡剂发泡并达到最大发泡点所需的时间，可以改善超吸收性聚合物的初始吸收特性，如下所述。确定达到最大发泡点所需的时间影响超吸收性聚合物的初始吸收特性，如以下实施例和比较例中所述。在下文中，将详细描述本专利技术的各个步骤。(步骤1)步骤1是这样的步骤：通过进行包含内交联剂、发泡剂和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单体组合物的交联聚合来形成水凝胶聚合物。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备超吸收性聚合物的任何单体。水溶性烯键式不饱和单体的非限制性实例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个碳原子的烃基，以及M1为氢原子、一价或二价金属、铵基或有机胺盐。优选地，单体可以包括选自以下中的一者或更多者：丙烯酸，甲基丙烯酸，及其一价金属盐、其二价金属盐、其铵盐和其有机胺盐。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率的超吸收性聚合物。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、2-(甲基)丙烯酰胺-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、或(N,N)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺。在此，水溶性烯键式不饱和单体可以具有至少部分被中和的酸性基团。优选地，可以使用经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。在这方面，单体的中和度可以为40摩尔％至95摩尔％、或40摩尔％至80摩尔％、或45摩尔％至75摩尔％。中和度的范围可以根据最终的物理特性而改变。过高的中和度使得经中和的单体沉淀，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率极大地劣化，而且还赋予聚合物难以处理的特性例如弹性橡胶的特性。此外，考虑到聚合时间和反应条件，可以适当地控制单体组合物中的水溶性烯键式不饱和单体的浓度，并且为了利用高浓度水溶液中聚合反应期间的凝胶效应以消除除去聚合之后的未反应单体的需要，还为了提高聚合物的随后粉碎过程中的粉碎效率，浓度可以优选为20重量％至90重量％、或40重量％至65重量％。然而，如果单体的浓度太低，则超吸收性聚合物的产率可能变低。相反地，如果单体的浓度太高，则存在以下工艺问题：部分单体沉淀，或者在粉碎所聚合的水凝胶聚合物时粉碎效率降低，并且超吸收性聚合物的物理特性可能劣化。此外，表面活性剂用于在保持聚合期间所形成的气泡的形状的同时使气泡均匀分布在整个聚合物中，并且用于增加聚合物的表面积。优选地，表面活性剂可以为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、或非离子表面活性剂。例如，阴离子表面活性剂可以为由以下化学式2表示的化合物，并且更优选为十二烷基硫酸钠。[化学式2]R-SO3Na在化学式2中，R为具有8至16个碳原子的烷基。此外，非离子表面活性剂可以例举糖酯。作为糖酯，可以使用蔗糖硬脂酸酯或蔗糖异丁酸酯。此外，相对于水溶性烯键式不饱和单体的重量，表面活性剂可以优选以0.3重量％或更小的量使用。如果表面活性剂的量大于0.3重量％，则没有实质的改善效果，并且超吸收性聚合物中的表面活性剂的含量增加，这是不优选的。此外，相对于水溶性烯键式不饱和单体的重量，表面活性剂可以优选以0.001重量％或更大的量使用。此外，根据需要，单体组合物可以包含发泡剂。发泡剂在聚合期间发泡以在水凝胶聚合物中形成孔，从而增加表面积。发泡剂可以为无机发泡剂或有机发泡剂。无机发泡剂的实例可以包括碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备超吸收性聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：在内交联剂和表面活性剂的存在下进行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交联聚合以形成包含第一交联聚合物的水凝胶聚合物(步骤1)；对所述水凝胶聚合物进行干燥、粉碎和尺寸分选以形成基础聚合物粉末(步骤2)；以及在表面交联溶液的存在下通过热处理进行所述基础聚合物粉末的表面交联以形成超吸收性聚合物颗粒(步骤3)，其中在步骤1中从所述水溶性烯键式不饱和单体的聚合引发点起100秒内达到最大发泡点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.20 KR 10-2016-01749331.一种制备超吸收性聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：在内交联剂和表面活性剂的存在下进行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交联聚合以形成包含第一交联聚合物的水凝胶聚合物(步骤1)；对所述水凝胶聚合物进行干燥、粉碎和尺寸分选以形成基础聚合物粉末(步骤2)；以及在表面交联溶液的存在下通过热处理进行所述基础聚合物粉末的表面交联以形成超吸收性聚合物颗粒(步骤3)，其中在步骤1中从所述水溶性烯键式不饱和单体的聚合引发点起100秒内达到最大发泡点。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤1额外地在发泡剂的存在下进行。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述发泡剂为选自以下中的一者或更多者：碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾、碳酸氢钙、碳酸钙、碳酸氢镁、碳酸镁、2,2’-偶氮双(2-甲基丙脒)二盐酸盐、偶氮二甲酰胺、二亚硝基五亚甲基四胺、p,p’-氧代双苯磺酰肼和对甲苯磺酰肼。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面活性剂为由以下化学式2表示的化合物或糖酯：[化学式2]R-SO3Na在化学式2中，R为具有8至...

【专利技术属性】
技术研发人员：金俊圭，尹亨起，南大祐，成宝铉，洪连祐，许成范，郑善贞，郑智允，张太焕，金秀珍，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR