超吸收性聚合物及其制备方法技术

提供了具有优化的凝胶强度并且在不通过化学发泡或物理方法增加比表面积的情况下表现出改善的吸收速率的超吸收性聚合物及其制备方法。

【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备方法
相关申请的交叉引用本申请基于并要求分别于2018年11月26日和2019年6月10日提交的韩国专利申请第2018-0147749号和第2019-0068112号的优先权，其公开内容通过引用由此整体并入本文。本专利技术涉及在不通过化学发泡或物理方法增加比表面积的情况下表现出改善的吸收速率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(superabsorbentpolymer，SAP)是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。各种制造商用不同的名称称呼它，例如SAM(SuperAbsorbencyMaterial，超吸收性材料)、AGM(AbsorbentGelMaterial，吸收性凝胶材料)等。自从这样的超吸收性聚合物开始实际应用于卫生产品，现在它们不仅被广泛用于卫生产品，例如儿童用的一次性尿布等，而且还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。这些超吸收性聚合物被最广泛地用于卫生材料，例如尿布、卫生巾等。在卫生材料中，超吸收性聚合物通常分布在整个浆中。近来，进行了持续的努力以提供更薄的卫生材料，例如具有更薄厚度的尿布等，并且作为其一部分，正在积极开发具有降低的浆含量的尿布，以及此外不具有浆的尿布(所谓的无浆尿布)。这样的具有降低的浆含量或不具有浆的卫生材料以相对高的比率包含超吸收性聚合物。在这种情况下，超吸收性聚合物颗粒不可避免地作为多个层包含在卫生材料中。为了使多个层中包含的超吸收性聚合物颗粒更有效地吸收液体例如尿，超吸收性聚合物必须基本上表现出高的吸收性能和吸收速率。近来，已经进行了持续的尝试以制备和提供表现出更加改善的吸收速率的超吸收性聚合物。作为增加超吸收性聚合物的吸收速率的方法，已经提出了如下方法：通过使用基于碳酸盐的发泡剂等的化学发泡、或通过向聚合物凝胶施加物理力而减小碎屑颗粒的尺寸来增加超吸收性聚合物的比表面积。然而，随着超吸收性聚合物的比表面积增加，难以进行均匀的表面交联，因此，存在压力下吸收率和渗透率降低的问题。此外，在改善比表面积的过程期间，增加了细颗粒的产生而降低了生产率，并且在增加比表面积的同时降低了超吸收性聚合物的体密度，并因此存在商业化困难的问题。因此，持续需要开发能够在不通过化学发泡或物理方法增加比表面积的情况下进一步改善超吸收性聚合物的吸收速率的技术。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术提供了具有优化的凝胶强度和在不通过化学发泡或物理方法增加其比表面积的情况下改善的吸收速率的超吸收性聚合物及其制备方法。技术方案根据本专利技术的一个实施方案，提供了一种超吸收性聚合物，具有根据在用0.9重量％生理盐水溶液溶胀1小时之后使用流变仪测量的8500Pa至10500Pa的凝胶强度，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，所述表面交联层位于基础聚合物粉末上，并且包含通过使所述第一交联聚合物经由碳酸亚烷基酯进一步交联而获得的第二交联聚合物和基于聚羧酸的共聚物，其中第一交联聚合物的中和度为70mol％或更小，第二交联聚合物包含被钾盐中和的酸性基团并且具有大于70mol％且小于100mol％的中和度。根据本专利技术的另一个实施方案，提供了一种超吸收性聚合物，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，所述表面交联层位于基础聚合物粉末上，并且包含通过使第一交联聚合物经由表面交联剂进一步交联而获得的第二交联聚合物，其中相对于超吸收性聚合物的总重量，颗粒尺寸为150μm至850μm的颗粒的含量为99重量％或更大，对0.9重量％生理盐水溶液的AUP(0.7psi)为22g/g至25g/g，对0.9重量％生理盐水溶液的CRC为29g/g至33g/g，以及根据在用0.9重量％生理盐水溶液溶胀1小时之后使用流变仪测量的凝胶强度为8500Pa至10500Pa。根据本专利技术的又一个实施方案，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，以形成包含中和度为70mol％或更小的第一交联聚合物的含水凝胶聚合物；对含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；以及使基础聚合物粉末与表面交联溶液反应以形成包含第二交联聚合物的表面交联层，所述表面交联溶液是通过将包含氢氧化钾、碳酸亚烷基酯和基于聚羧酸的共聚物的表面交联剂溶解在水中而制备的，所述第二交联聚合物通过使第一交联聚合物经由碳酸亚烷基酯在基础聚合物粉末的表面上进一步交联而获得，其中相对于100重量份的基础聚合物粉末，以2.5重量份至10重量份的量使用水，以满足以下方程式1的条件的量使用氢氧化钾、碳酸亚烷基酯和基于聚羧酸的共聚物：[方程式1]0.05＜a/((bxd)-c)≤1其中，在方程式1中，a为待使用的碳酸亚烷基酯的摩尔数，b为存在于第一交联聚合物中的酸性基团的摩尔数，c为待使用的氢氧化钾的摩尔数，以及d为表面交联层相对于超吸收性聚合物总体积的体积比，条件是a和c满足1<a/c<20的条件。在下文中，将更详细地描述根据本专利技术的具体实施方案的超吸收性聚合物及其制备方法。然而，这些仅用于举例说明的目的，并且本专利技术的范围不旨在由此限制。对本领域技术人员明显的是，在不脱离本专利技术的范围的情况下，实施方案的各种修改是可以的。另外，在整个本公开内容中，除非另有提及，否则术语“包括”或“包含”意指其包括特定的组分(或要素)而没有特别限制，并且不能被解释为排除其他组分(要素)的添加。作为持续实验的结果，本专利技术人发现，当在制备超吸收性聚合物期间使用包含受控量的氢氧化钾、碳酸亚烷基酯和基于聚羧酸的共聚物的混合物作为用于基础聚合物粉末的表面交联剂时，可以均匀地控制表面交联剂向基础聚合物粉末中的渗透深度和表面交联反应的程度，并因此尽管基础聚合物粉末的形状不规则，也可以在基础聚合物粉末上形成具有均匀厚度和交联密度的表面交联层。此外，通过根据交联聚合物在超吸收性聚合物中的位置控制其中和度，一个实施方案的超吸收性聚合物可以在基本上保持优异的吸收性能和粉末特性的同时具有改善的吸收速率和大大降低的细颗粒含量，由此被有效地用于各种卫生材料，特别是具有降低的浆含量的卫生材料等。此外，超吸收性聚合物可以具有优化的凝胶强度以具有减少的细颗粒的产生以及减少的表面交联损坏，由此防止物理特性劣化，并且即使在吸水之后其也可以表现出优异的形状保持性，由此表现出改善的液体渗透率。具体地，根据本专利技术的一个实施方案的超吸收性聚合物的如在用生理盐水溶液(0.9重量％氯化钠水溶液)溶胀1小时之后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超吸收性聚合物，具有根据在用0.9重量％生理盐水溶液溶胀1小时之后使用流变仪测量的8500Pa至10500Pa的凝胶强度，所述超吸收性聚合物包含：/n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/n表面交联层，所述表面交联层位于所述基础聚合物粉末上，并且包含通过使所述第一交联聚合物经由碳酸亚烷基酯进一步交联而获得的第二交联聚合物、和基于聚羧酸的共聚物，/n其中所述第一交联聚合物的中和度为70mol％或更小，以及/n所述第二交联聚合物包含被钾盐中和的酸性基团，并且具有大于70mol％且小于100mol％的中和度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181126 KR 10-2018-0147749;20190610 KR 10-2019-001.一种超吸收性聚合物，具有根据在用0.9重量％生理盐水溶液溶胀1小时之后使用流变仪测量的8500Pa至10500Pa的凝胶强度，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，所述表面交联层位于所述基础聚合物粉末上，并且包含通过使所述第一交联聚合物经由碳酸亚烷基酯进一步交联而获得的第二交联聚合物、和基于聚羧酸的共聚物，
其中所述第一交联聚合物的中和度为70mol％或更小，以及
所述第二交联聚合物包含被钾盐中和的酸性基团，并且具有大于70mol％且小于100mol％的中和度。


2.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中所述第一交联聚合物的所述酸性基团被包含钠的碱性物质中和，并且所述第一交联聚合物包括钠型酸性基团。


3.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中所述第一交联聚合物的中和度为50mol％至70mol％。


4.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中所述碳酸亚烷基酯选自：碳酸亚乙酯、4-甲基-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮、4,5-二甲基-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮、4,4-二甲基-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮、4-乙基-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮、4-羟甲基-1,3-二氧杂环戊烷-2-酮、1,3-二氧杂环己烷-2-酮、4-甲基-1,3-二氧杂环己烷-2-酮、4,6-二甲基-1,3-二氧杂环己烷-2-酮和1,3-二氧杂环庚烷-2-酮。


5.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中所述基于聚羧酸的共聚物包含由以下式1a表示的重复单元和由以下式1b表示的重复单元，并且具有500g/mol至1000000g/mol的重均分子量：
[式1a]



[式1b]



其中，在式1a和式1b中，
R1、R2和R3各自独立地为氢或具有1至6个碳原子的烷基，
RO为具有2至4个碳原子的氧化亚烷基，
M1为氢或一价金属或非金属离子，
X为-COO-、具有1至5个碳原子的烷氧基、或具有1至5个碳原子的烷基二氧基，
m为1至100的整数，
n为1至1000的整数，以及
p为1至150的整数(当p为2或更大时，两个或更多个重复的-RO-彼此相同或不同)。


6.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中所述表面交联层具有对应于相对于所述超吸收性聚合物的总体积的7体积％至20体积％的厚度。


7.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中体密度为0.4g/ml至0.8g/ml，100目或更小的细颗粒的含量为1重量％或更小，以及吸收速率为20秒至50秒。


8.一种超吸收性...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇勋，金戊坤，南大祐，南惠美，李相琪，李昌勋，郑智允，韩昌薰，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR