超吸收性聚合物及其制备方法技术

本公开内容涉及超吸收性聚合物及其制备方法，所述超吸收性聚合物不仅具有优异的基本吸收性能，而且还表现出改善的吸收速率等。所述超吸收性聚合物包含：基础树脂粉末，所述基础树脂粉末包含具有至少部分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；和基础树脂粉末上的表面交联层，所述表面交联层包含其中第一交联聚合物通过表面交联剂另外交联的第二交联聚合物，其中超吸收性聚合物包含小于9.9数量％的纵横比小于0.5的超吸收性聚合物颗粒，所述纵横比定义为各超吸收性聚合物颗粒的最短直径/最长直径，通过涡旋法的涡旋时间为5秒至55秒，以及表面张力为50mN/m至80mN/m。

【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要求于2019年1月7日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0001977号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。本公开内容涉及超吸收性聚合物及其制备方法，所述超吸收性聚合物不仅具有优异的基本吸收性能，而且还表现出改善的吸收速率等。
技术介绍
超吸收性聚合物(superabsorbentpolymer，SAP)是一种类型的能够吸收其自身重量的500倍至1000倍的水分的合成聚合物材料。不同的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，并且现在它们不仅被广泛用于卫生产品例如儿童用一次性尿布等，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，这些超吸收性聚合物被广泛用于卫生材料(例如尿布或卫生巾)领域。对于这些应用，超吸收性聚合物应表现出高吸湿性，即使在外部压力下其不应释放吸收的水，此外，即使在体积由于吸收水而膨胀(溶胀)的状态下其也应很好地保持形状，从而表现出优异的液体渗透性。近年来，随着对薄尿布的需求增加，尿布中的纤维材料如纸浆的含量降低，以及尿布中的超吸收性聚合物的比例趋于增加。因此，超吸收性聚合物需要具有尿布的纤维材料的性能。为此，超吸收性聚合物应具有高吸收率以及高吸收速率。特别地，随着尿布变得越来越薄，婴儿的活动使尿液从尿布中泄露的风险增加，并因此对于超吸收性聚合物的高吸收速率的需求不断增加。同时，为了使超吸收性聚合物表现出更高的吸收速率，需要具有拥有大的表面积和多个形成在其中的细孔的多孔结构。因此，已经通过应用发泡剂或表面活性剂制造出具有这样的多孔结构的超吸收性聚合物。在这样的超吸收性聚合物中，在粉碎之后产生大量具有小的纵横比的颗粒，并且这些颗粒很可能具有不均匀的形状。为此，当在粉碎之后使表面进行交联、或者混合添加剂以改善物理特性时，表面交联或添加剂的施加通常不均匀。因此，在形成多孔结构等以实现超吸收性聚合物的高吸收速率的现有技术中，其他物理特性例如吸收性能通常劣化。此外，根据常规的方法，聚合物颗粒在其粉碎、分选、或转移期间可能容易破碎。当其发生时，产生大量细粉末，并且在表面交联之后的物理特性可能劣化。此外，由于在粉碎、分选、或转移过程中颗粒破碎，因此超吸收性聚合物的表面积可能降低，并因此，吸收速率可能大大降低。因此，持续需要开发能够通过减少所使用的发泡剂的量和具有小的纵横比的颗粒的产生制备出在抑制吸收性能下降的同时表现出改善的吸收速率的超吸收性聚合物的技术。
技术实现思路
技术问题因此，本公开内容提供了不仅表现出优异的基本吸收性能而且还表现出改善的吸收速率和液体渗透率的超吸收性聚合物及其制备方法。技术方案在本公开内容中，提供了超吸收性聚合物，其包含：基础树脂粉末，所述基础树脂粉末包含具有至少部分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；和基础树脂粉末上的表面交联层，所述表面交联层包含其中第一交联聚合物通过表面交联剂另外交联的第二交联聚合物，其中所述超吸收性聚合物包含小于9.9数量％的纵横比小于0.5的超吸收性聚合物颗粒，所述纵横比定义为各超吸收性聚合物颗粒的最短直径/最长直径，通过涡旋法的涡旋时间为5秒至55秒，以及表面张力为50mN/m至80mN/m。在本公开内容中，还提供了超吸收性聚合物的制备方法，其包括以下步骤：制备包含具有至少部分中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体和内交联剂的单体混合物；使单体混合物沿着直径从一个部分到另一个部分变化的转移管转移至聚合反应器；使转移至聚合反应器的单体混合物交联和聚合以形成包含第一交联聚合物的水凝胶聚合物；将水凝胶聚合物凝胶粉碎，干燥，粉碎和分选以形成包含小于9.9数量％的纵横比小于0.5的基础树脂粉末的基础树脂，所述纵横比定义为各基础树脂粉末的最短直径/最长直径；以及在表面交联剂的存在下使基础树脂粉末的表面进一步交联以形成表面交联层；其中在单体混合物的转移步骤中，单体混合物在转移管的最小直径部分中具有最大转移速率以及在转移管的最大直径部分中具有最小转移速率，并且最大转移速率与最小转移速率相比为2.5倍或更大。在下文中，将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，这仅仅作为本专利技术的实例而呈现，并且对于本领域技术人员明显的是本专利技术的范围不限于这些实施方案，并且可以在本专利技术范围内对实施方案做出各种修改。此外，除非在整个本说明书中另有说明，否则术语“包括”“包含”或“含有”是指包括任何构成要素(或构成组分)而没有特别限制，并且其不能被解释为排除添加其他构成要素(或构成组分)的含义。根据本公开内容的一个实施方案，提供了超吸收性聚合物，其包含：基础树脂粉末，所述基础树脂粉末包含具有至少部分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；和在基础树脂粉末上的表面交联层，所述表面交联层包含其中第一交联聚合物通过表面交联剂另外交联的第二交联聚合物，其中超吸收性聚合物包含小于9.9数量％的纵横比小于0.5的超吸收性聚合物颗粒，所述纵横比定义为各超吸收性聚合物颗粒的最短直径/最长直径，通过涡旋法的涡旋时间为5秒至55秒，以及表面张力为50mN/m至80mN/m。本公开内容的一个实施方案的超吸收性聚合物可以根据下述方法来制备：通过在将单体混合物转移至聚合反应器的过程中使单体混合物的转移速率改变为特定范围，然后进行聚合，干燥，粉碎，分选，和表面交联。作为本专利技术人的研究的结果，已经发现当改变单体混合物的转移速率时，出现物理发泡，因此可以在减少所使用的发泡剂的量或不使用发泡剂的同时制备表现出发达的多孔结构和优异的吸收速率的超吸收性聚合物。因此，基于这样的发现完成了本专利技术。这可能是由于在单体混合物中气体溶解度降低，例如氧气减少，因为通过转移管转移期间改变单体混合物的转移速率时施加至单体混合物的压力瞬间改变。因此，在调节转移速率的步骤中由单体混合物产生许多气泡，并且通过产生的气泡在交联聚合步骤中可以进行发泡聚合。因此，即使不使用发泡剂或使其量减少，也可以通过物理发泡制备具有发达的多孔结构的超吸收性聚合物。作为大幅减少发泡剂的使用的结果，具有小于0.5的小的纵横比(其为定义为最短直径/最长直径的纵横比)的超吸收性聚合物颗粒的形成比率可以大幅降低为小于9.9数量％、1数量％至9.9数量％、或3数量％至9.7数量％。因此，实际上，不用担心在进行表面交联或与添加剂等混合期间其他物理特性例如吸收性能劣化。此外，由于具有小的纵横比的颗粒的形成比率降低，因此由颗粒的粉碎、分选、或转移期间颗粒受损或破碎引本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超吸收性聚合物，包含：基础树脂粉末，所述基础树脂粉末包含具有至少部分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所述基础树脂粉末上的表面交联层，所述表面交联层包含其中所述第一交联聚合物通过表面交联剂另外交联的第二交联聚合物，/n其中所述超吸收性聚合物包含小于9.9数量％的纵横比小于0.5的超吸收性聚合物颗粒，所述纵横比定义为各超吸收性聚合物颗粒的最短直径/最长直径，/n通过涡旋法的涡旋时间为5秒至55秒，以及/n表面张力为50mN/m至80mN/m。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190107 KR 10-2019-00019771.一种超吸收性聚合物，包含：基础树脂粉末，所述基础树脂粉末包含具有至少部分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
所述基础树脂粉末上的表面交联层，所述表面交联层包含其中所述第一交联聚合物通过表面交联剂另外交联的第二交联聚合物，
其中所述超吸收性聚合物包含小于9.9数量％的纵横比小于0.5的超吸收性聚合物颗粒，所述纵横比定义为各超吸收性聚合物颗粒的最短直径/最长直径，
通过涡旋法的涡旋时间为5秒至55秒，以及
表面张力为50mN/m至80mN/m。


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由以下方程式1表示的吸收率为46g/g至63g/g：
[方程式1]
吸收率＝CRC+AUP
在方程式1中，
CRC为对盐水(0.9重量％氯化钠水溶液)的30分钟的离心保留容量，以及
AUP为在0.7psi下对盐水(0.9重量％氯化钠水溶液)的1小时的压力下吸收率。


3.根据权利要求2所述的超吸收性聚合物，
其中所述CRC为25g/g至35g/g。


4.根据权利要求2所述的超吸收性聚合物，
其中所述AUP为22g/g至28g/g。


5.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，
其中所述表面交联剂包括选自以下的至少一者：基于多元醇的化合物、基于多环氧的化合物、多胺化合物、卤代环氧化合物、卤代环氧化合物的缩合物、基于唑啉的化合物、和基于碳酸亚烷基酯的化合物。


6.一种超吸收性聚合物的制备方法，包括以下步骤：
制备包含具有至少部分中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体和内交联剂的单体混合物；
使所述单体混合物沿着直径从一个部分到另一个部分变化的转移管转移至聚合反应器；
使转移至所述聚合反应器的所述单体混合物交联和聚合以形成包含第一交联聚合物的水凝胶聚合物；
将所述水凝胶聚合物凝胶粉碎，干燥，粉碎和分选以形成包含小于9.9数量％的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李惠民，元泰英，孙精敏，李俊宜，许成范，辛光寅，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