具有超吸收性材料的基材,其制备方法和用途技术

提供了超吸收性材料的基材，该基材是通过如下获得的：在催化剂存在下将合适的单体进行聚合反应以获得聚合物溶液，向聚合物溶液中添加交联剂来获得糊状组合物，随后将组合物施涂到基材上或施涂于基材中并将施涂的组合物干燥和交联，获得具有超吸收性材料的基材。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及提供了超吸收性材料的基材，涉及其制备方法，制造超吸收性材料的方法，还涉及基材在不同产品中的应用。用于各种应用中的超吸收性材料已经存在几十年。这类超吸收性材料能够结合相对于它们本身重量几倍的液体(尤其水)，有时候高达500倍之多。这类材料的超吸收容量是以溶胀为基础的。该材料是含有大量COOH基的至少部分地交联的聚合物链。通过与水或含水液体接触，氢原子将分离并形成COO-基团。这些带负电荷的羧酸根相互排斥，从而使交联的聚合物形成三维网络，其中水分子被原样捕集。水分子由氢桥保持在超吸收性材料中。材料的(部分)交联对于其有效性来说是必要的，因为“单独的”聚合物链将简单地溶于液体中而不是吸收它。超吸收性材料以粉末或纤维形式存在。粉末的优点是它们比纤维具有显著更高的吸收容量，归因于它们显著较大的表面积。超吸收性纤维尤为昂贵。粉末通常被施涂于基材上，进而加工成最终产物。在特殊的情况下粉末也可以直接加工。但是粉末的较大缺点是它在制造用粉末涂敷的基材和在这些基材或疏松粉末物本身的加工中引起扬尘和粉尘污染。粉尘污染不仅非常令人讨厌，而且引起材料的损失和产生浪废，这对于与粉末打交道的那些人来说有害于健康。所以，本专利技术的目的是提供一种不具有上述缺点的有超吸收性材料的基材。这可由本专利技术制备基材来实现，该制备按照以下步骤进行在催化剂存在下将合适的单体进行聚合反应以获得聚合物溶液，添加交联剂来获得糊状组合物，随后将组合物施涂到基材上或施涂于基材中并将施涂的组合物干燥和交联，获得具有超吸收性材料的基材。在本专利技术的另一个实施例中，不是通过聚合反应，而是通过将早已制备的聚合物溶于水或含水溶剂中，然后仅添加交联剂也可以制备聚合物溶液。然后再将所获得的组合物施涂于合适的基材上。制备超吸收性粉末的传统方法包括同时添加合适的单体和交联剂并使这些物质在催化剂存在下进行聚合反应。以这种方法获得的聚合物被胶凝和干燥，然后研磨成粉末。附图说明图1示出了根据现有技术制备超吸收粉末的制备步骤的流程图。然而在根据本专利技术的方法中，交联步骤不是在聚合反应过程中进行而是在聚合反应之后进行。交联过程刚好在聚合物溶液和交联剂的混合物的施涂之前，过程中或之后发生。具有超吸收特性的材料随后通过干燥来制备。图2给出了示意形式的本专利技术方法。本专利技术的方法序列的优点是在将超吸收性材料施涂到基材上或施涂于基材中的过程中或在基材本身的加工中不再存在粉尘污染。附加废物的产生也避免了。如果需要，其它添加剂也可在添加交联剂之前，同时或之后引入到组合物。此种添加剂的目的是例如，改变组合物的粘度，从而有利于施涂，改进材料对基材的粘结作用，软化超吸收性材料，从而也可改进粘结作用，增加导电性能或在涂敷之后或涂敷过程中使组合物起泡沫。改变组合物粘度的添加剂可从例如，丙烯酸盐，聚氨酯或其混合物中选择。改变粘度对于将组合物涂敷于基材的特定方法来说可能是必需的。在丝网印刷技术中，这在材料的施涂量不用完或只是慢慢地消耗的特定情况下是需要的。铺展速度可通过提高粘度来影响。改进超吸收性材料对基材粘结作用的添加剂是，例如，聚酰胺(PA)，聚乙烯(PE)，乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)或其结合物。这些材料可较好地粘结到通常使用的基材上。通过将它们包含到超吸收性材料中，可以改进其粘结性。这些粘结剂也可在涂敷糊状组合物之前作为涂层涂敷在基材上。粘结性也可通过添加增塑剂来提高。合适的增塑剂优选是与超吸收性材料共聚的增塑剂，使得它们不能从聚合物扩散到例如电缆隔层。增塑剂确保了所得到的超吸收性材料不会变得太硬，从而轻易地与基材分开。为了改进材料或最终产品的导电性，例如可在其中混入炭黑(碳)或其它导电材料。合适的发泡剂是例如Servo Amfolyt JA 140TM，NekanilTM或其结合物。以泡沫形式存在的吸收性材料的优点是表面被显著地增大。从而溶胀能力也因水分子更容易接近聚合物网络的羧基且这些羧基更快地水解而增大。原则上，任何具有合适溶胀能力的聚合物都可以按造上述方式加工成可以涂敷到基材上的糊状组合物。然而特别推荐的是聚丙烯酸盐，优选钠-或铵中和的丙烯酰胺和纤维素状聚合物。合适的交联剂根据聚合物来添加。本领域内熟练人员使用其普通专业知识能够选择合适的交联剂。原则上，可以用任何需要的材料作基材，只要超吸收性材料粘结到上面是可能的。基材的例子是，例如，织物，无纺织物，纸，膜，例如塑料或金属的膜，带材，例如铝的带材，或石油膏状(petrojelly-like)填充化合物。除扁平基材外，也可以使用单纤维或纤维状基材。本专利技术进一步涉及具有超吸收性材料涂层的基材的制备方法，它包括在催化剂存在的情况下将合适的单体进行聚合，将交联剂添加到其中以获得糊状组合物，随后将组合物涂敷于基材并将涂敷的组合物交联和干燥来获得具有超吸收性材料的基材。根据另一个实施方案，这里的聚合物溶液也可通过将聚合物链溶于水或含水溶剂中来制备，而不是通过聚合反应来制备。将糊状组合物涂敷在基材上有不同的可能性。全表面涂敷将得到十分紧闭的层。一般情况，紧闭层具有较低的吸收能力。然而，对于具体的应用，这类产物是需要的。除了表面涂敷以外，糊状材料也可以通过刷涂、辊涂和类似方法来涂敷。施涂的第三种方法是浸涂。通过将基材与糊状组合物一起通过双辊来进行浸涂。取决于基材的可润湿性，将得到紧闭层或组合物的局部集中。当使用疏水性基材时特别容易发生后一情况。施涂糊状组合物的第三种可能性是通过丝网印刷技术。该材料通过模板施涂到基材上。模板中开孔的形式、分布和尺寸决定了基材上所得到的图案。溶胀材料的性能取决于几个因素。因此，在温度(施涂和干燥过程中)和干燥时间之间的比以及组合物的粘度对于粘结于基材和溶胀能力都是重要的。交联剂通常在较高温度下和在含水环境中显示活性。在理想的情况下，交联应该在150-200℃，优选约175℃下，和在水还没有蒸发的压力下进行。但是，在实际中通常选择常压和约175℃的温度。根据本专利技术已经发现，在175℃下1-3分钟的干燥时间将获得具有良好性能的吸收性材料。然而，时间和温度将根据丙烯酸盐和交联剂的量之比和混合物的粘度来变化。还发现在第一次干燥周期中必须尽可能地阻止交联剂的蒸发。这可通过最低可能的空气循环的操作来实现。还有，超吸收性材料被涂敷的形式对于吸收性能也是重要的。对于粉末，在实际中已经发现直径在约100和200μ之间的颗粒具有最佳吸收性能。因此根据本专利技术，组合物优选以直径在约100和200μ之间的离散、基本上半球形小岛状物的形式进行涂敷。然而，取决于涂敷方法，小岛状物也可以具有更大或更小的直径，例如在10-1000μ之间，优选在50-500μ。小岛状物在基材上的分布能够是无规的或符合所规定的图案。还有，可以在规定的位置于基材上设置许多具有不同直径的小岛状物，以局部提高吸收能力。这在例如该产物用于卫生产品如婴儿尿布和卫生擦脸纸时是重要的。熟练人员可通过简单的试验来确定何种图案对于具体应用最合适。基材的吸收能力取决于所使用的超吸收性材料的量。在目前的情况下，30g/m2早已能够提供足够的吸收性。从这一给定的信息开始，能够计算每一个具有200μ的小岛状物必须使用多少材料，和在小岛状物之间的距离必须是多少，例如由下面计算-小岛状物的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.提供了超吸收性材料的基材，该基材是通过如下获得的在催化剂存在下将合适的单体进行聚合反应以获得聚合物溶液，向聚合物溶液中添加交联剂来获得糊状组合物，随后将组合物施涂到基材上或施涂于基材中并将施涂的组合物干燥和交联，获得具有超吸收性材料的基材。2.根据权利要求1所要求的基材，其特征在于糊状组合物进一步包含其它添加剂，所述添加剂选自改变组合物粘度用的试剂，改进超吸收性材料对基材的粘结作用的试剂，使超吸收性材料软化的试剂，使组合物导电的试剂，引起组合物在施涂之后或过程中起泡的试剂。3.根据权利要求2所要求的基材，其特征在于改变组合物粘度用的试剂选自丙烯酸盐，聚氨酯或它们的混合物。4.根据权利要求2所要求的基材，其特征在于改进超吸收性材料对基材的粘结作用的试剂选自聚酰胺(PA)，聚乙烯(PE)，乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)或它们的混合物。5.根据权利要求2所要求的基材，其特征在于使超吸收性材料软化的试剂是在该聚合物中共聚合的增塑剂。6.根据权利要求2所要求的基材，其特征在于引起组合物在施涂之后或过程中起泡的试剂选自Servo Amfolyt JA 140TM，NekanilTM或它们的混合物。7.根据权利要求1-6中任何一项所要求的基材，其特征在于交联剂含有两种官能基团，它们能够在热激发之后在短时间内与羧酸根或碳酸官能基团反应。8.根据权利要求1-7中任何一项所要求的基材，其特征在于组合物含有炭黑(碳)以使组合物导电。9.根据前述权利要求中任何一项所要求的基材，其特征在于组合物以直径在约100和200μ之间的离散、基本上半球形小岛状物的形式涂敷在基材上。10.根据前述权利要求中任何一项所要求的基材，其特征在于聚合物溶液是通过将早已制备的聚合物溶于水或含水溶剂中来制备的，而不是通过聚合反应来制备。11.提供了许多直径在约100和200μ之间的超吸收性材料的离散、基本上半球形小岛状物的基材。12.根据权利要求1-11中任何一项所要求的基材，其特征在于超吸收性材料是交联的聚丙烯酸盐，聚酰胺，纤维素状聚合物或它们的混合物。13.根据权利要求1-12中任何一项所要求的基材，其特征在于基材是织物，无纺织物，纸，膜，铝带，纤维或石油膏状填充化合物。14.根据权利要求1-12中任何一项所要求的基材，其特征在于糊状组合物包含95-99.9wt％的交联前的聚(甲基)丙烯酸水溶液和0.1-5，优选0.5-3wt％的交联剂。15.制造提供了超...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·P·克罗伊斯比根，
申请(专利权)人：施托克赫森两合公司，
类型：发明
国别省市：