经由氧化降解的超吸收聚合物的降解制造技术

本发明专利技术公开了一种用于使交联且基于聚(丙烯酸)的超吸收聚合物(SAP)降解成可溶性聚丙烯酸聚合物的方法。降解采用包含至少一种阳离子和至少一种阴离子的氧化水溶性盐来实现。子和至少一种阴离子的氧化水溶性盐来实现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经由氧化降解的超吸收聚合物的降解


[0001]本专利技术整体涉及尤其对于消费后使用的超吸收聚合物(SAP)的再循环利用可用的基于聚(丙烯酸)的SAP的氧化降解。氧化水溶性盐用于降解SAP。

技术介绍

[0002]鉴于关于可持续性的全球挑战，需要再循环利用吸收性卫生产品(AHP)，诸如尿布和裤、女性卫生制品。许多消费者公司致力于使用100％的再循环利用材料，并使零消费品和制造废料进入垃圾填埋场。除了这些目标之外，成功的再循环利用有益于环境，刺激经济，改善人类健康和水质，并生成世界发展区域中消费者所需的能量。
[0003]AHP中的主要组分通常是超吸收聚合物(SAP)，而次要组分是粘合剂、纤维素纤维、聚乙烯、聚丙烯和聚酯。AHP的再循环利用涉及清洁AHP中在其使用期间积累的污垢，并将各种组分分离成再循环利用材料流。更具体地，再循环利用SAP材料流可用于比AHP要求更低的应用中(因为再循环利用SAP与原生SAP相比具有较差的特性)，并且/或者可转化为基本上直链或支链的非交联聚(丙烯酸)(PAA)。然后，该PAA可用作各种应用的进料材料。例如，PAA可按原样用于诸如水处理或腐蚀抑制的应用中；或者其可被使用或进一步酯化，并且然后用于粘合剂、涂料等中。这些应用是通过用衍生自再循环利用SAP的化合物替代原生的基于丙烯酸的化合物而将SAP再循环利用到其他产品中的努力的一部分。在所有情况下，目的在于实现与原生材料相同的特性。
[0004]再循环利用SAP可为消费后再循环利用(PCR)SAP或工业后再循环利用(PIR)SAP。由再循环利用AHP产生再循环利用SAP材料流的方法的非限制性示例在2015年8月4日公布的美国专利9,095,853 B2；以及2015年10月13日公布的9,156,034 B2中公开并要求保护；这两者均转让给Fater S.p.A,Italy。
[0005]大多数SAP基于聚(丙烯酸)并且是交联网络材料。用于由丙烯酸和交联剂产生SAP的程序的非限制性示例公开于2013年2月26日公布并转让给Nippon Shokubai Co.,Ltd,Japan的美国专利8,383,746 B2；以及2017年11月21日公布并转让给BASF SE,Germany的美国专利9,822,203 B2中。
[0006]关于使直链聚合物降解或解聚的尝试的参考文献有很多，而关于使包含交联成聚合物网络的支链PAA的SAP解聚的努力的参考文献仅有少数。在这些努力中使用的能量的典型形式(作为能量的单一形式或组合)为超声、UV、机械(即，在拉伸/伸长力的存在下；示例：Caruso,M.M.等人,Chem.Rev.,109(2009),5755
‑
5798)、热(示例：McNeill,I.C.和Sadeghi,S.M.,Polymer Degrad.Stability,29(1990),233
‑
246)和微波。
[0007]然而，需要降解工业后再循环利用(PIR)SAP(例如，衍生自未使用的AHP，其在制造期间挑选出并且不提供给消费者；或者衍生自SAP制造方法，例如当SAP不满足所需的性能标准时)，并且尤其需要降解衍生自消费后AHP(即，在AHP已经被使用之后)的消费后再循环利用(PCR)SAP。因此，需要在短时间范围内，在每单位质量SAP较低的能量和功率下，以及在温和条件(例如，相对低温度)下且不使用被认为产生环境问题的化学品的情况下，将再循
环利用SAP降解或解聚成可溶性直链或支链聚(丙烯酸)(PAA)。对每单位质量SAP的低能量的需求源于这样的事实：只有在SAP转化为PAA期间耗费的能量小于用于由丙烯制备化石衍生的丙烯酸(石油
‑
AA)的能量(其为约50MJ/kg AA)时，SAP的再循环利用及其降解或解聚成PAA才是有益的。由再循环利用SAP产生的PAA可然后衍生化成用于其他应用诸如粘合剂、涂料、水处理、织物护理等的材料。

技术实现思路

[0008]本专利技术涉及一种用于使交联且基于聚(丙烯酸)的超吸收聚合物(SAP)降解成可溶性聚丙烯酸聚合物的方法。该方法包括以下步骤：
[0009]a)提供SAP，
[0010]b)提供包含至少一种阳离子和至少一种阴离子的氧化水溶性盐；
[0011]c)提供含水载体，诸如水或生理盐水(即，每升水含有0.90重量％NaCl的溶液)，
[0012]d)将SAP与氧化水溶性盐和含水载体混合，
[0013]e)将混合物加热到30℃至200℃的温度，以使SAP降解成可溶性聚丙烯酸聚合物(PAA)。
[0014]可在方法步骤d)中，或优选地在方法步骤d)之前使氧化水溶性盐溶解于含水载体中。
[0015]至少一种阴离子可选自：过二硫酸根、过一硫酸根、过氧二碳酸根、过氧焦磷酸根、过氧二硼酸根、以及它们的混合物和组合。优选地，至少一种阴离子是过二硫酸根。
附图说明
[0016]图1示出了实施例A17在步骤降解之前和之后的照片，即，左边的照片示出了在下述实验程序的步骤5之后的样品，而右边的照片示出了在实验程序完成之后的样品。
[0017]图2示出了比较例C1和C2在步骤降解之前和之后的照片，即，左边的照片示出了在下述实验程序的步骤5之后的样品，而右边的照片示出了在实验程序完成之后的样品。可以看出，在实施例C1和C2中没有发生降解。
具体实施方式
[0018]定义
[0019]如本文所用，“超吸收聚合物”是指这样的吸收材料：其为交联且基于聚(丙烯酸)的超吸收聚合物，该超吸收聚合物能够吸收至少10倍于它们自身重量的0.9％盐水溶液，如使用离心保留容量(CRC)测试方法(EDANA方法NWSP 241.0.R2)所测量。这些聚合物通常以颗粒形式(“超吸收聚合物颗粒”)使用。术语“颗粒”是指颗粒剂、纤维、薄片、球体、粉末、薄板、以及在超吸收聚合物颗粒领域中技术人员已知的其它形状和形式。
[0020]超吸收聚合物颗粒可为球状超吸收聚合物颗粒或椭圆状超吸收聚合物颗粒或不规则状超吸收聚合物颗粒或纤维状超吸收聚合物颗粒，即细长的针状超吸收聚合物颗粒。
[0021]如本文所用，术语“聚(丙烯酸)”或“PAA”是指具有丙烯酸作为单体单元的基本上未交联的聚(丙烯酸)分子。与SAP相反，PAA是水溶性的。本专利技术的PAA可为直链或支链的。由于本专利技术的反应机制，本专利技术的PAA可以包含含氧侧基或端基。PAA还可以包含极少量的交
联剂的反应产物，该交联剂在制备提供给本专利技术的方法的SAP时用于降解。基于丙烯酸的量计，提供用于本专利技术的SAP可包含小于0.2摩尔％的交联剂的反应产物。出于本专利技术的目的，PAA包括丙烯酸的聚合物和丙烯酸的低聚物。优选地，PAA为具有至多10MDa，更优选地至多10MDa的平均分子量Mw的聚合物。更优选地，PAA为具有至少1kDa、或至少5kDa、或至少10kDa的平均分子量的聚合物。
[0022]如本文所用，术语“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使交联且基于聚(丙烯酸)的超吸收聚合物(SAP)降解成可溶性聚丙烯酸聚合物的方法，包括：a)提供SAP，b)提供包含至少一种阳离子和至少一种阴离子的氧化水溶性盐；c)提供含水载体，d)将所述SAP与所述氧化水溶性盐和所述含水载体混合，以及e)将混合物加热到30℃至200℃的温度，以使所述SAP降解成可溶性聚丙烯酸聚合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中在方法步骤d)之前或在方法步骤d)中，使所述氧化水溶性盐溶解于所述含水载体中。3.根据权利要求2所述的方法，其中在方法步骤d)和/或e)中，其中溶解有所述氧化水溶性盐的所述含水载体的至少50重量％被吸收到所述SAP中。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述SAP已经吸收5g至25g/1克SAP的液体总量，其中所述液体总量为步骤a)中提供的所述SAP中包含的液体的量与方法步骤d)和e)中吸收的含水载体的量的总和。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中方法步骤c)中提供的含水载体的量使步骤a)中提供的所述SAP能够在吸收提供的所有含水载体时溶胀至所述SAP的CRC的至少20％，其中所述CRC根据EDANA方法NWSP 241.0.R2测量。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一种阴离子选自：过二硫酸根、过一硫酸根、过氧二碳酸根、过氧焦磷酸根、过氧二硼酸根、以及它们的混合物和组合。7.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其中所述阳离子选自：Li
+
、Na
+
、K
+
、Rb
+
、Cs
+
、NH
4+
、有机取代的铵、Ca
2+
、Mg
2+
、Sr
2+
、Ba
2+
、Al
3+
、1+至3+氧化态的过渡金属阳离子、以及它们的混合物和组合。8.根据前...

【专利技术属性】
技术研发人员：A西蒙扬，
申请(专利权)人：宝洁公司，
类型：发明
国别省市：