超吸收性聚合物及其制备方法技术

本公开涉及超吸收性聚合物及其制备方法。更具体而言，本公开涉及一种包括多个微孔的超吸收性聚合物，具体为每个颗粒平均有7个以上微孔，其平均直径为100μm以下且最大直径为300μm以下，并因此表现出改善的吸收速率和高表面张力，并且还涉及用于制备超吸收性聚合物的方法。的方法。的方法。

【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
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求向韩国知识产权局于2020年12月18日提交的第10
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2020
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0178428号专利申请和于2021年12月16日提交的第10
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2021
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0180575号专利申请的权益，它们的公开内容以引用的方式全文并入本文。


[0003]本公开涉及超吸收聚合物及其制备方法。更具体而言，本公开涉及具有多个微孔并因此表现出改善的吸收速率和高表面张力的超吸收性聚合物，以及涉及用于制备所述超吸收性聚合物的方法。

技术介绍

[0004]超吸收性聚合物(SAP)是一类合成聚合物材料，其能够吸收自身重量500至1000倍的水分。各个制造商给它冠以不同的名称，例如SAM(超吸收材料)、AGM(吸收性凝胶材料)等等。这种超吸收性聚合物起初在卫生用品中得到实际应用，现在不仅被广泛用于卫生用品，还被广泛用于园艺用保水土壤制品、土木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域的保鲜剂、敷料材料等。
[0005]这些超吸收性聚合物已广泛应用于卫生材料领域如纸尿布或卫生巾等。在这类卫生材料中，超吸收性聚合物通常以散布在纸浆中的状态包含。然而，近年来，一直致力于提供厚度更薄的卫生材料如纸尿布。作为这些努力的一部分，正在积极推进其中减少纸浆含量或根本不使用纸浆的所谓无纸浆尿布等的开发。
[0006]用于诸如纸浆含量减少或不含纸浆的无纸浆尿布等卫生产品的超吸收性聚合物不仅应起到吸收液体如尿液的吸收剂的作用，还应起到纸浆的作用。因此，需要表现出快的吸收速率以及优异的吸收性能。
[0007]为了制备具有这种改善的吸收速率的超吸收性聚合物，主要采用通过将孔隙结构引入到超吸收性聚合物中来提高比表面积的方法。具体而言，为提高超吸收聚合物的比表面积，可以使用发泡剂来产生气泡，或者可以在聚合步骤中注入诸如二氧化碳气体、空气或氮气等气体。然而，由于气泡在中和溶液中不稳定，因此当不使用能够捕获这些气泡的泡沫稳定剂时，气泡从中和溶液中出来，使得不能制备具有孔隙结构的超吸收性聚合物。另外，当过量使用泡沫稳定剂时，存在的问题在于超吸收性聚合物的一般物理性质会劣化。
[0008]因此，持续需要开发具有快的吸收速率同时保持基本吸收率的超吸收性聚合物。

技术实现思路

[0009]技术问题
[0010]因此，本公开涉及具有包括大量微孔的发达的多孔结构因此表现出改善的吸收速率和优异的物理性能(如高表面张力)的超吸收性聚合物以及制备方法。
[0011]技术方案
[0012]为解决上述问题，提供了一种超吸收性聚合物，该超吸收性聚合物包含：
[0013]粉末状基础树脂，其包含具有至少部分中和的酸性基团的丙烯酸类单体和内部交联剂的交联聚合物；和
[0014]表面交联层，其通过在基础树脂上使用表面交联剂进一步交联该交联聚合物而形成，
[0015]其中超吸收性聚合物具有平均7个以上孔隙/颗粒，多个孔隙的平均直径为100μm以下且最大直径为300μm以下，具有其直径大于或等于平均直径且小于或等于最大直径的孔隙的颗粒数量占超吸收性聚合物颗粒总数的10％至50％，并且
[0016]超吸收性聚合物的表面张力为65mN/m以上，24.0℃时的涡旋时间为40秒或更短。
[0017]另外，还提供了一种制备超吸收性聚合物的方法，该方法包括以下步骤：
[0018]制备单体组合物，所述单体组合物包含：具有至少部分中和的酸性基团的丙烯酸类单体、聚合引发剂、内部交联剂和疏水性颗粒的水性分散体(步骤1)；
[0019]在发泡剂或气泡产生剂的存在下，通过对单体组合物的交联聚合，制备水凝胶聚合物(步骤2)；
[0020]通过干燥和粉碎水凝胶聚合物，形成粉末状基础树脂(步骤3)；和
[0021]通过在表面交联剂的存在下，进一步交联该基础树脂的表面，形成表面交联层(步骤4)，
[0022]其中疏水性颗粒的水性分散体是胶体溶液，其中分散有第一疏水性颗粒和第二疏水性颗粒，并且第二疏水性颗粒的平均粒径与第一疏水性颗粒的平均粒径的比率为5至100。
[0023]有益效果
[0024]本公开的超吸收性聚合物包括大量平均直径为100μm以下且最大直径为300μm以下的微孔，特别是，可具有高度发达的多孔结构(其中形成了具有非常均匀的直径的多个孔隙)。结果，随着超吸收性聚合物的比表面积极大增加，可以表现出改善的吸收速率。
[0025]这种超吸收性聚合物可以通过在聚合步骤中以水性分散体的形式引入两种具有不同粒径的疏水性颗粒来制备。使用这些疏水性颗粒形成具有高度发达的多孔结构的超吸收性聚合物，并最大程度地减少或消除了通常用作泡沫稳定剂的表面活性剂的使用，从而使超吸收性聚合物的表面张力等物理性质的劣化最小化。
[0026]因此，根据本公开，可以提供一种超吸收性聚合物，其通过表现出优异的吸收速率和优异的其他物理性能优选用于无纸浆尿布或超薄尿布。
附图说明
[0027]图1是实施例3中制备的超吸收性聚合物的SEM图像。
[0028]图2是比较例2中制备的超吸收性聚合物的SEM图像。
具体实施方式
[0029]本文使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而非旨在限制本专利技术。单数形式也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”、“具有”或“拥有”指定所述的特征、步骤、组件或其组合的存在，但不排除存在
或添加一个或多个其他特征、步骤、组件或其组合。
[0030]由于本专利技术可以进行各种修改并具有各种形式，所以其具体实施方式将以示例的方式示出并详细描述。然而，并非旨在将本专利技术限制于所公开的特定形式，并且应当理解，本专利技术包括在本专利技术的构思和技术范围内的所有修改、等同物和替换。
[0031]此外，所使用的术语仅指代特定的实施方式，而非旨在限制本专利技术。本专利技术的单数表达可以包括复数表达，除非它们在上下文中被不同地表达。
[0032]本专利技术中的术语“聚合物”是处于其中水溶性烯键式不饱和单体聚合的状态，并且可以包括所有水分含量范围，或所有粒径范围。在所述聚合物中，在聚合后且干燥前的水分含量为约40重量％以上的聚合物可称为水凝胶聚合物，而其中水凝胶聚合物经粉碎和干燥的颗粒可称为交联聚合物。
[0033]此外，术语“超吸收性聚合物颗粒”是指包含交联聚合物的颗粒材料，在所述交联聚合物中具有至少部分中和的酸性基团的丙烯酸类单体聚合并通过内部交联剂交联。
[0034]此外，术语“交联聚合物”是指具有三维网络结构的聚合物，其中通过内部交联剂对由丙烯酸类单体聚合形成的主链进行交联。
[0035]此外，根据上下文，术语“超吸收性聚合物”用于涵盖以下所有材料：其中具有至少部分中和的酸性基团的丙烯酸类单体经聚合的交联聚合物，或由其中所述交联聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超吸收性聚合物，所述超吸收性聚合物包含：粉末状基础树脂，其包含具有至少部分中和的酸性基团的丙烯酸类单体和内部交联剂的交联聚合物；和表面交联层，其通过在所述基础树脂上使用表面交联剂对所述交联聚合物进行进一步交联而形成，其中，所述超吸收性聚合物平均每个颗粒具有7个以上孔隙，所述孔隙的平均直径为100μm以下且最大直径为300μm以下，并且孔隙的直径大于或等于所述平均直径且小于或等于所述最大直径的颗粒数量占超吸收性聚合物颗粒总数的10％至50％，并且所述超吸收性聚合物的表面张力为65mN/m以上，并且24.0℃时的涡旋时间为40秒或更短。2.如权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中，所述超吸收性聚合物包含第一疏水性颗粒和第二疏水性颗粒，所述第一疏水性颗粒的平均粒径小于1μm，并且所述第二疏水性颗粒的平均粒径为1μm以上。3.如权利要求2所述的超吸收性聚合物，其中，所述第二疏水性颗粒的平均粒径与所述第一疏水性颗粒的平均粒径的比率为5至100。4.如权利要求2所述的超吸收性聚合物，其中以1:5至1:50的重量比包含所述第一疏水性颗粒和所述第二疏水性颗粒。5.如权利要求2所述的超吸收性聚合物，其中，所述第一疏水性颗粒和所述第二疏水性颗粒各自独立地选自由疏水性二氧化硅、C7至C24脂肪酸的金属盐和疏水性有机颗粒组成的组。6.如权利要求5所述的超吸收性聚合物，其中，所述脂肪酸的金属盐是选自由硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钠、硬脂酸锌和硬脂酸钾组成的组中的至少一种硬脂酸金属盐。7.如权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中，所述超吸收性聚合物平均每个颗粒具有7至30个孔隙。8.如权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中，所述表面交联剂包括选自由基于多元醇的化合物、聚环氧类化合物、聚胺化合物、卤代环氧化合物、卤代环氧化合物的缩合产物、基于噁唑啉的化合物和基于碳酸亚烷基酯的化合物组成的组的至少一种。9.如权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中，所述超吸收性聚合物根据EDANA WSP 241.3测量的离心保留容量(CRC)大于27g/g，并且根据EDANA WSP 242.3测量的0.7psi时加压...

【专利技术属性】
技术研发人员：李惠民，孙精敏，柳智惠，韩昌薰，安泰彬，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：