吸收剂材料制造技术

本发明专利技术提供一种超吸收剂材料，它包括一种组合：（１）一种阴离子超吸收剂，其中２０～１００％的官能团为游离酸式，和（２）一种阳离子超吸收剂，其中２０～１００％的官能团为碱式。此阳离子超吸收剂是以多糖或以式（Ⅰ）的单元为基础的聚合物，其中的Ｒ↑［１］及Ｒ↑［２］，可以相同或不同，都是一种对聚合物性质无不利影响的有机基团，和Ｘ为一种适宜的阴离子。这种组合作为含电解质的溶液如尿及月经的超吸收剂是特别有效的。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种吸收材料，更具体地，涉及一种通常称作“超吸收剂”的那类材料。通常称为“超吸收剂”的物质通常是轻度交联的亲水聚合物。这些聚合物的化学性质可有所不同，但它们都具有能吸收和保留等于它们自身重量许多倍的含水流体，甚至在中等压力下也如此。例如，超吸收剂通常可吸收最高可达其自身重量100倍或100倍以上的蒸馏水。已建议把超吸收剂用于许多不同的工业应用，在这些应用中可利用其吸水性和/或存留性的优点，实例包括农业、建筑业、碱性电池和过滤器地制备。然而超吸收材料的初级应用领域是保健和/或卫生产品的制备，如一次性卫生巾和小孩或成人尿失禁用的一次性尿布。在这些保健和/或卫生产品中，通常把超吸收剂与纤维素纤维结合使用来吸收体液(如月经或尿液)。然而，超吸收剂对体液的吸收能力显著低于对去离子水的吸收能力。通常认为这种作用来自于体液的电解质含量，并把这种作用称为“盐中毒”。超吸收剂的吸水性和保留水的性能是由于在该聚合物结构中存在可电离的官能团。这些基团通常是羧酸根，当该聚合物在干燥状态时，高含量的羧酸根呈盐的形式，但当与水接触时，产生了离解化作用和溶剂化作用。在其离解状态时，该聚合物链有一系列连到该链上的官能团，这些官能团具有相同的电荷，因此互相排斥。这导致该聚合物结构的膨胀，从而该膨胀允许进一步吸收水分子，虽然这种膨胀受到该聚合物结构中交联引起的限制，在该聚合物中必须充分交联以防止聚合物的溶解。认为在水中大浓度电解质的存在干扰了这些官能团的离解，并产生了“盐中毒”作用。虽然大多数市售的超吸湿剂是阴离子的，但同样可以制备官能团是如季铵根的阳离子超吸湿剂。这类材料也必须呈盐的形式以用作超吸湿剂，而且其性能也受到盐中毒的影响。已作过许多尝试来抑制盐中毒作用，并提高超吸收剂吸收含电解质液体(如月经和尿液)的性能。因此日本专利申请OPI No.57-45,057公开了一种吸收剂，该吸收剂是超吸收剂如交联聚丙烯酸酯与粉状或粒状离子交换树脂的混合物。EP-A-0210756涉及一种吸收结构，它包括超吸收剂和阴离子交换剂，任选地还有阳离子交换剂，其中这两种离子交换剂都呈纤维状。将超吸收剂与离子交换剂结合来试图减小盐中毒作用，其作法是使用离子交换剂，通常将阴离子交换剂和阳离子交换剂结合使用，来减少该液体中盐的含量。该离子交换剂对超吸收剂的性能没有直接影响，也不可能将盐的含量充分减少到对该组合物的总吸收性能有所希望的影响的程度。另外，除昂贵外，该离子吸收剂自身没有吸收作用，因此对该超吸收剂起稀释作用。EP-A-0487975涉及一种交联两性共聚物，据说对电解质水溶液的具有高吸收性，是由两性离子对单体、共聚单体及交联剂构成。可以认为，当两性离子对单体加入到聚合物主链中去时，此离子对就起到了离子交联作用，它在去离子水中能保持完整，但在盐溶液中却可断开。因此，在由于离子强度增加，有效交联度下降的情况下，此共聚物对溶液离子强度是敏感的。这时就产生一种吸收剂，它在去离子水和盐溶液中吸收能力彼此十分近似，在盐存在的情况下其吸收能力未必就得到了改善，因为这种聚合物是不能脱除离子溶液中的盐从而提高其吸收能力的。EP-A-0161762涉及一种水可膨胀、水不溶性的聚合物，采用二烯丙基铵盐单体、丙烯酸单体及交联剂的逆悬浮聚合法制备。此产物是一种在链中含有阴离子和阳离子基团的丙烯酸聚合物，打算将它用作盐式超吸收剂。据宣称，该材料能够吸收同等数量的水，而不论水中的盐含量多少，但其吸收处于低水平，而且这种材料与传统的超吸收剂相比，在有盐存在时，其水吸收性能并没有得到任何明显的改进。EP-A-0161763涉及一种类似的超吸收剂，是通过二烯丙基铵盐化合物和交联剂悬浮聚合制备的。WO92/20735涉及一种超吸收剂，据说是基本上能承受盐溶液，包括有可膨胀的疏水聚合物及可离子化的表面活性剂。该专利说明书还披露(但没有权利要求)另一实施方案，采用以OH-交换Cl-的阳离子超吸收剂和以H+交换Na+的阴离子超吸收剂。没有给出此系统的具体实施例，所披露的超吸收剂凝胶一般都是丙烯酰胺衍生物。丙烯酰胺衍生物包括有酰胺键，它在低碱性pH值((约为pH＝8)时会受到水解，放出有毒水解产物。如果制备和使用碱式的聚合物，水解问题还会加剧。如果发生尿发酵变成氨，婴儿尿的8左右的碱性pH值升高，从而在此pH值下当丙烯酰胺衍生物与尿接触时，易于生成织物水解产物。本专利技术目的之一在于提供一种在电解质(如尿及月经)存在下，具有改进性能的超吸收剂。本专利技术提供一种超吸收剂材料，包括一种组合(1)一种阴离子超吸收剂，其中20～100％的官能团是游离酸式的；和(2)一种阳离子超吸收剂，其中20～100％的官能团是碱式的，这种阳离子超吸收剂基于多糖或化学式(I)的单体单元的聚合物 其中R1及R2，可以相同或不相同，都是各自对聚合物性质没有不利影响的有机基团，X为适宜的阴离子。阴离子超吸收剂优选地是具有50～100％的游离酸式官能团，更优选为基本上100％的游离酸式官能团。阳离子超吸收剂优选地是50～100％的碱式官能团，更优选为基本上100％的碱性官能团。如前所述，阴离子和阳离子超吸收剂两者在用作超吸收剂前都具有盐式官能团。市售的超吸收剂通常都是盐式的。按照本专利技术，现令人惊奇的发现，将游离酸式阴离子超吸收剂与如前定义的碱式阳离子超吸收剂结合一起，作为含电解质溶液如月经及尿的超吸收剂，是特别有效的。鉴于不希望有任何特定理论的约束，可以认为，当本专利技术的超吸收剂材料与含电解质溶液接触时会有如下两种效应(1)阴离子和阳离子超吸收剂两者都是从非吸收型转化为起到超吸收剂作用的盐式；和(2)阴离子和阳离子超吸收剂向盐式的转化对溶液具有脱离子的效应。一般来说，在单独用酸式材料与含电解质溶液接触未导致向盐式的转化时，阴离子超吸收剂并没有起到离子交换树脂的作用。阴离子超吸收剂中的官能团通常都是起到弱酸作用的羧基，置于如氯化钠溶液中不会解离。但是，阳离子超吸收剂的存在，具有从氯化钠溶液中结合氯离子的作用，从而使平衡有利于阴离子超吸收剂向转化为盐式的方向移动。在与含电解质溶液接触时阴离子和阳离子超吸收剂两者向盐式的转化都具有显著的对溶液进行脱盐的效应，从而通过减轻盐中毒效应而改善了超吸收剂的性能。与采用离子交换树脂脱除溶液的盐的方法对照(见前面参考的日本专利申请OPI号57-45057及EP-A-0210756)，此种具有脱盐效应的材料本身就是超吸收剂。这样可以达到很大的脱盐效果，该带来脱盐效应的材料并没有起超吸收剂的稀释剂的作用。阴离子超吸收剂可以是任何具有超吸收剂性质的材料，其中的官能团为阴离子的，即磺酸根、硫酸根、磷酸根、或羧酸根。官能团优选地是羧酸根。通常官能团都是连接到轻度交联的丙烯酸基础聚合物上。例如，这种基础聚合物可以是聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯醚、聚乙烯磺酸、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮及聚乙烯吗啉。也可使用这些单体的共聚物。以淀粉及纤维素为基础的聚合物也可使用，包括羟丙基纤维素、羧甲基纤维素及丙烯酸接枝淀粉。特定的基础聚合物包括交联的聚丙烯酸酯、水解的丙烯腈接枝淀粉、淀粉聚丙烯酸酯，及异丁烯-马来酸酐共聚物。特别优选的基础聚合物是淀粉聚丙烯酸酯类及交联的聚丙烯酸酯类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超吸收剂材料，包括一种组合：（１）．一种阴离子超吸收剂，其中２０～１００％的官能团为游离酸式；（２）．一种阳离子超吸收剂，其中２０～１００％的官能团为碱式，这种阳离子超吸收剂是以多糖或式（Ⅰ）的单体单元的聚合物：＊＊＊ （Ⅰ ）其中Ｒ↑［１］及Ｒ↑［２］，可以相同或不相同，都是各自对聚合物性质没有不利影响的有机基团，Ｘ为适宜的阴离子。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：贾恩佛朗哥帕隆博，
申请(专利权)人：普罗克特和甘保尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]