增塑的超强吸收性聚合物片材及其在卫生制品中的应用制造技术

技术编号:676495 阅读:178 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
公开了一种含有酸性吸水性树脂、碱性吸水性树脂和增塑剂的柔韧性吸收性片材及其制造方法。该片材含有约60-100重量%的酸性和碱性吸水性树脂及增塑剂。该吸收性片材具有出人意料的柔韧性和结构完整性,同时呈现优异的吸水和保水性能。(*该技术在2023年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包含约60-100重量%的超强吸收性聚合物和增塑剂的吸收性片材、其制造方法及包含该吸收性片材的吸收性制品。该吸收性片材包含至少一种未中和的酸性吸水性树脂、至少一种未中和的碱性吸水性树脂和增塑剂组分。该吸收性片材对吸收性制品的简单制造而言具有优异的柔韧性和结构完整性。吸收性片材以及包含该片材的制品对大量含水介质呈现快速吸收且对吸收的介质呈现优异的保留性能。
技术介绍
和现有技术吸水性树脂广泛用于卫生物品、清洁物品、擦拭布、保水剂、脱水剂、淤渣促凝剂、一次性毛巾和浴垫、一次性门垫、增稠剂、一次性宠物垃圾垫、防冷凝剂和用于各种化学品的释放控制剂中。吸水性树脂可以以各种化学形式得到,包括取代的和未取代的天然和合成聚合物,如淀粉/丙烯腈接枝聚合物的水解产物、羧甲基纤维素、交联的聚丙烯酸酯、磺化的聚苯乙烯、水解的聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮和聚丙烯腈。该类吸水性树脂被称为“超强吸收性聚合物”,或SAP,且通常为轻度交联的亲水性聚合物。SAP一般性地在Goldman等人的美国专利5,669,894和5,559,335中进行了讨论,上述专利各自引入本文供参考。SAP可以在其化学组成上不同,但所有SAP甚至在温和压力下均能吸收并保留多倍于其自身重量的含水流体。例如SAP可以吸收一百倍或更多倍于其自身重量的蒸馏水。在有限压力下吸收含水流体的能力对用于卫生制品,如尿布中的SAP而言是一个重要要求。这里及下面所用的术语“SAP颗粒”是指呈干态的超强吸收性聚合物颗粒,即不含水到含水量低于颗粒重量的颗粒。术语“SAP凝胶”或“SAP水凝胶”是指呈水合态的超强吸收性聚合物,即已经吸收至少其重量的水且通常几倍于其重量的水的颗粒。用作一次性尿布、成人失禁垫和三角裤以及月经产品如卫生巾的高吸收性含SAP的制品的开发在商业上非常令人感兴趣。该类吸收性制品的高度需要的特征是薄。例如,薄尿布穿起来不太笨重,在衣服下贴合得更好且不太明显。制品包装也更紧凑,这使得尿布更易被消费者携带和存放。包装紧凑性也导致制造商和分销商的分销成本降低,包括每个尿布单元需要更少的存放空间。许多参数影响SAP颗粒和吸收芯快速吸收大量含水流体并随后在各种应力下保留所吸收的流体的能力。这些参数的优化允许降低尿布芯中纤维素纤维或绒毛的存在量,进而降低尿布的总体积。因此,对SAP颗粒和芯进行设计以试图优化吸收容量、吸收率、吸取时间、凝胶强度和渗透性并降低芯厚度。本专利技术涉及如下惊人和出人意料的发现,即由酸性吸水性树脂、碱性吸水性树脂和增塑剂制备的吸收性片材在热压后提供了具有优异结构完整性的柔韧性片材。该片材显示出优异的流体吸收和保留性能并允许在吸收性片材中消除绒毛或降低绒毛量。因几个方面的原因,吸收性制品芯通常含有较少量(例如低于约50重量%)的SAP颗粒。首先,用于目前的吸收性制品中的SAP缺乏允许SAP颗粒快速吸收体液的吸收速率,尤其在“喷涌”情形下。这要求在该制品的吸收芯中引入与SAP混合的纤维,通常是木浆纤维,作为暂时的储库来收纳排出的流体,直到被形成水凝胶的吸收性聚合物吸收。为了制造用于基本或完全不含纤维素纤维的尿布芯的片材,要求存在SAP颗粒的连续区。然而,由于SAP颗粒的性质,不可能在SAP中将诸如高吸收容量和高凝胶强度的特征相结合,因为改进一种特征会不利地影响另一特征。具体而言,SAP通常显示出凝胶阻塞。“凝胶阻塞”在SAP颗粒被润湿时发生,且SAP颗粒溶胀而延缓流体向吸收性结构体的其它区域传递。吸收性部件的这些其它区域的润湿经由缓慢的扩散过程发生。凝胶阻塞可能在SAP颗粒不具有足够的凝胶强度且在颗粒因被吸收的流体而溶胀之后在应力下变形或扩展时产生特别严重的问题。在实践中,流体被吸收性制品吸取比流体排放的速率要慢得多,尤其是在喷涌情况下。从吸收性制品中渗漏和/或吸收性制品的变形可能在该吸收性制品中的SAP颗粒完全饱和之前或流体能够通过“阻塞性”颗粒扩散或芯吸到吸收芯的剩余部分之前就会发生。凝胶阻塞现象使得必须使用纤维状基体来分散SAP颗粒并将SAP颗粒相互分开。纤维状基体还提供允许流体到达位于芯的远离初始流体排放点的区域中的SAP的毛细结构。然而,将较少量的SAP分散在纤维状基体中以使凝胶阻塞降至最小或得以避免降低了吸收芯的总流体储存容量。总之,使用较少量的SAP限制了SAP的优点,即每给定体积吸收和保留大量体液的能力。对于含有较大量SAP颗粒的吸收性片材而言,其它SAP性能也是重要的。已经发现SAP在体液存在下溶胀时形成的水凝胶层的敞开度或孔隙率有助于确定SAP吸取并输送流体的能力,尤其在SAP大量存在于吸收芯中时。孔隙率是指未被固体材料占据的颗粒的体积分数。对于完全由SAP形成的水凝胶层而言,孔隙率是未被水凝胶占据的层的体积分数。对于除了其它组分外还含有该水凝胶的吸收性结构体而言,孔隙率是未被水凝胶或其它固体组分(例如纤维素纤维)占据的体积分数(也称空隙体积)。美国专利4,076,673和4,861,539公开了的吸收性制品含有超强吸收性膜,该膜通过将线性吸收性聚合物的溶液挤出并随后交联该聚合物而制备。所得SAP膜可以吸收显著量的液体,但具有有限的液体输送性能,因为该膜基本是无孔的,即缺乏内部毛细通道。因此,该SAP膜尤其容易发生凝胶阻塞。此外,由于交联剂如甘油的羟基和SAP的羧基之间的交联反应较慢,即甘油处理的线性聚合物通常在200℃下固化50分钟,因此得到键合吸收性颗粒的较脆片材。这些脆性片材难以处理,尤其在最终所需吸收性制品的制造中。本专利技术的吸收性片材克服了含有具有高百分比的SAP的吸收性片材的尿布芯所具有的问题。本专利技术的片材柔韧且具有高结构完整性,因而易于制造片材、易于处理且易于制造尿布芯。本专利技术的片材由未中和的酸性吸水性树脂、未中和的碱性吸水性树脂和增塑剂的混合物制备,在热压后提供用于吸收性制品的改进吸收性片材。酸性和碱性吸水性树脂可以以物理共混物存在,即酸性树脂颗粒和碱性树脂颗粒的混合床,或酸性和碱性树脂可以存在于单一多组分超强吸收性树脂颗粒中。除了提供具有优异的流体吸收和保留性能的吸收性片材外,该片材还具有足够的柔韧性且具有足够的结构完整性而能够制造和成型为卷以便于经济地运输和储存。片材卷有利于吸收性制品,尤其是不含绒毛的吸收性制品的制造。其它研究试图制造含有高百分比的颗粒状SAP,如聚丙烯酸钠的片材的连续卷。用超强吸收性聚合物浸渍的纤维状基材的实例在美国专利5,614,269、5,980,996和5,756,159中找到,其中纤维状基材用单体浸渍,然后通过UV光就地聚合而形成与纤维状基材接触的SAP。包括美国专利5,607,550和5,997,690在内的其它专利公开了通过湿造纸方法连续制造含有约50-60%SAP颗粒的纤维状基材。按照该湿方法,将纤维和超强吸收性颗粒与大量水或其它能够溶胀SAP颗粒的液体介质混合,并沉积到可透过水的载体部件(通常为Fourdinier丝网)上,在那里除去大部分水,留下纤维和SAP颗粒的湿块。将该湿块从透过性载体部件转移并在热和压力下固结,形成SAP颗粒在其中完全分布的纤维状基材。在连续制造含有较高百分比SAP颗粒的吸收性片材中所遇到的难题包括要在制造过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔韧性吸收性片材,包含:(a)超强吸收性聚合物组分,包含:(i)至少一种未中和的酸性吸水性树脂,和(ii)至少一种未中和的碱性吸水性树脂;以及(b)增塑组分,其量为约0.1-约200重量份/100重量份超 强吸收性聚合物组分,其中该片材含有约60-100重量%的(a)和(b)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2002-5-1 60/376,9611.一种柔韧性吸收性片材,包含(a)超强吸收性聚合物组分,包含(i)至少一种未中和的酸性吸水性树脂,和(ii)至少一种未中和的碱性吸水性树脂;以及(b)增塑组分,其量为约0.1-约200重量份/100重量份超强吸收性聚合物组分,其中该片材含有约60-100重量%的(a)和(b)。2.权利要求1的片材,其中超强吸收性聚合物组分包含酸性树脂的离散颗粒和碱性树脂的离散颗粒。3.权利要求1或2的片材,其中超强吸收性聚合物组分包含多组分超强吸收性聚合物颗粒,其中各颗粒具有至少一个与碱性树脂的至少一个微区接触或与其紧邻的酸性树脂微区。4.权利要求1-3中任一项的片材,其中超强吸收性聚合物组分包含粒度分布为约10-约810μm的颗粒。5.权利要求1-4中任一项的片材,其中超强吸收性聚合物组分包含粒度分布为约30-约375μm的颗粒。6.权利要求1-5中任一项的片材,其中超强吸收性聚合物组分包含质量中值粒度低于约400μm的颗粒。7.权利要求1-6中任一项的片材,其中酸性吸水性树脂选自聚丙烯酸、水解的淀粉/丙烯腈接枝共聚物、淀粉/丙烯酸接枝共聚物、皂化的乙酸乙烯酯/丙烯酸酯共聚物、水解的丙烯腈聚合物、水解的丙烯酰胺共聚物、乙烯/马来酸酐共聚物、异丁烯/马来酸酐共聚物、聚(乙烯基膦酸)、聚(乙烯基磺酸)、聚(乙烯基磷酸)、聚(乙烯基硫酸)、磺化聚苯乙烯、聚(天冬氨酸)、聚(乳酸)及其混合物。8.权利要求1-7中任一项的片材,其中碱性吸水性树脂选自聚(乙烯基胺)、聚(二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺)、由N-(二烷基氨基(甲基)丙烯酰胺)的酯类似物制备的聚合物、聚乙烯亚胺、聚(乙烯基胍)、聚(烯丙基胍)、聚(烯丙基胺)、聚(二甲基二烷基氢氧化铵)、胍改性的聚苯乙烯、季铵化聚苯乙烯、季铵化聚(甲基)丙烯酰胺或其酯类似物、聚(乙烯醇/乙烯基胺)共聚物及其混合物。9.权利要求1-8中任一项的片材,其中增塑剂组分选自醇、二醇、三醇、多羟基化合物、胺醇、酰胺、亚砜、二醇醚、二醇酯、非质子溶剂及其混合物。10.权利要求1-9中任一项的片材,其中增塑剂组分选自甘油;丙二醇;乙二醇;己二醇;1,3-丁二醇;二甘醇;三甘醇;1,3-丙二醇;季戊四醇;1,4-丁二醇;双丙酮醇;水;三羟甲基丙烷;三羟甲基乙烷;新戊二醇;环己烷二甲醇;异亚丙基双(对苯氧基丙-2-醇);聚乙二醇(分子量为500或更低);聚丙二醇(分子量为500或更低);聚丁二醇(分子量为...

【专利技术属性】
技术研发人员:N赫费特MA米切尔F恩格尔哈特
申请(专利权)人:巴斯福股份公司
类型:发明
国别省市:DE[德国]

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