本发明专利技术提供一种吸水剂材料的构成，制造方法以及应用，由多孔硅铝酸盐处理的天然水胶体材料能够快速吸收含水液体，并且即便是在外部压力下也能够保水。此改进型材料的吸水能力和保水性能与传统的高吸水性树脂(SAP)相当。例如，具有保持稳定的粘度的快速简单水合溶胀，以及较宽范围温度、外部压力和盐分浓度下的液体保持能力。在正常使用下的水合溶胀之后，该材料能够在数月内自然地分解为单糖分子。释放出的单糖分子能够为细菌提供大量的碳源，从而为废弃的尿布和垃圾场内的其他可生物降解的材料提供了有利于生物降解的环境。此吸水剂材料用于各类产品(如个人卫生用品)中的吸附剂，能够大量吸收水分、体液及其他水性溶液，改进了许多液体吸附产品的性能。
【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改进型的吸水剂物质，该种吸水剂制造和使用方法，以及含有该型改进型吸水剂的环保型产品。此改进型吸水剂包含用多孔硅铝酸盐处理过的天然水胶体材料。
技术介绍
一次性个人卫生用品包含了吸附性用品家族中的全部成员，包括婴儿一次性尿布、训练裤、妇女卫生巾，失禁衬垫，以及其他的相关产品。这些产品的基本设计中包含有一个吸水性核芯，内外由渗水性材料薄膜包裹而成。一次性婴儿尿布是垃圾填埋场固体废弃物的主要来源之一。仅是在美国，每天要处理大约五千万片的婴儿尿布，全世界每年要将180-200亿片的婴儿尿布倒进垃圾填埋场。在学会上厕所之前，一个婴儿每年可以制造出大约O. 5吨的一次性尿布垃圾。从出生到学会上厕所期间，一般的孩子会使用5，000-6, 000片尿布。由于一次性尿布主要是由聚丙烯及聚乙烯等石油基材料组成，其降解大约需要500-1000年的时间。尽管有许多关于一次性尿布对环境负面影响的新闻报道，但是，绝大多数美国消费者更喜欢使用一次性产品而不是布制尿片，而且他们也通常不愿意为了选择替代方法而付出使用的便利性。这些消费行为，以及目前普遍供应的非环保型的主流产品对环境造成了很大的压力。据美国环境保护署(EPA)统计，2008年废弃的一次性尿布为370万吨，占所有市政固体垃圾的1.5%。一次性尿布及相关一次性吸附性卫生用品垃圾占用大量的土地。由于这些材料大多都是石油基的，因而在完成化学降解前，这些废弃物要在垃圾填埋场存留几百上千年。几乎所有个人卫生用品的产品核芯中都使用了聚丙烯酸酯衍生的高吸水性树脂(SAP)，在现代主流的一次性尿布中，高吸水性树脂占了尿布总重量的25% -30%。高吸水性树脂)能快速吸收水分，因而确保了产品使用者皮肤的干燥。高性能的合成高吸水性树脂SAP材料能在数分钟内吸收100x-200x的自身重量的水分，更重要的是能够在持续的外部压力下保有水分。因此，在越来越多的尿布等个人卫生用品中，都将高吸水性树脂用作主要的吸水材料。目前，一些厂家开始生产更加环保的一次性尿布。这些尿布中，大多数产品的重点都在于木浆纤维的无氯处理和所用树木可持续的来源上，只有很少一些品牌在用淀粉基包覆层和底布薄膜，以代替自20世纪60年底以来占主导地位的传统石油基无纺布。通常，这些产品的总体性能与主流的一次性尿布相当。使用这样的产品， 不需改变用户使用方式，能确保消费者对这些新产品良好的接受程度。这种尿布的当前效益是能够减少对石油材料的使用以及具有较好的生物分解性。从长远来看，期望能减少一次性尿布需要的垃圾填埋空间面积。虽然这些新型的可生物降解的尿布的化学降解可能不需要像塑料制成的尿布那样长的时间(500-1000年)，但在垃圾填埋场进行处理时其循环周期仍是非常长的。大多数市政垃圾填埋场的环境条件是厌氧且缺少阳光的，这些条件不利于促进生物降解。例如，尽管纸张在理论上可生物降解，在垃圾填埋场曾发现过50年前的报纸，其字迹依然清晰可读。美国和世界大多数国家的垃圾填埋场缺乏合适的堆积条件和有效的措施促进这些废弃物生物降解，即便是这些新型的环保型一次性尿布也不容易分解，占用大量的土地。因此，环保型尿布设计的终极目标是利用某种成分激活细菌，迅速分解尿布中碳水化合物分子材料，比如在吸附核芯中的木浆纤维。一般尿布设计中漏掉的一个关键成分是可促进细菌生长的引发剂，不利于垃圾完全降解。此外，为了提高降解率且不牺牲产品的性能，还需要对石油基的高吸水性树脂(SAP)进行替换。大家都知道天然凝胶可增加含水液体的粘度；这类天然凝胶包括源自天南星科族 植物，特别是源自魔芋属(Amorphophallus Konjac)的物种(美国专利号3，928，322)。魔芋相对其干重能够吸收并保持大量的水分，通常能在水合作用后的半小时内形成黏胶。由于其卓越的吸水性能，魔芋可以用在食品、化妆品以及药物制品等多种领域。常规在市场上可以买到的魔芋在与水进行混合时，即便在搅动的情况下也会大量结块，该现象使得魔芋次序多次接触液体过程中吸水性能迅速下降；就是说，魔芋的快速溶胀和溶解导致了 “凝胶阻隔”现象，从而阻止液体充分渗透到凝胶内部。这在实际应用中严重降低了材料的整体吸水性能的发挥。此外，尽管魔芋的成胶能力很好，但用商用魔芋制成的凝胶稳定性较差，造成经济和实用性上的问题。常规魔芋凝胶在室温下几个小时后会失去其粘性，考虑到个人卫生产品应用中关键的时效性能，普通魔芋胶并不适合。对于很多的工业和日常应用，膨胀后的凝胶稳定性很重要。只有提高性能才能将魔芋有效地用作液体吸附剂。许多种豆类纤维是天然凝胶的另一个实例，其多糖链表面上的亲水基团可以吸附大量水分子。工业上豆类用于提取油和蛋白质，作为副产品的纤维很容易获得。例如，大豆是提取油和蛋白质重要的原料。其副产品中含有大量的类纤维素纤维，这些纤维具有很强的吸水性。应用这些纤维的优点是来源广泛并且价格低廉。但是，作为吸附剂这类纤维的主要问题是在外部压力下会释放水分。另外，豆类纤维的总吸水容量也有待提高。美国专利号为5，571，764的专利描述了一种天然物质为基础的吸收材料，这种材料由天南星科植物块茎的纤维和聚合亲水体共同聚合而成。该专利公开了由淀粉类纤维和人工合成高分子共同组成的吸水树脂，原因可能是单独由淀粉的吸水剂在吸水速度和保水性等性能上不足以替代合成高吸水性树脂(SAP)。此专利技术中建议将这些天然的材料添加到一次性吸附产品中，但是专利中公开的凝胶物理性质暗示部分天然成分可能溶于水。专利中提到的葡甘露聚糖是常规的商业等级，前面已经说明其吸水功效一般受到如“凝胶阻隔”现象的影响。根据此专利公开材料，葡甘聚糖和合成高吸水性树脂(SAP)是通过聚乙二醇简单连接的，这种简单链接不赋予纤维必要的吸水和保持性能，因而严重限制了材料的实际用途。实际上，该专利描述的吸水剂主要是包含有高吸水性树脂(SAP)，天然物质仅占重量的 1% -20%。在美国专利6，580，014中描述了一种与多价金属离子有强反应力的，以诸如葡甘聚糖等吸附性多糖为基础的吸水材料。根据该专利，在与少量高粘度的液体接触时，该吸水材料能在高粘度液体中溶解或分离并能快速扩散，从而能够固定高粘度液体。因此，该多糖和以它为基础的吸水产品中最好不要含有多价金属离子。该专利中所描述的方法适用于较小量的体液(如粪便或血液)的吸收。该材料对通常用于在数秒内吸收大量尿液的一次性尿布并不适用。美国专利号为7，455，902的专利中描述了一种复合高分子材料，其组成包含由羧基纤维素、半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖通过非永久性纤维-金属交联形成的聚合物。该专利描述了一个将羧基纤维素通过多价金属离子(例如，A13+、Ti4+、Bi3+、B3+以及Zr4+等)交联到葡甘露聚糖的过程。然后，此合成物要在“混溶于水”的溶剂中与上面同一的或另外的金属离子进行第二步交联过程，从而降低了粘性并提高了保水性。该复合高分子的吸水性能据该专利称与高吸水性树脂(SAP)的吸附性能相当，但是其不足的是多步液相处理步骤使得生产成本较高。此外，“非永久性”多价金属离子的使用使得将该复合高分子很难应用在个人卫生广品。对高性能，易降解的高吸水性树脂的需求是很大的，将这种材料用于吸附型个人卫生用品或其他吸附性产品可以帮助本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊海山，托马斯·C·贝利，李梅，熊尚彬，
申请(专利权)人：熊海山，托马斯·C·贝利，李梅，熊尚彬，
类型：发明
国别省市：
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