在基质上形成交联的超吸收性聚合物的方法及其用途技术

可通过以下方法在非纺织或纺织的基质上形成交联的超吸收性聚合物，该方法包括：a)提供一种pH＞7、例如≥pH?8的水性组合物，该组合物包含分散体，所述分散体是含有羧基官能团并且重均分子量为至少200,000(根据ASTM?D4001-93(2006))的亲水性有机聚合物的钠盐或钾盐、沸点不高于水的沸点的碱、和能够使所述聚合物在没有所述碱的情况下发生交联的水溶性交联剂的分散体；b)提供非纺织或纺织的基质；c)用所述水性组合物涂覆所述非纺织或纺织的基质；d)将所述涂覆的基质加热至高于水的沸点的温度以使碱挥发、引发所述聚合物的交联并除去水，从而在所述非纺织或纺织的基质上形成交联的超吸收性聚合物。通过该方法形成的产品可在土工膜或者地下或海底电缆中作为不透水膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在基质上形成交联的超吸收性聚合物的方法及其用途本专利技术涉及在非纺织或纺织的基质上形成交联的超吸收性聚合物的方法及其用途。
技术介绍
交联的超吸收性聚合物(superabsorbent polymer, SAP)是公知的,是相对其自身质量而言能够吸收和保持大量水的聚合物。交联SAP (通常来自于亲水性有机聚合物的钠和钾盐的交联)的最大用途是在各种卫生用品如尿布、卫生巾和成人保护内衣中。这种交联的超吸收性聚合物也已被用来在地下电缆或通信缆中阻挡水的渗透、用作园艺水分保持剂、用于土工膜(geomembrane)中以及溢出的水性液体和废水液体的控制中。 许多应用利用干粉形式的SAP。然而，粉末可能难以处理，因此将SAP作为非纺织或纺织的基质上的涂层提供是有利的，例如，如US-A-6287679、US-A-6319558、WO-A-0192433, US-A-2003/0124350、US-A-5998312、US-A-2004/0059071、US-A-5213893 和US-A-6284367所披露的那样。已通过以下方法制造基于涂覆的玻璃纤维的带和纱线用包含高分子量聚丙烯酸的钾盐、三乙醇胺碱和碳酸锆铵交联剂的水性分散体涂覆纺织的玻璃纤维基质，然后在通常超过200°C的温度下干燥涂覆的非纺织物或纺织物，从而在非纺织或纺织的玻璃纤维基质上形成交联的超吸收性聚合物。由于采用高温以干燥涂层(当组合物含有不超过IOOOppm的水时认为它是干燥的)，这种制造方法需要高能耗。在减少干燥涂层所消耗的能量的尝试中，已提出制造浓度更高的分散体，它包含更少的水，但这些更浓的分散体可具有不稳定性并可随着时间的推移形成凝胶。还提出降低水性组合物的干燥温度，而涂层在形成时仍可具有适当的机械性能，提示完全和有效的交联，已发现水吸收性能随着时间的推移(如经过数月)劣化，从而使涂覆的基质不适合长期应用，如地下或海底电缆和土工膜。本专利技术的一个目的是提供一种更加环境友好的制造SAP涂覆的非纺织物或纺织物的方法，该方法通过降低制造过程中的能耗而实现，而不会对长期水吸收性能造成显著的不利影响。本专利技术的多个方面如所附的权利要求所述。在第一方面中，本专利技术提供一种在非纺织或纺织的基质上形成交联的超吸收性聚合物的方法，所述方法包括a)提供pH > 7、例如彡pH 8的水性组合物，该组合物包含分散体，所述分散体是含有羧基官能团并且重均分子量为至少200,000(根据ASTM D4001-93(2006))的亲水性有机聚合物的钠盐或钾盐、沸点不高于水的沸点的碱、和能够在没有所述碱的情况下使所述聚合物发生交联的水溶性交联剂的分散体；b)提供非纺织或纺织的基质；c)用所述水性组合物涂覆所述非纺织或纺织的基质；d)将涂覆的基质加热至高于水的沸点的温度，但优选不超过150°C，以使碱挥发、引发所述聚合物的交联并除去水，从而在所述非纺织或纺织的基质上形成交联的超吸收性聚合物。优选地，所述亲水性有机聚合物为包含甲基丙烯酸或丙烯酸(更有效聚丙烯酸)聚合单元的均聚物或共聚物。优选地，所述碱为沸点不高于水的沸点的有机碱，如三乙胺。优选地，所述交联剂为锆化合物，例如碳酸锆铵。碳酸锆铵是一种稳定的碱性溶液，其含有具有桥接羟基和与锆键合的碳酸基团的阴离子锆。已知锆与羧基强烈反应形成强键，同时与羟基产生弱的氢键。含有羧基官能团的线性亲水性有机聚合物的交联导致聚合物链的解旋，这允许更多的水与聚合物链缔合。由于生成反应性的锆阳离子，干燥阶段中水和二氧化碳的去除驱动交联反应直至完成。优选地，所述非纺织或纺织的基质为有机基质，其包括天然纤维如棉和/或合成纤维如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚酰胺如尼龙。本专利技术特别适合用于提供合成纤维的产品，因为现有技术的方法中所采用的温度往往要高于这些纤维的熔点。用于涂覆基质的水性组合物的量可以足以在所述基质上提供干燥重量为I-IOOOgnT2的交联的超吸收性聚合物的量。优选地，将所述涂覆的基质加热至不超过150°C、更优选不超过140°C、甚至更优选不超过130°C。这样的显著较低的温度的使用提供了减少的能量消耗，而同时令人惊讶的是，对涂覆的非纺织物或纺织物的长期水吸收性能没有显著的不利影响。“对涂覆的非纺织物或纺织物的长期水吸收性能没有显著的不利影响”是指SAP涂覆的非纺织物或纺织物的长期水吸收性能在包含涂覆的非纺织物或纺织物基质的最终产品的预期工作寿命期间没有显著下降。例如，土工膜设计为工作寿命至少20年，或海底电缆设计为工作寿命至少30年。在另一个方面，本专利技术提供一种pH在8-10的范围的水性组合物，该组合物包含15-35重量％的聚丙烯酸碱金属盐、优选聚丙烯酸的K+盐，其优选具有250，000至20，000，000 如 300，000 至 I, 000，000 的分子量，O. 1-0. 3重量％的沸点不高于水的沸点的有机碱，如三乙胺，和1-3重量％的交联剂，以上均基于所述水性组合物的重量。所述水性组合物还可以包含通常用于这种组合物中的其它成分，例如O. 5-3重量％的聚乙二醇和/或O. 5-3重量％的费-托腊乳液(Fischer-Tropsch wax emulsion)。在另一个方面，本专利技术提供一种不透水的屏障物，其包含通过或可通过第一方面之方法获得的非纺织或纺织基质上的交联超吸收性聚合物。在一个实施方案中，所述水不透过性屏障物适合用于土工膜密封系统，用于液压和民用工程中的防水表面，其中所述非纺织或纺织基质上的交联超吸收性聚合物优选为溶胀绒(swelling fleece)的形式。在另一个实施方案中，所述不透过水屏障物适合用于在地下或海底电缆中阻挡水的渗透，其中所述非纺织或纺织基质上的交联超吸收性聚合物优选为带的形式。现在将仅以示例的方式进一步描述本专利技术的多个实施方案电缆和通信缆对水分非常敏感。由于缆的外护套的损坏，可能会发生水分侵入。在这种情况下，水可在缆内部长距离迁移并导致相当大长度的缆损坏。为了防止这种情况，在缆芯和外护套之间使用SAP涂覆的非纺织物或纺织物。如果外护套中出现孔，则水导致SAP涂覆的非纺织物或纺织物溶胀。溶胀的SAP的溶胀压使孔闭合，从而防止水的进一步扩散。本专利技术可用于通信缆或动力缆，以帮助防止水分侵入。本专利技术可以涂覆于各种支持材料上，如纱线、带和非纺织物，其被引入缆芯周围和外护套下。SAP涂覆的织物通常缠绕在铜通信铜缆的装有护套的导体周围、或光纤通信缆内的纤维管周围、或动力缆的装有护套的导体周围。进行加速老化测试以检查随着时间推移的任何水吸收的减少。本专利技术在120°C干燥，然后在55°C保持7周，并在去离子水中测试溶胀率和容量。没有观察到溶胀率或容量减少。通过活化形式的本专利技术接触过量的水时由溶胀造成的高度增加来测量水吸收。 溶胀高度(μπι) 在55°C保持的时间---I分钟3分钟10分钟 指导最低限150040007000O 天26005100760019 天26005200750036 天24004900740049 天230051007500权利要求1.在非纺织或纺织的基质上形成交联的超吸收性聚合物的方法，所述方法包括 a)提供pH> 7、例如> pH 8的水性组合物，该组本文档来自技高网...

【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：克里斯托弗·马克·莱昂斯，加文·莱斯利·莫兰，
申请(专利权)人：HR化学药物英国有限公司，
类型：
国别省市：