包含具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物的吸收性制品的制作方法
【专利说明】包含具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物的吸 收性制品
[0001] 相关申请数据
[0002] 本申请是要求以Sandra A. Richlen等人的名义于2013年4月10日申请的、名称 为"具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物"的目前共同未决的美国专利申请第 13/859, 975号的优先权的部分继续申请。 发明领域
[0003] 本发明涉及吸收水、水溶液和血液的微粒超吸收性聚合物组合物以及制备这种微 粒超吸收性聚合物组合物的方法。特别地，本发明涉及具有高渗透性和改善的处理后的微 粒超吸收性聚合物组合物的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物。本发明还涉及改善包括 渗透性的微粒超吸收性聚合物组合物性能的稳定性。
[0004] 发明背景
[0005] 超吸收性聚合物通常指水可溶胀的，水不溶的聚合物或材料，其能够在含有0. 9 重量百分比的溶于水中的氯化钠的水溶液中吸收其自身重量的至少约10倍，并且高达其 自身重量的约30倍或更多。超吸收性聚合物的例子可以包括交联的部分中和的丙烯酸酯 聚合物，由聚合形成超吸收性水凝胶，和根据超吸收性聚合物的常规定义形成在一定的压 力下能够保留水溶液的微粒超吸收性聚合物组合物。
[0006] 所述超吸收性聚合物水凝胶能够形成颗粒，通常被称为微粒超吸收性聚合物，其 中所述微粒超吸收性聚合物可采用表面交联和其它表面处理进行表面处理，并且在表面交 联之后进行后处理以形成微粒超吸收性聚合物组合物。缩写SAP可以用于代替超吸收性 聚合物，超吸收性聚合物组合物，微粒超吸收性聚合物组合物，或其变形。商用微粒超吸收 性聚合物组合物被广泛应用于多种个人护理产品，例如婴儿尿布，儿童训练裤，成人失禁产 品，女性护理产品等中。通常，这些微粒超吸收性聚合物组合物具有每克聚合物至少25克 0. 9重量百分比氯化钠水溶液的离心保留容量（CRC)。微粒超吸收性聚合物组合物也被设 计成快速吸收体液，这需要高的凝胶床渗透率（GBP)。在制造和转换过程中，商用微粒超吸 收性聚合物组合物经过了明显的处理，导致所述初始凝胶床渗透率缺乏稳定性。这种稳定 性的缺乏或者包括凝胶床渗透率的各种性能值的降低可能是吸收性制品过早渗漏和皮肤 潮湿的问题的一个原因。
[0007] 因此，存在对能够承受吸收性产品的制造和转换过程而不会导致性能显著降低的 微粒超吸收性聚合物组合物的需求或期望。还存在对增加微粒超吸收性聚合物组合物的渗 透稳定性的方法的需求或期望。
[0008] 发明概沐
[0009] 本发明涉及一种吸收性制品，其包括顶片、底片和设置于所述顶片和所述底片之 间的吸收芯，所述吸收芯包括具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物，所述具有 改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物包含微粒超吸收性聚合物和基于所述微粒超 吸收性聚合物组合物重量的0.0 lwt%至约5wt%的中和的铝盐，所述中和的铝盐以具有约 5. 5至约8的pH值的中和的铝盐水溶液的形式施加到所述微粒超吸收性聚合物的表面； 其中所述微粒超吸收性聚合物组合物具有每克微粒超吸收性聚合物组合物约25克至约 40克的0. 9重量百分比的氯化钠水溶液的离心保留容量和在所述微粒超吸收性聚合物组 合物进行处理测试之前的约20X 10 W至约200X 10 W的初始自由溶胀凝胶床渗透率 (FSGBP);以及约I. 30mm2/N至约4mm2/N的压缩率，并具有占所述微粒超吸收性聚合物组合 物的小于约15wt%的量的、按标准筛分类规定的粒径大于约600 ym的颗粒。
[0010] 此外，本发明还涉及包括具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物的吸收 芯，所述具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物包含微粒超吸收性聚合物和基于 所述微粒超吸收性聚合物组合物重量的约0. oiwt%至约5wt%的中和的铝盐，所述中和铝 盐以PH值为约5. 5至约8的中和的铝盐水溶液形式被施加至所述微粒超吸收性聚合物的 表面；其中，所述微粒超吸收性聚合物组合物具有占所述微粒超吸收性聚合物组合物的不 少于约85wt %的量的、按标准筛分类规定的粒径小于约600 ym并大于约150 ym的颗粒，并 且所述颗粒具有按标准筛分类规定的约300至400 ym的重量平均粒径（D50)。
[0011] 此外，本发明还涉及一种吸收性制品，其包括顶片、底片和设置在所述顶片和底片 之间的吸收芯，所述吸收芯包括具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物，所述具 有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物包含：
[0012] a)约55wt%至约85wt%的含可聚合的不饱和酸基团的单体，其选自丙稀酸、甲基 丙烯酸、或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，或其混合物；
[0013] b)将a)中的含可聚合的不饱和酸基团的单体中和至约50mol%至约80mol%的约 14wt%至约45wt%的碱，其选自氢氧化钠或氢氧化钾；
[0014] c)基于a)重量的约0. 00Iwt %至约5. Owt %的内交联剂，其中所述组分a)、b)和 c)聚合成水凝胶，所述水凝胶被微粒化为具有表面的微粒超吸收性聚合物；
[0015] d)基于所述微粒超吸收性组合物重量的约0.0 Olwt%至约5. Owt%的施加至所述 微粒超吸收性聚合物的表面的表面交联剂；
[0016] e)基于所述微粒超吸收性组合物重量的0.0 Olwt %至约5. Owt %的中和的铝盐， 所述中和的铝盐以具有约5. 5至约8的pH值的中和的铝盐水溶液的形式被施加至所述微 粒超吸收性聚合物的表面；
[0017] 其中所述微粒超吸收性聚合物组合物具有每克微粒超吸收性聚合物组合物约25 克至约40克的0. 9重量百分比氯化钠水溶液的离心保留容量和在所述微粒超吸收性聚合 物组合物进行处理测试之前的约20X 10 W至约200x10 8Cm2的初始自由溶胀凝胶床渗透 率（FSGBP);并且在所述微粒超吸收性聚合物组合物进行处理测试之后，处理过的微粒超 吸收性聚合物组合物具有约0. 60至约0. 99的渗透稳定性指数。
[0018] 就上文而言请注意，本发明的特征和优势在于提供具有改善的稳定性的微粒超吸 收性聚合物组合物，和增加微粒超吸收性聚合物组合物的改善的稳定性的方法。本发明的 众多其它特征和优势将在以下的描述中体现。
[0019] 附图简沐
[0020] 图1代表性示出了处于拉伸和平铺状态的吸收性制品的部分切掉的俯视图，其中 所述制品的接触穿戴者皮肤的表面朝向观察者；
[0021] 图2为在所述自由溶胀凝胶床渗透率测试中使用的测试装置的侧视图；
[0022] 图3为在图2中示出的所述自由溶胀凝胶床渗透率测试装置中使用的圆筒/杯组 件的横截面侧视图；
[0023] 图4为在图2中示出的所述自由溶胀凝胶床渗透率测试装置中使用的柱塞的俯视 图；和
[0024] 图5为用于负载下的吸收性测试的测试装置的侧视图。
[0025] 定义
[0026] 在本说明书的上下文中，以下的每个术语或短语将包含以下的一种或多种含义。
[0027] 应当注意，当在本发明中使用时，术语"包括（comprises) "、"包括（comprising) " 和由词根术语"包括（comprise) "得到的其它派生词意图作为开放性术语，其指明存在任何 所述的特征、元件、整数、步骤或组件并且不要排除一个或多个其它特征、元件、整数、步骤、 部件或其群组的存在或添加。
[0028] 如本文所使用的，修饰本发明的组合物中的组分的数量或者在本发明的方法中使 用的术语"约"是指，例如通过在现实世界中用于制备浓缩液或使用溶液的典型的测量或液 体处理过程，通过这些过程中不经意的误差，通过用于制备组合物或者实施方法的组分的 制造、来源、或者纯度上的差异等可能发生的数值数量中的变化。术语约还涵盖由于由具体 初始混合物得到的组合物的不同的平衡条件导致的量的差异。不论是否被术语"约"修饰， 权利要求包含所述数量的等同值。
[0029] 本文中使用的术语"离心保留容量（CRC) "是指所述微粒超吸收性聚合物在已饱和 且在受控条件下进行离心后在其中保留液体的能力，并且可以表述为通过本文描述的离心 保留容量测试所测量的每克重量的样品保留的液体的克数。
[0030] 本文中所使用的术语"压缩率"是指响应本文公开的压缩率测试中描述的压力变 化，所述微粒超吸收性聚合物组合物的相对体积变化的测量值。
[0031] 本文所使用的术语"交联的（crosslinked) "、"交联（crosslink) "、"交联剂 (crosslinker) "或"交联（crosslinking) "是指有效地使得通常水可溶的材料成为基本上 水不溶的但可溶胀的的任何方式。这种交联方式可包括，例如，物理缠绕、晶畴、共价键、离 子配位和缔合、亲水缔合如氢键、疏水缔合或范德华力。
[0032] 本文所使用的术语"内交联剂"或"单体交联剂"是指在单体溶液中使用交联剂以 形成聚合物。
[0033] 本文所使用的术语"干微粒超吸收性聚合物组合物"是指具有少于约20%水分的 超吸收性聚合物组合物。
[0034] 术语"凝胶渗透率"是指作为整体的颗粒群体的性质，其与溶胀凝胶的粒径分布、 颗粒形状、颗粒间开孔的连通性、剪切模量和表面改性有关。在实践情况下，所述超吸收性 聚合物组合物的凝胶渗透率是液体如何快速地流过溶胀的颗粒群体的量度。低凝胶渗透率 表示液体不能容易地流过所述超吸收性聚合物组合物，这通常被称为凝胶堵塞，并且任何 的液体强制流动（如在尿布的使用过程中第二次施加尿液）必须使用另外的通道（如尿布 渗漏）。
[0035] 当与术语"超吸收性聚合物"连用时，术语"颗粒（particle) "，"微粒 (particulate) "等是指离散单元的形式。所述单元可包括片、纤维、团聚体、颗粒、粉末、球 体、粉状材料等，以及其组合。颗粒可以具有任意期望的形状，例如立方体的、棒状多面体 的、球形的或半球形的、圆形的或半圆形的、有角的、不规则的等等。
[0036] 术语"微粒超吸收性聚合物"和"微粒超吸收性聚合物组合物"指离散形式的超吸 收性聚合物和超吸收性聚合物组合物的形式。其中，所述"微粒超吸收性聚合物"和"微粒 超吸收性聚合物组合物"可以具有小于1000 y m，或者约150 y m至约850 y m的粒径。
[0037]当在本文中使用时，术语"渗透率"应指多孔结构，在本申请的情况下为交联的聚 合物的有效的连通性的量度，并且可以用术语微粒超吸收性聚合物组合物的空隙率和连通 程度来限定。
[0038] 当在本文使用时，术语"渗透稳定性指数"应指所述微粒超吸收性聚合物在进行受 控条件下的处理测试之后维持初始渗透率的能力。它是指如本文公开的处理测试所述，处 理过的样品的渗透率与初始样品的渗透率之比。
[0039] 术语"聚合物"包括但不限于均聚物、共聚物，例如嵌段、接枝、无规则和交替共聚 物、三元共聚物等，和其共混物和改性产物。此外，除非另有具体的限定，术语"聚合物"应 包括所述材料的所有可能的构型异构体。这些构型包括但不限于等规立构的，间规立构 (synodiotactic)的和无规立构（atactic)的对称性。
[0040] 本文所使用的术语"聚烯烃"通常包括但不限于如下材料：例如聚乙烯、聚丙烯、聚 异丁烯、聚苯乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物等，它们的均聚物、共聚物、三元共聚物等和其共 混物和改性产物。术语"聚烯烃"应包括其所有可能的结构，包括但不限于等规立构的，间 规立构的和随机对称性（random symmetries)。共聚物包括无规立构的和嵌段共聚物。
[0041] 本文所使用的术语"超吸收性聚合物"是指包括超吸收性聚合物和超吸收性聚合 物组合物的水可溶胀的水不溶的有机或无机材料。在最有利的条件下，在包含〇. 9重量百 分比的氯化钠的水溶液中，所述超吸收性聚合物和超吸收性聚合物组合物吸收至少约10 倍其重量，或至少约15倍其重量，或至少约25倍其重量。
[0042] 本文所使用的术语"超吸收性聚合物组合物"是指包含根据本发明的表面添加剂 的超吸收性聚合物。
[0043] 本文所使用的术语"表面交联"是指在所述超吸收性聚合物颗粒的表面附近的官 能交联的水平，该水平通常高于所述超吸收性聚合物颗粒内部的官能交联的水平。如本文 所使用的，"表面"描述了所述颗粒朝向外面的边界。
[0044] 本文所使用的术语"热塑性"描述了在受热时软化并且其在冷却至室温时基本上 恢复到非软化状态的材料。
[0045] 除非另有说明，在本文中使用并且涉及干微粒超吸收性聚合物组合物的成分的术 语" ％重量"或" ％ wt"应被理解为是基于干超吸收性聚合物组合物的重量。
[0046] 当在本文中使用时，术语"含水量"应指通过含水量测试测量的微粒超吸收性聚合 物组合物所含的水的量。
[0047] 在本说明书的剩余部分中，这些术语可能使用另外的语言定义。
[0048]发明详沐
[0049] 当为了说明目的提到一个和/或多个实施方案的典型方面时，本详细说明和附图 不应当被认为是对本发明的范围的限制。因此，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本 领域技术人员可以想到各种的修改、改进和替代物。借助于假设性说明性例子，本申请文件 公开的范围1至5应当被认为是支持权利要求的下述范围中的任一个：1-5、1-4、1-3、1-2、 2-5、2-4、2-3、3-5、3-4 和 4-5。
[0050] 根据本发明，使用本文所述的方法可以得到一种吸收性制品，所述吸收性制品包 括顶片、底片和设置于所述顶片和底片之间的吸收芯，所述吸收芯包括具有改善的稳定性 的微粒超吸收性聚合物组合物。这些具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物已改 善了所述微粒超吸收性聚合物组合物的抗处理性，并且与目前可商购的微粒超吸收性聚合 物组合物相比，减少了功能损失。
[0051] 在另一实施方案中，本发明涉及一种吸收性制品，其包括顶片、底片和设置于所述 顶片和底片之间的吸收芯，所述吸收芯包括具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合 物，所述具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物包含微粒超吸收性聚合物和基于 该微粒超吸收性聚合物组合物重量的〇. 〇lwt%至约5wt%的中和的铝盐，所述中和的铝盐 以PH值为约5. 5至约8的中和的铝盐水溶液的形式施加至所述微粒超吸收性聚合物的表 面；其中，所述微粒超吸收性聚合物组合物具有每克微粒超吸收性聚合物组合物约25克至 约40克的0. 9重量百分比的氯化钠水溶液的离心保留容量和在已处理的微粒超吸收性聚 合物组合物进行处理测试之前的约20X10 W至约200X10 W的初始自由溶胀凝胶床 渗透率（FSGBP);以及约I. 30mm2/N至约4mm2/N的压缩率，并且具有占所述微粒超吸收性聚 合物组合物小于约15wt%、或约3wt%至约15wt%、或约6wt%至约15wt%的量的、按标准 筛分类规定的粒径大于600 ym的微粒超吸收性聚合物。
[0052] 此外，本发明涉及一种吸收性制品，其包括顶片、底片以及设置于该顶片和底片之 间的吸收芯，所述吸收芯包括具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物，所述具有 改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物包含：
[0053] a)约55wt%至约85wt%的含可聚合的不饱和酸基团的单体，其选自丙稀酸、甲基 丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其混合物；
[0054] b)将a)中的含可聚合的不饱和酸基团的单体中和至约50至约80mol%的约 14wt%至约45wt%的碱，所述碱选自氢氧化钠或氢氧化钾；
[0055]c)基于a)的重量的约0.0 Olwt%至约5. Owt%的内交联齐丨」，其中，组分a)、b)和 c)聚合成水凝胶，所述水凝胶被微粒化为具有表面的微粒超吸收性聚合物；
[0056] d)基于微粒超吸收性组合物重量的约0.0 Olwt%至约5. Owt%的施加至所述微粒 超吸收性聚合物的表面的表面交联剂；
[0057] e)基于微粒超吸收性组合物重量的约0.0 Olwt%至约5. Owt%的中和的铝盐，所 述中和的铝盐以pH值为约5. 5至约8的中和的铝盐水溶液形式施加至所述微粒超吸收性 聚合物的表面；
[0058] 其中，所述微粒超吸收性聚合物组合物具有每克微粒超吸收性聚合物组合物约25 克至约40克的0. 9重量百分比的氯化钠水溶液的离心保留容量和在已处理的微粒超吸收 性聚合物组合物进行处理测试之前的约20x10 8Cm2至约200x10 8Cm2的初始自由溶胀凝胶 床渗透率（FSGBP);并且在所述已处理的微粒超吸收性聚合物组合物进行处理测试之后， 所述已处理的微粒超吸收性聚合物组合物的渗透稳定性指数为约0. 60至约0. 99并具有占 所述微粒超吸收性聚合物组合物的小于约15wt%、或约3wt%至约15wt%、或约6wt%至约 15wt %的量、按标准筛分类规定的粒径大于约600 ym的微粒超吸收性聚合物。
[0059] 在另一实施方案中，吸收性制品包括顶片、底片以及设置于该顶片和底片之间的 吸收芯，所述吸收芯包括具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物，其可通过包括 以下步骤的方法制备：
[0060] a)提供微粒超吸收性聚合物；
[0061] b)制备具有约5. 5至约8的pH值的水溶液形式的中和的铝盐；以及
[0062] c)将所述中和的铝盐水溶液施加至所述微粒超吸收性聚合物的表面上；并且
[0063] 其中，所述微粒超吸收性聚合物组合物具有约50% mol至约80% mol的中和 度；并且所述微粒超吸收性聚合物组合物具有每克微粒超吸收性聚合物组合物约25克至 约40克的0. 9重量百分比的氯化钠水溶液的离心保留容量和在已处理的微粒超吸收性聚 合物组合物进行处理测试之前的约20x10 8Cm2至约200x10 8Cm2的自由溶胀凝胶床渗透率 (FSGBP);以及约I. 30mm2/N至约4mm2/N的压缩率，其中，所述微粒超吸收性聚合物组合物具 有占所述微粒超吸收性聚合物组合物的不少于约85wt%的量的按标准筛分类规定的粒径 小于600 y m且大于150 y m的颗粒，并且所述颗粒具有按标准筛分类规定300至400