具有改进的气味控制能力的超吸收聚合物及其制备方法
【专利说明】具有改进的气味控制能力的超吸收聚合物及其制备方法 发明领域
[0001] 本发明涉及具有改进的气味控制能力的超吸收聚合物以及它们的制备方法。
[0002] 现有技术背景
[0003] DE 40 20 780 Cl (US 5409771 A)公开了通过使聚合物颗粒的表面进行后交联而 对超吸收聚合物进行后处理。吸水聚合物颗粒表面的后交联尤其提高了聚合物颗粒在压力 下的吸收能力。
[0004] DE 199 09 653 Al(US 2003/207997 Al)和 DE 199 09 838 Al (US 6605673 BI) 描述了粉末状的表面后交联的聚合物，其能吸收水、含水或浆状的流体或血液，这些聚合物 是基于带有酸基团的单体，并且已经用表面后交联剂和在水溶液中的阳离子涂覆和后交 联。与常规聚合物相比，在此现有技术中公开的聚合物具有有利的吸收性能，尤其是高渗透 性。
[0005] 含有超吸收聚合物的卫生制品例如尿布和失禁塾、衬里和制品被设计成能吸收体 液，例如尿液。尿液可以一般是两种主要类型的难闻气味的来源；一种是来自脲的细菌或酶 分解形成氨；第二种是来自在尿液本身中发现的有机分子。第一种气味需要时间以发展，BP 脲分解成氨的时间，这取决于许多因素，例如在皮肤上存在的细菌、PH、温度等。另一方面， 来自有机分子、通常来自消化或其它代谢过程的副产物的气味是当尿液从身体排出时立即 存在的。需要控制、减少或甚至清除这两种类型的气味的方法。
[0006] 在长时间穿戴包含吸收聚合物的卫生制品的情况下，尤其当一些吸收聚合物已经 吸收体液例如尿液时，尿液的有机成分以及穿戴者的体热会很快引起不良的气味。为了克 服此问题，已经有许多尝试以通过在卫生制品中添加非超吸收性成分来实现与产生气味的 物质的结合，或者通过香料等来掩盖这些气味。引入这些以非超吸收性成分形式的物质通 常对这些卫生制品在穿戴期间的性能具有不利作用。例如，能抑制气味或减少气味的物质， 它们首先在空间上与超吸收区域隔开，可能通过引入体液而进入含有超吸收剂的区域，例 如通过洗涤作用，在这里它们则整体显示对超吸收剂的性能产生不利影响，进而对卫生制 品的性能产生不利影响。此概念的另一个缺点是释放进入卫生制品的大部分体液在任何情 况下存在于超吸收剂内，所以处于超吸收剂之外的能抑制气味或减少气味的物质不太能显 示它们的作用。
[0007] DE 198 25 486 (US 2004/157989 Al)和 DE 199 39 662 Al (US 2003/157318 Al) 公开了超吸收剂与环糊精组合用于减少气味。但是，从这种确实有前景的方式可得到的暗 示是环糊精仅仅在特定条件下在超吸收剂中显示出其抑制气味的作用，也就是说当能够确 保环糊精不会再次与超吸收剂分离的情况下。其中优选的是环糊精至少被引入超吸收剂制 品的表面中，其中环糊精和/或环糊精衍生物是在其中以共价和/或离子方式结合和/或 引入的。
[0008] DE 103 34 271 (US 2007/015860 Al)另外公开了超吸收聚集体，其可以具有在聚 集体中的均相形式的多种气味结合剂。但是，此文献公开了对于超吸收剂细颗粒的应用的 优异方案，但是此文献没有提供特别适用于卫生制品的具有气味结合性能的超吸收剂。因 此，气味结合剂的有效利用以及由这种气味结合剂影响的超吸收性能仍然需要改进。
[0009] DE-A-10 2005 055 497 (US 2010/035757 Al)教导了通过与蓖麻酸的金属盐和 / 或与氨基酸接触向超吸收聚合物赋予改进的气味结合性能。
[0010] 其它方式例如使用PH降低添加剂、酶抑制剂、螯合剂等仅仅在延迟从脲形成氨的 方面是有效的，并且对有机分子的气味具有极小的作用，或者仅仅针对少部分的有机气味 类型。在控制、减少或清除有机气味方面的一个难点是有大量的有机难闻分子，包括酮和 醛、胺、硫醇、硫化物、环状化合物、不饱和化合物和芳族化合物等。仅仅针对一种或两种类 型的有机气味对于减少由尿液难闻气味导致的整体不良影响而言是效果甚微的。
【发明内容】
[0011] 总体而言，本发明所要解决的问题是缓解或甚至克服现有技术中的缺点。
[0012] 本发明所解决的一个问题是提供吸水聚合物，其首先具有优良的气味结合和/或 气味减少性能。第二，需要具有多种气味控制作用的吸水聚合物，也就是说其具有减少或清 除来自氨和有机分子的气味的能力。第三，有机气味的控制必须对于宽范围的有机分子气 味是有效的，不仅仅对于一种或两种化学物质种类。同时，应当确保包含这种具有气味结合 和气味减少性能的吸水聚合物的卫生制品具有与不包含气味结合剂的超吸收剂的卫生制 品的性能基本上同样好的性能，或甚至具有比之更好的性能。更具体而言，通过使用气味结 合添加剂对于吸水聚合物的性能所产生的影响是最小程度或至多有轻微影响，所述气味结 合添加剂的用量是最小量。有利的是，吸水聚合物的性能在一些情况下实际上通过添加用 于结合气味或减少气味的添加剂来改进。
[0013] 另外，所述吸水聚合物在与含水体液接触时、更尤其与尿液或含铁流体例如血液 或月经液体接触时，应当具有最小的严重脱色的趋势。
[0014] 此外，本发明要解决的一个问题是提供能获得所述吸水聚合物的方法。另外，本发 明要解决的一个问题是提供卫生制品，其不仅具有对于多种尿液难闻气味来源的气味结合 和气味减少性能，而且具有优良的吸收性能。本发明要解决的另一个问题是提供吸水聚合 物，其能一般被引入复合体等中，可以用作复合体或本身原样用于化学产品或其成分中。
[0015] 这些目的是通过独立权利要求的主题实现的。在每种情况下可单独或组合存在的 有利配置和方案构成从属权利要求的主题。
[0016] 对在开头所述问题的解决做出的一个贡献是本发明的吸水聚合物，其基于以下物 质：
[0017] (α 1)20-99. 999重量％、优选55-98. 99重量％、更优选70-98. 79重量％的聚合的 含酸基的烯属不饱和单体或其盐、或者聚合的含质子化或季化氮的烯属不饱和单体、或它 们的混合物，特别优选包含至少含酸基的烯属不饱和单体、优选丙烯酸的混合物，
[0018] (α 2)0-80重量％、优选0-44. 99重量％、更优选0· 1-44. 89重量％的聚合的能与 (α 1)共聚的单烯属不饱和单体，
[0019] (α 3)0. 001-5重量％、优选0· 01-3重量％、更优选0· 01-2. 5重量％的一种或多种 交联剂，
[0020] (α 4) 0-30重量、优选0-5重量％、更优选0· 1-5重量％的水溶性聚合物，
[0021] (α 5)0-20重量％、优选2. 5-15重量％、更优选5-10重量％的水，和
[0022] (α 6) 0-20重量％、优选0-10重量％、更优选0. 1-8重量％的一种或多种添加剂， 其中（α 1)至（α 6)的重量总和是100重量％，
[0023] 其中
[0024] 在聚合之后所述吸水聚合物已经用基于丙烯酸计的0. 0001-3重量％、优选 0. 0002-2重量％、更优选0. 0007-1. 8重量％的过氧化合物处理。优选的是在聚合之后在吸 水聚合物中加入〇. 0001-1. 5重量％的过氧化合物。
[0025] 在本发明中，过氧化合物表示选自有机过氧化合物和无机过氧化合物的那些化合 物。
[0026] 在本发明中，术语"无机过氧化合物"优选表示选自碱金属或碱土金属的过氧单硫 酸盐或过氧二硫酸盐的那些化合物。所选择的无机过氧化合物优选是选自碱金属或碱土金 属的过氧单硫酸盐或过氧二硫酸盐，磺基单过酸，过氧单硫酸盐三聚盐（过一硫酸），最优 选过氧单硫酸盐三聚盐。
[0027] 在本发明中，术语"有机过氧化合物"优选表示选自脲过氧化合物、过氧羧酸的那 些化合物，更优选过氧羧酸。
[0028] 已经用上述过氧化物处理的吸水聚合物具有优异的同时对于氨类型和有机类型 气味的气味结合和气味减少性能。包含"用过氧化合物处理的"吸水聚合物的卫生制品的性 能在许多情况下与含超吸收剂但不含过氧化合物的卫生制品的性能同样好或比之甚至更 好。令人惊奇的是，在"用过氧化合物处理的"吸水聚合物中，甚至脱色也不严重。最佳的效 果是用无机过氧化合物实现的，所以根据本发明优选的是无机过氧化合物。尤其是，加入在 上述和优选重量百分比范围内的选自碱金属或碱土金属的过氧单硫酸盐或过氧二硫酸盐、 磺基单过酸和最优选选自全部过氧单硫酸盐三聚盐（过一硫酸）的无机过氧化合物，获得 了具有优异气味结合性能的吸水聚合物。
[0029] 无机过氧盐包含选自碱金属、碱土金属和硼族的金属。在这里优选的是选自钠、 钾、铯、铷、镁、钙、锶、钡、铝、镓、铟的金属。特别优选选自钠、钾、钙和镁的金属，以及任选地 它们的混合物。特别优选选自钠、钾、妈和镁的金属。
[0030] 在本文中，根据本发明优选的吸水聚合物结构尤其是纤维、泡沫体或颗粒，其中特 别优选纤维和颗粒，最优选颗粒。
[0031] 根据本发明优选的聚合物纤维的尺寸使得它们能被引入用于织物的纱线中或 作为用于织物的纱线，也可以直接引入织物中。根据本发明优选的是，聚合物纤维具有 l-500mm、优选2-500mm和更优选5-500mm的长度，以及具有1-200旦（denier)、优选3-100 旦和更优选5-60旦的直径。
[0032] 根据本发明优选的聚合物颗粒的尺寸使得它们具有根据ERT 420. 2-02的平均粒 径为10-3000 μπι，优选20-2000 μπι，更优选150-850 μπι或150-600 μπι。在本文中，特别优 选的是，具有在300-600 μ m范围内的粒径的聚合物颗粒的比例是至少30重量％，更优选至 少40重量％，再优选至少50重量％，最优选至少75重量％，基于吸水聚合物颗粒的总重量 计。在本发明吸水聚合物结构的另一个实施方案中，具有在150-850 ym范围内的粒径的聚 合物颗粒的比例是至少50重量％，更优选至少75重量％，再优选至少90重量％，最优选至 少95重量％，基于吸水聚合物颗粒的总重量计。
[0033] 含酸基的单烯属不饱和单体（α 1)可部分或完全中和，优选部分中和。所述含 酸基的单稀属不饱和单体优选被中和到至少IOmol %的程度，更优选中和到至少25mol % 至50mol%的程度，进一步优选中和到50-90mol%的程度。单体（α?)的中和可在聚合之 前或之后进行。在这种情况下，部分中和进行到至少IOmol %的程度，更优选进行到至少 25mol%至50mol%的程度，进一步优选进行到50-90mol%的程度。此外，中和可用碱金属 氢氧化物、碱土金属氢氧化物、氨、碳酸盐和碳酸氢盐进行。此外，可设想的是与酸形成水溶 性盐的任何其他碱。还可设想的是用不同的碱进行混合中和。优选用氨或碱金属氢氧化物 中和，更优选用氢氧化钠或用氨中和。
[0034] 此外，在聚合物中的游离酸基团可占主导地位，从而使得该聚合物的pH值处于酸 性范围。该酸性吸水性聚合物可被具有游离碱性基团、优选胺基的聚合物（与所述酸性聚 合物相比为碱性的）至少部分中和。这些聚合物在文献中称为"混合床离子交换吸收性聚 合物"（MBIEA聚合物）且尤其公开于W099/34843中。W099/34843的公开内容由此通过引 用并入且因此视为构成本公开内容的一部分。通常，MBIEA聚合物构成以下组合物，其首 先包含能交换阴离子的碱性聚合物，其次包含与所述碱性聚合物相比呈酸性且