用于制备超吸收性聚合物的方法_2

文档序号:9692528阅读:来源:国知局
逐渐提高至高温状态。因此,在进行 热聚合的情况下,为了引发反应,将即使在低温下也能引发反应的低温热引发剂与在反应 中间阶段之后的高温状态下引发反应的高温热引发剂组合使用。然而,在热聚合仅以两种 或更多种热引发剂进行的情况下,随着反应进行,可能难以控制温度,并且单体组合物中热 引发剂的分解速度可能改变,因此,所产生的聚合物的分子量分布可能不均匀且较宽,这可 能造成最终超吸收性聚合物的物理性质降低。
[0028] 而且,即使在进行光聚合的情况下,随着聚合反应(其也为放热反应)进行,在一定 程度上产生热,因此,另外使用热引发剂来进行聚合的方法是已知的。然而,根据该方法,由 于从开始在55°C的常用光聚合引发温度下就同时发生热聚合,因此光聚合的引发效率可能 降低,并且可能难以产生高分子量聚合物。
[0029] 因此,在本发明的超吸收性聚合物的制备方法中,首先,单体组合物的光聚合在约 30°C至约55°C的温度下进行。因此,由于光聚合在低温下引发,因此热引发剂的作用被排 除,并且光聚合反应可在恒定速度下进行。如果温度比上述范围低太多,则可能产生未聚合 的产物,而如果其超过55°C太多,则可能发生热聚合,这可能不是优选的。
[0030] 能够用于光聚合步骤的光源没有特别限制,已知引起光聚合的UV光源均可使用而 没有特别限制。例如,可使用波长为约200nm至约400nm的光,并且可使用UV光源如Xe灯、汞 灯或金属卤化物灯等。而且,光聚合步骤可在约〇. lmw/cm2至约lkw/cm2的强度下进行约5秒 至约10分钟。如果应用于光聚合的光强度以及时间过小或过短,聚合反应可能无法充分发 生,而如果该强度以及时间过大或过长,超吸收性聚合物的品质可能降低。
[0031] 随着光聚合进行,单体组合物的温度升高,并且当单体组合物的温度达到约55°C 时,通过热引发剂的作用而另外进行热聚合。在进行热聚合和光聚合期间第二步骤的温度 可为约55°C至约120°C,或约60°C至约120°C。然而,在该温度下,比起光聚合可能更主要地 发生热聚合。
[0032] 可使用另外的热源以使得单体组合物可达到适合的温度。该热源可以没有特别限 制地使用,并且例如可使用热风、微波照射和近红外线照射等。
[0033] 如上所述,由于在超吸收性聚合物的制备方法中进行了热聚合和光聚合二者,因 此聚合期间使用的聚合引发剂包括热聚合引发剂和光聚合引发剂二者。
[0034] 作为光聚合引发剂,能够通过光(如UV)形成自由基的化合物均可使用而在结构上 没有特别限制。
[0035]作为光聚合引发剂,例如可使用选自以下中的至少一种:安息香醚、二烷基苯乙 酮、羟基烷基酮、乙醛酸苯基酯、苄基二甲基缩酮、酰基膦和α-氨基酮。同时,酰基膦的特定 实例可包括市售的lucirin ΤΡ0,即2,4,6_三甲基-苯甲酰基-三甲基膦氧化物。更多不同的 光引发齐ll^iReinhold Schwalm的"UV Coatings:Basics,Recent Developments and New 八卩卩1;[031:;[011化186¥丨61 2007)"第115页中充分陈述,并且不限于上述实例。
[0036] 基于单体组合物,光聚合引发剂可以约0.002重量%至约0.2重量%的浓度包含在 内。如果光聚合引发剂的浓度过低,则聚合速度可能变慢,而如果光聚合引发剂的浓度过 高,则超吸收性聚合物的分子量可能变小,并且其物理性质可能变得不均匀。
[0037] 而且,作为热聚合引发剂,可使用选自过硫酸盐引发剂、偶氮引发剂、过氧化氢和 抗坏血酸中的至少一种。过硫酸盐引发剂的特定实例可包括过硫酸钠(Na 2S208)、过硫酸钾 (1^208)、过硫酸铵((順4) 23208)等,偶氮引发剂的特定实例可包括2,2-偶氮双(2-脒基丙 烷)二盐酸盐、2,2_偶氮双-(N,N-二亚甲基)异丁脒二盐酸盐、2-(氨基甲酰偶氮基)异丁腈、 2,2-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、4,4-偶氮双-(4-氰基戊酸)等。更多不同 的热聚合引发剂在 Odian 的 "Principle of Polymer izat ion (Wiley,1981)" 第203 页中充分 陈述,并且不限于上述实例。优选地,可使用过硫酸盐引发剂如过硫酸钠(Na2S20 8)、过硫酸 钾(K2S2〇8)、过硫酸铵((順4) 2S2〇8 )等。
[0038] 基于单体组合物,热聚合引发剂可以约0.01重量%至约0.5重量%的浓度包含在 内。如果热聚合引发剂的浓度过低,可能几乎不发生另外的热聚合,并且由热聚合引发剂的 添加所引起的效果可能不明显,而如果热聚合引发剂的浓度过高,超吸收性聚合物的分子 量可能变小,并且其物理性质可能变得不均匀。
[0039] 根据本发明的一个实施方案,单体组合物还可包含内交联剂作为超吸收性聚合物 的原料。作为内交联剂,可使用具有至少一个能够与水溶性烯键式不饱和单体的水溶性取 代基反应的官能团且具有至少一个乙烯不饱和基团的交联剂;或具有至少两个能够与单体 的水溶性取代基和/或单体水解所形成的水溶性取代基反应的官能团的交联剂。
[0040] 内交联剂的特定实例可包括C8-C12双丙烯酰胺、双甲基丙烯酰胺、C2-C10多元醇 的聚(甲基)丙烯酸酯或C2-C10的聚(甲基)烯丙基醚等,更具体地,可使用选自以下中的至 少一种:N,N'_亚甲基双(甲基)丙烯酸酯、乙烯氧基(甲基)丙烯酸酯、聚乙烯氧基(甲基)丙 烯酸酯、丙烯氧基(甲基)丙烯酸酯、甘油二丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、三羟甲基三丙烯酸 酯、三烯丙基胺、三芳基三聚氰酸酯、三烯丙基异氰酸酯、聚乙二醇、二乙二醇和丙二醇。 [0041 ] 基于单体组合物,内交联剂可以约0.01重量%至约0.5重量%的浓度包含在内,并 且其可以使经聚合的聚合物交联。
[0042]在本发明的制备方法中,必要时超吸收性聚合物的单体组合物还可包含添加剂, 如增稠剂、增塑剂、保存稳定剂和抗氧化剂等。
[0043]上述烯键式不饱和单体原料、光聚合引发剂、热聚合引发剂、内交联剂和添加剂可 以溶于溶剂中的单体组合物溶液的形式制备。
[0044] 其中,能够使用的溶剂没有特别限制,只要其能够溶解上述组分即可,例如,选自 以下中的至少一种可以组合使用:乙醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4_丁二醇、丙二醇、 乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、环己 酮、环戊酮、二乙二醇单甲醚、二乙二醇乙醚、甲苯、二甲苯、丁内酯、卡必醇(carbitol)、甲 基溶纤剂乙酸酯和N,N-二甲基乙酰胺等。
[0045] 基于单体组合物的总含量,溶剂可以除上述组分外的剩余含量包含在内。
[0046]通过该方法获得的水凝胶聚合物通常可具有约40重量%至约80重量%的含水量。 同时,如本文所使用的术语"含水量"是指基于水凝胶聚合物的总重量所占的水分含量,并 且是通过用水凝胶聚合物的重量减去干燥聚合物的重量所计算的值。特别地,其由通过测 量在聚合物升温过程中的聚合以及通过红外线加热将其干燥期间根据水分汽化的重量损 失所计算的值来限定。其中,当温度升高至约180°C并且之后保持在180°C时,总干燥时间设 为
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