超吸收性聚合物及其制备方法_2

文档序号:9793382阅读:来源:国知局
结果,其凝胶强度可W增大并且其中水分泄露的再润湿现象明显减少。
[0048] 因此,本发明旨在通过在聚合方法中不仅最小化内交联剂相对于单体的含量,而 且最小化引发剂的含量来提供运样的超吸收性聚合物及其制备方法,所述超吸收性聚合物 包含均匀交联网络结构的丙締酸类树脂并且具有高分子量主链。
[0049] 首先,根据本发明的一个实施方案,提供了运样的超吸收性聚合物,其由W下算式 1表示的吸收容量减小程度为0至1 (g/g)。
[0050] [算式U
[0051 ]吸收容量减小程度=10分钟内的吸收容量-3小时内的吸收容量 [0化2](在所述算式1中,
[0053] 10分钟内的吸收容量是根据W下算式2的方法测量的超吸收性聚合物的吸收容量 值,3小时内的吸收容量是根据W下算式3的方法测量的超吸收性聚合物的吸收容量值。)
[0054] [算式 2]
[0055] 10 分钟内的吸收容量(g/g) = [B(g)-(C(g))]/(A(g))
[0056] (在算式2中,
[0057] A是超吸收性聚合物的重量(g),
[0058] B是在W下步骤之后测量的其中包含A(g)超吸收性聚合物的非织造包封物(85X 60mm)的重量(g):将所述非织造包封物在人造尿中浸泡10分钟,将其取出并在空气中排放5 秒,和在24张矩形卫生纸上从中除去水分,持续10秒,W及
[0059] C是在W下步骤之后测量的未包含超吸收性聚合物的非织造包封物的重量(g):将 所述非织造包封物在人造尿中浸泡10分钟,将其取出并在空气中排放5秒,然后在24张矩形 卫生纸上从中除去水分,持续10秒)。
[0060] [算式引
[0061 ] 3 小时内的吸收容量(g/g) = [B(g)-(C(g)) ]/(A(g))
[0062] (在算式3中,
[0063] A是超吸收性聚合物的重量(g),
[0064] B是在W下步骤之后测量的其中包含A(g)超吸收性聚合物的非织造包封物(85X 60mm)的重量(g):将所述非织造包封物在人造尿中浸泡3小时,将其取出并在空气中排放5 秒钟,并在24长矩形卫生纸上从中除去水分,持续10秒,W及
[0065] C是在W下步骤之后测量的未包含超吸收性聚合物的非织造包封物的重量(g):将 所述非织造包封物在人造尿中浸泡3小时,将其取出并在空气中排放5秒钟,和在24张矩形 卫生纸上从中除去水分,持续10秒)。
[0066] 此时,如果吸收容量减小程度大于1,则随着时间的推移水分从聚合物中泄露,运 可引起皮疹。
[0067] 超吸收性聚合物可包括通过使基体树脂的表面与C2-C8二醇或二醇化合物交联制 备的交联聚合物。基体树脂可为通过使用水溶性締键式不饱和单体作为内交联剂聚合的粉 末形式,所述水溶性締键式不饱和单体包含至少部分被中和的酸性基团。
[0068] 本发明的超吸收性聚合物通过满足高分子量和特定的凝胶强度范围来满足小于 1,优选为0至1的吸收容量减小程度。
[0069] 具体地,可通过聚合引发剂相对于单体的的含量来调节本发明超吸收性聚合物的 聚合物链(包括交联网络)的重均分子量。根据本发明,可提供重均分子量为l,500,000g/ mol或更大的聚合物。
[0070] 如果分子量小于1,500,000g/mol,则获得包含高水溶性组分含量的基体树脂,因 此获得超吸收性聚合物的主要特性(例如压力下吸收能力或液体渗透性)低的树脂,即使所 述超吸收性聚合物通过进行基体树脂的表面交联反应获得。当分子量低时,一般来说,需要 较多的内交联剂W降低水溶性组分的含量。但是,在运种情况下,内交联的程度提高并且可 W获得高凝胶强度,但是难W长时间维持吸收能力。因此,需要通过降低聚合引发剂的含量 来增加聚合物链的平均分子量的技术。但是,如果聚合引发剂的含量太低,则聚合和交联无 法均匀地发生且聚合物难W胶凝,并且由于剩余单体的含量增加,其难W发挥作为超吸收 性聚合物的功能。
[0071] 因此,在本发明中将内交联剂相对于单体的含量减小至特定范围W使在聚合物网 络中发生均匀的聚合和交联反应。另外,上文公开的效果可通过使用特定含量范围的聚合 引发剂实现,所述特定含量范围较低但并不过低。
[0072] 也就是说,本发明可W通过如下提供具有高凝胶强度的超吸收性聚合物:将聚合 引发剂相对于单体的含量比降低至特定范围W增加分子量,并且对所述聚合物施加上述公 开条件的高溫表面交联技术。
[0073] 因此,本发明的超吸收性聚合物的凝胶强度可为7000化或更大,或者为7000化至 15,000Pa〇
[0074] 另外,根据抓ANA方法WSP 241.2所测量的,通过本发明方法获得的超吸收性聚合 物对盐水溶液表现出20至35g/g的离屯、保留容量(CRC),并且其水溶性组分含量可为0至15 重量%。
[0075] 另外,根据本发明的另一个实施方案,提供了制备上文公开的超吸收性聚合物的 方法,包括W下步骤:制备包含水溶性締键式不饱和单体、内交联剂和聚合引发剂的单体组 合物;通过在聚合反应器中使所述单体组合物聚合制备水凝胶聚合物;干燥水凝胶聚合物; 粉碎经干燥的聚合物;W及处理经粉碎的聚合物的表面,相对于每100重量份水溶性締键式 不饱和单体可包括0.2重量份至2.0重量份内交联剂和0.001重量份至0.3重量份聚合引发 剂,其中处理聚合物的表面的步骤包括W下步骤:通过使用包含表面交联剂的表面交联溶 液在160°C至200°C下使经粉碎的聚合物进行表面交联反应20分钟至60分钟。
[0076] 特别地,本发明的特征在于:在制备方法中将聚合引发剂相对于单体的含量和内 交联剂的含量一起优化。因此,包含聚合物网络的聚合物由于内部交联和外部交联密度增 加而具有高分子量且表现出高凝胶强度,并且可提供即使在长时间之后吸收容量减小程度 仍几乎为ο的超吸收性聚合物。
[0077] 下文中,将更详细地说明本发明的超吸收性聚合物的制备方法。
[0078] 首先,本发明的超吸收性聚合物的制备方法包括聚合、干燥、粉碎和表面交联的过 程。
[0079] 基体树脂通过聚合、干燥和粉碎的过程制备,并且最终超吸收性聚合物的特性可 通过表面交联过程中基体树脂的表面交联反应进行优化。
[0080] 也就是说,在制备包含最低含量的交联剂的单体组合物之后,将组合物提供至聚 合反应器并使其聚合W制备聚合物,将聚合物粉碎并分级W制备基体树脂,并且将基体树 脂在通过表面处理溶液之后转移至交联反应器。随后,在表面交联反应器中进行表面交联 反应,并且可在对产物分级之后可将其商业化。
[0081] 单体组合物可包含水溶性締键式不饱和单体、内交联剂和聚合引发剂。另外,优选 在水溶液状态下进行单体组合物的聚合。
[0082] 在本发明中可使用任何水溶性締键式不饱和单体而不受限制,只要其是用于制备 超吸收性聚合物的常规单体即可。例如,可使用选自W下的一种或更多种单体:阴离子单体 及其盐、非离子亲水性单体和含氨基的不饱和单体及其季锭化物。
[0083] 具体地,可优选的是,水溶性締键式不饱和单体包括选自W下的一种或更多种阴 离子单体:丙締酸、甲基丙締酸、马来酸酢、富马酸、己豆酸、衣康酸、2-丙締酷基乙横酸、2- 甲基丙締酷基乙横酸、2-(甲基)丙締酷基丙横酸和2-(甲基)丙締酷胺-2-甲基丙横酸,及其 盐;选自W下的一种或更多种非离子亲水性单体:(甲基))丙締酷胺、Ν-取代的(甲基)丙締 酸醋、(甲基)丙締酸2-径乙醋、(甲基)丙締酸2-径丙醋、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙締酸醋和 聚乙二醇(甲基)丙締酸醋;或者选自W下的一种或更多种含氨基的不饱和单体:(Ν,Ν)-二 甲基氨基乙基(甲基)丙締酸醋和(Ν,Ν)-二甲基氨基丙基(甲基)丙締酷胺;及其季锭化物。 更优选地,水溶性締键式不饱和单体可为丙締酸或其盐,其优势在于特性优良。
[0084] 单体组合物中水溶性締键式不饱和单体的浓度可通过考虑聚合时间和反应条件 来适当地确定,并且其可优选为0.01重量%至1.〇重量%。当水溶性締键式不饱和单体的浓 度小于0.01重量%时,由于交联浓度低而可获得高可提取物含量值,当水溶性締键式不饱 和单体的浓度大于1.0重量%时,由于交联浓度高而可能无法获得所需特性。
[0085] 另外,内交联剂用于通过控制超吸收性聚合物的交联程度来充分地调节凝胶强 度。使用的内交联剂的含量可优选为每100重量份水溶性締键式不饱和单体0.2重量份至2 重量份,更优选0.2重量份至1重量份。当内交联剂的含量小于0.2重量份时,最终制备的超 吸收性聚合物的吸收速度和凝胶强度可变弱,当所述含量大于2.0重量份时,超吸收性聚合 物的吸收力可能较低并且不期望用作吸收剂。
[0086] 内交联剂并无限制,只要其可在聚合期间引入交联键即可,可单独使用多官能交 联剂或者可将两种或更多种所述内交联剂组合使用。例如,内交联剂可选自包含W下基团 的交联剂或其混合物:締键式不饱和单体的水溶性基团、至少一个可W与締键式不饱和单 体的水溶性基团反应的官能团和至少一个締键式不饱和官能团;W及包含W下基团的交联 剂或其混合物:締键式不饱和单体的水溶性基团和至少两个可W与通过水解乙締基单体形 成的水溶性取代基反应的官能团。内交联剂可为选自W下的一种或更多种化合物:C8-C12双 丙締酷胺、双甲基丙締酷胺、Ν,Ν'-亚甲基双丙締酷胺、C2-C10多元醇的多(甲基)丙締酸醋、 C2-C10多元醇的多(甲基)締丙基酸、N,N'-亚甲基双(甲基炳締酸醋、乙締氧基(甲基)丙締 酸醋、聚乙締氧基(甲基)丙締酸醋、丙締氧基(甲基)丙締酸醋、甘油二丙締酸醋、甘油Ξ丙 締酸醋、Ξ径甲基丙烷Ξ丙締酸醋、Ξ締丙基胺、氯尿酸Ξ締丙醋、异氯酸Ξ締丙醋、聚乙二 醇、二乙二醇和丙二醇。
[0087] 另外,聚合引发剂的含量可为每100重量份单体0.001重量份至0.3重量份,更优选 0.001重量份至0.01重量份。当引发剂的含量小于0.001重量份时,由于引发剂的含量太低, 聚合和交联无法均匀地发生并且未反应单体的含量增加。另外,当所述含量大于0.3重量份 时,包含聚合物网络的聚合物的分子量变小并且聚合物链的数量增加。此时,即使通过使用 所述聚合物链进行表面交联反应,但是如果其没有充分交联,则水溶性组分的含量增加并 且超吸收性聚合物的特性可能降低。另外,当过度地进行聚合时,由于超吸收性聚合物变硬 并且水溶性
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