耐磨性超吸收性聚合物及其生产方法

文档序号:10693462
耐磨性超吸收性聚合物及其生产方法
【专利摘要】本发明涉及一种耐磨性超吸收性聚合物及其生产方法,并且更具体地,涉及一种通过包含如下物质而提高其含水量的耐磨性超吸收性聚合物:超吸收性聚合物、超疏水性多孔微粒和水。
【专利说明】
耐磨性超吸收性聚合物及其生产方法
技术领域
[0001 ] 本申请要求于2014年12月23日提交的韩国专利申请No.KRlO-2014-0186684的权 益,在此其通过引用全部并入本申请。
[0002] 本发明设及一种耐磨性超吸收性聚合物及其制造方法,更具体地,设及一种耐磨 性超吸收性聚合物,其包含超吸收性聚合物、多孔超疏水性微粒和水,从而增加所述超吸收 性聚合物的含水量。
【背景技术】
[0003] 超吸收性聚合物(SAP)是能够吸收其自身重量的约500倍至1000倍水的合成聚合 物。运样的超吸收性聚合物实际上开始用于卫生物品,而现在其不仅广泛地用于卫生产品 如婴儿纸尿布和经期卫生垫,而且还用于园艺上壤修复剂、上木建筑用止水剂、苗圃板、食 品流通领域中的保鲜剂和热敷材料。与常规吸收性材料相比,超吸收性聚合物具有突出的 吸收容量,因此其市场价值由于其更广范围的应用而变高。特别地,具有优异的吸水性的超 吸收性聚合物主要用于卫生产品如婴儿尿布和成人尿布。当应用于卫生产品时,存在于尿 布中的超吸收性聚合物起到吸收并保留尿液的作用。同时,在制造尿布的过程中,超吸收性 聚合物可能经受高压力和物理冲击,因此其特性可能显著劣化,导致尿布性能差。
[0004] 就此而言,韩国专利申请公开第2012-0081113号公开了制造包含水不溶性无机颗 粒的吸收性聚合物的方法。然而,运样的常规技术是有问题的,因为超吸收性聚合物的表面 粘性随着其表面上含水量的增加而变高,不期望地导致如W上所提及的团聚、不良的加工 性和低生产率,从而使得难W同时满足高含水量和高可加工性。
[0005] 因此,为了使用可均匀地包含水而在向其添加水时不结块、并且可具有改善的耐 磨性的超吸收性聚合物制造最终产品(如尿布),需要开发运样的技术,其能够获得期望的 产品性能同时使由于尿布生产期间的压缩或强空气运动引起的物理磨损而造成的超吸收 性聚合物的特性劣化最小化。

【发明内容】

[0006] 技术问题
[0007] 因此,本发明是在考虑到现有技术中遇到的问题而作出的,并且本发明的目的是 提供一种耐磨性超吸收性聚合物及其制造方法,其中超吸收性聚合物的表面粘性即使在向 其添加水时也不增加,从而维持其颗粒尺寸并防止可加工性降低,最终容易控制制造过程 中的过程负荷、颗粒尺寸和特性。因此,所述超吸收性聚合物可均匀地包含水而在向其添加 水时不结块并且可具有改善的耐磨性,从而使由于应用过程中对所述聚合物的损害而引起 的特性劣化最小化,因此获得期望的产品性能。
[000引技术方案
[0009] 为了实现W上目的,本发明提供了一种耐磨性超吸收性聚合物,包含:
[0010] 超吸收性聚合物(A)、颗粒(B)和水(C),
[00川所述颗粒(B)的
[001^ i)邸T比表面积为300m2/g至ISOCWVg且
[0013] ii)孔隙率为50%或更大,
[0014] 其中W基于100重量份超吸收性聚合物(A)的0.0001重量份至15重量份的量包含 颗粒(B),并且W基于100重量份超吸收性聚合物(A)和颗粒(B)的0.1重量份至20.0重量份 的量包含水(C)。
[001引此外,本发明提供了制造耐磨性超吸收性聚合物的方法,包括:a)向超吸收性聚合 物(A)中添加基于100重量份超吸收性聚合物(A)的0.0001重量份至15重量份的颗粒(B),所 述颗粒(B)的
[0016] i )BET 比表面积为 30(WVg至 1500mVg且 [0017] ii)孔隙率为50%或更大;W及
[001引b)向a)中获得的超吸收性聚合物(A)和颗粒(B)中添加基于100重量份超吸收性聚 合物(A)和颗粒(B)的0.1重量份至20.0重量份的水(C),从而制备含水超吸收性聚合物。 [0019]技术效果
[0020] 根据本发明,可W提供耐磨性超吸收性聚合物及其制造方法。即使在向超吸收性 聚合物中添加水时,其表面粘性也不增加,从而维持其颗粒尺寸,由此防止可加工性降低, 最终容易控制制造过程中的过程负荷、颗粒尺寸和特性。因此,超吸收性聚合物最终可W包 含水而在向其添加水时不结块。此外,由于通过多孔超疏水性微粒向超吸收性聚合物中添 加水,所W其耐磨性增强。因此,当将超吸收性聚合物应用于最终产品(如尿布)时,其由于 尿布生产期间的压缩或强空气运动引起的物理磨损而造成的特性劣化可W最小化,得到期 望的产品性能。
【附图说明】
[0021] 图1是示出根据添加的水的量增加,根据本发明的耐磨性超吸收性聚合物的颗粒 尺寸在球磨之前/之后的变化的图;
[0022] 图2是示出各个样品的颗粒尺寸分布的图,W评估经由多孔超疏水性微粒处理然 后添加水的根据本发明的超吸收性聚合物的颗粒尺寸变化;
[0023] 图3是示出通过使用#30和#50筛网对通过球磨而经受磨损的超吸收性聚合物进行 再分选,各个样品中颗粒尺寸为#30至#50的超吸收性聚合物的量的减少的图,W评估根据 本发明的耐磨性超吸收性聚合物在球磨之后的颗粒尺寸变化;
[0024] 图4是示出根据本发明的耐磨性超吸收性聚合物的各个样品在球磨之前/之后的 离屯、保留容量的变化的图;
[0025] 图5A是示出根据本发明的耐磨性超吸收性聚合物的各个样品在球磨之前/之后的 压力下吸收度的变化的图;W及
[0026] 图5B是示出根据本发明的耐磨性超吸收性聚合物的各个样品在球磨之前/之后的 渗透性的变化的图。
【具体实施方式】
[0027] 下文中,将给出本发明的详细说明。
[0028] 根据本发明,耐磨性超吸收性聚合物包含超吸收性聚合物(A)、颗粒(B)和水(C), 所述颗粒(B)的
[0029] i)BET 比表面积为 30(WVg 至 1500mVg 且
[0030] ii)孔隙率为50%或更大,
[0031] 其中W基于100重量份超吸收性聚合物(A)的0.0001重量份至15重量份的量包含 颗粒(B),并且W基于100重量份超吸收性聚合物(A)和颗粒(B)的0.1重量份至20.0重量份 的量包含水(C)。
[0032] 在耐磨性超吸收性聚合物中,W基于100重量份超吸收性聚合物(A)的0.0001重量 份至15重量份,优选0.001重量份至2.0重量份,并且更优选0.05重量份至0.15重量份的量 包含具有特性i)和ii)的颗粒(B)。若颗粒(B)的量低于下限,则可能不能充分获得期望的效 果。反之,若其量超过上限,则可能由于颗粒(B)的过度使用而没有经济利益。
[0033] 通常,超吸收性聚合物具有亲水性表面,并且因此在吸水之后进行干燥时其可能 由于颗粒之间存在的水引起的毛细作用力、氨键、粒间扩散或粒间范德华力而经受不可逆 的团聚。因此,在超吸收性聚合物的聚合和表面交联过程中基本上使用水,并且由此可能引 起团聚,从而增加内部负荷,最终导致对体系的损害。此外,由于团聚的超吸收性聚合物具 有不适用于应用的大颗粒尺寸,因此必须进行粉碎过程W使运样的大颗粒尺寸适当地减 小。此外,在粉碎过程中施加了强作用力,不期望地使超吸收性聚合物的特性由于磨损而劣 化。
[0034] 为了解决运样的问题,尝试引入多种微粒,其存在于超吸收性聚合物的表面上并 用于防止聚合物颗粒的直接团聚。在过量添加微粒的情况下,可防止团聚,但是超吸收性聚 合物的压力下吸收度可能变低。
[0035] 为了解决运样的问题,向根据本发明的超吸收性聚合物中引入的微粒的颗粒尺寸 为2皿至50皿。此夕h微粒的肥T比表面积为300mVg至ISOOm^g,优选500mシg至1500mシg,并 且更优选600m2/g至1500m2/g。此外,微粒具有水接触角为125°或更大,优选135°或更大,并 且更优选140°或更大的超疏水性。此外,颗粒(B)的颗粒尺寸可为2nm至50WI1并且可具有水 接触角为125°或更大的超疏水性。
[0036] 微粒的孔隙率为50%或更大,并且优选90%或更大。由于根据本发明的耐磨性超 吸收性聚合物包含具有如上特性的微粒(B),因此存在于该聚合物表面上的水的影响可减 小,此外,多孔超疏水性微粒的使用可显著地减少团聚。即使在使用较少量的微粒时,也可 容易地提高渗透性,并且也可易于维持压力下吸收度。
[0037] 在根据本发明的制造超吸收性聚合物的方法中,颗粒(B)可包含任何组分而没有 限制,只要其具有W上特性即可,并且其具体实例可包括但不限于无机氧化物如二氧化娃 (Si化)、氧化侣、二氧化铁(Ti〇2),碳,无机化合物,有机聚合物,离子交换树脂,金属,金属盐 等。
[0038] 此外,添加微粒可包括但不限于:将微粒分散在单体溶液中,将微粒添加至水凝胶 聚合物中然后使其与基本上干燥的聚合物颗粒干式混合,在表面交联时将微粒分散在溶解 有表面交联剂的水或有机溶剂中,在表面交联时使微粒与溶解有表面交联剂的水或有机溶 剂分开进行干式混合,或者使微粒与经表面交联的产物干式混合。
[0039] 在耐磨性超吸收性聚合物中,W基于100重量份超吸收性聚合物(A)和颗粒(B)的 0.1重量份至20.0重量份,优选1.0重量份至10.0重量份,并且更优选2.5重量份至7.5重量 份的量包含水(C)。若水(C)的量低于下限,则不能获得足够的耐磨性。反之,若其量超过上 限,则聚合物的表面粘性可能增加,并且可能发生超吸收性聚合物颗粒之间不可逆的团聚, 不期望地使聚合物的可加工性劣化,并且改变其颗粒尺寸,使得其难W用作最终产品。
[0040] 在制造超吸收性聚合物的方法中,作为聚合介质的水W在表面交联期间促进交联 溶液分散的多种方式使用。此外,最终产物的残留水分起到树脂的抗静电剂和增塑剂的作 用,并且在应用过程中起到抑制极小的超吸收性聚合物粉尘形成,W及防止超吸收性聚合 物颗粒磨损的作用。然而,通常,即使向超吸收性聚合物W少量添加水时,聚合物的表面粘 性也可由于其表面吸收的水而增加,并且可能发生超吸收性聚合物颗粒之间不可逆的团 聚。上述粘性增加和团聚可能导致不良的可加工性(包括制造和应用过程中的高负荷),因 此增加超吸收性聚合物的颗粒尺寸,并使特性和生产率劣化。迄今为止就W下方面对超吸 收性聚合物进行了研究:其聚合方法及由此提高吸收容量,W及用于提高超吸收性聚合物 的表面特性或其压力下吸收度的表面交联。此外,正在进行关于改变超吸收性聚合物的表 面特性W增加渗透性或防止储存时结块(抗结块性)的研究。
[0041] 此外,在本发明中,向超吸收性聚合物中添加 W上范围量的水,由此增加含水量, W使水起到增塑剂的作用,最终使对超吸收性聚合物的物理损害最小化W满足高含水量和 高可加工性二者。当将水添加到超吸收性聚合物中时,其可均匀地包含在超吸收性聚合物 中而不结块。当将超吸收性聚合物应用于最终产品如尿布时,可使由于生产尿布期间的压 缩或强空气运动引起的物理磨损而造成的其特性劣化最小化。
[0042] 在耐磨性超吸收性聚合物中,超吸收性聚合物(A)通过W下获得:
[0043] a)由包含水溶性締键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物通过热聚合或光 聚合制备水凝胶聚合物;
[0044] b)干燥水凝胶聚合物;
[0045] C)研磨经干燥的水凝胶聚合物,产生超吸收性聚合物颗粒;W及
[0046] d)向所述超吸收性聚合物颗粒中添加表面交联剂W便进行表面交联反应。
[0047] 如本文中使用的术语"超吸收性聚合物颗粒"是指通过干燥和研磨水凝胶聚合物 获得的颗粒。更具体地,水凝胶聚合物是聚合完成之后具有大量水(50%或更多)的尺寸为 1cm或更大的硬质胶相材料。将水凝胶聚合物干燥并研磨成粉末相,得到超吸收性聚合物颗 粒。因此,水凝胶聚合物相当于过程的中间产物。
[0048] 在根据本发明的超吸收性聚合物(A)中,进行a):由包含水溶性締键式不饱和单体 和聚合引发剂的单体组合物通过热聚合或光聚合制备水凝胶聚合物。
[0049] 为了制造超吸收性聚合物,聚合物可通过现有技术中通常使用的步骤和方法来制 备。具体地,在制造根据本发明的超吸收性聚合物时,单体组合物包含聚合引发剂。根据聚 合方法,当进行光聚合时,使用光聚合引发剂,而在进行热聚合时,使用热聚合引发剂。即使 在进行光聚合时,由于用UV光照射W及通过作为放热反应的聚合产生预定量的热,因此可 额外包含热聚合引发剂。
[0050] 在根据本发明的制造超吸收性聚合物的方法中,热聚合引发剂没有特别限制,但 是优选地包括选自W下的至少一种:过硫酸盐/醋类引发剂、偶氮类引发剂、过氧化氨和抗 坏血酸。具体地,过硫酸盐/醋类引发剂的实例可包括过硫酸钢(Na2S2〇8)、过硫酸钟化2S2〇8) 和过硫酸锭((NH4)2S208);并且偶氮类引发剂的实例可包括2,2-偶氮双(2-脉基丙烷)二盐 酸盐、2,2-偶氮双-(N,N-二亚甲基)异下基脉二盐酸盐、2-(氨基甲酯偶氮)异下腊、2,2-偶 氮双[2-(2-咪挫嘟-2-基)丙烷]二盐酸盐和4,4-偶氮双-(4-氯基戊酸)。
[0051] 在根据本发明的制造超吸收性聚合物的方法中,光聚合引发剂没有特别限制,但 是优选地包括选自W下的至少一种:安息香酸、二烷基苯乙酬、径基烷基酬、乙醒酸苯醋、节 基二甲基缩酬、酷基麟和a-氨基酬。酷基麟的具体实例可包括市售的lucirin TP0,即,2,4, 6-S甲基-苯甲酯基甲基氧化麟。
[0052] 在根据本发明的制造超吸收性聚合物的方法中,水溶性締键式不饱和单体没有特 别限制,只要其是通常用于合成超吸收性聚合物的单体即可,并且优选地包括选自W下的 任一种或更多种:阴离子单体及其盐、非离子亲水性单体、W及含氨基的不饱和单体及其季 锭盐。优选地可使用选自W下的任一种或更多种:阴离子单体及其盐,例如丙締酸、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;非离子亲水性单体,例如(甲 基炳締酷胺、N-取代的(甲基)丙締酸醋、2-径乙基(甲基)丙締酸醋、2-径丙基(甲基)丙締 酸醋、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙締酸醋和聚乙二醇(甲基)丙締酸醋;W及含氨基的不饱和 单体及其季锭盐,例如(N,N)-二甲基氨基乙基(甲基)丙締酸醋和(N,N)-二甲基氨基丙基 (甲基)丙締酷胺。更优选地,使用丙締酸或其盐。当使用丙締酸或其盐作为单体时,可有利 地获得吸收性改善的超吸收性聚合物。
[0053] 在根据本发明的制造超吸收性聚合物的方法中,在所制造的超吸收性聚合物中单 体组合物可包含预定量的具有小于150WI1的小颗粒尺寸的聚合物或树脂粉末,从而表现出 资源再循环效应。具体地,可在单体聚合物聚合开始之前,或者在聚合开始之后的早期、中 期或后期添加颗粒尺寸小于150WI1的聚合物或树脂粉末。如此,其添加的量没有限制,但是 优选地设定为基于100重量份包含在单体组合物中的单体的1重量份至10重量份,W防止最 终超吸收性聚合物的特性劣化。
[0054] 在根据本发明的制造超吸收性聚合物的方法中,单体组合物的水溶性締键式不饱 和单体的浓度可考虑聚合时间和反应条件而适当地确定,并且优选地设定为40重量%至55 重量%。若水溶性締键式不饱和单体的浓度低于40重量%,则没有经济利益。反之,若其浓 度超过55重量%,则水凝胶聚合物的研磨效率可能减小。
[0055] 由单体组合物通过热聚合或光聚合制备水凝胶聚合物没有限制,只要其是通常可 用的即可。具体地,根据聚合能量源,聚合方法主要分为热聚合和光聚合。通常,使用具有揽 拌轴的反应器(例如捏合机)进行热聚合,并且使用具有可移动传送带的反应器进行光聚 合。然而,W上聚合方法仅是举例说明性的,并且本发明不限于运样的聚合方法。
[0056] 例如,将热空气供给到具有揽拌轴的反应器(例如捏合机)中或者加热反应器W使 热聚合进行,产生水凝胶聚合物,然后根据反应器的揽拌轴的形状通过反应器的出口排出 水凝胶聚合物至毫米到厘米的尺寸。具体地,水凝胶聚合物的尺寸可根据供给的单体组合 物的浓度和其供给速率而变化,并且通常可获得颗粒尺寸为2mm至50mm的水凝胶聚合物。
[0057] 此外,当使用具有可移动传送带的反应器进行光聚合时,可产生具有带的宽度的 片形式的水凝胶聚合物。如此,聚合物片的厚度可根据供给的单体组合物的浓度及其供给 速率而变化,但是优选地供给单体组合物使得获得厚度为0.5cm至5cm的聚合物片。在供给 单体组合物至形成非常薄的聚合物片的程度的情况下,生产效率可能降低。若聚合物片的 厚度大于5cm,则在整个太厚的片上可能无法均匀地进行聚合。
[0058]可用于光聚合的光源没有特别限制,并且可使用任何UV光源而没有限制,只要其 是公知的引起光聚合反应的光源即可。例如,可使用波长为约200nm至4(K)nm的光,并且可采 用UV光源,例如Xe灯、Hg灯或金属面化物灯。此外,可在约0.1 mw/cm2至约Ikw/cm2的强度下进 行光聚合约5秒至约10分钟的时间段。若施加至光聚合反应的光强度及其时间过小和过短, 则聚合可能无法充分地发生。反之,若施加至光聚合反应的光强度及其时间过大和过长,贝U 超吸收性聚合物的品质可能劣化。
[0059 ]其次,进行b)干燥水凝胶聚合物。
[0060] 在a)中获得的水凝胶聚合物的含水量通常为30重量%至60重量%。如本文中所使 用的术语"含水量"是指基于水凝胶聚合物总重量的水分的量,即,通过从水凝胶聚合物的 重量中减去干燥的聚合物的重量获得的值(具体地,其定义为对经如下计算的值:在高溫下 在通过IR加热来干燥聚合物期间,测量由于从聚合物中的水分蒸发引起的重量减少。如此, W运样的方式进行干燥:将溫度从室溫升高至180°C,然后维持在18(TC,并且总干燥时间设 定为20分钟,包含升高溫度必需的5分钟)。
[0061] 干燥在a)中获得的水凝胶聚合物,并且优选地干燥溫度设定为150°C至250°C。如 本文中所使用的术语"干燥溫度"是指为干燥过程提供的热介质、的溫度或者在干燥过程中 包含热介质和聚合物的干燥反应器的溫度。
[0062] 若干燥溫度低于150°C,则干燥时间可能变得过长,并且因此最终的超吸收性聚合 物的特性可能劣化。反之,若干燥溫度高于250°C,则可能只有聚合物的表面过度干燥,并因 此在后续研磨过程中可能产生细粉末,并且最终的超吸收性聚合物的特性可能劣化。优选 在150°C至250°C,并且更优选在160°C至200°C的溫度下进行干燥。
[0063] 干燥时间没有限制,但是考虑到加工效率可设定为20分钟至90分钟。
[0064] 此外,干燥过程没有限制,只要其用于干燥水凝胶聚合物即可。其具体实例可包括 热空气供给、IR照射、微波照射和UV照射。干燥过程之后聚合物的含水量可为0.1重量%至 10重量%。
[0065] 同时,根据需要,根据本发明的制造超吸收性聚合物的方法还可包括在干燥过程 之前的简单的研磨过程W提高干燥效率。在干燥过程之前进行简单的研磨过程W使水凝胶 聚合物的颗粒尺寸为1mm至15mm。由于水凝胶聚合物的高含水量,在技术上难W将聚合物的 颗粒尺寸研磨成小于1mm,而且经研磨的颗粒可能团聚。另一方面,若将聚合物研磨至大于 15mm的颗粒尺寸,则通过研磨过程提高干燥效率的效果可能变得不显著。
[0066] 在干燥过程之前的简单研磨过程中,可使用任何研磨机而没有限制。其具体实例 可包括但不限于选自W下的任一种:立式粉碎机、满轮切割机、满轮研磨机、旋转式切碎机、 切碎机、盘形研磨机、碎片破碎机、破碎机、切碎机和盘形切割机。
[0067] 当在干燥过程之前W运样的方式进行研磨过程W提高干燥效率时,具有高含水量 的聚合物可能粘在研磨机的表面。因此,为了提高干燥过程之前的水凝胶聚合物的研磨效 率,在进行研磨时可另外使用能够防止胶粘的添加剂。具体地,可使用的添加剂的种类没有 限制。其实例包括但不限于粉末团聚抑制物,例如蒸汽、水、表面活性剂;无机粉末,例如,粘 ±或二氧化娃;热聚合引发剂,例如过硫酸盐/醋类引发剂、偶氮类引发剂、过氧化氨和抗坏 血酸;交联剂,例如环氧类交联剂、二醇类交联剂、双官能或=官能或更高的多官能的丙締 酸醋;W及具有径基的单官能化合物。
[0068] 在根据本发明的制造超吸收性聚合物的方法中,在干燥过程之后进行C):研磨经 干燥的水凝胶聚合物W获得超吸收性聚合物颗粒。由研磨过程得到的超吸收性聚合物颗粒 的颗粒尺寸为150WI1至850WI1。在根据本发明的制造超吸收性聚合物的方法中,用于获得运 样的颗粒尺寸的磨机可包括但不限于针式研磨机、键式研磨机、螺旋式粉碎机、漉式研磨 机、盘式研磨机或点动式研磨机。
[0069] 在d)中,向超吸收性聚合物颗粒中添加表面交联剂W便进行表面交联。如此,可根 据超吸收性聚合物颗粒的颗粒尺寸添加相同或不同的表面交联剂。
[0070] 在根据本发明的制造超吸收性聚合物的方法中,表面交联剂没有限制,只要其能 够与聚合物的官能团反应即可。为了改善超吸收性聚合物的特性,表面交联剂可包括选自 W下的至少一种:多元醇化合物,环氧化合物,多胺化合物,面代环氧化合物,面代环氧化合 物缩合产物,^恶挫嘟化合物,单曰恶挫烧酬化合物、二挫烧酬化合物或多挫烧酬化合 物,环脈化合物,多价金属盐,和碳酸亚控醋化合物。
[0071] 具体地,多元醇化合物可包括选自W下的至少一种:单乙二醇、二乙二醇、=乙二 醇、四乙二醇或聚乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、2,3,4-S甲基-1,3-戊二醇、聚 丙二醇、丙S醇、聚丙S醇、2-下締-1,4-二醇、1,4-下二醇、1,3-下二醇、1,5-戊二醇、1,6- 己二醇和1,2-环己烧二甲醇。
[0072] 环氧化合物的实例可包括乙二醇二缩水甘油酸和缩水甘油,并且多胺化合物可包 括选自W下的至少一种:乙二胺、二亚乙基=胺、=亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六 胺、多亚乙基亚胺和聚酷胺多胺。
[0073] 面代环氧化合物的实例可包括表氯醇、表漠醇和a-甲基表氯醇。单?挫烧酬化合 物、二口恶挫烧酬化合物或多恶挫烧酬化合物可由挫烧酬来示例。碳酸亚控醋化合物 可包括碳酸亚乙醋。运些化合物可单独使用或组合使用。为了增加表面交联过程的效率,表 面交联剂优选包含至少一种多元醇化合物,并且更优选包含具有2个至10个碳原子的多元 醇化合物。
[0074] 用于处理聚合物颗粒表面所添加的表面交联剂的量可根据表面交联剂的种类或 反应条件适当地确定,但是基于100重量份经研磨的超吸收性聚合物颗粒,设定为0.001重 量份至5重量份,优选0.01重量份至3重量份,并且更优选0.05重量份至2重量份。
[0075] 若表面交联剂的量过少,则几乎不发生表面交联反应。反之,若其量超过基于100 重量份聚合物的5重量份,则超吸收性聚合物的特性可能由于过度的表面交联反应而劣化。
[0076] 如此,向聚合物中添加表面交联剂没有限制。可将表面交联剂和聚合物粉末放在 反应浴中并混合,或者可进行:将表面交联剂喷涂至聚合物粉末上,或连续地将聚合物和交 联剂供给至持续运行的反应浴(如混合器)中。
[0077] 在添加表面交联剂时,聚合物的表面溫度优选为60°C至90°C。
[0078] 在本发明的一个实施方案中,在添加表面交联剂时聚合物自身的溫度可为20°C至 80°C,W使溫度在1分钟至60分钟内增加至反应溫度从而在表面交联剂的存在下进行表面 交联。为了示出如上聚合物自身的溫度,在干燥过程之后连续地进行在较高溫度下进行的 过程,并且可缩短该过程时间。或者,在难w缩短该过程时间时,可单独加热聚合物。
[0079] 在根据本发明的制造超吸收性聚合物的方法中,可加热向聚合物添加的表面交联 剂,使得溫度在1分钟至60分钟内增加至反应溫度W在表面交联剂的存在下进行表面交联。
[0080] 同时,在根据本发明的制造超吸收性聚合物的方法中,当在使溫度在1分钟至60分 钟内增加至反应溫度W便适合于表面交联之后进行表面交联反应时,表面交联过程的效率 可得到改善。最后,可使最终超吸收性聚合物的残留单体含量最小化,并且可获得具有优良 特性的超吸收性聚合物。如此,所添加的表面交联剂的溫度可调节为5°C至60°C,并且优选 10°C至40°C。若表面交联剂的溫度低于5°C,则通过加热表面交联剂来减小表面交联反应的 加热速率的影响可能变得不显著。反之,若表面交联剂的溫度高于60°C,则表面交联剂可能 不能均匀地分散在聚合物中。如本文中所使用,表面交联反应的溫度可定义为聚合物和添 加的用于交联反应的表面交联剂二者的整体溫度。
[0081] 用于表面交联反应的加热构件没有限制。具体地,可提供热介质或者可使用电进 行直接加热,但是本发明不限于此。热源的具体实例可包括蒸汽、电、UV光和IR光。此外,可 使用经加热的热流体。
[0082] 在根据本发明的制造超吸收性聚合物的方法中,在为交联反应进行加热之后,进 行交联反应1分钟至60分钟,优选5分钟至40分钟,并且更优选10分钟至20分钟。若交联反应 时间比1分钟短,则交联反应可能无法充分地发生。反之,若交联反应时间比60分钟长,则超 吸收性聚合物的特性可能由于过度的表面交联反应而劣化,并且聚合物可能由于在反应器 中长时间滞留而经受磨损。
[0083] 由此获得的耐磨性超吸收性聚合物的含水量可为0.1重量%或更大。
[0084] 此外,本发明设及制造所述耐磨性超吸收性聚合物的方法,包括:
[0085] a)向超吸收性聚合物(A)中添加基于100重量份超吸收性聚合物(A)的0.0001重量 份至15重量份的颗粒(B),所述颗粒(B)的
[0086] i)BET 比表面积为 30(WVg 至 1500mVg 且
[0087] ii)孔隙率为50%或更大;W及
[0088] b)向a)中获得的超吸收性聚合物(A)和颗粒(B)中添加基于100重量份超吸收性聚 合物(A)和颗粒(B)的0.1重量份至20.0重量份的水(C),从而制备含水超吸收性聚合物。
[0089] 在制造所述耐磨性超吸收性聚合物的方法中,基于100重量份超吸收性聚合物 (A),优选W0.0001重量份至15重量份,更优选0.001重量份至2.0重量份,并且还更优选 0.05重量份至0.15重量份的量添加具有特性i)和ii)的颗粒(B)。若颗粒(B)的量低于下限, 则不能获得期望的效果。反之,若其量超过上限,则可能由于颗粒(B)的过度使用而没有经 济利益。
[0090] 通常,超吸收性聚合物具有亲水性表面,并且因此在吸水之后进行干燥时其可由 于颗粒之间存在的水引起的毛细作用力、氨键、粒间扩散或粒间范德华力而发生不可逆的 团聚。因此,在超吸收性聚合物的聚合和表面交联过程中基本上使用水,并且由此引起团 聚,从而增加内部负荷,最终产生对体系的损害。此外,由于团聚的超吸收性聚合物具有不 适用于应用的大颗粒尺寸,必须进行粉碎过程W使运样的大颗粒尺寸适当地减小。此外,在 粉碎过程中施加了强作用力,不期望地使超吸收性聚合物的特性由于磨损而劣化。
[0091] 为了解决运些问题,尝试引入多种微粒,其存在于超吸收性聚合物的表面上并用 于防止聚合物颗粒的直接团聚。在过量添加微粒的情况下,可防止团聚,但是超吸收性聚合 物的压力下吸收度可能减小。
[0092] 为了解决运样的问题,用于根据本发明的制造耐磨性超吸收性聚合物的方法的微 粒的颗粒尺寸为化m至50皿。此外,微粒的邸T比表面积为300mVg至1500mVg,优选500m^g 至1500mVg,并且更优选eOOmVg至1500mVg。微粒具有水接触角为125°或更大,优选135°或 更大,并且更优选140°或更大的超疏水性。此外,颗粒(B)的颗粒尺寸可为2nm至50WI1并且可 具有水接触角为125°或更大的超疏水性。
[0093] 微粒的孔隙率为50%或更大,并且优选90%或更大。由于在根据本发明的制造耐 磨性超吸收性聚合物的方法中使用了具有如上特性的微粒(B),存在于聚合物表面上的水 的影响可减小,此外,多孔超疏水性微粒的使用可显著地减少团聚。即使在使用较少量的微 粒时,也可容易地增加渗透性,并且也可易于维持压力下吸收度。
[0094] 在根据本发明的制造超吸收性聚合物的方法中,颗粒(B)可包含任何组分而没有 限制,只要其具有W上特性即可,其具体实例可包括但不限于无机氧化物如二氧化娃 (Si化)、氧化侣、二氧化铁(Ti〇2),碳,无机化合物,有机聚合物,离子交换树脂,金属,金属盐 等。
[0095] 此外,添加微粒可包括但不限于将微粒分散在单体溶液中,将微粒添加至水凝胶 聚合物然后使其与基本上干燥的聚合物颗粒干式混合,在表面交联时将微粒分散在溶解有 表面交联剂的水或有机溶剂中,在表面交联时使微粒与溶解有表面交联剂的水或有机溶剂 分开进行干式混合,或者使微粒与经表面交联的产物干式混合。
[0096] 在制造耐磨性超吸收性聚合物的方法中,基于100重量份超吸收性聚合物(A)和颗 粒(B),W〇.l重量份至20.0重量份,优选1.0重量份至10.0重量份,并且更优选2.5重量份至 7.5重量份的量添加水(C)。若水(C)的量低于下限,则不能获得足够的耐磨性。反之,若其量 超过上限,则聚合物的表面粘性可能增加,并且可能发生超吸收性聚合物颗粒之间不可逆 的团聚,不期望地使聚合物的可加工性劣化,并且改变其颗粒尺寸,使得其难W用作最终产 品。
[0097] 在制造超吸收性聚合物的方法中,作为聚合介质的水W在表面交联期间促进交联 溶液分散的多种方式使用。此外,最终产物的残留水分起到树脂的抗静电剂和增塑剂的作 用,并且在应用过程中起到抑制极小的超吸收性聚合物粉尘形成,W及防止超吸收性聚合 物颗粒磨损的作用。然而,通常,即使向超吸收性聚合物W少量添加水时,聚合物的表面粘 性也可由于其表面吸收的水而增加,并且可能发生超吸收性聚合物颗粒之间不可逆的团 聚。上述粘性增加和团聚可能导致不良的可加工性(包括制造和应用过程中的高负荷),因 此增加超吸收性聚合物的颗粒尺寸,并使特性和生产率劣化。迄今为止就W下方面对运样 的超吸收性聚合物进行了研究:聚合方法及由此提高吸收容量,W及用于提高超吸收性聚 合物的表面特性或其压力下吸收度的表面交联。此外,正在进行关于改变超吸收性聚合物 的表面特性W增加渗透性或防止储存时结块(抗结块性)的研究。
[009引在本发明中,向超吸收性聚合物中添加 W上范围量的水,由此增加含水量,W使水 起到增塑剂的作用,最终使对超吸收性聚合物的物理损害最小化W满足高含水量和高可加 工性二者。当将水添加到超吸收性聚合物中时,其可均匀地被包含在超吸收性聚合物中而 不结块。因此,当将超吸收性聚合物应用于最终产品如尿布时,可使由于生产尿布期间的压 缩和强空气运动引起的物理磨损而造成的超吸收性聚合物的特性劣化最小化。
[0099] 在制造耐磨性超吸收性聚合物的方法中,超吸收性聚合物(A)通过W下获得:
[0100] a)由包含水溶性締键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物通过热聚合或光 聚合制备水凝胶聚合物;
[0101 ] b)干燥所述水凝胶聚合物;
[0102] C)研磨经干燥的水凝胶聚合物,产生超吸收性聚合物颗粒;W及
[0103] d)向所述超吸收性聚合物颗粒中添加表面交联剂W便进行表面交联反应。
[0104] 水溶性締键式不饱和单体可包括选自W下的任一种或更多种:阴离子单体及其 盐、非离子亲水性单体、W及含氨基的不饱和单体及其季锭盐。用于热聚合的聚合引发剂可 包括选自W下的任一种或更多种:过硫酸盐/醋类引发剂、偶氮类引发剂、过氧化氨和抗坏 血酸,并且用于光聚合的聚合引发剂可包括选自W下的任一种或更多种:安息香酸、二烷基 苯乙酬、径基烷基酬、乙醒酸苯醋、苄基二甲基缩酬、酷基麟和a-氨基酬。
[0105] b)中的干燥过程在150°C至250°C下进行,并且在C)中的研磨过程之后获得的超吸 收性聚合物的颗粒尺寸可为150]im至850]im。
[0106] 表面交联剂可包括选自W下的任一种或更多种:多元醇化合物,环氧化合物,多胺 化合物,面代环氧化合物,面代环氧化合物缩合产物,曰恶挫嘟化合物,单口恶挫烧酬化合物、 二口恶挫烧酬化合物或多^恶挫烧酬化合物,环脈化合物,多价金属盐,和碳酸亚控醋化合物。
[0107] 此外,在本发明的一个实施方案中,在b)中制备含水超吸收性聚合物之后,可进一 步进行C)研磨所述含水超吸收性聚合物W检测其耐磨性。
[0108] C)中用于研磨含水超吸收性聚合物的研磨机可包括选自W下的至少一种:球磨 机、针式研磨机、键式研磨机、螺旋式粉碎机、漉式研磨机、盘式研磨机和点动式研磨机。
[0109] 在C)中可通过如下进行含水超吸收性聚合物的耐磨性检测:根据向其中添加的微 粒(B)或水(C)的量在研磨过程之后测量超吸收性聚合物(A)的颗粒尺寸的变化,或者其离 屯、保留容量、压力下吸收度和渗透性的变化。具体地,根据向其添加的微粒(B)或水(C)的 量,研磨过程之后的颗粒尺寸变化可通过将耐磨性超吸收性聚合物分选成如下颗粒,然后 测定研磨过程之后的颗粒尺寸分布来检测:颗粒尺寸为20目的颗粒,颗粒尺寸小于30目但 是超过20目的颗粒,颗粒尺寸为30目至小于50目的颗粒,颗粒尺寸为50目至小于100目的颗 粒和颗粒尺寸为100目的颗粒。
[0110] 在本发明的另一个实施方案中,在b)中制备含水超吸收性聚合物之后,所述方法 还可包括:c2)将含水超吸收性聚合物分选成如下颗粒:颗粒尺寸小于30目的颗粒、颗粒尺 寸为30目至小于50目的颗粒和颗粒尺寸为50目或更大的颗粒;d)研磨c2)中经分选的超吸 收性聚合物颗粒;W及e)将d)中经研磨的超吸收性聚合物颗粒再分选成如下颗粒:颗粒尺 寸小于30目的颗粒,颗粒尺寸为30目至小于50目的颗粒和颗粒尺寸为50目或更大的颗粒, 然后测量颗粒尺寸为30目至小于50目的颗粒的变化,从而评估颗粒尺寸分布。
[0111] 此外,在e)评估颗粒尺寸分布之后,所述方法还可包括:f)测量经研磨的耐磨性超 吸收性聚合物颗粒的压力下吸收度(AUP)或渗透性的变化,从而评估超吸收性聚合物在颗 粒磨损之后的特性变化。
[0112] 除此之外,根据本发明的制造耐磨性超吸收性聚合物的方法中的超吸收性聚合物 (A)、颗粒(B)和水(C)的详细说明引用本文中对耐磨性超吸收性聚合物的说明。
[0113] 发明模式
[0114] 可通过W下实施例获得对本发明的更好理解,提出W下实施例是为了举例说明, 而不应解释为限制本发明的范围。本发明的范围示于权利要求中,并且还包括等同于权利 要求的含义和范围内的所有修改。除非另有提及,否则W下实施例和比较例中表示量的 "%"和"份"是指基于质量。
[0"引制备水凝胶聚合物和超吸收性聚合物
[0116] 将lOOg丙締酸、0.3g作为交联剂的聚乙二醇二丙締酸醋、0.03:3g作为引发剂的二 苯基(2,4,6-S甲基苯甲酯基)氧化麟、38.9g氨氧化钢(化0H)和103.9g水混合,从而制备单 体混合物。然后将单体混合物放在连续移动的传送带上,并用UV光(W2mW/cm2)照射W进行 UV聚合2分钟,产生水凝胶聚合物。将由此制备的水凝胶聚合物切成5 X 5mm的尺寸,在热空 气烘箱中在170°C下干燥2小时,并使用针式研磨机研磨,然后使用筛网进行分选,从而获得 颗粒尺寸为150]im至850]im的超吸收性聚合物颗粒。
[0117] 作为多孔超疏水性微粒,使用气凝胶(可购自JI0S),其平均颗粒尺寸为扣m,BET比 表面积为72(WVg,水接触角为144°,并且孔隙率为95%。在制备例1中,将基于超吸收性聚 合物的量为60化pm的量的多孔超疏水性微粒放入揽拌器中,并且在揽拌期间,W基于超吸 收性聚合物的量为0重量%(P/D)、2.5重量%、5.0重量%和7.5重量%的量添加水。在制备 例2中,将基于超吸收性聚合物的量为60化pm和lOOOppm的量的多孔超疏水性微粒放入揽拌 器中,并且在揽拌期间,W基于超吸收性聚合物的量为0重量% (P/D)、2.5重量%和5.0重 量%的量添加水。
[0118] 制备例1:形成耐磨性超吸收性聚合物1
[0119] 为了通过模拟来评估超吸收性聚合物在最终应用于产品时的特性劣化程度,进行 通过球磨的耐磨性试验。为了测量水对耐磨性的影响,用60化pm的多孔超疏水性微粒处理 超吸收性聚合物,然后如下W2.5重量%、5.0重量%和7.5重量%的量添加水。作为多孔超 疏水性微粒,使用气凝胶(JI0S),其平均颗粒尺寸为扣m,BET比表面积为720m^g,水接触角 为144°,并且孔隙率为95%。
[0120] 根据I SO 13320使用皿L0S (氮-氛激光光学系统)通过激光衍射测量气凝胶的颗粒 尺寸。使用BET仪(Micromeritics 3Flex)测量其比表面积。其孔隙率由W下式1的振实密度 (Pt)和真密度(Ps)确定。
[0121] 试 1]
[0122] 孔隙率(%) = (l-pt/ps)*100
[0123] 为了测量真密度,使用比重计(Accupyc II 1340),并且使用容积计化ngelsmann Model STAV II)测量振实密度。
[0124] 使用接触角分析仪化RUSS DSA100)测量水接触角,具体W如下方式测定:将双面 胶带粘贴到平玻璃板上,在胶带上W单层形式施加微粒,然后将扣L超纯水W液滴形式放在 单层上,并对水滴与玻璃板之间的角度测量4次并计算平均值。
[0125] 在实验室中进行关于增加超吸收性聚合物的含水量的测试,并使用250g超吸收性 聚合物。将20g颗粒尺寸为#30至#50的含水超吸收性聚合物放在内径为10cm且总容量为1L 的具有10个直径为2.5cm的氧化侣球的罐子中,随后在30化pm下球磨20分钟。然后,测量颗 粒尺寸为30目至小于50目的颗粒尺寸分布的变化。
[0126] 下表1示出了各个样品的含水量随着水的量变化的结果。
[0127] [表 1] 「ni)Rl
[0129]对于具有高含水量的样品,在球磨之前和之后对颗粒尺寸的变化进行测量。结果 绘制于图1中。球磨之后无水P/D的颗粒尺寸中的#20至#30的比例显著减少。认为运是因为 颗粒尺寸由于超吸收性聚合物磨损而减小。在添加2.5%的水时,在整个颗粒尺寸范围内颗 粒尺寸没有显著变化。另一方面,当向超吸收性聚合物添加的水的量为5.0%时,#20至#30 的比例如在P/D中显著减少。然而,与P/D相比,根据球磨之后颗粒尺寸的增量,认为颗粒尺 寸减小的原因是分离了由添加水而产生的超吸收性聚合物的团聚部分。
[0。0] 测试例:特性评估
[0131]通过如下对制备例1的耐磨性超吸收性聚合物的特性进行评估。
[0。。测试例1:离屯、保留容量(CRC)
[0133] 对制备例1的超吸收性聚合物样品的CRC进行测量。
[0134] 使用欧洲一次性用品和无纺布协会化uropean Disposables and Nonwovens Association)标准的抓ANA 241.3( 10) (1ST 241.2(02))测量CRC。具体地,通过如下测量 CRC:将W(g)(约O.lg)制备例1的各超吸收性聚合物样品均匀地放在无纺布封袋中,密封封 袋,然后在室溫下将其浸入0.9质量%盐水中。30分钟之后,使用离屯、机在250G下使封袋脱 水3分钟,其后测量封袋的质量W2(g)。此外,在不使用聚合物的情况下进行相同的过程,并 测量质量W1 (g)。然后,通过W下方程式1由所测量的质量值计算CRC(g/g)。
[0135] [方程式1]
[0136] CRC(g/g) = {(W2(g)-Wl(g))/W(g)}-l
[0。7] 测试例2:压力下吸收度(AUP)
[0138] 对制备例1的超吸收性聚合物样品的AUP进行测量。使用欧洲一次性用品和无纺布 协会标准的EDANA 242.3(11)(1ST 242.2(02))测量AUP。
[0139] 具体地,W如下方式测量AUP:将400目不诱钢丝网安装在内径为60mm的塑料筒底 部,在室溫和50%的湿度下将0.90g制备例1的各超吸收性聚合物样品均匀散布在丝网上, 并使用活塞在其上均匀地施加4.83kPa(0.7psi)负载,该活塞的外径略小于60mm,与筒的内 壁之间没有任何间隙,并且能有效上下运动。如此,测量W上测量装置的重量Wa(g)。
[0140] 将直径为90mm且厚度为5mm的玻璃过滤器放入直径为150mm的培养皿中,并添加由 0.90重量%氯化钢构成的盐水W致与玻璃过滤器的上表面齐平。然后,在其上放置直径为 90mm的滤纸。将测量装置放在滤纸上W在负载下吸收液体1小时。1小时之后,移除测量装 置,并测量其重量Wb(g)。
[0141] 通过W下方程式2由Wa和师计算AUP。
[0142] [方程式2]
[0143] AUL(g/g) =[师(g)-Wa(g)]/吸收性聚合物的质量(g)
[0144] 测试例3:盐水流动传导性(SFC)
[0145] 根据美国专利第5669894号中公开的SFC测试方法在2.07kPa的负载下通过用0.69 重量%氯化钢水溶液测量制备例1的各超吸收性聚合物样品的渗透性来测定本发明的SFC 值。
[0146] 下表2示出了根据添加的水的量增加,制备例1的各个超吸收性聚合物样品在球磨 之前和之后的特性变化和差异。
[0147] [表 2]
[01481
[0149] 基于制备例1的结果,进行预测试。每批使用25kg超吸收性聚合物,并且用多孔超 疏水性微粒处理超吸收性聚合物,然后如下表中所示向其中添加水W评估耐磨性。超吸收 性聚合物自身为P/D(比较例1),超吸收性聚合物未经处理且仅经揽拌的样品为#1(比较例 2),经多孔超疏水性微粒(气凝胶)处理但未添加水的样品为#2(比较例3)和#4(比较例4), 而经多孔超疏水性颗粒(气凝胶)处理并且根据水的量分选的样品为#3(实施例1)、#5(实施 例2)和#6 (实施例3)。
[0150] 下表3示出了各个样品的含水量随着超疏水性微粒和水的量变化的结果。
[0151] [表 3]
[0152]
[0153] 测量如上各个样品的颗粒尺寸分布。结果绘制于图2中。
[0154] 制备例3:形成耐磨性超吸收性聚合物3
[0K5]为了更可靠地观察球磨之后的颗粒尺寸变化,使用#30和#50的筛网将制备例2的 各个样品进行分选。其后,W与制备例中相同的方式进行球磨。使用#30和#50的筛网将通过 球磨经受磨损的超吸收性聚合物再分选,由此检测颗粒尺寸为#30至#50的超吸收性聚合物 的量的减少。结果绘制于图3中。如图3中所示,在超吸收性聚合物未经处理的样品(PD)中, 球磨之后颗粒尺寸为#30至#50的超吸收性聚合物W84.07%的量保留。运意味着约16%的 超吸收性聚合物经受磨损。仅进行揽拌的样品#1(比较例2)具有相似的结果。超吸收性聚合 物经60化pm和1,00化pm多孔超疏水性微粒处理的样品#3和#5经受相似的磨损。然而,在超 吸收性聚合物添加有水的样品#3、#5和#6中,颗粒磨损的程度明显减小。因此,可W确定向 超吸收性聚合物添加的水起到增塑剂的作用w有效抑制颗粒磨损。
[0巧引测试例4:离屯、保留容量(CRC)
[0157]为了评估球磨之前和之后超吸收性聚合物的CRC的变化,使用#30和#50的筛网将 制备例2的各个样品进行分选。然后,如制备例1中进行球磨。使用#30和#50的筛网将通过球 磨经受磨损的超吸收性聚合物样品再分选,并测量在#30至#50范围内的CRC的变化。结果绘 制于图4中。如测试例1测量CRC。参照图4,对应于样品#3、#5和#6中添加的水的量CRC降低。 如由此可W间接看出的,球磨之前和之后CRC的增量与未添加水时相比较小,并且因此由于 颗粒磨损引起的CRC变化较低。
[015引测试例5:评估AUP的变化
[0159] W与测试例2中相同的方式对制备例3的耐磨性超吸收性聚合物样品的AUP进行测 量W评估特性的变化。结果示于图5A中。与没有任何处理的超吸收性聚合物样品相比,添加 有水的样品在球磨之后的AUP增加。在样品#2和#3中,尽管使用相同量的多孔超疏水性微 粒,当添加水时,球磨之后的AUP下降也得到抑制。
[0160] 测试例6:评估渗透性的变化
[0161] 对制备例3的耐磨性超吸收性聚合物样品的渗透性进行测量W评估特性的变化。 结果示于图5B中。渗透性与颗粒磨损紧密相关,运可W在图5B的图中看出。对于单独的超吸 收性聚合物或仅添加有多孔超疏水性微粒的超吸收性聚合物,球磨之后渗透性减小至 100%或更大。然而,在添加有水的超吸收性聚合物中,渗透性减小至其一半或更低的水平。 因此,添加有水的超吸收性聚合物示出即使在外部压力和冲击下,其特性劣化也得到抑制, 并且表现出高的耐物理磨损性。因此,在根据本发明的耐磨性超吸收性聚合物中,即使在超 吸收性聚合物添加有水时,其表面粘性也不增加,并保持颗粒尺寸,从而防止可加工性降 低,由此使得能够容易控制制造过程中的过程负荷、颗粒尺寸和特性。
【主权项】
1. 一种耐磨性超吸收性聚合物,包含: 超吸收性聚合物(A)、颗粒(B)和水(C),所述颗粒(B)的i)MT比表面积为300m2/g至 1500m2/g且i i)孔隙率为50 %或更大, 其中以基于100重量份所述超吸收性聚合物(A)的0.0001重量份至15重量份的量包含 所述颗粒(B),并且以基于100重量份所述超吸收性聚合物(A)和所述颗粒(B)的0.1重量份 至20.0重量份的量包含所述水(C)。2. 根据权利要求1所述的耐磨性超吸收性聚合物,其中以基于100重量份所述超吸收性 聚合物(A)的0.001重量份至2.0重量份的量包含所述颗粒(B)。3. 根据权利要求1所述的耐磨性超吸收性聚合物,其中以基于100重量份所述超吸收性 聚合物(A)的0.05重量份至0.15重量份的量包含所述颗粒(B)。4. 根据权利要求1所述的耐磨性超吸收性聚合物,其中以基于100重量份所述超吸收性 聚合物(A)和所述颗粒(B)的1.0重量份至10.0重量份的量包含所述水(C)。5. 根据权利要求1所述的耐磨性超吸收性聚合物,其中以基于100重量份所述超吸收性 聚合物(A)和所述颗粒(B)的2.5重量份至7.5重量份的量包含所述水(C)。6. 根据权利要求1所述的耐磨性超吸收性聚合物,其中所述颗粒(B)的颗粒尺寸为2nm 至 50μηι。7. 根据权利要求1所述的耐磨性超吸收性聚合物,其中所述颗粒(Β)具有水接触角为 125°或更大的超疏水性。8. 根据权利要求1所述的耐磨性超吸收性聚合物,其中所述颗粒(Β)的颗粒尺寸为2nm 至50μπι并且具有水接触角为125°或更大的超疏水性。9. 根据权利要求1所述的耐磨性超吸收性聚合物,其中所述颗粒(Β)的BET比表面积为 500m2/g至 1500m2/g 〇10. 根据权利要求1所述的耐磨性超吸收性聚合物,其中所述颗粒(B)的BET比表面积为 600m2/g至 1500m2/g。11. 根据权利要求7所述的耐磨性超吸收性聚合物,其中所述颗粒(B)具有水接触角为 135°或更大的超疏水性。12. 根据权利要求7所述的耐磨性超吸收性聚合物,其中所述颗粒(B)具有水接触角为 140°或更大的超疏水性。13. 根据权利要求1所述的耐磨性超吸收性聚合物,其中所述颗粒(B)的孔隙率为90% 或更大。14. 根据权利要求1所述的耐磨性超吸收性聚合物,其中所述颗粒(B)包含选自以下的 至少一种:二氧化娃(Si〇2)、氧化铝、碳和二氧化钛(Ti〇2)。15. 根据权利要求1所述的耐磨性超吸收性聚合物,其中所述耐磨性超吸收性聚合物的 含水量为0.1重量%或更大。16. -种制造耐磨性超吸收性聚合物的方法,包括: a) 向超吸收性聚合物(A)中添加基于100重量份所述超吸收性聚合物(A)的0.0001重量 份至15重量份的颗粒(B),所述颗粒⑶的i)BET比表面积为300m 2/g至1500m2/g且ii)孔隙率 为50%或更大;以及 b) 向a)中获得的所述超吸收性聚合物(A)和所述颗粒(B)中添加基于100重量份所述超 吸收性聚合物(A)和所述颗粒(B)的0.1重量份至20.0重量份的水(C),从而制备含水超吸收 性聚合物。17. 根据权利要求16所述的方法,在b)中制备所述含水超吸收性聚合物之后还包括c) 研磨所述含水超吸收性聚合物以检测其耐磨性。18. 根据权利要求16所述的方法,其中以基于100重量份所述超吸收性聚合物(A)的 0.001重量份至2.0重量份的量添加所述颗粒(B)。19. 根据权利要求16所述的方法,其中以基于100重量份所述超吸收性聚合物(A)的 0.05重量份至0.15重量份的量添加所述颗粒(B)。20. 根据权利要求16所述的方法,其中以基于100重量份所述超吸收性聚合物(A)和所 述颗粒(B)的1.0重量份至10.0重量份的量添加所述水(C)。21. 根据权利要求16所述的方法,其中以基于100重量份所述超吸收性聚合物(A)和所 述颗粒(B)的2.5重量份至7.5重量份的量添加所述水(C)。22. 根据权利要求16所述的方法,其中所述颗粒(B)的颗粒尺寸为2nm至50μπι。23. 根据权利要求16所述的方法,其中所述颗粒(Β)具有水接触角为125°或更大的超疏 水性。24. 根据权利要求16所述的方法,其中所述颗粒(Β)的颗粒尺寸为2nm至50μπι并且具有 水接触角为125°或更大的超疏水性。25. 根据权利要求16所述的方法,其中所述颗粒(Β)的BET比表面积为500m2/g至1500m2/26. 根据权利要求16所述的方法,其中所述颗粒(B)的BET比表面积为600m2/g至1500m2/27. 根据权利要求23所述的方法,其中所述颗粒(Β)具有水接触角为135°或更大的超疏 水性。28. 根据权利要求23所述的方法,其中所述颗粒(B)具有水接触角为140°或更大的超疏 水性。29. 根据权利要求16所述的方法,其中所述颗粒(B)的孔隙率为90%或更大。30. 根据权利要求16所述的方法,其中所述颗粒(B)包含选自以下的至少一种:二氧化 硅(Si02)、氧化铝、碳和二氧化钛(Ti0 2)。31. 根据权利要求16所述的方法,其中所述超吸收性聚合物(A)通过如下获得: a) 由包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物通过热聚合或光聚合 制备水凝胶聚合物; b) 干燥所述水凝胶聚合物; c) 研磨经干燥的水凝胶聚合物,产生超吸收性聚合物颗粒;以及 d) 向所述超吸收性聚合物颗粒中添加表面交联剂以便进行表面交联反应。32. 根据权利要求31所述的方法,其中所述水溶性烯键式不饱和单体包括选自以下的 任一种或更多种:阴离子单体及其盐、非离子亲水性单体、以及含氨基的不饱和单体及其季 铵盐。33. 根据权利要求31所述的方法,其中用于热聚合的所述聚合引发剂包括选自以下的 任一种或更多种:过硫酸盐/酯类引发剂、偶氮类引发剂、过氧化氢和抗坏血酸。34. 根据权利要求31所述的方法,其中用于光聚合的所述聚合引发剂包括选自以下的 任一种或更多种:安息香醚、二烷基苯乙酮、羟基烷基酮、乙醛酸苯酯、苄基二甲基缩酮、酰 基膦和氨基酮。35. 根据权利要求31所述的方法,其中b)中的所述干燥在150Γ至250Γ下进行。36. 根据权利要求31所述的方法,其中在c)中获得的所述超吸收性聚合物颗粒的颗粒 尺寸为 150μηι 至850μηι。37. 根据权利要求31所述的方法,其中所述表面交联剂包括选自以下中的任一种或更 多种:多元醇化合物,环氧化合物,多胺化合物,卤代环氧化合物,卤代环氧化合物缩合产 物,Ρ恶唑啉化合物,单?恶唑烷酮化合物、二1?恶唑烷酮化合物或多w恶唑烷酮化合物,环脲化 合物,多价金属盐,和碳酸亚烃酯化合物。
【文档编号】C08K7/22GK106062071SQ201580010885
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年10月14日
【发明人】杨英仁, 金永三, 吴景实, 朴宝熙, 金秀珍
【申请人】株式会社Lg化学
再多了解一些
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