专利名称：水性介质的载体的制作方法
技术领域：
本发明涉及水性介质的载体以及生产这类水性介质载体的方法。
在大量的应用领域中，存在对能吸收水或一般而言水性介质并能贮存这些(如果应用上需要的话)的颗粒状载体的需要。
在塑料处理中，例如，经常需要将低浓度的固态或液态添加剂混入聚合物熔融物中。这样的添加剂可以是例如抗氧化剂、增塑剂、香味剂、滑爽剂、抗静电剂、表面活性剂等。母料工艺经常用于此目的，其中通过首先在适合的聚合物中生产要混合的添加剂的浓缩物，然后通过例如挤出工艺将本浓缩物混合到聚合物熔融物中，使添加剂均匀分布。经常使用多孔颗粒聚合物结构来生产这类母料，而添加剂则被引入到孔里。
DE2737745C2描述了微孔聚合物结构，这些结构是通过包括从聚合物与和聚合物相容的有机液体的均匀熔融物中热诱导相分离的方法被生产出来的。首先，DE2737745C2的方法允许含有添加剂作为功能活性液体的结构的生产，由此功能活性液体同时是在聚合物结构生产中所用的可相容有机液体和在多孔聚合物结构形成后依然留在至少部分孔系中的液体。其次，DE2737745C2的方法允许未填充微孔结构的生产，通过吸附机理，随后添加剂以有机溶液的形式被引入到其孔中。可以用来装载添加剂的类似结构也可以通过在DE3205289C2中所描述的方法生产。
WO98/55540描述了基于聚烯烃的多孔聚合物颗粒。这些聚合物颗粒可通过吸附机理装载例如液态添加剂。但是，对于如在WO98/55540中所公开的疏水聚合物颗粒的装载，添加剂必须是疏水添加剂。WO98/55540的疏水多孔聚合物颗粒不能吸收水性介质。
许多应用要求以疏水聚合物作为添加剂或功能液体的载体，这样聚合物的例子有聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯或聚(4-甲基-1-戊烯)，或氟聚合物如聚偏氟乙烯或聚氟乙烯。这类聚合物通过这样的特性来区别，如高耐化学性和/或生理安全性，高机械稳定性和温度稳定性。此外，在用于例如结合到聚烯烃中去的母料中，为了相容性的缘故，经常需要使用基于上述疏水聚合物的添加剂浓缩物。从这些聚合物制得的多孔聚合物结构，由于它们的疏水特性，很容易装载疏水功能性液体或含有添加剂的疏水液体。
然而，自然界中大量的功能性液体或添加剂是水性的。例如许多添加剂如乳胶颗粒分散体、色彩颜料、高岭土和纳米颗粒首先是以水分散体或乳液的形式存在的。然而这类功能性液体或添加剂分散体仅被当今已知的疏水多孔聚合物颗粒吸收到很少的程度或完全不吸收。
在从热塑性塑料生产泡沫的过程中，例如在聚烯烃泡沫的生产中，通常用水作为发泡剂。在这种情形以及上面所提及的用于塑料处理的添加剂的情形中，产生了将很低浓度的水均匀混合到聚合物熔融物中去的问题，由此需要适宜的含水母料。使用当前已知的如那些基于聚烯烃的多孔聚合物结构不能生产出能贮存水的浓缩物。
最后，在例如含有大量的水以及具有大表面积的自由流动物质的空气增湿和空气调节上也存在需要。
已知被称作超吸收体的许多产品，这些产品可以作为水性介质的载体并吸收数倍于它们自身重量的液体，即使当经受很高压力的情况下也可以保持这种特性。这类产品是基于例如纤维素聚合物或改性聚丙烯酸酯、聚丙烯腈或聚乙烯醇，也就是亲水聚合物的。这类产品的缺点是它们通常缺乏足够的机械稳定性和不能自由流动。此外它们不适用于例如水分散体的吸收，而且当这类产品被混入到疏水热塑性聚合物如聚烯烃中去时会产生相容性问题。
因此本发明的目的是要提供一种基于疏水聚合物的载体，它可以装载水性介质，可以吸收水或一般的水性介质，也可贮存它们(如果应用上如此要求)，并且允许从水性添加剂分散体开始来生产添加剂浓缩物。本发明的另外一个目的是提供生产这类载体的方法。另一个目的是提供一种基于疏水聚合物的水性介质贮存装置。
通过一种可以装载水性介质的颗粒状载体可以实现这些目的，其中颗粒由多孔疏水聚合物基质所组成，平均粒度在50μm和5000μm之间，并且拥有平均孔径在1μm到200μm之间的至少部分开孔结构，颗粒状载体的水装载能力(通过将它与水进行接触来确定)为10重量％到95重量％(相对于已装载载体的总重)。
因此本发明的载体指基于疏水聚合物基质的能装载水性介质的多孔聚合物颗粒。因为本发明载体为可倾倒和自由流动的颗粒，这对进一步处理特别有利。在一个优选的本发明实施方案中，多孔聚合物基质总表面(包括外表面及其孔表面)的至少一部分被亲水化。如果多孔聚合物基质在其整个表面(包括外部表面和它的孔表面)基本上都被亲水化尤其有利。这可以通过孔容积中有高比例外通孔的多孔聚合物基质来获得。
另外本发明的目的可以通过基于疏水聚合物的颗粒状载体的生产方法来获得，该载体可以装载水性介质，并且其水装载能力(通过将它与水进行接触来确定)为10重量％到95重量％(相对于已装载载体的总重)，该方法包括下列步骤-选择颗粒状多孔疏水聚合物基质，聚合物基质平均粒度在50μm和5000μm之间，并且具有平均孔径在1μm到200μm之间的至少部分开孔结构；-将聚合物基质颗粒在其包括外表面及其孔表面的总表面的至少一部分亲水化，以获得可以装载水性介质的载体。
本发明的方法特别适用于本发明载体的生产。此外，本发明的可以装载水性介质的载体的生产方法也可以延伸到装载水性介质的贮存装置的生产方法。因此本发明的另外一个目的可以通过基于疏水聚合物并可装载水性介质的贮存装置的生产方法来获得，至少包括下列步骤选择平均粒度在50μm和5000μm之间，并且拥有平均孔径在1μm到200μm之间的至少部分开孔结构的颗粒状多孔疏水聚合物基质；将聚合物基质颗粒在其包括外表面及其孔表面的总表面的至少一部分亲水化；并通过将亲水化过的聚合物基质与水性介质进行接触来使亲水化的颗粒状聚合物基质装载水性介质到10重量％到95重量％(相对于已装载载体设备的总重)。
由此，根据本发明，从本发明的载体或通过上述的方法，可以提供一种由颗粒所组成、装载了水性介质的贮存装置，贮存装置可装载相对于已装载载体装置总重10重量％到95重量％的水性介质，其中颗粒由平均粒度在50μm和5000μm之间并且具有平均孔径在1μm到200μm之间的至少部分开孔结构的疏水聚合物基质构成。
所用的具有至少部分开孔结构的多孔颗粒状疏水聚合物基质可以具有海绵状、蜂窝状，或甚至是网状或珊瑚状的微结构。根据本发明，孔结构必须至少部分是开孔的，也就是说，存在于聚合物中的孔必须可以和在基质结构至少一些区域流体连通，并且在聚合物基质颗粒的外表面至少有一些区域必须是开孔的。这就允许本发明所要求的足够的水性介质渗透性以及装载能力。具有至少部分开孔结构并且平均孔径在1μm到200μm之间的颗粒状聚合物基质的使用一方面允许吸收水或水性介质，另一方面将水或水性介质固定于本发明载体的孔系中，因此特别适合用作本发明的水性介质贮存基体。在一个优选的实施方案中，本发明所用的聚合物基质的平均孔径在5μm到100μm的范围内。特别优选平均孔径在5μm到50μm的范围内。基于具有此类优选孔径的聚合物基质的本发明的载体具有好的装载能力以及优秀的水性介质贮存能力，因而载体不会发生任何水性介质的泄漏。
本发明的多孔颗粒状载体的特征在于对水性介质的高吸收能力。通过将本发明的载体与水进行接触得到的水吸收能力评价水性介质吸收能力(首先关于本发明所谓装载能力，即可被本发明的颗粒状多孔载体所吸收的水量，其次借住特征装载时间，即用水填充孔容积所需要的时间)。
根据本发明，颗粒状载体的水装载能力为10重量％到95重量％(相对于已装载载体的总重)。装载能力一般随着所用聚合物基质的体积孔隙率增大而增大。类似论点也适用于本发明的贮存装置的载荷。根据本发明，所用聚合物的体积孔隙率一般在15体积％和95体积％之间。在本发明的一个优选实施方案中，聚合物基质的体积孔隙率在30体积％和90体积％之间。优选基于这样的聚合物基质的本发明的载体所具有的水装载能力在25重量％和90重量％之间。一个优选的基于这样的聚合物基质的贮存装置所具有的装载能力在25重量％和90重量％之间。特别优选孔隙率在50体积％和85体积％之间的聚合物基质。基于这样特别优选的聚合物基质的本发明载体优选具有的水装载能力在45重量％到85重量％之间。特别是在此类本发明载体中，一方面实现了高的水装载能力，另一方面实现了高的机械稳定性，允许在例如容器中或袋子中没有困难地贮存装有水性介质的载体而没有水性介质从颗粒中渗漏出来。一个特别优选的基于上面提及的特别优选的聚合物基质的贮存装置所具有的水性介质装载能力在45重量％和85重量％之间。
在一个有益的实施方案中，本发明的颗粒状多孔载体的特征装载时间最多为120秒，特别优选最多为90秒。
从本发明载体或贮存装置的快速装载能力和很好的流动性来看，优选颗粒大小在50μm和5000μm之间的聚合物基质。特别优选颗粒大小在400μm和3000μm之间的聚合物基质。聚合物基质的颗粒以及由此得到的本发明载体或贮存装置可具有任何希望的形状。聚合物基质的颗粒可以是球形、椭圆形、圆柱形或细颗粒状的，或可拥有任何其他规则或不规则形状。
对于亲水化，可将聚合物基质例如用亲水聚合物溶液进行浸溃。聚合物如聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等可被用作用于此目的的亲水聚合物。也可以用可聚合的亲水单体、自由基引发剂和交联剂涂布在聚合物基质的表面并在表面上将单体交联成亲水层。
不论怎样，还是优选将表面活性剂用于聚合物基质的亲水化，即，在本发明的一个优选实施方案中，通过涂布一层表面活性剂对多孔聚合物基质进行亲水化。由此，本发明的亲水化方法优选通过在其包括外表面及其孔表面的总表面的至少一部分上，用溶于对聚合物基质基本惰性并不能将其溶解到任何显著程度的挥发性溶剂或溶剂混合物中的表面活性剂溶液浸渍聚合物基质来实施。
在本发明的上下文中，表面活性剂应被理解为分子中具有至少一个亲水和一个疏水官能团的物质，分子的亲水和疏水部分相互平衡，结果分子处于能够在水相的界面处累积起来的位置。此外，表面活性剂也可以降低表面张力并形成所谓胶束。在本发明的上下文中，由于表面活性剂的疏水基团对疏水材料具有显著的亲合力，使得表面活性剂能被很好地吸附到本发明中所用的多孔疏水聚合物基质的表面，因而本发明中所用的聚合物基质可被表面活性剂很好地涂布。与此同时，表面活性剂分子的亲水部分确保对水性介质具有必需的显著亲合力。
在本发明的上下文中，挥发性溶剂或溶剂混合物可被理解为其沸点低于所用表面活性剂的沸点或分解温度的溶剂或溶剂混合物。溶剂或溶剂混合物的沸点优选不超过100℃。
在本发明中用来生产表面活性剂溶液的溶剂或溶剂混合物是一种对聚合物基质来说基本惰性的物质，即，它不和聚合物基质发生化学反应或溶解聚合物基质到任何显著的程度。但是在个别情况下，在溶剂或溶剂混合物的作用下发生聚合物基质的一些轻微溶胀是可以接受的。
对于其中在水性体系中需要和所用疏水聚合物基质表面很好地粘合的、足够稳定的涂层的应用，所用表面活性剂是通过有机溶剂或溶剂混合物结合到聚合物基质中的水溶性表面活性剂。
根据本发明，当然也可使用水溶性表面活性剂来亲水化聚合物基质。在这种情况下将多孔载体直接用水性表面活性剂溶液进行浸渍。
这同时提供一种生产本发明贮存装置的简单方法，该贮存装置装载水性介质并基于疏水聚合物，该方法包括下列步骤-选择颗粒状多孔疏水聚合物基质，聚合物基质的平均粒度在50μm和5000μm之间，并且至少一部分开孔结构平均孔径在1μm到200μm之间；-通过将疏水聚合物基质与含有水溶性表面活性剂的水性介质接触，直接将水性介质装载到疏水聚合物上至10重量％到95重量％的程度(相对于已装载载体装置的总重)。
因而，含有水溶性表面活性剂的水性介质留在聚合物基质中而不需要复杂的中间干燥步骤(若非如此则中间干燥步骤是必须的)。装载了的聚合物基质就直接代表本发明的贮存装置。
根据本发明，非离子型、阴离子或阳离子型表面活性剂均可用于亲水化作用。
当使用非离子型表面活性剂时，优选的表面活性剂选自脂肪酸甘油酯如单甘油酯或二甘油酯；聚二醇醚表面活性剂如脂肪醇聚二醇醚、烷基苯酚聚二醇醚、脂肪酸聚二醇醚、脂肪酰胺聚二醇醚；脂肪酸二醇酯如脂肪酸乙二醇酯或脂肪酸二甘醇酯；脱水山梨(糖)醇的单、二或三脂肪酸酯；或脂肪酰胺如脂肪酸单乙醇酰胺或脂肪酸二乙醇酰胺。这里也可以使用不同表面活性剂的混合物。最适合的是脂肪酸甘油酯，用甘油单油酸酯或甘油单硬脂酸酯可获得特别好的结果。
如果在本发明中使用水溶性非离子型表面活性剂，可以使用HLB值来估计水溶性。
HLB(亲水亲脂平衡)值表示分子中亲水部分与疏水部分的强度比例。它是基本非离子型表面活性剂的水溶性或脂溶性占优以及乳液稳定性的度量。表面活性剂的HLB值可从两性分子所有部分累积计算出来。它反映了疏水链和亲水基团的类型和数量。其值一般在1和20之间。HLB值＜7表明更容易溶解于油中的亲脂分子占优。HLB值＞7的表面活性剂通常能充分溶解于水中，由此可被用作本发明的水溶性非离子型表面活性剂。然而当使用水溶性非离子型表面活性剂时，优选HLB值在10和15之间的那些表面活性剂。
为了确保非离子型表面活性剂被很好地吸附在疏水聚合物上，表面活性剂分子的疏水部分应该由10到30个碳原子的链所构成。在本发明的一个优选实施方案中，表面活性剂分子的疏水部分有10到20个碳原子。疏水部分由10到15个碳原子所构成的表面活性剂分子的使用已经被证实最令人满意。如果使用水溶性非离子型表面活性剂，HLB值应在10和15之间。
当涉及水溶性表面活性剂时，不仅离子型表面活性剂，而且选自非离子型表面活性剂的表面活性剂均可以使用。市售的离子型表面活性剂包括阴离子性和阳离子型，主要是可以水溶解的。
带有一个或多个官能阴离子基团的阴离子型表面活性剂在水溶液中离解，形成阴离子(它们是最终造成表面活性特性的原因)。典型的阴离子基团的例子有-COONa、-SO3Na和-OSO3Na。特别适合的阴离子表面活性剂选自皂、烷基硫酸盐、链烷磺酸盐、烷基芳基磺酸盐(例如十二烷基苯磺酸盐)或烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、脂肪醇磺酸盐、脂肪醇醚磺酸盐和二烷基磺基琥珀酸盐。
在阳离子表面活性剂的情形中，决定表面活性的高分子量疏水基团在水溶液中离解成阳离子。已经被成功使用的阳离子表面活性剂是通式为(R4N+)X-的季铵化合物。这些包括优选二(十八烷基)二甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和可可苯甲基二甲基氯化铵。
如果在本发明的颗粒状载体或贮存基体中表面活性剂的浓度在0.1重量％到15重量％之间是有利的，并且特别优选在1重量％到10重量％之间。当浓度在3重量％到10重量％时可获得非常好的结果。必须作为所用多孔聚合物基质孔隙率的函数选择浓度，从而一方面可获得足够的亲水化作用，另一方面可避免它们被表面活性剂涂布而堵塞孔。亲水处理过的聚合物基质以及由此而得到的本发明载体优选与未涂布的聚合物基质具有一样的多孔结构。由此优选以这样的方式进行亲水化作用经过亲水化作用，聚合物基质的多孔结构基本上没有被改变，也就是，聚合物基质的孔没有被堵塞。为了生产具有适宜表面活性剂浓度的本发明载体或贮存装置，在本发明的方法中，在溶液中的表面活性剂浓度优选为1重量％到10重量％。
为了用表面活性剂溶液润湿所用的聚合物基质，特别是当用非水溶性表面活性剂来生产表面活性剂溶液时，以使用有机溶剂或溶剂混合物为方便。当用水溶性表面活性剂来生产表面活性剂溶液时，以使用水作为溶剂为方便。
有机溶剂或溶剂混合物可被理解为含有一定比例的水，假设所用的表面活性剂的均匀溶液可在低于溶剂或溶剂混合物的沸点，优选在60℃和70℃的温度范围内制备，并且聚合物基质被溶液很好地润湿从而可以发生聚合物基质被表面活性剂溶液浸渍。有机溶剂或溶剂混合物特别优选选自醇类、酮类或酯类，或这些物质的混合物。如上所述，也可以使用例如醇/水混合物。
可以将各种方法用于聚合物基质用表面活性剂溶液的浸渍。一个优选的方法由将聚合物基质浸入表面活性剂溶液足够长的时间，从而尽可能地浸渍所有可以到达表面组成。可以使用超声波浴或利用真空来帮助浸渍处理。
为了除去用来生产本发明载体的溶剂或溶剂混合物，可以将用表面活性剂溶液浸渍后的聚合物基质进行干燥。干燥可在升高的温度和/或真空下进行。必须选择干燥温度以使得表面活性剂在干燥过程中不会发生蒸发和分解。高频干燥，例如通过微波方法，也是可以的。
根据本发明，优选使用从选自聚烯烃、氟聚合物、苯乙烯类聚合物或这些聚合物的共聚物的聚合物或聚合物共混物所制得的疏水聚合物基质。特别有利的聚烯烃是聚乙烯，也就是HDPE、LDPE、LLDPE和UHMWPE，聚丙烯，聚(4-甲基-1-戊烯)，聚(1-丁烯)和聚异丁烯，以及，对于共聚物，是乙烯丙烯共聚物和乙烯醋酸乙烯酯共聚物。特别优选的氟聚合物是聚偏氟乙烯和聚氟乙烯以及聚(四氟乙烯-共聚-六氟丙烯)、聚(四氟乙烯-共聚-全氟烷基乙烯基醚)和聚(乙烯-共聚-四氟乙烯)共聚物。特别适合的苯乙烯类聚合物是聚苯乙烯和苯乙烯丙烯腈共聚物，苯乙烯丁二烯共聚物和丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。特别优选的是基于聚烯烃的聚合物基质，尤其是基于聚丙烯或聚乙烯的那些聚合物基质。
构成疏水聚合物基质的聚合物或聚合物共混物可含有如抗氧化剂、成核剂、填充剂、UV吸收剂等的添加剂以选择性地改进基质的特性。这些添加剂的浓度通常低于10重量％并优选低于2重量％。
本发明的颗粒状聚合水性介质载体非常适合用于装载水性介质的聚合物颗粒的生产，即适于水性介质贮存装置的生产。例如，可以生产出含高比例水的聚合物结构并可用于如发泡热塑性聚合物的场合，或可用作用于空气调节和/或环境湿度调节的基质。含有添加剂、例如最初以分散体形式获得的母料的生产也可方便地使用本发明的颗粒状聚合载体，通过首先用足够量的水分散体填充颗粒状聚合载体，然后通过干燥除去水从而使固体部分保留在孔结构中。
借助于以下的实施方案例子对本发明进行详细说明。在这些例子中已经用到了下面的评定方法。
颗粒度的测定通过测微目镜或适宜的图像分析法，在显微镜下从代表性的样品来确定平均颗粒度。
平均孔尺寸的测定通过数字化SEM显微照片的样品断裂形状使用适宜的图形分析软件进行分析来确定平均孔的大小。从SEM显微照片测量出约50到100个孔的直径，单位为μm。通过对各个值求平均值计算出相关联的平均孔径。
体积孔隙率的测定可通过本身是已知的方法来测定体积孔隙率。例如比重瓶测量法适于使用水作为非润湿液体测量疏水聚合物基质的体积孔隙率。也可以通过适宜的压入法如水银压入法或其它适宜液体压入法来测量体积孔隙率。
装载能力和特征装载时间的测定装载能力和特征装载时间的测定要求所研究的材料的体积孔隙率是已知的。
称出10到30克所研究的材料，放入500毫升的烧瓶中。被添加到样品中的水量，也就是所要被添加水的体积，由样品的孔隙率和最初被称出的样品的孔容积来决定。样品的孔容积可以从最初的重量、聚合物的密度ρ聚合物和孔隙率ε计算出来。第一步，加入可以预料到要被样品完全吸收的水量。所加水的体积相当于大约60％先前所确定的样品孔容积。
加完水后，将烧瓶连接到适宜的混合设备如带有维持在25℃水浴的旋转式蒸发器。然后进行混合，直到样品外面已干燥并能自由流动。通过跑表来确定从混合开始到水完全被吸收的装载时间。
然后将烧瓶和混合设备断开，加入相当于5％孔容积的额外水量。然后再继续混合并测量这个水量被样品完全吸收所需要的时间。每次加入相当于5％孔容积的水量，重复这个过程直到样品被水饱和。饱和被定义为在烧瓶壁上能观察到水时所处的和/或样品颗粒相互粘连的状态，即使在3小时的装载期间之后。将每次由跑表所确定的各个装载时间加和，得到特征装载时间，其中在每一情况下水量都被样品完全吸收。然后再一次称重被饱和了的样品，减去样品的最初重量，就得到了被吸收的水的总重。
从被样品所吸收的总水量对饱和了的样品重量的比值，以百分比来表示，得到了载体的装载能力。
实施例1选用由颗粒状聚丙烯所构成的颗粒状多孔聚合物基质，其孔隙率为78体积％，平均孔大小为20μm，平均颗粒度为3mm×3mm。这种聚合物基质装载5重量％的Synperonic PE/L 121非离子型表面活性剂溶液，一种聚乙二醇和聚丙二醇的共聚物(从Uniqema公司得到)溶于异丙醇所得到的溶液。选择表面活性剂溶液的量以及因此选择表面活性剂的量，以便在干燥被处理的聚合物基质之后，得到带有表面活性剂浓度为5重量％的颗粒状载体。在这个表面活性剂浓度下，亲水化了的聚合物基质具有和疏水起始聚合物基质基本上一样的多孔结构。
被表面活性剂所涂布的颗粒状多孔载体的装载能力为50重量％水(相对于已装载载体的总重)，特征装载时间为90分钟。以这种方式装载的载体同时也代表带有50重量％(相对于总重)的载荷的本发明贮存装置。
实施例2使用和实施例1一样的多孔聚合物基质，15克的聚合物基质在1小时内装载45克溶于异丙醇中的5重量％Synperonic PE/L 121非离子型表面活性剂溶液。在一个被维持在70℃的水浴中进行真空干燥后，得到13重量％的表面活性剂含量。
干燥过的涂布有表面活性剂的颗粒状多孔载体的水装载能力为60重量％(相对于已装载载体的总重)，特征装载时间为75分钟。按这种方式装载的载体同时代表装载量为60重量％(相对于总重)的本发明贮存装置。
实施例3使用和实施例1一样的多孔聚合物基质，根据和实施例1一样的程序，用AEROSOLMA阴离子型表面活性剂(二(1，3-二甲基丁基)磺基琥珀酸钠，从Cytec公司获得)涂布聚合物基质。涂布有AEROSOLMA的颗粒状多孔载体的装载能力为60重量％水(相对于已装载载体的总重)，特征装载时间为5分钟。按这种方式装载的载体同时代表装载量为60重量％(相对于总重)的本发明贮存装置。
实施例4选用一种孔隙率为65体积％，平均孔大小为15μm和平均颗粒度为3mm×3mm的微孔HDPE颗粒作为多孔颗粒状聚合物基质。按在实施例1中所述的程序，用5重量％的单油酸甘油酯涂布HDPE聚合物基质的孔表面和外表面。这样用单油酸甘油酯涂布、被亲水化了的HDPE聚合物基质具有和疏水起始聚合物基质基本上一样的多孔结构。
这样获得的颗粒状多孔载体的装载能力为60重量％水(相对于已装载载体的总重)，特征装载时间为100分钟。以这种方式装载的载体同时也代表具有载荷为50重量％(相对于总重)的本发明贮存装置。
实施例5使用和实施例4一样的多孔聚合物基质。这种聚合物基质也用溶于异丙醇的5重量％单油酸甘油酯装载，1小时内在18克的聚合物基质上装载42克表面活性剂溶液，在被维持在70℃的水浴中进行真空干燥后，得到10.4重量％的表面活性剂含量。
涂布有表面活性剂的颗粒状多孔载体，其装载能力为65重量％水(相对于已装载载体的总重)，特征装载时间为90分钟。按这种方式装载的载体同时代表装载量为65重量％(相对于总重)的本发明贮存装置。
实施例6使用和实施例3一样的HDPE聚合物基质，根据和实施例1一样的程序，用Span80非离子型表面活性剂(单油酸山梨醇酯，从Merck获得)涂布聚合物基质。
获得了装载能力为50重量％水(相对于已装载载体的总重)和特征装载时间为60分钟的多孔载体。按这种方式装载的载体同时代表装载量为50重量％(相对于总重)的本发明贮存装置。
实施例7使用实施例4的HDPE颗粒作为颗粒状聚合物基质。这种聚合物基质装载溶于异丙醇的5重量％Span80非离子型表面活性剂，溶液1小时内在18克的聚合物基质上装载42克表面活性剂溶液。在被维持在70℃的水浴在真空中进行干燥后，得到10.4重量％的表面活性剂含量。
涂布有表面活性剂的干燥颗粒状多孔载体，其装载能力为65重量％水(相对于已装载载体的总重)，特征装载时间为120分钟。按这种方式装载的载体同时代表装载量为60重量％(相对于总重)的本发明贮存装置。
实施例8使用和实施例4-7一样的多孔颗粒状聚合物基质。用水溶性阴离子表面活性剂ARMA(从Cytec Industries Inc.，USA获得的二(1，3-二甲基丁基)磺基琥珀酸钠)浸渍这种聚合物基质。使用表面活性剂含量为5重量％的表面活性剂水溶液，在20克的聚合物基质中装载30克的表面活性剂溶液。这种产品代表被装载60重量％(相对于总重)水性介质的颗粒状贮存装置。
然后将装载表面活性剂水溶液的颗粒状聚合物基质干燥以研究它再装载水能力。涂布有表面活性剂的干燥多孔颗粒状载体，其装载能力为60重量％水(相对于已装载载体的总重)，特征装载时间为35分钟。装好的载体代表载荷为60重量％(相对于总重)的本发明贮存装置。
对比实施例1对没做进一步的处理的在实施例1中所用的聚丙烯基质进行水装载能力试验。首先加入相当于约10％先前所确定的样品孔容积的水量。即使3小时之后，测试材料的表面还未干燥，即不能再吸收任何水。未经处理的聚丙烯基质表现出对水没有装载能力。
权利要求
1.一种颗粒状载体，其可以装载水性介质，颗粒由多孔疏水聚合物基质构成，颗粒具有在50μm到5000μm之间的平均颗粒度和至少部分平均孔径在1μm和200μm之间的开孔结构，并且颗粒状载体具有通过将其与水进行接触确定的相对于已装载体总重10重量％到95重量％的水装载能力。
2.根据权利要求1的载体，特征是多孔聚合物基质在包括其外表面和孔表面的整个表面的至少一部分被亲水化。
3.根据权利要求1和2中一者或两者的载体，特征是多孔聚合物基质在包括其外表面和孔表面的基本整个表面被亲水化。
4.根据权利要求2和3中一者或两者的载体，特征是多孔聚合物基质通过用表面活性剂涂布而被亲水化。
5.根据权利要求4的载体，特征是表面活性剂是选自以下的非离子型表面活性剂脂肪酸甘油酯、聚二醇醚、脂肪酸二醇酯、山梨醇单、二或三脂肪酸酯和脂肪酰胺。
6.根据权利要求5的载体，特征是非离子型表面活性剂是脂肪酸甘油酯。
7.根据权利要求5的载体，特征是非离子型表面活性剂的HLB值高于7。
8.根据权利要求5的载体，特征是非离子型表面活性剂的HLB值为10到15。
9.根据权利要求4的载体，特征是表面活性剂是选自以下的阴离子型表面活性剂皂、烷基硫酸盐、链烷磺酸盐、烷基芳基磺酸盐或烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、脂肪醇磺酸盐、脂肪醇醚磺酸盐和二烷基磺基琥珀酸盐。
10.根据权利要求4的载体，特征是表面活性剂是选自季铵化合物的阳离子型表面活性剂。
11.根据权利要求4到10中一项或多项的载体，特征是载体中的表面活性剂浓度在0.1重量％和15重量％之间。
12.根据权利要求1到11中一项或多项的载体，特征是构成聚合物基质的聚合物是聚烯烃、氟聚合物、苯乙烯聚合物或这些聚合物的共聚物。
13.根据权利要求1到12中一项或多项的载体，特征是其具有和多孔聚合物基质基本一样的多孔结构。
14.根据权利要求1到13中一项或多项的载体，特征是孔隙率在30体积％和90体积％的范围内，并且水装载能力在相对于已装载载体总重25重量％和90重量％的范围内。
15.根据权利要求1到14中一项或多项的载体，特征是颗粒的平均孔径在5μm到100μm的范围内。
16.根据权利要求1到15中一项或多项的载体，特征是其水特征装载时间最长为120分钟。
17.根据权利要求1到15中一项或多项的载体，特征是其水特征装载时间最长为90分钟。
18.可以装载水性介质的基于疏水聚合物的颗粒状载体的生产方法，载体的水装载能力，通过将其与水进行接触来确定，相对于已装载体的总重为10重量％到95重量％，该方法包括下列步骤-颗粒状多孔疏水聚合物基质的选择，聚合物基质的平均粒度在50μm和5000μm之间，并且具有平均孔径在1μm到200μm之间的至少部分开孔结构；-将聚合物基质颗粒在其包括外表面及其孔表面的总表面的至少一部分亲水化，以获得可以装载水性介质的载体。
19.根据权利要求18的方法，特征是可装载水性介质的载体具有和疏水聚合物基质基本一样的多孔结构。
20.根据权利要求18或19的方法，特征是用于亲水化的聚合物基质在其包括外表面及其孔表面的总表面的至少一部分上用溶于对聚合物基质基本惰性并且以及不会将其溶解到显著程度的挥发性溶剂或溶剂混合物中的表面活性剂的溶液进行浸渍。
21.根据权利要求20的方法，特征是溶剂或溶剂混合物的沸点不超过100℃。
22.根据权利要求20和21中一项或两项的方法，特征是有机溶剂或溶剂混合物被用作溶剂或溶剂混合物。
23.根据权利要求22的方法，特征是溶剂或溶剂混合物选自醇类、酮类和酯类。
24.根据权利要求20到23中一项或多项的方法，特征是用选自脂肪酸甘油酯的非离子型表面活性剂来进行亲水化。
25.根据权利要求20和21中一项或两项的方法，特征是水被用作溶剂。
26.根据权利要求25的方法，特征是将HLB值高于7的水溶性非离子型表面活性剂用作表面活性剂。
27.根据权利要求20到26中一项或多项的方法，特征是表面活性剂在溶液中的浓度是在1重量％和10重量％之间。
28.根据权利要求18到27中一项或多项的方法，特征是聚合物基质由聚烯烃、氟聚合物、苯乙烯聚合物或这些聚合物的共聚物构成。
29.根据权利要求18到28中一项或多项的方法，特征是聚合物基质的平均孔径在5μm和100μm之间。
30.根据权利要求18到29中一项或多项的方法，特征是聚合物基质的体积孔隙率在30体积％和90体积％之间。
31.装载了水性介质并基于疏水聚合物的贮存装置的生产方法，至少包括下列步骤-颗粒状多孔疏水聚合物基质的选择，聚合物基质的平均粒度在50μm和5000μm之间，并且具有平均孔径在1μm到200μm之间的至少部分开孔结构，-将聚合物基质颗粒在其包括外表面及其孔表面的总表面的至少一部分亲水化，以及-通过将亲水化的聚合物基质与水性介质接触，用亲水化的颗粒状聚合物基质装载水性介质到相对于已装载贮存装置总重10重量％到95重量％的程度。
32.装载了水性介质并基于疏水聚合物的贮存装置的生产方法，至少包括下列步骤-颗粒状多孔疏水聚合物基质的选择，聚合物基质的平均粒度在50μm和5000μm之间，并且具有平均孔径在1μm到200μm之间的至少部分开孔结构；-通过将疏水聚合物基质与水性介质接触，后者含有水溶性表面活性剂，用疏水聚合物基质直接装载水性介质到相对于已装载贮存装置总重10重量％到95重量％的程度。
33.一种贮存装置，其由颗粒所组成并装载水性介质到相对于已装载贮存装置总重10重量％到95重量％的程度，颗粒由疏水聚合物基质所制成，其平均粒度在50μm和5000μm之间，并且拥有至少一部分开孔结构且平均孔径在1μm到200μm之间。
全文摘要
本发明涉及一种颗粒状载体，其可以装载水性介质。所述颗粒由多孔疏水聚合物基质构成，具有在50μm到5000μm之间的平均颗粒度和至少部分平均孔径在1μm和200μm之间的开孔结构。本发明的颗粒状载体具有相对于已装载体总重10重量％到95重量％的水的装载能力，所述装载能力通过将载体与水进行接触来确定。本发明还涉及一种基于所述载体并装载水性介质的贮存装置。本发明进一步涉及制备可装载10重量％到95重量％的水的颗粒状载体的方法。根据该方法，以颗粒形式提供的聚合物基质在包括其外表面和孔表面的整个表面的至少一部分被亲水化。
文档编号C08J3/22GK1816589SQ200480018859
公开日2006年8月9日 申请日期2004年6月23日 优先权日2003年7月3日
发明者H·施滕策尔, E·凯斯勒, Q·黄 申请人:门布拉内有限公司