相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年12月27日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0180348号和于2017年4月19日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0050399号的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本发明涉及具有优异的吸收性能的超吸收性聚合物及其制造方法。
背景技术
超吸收性聚合物(superabsorbentpolymer，sap)是一种能够吸收其自身重量的约500至约1,000倍的水分的合成聚合物材料，并且各制造商将其命名为不同的名称，例如sam(superabsorbencymaterial，超吸收性材料)、agm(absorbentgelmaterial，吸收性凝胶材料)等。这样的超吸收性聚合物开始实际应用于卫生产品，现在其广泛用于制备卫生产品例如儿童用纸尿布或卫生巾、园艺用保水土壤产品、土木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域用保鲜剂、泥敷剂用材料等。
在大多数情况下，这些超吸收性聚合物已广泛用于卫生材料例如尿布或卫生巾领域。在这样的卫生材料中，超吸收性聚合物通常以分布在纸浆中的状态包含在内。然而，近年来，已做出持续努力以提供厚度更薄的卫生材料例如尿布。作为这样的努力的一部分，对其中纸浆的含量减少或者根本不使用纸浆的所谓的无纸浆尿布等的开发正在积极推进。
如上所述，在其中纸浆含量减少或者不使用纸浆的卫生材料的情况下，超吸收性聚合物以相对较高的比率包含在内，并且这些超吸收性聚合物颗粒不可避免地被包含在卫生材料中的多个层中。为了使被包含在多个层中的全部超吸收性聚合物颗粒更高效地吸收液体例如尿液，超吸收性聚合物不仅需要基本地表现出高的吸收性能和吸收速率，而且其还需要表现出更加改善的液体渗透率。也就是说，超吸收性聚合物应表现出更加改善的液体渗透率，因此允许首先与液体例如尿液接触的表面层的超吸收性聚合物颗粒吸收后残留的液体快速通过。使得通过后续层的超吸收性聚合物颗粒有效且快速地吸收这样的残留液体变得可能。
因此，最近，已进行各种尝试以开发更加改善的超吸收性聚合物，但是这些技术要求仍未被充分满足。
技术实现要素：
技术问题
本发明的一个目的是提供一种具有优异的吸收性能的超吸收性聚合物及其制造方法。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供了如下超吸收性聚合物：
所述超吸收性聚合物包含：
基础聚合物粉末，所述基础聚合物粉末包含具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的第一交联聚合物；和
表面交联层，所述表面交联层形成在所述基础聚合物粉末上并且包含其中所述第一交联聚合物经由表面交联剂进一步交联的第二交联聚合物，其中所述超吸收性聚合物具有：
13g/g或更大的0.3psi下15分钟凝胶-aul，
18g/g或更大的负荷下吸收率(aul)，
30达西或更大的凝胶床渗透率(gbp)，和
45秒或更短的根据涡旋测量法测量的涡旋时间。
本发明还提供了如下超吸收性聚合物：
所述超吸收性聚合物包含：
基础聚合物粉末，所述基础聚合物粉末包含具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的第一交联聚合物；和
表面交联层，所述表面交联层形成在所述基础聚合物粉末上并且包含其中所述第一交联聚合物经由表面交联剂进一步交联的第二交联聚合物，其中所述超吸收性聚合物具有：
13g/g或更大的0.3psi下15分钟凝胶-aul，
30达西或更大的凝胶床渗透率(gbp)，和
45秒或更短的根据涡旋测量法测量的涡旋时间。
为了改善超吸收性聚合物的吸收性能，已经研究了增加超吸收性聚合物的表面积的方法。为了扩大超吸收性聚合物的表面积，已知有在水溶性烯键式不饱和单体的聚合期间使用发泡剂的方法，但是使用过多的发泡剂可能引起分销和储存方面的问题，因为超吸收性聚合物的凝胶强度降低或者密度降低。作为另一种方法，存在通过粗粉碎水凝胶聚合物来减小颗粒尺寸的方法，但是当在粗粉碎期间施加过大的剪切力时，存在超吸收性聚合物的物理特特性劣化或者难以进行粗粉碎过程的问题。
因此，根据本发明，如稍后所述，通过在水溶性烯键式不饱和单体的聚合期间与发泡剂一起使用表面活性剂，可以通过均匀发泡来防止凝胶强度降低并防止密度降低。此外，由于表面活性剂，在粗粉碎水凝胶聚合物期间，其被粉碎成比通常所制造的颗粒尺寸更小，从而改善作为最终产物的超吸收性聚合物的吸收性能。
在下文中，将更详细地描述本发明的实施方案。
超吸收性树脂
构成第一交联聚合物的水溶性烯键式不饱和单体可以为通常用于制造超吸收性聚合物的任何单体。作为非限制性实例，水溶性烯键式不饱和单体可以为由以下化学式1表示的化合物：
[化学式1]
r1-coom1
在化学式1中，
r1为包含不饱和键的具有2至5个碳原子的烷基，和
m1为氢原子、一价或二价金属、铵基或有机胺盐。
优选地，上述单体可以为选自以下中的至少一者：丙烯酸，甲基丙烯酸，及其一价金属盐、二价金属盐、铵盐和有机胺盐。当使用丙烯酸或其盐作为水溶性烯键式不饱和单体时，优点在于可以获得具有改善的吸收特性的超吸收性聚合物。此外，作为单体，可以使用马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙磺酸、2-甲基丙烯酰基乙磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸或2-(甲基)丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺、n-取代的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(n,n)-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、(n,n)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺等。
在此，水溶性烯键式不饱和单体可以具有酸性基团，其中至少一部分酸性基团可以被中和。优选地，单体可以为用碱性物质例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵等部分中和的那些。
在这种情况下，单体的中和度可以为40mol％至95mol％、或40mol％至80mol％、或45mol％至75mol％。中和度的范围可以根据最终的物理特性而改变。过高的中和度引起经中和的单体沉淀，并因此可能不容易发生聚合，而过低的中和度不仅使聚合物的吸收性极大地劣化，而且赋予聚合物难以处理的特性例如弹性橡胶的特性。
第二交联聚合物通过使基础树脂粉末的表面经由表面交联剂额外交联而获得。稍后将描述表面交联剂和表面交联方法。
同时，根据本发明的超吸收性聚合物的0.3psi下15分钟凝胶-aul为13g/g或更大。0.3psi下15分钟凝胶-aul是指在无负荷下使0.16g超吸收性聚合物在1.5g生理盐水溶液(0.9重量％nacl)中初级溶胀之后，超吸收性聚合物在0.3psi的负荷下经15分钟所吸收的生理盐水溶液的量。这意指在无负荷下使超吸收性聚合物初级溶胀之后，超吸收性聚合物在0.3psi的负荷下持续且快速地吸收大量水的能力。将在以下实施方案中进一步详细说明其具体测量方法。
优选地，根据本发明的超吸收性聚合物的0.3psi下15分钟凝胶-aul为13.5g/g或更大、14.0g/g或更大、14.5g/g或更大、或者15.0g/g或更大。此外，15分钟凝胶-aul的值越大，其越优异。因此，不存在实际的上限，但作为实例，其为25.0g/g或更小、24.0g/g或更小、23.0g/g或更小、22.0g/g或更小、21.0g/g或更小、或者20.0g/g或更小。
此外，根据本发明的超吸收性聚合物的0.6psi下15分钟凝胶-aul为12g/g或更大。0.6psi下15分钟凝胶-aul与之前所述的0.3psi下15分钟凝胶-aul相同，但是其在0.6psi而非0.3psi的负荷下测量。此外，15分钟凝胶-aul的值越大，其越优异。因此，不存在实际的上限，但作为实例，其为25.0g/g或更小、24.0g/g或更小、23.0g/g或更小、22.0g/g或更小、21.0g/g或更小、或者20.0g/g或更小。
此外，根据本发明的超吸收性聚合物的aul为18g/g或更大。aul意指在0.9psi的负荷下经1小时所吸收的盐水溶液的量，这意指超吸收性树脂可以吸收的水的总量。将在以下实施方案中进一步详细说明其具体测量方法。
优选地，aul为18.1g/g或更大、18.2g/g或更大、18.3g/g或更大、18.4g/g或更大、或者18.5g/g或更大。此外，aul的值越大，其越优异。因此，不存在实际的上限，但作为实例，其为25.0g/g或更小、24.0g/g或更小、23.0g/g或更小、22.0g/g或更小、21.0g/g或更小、或者20.0g/g或更小。
此外，根据本发明的超吸收性聚合物的凝胶床渗透率(gbp)为30达西或更大。gbp意指超吸收性聚合物所吸收的水的流动性，其意指将超吸收性聚合物所吸收的水快速传输至另外的超吸收性聚合物的能力。将在以下实施方案中进一步详细说明其具体测量方法。
优选地，gbp为35达西或更大、40达西或更大、或者45达西或更大。此外，gbp的上限为65达西或更小、60达西或更小、或者55达西或更小。
此外，根据本发明的超吸收性聚合物的根据涡旋测量法测量的涡旋时间为45秒或更短。涡旋时间(吸收速率)意指在将超吸收性聚合物添加至生理盐水溶液中并搅拌时液体的涡旋由于快速吸收而消失的时间。这可以限定超吸收性聚合物的快速吸水能力。将在以下实施方案中更详细说明其具体测量方法。此外，涡旋时间的下限为例如26秒或更长、27秒或更长、或者28秒或更长。
此外，根据本发明的超吸收性聚合物的经30分钟对生理盐水溶液(0.9重量％氯化钠水溶液)的离心保留容量(crc)为29g/g或更大。离心保留容量意指保留超吸收性聚合物所吸收的水的能力。将在以下实施方案中进一步详细说明其具体测量方法。
优选地，离心保留容量为29.5g/g或更大、30.0g/g或更大、或者30.5g/g或更大且35g/g或更小、34g/g或更小、或者33g/g或小。
此外，优选地，根据本发明的超吸收性聚合物的平均粒径为300μm至600μm。还优选地，在根据本发明的超吸收性聚合物中，粒径为300μm至600μm的超吸收性聚合物以45重量％至85重量％的量包含在内。此外，优选地，在超吸收性聚合物中，粒径为300μm或更小的超吸收性聚合物以15重量％或更大的量包含在内。
用于制造超吸收性聚合物的方法
本发明提供了用于制造超吸收性聚合物的方法，其包括以下步骤：
用于制造超吸收性聚合物的方法包括以下步骤：
在内交联剂、发泡剂和表面活性剂的存在下使具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体交联以形成包含第一交联聚合物的水凝胶聚合物(步骤1)；
将水凝胶聚合物粗粉碎以制备平均粒径为1.0mm至2.0mm的水凝胶聚合物(步骤2)；
将水凝胶聚合物干燥并粉碎以形成基础聚合物粉末(步骤3)；以及
在表面交联剂的存在下对基础聚合物粉末进行热处理和表面交联以形成超吸收性聚合物颗粒(步骤4)。
在下文中，将针对各个步骤详细地描述以上制备方法。
(步骤1)
步骤1是形成水凝胶聚合物的步骤，其是使包含内交联剂、发泡剂、表面活性剂和具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的单体组合物交联的步骤。
在这种情况下，水溶性烯键式不饱和单体如上所述。此外，单体组合物中的水溶性烯键式不饱和单体的浓度可以考虑聚合时间、反应条件等来适当地调节，并且其可以优选为20重量％至90重量％或40重量％至65重量％。这些浓度范围可以有利于调节下面描述的聚合物粉碎期间的粉碎效率，而不需要通过利用在高浓度水溶液的聚合反应中发生的凝胶效应现象除去聚合之后未反应的单体。然而，当单体的浓度过低时，超吸收性聚合物的产率可能降低。相反地，当单体的浓度过高时，在该过程中可能产生诸如一部分单体可能沉淀或者在所聚合的水凝胶聚合物粉碎期间粉碎效率可能降低等问题，并且超吸收性聚合物的物理特性可能会劣化。
此外，作为内交联剂，可以使用任何化合物而没有特别限制，只要其能够在水溶性烯键式不饱和单体聚合时引入交联键即可。内交联剂的非限制性实例可以包括多官能交联剂，例如n,n′-亚甲基双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、丁烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三芳基胺、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇、甘油或碳酸亚乙酯，这些物质可以单独使用或者以其两者或更多者的组合使用，但不限于此。
基于单体组合物，这样的内交联剂可以以约0.001重量％至1重量％的浓度添加。也就是说，如果内交联剂的浓度过低，则聚合物的吸收速率降低并且凝胶强度可能变弱，这是不期望的。相反地，如果内交联剂的浓度过高，则聚合物的吸收能力降低并因此对于吸收剂并非优选。
此外，在步骤1中，可以包含通常用于制造超吸收性聚合物的聚合引发剂。作为非限制性实例，根据聚合方法可以使用热聚合引发剂、光聚合引发剂等作为聚合引发剂。特别地，可以使用热聚合引发剂。然而，即使在光聚合方法的情况下，通过紫外线照射等也产生一定量的热，并且随着聚合反应(其为放热反应)的进行也产生一定量的热，因此，还可以包含热聚合引发剂。
作为热聚合引发剂，可以使用选自以下中的一种或更多种化合物：基于过硫酸盐的引发剂、基于偶氮的引发剂、过氧化氢和抗坏血酸。基于过硫酸盐的引发剂的具体实例可以包括过硫酸钠(na2s2o8)、过硫酸钾(k2s2o8)、过硫酸铵((nh4)2s2o8)等。此外，基于偶氮的引发剂的实例可以包括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)异丁基脒二盐酸盐、2-(氨基甲酰偶氮)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充分公开在由odian著写的“principleofpolymerization”(wiley,1981)第203页中，其内容通过引用并入本文。
本文使用的光聚合引发剂可以包括例如选自以下中的一种或更多种化合物：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α-氨基酮。其中，作为酰基膦的具体实例，可以使用通常使用的lucyrintpo，即，2,4,6-三甲基-苯甲酰基-三甲基氧化膦。更多不同的光聚合引发剂充分公开在由reinholdschwalm著写的“uvcoatings:basics,recentdevelopmentsandnewapplication”(elsevier,2007)第115页中，其内容通过引用并入本文。
基于单体组合物，聚合引发剂可以以约0.001重量％至1重量％的浓度添加。也就是说，当聚合引发剂的浓度太低时，聚合速率可能变慢并且可能在最终产物中提取出大量的残留单体，这是不优选的。相反地，当聚合引发剂的浓度高于上述范围时，构成网络的聚合物链变短，并因此可提取含量增加，并且聚合物的物理特性可能劣化，例如负荷下吸收率降低，这是不优选的。
此外，单体组合物包含发泡剂。发泡剂用于通过在聚合期间引起发泡以在水凝胶聚合物中产生孔来增加表面积。作为发泡剂，可以使用碳酸盐。作为实例，可以使用碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾、碳酸氢钙、碳酸钙、碳酸氢镁或碳酸镁。
此外，基于水溶性烯键式不饱和单体的重量，发泡剂优选以1500ppmw或更小的量使用。当使用的发泡剂的量大于1500ppmw时，孔变得太大，超吸收性聚合物的凝胶强度降低并且密度变低，这可能引起分销和储存方面的问题。此外，基于水溶性烯键式不饱和单体的重量，发泡剂优选以500ppmw或更大或者1000ppmw或更大的量使用。
此外，单体组合物包含表面活性剂。表面活性剂允许引起发泡剂均匀分散以在发泡时进行均匀发泡，从而防止凝胶强度降低或者防止密度降低。此外，在稍后描述的步骤2中，在水凝胶聚合物粗粉碎期间，由于表面活性剂，进行粉碎至尺寸小于通常制造的颗粒尺寸，从而改善作为最终产物的超吸收性树脂的吸收性能。
作为表面活性剂，优选使用阴离子表面活性剂。具体地，表面活性剂包含so3-阴离子，并且可以使用由以下化学式2表示的化合物。
[化学式2]
r-so3na
在化学式2中，
r为具有8至16个碳原子的烷基。
此外，基于水溶性烯键式不饱和单体的重量，表面活性剂优选以300ppmw或更小的量使用。当使用的表面活性剂的量超过300ppmw时，超吸收性聚合物中的表面活性剂的含量增加，这是不优选的。此外，基于水溶性烯键式不饱和单体的重量，表面活性剂优选以100ppmw或更大或者150ppmw或更大的量使用。
此外，如果需要，单体组合物还可以包含添加剂，例如增稠剂、增塑剂、保存稳定剂、抗氧化剂等。
此外，这样的单体组合物可以以原料例如上述单体溶解在溶剂中的溶液形式制备。在这种情况下，可以使用任何可用的溶剂而在构成上没有限制，只要其可以溶解上述原料即可。溶剂的实例可以包括：水、乙醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4-丁烷二醇、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、甲基溶纤剂乙酸酯、n,n-二甲基乙酰胺、或其混合物。
此外，通过单体组合物的聚合形成水凝胶聚合物可以通过一般的聚合方法进行，并且过程没有特别限制。作为非限制性实例，聚合方法根据聚合能源的类型大致分为热聚合和光聚合，并且热聚合可以在配备有搅拌轴的反应器例如捏合机中进行，光聚合可以在配备有可移动传送带的反应器中进行。
作为实例，将单体组合物注入配备有搅拌轴的反应器例如捏合机中，并通过向其提供热空气或者加热反应器来进行热聚合，由此获得水凝胶聚合物。在这种情况下，根据反应器中配备的搅拌轴的类型，从反应器的出口排出的水凝胶聚合物可以作为数厘米或数毫米尺寸的颗粒获得。具体地，水凝胶聚合物可以根据向其注入的单体组合物的浓度、注入速度等以各种形式获得，并且通常可以获得(重均)粒径为2mm至50mm的水凝胶聚合物。
作为另一实例，当在配备有可移动传送带的反应器中进行单体组合物的光聚合时，可以获得片状水凝胶聚合物。在这种情况下，片的厚度可以根据向其注入的单体组合物的浓度和注入速度而改变，并且聚合物片优选控制成厚度典型地为0.5cm至5cm，以在使得整个片能够均匀聚合的同时确保制造速度等。
在这种情况下，通过上述方法获得的水凝胶聚合物的水含量可以为40重量％至80重量％。同时，如本文使用的“水含量”意指水分相对于水凝胶聚合物的总重量所占的重量，其可以为通过从水凝胶聚合物的重量中减去干聚合物的重量而获得的值。具体地，水含量可以限定为在通过红外加热升高聚合物的温度的干燥过程中通过测量由于聚合物中水分的蒸发而引起的重量损失来计算的值。此时，干燥条件可以如下确定：将干燥温度从室温升高至约180℃然后可以将温度保持在180℃，并且可以将总干燥时间设定为20分钟，包括升温步骤的5分钟。
(步骤2)
步骤2是使步骤1中制备的水凝胶聚合物粗粉碎以制备具有小平均粒径的水凝胶聚合物的步骤。
特别地，如上所述，在本发明中，由于在制造水凝胶聚合物时使用了表面活性剂，水凝胶聚合物可以被粉碎成1.0mm至2.0mm的粒径，这小于通常制造的粒径。在不使用表面活性剂的情况下为了将水凝胶聚合物粉碎成如本发明中的上述粒径，需要过大的剪切力，这在该过程中是困难的，并且超吸收性聚合物的物理特性劣化。然而，由于本发明使用表面活性剂，可以粉碎至更小的粒径，从而扩大超吸收性聚合物的表面积，并且可以表现出优异的吸收能力。
本文所使用的粉碎机可以包括但其构成不限于例如选自以下中的任一者：立式粉碎机、涡轮切割机、涡轮研磨机、旋转式切碎机(rotarycuttermill)、切碎机(cuttermill)、盘式磨机、碎片破碎机、破碎机、切碎机(chopper)和盘式切割机。然而，其不限于上述实例。
此外，为了粗粉碎的效率，可以根据粒径的尺寸进行复数次粗粉碎。例如，使水凝胶聚合物经受第一次粗粉碎成约10mm的平均颗粒，其可以再次经受第二次粗粉碎成约5mm的平均颗粒，接着经受第三次粗粉碎成上述平均颗粒。
(步骤3)
步骤3是使步骤2中制备的水凝胶聚合物干燥并粉碎以准备稍后描述的表面交联的步骤。
干燥温度可以为50℃至250℃。当干燥温度低于50℃时，干燥时间可能变得太长或者最终形成的超吸收性聚合物的物理特性劣化。当干燥温度高于250℃时，仅聚合物的表面被过度干燥，并因此可能产生细粉末并且最终形成的超吸收性聚合物的物理特性可能劣化。干燥可以优选在150℃至200℃的温度下，更优选在160℃至190℃的温度下进行。同时，考虑到过程效率等，干燥时间可以为20分钟至15小时，但其不限于此。
在干燥步骤中，可以选择并使用任何干燥方法而在构成上没有限制，只要其是相关领域中通常使用的方法即可。具体地，干燥步骤可以通过诸如热空气供应、红外照射、微波照射或紫外照射的方法进行。当完成如上干燥步骤时，聚合物的水含量可以为0.05重量％至10重量％。
接着，进行使通过这样的干燥步骤获得的经干燥聚合物粉碎的步骤。
通过粉碎步骤所获得的聚合物粉末的粒径可以为150μm至850μm。可以用于粉碎成上述粒径的粉碎装置的具体实例可以包括球磨机、针磨机、锤磨机、螺旋式磨机、辊磨机、盘磨机、点动式磨机等，但其不限于上述实例。
此外，为了控制在粉碎步骤之后最终商业化的超吸收性聚合物粉末的物理特性，可以进行根据粒径将粉碎之后获得的聚合物粉末分级的单独步骤。优选地，分级出粒径为150μm至850μm的聚合物，并仅使具有这样的粒径的聚合物粉末经受稍后描述的表面交联反应并最终商业化。
(步骤4)
步骤4是使步骤3中制备的基础树脂聚合物的表面交联的步骤，其是在包含表面交联剂的表面交联溶液的存在下对基础聚合物粉末进行热处理和表面交联以形成超吸收性聚合物颗粒的步骤。
在此，表面交联溶液中包含的表面交联剂的种类没有特别限制。作为非限制性实例，表面交联剂可以为选自以下中的至少一种化合物：乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、甘油多缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、碳酸亚乙酯、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙烷二醇、二丙二醇、聚丙二醇、甘油、聚甘油、丁烷二醇、庚二醇、己二醇三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铁、氯化钙、氯化镁、氯化铝和氯化铁。
在这种情况下，表面交联剂的含量可以根据表面交联剂的类型或反应条件适当地控制，并且优选地，基于100重量份的基础聚合物，可以将含量控制为0.001重量份至5重量份。如果表面交联剂的含量太低，则表面改性可能无法适当地进行，以致最终超吸收性聚合物的物理特性劣化。相反地，如果过度使用表面交联剂，则可能发生过度表面交联反应，导致超吸收性聚合物的吸收能力劣化，这是不优选的。
此外，表面交联溶液还可以包含选自以下中的至少一种溶剂：水、乙醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4-丁烷二醇、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、甲基溶纤剂乙酸酯和n,n-二甲基乙酰胺。基于100重量份的基础聚合物，溶剂可以以0.5重量份至10重量份的量包含在内。
此外，表面交联溶液还可以包含增稠剂。如果基础聚合物粉末的表面在增稠剂的存在下进一步交联，则即使在粉碎之后也可以使物理特性的劣化最小化。具体地，可以使用选自多糖和含羟基聚合物中的至少一种作为增稠剂。多糖可以为胶型增稠剂、纤维素型增稠剂等。胶型增稠剂的具体实例包括黄原胶(xanthangum)、阿拉伯树胶(arabicgum)、刺梧桐树胶(karayagum)、黄蓍胶(tragacanthgum)、茄替胶(ghattigum)、瓜尔胶(guargum)、刺槐豆胶(locustbeangum)和车前籽胶(psylliumseedgum)。纤维素型增稠剂的具体实例包括羟基丙基甲基纤维素、羧基甲基纤维素、甲基纤维素、羟基甲基纤维素、羟基乙基纤维素、羟基丙基纤维素、羟基乙基甲基纤维素、羟基甲基丙基纤维素、羟基乙基羟基丙基纤维素、乙基羟基乙基纤维素和甲基羟基丙基纤维素。同时，含羟基聚合物的具体实例包括聚乙二醇、聚乙烯醇等。
同时，为了进行表面交联，可以使用以下方法：将表面交联溶液和基础聚合物放入反应槽中并将其混合的方法、将表面交联溶液喷洒至基础聚合物的方法、在持续运行的混合器中持续供应基础聚合物和表面交联溶液并混合的方法等。
此外，表面交联可以在100℃至250℃的温度下进行，并且可以在于相对高的温度下进行干燥和粉碎步骤之后连续进行。此时，表面交联反应可以进行1分钟至120分钟、或1分钟至100分钟、或10分钟至60分钟。也就是说，为了防止由于过度反应引起的对聚合物颗粒的损害导致的物理特性的下降，同时引起最小限度的表面交联反应，表面改性步骤可以在上述条件下进行。
有益效果
如上所述，根据本发明的超吸收性聚合物表现出优异的吸收性能，并且优选用于卫生材料例如尿布，从而可以表现出优异的性能。
具体实施方式
在下文中，为了更好地理解本发明提供了优选实施例。然而，这些实施例仅为了举例说明的目的而给出，并不旨在将本发明的范围限制于此。
实施例1
(步骤1)
制备其中混合有9g经丙烯酸稀释的0.5％irgacure819引发剂(基于单体组合物为80ppmw)和40g经丙烯酸稀释的5％聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda，mw＝400)的溶液(溶液a)。然后，制备其中混合有2.1g经丙烯酸稀释的5％甲基丙烯酸烯丙酯的溶液(溶液b)。
将490g丙烯酸、溶液a和溶液b注入被其中循环有预冷却至25℃的加热介质的夹套围绕的2l玻璃反应器中。然后，将850g24％苛性钠溶液(溶液c)缓慢滴加至玻璃反应器中并混合。在确定混合物的温度通过中和热升高至约72℃或更高之后，将混合溶液静置直至其冷却。由此获得的混合溶液中的丙烯酸的中和度为约70mol％。制备5g经水稀释的2％十二烷基硫酸钠溶液(溶液d-1)作为表面活性剂。此外，制备20g经水稀释的4％碳酸氢钠溶液(溶液d-2)和30g经水稀释的4％过硫酸钠溶液(溶液e)。然后，在混合溶液冷却至约45℃时，将预先制备的溶液d-1、d-2和e注入混合溶液中并混合。
(步骤2)
然后，将步骤1中制备的混合溶液倒入安装在顶部安装有光照射装置并且内部预热至80℃的方形聚合器中的vat型盘(宽15cm×长15cm)内。随后，用光照射混合溶液。确定在光照射约20秒之后在表面上形成凝胶，并且确定在光照射约30秒之后与发泡同时发生聚合反应。然后，使聚合反应再进行2分钟，取出所聚合的片并切成3cm×3cm的尺寸。然后，使用绞肉机使切片经受切碎过程以制备碎屑。所制备的碎屑的平均粒径为1.5mm。
(步骤3)
然后，在能够使气流上下移动的烘箱中干燥步骤2中制备的碎屑。通过使180℃的热空气自底部向顶部流动15分钟并自顶部向底部流动15分钟来均匀地干燥碎屑，使得经干燥产物的水含量为约2％或更低。使用粉碎机粉碎经干燥碎屑并分级以获得粒径为150μm至850μm的基础聚合物。由此制备的基础聚合物的离心保留容量为35.4g/g。离心保留容量根据下面描述的实验例来测量。
(步骤4)
其后，将100g步骤3中制备的基础聚合物与通过将4g水、1g碳酸亚乙酯和0.1gaerosil200(evonik)混合而获得的交联剂溶液混合，然后在190℃下进行表面交联反应30分钟。将所得产物粉碎并筛分以获得粒径为150μm至850μm的经表面交联的超吸收性聚合物。将0.1gaerosil200以干燥形式添加至所获得的超吸收性聚合物中并在干燥状态下混合以制备超吸收性聚合物。
实施例2
(步骤1)
以与实施例1的步骤1中相同的方式制备混合溶液，不同之处在于使用1.3g溶液b(其中混合有2.1g经丙烯酸稀释的5％甲基丙烯酸烯丙酯的溶液)并使用30g溶液d-2(经水稀释的4％碳酸氢钠溶液)。
(步骤2)
然后，将步骤1中制备的混合溶液倒入安装在顶部安装有光照射装置并且内部预热至80℃的方形聚合器中的vat型盘(宽15cm×长15cm)内。随后，用光照射混合溶液。确定在光照射约20秒之后在表面上形成凝胶，并且确定在光照射约30秒之后与发泡同时发生聚合反应。然后，使聚合反应再进行2分钟，取出所聚合的片并切成3cm×3cm的尺寸。然后，使用绞肉机使切片经受切碎过程以制备碎屑。所制备的碎屑的平均粒径为1.7mm。
(步骤3)
然后，在能够使气流上下移动的烘箱中干燥步骤2中制备的碎屑。通过使180℃的热空气自底部向顶部流动15分钟并自顶部向底部流动15分钟来均匀地干燥碎屑，使得经干燥产物的水含量为约2％或更低。使用粉碎机粉碎经干燥碎屑并分级以获得粒径为150μm至850μm的基础聚合物。由此制备的基础聚合物的离心保留容量为36.1g/g。离心保留容量根据下面描述的实验例来测量。
(步骤4)
其后，将100g步骤3中制备的基础聚合物与通过将4g水、1g碳酸亚乙酯、1g碳酸亚丙酯和0.1gaerosil200(evonik)混合而获得的交联剂溶液混合，然后在190℃下进行表面交联反应30分钟。将所得产物粉碎并筛分以获得粒径为150μm至850μm的经表面交联的超吸收性聚合物。将0.1g氧化铝粉末(alu130，evonik)以干燥形式添加至所获得的超吸收性聚合物中并在干燥状态下混合以制备超吸收性聚合物。
实施例3
(步骤1)
以与实施例1的步骤1中相同的方式制备混合溶液，不同之处在于使用10g溶液d-1(经水稀释的2％十二烷基硫酸钠溶液)。
(步骤2)
然后，将步骤1中制备的混合溶液倒入安装在顶部安装有光照射装置并且内部预热至80℃的方形聚合器中的vat型盘(宽15cm×长15cm)内。随后，用光照射混合溶液。确定在光照射约20秒之后在表面上形成凝胶，并且确定在光照射约30秒之后与发泡同时发生聚合反应。然后，使聚合反应再进行2分钟，取出所聚合的片并切成3cm×3cm的尺寸。然后，使用绞肉机使切片经受切碎过程以制备碎屑。所制备的碎屑的平均粒径为1.2mm。
(步骤3)
然后，在能够使气流上下移动的烘箱中干燥步骤2中制备的碎屑。通过使180℃的热空气自底部向顶部流动15分钟并自顶部向底部流动15分钟来均匀地干燥碎屑，使得经干燥产物的水含量为约2％或更低。使用粉碎机粉碎经干燥碎屑并分级以获得粒径为150μm至850μm的基础聚合物。由此制备的基础聚合物的离心保留容量为34.2g/g。离心保留容量根据下面描述的实验例来测量。
(步骤4)
其后，将100g步骤3中制备的基础聚合物与通过将4g水、1g碳酸亚乙酯和0.1g氧化铝粉末(alu130，evonik)混合而获得的交联剂溶液混合，然后在190℃下进行表面交联反应30分钟。将所得产物粉碎并筛分以获得粒径为150μm至850μm的经表面交联的超吸收性聚合物。将0.1g氧化铝粉末(alu130，evonik)以干燥形式添加至所获得的超吸收性聚合物中并在干燥状态下混合以制备超吸收性聚合物。
比较例1
制备其中混合有9g经丙烯酸稀释的0.5％irgacure819引发剂(基于单体组合物为80ppmw)和19g经丙烯酸稀释的5％聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda，mw＝400)的溶液(溶液a)。然后，制备13g经丙烯酸稀释的含有9mol％环氧乙烷的5％三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(乙氧基化tmpta、tmp(eo)9ta、由miwonspecialtychemicalco.,ltd.制造的m-3190)的溶液(溶液b)。
将470g丙烯酸、溶液a和溶液b注入被其中循环有预冷却至25℃的加热介质的夹套围绕的2l玻璃反应器中。然后，将850g24％苛性钠溶液(溶液c)缓慢滴加至玻璃反应器中并混合。在确定混合物的温度通过中和热升高至约72℃或更高之后，将混合溶液静置直至其冷却。由此获得的混合溶液中的丙烯酸的中和度为约70mol％。制备30g经水稀释的4％过硫酸钠溶液(溶液e)。然后，在混合溶液冷却至约45℃时，将预先制备的溶液e注入混合溶液中并混合。
然后，以与实施例1中相同的方式进行聚合和切碎过程。所制备的碎屑的平均粒径为3.4mm。然后，以与实施例1中相同的方式进行干燥和粉碎过程。由此制备的基础聚合物的离心保留容量为36.4g/g。离心保留容量根据下面描述的实验例来测量。然后，以与实施例1中相同的方式进行表面交联和后处理以获得超吸收性聚合物。
比较例2
制备其中混合有11g经丙烯酸稀释的0.5％irgacure819引发剂(基于单体组合物为80ppmw)和36g经丙烯酸稀释的5％聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda，mw＝400)的溶液(溶液a)。
将480g丙烯酸和溶液a注入被其中循环有预冷却至25℃的加热介质的夹套围绕的2l玻璃反应器中。然后，将850g24％苛性钠溶液(溶液c)缓慢滴加至玻璃反应器中并混合。在确定混合物的温度通过中和热升高至约72℃或更高之后，将混合溶液静置直至其冷却。由此获得的混合溶液中的丙烯酸的中和度为约70mol％。制备30g经水稀释的4％过硫酸钠溶液(溶液e)。然后，在混合溶液冷却至约45℃时，将预先制备的溶液e注入混合溶液中并混合。
然后，以与实施例1中相同的方式进行聚合和切碎过程。所制备的碎屑的平均粒径为3.8mm。然后，以与实施例1中相同的方式进行干燥和粉碎过程。由此制备的基础聚合物的离心保留容量为39.7g/g。离心保留容量根据下面描述的实验例来测量。然后，以与实施例1中相同的方式进行表面交联和后处理以获得超吸收性聚合物。
比较例3
制备其中混合有11g经丙烯酸稀释的0.5％irgacure819引发剂(基于单体组合物为80ppmw)和42g经丙烯酸稀释的5％聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda，mw＝400)的溶液(溶液a)。
将470g丙烯酸和溶液a注入被其中循环有预冷却至25℃的加热介质的夹套围绕的2l玻璃反应器中。然后，将850g24％苛性钠溶液(溶液c)缓慢滴加至玻璃反应器中并混合。在确定混合物的温度通过中和热升高至约72℃或更高之后，将混合溶液静置直至其冷却。由此获得的混合溶液中的丙烯酸的中和度为约70mol％。制备1.8g经丙烯酸稀释的1％糖酯(s-1670)(溶液d-3)作为表面活性剂。此外，制备15g经水稀释的4％碳酸氢钠溶液(溶液d-4)和30g经水稀释的4％过硫酸钠溶液(溶液e)。然后，在混合溶液冷却至约45℃时，将预先制备的溶液d-3、d-4和e注入混合溶液中并混合。
然后，以与实施例1中相同的方式进行聚合和切碎过程。所制备的碎屑的平均粒径为2.8mm。然后，以与实施例1中相同的方式进行干燥和粉碎过程。由此制备的基础聚合物的离心保留容量为38.4g/g。离心保留容量根据下面描述的实验例来测量。然后，以与实施例1中相同的方式进行表面交联和后处理以获得超吸收性聚合物。
比较例4
制备其中混合有11g经丙烯酸稀释的0.5％irgacure819引发剂(基于单体组合物为80ppmw)和32g经丙烯酸稀释的5％聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda，mw＝400)的溶液(溶液a)。
将470g丙烯酸和溶液a注入被其中循环有预冷却至25℃的加热介质的夹套围绕的2l玻璃反应器中。然后，将850g24％苛性钠溶液(溶液c)缓慢滴加至玻璃反应器中并混合。在确定混合物的温度通过中和热升高至约72℃或更高之后，将混合溶液静置直至其冷却。由此获得的混合溶液中的丙烯酸的中和度为约70mol％。制备2.1g经丙烯酸稀释的1％糖酯(s-1670)(溶液d-5)作为表面活性剂。此外，制备30g经水稀释的4％过硫酸钠溶液(溶液e)。然后，在混合溶液冷却至约45℃时，将预先制备的溶液d-5和e注入混合溶液中并混合。
然后，以与实施例1中相同的方式进行聚合和切碎过程。所制备的碎屑的平均粒径为4.4mm。然后，以与实施例1中相同的方式进行干燥和粉碎过程。由此制备的基础聚合物的离心保留容量为44.5g/g。离心保留容量根据下面描述的实验例来测量。然后，以与实施例1中相同的方式进行表面交联和后处理以获得超吸收性聚合物。
比较例5
为了比较，使用由sandia生产并市售的产品(产品名称：im-930)作为比较例5。
实验例：超吸收性聚合物的物理特性的评估
通过以下方法评估实施例和比较例中制备的超吸收性聚合物的物理特性，并且结果示于下表1中。
(1)负荷下吸收率(aul)
根据edana(欧洲一次性用品和非织造布协会)推荐的测试方法no.wsp242.2测量实施例和比较例中制备的各超吸收性聚合物在0.9psi下对生理盐水溶液的负荷下吸收率(aul)。在待测量的超吸收性聚合物中，选择性分级通过美国标准30目筛网并保留在美国标准50目筛网上的超吸收性聚合物以获得颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物，并测量其aul。
具体地，将由不锈钢制成的400目筛网安装在内径为25mm的塑料筒的底部。在室温和50％的相对湿度下将用于测量负荷下吸收率的w0(g，约0.16g)超吸收性聚合物均匀分散在筛网上。然后，在其上放置能够均匀地提供6.3kpa(0.9psi)的负荷的活塞，此时，所使用的活塞被设计成使得外径略小于25mm，因此其可以自由地上下移动而与筒的内壁没有任何间隙。然后，测量由此准备的装置的重量w1(g)。
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，并向培养皿中倾倒0.9重量％生理盐水溶液。此时，倾倒生理盐水溶液直至表面水平变得与玻璃过滤器的上表面相等。然后，在玻璃过滤器上放置直径为90mm的滤纸片。
随后，将所准备的装置放在滤纸上使得装置中的超吸收性聚合物在负荷下被生理盐水溶液溶胀。在1小时之后，测量包含溶胀的超吸收性聚合物的装置的重量w2(g)。
使用由此测量的重量根据以下数学式1计算负荷下吸收率。
[数学式1]
aup(g/g)＝[w2(g)-w1(g)]/w0(g)
在数学式1中，
w0(g)为超吸收性聚合物的初始重量(g)，w1(g)为超吸收性聚合物的重量与能够为超吸收性聚合物提供负荷的装置的重量的总和，以及w2(g)为在使超吸收性聚合物在负荷(0.9psi)下吸收生理盐水溶液1小时之后的超吸收性聚合物的重量与能够为超吸收性聚合物提供负荷的装置的重量的总和。
(2)凝胶-aul
使用与在‘(1)负荷下吸收率(aul)’中使用的装置相同的装置测量0.3psi下凝胶-aul。在待测量的超吸收性聚合物中，选择性分级通过美国标准30目筛网并保留在美国标准50目筛网上的超吸收性聚合物以获得颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物，并测量其凝胶-aul。
具体地，将实施例和比较例中获得的树脂w0(g，0.16g)放入‘(1)负荷下吸收率(aul)’中使用的aul套件中，并在其上放置能够提供0.3psi的负荷的活塞。然后，测量由此准备的装置的重量w3(g)。随后，移除活塞，并在无负荷下将超吸收性聚合物浸入1.5g生理盐水溶液中以进行初始溶胀。然后，在0.3psi的负荷下吸收生理盐水溶液15分钟，然后在5psi的真空压力下进行真空解析30秒以除去存在于凝胶之间的生理盐水溶液。测量包含凝胶完全含有的生理盐水溶液的aul套件的重量w4(g)。
使用由此获得的各重量根据以下数学式2计算0.3psi下15分钟凝胶-aul。
[数学式2]
0.3psi下15分钟凝胶-aul(g/g)＝[w4(g)-w3(g)]/w0(g)
在数学式2中，
w0(g)为超吸收性聚合物的初始重量(0.16g)，
w3(g)为超吸收性聚合物的初始重量与能够为超吸收性聚合物提供0.3psi负荷的装置的重量的总和(g)，以及
w4(g)为使超吸收性聚合物在无负荷下吸收1.5g生理盐水溶液以进行初始溶胀，在0.3psi的负荷下吸收生理盐水溶液15分钟，然后在5psi的真空压力下经受真空解吸30秒之后，超吸收性聚合物的重量与能够为超吸收性聚合物提供0.3psi负荷的装置的重量的总和(g)。
此外，以与上述相同的方式测量0.6psi下凝胶-aul，不同之处在于将0.3psi的负荷变为0.6psi。
(3)离心保留容量(crc)
根据edana(欧洲一次性用品和非织造布协会)推荐的测试方法no.wsp241.3测量实施例和比较例的超吸收性聚合物的利用无负荷条件下的吸水容量的离心保留容量(crc)。在待测量的超吸收性聚合物中，选择性分级通过美国标准30目筛网并保留在美国标准50目筛网上的超吸收性聚合物以获得颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物，并测量其crc。
具体地，将w0(g，约0.2g)实施例和比较例的超吸收性聚合物均匀地放入非织造织物制成的袋中，随后密封。然后，在室温下将该袋浸入由0.9重量％氯化钠水溶液构成的生理盐水溶液中。在30分钟后，通过在250g下离心3分钟从该袋中除去水，然后测量袋的重量w6(g)。此外，在不使用超吸收性聚合物的情况下进行相同的步骤，然后测量所得重量w5(g)。
使用由此获得的各重量根据以下数学式3计算crc(g/g)。
[数学式3]
crc(g/g)＝{[w6(g)-w5(g)-w0(g)]/w0(g)}
在数学式3中，
w0(g)为超吸收性聚合物的初始重量(g)，
w5(g)为将不包含超吸收性聚合物的装置浸入生理盐水溶液中并吸收生理盐水溶液30分钟然后通过使用离心机以250g使其脱水3分钟之后测量的该装置的重量，以及
w6(g)为在室温下将超吸收性聚合物浸入生理盐水溶液中并吸收生理盐水溶液30分钟然后通过使用离心机以250g使其脱水3分钟之后测量的包含超吸收性聚合物的装置的重量。
(4)凝胶床渗透率(gbp)
根据在韩国专利申请第10-2014-7018005号中描述的以下方法测量实施例和比较例中制备的各超吸收性聚合物对生理盐水溶液的自由溶胀凝胶床渗透率(gbp)。
具体地，使用韩国专利申请第10-2014-7018005号的图1至3中示出的装置测量自由溶胀gbp。首先，将安装有砝码548的柱塞536放入空的样品容器530中，并使用适当的测量仪器测量从砝码548顶部至样品容器530底部的高度，精确至0.01mm。将厚度计在测量期间施加的力调节成小于约0.74n。
同时，在用于测量gbp的超吸收性聚合物中，选择性分级通过美国标准30目筛网并保留在美国标准50目筛网上的超吸收性聚合物以获得颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物。
将约2.0g这样分级的超吸收性聚合物放入样品容器530中并且均匀地铺在样品容器的底部上。然后，将其中不包括柱塞536和砝码548的容器浸入0.9重量％生理盐水溶液中约60分钟，并使超吸收性聚合物在无负荷条件下溶胀。此时，将样品容器530放置在位于贮液器中的网状物上，使得样品容器530升高略高于贮液器的底部。作为网状物，使用不影响生理盐水溶液移动进入样品容器530中的那些。在饱和期间，允许调节生理盐水溶液的高度，使得样品容器内的表面由溶胀的超吸收性聚合物而不由生理盐水溶液限定。
在该时期结束时，将柱塞536和砝码548的组合件放置在样品容器530中的溶胀超吸收性聚合物568上，然后从溶液中移出样品容器530、柱塞536、砝码548和溶胀超吸收性聚合物568。其后，在gbp测量之前，将样品容器530、柱塞536、砝码548和溶胀超吸收性聚合物568放置在厚度均匀的平坦的大网格非变形板上约30秒。通过使用与先前使用的相同的厚度计再次测量从砝码548顶部至样品容器530底部的高度。然后，从包括溶胀超吸收性聚合物568的装置的高度测量值中减去其中配备有砝码548的柱塞536放置在空的样品容器530中的装置的高度测量值，由此获得溶胀超吸收性聚合物的厚度或高度“h”。
对于gbp测量，使0.9重量％生理盐水溶液流入包括溶胀超吸收性聚合物568、柱塞536和砝码548的样品容器530中。调节生理盐水溶液进入样品容器530的流量以使生理盐水溶液溢出筒534的顶部，从而产生等于样品容器530的高度的恒定头压。然后，使用天平602和烧杯603通过重力测量相对于时间穿过溶胀超吸收性聚合物568的溶液的量。一旦开始溢出，就每秒采集来自天平602的数据点，持续至少60秒。穿过溶胀超吸收性聚合物568的流量(q)通过穿过样品568的流体(以克计)相对于时间(以秒计)的线性最小二乘拟合以克/秒(g/秒)为单位来确定。
使用由此获得的数据根据以下数学式4计算gbp(cm2)：
[数学式4]
k＝[q×h×μ]/[a×ρ×p]
在数学式4中，
k为凝胶床渗透率(cm2)，
q为流量(g/秒)，
h为溶胀超吸收性聚合物的高度(cm)，
μ为液体粘度(泊)(对于在该测试中所使用的生理盐水溶液为约1cp)，
a为液体流的截面面积(对于在该测试中所使用的样品容器为28.27cm2)，
ρ为液体密度(g/cm3)(对于在该测试中所使用的生理盐水溶液为约1g/cm3)，以及
p为流体静压(达因/cm2)(通常为约7,797达因/cm2)
流体静压由p＝ρ×g×h计算，其中ρ为液体密度(g/cm3)，g为重力加速度(标称981cm/秒2)，以及h为流体高度(例如，对于本文所述的gbp测试为7.95cm)。
对至少两个样品进行测试并对结果取平均值以确定超吸收性聚合物的自由溶胀gbp，并将单位转换成达西(1达西＝0.98692×10-8uw)，示于下表1中。
(5)吸收速率(涡旋时间)
根据国际公开wo1987/003208中描述的方法在秒为单位测量实施例和比较例中制备的超吸收性聚合物的吸收速率。
具体地，通过以下过程计算吸收速率(涡旋时间)：其中在23℃至24℃下将2g超吸收性聚合物添加至50ml生理盐水溶液中，并通过磁力搅拌棒(直径8mm，长度31.8mm)以600rpm搅拌，并以秒为单位确定涡旋消失所需的时间。
上述测量结果示于下面表1中。
[表1]