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本申请要求于2017年2月10日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0018679号的申请日的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本发明涉及超吸收性聚合物及其制备方法，所述超吸收性聚合物不仅具有优异的基本吸收性能，并且还表现出更加改善的吸收速度、渗透率等。
背景技术：
超吸收性聚合物(superabsorbentpolymer，sap)是一种可以吸收其自身重量的500倍至1000倍水分的合成聚合物材料，根据开发公司也被称为超吸收性材料(superabsorbencymaterial，sam)、吸收性凝胶材料(absorbentgelmaterial，agm)等。超吸收性聚合物开始商业化用于卫生用品，现在其被广泛用作卫生用品(例如一次性尿布等)、土壤用保水材料、土木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域中的保鲜剂、热敷材料等。
在大多数情况下，这样的超吸收性聚合物被广泛用于卫生用品(例如尿布、卫生巾等)领域，并且对于这样的用途，其需要表现出高的水分吸收能力等，并且所吸收的水分即使在外部压力下也不应逸出，此外，其即使在其吸收水并且体积膨胀(溶胀)时也应适当地保持其形状，同时表现出优异的渗透率。
近年来，随着对薄尿布的需求增加，存在减少尿布中的纤维材料(例如纸浆等)的含量，从而相对增加超吸收性聚合物的含量的趋势。因此，超吸收性聚合物需要补偿尿布的纤维材料的性能，并且为此，超吸收性聚合物应具有高的吸收速度和渗透率以及高的吸收容量。
为了使超吸收性聚合物表现出上述高的渗透率，基本上，超吸收性聚合物颗粒应吸收水分并且即使在溶胀后也保持其形状，从而保持颗粒之间的空隙。这是因为颗粒之间的空隙可以充当通道，从而确保超吸收性聚合物的优异渗透率。为此，为了提供表现出更加改善的渗透率和优异特性的超吸收性聚合物，超吸收性聚合物应具有高的凝胶强度。
此外，为了使超吸收性聚合物表现出更高的吸收速度，其应具有其中形成有多个微孔的多孔结构，或者应将内交联密度控制成相对低。
然而，在制备具有多孔结构或低内交联密度的超吸收性聚合物时，超吸收性聚合物的凝胶强度趋于降低，因此到目前为止仍没有适当地开发出同时具有改善的渗透率和吸收速度的超吸收性聚合物。
此外，众所周知，如果超吸收性聚合物的凝胶强度增加，则超吸收性聚合物的基本吸收能力降低，并因此，存在最大程度地保持超吸收性聚合物的优异吸收能力的同时改善凝胶强度和渗透率的技术难度。
因此，一直需要开发能够提供在保持优异吸收性能的同时同时表现出更加改善的渗透率和吸收速度的超吸收性聚合物的技术。
技术实现要素：
技术问题
本发明的目的是提供超吸收性聚合物及其制备方法，所述超吸收性聚合物不仅具有优异的基本吸收性能，而且还表现出更加改善的吸收速度、渗透率等。
技术方案
本发明提供了一种超吸收性聚合物，其包含：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基团的水溶性烯键式不饱和单体的第一交联聚合物；以及
表面交联层，所述表面交联层形成在基础聚合物粉末上，并且包含其中第一交联聚合物通过c2-5亚烷基碳酸酯另外交联的第二交联聚合物，
其中由下式1表示的吸收度为45g/g至65g/g，
对盐水溶液(0.685重量％氯化钠水溶液)的盐水流动传导率(sfc；10-7cm3·秒/g)为40·10-7cm3·秒/g至180·10-7cm3·秒/g，以及
在0.3psi的压力下对盐水溶液的30秒吸收速度为1.5mm/分钟或更大，以及孔隙率为20％或更大：
[式1]
吸收度＝crc+aup
在式1中，
crc表示超吸收性聚合物对盐水溶液(0.9重量％氯化钠水溶液)的30分钟的离心保留容量，以及
aup表示超吸收性聚合物在0.7psi下对盐水溶液(0.9重量％氯化钠水溶液)的1小时的压力下吸收率。
此外，本发明提供了一种超吸收性聚合物，其包含：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基团的水溶性烯键式不饱和单体的第一交联聚合物；以及
表面交联层，所述表面交联层形成在基础聚合物粉末上，并且包含其中第一交联聚合物通过c2-5亚烷基碳酸酯另外交联的第二交联聚合物，
其中由上式1表示的吸收度为45g/g至65g/g，
对盐水溶液(0.685重量％氯化钠水溶液)的盐水流动传导率(sfc；10-7cm3·秒/g)为48·10-7cm3·秒/g至180·10-7cm3·秒/g，以及
在0.3psi的压力下对盐水溶液的30秒吸收速度为1.5mm/分钟至3.0mm/分钟。
本发明还提供了一种用于制备超吸收性聚合物的方法，其包括以下步骤：在内交联剂的存在下进行具有至少部分被中和的酸基团的水溶性烯键式不饱和单体的交联聚合以形成包含第一交联聚合物并且凝胶强度为10000pa或更大的水凝胶聚合物；
对水凝胶聚合物进行凝胶研磨使得研磨之后的凝胶强度变为研磨之前的凝胶强度的35％至90％；
将经凝胶研磨的水凝胶聚合物干燥、研磨和筛分以形成基础聚合物粉末；
向基础聚合物粉末添加水接触角为50°或更大的疏水性无机颗粒；以及
在包含水接触角为10°或更小的亲水性无机颗粒和c2-5亚烷基碳酸酯表面交联剂的表面交联溶液的存在下对添加有疏水性无机颗粒的基础聚合物粉末进行热处理以进行表面交联。
在下文中，将详细说明根据本发明的具体实施方案的超吸收性聚合物及其制备方法。然而，这些仅作为本发明的说明而提出，本发明的权利范围不限于此，并且对于本领域普通技术人员显而易见的是，可以在本发明的权力范围内对实施方案进行各种修改。
此外，在整个说明书中，除非特别提及，否则词“包括”或“包含”意指包括任何构成要素(或构成组分)而没有特定限制，并且其不应理解为排除添加其他构成要素(或构成组分)。
根据本发明的一个实施方案，提供了超吸收性聚合物，其包含：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基团的水溶性烯键式不饱和单体的第一交联聚合物；以及表面交联层，所述表面交联层形成在基础聚合物粉末上，并且包含其中第一交联聚合物通过c2-5碳酸亚烃酯另外交联的第二交联聚合物，其中由下式1表示的吸收度为45g/g至65g/g，对盐水溶液(0.685重量％氯化钠水溶液)的盐水流动传导率(sfc；10-7cm3·秒/g)为40·10-7cm3·秒/g至180·10-7cm3·秒/g，在0.3psi的压力下对盐水溶液的30秒吸收速度为1.5mm/分钟或更大，以及孔隙率为20％或更大。
作为本发明人持续实验的结果，确定如果根据下述制备方法通过控制交联聚合的条件获得具有高凝胶强度的水凝胶聚合物，并通过控制凝胶研磨条件将凝胶研磨之后的凝胶强度保持在适当范围内，然后使用特定的无机颗粒进行表面交联来制备超吸收性聚合物，则可以制备并提供不仅具有优异的基本吸收性能，而且还具有大大改善的渗透率和吸收速度的超吸收性聚合物，并且完成本发明。
即，通过获得基本上具有高凝胶强度的水凝胶聚合物，并控制凝胶研磨条件使得即使在凝胶研磨之后水凝胶聚合物的凝胶强度也可以保持超过一定水平，可以提供表现出相对高的凝胶强度的基础聚合物粉末。此外，在使用多种无机颗粒进行表面交联过程的情况下，这样的无机颗粒均匀地分布在基础聚合物粉末上，并且可以均匀地形成厚度超过一定水平的表面交联层。因此，形成的一个实施方案的超吸收性聚合物整体上可以表现出更加改善的凝胶强度，因为其中包含的基础粉末聚合物和/或表面交联层具有更高且更均匀的强度。因此，一个实施方案的超吸收性聚合物可以表现出由相对高的sfc等限定的优异渗透率和由高的aup等限定的压力下吸收率。
此外，由于基础聚合物粉末和超吸收性聚合物包含多个孔，并因此具有超过一定水平的孔隙率，并且具有可以通过在特定条件下进行凝胶研磨而获得的宽表面积，因此一个实施方案的超吸收性聚合物可以表现出由诸如30秒吸收速度等特性限定的更加改善的吸收速度。
此外，在获得基本上具有高凝胶强度的水凝胶聚合物后，通过控制凝胶研磨条件将研磨之后的凝胶强度保持超过一定水平，通过所述方法获得的一个实施方案的超吸收性聚合物可以表现出减少的吸收性能劣化。
因此，一个实施方案的超吸收性聚合物可以保持基本吸收性能优异，同时表现出更加改善的吸收速度和渗透率，并且可以优选地应用于厚度较薄的卫生用品(例如尿布)等。
在下文中，将更详细地说明一个实施方案的超吸收性聚合物。
如本文所使用的，“超吸收性聚合物”意指这样的超吸收性聚合物，其包含：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基团的水溶性烯键式不饱和单体的第一交联聚合物；以及表面交联层，所述表面交联层形成在基础聚合物粉末上，并且包含其中第一交联聚合物通过表面交联剂另外交联的第二交联聚合物。
水溶性烯键式不饱和单体可以为通常用于制备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c2-5烃基，以及
m1为氢原子、一价或二价金属、铵基、或者有机胺盐。
适当地，单体可以为选自以下的一者或更多者：丙烯酸和甲基丙烯酸，以及这些酸的一价金属盐、二价金属盐、铵盐和有机胺盐。使用丙烯酸或其盐作为水溶性烯键式不饱和单体是有利的，因为由此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，可以使用选自以下的一者或更多者：阴离子单体及其盐，选自马来酸酐、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)丙烯酰基丙磺酸和2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；非离子的含亲水性基团的单体，选自(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)丙烯酸酯和聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯；以及含氨基的不饱和单体，选自(n,n)-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯和(n,n)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺，及其季化产物。
在此，水溶性烯键式不饱和单体可以具有酸基，并且酸基的至少一部分可以被中和。优选地，可以使用经碱性物质(例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵等)部分中和的单体。
在此，单体的中和度可以为40摩尔％至95摩尔％、40摩尔％至80摩尔％、或45摩尔％至75摩尔％。虽然中和度的范围可以根据最终特性而改变，但是如果中和度太高，则经中和的单体可能沉淀，因此使得难以顺利地进行聚合，而相反地，如果中和度太低，则聚合物的吸收性可能显著降低，并且聚合物可能表现出难以处理的类橡胶特性。
“第一交联聚合物”意指其中上述水溶性烯键式不饱和单体在内交联剂的存在下交联的材料，以及“基础聚合物粉末”意指包含第一交联聚合物的材料。此外，“第二交联聚合物”意指其中第一交联聚合物通过表面交联剂另外交联的材料，并因此其形成在基础聚合物粉末上。稍后将描述表面交联剂。
一个实施方案的超吸收性聚合物具有优异的压力下或无压力下基本吸收性能、吸收速度和渗透率，其可以通过诸如crc、aup、吸收度、sfc、30秒吸收速度、孔隙率、fsr等特性来限定。
具体地，一个实施方案的超吸收性聚合物对盐水溶液(0.9重量％氯化钠水溶液)的30分钟的离心保留容量(crc)可以为24g/g至35g/g、或26g/g至32g/g。这样的离心保留容量(crc)范围可以限定一个实施方案的超吸收性聚合物表现出的优异的无压力下吸收性能。
对盐水溶液的离心保留容量(crc)可以在超吸收性聚合物吸收盐水溶液30分钟之后通过以下计算式1来计算。
[计算式1]
crc(g/g)＝{[w2(g)-w1(g)-w0(g)]/w0(g)}
在计算式1中，
w0(g)是超吸收性聚合物的初始重量，
w1(g)是在将没有超吸收性聚合物的非织造织物制成的包封物浸入室温下的盐水溶液中30分钟，然后使用离心机以250g脱水3分钟之后测量的其中未引入有超吸收性聚合物的包封物的重量，以及
w2(g)是在将包含超吸收性聚合物的由非织造织物制成的包封物浸入室温下的盐水溶液中30分钟，然后使用离心机以250g脱水3分钟之后测量的其中引入有超吸收性聚合物的包封物的重量。
此外，根据一个实施方案的超吸收性聚合物的压力下吸收率(aup)可以为22g/g至28g/g、或23g/g至27g/g。这样的在一定范围内的压力下吸收率(aup)可以限定一个实施方案的超吸收性聚合物表现出的优异的压力下吸收性能。
压力下吸收率(aup)可以在超吸收性聚合物在0.7psi的压力下吸收盐水溶液1小时之后根据以下计算式2来计算。
[计算式2]
aup(g/g)＝[w4(g)-w3(g)]/w0(g)
在计算式2中，
w0(g)是超吸收性聚合物的初始重量(g)，w3(g)是超吸收性聚合物的重量和能够赋予超吸收性聚合物负荷的装置的重量的总和，以及w4(g)是超吸收性聚合物在负荷(0.7psi)下吸收盐水溶液1小时之后的超吸收性聚合物的重量和能够赋予超吸收性聚合物负荷的装置的重量的总和。
此外，由于一个实施方案的超吸收性聚合物表现出上述范围的离心保留容量(crc)和压力下吸收率(aup)，因此由式1限定的超吸收性聚合物的吸收度可以为45g/g至65g/g、或50g/g至60g/g。因此，一个实施方案的超吸收性聚合物表现出优异的基本吸收特性和吸收性能(例如压力下吸收性保持性等)，并因此可以适用于各种卫生用品。
此外，一个实施方案的超吸收性聚合物对盐水溶液(0.685重量％氯化钠水溶液)的盐水流动传导率(sfc，10-7cm3·秒/g)可以为40·10-7cm3·秒/g至180·10-7cm3·秒/g、或48·10-7cm3·秒/g至180·10-7cm3·秒/g、或48·10-7cm3·秒/g至150·10-7cm3·秒/g、或60·10-7cm3·秒/g至130·10-7cm3·秒/g。
盐水流动传导率(sfc)可以通过本领域普通技术人员公知的方法，例如通过美国专利第5562646号第54栏至第59栏中公开的方法来测量和计算。
由于超吸收性聚合物包含保持高凝胶强度的基础聚合物粉末以及在特定条件下进行表面交联并因此具有高强度的表面交联层，其整体上具有高的凝胶强度，并因此可以表现出更加改善的盐水流动传导率(sfc)和优异的渗透率。
更具体地，超吸收性聚合物可以表现出8500pa至18000pa、或8500pa至15000pa的水平方向凝胶强度g'。
水平方向凝胶强度g'可以更好地反映超吸收性聚合物在实际使用环境下的优异渗透率。即，当超吸收性聚合物被包含在卫生用品如尿布等中时，尽管在水平方向上施加有力，但常用超吸收性聚合物的渗透率可以更相关地根据其是否表现出优异的形状保持性和高凝胶强度来确定，水平方向凝胶强度可以适当地反映与渗透率直接相关的凝胶强度。因此，由于满足上述水平方向凝胶强度g'范围的一个实施方案的超吸收性聚合物表现出优异的渗透率，因此其可以非常优选地用于卫生用品如尿布等。
这样的水平方向凝胶强度g'可以在超吸收性聚合物吸收盐水溶液1小时后使用市售流变仪通过包括以下步骤的方法来测量：
1)使超吸收性聚合物吸收盐水溶液以使超吸收性聚合物溶胀的步骤；
2)将溶胀的超吸收性聚合物置于流变仪的具有预定间隙的板之间并对两个板侧加压；
3)使用流变仪在振动下增加剪切应变的同时，确定其中储能模量和损耗模量恒定的线性粘弹性状态区域的剪切应变；以及
4)在以上确定的剪切应变下测量溶胀的超吸收性聚合物的储能模量和损耗模量，并测量储能模量的平均值作为凝胶强度。
同时，在约0.16g超吸收性聚合物在0.3psi的压力下被通过筒下部处的网状物引入的盐水溶液溶胀时，一个实施方案的超吸收性聚合物的30秒吸收速度可以为1.5mm/分钟或更大、1.7mm/分钟至3.0mm/分钟、或1.8mm/分钟至2.6mm/分钟。这样的30秒吸收速度可以通过将流变仪的上板随超吸收性聚合物的体积膨胀的高度变化除以吸收时间(30秒)来测量和计算。
由于超吸收性聚合物因在制备过程期间控制凝胶研磨条件而表现出高的凝胶强度并因此表现出优异渗透率，并且在其中还具有多孔结构，因此其可以同时表现出由上述30秒吸收速度限定的优异吸收速度。因此，超吸收性聚合物可以优选地用于纤维(例如纸浆等)的含量降低的卫生产品。
超吸收性聚合物可以具有满足孔隙率为20％或更大、20％至40％、21％至30％、或21％至27％的多孔结构，使得一个实施方案的超吸收性聚合物可以表现出如上所述的优异的吸收速度和渗透率。通过满足这样的孔隙率范围，超吸收性聚合物不仅表现出优异的吸收速度，而且还表现出优异的渗透率，而不会因多孔结构不利地影响高凝胶强度。
在测量如上所述的超吸收性聚合物的30秒吸收速度时，可以同时测量这样的孔隙率，并且其可以在30秒吸收速度的测量过程期间完成超吸收性聚合物的溶胀时通过从筒内部的总体积(最终吸收高度*圆筒下部的面积)中减去通过含水量测量装置所测量的吸收的盐水溶液的体积来计算。
如上所述，由于在制备过程期间水凝胶聚合物的凝胶研磨条件被优化，一个实施方案的超吸收性聚合物可以包含具有多孔结构和大表面积的基础聚合物粉末。因此，超吸收性聚合物可以表现出比先前已知的更加改善的吸收速度。
此外，在1g超吸收性聚合物吸收20g0.9重量％氯化钠水溶液时，一个实施方案的超吸收性聚合物的自由溶胀速率(fsr)可以为0.30g/g/秒或更大、或者0.31g/g/秒或更大。虽然fsr的上限范围没有限制，但是例如其可以为0.40g/g/秒或更小、0.39g/g/秒或更小、0.38g/g/秒或更小、0.37g/g/秒或更小、或者0.36g/g/秒或更小。这样的fsr范围可以限定一个实施方案的超吸收性聚合物表现出的高的吸收速度。
同时，在一个实施方案的超吸收性聚合物中，第一交联聚合物可以通过在基于多元醇多(甲基)丙烯酸酯的第一内交联剂和基于(甲基)丙烯酸烯丙酯的第二内交联剂的存在下使单体交联聚合来形成，所述基于多元醇多(甲基)丙烯酸酯的第一内交联剂选自三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(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、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯。通过使用两种或更多种特定的内交联剂，一个实施方案的超吸收性聚合物包含即使在进行凝胶研磨之后也保持高凝胶强度的基础聚合物粉末等，因此表现出优异的渗透率和压力下吸收性能等。
此外，在超吸收性聚合物的表面交联期间，可以使用无机颗粒，更具体地，水接触角为50°或更大或者50°至175°的疏水性无机颗粒和水接触角为10°或更小或者1至10°的亲水性无机颗粒。因此，一个实施方案的超吸收性聚合物还可以包含分散在基础聚合物粉末上的表面交联层中的无机颗粒。更具体地，超吸收性聚合物还可以包含分散在基础聚合物粉末上的疏水性无机颗粒和亲水性无机颗粒。疏水性无机颗粒的至少一部分可以存在于基础聚合物粉末的表面上(例如，存在于表面交联层中)，并且其余部分可以附着在基础聚合物粉末的表面上或者埋在内部。此外，亲水性无机颗粒可以附着在表面交联层的第二交联聚合物的交联结构中，或者附着在表面交联层的表面上。
因此，由于用于改善渗透率的无机颗粒至少存在于基础聚合物粉末上，因此尽管时间流逝，也可以持续保持这样的渗透率改善，特别地，即使施加外力，也可以保持高的凝胶强度和改善的渗透率。
作为疏水性无机颗粒，可以使用选自具有上述接触角范围的二氧化硅颗粒、二氧化钛颗粒和氧化锆颗粒中的一者或更多者，以及作为亲水性无机颗粒，可以使用选自接触角范围为10°或更小的二氧化硅颗粒、二氧化钛颗粒、氧化锆颗粒和锂皂石颗粒中的一者或更多者。
此外，将亲水性无机颗粒和疏水性无机颗粒分类的水接触角可以限定为涂覆在玻璃基底上的无机颗粒对水的接触角。在下面的实施例中描述了这样的接触角的具体测量方法。
上述一个实施方案的超吸收性聚合物的粒径可以为150μm至850μm。更具体地，基础聚合物粉末和包含其的超吸收性聚合物中的95重量％或更多的粒径可以为150μm至850μm，并且其中小于3重量％的粒径可以小于150μm。
同时，满足上述实施方案的特性的超吸收性聚合物可以通过包括以下步骤的方法来制备：通过控制交联聚合条件来获得表现出更高凝胶强度的水凝胶聚合物，然后通过控制凝胶研磨条件将研磨之后的凝胶强度保持在一定水平，并在特定无机颗粒的存在下进行表面交联。
因此，根据本发明的另一个实施方案，提供了用于制备上述超吸收性聚合物的方法。这样的制备方法包括以下步骤：在内交联剂的存在下进行具有至少部分被中和的酸基团的水溶性烯键式不饱和单体的交联聚合以形成包含第一交联聚合物并且凝胶强度为10000pa或更大的水凝胶聚合物；对水凝胶聚合物进行凝胶研磨使得研磨之后的凝胶强度变为研磨之前的凝胶强度的35％至90％；将经凝胶研磨的水凝胶聚合物干燥、研磨和筛分以形成基础聚合物粉末；向基础聚合物粉末添加水接触角为50°或更大的疏水性无机颗粒；在包含水接触角为10°或更小的亲水性无机颗粒和表面交联剂c2-5亚烷基碳酸酯的表面交联溶液的存在下对添加有疏水性无机颗粒的基础聚合物粉末进行热处理以进行表面交联。
在下文中，将根据各步骤详细说明制备方法。
首先，制备方法包括通过交联聚合形成水凝胶聚合物的步骤。具体地，在内交联剂的存在下进行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的热聚合或光聚合以形成水凝胶聚合物。
单体组合物中包含的水溶性烯键式不饱和单体如上所述。
此外，单体组合物可以包含通常用于制备超吸收性聚合物的聚合引发剂。作为非限制性实例，作为聚合引发剂，可以根据聚合方法使用热聚合引发剂或光聚合引发剂。然而，即使在光聚合的情况下，由于通过uv照射等产生一定量的热，并且随着放热聚合反应的进行产生一定程度的热，因此也可以额外包含热聚合引发剂。
作为光聚合引发剂，可以使用选自以下的一者或更多者：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，可以使用市售的lucirintpo，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描述在reinholdschwalm的“uvcoatings:basics,recentdevelopmentsandnewapplications(elsevier2007)”第115页中，并且不限于上述实例。
此外，作为热聚合引发剂，可以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者。过硫酸盐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，偶氮引发剂的具体实例可以包括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，更多不同的热引发剂描述在odian的“principleofpolymerization(wiley,1981)”第203页中，并且不限于上述实例。
基于单体组合物，这样的聚合引发剂可以以约0.001重量％至1重量％的浓度添加。即，如果聚合引发剂的浓度太低，则聚合速度可能变慢，并且可能在最终产物中提取出大量的残留单体。相反地，如果聚合引发剂的浓度太高，则构成网络的聚合物链可能变短，并因此水溶性含量可能增加并且压力下吸收率可能降低，从而使聚合物的特性劣化。
同时，在单体组合物中，包含用于改善通过水溶性烯键式不饱和单体的聚合所形成的聚合物的特性的交联剂(“内交联剂”)。该交联剂用于水凝胶聚合物的内交联，并且可以与下面描述的“表面交联剂”分开使用。
特别地，在制备方法中，通过如上所述同时使用两种或更多种内交联剂，例如基于多元醇多(甲基)丙烯酸酯的第一内交联剂和基于(甲基)丙烯酸烯丙酯的第二内交联剂，可以获得具有更高凝胶强度(例如为10000pa或更大、11000pa或更大、或者120000pa或更大，并且虽然没有特别限制，但为40000pa或更小、30000pa或更小、或者28000pa或更小)的水凝胶聚合物。
更具体地，作为第一内交联剂，可以使用选自以下的一者或更多者：三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(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、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯，以及作为第二内交联剂，可以使用甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯等。
此外，基于100重量份的包含内交联剂、单体等的单体组合物，第一内交联剂和第二内交联剂的总含量可以为0.4重量份至2重量份、或0.4重量份至1.8重量份。此外，第一内交联剂和第二内交联剂可以以1:1至10:1的重量比使用。因此，通过控制内交联剂的种类和含量范围，并控制以下描述的水凝胶聚合物的含水量，可以更有效地获得表现出10000pa或更大凝胶强度的水凝胶聚合物，并且可以更有效地获得满足一个实施方案的特性的超吸收性聚合物。然而，如果内交联剂的含量太高，则超吸收性聚合物的基本吸收性能可能劣化。
此外，单体组合物根据需要还可以包含添加剂，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制备成其中上述原料(例如单体、聚合引发剂、内交联剂等)溶解在溶剂中的溶液形式。
在此，可以使用的溶剂在其构成方面没有限制，只要其可以溶解或分散上述原料即可，例如，可以单独使用或组合使用选自以下的一者或更多者：水、乙醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、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、二甘醇单甲醚、二甘醇乙醚、甲苯、二甲苯、丁内酯、卡必醇、甲基溶纤剂乙酸酯、n,n-二甲基乙酰胺等。
此外，通过单体组合物的聚合形成水凝胶聚合物可以通过常用的聚合方法进行，并且方法没有特别限制。作为非限制性实例，聚合方法根据能量源大致分为热聚合和光聚合。通常，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。
例如，水凝胶聚合物可以通过将上述单体组合物引入配备有搅拌轴的反应器(例如捏合机)中，并供应热空气或将反应器加热以进行热聚合来获得。在此，根据反应器中配备的搅拌轴的形状，可以获得数厘米至数毫米尺寸的排出至反应器的出口的水凝胶聚合物。具体地，所获得的水凝胶聚合物的尺寸可以根据引入的单体组合物的浓度、引入速度等而改变，通常，可以获得(重均)粒径为2mm至50mm的水凝胶聚合物。
对于另一实例，当在如上所述的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，可以获得片形式的水凝胶聚合物。在此，片的厚度可以根据引入的单体混合物的浓度和引入速度而改变，但为了使整个片均匀聚合，同时确保生产速度，优选将厚度控制成0.5cm至10cm。
通过所述方法形成的水凝胶聚合物的含水量可以为38重量％至58重量％、或40重量％至55重量％。这样的含水量可以通过控制上述聚合条件来控制成期望的范围。更具体地，为了控制含水量，可以控制提供用于聚合的单体组合物中的溶剂(例如水)的含量，或者可以控制用于中和水溶性烯键式不饱和单体(例如丙烯酸等)的碱性溶液的浓度。例如，通过将碱性溶液中的碱性材料的浓度(例如，氢氧化钠水溶液中的氢氧化钠的浓度)控制成23％至40％，可以实现58重量％或更小的水凝胶聚合物含水量。
在此，“含水量”是基于水凝胶聚合物的总重量的水分含量，并且其意指通过从水凝胶聚合物的重量中减去干燥状态的聚合物的重量而获得的值。具体地，其限定为通过测量经由红外加热升高聚合物的温度以干燥聚合物时随聚合物中水分蒸发的重量损失来计算的值。此时，干燥条件可以设定为使得温度从室温升高至约180℃然后保持在180℃，并且总干燥时间可以为20分钟，包括升温步骤的5分钟。
通过将水凝胶聚合物的含水量控制在上述范围内，可以更有效地实现10000pa或更大的凝胶研磨之前的凝胶强度，并且可以有效地进行随后的凝胶研磨。具体地，通过控制聚合条件将具有受控含水量的水凝胶聚合物引入凝胶研磨装置(切碎机等)中，并控制下面描述的凝胶研磨条件，可以更容易地实现高的凝胶研磨之前的凝胶强度，并且可以将凝胶研磨之后的凝胶强度保持在研磨之前的凝胶强度的35％至90％、50％至89％或60％至88％以内。因此，基础聚合物粉末和包含其的超吸收性聚合物的内表面积可以变得更宽，并因此，在超吸收性聚合物可以表现出优异的吸收速度的同时，基础聚合物粉末和超吸收性聚合物可以保持高的凝胶强度(即，可以适当地保持凝胶研磨之前与之后的强度比)，从而表现出优异的渗透率、快的吸收速度等。
同时，在通过交联聚合形成水凝胶聚合物之后，对具有受控含水量的水凝胶聚合物进行凝胶研磨。可以进行凝胶研磨使得研磨之后的凝胶强度可以变为研磨之前的凝胶强度的35％至90％。例如，凝胶研磨之后的凝胶强度可以变为7000pa至30000pa、或10000pa至24000pa，并因此可以更有效地获得满足一个实施方案的特性的超吸收性聚合物。
在凝胶研磨步骤中，可以用于凝胶研磨的研磨机在构成方面没有限制，但具体地，可以使用选自以下的一者：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)、盘磨机、碎片破碎机、破碎机、切碎机(chopper)和盘式切割机，但不限于此。
同时，在对水凝胶聚合物进行凝胶研磨期间，对水凝胶聚合物施加剪切力和压缩力，并且根据另一个实施方案的制备方法，通过控制这样的凝胶研磨条件，可以实现上述凝胶研磨之后的凝胶强度的范围。
更具体地，凝胶研磨可以在包括配备有多孔板的挤出机(例如螺杆式挤出机等)的研磨机中进行。在此，多孔板中形成的多个孔的直径可以为9mm至15mm、9mm至13mm、或10mm至12mm，并因此可以在将水凝胶聚合物推动通过多孔板和挤出机的同时进行凝胶研磨。由此，水凝胶聚合物即使在凝胶研磨之后也可以保持适当水平的凝胶强度，并且可以有效地进行凝胶研磨，并因此研磨之后的聚合物可以具有大的表面积。
即，如果进行上述凝胶研磨过程，则经研磨的水凝胶聚合物的表面积可以显著增加。具体地，在经研磨的水凝胶聚合物中，经剪切的颗粒的数量比为0.40或更大且0.95或更小。“经剪切的颗粒”意指其中在经研磨的水凝胶聚合物颗粒上观察到3个或更多个深度为10μm或更大的凹处或孔的颗粒，“经剪切的颗粒的数量比”意指经剪切的颗粒的数量相对于经研磨的水凝胶聚合物颗粒的总数。因此，由于产生经剪切的颗粒而增加表面积，可以进一步改善超吸收性聚合物的特性例如吸收速度等，并且可以更有效地制备满足一个实施方案的特性的超吸收性聚合物。
同时，可以进行水凝胶聚合物的凝胶研磨使得水凝胶聚合物的粒径可以变成0.1mm至10mm。即，为了提高干燥效率，优选将水凝胶聚合物研磨成10mm或更小的颗粒。然而，由于通过过度研磨可能产生颗粒之间的团聚，优选将水凝胶聚合物研磨成0.1mm或更大的颗粒。
此外，由于水凝胶聚合物的凝胶研磨在相对低的含水量下进行，因此可能发生水凝胶聚合物粘附至凝胶研磨机的表面。为了使这种现象最小化，根据需要，可以向水凝胶聚合物添加蒸汽、水、表面活性剂、抗团聚剂(例如，粘土、二氧化硅等)、基于过硫酸盐的引发剂、基于偶氮的引发剂、过氧化氢、热聚合引发剂、基于环氧化合物的交联剂、二醇交联剂、含有丙烯酸酯的多官能交联剂、含有羟基的单官能交联剂等。
在凝胶研磨之后，可以干燥水凝胶聚合物。干燥可以在120℃至250℃，优选地在140℃至200℃，更优选地在150℃至190℃的温度下进行。在此，干燥温度可以限定为供应用于干燥的加热介质的温度或包含热介质和聚合物的干燥反应器内的温度。如果干燥温度低以及干燥时间延长，则过程效率可能降低，为了防止这点，优选干燥温度为120℃或更高。此外，如果干燥温度高于所需温度，则水凝胶聚合物的表面可能被过度干燥并且在随后的研磨过程中可能产生大量细粉，并且最终聚合物的特性可能劣化，为了防止这点，优选干燥温度为250℃或更低。
虽然干燥步骤中的干燥时间没有特别限制，但考虑到过程效率和聚合物的特性等，可以在上述干燥温度下将其控制为20分钟至90分钟。
干燥可以使用常用介质来实现，例如，其可以通过热风供应、红外线照射、超高频波照射、uv照射等来进行。
此外，优选地，进行干燥使得经干燥的聚合物的含水量为约0.1重量％至10重量％。即，如果经干燥的聚合物的含水量小于0.1重量％，则由于过度干燥，制备成本可能增加并且可能发生交联聚合物降解。此外，如果经干燥的聚合物的含水量大于10重量％，则在随后过程中可能产生缺陷。
在干燥之后，可以研磨经干燥的聚合物，由此可以将聚合物的粒径和表面积控制在适当范围内。可以进行研磨使得经研磨的聚合物的粒径变为150μm至850μm。
作为可以使用的研磨机，可以使用常用的研磨机，例如针磨机、锤磨机、螺旋式磨机、辊磨机、盘磨机、点动式磨机等。
此外，为了控制最终产品化的超吸收性聚合物的特性，还可以进行在通过研磨步骤获得的聚合物颗粒中选择性筛分粒径为150μm至850μm的颗粒的步骤。
同时，在通过上述筛分过程来制备基础聚合物粉末之后，在表面交联剂的存在下，可以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。表面交联在表面交联剂的存在下在基础聚合物粉末的表面上引起交联反应，并且通过表面交联，可以在基础聚合物粉末的表面上形成表面改性层(表面交联层)。
更具体地，在上述制备方法中，表面交联可以通过添加水接触角为50°或更大的疏水性无机颗粒，并在包含水接触角为10°或更小的亲水性无机颗粒和表面交联剂c2-5亚烷基碳酸酯的表面交联溶液的存在下对添加有疏水性无机颗粒的基础聚合物粉末进行热处理来进行。由此，可以均匀地形成厚度超过一定水平的表面交联层，并且可以更有效地获得表现出高凝胶强度、优异渗透率等的超吸收性聚合物。
在表面交联过程中，可以用作表面交联剂的c2-5亚烷基碳酸酯的更合适实例可以包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯等，并且可以同时使用选自其中的两种或更多种。
在此，表面交联剂的含量可以根据交联剂的种类、反应条件等适当地控制，并且优选地，基于100重量份基础聚合物粉末，其可以控制成0.001重量份至5重量份。如果表面交联剂的含量太低，则可能无法适当地实现表面改性，并因此最终聚合物的特性可能劣化。相反地，如果使用过量的表面交联剂，则由于过度的表面交联反应，聚合物的基本吸收性能可能劣化。
在表面交联过程中，可以使用的疏水性无机颗粒和/或亲水性无机颗粒的种类如上所述。
此外，在表面交联过程中，首先，可以将固态的疏水性无机颗粒与基础聚合物粉末混合以处理基础聚合物粉末的表面，并且对于处理方法，可以应用常用的无机粉末的干法处理和/或混合方法。
向基础聚合物粉末添加包含亲水性无机颗粒和表面交联剂的表面交联溶液的方法在其构成方面没有特别限制。例如，可以将表面交联溶液和基础聚合物粉末放入反应器中并混合，可以将表面交联溶液喷洒到基础聚合物粉末上，或者可以将基础聚合物粉末和表面交联溶液连续地进给至连续运行的混合器，等等。
基于100重量份基础聚合物粉末，疏水性无机颗粒和亲水性无机颗粒可以分别以0.0001重量份至0.3重量份或0.001重量份至0.2重量份的含量来使用。由此，通过使用两种无机颗粒，可以更有效地改善超吸收性聚合物的渗透率和各种特性。使用这样含量的无机颗粒制备的一个实施方案的超吸收性聚合物还可以包含相应含量范围内的疏水性无机颗粒和亲水性无机颗粒。
表面交联溶液还可以包含水和/或亲水性有机溶剂。由此，表面交联剂和亲水性无机颗粒可以均匀地分散在基础聚合物粉末上。在此，可以控制水和亲水性有机溶剂基于100重量份基础聚合物粉末的含量，以便使表面交联剂和亲水性无机颗粒均匀分散，防止基础聚合物粉末团聚，并优化表面交联剂的表面渗透深度。
对于添加有表面交联溶液的基础聚合物粉末，可以在140℃至200℃或170℃至195℃的最高反应温度下进行表面交联反应5分钟至60分钟、10分钟至50分钟或20分钟至45分钟。更具体地，可以通过经10分钟至30分钟将温度从20℃至130℃或40℃至120℃的初始温度升高至最高反应温度，并保持最高温度5分钟至60分钟以进行热处理来进行表面交联步骤。
通过满足这样的表面交联条件(特别地，升温条件和在最高反应温度下的反应条件)，可以更有效地制备适当地满足一个实施方案的特性的超吸收性聚合物。
用于表面交联反应的升温方法没有特别限制。可以供应加热介质，或者可以直接供应热源用于加热。在此，可以使用的加热介质的种类可以包括温度升高的流体，例如蒸汽、热空气、热油等，但不限于此，并且可以考虑加热介质的方法、升温速度和待升高的温度来适当地选择。直接供应的热源可以包括电加热、气体加热等，但不限于此。
根据上述方法制备的超吸收性聚合物保持优异的吸收性能例如离心保留容量、压力下吸收率等，并且满足更加改善的渗透率、吸收速度等，从而满足一个实施方案的各种特性，并且其可以适用于卫生用品例如尿布等，特别是纸浆含量降低的超薄卫生用品。
有益效果
根据本发明的超吸收性聚合物可以保持优异的基本吸收性能，并且同时表现出更加改善的吸收速度、渗透率等，并且其可以优选用于卫生用品例如厚度更薄的尿布。
具体实施方式
在下文中，为了更好地理解本发明而给出了优选实施例。然而，这些实施例仅作为本发明的说明而给出，并且本发明不限于此。
在以下实施例和比较例中，疏水性无机颗粒和亲水性无机颗粒的水接触角如下测量。
首先，将疏水性无机颗粒以5重量％的浓度分散在二氯甲烷溶剂中以形成涂覆溶液。将涂覆溶液旋涂在没有表面粗糙度的晶片上，然后干燥以除去残留溶剂。在涂覆层上，一滴一滴地滴下水并测量接触角。将测量的接触角限定为疏水性无机颗粒的水接触角，并且测量的值示于下表1中。
此外，通过与疏水性无机颗粒的方法相同的方法测量亲水性无机颗粒的水接触角，不同之处在于使用其中亲水性无机颗粒以20重量％的浓度溶解或分散在水中的涂覆溶液。
[表1]
实施例1
作为用于制备超吸收性聚合物的装置，使用进行以下过程的连续制备装置：聚合过程、水凝胶研磨过程、干燥过程、研磨过程、筛分过程、表面交联过程、冷却过程、筛分过程和连接各过程的运输过程。
(步骤1)
将100重量份丙烯酸与0.4重量份作为内交联剂的聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量：约500g/mol)和甲基丙烯酸烯丙酯的混合物以及0.01重量份作为光引发剂的irgacure819混合以制备单体溶液。随后，在用计量泵连续进给单体溶液的同时，管线混合160重量份24重量％氢氧化钠水溶液以制备单体的水溶液。此时，将由中和热引起的温升控制为40℃。在连续管线混合6重量份4重量％过硫酸钠之后，将混合物连续进给至具有在两端配备有堤坝的平面聚合带的连续聚合反应器。此后，照射uv1分钟，并另外进行热聚合2分钟以制备水凝胶。确定这样的水凝胶的含水量为45重量％。
(步骤2)
在将水凝胶切成约300mm或更小的平均尺寸后，将其引入研磨机(配备有包括直径为10mm的多个孔的多孔板)中，并在各条件下研磨。
(步骤3)
随后，将步骤2中研磨的水凝胶在能够使风上下转移的干燥器中干燥。使180℃的热空气从下侧向上侧流动15分钟，并再从上侧向下侧流动15分钟，使得经干燥的粉末的含水量变为约2％或更小，因此均匀地干燥水凝胶。
(步骤4)
将步骤3中干燥的聚合物用研磨机研磨，然后筛分以获得尺寸为150μm至850μm的基础聚合物。
(步骤5)
其后，向步骤4中制备的100重量份基础聚合物粉末中引入0.05重量份dm30s疏水性二氧化硅颗粒，并将他们在室温下搅拌以使基础聚合物粉末和疏水性二氧化硅颗粒混合，并进行干法处理。随后，将1g碳酸亚乙酯和0.2g其中亲水性二氧化硅颗粒(st-o)以20重量％的浓度分散在水中的水溶液引入3g水中，并使他们混合以制备表面交联溶液。其后，将表面交联溶液喷洒至基础聚合物粉末，并将他们在室温下搅拌并混合使得表面交联溶液均匀地分布在基础聚合物粉末上。随后，将混合有表面交联溶液的基础聚合物粉末引入表面交联反应器中，并进行表面交联反应。
在表面交联反应器中，确定基础聚合物粉末的温度从约80℃的初始温度逐渐升高，并进行操作使得在30分钟之后达到190℃的最高反应温度。在达到这样的最高反应温度之后，进行额外反应15分钟，然后取出最终制备的超吸收性聚合物样品。在表面交联过程之后，用astm标准筛筛分样品，以制备粒径为150μm至850μm的实施例1的超吸收性聚合物。
实施例2
通过与实施例1相同的方法制备实施例2的超吸收性聚合物，不同之处在于使用0.55重量份的聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量：约500g/mol)和甲基丙烯酸烯丙酯的混合物作为内交联剂。
实施例3
通过与实施例1相同的方法制备实施例3的超吸收性聚合物，不同之处在于使用0.55重量份的聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量：约500g/mol)和甲基丙烯酸烯丙酯的混合物作为内交联剂，并通过控制氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度来将水凝胶的含水量控制为50重量％。
实施例4
通过与实施例1相同的方法制备实施例4的超吸收性聚合物，不同之处在于使用0.75重量份的聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量：约500g/mol)和甲基丙烯酸烯丙酯的混合物作为内交联剂。
实施例5
通过与实施例1相同的方法制备实施例5的超吸收性聚合物，不同之处在于使用0.75重量份的聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量：约500g/mol)和甲基丙烯酸烯丙酯的混合物作为内交联剂，并通过控制氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度来将水凝胶的含水量控制为50重量％。
实施例6
通过与实施例1相同的方法制备实施例6的超吸收性聚合物，不同之处在于使用0.75重量份的聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量：约500g/mol)和甲基丙烯酸烯丙酯的混合物作为内交联剂，并通过控制氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度来将水凝胶的含水量控制为55重量％。
比较例1
通过与实施例1相同的方法制备比较例1的超吸收性聚合物，不同之处在于在步骤2中，将水凝胶切成约300mm或更小的平均尺寸，然后引入研磨机(配备有包括直径为16mm的多个孔的多孔板)中并研磨。
比较例2
通过与实施例1相同的方法制备比较例2的超吸收性聚合物，不同之处在于在步骤1中，使用0.55重量份的聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量：约500g/mol)和甲基丙烯酸烯丙酯的混合物作为内交联剂，并通过控制氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度来将水凝胶的含水量控制为50重量％，以及在步骤2中，将水凝胶切成约300mm或更小的平均尺寸，然后引入研磨机(配备有包括直径为16mm的多个孔的多孔板)中并研磨。
比较例3
通过与实施例1相同的方法制备比较例3的超吸收性聚合物，不同之处在于在步骤1中，使用0.35重量份的聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量：约500g/mol)和甲基丙烯酸烯丙酯的混合物作为内交联剂。
比较例4
通过与实施例1相同的方法制备比较例4的超吸收性聚合物，不同之处在于在步骤1中，使用0.75重量份的聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量：约500g/mol)和甲基丙烯酸烯丙酯的混合物作为内交联剂，并通过控制氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度来将水凝胶的含水量控制为60重量％
比较例5
通过与实施例4相同的方法制备比较例5的超吸收性聚合物，不同之处在于在步骤5中不使用疏水性二氧化硅颗粒以及亲水性二氧化硅颗粒的水溶液。
在实施例1至6和比较例1至5中，如下测量凝胶研磨之前和之后的水凝胶的凝胶强度，并且测量结果总结在下表2中。
*水凝胶的凝胶强度的测量方法
a.待测量的样品制备：
首先，制备待测量的水凝胶(凝胶研磨之前的水凝胶片和凝胶研磨之后的水凝胶)，直径为约2.5cm，厚度为约2mm至5mm。将所制备的样品装载在微量天平上，并使用喷洒器向其均匀地喷洒适量的蒸馏水(预先测量水凝胶的初始含水量(含水量测量装置条件：180℃，40分钟)，并计算调节至初始含水量所需的水的量)。为了均匀地控制样品中的含水量，将其密封在塑料中并在室温下储存超过12小时。
b.测量方法：
将含水量受控的水凝胶样品装载在流变仪(ares-g2)的两个板之间，并用3n的力对两个板加压并调节间隙使得样品与板接触。停留5分钟的时间使样品稳定。对于测量，首先，在以10rad/秒的频率增加应变的同时，确定其中储能模量(g')和损耗模量(g")恒定的线性粘弹性状态区域中的应变。
在找到线性状态区域中的应变值(通常为0.1％)之后，在恒定频率(10rad/秒)下测量粘弹性(g'，g")，持续60秒。在测量多于三次之后，计算g'的平均值作为凝胶强度(g')。
[表2]
参照表2，在实施例1至6中，凝胶研磨之前的水凝胶的凝胶强度为10000pa或更大，因为内交联剂的含量、含水量等受到控制，并且凝胶研磨之后的凝胶强度满足凝胶研磨之前的凝胶强度的35％至90％的范围，因为凝胶研磨机的多孔板的孔的直径、含水量等受到控制。此外，在实施例1至6中，使用两种预定种类的无机颗粒和亚烷基碳酸酯表面交联剂进行表面交联过程。
相反地，在比较例1和2中，凝胶研磨之后的凝胶强度未满足凝胶研磨之前的凝胶强度的35％至90％的范围，因为凝胶研磨机的多孔板的孔的直径未落在适当范围内，在比较例3中，凝胶研磨之前的水凝胶的凝胶强度小于10000pa，因为内交联剂的总含量范围未落在适当范围内。此外，在比较例4中，凝胶研磨之后的凝胶强度未满足凝胶研磨之前的凝胶强度的35％至90％的范围，因为含水量未落在适当范围内，在比较例5中，在表面交联期间未使用两种预定种类的无机颗粒。
实验例
如下测量并评估实施例和比较例中制备的各超吸收性聚合物的特性。
(1)粒径的评估
根据edana(europeandisposablesandnonwovensassociation，欧洲一次性用品和非织造布协会)标准edanawsp220.3测量实施例和比较例中使用的基础聚合物粉末和超吸收性聚合物的粒径。
(2)离心保留容量(crc)
根据edana(欧洲一次性用品和非织造布协会)标准edanawsp241.3测量根据无负荷下吸收率的离心保留容量(crc)。将w0(g，约0.2g)超吸收性聚合物均匀地放入由非织造织物制成的包封物中，并将所述包封物密封。将包封物在室温下浸入0.9重量％氯化钠水溶液(盐水溶液)中。30分钟后，使用离心机以250g使包封物脱水3分钟，然后测量包封物的质量w2(g)。在不使用超吸收性聚合物的情况下进行相同操作后，测量此时的质量w1(g)。使用所获得的重量根据以下计算式1计算crc(g/g)，从而确定离心保留容量。
[计算式1]
crc(g/g)＝{[w2(g)-w1(g)-w0(g)]/w0(g)}
(3)压力下吸收率(aup)
对于实施例和比较例的超吸收性聚合物，根据edana(欧洲一次性用品和非织造布协会)标准edanawsp242.3测量压力下吸收率。
首先，将由不锈钢制成的400目金属网安装在内径为60mm的塑料筒的底部上。在23±2℃的温度和45％的相对湿度的条件下，将w0(g，0.90g)实施例1至6和比较例1至3中获得的超吸收性聚合物均匀地散布在金属网上。随后，将可以均匀地赋予4.83kpa(0.7psi)负荷的活塞放置在超吸收性聚合物上。在此，作为活塞，使用外径略小于60mm的活塞，使得与筒的内壁基本上没有间隙，并且不妨碍上下移动。此时，测量装置的重量w3(g)。
随后，将直径为125mm且厚度为5mm的玻璃过滤器放置在直径为150mm的培养皿的内侧上，并将0.90重量％氯化钠水溶液(盐水溶液)倒入培养皿直至盐水溶液的水平面变得与玻璃过滤器的上侧的水平面相同。此外，在其上放置一张直径为120mm的滤纸。将以上准备的测量装置安装在滤纸上，并使装置中的超吸收性聚合物在负荷下吸收溶液1小时。1小时后，升起测量装置，并测量装置的重量w4(g)。
使用测量的重量根据以下计算式2计算aup(g/g)，从而确定负荷下吸收率。
[计算式2]
aup(g/g)＝[w4(9)-w3(g)]/w0(g)
在计算式2中，
w0(g)是超吸收性聚合物的初始重量(g)，
w3(g)是超吸收性聚合物的重量和能够赋予超吸收性聚合物负荷的装置的重量的总和，以及
w4(g)是超吸收性聚合物在负荷(0.7psi)下吸收盐水溶液1小时之后的超吸收性聚合物的重量和能够赋予超吸收性聚合物负荷的装置的重量的总和。
(4)凝胶强度(g')
对于实施例和比较例的超吸收性聚合物，测量水平方向凝胶强度。
首先，用筛(30目至50目)过滤实施例和比较例的超吸收性聚合物的样品，并各称量0.5g。将所称量的样品在50g盐水溶液中充分溶胀1小时。其后，使用抽吸器4分钟将未被吸收的溶剂除去，使染着在外部的溶剂均匀分布在滤纸上并擦拭一次。
将2.5g溶胀的超吸收性聚合物样品置于两个平行板(直径为25mm，在底部具有约2mm的壁，防止样品逸出)之间，并将两个板之间的间隔调节为1mm。此时，用约3n的力对平行板加压并控制平行板之间的间隔使得溶胀的超吸收性聚合物样品与平行板接触。
在使用流变仪以10rad/秒的振荡频率增加剪切应变的同时，确定其中储能模量和损耗模量恒定的线性粘弹性状态区域中的剪切应变。通常，在溶胀的超吸收性聚合物样品中，在线性粘弹性状态区域中具有0.1％的剪切应变。
在10rad/秒的恒定振荡频率下，测量在线性粘弹性状态区域的剪切应变下溶胀的超吸收性聚合物的储能模量和损耗模量，持续60秒。对所获得的储能模量值取平均来计算水平方向凝胶强度。作为参照，与储能模量相比，损耗模量测量为非常小。
(5)盐水流动传导率(sfc)
根据美国专利第5562646号第54栏至第59栏中公开的方法测量并计算盐水流动传导率。
(6)30秒吸收速度
可以在0.3psi的加压条件下用通过筒底部处的网状物引入的盐水溶液使约0.16g超吸收性聚合物溶胀的同时测量30秒吸收速度和孔隙率。实时测量流变仪的上板随超吸收性聚合物的体积膨胀的高度变化，并将上板在30秒时的高度除以吸收时间(30秒)，从而测量并计算30秒吸收速度。可以通过在超吸收性聚合物的溶胀完成时计算筒中的总体积(最终吸收高度*筒下部的面积)，并从以上值中减去用含水量测量装置测量的被超吸收性聚合物吸收的盐水溶液的量来计算孔隙率。
(7)fsr(自由溶胀速率)
根据欧洲专利特许公开第2535027号的第22页至第23页中描述的方法测量并计算超吸收性聚合物的fsr。
通过上述方法测量的实施例1至6和比较例1至5的特性值总结在下表3中。
[表3]
参照表3，确定实施例1至6不仅具有由吸收度等限定的优异的基本吸收性能，而且还具有由sfc限定的优异的渗透率，并且表现出超过一定水平的孔隙率，并因此具有由30秒吸收速度或fsr限定的优异的吸收速度。
相反地，确定与实施例相比，比较例1至5具有差的渗透率或吸收速度。