超吸收性聚合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及这样的超吸收性聚合物，其具有优良的基本物理特性如吸收性等，并 表现出高的负载下吸收速率。
【背景技术】
[0002] 超吸收性聚合物（Super Absorbent Polymer，SAP)是能够吸收自身重量的500倍 至1000倍的水分的合成聚合物材料。各开发商将SAP命名为不同的名称，例如SAM (Super Absorbent Material，超吸收性材料）、AGM(Absorbent Gel Material，吸收性凝胶材料） 等。自从将这种超吸收性聚合物开始实际应用于卫生产品，现在其已经不仅广泛地用于卫 生产品如儿童的一次性尿布等，而且还用于园艺用保水性土产品、土木工程和建筑用止水 材料、育苗用片材、食品流通领域中的保鲜剂和泥敷剂用材料等。
[0003] 作为制备此类超吸收性聚合物的方法，已知的有通过反相悬浮聚合进行的方法 或通过溶液聚合进行的方法。例如，日本专利特许公开NO. S56-161408、S57-158209和 S57-198714公开了反相悬浮聚合法。
[0004] 通过溶液聚合进行的方法还包括热聚合法，其中使聚合凝胶聚合，同时在装备有 多个轴的捏合机中将其破裂并冷却；和光聚合法，其中在带上用UV线照射高浓度的水溶液 以同时进行聚合和干燥。
[0005] 由此通过该聚合反应获得的水凝胶聚合物在干燥和粉碎工艺之后通常以粉状形 式市售。
[0006] 在由超吸收性聚合物制成的产品中，渗透性是决定待吸收液体的流动性的指标。 渗透性可能根据例如以下特性而有所不同：交联聚合物的颗粒尺寸分布、颗粒形状和颗粒 之间开孔的连通性以及溶胀凝胶的表面改性。液体穿过溶胀颗粒的流动性根据超吸收性聚 合物组合物的渗透性而有所不同。液体不能容易地流动通过具有低渗透性的超吸收性聚合 物组合物。
[0007] 提高超吸收性聚合物渗透性的方法之一是在聚合之后进行表面交联反应的方法， 其中将氧化硅或粘土与表面交联剂一起添加。例如，美国专利No. 5, 140, 076和4, 734, 478 公开了在对干的超吸收性聚合物粉末进行表面交联期间添加氧化硅。
[0008] 然而，尽管通过添加氧化硅或粘土改善了渗透性，但是存在这样的问题：保水容量 或负载下吸收度与其成比例地减小，并且在运输期间由于外部物理冲击而容易发生与超吸 收性聚合物分离。此外，尚未开发这样的超吸收性聚合物：其表现出高的负载下吸收度，同 时将液体渗透性、保水容量和负载下吸收度保持在预定水平或更高，从而当应用于尿布等 时，在实际中表现出高吸收速率。
【发明内容】
[0009] 技术问题
[0010] 本发明旨在提供一种超吸收性聚合物，其通过对其进行表面处理具有优良的物理 特性，特别是优良的初始吸收性，即使经过长时间后在负载下仍防止水流出以表现出优良 的吸收性，并且表现出高的负载下吸收速率。
[0011] 此外，本发明旨在提供用于制备所述超吸收性聚合物的方法。
[0012] 技术方案
[0013] 本发明提供了一种超吸收性聚合物，其包含通过使用具有2至8个碳原子的基于 二醇的化合物或基于乙二醇的化合物使粉状基体聚合物表面交联而获得的交联聚合物，其 中所述粉状基体聚合物通过使用两种或更多种内部交联剂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聚合而获得；并且其离心保留容量（CRC)为28g/g或更大， 在0. 9psi下的负载下吸收度（AUL)为18g/g或更大，凝胶床渗透性（GBP)为45达西或更 大，并且在第三次注射0. 9重量％生理盐水溶液后在0. 3psi负载下吸收速率为30秒至200 秒。
[0014] 此外，本发明提供了一种用于制备所述超吸收性聚合物的方法，其包括以下步骤： 进行单体组合物的热聚合或光聚合以制备水凝胶聚合物，其中，所述单体组合物包含水溶 性烯键式不饱和单体、固化剂量为0. 16J/cm2至0. 35J/cm 2的两种或更多种内部交联剂、光 聚合引发剂和热聚合引发剂，所述水溶性烯键式不饱和单体具有至少部分被中和的酸性基 团；干燥所述水凝胶聚合物；粉碎经干燥的聚合物；和通过向经粉碎的聚合物添加由以下 化学式1表示的化合物和多价金属阳离子进行表面交联反应：
[0015] [化学式1]
[0016] R1-(CH2)n-R2
[0017] 在化学式1中，&和1?2彼此相同或不同，并且各自独立地为羟基、胺基、环氧基团 或异氰酸酯基团；并且η为1至3的整数。
[0018] 在下文中，将根据本发明的一些具体实施方案更详细地描述超吸收性聚合物及其 制备方法。然而，这些仅用于举例说明的目的，并且本发明的范围并不旨在局限于此。可以 在不脱离本发明的范围的情况下对其进行各种修改，这对本领域技术人员将是明显的。
[0019] 此外，术语"包括"或"包含"是指除非在整个本公开内容中另有提及，否则其包括 特定组分（或特定要素）而没有特别限制，并且其不能解释为排除其他组分的添加。
[0020] 本发明人研究了一种超吸收性聚合物，其具有优良的初始吸收性并且即使经过长 时间之后在负载下仍防止水流出，从而表现出优良的吸收性，并且因此他们发现，当同时在 预定范围内优化超吸收性聚合物的离心保留容量（CRC)、负载下吸收度（AUL)、凝胶床渗透 性（GBP)和负载下吸收速率时，可以改善最终尿布产品的物理特性并且生产应用超薄技术 的尿布，从而完成本发明。
[0021] 根据本发明的一个实施方案，提供了这样的超吸收性聚合物，其具有优良的初始 吸收性并且即使经过长时间之后在负载下仍防止水流出，从而表现出优良的吸收性。在本 发明的超吸收性聚合物中，离心保留容量（CRC)为28g/g或更大，在0.9psi下的负载下吸 收度（AUL)为18g/g或更大，凝胶床渗透性（GBP)为45达西或更大，并且在第三次注射0. 9 重量％生理盐水溶液后在〇. 3psi负载下吸收速率为30秒至200秒。
[0022] 特别地，本发明的超吸收性聚合物表现出优异的物理特性，特别地，如下所述通过 使用两种或更多种内部交联剂如聚乙二醇二丙烯酸酯进行光聚合和热聚合而具有优异的 初始吸收性并且即使经过长时间之后在负载下仍防止水流出，因而表现出优异的吸收性。 因此，满足特定参数特性的本发明的超吸收性聚合物不仅可以广泛地用于各种卫生用品， 而且还用于园艺用保水性土产品、土木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域 中的保鲜剂和泥敷剂用材料等。
[0023] 如上所述，本发明通过同时优化超吸收性聚合物的离心保留容量（CRC)、负载下吸 收度（AUL)、凝胶床渗透性（GBP)和负载下吸收速率的物理特性组合提供了协同效应。因 此，本发明可以在制造吸收体期间引起优良的物理特性和舒适的穿戴感。
[0024] 在本发明的超吸收性聚合物中，在生理盐水溶液中的离心保留容量（CRC)可以由 以下方程式1表示：
[0025] [方程式1]
[0026] CRC (g/g) = {[ff2(g)-ff1(g)]/ff〇(g)}-l
[0027] 在方程式1中，W。(g)为吸收性聚合物的重量（g)，W1 (g)为在没有吸收性聚合物的 情况下用离心机以250G脱水3分钟之后测量的装置的重量，并且W2 (g)为在室温下将吸收 性聚合物浸入0. 9重量％生理盐水溶液中30分钟并使用离心机以250G脱水3分钟之后测 量之包含超吸收性聚合物的装置的重量，特别地，作为吸收性材料重量的W。(g)可以是过筛 至300微米至600微米（μ m)的吸收性聚合物的重量。
[0028] 在该超吸收性聚合物中，在生理盐水溶液中的离心保留容量（CRC)可以是28g/g 或更大，或者28g/g至34g/g，优选地29g/g或更大，并且更优选地30g/g或更大。如果在生 理盐水溶液中的离心保留容量（CRC)小于28g/g，则存在尿布的保水容量降低使得尿布的 物理特性劣化的问题。
[0029] 此外，在本发明的超吸收性聚合物中，在生理盐水溶液中的0. 9psi下的负载下吸 收度（AUL)由以下方程式2表示：
[0030] [方程式2]
[0031] AUL (g/g) = [W4 (g)-W3 (g) I/W0 (g)
[0032] 在方程式2中，W。(g)是吸收性聚合物的重量（g)，W3 (g)是吸收性聚合物和能够为 吸收性聚合物提供负载的装置的总重，并且W4(g)是在负载（0.9psi)下向吸收性聚合物提 供水1小时之后的经吸水吸收性聚合物和能够提供吸收性聚合物的负载的装置的总重。
[0033] 例如，0. 9psi下的负载下吸收度（AUL)可经如下测量：将0. 16g过筛到300 μπι至 600 μ m的吸收性聚合物放入用于测量负载下吸收度（AUL)的试剂盒中，然后使该聚合物在 负载下在〇. 9%盐水溶液中溶胀1小时同时向其上放置0. 9psi的重量。此时，在1小时之 后对该单元进行称重以确定负载下吸收度（AUL)。在这种情况下，作为吸收性聚合物重量的 WQ(g)可以为过筛到300 μπι至600 μπι的吸收性聚合物的重量。
[0034] 在超吸收性聚合物中，其在生理盐水溶液中0. 9psi的负载下吸收度（AUL)可为 18g/g或更大，优选地18. 5g/g或更大，并且更优选地，19g/g或更大。优选地，所述超吸收 性聚合物具有较高的负载下吸收度。然而，由于负载下吸收度是与保水容量相对的物理特 性，过度增加负载下吸收度可能降低保水容量。同时改善负载下吸收度和保水容量是重要 的。
[0035] 在本发明中，方程式1至方程式2中描述的WJg)对应于各个物理特性所应用的 吸收性聚合物的重量（g)，并且其可以彼此相同或不同。
[0036] 在本发明的超吸收性聚合物中，其在生理盐水溶液中的凝胶床渗透性（GBP)可为 45达西或更大，优选地48达西或更大，并且更优选地55达西或更大。优选地，所述超吸收 性聚合物具有较高的凝胶床渗透性。然而，如果凝胶床渗透性过高，可能降低保水容量或 负载下吸收度。在此，将凝胶床渗透性（GBP)表示为"达西"，其为渗透性的CGS单位。例 如，1达西是这样的实体的渗透性，当该实体两侧的压力差为Iatm时，通过该实体粘度为 Icps的Icm2流体在1秒内流经厚度为Icm厚并且横截面积为Icm2的截面。由于没有用 于渗透性的SI单位，所以渗透性具有与面积一样的单位，并且以m 2表示。1达西对应于约 0.98692 X 10 12m2或约 0.98692 X 10 scm2。美国专利公开 No. US 7, 179,