專利名稱：多糖頁(yè)硅酸鹽吸收性或超吸收性納米復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新型多糖頁(yè)硅酸鹽吸收性或超吸收性材料，以及其制備方法。
背景技術(shù)：
吸水性材料如超吸收性聚合物可以用于多種應(yīng)用中，諸如在一次性衛(wèi)生制品(例如尿布、失禁用品、婦女衛(wèi)生用品、氣流成網(wǎng)制品(airlaids)和吸收敷料(absorbent dressing))、家用制品、密封材料、土壤調(diào)節(jié)用的農(nóng)產(chǎn)品潤(rùn)濕劑(humectants)、石油鉆探、抗凝結(jié)涂料(anti-condensation coating)、農(nóng)業(yè)/園藝中的保水材料(water-storing material)、吸收性紙制品(absorbent paperproduct)、繃帶和外科襯墊、寵物窩(pet litter)、創(chuàng)傷敷料(wound dressing)以及化學(xué)吸收劑中。此外，可以將它們用在與新鮮食品或海鮮的運(yùn)輸有關(guān)的應(yīng)用中以及用在食品包裝應(yīng)用中。
然而，超吸收性材料最大的應(yīng)用是在一次性個(gè)人衛(wèi)生制品中。按照所用超吸收性材料的體積排列，這些制品包括尿布、訓(xùn)練褲、成人失禁用品和婦女衛(wèi)生用品。其中，尿布占2002年中銷售的超吸收劑總量的85％以上(Ohmura K.，Nonwovens Industry，2003，34(5)，p.24)。因此，已經(jīng)將超吸收性材料的開(kāi)發(fā)很大程度上集中在具有最佳的吸收尿液性能的材料創(chuàng)造上。
多種一次性吸收用品吸收的大量流體之間的顯著差別對(duì)任何衛(wèi)生制品制造商提出真正的挑戰(zhàn)。
在尿布的情況下，待吸收的流體通常是尿液，一種主要由水、鹽類和含氮物質(zhì)如尿素組成的流體。在婦女衛(wèi)生用品的情況下，待吸收的流體通常是經(jīng)血，一種包含水、粘液流體、鹽類、蛋白質(zhì)、纖維蛋白原、血液和細(xì)胞碎片的復(fù)雜流體(Bjrnberg，Nonwovens World，2000，9(2)，pp 54-62)。在上述復(fù)雜流體中，細(xì)胞和凝結(jié)的物質(zhì)太大以至于不能擴(kuò)散到超吸收性材料的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中。相反，它們將會(huì)吸附在構(gòu)成該超吸收性材料的顆粒的表面上。由于部分溶脹的超吸收性材料的高滲透壓原因，將會(huì)使所述細(xì)胞和凝結(jié)的物質(zhì)脫水，導(dǎo)致形成圍繞超吸收性材料的幾乎不可滲透的層。這種基本上不可滲透的層將會(huì)嚴(yán)重阻礙超吸收性材料的功效。因此，用于吸收復(fù)雜流體如經(jīng)血的超吸收性材料的性質(zhì)應(yīng)當(dāng)不同于用于吸收簡(jiǎn)單流體如尿液的性質(zhì)。
有關(guān)能夠吸收復(fù)雜流體如經(jīng)血的超吸收性材料的開(kāi)發(fā)，已經(jīng)公開(kāi)多種方法。然而，這些特殊設(shè)計(jì)的超吸收性材料在吸收復(fù)雜流體方面的任何改進(jìn)，時(shí)常被其吸收簡(jiǎn)單流體能力方面的縮減所抵消。此外，與大量生產(chǎn)的主要開(kāi)發(fā)用于吸收簡(jiǎn)單流體如尿液的超吸收性材料相比，這些特殊設(shè)計(jì)的超吸收性材料往往更昂貴。
之前在許多文獻(xiàn)(Potts等，US 6,350,711；Di Luccion等，WO 01/91684)中已經(jīng)描述，具有提高的吸收復(fù)雜流體能力的經(jīng)化學(xué)處理的超吸收性材料的應(yīng)用。盡管被認(rèn)為略微有效，這些材料往往涉及復(fù)雜的制造工藝，這不可避免地增加所得到的超吸收性材料的成本。
從用于設(shè)計(jì)能夠吸收復(fù)雜流體的超吸收性材料的許多方法中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于植物的聚合物以及粘土或無(wú)機(jī)化合物特別有用。
用可再生的基于植物的材料代替源于石油的原料是全球化的需要。已經(jīng)由Le Groupe Lysac(Huppé等，CA 2,308,537)公開(kāi)了天然的、可生物降解的玻璃狀預(yù)凝膠淀粉作為液體吸收劑的用途。
已觀察到改性淀粉能夠與含有多糖、離子多糖(ionic polysaccharide)、凝膠蛋白質(zhì)或其混合物的甘露糖發(fā)生增效相互作用(Bergeron，CA2,426,478)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些增效作用在設(shè)計(jì)吸收性材料中特別有用。這些改性淀粉的吸收特性可以歸因于支鏈淀粉，葡萄糖的高分子量支化聚合物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)使支鏈淀粉交聯(lián)或成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，其提供具有改進(jìn)的吸收性能的材料(Le Groupe Lysac；Thibodeau等(CA 2,462,053))。
Le Groupe Lysac(Couture等，CA 2,362,006)已經(jīng)先前披露了聚乙二醇交聯(lián)的多糖作為特別有用的吸收劑。其它具有改進(jìn)的吸收性能的改性多糖已經(jīng)由Qin等(US P 5,550,189；US P 5,498,705；和US P 5,470,964)；Besemer等(WO 0035504A1；WO 0134656A1；和WO 9929352A1)；Chung-Wai等(USP 5,932,017；US P 6,231,675；和US P 6,451,121)；Shah等(US P 5,718,770)；Shi等(US P 6,277,186)；以及由Beenackers A.A.C.M.等(Carbohydr.Polym.，2001，45，219-226)在先報(bào)導(dǎo)。
在許多專利中已經(jīng)公開(kāi)與硼酸鹽或鋯離子交聯(lián)的半乳甘露聚糖作為吸收性多糖的用途US P 4,624,868；US P 4,333,461；JP 2002-253961；JP2002-035037；JP 2001-278998；JP 2002-037924；JP 2002-053859；JP2001-120992；JP2002-053859；和JP 2001-226525。然而，這些多糖遭遇脫水收縮和凝膠流動(dòng)問(wèn)題。
Cottrell等(US P 5,536,825和US P 5,489,674)公開(kāi)了溶劑(甲醇或異丙醇)純化的半乳甘露聚糖作為吸收性多糖的用途。此外，Annergren等(WO0021581A1)公開(kāi)在甲醇中浸漬交聯(lián)多糖提供表現(xiàn)出優(yōu)良吸收能力的材料。然而，醇類的使用除了需要額外的環(huán)境方面的預(yù)防以外又帶來(lái)增加的加工成本。
盡管基于多糖的吸收性材料在個(gè)人護(hù)理用品中的使用是已知的，但是在上述應(yīng)用中其并未贏得廣泛的認(rèn)可。這至少部分地是由于其吸收性能通常次于合成的吸收性材料如聚丙烯酸酯。此外，許多天然來(lái)源的材料顯示差的吸收性能，尤其是受到外部壓力時(shí)。當(dāng)用液體溶脹時(shí)，許多天然來(lái)源的材料傾向于形成柔軟的凝膠狀塊。用于吸收制品中時(shí)，上述柔軟的凝膠狀塊的存在傾向于阻止液體(諸如生理溶液或水溶液)通過(guò)其中結(jié)合有吸收性材料的纖維基質(zhì)。該現(xiàn)象稱為凝膠阻斷(gel blocking)。一旦出現(xiàn)凝膠阻斷，不能由該制品有效吸收液體的隨后浸入(subsequent insults)，以及該制品易于泄漏。
粘土、以及其它無(wú)機(jī)物質(zhì)如硅藻土對(duì)環(huán)境友好、天然豐富和經(jīng)濟(jì)。盡管許多種類的粘土因其液體吸收性能而眾所周知，但由于其在水中的膠態(tài)、分散的性質(zhì)，其應(yīng)用往往受到限制。先前已經(jīng)報(bào)道過(guò)粘土與其它成分如聚合物的組合的應(yīng)用。
Burkholder等(US P 3,935,363)公開(kāi)了，當(dāng)使用少量無(wú)機(jī)鹽溶液和/或水溶性聚合物絮凝劑(如聚丙烯酸)絮凝成粒狀聚集體、接著干燥時(shí)，可以得到具有增強(qiáng)的吸水性能的粘土礦物。
也已經(jīng)由Shinji等(JP 10-244249)、Kobayashi等(US P 5,489,469)、McKinley等(US P 4,500,670)、Richman等(US P 4,454,055)、Sun等(US P6,124,391)、Roe等(US P 5,419,956)以及Schne(US P 6,175,055)報(bào)導(dǎo)過(guò)粘土和聚丙烯酸酯的物理混合物。
已經(jīng)由Herfert等(US 2004018006A1)和Reeves等(US P 6,387,495和USP 6,376,011)公開(kāi)了超吸收劑的物理混合物，在其表面具有粘土聚集體以幫助其吸收生理流體。
已經(jīng)由Woodrum(US P 4,914,066)公開(kāi)一種膨潤(rùn)土粘土(＞85％)與水可溶脹-水不溶性有機(jī)聚合物水狀膠體的共混物，對(duì)于在貓窩應(yīng)用中的使用具有提高的吸收能力。已經(jīng)由Marshall(US 20040035369)公開(kāi)包含硼砂交聯(lián)的半乳甘露聚糖和膨潤(rùn)土的貓窩。
已經(jīng)由Marx(US P 4,615,923)公開(kāi)用在食品包裝用吸收墊中的硅藻土(kieselguhr，diatomaceous earth)與有機(jī)凝膠形成劑(CMC、淀粉、右旋糖、明膠等)的干燥混合物。
已經(jīng)由Brander(US P 6,376,034和US P 5,820,955)公開(kāi)包含離子聚合物(如羧甲基纖維素鈉)、離子交聯(lián)劑和粘土的干燥混合物。已公開(kāi)，這些混合物如吸收墊那樣尤其可用于食品包裝應(yīng)用中。
多糖-粘土物理混合物，盡管就其吸收性能而言提供增效性能，但是并不具有改性多糖或合成聚合物的吸收能力。
納米復(fù)合材料構(gòu)成相對(duì)新穎的一類材料。如術(shù)語(yǔ)“納米復(fù)合材料”所暗示的，構(gòu)成所述納米復(fù)合材料的成分具有納米尺寸；一納米是百萬(wàn)分之一毫米。納米復(fù)合材料往往顯示反映構(gòu)成該復(fù)合物的材料的性能。可以用令人驚訝的簡(jiǎn)單而便宜的技術(shù)合成納米復(fù)合材料。
粘土由頁(yè)硅酸鹽(phyllosilicate)、也稱為片狀硅酸鹽組成。這些硅酸鹽具有約1納米(nm)的厚度，同時(shí)具有300-500nm的長(zhǎng)度和寬度。頁(yè)硅酸鹽的尺寸、組成和形狀會(huì)根據(jù)粘土來(lái)源而變化。陽(yáng)離子如鈣、鎂、鈉或鉀離子以“夾層型”的排列位于頁(yè)硅酸鹽之間。當(dāng)暴露于含水環(huán)境時(shí)，這些陽(yáng)離子變成水合的陽(yáng)離子，使不同的頁(yè)硅酸鹽之間的間隔增加，導(dǎo)致粘土的溶脹。
頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料是在聚合物網(wǎng)絡(luò)(polymer network)中包含納米等級(jí)(nanoscale)的頁(yè)硅酸鹽分散體的材料。典型的頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料是剝離型(exfoliated)納米復(fù)合材料、插層型(intercalated)納米復(fù)合材料以及半剝離型(semi-exfoliated)納米復(fù)合材料。
剝離型納米復(fù)合材料也稱為“頁(yè)硅酸鹽分散體”。在這些剝離型納米復(fù)合材料中，頁(yè)硅酸鹽分層以及均勻地分散在聚合物網(wǎng)絡(luò)中。
插層型納米復(fù)合材料也稱作“夾層納米復(fù)合材料”。插層型納米復(fù)合材料由重復(fù)和交替的頁(yè)硅酸鹽-聚合物層組成。
半剝離型納米復(fù)合材料由部分剝離的粘土組成。在這些半剝離型納米復(fù)合材料中，粘土分層為包含約45-70個(gè)頁(yè)硅酸鹽塊(blocks)的較小單元。粘土通常包含具有約85-140個(gè)頁(yè)硅酸鹽塊的單元，如由Chenu等(ComptesRendus de l’Académie des Sciences，1990，Série 2，310(7série 2)，pp.975-980)定義的。這些較小的頁(yè)硅酸鹽單元均勻分散遍布在聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。
可以通過(guò)許多技術(shù)制備納米復(fù)合材料。最常用的技術(shù)包括使用陽(yáng)離子表面活性劑(帶有C8-C30脂族鏈的陽(yáng)離子分子)離子交換。由Okada等(Mat.Res.Soc.Proc.，1990，171，45-50)首先報(bào)導(dǎo)這一技術(shù)，后來(lái)由Pinnavaia等(US P 6,261,640；US P 6,414,069和US P 6,261,640)報(bào)導(dǎo)。
已經(jīng)由Beall等(US P 6,228,903和US P 5,760,121)；Lan等(US P6,399,690)；Qian等(US P 6,407,155)；Zilg等(US P 6,197,849)；Ross等(US P6,521,690)；Barbee等(US 20020169246A1)；Ishida(US P 6,271,297)；Powell等(US P 6,730,719)；Knudson等(US 20020165305A1)；Lorah等(US20030060555 A1)；Fischer等(US P 6,579,927)以及Bagrodia等(US P 6,586,500)公開(kāi)了使構(gòu)成粘土的頁(yè)硅酸鹽之間的層間間距(interlayer spacing)增加的方法。
另外已經(jīng)用物理化學(xué)技術(shù)如擠出、凍干、以及超聲波處理來(lái)制備納米復(fù)合材料，如由Torkelson等(WO 2004043663)；Lee等(US 20030134942 A1)；Nobuyoshi(JP 02-203936)以及McClelland等(CA 2,352,502)所公開(kāi)的。
已經(jīng)由Schulz(US P 5,869,033)公開(kāi)親有機(jī)物質(zhì)的粘土如活化的季銨-18膨潤(rùn)土(quarternium-18 bentonite)在吸收和減活排泄物蛋白水解酶中的用途。將這些親有機(jī)物質(zhì)的粘土用于防治尿布濕疹。
已經(jīng)由Lahanas等(US P 6,042,839)；Udagawa(JP 09-187493)；Collin等(EP 1327435 A1)；以及Chevalier等(EP 1203789 A1)公開(kāi)了用于化妝品或藥物組合物中的混合型有機(jī)-無(wú)機(jī)凝膠。
也已經(jīng)報(bào)導(dǎo)將淀粉用作納米復(fù)合材料中的成分。已經(jīng)由Reis等(J.Adv.Polym.Technol.，1997，16，263)報(bào)導(dǎo)了羥磷灰石增強(qiáng)的淀粉/乙烯-乙烯醇共聚物復(fù)合材料。已經(jīng)由DeCarvalho等(Carbohydr.Polym.，2001，45(2)，189-194)公開(kāi)經(jīng)煅燒的高嶺土/熱塑性淀粉復(fù)合材料。已經(jīng)由Park等(MacromolecularMaterials and Engineering，2002，287(8)，pp.553-558，J.of Mat.Sci.，2003，38(5)，pp.909-915)以及McGlashan等(Polymer International，2003，52(11)，pp.1767-1773)描述蒙脫土/熱塑性淀粉混合物。然而，沒(méi)有報(bào)導(dǎo)這些含淀粉的納米復(fù)合材料顯示吸收性能。
另外已經(jīng)報(bào)導(dǎo)脫乙酰殼多糖(chitosan)在納米復(fù)合材料中的使用。已經(jīng)由Darder等(Chemistry of materials，2003，15(20)，pp.3774-3780)公開(kāi)了插層(intercalated)到蒙脫土中的陽(yáng)離子脫乙酰殼多糖。已經(jīng)由Li等(Radiationphysics and chemistry，2004，69(6)，APR，PP 467-471)報(bào)導(dǎo)丙烯酸丁酯接枝的脫乙酰殼多糖蒙脫土納米復(fù)合材料。也已經(jīng)報(bào)導(dǎo)黃原膠和硬葡聚糖在納米復(fù)合材料中的應(yīng)用。
已經(jīng)由Eiji等(JP 04-290547)報(bào)導(dǎo)從烯鍵式不飽和單體制備的超吸收性納米復(fù)合材料。盡管具有高的吸收和保持能力，但是其由不可再生的來(lái)源制成且通常不是可生物降解的也不是低變應(yīng)原性的(hypoallergenic)。已經(jīng)由M′Bodj，O.等(Journal of Colloid and interface science，2004，273(2)(5月15日)，PP 675-684)報(bào)導(dǎo)聚丙烯酰胺納米復(fù)合材料。
淀粉接枝聚丙烯酰胺構(gòu)成具有最高吸水能力的超吸收劑之一(RiccardoP.O.，Water-Absorbent PolymersA Patent Survey.J.Macromol.Sci.，Rew.Macromol.Chem.Phys.，1994，607-662(p.634)以及其中所引用的參考文獻(xiàn))。然而，由于高的生產(chǎn)成本和較低的凝膠強(qiáng)度，淀粉接枝聚丙烯酰胺應(yīng)用受到限制。
已經(jīng)由Jihuai Wu等(Macromol.Rapid Commun.2000，21，(15)，pp1032-1034，Polymer，2003，44(21)，PP 6513-6520)報(bào)導(dǎo)過(guò)具有增強(qiáng)的吸收性能的淀粉接枝聚丙烯酰胺/粘土超吸收性復(fù)合材料的合成和性能。然而，這些復(fù)合材料既不是可生物降解的也不是低變應(yīng)原性的。
令人遺憾地，大多數(shù)基于改性多糖的材料并不具有可比得上許多合成的、高吸收性的材料的吸收性能，嚴(yán)重限制其作為個(gè)人衛(wèi)生制品中吸收性材料的用途。
因而對(duì)于適合用于個(gè)人衛(wèi)生制品中的多糖-粘土高吸收性納米復(fù)合材料以及制備這些高吸收性納米復(fù)合材料的方法，仍保持著需求。
本發(fā)明的目的是滿足這些以及其它的需要。
本發(fā)明提及眾多文獻(xiàn)，在此全部引入其內(nèi)容作為參考。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及新型吸收性或超吸收性材料。更具體地，本發(fā)明涉及包含多糖和頁(yè)硅酸鹽的超吸收性納米復(fù)合材料。再具體地，本發(fā)明涉及包含可生物降解的吸收性或超吸收性多糖和頁(yè)硅酸鹽的超吸收性納米復(fù)合材料。所述可生物降解的吸收性或超吸收性多糖可以是以玻璃狀圖案(glass-likepattern)自纏繞(self-entangled)和/或可以是交聯(lián)的。此外，本發(fā)明的超吸收性納米復(fù)合材料優(yōu)選是具有良好的流體溶脹性能的干燥固體材料。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及包含改性的半乳甘露聚糖(galactomannan)或淀粉的新型吸收性或超吸收性多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料。
本發(fā)明也涉及包含多糖和頁(yè)硅酸鹽的超吸收性納米復(fù)合材料在一次性衛(wèi)生制品如尿布、失禁用品、婦女衛(wèi)生用品、氣流成網(wǎng)制品和吸收敷料中的用途。此外，本發(fā)明涉及包含多糖和頁(yè)硅酸鹽的超吸收性納米復(fù)合材料在家用制品、密封材料、土壤調(diào)節(jié)用的農(nóng)產(chǎn)品潤(rùn)濕劑、采礦和石油鉆探、抗凝結(jié)涂料、農(nóng)業(yè)/園藝/林業(yè)中的保水材料、吸收性紙制品、繃帶和外科襯墊、化學(xué)溢出物的吸收劑(absorbents for chemical spills)、化妝品和藥物用聚合物凝膠、人造雪(artifical snow)以及消防技術(shù)中的用途。此外，本發(fā)明涉及包含多糖和頁(yè)硅酸鹽的超吸收性納米復(fù)合材料在有關(guān)新鮮食品或海鮮運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用中以及在食品包裝應(yīng)用中的用途。
在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明還涉及包含多糖和頁(yè)硅酸鹽的超吸收性納米復(fù)合材料用于吸收液體的用途，所述液體的非限制性實(shí)例包括水、水溶液、生理流體和鹽溶液。
本發(fā)明也涉及包含含有多糖和頁(yè)硅酸鹽的超吸收性納米復(fù)合材料與共吸收材料(co-absorbent material)的組合物。
最后，本發(fā)明涉及制備包含多糖和頁(yè)硅酸鹽的超吸收性納米復(fù)合材料的方法。
在更進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及制備包含可生物降解的吸收性或超吸收性多糖以及頁(yè)硅酸鹽的超吸收性納米復(fù)合材料的方法。
從以下給出的詳細(xì)描述，進(jìn)一步的范圍和適用性將會(huì)變得清楚。然而應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管表明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但僅僅是為了說(shuō)明而給出該詳細(xì)描述，因?yàn)樵诒景l(fā)明精神和范圍內(nèi)的多種變化和改進(jìn)對(duì)所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。


在這樣概述地描述了本發(fā)明之后，現(xiàn)在將參照附圖，借助于示例顯示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其中圖1表明20％(w/w)鈣膨潤(rùn)土(Minelco MB 300)-瓜爾膠硼砂納米復(fù)合材料(實(shí)施例7)的掃描電子顯微照片(放大倍數(shù)7,000倍)。
圖2表明原始的瓜爾膠硼砂(比較例II)的掃描電子顯微照片(放大倍數(shù)7,000倍)。
圖3表明9.1％(w/w)膨潤(rùn)土(Bentonite Performance Minerals)-玻璃狀淀粉納米復(fù)合材料(實(shí)施例1)的掃描電子顯微照片(放大倍數(shù)7,000倍)。
圖4表明原始的玻璃狀淀粉(比較例I)的掃描電子顯微照片(放大倍數(shù)7,000倍)。
圖5表明20％(w/w)鈣膨潤(rùn)土(Minelco MB 300)-瓜爾膠硼砂納米復(fù)合材料(實(shí)施例7)的原子力顯微照片；將顯示半剝離型圖案的頁(yè)硅酸鹽塊標(biāo)記為PHB。
圖6表明原始的瓜爾膠-硼砂(比較例II)的原子力顯微照片。
圖7表明9.1％(w/w)膨潤(rùn)土(Bentonite Performance Minerals)-玻璃狀淀粉納米復(fù)合材料(實(shí)施例1)的X-射線衍射光譜。
圖8表明23.1％(w/w)膨潤(rùn)土(Bentonite Performance Minerals)-玻璃狀淀粉納米復(fù)合材料(實(shí)施例2)的X-射線衍射光譜。
圖9表明原始的玻璃狀淀粉(比較例I)的X-射線衍射光譜。
圖10表明膨潤(rùn)土(Bentonite Performance Minerals，LD-12粉塵)的X-射線衍射光譜。
圖11表明20％(w/w)膨潤(rùn)土(Minelco MB 300)-瓜爾膠硼砂納米復(fù)合材料(實(shí)施例7)的X-射線衍射光譜。
圖12表明膨潤(rùn)土(Minelco MB 300)的X-射線衍射光譜。
圖13表明原始的瓜爾膠-硼砂(比較例II)的X-射線衍射光譜。
圖14表明一種吸收芯形成設(shè)備，其中使用高速空氣流將短纖漿和超吸收性顆粒傳送和沉積在熱粘結(jié)的無(wú)紡物過(guò)濾材料上。所述吸收芯形成設(shè)備采用由壓縮機(jī)輸送的壓縮空氣(790KPa)，該壓縮機(jī)通過(guò)軟管(1)與該設(shè)備相連。將加壓空氣調(diào)節(jié)器與壓縮機(jī)相連。通過(guò)漏斗(3)將短纖漿和吸收性或超吸收性材料引入到所述吸收芯形成設(shè)備的混合室(2)中。采用與電動(dòng)機(jī)(5)相連的6-葉螺旋槳(4)使短纖漿和吸收性或超吸收性材料在混合室中充分混合。該螺旋槳位于4-目篩網(wǎng)(6)上面59.4mm處。在篩網(wǎng)上面設(shè)置刷子(10)；刷子摩擦篩網(wǎng)。然后通過(guò)氣流將足夠小到經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)的顆粒輸送到第二個(gè)混合室(7)中，從該處將其傳送到顆粒形成單元(8)(詳細(xì)說(shuō)明于圖20中)。空氣真空室(9)位于顆粒形成單元的下面。可以通過(guò)可視窗口(11)觀察芯形成過(guò)程。
圖15表明包括模板(13)的雙螺桿擠出機(jī)(TSE)(12)；套筒直徑表示為Db，且包含加熱段Tb1、Tb2、Tb3、Tb4、Tb5、Tb6、Tb7、Tb8和Td。
圖16表明TSE中使用的雙絲桿式進(jìn)料螺桿元件(twin lead feed screwelement)的實(shí)施方式；在該實(shí)施方式中，雙絲桿式進(jìn)料螺桿的螺距(14)是50.8mm，螺棱寬度(night width)(15)是1.5mm，以及內(nèi)徑(16)和外徑(17)分別是27.7和48.9mm。
圖17表明TSE中使用的單絲桿元件(single lead screw element)的實(shí)施方式；在該實(shí)施方式中，單絲桿的螺距(20)是12.7mm，螺棱寬度(21)是2.7mm，以及內(nèi)徑(18)和外徑(19)分別是27.7和38.3mm。
圖18表明TSE中使用的槳塊元件(paddle block element)(24)，其包括7個(gè)具有30°前向斜罩角(forward staggering angle)的單個(gè)塊狀元件；在該實(shí)施方式中單個(gè)的槳塊元件(22)的寬度(23)為12.7mm，內(nèi)徑(25)和外徑(26)分別是27.2mm和48.9mm。
圖19表明TSE中使用的模具幾何結(jié)構(gòu)以及橫截面(30)(沿A-A線)的實(shí)施方式；在該實(shí)施方式中，該模具具有2個(gè)分別為6mm(直徑)的孔口(opening)(27)，孔口之間的間距(29)是30mm，螺桿套筒間的最遠(yuǎn)間距(28)是89mm，套筒直徑(31)是50mm，模具圓筒部分的長(zhǎng)度(34)是38mm以及其直徑(32)是30mm，從圓筒部分到?？诘膱A錐過(guò)渡段(35)的長(zhǎng)度是20mm，以及該模具總的擠出物體積(33)是250cm3。
圖20表明超吸收性顆粒形成單元(superabsorben particle-forming cell)的橫截面圖；漏斗(36)位于其中產(chǎn)生吸收芯(40)的成型單元(molding cell)(37)的上面；在成型單元的底部設(shè)置20目篩網(wǎng)(38)；該篩網(wǎng)位于Dounor23GSM(克/平方米)聚丙烯熱粘結(jié)無(wú)紡布過(guò)濾材料(39)之下，將細(xì)絨毛和吸收性顆粒保持在成型單元(37)中；將經(jīng)過(guò)成型單元的空氣傳送到與真空相連的真空室(11)；當(dāng)完成吸收芯的形成時(shí)，通過(guò)有把手的板(41)取出成型單元(37)。
圖21表明由無(wú)紡的氣流成網(wǎng)制品(44)制成的C形折疊結(jié)構(gòu)(C-folddesign)的橫截面圖；超吸收劑(45)位于主要部分(42)內(nèi)，以及使兩個(gè)折疊部分(43)折疊和相互粘結(jié)。
圖22表明瓜爾膠-硼砂納米復(fù)合材料(3％膨潤(rùn)土)的FSC和CRC性能u與粒度分布的函數(shù)關(guān)系。
圖23表明原始的瓜爾膠-硼砂的FSC和CRC性能與粒度分布的函數(shù)關(guān)系。
圖24表明瓜爾膠-硼砂、30％膨潤(rùn)土-瓜爾膠硼砂納米復(fù)合材料以及40％膨潤(rùn)土-瓜爾膠硼砂納米復(fù)合材料的吸收動(dòng)力學(xué)。
圖25表明用于測(cè)量模擬尿布的再潤(rùn)濕特性的“再潤(rùn)濕圓筒體”。圓筒體(46)的兩端由PlexiglasTM組成，以及在其中心具有直徑2.5cm的孔(47)。兩個(gè)孔通過(guò)內(nèi)圓筒(48)連接，在外圓筒(50)和內(nèi)圓筒(48)之間產(chǎn)生空間(49)。通過(guò)兩個(gè)螺桿(52)支撐的重物(51)位于該空間內(nèi)。該重物使圓筒體的總質(zhì)量達(dá)到3.87kg。然后將內(nèi)圓筒(48)裝滿水(53)。
具體實(shí)施例方式
本說(shuō)明書(shū)涉及許多日常使用的化學(xué)術(shù)語(yǔ)。盡管如此，為了清楚和一致性而提供所選用術(shù)語(yǔ)的定義。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“自由膨脹容量”(Free swell capacity，F(xiàn)SC)，也稱為“總吸收”指的是每克組合物吸收的流體量(g)。典型的流體是血液、合成血和鹽溶液(0.9％重量/重量NaCl溶液，以下稱為0.9％NaCl溶液或鹽水)。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“離心保留容量”(Centrifuge Retention Capacity，CRC)也稱為“保持性”，指的是在使組合物受到250G的離心力后，每克組合物保留的流體的量(g)。典型的流體是血液、合成血和鹽溶液(0.9％重量/重量NaCl溶液，以下稱為0.9％NaCl溶液或鹽水)。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)0.3PSI、0.7PSI或0.9PSI的“負(fù)載下吸收”(Adsorption under Load，AUL)，也稱為“壓力下吸收”指的是每克組合物吸收的流體的量(g)。典型的流體是血液、合成血和鹽溶液(0.9％重量/重量NaCl溶液，以下稱為0.9％NaCl溶液或鹽水)。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“再潤(rùn)濕(rewet)”或“回濕(wet-back)”指的是尿布、衛(wèi)生棉(sanitary napkin)、氣流成網(wǎng)制品、吸收芯或失禁服的物理特性，其測(cè)量這些吸收制品在施加的壓力(0.7PSI)下保留流體的容量。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“沾污面積”或“擴(kuò)散”指的是尿布、衛(wèi)生棉、氣流成網(wǎng)制品、C型折疊制品、吸收芯或失禁服的物理特性，其測(cè)量對(duì)于給定量的液體所產(chǎn)生的沾污面積(cm2)。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“滲透時(shí)間”指的是尿布、衛(wèi)生棉、氣流成網(wǎng)制品、吸收芯或失禁服的物理特性，其測(cè)量吸收制品吸收給定量的液體所花費(fèi)的時(shí)間。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“納米復(fù)合材料”指的是包含在聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的頁(yè)硅酸鹽的納米等級(jí)分散體的材料。典型的頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料是剝離型納米復(fù)合材料、插層型納米復(fù)合材料和半剝離型納米復(fù)合材料。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“頁(yè)硅酸鹽”或“片狀硅酸鹽”，指的是具有約1nm的厚度、同時(shí)具有300-500nm長(zhǎng)度和寬度的鋁硅酸鹽。頁(yè)硅酸鹽是粘土的主要成分。頁(yè)硅酸鹽的尺寸、組成和形狀根據(jù)粘土來(lái)源而變化。頁(yè)硅酸鹽典型地具有分子式Al2O3·4SiO2·H2O。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“插層型納米復(fù)合材料”，也稱作“夾層納米復(fù)合材料”，指的是由重復(fù)和交替的頁(yè)硅酸鹽-聚合物層組成的納米復(fù)合材料。在這些插層型納米復(fù)合材料中，使頁(yè)硅酸鹽層之間的間隔增加從而為聚合物的插入作準(zhǔn)備。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“剝離型納米復(fù)合材料”，也稱作“頁(yè)硅酸鹽分散體”，指的是包括分散遍布在聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的經(jīng)分層的頁(yè)硅酸鹽的納米復(fù)合材料。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“半剝離型納米復(fù)合材料”指的是包含部分剝離的粘土的納米復(fù)合材料。在這些半剝離型納米復(fù)合材料中，粘土分層為包含約45-70個(gè)頁(yè)硅酸鹽塊(phyllosilicate blocks)的較小單元。粘土通常包含具有約85-140個(gè)頁(yè)硅酸鹽塊的單元，如由Chenu等(Comptes Rendus de l’Académiedes Sciences，Série 2，1990，310(7série 2)，pp.975-980)定義的。在這些半剝離型納米復(fù)合材料中，所述較小的頁(yè)硅酸鹽單元均勻分散遍布在聚合物中。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“多糖”指的是包含主要(至少90％)由單糖重復(fù)單元和/或衍生自單糖的重復(fù)單元組成的骨架的聚合物。非限制性的實(shí)例包括淀粉、改性淀粉、支鏈淀粉、改性支鏈淀粉、直鏈淀粉、改性直鏈淀粉、脫乙酰殼多糖、幾丁質(zhì)(chitin)、瓜爾膠、改性瓜爾膠、刺槐豆膠、塔拉膠(taragum)、魔芋膠(konjac gum)、魔芋粉(konjac flour)、胡蘆巴膠(fenugreek gum)、牧豆樹(shù)膠(mesquite gum)、蘆薈甘露聚糖(aloe mannans)、纖維素、改性纖維素(代表性實(shí)例包括羧烷基化的纖維素和羧甲基纖維素)、經(jīng)氧化的多糖、硫酸多糖(sulfated polysaccharides)、陽(yáng)離子多糖、果膠、阿拉伯膠、刺梧桐樹(shù)膠、黃原膠、κ-、ι-或λ-角叉菜膠、瓊脂和藻酸鹽?；诟事短堑亩嗵堑姆窍拗菩詫?shí)例包括瓜爾膠、塔拉膠、刺槐豆膠、魔芋、牧豆樹(shù)膠和胡蘆巴提取物。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“單糖單元”指的是環(huán)狀C5-C6醛糖或酮糖。C5-C6醛糖的非限制性實(shí)例包括阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖(idose)、半乳糖、塔羅糖(talose)、核糖、阿拉伯糖、木糖、來(lái)蘇糖(lyxose)。C5-C6酮糖的非限制性實(shí)例包括核酮糖、木酮糖、果糖、山梨糖和塔格糖(tagatose)。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“單糖衍生物”指的是任何化學(xué)或酶改性的單糖單元。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)可生物降解指的是按照OECD測(cè)試方法302B在56天或更少天數(shù)內(nèi)降解到至少50％的任意物質(zhì)?？缮锝到獾奈镔|(zhì)具體非限制性的實(shí)例是多糖。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“氣流成網(wǎng)制品”指的是通常位于衛(wèi)生棉或嬰兒尿布中的一類吸收芯。用纖維素“絨毛”纖維制成氣流成網(wǎng)制品。然而，也可以用吸收性或超吸收性材料、和/或雙組分纖維來(lái)制造它們。一般用被迫沉積在抽真空的篩網(wǎng)上顆粒和纖維的空氣懸浮體構(gòu)成。然后將所得到的沉積物壓縮，產(chǎn)生氣流成網(wǎng)制品。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“C形折疊制品(C-fold)”指的是通常位于衛(wèi)生棉中的一類吸收芯，其用氣流成網(wǎng)制品來(lái)制造(參見(jiàn)圖21)?！癈形折疊制品”的內(nèi)部間隔通常包含超吸收性材料。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“原始的”指的是不含任何頁(yè)硅酸鹽分散體的多糖(即不是納米復(fù)合材料)。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“停留時(shí)間”指的是材料從進(jìn)料口到模頭通過(guò)擠出機(jī)所花費(fèi)的時(shí)間。一般通過(guò)在進(jìn)料口中加入少量含有著色劑的材料而測(cè)量停留時(shí)間。該時(shí)間在含有著色劑的材料進(jìn)入套筒時(shí)起始而在模頭出口觀察到該材料時(shí)停止。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“擠出物溫度”指的是如通過(guò)插入到?？谥恢械谋銛y式熱電偶所測(cè)量的模頭出口處材料的溫度。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“離子型多糖”指的是陰離子型多糖和陽(yáng)離子型多糖。
用于本文中時(shí)，術(shù)語(yǔ)“纖維”指的是天然纖維和合成纖維。
T擠出物溫度(℃)；Ω螺桿轉(zhuǎn)速，以RPM(轉(zhuǎn)/分鐘)表示；Q擠出機(jī)產(chǎn)量或流速(Kg/h)；Q模模頭擠出產(chǎn)量(Kg/h)；TbX套筒截面X(圖15)的溫度(℃)；Td模頭溫度(℃)(圖15)；HP擠出機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率(馬力)；Db擠出機(jī)套筒直徑(mm)(圖15)。
AFM原子力顯微鏡法。
SEM掃描電子顯微鏡法。
在廣義上，本發(fā)明涉及新穎的吸收性或超吸收性材料。更具體地，本發(fā)明涉及包含多糖和頁(yè)硅酸鹽的超吸收性納米復(fù)合材料。再具體地，本發(fā)明涉及包含可生物降解的多糖和頁(yè)硅酸鹽的超吸收性納米復(fù)合材料。所述可生物降解的吸收性或超吸收性多糖可以以玻璃狀圖案自纏繞和/或可以是交聯(lián)的。
本發(fā)明的超吸收性多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料具有不同的大分子圖案。在這些納米復(fù)合材料中，頁(yè)硅酸鹽依照剝離型和/或半剝離型圖案分散遍布在多糖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，這些圖案受到所述納米復(fù)合材料的制備中所涉及的混合(剪切力)和工藝條件影響。
優(yōu)選的多糖是瓜爾膠和淀粉。當(dāng)在頁(yè)硅酸鹽存在下交聯(lián)時(shí)，特別優(yōu)選的是瓜爾膠；而在頁(yè)硅酸鹽存在下自纏繞(形成玻璃狀圖案)時(shí)，特別優(yōu)選的是淀粉。
可生物降解的多糖-頁(yè)硅酸鹽超吸收性納米復(fù)合材料是一類新穎的材料。頁(yè)硅酸鹽構(gòu)成粘土的主要成分，粘土是一種對(duì)環(huán)境友好以及天然豐富的材料。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，可以通過(guò)將多糖的可生物降解性和高吸收性能與粘土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性能組合，制備具有超吸收性能的多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料。用溶液或擠出方法制備這些多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料。
用X-射線衍射(分別是圖7和8)表征擠出的納米復(fù)合材料(分別是實(shí)施例1和2)。在兩個(gè)光譜上的4°θ處都可以觀察到寬的肩峰(shouldering)。純的玻璃狀淀粉(圖9，比較例I)和純的膨潤(rùn)土(圖10)沒(méi)有顯示上述寬的肩峰。該肩峰是表明所述擠出的納米復(fù)合材料的特征在于剝離型圖案，具有約20-25的層間間距?？梢酝ㄟ^(guò)掃描電子顯微鏡法“SEM”(圖3和4)證實(shí)剝離型圖案的存在?？梢詮膱D3中看到混亂然而是玻璃狀的表面(平坦表面，被小裂縫破裂)?？梢詮膱D4中看到更平滑的玻璃狀淀粉表面。
溶液產(chǎn)生的納米復(fù)合材料具有不同的大分子圖案。同樣，通過(guò)X-射線衍射(圖11)表征基于溶液的納米復(fù)合材料(實(shí)施例7)。然而，不能察覺(jué)到3-4°θ附近的肩峰效應(yīng)。此外，純的瓜爾膠硼砂(圖13，比較例II)和純的膨潤(rùn)土(圖12)也沒(méi)有顯示肩峰。不存在任何肩峰效應(yīng)表明在基于溶液的納米復(fù)合材料中頁(yè)硅酸鹽之間的層間間距保持不變。
進(jìn)一步通過(guò)原子力顯微鏡法“AFM”表征該溶液產(chǎn)生的納米復(fù)合材料，其顯示半剝離型圖案的形成。可以在20％鈣膨潤(rùn)土/瓜爾膠-硼砂納米復(fù)合材料的原子力顯微照片(圖5)上，看到表明半剝離型圖案的許多頁(yè)硅酸鹽塊(PHB)。所述頁(yè)硅酸鹽塊具有約50nm的大概厚度。然而，如能從圖6中看出的，瓜爾膠-硼砂具有平滑的表面，在該材料中僅被長(zhǎng)而彎曲的裂縫破裂。可以通過(guò)掃描電子顯微鏡法“SEM”(圖1和實(shí)施例7)進(jìn)一步證實(shí)半剝離型圖案的存在。對(duì)于20％鈣膨潤(rùn)土/瓜爾膠-硼砂納米復(fù)合材料(圖1)可以看到其中嵌入有的許多小顆粒的混亂表面。對(duì)于原始的瓜爾膠-硼砂(圖6，比較例II)，可以看到僅被小皺褶破裂的有序的、相對(duì)平滑的表面。
已發(fā)現(xiàn)(實(shí)施例40和41)，具有約88μm-約590μm粒度的多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料對(duì)于吸收流體特別有用。此外，與原始的多糖相反，這些納米復(fù)合材料在相對(duì)寬范圍的粒度內(nèi)也顯示性能穩(wěn)定性。
此外，與原始的多糖相反，本發(fā)明的多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料不會(huì)遭受凝膠流動(dòng)和脫水收縮(圖24)。如同可以從圖24中觀察到的，多糖和納米復(fù)合材料都在30分鐘的暴露內(nèi)達(dá)到最大的FSC值。最大的FSC值被所述納米復(fù)合材料保持，表明不存在凝膠流動(dòng)和脫水收縮。然而，在多糖(瓜爾膠-硼砂)的情況下，可以觀察到，F(xiàn)SC值的下降表明凝膠流動(dòng)和脫水收縮。
可以將本發(fā)明的多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料用于吸收簡(jiǎn)單流體和復(fù)雜流體(即水、水溶液、生理流體、鹽溶液、血液、合成血、血清或月經(jīng)流體)。實(shí)際上，令人驚訝地發(fā)現(xiàn)與原始的多糖(沒(méi)有頁(yè)硅酸鹽的多糖)相比，本發(fā)明的多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料具有提高的吸收牛血的能力?？紤]到其中吸收劑必須吸收血液、合成血、血清、月經(jīng)流體以及生理流體的婦女衛(wèi)生用品和創(chuàng)傷輔料，這具有重要含義。重要的是，注意即使本發(fā)明的多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料表現(xiàn)出提高的吸收復(fù)雜流體的能力，它們?cè)谄湮蘸?jiǎn)單流體的能力方面仍保持有效。這些提高的吸收特性示例于實(shí)施例3-6和42-45中。與原始的多糖相比，20％膨潤(rùn)土/瓜爾膠-硼砂納米復(fù)合材料在大多數(shù)情況下顯示更高的血液或合成血的FSC和CRC值。此外，實(shí)施例7的多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料在大多數(shù)氣流成網(wǎng)制品和C形折疊制品中也顯示減少的滲透時(shí)間，同時(shí)也減少沾污面積(血液或合成血)。減少的收集時(shí)間使得衛(wèi)生棉能處理更高的液體流速，同時(shí)較小的沾污面積防止該衛(wèi)生用品的泄漏。
令人驚訝的是，與粘土和原始的多糖的吸收性能相比，對(duì)本發(fā)明的多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料觀察到增效作用。當(dāng)所述納米復(fù)合材料的吸收性能超過(guò)預(yù)期的理論值時(shí)，觀察到增效的相互作用。通過(guò)對(duì)該納米復(fù)合材料中各成分(即多糖和粘土)的相應(yīng)貢獻(xiàn)求和，得到理論值，如以下在式1中說(shuō)明的。
S納米復(fù)合材料＞(S粘土×C粘土)+(S多糖×C多糖)式1在式1中，S粘土、S多糖和S納米復(fù)合材料分別是粘土來(lái)源、原始的多糖和納米復(fù)合材料的吸收性能，而C粘土和C多糖是構(gòu)成該納米復(fù)合材料的成分的重量分?jǐn)?shù)。
所觀察到的增效相互作用對(duì)于剝離型納米復(fù)合材料特別顯著。對(duì)于半剝離型納米復(fù)合材料，所觀察到的增效相互作用是可接受的。對(duì)于簡(jiǎn)單流體和復(fù)雜流體(血液、經(jīng)血或血清)都可以觀察到增效的相互作用。
低的生產(chǎn)成本是本發(fā)明多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料的又一優(yōu)點(diǎn)；粘土是廉價(jià)而易于獲得的材料。
可以將本發(fā)明的超吸收性多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料摻入到吸收性的個(gè)人衛(wèi)生用品，如嬰兒尿布、失禁用品、衛(wèi)生棉等中。也可以將其用于吸收性構(gòu)件如吸收芯、氣流成網(wǎng)制品或發(fā)泡結(jié)構(gòu)中。
還可以將本發(fā)明的超吸收性多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料用于若干其它應(yīng)用中，如用在食品襯墊中、在土壤中保持水分以及將水分釋放至植物和樹(shù)木根部的農(nóng)業(yè)和林業(yè)應(yīng)用中；用在消防技術(shù)中；用在繃帶和外科襯墊中；用于酸性或堿性溶液溢出物(包括水溶性化學(xué)溢出物)的清除；用作化妝品和藥物的控制釋放(也稱作藥物遞送體系)用的聚合物凝膠；以及用于人造雪中。
可以將本發(fā)明的超吸收性多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料與其它共吸收性材料混合，以提供超吸收性組合物。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述超吸收性組合物包含約1-約99％(w/w)納米復(fù)合材料，以及約99-約1％(w/w)共吸收性材料。共吸收性材料的非限制性實(shí)例包括合成的超吸收性聚合物、基于甘露糖的多糖、離子多糖、纖維及其混合物。
在更優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過(guò)混合所述多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料與離子多糖制備超吸收性組合物；陽(yáng)離子多糖或陰離子多糖或其混合物。在甚至更優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過(guò)混合所述多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料與一種或多種陰離子多糖制備超吸收性組合物。陰離子多糖的非限制性實(shí)例包括羧烷基多糖、羧甲基纖維素、羧甲基淀粉、經(jīng)氧化的多糖、黃原膠、角叉菜膠、果膠及其混合物。纖維的非限制性實(shí)例包括纖維素、粘膠纖維(viscose)、人造纖維、乙酸纖維素、尼龍(NylonTM)、聚烯烴(polyalkylenes)、聚乙烯、聚丙烯、雙組分纖維、聚酯、聚交酯、聚丙二醇、LyocellTM、泥炭蘚纖維(sphagnum)及其混合物。基于甘露糖的多糖的非限制性實(shí)例包括瓜爾膠、塔拉膠、刺槐豆膠、魔芋、胡蘆巴提取物、牧豆樹(shù)提取物以及僅僅是甘露聚糖。
通?？梢詮膯误w的聚合獲得待摻入到所述超吸收性組合物中的合成超吸收性聚合物，優(yōu)選通過(guò)自由基或自由基接枝聚合得到，所述單體的非限制性實(shí)例包括丙烯酸、丙烯酸鹽、丙烯酸酯、丙烯酸酐、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸鹽、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酐、馬來(lái)酸酐、馬來(lái)酸鹽、馬來(lái)酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈、乙烯醇、乙烯基吡咯烷酮、乙酸乙烯酯、乙烯基胍、天冬氨酸、天冬氨酸鹽及其混合物。
可以按照簡(jiǎn)單的工藝制備本發(fā)明的超吸收性多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料。在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，將水溶性多糖的水溶液或懸浮液與含水的粘土分散體混合至均勻。粘土一旦經(jīng)溶脹將會(huì)在剪切條件下分層。因此關(guān)鍵的是在水溶性多糖溶液或懸浮液的加入之前使粘土溶脹。
剪切速率將會(huì)嚴(yán)重影響所述納米復(fù)合材料的大分子圖案。低的剪切速率，如用磁力攪拌器觀測(cè)到的那些，將會(huì)導(dǎo)致半剝離型圖案的形成。然而，高的剪切速率，如用擠出或高剪切混合器觀測(cè)到的那些，將會(huì)導(dǎo)致更加剝離的圖案的形成。對(duì)于本發(fā)明的納米復(fù)合材料，更加剝離的圖案是優(yōu)選的。
擠出機(jī)普遍用作諸如聚合、聚合物改性或聚合物混合物相容化的工藝用連續(xù)反應(yīng)器。在玻璃狀吸收性淀粉的制備中使用擠出機(jī)，如由Huppé等(CA 2,308,537)描述的那樣。在反應(yīng)性擠出的情況下，可以在擠出機(jī)中進(jìn)行若干種有機(jī)反應(yīng)，包括聚合、接枝、共聚物形成、分子網(wǎng)絡(luò)形成、交聯(lián)、官能化和受控制的降解(Reactive ExtrusionPrinciples and Practice，XanthosM.Ed.，Hanser Publishers，New York，1992)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)簡(jiǎn)單地加入和混合經(jīng)溶脹和水合的粘土與淀粉糊，接著擠出該粘土-淀粉混合物，從而制備頁(yè)硅酸鹽玻璃狀淀粉納米復(fù)合材料。一旦經(jīng)擠出，將粘土-淀粉混合物干燥和研磨。這些頁(yè)硅酸鹽玻璃狀淀粉納米復(fù)合材料顯示比原始的玻璃狀淀粉更好的吸收性能，即使其包含高的(25％)頁(yè)硅酸鹽含量。
玻璃狀淀粉由自纏繞的多糖鏈(strands)如支鏈淀粉和/或直鏈淀粉鏈的無(wú)定形網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。通過(guò)氫鍵簡(jiǎn)單地形成該分子網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。具有超過(guò)90％的支鏈淀粉含量的納米復(fù)合吸收性材料在多糖成分和頁(yè)硅酸鹽成分之間不顯示增效作用。
如之前提及的，可以用溶液方法(即用多糖的水溶液或水懸浮液)制備多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合吸收性材料。水溶性多糖的非限制性實(shí)例包括淀粉、改性淀粉、支鏈淀粉、改性支鏈淀粉、直鏈淀粉、改性直鏈淀粉、脫乙酰殼多糖、幾丁質(zhì)(chitin)、瓜爾膠、改性瓜爾膠、刺槐豆膠、塔拉膠、魔芋膠、魔芋粉、胡蘆巴膠、牧豆樹(shù)膠、蘆薈甘露聚糖、纖維素、改性纖維素(實(shí)例包括羧烷基化的纖維素和羧甲基纖維素)、經(jīng)氧化的多糖、硫酸多糖、陽(yáng)離子多糖、果膠、阿拉伯膠、刺梧桐樹(shù)膠、黃原膠、κ-、ι-或λ-角叉菜膠、瓊脂和藻酸鹽。特別優(yōu)選的水溶性多糖包括半乳甘露聚糖膠。半乳甘露聚糖是天然存在的中性多糖，其由具有不同取代度(degree of substitution，DS)的聚β-(1-4)-甘露糖骨架構(gòu)成，單個(gè)的D-吡喃半乳糖殘基通過(guò)α-(1-6)鍵連接到該骨架上。
瓜爾膠源自磨碎的瓜爾豆屬植物的胚乳，該植物廣泛生長(zhǎng)在巴基斯坦和印度的半干旱地區(qū)。如下方案1中所示，瓜爾膠的結(jié)構(gòu)包含1.6∶1的隨機(jī)半乳糖取代比例。該比例從作物到作物之間或者從亞種到亞種之間波動(dòng)(Jasinski等J.of Polym.Sci.，part B，1996，34，pp.1477-1488)。
方案1將溶液方法用于制備本發(fā)明的吸收性多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料時(shí)，優(yōu)選所述多糖是交聯(lián)的。交聯(lián)能防止多糖完全溶解在水懸浮液中。然而，太高的交聯(lián)度下，任何過(guò)量的交聯(lián)劑將會(huì)阻止納米復(fù)合材料隨后的溶脹，從而降低其吸收性能。
在水溶性多糖的懸浮液與含水粘土分散體的混合之后，向該混合物中加入含有交聯(lián)劑的溶液。交聯(lián)劑的實(shí)例包括但不限于硼砂(用于甘露糖聚合物)、硼酸(用于甘露糖聚合物)、乙二醛、表氯醇、三偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酰氯及其混合物。所述領(lǐng)域已知的交聯(lián)劑的其它非限制性實(shí)例包括琥珀酰氯、丙烯酰氯、丁二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、均苯四甲酸二酐、二乙烯基砜、二異氰酸酯、亞烷基雙丙烯酰胺及其混合物。特別優(yōu)選的交聯(lián)劑是硼酸或硼砂。交聯(lián)劑對(duì)于交聯(lián)半乳甘露聚糖特別有用。
四硼酸鈉(硼砂)和硼酸是經(jīng)充分證明的用于交聯(lián)順式二元醇、特別是用于交聯(lián)瓜爾膠的硼衍生物(Muller US P 4,624,868和US P 4,333,461)。用這些交聯(lián)劑使瓜爾膠的大分子結(jié)構(gòu)固化(rigidity)，除提高其吸收和保持能力以外還提高其凝膠強(qiáng)度。
在堿性水溶液中，通過(guò)硼酸根離子反應(yīng)硼砂(四硼酸鈉)和硼酸與瓜爾膠(Pezron E.等Macromolecules，1988，21，1121-1125)。如以下在方案2中所示的，硼砂的水溶液由其中硼砂、硼酸根離子和硼酸處于平衡的體系構(gòu)成。瓜爾膠-硼酸鹽衍生物的11B NMR研究表明五元的甘露糖基-硼酸鹽環(huán)和六元的半乳糖基-硼酸鹽環(huán)的2∶1復(fù)合物的存在(Jasinski R.等，J.Polym.，Sc.PartB-Polym.Phys.，1996，34，1477-1488)。
方案2在交聯(lián)劑加入后，將合并的成分放置足以使其膠凝的時(shí)間。在最佳的濃縮條件下，以及在沒(méi)有抑制劑下，通常的膠凝時(shí)間不大于約30分鐘。該時(shí)刻的混合物相當(dāng)稠，需要進(jìn)一步加工。為了獲得所需的稠度，使膠凝的產(chǎn)物在過(guò)量醇中沉淀。也可以使用其它沉淀或干燥技術(shù)。
加入采用醇如甲醇、乙醇或異丙醇的沉淀步驟是優(yōu)選的。醇沉淀步驟也會(huì)從超吸收性多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料中除去雜質(zhì)。此外，pH調(diào)節(jié)能改善所得到的超吸收性多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，以及提高其無(wú)菌性。然后由過(guò)濾移出產(chǎn)物，通過(guò)研磨或碾磨均化至與粉末結(jié)構(gòu)一致的粒度。然后可以根據(jù)其預(yù)期的最終用途進(jìn)一步加工該納米復(fù)合材料產(chǎn)物。
待用于本發(fā)明的超吸收性多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料制造中的粘土可以是能夠在水溶液中剝離或半剝離的任何粘土。粘土來(lái)源可以是天然的或是合成的。粘土的實(shí)例包括但不限于蒙脫石(smectites)、鋰蒙脫石、膨潤(rùn)土、蒙脫土(montmorillonites)、合成粘土(LaponitesTM)、硅藻土(celites)、伊利石及其混合物。特別優(yōu)選的粘土是膨潤(rùn)土，其是蒙脫土型粘土。膨潤(rùn)土基本上由膠態(tài)水合的頁(yè)硅酸鋁制成以及包含不定量的鐵、堿金屬和堿土金屬。鈣膨潤(rùn)土、鈉膨潤(rùn)土、鉀膨潤(rùn)土和鎂膨潤(rùn)土是優(yōu)選的。在本發(fā)明的超吸收性多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料的制備中也可以使用經(jīng)離子交換的膨潤(rùn)土。
當(dāng)粘土成分的份額是約1％(w/w)-約40％(w/w)時(shí)，得到更有效的超吸收性多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料。特別優(yōu)選具有約1-約25％的粘土含量的多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料。
如在實(shí)施例1-45中舉例說(shuō)明的那樣，現(xiàn)進(jìn)一步描述本發(fā)明的多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料。
可生物降解性用于制造本發(fā)明的多糖-頁(yè)硅酸鹽納米復(fù)合材料的原始的多糖應(yīng)當(dāng)是吸收性的和可生物降解的。如果經(jīng)過(guò)56天的時(shí)間至少50％“溶解性有機(jī)碳”(DOC)含量消失的話，證實(shí)原始的多糖的可生物降解性。
以250mg/L的濃度將玻璃狀淀粉分散，如通過(guò)DOC測(cè)定的。向該試樣中加入培菌液(0.2g/L，Activated mud，Valcartier，Canada)以及將該溶液的pH保持在6.5-8之間。在175rpm下攪拌該溶液，以及在20℃下培育56天。在t＝0(加入培菌液之前)、t＝3h、t＝14天、t＝28天、t＝42天和t＝56天時(shí)測(cè)量DOC含量。觀察到在暴露于培菌液下14天之后已生物降解92.5％的玻璃狀淀粉。
以250mg/L的濃度將瓜爾膠硼砂分散，如通過(guò)DOC測(cè)定的。向該試樣中加入培菌液(0.2g/L，Activated mud，Valcartier，Canada)以及將該溶液的pH保持在6.5-8之間。在175rpm下攪拌該溶液，以及在20℃下培育56天。在t＝0(加入培菌液之前)、t＝3h、t＝14天、t＝28天、t＝42天和t＝56天時(shí)測(cè)量DOC含量。觀察到在暴露于培菌液下14天之后已生物降解86.7％的瓜爾膠硼砂。
血液測(cè)試用牛血以及用合成血來(lái)完成血液測(cè)試。如下制備合成血向2L已稱重的燒杯中，加入700mL去離子水，接著加入羧甲基纖維素鈉(14g；DS0.7；MW92KDa)。當(dāng)纖維素完全溶解時(shí)，加入白蛋白(20g；Sigma A5253)和一小袋(15.6g)D-MEM/F-12(Dulbecco’s modified eaglemedium，15mM，Hepes #12400024，Gibco-Invitrogen Corp.)，接著攪拌直至完全溶解。然后向該溶液中加入NaHCO3(1.2g)和血紅蛋白(1.75g，來(lái)自牛血，Sigma H2625)，以及攪拌直至完全溶解。需要的話，用NaOH(1N)或HCl(1N)將溶液的pH調(diào)節(jié)至7.2。最后，加入額外的去離子水直至溶液總重達(dá)到1000g。將該溶液放置約30分鐘然后過(guò)濾(4層cheese cotton)。使經(jīng)過(guò)濾的溶液保持冷凍以及在10天后廢棄。
吸收芯制造通過(guò)涉及吸收芯形成設(shè)備(參見(jiàn)圖14和20)的方法制備吸收芯。
通過(guò)將短纖漿(0.5g；SCA，Drummondville，Canada)均勻分散在聚丙烯熱粘結(jié)無(wú)紡布過(guò)濾材料(39)(圖20)上，從而制造氣流成網(wǎng)制品。在吸收芯形成設(shè)備中裝配和設(shè)置成型單元(6×20cm)(37)(圖20)。在真空室(11)(圖14)中產(chǎn)生真空后，接通電動(dòng)機(jī)。然后啟動(dòng)加壓空氣調(diào)節(jié)器(1)(圖14)，使得減壓的空氣進(jìn)入該設(shè)備。然后通過(guò)漏斗(4)(圖14)向吸收芯形成設(shè)備中加入短纖漿(0.5g)，接著加入吸收性或超吸收性材料(1g)以及接著加入另一部分的短纖漿(2g)。使所述材料沉積在成型單元中產(chǎn)生吸收芯(40)(圖20)。然后從吸收芯形成設(shè)備中緩慢取出成型單元。所得到的吸收芯(40)和無(wú)紡布過(guò)濾材料(39)在1-3噸的壓力下壓縮，產(chǎn)生具有約3-約3.5mm厚度的吸收芯。然后從經(jīng)壓縮的芯中除去無(wú)紡布過(guò)濾材料(39)，提供密度為約300克/平方米(GSM)以及超吸收負(fù)荷(superabsorbent charge)為約25％的氣流成網(wǎng)制品。
通過(guò)將短纖漿(1.5g；SCA，Drummondville，Canada)均勻分散在聚丙烯熱粘結(jié)無(wú)紡布過(guò)濾材料(39)(圖20)上，從而制造模擬尿布(simulated diaper)。在吸收芯形成設(shè)備中裝配和設(shè)置成型單元(10×20cm)(37)(圖20)。在真空室(11)(圖14)中產(chǎn)生真空后，接通電動(dòng)機(jī)。然后啟動(dòng)加壓空氣調(diào)節(jié)器(1)(圖14)，使得減壓的空氣進(jìn)入該設(shè)備。然后通過(guò)漏斗(4)(圖14)向吸收芯形成設(shè)備中加入短纖漿(2.39g)，接著加入吸收性或超吸收性材料(1.79g)。然后又兩次連續(xù)加入另一部分的短纖漿(2.39g)和吸收性或超吸收性材料(1.79g)。使所述材料沉積在成型單元中產(chǎn)生吸收芯(40)(圖20)。然后從吸收芯形成設(shè)備中緩慢取出成型單元。所得到的吸收芯(40)和無(wú)紡布過(guò)濾材料(39)在1-3噸的壓力下壓縮，產(chǎn)生具有約4.22-約4.45mm厚度的吸收芯。經(jīng)壓縮的芯具有約0.17g/cm2的密度以及約25％的超吸收負(fù)荷。然后在經(jīng)壓縮的吸收芯上、更具體地在聚丙烯熱粘結(jié)無(wú)紡材料上放置BBA15GSM紡粘無(wú)紡材料，模擬尿布頂層。
C形折疊制品形成將氣流成網(wǎng)制品(44)(14×20cm，100GSM，Thurso，Canada)折疊成C形(圖21)。折疊該氣流成網(wǎng)制品以使得主要部分(42)有6cm長(zhǎng)以及折疊部分(43)是7cm長(zhǎng)。然后將吸收性或超吸收性材料(45)撒在主要部分中。接著將折疊部分折疊在吸收性材料上并粘結(jié)。
試驗(yàn)材料
A級(jí)小麥淀粉從Archer Daniels Midland(Decatur，USA)獲得。瓜爾豆裂片(guar split)和瓜爾膠從TIC-Gum(Belcamp，USA)購(gòu)買(mǎi)。白色鈣膨潤(rùn)土(MinelcoMB 300)從Minelco Minerals(Flixborough，UK)得到?；疑驖?rùn)土從Aldrich(St-Louis，USA)和Bentonite Performance Minerals(Denver，USA，LD-12)購(gòu)買(mǎi)。硅藻土從Aldrich(St-Louis，USA)購(gòu)買(mǎi)。LaponiteTM和伊利石從Source Clay Repository(Purdue University，West-Lafayette，USA)購(gòu)買(mǎi)。研究級(jí)甲醇、氫氧化鈉和鹽酸從Laboratoire MAT(Beaupot，Canada)得到。硼酸、硼砂、三偏磷酸三鈉、三聚磷酸鈉和磷酰氯都從Aldrich(St-Louis，USA)得到。短纖漿(flufrpulp)從SCA(Drummondville，Canada)得到。C形折疊制品形成用的氣流成網(wǎng)制品由Concert(Thurso，Canada)提供。用于模擬尿布制造中的BBA15GSM紡粘無(wú)紡材料從BBANonwovens(Nashville，USA)購(gòu)買(mǎi)。Dounor23GSM聚丙烯熱粘結(jié)無(wú)紡材料從Dounor(Neuville en Ferrain，法國(guó))購(gòu)買(mǎi)。
擠出機(jī)使用共轉(zhuǎn)嚙合雙螺桿擠出機(jī)(TSE)(表1)。以下在表2中說(shuō)明TSE構(gòu)造的螺桿結(jié)構(gòu)。
表1雙螺桿擠出機(jī)

表2TSE構(gòu)造的螺桿結(jié)構(gòu)

研磨機(jī)將BarunTM型KSM咖啡豆研磨機(jī)用于研磨所制成的擠出物試樣。
篩分機(jī)當(dāng)指明時(shí)，用Tyler Rota-TapTM試驗(yàn)搖篩機(jī)篩分試樣。
測(cè)試方法如同在Modem Superabsorbent Polymer Technology(Buchholz F.L.和Graham A.T.編輯，Wiley-VCH，New York，1998，4.6.1節(jié)，Swelling CapacityTheory and Practice，p.147)中進(jìn)行討論的，為了表征聚合物的膨脹容量采用若干種測(cè)量方法。在超吸收劑領(lǐng)域中，建議的方法是重量膨脹容量[也稱作自由膨脹容量(FSC)]和離心容量[也稱作離心保留容量(CRC)]。將FSC和CRC比較所得到的超吸收制品的膨脹容量。
AUL測(cè)量根據(jù)由EDANA推薦的測(cè)試方法442.2-02，使用0.1或0.9g設(shè)備中的吸收性材料，測(cè)量在0.9％NaCl溶液中在0.3PSI、0.7PSI和0.9PSI下的負(fù)載下吸收(AUL)。
FSC和CRC測(cè)量用的茶包茶包(10×10cm)由可熱密封的AhlstromTM濾紙(16.5±0.5)g/m2制成。
FSC測(cè)量根據(jù)由EDANA推薦的測(cè)試方法440.2-02測(cè)量在0.9％NaCl溶液中的自由膨脹容量(FSC)。(自由膨脹容量No.440.2-02，推薦測(cè)試方法超吸收性材料-多糖超吸收劑粉末-通過(guò)重量分析測(cè)定法在鹽水中的自由膨脹容量，2002)。
CRC測(cè)量根據(jù)由EDANA推薦的測(cè)試方法441.2-02測(cè)量在0.9％NaCl溶液中的離心保留容量(CRC)。(離心保留容量No.441.2-02，推薦測(cè)試方法超吸收性材料-多糖超吸收劑粉末-離心分離后在鹽溶液中液體保留容量的測(cè)定，2002)。
再潤(rùn)濕用下列方法測(cè)量模擬尿布、C形折疊制品和氣流成網(wǎng)制品的再潤(rùn)濕特性將天然血液(7mL)、合成血(7mL)或0.9％NaCl水溶液(55mL)傾倒在氣流成網(wǎng)制品、C形折疊制品或模擬尿布的表面上。然后用已稱重的濾紙(對(duì)于C形折疊制品和氣流成網(wǎng)制品約8g，以及對(duì)于模擬尿布約15g)覆蓋濕表面(VWR West-Chester，USA，#28320-041過(guò)濾#415)。接著用直徑9cm和高度7cm的圓形不銹鋼重物(3.13Kg)施加外部壓力(0.7PSI)。作為選擇地，可以使用具有7cm直徑以及提供等于0.7PSI或4.83KPa的壓力的任何重物。保持壓力2分鐘。濾紙重量的增加對(duì)應(yīng)于所述尿布、C形折疊制品和氣流成網(wǎng)制品的釋放液體量。
滲透時(shí)間用下列方法測(cè)量C形折疊制品和氣流成網(wǎng)制品的滲透特性將C形折疊制品或氣流成網(wǎng)制品放在扁平表面上。將具有圓孔的PlexiglasTM板(19.5cm×10cm×0.4cm)放在C形折疊制品或氣流成網(wǎng)制品的頂部上，以使得該孔位于C形折疊制品或氣流成網(wǎng)制品的中心。然后用天然血液或合成血(7mL)填滿該圓孔。液體一接觸到C形折疊制品或氣流成網(wǎng)制品就起動(dòng)精密時(shí)計(jì)。采取特殊預(yù)防措施以確保該孔總是充滿著液體，直到液體耗盡。當(dāng)所有的液體從吸收制品(C形折疊制品或氣流成網(wǎng)制品)的表面上一消失，就停止時(shí)計(jì)。
用下列方法測(cè)量模擬尿布的滲透特性將模擬尿布放在扁平表面上以及用永久性標(biāo)志標(biāo)記出中心。然后將鹽溶液(25mL)裝入環(huán)形的PlexiglasTM測(cè)試圓筒體(圖25)中。液體一接觸到模擬的尿布就起動(dòng)精密時(shí)計(jì)。所有的液體從吸收制品(模擬尿布)的表面上一消失，就停止時(shí)計(jì)以及將經(jīng)過(guò)的時(shí)間表示為T(mén)1。然后將額外量的鹽溶液(15mL)裝入圓筒體中以及液體一接觸到模擬尿布就起動(dòng)時(shí)計(jì)。所有的液體從吸收制品(模擬尿布)的表面上一消失，就停止時(shí)計(jì)以及將經(jīng)過(guò)的時(shí)間表示為T(mén)2。再用15mL的鹽溶液第三次重復(fù)該過(guò)程，提供表示為T(mén)3的經(jīng)過(guò)時(shí)間。該模擬尿布的滲透時(shí)間(T)等于T1+T2+T3。
擴(kuò)散或沾污面積在滲透測(cè)試之后，用多用表(multimeter)分析和測(cè)量吸收制品(C形折疊制品、氣流成網(wǎng)制品和模擬尿布)的擴(kuò)散或沾污面積；萬(wàn)用表描繪暴露于液體之后在吸收制品上留下的潮濕區(qū)域的輪廓。測(cè)量并計(jì)算沾污尺寸。
掃描電子顯微照片用HitachiS 3000N掃描電子顯微鏡記錄下掃描電子顯微照片。將試樣放在雙面膠紙上，粘結(jié)在鋁板上。用空氣射流除去任何未粘結(jié)的顆粒。然后通過(guò)濺射涂覆機(jī)在粘結(jié)試樣的表面上施加薄的(約10nm)金層。然后掃描并記錄該表面。
X-射線衍射光譜用Cu Kα源(1,542)以X-pert衍射儀記錄(50KV，40mA，掃描速率0.02度/秒)X-射線衍射光譜。用θ-2θ方法表征試樣。
原子力顯微照片用Digital Instrumentsnanoscope III-A以梭織模式(tatting mode)記錄原子力顯微照片。將試樣粘結(jié)在雙面膠紙的一側(cè)。將膠紙的另一側(cè)粘結(jié)到固定在儀器探針下的磁性板上。
實(shí)施例比較例I玻璃狀淀粉的制備通過(guò)將A級(jí)小麥淀粉(15Kg)與水(3.7Kg)混合制備總含水量22.8％的糊。然后使用KtronTMT35定容加料器，將該糊送入擠出機(jī)中，定容加料器以24rpm的速度旋轉(zhuǎn)且具有下列套筒溫度分布Tb1＝32℃，Tb2＝38℃，Tb3＝49℃，Tb4＝66℃，Tb5＝82℃，Tb6＝93℃，Tb7＝104℃，以及Tb8＝116℃。流速是16.8Kg/h，擠出物溫度是129℃。擠出機(jī)螺桿以100rpm旋轉(zhuǎn)。隨后使得到的擠出物在對(duì)流傳熱爐中于60℃下老化24小時(shí)，并用研磨機(jī)磨碎。然后篩分經(jīng)研磨的擠出物以提供粒度為約150μm-約600μm的擠出物。該產(chǎn)物的FSC和CRC分別測(cè)定為7.9g/g和5.3g/g。通過(guò)X-射線衍射和SEM分析擠出物顆粒。
比較例II瓜爾膠硼砂的間歇式制備在裝有Crepaco(Rosemont，USA)LiquiverterTMCLV 25攪拌器的85L混合桶中，將瓜爾豆粉(0.5Kg，Procol P3)溶解在25L水中。然后向15.3Kg先前制備的瓜爾膠混合物(在25L混合桶中)加入2L含57g硼砂的水溶液。立即形成堅(jiān)硬的凝膠。用葉輪攪拌器將該凝膠充分混合約30分鐘，直至凝膠結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。然后將凝膠分成45份試樣(各382ml)，將其轉(zhuǎn)移到Braun廚房攪拌器中。向每份試樣中加入甲醇(550-600mL)，接著攪拌約1分鐘。用濃鹽酸調(diào)節(jié)pH至7.9。用Western States籃式離心機(jī)(1μm濾布，3600rpm)過(guò)濾該溶液。用干凈的甲醇(1.3L)洗滌濾液，在對(duì)流傳熱爐中于60℃下干燥過(guò)夜。用Braun咖啡豆研磨機(jī)研磨所得到的粉末，并進(jìn)行篩分，僅保留尺寸為122μm-559μm的顆粒。通過(guò)X-射線衍射、AFM和SEM表征該材料。這種硼酸化的(borated)瓜爾膠的各種物理特性列于下表3中。
表3如比較例II中所述制備的硼酸化的瓜爾膠的物理特性


實(shí)施例1玻璃狀淀粉納米復(fù)合材料(9.1％膨潤(rùn)土)的制備通過(guò)混合A級(jí)小麥淀粉(15Kg)、水(4.23Kg)和膨潤(rùn)土(BentonitePerformance Minerals；1.5Kg)制備糊。然后使用KtronTMT35定容加料器，將該糊送入擠出機(jī)中，定容加料器以22rpm的速度旋轉(zhuǎn)且具有下列套筒溫度分布Tb1＝32℃，Tb2＝38℃，Tb3＝49℃，Tb4＝66℃，Tb5＝82℃，Tb6＝93℃，Tb7＝104℃，以及Tb8＝116℃。擠出速率是13.2Kg/h，擠出物溫度是122℃。擠出機(jī)螺桿以100rpm旋轉(zhuǎn)。隨后使得到的擠出物在對(duì)流傳熱爐中于60℃下老化24小時(shí)，并用研磨機(jī)磨碎。然后篩分經(jīng)研磨的擠出物以提供粒度為約150μm-約600μm的擠出物。該產(chǎn)物的FSC和CRC分別測(cè)定為8.3g/g和5.2g/g。通過(guò)X-射線衍射和SEM分析擠出物顆粒。
實(shí)施例2玻璃狀淀粉納米復(fù)合材料(23.1％膨潤(rùn)土)的制備通過(guò)混合A級(jí)小麥淀粉(15Kg)、水(5.36Kg)和膨潤(rùn)土(BentonitePerformance Minerals；4.5Kg)制備糊。然后使用KtronTMT35定容加料器，將該糊送入擠出機(jī)中，定容加料器以24rpm的速度旋轉(zhuǎn)且具有下列套筒溫度分布Tb1＝32℃，Tb2＝38℃，Tb3＝49℃，Tb4＝66℃，Tb5＝82℃，Tb6＝93℃，Tb7＝104℃，以及Tb8＝116℃。擠出速率是12.0Kg/h，以及擠出物溫度是125.5℃。擠出機(jī)螺桿以100rpm旋轉(zhuǎn)。隨后使得到的擠出物在對(duì)流傳熱爐中于60℃下老化24小時(shí)，并用研磨機(jī)磨碎。然后篩分經(jīng)研磨的擠出物以提供粒度為約150μm-約600μm的擠出物。該產(chǎn)物的FSC和CRC分別測(cè)定為7.3g/g和3.8g/g。通過(guò)X-射線衍射和SEM分析擠出物顆粒。
實(shí)施例3-6對(duì)比研究在玻璃狀淀粉納米復(fù)合材料中膨潤(rùn)土進(jìn)料的影響如實(shí)施例2中所述以及用下表4中所示參數(shù)制備糊劑。
表4玻璃狀淀粉納米復(fù)合材料中膨潤(rùn)土濃度的影響

已知膨潤(rùn)土(Bentonite Performance Minerals)的FSC為5.18，可以確定增效的貢獻(xiàn)。所觀察到的增效作用列于表5中。
表5膨潤(rùn)土在玻璃狀淀粉納米復(fù)合材料中的增效貢獻(xiàn)

如同可以從表5中所示的增效作用推導(dǎo)出的，具有約5-約25％膨潤(rùn)土含量的納米復(fù)合材料是優(yōu)選的。
實(shí)施例7硼酸化的瓜爾膠膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料(20％膨潤(rùn)土)的間歇式制備在裝有Crepaco(Rosemont，USA)LiquiverterTMCLV 25攪拌器的85L混合桶中，將瓜爾豆粉(0.5Kg，Procol P3)和膨潤(rùn)土(125g)(MinelcoMicrogelMB 300)溶解在25L水中。然后向15.3Kg先前制備的瓜爾膠混合物(在25L混合桶中)加入2L含57g硼砂的水溶液。立即形成堅(jiān)硬的凝膠。用葉輪攪拌器將該凝膠充分混合約30分鐘，直至凝膠結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。然后將凝膠分成45份試樣(各384ml)，將其轉(zhuǎn)移到Braun廚房攪拌器中。向每份試樣中加入甲醇(550-600mL)，接著攪拌約1分鐘。用濃鹽酸調(diào)節(jié)pH至7.9。用WesternStates籃式離心機(jī)(1μm濾布，3600rpm)過(guò)濾該溶液。用干凈的甲醇(1.3L)洗滌濾液，在對(duì)流傳熱爐中于60℃下干燥過(guò)夜。用Braun咖啡豆研磨機(jī)研磨所得到的粉末，并進(jìn)行篩分，僅保留尺寸為122μm-559μm的顆粒。通過(guò)X-射線衍射、AFM和SEM表征該材料。這種硼酸化的瓜爾膠膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料的各種物理特性列于下表6中。
表6如實(shí)施例7中所述制備的硼酸化的瓜爾膠膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料的物理特性


如同可以從表6中提供的數(shù)據(jù)推導(dǎo)出的，與原始的瓜爾膠-硼砂相比，該納米復(fù)合材料在天然血液(牛血)與合成血方面都具有顯著提高的FSC和CRC。此外，對(duì)于所述硼酸化的瓜爾膠膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料，通常能夠觀察到減少的滲透時(shí)間和增加的吸收速率。
實(shí)施例8瓜爾膠-硼酸鹽膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料(10％膨潤(rùn)土)在去離子水(150ml)中懸浮瓜爾豆裂片(3.00g；1.0當(dāng)量)并用磁力攪拌器攪拌。然后加入氫氧化鈉(30％W/V；3.0ml；1.22當(dāng)量)以及將混合物在60℃加熱5小時(shí)。將膨潤(rùn)土(0.334g；灰色膨潤(rùn)土，Aldrich)懸浮在蒸餾水(10mL)中，在50℃下攪拌所得到的懸浮液。然后將膨潤(rùn)土懸浮液加入到瓜爾膠漿料中使其反應(yīng)1小時(shí)。然后在攪拌下加入溶解于去離子水(20mL)中的硼酸(0.3664g；0.32當(dāng)量)。將得到的凝膠與甲醇(220mL)混合，搗碎，并且轉(zhuǎn)移到燒杯中。在強(qiáng)力的機(jī)械攪拌下用鹽酸(10％)調(diào)節(jié)pH至7.91。過(guò)濾如此得到的固體，用甲醇洗滌(3×25ml)，在對(duì)流傳熱爐中于60℃干燥過(guò)夜，研磨以提供具有表7中所示特性的白色粒狀粉末。
表7如實(shí)施例8中所述制備的瓜爾膠-硼酸鹽膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料的性能特性


實(shí)施例9-16瓜爾膠-硼酸鹽白色膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料；膨潤(rùn)土進(jìn)料對(duì)納米復(fù)合材料的影響按照之前在實(shí)施例8中所述的方法制備實(shí)施例9-16的瓜爾膠-硼酸鹽膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料。使用白色膨潤(rùn)土(MinelcoMB 300)。如以下表8中所示，膨潤(rùn)土進(jìn)料從0％變化至40％(白色膨潤(rùn)土重量/瓜爾膠重量)。
表8膨潤(rùn)土濃度對(duì)納米復(fù)合材料吸收性能的影響

實(shí)施例17最佳的瓜爾膠-磷酸鹽/灰色膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料(10％膨潤(rùn)土)將瓜爾豆裂片(5.0g)懸浮在去離子水(167ml)中并用磁力攪拌器攪拌。在蒸餾水(10mL)中懸浮膨潤(rùn)土(0.56g；灰色膨潤(rùn)土，Aldrich)，在50℃下攪拌所得到的懸浮液。然后將膨潤(rùn)土懸浮液加入到瓜爾膠漿料中使其反應(yīng)1小時(shí)。接著加入氫氧化鈉(30％W/V；6.0ml；1.46當(dāng)量)，之后加入三聚磷酸鈉(STPP；0.16g；0.0141當(dāng)量)，并將該混合物加熱至70℃15小時(shí)。在冷卻至室溫以后，將得到的凝膠與甲醇(200mL)混合，搗碎，以及轉(zhuǎn)移到燒杯中。在強(qiáng)力的機(jī)械攪拌下用鹽酸溶液(10％)調(diào)節(jié)pH至7.41。過(guò)濾如此得到的固體，用甲醇洗滌(3×50ml)，在對(duì)流傳熱爐中于60℃干燥過(guò)夜，研磨以提供具有表9中所示特性的白色粒狀粉末。
表9如實(shí)施例17中所述制備的瓜爾膠-磷酸鹽膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料的性能特性

實(shí)施例18-21瓜爾膠-磷酸鹽灰色膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料；膨潤(rùn)土進(jìn)料對(duì)納米復(fù)合材料的影響按照之前在實(shí)施例17中所述的方法制備實(shí)施例18-21的瓜爾膠-磷酸鹽膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料。如以下表10中所示，膨潤(rùn)土進(jìn)料從0％變化至40％(灰色膨潤(rùn)土重量/瓜爾膠重量)。
表10膨潤(rùn)土濃度對(duì)瓜爾膠-磷酸鹽膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料吸收性能的影響

實(shí)施例22-26瓜爾膠-硼砂白色膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料；膨潤(rùn)土進(jìn)料對(duì)用高剪切混合器的納米復(fù)合材料的影響在去離子水(150ml)中懸浮白色膨潤(rùn)土[MinelcoMB 300；0.334g(10％)；0.755g(20％)；1.29g(30％)；2.00g(40％)]并在70℃下加熱。當(dāng)冷卻至室溫時(shí)，加入瓜爾豆粉(3.00g；Procol)。用Silverson高剪切混合器攪拌(8000rpm下30分鐘)所得到的溶液。然后加入硼砂溶液(20mL；5.65g硼砂在200ml去離子水中的溶液)，將所得到的凝膠攪拌25分鐘。將得到的凝膠與甲醇(350mL)混合，搗碎，以及轉(zhuǎn)移到燒杯中。在強(qiáng)力的機(jī)械攪拌下用鹽酸(10％)調(diào)節(jié)pH至7.90。過(guò)濾如此得到的固體，用甲醇洗滌(3×50ml)，在對(duì)流傳熱爐中于60℃干燥過(guò)夜，研磨以提供具有表11中所示特性的白色粒狀粉末。如以下表11中所示，膨潤(rùn)土進(jìn)料從0％變化至40％(灰色膨潤(rùn)土重量/瓜爾膠重量)。
表11用高剪切混合器制備的瓜爾膠-硼酸鹽膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料的性能特性

實(shí)施例27-30瓜爾膠-硼酸鹽硅藻土(celite)納米復(fù)合材料按照之前在實(shí)施例8中所述的過(guò)程制備實(shí)施例27-30的瓜爾膠-硼酸鹽硅藻土納米復(fù)合材料。采用硅藻土(Aldrich)代替灰色膨潤(rùn)土。如以下表12中所示，硅藻土進(jìn)料從0％變化至40％(硅藻土重量/瓜爾膠重量)。
表12硅藻土進(jìn)料對(duì)瓜爾膠-硼酸鹽硅藻土納米復(fù)合材料吸收性能的影響

實(shí)施例31-33瓜爾膠-硼酸鹽LaponiteTM納米復(fù)合材料在去離子水(150ml)中懸浮LaponiteTM
并在70℃下加熱。當(dāng)冷卻至室溫時(shí)，加入瓜爾豆粉(6.00g；Procol)。然后加入硼砂溶液(40mL；5.65g硼砂在200ml去離子水中的溶液)，將所得到的凝膠攪拌25分鐘。將得到的凝膠與甲醇(700mL)混合，搗碎，以及轉(zhuǎn)移到燒杯中。在強(qiáng)力的機(jī)械攪拌下用鹽酸(10％)調(diào)節(jié)pH至7.90。過(guò)濾如此得到的固體，用甲醇洗滌(3×100ml)，在對(duì)流傳熱爐中于60℃干燥過(guò)夜，研磨以提供具有表13中所示特性的白色粒狀粉末。如以下表13中所示，LaponiteTM進(jìn)料從0％變化至5％(LaponiteTM重量/瓜爾膠重量)。
表13LaponiteTM進(jìn)料對(duì)瓜爾膠-硼酸鹽LaponiteTM納米復(fù)合材料的吸收性能的影響

實(shí)施例34-36瓜爾膠-硼酸鹽伊利石納米復(fù)合材料在去離子水(150ml)中懸浮伊利石
并在70℃下加熱。當(dāng)冷卻至室溫時(shí)，加入瓜爾豆粉(6.00g；Procol)。然后加入硼砂溶液(40mL；5.65g硼砂在200ml去離子水中的溶液)，將所得到的凝膠攪拌25分鐘。將得到的凝膠與甲醇(700mL)混合，搗碎，以及轉(zhuǎn)移到燒杯中。在強(qiáng)力的機(jī)械攪拌下用鹽酸(10％)調(diào)節(jié)pH至7.90。過(guò)濾如此得到的固體，用甲醇洗滌(3×100ml)，在對(duì)流傳熱爐中于60℃干燥過(guò)夜，研磨以提供具有表14中所示特性的白色粒狀粉末。如以下表14中所示，伊利石進(jìn)料從0％變化至5％(伊利石重量/瓜爾膠重量)。
表14伊利石進(jìn)料對(duì)瓜爾胺-硼酸鹽伊利石納米復(fù)合材料的吸收性能的影響

實(shí)施例37-39瓜爾膠-硼酸鹽膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料的吸收動(dòng)力學(xué)在去離子水(150ml)中懸浮膨潤(rùn)土[MinelcoMB 300；實(shí)施例370％(原始的瓜爾膠-硼酸鹽)；實(shí)施例381.87g(30％)；實(shí)施例392.49g(40％)]并在70℃下加熱30分鐘。當(dāng)冷卻至室溫時(shí)，加入瓜爾膠(6.00g；Procol)。將得到的溶液攪拌45分鐘。然后加入硼砂溶液(40mL；5.65g硼砂在200ml水中的溶液)，將所得到的凝膠攪拌25分鐘。將得到的凝膠與甲醇(700mL)混合，搗碎，以及轉(zhuǎn)移到燒杯中。在強(qiáng)力的機(jī)械攪拌下用鹽酸溶液(10％)調(diào)節(jié)pH至7.90。過(guò)濾如此得到的固體，用甲醇洗滌(3×100ml)，在對(duì)流傳熱爐中于60℃干燥過(guò)夜，研磨以提供白色粒狀粉末。在FSC測(cè)量期間，將茶包置于鹽溶液中預(yù)定時(shí)間(5分鐘、10分鐘、15分鐘、30分鐘、1小時(shí)、1.5小時(shí)、2小時(shí)、2.5小時(shí)和3小時(shí))。從圖24示例的結(jié)果，可觀察到原始的瓜兒膠-硼砂在30分鐘表現(xiàn)出最大吸收。然而，在隨后的30分鐘后，吸收容量略微減小，這表明脫水收縮和凝膠流動(dòng)問(wèn)題。與原始的瓜兒膠-硼砂相反的是，瓜兒膠-硼酸鹽膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料沒(méi)有遭受任何脫水收縮和凝膠流動(dòng)問(wèn)題。
實(shí)施例40-41瓜兒膠-硼酸鹽膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料；粒度對(duì)吸附性能的影響在去離子水(600ml)中懸浮白色膨潤(rùn)土[MinelcoMB 300；實(shí)施例400％(原始的瓜爾膠-硼酸鹽)；實(shí)施例410.373g(3％)]并在70℃下加熱30分鐘。當(dāng)冷卻至室溫時(shí)，加入瓜爾膠(12.0g；Procol，1當(dāng)量)。將得到的溶液攪拌45分鐘。然后加入硼砂溶液(80mL；0.074N，0.08當(dāng)量)，將所得到的凝膠攪拌25分鐘。將得到的凝膠與甲醇(1200mL)混合，搗碎，以及轉(zhuǎn)移到燒杯中。在強(qiáng)力的機(jī)械攪拌下用鹽酸溶液(10％)調(diào)節(jié)pH至7.90。過(guò)濾如此得到的固體，用甲醇洗滌(3×50ml)，在對(duì)流傳熱爐中于60℃干燥過(guò)夜，研磨以提供白色粒狀粉末。用30目、60目、100目和170目篩子將得到的粉末篩分。對(duì)于每一篩分產(chǎn)物測(cè)量FSC、CRC和AUL。對(duì)于原始的瓜爾膠-硼酸鹽(實(shí)施例40)和瓜爾膠-硼酸鹽膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料(實(shí)施例41)所得到的結(jié)果分別示于圖23和22中。從圖22中所示的結(jié)果，可以看出瓜爾膠-硼酸鹽膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料遍及粒度范圍分布中都顯示基本上穩(wěn)定的FSC和CRC特性。然而，原始的瓜爾膠-硼酸鹽對(duì)于尺寸約150μm的顆粒顯示降低的FSC和CRC特性(圖23)。
實(shí)施例42-45瓜爾膠-硼酸鹽膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料的增效作用在去離子水(150ml)中懸浮白色膨潤(rùn)土[MinelcoMB 300；0.094g(3％)；0.188g(5％)；0.316g(10％)]并在70℃下加熱。當(dāng)冷卻至室溫時(shí)，加入瓜爾豆粉(3.00g；Procol)。然后加入硼砂溶液(20mL；5.65g硼砂在200ml去離子水中的溶液)，將所得到的凝膠攪拌25分鐘。將得到的凝膠與甲醇(350mL)混合，搗碎，以及轉(zhuǎn)移到燒杯中。在強(qiáng)力的機(jī)械攪拌下用鹽酸(10％)調(diào)節(jié)pH至7.90。過(guò)濾如此得到的固體，用甲醇洗滌(3×50ml)，在對(duì)流傳熱爐中于60℃干燥過(guò)夜，研磨以提供具有表15中所示特性的白色粒狀粉末。如以下表15中所示，膨潤(rùn)土進(jìn)料從0％變化至10％。
表15用不同膨潤(rùn)土進(jìn)料制備的瓜爾膠-硼酸鹽膨潤(rùn)土納米復(fù)合材料的性能特性

盡管在上文中已經(jīng)通過(guò)其優(yōu)選的實(shí)施方式描述本發(fā)明，在不背離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和性質(zhì)的情況下，其可以進(jìn)行改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種吸收性或超吸收性納米復(fù)合材料，其包含多糖和頁(yè)硅酸鹽。
2.權(quán)利要求1的納米復(fù)合材料，其中所述多糖是可生物降解的多糖。
3.權(quán)利要求2的納米復(fù)合材料，其中所述可生物降解的多糖是自纏繞的玻璃狀多糖或交聯(lián)多糖。
4.權(quán)利要求2的納米復(fù)合材料，其中所述可生物降解的多糖選自纖維素、改性纖維素、淀粉、改性淀粉、支鏈淀粉、改性支鏈淀粉、直鏈淀粉、改性直鏈淀粉、脫乙酰殼多糖、改性脫乙酰殼多糖、幾丁質(zhì)、改性幾丁質(zhì)、瓜爾膠、改性瓜爾膠、刺槐豆膠、改性刺槐豆膠、塔拉膠、改性塔拉膠、魔芋，改性魔芋、胡蘆巴膠、改性胡蘆巴膠、牧豆樹(shù)膠、改性牧豆樹(shù)膠、蘆薈甘露聚糖、改性的蘆薈甘露聚糖、羧烷基化的纖維素、羧甲基纖維素、經(jīng)氧化的多糖、硫酸多糖、陽(yáng)離子多糖、果膠、阿拉伯膠、刺梧桐樹(shù)膠、黃原膠、κ-、ι-或λ-角叉菜膠、瓊脂和藻酸鹽及其組合。
5.權(quán)利要求3的納米復(fù)合材料，其中所述可生物降解的多糖選自瓜爾膠和淀粉。
6.權(quán)利要求5的納米復(fù)合材料，其中所述瓜爾膠是交聯(lián)的瓜爾膠。
7.權(quán)利要求5的納米復(fù)合材料，其中所述淀粉是玻璃狀淀粉。
8.權(quán)利要求6的納米復(fù)合材料，其中所述交聯(lián)的瓜爾膠用選自下列的交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)硼砂、硼酸、硼酸鹽、乙二醛、表氯醇、三偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酰氯、琥珀酰氯、丙烯酰氯、丁二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、均苯四甲酸二酐、二乙烯基砜、二異氰酸酯、亞烷基雙丙烯酰胺及其混合物。
9.權(quán)利要求8的納米復(fù)合材料，其中所述交聯(lián)劑選自硼砂、硼酸、硼酸鹽及其組合。
10.權(quán)利要求1的納米復(fù)合材料，其中所述頁(yè)硅酸鹽是剝離型或半剝離型粘土。
11.權(quán)利要求10的納米復(fù)合材料，其中所述粘土選自蒙脫石、鋰蒙脫石、膨潤(rùn)土、蒙脫土、合成粘土、硅藻土、伊利石及其混合物。
12.權(quán)利要求11的納米復(fù)合材料，其中所述粘土是膨潤(rùn)土。
13.權(quán)利要求12的納米復(fù)合材料，其中所述膨潤(rùn)土選自鈣膨潤(rùn)土、鈉膨潤(rùn)土、鎂膨潤(rùn)土和鉀膨潤(rùn)土。
14.權(quán)利要求1的納米復(fù)合材料，其具有約1-約40％(w/w)的頁(yè)硅酸鹽含量。
15.權(quán)利要求14的納米復(fù)合材料，其具有約1-約25％(w/w)的頁(yè)硅酸鹽含量。
16.權(quán)利要求10的納米復(fù)合材料，其中所述頁(yè)硅酸鹽是剝離型粘土。
17.權(quán)利要求10的納米復(fù)合材料，其中所述頁(yè)硅酸鹽是半剝離型粘土。
18.權(quán)利要求1的納米復(fù)合材料，其具有約80μm-約600μm的粒度。
19.權(quán)利要求1的納米復(fù)合材料，其用于選自下列的吸收制品中尿布、失禁用品、婦女衛(wèi)生用品、氣流成網(wǎng)制品、吸收敷料、家用制品、密封材料、土壤調(diào)節(jié)用的農(nóng)產(chǎn)品潤(rùn)濕劑、抗凝結(jié)涂料、農(nóng)業(yè)/園藝/林業(yè)中的保水材料、吸收性紙制品、繃帶和外科襯墊、化學(xué)溢出物的吸收劑、化妝品和藥物用聚合物凝膠、以及人造雪。
20.一種吸收性組合物，其包含權(quán)利要求1的吸收性或超吸收性納米復(fù)合材料，以及至少一種共吸收材料。
21.權(quán)利要求20的吸收性組合物，其中所述共吸收材料選自合成的超吸收性聚合物、基于甘露糖的多糖、離子多糖、纖維及其混合物。
22.權(quán)利要求21的吸收性組合物，其中所述合成的超吸收性聚合物基于下述單體，所述單體選自丙烯酸、丙烯酸鹽、丙烯酸酯、丙烯酸酐、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸鹽、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酐、馬來(lái)酸酐、馬來(lái)酸鹽、馬來(lái)酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈、乙烯醇、乙烯基吡咯烷酮、乙酸乙烯酯、乙烯基胍、天冬氨酸、天冬氨酸鹽及其混合物。
23.權(quán)利要求21的吸收性組合物，其中所述基于甘露糖的多糖選自瓜爾膠、塔拉膠、刺槐豆膠、魔芋、牧豆樹(shù)膠、胡蘆巴膠及其混合物。
24.權(quán)利要求21的吸收性組合物，其中所述離子多糖選自羧烷基多糖、羧甲基纖維素、羧甲基淀粉、經(jīng)氧化的多糖、黃原膠、角叉菜膠、果膠及其混合物。
25.權(quán)利要求21的吸收性組合物，其中所述纖維選自纖維素、粘膠纖維、人造纖維、乙酸纖維素、尼龍、聚烯烴、聚乙烯、聚丙烯、雙組分纖維、聚酯、聚交酯、聚丙二醇、LyocellTM、泥炭蘚纖維及其混合物。
26.權(quán)利要求20的吸收性組合物，其用于選自下列的吸收制品中尿布、失禁用品、婦女衛(wèi)生用品、氣流成網(wǎng)制品、吸收敷料、家用制品、密封材料、土壤調(diào)節(jié)用的農(nóng)產(chǎn)品潤(rùn)濕劑、抗凝結(jié)涂料、農(nóng)業(yè)/園藝/林業(yè)中的保水材料、吸收性紙制品、繃帶和外科襯墊、化學(xué)溢出物的吸收劑、化妝品和藥物用聚合物凝膠、以及人造雪。
27.一種吸收選自水、水溶液、生理溶液和鹽溶液的流體的方法，其包括使所述流體與包含權(quán)利要求1的吸收性或超吸收性納米復(fù)合材料的吸收制品接觸。
28.權(quán)利要求27的方法，其中所述吸收制品進(jìn)一步包含至少一種共吸收材料。
29.權(quán)利要求28的方法，其中所述共吸收材料選自合成的超吸收性聚合物、基于甘露糖的多糖、離子多糖、纖維及其混合物。
30.權(quán)利要求29的方法，其中所述吸收制品選自尿布、失禁用品、婦女衛(wèi)生用品、氣流成網(wǎng)制品、吸收敷料、家用制品、吸收性紙制品、繃帶和外科襯墊、化學(xué)溢出物的吸收劑。
31.一種權(quán)利要求1的吸收性或超吸收性納米復(fù)合材料在制造用于吸收選自水、水溶液、生理溶液和鹽溶液的流體的吸收制品中的用途。
32.權(quán)利要求31的用途，其中所述吸收制品進(jìn)一步包含至少一種共吸收材料。
33.權(quán)利要求32的用途，其中所述共吸收材料選自合成的超吸收性聚合物、基于甘露糖的多糖、離子多糖、纖維及其混合物。
34.權(quán)利要求33的用途，其中所述吸收制品選自尿布、失禁用品、婦女衛(wèi)生用品、氣流成網(wǎng)制品、吸收敷料、家用制品、吸收性紙制品、繃帶和外科襯墊、化學(xué)溢出物的吸收劑。
35.一種尿布，其包含權(quán)利要求1的吸收性或超吸收性納米復(fù)合材料，以及任選的至少一種共吸收材料。
36.一種失禁用品，其包含權(quán)利要求1的吸收性或超吸收性納米復(fù)合材料，以及任選的至少一種共吸收材料。
37.一種婦女衛(wèi)生用品，其包含權(quán)利要求1的吸收性或超吸收性納米復(fù)合材料，以及任選的至少一種共吸收材料。
38.一種氣流成網(wǎng)制品，其包含權(quán)利要求1的吸收性或超吸收性納米復(fù)合材料，以及任選的至少一種共吸收材料。
39.一種吸收敷料，其包含權(quán)利要求1的吸收性或超吸收性納米復(fù)合材料，以及任選的至少一種共吸收材料。
40.一種繃帶，其包含權(quán)利要求1的吸收性或超吸收性納米復(fù)合材料，以及任選的至少一種共吸收材料。
41.一種外科襯墊，其包含權(quán)利要求1的吸收性或超吸收性納米復(fù)合材料，以及任選的至少一種共吸收材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含多糖和頁(yè)硅酸鹽的吸收性或超吸收性納米復(fù)合材料。所述多糖成分是可生物降解的多糖，其是自纏繞的玻璃狀多糖或交聯(lián)的多糖。所述頁(yè)硅酸鹽成分是剝離型或半剝離型粘土。
文檔編號(hào)A61L15/22GK1897986SQ200480035315
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2004年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日
發(fā)明者穆罕默德·伯拉達(dá), 斯蒂芬·切維格尼, 克勞德·蒂博迪厄 申請(qǐng)人:萊薩克集團(tuán)股份有限公司