專利名稱：具有平衡pH分布的結(jié)構(gòu)物的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及含有酸性或堿性的水溶脹的、不溶于水的聚合物、堿性或酸性物質(zhì)、以及還可有緩沖劑的吸收結(jié)構(gòu)物，其中該吸收結(jié)構(gòu)物展現(xiàn)了理想的吸收性。具體地，本發(fā)明涉及具有吸收大量液體能力同時在其上表面或沿著其上表面維持基本上所要求的平衡的pH分布的吸收結(jié)構(gòu)物。該吸收結(jié)構(gòu)物在易處置的吸收產(chǎn)品，例如那些用于吸收體液的易處置的吸收產(chǎn)品中是有用的。
相關(guān)技術(shù)的說明人們已經(jīng)知道，在易處置的吸收產(chǎn)品中使用水溶脹的、通常不溶于水的吸收材料，這些材料通常稱作超級吸收劑。為了增加吸收產(chǎn)品的吸收能力，同時減低其總體積，這樣的吸收材料通常使用在易處置的吸收產(chǎn)品例如尿布、鍛練襯褲、成人失禁產(chǎn)品和女性護(hù)理產(chǎn)品中。這樣的吸收材料通常以纖維基料形式，例如木質(zhì)紙漿毛絮形式存在于易處置的吸收產(chǎn)品中。木質(zhì)紙漿毛絮的吸收能力通常是每克蓬松物吸收約6克液體。該超強(qiáng)吸收材料在水中的吸收能力通常是它們重量的至少約10倍，優(yōu)選地約20倍，并且經(jīng)常高到100倍。明顯地，在易處置的吸收產(chǎn)品中加入這樣的吸收材料，能夠減少總體積，同時增加該產(chǎn)品的吸收能力。
通常用于易處置吸收產(chǎn)品中的超強(qiáng)吸收材料是交聯(lián)聚合物的基本中和形式，例如交聯(lián)聚丙烯酸鈉鹽。由于交聯(lián)的而基本未被中和的聚合物與該交聯(lián)聚合物的中和形式或其鹽相比，其吸收含水液體的能力很低，因此通常使用該交聯(lián)聚合物鹽形式。然而，使用未中和形式的交聯(lián)聚合物的可能有益的方面是，這樣一種材料具有交換在尿和其他體液中存在的某些陽離子的能力，而這些陽離子可損害易處置的吸收產(chǎn)品。相反地，基本中和的交聯(lián)聚合物形式通常不會發(fā)生這樣的離子交換。
因此，本發(fā)明的目的是在易處置的吸收產(chǎn)品中，將基本上未被中和的交聯(lián)聚合物與另一材料結(jié)合使用，在尿或其他體液接觸易處置的吸收產(chǎn)品時，該材料將使該交聯(lián)聚合物就地進(jìn)行中和。使用基本上未被中和的交聯(lián)聚合物形式有助于通過離子交換減少體液的離子含量。與易處置的吸收產(chǎn)品接觸的體液的離子強(qiáng)度降低通常是有益的，因?yàn)榻宦?lián)聚合物的吸收能力通常與所吸收液體的離子強(qiáng)度呈相反的關(guān)系。而且，與基本上中和的交聯(lián)聚合物合成相比，基本上未被中和的交聯(lián)聚合物的合成通常會提供較好的交聯(lián)聚合網(wǎng)，因此生成的聚合物網(wǎng)不足通常降到很低，這樣易于提高交聯(lián)聚合物的吸收能力。因此，在易處置的吸收產(chǎn)品中使用基本上未被中和的交聯(lián)聚合物(該聚合物就地中和)的另一個潛在好處，是改善了在易處置的吸收產(chǎn)品中的液體吸收和分布，可以避免由于基本上中性的交聯(lián)聚合物迅速膨脹而產(chǎn)生的這些問題。
采用基本上未被中和的交聯(lián)聚合物并借助交聯(lián)聚合物就地中和的復(fù)雜性，是需要在易處置的吸收產(chǎn)品的表面上保持平衡的pH分布。當(dāng)交聯(lián)聚合物與體液接觸之后就地中和時，由于用于中和交聯(lián)聚合物材料的溶解或離子化速度和能使中和發(fā)生的交聯(lián)聚合物中擴(kuò)散到未中和位點(diǎn)的離子粒種速度不同，所以可能出現(xiàn)暫時性的pH值不平衡。這種暫時性的pH值不平衡可以導(dǎo)致在緊靠使用者皮膚的易處置吸收產(chǎn)品中出現(xiàn)不希望的堿性或酸性pH值，它可能對皮膚有刺激。照這樣，因?yàn)橐滋幹玫奈债a(chǎn)品有部分接觸到或靠近或緊靠穿用者或使用者的皮膚，因此需要控制那部分的pH值。通過較好地控制在易處置的吸收產(chǎn)品接觸到或靠近或緊靠使用者皮膚這個部分的pH，就可降低刺激皮膚的發(fā)生率。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種吸收大量液體的吸收結(jié)構(gòu)物，例如與含有市售超強(qiáng)吸收材料的吸收結(jié)構(gòu)物相比，其最終吸收能力幾乎相同，其中該吸收結(jié)構(gòu)物在吸收結(jié)構(gòu)物的上表面上或沿著其上表面保持基本所要求的平衡的pH分布。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種包含基本上未中和的交聯(lián)聚合物形式與廉價材料相組合的吸收結(jié)構(gòu)物，該廉價材料能就地中和交聯(lián)聚合物，由此可以減少吸收結(jié)構(gòu)物的總成本。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種可以用最少的材料和添加劑簡單制造的吸收結(jié)構(gòu)物，以減少制造該吸收結(jié)構(gòu)物的總成本，以及減少這樣一些添加劑可能對吸收結(jié)構(gòu)物的總吸收性產(chǎn)生的潛在有害的影響。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種具有獨(dú)特性質(zhì)的吸收結(jié)構(gòu)物，由此這樣一些結(jié)構(gòu)物可用于新的應(yīng)用。
發(fā)明的簡要說明一方面，本發(fā)明涉及具有能夠吸收大量液體，同時沿著吸收結(jié)構(gòu)物的上表面保持基本上所要求的平衡的pH分布的吸收結(jié)構(gòu)物。
本發(fā)明的一個實(shí)施方案涉及用于與穿用者皮膚接觸的吸收結(jié)構(gòu)物，該吸收結(jié)構(gòu)物包含朝向穿用者皮膚的上表面，和背離穿用者皮膚的下表面，該吸收結(jié)構(gòu)物更進(jìn)一步地包含a)有酸性官能團(tuán)的水溶脹的，不溶于水的聚合物，其中該水溶脹的、不溶于水的聚合物有至少約50％(摩爾)呈游離酸形式的酸性官能團(tuán)；和b)堿性材料；其中，該吸收結(jié)構(gòu)物的芯吸容量值(Wicking Capacity value)是每克吸收結(jié)構(gòu)物為至少約5克，并且在上表面的pH值仍保持在約3-8。
本發(fā)明的另一實(shí)施方案涉及用于與穿用者皮膚接觸的吸收結(jié)構(gòu)物，該吸收結(jié)構(gòu)物包含朝向穿用者皮膚的上表面，和背離穿用者皮膚的下表面，該吸收結(jié)構(gòu)物更進(jìn)一步地包含a)含有堿性官能團(tuán)的水溶脹的、不溶于水的聚合物，其中該水溶脹的、不溶于水的聚合物有至少約50％(摩爾)呈游離酸形式的堿性官能團(tuán)；和b)酸性物質(zhì)；其中，該吸收結(jié)構(gòu)物的芯吸容量值是每克吸收結(jié)構(gòu)物為至少約5克，并且上表面的pH值仍保持在約3-8。
另一方面，本發(fā)明涉及包含本發(fā)明吸收結(jié)構(gòu)物的易處置的吸收產(chǎn)品，它具有所要求的吸收性和pH值。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，易處置的吸收產(chǎn)品包含可滲透液體的頂層，附著于該頂層的后片，和位于可滲透液體的頂層和后片之間的吸收結(jié)構(gòu)物，其中該吸收結(jié)構(gòu)物具有所要求的液體吸收性和pH值控制性。
附圖簡要說明

圖1說明測定吸收劑組合物的自由溶脹率和負(fù)荷下吸收度值(Absorbency Under Load value)所使用的設(shè)備。
圖2說明了測定吸收結(jié)構(gòu)物的芯吸容量以及沿著吸收結(jié)構(gòu)物上表面的pH值所使用的設(shè)備。
圖3是用于確定材料電離速率的設(shè)備。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明現(xiàn)在人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以制備具有相對高的總液體吸收容量，以及在吸收結(jié)構(gòu)物上表面上或沿著上表面保持基本上所要求平衡的pH分布的吸收結(jié)構(gòu)物。根據(jù)本發(fā)明，吸收結(jié)構(gòu)物包含朝向穿用者皮膚的上表面和背離穿用者皮膚的下表面。如本文所使用的，“上表面”表示朝向或貼近穿用者身體穿用的吸收結(jié)構(gòu)物的表面，而“下表面”是與吸收結(jié)構(gòu)物上表面通常相反的另一面，當(dāng)吸收結(jié)構(gòu)物被穿用時，下表面背離穿用者身體，但朝向例如任何內(nèi)衣。
本發(fā)明的吸收結(jié)構(gòu)物通常包含至少兩種不同的組分。第一種組分是水溶脹的、不溶于水的聚合物。正如在本發(fā)明吸收結(jié)構(gòu)物中所使用的，該水溶脹的、不溶于水的聚合物在很大程度上需要提供具有液體吸收能力的吸收結(jié)構(gòu)物。照這樣，該水溶脹的、不溶于水的聚合物需要有效地為吸收結(jié)構(gòu)物提供需要量的液體吸收能力。
正如本文所使用的，術(shù)語“包含”、“含有”或相似的術(shù)語，是與“包括”、“具有”、或“特征在于”同意的，并且都是指包括在內(nèi)的或無限制的，并不是打算排除額外的、未列舉的組分、元素，或者方法步驟。
正如本文所使用的，術(shù)語“水溶脹的、不溶于水的”是指一種材料，當(dāng)該材料處于水過量的條件下時，膨脹到它的平衡體積，但并未溶入該溶液中。照這樣，水溶脹的、不溶于水的材料通常保留其原始的同一性或物理結(jié)構(gòu)，而在吸水期間，則處在高膨脹的狀態(tài)，因此，它必須具有足夠的物理完整性，來阻擋流動及與鄰近顆粒融合。
正如本文所使用的，一種被認(rèn)為是“水溶物”的材料，當(dāng)它基本上溶于過量水而生成溶液時，從而失去了它最初的形狀(典型地是微粒)，并變成基本上以分子狀分散于整個水溶液中。通常，水溶性材料應(yīng)無實(shí)質(zhì)上的交聯(lián)，因?yàn)榻宦?lián)易于使材料變成水不溶的。
與水溶脹的、不溶于水的聚合物向吸收結(jié)構(gòu)物提供要求量的液體吸收能力的有效性相關(guān)的一個性質(zhì)是它的分子量。一般而言，與具有較低分子量的水溶脹的、不溶于水的聚合物相比，具有較高分子量的水溶脹的、不溶于水的聚合物具有較高的液體吸收能力。
用于吸收結(jié)構(gòu)物的水溶脹的、不溶于水的聚合物分子量范圍通常可以很寬。在本發(fā)明中使用較高分子量的水溶脹的、不溶于水的聚合物通常是有利的。雖然如此，在本發(fā)明中使用分子量范圍很寬的聚合物通常是合適的。適合在本發(fā)明中使用的水溶脹的、不溶于水的聚合物的重均分子量有利地是約100，000以上，更有利地約200，000以上，合適地約500，000以上，更合適地約1，000，000以上，并且至多約10，000，000。測定聚合物分子量的方法為本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。
有時，用聚合物在25℃、1.0％(重量)水溶液中的粘度表示其分子量更為方便。在本發(fā)明中適用的聚合物的粘度是在25℃、1.0％(重量)水溶液中約為100厘泊(100 mpa.s)-80，000厘泊(80，000 mpa.s)，更合適地約500厘泊(500 mpa.s)-80，000厘泊(80，000 mpa.s)，最合適地約1，000厘泊(1，000 mpa.s)-80，000厘泊(80，000 mpa.s)。
用于吸收組合物的水溶脹的、不溶于水的聚合物通常應(yīng)是交聯(lián)的。交聯(lián)量通常應(yīng)該高于足以使該聚合物成為不溶于水的最小量，而且還應(yīng)該小于某一個最大量，以使該聚合物是足夠水溶脹的，因此可水溶脹的、不溶于水的聚合物吸收所要求量的液體。
通?？梢允褂脙煞N不同類型交聯(lián)劑中任一種交聯(lián)劑就可以達(dá)到聚合物的交聯(lián)。第一種交聯(lián)劑是可聚合的交聯(lián)劑。合適的可聚合交聯(lián)劑通常對與用于制備該聚合物的一種或多種單體是反應(yīng)性的，因此，它通常包含至少兩個能與單體反應(yīng)的官能團(tuán)。合適的可聚合交聯(lián)劑實(shí)例包括用于自由基聚合的如N，N’-亞甲基雙-丙烯酰胺之類的烯屬不飽和單體，和用于縮聚作用的多胺或多元醇。
第二種交聯(lián)劑是潛在的交聯(lián)劑。潛在的交聯(lián)劑通?？梢允强删酆系幕虿豢删酆系?。不可聚合的交聯(lián)劑通常并不參加聚合的全過程，而僅僅當(dāng)提供合適的交聯(lián)條件時對聚合物是反應(yīng)性的。可聚合的交聯(lián)劑參與聚合的全過程，但通常并不引起分子間交聯(lián)。該分子間交聯(lián)通常只在當(dāng)提供了合適的交聯(lián)條件時才發(fā)生。適當(dāng)?shù)暮筇幚戆ú捎脽崽幚恚鐪囟仍诩s60℃以上，受到紫外線照射、受到微波、蒸汽或高濕度處理、高壓處理或用有機(jī)溶劑處理。
適用于本發(fā)明的潛在的不可聚合的交聯(lián)劑通常是水溶性的。適當(dāng)?shù)臐撛诓豢删酆系慕宦?lián)劑是具有至少兩個官能團(tuán)或官能度的有機(jī)化合物，它們能夠與該聚合物上的任何羧基、羧基基團(tuán)、氨基基團(tuán)或羥基基團(tuán)反應(yīng)。合適的潛在的不可聚合的交聯(lián)劑實(shí)例包括(但并不限于)二胺、聚胺、二醇、多元醇、多羧酸和多氧化物。另一種合適的潛在不可聚合的交聯(lián)劑包括有兩個以上正電荷的金屬離子，例如Al3+、Fe3+、Ce3+、Ce4+、Ti4+、Zr4+和Cr3+。
當(dāng)該聚合物是陽離子聚合物時，合適的潛在不可聚合的交聯(lián)劑是多陰離子材料，例如聚丙烯酸鈉、羧甲基纖維素或聚磷酸鹽。
適用于本發(fā)明的潛在可聚合交聯(lián)劑通常是水溶性的，并對用于制備水溶脹的、不溶于水的聚合物的一種或多種單體是反應(yīng)性的。該潛在的可聚合交聯(lián)劑通常含有至少一個能與一種或多種單體反應(yīng)的官能團(tuán)或官能度，和至少一個能與聚合物上的任何羧基、羧基基團(tuán)、氨基或羥基基團(tuán)反應(yīng)的官能團(tuán)或官能度。合適的潛在可聚合交聯(lián)劑實(shí)例包括(但并不限于)乙二醇乙烯醚、氨基丙醇乙烯醚、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、烯丙胺、甲基烯丙胺、乙基烯丙胺。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，用于吸收結(jié)構(gòu)物的水溶脹的、不溶于水的聚合物是酸性的。如這里所使用的，“酸性”材料是指可充當(dāng)電子受體的材料，并且在水溶液中它的pH值為約0-7。合適地，在約25℃時測量pH值。水溶液pH值的測量方法為本技術(shù)領(lǐng)域的人員所熟知。
一般而言，用于吸收結(jié)構(gòu)物的酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物可以是強(qiáng)酸性或弱酸性的。一般地，強(qiáng)酸性的酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物的pKa小于約2。通常，弱酸性的酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物的pKa大于約2。照這樣，用于吸收結(jié)構(gòu)物的酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物的pKa值可很寬，不過pKa約0-12較為有利，更有利地是約2-10，合適地為約3-7。正如本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的那樣，一元酸通常具有單個pKa值，而多元酸通常具有多個pKa值。除非本文另行指出，否則多元酸的pKa值是指多元酸的pKa值。
測量用于制備聚合物的一種或多種單體pKa有時可能更為方便。雖然一種或多種單體pKa和由這些單體制備的聚合物pKa可能不相同，但是這樣的pKa值應(yīng)基本上相似。照這樣，用于吸收結(jié)構(gòu)物的酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物可由具有寬范圍pKa值的一種單體或多種單體的組合制備而成，不過這些單體pKa為約0-12較為有利，更有利地是約2-10，合適地為約3-7。
酸的pKa表示酸的離解程度，或者換句話說表示酸的強(qiáng)度，并且在這里在一定的條件下測量它，例如在使用水溶脹的不溶于水的聚合物的特定溫度下測量。合適地，在約25℃測量pKa。一般而言，酸越弱，pKa值將越高。許多酸在不同溫度下的pKa值為大家所熟知，并能在任何現(xiàn)有的參考資料中查到，例如在由David R.Lide編輯，CRC出版社(1994)出版的化學(xué)和物理CRC手冊(第75版)中可以查到。
合適的酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物將包括能夠用作酸的官能團(tuán)。這樣的官能團(tuán)包括但并不限制為羧基、磺酸基、硫酸根、亞硫酸根和磷酸根。合適地，官能團(tuán)是羧基。通常，官能團(tuán)與交聯(lián)的原料聚合物相連。合適的原料聚合物包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙烯馬來酐共聚物、聚乙烯醚、聚丙烯氨基甲基丙烷磺酸、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯嗎啉及上述聚合物的共聚物。還可使用天然原料多糖聚合物，它們包括羧甲基纖維素、羧甲基淀粉、羥丙基纖維素、藻膠、藻酸鹽、角叉藻聚糖、丙烯酸接枝淀粉、丙烯酸接枝纖維素以及上述聚合物的共聚物。還可使用如聚天冬氨酸和聚谷氨酸之類的合成多肽。
通常要求酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物為游離酸形式。一般而言，酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物，所具有的酸性官能團(tuán)有利地是約50％(摩爾)，更有利地至少約70％(摩爾)，合適地至少約80％(摩爾)，更合適地至少約90％(摩爾)，并且最合適地約100％(摩爾)呈游離酸形式?；蛘撸嵝运苊浀?、不溶于水的聚合物在用于本發(fā)明的吸收結(jié)構(gòu)物時，基本不應(yīng)該被中和。通常，希望酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物酸性官能團(tuán)的中和度有利地小于約50％(摩爾)，更有利地小于約30％(摩爾)，合適地小于約20％(摩爾)，更合適地小于約10％(摩爾)，最合適地基本上為約0％(摩爾)。
市售超強(qiáng)吸收劑通常呈基本上中和形式或鹽的形式。一般而言，這是因?yàn)闉榱司哂休^高的液體吸收能力，水溶脹的、不溶于水的聚合物必須是多電解質(zhì)。然而，正如這里所討論的，本發(fā)明所使用的酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物基本上呈游離酸的形式。因此，這樣的呈游離酸形式的酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物通常其本身不具有較高的液體吸收能力。
然而，本發(fā)明已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這樣的基本上呈游離酸形式的酸性可水膨脹、不溶于水的聚合物，與堿性的第二種材料組合或混合時，得到的組合物或混合物顯示了較高的液體吸收能力。人們相信，這是因?yàn)楫?dāng)混合物處于水溶液中時，基本上呈游離酸形式的酸性水溶脹的、可溶于水的聚合物與堿性的第二種材料反應(yīng)，并且化學(xué)平衡有利于將酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物從它的游離酸形式轉(zhuǎn)換成各自的鹽形式。照這樣，含有基本上中和的水溶脹的、不溶于水的聚合物的混合物這時會顯示出較高的液體吸收能力。另外，水溶脹的、不溶于水的聚合物在含有電解質(zhì)的溶液中，例如氯化鈉水溶液或尿中，從它的游離酸形式轉(zhuǎn)化成各自的鹽形式，能夠?qū)须娊赓|(zhì)的溶液具有顯著的脫鹽效果，從而因減輕鹽中毒作用而改善含有水溶脹的、不溶于水的聚合物的混合物的液體吸收能力。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，用于吸收結(jié)構(gòu)物的水溶脹的、不溶于水的聚合物是堿性的。正如本文所使用的，“堿性”材料是指可充當(dāng)電子授體，并且在水溶液中pH值為7-14的材料。合適地，在約25℃測量pH值。水溶液pH值的測量方法為本技術(shù)領(lǐng)域的人員所熟知。
一般而言，用于吸收結(jié)構(gòu)物的堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物可是強(qiáng)堿性或弱堿性。通常，強(qiáng)堿性的堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物的pKa將大于約12。通常，弱堿性的堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物的pKa將低于約12。照這樣，用于吸收結(jié)構(gòu)物的堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物pKa值的范圍很寬，不過pKa為約2-14較為有利，更有利地是約4-12，合適地為約7-11。正如本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的那樣，一元堿通常具有單個pKa值，而多元堿通常具有多個pKa值。除非本文另行指出，否則涉及多元堿的pKa值都是指多元堿的pKa值。
測量用于制備聚合物的一種或多種單體的pKa有時可能更為方便。雖然一種或多種單體的pKa與由這樣的單體制備的聚合物的pKa可能不同，但是這樣的pKa值應(yīng)該基本相似。照這樣，用于該吸收結(jié)構(gòu)物的堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物可能由寬范圍pKa值的單個單體或單體組合制備而成，但這樣單體的pKa有利地是約2-14，更有利地約4-12，合適地約7-11。
堿的pKa表示堿的離解程度，或者換句話說表示堿的強(qiáng)度，在這里在一定條件下，例如在使用水溶脹的、不溶于水的聚合物時的特定溫度下測量它。合適地，在約25℃測量pKa。通常，堿越弱，pKa值將越低。許多堿在不同溫度下的pKa值為大家所熟知，并能在任何現(xiàn)有的參考資料中查到，例如在由David R.Lide編輯，CRC出版社(1994)出版的化學(xué)和物理CRC手冊(第75版)中可以查到。
適當(dāng)?shù)膲A性水溶脹的、不溶于水的聚合物將包括能夠以堿起作用的官能團(tuán)。這樣的官能團(tuán)包括但不限于伯、仲或叔氨基、亞氨基、酰亞氨基、酰胺基和季銨基。合適的官能團(tuán)是伯氨基或季銨基。通常，官能團(tuán)交聯(lián)原料聚合物相連。適當(dāng)?shù)脑暇酆衔锇ň郯贰⒕垡蚁﹣啺?、聚丙烯酰胺、聚二烯丙基二甲基氫氧化銨和聚季銨及其共聚物。還可使用天然原料多糖聚合物，它們包括甲殼質(zhì)和脫乙酰殼多糖。還可以使用合成的多肽，如聚天冬酰胺、聚谷氨酸、聚賴氨酸和聚精氨酸。
該堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物通常要求是其游離堿的形式。通常，要求堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物的堿性官能團(tuán)有利地是最少約50％(摩爾)，更有利地是至少約70％(摩爾)，合適地是至少約80％(摩爾)，更合適地是至少約90％(摩爾)，并且最合適地是基本上約100％(摩爾)呈游離堿形式?；蛟搲A性水溶脹的、不溶于水的聚合物在用于本發(fā)明的吸收結(jié)構(gòu)物時，基本上不應(yīng)該被中和。通常，要求堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物的堿性官能團(tuán)的中和度有利地是低于約50％(摩爾)，更有利地是低于約30％(摩爾)，合適地是低于約20％(摩爾)，更合適地是低于約10％(摩爾)，最合適地是基本上約0％(摩爾)。
市售超強(qiáng)吸收劑通常呈基本上中和形式或鹽的形式。通常這是因?yàn)闉榱司哂休^高的液體吸收能力，水溶脹的、不溶于水的聚合物必須是多電解質(zhì)。然而，正如這里所討論的，用于本發(fā)明的堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物基本上呈其游離堿的形式。因此，這樣的呈游離堿形式的堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物其本身通常不具有較高的液體吸收能力。
然而本發(fā)明已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這樣的基本上呈游離堿形式的堿性可水膨脹、不溶于水的聚合物，在與酸性的第二種材料組合或混合時，得到的組合或混合物呈現(xiàn)了較高的液體吸收能力。人們相信這是因?yàn)楫?dāng)該混合物處于水溶液中時，該基本上呈游離堿形式的堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物與酸性的第二種材料反應(yīng)，并且該化學(xué)平衡有利于將堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物從游離堿形式轉(zhuǎn)換為各自的鹽形式。照這樣，含有基本上中和的水溶脹的、不溶于水的聚合物的混合物將具有現(xiàn)較高的液體吸收能力。另外，可水溶脹的、不溶于水的聚合物，在含有電解質(zhì)的溶液中，例如在氯化鈉水溶液或尿中，從它的游離堿形式到各自的鹽形式的轉(zhuǎn)化，能夠?qū)娊赓|(zhì)的溶液具有顯著的脫鹽效果，從而因減輕任何的鹽中毒作用而改善含有水溶脹的、不溶于水的聚合物的混合物的液體吸收能力。
與上述說明對比，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在其分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部既含酸性官能團(tuán)又含堿性官能團(tuán)的單一材料或聚合物，未顯示出這里描述的所要求的吸收性質(zhì)?？烧J(rèn)為這是因?yàn)樵趩蝹€分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部的酸性和堿性官能團(tuán)，通常會互相反應(yīng)，可能得到過度交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)。照這樣，通常不可能通過由酸性和堿性單體制備共聚物，或通過例如在水溶液中，通過制備水溶性的酸和堿性材料的分子級分散體來制備本發(fā)明的吸收結(jié)構(gòu)物，因?yàn)樵谶@樣的共聚合作用或分子級分散期間，酸和堿性材料會通常彼此進(jìn)行反應(yīng)和與交聯(lián)劑反應(yīng)。
酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物通常可以以多種形式用于該吸收結(jié)構(gòu)物。酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物可采用的形式包括顆粒、薄片、纖維，薄膜和無紡結(jié)構(gòu)。當(dāng)吸收結(jié)構(gòu)物用于易處置的吸收產(chǎn)品時，通常要求酸性或堿性的水溶脹的、不溶于水的聚合物在纖維性基料中呈離散微粒、纖維或薄片形式。當(dāng)呈顆粒形式時，通常要求這種顆粒的最大橫截尺寸有利地為約50-2，000微米，合適地是約100-1，000微米，更合適地是約300-600微米。
當(dāng)用于本發(fā)明吸收結(jié)構(gòu)物的第一組分是酸性可水膨脹、不溶于水的聚合物時，用于本發(fā)明吸收結(jié)構(gòu)物的第二組分是堿性材料。正如本文所使用的，“堿性”材料是指以電子給予體起作用的材料，它在水溶液中的pH值為約7-14。合適地，在約25℃測量pKa。適當(dāng)?shù)膲A性的第二種材料實(shí)例包括，但并不限于聚合的堿性材料，如聚胺、聚亞胺、聚酰胺、聚季銨、甲殼質(zhì)、脫乙酰殼多糖、聚天冬酰胺、聚谷氨酸鹽、多賴氨酸和聚精氨酸；有機(jī)堿性材料，如檸檬酸鈉之類有機(jī)鹽和脂族和芳族胺、亞胺和酰胺；和如金屬氧化物之類的無機(jī)堿，如氧化鈣和氧化鋁；氫氧化物，如氫氧化鋇；如碳酸鈉、碳酸氫鈉和碳酸鈣之類的鹽；及其混合物。堿性的第二種材料通常可以是強(qiáng)堿性的或弱堿性的。然而已發(fā)現(xiàn)，堿性的第二種材料的堿度強(qiáng)度可能影響吸收結(jié)構(gòu)物的液體吸收速率。通常，含有較強(qiáng)堿性的第二種材料的吸收結(jié)構(gòu)物與含有較弱的堿性的第二種材料的吸收結(jié)構(gòu)物相比，具有比較快的液體吸收速率。
通常，用于吸收結(jié)構(gòu)物中的堿性的第二種材料可以是強(qiáng)堿性的，也可以是弱堿性的。通常，強(qiáng)堿性的堿性的第二種材料的pKa值大于約12。通常，弱堿性的堿性的第二種材料的pKa低于約12。照這樣，用于吸收結(jié)構(gòu)物中的堿性的第二種材料可以具有寬范圍的pKa值，但是有利地是約4-14的pKa，更有利地是約5-14，合適地是約8-14。
在本發(fā)明一個有利的實(shí)施方案中，堿性的第二種材料還可以是合適的水溶脹的、不溶于水的聚合物。在這樣一個實(shí)施方案里，與使用是非水溶脹的、不溶于水的聚合物的堿性的第二種材料相比，可以使用酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物和堿性水溶脹的、不溶于水的聚合的第二種材料，兩者以有助于吸收結(jié)構(gòu)物的總液體吸收容量，從而可能達(dá)到吸收結(jié)構(gòu)物的較高的總液體吸收容量。
測量用于制備聚合物的一種或多種單體的pKa有時可能更為方便。雖然一種或多種單體的pKa和由這樣的單體制備的聚合物pKa可能不同，但是pKa值應(yīng)該基本上相近。照這樣，用于吸收結(jié)構(gòu)物的堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物可能用具有寬范圍pKa值的單個單體或單體的組合進(jìn)行制備，但是這樣的單體的pKa有利地是約4-14，更有利地是約5-14，合適地是約8-14。
堿的pKa表示堿的離解程度，或者換句話說，表示堿強(qiáng)度，在這里是在一定條件下測定的，例如是在使用堿的特定溫度下測定的。合適地，在約25℃測量pKa。通常，堿越弱，pKa值將越低。許多堿在不同溫度下的pKa值為大家所熟知，并能在任何現(xiàn)有的參考資料中查到，例如從David R.Lide編輯，CRC出版社(1994)出版的化學(xué)和物理CRC手冊(第75版)中可以查到。
適當(dāng)?shù)膲A性的第二種材料包括能以堿起作用的官能團(tuán)。這樣的官能團(tuán)包括但不限于伯、仲、叔氨基、亞氨基、酰亞氨基和酰胺基。合適地，官能團(tuán)是氨基。當(dāng)堿性的第二種材料是可水膨脹、不溶于水的聚合物時，官能團(tuán)通常與原料聚合物連接。適當(dāng)?shù)脑暇酆衔锇ň郯贰⒕蹃啺?、聚酰胺和聚季銨，及其共聚物。還可使用天然的原料多糖聚合物，它們包括甲殼質(zhì)和脫乙酰殼多糖。還可以使用合成的多肽，如聚天冬酰胺、聚谷氨酸、聚賴氨酸和聚精氨酸。
通常要求堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物呈游離堿的形式。通常，要求堿性的水溶脹的、不溶于水的聚合物的堿性官能團(tuán)有利地是最少約50％(摩爾)，更有利地是至少約70％(摩爾)，合適地是至少約80％(摩爾)，更合適地是至少約90％(摩爾)，并且最合適地是基本上約100％(摩爾)呈游離堿形式?；蛟搲A性水溶脹的、不溶于水的聚合物在用于本發(fā)明的吸收結(jié)構(gòu)物時，基本上不應(yīng)該被中和。通常，要求堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物堿性官能團(tuán)的中和度有利地是低于約50％(摩爾)，更有利地是低于約30％(摩爾)，合適地是低于約20％(摩爾)，更合適地是低于約10％(摩爾)，最合適地是基本上約0％(摩爾)。
當(dāng)用于本發(fā)明吸收結(jié)構(gòu)物中使用的第一組分是堿性可水膨脹、不溶于水的聚合物時，用于本發(fā)明吸收結(jié)構(gòu)物的第二組分是酸性物質(zhì)。如這里所使用的，“酸性”材料是指以電子受體起作用的材料，它在水溶液里的pH值為約0-7。合適地，在約25℃測量pKa。
適當(dāng)?shù)乃嵝缘牡诙N材料包括但并不限于聚合的酸性物質(zhì)，如聚丙烯酸、聚馬來酸、羧甲基纖維素、藻酸、聚天冬氨酸和聚谷氨酸；如脂族和芳族酸之類的有機(jī)酸性物質(zhì)，如檸檬酸、谷氨酸和天冬氨酸；如金屬氧化物之類如氧化鋁的無機(jī)酸；如氯化鐵、氯化鈣和氯化鋅之類的鹽；及其混合物。酸性的第二種材料通常可以是強(qiáng)酸或弱酸。然而，已發(fā)現(xiàn)酸性的第二種材料的酸強(qiáng)度可能影響吸收結(jié)構(gòu)物的液體吸收速率。通常，與含有較弱酸性的第二種材料的吸收結(jié)構(gòu)物相比，含有較強(qiáng)酸性的第二種材料的吸收結(jié)構(gòu)物具有比較快的液體吸收速率。
通常，在吸收結(jié)構(gòu)物中可使用的酸性的第二種材料可以是強(qiáng)酸性的，也可以是弱酸性的。通常，強(qiáng)酸性的第二種材料的pKa值低于約2。通常，弱酸性的第二種材料的pKa大于約2。照這樣，吸收結(jié)構(gòu)物中可使用的酸性的第二種材料可以具有寬范圍的pKa值，但是，有利地pKa是0-12，更有利地是2-10，合適地是約3-7。
在本發(fā)明的一個有利的實(shí)施方案中，酸性的第二種材料還可以適當(dāng)?shù)厥撬苊浀?、不溶于水的聚合物。在這樣一個實(shí)施方案里，與使用是非水溶脹的、不溶于水的聚合物的酸性的第二種材料相比，使用堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和酸性水溶脹的、不溶于水的聚合的第二種材料兩者以有助于吸收結(jié)構(gòu)物的總液體吸收容量，從而可能達(dá)到吸收結(jié)構(gòu)物的較高的總液體吸收容量。
測量用于制備聚合物的一種或多種單體的pKa有時可能更為方便。雖然一種或多種單體的pKa與由這樣的單體制備的聚合物的pKa可能不同，但是這樣的pKa值應(yīng)該基本上相近。照這樣，用于該吸收結(jié)構(gòu)物的酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物可能由具有寬范圍pKa值的單個單體或單體的組合制備而成，但這樣的單體的pKa有利地是約0-12，更有利地是約2-10，合適地是約3-7。
酸的pKa表示酸離解的程度，或者換句話說，表示酸的強(qiáng)度，在這里是在一定條件下測量的，例如在使用酸的特定溫度下測量的。合適地，在約25℃測量pKa。通常，酸越弱，pKa值將越高。許多在不同溫度下堿的pKa值為人們所熟知，并在任何現(xiàn)有的參考資料中查到，例如在由David R.Lide編輯，CRC出版社(1994)出版的化學(xué)和物理CRC手冊(75年版)中可以查到。
適當(dāng)?shù)乃嵝缘牡诙N材料包括能以酸起作用的官能團(tuán)。這樣的官能團(tuán)包括但不限于羧基、磺酸基、硫酸根、亞硫酸根和磷酸根。合適地，官能團(tuán)是羧基。當(dāng)酸性的第二種材料是水溶脹的、不溶于水的聚合物時，官能團(tuán)通常與交聯(lián)的原料聚合物連接。適當(dāng)?shù)脑暇酆衔锇ň郾０贰⒕垡蚁┐?、乙烯馬來酐共聚物、聚乙烯醚、聚丙烯氨基甲基丙烷磺酸、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯嗎啉和上述聚合物的共聚物。還可以使用天然的原料多糖聚合物，包括羧甲基纖維素、羧甲基淀粉、羥丙基纖維素、藻膠、藻酸鹽、角叉藻聚糖、丙烯酸接枝淀粉、丙烯酸接枝纖維素，和上述聚合物的共聚物。還可以使用如聚天冬氨酸和聚谷氨酸之類的合成多肽。
通常要求酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物呈游離酸的形式。通常，要求酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物的酸性官能團(tuán)有利地是最少約50％(摩爾)，更有利地是至少約70％(摩爾)，合適地是至少約80％(摩爾)，更合適地是至少約90％(摩爾)，并且最合適地是基本上約100％(摩爾)呈游離酸形式。那么，作為選擇性地，該酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物在用于本發(fā)明的吸收結(jié)構(gòu)物時，基本上不應(yīng)該被中和。通常，要求酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物的酸性官能團(tuán)的中和度有利地是低于約50％(摩爾)，更有利地是低于約30％(摩爾)，合適地是低于約20％(摩爾)，更合適地是低于約10％(摩爾)，最合適地是基本上約0％(摩爾)。
在吸收結(jié)構(gòu)物中通?？梢允褂枚喾N形式的堿性或者酸性的第二種材料。堿性或者酸性的第二種材料的形式實(shí)例可以包括顆粒、薄片、纖維、薄膜和無紡結(jié)構(gòu)。當(dāng)吸收結(jié)構(gòu)物用于易處理的吸收產(chǎn)品時，通常要求堿性或酸性的第二種材料在纖維性基料中呈離散微粒、纖維或者薄片狀。當(dāng)呈顆粒形式時，通常要求這種顆粒的最大橫截面尺寸有利地是約50-2，000微米，合適地是約100-1，000微米，更合適地是約300-600微米。酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物和堿性的第二種材料的組合，或者堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和酸性的第二種材料的組合，也可以呈雙組分纖維形態(tài)，其中一個組分是酸性或堿性的水溶脹的、不溶于水的聚合物，那么另一個組分是堿性或酸性的第二種材料。這樣的雙組分纖維可能是并列的雙組分纖維或者是殼-核雙組分纖維?？赏ㄟ^已知方法制備這樣的雙組分纖維，例如共擠出法。
通常，基本上呈游離酸形式的酸性可水溶脹、不溶于水的聚合物，與吸收結(jié)構(gòu)物中堿性的第二種材料混合，其各自的酸性和堿性官能度摩爾比足以使吸收結(jié)構(gòu)物具有所要求的吸收性和pH值性質(zhì)。酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物與堿性的第二種材料的摩爾比有利地是約10∶1至1∶10，合適地是約4∶1至1∶4，更合適地約2∶1至1∶2，最合適地是約1∶1。
通常，基本上呈游離堿形式的堿性可水溶脹、不溶于水的聚合物，與吸收結(jié)構(gòu)物中酸性的第二種材料混合，其各自的堿性和酸性官能度摩爾比足以使吸收結(jié)構(gòu)物具有所要求的吸收性和pH值性質(zhì)。堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物與酸性的第二種材料的摩爾比有利地是約10∶1至1∶10，合適地約4∶1至1∶4，更合適地約2∶1至1∶2，最合適地約1∶1。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和堿性或者酸性的第二種材料可能混合在一起制備吸收組合物。含有酸性或者堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和堿性或酸性的第二種材料的吸收組合物合適地具有吸收液體的能力，在此稱作自由溶脹(FS)。測定自由溶脹值的方法在下面連同實(shí)施例一起說明，在此列出的自由溶脹值是指一克材料在約10小時內(nèi)，在約每平方英寸0.01磅可忽略不計的負(fù)載之下，能夠吸收含有0.9％(重量)氯化鈉的水溶液的克數(shù)。通常，對于約0.01磅/平方英寸的負(fù)載，要求吸收組合物的自由膨脹值是每克至少約15克，有利地是至少約20克，合適地是至少約25克，至多是約200克。
含有酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和堿性或酸性的第二種材料的吸收組合物在外壓或負(fù)載之下，還合適地具有吸收液體的能力，在此稱作負(fù)荷下吸收度(AUL)。如聚丙烯酸鈉之類的合成聚合材料，由于在負(fù)載下具有普遍較高的吸收液體的能力，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將它們加入吸收產(chǎn)品時能使凝膠阻塞減到最小。測定負(fù)荷下吸收度的方法在下面連同實(shí)施例一起說明，在此列出的負(fù)荷下吸收度值是指一克材料在約10小時內(nèi)，在約每平方英寸0.3磅的負(fù)載之下，能夠吸收含有0.9％(重量)氯化鈉的水溶液的克數(shù)。通常，對于約0.3磅/平方英寸的負(fù)載，要求吸收組合物在負(fù)荷下吸收性值是每克至少約15克，有利地是至少約20克，合適地是至少約25克，至多是約100克。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，含有酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和堿性或酸性的第二種材料的吸收組合物合適地具有較慢的吸收液體的能力。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用pKa小于約2的強(qiáng)酸性的酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物，或者使用pKa大于約12的強(qiáng)堿性的堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物，通常得到不具有所要求的慢速吸收液體的吸收組合物。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用pKa大于約12的極弱酸性的酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物，或者使用pKa小于約2的弱堿性的堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物，通常得到的吸收組合物不具有所要求的液體吸收能力。在于1996年12月2日申請的同時待審美國專利申請?zhí)?8/759，108中，描述了在一個實(shí)施方案中制備含有酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物和堿性的第二種材料的吸收組合物，或者在另一實(shí)施方案中制備含有堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和酸性的第二種材料的吸收組合物，并都合適地具有相對慢地吸收液體的能力，該申請說明書全部列于本文。
如這里所使用的，吸收組合物吸收液體的速率量化被稱為達(dá)到60％自由溶脹能力值的時間。采用測定達(dá)到60％自由溶脹能力值的時間的方法連同下面實(shí)施例一起闡述。如下所述測定并列出的達(dá)到60％自由溶脹能力值的時間，在此是指吸收組合物吸收約60％該吸收組合物總吸收容量所花的時間，以分鐘計，吸收容量用吸收組合物的自由溶脹值表示。在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明的吸收組合物達(dá)到60％自由溶脹能力值的時間要求是至少約5分鐘，有利地是約5-300分鐘，更有利地是約10-200分鐘，合適地是約20-100分鐘，更合適地是約30-60分鐘。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明的吸收組合物合適地還具有在外壓或負(fù)載之下較慢的吸收液體的能力。如這里所使用的，吸收組合物在外壓或負(fù)載下吸收液體的速率量化被稱為達(dá)到60％負(fù)荷能力下的吸收度值的時間。采用測定達(dá)到60％負(fù)荷能力下的吸收度值的時間的方法連同下面實(shí)施例一起闡述。如下所述測定并列出的達(dá)到60％負(fù)荷能力下的吸收度值的時間，在此是指吸收組合物在外壓或負(fù)載之下吸收約60％該吸收組合物總吸收容量所花的時間，以分鐘計，吸收容量用吸收組合物在負(fù)荷下的吸收值表示。在這樣一個實(shí)施方案里，吸收組合物達(dá)到60％負(fù)荷能力下的吸收度值的時間要求至少是約5分鐘，有利地是約5-300分鐘，更有利地是約10-200分鐘，合適地是約20-100左右分鐘，更合適地是約30-60分鐘。
雖然在一個實(shí)施方案中，含有酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物和堿性的第二種材料的吸收結(jié)構(gòu)物，或者在另一實(shí)施方案中，含有堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和酸性的第二種材料的吸收，可以具有所要求的液體吸收能力，但作為本研究工作的一部分，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物與堿性或酸性的第二種材料之間的離解常數(shù)差太大，或者酸性或者堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和堿性或酸性的第二種材料在水溶液中的溶解度或分散性差太大，那么從酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和從堿性或者酸性的第二種材料離解的離子數(shù)會發(fā)生足夠大的暫時不平衡，并引起pH值暫時不平衡，從而導(dǎo)致吸收結(jié)構(gòu)物的pH值可能是不期望的太高或太低。如果允許吸收結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的pH值，特別是在朝向穿用者或使用者皮膚的吸收結(jié)構(gòu)物上表面上或沿著該表面的pH達(dá)到太高或太低的pH值，那么這樣一個吸收結(jié)構(gòu)物可能會導(dǎo)致或增加穿用者或使用者的皮膚受到刺激的機(jī)會。因此，當(dāng)吸收結(jié)構(gòu)物被穿用或使用時，要求朝向穿用者皮膚的吸收結(jié)構(gòu)物的上表面保持基本上所要求的平衡的pH分布。
通常，在朝向穿用者皮膚的吸收結(jié)構(gòu)物上表面，通常是地沿著吸收結(jié)構(gòu)物的全長和全部寬度的上表面，要求其pH值有利地是保持約3-8，更有利地是約4-7，并且合適地是約5-6。
如上所述，已發(fā)現(xiàn)由于各自材料的至少兩種不同特性，酸性或堿性水溶脹、不溶于水的聚合物與堿性或酸性的第二種材料的離解離子數(shù)可能會發(fā)生不平衡。首先，酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和堿性或酸性的第二種材料的離解常數(shù)差太大可能導(dǎo)致在吸收結(jié)構(gòu)物內(nèi)部產(chǎn)生不希望的pH值。例如，這樣的情形可能是由于使用了強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和弱堿性或弱酸性的第二種材料所造成的，另外，也可能是由于使用了弱酸性或弱堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和強(qiáng)堿性或強(qiáng)酸性的第二種材料所造成的。通常，強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性材料在水溶液中具有達(dá)到更完全電離的能力，而弱酸性或弱堿性材料在水溶液中通常僅能達(dá)到部分電離。
第二，在水溶液中酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和堿性或酸性的第二種材料的溶解度或可分散性的特性差太大，也可能導(dǎo)致在吸收結(jié)構(gòu)物內(nèi)部產(chǎn)生不希望的pH值。在這樣的情況下，更可溶解或可分散的材料能夠更迅速地達(dá)到它的電離平衡，而較小溶解或分散差的材料通常會用更長的時間達(dá)到它的電離平衡。
因此，酸性和堿性組分的離解常數(shù)以及溶解度或可分散性的差能夠?qū)е聀H值不平衡。為了測量或定量這種不平衡，人們已經(jīng)開發(fā)了一種測量酸性和堿性組分電離速率的方法。在此所描述的組分電離速率是表示幾個因素的組合，如組分的離解常數(shù)和溶解度或可分散性值、在加入該組分的液體中離子的含量，和其他的使用條件。通過測量組分的電離速率，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有可能提出一些方法，這些方法可使吸收結(jié)構(gòu)物中的pH值不平衡降至最小，并使其對良好皮膚狀態(tài)為通常可接受的范圍。不需如緩沖劑之類的另外化學(xué)試劑的各種物理方法可用于在吸收結(jié)構(gòu)物表面獲得平衡的pH值。以下是能用于在吸收結(jié)構(gòu)物表面使pH值維持在所要求范圍內(nèi)的一些物理方法的實(shí)例。
獲得平衡的pH分布的一種方法是通過使用具有適當(dāng)粒度的酸性和堿性組分，使酸性和堿性組分的電離速率達(dá)到平衡。組分粒度通常與組分表面積呈相反的關(guān)系。照這樣，對于電離速率相對慢一點(diǎn)的組分來說，使用較小的粒度通常會使組分與液體接觸的表面積更大。由于只有當(dāng)組分接觸液體時才會發(fā)生組分的溶解和電離作用，因此提供與液體接觸的更大表面積，通常能保證該組分具有更快的電離速率。在這種方法中，與電離速率相對慢一點(diǎn)的組分相比，電離速率比較快的組分粒度應(yīng)該相對更大些。通過細(xì)心選擇吸收結(jié)構(gòu)物中所用酸性和堿性組分的粒度，這種方法將使酸性和堿性組分的電離速率得到有效地匹配，從而一般地導(dǎo)致在吸收結(jié)構(gòu)物上表面上平衡的pH值。還可以使用其他的方法，例如使用具有不同形狀或形態(tài)的組分有效地控制組分的表面積。
人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)能有效地使不同組分電離速率達(dá)到平衡的方法是在酸性和/或堿性組分表面涂敷或包膠另一物質(zhì)。通過涂敷或包膠一種組分，由于涂層或包膠材料產(chǎn)生的擴(kuò)散障礙，所以組分的電離速率通常都能夠降下來。例如，為了使電離速率相對快些的組分與電離速率相對慢些的組分協(xié)調(diào)一致，可用這種方法涂布或包膠電離速率相對快些的組分。在該方法的一個實(shí)施方案中，電離速率相對慢一點(diǎn)的組分可以用作電離速率較快組分的涂布或包膠材料。
但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了另一方法，這就是以物理分離酸性和堿性組分，以確保在吸收結(jié)構(gòu)物表面上pH值保持在所要求的范圍內(nèi)。這一方法實(shí)例可以包括但不限于使用一種隔離材料，以便在分層結(jié)構(gòu)中將組分分隔開來，或在分層結(jié)構(gòu)中使組分分區(qū)。通常，這種方法確保了組分關(guān)鍵配置，以使電離速率比較快的組分的離子需要比較長的時間到達(dá)吸收結(jié)構(gòu)物的上表面，而電離速率相對慢一點(diǎn)的組分的離子則需要較短的時間。這樣保證了在吸收結(jié)構(gòu)物上表面的pH值維持在所要求的范圍內(nèi)。
已發(fā)現(xiàn)的另一方法是使用由電離速率不同的酸性物質(zhì)混合物組成的酸性組分。例如，可以如此使用具有不同中和度的聚丙烯酸顆?；旌衔铮灾略摶旌衔镫婋x速率與所使用堿性的第二種材料電離速率有效地匹配。還可通過使用具有殼-核結(jié)構(gòu)的材料，其殼和核具有不同的中和度，以實(shí)現(xiàn)這一方法。對堿性組分也可使用類似的方法。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，在本發(fā)明的吸收結(jié)構(gòu)物中使用了第三種組分，其中第三種組分是緩沖劑。如這里所使用的，術(shù)語“緩沖劑”表示一種或多種化學(xué)物質(zhì)，或與這樣的一種或多種物質(zhì)對應(yīng)的酸性或堿，它們的pKa為約2-10。在溶液中添加酸或堿時，在水溶液中的緩沖劑通常能使這樣的溶液的pH值僅發(fā)生輕微的變化。因此這樣的緩沖劑使水溶液中的氫離子濃度變化降至最小，否則由于水溶液中酸或堿離子化的不平衡，而易于發(fā)生氫離子濃度的變化。
在本發(fā)明中，選擇有效緩沖劑通常取決于吸收結(jié)構(gòu)物所使用的每一種酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和堿性或酸性第二物質(zhì)的強(qiáng)度和溶解度。例如，當(dāng)酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物是弱酸性的，堿性的第二種材料是可溶的或不可溶的強(qiáng)堿性材料時，那么緩沖劑將通常要求是一種酸性緩沖劑。當(dāng)酸性的水溶脹的、不溶于水的聚合物是弱酸性的，堿性的第二種材料是可溶的弱堿性的材料時，緩沖劑將通常要求是一種酸性緩沖劑。當(dāng)酸性的水溶脹的、不溶于水的聚合物是強(qiáng)酸性的，堿性的第二種材料是不溶的弱堿性材料時，緩沖劑將通常要求是一種堿性緩沖劑。當(dāng)堿性的水溶脹的、不溶于水的聚合物是弱酸性的，酸性的第二種材料是可溶的或不可溶的強(qiáng)酸性材料時，緩沖劑通常要求是一種堿性緩沖劑。當(dāng)堿性的水溶脹的、不溶于水的聚合物是弱堿性的，酸性的第二種材料是可溶解的弱酸性材料時，那么通常要求緩沖劑是一種堿性緩沖劑。當(dāng)堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物是強(qiáng)堿性的，酸性的第二種材料是不溶的弱酸性材料時，那么通常要求緩沖劑是一種酸性緩沖劑。
當(dāng)單一酸或堿作為緩沖劑使用時，這樣一種緩沖劑的緩沖效果范圍是通常在緩沖劑pKa值每一側(cè)約一個pH值單位。例如，檸檬酸的pKa約3.2，通常導(dǎo)致緩沖溶液的pH值范圍約2-4.5。氨的pKa約9.2，通常導(dǎo)致緩沖溶液的pH值范圍約8.2-10.2。當(dāng)每個分子有兩個或多個酸性或堿性原子團(tuán)時，或者使用了幾種緩沖劑的混合物，緩沖溶液的pH值范圍通常更大。例如，檸檬酸和磷酸二氫鈉混合物緩沖劑溶液的pH值范圍約2.2-8.0。另有一個實(shí)例，磷酸一氫鉀和磷酸二氫鈉混合物緩沖劑溶液的pH值范圍約6.1-7.5。還有一個實(shí)例，氫氧化鈉和磷酸二氫鈉混合物緩沖劑溶液的pH值范圍約11.0-12.0。
當(dāng)希望在本發(fā)明中使用酸性緩沖劑時，適當(dāng)?shù)木彌_劑通常是酸，或者這樣酸的鹽，它們的pKa是約2-7。這樣的酸類包括但不限于天冬氨酸(pKa約3.86)、抗壞血酸(pKa約4.10)、氯乙酸(pKa約2.85)、β-氯丁酸(pKa約4.05)、順式肉桂酸(pKa約3.89)、檸檬酸(pKa約3.14)、富馬酸(pKa約3.03)、戊酰胺酸(pKa約4.60)、戊二酸(pKa約4.31)、衣康酸(pKa約3.85)、乳酸(pKa約3.08)、蘋果酸(pKa約3.40)、丙二酸(pKa約2.83)、o-苯二酸(pKa約2.89)、琥珀酸(pKa約4.16)、α-酒石酸(pKa約2.89)和磷酸(pKa約2.12)。
當(dāng)希望在本發(fā)明中使用堿性緩沖劑時，適當(dāng)?shù)木彌_劑通常是堿，或者是這樣堿的鹽，其pKa為約5-10左右。這樣的堿包括但不限于α-丙氨酸(pKa約9.87)、尿囊素(pKa約8.96)、半胱氨酸(pKa約7.85)、胱氨酸(pKa約7.85)，二甲基氨基乙酸(pKa約9.89)、組氨酸(pKa約9.17)、氨基乙酸(pKa約9.78)，脫乙酰殼多糖(pKa約7)，N-(2-乙酰胺基)-2-亞氨基二乙酸(pKa約6.8)、三(羥甲基)氨基甲烷(pKa約8.1)、可可堿(pKa約7.89)，和酪氨酸(pKa約8.40)。
緩沖劑通?？赡芤远喾N形式應(yīng)用于吸收結(jié)構(gòu)物。緩沖劑的形式可以包括顆粒、薄片、纖維、薄膜和無紡結(jié)構(gòu)。當(dāng)吸收結(jié)構(gòu)物用于易處置的吸收產(chǎn)品時，通常要求緩沖劑在纖維性基料中呈離散微粒、纖維或者薄片的形式。當(dāng)呈顆粒形式時，通常要求這種顆粒最大橫截面尺寸有利地是約50-2，000微米，合適地是約100-1，000微米，更合適地是約300-600微米。
在本發(fā)明吸收結(jié)構(gòu)物中緩沖劑的使用量通常取決于多種因素，其中包括酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物的酸度或者堿度的強(qiáng)度，堿性或酸性的第二種材料的堿度或酸度的強(qiáng)度，每一種酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物和堿性或酸性的第二種材料的相對溶解度，所用緩沖劑的pKa，和期望在吸收結(jié)構(gòu)物內(nèi)pH值的保持范圍。通常，在吸收結(jié)構(gòu)物中使用緩沖劑的量是這樣的，以致酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物與緩沖劑的摩爾比有利地是約50∶1至2∶1，更有利地是約40∶1至4∶1，合適地是約30∶1至6∶1，更合適地是約20∶1至10∶1。通常，在吸收結(jié)構(gòu)物中使用的緩沖劑的量是這樣的，以致堿性或酸性的第二種材料與緩沖劑的摩爾比有利地是約50∶1至2∶1，更有利地是約40∶1至4∶1，合適地是約30∶1至6∶1，更合適地是約20∶1至10∶1。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，當(dāng)酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物的pKa為約2-7，并需要使用酸性緩沖劑時，或者當(dāng)堿性的第二種材料的pKa為約5-10，并需要使用堿性緩沖劑時，所使用的緩沖劑可以是與酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物或者堿性的第二種材料相同的材料。例如，當(dāng)聚丙烯酸用作酸性可水膨脹、不溶于水的聚合物，碳酸氫鈉用作堿性的第二種材料時，因?yàn)樘妓釟溻c比聚丙烯酸更易溶解，為了使pH分布保持在理想的范圍內(nèi)，通常需要使用像檸檬酸之類的酸性緩沖劑。然而，聚丙烯酸還可以用作酸性緩沖劑，因?yàn)榫郾┧岬膒Ka為約4.25。在另一實(shí)施例中，聚丙烯酰胺甲基丙烷磺酸用作酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物，脫乙酰殼多糖用作堿性的第二種材料。在該實(shí)施例中，因?yàn)榫郾０芳谆榛撬崾菑?qiáng)酸性聚合物，脫乙酰殼多糖是弱堿性聚合物，為了使pH分布保持在理想的范圍內(nèi)，通常需要使用像碳酸氫鈉之類的堿性緩沖劑。然而，脫乙酰殼多糖也可以用作堿性緩沖劑，因?yàn)槊撘阴ざ嗵堑膒Ka為約7。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，當(dāng)堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物的pKa為約7-12，需要使用堿性緩沖劑時，或者當(dāng)酸性的第二種材料的pKa為約4-9，需要使用酸性緩沖劑時，所使用的緩沖劑可以是與堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物或者酸性的第二種材料相同的材料。例如，當(dāng)脫乙酰殼多糖用作堿性可水膨脹、不溶于水的聚合物、檸檬酸用作酸性的第二種材料時，因?yàn)闄幟仕岜让撘阴ざ嗵歉兹芙?，為了使pH分布保持在理想的范圍內(nèi)，通常需要使用像碳酸氫鈉之類的堿性緩沖劑。然而，脫乙酰殼多糖也可以用作堿性緩沖劑，因?yàn)槊撘阴ざ嗵堑膒Ka為約7。在另一個實(shí)施例中，交聯(lián)的聚二烯丙基二甲基氫氧化銨用作堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物，交聯(lián)的聚丙烯酸用作酸性的第二種材料。在該實(shí)施例中，因?yàn)榫鄱┍谆鶜溲趸@是強(qiáng)堿性聚合物，聚丙烯酸是弱酸性聚合物，為了使pH分布保持在理想的范圍內(nèi)，通常需要使用像檸檬酸之類的酸性緩沖劑。然而，聚丙烯酸還可以用作酸性緩沖劑，因?yàn)榫郾┧岬膒Ka為約4.25。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，期望將酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物、堿性或酸性的第二種材料和選擇性地緩沖劑，制備成作為可以加入吸收結(jié)構(gòu)物的吸收組合物。這樣一種吸收組合物可能采用簡單的方法制備得到。通常，制造這樣一種吸收組合物的方法包括將酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物、堿性或酸性的第二種材料和選擇性地緩沖劑混合在一起的步驟。
當(dāng)如交聯(lián)的聚二烯丙基二甲基氫氧化銨之類的第二堿性材料是水不溶的時，為了促進(jìn)均勻的離子交換并實(shí)現(xiàn)理想的pH值，通常要求酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物與堿性的第二種材料均勻混合。然而，當(dāng)?shù)诙A性材料是水溶性的，例如碳酸氫鈉時，當(dāng)液體損害吸收結(jié)構(gòu)物時，由于堿性的第二種材料的流動性，通常不需要將酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物與堿性的第二種材料混合均勻。堿性的第二種材料可以溶入液體，并與液體一起流動到達(dá)酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物。
當(dāng)酸性的第二種材料是不溶于水的時，例如交聯(lián)的聚丙烯酸，為了促進(jìn)均勻的離子交換并實(shí)現(xiàn)理想的pH值，通常需要將堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物與酸性的第二種材料混合均勻。然而，當(dāng)?shù)诙嵝晕镔|(zhì)是如檸檬酸之類的水溶性物質(zhì)時，當(dāng)液體損害吸收結(jié)構(gòu)物時，由于酸性的第二種材料的流動性，通常不需要將堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物與酸性的第二種材料混合均勻。酸性的第二種材料可以溶入液體，并與液體一起流動并到達(dá)堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物。
通常應(yīng)該為使酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物、堿性或酸性的第二種材料，和選擇性地緩沖劑有效混合的充分條件下，制備組分的混合物。有利地以攪拌、攪動或者采用其他方式混合這樣的混合物，以便有效地混合酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物、堿性或酸性的第二種材料，和選擇性地緩沖劑，以形成基本上均勻的混合物。實(shí)現(xiàn)這這種攪動、攪拌或者混合的設(shè)備是本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的，其中包括簡單的混合器、攪拌器和適當(dāng)?shù)某尚卧O(shè)備。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，緩沖劑可能用作或者含在吸收結(jié)構(gòu)物的基本分離的層或者組分中，例如像位于吸收結(jié)構(gòu)物上表面附近的擾動層或組織片。這樣一個實(shí)施方案可有效減低緩沖劑的量，在吸收結(jié)構(gòu)物中需要該緩沖劑是為了達(dá)到在吸收結(jié)構(gòu)物上表面上或沿著其上表面保持基本上所要求和平衡的pH值這樣的性質(zhì)。另外，酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物與緩沖劑的基本上分開，由于能夠使酸性或者堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物保持在較高的pH值，這樣可能增加酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物的液體吸收能力，從而可能有助于提高吸收結(jié)構(gòu)物的總液體吸收能力。
雖然吸收結(jié)構(gòu)物的主要組分已經(jīng)在前面描述過，但并不局限于這樣一種吸收結(jié)構(gòu)物，它可以包括對吸收結(jié)構(gòu)物或者具有所要求吸收和pH性質(zhì)的吸收結(jié)構(gòu)物的使用不會產(chǎn)生不利影響的其他組分。能用作其他組分的示范材料包括，但不局限于顏料、抗氧化劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑、蠟、流動促進(jìn)劑、固體溶劑、微粒和加入以提高吸收結(jié)構(gòu)物加工性的材料。
本發(fā)明的吸收結(jié)構(gòu)物適用于易處置的吸收產(chǎn)品，例如私人護(hù)理品，如尿布，鍛練襯褲，嬰兒擦拭物，女性護(hù)理品，成人失禁用品；醫(yī)藥品，例如傷口包扎品或者外科斗蓬或者簾幕；和組織產(chǎn)品。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，提供了易處置的吸收產(chǎn)品，該易處置的吸收產(chǎn)品包括可滲透液體的頂層、附著于該頂層的后片，和位于頂層和后片之間的吸收結(jié)構(gòu)物，其中吸收結(jié)構(gòu)物包括酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物、堿性的第二種材料和緩沖劑，其中吸收結(jié)構(gòu)物具有所要求的吸收性和pH性質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明各個方面，易處置的吸收產(chǎn)品在使用期間通常受到體液的多重?fù)p害。因此，易處置的吸收產(chǎn)品合乎需要地能夠吸收在使用期間吸收產(chǎn)品與吸收結(jié)構(gòu)物接觸到的大量體液的多重?fù)p害。通過一段時間通?？梢员舜说爻ミ@些損害。
那些本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)知適合用作頂層和后片的材料。適合用作頂層的示范材料是可滲透液體的材料，例如紡粘聚丙烯或聚乙烯纖維，基重約15-25克/平方米。適合用作后片的示范材料是如聚烯烴薄膜之類的不滲透液體的材料，以及像多微孔聚烯烴薄膜之類的透氣材料。
酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物、堿性或酸性的第二種材料，和選擇性地緩沖劑典型地與纖維性基料一起存在于吸收結(jié)構(gòu)物中。纖維性基料可以是例如粉碎木質(zhì)紙漿毛絮、組織層、水纏繞(hydroentangled)漿片或機(jī)械軟化漿片的形式。合適地是，纖維性基料是如此制成的，它束縛或者截留酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物、堿性或酸性的第二種材料，和選擇性地緩沖劑留在它內(nèi)部或其結(jié)構(gòu)上。酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物、堿性或酸性的第二種材料，和選擇性地緩沖劑，在纖維性基料一般形態(tài)形成期間或之后，可能深入到纖維性基料之中或其上。采用氣置方法或者濕置方法，或者通過任何其他本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員任何已知的生成纖維性基料的方法，可以制成在本發(fā)明中可使用的纖維性基料。纖維性基料可以用天然纖維或人造纖維或天然和人造纖維的混合物制得。
在本發(fā)明的吸收結(jié)構(gòu)物或易處置的吸收產(chǎn)品中，典型地有酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物、堿性或酸性的第二種材料，和選擇性地緩沖劑，其量可有效地導(dǎo)致吸收結(jié)構(gòu)物或易處置吸收產(chǎn)品能夠吸收所要求的液體量，并具有所要求的pH性質(zhì)。在吸收結(jié)構(gòu)物中，酸性或堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物、堿性或者酸性的第二種材料，和選擇性地緩沖劑的量，以吸收結(jié)構(gòu)物總重量計，有利地是約1-100％(重量)，更有利地是約5-95％(重量)，合適地是約10-90％(重量)，更合適地是約30-70％(重量)。
通常期望本發(fā)明的吸收結(jié)構(gòu)物具有吸收所要求量的液體的能力，該液體例如尿、血、月經(jīng)、合成尿或含有0.9％(重量)氯化鈉的水溶液。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，期望吸收結(jié)構(gòu)物具有如采用芯吸容量值定量的液體的量。如這里所使用的，芯吸容量值以每克的克數(shù)表示，是指1克吸收結(jié)構(gòu)物在約6小時內(nèi)可以吸收含有0.9％(重量)氯化鈉水溶液的量，該量可通過本文試驗(yàn)方法部分所述的方法測定。
通常期望吸收結(jié)構(gòu)物的芯吸容量值有利地是每克至少約5克，更有利地是至少每克約10克，合適地是至少每克約15克，更合適地是至少每克約20克，至多每克約40克。
試驗(yàn)方法自由溶脹率與達(dá)到60％自由溶脹率的時間自由溶脹率(FS)是在可忽略的外加負(fù)載或束縛力下(例如每平方英寸約0.01磅)，量度1克材料在10小時內(nèi)可以吸收含有0.9％(重量)氯化鈉的水溶液克數(shù)量的測定試驗(yàn)。
參看圖1，描述測定自由溶脹率和負(fù)荷下吸收度的裝置和方法。顯示了測試期間就位的裝置透視圖。顯示了用于提高和降低平臺3，有可調(diào)整旋鈕2的實(shí)驗(yàn)室千斤頂1。實(shí)驗(yàn)室架4支持著連接到改進(jìn)型厚度測量器探針6的彈簧5，探針6穿過測量器的外殼7，它由室驗(yàn)架牢牢支撐。塑料樣品杯8裝有要測試的超強(qiáng)吸收材料樣品，其杯有可滲透液體的底，放在Petri盤9中，該盤裝有待吸收的鹽溶液。為了僅測定負(fù)荷下吸收性度，砝碼10放在間隔盤(未顯示)頂上，該間隔盤放在超強(qiáng)吸收材料樣品(未顯示)之上。
樣品杯由內(nèi)徑1英寸和外徑1.25英寸的塑料圓筒組成。通過將篩眼150微米的100目的金屬篩加熱到高于塑料熔點(diǎn)，并將塑料圓筒壓向熱金屬篩，以便熔化塑料并使金屬篩與塑料圓筒粘接起來，由此金屬篩與塑料圓筒底粘接，這樣制成了樣品杯底。
使用改進(jìn)型厚度測量器測量樣品吸收鹽溶液時的溶脹率，其測量器是Mitutoyo Digimatic Indicater，IDC系列543，543-180型，測量范圍為0-0.5英寸，精度為0.00005英寸(Mitutoyo公司，31-19，Shiba 5-chome，Minato-ku，東京108，日本)。如Mitutoyo公司所提供的，該厚度測量器有與測量器外殼內(nèi)的探針相連的彈簧。除去彈簧，提供了自由落下的探針，該探針向下的力約27克。另外，位于測量器外殼頂部的在探針頂之上的帽也被除去，以使探針能與懸掛的彈簧5(購自McMaster-Carr Supply公司，芝加哥，伊利諾斯州，零件No.9640K41)相連，它用來將探針向下的力抵削或減小到約1克±0.5克。為了連接到懸掛的彈簧上，金屬絲鉤可以粘在探針的頂部。探針的底端還帶有延伸針(Mitutoyo公司，零件No.131279)，以便能夠使探針插入樣品杯。
為了進(jìn)行該試驗(yàn)，使用0.160克吸收材料樣品，典型地篩成粒度300-600微米，再將該樣品放入樣品杯中。然后用塑料間隔盤蓋住樣品，其盤稱重4.4克，直徑約0.995英寸，它用來保護(hù)樣品在試驗(yàn)期間不受干擾，還用來往整個樣品上均勻地施加負(fù)載。然后稱重有材料樣品和間隔盤的樣品杯，以得到其干重。樣品杯放在在平臺上的Petri盤中，實(shí)驗(yàn)室千斤頂升高直到塑料間隔片頂部接觸到探針的頂端。測量器回零位。向Petri盤(50-100毫升)中加入足夠量的鹽溶液，以開始試驗(yàn)。通過探針測量樣品吸收鹽溶液時塑料間隔片被膨脹樣品提高的距離。該距離乘以樣品杯內(nèi)的橫截面積是樣品因吸收而膨脹的體積的量度。通過測量鹽溶液密度和樣品的重量，很容易計算出吸收的鹽溶液量。約10小時之后吸收的鹽溶液重量是自由溶脹率，以每克吸收劑吸收的鹽溶液克數(shù)表示。如果要求，改進(jìn)型厚度測量器的讀數(shù)可以連續(xù)輸入一臺計算機(jī)(Mitutoyo Digimatic Miniprocessor DP-2DX)中，來計算并提供自由溶脹率讀數(shù)。作為交叉校驗(yàn)，還可以通過測量樣品杯在試驗(yàn)前后的重量差以確定自由溶脹率，該重量差是樣品吸收的溶液量。
根據(jù)連續(xù)監(jiān)測由計算機(jī)提供的自由溶脹率值，很容易確定達(dá)到60％自由溶脹容量的時間。
負(fù)荷下吸收度容量與達(dá)到60％負(fù)荷下吸收度容量的時間負(fù)荷下吸收度(AUL)是測試在約每平方英寸0.3磅外加負(fù)載或束縛力之下，1克材料在10小時內(nèi)可以吸收含有0.9％(重量)氯化鈉水溶液的量(以克計)的量度。測量吸收組合物在負(fù)荷下吸收度值的步驟實(shí)質(zhì)上與測量自由溶脹率值的步驟相同，只是在塑料間隔片頂部放置100克砝碼，從而在吸收組合物吸收鹽溶液時在吸收組合物上施加約每平方英寸0.3磅的負(fù)載。根據(jù)連續(xù)監(jiān)測由計算機(jī)提供的負(fù)荷下吸收度值，很容易確定達(dá)到60％負(fù)荷下吸收度能力的時間。
芯吸容量和pH值范圍測量參看附圖2，進(jìn)一步描述了測量芯吸容量和pH分布的裝置和方法。
圖2是用于測量芯吸容量和pH分布裝置的分解透視圖。圖2說明了試驗(yàn)容器60，它包括保持室61、測試室62和蓋子63。測試室62是一矩形室，寬5.08厘米(2英寸)，長35.56厘米(14英寸)，深4.445厘米(1.75英寸)(內(nèi)部尺寸)。測試室62合適地是由如商品名為LUCITETM的市售丙烯酸樹脂之類的透明材料制成(厚0.635厘米
)。測試室62頂64敞開。測試室62的底65由100篩目不銹鋼篩制成。金屬篩附著在構(gòu)成測試室62側(cè)面和底部的材料上。測試室62的縱端66由一塊丙烯酸樹脂制成，它的大小是這樣的，以致測試室62界定了寬5.08厘米(2英寸)、深0.9525厘米(0.375英寸)的開口67，它用100目不銹鋼金屬篩68蓋住。網(wǎng)篩68在開口67的周圍合適地是與構(gòu)成測試室62的丙烯酸樹脂相接。底65和端篩68在其接合處粘合在一起，或者以單個整體塊制成。
保持室61包括縱向端70、71，側(cè)面72、73和底74。保持室61合適地由透明樹脂，例如丙烯酸樹脂(0.635厘米
厚)制成。保持室61的縱向端70、71，側(cè)面72、73和底74的界定了頂部開口75。當(dāng)測試室62由0.635厘米(0.25英寸)厚的丙烯酸樹脂制成時，保持室61的尺寸為寬6.35厘米(2.5英寸)，長36.83厘米(14.5英寸)和深5.08厘米(2英寸)(內(nèi)部尺寸)。任何情況下，保持室61內(nèi)部尺寸要使得測試室62正好可以穿過保持室61，并恰好裝在保持室61內(nèi)。
蓋子63同樣地由透明丙烯酸樹脂制成，蓋63的尺寸以蓋住保持室61開口75，那時測試室62在里面。蓋子63界定了內(nèi)室尺寸為寬6.35厘米(2.5英寸)，長36.83厘米(14.5英寸)和深1.4288厘米(0.5625英寸)。在蓋子63頂部有六個孔69，其大小能固定pH電極?？?9內(nèi)徑是約1.20厘米(0.472英寸)，它允許電極通過，并正好安裝在蓋63孔69內(nèi)。這些孔69縱向定位在距縱向端92為0.6、5、10、15、20和25厘米處。
基重約每平方英寸500克、密度約0.2克/立方厘米的吸收結(jié)構(gòu)物樣品，被織物鋸分割成寬4.92厘米(1.94英寸)和長34.93厘米(13.75英寸)的矩形，織物鋸購自紐約布法羅的伊斯門機(jī)器公司，其名稱是Chickadee Ⅱ旋轉(zhuǎn)剪，D-2型，110伏織物鋸?？椢镤徔傻玫狡交倪吘墸瑫r不改變吸收結(jié)構(gòu)物樣品的邊緣密度。然后，將吸收結(jié)構(gòu)物樣品的切塊放置在構(gòu)成測試室62底65的篩網(wǎng)上。
91-35型ORION凝膠填充組合電極從ORION研究公司購得，這些電極用于該測試。pH電極90端部用蓋子蓋住，保護(hù)電極90不會吹干。蓋子是制造商所提供電極的一部分。測試前必須摘掉蓋子，并存放好。電極90端部處在吸收結(jié)構(gòu)物樣表面上，其方式是電極垂直于吸收結(jié)構(gòu)物樣品表面。為了確保接觸良好，不毀壞表面，除了電極90重量之外無額外的壓力。電極90分別地連接到各自的pH計91(ORIONBenchtop pH/ISE測量儀，710A型，也購自O(shè)RION研究公司)。在測試以前用三種緩沖液校準(zhǔn)測量儀/電極體系(pH值=4.01、7.00和10.00，購自VWR Scientific Co.，目錄號分別是34170-127、34170-130和34170-133)。
然后，測試容器60放置在傾斜的底座80上，其結(jié)構(gòu)使保持室61的底74往水平面上傾斜，其傾斜角30度，以使水平端70比水平端71高些。傾斜底座80擱在實(shí)驗(yàn)室千斤頂93上。備有由吸氣瓶82組成的儲液容器，吸氣瓶82包括橡皮塞83和吸氣管84。橡皮塞83必須緊緊地塞進(jìn)吸氣瓶82，防止漏氣。吸氣瓶82通過供料管76與保持室61相連。在測試期間，為了使供料管76的移動對電子天平(天平)81的影響降至最小，使用與實(shí)驗(yàn)架86連接的夾子85支撐著供料管76。吸氣瓶擱在電子天平81上。電子天平81擱在實(shí)驗(yàn)室千斤頂87上。吸氣瓶裝滿含有0.9％(重量)氯化鈉的水溶液。吸氣瓶82中的鹽溶液用No.1 FD＆C藍(lán)色染料染色，以利于或提高測量讀數(shù)。
開始測試步驟時，從保持室61卸去測試室62和蓋子63，保持室61依然在傾斜底座80上。吸氣瓶在實(shí)驗(yàn)室千斤頂87上升到任意的高度。傾斜底座80在實(shí)驗(yàn)室千斤頂93上升高，直到裝在吸氣瓶82中的鹽溶液充滿較低端(約0.64厘米(約0.25英寸)，或使保持室61達(dá)到在其最深點(diǎn)深0.635厘米(0.25英寸)。在這一點(diǎn)，測試室62位于保持室61內(nèi)，但通過螺桿78，測試室62未接觸保持室61中的鹽溶液。特別地，螺桿78穿過螺紋孔77，直到它接觸測試室62的側(cè)面。螺桿78施加的力相對保持室61壓向測試室62，并防止測試室62完全進(jìn)入保持室61。然后把蓋子63放在保持室61上。六個pH探頭通過蓋63的孔69插入，直到它們接觸復(fù)合物表面。pH計91設(shè)定成測量模式。然后天平81調(diào)整到零位，通過釋放由螺桿78施加的力，使篩68底端下降到鹽溶液中。篩68和底部65的連接處，以及定位的吸收結(jié)構(gòu)物樣品通常因此接觸鹽溶液。在恒定的靜壓頭下，鹽溶液從吸氣瓶82進(jìn)入保持室61較低端。記錄了鹽溶液升高(以厘米)、重量增加(如用天平81所記錄的)和pH計91的讀數(shù)(只有接觸飽和的吸收結(jié)構(gòu)物樣品的電極顯示pH值，否則不能得到任何值)隨時間的變化，記錄六小時，通常記錄定期測量結(jié)果，如前5個讀數(shù)間隔為兩分鐘，然后其他讀數(shù)間隔為十分鐘。確定燈芯吸容量值，并用試驗(yàn)結(jié)束時天平81記錄的液體重量增加值除以吸收結(jié)構(gòu)物干重進(jìn)行歸一化。pH值范圍是采用任何pH計91以試驗(yàn)期間得到的pH值最小值與最大值表示的。
電離速率電離速率試驗(yàn)方法測量了在0.9％(重量)氯化鈉水溶液中電離材料的初始電離速率。
在18.7升塑料散裝桶裝7.5升超純水中，溶解其化學(xué)純度大于99％的67.5克氯化鈉(從威斯康辛州Milwaukee的Aldrich化學(xué)公司獲得，產(chǎn)品目錄號22，351-4，化學(xué)文摘服務(wù)社登記號[7647-14-5])，以制備0.9％(重量)氯化鈉水溶液原料。讓蒸餾水通過過濾系統(tǒng)獲得超純水，過濾系統(tǒng)從麻薩諸塞州Bedford的Millipore Corporation獲得，商品名為Milli-Q試劑水系?？蓮膼酆扇A州Dubuque的Thermolyne公司獲得的Nuova Ⅱ攪拌片，和7厘米長的磁性攪拌條用于在超純水中充分混合和溶解氯化鈉。7.5升0.9％(重量)氯化鈉水溶液原料攪拌72小時。在72小時攪拌時間內(nèi)把蓋子放在18.7升塑料散裝桶頂上，以防止灰塵或其他微粒污染溶液，僅留下非常小的開口換氣。這將讓原料鹽溶液與空氣中的二氧化碳達(dá)到平衡，從而穩(wěn)定原料鹽溶液的pH值。
在該試驗(yàn)中使用了ORION Ross Combination pH電極，型號S202BN，它從麻薩諸塞州波士頓的ORION研究公司獲得。參看圖3，pH電極20的端部用蓋蓋住，保護(hù)電極20，防止電極吹干。蓋子是從制造商提供電極的一部分。電極20連接到pH計23(ORION BenchtoppH/ISE測量儀，710A型，也是從ORION研究公司獲得)。pH計23對接到計算機(jī)25(如COMPAQ便攜386，可從COMPAQ計算機(jī)公司獲得)，用于獲得相對時間的pH值。在測試以前用三種緩沖劑校準(zhǔn)測量儀/電極系統(tǒng)(pH值=4.01、7.00和10.00，從VWR Scientific Co獲得，產(chǎn)品目錄編號分別是34170-127、34170-130和34170-133)。pH電極20用pH電極夾24夾著懸垂在待測溶液里。為了正常運(yùn)行，pH電極基準(zhǔn)結(jié)21和pH感應(yīng)球22必須完全浸在待測溶液中。
打開計算機(jī)25，起動數(shù)據(jù)采集軟件。樣品標(biāo)識輸入到程序中，并把程序設(shè)置為每5秒記錄一次，記錄適當(dāng)長的時間。
試驗(yàn)步驟起動時，用從紐約Bohemia的Sartorius公司獲得的電子天平(天平)，稱量200克0.9％(重量)氯化鈉水溶液原料放入250毫升玻璃燒杯28中。用相同的電子天平稱重約2克左右的試驗(yàn)材料。裝有200克鹽溶液原料的玻璃燒杯放在Nuova Ⅱ攪拌盤26上，長約3.18厘米(1.25英寸)的磁性攪拌棒27放入燒杯中。打開Nuova 11攪拌盤26，攪拌速度設(shè)置為8。pH值電極20浸入溶液并懸浮在燒杯中央。pH感應(yīng)球22的頂端浸入溶液約3厘米(1.18英寸)。該pH設(shè)定為測量模式。當(dāng)原料鹽溶液的pH值在5分鐘之內(nèi)沒有改變時，電離速率測量即將開始。
電離速率測量從數(shù)據(jù)采集軟件開始采集數(shù)據(jù)，和原料鹽溶液連續(xù)地以攪拌速度8進(jìn)行攪拌。然后2克試驗(yàn)材料倒入原料鹽溶液的燒杯28中。數(shù)據(jù)采集軟件每5秒記錄一次溶液的pH值。試驗(yàn)進(jìn)行至少10分鐘。較弱離子強(qiáng)度和/或在鹽水中較低溶解度的材料需要比較長的試驗(yàn)時間。當(dāng)最終pH值穩(wěn)定至少2分鐘時，可以終止試驗(yàn)。小心地從溶液中抽出pH值電極20，并用蒸餾水清洗。用蒸餾水洗滌玻璃燒杯28，并很清潔地進(jìn)行干燥。每種試驗(yàn)材料至少重復(fù)三次該試驗(yàn)步驟。每種試驗(yàn)材料的電離速率是至少三次重復(fù)試驗(yàn)的平均值。
材料的電離速率定義為在5秒測量的pH值變化與完全電離時整個pH范圍之比隨時間的變化。
用下面的方程式計算電離速率 式中pH0=加入試驗(yàn)材料之前原料鹽溶液的pH值(0秒)pH5，=在5秒的pH值pHm=對于酸性物質(zhì)來說，pHm表示在評價期間記錄的最小pH值。
對于堿性材料來說，pHm表示評價期間所記錄的最大pH值。
實(shí)施例為了在下列實(shí)施例中使用，獲得或制備下列組分材料。
a．市售聚丙烯酸酯類超強(qiáng)吸收劑(組分1)作為對比材料，市售聚丙烯酸鈉超強(qiáng)吸收劑，商品名為FAVOR_880超強(qiáng)吸收劑聚合物，是從北卡羅萊納州Greensboro的Stockhausen公司獲得。該超強(qiáng)吸收劑中和度約70％(摩爾)。超強(qiáng)吸收劑經(jīng)篩分，使用300到600微米顆粒范圍的超強(qiáng)吸收劑用于進(jìn)一步評價。FAVORS_880超強(qiáng)吸收劑聚合物自由溶脹率值為每克約40克，負(fù)荷下吸收度值約每克30克。
b．聚丙烯酸凝膠(組分2)6千克丙烯酸、10克過硫酸鉀(K2S2O8)和24克N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，均從Aldrich化學(xué)公司獲得，將其加入到裝有攪拌器并裝有24千克蒸餾水的10加侖夾套反應(yīng)器中，并在室溫下混合生成完全溶解的溶液。然后反應(yīng)器加熱到60℃至少四小時。攪拌器連續(xù)運(yùn)行。生成的聚丙烯酸凝膠切成不到1立方英寸，并在通風(fēng)烘箱中在60℃下干燥至少兩天。用市售研磨機(jī)(型號C.W.Brabender Granu-Grinder)把完全干燥的聚丙烯酸聚合物研磨成微粒，再用Sweco分離器(24英寸型)過篩，四種不同粒度范圍(150-300微米、300 600微米、600-850微米和850-1190微米)用于進(jìn)一步評價，分別規(guī)定為組分2a、2b、2c和2d。聚丙烯酸聚合物的自由溶脹率值為每克約9克，負(fù)荷下吸收度值約每克6克。
c．堿性的第二種材料或緩沖劑(組分3)篩分可從Aldrich化學(xué)公司獲得的粒狀碳酸氫鈉(NaHCO3)，300-600微米粒度范圍用于進(jìn)一步評價。
d．堿性的第二種材料(組分4)篩分可從Aldrich化學(xué)公司獲得的粒狀碳酸鈉(Na2CO3)，300-600微米粒度范圍用于進(jìn)一步評價。
e．酸性的第二種材料或緩沖劑(組分5}篩分可從Archer Daniels Midland公司獲得的粒狀無水檸檬酸(HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH)，300-600微米、600-850微米和850-1190微米粒度范圍用于進(jìn)一步評價，分別規(guī)定為組分5a、5b和5c。
f．木質(zhì)紙漿毛絮(組分6)市售商業(yè)牛皮紙木質(zhì)紙漿毛絮，由約16％(重量)南方硬木和約84％(重量)南方軟木組成，是從阿拉巴馬州Coosa Pines的AlliancePaper公司獲得，商品名為1654木質(zhì)紙漿毛絮，并用作纖維基質(zhì)包容材料，構(gòu)成進(jìn)一步評價用的吸收結(jié)構(gòu)物。木質(zhì)紙漿毛絮的自由溶脹率值為每克約6克，負(fù)荷下吸收度值約每克4克。
g．木質(zhì)紙漿毛絮(組分6)市售木質(zhì)紙漿毛絮，由約10％(重量)硬木和約80％(重量)南方軟木組成，是從密西西比的Weyerhaeuser公司獲得，商品名為NB 416木質(zhì)紙漿毛絮，并用作纖維基質(zhì)包容料，構(gòu)成進(jìn)一步評價用的吸收結(jié)構(gòu)物。木質(zhì)紙漿毛絮的自由溶脹率值每克約6克，負(fù)荷下吸收度值約每克4克。
h．聚二烯丙基二甲基氫氧化銨(組分8)在1000毫升錐形燒瓶中，在370毫升60％(重量)二烯丙基二甲基氯化銨單體中溶解約2.1克亞甲基二丙烯酰胺作為交聯(lián)劑。用氮吹洗該溶液15分鐘，然后用塞子塞住錐形燒瓶并放在60℃水浴中。向反應(yīng)混合物添加0.4克過硫酸鉀和1.5克亞硫酸氫鈉啟動聚合反應(yīng)。在60℃繼續(xù)聚合反應(yīng)12小時，接著把生成的凝膠切成小片(約一立方英寸)。用2％(重量)氫氧化鈉溶液洗滌凝膠小片，直到聚合物中的所有氯離子交換成氫氧離子。通過用酸化硝酸銀檢測氯離子來測試處理后的流出物，以證實(shí)交換完成。沒有氯離子可看作是完成轉(zhuǎn)化成所要求的氫氧化物形式的象征。徹底地用蒸餾水洗滌凝膠，直到洗滌之后蒸餾水的pH值與用于洗滌的水相同。凝膠在50℃干燥過夜，用Warring的混合器(型號34BL97)研磨。研磨聚合物經(jīng)篩分，取四種不同粒度范圍(300-600微米、600-850微米和850-1190微米)用于進(jìn)一步評價，分別規(guī)定為組分8a、8b和8c。聚二烯丙基二甲基氫氧化銨聚合物的自由溶脹率值為每克約26克，負(fù)荷下吸收度值約每克18克。
i．脫乙酰殼多糖(組分9)從Vanson公司獲得的商品名為VSN-608脫乙酰殼多糖的40克脫乙酰殼多糖薄片，在KitchenAid制造的攪拌器(型號K45SS)中，與2000克1％(重量)乙酸溶液混合。約0.3克的分子量約為400的聚(乙二醇)二環(huán)氧甘油醚作為交聯(lián)劑加入脫乙酰殼多糖乙酸鹽溶液。然后，該溶液在60℃干燥至少30小時，研磨成微粒，然后篩分，取300-600微米粒度范圍用于進(jìn)一步評價。脫乙酰殼多糖乙酸鹽微粒懸浮在1％(重量)氫氧化鈉溶液中，比例是1克脫乙酰殼多糖乙酸鹽比100克氫氧化鈉溶液。在用磁性攪拌器連續(xù)攪拌下，脫乙酰殼多糖乙酸鹽在至少5小時之內(nèi)轉(zhuǎn)化成脫乙酰殼多糖。然后用蒸餾水洗滌處理后的脫乙酰殼多糖顆粒四次，脫乙酰殼多糖與水的比例是1比1000，以完全除去剩余的醋酸鈉和氫氧化鈉。在80℃干燥洗滌了的脫乙酰殼多糖。脫乙酰殼多糖聚合物的自由溶脹率值為每克約3克，負(fù)荷下吸收度值約每克2克。
實(shí)施例1用氣置方法制備吸收結(jié)構(gòu)物。吸收結(jié)構(gòu)物具有基重約每平方米500克，密度約每立方厘米0.2±0.01克，通常含有約37％(重量)微粒材料(組分1-5、8-9)和約63％(重量)木質(zhì)紙漿毛絮(組分6、7)。每一吸收結(jié)構(gòu)物樣品的組成匯集在表1和表2中。
在室溫及壓力約10，000-15，000磅/平方英寸下，用從印地安那州Wabash的Fred S.Carver公司獲得的2333型實(shí)驗(yàn)室壓力機(jī)壓實(shí)吸收結(jié)構(gòu)物，約10秒。用織物鋸把吸收結(jié)構(gòu)物分割成長2英寸、寬13.75英寸的樣品，織物鋸可從紐約布法羅的Eastman Machine Company獲得，其商品名是Chickadee Ⅱ圓盤剪D-2型，110伏織物鋸。
在吸收度和pH值評價之前，通過每一吸收結(jié)構(gòu)物樣品的厚度可測量其密度。如果密度太低，吸收結(jié)構(gòu)物樣品就要再壓實(shí)到可接受的范圍。然后吸收結(jié)構(gòu)物樣品放入測試裝置，測量pH分布和芯吸容量值。在該實(shí)施例中，pH分布和芯吸容量值的測量時間是2.5小時，而不是試驗(yàn)方法部分中所規(guī)定的6小時。得到的評定結(jié)果列于表3。幾種吸收結(jié)構(gòu)物樣品吸收度和pH值的評定時間還超過約24小時。不含有緩沖劑或有效量緩沖劑的吸收結(jié)構(gòu)物樣品，與2.5小時時間相比，超過24小時時間通常可以觀察到更寬的pH值變化。對于本發(fā)明的含有有效量緩沖劑的吸收結(jié)構(gòu)物樣品來說，在這兩段時間之間液體吸收度或pH值沒有顯著的差異。
表1

*不是本發(fā)明的實(shí)施例表2

*不是本發(fā)明的實(shí)施例表3

表3(續(xù))

*不是本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)施例2用氣置方法制備吸收結(jié)構(gòu)物。吸收結(jié)構(gòu)物具有基重約每平方米500克，密度約每立方厘米0.2±0.01克，通常含有約37％(重量)微粒材料(組分2、3、5和8)和約63％(重量)木質(zhì)紙漿毛絮(組分6)。每一吸收結(jié)構(gòu)物樣品的組成匯集在表4中。
在室溫及約10，000-15，000磅/平方英寸下，用從印地安那州Wabash的Fred S.Carver公司獲得的2333型實(shí)驗(yàn)室壓力機(jī)壓實(shí)吸收結(jié)構(gòu)物約10秒。用織物鋸把吸收結(jié)構(gòu)物分割成長2英寸、寬13.75英寸的樣品，織物鋸可從紐約布法羅的Eastman Machine公司獲得，其商品名是ChickaOee Ⅱ圓盤剪D-2型，110伏織物鋸。
在吸收性和pH值評價之前，通過每一吸收結(jié)構(gòu)物樣品的厚度可測量其密度。如果密度太低，吸收結(jié)構(gòu)物樣品就要再壓實(shí)到可接受的范圍。然后吸收結(jié)構(gòu)物樣品放入測試裝置，測量pH分布和芯吸容量值。得到的評定結(jié)果列于表5。在表5中，Ⅰa表示在吸收結(jié)構(gòu)物樣品中使用的酸性聚合物或酸性的第二種材料的電離速率。Ⅰb表示吸收結(jié)構(gòu)物樣品使用的堿性聚合物或堿性的第二種材料的電離速率。
表4

*不是本發(fā)明的實(shí)施例表5

*不是本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)施例3用氣置方法制備吸收結(jié)構(gòu)物。吸收結(jié)構(gòu)物具有兩層，總基重約每平方米500克，密度約每立方厘米0.2+0.01克，通常含有約37％(重量)微粒材料(組分2、3、5和8)和約63％(重量)木質(zhì)紙漿毛絮(組分6)。首先制微粒材料和木質(zhì)紙漿毛絮的下層，然后在該下層上制微粒材料和木質(zhì)紙漿毛絮的上層，從而制成了兩層吸收結(jié)構(gòu)物。每一吸收結(jié)構(gòu)物樣品的組成匯集于表6。
在室溫及約10，000-15，000磅/平方英寸下，用從印地安那州Wabash的Fred S.Carver公司獲得的2333型實(shí)驗(yàn)室壓力機(jī)壓實(shí)該分層吸收結(jié)構(gòu)物約10秒。用織物鋸把吸收結(jié)構(gòu)物分割成長2英寸、寬13.75英寸的樣品，織物鋸可從紐約布法羅的Eastman Machine公司獲得，其商品名是ChickaOee Ⅱ圓盤剪D-2型，110伏織物鋸。
在吸收性和pH值評價之前，通過每一吸收結(jié)構(gòu)物樣品的厚度可測量其密度。如果密度太低，吸收結(jié)構(gòu)物樣品就要再壓實(shí)到可接受的范圍。然后吸收結(jié)構(gòu)物樣品放入測試裝置，測量pH分布和芯吸容量值。上層的表面與pH探頭接觸。得到的評定結(jié)果列于表7。
雖然依據(jù)上述特定的實(shí)施方案已經(jīng)描述了本發(fā)明，但許多等效變化和修改對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說也是清楚的。因此，上述特定的實(shí)施例并不是有意以任何方式限制權(quán)利要求所述的本發(fā)明范圍。
表6

*不是本發(fā)明的實(shí)施例表7

*不是本發(fā)明的實(shí)施例
權(quán)利要求
1.一種與穿用者皮膚接觸所使用的吸收結(jié)構(gòu)物，該吸收結(jié)構(gòu)物包含朝向穿用者皮膚的上表面，和背離穿用者皮膚的下表面，該吸收結(jié)構(gòu)物還包含a)含有酸性官能團(tuán)的水溶脹的、不溶于水的聚合物，其中該水溶脹的、不溶于水的聚合物有至少約50％(摩爾)呈游離酸形式的酸性官能團(tuán)；和b)堿性材料；其中，該吸收結(jié)構(gòu)物具有每克吸收結(jié)構(gòu)物至少約5克的芯吸容量值，并且上表面的pH值保持在約3-8范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物的pKa為約0-12。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物具有至少約70％(摩爾)呈游離酸形式的酸性官能團(tuán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中吸收結(jié)構(gòu)物還含有pKa約2-10的緩沖劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物重均分子量為約100，000以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中用選自以下的原料聚合物制備酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙烯馬來酸酐共聚物、聚乙烯醚，聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯嗎啉、羧甲基纖維素、羧甲基淀粉，羥丙基纖維素、藻膠、藻酸鹽、角叉藻聚糖、丙烯酸接枝淀粉、丙烯酸接枝纖維素、聚天冬氨酸酸、聚谷氨酸及其共聚物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中由聚丙烯酸制備酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中堿性材料選自聚胺、聚亞胺、聚酰胺、聚季銨、甲殼質(zhì)、脫乙酰殼多糖、聚天冬酰胺、聚谷氨酸鹽、聚賴氨酸、聚精氨酸、脂肪族胺、芳族胺、亞胺、酰胺、金屬氧化物、氫氧化物、鹽及其混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中堿性材料選自碳酸氫鈉和碳酸鈉。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中在吸收結(jié)構(gòu)物中酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物與堿性材料的摩爾比率為約10∶1至1∶10。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中吸收結(jié)構(gòu)物的芯吸容量值是每克吸收結(jié)構(gòu)物至少約10克。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中吸收結(jié)構(gòu)物上表面的pH值保持在約4-7范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中水溶脹的、不溶于水的聚合物的呈游離酸形式的酸性官能團(tuán)至少為約70％(摩爾)，重均分子量大于約100，000，并且在吸收結(jié)構(gòu)物中酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物與堿性材料的摩爾比率為約10∶1至1∶10。
14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中緩沖劑選自天冬氨酸、抗壞血酸、氯乙酸、β-氯丁酸、順式肉桂酸、檸檬酸、富馬酸、戊酰胺酸、戊二酸、衣康酸、乳酸、蘋果酸、丙二酸、o-酞酸、琥珀酸、α-酒石酸，和磷酸、α-丙氨酸、尿囊素、巰基丙氨酸、胱氨酸、二甲基氨基乙酸、組氨酸、氨基乙酸、脫乙酰殼多糖、N-(2-乙酰胺基)-2-亞氨基二乙酸、三(羥甲基)氨基甲烷、可可堿和酪氨酸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中緩沖劑是檸檬酸。
16.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物由聚丙烯酸制得，堿性材料選自碳酸氫鈉和碳酸鈉，緩沖劑是檸檬酸。
17.一種易處置的吸收產(chǎn)品，它含有滲透液體的頂層、附著于頂層的后片，和位于頂層和后片之間的吸收結(jié)構(gòu)物，其中吸收結(jié)構(gòu)物含有a)含有酸性官能團(tuán)的水溶脹的、不溶于水的聚合物，其中該水溶脹的、不溶于水的聚合物的呈游離酸形式的酸性官能團(tuán)至少為約50％(摩爾)；和b)堿性材料；其中，該吸收結(jié)構(gòu)物的芯吸容量值是每克吸收結(jié)構(gòu)物至少約5克，并且上表面的pH值保持約3-8。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物的pKa為約0-12。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物的呈游離酸形式的酸性官能團(tuán)至少為約70％(摩爾)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中吸收結(jié)構(gòu)物還含有pKa約2-10的緩沖劑。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物的重均分子量大于約100，000。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中用選自以下化合物的原料聚合物制備酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙烯馬來酸酐共聚物、聚乙烯醚，聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯嗎啉、羧甲基纖維素、羧甲基淀粉，羥丙基纖維素、藻膠、藻酸鹽、角叉藻聚糖、丙烯酸接枝淀粉、丙烯酸接枝纖維素、聚天冬氨酸、聚谷氨酸及其共聚物。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物是由聚丙烯酸制備的。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中堿性材料選自聚胺、聚亞胺、聚酰胺、聚季銨、甲殼質(zhì)、脫乙酰殼多糖、聚天冬酰胺、聚谷氨酸鹽、聚賴氨酸、聚精氨酸、脂族胺、芳族胺、亞胺、酰胺、金屬氧化物、氫氧化物、鹽及其混合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中堿性材料選自碳酸氫鈉和碳酸鈉。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中在吸收結(jié)構(gòu)物中酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物與堿性材料的摩爾比率為約10∶1至1∶10。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中吸收結(jié)構(gòu)物的芯吸容量值是每克吸收結(jié)構(gòu)物至少約10克。
28.根據(jù)權(quán)利要求17所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中吸收結(jié)構(gòu)物上表面的pH值保持在約4-7范圍內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求17所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中水溶脹的、不溶于水的聚合物的呈游離酸形式的酸性官能團(tuán)至少為約70％(摩爾)，重均分子量大于約100，000，并且在吸收結(jié)構(gòu)物中酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物與堿性材料的摩爾比率為約10∶1-1∶10。
30.根據(jù)權(quán)利要求20所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中緩沖劑選自天冬氨酸、抗壞血酸、氯乙酸、β-氯丁酸、順式肉桂酸、檸檬酸、富馬酸、戊酰胺酸、戊二酸、衣康酸、乳酸、蘋果酸、丙二酸、o-酞酸、琥珀酸、α-酒石酸，和磷酸、α-丙氨酸、尿囊素、巰基丙氨酸、胱氨酸、二甲基氨基乙酸、組氨酸、氨基乙酸、脫乙酰殼多糖、N-(2-乙酰胺基)-2-亞氨基二乙酸、三(羥甲基)氨基甲烷、可可堿和酪氨酸。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中緩沖劑是檸檬酸。
32.根據(jù)權(quán)利要求32所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中酸性水溶脹的、不溶于水的聚合物由聚丙烯酸制得，堿性材料選自于碳酸氫鈉和碳酸鈉，緩沖劑是檸檬酸。
33.一種與穿用者皮膚接觸的吸收結(jié)構(gòu)物，該吸收結(jié)構(gòu)物包含朝向穿用者皮膚的上表面，和背離穿用者皮膚的下表面，該吸收結(jié)構(gòu)物還包含a)含有堿性官能團(tuán)的水溶脹的、不溶于水的聚合物，其中該水溶脹的、不溶于水的聚合物的呈游離堿形式的堿性官能團(tuán)至少為約50％(摩爾)；和b)酸性物質(zhì)；其中，該吸收結(jié)構(gòu)物的芯吸容量值是每克吸收結(jié)構(gòu)物至少約5克，并且上表面的pH值保持約3-8。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物的pKa為約2-14。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物的呈游離堿形式的堿性官能團(tuán)至少為約70％(摩爾)。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中吸收結(jié)構(gòu)物還含pKa約2-10的緩沖劑。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物的重均分子量大于約100，000。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物由選自以下原料聚合物制得聚胺、聚乙烯亞胺、聚丙烯酰胺、聚二烯丙基二甲基氫氧化銨、聚季銨、甲殼質(zhì)、脫乙酰殼多糖、聚天冬酰胺、聚谷氨酸鹽、聚賴氨酸、聚精氨酸及其共聚物。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物是聚二烯丙基二甲基氫氧化銨。
40.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中酸性物質(zhì)選自聚丙烯酸、聚馬來酸、羧甲基纖維素、藻酸、聚天冬氨酸、聚谷氨酸、檸檬酸、谷氨酸、天冬氨酸、無機(jī)酸；鹽及其混合物。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中酸性物質(zhì)是聚丙烯酸。
42.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中在吸收結(jié)構(gòu)物中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物與酸性物質(zhì)的摩爾比率為約10∶1-1∶10。
43.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸結(jié)構(gòu)物，其中吸收結(jié)構(gòu)物的芯吸容量值是每克吸收結(jié)構(gòu)物至少約10克。
44.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中吸收結(jié)構(gòu)物上表面的pH值保持在約4-7范圍內(nèi)。
45.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中水溶脹的、不溶于水的聚合物的呈游離堿形式的堿性官能團(tuán)為至少約70％(摩爾)，重均分子量大于約100，000，并且在吸收結(jié)構(gòu)物中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物與酸性物質(zhì)的摩爾比率為約10∶1-1∶10。
46.根據(jù)權(quán)利要求33所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中緩沖劑選自天冬氨酸、抗壞血酸、氯乙酸、β-氯丁酸、順式肉桂酸、檸檬酸、富馬酸、戊酰胺酸、戊二酸、衣康酸、乳酸、蘋果酸、丙二酸、o-酞酸、琥珀酸、α-酒石酸，和磷酸、α-丙氨酸、尿囊素、巰基丙氨酸、胱氨酸、二甲基氨基乙酸、組氨酸、氨基乙酸、脫乙酰殼多糖、N-(2-乙酰胺基)-2-亞氨基二乙酸、三(羥甲基)氨基甲烷、可可堿和酪氨酸。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中緩沖劑是檸檬酸。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的吸收結(jié)構(gòu)物，其中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物是聚二烯丙基二甲基氫氧化銨，酸性物質(zhì)是聚丙烯酸，緩沖劑是檸檬酸。
49.一種易處置的吸收產(chǎn)品，它含有滲透液體的頂層、附著于頂層的后片、和位于頂層和后片之間的吸收結(jié)構(gòu)物，其中吸收結(jié)構(gòu)物含有a)含有堿性官能團(tuán)的水溶脹的、不溶于水的聚合物，其中水溶脹的、不溶于水的聚合物的呈游離堿形式的堿性官能團(tuán)至少為約50％(摩爾)；和b)堿性材料；和c)pKa在約2-10之間的緩沖劑；其中，該吸收結(jié)構(gòu)物的芯吸容量值為每克吸收結(jié)構(gòu)物至少約5克，并且上表面的pH值保持約3-8。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物的pKa為約2-14。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物的呈游離堿形式的堿性官能團(tuán)至少為約70％(摩爾)。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中吸收結(jié)構(gòu)物還含有pKa約2-10的緩沖劑。
53.根據(jù)權(quán)利要求49所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物的重均分子量是大于約100，000。
54.根據(jù)權(quán)利要求49所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物由選自以下原料聚合物制得聚胺、聚乙烯亞胺、聚丙烯酰胺、聚二烯丙基二甲基氫氧化銨、聚季銨、甲殼質(zhì)、脫乙酰殼多糖、聚天冬酰胺、聚谷氨酸鹽、聚賴氨酸、聚精氨酸及其共聚物。
55.根據(jù)權(quán)利要求49所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物是聚二烯丙基二甲基氫氧化銨。
56.根據(jù)權(quán)利要求49所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中酸性物質(zhì)選自聚丙烯酸、聚馬來酸、羧甲基纖維素、藻酸、聚天冬氨酸、聚谷氨酸、檸檬酸、谷氨酸、天冬氨酸、無機(jī)酸；鹽及其混合物。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中酸性物質(zhì)是聚丙烯酸。
58.根據(jù)權(quán)利要求49所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中在吸收結(jié)構(gòu)物中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物與酸性物質(zhì)的摩爾比率為約10∶1-1∶10。
59.根據(jù)權(quán)利要求49所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中吸收結(jié)構(gòu)物的芯吸容量值是每克吸收結(jié)構(gòu)物至少約10克，
60.根據(jù)權(quán)利要求49所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中吸收結(jié)構(gòu)物上表面的pH值保持在約4-7范圍內(nèi)。
61.根據(jù)權(quán)利要求49所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中水溶脹的、不溶于水的聚合物的呈游離堿形式的堿性官能團(tuán)為至少約70％(摩爾)，重均分子量大于約100，000，并且在吸收結(jié)構(gòu)物中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物與酸性物質(zhì)的摩爾比率為約10∶1-1∶10。
62.根據(jù)權(quán)利要求49所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中緩沖劑選自天冬氨酸、抗壞血酸、氯乙酸、β-氯丁酸、順式肉桂酸、檸檬酸、富馬酸、戊酰胺酸、戊二酸、衣康酸、乳酸、蘋果酸、丙二酸、o-酞酸、琥珀酸、α-酒石酸，和磷酸、α-丙氨酸、尿囊素、巰基丙氨酸、胱氨酸、二甲基氨基乙酸、組氨酸、氨基乙酸、脫乙酰殼多糖、N-(2-乙酰胺基)-2-亞氨基二乙酸、三(羥甲基)氨基甲烷、可可堿和酪氨酸。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中緩沖劑是檸檬酸。
64.根據(jù)權(quán)利要求49所述的易處置的吸收產(chǎn)品，其中堿性水溶脹的、不溶于水的聚合物是聚二烯丙基二甲基氫氧化銨，酸性物質(zhì)是聚丙烯酸，緩沖劑是檸檬酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含有酸性或堿性的水溶脹的、不溶于水的聚合物、堿性或酸性物質(zhì),以及還可有緩沖劑的吸收結(jié)構(gòu)物,其中該吸收結(jié)構(gòu)物具有理想的吸收性。特別地,本發(fā)明涉及具有能夠吸收大量液體能力同時在其上表面上或沿著上面表保持基本上所要求的平衡的pH分布的吸收結(jié)構(gòu)物。該吸收結(jié)構(gòu)物在易處置的吸收產(chǎn)品例如那些用于吸收體液的易處置的吸收產(chǎn)品中是有用的。
文檔編號A61F13/15GK1284887SQ98813581
公開日2001年2月21日 申請日期1998年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月12日
發(fā)明者P·R·R·瓦拉賈佩特, A·Y·羅曼斯-赫斯, E·T·塔, 秦建 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司