超吸收性聚合物及其制備方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[00011 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2013年4月23日、申請(qǐng)?zhí)枮?01380029292.5、發(fā)明名稱(chēng)為"超吸 收性聚合物及其制備方法"（PCT/KR2013/003465,進(jìn)入國(guó)家階段日期2014年12月3日）之申 請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及在初始吸收性方面優(yōu)異并且即使經(jīng)過(guò)一定時(shí)間受壓后仍不排放水分 的超吸收性聚合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 超吸收性聚合物（SAP)是具有吸收其自身重量的約500至約1000倍水的功能的合 成聚合物材料，并且其被開(kāi)發(fā)企業(yè)不同地命名為超吸收性材料（SAM)、吸收性凝膠材料 (AGM)等。以上所公開(kāi)的SAP開(kāi)始商業(yè)化以用于衛(wèi)生用品并且除了衛(wèi)生用品例如用于兒童的 紙尿布之外，SAP現(xiàn)在還廣泛用于園藝的水結(jié)合土壤、用于土木工程和建筑的隔水材料、苗 圃板、食品配送領(lǐng)域的保鮮防腐劑、泥敷劑材料等。
[0004] 反相懸浮聚合方法或水相聚合方法已知是制備超吸收性聚合物的方法。例如，在 日本專(zhuān)利公開(kāi)No.昭56-161408、昭57-158209、昭57-198714等中公開(kāi)了反相懸浮聚合等。作 為水相聚合方法，已知的有熱聚合方法和光聚合方法，所述熱聚合方法使聚合物凝膠在裝 備有軸的捏合機(jī)中聚合同時(shí)對(duì)其進(jìn)行破碎和冷卻，所述光聚合方法使帶上的高濃度水溶液 暴露于紫外線(xiàn)等從而同時(shí)進(jìn)行聚合和干燥。
[0005] 此外，正在嘗試對(duì)通過(guò)聚合、粉碎、干燥和最終粉碎的方法獲得的樹(shù)脂粉末進(jìn)行表 面處理以獲得具有更優(yōu)異性能的水凝膠聚合物或者正在嘗試對(duì)所述方法進(jìn)行多種改良以 改善聚合、粉碎和干燥的效率。
[0006] 與此同時(shí)，粒度、吸收性和持水性被認(rèn)為是評(píng)價(jià)SAP性能的重要因素，并且已經(jīng)做 出了許多努力以改善粒度、吸收性和持水性。引入了吸收速率的概念并且將吸收速度評(píng)價(jià) 為通過(guò)使用Vortex所測(cè)量的吸收速率。
[0007] 然而，現(xiàn)有方法僅提及了各個(gè)性質(zhì)的特征，但是未提及當(dāng)復(fù)雜地組合所述性質(zhì)時(shí) 的綜合效應(yīng)。此外，現(xiàn)有方法僅主要提及了SAP在不受壓條件下的吸收速率。此外，迄今為 止，尚未提供具有快速吸收速率而同時(shí)又穿著感良好的SAP。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明目的
[0009] 本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種超吸收性聚合物(SAP)及其制備方法(通過(guò)SAP的表 面處理），所述超吸收性聚合物具有優(yōu)異性能和在初始吸收性方面特別突出的吸收性并且 即使經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間受壓后仍不排放水分。
[0010] 本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供具有快速吸收速率同時(shí)穿著舒適性?xún)?yōu)異的SAP及其制 備方法。
[0011]實(shí)現(xiàn)目的的方式
[0012]本發(fā)明提供了一種超吸收性聚合物(SAP)，其由以下數(shù)學(xué)式1表示的SPAN值為1.2 或更小，并且滿(mǎn)足由以下數(shù)學(xué)式2表示的負(fù)荷下的吸收速率：
[0013][數(shù)學(xué)式1]
[0014] SPAN=[D(90%)-D(10%)]/D(50%) < 1.2
[0015] 在數(shù)學(xué)式1中，
[0016] D(90%)是從最小顆粒累積的重量變?yōu)?0%時(shí)的粒度，
[0017] D(10%)是從最小顆粒累積的重量變?yōu)?0%時(shí)的粒度，并且
[0018] D(50%)是從最小顆粒累積的重量變?yōu)?0%時(shí)的粒度，
[0019] [數(shù)學(xué)式2]
[0020] 1.0>ARUL=AUP(10 分鐘）/AUP(60 分鐘）>0.70
[0021] 在數(shù)學(xué)式2中，
[0022] ARUL是在負(fù)荷下的吸收速率，AUP(10分鐘)是由以下數(shù)學(xué)式3表示的在壓力下10分 鐘后的吸收率，并且AUP(60分鐘)是由以下數(shù)學(xué)式3表示的在壓力下60分鐘后的吸收率， [0023][數(shù)學(xué)式3]
[0024] AUP(g/g) = [Wb(g)_Wa(g)]/吸收性聚合物的重量(g)
[0025] 在數(shù)學(xué)式3中，
[0026] Wa(g)是吸收性聚合物的重量與能夠?yàn)槲招跃酆衔锾峁┴?fù)荷的裝置的重量的總 和，并且
[0027] Wb(g)是在負(fù)荷(0.7psi)下吸收1小時(shí)水分的吸收性聚合物的重量與能夠?yàn)槲?性聚合物提供負(fù)荷的裝置的重量的總和。
[0028] 超吸收性聚合物可包含交聯(lián)聚合物，其通過(guò)用C2_C8二醇或C2_C 8a，ω -二醇化合物 對(duì)由至少部分被中和的包含酸基的水溶性烯鍵式不飽和單體制備的粉狀基礎(chǔ)聚合物的表 面進(jìn)行交聯(lián)獲得。
[0029] 本發(fā)明還提供了制備超吸收性聚合物的方法，其包括以下步驟：
[0030] 制備包含水溶性烯鍵式不飽和單體和聚合引發(fā)劑的單體組合物；
[0031] 通過(guò)在聚合反應(yīng)器中對(duì)所述單體組合物進(jìn)行聚合來(lái)制備水凝膠聚合物；
[0032] 對(duì)所述水凝膠聚合物進(jìn)行干燥和粉碎；
[0033] 對(duì)所述經(jīng)粉碎的水凝膠聚合物進(jìn)行分級(jí)；以及
[0034] 通過(guò)將包含水和表面交聯(lián)劑的表面處理溶液噴射在各個(gè)經(jīng)分級(jí)的水凝膠聚合物 顆粒上來(lái)對(duì)所述水凝膠聚合物的表面進(jìn)行處理。
[0035] 此處，表面交聯(lián)劑可以是C2_C8二醇或C2_C 8a，ω-二醇化合物。
[0036]并且，表面處理溶液還可包含一種或更多種選自以下的有機(jī)溶劑：乙醇、甲醇、異 丙醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇和聚丙二醇。
[0037] 表面處理溶液可包含0.1重量％至10重量％的表面交聯(lián)劑。
[0038]可通過(guò)管狀成形體或噴嘴使用表面交聯(lián)劑，但是優(yōu)選通過(guò)噴嘴將溶液噴射在水凝 膠聚合物的表面上。
[0039]此外，處理表面的步驟可包括以下步驟:將經(jīng)分級(jí)的水凝膠聚合物進(jìn)料至表面交 聯(lián)反應(yīng)器中以及于120°C至250°C進(jìn)行水凝膠聚合物的表面交聯(lián)反應(yīng)10至120分鐘。
[0040] 以及，可進(jìn)行干燥和粉碎水凝膠聚合物的步驟使得經(jīng)干燥的水凝膠聚合物的粒度 變?yōu)?150ym 至850ym。
[0041] 此外，分級(jí)步驟可包括以下步驟：
[0042] 將經(jīng)粉碎的水凝膠聚合物分級(jí)為粒度小于150μπι和粒度為150μπι至850μπι的2個(gè)等 級(jí)；
[0043]將經(jīng)粉碎的水凝膠聚合物分級(jí)為粒度小于150μπι、粒度為150μπι或更大并且小于 300μπι和粒度為300μπι至850μπι的3個(gè)等級(jí);或者
[0044]將經(jīng)粉碎的水凝膠聚合物分級(jí)為粒度小于150μπι、粒度為150μπι或更大并且小于 300μηι、粒度為300μηι或更大并且小于600μηι以及粒度為600μηι至850μηι的4個(gè)等級(jí)。
[0045] 在處理水凝膠聚合物的表面的步驟后，本方法還可包括將水凝膠聚合物粉碎并且 分級(jí)為具有150μπι至850μπι粒度的顆粒的步驟。
[0046] 在聚合之后并且干燥水凝膠聚合物的步驟前，本方法還可包括將水凝膠聚合物粉 碎為具有1mm至15mm的粒度的步驟。
[0047]本發(fā)明的效果
[0048]根據(jù)本發(fā)明，SAP在所有性能例如粒度、初始吸收性和持水性方面均較突出，并且 表現(xiàn)出滿(mǎn)足特定條件的優(yōu)異的負(fù)荷下吸收速率(ARUL)。因此，可使用本發(fā)明的SAP來(lái)制備舒 適和耐用的衛(wèi)生用品，因?yàn)榧词菇?jīng)過(guò)一定時(shí)間后，排出的再濕潤(rùn)的內(nèi)容物、水分內(nèi)容物仍較 低。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 在下文中，對(duì)根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方案的SAP制備方法進(jìn)行更加詳細(xì)的解釋。
[0050] 本發(fā)明的特征在于在粉碎過(guò)程期間通過(guò)適當(dāng)?shù)姆旨?jí)來(lái)控制粒度，并且特別是在于 通過(guò)使用特定量的基于α，ω-二醇的溶劑和基于二醇或基于α，ω-二醇的表面交聯(lián)劑和特 定條件來(lái)處理顆粒的表面，以及本發(fā)明提供即使在長(zhǎng)時(shí)間的受壓狀態(tài)下仍具有非常優(yōu)異吸 收性的SAP的制備方法。
[0051] 因此，根據(jù)本發(fā)明的SAP具有優(yōu)異的粒度和性能，特別表現(xiàn)出滿(mǎn)足特定條件下的優(yōu) 異的負(fù)荷下吸收速率(ARUL)并且可提供優(yōu)異的穿著感，因?yàn)榧词菇?jīng)過(guò)一定時(shí)間后，排出的 再濕潤(rùn)內(nèi)容物、水分內(nèi)容物仍較低。因此，滿(mǎn)足本發(fā)明的特定參數(shù)的性能的SAP除了可廣泛 地用于多種衛(wèi)生用品外，還可用于園藝的水結(jié)合土壤、用于土木工程和建筑的隔水材料、苗 圃板、食品配送領(lǐng)域的保鮮防腐劑、泥敷劑材料等。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明提供SAP的制備方法，所述SAP具有1.2或更小 的由以下數(shù)學(xué)式1表示的SPAN值，并且滿(mǎn)足由以下數(shù)學(xué)式2表示的負(fù)荷下的吸收速率：
[0053] [數(shù)學(xué)式1]
[0054] SPAN=[D(90%)-D(10%)]/D(50%) < 1.2
[0055] 在數(shù)學(xué)式1中，
[0056] D(90%)是從最小顆粒累積的重量變?yōu)?0重量％時(shí)的粒度，
[0057] D(10%)是從最小顆粒累積的重量變?yōu)?0重量％時(shí)的粒度，并且
[0058] D(50%)是從最小顆粒累積的重量變?yōu)?0重量％時(shí)的粒度，
[0059][數(shù)學(xué)式2]
[0060] 1 · 0 > ARUL=AUP (10 分鐘）/AUP (6 0 分鐘）> 0 · 7 0
[0061 ] 在數(shù)學(xué)式2中，
[0062] ARUL是在負(fù)荷下的吸收速率，AUP(10分鐘)是由以下數(shù)學(xué)式3表示的在壓力下10分 鐘后的吸收率，并且AUP(60分鐘)是由以下數(shù)學(xué)式3表示的在壓力下60分鐘后的吸收率，
[0063] [數(shù)學(xué)式3]
[0064] AUP(g/g) = [Wb(g)_Wa(g)]/吸收性聚合物的重量(g)
[0065] 在數(shù)學(xué)式3中，
[0066] Wa(g)是吸收性聚合物的重量與能夠?yàn)槲招跃酆衔锾峁┴?fù)荷的裝置的重量的總 和，并且
[0067