[发明专利]具有低凝固点的水凝胶

说明书

本发明涉及具有低凝固点的水凝胶，生产它们的方法及水凝胶在冷却剂中的用途。

本发明的其它实施方案由权利要求、说明部分和实施例显而易见。应理解的是，在上文所述的以及将在下文更具体描述的本发明主题的特征不仅可以以所述特定的组合使用，还可以以其它不偏离本发明范围的组合使用。

吸水性聚合物尤其为(共)聚合的亲水单体的聚合物，一种或多种亲水单体在合适的接枝基质上的接枝(共)聚合物，交联的纤维素醚，交联的淀粉醚，交联的羧甲基纤维素，部分交联的聚氧化烯或者可在水性流体中溶胀的天然产品如瓜耳胶衍生物。这类聚合物作为可吸收水溶液的产品用来制备尿布、棉塞、卫生棉和其它卫生制品，也作为保水剂用于商品蔬菜种植业，以及作为水性流体的增稠剂。

WO-A-03/002623描述了基于中和了5-60％的酸官能单体的后交联的吸水性聚合物。

此外，WO 98/10032公开了一种包含增稠剂以及吸湿性物质和/或短链脂族一元醇的防冻组合物。增稠剂阻止了活性成分(二醇如乙二醇和丙二醇)在斜面如挡风玻璃上向下运动并因此形成水冰层。

吸水性聚合物的另一可能应用是将它们用于例如冷却元件中的冷却剂组合物中。此处，有利的是冷却剂可在低温下成形。这可以使得冷却元件的形状最优化以与容纳它们的中空空间的形状匹配。同时，在外壳损坏时不应泄漏冷却剂。

基于交联的吸水性聚合物和水的水凝胶在-2至-3℃凝固并失去它们的柔性。通过加入抑制水的凝固点的物质，可降低水凝胶的凝固点。但是这种选择的缺点在于当吸水性聚合物与水溶液混合时，添加剂倾向于与溶液分离，或者当水凝胶冷储存时，添加剂倾向于与水凝胶分离。

本发明的目的是提供不具有上述缺点的基于交联的吸水性聚合物的冷却剂组合物。

我们发现该目的通过包含如下组分的本发明水凝胶实现：

a)至少一种吸水性聚合物，其包含至少一种聚合的带有被中和10-50摩尔％且具有钠和/或钾离子作为抗衡离子的酸基的烯属不饱和单体和至少一种聚合的交联剂，

b)至少一种非水溶剂，和

c)水，

其中非水溶剂在23℃下可与水以任意比例溶混，熔点低于-20℃，氯化钠在在50重量％溶剂水溶液中的溶解度为至少10g/100g，且基于水凝胶，水凝胶包含至少5重量％溶剂。

至少一种聚合的带有酸基的烯属不饱和单体的酸基的中和度优选为15-45摩尔％，更优选20-40摩尔％。

具有钠和/或钾离子作为抗衡离子的中和的酸基的比例优选为至少50摩尔％，更优选至少75摩尔％，最优选等于100摩尔％。特别优选钠抗衡离子。

非水溶剂的熔点优选低于-30℃，更优选低于-40℃，最优选低于-50℃。

基于100g所用50重量％溶剂水溶液，氯化钠在23℃下在50重量％溶剂水溶液中的溶解度优选为至少11g，更优选至少12g。

溶解度仅可在没有出现水和非水溶剂的分离的情况下测定；即没有盐析。否则的话，将会存在贫含非水溶剂的液相，自然能够溶解更多的氯化钠。因此，该值不等于在所研究溶剂的50重量％水溶液中的溶解度。

吸水性聚合物的用量基于水凝胶优选为0.01-5重量％，更优选0.05-4重量％，最优选0.1-3重量％。

本发明水凝胶基于水凝胶包含优选至少10重量％，更优选10-85重量％，甚至更优选30-65重量％，最优选40-55重量％非水溶剂。

优选非水溶剂为甲醇、2-甲氧基乙醇、二甲基甲酰胺和1，2-丙二醇。溶剂可单独或以混合物使用，如甲醇、1，2-丙二醇或甲醇/1，2-丙二醇。

本发明水凝胶基于水凝胶进一步包含优选至少10重量％，更优选10-85重量％，甚至更优选30-65重量％，最优选40-55重量％水。

组分a)-c)的总和不超过100重量％。

本发明水凝胶可通过在加入或不加入其它组分的情况下将组分a)-c)混合而得到。混合顺序可自由选择且优选将组分b)和c)预混合。

本发明进一步提供了凝固点低于-10℃，优选低于-20℃，最优选低于-30℃的水凝胶。

本发明水凝胶可用作冷却元件中的冷却剂。

本发明进一步提供了冷却元件，其包括：

i)至少一种凝固点低于-10℃的水凝胶，和

ii)至少一种柔性外壳。

所用水凝胶的凝固点优选低于-20℃，最优选低于-30℃。

可用于外壳的材料的实例为聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯。