[发明专利]软质颗粒超吸收剂及其用途

说明书

本发明涉及软质粒状超吸收剂(Superabsorbents)，涉及其用途以及涉及含有此超吸收剂和热塑性聚合物的产品。更具体地，本发明还涉及含有超吸收剂的聚合物混合物的加工方法，通过热塑性材料的成型方法、例如挤压而进行。

超吸收剂是已知的。对于此类材料，还通常使用名称如“高溶胀性(high-swellability)聚合物”、“水凝胶”(还经常以干燥形式使用)、“水凝胶形成聚合物”、“吸水聚合物”、“吸收剂凝胶形成材料”、“可溶胀树脂”、“吸水树脂”、“吸水聚合物”等。所述物质是交联的亲水性聚合物，尤其是(共)聚合亲水性单体的聚合物、一种或多种亲水性单体在适当的接枝基础(graft base)上的接枝(共)聚合物、交联的纤维素醚或淀粉醚、交联的羧甲基纤维素、部分交联的聚环氧烷(polyalkylene oxide)或可在含水液体中溶胀的天然产物，例如，瓜尔胶衍生物(guar derivatives)，其中基于部分中和的丙烯酸的超吸收剂是最普遍的。超吸收剂的基本特征是能够吸收数倍于其自身重量的含水液体并且即使在一定压力下也不再释放此液体。以干粉的形式使用的超吸收剂在吸收液体时转化为凝胶，并且相应地，通常在吸收水时转化为水凝胶。交联对合成的超吸收剂是重要的，而且这是与常规纯增稠剂相比的一个重要差异，因为这能使聚合物不溶于水。可溶性物质不可用作超吸收剂。到目前为止超吸收剂的最重要的使用领域是体液吸收。超吸收剂用在，例如，婴儿尿布、成人失禁产品或妇女卫生用品中。其它的使用领域是，例如，作为商品蔬菜种植业中的保水剂(water-retainingagents)，作为防火的储水物、用于食品包装中的液体吸收、或十分常见的是用于吸潮。

超吸收剂可吸收数倍于其自身重量的水并在一定压力下保持。通常，此类超吸收剂的CRC(“离心保留容量”，见下文测试方法)至少为5g/g，优选至少为10g/g，且更优选至少为15g/g。“超吸收剂”也可是各种不同超吸收物的混合物，或仅当其相互作用时才表现出超吸收性能的组分的混合物；此处物质组成不像超吸收性能那样重要。

对一种超吸收剂重要的不仅是其吸收能力，还有在压力下保留液体的能力(保留量，通常表示为“负荷下吸收量”(″AUL″)或“抗压吸收量”(″AAP″))以及溶胀状态下的液体输送值(通常表示为“盐水导流率”(″SFC″))。溶胀的凝胶可阻碍或防止液体输送至仍未溶胀的超吸收剂(“凝胶阻塞”)。具有对液体的良好输送性能的是，例如，在溶胀状态下具有高胶凝强度的水凝胶。仅具有低胶凝强度的凝胶在外加压力(身体压力)下可发生变形，堵塞孔，从而防止液体的进一步吸收。增强的胶凝强度通常通过更高的交联度实现，但这会降低产品的吸收能力。一种增强胶凝强度的考究方法是与颗粒内部的交联度相比增加超吸收剂颗粒表面的交联度。为此，使通常已在表面后交联步骤中干燥过的具有平均交联密度的超吸收剂颗粒在其颗粒的表面薄层内进行额外的交联。表面后交联会增加超吸收剂颗粒的壳中的交联密度，从而使其在压缩应力下的吸收值提高至更高的水平。虽然超吸收剂颗粒表面层的吸收能力下降，但其芯由于移动的聚合物链的存在而与壳相比具有改善的吸收能力，从而使得壳结构能确保改善的液体传导，而不出现凝胶阻塞。同样已知的是可获得总体交联度相对较高的超吸收剂，然后可与颗粒外壳相比降低颗粒内部的交联度。

生产超吸收剂的方法同样已知。市场上最为普遍的基于丙烯酸的超吸收剂是在交联剂(“内交联剂”)的存在下通过丙烯酸的自由基聚合反应而生产的，丙烯酸在聚合前、聚合后或部分聚合前和部分聚合后中和至一定程度，通常通过加入碱金属，经常是氢氧化钠水溶液而进行中和。由此得到的聚合物凝胶粉碎(根据使用的聚合反应器，此步可与聚合反应同时进行)并干燥。由此得到的干粉(“基础聚合物”)一般通过与其它交联剂(例如有机交联剂)或多价阳离子(例如铝离子(通常以硫酸铝的形式使用)或二者反应而在颗粒的表面上进行后交联，从而获得与颗粒内部相比交联度更高的表面层。

Fredric L.Buchholz and Andrew T.Graham(eds.)，“ModernSuperabsorbent Polymer Technology”，J.Wiley & Sons，New York，U.S.A./Wiley-VCH，Weinheim，Germany，1997，ISBN 0-471-19411-5，给出了超吸收剂、其性能和超吸收剂制备方法的综述。

US 5 352 480教导了使用包括氨基醇的物质将超吸收剂与纤维结合的方法。WO 03/104 543A1教导了优选使用三乙醇胺将超吸收剂与纤维结合，同时三乙醇胺用于增加超吸收剂的中和度。