[发明专利]具有容量提高的颗粒状超吸收性聚合物

说明书

背景

本发明涉及一种超吸收性聚合物和颗粒状超吸收性聚合物。超吸收性聚合物是一种交联的部分中和的聚合物，包括交联聚丙烯酸或交联淀粉-丙烯酸接枝聚合物，根据超吸收性聚合物的一般定义，其能够在溶胀并形成水凝胶的情况下吸收大量含水液体和体液，例如尿液或血液，和能够在一定压力下保持含水液体。超吸收性聚合物可形成粒子，通称为颗粒状超吸收性聚合物，其中颗粒状超吸收性聚合物可采用表面交联、表面处理和其它处理后处理以形成颗粒状超吸收性聚合物。首字母缩略词SAP可用来代替超吸收性聚合物及其粒子。超吸收性聚合物和颗粒状超吸收性聚合物的主要用途是卫生用品，例如婴儿尿片、失禁产品或卫生巾。超吸收性聚合物及其用途和制备的综合研究见于1998年F.L.Buchholz和A.T．Graham(编)，“Modern Superabsorbent Polymer Technology”，Wiley-VCR,纽约中。

超吸收性聚合物可通过在较小量内部交联剂例如双官能或多官能单体的存在下，引发聚合不饱和羧酸或其衍生物，例如丙烯酸、丙烯酸的碱金属(例如，钠和/或钾)或铵盐、丙烯酸烷基酯等等制备，上述双官能或多官能单体可包括N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯或三烯丙基胺。双官能和多官能单体材料可用作共价内部交联试剂以使聚合物链轻微交联，从而使得它们不溶于水但仍可水溶胀。所述轻微交联的超吸收性聚合物含有多个连接到聚合物骨架上的羧基基团。这些羧基基团产生用以通过交联聚合物网吸收体液的渗透驱动力。

除了共价内部交联试剂之外，还可以使用离子内部交联试剂制备超吸收性聚合物。离子内部交联试剂通常为包含多价金属离子，例如Al³⁺和Ca²⁺的配位化合物，并且如U.S.专利6,716,929和U.S.专利7,285,614中所公开的。这些专利中所公开的超吸收性聚合物由于存在离子交联而具有低的吸收速率。在这一点上，慢的速率可通过Vertex Test测量并且慢速率的颗粒状超吸收性聚合物通常具有的Vertex时间为180秒或更多。

在吸收制品例如一次性尿片中用作吸收剂的超吸收性聚合物和颗粒状超吸收性聚合物必须具有足够高的吸收容量以及足够高的凝胶强度。吸收容量需要足够高以使吸收性聚合物能够吸收使用吸收制品期间遇到的的大量的含水体液。凝胶强度指的是溶胀的聚合物粒子在施加应力的情况下变形的趋势，并且必须使得粒子不变形并填充吸收部件或制品的毛细孔隙空间直至不可接受的程度，所谓的凝胶阻塞，从而抑制流体吸收或部件或制品的流体分布的速率。一旦发生凝胶阻塞，这可能妨碍流体分布到吸收制品较干燥的区域或部分并且在吸收制品内的颗粒状超吸收性聚合物完全饱和之前或者在流体可能扩散或通过毛细作用经过“阻塞”粒子进入吸收制品的剩余部分之前可能发生来自吸收制品的泄漏。

上述颗粒状超吸收性聚合物的另一个特性是所谓的凝胶床渗透率。颗粒状超吸收性聚合物的凝胶渗透率是流体流过溶胀的颗粒状超吸收性聚合物团块多快的量度。通常，包含溶胀的颗粒状超吸收性聚合物的区域或层的凝胶渗透率可通过提高聚合物凝胶的交联密度来提高，从而提高凝胶强度。如上所述，具有较高凝胶渗透率的颗粒状超吸收性聚合物可通过提高内部交联的水平制备，所述内部交联提高的溶胀的凝胶的强度，但通常还不利地降低了凝胶的吸收容量。

在过去的十年中，对改善所述颗粒状超吸收性聚合物的性能，例如提供每体积较高的吸收容量、改善遍及颗粒状超吸收性聚合物的流体分布和减少颗粒状超吸收性聚合物所谓的凝胶阻塞已进行重大投入。一个聚焦领域是改性颗粒状超吸收性聚合物的表面以便获得最佳的凝胶渗透率而不明显危及吸收容量。

吸收制品包括尿片目前的趋势是具有减少的或零纤维素纤维或绒毛含量和增加的颗粒状超吸收性聚合物含量的更薄的芯结构。随着尿片芯变得越薄，颗粒状超吸收性聚合物必须具有以往由绒毛浆所提供的性能。由于降低超吸收性聚合物之间的纤维含量提高了凝胶阻塞的危险，存在对存在凝胶阻塞问题的在不存在很多或任何纤维的情况下提供较薄芯的需要。

因此，仍存在对同时改善颗粒状超吸收性聚合物的吸收容量和凝胶强度的需要。

概述

本发明包括多个实施方案，其中部分包含在本文中。本发明的一个实施方案是包含单体和含有共价内部交联试剂的交联剂组合物的颗粒状超吸收性聚合物，其中颗粒状超吸收性聚合物具有的离心保留容量提高(CRCI)为2g/g或更多，2g/g-50g/g，2g/g-40g/g，3g/g-30g/g，或3g/g-15g/g，如本文中在离心保留容量提高试验中所述。