[发明专利]聚丙烯酸系吸水性树脂、组合物及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚丙烯酸系吸水性树脂、组合物及其制造方法。具体涉及适用于吸收性物品，例如：纸尿布(一次性尿布)、卫生巾、失禁垫、床垫、宠物垫、创伤护理材料、建筑材料、土壤保水材料等制品中，且具有快速吸液性能的聚丙烯酸系吸水性树脂、组合物及其制造方法。

背景技术

高吸水性聚合物(Super absorbent polymer，SAP)又称高吸水树脂，是一种含有强亲水性基团，不溶于水，但可以吸收自重数十、数百甚至上千倍水的交联聚合物。高吸水树脂现广泛应用于纸尿裤、生理卫生棉、成人失禁用品等卫生用品和土壤保湿剂等多种领域。现今阶段，吸水树脂已知有聚丙烯酸部分中和后的交联体、淀粉—丙烯酸接枝聚合物的水解物、乙酸乙烯酯—丙烯酸酯共聚物的皂化物、丙烯腈共聚物的交联体、丙烯酰胺共聚物的交联体及阳离子型单体的交联体等。

近年来，纸尿裤结构向着更薄的方向发展，其需要减少产品中纤维含量，同时提高吸收剂含量，更薄的结构不仅改善穿着的舒适性，而且可以降低包装、储存和运输成本。更薄的纸尿裤结构对吸收剂的性能提出了很大的要求，其中，重要的是吸水树脂传导和分布液体的能力、保液能力、压力下的吸收容量，特别地，吸水树脂的吸收速率(单位质量吸水剂在单位时间内的液体吸收量)成为评估具有高含量吸水树脂的纸尿裤能否在其第一次与液体接触时的快速吸收液体重要标准。然而，吸水树脂的多种性能之间存在相互制衡，如果大幅提升其吸液速率，必然导致传导和分布液体的能力、保液能力或压力下的吸收容量的劣化，这成为具有快速吸液速率吸水树脂的发展瓶颈。

现有提高吸水树脂的吸收速率的技术主要包括四种：(1)通过物理或化学发泡方法制备得到多孔结构吸水树脂(例如EP0295438B、WO1994022502A、EP0644207B、EP0538983B、US20050137546A、CN102225981A、US20120258851A、CN103857714A、CN1668343A、CN1296981A、CN101050244A、CN101143913A、CN101423588A、CN104448155A、CN102311557A、CN104448102A、CN103214616A、CN103476811A、CN103857714A、CN105377921A、CN102317329A、CN102010560A)；(2)采用微粉造粒制备附聚颗粒型吸水树脂(例如EP0591168A)；(3)在吸水树脂中添加通液性提高剂(如特殊的交联剂)提升吸水树脂的通液性，进一步提高其吸液速率(例如WO2001089591A)；(4)添加表面处理剂(如粘土、无机材料等)来增加吸水树脂的吸液速率(例如US20050239942A、WO2005120221A)。其中，研究较多且较为有效的方法为发泡聚合策略。

在发泡聚合中，已知的有使用碳酸盐、有机溶剂、惰性气体、热分解型偶氮化合物、不溶性无机粉末、其他热分解型发泡剂等技术，还有在聚合后进行发泡和交联的技术。

专利CN103857714A公开了在添加引发剂前，将粒度10～900微米的碳酸钠颗粒发泡剂和可反应型表面活性剂在4℃添加至单体溶液中，表面活性剂能够稳定碳酸钠颗粒及其分解后产生的气体，气泡直径更小。聚合完成后，表面活性剂参与聚合反应形成聚合物网络，有效降低树脂中可萃取表面活性剂含量，同时，碳酸钠分解产生的气体有效提升了树脂的吸液速率，表面活性剂的存在进一步提升吸液速度。

专利EP0538983B公开了将以丙烯酸单体质量计0.2～2.5wt％的碳酸(氢)盐发泡剂在聚合前15分钟至聚合后5分钟内溶解或分散在单体水溶液中，在0～20℃进行引发聚合，溶解或分散在单体溶液中的发泡剂在加热条件下分解，释放出二氧化碳，进行发泡聚合，有效提升了吸水树脂的吸液速率。

专利CN102311557A公开了一种将涂覆处理过的发泡剂用于制备快速吸收型吸水树脂，该涂覆处理过的发泡剂为明矾类化合物涂覆处理过的碳酸盐化合物混合物，明矾包覆碳酸盐化合物后，碳酸盐不会立即与单体水溶液接触，进而防止其在早期阶段与单体溶液发生中和反应；随着聚合反应的进行，发泡剂中的碳酸盐化合物会缓慢放出，最终得到多孔树脂结构，而明矾中的多价金属离子进一步对树脂内部进行交联，提高压力下的吸收容量。

专利CN103476811A公开了在添加引发剂前，将粒度300～700微米的颗粒层结构发泡剂(碳酸盐)加至单体溶液中用以提升树脂吸液速率。