BR112018076276B1 - Polímero superabsorvente e método para produzir o mesmo - Google Patents

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Abstract

A presente invenção refere-se a um polímero superabsorvente que exibe uma permeabilidade ao líquido mais aperfeiçoada, mantendo um excelente desempenho de absorção e suprime a agregação e aglutinação de partículas mesmo sob condições de alta temperatura/alta umidade, e a um método para produzir o mesmo. O polímero superabsorvente compreende: um pó de polímero base incluindo um primeiro polímero reticulado de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo, pelo menos, parcialmente grupos acídicos neutralizados; e uma camada reticulada da superfície formada sobre o pó de polímero base e incluindo um segundo polímero reticulado, em que o primeiro polímero reticulado é ainda reticulado através de um agente de reticulação da superfície, em que o polímero superabsorvente inclui sulfato de alumínio disperso na camada reticulada da superfície e alumina dispersa sobre a camada reticulada da superfície.

Description

CAMPO TÉCNICO REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
[001]Este pedido reivindica prioridade a e o benefício do Pedido de Patente Coreano No. 10-2016-0141764, depositado em 18 de Outubro de 2016, junto ao Escritório de Propriedade Intelectual da Coreia, cuja descrição é aqui incorporada por referência em sua totalidade.
[002]A presente invenção refere-se a um polímero superabsorvente que exibe uma permeabilidade ao líquido mais aperfeiçoada, mantendo um excelente desempenho de absorção e suprime a agregação e aglutinação de partículas mesmo sob condições de alta temperatura/alta umidade, e a um método para produzir o mesmo.
FUNDAMENTO
[003]O polímero superabsorvente (SAP) é um material polimérico sintético capaz de absorver umidade de cerca de 500 a 1.000 vezes o seu próprio peso, e cada fabricante o denominou nomes diferentes, tais como SAM (Material de Superabsorção), AGM (Material em Gel Absorvente) ou similar. Tais polímeros superabsorventes passaram a ser aplicados praticamente em produtos sanitários, e hoje são amplamente utilizados na produção de produtos de higiene, tais como fraldas de papel para crianças ou absorventes higiênicos, produtos de retenção de água para jardinagem, materiais de parada de água para a engenharia e construção civil, folhas para plantio de mudas, agentes de conservação para os campos de distribuição de alimentos, materiais para cataplasma ou similares.
[004]Na maioria dos casos, estes polímeros superabsorventes têm sido amplamente utilizados no campo dos materiais higiênicos, tais como fraldas ou absorventes higiênicos. Em tais materiais higiênicos, o polímero superabsorvente está geralmente contido em um estado de ser espalhado na polpa. Nos últimos anos, no entanto, foram feitos esforços contínuos para fornecer materiais higiênicos, tais como fraldas com uma espessura mais fina. Como uma parte de tais esforços, o desenvolvimento das chamadas fraldas despolpáveis e similares, nas quais o teor de polpa é reduzido ou a polpa não é utilizada de todo, está sendo ativamente avançado.
[005]Como descrito acima, no caso de materiais higiênicos em que o teor de polpa é reduzido ou a polpa não é usada, um polímero superabsorvente está contido em uma relação relativamente alta e essas partículas de polímero superabsorventes estão inevitavelmente contidas em múltiplas camadas nos materiais higiênicos. Para que todas as partículas de polímero superabsorventes contidas nas múltiplas camadas absorvam mais eficientemente o líquido, tal como a urina, não apenas o polímero superabsorvente precisa exibir, basicamente, alta capacidade de absorção e taxa de absorção, mas também precisa exibir uma permeabilidade líquida mais aperfeiçoada. Isto é, o polímero superabsorvente deve exibir permeabilidade ao líquido mais aperfeiçoada, de modo que as partículas de polímero superabsorventes da camada superficial que primeiro entra em contato com o líquido, tal como a urina, são absorvidas e permitem passar o líquido remanescente de forma eficaz e rápida.
[006]Desta maneira, recentemente, várias tentativas foram feitas para desenvolver um polímero superabsorvente altamente aperfeiçoado, mas estes requisitos técnicos ainda não estão suficientemente satisfeitos.
[007]Por outro lado, uma vez que o polímero superabsorvente está contido em um material higiênico, tal como uma fralda, é frequentemente exposto sob condições de alta temperatura/alta umidade. No entanto, como tal polímero superabsorvente é proporcionado na forma de partículas reticuladas finas exibindo alta absorvência, agregação e aglomeração (solidificação) de partículas ocorrem frequentemente quando expostas sob condições de alta temperatura/alta umidade. Quando estas agregação e solidificação ocorrem, as mesmas podem causar uma diminuição na processabilidade, tal como um aumento na carga durante o processo de fabricação e uso, e também pode causar dificuldades na utilização do polímero superabsorvente.
[008]Anteriormente, foram feitas tentativas para tratar partículas inorgânicas, tal como sílica, sobre a superfície das partículas do polímero superabsorvente para reduzir a agregação e aglutinação das partículas, mas os requisitos técnicos relativos a isto não foram suficientemente satisfeitos.
PROBLEMA TÉCNICO
[009]A presente invenção proporciona um polímero superabsorvente que apresenta uma permeabilidade ao líquido mais aperfeiçoada, mantendo basicamente um excelente desempenho de absorção, e suprime a agregação e aglutinação das partículas, mesmo sob condições de alta temperatura/alta umidade, e um método para produzir as mesmas.
SOLUÇÃO TÉCNICA
[010]A presente invenção proporciona um polímero superabsorvente compreendendo: um pó de polímero base incluindo um primeiro polímero reticulado de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo, pelo menos, parcialmente grupos acídicos neutralizados; e uma camada reticulada da superfície formada sobre o pó de polímero base e incluindo um segundo polímero reticulado, em que o primeiro polímero reticulado é ainda reticulado através de um agente de reticulação da superfície, em que o polímero superabsorvente inclui sulfato de alumínio disperso na camada reticulada da superfície e alumina dispersa sobre a camada reticulada da superfície.
[011]A presente invenção também proporciona um polímero superabsorvente compreendendo: um pó de polímero base incluindo um primeiro polímero reticulado de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo, pelo menos, parcialmente grupos acídicos neutralizados; e uma camada reticulada da superfície formada sobre o pó de polímero base e incluindo um segundo polímero reticulado, em que o primeiro polímero reticulado é ainda reticulado através de um agente de reticulação da superfície, em que o polímero superabsorvente inclui sulfato de alumínio disperso na camada reticulada da superfície e alumina dispersa sobre a camada reticulada da superfície, em que uma permeabilidade medida e calculada pelo método da seguinte Equação 1 é de 10 a 70 segundos, e uma eficiência antiaglomerante da seguinte Equação 2 é de 75% a 100%:
Figure img0001
Ts (unidade: segundo) significa o tempo necessário para permitir que uma solução salina a 0,9% (NaCl) permeie um polímero superabsorvente absorvido em solução salina sob uma carga de 0,3 psi, em que o polímero superabsorvente absorvido em solução salina é preparado por inchamento de 0,2 g de polímero superabsorvente com a solução salina a 0,9% durante 30 minutos, e T0 (unidade: segundo), significa o tempo necessário para permitir que uma solução salina a 0,9% permeie sob a carga de 0,3 psi, na ausência do polímero superabsorvente absorvido em solução salina, e
Figure img0002
W0 (g) é um peso inicial (g) do polímero superabsorvente e W6 (g) é a quantidade (g) na qual o polímero superabsorvente cai após aplicar uniformemente em um frasco de 10 cm de diâmetro, mantendo durante 10 minutos em uma câmara de temperatura constante e de umidade constante que é mantida a uma temperatura de 40 ± 3 °C e uma umidade de 80 ± 3%, e em seguida, invertendo um frasco em um papel de filtro e a batida é realizada três vezes.
[012]Além disso, a presente invenção proporciona um método para produzir um polímero superabsorvente compreendendo as etapas de: realização de polimerização reticulada de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo, pelo menos, parcialmente grupos acídicos neutralizados na presença de um agente de reticulação interno para formar um polímero de hidrogel contendo um primeiro polímero reticulado; secar, pulverizar e classificar o polímero de hidrogel para formar uma potência de polímero de base; tratamento térmico e reticulação da superfície do pó de polímero base na presença de uma solução de reticulação da superfície contendo sulfato de alumínio e um agente de reticulação da superfície para formar uma partícula de polímero superabsorvente; e misturar alumina seca sobre a partícula de polímero superabsorvente.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES
[013]Daqui em diante, um polímero superabsorvente, de acordo com uma modalidade específica da presente invenção, e um método de produção do mesmo serão descritos em detalhe. No entanto, isto é meramente apresentado como um exemplo da presente invenção, e será evidente para os versados na técnica que o escopo da presente invenção não está limitado a estas modalidades, e várias modificações podem ser feitas às modalidades dentro do escopo da presente invenção.
[014]Além disso, salvo indicação em contrário ao longo deste relatório descritivo, o termo "compreende" ou "contém" refere-se à inclusão de qualquer elemento constituinte (ou componente constituinte) sem limitação particular, e não pode ser interpretado como um significado de excluir uma adição de outro elemento constituinte (ou componente constituinte).
[015]O termo “sobre a (partícula de polímero superabsorvente)” pode significar ser formado sobre a superfície da partícula, ou ser formado em um estado no qual uma parte é embutida na superfície da partícula e uma parte é exposta sobre a superfície da partícula.
[016]Nos conceitos distintivos, o termo “na (partícula de polímero superabsorvente)” pode significar ser formado em um estado completamente embutido na camada, ou ser formado em um estado no qual, pelo menos, uma parte é embutida na camada.
[017]Por outro lado, de acordo com uma modalidade da invenção, é proporcionado um polímero superabsorvente compreendendo: um pó de polímero base incluindo um primeiro polímero reticulado de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo, pelo menos, parcialmente grupos acídicos neutralizados; e uma camada reticulada da superfície formada sobre o pó de polímero base e incluindo um segundo polímero reticulado, em que o primeiro polímero reticulado é ainda reticulado através de um agente de reticulação da superfície, em que o polímero superabsorvente inclui sulfato de alumínio disperso na camada reticulada da superfície e alumina dispersa sobre a camada reticulada da superfície.
[018]O polímero superabsorvente de uma modalidade pode ser obtido por um método de produção descrito abaixo, por exemplo, um método de produção de realização de uma reticulação da superfície utilizando uma solução de reticulação da superfície contendo um sal de alumínio predeterminado, tal como sulfato de alumínio e, em seguida, mistura seca da alumina ou similar. Desta maneira, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode ter uma estrutura na qual o sulfato de alumínio é uniformemente disperso na camada reticulada da superfície, e tem uma estrutura na qual (partículas) de alumina são uniformemente dispersas sobre a camada reticulada da superfície.
[019]Como um resultado de estudos e experimentos contínuos, os presentes inventores descobriram que as partículas de polímero superabsorventes de uma modalidade com tais características estruturais podem manter excelentemente as características de absorção básicas e taxa de absorção, tais como uma Capacidade de Retenção Centrífuga, uma absorção sob pressão e um tempo de remoção do vórtice, e também exibir propriedades de permeabilidade ao líquido e antiaglomerante (prevenção de solidificação) mais aperfeiçoadas do que as conhecidas anteriormente. Essas propriedades de permeabilidade ao líquido e antiaglomerante aperfeiçoadas podem ser definidas pelas propriedades físicas descritas abaixo, tais como uma permeabilidade e uma eficiência antiaglomerante.
[020]Em particular, verificou-se que o polímero superabsorvente de uma modalidade pode exibir propriedades de permeabilidade ao líquido e/ou antiaglomerante aperfeiçoadas em comparação com um polímero superabsorvente existente obtido por mistura a seco de outras partículas inorgânicas, tal como sílica, ou um polímero superabsorvente existente obtido pela incorporação de diferentes tipos de sais de alumínio na camada de reticulação da superfície.
[021]Espera-se que tal permeabilidade líquida aperfeiçoada seja expressa porque a força das partículas de polímero superabsorventes pode ser adicionalmente aperfeiçoada como um todo, uma vez que o sulfato de alumínio está uniformemente contido na camada reticulada da superfície, e assim a forma das partículas pode ser mantida mesmo após absorção do líquido. Além disso, considera-se que a alumina é bem mantida sobre a superfície de partícula, em comparação com outras partículas inorgânicas, tal como a sílica, e assim a agregação e aglomeração de partículas podem ser suprimidas de forma mais eficaz.
[022] Assim, de acordo com uma modalidade, pode ser proporcionado um polímero superabsorvente que exibe propriedades de permeabilidade ao líquido e antiaglomerante mais aperfeiçoadas juntamente com um excelente desempenho de absorção, e tal polímero superabsorvente pode ser utilizado eficazmente para materiais higiênicos com um teor de polpa reduzido.
[023]No polímero superabsorvente de uma modalidade, o pó de polímero base pode ter o componente e a composição equivalentes àqueles do pó de polímero base de um polímero superabsorvente geral. Esse pó de polímero base pode incluir um primeiro polímero reticulado de um monômero insaturado com, pelo menos, grupos acídicos parcialmente neutralizados, tais como ácido acrílico e o seu sal, e pode ser produzido de acordo com o método de produção de outra modalidade descrita abaixo.
[024]Contudo, estes pós de polímero de base podem ser produzidos sob as condições de produção do método de produção descrito abaixo, por exemplo, o tipo e conteúdo do agente de reticulação interno, as condições de polimerização e similares podem ser controlados de modo que a capacidade de retenção centrífuga (CRC) para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução de cloreto de sódio aquosa) durante 30 minutos é de 29 g/g ou mais, e um tempo de remoção de vórtice é de 27 segundos ou mais.
[025]Um pó de polímero base é preparado de modo a satisfazer estas propriedades físicas, e tal pó de polímero base é submetido a um processo de reticulação da superfície predeterminado incluindo sulfato de alumínio e um processo de mistura a seco de alumina ou similar para obter um polímero superabsorvente de uma modalidade. Assim, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode exibir propriedades físicas superiores, por exemplo, um desempenho de absorção superior, ou propriedades de permeabilidade ao líquido e/ou antiaglomerante mais aperfeiçoadas.
[026]Por outro lado, uma vez que a estrutura do pó de polímero base excluindo isto é equivalente ao pó de polímero base do polímero superabsorvente comum, a explicação adicional relacionada com este será omitida.
[027]No polímero superabsorvente de uma modalidade, a camada reticulada da superfície pode ser formada utilizando um agente de reticulação da superfície compreendendo, pelo menos, um selecionado a partir do grupo consistindo em um composto à base de poliol, um composto à base de carbonato de alquileno e um composto à base de epóxi polivalente. Tal agente de reticulação da superfície pode ser adicionalmente reticulado com um primeiro polímero de reticulação sobre a superfície do pó de polímero base para formar uma camada de reticulação da superfície. Nesta camada de reticulação da superfície, o sulfato de alumínio pode estar contido em um estado uniformemente disperso.
[028]O tipo de agente de reticulação da superfície não é particularmente limitado e, por exemplo, composto de epóxi polivalente, tais como etileno glicol diglicidil éter, polietileno glicol diglicidil éter, glicerol poliglicidil éter, propileno glicol diglicidil éter ou polipropileno glicol diglicidil éter; composto à base de carbonato de alquileno, tal como carbonato de etileno ou carbonato de propileno; ou composto à base de poliol, tais como etileno glicol, dietileno glicol, propileno glicol, trietileno glicol, tetraetileno glicol, propanodiol, dipropileno glicol, polipropileno glicol, glicerina, poliglicerina, butanodiol, heptanodiol, hexanodiol trimetilolpropano, pentaeritritol ou sorbitol podem ser utilizados sem limitação particular.
[029]No entanto, quando a camada reticulada da superfície é formada usando junto com sulfato de alumínio, um composto à base de epóxi polivalente, tal como etileno glicol diglicidil éter pode ser mais apropriadamente usado como o agente de reticulação da superfície, de modo a melhorar ainda mais a permeabilidade ao líquido e similares do polímero superabsorvente.
[030]Além disso, o polímero superabsorvente da modalidade pode ainda incluir alumina dispersa na camada de reticulação da superfície. Ao incluir alumina junto com sulfato de alumínio, mesmo na camada de reticulação da superfície, a permeabilidade ao líquido e similares do polímero superabsorvente pode ser ainda aperfeiçoada.
[031]Por outro lado, como alumina que é dispersa sobre a camada de reticulação da superfície ou opcionalmente contida na camada de reticulação da superfície, por exemplo, uma alumina fumada altamente dispersível com uma área de superfície específica de 80 m2/g ou mais, ou 80 m2/g para 180 m2/g pode ser usado adequadamente. Alumina satisfazendo estas propriedades (por exemplo, alumina comercializada sob o nome comercial da série AEROXIDE Alu) pode ser comercialmente obtida e usada. As propriedades de permeabilidade ao líquido e/ou antiaglomerante do polímero superabsorvente podem ser ainda aperfeiçoadas utilizando essa alumina.
[032]Além disso, no polímero superabsorvente de uma modalidade, o sulfato de alumínio pode estar contido em uma quantidade de 0,02 a 0,3 parte em peso com base em 100 partes em peso do pó de polímero base. Quando a faixa de conteúdo deste sulfato de alumínio é muito pequena, a permeabilidade ao líquido e/ou as propriedades antiaglomerantes do polímero superabsorvente podem ser insuficientes. Quando o conteúdo é excessivamente grande, a estrutura reticulada da camada reticulada da superfície não é adequadamente formada e, em vez disso, as propriedades físicas do polímero superabsorvente podem ser reduzidas como um todo.
[033]Além disso, a alumina opcionalmente contida na camada de reticulação da superfície junto com o sulfato de alumínio pode estar contida em uma quantidade de 0,005 a 0,1 parte em peso com base em 100 partes em peso do pó de polímero base, e a alumina dispersa sobre a camada reticulada da superfície pode estar contida em uma quantidade de 0,03 a 0,2 parte em peso com base em 100 partes em peso do pó de polímero base. Ao satisfazer essa faixa de conteúdo, é possível suprimir a deterioração das propriedades físicas do polímero superabsorvente, melhorando mais eficazmente a permeabilidade ao líquido e as propriedades antiaglomerantes do polímero superabsorvente.
[034]Entretanto, o polímero superabsorvente acima mencionado pode exibir excelente permeabilidade ao líquido, e esta excelente permeabilidade ao líquido pode ser definida por uma permeabilidade de 10 a 70 segundos ou 15 a 68 segundos medidos e calculados pelo método da seguinte Equação 1:
Figure img0003
Ts (unidade: segundo) significa o tempo necessário para permitir que uma solução salina a 0,9% (NaCl) permeie um polímero superabsorvente absorvido em solução salina sob uma carga de 0,3 psi, em que o polímero superabsorvente absorvido em solução salina é preparado por inchamento de 0,2 g de polímero superabsorvente com a solução salina a 0,9% durante 30 minutos, e T0 (unidade: segundo) significa o tempo requerido para permitir que a solução salina a 0,9% permeie sob a carga de 0,3 psi na ausência do polímero superabsorvente absorvido por solução salina.
[035]A permeabilidade é um índice que representa quão bem uma solução salina (solução aquosa de NaCl a 0,9%) permeia o polímero superabsorvente inchado. Isto é avaliado medindo o tempo que leva para a solução salina a 0,9% permear após inchar 0,2 g do pó de polímero superabsorvente durante 30 minutos e, em seguida, aplicar uma carga de 0,3 psi, de acordo com o método descrito na literatura (Buchholz, F.L. and Graham, A.T., “Modern Super Absorbent Polymer Technology”, John Wiley & Sons (1998), page 161). Um método mais detalhado de medir a permeabilidade será descrito em detalhe nas modalidades descritas abaixo.
[036]Além disso, no polímero superabsorvente de uma modalidade descrita acima, uma eficiência antiaglomerante da seguinte Equação 2 pode ser de 75% a 100%. Quando mantida sob as condições de alta temperatura/alta umidade, conforme descrito acima, ela pode exibir propriedades antiaglomerantes excelentes que dificilmente causam agregação e solidificação (aglomerante).
Figure img0004
W0 (g) é um peso inicial (g) do polímero superabsorvente, e W6 (g) é a quantidade (g) na qual o polímero superabsorvente cai após aplicar uniformemente em um frasco de 10 cm de diâmetro, mantendo durante 10 minutos em uma câmara de temperatura constante e de umidade constante que é mantida a uma temperatura de 40 ± 3 °C e uma umidade de 80 ± 3%, e em seguida, invertendo um frasco em um papel de filtro e a batida é realizada três vezes.
[037]Além disso, o polímero superabsorvente pode exibir, basicamente, desempenho de absorção e taxa de absorção excelentes. Mais especificamente, o polímero superabsorvente pode ter uma capacidade de retenção centrífuga (CRC) para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso da solução de cloreto de sódio aquosa) durante 30 minutos de 28 g/g a 36 g/g ou 29 g/g a 35 g/g.
[038]Neste caso, a capacidade de retenção centrífuga (CRC) pode ser calculada pela seguinte Equação 3 depois de absorver o polímero superabsorvente a uma solução salina fisiológica durante 30 minutos:
Figure img0005
W0 (g) é um peso inicial (g) do polímero superabsorvente, W1 (g) é o peso do dispositivo que não inclui o polímero superabsorvente, medido após imersão e absorção do mesmo em uma solução salina fisiológica durante 30 minutos e, em seguida, desidratando o mesmo usando uma centrífuga a 250 G durante 3 minutos, e W2 (g) é o peso do dispositivo incluindo o polímero superabsorvente, medido após imersão e absorção do polímero superabsorvente em uma solução salina fisiológica à temperatura ambiente durante 30 minutos e, em seguida, desidratando o mesmo usando uma centrífuga a 250 G durante 3 minutos.
[039]Além disso, o polímero superabsorvente pode apresentar uma excelente absorção sob pressão (0,3 AUP) para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) sob 0,3 psi durante 1 hora de 20 a 33 g/g ou 24 a 30 g/g. Além disso, o polímero superabsorvente pode exibir uma excelente capacidade de absorção sob pressão (0,7 AUP) para uma solução salina fisiológica sob 0,7 psi durante 1 hora de 10 a 25 g/g, ou 10 a 22 g/g. Assim, pode exibir excelente desempenho de absorção mesmo sob alta carga.
[040]Tal absorvência sob pressão (AUP) pode ser calculada de acordo com a seguinte Equação 4, depois de absorver o polímero superabsorvente em uma solução salina fisiológica sob uma carga de cerca de 0,7 psi durante 1 hora.
Figure img0006
W0 (g) é um peso inicial (g) do polímero superabsorvente, W3 (g) é a soma total de um peso do polímero superabsorvente e um peso do dispositivo capaz de fornecer uma carga ao polímero superabsorvente, e W4 (g) é a soma total de um peso do polímero superabsorvente e um peso do dispositivo capaz de fornecer uma carga ao polímero superabsorvente, após a absorção de uma solução salina fisiológica ao polímero superabsorvente sob uma carga (0,3 psi ou 0,7 psi) durante 1 hora.
[041]Adicionalmente, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode ter um tempo de remoção de vórtice de 25 a 35 segundos, junto com a capacidade de retenção centrífuga acima descrita e similares. Um tal tempo de remoção do vórtice significa o tempo durante o qual um vórtice do líquido desaparece devido à rápida absorção quando o polímero superabsorvente é adicionado à solução salina fisiológica e agitado. Isso pode definir uma taxa de absorção rápida do polímero superabsorvente.
[042]Após o polímero superabsorvente ser adicionado a uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução de NaCl) sob agitação, o tempo de remoção do vórtice pode ser calculado por um método de medir o tempo até que um vórtice do líquido causado pela agitação desaparecer e superfície lisa ser formada.
[043]Entretanto, o polímero superabsorvente de uma modalidade descrita acima pode ser tipicamente obtido através da realização de uma polimerização de reticulação de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo, pelo menos, parcialmente grupos acídicos neutralizados, tais como uma mistura de ácido acrílico e seu sal de sódio, em que pelo menos algum ácido carboxílico foi neutralizado com sal de sódio ou similar, na presença de um agente de reticulação interno. Mais especificamente, o polímero superabsorvente pode ser obtido realizando uma polimerização de reticulação do referido monômero na presença de um agente de reticulação interno para obter um pó de polímero base e, em seguida, reticulação da superfície do pó de polímero base com uma solução de reticulação da superfície contendo um agente de reticulação da superfície e sulfato de alumínio, e em seguida, alumina de mistura a seco ou similar.
[044]Mais especificamente, controlando o tipo e conteúdo do agente de reticulação interno e as condições de polimerização, por exemplo, um pó de polímero base que satisfaz uma capacidade de retenção centrífuga (CRC) de 29 g/g ou mais e um tempo de remoção de vórtice de 27 segundos ou mais é obtido, e em seguida, uma etapa de reticulação da superfície e uma etapa de mistura a seco sobre este, obtendo assim o polímero superabsorvente de uma modalidade exibindo as propriedades físicas excelentes acima.
[045]A este respeito, de acordo com outra modalidade da invenção, é proporcionado um método para produzir um polímero superabsorvente compreendendo as etapas de: realizar polimerização de reticulação de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo, pelo menos, grupos acídicos parcialmente neutralizados na presença de um agente de reticulação interno para formar um polímero de hidrogel contendo um primeiro polímero reticulado; secar, pulverizar e classificar o polímero de hidrogel para formar um pó de polímero superabsorvente; tratamento térmico e reticulação da superfície do pó de polímero base na presença de uma solução de reticulação da superfície contendo sulfato de alumínio e um agente de reticulação da superfície, e alumina de mistura seca sobre o pó de polímero superabsorvente.
[046]Daqui em diante, uma modalidade do método de produção do polímero superabsorvente será descrita em detalhe para cada etapa.
[047]Em primeiro lugar, no método de produção acima mencionado, o polímero de hidrogel pode ser formado realizando polimerização de reticulação de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água na presença de um agente de reticulação interno.
[048]Neste caso, o monômero etilenicamente insaturado solúvel em água pode incluir, pelo menos, um selecionado a partir do grupo consistindo em monômeros aniônicos de ácido acrílico, ácido metacrílico, anidrido maléico, ácido fumárico, ácido crotônico, ácido itacônico, ácido 2-acriloiletanossulfônico, ácido 2- metacriloiletanossulfônico, ácido 2-(met) acriloilpropanossulfônico ou ácido 2-(met) acrilamido-2-metilpropanossulfônico e seus sais; monômeros não-iônicos, contendo grupos hidrofílicos, de (met) acrilamida, (met) acrilato N-substituído, 2-hidroxietil(met) acrilato, 2-hidroxipropil (met) acrilato, metoxipolietileno glicol (met) acrilato ou polietileno glicol (met) acrilato; e monômeros insaturados contendo grupo amino de (N, N)-dimetilaminoetil (met) acrilato ou (N, N)-dimetilaminopropil (met) acrilamida, e seu produto quaternário. Entre eles, o ácido acrílico ou um sal do mesmo, por exemplo, um sal de metal alcalino, tais como ácido acrílico e/ou um sal de sódio do mesmo com, pelo menos, ácidos acrílicos parcialmente neutralizados podem ser utilizados, e o uso desses monômeros permite a produção de um polímero superabsorvente com propriedades físicas mais excelentes.
[049]No caso do uso do ácido acrílico e do seu sal de metal alcalino como um monômero, o monômero pode ser utilizado por ácido acrílico neutralizante com um composto básico, tal como a soda cáustica (NaOH). Neste caso, um grau de neutralização do monômero etilenicamente insaturado solúvel em água pode ser ajustado para 50 a 95% ou 70 a 85%. Dentro desta faixa, é possível fornecer um polímero superabsorvente com capacidade de retenção centrífuga excelente sem receio de precipitação durante a neutralização.
[050]Na mistura de monômero contendo o monômero etilenicamente insaturado solúvel em água, a concentração do monômero etilenicamente insaturado solúvel em água pode ser de 20 a 60% em peso ou 40 a 50% em peso com base na quantidade total da mistura de monômero incluindo as respectivas matérias-primas e solventes descritos abaixo, que podem ser apropriadamente ajustados em consideração do tempo de polimerização, das condições de reação e similares. Contudo, quando a concentração do monômero é excessivamente baixa, o rendimento do polímero superabsorvente pode ser reduzido, o que pode causar um problema na eficiência econômica. Por outro lado, quando a concentração é excessivamente alta, uma parte do monômero pode precipitar ou a eficiência de pulverização pode ser reduzida após a pulverização do polímero de hidrogel polimerizado, o que pode causar um problema no processo, e as propriedades físicas do polímero superabsorvente podem ser deterioradas.
[051]Como o agente de reticulação interno para introduzir a estrutura de reticulação básica no pó de polímero base, qualquer agente de reticulação interno com um grupo funcional de reticulação usado convencionalmente para a produção de um polímero superabsorvente pode ser utilizado sem limitação particular. No entanto, a fim de melhorar ainda mais as propriedades físicas do polímero superabsorvente introduzindo uma estrutura de reticulação apropriada no pó de polímero base, mais especificamente, a fim de apropriadamente alcançar as propriedades físicas do pó de polímero base descrito acima e assim exibir uma permeabilidade do líquido aperfeiçoada e propriedades antiaglomerantes do polímero superabsorvente, pelo menos, um selecionado a partir do grupo consistindo em uma bis (met) acrilamida com 8 a 30 átomos de carbono, um poliol (meta) acrilato tendo 2 a 30 átomos de carbono e um poliol poli (met)alil éter com 2 a 30 átomos de carbono podem ser usados como o agente de reticulação interno.
[052]Exemplos mais específicos do agente de reticulação interno podem incluir, pelo menos, um selecionado a partir do grupo consistindo em diacrilato de polietileno glicol (PEGDA), diacrilato de glicerina, triacrilato de glicerina, triacrilato de trimetilolpropano não modificado ou etoxilado (TMPTA etoxilado), diacrilato de hexanodiol, e diacrilato de trietileno glicol. O agente de reticulação interno pode estar contido a uma concentração de 0,01 a 0,5% em peso em relação à mistura de monômeros, reticulando desse modo o polímero polimerizado.
[053]Além disso, a mistura de monômero pode ainda incluir um iniciador de polimerização que é geralmente utilizado na produção de um polímero superabsorvente.
[054]Especificamente, o iniciador de polimerização que pode ser usado aqui inclui um iniciador de polimerização térmico ou um iniciador de fotopolimerização por irradiação UV, dependendo do método de polimerização. No entanto, mesmo no caso de se utilizar o método de fotopolimerização, porque uma certa quantidade de calor é gerada pela irradiação ultravioleta ou similar e um certo grau de calor é gerado de acordo com o progresso da reação de polimerização exotérmica, um iniciador de polimerização térmico pode ser adicionalmente incluído.
[055]O iniciador de fotopolimerização pode ser utilizado sem qualquer limitação na sua constituição, desde que seja um composto capaz de formar um radical por uma luz, tais como os raios ultravioleta. O iniciador de fotopolimerização, por exemplo, pode incluir pelo menos um selecionado a partir do grupo consistindo em um éter de benzoína, uma dialquil acetofenona, uma hidroxil alquilcetona, um fenil glioxilato, um benzil dimetil cetal, uma acil fosfina e uma α-aminocetona. Entretanto, exemplos específicos de acil fosfina podem incluir lucirin TPO normal, nomeadamente óxido de 2,4,6-trimetil-benzoil-trimetil fosfina, ou IRGACURE 819, nomeadamente, bis (2,4,6-trimetilbenzoil)-fenil fosfinaóxido).
[056]Mais diversos iniciadores de fotopolimerização são bem descritos em “UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application” escrito por Reinhold Schwalm, (Elsevier, 2007), page 115, no entanto, o iniciador de fotopolimerização não está limitado aos exemplos acima descritos.
[057]O iniciador de fotopolimerização pode ser incluído em uma concentração de 0,01 a 1,0% em peso com base na mistura de monômero. Quando a concentração do iniciador de fotopolimerização é excessivamente baixa, a taxa de polimerização pode tornar-se lenta, e quando a concentração do iniciador de fotopolimerização é excessivamente alta, o peso molecular do polímero superabsorvente pode tornar-se pequeno e as suas propriedades físicas tornarem-se desiguais.
[058]Além disso, como o iniciador de polimerização térmico, pelo menos, um selecionado a partir do grupo consistindo em iniciador à base de persulfato, iniciador à base de azo, peróxido de hidrogênio e ácido ascórbico pode ser utilizado. Especificamente, exemplos dos iniciadores à base de persulfato incluem persulfato de sódio (Na2S2O8), persulfato de potássio (K2S2O8), persulfato de amônio ((NH4) 2S2O8) e similares, e exemplos do iniciador à base de azo incluem dicloridrato de 2,2-azobis (2-amidinopropano), dicloridrato de 2,2-azobis-(N, N-dimetileno) isobutirimidina, 2- (carbamoilazo) isobutilonitril, dicloridrato de 2,2-azobis [2-(2-imidazolin-2-il) propano], 4,4-azobis-(ácido 4-cianovalérico) e similares.
[059]Mais vários iniciadores de polimerização térmicos são bem descritos em "Principle of Polymerization" escrito por Odian, (Wiley, 1981), page 203, no entanto, o iniciador de polimerização térmico não está limitado aos exemplos acima descritos.
[060]O iniciador de polimerização térmico pode ser incluído na concentração de 0,001 a 0,5% em peso com base sobre a mistura de monômeros. Quando a concentração do iniciador de polimerização térmico é excessivamente baixa, a polimerização térmica adicional dificilmente ocorre e assim os efeitos devido à adição do iniciador de polimerização térmico podem ser insignificantes, e quando a concentração do iniciador de polimerização térmico é excessivamente alta, o peso molecular do polímero superabsorvente torna-se pequeno e as propriedades físicas podem se tornar irregulares.
[061]Além disso, a mistura de monômero pode ainda incluir aditivos, tais como um espessante, um plastificante, um estabilizador de conservação, um antioxidante, um tensoativo, e assim por diante, conforme necessário. Como os aditivos a serem adicionados, vários aditivos amplamente utilizados no campo do polímero superabsorvente podem ser usados sem limitação.
[062]Entretanto, as matérias-primas, tais como o monômero etilenicamente insaturado solúvel em água, o iniciador de fotopolimerização, o iniciador de polimerização térmica, o agente de reticulação interno, e os aditivos podem ser preparados na forma de uma solução que é dissolvida nem um solvente.
[063]Neste caso, qualquer solvente utilizável pode ser utilizado sem limitação na sua constituição, desde que possa dissolver os componentes acima mencionados. Por exemplo, um ou mais solventes selecionados a partir do grupo consistindo em água, etanol, etilenoglicol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, 1,4-butanodiol, propilenoglicol, etilenoglicol monobutiléter, propilenoglicol monometil éter, acetato de de propilenoglicol monometiléter, metiletilcetona, acetona, metilamilcetona, ciclohexanona, ciclopentanona, dietilenoglicol monometiléter, dietilenoglicol etiléter, tolueno, xileno, butilolactona, carbitol, acetato de metilcelosolve, e N, N-dimetil acetamida, e assim por diante, podem ser utilizados sozinhos ou em combinação uns com os outros.
[064]O solvente pode ser incluído em uma quantidade residual de exclusão dos componentes acima descritos a partir do peso total da mistura de monômero.
[065]Entretanto, o método para formar um polímero de hidrogel pela polimerização ou fotopolimerização térmica de uma tal mistura de monômero também não é particularmente limitado pela sua constituição, desde que seja um método de polimerização comumente usado na técnica.
[066]Especificamente, o processo de polimerização da mistura de monômero pode ser largamente classificado em uma polimerização e fotopolimerização térmica dependendo de uma fonte de energia de polimerização. A polimerização térmica pode ser tipicamente realizada em um reator como um amassador equipado com fusos de agitação, a fim de facilitar a geração de bolhas. Em contraste, a fotopolimerização pode ser realizada em um reator equipado com uma correia transportadora móvel. Contudo, o método de polimerização acima descrito é apenas um exemplo, e a presente invenção não está limitada a isso.
[067]Além disso, uma temperatura de polimerização da mistura de monômero pode ser controlada desde cerca de 40 °C a 90 °C, induzindo assim eficazmente a vaporização do solvente orgânico volátil e a polimerização do polímero de hidrogel em que os poros são formados.
[068]Neste caso, os meios para atingir a temperatura de polimerização dentro da faixa descrita acima não são particularmente limitados. O aquecimento pode ser realizado fornecendo um meio de aquecimento ou fornecendo diretamente uma fonte de calor. O tipo de meio de aquecimento que pode ser aqui utilizado pode ser um fluido aquecido, tais como vapor, ar quente, óleo quente, etc., mas não está limitado a isso. Além disso, a temperatura do meio de aquecimento fornecido pode ser adequadamente selecionada em consideração dos meios do meio de aquecimento, a velocidade de elevação da temperatura e a temperatura alvo de elevação. Enquanto isso, um método de aquecimento usando eletricidade ou um método de aquecimento usando gás pode ser usado como a fonte de calor fornecida diretamente, mas a fonte de calor não está limitada a estes exemplos.
[069]Além disso, um tempo de polimerização da mistura de monômero pode ser controlado de 30 segundos a 10 minutos, formando assim um polímero de hidrogel com uma estrutura de poro optimizada.
[070]Como um exemplo, o polímero de hidrogel obtido de acordo com a polimerização térmica que é realizada no reator como um amassador equipado com um fuso de agitação fornecendo ar quente ao mesmo ou aquecendo o reator pode ter um tamanho de partícula de vários centímetros a vários milímetros quando é descarregado a partir da saída do reator, de acordo com a forma do fuso de agitação equipado no reator. Especificamente, o tamanho do polímero de hidrogel obtido pode variar de acordo com a concentração da mistura de monômero injetada ao mesmo, a velocidade de injeção ou similares, e geralmente o polímero de hidrogel com um tamanho de partícula médio em peso de 2 a 50 mm pode ser obtido.
[071]Além disso, como descrito acima, quando a fotopolimerização é realizada em um reator equipado com uma correia transportadora móvel, o polímero de hidrogel obtido pode ser usualmente um polímero de hidrogel tipo folha com uma largura da correia. Neste caso, a espessura da folha de polímero pode variar dependendo da concentração e da velocidade de injeção da mistura de monômero a ser injetada na mesma, mas normalmente, é preferível fornecer a mistura de monômero, de modo que um polímero similar a uma folha tenha uma espessura de cerca de 0,5 a cerca de 5 cm pode ser obtido. Quando a mistura de monômero é fornecida de tal modo que a espessura do polímero similar a uma folha se torna demasiado fina, é indesejável porque a eficiência de produção é baixa, e quando a espessura do polímero tipo folha é superior a 5 cm, a reação de polimerização não pode ser realizada uniformemente em toda a espessura devido à espessura excessiva.
[072]Neste caso, o polímero de hidrogel obtido pelo método acima mencionado pode ter um teor de água de 40 a 80% em peso. Entretanto, o “teor de água” como aqui usado significa um peso ocupado pela umidade em relação a uma quantidade total do polímero de hidrogel, que pode ser o valor obtido subtraindo o peso do polímero seco a partir do peso do polímero de hidrogel. Especificamente, o teor de água pode ser definido como um valor calculado medindo a perda de peso devida à evaporação da umidade no polímero no processo de secagem, aumentando a temperatura do polímero através de aquecimento por infravermelho. Neste momento, o teor de água é medido sob as condições de secagem determinadas da seguinte forma: a temperatura de secagem é aumentada a partir da temperatura ambiente a cerca de 180 °C e, em seguida, a temperatura é mantida a 180 °C, e o tempo de secagem total é ajustado para 20 minutos, incluindo 5 minutos para a etapa de aumento de temperatura.
[073]Após os monômeros serem submetidos a uma polimerização de reticulação, o pó de polímero base pode ser obtido através das etapas, tais como secagem, pulverização, classificação e similares, e através das etapas, tais como pulverização e classificação, o pó de polímero base e o polímero superabsorvente obtidos a partir dos mesmos são adequadamente produzidos e fornecidos de modo a terem um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm. Mais especificamente, pelo menos, 95% em peso ou mais do pó de polímero base e o polímero superabsorvente daí obtidos têm um diâmetro de partícula de 150 μm a 850 μm, e um pó fino com um diâmetro de partícula inferior a 150 μm pode ser contido em uma quantidade inferior a 3% em peso.
[074]Como descrito acima, como a distribuição do diâmetro de partícula do pó de polímero base e do polímero superabsorvente é ajustada dentro da faixa preferida, o polímero superabsorvente finalmente produzido pode exibir as propriedades físicas acima mencionadas de forma mais satisfatória.
[075]Por outro lado, o método de secagem, pulverização e classificação será descrito em mais detalhes abaixo.
[076]Em primeiro lugar, quando se seca o polímero de hidrogel, uma etapa de pulverização grosseira pode ser realizada antes da secagem, a fim de aumentar a eficiência da etapa de secagem, se necessário.
[077]Uma máquina de pulverização usada aqui não é limitada por sua configuração e, especificamente, pode incluir qualquer um selecionado a partir do grupo consistindo em um pulverizador vertical, um cortador de turbo, um moedor de turbo, um moinho cortador rotativo, um moinho cortador, um moinho de disco, um triturador de fragmentação, um triturador, um helicóptero e um cortador de corte. Contudo, não está limitado aos exemplos acima descritos.
[078]Neste caso, a etapa de pulverização grosseira pode ser realizada de modo que o diâmetro de partícula do polímero de hidrogel se torne de cerca de 2 mm a cerca de 10 mm.
[079]A pulverização do polímero de hidrogel para um diâmetro de partícula inferior a 2 mm não é tecnicamente fácil devido ao seu alto teor de água e um fenômeno de aglomeração das partículas pulverizadas pode ocorrer. Entretanto, se o polímero é pulverizado em um diâmetro de partícula superior a 10 mm, o efeito de aumentar a eficiência na etapa de secagem subsequente pode ser insignificante.
[080]O polímero de hidrogel grosseiramente pulverizado como acima ou o polímero de hidrogel imediatamente após a polimerização sem a etapa de pulverização grosseira é submetido a uma etapa de secagem. Neste caso, a temperatura de secagem da etapa de secagem pode ser de 50 °C a 250 °C. Quando a temperatura de secagem é inferior a 50 °C, é provável que o tempo de secagem seja muito longo ou que as propriedades físicas do polímero superabsorvente finalmente formado sejam deterioradas e, quando a temperatura de secagem for superior a 250 °C, somente a superfície do polímero é excessivamente seca, e assim é provável que pó fino seja gerado durante a etapa de pulverização subsequente, e as propriedades físicas do polímero superabsorvente finalmente formado são deterioradas. De preferência, a secagem pode ser realizada a uma temperatura de 150 °C a 200 °C, mais e preferência, a uma temperatura de 160 °C a 190 °C.
[081]Entretanto, o tempo de secagem pode ser de 20 minutos a 15 horas, em consideração da eficiência do processo e similares, mas não está limitado ao mesmo.
[082]Na etapa de secagem, o método de secagem pode também ser selecionado e utilizado sem ser limitado pela sua constituição se for um método geralmente utilizado para a secagem do polímero de hidrogel. Especificamente, a etapa de secagem pode ser realizada por um método, tal como fornecimento de ar quente, irradiação infravermelha, irradiação de microondas ou irradiação ultravioleta. Após a etapa de secagem como acima é realizada, o teor de água do polímero pode ser de 0,05 a 10% em peso.
[083]Subsequentemente, o polímero seco obtido através da etapa de secagem é submetido a uma etapa de pulverização.
[084]O pó de polímero obtido através da etapa de pulverização pode ter um diâmetro de partícula de 150 μm a 850 μm. Exemplos específicos de um dispositivo de pulverização que pode ser utilizado para alcançar o diâmetro de partícula acima podem incluir um moinho de esferas, um moinho de pinos, um moinho de martelos, um moinho de parafuso, um moinho de rolos, um moinho de discos, um moinho de giro ou similar, mas a presente invenção não está limitada ao mesmo.
[085]Além disso, a fim de controlar as propriedades físicas do pó de polímero superabsorvente finalmente comercializado após a etapa de pulverização, uma etapa de classificação separada do pó de polímero obtido após a pulverização, dependendo do diâmetro da partícula pode ser submetida. De preferência, um polímero com um diâmetro de partícula de 150 μm a 850 μm é classificado e apenas o pó de polímero com um tal diâmetro de partícula pode ser submetido à reação de reticulação da superfície e finalmente comercializado.
[086]Por outro lado, após realizar a etapa de formar o pó de polímero base descrito acima, o método para produzir o polímero superabsorvente de uma modalidade pode incluir uma etapa de tratamento térmico e reticulação da superfície do pó de polímero base na presença de uma solução de reticulação da superfície contendo sulfato de alumínio e um agente de reticulação da superfície.
[087]Neste momento, uma vez que o tipo do agente de reticulação da superfície, o sulfato de alumínio e o conteúdo do mesmo já foram descritos em relação ao polímero superabsorvente de uma modalidade, a explicação adicional relacionada com este será omitida. Para referência, o teor do sulfato de alumínio na solução de reticulação da superfície pode corresponder ao teor do sulfato de alumínio no polímero superabsorvente da modalidade descrita acima.
[088]Além disso, a solução de reticulação da superfície pode incluir, pelo menos, um solvente selecionado a partir do grupo consistindo em água, etanol, etileno glicol, dietileno glicol, trietileno glicol, 1,4-butanodiol, propileno glicol, etileno glicol monobutil éter, propileno glicol monometil éter, acetato de propileno glicol monometil éter, metil etil cetona, acetona, metil amil cetona, ciclohexanona, ciclopentanona, dietileno glicol monometil éter, dietileno glicol etiléter, tolueno, xileno, butirolactona, carbitol, acetato de metil celosolve e N, N-dimetilacetamida.
[089]Além disso, como já mencionado acima, na camada reticulada da superfície do polímero superabsorvente de uma modalidade, a alumina pode ser adicionalmente opcionalmente contida junto com sulfato de alumínio.
[090]Para este fim, a solução de reticulação da superfície pode ainda incluir alumina. O teor de alumina na solução de reticulação da superfície pode também corresponder ao teor de alumina na camada reticulada da superfície do polímero superabsorvente de uma modalidade.
[091]Além disso, o agente de reticulação da superfície contido na solução de reticulação da superfície pode ser utilizado em uma quantidade de 0,01 a 4 partes em peso com base em 100 partes em peso do pó de polímero base.
[092]Além disso, na etapa de formar a camada reticulada da superfície, a solução de reticulação da superfície pode ainda conter um espessante. Se a superfície do pó de polímero base for ainda reticulada na presença do espessante como descrito acima, é possível minimizar a deterioração das propriedades físicas mesmo após a pulverização.
[093]Mais especificamente, como o espessante, pelo menos, um selecionado a partir de um polissacarídeo e um polímero contendo hidróxi pode ser usado.
[094]Entre eles, o polissacarídeo pode ser um espessante do tipo goma, um espessante do tipo celulose e similares. Exemplos específicos do espessante do tipo goma incluem goma xantana, goma arábica, goma karaya, goma tragacanto, goma ghatti, goma de guar, goma de alfarroba, goma de semente de psílio e similares. Exemplos específicos do espessante do tipo celulose incluem hidroxipropilmetil celulose, carboximetil celulose, metilcelulose, hidroximetil celulose, hidroxietil celulose, hidroxipropil celulose, hidroxietilmetil celulose, hidroximetilpropil celulose, hidroxietilhidroxipropil celulose, etilhidroxietil celulose, metilhidroxipropil celulose e similares. Entretanto, exemplos específicos do polímero contendo hidróxi incluem polietileno glicol, álcool polivinílico e similares.
[095]A solução de reticulação da superfície pode ainda incluir um iniciador térmico, tal como Na2S2O5, de modo a que a reação de reticulação da superfície possa ocorrer mais suavemente dependendo do tipo da solução de reticulação da superfície, e pode ainda incluir um inibidor de descoloração comercialmente disponível.
[096]Por outro lado, a etapa de reticulação da superfície pode ser realizada por tratamento térmico do pó de polímero base a 100 °C ou superior na presença da solução de reticulação da superfície. Em particular, de modo a produzir um polímero superabsorvente com boas propriedades físicas, a etapa de reticulação da superfície pode ser realizada a uma temperatura de 100 °C a 180 °C durante 10 minutos a 60 minutos. Em um exemplo específico, a temperatura de reação máxima pode ser 100 °C ou superior, ou cerca de 120 °C a 180 °C, e o tempo de espera à temperatura de reação máxima pode ser de 10 minutos ou mais.
[097]Entretanto, os meios de elevação de temperatura para as reações de reticulação da superfície não são particularmente limitados. O aquecimento pode ser realizado fornecendo um meio de aquecimento ou fornecendo diretamente uma fonte de aquecimento. O tipo de meio de aquecimento que pode ser usado aqui inclui um fluido aquecido, tais como vapor, ar quente, óleo quente, etc., mas não está limitado ao mesmo. Além disso, a temperatura do meio de aquecimento a ser proporcionado pode ser adequadamente selecionada em consideração dos meios do meio de aquecimento, a velocidade de elevação da temperatura e a temperatura alvo de elevação de temperatura. Entretanto, uma fonte de calor a ser fornecida diretamente pode incluir um método de aquecimento utilizando eletricidade ou um método de aquecimento utilizando gás, mas não está limitado aos exemplos descritos acima.
[098]Após a etapa de reticulação da superfície descrita acima, a etapa de mistura de alumina seca sobre as partículas de polímero superabsorventes reticuladas na superfície pode ser realizada. Neste caso, a quantidade de alumina utilizada pode corresponder ao teor de alumina sobre a camada reticulada da superfície do polímero superabsorvente da modalidade descrita acima.
[099]O tipo de alumina que pode ser usado já está descrito acima, e o método para adicionar tal alumina sobre as partículas do polímero superabsorvente não é limitado pela sua constituição. Por exemplo, pode ser utilizado um método de adição de partículas de polímero de alumina e superabsorvente a um tanque de reação e mistura a seco, ou um método para fornecer e misturar continuamente as partículas de polímero superabsorventes e alumina em um misturador operado continuamente ou similar.
EFEITOS VANTAJOSOS
[0100]De acordo com a presente invenção, um polímero superabsorvente que apresenta uma permeabilidade ao líquido mais aperfeiçoada, enquanto mantém basicamente um desempenho de absorção excelente, e suprime a agregação e aglomeração de partículas mesmo sob condições de alta temperatura/alta umidade, e um método para produzir o mesmo pode ser fornecido.
[0101]Este polímero superabsorvente é, de preferência, utilizado para materiais higiênicos, tais como fraldas nas quais o teor de polpa é reduzido ou a polpa não é utilizada, exibindo deste modo um desempenho excelente.
EXEMPLOS
[0102]A seguir, exemplos preferidos são fornecidos para melhor compreensão da invenção. No entanto, estes exemplos são apresentados apenas para fins ilustrativos e não pretendem limitar o escopo da presente invenção aos mesmos.
[0103]Nos seguintes Exemplos e Exemplos Comparativos, as propriedades físicas dos respectivos polímeros superabsorventes (ou pós de polímero de base) foram medidas e avaliadas pelos seguintes métodos.
(1) Avaliação do Diâmetro de Partícula
[0104]O diâmetro de partícula do polímero superabsorvente utilizado nos Exemplos e Exemplos Comparativos foi medido de acordo com o método de teste recomendado No. WSP 220.3 de EDANA (European Disposables and Nonwovens Association).
(2) Capacidade de Retenção Centrífuga (CRC)
[0105]A capacidade de retenção centrífuga (CRC) por capacidade de absorção de água sob uma condição de não carga foi medida para os polímeros superabsorventes dos Exemplos e Exemplos Comparativos de acordo com o método de teste recomendado No. WSP 241.3 de EDANA (European Disposables and Nonwovens Association).
[0106]Ou seja, W0 (g, cerca de 0,2 g) do polímero superabsorvente foi uniformemente colocado em uma bolsa feita de tecido não tecido, seguido de selagem. Em seguida, a bolsa foi imersa em uma solução salina fisiológica composta de solução de cloreto de sódio aquosa a 0,9% em peso, à temperatura ambiente. Após 30 minutos, a água foi removida a partir da bolsa por centrifugação a 250 G durante 3 minutos, e o peso W2 (g) da bolsa foi, em seguida, medido. Além disso, o mesmo procedimento foi realizado sem utilizar o polímero superabsorvente e, em seguida, o peso resultante W1 (g) foi medido.
[0107]Usando os respectivos pesos assim obtidos, o CRC (g/g) foi calculado de acordo com a seguinte Equação 3, confirmando assim a Capacidade de Retenção Centrífuga.
Figure img0007
[0108]W0 (g) é um peso inicial (g) do polímero superabsorvente, W1 (g) é o peso do dispositivo que não inclui o polímero superabsorvente, medido após imersão e absorção do mesmo em uma solução salina fisiológica durante 30 minutos e, em seguida, desidratando o mesmo usando uma centrífuga a 250G durante 3 minutos, e W2 (g) é o peso do dispositivo incluindo o polímero superabsorvente, medido após imersão e absorção do polímero superabsorvente em uma solução salina fisiológica à temperatura ambiente durante 30 minutos e, em seguida, desidratando o mesmo usando uma centrífuga a 250G durante 3 minutos.
(3) Absorção sob Pressão (AUP)
[0109]A absorção sob pressão (AUP) foi medida para cada polímero superabsorvente de Exemplos e Exemplos Comparativos de acordo com o método de teste recomendado No. WSP 242.3. de EDANA (European Disposables and Nonwovens Association).
[0110]Primeiro, um metal de 400 mesh feito de aço inoxidável foi instalado no fundo de um cilindro de plástico com um diâmetro interno de 60 mm. W0 (g, cerca de 0,90 g) do polímero obtido nos Exemplos e Exemplos Comparativos foi uniformemente espalhado sobre a tela sob condições de uma temperatura de 23 ± 2 °C e uma umidade relativa de 45%. Em seguida, um pistão capaz de fornecer uniformemente uma carga de 4,83 kPa (0,7 psi) foi colocado no mesmo, em que o diâmetro externo do pistão foi ligeiramente menor que 60 mm, não houve diferença entre a parede interna do cilindro e do pistão, e o giro do cilindro não foi interrompido. Neste momento, o peso W3 (g) do dispositivo foi medido.
[0111]Um filtro de vidro com um diâmetro de 125 mm e uma espessura de 5 mm foi colocado em uma placa de Petri com o diâmetro de 150 mm e, em seguida, uma solução salina fisiológica composta de 0,90% em peso de cloreto de sódio foi vertida na placa até o nível de superfície tornar-se igual à superfície superior do filtro de vidro. Uma folha de papel de filtro com um diâmetro de 120 mm foi colocada na mesma. O dispositivo de medição foi colocado no papel de filtro e a solução foi absorvida durante 1 hora sob uma carga. Após 1 hora, o peso W4 (g) foi medido após o levantamento do dispositivo de medição.
[0112]Usando os pesos assim obtidos, a AUP (g/g) foi calculada de acordo com a seguinte Equação 4, confirmando assim a absorção sob pressão:
Figure img0008
W0 (g) é um peso inicial (g) do polímero superabsorvente, W3 (g) é a soma total de um peso do polímero superabsorvente e um peso do dispositivo capaz de fornecer uma carga ao polímero superabsorvente, e W4 (g) é a soma total de um peso do polímero superabsorvente e um peso do dispositivo capaz de fornecer uma carga ao polímero superabsorvente, após a absorção de uma solução salina fisiológica ao polímero superabsorvente sob uma carga (0,3 ou 0,7 psi) durante 1 hora.
(4) Permeabilidade
[0113]A permeabilidade foi medida usando uma solução salina a 0,9% sob uma carga de 0,3 psi de acordo com o método descrito na literatura (Buchholz, F.L. and Graham, A.T., "Modern Superabsorbent Polymer Technology", John Wiley & Sons (1998), page 161).
[0114]Um método de medição mais específico é descrito a seguir. 0,2 g de partícula com um tamanho de partícula de 300 a 600 μm foi retirado a partir dos polímeros superabsorventes (daqui em diante referidos a como uma amostra) preparado nos Exemplos e Exemplos Comparativos e adicionado a um cilindro (Φ 20 mm), em que o cilindro tem uma torneira de uma extremidade, uma marca de limite superior e uma marca de limite inferior. A marca de limite superior sobre o cilindro é indicada na posição em que 40 ml de solução (salina) são introduzidos no cilindro, e a marca limite inferior obre o cilindro é indicada na posição em que 20 ml de solução (salina) são preenchidos no cilindro.
[0115]50 g de solução salina a 0,9% (NaCl) foram adicionados ao cilindro com a torneira em uma posição fechada e deixados durante 30 minutos. Em seguida, se necessário, uma solução salina adicional é adicionada ao cilindro para trazer o nível de solução salina até a marca limite superior sobre o cilindro. Em seguida, o cilindro incluindo os polímeros superabsorventes absorvidos com solução salina é pressurizado com uma carga de 0,3 psi e deixado durante 1 minuto. Posteriormente, a torneira na parte inferior do cilindro estava aberta para medir o tempo necessário para a solução salina a 0,9% passar da marca de limite superior para a marca de limite inferior sobre o cilindro. Todas as medidas foram realizadas a uma temperatura de 24 ± 1 °C e umidade relativa de 50 ± 10%.
[0116]O tempo necessário para passar da marca de limite superior para a marca de limite inferior foi medido para as respectivas amostras (Ts) e também medido na ausência dos polímeros superabsorventes (T0), e a permeabilidade foi calculada pela seguinte Equação 1:
Figure img0009
em que: Ts (unidade: segundo) significa o tempo necessário para permitir que uma solução salina a 0,9% (NaCl) permeie um polímero superabsorvente absorvido em solução salina sob uma carga de 0,3 psi, em que o polímero superabsorvente absorvido em solução salina é preparado por inchamento de 0,2 g de polímero superabsorvente com a solução salina a 0,9% durante 30 minutos, e T0 (unidade: segundo) significa o tempo requerido para permitir que uma solução salina a 0,9% permeie sob uma carga de 0,3 psi na ausência do polímero superabsorvente absorvido em solução salina.
(5) Eficiência Antiaglomerante (Eficiência A/C)
[0117]2 g (W5) do polímero superabsorvente produzido nos Exemplos e Exemplos Comparativos foram aplicados uniformemente em um frasco de 10 cm de diâmetro e, em seguida, mantidos em uma câmara de temperatura constante e umidade constante que é mantida a uma temperatura de 40 ± 3 °C e uma umidade de 80 ± 3% durante 10 minutos. Em seguida, o frasco é invertido em um papel de filtro e a batida é realizada três vezes. Desse modo, a quantidade (W6) na qual o polímero superabsorvente cai é medida.
[0118]Usando o peso assim medido, a eficiência antiaglomerante foi calculada de acordo com a seguinte Equação 2. Quanto maior o valor, melhor será a eficiência.
Figure img0010
[0119]Na Equação 2, W0 (g) é um peso inicial (g) do polímero superabsorvente, e W6 (g) é a quantidade (g) na qual o polímero superabsorvente cai após aplicar uniformemente em um frasco de 10 cm de diâmetro, mantendo durante 10 minutos em uma câmara de temperatura constante e umidade constante que é mantida a uma temperatura de 40 ± 3 °C e uma umidade de 80 ± 3%, e em seguida, invertendo um frasco sobre um papel de filtro e a batida é realizada três vezes.
(6) Taxa de Absorção (Teste de vórtice)
[0120]50 mL de uma solução de NaCl a 0,9% em peso foram colocados em um copo de 100 mL, e em seguida, foram adicionados 2 g de cada polímero superabsorvente preparado nos Exemplos e Exemplos Comparativos enquanto se agitava a 600 rpm usando um agitador. Em seguida, o tempo de vórtice foi calculado medindo a quantidade de tempo até que um vórtice do líquido causado pela agitação desaparecesse e uma superfície lisa fosse formada, e o resultado foi mostrado como o tempo de remoção do vórtice.
Exemplo de Produção 1: Produção do pó de polímero base A
[0121]450 g de ácido acrílico foram adicionados a um copo de vidro de 2 L, ao qual 693,88 g de uma solução aquosa de soda cáustica a 24% foram lentamente vertidos e misturados para preparar uma primeira solução. Neste momento, calor de neutralização foi gerado e a solução mista foi agitada à temperatura ambiente e arrefecida a cerca de 41 °C. Subsequentemente, uma segunda solução preparada adicionando 0,225 g de diacrilato de polietileno glicol (PEGDA 600), 0,16 g de um tensoativo (S1670) e 0,045 g de sal de sódio de dioctil sulfossuccinato (AOT) a 50 g de ácido acrílico; 26 g de uma solução aquosa a 4% de bicarbonato de sódio (NaHCO3) (terceira solução); 35 g de uma solução aquosa a 0,31% de ácido ascórbico (quarta solução); e uma solução (quinta solução) preparada por diluição de 1 g de peróxido de hidrogênio e 0,69 g de persulfato de potássio em 40 g de água destilada foram adicionados sequencialmente à primeira solução.
[0122]Quando a solução agitada no copo foi gelificada e a agitação foi interrompida, a solução foi imediatamente vertida em um tabuleiro do tipo cuba (15 cm de largura x 15 cm de comprimento). O gel vertido foi espumado em cerca de 20 segundos, polimerizado e encolhido lentamente. O polímero suficientemente encolhido foi dividido em 5 a 10 peças e transferido para um amassador. A tampa foi fechada e amassadura foi realizada durante 5 minutos. No processo de amassar, a tampa foi aberta ao fim de 4 minutos desde o início, e 50 g de solução aquosa a 3,5% de persulfato de potássio foram pulverizados sobre o polímero dentro do amassador e, em seguida, a tampa foi fechada.
[0123]Posteriormente, o polímero foi passado através de um orifício com um diâmetro de 13 mm usando um picador de carne para preparar migalhas.
[0124]Em seguida, as migalhas foram secas em um forno capaz de mudar o fluxo de ar para cima e para baixo. As migalhas foram uniformemente secas por fluxo de ar quente a 180 °C a partir da parte inferior para a parte superior durante 15 minutos e a partir da parte superior para a parte inferior durante 15 minutos, de modo que o produto seco tinha um teor de água de cerca de 2% ou menos.
[0125]Posteriormente, as migalhas secas foram pulverizadas usando um pulverizador e classificadas para obter um pó de polímero base A com um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm. Tal pó de polímero base A foi encontrado para exibir uma capacidade de retenção centrífuga (CRC) de 31 g/g e um tempo de remoção de vórtice de 27 segundos.
Exemplo de Produção 2: Produção do pó de polímero base B
[0126]450 g de ácido acrílico foram adicionados a um copo de vidro de 2 L, ao qual 693,88 g de uma solução aquosa de soda cáustica a 24% foram lentamente vertidos e misturados para preparar uma primeira solução. Neste momento, calor de neutralização foi gerado, e a solução mista foi agitada à temperatura ambiente e arrefecida a cerca de 41 °C. Subsequentemente, uma segunda solução preparada adicionando 0,225 g de diacrilato de polietileno glicol (PEGDA 600), 0,16 g de um tensoativo (S1670) e 0,045 g de sal de sódio de dioctil sulfossuccinato (AOT) a 50 g de ácido acrílico; 26 g de uma solução aquosa a 4% de bicarbonato de sódio (NaHCO3) (terceira solução); 35 g de uma solução aquosa a 0,31% de ácido ascórbico (quarta solução); e uma solução (quinta solução) preparada por diluição de 1 g de peróxido de hidrogênio e 0,69 g de persulfato de potássio em 40 g de água destilada foram adicionados sequencialmente à primeira solução.
[0127]Quando a solução agitada no copo foi gelificada e a agitação foi interrompida, a solução foi imediatamente vertida em um tabuleiro do tipo cuba (15 cm de largura x 15 cm de comprimento). O gel vertido foi espumado em cerca de 20 segundos, polimerizado e encolhido lentamente. O polímero suficientemente encolhido foi dividido em 5 a 10 peças e transferido para um amassador. A tampa foi fechada e amassadura foi realizada durante 5 minutos. No processo de amassar, a tampa foi aberta ao fim de 4 minutos desde o início, e 50 g de solução aquosa a 3,5% de persulfato de potássio foram pulverizados sobre o polímero dentro do amassador e, em seguida, a tampa foi fechada.
[0128]Posteriormente, o polímero foi passado através de um orifício com um diâmetro de 13 mm usando um picador de carne para preparar migalhas.
[0129]Em seguida, as migalhas foram secas em um forno capaz de mudar o fluxo de ar para cima e para baixo. As migalhas foram uniformemente secas por fluxo de ar quente a 180 °C a partir da parte inferior para a parte superior durante 15 minutos e a partir da parte superior para a parte inferior durante 15 minutos, de modo que o produto seco tinha um teor de água de cerca de 2% ou menos.
[0130]Subsequentemente, as migalhas secas foram pulverizadas utilizando um pulverizador e classificadas para obter um pó de polímero base B com um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm. Tal pó de polímero base B foi encontrado para exibir uma capacidade de retenção centrífuga (CRC) de 37 g/g e um tempo de remoção de vórtice de 39 segundos.
Exemplo 1: Produção de polímero superabsorvente
[0131]150 g do pó de polímero base A obtido no Exemplo de Produção 1 foram adicionados a um misturador de alta velocidade para obter uma solução de reticulação da superfície com a seguinte composição.
[0132]A solução de reticulação da superfície foi a preparada misturando 3,6% em peso de água, 3,6% em peso de metanol, 0,2% em peso de polietileno glicol diglicidil éster (EX810), 0,03% em peso de uma solução aquosa a 23% de sulfato de alumínio (Al2 (SO4)), 0,03% em peso de alumina (nome comercial: Alu 130), 0,05% em peso de Na2S2O5 como um iniciador térmico e 0,05% em peso de um inibidor de descoloração (nome comercial: Blancolen® HP), em relação ao pó de polímero base.
[0133]Tal solução de reticulação da superfície foi adicionada ao misturador de alta velocidade e, em seguida, agitada a 400 rpm durante 30 segundos. Em seguida, a reação de reticulação da superfície foi realizada a 135 °C durante 35 minutos.
[0134]Em seguida, 0,1% em peso de alumina (nome comercial: Alu 130) foi ainda adicionado e misturado em relação ao resultado da reticulação da superfície, e o produto resultante foi classificado utilizando uma peneira de 20 mesh padrão dos EUA e uma peneira de 170 mesh padrão dos EUA, obtendo assim um polímero superabsorvente com um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm.
[0135]A permeabilidade, CRC, 0,3 AUP, 0,7 AUP, eficiência antiaglomerante e tempo de remoção de vórtice de tal polímero superabsorvente foram medidos, e os resultados estão resumidos na Tabela 1 abaixo.
Exemplo 2: Produção de polímero superabsorvente
[0136]Um polímero superabsorvente do Exemplo 2 foi produzido do mesmo modo que no Exemplo 1, com a exceção de que 0,05% em peso de uma solução aquosa a 23% de sulfato de alumínio (Al2(SO4)) foi utilizado em relação ao pó de polímero base na composição da solução de reticulação da superfície.
[0137]A permeabilidade, CRC, 0,3 AUP, 0,7 AUP, eficiência antiaglomerante e tempo de remoção de vórtice de tal polímero superabsorvente foram medidos, respectivamente, e os resultados estão resumidos na Tabela 1 abaixo.
Exemplo 3: Produção de polímero superabsorvente
[0138]Um polímero superabsorvente do Exemplo 3 foi preparado do mesmo modo que no Exemplo 1, com a exceção de que 0,07% em peso de uma solução aquosa a 23% de sulfato de alumínio (Al2(SO4)) foi utilizado em relação ao pó de polímero base na composição da solução de reticulação da superfície.
[0139]A permeabilidade, CRC, 0,3 AUP, 0,7 AUP, eficiência antiaglomerante e tempo de remoção de vórtice de tal polímero superabsorvente foram medidos, respectivamente, e os resultados estão resumidos na Tabela 1 abaixo.
Exemplo 4: Produção de polímero superabsorvente
[0140]150 g do pó de polímero base B obtido no Exemplo de Produção 2 foram adicionados a um misturador de alta velocidade para obter uma solução de reticulação da superfície com a seguinte composição.
[0141]A solução de reticulação da superfície foi a preparada misturando 3,4% em peso de água, 3,4% em peso de metanol, 0,15% em peso de polietileno glicol diglicidil éster (EX810), 0,15% em peso de uma solução aquosa a 23% de sulfato de alumínio (Al2(SO4)), e 0,05% em peso de Na2S2O5 como um iniciador térmico, em relação ao pó de polímero base.
[0142]Tal solução de reticulação da superfície foi adicionada ao misturador de alta velocidade e, em seguida, agitada a 400 rpm durante 30 segundos. Em seguida, a reação de reticulação da superfície foi realizada a 140 °C durante 35 minutos.
[0143]Em seguida, 0,1% em peso de alumina (nome comercial: Alu 130) foi ainda adicionado e misturado em relação ao resultado da reticulação da superfície, e o produto resultante foi classificado utilizando uma peneira de 20 mesh padrão dos EUA e uma peneira de 170 mesh padrão dos EUA, obtendo assim um polímero superabsorvente com um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm.
[0144]A permeabilidade, CRC, 0,3 AUP, 0,7 AUP, eficiência antiaglomerante e tempo de remoção de vórtice de tal polímero superabsorvente foram medidos, e os resultados estão resumidos na Tabela 1 abaixo.
Exemplo 5: Produção de polímero superabsorvente
[0145]Um polímero superabsorvente do Exemplo 5 foi produzido do mesmo modo que no Exemplo 4, com a exceção de que 0,05% em peso de alumina (nome comercial: Alu C) foi ainda usado em relação ao resultado da reticulação da superfície.
[0146]A permeabilidade, CRC, 0,3 AUP, 0,7 AUP, eficiência antiaglomerante e tempo de remoção de vórtice de tal polímero superabsorvente foram medidos, e os resultados estão resumidos na Tabela 1 abaixo.
Exemplo 6: Produção de polímero superabsorvente
[0147]Um polímero superabsorvente do Exemplo 6 foi produzido do mesmo modo que no Exemplo 4, com a exceção de que 0,1% em peso de alumina (nome comercial: Alu C) foi ainda usado para o resultado da reticulação da superfície.
[0148]A permeabilidade, CRC, 0,3 AUP, 0,7 AUP, eficiência antiaglomerante e tempo de remoção de vórtice de tal polímero superabsorvente foram medidos, e os resultados estão resumidos na Tabela 1 abaixo.
Exemplo 7: Produção de polímero superabsorvente
[0149]Um polímero superabsorvente do Exemplo 7 foi produzido do mesmo modo que no Exemplo 4, com a exceção de que 0,15% em peso de alumina (nome comercial: Alu C) foi ainda usado para o resultado da reticulação da superfície.
[0150]A permeabilidade, CRC, 0,3 AUP, 0,7 AUP, eficiência antiaglomerante e tempo de remoção de vórtice de tal polímero superabsorvente foram medidos, e os resultados estão resumidos na Tabela 1 abaixo.
Exemplo Comparativo 1: Produção de polímero superabsorvente
[0151]Um polímero superabsorvente do Exemplo Comparativo 1 foi produzido do mesmo modo que no Exemplo 4, com a exceção de que alumina não foi adicionada em relação ao resultado da reticulação da superfície.
[0152]A permeabilidade, CRC, 0,3 AUP, 0,7 AUP, eficiência antiaglomerante e tempo de remoção de vórtice de tal polímero superabsorvente foram medidos, e os resultados estão resumidos na Tabela 1 abaixo.
Exemplo Comparativo 2: Produção de polímero superabsorvente
[0153]150 g do pó de polímero base B obtido no Exemplo de Produção 2 foram adicionados a um misturador de alta velocidade para obter uma solução de reticulação da superfície com a seguinte composição.
[0154]A solução de reticulação da superfície foi a preparada misturando 3,7% em peso de água, 4% em peso de metanol, 0,03% em peso de polietileno glicol diglicidil éster (EX810) e 0,05% em peso de um polímero à base de policarbonato, em relação ao pó de polímero base.
[0155]Tal solução de reticulação da superfície foi adicionada ao misturador de alta velocidade e, em seguida, agitada a 400 rpm durante 30 segundos. Em seguida, a reação de reticulação da superfície foi realizada a 140 °C durante 35 minutos.
[0156]A permeabilidade, CRC, 0,3 AUP, 0,7 AUP, eficiência antiaglomerante e tempo de remoção de vórtice de tal polímero superabsorvente foram medidos, e os resultados estão resumidos na Tabela 1 abaixo.
Exemplo Comparativo 3: Produção de polímero superabsorvente
[0157]Um polímero superabsorvente do Exemplo Comparativo 3 foi produzido do mesmo modo que no Exemplo 1, com a exceção de que uma solução aquosa a 22% de trilactato de alumínio foi utilizada em vez de uma solução aquosa a 23% de sulfato de alumínio (Al2(SO4)) na composição da solução de reticulação da superfície.
[0158]A permeabilidade, CRC, 0,3 AUP, 0,7 AUP, eficiência antiaglomerante e tempo de remoção de vórtice de tal polímero superabsorvente foram medidos, e os resultados estão resumidos na Tabela 1 abaixo. Tabela 1
Figure img0011
[0159]Com referência à Tabela 1 acima, confirma-se que os polímeros superabsorventes dos Exemplos exibem uma permeabilidade ao líquido superior (permeabilidade) e eficiência antiaglomerante, enquanto exibem desempenho de absorção (CRC e AUP) e taxa de absorção (tempo de remoção do vórtice) igual a ou superior aos dos Exemplos Comparativos.

Claims (11)

1. Polímero superabsorvente CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um pó de polímero base incluindo um primeiro polímero reticulado de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo grupos acídicos pelo menos parcialmente neutralizados; e uma camada reticulada da superfície formada sobre o pó de polímero base e incluindo um segundo polímero reticulado, em que o primeiro polímero reticulado é ainda reticulado através de um agente de reticulação da superfície, em que o polímero superabsorvente inclui sulfato de alumínio disperso na camada reticulada da superfície e alumina fumada tendo uma área de superfície específica de 80m2/g ou mais dispersa sobre a camada reticulada da superfície, em que o sulfato de alumínio está contido em uma quantidade de 0,02 a 0,3 parte em peso com base em 100 partes em peso do pó de polímero base, em que a alumina fumada está contida em uma quantidade de 0,03 a 0,2 parte em peso com base em 100 partes em peso do pó de polímero base.
2. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente de reticulação da superfície inclui pelo menos um selecionado a partir do grupo consistindo em um composto à base de poliol, um composto à base de carbonato de alquileno, e um composto à base de epóxi polivalente.
3. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma permeabilidade medida e calculada pelo método da seguinte Equação 1 é 10 a 80 segundos, uma capacidade de retenção centrífuga (CRC) para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução de cloreto de sódio aquosa) durante 30 minutos é de 28 g/g a 36 g/g, uma absorvência sob pressão (0,3 AUP) para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) sob 0,3 psi durante 1 hora é de 20 a 33 g/g, e uma eficiência antiaglomerante da seguinte Equação 2 é de 75% a 100%:
Figure img0012
Ts (unidade: segundo) significa o tempo necessário para permitir que uma solução salina a 0,9% (NaCl) permeie um polímero superabsorvente absorvido em solução salina sob uma carga de 0,3 psi, em que o polímero superabsorvente absorvido em solução salina é preparado por inchamento de 0,2 g de polímero superabsorvente com a solução salina a 0,9% durante 30 minutos, e T0 (unidade: segundo) significa o tempo necessário para permitir que a solução salina a 0,9% permeie sob uma carga de 0,3 psi na ausência do polímero superabsorvente absorvido em solução salina, e
Figure img0013
W0 (g) é um peso inicial (g) do polímero superabsorvente, e W6 (g) é a quantidade (g) na qual o polímero superabsorvente cai após aplicar uniformemente em um frasco de 10 cm de diâmetro, mantendo durante 10 minutos em uma câmara de temperatura constante e de umidade constante, a qual é mantida a uma temperatura de 40 ± 3 °C e uma umidade de 80 ± 3%, e em seguida, invertendo um frasco sobre um papel de filtro e a batida é realizada três vezes.
4. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que tem um tempo de remoção de vórtice de 25 a 35 segundos.
5. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que tem uma absorvência sob pressão (0,7 AUP) para uma solução salina fisiológica sob 0,7 psi durante 1 hora de 10 a 25 g/g.
6. Método para produzir um polímero superabsorvente CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: realizar polimerização de reticulação de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo grupos acídicos pelo menos parcialmente neutralizados na presença de um agente de reticulação interno para formar um polímero de hidrogel contendo um primeiro polímero reticulado; secar, pulverizar e classificar o polímero de hidrogel para formar um pó de polímero base; tratamento térmico e reticulação da superfície do pó de polímero base na presença de uma solução de reticulação da superfície contendo sulfato de alumínio e um agente de reticulação da superfície para formar uma partícula de polímero superabsorvente; e mistura seca de alumina fumada tendo uma área de superfície específica de 80 m2/g ou mais sobre a partícula de polímero superabsorvente, em que o sulfato de alumínio está contido em uma quantidade de 0,02 a 0,3 parte em peso com base em 100 partes em peso do pó de polímero base, em que a alumina fumada está contida em uma quantidade de 0,03 a 0,2 parte em peso com base em 100 partes em peso do pó de polímero base.
7. Método para produzir um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente de reticulação interno inclui pelo menos um selecionado a partir do grupo consistindo em uma bis (met) acrilamida tendo 8 a 30 átomos de carbono, um poliol poli (meta) acrilato tendo 2 a 30 átomos de carbono e um éter de poliol poli (met) alil tendo 2 a 30 átomos de carbono.
8. Método para produzir um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente reticulado de superfície inclui pelo menos um selecionado a partir do grupo consistindo em um composto à base de poliol, um composto à base de carbonato de alquileno, e um composto à base de epóxi polivalente.
9. Método para produzir um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução de reticulação da superfície inclui ainda alumina.
10. Método para produzir um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução de reticulação da superfície inclui ainda um iniciador térmico e um inibidor de descoloração.
11. Método para produzir um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de reticulação da superfície é realizada a uma temperatura de 100 °C a 180 °C durante 10 minutos a 60 minutos.
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