CN104974312A

CN104974312A - 具有快速吸收性能的超吸收聚合物

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Publication number: CN104974312A
Application number: CN201510158025.9A
Authority: CN
Inventors: M·阿扎德; R·M·维安德; R·吉尔默; G·布莱克; R·W·维德布施; D·L·小贝格曼; A·J·朗
Original assignee: Evonik Corp
Current assignee: Evonik Super Absorbent Co ltd
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2015-04-03
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2035-04-03
Also published as: TW201609892A; BR102015007414B8; BR102015007414A2; CN104974312B; KR20150116418A; JP2015199958A; KR101764609B1; BR102015007414B1; JP6087973B2

Abstract

本发明涉及具有快速吸收性能的粒状超吸收聚合物组合物，以及制备粒状超吸收聚合物的方法，所述粒状超吸收聚合物含有单体溶液，所述单体溶液含有发泡剂以及亲油性表面活性剂和聚乙氧基化亲水性表面活性剂的混合物，其中所述粒状超吸收聚合物组合物具有平均粒径分布为300-500μm，且涡旋时间为30-60秒。本发明还包括用其它组分表面处理的粒状超吸收聚合物组合物。本发明还包括包含所述粒状超吸收聚合物组合物的吸收芯和制品。

Description

具有快速吸收性能的超吸收聚合物

发明领域

本发明涉及能吸收水、含水液体和血液的超吸收聚合物，其中本发明的超吸收聚合物具有快速吸收性能。本发明还涉及这些具有快速吸收性能的超吸收聚合物的制备方法以及它们在卫生制品中用作吸收剂的用途。

发明背景

超吸收聚合物一般表示水可溶胀的水不溶性聚合物，或者能在含有0.9重量％氯化钠的水溶液中吸收其自身重量的至少约10倍重量和高达约30倍或更多倍的重量。超吸收聚合物的例子可以包括交联的部分中和的丙烯酸酯聚合物，以及从聚合反应形成超吸收聚合物水凝胶，和形成粒状超吸收聚合物组合物，其根据超吸收聚合物的一般定义能在一定压力下保留含水液体。

超吸收聚合物水凝胶可形成粒子，通常称为粒状超吸收聚合物，其中可将粒状超吸收聚合物用表面交联进行表面处理，和进行其它表面处理和在表面处理之后进行后处理以形成粒状超吸收聚合物组合物。可使用首字母缩写SAP代替超吸收聚合物、超吸收聚合物组合物、粒状超吸收聚合物组合物或其变体。一般而言，这些粒状超吸收聚合物组合物具有的离心保留能力(CRC)为至少25克的0.9重量％氯化钠水溶液/每克聚合物。粒状超吸收聚合物组合物也设计成能快速吸收体液，这需要高的凝胶床渗透性(GBP)。

商购的粒状超吸收聚合物组合物广泛用于各种个人护理产品中，例如婴儿尿布、儿童训练裤、成人失禁产品、妇女护理产品等。

吸收速度和此速度的提高是超吸收聚合物的一个方面。已经公开了在聚合之前向超吸收聚合物加入发泡剂例如碳酸钠或碳酸氢钠是一种提高超吸收聚合物的吸收速度的方式。使用发泡剂获得了一种在超吸收聚合物中热解形成气泡的方法，并依赖于由聚合产生的热量以开始发泡。这种发泡方法存在的问题是在此过程中的聚合导致体积的显著变化，导致不易控制，以及制得的聚合物缺乏质量均匀性并且具有特别高含量的水不溶性组分，并且所制得的泡沫体缺乏孔直径稳定性，且不允许充分地控制吸收速度。

当此方法通过使用基于偶氮的聚合引发剂进行时，通常增加此引发剂的量以形成足以改进吸收速度的量的气泡，并且导致在所得聚合物中的水溶性组分的含量倾向于增加。此外，与使用发泡剂的方法相似，使用基于偶氮的聚合引发剂的方法存在的问题是在此方法中的聚合将导致体积的显著变化，并且将导致不易于控制孔粒径和气泡的分布。

当此方法在这种水不溶性发泡剂例如挥发性有机化合物的分散体的存在下进行聚合时，虽然聚合反应能够以相对稳定性进行，但是此方法导致严重的能耗，是昂贵的，并且缺乏实际应用性，这是因为使用挥发性有机化合物以及从体系排出所用的挥发性有机化合物，从安全角度考虑需要使用特殊装置进行聚合。

但是，这些粒状超吸收聚合物不可避免地存在的缺点是在有或无载荷的情况下都显示不充足的吸收速度，不允许容易的干燥，在粉碎期间经受大载荷，缺乏孔直径均匀性，并且具有高含量的水溶性组分。

所以，本发明的一个目的是提供一种能快速吸收水的粒状超吸收聚合物及其制备方法。所以，本发明的一个目的是提供一种超吸收聚合物，其显示提高的吸水速率以及保持优异的性能。本发明发现了一种吸水性树脂，其允许制备具有均匀气泡分布的泡沫体，允许快速吸收水，以及涉及制备所述吸水树脂的方法。

发明概述

本发明涉及超吸收聚合物，其含有发泡剂、亲油性非离子表面活性剂和聚乙氧基化亲水性非离子表面活性剂，其中粒状超吸收聚合物具有30-60秒的涡旋时间。

本发明还涉及一种粒状超吸收聚合物，其具有内交联结构，含有约0.05-2.0重量％的发泡剂、以及约0.001-1.0重量％的亲油性表面活性剂和聚乙氧基化亲水性表面活性剂的混合物，所述粒子的表面已经经过交联处理以使此表面交联，所述粒状超吸收聚合物具有30-60秒的涡旋时间。

本发明还涉及一种制备具有快速吸水性的粒状超吸收聚合物的方法，包括以下步骤：

a)制备含可聚合的不饱和酸基团的单体和内交联剂单体的混合物的单体水溶液，其中所述单体水溶液含有溶解的氧气；

b)喷射所述步骤a)的单体水溶液，包括向所述步骤a)的单体水溶液加入惰性气体以代替所述单体水溶液中的溶解的氧气；

c)使得步骤b)的单体水溶液聚合，包括以下步骤：

c1)向所述步骤a)的单体水溶液加入以下物质：

i)含有约0.05-2.0重量％发泡剂的水溶液，基于含可聚合的不饱和酸基团的单体溶液的总量计；和

ii)含有约0.001-1.0重量％的亲油性表面活性剂和聚乙氧基化亲水性表面活性剂的混合物的水溶液，基于含可聚合的不饱和酸基团的单体溶液的总量计；

c2)使得步骤c1)的单体溶液进行高速剪切混合处理以形成经处理的单体溶液，其中将组分i)含有约0.05-2.0重量％发泡剂的水溶液和ii)含有约0.001-1.0重量％的亲油性表面活性剂和聚乙氧基化亲水性表面活性剂的混合物的水溶液在喷射单体水溶液的步骤b)之后和在高速剪切混合单体水溶液的步骤c2)之前加入单体水溶液中；

c3)通过向所述步骤c2)的经处理的单体溶液加入聚合引发剂以形成水凝胶，其中将所述引发剂在发泡剂和表面活性剂混合物之后加入经处理的单体溶液中，其中形成聚合物以将发泡剂的气泡包含到聚合物结构中；和

d)使得步骤c)的水凝胶进行干燥和研磨以形成粒状超吸收聚合物；和

e)使得步骤d)的粒状超吸收聚合物用表面交联剂进行表面交联，其中经表面交联的粒状超吸收聚合物具有约30-60秒的涡旋时间。

根据上述内容，本发明描述了关于粒状超吸收聚合物组合物以及提高粒状超吸收聚合物组合物的速度的方法的特征和优点。通过下面的详细描述体现本发明的许多其它特征和优点。

附图简述

图1是用于自由溶胀凝胶床渗透率试验的试验设备的侧视图；

图2是图1所示自由溶胀凝胶床渗透率试验设备中所用的筒/杯组件的横截面侧视图；

图3是图1所示自由溶胀凝胶床渗透率试验设备中所用的柱塞的顶视图；

图4是用于在负载下的吸收性试验的试验设备的侧视图；和

图5示意性地显示吸收性制品在拉伸和平铺条件下的部分切割的顶部平面视图，其中此制品与穿戴者皮肤接触的表面朝向观察者。

定义

在本说明书中，下述每个术语或词组将包括以下一种或多种含义。

应当指出，当用于本公开内容中时，术语“包含”和来自根术语“包含”的其它派生词表示开放性术语，其描述任何所述特征、元件、整数、步骤或组分的存在，且不意欲排除一个或多个其它特征、元件、整数、步骤、组分或其基团的存在。

本文所用的修饰本发明组合物中或本发明方法中所用成分的量的术语“约”是指可能发生的数量变化，例如通过在实践中用于制备浓缩物或使用溶液的典型检测和液体处理程序；通过这些程序中不注意的误差；通过用于制备组合物或进行该方法的成分的生产、来源或纯度的区别等而产生的。术语约还包括由于由特定起始混合物产生的组合物的不同平衡条件而不同的量。无论是否通过术语“约”修饰，权利要求包括量的等同特征。

本文所用的术语“离心保留能力(CRC)”是指粒状超吸收聚合物在饱和并在受控条件下经受离心以后将液体保留在其中的能力，并描述为g保留液体/每g试样重量(g/g)，这通过本文所述离心保留能力试验检测。

本文所用的术语“交联的”、“交联”或“交联剂”是指有效地使通常水溶性材料成为基本不溶于水但可溶胀的任何方法。这种交联方法可以包括例如物理缠结、结晶畴、共价键、离子配合物和缔合、亲水缔合如氢键结合、疏水缔合或范德华力。

本文所用的术语“内交联剂”或“单体交联剂”是指在单体溶液中使用交联剂以形成聚合物。

本文所用的术语“干粒状超吸收聚合物组合物”通常指具有小于约20％水分的超吸收聚合物组合物。

术语“凝胶渗透率”是粒子总体的性能，且与粒度分布、粒子形状和粒子之间开孔的连通性、剪切模量和溶胀凝胶的表面改性有关。在实际中，超吸收聚合物组合物的凝胶渗透率是液体多快地流过溶胀粒子的度量。低凝胶渗透率表明液体不能容易流过超吸收聚合物组合物，这通常称为凝胶阻塞，且表明任何强制液流(例如使用尿布期间尿的二次施加)必须采取其它路径(例如尿布渗漏)。

缩写“HLB”表示表面活性剂的亲水亲油平衡，是衡量其亲水性或亲油性程度的手段，这通过对于不同分子区域的计算值测定。HLB值可以用于预测分子的表面活性剂性能，其中HLB值<10是油溶性的(不溶于水的)，HLB值>10是水溶性的(不溶于油的)。

给定的超吸收聚合物组合物粒子试样的术语“质量中值粒度”定义为粒度，其基于质量将试样分成两半，即一半重量的试样具有大于此质量中值粒度的粒度，一半质量的试样具有小于此质量中值粒度的粒度。因此，例如如果一半重量的试样检测为大于2μm，则超吸收聚合物组合物粒子试样的质量中值粒度为2μm。

本文所用的术语“水分含量”应当表示在粒状超吸收聚合物组合物中所含的水的量，这通过水分含量试验测定。

术语“非离子表面活性剂”是不带电荷的表面活性剂，并且其在以极低浓度使用时能大幅度降低水的表面张力。它们不会在水溶液中电离，这是因为它们的亲水性基团是不可缔合的。

当与术语“超吸收聚合物”一起使用时，术语“粒子”、“粒状”等指离散单元的形式。该单元可包括片、纤维、聚集体、颗粒、粉末、球、粉状材料等以及它们的组合。这些粒子可具有任何所需形状：例如立方体、棒状多面体、球形或半球形、圆形或半圆形、有角的形状、不规则形状等。

术语“粒状超吸收聚合物”和“粒状超吸收聚合物组合物”表示超吸收聚合物和超吸收聚合物组合物的离散形式，其中“粒状超吸收聚合物”和“粒状超吸收聚合物组合物”可以具有小于1000μm的粒径，或者具有约150-850μm的粒径。

当用于本文中时，术语“渗透率”应当表示多孔结构、即在本申请中交联聚合物的有效连通性的衡量手段，其可以用空隙比例表示，以及表示粒状超吸收聚合物组合物的连通度的衡量手段。

术语“聚合物”包括但不限于均聚物、共聚物如嵌段、接枝、无规和交替共聚物、三元共聚物等，及其共混物和改性形式。此外，除非另外明确限制，术语“聚合物”应包括材料的所有可能构型异构体。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和无规立构对称。

本文所用的术语“聚烯烃”通常包括但不限于材料如聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚苯乙烯、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物等，其均聚物、共聚物、三元共聚物等，及其共混物和改性形式。术语“聚烯烃”应包括其所有可能的结构，包括但不限于全同立构、间同立构和无规对称。共聚物包括无规和嵌段共聚物。

本文所用的术语“超吸收聚合物”是指水溶胀性、水不溶性的有机或无机材料，其在最有利的条件下能够在含有0.9重量％氯化钠的水溶液中吸收至少约10倍其重量、或至少约15倍其重量、或至少25倍其重量，包括超吸收聚合物和超吸收聚合物组合物。

本文所用的术语“超吸收聚合物组合物”是指根据本发明的包含表面添加剂的超吸收聚合物。

本文所用的术语“表面交联”是指在超吸收聚合物粒子表面附近的官能交联水平，其通常高于超吸收聚合物粒子内部的官能交联水平。本文所用的“表面”描述粒子的外面边界。

本文所用的术语“热塑性”描述当暴露于热时软化并当冷却至室温时基本恢复非软化状态的材料。

术语“涡旋时间”表示对于2g的SAP结束涡旋所需要的时间，单位为秒，所述涡旋是由在磁力搅拌盘上在600转/分钟下搅拌50毫升的盐水溶液产生的。对于涡旋结束所需的时间是衡量SAP的自由溶胀吸收速率的指示手段。

除非本文中另外描述，本文对于干粒状超吸收聚合物组合物中的组分所用的术语“重量％”或“wt％”应当解释为基于干超吸收聚合物组合物的重量计。

这些术语在说明书的其余部分中可用额外语言定义，包括以下详细说明的部分。

发明详述

尽管已描述了一个和/或多个实施方案的典型方面用于说明目的，该详述和附图不应认为是对本发明范围的限制。因此，本领域技术人员可想到各种改进、改变和备选方案而不偏离本发明的精神和范围。作为假设的说明性举例，应认为本说明书中公开的范围1-5支持权利要求的任何以下范围：1-5；1-4；1-3；1-2；2-5；2-4；2-3；3-5；3-4；和4-5。

根据本发明，具有快速吸收性的粒状超吸收聚合物组合物可以使用本文描述的方法获得。本发明还包括一种吸收性制品，其含有顶片；底片；以及位于顶片和底片之间的吸收芯，所述吸收芯包含本发明粒状超吸收聚合物组合物的各种实施方案。

本发明还涉及一种粒状超吸收聚合物，其具有内交联结构，含有约0.05-2.0重量％的发泡剂、以及在粒子内部的约0.001-1.0重量％的亲油性表面活性剂和聚乙氧基化亲水性表面活性剂的混合物，所述粒子的表面已经经过交联处理以使此表面交联，所述粒状超吸收聚合物具有30-60秒的涡旋时间。

本发明还涉及一种粒状超吸收聚合物，其中亲油性表面活性剂具有4-9的HLB，并且聚乙氧基化亲水性表面活性剂具有12-18的HLB；或其中亲油性表面活性剂和聚乙氧基化亲水性表面活性剂的混合物具有8-14的HLB；或其中亲油性表面活性剂是脱水山梨醇酯，并且聚乙氧基化亲水性表面活性剂是聚乙氧基化脱水山梨醇酯；或其中亲油性表面活性剂是非离子性的，并且聚乙氧基化亲水性表面活性剂是非离子性的；或其中发泡剂选自碱金属碳酸盐或碱金属碳酸氢盐，其中碱金属可以是钠或钾；或其中超吸收聚合物具有约120-150的压力吸收指数；或其中内交联剂包含含有至少一个乙烯基或烯丙基和至少一个Si-O键的硅烷化合物，其中乙烯基或烯丙基直接与硅原子连接。

本发明还涉及一种粒状超吸收聚合物，其具有内交联结构，含有约0.05-2.0重量％的发泡剂、以及在粒子内部的约0.001-1.0重量％的亲油性非离子表面活性剂和聚乙氧基化亲水性非离子表面活性剂的混合物，所述粒子的表面已经经过交联处理以使此表面交联，所述粒状超吸收聚合物具有30-60秒的涡旋时间，并且在所述粒状超吸收聚合物中，通过标准筛分分级测得约6-15重量％的粒状超吸收聚合物具有大于600μm的粒子直径；或者通过标准筛分分级测得其具有重均粒子直径(D50)为约350-500μm；或者通过标准筛分分级测得基于所述粒状超吸收聚合物，粒状超吸收聚合物组合物具有不小于约85重量％的粒子直径小于600μm且大于150μm的粒子；或者通过标准筛分分级测得基于所述粒状超吸收聚合物，粒状超吸收聚合物组合物具有不小于约90重量％的粒子直径小于600μm且大于150μm的粒子，并且通过标准筛分分级测得所述粒子具有重均粒子直径(D50)为300-400μm。

本发明还涉及一种粒状超吸收聚合物，其具有内交联结构，含有约0.05-5.0重量％的发泡剂、以及在粒子内部的约0.001-1.0重量％的亲油性非离子表面活性剂和聚乙氧基化亲水性非离子表面活性剂的混合物，所述粒子的表面已经经过交联处理以使此表面交联，所述粒状超吸收聚合物具有30-60秒的涡旋时间，并且所述粒状超吸收聚合物还含有粘土以形成超吸收聚合物-粘土水凝胶，所述超吸收聚合物-粘土水凝胶含有约90-98重量％的超吸收聚合物和约0.5-10重量％的粘土；或含有约0.001-10重量份/100重量份粒状超吸收聚合物；或还含有约0.05-5.0重量％的加入水凝胶中的发泡剂。

本发明涉及一种粒状超吸收聚合物，其具有内交联结构，含有约0.05-2.0重量％的发泡剂、以及在粒子内部的约0.001-1.0重量％的亲油性非离子表面活性剂和聚乙氧基化亲水性非离子表面活性剂的混合物，所述粒子的表面已经经过交联处理以使此表面交联，所述粒状超吸收聚合物具有30-60秒的涡旋时间，并且所述粒状超吸收聚合物还含有螯合剂，其中螯合剂选自具有至少三个羧基的氨基羧酸以及它们的盐。

本发明还涉及一种粒状超吸收聚合物，其具有内交联结构，含有约0.05-2.0重量％的发泡剂、以及在粒子内部的约0.001-1.0重量％的亲油性非离子表面活性剂和聚乙氧基化亲水性非离子表面活性剂的混合物，所述粒子的表面已经经过交联处理以使此表面交联，所述粒状超吸收聚合物具有30-60秒的涡旋时间，并且所述粒状超吸收聚合物还含有约0.01-0.5重量％的热塑性聚合物，基于干聚合物粉末重量计；或其中热塑性聚合物是选自聚乙烯、聚酯、聚氨酯、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)、苯乙烯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸烷基酯共聚物(EMA)、聚丙烯(PP)、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)或它们的共混物，或它们的共聚物；或其中将热塑性聚合物加入具有表面交联剂的粒状超吸收聚合物中。

本发明涉及一种粒状超吸收聚合物，其具有内交联结构，含有约0.05-2.0重量％的发泡剂、以及在粒子内部的约0.001-1.0重量％的亲油性非离子表面活性剂和聚乙氧基化亲水性非离子表面活性剂的混合物，所述粒子的表面已经经过交联处理以使此表面交联，所述粒状超吸收聚合物具有30-60秒的涡旋时间，并且所述粒状超吸收聚合物还含有基于粒状超吸收聚合物组合物重量计的约0.01-5重量％的被施用到粒状超吸收聚合物表面的经中和的铝盐，所述经中和的铝盐是具有pH为约5.5-8的经中和的铝盐的水溶液形式。

本发明还涉及一种粒状超吸收聚合物，其具有内交联结构，含有约0.05-2.0重量％的发泡剂、以及在粒子内部的约0.001-1.0重量％的亲油性非离子表面活性剂和聚乙氧基化亲水性非离子表面活性剂的混合物，所述粒子的表面已经经过交联处理以使此表面交联，所述粒状超吸收聚合物具有30-60秒的涡旋时间，并且所述粒状超吸收聚合物具有的离心保留能力(CRC)为约25-40克的0.9重量％氯化钠水溶液/每克粒状超吸收聚合物组合物；或具有水含量为约2-10重量％的粒状超吸收聚合物；或具有自由溶胀凝胶床渗透率(FSGBP)为约20×10^-8至200×10^-8cm²；或对于0.9重量％具有在4.83kPa载荷下的60分钟吸收能力为约15-26g/g。

本发明还涉及一种制备具有快速吸水性能的粒状超吸收聚合物的方法，包括以下步骤：

c)使得步骤b)的单体水溶液聚合，包括以下步骤：

c1)向所述步骤a)的单体水溶液加入以下物质：

ii)含有约0.001-1.0重量％的亲油性非离子表面活性剂和聚乙氧基化亲水性非离子表面活性剂的混合物的水溶液，基于含可聚合的不饱和酸基团的单体溶液的总量计；

c2)使得步骤c1)的单体溶液进行至少2500rpm的高速剪切混合处理以形成经处理的单体溶液，其中将组分i)含有约0.05-2.0重量％发泡剂的水溶液和ii)含有约0.001-1.0重量％的亲油性非离子表面活性剂和聚乙氧基化亲水性非离子表面活性剂的混合物的水溶液在喷射单体水溶液的步骤b)之后和在高速剪切混合单体水溶液的步骤c2)之前加入单体水溶液中；

c3)通过向所述步骤c2)的经处理的单体溶液加入聚合引发剂以形成水凝胶，其中将所述引发剂在发泡剂和表面活性剂之后加入经处理的单体溶液中，其中形成聚合物以将发泡剂的气泡包含到聚合物结构中；和

e)使得步骤d)的粒状超吸收聚合物用表面交联剂进行表面交联，其中经表面交联的超吸收聚合物具有约30-60秒的涡旋时间。

本发明还包括一种吸收性制品，其包含顶片；底片；以及位于顶片和底片之间的吸收芯，所述吸收芯含有上述本发明的粒状超吸收聚合物。

合适的超吸收聚合物可以选自合成、天然、可生物降解的以及改性的天然聚合物。本文中关于超吸收聚合物所用的术语“交联的”是指有效地使通常水溶性材料成为基本不溶于水但可溶胀的任何方法。这种交联方法可以包括例如物理缠结、结晶畴、共价键、离子配合物和缔合、亲水缔合如氢键结合、疏水缔合或范德华力。在本发明实施方案中所述的超吸收聚合物可以通过引发基于超吸收聚合物计约55-99.9重量％的含可聚合不饱和酸基团的单体的聚合获得。合适的单体包括任何含有羧基的那些，例如丙烯酸或甲基丙烯酸；或2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸；或它们的混合物。理想地至少约50重量％、更理想地至少约75重量％的酸基团是羧基基团。

本发明制备超吸收聚合物的方法可以通过引发基于超吸收聚合物计约55-99.9重量％的含可聚合不饱和酸基团的单体的聚合反应获得。合适的可聚合的单体包括任何含有羧基的单体，例如丙烯酸、甲基丙烯酸或2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸，或它们的混合物。理想地至少约50重量％、更理想地至少约75重量％的酸基团是羧基基团。

在丙烯酸中所含的杂质可以如下定义。丙烯酸可以包含原白头翁素和/或糠醛，考虑到颜色稳定性或残余单体，可以控制其为预定量或更少。原白头翁素和/或糠醛的含量可以是0至约10ppm，或0至约5ppm，或0至约3ppm，或0至约1ppm。由于相同原因，丙烯酸可以包含少量的除糠醛以外的其它醛和/或马来酸。所述醛相对于丙烯酸而言的含量可以是0至约5ppm，或0至约3ppm，或0至约1ppm。糠醛以外的醛的例子包括苯甲醛、丙烯醛、乙醛等。从减少残余单体的角度考虑，丙烯酸包含0至约500ppm或0至约200ppm或0至约100ppm的丙烯酸酯二聚体。

酸基团可以用苛性碱中和到至少约25摩尔％或约50-80摩尔％的程度，即酸基团理想地作为钠盐、钾盐或铵盐存在。苛性碱的量可以是基于粒状超吸收聚合物组合物计的约14-45重量％。苛性碱可以包括氢氧化钠或氢氧化钾。在一些方面中，可以理想地使用通过丙烯酸或甲基丙烯酸聚合而得到的聚合物，其羧基在内交联剂的存在下被中和。应当注意的是，中和可以通过将苛性碱加入单体溶液中进行，或通过将单体例如丙烯酸加入苛性碱中进行。对用于中和的温度(中和温度)没有特殊限制，可以是10-100℃或30-90℃。

在一些方面中，能与烯属不饱和单体共聚的第二种合适单体可以包括但不限于丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟基乙基酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基烷基酯、乙氧基化(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基丙基丙烯酰胺或丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵。这些单体的存在量可以是共聚单体的0至约40重量％。

在单体是丙烯酸的情况下，部分中和的丙烯酸盐在聚合之后被转化成在粒状吸水剂中的聚合物，基于丙烯酸计的转化值可以通过假定将部分中和的聚丙烯酸盐完全转化成等摩尔的未中和聚丙烯酸而确定。

本发明的超吸收聚合物也包含约0.001-5重量％或约0.2-3重量％的至少一种内交联剂，基于含可聚合的不饱和酸基团的单体的总量计。内交联剂通常具有至少两个烯属不饱和双键，或具有一个烯属不饱和双键和一个能与含可聚合的不饱和酸基团的单体中的酸基团反应的官能团，或者多个能与酸基团反应的官能团可以用作内交联组分并且在含可聚合的不饱和酸基团的单体进行聚合期间存在。内交联剂可以含有含至少一个乙烯基或烯丙基和至少一个Si-O键的硅烷化合物，所述乙烯基或烯丙基直接与硅原子连接。

用于超吸收聚合物中的内交联剂的例子包括脂族不饱和酰胺，例如亚甲基二丙烯酰胺或亚甲基二甲基丙烯酰胺或亚乙基二丙烯酰胺，以及多元醇或烷氧基化多元醇与烯属不饱和酸形成的脂族酯，例如丁二醇或乙二醇的二丙烯酸酯或三甲基丙烯酸酯，聚二醇或三羟甲基丙烷，三羟甲基丙烷的二丙烯酸酯和三丙烯酸酯，其优选被1-30摩尔氧化烯进行氧基烷基化、优选乙氧基化；甘油和季戊四醇的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，以及甘油和季戊四醇的被1-30摩尔氧化乙烯氧乙基化的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯；还有烯丙基化合物，例如(甲基)丙烯酸烯丙酯，与1-30摩尔氧化乙烯反应的烷氧基化(甲基)丙烯酸烯丙酯，氰尿酸三烯丙酯，异氰尿酸三烯丙酯，马来酸二烯丙基酯，聚烯丙基酯，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基硅烷例如6490、6498，乙烯基烷氧基硅烷例如乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三异丙烯氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基乙基二乙氧基硅烷、二乙氧基乙基乙烯基硅烷和乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷；乙烯基乙酰氧基硅烷，例如乙烯基甲基二乙酰氧基硅烷、乙烯基乙基二乙酰氧基硅烷和乙烯基三乙酰氧基硅烷；烯丙基烷氧基硅烷，例如烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基甲基二甲氧基硅烷、以及烯丙基三乙氧基硅烷；二乙烯基烷氧基硅烷和二乙烯基乙酰氧基硅烷，例如二乙烯基二甲氧基硅烷、二乙烯基二乙氧基硅烷和二乙烯基二乙酰氧基硅烷；二烯丙基烷氧基硅烷和二烯丙基乙酰氧基硅烷，例如二烯丙基二甲氧基硅烷、二烯丙基二乙氧基硅烷和二烯丙基二乙酰氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，含有至少两个乙烯基的聚硅氧烷，四烯丙基氧基乙烷，四烯丙基氧基乙烷，三烯丙胺，四烯丙基乙二胺，二醇，多元醇，羟基烯丙基或丙烯酸酯化合物，磷酸或亚磷酸的烯丙基酯，以及能交联的单体，例如不饱和酰胺的N-羟甲基化合物，例如甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺，和由其衍生的醚。也可以使用离子交联剂，例如铝金属盐，或也可以使用含有多价阳离子的其他化合物。后聚合反应性交联剂是在聚合之后形成额外交联剂的那些，或是能在聚合之后水解或反应形成较少交联的那些化合物，例如当通过温度引发(例如在干燥或热处理期间)或通过加入水或其它化学品，或通过改变pH，或通过一些其它变化，例如当与体液接触时。也可以使用所述交联剂的混合物。

超吸收聚合物可以包含约0.001-0.1重量％的第二内交联剂，基于含有可聚合的不饱和酸基团的单体的总量计，所述第二内交联剂可以含有包含至少两个烯属不饱和双键的组成，例如亚甲基双丙烯酰胺或亚甲基双甲基丙烯酰胺或亚乙基双丙烯酰胺；多元醇的不饱和单羧酸多元羧酸的酯，例如二丙烯酸酯或三丙烯酸酯，例如丁二醇或乙二醇的二丙烯酸酯或二甲基丙烯酸酯；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，以及它们的烷氧基化衍生物；还有烯丙基化合物，例如(甲基)丙烯酸烯丙酯、氰尿酸三烯丙酯、马来酸二烯丙基酯、聚烯丙基酯、四烯丙氧基乙烷、二-和三烯丙胺、四烯丙基乙二胺，磷酸或亚磷酸的烯丙基酯。此外，还可使用具有至少一个对酸基团呈反应性的官能团的化合物。其实例包括酰胺的N-羟甲基化合物，例如甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺，和由其衍生的醚，以及二-和多-缩水甘油基化合物。第二内交联剂可以包括聚乙二醇单烯丙基醚丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和/或聚乙二醇二丙烯酸酯。

常规的引发剂用于引发自由基聚合，例如偶氮或过氧化合物，氧化还原体系或UV引发剂，敏化剂，和/或辐照。在一些方面中，引发剂可以用于引发自由基聚合。合适的引发剂包括但不限于偶氮或过氧化合物、氧化还原体系或UV引发剂、敏化剂和/或辐照。

用于本发明中的聚合引发剂是按照聚合类型的需要选择的，并没有特殊限定。聚合引发剂的例子包括可热降解的聚合引发剂，可光降解的聚合引发剂，以及氧化还原类型的聚合引发剂，等等。可热降解的聚合引发剂的具体例子包括过硫酸盐，例如过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵；过氧化物，例如过氧化氢、过氧化叔丁基或甲基乙基酮过氧化物；以及偶氮化合物，例如2,2’-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2’-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐，等等。可光降解的聚合引发剂的具体例子包括苯偶姻衍生物，苄基衍生物，乙酰苯衍生物，二苯酮衍生物，以及偶氮化合物，等等。氧化还原类型的聚合引发剂的例子包括组合使用还原化合物例如L-抗坏血酸或亚硫酸氢钠与上述过硫酸盐或过氧化物。优选的例子包括组合使用上述可光降解的聚合引发剂和上述可热降解的聚合引发剂。聚合引发剂的用量可以是基于单体计的约0.001-1摩尔％，或约0.05-1.0摩尔％。当聚合引发剂的用量大于1摩尔％时，可能出现吸水树脂的着色。而当聚合引发剂的用量小于0.0001摩尔％时，可能引起残余单体的增加。

同时，应当注意的是，代替使用上述聚合引发剂，单体可以通过活化能量射线的辐照来聚合，例如辐射线、电子束和UV射线。另外，聚合可以通过组合使用聚合引发剂和活化能量射线进行。

本发明还包括约0.05-2.0重量％或约0.1-1.0重量％的发泡剂，基于含可聚合的不饱和酸基团的单体溶液的总量计。发泡剂可以包括任何包含碱金属碳酸盐或碱金属碳酸氢盐的盐，或混合盐，碳酸钠，碳酸钾，碳酸铵，碳酸镁，或碳酸镁(水合物)，碳酸钙，碳酸钡，它们的碳酸氢盐和水合物，偶氮化合物或其它阳离子，以及自然存在的碳酸盐，例如白云石，或它们的混合物。发泡剂可以包括多价阳离子例如Mg、Ca、Zn等的碳酸盐。虽然可以使用特定的多价过渡金属阳离子，但是其中的一些离子例如亚铁离子可能引起变色和可能发生还原氧化反应或在水中的水解平衡。这可能导致最终聚合产物的质量控制方面的困难。另外，其它多价阳离子例如Ni、Ba、Cd、Hg是不能接受的，因为存在潜在的毒性或皮肤过敏作用。发泡剂可以包括碳酸钠和碳酸氢钠。

本发明还包括一种水溶液，其含有约0.001-1.0重量％或约0.002-0.5重量％或约0.003-0.1重量％的亲油性表面活性剂和聚乙氧基化亲水性表面活性剂的混合物，基于含可聚合的不饱和酸基团的单体溶液的总量计，其中亲油性表面活性剂可以具有4-9的HLB，聚乙氧基化亲水性表面活性剂可以具有12-18的HLB；或其中亲油性表面活性剂可以是非离子性的，或聚乙氧基化亲水性表面活性剂可以是非离子性的。

表面活性剂的典型例子是聚氧乙烯烷基芳基醚，例如聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯鲸蜡基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚；聚氧乙烯烷基醚，例如聚氧乙烯高级醇醚，以及聚氧乙烯壬基苯基醚；脱水山梨醇脂肪酸酯，例如脱水山梨醇单月桂酸酯、脱水山梨醇单棕榈酸酯、脱水山梨醇单硬脂酸酯、脱水山梨醇三硬脂酸酯、脱水山梨醇单油酸酯、脱水山梨醇三油酸酯、脱水山梨醇倍半油酸酯和脱水山梨醇二硬脂酸酯；聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯，例如聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇三硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯；聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯，例如四油酸聚氧乙烯山梨醇；甘油脂肪酸酯，例如甘油单硬脂酸酯、甘油单油酸酯、以及自乳化性甘油单硬脂酸酯；聚氧乙烯脂肪酸酯，例如聚乙二醇单月桂酸酯、聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯和聚乙二醇单油酸酯；聚氧乙烯烷基胺；聚氧乙烯硬化蓖麻油；以及烷基醇胺。非离子表面活性剂的混合物可以包括亲油性表面活性剂和聚乙氧基化亲水性表面活性剂的混合物，其中亲油性表面活性剂是脱水山梨醇酯，聚乙氧基化亲水性表面活性剂是聚乙氧基化脱水山梨醇酯。

本发明方法优选在亲油性表面活性剂和聚乙氧基化亲水性表面活性剂的混合物的存在下进行聚合或共聚反应。使用两种表面活性剂的混合物能稳定地分散气泡。另外通过合适地控制两种表面活性剂的混合物的种类和用量，可以控制要制备的亲水性聚合物的孔直径和吸水速度。本发明的制备具有快速吸水性能的粒状超吸收聚合物的方法包括以下步骤：

a)制备单体水溶液，其含有

a1)约55-99.9重量％的含可聚合的不饱和酸基团的单体；

a2)约0.001-5.0重量％的内交联剂；

a3)约14-45重量％的苛性碱，其中此组合物具有约50-70摩尔％的中和度；和

a4)通过将惰性气体鼓泡到所述单体溶液中来喷射步骤c)的单体溶液，从而使得单体溶液具有小于1重量％的氧气；

b)聚合所述步骤a)的单体水溶液，包括以下步骤：

b1)向所述步骤a)的单体溶液加入以下物质：

b2)使得步骤a)和b1)的单体溶液进行高速剪切混合处理，此处理可以是至少约2500rpm，以形成经处理的单体溶液；

b3)通过向所述步骤c2)的经处理的单体溶液加入聚合引发剂以形成水凝胶，其中将所述引发剂在发泡剂和表面活性剂之后加入经处理的单体溶液中，其中形成聚合物以将发泡剂的气泡包含到聚合物结构中；和

c)使得步骤b)的水凝胶进行干燥和研磨以形成粒状超吸收聚合物；和

d)使得步骤c)的粒状超吸收聚合物用表面交联剂进行表面交联，其中经表面交联的超吸收聚合物具有约30-60秒的涡旋时间。

在聚合开始时的温度，虽然可以根据所用自由基聚合引发剂的种类变化，可以在0-50℃的范围内，或在10-40℃的范围内。在反应过程中的聚合温度，虽然可以根据所用自由基聚合引发剂的种类变化，可以在20-110℃的范围内，或在30-90℃的范围内。如果在聚合开始时的温度或在反应过程中的聚合温度从上述范围偏离，将可能出现缺点例如(1)在所制备的吸水树脂中的残余单体量不利地增加，(b)在用发泡剂控制发泡中出现困难，如下所述；和(c)自交联反应过度进行，且伴随着被吸水树脂吸收的水量可能降低。

对反应时间没有特别的限制，仅仅需要根据不饱和单体、交联剂和自由基聚合引发剂或反应条件例如反应温度的组合来设定。

具有几乎独立气泡结构的吸水树脂或亲水性聚合物的平均孔直径是10-500μm，或20-400μm，或30-300μm，或40-200μm，或70-110μm。上述孔直径是通过对于吸水树脂或亲水性聚合物的横截面在干态下在电子显微镜的帮助下进行图像分析测定的。具体而言，平均孔直径是通过经由图像分析形成代表吸水树脂的孔直径分布的频率分布并基于此频率分布计算数均孔直径而获得。

为了进一步改进粒状超吸收聚合物的性能，也可以在干燥步骤之间将额外量的如这里定义的发泡剂加入含水超吸收聚合物中。

对于干燥温度没有特别的限制，但是需要在例如100-250℃的范围内，或在120-200℃的范围内。虽然对于干燥时间没有特别的限制，但是优选在大约10秒至5小时的范围内。水凝胶树脂可以在干燥之前进行中和或进一步崩解以实现精细分布。

对于采用的干燥方法没有特别的限制，可以选自各种方法，例如通过加热干燥，用热空气干燥，在减压下干燥，用红外线干燥，用微波干燥，在槽式干燥器中干燥，通过与疏水有机溶剂共沸来脱水，以及使用热水蒸气进行高湿度干燥。在上述干燥方法中，证明用热空气干燥和用微波干燥是特别有利的。当含有气泡的水凝胶用微波辐照时，所制得的吸水树脂显示进一步提高的吸水速度，这是因为这些气泡随后膨胀到其初始体积的数倍至数十倍。

粒状超吸收聚合物(SAP)-粘土共混物

如前所述，聚合反应可以快速进行以得到高粘性水凝胶，其例如被挤出到平面表面例如连续移动的传送带上。已中和的超吸收聚合物水凝胶然后进行粉碎，并且可以将粘土通常作为含水粘土浆液加入，并与粉碎的超吸收聚合物水凝胶粒子充分混合。粘土也可以作为固体粒子加入，或作为粉末加入。SAP水凝胶和粘土组分可以然后充分混合，例如通过挤出混合，从而使得粘土分散在水凝胶粒子中和水凝胶粒子上。所得的已中和的SAP-粘土混合物然后进行干燥和上胶，并任选地表面交联以提供已中和的SAP-粘土粒子。SAP-粘土水凝胶粒子的粉碎可以同时进行或顺序进行。

在粉碎之后，粘性的SAP-粘土水凝胶粒子进行脱水(即干燥)以获得固体或粉末形式的SAP-粘土粒子。脱水步骤可以例如通过将粘性的SAP-粘土水凝胶粒子在约190-210℃的温度下在强制空气烘箱中加热约15-20分钟进行，或加热约15-110分钟或约15-100分钟或约20-100分钟。经干燥的SAP-粘土水凝胶粒子可以然后进行进一步的机械措施以降低粒径，和进行分级包括切碎、研磨和筛分。

在这种SAP-粘土组合物中，超吸收聚合物的存在量可以是约90-99.5重量％，或约91-99重量％，或约92-98重量％，以及粘土的存在量是约0.5-10重量％，或约1-9重量％，或约2-8重量％。

用于本发明SAP-粘土粒子中的粘土可以是溶胀性粘土或非溶胀性粘土。溶胀性粘土具有吸收水的能力并且是能溶胀的层状有机材料。合适的溶胀性粘土包括但不限于蒙脱石、皂石、绿脱石、锂藻土、贝得石、水辉石、锌蒙脱石、硅镁石、蛭石、铬蒙脱石、麦羟硅钠石、铜蒙脱石、水羟硅钠石以及它们的混合物。

合适的非溶胀性粘土包括但不限于高岭矿物(包括高岭石、地开石和珍珠陶土)，蛇纹石矿物，云母矿物(包括伊利石)，绿泥石矿物，海泡石，坡缕石，铝土矿，以及它们的混合物。

粘土也可以是有机亲和性粘土。在这里和下文中使用的术语“有机亲和性”定义为此化合物能吸收至少等于其自身重量的、优选其自身重量数倍的水不混溶性有机化合物的性能。有机亲和性化合物任选地能吸收水或水混溶性化合物。

可商购的粘土包括粘土(含水高岭土)，来自BASFCorporation，Florham Park,N.J；提纯的粘土，来自Nanocor Technologies的Arlington Heights,I11；和来自Huber,Atlanta,Ga。

粒度

聚合反应形成超吸收聚合物凝胶，其造粒成超吸收聚合物粒子，或粒状超吸收聚合物。超吸收聚合物凝胶通常具有基于超吸收聚合物凝胶计的约40-80重量％的水分含量。粒状超吸收聚合物通常包括约50-1000μm或约150-850μm的粒度。本发明可包括至少约40重量％的具有粒度为约300-600μm的超吸收聚合物粒子，至少约50重量％的超吸收聚合物粒子具有粒度为约300-600μm，或至少约60重量％的超吸收聚合物粒子具有粒度为约300-600μm，所述粒度通过筛分经过美国标准30目筛且保留在美国标准50目筛上而测得。另外，质量平均粒子直径D50可以是200-450μm或300-430μm。

另外，具有小于150μm粒度的粒子的百分比通常是0-8质量％，或0-5质量％，或0-3质量％，或0-1质量％。另外，具有大于600μm粒度的粒子的百分比可以是0-25质量％，或3-15质量％，或5-12质量％，或5-8质量％，所述粒度是使用例如可由W.S.Tyler，Inc.，Mentor Ohio得到的机械振动筛型号B检测。

粒度可以通过使得粒子进行分散聚合并将分散体干燥来调节。但是，一般而言，当进行特别是含水聚合时，这些粒子在干燥后进行粉碎并分级，然后调节质量平均直径D50以及小于150μm的粒子和大于600μm的粒子的量，从而获得特定的粒径分布。例如，如果特定粒径分布通过减少具有质量平均直径D50为400μm或更小的粒子的直径以及通过减少直径小于150μm和大于600μm的粒子的量而实现，则这些粒子可以首先通过在干燥后使用常规分级设备例如筛子分级成粗粒子和细粒子。此过程优选除去直径为5000-600μm或2000-600μm或1000-600μm的粗粒子。然后，在主要调节过程中，除去直径小于150μm的细粒子。被除去的粗粒子可以丢弃，但是也可以再次通过上述粉碎工艺粉碎。所以，经过粉碎工艺所得的具有特定粒径分布的粒状超吸收聚合物是由不规则粉碎的粒子构成的。

然后可将粒状超吸收聚合物用本文所述额外化学品和处理进行表面处理。特别地，粒状超吸收聚合物的表面可通过加入表面交联剂和热处理而交联，通常称为表面交联。一般而言，表面交联是相对于粒子内部的交联密度而言提高在粒状超吸收聚合物表面附近的聚合物基体的交联密度的方法。表面交联剂的存在量可以是占干粒状超吸收聚合物组合物的约0.01-5重量％，例如约0.1-3重量％，例如约0.1-1重量％，基于干粒状超吸收聚合物组合物的重量计。

理想的表面交联剂包括具有一个或多个对聚合物链的侧基呈反应性的官能团的化学品，通常是酸基团。表面交联剂包括含有能在缩合反应中(缩合交联剂)、在加成反应中或在开环反应中与聚合物结构反应的官能团的化合物。这些化合物可包括例如二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、甘油、聚甘油、丙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺、聚氧化丙烯、氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物、脱水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯、三羟甲基丙烷、季戊四醇、聚乙烯醇、山梨糖醇、1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)、4-甲基-1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚丙酯)或4,5-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮。

在使粒状超吸收聚合物与表面交联剂或者与包含表面交联剂的流体接触以后，将经处理的粒状超吸收聚合物热处理至约50-300℃或约75-275℃或约150-250℃的温度，并且根据温度达到约5-90分钟的时间，使得聚合物结构的外部区域与内部区域相比更强地交联(即表面交联)。热处理的持续时间受这一风险限制：聚合物结构的所需性能特征由于热的作用而被破坏。

在表面交联的一个具体方面中，将粒状超吸收聚合物用碳酸亚乙酯表面处理，其后加热以影响超吸收聚合物粒子的表面交联，这改进了超吸收聚合物的表面交联密度和凝胶强度特征。更具体而言，通过将粒状超吸收聚合物与碳酸亚乙基酯表面交联剂的水醇溶液混合而将表面交联剂涂覆于粒状超吸收聚合物上。水醇溶液中醇的量可由碳酸亚烷基酯的溶解度决定，且由于各种原因如防爆炸而保持尽可能低。合适的醇为甲醇、异丙醇、乙醇、丁醇或丁基乙二醇，以及这些醇的混合物。在一些方面，溶剂理想地为水，其通常以基于干粒状超吸收聚合物组合物重量计的约0.3-5.0重量％的量使用。在另外其它方面，碳酸亚乙基酯表面交联剂可由粉末混合物施涂，例如与无机载体材料如二氧化硅(SiO₂)的粉末混合物，或者通过碳酸亚乙基酯的升华而以蒸气状态施涂。

为实现所需的表面交联性能，表面交联剂例如碳酸亚乙基酯应均匀地分布于粒状超吸收聚合物上。为此，混合在本领域已知的合适混合机如流化床混合机、桨式混合机、转鼓式混合机或双蜗杆混合机中进行。也可以在粒状超吸收聚合物制备中的一个工艺步骤期间进行粒状超吸收聚合物的涂覆。在一个具体方面，适用于此目的的合适方法是反相悬浮聚合方法。

表面交联剂的溶液也可以含有约0-1重量％或约0.01-0.5重量％的热塑性性聚合物，基于干粒状超吸收聚合物组合物计。热塑性聚合物的例子包括聚烯烃、聚乙烯、聚酯、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯/甲基丙烯酸烷基酯共聚物(EMA)、聚丙烯(PP)、马来酸化聚丙烯、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚酯，以及也可以有利地使用所有种类聚烯烃的共混物，例如PP、EVA、EMA、EEA、EBA、HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE和/或VLDPE的共混物。在具体方面中，马来酸化聚丙烯是优选用于本发明中的热塑性聚合物。热塑性聚合物可以官能化以具有额外的益处，例如水溶性或分散性。

在粒状超吸收聚合物的涂覆处理以后的热处理可如下进行。一般而言，热处理在约100-300℃的温度下进行。如果使用高反应性环氧化物交联剂，则较低的温度是可能的。然而，如果使用碳酸亚乙基酯，则热处理适当地在约150-250℃的温度下进行。在该特定方面，处理温度取决于停留时间和碳酸亚乙基酯的种类。例如，在约150℃的温度下，热处理进行1小时或更久。相比之下，在约250℃的温度下，几分钟(例如约0.5至5分钟)足以实现所需的表面交联性能。热处理可以在本领域中已知的常规干燥器或烘箱中进行。

粒状超吸收聚合物组合物可以在用其它化学组合物表面交联之前、期间或之后进行其它表面处理。

引入硫酸铝的阶段

本发明的粒状超吸收聚合物组合物可以含有基于粒状超吸收聚合物组合物重量计的约0.01-5重量％的铝盐，所述铝盐以具有约5.5-8或约6-7的pH的水溶液形式施用于粒状超吸收聚合物的表面上。或者，粒状超吸收聚合物组合物含有基于粒状超吸收聚合物组合物重量计的约6-15重量％的铝盐水溶液，所述铝盐水溶液被施用于经过表面交联的粒状超吸收聚合物的表面上，其中铝盐水溶液具有约5.5-8或约6-7的pH。铝盐的水溶液可以含有铝阳离子和氢氧根离子或脱质子化羟基有机酸的阴离子。优选的有机酸的例子是羟基单羧酸，例如乳酸、乙醇酸、葡糖酸或3-羟基丙酸。

铝盐水溶液包括碱金属氢氧化物和硫酸铝或硫酸铝水合物的反应产物。在另一个实施方案中，铝盐水溶液包括氢氧化钠和硫酸铝或硫酸铝水合物的反应产物。在另一个实施方案中，铝盐水溶液包含铝化合物和有机酸。铝化合物和有机酸(盐)的混合物可以是酸性或碱性的。并且可以用碱性或酸性物质将pH调节到所需的范围。用于pH调节的碱性物质的例子包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、碳酸钠或碳酸氢钠。用于pH调节的酸性物质的例子包括但不限于盐酸、硫酸、甲基磺酸或在水中的二氧化碳。酸性铝盐例如氯化铝、硫酸铝、硝酸铝和多氯化铝、或碱性铝盐例如铝酸钠、铝酸钾和铝酸铵也可以用于pH调节。

铝盐水溶液可以在粒状超吸收聚合物的表面处理的各个阶段中加入。在一个实施方案中，铝盐水溶液可以与表面交联溶液一起施用到粒状超吸收聚合物上。

铝盐水溶液可以在表面交联步骤之后加入，这可以称为后处理。在一个实施方案中，经过表面交联的粒状超吸收聚合物与铝盐用本领域技术人员公知的措施混合。尤其是，将约6-15重量％的铝盐水溶液施用到经过表面交联的粒状超吸收聚合物组合物上。

本发明粒状超吸收聚合物组合物可以在表面交联之前、期间或之后用约0.01-5重量％的含一个或多个多价金属阳离子的化合物进行表面处理，基于粒状超吸收聚合物组合物的重量计，所述含一个或多个多价金属阳离子的化合物被施用于粒状超吸收聚合物的表面上。金属阳离子的实例包括铝、钙、铁、锌、镁和锆的阳离子。其中，可以使用铝。在多价金属盐中的阴离子的实例包括卤离子、氯水合物、硫酸根、硝酸根和乙酸根。可以使用硫酸铝，且容易市购。硫酸铝可以是水合硫酸铝，其中硫酸铝可以具有12-14的水合水。可使用多价金属盐的混合物。在一个实施方案中，本发明可以含有基于粒状超吸收聚合物重量计的约0.01-5重量％的铝盐，所述铝盐以具有约5.5-8或约6-7的pH的水溶液形式施用于粒状超吸收聚合物的表面上。

铝盐水溶液可以包括碱金属氢氧化物和硫酸铝或硫酸铝水合物的反应产物。在另一个实施方案中，铝盐水溶液包含单铝盐，例如硫酸铝或氯化铝，或者与含多价阳离子的其他化合物的混合物，其可以在有或没有pH调节的情况下施用。在另一个实施方案中，铝盐水溶液可以包含铝化合物和有机酸。铝化合物和有机酸(盐)的混合物可以是酸性或碱性的，并且可以在有或没有pH调节的情况下施用。如果需要调节pH，则可以用碱性或酸性物质将pH调节到所需的范围。

本发明粒状超吸收聚合物组合物可以用约0.01-2重量％、或者约0.01-1重量％的水不溶性无机金属化合物进行表面处理，基于干超吸收聚合物的重量计。水不溶性无机金属化合物可以包含选自铝、钛、钙或铁的阳离子以及选自磷酸根、硼酸根或铬酸根的阴离子。水不溶性无机金属化合物的例子包括磷酸铝。无机金属化合物可以具有小于约2μm的质量平均粒径，和可以具有小于约1μm的质量平均粒径。

粒状超吸收聚合物组合物可以包含约0-5重量％或约0.001-3重量％或者约0.01-2重量％的阳离子聚合物，基于干超吸收聚合物组合物的重量计。本文所用的阳离子聚合物指包含具有在水溶液中电离时变成正电性离子的潜势的一个或多个官能团的聚合物或聚合物混合物。对于阳离子聚合物的合适官能团包括但不限于伯、仲或叔氨基、亚氨基、酰亚氨基、酰氨基和季铵基团。合成阳离子聚合物的实例包括以下物质的盐或部分盐：聚(乙烯胺)、聚(烯丙胺)或聚(乙烯亚胺)。天然阳离子聚合物的实例包括部分脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖和脱乙酰壳多糖盐。

粒状超吸收聚合物组合物可包含约0-5重量％或约0.001-3重量％或者约0.01-2重量％的水不溶性无机粉末，基于干粒状超吸收聚合物组合物的重量计。不溶性无机粉末的实例包括二氧化硅、硅石、二氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化锌、滑石、磷酸钙、粘土、硅藻土、沸石、膨润土、高岭土、水滑石、活性粘土等。不溶性无机粉末添加剂可以是选自上列的单一化合物或化合物的混合物。二氧化硅的实例包括热解法硅石、二氧化硅、硅酸和硅酸盐。在一些具体方面中，微观非结晶二氧化硅是理想的，产品包括可由Evonik Corporation,Parsippany,New Jersy市购的22S和200。在一些方面中，无机粉末的粒径可以为1000μm或更小，例如100μm或更小。

粒状超吸收聚合物组合物也可以包含约0-30重量％或约0.001-25重量％或者约0.01-20重量％的水溶性聚合物，基于干粒状超吸收聚合物组合物的重量计，水溶性聚合物例如是部分或完全水解的聚乙酸乙烯酯、聚乙烯基吡咯烷酮、淀粉或淀粉衍生物、聚二醇或聚丙烯酸，优选以聚合的形式。这些聚合物的分子量不是关键的，只要它们是水溶性的即可。优选的水溶性聚合物是淀粉和聚乙烯醇。在本发明吸收聚合物中，这些水溶性聚合物的含量是0-30重量％，或0-5重量％，基于干粒状超吸收聚合物组合物的总量计。水溶性聚合物、优选合成聚合物例如聚乙烯醇也可以作为接枝基底用于要聚合的单体。

粒状超吸收聚合物组合物也可以包含约0-5重量％或约0.001-3重量％或者约0.01-2重量％的除尘剂，基于干粒状超吸收聚合物组合物的重量计，所述除尘剂例如是亲水性和疏水性的除尘剂，例如在美国专利6,090,875和5,994,440中描述的那些。

在一些方面中，在粒状超吸收聚合物组合物中可以任选地使用额外的表面添加剂，例如气味结合物质，例如环糊精、沸石、无机或有机盐，和类似材料；防结块添加剂、流动改进剂、表面活性剂、粘度改进剂等。

本发明的粒状超吸收聚合物组合物可以在热处理步骤之后用水溶液处理，例如脱质子化有机酸盐、铝盐或水溶性聚合物例如聚乙二醇的水溶液。

经过处理的粒状超吸收聚合物组合物具有约3-15重量％或约4-12重量％或者约5-11重量％的水分含量，基于粒状超吸收聚合物组合物的重量计，并且是通过本文所述的水分含量试验测定的。

在另一个实施方案中，可以向本发明粒状超吸收聚合物组合物加入螯合剂，并且成为粒状超吸收聚合物组合物的一部分。螯合剂可以选自特定的氨基羧酸，其可以通过在吸水树脂进行表面交联之前将氨基多羧酸和表面交联剂与吸水树脂混合而固定到吸水树脂的表面上，从而使得吸水树脂进行表面交联，或通过将氨基多羧酸和水加入经过特定表面交联的吸水树脂中，从而将此树脂造粒。因为吸水树脂的劣化是从其表面开始的，所以优选的是将螯合剂置于粒状超吸收聚合物组合物表面的附近。在本发明制备方法之一中，例如，螯合剂与能在羧基上反应的表面交联剂一起与上述获得的具有羧基的超吸收聚合物混合。

在本发明中使用的螯合剂的例子包括以下化合物：(1)氨基羧酸及其盐；(2)单烷基柠檬酰胺，单链烯基柠檬酰胺，以及它们的盐；(3)单烷基丙二酰胺，单链烯基丙二酰胺，以及它们的盐；(4)单烷基磷酸酯，单链烯基磷酸酯，以及它们的盐；(5)N-酰基化谷氨酸，N-酰基化天冬氨酸，以及它们的盐；(6)β-二酮衍生物；(7)环庚三烯酚酮衍生物；和(8)有机磷酸化合物。

螯合剂的用量通常是约0.0001-10重量份，或约0.0002-5重量份，按每100重量份的粒状超吸收聚合物组合物固含量计。在本发明中，螯合剂可以在表面交联期间加入粒状超吸收聚合物中，或加入经过表面交联的粒状超吸收聚合物中。

本发明的粒状超吸收聚合物组合物显示特定的特性或性能，这通过自由溶胀凝胶床渗透率(FSGBP)、离心保留能力(CRC)、在约0.9psi负载下的吸收性(AUL(0.9psi))测定。FSGBP试验是检测已经溶胀的粒状超吸收聚合物组合物床在限定压力下在常规“自由溶胀”条件之后的渗透率，单位是10^-8cm²(例如从吸收剂结构分离)。在这方面，术语“自由溶胀”表示粒状超吸收聚合物组合物允许溶胀，且在吸收试验溶液时没有溶胀受限载荷。

渗透率是多孔结构的有效连通性的衡量手段，其可以用空隙比例表示，所述多孔结构可以是纤维垫或泡沫板或在本申请中是粒状超吸收聚合物或粒状超吸收聚合物组合物或SAP；以及可以表示粒状超吸收聚合物组合物的连通度的衡量手段。凝胶渗透率是粒状超吸收聚合物组合物整体质量的性能，并且与粒径分布、粒子形状、开孔连通度、剪切模量和溶胀凝胶的表面改性有关。实际上，粒状超吸收聚合物组合物的渗透率是液体如何快速流过溶胀粒子的衡量手段。低渗透率表示液体不能流过粒状超吸收聚合物组合物，这通常称为凝胶堵塞，以及任何液体强制流动(例如在使用尿布期间的尿液二次施加)必须采取其他路径(例如尿布泄漏)。

涡旋试验检测对于2克SAP结束由在磁力盘上将50毫升盐水溶液在600转/分钟下搅拌产生的涡旋所需的时间，单位是秒。对于结束涡旋所需的时间是SAP的自由溶胀吸收速率的指示手段。

离心保留能力(CRC)试验检测粒状超吸收聚合物组合物在被饱和和在受控条件下进行离心之后保留液体的能力。所得的保留能力的单位是被保留液体的克数/每克试样重量(g/g)。

在载荷下的吸收性(AUL)试验检测粒状超吸收聚合物组合物粒子在室温(试验溶液)和同时保持物质处于0.9psi载荷下时吸收在蒸馏水中的0.9重量％氯化钠溶液的能力。

压力吸收指数(PAI)是对于SAP在以下载荷下检测的在载荷下吸收值(如下所述)的总和，：0.01磅/平方英寸(690达因/平方厘米)；0.29磅/平方英寸(19995达因/平方厘米)；0.57磅/平方英寸(39300达因/平方厘米)；和0.90磅/平方英寸(62053达因/平方厘米)。也就是说，对于给定SAP而言，在载荷下的吸收值是在上述限定力下根据下文实施例中所述的方法检测的。然后，将在上述限定载荷下检测的在载荷下的吸收值汇总以获得压力吸收指数。

在本文中，离心保留能力、在载荷下的吸收值和凝胶床渗透率的所有值应理解为通过本文所述的离心保留能力试验、在载荷下的吸收值试验和自由溶胀凝胶床渗透率试验检测。

通过本发明方法制备的具有快速吸收性能的粒状超吸收聚合物组合物具有约30-60秒或约40-60秒的涡旋时间，离心保留能力为约25-40g/g或约27-35g/g；并且在0.9psi载荷下的吸收性为约15-24g/g或约16-22g/g，PAI为约120-140，并且初始自由溶胀凝胶床渗透率(FSGBP)为约20×10^-8cm²至约200×10^-8cm²。

本发明的粒状超吸收聚合物组合物可以用于许多吸收性制品中，包括卫生巾、尿布或绷带，且它们具有快速吸收大量经血、尿或其它体液的性能。由于本发明试剂即使在压力下也保留所吸收的液体并且还能够将进一步的液体分布在溶胀态结构中，它们与常规现有超吸收组合物相比，更理想地以相对于亲水性纤维材料如绒毛更高的浓度使用。它们还适于在尿布结构中用作不具有绒毛含量的均质超吸收层，因此特别薄的制品是可能的。此外，所述聚合物适用于成人卫生制品(例如失禁产品)中。

本发明的粒状超吸收聚合物组合物也可以用于适合用于其它用途的吸收性制品中。尤其是，本发明的粒状超吸收聚合物组合物可以用于用于水或含水液体的吸收剂组合物中，或用于吸收体液的结构体中，用于发泡和未发泡的片状结构体中，用于包装材料中，用于植物生长的结构体中，用作土壤改进剂或用作活性化合物载体。为此，这些组合物通过与纸或绒毛或合成纤维混合而加工成网，或者通过将超吸收聚合物分布在纸、绒毛或非织造织物的基底之间或通过加工成载体材料而加工成网。

例如，参见附图5，在一个方面中，使用本文粒状超吸收聚合物组合物的吸收性制品是一次性制品10，其包括底片或外覆盖层20，面对外覆盖层20的可渗透液体的顶片或体侧衬垫22，以及吸收芯24，例如吸收垫，其位于体侧衬垫22和外覆盖层20之间。制品10具有外表面23，前腰区域25，后腰区域27，以及连接前腰和后腰区域25、27的叉架区域29。外覆盖层20限定了长度和宽度，使得在显示的视图中符合制品10的长度和宽度。吸收芯24一般限定的长度和宽度分别比外覆盖层20的长度和宽度更小。因此，制品10的边缘部分例如外覆盖层20的边缘部分可以延伸超过吸收芯24的末端边缘。在显示的视图中，例如，外覆盖层20向外延伸超过吸收芯24的末端边缘以形成制品10的侧面边缘和端部边缘。体侧衬垫22一般与外覆盖层20一起延伸，但是可以按照需要任选地覆盖比外覆盖层20区域更大或更小的区域。换句话说，体侧衬垫22叠置在外覆盖层20之上。外覆盖层20和体侧衬垫22在使用时要分别面对穿戴者的衣物和身体。

为了提供改进的贴合性和帮助减少身体排出物从制品10泄漏，制品侧面边缘和末端边缘可以用合适的弹性元件加强弹性，例如单个或多个弹力条。弹力条可以由天然或合成橡胶组成，并且可以任选地可热收缩或可热弹性化。例如，如图5中所示，制品10可以包括腿弹力条26，其用于与制品10的侧面边缘一起收紧和形成抽褶，从而提供弹性腿带，其可以紧密地贴合在穿戴者腿部周围，以减少泄漏和提供改进的舒适性和外观。相似地，腰部弹力元件28可以用于使得制品10的末端边缘具有弹性以提供弹性化腰部。腰部弹力元件28设计成收紧和使腰部形成抽褶以提供弹性舒适贴合在穿戴者腰部周围。在显示的视图中，为了清楚起见，弹性元件以其未收缩的拉伸状况显示。

固定装置例如魔术贴固定器30可以用于将制品10固定在穿戴者身上。或者，可以使用其它固定装置例，如扣子、别针、子母扣、粘胶带固定器、粘合剂、蘑菇形和环形固定器、带子等，以及包括这些固定器中的至少一种的组合形式。另外，可以提供多于两个固定器，特别是如果制品10要以预先固定的构型提供时。

制品10还可以包括位于吸收芯24和体侧衬垫22或外覆盖层20之间的其它层。例如，制品10也可以包括位于体侧衬垫22和吸收芯24之间的涌流管理层34以防止流体分泌物淤积并进一步改进空气交换和流体分泌物在制品10内的分布。

制品10可以具有各种合适的形状。例如，制品10可以具有总体长方形、T-形或近似沙漏的形状。在显示的视图中，制品10具有常规的I-形。制品10还限定了纵向36和横向38。可以引入吸收制品中的其它合适的制品组件包括牵制片、腰部片、弹性侧片等。

使用各种类型的联接机制将制品10的各种组件整体组装，例如粘合剂、声波连接、热连接等，以及包括至少一种上述机制的组合。在显示的视图中，例如，体侧衬垫22和外覆盖层20用粘合衬垫组装到吸收芯24上，例如热熔胶、压敏粘合剂。相似地，其它制品组件，例如弹性元件26和28、固定元件30和涌流层34可以通过使用上述联接机制组装到制品10中。

制品10的外覆盖层20可以包括任何用于这种应用的材料，例如基本上可透过蒸气的材料。外覆盖层20的渗透率可以设计成改进制品10的呼吸能力和减少穿戴者皮肤在使用期间的水化，且不允许在面对外覆盖层20的表面的衣物上过量冷凝蒸气，例如尿，这种过量冷凝会不利地弄湿穿戴者的衣物。外覆盖层20可以设计成可渗透至少水蒸气，并且可以具有水蒸气传输速率为大于或等于约1000克/平方米/小时(g/m²/24hr)。例如，外覆盖层20可以限定水蒸气传输速率为约1000-6000g/m²/24hr。

外覆盖层20也理想地基本上不能透过液体。例如，外覆盖层20可以设计成提供静水压值为大于或等于约60厘米(cm)，或更尤其是大于或等于约80cm，甚至更尤其是大于或等于约100cm。检测材料的抗液体穿透性的合适技术是联邦测试方法标准(FTMS)191方法5514,1968年12月31日。

如上所述，外覆盖层20可以包括任何用于这些应用的材料，和理想地包括可以直接提供上述所需不渗透液体性和空气渗透性水平的材料，和/或可以以一些方式改进或处理以提供这些水平的材料。外覆盖层20可以是非织造纤维网以提供所需水平的不渗透液体性。例如，包含纺粘和/或熔喷聚合物纤维的非织造网可以选择性地用拒水性涂料处理，和/或用不渗透液体但可渗透蒸气的聚合物膜层压以提供外覆盖层20。在另一方面，外覆盖层20可以包括非织造网，其包含多种无规沉积的疏水性热塑性熔喷纤维，其彼此充足地粘合或连接以提供基本上可透过蒸气和基本上不渗透液体的网。外覆盖层20也可以包括可透过蒸气的非织造层，其已经部分被涂覆或设计成能提供在选择区域中的不渗透液体性。在另一个实例中，外覆盖层20是由可伸长的材料提供的。另外，外覆盖层20的材料可以具有在纵向36和/或横向38上的拉伸。当外覆盖层20由可伸长或可拉伸的材料制成时，制品10提供对穿戴者的额外益处，包括改进的贴合性。

体侧衬垫22用于帮助将穿戴者皮肤从保留在吸收芯24中的液体隔离开，可以使得穿戴者皮肤具有顺从、柔软、非刺激的感觉。另外，体侧衬垫22可以具有比吸收芯24更低的亲水性，从而使得朝向穿戴者的表面较干，并且可以足够多孔以成为可透过液体的，允许液体能穿透其厚度。合适的体侧衬垫22可以从多种网材料制备，例如多孔泡沫、网状泡沫、穿孔塑性膜、天然纤维(例如木或棉纤维)，合成纤维(例如聚酯或聚丙烯纤维)，等等，以及包括至少一种上述材料的组合。

各种织造和非织造的纤维可以用于体侧衬垫22。例如，体侧衬垫可以包括熔喷纤网或纺粘纤网(例如聚烯烃纤维)，粘合梳理纤网(例如天然和/或合成纤维)，基本上疏水性材料(例如用表面活性剂处理或进行其它处理以赋予所需水平的润湿性和亲水性)等等，以及包括至少一种上述材料的组合。例如，体侧衬垫22可以包括非织造的纺粘聚丙烯织物，任选地包含约2.8-3.2丹尼尔纤维，其形成基重为约22克/平方米(g/m²)且密度为约0.06克/立方米(g/cc)的纤网。

制品10的吸收芯24可以包括亲水性纤维的基体，例如纤维素纤维的纤维网，与粒状超吸收聚合物组合物的粒子混合。木浆绒毛可以用合成的聚合物熔喷纤维等交换，以及包含至少一种上述材料的组合。粒状超吸收聚合物组合物可以基本上均匀地与亲水性纤维混合，或可以非均匀地混合。或者，吸收芯24可以包括纤维网和粒状超吸收聚合物组合物和/或用于保持粒状超吸收聚合物组合物处于局部区域中的合适基质的层压体。当吸收芯24包括亲水性纤维和粒状超吸收聚合物的组合时，亲水性纤维和粒状超吸收聚合物组合物可以形成对于吸收芯24的平均基重为约400-900克/平方米(g/m²)，或更尤其是约500-800g/m²，甚至更尤其是约550-750g/m²。

一般而言，粒状超吸收聚合物组合物在吸收芯24中的存在量是大于或等于约50重量％(wt％)，或更理想地是大于或等于约70重量％，基于吸收芯24的总重量计。例如，在一个具体方面，吸收芯24可以包括层压体，其包含大于或等于约50重量％或更理想地大于或等于约70重量％的粒状超吸收聚合物，其被纤维网或其它的适合用于使得高吸收性材料保持在局域区域中的材料包裹。

任选地，吸收芯24可以另外包含载体(例如基本上亲水性组织或非织造的薄纸片(未显示))以帮助保持吸收芯24的结构完整性。薄纸包裹片可以置于高吸收性材料和/或纤维的纤网/片材周围，任选地在至少一个或两个其主要表面之上。薄纸包裹片可以包括吸收性纤维材料，例如皱纹包装纸或高湿强度棉纸。薄纸包裹片可以任选地设计成提供芯层以帮助将液体快速分布在构成吸收芯24的吸收纤维体中。如果使用此载体，则着色剂40可以任选地位于载体中，位于吸收芯24的与外覆盖层20相对的那侧上。

由于吸收芯的厚度和在吸收芯24内的高吸收性材料，吸收芯24本身的液体吸收速率可能过低，或不能充分经受多次侵入吸收芯24的液体。为了改进整体液体吸收性和空气交换，制品10可以还包括多孔的可透过液体的涌流管理层34，参见图5所示。涌流管理层34通常具有比吸收芯24更低的亲水性，并且可以具有可操作水平的密度和基重以快速收集和暂时保持液体涌流，将液体从其初始入口处输送并基本上完全将液体释放到吸收芯24的其他部分。这种构造可以帮助防止液体淤积和聚集在位于穿戴者皮肤相对侧的制品10部分上。涌流管理层34的结构也可以改进在制品10内的空气交换。

各种织造和非织造的织物可以用于构成涌流管理层34。例如，涌流管理层34可以是包含合成纤维的熔喷纤网或纺粘纤网的层(例如聚烯烃纤维)；粘合梳理纤网或气流纤网，包含例如天然和/或合成纤维；疏水性材料，其任选地用表面活性剂处理或进行其它处理以赋予所需水平的润湿性和亲水性；等等，以及包含至少一种上述材料的组合。粘合梳理纤网可以例如是热粘合的纤网，其是使用低熔融粘合剂纤维、粉末和/或粘合剂粘合的。此层可以任选地包括不同纤维的混合物。例如，涌流管理层34可以包括疏水性的非织造材料，其具有约30-120g/m²的基重。

试验工序

涡旋试验

涡旋试验检测对于2克SAP结束由在磁力盘上在600转/分钟下搅拌50毫升盐水溶液所产生的涡旋所需的时间，单位是秒。结束涡旋所需的时间指示了SAP的自由溶胀吸收速率。

设备和材料：

1.Schott Duran 100ml烧杯和50ml量筒。

2.可编程的磁力搅拌盘，能提供600转/分钟(例如从PMC Industrials商购，商品名为Model#721)。

3.不带环的磁力搅拌棒，7.9毫米×32毫米，用覆盖(例如从Baxter Diagnostics商购，商品名为S/PRIM品牌的单包装圆形搅拌棒，其具有可移动的中央环)。

4.跑表

5.天平，精确度为+/-0.01g

6.盐水溶液，0.87w/w％血库盐水，来自Baxter Diagnostics(为了本申请的目的，视为等同于0.9wt％盐水)。

7.称重纸

8.具有标准条件大气的房间：温度＝23℃+/-1℃，相对湿度＝50％+/-2％。

试验程序

1.称量50ml+/-0.01ml的盐水溶液加入100ml烧杯中。

2.将磁力搅拌棒放入烧杯中。

3.将磁力搅拌盘设定为600转/分钟。

4.将烧杯置于磁力搅拌盘的中心，从而活化磁力搅拌棒。涡旋的底部应当接近搅拌棒的顶部。

5.在称重纸上称量出2g+/-0.01g的要检测的SAP。

注意：SAP是原样检测的(即，其应当是吸收性复合材料，例如这里所述的那些)。没有进行对于特定粒径的筛分，但是知道粒径对于此试验有影响。

6.在搅拌盐水溶液的同时，将要检测的SAP快速倒入盐水溶液中并用跑表开始计时。要检测的SAP应当在涡旋中心和烧杯侧面之间加入盐水溶液中。

7.当盐水溶液的表面变平的时候停止跑表计时，并记录时间。

8.所记录的单位为秒的时间作为涡旋时间报告。

离心保留能力试验(CRC)

CRC试验检测粒状SAP组合物在被饱和并在受控条件下经受离心以后将液体保留在其中的能力。所得保留能力表示为g所保留的液体/每g试样重量(g/g)。要检测的SAP试样是从经由美国标准30筛目的筛网预先筛分并保留在美国标准50筛目筛网上的粒子制备的。所以，粒状SAP试样包含在约300-600微米范围内的粒子。这些粒子可以通过手工或自动化预先筛分。

保留能力如下检测：将约0.20g的经预筛分的粒状SAP试样放入水透过性袋中，所述水透过性袋将容纳试样，并同时容许试验溶液(在蒸馏水中的0.9重量％氯化钠)自由地被试样吸收。可热封性茶包材料适用于大多数应用，例如以型号1234T可热封性滤纸由Dexter Corporation(在WindsorLocks，Connecticut，美国具有营业所)得到。该袋子如下形成：将5英寸×3英寸的袋材料试样对折，并将两个开放边热密封以形成2.5英寸×3英寸矩形袋。热密封是在材料边缘内侧的约0.25英寸。在将试样放入袋中以后，将袋的剩余开放边也热密封。还制备空袋用作对照。对于每种待测试的粒状SAP，制备三个试样。

将经密封的袋在约23℃下浸没在装有试验溶液的盘中，确保袋子保持在下面直至它们完全润湿。在润湿以后，使粒状SAP试样在溶液中保留约30分钟，此时将它们从溶液中取出并暂时放在非吸收性的平表面上。

然后将湿袋放入篮子中，其中将湿袋彼此分开并放在篮子的外圆周边上，其中篮子在合适的离心机中，能够使试样经受350的g力。一种合适的离心机是CLAY ADAMS DYNAC II，型号#0103，其具有集水篮、数字rpm表以及适于保持和排出扁袋试样的机械排水篮。如果将多个试样离心，则将这些试样放在离心机内的相对位置上以使篮子在旋转时平衡。将袋子(包括湿的空袋子)以约1,600rpm离心(例如以约240-360g力的变化实现约350g力的目标g力)3分钟。g力定义为经受快速加速度或重力的主体上的惯性力单位，等于在海平面上的32ft/sec²。将袋子取出并称重，首先称重空袋(对照)，然后称重含有粒状SAP试样的袋子。考虑袋子本身保留的溶液，粒状SAP试样保留的溶液的量是SAP的离心保留能力(CRC)，表示为g流体/g SAP。更特别地，保留能力通过以下等式确定：

CRC＝[离心之后的试样袋－离心之后的空袋－干试样重量]/干试样重量

检测三个试样，并将结果求平均值以确定粒状SAP的CRC。

自由溶胀凝胶床渗透率试验(FSGBP)

本文所用的自由溶胀凝胶床渗透率试验，也称为在0psi溶胀压力下的凝胶床渗透率(FSGBP)试验，测试在通常所谓的“自由溶胀”条件下，凝胶粒子(例如粒状SAP，或在表面处理以前的粒状SAP)的溶胀床的渗透率。术语“自由溶胀”意指凝胶粒子如下所述在吸收试验溶液时在没有限制性负载的情况下溶胀。进行凝胶床渗透率试验的合适设备显示于图1、2和3中，并一般表示为500。试验设备装置528包含一般以530表示的试样容器，和一般以536表示的柱塞。柱塞包含杆538，其具有压在纵轴上的筒孔，以及包含位于杆底部的头550。杆孔562具有约16mm的直径。柱塞头例如通过粘附连接在杆上。在杆的径向轴上压有12个孔544，每90度有3个具有约6.4mm直径的孔。杆538由LEXAN棒或等同材料机械加工且具有约2.2cm的外径和约16mm的内径。

柱塞头550具有同心内环和外环和一个与杆匹配的约16mm的孔，同心内环具有7个孔560，外环具有14个孔554，所有孔都具有约8.8mm的直径。柱塞头550由LEXAN棒或等同材料机械加工，且具有约16mm的高度和直径尺寸使得它以最小的壁间隙处于筒534内但仍能自由滑动。柱塞头550和杆538的总长度为约8.25cm，但可在杆的顶部机械加工以得到所需的柱塞536。柱塞536包含100目不锈钢布筛564，所述布筛双轴拉伸以绷紧并连接在柱塞536的下端。所述筛使用合适的溶剂连接在柱塞头550上，所述溶剂使得筛牢固地附着在柱塞头550上。必须注意避免过多溶剂迁移至筛的开放部分中以及降低液体流动的开放面积。来自IPSCorporation(在美国CaliforniaGardena具有营业所)的丙烯酸粘合剂Weld-On 4是合适的粘合剂。

试样容器530包含筒534和400目不锈钢布筛566，所述布筛双轴拉伸以紧绷并连接在筒534的下端。筛使用合适的溶剂连接在筒上，所述溶剂使得筛牢固地附着在筒上。必须注意避免过多溶剂迁移至筛的开放部分中以及降低液体流动的开放面积。来自IPS Corporation的丙烯酸粘合剂Weld-On 4是合适的粘合剂。在试验期间将在图2中表示为568的凝胶粒子试样负载在筒534内的筛566上。

筒534可以由透明LEXAN棒或等同材料钻孔，或者它可从LEXAN管或等同材料上切下，且具有约6cm的内径(例如约28.27cm²的横截面积)、约0.5cm的壁厚度和约7.95cm的高度。在筒534的外径加工出一个阶梯使得筒534的下部31mm存在具有66mm外径的区域534a。配合区域534a的直径的O形圈540可置于该阶段的顶部。

环形砝码548具有约2.2cm直径且1.3cm深的埋头孔使得它在杆538上自由滑动。环形砝码还具有约16mm的穿孔548a。环形砝码548可由不锈钢或在试验溶液的存在下耐腐蚀的其它合适材料制成，所述试验溶液是在蒸馏水中的0.9重量％氯化钠溶液。柱塞536和环形砝码548的组合重量等于约596克(g)，其相当于在约28.27cm²的试样面积上，施加在试样568上的约0.3英镑/平方英寸(psi)或约20.7达因/cm²(2.07kPa)的压力。

在如下文所述的试验期间，当试验溶液流过试验设备时，试样容器530通常停留在堰600上。堰的目的是使在试样容器530顶部溢出的液体转向并使溢出的液体转向至单独的收集装置601中。堰可位于天平602以上，所述天平具有停留在它上面的烧杯603以收集通过溶胀试样568的盐水溶液。

为了在“自由溶胀”条件下进行凝胶床渗透率试验，将砝码548座于其上的柱塞536放入空试样容器530中并使用精确到0.01mm的合适标尺检测从砝码548顶部至试样容器530底部的高度。检测期间厚度标尺施加的力应尽可能低，优选小于约0.74牛顿。重要的是检测每个空试样容器530、柱塞536和砝码548组合的高度，并记住当使用多个试验设备时使用的柱塞536和砝码548。当试样568在饱和之后溶胀时，相同的柱塞536和砝码548应当用于检测。还理想的是试样杯530所位于的基底是水平的，且砝码548的顶面平行于试样杯530的底面。

待检测的试样是由粒状SAP制备的，其经由美国标准30目筛预筛分并保留在美国标准50目筛上。因此，试样包含粒度为约300-600μm的粒子。将SAP粒子用例如可由W.S.Tyler，Inc.，Mentor Ohio得到的RO-TAP机械振动筛型号B预筛分。筛分进行10分钟。将约2.0g试样放入试样容器530中并均匀地铺展于试样容器的底部。然后将具有2.0g试样且其中不具有柱塞536和砝码548的容器浸入0.9％盐水溶液中60分钟时间以使试样饱和并使试样不经任何限制性负载而溶胀。在饱和期间，将试样杯530置于位于储液器中的筛上，使得试样杯530稍微高于储液器的底部。该筛不抑制盐水溶液流入试样杯530中。合适的筛可作为零件号7308由在美国Wisconsin Appleton具有营业所的Eagle Supply and Plastic得到。盐水不完全覆盖SAP粒子，如通过试验池中完全平的盐水表面所证明的那样。也不使盐水深度下降太低以致池内的表面仅受溶胀的SAP而不是盐水限定。

在此阶段结束时，将柱塞536和砝码548组件置于试样容器530中的饱和试样568上，然后将试样容器530、柱塞536、砝码548和试样568从溶液中取出。在取出以后且在检测以前，将试样容器530、柱塞536、砝码548和试样568在具有均匀厚度的合适的平的大格不变形板上保持静止约30秒。饱和试样568的厚度通过使用先前所用相同的厚度标尺再次检测从砝码548顶部至试样容器530底部的高度而测定，条件是从初始高度检测未改变零点。可将试样容器530、柱塞536、砝码548和试样568放在具有均匀厚度的平的大格不变形板上，提供排水。该板具有7.6cm×7.6cm的总尺寸，且各个格具有1.59cm长×1.59cm宽×1.12cm深的孔眼尺寸。合适的平的大格不变形板材料是可由在美国Illinois Chicago具有营业点的McMaster Carr Supply Company得到的抛物线型扩散板，目录编号1624K27，其可被切成合适的尺寸。当检测初始空组件的高度时，必须也存在这种平的大筛网不变形板。高度检测应在使用厚度标尺以后尽快地进行。将由检测空试样容器530、柱塞536和砝码548得到的高度检测从在使试样568饱和以后得到的高度检测中减去。所得值是溶胀试样的厚度或高度“H”。

渗透率检测通过将0.9％盐水溶液流输送至内部具有饱和试样568、柱塞536和砝码548的试样容器530中而开始。调整试验溶液流入容器中的速率以导致盐水溶液溢出筒534的顶部，由此产生等于试样容器530的高度的一致性头压力。试验溶液可通过足以确保小但一致量的溢流的任何合适工具如计量泵604从筒顶部的加入。将溢流液体转移至单独的收集装置601中。使用天平602和烧杯603经由重量分析检测相对于时间而言的通过试样568的溶液的量。当溢流开始时，经至少60秒，每秒收集来自天平602的数据点。数据收集可手动地或用数据收集软件进行。通过溶胀试样568的流速Q通过经过试样568的流体(以g表示)相对于时间(以秒表示)的线性最小二乘方拟合测定，以g/秒(g/s)为单位。

以cm²表示的渗透率通过以下等式得到：

K＝[Q＊H＊μ]/[A＊ρ＊P]

其中K＝渗透率(cm²)，Q＝流速(g/sec)，H＝溶胀试样的高度(cm)，μ＝液体粘度(泊)(对于该试验所用试验溶液，大约1厘泊)，A＝液体流动的横截面积(对于该试验所用的试样容器，28.27cm²)，ρ＝液体密度(g/cm³)(对于该试验所用试验溶液，大约1g/cm³)且P＝液静压(达因/cm²)(通常大约7,797达因/cm²)。液静压由P＝ρ*g*h计算，其中ρ＝液体密度(g/cm³)，g＝重力加速度，标称981cm/sec²，且h＝流体高度，例如对于本文所述凝胶床渗透率试验为7.95cm。

检测最少两个试样，并将结果求平均值以确定粒状SAP试样的凝胶床渗透率。

FSGBP可以在使得粒状SAP进行这里所述的加工试验之前检测。这种FSGBP值可以称为粒状SAP的“初始”FSGBP。FSGBP也可以在使得粒状SAP进行这里所述的加工试验之后检测。这种FSGBP值可以称为粒状SAP的“加工后”FSGBP。粒状SAP的“初始”FSGBP与粒状SAP的“加工后”FSGBP进行比较，可以用作衡量组合物稳定性的手段。应当注意的是，这里报告的所有“初始”FSGBP和“加工后”FSGBP值是使用预先筛分的300-600μm粒子的试样检测的。

负载下的吸收性试验(AUL(0.9psi))

负载下的吸收性(AUL)试验检测粒状SAP在室温下吸收0.9重量％的氯化钠蒸馏水溶液(试验溶液)的能力，同时此材料处于0.9psi负载下。用于检测AUL的设备由如下部件组成：

·AUL组件，包括筒、4.4g活塞和标准317gm砝码。该组件的部件另外详细描述于下文中。

·平底正方形塑料板，其足够宽以容许玻璃粉铺展在底部而不接触板壁。9”×9”(22.9cm×22.9cm)、深0.5-1”(1.3-2.5cm)的塑料板通常用于该试验方法。

·具有’C’孔隙度(25-50μm)的9cm直径的烧结玻璃粉。该玻璃料预先通过在盐水(在蒸馏水中0.9重量％氯化钠)中平衡而制备。除用至少两份新鲜盐水洗涤外，在AUL检测以前必须将玻璃料浸入盐水中至少12小时。

·Whatman品级1，9cm直径的滤纸圈。

·盐水(在蒸馏水中0.9重量％氯化钠)供应源。

参考图4，用于容纳粒状超吸收聚合物组合物410的AUL组件400的筒412由轻微机械加工以确保同心度的1英寸(2.54cm)内径热塑性管构成。在机械加工以后，将400目不锈钢丝布414通过在火焰中加热钢丝布414直至赤热而连接在筒412的底部，其后将筒412保持在钢丝布上直至冷却。如果不成功或者如果它断裂的话，则可使用烙铁改进密封。必须注意保持平滑底部且不使筒412的内部变形。

4.4g活塞(416)由1英寸直径固体材料(例如)制成并机械加工以精密配合而不在筒412内粘结。

标准317gm砝码418用于提供62,053达因/cm²(约0.9psi)限定负载。砝码为圆柱形、1英寸(2.5cm)直径的不锈钢砝码，将其机械加工以精密配合而不在筒内粘结。

除非另外说明，试样410相当于至少约300gsm的层。(0.16g)的SAP粒子用于检测AUL。试样410是从通过美国标准#30网预筛分并保留在美国标准#50网上的SAP粒子中取得的。SAP粒子可以用例如可由W.S.Tyler，Inc.，Mentor Ohio得到的机械振动筛型号B预筛分。筛分进行约10分钟。

在将SAP粒子410放入筒412中之前，将筒412内部用抗静电布擦拭。

在称重纸上称出所需量的经筛分的SAP粒子410试样(约0.16g)并均匀地分布于在筒412底部的金属丝布414上。筒底部的SAP粒子重量记录为“SA”，用于下文所述的AUL计算。注意确保没有粒状SAP粘附在筒壁上。在谨慎地将4.4g活塞412和317g砝码418放在筒412中的SAP粒子410上以后，称重包含筒、活塞、砝码和SAP粒子的AUL组件400，并将重量记录为重量“A”。

将烧结玻璃粉424(上文所述)放入塑料板420中，同时加入盐水422至等于玻璃粉424上表面的水平。将单环滤纸426轻轻地放在玻璃粉424上，然后将具有粒状SAP 410的AUL组件400放在滤纸426顶部。然后使AUL组件400保留在滤纸426上1小时的测试时间，注意保持板中的盐水水平恒定。在1小时的测试时间结束以后，然后将AUL设备称重，将该值记录为重量“B”。

AUL(0.9psi)如下计算：

AUL(0.9psi)＝(B-A)/SA

其中：

A＝具有干SAP的AUL单元的重量

B＝在吸收60分钟以后，具有SAP的AUL单元的重量

SA＝实际SAP重量

进行最少两个试验，并将结果求平均值以确定在0.9psi负载下的AUL值。在约23℃和约50％相对湿度下检测粒状SAP试样。

PAI试验

压力吸收指数是对于SAP在以下载荷下检测的载荷下吸收值(如下所述)的总和：0.01磅/平方英寸(690达因/平方厘米)；0.29磅/平方英寸(19995达因/平方厘米)；0.57磅/平方英寸(39300达因/平方厘米)；和0.90磅/平方英寸(62053达因/平方厘米)。也就是说，对于给定的SAP而言，在载荷下的吸收值是根据下文实施例中所述的方法在上述限定力下检测的。然后，将在上述限定载荷下检测的在载荷下的吸收值汇总以获得压力吸收指数。

水分含量试验

水含量的单位为“％水分”，可以如下检测：1)在预先称重的铝称重盘中准确称量5.0克的超吸收聚合物组合物(SAP)；2)将SAP和所述盘在预热到105℃的标准实验烘箱中放置3小时；3)取出盘和内容物并再次称重；和4)使用下式计算水分百分含量：

％水分＝{((盘重量+初始SAP重量)-(经干燥的SAP&盘重量))*100}/初始SAP重量

实施例

提供以下对比例1-4、实施例1-12、表1和表2以说明在权利要求中限定的包含粒状超吸收聚合物的产品和制备粒状超吸收聚合物的方法，但不限制权利要求的范围。除非另有说明，所有所述的份数和百分比都是基于干的粒状超吸收聚合物。

实施例1

向配备有搅拌器和冷却旋管的聚乙烯容器加入2.0kg的50％NaOH和3.32kg的去离子水，并冷却到20℃。然后，向碱性溶液加入0.8kg冰丙烯酸，并将此溶液再次冷却到20℃。向第一溶液加入0.6g的聚乙二醇单烯丙基醚丙烯酸酯、1.2g的乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯9035产品和1.6kg的冰丙烯酸，然后冷却到4-6℃。使得氮气鼓泡经过此单体溶液达到约5分钟。将4.38g碳酸氢钠、0.0364g Tween80和0.0364g的Span 20溶解在95.55g水中。将此混合物加入单体溶液中，并与之用Silverson高剪切混合器在6500RPM下混合30秒。然后将单体溶液排出到矩形盘上。将80g的1重量％H₂O₂水溶液、120g的2重量％过硫酸钠水溶液和72g的0.5重量％异抗坏血酸钠水溶液加入单体溶液中以引发聚合反应。停止搅拌器，并使得被引发的单体聚合20分钟。

将所得的水凝胶切碎并用Hobart 4M6商购挤出机挤出，然后在Procter&Schwartz Model 062强制空气烘箱中在175℃下干燥，其中在20英寸×40英寸多孔金属盘上采用向上流动空气12分钟和向下流动空气6分钟，达到最终产品的水分含量小于5重量％。经过干燥的材料在ProdevaModel 315-S压碎机中进行粗研磨，在MPI 666-F三阶段辊磨机中研磨，并用Minox MTS 600DS3V筛分以除去大于850μm的粒子和小于150μm的粒子。

将8g碳酸亚乙基酯溶液(50wt/wt在水中)施用到400g上述粒子的表面上。使用来自Paasche VL喷雾器的细雾化喷雾，同时将超吸收聚合物粒子在空气中流化并连续混合。经涂覆的材料然后在对流烘箱中在185℃下加热55分钟以进行表面交联。经表面交联的粒状材料然后用20/100筛目US标准筛网筛分，从而除去大于850μm的粒子和小于150μm的粒子。经表面交联的粒状材料冷却到低于60℃，并用含有0.4g聚乙二醇(分子量为8000)和40g去离子水的溶液涂覆。经涂覆的材料在室温下静置一天，然后用20/100筛目US标准筛网筛分，从而除去大于850μm的粒子和小于150μm的粒子。

以下是实施例1的PSD和平均粒子直径(D50)的代表：

表1：

在20筛目上的％(>850微米)	0.1
		在30筛目上的％(600-850微米)	7.6
在50筛目上的％(300-600微米)	64.1
		在100筛目上的％(150-300微米)	22.2
在140筛目上的％(106-150微米)	3.5
		在325筛目上的％(45-90微米)	2.4
通过325筛目的％(<45微米)	0.1
		D50(微米)	397

实施例2—与实施例1相同，除了其中用0.0364g Tween 80和0.0364g Span 40代替0.0364g Tween 80和0.0364g Span 20。

实施例3—与实施例1相同，除了其中用0.0364g Tween 80和0.0364g Span 60代替0.0364g Tween 80和0.0364g Span 20。

实施例4—与实施例1相同，除了其中用0.0364g Tween 20和0.0364g Span 20代替0.0364g Tween 80和0.0364g Span 20。

实施例5—与实施例1相同，除了其中用0.0364g Tween 40和0.0364g Span 20代替0.0364g Tween 80和0.0364g Span 20。

实施例6—与实施例1相同，除了其中用0.0364g Tween 60和0.0364g Span 20代替0.0364g Tween 80和0.0364g Span 20。

对比例1参比—常规的经表面交联的超吸收聚合物且不含表面活性剂或发泡剂。

对比例2—包含0.0364g Tween 80和0.0364g Span 20的表面活性剂混合物，但是不含发泡剂。

对比例3—实施例1，但是仅仅包含0.025％Span 20，且不含Tween80。

对比例4—实施例1，但是仅仅包含0.025％Tween 80，且不含Span20。

经中和的铝盐A

将200g硫酸铝溶液(20％水溶液)在烧杯中用磁力搅拌棒搅拌。向此溶液中加入氢氧化钠溶液(50％水溶液)直到混合物的pH达到7。总共消耗了130g氢氧化钠溶液。将白色胶态悬浮液搅拌15分钟，并进一步用Turnax混合器剪切约1分钟以使团块破裂。经中和的铝溶液在未进一步提纯的情况下用于超吸收聚合物的改性。

实施例7—与实施例1相比的变化是其中将经表面交联的粒状材料冷却到低于60℃，并用含有16g的经中和的铝盐A和0.4g聚乙二醇(分子量为8000)和40g去离子水的溶液涂覆。经涂覆的材料在室温下静置一天，然后用20/100筛目US标准筛网筛分，从而除去大于850μm的粒子和小于150μm的粒子。

实施例8—将16g的经中和的铝盐A和8g碳酸亚乙基酯溶液(50wt/wt在水中)施用到400g的实施例1所述SAP的表面上，这使用来自Paasche VL喷雾器的细雾化喷雾进行，同时将SAP粒子在空气中流化并连续混合。经涂覆的材料然后在对流烘箱中在185℃下加热55分钟以进行表面交联。经表面交联的粒状材料然后用20/100筛目US标准筛网筛分，从而除去大于850μm的粒子和小于150μm的粒子。经表面交联的粒状材料冷却到低于60℃，并用含有16g的经中和的铝盐A和0.4g聚乙二醇(分子量为8000)和40g去离子水的溶液涂覆。经涂覆的材料在室温下静置一天，然后用20/100筛目US标准筛网筛分，从而除去大于850μm的粒子和小于150μm的粒子。

实施例9—将0.02重量％乙烯/丙烯酸热塑性聚合物和8g碳酸亚乙基酯溶液(50wt/wt在水中)施用到400g的实施例1所述SAP的表面上，这使用来自Paasche VL喷雾器的细雾化喷雾进行，同时将SAP粒子在空气中流化并连续混合。

实施例10—将实施例1的经表面交联的粒状材料冷却到低于60℃，并用含有0.2重量％二亚乙基三胺五乙酸五钠盐(Na5DTPA)和0.4g聚乙二醇(分子量为8000)和40g去离子水的溶液涂覆。经涂覆的材料在室温下静置一天，然后用20/100筛目US标准筛网筛分，从而除去大于850μm的粒子和小于150μm的粒子。

实施例11—与实施例1相比的变化是向实施例1的水凝胶加入0.5重量％的高岭土粘土。

实施例12—与实施例1相同，除了其中1.2g的乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯9035内交联剂被1.705g的6490聚硅氧烷(0.275％boaa)、0.744g的聚乙二醇300丙烯酸酯(Peg300DA)(0.120％boaa)、0.12g的聚乙二醇单烯丙基醚丙烯酸酯(PEGMAE)(0.120％boaa)代替。实施例12的产物具有2.7g/g的CRC增加。

表2

尽管描述本发明宽范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中所述数值尽可能精确地报告。除了操作实施例中，或者另外说明，说明书和权利要求书中所用表述成分、反应条件等的量的所有数字应当理解为在所有情况下被术语“约”修饰。然而，任何数值固有地包含由其各自检测测量中发现的标准偏差必然产生的某些误差。

Claims

1.一种制备具有快速吸水性能的粒状超吸收聚合物的方法，包括以下步骤：

a)制备含可聚合的不饱和酸基团的单体和内交联剂单体的混合物单体水溶液，其中所述单体水溶液含有溶解的氧气；

c)使得步骤b)的单体水溶液聚合，包括以下步骤：

c1)向所述步骤a)的单体水溶液加入以下物质：

c2)使得步骤c1)的单体溶液进行高速剪切混合处理以形成经处理的单体溶液，其中将组分i)含有约0.1-1.0重量％发泡剂的水溶液和ii)含有约0.001-1.0重量％的亲油性表面活性剂和聚乙氧基化亲水性表面活性剂的混合物的水溶液在喷射单体水溶液的步骤b)之后和在高速剪切混合单体水溶液的步骤c2)之前加入单体水溶液中；

2.权利要求1的制备粒状超吸收聚合物的方法，其中亲油性表面活性剂是非离子性的并具有4-9的HLB，并且聚乙氧基化亲水性表面活性剂是非离子性的并具有12-18的HLB。

3.权利要求1的制备粒状超吸收聚合物的方法，其中亲油性表面活性剂和聚乙氧基化亲水性表面活性剂的混合物具有8-14的HLB。

4.权利要求1的制备粒状超吸收聚合物的方法，其中亲油性表面活性剂是脱水山梨醇酯，并且聚乙氧基化亲水性表面活性剂是聚乙氧基化脱水山梨醇酯。

5.权利要求1的制备粒状超吸收聚合物的方法，其中发泡剂选自碱金属碳酸盐或碱金属碳酸氢盐。

6.权利要求1的制备粒状超吸收聚合物的方法，其中超吸收聚合物具有约120-150的压力吸收指数。

7.权利要求1的制备粒状超吸收聚合物的方法，其含有约0.05-1.0重量％的聚合引发剂，基于含可聚合的不饱和酸基团的单体溶液的总量计。

8.权利要求1的制备粒状超吸收聚合物的方法，其中通过标准筛分分级测得基于所述粒状超吸收聚合物组合物，粒状超吸收聚合物组合物具有不小于约85重量％的粒子直径为小于600μm且大于150μm的粒子，并且通过标准筛分分级测得所述粒子具有重均粒子直径(D50)为300-400μm。

9.权利要求1的制备粒状超吸收聚合物的方法，其中还包括以下步骤：

e)使得经表面交联的粒状超吸收聚合物与螯合剂混合，其中螯合剂的量是约0.001-10重量份，基于100重量份的粒状超吸收聚合物计。

10.权利要求9的制备粒状超吸收聚合物的方法，其中螯合剂是选自具有至少三个羧基的氨基羧酸以及它们的盐。

11.权利要求1的制备粒状超吸收聚合物的方法，其中包括将基于干聚合物粉末重量计约0.01-0.5重量％的热塑性聚合物施用到粒子表面上的步骤，其中将热塑性聚合物加入具有表面交联剂的粒状超吸收聚合物中，或在表面交联剂加入粒状超吸收聚合物之前施用到粒状超吸收聚合物上，并且将经涂覆的超吸收聚合物粒子在150-250℃的温度下进行热处理约0.5-60分钟以进行超吸收聚合物粒子的表面交联。

12.权利要求11的制备粒状超吸收聚合物的方法，其中热塑性聚合物是选自聚乙烯、聚酯、聚氨酯、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)、苯乙烯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸烷基酯共聚物(EMA)、聚丙烯(PP)、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)或它们的共混物，或它们的共聚物。

13.权利要求11的制备粒状超吸收聚合物的方法，其中将热塑性聚合物加入具有表面交联剂的粒状超吸收聚合物中。

14.权利要求11的制备粒状超吸收聚合物的方法，其中在将表面交联剂c)加入粒状超吸收聚合物之前，将热塑性聚合物加入粒状超吸收聚合物中。

15.一种具有内交联结构的粒状超吸收聚合物，其是使用基于含可聚合的不饱和酸基团的单体溶液的总量计约0.1-1.0重量％的发泡剂和使用基于含可聚合的不饱和酸基团的单体溶液的总量计约0.001-1.0重量％的在粒子内部的亲油性非离子表面活性剂和聚乙氧基化亲水性非离子表面活性剂的混合物制备的，所述粒子的表面已经经过交联处理以使此表面交联，所述粒状超吸收聚合物具有30-60秒的涡旋时间。

16.权利要求15的粒状超吸收聚合物，其中亲油性非离子表面活性剂具有4-9的HLB，并且聚乙氧基化亲水性非离子表面活性剂具有12-18的HLB。

17.权利要求15的粒状超吸收聚合物，其中亲油性非离子表面活性剂和聚乙氧基化亲水性非离子表面活性剂的混合物具有8-14的HLB。

18.权利要求17的粒状超吸收聚合物，其中亲油性非离子表面活性剂是脱水山梨醇酯，并且聚乙氧基化亲水性非离子表面活性剂是聚乙氧基化脱水山梨醇酯。

19.权利要求15的粒状超吸收聚合物，其中通过标准筛分分级测得基于所述粒状超吸收聚合物组合物，粒状超吸收聚合物组合物具有不小于约85重量％的粒子直径为小于600μm且大于150μm的粒子，并且通过标准筛分分级测得所述粒子具有重均粒子直径(D50)为300-400μm。

20.一种吸收性制品，其含有：

顶片；

底片；

以及位于顶片和底片之间的吸收芯，所述吸收芯含有具有内交联结构的粒状超吸收聚合物组合物，其含有基于含可聚合的不饱和酸基团的单体溶液的总量计约0.1-1.0重量％的发泡剂和基于含可聚合的不饱和酸基团的单体溶液的总量计约0.001-1.0重量％的在粒子内部的亲油性非离子表面活性剂和聚乙氧基化亲水性非离子表面活性剂的混合物，所述粒子的表面已经经过交联处理以使此表面交联，所述粒状超吸收聚合物具有30-60秒的涡旋时间。