CN105228659A - 用于修饰水基基质的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于修饰水基基质的方法，在加入高吸水性共聚物之前，以制得经调味并可燃的凝胶状组合物。提供蒸馏水，向蒸馏水中以体积百分比或者重量百分比加入甘油。加入乳化剂，水/甘油/乳化剂基质在确定的时间间隔内混合。加入天然香料，在加热组合液体基质的同时再次混合，同时向组合液体基质中加入带有交联剂的丙烯酸型高吸水性共聚物以制得最终混合物，之后在又一确定的时间间隔内将其储存在温度受控的环境中以使共聚物完全吸收组合液体基质，同时三维伸展形成凝胶状组合物。

Description

用于修饰水基基质的方法

交叉引用相关申请

本申请要求于2013年2月12日提交的美国临时申请61/763,785的权益，其全部公开内容通过引用的方式并入本申请。

技术领域

本发明基本上涉及丙烯酸型高吸水性共聚物，例如包含交联剂的高吸水性共聚物，其可与水反应并吸收水以形成凝胶状的组合物。更具体地，本发明公开了一种修饰水基基质的方法和过程，例如通过在以给定的比例加入如丙烯酰胺/丙烯酸钾共聚物(AgSAP)之前，加入甘油和蜂蜜粉，与加入的调味成分一起充分混合。然后将该组合物在给定的时间间隔内储存于温度受控的条件下，以使AgSAP吸收全部的基质液体并形成凝胶，该凝胶可燃，将凝胶研磨或切片后用在吸烟装置中。

背景技术

基于共聚物的吸收物和组合物例如凝胶在本领域中广为人知。第一个实例是由Schottman等人在US2003/0203991中提出的涂料组合物，其作为亲水性涂料被应用于医疗装置，由水性聚合物基质、亲水性聚合物、胶态金属氧化物和交联剂组成。

SinghKainth等人在US2008/0058747中，给出了一种吸收物的教导，其具有顶片，底片以及吸收芯，该吸收芯具有高吸水性材料层，且其中至少一层包含的基本上是绒毛。Laumer等人在US2006/0173431中，类似地给出了一种吸收物的教导，其具有可渗透液体的顶片，不可渗透液体的底片和吸收芯，吸收芯包含高吸水性材料，该材料包含具有含聚胺碳酸盐的表面涂层的基底聚合物。

Azad等人在USPN7,396,584中，给出了一种应用于高吸水性凝胶的交联聚胺涂层的教导。凝胶包括高吸水性颗粒，每一颗粒具有壳层，壳层包含通过加入交联剂交联形成的阳离子聚合物，并粘附至形成水凝胶的聚合物，其通过提供含有阳离子聚合物和交联剂的涂料溶液获得，形成水凝胶的聚合物剩余水含量低于10w％。

Herfert等人在US2009/0204087中，给出了具有出众凝胶完整性、吸收能力和渗透率的高吸水性聚合物颗粒的教导。同时公开了一种通过将聚胺包覆在颗粒表面以获得高吸水性高分子颗粒的方法。最后，Smith等人的专利USPN5,314,420、5,399,591、5,451,613和5,462,972中的每一个，都给出了高吸水性聚合物变化体的教导，它们表现出在压力下更强的吸收性以及快速的吸收率。包括例如提供包含羧酸单体或水溶性盐连同交联剂或发泡剂的溶液。

发明内容

本发明公开了一种修饰水基基质的方法，在加入高吸水性共聚物之前，以制得经调味并可燃的凝胶状组合物。该方法包含以下步骤：提供蒸馏水，以体积百分比或者重量百分比加入甘油，加入乳化剂，在确定的时间间隔内混合水/甘油/乳化剂基质。附加步骤包括：加入天然香料，在加热组合液体基质的同时再次混合，与此同时将含有确定重量比的交联剂的丙烯酸型高吸水性共聚物加入到组合液体基质中以制得最终混合物，并在额外的时间间隔内再次混合，在又一确定的时间间隔内将最终混合物储存在温度受控的环境中，以使共聚物完全吸收该组合液体基质，同时三维伸展形成凝胶状组合物。

附加步骤包括：加入甘油，以重量比结合1/3蒸馏水和2/3甘油，并加入乳化剂，结合按重量1％的蜂蜜粉。加入天然香料的步骤可进一步包括将该天然香料的任何可溶性液体、粉末或颗粒按重量百分比5％-7％加入到水/甘油/乳化剂基质中。

附加步骤还包括：加入带有交联剂的丙烯酸型高吸水性共聚物，进一步包括丙烯酰胺/丙烯酸钾共聚物(AgSAP)，并且将AgSAP共聚物以200份液体比1份AgSAP的比例加入到组合液体基质中。还包括的步骤是将三维伸展的凝胶状组合物以切割(例：切块)，刮削，磨削或研磨中的任何方式制成直径尺寸更小的部分，从而便于可燃性凝胶后续在例如水烟管组件中的应用。

附图说明

结合下述详细描述阅读时，参考附图，其中相同的参考标号贯穿若干视图指代相同的部分，其中：

图1是根据本发明制得的经调味的凝胶状材料的周围视图，其可以用例如吸烟装置燃烧；并且

图2示出了修饰蒸馏水基的配方，该配方在加入丙烯酸型高吸水性共聚物之前，用甘油，蜂蜜粉和天然香料进行修饰，以制备凝胶状可燃性材料。

具体实施方式

如之前所述，本发明涉及的基本上是丙烯酸型高吸水性聚合物，例如包括交联剂，可与水反应并吸水，以制得凝胶状组合物。更具体地说，本发明公开了一种修饰水基基质的方法和过程，例如在以确定比例加入丙烯酰胺/丙烯酸钾共聚物(AgSAP)之前，加入甘油和蜂蜜粉以及加入调味成分，并且充分混合。之后会详细描述，该组合物随后在给定的时间间隔内储存于温度受控的环境中，以使AgSAP吸收全部基质液体并形成凝胶，凝胶可以燃烧，并被研磨或切片以用于吸烟装置。

图1是周围视图，描述了各种经调味的凝胶状材料，参见10,10',10"等描述，这些凝胶状材料是根据本发明的方法和过程制备的。在一个非限制性应用中，构建材料使其可用例如吸烟装置进行燃烧(如水烟管或类似物)。如人们所知，丙烯酸共聚物是基于石油化工，且通过使用恰当的交联剂，可以制备可燃的凝胶状组合物。

参考图2，以方法的图解方式描述了配方，该方法在加入丙烯酸型高吸水性共聚物之前，加入甘油，蜂蜜粉和天然香料修饰蒸馏水基材料，以制得凝胶状可燃材料。这包括，在初始步骤12中，将甘油材料根据给定的体积或重量百分比或比例加入蒸馏水(例如非限制性的，以体积百分比或重量百分比将2/3甘油加入1/3蒸馏水)直到基质组分呈现出充分的稠滑。

如人们所知，甘油是一种简单的多元醇化合物，具有甜味且毒性低。它是无色，无味的黏性液体，被广泛应用于药剂配方中。甘油具有三个羟基基团，使它可以溶于水且具有吸湿特性。丙三醇主链对所有脂类都非常重要，脂类又被称为甘油三酯。

在第二步14中，添加了乳化剂例如蜂蜜粉，在一个非限制性应用中，加入的蜂蜜粉为蒸馏水/甘油基质组合重量的1％。乳化剂(又被称为“emulgents”)是通过提高动力学稳定性使乳剂(定义为一种溶液在另一种溶液中的胶态混悬体)稳定的物质。有一类乳化剂被称为“表面活性物质”，或表面活性剂(即表面活性助剂)。

蜂蜜粉被进一步归类为脱水的蜂蜜，通过喷雾干燥将蜂蜜脱水为细粉，其质地与玉米面粉类似。蜂蜜粉的颜色范围可以从非常白到有点奶油黄，与细糖粉或蛋白粉相似，并与果糖和麦芽糖糊精混合以使其自由流动。制备这种粉末的过程中会使用很高的温度，然而有的生产商甚至会将蜂蜜冷冻干燥，以通过喷雾使其成为细干粉。为防止蜂蜜聚集并保持其粉末形态，加入糖，淀粉或其他稳定剂。

在第三步16中，储存液体混合物，在一个非限制性应用中，将其储存在40磅桶中，并置于受控制的气候环境中一段时间，例如在一个非限制性应用中于90华氏度下放置24小时。在第四步18中，再次对各混合物称重，之后以重量百分比(例如5％-7％)向混合物中加入天然香料的可溶液体，粉末或颗粒。

非限制性的，调味品可包括樱桃，蓝莓等。考虑到有的调味品特征明显，例如橙味，可减少使用的重量百分比。相反地，可增大其他味道较淡香料的使用量，较淡香料的清单是无穷的。在此步骤中，以重量百分比或体积百分比加入微量着色剂，着色剂与要使用的香料相对应(即：蓝色对应蓝莓味，红色对应樱桃味，橙色对应橙味，等)。

在第五步20中，将组合液体基质混合一段时间(非限制性的，例如60分钟)，在此期间，在所需的升高的温度下加热。在第六步或步骤22中，加入高吸水性共聚物。该共聚物是一种典型的丙烯酸(石油化工)型组合物(源于丙烯酸)。在一个非限制性应用中，丙烯酰胺/丙烯酸钾共聚物(AgSAP)被用做高吸水性共聚物，并按重量比200比1加入(例如：200磅基质液体比1磅AgSAP)。

本领域中已知，这类聚丙烯酸酯也可用作增稠剂或流变改性剂。原因在于聚丙烯酸酯与水分子之间的氢键作用。在干燥状态下，聚丙烯酸酯像猪尾巴一样卷曲。然而，一旦被水分子包围，聚丙烯酸酯链上的H和O之间的相互作用以及与水之间的相互作用，使得这些链变成像意大利式细面条一样的直线：一旦变直，这些聚合物在流体流动中表现出更强的阻力，从而使流体增稠。

设计高吸水性聚合物的基本理念为在聚合物线之间建立小交联键，以使其在变直之后依然相互连接。因此，通过加入越来越多的链并部分中和-COOH酸性基团，结果得到三维伸展的组合物。于是它形成了一种“笼子”，水分子被捕获到“笼子”中，并通过氢键作用固定在里面，因此只需要相对较少量的含有交联剂的吸水性共聚物，典型用量大约为按重量的1/4-1/2％，以达到完全吸收大比例的液体，例如还是以200/1的比例。

在第七步24中，现在已经是凝胶状的组合物以给定的细分重量储存(例如：在一个非限制性应用中，储存在30磅桶中)，并在温度受控室(例如100°F)中储存给定的时间间隔(例如24小时)。在此期间，根据上述化学过程，AgSAP将在形成最终的三维凝胶状的过程中，完全吸收所有液体(步骤26)。

最终步骤28可包括将三维凝胶块以切割(例：切块)，刮削，磨削或研磨中的任何方式制成直径尺寸更小(通常是不规则的)的部分，如图1所示，从而便于可燃性凝胶后续在例如水烟管组件中的应用(未示出)。

描述本发明的其它及附加优选实施例对本领域技术人员来说是显而易见的，未偏离所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于修饰水基基质的方法，在加入高吸水性共聚物之前，以制得经调味并可燃的凝胶状组合物，所述方法包括以下步骤：

提供蒸馏水；

加入一定体积百分比或者重量百分比的甘油；

加入乳化剂；

在确定的时间间隔内混合水/甘油/乳化剂基质；

加入天然香料，并在加热组合液体基质的同时再次混合；

将确定的重量比的带有交联剂的丙烯酸型高吸水性共聚物加入所述组合液体基质以制得最终混合物，并在附加的时间间隔内再次混合；并且

在又一确定的时间间隔内将所述最终混合物储存在温度受控的环境中以使共聚物完全吸收所述组合液体基质，同时三维伸展为所述凝胶状组合物。

2.如权利要求1所述的方法，加入甘油的所述步骤进一步包括按重量将1/3蒸馏水和2/3甘油结合。

3.如权利要求1所述的方法，加入乳化剂的所述步骤进一步包括结合按重量1％的蜂蜜粉。

4.如权利要求1所述的方法，加入天然香料的所述步骤进一步包括将所述天然香料的任何可溶性液体、粉末或颗粒按重量百分比5％-7％加入到所述水/甘油/乳化剂基质中。

5.如权利要求1所述的方法，加入带有交联剂的丙烯酸型高吸水性共聚物的所述步骤进一步包括丙烯酰胺/丙烯酸钾共聚物(AgSAP)。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括，将AgSAP共聚物以200份液体比1份AgSAP的比例加入所述组合液体基质。

7.如权利要求1所述的方法，进一步包括，将三维伸展的凝胶状组合物以切割(例如切块)，刮削，磨削或研磨中的任何方式制成直径尺寸更小的部分的步骤，从而便于可燃性凝胶在例如水烟管组件中的后续应用。