CN105722865A - 包含水溶性盐的超吸收性聚合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含水溶性盐的超吸收性聚合物及其制备方法，并且更具体地，涉及改进的超吸收性聚合物及其制备方法，其中通过在聚合超吸收性聚合物的步骤中添加水溶性金属盐使得降低残留单体(RM)浓度的效果是优异的。

Description

包含水溶性盐的超吸收性聚合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及包含水溶性盐的超吸收性聚合物及其制备方法，并且更具体地，涉及包含水溶性盐的超吸收性聚合物及其制备方法，其中在超吸收性聚合物的聚合过程中添加水溶性金属盐对减小残留单体(RM)的浓度非常有效。
背景技术
超吸收性聚合物(SuperabsorbentPolymer，SAP)是能够吸收自身重量的约500倍至1000倍水的合成聚合物。事实上这样的超吸收性聚合物开始用于卫生物品，而现在其不仅广泛地用于卫生产品如婴儿的一次性尿布等，而且还用于园艺土壤修复剂、土木工程用止水剂、苗圃板、食品流通领域中的保鲜剂和泥敷剂材料。与常规吸收性材料相比，超吸收性聚合物具有突出的吸收容量，因此其市场价值随着其应用的更广范围而增大。
超吸收性聚合物的吸收机制受控于由于由聚合物电解质的电荷表示的电引力的差引起的渗透压、水与聚合物电解质之间的亲和力、由于聚合物电解质离子之间的排斥力引起的分子膨胀、以及由于交联引起的膨胀抑制的相互作用。简言之，吸收性聚合物的吸收能力取决于上述亲和力和分子膨胀，并且其吸收率受到吸收性聚合物自身渗透压的很大影响。
为了使用超吸收性聚合物作为卫生材料，超吸收性聚合物基本上必须具有低浓度的残留单体(RM)。为了降低RM的浓度，从根本上采用具有低二聚物浓度的丙烯酸，并且还可提出其他方法，但是问题是超吸收性聚合物的其他特性可能劣化，或者这样的另外的处理可能是复杂的。
因此，对具有高吸收率和高吸收尺度的超吸收性聚合物的制备进行了深入研究。
发明内容
发明概要
因此，本发明是在鉴于相关技术中遇到的问题而作出的，并且本发明的目的是提供一种超吸收性聚合物及其制备方法，其中在制备超吸收性聚合物的常规方法中另外包括添加水溶性金属盐，从而减小RM的浓度。技术方案
为了实现上述目的，本发明提供了制备超吸收性聚合物的方法，包括：在水溶性金属盐的存在下使水溶性烯键式不饱和单体、光引发剂、交联剂、和热聚合引发剂反应。
此外，制备超吸收性聚合物的方法包括：a)使水溶性烯键式不饱和单体、光引发剂和交联剂混合；b)用水溶性金属盐水溶液稀释氢氧化钠水溶液；c)用b)中获得的经稀释的溶液中和a)中获得的混合物；d)向c)中获得的混合物添加热聚合引发剂，然后使用热聚合或光聚合进行自由基聚合反应，由此形成聚合物片；以及e)向d)中形成的聚合物片添加水，由此形成水凝胶聚合物。
此外，本发明提供了由上述方法制备的超吸收性聚合物。
技术效果
由于可以有效地降低残留单体(RM)的浓度，因此与常规超吸收性聚合物相比，根据本发明的超吸收性聚合物是有利的。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施方案残留单体(RM)的浓度根据超吸收性聚合物的金属硫酸盐的种类和量而变化的图。
图2A是示出残留单体(RM)的浓度根据作为金属硫酸盐的Na2SO4的含量而变化的图。
图2B是示出残留单体(RM)的浓度根据作为金属硫酸盐的Li2SO4的含量而变化的图。
图2C是示出残留单体(RM)的浓度根据作为金属硫酸盐的K2SO4的含量而变化的图。
图3是示出当过量(15重量％)添加作为金属硫酸盐的Na2SO4时RM的浓度减小的图。
最佳实施方式
下文中，将给出本发明的详细说明。
本发明提出了制备超吸收性聚合物的方法，其包括在水溶性金属盐的存在下使水溶性烯键式不饱和单体、光引发剂、交联剂、和热聚合引发剂反应。
更具体地，水溶性金属盐优选地包括选自以下中的至少一者：硫酸根基团、硝酸根基团、磷酸根基团、氯化物基团、亚硫酸根基团和硫氰酸根基团。特别有用的是金属硫酸盐。
水溶性金属盐的金属优选地包括选自以下中的至少一种：钠(Na)、锂(Li)、钾(K)、铝(Al)、锆(Zr)、钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、银(Ag)、铂(Pt)、和金(Au)。特别有用的是钠(Na)、锂(Li)、或钾(K)。
根据本发明，制备超吸收性聚合物的方法包括：a)使水溶性烯键式不饱和单体、光引发剂、和交联剂混合；b)用水溶性金属盐水溶液稀释氢氧化钠水溶液；c)用b)中获得的经稀释的溶液中和a)中获得的混合物；d)向c)中获得的混合物添加热聚合引发剂，然后使用热聚合或光聚合进行自由基聚合反应，由此形成聚合物片；以及e)向d)中形成的聚合物片添加水，由此形成水凝胶聚合物。
所述方法在e)形成水凝胶聚合物之后还包括：f)干燥并粉碎水凝胶聚合物，由此获得超吸收性聚合物颗粒；以及g)根据颗粒尺寸将吸收性聚合物颗粒分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的颗粒。
如本文中所用，术语“超吸收性聚合物”是指通过干燥和粉碎水凝胶聚合物获得的颗粒。更具体地，水凝胶聚合物是完成聚合之后具有大量(50％或以上)水且尺寸为1cm或更大的固体胶状物形式的材料。将水凝胶聚合物干燥并粉碎成粉末相，产生吸收性聚合物颗粒。因此，水凝胶聚合物对应于过程中间产物。
在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法的a)中，使水溶性烯键式不饱和单体、光引发剂和交联剂混合。
在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，水溶性烯键式不饱和单体没有特别限制，只要是通常用于合成超吸收性聚合物的单体即可，并且优选地包括选自以下中的任一种或更多种：阴离子单体及其盐、非离子亲水性单体、以及含氨基的不饱和单体及其季铵盐。特别有用的是选自以下中的任一种或更多种：阴离子单体及其盐，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙磺酸、2-甲基丙烯酰基乙磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸、和2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；非离子亲水性单体，例如(甲基)丙烯酰胺、N-取代的(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、和聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯；以及含氨基的不饱和单体及其季铵盐，例如(N,N)-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、和(N,N)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺。更优选地，使用丙烯酸或其盐。当使用丙烯酸或其盐作为单体使用时，可有利地获得吸收能力改善的超吸收性聚合物。此外，在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，鉴于聚合时间和反应条件，可适当地确定单体组合物的水溶性烯键式不饱和单体的浓度，并且优选设定为40重量％至55重量％。若水溶性烯键式不饱和单体的浓度低于40重量％，则无经济效益。反之，若其浓度超过55重量％，则水凝胶聚合物的粉碎效率可能降低。
在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，光引发剂(光聚合引发剂)没有特别限制，但是优选包括选自以下中的至少一种：苯偶姻醚、二烷基苯乙酮、羟基烷基酮、乙醛酸苯酯、苄基二甲基缩酮、酰基膦、和α-氨基酮。酰基膦的具体实例可包括市售的lucirinTPO，即2,4,6-三甲基-苯甲酰基-三甲基氧化膦，或者可使用市售的Irgacure系列可用作能够形成具有高渗透性的厚聚合物层的光引发剂。
在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，交联剂没有特别限制，只要其能够与聚合物的官能团反应即可。为了改善超吸收性聚合物的特性，交联剂可包括选自以下中的至少一种：多元醇化合物；基于丙烯酸酯的化合物；环氧化合物；多胺化合物；卤代环氧化合物；卤代环氧化合物的缩合产物；唑啉化合物；单唑烷酮化合物、二唑烷酮化合物或多唑烷酮化合物；环脲化合物；多元醇金属盐；和碳酸亚烃酯化合物。
具体地，多元醇化合物的实例可包括选自以下中的至少一种：单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇或聚乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、2,3,4-三甲基-1,3-戊二醇、聚丙二醇、甘油、聚甘油、2-丁烯-1,4-二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、和1,2-环己烷二甲醇。
基于丙烯酸酯的化合物可由聚(乙二醇)二丙烯酸酯来示例。
环氧化合物的实例可包括乙二醇二缩水甘油醚和缩水甘油，并且多胺化合物可包括选自以下中的至少一种：乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、聚乙烯亚胺和聚酰胺多胺。
卤代环氧化合物的实例可包括表氯醇、表溴醇、和α-甲基表氯醇。单唑烷酮化合物、二唑烷酮化合物或多唑烷酮化合物可由2-唑烷酮来示例。碳酸亚烃酯化合物可包括碳酸亚乙酯。这些化合物可单独使用或者组合使用。为了增加交联过程的效率，交联剂优选地包含至少一种多元醇化合物，并且更优选地包含具有2至10个碳原子的多元醇化合物。
用于处理聚合物颗粒表面所添加的交联剂的量可根据交联剂的种类或反应条件来适当地确定，并且基于100重量份聚合物，设定为0.001重量份至5重量份，优选0.01重量份至3重量份，更优选0.05重量份至2重量份。若交联剂的量太少，则交联反应几乎不发生。反之，若其量基于100重量份聚合物超过5重量份，则超吸收性聚合物的特性可能由于过度的交联反应而劣化。
在b)中，用水溶性金属盐水溶液稀释碱性水溶液。
碱性水溶液优选为氢氧化钠(NaOH)水溶液或氢氧化钾(KOH)水溶液。更优选使用的是氢氧化钠(NaOH)水溶液。
水溶性金属盐优选地包括选自以下中的至少一者：硫酸根基团、硝酸根基团、磷酸根基团、氯化物基团、亚硫酸根基团和硫氰酸根基团。特别有用的是金属硫酸盐。
水溶性金属盐的金属优选包括选自以下中的至少一种：钠(Na)、锂(Li)、钾(K)、铝(Al)、锆(Zr)、钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、银(Ag)、铂(Pt)、和金(Au)。特别有用的是钠(Na)、锂(Li)、或钾(K)。
基于水溶性烯键式不饱和单体的总重量，优选以0.001重量％至40.0重量％，更优选2.0重量％至20.0重量％，还更优选2.5重量％至15.0重量％的量使用水溶性金属盐。若水溶性金属盐的量少于0.001重量％，则减小RM浓度的效果可能变得不显著。反之，若其量超过40.0重量％，则超吸收性聚合物的主要组分可不期望地变为盐，而不是单体。考虑到组分的混合比例，确定上述组分的最大量。
水溶性金属盐不直接参与实际的化学反应，但是对阳离子转移具有静电作用。将水溶性烯键式不饱和单体与氢氧化钠水溶液混合以使水溶性烯键式不饱和单体被部分中和，接着进行自由基聚合。因此，可添加水溶性金属盐以减小阴离子单体之间的电斥力。认为水溶性金属盐的阳离子很重要，并且单体之间的斥力可由于阳离子引起的屏蔽作用而减小，从而使得能够有效率地进行聚合。因此，期望通过上述方法制备的超吸收性聚合物表现出减小RM浓度的效果。
在c)中，向a)中获得的混合物中引入b)中获得的经稀释的溶液以使其被中和。因此，c)可在30℃至50℃下进行。
在d)中，向c)中获得的混合物中进一步添加热聚合引发剂，其后可使用热聚合或光聚合进行自由基聚合，从而形成聚合物片。
可通过现有技术中通常使用的步骤和方法制备根据本发明的超吸收性聚合物。具体地，在制备根据本发明的超吸收性聚合物时，单体组合物可包含聚合引发剂。根据聚合方法，当进行光聚合时，使用光聚合引发剂，而当进行热聚合时，使用热聚合引发剂。甚至当进行光聚合时，由于用UV光照射以及通过作为放热反应的聚合而产生预定量的热，因此可额外使用热聚合引发剂。
在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，热聚合引发剂没有特别限制，但是优选包括选自以下中的至少一种：基于过硫酸盐的引发剂、基于偶氮的引发剂、过氧化氢、和抗坏血酸。具体地，基于过硫酸盐的引发剂的实例可包括过硫酸钠(Na2S2O8)、过硫酸钾(K2S2O8)、和过硫酸铵((NH4)2S2O8)，基于偶氮的引发剂的实例可包括2,2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2-偶氮双-(N,N-二亚甲基)异丁基脒二盐酸盐、2-(氨甲酰基偶氮)异丁腈、2,2-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、和4,4-偶氮双(4-氰基戊酸)。
此外，根据聚合能量源，聚合方法主要分为热聚合和光聚合。通常，使用具有搅拌轴的反应器(如捏合机)进行热聚合，并且使用具有可移动传送带的反应器进行光聚合。然而，上述聚合方法仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这样的聚合方法。
例如，向具有搅拌轴的反应器(如捏合机)供给热空气，或者加热反应器以进行热聚合，产生水凝胶聚合物，然后水凝胶聚合物通过反应器出口排出，根据反应器的搅拌轴的形状水凝胶聚合物的尺寸可为几毫米至几厘米。具体地，水凝胶聚合物的尺寸可根据供给的单体组合物的浓度及其供给速率而变化，并且通常可获得颗粒尺寸为2mm至50mm的水凝胶聚合物。
此外，当使用具有可移动传送带的反应器进行光聚合时，可产生具有带的宽度的片形水凝胶聚合物。因此，聚合物片的厚度可根据供给的单体组合物的浓度及其供给速率而变化，但是，优选地供给单体组合物以获得厚度为0.5cm至5cm的聚合物片。在供给单体组合物至使得形成非常薄的聚合物片的程度的情况下，可使生产效率不期望地减小。若聚合物片的厚度大于5cm，则由于其太厚而使聚合反应不能在整个片上均匀地进行。
在本发明的一个实施方案中，可通过施用选自蒸汽、电、UV光、和IR光的至少一种热源进行d)中的热聚合或光聚合。因此，可以1mW/cm2至20mW/cm2的强度施用UV光。
在e)中，向d)中形成的聚合物片添加水，产生水凝胶聚合物。
由此获得的水凝胶聚合物通常具有30重量％至60重量％的含水量。如本文中所用，术语“含水量”是指基于水凝胶聚合物总重量的水分的量，即，通过从水凝胶聚合物的重量中减去干聚合物的重量获得的值(具体地，其定义为经如下计算的值：在高温下在通过IR加热来干燥聚合物期间，测量由于从聚合物的水分蒸发引起的重量减少。因此，以如下方式进行干燥：将温度从室温增加至180℃，然后维持在180℃，并且总干燥时间设定为20分钟，包含增加温度必需的5分钟)。
在f)中，干燥并粉碎水凝胶聚合物，从而获得超吸收性聚合物颗粒。
在干燥过程中，干燥温度可设定为150℃至250℃。如本文中所用，术语“干燥温度”是指为干燥过程提供的热介质的温度或者在干燥过程中包含热介质和聚合物的干燥反应器的温度。
若干燥温度低于150℃，则干燥时间可变得过长，并因此最终的超吸收性聚合物的特性可劣化。反之，若干燥温度高于250℃，则仅可使聚合物的表面过度干燥，从而在后续的粉碎过程中可产生细粉末，并且最终的超吸收性聚合物的特性可劣化。优选在150℃至250℃的温度下，并且更优选地在160℃至200℃的温度下进行干燥。
干燥时间没有限制，但是考虑到过程效率可设定为20分钟至90分钟。
此外，干燥过程没有限制，只要其是通常用于干燥水凝胶聚合物的即可。其具体实例可包括热空气供给、IR照射、微波照射、和UV照射。干燥过程之后聚合物的含水量可为0.1重量％至10重量％。
同时，根据需要，根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法还可包括在干燥过程之前的简单粉碎过程以提高干燥效率。在干燥过程之前进行简单粉碎过程使得水凝胶聚合物的颗粒尺寸为1mm至15mm。由于水凝胶聚合物的高含水量，将聚合物的颗粒尺寸粉碎至小于1mm在技术上是困难的，此外，经粉碎的颗粒可能团聚。反之，若将聚合物粉碎至大于15mm的颗粒尺寸，则通过粉碎过程增加干燥效率的效果可能变得不明显。
在干燥之前的简单粉碎过程中，可无限制地使用任何粉碎机。其具体实例可包括但不限于选自以下中的任一种：立式粉碎机、涡轮切割机、涡轮研磨机、旋转式切碎机、切碎机、盘形磨碎机、碎片破碎机、破碎机、切碎机、和盘形切割机。
当在干燥过程之前以这种方式进行粉碎过程以增加干燥效率时，具有高含水量的聚合物可能粘在粉碎机的表面。因此，为了增加在干燥过程之前水凝胶聚合物的粉碎效率，在进行粉碎时可进一步使用能够防止胶粘的添加剂。具体地，可使用的添加剂的种类没有限制。其实例可包括但不限于粉末团聚抑制剂，例如蒸汽、水、表面活性剂；无机粉末，例如黏土或二氧化硅；热聚合引发剂，例如基于过硫酸盐的引发剂、基于偶氮的引发剂、过氧化氢、和抗坏血酸；交联剂，例如基于环氧树脂的交联剂、基于二醇的交联剂、二官能丙烯酸酯、三官能丙烯酸酯或更高多官能丙烯酸酯；以及具有羟基的单官能化合物。
在g)中，根据颗粒尺寸将超吸收性聚合物颗粒分级，从而获得颗粒尺寸为150μm至850μm的颗粒。
从粉碎过程中得到的超吸收性聚合物的颗粒尺寸为150μm至850μm。在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，用于获得这样的颗粒尺寸的粉碎机可包括但不限于针式研磨机、锤式研磨机、螺旋式研磨机、辊式研磨机、盘式研磨机、或动式研磨机(jogmill)。
此外，本发明提出了通过上述方法制备的超吸收性聚合物。与未添加水溶性金属盐时相比，这样的超吸收性聚合物是有利的，因为通过添加水溶性金属盐降低了RM的浓度(如通过EDANA测量方法测量的)。
具体实施方式
通过以下实施例可获得对本发明更好的理解，提出以下实施例用于示例，而不应解释为限制本发明的范围。本发明的范围示于权利要求中，并且还包括等同于权利要求的含义和范围内的所有修改。除非另有提及，否则以下实施例和比较例中示出量的“％”和“份”是指基于质量。
实施例1至7和比较例1：超吸收性聚合物的制备
实施例1
使用其中溶解有13.0g(基于丙烯酸为2.5重量％)Na2SO4的192.7g水溶液稀释629.6g32重量％氢氧化钠水溶液，其后使用泵依次添加丙烯酸、Irgacure819(作为光引发剂)、和PEGDA(聚(乙二醇)二丙烯酸酯)(作为交联剂)。使用冷却器使所得混合物逐渐冷却，置于含有作为热引发剂的过硫酸钠水溶液的塑料烧杯中，倒入预稳定的UV照射器中，然后用UV光(以10mW/cm2的强度)照射。使用秒表测量听到发泡声音时的时间点，并在测量时间到达1分钟时停止UV照射，然后使所得产物在UV照射器中静置2分钟。将聚合片剪断，均匀地与250g水混合以吸收这样的水，然后使用切碎机切成小片。将由此切成的小片均匀地在烘箱中铺开，进行干燥，然后粉碎。然后，使用标准筛获得颗粒尺寸为150μm至850μm的超吸收性聚合物。
实施例2
在实施例1中用于稀释氢氧化钠的192.7g水中溶解25.9g(基于丙烯酸为5.0重量％)Na2SO4，其后进行与实施例1中相同的过程，产生超吸收性聚合物。
实施例3
在实施例1中用于稀释氢氧化钠的192.7g水中溶解77.7g(基于丙烯酸为15.0重量％)Na2SO4，其后进行与实施例1中相同的过程，产生超吸收性聚合物。
实施例4
在实施例1中用于稀释氢氧化钠的192.7g水中溶解13.0g(基于丙烯酸为2.5重量％)Li2SO4，其后进行与实施例1中相同的过程，产生超吸收性聚合物。
实施例5
在实施例1中用于稀释氢氧化钠的192.7g水中溶解25.9g(基于丙烯酸为5.0重量％)Li2SO4，其后进行与实施例1中相同的过程，产生超吸收性聚合物。
实施例6
在实施例1中用于稀释氢氧化钠的192.7g水中溶解13.0g(基于丙烯酸为2.5重量％)K2SO4，其后进行与实施例1中相同的过程，产生超吸收性聚合物。
实施例7
在实施例1中用于稀释氢氧化钠的192.7g水中溶解20.7g(基于丙烯酸为4.0重量％)K2SO4，其后进行与实施例1中相同的过程，产生超吸收性聚合物。
比较例1
以与实施例1中相同的方式制备超吸收性聚合物，不同之处在于未添加水溶性金属盐。
实施例1至7和比较例1中的盐的量示于下表1中。
[表1]
测试例：超吸收性聚合物的特性的评估
为了评估实施例1至7和比较例1的超吸收性聚合物的特性，进行以下测试。
残留单体(RM)
在实施例1至7和比较例1的超吸收性聚合物中，基于根据EDANA方法的WSP210.3测量RM的浓度。将1.000g颗粒尺寸为150μm至850μm的超吸收性聚合物和200g0.9％盐水置于250mL锥形烧瓶中并搅拌1小时。随后，使用滤纸过滤所得混合物，对溶液进行取样并通过HPLC进行测量。
此外，在实施例和比较例的超吸收性聚合物中，对RM的浓度根据金属硫酸盐的种类和量的变化进行测量。结果示于下表2和图1中。
[表2]
上述实施例和比较例中的RM的浓度值(ppm)为几次测试的平均值。
如从表2和图1可看出，与未添加金属硫酸盐时(比较例1)相比，当在超吸收性聚合物的聚合过程中添加水溶性金属盐(即，金属硫酸盐)时，可有效地减小RM的浓度。
更具体地，图2A至2C是示出RM的浓度根据金属硫酸盐的种类和量而变化的图。基于RM的平均浓度值，当根据其种类以相同的量(质量)添加水溶性金属盐(即，金属硫酸盐)时，对减小RM浓度有效的盐由顺序Li2SO4>Na2SO4>K2SO4表示，或者在某些情况下由顺序Li2SO4>K2SO4>Na2SO4表示。尽管减小RM浓度的程度根据盐的量而变化，但是在效果方面由于存在或不存在作为水溶性金属盐的金属硫酸盐而存在明显的差异。
如图3所示，当过量(15重量％)添加水溶性金属盐(即，金属硫酸盐Na2SO4)时，与未添加金属硫酸盐时(比较例1)相比，RM的浓度以负(-)斜率均匀地减小。因此，即使过量使用金属硫酸盐，其对减小RM浓度的效果也是优异的。
因此，与常规超吸收性聚合物相比，根据本发明的超吸收性聚合物可以通过添加水溶性金属盐而有效地减小RM的浓度。

Claims (15)

1.一种制备超吸收性聚合物的方法，包括在水溶性金属盐的存在下使水溶性烯键式不饱和单体、光引发剂、交联剂、和热聚合引发剂反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述水溶性金属盐包括选自以下中的至少一者：硫酸根基团、硝酸根基团、磷酸根基团、氯化物基团、亚硫酸根基团、和硫氰酸根基团。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述水溶性金属盐的金属包括选自以下中的至少一种：钠(Na)、锂(Li)、钾(K)、铝(Al)、锆(Zr)、钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、银(Ag)、铂(Pt)、和金(Au)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述水溶性烯键式不饱和单体的总重量，所述水溶性金属盐的含量为0.001重量％至40.0重量％。
5.根据权利要求1所述的方法，包括：
a)使所述水溶性烯键式不饱和单体、所述光引发剂、和所述交联剂混合；
b)用水溶性金属盐水溶液稀释碱性水溶液；
c)用b)中获得的经稀释的溶液中和a)中获得的混合物；
d)向c)中获得的混合物中添加所述热聚合引发剂，然后使用热聚合或光聚合进行自由基聚合反应，由此形成聚合物片；以及
e)向d)中形成的所述聚合物片添加水，由此形成水凝胶聚合物。
6.根据权利要求5所述的方法，在e)形成所述水凝胶聚合物之后还包括：
f)干燥并粉碎所述水凝胶聚合物，由此获得超吸收性聚合物颗粒；以及
g)根据颗粒尺寸对所述超吸收性聚合物颗粒进行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的颗粒。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述碱性水溶液为氢氧化钠(NaOH)水溶液或氢氧化钾(KOH)水溶液。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述水溶性烯键式不饱和单体包括选自以下中的至少一种：阴离子单体及其盐，包括丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙磺酸、2-甲基丙烯酰基乙磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸、和2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；非离子亲水性单体，包括(甲基)丙烯酰胺、N-取代的(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、和聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯；以及含氨基的不饱和单体及其季铵盐，包括(N,N)-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、和(N,N)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述光引发剂包括选自以下中的至少一种：苯偶姻醚、二烷基苯乙酮、羟基烷基酮、乙醛酸苯酯、苄基二甲基缩酮、酰基膦、和α-氨基酮。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述交联剂包括选自以下中的至少一种：多元醇化合物；基于丙烯酸酯的化合物；环氧化合物；多胺化合物；卤代环氧化合物；卤代环氧化合物的缩合产物；唑啉化合物；单唑烷酮化合物、二唑烷酮化合物或多唑烷酮化合物；环脲化合物；多元醇金属盐；和碳酸亚烃酯化合物。
11.根据权利要求5所述的方法，其中c)在30℃至50℃下进行。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述热聚合引发剂包括选自以下中的至少一种：基于过硫酸盐的引发剂，包括过硫酸钠(Na2S2O8)、过硫酸钾(K2S2O8)、和过硫酸铵((NH4)2S2O8)；基于偶氮的引发剂，包括2,2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2-偶氮双-(N,N-二亚甲基)异丁基脒二盐酸盐、2-(氨甲酰基偶氮)异丁腈、2,2-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、和4,4-偶氮双(4-氰基戊酸)；过氧化氢；以及抗坏血酸。
13.根据权利要求5所述的方法，其中d)中的所述热聚合或所述光聚合通过用选自蒸汽、电、UV光、和IR光中的至少一种热源照射来进行。
14.根据权利要求13所述的方法，其中用UV光照射通过施加强度为1mW/cm2至20mW/cm2的UV光来进行。
15.一种超吸收性聚合物，其通过根据权利要求1所述的方法制备。
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