CN1151707A - 包括至少两种水凝胶型颗粒的干混合物的吸湿凝胶材料及其制法 - Google Patents

包括至少两种水凝胶型颗粒的干混合物的吸湿凝胶材料及其制法 Download PDF

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Abstract

通过混合两类有不同AAP值的水凝胶型颗粒，可获得协同效应，其中混合物的AAP值比基于混合物的组分的重量百分率所预测的值高。通过混合两类有不同TCC值和相同AAP值的水凝胶型颗粒观察到混合物的AAP值意外地增加。本发明吸湿凝胶材料的制备方法包括步骤：提供第一类水凝胶型材料和第二类水凝胶型材料；将两类水凝胶型材料加入一混合装置中；和混合两类水凝胶型颗粒形成混合物；两类水凝胶型材料可在分开的批料中通过分开的聚合工艺形成，然后混合两类水凝胶型颗粒，或者，可从一批材料中分出一重量百分率的单一类水凝胶型材料，随后可处理以增加其AAP值，和可将其混回所述批料中。

Description

包括至少两种水凝胶型颗粒的干混合 物的吸湿凝胶材料及其制法
本发明涉及一种包括至少一种第一类水凝胶型颗粒和一种第二类水凝胶型颗粒的吸湿凝胶材料。本发明也涉及制备这种材料的方法。
这种吸湿凝胶材料在很多现有技术参考文献中作了描述。
EP-A-O 407 838公开了一种用于食品中的成胶材料，它包括作为无决状的水溶液的交联聚合物和非交联聚合物的混合物。
EP-A-O 278 601公开了一种吸湿凝胶聚合物的混合物，如由水溶性烯属不饱和单体或其交联产物形成的，包括丙烯酸或丙烯酸的盐作为主要组分和无机材料(如氧化铝或氧化硅)。混合物中的聚合物可由两种或多种不同化学类型的任何组合组成。所公开的吸湿混合物适于吸收低粘性和高粘性液体。
WO 91/12029公开了一种控制气味的组合物，包括集聚的吸湿凝胶聚合物颗粒和沸石材料。所述吸湿凝胶材料由水解的丙烯腈接枝淀粉、丙烯酸接枝淀粉、聚丙烯酸酯、马来酐基共聚物和其组合制成。
美国专利号4,333,464公开了一种具有吸水聚合物的卫生巾，它可包括两类吸湿凝胶材料的混合物，所述凝胶材料选自淀粉、β-羟乙基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酸和丙烯酰胺、吸湿凝胶聚合物甲基纤维素、亲水性丙烯酸酯共聚物、一种乙烯基酯和一种烯属不饱和羧酸的共聚物及它们的皂化产物、聚乙烯醇及其衍生物。
美国专利号4,902,544公开了一种挠性管形套，它包括一种交联的水解胶体和天然存在的纤维素如锯屑、碎玉米棒子、棉绒纤维和木浆等，离子交换树脂或粘土矿物质。
GB-B-1 544 002公开了一种丙烯酸聚合物的盐与瓜耳胶、藻酸盐或黄原胶之一的混合物，以提供一种具有良好吸收性能的吸湿材料，而不管要被吸收的液体中是否存在电解质。所述吸湿组合物中可加入多价离子。
美国专利号4,411,660公开了一种吸湿产品中有两层不同类型的吸湿材料，顶片比第一层凝胶慢。
欧洲专利说明EP-B-O 401 189公开了通过在分开的层中使用两种不同类型的吸湿凝胶材料，而不是作为在同一层中的两种吸湿凝胶材料的混合物，可获得良好性能的吸湿用品。
吸湿凝胶材料广泛用于吸湿性卫生用品(如尿布或卫生巾)，因为它们对液体有高吸收能力，典型地可在15-50克/克的范围内。最常用的凝胶材料为颗粒形的，颗粒尺寸在20-2000微米的范围内。用于吸湿性卫生用品的颗粒可与亲水性纤维混合或者可以仅由水凝胶型颗粒组成的层应用。
表示使用条件下，即用作吸湿用品(如婴儿尿布或卫生巾)时吸湿凝胶材料吸收液体的能力的重要参数是材料的Absorption Against Pressure值，也称为AAP值。最适合用于吸湿用品中的吸湿凝胶材料的AAP值在49.2g/cm2(0.7psi)的限定压力下为15g/g或更高。有相对高AAP值的吸湿凝胶材料将表现出相对小的凝胶结块并趋于保持开放结构，从而液体可通过其进入吸湿材料。含有相对高浓度水凝胶型材料的吸湿结构的收集性能及其迅速吸收体液的能力主要由AAP值确定。
表示吸湿凝胶材料性能的另一重要参数是Teabag Centrifuge Capacity值，也称为TCC值。TCC值是一旦液体已被吸湿凝胶材料所吸收，对材料中所保留液体多少的测量。从已加入吸湿凝胶材料的吸湿用品的中心返回顶片的液体量(所谓的再润湿)主要由TCC值确定。一般地，有较高AAP值的吸湿凝胶材料仅能保留有限量的液体。在现有的吸湿凝胶材料中，还不可能使足够高的AAP值和要求高的TCC值结合。
当AAP值相对低的大块水凝胶型颗粒在限定压力下润湿时，膨胀的颗粒趋于变形，从而基本上减少或消除颗粒之间的空隙。当此情况发生时，水凝胶型颗粒可吸收液体的速度基本上降低。此现象通常称为凝胶结块。当存在大量平均尺寸小于150微米(所谓“细粒”)的水凝胶型颗粒时通常加剧(exascerbated)此情况。这些细粒将趋于流入较大颗粒之间的空隙中，因而进一步降低吸收液体的速度。为避免细粒的副作用，通常降低大部分吸湿凝胶材料中存在的细粒的分数，例如通过筛分。这已公开在例如EP-A-O 304319(Goldman)中，其公开了通过有大于约400微米的半质量颗粒尺寸和减少尺寸小于约200微米的颗粒的量而获得含水凝胶型颗粒的吸湿结构的改进的处理液体性能。
鉴于以上原因，本发明的目的之一是提供一种有相对高AbsorptionAgainst Pressure值和相对高Teabag Centrifuge Capacity值的吸湿凝胶材料。
本发明的另一目的是提供一种包括至少两类水凝胶型颗粒的吸湿凝胶材料，其中所组合的水凝胶型材料的AAP值得到改善。
本发明的再一目的是提供一种相对易于制备且经济的吸湿凝胶材料。
本发明的再另一目的是提供一种有相对高AAP值且包括相对较大量细粒的吸湿凝胶材料。
本发明的再另一目的是提供一种吸湿凝胶材料的制备方法，所述吸湿凝胶材料包括至少两类水凝胶型颗粒，从而可容易地改变水凝胶型材料的性能。
本发明的吸湿凝胶材料特征在于：第一类水凝胶型颗粒的AbsorptionAgainst Pressure值高于第二类水凝胶型颗粒的Absorption Against Pressure值，第二类水凝胶型颗粒的重量占第一和第二类水凝胶型颗粒总重量的至少10％。
当混合两类水凝胶型材料时，优选以它们的干态混合，令人吃惊地发现有较高AAP值的一类水凝胶型颗粒对混合物的AAP值的影响相对较大。已发现两类有不同AAP值的水凝胶型颗粒的混合物有比基于两类水凝胶型颗粒的混合物中的重量分数所预测的更高的AAP值。或者，可以说发现了“非线性混合效应”。对于水凝胶型颗粒的特殊混合物或组合来说，也已令人吃惊地发现混合物中的组合颗粒的AAP值高于混合物的任何单一组分的AAP值。这将称为“协同效应”。
已发现通过将相对少量的高AAP值的水凝胶型颗粒加入AAP值较低而TCC值较高的水凝胶型材料中，混合物的AAP值可增加，而Teabag CentrifugeCapacity值不降到不期望的低数值。
已发现通过加入一小部分的不同类AAP值较高和半质量颗粒尺寸较小的水凝胶型颗粒，特别有利于改善预定类型水凝胶型材料的AAP值。不希望受任何理论的限制，相信有较高AAP值的颗粒吸收液体时比AAP值较低的“较软”颗粒耐变形的能力大。在混合物中，较小、“较硬”的颗粒保持开放结构而防止“较软”、较大的颗粒膨胀时形成不透性屏障。由此，可解释混合物AAP值的协同效应。
加入特定分数的较高AAP值颗粒时混合物的AAP值以非线性方式增加的同时，由此加入引起的混合物的TCC值的降低是线性的。混合物将具有比基于混合物中较高AAP值的水凝胶型颗粒的重量分数所预计的高的AAP值，并将有与较高AAP值的水凝胶型颗粒的重量分数成正比的TCC值。由于为使混合物的AAP值增至预定值，需要向混合物中加入相对较少的高AAP值的水凝胶型颗粒，所以混合物的TCC值的相应降低减到最小。
一“类”水凝胶型颗粒意指有预定AAP值的一组水凝胶型颗粒。在一类内，颗粒的尺寸可相同或不同。例如，在根据本发明的一混合物中，第一和第二类颗粒的尺寸均可有预定的颗粒尺寸分布。
对于第一和第二类材料，半质量颗粒尺寸和颗粒尺寸分布的形状可相似。在此情况下，两类水凝胶型颗粒之间AAP值和/或TCC值之差可起因于例如化学组成或表面交联度之差别。混合物有与其每一组分相同的颗粒尺寸分布。或者，混合物的每一组分的颗粒尺寸分布可不同，从而混合物有双峰(或多峰，如果混合物包括更多的组分)颗粒尺寸分布。
再者，混合物也可包括仅一批材料，包括在混合之前已例如通过表面交联而化学改性的部分。
包括在混合物的每类中的颗粒的形状可彼此相同或不同，可包括球形、纤维状、片状、棒状、不规则形状颗粒、团块和其它颗粒形状。
不同类的水凝胶型颗粒有不同的AAP值。在根据本发明的吸湿凝胶材料的一个实施方案中，第一和第二类水凝胶型颗粒的AAP值之差至少为2g/g。
术语“干态混合”意指至少两种单独计量的水凝胶型颗粒的混合，所述量有相互不同的AAP或TCC值，颗粒保持它们的物理性质。仅包括相同化学组成且表面交联度相同的颗粒的同一批材料，不认为形成本发明吸湿材料意义上的混合物。
在混合物中，第一类材料的颗粒可与第二类材料的颗粒聚集，或可以其它方式相互连接。混合物可以呈自由流动的粉末形式，或者可包括相互连接形成宏观结构的颗粒。这种聚集的宏观结构描述在美国专利号5,102,597(Roe)和5,124,188(Roe)中。术语“干态”不指混合物中完全无水。在生产和储存期间水凝胶型颗粒将从环境中吸收水分。“干态”意指混合物保持其颗粒特性且基本上未胶凝。本发明的吸湿材料中所包含的水分含量小于约20％，优选小于约5％(重量)。
本发明吸湿凝胶材料的一个实施方案中，有较低AAP值的第二类水凝胶型颗粒的半质量颗粒尺寸基本上不小于有较高AAP值的第一类水凝胶型颗粒的半质量颗粒尺寸。
已观察到当混合物中较小的颗粒有较低的AAP值时，上述协同效应减少。对此的可能的解释可能是当较小的颗粒有比较大颗粒低的AAP值时，较小的颗粒膨胀时推开较大颗粒和保持较大颗粒的液体渗透结构的能力降低。而且，AAP值较低的较小颗粒将趋于更易变形，并可流入较大颗粒的空隙中(和在其内变形)，导致凝胶结块增加。
本发明的吸湿材料的另一实施方案特征在于：第一类水凝胶型颗粒的TCC值比第二类水凝胶型颗粒的大，第二类水凝胶型颗粒的量占第一和第二类水凝胶型材料总重量的至少10％，混合物的AAP值高于第一类水凝胶型颗粒和第二类水凝胶型颗粒之任一的AAP值，其中AAP值是在21.1g/cm2(0.3psi)和70.3g/cm2(1psi)之间，优选在35.2g/cm2(0.5psi)和56.2g/cm2(0.8psi)之间的压力下测量的。
根据本发明的吸湿凝胶材料的制备方法，包括混合两类AAP值和/或TCC值不同的粒状水凝胶型材料。
本发明吸湿凝胶材料的一种优选制备方法包括以下步骤：从同一批材料中分离出一重量分数的水凝胶型颗粒，对分出的部分进行物理或化学处理，将处理过的部分混入主部分形成本发明的混合物。所述同一批材料可由任何公知方法生产，并可被表面交联或均匀地交联。
分出的部分可包括例如包括颗粒尺寸相对小的颗粒的颗粒尺寸分布的尾部，并经过表面交联步骤以增加所述部分AAP值。通过选择性地处理一部分均匀混合物，可改善分出部分的AAP值。该部分AAP值的改善对混合颗粒的混合物的AAP值的影响很大。已发现通过仅处理一批材料的特定部分，而不处理该批材料的全部，可在对TCC值不产生负作用的情况下获得惊人高的总AAP值。
表面交联的水凝胶型吸湿聚合物在表面附近的交联度比内部高。本文中用“表面”描述颗粒、纤维等的面向外的边界。对于多孔的水凝胶型吸湿聚合物(例如多孔颗粒等)，也可包括暴露的内边界。表面的较高度交联意指水凝胶型吸湿聚合物在表面附近的官能交联度一般比聚合物内部的官能交联度高。
从表面至内部交联程度的深度和分布形状均可不同。因此，例如，表面交联的深度可较浅，相对较陡地过渡到较低度交联。或者，例如，表面交联的深度可以是水凝胶型吸湿聚合物尺寸的一重要部分，有较宽的过渡。
根据尺寸、形状、孔隙率及功能的考虑，表面交联的程度和梯度可在给定的水凝胶型吸湿聚合物内改变。对于粒状水凝胶型吸湿聚合物，表面交联可随颗粒尺寸、孔隙率等改变。根据水凝胶型吸湿聚合物内(例如，小和大颗粒之间)表面：体积比的变化，总交联度在材料内变化(例如，较小颗粒的交联度较大)是罕见的。
表面交联一般是在水凝胶型吸湿聚合物的最终边界基本上确定(例如通过研磨、挤出、发泡等)之后进行。然而，也可在形成终边界的同时进行表面交联。此外，即使在表面交联已引入之后也可发生边界的某些附加改变。
现有技术中公开了一些引入表面交联的方法。这些方法包括：(i)将能与水凝胶型吸湿聚合物内存在的官能团反应的双或多官能试剂(例如甘油、1，3-二氧杂环戊二烯-2-酮、多价金属离子类、聚季铵类)加至水凝胶型吸湿聚合物的表面；(ii)将能与加入的其它试剂和水凝胶型吸湿聚合物内可能存在的官能团反应以增加表面的交联度的双或多官能试剂加至表面(例如加入单体加交联剂和引发第二聚合反应)；(iii)不加入另外的多官能试剂，而是在最初的聚合过程期间或之后在水凝胶型吸湿聚合物内现存组分之间诱发附加的反应，以在表面或表面附近产生高交联度(例如，加热以诱发现存的聚合物羧酸和/或羟基之间形成酐和/或酯交联，和悬浮聚合方法，其中在表面附近交联剂固有地以较高含量存在)；和(iv)将其它材料加至表面，以诱发高度的交联或降低所得水凝胶的表面变形性。也可采用这些表面交联方法同时或依次组合。除交联剂外，可将其它组分加至表面以辅助/控制交联的分布(例如，表面交联剂的扩散和渗透)。
适于进行本发明水凝胶型吸湿聚合物的表面交联的一般方法公开在1985年9月17日颁发的US4,541,871(Obayashi)；1992年10月1日公开的PCT申请WO92/16565(Stanley)，1990年8月9日公开的PCT中请WO90/08789(Tai)；1993年3月18日公开的PCT申请WO93/05080(Stanley)；1989年4月25日颁发的美国专利4,842,901(Alexander)；1989年1月17日颁发的美国专利4,789,861(Johnson)；1986年5月6日颁发的美国专利4,587,308(Makita)；1988年3月29日颁发的美国专利4,734,478(Tsubakimoto)；1992年11月17日颁发的美国专利5,164,459(Kimura等)；1991年8月29日公开的德国专利公开申请4,020,780(Dahmen)；1992年10月21日公开的欧洲专利公开申请509,708(Gartner)中；所有这些文献均引入供参考。
或者，本发明的方法包括以下步骤：
-聚合第一单体形成第一类水凝胶型颗粒；
-聚合第二单体形成第二类水凝胶型颗粒；和
-混合第一类和第二类水凝胶型颗粒。
此方法的优点是可用现有生产设备容易地进行。在制备单一类型的水凝胶型颗粒的已知方法中，由于反应混合物的均一性和控制的原因，前体材料通常在数个分开的反应容器中反应。从前体材料形成吸湿聚合物材料之后，将来自每个反应容器的聚合物材料干燥并研磨至要求的颗粒尺寸。然后，将在不同容器中形成的颗粒混合和进一步处理，例如通过表面交联以获得疏松材料。当在所述方法中每个反应容器中使用不同的前体材料时，可容易地得到本发明的吸湿材料。
下面将参考附图详细地描述本发明。在附图中，
图1示出本发明吸湿用品在其展平状态下的平面图；
图2a、2b-4a和4b示出不同重量百分率的水凝胶型材料的混合物的AAP和TCC值；
图5示出AAP值基本上相同的两类水凝胶型颗粒的混合物的AAP值；
图6示意地示出AAP值与压力的关系；和
图7和8示意地示出本发明吸湿凝胶材料的制备方法。
水凝胶型吸湿聚合物
用于本发明的水凝胶型吸湿聚合物包括各种基本上不溶于水，但能吸收大量液体的可水溶胀的聚合物。这种聚合物材料通常也称为“水解胶体”或“超吸湿”材料。这些水凝胶型吸湿聚合物优选有多种阴离子官能团，如磺酸基，和更典型地如羧基。适用于此的聚合物的例子包括从可聚合的、不饱和的、含酸单体制备的那些聚合物。因此，这种单体包括含至少一个碳-碳烯属双键的烯属不饱和酸和酐。更具体地，这些单体可选自烯属不饱和羧酸和酸酐、烯属不饱和磺酸及其混合物。
在制备本文的水凝胶型吸湿聚合物中，也可包括某些通常以较少量的非酸单体。这种非酸单体可包括例如含酸单体的水溶性或水可分散的酯，以及不含羧酸或磺酸基的单体。因此任选的非酸单体可包括含有如下类官能团的单体：羧酸或磺酸酯、羟基、酰胺基、氨基、腈基和季铵盐基。这些非酸单体为公知物质，更详细地描述在例如1978年2月28日颁发的美国专利4,076,663(Masuda等)和1977年12月13日颁发的美国专利4,062,817(Westerman)中，二者均引入供参考。
烯属不饱和羧酸和羧酸酐单体包括丙烯酸类，典型地为丙烯酸本身、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、氯代丙烯酸、α-氰基丙烯酸、甲基丙烯酸(巴豆酸)、苯基丙烯酸、丙烯酰氧丙酸(-acryloxypropionic acid)、山梨酸、氯山梨酸、当归酸、肉桂酸、对氯肉桂酸、-sterylacrylic acid、衣康酸、柠康酸、中康酸、戊烯二酸、乌头酸、马来酸、富马酸、三羧乙烯和马来酸酐。
烯属不饱和磺酸单体包括脂族或芳族乙烯基磺酸如乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、乙烯基甲苯磺酸和苯乙烯磺酸；丙烯酸和甲基丙烯酸磺酸如丙烯酸磺乙酯、甲基丙烯酸磺乙酯、丙烯酸磺丙酯、甲基丙烯酸磺丙酯、2-羟基-3-甲基丙烯酰氧丙基磺酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
优选用于本发明的水凝胶型吸湿聚合物含有羧基。这些聚合物包括水解淀粉-丙烯腈接枝共聚物、部分中和的淀粉-丙烯腈接枝共聚物、淀粉-丙烯酸接枝共聚物、部分中和的淀粉-丙烯酸接枝共聚物、皂化了的乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、水解的丙烯腈或丙烯酰胺共聚物、上述任何共聚物的微网状交联的聚合物、部分中和的聚丙烯酸和部分中和的聚丙烯酸的微网状交联的聚合物。这些聚合物可单独使用或以两种或多种不同聚合物的混合物的形式使用。这些聚合物材料的例子公开在美国专利3,661,875、美国专利4,076,663、美国专利4,093,776、美国专利4,666,983和美国专利4,734,478中。
最优选用于制备水凝胶型颗粒的聚合物材料为部分中和的聚丙烯酸的微网状交联的聚合物和其淀粉衍生物。最优选地，水凝胶型颗粒包括约50至约95％，优选约75％的、中和的、微网状交联的聚丙烯酸，例如聚(丙烯酸钠/丙烯酸)。
如上所述，水凝胶型吸湿聚合物优选被微网状地交联。网状交联用于使聚合物基本上不溶于水，和部分地决定前体颗粒和所得的宏观结构的吸收能力和可萃取聚合物含量的特征。网状交联聚合物的方法和典型的网状交联剂更详细地描述在本文前面所参考的美国专利4,076,663和DE-A-4020780(Dahnen)中。
尽管所述水凝胶型吸湿聚合物可有在很宽的范围内改变的尺寸，但特定的颗粒尺寸分布和尺寸是优选的。为了本发明的目的，对于没有大的最大尺寸/最小尺寸之比的水凝胶型吸湿聚合物如纤维(如粒状、薄片状或粉状)的颗粒尺寸定义为通过筛分尺寸分析所测定的前体颗粒的尺寸。因此，例如，认为保留在有600微米开孔的标准#30筛上的水凝胶型吸湿聚合物颗粒的颗粒尺寸大于600微米，认为通过有600微米开孔的标准#30筛而保留在有500微米开孔的标准#35筛上的水凝胶型吸湿聚合物颗粒的颗粒尺寸在500和600微米之间，认为通过有500微米的#35筛的水凝胶型吸湿聚合物颗粒的颗粒尺寸小于500微米。优选用于本发明的水凝胶型吸湿聚合物的颗粒尺寸一般在约1微米至约2000微米的范围内，更优选在约20微米至约1000微米的范围内。
此外，为了本发明的目的，水凝胶型吸湿聚合物的半质量颗粒尺寸在确定所得颗粒的特征和性能方面是重要的。给定水凝胶型吸湿聚合物颗粒试样的半质量颗粒尺寸定义为根据质量将试样分成一半的颗粒尺寸。代替半质量颗粒尺寸，质均颗粒尺寸应规定为对颗粒尺寸的一种测量，其中质均颗粒尺寸是试样基于质量的平均颗粒尺寸。确定试样的半质量颗粒尺寸的方法后面的试验方法部分中描述。水凝胶型吸湿聚合物颗粒的半质量颗粒尺寸一般为约20微米至约1500微米，更优选约50微米至约1000微米。优选用于本发明的水凝胶型吸湿聚合物颗粒的半质量颗粒尺寸小于约1000微米，更优选小于约600微米，最优选小于约500微米。
有较大最大尺寸/最小尺寸的材料(如纤维)的颗粒尺寸通常用其最大尺寸来定义。例如，如果水凝胶型吸湿聚合物纤维用于本发明，则通常将纤维的长度定义为“颗粒尺寸”。(也可规定纤维旦数和/或直径。)作为用于本发明的水凝胶型吸湿聚合物的具体实施方案，纤维的长度大于约5毫米，优选在约10毫米和约100毫米之间，更优选在约10毫米和约50毫米之间。
本发明优选的水凝胶型吸湿聚合物颗粒是有较高吸收能力或TeabagCentrifuge Capacity值的。吸收能力或Teabag Centrifuge Capacity意指给定聚合物在不溶胀的条件下吸收与它接触的液体的能力。TCC可随被吸收的液体的性质和液体与聚合物材料的接触方式的不同而显著改变。对于本发明的目的，Teabag Centrifuge Capacity定义为按后面的试验方法部分中定义的Teabag Centrifuge Capacity试验方法，任何给定的聚合物吸收0.9％食盐水的量，以克食盐水/克聚合物材料计。本发明优选的水凝胶型吸湿聚合物颗粒是Teabag Centrifuge Capacity值至少约20克，更优选至少约25克食盐水/克聚合物材料。典型地，适用于本发明的水凝胶型吸湿聚合物颗粒的TeabagCentrifuge Capacity值为约20克至约70克(注意与前面所用的40/50值不一致)食盐水/克聚合物。有如此相对高吸收能力特征的水凝胶型吸湿聚合物颗粒的混合物特别适用于本发明，因为根据定义由这种颗粒形成的吸湿用品可容纳要求高量的排出体外的流出液如尿。
虽然混合物组分的所有颗粒可由有不同Absorption Against Pressure值和/或Teabag Centrifuge Capacity值的相同水凝胶型吸湿聚合物形成，但不是必须如此。例如，一些颗粒可包括淀粉一丙烯酸接枝共聚物而其它颗粒可包括部分中和的聚丙烯酸的微网状交联的聚合物。此外，颗粒的尺寸或形状可改变。优选用于本发明的水凝胶型吸湿聚合物颗粒主要由部分中和的聚丙烯酸的微网状交联的聚合物组成。
吸湿用品
本文中所用的术语“吸湿用品”意指吸收并存留身体渗出物的装置，更具体地指贴着或贴近穿戴者的身体放置以吸收并存留从身体排出的各种渗出物的装置。本文中用术语“一次性(disposable)”描述不打算洗涤或者再作为吸湿用品回收或再用的吸湿用品(即，一次使用后打算废弃，优选被回收、制成堆肥或者以环境能接收的方式处理)。“整体式”吸湿用品指由各独立部件连在一起以形成一协调的整体以至不需独立的手工操作部件(如分开的套或衬里)的吸湿用品。本发明吸湿用品的一个优选的具体实施方案为整体式一次性吸湿用品，图1中所示的尿布20。本发明所用术语“尿布”指一般由婴儿和失禁病人穿戴在下身的吸湿用品。但应理解本发明也适用于其它吸湿用品如失禁病人的便条、失禁病人的内衣、尿布的套和衬、女性卫生衣等。
图1为尿布20的平铺未压缩状态(即，将松紧带导致的缩紧拉平)的平面图，其中部分结构被剖开以更清楚地示出尿布20的构造，尿布20面对或与穿戴者接触的部分(内表面)面向观察者。如图1所示，尿布20优选包括渗透液体的顶片24、与顶片24相连的不渗透液体的底片26、在顶片24和底片26之间的吸湿芯28和用弹性线制成的镶边30。
图1示出尿布20的一优选实施方案，其中顶片24和底片26的长度和宽度尺寸一般大于吸湿芯28的尺寸。顶片24和底片26延伸超过吸湿芯28的边缘，从而形成尿布20的周边22。虽然顶片24、底片26和吸湿芯28可组装成各种公知构形，但优选的尿布构形一般地描述在以下文献中：1975年1月14日颁发的Kenneth B.Buell的美国专利3,860,003,名称为“Contractable Side Portions for Disposable Diaper”(一次性尿布用的可压缩侧部件)；和Kenneth B.Buell等人的1991年6月13日申请的美国专利申请流水号07/715,152，名称为“Absorbent Article With Dynamic Elastic WaistFeature Having A Predisposed Resilient Flexural Hinge”(具有含有预设置的弹性挠性铰链的动态弹性腰部件的吸湿用品)；将每篇文献均引入供参考。
吸湿芯可以是一般可压缩的、贴合的、对穿戴者的皮肤无刺激的、并能吸收和存留液体(如尿和其它某些身体渗出液)的任何吸湿件。如图1所示，吸湿芯28有衣物面、身体面、侧边缘和腰边缘。吸湿芯28可制成各种尺寸和形状(例如矩形、水漏、T形、不对称的等)，并可由各种常用于一次性尿布和其它吸湿用品的液体吸湿材料如通常称为气毡的粉化木浆制成。其它适用的吸湿材料的例子包括起皱的纤维素填絮；包括共模的熔喷聚合物；化学硬化、改性或交联的纤维素纤维；薄页纸包括薄包装纸和薄层压纸：吸湿泡沫；吸湿海绵；超吸湿聚合物；吸湿凝胶材料；或任何等价材料或其组合。吸湿芯的形状和结构也可改变(例如吸湿芯可有改变的厚度区、亲水梯度、超吸湿梯度、或较低平均密度和较低平均定量的收集区；或可包括一或多层或结构)。然而，吸湿芯28的总吸收能力应与尿布20的设计负载和打算的用途相配。此外，吸湿芯28的尺寸和吸收能力可以改变以适应从婴儿至成人的各种穿戴者。用作吸湿芯28的吸湿结构的例子描述在以下文献中：1986年9月9日授予Weisman等的名称为“High-Density Absorbent Structures”(高密度吸湿结构)的美国专利4,610,678；1987年6月16日授予Weisman等的名称为“ Absorbent Articles With Dual-Layered Cores”(具有双层吸湿芯的吸湿用品)的美国专利4,673,402；1989年12月19日授予Angstadt的名称为“Absorbent Core Having A Dusting Layer”(含有除尘层的吸湿芯)的美国专利4,888,231；和1989年5月30日授予Alemany等的名称为“High DensityAbsorbent Members Having Lower Density and Lower Basis Weight AcquisitionZones”(含有较低密度和较低定量收集区的高密度吸湿件)的4,834,735。这些文献均引入供参考。吸湿芯28的一优选实施方案包括根据本发明的吸湿凝胶材料。对于厚度相对低如低于4毫米和水凝胶型颗粒的浓度高于30％(重量)、特别是50％至100％(重量)的芯，在49.2g/cm2(0.7psi)的压力下测量的AAP值为至少20g/g是理想的。由于这些芯在其厚度方向上包括相对小的空间，所以它们需能迅速地将液体吸入存在的水凝胶型材料中，以防止液体在顶片形成潭或从顶片溢出。
对于这种芯，本发明的吸湿凝胶材料可制成有较高百分率(高于50％)的较高AAP值的水凝胶型颗粒。
通过混合两种有相互不同的AAP值或TCC值的水凝胶型颗粒，在吸湿凝胶材料的设计中可有很大的自由度，并可使吸湿凝胶材料的性能满足其中掺入吸湿凝胶材料的吸湿芯类型的特殊需要。例如，本发明的吸湿凝胶材料可用于包括在49.2g/cm2(0.7psi)下AAP值至少为15g/g的吸湿凝胶材料下层的芯。这种芯描述在EP申请号93305150.0和93309614.1中。
底片26与吸湿芯28的衣物面相邻，并优选通过如本领域公知的连接手段(未示出)与其相连。例如，底片26可通过一均匀连续的粘合剂层、有图案的粘合剂层、或一系列分开的粘合剂的直线、螺线或点固定在吸湿芯28上。已发现由H.B.Fuller Company of St.Paul，Minnesota生产的HL-1258粘合剂是令人满意的。连接手段优选包括如1986年3月4日授予Minetola等的名称为“Disposable Waste-Containment Garment”(一次性的存留污物的内裤)的美国专利4,573,986中所公开的开式网形粘合剂线，更优选如下列文献中所述的设备和方法盘成螺线形的数条粘合剂线：1975年10月7日授于Sprague，Jr的美国专利3,911,173；1978年11月22日授予Ziecker等的美国专利4,785,996；和1989年6月27日授予Werenicz的美国专利4,842,666。这些专利引入供参考。或者，连接手段可包括热粘合、压粘合、超声焊接、动力机械结合、或任何其它适合的连接手段、或这些公知连接手段的组合。
底片26是不渗透液体(如尿)的，优选由塑料薄膜制成，当然也可用其它柔性的不渗透液体的材料。本文所用术语“柔性”意指柔顺的并将易于贴合人体的一般形状和外形的材料。底片26防止吸湿芯28中所吸收和存留的渗出液润湿与尿布20接触的物品(如床单和内衣)。因此，底片可包括织造或非织造材料、聚合物膜如热塑性聚乙烯或聚丙烯膜、或复合材料如涂膜的非织造材料。优选地，底片为厚度为0.012毫米(0.5密耳)至约0.051毫米(2.0密耳)的热塑性膜。特别优选的底片材料包括由Tredegar Industries，Inc.of TerreHaute，IN制造的RR8220吹膜和RR5475铸膜。优选将底片26印花和/或毛面加工以提供更似布的外观。此外，底片26在仍防止渗出液通过底片26的同时可允许蒸汽逸出吸湿芯28(即可透气)。
顶片24与吸湿芯28的身体面相邻，优选通过本领域公知的连接手段(未示出)与芯28和底片26相连。就将底片26与吸湿芯28相连描述适合的连接手段。本文所用术语“连接”包括通过将一部件直接粘到另一部件之上而将一部件直接固定在另一部件之上的结构，和通过将一部件粘于中间件之上、该中间件依次粘于另一部件之上而将一部分间接固定在另一部分之上的结构。在本发明的优选的实施方案中，顶片24和底片26与尿布的边缘60直接相互连接，和通过连接手段(未示出)将它们直接与吸湿芯28相连而间接地连在一起。
顶片24是柔顺的、感觉软的、并对穿戴者的皮肤无刺激的。此外，顶片24为允许液体(如尿)容易地透过其厚度的液体可渗透性的。适合的顶片可由各种材料制备，如多孔泡沫；网状泡沫；多孔的塑料膜；天然纤维(例如木纤维或棉纤维)织造或非织造的絮网、合成纤维(例如聚酯或聚丙烯纤维)、或天然和合成纤维的组合。优选地，顶片24由疏水材料制成，使穿戴者的皮肤与吸湿芯28中所含的液体隔离。有几种制造技术可用于制造顶片24。例如，顶片24可以是纺粘的、梳理的、湿法成网的、熔喷的、湿缠结的、上述的组合等的纤维的非织造网。优选的顶片是用织造领域普通技术人员所公知的方法梳理和热粘合的。优选的顶片包括短纤维长度的聚丙烯纤维网，如由Veratec，Inc.，a Division of Intemational Paper Company of Walpole，Massachusetts以牌号P-8制造的。
试验方法
相对于压力的吸收(AAP)试验
该试验测量超吸湿材料相对于21.1g/cm2(0.3psi)和70.3g/cm2(1psi)之间外压的吸收能力，以超吸湿材料相对于该压力的单轴溶胀表示。对两种或多种类型的水凝胶型颗粒的吸湿凝胶材料混合物，观察Absorption AgainstPressure随混合物组分的百分含量改变的曲线，主要取决于压力条件。为准确地反映使用条件，测量AAP值的压力在21.1g/cm2(0.3psi)和70.3g/cm2(1psi)之间。AAP值反映吸湿材料的凝胶硬度。润湿时保持颗粒结构(即保持空隙)的吸湿颗粒将表现出良好的液体吸收作用而不塌陷成不渗透性胶块。AAP值低的水凝胶型材料将趋于形成对液体的渗透性相对低和在压力下塌陷的弱凝胶。
将直径120毫米的陶瓷过滤板和孔隙率为“Zero”(从Schott买到的陶瓷过滤Duran)放在直径150毫米、高30毫米的陪替氏培养皿(Petridsh)中。将在蒸馏水中的0.9％(重量)的氯化钠水溶液加入陪替氏培养皿以致过滤板被覆盖。将直径125毫米的圆形滤纸(从Schleicher and Schull买到的Schwarzband 589)放在滤板之上，并完全被氯化钠溶液润湿。
内径60+/-0.1毫米和高50毫米的耐热有机玻璃筒底部用孔径为36微米(400目)的筛滤布封住。将0.9000+/-0.0005克超吸湿材料小心地撒在干净且干燥的所述耐热有机玻璃筒的滤筛上。必须使超吸湿材料在筛上均匀分布。
一盖板的外径为59+/-0.1毫米、内径为51毫米和高为25毫米，并有直径为50毫米和高为34毫米的附加负载，盖板的重量与在21.1g/cm2和70.3g/cm2之间的范围的内的预定压力相对应。盖板及负载放在筒中，整个筒设备在天平上称重，精确到0.01克。然后将整个筒设备放在陪替氏培养皿中的湿润的滤纸上，使其吸收1小时。然后将该设备从滤板上移出，再称重。
在测量之间筒设备和滤板应彻底清洗，每次测量后氯化钠溶液和滤纸应更换。
相对于压力的吸收(AAP)如下计算：
AAP＝[(吸收后筒设备的重量)－(干燥时筒设备的重量)]：(超吸湿材料的初始重量)。
Teabag Cenmfuge Capacity试验
Teabag Centrifuge Capacity试验测量Teabag Centrifuge Capacity值，它是对静压下凝胶材料中保留液体的测量。
将超吸湿材料放在“茶包”内，浸入0.9％(重量)的氯化钠溶液中20分钟，然后离心3分钟。保留液体的重量与干超吸湿材料的初始重量之比即为超吸湿材料的吸收能力。
将2升在蒸馏水中的0.9％(重量)的氯化钠溶液注入尺寸为24厘米×30厘米×5厘米的盘中。液体填充高度应为约3厘米。
茶包袋的尺寸为6.5厘米×6.5厘米，可以从Teekanne in Dusseldorf，Germany公司得到。该袋用标准的厨房用塑料袋密封装置(如从Krups，Germany买到的VACUPACK2 PLUS)热密封。
通过小心地部分切开而打开茶包，然后称重。将0.200+/-0.005克的超吸湿材料试样放入茶包中。然后用热密封器封住。称之为试样茶包。
密封一空茶包作为空白试验。
然后使每个茶包保持水平，振动试样茶包以使超吸湿材料均匀地分布在整个包中。然后将试样茶包和空白茶包放在食盐溶液的表面上，用一平勺使茶包浸没5秒钟以使其完全湿润(茶包将浮在食盐溶液表面但已完全湿润)。立即开始计时。
浸渍20分钟后，将试样茶包和空白茶包从食盐溶液中移出，而放入Bauknecht WS130，Bosch 772 NZK 096或等价的离心机(直径230毫米)中，以致每个包均粘附在离心机滚筒的外壁上。盖上离心机的盖，启动离心机，并将速度迅速增至1400转/分。离心机在1400转/分下稳定后，立即开始计时。3分钟后，关闭离心机。
取出试样茶包和空白茶包，分别称重。
如下计算水凝胶型超吸湿材料试样的Teabag Centrifuge Capacity(TCC)：
TCC＝[(离心后试样茶包的重量)-(离心后空白茶包的重量)－(干的成水凝胶超吸湿材料的重量)]÷(干超吸湿材料的重量)。
半质量颗粒尺寸的确定
通过将已知重量的试样放入Retsch机械筛分装置中，并在限定条件下振动一特定的时间周期，确定超吸湿材料的颗粒尺寸分布。称量保留在每个筛上的试样部分和底盘的重量，并记录为原试样重量的百分率。
将100+/-0.5克干的超吸湿聚合材料称量后加入试样架，然后用罩盖住试样架。
四个筛从下至上叠置如下：不锈钢底盘、第325号、第100号、第50号和第20号；这些为美国的筛号(ASTM-E-11-61)。将试样送至该系列筛的最顶片，将粉末均匀地分布在筛上。将不锈钢盖放在第20号筛之上。
将叠置的筛放在有计时器的Retsch testing sieve shaker Vibotronic TypeVE1之上的适当位置。要确保Retsch盖尽可能和振动器的顶部紧密配合。将计时器设在10分钟，开始试验。当振动器已停止时，从振动器上移去套筛。
然后，例如通过不同的测量，称量每个筛所保留的筛分，精确到0.01克。
在此试验中迅速操作以避免超吸湿材料吸收水分是重要的。
给定水凝胶型吸湿聚合物颗粒试样的半质量颗粒尺寸定义为根据质量将试样分成一半的颗粒尺寸，即按重量计一半试样将有小于半质量尺寸的颗粒尺寸，一半试样将有大于半质量尺寸的颗粒尺寸。当50％质量值不对应于U.S.A.Standard Testing Sieve(美国标准试验筛)的尺寸开孔时，通常用标准的颗粒尺寸绘制方法(其中在坐标纸上绘制保留在给定筛尺寸开孔之上或通过给定筛尺寸开孔的颗粒试样的累积重量百分率与筛尺寸开孔的关系曲线)确定半质量颗粒尺寸。用于确定水凝胶型吸湿聚合物颗粒的颗粒尺寸的这些方法进一步描述在1991年10月29日授予Goldman等的美国专利5,061,259中，该文献引入供参考。
实施例
在以下实施例中，通过将每种类型材料的代表性试样加入一试管中至总量为10克，制备包括不同重量百分率的两类水凝胶型颗粒的混合物。将试管振动1分钟以混合水凝胶型颗粒。在49.2g/cm2(0.7psi)的限定压力下，如上所述测量混合物的AAP值和TCC值。在吸湿用品的使用条件下的主要限定压力将根据使用者的尺寸、应用类型和应用条件而改变，典型地可在21.1g/cm2和70.3g/cm2范围内。49.2g/cm2的压力是模拟用于9千克和25千克之间的婴儿的尿布的典型应用条件的合理压力。
试验中使用下列水凝胶型颗粒材料：
SXM50，一种表面交联的聚丙烯酸酯，由Chemische Fabrik StockhausenGmbH，Postfach 570，47705 Krefeld Germany制造，商标为“FAVOR SX”。SXM50材料的半质量颗粒尺寸为450微米；
W52521，由Stockhausen生产的一种聚丙烯酸酯吸湿凝胶材料，半质量颗粒尺寸为460微米；和
W52859，由Stockhausen生产的一种聚丙烯酸酯吸湿凝胶材料，半质量颗粒尺寸为480微米。
实施例1
在此实施例中，测量混合两种具有相似半质量颗粒尺寸和颗粒尺寸分布的水凝胶型材料的效果。
在没有预先的筛分步骤的情况下，将SXM 50松散材料与W52521松散材料混合。其AAP值和TCC值示于表1中。结果图示于图2中。
            表I SXM50松散材料(半质量颗粒尺寸450微米)与W52521
                   松散材料(半质量颗粒尺寸460微米)的混合
SXM50的百分数(％)  W52521的百分数(％)   在49.2g/cm2压力下的AAP(g/g)  TCC(g/g)
  0     100     19.7    22.4
  10     90     20.0    22.2
  50     50     20.0    27.9
  90     10     16.4    35.4
  100     0     15.8    36.0
从图2可清楚地看出：在W52521材料的重量百分率至少50％的情况下，AAP值保持在约20克/克，混合物的TCC值在22克/克和28克/克之间。因此，最多加入50％(重量)的SXM 50材料可改善W52521材料的TCC值，而对AAP值不产生负作用。相反，加入至少50％(重量)的W52521材料可改善SXM50材料的AAP值。
实施例II
在此实施例中，测量混合有高AAP值的相对较小颗粒与有低AAP值的相对较大颗粒的效果。
通过用标准#50号筛筛分W52521松散材料，收集通过筛的颗粒得到较小的颗粒。该小颗粒的半质量颗粒尺寸为190微米。用相同的标准筛筛分SXM50松散材料，收集保留在筛上的颗粒得到较大颗粒。较大颗粒的半质量颗粒尺寸为570微米。
其AAP值和TCC值示于表II中。结果图示于图3中。
表II在#50目筛之上的SXM50(半质量颗粒尺寸：570微米)与通过#50目筛的
              W52521(半质量颗粒尺寸190微米)的混合
在#50目筛上的SXM50的百分数(％) 通过#50目筛的W52521的百分数(％)   在49.2g/cm2压力下的AAP(g/g)   TCC(g/g)
  0     100        19.7     20.3
  10     90        19.6
  30     70        20.4
  50     50        19.7     30.7
  70     30        19.3
  90     10        16.9
  100     0        15.9     37.8
从图3可清楚地看出：较小W52521颗粒的重量百分率约70％时，达到约204克/克的最大AAP值，TCC值为约26克/克。
实施例III
在此实施例中，测量混合有低AAP值的相对较小颗粒与有高AAP值的相对较大颗粒的效果。
通过标准#50目筛筛分SXM50松散材料，收集通过筛的颗粒得到较小的颗粒。该较小颗粒的半质量颗粒尺寸为190微米。用相同的标准筛筛分W52521松散材料，收集保留在筛上的颗粒得到较大颗粒。较大颗粒的半质量颗粒尺寸为570微米。
其AAP值和TCC值示于表III中。结果图示于图4中。
表III通过#50目筛的SXM50(半质量颗粒尺寸190微米)与在#50目筛之上的
             W52521(半质量颗粒尺寸570微米)的混合
  通过#50目筛的SXM50的百分数(％) 在#50目筛上的W52521的百分数(％)   在49.2g/cm2压力下的AAP(g/g)   TCC(g/g)
  0     100     19.7     20.3
  50     50     19.1     25.1
  100     0     15.1     33.2
从图4可清楚地看出：混合有较低AAP值的较小颗粒与有较高AAP值的较大颗粒的协同效应显然小于实施例II。较小颗粒的浓度为约25％时，AAP值为约19.9克/克，TCC值为约24克/克。
实施例IV
在此实施例中，测量混合有基本上相同的AAP值、但TCC值不同的两种水凝胶型颗粒的效果。在此实施例中，将半质量颗粒尺寸480微米的W52859松散材料与半质量颗粒尺寸460微米的W52521松散材料混合。
其AAP值和TCC值示于表IV中。结果图示于图5中。
通过选择地混合约等量的AAP值相同、但TCC值不同的水凝胶型材料，得到惊人高的AAP值，其比任何构成组分的AAP值都高。
表IV  W52859松散材料(半质量颗粒尺寸480微米)与W52521松散材料(半质量
                   颗粒尺寸460微米)的混合
 W52859批料的百分数(％)  W52521批料的百分数(％)  在49.2g/cm2压力下的APP(g/g)  TCC(g/g)
 0  100  19.9  20.6
 25  75  20.5
 50  50  22.2
 75  25  21.4
 100  0  19.8  28
通过混合下列水凝胶型颗粒材料，可得到根据本发明的吸湿凝胶材料混合物的其它实施例：
-在21.1g/cm2的限定压力下，将半质量颗粒尺寸为570微米的SAB990与半质量颗粒尺寸190微米的SXM100混合。SAB990和SXM100材料可从Stockhausen得到。
-在21.1g/cm2的限定压力下，将IM1000和W52521松散材料混合。IM 1000为由Hoechst AG，Frankfurt am Main，Germany生产的淀粉接枝的聚丙烯酸酯。
不希望受任何理论的限制，通过看AAP值与总压力的关系和控制AAP试验中流体吸收的机理，可理解所发现的混合效果。
图6示出给定水凝胶型材料的AAP值与限定压力的基本关系。该曲线示出决定流体吸收机理的两个特征压力Pcrit和Pgb。
对于小于临界压力Pcrit的限定压力，水凝胶层渗透性非常好且流体的吸收不受凝胶结块的妨碍。如图6中所示，在此压力范围内AAP值是“能力控制的”。因此成水凝胶层可溶胀至几乎为该压力下的最大能力。而在此范围下AAP值仍可受压力的影响，由于水凝胶能力和孔隙率的改变，随压力的变化趋于相对较小。
对于较大的压力，由于水凝胶型颗粒变形，而产生妨碍流体吸收的渗透性较差的层，所以流体吸收减少。水凝胶型材料不能达到其在这些条件下的最大能力。如图6中所示，在此压力范围内AAP值是“渗透性控制的”。
对于甚至更高的压力，大于凝胶结块压力Pgb，该层的渗透性接近零，流体仅能通过扩散传递，导致AAP值非常低。这些非常低的值基本上不再随着压力的进一步增加而减少。
每种水凝胶型材料均表现出图6中所绘出的AAP值与特征压力的关系。例如，临界压力取决于凝胶的性能(“凝胶硬度”)和材料的结构。较硬的材料在压力下不易变形。因而它们有较高的临界压力Pcrit和较高的渗透性。
对于压力小于Pcrit的AAP值接近材料的Teabag Centrifuge Capacity加附加的空隙空间(由孔隙率决定)。
以上引用的材料的Pcrit和Pgb的实例列于表V中。
                           表V
 Pcrit[osi]   Pob[osi]  材料 说  明
约0 ＜0.3  IM1000 非常弱的凝胶
＜0.3 约0.7  SAB990
＞0.3 ＞0.7  SXM50，SXM100，W52859
＞0.7 ＞0.7  W52521 非常强的凝胶，高GLP
考虑上述在压力P0下AAP值与压力的关系的机理，混合两种材料A和B的效果概括在表VI中。混合效果取决于每种水凝胶型材料Pcrit和Pgb的值。在压力P0下确定混合物的AAP值。
                           表VI
材料A           材料B 可能的AAP混合效果
Pcrit  Pgb  Pcrit  Pgb
＞P0 ＞P0 ＞P0 ＞P0 基本上线性
＞P0 ＞P0 ＜P0 ＞P0 1、非线性混合实施例：W52521/SXM502、协同效应实施例：W52521/W52859
＞P0 ＞P0 ＜P0 ＜P0 基本上非线性，但可完全凝胶结块实施例：W52521/IN1000
＜P0 ＞P0 ＜P0 ＞P0 取决于确切的性能，但可为非线性实施例：SXM100/SAB990
＞P0 ＞P0 ＜P0 ＞P0 协同效应实施例：W52521/W52859
＞P0 ＞P0 ＜P0 ＞P0 协同效应
＜P0 ＜P0 ＜P0 ＜P0 基本上线性(凝胶结块)
非线性混合效果或协同效应的原因是：较硬的材料组分可有助于增加渗透性，因而部分地消除了较弱材料的限制。
然而，如果两种组分都不受凝胶结块的限制，则AAP值刚好按线性规则(加权平均数)混合。
材料的最佳混合比取决于详细的凝胶性能和颗粒尺寸分布。
可容易地估计到：所有研究也适于多于两种组分的混合物，不应将本发明理解为限于双组分混合物。
本发明混合物的制备方法包括混合两种AAP和/或TCC值不同的粒状吸湿凝胶材料。
图7示意地示出一种包括两种水凝胶型颗粒的混合物的吸湿材料的制备方法的一实施方案。
在第一步骤中，通过聚合起始单体原料形成一批松散材料。或者，提供松散材料并均匀地交联。
第二步骤可包括一干燥步骤，其中吸湿颗粒的水分含量定在吸湿颗粒重量的5％和20％之间，优选低于5％，并可包括一研磨操作以得到预定的颗粒尺寸。第二步骤是任选的，如果可得到足够干的要求尺寸的颗粒，则可省掉第二步骤。
第三步骤包括一分离步骤，在此实施例中为筛分步骤，用于将有预定颗粒尺寸的颗粒部分从松散材料中分开。在其它实施方案中，第三步骤可包括一静电分离步骤、或通过空气流将较轻的颗粒从松散材料的主流中分出的吹气分离步骤、离心步骤或依比重分离。
在第四步骤中，使分出的部分表面交联(例如，通过与表面交联剂接触和加热)，和在第五步骤中，以干态-即以其基本上未溶胀未胶凝的状态与主松散材料部分混合，使用例如Shugi混合器、Paddle混合器、气流混合或任何等价方法。
在同一工艺流程中进行前两步聚合和干燥不是一定必要。当然可用易于制备和可商购的松散的水凝胶型颗粒于步骤3中。
图8示出本发明吸湿材料的另一制备方法。在成形步骤中，用两个不同的反应容器A和B提供不同类型的水凝胶型颗粒。这些颗粒可在步骤II中混合，混合后在第三步骤中用表面交联剂进行表面交联。
本发明的吸湿材料可直接加入吸湿用品中，图7和8的工艺在线出现。或者，可将混合物储存和/或输送，以后用于制备吸湿用品。

Claims (18)

1、一种吸湿凝胶材料，包括至少第一类水凝胶型颗粒和第二类水凝胶型颗粒的干混合物，其特征在于：所述第一类水凝胶型颗粒的AAP值高于所述第二类水凝胶型颗粒的AAP值，所述第二类水凝胶型颗粒的重量占第一和第二类水凝胶型颗粒总重量的至少10％。
2、根据权利要求1的吸湿凝胶材料，其中所述第二类水凝胶型颗粒的半质量颗粒尺寸基本上不小于所述第一类水凝胶型颗粒的半质量颗粒尺寸。
3、根据权利要求1或2的吸湿凝胶材料，其中所述第一和第二类材料的AAP值之差至少2克/克。
4、根据权利要求1-3中任一项的吸湿凝胶材料，其特征在于：所述第一类水凝胶型颗粒有一相对于压力的吸收值AAP1，所述第二类水凝胶型颗粒有一相对于压力的吸收值AAP2，所述第一类水凝胶型颗粒占所述第一和第二类水凝胶型颗粒总重量的百分率为w，所述第二类水凝胶型颗粒占所述第一和第二类水凝胶型颗粒总重量的百分率为p，其中：
p＋w＝1，
和其中混合物的相对于压力的吸收值AAP1，2：
AAP1，2＞w·AAP1＋p·AAP2，
所述相对于压力的吸收值是在21.1g/cm2(0.3psi)和70.3g/cm2(1psi)之间、优选在35.2g/cm2(0.5psi)和56.2g/cm2(0.8psi)之间的压力下测量的。
5、根据前述任一权利要求的吸湿凝胶材料，其中，在49.2g/cm2(0.7psi)的压力下，所述第一类水凝胶型颗粒的AAP值为至少15克/克。
6、根据前述任一权利要求的吸湿凝胶材料，其中，在49.2g/cm2(0.7psi)的压力下，所述第二类水凝胶型颗粒的AAP值为至少25克/克。
7、根据前述任一权利要求的吸湿凝胶材料，其中，所述第一类水凝胶型颗粒的AAP值至少为所述第二类水凝胶型颗粒的AAP值的1.25倍。
8、一种吸湿凝胶材料，包括至少第一类水凝胶型颗粒和第二类水凝胶型颗粒的干混合物，其特征在于：所述第一类水凝胶型颗粒的TCC值高于所述第二类水凝胶型颗粒的TCC值，所述第二类水凝胶型颗粒的重量占第一和第二类水凝胶型材料总重量的至少10％，混合物的AAP值高于所述第一类水凝胶型颗粒和第二类水凝胶型颗粒中任一个的AAP值，其中所述相对于压力的吸收值是在21.1g/cm2(0.3psi)和70.3g/cm2(1psi)之间、优选在35.2g/cm2(0.5psi)和56.2g/cm2(0.8psi)之间的压力下测量的。
9、根据权利要求8的吸湿凝胶材料，其特征在于：所述第一类水凝胶型材料的TCC值为至少19克/克。
10、根据权利要求8或9的吸湿凝胶材料，其中，所述第二类水凝胶型材料的TCC值不高于40克/克。
11、根据前述任一权利要求的吸湿凝胶材料，其中，所述第二类水凝胶型颗粒的含量在所述第一和第二类水凝胶型材料总重量的10％和75％之间，优选在所述第一和第二水凝胶型材料总重量的20％和60％之间。
12、根据前述任一权利要求的吸湿凝胶材料，所述第一类水凝胶型颗粒的半质量颗粒尺寸在50微米和400微米之间，所述第二类水凝胶型颗粒的半质量颗粒尺寸在250微米和800微米之间。
13、包括根据权利要求1至12中任一项的吸湿凝胶材料的吸湿用品。
14、一种吸湿凝胶材料的制备方法，所述吸湿凝胶材料包括至少第一类水凝胶型颗粒和第二类水凝胶型颗粒的干混合物，所述第一类水凝胶型颗粒的AAP值或TCC值高于所述第二类水凝胶型颗粒的AAP值或TCC值，所述方法包括以下步骤：
-提供所述第一类水凝胶型材料和第二类水凝胶型材料；
-将两类水凝胶型材料加入一混合装置中；和
-混合两类水凝胶型颗粒形成混合物。
15、根据权利要求14的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
-从一批水凝胶型颗粒中分出一部分水凝胶型颗粒；
-对分出的水凝胶型颗粒部分进行物理或化学改性，以增加分出部分的AAP值或TCC值或两者，形成所述第一类水凝胶型颗粒；和
-将改性过的分出部分再混回所述批料。
16、根据权利要求15的方法，其中，所述分出部分是通过筛分或空气分离得到的，和其中所述分出部分通过表面交联改性。
17、根据权利要求14的吸湿凝胶材料的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
-聚合第一单体形成所述第一类水凝胶型颗粒；
-聚合第二单体形成所述第二类水凝胶型颗粒；和
-混合所述第一类和第二类水凝胶型颗粒。
18、根据权利要求17的方法，其中，所述第一和第二类水凝胶型颗粒在混合后进行表面交联。
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