CN1185745A - 泡沫聚合物及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有微孔结构的包含超吸收材料的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物;该聚合物(i)能吸收其重量的至少约20倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体;和(ii)能保持其重量的至少约20倍所吸收的束缚在超吸收材料中的含水液体。一种生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物的方法,该方法包括以下步骤:提供一种包含异氰酸酯、含活性氢的化合物和超吸收材料的基本均匀的混合物,该超吸收材料能吸收其重量的至少约20倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体;将含水发泡剂和催化剂加到基本均匀的混合物中形成反应混合物;使反应混合物发泡生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物;其中含活性氢的化合物包含约10%～100%(重量)含活性氢的亲水化合物和0～约90%(重量)含活性氢的非亲水化合物。该以异氰酸酯为主的泡沫聚合物非常适用于个人卫生用品中的吸收层。

Description

泡沫聚合物及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种泡沫聚合物及其生产方法。更具体地说，本发明涉及一种以异氰酸酯为主的泡沫聚合物(例如：聚氨酯泡沫塑料、聚脲泡沫塑料、聚三聚异氰酸酯泡沫塑料等)及其生产方法。
技术背景
在本领域中已知以异氰酸酯为主的聚合物。一般本领域技术人员认为以异氰酸酯为主的聚合物是聚氨酯、聚脲、聚三聚异氰酸酯及其混合物。
在本领域中也已知生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物的方法。的确，与其他聚合物系统比较，异氰酸酯聚合物的优点之一是能应用其化学组成和化学性质就地得到所需性能的产品。
生产聚氨酯泡沫塑料的传统方法之一称作一步法工艺。在该工艺中，使用例如机械混合器或撞流混合器将异氰酸酯、适当的多元醇、催化剂、水(作为主发泡剂、能够任选补充一种或一种以上有机辅发泡剂)和其他添加剂即时混合。通常，假若生产聚脲，则应该用适当的多胺代替多元醇。聚三聚异氰酸酯可以从异氰酸酯组分成环三聚作用得到。氨基甲酸乙酯改性的聚脲或聚三聚异氰酸酯都是本领域所熟知的品种，无论哪一种情况下，都应使用适当的混合器把反应物完全迅速地混合。
生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物的另一种工艺称为“预聚物”工艺。在该工艺中，多元醇和异氰酸酯的预聚物(在聚氨酯的情况下)在惰性氛围中起反应形成以异氰酸酯基团封端的液态聚合物。为了生产泡沫聚合物，将预聚物与水和多元醇(在生产聚氨酯的情况下)或多胺(在生产聚脲的情况下)在催化剂或交联剂存在下充分混合。在某些情况下，泡沫聚合物能够通过预聚物与水和催化剂的反应生产。
正如本领域技术人员已知的那样，许多传统以异氰酸酯为主的泡沫塑料是不亲水的(即较疏水)。这类泡沫塑料通常排斥含水液体。实际上，该性能使这类泡沫塑料除了机械夹带之外不能吸收或吸附大量含水液体(例如：泡沫塑料将浮在水上)。所以，这类泡沫塑料实际上从来不使用于以大量吸收含水液体为所需特征的应用中。
迄今，现有技术力图使用两种一般方法生产亲水以异氰酸酯为主的泡沫塑料(即能够吸收或吸附大量含水液体的泡沫塑料)。
第一种方法通过将特殊含活性氢的化合物(例如，在聚氨酯情况下为多元醇)和/或其他添加剂使用于反应体系，使否则为疏水的泡沫塑料具有亲水性。例如：已知，在其他传统配方中使用在市场上可以买到的Olin公司商标名为POLY-G-X-609的多元醇，能生产出亲水聚氨酯泡沫塑料。本方法的其他实例也参见美国专利3,781,231(Janssen等)和3,799,898(Lamplugh等)和英国专利1,354,576(Fritz Nauer&公司)，这些专利的内容特此引入作为参考。所得到的泡沫塑料在吸收或吸附含水液体的意义上说是亲水的(例如：将泡沫塑料浸入水中时，会浸没至少部分或全部)。然而，所得的泡沫塑料不能保留相当大量的任何吸收或吸附的含水液体(例如：在上例中，当至少部分或全部浸没的泡沫塑料从水中移出时，所吸收的水会立即开始从泡沫塑料本体中排出)。其结果是按照第一种方法生产的以前已知的亲水泡沫塑料不适于在需要吸收和保持含水液体的应用中使用(例如用即弃尿布、用即弃训练裤、妇女卫生巾、失禁用品和其他个人卫生用品、一般用途泡沫材料、外科用泡沫材料、农业/园艺用吸收设备、害虫防治、化学溢出障碍物等)。
第二种方法是把非亲水(即较疏水)以异氰酸酯为主的泡沫塑料与超吸收材料混合。一般，如果一种材料能吸收其重量多倍的液体，那末就认为这种材料是超吸收材料。因此，最有名的超吸收材料都能吸收其重量的至少约10倍的含水液体，优选至少约20倍。这个方法的实例，参见美国专利3,900,030、4,394,930(Korpman)、4,731,391(Garvey)和4,985,467(Kelly等)和已发表的日本专利申请55/168,104和57/92,032，这些专利的内容特此引入作为参考。该方法的一般缺点是初期经泡沫塑料的表面吸收含水液体，在其中的超吸收材料膨胀，因此阻滞液体向泡沫塑料内部迁移。结果大大限制了含水液体的吸收量或吸附量。该现象的主要原因是泡沫塑料本体具有泡孔结构，泡孔是封闭的(这种泡孔阻止吸收液体)或开口的(这种泡孔能吸收液体)。正如本领域已知的那样，开口微孔结构是一种借助于在泡孔支撑之间的窗口中的缝隙或裂纹维持并打开的微孔结构。就液体吸收或吸附来说，缝隙或裂纹形成了有效相连的泡孔。值得注意的是Kelly等，因为他们尽力克服上述该法的一般缺点。具体地说，Kelly等公开的新产品产生了一种含有超吸收材料的微孔结构，经热成网化处理，结果完全摧毁了传统微孔结构(封闭的或开口的)支撑之间的窗口，为改进液体进入泡沫塑料内部创造了条件。正如本领域已知的那样，对整个工艺而言成网化加工是一个增加潜在变易性的后处理工序。Kelly等的方法的缺点是，作为一种特别复杂且昂贵的工艺步骤的回报，充其量也不过仅得到较适中的液体吸收或吸附，并且仅仅在超吸收材料为一定加入量时才能得到。
鉴于现有技术的这些困难，拥有一种亲水的且能保持大量吸收或吸附的含水液体的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物，应当是有利的。能以一种较简单的方法生产泡沫塑料，并能具有一般可重现的物理性能，应当是更有利的。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型以异氰酸酯为主的泡沫聚合物，该聚合物消除或减轻了一个或多个现有技术所发现的上述缺陷。
本发明的目的是提供一种生产这种以异氰酸酯为主的泡沫聚合物的新方法。
本发明的其他目的是提供一种包含这种以异氰酸酯为主的泡沫聚合物的新型个人卫生用品。
所以，其中一方面，本发明提供了一种具有微孔结构的包含超吸收材料的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物；该聚合物(i)能吸收其重量的至少约20倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体；和(ii)能保持其重量的至少约20倍所吸收的束缚在超吸收材料中的含水液体。
其中另一方面，本发明提供了一种包含聚(丙烯酸碱金属盐)的泡沫聚氨酯聚合物；该聚(丙烯酸碱金属盐)的用量为约55～约65份，以生产泡沫聚氨酯聚合物使用的多元醇重量计。该聚合物(i)能吸收其重量的约35～约65倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体；(ii)能够保持其重量的约30～约55倍所吸收的束缚在聚(丙烯酸碱金属盐)中的含水液体。
其中再一方面，本发明提供了一种生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物的方法，该方法包括以下步骤：
提供一种包含异氰酸酯、含活性氢的化合物和超吸收材料的基本均匀的混合物，该超吸收材料能吸收其重量的至少约20倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体；
将含水发泡剂和催化剂加到基本均匀的混合物中形成反应混合物；
使反应混合物发泡生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物；
其中含活性氢的化合物包含约10％～100％(重量)含活性氢的亲水化合物和0～约90％(重量)含活性氢的非亲水化合物。
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种包括以下步骤的生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物的方法：
提供一种包含含水发泡剂、催化剂、含活性氢的化合物和超吸收材料的基本均匀的混合物，该超吸收材料能吸收其重量的至少约20倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体。
将异氰酸酯加到基本均匀的混合物中形成反应混合物；和
使反应混合物发泡生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物；
其中含活性氢的化合物包含约10％～100％(重量)含活性氢的亲水化合物和0～约90％(重量)含活性氢的非亲水化合物。
在使用该方法的任何一个实施方案制备泡沫聚氨酯或泡沫脲改性的聚氨酯时，能够，实际上是优选使用单一多元醇或多元醇的混合物，多元醇混合物的氧化乙烯总含量为约15～约80％，较好为约20％～约70％，更好为约35％～约70％，最好为约50％～约65％，以重量计；其余部分包含其他聚氧化烯基或氧化丙烯、氧化丁烯或其混合物。
其中再一方面，本发明提供了一种具有体液吸收层的个人卫生用品，该吸收层基本由具有微孔结构的并含有超吸收材料的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物组成。该聚合物(i)能吸收其重量的至少约20倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体；和(ii)能保持其重量的至少约20倍所吸收的束缚在超吸收材料中的含水液体。
其中再一方面，本发明提供了一种具有体液吸收层的个人卫生用品，该吸收层基本由包含聚(丙烯酸碱金属盐)的泡沫聚氨酯聚合物组成，该聚(丙烯酸碱金属盐)的用量为约55份至约65份，以生产泡沫聚氨酯聚合物所使用的多元醇重量计。该聚合物(i)能吸收其重量的约35～约65倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体；(ii)能够保持其重量的约30～约55倍所吸收的束缚在聚(丙烯酸碱金属盐)中的含水液体。
本说明书全篇使用的术语“以异氰酸酯为主的聚合物”用来意指特别是聚氨酯、聚脲和聚三聚异氰酸酯。
现已发现，通过把生产以异氰酸酯为主的亲水泡沫塑料所必须的反应物和超吸收材料混合，能够制备具有惊人的出乎意料的大大提高了的含水液体吸收性/吸附性(术语吸收和吸附在本说明书中可以互换使用)和保持性的超吸收泡沫塑料。更准确地说，与现有技术不含超吸收材料的亲水泡沫塑料(即上述现有技术第一种方法)和含有超吸收材料的疏水泡沫塑料(即上述现有技术第二种方法)比较，许多本以异氰酸酯为主的泡沫聚合物在含水液体吸收性能和保持性能方面具有协同改进作用。就本申请人所知，在本发明之前，尚不知道具有这么高的含水液体吸收和保持性能的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物。
虽然这种以异氰酸酯为主的泡沫聚合物的用途对本领域的技术人员将是显而易见的，但是相信本以异氰酸酯为主的泡沫聚合物在个人卫生用品方面特别有用，如用即弃尿布，用即弃训练裤、妇女卫生巾、失禁垫和绷带纱布等。更具体地说，预计本以异氰酸酯为主的泡沫聚合物会成为现在的用即弃尿布所使用的传统超吸收材料/纸浆混合物的一种经济效益优异的替代物。巨大经济效益来源于组分成本和装置成本两方面的下降。
附图简述
参照附图叙述本发明的实施方案，其中：
图1和图2表示各种样品的液体吸收性能与时间的关系；和
图3表示各种样品的液体吸收速率的透过试验结果。
实施本发明的最好方法
本发明所特别涉及的是包含超吸收材料的以异氰酸为主的泡沫聚合物及其生产方法。通常本以异氰酸酯为主的泡沫聚合物选自聚氨酯泡沫塑料、聚脲泡沫塑料、聚三聚异氰酸酯泡沫塑料、脲改性聚氨酯泡沫塑料、氨基甲酸乙酯改性聚脲泡沫塑料、氨基甲酸乙酯改性聚三聚异氰酸酯泡沫塑料和脲改性聚三聚异氰酸酯泡沫塑料。优选的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物选自聚氨酯泡沫塑料和脲改性聚氨酯泡沫塑料。最优选的以异氰酸酯为主的聚合物是聚氨酯泡沫塑料。正如本领域已知的那样，当术语“改性了的”与聚氨酯、聚脲或聚三聚异氰酸酯一起使用时，意指最高达50％形成聚合物主链的键节被取代。
本发明方法的第一步包括提供一种包含异氰酸酯、含活性氢的化合物和超吸收材料的基本均匀的混合物，该超吸收材料能吸收其重量的至少约20倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体。
适用于基本均匀混合物的异氰酸酯没有特别限制，它的选择在本领域技术人员的判定范围内。通常适用的异氰酸酯化合物可以用如下通式表示：
            Q(NCO)i其中i是2或2以上的整数，Q是具有i价的有机基。Q可以是取代的或未取代的烃基(例如亚烷基或亚芳基)。此外，Q可用以下通式表示：
            Q1-Z-Q1其中Q1是亚烷基或亚芳基，Z选自-O-、-O-Q1-、 -CO-、-S-、-S-Q1-S-和-SO2-。在本定义范围之内的异氰酸酯化合物的实例包括1，6-己二异氰酸酯、1，8-二异氰酸根合-P-甲烷(1，8-diisocyanato-P-methane)、二甲苯二异氰酸酯(xylyldiisocyanate)、(OCNCH2CH2CH2OCH2O)2、1-甲基-2，4-二异氰酸根合环己烷、亚苯基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、氯亚苯基二异氰酸酯、二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯、萘-1，5-二异氰酸酯、三苯基甲烷-4，4′，4″-三异氰酸酯和异丙基苯-α-4-二异氰酸酯。
在另一个实施方案中，Q也可以代表i价的聚氨酯自由基。在这种情况下，Q(NCO)i是本领域中通常称为预聚物的化合物。通常预聚物可以通过使化学计算过量的异氰酸酯化合物(如上文所限定的)与含活性氢的化合物(如下文限定的)反应制备，后者优选如下所述的含有多羟基的材料或多元醇。在本实施方案中，相对于多元醇中的羟基比例，可以使用聚异氰酸酯化学计算过量例如约30％至约200％的比例。然后可以使预聚物与多元醇、含水发泡剂(水)、催化剂和任选其他添加剂反应，生产聚氨酯泡沫塑料，或与胺反应生产聚脲改性的聚氨酯。
在另一个实施方案中，适用于本发明方法的异氰酸酯化合物可以选自异氰酸酯和二异氰酸酯的二聚物和三聚物，以及选自如下通式的聚二异氰酸酯：
            [Q″(NCO)i]j
其中：i和j都是2或2以上的整数，Q″是多官能有机基，和/或作为反应混合物中的附加组分为具有如下通式的化合物：
            L(NCO)i其中i是1或1以上的整数，L是单官能或多官能原子或自由基。本定义范围内的异氰酸酯化合物的实例包括乙基膦二异氰酸酯(ethylphosphonic diisocyanate)、苯基膦二异氰酸酯(phenylphosphonic diisocyanate)、含有＝Si-NCO基的化合物。从氨磺酰衍生的异氰酸酯化合物(QSO2NCO)、氰酸和硫氰酸。
也参见，例如英国专利1,453,258，在此引入该专利内容作为参考。
适合的异氰酸酯的实例包括但不限于1，6-己二异氰酸酯、1，4-丁二异氰酸酯、亚糠基二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基丙烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基-3，3′-二甲基甲烷二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、1-甲基-2，4-二异氰酸酯-5-氯苯、2，4-二异氰酸根合-S-三嗪(2，4-diisocyanato-S-triazine)、1-甲基-2，4-二异氰酸根合环己烷、对-亚苯基二异氰酸酯、间-亚苯基二异氰酸酯、1，4-萘二异氰酸酯、联茴香胺二异氰酸酯(dianisidine diisocyanate)、联甲苯二异氰酸酯(bitoluene diisocyanate)、1，4-亚二甲苯基二异氰酸酯、1，3-亚二甲苯基二异氰酸酯、双-(4-异氰酸根合苯基)甲烷、双(3-甲基-4-异氰酸根合苯基)甲烷、多亚甲基多苯基多异氰酸酯及其混合物。较好的异氰酸酯选自2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯及其混合物；例如：包含约75％～约85％(重量)2，4-甲苯二异氰酸酯和约15％～约25％(重量)2，6-甲苯-二异氰酸酯的混合物。其他较好的异氰酸酯选自2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯及其混合物。最好的异氰酸酯是包含约15％～约25％(重量)2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和约75％～约85％(重量)4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物。这种异氰酸酯的实例是可以在市场上买到的帝国化学工业公司(Imperial Chemical Industries)的Rubinate M(商标名)和道化学公司(Dow Chemical Company)的PAPI 4027(商标名)。
在均匀混合物中使用的含活性氢的化合物包含约10％～100％(重量)含活性氢的亲水化合物和0～约90％(重量)含活性氢的非亲水化合物。优选含活性氢的化合物包含约20％～约90％(重量)含活性氢的亲水化合物，更优选为约40％～约90％，最优选为约60％～约80％(重量)；包含约10％～约80％(重量)含活性氢的非亲水化合物，更优选为约10％～约60％(重量)，最优选为约20％～约30％(重量)。
优选含活性氢的亲水化合物为亲水多元醇。已知术语“亲水多元醇”是用来指将亲水性赋予泡沫塑料产品的多元醇。亲水多元醇理想的分子量为约1500～约6000。优选亲水多元醇选自二元醇、三元醇、四元醇(tetrols)及其混合物，每一种均含有聚氧化烯基，聚氧化烯基包含至少约25％(重量)氧化乙烯，更优选为约40％～约85％(重量)，最优选为约55％～约85％(重量)。正如本领域中已知的那样，聚氧化烯基的其余部分通常以氧化丙烯和氧化丁烯之一或两者组成，优选完全为氧化丙烯。特别优选的亲水多元醇是市场上可以买到的道化学公司的CP 1421(商标名)。另一种优选的亲水多元醇是市场上可以买到的Arco公司的Arcol 2580(商标名)。还有另一种优选的亲水多元醇是市场上可以买到的BASF公司的Pluracol 593(商标名)。
另外，如果需要生产聚脲、含活性氢的化合物可以衍生自和胺反应的或用胺封端的上述亲水多元醇。这种胺化作用在本领域技术人员判定范围之中。
假若存在含活性氢的非亲水化合物，那未则选自非亲水多元醇、多胺、聚酰胺、聚亚胺、多元醇胺及其混合物。
如果用本方法生产聚氨酯泡沫塑料，那未含有活性氢的非亲水化合物典型地是非亲水多元醇。一般，如果这类非亲水多元醇含有氧化乙烯或以氧化乙烯为基础，那未氧化乙烯的存在量应为约20％(重量)以下。选择这种多元醇没有特别限制，在本领域技术人员判定范围之中。例如多元醇可以是选自聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚二烯(polydiene)和聚己内酯(polycap rolactone)的羟基封端的化合物。多元醇可以选自羟基封端的聚烃、羟基封端的聚缩甲醛、脂肪酸甘油三酯(fatty acidtriglycerides)、羟基封端的聚酯、羟甲基封端的聚酯、羟甲基封端的全氟多亚甲基、聚亚烷基醚二醇、聚亚烷基亚芳基醚二醇和聚亚烷基醚三醇。多元醇也可以选自己二酸-乙二醇聚酯、聚丁二醇、聚丙二醇和羟基封端的聚丁二烯，参见，例如英国专利1,482,213，在此引入该专利内容作为参考。优选这种多元醇的分子量为约200～约10,000，更优选为约1500～约4300，最优选为约3000～约4100。理想的是，这种多元醇主要含有仲羟基。
如上所述，能够使用预聚物工艺生产本发明范围内的聚氨酯泡沫塑料。在一个实施方案中，设想通过使过量异氰酸酯与亲水多元醇(如上所述)反应制备预聚物；然后可使该预聚物与非亲水多元醇(如上所述)反应，生产聚氨酯泡沫塑料，或与胺反应生产聚脲改性聚氨酯。在另一个实施方案中，设想通过使过量异氰酸酯与非亲水多元醇(如上所述)反应制备预聚物；然后可使预聚物与亲水多元醇反应(如上所述)生产聚氨酯泡沫塑料。在还有的另一个实施方案中，如果单一多元醇提供了所需要的全部氧化乙烯含量(如上所述)那未制备的预聚物就可能用同一多元醇反应生成聚氨酯。
如果用本方法生产聚脲改性的聚氨酯泡沫塑料，那未含活性氢的非亲水化合物包含，至少部分包含，其中的氢键合到氮上的化合物。优选这类化合物选自多胺、聚酰胺、聚亚胺和多元醇胺，更优选多胺。这类化合物的实例包括但不限于伯胺和仲胺封端的聚醚。优选这类聚醚的分子量大于约1500，官能度为2～6，胺的当量为约200～约6,000。这类胺封端的聚醚的制备方法典型地是将低级氧化烯烃(例如乙烯、丙烯、丁烯及其混合物)加到适当引发剂中，随后将得到的羟基封端的多元醇胺化。如果使用两种或两种以上氧化烯烃，那未它们可以以无规混合物存在或者以一种或者另一种聚醚的嵌段存在。为了便于胺化，特别优选多元醇的羟基基本都是仲羟基。典型地，胺化工序取代了大多数但不是全部多元醇的羟基。
如果使用本方法生产聚氨酯泡沫塑料或脲改性聚氨酯，那未可以实际上是优选使用单一多元醇或多元醇混合物，多元醇混合物的氧化乙烯总含量为约15％～约80％(重量)，优选为约20％～约70％(重量)，更优选为约35％～约70％(重量)，最优选为约50％～约65％(重量)，其余部分包括其他聚氧化烯基如氧化丙烯、氧化丁烯或其混合物。尽管得到该氧化乙烯总含量的优选的实用的方法是将上文所述的亲水多元醇和非亲水多元醇混合，应该理解，一种可能的甚至很可能是优选的方法是使用氧化乙烯含量与亲水多元醇和非亲水多元醇的混合物基本相同的单一多元醇。这种多元醇公开在提交日期为1995年12月21日的共同未决的美国专利申请序列号08/576695中，特此引入该专利内容作为参考。
在均匀混合物中使用的超吸收材料能吸收其重量的至少约20倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体。优选超吸收材料是合成聚合物如纤维素聚合物或至少一种丙烯酸类单体和乙烯基单体的聚合物，尽管能使用其他材料如马来酸和异丁烯的共聚物(典型地以纤维状)和聚醚。适用的纤维素聚合物的实例是但并不限于羧甲基纤维素及其碱金属盐。至少一种丙烯酸类单体和乙烯基单体的适当聚合物的实例选自但不限于聚乙烯基吡咯烷酮、磺化聚苯乙烯、聚丙烯酸硫代乙酯(polysulfethyl acrylate)、聚(丙烯酸2-羟乙基酯)、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸及其碱金属盐、聚(丙烯酸碱金属盐)、淀粉改性聚丙烯酸及其碱金属盐、聚(淀粉改性丙烯酸碱金属盐)、水解聚丙烯腈及其碱金属盐、聚(水解聚丙烯腈碱金属盐)、聚(乙烯醇丙烯酸碱金属盐)及其盐和其混合物。最优选的超吸收材料是聚(丙烯酸碱金属盐)例如聚(丙烯酸钠)。
虽然对本发明的初始工序中的超吸收材料用量没有特别限制，但是优选超吸收材料的存在量为，每100份(重量)生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物所使用的含活性氢的化合物中最多约150份(重量)。更优选超吸收材料存在量为，每100份重量生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物所使用的含活性氢的化合物中约20～约80份重量，甚至更优选为约35～约75份重量，最优选为约55～约65份重量。当然，对超吸收材料进行改性后，预计在保持既定的吸收性能和保持性能的同时，可以降低在本以异氰酸酯为主的泡沫聚合物中所需要的填充量。
对制备异氰酸酯、含活性氢的化合物和超吸收材料的均匀混合物的方法没有特别限制。因而，可在一个独立的槽中将组分预混合，该槽与一个适当的混合装置相连，用于与含水发泡剂和催化剂混合。也可用另一种方法，将超吸收材料与含活性氢的化合物预混合。然后，将该预混物加到一个适当的混合头中，该装置也接受异氰酸酯、含水发泡剂和催化剂的各个液流(如果需要，可在混合头之前将含水发泡剂和催化剂流合并)。在该实施方案中，设计混合头务必保证预混物和异氰酸酯流在加入含水发泡剂和催化剂流时充分混合。
正如本领域已知的那样，在生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物中，能够使用含水发泡剂如水作反应性发泡剂。具体地说，水与异氰酸酯反应形成在泡沫聚合物最终产品中充当有效发泡剂的二氧化碳。任选地，有机发泡剂与含水发泡剂一起使用，不过因为考虑到环境问题，一般将这类发泡剂省略不用。本领域已知，在制备以异氰酸酯为主的泡沫聚合物中作为发泡剂使用的水量常规为约0.5至高达约20或20份以上重量，优选为约1.0～5.0份重量，以每100份在反应混合物中的含活性氢化合物的总重量计。因为所要求的泡沫聚合物的凝固性能限制了生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物所使用的水量，所以当预计填充材料填充量高时，在某些情况下必须使用基本惰性的液体增量剂。适当液体增量剂的实例包括但不限于卤代烃和高分子量烃。
加到异氰酸酯、含活性氢的化合物和超吸收材料的均匀混合物中的催化剂是一种能够催化聚合反应的化合物。这类催化剂是已知的，其选择和浓度均在本领域技术人员判定范围之中。参见，例如美国专利4,296,213和4,518,778，在此引入每篇专利内容作为参考。适当催化剂的实例包括但不限于叔胺和/或有机金属化合物。另外，正如本领域已知的那样，当目的是生产异氰脲酸酯(isocyanurate)时，必须用路易斯酸作催化剂，或者单独使用，或者与其他催化剂一起使用，当然本领域技术人员总能理解，可以适当使用两种或两种以上催化剂的组合。
虽然上述讨论涉及了本发明的一种工艺实施方案(即将催化剂，水加到异氰酸酯。含活性氢的化合物和超吸收材料的均匀混合物中)，但是关于各个组分的选择和浓度同样适用于本发明的第二种工艺实施方案(即把异氰酸酯加到催化剂/水、含活性氢的化合物和超吸收材料的均匀混合物中)。换句话说，前述的关于各种组分的选择和浓度能够很容易地用于一步法工艺中，其中树脂流包含催化剂、水、含活性氢的化合物和超吸收材料，将异氰酸酯加入到树脂流之中。
将如本领域的技术人员清楚理解的那样，预计能在本方法中使用以异氰酸酯为主的聚合物工艺中的传统添加剂。这类添加剂的实例包括但不限于表面活性剂(如有机硅氧烷化合物，可从O.S.I.公司买到，商标名为L-540)、泡孔扩张剂(如硅油)、增量剂(如卤代链烷烃，可以在市场上以Cereclor S45买到)、交联剂(如低分子量含活性氢的组合物)、颜料/染料、阻燃剂(如卤代有机磷酸化合物)、阻聚剂(如弱酸)、成核剂(如重氮基化合物)、抗氧剂、增塑剂/稳定剂(如磺化芳香化合物)和生物杀伤剂。这类添加剂的通常用量应在本领域技术人员判定范围之中。
可以在本发明中使用的特别优选的添加剂类别是填料类添加剂。各种填料如纸浆和磨碎的消费后的制品(如轮胎、反应注塑零件、增强反应注塑零件、规格不符的个人卫生用品等)的特有优点是，它们能够在本以异氰酸酯为主的泡沫聚合物中有效重复利用，很少或不损害含水液体的吸收和保持。
含水发泡剂和催化剂一加到异氰酸酯、含活性氢的化合物和超吸收材料的均匀混合物中，就形成了反应混合物。然后将该反应混合物发泡生产本以异氰酸酯为主的泡沫聚合物。将如本领域技术人员所明了的那样，本发明的方法可用于生产泡沫塑料块，模型制品和地毯垫衬等，所以，将如本领域技术人员所明了的那样，使反应混合物发泡的方法总取决于所生产的泡沫塑料的类型。
本方法的产品是一种具有微孔结构的包含超吸收材料的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物；该聚合物(i)能吸收其重量的至少约20倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体；和(ii)能保持其重量的至少约20倍所吸收的束缚在超吸收材料中的含水液体。优选聚合物(i)能够吸收其重量的约20～约100倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体，更优选为约20～约80倍，最优选为约35～约65倍；和(ii)能够保持其重量的约20～约90倍的所吸收的束缚在超吸收材料中的含水液体，更优选的为约20～约70倍，最优选为约30～约55倍。
以异氰酸酯为主的泡沫聚合物吸收含水液体(如水)的能力可按下列实验程序评定，(i)称出以异氰酸酯为主的泡沫聚合物试样的重量(Wi)；(ii)将试样浸入温度维持在约20～约25℃下的含水液体中至少30分钟；(iii)从含水液体中取出试样，并保存在漏水滤网(dripscreen)或相似装置上3分钟；(iv)称试样重量(Wf)和(iv)计算(Wf-Wi)/Wi，报告所吸收的含水液体量是以异氰酸酯为主的泡沫聚合物试样原重(Wi)的倍数(另一种方式是报告每单位质量泡沫塑料所吸收的含水液体的质量单位数)。以异氰酸酯为主的泡沫聚合物保持含水液体的能力可通过所进行的吸收实验和下列步骤测定。(v)将含有吸收了含水液体的试样压缩至不再能从试样强制排出含水液体(例如压缩力为至少约1.0磅/平方英寸，更优选为至少约1.13磅/平方英寸)(vi)称试样重量(Wr)和(vi)计算(Wr-Wi)/Wi，报告所保持的含水液体量是以异氰酸酯为主的泡沫聚合物试样原重(Wi)的倍数(另一种方式是报告每单位质量泡沫塑料所保持的含水液体的质量单位数)。于是，这两个实验区别了泡沫塑料物理和化学结合的含水液体(即吸收的)和泡沫塑料只是化学结合的含水液体(即保持的)。
这样，本以异氰酸酯为主的泡沫聚合物的保持性能与本发明的主要实际应用所要求的保持性能极为相似。具体地说，如果将本泡沫塑料产品应用于尿布芯，那未上述的含水液体保持性能则是很好的，因为保持性预示着在大小便时吸收(尤其是)尿的尿布芯能防止所吸收的大量尿由靠近小孩皮肤的芯中挤出或由尿布漏出。
存在于以异氰酸酯为主的泡沫聚合物中的超吸收材料的类型和数量如上文关于本发明方法所述。
因而，将如本领域技术人员所理解的那样，本发明的具有优良含水液体(例如水)吸收性能和保持性能的泡沫塑料产品是聚合和发泡的直接产品。换句话说，本发明泡沫塑料产品的优良性能不取决于任何特殊的复杂的昂贵的成网化(或其他后处理)工序，如在上文中所述的Kelly等所提出的工序。本领域的技术人员会认识到，本发明的泡沫塑料产品不是热成网化产品，即本发明的泡沫塑料产品是未成网的。相反，本发明的泡沫塑料产品是一种具有开孔结构(即，如上所详述，开孔支撑之间的隔膜是破裂的或破碎的)的微孔材料，这与Kelly等所提出的骨架本体或结构正相反。
优选本以异氰酸酯为主的泡沫聚合物的密度为约1.0磅/立方英尺～约15.0磅/立方英尺，更优选为约1.0磅/立方英尺～约12.0磅/立方英尺，进一步更优选为约1.0磅/立方英尺～约8.0磅/立方英尺，最优选为约1.5磅/立方英尺～约5.0磅/立方英尺。
现参照如下实例叙述本发明的实施方案，但不应把这些实例当作对本发明范围的限制。实例中使用的专门用语“pbw”指的是以重量计的份数。
在实例中使用如下化合物：
1.DABCO-T16，聚合催化剂，市售Air Products and Chemicals公司产品；
1.Z65，叔胺催化剂，市售Huntsman公司产品，其商标名为JEFFCAT。
2.TECOSTAB B 8202，表面活性剂，市售Goldschmidt Chemical公司产品。
3.VORANOL CP 1421，亲水聚醚多元醇，分子量为约5,000，氧化乙烯含量为约80％(重量)，购自道化学公司。
4.Pluracol 593，亲水聚醚多元醇，分子量为约5,000，氧化乙烯含量为约75％(重量)，购自BASF公司。
5.Arcol 2580，亲水聚醚多元醇，分子量为约5,000，氧化乙烯含量为约75％(重量)，购自Arco公司。
6.VORANOL 3010，非亲水聚醚多元醇，分子量为约3000，氧化乙烯含量为小于约20％(重量)，市售道化学公司产品。
7 Arcol HS100，非亲水聚醚多元醇，为3010和聚合物固体的共混物，市售Arco Chemical公司产品。
8.TDI 80，为80％(重量)2，4-甲苯二异氰酸酯和20％(重量)2，6-甲苯二异氰酸酯的共混物，市售拜耳公司产品，其商标名为MondurTD-80A级。
9.IM 4000和IM 4500，淀粉接枝聚丙烯酸钠，购自赫斯特塞拉尼斯(Hoechst Celanese)公司。
10.ASAP 1100，轻度交联的聚丙烯酸钠，购自Chemdal公司。
11.SXM-75，聚(丙烯酸钠)化合物，购自Stockhausen公司；和
12.RRIM，磨碎的增强反应注塑弹性体，筛号-18～+74目(相应粒度为约210微米～约1000微米)。
实例1～10
在这些实例中，制备了一系列超吸收材料含量不同的亲水聚氨酯泡沫塑料。所用的通用配方示于表1。每个实例中的超吸收材料用量示于表2中。
                表1
    组分     用量(pbw)
  CP 1421     75.0
  VORANOL 3010     25.0
  B8202     1.3
  Z65     0.5
  DABCO-T16     0.05
  H2O     3.60
  TDI 80   用量应足以达到异氰酸酯指数为约1.05
泡沫塑料是通过将两种多元醇与加入异氰酸酯的超吸收材料共混形成均匀混合物制备的。将包括催化剂和水发泡剂的其余组分单独共混，然后加到多元醇、超吸收材料和异氰酸酯的均匀的混合物中，并适当混合成均匀反应混合物。将反应混合物倒入敞口容器中，使其发泡得到聚氨酯泡沫塑料。
将每种泡沫塑料切割成一式三份尺寸为3英寸×5英寸×英寸的样品。用上述吸收性能和保持性能实验测定每种泡沫三个样品的吸水性和保水性。含水液体为水，浸渍时间为60分钟。所报告的每个实验的结果分别为一式三份样品的平均吸收性能和保持性能，示于表2。
                        表2
    实例 SXM-75(pbw) 吸收性能 保持性能
    1     0     8.9     2.0
    2     19.0     35.1     28.8
    3     29.0     42.3     34.3
    4     48.0     46.3     37.9
    5     50.0     49.5     39.2
    6     60.0     57.7     47.4
    7     65.0     54.2     43.6
    8     71.5     54.2     46.3
    9     85.0     54.2     44.2
    10     100.0     54.9     45.2
将如本领域技术人员所明了的那样，实例1不含超吸收材料，仅作比较用。这些结果清楚地说明，与不含超吸收材料的亲水泡沫塑料(实例1)比较，实例2～10所生产的泡沫塑料的吸收性能和保持性能均有显著改善。
实例11～14
在这些实例中，除使用非亲水多元醇的混合物代替实例1～10使用的亲水多元醇/非亲水多元醇混合物之外，其余均重复实例1～10的方法。所以，本领域技术人员将会理解，实例11～14仅作比较用。实例11～14所使用的通用配方示于表3。每个实例中的超吸收材料用量示于表4。
                    表3
    组分     用量(pbw)
  HS 100     60.0
  VORANOL 3010     40.0
  B8202     1.0
  Z65     0.45
  DABCO-T16     0.48
  H2O     3.60
  TDI 80   用量应足以达到异氰酸酯指数为约1.12
应用实例1～10中所述实验检测实例11～14生产的泡沫塑料的吸水性和保水性。结果示于表4，说明在配方中使用亲水多元醇的重要性。具体地说，实例2～10生产的泡沫塑料的吸水性和保水性几乎是实例11～14生产的泡沫塑料的2倍。另外将(i)实例1生产的泡沫塑料和实例11～14生产的任何泡沫塑料吸水性和保水性与(ii)实例2～10生产的泡沫塑料(即按照本发明的典型泡沫塑料)比较，说明吸水性和保水性的改善具有协同作用。
                        表4
    实例 SXM-75(pbw)   吸收性能   保持性能
    11     0      11.7     1.4
    12     29.0      18.9     13.2
    13     48.0      19.5     14.4
    14     60.0      19.1     14.4
实例15～38
在这些实例中，制备了一系列超吸收材料含量不同的亲水聚氨酯泡沫塑料。所使用的通用配方示于表5。每个实例中的超吸收材料用量示于表6。
对于每个实例，泡沫塑料的制备方法均是将两种多元醇与加入超吸收材料的催化剂和水发泡剂适当搅拌共混提供均匀混合物；此后将异氰酸酯加到均匀混合物中。将反应混合物倒入敞口容器中，使其发泡得到尺寸为9英寸×9.5英寸×4英寸的聚氨酯泡沫塑料块。对于一种给定组合物，将该步骤重复两次，以便每个实例共计生产三个泡沫塑料块(除实例33～38生产一个泡沫大块外)。
将每个泡沫塑料块切成尺寸为3英寸×5英寸×英寸的十个样品。这样，对于一个给定组合物，制备了30个试样(即3个泡沫大块×10个样品/泡沫大块＝30个样品)。用上述吸收性能和保持性能实验测定30个样品中每一个的吸水性和保水性。含水液体是水，浸渍时间为60分钟。每个实例均以该实例的30个样品各自的平均吸收性能和保持性能报告结果，并示于表6(即：每组为从一个给定泡沫塑料块得到的十个样品，其平均吸收性能和保持性能的平均值)。
                表5
    组分     用量(pbw)
  CP 1421     75.0
  VORANOL 3010     25.0
  B8202     1.3
  Z65     0.5
  DABCO-T16     0.05
  H2O     2.8
  TDI 80 用量应足以达到异氰酸酯指数为约1.05
将如本领域技术人员所明了的那样，实例15不含超吸收材料，仅供比较用。这些结果特别清楚地说明，(i)与不含超吸收材料的亲水泡沫塑料(实例15)比较，实例16～38生产的泡沫塑料的吸收性能和保持性能均有显著改善；(ii)实例32～38生产的含有大量超吸收材料的泡沫塑料具有很高的吸收性能和保持性能。
                       表6
    实例   IM 4000(pbw)   吸收性能   保持性能
    15     0     15.1     9.0
    16     20.0     30.8     22.6
    17     25.0     38.7     28.9
    18     30.0     40.5     31.8
    19     35.0     44.2     36.2
    20     40.0     44.7     36.2
    21     45.0     45.4     38.2
    22     50.5     46.7     39.4
    23     55.0     45.6     39.7
    24     60.0     47.4     41.0
    25     65.0     48.1     43.4
    26     70.0     47.2     41.9
    27     75.0     49.2     41.9
    28     80.0     50.2     44.5
    29     85.0     52.1     46.5
    30     90.0     52.1     47.1
    31     95.0     55.3     50.1
    32     100.0     54.7     49.8
    33     105.0     60.4     55.7
    34     110.0     67.0     61.0
    35     115.0     63.4     58.1
    36     120.0     63.7     57.4
    37     125.0     64.63     59.9
    38     130.0     70.25     65.2
实施例39～57
在这些实例中，除所使用的超吸收材料是ASAP 1100外，重复实例15～38使用的方法，包括上述表5提供的配方。实例39～57每一个中的ASAP 1100的用量示于表7，同时示出了使用上述实例15～38中的实验测定的吸收性能和保持性能结果。
将如本领域技术人员所明了的那样，实例39不含超吸收材料，仅供比较用。这些结果特别清楚地表明，与不含超吸收材料的亲水泡沫塑料(实例39)比较，实例40～57生产的泡沫塑料的吸收性能和保持性能均有显著改善。
实例58～63
在这些实例中，制备了一系列亲水多元醇/非亲水多元醇含量不同的亲水聚氨酯泡沫塑料。所使用的亲水多元醇是CP 1421，所使用的非亲水多元醇是VORANOL 3010(称作3010)。所使用的通用配方示于表8。每个实例中所使用的亲水多元醇和非亲水多元醇的相对数量示于表9。
对于每个实例，泡沫塑料的制备方法均是，将两种多元醇(除实例58使用一种多元醇外)与加入超吸收材料的催化剂和水发泡剂适当搅拌共混得到均匀混合物；此后，将异氰酸酯加到均匀混合物中；将反应混合物倒入敞口容器中，使其发泡得到尺寸为9英寸×9.5英寸×4英寸的聚氨酯泡沫塑料块。对于一种给定组合物，重复该步骤两次，以便每个实例总计制备三个泡沫塑料块(除实例59和63制备两个泡沫大块之外)。
                      表7
  实例 ASAP 1100(pbw) 吸收性能   保持性能
    39     0     11.8     8.2
    40     15     27.5     20.6
    41     20     28.8     22.9
    42     25     37.4     29.1
    43     30     41.0     32.4
    44     35     44.1     35.6
    45     40     43.8     35.3
    46     45     43.8     35.9
    47     50     42.5     35.5
    48     55     43.1     36.1
    49     60     44.3     36.7
    50     65     41.2     34.7
    51     70     41.5     35.1
    52     75     41.6     34.5
    53     80     42.8     35.8
    54     85     43.2     37.0
    55     90     43.0     36.4
    56     95     41.5     33.3
    57     100     42.0     35.75
将每个泡沫塑料块切成尺寸为3英寸×5英寸×英寸的十个样品。这样，对于一个给定组合物，制备了30个试样(即3个泡沫大块×10个样品/泡沫大块＝30个样品)，除实例59和63制备了20个试样之外(即2个泡沫大块×10个样品/泡沫大块＝20个样品)。用上述吸收性能和保持性能实验测定30个样品中每一个的吸水性和保水性。含水液体是水，浸渍时间为60分钟。每个实例均以该实例的所有样品各自的平均吸收性能和保持性能报告结果，并示于表9(即：每组为从一个给定泡沫塑料块得到的十个样品，其平均吸收性能和保持性能的平均值)。
                表8
    组分     用量(pbw)
  IM 4000     35.0
  B8202     1.3
  Z65     0.5
  DABCO-T16     0.05
  H2O     2.8
  TDI 80 用量应足以达到异氰酸酯指数为约1.05
                            表9
  实例 CP 1421/3010(pbw) 吸收性能   保持性能
    58     0/100     10.9     9.7
    59     65/35     35.7     28.7
    60     70/30     36.5     29.7
    61     75/25     40.2     32.5
    62     80/20     40.0     31.6
    63     85/15     33.7     25.9
将如本领域技术人员所明了的那样，实例58不含亲水多元醇，仅供比较用。这些结果特别清楚地表明，与不含亲水多元醇的泡沫塑料(实例58)比较，实例59～63生产的泡沫塑料的吸收性能和保持性能均有显著改善。
实例64～69
对于这些实例，除所使用的亲水多元醇是Pluracol 593外，用表8配方重复实例58～63中所使用的方法。亲水多元醇(593)和非亲水多元醇(3010)的相对用量示于表10，同时示出吸收性能和保持性能试验结果(注意：实例64生产了两块泡沫塑料块，实例65～69每个实例生产了3块泡沫塑料块)。
                       表10
  实例   593/3010(pbw) 吸收性能   保持性能
    64     0/100     6.9     6.2
    65     60/40     29.9     24.7
    66     65/35     32.0     26.4
    67     70/30     34.6     28.6
    68     75/25     35.2     29.3
    69     80/20     36.8     30.0
将如本领域技术人员所明了的那样，实例64不含亲水多元醇，仅供比较用。这些结果特别清楚地表明，与不含亲水多元醇的泡沫塑料(实例64)比较，实例65～69所生产的泡沫塑料的吸收性能和保持性能均有显著改善。
实例70～76
对于这些实例，除所使用的亲水多元醇是Arcol 2580外，用表8配方重复实例58～63所使用的方法。亲水多元醇(Arcol 2580)和非亲水多元醇(3010)的相对用量示于表11，同时示出吸收性能和保持性能的试验结果(注意：实例71生产了两个泡沫塑料块，实例70和72～76的每个实例均生产了三个泡沫塑料块)。
                        表11
实例 Arcol 2580/3010(pbw) 吸收性能   保持性能
  70     0/100     11.7     10.6
    71     50/50     25.9     22.7
    72     55/45     31.7     26.6
    73     60/40     33.1     27.6
    74     65/35     39.3     31.5
    75     70/30     38.5     31.4
    76     75/25     38.4     29.5
将如本领域技术人员所明了的那样，实例70不含亲水多元醇，仅供比较用。这些结果特别清楚地表明，与不含亲水多元醇的泡沫塑料(实例70)比较，实例71～76生产的泡沫塑料的吸收性能和保持性能均有显著改善。
实例77～90
测定市售的多种个人卫生用品(例如用即弃尿布、止血塞/妇女用衬垫、失禁垫和失禁用品)的吸水和保水能力。
使用下述通用试验步骤。测定产品干重，此后将产品在水中进行浸渍处理，并进行上述对各种聚氨酯泡沫塑料进行的吸水性和保水性试验。吸收性能和保持性能的试验结果示于表12。
                    表12
  实例   个人卫生用品   吸收性能 保持性能
    77   LuvsTM For Boys&Girls     32.3     27.9
    78   Food Lion Ultras For Girls     25.8     23.4
    79   HuggiesTM Ultratrim For Girls     41.3     36.2
    80   PampersTM Trainers     17.6     14.9
    81   UnicharmTM Diapers For Girls     35.5     29.8
    82   Pull-up GoodnitesTM     27.8     25.7
    83   UnicharmTM Adult Incontinence     46.6     41.8
    84   SentressTM Nitetime Pad     12.8     8.0
    85   Stay FreeTM Ultra Thin Plus     9.8     7.3
    86   DependTM Poise     33.2     29.3
    87   DependTM Guards For Men     28.4     23.5
    88   AffirmTM Contra Pads     20.1     18.4
    89   TampaxTM Satin Touch     15.1     7.6
    90   SentressTM Superabs.Tampon     6.9     4.3
这些结果说明以上举例说明的各种本发明聚氨酯泡沫塑料的吸水性与保水性和市售的各种个人卫生用品的相似或超过它们。预计，本聚氨酯泡沫塑料能用来代替这些个人卫生用品的吸收芯，以便提供吸水性和保水性更好的较轻便的用品。
实例91
在本实例中，按照本发明的聚氨酯泡沫塑料是使用填充材料(RRIM)制备的。所用配方如表13所示。
                 表13
    组分     用量(pbw)
  CP 1421     75.0
  VORANOL 3010     25.0
  RRIM     10.0
  IM 4000     40.0
  B8202     1.5
  Z65     0.5
  DABCO-T16     0.05
  H2O     2.8
  TDI 80 用量应足以达到异氰酸酯指数为约1.05
该泡沫塑料的制备方法是，将两种多元醇与加入RRIM和超吸收材料的催化剂和水发泡剂适当搅拌共混得到均匀混合物；此后，将异氰酸酯加到均匀混合物中；将反应混合物倒入敞口容器中，使其发泡得到尺寸为9英寸×9.5英寸×4英寸的聚氨酯泡沫塑料块。对于一种给定组合物，实施该步骤三次，以便每个实例总计制备三个泡沫塑料块。
将每个泡沫大块切成尺寸为3英寸×5英寸×英寸的十个样品。这样制备了30个试样。用上述吸收性能和保持性能实验测定30个样品中每一个的吸水性和保水性。含水液体是水，浸渍时间为60分钟。
测定每个泡沫大块制的10个为一组各试样的吸收性能，其平均值分别为42.9、44.3和33.6(平均40.3)。测定每个泡沫大块制的10个为一组各试样的保持性能，其平均值分别为32.3、33.1和24.7(平均30.0)。
这些结果特别清楚地表明能在本发明范围内生产填充泡沫塑料，对泡沫塑料的性能没有任何重大损害，仍维持其吸水性和保水性。
实例92
检验多种市售的个人卫生用品的吸水性，直接与按照本发明的两种聚氨酯泡沫塑料进行比较。聚氨酯泡沫塑料是按照表14所提供的配方、采用上述实例15～38中所述步骤制备的。在本实例中检验了下列产品。符号         产品A    用表14配方包含25份重量IM 4500生产的泡沫塑料B    用表14配方包含50份重量IM 4500生产的泡沫塑料H    HuggiesTM Ultra Trim For Girls(尿布产品)K    KotexTM Occasions(妇女卫生用品)
                表14
    组分     用量(pbw)
  Arco 2580     75.0
  VORANOL 3010     25.0
  L 5770     1.2
  C 255     1.0
  DABCO-T16     0.1
  H2O     2.8
  TDI 80   用量应足以达到异氰酸酯指数为约1.05
检验这些产品的吸水性，其浸渍时间分别为1分钟、5分钟、10分钟、20分钟和30分钟。可以在市场上买到的个人卫生用品的试验程序为前文实例77～90所述，其变更为减少在水中的浸渍时间。聚氨酯泡沫塑料的试验程序为前文实例15～38所述，其变更为减少在水中的浸渍时间。
其结果示于图1。图1中所示符号A.B.H和K表示如上所述产品。
实例93
除了在试验程序中使用的液体为0.9％盐水外，重复实例92。
其结果示于图2。这些结果是惊人的，聚氨酯泡沫塑料B的吸收性能与HuggiesTM Ultratrim For Girls比较，与实例92报告的结果差异很大。具体地说，可见聚氨酯泡沫塑料B的吸收性能惊人地出乎意料地增加。这说明，当从吸水转为吸收盐水时，与HuggiesTM Ultratrim ForGirls比较，聚氨酯泡沫塑料B的吸液性相对增加。这种出乎意料的结果使泡沫塑料如聚氨酯泡沫塑料B成为在吸收尿和其他以盐为主的液体的用品(如尿布)中使用的适宜选择物。
实例94
采用透过试验测定市售个人卫生用品和实例93与94的聚氨酯泡沫塑料的吸收速率。另外，改变HuggiesTM Ultra Trim For Girls样品，将其顶层除去，本实例中该样品称为HwoTS。本实例中使用的符号A.B和H均如上文实例93所述。
将聚氨酯泡沫塑料A和B置于传统尿布结构中。这样，本实例中所有试样均取尿布结构。
使用如下试验程序。将试验尿布平放，透过装置对准尿布靶区。透过装置由一个置于底座上的内径为2英寸的有机玻璃园筒组成。将100毫升0.9％盐水溶液样品倒入透过装置中。记录盐水自透过装置扩散(即被尿布表面吸收)所需要的时间，这称作损伤(insult)1，对于每一块试验尿布，以相同方法进行另外两次试验，结果为损伤2和损伤3。正如本领域技术人员已知的那样，完成损伤吸收的时间越短，试验尿布吸收速率越好。
将这些透过试验结果示于图3。这些结果是惊人的并且是出乎意料的。具体地说，对于聚氨酯泡沫塑料A和B，完成多次损伤的时间随着连接损伤而减少或基本相同，约6秒或低于约6秒。相反，样品H和HwoTS完成多次损伤的时间增加，对于HwoTS样品约11秒，最高约28秒，对于样品H约13秒，最高约27秒。这些结果表明，聚氨酯泡沫塑料A和B在透过吸收速率方面优于HuggiesTM Ultra Trim For Girls。

Claims (33)

1.一种具有微孔结构的包含超吸收材料的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物；该聚合物(i)能吸收其重量的至少约20倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体；和(ii)能保持其重量的至少约20倍所吸收的束缚在超吸收材料中的含水液体。
2.权利要求1中限定的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物，其中该聚合物(i)能够吸收其重量的约20～约100倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体；和(ii)能够保持其重量的约20～约90倍的所吸收的束缚在超吸收材料中的含水液体。
3.权利要求1中限定的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物，其中该聚合物(i)能够吸收其重量的约20～约80倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体；和(ii)能够保持其重量的约20～约70倍的所吸收的束缚在超吸收材料中的含水液体。
4.权利要求1中限定的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物，其中该聚合物(i)能够吸收其重量的约35～约65倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体；和(ii)能够保持其重量的约30～约55倍的所吸收的束缚在超吸收材料中的含水液体。
5.权利要求1中限定的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物，其中超吸收材料是合成聚合物。
6.权利要求1中限定的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物，其中超吸收材料是纤维素聚合物。
7.权利要求6中限定的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物，其中纤维素聚合物是羧甲基纤维素。
8.权利要求1中限定的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物，其中超吸收材料是至少一种丙烯酸类单体和乙烯基单体的聚合物。
9.权利要求1中限定的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物，其中超吸收材料选自聚乙烯基吡咯烷酮、磺化聚苯乙烯、聚丙烯酸硫代乙酯(polysulfethyl acrylate)、聚(丙烯酸2-羟乙基酯)、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚(丙烯酸碱金属盐)、淀粉改性聚丙烯酸、聚(淀粉改性丙烯酸碱金属盐)、水解聚丙烯腈、聚(水解聚丙烯腈碱金属盐)及其混合物。
10.权利要求1中限定的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物，其中每100份重量生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物所使用的含活性氢的化合物，超吸收材料存在量最多约150份重量。
11.权利要求1中限定的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物，其中每100份重量生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物所使用的含活性氢的化合物，超吸收材料存在量为约20～约110份重量。
12.权利要求1中限定的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物，其中每100份重量生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物所使用的含活性氢的化合物，超吸收材料存在量为约35～约75份重量。
13.权利要求1中限定的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物，其中每100份重量生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物所使用的含活性氢的化合物，超吸收材料存在量为约55～约65份重量。
14.一种包含聚(丙烯酸碱金属盐)的聚氨酯泡沫聚合物，该聚丙烯酸碱金属盐的用量为，每100份重量生产聚氨酯泡沫聚合物所使用的多元醇，约55～约65份重量，该聚合物(i)能吸收其重量的约35～约65倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体；(ii)能够保持其重量的约30～约55倍所吸收的束缚在聚(丙烯酸碱金属盐)中的含水液体。
15.一种生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物的方法，该方法包括以下步骤：
提供一种包含异氰酸酯、含活性氢的化合物和超吸收材料的基本均匀的混合物，该超吸收材料能吸收其重量的至少约20倍的温度维持在约20～约25℃下的含水液体；
将含水发泡剂和催化剂加到基本均匀的混合物中形成反应混合物；
使反应混合物发泡生产以异氰酸酯为主的泡沫聚合物；
其中含活性氢的化合物包含约10％～100％(重量)含活性氢的亲水化合物和0～约90％(重量)含活性氢的非亲水化合物。
16.权利要求15中限定的方法，其中含活性氢的化合物包含约20％～约90％(重量)含活性氢的亲水化合物和约10％～约80％(重量)含活性氢的非亲水化合物。
17.权利要求15中限定的方法，其中含活性氢的化合物包含约40％～约90％(重量)含活性氢的亲水化合物和约10％～约60％(重量)含活性氢的非亲水化合物。
18.权利要求15中限定的方法，其中含活性氢的化合物包含约70％～约80％(重量)含活性氢的亲水化合物和约20％～约30％(重量)含活性氢的非亲水化合物。
19.权利要求15中限定的方法，其中含活性氢的亲水化合物是亲水多元醇。
20.权利要求19中限定的方法，其中亲水多元醇选自含有聚氧化烯基的二元醇、三元醇和四元醇，聚氧化烯基包含至少25％(重量)氧化乙烯。
21.权利要求15中限定的方法，其中含活性氢的非亲水化合物选自非亲水多元醇、多胺、聚酰胺、聚亚胺、多元醇胺及其混合物。
22.权利要求15中限定的方法，其中非亲水多元醇是羟基封端的化合物，该化合物选自聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚二烯、聚己内酯及其混合物。
23.权利要求15中限定的方法，其中非亲水多元醇选自己二酸-乙二醇聚酯、聚丁二醇、聚丙二醇、羟基封端的聚丁二烯及其混合物。
24.权利要求22中限定的方法，其中非亲水多元醇是聚醚多元醇。
25.权利要求24中限定的方法，其中聚醚多元醇的分子量为约200～约10,000。
26.权利要求15中限定的方法，其中含活性氢的化合物是多胺或聚链烷醇胺。
27.权利要求26中限定的方法，其中多胺选自伯胺和仲胺封端的聚醚。
28.权利要求15中限定的方法，其中异氰酸酯用如下通式表示：
            Q(NCO)i其中i是2或2以上的整数，Q是具有i价的有机基。
29.权利要求15中限定的方法，其中异氰酸酯选自1，6-己二异氰酸酯、1，4-丁二异氰酸酯、亚糠基二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基丙烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基-3，3′-二甲基甲烷二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、1-甲基-2，4-二异氰酸酯-5-氯苯、2，4-二异氰酸根合-S-三嗪(2，4-diisocyanato-S-triazine)、1-甲基-2，4-二异氰酸根合环己烷、对-亚苯基二异氰酸酯、间-亚苯基二异氰酸酯、1，4-萘二异氰酸酯、联茴香胺二异氰酸酯(dianisidine diisocyanate)、联甲苯二异氰酸酯(bitoluene diisocyanate)、1，4-亚二甲苯基二异氰酸酯、1，3-亚二甲苯基二异氰酸酯、双-(4-异氰酸根合苯基)甲烷、双(3-甲基-4-异氰酸根合苯基)甲烷、多亚甲基多苯基多异氰酸酯及其混合物。
30.权利要求15中限定的方法，其中异氰酸酯选自2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯及其混合物。
31.权利要求15中限定的方法，其中异氰酸酯基本选自(i)2，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯及其混合物；和(ii)与选自2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯及其混合物的异氰酸酯与(i)的混合物。
32.一种具有体液吸收层的个人卫生用品，该吸收层基本由权利要求1中限定的以异氰酸酯为主的泡沫聚合物组成。
33.一种具有体液吸收层的个人卫生用品，该吸收层基本由权利要求14中限定的泡沫聚氨酯聚合物组成。
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