CN1308654A - 包括热塑性组分和超吸收性聚合物的组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括热塑性组分和至少一种超吸收性聚合物的组合物、这种组合物的应用方法、及包括这种组合物的制品。该组合物可通过各种热熔型粘合剂施加技术被制成薄膜层或施用到制品上。该组合物对多种成品都是有用的,特别是可用于一次性的吸收制品如一次性尿布、妇女卫生巾和医用服装。

Description

包括热塑性组分和超吸收性聚合物的组合物
相关申请
本申请是1998年5月7日提交的美国专利申请60/084,582的部分继续。
发明领域
本发明涉及包含热塑性组分和至少一种超吸收性聚合物的组合物、这种组合物的应用方法、及包括这种组合物的制品。该组合物可通过各种热熔型粘合剂施加技术被制成薄膜层或施用到制品上。该组合物对多种成品都是有用的，特别是可用于一次性的吸收制品如一次性尿布、妇女卫生巾和医用服装。
发明背景
水不溶性、水溶胀性成水凝胶吸收性聚合物，亦称作超吸收性聚合物(SAP)能够吸收大量的液体如水、体液(例如尿、血)、工业流体、家用流体并且还能够在中等压力下储存这些吸收的液体。
例如SAP用于各种缆线中以避免潮气渗入。当缆线的外套被破坏使得流体能渗入时，SAP吸收了进入的流体并膨胀，形成一个物理屏障阻止另外的流体进入。颗粒状SAP一般通过水溶性粘合剂固定。例如1989年6月6日授予Anton等人的美国专利4,837,077涉及一种水可溶胀性复合材料，包括一个固态的平坦载体，其至少一个面上带有涂层，借助水溶性粘合剂将很高比例的水膨胀性聚合物粉末固定在载体上，涂层基本由95-55wt％的水可溶胀性聚合物粉末、5-23wt％水溶性粘合剂、及实际量最多为22wt％的表面活性剂形成。借助一种流体将各成分均化。该文献特别讲到热塑性物质引起的不能令人满意的效果，即部分水可溶胀性聚合物粉末结块，这限制了其在水存在下的溶胀能力。
SAP材料的吸收特性使其在引入到吸收制品如一次性尿布、成人失禁垫和内裤及月经产品如卫生巾等方面是特别有用的。这种一次性吸收制品的一个要求特性为薄。较薄的一次性制品使用时较轻巧、在衣服内更合适且更不易引起注意。另外，薄的一次性吸收制品体积更小，使产品更易为消费者携带和储存。在包装上小体积也使生产者和经销者的销售成本降低，包括储存空间更小。提供较薄吸收制品如尿布的能力视研制可获得并储存大量流体特别是尿的较薄吸收芯或结构的能力而定。因此，倾向于使用较高浓度的SAP聚合物以达到此目的。
SAP一般以能被喷撒或筛撒到吸收芯部分的颗粒或粉末形式存在，该吸收芯夹在流体可通过的顶片和流体不能通过的底片之间。将颗粒状SAP引入到制品中容易由SAP细粒产生灰尘。而且，常规吸收制品的限制性在于吸收性胶凝颗粒不是固定的并且在制造和/或使用过程中可自由迁移和转移。制造期间SAP颗粒的移动可造成制造过程中吸收材料的处理损失以及颗粒的不适当分布。
当这些吸收性胶凝颗粒在溶胀期间及其后迁移时会出现其它问题。由于SAP颗粒移动到其最初固定位置以外的位置上，因此不能将颗粒固定在最佳位置上从而导致流体在一个区域储存不足而在另外的区域过量。另一个必须考虑的重要因素是SAP对流体的渗透力。已经发现在流体存在下由于SAP颗粒溶胀而形成的凝胶层的流体运输性能是非常重要的。尽管形成SAP凝胶层流体屏障即已知的“凝胶阻塞层”是某些应用如电缆中期望的，但是在一次性吸收产品中形成凝胶层是不希望的，因为它大大降低了SAP的效率。因此，能够固定SAP到位的优点是显而易见的并且已经提出了几种完成方法。
例如，1983年7月12日授予Dehnel的美国专利4,392,908涉及水可溶胀聚合物颗粒固定在吸水基体上的吸水制品的制造方法。该方法包括的步骤为：在水可溶胀颗粒表面形成热塑性粘合剂树脂涂层；将未溶胀状态和干燥状态的已涂布颗粒放置在同样是干燥状态的吸水基体上或内部；并且加热使颗粒的热塑性涂层软化，压制颗粒和基体使颗粒粘结到基体上。吸收材料颗粒可以这样涂布：混合吸收颗粒和水性乳胶状树脂并随后干燥该混合物、在颗粒上喷涂树脂溶液或乳胶、当颗粒为淤浆状态时向颗粒中加入树脂、或在制造吸收材料期间引入作为溶液或乳胶的热塑性塑料。
另外，SAP颗粒可与某些热塑性组合物合用。
1990年12月11日授予Doi的美国专利4,977,211讲到一种可塑的吸水树脂组合物，其包括，以所述组分(A)，(B)和(C)总量计，(A)5-95wt％的吸水树脂及95-5wt％的(B)聚烯烃树脂和(C)乙烯/α-烯烃共聚物橡胶，其中，以所述组分(B)和(C)总量计，(C)的含量为20-80wt％，例举了一种乙酸乙烯酯含量为33wt％且熔体指数为30g/10min的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物。随后该发明的吸水树脂组合物可被模塑成适于其最终用途的形式。模塑产品可经历第二次模塑处理如发泡或取向。该组合物可单独模塑成为薄膜、片材、纤维或其它产品。
1997年7月8日出版的日本专利申请9-176618涉及一种用于建筑外墙材料接搭处的水可溶胀性热熔压密封胶。该组合物包括20-50wt％热塑性弹性体、5-40wt％增粘剂、10-50wt％增塑剂和5-35wt％水可溶胀性树脂。增塑剂被描述为石蜡型油、萘型油、芳香型油、聚丁烯液态橡胶、聚异丁烯液态橡胶、聚异戊二烯液态橡胶及其氢化产物。
1985年10月3日出版的日本专利申请60-195299涉及一种阻止水渗漏的方法，该方法具有很好的可操作性，特别是在使用水可溶胀性组合物苯乙烯弹性体、高吸水材料和增粘剂的工程和建筑方面。以100份苯乙烯弹性体为基准，各组分的比例通常为5-100份高吸水树脂和100-200份增粘剂。
最近，1998年6月25日出版的WO 98/27559A1涉及一种用于粘结和涂布的水可溶胀性热塑性复合物，由水不溶组分、水溶性或水分散性组分及水溶胀组分制成。适宜的水溶性或水分散性低聚物、均聚物或共聚物的实例包括分子量范围为2400-20,000的聚乙二醇、聚乙烯基甲基醚、聚乙烯基吡咯烷酮、乙烯基甲基醚或乙烯基吡咯烷酮的共聚物、聚乙烯醇、水溶性或水分散性聚酯或共聚酯以及水溶或水分散性丙烯酸酯聚合物。
发明概述
本发明者已经发现包含水溶性或水分散性聚合物会不利地降低流体捕获的速率。据推测水溶性/分散型聚合物与SAP在吸收流体方面进行竞争。在这种情况下，水溶性或分散性组分形成了增稠将要被SAP吸收的流体的溶液或分散体。已增稠流体倾向于以比增稠前流体吸收速率更慢的速率被SAP吸收，因此阻碍了吸收速率。
本申请人吃惊地发现通过与某些热塑性组合物混合并未削减小粒度SAP的流体捕获速率和总吸收量。而且，在许多情况下热塑性组分的存在实际上增强了SAP的性能，特别是减少了不希望的凝胶阻塞。
本发明为一种包含热塑性组合物(也称作“热塑性组分”)和至少一种超吸收性聚合物的组合物。该热塑性组分具有足够的极性并同时具有较低的粘结强度。粘结强度对应于聚合物的熔体指数或热塑性聚合物和其它组分的混合物的熔融粘度。
在一个实施方案中，本发明为一种包括热塑性组分和至少一种超吸收性聚合物的热塑性组合物，所述热塑性组分包括至少一种热塑性聚合物和至少一种带有极性官能团的不溶于水的稀释剂。热塑性组分优选不溶于水。稀释剂优选为以占组合物总重量约10-约30wt％的浓度使用的增塑剂。
在另一个实施方案中，本发明为一种包括热塑性组分的热塑性组合物，所述热塑性组分包括至少一种乙烯的共聚合物。该共聚合物的熔体指数大于约500g/10min，优选约800g/10min以及更大，且优选约1000g/10min以及更大。而且，乙烯共聚合物优选含有大于25wt％且优选大于约28wt％或更大的共聚单体含量。共聚单体优选为乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸正丁酯及其混合物。另外，该组合物优选不含分子量(Mw)大于2000的水溶性/分散性聚合物。
在另一个实施方案中，本发明为一种包括约25wt％-约50wt％的热塑性组分和50wt％-约75wt％的超吸收性聚合物的热塑性组合物，所述热塑性组分在177℃时粘度小于约30,000cPs。
热塑性组分全部可以是单一的热塑性聚合物或热塑性聚合物共混物。或者热塑性组分可包括至少一种热塑性聚合物以及至少一种热熔型粘合剂成分如增塑剂、增粘剂和蜡与该聚合物合用。热塑性组分优选以约40wt％-约70wt％的量存在，而超吸收性聚合物优选以约30wt％-约60wt％的量存在。另外，热塑性组分优选包括至少一种热塑性聚合物，该聚合物包括嵌段共聚物、无定形聚烯烃、结晶聚烯烃、乙烯共聚合物及其混合物。
该组合物优选以与单独的SAP聚合物相等或比之更快的速率胶凝，特别是当使用粒度小于约200微米的SAP时。胶凝速率优选小于3小时，更优选小于1小时且最优选小于约30分钟。
所得组合物可替代颗粒状或粉末状SAP用于任何使用这种材料的应用中，而避免了上述问题。可通过任何已知的热熔施加技术将该组合物有利地施加到制品上，被挤塑成棒、带或纤维、以及在基体上使之成形为薄膜层，由此提供卷成品形式的SAP。
在另一个实施方案中，本发明为配置在基体上包括本发明热塑性混合物的薄膜层。该薄膜层可通过提供本发明组合物的熔融混合物并且在基体上由所述熔融混合物形成基本连续的薄膜而形成，所述组合物包括至少一种热塑性聚合物和至少一种超吸收性聚合物。
在另一个实施方案中，本发明为一种将超吸收性聚合物施加在基体上的方法，包括下列步骤：
a)提供包括热塑性组合物和至少一种超吸收性聚合物的熔融混合物；并
b)将所述混合物施加到基体上。
发明详述
术语“热塑性组合物”和“热塑性组分”指能够可逆地在加热时软化或熔化而在冷却时硬化的组合物。
此处所用术语“熔融”指由加热得到的物质的流动或液化状态。
此处所用术语“水响应性”和“水敏感性”指在水性环境中可溶或可分散的成分，水性环境包括中性、碱性、酸性和离子型水溶液。
此处所用术语“水不敏感性”指在水中溶解的浓度小于1.0wt％且优选小于0.5wt％的成分。
本发明为一种包括热塑性组合物和至少一种超吸收性聚合物(SAP)的组合物。热塑性组分提供了含有SAP组合物的热塑性，而SAP聚合物提供了组合物的流体吸收能力。热塑性允许使用各种施加技术，例如用于热熔型粘合剂者。热塑性组分还解决了凝胶阻塞问题。凝胶阻塞是SAP颗粒吸收流体并溶胀形成凝胶层的现象。凝胶层产生屏障并阻碍流体向未凝胶的SAP颗粒移动。因为热塑性组分提供了将各小粒度SAP颗粒彼此分离的方法，所以每个SAP颗粒都可独立吸收流体并溶胀，基本不受相邻SAP颗粒的影响。因此减少了凝胶阻塞，提高了SAP的吸收速率。
热塑性组分具有足够的极性并同时具有较低的粘结强度。这两种性能均对挑选所用成分有贡献。热塑性组分包括至少一种热塑性聚合物和至少一种带有极性官能团的不溶于水的稀释剂或至少一种熔体指数大于约500g/10min且共聚单体含量大于约25wt％的乙烯共聚合物，或者在350°F(177℃)时粘度小于约30,000cPs并结合使用至少50wt％超吸收性聚合物的热塑性组合物。热塑性组分以足以在混合物中形成连续相的浓度存在。因此，热塑性组分的浓度依赖于所用超吸收性聚合物的浓度和粒度。一般热塑性组分占约20wt％-约80wt％，优选约30wt％-约70wt％，且最优选约40wt％-约60wt％。
热塑性组合物可全部包括一种单一的热塑性聚合物、热塑性聚合物的混合物，或者热塑性组合物可以是一种包括至少一种热塑性聚合物及并用其它热塑性稀释剂如增粘树脂和增塑剂的热熔型粘合剂。本发明还考虑了完全由至少一种热塑性增粘剂、增塑剂、蜡及其混合物组成的热塑性组合物。但是，在多数情况下，热塑性聚合物是必需的以提供所要求的性能，特别是强度。对于某些应用热塑性聚合物可单独显示足够的粘结特性。但是，优选热塑性聚合物与增粘剂和增塑剂一起使用来改进粘结性能，以便用于预期应用。该实施方案在组合物用于提供非颗粒形式SAP及固定SAP到位双重目的时是特别有用的。含有SAP的热熔型粘合剂也可起到粘结至少一个基体层和至少另外一个基体层的作用。
本发明的热塑性组分一般包括至少一种热塑性聚合物，相对于组合物的总重量其存在量为约10wt％-约60wt％，优选为约15wt％-约50wt％，且更优选为约20wt％-约50wt％。
对于使用单一热塑性聚合物作为全部热塑性组分的实施方案，热塑性聚合物一般具有足够的极性并且/或者与极性稀释剂合用。在使用热塑性聚合物共混物作为全部热塑性组分的情况下，共混物将显示相同的要求性能。对于某些实施方案，较高粘度的热塑性聚合物与较低粘度的热塑性组分合用以提高混合物的粘结强度并保持良好的加工性。对于该实施方案，较高粘度聚合物的熔体指数(MI)一般为约400g/10min或更小，优选为约200g/10min或更小，更优选为约100g/10min或更小且最优选为约50g/10min。为了获得所要求的极性或熔融粘度特性，这些较高粘度的聚合物可只以最小的浓度使用，一般相对于组合物的总重量，小于约40wt％，优选约5-约30wt％，且更优选约10-约25wt％。
因此，许多热塑性聚合物适用于本发明。这种热塑性聚合物优选是水不敏感的。用于本发明的示例性聚合物包括苯乙烯嵌段共聚物、包括均一和基本线型的乙烯/α-烯烃共聚合物的无定形和结晶聚烯烃；乙烯共聚合物如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)和乙烯-丙烯酸正丁酯(EnBa)；及其混合物。
许多嵌段共聚物在本发明中是有用的，包括A-B-A三嵌段结构、A-B二嵌段结构、(A-B)n星形嵌段共聚物结构、及其支化和接枝形式，其中A嵌段是非弹性聚合物嵌段，代表性地包括聚苯乙烯，而B嵌段为不饱和共轭二烯或其氢化形式。通常B嵌段代表性地为异戊二烯、丁二烯、乙烯/丁烯(氢化丁二烯)、乙烯/丙烯(氢化异戊二烯)及其混合物。市售实例包括从Shell Chemical Company(Houston，TX)获得的Kraton_D和G系列嵌段共聚物、从EniChem(Houston，TX)获得的Europrene_Sol T嵌段共聚物、从Exxon(Dexco)(Houston，TX)获得的Vector_嵌段共聚物等等。基于嵌段共聚物的组合物特别适用于压敏粘合剂应用，其一般使用较低熔体指数(小于50g/10min)的嵌段共聚物及并用至少一种增粘树脂和增塑油。
无定形聚烯烃或无定形聚α-烯烃(APAO)为C2-C8α-烯烃的均聚物、共聚物和三聚物。这些材料一般是通过使用齐格勒-那塔催化剂得到较宽分子量分布的方法聚合的。市售无定形聚α-烯烃包括从Rexene(Dallas，TX)获得的Rextac_和REXFlex_丙烯基均聚物、乙烯-丙烯共聚物和丁烯-丙烯共聚物以及从Hüls(Piscataway，NJ)获得的Vestoplast_α-烯烃共聚物。
茂金属聚烯烃是使用单点或茂金属催化剂制备的均聚的线型及基本线型的乙烯聚合物。均一乙烯聚合物的特征为具有窄的分子量分布和均匀的短链支化分布。在基本为线型乙烯聚合物的情况下，这种均一乙烯聚合物的进一步特征为具有长链支化。基本为线型的乙烯聚合物可从Dow Chemical Company以AffinityTM聚烯烃塑性体购得，是使用Dow’s InsiteTM技术生产的，而均一线型乙烯聚合物是从ExxonChemical Company以商品名Exact_获得的。具有较低密度(约0.855-约0.885)和较低熔体指数(例如小于约50g/10min)的均一线型和基本线型乙烯聚合物是最优选的，特别是用于生产遇水溶胀的弹性纤维、薄膜和粘合剂组合物。
此处所用术语“共聚合物”是指共聚物、三聚物或有序度较高的聚合物。即至少一种其它共聚单体与乙烯聚合形成共聚合物。乙烯共聚合物为含有至少一种选自下列物质的共聚单体的聚合物，所述物质包括酸部分含有最多4个碳原子的饱和羧酸的乙烯基酯、3-5个碳原子的不饱和一元或二元羧酸、不饱和酸的盐、衍生自含有1-8个碳原子醇的不饱和羧酸的酯及其混合物。
如果使用未配混单体，则乙烯与不饱和羧酸共聚单体的重量比优选大于约3∶1，更优选约2∶1。因此相对乙烯共聚合物的总重量，共聚单体浓度优选大于30wt％，更优选大于33wt％且最优选大于35wt％。乙烯共聚合物的熔体指数可以为约50-约2000，优选为约100-1500，更优选为约200-1200，且最优选为约400-1200g/10min。当使用未配混的具有过低熔体指数的聚合物时，则聚合物的强度倾向于抑制SAP颗粒的溶胀。但是，如前所述，可通过在聚合物中混合稀释剂来克服较低熔体指数的乙烯共聚合物的缺点。
适宜的乙烯/不饱和羧酸、盐和酯共聚合物包括乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯/丙烯酸(EEA)及其离聚物；乙烯/甲基丙烯酸及其离聚物；乙烯/丙烯酸甲酯(EMA)；乙烯/丙烯酸乙酯；乙烯/丙烯酸正丁酯(EnBA)；及其混合了两种或多种共聚单体的各种衍生物。
其它可使用的适宜热塑性聚合物包括聚交酯、己内酯聚合物和聚(羟基丁酸酯/羟基戊酸酯)、某些聚乙烯醇、生物降解性共聚酯如Eastman Copolyester 14766(Eastman)、线型饱和聚酯如来自Hüls的Dynapol或Dynacoll聚合物、分别来自Atochem(PeBax)或Hoechst Celanese(Rite-flex)的聚(氧化乙烯)聚醚酰胺和聚酯醚嵌段共聚物、及聚酰胺聚合物如来自Union Camp(Unirez)或Hüls(Vestamelt)或EMS-Chemie(Griltex)者。
或者，可以使用水溶性或水分散性聚合物，只要这些聚合物与极性稀释剂如增粘剂、增塑剂和蜡合用以使热塑性组分整体上对水的敏感性降低到足以使组合物显示所要求的流体捕获速率。可以以这种方式使用的代表性水溶性或水分散性聚合物包括水溶性聚酰胺如美国专利3,882,090所述者，在此引入该专利作为参考；无定形的水敏感性热塑性聚合物如从Nippon Grohsei以Grohseran L-301和Grohseran L-302获得的聚乙烯醇(PVOH)；从BASF和ISP获得的聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)；从ISP获得的聚乙烯基吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物(PVP/VA)；从Dow以商品名PEOX及从PCI Incorporated以商品名Aquazo1获得的聚醚噁唑啉；从Amoco Chemical Co.以商品名Amobond获得的聚乙烯基甲基醚；线型聚酯；聚乙烯醇；聚丙烯酰胺；水分散性共聚酯(Eastman AQ)。
本发明组合物的热塑性组分优选进一步包括至少一种含量占总组合物最多约50wt％，且优选约10-约40wt％的其它成分。优选的热塑性成分包括热熔型粘合剂组合物中通常使用的那些：包括增塑剂、增粘剂、蜡及诸如抗氧剂和颜料的添加剂。一般要挑选热塑性成分的类型以确保热塑性组分整体上足够的相容性。在一个优选的实施方案中，本发明组合物的热塑性组分包括至少一种带有极性官能团的稀释剂。该稀释剂优选为分子量(Mw)小于3000且优选小于2000的增塑剂或蜡。稀释剂优选是对水不敏感的，但相对于包括相同成分而缺少这种成分的对照组合物而言又具有足够的极性以降低热塑性组合物的表面张力和/或接触角。极性稀释剂包括每分子中带有至少一个极性基团的增塑剂和蜡。极性基团可以是端基或与分子中间的一个或多个单元相连。极性基团包括醇、醚、酯、环氧、羧酸、胺、酰胺、醛、酮、酰亚胺、肟、磺酸和磺酰胺基团。据推测极性稀释剂可增塑SAP。因此，SAP与单独极性增塑剂合用可提高吸收速率。但是，没有聚合物时增塑剂一般不能单独形成连续的热塑相以将SAP分散其中。优选稀释剂的用量占总组合物的约5wt％-约30wt％且更优选用量为约10wt％-约20wt％。
示例性极性增塑剂包括邻苯二甲酸酯增塑剂如邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸丁基苄酯(例如来自Monsanto的Santicizer 160)；液态聚酯如来自Hüls的Dynacol 720和从CP.Hall获得的液态聚合物增塑剂；苯甲酸酯增塑剂如1，4-环己烷二甲醇二苯甲酸酯(例如来自Velsicol的Benzoflez 352)、二甘醇/双丙甘醇二苯甲酸酯(例如来自Velsicol的Benzoflez 50)和被酯化的羟基基团的摩尔分数为0.5-0.95的二甘醇二苯甲酸酯(例如同样来自Velsicol的Benzoflex2-45 High Hydroxyl)；亚磷酸酯增塑剂如磷酸叔丁基二苯酯(例如来自Monsanto的Santicizer 154)；环球法软化点在约60℃以下的液态松香衍生物如氢化松香的甲酯(例如来自Hercules的Hercoyn D)；以及植物油和动物油如脂肪酸甘油酯及其聚合产物。优选的增塑剂包括柠檬酸酯如Citroflex_2，A-2，4，A-4，A-6和B-6；邻苯二甲酸丁基苄酯、甲苯磺酰胺、苯甲酸酯增塑剂如1，4-环己烷二甲醇二苯甲酸酯、二甘醇/双丙甘醇二苯甲酸酯和被酯化的羟基基团的摩尔分数为0.5-0.95的二甘醇二苯甲酸酯。
另外也可以使用水溶性或水分散性增塑剂，只要其存在不阻止SAP的吸收速率。适宜的实例包括分子量小于约2000且优选小于1000的聚乙二醇、聚乙二醇衍生物，包括Pycal 94，其为从ICI获得的PEG的苯基醚；乙氧基化双酚A(例如来自PPG Industries的Macol 206EM)和二壬基酚乙氧基化合物(例如来自Huntsman Chemical Corp.的Surfonic DNP)。
示例性极性蜡包括12-羟基硬脂酰胺、N-(2-羟基乙基)-12-羟基硬脂酰胺(来自CasChem的Paricin 220和285)、硬脂酰胺(来自Witco的Kemamide S)、单硬脂酸甘油酯、山梨糖醇酐单硬脂酸酯和12-羟基硬脂酸。也可用于与上述化合物合用的为极性较低的蜡如N，N’-亚乙基双硬脂酰胺(来自Witco的Kemamide W-40)、氢化蓖麻油(蓖麻蜡)、氧化的合成蜡、及官能化蜡如氧化的聚乙烯蜡(Petrolite E-1040)。
其它可以使用的增塑剂包括烃油、聚丁烯、液态增粘树脂和液态弹性体。增塑剂油类基本为芳香含量低而性质为链烷或环烷的烃油。增塑剂油类优选挥发性低、透明并带有尽可能少的颜色和气味。本发明中使用的增塑剂也考虑到了使用烯烃低聚物、低分子量聚合物、植物油及其衍生物以及类似的增塑液体。
以约2wt％-约25wt％且优选约10wt％-约20wt％浓度使用的蜡可降低粘度并提高抗阻塞性。一般避免使用较高浓度的蜡，因为在热塑性组分冷却期间蜡倾向于浮现在表面上，在组合物表面产生流体不能渗透的屏障层或包裹住SAP，因此阻碍SAP吸收流体的能力。除了优选的极性蜡外，其它有用的蜡包括石蜡、微晶蜡、费-托合成过程中得到的蜡、聚乙烯及聚乙烯副产物。
此处所用术语“增粘剂”表示下述能赋予热熔型粘合剂组合物粘性(tack)的任意组合物。ASTM D-1878-61T将粘性定义为“当材料与另一表面一接触立即就能使之形成可测量强度的材料的一种性能”。
本发明组合物可包括最多约50wt％的增粘树脂。增粘树脂优选以占组合物总重量约5wt％-约40wt％且更优选约10wt％-约20wt％的浓度使用。
增粘树脂包括衍生自可更新资源的树脂，可更新资源为例如包括木松香、妥尔油和树胶松香的松香衍生物以及松香酯、天然和合成萜烯及其衍生物。脂族、芳族或混合的脂族-芳族石油基增粘剂在本发明中也是有用的。有用的烃树脂的代表性实例包括α-甲基苯乙烯树脂、支化和未支化C5树脂、C9树脂和C10树脂及其苯乙烯改性物和氢化改性物。增粘树脂的范围从在37℃为液态至环球法软化点约为135℃。
如本领域所知，可以加入各种其它组分以改进热塑性组合物的粘性、颜色、气味等。包括抗氧剂如受阻酚醛(例如IrganoxTM1010，IrganoxTM1076)、亚磷酸酯(例如IrgafosTM168)、抗阻塞添加剂、颜料和填料的添加剂也可包含在配制物中。
亲水填料是一类优选的添加剂，它们可用于改变表面性能和/或提高吸收速率。亲水填料包括碳酸钙、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和淀粉或纤维素酯，特别是乙酸酯。
表面活性剂是另一类减小热塑性组分表面张力和/或接触角的优选添加剂。表面活性剂的用量占热塑性组分总重量的约0.5wt％-约25wt％且优选约5wt％-约15wt％。适宜的表面活性剂包括非离子、阴离子、和硅酮表面活性剂。示例性非离子表面活性剂为：(i)C1-C18，优选C8-C9烷基或二烷基酚的乙氧基化物，如从PPG Industries，Gurnee，I11.获得的以商品名Macol DNP-10出售者，其为二壬基酚的10mol乙氧基化物，和Triton X-100，从Union Carbide获得，其为辛基酚的10mol乙氧基化物；(ii)烷基C8-C60单醇的乙氧基化物，如从Huntsman Chemical Co.获得的以商品名Surfonic L-12-8出售者，其为十二烷醇的8mol乙氧基化物，和从PetroliteSpecialty Polymers Group，Tulsa，Okla获得的Unithox 480，其为38mol乙氧基化结晶表面活性剂；和(iii)环氧丙烷聚合物的乙氧基化物，如从BASF获得的以商品名Pluronic出售者，是Mn为200-3000的环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物；和由苯甲酸与亲水二醇或单醇部分缩合形成的Mn小于1000的苯甲酸酯，如缩合约3当量苯甲酸和4当量二甘醇的产物，由Velsicol Chemical以XP 1010出售。优选的非离子表面活性剂共混物为Atmer 685，从ICI Surfactants(Wilmington，DE)获得。
适宜的阴离子表面活性剂为：C8-C60烷基乙氧基化磺酸盐、(CH3--(CH2)11-14--(OCH2CH2)3--SO3 -Na+，如Avenel S30，从PPGIndustries获得；烷基C8-C60磺酸盐，如从Rhone Poulenc获得的Rhodapon UB(C12-SO3 -Na+)；和烷基/芳基磺酸盐，如以商品名Calsoft出售者。
适宜的硅酮表面活性剂为聚二甲基硅烷的乙氧基化物或丙氧基化物，数均分子量为500-10,000，优选600-6000，如由OSiSpecialties，Danbury，Conn.以商品名Silwet L-77，L-7605和L-7500出售者；及来自Dow Corning的产品193。
优选的表面活性剂为较低分子量者，因为它们提高了粘合剂配制物中的相容性。最大可接受分子量依赖于粘合剂配制物中表面活性剂和其它成分的类型。
热塑性组分的特征在于其布鲁克菲尔德熔融粘度在177℃小于约30,000cPs，优选小于约20,000cPs，更优选小于约10,000cPs，且更优选小于约5,000cPs。这一粘度限制不必有下限。但是，多数被考虑使用的热塑性组合物的粘度一般在100℃时至少为约50cPs，一般至少为约100cPs，且优选至少为约200cPs。粘度不仅对这种组合物的施加技术是至关重要的，而且对SAP的效率也是关键的。本申请人吃惊地发现较低粘度的热塑性组合物将SAP颗粒的溶胀抑制在更小的程度，因此相对高粘度组合物而言改进了SAP的吸收能力。
本发明的热塑性组合物包括至少一种混有热塑性组分的SAP聚合物。超吸收性聚合物以约5wt％-约70wt％，优选约35wt％-约60wt％，更优选约40wt％-约60wt％，且最优选约50wt％-约60wt％的量存在于组合物中。申请人发现通过使用浓度大于30wt％的SAP，特别是与小粒度SAP结合使用时，形成了含有热塑性组分的SAP基体。申请人推测这种SAP基体的形成对未通过热塑性组分的存在而受影响的SAP的吸收速率是必要的。
超吸收性聚合物(SAP)，也称作水不溶性吸收性成水凝胶聚合物(WAHP)“成水凝胶”聚合物和“水解胶体”，是已知的并且包括多糖如羧甲基淀粉、羧甲基纤维素和羟丙基纤维素；非离子型如聚乙烯醇和聚乙烯基醚；阳离子型如聚乙烯基吡啶、聚乙烯基吗啉酮、N，N-二甲氨基乙基或丙烯酸N，N-二乙氨基丙酯和甲基丙烯酸N，N-二乙氨基丙酯及各自的季盐。一般本发明中有用的WAHP带有许多阴离子官能团，如磺酸，且更通常为羧基。适用于此的聚合物实例包括由可聚合的不饱和含酸单体制备的那些。这类单体包括含有至少一个碳-碳烯双键的烯键式不饱和酸和酸酐。更特别地这些单体可选自烯键式不饱和羧酸和酸酐、烯键式不饱和磺酸及其混合物。
在制备此文的SAP时也可包含一些非酸单体，优选是少量的。这种非酸单体可包括例如含酸单体的水溶性或水分散性酯，以及完全不含羧酸或磺酸基团的单体。因此任选的非酸单体可包括含有下列官能团的单体：羧酸或磺酸酯、羟基基团、酰胺基团、氨基基团、腈基团、季铵盐基团和芳基基团(例如苯基基团，如衍生自苯乙烯单体者)。这些非酸单体是为人熟知的材料并且在例如1978年2月28日授予的美国专利4,076,663(Masuda等人)和1977年12月13日授予的美国专利4,062,817(Westerman)中有更详细的说明。
烯键式不饱和羧酸和羧酸酸酐单体包括由丙烯酸本身、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、-氯丙烯酸、-氰基丙烯酸、-甲基丙烯酸(巴豆酸)、-苯基丙烯酸、-acrytoxy丙炔酸、山梨酸、-氯山梨酸、当归酸、肉桂酸、对氯内桂酸、-硬脂酰丙烯酸、衣康酸、柠康酸、中康酸、戊烯二酸、乌头酸、马来酸、富马酸、三羧基乙烯和马来酸酐所代表的丙烯酸类化合物。
烯键式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基乙酯、甲基丙烯酸磺基乙酯、丙烯酸磺基丙酯、甲基丙烯酸磺基丙酯、2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基磺酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
其它用于本发明的SAP含有羧基基团。这些聚合物包括水解的淀粉-丙烯腈接枝共聚物、部分中和的水解淀粉-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、任何上述共聚物的轻微网络交联聚合物、部分中和的聚丙烯酸、和部分中和的聚丙烯酸的轻微网络交联聚合物。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形式使用。这些聚合物材料的实例公开于1978年2月28日授予的美国专利4,076,663(Masuda等人)、1978年6月6日授予的美国专利4,093,776(Aoki等人)、1987年5月19日授予的美国专利4,666,983(Tsubakimoto等人)和1988年3月29日授予的美国专利4,734,478(Tsubakimoto等人)中。
用于制造SAP的聚合物材料为部分中和的聚丙烯酸及其淀粉衍生物的轻微网络交联聚合物。还更优选SAP包括约50-约95％，更优选约75％的中和的轻微网络交联聚丙烯酸(即聚丙烯酸钠/丙烯酸)。网络交联使聚合物基本不溶于水并且部分地决定着SAP的吸收能力和可提取聚合物含量特性。网络交联这些聚合物的方法及典型的网络交联剂更详细地描述于1978年2月28日授予的美国专利4,076,663(Masuda等人)中。
虽然SAP优选为一种类型(均一)的，但聚合物的混合物也可用于本发明。例如，淀粉丙烯酸接枝共聚物和部分中和聚丙烯酸的轻微网络交联聚合物的混合物可以用于本发明。
用于本发明的吸收性凝胶颗粒可具有很宽范围的尺寸、形状和/或形态。吸收性凝胶颗粒中最大尺寸与最小尺寸的颗粒(例如微粒、薄片、细粉、粒子间的聚集体、粒子间的交联聚集体等)的比例可以很大，并且可以是纤维、泡沫等形式的。
粒度定义为由筛分粒度分析测定的尺寸。因此，例如可保留在具有710微米孔的美国标准试验筛(例如No.25 U.S.Series AlternateSieve Designation)上的颗粒被认为具有大于710微米的粒度；可通过710微米孔筛并保留在500微米孔筛(例如No.35 U.S.SeriesAlternate Sieve Designation)上的颗粒被认为具有500-710微米的粒度；可通过500微米孔筛的颗粒被认为具有小于500微米的粒度。
本发明所用的SAP颗粒的粒度范围为约10-约1000微米。已经发现较小的粒度，特别是在浓度大于30wt％，且优选约40wt％时对在热塑性组分内产生SAP基体是特别有用的。最小的粒度还可有利地获得均匀的混合并减少磨损和使用热熔型粘合剂施加设备处理较大颗粒时伴随的喷嘴阻塞问题。基于这些原因SAP的粒度优选小于约500微米，更优选小于约300微米，并更优选小于约200微米。但是，较大粒度也可使用，特别是在其中SAP颗粒等于或大于热塑性组分厚度的应用中或当使用挤塑机混合和/或施加组合物时。
本发明组合物优选通过首先熔融共混所有热塑性成分制备热塑性组分并随后向熔融的热塑性组分中加入SAP来制备。可将含有SAP的热塑性组合物造粒、制成块状或铸入模具或转鼓等中，以备后继重熔和施加。或者，可以适当的速率将全部成分同时加入到挤塑机中。在挤塑机的情况中，含有SAP的组合物的配混和施加可以一步完成。
在发泡的情况下，优选首先用化学发泡剂涂布SAP颗粒。将涂布的SAP颗粒与热塑性组分在低于化学发泡剂活化温度以下混合以阻止不希望的过早发泡。随后在足以活化化学发泡剂的温度或条件下将组合物制成薄膜或涂布到底物上。据推测化学发泡剂产生了气穴或气孔，含有SAP颗粒的热塑性组分位于气孔中。优选使用足量的已涂布SAP以产生开孔泡沫塑料结构。
在另一个实施方案中SAP颗粒可以被涂布上颗粒形式的热塑性组分。然后可将涂布的SAP颗粒置于制品中或基底上并随后加热活化将SAP粘结到位。
固体颗粒的涂布可以许多方式进行。喷雾干燥和颗粒喷淋是便宜的涂布颗粒方法。在这两种方法中将待涂布的颗粒加入到熔体或溶液中并在雾化期间进行涂布。另一种由Aveka Inc.(Woodbury，MN)提供的称作磁力协助冲击涂布(MAIC)的适宜方法通过锤击将颗粒涂布到颗粒上。通过在小的振荡磁铁组件中将小涂布颗粒加入到大颗粒芯上，小颗粒很容易涂布到芯颗粒上。优选方法为用粘合剂涂布SAP颗粒并随后使粘合剂涂布的颗粒接触粉末的两步法，如1997年11月18日授予的美国专利5,688,449所述，在此引入该专利作为参考。
热塑性组分和SAP混合物在350°F(177℃)的粘度小于约200,000cPs，优选小于约100,000cPs，更优选小于约50,000cPs，并且最优选与如前所述的单独的热塑性组分具有相同的熔融粘度性能。
本发明的热塑性组合物以等于或快于单独超吸收性聚合物的胶凝速率胶凝。优选组合物在小于3小时，优选小于2小时，更优选小于1小时，再优选小于30分钟，且最优选小于约15分钟内胶凝。另外，对于小粒度SAP，本发明组合物的总吸收能力等于或大于单独超吸收性聚合物的能力。
本发明组合物可以任何热熔施加技术施加，如窄缝涂布、旋涂、丝网印刷、发泡、雕辊或熔喷粘合剂施加技术。当以这种方法施加时，本发明的热塑性组合物可以作为至少一种基底上的涂层、纤维、非织造纤维网或膜层存在或作为制品的一部分存在。为了改进SAP的吸收速率，优选选择使组合物表面积最大的施加条件。本发明的组合物也可制成薄膜层。如果要求连续的薄膜层，则优选使用1998年10月27日授予的美国专利5,827,252所述的非接触窄缝涂布技术，在此引入该专利作为参考。
本发明含有SAP的热塑性组合物可用于许多应用中，特别是使用超吸收性聚合物如一次性吸收制品如一次性尿布、妇女卫生巾和医用服装者以及用于光缆应用和许多目的在于提高潮湿性的农业应用中的潮气隔层。本发明组合物还用于包装食品和药物以吸收潮气和流体、用于建筑材料以防止收缩并防水。因此，本热塑性组合物可以任何适当的方法，特别是上述热熔型粘合剂施加技术用于许多基底上。通常施加SAP的基底包括各种薄膜材料如作为尿布底片和纸带背面、吸收剂使用者如木质纸浆、纸张、织物、毛巾、无纺布和各种缆线组分如护套和夹套材料。
通过下面非限制性实施例进一步说明本发明。除非另外注明所有例举的组合物均以wt％表示。
实施例：
试验方法：
1.熔融粘度是根据下列步骤使用布鲁克菲尔德实验室DVII+粘度计在一次性铝样品槽中测定的。所用锭子为适于测定10-100,000厘泊粘度范围的SC-27热熔锭子。将样品放入槽中，再将槽放入布鲁克菲尔德Thermosel并锁定位置。样品槽底部有一个槽口与布鲁克菲尔德Thermosel的底部相吻合以确保当锭子插入并旋转时样品槽不翻转。将样品加热到要求的温度，加入另外的样品直到熔融样品距样品槽顶部以下约1英寸(2.5cm)。降低粘度计使锭子没入样品槽。继续降低直至粘度计中的支架与Thermosel平齐。打开粘度计，设定可产生30-60％读数范围的扭矩的剪切速率。在约15分钟内每分钟读取一次数据，或读取至数值稳定，记录最后的读数。
2. 总吸收量是通过刮涂成熔融薄膜或将含热塑性组合物的SAP热压成薄膜而测定的。随后将薄膜切成1平方英寸(2.54cm2)并称重。薄膜中SAP总量是以组合物中SAP浓度为基准计算的。然后将样品放入25ml杯中并将10ml水倒在薄膜上。3小时后过滤掉未吸收的水并称重。得到吸水总量以及每克SAP的吸水量(总吸收/总SAP)。
3. 吸收速率是通过刮涂成熔融薄膜或将含SAP的热塑性组合物热压成薄膜而测定的。随后将薄膜切成1平方英寸(2.54cm2)并称重。薄膜中SAP总量是以组合物中SAP浓度为基准计算的。然后将样品放入25ml杯中并将10ml水倒在薄膜上。启动秒表并记录发生凝胶的时间。
4. 熔体指数是根据ASTM D-1238公布的，条件为190℃/2.16kg(也已知为“条件E”)。
实施例中所用成分说明
商品名              一般性说明，供应商(地点)热塑性聚合物Affinity EG 8200     5MI，0.870g/cm3基本线型乙烯/1-辛烯共
                 聚合物，Dow(Freeport，TX)Affinity EG 8100     1MI，0.870g/cm3基本线型乙烯/1-辛烯共
                 聚合物，Dow(Freeport，TX)Eastman Copolyester  可生物降解共聚酯，Eastman(Kingsport，14766                TN)Eco PLA              聚交酯树脂，Cargill(Minneapolis，MN)EVA 25-400           25％乙酸乙烯酯，400 MI EVAEVA 28-400           28％乙 酸乙烯酯，400 MI EVAEVA 28-05            28％乙酸乙烯酯，5 MI EVAEVA 28-800           28％乙酸乙烯酯，800 MI EVAEVA 28-2500          28％乙酸乙烯酯，2500 MI EVAEVA 33-44            33％乙酸乙烯酯，44 MI EVAEVA 33-400           33％乙酸乙烯酯，400 MI EVAHL-6526              聚酰胺聚合物，(H.B.Fuller Company，St.
                 Paul，MN)HL-6582                聚酰胺聚合物，(H.B.Fuller Company，St.
                   Paul，MN)HM-1580                聚酰胺聚合物，(H.B.Fuller Company，St.
                   Paul，MN)HL-6594                聚酰胺聚合物，(H.B.Fuller Company，St.
                   Paul，MN)HL-6108                聚酰胺聚合物，(H.B.Fuller Company，St.
                   Paul，MN)Kraton D-1117          40％二嵌段，17％苯乙烯，106 MI，苯乙烯-
                   异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Shell)Kraton G-1657          35％二嵌段，13％苯乙烯，37011溶液粘度，苯
                   乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(Shell)增塑剂Benzoflex 50           丙甘醇-二甘醇二苯甲酸酯，Velsicol
                   (Rosemont，IL)Benzoflex 9-88         丙甘醇二苯甲酸酯，Velsicol
                   (Rosemont，IL)特种Citroflex A4       来自柠檬酸的柠檬酸酯，Morflex Inc.
                   (Greensboro，NC)Epolene C-3            聚乙烯蜡，Eastman Chemical Co.
                   (Kingsport，TN)Epolene C-16           聚乙烯蜡，Eastman Chemical Co.
                   (Kingsport，TN)Microwax 180           聚乙烯蜡Paraflint H4           费-托合成过程中得到的蜡，Moore & Munger
                   (Shelton，CT)Paraffin 155           155℃熔点石蜡Penznap N-500          500粘度环烷油Santicizer 160         12-苯二甲酸丁基苯基甲基酯，Solution
                   Inc.(St.Louis，Missouri)Uniplex 214            N-丁基苯磺酰胺，Unitex(Houston，TX)增粘剂Escorez 5400          100℃氢化二环戊二烯树脂(Exxon，
                  Houston，TX)Foral AX              氢化松香，Hercules(Wilmington，DE)Nirez V-2040          118℃萜烯酚基树脂(Arizona，Panama
                  City，FL)Zonester 100          94℃松香基树脂(Arizona，Panama City，
                  FL)添加剂Surfactant JL80-X     醇乙氧基化物表面活性剂，Huntsman
                  (Houston，TX)Irganox 1010          受阻酚抗氧剂，Ciba Geigy(Hawthorne，NY)Irganox 1076          受阻酚抗氧剂，Ciba Geigy(Hawthorne，NY)超吸收性聚合物Aquapearl 1250H       聚丙烯酸钠，Mitsubishi Chemical Co.
                  (Tokyo，JP)Cabloc AP-80HS        轻微交联聚丙烯酸钠，Stockhausen
                  (Greensboro，NC)Favor 800             含有羟基乙烯醇均聚物的2-丙烯酸聚合物，
                   Stockhausen(Greensboro，NC)
由于基本化学性能以及粒度的差别，市售品牌SAP的胶凝时间变化很大。实施例中所用SAP的粒度分布和胶凝时间可表征如下表I。“D(10％)，D(50％)和D(90％)”是指在X微米以下颗粒的百分比。
因此，在ASAP 2000的情况下，10％的颗粒具有小于12.5微米的粒度，50％的颗粒具有小于62.9微米的粒度，而90％的颗粒具有小于561.7微米的粒度。
                                  表I
SAP商品名         D(10％)  D(50％) D(90％)   重量(g)  胶凝时间
Cabloc 80HS       12.5     62.9    11.8Cabloc 80HSASAP 2000(标准)   208.8    395.5   561.7Femdry 31     0.30  9分钟
    0.15  25分钟
    0.31  1分钟20秒
    0.31  20秒
因为SAP的粒度分布倾向于非常分散，用Vortisiv RBF 8(MMIndustries，Salem，OH)金属筛和分离设备将Favor 800分成数份。所得三部分粒度＞425微米、粒度为180-425微米和粒度＜180微米。
表II的实施例1-5使用了热塑性粘合剂组合物，包括80gUniplex 214、304g EVA 28-800、36g Surfactant JL-80X和4gIrganox 1076以及指定浓度和粒度的Favor 800超吸收性聚合物。通过比较实施例1-4，举例说明了提高SAP浓度对吸收速率的影响作用。实施例1和4都包括相同粒度，为大于425微米的SAP。但是，含有40wt％SAP的组合物比只使用30wt％的组合物的胶凝速率快2.5倍。实施例2-4使用了相同的40wt％的SAP，只是SAP的粒度不同。这些实施例证明具有最小粒度的那些得到最快的胶凝速率。使用小于180微米粒度SAP的样品吸收流体的速率比使用180-425微米SAP的样品快4倍。
                      表II
  吸收速率
实施例1   粘合剂+30wt％＞425微米   1680秒
实施例2   粘合剂+40wt％180-425微米   900秒
实施例3   粘合剂+40wt％＜180微米   160秒
实施例4   粘合剂+40wt％＞425微米   660秒
实施例5   粘合剂+40wt％ASAP 2000   ＞18000秒
实施例6   粘合剂+40wt％AP80HS   840秒
μm＝微米
表III-XI例举了使用各种水不敏感热塑性聚合物的本发明组合物。表III的实施例10及表XI的实施例69和70使用了基本为线型的乙烯共聚合物。表III和IV的实施例9和12-14以及表V-IX全部使用的是包括极性共聚单体的乙烯共聚合物。表III的实施例7、8和11及表XI的实施例71描述了其中热塑性组分是基于可生物降解热塑性材料的组合物。
发现实施例7在100秒内吸收10ml水，而实施例8则显示了190秒的较慢吸收速率。另外，注意到由于引入了嵌段共聚物实施例8非常柔软。
表IV例举了各种本发明组合物以及市售对比例的吸收速率。根据红外分析以及溶剂提取和离心分析技术，认为对比例A包括约33.8wt％的33％乙酸乙烯酯/44 MI EVA、约47.3wt％的高分子量(约10,000)聚乙烯醇和约18.9wt％的聚丙烯酸钠盐，而认为对比例B包括约42.6wt％的28％乙酸乙烯酯/400 MI EVA、约26.8wt％的硬脂酸聚氧化乙烯酯、约29.5wt％的聚丙烯酸和约1.1wt％的蜡。对比例C代表根据Doi等人的美国专利4,977,211制备的组合物。具体而言即45wt％LV-780乙烯-乙酸乙烯酯与15wt％USR E P02P聚乙烯和40wt％Aquapearl 1250H合用。据推测较慢的吸收速率归因于热塑性组分较高的粘结强度。
表V和VI的本发明EVA基组合物的EVA含量在20wt％至约70wt％之间变化。SAP浓度大于约30wt％时胶凝速率显著提高。另外，通过比较表V的实施例15和16，显然加入增塑剂倾向于进一步提高捕获速率。本申请人推测这种效果归因于增塑剂导致的极性的提高和/或由于稀释造成的热塑性组分粘结强度的进一步降低。
0.15g单独的超吸收性聚合物Cabloc 80HS样品，在不与表I的热塑性组合物混合时胶凝需要25分钟。但是，均包含约相同量SAP的实施例13-15胶凝显著加快，胶凝速率为约3分钟至约13分钟。本申请人推测热塑性组分将各个SAP颗粒彼此分离。因此，每个SAP颗粒都可吸收流体并各自溶胀，基本不受周围SAP颗粒的影响。所以，减少了凝胶阻塞，即胶凝的SAP颗粒产生屏障并阻止流体向未凝胶SAP颗粒迁移的现象，提高了胶凝速率。
表VII证明了极性共聚单体含量和熔体指数对胶凝速率的影响。如实施例27、28和30所示，随着共聚单体含量由25wt％提高到28-33wt％，胶凝速率由24小时下降到约30-约15分钟。因此，极性共聚单体的含量大于25wt％是优选的，且大于28wt％是最优选的。另外，如实施例29和31-34所示，随着熔体指数提高，胶凝速率下降。但是，不管乙烯共聚合物的熔体指数，所有这些实施例均显示了比对比例A-C显著快的胶凝速率。本申请人推测从描述含有高量SAP配制物胶凝速率的表IV的实施例21-24与含低量SAP的配制物的比较来看较低的SAP浓度引起对比例中胶凝速率的降低。
表VIII例举了含有蜡的本发明组合物。与实施例33相比，用蜡代替部分增塑剂可得到类似的胶凝速率。使用Paraffin 155和Microwax 180得到较快的胶凝速率。但是，如实施例44所述，这种速率的提高只能通过联合使用极性增塑剂和蜡才能实现，因为蜡单独使用只得到较慢的胶凝速率。
表IX的实施例45-49例举了含有增粘剂的本发明组合物。与实施例33相比，用增粘剂替代部分增塑剂的组合物显示了类似的胶凝速率。表IX的实施例50-56以及表III的实施例9和12例举了含有表面活性剂的本发明组合物。实施例37也含有4.5wt％的Surfactant JL 80-X。与增粘剂的情况相同，可用表面活性剂替代部分极性增塑剂得到类似且在某些例子中加快了的胶凝速率。
表X例举了包含水不敏感聚酰胺及并用极性增塑剂作为热塑性组分的组合物。使用聚酰胺对提高耐热性以及提高SAP浓度均是有利的。实施例68使用了70wt％的SAP，但仍然是柔软的。
表XI描述了热塑性组分对弹性性能有贡献的本发明组合物。实施例69和70使用了基本为线型的乙烯/α-烯烃共聚合物，而实施例71和72使用了饱和的嵌段共聚物。具体而言，预混物A包括7wt％的Kraton G-1651、17wt％的Kraton G-1650、75.25wt％的Kaydol矿物油和0.25wt％的Irganox 1010。可有利地将这些组合物喷雾形成弹性网或窄缝涂布形成弹性膜。当暴露于水中视SAP的浓度而定薄膜可膨胀几倍。令人惊讶的是该薄膜在溶胀后仍保持其完整性。
                             表III
    组分商品名     Ex.7     Ex.8     Ex.9     Ex.10     Ex.11     Ex.12     Ex.13     Ex.14
 Cabloc AP-80HS     50     50.0     49.8     50     54.90     50.10     40
 Aquapearl 1250H
 Irganox 1076     0.4     0.5*     0.5*
 EastmanCopolyester 14766     30     31.5
 Kraton D-1117     8.0
 Santicizer 160     20     10.5     13.63
 Benzoflex 50     9.10
 Benzoflex 9-88     22.72
 Citroflex A4     10.15     18     18
 EVA 28-400     36.2
 EVA 28-800     36.28     41.5     41.5
 Eco PLA     34.94
 Surfactant JL80-X     4.50
 Affinity EG 8200     27.27
 总份数     100.0     100.0     99.96     99.99     99.99     100     60     100.01
                                                *Irganox 1010
                                   表IV
实施例 干燥样品重量 至胶凝所用时间     热塑性组分的粘度@350°F(177℃)CPs
    Ex.9     0.3716     2＇38″
    Ex.11     0.2808     3＇30″     870
    Ex.12     0.2837     4＇0″     3065
    Ex.10     0.4500     15＇0″
    Ex.13     13″     6740
    Ex.14     12″     11,900
    对比例A     0.3218     ＞3小时
    对比例B     0.3300     ＞3小时
    对比例C     300分钟
                                 表V
实施例   SAPCabloc80 HS(wt-％)   EVA28-800(wt-％)   Santicizer160(wt-％) 总量(％) 膜厚/密耳 膜重*/克 胶凝时间/分钟
Ex.15     50.0     30.0     20.0   100.0     14   0.268     3
Ex.16     50.0     37.5     12.5   100.0     15   0.263     5
Ex.17     40.0     45.0     15.0   100.0     14   0.264     13
Ex.18     30.0     52.5     17.5   100.0     16   0.227     480
Ex.19     20.0     60.0     20.0   100.0     17   0.242     1440
Ex.20     10.0     67.5     22.5   100.0     18   0.264     ＞4320
*因为组合物包含50wt％SAP，所以SAP的重量＝“膜重”/2
                                                     表VI
实施例 EVA33-400(wt-％)   EVA33-44(wt-％)   Benzoflex50(wt-％)  Santicizer160(wt-％)  Cabloc80-HS(wt-％) 膜厚/密耳 膜重/克 胶凝时间
Ex.21   11.16   18.84   20.00   50.00     9.0  0.1762 7分钟25秒
Ex.22   17.85   30.15   32.00   20.00     10.6  0.1931 6小时以上
Ex.23   11.16   18.84   20.00   50.00     11.5  0.19999 8分钟40秒
Ex.24   17.85   30.15   32.00   20.00     11.8  0.1800 6小时以上
                                     表VII
  实施例#      25     26     27     28     29     30     31     32     33     34
  组分
  Cabloc 80 HS      50     50     50     50     50     50     50     50     50     50
  EVA 25-400     50
  EVA 28-400     50     35
  EVA 33-400     50
  EVA 28-800      36.3     34.5     30
  EVA 28-2500     50     30
EVA 28-03     18.2
  Citroflex A-4     15     31.8     20     15     20
  Uniplex 214      13.2
  Irganox 1010      0.5     0.5
  试验结果及观察现象
  膜外观   柔软渗出     柔软   特别柔软   特别柔软   柔软   特别柔软   特别柔软    柔软   良好的柔软膜    柔软
  平均胶凝时间(1″×1″(2.54cm×2.54cm)约0.3g膜在10ml水中)   5分钟     6分钟   24小时以上   15分钟30秒   胶凝时膨胀(13分钟)   36分钟15秒   6分钟15秒    4分钟33秒   6分钟50秒    1分钟40秒
                                                          表VIII
实施例号     35     36     37     38     39     40     41     42     43     44
Cabloc 80HS     50.0     50.0     50.0     50.0     50.0     50.0     50.0     50.0     50.0     50.0
EVA 28-800     29.7     29.7     29.7     29.7     29.7     29.7     24.0     24.0     24.0     34.5
AC-400     8.0
Paraffin155F     8.0     16.0
Microwax180F     8.0     16.0     15.0
Epolene C-3     8.0     16.0
Epolene C-16     8.0
Paraflint H4     8.0
Citroflex A-4     12.0     12.0     12.0     12.0     12.0     12.0     9.7     9.7     9.7
Irganox1010     0.3     0.3     0.3     0.3     0.3     0.3     0.3     0.3     0.3     0.5
性能测试结果和胶凝时间(吸收流体)
膜外观 较不柔软 较不柔软 柔软 柔软 柔软 稍软 稍脆 稍脆 稍脆 稍脆
平均胶凝时间(1″×1″(2.54cm×2.54cm)约0.3g膜在10ml水中) 5分钟 3分钟15秒 3分钟45秒 6分钟20秒 6分钟20秒 7分钟45秒 2分钟48秒 2分钟30秒 2分钟52秒 9分钟45秒
                                                                           表IX
实施例NO.     45     46     47     48     49     50     51     52     53     54     55     56
组分
Cabloc 80 HS     50.0     50.0     50.0     50.0     50.0     48.9     47.0     47.0     47.0     40.0     40.0     40.0
EVA 28-800     29.7     29.7     29.7     29.7     24.0     33.6     32.4     32.4     32.4     40.0     40.0     41.5
CAB-O-SIL-m5     2.5
Emerest 2400     6.0
Pluronic F-38     6.0     5.0
PluronicF0108     6.0     5.0
Zonester 100     8.0     16.0
Nirez V-2040     8.0
Escorez 5400     8.0
Foral AX     8.0
Citroflex A-4     12.0     12.0     12.0     12.0     9.7     14.5     14.1     14.1     14.1     15.0     15.0     18.0
Irganox 1010     0.3     0.3     0.3     0.3     0.3     0.5     0.5     0.5     0.5     0.5
性能试验结果与胶凝时间(吸收流体)
膜外观 柔软 柔软 柔软 固化慢柔软 固化慢柔软 柔软 柔软 柔软 柔软 柔软 柔软 柔软可喷涂
平均胶凝时间(1″×1″(2.54cm×2.54cm)约0.3g膜在10ml水中) 5分钟40秒 6分钟30秒 7分钟25秒 5分钟15秒 5分钟20秒 6分钟30秒 6分钟40秒 6分钟35秒 5分钟5秒 4分钟35秒 4分钟50秒
                                                                              表X
实施例#     57     58     59     60     61     62     63     64     65     66     67     68
组分
HL-6526     42.0     32.0     8.0     6.4     40     24.0
HL-6582x     42.0     32.0     20.0     32.0     25.6
HM1580     40.0     20.0
HL6594     40.0
HL6108     40.0
Benzoflex 9-88     10.0
Uniplex 214     8.0     8.0     8.0     8.0     10.0     10.0     10.0     8.0     10.0     10     5.0
Cabloc 80HS     50.0     60.0     50.0     60.0     50.0     50.0     50.0     50.0     60.0     50.0     50     70.0
Irganox1010
试验结果与观察现象
膜外观 缓慢固化柔软 缓慢固化柔软 脆 非常脆 柔软 柔软 缓慢固化发粘 脆   脆 柔软缓慢固化发粘 柔软 柔软
平均凝胶时间(1″×1″(2.54cm×2.54cm)约0.3g膜在10ml水中) 7分钟5秒 5分钟 4分钟20秒 4分钟 7分钟 4分钟30秒 2分钟40秒 2分钟20秒 2分钟 2分钟20秒 12分秒20秒
                                  表XI
实施例No.     69     70     71     72
组分
Cabloc 80HS     50     50     50     50
Irganox 1010
Benzoflex 8-88     12     15     10
Ciroflex A-4
Penznap N500 oil     26     20
Kraton G1657     5
Preblend A     50     40
Copolyester 14766
EG 8100     12     10
性能试验结果
    膜 非常有弹性，柔软，流体渗出时膨胀 不渗出，柔软，有弹性，可膨胀 柔软 柔软
    胶凝时间 30分钟以上 7分钟 1小时内膨胀 7分钟

Claims (24)

1.热塑性组合物，其选自：
a)包含热塑性组分和至少一种超吸收性聚合物的组合物，所述热塑性组分包含至少一种热塑性聚合物和至少一种带有极性官能团的稀释剂；
b)包含热塑性组分和至少一种超吸收性聚合物的组合物，所述热塑性组分包含至少一种熔体指数大于约100g/10min且共聚单体含量大于30wt％的乙烯共聚合物；
c)包含约25wt％-约50wt％在约180℃时布鲁克菲尔德粘度小于约30,000cPs的热塑性组分和约35wt％-约75wt％超吸收性聚合物的组合物；和
d)包括约25wt％-约75wt％热塑性组分和约25wt％-约75wt％至少一种超吸收性聚合物的组合物，其中超吸收剂在小于3小时内胶凝。
2.权利要求1的热塑性组合物，其中所述热塑性组分是水不敏感性的。
3.权利要求1-2的热塑性组合物，其中所述稀释剂为增塑剂。
4.权利要求1-2的热塑性组合物，其中所述稀释剂为蜡。
5.权利要求1-4的热塑性组合物，其中所述稀释剂以约5wt％-约30wt％的量存在。
6.权利要求1的热塑性组合物，其中乙烯共聚合物的熔体指数大于400g/10min。
7.权利要求1的热塑性组合物，其中乙烯共聚合物的熔体指数大于约800g/10min。
8.权利要求1的热塑性组合物，其中乙烯共聚合物的熔体指数大于约1000g/10min。
9.权利要求1和6-8的热塑性组合物，其中乙烯共聚合物的共聚单体含量大于33wt％。
10.权利要求1和6-9的热塑性组合物，其中共聚单体选自乙酸乙烯酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸酯及其混合物。
11.权利要求10的热塑性组合物，其中热塑性组分基本由下列化合物组成：
a)约10wt％-约50wt％至少一种水不溶性聚合物；
b)0wt％-约30wt％带有极性官能团的增塑剂；和
c)0wt％-约40wt％增粘剂、蜡、非极性增塑剂及其混合物。
12.权利要求1-11的热塑性组合物，其中超吸收性聚合物以约30-约60wt％的量存在。
13.权利要求1-5的热塑性组合物，其中热塑性组分包括至少一种选自嵌段共聚物、无定形聚烯烃、结晶聚烯烃、乙烯共聚合物及其混合物的聚合物。
14.权利要求1-13的热塑性组合物，其中组合物以与单独的超吸收性聚合物基本相同或比之更快的速率胶凝。
15.权利要求1-13的热塑性组合物，其中组合物在小于1小时内胶凝。
16.权利要求1-13的热塑性组合物，其中组合物在小于30分钟内胶凝。
17.权利要求1-16的热塑性组合物，其中热塑性组分为热熔型粘合剂。
18.施加在基底上的薄膜层，其包括权利要求1-17的热塑性组合物。
19.权利要求1-17的热塑性组合物，其中超吸收性聚合物的粒度等于或大于薄膜层的厚度。
20.制备薄膜的方法，包括步骤：提供权利要求1-17组合物的熔融混合物及由该熔融混合物形成基本连续薄膜。
21.将超吸收性聚合物施加在基底上的方法，包括以下步骤：
a)提供包括权利要求1-17的热塑性组合物的熔融混合物；和
b)将该混合物施加到基底上。
22.权利要求21的方法，其中所述基底选自薄膜、纸张、无纺布、织物和吸收芯。
23.包括权利要求1-17的组合物的非织造纤维网。
24.一种一次性制品，包括体液可渗透的顶片和体液不能渗透的底片及位于所述顶片和底片之间的权利要求1-17的组合物。
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