CN1708541A - 制备吸收性聚合物的两步混合方法 - Google Patents

制备吸收性聚合物的两步混合方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1708541A
CN1708541A CNA2003801020765A CN200380102076A CN1708541A CN 1708541 A CN1708541 A CN 1708541A CN A2003801020765 A CNA2003801020765 A CN A2003801020765A CN 200380102076 A CN200380102076 A CN 200380102076A CN 1708541 A CN1708541 A CN 1708541A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polymer
polymer beads
mixing effect
methyl
mixing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2003801020765A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100509922C (zh
Inventor
A·赖曼
M·范斯蒂弗德特
H·福霍尔特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Super Absorbent Co ltd
Original Assignee
Chemische Fabrik Stockhausen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chemische Fabrik Stockhausen GmbH filed Critical Chemische Fabrik Stockhausen GmbH
Publication of CN1708541A publication Critical patent/CN1708541A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100509922C publication Critical patent/CN100509922C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00Mixing; Kneading
    • B29B7/002Methods
    • B29B7/005Methods for mixing in batches
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/42Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L15/60Liquid-swellable gel-forming materials, e.g. super-absorbents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明制备吸收性聚合物用的方法,其具有其中混合许多吸收性聚合物颗粒(1)与液体(2)的第一混合作用以及其中所述液体(2)均化于所述聚合物颗粒内部的第二混合作用,其中所述聚合物颗粒(1)在第一混合作用中的混合速度使得单个聚合物颗粒(1)的动能平均大于单个聚合物颗粒(1)之间的粘附能,且在第二混合作用中以低于第一混合作用中的速度搅拌所述聚合物颗粒(1)。不同的速度导致所述聚合物颗粒(1)的流化,其可防止所述聚合物颗粒(1)在所述混合作用期间结块。如此制备的吸收性聚合物或包含此类聚合物的复合物或化学制品的特点在于溶胀作用特别迅速。

Description

制备吸收性聚合物的两步混合方法
本发明涉及吸收性聚合物的制备方法、可由该方法得到的吸收性聚合物、吸收性聚合物、复合物、所述复合物的制备方法、可由该方法得到的复合物、化学制品以及所述吸收性聚合物和所述复合物的用途。
为了形成所谓的“超吸收性”聚合物,必要的是不同类型的常见水溶性单体的聚合以及交联剂的存在,然而常常还会有水不溶性共单体的聚合。该交联剂的添加在所述聚合期间或之后进行。此类超吸收性聚合物是轻度交联的水不溶性的水凝胶聚合物,其在干燥状态和基本上无水状态下的吸水能力大。吸水量可等于该超吸收性聚合物自身的多倍重量。
由于这种高吸收能力,超吸收性聚合物适合于吸水性结构体和制品,例如婴儿尿布、失禁用品或卫生巾。
尽管所吸收的水分的重量与所述聚合物的干重的比值(即吸收能力)对于此类应用来说是足够的,但是吸收水分的速率(即吸收速率)有限且对于许多应用情况来说不能令人满意。许多情况下所述超吸收性聚合物的高吸收能力不起作用,因为其缓慢的吸收速率会阻碍足够快的水分吸收并由此致使该聚合物在卫生领域中的应用变得困难。
WO-A-98/49221描述了改进吸收性聚合物颗粒性能的方法,其中将已经预先在至少170℃下加热至少10分钟(例如在二次交联反应期间)的聚合物颗粒与添加剂水溶液混合。然而,当所述聚合物与溶液水混合时,会发生该聚合物颗粒的聚集,根据WO-A-98/49221的教导仅可以通过向所述水溶液中加入添加剂(例如以带有单电荷或多电荷的金属阳离子的形式)来防止这种作用。
概括地说本发明的目的在于克服由现有技术水平导致的所述缺点。
本发明的目的尤其在于说明一种可制备超吸收性聚合物的方法,该聚合物具有增加的吸水速率并且不会显著地降低其吸收能力。此外该方法应以简单的方式实施且可不必使用添加剂,尤其是不必使用有机添加剂。
本发明进一步的目的尤其在于提供一种超吸收性聚合物、包含此类超吸收性聚合物的复合物以及包含此类超吸收性聚合物或复合物的化学制品,其中所述超吸收性聚合物具有增加的吸水速率。另外这些聚合物在机械负载下的吸收性能(尤其是在传送系统中传输所述聚合物颗粒时出现)不会受到负面影响。尤其该聚合物在由机械负载引起的强制负载下的吸收能力应当如果可能的话根本不会下降或至少仅仅稍微下降=机械稳定性)。
这些目的通过形成范畴的权利要求的目的而实现。可单独或组合出现的有利实施方式及其他形式是相应独立权利要求的目的。
本发明的制备吸收性聚合物用的方法包括将许多吸收性聚合物颗粒与液体混合的第一混合作用以及将该液体分散、优选均化于所述聚合物颗粒中的第二混合作用,其中在第一混合作用中所述聚合物颗粒混合的速度使得单个聚合物颗粒的动能平均大于单个聚合物颗粒之间的粘附能,并且在第二混合作用中以较第一混合作用更低的速度搅拌所述聚合物颗粒。
在第一混合作用中以所述液体润湿所述聚合物颗粒的表面。在第一混合作用中以较第二混合作用更高的速度搅拌所述聚合物颗粒。
所述高速度使得所述聚合物颗粒流化,这样可以防止所述聚合物颗粒保持相互粘附和结块。在两个聚合物颗粒相互粘附的情况下,所述高速可导致结块的聚合物颗粒通过与第三方聚合物颗粒碰撞或通过结块聚合物颗粒与壁例如混合器壁碰撞而相互分离。
单个聚合物颗粒的动能平均大于单个聚合物颗粒之间的粘附能的状态可导致所述聚合物颗粒主要作为个体而不是复合物、聚集体或滴状物存在。由于粘附能小于动能,因此发现所述聚合物颗粒以个体形式持续运动。
所述液体同样通过所述聚合物颗粒的运动和大量相互碰撞而分散。所述聚合物颗粒的表面均匀地以液体润湿。
在第一混合作用中出现由所述聚合物颗粒的高速度而引起的大的动态力。然而准静态力相比而言较小。
借助于第二混合作用,所述聚合物颗粒以所述液体本身分散于所述聚合物颗粒中的方式而演化完全。
通过第二混合作用中聚合物颗粒的低速度防止所述聚合物颗粒的结块或所述聚合物颗粒的聚集。优选地第二混合作用中所选择的速度小至以使得准静态压缩力保持在低水平。从而阻止结块。
本发明方法的一个实施方式中在第一混合作用和第二混合作用之间存在演化作用,在其中所述聚合物颗粒彼此背向运动比在第一和第二混合作用中少。优选所述聚合物颗粒在该演化作用中静止。所述聚合物颗粒优选在演化作用下保持1秒至10小时,优选1.1秒至60分钟,特别优选1.5秒至20分钟。
本发明方法的另一实施方式中所述聚合物颗粒在第一混合作用中的平均速度等于8~80m/sec,特别是10~70m/sec,尤其优选15~60m/sec。
由于第一混合作用中的平均速度如此高,因此对于所述吸收性聚合物颗粒的典型密度或所述单个聚合物颗粒的重量而言可以达到足够大的动能。这些大的动能与所述聚合物颗粒保持相互粘附的作用力所起的作用相反。所述聚合物颗粒保持相互粘附的作用力以粘附能表征。所述粘附能的大小取决于多种参数,其中包括液体的内聚力、液体和聚合物颗粒之间的粘附力以及两个(可选择地部分溶胀的)聚合物颗粒之间的内聚力。所述粘附能本质上是将两个粘附在一起的聚合物颗粒相互分离所需的能量。
第二混合作用以足够小的准静态力进行。大的静态力会导致所述聚合物颗粒结块。为了防止高静态力,使用适当的混合器类型例如螺旋混合器。此外第二混合作用可在转鼓中进行,该转鼓根据一个实施方式在其鼓壁上具有混合桨叶。所述混合器类型使用廉价且经济。
第一混合作用中的速度以及第二混合作用中的速度取决于所述吸收性聚合物的特定类型。所述速度可以通过统计分析以及通过简单测量而确定。例如第一混合工艺所需的最小速度由克服粘附能所需的平均动能确定。所述粘附能是将两个凝集在一起的聚合物颗粒相互分离所需的能量。其可以通过测量确定。对于相应的混合作用采用这些速度的作用在于所述聚合颗粒不会保持相互粘附。如果所述聚合物颗粒不发生结块,那么聚合物颗粒的表面保持最大,由此实现水分的快速吸收。
在本发明方法的另一实施方式中,第二混合作用中所述聚合物颗粒的平均速度相当于小于3m/sec,尤其是0.3m/sec以下,优选0.03m/sec以下。所述低速度可以防止所述聚合物颗粒聚集。
在本发明制备吸收性聚合物的方法的另一实施方式中,第一混合作用中弗劳德数相当于1~50,尤其是1.1~45,进一步优选1.5~40,特别优选1.7~33,甚至更优选10~33。在本发明方法的一个特殊实施方式中第一混合作用中的弗劳德数相当于至少5,优选至少10,特别优选至少15,更优选至少20,尤其更优选至少25,由此优选不超过60。如果选择的弗劳德数或速度太高,那么所述聚合物颗粒会不利地发生变化。
在根据本发明的第二混合作用中弗劳德数优选为0.001~1,特别是0.01~0.2,优选0.08~0.3。
弗劳德数为特有的表征数值,对于旋转混合器而言其可以确定该混合器的混合效果而与该混合器的尺寸无关。弗劳德数Fr=(R×ω2)/g给出了相对于重力加速度校正了的待混合制品的离心加速度,其中R为旋转混合器的半径,ω为旋转混合器的转动频率以及g为万有引力常数(=9.81m/s2)。通过确定弗劳德数,与设备无关的混合效果可以通过在不依赖混合器的特有结构的情况下确定校正的加速度而确定。
第一混合作用中典型的超吸收性聚合物的流化作用所需的弗劳德数根据经验达到1.7~33。对于具有较低密度以及由此较低质量的聚合物颗粒而言,假设粘附能相同,需要采用相应更大的弗劳德数。所述聚合物颗粒越轻,其速度必须越高,以使得通过所述聚合物颗粒的运动而破坏粘附或结块作用。对于较重的聚合物颗粒需要相应较低的速度或较小的弗劳德数。
第二混合作用要求较低的速度,其对应于较小的弗劳德数。第二混合作用中重要的是仅形成低静态力,否则会导致所述聚合物颗粒结块。
在本发明方法的一个特殊实施方式中所述聚合物颗粒在第一混合作用中返混。返混是指将已经混合了一段时间的较陈旧的聚合物颗粒与新近以液体润湿的聚合物颗粒放在一起。这优选以连续的混合工艺进行。在所述混合步骤中进入所述混合器中的新聚合物颗粒流与已经存在于所述混合器中的聚合物颗粒流(其与进入的物流相反)重叠。优选地所述相反的物流与新近进入的聚合物颗粒流的比例(即返混比例)为5%~50%,优选10%~30%,特别优选15%~25%。所述返混通过混合元件(推进器)的合适构造而实现。返混导致以液体特别均匀地润湿所述聚合物颗粒得以实现。所述液体在所述聚合物颗粒中特别均匀的均化有助于所述聚合物颗粒具有快速吸收液体的特征。
所述方法一个特别的实施方式中第一混合作用的平均停留时间等于5~200sec,特别是10~100sec,优选20~60sec。第一混合作用的平均停留时间优选地理解为其中所述聚合物颗粒平均在第一混合作用期间与液体在所述聚合物颗粒的动能平均大于单个聚合物颗粒之间粘附能的速度下混合所经历的时间间隔的长度。用于第一混合作用的混合器特别经济的操作通过所述聚合物颗粒在第一混合作用中短的平均停留时间而实现。另外,通过这种短持续时间防止因机械摩擦而形成细粒。
在本发明方法的一个特殊实施方式中,第一混合作用期间产生的静态压力小于0.1bar,尤其小于0.05bar,优选小于0.01bar。借助于这些低静态压力可以防止所述聚合物颗粒结块。通过防止结块可以提供能够快速液体吸收的大表面积。
为了提高吸收速率,优选加入水或水溶液作为所述液体。在本发明的一个特殊实施方式中所述液体包含添加剂,尤其是醇类。在另一特殊实施方式中所述液体不包含添加剂。在本发明方法的这种特殊实施方式中所述液体尤其不含添加剂例如带有单电荷或多电荷的金属阳离子或粘度为200~300厘沲的水溶性有机物质,其中所述液体尤其不含WO-A-98/49221中作为添加剂具体指明的那些物质。就上述发明意义而言不含添加剂意味着所述液体包含的除了作为主要成分的液体之外的这些添加剂的量小于500ppm,优选小于100ppm,特别优选小于10ppm,尤其甚至更优选小于1ppm,小于最优选0.1ppm。
本发明方法中所用的聚合物颗粒优选具有的根据ERT 420.1-99的平均粒径为10~10000μm,特别优选为50~5000μm,尤其优选为100~1000μm。
进一步优选的是本发明方法中所用的聚合物颗粒具有:
(α1)0.1~99.999wt%、优选20~98.99wt%、特别优选30~98.95wt%的聚合的烯键式不饱和的含有酸性基团的单体或其盐,或聚合的烯键式不饱和的含有质子化氮或季氮的单体或其混合物,其中特别优选的是至少烯键式不饱和的含有酸性基团的单体、优选含有丙烯酸的混合物,
(α2)0~70wt%、优选1~60wt%、特别优选1~40wt%能够与(α1)共聚的聚合的烯键式不饱和单体,
(α3)0.001~10wt%、优选0.01~7wt%、特别优选0.05~5wt%的一种或多种交联剂,
(α4)0~30wt%、优选1~20wt%、特别优选5~10wt%的水溶性聚合物,以及
(α5)0~20wt%、优选0.01~7wt%、特别优选0.05~5wt%的一种或多种添加剂,其中所述组分重量(α1)~(α5)之和等于100wt%。
所述单烯键式不饱和的含有酸性基团的单体(α1)可部分或全部、优选部分被中和。所述单烯键式不饱和的酸性基团优选中和达至少25mol%、特别优选至少50mol%、甚至更优选50~90mol%。所述单体(α1)的中和可以在聚合之前也可在聚合之后进行。此外,中和可以用碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、氨以及碳酸盐和碳酸氢盐进行。另外与所述酸形成水溶性盐的任何其他碱都是可以的。用不同碱进行的混合中和也是可以的。用氨或用碱金属氢氧化物的中和是优选的,用氢氧化钠或用氨是特别优选的。
此外游离的酸性基团可在聚合物中占主导地位,以至于该聚合物具有酸性范围内的pH值。这种酸性的吸水聚合物可以以具有游离的碱性基团、优选氨基的聚合物至少部分地中和,该聚合物与所述酸性聚合物相比是碱性的。在文献“Mixed-Bed Ion-Exchange Absorbent Polymers”(MBIEA-polymers)中描述了这些聚合物以及此外在WO99/34843中得以公开。WO99/34843的公开内容通过引用并入本文且作为本公开的一部分。通常MBIEA-polymers制备的化合物一方面包括能够交换阴离子的碱性聚合物,另一方面包括与所述碱性聚合物相比呈酸性的聚合物,所述酸性聚合物能够交换阳离子。所述碱性聚合物具有碱性基团且其通常由带有碱性基团或能够转换成碱性基团的基团的单体聚合得到。就这些单体而言首先考虑具有伯、仲或叔胺或者其相应膦或至少两种上述官能团的那些。属于此类单体的尤其为亚乙基胺、丙烯基胺、二烯丙基胺、4-氨基丁烯、烷氧基环化素(alkyloxycycline)、乙烯基甲酰胺、5-氨基戊烯、碳二亚胺、formaldacine、三聚氰胺等,及其仲或叔胺衍生物。
优选的单烯键式不饱和的含有酸性基团的单体(α1)为丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、α-氯丙烯酸、α-氰基丙烯酸、β-甲基丙烯酸(巴豆酸)、α-苯基丙烯酸、β-丙烯酰氧基丙酸、山梨酸(sorbinic acid)、α-氯山梨酸、2’-甲基异巴豆酸、肉桂酸、对-氯肉桂酸、β-硬脂酸、衣康酸、柠康酸、2-甲基富马酸、戊烯二酸、丙烯三羧酸、马来酸、富马酸、三羧基乙烯(tricarboxythylene)和马来酸酐,其中优选丙烯酸和甲基丙烯酸以及特别优选丙烯酸。
除了这些含有羧酸基团的单体,进一步优选的单烯键式不饱和的含有酸性基团的单体(α1)为烯键式不饱和磺酸单体或烯键式不饱和膦酸单体。
优选的烯键式不饱和磺酸单体为烯丙基磺酸或者脂族或芳族乙烯基磺酸类或者丙烯酸系或甲基丙烯酸系磺酸。优选的脂族或芳族乙烯基磺酸类为乙烯基磺酸、4-乙烯基苄基磺酸、乙烯基甲苯磺酸和苯乙烯磺酸。优选的丙烯酸系或甲基丙烯酸系磺酸为(甲基)丙烯酸磺基乙酯、(甲基)丙烯酸磺基丙酯和2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基磺酸。至于(甲基)丙烯酰氨基烷基磺酸,优选的是2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸。
另外优选的是烯键式不饱和膦酸单体,如乙烯基膦酸、烯丙基膦酸、乙烯基苄基膦酸、(甲基)丙烯酰氨基烷基膦酸、丙烯酰氨基烷基二膦酸、膦酰基甲基化的乙烯基胺和(甲基)丙烯酰基膦酸衍生物。
优选的包含质子化氮的烯键式不饱和单体(α1)为质子化形式的(甲基)丙烯酸二烷基氨基乙酯-盐酸盐,例如(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯-盐酸盐或(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯-硫酸氢盐,以及质子化形式的二烷基氨基烷基丙烯酰胺(甲基丙烯酰胺),例如二甲基氨基乙基丙烯酰胺(甲基丙烯酰胺)-盐酸盐、二甲基氨基丙基丙烯酰胺(甲基丙烯酰胺)-盐酸盐、二甲基氨基丙基丙烯酰胺(甲基丙烯酰胺)-硫酸氢盐或二甲基氨基乙基丙烯酰胺(甲基丙烯酰胺)-硫酸氢盐。
优选的包含季氮的烯键式不饱和单体(α1)为季氮形式的二烷基铵烷基丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯),例如三甲基铵乙基丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)-硫酸甲酯盐或二甲基乙基铵乙基丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)-硫酸乙酯盐,以及季氮形式的丙烯酰胺(甲基丙烯酰胺)烷基二烷基胺,例如丙烯酰胺(甲基丙烯酰胺)丙基三甲基氯化铵、三甲基铵乙基丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)氯化物和丙烯酰胺(甲基丙烯酰胺)丙基三甲基硫酸铵。
根据本发明优选的是所述聚合物包含至少50wt%、优选至少70wt%、最优选至少90wt%的含有羧酸基团的单体。根据本发明特别优选的是所述聚合物包含至少50wt%、优选至少70wt%的丙烯酸,其优选中和达至少20mol%、尤其优选至少50mol%。
优选的能够与(α1)共聚的单烯键式不饱和单体(α2)为丙烯酰胺和(甲基)丙烯酰胺。
除了丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺以外可能的(甲基)丙烯酰胺为烷基取代的(甲基)丙烯酰胺或(甲基)丙烯酰胺的氨基烷基取代衍生物例如N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基(甲基)丙烯酰胺、二甲基(甲基)丙烯酰胺或二乙基(甲基)丙烯酰胺。可能的乙烯基酰胺为例如N-乙烯基酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基甲酰胺、乙烯基吡咯烷酮。这些单体之中丙烯酰胺是特别优选的。
进一步优选的能够与(α1)共聚的单烯键式不饱和单体(α2)为水分散性单体。优选的水分散性单体为丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯或(甲基)丙烯酸丁酯以及乙烯基乙酸酯、苯乙烯和异丁烯。
根据本发明优选的交联剂(α3)是在一个分子中具有至少两个烯键式不饱和基团的化合物(交联剂类型I);具有至少两个可与单体(α1)或(α2)的官能团在缩合反应(=缩合交联剂)、加成反应或开环反应中反应的官能团的化合物(交联剂类型II);具有至少一个烯键式不饱和基团和至少一个可与单体(α1)或(α2)的官能团在缩合反应、加成反应或开环反应中反应的官能团的化合物(交联剂类型III);或者多价金属阳离子(交联剂类型IV)。由此所述聚合物的交联用交联剂类型I的化合物通过所述交联剂分子的烯键式不饱和基团与所述单烯键式不饱和单体(α1)或(α2)的自由基聚合而得以实现,而对于交联剂类型II的化合物以及交联剂类型IV的多价金属阳离子而言,所述聚合物的交联通过所述官能团(交联剂类型II)与所述单体(α1)或(α2)官能团的缩合反应或通过所述多价金属阳离子(交联剂类型IV)与所述单体(α1)或(α2)官能团的静电相互作用而得以实现。对于交联剂类型III的化合物而言,所述聚合物的交联相应地通过所述烯键式不饱和基团的自由基聚合或同样通过所述交联剂的官能团与所述单体(α1)或(α2)的官能团之间的缩合反应而实现。
交联剂类型I的优选化合物为聚(甲基)丙烯酸酯,其例如通过多元醇如乙二醇、丙二醇、三羟甲基丙烷、1,6-己二醇、甘油、季戊四醇、聚乙二醇或聚丙二醇;氨基醇、聚亚烷基多胺如二亚乙基三胺或三亚乙基四胺;或烷氧化的多元醇与丙烯酸或甲基丙烯酸转化而得到。交联剂类型I进一步优选的化合物为多乙烯基化合物、多(甲基)烯丙基化合物、单乙烯基化合物的(甲基)丙烯酸酯或单(甲基)烯丙基化合物的(甲基)丙烯酸酯,优选为多元醇或氨基醇的单(甲基)烯丙基化合物。关于这点可参考DE 195 43 366和DE 195 43 368。其公开内容通过引用并入本文并被认为是本公开的一部分。
交联剂类型I化合物的实例为指定的二(甲基)丙烯酸烃基酯,例如二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,3-丙二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,4-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,3-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,6-己二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,10-癸二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,12-十二烷二醇酯、二(甲基)丙烯酸1,18-十八烷醇酯、二(甲基)丙烯酸环戊二醇酯、二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、二(甲基)丙烯酸亚甲酯或季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯;烃基二(甲基)丙烯酰胺,例如N-甲基二(甲基)丙烯酰胺、N,N’-3-甲基亚丁基双(甲基)丙烯酰胺、N,N,-(1,2-二羟基亚乙基)双(甲基)丙烯酰胺、N,N’-亚己基双(甲基)丙烯酰胺或N,N’-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺;多烷氧基二(甲基)丙烯酸酯,例如二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、双丙甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯或四丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、双酚-A-二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚-A-二(甲基)丙烯酸酯、苯亚甲基二(甲基)丙烯酸酯、1,3-二(甲基)丙烯酰氧基丙-2醇、对苯二酚二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷的二(甲基)丙烯酸酯,其优选地以每羟基1~30mol环氧烷烷氧基化、优选乙氧基化,硫代乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、硫代丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、硫代聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、硫代聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯;二乙烯基醚,例如1,4-丁二醇二乙烯基醚;二乙烯基酯,例如二乙烯基己二酸酯;链二烯,例如丁二烯或1,6-己二烯、二乙烯基苯;二(甲基)烯丙基化合物,例如二(甲基)烯丙基邻苯二甲酸酯或二(甲基)烯丙基琥珀酸酯、二(甲基)烯丙基二甲基氯化铵的均聚物和共聚物以及二乙基(甲基)烯丙基氨基甲基(甲基)丙烯酸酯氯化铵的均聚物和共聚物;乙烯基(甲基)丙烯酸化合物,例如(甲基)丙烯酸乙烯基酯;(甲基)烯丙基(甲基)丙烯酸化合物,例如(甲基)丙烯酸(甲基)烯丙基酯、以每羟基1~30mol环氧乙烷乙氧基化的(甲基)丙烯酸(甲基)烯丙基酯;多碳酸的二(甲基)烯丙基酯,例如马来酸二(甲基)烯丙基酯、富马酸二(甲基)烯丙基酯、琥珀酸二(甲基)烯丙基酯或对苯二甲酸二(甲基)烯丙基酯;具有3个或更多烯键式不饱和的可自由基聚合基团的化合物,例如甘油三(甲基)丙烯酸酯、优选地以每羟基1~30mol环氧乙烷乙氧基化的甘油的(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、优选地以每羟基1~30mol环氧烷烷氧基化、优选乙氧基化的三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三异丁烯酰胺、(甲基)亚烯丙基二(甲基)丙烯酸酯、3-烯丙氧基-1,2-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)烯丙基氰脲酸酯、三(甲基)烯丙基异氰脲酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、优选地以每羟基1~30mol环氧乙烷乙氧基化的季戊四醇的(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯(甲基)丙烯酸酯、三乙烯基偏苯三酸酯、三(甲基)烯丙基胺;二(甲基)烯丙基烷基胺,例如二(甲基)烯丙基甲胺;三(甲基)烯丙基磷酸酯、四(甲基)烯丙基乙二胺、聚(甲基)烯丙基酯、四(甲基)烯丙氧基乙烷或四(甲基)烯丙基卤化铵。
交联剂类型II优选的化合物为具有至少两个可与所述单体(α1)或(α2)的官能团,优选与所述单体(α1)的酸性基团在缩合反应(=缩合交联剂)、加成反应或开环反应中反应的官能团的化合物。交联剂类型II化合物的这些官能团的实例优选为醇、氨基、醛、缩水甘油基、异氰酸酯、碳酸酯或表氯醇官能。
作为交联剂类型II化合物的实例可提及多元醇,例如乙二醇、多聚乙二醇(如二甘醇、三甘醇和四甘醇)、丙二醇、多聚丙二醇(如双丙甘醇、三丙二醇或四丙二醇)、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、2,4-戊二醇、1,6-己二醇、2,5-己二醇、甘油、多聚甘油、三羟甲基丙烷、聚氧化丙烯、氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物、脱水山梨糖醇-脂肪酸酯、聚氧化乙烯脱水山梨糖醇-脂肪酸酯、季戊四醇、聚乙烯醇和山梨糖醇;氢基醇,例如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或丙醇胺;多胺化合物,例如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺或五亚乙基六胺;多聚缩水甘油醚化合物如乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙三醇二缩水甘油醚、丙三醇多聚缩水甘油醚、季戊四醇多聚缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、己二醇缩水甘油醚、三羟甲基丙烷多聚缩水甘油醚、山梨糖醇多聚缩水甘油醚、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、己二酸二缩水甘油醚、1,4-亚苯基双(2-噁唑啉)、缩水甘油;聚异氰酸酯,优选二异氰酸酯例如2,4-甲苯二异氰酸酯和1,6-亚己基二异氰酸酯;聚氮丙啶化合物例如2,2-双羟甲基丁醇-三[3-(1-吖丙啶基)丙酸酯]、1,6-亚己基二亚乙基脲和二苯基甲烷-双-4,4’-N,N’-二亚乙基脲;卤代环氧化物例如表氯醇、表溴醇和α-甲基表氯醇;碳酸亚烃酯例如1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)、4-甲基-1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚丙酯)、4,5-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,4-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-乙基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-羟基甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、  1,3-二噁烷-2-酮、4-甲基-1,3-二噁烷-2-酮、4,6-二甲基-1,3-二噁烷-2-酮、1,3-二氧戊环-2-酮、聚-1,3-二氧戊环-2-酮、聚季胺类例如二甲胺与表氯醇的缩合产物。此外所述交联剂类型II进一步优选的化合物为聚噁唑啉例如1,2-亚乙基双噁唑啉;具有硅烷基团的交联剂例如γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三甲氧基硅烷;噁唑烷酮(oxazolidinones)例如2-噁唑烷酮、双-和多聚-2-噁唑烷酮以及硅酸二环氧丙酯。
种类III优选的化合物为(甲基)丙烯酸的含有羟基或氨基的酯,例如(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯,以及含有羟基或氨基的(甲基)丙烯酰胺,或二醇的单(甲基)烯丙基化合物。
所述交联剂类型IV的多价金属阳离子为优选地源自带有单电荷或多电荷的阳离子。特别优选的带有双电荷的阳离子源自锌、铍、碱土金属例如镁、钙、锶,其中优选镁。此外可用的具有更高电荷的阳离子为来自铝、铁、铬、锰、钛、锆和其他过渡金属以及这些阳离子的复盐或所述盐的混合物。优选使用铝盐和矾类及其多种水合物,例如AlCl3×6H2O、NaAl(SO4)2×12H2O、KAl(SO4)2×12H2O或Al2(SO4)3×14~18H2O。
特别优选使用Al2(SO4)3及其水合物作为所述交联剂类型IV的交联剂。
优选的聚合物颗粒为通过下列交联剂类型的交联剂或者通过下列交联剂类型组合的交联剂:I、II、III、IV、I II、I III、I IV、I II III、I II IV、I III IV、II III IV、II IV或III IV而交联的聚合物颗粒。上述交联剂类型的组合分别产生聚合物颗粒交联剂的优选实施方式。
所述聚合物颗粒进一步优选的实施方式为通过任何上述交联剂类型I的交联剂而交联的聚合物颗粒。其中优选水溶性交联剂。关于这一点,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸(异丁烯酸)酯、三烯丙基甲基氯化铵、四烯丙基氯化铵以及用相对于每mol丙烯酸的9mol环氧乙烷制得的烯丙基壬二醇丙烯酸酯是特别优选的。
所述吸水性聚合物可以由上述单体和交联剂通过多种聚合方法而制备。例如,在这方面可提及优选在捏合反应器如挤出机中进行的本体聚合,带式聚合(belt polymerisation)、溶液聚合、喷射聚合(spraypolymerisation)、反相乳液聚合和反相悬浮聚合。溶液聚合优选在作为溶剂的水中进行。所述溶液聚合可以连续地或间断地进行。关于反应部分例如温度、引发剂的类型和用量以及反应方法可以从现有技术中了解到广泛的可能变化方案。典型的工艺在下列专利说明书中得到了描述:US4,286,082、DE 27 06 135、US 4,076,663、DE 35 03 458、DE 40 20 780、DE 42 44 548、DE 43 23 001、DE43 33 056、DE 44 18 818。其公开内容通过引用并入本文并由此形成本公开的一部分。
一般常见的,所述聚合由引发剂引发。在所述聚合条件下形成自由基的所有引发剂可以用作所述聚合引发用的引发剂,该引发剂为通常用于超吸收体制备中的引发剂。通过电子束对所述可聚合的水溶液作用而引发聚合也是可以的。所述聚合可以在不存在上述类型引发剂的情况下通过在光引发剂的存在下能量束的作用而引发。聚合引发剂可以以溶解或分散在根据本发明的单体溶液中而使用。本领域技术人员公知可分解成自由基的所有化合物均可用作引发剂。其中尤其涉及过氧化物、氢过氧化物、过氧化氢、过硫酸盐、偶氮化合物以及所谓的氧化还原催化剂。优选使用的是水溶性催化剂。在某些情况下,有利的是使用不同聚合引发剂的混合物。这些混合物之中,包含可以任何可能的用量比例使用的过氧化氢和过二硫酸钠或过二硫酸钾的那些引发剂是优选的。适合的有机过氧化物优选为过氧化乙酰丙酮、过氧化甲乙酮、叔丁基氢过氧化物、氢过氧化枯烯、过新戊酸叔戊基酯、过新戊酸叔丁基酯、过新己酸叔丁基酯、异丁酸叔丁基酯、过-2-乙基己酸叔丁基酯、过异壬酸叔丁基酯、过马来酸叔丁基酯、过苯甲酸叔丁基酯、叔丁基-3,5,5-三甲基己酸酯和过新癸酸戊基酯。另外优选作为聚合引发剂的是:偶氮化合物、例如2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)-二氢氯化物、偶氮-双脒基丙烷-二氢氯化物、2,2’-偶氮双(N,N’-二亚甲基)异丁脒-二氢氯化物、2-(氨基甲酰基偶氮)异丁腈和4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)。所述化合物以常规用量使用,优选为0.001~5mol%,更优选为0.1~2mol%,分别基于待聚合单体的量。
所述氧化还原催化剂具有至少一种上述过氧化物作为氧化成分和优选地作为还原成分的抗坏血酸、葡萄糖、山梨糖、甘露糖、铵或碱金属的亚硫酸氢盐、硫酸盐、硫代硫酸盐、连二亚硫酸盐或硫化物、金属盐(例如铁(II)离子或银离子或羟甲基次硫酸氢钠)。优选用作所述氧化还原催化剂中还原成分的是抗坏血酸或焦亚硫酸钠。基于聚合中所用单体的量,使用1×10-5~1mol%的所述氧化还原催化剂的还原成分以及1×10-5~5mol%的所述氧化还原催化剂的氧化成分。代替所述氧化还原催化剂的氧化成分或者除了所述氧化还原催化剂的氧化成分之外,可以使用一种或多种优选地水溶性偶氮化合物。
如果所述聚合通过能量束的作用而引发,通常使用所谓的光引发剂。这些可以包括例如所谓的α-分裂型、提氢型或也包括叠氮化物。此类引发剂的实例为二苯甲酮衍生物(例如米歇勒酮)、菲衍生物、氟衍生物、蒽醌衍生物、噻吨酮衍生物、香豆素衍生物、苯偶姻醚及其衍生物、偶氮化合物(如上述的自由基形成体)、取代的六芳基双咪唑或酰基膦氧化物。叠氮化合物的实例为:2-(N,N-二甲基氨基)乙基-4-叠氮基肉桂酸酯、2-(N,N-二甲基氨基)乙基-4-叠氮基萘基酮、2-(N,N-二甲基氨基)乙基-4-叠氮基苯甲酸酯、5-叠氮基-1-萘基-2’-(N,N-二甲基氨基)乙基砜、N-(4-磺酰基叠氮基苯基)马来酰亚胺、N-乙酰基-4-磺酰基叠氮基苯胺、4-磺酰基叠氮基苯胺、4-叠氮基苯胺、4-叠氮基苯甲酰甲基溴、对-叠氮基苯甲酸、2,6-双(对-叠氮基苯亚甲基)环已酮和2,6-双(对-叠氮基苯亚甲基)-4-甲基环已酮。当使用时所述光引发剂其用量基于待聚合单体通常为0.01~5wt%。
根据本发明优选使用的氧化还原体系包括过氧化氢、过二硫酸钠和抗坏血酸。通常根据本发明偶氮化合物优选作为引发剂,其中偶氮-双(脒基丙烷)二氢氯化物是特别优选的。通常所述聚合是用所述引发剂在30~90℃的温度下引发的。
制备所述吸水性聚合物之后,将这些聚合物干燥并粉碎以形成上述聚合物颗粒。
至于水溶性聚合物(α4),水溶性聚合产物例如包含部分或全部皂化的聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮的那些、淀粉或淀粉衍生物、聚二醇或聚丙烯酸可以优选地聚合成所述聚合物颗粒。这些聚合物的分子量并非关键,只要其是水溶性的。优选的水溶性聚合物为淀粉或淀粉衍生物或聚乙烯醇。所述水溶性聚合物、优选合成聚合物(如聚乙烯醇)也可用作待聚合单体的接枝基体。
用于本发明方法中所述聚合物颗粒的添加剂(α5)可优选地包括悬浮剂、气味粘结剂(odour binder)、表面活性剂或抗氧化剂。这些添加剂(α5)优选在所述单体溶液聚合之前加入或在制备所述颗粒之后与该聚合物颗粒混合,其中对于混合而言,可以使用本领域技术人员公知的混合装置,例如Patterson-Kelley混合器、DRAIS湍流混合器、Ldige混合器、Ruberg混合器、螺旋混合器、锅式混合器和流化床混合器,以及在其中所述聚合物颗粒和所述添加剂(α5)以快速频率借助于旋转刮刀混合的持续运行的立式混合器(Schugi混合器)。
本发明方法的另一实施方式中,将所述吸收性聚合物颗粒的外部与包含Al3+离子的化合物接触。其中优选的是将所述包含Al3+离子的化合物以0.01~30wt%、尤其优选0.1~20wt%、最优选0.3~5wt%的量与所述聚合物颗粒接触,所述量分别基于所述吸收性聚合物颗粒的重量。
优选地通过使以流体形式的该化合物与所述聚合物颗粒接触而将所述吸收性聚合物颗粒与所述含有Al3+离子的化合物接触,所述流体包含所述含有Al3+离子的化合物以及溶剂(如甲醇或乙醇或其中至少两种的混合物)。不考虑结晶水,所述含有Al3+离子的化合物由此存在于该流体中的量优选为0.1~50wt%,更优选是1~30wt%,分别基于该流体的总重量。进一步优选的是将所述流体以0.01~15wt%、优选0.05~6wt%的量与所述吸收性聚合物颗粒接触,其分别基于所述吸收性聚合物颗粒的重量。
优选的含有Al3+离子的化合物为AlCl3×6H2O、NaAl(SO4)2×12H2O、KAl(SO4)2×12H2O或Al2(SO4)3×14~18H2O。
本发明方法的另一实施方式中,在第一混合作用中与所述聚合物颗粒混合而在第二混合作用中均化于所述聚合物颗粒中的所述液体包含含有Al3+离子的化合物。优选的含有Al3+离子的化合物为AlCl3×6H2O、NaAl(SO4)2×12H2O、KAl(SO4)2×12H2O或Al2(SO4)3×14~18H2O。
根据本发明更优选的是用于本发明方法中的聚合物颗粒具有内部部分、围绕该内部部分的外部部分以及围绕所述外部部分的表面部分,其中所述外部部分比其内部部分具有更高的交联度,所以优选地形成核-壳结构。所用聚合物颗粒表面部分中增加的交联作用是优选通过表面附近的反应性基团的二次交联而实现的。该二次交联可以是热、光化学或化学交联。作为化学二次交联用的二次交联剂,其中优选的是所提及作为交联剂类型II和IV的化合物(α3)。碳酸亚乙酯尤其优选作为二次交联剂。
所述二次交联剂在所述交联中的用量为0.01~30wt%,特别优选为0.1~20wt%,最优选为0.3~5wt%,分别基于本发明方法中所用的聚合物颗粒的重量。
所述二次交联的发生优选地使得包含溶剂(优选水)、与水混溶的有机溶剂(如甲醇或乙醇或其至少两种的化合物)以及所述二次交联剂的流体F1在30~300℃、特别优选100~200℃的温度下与所述聚合物颗粒的外部部分接触。其中所述接触优选通过喷射该流体至所述聚合物颗粒上和然后混合已经与该流体F1接触的聚合物颗粒而实现。其中所述流体F1中二次交联剂存在的量基于流体F1的总重量优选为0.01~20wt%,尤其优选0.1~10wt%。进一步优选的是将所述流体F1与所述聚合物颗粒以分别基于聚合物颗粒重量的0.01~50wt%、特别优选0.1~30wt%的量接触,。
如果将所述吸收性聚合物颗粒与含有Al3+离子的化合物接触,进一步优选的是在二次交联的情况下将所述聚合物颗粒在进行二次交联之前与所述含有Al3+离子的化合物接触。其中所述吸收性聚合物颗粒可首先与包含所述含有Al3+离子的化合物的流体接触和然后与包含所述交联剂的流体接触。同样可以的是将在同一流体中所述含有Al3+离子的化合物与所述交联剂与所述吸收性聚合物颗粒接触和然后通过提高温度实现二次交联。决定性因素仅在于所述吸收性聚合物颗粒与所述含有Al3+离子的化合物的接触在进行所述二次交联反应之前发生。
更优选的是用于本发明方法中的聚合物颗粒具有至少一种下列性能:
(A)根据ERT440.1-99对0.9wt%NaCl溶液的最大吸收能力为至少10~1000g/g,优选15~500g/g,特别优选20~300g/g,
(B)根据ERT470.1-99用0.9wt%NaCl溶液可萃取的部分基于所述聚合物颗粒总计小于30wt%,优选小于20wt%,特别优选小于10wt%,
(C)根据ERT460.1-99堆积密度为300~1000g/l,优选310~800g/l,特别优选320~700g/l,
(D)根据ERT400.1-99 1g所述聚合物颗粒在1升水中的pH值为4~10,优选5~9,特别优选5.5~7.5。
(E)根据ERT441.1-99的CRC值为10~100g/g,优选15~80g/g,特别优选20~60g/g。
(F)根据ERT442.1-99在0.7psi(50g/cm2)的压力下AAP值为10~60g/g,优选15~50g/g,特别优选为20~40g/g。
(G)根据ERT442.1-99在0.3psi(20g/cm2)的压力下AAP值为10~100g/g,优选15~60g/g,特别优选20~50g/g。
源于上述性能的两种或更多性能的性能组合代表本发明方法的优选实施方式。进一步优选的实施方式为其中本发明方法中所用的聚合物颗粒具有下列以字母或字母组合所描述的性能或者性能组合的方法:A、B、C、D、E、F、G、AB、AC、AD、AE、AF、AG、EF、EG、FG、ABC、ABD、ABE、ABF、ABG、ACD、ACE、ACF、ACG、ADE、ADF、ADG、AEF、AEG、CEF、CEG、EFG、ABCD、ABCE、ABCF、ABCG、ABDE、ABDF、ABDG、ACDE、ACDF、ACDG、ACEF、ACEG、ADEF、ADEG、CEFG、ACDEF、ACDEG、ABDEF、ABDEG、ABCEF、ABCEG、ACBDF、ACBDG、ABCDE、ABCDEF、ABCDEG或ABCDEFG,其中组合CEFG是特别优选的,组合EF是更优选的。
可单独或组合存在的其它优选实施方式和特征通过下列附图进行说明。然而附图不应限制本发明而只是举例说明本发明。其示意地表示:
图1用于制备吸收性聚合物的本发明方法的两个步骤;和
图2第一混合作用期间聚合物颗粒与两个粘在一起的聚合物颗粒之间的碰撞。
图3吸收时间(收集时间)确定用实验装置的横截面。
图4该吸收时间(收集时间)确定用实验装置的详细示图。
图5该吸收时间(收集时间)确定用实验装置单个元件的精确尺寸的绘图。
图6和7再润湿值确定用的实验装置。
图1显示了在第一混合作用中聚合物颗粒(1)与液体(2)混合。所述聚合物颗粒(1)的表面因而以液体(2)润湿并形成液体(2)润湿的聚合物颗粒(3)。在第二混合作用中所述液体(2)渗透该润湿的聚合物颗粒(3)进入所述聚合物颗粒(1)的内部。由此所述液体(2)均匀地分散在所述聚合物颗粒中。所述聚合物颗粒(1)略微溶胀。所述液体(2)在所述聚合物颗粒(1)中的均化作用导致水分吸收更快。
图2显示了聚合物颗粒(1)与两个粘在一起的聚合物颗粒(1’,1”)之间碰撞的实例。所述粘在一起的聚合物颗粒(1’,1”)由多种因素如所述液体(2)和所述聚合物颗粒(1’,1”)的内聚力或粘附力而保持在一起。聚合物颗粒(1’,1”)表面之间的粘附层(5)导致聚合物颗粒(1’,1”)之间进一步的粘合效果。借助于所述接近的聚合物颗粒(1)的高速度,粘在一起的聚合物颗粒(1’)和(1”)之间的粘附力得以克服。特别是该粘附层被断开。碰撞的结果是一个粘在一起的聚合物颗粒(1’)与另一个粘在一起的聚合物颗粒(1”)分离,因此在碰撞(4)之后所述聚合物颗粒(1,1’,1”)单独地继续运动。通过碰撞达到了所述表面的均匀润湿。
用于制备吸收性聚合物的本发明方法具有其中混合许多吸收性聚合物颗粒(1)与液体(2)的第一混合作用以及其中所述液体(2)均化于所述聚合物颗粒(1)中的第二混合作用,其中所述聚合物颗粒(1)在第一混合作用中的混合速度使得单个聚合物颗粒(1)的动能平均大于单个聚合物颗粒(1)之间的粘附能,并且在第二混合作用中以低于第一混合作用中的速度搅拌所述聚合物颗粒(1)。不同的速度引起所述聚合物颗粒(1)的流化,该流化作用可防止所述聚合物颗粒(1)在所述混合作用期间结块。如此制得的吸收性聚合物或包含此类聚合物的复合物或化学制品的特点在于溶胀作用特别迅速。
此外本发明包括可通过本发明的方法得到的吸收性聚合物。
本发明也包括水含量为0.1~20wt%、优选0.5~15wt%、最优选1~5wt%的吸收性聚合物,其分别根据ERT430.1-99的烘箱法确定且分别基于所述吸收性聚合物的总重量,其可优选地通过本发明的方法得到的,其具有至少一种下列性能:
(A1)根据ERT442.1-99在0.7psi(50g/cm2)的压力下AAP值为10~60g/g,优选15~50g/g,特别优选为20~40g/g,
(B1)根据ERT442.1-99在0.3psi(20g/cm2)的压力下AAP值为10~100g/g,优选15~60g/g,特别优选为20~50g/g,
(C1)根据ERT441.1-99的CRC值为10~100g/g,优选15~50g/g,特别优选17~40g/g,
(D1)根据ERT442.1-99在0.7psi压力下确定的AAP值的上述方法经由机械应力退化后确定的下降值小于20%,优选小于15wt%,最优选小于10%,
(E1)在由50wt%所述吸收性聚合物、47.5wt%纤维素纤维和2.5wt%聚丙烯和聚乙烯双组分纤维组成的复合物中,根据此处所述测试方法确定的首次润湿后的吸收时间小于53秒,优选小于50秒,特别优选小于46秒,
(F1)在由50wt%所述吸收性聚合物、47.5wt%纤维素纤维和2.5wt%聚丙烯和聚乙烯双组分纤维组成的复合物中,根据此处所述测试方法确定的第二次润湿之后的吸收时间小于253秒,优选小于225秒,特别优选小于200秒,
(G1)在由50wt%所述吸收性聚合物,47.5wt%纤维素纤维和2.5wt%聚丙烯和聚乙烯双组分纤维组成的复合物中,根据此处所述测试方法确定的第三次润湿之后的吸收时间小于475秒,优选小于450秒,特别优选小于400秒,
(H1)在由50wt%所述吸收性聚合物,47.5wt%纤维素纤维和2.5wt%聚丙烯和聚乙烯双组分纤维组成的复合物中,根据此处所述测试方法确定的再润湿值小于12.55g/g,优选小于12g/g,特别优选小于11g/g,
其中水分均匀地分布在所述吸收性聚合物中。
优选的吸收性聚合物是特征在于具有下列性能或性能组合的那些聚合物:A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1、A1B1、A1C1、A1D1、B1C1、B1D1、C1D1、A1B1C1、A1B1D1、A1C1D1、B1C1D1、A1B1C1D1、E1F1、E1F1G1、F1G1、E1F1G1H1、F1G1H1、G1H1、D1E1F1G1H1、D1E1F1G1、D1E1F1、D1E1、D1H1,其中D1是特别优选的。
进一步优选的是本发明的吸收性聚合物具有与可通过本发明方法得到的聚合物相同的性能。更优选的是根据本发明方法以及本发明吸收性聚合物的本发明实施方式,仅给出了下限的本发明的特征值具有为最优选的所述下限值的20倍、优选10倍、特别优选5倍的上限。
本发明还包括包含本发明吸收性聚合物以及基体的复合物。优选的是本发明的吸收性聚合物和所述基体牢固地结合在一起。作为基体优选的是由聚合物(例如聚乙烯、聚丙烯或聚酰胺)、金属、绒头织物、绒毛、薄纱、织物、天然或合成纤维或其他泡沫材料制得的膜。
本发明优选的复合物为密封材料、缆线、吸收芯以及包含所述复合物的尿布和卫生制品。
密封材料优选为吸水膜,其中所述吸收性聚合物加入到作为基体的聚合物基质或纤维基质中。这优选通过将所述吸收性聚合物与形成聚合物或纤维基质的聚合物(Pm)混合并最终使其结合(可选择地通过热处理结合)而实现。在所述吸收性结构体用作纤维的情况下,由此获得的线/纱与另外包含其他材料作为基质的纤维进行纺纱并然后例如通过编或织方式结合在一起,或者直接结合在一起(即不必与另外的纤维进行纺纱)。典型的方法在H.Savano等人,International Wire & Cable Symposium Proceedings40,333~338(1991);M.Fukuma等人,International Wire & CableSymposium Proceedings,36,350~355(1987)以及US 4,703,132中作了描述。这些公开内容通过引用并入本文并由此形成本公开的一部分。
在所述复合物为缆线的实施方式中,作为颗粒的所述吸收性聚合物可以直接使用,优选地位于所述缆线的绝缘材料下。在所述缆线的另一实施方式中,所述吸收性聚合物(Pa)可以以可溶胀的抗张纱线形式使用。改进缆线的另一实施方式,所述吸收性聚合物可以用作可溶胀膜。此外在所述缆线的又一实施方式中,该吸收性聚合物可在缆线中间用作吸湿芯。在缆线情况下所述基体形成该缆线的所有不含吸收性聚合物的成分。其中包括导管(例如电线路或光导管)、光学或电绝缘材料以及确保所述缆线的机械适用性的缆线成分,例如由抗张材料(如合成材料)制成的网状物、纤维或织物,以及由橡胶或防止所述缆线外部损坏的其他材料制得的绝缘体。
如果所述复合物为吸收芯,那么将所述吸收性聚合物加入基体中。该基体可优选地呈纤维状材料形式。可用于本发明中的纤维状材料包括天然纤维(改性或未改性的)以及合成纤维。适合的未改性和改性的天然纤维的实例包括棉花、细茎针草、甘蔗、粗羊毛、亚麻、丝绸、羊毛、纤维素、化学改性的纸浆、黄麻、人造丝、乙基纤维素和乙酸纤维素。适合的合成纤维可由聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸酯(如Orion)、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醋酸乙烯酯(polyethylvinylacetate)、不可溶或可溶的聚乙烯醇、聚烯烃(如聚乙烯,例如PULPEX)和聚丙烯、聚酰胺如尼龙、聚酯(如DACRON或Kodel)、聚氨酯,聚苯乙烯等制备。所用的纤维可仅包含天然纤维、仅包含合成纤维或包含天然和合成纤维的任何相容组合。
本发明中所用的纤维可以是亲水的或疏水的,或其可以包含亲水和疏水纤维的组合。此处所用的术语“亲水”表示可以沉积在这些纤维上的含水液体(例如含水体液)润湿的纤维或纤维表面。亲水性和可润湿性通常依据有关液体和固体的接触角和表面张力而定义。这在标题为“ContactAngle,Wettability and Adhesion”、由Robert F.Gould出版(版权所有1964)的美国化学会出版物中作了详细论述。如果所述液体和所述纤维或其表面之间的接触角小于90°,或者如果所述液体倾向于在该表面上自发地分布(其中两种情形通常同时存在),那么纤维或纤维表面可以被液体润湿(即是亲水的)。另一方面如果所述接触角大于90°且所述液体不会在该纤维表面上自发铺展,那么纤维或纤维表面被认为是疏水的。
根据本发明优选的纤维是亲水纤维。适合的亲水纤维包括纤维素纤维,改性纤维素纤维、人造丝、聚酯纤维如聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如DACRON)、亲水尼龙(HYDROFIL)等。适合的亲水纤维也可通过使疏水纤维亲水化而得到,例如经表面活性剂处理的或二氧化硅处理的热塑性纤维,其源自例如聚烯烃如聚乙烯或聚丙烯、或者聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯等。由于可用性和成本缘故,纤维素纤维尤其是纸浆纤维优选用于本发明中。用于本发明中的进一步优选的亲水纤维是化学硬化的纤维素纤维。术语“化学硬化的纤维素纤维”此处表示为了提高该纤维在干燥以及含水条件下的刚性而通过化学方法硬化的纤维素纤维。上述方法可以包括化学硬化剂,其例如覆盖和/或浸渍该纤维。所述方法也可包括通过改变其化学结构而使所述纤维硬化,例如通过聚合物链的交联。可覆盖或浸渍所述纤维素纤维的聚合物硬化剂包括:具有含氮基团(例如氨基)的阳离子淀粉(其可从National Starch and Chemical Corp.,Bridgewater,NJ,USA可得到)、乳胶、防潮树脂如聚酰胺表氯醇树脂(例如Kymene557H,Hercules,Inc.,Wilmington,Delaware,USA)、聚丙烯酰胺树脂(例如在US 3,556,932中描述的)、市售可得的聚丙烯酰胺(如American Cyanamid Co.,Stanfort,CT,USA的Parez631NZ)、脲甲醛以及三聚氰胺甲醛树脂。通过以单独形式交联连接而硬化的纤维(即单独硬化的纤维以及其制备方法)例如在US 3,224,926、US 3,440,135、US3,932,209和US 4,035,147中作了公开。优选的交联剂为戊二醛、乙二醛、甲醛、乙醛酸、氧化二琥珀酸和柠檬酸。通过交联或涂覆、浸渍或交联得到的硬化纤维素纤维可以是扭曲或卷曲的,所述纤维优选是扭曲的并另外是卷曲的。
除了上述纤维状材料之外,所述芯体也可包含热塑性材料。熔化时,至少一部分这种热塑性材料通常由于毛细作用梯度而在所述纤维之间渗透至纤维的断面。这些断面成为热塑性塑料的粘结部位。如果该元件得以冷却,那么所述热塑性材料会在这些断面上固化,以形成将所述基质或纤维组织在相应各层中保持在一起的粘结部位。所述热塑性材料可以呈多种形式,例如颗粒、纤维或颗粒与纤维的组合。这些材料可包括多种热塑性聚合物,其选自聚烯烃如聚乙烯(例如PULPEX)和聚丙烯、聚酯、共聚酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醋酸乙酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯和上述材料的共聚物(如氯乙烯/醋酸乙烯酯)等。对于芯体,主要地由纤维素制得的优选纤维状的材料可用作基体。
在所述芯体的另一实施方式中,该芯体除了所述基体和所述吸收性聚合物之外还包含另外的粉末形式的物质,例如气味粘合物质如环糊精、沸石、无机或有机盐或类似材料。
在所述吸收芯体的一个实施方式中,所述吸收性聚合物的加入量基于所述芯体为10~90wt%,优选20~80wt%,特别优选40~70wt%。在所述芯体的一个实施方式中,所述吸收性聚合物作为颗粒加入到该芯体中。由此所述聚合物颗粒可以均匀地分布在所述纤维状材料中,其可以以层状形式放置在所述纤维状材料之间或所述吸收性聚合物颗粒的浓度可以在纤维状材料中呈梯度。在所述芯体的另一实施方式中所述吸收性聚合物作为纤维加入到该芯体中。
可以同时可选择地采用若干不同的吸收性聚合物颗粒,它们例如在吸收速率、渗透性、保留容量、压力下的吸收性、颗粒分布或化学组成方面不同。可以将这些不同的聚合物颗粒混合在一起加入吸收垫中或放在芯体的不同区域中。这种差别放置方式可以存在于芯体的厚度方向上或芯体的长度或宽度方向上。
所述芯体可通过本领域技术人员已知的常规方法结合,例如通常在转鼓成型领域中技术人员已知的通过成型轮、成型袋和产品形态以及适当地调节计量方式。除此以外还有现代创立的方法,例如以所有计量形式的所谓气流成网工艺(例如EP 850 615,US 4,640,810)、纤维沉淀和固结例如氢键合(例如DE 197 50 890)、热粘合、乳胶粘合(例如EP 850 615)和混合粘合、所谓的湿法成网(例如WO99/49905)、梳理工艺、熔吹工艺、纺吹工艺以及用于制备超吸收无纺物(按EDANA,Brussels的定义)的类似方法,还有这些方法与用于制备所述芯体常见方法之间的组合。可用的其它方法为最广泛意义上的层状物以及挤出和共挤出的、湿和干的以及另外地增强结构体的制备方法。
所述吸收芯的另一实施方式中,该芯体除了用作体液储存层的所述基体和加至该基体中的吸收性聚合物之外,还包含优选用于快速吸收和分布芯体中液体的吸收层。因而所述吸收层可直接布置在所述储存层上面,然而也可以的是所述吸收层通过优选地液体稳定的界面与所述存储层分开。那么该界面首先用作所述吸收层和储存层的支持基体。该界面的优选材料为聚酯纺粘型绒头织物或由聚丙烯、聚乙烯或尼龙制成的绒头织物。
在本发明芯体的一个实施方式中,所述吸收层不含吸收性聚合物。所述吸收层可以具有任何适宜的尺寸且必须不超出所述储存层的总长度或宽度。所述吸收层可例如呈条状或片状形式。整个吸收层优选是亲水的,但也可以具有疏水成分。所述吸收层可包含编织材料、绒头织物材料、或其他适合类型的材料。所述吸收层优选基于疏水的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET纤维)、化学硬化纤维素纤维或这些纤维的混合物。其它适合的材料为聚丙烯、聚乙烯、尼龙或生物纤维。如果所述吸收层包含绒头织物材料,那么所述层可通过多种不同方法制备。这些包括湿法成网、空气流中成型、熔体中成型、作为纺粘型绒头织物成型、梳理(这包括热连接、用溶剂连接或用熔融纺丝方法连接)。当希望在所述吸收层中排列所述纤维时,优选的是最后提及的方法(作为纺粘型绒头织物成形和梳理),因为在这些方法中其更容易将纤维以单一方向排列。对于所述吸收层特别优选的材料为PET-纺粘型绒头织物。
在所述复合物是尿布的实施方式中,所述尿布中不同于所述吸收性聚合物的成分包括该复合物的基体。在一个优选的实施方式中所述尿布包括上述芯体。在这种情况下所述尿布中不同于所述芯体的成分包括该复合物的基体。通常用作尿布的复合物包含不透水的下层、透水的优选疏水性的上层和包含所述吸收性聚合物的层,该层排布于所述下层和上层之间。该含有吸收性聚合物的层优选地是先前所述的芯体。所述下层可包含本领域技术人员已知的所有材料,其中优选聚乙烯或聚丙烯。所述上层可同样地包含本领域技术人员已知的所有适宜材料,其中聚酯、聚烯烃、纤维胶等是优选的,其可提供足够多孔的层以确保该上层具有令人满意的液体渗透性。关于这点参考US 5,061,295、US Re.26,151、US 3,592,194、US 3,489,148以及US 3,860,003中的公开内容。这些公开内容通过引入并入本文并由此形成本公开的一部分。
本发明还包括复合物的制备方法,其中将根据本发明的吸收性聚合物和基体以及可选择地适合添加剂相互接触。该接触优选通过湿法成网和气流成网工艺、压缩、挤出和混合的方式进行。
另外本发明包括可由上述方法得到的复合物。
本发明还涉及化学制品,尤其是泡沫材料、成型体、纤维、片体、膜、缆线、密封材料、液体吸收卫生制品、植物或菌类生长调节介质或植物保护剂的载体、建筑材料用添加剂、包装材料或土壤添加剂,其包含本发明的吸收性聚合物或上述基体。
本发明另外涉及根据本发明的吸收性聚合物或上述基体在化学制品中特别是泡沫材料、成型体、纤维、片体、膜、缆线、密封材料、液体吸收卫生制品、植物或菌类生长调节介质或植物保护剂的载体、建筑材料用添加剂、包装材料或土壤添加剂中的用途。
在作为植物或菌类生长调节介质或植物保护剂用载体的用途中,优选的是所述植物或菌类生长调节介质或植物保护剂可以经过由所述载体控制的时间段内释放。
本发明通过测试方法和非限制性实施例而得以更细致地说明。
测试方法
AAP值的下降值的测定
为了测定根据ERT442.1-99在0.7psi压力下确定的AAP值因对所述聚合物颗粒在球磨机中进行机械处理而导致的下降值,首先测定所述聚合物颗粒ERT442.1-99在0.7psi压力下的AAP值(AAP1)。然后将这些聚合物颗粒通过机械应力进行破坏。为此目的称量10.0g±0.1g超吸收体放在具有24个瓷圆柱体的瓷制容器中并密封。然后将两个瓷制容器放在球磨机(罐式球磨机,US-Stoneware)的辊上,其通过光接触转速计调节以达到95rpm,并且所述球磨机开始运行。旋转时间通过停表在正好6分钟后结束。其后再次测定如此处理过的聚合物颗粒在0.7psi压力下的AAP值(AAP2)。AAP值的下降值定义为
AAP值的下降值[%]=100%-((AAP2/AAP1)×100)
其中将由20次单独测试得到的AAP2或AAP1值的平均值分别用于AAP值的下降值的测定。
吸收时间(收集时间)的测定
为了测定吸收时间,使用成型测试装置,其横截面如图3中所示。其由长度为20.5cm的具有圆形开口(7)和进口管(8)的成型半圆柱形元件(6)组成。该测试装置所用部件的所有表面都是光滑的。如由图4可看出的,其描绘了所述开口(7)的详细示图,该开口(7)具有目径为3~4mm的筛子(9)。该元件(6)安置在同样基本上呈半圆形的槽(10)中。所述元件(6)和槽(10)之间在进口管(8)的开口(7)附近插入测试体(11),也可以是所述复合物。所述元件(6)、开口(7)以及进口管(8)的精确尺寸可从图5中看出。此外在吸收时间的测定中,使用测量精度为0.01的天平以及负载该测试装置用的1kg±0.5g砝码或气动活塞、定时器、来自Schleicher & Schuell公司,型号589/1,Schwarzbrand的定量分析用90mm圆形滤纸以及0.9wt%氯化钠含水蒸馏测试溶液,其以5ml/l酸性品红料液着色。将待测试的复合物切成12cm×30cm的尺寸并置于所述成型测试装置中元件(6)和槽(10)之间的中央。所述元件(6)负载9kg。三次将80g的测试溶液通过所述进口管(8)经开口(7)以20分钟的间隔供应给待测复合物,其中该20分钟间隔以加入所述测试溶液为起点且所述测试溶液同时全部倒入进口管中。所述吸收时间的测定以所述测试溶液的添加为起点而以所述进口管中测试溶液的完全渗出为终点。上述测定方法重复3次且由如此得到的值获得相应的平均值。
再润湿值的测定
为了测定再润湿值,使用图6和7的实验装置。待测定的复合物(11)以称过重量的直径为9cm的圆形测试物的形式放在陪替式培养皿(12)的中间。通过滴管(13)以1.8~2.0ml/s的流速将80g先前所述测试溶液加到该测试物的中央。停止加入该测试溶液之后,将重40.0g且直径为9cm的同样是圆形的滤纸堆叠物(14)(来自Schleicher & Schuell公司、型号58971的定量分析用Schwarzbrand滤纸)称重(FT)并小心地放在所述测试物品的上面。该滤纸堆叠物(14)负载1,270g的砝码(15)达约20g/mm2保持10分钟。停止负载后从该测试物上小心移走该滤纸堆叠物(14)并再次称重(FF)。再润湿值通过FT-FF[g]确定。该测定重复5次并取平均值。
实施例
制备二次交联的吸收性聚合物
将1.50g聚乙二醇-300-二丙烯酸酯和1.50g聚乙二醇-750-单烯丙基醚丙烯酸酯作为交联剂溶解于964.515g中和度为70mol%(单体浓度:37.7%)的丙烯酸钠水溶液中。用氮气冲刷在塑料聚合容器中的该单体溶液30分钟以除去溶解的氧气。在4℃下通过连续加入10g蒸馏水中的0.3g过氧化硫酸氢钠、10g蒸馏水中的0.1g 2,2’-偶氮双-2-脒基丙烷-二氢氯化物、10g蒸馏水中的0.07g 35%过氧化氢溶液以及2g蒸馏水中的0.015g抗坏血酸而开始聚合。当达到最终温度约100℃之后,用切碎机粉碎该凝胶并在对流烘箱中于150℃下干燥2h。将干燥制品粗磨、精磨,筛出150~850μm尺寸的颗粒用于进一步转化(粉末A)。
对比实施例1:
用强力搅拌将50g粉末A与0.15g硫酸铝18水合物和0.15g水的溶液混合,然后与0.3g碳酸亚乙酯和0.3g水的溶液混合,最后在对流烘箱中于170℃下保持90分钟(粉末B)。粉末B具有表1中所列的性能。
                   表1
粉末B性能 单位 测量结果
CRC g/g 28.7
AAP(0.7psi) g/g 21.6
AAP的下降值(0.7psi) 24
实施例1:
将200g二次交联的吸收性聚合物(粉末B)放入快速旋转MTI混合器(MTI mixing technology,Industrieanlagen GmbH,322758 Detmold:型号LM1.5/5;制造年份1995)的旋转罐中,其以1000rpm的混合聚集体速度旋转(容积约1升)。然后用注射器计量入4ml去离子水。约5-15秒后均匀混合该液体和该吸收性聚合物。在15分钟的等待时间(演化)之后用Krups-Drei-Mixer 3000在1档(最慢的旋转速度)下进行第二搅拌作用5分钟,由此仍相互粘附的那些颗粒相互分开并得到自由流动的不含结块的材料(粉末C)。粉末C具有表2中列出的性能。
                表2
粉末C的性能 单位 测量结果
CRC g/g 28.8
AAP(0.7psi) g/g 21.2
AAP的降低(0.7psi) 4.8
测试物用复合物的制备
该复合物通过基于该复合物的50wt%吸收性聚合物(粉末B或C)、47.5wt%来自Stora-Enzo AB Sweden半处理的纤维素纤维Stora Fluff EF、以及2.5wt%各占50wt%聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)的双组分纤维(具有PP核和PE涂层,来自公司Fibervision A/S Denmark)通过用M&J机器(宽度40cm,操作宽度36cm,操作装置:条料速度2m/min,锤磨机中绒毛引入3.6m/min,聚合物用量400g/min,以10g份排出双组分纤维0.7次/min)的气流成网工艺得到,其中均匀地加入所述吸收性聚合物。使用包括薄纱(1层,18g/m2)基重为870g/m2的密度为0.16g/cm3的复合物作为下列测试的测试物。进行测试的结果列于表3中。
                              表3
试样 第一次润湿后的吸收时间[s] 第二次润湿后的吸收时间[s] 第三次润湿后的吸收时间[s] 再润湿[g]
粉末B 53 253 475 12.55
粉末C 45 197 399 10.48
引用符号列表
1       聚合物颗粒
1’,1”粘在一起的聚合物颗粒
2       液体
3       润湿的聚合物颗粒
4       聚合物颗粒1或聚合物颗粒1,1’或1”的速度方向
5    两个聚合物颗粒1之间的粘附层
6    元件
7    开口
8    进口管
9    筛子
10   槽
11   复合物
12   陪替式培养皿
13   滴管
14   滤纸
15   砝码

Claims (18)

1.吸收性聚合物的制备方法,其包括将许多吸收性聚合物颗粒与液体混合的第一混合作用以及将该液体分散于所述聚合物颗粒中的第二混合作用,其中在第一混合作用中所述聚合物颗粒的混合速度使得单个聚合物颗粒的动能平均大于单个聚合物颗粒之间的粘附能,并且在第二混合作用中以较第一混合作用更低的速度搅拌所述聚合物颗粒。
2.吸收性聚合物的制备方法,其包括将许多吸收性聚合物颗粒与液体混合的第一混合作用以及将该液体分散于所述聚合物颗粒中的第二混合作用,其中在第一混合作用中所述聚合物颗粒混合的速度使得单个聚合物颗粒的动能平均大于单个聚合物颗粒之间的粘附能,并且在第二混合作用中以较第一混合作用更低的速度搅拌所述聚合物颗粒,其特征在于所述吸收性聚合物颗粒在第一混合作用之前已经在表面部分进行了二次交联并且在所述二次交联之前与含有Al3+离子的化合物接触。
3.根据权利要求1或2的方法,其特征在于所述聚合物颗粒在第一混合作用中的平均速度等于8~80m/sec,尤其是15m/sec~60m/sec,优选20~30m/sec,和/或所述聚合物颗粒在第二混合作用中的速度低于3m/sec,尤其是低于0.3m/sec,优选低于0.03m/sec。
4.根据前述任一项权利要求的方法,其特征在于第一混合作用中弗劳德数为1~50,尤其是1.5~40,优选1.7~33,和/或第二混合作用中弗劳德数为0.001~1,特别是0.01~0.2,优选为0.08~0.03。
5.根据前述任一项权利要求的方法,其特征在于第一混合作用中将所述聚合物颗粒返混,尤其是发生10%~30%返混。
6.根据前述任一项权利要求的方法,其特征在于第一混合作用中的平均停留时间为5~200sec,尤其是10~100sec,优选20~60sec。
7.根据前述任一项权利要求的方法,其特征在于对于安全混合来说在第一混合作用期间形成的静态压力低于0.1bar,尤其是低于0.05bar,优选低于0.01bar。
8.根据前述任一项权利要求的方法,其特征在于水或水溶液作为液体加入。
9.根据权利要求8的方法,其特征在于所述液体包含添加剂,尤其是醇类。
10.根据前述任一项权利要求的方法,其中所述聚合物颗粒基于
(α1)0.1~99.999wt%聚合的烯键式不饱和的含有酸性基团的含有质子化氮或季氮的单体或其混合物,
(α2)0~70wt%能够与(α1)共聚的聚合的烯键式不饱和单体,
(α3)0.001~10wt%的一种或多种交联剂,
(α4)0~30wt%的水溶性聚合物,以及
(α5)0~20wt%的一种或多种添加剂,其中组分重量(α1)~(α5)之和等于100wt%。
11.根据前述任一项权利要求的方法,其中所述聚合物颗粒具有至少一种下列性能:
(A)对0.9wt%NaCl溶液的最大吸收能力为至少10~1000g/g SAP颗粒,
(B)用0.9wt%NaCl水溶液可萃取的部分基于所述SAP颗粒小于30wt%,
(C)堆积密度为300~1000g/l,
(D)1g所述SAP颗粒在1升水中的pH值为4~10,
(E)CRC值为10~100g/g,
(F)在0.7psi的压力下AAP值为10~60g/g,
(G)在0.3psi的压力下AAP值为10~100g/g。
12.可由前述任一项权利要求得到的吸收性聚合物。
13.一种吸收性聚合物,该聚合物包含其量基于所述吸收性聚合物总重量为0.1~20wt%的水,其具有至少一种下列性能:
(A1)在0.7psi(50g/cm2)的压力下AAP值为10~60g/g,
(B1)在0.3psi(20g/cm2)的压力下AAP值为10~100g/g,
(C1)CRC值为10~100g/g,
(D1)在0.7psi的负载下AAP值在经由机械应力退化后的下降值小于20%,
(E1)在由50wt%所述吸收性聚合物、47.5wt%纤维素纤维和2.5wt%聚丙烯和聚乙烯双组分纤维组成的复合物中,根据本文所述测试方法确定的首次润湿后的吸收时间小于53秒,
(F1)在由50wt%所述吸收性聚合物、47.5wt%纤维素纤维和2.5wt%聚丙烯和聚乙烯双组分纤维组成的复合物中,根据本文所述测试方法确定的第二次润湿后的吸收时间小于253秒,
(G1)在由50wt%所述吸收性聚合物、47.5wt%纤维素纤维和2.5wt%聚丙烯和聚乙烯双组分纤维组成的复合物中,根据本文所述测试方法确定的第三次润湿后的吸收时间小于475秒,
(H1)在由50wt%所述吸收性聚合物、47.5wt%纤维素纤维和2.5wt%聚丙烯和聚乙烯双组分纤维组成的复合物中,根据本文所述测试方法确定的再润湿值小于12.55g/g,
其中所述水分均匀地分散在所述吸收性聚合物中。
14.复合物,其包含权利要求12或13的吸收性聚合物和基体。
15.复合物的制备方法,其中将权利要求12或13的吸收性聚合物和基体以及可选择地添加剂相互接触。
16.可通过权利要求15的方法得到的复合物。
17.化学制品,其包含权利要求12或13的吸收性聚合物或权利要求14或16的复合物。
18.权利要求12或13的吸收性聚合物或权利要求14或16的复合物在化学制品中的用途。
CNB2003801020765A 2002-10-25 2003-10-24 制备吸收性聚合物的两步混合方法 Expired - Lifetime CN100509922C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10249822.9 2002-10-25
DE2002149822 DE10249822A1 (de) 2002-10-25 2002-10-25 Zweistufiges Mischverfahren zur Herstellung eines absorbierenden Polymers

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2007101054051A Division CN101058676A (zh) 2002-10-25 2003-10-24 制备吸收性聚合物的两步混合方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1708541A true CN1708541A (zh) 2005-12-14
CN100509922C CN100509922C (zh) 2009-07-08

Family

ID=32103023

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2003801020765A Expired - Lifetime CN100509922C (zh) 2002-10-25 2003-10-24 制备吸收性聚合物的两步混合方法
CNA2007101054051A Pending CN101058676A (zh) 2002-10-25 2003-10-24 制备吸收性聚合物的两步混合方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2007101054051A Pending CN101058676A (zh) 2002-10-25 2003-10-24 制备吸收性聚合物的两步混合方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7893134B2 (zh)
EP (1) EP1572782B1 (zh)
JP (1) JP4638233B2 (zh)
CN (2) CN100509922C (zh)
DE (1) DE10249822A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102989350B (zh) * 2007-09-07 2015-05-06 默克专利股份有限公司 均匀液体混合物的制备方法
CN114222787A (zh) * 2019-10-08 2022-03-22 株式会社Lg化学 用于制备超吸收性聚合物的方法

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008522003A (ja) * 2004-12-03 2008-06-26 ストックハウゼン ゲーエムベーハー 高吸水性ポリマー用架橋剤
US8247499B2 (en) * 2005-04-22 2012-08-21 Evonik Stockhausen Gmbh Water-absorbing polymer structure with improved absorption properties
DE102005018924A1 (de) 2005-04-22 2006-10-26 Stockhausen Gmbh Wasserabsorbierende Polymergebilde mit verbesserten Absorptionseigenschaften
DE102005055497A1 (de) * 2005-11-18 2007-05-31 Stockhausen Gmbh Geruchsbindende superabsorbierende Zusammensetzung
DE102006019157A1 (de) * 2006-04-21 2007-10-25 Stockhausen Gmbh Herstellung von hochpermeablen, superabsorbierenden Polymergebilden
WO2008113788A2 (de) * 2007-03-19 2008-09-25 Basf Se Verfahren zum beschichten wasserabsorbierender polymerpartikel
DE102007024080A1 (de) * 2007-05-22 2008-11-27 Evonik Stockhausen Gmbh Verfahren zum schonenden Mischen und Beschichten von Superabsorbern
DE102007045724B4 (de) 2007-09-24 2012-01-26 Evonik Stockhausen Gmbh Superabsorbierende Zusammensetzung mit Tanninen zur Geruchskontrolle, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung
TWI455973B (zh) * 2008-03-05 2014-10-11 Evonik Degussa Gmbh 用於氣味控制的具有水楊酸鋅的超吸收性組合物
WO2011024974A1 (ja) * 2009-08-27 2011-03-03 株式会社日本触媒 ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂およびその製造方法
DE102010008163A1 (de) * 2010-02-16 2011-08-18 Evonik Stockhausen GmbH, 47805 Verfahren zur Rückführung von Polymerfeinteilchen
EP2550316B2 (de) * 2010-03-25 2018-11-14 Basf Se Verfahren zur herstellung wasserabsorbierender polymerpartikel
DE102011086522A1 (de) 2011-11-17 2013-05-23 Evonik Degussa Gmbh Superabsorbierende Polymere für hochgefüllte oder faserfreie Hygieneartikel
EP2615120B2 (en) 2012-01-12 2022-12-21 Evonik Superabsorber GmbH Process for the continuous preparation of water-absorbent polymers
US20150306272A1 (en) * 2012-12-20 2015-10-29 Basf Se Odour-inhibiting superabsorber
KR102151467B1 (ko) * 2013-03-27 2020-09-03 스미토모 세이카 가부시키가이샤 흡수성 수지 조성물의 제조 방법
CN105342756A (zh) * 2015-10-21 2016-02-24 芜湖悠派护理用品科技股份有限公司 一种护理垫
JP2018149542A (ja) * 2018-05-29 2018-09-27 日本コークス工業株式会社 乾式メディア撹拌型粉砕機の運転方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4703132A (en) * 1986-05-16 1987-10-27 Pirelli Cable Corporation Filling compound for multi-wire conductor of an electrical cable and cables including such compound
US4985251A (en) * 1987-04-01 1991-01-15 Lee County Mosquito Control District Flowable insecticidal delivery compositions and methods for controlling insect populations in an aquatic environment
US4983390A (en) * 1987-04-01 1991-01-08 Lee County Mosquito Control District Terrestrial delivery compositions and methods for controlling insect and habitat-associated pest populations in terrestrial environments
US4983389A (en) * 1987-04-01 1991-01-08 Lee County Mosquito Control District Herbicidal delivery compositions and methods for controlling plant populations in aquatic and wetland environments
US4818534A (en) * 1987-04-01 1989-04-04 Lee County Mosquito Control District Insecticidal delivery compositions and methods for controlling a population of insects in an aquatic environment
CA1333439C (en) * 1988-05-23 1994-12-06 Akito Yano Method for production of hydrophilic polymer
US5002986A (en) * 1989-02-28 1991-03-26 Hoechst Celanese Corporation Fluid absorbent compositions and process for their preparation
DE19529348C2 (de) * 1995-08-09 1997-11-20 Stockhausen Chem Fab Gmbh Absorptionsmittel für Wasser und wäßrige Flüssigkeiten auf Polyacrylatbasis sowie Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung
JP3103754B2 (ja) 1995-10-31 2000-10-30 三洋化成工業株式会社 改質された吸水性樹脂粒子およびその製法
DE19646484C2 (de) * 1995-11-21 2000-10-19 Stockhausen Chem Fab Gmbh Flüssigkeitsabsorbierende Polymere, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
JP3688418B2 (ja) 1995-12-27 2005-08-31 株式会社日本触媒 吸水剤並びに衛生材料
DE69630441T3 (de) * 1995-12-27 2019-02-28 Nippon Shokubai Co. Ltd. Wasser-Absorbierungsmittel und Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung
TR199900010T2 (xx) * 1996-07-06 1999-05-21 Stockhausen Gmbh & Co. Kg Emici altl�klar, bunlar�n �retimi i�in y�ntem ve bunlar�n kullan�m�.
DE19645240A1 (de) * 1996-07-06 1998-01-08 Stockhausen Chem Fab Gmbh Saugfähige Einlagen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
JP4271736B2 (ja) * 1997-04-29 2009-06-03 シュトックハウゼン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング すぐれた加工性を有する高吸収性ポリマー
DE19748153A1 (de) * 1997-10-31 1999-05-06 Stockhausen Chem Fab Gmbh Verfahren zur Herstellung kationischer Polyelektrolyte
DE19813443A1 (de) * 1998-03-26 1998-10-08 Stockhausen Chem Fab Gmbh Wasser- und wäßrige Flüssigkeiten absorbierende Polymerisatteilchen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
US6056854A (en) * 1998-03-27 2000-05-02 Basf Corporation Process to make a wet-laid absorbent structure
US6562879B1 (en) * 1999-02-15 2003-05-13 Nippon Shokubai Co., Ltd. Water-absorbent resin powder and its production process and use
JP4380873B2 (ja) 1999-02-15 2009-12-09 株式会社日本触媒 吸水性樹脂粉末およびその用途
DE19909653A1 (de) * 1999-03-05 2000-09-07 Stockhausen Chem Fab Gmbh Pulverförmige, vernetzte, wässrige Flüssigkeiten sowie Blut absorbierende Polymere, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
DE19909838A1 (de) * 1999-03-05 2000-09-07 Stockhausen Chem Fab Gmbh Pulverförmige, vernetzte, wässrige Flüssigkeiten sowie Blut absorbierende Polymere, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
DE19941423A1 (de) * 1999-08-30 2001-03-01 Stockhausen Chem Fab Gmbh Polymerzusammensetzung und ein Verfahren zu dessen Herstellung
DE19941072A1 (de) * 1999-08-30 2001-03-01 Stockhausen Chem Fab Gmbh Polymerisatzusammensetzung und ein Verfahren zu dessen Herstellung
US6414214B1 (en) * 1999-10-04 2002-07-02 Basf Aktiengesellschaft Mechanically stable hydrogel-forming polymers
DE10043710B4 (de) * 2000-09-04 2015-01-15 Evonik Degussa Gmbh Verwendung pulverförmiger an der Oberfläche nachvernetzter Polymerisate und Hygieneartikel
DE10052966A1 (de) * 2000-10-25 2002-05-02 Stockhausen Chem Fab Gmbh Hochquellbare Absorptionsmittel mit einer verminderten Tendenz zum Verbacken

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102989350B (zh) * 2007-09-07 2015-05-06 默克专利股份有限公司 均匀液体混合物的制备方法
CN114222787A (zh) * 2019-10-08 2022-03-22 株式会社Lg化学 用于制备超吸收性聚合物的方法
CN114222787B (zh) * 2019-10-08 2023-09-01 株式会社Lg化学 用于制备超吸收性聚合物的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1572782B1 (de) 2015-02-25
EP1572782A1 (de) 2005-09-14
JP4638233B2 (ja) 2011-02-23
CN101058676A (zh) 2007-10-24
US7893134B2 (en) 2011-02-22
DE10249822A1 (de) 2004-05-13
JP2006503949A (ja) 2006-02-02
US20090209683A1 (en) 2009-08-20
CN100509922C (zh) 2009-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1708541A (zh) 制备吸收性聚合物的两步混合方法
TW200412905A (en) Two-step mixing process for producing an absorbent polymer
CN102648218B (zh) 吸水性树脂颗粒的制造方法、吸水性树脂颗粒、止水材料和吸收性物品
CN101589066B (zh) 粒子状吸水性聚合物及其制造方法
CN1264898C (zh) 具有改善封阻性质的吸收性结构
CN1125089C (zh) 吸收含水液体和血液的粉末状交联聚合物及其制造方法和应用
CN1134471C (zh) 吸水性树脂的制造方法
JP2005095759A (ja) 吸収剤とこれを用いてなる吸収性物品
CN101448896A (zh) 吸水剂及其制备方法
MXPA00004927A (es) Geles superabsorbentes basados en poli (vinilamina) y metodos de manufactura de los mis
CN1016873B (zh) 吸水树脂的生产方法
CN1148395A (zh) 超吸收性聚合物及其制品
CN103703028A (zh) 吸水性树脂粒子、吸水性树脂粒子的制备方法、吸收体、吸收性物品以及防水材料
JP2003165883A (ja) 吸水性重合体とこれを用いてなる吸収性物品
CN101220159A (zh) 利用聚合物分散体制备的吸水聚合物结构体
JP2003225565A (ja) 吸水剤、その製法、吸水剤を用いた吸収体並びに吸収性物品
CN1708542A (zh) 具有提高的保持容量和渗透性的吸收性聚合物结构
CN101583632A (zh) 超吸收性聚合物的生产
KR100905853B1 (ko) 흡수성 수지의 제조방법, 흡수성 수지, 및 그 용도
CN1106410C (zh) 高吸水性聚合物及其制造方法
CN1939941A (zh) 离子敏感性吸水性树脂
CN1277980C (zh) 将粒状吸水性含酸基的聚合物粘结到基质材料上的方法
JP6780047B2 (ja) 吸水性樹脂粒子、吸収体及び吸収性物品
WO2020122214A1 (ja) 吸水性樹脂粒子及び吸収性物品
CN110079059A (zh) 亲水易去污的聚酯母粒及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee

Owner name: EVONIK STOCKHAUSEN GMBH

Free format text: FORMER NAME: SHITUOKEHAOSEN CO., LTD.

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: German Clay Field

Patentee after: Evonik Stockhausen GmbH

Address before: German Clay Field

Patentee before: STOCKHAUSEN GmbH

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: EVONIK DEGUSSA GMBH

Free format text: FORMER OWNER: EVONIK STOCKHAUSEN GMBH

Effective date: 20130726

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20130726

Address after: essen

Patentee after: Evonik Degussa GmbH

Address before: German Clay Field

Patentee before: Evonik Stockhausen GmbH

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Essen, Germany

Patentee after: Evonik Operations Ltd.

Address before: Essen, Germany

Patentee before: EVONIK DEGUSSA GmbH

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211206

Address after: essen

Patentee after: Evonik super absorbent Co.,Ltd.

Address before: essen

Patentee before: Evonik Operations Ltd.

CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20090708

CX01 Expiry of patent term