DE2228256C3 - Process for the production of crosslinked, insoluble, hydrophilic polymers and their use - Google Patents
Process for the production of crosslinked, insoluble, hydrophilic polymers and their useInfo
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Description
4545
Es ist bekannt, daß Polyäthylenoxid in wäßrigen Lösungen durch die Einwirkung ionisierender Strahlung vernetzt werden kann. So wird z. B. gemäß der US-PS 32 64 202 Polyäthylenoxid durch Bestrahlen einer Lösung dieses Polymerisats zu einem gelartigen und praktisch wasserunlöslichen Produkt vernetzt. Das gelartige Produkt kann anschließend getrocknet werden, wobei praktisch das gesamte Wasser entfernt wird. Das vernetzte Polyäthylenoxid ist wegen seiner Fähigkeit zur Absorption großer Flüssigkeitsmengen vielseitig verwendbar. Diese Produkte können z. B. als Pflanzenwachstumsmedium (US-PS 33 36 129), als Brand- und Wundverband (US-PS 34 19 006) und als Kühlmedium (US-PS 35 45 230) verwendet weiden. Das Mischvernetzen von Polyälhylenoxid mil anderen wasserlöslichen Polymerisaten, die keine /\thvlen-Struktureinheiten enthalten, war bisher nicht bekannt. It is known that polyethylene oxide in aqueous solutions by the action of ionizing radiation can be networked. So z. B. according to US-PS 32 64 202 polyethylene oxide by irradiation a solution of this polymer crosslinked to form a gel-like and practically water-insoluble product. The gel-like product can then be dried, virtually all of the water being removed will. The crosslinked polyethylene oxide is because of its ability to absorb large amounts of liquid versatile. These products can e.g. B. as a plant growth medium (US-PS 33 36 129), used as a burn and wound dressing (US-PS 34 19 006) and as a cooling medium (US-PS 35 45 230). The mixed crosslinking of polyethylene oxide with other water-soluble polymers that have no structural units was previously unknown.
Es wurde nun gefunden, daß Polyäthylenoxid in wäßrigen Systemen mit anderen wasserlöslichen Polymerisaten mischvernel/t werden kann, wobei unlösliche hydrophile Gele entstehen. Ferner winde gefunden, daß heterogene Systeme, in denen zwei oder mehr wäßrige Phasen existieren, zu einem Gel mit homogenem Aussehen mischvernetzt werden können. Die Eigenschaften solcher Gele sind verschieden von den Eigenschaften von Gelen, die durch Vernetzen von Lösungen der einzelnen Polymerisate erhalten werden.It has now been found that polyethylene oxide in aqueous systems with other water-soluble polymers mischvernel / t can be, resulting in insoluble hydrophilic gels. Further winds found that heterogeneous systems, in which two or more aqueous phases exist, result in a gel with homogeneous Appearance can be mixed crosslinked. The properties of such gels are different from the properties of gels obtained by crosslinking solutions of the individual polymers will.
Aufgabe der Erfindung war es daher, neuartige mischverrietzte, unlösliche, hydrophile Polymerisate zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.The object of the invention was therefore to find novel, mixed, insoluble, hydrophilic polymers to provide. This object is achieved by the invention.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung mischvernetzter, unlöslicher, hydrophiler Polymerisate, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man 1 bis 99%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerisate, an wasserlöslichem Polyäthylenoxid mit einem Molekulargewicht, das einer reduzierten Viskosität von 0,5 bis 75 entspricht, und mindestens ein weiteres wasserlösliches Polymerisat von (1) Stärke, Hydroxyäihylcellulose. Carboxymethylcellulose, Hydroxymethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylamid. Poly-4-vinyl-n-butylpyridiniumbromid. Pol\- vinylmethvlälher, Vinylmethyläther-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisat oder Gelatine oder (2) Polyacrylsäure, Ammoniumpolyacrylat und Äthylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisat, gegebenenfalls in Gegenwart von bis zu 50 Gewichtsprozent, bezogen auf" das feste Polymerisat an Pohäthylenimin mit einem Molekulargewicht von 10000 bis 100000. in Wasser löst und den pH-Wert dieser Lösung im Falle der Verwendung von Polymerisaten der Gruppe I auf 2 bis 11 und im Falle der Verwendung von Polymerisaten der Gruppe 2 auf über 4,0 bis unter 9,0 einstellt, ein homogenes System oder ein hydrogenes Mischphasensystem durch inniges Vermischen der Lösung herstellt und auf das so hergestellte System vor eintretender Phasentrennung ionisierende Strahlung einwirken läßt, gegebenenfalls das so erhaltene mischvernetzte Polymerisat trocknet und so mindestens einen Teil des Wassers entfernt.The invention thus relates to a process for the production of mixed crosslinked, insoluble, hydrophilic ones Polymer, which is characterized in that 1 to 99%, based on the total weight of the polymers, of water-soluble polyethylene oxide with a molecular weight that is reduced Viscosity from 0.5 to 75 corresponds, and at least one other water-soluble polymer of (1) Starch, hydroxyethyl cellulose. Carboxymethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, Polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylamide. Poly-4-vinyl-n-butylpyridinium bromide. Pole\- vinyl methoxide, vinyl methyl ether-maleic anhydride copolymer or gelatin or (2) polyacrylic acid, Ammonium polyacrylate and ethylene maleic anhydride copolymer, optionally in the presence of up to 50 percent by weight, based on "the solid polymer of Pohäthylenimin mit a molecular weight of 10,000 to 100,000. Dissolves in water and the pH of this solution in the case the use of group I polymers to 2 to 11 and in the case of the use of polymers of group 2 to above 4.0 to below 9.0, a homogeneous system or a hydrogen mixed phase system produced by intimate mixing of the solution and the system thus produced before entering Phase separation allows ionizing radiation to act, optionally the mixed crosslinked product obtained in this way Polymer dries, removing at least some of the water.
Die erfindungsgemäß hergestellten mischvernetzten Polymerisate sind unlösliche hydrophile Gele mit homogenem Aussehen. Ihre Eigenschaften unterscheiden sich von den Eigenschaften von Gelen, die durch Vernetzen von Lösungen einzelner Polymerisate hergestellt werden. Aus den erfindungsgemäß erhaltenen Polymerisaten hergestellte Filme und Folien haben z. B. größtenteils höhere Festigkeiten, Stabilitäten und Zähigkeiten als Filme und Folien, die durch Vernetzen einzelner Polymerisate hergestellt wurden.The mixed crosslinked polymers produced according to the invention are insoluble hydrophilic gels with homogeneous appearance. Their properties differ from the properties of gels, which by Crosslinking solutions of individual polymers are produced. From the obtained according to the invention Films and foils produced by polymers have z. B. mostly higher strengths, stabilities and Toughness as films and foils that were produced by crosslinking individual polymers.
Da die Mehrzahl der erfindungsgemäß einsetzbaren Polymerisate kein homogenes System bildet, muß die Mischvernetzung vor eintretender Phasentrennung vorgenommen werden.Since the majority of the polymers which can be used according to the invention do not form a homogeneous system, the must Mixed crosslinking can be carried out before phase separation occurs.
Das Vermischen der Polymerisat-Lösung zur Bildung eines homogenen Systems oder eines heterogenen Mikrophasensystems kann nach einer Vielzahl von Methoden erfolgen. Erfindungsgemäß muß ein solcher Vermischungsgrad erreicht werden, der gewährleistet, daß praktisch keine Phasentrennung eintritt, bevor die Polymerisate misch vernetzt sind. Diese Ergebnisse können z. B. mit gewöhnlichen Laboratoriumsrührern erreicht werden.Mixing the polymer solution to form a homogeneous system or a heterogeneous one Micro phase system can be done by a variety of methods. According to the invention, such a Degree of mixing can be achieved, which ensures that practically no phase separation occurs before the polymers are mixed crosslinked. These results can e.g. B. with ordinary laboratory stirrers can be achieved.
Erfindungsgemäß können Lösungen, die Polyäthylenoxid und mindestens ein weiteres wasserlösliches Polymerisat in den verschiedensten Mengenverhältnissen enthalten, mischvernetzt weiden. Der GehallAccording to the invention, solutions containing polyethylene oxide and at least one further water-soluble polymer in various proportions contain, mixed cross-linked willow. The Gehall
an Polyäthylenoxid beträgt 1 bis 99%, bezoaen auf das Gesamtgewicht der Polymerisate.of polyethylene oxide is 1 to 99%, based on the total weight of the polymers.
Jn der Praxis können die wäßrigen Lösungen vor dem Mischvernetzen insgesamt bis zu 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis 20 Gewichtsprozent, der polymerisate enthalten.In practice, the aqueous solutions can be used the mixed crosslinking a total of up to 50 percent by weight, preferably 1 to 20 percent by weight, of the contain polymers.
Die erfindungsgemäß eingesetzten wasserlöslichen Polyäthylenoxide haben ein Molekulargewicht, das einer reduzierten Viskosität von 0,5 bis 75 und darüber und vorzugsweise von 1 bis 60 oder einer Viskosität in wäßriger Lösung bei 25 C von 225 cP (gemessen in einer Konzentration von 5 Gewichtsprozent) bis 1200OcP und darüber (gemessen bei einer Konzentration von 1 Gewichtsprozent) entspricht.The water-soluble polyethylene oxides used according to the invention have a molecular weight that a reduced viscosity of from 0.5 to 75 and above, and preferably from 1 to 60, or a viscosity in aqueous solution at 25 C from 225 cP (measured in a concentration of 5 percent by weight) to 1200OcP and above (measured at a concentration of 1 percent by weight).
Das erfindungsgemäß hergestellte System der mitanander zu vernetzenden wasserlöslichen Polymerisate wird einer zur Bildung eines wasserunlöslichen hydrophilen, gelartigen Produkts ausreichenden Zeit einer ionisierenden Strahlung ausgesetzt. Der Ausdruck »ionisierende Strahlung« bedeutet in der vorliegenden Beschreibung jede Art von Strahlung, die zwar energiereich genug ist, um eine Elektronenanregung und/oder Ionisation der Polymerisatmoleküle oder des Lösungsmittels, falls ein solches verwendet wird, hervorzurufen, jedoch wiederum nicht energiereich genug ist, um die Atomkerne anzugreifen. Bevorzugte erfindungsgemäß verwendete Strahlungsquellen sind '/-Strahlen emittierende radioaktive Isotope, wie Co'*' und Cs137, erschöpfte Kernbrennstoffe, übliche Röntgenstrahlen und durch z. B. Van-de-Graaff-Generatoren, Linearbeschleuniger für Elektronen und Resonanztransformatoren freigesetzte Elektronen. Die erfindungsgemäß eingesetzte ionisierende Strahlung hat im allgemeinen Energiewerte von 0,05 bis 20 MeV.The system of the water-soluble polymers to be crosslinked with one another, produced according to the invention, is exposed to ionizing radiation for a time sufficient to form a water-insoluble, hydrophilic, gel-like product. The term "ionizing radiation" in the present description means any type of radiation that is sufficiently energetic to cause electron excitation and / or ionization of the polymer molecules or the solvent, if such is used, but is again not energetic enough, to attack the atomic nuclei. Preferred radiation sources used according to the invention are '/ -rays emitting radioactive isotopes, such as Co' * ' and Cs 137 , exhausted nuclear fuels, usual X-rays and by z. B. Van de Graaff generators, linear accelerators for electrons and resonance transformers released electrons. The ionizing radiation used according to the invention generally has energy values of 0.05 to 20 MeV.
Die Bestrahlung der nichtvernetzten wasserlöslichen Polymerisate kann erfindungsgemäß in fester Phase oder in Lösung durchgeführt werden. Feste Polymerisate können an der Luft, unter vermindertem Druck oder unter verschiedenen anderen Gasen bestrahlt werden. Die Bestrahlung in Lösung kann mit Lösungen der Polymerisate in Wasser oder in Gemischen von Wasser und wassermischbaren organischen Lösungsmitteln durchgerührt werden. Die Bestrahlung der festen oder gelösten Polymerisate kann nach jeder bekannten Methode durchgeführt werden.According to the invention, the non-crosslinked water-soluble polymers can be irradiated in the solid phase or be carried out in solution. Solid polymers can be exposed to air under reduced pressure or irradiated under various other gases. Irradiation in solution can be done with solutions of the polymers in water or in mixtures of water and water-miscible organic solvents be carried out. The irradiation of the solid or dissolved polymers can after each known method.
Die genaue Strahlendosis, die erfindungsgemäß auf die Polymerisate einwirken muß, hängt von mehreren Variablen ab. Wenn die Bestrahlung mit relativ geringen Intensitäten und in Gegenwart von Radikalfangern, wie Sauerstoff, durchgeführt wird, werden im allgemeinen zur Herstellung der wasserunlöslichen hydrophilen Polymerisate äußerst hohe Gesamtdosen benötigt. Wenn die Bestrahlung dagegen unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, die eine relativ lange Lebensdauer der entstandenen freien Radikale begünstigen, d. h., wenn die Bestrahlung z. B. mit einer hohen Strahlungsintensität in Abwesenheit von Sauerstoff oder in einer Lösung, in der der Sauerstoff rasch verbraucht wird, durchgeführt wird, geht die Bildung der wasserunlöslichen hydrophilen Polymerisate rasch vonstatten. Vorzugsweise wird eine wäßrige Lösung der wasserlöslichen Polymerisate mit ionisierender Strahlung mit Energiewerten von 0,10 bis 20 McV bei Gesamtdosen von 0,05 bis 10 Megarad bestrahlt.The exact radiation dose which, according to the invention, must act on the polymers depends on several factors Variables. If the irradiation with relatively low intensities and in the presence of radical scavengers, such as oxygen, are generally used to produce the water-insoluble hydrophilic polymers required extremely high total doses. If, on the other hand, the radiation is below such Conditions are carried out that favor a relatively long life of the free radicals that have formed, d. i.e. when the irradiation is e.g. B. with a high radiation intensity in the absence of oxygen or in a solution in which the oxygen is rapidly consumed, the formation proceeds of the water-insoluble hydrophilic polymers proceed rapidly. An aqueous solution is preferred of the water-soluble polymers with ionizing radiation with energy values from 0.10 to 20 McV irradiated at total doses of 0.05 to 10 megarads.
Neben der durch ionisierende Strahlung bewirkten Mischvernetzung können die Polymerisate auch mitlels chemischer Methoden mischvernetzt weiden. Zu diesem Zweck sind z. B. Peroxide, wie Acetylperoxid, in Gegenwart einer polyfunktionellen Verbindung, wie Divinylbenzol, erfolgreich verwendet worden.In addition to the mixed crosslinking brought about by ionizing radiation, the polymers can also be mixed with mixed cross-linked chemical methods. For this purpose z. B. peroxides, such as acetyl peroxide, has been used successfully in the presence of a polyfunctional compound such as divinylbenzene.
Der Ausdruck »unlöslich« bezieht sich in der vorliegenden Beschreibung auf die Bildung von Polymerisaten mit in Abhängigkeit vom Vernetzungsgrad veränderlichen, in Wasser praktisch unlöslichen Anteilen. Der Ausdruck »Mischvemetzen<; bedeutet das Unlöslichmachen des Polymerisatgemisches, wobei gleiche oder verschiedene Polymerisatketten durch kovalente Bindungen an einer oder mehreren Stellen der Ketten verbunden werden. Gewisse Polymerisate können in die mischvernetzten Polymerisate, ohne daß sie an diese gebunden sind, eingelagert werden. Diese Einlagerung trägt ebenfalls zur Unlöslichkeit der Polymerisate bei. Diese Polymerisate sind ebenfalls hydrophil und können daher quellen und das Vielfache ihres Eigengewichtes an Wasser absorbieren.The term "insoluble" refers herein to the formation of polymers with varying depending on the degree of crosslinking, substantially water-insoluble fractions. The expression "mixed networking"; means making the polymer mixture insoluble, the same or different polymer chains being linked by covalent bonds at one or more points on the chains. Certain polymers can be incorporated into the mixed crosslinked polymers without being bound to them. This inclusion also contributes to the insolubility of the polymers. These polymers are also hydrophilic and can therefore swell and absorb many times their own weight in water.
In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, die erfindungsgemäß hergestellten mischvernetzten Polymerisate weiter zu stabilisieren.In some cases it may be desirable to use the mixed crosslinked polymers prepared according to the invention to stabilize further.
Es wurde festgestellt, daß Polyäthylenimin ein ausgezeichneter Stabilisator ist. Polyäthylenimin wird aus Äthylenimin hergestellt und enthält zum größeren Teil Struklureinheilen der FormelIt has been found that polyethyleneimine is an excellent stabilizer. Polyethyleneimine will made from ethyleneimine and contains for the most part structural units of the formula
und zum geringeren Teil Struktureinheilen der Formeland to a lesser extent structural units of the formula
-N-N
CH1-CH2 CH 1 -CH 2
CH,-CH,CH, -CH,
Erfindungsgemäß wird vorzugsweise Polyäthylenimin mit einem Molekulargewicht von 10 000 bis 100 000 eingesetzt, da diese Polymerisate für den erfindungsgemäßen Zweck vorzüglich geeignet sind. Besonders bevorzugt ist Polyäthylenimin mit einem Molekulargewicht von 20000 bis 80000. Diese Polymerisate werden nach an sich bekannten Verfahren hergestellt und sind im Handel erhältlich.According to the invention, polyethyleneimine is preferably used with a molecular weight of 10,000 to 100,000 used, since these polymers are eminently suitable for the purpose according to the invention. Polyethyleneimine with a molecular weight of 20,000 to 80,000 is particularly preferred. These polymers are produced by processes known per se and are commercially available.
Das als Stabilisator dienende Polyäthylenimin wird in einer stabilisierend wirkenden Menge eingesetzt. Der Ausdruck »stabilisierend wirkende Menge« bedeutet eine solche Polyäthylenimin-Menge, durch die beim Vermischen mit dem Polymerisat die Abbaugeschwindigkeit, bezogen auf das nicht stabilisierte Polymerisat, herabgesetzt wird. Es wurde festgestellt, daß bereits 0,01 Gewichtsprozent Polyäthylenimin. bezogen auf das feste Polymerisat, das Polymerisat wirksam gegen einen Abbau stabilisieren. Vorzugsweise beträgt die Polyäthylenimin-Menge 0,2 bis 3.0 Gewichtsprozent. Es können jedoch, falls dies erwünscht ist, auch Polyäthylenimin-Mengen bis zu 50 Gewichtsprozent eingesetzt werden.The polyethyleneimine serving as a stabilizer is used in a stabilizing amount. The expression "stabilizing amount" means such a polyethyleneimine amount by which when mixed with the polymer, the rate of degradation, based on the unstabilized Polymer, is reduced. It was found that already 0.01 weight percent polyethyleneimine. based on the solid polymer, effectively stabilize the polymer against degradation. Preferably the amount of polyethyleneimine is 0.2 to 3.0 percent by weight. It can, however, if so it is desirable to use polyethyleneimine quantities of up to 50 percent by weight.
Die erfindungsgemäß hergestellten unlöslichen, hydrophilen, mischvernetzten Polymerisate oder Gele sind sehr vielseitig verwendbar. So können die Gele /. B. große Mengen wäßriger Flüssigkeiten enthalten bzw. die getrockneten Polymerisate können große Mengen solcher Flüssigkeiten absorbieren. Sie dienen daher /. B. als Absorptionsmedien für absorbierende Produkte zum einmaligen Gebrauch und finden Verwendung in der Landwirtschaft, z. B. als Flüssigkeitsrückhaltcmittel. Insbesondere dienen die crfinduniis-The insoluble, hydrophilic, Mixed crosslinked polymers or gels are very versatile. So can the gels /. B. contain large amounts of aqueous liquids or the dried polymers can be large Absorb quantities of such liquids. They therefore serve /. B. as absorption media for absorbent Single-use products and are used in agriculture, e.g. B. as a liquid retention agent. In particular, the crfinduniis-
gemäß hergestellten Polymerisate als Absorptionsmedien für Windeln und Menstruationsbedarf, wie Monatsbinden und Tampons.according to prepared polymers as absorption media for diapers and menstrual needs, such as Sanitary towels and tampons.
Obwohl seit langem zur Absorption von Körperflussigkeiten absorbierende Produkte zum einmaligen Gebrauch verwendet werden, sind diese Produkte nicht immer völlig zufriedenstellend. Aus der Literatur sind zahlreiche Materialien mit verschiedenem Aufbau und verschiedene Absorptionsmittel bekannt. Viele der gegenwärtig auf dem Markt befindlichen ProdukU; haben jedoch den Nachteil, daß sie nur ungenügende Absorptionseigenschaften aufweisen. Zur Verbesserung der Absorptionscigenschaften wurden bisher üblicherweise billige Materialien mit mäßiger oder geringer Absorptionsfähigkeit, wie gefiockter Zeilstoff, zwischen Schichten von flüssigkeitsdurchlässigen Geweben angeordnet. Wenn diese Produkte zufriedenstellende Absorptionseigenschaften haben sollen, tragen sie in vielen Fällen beträchtlich auf und sind nicht bequem. So sotten z. B. Windeln und Monalsbinden eine minimale Dicke besitzen und eine ausreichende Absorption der Körperflüssigkeiten gewährleisten. Wenn jedoch das Absorptionsmaterial nur eine geringe Absorptionsfähigkeit hat, tragen die vorgenannten Produkte, wenn sie brauchbar sein sollen. beträchtlich auf und passen sich nicht in erwünschtem Maß an die Körperformen an.Although single-use absorbent products have long been used to absorb body fluids, these products are not always entirely satisfactory. Numerous materials with different structures and different absorbents are known from the literature. Many of the products currently on the market; however, have the disadvantage that they have insufficient absorption properties. In order to improve the absorption properties, inexpensive materials with moderate or low absorption capacity, such as flocked line fabric, have hitherto usually been placed between layers of liquid-permeable fabrics. In many cases, if these products are to have satisfactory absorption properties, they are considerably bulky and not convenient. So sotten z. B. diapers and sanitary napkins have a minimal thickness and ensure adequate absorption of body fluids. However, if the absorbent material has only a low absorbency, the aforementioned products carry when they are supposed to be useful. considerably and do not adapt to the body shape to the desired extent.
Einer der Hauptnachteile der derzeit im Handel erhältlichen Produkte ist weiterhin, daß sie zwar eine relativ hohe Absorptionsfähigkeit haben können, die Absorptionsmedien jedoch beim Ausüben von Druck einen Teil der absorbierten Flüssigkeit freigeben. Dies beruht darauf, daß die Flüssigkeit physikalisch an eine faserförmige Struktur angelagert ist und daher ein relativ geringer Druck genügt, um die Flüssigkeit freizusetzen. Dies ist natürlich höchst unerwünscht, insbesondere bei Menstruationsbedarf.Still, one of the major disadvantages of currently commercially available products is that, although they are a Can have relatively high absorbency, but the absorption media when pressure is applied release part of the absorbed liquid. This is due to the fact that the liquid is physically attached a fibrous structure is attached and therefore a relatively low pressure is sufficient to disperse the liquid to release. This is of course highly undesirable, especially when menstruating.
Die erfindungsgemäß hergestellten unlöslichen, hydrophilen Polymerisate sind zu den vorgenannten Zwecken besonders gut verwendbar, da sie Wassermengen in der Größenordnung des 25- bis 1 OOOfachen ihres Trockengewichtes absorbieren können. Die erfindungsgemäß hergestellten Polymerisate sind neben ihrer Fähigkeit zur Absorption großer Wassermengen ferner in Wasser, unabhängig von der Temperatur, unlöslich und halten Flüssigkeiten. Lösungen und Suspensionen zurück. Die erfindungsgemäß hergestellten Polymerisate und Gele sind ganz allgemein zur Erhöhung der Absorptionsfähigkeit sämtlicher bekannter oder im Handel erhältlicher Produkte zum einmaligen Gebrauch verwendbar. Die erfindungsgemäß hergestellten Polymerisate können z. B. in die in den US-PS 27 88 003, 28 60 637, 33 06 293, 26 67 168,31 21 427 und 30 70 095 beschriebenen Arten von Windeln, Tampons oder Monatsbinden einverleibt werden. Die erfindungsgemäß hergestellten Polymerisate können in vielfältiger Weise angewendet werden, z. B. in Form eines in einem celluloseähnlichen Substrat dispergierten und an dieses Substrat gebundenen Pulvers oder in Form eines zwischen Schichten der Stützstruktur befindlichen Polvmerisatfilmes oder einer Polymerisatfolie. Der Film bzw. die Folie oder das pulvrige Polymerisat können in jeder bekannten Weise an das Substrat gebunden werden. Im allgemeinen ist die verwendete Menge eines erfindungsgemäß hergestellten hydrophilen Polymerisats abhängig von dem jeweiligen absorbierenden Produkt und seiner beabsichtigten Verwendung. Fs wurde festgestellt, daß absorbierende Produkte zum einmaligen Gebrauch hergestellt werden können, die. bezogen auf das Gesamtgewicht des Produktes, 2 bis 98 Gewichtsprozent eines oder mehrerer erfindungsgemäß hergestellter hydrophiler Polymerisate enthalten können.The insoluble, hydrophilic produced according to the invention Polymers can be used particularly well for the aforementioned purposes because they contain amounts of water can absorb in the order of 25 to 1,000 times their dry weight. According to the invention The polymers produced are important in addition to their ability to absorb large amounts of water also insoluble in water, regardless of temperature, and hold liquids. Solutions and Suspensions back. The polymers and gels prepared according to the invention are very general to increase the absorbency of all known or commercially available products usable for single use. The polymers prepared according to the invention can, for. B. in the types described in U.S. Patents 2,788,003, 2,860,637, 3,306,293, 2,667,168,31 21,427 and 3,070,095 be swallowed up by diapers, tampons or sanitary towels. The polymers produced according to the invention can be used in a variety of ways, e.g. B. in the form of a cellulose-like Substrate dispersed and bound to this substrate powder or in the form of an intermediate Layers of the support structure located polymer film or a polymer film. The film or the The film or the powdery polymer can be bonded to the substrate in any known manner. In general, the amount used is a hydrophilic polymer prepared according to the invention depending on the particular absorbent product and its intended use. Fs it has been found that absorbent products can be manufactured for single use. based on the total weight of the product, 2 to 98 percent by weight of one or more according to the invention may contain manufactured hydrophilic polymers.
Unter Verwendung eines handelsüblichen Polyäthylenoxids von der beim Koagulieren erhaltenen Qualität mil einem Molekulargewicht über /0" wird eine Polyäthylenoxid-Stammlösung hergestellt. Hierzu wird das Polyäthylenoxid unter Rühren in Wasser gelöst, wobei eine Lösung mil einer Konzentration von 4% Poiyäthylenoxid erhalten wird. Die so erhaltene hochviskose Lösung wird durch Scheren in einem Hochgeschwindigkeitsmischer auf eine Viskosität von 561)000 cP eingestellt.Using a commercially available polyethylene oxide from the compound obtained in coagulating quality mil a molecular weight above / 0 "is a polyethylene oxide stock solution prepared. To this end, the polyethylene oxide is dissolved with stirring in water, a solution mil a concentration of 4% Poiyäthylenoxid is obtained. The thus The resulting highly viscous solution is adjusted to a viscosity of 561,000 cP by shearing in a high-speed mixer.
Unter Verwendung eines im Handel befindlichen Produktes wird eine Hydroxyäthylcellulose-Stanimlösung hergestellt. Sodann werden Proben mil Polyäthylenoxid zu Hydroxyäthylcellulose-Gewichlsverhältnissen von 9:1,3:1,1:1 und 1 :9 durch einfaches Zusammengeben der entsprechenden Volumina unter Rühren hergestellt, wobei das Rühren so range fortgesetzt wird, bis eine homogene Mischung erhalten wird.A hydroxyethyl cellulose standard solution is made using a commercially available product manufactured. Samples are then made with polyethylene oxide to hydroxyethyl cellulose weight ratios from 9: 1.3: 1.1: 1 and 1: 9 by simply adding the corresponding volumes below Stirring established, stirring being continued until a homogeneous mixture is obtained will.
Mindestens 5 Portionen zu je 10 cm3 jedes Gemisches werden in Standard-Petrischalen aus Kunststoff gegossen. Jede Schale wird mit Hilfe eines Van-de-Graaff-Generators von 1 MeV bestrahlt, wobei die Gesamtdosen 0,2,0,4,0,6,0,8 und 1,0 Megarad betragen. Die bestrahlten Gemische werden 15 Stunden bei Raumtemperatur und bei der vorherrschenden Luftfeuchtigkeit trocknen gelassen. Die erhaltenen getrockneten Filme werden auf den unlöslichen Anteil in Prozent und auf die Absorptionsfähigkeit von wäßriger Kochsalzlösung in der nachstehend beschriebenen Weise geprüft.At least 5 portions of 10 cm 3 each of each mixture are poured into standard plastic Petri dishes. Each dish is irradiated using a Van de Graaff generator at 1 MeV, the total doses being 0.2,0,4,0,6,0,8 and 1.0 megarads. The irradiated mixtures are allowed to dry for 15 hours at room temperature and at the prevailing humidity. The dried films obtained are tested for the percentage of insoluble content and for the absorption capacity of aqueous saline solution in the manner described below.
a) Unlöslicher Anteil in Prozenta) Insoluble part in percent
0,2 g des getrockneten Polymerisats werden genau ausgewogen und in ein 200 cm3 eines 10% Wasser-inMethanol-Gemisches enthaltendes Gefäß gegeben. Das Gefäß wird dann 16 bis 2C Stunden auf einem Walzenstuhl gleichmäßig bewegt, und anschließend wird das gequollene Gel in einen Trockenofen verbracht. Der getrocknete Feststoff wird gewogen, und der unlösliche Anteil des Polymerisats in Prozent wird gemäß nachstehender Gleichung berechnet:0.2 g of the dried polymer is precisely weighed out and placed in a vessel containing 200 cm 3 of a 10% water-in-methanol mixture. The jar is then moved steadily on a roller mill for 16 to 2C hours, and then the swollen gel is placed in a drying oven. The dried solid is weighed and the percentage of insoluble polymer is calculated according to the following equation:
Unlöslicher Anteil in Prozent =Insoluble part in percent =
Gewicht des unlöslichen Anteils
ursprüngliches Gewicht der ProbeWeight of the insoluble part
original weight of the sample
100.100.
Der lösliche Anteil in Prozent wird entsprechend gemäß nachstehender Gleichung berechnet:The soluble fraction in percent is calculated according to the following equation:
Löslicher Anteil in Prozent =Soluble fraction in percent =
— Gewicht des unlöslichen Anteils
ursprüngliches Gewicht der Probe- Weight of the insoluble part
original weight of the sample
100.100.
In den Fällen, in denen das mischvernetzte gettocklcte Polymerisat nicht in dem vorgenannten MclhanolkVasser-Extraktionsgcmisch löslich ist, wird dieses jemisch durch reines Wasser ersetzt.In those cases in which the mixed network gettocklcte Polymer not in the aforementioned methanol / water extraction mixture is soluble, this is replaced by pure water.
b) Absorptionsfähigkeitb) absorbency
2 g des getrockneten Polymerisats werden genau lusgewogcn und in ein 200 cm1 einer wäßrigen 0,32 g of the dried polymer are precisely weighed and poured into a 200 cm 1 of an aqueous 0.3
n-Natriumchloridlösung enthaltendes Gefäß gegeben. Das Gefäß wird dann 16 bis 20 Stunden auf einem Walzenstuhl gleichmäßig bewegt. Anschließend wird das gequollene Gel gewogen, wobei überschüssiges Wasser mit saugfähigem Material entfernt wird. Die Absorptionsfähigkeit wird gemäß nachstehender Gleichung berechnet:into a vessel containing n-sodium chloride solution. The vessel is then moved evenly on a roller mill for 16 to 20 hours. Then will weighed the swollen gel, removing excess water with absorbent material. the Absorbency is calculated according to the following equation:
. . , . Gewicht des gequollenen Gels. . ,. Weight of the swollen gel
Absorptionsiahmkcit = ·.:—.—, ^,—r-r—-;—=r—-.- .Absorptioniahmkit = ·.: —.—, ^, - rr —-; - = r— -.- .
- ursprüngliches Gewicht der Probe- the original weight of the sample
In ähnlicher Weise werden die Absorptionsfähigkeiten für weitere Systeme bestimmt. Die so erhaltenen Werte sind in den Tabellen 1 und Il zusammengestellt, in denen A den unlöslichen Anteil in Prozent und B die Absorptionsfähigkeit bedeutet.The absorption capacities for other systems are determined in a similar way. The values thus obtained are compiled in Tables 1 and II, in which A is the insoluble fraction in percent and B is the absorption capacity means.
Eigenschaften mischvernetzter Polymerisate aus Polyäthylenoxid und anderen wasserlöslichen PolymerisatenProperties of mixed crosslinked polymers made from polyethylene oxide and other water-soluble polymers
99 1010
Eigenschaften mischvernetzler Polymerisate aus Polyälhylenoxid und anderen wasserlöslichen PolymerisatenProperties of mixed crosslinker polymers made from polyethylene oxide and other water-soluble polymers
Wasserlösliches
PolymerisatWater soluble
Polymer
Strahlen
dosis. Megarad Rays
dose. Mega wheel
Gewichlsverhällnis von Polyälhylenoxid zu anderem wasserlöslichen Polymerisat 9:1 6:1 4:1 2:1Weight ratio of polyethylene oxide to other water-soluble polymer 9: 1 6: 1 4: 1 2: 1
A I! A IiA I! A ii
ItIt
Äthylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisat
(5%ige wäßrige Lösunii,
pH 4,5)Ethylene-maleic anhydride copolymer
(5% aqueous solution,
pH 4.5)
0,2 22 90 63 800.2 22 90 63 80
0.4 60 66 58 71 42 64 63 910.4 60 66 58 71 42 64 63 91
°·6 69 46 72 51 65 69° 6 69 46 72 51 65 69
0.8 80 27 75 40 77 42 76 490.8 80 27 75 40 77 42 76 49
Äthylen-Maleinsäure- 0,2Ethylene maleic acid 0.2
anhydrid-Copolymerisat rj,4 41 76anhydride copolymer rj, 4 41 76
(10%ige wäßrige Lösung, Q'6 (7 <.(10% aqueous solution, Q ' 6 (7 <.
PH4'5) ώ 71 42 PH4 ' 5) ώ 71 42
122
70
48
41122
70
48
41
1616
51
71
7751
71
77
264
80
64
50264
80
64
50
58 13658 136
66 8266 82
74 6174 61
Polyvinylmcthyläther 0.2Polyvinyl methyl ether 0.2
(10"/oige wäßrige Lösung) o.4 48 67(10% aqueous solution) or 4 48 67
0.6 57 490.6 57 49
0.8 62 420.8 62 42
70
67
5870
67
58
47
58
6447
58
64
Sl
51Sl
51
40 62 6540 62 65
59 45 4459 45 44
Unter Verwendung eines Polyäthylenoxids von der beim Koagulieren erhaltenen 'Qualitäi wird eine 4%ige Polyäthylenoxid-Stammlösun» hergestellt. Dies erfolgt durch Rühren des Polyäthylenoxids in Wasser und anschließendes Scheren der so erhaltenen Lösung bis auf eine Viskosität von 500 00OcP.Using a polyethylene oxide of the same quality as obtained by coagulating a 4% polyethylene oxide stock solution is produced. This is done by stirring the polyethylene oxide in water and then shearing the resulting solution down to a viscosity of 500 00OcP.
Durch Auflösen einer geeigneten Menge von PoIy-4-vinyl-n-butylpyridiniumbromid in Wasser unter Rühren wird eine 2%ige Stammlösung dieses Polymerisats hergestellt. Das vorgenannte Polymerisat wurde durch Umsetzen von Poly-4-vinylpyridin mit überschüssigem n-Butylbromid in Äthanol "in an sich bekannter Weise hergestellt.By dissolving an appropriate amount of poly-4-vinyl-n-butylpyridinium bromide a 2% strength stock solution of this polymer is prepared in water with stirring. The aforementioned polymer was made by reacting poly-4-vinylpyridine with excess n-butyl bromide in ethanol "in itself produced in a known manner.
20 g der 4%igen Polyäthylenoxid-Stamnilöstim werden mit 11 g der 2%igen Poly-4-vinyl-n-butyl-20 g of the 4% polyethylene oxide stamnilöstim are mixed with 11 g of the 2% poly-4-vinyl-n-butyl
Pyridiniumbromid-Stammlösung vermischt. Hierbe wird ein Gemisch mit einem Molverhältnis von Poly athylenoxid zu Poly-4-vinyl-n-bulylpyridiniumbronrid von 15:1 erhalten. 3 g dieses Gemisches mit einen pH-Wert von 4,9 werden Γη eine Petrischale aus Kunst-Pyridinium bromide stock solution mixed. Here is a mixture with a molar ratio of polyethylene oxide to poly-4-vinyl-n-bulylpyridiniumbronrid of 15: 1 received. 3 g of this mixture with one pH value of 4.9, Γη a Petri dish made of plastic
stoff gegossen und mittels eines Van-de-Graaff-Gcnc· ratorsvon I MeV mit einer Gesamtdosis von 0.7 Mcga· rad bestrahlt. Das so erhaltene Gel wird aus der Petri schale in cm Bcchcrglas übergeführt und 24 Stunder mit überschüssigem Wasser äquilibrieren gelassenpoured fabric and using a Van-de-Graaff-Gcnc · rators of I MeV with a total dose of 0.7 Mcga rad irradiated. The gel obtained in this way is taken from the Petri Dish transferred to cm cup and allowed to equilibrate with excess water for 24 hours
Anschließend wird das Gel gewoiien. und seine Absorptionsfähigkeit wird izemäß nachstehender Gleichung berechnet:The gel is then obtained. and its absorbency is calculated according to the following equation:
Absorptionsfähigkeit = Gewicht des gequollenen Gels
berechneter Feststoffgehalt in 3 g Lösung 'Absorbency = weight of the swollen gel
calculated solids content in 3 g solution '
BestandteileComponents
In einem anderen Versuch wird der PH-Wert des « Tabelle III Gemisches durch Zugabe von 0,1 n-HCl auf pH 3 und durch Zugabe von 0,1 n-NaOH auf pH 7 eingestellt. 3 g der so behandelten Gemische werden mittels eines Van-de-GraafT-Generators von 1 MeV mit einer Gesamtdosis von 0,7 Megarad bestrahlt. Die so erhaltenen Gele werden in ein Becherglas verbracht und 24 Stunden mit überschüssigem Wasser äquilibrieren gelassen. Anschließend werden die Gele gewogen, und die Absorptionsfähigkeit wird gemäß vorstehender Gleichung berechnet. In ähnlicher Weise werden die 65 Absorptionsfähigkeiten für weitere Systeme bestimmt. Die so erhaltenen Werte sind in der nachstehenden Tabelle III zusammengestellt.In another experiment, the pH value of «Table III The mixture is adjusted to pH 3 by adding 0.1 N HCl and to pH 7 by adding 0.1 N NaOH. 3 g of the mixtures treated in this way are given a total dose of 1 MeV by means of a Van de GraafT generator irradiated by 0.7 megarads. The gels obtained in this way are placed in a beaker and Allowed to equilibrate with excess water for 24 hours. The gels are then weighed, and the absorbency is calculated according to the above equation. Similarly, the 65 Absorption capabilities determined for other systems. The values thus obtained are in the following Table III compiled.
Mischvernetztes PolymerisatMixed cross-linked polymer
Polyäthylenoxid-Polyäthylenimin Polyethylene oxide-polyethyleneimine
Strahlendosis.
MegaradRadiation dose.
Mega wheel
0,7
0,70.7
0.7
0.70.7
Mol verhältnis Mole ratio
15:115: 1
20:20:
40:40:
pHpH
8.4 3.5 8.4 3.7 8.28.4 3.5 8.4 3.7 8.2
Absorptionsfähigkeit, Absorbency,
g Wasser g Feststoffg water g solid
Unier Verwendung eines handelsüblichen Polyäthylenoxids von der beim Koagulieren erhaltenen Qualität mit einem Molekulargewicht über IOh wird eine Polyäthylenoxid-Stammlösung hergestellt. Hierzu wird das Polyäthylenoxid unter Rühren in Wasser gelöst, wobei eine etwa 10%ige Lösung hergestellt wird. Die so erhaltene hochviskose Lösung, wird dannUnier using a commercially available polyethylene oxide from the compound obtained in coagulating quality with a molecular weight above IO h produced a polyethylene oxide stock solution. For this purpose, the polyethylene oxide is dissolved in water while stirring, producing an approximately 10% solution. The highly viscous solution thus obtained is then
ίο durch Scheren in einem Hochgeschwindigkeitsmischer auf eine Viskosität von 1 000000 cP eingestellt.ίο by shearing in a high speed mixer adjusted to a viscosity of 1,000,000 cP.
Unter Verwendung eines handelsüblichen Ammoniumpolyacrylats wird eine Ammoniumpolyacrylat-Stammlösung hergestellt. Hierzu wird das Ammoniumpolyaerylat unter Rühren in Wasser gelöst, wobei eine etwa IO%ige Lösung hergestellt wird. Ferner werden Gemische beider Lösungen im Gewichtsverhältnis von Polyäthylenoxid zu Ammoniumpolyacrylat von 4: 1 und 8: 1 durch Zusammengeben geeigneter Volumina jeder Lösung hergestellt. Bei dieser Herstellung wird gerührt, bis homogene Gemische erhalten werden.Using a commercially available ammonium polyacrylate, an ammonium polyacrylate stock solution is made manufactured. For this purpose, the ammonium polyacrylate is dissolved in water with stirring, with an approximately IO% solution is prepared. Further Mixtures of the two solutions in a weight ratio of polyethylene oxide to ammonium polyacrylate of 4: 1 and 8: 1 by adding together appropriate volumes of each solution. At this Preparation is stirred until homogeneous mixtures are obtained.
Jedes dieser Gemische wird auf einem Polyäthylen-Filmträger verteilt, und die Schichtdicke der Gemische wird mit einem Abstreifmesser auf 254 bis 305 μ im feuchten Zustand eingestellt. Nach dem Trocknen wird ein Film mit einer Dicke von 25,4 μ erhalten. Das Gemisch wird mittels eines Van-de-Graaff-Generators von 1.5MeV mit Gesamt-Each of these mixtures is spread on a polyethylene film support, and the layer thickness of the mixtures is adjusted to 254 to 305 μ when wet with a doctor blade. After drying, a film with a thickness of 25.4 μ is obtained. The mixture is generated by means of a Van de Graaff generator of 1.5 MeV with total
yo dosen von 0.4. 0.5 und 0.6 Megarad bestrahlt. Die bestrahlten Gemische werden bei Raumtemperatur und bei der vorherrschenden Luftfeuchtigkeit 15 Stunden trocknen gelassen. Die so erhaltenen Filme werden gemäß Beispiel 1 auf den unlöslichen Antei: yo doses of 0.4. 0.5 and 0.6 megarads irradiated. The irradiated mixtures are left to dry for 15 hours at room temperature and at the prevailing humidity. The films obtained in this way are tested according to Example 1 for the insoluble fractions:
in Prozent und auf die Absorptionsfähigkeit für wäßrige Kochsalzlösung geprüft.in percent and checked for the absorption capacity for aqueous saline solution.
In ähnlicher Weise weiden bestrahlte Filme aus Polyäthylenoxid im Gemisch mit Polyacrylsäure mil einem pH-Wert von 4.5 bzw. mit Poly-4-vinyl-n-butyl· pyridiniumbromid hergestellt. Die Ergebnisse sine in der nachstehenden Tabelle IV zusammengestellt in der A den unlöslichen Anteil in Prozent und B die Absorptionsfähigkeit bedeutet.In a similar manner, irradiated films eviscerate Polyethylene oxide mixed with polyacrylic acid with a pH value of 4.5 or with poly-4-vinyl-n-butyl pyridinium bromide produced. The results are shown in Table IV below in which A is the insoluble fraction in percent and B is the absorption capacity.
Eigenschaften misch vernetzte!" Polymerisate aus Polyäthylenoxid und anderen wasserlöslichen PolymerisatenProperties mixed crosslinked! "Polymers made from polyethylene oxide and other water-soluble polymers
dosis,
MeparadRays
dose,
Meparad
löslichen Polymerisat
4:1Weight ratio of
soluble polymer
4: 1
8:1Polyethylene oxide
8: 1
4759
47
0.50.4
0.5
77.273.4
77.2
72,666.4
72.6
4959
49
3537
35
0.50.4
0.5
84,082.1
84.0
81,480.6
81.4
3847
38
4054
40
0.50.4
0.5
68.065.3
68.0
69.668.2
69.6
4145
41
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15237071A | 1971-06-11 | 1971-06-11 | |
US15237071 | 1971-06-11 |
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Family
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