ES2228027T3 - Polimeros hidrofilos, reticulados en forma de espumas, un procedimiento para su obtencion y su empleo. - Google Patents
Polimeros hidrofilos, reticulados en forma de espumas, un procedimiento para su obtencion y su empleo.Info
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Abstract
Polímeros reticulados, en forma de espuma y absorbentes del agua, que se obtienen por (I) espumado de una mezcla acuosa polimerizable, que contiene (a) monómeros monoetilénicamente insaturados, que contienen grupos ácido, que están neutralizadas, (b) en caso dado, otro monómero monoetilénicamente insaturado, (c) reticulantes, (d) iniciadores, (e) de un 0, 1 hasta un 20 % en peso de al menos un tensioactivo, (f) en caso dado, al menos un solubilizante, y (g) en caso dado, espesantes, estabilizantes des espumado, reguladores de la polimerización, cargas y/o formadores de gérmenes celulares, llevándose a cabo es espumado mediante dispersión de burbujas finas de un gas inerte en presencia de radicales en la mezcla acuosa polimerizable, y (II) polimerizado de la mezcla espumada con formación de un hidrogel en forma de espuma y, en caso dado, ajuste del contenido de agua del polímero de un 1 hasta un 60 % en peso, caracterizado porque al menos un 20 % en mol de los monómeros (A), que contienen grupos ácido se neutralizan con alcanolaminas terciarias y/o que los grupos ácido libres del hidrogel en forma de espuma se neutralizaran después de la polimerización a un 20 % en mol con al menos una alcanolamina.
Description
Polímeros hidrófilos, reticulados en forma de
espumas, un procedimiento para su obtención y su empleo.
La invención se refiere a polímeros absorbentes
del agua, en forma de espuma y reticulados, a un procedimiento para
su obtención y a su empleo en artículos sanitarios, que se emplean
para la absorción de líquidos corporales y material de vendajes
para el cubrimiento de heridas.
Los polímeros absorbentes de agua y reticulados
se denominan como polímeros superabsorbentes, ya que están en una
posición de absorber su propio peso en líquidos con formación de
hidrogeles. En la práctica se emplean superabsorbentes, por
ejemplo, en pañales para la absorción de orina. Los
superabsorbentes tienen la propiedad, de mantener los líquidos
absorbidos también con solicitación mecánica.
Para variar las propiedades técnicas de empleo de
los superabsorbentes se conocen dos tipos diferentes de espumas,
(1) mezclas, que contienen el superabsorbente en una matriz
espumosa, y (2) espumas, que consisten en un material
superabsorbente.
Las espumas que pertenecen a la categoría (1) se
obtienen, por ejemplo, a partir de una mezcla, que contiene por un
lado componentes para la formación de una espuma de poliuretano y
por otro lado monómeros polimerizables, un reticulante y un
iniciador de la polimerización para la obtención de un
superabsorbente. A partir de una de tales mezclas se forma en una
reacción de policondensación de los componentes de poliuretano la
espuma, que contiene el superabsorbente formado de la
polimerización de los monómeros por una polimerización en forma de
una red interpenetrada, véase las
US-A-4 725 628,
US-A-4 725 629 y
US-A-4 731 391.
A partir de la
US-A-4 985 467 se conoce una espuma
de poliuretano, que contiene enlazado químicamente un
superabsorbente. Además se conocen combinaciones de espumas de
látex, que se incorporan por elaboración después del proceso de
espumado a materiales finamente divididos superabsorbentes, véase
las EP-A-427 219 y
US-A-4 990 541.
A la categoría (2) de espumas pertenecen aquellos
productos, que se obtienen, de tal manera, que se mezcla un
superabsorbente predispuesto en una extrusora con un compuesto
polihidroxílico y un propulsante a temperatura elevada. En el
prensado de la mezcla de la extrusora se forma la espuma. Los
procedimientos de este tipo se describen, por ejemplo, en las
US-A-4 394 930,
US-A-4 415 388 y
GB-A-2 136 813.
A partir de la
US-A-4 529 739 y la
US-A-4 649 154 se conocen
procedimientos para la obtención de espumas, en los cuales se
espuma un material portador de grupos COOH hinchables con agua con
un propulsante, que libera en una reacción de neutralización con
los grupos COOH del polímero el gas propulsante.
Según las indicaciones en la
WO-A-94/22502 se obtienen espumas
superabsorbentes a base de policarboxilatos neutralizados
parcialmente, reticulados, por lo que se espuma una mezcla monómera
con un propulsante insoluble en agua, que tiene un punto de
ebullición por debajo de 50ºC, y que polimeriza completamente la
espuma prácticamente al mismo tiempo con el espumado.
Por la EP-A-04 21
264 se conoce la obtención de superabsorbentes en forma de espuma,
polimerizándose una mezcla monómera acuosa, que contiene emulsionada
una fase de aceite. El aceite actúa, en este caso, como ocupante de
sitio para los posteriores poros de la espuma y se elimina después
de la finalización de la polimerización en el secado del material
en forma de espuma por evaporación.
Por la
WO-A-88/09801 se conoce que pueden
elaborarse los polímeros hidrófilos, por ejemplo, poliacrilato
sódico en presencia de reticulantes como poliepóxidos y
propulsantes mediante calentamiento para dar un superabsorbente en
forma de espuma.
Por la DE-A-196
07 529 se conoce un elemento absorbente, formado por un material
compuesto, en el que los elementos formados por una espuma
superabsorbente se disponen en tales distancias sobre un portador,
que tienen los elementos en estado hinchado un contacto en sus
perímetros. La espuma superabsorbente se obtiene mediante (I)
espumado de una mezcla acuosa polimerizable, que contiene como
componentes esenciales monómeros etilénicamente insaturados, que
contiene grupos ácido, reticulantes y tensioactivos, según el
método de espuma partida y (II) polimerizado de la mezcla espumada
con formación de un hidrogel en forma de espuma. El contenido de
agua del plástico celular se ajusta, en caso dado, de un 1 hasta un
60% en peso.
Por Chemical Abstracts, volumen 125, Nº 4
(1996-07-22), Abstract Nº 35562 se
conocen formaciones superficiales absorbentes del agua, que se
obtienen mediante polimerizado de, por ejemplo, ácido acrílico y
sales de alcanolamina en presencia de reticulantes en capa delgada.
Las espumas así obtenidas se emplean como componente absorbente del
agua en pañales y artículos de incontinencia.
Para la obtención del superabsorbente en forma de
espuma se conoce además un modo de trabajo, en el cual se agregan
los carbonatos, hidrogencarbonatos o dióxido de carbono como
propulsante a una mezcla, constituida por monómeros, que llevan
grupos carboxilo, reticulantes e iniciador de la polimerización,
iniciándose al mismo tiempo con la adición del propulsante o poco
después la polimerización de los monómeros. El superabsorbente
contiene por el dióxido de carbono formado en la reacción de
neutralización una estructura de espuma, véase la
EP-A-2 954 438 y la
US-A-4 808 637. Según el
procedimiento conocido por la
WO-A-95/02002 se hace reaccionar un
superabsorbente en forma de espuma a continuación a la obtención
con uno y varios compuestos capaces de reaccionar para la posterior
reticulación superficial y se calienta a una temperatura de 100
hasta 300ºC.
En los procedimientos anteriormente descritos
para la obtención de espumas superabsorbentes se lleva a cabo la
formación de la espuma y la polimerización bien de forma
sincronizada o se hace reaccionar al mismo tiempo tan solo de forma
no esencial. Las espumas todavía no polimerizadas tienen tan solo un
tiempo de permanencia reducido, a lo sumo asciende a pocos minutos.
El inconveniente en los procedimientos anteriormente indicados es,
por ejemplo, el empleo de cantidades de propulsante mayores,
particularmente el empleo de FCKW en el caso de la
WO-A-94/22502.
A partir de la
DE-A-19607551 se conocen polímeros
reticulados en forma de espuma absorbentes del agua, que se
obtienen por
- (I)
- Espumado de una mezcla acuosa polimerizable, que contiene
- (a)
- monómeros monoetilénicamente insaturados, que contienen grupos ácido, que están neutralizadas en al menos un 50% en mol,
- (b)
- en caso dado, otros monómeros monoetilénicamente insaturados,
- (c)
- reticulantes,
- (d)
- iniciadores,
- (e)
- de un 0,1 hasta un 20% en peso de al menos un tensioactivo,
- (f)
- en caso dado, al menos un solubilizante, y
- (g)
- en caso dado, espesantes, estabilizantes des espumado, reguladores de la polimerización, cargas y/o formadores de gérmenes celulares,
- llevándose a cabo es espumado mediante dispersión de burbujas finas de un gas inerte en presencia de radicales en la mezcla acuosa polimerizable, y
- (II)
- polimerizado de la mezcla espumada con formación de un hidrogel en forma de espuma y, en caso dado, ajuste del contenido de agua del polímero de un 1 hasta un 60% en peso.
Según la enseñanza de la
DE-A-19540951 se ajusta el contenido
de agua del hidrogel en forma de partículas a un 1 hasta un 45% en
peso. Los polímeros en forma de espuma así obtenidos se emplean en
artículos sanitarios, por ejemplo, para la absorción de líquidos
corporales.
En la
JP-A-08073507 se describen películas
superabsorbentes blandas y flexibles, que se obtienen de manera
tal, que se polimeriza una solución de acrilato acuosa, que se
neutraliza en parte mediante una alcanolamina, en presencia de un
agente de reticulación. Las películas obtenidas se describen
ciertamente como blandas y flexibles, sin embargo, no se hace
además ninguna indicación al hecho, bajo que condiciones climáticas
se mantiene la flexibilidad. Particularmente no se disponen
ningunas indicaciones para temperaturas elevadas o bien reducidas.
Además muestran estos productos varios inconvenientes agravantes. De
este modo es su velocidad de absorción para el empleo en artículos
de higiene insuficiente y también es su capacidad de absorción
todavía susceptible de mejora. Además muestran las películas un
manejo fuertemente limitado y una pegajosidad subrayada.
Las espumas superabsorbentes a base de polímeros
reticulados portadores de grupos ácido, que se obtienen, por
ejemplo, correspondientemente a las fuentes literarias
anteriormente citadas DE-A-19540951,
DE-A-19607551 o
W-A-094/22502, pueden obtenerse
mediante el ajuste de un contenido de humedad definido de
aproximadamente un 25% de forma blanda y flexible. Incluso cuando se
toman medidas de flexibilización adicionales, como descrito en las
patentes anteriores, es necesario todavía generalmente un contenido
de humedad de al menos un 20%. La flexibilización mediante un
contenido de agua tan elevado conlleva el inconveniente que las
mismas no sean estables en humedades del aire reducidas. En una
humedad del aire relativa por debajo de un 50% comienza a secarse
la espuma y pierde crecientemente su flexibilidad. También desciende
la flexibilidad de la espuma a temperaturas por debajo de 5ºC
rápidamente.
La pérdida de la flexibilidad es ciertamente
reversible, es decir, con una temperatura ascendente o bien en un
aumento de la humedad del aire se convierten las espumas otra vez
blandas y flexibles, pero esto muestra, sin embargo, una limitación
agravada para un empleo, por ejemplo, cuando se almacena un artículo
de higiene en un aire ambiental de la vivienda seco. Además
muestran las capas de espuma obtenidas un tacto muy húmedo
("tacto" húmedo), lo que se considera para el empleo en
artículos de higiene también como un inconveniente.
La invención tiene como finalidad la puesta a
disposición de una espuma superabsorbente, que sea resistentemente
flexible bajo condiciones relevantes de aplicación, por ejemplo, a
temperaturas entre -15ºC y +50ºC y una humedad del aire relativa de
un 20 hasta un 95% y al mismo tiempo solvente los restantes
inconvenientes.
La tarea se resolvió según la invención con
polímeros reticulados, en forma de espuma absorbentes de agua, que
son obtenibles por
- (I)
- espumado de una mezcla acuosa polimerizable, que contiene
- (a)
- monómeros monoetilénicamente insaturados, que contienen grupos ácido, que están neutralizadas,
- (b)
- en caso dado, otro monómero monoetilénicamente insaturado,
- (c)
- reticulantes,
- (d)
- iniciadores,
- (e)
- de un 0,1 hasta un 20% en peso de al menos un tensioactivo,
- (f)
- en caso dado, al menos un disolvente, y
- (g)
- en caso dado, espesantes, estabilizantes des espumado, reguladores de la polimerización, cargas y/o formadores de gérmenes celulares,
- llevándose a cabo es espumado mediante dispersión de burbujas finas de un gas inerte en presencia de radicales en la mezcla acuosa polimerizable, y
- (II)
- polimerizado de la mezcla espumada con formación de un hidrogel en forma de espuma y, en caso dado, ajuste del contenido de agua del polímero de un 1 hasta un 60% en peso, cuando al menos un 20% en mol de los monómeros (A), que contienen grupos ácido se neutralicen con alcanolaminas terciarias y/o que los grupos ácido libres del hidrogel en forma de espuma se neutralizaran después de la polimerización a un 20% en mol con al menos una alcanolamina.
El objeto de la invención es además un
procedimiento para la obtención de polímeros reticulados, en forma
de espuma, absorbentes de agua, espumándose una mezcla
polimerizable, constituida por
- (a)
- monómeros monoetilénicamente insaturados, que contienen grupos ácido, que están, en caso dado, neutralizadas,
- (b)
- en caso dado, otro monómero monoetilénicamente insaturado,
- (c)
- reticulantes,
- (d)
- iniciadores,
- (e)
- de un 0,1 hasta un 20% en peso de al menos un tensioactivo,
- (f)
- en caso dado, al menos un solubilizante, y
- (g)
- en caso dado, espesantes, estabilizantes des espumado, reguladores de la polimerización, cargas y/o formadores de gérmenes celulares,
en una primera etapa del
procedimiento mediante dispersado de burbujas finas de un gas
inerte en presencia de radicales y polimerizándose la espuma así
obtenida en una segunda etapa del procedimiento con formación de un
hidrogel en forma de espuma y, en caso dado, el contenido de agua
del hidrogel en forma de espuma se ajusta a un 1 hasta un 60% en
peso, que se caracteriza porque al menos un 20% en mol de los
monómeros (A), que contienen grupos ácido se neutralizan con
alcanolaminas terciarias y/o que se neutralizan los grupos ácido
libres del hidrogel en forma de espuma después del polimerizado a
al menos un 20% en mol con al menos una
alcanolamina.
Mediante esta forma de proceder se obtienen no
tan solo en el intervalo climatológico anteriormente citado,
espumas flexibles estables al almacenaje, sino que se mejora
claramente su velocidad de absorción para líquidos corporales.
Además se aumenta sorprendentemente mediante esta medida
adicionalmente la capacidad de absorción y se elimina también el
problema del tacto húmedo. La pegajosidad extrema puede resolverse
mediante un polvoreado con polvos hidrófilos finamente divididos.
Además proporciona la presente espuma la posibilidad, que las
alcanolaminas se apliquen tan solo posteriormente, es decir,
después de la polimerización, por ejemplo, mediante aplicación por
pulverización. Para las partículas anteriormente explicadas esto es,
en este caso, no practicable, ya que los tiempos, que se necesitan
para la absorción en la película, no son útiles para una finalidad
practica y no se alcanza una reacción de neutralización homogénea.
La posibilidad de la "neutralización adicional" amplia la
paleta de las alcanolaminas aplicables sobre los tipos secundarios
y primarios. Una adición de estos ambos tipos de alcanolamina a la
mezcla monómera, como descrito en la
JP-A-08073507, no es posible ya que
reaccionan con acrilatos de una adición de Michael.
Según la invención se elabora una mezcla acuosa
polimerizable para dar una espuma, que sea estable a la elaboración
y pueda moldearse de cualquier forma. La mezcla acuosa
polimerizable contiene como componentes (a) monómeros
monoetilénicamente insaturados, que contiene grupos ácido, que
están, en caso dado, neutralizados. Tales monómeros son, por
ejemplo, ácidos carboxílicos con 3 a 25 átomos de carbono
monoetilénicamente insaturados o anhídridos, por ejemplo, ácido
acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido
\alpha-cloroacrílico, ácido crotónico, ácido
maleico, anhídrido del ácido maleico, ácido itacónico, ácido
citracónico, ácido mesacónico, ácido glutacónico, ácido aconítico y
ácido fumárico.
Como monómeros del grupo (a) entran en
consideración además ácidos sulfónicos monoetilénicamente
insaturados, por ejemplo, ácido vinilsulfónico, ácido
alilsulfónico, acrilato de sulfoetilo, metacrilato de sulfometilo,
acrilato de sulfopropilo, metacrilato de sulfopropilo, ácido
2-hidroxi-3-acriloxipropilsulfónico,
ácido
2-hidroxi-3-metacriloipropilsulfónico,
ácido vinilfosfórico, ácido alilfosfórico y ácido
2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico.
Los monómeros pueden emplearse individualmente o en mezcla entre sí
en la obtención de las espumas superabsorbentes. Los monómeros
preferentemente empleados del grupo (a) son ácido acrílico, ácido
metacrílico, ácido vinilsulfónico, ácido acrilamidopropanosulfónico
o mezclas, constituidas por estos ácidos, por ejemplo, mezclas,
constituidas por ácido acrílico y ácido metacrílico, mezclas,
constituidas por ácido acrílico y ácido acrilamidopropanosulfónico o
mezclas, constituidas por ácido acrílico y ácido
vinilsulfónico.
Los monómeros están, en caso dado, neutralizados.
Para la neutralización se emplean, por ejemplo, bases de metal
alcalino o amoniaco o bien aminas. Para la neutralización se emplea
preferentemente lejía de sosa o lejía de potasa. La neutralización
puede realizarse, sin embargo, también con ayuda carbonato sódico,
hidrogencarbonato sódico, carbonato potásico o hidrogencarbonato
potásico u otros carbonatos o hidrogencarbonatos o amoniaco. Los
grupos ácido de los monómeros con al menos una de las bases
anteriormente indicadas se neutralizan de un 15 hasta un 40% en
mol.
En una forma de ejecución del procedimiento según
la invención se neutralizan los monómeros (a) a al menos un 20% en
mol con alcanolaminas terciarias. Particularmente preferente es una
forma de ejecución, en la cual al menos un 40% en mol de los
monómeros (a), que contienen grupos ácido se neutralizan con
alcanolaminas terciarias. En esta forma de ejecución del
procedimiento según la invención pueden neutralizarse los monómeros
(a), en caso dado, adicionalmente con las bases anteriormente
descritas, particularmente NaOH o amoniaco, hasta, por ejemplo, un
100%. El grado de neutralización de los monómeros (a), que
contienen grupos ácido con alcanolaminas terciarias asciende en esta
variante del procedimiento de un 20 hasta un 95, preferentemente de
un 30 hasta un 70% en mol. Las aminas terciarias preferentemente
empleadas son trietanolamina, metildimetanolamina,
dimetilaminodiglicol, dimetiletanolamina y
N,N,N',N'-tetra-(hidroxietil)etilendiamina.
Una otra forma de ejecución del procedimiento según la invención se
describe más adelante.
La mezcla acuosa polimerizable puede contener, en
caso dado, monómeros del grupo (b). Por los mismos tiene que
entenderse otros monómeros monoetilénicamante insaturados, que sean
copolimerizables con los monómeros (a) y (c). A ellos pertenecen,
por ejemplo, las amidas y nitrilos de ácidos carboxílicos
monoetilénicamente insaturados, por ejemplo acrilamida,
metacrilamida y N-vinilformamida, acrilonitrilo y
metacrilonitrilo, halogenuros de dialquildialolamonio, como cloruro
de dimetildialilamonio, cloruro de dietildialilamonio, bromuro de
alilpiperidinio, N-vinilimidazoles, como, por
ejemplo, N-vinilimidazol,
1-vinil-2-metilimidazol
y N-vinilimidazolinas, como
N-vinilimidazolina,
1-vinil-2-metilimidazolina,
1-vinil-2-etilimidazolina
o
1-vinil-2-propilimidazolina,
que pueden emplearse en forma de bases libres, en forma cuaternada
o como sal en la polimerización. Además sirven acrilatos de
dialquilaminoalquilo y metacrilatos de dialquilaminoalquilo,
acrilato de dimetilaminoetilo, metacrilato de dimetilaminometilo,
acrilato de dimetilaminoetilo y metacrilato de dimetilaminoetilo.
Los ésteres básicos se emplean preferentemente en forma cuaternada
o como sal. Otros compuestos adecuados del grupo (b) son, por
ejemplo, ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos saturados con 1 a
4 átomos de carbono, como formiato de vinilo, acetato de vinilo o
propionato de vinilo, éteres alquilvinílicos con al menos 2 átomos
de carbono en el grupo alquilo, como, por ejemplo, éter etilvinílico
o éter butilvinílico, ésteres de ácidos carboxílicos con 3 a 6
átomos de carbono monoetilénicamente insaturados, por ejemplo, de
alcoholes monovalentes con 1 a 18 átomos de carbono y ácido
acrílico, ácido metacrílico o ácido maleico, semiésteres del ácido
maleico, por ejemplo, éster monometílico del ácido maleico y éster
hidroxialquílico de los ácidos carboxílicos monoetilénicamente
insaturados anteriormente citados, por ejemplo, acrilato de
2-hidroxietilo, acrilato de hidroxipropilo,
acrilato de hidroxibutilo, metacrilato de hidroximetilo,
metacrilato de hidroxipropilo y metacrilato de hidroxibutilo,
N-vinil-lactamas, como
N-vinilpirrolidona o
N-vinilcaprolactama, ésteres del ácido acrílico y
del ácido metacrílico de alcoholes saturados, monovalentes y
alcoxilados, por ejemplo, de alcoholes con 10 a 25 átomos de
carbono, que se hicieron reaccionar con 2 a 200 mol de óxido de
etileno y/u óxido de propileno por mol de alcohol, así como ésteres
del ácido monoacrílico y ésteres del ácido monometacrílico de
polietilenglicol o propilenglicol, pudiendo ascender las masas
moleculares (M_{N}) de los polialquilenglicoles, por ejemplo,
hasta 2000. Los monómeros además adecuados del grupo (b) son
estirenos alquilsubstituidos, como etilestireno o butilestireno
terciario. Los monómeros del grupo (b) pueden emplearse también en
mezcla en la copolimerización con los otros monómeros, por ejemplo,
mezclas, constituidas por acetato de vinilo y acrilato de
2-hidroxietilo en cualquier proporción.
Los monómeros del grupo (c) tienen al menos 2
enlaces dobles etilénicamente insaturados. Los ejemplos para tales
monómeros, que se emplean en las reacciones de polimerización
habitualmente como reticulantes, son
N,N'-metilenbisacrilamida, diacrilatos de
polietilenglicol y metacrilatos de polietilenglicol, que se derivan
respectivamente de polietilenglicoles de un peso molecular de 106
hasta 8500, preferentemente de 400 hasta 2000, triacrilato de
trimetilolpropano, metacrilato de trimetilolpropano, diacrilato de
etilenglicol, diacrilato de propilenglicol, diacrilato de
butanodiol, diacrilato de hexanodiol, dimetacrilato de hexanodiol,
diacrilatos y dimetacrilatos de copolímeros bloque, formados por
óxido de etileno y óxido de propileno, alcoholes polivalentes
doble- o triplemente esterificados con ácido acrílico o ácido
metacrílico, como glicerina o pentaeritrita, trialilamina,
tetraetilendiamina, divinilbenceno, dialilftalato, éter divinílico
de polietilenglicol de polietilenglicoles de un peso molecular de
125 hasta 4000, éter dialílico de trimetilolpropano, éter
divinílico de butanodiol, éter trialílico de pentaeritrita y/o
diviniletilenurea. Preferentemente se emplean reticulantes
hidrosolubles, por ejemplo,
N,N'-metilenbisacrilamida, diacrilatos de
polietilenglicol y dimetacrilatos de polietilenglicol, que se
derivan de productos de adición de 2 a 400 mol de óxido de etileno
en 1 mol de un diol o poliol, éteres vinílicos de productos de
adición de 2 a 400 mol de óxido de etileno en 1 mol de un diol o
poliol, diacrilato de etilenglicol, dimetacrilato de etilenglicol o
triacrilatos y trimetacrilatos de productos de adición de 6 a 20
mol de óxido de etileno en un mol de glicerina, éter trialílico de
pentaeritrita y/o divinilurea.
Como reticulantes entran en consideración además
compuestos, que contienen al menos un grupo etilénicamente
insaturado polimerizable y al menos un otro grupo funcional. El
grupo funcional de estos reticulantes tiene que ser capaz de
reaccionar con los grupos funcionales, esencialmente los grupos
carboxilo o grupos de ácido sulfónico de los monómeros (a). Los
grupos funcionales adecuados son, por ejemplo, grupos hidroxilo,
amino, epóxi y grupos aziridino.
Como reticulante entran en consideración además
tales compuestos, que llevan al menos dos grupos funcionales, que
pueden reaccionar con grupos del ácido carboxílico y sulfónico de
los monómeros empleados del grupo (a). Los grupos funcionales
adecuados se citaron ya anteriormente, es decir, grupos hidroxilo,
amino, epóxi, isocianato, éster, amidas y grupos aziridino. Los
ejemplos para tales reticulantes son etilenglicol, dietilenglicol,
trietilenglicol, tetraetilenglicol, polietilenglicol, glicerina,
poliglicerina, propilenglicol, polipropilenglicol, copolímeros
bloque de óxido de etileno y óxido de propileno, ésteres del ácido
sorbitangraso, ésteres del ácido sorbitangraso etoxilados,
trimetilolpropano, pentaeritrita, polivinilalcohol, sorbita, éter
poliglicidílico, éteres, como éter etilenglicoldiglicidílico, éter
polietilenglicoldiglicidílico, éter diglicidílico de glicerina, éter
poliglicidílico de glicerina, éter poliglicidílico de diglicerina,
éter poliglicidílico de poliglicerina, éter poliglicidílico de
sorbita, éter poliglicidílico de pentaeritrita, éter diglicidílico
de propilenglicol y éter diglicidílico de polipropilenglicol,
compuestos poliaziridínicos, como
2,2-bishidroximetilbutanol-tris[3-(1-aziridinil)propionato],
1,6-hexametilendietilenurea,
difenilmetano-bis-4,4'-N,N'-dietilenurea,
compuestos halogenepóxi, como epiclorohidrina y
\alpha-metilflúorohidrina, poliisocianatos, como
2,4-toluilendiisocianato y hexametilendiisocianato,
alquilencarbonatos, como
1,3-dioxolan-2-ona y
4-metil-1,3-dioxilan-2-ona,
aminas policuaternarias, como productos de condensación de
dietanolamina con epiclorohidrina, homo- y copolímeros de cloruro
de dialildimetilamonio, así como homo- y copolímeros de
(met)acrilato de dimetilaminoetilo, que están cuaternados,
en caso dado, con, por ejemplo, cloruro de metilo.
Otros reticulantes adecuados son iones metálicos
polivalentes, que están capaces de formar enlaces iónicos. Los
ejemplos para tales reticulantes son iones de magnesio, de calcio,
de bario y de aluminio. Un reticulante preferente de este tipo es
aluminato sódico. Estos reticulantes se agregan, por ejemplo, como
hidróxidos, carbonatos o hidrogencarbonatos a la solución
polimerizable acuosa.
Otros reticulantes adecuados son bases
multifuncionales, que son capaces de formar enlaces iónicos, por
ejemplo, poliamidas o sus sales cuaternadas. Los ejemplos para
poliaminas son etilendiamina, dietilentriamina,
trietilentetraamina, tetraetilenpentaamina, pentaetilenhexaamina y
polietileniminas, así como polivinilaminas con masas moleculares de
respectivamente hasta 4000000.
En una forma de ejecución preferente de la
invención se emplean dos reticulantes diferentes, de los cuales uno
es hidrosoluble y el otro insoluble en agua. El reticulante
hidrófilo, que es soluble en la fase acuosa de la mezcla de
reacción, provoca de forma convencional una reticulación
relativamente uniforme del polímero correspondiente, como es
habitual en la obtención de un superabsorbente. El reticulante
hidrófobo, que es insoluble o bien solo soluble de forma limitada
en la mezcla acuosa polimerizable, se enriquece en la capa
interfacial tensioactiva entre la fase gaseosa y la fase acuosa
polimerizable. Por ello se reticula más fuertemente en la siguiente
polimerización la superficie de la espuma que la parte interna del
hidrogel superabsorbente. Por ello se obtiene una formación
núcleo-envoltura de la espuma de forma
inmediatamente a la obtención de la espuma superabsorbente. Una
reticulación superficial tan fuerte de una espuma superabsorbente
es tan solo posible en los procedimientos de obtención conocidos
del estado de la técnica, debido a que se reticula superficialmente
un superabsorbente en forma de espuma ya formado adicionalmente.
Para esta reticulación adicional es necesario en el caso de un modo
de trabajo convencional una etapa del proceso propia, de la que
pueda prescindirse en el procedimiento de la presente
invención.
Los productos con una formación
núcleo-envoltura muestran frente a muestras
homogéneamente reticuladas en el sentido de la velocidad de
absorción. El efecto de distribución y elasticidad del gel mejora
claramente las propiedades. Con excepción de iones metálicos
polivalentes son adecuados todos los reticulantes insolubles en
agua anteriormente descritos, que pueden asignarse a los grupos
diferentes, para ajustar la espuma con una formación
núcleo-envoltura, es decir, espumas, en las cuales
la totalidad de la superficie está más fuertemente reticulada que
la capa situada debajo, que se denomina anteriormente como capa del
núcleo. Los reticulantes hidrófobos particularmente preferentes son
diacrilatos o dimetacrilatos o éteres divinílicos de alcanodioles
con 2 a 25 átomos de carbono (ramificados, lineales, con cualquier
distribución de los grupos OH) como, por ejemplo,
1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol,
1,6-hexanodiol, neopentilglicol,
1,9-nonanodiol o 1,2-dodecanodiol,
diacrilatos o dimetacrilatos de di-, tri- o polipropilenglicol,
acrilato de alilo, metacrilato de alilo, divinilbenceno, acrilato
de glicidilo o metacrilato de glicidilo, éteres alilglicidílicos y
éteres bisglicidílicos de los alcanodioles anteriormente
indicados.
Los reticulantes hidrófilos adecuados son, por
ejemplo, N,N'-metilenbisacrilamida, diacrilatos o
dimetacrilatos de polietilenglicol con un peso molecular M_{N} de
200 hasta 4000, divinilurea, trialilamina, diacrilatos o
dimetacrilatos de productos de adición de 2 a 400 mol de óxido de
etileno en 1 mol de un diol o poliol o el triacrilato de un producto
de adición de 20 mol de óxido de etileno en 1 mol de glicerina y
éter vinílico de productos de adición de 2 a 400 mol de óxido de
etileno en 1 mol de un diol o poliol.
Los monómeros del grupo (a) se contienen en la
mezcla acuosa polimerizable, por ejemplo, en cantidades de un 10
hasta un 90 y preferentemente de un 20 hasta un 85% en peso. Los
monómeros del grupo (b) se emplean tan solo, en caso dado, para la
modificación de las espumas superabsorbentes y pueden contenerse en
cantidades de hasta un 50, preferentemente en cantidades de hasta un
20% en peso en la mezcla acuosa polimerizable. Los reticulantes (c)
se presentan en la mezcla de reacción, por ejemplo, de un 0,001
hasta un 8 y preferentemente de un 0,1 hasta un 5% en peso.
Como iniciadores para la iniciación de la
polimerización pueden emplearse todos los iniciadores formadores de
radicales bajo las condiciones de polimerización, que se emplean
habitualmente en la obtención de superabsorbentes. También una
iniciación de la polimerización mediante influencia de rayos
electrónicos sobre la mezcla acuosa polimerizable es posible. La
polimerización puede iniciarse ciertamente también en ausencia de
iniciadores del tipo anteriormente citado mediante influencia de
radiación energética en presencia de fotoiniciadores.
Como iniciadores de la polimerización pueden
emplearse todos los compuestos, que se descomponen por medio de
radicales bajo las condiciones de polimerización, por ejemplo,
peróxidos, hidroperóxidos, hidroperóxido, persulfatos, compuestos
azóicos y los denominados catalizadores Redox. Se prefiere el empleo
de iniciadores hidrosolubles. En la mayoría de los casos es de
ventaja, de emplear mezclas de diferentes iniciadores de
polimerización, por ejemplo, mezclas, constituidas por
hidroperóxido y peroxodisulfato sódico o potásico. Las mezclas,
constituidas por hidroperóxido y peroxodisulfato sódico pueden
emplearse en cualquier proporción. Los peróxidos orgánicos
adecuados son, por ejemplo, acetilacetonperóxido,
metiletilcetonperóxido, hidroperóxido de butilo terciario,
hidroperóxido de cumol, amilperpivalato terciario, butilperpivalato
terciario, butilperneohexanoato terciario, butilperisobutirato
terciario, butilper-2-etilhexanoato
terciario, butilperisononaoato terciario, butilpermaleato
terciario, butilperbenzoato terciario,
di-(2-etilhexil)-peroxidicarbonato,
diciclohexilperoxidicarbonato,
di-(4-terc.-butilciclohexil)peroxidicarbonato,
dimirisil-peroxidicarbonato,
diacetilperoxidicarbonato, alilperéster, cumilperoxineodecanoato,
butilper-3,5,5-tri-metilhexanoato
terciario, acetilciclohexilsulfonilperóxido, peróxido de lauroilo,
peróxido de dibenzoilo y amilperneodecanoato terciario. Los
iniciadores de la polimerización particularmente adecuados son
iniciadores azóicos hidrosolubles, por ejemplo,
2,2'-azobis-(2-amidinopropan)dihidrocloruro,
dihidrocloruro de
2,2'-azobis-(N,N'-dimetilen)isobutiramidina,
2-(carbamoilazo)isobutironitrilo, dihidrocloruro de
2,2'-azobis[2-(2'-imidazolin-2-il)propano]
y 4,4'-ácido azobis-(4-cianovalérico). Los
iniciadores de polimerización citados se emplean en cantidades
habituales, por ejemplo, en cantidades de un 0,01 hasta un 5,
preferentemente de un 0,1 hasta un 2,0% en peso, referido a los
monómeros a polimerizar.
Como iniciadores entran en consideración además
catalizadores Redox. Los catalizadores Redox contienen como
componente oxidante al menos uno de los percompuestos anteriormente
indicados y como componente reductor, por ejemplo, ácido ascórbico,
glucosa, sorbosa, hidrogensulfito, sulfito, tiosulfato,
hiposulfito, pirosulfito o sulfuro amónico o de metal alcalino,
sales metálicas, como iones ferrosos o iones de plata o
hidroximetilsulfoxilato sódico. Preferentemente se emplea como
componente reductor del catalizador Redox ácido ascórbico o sulfito
sódico. Referido a la cantidad empleada en la polimerización de
monómeros se emplea, por ejemplo, de un 3\cdot10^{-6} hasta un
1% en mol de los componentes resultantes del sistema catalizador
Redox y de un 0,001 hasta un 5,0% en mol de los componentes
oxidantes del catalizador Redox.
Si se inicia la polimerización mediante
influencia de irradiación energética, se empleará habitualmente
como iniciador los denominados fotoiniciadores. En este caso puede
tratarse, por ejemplo, de denominados disociadores \alpha,
sistemas abstrayentes de H o también de azidas. Los ejemplos para
tales iniciadores son derivados de benzofenona, como cetona de
Michlers, derivados de fenantreno, derivados de flúor, derivados de
benzoinéter, derivados de tioxantona, derivados de cumarina,
benzoinéteres y sus derivados, compuestos azóicos, como los
formadores de radicales anteriormente citados, hexaarilbisimidazoles
substituidos o acilfosfinóxidos. Los ejemplos para azidas son:
2-(N,N-dimetilamino)-etil-4-acidocinamato,
2-(N,N-dimetilamino)-etil-4-acidonaftilceto-na,
2-(N,N-dimetilamino)-etil-4-acidobenzoato,
5-acido-1-naftil-2'-(N,N-dimetilamino)etilsulfona,
N-(4-sulfonilacidofenil)maleinimida,
N-acetil-4-sulfonilacidoanilina,
4-sulfonilacidoanilina,
4-acido-anilina,
4-acidoanilina,
4-acidofenacilbromuro, ácido
p-acidobenzóico,
2,6-bis(p-acidobenciliden)-ciclohexanona
y
2,6-bis-(p-acidobenciliden)-4-metilciclohexanona.
Los fotoiniciadores se aplican, en el caso de que se empleen,
habitualmente en cantidades de un 0,01 hasta un 5% en peso,
referido a los monómeros a polimerizar.
Las mezclas acuosas polimerizables contienen como
componente (e) de un 0,1 hasta un 20% en peso de al menos un
tensioactivo. Los tensioactivos son para la obtención y el
estabilizado de la espuma de importancia decisiva. Puede emplearse
tensioactivos aniónicos, catiónicos o no iónicos o mezclas de
tensioactivos, que sean compatibles entre sí. Puede emplearse
tensioactivos de bajo peso molecular o también polímeros,
mostrándose combinaciones de tipos diferentes o también iguales de
tensioactivos. Los tensioactivos no iónicos son, por ejemplo,
productos de adición de óxidos de alquileno, particularmente de
óxido de etileno, óxido de propileno y/o óxido de butileno en
alcoholes, aminas, fenoles, naftoles o ácidos carboxílicos. De
forma ventajosa se emplean como tensioactivos productos de adición
de óxido de etileno y/u óxido de propileno en alcoholes, que
contienen al menos 10 átomos de carbono, conteniendo los productos
de adición por mol de alcohol de 3 a 200 mol de óxido de etileno y/o
óxido de propileno adicionado. Los productos de adición contienen
las unidades de óxido de alquileno en forma de bloques o en
distribución estadística. Los ejemplos para tensioactivos no
iónicos son los productos de adición de 7 mol de óxido de etileno
en 1 mol de alcohol de grasa de sebo, productos de reacción de 9
mol de óxido de etileno en 1 mol de alcohol de grasa de sebo y
productos de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de
alcohol de grasa de sebo. Otros tensioactivos no iónicos corrientes
en el comercio consisten en productos de reacción de oxoalcoholes o
alcoholes Ziegler con 5 a 12 mol de óxido de etileno por mol de
alcohol, particularmente con 7 mol de óxido de etileno. Otros
tensioactivos no iónicos corrientes en el comercio se obtienen
mediante etoxilación de aceite de ricino. Por mol de aceite de
ricino se adicionan, por ejemplo, de 12 a 80 mol de óxido de
etileno. Otros productos corrientes en el comercio son, por
ejemplo, los productos de reacción de 18 mol de óxido de etileno
con 1 mol de alcohol de grasa de sebo, los productos de adición de
10 mol de óxido de etileno en 1 mol de un oxoalcohol con 13 a 15
átomos de carbono o los productos de reacción de 7 a 8 mol de óxido
de etileno en 1 mol de un oxoalcohol con 13 a 15 átomos de carbono.
Otros tensioactivos no iónicos adecuados son fenolalcoxilatos,
como, por ejemplo, p-terc.-butilfenol, que se hace
reaccionar con 9 mol de óxido de etileno, o éter metílico de
productos de reacción, formados por 1 mol de un alcohol con 12 a 19
átomos de carbono y 7,5 mol de óxido de etileno.
Los tensioactivos no iónicos anteriormente
descritos pueden transformarse, por ejemplo, mediante
esterificación con ácido sulfúrico en los semiésteres del ácido
sulfúrico correspondientes. Los semiésteres del ácido sulfúrico se
emplean en forma de sales de metal alcalino o amónicas como
tensioactivos aniónicos. Como tensioactivos aniónicos sirven, por
ejemplo, sales de metal alcalino o amónico de semiésteres del ácido
sulfúrico de productos de adición de óxido de etileno y/u óxido de
propileno de alcoholes grasos, sales de metal alcalino o amónico de
ácido alquilbencenosulfónico o de alquilfenolétersulfatos. Los
productos del tipo citado son obtenibles en el comercio. Por ejemplo
son tensioactivos aniónicos corrientes en el comercio la sal sódica
de un semiéster del ácido sulfúrico de un oxoalcohol con 13 a 15
átomos de carbono hecho reaccionar con 106 mol de óxido de etileno,
la sal de trietanolamina del ácido dodecilbencenosulfónico, la sal
sódica de alquilfenilétersulfatos y la sal sódica del semiéster del
ácido sulfúrico de un producto de reacción de 106 mol de óxido de
etileno con 1 mol de alcohol de grasa de sebo. Otros tensioactivos
aniónicos adecuados son semiésteres del ácido sulfúrico de
oxoalcoholes con 13 a 15 átomos de carbono, ácidos
parafinsulfónicos, como alquilsulfonato con 15 átomos de carbono,
ácidos bencenosulfónicos alquilsubstituidos y ácidos
naftalinsulfónicos alquilsubstituidos, como ácido
dodecilbencenosulfónico y ácido
di-n-butilnaftalinsulfónico así como
fosfatos de alcohol graso, como fosfato de alcohol graso con 15 a
18 átomos de carbono. La mezcla acuosa polimerizable puede contener
combinaciones de un tensioactivo no iónico y de un tensioactivo
aniónico o combinaciones de tensioactivos no iónicos o
combinaciones de tensioactivos aniónicos. También son adecuados
tensioactivos catiónicos. Los ejemplos para ellos son los productos
de reacción cuaternados con dimetilsulfato de 6,5 mol de óxido de
etileno con 1 mol de oleilamina, cloruro de
diestearildimetilamónio, cloruro de lauriltrimetilamonio, bromuro de
cetilpiridinio y éster trietanolamínico del ácido esteárico
cuaternado con dimetilsulfato, que se emplea preferentemente como
tensioactivo catiónico.
El contenido tensioactivo de la mezcla acuosa
polimerizable asciende de un 0,1 hasta un 20, preferentemente de un
0,5 hasta un 10% en peso. En la mayoría de los casos muestran las
mezclas acuosas polimerizables un contenido de tensioactivo de un
1,5 hasta un 8% en peso.
Las mezclas acuosas polimerizables pueden
contener como componente (f), en caso dado, al menos un disolvente.
Además tiene que entenderse por disolventes orgánicos miscibles con
agua, por ejemplo, alcoholes, glicoles, polietilenglicoles o bien
monoéteres derivados de los mismos, no conteniendo el monoéter
ningún enlace doble en la molécula. Los éteres adecuados son
metilglicol, butilglicol, butildiglicol, metildiglicol,
butiltriglicol,
3-etoxi-1-propanol y
éter monometílico de glicerina.
Las mezclas acuosas polimerizables contienen de
un 0 hasta un 50% en peso de al menos un solubilizante. En el caso
de emplearse disolventes ascenderá su contenido en la mezcla acuosa
polimerizable, preferentemente hasta un 25% en peso.
La mezcla acuosa polimerizable puede contener, en
caso dado, espesantes, estabilizantes de espumado, reguladores de
la polimerización, cargas y formadores de gérmenes celulares. Los
espesantes se emplean, por ejemplo, para el optimizado de la
estructura celular y para la mejora de la estabilidad de la espuma.
Con ello se alcanza, que la espuma se contraiga durante la
polimerización tan solo de forma reducida. Como espesantes entran en
consideración todos los polímeros naturales y sintéticos conocidos,
que aumentan fuertemente la viscosidad de un sistema acuoso. En
este caso puede tratarse de polímeros sintéticos y naturales
hinchables con agua o hidrosolubles. Como espesante son adecuados
también superabsorbentes pulverulentos. Un resumen exhaustivo sobre
espesantes se encuentra, por ejemplo, en las publicaciones de R.Y.
Lochhead y W.R. Fron, Cosmetics & Toileteris, 108,
95-135 (mayo de 1993) y M.Y. Clarke, "Rheological
Additives" en D. Laba (editorial) "Rheological Properties of
Cosmetics and Toiletris", Cosmetic Science and Technology Series,
volumen 13, Marcel Dekker Inc., Nueva York 1993.
Los polímeros sintéticos hinchables por agua o
hidrosolubles considerados como espesantes son, por ejemplo,
polímeros de elevado peso molecular de los monómeros
monoetilénicamente insaturados, que contienen grupos ácido,
descritos anteriormente en (a). Tales espesantes son, por ejemplo,
homopolímeros de elevado peso molecular de ácido acrílico y/o ácido
metacrílico o copolímeros reticulados de forma reducida de ácido
acrílico y/o ácido metacrílico y un compuesto, que contiene al
menos 2 enlaces dobles etilénicamente insaturados, por ejemplo,
diacrilato de butanodiol. Además sirven polímeros de elevado peso
molecular de acrilamida y metacrilamida o copolímeros, formados por
ácido acrílico y acrilamida con masas moleculares de más que 1
millón. Tales copolímeros son conocidos como espesantes. También
los polietilenglicoles de elevado peso molecular o copolímeros,
formados por etilenglicol y propilenglicol, así como polisacáridos
de elevado peso molecular, como almidones, harina del núcleo del
Guar, algarrobo o derivados de productos naturales, como
carboximetilcelulosa, hidroxietilcelulosa, hidroximetilcelulosa,
hidroxipropilcelulosa y celulosa de éteres mixtos son espesantes
conocidos. Otro grupo de espesantes son productos insoluble en
agua, como dióxido de silicio finalmente dividido, ácidos silícicos
pirogéneos, ácidos silícicos precipitados en modificaciones
hidrófilas o hidrófobas, zeolitas, dióxido de titanio, polvos de
celulosa u otros polvos finalmente divididos distintos de los
superabsorbentes de polímeros reticulados. Las mezclas acuosas
polimerizables pueden contener el espesante en cantidades de hasta
un 30% en peso. En el caso de que tales espesantes se empleen
principalmente, se contendrán los mismos en cantidades de un 0,1,
preferentemente de un 0,5 hasta un 20% en peso en la mezcla acuosa
polimerizable.
Para optimizar la estructura de espuma pueden
agregarse, en caso dado, hidrocarburos con al menos 5 átomos de
carbono en la molécula a la mezcla de reacción acuosa. Los
hidrocarburos adecuados son, por ejemplo, pentano, hexano,
ciclohexano, heptano, octano, isooctano, decano y dodecano. Los
hidrocarburos alifáticos que entran en consideración pueden ser de
cadena recta, reticulada o cíclica y tener una temperatura de
ebullición, que se sitúa por encima de la temperatura de la mezcla
acuosa durante el espumado. Los hidrocarburos alifáticos aumentan
el tiempo de funcionamiento de la mezcla de reacción acuosa,
espumada y todavía no polimerizada. Por ello se facilita el manejo
de las espumas todavía no polimerizadas y se aumenta la seguridad
del proceso. Los hidrocarburos se emplean en cantidades de un 0
hasta un 10% en peso, referido a la mezcla acuosa polimerizable. En
el caso de su empleo ascenderán las cantidades presentes en la
mezcla acuosa preferentemente de un 0,1 hasta un 5% en peso.
Para variar las propiedades del superabsorbente,
por ejemplo, la velocidad de absorción y la capacidad de absorción
del agua, puede ser de ventaja, de agregar a la mezcla de reacción
acuosa un regulador de la polimerización o una mezcla de varios
reguladores de la polimerización. Los reguladores de la
polimerización adecuados son, por ejemplo, ácido fórmico,
tiocompuestos, como 2-mercaptoetanol,
mercaptopropanol, mercaptobutanol, dodecilmercaptano, ácido
tioglicólico o aminas, como trietilamina, morfolina o piperidina.
Las cantidades de regulador de la polimerización pueden ascender
hasta un 10% en peso, referido a los monómeros empleados. En el
caso de que se empleen reguladores de la polimerización, se
emplearán preferentemente de un 0,1 hasta un 5% en peso, referido a
los monómeros.
Los componentes a emplear facultativamente
indicados en (g) pueden emplearse individualmente o en mezcla en la
obtención de los polímeros según la invención. Puede trabajarse,
sin embargo, también en ausencia de espesantes, estabilizantes de
espumado, cargas, formadores de gérmenes celulares y reguladores de
la polimerización.
En la obtención según la invención de polímeros
reticulados en forma de espuma y absorbentes del agua se espuma en
una primera etapa del procedimiento la mezcla acuosa polimerizable
anteriormente descrita. Para esta finalidad se dispersa en la fase
monómera acuosa un gas inerte en presencia de radicales en forma de
burbujas finas de tal manera, que se forme una espuma. El aplicado
de las burbujas del gas en la mezcla monómera se realiza, por
ejemplo, con ayuda de dispositivos de batida, de agitación o de
vibración. Además es posible de obtener tales espumas porque se
fluya el gas por una apertura cubierta contra el líquido o se
incorporan por aprovechamiento del aparecimiento de turbulencias.
Finalmente puede aprovecharse la formación de laminados en alambres
o tamices para esta finalidad. Estos métodos diferentes pueden
combinarse, en caso dado, entre sí. Como gases inertes en presencia
de radicales sirven, por ejemplo, nitrógeno, dióxido de carbono,
helio, neón y argón. Preferentemente se emplea nitrógeno.
La obtención de la espuma se lleva a cabo según
la invención por separado de la polimerización. La mezcla acuosa
polimerizable puede espumarse, por ejemplo, en aparatos técnicos,
que son conocidos para la obtención de espumas de
urea-formaldehído, véase Frisch und Saunders,
Polymeric Foams parte II, páginas 679 y siguientes (1973). El
espumado de la mezcla acuosa polimerizable puede llevarse a cabo en
el laboratorio en el caso más sencillo en una máquina de cocina
convencional, que está dotada de una batidora. La obtención de
espuma batida se lleva a cabo preferentemente en una atmósfera de
gas inerte. Como gas inerte son empleables, por ejemplo, nitrógeno,
gases nobles o dióxido de carbono. Para la obtención de la espuma
se reúnen todos los componentes de la mezcla de reacción.
Convenientemente se procede en este caso, de modo que se disuelvan
primero todos los componentes hidrosolubles en agua y que se agregue
primero después los productos insolubles en agua. En función del
procedimiento empleado de la obtención de la espuma batida y en
función del iniciador contenido en la mezcla acuosa polimerizada
puede ser de ventaja, de agregar el iniciador tan solo en el final
del proceso de batida a la mezcla. La consistencia de la espuma
batida puede variarse en un amplio intervalo. De este modo es
posible de obtener espumas batidas ligeras y fluíbles, o también
jabones, espumas rígidas y firmes para el corte. También puede
variar el tamaño medio de las burbujas de gas, su distribución de
tamaños y su disposición en la matriz de líquido mediante la
selección de los tensioactivos, de los solubilizantes, del
espesante y de los estabilizantes de espumado, formadores de
gérmenes celulares, de la temperatura y de la técnica de batido en
un amplio intervalo, de modo que puede ajustarse de manera sencilla
la densidad, la esponjosidad o el espesor de pared del material de
matriz. Las temperaturas de la mezcla acuosa polimerizable se
sitúan durante el proceso del espumado en el intervalo de -10 hasta
100, preferentemente de 0 hasta +50ºC. En cualquier caso se emplean
en la obtención de espuma temperaturas, que se sitúan por debajo del
punto de ebullición de los componentes de la mezcla acuosa
polimerizable. La obtención de espuma puede llevarse a cabo también
bajo presión elevada, por ejemplo, de 1,5 hasta 25 bar.
Preferentemente se trabaja, sin embargo, bajo presión
atmosférica.
Frente a los procedimientos actualmente conocidos
para la obtención de superabsorbentes en forma de espuma es una
ventaja esencial de la obtención según la invención de tales
espumas, que se obtiene en la primera etapa del procedimiento del
procedimiento según la invención mezclas acuosas polimerizables y
espumosas, que son estables durante un espacio de tiempo
prolongado, por ejemplo, hasta 6 horas, de modo que pueden
manipularse, por ejemplo, sin problemas. Las mezclas en forma de
espuma todavía no polimerizadas pueden aplicarse, por ejemplo, para
la posterior polimerización en una forma adecuada, para obtener
para una aplicación determinada el cuerpo moldeado deseado. La
espuma deshecha, que se produce en el moldeado de la mezcla acuosa
polimerizable espumosa puede reconducirse sin más problemas en el
proceso. El material polimerizable espumado puede aplicarse, por
ejemplo en el espesor deseado sobre un material portador temporal,
que está dotado con un recubrimiento antiadherente. Puede aplicarse
mediante rasqueta, por ejemplo, la espuma sobre un substrato de
fondo. Una otra posibilidad consiste en el hecho, que se rellene la
mezcla acuosa en forma de espuma polimerizable en moldes, que están
dotados también de recubrimiento antiadherente y terminar la
polimerización de la espuma en ello.
Si la mezcla acuosa polimerizable y espumada
muestra un tiempo de permanencia prolongado, servirá esta mezcla
también para la obtención de materiales compuestos. De este modo
puede aplicarse, por ejemplo, la espuma polimerizada obtenida en la
obtención de la espuma batida sobre un material portador
permanente, por ejemplo, láminas de polímeros (por ejemplo, láminas
de polietileno, polipropileno o poliamida) o metales, vellones,
Fluff, pañuelos, tejido, fibras naturales o sintéticas o sobre
otras espumas. En la obtención de materiales compuestos puede ser
de ventaja bajo estas circunstancias, aplicar la espuma
polimerizable en forma de determinadas estructuras o espesores de
capa diversos sobre un material portador. Sin embargo, es también
posible de aplicar la espuma polimerizable sobre capas de Fluff e
impregnarse de modo que el Fluff forma parte después de la
polimerización integra de la espuma. La mezcla acuosa,
polimerizable, espumada y obtenible en la primera etapa del
procedimiento puede moldearse y polimerizarse también para dar
grandes bloques. Los bloques pueden cortarse o serrarse después de
la polimerización para dar pequeños cuerpos moldeados. Pueden
obtenerse también estructuras del tipo Sándwich, de tal manera que
se aplique una mezcla acuosa polimerizable y espumosa sobre un
fondo, se cubre la capa en forma de espuma con unas láminas,
vellones, pañuelos, tejidos, fibras u otras espumas, en caso dado,
de un otro material como el fondo empleado en primer lugar y
aplicarse nuevamente la espuma y, en caso dado, cubrirse con una
otra lámina, vellón, pañuelo, tejido, fibras y otras espumas. El
compuesto se somete entonces en una segunda etapa del procedimiento
a la polimerización.
En una segunda etapa del procedimiento para la
obtención de las espumas superabsorbentes según la invención se
lleva a cabo la polimerización de la mezcla acuosa polimerizable
espumada. La polimerización puede llevarse a cabo en función del
iniciador empleado mediante aumento de la temperatura, mediante
influencia de la luz, mediante irradiación con irradiación
electrónica o también mediante aumento de la temperatura e
influencia de la luz. Para aumentar la temperatura de la mezcla
acuosa polimerizable y espumosa puede aplicarse todos los
procedimientos habituales en la técnica, por ejemplo, aplicar en
contacto la espuma con placas calentables, influencia de la
irradiación de infrarrojos sobre la espuma polimerizable o
calentado con ayuda de microondas. Las capas de espuma según la
invención con un espesor de capa de hasta aproximadamente 1
milímetro se obtienen, por ejemplo, mediante un calentamiento
unilateral o particularmente mediante irradiación unilateral. En el
caso de que deban de obtenerse capas más espesas de una espuma, por
ejemplo, espumas con espesores de varios centímetros, será
particularmente ventajoso el calentamiento del material espumoso
polimerizable con ayuda de microondas, ya que de esta manera pueda
alcanzarse un calentamiento relativamente uniforme. La
polimerización se lleva a cabo, en este caso, por ejemplo, a
temperaturas de 20 hasta 180, preferentemente en el intervalo de 20
hasta 100ºC.
Las capas de espuma de espesores de capas medios,
en decir, con un espesor en el intervalo de aproximadamente 1
milímetro hasta aproximadamente 2 centímetros, como, por ejemplo,
de aproximadamente 2 milímetros hasta aproximadamente 1 centímetro,
se obtienen preferentemente de la siguiente manera: en lugar de
iniciar la polimerización solo unilateralmente, se provocará una
iniciación bilateral, de tal manera que se exponga una capa de la
masa espumosa según la invención a un tratamiento térmico en ambas
superficies y/o a una irradiación con luz. El tratamiento de ambas
superficies de la capa de espuma puede llevarse a cabo según la
invención de forma sincronizada o en cualquier orden temporal o
temporalmente alternado. Puede llevarse a cabo, por ejemplo, el
tratamiento térmico de ambas superficies parciales de una capa de
espuma al mismo tiempo o hacerse reaccionar alternamente una o
varias veces por superficie parcial. De la misma manera puede
procederse en la irradiación con luz. Existe también en la
posibilidad de tratar cada superficie parcial bien con calor como
también con luz, pudiendo influir el calor y la luz al mismo tiempo
o en cualquier orden una o varias veces sobre la misma superficie
parcial de la capa de espuma. Lo más conveniente es, sin embargo,
generalmente el empleo único del calor y/o luz de cada superficie
parcial de la capa de espuma.
Si el tratamiento térmico se lleva a cabo
convenientemente mediante calentamiento en contacto y el material
empleado para ello es generalmente impermeable a la luz, se llevará
a cabo la iniciación de la polimerización en ambos lados
convenientemente mediante calentamiento en contacto de una
superficie parcial y, por ejemplo, irradiación simultánea de la
superficie parcial opuesta. Esta variante del procedimiento así
como el calentamiento en contacto de ambos lados sirve,
particularmente para la obtención de materiales compuestos.
El tratamiento térmico se lleva a cabo en el caso
de la iniciación polímera en ambas superficies generalmente en un
intervalo de aproximadamente 50 hasta aproximadamente 200ºC,
preferentemente en aproximadamente 80 hasta aproximadamente 160ºC.
Los tiempos de contacto típicos se sitúan, en este caso, en
aproximadamente 0,5 hasta 25 minutos en función de la superficie
parcial de la capa de espuma, preferentemente en aproximadamente 2
hasta aproximadamente 15 minutos. Para la irradiación se emplea
preferentemente luz del intervalo de UV/VIS, es decir, luz del
intervalo ultravioleta o visible del espectro, como, por ejemplo,
luz con una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente más
de 200 nm hasta aproximadamente 750 nm, por ejemplo, aproximadamente
de 250 nm hasta aproximadamente 700 nm, como quizás la irradiación
de UV-A de la longitud de onda 315 hasta 400 nm. La
duración de la irradiación puede situarse también en el intervalo
de aproximadamente 0,1 hasta aproximadamente 25 minutos,
preferentemente en aproximadamente 0,5 hasta 10 minutos en función
de la superficie parcial de la capa de espuma.
En un tratamiento térmico combinado e irradiación
combinada de la misma o superficies parciales opuestas de la capa
de espuma puede ser la duración respectiva del calentamiento
térmico y la irradiación iguales o diferentes. En función de la
composición y del espesor de la capa de espuma, tipo y cantidad de
los iniciadores polímeros empleados, intensidad y longitud de onda
de la luz así como temperatura del dispositivo de calentamiento en
contacto y de otros criterios puede ser de ventaja de llevar a cabo
un tratamiento térmico e irradiación a través de intervalos de
tiempo prolongados y diversos. Los intervalos de tiempo
seleccionados pueden sucederse, por ejemplo, temporalmente entre
sí. Por ejemplo, puede suceder a un calentamiento, por ejemplo, de 3
minutos de la primera superficie parcial una irradiación de 2
minutos de la segunda superficies parcial opuesta. Después puede
seguir, en caso dado, un tratamiento térmico de, por ejemplo, 2
minutos de la primera y/o segunda superficie parcial. Este ritmo de
tratamiento puede repetirse una o más veces, en caso dado, con
mantenimiento o alteración de los intervalos de tiempo
seleccionados. Los intervalos de tiempo seleccionados pueden también
sobreponerse. Por ejemplo puede mantenerse, en este caso, la
irradiación tan solo a través de una parte del intervalo del
tratamiento térmico. De este modo puede calentarse, por ejemplo, la
primera superficie parcial de la capa de espuma, por ejemplo,
durante 2 minutos, y a continuación calentarse, por ejemplo, otros
4 minutos e irradiarse de forma sincronizada a esto la superficie
opuesta durante 4 minutos. También es concebible, que ambas
superficies parciales se calienten o bien irradien primero, por
ejemplo, durante 3 minutos de forma sincronizada y a continuación
se continúe, la irradiación de la otra superficie parcial durante 2
minutos después de haber terminado la irradiación de la otra
superficie parcial. También este ritmo de tratamiento puede
repetirse una o más veces, en caso dado, con mantenimiento o
alteración de los intervalos de tiempo seleccionados.
En la iniciación de la polimerización mediante
influencia de la luz sobre el material polimerizable espumoso puede
aplicarse todos los sistemas de exposición convencionales, en
cuanto su espectro de emisión se adapte al fotoiniciador empleado.
En un inicio de la polimerización mediante iluminación se emplea de
forma ventajosa una combinación de un fotoiniciador de un iniciador
térmico y/o un fotoiniciador, que puede actuar también como
iniciador térmico, por ejemplo, iniciadores azóicos. Como se
calienta fuertemente la espuma durante la polimerización por el
calentamiento de la polimerización elevado, se alcanzará de esta
manera un transcurso particularmente acelerado y efectivo de la
reacción de la polimerización. En el inicio mediante influencia de
luz se situará la temperatura de polimerización en el intervalo de
0 hasta 150, preferentemente de 10 hasta 100ºC.
Una ventaja esencial del procedimiento según la
invención consiste en el hecho, que la polimerización transcurra
con mantenimiento extenso de la estructura de la mezcla acuosa,
polimerizable y espumosa, es decir, la espuma polimerizable altera
durante la polimerización su volumen sin importancia. La reacción de
polimerización se influye mediante la temperatura inicial, la
técnica de iniciación o la conducción térmica. La temperatura de
polimerización se controla preferentemente en tal sentido que se
evite una ebullición de la mezcla acuosa polimerizable. Con la
polimerización en progreso se produce una solidificación de la
espuma debido a la creciente formación de gel. La espuma tiene al
menos parcialmente una estructura esponjosa. Se prefiere más que un
75% de esponjosidad.
Después de la polimerización tienen las espumas
presentes un contenido de agua entre un 10% y un 80%. En principio
pueden obtenerse por el empleo de alcanolaminas espumas, que son
flexibles también en estado seco. Como las espumas son, sin
embargo, higroscópicas y absorben del aire la humedad, es
importante dejar una humedad residual en el intervalo de un 1 hasta
un 20, preferentemente de un 5 hasta un 15% en peso en la espuma.
Además puede tener sentido en función de la composición de la
espuma y de la finalidad de empleo propuesta también un contenido
de humedad del mismo en la espuma.
La espuma puede secarse con ayuda de técnicas
convencionales, por ejemplo, mediante calentado con una corriente
de gas caliente, mediante puesta al vacío, mediante irradiación de
infrarrojos o mediante calentado con irradiación de microondas. La
irradiación de microondas se muestra como ventajosa, también, en
este caso, nuevamente en el secado de cuerpos moldeados de gran
volumen. En el secado tiene que situarse la temperatura por debajo
de los 180ºC, preferentemente por debajo de los 120ºC. Puede ser de
ventaja de secarse con una corriente de gas, que muestre un
contenido de humedad definido (hasta el empleo de vapor de agua),
de modo que de esta manera se seque la espuma tan solo hasta un
contenido de humedad definido.
Según el procedimiento conforme con la invención
se obtiene una espuma superabsorbente mayoritariamente esponjosa,
que es preferentemente al menos un 75% esponjosa.
Como lo ya indicado anteriormente puede obtenerse
una densidad de reticulación inhomogénea en las espumas
superabsorbentes según la invención durante la obtención. Esto es
particularmente ventajoso cuando se emplea como monómeros de los
componentes anteriormente descritos
- (a)
- ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido vinilsulfónico, ácido acrilamidopropanosulfónico o sus mezclas, y
- (b)
- una mezcla, constituida por al menos un reticulante hidrosoluble y al menos uno insoluble en agua.
Sin embargo puede ser deseable, que el grado de
reticulación de la espuma se altere posteriormente. Para alcanzar
esto puede incorporarse, por ejemplo, durante la polimerización
mediante adición de monómeros adecuados en el gel puntos de
reticulación latentes, que no conducen bajo las condiciones de la
obtención de espuma a reacciones de reticulación, formando sin
embargo, bajo condiciones especiales, que pueden aplicarse
adicionalmente, por ejemplo, mediante una temperatura fuertemente
elevada, otros puntos de reticulación en la estructura de gel. Como
ejemplos para tales monómeros puede servir la formación de
compuestos, que contienen grupos hidroxilo, que son capaces a
temperatura elevada, es decir, a temperaturas por encima de 150ºC,
de reaccionar con los grupos carboxilo en la estructura de espuma.
Los compuestos adecuados, que muestran zonas de reticulación
latentes, son, por ejemplo, acrilato de hidroxietilo, acrilato de
hidroxipropilo, acrilato de hidroxibutilo, éster del ácido
monoacrílico de glicerina, monoacrilatos o monometacrilatos de
polietilenglicoles con al menos 2 unidades de etilenglicol,
monoacrilatos o monometacrilatos de polipropilenglicoles con al
menos 2 unidades de propilenglicol y monometacrilatos de alcoholes
polivalentes, por ejemplo, metacrilato de hidroxibutilo,
metacrilato de hidroxipropilo, metacrilato de hidroximetilo o
monometacrilato de glicerina.
Como otra posibilidad de una reticulación
posterior homogénea se ofrece la adición posterior de reactivos de
reticulación, es decir, compuestos, que muestran al menos dos
grupos reactivos, que se son capaces bajo las condiciones
adecuadas, por ejemplo, en el calentamiento a temperaturas de al
menos 70ºC, de reaccionar con los grupos ácidos del hidrogel en
forma de espuma. En este caso es también posible de alcanzar, sobre
la profundidad de penetración del reticulante una modificación de
la densidad de reticulación inhomogénea. Los reticulantes adecuados
forman con los grupos carboxilo de la matriz polímera enlaces
covalentes o iónicos. Los reticulantes adecuados son compuestos, que
muestran al menos dos grupos funcionales del mismo o distinto tipo,
por ejemplo, grupos hidroxi, amino, amonio cuaternado, isocianato,
epóxi, aziridina, éster o grupos amida. Los reticulantes
adicionales preferentes son polialcoholes, como glicerina,
butilenglicol, propilenglicol o bisepóxidos. Con tales reticulantes
puede llevarse a cabo la reacción, por ejemplo, en el intervalo de
temperatura de 70 hasta 170, preferentemente de 100 hasta 160ºC. La
descarga de los reticulantes sobre el material espumoso puede
llevarse a cabo, por ejemplo, mediante pulverización, inmersión o
mediante precipitación en fase gaseosa.
Según la invención puede obtenerse la espuma de
la manera deseada, pero con un grado de neutralización menor,
típicamente entre un 0 y un 60%, preferentemente de un 15 hasta un
40% en peso, como definitivamente pretendido y aplicarse
posteriormente al menos una alcanolamina, por ejemplo, mediante
pulverizado de las alcanolaminas y sus soluciones en disolventes o
en mezclas de disolventes. Como disolvente para alcanolaminas
pueden emplearse, por ejemplo: agua metanol, etanol, isopropanol y
acetona. Preferente es agua. La neutralización adicional se lleva a
cabo convenientemente después de la polimerización y antes del
secado. Pero también es posible, aplicar al menos una alcanolamina
en un momento más tarde en el transcurso del proceso sobre el
hidrogel en forma de espuma.
Para el empleo de alcanolaminas secundarias o
bien primarias es obligatorio este modo de proceder. Las
alcanolaminas terciarias - como las anteriormente descritas - se
emplean para la neutralización de los monómeros (a) y también se
emplean, como las alcanolaminas primarias, secundarias y
cuaternarias para la neutralización de los grupos ácido del
hidrogel en forma de espuma después del polimerizado. En algunos de
los casos se ha mostrado como ventajoso un modo de trabajo en el
cual se neutralizan los monómeros (a), que contienen grupos ácido,
primero parcialmente con una alcanolamina terciaria (por ejemplo de
un 20 hasta un 50% en mol), se polimeriza entonces y neutralizarse
a continuación los grupos ácido libres restantes del hidrogel en
forma de espuma con una alcanolamina, preferentemente una
alcanolamina primaria, como etanolamina, ascendiendo el grado de
neutralización total de los grupos ácido en el hidrogel de un 55
hasta un 95, preferentemente de un 65 hasta un 85% en mol.
Las alcanolaminas empleadas pueden ser en su
estructura primarias, secundarias, terciarias o cuaternarias y
representar bases monovalentes, polivalentes o polifuncionales. Las
alcanolaminas pueden llevar adicionalmente a los grupos amino e
hidroxilo otros grupos funcionales, como, por ejemplo, ésteres,
uretano, tioéteres, urea, etc. Pueden emplearse, por ejemplo,
compuestos de bajo peso molecular, como trietanolamina,
metildietanolamina, dimetanolamina, etanolamina,
N-hidroxietilmorfolina, dimetilaminodiglicol,
N,N,N',N'-tetra-(hidroxietil)-etilendiamina,
N,N,N',-N'-tetra-(hidroxipropil)-etilendiamina,
dimetilaminotriglicol, dietilaminoetanol,
3-dimetilamino-1,2-propanodiol,
triisopropanolamina, diisopropilaminoetanol, hidróxido de colina,
carbonato de colina, 2-terc.-butilaminoetanol,
tris(oximetil)aminometano,
3-amino-1-propanol,
isopropanolamina, 2-(2-aminoetoxi)etanol,
2-amino-2-metil-1-propanol
o también oligómeros o polímeros, como, por ejemplo, con óxido de
etileno, óxido de propileno, glicidol u otros polímeros, que llevan
grupos amino hechos reaccionar y epóxidados o condensados, por
ejemplo, polietileniminas o polivinilaminas, productos de reacción
de alcanolaminas de bajo peso molecular, al menos bifuncionales con
reactivos al menos bifuncionales, que son capaces de reaccionar
bien con los grupos hidroxilo o amino de las alcanolaminas, como,
por ejemplo, ácidos carboxílicos, ésteres, epóxidos e
isocianatos.
Preferentemente entran en consideración
trietanolamina, metildietanolamina, dimetilaminodiglicol,
dimetiletanolamina, etanolamina y
N,N,N',N'-tetra-(hidroxietil)-etilendiamina.
Las espumas, que contienen alcanolamina obtenidas
son pegajosas. La pegajosidad puede eliminarse completamente
mediante polvoreado con polvos finamente divididos. En principio
son adecuados todos los materiales orgánicos o inorgánicos en forma
de polvo fino, en tanto sean hidrófilos, como, por ejemplo, óxido
de silicio finalmente dividido (Aerosil®), silicatos, talco, harina
de Guar, harina de pepitas de tara, harina de pepitas de algarrobo,
todos los tipos de almidón, ácidos poliacrílicos reticulados o no
reticulados o sus sales, polivinilalcoholes, copolímeros del ácido
maleico, dióxido de titanio, zeolitas, celulosa,
carboximetilcelulosa e hidroxietilcelulosa. Se prefieren materiales
no solubles en agua, particularmente talco y Aerosil®. El
espolvoreado se lleva a cabo convenientemente después de la
polimerización, pero también puede llevarse a cabo en cualquier
momento más tarde en el proceso de obtención. Las cantidades
aplicadas se sitúan entre un 0,01 y un 10%, preferentemente entre un
0,1 y un 5%, referido al peso de la espuma.
Las espumas superabsorbentes según la invención
tienen, por ejemplo, una densidad de 10^{-9} hasta 0,9,
preferentemente de 0,05 hasta 0,7 g/cm^{3}. La densidad de las
espumas superabsorbentes se determinan de forma gravimétrica. A
partir una capa de espuma uniforme con un espesor definido entre 3 y
5 mm se confeccionaron, por ejemplo, con un cuchillo afilado
cuadrados con una longitud de arista de 5 cm. Se pesaron estas
muestras y se dividió el peso obtenido por el volumen calculado por
las medidas.
La capacidad de absorción del superabsorbente en
forma de espuma de agua por gramo de superabsorbente se determina
en trozos de espuma, que tienen un espesor de 3 mm y pesan
respectivamente 1 gramo. El ensayo de la retención se lleva a cabo,
en este caso, según el denominado ensayo de bolsa de té. Como
líquido sirve, en este caso, una solución de sal común al 0,9%. 1 g
del material en forma de espuma se colocó en una bolsa de té, que
se cerró entonces. En este caso tiene que tenerse cuidado, que la
bolsa de té proporcione suficiente espacio al hinchamiento al
completo. La bolsa de té se sumerge entonces durante un tiempo
determinado en el líquido y se pesa la diferencia después de una
duración de goteo de 10 minutos. Para el calculo de la capacidad de
absorción tiene que llevarse a cabo un ensayo en blanco, en el cual
se sumerge una bolsa de té sin superabsorbente en forma de espuma
en la solución y se determina el peso de la bolsa de té según el
tiempo de goteo anteriormente indicada de 10 minutos. La capacidad
de absorción resulta entonces de la siguiente ecuación (1):
Peso de la bolsa de té con espuma superabsorbente - | ||
peso de la bolsa de té en el ensayo en blanco | ||
Capacidad de absorción = | ---------------------------------------------------------------------------- | (1) |
Peso de la espuma superabsorbente pesada |
La velocidad de absorción (Absorption Speed,
denominado a continuación con AS) se determinó de tal manera que se
cortaron muestras de rectangulares de capas de espumas de 3 mm de
espesor con un peso de 1 g con ayuda de un cuchillo afilado. Estas
muestras se vertieron en un cuenco de Petri con 20 g de orina
sintética. Con ayuda de un cronómetro se determino el tiempo, que
necesita el plástico celular para absorber al completo la orina
sintética. La velocidad de absorción (AS) se calcula en g/g \cdot
segundos a partir de la siguiente ecuación (2):
AS = 20 g / [1
g * tiempo determinado (en
segundos)]
En 1 litro de agua destilada se disolvieron las
siguientes sales:
2,00 g de KCl
2,00 g de Na_{2}SO_{4}
0,85 g de NHPO_{4}
0,15 g de (NH_{4})_{2}HPO_{4}
0,19 g de CaCl_{2}
0,23 g de MgCl_{2}
Las sales empleadas tienen que estar exentas de
agua.
100 ml exactos de la espuma monómera se
rellenaron en un cilindro de medición y se determinó el peso de
este volumen de espuma. Mediante división del peso determinado en g
por 100 se obtiene la densidad en g/cm^{3}.
En cámaras de plexiglas, Bola
Standard-Exsikkator 1854-01 de la
firma Bohlender, se ajustaron a 20ºC humedades del aire definidas,
de tal manera, que se colocan en las cámaras soluciones saturadas
de sales específicas, que están en contacto con un cuerpo de fondo
no disuelto. Se emplean las siguientes sales:
un 15% de humedad del aire relativa | monohidrato de LiCl, |
un 20% de humedad del aire relativa | acetato potásico, |
un 32% de humedad del aire relativa | hexahidrato de CaCl_{2}. |
De cada espuma se colocan piezas secas de
aproximadamente 2 cm x 2 cm de tamaño en estas cámaras y se
controla el alterado del contenido de humedad en las espumas de
forma gravimétrica hasta que las muestras alcanzaran el estado de
equilibrio.
A continuación se valora la flexibilidad mediante
una escala de notas de cuatro etapas:
flexible: | la muestra puede doblarse fácilmente a 180ºC y tiene un tacto blando, |
tenazmente flexible | La muestra puede doblarse tan solo malamente a 180ºC, pero no se rompe, |
poco flexible | la muestra puede todavía doblarse, pero se rompe entre los 90º y 180º, |
rígido | la muestra se rompe ya en una flexión de menos que 90º. |
Para la determinación de la flexibilidad a
temperatura elevada se emplea un armario de ensayo climatológico de
la firma WeiB, tipo 125 SG+10JU/70DU, que permite un ajuste de la
temperatura y de la humedad del aire relativa.
Para la determinación de la flexibilidad a bajas
temperaturas se humectaron por pulverizado de un contenido de agua
de un 10% muestras de espuma. Este contenido de agua corresponde a
la absorción de agua de equilibrio en una humedad del aire relativa
de un 20%. A continuación se enfriaron las muestras en bolsas de
polietileno cerradas a la temperatura correspondiente y valoró su
flexibilidad en la temperatura ajustada de forma correspondiente
según los anteriores criterios.
Los polímeros reticulados, en forma de espuma,
absorbentes del agua anteriormente descritos pueden emplearse para
todas las finalidades, para las que se emplean los superabsorbentes
en forma de espuma descritos en la literatura. Los mismos se
emplean, por ejemplo, en artículos sanitarios, que se emplean para
la adsorción de líquidos corporales y en material de vendaje para
el revestimiento de heridas. Los mismos sirven, por ejemplo, como
componente absorbente del agua en pañales, paños higiénicos y
artículos de incontinencia. Los mismos pueden emplearse en forma de
materiales compuestos. Los superabsorbentes en forma de espuma
pueden emplearse además como material de obturación, como material
de mejora del suelo, como producto substituyente del suelo y como
material de embalaje. Las configuraciones especiales de objetos,
que contienen superabsorbente en forma de espuma, se describen, por
ejemplo, expresamente en la
WO-A-94/22502. Los superabsorbentes
en forma de espuma sirven además para la deshidratación de fangos,
para el deslizado de barnices acuosos, por ejemplo, para la
descarga de cantidades residuales de barnices acuosos o colorantes
no gastadas, de tal manera que se agreguen, por ejemplo,
superabsorbentes en forma de espuma pulverulentos a las cantidades
residuales de barnices acuosos, hasta que aparezca una
solidificación. Los polímeros reticulados, absorbentes del agua y
en forma de espuma pueden emplearse para el deshidratado de aceites
acuosos. Los mismos pueden emplearse, por ejemplo, en forma de un
polvo con un diámetro de partículas medio de 150 \mum hasta 5 mm
en las finalidades anteriormente descritas.
Las espumas anteriormente descritas pueden
solventar por sus propiedades diferentes funciones en artículos de
higiene en el almacenaje de líquidos corporales:
- Adquisición,
- distribución y/o
- almacenaje.
Del almacenaje de líquidos corporales se encargan
al completo las espumas, mientras que para las funciones de
adquisición y distribución pueden emplearse, en caso dado, otros
componentes, como high loft-Nonwovens, vellones de
polipropileno, vellones de poliéster o productos celulares
químicamente modificados soportando como capa sobre la espuma.
Las indicaciones en porcentaje en los ejemplos
significan porcentajes en peso, en tanto no se indique otra cosa en
el contexto.
La flexibilidad y las propiedades de absorción de
las espumas, que se obtuvieron según los ejemplos y ejemplos
comparativos, están indicados en las tablas 1 a 3.
En un vaso de vidrio cerrado con cierre de rosca
se mezclaron con ayuda de un agitador magnético los siguientes
componentes:
105,39 g | de ácido acrílico (1,46 mol), |
158,03 g | de una solución se acrilato sódico al 37,3% en agua (0,63 mol), |
9,25 g | harina de Guar, |
1,85 g | de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 500, |
58,58 g | \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal, y\end{minipage} |
35,90 g | de agua. |
La mezcla homogénea obtenida se rellenó en un
matraz con una capacidad de 2 litros cerrado con camisa
refrigeradora y embudo cuentagotas, en el cual se condujo bajo
dióxido de carbono. En el matraz se emplearon dos batidoras de la
firma BOKU, que se enlazaron con un engranaje con un agitador RW28W
de la firma IKA. La corriente de dióxido de carbono se ajustó de
modo que perlara con una velocidad de 100 l/h mediante la mezcla de
reacción. El motor agitador se ajustó primero a un índice de
revoluciones de 200 revoluciones por minuto y condujo durante 20
minutos dióxido de carbono a través de la mezcla para eliminar el
oxígeno disuelto. Durante este tiempo se agregaron gota a gota
140,26 g de trietanolamina (0,94 mol) bajo refrigerado, de modo que
se alcanzara una temperatura terminal de 16ºC.
A continuación se agregaron 4,63 g de pentano y
20,97 g de una solución al 3% de dihidrocloruro de
2,2'-azobis(2-amidinopropano)
en agua y se aumentó el índice de revoluciones de agitación a 735
revoluciones por minuto. La mezcla se agitó a este índice de
revoluciones durante 3,5 minutos. Después del final del periodo de
batido se obtuvo una espuma batida bien fluible y finamente
dividida.
La espuma monómera obtenida se aplicó sobre una
placa de vidrio de un tamaño de DIN-A3 con bordes
de 3 mm de altura y cubrió con una segunda placa de vidrio. La
muestra de espuma se irradió de forma sincronizada desde ambos lados
con dos irradiadores de UV/VIS (UV 1000 de la firma Höhnle) durante
4 minutos.
La capa de espuma obtenida se espolvoreó en ambos
lados con aproximadamente 0,3 g de talco y se secó completamente en
una armario secador al vacío a 70ºC. Para la determinación de las
propiedades se ajustó una parte de la espuma a continuación
mediante pulverizado de agua a una humedad de un 10%.
Grado de neutralización: | un 75% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,33 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,44 g/cm^{3}, y |
tacto: | seco, completamente exento de pegajosidad. |
En un vaso de vidrio cerrado con cierre de rosca
se mezclaron con ayuda de un agitador magnético los siguientes
componentes:
52,68 g | de ácido acrílico (0,73 mol), |
330,79 g | de una solución de acrilato de trietanolamonio al 40,0% en agua (0,60 mol), |
9,25 g | de harina de Guar, |
1,85 g | de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 500, |
12,33 g | \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal, y\end{minipage} |
102,34 g | de agua. |
La mezcla homogénea obtenida se rellenó en un
matraz con una capacidad de 2 litros cerrado con camisa
refrigeradora y embudo cuentagotas, en el cual se hicieron pasar
desde abajo dióxido de carbono. En el matraz se incorporaron dos
batidoras de la firma BOKU, que se enlazaron con un engranaje con un
agitador RW28W de la firma IKA. La corriente de dióxido de carbono
se ajustó de modo que se perlara con una velocidad de 100 l/h
mediante la mezcla de reacción. El motor agitador se ajustó primero
a un índice de revoluciones de 200 revoluciones por minuto y se
hizo pasar durante 20 minutos dióxido de carbono a través de la
mezcla para eliminar el oxígeno disuelto. Durante este tiempo se
refrigeró la temperatura interna con ayuda de una camisa
refrigeradora y de un termostato a
16ºC.
16ºC.
A continuación se agregaron 4,63 g de pentano y
20,97 g de una solución al 3% de dihidrocloruro de
2,2'-azobis(2-amidinopropano)
en agua y se aumentó el índice de revoluciones de agitación a 735
revoluciones por minuto. La mezcla se batió a este índice de
revoluciones durante 3,5 minutos. Después del final del periodo de
batido se obtuvo una espuma batida bien fluible y finalmente
dividida.
La espuma monómera obtenida se aplicó sobre una
placa de vidrio de un tamaño de DIN-A3 con bordes
de 3 mm de altura y se cubrió con una segunda placa de vidrio. La
muestra de espuma se irradió de forma sincronizada de ambos lados
con dos irradiadores de UV/VIS (UV 1000 de la firma Höhnle) durante
4 minutos.
La capa de espuma obtenida se espolvoreó en ambos
lados con aproximadamente 0,3 g de talco y secó completamente en
una armario secador al vacío a 70ºC. Para la determinación de las
propiedades se ajustó una parte de la espuma a continuación
mediante pulverizado de agua a una humedad de un 10%.
Grado de neutralización: | un 45,0% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,29 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,35 g/cm^{3}, y |
tacto: | seco, completamente exento de pegajosidad. |
De la misma manera que en el ejemplo 1 se obtuvo
una espuma partiendo de los siguientes productos empleados:
127,96 g | de ácido acrílico (1,78 mol), |
79,02 g | de una solución se acrilato sódico al 37,3% en agua (0,31 mol), |
9,25 g | harina de Guar, |
1,85 g | de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 500, |
58,58 g | \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal,\end{minipage} |
45,58 g | de agua, |
187,01 g | de trietanolamina (1,25 mol), |
4,63 g | de pentano, y |
20,97 g | de una solución de dihidrocloruro de 2,2'-azobis(2-amidinopropano) en agua. |
Grado de neutralización: | un 75% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,34 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,48 g/cm^{3}, y |
tacto: | seco, completamente exento de pegajosidad. |
De la misma manera que en el ejemplo 2 se obtuvo
una espuma partiendo de los siguientes productos empleados:
33,01 g | de ácido acrílico (0,46 mol), |
379,98 g | de una solución se acrilato sódico al 40% en agua (0,69 mol), |
9,25 g | de harina de Guar, |
1,85 g | de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 600, |
12,33 g | \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal,\end{minipage} |
45,58 g | de agua, |
4,63 g | de pentano, y |
20,97 g | de una solución al 3% de dihidrocloruro de 2,2'-azobis(2-amidinopropano) en agua. |
Grado de neutralización: | un 60% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,30 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,40 g/cm^{3}, y |
tacto: | seco, completamente exento de pegajosidad. |
De la misma manera que en el ejemplo 1 se obtuvo
una espuma partiendo de los siguientes productos empleados:
139,25 g | de ácido acrílico (1,78 mol), |
39,51 g | de una solución se acrilato sódico al 37,3% en agua (0,16 mol), |
9,25 g | harina de Guar, |
1,85 g | de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 500, |
58,58 g | \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal,\end{minipage} |
50,42 g | de agua, |
210,38 g | de trietanolamina (1,41 mol), |
4,63 g | de pentano, y |
20,97 g | de una solución al 3% de dihidrocloruro de 2,2'-azobis(2-amidinopropano) al 3% en agua. |
Grado de neutralización: | un 75% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,36 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,37 g/cm^{3}, y |
tacto: | seco, completamente exento de pegajosidad. |
De la misma manera que en el ejemplo 2 se obtuvo
una espuma partiendo de los siguientes productos empleados:
22,66 g | de ácido acrílico (0,31 mol), |
405,84 g | de una solución se acrilato de trietanolamonio al 40% en agua (0,73 mol), |
9,25 g | de harina de Guar, |
1,85 g | de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 650, |
12,33 g | \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal,\end{minipage} |
57,31 g | de agua, |
4,63 g | de pentano, y |
20,97 g | de una solución al 3% de dihidrocloruro de 2,2'-azobis(2-amidinopropano) al 3% en agua. |
Grado de neutralización: | un 70% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,32 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,50 g/cm^{3}, y |
tacto: | seco, completamente exento de pegajosidad. |
En un vaso de vidrio cerrado con cierre de rosca
se mezclaron con ayuda de un agitador magnético los siguientes
componentes:
79,89 g | de ácido acrílico (1,11 mol), |
262,77 g | de una solución de acrilato de trietanolamonio al 40,0% en agua (0,48 mol), |
9,25 g | de harina de Guar, |
1,85 g | de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 400, |
12,33 g | \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal, y\end{minipage} |
143,16 g | de agua. |
La mezcla homogénea obtenida se rellenó en un
matraz con una capacidad de 2 litros cerrado y dotado con camisa
refrigeradora y embudo cuentagotas, en el cual se hizo pasar desde
abajo dióxido de carbono. En el matraz se emplearon dos batidoras
de la firma BOKU, que se engranaron con un engranaje con un agitador
RW28W de la firma IKA. La corriente de dióxido de carbono se ajustó
de modo que perlara con una velocidad de 100 l/h por la mezcla de
reacción. El motor del agitador se ajustó primero a un índice de
revoluciones de 200 revoluciones por minuto y se hizo pasar durante
20 minutos dióxido de carbono a través de la mezcla para eliminar
el oxígeno disuelto. Durante este tiempo se refrigeró la
temperatura interna con ayuda de una camisa refrigeradora y de un
termostato a 16ºC.
A continuación se agregaron 4,63 g de pentano y
20,97 g de una solución al 3% de dihidrocloruro de
2,2'-azobis(2-amidinopropano)
en agua y se aumentó el índice de revoluciones de agitación a 735
revoluciones por minuto. La mezcla se batió a este índice de
revoluciones durante 3,5 minutos. Después del final del periodo de
batido se obtuvo una espuma batida bien fluible y de células
finas.
La espuma monómera obtenida se aplicó sobre una
placa de vidrio de un tamaño de DIN-A3 con bordes
de 3 mm de altura y se cubrió con una segunda placa de vidrio. La
muestra de espuma se irradió de forma sincronizada de ambos lados
con dos irradiadores de UV/VIS (UV 1000 de la firma Höhnle) durante
4 minutos.
La capa de espuma obtenida se pulverizó con una
solución de trietanolamina acuosa al 10%, de modo que se aumentara
el grado de neutralización de un 30% en mol a un 75% en mol y a
continuación se espolvoreó en ambos lados con aproximadamente 0,3 g
de talco. La espuma se secó completamente en un armario secador al
vacío a 70ºC. Para la determinación de las propiedades se ajustó una
parte de la espuma a continuación mediante pulverizado de agua a
una humedad de un 10%.
Grado de neutralización: | un 75% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,34 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,39 g/cm^{3}, y |
tacto: | seco, completamente exento de pegajosidad. |
En un vaso de vidrio cerrado con cierre de rosca
se mezclaron con ayuda de un agitador magnético los siguientes
componentes:
112,86 g | de ácido acrílico (1,57 mol), |
131,68 g | de una solución de acrilato sódico al 37,3% en agua (0,52 mol), |
9,25 g | de harina de Guar, |
1,85 g | de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 500, |
37 g | \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal, y\end{minipage} |
28,40 g | de agua. |
La mezcla homogénea obtenida se rellenó en un
matraz con una capacidad de 2 litros cerrado dotado con camisa
refrigeradora y embudo cuentagotas, en el cual se introdujo desde
abajo dióxido de carbono. En los matraces se emplearon dos
batidoras de la firma BOKU, que se enlazaron mediante un engranaje
con un agitador RW28W de la firma IKA. La corriente de nitrógeno se
ajustó de modo que perlara con una velocidad de 100 l/h por la
mezcla de reacción. El motor agitador se ajustó primero a un índice
de revoluciones de 200 revoluciones por minuto y se hizo pasar
durante 20 minutos dióxido de carbono a través de la mezcla para
eliminar el oxígeno disuelto. Durante este tiempo se agregaron gota
a gota 124,53 g de metildietanolamina (1,05 mol) refrigerando, de
modo que se alcanzara una temperatura terminal de 16ºC.
A continuación se agregaron 6,94 g de pentano y
20,97 g de una solución al 3% de dihidrocloruro de
2,2'-azobis(2-amidinopropano)
en agua y se aumentó el índice de revoluciones de agitación a 735
revoluciones por minuto. La mezcla se batió a este índice de
revoluciones durante 6 minutos. Después del final del periodo de
batido se obtuvo una espuma golpeada bien fluible y de células
finas.
La espuma monómera obtenida se rellenó en un
molde de aluminio revestido de teflón de las dimensiones 20 cm x 20
cm, con un borde de 3 mm y se cubrió con una placa de vidrio. El
molde se situó durante 2 minutos sobre una placa de calentamiento
(Ceran 500) con una temperatura superficial de 115ºC, exponiéndose
a continuación durante 2 minutos simultáneamente desde arriba con un
irradiador de UV/VIS (UV 2000 de la firma Höhnle) y se calentó
desde abajo nuevamente y se mantuvo seguidamente durante 2 minutos
sin exposición sobre la placa de calentamiento.
La capa de espuma obtenida se pulverizó con una
solución de trietanolamina acuosa al 10%, de modo que se aumentara
el grado de neutralización de un 30% en mol a un 75% en mol y a
continuación se espolvoreó en ambos lados con aproximadamente 0,3 g
de talco. La espuma se secó completamente en un armario secador al
vacío a 70ºC. Para la determinación de las propiedades se ajustó una
parte de la espuma a continuación mediante pulverizado de agua a
una humedad de un 10%.
Grado de neutralización: | un 75% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,36 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,43 g/cm^{3}, y |
tacto: | seco, completamente exento de pegajosidad. |
De la misma manera que en el ejemplo 1 se obtuvo
una espuma partiendo de los siguientes productos empleados:
120,18 g | de ácido acrílico (1,67 mol), |
105,13 g | de una solución se acrilato sódico al 37,3% en agua (0,42 mol), |
12,60 g | de harina de Guar, |
8,82 g | de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 600, |
58,78 g | \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal,\end{minipage} |
55,99 g | de agua, |
155,51 g | de trietanolamina (1,04 mol), |
4,63 g | de pentano, y |
20,99 g | de una solución de dihidrocloruro de 2,2'-azobis(2-amidinopropano) al 3% en agua. |
Después del secado se ajustó la espuma mediante
pulverizado con agua a un contenido de humedad de un 10%.
Grado de neutralización: | un 70% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,26 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,26 g/cm^{3}, y |
tacto: | seco, completamente exento de pegajosidad. |
De la misma manera que en el ejemplo 1 se obtuvo
una espuma partiendo de los siguientes productos empleados:
127,93 g | de ácido acrílico (1,77 mol), |
93,43 g | de una solución se acrilato sódico al 37,3% en agua (0,37 mol), |
12,60 g | de harina de Guar, |
6,29 g | de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 400, |
58,78 g | \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal,\end{minipage} |
63,02 g | de agua, |
152,42 g | de trietanolamina (1,02 mol), |
4,63 g | de pentano, y |
20,99 g | de una solución de dihidrocloruro de 2,2'-azobis(2-amidinopropano) al 3% en agua. |
Después del secado se ajustó la espuma mediante
pulverizado con agua a un contenido de humedad de un 10%.
Grado de neutralización: | un 65% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,28 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,23 g/cm^{3}, y |
tacto: | seco, completamente exento de pegajosidad. |
De la misma manera que en el ejemplo 1 se obtuvo
una espuma partiendo de los siguientes productos empleados:
119,27 g | de ácido acrílico (1,66 mol), |
46,37 g | de una solución se acrilato sódico al 37,3% en agua (0,18 mol), |
12,60 g | de harina de Guar, |
8,82 g | de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 400, |
58,78 g | \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal,\end{minipage} |
92,84 g | de agua, |
178,34 g | de trietanolamina (1,20 mol), |
4,63 g | de pentano, y |
20,99 g | de una solución de dihidrocloruro de 2,2'-azobis(2-amidinopropano) al 3% en agua. |
Después del secado se ajustó la espuma mediante
pulverizado con agua a un contenido de humedad de un 10%.
Grado de neutralización: | un 75% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,27 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,25 g/cm^{3}, y |
tacto: | seco, completamente exento de pegajosidad. |
De la misma manera que en el ejemplo 1 se obtuvo
una espuma partiendo de los siguientes productos empleados:
140,44 g | de ácido acrílico (1,67 mol), |
12,60 g | de harina de Guar, |
8,81 g | de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 600, |
58,78 g | \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal,\end{minipage} |
121,60 g | de agua, |
174,46 g | de trietanolamina (1,17 mol), |
4,63 g | de pentano, y |
20,99 g | de una solución de dihidrocloruro de 2,2'-azobis(2-amidinopropano) al 3% en agua. |
Después del secado se ajustó la espuma mediante
pulverizado con agua a un contenido de humedad de un 10%.
Grado de neutralización: | un 60% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,27 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,23 g/cm^{3}, y |
tacto: | seco, completamente exento de pegajosidad. |
Ejemplo comparativo
1
En un vaso de vidrio cerrado con cierre de rosca
se mezclaron con ayuda de un agitador magnético los siguientes
componentes:
34,64 g | de ácido acrílico (0,52 mol), |
395,08 g | de una solución de acrilato sódico al 37,3% en agua (1,57 mol), |
9,25 g | de harina de Guar, |
1,85 g | de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 400, |
58,58 g | \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal, y\end{minipage} |
6,85 g | de agua. |
La mezcla homogénea obtenida se rellenó en un
matraz con una capacidad de 2 litros cerrado con camisa
refrigeradora y embudo cuentagotas, en el cual se hizo pasar desde
abajo dióxido de carbono. En los matraces se montaron dos batidoras
de la firma BOKU, que se enlazaron con un engranaje con un agitador
RW28W de la firma IKA. La corriente de dióxido de carbono se ajustó
de modo que perlara con una velocidad de 100 l/h por la mezcla de
reacción. El motor agitador se ajustó primero a un índice de
revoluciones de 200 revoluciones por minuto y se hizo pasar durante
20 minutos dióxido de carbono a través de la mezcla para eliminar
el oxígeno disuelto. Durante este tiempo se refrigeró la temperatura
interna con ayuda de una camisa refrigeradora y de un termostato a
16ºC.
A continuación se agregaron 4,63 g de pentano y
20,97 g de una solución al 3% de dihidrocloruro de
2,2'-azobis(2-amidinopropano)
en agua y se ajustó el índice de revoluciones de agitación a 735
revoluciones por minuto. La mezcla se batió a este índice de
revoluciones durante 3,5 minutos. Después del final del periodo de
batido se obtuvo una espuma batida bien fluible y de células
finas.
La espuma monómera obtenida se aplicó sobre una
placa de vidrio de un tamaño de DIN-A3 con bordes
de 3 mm de altura y se cubrió con una segunda placa de vidrio. La
muestra de espuma se irradió de forma sincronizada de ambos lados
con dos irradiadores de UV/VIS (UV 1000 de la firma Höhnle) durante
4 minutos.
La capa de espuma obtenida se secó completamente
en un armario secador al vacío a 70ºC y a continuación se ajustó
mediante pulverizado de agua a una humedad de un 10%.
\newpage
Grado de neutralización: | un 75% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,31 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,32 g/cm^{3}, y |
tacto: | húmedo, apenas pegajoso. |
Ejemplo comparativo
2
Según la misma forma de proceder como en el
ejemplo comparativo 1 se obtuvo a partir de los siguientes
componentes una espuma:
83,51 g | de ácido acrílico (1,16 mol), |
292,28 g | de una solución se acrilato sódico al 37,3% en agua (1,16 mol), |
9,25 g | de harina de Guar, |
1,85 g | de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 500, |
58,58 g | \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal,\end{minipage} |
69,55 g | de agua, |
4,63 g | de pentano, y |
20,97 g | de una solución de dihidrocloruro de 2,2'-azobis(2-amidinopropano) al 3% en agua. |
Grado de neutralización: | un 50% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,26 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,29 g/cm^{3}, y |
tacto: | húmedo, apenas pegajoso. |
Ejemplo comparativo
3
Según la misma forma de proceder como en el
ejemplo comparativo 1 se obtuvo a partir de los siguientes
componentes una espuma:
\dotable{\tabskip\tabcolsep\hfil#\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{ 116,90 g \+ de ácido acrílico (1,62 mol),\cr 175,37 g \+ de una solución se acrilato sódico al 37,3% en agua (0,70mol),\cr 9,25 g \+ de harina de Guar,\cr 6,48 g \+ de diacrilato de polietilenglicol de polietilenglicol de la masa molecular 500,\cr 58,58 g \+ \begin{minipage}[t]{140mm} de una solución acuosa al 15% de un producto de adición de 80 mol de óxido de etileno en 1 mol de un alcohol graso con 16 a 18 átomos de carbono saturado y lineal,\end{minipage} \cr 144,79 g \+ de agua,\cr 4,63 g \+ de pentano, y\cr 20,97 g \+ de una solución de dihidrocloruro de 2,2' - azobis (2 - amidinopropano) al 3% en agua.\cr}
Grado de neutralización: | un 30% en mol, |
densidad de la espuma monómera: | 0,26 g/cm^{3}, |
densidad de la espuma polímera: | 0,24 g/cm^{3}, y |
tacto: | húmedo, casi pegajoso. |
Ejemplo comparativo
4
(Correspondiente a la
JP-A-08073507)
En un matraz cerrado dotado con agitador y
conducción de alimentación de nitrógeno desde abajo se obtuvo a
partir de los siguientes componentes una mezcla:
180,00 g | de ácido acrílico (2,50 mol), |
74,50 g | de trietanolamina (0,50 mol), |
42,00 g | de KOH (0,50 mol), |
74,00 g | de agua, |
0,25 g | de triacrilato de trimetilolpropano, y |
3,33 g | de una solución de peroxodisulfato sódico acuoso al 15%. |
Por la mezcla se condujo durante 20 minutos una
corriente de nitrógeno de 100 l/h para eliminar el oxígeno
disuelto.
Entonces se agregaron 2,50 g de una solución al
0,5% de ácido ascórbico en agua, se homogeneizó y rellenó la mezcla
obtenida entre dos placas de teflón, que se mantuvieron mediante
una junta de goma a 1 mm de distancia.
Las placas de teflón se situaron en un baño de
agua caliente a 50ºC.
Después del transcurso de la reacción se obtuvo
una película de gel de 1 mm de espesor con un contenido de agua de
un 23%. La misma era muy pegajosa.
Ejemplo comparativo
5
En un matraz cerrado dotado con agitador y
conducción de nitrógeno desde abajo se obtuvo a partir de los
siguientes componentes una mezcla:
180,00 g | de ácido acrílico (2,50 mol), |
186,50 g | de trietanolamina (1,25 mol), |
118,50 g | de agua, |
4,00 g | de triacrilato de trimetilolpropano, y |
3,33 g | de una solución de peroxodisulfato sódico acuoso al 15%. |
Por la mezcla se hizo pasar durante 20 minutos
una corriente de nitrógeno de 100 l/h para eliminar el oxígeno
disuelto.
Entonces se agregaron 2,50 g de una solución al
0,5% de ácido ascórbico en agua, se homogeneizó y rellenó la mezcla
obtenida entre dos placas de teflón, que se mantuvieron mediante
una junta de goma a 1 mm de distancia.
Las placas de teflón se situaron en un baño de
agua caliente a 50ºC.
La lámina de gel obtenida se secó completamente
en el armario secador al vacío a 70ºC e hizo reaccionar a
continuación en una bolsa de polietileno con la cantidad de agua
necesaria para ajustar en el gel un contenido de humedad residual
de un 10% y se cerró por soldadura. Después de un tiempo de espera
de 10 días era la capa de gel húmeda.
Ejemplo comparativo
6
(Correspondiente a la
JP-A-08073507)
En un matraz cerrado dotado con agitador y
conducción de nitrógeno desde abajo se obtuvo a partir de los
siguientes componentes una mezcla:
180,00 g | de ácido acrílico (2,50 mol), |
149,00 g | de trietanolamina (0,50 mol), |
14,00 g | de KOH (0,50 mol), |
86,00 g | de agua, |
0,11 g | de triacrilato de trimetilolpropano, y |
3,33 g | de una solución de peroxodisulfato sódico acuoso al 15%. |
Por la mezcla se hicieron pasar durante 20
minutos una corriente de nitrógeno de 100 l/h para eliminar el
oxígeno disuelto.
Entonces se agregaron 2,50 g de una solución al
0,5% de ácido ascórbico en agua, se homogeneizó y rellenó la mezcla
obtenida entre dos placas de teflón, que se mantuvieron mediante
una junta de goma a 1 mm de distancia.
Las placas de teflón se situaron en un baño de
agua caliente a 50ºC.
Después del transcurso de la reacción se obtuvo
una película de gel de 1 mm de espesor con un contenido de agua de
un 21%. La misma era extremamente pegajosa.
Claims (9)
1. Polímeros reticulados, en forma de espuma y
absorbentes del agua, que se obtienen por
- (I)
- espumado de una mezcla acuosa polimerizable, que contiene
- (a)
- monómeros monoetilénicamente insaturados, que contienen grupos ácido, que están neutralizadas,
- (b)
- en caso dado, otro monómero monoetilénicamente insaturado,
- (c)
- reticulantes,
- (d)
- iniciadores,
- (e)
- de un 0,1 hasta un 20% en peso de al menos un tensioactivo,
- (f)
- en caso dado, al menos un solubilizante, y
- (g)
- en caso dado, espesantes, estabilizantes des espumado, reguladores de la polimerización, cargas y/o formadores de gérmenes celulares,
- llevándose a cabo es espumado mediante dispersión de burbujas finas de un gas inerte en presencia de radicales en la mezcla acuosa polimerizable, y
- (II)
- polimerizado de la mezcla espumada con formación de un hidrogel en forma de espuma y, en caso dado, ajuste del contenido de agua del polímero de un 1 hasta un 60% en peso, caracterizado porque al menos un 20% en mol de los monómeros (A), que contienen grupos ácido se neutralizan con alcanolaminas terciarias y/o que los grupos ácido libres del hidrogel en forma de espuma se neutralizaran después de la polimerización a un 20% en mol con al menos una alcanolamina.
2. Polímeros reticulados, en forma de espuma y
absorbentes del agua según la reivindicación 1,
caracterizados porque al menos un 40% en mol de los
monómeros (a), que contienen grupos ácido, se neutralizan con
alcanolaminas terciarias.
3. Polímeros reticulados, en forma de espuma,
absorbentes del agua según la reivindicación 1,
caracterizados porque los grupos ácido de los hidrogeles en
forma de espuma se neutralizan a al menos un 40% en mol con al menos
una alcanolamina, llevándose a cabo la neutralización después de la
finalización de la polimerización.
4. Polímeros reticulados, en forma de espuma y
absorbentes del agua según la polimerización 2,
caracterizados porque las alcanolaminas se escogen del grupo
trietanolamina, metildietanolamina, dimetilaminodiglicol,
dimetanolamina y
N,N,N',N'-tetra(hidroxietil)etilendiamina.
5. Procedimiento para la obtención de polímeros
reticulados, en forma de espuma y absorbentes del agua, espumándose
una mezcla polimerizable, constituida por
- (a)
- monómeros monoetilénicamente insaturados, que contienen grupos ácido, que están, en caso dado, neutralizadas,
- (b)
- en caso dado, otros monómeros monoetilénicamente insaturados,
- (c)
- reticulantes,
- (d)
- iniciadores,
- (e)
- de un 0,1 hasta un 20% en peso de al menos un tensioactivo,
- (f)
- en caso dado, al menos un solubilizante, y
- (g)
- en caso dado, espesantes, estabilizantes des espumado, reguladores de la polimerización, cargas y/o formadores de gérmenes celulares,
en una primera etapa del
procedimiento mediante dispersado de burbujas finas de un gas
inerte en presencia de radicales y se polimeriza la espuma así
obtenida en una segunda etapa del procedimiento con formación de un
hidrogel en forma de espuma y, en caso dado, el contenido de agua
del hidrogel en forma de espuma se ajusta a un 1 hasta un 60% en
peso, caracterizado porque al menos un 20% en mol de los
monómeros (A), que contienen grupos ácido se neutralizan con
alcanolaminas terciarias y/o que se neutralizan los grupos ácido
libres del hidrogel en forma de espuma después del polimerizado a
al menos un 20% en mol con al menos una
alcanolamina.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque las alcanolaminas se escogen del grupo
trietanolamina, metildietanolamina, dimetilaminodiglicol,
dimetiletanolamina, etanolamina y
N,N,N',N'-tetra(hidroxietil)etilendiamina.
7. Procedimiento según la reivindicación 5 ó 6,
caracterizado porque se neutraliza al menos un 40% en mol de
los monómeros (a), que contienen grupos ácido, con alcanolaminas
terciarias y/o se neutralizan los grupos ácido libres del hidrogel
en forma de espuma después del polimerizado a al menos un 40% en
mol con al menos una alcanolamina.
8. Empleo de los polímeros reticulados, en forma
de espuma y absorbentes del agua según las reivindicaciones 1 a 4 u
obtenible según una procedimiento de las reivindicaciones 5 a 7 en
artículos sanitarios, que se emplean para la absorción de líquidos
corporales, en material de vendaje para la cubrición de heridas,
como material de obturación, como material de la mejora del suelo,
como producto substitutorio del suelo y como material de
embalaje.
9. Empleo de los polímeros reticulados, en forma
de espuma, absorbentes del agua según las reivindicaciones 1 a 4 u
obtenible según una procedimiento de las reivindicaciones 5 a 7 en
forma de un polvo con un diámetro de partículas medio de 150 \mum
hasta 5 mm en artículos sanitarios, que se emplean para la
absorción de líquidos corporales, en material de vendaje para la
cubrición de heridas, como material de embalaje, como agente de
mejora del suelo y como producto substitutorio del suelo para
cultivos.
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