ITTO940991A1 - Materiale assorbente, ad esempio del tipo superassorbente, e relativo impiego. - Google Patents
Materiale assorbente, ad esempio del tipo superassorbente, e relativo impiego. Download PDFInfo
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Abstract
La presente invenzione provvede un materiale superassorbente che comprende una combinazione di (1) un superassorbente anionico in cui dal 20 al 100% dei gruppi funzionai sono in forma di acido libero; e (2) un superassorbente cationico in cui dal 20 al 100% dei gruppi funzionali sono in forma basica, il superassorbente cationico essendo basato su un polisaccaride oppure un polimero di un monomero di formula (I): (FORMULA I) in cui R1 e R2, che possono essere uguali o diversi, sono ciascuno radicali organici che non devono avere effetto negativo sulle proprietà del polimero e X è un anione adatto. La combinazione è particolarmente efficace come superassorbente nel caso di soluzioni contenenti un elettrolita, quali fluidi mestruali ed urina.
Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Materiale assorbente, ad esempio del tipo superassorbente, e relativo impiego",
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un materiale assorbente, più particolarmente ad un materiale del tipo comunemente indicato come "superassorbente".
Le sostanze comunemente definite "superassorbenti" sono tipicamente polimeri idrofili leggermente reticolati. I polimeri possono differire nella loro natura chimica, ma hanno in comune la proprietà di essere capaci di assorbire e trattenere, anche sotto pressione moderata, quantità di fluidi acquosi equivalenti a molte volte il loro proprio peso. Per esempio, i superassorbenti possono tipicamente assorbire fino a 100 volte il loro proprio peso, o anche più, di acqua distillata.
I superassorbenti sono stati proposti per l'uso in molte differenti applicazioni industriali in cui si può trarre vantaggio dalle loro proprietà di assorbire e/oppure trattenere l'acqua, ed esempi comprendono agricoltura, l'industria delle costruzioni, la produzione di batterie alcaline e filtri. Tuttavia, il campo principale di applicazione per i superassorbenti è nella produzione di prodotti igienici e/oppure sanitari, quali assorbenti monouso e pannolini-mutandina monouso, per bambini oppure per adulti incontinenti. In tali prodotti igienici e/oppure sanitari, i superassorbenti vengono usati, generalmente in combinazione con fibre di cellulosa, per assorbire i fluidi corporei quali fluido mestruale oppure urina. Tuttavia, la capacità assorbente dei superassorbenti per i fluidi corporei è molto più bassa rispetto a quella per l'acqua deionizzata. Generalmente si ritiene che questo effetto derivi dal contenuto di elettrolita nei fluidi corporei, e l'effetto viene sovente indicato come "avvelenamento da sale".
Le caratteristiche di assorbimento dell'acqua e di ritenzione dell'acqua dei superassorbenti, sono dovute alla presenza nella struttura del polimero di gruppi funzionali ionizzabili. Questi gruppi sono normalmente gruppi carbossilici, una elevata proporzione dei quali sono in forma di sale quando il polimero è secco, ma che vengono sottoposti a dissociazione e solvatazione per contatto con acqua. Allo stato dissociato, la catena polimerica avrà una serie di gruppi funzionali attaccati ad essa, che hanno la stessa carica elettrica e quindi si respingono l'uno con l'altro. Questo porta all'espansione della struttura del polimero il che, a sua volta, permette un ulteriore assorbimento di molecole di acqua, sebbene questa espansione venga sottoposta a vincoli costituiti dai legami trasversali nella struttura del polimero che devono essere sufficienti per prevenire la dissoluzione del polimero. Si ritiene che la presenza di una concentrazione significativa di elettroliti nell'acqua, interferisca con la dissociazione dei gruppi funzionali e porti all'effetto di "avvelenamento da sale". Sebbene la maggior parte dei superassorbenti commerciali siano anionici, è ugualmente possibile preparare superassorbenti cationici con i gruppi funzionali che sono, per esempio, gruppi ammonici quaternari. Tali materiali debbono anche essere in forma di sale per agire come superassorbenti e anche la loro prestazione viene influenzata dall'effetto di avvelenamento da sale. Sono stati fatti tentativi per contrastare l'effetto dell'avvelenamento da sale e migliorare la prestazione dei superassorbenti nell'assorbimento di liquidi contenenti un elettrolita, come fluido mestruale ed urina. Così, la domanda di brevetto giapponese OPI n.
57-45.057 descrive un assorbente che comprende una miscela di un superassorbente come un poliacrilato reticolato con una resina a scambio ionico in forma di polvere o granulare. EP-A-0210756 si riferisce ad una struttura assorbente comprendente un superassorbente ed uno scambiatore anionico, opzionalmente insieme ad uno scambiatore cationico, in cui ambedue gli scambiatori ionici sono in forma fibrosa. Combinando un superassorbente con uno scambiatore ionico si cerca di alleviare l'effetto di avvelenamento da sale usando lo scambiatore ionico, per ridurre il contenuto di sale del liquido. Lo scambiatore ionico non ha effetto diretto sulla prestazione del superassorbente e può non essere possibile ridurre il contenuto di sale in modo sufficiente per ottenere l'effetto desiderato sulla capacità di assorbimento totale della combinazione. Inoltre, oltre ad essere costoso, lo scambiatore ionico non ha di per se effetto assorbente ed agisce quindi come diluente del superassorbente .
EP-A-0487975 si riferisce ad un copolimero amfolitico reticolato che si ritiene sia altamente assorbente nei confronti di soluzioni acquose di elettroliti e formato da un monomero con una coppia di ioni amfolitici, un co-monomero ed un agente di reticolazione. Si ritiene che quando il monomero con una coppia di ioni amfolitici viene incorporata nello scheletro del polimero, le coppie di ioni agiscono come reticolanti ionici che rimangono intatti in acqua deionizzata, ma vengono scissi in soluzione di sale. Di conseguenza, il copolimero è sensibile alla forza ionica della soluzione, nel senso che viene ridotto il grado effettivo di reticolazione quando aumenta la forza ionica. Mentre questo produce un assorbente le cui capacità di assorbimento in acqua deionizzata ed in soluzione di sale si avvicinano più strettamente l'una all'altra, non viene necessariamente migliorato l'assorbimento in presenza di sale poiché il polimero non è in grado di dissalare la soluzione ionica e quindi aumentare il potere di assorbimento.
EP-A-0161762 si riferisce ad un polimero rigonfiabile in acqua, insolubile in acqua, prodotto mediante polimerizzazione in sospensione inversa di un monomero di sale diallil ammonico, un monomero acrilico ed un agente di reticolazione. Il prodotto è un polimero dell'acido acrilico contenente nella catena sia gruppi cationici, sia gruppi anionici, che è destinato all'uso come superassorbente in forma di sale. Viene rivendicato che il materiale può assorbire la stessa quantità di acqua indipendentemente dal contenuto di sale dell'acqua, ma l'assorbimento è ad un livello basso, ed il materiale non presenta alcun miglioramento significativo nel suo assorbimento di acqua in presenza di sale, rispetto a superassorbenti convenzionali. EP-A-0161763 si riferisce ad un superassorbente simile, costituito polimerizzando un composto diallil armonico ed un agente di reticolazione, mediante polimerizzazione in sospensione.
WO 92/20735 si riferisce ad un superassorbente che viene ritenuto praticamente tollerante alle soluzioni di sale e che comprende un polimero idrofobo rigonfiabile ed un tensioattivo ionizzabile. La descrizione descrive anche (ma non la rivendica) una realizzazione alternativa che utilizza un superassorbente cationico che scambia Cl<- >con OH<- >ed un superassorbente anionico che scambia Na<+ >con H<+ >. Non sono riportati esempi di funzionamento di tale sistema e i gel superassorbenti descritti sono, generalmente, derivati acrilammidici. I derivati acrilammidici comprendono il legame ammidico che viene sottoposto ad idrolisi a pH leggermente alcalino (circa pH 8), con rilascio di prodotti tossici di idrolisi. I problemi dell'idrolisi verranno aggravati se il polimero viene preparato ed usato in forma basica. Un pH alcalino di circa 8 si trova facilmente nell'urina di un bambino se avviene la fermentazione dell'urea ad ammoniaca, cosicché potrebbero formarsi prodotti di idrolisi del tessuto dai derivati acrilammidici, in contatto con urina a questo pH.
Uno scopo della presente invenzione consiste nel provvedere un superassorbente con prestazione migliorata in presenza di elettrolita, per esempio nel caso di fluido mestruale o urina.
La presente invenzione provvede un materiale superassorbente che comprende una combinazione di:
(1) un superassorbente anionico in cui dal 20 al 100% dei gruppi funzionali sono in forma acida, e (2) un superassorbente cationico, in cui dal 20 al 100% dei gruppi funzionali sono in forma basica, il superassorbente cationico essendo basato su un polisaccaride oppure un polimero di unità di un monomero di formula (I):
(X)
in cui R<1 >e R<2>, che possono essere uguali o diversi, sono ciascuno radicali organici che non devono avere effetto negativo sulle proprietà del polimero, e X è un anione adatto.
II superassorbente anionico ha preferibilmente dal 50 al 100% e, più preferibilmente, ha praticamente il 100% dei gruppi funzionali in forma di acido libero. Il superassorbente cationico ha preferibilmente dal 50 al 100% e, più preferibilmente, ha praticamente il 100% dei gruppi funzionali in forma basica.
Come già indicato in precedenza, sia i superassorbenti anionici, sia quelli cationici, debbono avare i gruppi funzionali in forma di sale prima che agiscano come superassorbenti. I superassorbenti commercialmente disponibili sono normalmente in forma di sale. È stato ora sorprendentemente trovato, secondo la presente invenzione, che una combinazione di un superassorbente anionico in forma di acido libero con un superassorbente cationico come definito in precedenza, in forma basica, è particolarmente efficacie come superassorbente nel caso di soluzioni contenenti elettroliti, per esempio fluido mestruale ed urina.
Pur non desiderando legarsi ad alcuna particolare teoria, si ritiene che vi sia un doppio effetto quando il materiale superassorbente secondo l'invenzione viene messo a contatto con una soluzione contenente un elettrolita, come segue:
(1) il superassorbente anionico e cationico vengono entrambi convertiti da una forma non assorbente in forma di sali, in cui essi agiscono come superassorbenti; e
(2) la conversione del superassorbente anionico e cationico in forma di sali ha un effetto deionizzante sulla soluzione.
In generale, il superassorbente anionico non deve agire come uno scambiatore ionico, nel senso che il contatto con il solo materiale in forma acida con una soluzione contenente elettrolita non deve portare alla conversione alla forma di sale. I gruppi funzionali nei superassorbenti anionici sono tipicamente gruppi carbossilici che agiscono come un acido debole che non si dissocia quando posto, per esempio, in una soluzione di cloruro di sodio. Tuttavia, la presenza del superassorbente cationico ha l'effetto di attaccare gli ioni cloruro dalla soluzione di cloruro di sodio, spostando quindi l'equilibrio in favore della conversione del superassorbente anionico in forma di sale.
Questa conversione sia del superassorbente anionico, sia di quello cationico in forma di sale, per contatto con un soluzione contenente elettrolita, ha un effetto significativo di dissalazione sulla soluzione, migliorando quindi la prestazione del superassorbente alleviando l'effetto di avvelenamento da sale. In contrasto con l'uso di una resina a scambio ionico per dissalare la soluzione (vedi domanda di brevetto giapponese OPI n. 57-45057 e EP-A-0210756 indicati in precedenza) , il materiale avente l'effetto di dissalare è il superassorbente stesso. Questo permette di ottenere un effetto di dissalazione molto maggiore e il materiale che provoca l'effetto di dissalazione non agisce come diluente per il superassorbente.
Il superassorbente anionico può essere qualsiasi materiale avente proprietà di superassorbente, in cui i gruppi funzionali sono anionici, vale a dire gruppi solfonici, gruppi solfato, gruppi fosfato o gruppi carbossilici . Preferibilmente, i gruppi funzionali sono gruppi carbossilici. Generalmente, i gruppi funzionali sono attaccati ad un polimero a base acrilica, leggermente reticolato. Per esempio, il polimero di base può essere poliacrilammide, alcool polivinilico, copolimero etilene-anidride maleica, poliviniletere, acido polivinilsolfonico, acido poliacrilico, polivinilpirrolidone e polivinilmorfolina . Possono anche venire usati copolimeri di questi monomeri. Possono anche venire usati polimeri a base di amido e cellulosa, comprendenti idrossipropil cellulosa, carbossimetil cellulosa e amidi innestati con composti acrilici. Polimeri di base particolari comprendono poliacrilati reticolati, amido idrolizzato innestato con acrilonitrile, amidi poliacrilati e copolimeri isobutilene-anidride maleica. Polimeri basici particolarmente preferiti sono amidi poliacrilati e policrilati reticolati.
I gruppi funzionali saranno generalmente gruppi carbossilici .
In commercio sono disponibili molti superassorbenti anionici, per esempio Dow 2090 (Dow), Favor 922 (Stockhausen), Sanwet IM 1500 (Sanyo), Aqualon AQV D3236 (Aqualon Company). I superassorbenti anionici disponibili in commercio vengono generalmente venduti in forma di sale e per l'uso secondo l'invenzione non è necessario convertirli in forma di acido libero, per esempio il Favor 922 può venire rigonfiato in acqua, acidificato con HC1 (0,01 M), lavato con acqua per allontanare l'eccesso di HC1 ed essiccato in una stufa ventilata ad aria, per ottenere Favor 922 in v forma acida (FAVOR H), come segue:
Preparazione di Favor H
10 g di Favor 922 vengono posti in un becher da 11 e rigonfiati con 500 mi di acqua distillata, sotto continua agitazione con un agitatore magnetico. In seguito vengono aggiunti, continuando ad agitare 250 mi di HC1 0,01 M, e dopo 30 minuti il gel viene filtrato con un filtro in tessuto non tessuto. Le fasi di acidificazione e filtrazione vengono ripetute fino a che non sono più presenti ioni sodio nelle acque di lavaggio (il contenuto di ione sodio può venire determinato mediante un metodo potenziometrico usando un elettrodo selettivo sensibile al sodio). Infine, il gel viene lavato con acqua distillata per allontanare l'eccesso dì acido ed il gel viene essiccato in una stufa ventilata ad aria, a 60°C per 10 ore. Il polimero essiccato ottenuto viene chiamato Favor H.
In alternativa, il superassorbente anionico può venire sintetizzato direttamente in forma acida mediante polimerizzazione radicalica del monomero di acido acrilico con un agente di reticolazione, vale a dire nello stesso modo con cui vengono sintetizzati i superassorbenti disponibili in commercio.
Il superassorbente cationico può anche essere un materiale formato da un polimero a base di polisaccaride, come descritto in precedenza per il superassorbente anionico, ma con gruppi funzionali cationici. In alternativa, il superassorbente cationico può essere basato su un polimero di unità di un monomero di formula (I):
(I)
in cui R<1 >e R<2>, che possono essere uguali o diversi, sono ciascuno radicali organici che non devono avere effetto negativo sulle proprietà del polimero, e X è un anione adatto.
Preferibilmente, R<1 >e R<2 >sono ciascuno indipendentemente un gruppo di idrocarburo saturo opzionalmente sostituito oppure un gruppo arilico. Per esempio, il gruppo di idrocarburo saturo può essere un gruppo alchilico che può essere a catena lineare o ramificata o ciclica. Il gruppo arilico comprende anche gruppi arilalchilici . Preferibilmente, i gruppi R<1 >e R<2 >hanno da 1 a 20 atomi di carbonio, più.preferibilmente da 1 a 6 atomi di carbonio. I gruppi di idrocarburo saturo oppure i gruppi arilici possono essere sostituiti con uno o più sostituenti adatti scelti fra i gruppi carbossilico, estere, ossidrilico, etere, solfato, solfonato, amminici primari, secondari o terziari o gruppi ammonici quaternari. In questo caso di estere (-C02R) ed etere (-0-R) , il gruppo R è un radicale idrocarburico avente da 1 a 20, preferibilmente da 1 a 6 atomi di carbonio, più preferibilmente il gruppo R è metile. Nel caso di gruppi arilici, sostituenti adatti comprendono gruppi di idrocarburi saturi come definiti in precedenza. I gruppi preferiti per R<1 >e R<2 >sono gruppi metilici.
X può essere qualsiasi anione adatto che può es-sere inorganico o organico. Anioni inorganici adatti comprendono alogenuri (in particolare fluoruro, cloruro, bromuro e ioduro) , nitrato, fosfato, nitrito, carbonato, bicarbonato, borato, solfato, e ossidrile. Anioni organici adatti comprendono carbossilato, quali acetato, citrato, salicilato e propionato. Preferibilmente, l'anione è uno ione cloruro o idrossido.
Monomeri preferiti sono cloruro di diallil dimetil ammonio e idrossido di dimetil diallil ammonio.
I superassorbenti cationici usati secondo le presenti invenzioni sono resistenti all'idrolisi a pH leggermente alcalino e quindi non sono sottoposti ai problemi con il rilascio di prodotti tossici di idrolisi indicati in precedenza nel contesto dei derivati acrilammidici proposti da WO 92/20735. Esempi di gruppi funzionali cationici adatti comprendono gruppi amminici primari, secondari o terziari, oppure gruppi ammonici quaternari che possono essere presenti in, forma di base. Preferibilmente, vengono usati gruppi ammonici quaternari. Polimeri basici preferiti comprendono polisaccaridi e polimeri a base di cloruro di dimetildiallil ammonio.
Secondo una realizzazione, il superassorbente cationico può essere un superassorbente polisaccaridico ottenuto mediante reazione di un polisaccaride fibroso, quale cellulosa, con un eccesso di un composto ammonico quaternario contenente almeno un gruppo capace di reagire con i gruppi ossidrilici del polisaccaride e avente un grado di sostituzione da 0,5 a 1,1. Il composto ammonico quaternario può avere la formula generale:
Z
oppure
in cui n è un numero intero da 1 a 16; X è alogeno; Z è un anione quale alogenuro oppure ossidrile; e R, R<1>, R<2 >e R<3>, che possono essere uguali o diversi, sono ciascuno idrogeno, alchile, idrossialchile, alchenile o arile, e R<2 >può addizionalmente rappresentare un residuo di formula
oppure
in cui p è un numero intero da 2 a 10 e n, R, R<1>, R<3>, X e Z hanno i significati già definiti. Superassorbenti cationici polisaccaridici di.questo tipo sono descritti più dettagliatamente in WO 92/19652.
Secondo un'altra realizzazione, il superassorbente cationico può essere un superassorbente a base di cellulosa reticolata, in particolare un polisaccaride cationico, per esempio un polisaccaride fibroso, avente caratteristiche superassorbenti, il polisaccaride essendo sostituito mediante gruppi ammonici quaternari ed avente un ds di almeno 0,5 e il polisaccaride essendo reticolato in modo sufficiente affinché rimanga insolubile in acqua. Superassorbenti di questo tipo sono descritti più dettagliatamente nella nostra domanda di brevetto per invenzione industriale n. T094A000891 depositata il 10-11-94 ed intitolata "Polimero cationico, ad esempio di tipo superassorbente, procedimento ed uso relativi".
Secondo una ulteriore realizzazione, il superassorbente cationico può essere un polimero rigonfiabile in acqua, insolubile in acqua, comprendente unità derivate da un monomero di sale diallilico di ammonio quaternario, reticolato mediante un composto vinilico polifunzionale adatto, caratterizzato dal fatto che il polimero è stato prodotto mediante polimerizzazione cationica in una fase acquosa, usando un catalizzatore a radicale libero. Superassorbenti di questo tipo sono descritti più dettagliatamente nella nostra domanda di brevetto per invenzione industriale n. T094A000888 depositata il 10-11-94 ed intitolata "Polimero cationico, ad esempio di tipo superassorbente, procedimento ed uso relativi".
Preferibilmente, i gruppi funzionali sul superassorbente anionico sono tali che il superassorbente sia un acido debole e quelli sul superassorbente cationico sono tali che il superassorbente sia una base forte.
In generale, il rapporto fra superassorbente anionico e cationico è nel campo da 3:1 a 1:5, rispetto alle unità di monomero, più preferibilmente da 2:1 a 1:2, ciascuna unità di monomero avente al suo interno un gruppo funzionale. Più preferibilmente, i superassorbenti anionico e cationico vengono usati in modo che abbiamo un potere di scambio uguale, cosicché non vengano raggiunti pH estremi nei fluidi corporei assorbiti e si ottenga l'effetto di dedissalazione ottimale. Il potere di scambio cationico ed anionico del superassorbente può venire determinato sperimentalmente mediante, per esempio, titolazione, oppure, nel caso di polimeri sintetici, mediante un calcolo teorico.
Il materiale assorbente secondo l'invenzione è particolarmente adatto per l'uso in applicazioni in cui si desideri assorbire liquidi acquosi contenenti elettrolita. Esempi di tali liquidi comprendono, in particolare, fluidi mestruali e urina, e il materiale assorbente può venire usato come riempitivo in assorbenti e pannolini-mutandina, generalmente in miscela con un assorbente fibroso quale fluff di cellulosa. Per questo scopo, l'assorbente secondo l'invenzione può essere presente come granuli o fibre.
I materiali assorbenti secondo l'invenzione presentano assorbimento particolarmente buono di liquidi acquosi contenenti elettrolita, come dimostrato in seguito nei seguenti esempi, mediante prove eseguite usando soluzione salina (1% di NaCl) e urina sintetica .
Preparazione - Superassorbente cationico a base di cloruro di dimetildiallilammonio POLIMERO CATIONICO IN FORMA ACIDA
219 g di una soluzione acquosa al 60% di cloruro di dimetildiallilammonio (DMAC), prodotta da Fluka, vengono pesati in un recipiente da 500 mi. 0,4597 g di bisacrilammide {agente di reticolazione) vengono pesati separatamente in una provetta da 5 mi e vengono disciolti usando 2 mi di acqua distillata. 0,12 g di persolfato di ammonio (iniziatore radicalico) vengono disciolti separatamente in una provetta da 5 mi, in 2 mi di acqua distillata. L'aria viene allontanata dalla soluzione di monomero per mezzo di una pompa da vuoto .
Sotto continua agitazione, usando un agitatore magnetico, la soluzione di reticolatore e la soluzione di iniziatore radicalico vengono aggiunte alla soluzione di monomero, la temperatura viene regolata a 60°C ponendo il recipiente in un bagno termostatizzato per quattro ore.
Il prodotto solido che si è formato viene spezzettato usando una spatola e trasferito in un becher da 5 1 contenente 4 1 di acqua distillata e dopo due ore il gel rigonfiato che si è formato viene filtrato mediante un filtro di tessuto non tessuto. Il gel viene essiccato in una stufa ventilata a 60°C per 12 ore. Vengono raccolti 100 g di un polimero anidro chiamato Fai 9 CI-.
Polimero cationico in forma basica
20 g di polimero Fai 9 CI vengono posti in un becher da 101 e rigonfiati, sotto continua agitazione, aggiungendo 41 di acqua distillata. Dopo che il polimero è rigonfiato, si aggiungono 500 mi di NaOH 0,01 M e dopo 30 minuti il gel viene filtrato usando un filtro di tessuto non tessuto. Queste operazioni (alcalinizzazione e filtrazione) vengono ripetute fino a che non vi sono più ioni cloruro nelle acque di lavaggio (gli ioni cloruro possono venire rilevati mediante reazione con AgNO3).
A questo punto, il gel viene lavato con acqua distillata fino a che nelle acque di lavaggio non viene più trovata reazione basica. Il gel viene essiccato in una stufa ventilata a 60°C per 12 ore, vengono raccolti 12 g di un polimero chiamato Fai 9 OH.
Esempi
Preparazione - Polimero anionico in forma acida
10 g di polimero superassorbente Favor 922 (prodotto da Stockhausen), vengono posti in un becher da 2 1 e rigonfiati con 500 mi di acqua distillata, sotto continua agitazione (agitatore magnetico) per un'ora.
Vengono aggiunti 500 mi di HC1 0,01 M e si agita continuamente per un'ora.
Il gel viene filtrato in un filtro di tessuto non tessuto, la fase di acidificazione e filtrazione della soluzione contenente il gel vengono ripetute fino a che dalle acque di lavaggio scompaiono gli ioni sodio (il contenuto di ione sodio della soluzione può venire misurato mediante un metodo potenziometrico usando un elettrodo sensibile al sodio).
Infine, il gel viene lavato con acqua distillata fino a che le acque di lavaggio sono neutre; il gel viene essiccato in una stufa ventilata per 10 ore a 70°C, ottenendo 5,5 g di un prodotto anidro che viene chiamato Favor H<+ >.
2. Prove comparative di assorbimento di liquido La prova serve a dimostrare che l'uso sia di un AGM anionico in forma acida che di un AGM cationico in forma basica, quando in contatto con una soluzione acquosa salina, agiscono come resine a scambio anionico e cationico e provocano deionizzazione della soluzione. Gli AGM vengono convertiti in forma di sale con assorbenza migliorata a causa del ridotto contenuto di sale della soluzione.
0,2 g di Favor H (0,2 x 1000/72 = 2,78 mmol) e 0,4 g di Fai 9 OH (0,4 x 1000/43 = 2,80 mmol), vengono pesati in un becher da 250 mi. Sotto continua agi-tazione, viene aggiunta goccia a goccia nel becher una soluzione all'1% di NaCl, l'aggiunta viene inter-rotta quando il gel che si forma non è in grado di assorbire ulteriore soluzione. Si lascia passare un tempo minimo di due ore.
Il gel viene trasferito in un sacchetto del tipo bustina da te e viene sospeso per 10 minuti per rimuovere l'acqua non assorbita, dopo di che il sacchetto viene pesato. L'assorbenza viene misurata come segue :
in cui:
A = assorbenza in g/g
Wumido = peso del sacchetto contenente AGM umidi, in g Wsecco <= >peso del sacchetto contenente AGM secchi, in g G1 = peso di AGM anionico secco, in g
G2 = peso di AGM cationico secco, in g L'assorbenza dopo centrifugazione ("ritenzione") viene misurata ponendo la bustina da te in une centrifuga per 10 minuti a 60 x g, dopo di che la bustina viene pesata.
La ritenzione viene misurata come segue:
R = (W'umido - Wsecco)/(Gl G2)
m cui :
R = assorbenza dopo centrifugazione a 60 x g ir.
g/g
W'umido = peso della bustina contenente AGM umido, dop:
centrifugazione, in g
Wsecco, Gl e G2 sono come definiti in precedenza.
Ciascuno dei campioni da A a D vengono posti in una soluzione salina (1%), oppure soluzione di urini. sintetica e in acqua deionizzata.
Il campione E viene provato solo in soluzione salina/urina sintetica) .
I risultati sono come segue:
1) 1 parte in peso di Favor H<+ >viene miscelata con due parti in peso di Fai 9 OH-, in modo da ottenere una miscela equimolare dei due polimeri.
I risultati precedenti dimostrano che i superassorbenti anionici in forma acida (FAVOR H<+>) presente
no di per se un assorbimento molto piccolo in soluzione 1% di NaCl. Tuttavia, in combinazione con il superassorbente cationico in forma basica (Fai 9 OH), il materiale presenta un aumento significativo rispetto sia a FAVOR Na<+>, sia Fai 9 Cl-.
Si dovrebbe notare che la ritenzione teorica attesa di 1/3 FAVOR H<+ >+ 2/3 Fai 9 OH è di circa 31 g/g, mentre la ritenzione teorica di 1/3 FAVOR Na<+ >+ 2/3 Fai 9 Cl<- >è di circa 43 g/g. La quantità attualmente misurata di 56 g/g per 1/3 FAVOR H<+ >+ 2/3 Fai 9 OH è equivalente al risultato previsto per 1/3 FAVOR Na<+ >+ 2/3 Fai 9 Cl<- >in NaCl 0,4%, e NaCl 0,4% corrisponde all'effetto di dissalazione che potrebbe venire ottenuto trattando NaCl 1% con la miscela di FAVOR H<+ >+ Fai 9 OH.
Si dovrebbe anche notare che NaCl 1% rappresenta una prova rigorosa del superassorbente. Studi nella letteratura, mostrano che il contenuto di sale dell'urina varia in base a numerosi fattori, ma l'l% in peso rappresenta probabilmente il massimo che può s. venire riscontrato in pratica.
Claims (25)
- RIVENDICAZIONI 1. Materiale superassorbente che comprende una combinazione di (1) un superassorbente anionico in cui dal 20 al 100% dei gruppi funzionali sono in forma di acido li-bero; e (2) un superassorbente cationico in cui dal 20 al 100% dei gruppi funzionali sono in forma basica, il superassorbente cationico essendo basato su un polisaccaride oppure un polimero di un monomero di formula (I): (I) in cui R<1 >e R<2>, che possono essere uguali o diversi, sono ciascuno radicali organici che non devono avere effetto negativo sulle proprietà del polimero e X.è un anione adatto.
- 2. Materiale superassorbente secondo la rivendicazione 1, in cui il superassorbente anionico ha dal 50 al 100% dei gruppi funzionali in forma di acido libero, ed in cui il superassorbente cationico ha dal 50 al 100% dei gruppi funzionali in forma basica.
- 3. Materiale superassorbente secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui i gruppi funzionali del superassorbente anionico sono gruppi solfonico, solfato, fosfato o carbossilico, preferibilmente gruppi carbossilici.
- 4. Materiale superassorbente secondo la rivendicazione 3, in cui i gruppi funzionali sono attaccati a poliacrilammide, alcool polivinilico, copolimero etilene-anidride maleica,-poliviniletere, acido polivinil solfonico, acido poliacrilico, polivinilpirrolidone, polivinilmorfolina, oppure loro copolimeri, oppure polimeri a base di amido o cellulosa come polimero di base.
- 5. Materiale superassorbente secondo la rivendicazione 4, in cui il polimero a base di amido o cellulosa è idrossipropil cellulosa, carbossimetil cellulosa oppure un amido innestato con un composto acrilico.
- 6. Materiale superassorbente secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui il polimero di base è un poliacrilato reticolato, amido idrolizzato innestato con acrilonitrile, un amido poliacrilato oppure un copolimero isobutilene-anidride maleica.
- 7. Materiale superassorbente secondo la rivendicazione 6, in cui il polimero di base è un amido poliacrilato oppure un poliacrilato reticolato.
- 8. Materiale superassorbente secondo una gualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui i gruppi funzionali del superassorbente cationico sono gruppi amminici primari, secondari o terziari, oppure gruppi ammonici quaternari, preferibilmente gruppi ammonici quaternari.
- 9. Materiale superassorbente secondo la rivendicazione 8, in cui i gruppi funzionali sono attaccati ad un polimero<' >a base di polisaccaride.
- 10. Materiale superassorbente secondo la rivendicazione 8, in cui i gruppi funzionali sono attaccati ad un polimero di unità di formula (I): (I) in cui R<1 >e R<2 >sono ciascuno indipendentemente un gruppo di idrocarburo saturo opzionalmente sostituito oppure un gruppo arilico.
- 11. Materiale superassorbente secondo la rivendicazione 10, in cui il gruppo di idrocarburo saturo oppure il gruppo arilico possono essere sostituiti con uno o più sostituenti adatti scelti fra gruppi carbossilico, estere (-C02R), ossidrile, etere (-0-R), solfato, solfonato, ammine primarie, secondarie o terziarie oppure ammonici quaternari.
- 12. Materiale superassorbente secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui i gruppi R<1 >e R<2 >ed i gruppi R nei sostituenti estere ed etere, hanno da 1 a 20 atomi di carbonio, più preferibilmente da 1 a 6 atomi di carbonio.
- 13. Materiale superassorbente secondo la rivendicazione 12, in cui i gruppi R<1>, R<2 >ed R sono ciascuno metile.
- 14. Materiale superassorbente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 13, in cui X è un anione alogenuro, nitrato, fosfato, nitrito, carbonato, bicarbonato, borato, solfato o carbossilato.
- 15. Materiale superassorbente secondo la rivendicazione 14, in cui X è uno anione cloruro o idrossido.
- 16. Materiale superassorbente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 15, in cui il superassorbente cationico è un polimero di unità di cloruro di dimetil diallil ammonio oppure idrossido di dimetil diallil ammonio.
- 17. Materiale superassorbente secondo la rivendicazione 16, in cui il monomero è cloruro di dimetil diallil ammonio.
- 18. Materiale superassorbente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2, 8 oppure 9, in cui il superassorbente cationico è un polisaccaride superassorbente ottenuto facendo reagire un polisaccaride fibroso con un eccesso di un composto ammonico quaternario contenente almeno un gruppo capace di reagire con i gruppi ossidrilici del polisaccaride, ed . avente un grado di sostituzione da 0,5 a 1,1.
- 19. Materiale superassorbente secondo la rivendicazione 18, in cui il composto ammonico ha formula generale oppure Z- in cui n è un numero intero da 1 a 16; X è alogeno; Z è un anione quali alogenuro o ossidrile; e R, R<1>, R<2> e R<3>, che possono essere uguali o diversi, sono eiascuno idrogeno, alchile, idrossialchile, alchenile o arile e R<2 >può, addizionalmente, rappresentare un residuo di formula Ζ<'> oppure Z- in cui p è un numero intero da 2 a 10 e n, R, R<1>, R<3>, X e Z hanno gli stessi significati già definiti.
- 20. Materiale superassorbente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1, 2, 8 oppure 9, in cui il superassorbente cationico è un polisaccaride cationico avente caratteristiche superassorbenti, il polisaccaride essendo sostituito con gruppi ammonici quaternari ed avente un ds di almeno 0,5 e il polisaccaride essendo reticolato in modo sufficiente affinché "rimanga sia insolubile in acqua.
- 21. Materiale superassorbente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1, 2, 8 oppure 9, in cui il superassorbente cationico è un polimero rigonfiabile in acqua, insolubile in acqua, comprendente unità derivate da monomero di sale diallilico di ammonio quaternario, reticolato mediante un composto vinilico polifunzionale, caratterizzato dal fatto che il polimero è stato prodotto mediante polimerizzazione cationica in fase acquosa, usando un catalizzatore a radicale libero.
- 22. Materiale superassorbente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 21, in cui il rapporto fra i superassorbenti anionico e cationico è nel campo da 3:1 a 1:5, rispetto alle unità di monomero, più preferibilmente da 2:1 a 1:2.
- 23. Uso del superassorbente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 22 per l'assorbimento di liquidi acquosi contenenti un elettrolita .
- 24. Uso secondo la rivendicazione 23, in cui il liquido acquoso contenente un elettrolita è fluido mestruale oppure urina.
- 25. Uso secondo la rivendicazione 23 oppure 24, in cui il superassorbente è contenuto in assorbenti oppure pannolini-mutandina.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 0001 | Granted | ||
| TA | Fee payment date (situation as of event date), data collected since 19931001 |
Effective date: 19981231 |