TW201503918A - 具有改良穩定性及快速吸收力之微粒超吸收性聚合物組成物 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於快速微粒超吸收性聚合物組成物，其包含塗覆至微粒超吸收性聚合物表面的中和鋁鹽溶液；其中該中和鋁鹽之水溶液具有約5.5至約8之pH值；且對該微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之後，該微粒超吸收性聚合物組成物具有約0.60至約0.99之滲透性穩定指數；及1.30mm2/N至約4mm2/N之壓縮性，如藉由壓縮測試所量測；且其中該微粒超吸收性聚合物組成物可具有25秒至60秒之渦旋時間及15g/g至21g/g之0.9psi負荷下吸收率。

Description

具有改良穩定性及快速吸收力之微粒超吸收性聚合物組成物
本案根據35 U.S.C.§119(e)主張2013年4月10日提申之美國專利申請案第13/860,019號及2014年1月17日提申之美國專利部分接續申請案第14/157,769號的優先權，該等案以全文引用的方式併入本文中。
本發明係關於吸收水、含水液體及血液的微粒超吸收性聚合物組成物，以及製備該等微粒超吸收性聚合物組成物的方法。特定言之，本發明係關於微粒超吸收性聚合物組成物，該等微粒超吸收性聚合物組成物在處理後具有高滲透性及改良之穩定性。本發明亦關於微粒超吸收性聚合物組成物之包括滲透性之特性的穩定性改良。
超吸收性聚合物一般係指遇水可膨脹的水不溶性聚合物或材料，其能夠吸收至少約10倍於其重量直至約30倍或超過30倍於其重量的含有0.9wt%氯化鈉水溶液之水溶液。超吸收性聚合物之實例可包括部分中和之交聯丙烯酸酯聚合物，及利用聚合形成超吸收性水凝膠，及形成微粒超吸收性聚合物組成物，根據超吸收性聚合物之通用定義，該等微粒超吸收性聚合物組成物能夠在某一壓力下保持含水液體。
超吸收性聚合物水凝膠可形成顆粒(一般稱為微粒超吸收性聚合物)，其中微粒超吸收性聚合物可利用表面交聯及其他表面處理法進行表面處理，及在表面交聯之後進行後處理，以形成微粒超吸收性聚合物組 成物。可利用縮寫字SAP代替超吸收性聚合物、超吸收性聚合物組成物、微粒超吸收性聚合物組成物或其變化形式。商業微粒超吸收性聚合物組成物廣泛用於多種個人照護產品中，諸如嬰兒尿布、兒童訓練褲、成人失禁產品、女性照護產品及其類似物。一般而言，此等微粒超吸收性聚合物組成物的離心持水能力為每公克聚合物至少25公克之0.9wt%氯化鈉水溶液。微粒超吸收性聚合物組成物亦設計成可快速吸收體液，此需要合理的吸收速度，且設計成可供流體高濃度快速分佈，此需要高滲透性，高滲透性可以高凝膠床滲透性(GBP)量測。商業微粒超吸收性聚合物組成物在製造及轉化過程中經歷明顯的處理，導致缺少原始凝膠床滲透性之穩定性。在吸收製品中，穩定性之此缺少或各種特性(包括凝膠床滲透性)值之降低可為導致過早滲漏及皮膚潮濕問題之原因之一。
因此必需或需要可耐受吸收產品製造及轉化製程而不會導致特性明顯降低的微粒超吸收性聚合物組成物。另外必需或需要增強微粒超吸收性聚合物組成物之滲透穩定性的方法。
本發明係關於穩定性改良之微粒超吸收性聚合物組成物，其包含：微粒超吸收性聚合物，該微粒超吸收性聚合物包含以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計約0.05wt%至約2.0wt%的發泡劑及以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計約0.001wt%至約1.0wt%的親脂性界面活性劑與聚乙氧基化親水性界面活性劑混合物；以微粒超吸收性聚合物組成物重量計，0.01wt%至約5wt%之塗覆至微粒超吸收性聚合物表面上的中和鋁鹽，該中和鋁鹽呈pH值為約5.5至約8的中和鋁鹽水溶液形式；其中該微粒超吸收性聚合物組成物具有每公克微粒超吸收性聚合物組成物約25公克至約40公克之0.9wt%氯化鈉水溶液的離心持水能力；及在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，15g/g至21g/g的0.9psi負荷 下吸收率；且在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，具有約30×10-8cm2至約200×10-8cm2的原始自由溶脹凝膠床滲透性(FSGBP)；具有25秒至60秒之渦旋時間，如藉由渦旋測試所量測，且對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試時，具有約0.60至約0.99之滲透性穩定指數；及1.30mm2/N至約4mm2/N之壓縮性，如藉由壓縮測試所量測。一般而言，除非另外說明，否則在處理測試之前量測特性。
另外，本發明係關於微粒超吸收性聚合物組成物，其包含：包含內部交聯劑的微粒超吸收性聚合物，該內部交聯劑包含含有至少一個乙烯基或烯丙基及至少一個Si-O鍵的矽烷化合物，其中該乙烯基或烯丙基直接連接至矽原子；及以微粒超吸收性聚合物組成物重量計，0.01wt%至約5wt%之塗覆至微粒超吸收性聚合物表面上的中和鋁鹽，該中和鋁鹽呈pH值為約5.5至約8的中和鋁鹽水溶液形式；其中該微粒超吸收性聚合物組成物具有每公克微粒超吸收性聚合物組成物約25公克至約40公克0.9wt%氯化鈉水溶液的離心持水能力(CRC)，其中CRC係在對超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前或之後量測；及在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，15g/g至21g/g之0.9psi負荷下吸收率；及在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，約30×10-8cm2至約200×10-8cm2之原始自由溶脹凝膠床滲透性(FSGBP)；且在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試時，具有約0.60至約0.99之滲透性穩定指數；及約1.30mm2/N至約4mm2/N之壓縮性，及根據以下所得之2g/g或大於2g/g之離心持水能力(CRC)增量：CRC增量=CRC(bt,5hr)-CRC(rt,0.5hr)，其中CRC增量係量度CRC之增加且以第二次CRC測試與第一次CRC測試之間的差值計算，且bt係指體溫且rt係指室溫。
另外，本發明係關於穩定性改良之微粒超吸收性聚合物組成 物，其包含：a)約55wt%至約85wt%的含有可聚合不飽和酸基團之單體，其選自丙烯酸、甲基丙烯酸或2-丙烯醯胺基-2-甲基丙烷磺酸，或其混合物；b)約14wt%至約45wt%的選自氫氧化鈉或氫氧化鉀之鹼，以中和約50mol%至約80mol%之a)含有可聚合不飽和酸基團之單體；c)以a)之重量計，約0.001wt%至約5.0wt%的內部交聯劑，d)以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計，約0.05wt%至約2.0wt%的發泡劑，及以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計，約0.001wt%至約1.0wt%的親脂性界面活性劑與聚乙氧基化親水性界面活性劑混合物，其中組分a)、b)、c)及d)聚合成水凝膠，水凝膠經造粒而形成具有表面的微粒超吸收性聚合物；e)以微粒超吸收性組成物重量計，約0.001wt%至約5.0wt%之塗覆至微粒超吸收性聚合物表面的表面交聯劑；f)以微粒超吸收性組成物重量計，0.001wt%至約5.0wt%之塗覆至微粒超吸收性聚合物表面上的中和鋁鹽，該中和鋁鹽呈pH值為約5.5至約8的中和鋁鹽水溶液形式；其中該微粒超吸收性聚合物組成物具有每公克微粒超吸收性聚合物組成物約25公克至約40公克之0.9wt%氯化鈉水溶液的離心持水能力；及在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，15g/g至21g/g的0.9psi負荷下吸收率；且在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，具有約30×10-8cm2至約200×10-8cm2的原始自由溶脹凝膠床滲透性(FSGBP)；且對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之後，微粒超吸收性聚合物組成物具有約0.60至約0.99之滲透性穩定指數，及25秒至60秒之渦旋時間，如藉由渦旋測試所量測，及1.30mm2/N至約4mm2/N之壓縮性，如藉由壓縮測試所量測。
考慮上述內容，本發明之特徵及優勢為提供滲透穩定性改良的微粒超吸收性聚合物組成物，及增強微粒超吸收性聚合物組成物之改良穩定性的方法。本發明之諸多其他特徵及優勢將利用以下說明呈現。
定義
在本說明書的上下文中，下文各術語或片語將包括以下含義。
應注意，當用於本發明中時，術語「包含(comprises/comprising)」及來源於根詞「包含」的其他衍生形式意欲為開放端術語，其特定說明任何所述特徵、元件、整數、步驟或組分之存在，且不欲排斥一或多種其他特徵、元件、整數、步驟、組分或其基團之存在或添加。
如本文所用，修飾本發明組成物中或用於本發明方法中之成分之量的術語「約」係指數值量之偏差，此偏差可因例如以下而發生：在實際工作中用於製備濃縮物或使用溶液的典型量測及液體處置程序；此等程序中之偶然誤差；用於製備組成物或執行方法之成分的製造、來源或純度存在差異；及其類似因素。術語約亦涵蓋因由特定初始混合物產生之組成物的平衡條件不同而不同的量。不論由術語「約」修飾與否，申請專利範圍包括該等量之等效量。
如本文所用，術語「離心持水能力(Centrifuge Retention Capacity，CRC)」係指微粒超吸收性聚合物在其中液體達到飽和且在控制條件下經受離心之後保持其中液體的能力且以每公克重量樣品所保持之液體公克數(g/g)說明，如藉由本文所述之離心持水能力測試所量測。
術語「離心持水能力增量(Centrifuge Retention Capacity Increase，CRCI)」或「CRC增量」或「能力增量」定義為CRC之增加，此增加係以第二次CRC與第一次CRC之間的差值計算。如本文所用，術語「第一CRC(first CRC)」或「初始CRC(initial CRC)」一般係指CRC(rt,0.5hr)，其中rt係指約23℃室溫，但是可使用其他CRC值。「第二CRC」可在體溫或高於體溫(較佳自約37℃開始)下測試至少約1小時，較佳約2小時至24小時。CRC增量係根據下文所述之CRC增量測試方法量測。
如本文所用，術語「壓縮性(compressibility)」係指作為對壓力變化之反應，微粒超吸收性聚合物組成物之相對體積變化的量度，如本文揭示的壓縮性測試中所述。
如本文所用，術語「交聯(crosslinked/crosslink/crosslinker/crosslinking)」係指有效地使正常情況下具水溶性的材料實質上不溶於水、但可溶脹的任何方式。此交聯方式可包括例如物理纏結、晶體域、共價鍵、離子性錯合及結合、親水性結合(諸如氫鍵結)、疏水性結合或凡得瓦氏力(Van der Waals forces)。
如本文所用，術語「內部交聯劑(internal crosslinker)」或「單體交聯劑(monomer crosslinker)」係指於單體溶液中用於形成聚合物的交聯劑。
如本文所用，術語「乾燥微粒超吸收性聚合物組成物(dry particulate superabsorbent polymer composition)」一般係指具有小於約20%水分的超吸收性聚合物組成物。
術語「凝膠滲透性(gel permeability)」為顆粒團整體之特性且與以下有關：粒徑分佈、顆粒形狀、及顆粒之間開放孔隙之連通度、剪切模數、及溶脹凝膠之表面改性。就實務而言，超吸收性聚合物組成物之凝膠滲透性為液體流經溶脹顆粒團之速度有多快的量度。低凝膠滲透性指示液體不易流經超吸收性聚合物組成物，此一般稱為凝膠阻塞，且任何強制的液體流動(諸如在使用尿布期間第二次施加尿)必須採取替代路徑(例如尿布滲漏)。
縮寫字「HLB」意謂界面活性劑之親水親脂平衡值且為界面活性劑親水性或親脂性程度的量度，如針對分子之不同區域計算的值測定。HLB值可用於預測分子之界面活性劑特性，其中HLB值<10為脂溶性(水不溶性)且HLB值>10為水溶性(脂不溶性)。
術語「顆粒(particle)」、「微粒(particulate)」及其類似形式當聯合術語「超吸收性聚合物(superabsorbent polymer)」使用時係指離散單元形式。單元可包含薄片、纖維、聚結物、顆粒、粉末、球狀物、粉碎材料或其類似形式，以及其組合。顆粒可具有任何所要形狀，例如立方形、桿樣多面體、球形或半球形、圓形或半圓形、角形、不規則形等形狀。
術語「微粒超吸收性聚合物(particulate superabsorbent polymer)」及「微粒超吸收性聚合物組成物(particulate superabsorbent polymer composition)」係指呈離散形式之超吸收性聚合物及超吸收性聚合物組成物的形式，其中「微粒超吸收性聚合物」及「微粒超吸收性聚合物組成物」可具有小於1000μm之粒徑，或約150μm至約850μm之粒徑。
術語「滲透性(permeability)」在本文中使用時意謂多孔結構(在此情況下為交聯聚合物)之有效連通的量度，且可利用空隙分率及微粒超吸收性聚合物組成物之連通程度來說明。
術語「滲透性穩定指數(permeability stability index)」當在本 文中使用時意謂微粒超吸收性聚合物在控制條件下經受處理測試之後維持原始滲透性的能力。其係指所處理樣品之滲透性與原始樣品之滲透性的比率，如本文所揭示之處理測試中所述。
術語「聚合物(polymer)」包括(但不限於)均聚物、共聚物(例如嵌段、接枝、隨機及交替共聚物)、三聚物等，及其摻合物及變型。此外，除非另有特別限制，否則術語「聚合物」應包括材料之所有可能的組態異構體。此等組態包括(但不限於)等規、間規及無規對稱。
如本文所用，術語「聚烯烴(polyolefin)」一般包括(但不限於)諸如以下之材料：聚乙烯、聚丙烯、聚異丁烯、聚苯乙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物，及其類似物，其均聚物、共聚物、三聚物，及其摻合物及變型。術語「聚烯烴」應包括其所有可能的結構，包括(但不限於)等規、間規及無規對稱。共聚物包括無規及嵌段共聚物。
如本文所用，術語「聚矽氧烷(polysiloxane)」係指由無機矽氧骨架(...-Si-O-Si-O-Si-O-...)組成的聚合矽氧烷，其中四配位的矽原子連接有有機側基。此外，除非另有特別限制，否則術語「聚矽氧烷」應包括包含兩個或兩個以上矽氧烷重複單元的聚合物。
如本文所用，術語「超吸收性聚合物(superabsorbent polymer)」係指遇水膨脹的水不溶性有機或無機材料，包括超吸收性聚合物及超吸收性聚合物組成物，其在最有利條件下能夠吸收至少約10倍於其重量或至少約15倍於其重量或至少約25倍於其重量的含0.9wt%氯化鈉水溶液。
如本文所用，術語「超吸收性聚合物組成物」係指包含表面添加劑的本發明超吸收性聚合物。
如本文所用，術語「表面交聯(surface crosslinking)」係指在超吸收性聚合物顆粒表面附近發生官能性交聯的程度，其一般高於超吸 收性聚合物顆粒內部的官能性交聯程度。如本文所用，「表面」描述顆粒之外向邊界。
如本文所用，術語「熱塑性(thermoplastic)」描述一種材料，其暴露於熱時軟化且當冷卻至室溫時，實質上恢復為非軟化狀況。
術語「渦旋時間」係量度2公克SAP結束渦旋所需的時間量(秒)，渦旋係藉由在磁性攪拌板上以每分鐘600轉攪拌50毫升鹽水溶液所產生。結束渦旋所花費的時間指示SAP之自由溶脹吸收速率。
如本文中及提及乾燥微粒超吸收性聚合物組成物之組分時所用的術語「重量%(% by weight)」或「wt%」係解釋為以乾燥超吸收性聚合物組成物之重量計，除非本文另有說明。
術語「水分含量」在本文中使用時意謂微粒超吸收性聚合物組成物中的含水量，如藉由水分含量測試所量測。
此等術語在說明書之剩餘部分中可以其他文辭定義。
圖1為自由溶脹凝膠床滲透性測試所用之測試裝置的側視圖；圖2為圖1所示之自由溶脹凝膠床滲透性測試裝置中所用之圓筒/杯的橫截面側視圖；圖3為圖1所示之自由溶脹凝膠床滲透性測試裝置中所用之柱塞的俯視圖；及圖4為用於負荷下吸收率測試之測試裝置的側視圖。
雖然為了說明之目的已闡述實施例之典型態樣，當此實施方式及附圖不應視為對本發明範疇之限制。因此，熟悉此項技術者可想起各種變型、修改及替代例而不偏離本發明之精神及範疇。作為假設的說明性實例，本說明書中揭示1至5之範圍應視為主張任一以下範圍：1-5；1-4；1-3；1-2；2-5；2-4；2-3；3-5；3-4；及4-5。
根據本發明，穩定性改良之微粒超吸收性聚合物組成物可使用本文所述方法達成。與當前市售微粒超吸收性聚合物組成物相比，穩定性改良的此等微粒超吸收性聚合物組成物具有改良之耐受性(對於微粒超吸收性聚合物組成物之處理)及降低之功能損失。
在另一個具體實例中，本發明係關於穩定性改良之微粒超吸收性聚合物組成物，其包含：微粒超吸收性聚合物，該微粒超吸收性聚合 物包含以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計約0.05wt%至約2.0wt%的發泡劑及以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計約0.001wt%至約1.0wt%的親脂性界面活性劑與聚乙氧基化親水性界面活性劑混合物；及以微粒超吸收性聚合物組成物重量計，0.01wt%至約5wt%之塗覆至微粒超吸收性聚合物表面上的中和鋁鹽，該中和鋁鹽呈pH值為約5.5至約8的中和鋁鹽水溶液形式；其中該微粒超吸收性聚合物組成物具有每公克微粒超吸收性聚合物組成物約25公克至約40公克之0.9wt%氯化鈉水溶液的離心持水能力；及在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，15g/g至21g/g的0.9psi負荷下吸收率；且在對所處理之微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，具有約30×10-8cm2至約200×10-8cm2的原始自由溶脹凝膠床滲透性(FSGBP)；其中微粒超吸收性聚合物組成物具有25秒至60秒之渦旋時間，如藉由渦旋測試所量測；且在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試時，具有約0.60至約0.99之滲透性穩定指數；及1.30mm2/N至約4mm2/N之壓縮性，如藉由壓縮測試所量測。
另外，本發明係關於穩定性改良之微粒超吸收性聚合物組成物，其包含：a)約55wt%至約85wt%的含有可聚合不飽和酸基團之單體，其選自丙烯酸、甲基丙烯酸或2-丙烯醯胺基-2-甲基丙烷磺酸，或其混合物；b)約14wt%至約45wt%的選自氫氧化鈉或氫氧化鉀之鹼，以中和約50mol%至約80mol%之a)含有可聚合不飽和酸基團之單體；c)以a)之重量計，約0.001wt%至約5.0wt%的內部交聯劑；d)以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液之總量計，約0.05wt%至約2.0wt%的發泡劑，及以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計，約0.001wt%至約1.0wt%的親脂性界面活性劑與聚乙氧基化親水性界面活性劑混合物，其中組分a)、b)、c)及d)聚合成水凝膠，水凝膠經造粒而形成 具有表面的微粒超吸收性聚合物；e)以微粒超吸收性組成物重量計，約0.001wt%至約5.0wt%之塗覆至微粒超吸收性聚合物表面的表面交聯劑；f)以微粒超吸收性組成物重量計，0.001wt%至約5.0wt%之塗覆至微粒超吸收性聚合物表面上的中和鋁鹽，該中和鋁鹽呈pH值為約5.5至約8的中和鋁鹽水溶液形式；其中該微粒超吸收性聚合物組成物具有每公克微粒超吸收性聚合物組成物約25公克至約40公克之0.9wt%氯化鈉水溶液的離心持水能力；及在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，15g/g至21g/g的0.9psi負荷下吸收率；且在對所處理之微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，具有約30×10-8cm2至約200×10-8cm2的原始自由溶脹凝膠床滲透性(FSGBP)；且對所處理之微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之後，所處理之微粒超吸收性聚合物組成物具有約0.60至約0.99之滲透性穩定指數(對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試時)；且具有25秒至60秒之渦旋時間，如藉由渦旋測試所量測；及1.30mm2/N至約4mm2/N之壓縮性，如藉由壓縮測試所量測。
在另一個具體實例中，本發明係關於一種製備微粒超吸收性聚合物組成物的方法，包含以下步驟：A)製備具有快速吸水力之微粒超吸收性聚合物的方法，包含以下步驟：a)製備含有可聚合不飽和酸基團之單體與內部交聯劑單體之混合物的單體水溶液，其中單體水溶液包含溶解氧；b)對步驟a)之單體水溶液鼓泡，包括添加惰性氣體至步驟a)之單體水溶液中，以置換單體水溶液中之溶解氧；c)使步驟b)之單體水溶液聚合，包括以下步驟：c1)向步驟a)之單體水溶液中添加：i)以含有可聚合不飽和酸基團之 單體溶液的總量計，包含約0.05wt%至約2.0wt%發泡劑的水溶液；及ii)以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計包含約0.001wt%至約1.0wt%之親脂性界面活性劑與聚乙氧基化親水性界面活性劑混合物的水溶液；c2)以高速剪切混合來處理步驟c1)之單體溶液，以形成經處理之單體溶液，其中在對單體水溶液鼓泡之步驟b)之後且在高速剪切混合單體水溶液之步驟c2)之前，向單體水溶液中添加組分i)及組分ii)，組分i)為包含約0.1wt%至約1.0wt%發泡劑的水溶液，且組分ii)為包含約0.001wt%至約1.0wt%之親脂性界面活性劑與聚乙氧基化親水性界面活性劑混合物的水溶液；c3)藉由添加聚合引發劑至步驟c2)之經處理單體溶液中來形成水凝膠，其中引發劑係在發泡劑及界面活性劑混合物之後添加至經處理之單體溶液中，其中聚合物係以聚合物結構中包括發泡劑鼓泡的形式形成；及d)乾燥及研磨步驟c)之水凝膠以形成微粒超吸收性聚合物；及e)用表面交聯劑使步驟d)之微粒超吸收性聚合物發生表面交聯；B製備pH值為約5.5至約8之水溶液形式的中和鋁鹽；及C將中和鋁鹽水溶液塗覆於微粒超吸收性聚合物表面上；及其中微粒超吸收性聚合物組成物具有約50mol%至約80mol%之中和度；且微粒超吸收性聚合物組成物具有每公克微粒超吸收性聚合物組成物約25公克至約40公克之0.9wt%氯化鈉水溶液的離心持水能力，其中CRC係在對超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前或之後加以量測，及在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，15g/g至21g/g之0.9psi負荷下吸收率；且在對所處理之微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，具有約30×10-8cm2至約200×10-8cm2的自由溶脹凝膠床滲透性(FSGBP)；對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試時，具有約0.60至約0.99之滲透性穩定指數；及1.30mm2/N至約4mm2/N之壓縮性，如藉由壓縮測試所 量測；且其中該表面交聯之超吸收性聚合物具有約25秒至約60秒之渦旋時間。
本發明亦關於穩定性改良之微粒超吸收性聚合物組成物，其包含含有矽烷化合物交聯劑的微粒超吸收性聚合物，該交聯劑包含至少一個乙烯基或烯丙基及至少一個Si-O鍵，其中乙烯基或烯丙基直接連接至矽原子，其中微粒超吸收性聚合物具有2g/g或大於2g/g之離心持水能力(CRC)增量，離心持水能力(CRC)增量係根據CRC增量=CRC(bt,5hr)-CRC(rt,0.5hr)，其中CRC增量係量度CRC之增加且以第二次CRC測試與第一次CRC測試之間的差值計算，且bt係指體溫且rt係指室溫；及以微粒超吸收性聚合物組成物重量計，0.01wt%至約5wt%的塗覆至微粒超吸收性聚合物表面之中和鋁鹽，該中和鋁鹽呈pH值為約5.5至約8的中和鋁鹽水溶液形式；其中微粒超吸收性聚合物組成物具有每公克微粒超吸收性聚合物組成物約25公克至約40公克之0.9wt%氯化鈉水溶液的離心持水能力；及在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，15g/g至21g/g之0.9psi負荷下吸收率；且在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，具有約30×10-8cm2至約200×10-8cm2之原始自由溶脹凝膠床滲透性(FSGBP)；在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試時，具有約0.60至約0.99之滲透性穩定指數；及約1.30mm2/N至約4mm2/N之壓縮性，如藉由壓縮測試所量測。
適合的超吸收性聚合物可選自合成、天然、生物降解及經修飾之天然聚合物。提及超吸收性聚合物時所用的術語交聯係指有效地使得正常情況下具水溶性的材料實質上不溶於水中、但可溶脹的任何方式。此交聯方式可包括例如物理纏結、晶體域、共價鍵、離子性錯合及結合、親水性結合(諸如氫鍵結)、疏水性結合或凡得瓦氏力。超吸收性聚合物包括 內部交聯且可另外包括表面交聯。
如本發明實施例中所述之超吸收性聚合物可由超吸收性聚合物之約55wt%至約99.9wt%之含有可聚合不飽和酸基團之單體經初始聚合而獲得。適合單體包括含有羧基之任何單體，諸如丙烯酸或甲基丙烯酸；或2-丙烯醯胺基-2-甲基丙烷磺酸，或其混合物。至少約50wt%之酸性基團為羧基為適宜的，且至少約75wt%之酸性基團為羧基為更適宜的。
如本發明實施例中所述之超吸收性聚合物製備方法可由超吸收性聚合物之約55wt%至約99.9wt%之含有可聚合不飽和酸基團之單體經初始聚合而獲得。適合的可聚合單體包括含有羧基之任何單體，諸如丙烯酸、甲基丙烯酸，或2-丙烯醯胺基-2-甲基丙烷磺酸，或其混合物。至少約50wt%之酸性基團為羧基為適宜的，且至少約75wt%之酸性基團為羧基為更適宜的。
酸性基團用鹼金屬鹼中和至至少約25mol%的程度，或約50mol%至約80mol%之程度，亦即，酸性基團宜以鈉、鉀或銨鹽形式存在。鹼之量可為微粒超吸收性聚合物組成物之約14wt%至約45wt%。鹼可包括氫氧化鈉或氫氧化鉀。在一些態樣中，宜使用由丙烯酸或甲基丙烯酸聚合而獲得的聚合物，其中羧基係在內部交聯劑存在下中和。應注意，中和可藉由添加鹼至單體溶液中或添加諸如丙烯酸之單體至鹼中來達成。
在一些態樣中，可與烯系不飽和單體共聚合的第二適合單體可包括(但不限於)丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、丙烯酸羥基乙酯、(甲基)丙烯酸二甲基胺基烷基酯、乙氧基化(甲基)丙烯酸酯、二甲基胺基丙基丙烯醯胺，或氯化丙烯醯胺基丙基三甲基銨。此單體可以共聚單體之0wt%至約40wt%範圍存在。
在單體為丙烯酸的情況下，部分中和的丙烯酸鹽在聚合後轉化為聚合物微粒吸水劑，以丙烯酸計的轉化值可經由部分中和之聚丙烯酸 鹽之轉化來確定且假定為完全等莫耳濃度的未中和聚丙烯酸。
以含有可聚合不飽和酸基團之單體總量計，本發明之超吸收性聚合物亦包括約0.001wt%至約5wt%或約0.2wt%至約3wt%之至少一種內部交聯劑。內部交聯劑一般具有至少兩個烯系不飽和雙鍵或一個烯系不飽和雙鍵及一個對含有可聚合不飽和酸基團之單體的酸性基團具反應性的官能基或若干個對酸性基團具反應性的官能基，其可用作內部交聯組分且在含有可聚合不飽和酸基團之單體聚合期間存在。
用於超吸收性聚合物中之內部交聯劑的實例包括脂族不飽和醯胺，諸如亞甲基雙丙烯醯胺或甲基丙烯醯胺或伸乙基雙丙烯醯胺；且另外包括多元醇或烷氧基化多元醇與烯系不飽和酸之脂族酯，諸如丁二醇或乙二醇、聚乙二醇或三羥甲基丙烷之二(甲基)丙烯酸或三(甲基)丙烯酸酯，三羥甲基丙烷(較佳經烷氧基化(較佳乙氧基化)而具有1mol至30mol氧化伸乙基)之二丙烯酸酯及三丙烯酸酯，丙三醇及異戊四醇之丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯，經乙氧基化而較佳具有1mol至30mol氧化伸乙基之丙三醇及異戊四醇的丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯；且另外包括烯丙基化合物，諸如(甲基)丙烯酸烯丙酯、烷氧基化(甲基)丙烯酸烯丙酯(經反應而較佳具有1mol至30mol氧化伸乙基)、三聚氰酸三烯丙酯、異三聚氰酸三烯丙酯、順丁烯二酸二烯丙酯、聚烯丙酯、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、包含至少兩個乙烯基之聚矽氧烷、四烯丙氧基乙烷、四烯丙氧基乙烷、三烯丙基胺、四烯丙基伸乙基二胺、二元醇、多元醇、羥基烯丙基或丙烯酸酯化合物，及磷酸或亞磷酸之烯丙酯；且另外包括能夠發生交聯的單體，諸如不飽和醯胺(諸如甲基丙烯醯胺或丙烯醯胺)之N-羥甲基化合物，及由其衍生之醚。亦可使用離子型交聯劑，諸如鋁金屬鹽。亦可使用所提及之交聯劑的混合物。
內部交聯劑可含有包含至少一個直接連接至矽原子之乙烯 基或烯丙基及至少一個Si-O鍵的矽烷化合物。矽烷化合物可選自以下之一：
其中R1表示C2至C3烯基，R2表示H、C1至C4烷基、C2至C5烯基、C6至C8芳基、C2至C5羰基，R3表示H、C1至C4烷基、C6至C8芳基，R4及R5獨立地表示H、C1至C4烷基、C6至C8芳基，m表示整數1至3，較佳為1至2，n表示整數1至3，較佳為2至3，l表示整數0至2，較佳為0至1，m+n+l=4，x表示大於1之整數，及y表示0或大於0之整數。
具有至少一個直接連接至矽原子之乙烯基或烯丙基及Si-O鍵、可用於提供上文式(I)之結構的說明性矽烷包括：乙烯基烷氧基矽烷，諸如乙烯基三甲氧基矽烷、甲基乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽 烷、甲基乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基甲基二甲氧基矽烷、乙烯基乙基二乙氧基矽烷及乙烯基參(2-甲氧基乙氧基)矽烷；乙烯基乙醯氧基矽烷，諸如乙烯基甲基二乙醯氧基矽烷、乙烯基乙基二乙醯氧基矽烷及乙烯基三乙醯氧基矽烷；烯丙基烷氧基矽烷，諸如烯丙基三甲氧基矽烷、烯丙基甲基二甲氧基矽烷及烯丙基三乙氧基矽烷；二乙烯基烷氧基矽烷及二乙烯基乙醯氧基矽烷，諸如二乙烯基二甲氧基矽烷、二乙烯基二乙氧基矽烷及二乙烯基二乙醯氧基矽烷；二烯丙基烷氧基矽烷及二烯丙基乙醯氧基矽烷，諸如二烯丙基二甲氧基矽烷、二烯丙基二乙氧基矽烷及二烯丙基二乙烯氧基矽烷；以及含有一或多個可水解基團的其他類似烯系不飽和矽烷單體。如熟悉此項技術者根據本發明所瞭解，在水或醇中使用諸如乙烯基三氯矽烷之化合物可得到上文式(I)之結構，其中例如基團R1可為乙烯基。亦可形成更複雜的結構，例如乙烯基矽烷與聚乙二醇反應所形成的結構。
具有至少一個直接連接至矽原子之乙烯基或烯丙基、可用於得到上文式(II)或(III)之結構的說明性聚矽氧烷包括具有式(I)結構之矽烷的聚合物及共聚物。較佳實例包括(但不限於)包含乙烯基及甲氧基之聚矽氧烷(可以商標Dynasylan® 6490購自Evonik Degussa公司)、包含乙烯基及乙氧基之聚矽氧烷(可以商標Dynasylan® 6498購自Evonik Degussa公司)、乙烯基甲基矽氧烷均聚物、乙烯基甲基矽氧烷共聚物、乙烯基封端之矽氧烷均聚物及乙烯基封端之矽氧烷共聚物。然而，預期具有乙烯基官能基、提供所要效果的多種聚矽氧烷為根據本發明之有效交聯劑。
適用於本發明之內部矽烷交聯劑之實例與其化學結構一起陳列於表1中。
在另一個具體實例中，超吸收性聚合物可包括以含有可聚合不飽和酸基團之單體總量計約0.001wt%至約0.1wt%之第二內部交聯劑，該第二內部交聯劑可包含含有至少兩個烯系不飽和雙鍵的組成，例如亞甲基雙丙烯醯胺或亞甲基雙甲基丙烯醯胺或伸乙基雙丙烯醯胺；另外，多元醇之不飽和單或多羧酸酯，諸如二丙烯酸酯或三丙烯酸酯，例如丁二醇或乙二醇二丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯；三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，以及其烷氧基化衍生物；另外，烯丙基化合物，諸如(甲基)丙烯酸烯丙酯、三聚氰酸三烯丙酯、順丁烯二酸二烯丙酯、聚烯丙酯、四烯丙氧基乙烷、二烯丙基胺及三烯丙基胺、四烯丙基伸乙基二胺、磷酸或亞磷酸之烯丙酯。此外，亦可使用其中至少一個官能基對酸性基團具有反應性的化合物。其實例包括醯胺之N-羥甲基化合物，諸如甲基丙烯醯胺或丙烯醯胺，以及二縮水甘油基及聚縮水甘油基化合物。
以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計，本發明另外包括約0.05wt%至約2.0wt%，或約0.1wt%至約1.0wt%的發泡劑。發泡劑可包括含有任何鹼金屬碳酸鹽或鹼金屬碳酸氫鹽的鹽或複鹽、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銨、碳酸鎂或(鹼式)碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鋇、此等鹽之碳酸氫鹽及水合物、偶氮化合物或其他陽離子，以及天然存在之碳酸鹽，諸如白雲石，或其混合物。發泡劑可包括多價陽離子(諸如Mg、Ca、Zn及其類 似物)之碳酸鹽。雖然可使用某些多價過渡金屬陽離子，但其中一些(諸如鐵陽離子)會引起染色且可發生氧化還原反應或在水中發生水解平衡。此可導致最終聚合產物之品質控制出現困難。又，諸如Ni、Ba、Cd、Hg之其他多價陽離子因潛在的毒性或皮膚過敏效應而不可接受。發泡劑可包括碳酸鈉及碳酸氫鈉。
本發明另外包括以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計約0.001wt%至約1.0wt%，或約0.002wt%至約0.5wt%，或約0.003wt%至約0.1wt%的親脂性界面活性劑與聚乙氧基化親水性界面活性劑混合物，其中親脂性界面活性劑可具有4至9之HLB且聚乙氧基化親水性界面活性劑具有12至18之HLB；或其中親脂性界面活性劑可為非離子型或聚乙氧基化親水性界面活性劑可為非離子型。
可提到的界面活性劑典型實例為聚氧乙烯烷基芳基醚，諸如聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯油烯基醚；聚氧乙烯烷基醚，如聚氧乙烯高碳醇醚，及聚氧乙烯壬基苯基醚；去水山梨醇脂肪酸酯，諸如單月桂酸去水山梨醇酯、單棕櫚酸去水山梨醇酯、單硬脂酸去水山梨醇酯、三硬脂酸去水山梨醇酯、單油酸去水山梨醇酯、三油酸去水山梨醇酯、倍半油酸去水山梨醇酯及二硬脂酸去水山梨醇酯；聚氧乙烯去水山梨醇脂肪酸酯，諸如聚氧乙烯單月桂酸去水山梨醇酯、聚氧乙烯單月桂酸去水山梨醇酯、聚氧乙烯單棕櫚酸去水山梨醇酯、聚氧乙烯單硬脂酸去水山梨醇酯、聚氧乙烯三硬脂酸去水山梨醇酯、聚氧乙烯單油酸去水山梨醇酯及聚氧乙烯三油酸去水山梨醇酯；聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯，諸如聚氧乙烯四油酸山梨糖醇酯；甘油脂肪酸酯，諸如單硬脂酸甘油酯、單油酸甘油酯及自乳化單硬脂酸甘油酯；聚氧乙烯脂肪酸酯，諸如聚乙二醇單月桂酸酯、聚乙二醇單硬脂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯及聚乙二醇單油酸酯；聚氧乙烯烷基胺；聚氧乙烯硬化蓖麻油；及 烷基醇胺。非離子型界面活性劑之混合物可包括親脂性界面活性劑(去水山梨醇酯)與聚乙氧基化親水性界面活性劑(聚乙氧基化去水山梨醇酯)之混合物。
常用引發劑，諸如偶氮或過氧化合物、氧化還原系統或UV引發劑(敏化劑)及/或輻射，用於引發自由基聚合。在一些態樣中，引發劑可用於引發自由基聚合。適合引發劑包括(但不限於)偶氮或過氧化合物、氧化還原系統或紫外線引發劑、敏化劑及/或輻射。
聚合形成超吸收性聚合物凝膠，將其造粒成超吸收性聚合物顆粒或微粒超吸收性聚合物。超吸收性聚合物凝膠一般具有超吸收性聚合物凝膠之約40wt%至80wt%的水分含量。反應時間不受特別限制，而僅需要設定，此取決於不飽和單體、交聯劑及自由基聚合引發劑之組合或取決於諸如反應溫度之反應條件。
微粒超吸收性聚合物一般包括約50μm至約1000μm或約150μm至約850μm範圍內的粒徑。本發明可包括至少約40wt%顆粒具有約300μm至約600μm之粒徑、至少約50wt%顆粒具有約300μm至約600μm之粒徑，或至少約60wt%顆粒具有約300μm至約600μm之粒徑，如經由美國標準30目篩過篩且保留於美國標準50目篩上所量測。另外，本發明之超吸收性聚合物顆粒之尺寸分佈可包括小於約30wt%顆粒具有大於約600μm之尺寸，及小於約30%wt%顆粒具有小於約300μm之尺寸，及0至5wt%顆粒小於150μm，如使用例如購自W.S.Tyler公司，Mentor Ohio的RO-TAP® B型機械篩振盪器所量測。
在本發明微粒超吸收性聚合物之另一個具體實例中，樹脂顆粒直徑如下設定。質量平均粒徑一般為約200μm至約450μm，或約300μm至約430μm，或約300μm至約400μm，或約350μm至約400μm，或約360μm至約400μm，或約370μm至約400μm。此外，小於150μm 顆粒之百分比一般為0wt%至約8wt%，或0wt%至約5wt%，或0wt%至約3wt%，或0wt%至約1wt%。此外，超過600μm顆粒之百分比一般為0wt%至約25wt%，或3wt%至約15wt%，或5wt%至約12wt%，或5wt%至約8wt%。
粒徑可藉由使顆粒進行分散聚合及分散乾燥而加以調整。然而，一般而言，特別是進行水相聚合時，將顆粒粉碎且在乾燥之後分類，且接著根據質量平均直徑D50調整小於150μm及大於600μm之顆粒的量，以便獲得特定的粒徑分佈。舉例而言，若藉由將質量平均直徑D50之顆粒降低至400μm或小於400μm以及將直徑小於150μm且大於600μm之細顆粒的量減少來達成特定粒徑分佈，則顆粒可在乾燥之後藉由使用通用分級設備(諸如篩)首先分成粗顆粒及細顆粒。此過程較佳移除直徑為5000μm至600μm，或2000μm至600μm，或1000μm至600μm的粗顆粒。接著，在主要調整過程中，移除直徑小於150μm的細顆粒。所移除的粗顆粒可丟棄，但其更可經由上述粉碎過程而再次粉碎。如此經由粉碎過程產生之具有特定粒徑分佈的所得微粒超吸收性聚合物因此係由不規則粉碎的顆粒構成。
微粒超吸收性聚合物的表面係經如本文所述之其他化學製品及處理劑處理。詳言之，微粒超吸收性聚合物表面係藉由添加表面交聯劑及熱處理劑而發生交聯，一般稱為表面交聯。一般而言，表面交聯為相對於顆粒內部之交聯密度，使微粒超吸收性聚合物表面附近之聚合物基質之交聯密度提高的方法。表面交聯劑的量可以乾燥微粒超吸收性聚合物組成物之約0.01wt%至約5wt%的量存在，諸如以乾燥微粒超吸收性聚合物組成物之重量計，約0.1wt%至約3wt%，及諸如約0.1wt%至約1wt%。
所需的表面交聯劑包括其中一或多個官能基對聚合物鏈之側基(典型地為酸性基團)具有反應性的化學製品。表面交聯劑包含以縮合反應(縮合交聯劑)、以加成反應或以開環反應而與聚合物結構中之官能 基反應的官能基。此等化合物可包括例如二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙三醇、聚甘油、丙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺、聚氧化丙烯、環氧乙烷-環氧丙烷嵌段共聚物、去水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯去水山梨醇脂肪酸酯、三羥甲基丙烷、異戊四醇、聚乙烯醇、噁唑啶酮(諸如2-噁唑啶酮、N-甲基-2-噁唑啶酮、N-羥基乙基-2-噁唑啶酮及N-羥基丙基-2-噁唑啶酮)、山梨糖醇、1,3-二氧雜環戊烷-2-酮(碳酸伸乙酯)、4-甲基-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮(碳酸伸丙酯)，或4,5-二甲基-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮。
微粒超吸收性聚合物已與表面交聯劑接觸或與包含表面交聯劑的流體接觸之後，將所處理之微粒超吸收性聚合物熱處理至約50℃至約300℃，或約75℃至約275℃，或約150℃至約250℃之溫度，維持約5分鐘至約90分鐘(取決於溫度)，使得聚合物結構之外部區域比內部區域發生更強烈的交聯(亦即表面交聯)。熱處理持續時間受以下風險限制：聚合物結構之所要特性概況將因熱效應而破壞。
在表面交聯之一特定態樣中，微粒超吸收性聚合物表面係經碳酸伸乙酯處理，隨後受熱以達成超吸收性聚合物顆粒之表面交聯，此改良微粒超吸收性聚合物之表面交聯密度及凝膠強度特徵。更特定而言，藉由將微粒超吸收性聚合物與碳酸伸乙酯表面交聯劑之水性醇溶液混合而將表面交聯劑塗佈於微粒超吸收性聚合物上。水性醇溶液中之醇含量可根據碳酸伸烷酯之溶解度確定且因各種原因而保持儘可能地低，例如為了防止爆炸，且在一些情況下可完全省去。適合醇為甲醇、異丙醇、乙醇、丁醇、或丁基乙二醇，以及此等醇之混合物。在一些態樣中，溶劑宜為水，以乾燥微粒超吸收性聚合物組成物之重量計，其典型用量為約0.3wt%至約5.0wt%。在其他態樣中，碳酸伸乙酯表面交聯劑可以粉末混合物形式(例如與無機載體材料之粉末混合物，諸如二氧化矽(SiO2))或藉由使碳酸伸乙酯昇華而在氣態下施加。
為達成所要的表面交聯特性，諸如碳酸伸乙酯之表面交聯劑應均勻分佈於微粒超吸收性聚合物上。為此目的，在此項技術中已知的適合混合機中達成混合，諸如流化床混合機、槳式混合機、轉鼓式混合機或雙螺桿混合機。亦可在製備微粒超吸收性聚合物之方法步驟之一期間，對微粒超吸收性聚合物進行塗佈。在一個特定態樣中，適用於此目的的方法為逆懸浮聚合方法。
以乾燥微粒超吸收性聚合物組成物計，表面交聯劑之溶液亦可包括0wt%至約1wt%，或約0.01wt%至約0.5wt%的熱塑性聚合物。熱塑性聚合物之實例包括聚烯烴、聚乙烯、聚酯、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-甲基丙烯酸烷基酯共聚物(EMA)、聚丙烯(PP)、順丁烯二酸化聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、聚酯，且亦可有利地使用聚烯烴之所有家族之摻合物，諸如PP、EVA、EMA、EEA、EBA、HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE及/或VLDPE之摻合物。如本文所用之術語聚烯烴定義於上文中。在特定態樣中，順丁烯二酸化聚丙烯為用於本發明的較佳熱塑性聚合物。熱塑性聚合物可經官能化而具有其他益處，諸如水溶性或可分散性。
繼塗佈處理微粒超吸收性聚合物之後的熱處理可如下進行。一般而言，熱處理係在約100℃至約300℃的溫度下進行。若使用高度反應性的環氧化物交聯劑，則溫度可較低。然而，若使用碳酸伸乙酯，則熱處理宜在約150℃至約250℃的溫度下進行。在此特定態樣中，處理溫度取決於碳酸伸乙酯的停留時間及種類。舉例而言，在約150℃的溫度下，熱處理進行一小時或長於一小時。相比之下，在約250℃的溫度下，幾分鐘(例如約0.5分鐘至約5分鐘)便足以達成所要的表面交聯特性。熱處理可在習知乾燥機或此項技術中已知的烘箱中進行。
除表面交聯之外，微粒超吸收性聚合物組成物的表面可另外 經處理而具有其他化學組成。以微粒超吸收性組成物重量計，根據本發明之微粒超吸收性聚合物組成物包含約0.01wt%至約5wt%之塗覆至微粒超吸收性聚合物表面的鋁鹽，該鋁鹽呈pH值為約5.5至約8或約6至約7的水溶液形式。或者，以微粒超吸收性組成物重量計，微粒超吸收性聚合物組成物包含約6wt%至約15wt%之塗覆至表面交聯微粒超吸收性聚合物之表面上的鋁鹽水溶液，其中鋁鹽水溶液具有約5.5至約8，或約6至約7之pH值。鋁鹽水溶液可包含鋁陽離子及去質子化羥基有機酸之羥基離子或陰離子。較佳有機酸之實例為羥基單羧酸，諸如乳酸、乙醇酸、葡萄糖酸或3-羥基丙酸。
另外，穩定性(包括對損害控制之耐受性)顯著改良的超吸收性聚合物組成物出乎意料地藉由鋁鹽溶液塗佈超吸收性聚合物而獲得，該鋁鹽溶液具有經調整之約5.5至約8或約6至約7之pH值及適當濃度及量。鋁鹽水溶液包括鹼金屬氫氧化物與硫酸鋁或水合硫酸鋁之反應產物。在另一個具體實例中，鋁鹽水溶液包括氫氧化鈉與硫酸鋁或水合硫酸鋁之反應產物。在又一個具體實例中，鋁鹽水溶液包含鋁化合物及有機酸。鋁化合物與有機酸(鹽)之混合物可為酸性或鹼性。且pH可用鹼性或酸性物質調整至所要範圍。用於調節pH值之鹼性物質之實例包括(但不限於)氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、碳酸鈉或碳酸氫鈉。用於調節pH值之酸性物質之實例包括(但不限於)鹽酸、硫酸、甲基磺酸，或二氧化碳水溶液。酸性鋁鹽(諸如氯化鋁、硫酸鋁、硝酸鋁及聚氯化鋁)或鹼性鋁鹽(諸如鋁酸鈉、鋁酸鉀及鋁酸銨)同樣可用於調節pH值。
鋁鹽水溶液可在微粒超吸收性聚合物表面處理之不同階段添加。在一個具體實例中，鋁鹽水溶液可與表面交聯溶液一起塗覆至微粒超吸收性聚合物上。
鋁鹽水溶液可在表面交聯步驟之後添加，此可稱為後處理。 在一個具體實例中，使用熟習此項技術者熟知的方式將表面交聯的微粒超吸收性聚合物與鋁鹽混合。詳言之，將約6wt%至約15wt%鋁鹽水溶液塗覆於表面交聯的微粒超吸收性聚合物組成物上。
以乾燥微粒超吸收性聚合物組成物之重量計，穩定性改良的微粒超吸收性聚合物組成物可包括約0wt%至約5wt%，或約0.001wt%至約3wt%，或約0.01wt%至約2wt%的陽離子聚合物。如本文所用的陽離子聚合物係指包含官能基的聚合物或聚合物混合物，該或該等官能基在水溶液中離子化時具有變成帶正電荷離子的潛力。適用於陽離子聚合物的官能基包括(但不限於)一級、二級或三級胺基、亞胺基、醯亞胺基、醯胺基及季銨基團。合成陽離子聚合物之實例包括聚(乙烯胺)、聚(烯丙胺)或聚(伸乙亞胺)之鹽或偏鹽。基於天然之陽離子聚合物的實例包括部分去乙醯化甲殼素、聚葡萄胺糖及聚葡萄胺糖鹽。
以乾燥微粒超吸收性聚合物組成物之重量計，穩定性改良的微粒超吸收性聚合物組成物可包括約0wt%至約5wt%，或約0.001wt%至約3wt%，或約0.01wt%至約2wt%的水不溶性無機粉末。不溶性無機粉末之實例包括二氧化矽、矽石、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、滑石、磷酸鈣、黏土、矽藻土、沸石、斑脫土、皂土、高嶺土、水滑石、活性黏土等。不溶性無機粉末添加劑可為選自上述清單之單一化合物或化合物之混合物。矽石之實例包括煅製矽石、沈澱矽石、二氧化矽、烯酸及矽酸鹽。在一些特定態樣中，需要微觀非晶體二氧化矽。產品包括購自Evonik公司，Parsippany,New Jersey的SIPERNAT® 22S及AEROSIL® 200。在一些態樣中，無機粉末之顆粒直徑可為1,000μm或小於1,000μm，諸如100μm或小於100μm。
以乾燥微粒超吸收性聚合物組成物之重量計，穩定性改良的微粒超吸收性聚合物組成物亦可包括0wt%至約30wt%，或約0.001wt%至 約25wt%，或約0.01wt%至約20wt%的水溶性聚合物，諸如部分或完全水解的聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯啶酮、澱粉或澱粉衍生物、聚乙二醇或聚丙烯酸，較佳呈內聚合形式。此等聚合物之分子量並非關鍵，只要其具水溶性。較佳水溶性聚合物為澱粉及聚乙烯醇。以乾燥微粒超吸收性聚合物組成物之總量計，此等水溶性聚合物在根據本發明之吸收性聚合物中的較佳含量為0-30wt%或0-5wt%。水溶性聚合物，較佳為合成聚合物，諸如聚乙烯醇，亦可充當待聚合之單體的接枝基質。
以乾燥微粒超吸收性聚合物組成物之重量計，穩定性改良的微粒超吸收性聚合物組成物亦可包括0wt%至約5wt%，或約0.001wt%至約3wt%，或約0.01wt%至約2wt%的除塵劑，諸如親水性及疏水性除塵劑，諸如美國專利6,090,875及5,994,440中所述的彼等物。
在一些態樣中，滲透穩定性改良的微粒超吸收性聚合物組成物視情況可使用其他表面添加劑，諸如氣味結合物質，諸如環糊精、沸石、無機或有機鹽，及類似材料；防結塊添加劑、流動調節劑、界面活性劑、黏度調節劑及其類似物。
熱處理步驟之後，本發明之穩定性改良的微粒超吸收性聚合物組成物可經水溶液處理，諸如去質子化有機酸鹽、鋁鹽或水溶性聚合物(諸如聚乙二醇)之水溶液。以微粒超吸收性聚合物組成物計，所處理之微粒超吸收性聚合物組成物具有約3wt%至約15wt%，或約4wt%至約12wt%，或5wt%至約11wt%的水分含量。
根據本發明之穩定性改良的微粒超吸收性聚合物組成物宜藉由此項技術中所揭示之各種方法，包括實施例中說明的以下方法。微粒超吸收性聚合物組成物可以大規模工業方式連續或不連續地製備，後處理係根據本發明進行。
根據一種方法，藉由添加諸如氫氧化鈉之鹼至單體中或藉由 添加單體至鹼溶液中來使單體部分地中和。部分中和的單體(諸如丙烯酸)接著藉由在水溶液中、在交聯劑及任何其他組分存在下進行自由基聚合而轉化為凝膠，且將凝膠粉碎、乾燥、研磨且依所要粒徑篩分，藉此形成微粒超吸收性聚合物。此聚合可連續或不連續地進行。
就本發明而言，高能力超吸收性聚合物組成物顆粒的尺寸依賴於製造過程，包括研磨及篩分。熟習此項技術者已熟知微粒超吸收性聚合物之粒徑分佈類似於正態分佈或鐘形曲線。亦已知粒徑分佈之正態分佈因各種原因可向任一方向偏斜。
根據製備微粒超吸收性聚合物之另一方法，亦可利用逆懸浮聚合及乳化聚合來製備根據本發明之產物。根據此等方法，藉助於保護性膠體及/或乳化劑將諸如丙烯酸之單體的部分中和水溶液分散於疏水性有機溶劑中，且藉由自由基引發劑起始聚合。可將內部交聯劑溶於單體溶液中且與其一起計量，或在聚合期間分別且視情況添加。水溶性聚合物以接枝基質形式添加視情況經由單體溶液發生或藉由直接引入油相中來發生。接著共沸移除混合物中的水，且濾出聚合物且視情況乾燥。內部交聯可藉由使溶於單體溶液中之多官能性交聯劑發生內聚合及/或藉由適合交聯劑與聚合物之官能基在聚合步驟期間反應來進行。
本發明之穩定性改良的微粒超吸收性聚合物組成物展現某些特徵或特性，如依據自由溶脹凝膠床滲透性(FSGBP)、離心持水能力(CRC)、在約0.9psi負荷下之吸收率(0.9psi AUL)及壓縮性所量度。FSGBP測試為微粒超吸收性聚合物組成物之溶脹床在通常稱為「自由溶脹」條件之後、在圍束壓力下之滲透性(例如自吸收性結構中分離)的量測(按照10-8cm2)。在此上下文中，術語「自由溶脹(free swell)」意謂允許微粒超吸收性聚合物組成物在溶脹限制負荷不存在的情況下經吸收測試溶液而溶脹，如所描述。
滲透性為多孔結構(其為纖維墊或泡沫板，或在本案之情況下，其為微粒超吸收性聚合物及微粒超吸收性聚合物組成物，本文中一般稱為微粒超吸收性聚合物組成物，或SAP))之有效連通程度之量度，且可依據微粒超吸收性聚合物組成物之空隙分率及連通程度來說明。凝膠滲透性為微粒超吸收性聚合物組成物整體團塊之特性且與溶脹凝膠之粒徑分佈、顆粒形狀、開孔連通程度、剪切模數及表面改性有關。就實務而言，微粒超吸收性聚合物組成物之滲透性為液體流經溶脹顆粒團之速度有多快的量度。低透水性指示液體不易流經微粒超吸收性聚合物組成物，此一般稱為凝膠阻塞，且任何強制的液體流動(諸如在使用尿布期間第二次施加尿)必須採取替代路徑(例如尿布滲漏)。
離心持水能力(CRC)測試係量測微粒超吸收性聚合物組成物在其中液體飽和且在控制條件下經受離心之後保持其中液體的能力。所得持水能力係以每公克樣品重量所保持之液體公克數說明(g/g)。
負荷下吸收率(AUL)測試係使微粒超吸收性聚合物組成物顆粒在0.9psi負荷下的同時、量測該材料在室溫下吸收0.9wt%氯化鈉蒸餾水溶液(測試溶液)的能力。
壓縮性測試係量測作為對壓力變化之反應，微粒超吸收性聚合物組成物之相對體積變化，且針對原始微粒超吸收性聚合物組成物執行，或在製造微粒超吸收性聚合物組成物之後不久執行。
處理測試係量測針對在應用處理測試之前或之後塗覆於該微粒超吸收性聚合物組成物之外力，微粒超吸收性聚合物組成物之效能特性的穩定性。選擇可模擬吸收性製品之減積過程的測試條件。
本文中所列之離心持水能力、負荷下吸收率及凝膠床滲透性的所有值應理解為藉由如本文提供的離心持水能力測試、負荷下吸收率測試、自由膨脹凝膠床滲透性測試及壓縮性測試來測定。
藉由本發明方法製得之穩定性改良的微粒超吸收性聚合物組成物可具有約25g/g至約40g/g，或約27g/g至約35g/g之離心持水能力；及在對所處理之微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，約15g/g至約21g/g，或約16g/g至約20g/g之0.9psi負荷下吸收率；在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之後，約14g/g至約21g/g，或約14g/g至約20g/g之0.9psi負荷下吸收率；約1.30mm2/N至約4mm2/N，或約1.30mm2/N至約3.5mm2/N之壓縮性；約0.60至約0.99，或約0.70至約0.97之滲透性穩定指數；及在對所處理之微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，約30×10-8cm2至約200×10-8cm2之原始自由溶脹凝膠床滲透性(FSGBP)，該微粒超吸收性聚合物組成物具有約0.60至約0.99，或約0.70至約0.97之滲透性穩定指數。另外，微粒超吸收性聚合物組成物對於生理鹽水溶液具有不超過21g/g，或15g/g至20g/g之4.8kPa逆壓吸收率(AAP)。另外，穩定性改良的微粒超吸收性聚合物組成物可具有至少2g/g，或2g/g至約50g/g，或2g/g至約30g/g之離心持水能力增量。
根據本發明之微粒超吸收性聚合物組成物一般具有約150μm至約850μm之粒徑且包含約1wt%至約40wt%之微粒超吸收性聚合物組成物具有超過600μm之粒徑或約1wt%至約35wt%之微粒超吸收性聚合物組成物具有超過600μm之粒徑，或約12wt%至約25wt%之微粒超吸收性聚合物組成物具有超過600μm之粒徑，或小於約15wt%之微粒超吸收性聚合物組成物具有超過600μm之粒徑，如根據標準篩分級所說明。另外，根據本發明之微粒超吸收性聚合物組成物可具有約300μm至約400μm，或約350μm至約400μm，或約360μm至約400μm，或約370μm至約400μm之加權平均顆粒直徑(D50)，如根據標準篩分級所說明。
根據本發明之微粒超吸收性聚合物組成物可用於多種吸收性製品中，包括衛生巾、尿布或傷口覆蓋物，且其具有快速吸收大量月經 血液、尿或其他體液的特性。因為根據本發明之製劑即使在壓力下亦保持所吸收之液體且亦能夠讓液體進一步分佈於呈溶脹狀態之構造內，所以與習知的當前超吸收性組成物相比，其更宜在較高濃度(相對於親水性纖維材料，諸如絨毛)下使用。其亦適用作尿布構造內不含絨毛的均質超吸收層，因為該等製品可特別薄。聚合物另外適用於成人衛生製品(例如失禁產品)。
根據本發明之聚合物亦用於適於進一步使用的吸收性製品中。詳言之，本發明之聚合物可在吸收性組成物中用作水或含水液體之吸收劑，較佳用於吸收體液之構造、發泡及非發泡片樣結構、封裝材料、用於植物生長之構造、土壤改良劑或活性化合物載體。為此，藉由與紙或絨毛或合成纖維混合或藉由將超吸收性聚合物分佈於紙、絨毛或非編織織物之基板之間或藉由加工成載體材料而將其加成網狀物。
測試程序
應注意，除非另外說明，否則所有特性量測均在處理測試之前進行。
渦旋測試
渦旋測試係量度2公克SAP結束渦旋所需的時間量(秒)，渦旋係藉由在磁性攪拌板上以每分鐘600轉攪拌50毫升鹽水溶液所產生。結束渦旋所花費的時間指示SAP之自由溶脹吸收速率。
設備及材料
1. Schott Duran 100ml燒杯及50ml量筒。
2. 能夠提供每分鐘600轉的可程式化磁性攪拌板(諸如可以商標Dataplate®型號#721購自PMC Industries)。
3. 經Teflon®包覆的無環磁性攪拌棒，7.9毫米×32毫米(諸如可以商標S/PRIM牌子購自Baxter Diagnostics，具有可移動支持環的單包圓形攪拌棒)。
4. 馬錶
5. 天平，精確至+/-0.01g
6. 鹽水溶液，購自Baxter Diagnostics的0.87w/w%血庫生理鹽水(為了本案之目的，考慮為0.9wt.%生理鹽水之等效物)
7. 稱量紙
8. 具有標準氛圍條件的房間：溫度=23℃ +/- 1℃，且相對濕度=50% +/- 2%。
測試程序
1. 量取50ml +/- 0.01ml鹽水溶液置於100ml燒杯中。
2. 將磁性攪拌棒置放於燒杯中。
3. 將磁性攪拌板程式設定為每分鐘600轉。
4. 將燒杯置放於磁性攪拌板中心，以便致動磁性攪拌棒。渦旋底部應靠近攪拌棒頂部。
5. 用稱量紙稱取2g +/- 0.01g待測試的SAP。
注意：SAP按原樣(亦即，如其成為諸如本文所述之吸收性複合物的那樣)測試。雖然已知粒徑對此測試有影響，但是不依特定粒徑進行篩分。
6. 在攪拌鹽水溶液的同時，將待測試的SAP快速傾注於鹽水溶液中且啟動馬錶。待測試的SAP應添加至渦旋中心與燒杯側面之間的鹽水溶液中。
7. 當鹽水溶液表面變成平面時停止馬錶且記錄時間。
8. 以秒記錄的時間係以渦旋時間報導。
離心持水能力測試(CRC)
CRC測試係量測微粒超吸收性聚合物組成物在其中液體飽和且在控制條件下經受離心之後保持其中液體的能力。所得持水能力係以每公克樣品重量所保持之液體公克數說明(g/g)。CRC測試可在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前或之後執行，如本文所述。待測試樣 品係由顆粒製備，該等顆粒經由美國標準30目篩預過篩且保留於美國標準50目篩上。因此，微粒超吸收性聚合物組成物樣品包含尺寸在約300微米至約600微米範圍內之顆粒。顆粒可手動或自動預過篩。
持水能力係藉由將約0.20公克預過篩之微粒超吸收性聚合物組成物樣品置放於水滲透性袋中來量測，該水滲透性袋含有樣品、同時允許樣品自由地吸收測試溶液(0.9wt%氯化鈉蒸餾水溶液)。熱密封式茶葉袋材料，諸如以型號標識1234T購自Dexter公司(在Windsor Locks,Connecticut,U.S.A.有營業場所)的熱密封濾紙，適用於大部分應用。此袋如下形成：將5吋×3吋袋材料樣品對折且將兩個開口邊緣熱密封，以形成2.5吋×3吋矩形小袋。熱密封位於材料邊緣內約0.25吋。樣品置放於小袋中之後，亦將小袋之剩餘開口邊緣熱密封。亦製造空袋作為對照。待測試之各微粒超吸收性聚合物組成物製備三個樣品。
將密封袋浸沒於含有約23℃測試溶液的盤中，確保袋被壓住直至其完全濕潤。濕潤之後，微粒超吸收性聚合物組成物樣品在溶液中保持約30分鐘，此時將其自溶液中移出且暫時放置於非吸收性平整表面上。
接著將濕袋置放於籃中，其中濕袋彼此分離且置放於籃之外部圓周邊緣，其中此籃為能夠使樣品經受約350g力的適合離心機。一種適合離心機為CLAY ADAMS DYNAC II，型號#0103，其具有集水籃、數位rpm儀及適於容納及排出平袋樣品的機加工排流籃。在離心多個樣品的情況下，將樣品置放於離心機內之相反位置以使籃在旋轉時平衡。袋(包括濕空袋)以約1,600rpm(例如達成約350g力之目標g力，其偏離值為約240g力至約360g力)離心3分鐘。G力定義為身體經受大加速度或重力的慣性力單位，等於海平面32ft/sec2。移出袋且稱重，其中空袋(對照)首先稱重，隨後對含有微粒超吸收性聚合物組成物樣品之袋稱重。考慮到袋自身所保持之溶液，微粒超吸收性聚合物組成物樣品所保持之溶液的量為超吸 收性聚合物之離心持水能力(以每公克超吸收性聚合物所保持之流體公克數表示)。更特定而言，持水能力藉由以下方程式確定：CRC=[離心後樣品袋-離心後空袋-乾燥樣品重量]/乾燥樣品重量
測試三個樣品，且將結果平均化以確定微粒超吸收性聚合物組成物之CRC。
CRC(rt,0.5hr)係利用約23℃之測試溫度(室溫)及0.5小時之測試時間量測。
CRC(bt,5hr)係利用約37℃之測試溫度(體溫)及5小時之測試時間量測。
離心持水能力增量(CRCI)測試
離心持水能力增量(CRCI)測試係量測CRC之增加且以第二次CRC測試與第一次CRC(rt,0.5hr)測試之間的差值計算且藉由以下方程式確定：CRC增量=CRC(bt,5hr)-(CRC(rt,0.5hr)。
自由溶脹凝膠床滲透性測試(FSGBP)
如本文所用，自由溶脹凝膠床滲透性測試，亦稱為0psi溶脹壓力下凝膠床滲透性測試(FSGBP)，係測定溶脹膠粒床(例如微粒超吸收性聚合物組成物，或表面處理之前的微粒超吸收性聚合物)在通常稱為「自由溶脹」條件下的滲透性。術語「自由溶脹(free swell)」意謂允許膠粒在限制負荷不存在的情況下經吸收測試溶液而溶脹，如所描述。適用於執行凝膠床滲透性測試的裝置顯示於圖1、圖2及圖3中，且一般以500指示。測試裝置總成528包含樣品容器(一般以530指示)及柱塞(一般以536指示)。柱塞包含軸桿538及定位於軸桿底部之頭部550，軸桿538具有沿著縱軸向下鑽成之圓柱孔。軸孔562具有約16mm之直徑。柱塞頭附接至軸桿，諸如藉由黏著附接至軸桿。向軸桿之徑向軸內鑽出十二個孔544，每隔 90度定位三個，其直徑為約6.4mm。軸桿538係由LEXAN桿或等效材料機加工而成且具有約2.2cm之外徑及約16mm之內徑。
柱塞頭550具有7個孔560之同心內環及14個孔554之外環，所有孔具有約8.8毫米之直徑；以及一個與軸桿對準的約16mm孔。柱塞頭550係由LEXAN桿或等效材料機加工而成且具有約16mm之高度及尺寸經確定的直徑，使得其以最小壁間隙配合於圓筒534內，但仍自由滑動。柱塞頭550與軸桿538之總長度為約8.25cm，但可機加工成位於軸桿頂部以獲得所要質量的柱塞536。柱塞536包含100目不鏽鋼布篩564，布篩564雙軸向伸展直至繃緊且附接至柱塞536之下端。篩係使用適當溶劑附接至柱塞頭550，該溶劑促使篩緊固地黏附至柱塞頭550。必須注意避免過量的溶劑遷移至篩之開口部分中及避免供液體流動的開口面積減少。得自IPS公司(在Gardena,California,USA有營業場所)的丙烯酸系黏著劑Weld-On #4為適合黏著劑。
樣品容器530包含圓筒534及400目不鏽鋼布篩566，不鏽鋼布篩566雙軸向伸展直至繃緊且附接至圓筒534之下端。篩係使用適當溶劑附接至圓筒，該溶劑促使篩緊固地黏附至圓筒。必須注意避免過量的溶劑遷移至篩之開口部分中及避免供液體流動的開口面積減少。得自IPS公司的丙烯酸系黏著劑Weld-On #4為適合黏著劑。在測試期間，在圓筒534內，如圖2中568所示的膠粒樣品支撐於篩566上。
圓筒534可由透明的LEXAN桿或等效材料鑽成，或其可由LEXAN管或等效材料剪切而成，且具有約6cm之內徑(例如約28.27cm2之橫截面積)、約0.5cm之壁厚及約7.95cm之高度。在圓筒534之外徑中可機加工一階梯，使得圓筒534之底部31mm存在外徑為66mm之區域534a。配合區域534a之直徑的O形環540可置放於階梯之頂部。
環形砝碼548具有直徑為約2.2cm且深度為1.3cm的柱坑 孔，使得其在軸桿538上自由滑動。環形砝碼亦具有約16mm之通孔548a。環形砝碼548可由在測試溶液存在下耐腐蝕的不鏽鋼或其他適合材料製成，該測試溶液為0.9wt%氯化鈉蒸餾水溶液。柱塞536與環形砝碼548之組合重量等於約596公克(g)，相當於在約28.27cm2之樣品面積上向樣品568施加約0.3磅/平方吋(psi)或約20.7達因/平方公分(2.07kPa)之壓力。
當測試溶液如下文所述在測試期間流經測試裝置時，樣品容器530一般擱置於溢流堰600上。溢流堰之目的為將溢流出樣品容器530之頂部的液體轉移，及將溢流液轉移至各別收集裝置601中。溢流堰可定位於秤602上方，燒杯603擱置於秤602上以收集通過溶脹樣品568的鹽水溶液。
為了在「自由溶脹」條件下進行凝膠床滲透性測試，將其上安置有砝碼548的柱塞536置放於空樣品容器530中且使用精確至0.01mm的適合儀錶量測砝碼548頂部至樣品容器530底部的高度。在量測期間厚度計所施加的力應儘可能低，較佳小於約0.74牛頓。重要的是量測各空樣品容器530、柱塞536與砝碼548組合之高度及當使用多種測試裝置時，如何使用柱塞536及砝碼548。當樣品568達到飽和之後隨後溶脹時，應使用同一柱塞536及砝碼548進行量測。亦合乎需要的是，樣品杯530所擱置的基座為水平的，且砝碼548之頂表面平行於樣品杯530之底表面。
待測試樣品係由微粒超吸收性聚合物組成物製備，該微粒超吸收性聚合物組成物係經由美國標準30目篩預過篩且保留於美國標準50目篩上。因此，測試樣品包含尺寸在約300微米至約600微米範圍內之顆粒。超吸收性聚合物顆粒可用例如購自W.S.Tyler公司，Mentor Ohio的RO-TAP B型號機械篩振盪器預過篩。篩分執行10分鐘。將約2.0公克樣品置放於樣品容器530中且均勻地展佈於樣品容器底部。接著將其中具有2.0公克樣品、但其中無柱塞536及砝碼548的容器在0.9%鹽水溶液中浸沒約60分鐘 之時段，以使樣品飽和且允許樣品不在任何限制性負荷下溶脹。在飽和期間，將樣品杯530安置於位於貯液器中之網篩上，使得樣品杯530稍微抬高而高於貯液器之底部。網篩不抑制鹽水溶液流入樣品杯530中。適合網篩可以購自Eagle Supply and Plastic的零件號7308獲得，Eagle Supply and Plastic在Appleton,Wisconsin,U.S.A有營業場所。生理鹽水未完全覆蓋超吸收性聚合物組成物顆粒，如根據測試網孔中之完全平坦生理鹽水表面所證明。又，生理鹽水深度不允許降至如此地低，以致網孔內之表面僅由溶脹的超吸收劑、而非由生理鹽水界定。
在此時期結束時，將柱塞536及砝碼548總成置放於樣品容器530內之飽和樣品568上且接著自溶液中移出樣品容器530、柱塞536、砝碼548及樣品568。移出之後且在量測之前，樣品容器530、柱塞536、砝碼548及樣品568在均一厚度之適合大網格不變形平板上靜置約30秒。飽和樣品568之厚度係藉由使用厚度計再次量測砝碼548頂部至樣品容器530底部之高度來測定，該厚度計與先前所用相同，限制條件為初始高度量測的零點不變。樣品容器530、柱塞536、砝碼548及樣品568可置放於均一厚度之大網格不變形平板上，該平板可提供排流。平板具有7.6cm×7.6cm之整體尺寸，且各網格具有1.59cm長度×1.59cm寬度×1.12cm深度之網孔尺寸大小。適合的大網格不變形平板材料為拋物形擴散面板，目錄號1624K27，購自McMaster Carr Supply公司(在Chicago,Illinois,U.S.A.有營業場所)，其接著可依適當尺寸剪切。當量測初始空總成之高度時，此大網眼不變形平板亦必須存在。厚度計接合之後，應儘可能快地量測高度。自樣品568飽和之後所得的高度量測值減去量測空樣品容器530、柱塞536及砝碼548所得的高度量測值。所得值為溶脹樣品之厚度，或高度「H」。
藉由將0.9%鹽水溶液流遞送至內部具有飽和樣品568、柱塞536及砝碼548的樣品容器530中來起始滲透性量測。調節測試溶液流入容 器中之流速以使得鹽水溶液溢流出圓筒534之頂部，藉此產生等於樣品容器530之高度的一致性壓頭。測試溶液可藉由足以確保自圓筒頂部溢流出之量較小、但一致的任何適合方式添加，諸如使用計量泵604。將溢流液轉移至各別收集裝置601中。使用秤602及燒杯603，用重量分析法量測通過樣品568之溶液的量與時間的關係。一旦溢流開始，則每秒收集得自秤602之資料點歷時至少六十秒。可以人工方式或用資料收集軟體進行資料收集。流經溶脹樣品568的流速Q係藉由通過樣品568之流體(公克)相對於時間(秒)之線性最小二乘法擬合、以公克/秒(g/s)之單位來確定。
滲透性(cm2)係藉由以下方程式獲得：K=[Q*H*μ]/[A*ρ*P]
其中K=滲透性(cm2)，Q=流速(g/sec)，H=溶脹樣品之高度(cm)，μ=液體黏度(泊)(用於此測試之測試溶液為約一厘泊)，A=液流之橫截面積(用於此測試之樣品容器為28.27cm2)，ρ=液體密度(g/cm3)(用於此測試之測試溶液為約1g/cm3)且P=流體靜壓力(達因/平方公分)(通常為約7,797達因/平方公分)。流體靜壓力係根據P=ρ*g*h計算，其中ρ=液體密度(g/cm3)，g=重力加速度(標稱為981cm/sec2)，且h=流體高度，例如對於本文所述之凝膠床滲透性測試而言為7.95cm。
測試最少兩個樣品且將結果平均化以測定微粒超吸收性聚合物組成物樣品之凝膠床滲透性。
可在對微粒超吸收性聚合物組成物進行如本文所述之處理測試之前，如本文所述量測FSGBP。此FSGBP值可稱為微粒超吸收性聚合物組成物之「原始」FSGBP。亦可在對微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之後量測FSGBP。此FSGBP值可稱為「後處理」FSGBP。微粒超吸收性聚合物組成物之原始FSGBP與微粒超吸收性聚合物組成物之後處理FSGBP的比較情況可用作組成物穩定性之量度。應注意，本文所報導之所 有「原始」及「後處理」FSGBP值係使用預過篩之300μm至600μm顆粒樣品量測。
負荷下吸收率測試(AUL(0.9psi))
負荷下吸收率(AUL)測試係使微粒超吸收性聚合物組成物在0.9psi負荷下的同時、量測該材料在室溫下吸收0.9wt%氯化鈉蒸餾水溶液(測試溶液)的能力。AUL測試裝置由以下組成：
‧AUL總成，包括圓筒、4.4g活塞及標準317g砝碼。此總成之組件另外詳細描述於下文中。
‧平底方形塑膠盤，其寬度足以允許玻璃熔料鋪放於底部而不與盤壁接觸。此測試法通常使用9"×9"(22.9cm x 22.9cm)、深度為0.5"至1"(1.3cm至2.5cm)的塑膠盤。
‧具有「C」孔隙率(25微米至50微米)的9cm直徑燒結玻璃熔料。此玻璃熔料係預先經由在生理鹽水(0.9wt%氯化鈉蒸餾水溶液)中平衡而製備。除用至少兩份新鮮生理鹽水洗滌之外，玻璃熔料必須在生理鹽水中浸沒12小時後進行AUL量測。
‧惠特曼1級(Whatman Grade 1)9cm直徑濾紙圈。
‧供應生理鹽水(0.9wt%氯化鈉蒸餾水溶液)。
參看圖4，用於含有微粒超吸收性聚合物組成物410的AUL總成400之圓筒412係由經稍微向外機加工以確保同心的一吋(2.54cm)內徑熱塑管製成。機加工之後，藉由火焰加熱鐵絲布414直至紅熱而將400目不鏽鋼絲布414附接至圓筒412之底部，隨後將圓筒412固持於鐵絲布上直至冷卻。若不成功或若密封破裂，則可利用焊鐵修補密封。必須注意維持平坦的光滑底部且不使圓筒412內部變形。
4.4g活塞(416)係由一吋直徑的固體材料(例如PLEXIGLAS®)製成且經機加工成緊密配合而不會黏著於圓筒412中。
標準317g砝碼418用於提供62,053達因/平方公分(約0.9psi)限制性負荷。砝碼為1吋(2.5cm)直徑的不鏽鋼圓柱形砝碼，其經機加工以緊密配合而不會黏著於圓筒中。
除非另有說明，否則使用對應於一層至少約300gsm(0.16g)超吸收性聚合物組成物顆粒的樣品410進行AUL測試。樣品410取自超吸收性聚合物組成物顆粒，該等顆粒經美國標準#30網篩預過篩且保留於美國標準#50網篩上。超吸收性聚合物組成物顆粒可用例如購自W.S.Tyler公司，Mentor Ohio的RO-TAP® B型號機械篩振盪器預過篩。篩分執行約10分鐘。
將超吸收性聚合物組成物顆粒410置放於圓筒412內之前，用抗靜電布擦拭圓筒412內部。
用稱量紙稱取所要量的經篩分微粒超吸收性聚合物組成物樣品410(約0.16g)且均勻分佈於圓筒412底部之絲布414上。圓筒底部之微粒超吸收性聚合物組成物的重量記錄為「SA」，用於下述AUL計算。必須注意確保無微粒超吸收性聚合物組成物黏附於圓筒壁上。將4.4g活塞412及317g砝碼418小心地置放於圓筒412中之超吸收性聚合物組成物顆粒410上之後，對包括圓筒、活塞、砝碼及微粒超吸收性聚合物組成物顆粒的AUL總成400進行稱重，且重量記錄為重量「A」。
將燒結玻璃熔料424(上述)置放於塑膠盤420中，添加生理鹽水422至等於玻璃熔料424之上表面的高度。將單一圓形之濾紙426輕輕置放於玻璃熔料424上，且接著將具有微粒超吸收性聚合物組成物410的AUL總成400置放於濾紙426之頂部。接著允許AUL總成400在濾紙426之頂部保持一小時之測試期，注意使盤內之生理鹽水液位保持恆定。一小時測試期結束時，接著對AUL裝置進行稱重，此值記錄為重量「B」。
AUL(0.9psi)如下計算：AUL(0.9psi)=(B-A)/SA
其中
A=具有乾燥SAP之AUL單元之重量
B=吸收60分鐘之後，具有SAP之AUL單元之重量
SA=真實SAP重量
最少執行兩次測試且將結果平均化以確定0.9psi負荷下之AUL值。微粒超吸收性聚合物組成物樣品係在約23℃及約50%相對濕度下測試。
逆壓吸收率[AAP(0.7psi)]
將不鏽鋼400目標準篩(網目尺寸為38μm)熔焊於具有60mm內徑之塑膠支撐圓筒之底部，且將0.9000g吸水性樹脂或吸水劑均一地散佈於篩上。製備外徑稍微小於60mm的活塞，其尺寸經確定以無間隙配合於支撐圓筒之內部，但在圓筒內具有垂直自由衝程。以使得4.83kPa(0.7psi)負荷可均一塗覆於吸水性樹脂或吸水劑上的方式調整活塞。將活塞及負荷以此次序置放於吸水性樹脂或吸水劑上，且量測此量測裝置之總質量Wa(g)。接著，將直徑為90mm的玻璃過濾器(Sougo Rikagaku Garasu Seisakusho有限公司製造；孔隙直徑為100μm至120μm)置放於直徑為150mm的皮式培養皿(Petri dish)內部，且添加各溶液至玻璃過濾器之上表面之高度。
將一塊濾紙(惠特曼1級9cm直徑濾紙圈)置放於玻璃過濾器上以使濾紙完全濕潤，且移除過量溶液。
接著將量測裝置置放於濕濾紙上以在壓力下吸收所接觸的溶液。1小時之後，提起量測裝置且對量測裝置之重量Wb(g)進行量測。根據如此量測的Wa及Wb值，使用下式計算逆壓吸收率(g/g)： AAP(0.7)(g/g)=(Wb(g)-Wa(g))/(0.9g吸水性樹脂)
水分含量測試
以「水分%」量度的水含量可如下量測：1)在預稱重鋁稱量盤中準確稱取5.0公克超吸收性聚合物組成物(SAP)；2)將SAP及盤在預熱至105℃的標準實驗室烘箱中置放3小時；3)將盤及內含物移出且再稱重；及4)使用下式計算水分%：水分%={((盤重量+初始SAP重量t)-(乾燥的SAP及盤重量))*100}/初始SAP重量
壓縮性測試
壓縮性測試係量測作為壓力變化的反應，微粒超吸收性聚合物組成物的相對體積變化。此測試係用Zwick拉伸壓縮測試機Zwicki 1120執行。將超吸收性聚合物組成物樣品置放於厚壁圓筒之測試網孔中，該厚壁圓筒在底部閉合且在頂部與可移動活塞配合。圓筒直徑為50mm且深度為1cm。活塞移動速度為0.2mm/min。當活塞接觸樣品表面時，法線力開始增強。當法線力達到90N時，測試完成。法線力為0N及90N時的樣品高度由連接至Zwick拉伸/壓縮測試機的電腦自動記錄。
壓縮性=(初始高度-最終高度)/(初始高度)x(活塞表面積)/(最大法線力)
處理測試
處理測試係量測超吸收性聚合物組成物之效能特性針對外力的穩定性。選擇可模擬吸收性製品之減積過程的測試條件。將40公克微粒超吸收性聚合物組成物樣品經由八吋美國標準18目篩分佈於一塊木屑板(尺寸22.5" x 17.25" x 0.03"，購自位於Wausau,WI,USA的Central Wisconsin Paper)上以形成八吋直徑圓。接著將另一塊木屑板置放於樣品上以形成木屑板-樣品-木屑板夾層結構。接著使夾層結構穿過雙輥壓延機(BF Perkins序號H8617-67)，該壓延機設定為液壓力為1150磅/平方吋及速度為20rpm。接著自木屑板移除所處理樣品。接著測定原始及所處理樣品的CRC、AUL 及FSGBP。滲透性穩定指數用作超吸收性聚合物組成物穩定性之指標。其如下計算：滲透性穩定指數=(所處理樣品之GBP)/(原始樣品之GBP)。
實施例
提供以下SAP預製品A、B、A1及G至J、中和鋁鹽C至F、比較實施例1至5及實施例1至18以說明如申請專利範圍中所述之本發明之包括微粒超吸收性聚合物組成物之產品及製備微粒超吸收性聚合物組成物之方法，且不限制申請專利範圍之範疇。除非另有說明，否則所有份數及百分比均以乾燥微粒超吸收性聚合物組成物計。
SAP預製品A
超吸收性聚合物可依以下方式製備。向配備有攪拌器及冷卻盤管的聚乙烯容器中添加2.0kg之50% NaOH及3.32kg蒸餾水且冷卻至20℃。接著將0.8kg冰丙烯酸添加至鹼性溶液中且溶液再次冷卻至20℃。向第一溶液中添加4.8g聚乙二醇單烯丙基醚丙烯酸酯、4.8g乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯SARTOMER® 454產品及1.6kg冰丙烯酸，隨後冷卻至4℃至6℃。使氮氣鼓泡通過單體溶液約5分鐘。接著將單體溶液排放至矩形盤中。向單體溶液中添加80g之1wt% H2O2水溶液、120g之2wt%過硫酸鈉水溶液及72g之0.5wt%異抗壞血酸鈉水溶液以引發聚合反應。停下攪拌器且讓所引發之單體聚合20分鐘。
微粒超吸收性聚合物可如下製備。將所得水凝膠斬碎且經由Hobart 4M6商業擠出機擠出，隨後在175℃ Procter & Schwartz 062型強制通風烘箱中、在20吋×40吋穿孔金屬盤上用向上流空氣乾燥12分鐘及用向下流空氣乾燥6分鐘，直至最終產物水分含量小於5wt%。所乾燥物質在Prodeva 315-S型壓碎機中粗磨，在MPI 666-F三級輥磨機中研磨且用Minox MTS 600DS3V篩分以移除大於850μm及小於150μm之顆粒。所得預製 品A含有4.0%水分。
SAP預製品B
超吸收性聚合物可依以下方式製備。向配備有攪拌器及冷卻盤管的聚乙烯容器中添加1.9kg之50% NaOH及3.34kg蒸餾水且冷卻至20℃。接著將0.83kg冰丙烯酸添加至鹼性溶液中且溶液再次冷卻至20℃。向第一溶液中添加4.46g聚乙二醇單烯丙基醚丙烯酸酯、4.46g乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯SARTOMER® 454產品及1.65kg冰丙烯酸，隨後冷卻至4℃至6℃。使氮氣鼓泡通過單體溶液約5分鐘。接著將單體溶液排放至矩形盤中。向單體溶液中添加80g之1wt% H2O2水溶液、120g之2wt%過硫酸鈉水溶液及72g之0.5wt%異抗壞血酸鈉水溶液以引發聚合反應。停下攪拌器且讓所引發之單體聚合20分鐘。
微粒超吸收性聚合物可如下製備。將所得水凝膠斬碎且經由Hobart 4M6商業擠出機擠出，隨後在175℃ Procter & Schwartz 062型強制通風烘箱中、在20吋×40吋穿孔金屬盤上用向上流空氣乾燥12分鐘及用向下流空氣乾燥6分鐘，直至最終產物水分含量小於5wt%。所乾燥物質在Prodeva 315-S型壓碎機中粗磨，在MPI 666-F三級輥磨機中研磨且用Minox MTS 600DS3V篩分以移除大於850μm及小於150μm之顆粒。所得預製品B含有4.3%水分。
SAP預製品A1
超吸收性聚合物可依以下方式製備。向配備有攪拌器及冷卻盤管的聚乙烯容器中添加2.0kg之50% NaOH及3.32kg蒸餾水且冷卻至20℃。接著將0.8kg冰丙烯酸添加至鹼性溶液中且溶液再次冷卻至20℃。向第一溶液中添加4.8g聚乙二醇單烯丙基醚丙烯酸酯、4.8g乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯SARTOMER® 454產品及1.6kg冰丙烯酸，隨後冷卻至4℃至6℃。使氮氣鼓泡通過單體溶液約5分鐘。接著將單體溶液排放至矩 形盤中。向單體溶液中添加80g之1wt% H2O2水溶液、120g之2wt%過硫酸鈉水溶液及72g之0.5wt%異抗壞血酸鈉水溶液以引發聚合反應。停下攪拌器且讓所引發之單體聚合20分鐘。
微粒超吸收性聚合物可如下製備。將所得水凝膠斬碎且經由Hobart 4M6商業擠出機擠出，隨後在175℃ Procter & Schwartz 062型強制通風烘箱中、在20吋×40吋穿孔金屬盤上用向上流空氣乾燥12分鐘及用向下流空氣乾燥6分鐘，直至最終產物水分含量小於5wt%。所乾燥物質在Prodeva 315-S型壓碎機中粗磨，在MPI 666-F三級輥磨機中研磨且用Minox MTS 600DS3V篩分以移除大於700μm及小於150μm之顆粒。所得預製品A1含有12%之大於600μm的顆粒。所得預製品A1之水分含量經量測為4.0%。
SAP預製品G
超吸收性聚合物可依以下方式製備。向配備有攪拌器及冷卻盤管的聚乙烯容器中添加1.93kg之50% NaOH及2.71kg去離子水且冷卻至20℃。接著將0.83kg冰丙烯酸添加至鹼性溶液中且溶液再次冷卻至20℃。向第一溶液中添加4.96g聚乙二醇單烯丙基醚丙烯酸酯、4.96g乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯SARTOMER® 454產品及1.65kg冰丙烯酸，隨後冷卻至4℃至6℃。使氮氣鼓泡通過單體溶液約5分鐘。藉由將18.23g碳酸氫鈉、0.151g Tween80及0.151g Span 20溶解於0.58kg水中來製備各別溶液。將混合物添加至單體溶液中且用7500RPM之Silverson高剪切混合機混合40秒。接著將單體溶液排放至矩形盤中。向單體溶液中添加80g之1wt% H2O2水溶液、120g之2wt%過硫酸鈉水溶液及72g之0.5wt%異抗壞血酸鈉水溶液以引發聚合反應。停下攪拌器且讓所引發之單體聚合20分鐘。
將所得水凝膠斬碎且經由Hobart 4M6商業擠出機擠出，隨後在175℃ Procter & Schwartz 062型強制通風烘箱中、在20吋×40吋穿孔金 屬盤上用向上流空氣乾燥13分鐘及用向下流空氣乾燥7分鐘，直至最終產物水分含量小於5wt%。所乾燥物質在Prodeva 315-S型壓碎機中粗磨，在MPI 666-F三級輥磨機中研磨且用Minox MTS 600DS3V篩分以移除大於700μm及小於150μm之顆粒。所得預製品G含有10%與14%之間的大於600μm之顆粒。
SAP預製品H
超吸收性聚合物可依以下方式製備。向配備有攪拌器及冷卻盤管的聚乙烯容器中添加2.01kg之50% NaOH及3.21kg蒸餾水且冷卻至20℃。接著將0.83kg冰丙烯酸添加至鹼性溶液中且溶液再次冷卻至20℃。向第一溶液中添加14.88g聚乙二醇300二丙烯酸酯、4.96g Dynasylan 6490及1.65kg冰丙烯酸，隨後冷卻至4℃至6℃。使氮氣鼓泡通過單體溶液約5分鐘。接著將單體溶液排放至矩形盤中。向單體溶液中添加80g之1wt% H2O2水溶液、120g之2wt%過硫酸鈉水溶液及72g之0.5wt%異抗壞血酸鈉水溶液以引發聚合反應。停下攪拌器且讓所引發之單體聚合20分鐘。
微粒超吸收性聚合物可如下製備。將所得水凝膠斬碎且經由Hobart 4M6商業擠出機擠出，隨後在175℃ Procter & Schwartz 062型強制通風烘箱中、在20吋×40吋穿孔金屬盤上用向上流空氣乾燥12分鐘及用向下流空氣乾燥6分鐘，直至最終產物水分含量小於5wt%。所乾燥物質在Prodeva 315-S型壓碎機中粗磨，在MPI 666-F三級輥磨機中研磨且用Minox MTS 600DS3V篩分以移除大於700μm及小於150μm之顆粒。所得預製品H含有10%與14%之間的大於600μm之顆粒。
SAP預製品I
超吸收性聚合物可依以下方式製備。向配備有攪拌器及冷卻盤管的聚乙烯容器中添加1.93kg之50% NaOH及3.31kg蒸餾水且冷卻至20℃。接著將0.83kg冰丙烯酸添加至鹼性溶液中且溶液再次冷卻至20℃。 向第一溶液中添加3.97g聚乙二醇300二丙烯酸酯、6.45g Dynasylan 6490及1.65kg冰丙烯酸，隨後冷卻至4℃至6℃。使氮氣鼓泡通過單體溶液約5分鐘。接著將單體溶液排放至矩形盤中。向單體溶液中添加80g之1wt% H2O2水溶液、120g之2wt%過硫酸鈉水溶液及72g之0.5wt%異抗壞血酸鈉水溶液以引發聚合反應。停下攪拌器且讓所引發之單體聚合20分鐘。
微粒超吸收性聚合物可如下製備。將所得水凝膠斬碎且經由Hobart 4M6商業擠出機擠出，隨後在175℃ Procter & Schwartz 062型強制通風烘箱中、在20吋×40吋穿孔金屬盤上用向上流空氣乾燥12分鐘及用向下流空氣乾燥6分鐘，直至最終產物水分含量小於5wt%。所乾燥物質在Prodeva 315-S型壓碎機中粗磨，在MPI 666-F三級輥磨機中研磨且用Minox MTS 600DS3V篩分以移除大於700μm及小於150μm之顆粒。所得預製品I含有10%與14%之間的大於600μm之顆粒。
SAP預製品J
超吸收性聚合物可依以下方式製備。向配備有攪拌器及冷卻盤管的聚乙烯容器中添加1.93kg之50% NaOH及2.70kg蒸餾水且冷卻至20℃。接著將0.83kg冰丙烯酸添加至鹼性溶液中且溶液再次冷卻至20℃。向第一溶液中添加7.69g聚乙二醇300二丙烯酸酯、8.18g Dynasylan 6490及1.65kg冰丙烯酸，隨後冷卻至4℃至6℃。使氮氣鼓泡通過單體溶液約5分鐘。藉由將18.27g碳酸氫鈉、0.151g Tween 80及0.151g Span 20溶解於0.58kg水中來製備各別溶液。將混合物添加至單體溶液中且用7500RPM之Silverson高剪切混合機混合40秒。接著將單體溶液排放至矩形盤中。向單體溶液中添加80g之1wt% H2O2水溶液、120g之2wt%過硫酸鈉水溶液及72g之0.5wt%異抗壞血酸鈉水溶液以引發聚合反應。停下攪拌器且讓所引發之單體聚合20分鐘。
微粒超吸收性聚合物可如下製備。將所得水凝膠斬碎且經由 Hobart 4M6商業擠出機擠出，隨後在175℃ Procter & Schwartz 062型強制通風烘箱中、在20吋×40吋穿孔金屬盤上用向上流空氣乾燥12分鐘及用向下流空氣乾燥6分鐘，直至最終產物水分含量小於5wt%。所乾燥物質在Prodeva 315-S型壓碎機中粗磨，在MPI 666-F三級輥磨機中研磨且用Minox MTS 600DS3V篩分以移除大於700μm及小於150μm之顆粒。所得預製品J含有10%與14%之間的大於600μm之顆粒。
中和鋁鹽C
200g硫酸鋁溶液(20%水溶液)在燒杯中用磁性攪拌棒攪拌。向此溶液中添加氫氧化鈉溶液(50%水溶液)直至混合物pH值達到7。總共消耗130g氫氧化鈉溶液。白色膠體懸浮液攪拌15分鐘且用Turnax混合機進一步剪切約1分鐘至團塊破裂。中和鋁鹽溶液不經進一步純化即用於SAP改性。
中和鋁鹽D
120g硫酸鋁溶液(20%水溶液)在燒杯中用磁性攪拌棒攪拌。向此溶液中添加鋁酸鈉溶液(20%水溶液)直至混合物pH值達到6.5。總共消耗60g鋁酸鈉溶液。白色膠體懸浮液攪拌15分鐘且用Turnax混合機進一步剪切約1分鐘至團塊破裂。中和鋁鹽溶液不經進一步純化即用於SAP改性。
中和鋁鹽E
向1000ml燒杯中添加49g乳酸(88%，購自ADM)及161.5g水。燒杯在冰浴中冷卻且溶液用磁性攪拌棒攪拌。向燒杯中添加鋁酸鈉溶液(73.2g，43wt/wt%，於水中)。接著向燒杯中添加水合硫酸鋁溶液(59.3g，48wt/wt%，於水中)。所得混合物為具有6.3之pH值的透明溶液。所得中和鋁鹽溶液用於SAP表面改性。
中和鋁鹽F
向1000ml燒杯中添加19.2g乙醇酸(可購自Sigma-Aldrich)及130.1g水。燒杯在冰浴中冷卻且溶液用磁性攪拌棒攪拌。向燒杯中添加鋁酸鈉溶液(103.7g，20wt/wt%，於水中)。接著向燒杯中添加水合硫酸鋁溶液(44.9g，40wt/wt%，於水中)。所得混合物為具有6.0之pH值的透明溶液。所得中和鋁鹽溶液用於SAP表面改性。
比較實施例1
使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將4g水合硫酸鋁溶液(48wt/wt%，於水中)及12g碳酸伸乙酯溶液(33wt/wt%，於水中)塗覆於400g SAP預製品A之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。表面交聯的顆粒材料接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為0.1%。產物之平均AAP(0.7psi)為21.7。
比較實施例2
使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將6g鋁酸鈉溶液(33wt/wt%，於水中)及12g碳酸伸乙酯溶液(33wt/wt%，於水中)塗覆於400g SAP預製品A之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。表面交聯的顆粒材料接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為0.2%。產物之平均AAP(0.7psi)為20.7。
比較實施例3
使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將16g中和鋁鹽溶液C及8g碳酸伸乙酯溶液(50wt/wt%，於水中)塗覆於400g SAP預製品A之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在 185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。表面交聯的顆粒材料接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為0.13%。產物之平均AAP(0.7psi)為20.1。
比較實施例4
將11.4g中和鋁鹽溶液E與12g碳酸伸乙酯溶液(33wt/wt%，於水中)混合。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將混合物塗覆於400g SAP預製品A之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。表面交聯的顆粒材料接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為0.2%。產物之平均AAP(0.7psi)為19.7。
比較實施例5
將11.4g中和鋁鹽溶液E與12g碳酸伸乙酯溶液(33wt/wt%，於水中)混合。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將混合物塗覆於400g SAP預製品A之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃。將11.4g中和鋁鹽溶液E、0.4g聚乙二醇(分子量8000)及8.0g去離子水混合，得到透明溶液。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將所得混合物塗覆於交聯顆粒材料之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為2.3%。產物之平均AAP(0.7psi)為21.7。
實施例1
使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將16g中和鋁鹽溶液C及8g碳酸伸乙酯溶液(50wt/wt%，於水中)塗覆於400g SAP預製品A之 表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。表面交聯的顆粒材料接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為0.13%。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃且用含有0.4g聚乙二醇(分子量8000)及40g去離子水的溶液塗佈。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為7.9%。產物之平均AAP(0.7psi)為18.8。
實施例2
使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將16g中和鋁鹽溶液C及8g碳酸伸乙酯溶液(50wt/wt%，於水中)塗覆於400g SAP預製品A之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。表面交聯的顆粒材料接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為0.13%。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃且用含有0.4g聚乙二醇(分子量8000)，1.6g乳酸鈉及40g去離子水的溶液塗佈。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為7.9%。產物之平均AAP(0.7psi)為18.9。
實施例3
使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將16g中和鋁鹽溶液C及8g碳酸伸乙酯溶液(50wt/wt%，於水中)塗覆於400g SAP預製品A之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。表面交聯的顆粒材料接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所 得產物之水分含量經量測為0.13%。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃且用含有0.4g聚乙二醇(分子量8000)，1.6g葡萄糖酸鈉及40g去離子水的溶液塗佈。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為7.8%。產物之平均AAP(0.7psi)為18.9。
實施例4
使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將16g中和鋁鹽溶液D及8g碳酸伸乙酯溶液(50wt/wt%，於水中)塗覆於400g SAP預製品A之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。表面交聯的顆粒材料接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為0.13%。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃且用含有0.4g聚乙二醇(分子量8000)及40g去離子水的溶液塗佈。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為7.5%。產物之平均AAP(0.7psi)為18.7。
實施例5
使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將16g中和鋁鹽溶液D及8g碳酸伸乙酯溶液(50wt/wt%，於水中)塗覆於400g SAP預製品A之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。表面交聯的顆粒材料接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為0.13%。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃且用含有0.4g聚乙二醇(分子量8000)，1.6g乳酸鈉及40g去離子水的溶液塗佈。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分， 以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為7.6%。產物之平均AAP(0.7psi)為18.6。
實施例6
使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將16g中和鋁鹽溶液D及8g碳酸伸乙酯溶液(50wt/wt%，於水中)塗覆於400g SAP預製品A之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。表面交聯的顆粒材料接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為0.13%。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃且用含有0.4g聚乙二醇(分子量8000)，1.6g葡萄糖酸鈉及40g去離子水的溶液塗佈。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為7.8%。產物之平均AAP(0.7psi)為18.2。
實施例7
將11.4g中和鋁鹽溶液E與12g碳酸伸乙酯溶液(33wt/wt%，於水中)混合。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將混合物塗覆於400g SAP預製品A之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃。將11.4g中和鋁鹽溶液E、0.4g聚乙二醇(分子量8000)及28.0g去離子水混合，得到透明溶液。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將所得混合物塗覆於交聯顆粒材料之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物含有33%之大於600μm的顆粒。所得產物之水分含量經量測為7.1%。產物之平均AAP(0.7psi)為19.7。
實施例8
與實施例9相同，但其中將篩更換為25/100目美國標準篩。所得產物含有12%之大於600μm的顆粒。產物之水分含量經量測為7.5%。產物之平均AAP(0.7psi)為19.0。
實施例9
將11.4g中和鋁鹽溶液E與12g碳酸伸乙酯溶液(33wt/wt%，於水中)混合。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將混合物塗覆於400g SAP預製品B之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱30分鐘用於表面交聯。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃。將11.4g中和鋁鹽溶液E、0.4g聚乙二醇(分子量8000)及28.0g去離子水混合，得到透明溶液。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將所得混合物塗覆於交聯顆粒材料之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物含有25%之大於600μm的顆粒。產物之水分含量經量測為7.7%。產物之平均AAP(0.7psi)為20.3。
實施例10
將11.4g中和鋁鹽溶液E與12g碳酸伸乙酯溶液(33wt/wt%，於水中)混合。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將混合物塗覆於400g SAP預製品A之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃。將11.4g中和鋁鹽溶液E、0.4g聚乙二醇(分子量8000)及40.0g去離子水混合，得到透明溶液。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將所得混合物塗覆於交聯顆粒材料之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用 20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。產物之水分含量經量測為11%。產物之平均AAP(0.7psi)為19.6。
實施例11
將4g碳酸伸乙酯溶於19.7g中和鋁鹽溶液F中且使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將混合物塗覆於400g SAP預製品A之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃。將12g中和鋁鹽溶液F、0.4g聚乙二醇(分子量8000)及32.0g去離子水混合，得到透明溶液。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將所得混合物塗覆於交聯顆粒材料之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。產物之水分含量經量測為8.5%。產物之平均AAP(0.7psi)為19.0。
實施例12
使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將16g碳酸伸乙酯溶液(25wt/wt%，於水中)塗覆於400g SAP預製品A之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃。將11.4g中和鋁鹽溶液E、0.4g聚乙二醇(分子量8000)及24.0g去離子水混合，得到透明溶液。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將所得混合物塗覆於交聯顆粒材料之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物含有25%之大於600μm的顆粒。產物之水分含量經量測為7.7%。產物之平均AAP(0.7psi)為18.5。
實施例13
與實施例12相同，但其中使用中和鋁鹽溶液F替代E。所得產物之水分含量經量測為6%。產物之平均AAP(0.7psi)為19.3。
實施例14
將11.4g中和鋁鹽溶液E與12g碳酸伸乙酯溶液(33wt/wt%，於水中)混合。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將混合物塗覆於400g SAP預製品A1之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱45分鐘用於表面交聯。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃。將11.4g中和鋁鹽溶液E、0.4g聚乙二醇(分子量8000)及28.0g去離子水混合，得到透明溶液。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將所得混合物塗覆於交聯顆粒材料之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物含有7.9%之大於600μm的顆粒且具有398μm之平均PSD。產物之水分含量經量測為7.0%。產物特性包括30.2g/g之CRC、17.8g/g之AUL(0.9psi)、18.9g/g之AAP(0.7psi)及46.2×10-8cm2之GBP。
實施例15
將11.4g中和鋁鹽溶液E與12g碳酸伸乙酯溶液(33wt/wt%，於水中)混合。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將混合物塗覆於400g SAP預製品G之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃。將11.4g中和鋁鹽溶液E、0.4g聚乙二醇(分子量8000)及32.0g去離子水混合，得到透明溶液。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將所得混合物塗覆於交聯顆粒材料之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所 得產物含有5.5%之大於600μm的顆粒且具有397μm之平均PSD。產物之水分含量經量測為7.3%。產物之平均AAP(0.7psi)為18.2g/g，且實施例15之渦旋時間為27秒。
實施例16
將11.4g中和鋁鹽溶液E與12g碳酸伸乙酯溶液(33wt/wt%，於水中)混合。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將混合物塗覆於400g SAP預製品H之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃。將11.4g中和鋁鹽溶液E、0.4g聚乙二醇(分子量8000)及32.0g去離子水混合，得到透明溶液。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將所得混合物塗覆於交聯顆粒材料之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物含有7.4%之大於600μm的顆粒且具有398μm之平均PSD。產物之水分含量經量測為7.8%。產物之平均AAP(0.7psi)為21.3g/g，且實施例16之渦旋時間為85秒且CRCI為4.1g/g。
實施例17
將11.4g中和鋁鹽溶液E與12g碳酸伸乙酯溶液(33wt/wt%，於水中)混合。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將混合物塗覆於400g SAP預製品I之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱55分鐘用於表面交聯。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃。將11.4g中和鋁鹽溶液E、0.4g聚乙二醇(分子量8000)及32.0g去離子水混合，得到透明溶液。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將所得混合物塗覆於交聯顆粒材料之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用 20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物含有9.0%之大於600μm的顆粒且具有425μm之平均PSD。產物之水分含量經量測為7.8%。產物之平均AAP(0.7psi)為19.1g/g，且實施例17之渦旋時間為77秒且CRCI為8.6g/g。
實施例18
將11.4g中和鋁鹽溶液E與12g碳酸伸乙酯溶液(33wt/wt%，於水中)混合。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將混合物塗覆於400g SAP預製品J之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料接著在185℃對流烘箱中加熱45分鐘用於表面交聯。將表面交聯的顆粒材料冷卻至低於60℃。將11.4g中和鋁鹽溶液E、0.4g聚乙二醇(分子量8000)及32.0g去離子水混合，得到透明溶液。使用Paasche VL噴霧器噴出之細霧將所得混合物塗覆於交聯顆粒材料之表面上，同時使SAP顆粒在空氣中流體化且連續混合。所塗材料在室溫下弛豫一天且接著用20/100目美國標準篩篩分，以移除大於850μm及小於150μm的顆粒。所得產物含有15.1%之大於600μm的顆粒且具有441μm之平均PSD。產物之水分含量經量測為8.9%。產物之平均AAP(0.7psi)為19.5g/g，且實施例18之渦旋時間為35秒且CRCI為7.5g/g。
儘管闡明本發明之寬範疇的數值範圍及參數為近似值，但特定實施例中所述的數值儘可能精確地報導。除在操作實施例中之外，或若另有說明，說明書及申請專利範圍中所用的表示成分之量、反應條件等的所有數字應理解為在一切情況下由術語「約」修飾。然而任何數值固有地含有某些誤差，此等誤差必然由其各別測試量測中所發現之標準差引起。
500‧‧‧用於執行凝膠床滲透性測試的裝置
528‧‧‧測試裝置總成
530‧‧‧樣品容器或樣品杯
600‧‧‧溢流堰
601‧‧‧收集裝置
602‧‧‧秤
603‧‧‧燒杯
604‧‧‧計量泵

Claims (23)

  1. 一種微粒超吸收性聚合物組成物，其包含：微粒超吸收性聚合物，該微粒超吸收性聚合物包含以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計約0.05wt%至約2.0wt%的發泡劑及以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計約0.001wt%至約1.0wt%的親脂性界面活性劑與聚乙氧基化親水性界面活性劑的混合物；以及，以微粒超吸收性聚合物組成物重量計，0.01wt%至約5wt%之塗覆至該微粒超吸收性聚合物表面上的中和鋁鹽，該中和鋁鹽呈pH值為約5.5至約8的中和鋁鹽水溶液形式；其中該微粒超吸收性聚合物組成物具有每公克微粒超吸收性聚合物組成物約25公克至約40公克之0.9wt%氯化鈉水溶液的離心持水能力(CRC)，其中該CRC係在對該超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前或之後加以量測；及在對該微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，15g/g至21g/g的0.9psi負荷下吸收率；及在對該微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，約30×10-8cm2至約200×10-8cm2的自由溶脹凝膠床滲透性(FSGBP)；其中該微粒超吸收性聚合物組成物具有25秒至60秒之渦旋時間，如藉由渦旋測試所量測，且對該微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試時，具有約0.60至約0.99之滲透性穩定指數；及1.30mm2/N至約4mm2/N之壓縮性，如藉由壓縮測試所量測。
  2. 如申請專利範圍第1項之微粒超吸收性聚合物組成物，其中該親脂性非離子型界面活性劑具有4至9之HLB且該聚乙氧基化親水性非離子型界面活性劑具有12至18之HLB。
  3. 如申請專利範圍第1項之微粒超吸收性聚合物組成物，其中親脂性非離子型界面活性劑與聚乙氧基化親水性非離子型界面活性劑之混合物具有8至14之HLB。
  4. 如申請專利範圍第3項之微粒超吸收性聚合物，其中該親脂性非離子型界面活性劑為去水山梨醇酯且該聚乙氧基化親水性非離子型界面活性劑為聚乙氧基化去水山梨醇酯。
  5. 如申請專利範圍第1項之微粒超吸收性聚合物組成物，其包含包括矽烷化合物之內部交聯劑，該矽烷化合物包含至少一個乙烯基或烯丙基及至少一個Si-O鍵，其中該乙烯基或烯丙基直接連接至矽原子，其中該微粒超吸收性聚合物組成物具有至少2g/g之離心持水能力(CRC)增量，此離心持水能力增量係根據：CRC增量=CRC(bt,5hr)-CRC(rt,0.5hr)，其中CRC增量係量度所發生的CRC之增加且以第二次CRC測試與第一次CRC測試之間的差值計算，且bt係指體溫且rt係指室溫。
  6. 如申請專利範圍第5項之微粒超吸收性聚合物組成物，其中該矽烷化合物係選自以下之一： 其中R1表示C2至C3烯基，R2表示H、C1至C4烷基、C2至C5烯基、C6至C8芳基、C2至C5羰基， R3表示H、C1至C4烷基、C6至C8芳基，R4及R5獨立地表示H、C1至C4烷基、C6至C8芳基，m表示整數1至2，n表示整數2至3，l表示整數0至1，m+n+l=4,x表示大於1之整數，及y表示0或大於0之整數。
  7. 如申請專利範圍第6項之微粒超吸收性聚合物組成物，其中該矽烷化合物係選自乙烯基三異丙烯氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、二乙氧基甲基乙烯基矽烷，及包含至少兩個乙烯基的聚矽氧烷。
  8. 一種微粒超吸收性聚合物組成物，其包含含有內部交聯劑的微粒超吸收性聚合物，該內部交聯劑包含含有至少一個乙烯基或烯丙基及至少一個Si-O鍵的矽烷化合物，其中該乙烯基或烯丙基直接連接至矽原子；及以微粒超吸收性聚合物組成物重量計0.01wt%至約5wt%的塗覆於該微粒超吸收性聚合物之表面上之中和鋁鹽，該中和鋁鹽呈pH值為約5.5至約8的中和鋁鹽水溶液形式；其中該微粒超吸收性聚合物組成物具有每公克微粒超吸收性聚合物組成物約25公克至約40公克之0.9wt%氯化鈉水溶液的離心持水能力(CRC)，其中該CRC係在對該超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前或之後加以量測；及在對該微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，15g/g至21g/g的0.9psi負荷下吸收率；及在對該微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，約30×10-8cm2至約200×10-8cm2的原始自由溶脹凝膠床滲透性(FSGBP)；及對該微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試時，約0.60 至約0.99之滲透性穩定指數；及1.30mm2/N至約4mm2/N之壓縮性，如藉由壓縮測試所量測；及至少2g/g或大於2g/g之離心持水能力(CRC)增量，此增量係根據：CRC增量=CRC(bt,5hr)-CRC(rt,0.5hr)，其中CRC增量係量度所發生的CRC之增加且以第二次CRC測試與第一次CRC測試之間的差值計算，且bt係指體溫且rt係指室溫。
  9. 如申請專利範圍第8項之微粒超吸收性聚合物組成物，其中該矽烷化合物係選自以下之一： 其中R1表示C2至C3烯基，R2表示H、C1至C4烷基、C2至C5烯基、C6至C8芳基、C2至C5羰基，R3表示H、C1至C4烷基、C6至C8芳基，R4及R5獨立地表示H、C1至C4烷基、C6至C8芳基，m表示整數1至2，n表示整數2至3， l表示整數0至1，m+n+l=4，x表示大於1之整數，及y表示0或大於0之整數。
  10. 如申請專利範圍第9項之微粒超吸收性聚合物組成物，其中該矽烷化合物係選自乙烯基三異丙烯氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、二乙氧基甲基乙烯基矽烷，及包含至少兩個乙烯基的聚矽氧烷。
  11. 一種製備微粒超吸收性聚合物組成物的方法，其包含以下步驟：a)製備具有快速吸水力之微粒超吸收性聚合物的方法，包含以下步驟：a)製備含有可聚合不飽和酸基團之單體與內部交聯劑單體之混合物的單體水溶液，其中單體水溶液包含溶解氧；b)對步驟a)之該單體水溶液鼓泡，包括添加惰性氣體至步驟a)之該單體水溶液中，以置換該單體水溶液中之溶解氧；c)使步驟b)之該單體水溶液聚合，包括以下步驟：c1)向步驟a)之該單體水溶液中添加：i)以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計，包含約0.05wt%至約2.0wt%發泡劑的水溶液；及ii)以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計包含約0.001wt%至約1.0wt%之親脂性界面活性劑與聚乙氧基化親水性界面活性劑混合物的水溶液；c2)以高速剪切混合來處理步驟c1)之該單體溶液，以形成經處理之單體溶液，其中在對該單體水溶液鼓泡之步驟b)之後且在高速剪切混合該單體水溶液之步驟c2)之前，向該單體水溶液中添加組分i)及組分ii)，組分i)為包含約0.1wt%至約1.0wt%發泡劑的水溶液，且組分ii)為包含約0.001wt%至約1.0wt%之親脂性界面活性劑與聚乙氧基化 親水性界面活性劑混合物的水溶液；c3)藉由添加聚合引發劑至步驟c2)之該經處理單體溶液中來形成水凝膠，其中該引發劑係在該發泡劑及該界面活性劑混合物之後添加至該經處理之單體溶液中，其中該聚合物係以該聚合物結構中包括該發泡劑鼓泡的形式形成；及d)乾燥及研磨步驟c)之該水凝膠以形成微粒超吸收性聚合物；及e)用表面交聯劑使步驟d)之該微粒超吸收性聚合物發生表面交聯；b)製備pH值為約5.5至約8之水溶液形式的中和鋁鹽；及c)將該中和鋁鹽水溶液塗覆於該微粒超吸收性聚合物組成物之表面上；及其中該微粒超吸收性聚合物組成物具有約50mol%至約80mol%之中和度；且該微粒超吸收性聚合物組成物具有每公克微粒超吸收性聚合物組成物約25公克至約40公克之0.9wt%氯化鈉水溶液的離心持水能力，其中該CRC係在對該微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前或之後加以量測；及在對該微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，15g/g至21g/g之0.9psi負荷下吸收率；及在對該經處理之微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試之前，約30x10-8cm2至約200x10-8cm2的自由溶脹凝膠床滲透性(FSGBP)；且其中對該微粒超吸收性聚合物組成物進行處理測試時，該微粒超吸收性聚合物組成物具有約0.60至約0.99之滲透性穩定指數；及1.30mm2/N至約4mm2/N之壓縮性，如藉由壓縮測試所量測；且其中該微粒超吸收性聚合物組成物具有約25秒至約60秒之渦旋時間，如藉由渦旋測試所量測。
  12. 如申請專利範圍第11項之製備微粒超吸收性聚合物組成物的方法，其中該鋁鹽水溶液具有約6至7之pH值。
  13. 如申請專利範圍第11項之製備微粒超吸收性聚合物組成物的方法，其中顆粒具有小於600μm且不小於150μm的顆粒直徑，此等顆粒在該微粒超吸收性聚合物組成物中的量不小於約90wt%。
  14. 如申請專利範圍第11項之製備微粒超吸收性聚合物組成物的方法，其中該中和鋁鹽係選自：a)氫氧化鈉與硫酸鋁或水合硫酸鋁之反應產物；b)有機酸與鋁酸鈉之反應產物；c)鋁酸鈉與硫酸鋁或水合硫酸鋁之反應產物；或d)有機酸或其鹽與鋁酸鈉及硫酸鋁或水合硫酸鋁之反應產物。
  15. 如申請專利範圍第11項之製備微粒超吸收性聚合物組成物的方法，其中該親脂性界面活性劑為非離子型且具有4至9之HLB且該聚乙氧基化親水性界面活性劑為非離子型且具有12至18之HLB。
  16. 如申請專利範圍第11項之製備微粒超吸收性聚合物組成物的方法，其中親脂性界面活性劑與聚乙氧基化親水性界面活性劑之混合物具有8至14之HLB。
  17. 如申請專利範圍第11項之製備微粒超吸收性聚合物組成物的方法，其中該親脂性界面活性劑為去水山梨醇酯且該聚乙氧基化親水性界面活性劑為聚乙氧基化去水山梨醇酯。
  18. 如申請專利範圍第11項之製備微粒超吸收性聚合物組成物的方法，其中該發泡劑係選自碳酸鈉或碳酸氫鈉。
  19. 如申請專利範圍第11項之製備微粒超吸收性聚合物組成物的方法，以含有可聚合不飽和酸基團之單體溶液的總量計，該微粒超吸收性聚合物組成物包含約0.05wt%至約1.0wt%的聚合引發劑。
  20. 如申請專利範圍第11項之製備微粒超吸收性聚合物組成物的方法，其中該親脂性界面活性劑為非離子型且該聚乙氧基化親水性界面活性劑 為非離子型。
  21. 如申請專利範圍第11項之製備微粒超吸收性聚合物組成物的方法，其中該內部交聯劑包含含有至少一個乙烯基或烯丙基及至少一個Si-O鍵的矽烷化合物，其中該乙烯基或烯丙基直接連接至矽原子，其中該微粒超吸收性聚合物具有2g/g或大於2g/g之離心持水能力(CRC)增量，此增量係根據CRC增量=CRC(bt,5hr)-CRC(rt,0.5hr)，其中CRC增量係量度所發生的CRC之增加且以第二次CRC測試與第一次CRC測試之間的差值計算，且bt係指體溫且rt係指室溫。
  22. 如申請專利範圍第21項之製備微粒超吸收性聚合物組成物的方法，其中該矽烷化合物係選自以下之一 其中R1表示C2至C3烯基，R2表示H、C1至C4烷基、C2至C5烯基、C6至C8芳基、C2至C5羰基，R3表示H、C1至C4烷基、C6至C8芳基， R4及R5獨立地表示H、C1至C4烷基、C6至C8芳基，m表示整數1至2，n表示整數2至3，l表示整數0至1，m+n+l=4,x表示大於1之整數，及y表示0或大於0之整數。
  23. 如申請專利範圍第22項之製備微粒超吸收性聚合物組成物的方法，其中該矽烷化合物係選自乙烯基三異丙烯氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、二乙氧基甲基乙烯基矽烷，及包含至少兩個乙烯基的聚矽氧烷。
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