TW201708404A - 超吸收性聚合物及其製備方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種超吸收性聚合物(SAP)及一種製備此SAP之方法。此SAP具有以如下方程式(1)計算為0.5或更大之凝膠強度指數：凝膠強度指數=SAP之0.7psi AUP/基本聚合物之CRC...(1)其中，“SAP之0.7psi AUP(g/g)”表示SAP於加壓下之吸收率(AUP)，其係藉由歐洲拋棄式用品及不織布協會(European Disposables and Nonwovens Association(EDANA))測試方法編號WSP242.2.R3測量，且“基本聚合物之CRC(g/g)”表示待被表面交聯之一基本聚合物之離心吸水量(CRC，centrifuge retention capacity)，其係藉由EDANA測試方法編號WSP241.2.R3測量。

Description

超吸收性聚合物及其製備方法
本申請案主張於2015年6月9日申請之韓國專利申請案第10-2015-0080967號案之優先權，及自其產生之所有利益，其揭露內容在此被完整併入以供參考。
背景 1.發明領域
本揭露係有關於一種超吸收性聚合物(SAP)及其製備方法。
2.相關技藝說明
超吸收性聚合物(SAP)係具有吸收其重量之約500至約1000倍之水的功能之一合成聚合物材料，且其由發展企業已被不同地稱為超吸收性材料(SAM)、吸收性凝膠材料(AGM)等。如上揭露之超吸收性聚合物開始被商業化用於衛生品項，且除了例如用於兒童紙尿片之衛生配件外，現被另外廣泛地作為用於園藝之一水組合式土壤，用於土木工程及結構之一止水材料，苗圃片材，食品配送領域之保鮮防腐劑，敷料材料等。
一反懸浮聚合反應方法或一水性聚合反應方法 係已知作為製備SAP之方法。例如，反相聚合反應方法係揭露於日本專利申請公開第(Sho)56-161408、(Sho)57-158209，及(Sho)57-198714號案。作為水性聚合反應方法之例子，藉由施用熱使聚合物凝膠聚合之熱聚合反應方法，及藉由施用紫外(UV)射線之光聚合反應方法等係已知。
概要
本揭露之例示實施例提供具有優異凝膠強度及優異凝膠床滲透性(GBP)之一超吸收性聚合物(SAP)，及製備此SAP之方法。
但是，本揭露之例示實施例不限於此處所述者。本揭露之上述及其它例示實施例藉由參考如下提供之本揭露的詳細說明，對熟習與本揭露有關之技藝者會變得更明顯。
依據本發明之一例示實施例，提供一超吸收性聚合物(SAP)。此SAP具有0.5或更大之凝膠強度指數，其係以如下之方程式(1)計算：凝膠強度指數=SAP之0.7psi AUP/基本聚合物之CRC...(1)其中，“SAP之0.7psi AUP(g/g)”表示SAP於加壓下之吸收率(AUP)，其係藉由歐洲拋棄式用品及不織布協會(European Disposables and Nonwovens Association(EDANA))測試方法編號WSP242.2.R3測量，且“基本聚合物之CRC(g/g)”表示待被表面交聯之一基本聚合物之離心吸水量(CRC， centrifuge retention capacity)，其係藉由EDANA測試方法編號WSP241.2.R3測量。
於一例示實施例，“SAP之0.7psi AUP”可於20g/g至30g/g之範圍。
於一例示實施例，“基本聚合物之CRC”可於40g/g或更少之範圍。
於一例示實施例，藉由EDANA測試方法編號WSP241.2.R3測量之“SAP之CRCSAP”可於30g/g或更少之範圍。
於一例示實施例，藉由一自由膨脹GBP測試而測量之SAP之凝膠床滲透率(GBP)可於30×10-8公分2或更高之範圍。
6.如請求項1之SAP，其中，SAP包含多價陽離子金屬及無機粉末之至少一者。
於一例示實施例，多價陽離子金屬可包含硫酸鋁、乳酸鋁，或磷酸鋁。
於一例示實施例，無機粉末可包含矽石(二氧化石)、矽酸、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、沸石、皂土，或高嶺土。
依據本發明之一例示實施例，提供一種製備超吸收性聚合物(SAP)之方法，包含：一單體組成物聚合成一基本聚合物；使基本聚合物粉碎；使粉碎之基本聚合物與多價陽離子金屬或無機粉末混合；及使基本聚合物表面交聯。
於一例示實施例，混合及表面交聯可同時實施。
於一例示實施例，表面交聯可於混合之後實施。
於一例示實施例，單體組成物可包含一起始劑及一交聯劑；交聯劑可以每100重量份之單體組成物為0.05至1重量份之量被包含。
依據例示實施例，可提供具有優異凝膠強度及優異GBP之一SAP。
此外，可提供一種製備具有優異凝膠強度及優異GBP之SAP之方法。
其它特徵及方面會由下列詳細說明、圖式，及申請專利範圍可變明顯。
10‧‧‧穿孔
50‧‧‧圓柱形盒
100‧‧‧底部
200‧‧‧活塞
300‧‧‧容器
400‧‧‧篩目篩
500‧‧‧槽
600‧‧‧活栓
700‧‧‧收集容器
800‧‧‧秤
圖式簡要說明
圖1至3係依據本揭露之一例示實施例之例示用於測量凝膠床滲透率(GBP)之一裝置之示意圖。
實施例之詳細說明
本發明概念之特徵及完成其等之方法藉由參考下列較佳實施例之詳細說明及所附圖式可更輕易瞭解。但是，本發明概念可以許多不同型式實施，且不應被闡釋為限於此處所述之實施例。相反地，此等實施例係提供使得本揭露會係充份且完全，且會將本發明概念完整傳遞給熟習此項技藝者，且本發明概念會僅係藉由所附申請專利範圍界定。所附圖式中使用相似或相同參考編號係打算指示存在相似或相同元件或特徵。例如，分子、層、區域及/或 結構元件之相對厚度及位置為了清楚可被減低或誇大。
製備超吸收性聚合物(SAP)之方法
依據本揭露之一例示實施例，一製備SAP之方法可包括步驟：使一單體組成物聚合成一基本聚合物；使基本聚合物粉碎；使多價陽離子金屬或無機粉末與粉末之基本聚合物混合；及使基本聚合物表面交聯。
使單體組成物聚合之步驟不受特別限制，而可藉由使單體組成物注射至一聚合反應器內而實施。例如，為了效率，一連續聚合反應器可被使用，且可使單體組成物連續地聚合。於此範例，單體組成物可注射至一帶材上，且因此可被聚合，但本揭露不限於此。
作為包含於單體組成物中的單體之水溶性不飽和之以乙烯為主之單體可為普遍用於製備SAP之任何單體，可不受特別限制地使用。選自由陰離子單體及其鹽、非離子親水性單體，及含有胺基基團之不飽和單體，及此等之四級化合物所組成組群之至少一者可作為單體。
於一例示實施例，選自由丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐、福馬酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯醯基乙烷磺酸、2-甲基丙烯醯基乙烷磺酸、2-(甲基)丙烯醯基丙烷磺酸，及2-(甲基)丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸，或此等之鹽所組成組群之至少一陰離子單體；選自由(甲基)丙烯醯胺、N-取代之(甲基)丙烯酸酯、2-羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯，及聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯組成之組群之至少一非離子親 水性單體；及至少一含胺基基團之不飽和單體，或選自由(N,N)-二甲基胺基乙基(甲基)丙烯酸酯，及(N,N)-二甲基胺基丙基(甲基)丙烯酸酯所組成組群之其四級化合物可較佳地作為單體。
單體組成物中之水溶性不飽和之以乙烯為主之單體的濃度可考量聚合反應時間及反應條件(諸如，單體組成物之供料速度、施用熱及/或光之時間、範圍，及強度，及帶材之寬度、長度，及移動速度)而適當選擇。於一例示實施例，單體組成物中之水溶性不飽和之以乙烯為主之單體的濃度可為40至60重量%，且此濃度範圍以單體可溶性及經濟可行性而言可為有效。
單體組成物可進一步包括一起始劑及一交聯劑，且起始劑可為一光聚合反應起始劑、一熱聚合反應起始劑，或一氧化還原起始劑。起始劑之型式可依熱聚合反應、光聚合反應、氧化還原聚合反應，或熱聚合反應及光聚合反應一者是否欲被實施適當地選擇。
光聚合反應起始劑不受特別限制，選自苯乙酮衍生劑，諸如，二乙氧基苯乙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、4-(2-羥基乙氧基)苯基-(2-羥基)-2-丙酮，或1-羥基環己基苯酮；安息香烷基醚，諸如，安息香甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚，或安息香異丁醚；二苯甲酮衍生物，諸如，鄰-苯甲醯基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、4-苯甲醯基-4'-甲基-二苯基硫化物，或(4-苯甲醯基苯甲基)三甲基銨氯化物、以噻噸酮為主之化合物、醯基膦氧化物衍生物， 諸如，雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基膦氧化物或二苯基(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-膦氧化物，及以偶氮為主之化合物，諸如，2-羥基甲基丙腈或2,2'-{偶氮雙(2-甲基-N-(1,1'-雙(羥基甲基)-2-羥基乙基)丙醯胺)之一或多者可單獨或彼此組合地使用作為光聚合反應起始劑。
熱聚合反應起始劑不受特別限制，選自一以偶氮為主之起始劑、一以過氧化物為主之起始劑、一以氧化還原為主之起始劑，及一有機鹵化物起始劑之一或多者可單獨或彼此組合地作為熱聚合反應起始劑。過硫酸鈉(Na2S2O8)或過硫酸鉀(K2S2O8)亦可作為熱聚合反應起始劑，但本揭露不限於此。
單體組成物中之光聚合反應起始劑及熱聚合反應起始劑的含量可適當地鄉選擇，只要適當聚合反應起始作用被確保。於一例示實施例，光聚合反應起始劑及熱聚合反應起始劑可以每100重量份之單體個別為0.005至0.1重量份及0.01至0.5重量份之量被包含，但本揭露不限於此。
包含一或多個可與單體之取代基反應之官能基團及一或多個以不飽和乙烯為主之基團的一交聯劑，或包含二或更多個能與藉由單體之取代基及/或單體水解形成之取代基反應之官能基團之一交聯劑可作為交聯劑。
於一例示實施例，C8-C12雙丙烯醯胺、C8-C12雙甲基丙烯醯胺、C2-C10多元醇之聚(甲基)丙烯酸酯，或C2-C10多元醇之聚(甲基)烯丙醚可作為交聯劑。更特別地，N,N'-伸甲基雙(甲基)丙烯酸酯、伸乙基氧(甲基)丙烯酸酯、伸苯 基氧(甲基)丙烯酸酯、伸丙基氧(甲基)丙烯酸酯、丙三醇二丙烯酸酯、丙三醇三丙烯酸酯、三羥甲基三丙烯酸酯、三烯丙基胺、三芳基三聚氰酸酯、三烯丙基異氰酸酯、聚乙二醇、二乙二醇、丙二醇，或其二或更多者之混合物可作為交聯劑，但本揭露不限於此。
單體組成物中之交聯劑的量可適當選擇，只要適當交聯作用被確保。於一例示實施例，交聯劑可以每100重量份之單體組成物為0.05至1重量份之量被包含，但本揭露不限於此。於此例示實施例，優異凝膠強度可被提供，且同時，凝膠床滲透率(GBP)可被改良。
其後，使基本聚合物粉碎之步驟可被實施。使基本聚合物粉碎之步驟可藉由使基本聚合物供應至一切割器，且以此切割器切割基本聚合物而實施，於此情況，切割器可使基本聚合物切割成一或多種圖案化物件。
此方法可進一步包括使粉碎之基本聚合物乾燥，及另外使乾燥之聚合物粉碎的步驟。此方法於需要時可於使基本聚合物粉碎之步驟前，進一步包括使基本聚合物初步乾燥之步驟，以避免於使基本聚合物粉碎之步驟聚結。
用於使基本聚合物粉碎之粉碎方法不受特別限制，用於使橡膠相彈性材料切割及擠壓之一裝置可被使用。於一例示實施例，一切割器型之切割器、一切碎機型之切割器、一捏合機型之切割器、一震動研磨機、一衝擊研磨機，或一磨擦型研磨機可被使用，但本揭露不限於此。
一典型乾燥器及一典型加熱爐可用於使基本聚合物乾燥之步驟。於一例示實施例，一熱空氣乾燥器、一流體床乾燥器、一空氣流乾燥器、一紅外線乾燥器，或一介電加熱乾燥器可被使用，本揭露不限於此。使基本聚合物乾燥之溫度不受特別限制，但為避免基本聚合物熱亞化及使基本聚合物有效率地乾燥，基本聚合物可於100至200℃之溫度乾燥。
其後，使粉碎之基本聚合物與多價陽離子金屬或無機粉末混合之步驟可被實施。藉由使粉碎之基本聚合物與多價陽離子金屬或無機粉末混合，可避免SAP聚結，且可改良SAP之滲透率。
多價陽離子金屬可不受限地包含硫酸鋁、乳酸鋁，或磷酸鋁，且無機粉末可不受限地包含矽石(二氧化矽)、矽酸、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、沸石、皂土，或高嶺土。
使粉碎之基本聚合物與多價陽離子金屬或無機粉末混合之步驟及使基本聚合物表面交聯之步驟可同時實施，但本揭露不限於此。即，實施使粉碎之基本聚合物與多價陽離子金屬或無機粉末混合之步驟及使基本聚合物表面交聯之步驟之順序可於需要時適當地判定。
其後，使基本聚合物表面交聯之步驟可被實施。使基本聚合物表面交聯之步驟可使用，例如，乙二醇二縮水甘油醚、水，及乙醇實施，但本揭露不限於此。
使基本聚合物表面交聯之步驟可藉由使基本聚 合物於包含交聯劑、多價陽離子金屬，及無機粉末之至少一者的一表面交聯溶液中混合而實施，且SAP可藉由使經表面交聯之基本聚合物乾燥而獲得。經表面交聯之基本聚合物可藉由一熱空氣爐乾燥，但本揭露不限於此。
本方法可進一步包含藉由使製備之基本聚合物篩選而獲得具有150至850μm之顆粒尺寸的SAP之步驟。
SAP顆粒
藉由如下方程式1計算時，依據本揭露之一例示實施例之SAP的凝膠強度指數可於0.5或更高之範圍，特別地，係於0.5至0.8，0.5至0.75，或0.55至0.71之範圍。於此等凝膠強度指數範圍，依據本揭露之一例示實施例之SAP可提供優異滲透率，同時維持優異凝膠強度。
凝膠強度指數=SAP之0.7psi AUP/基本聚合物之CRC...(1)
其中，“SAP之0.7psi AUP(g/g)”表示藉由歐洲拋棄式用品及不織布協會(EDANA)測試方法編號WSP242.2.R3測量於0.7psi下的吸收率，且“基本聚合物之CRC(g/g)”表示待被表面交聯之一基本聚合物之離心吸水量(CRC)，其係藉由EDANA測試方法編號WSP241.2.R3測量。
依據一例示實施例之SAP的0.7psi AUP可於20g/g至30g/g之範圍，特別地，係於20g/g至25g/g，或21g/g至24g/g之範圍。CRC表示於預定壓力下之吸水能力，且表面交聯密度越高，吸水能力越高。依據一例示實施例之SAP可提供於前述AUP範圍之優異吸收率。
依據一例示實施例之SAP的基本聚合物之CRC可於40g/g或更少之範圍，特別地，係大於0至40g/g或更少，於20至40g/g，30至40g/g之範圍。當一基本聚合物之內部交聯度增加且保持液體之能力減少時，基本聚合物之CRC減少，但基本聚合物之凝膠強度增加。依據一例示實施例之SAP滿足前述基本聚合物之CRC範圍及前述凝膠強度指示器範圍，且因此能具有優異滲透率及優異吸收率，同時維持優異凝膠強度。
換言之，依據一例示實施例之SAP的內部強度可藉由增加依據一例示實施例之SAP的基本聚合物之交聯度而改良，且依據一例示實施例之SAP的滲透率可藉由使多價陽離子金屬或無機材料添加至依據一例示實施例之SAP的基本聚合物之表面形成能使液體沿著而流動之一通道而改良。
藉由EDANA測試方法編號WSP241.2.R3測量時，依據一例示實施例之SAP的CRC可於30g/g或更少之範圍。於此CRC範圍，SAP可於其內部及外部具有足夠高之凝膠強度，且因此可具有高GBP。
依據一例示實施例之SAP的GBP可於30×10-8公分2或更高之範圍，特別地，係於30×10-8至80×10-8公分2或35×10-8公分2至75×10-8公分2之範圍。即，如上所述，藉由控制基本聚合物之CRC及依據一例示實施例之SAP的AUP，可使依據一例示實施例之SAP滿足前述凝膠強度指數範圍，且因此滿足前述GBP範圍。
如上有關於製備SAP之方法所述，依據一例示實施例，SAP可包含多價陽離子金屬及無機粉末之至少一者。即，如上所探討，依據一例示實施例之SAP的強度可藉由增加SAP之基本聚合物的交聯度而改良，且同時，SAP之滲透率可藉由於SAP之基本聚合物的表面使用多價陽離子金屬及/或無機粉末而改良。多價陽離子金屬及無機粉末已於上描述，且因此，其詳細說明會被省略。
製備例1
77.78克之50%的苛性鈉(NaOH)水溶液及88.84克之水被混合，且100克之丙烯酸，0.08克之作為交聯劑之聚乙二醇二丙烯酸酯，及0.033克之作為紫外線(UV)起始劑之二苯基(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-膦氧化物添加至混合物，製備含有45重量%之親水性單體之一單體組成物。
其後，單體組成物注射至一聚合反應器內，且使用一紫外線照射裝置施用紫外光，造成單體組成物之紫外光聚合反應，藉此，獲得一水凝膠聚合物。水凝膠聚合物被轉移至一切割器，然後，藉由切割器切割。其後，水凝膠使用一碎肉機切碎，然後，於一熱空氣乾燥器內於180℃之溫度乾燥30分鐘。乾燥之水凝膠聚合物使用一粉碎機粉碎。
製備例2
製備例2係與製備例1相同，除了聚乙二醇二丙烯酸酯之含量係0.12克。
製備例3
製備例3係與製備例1相同，除了聚乙二醇二丙烯酸酯之含量係0.16克。
製備例4
製備例4係與製備例1相同，除了聚乙二醇二丙烯酸酯之含量係0.2克。
比較例1
100克之藉由製備例1獲得之一基本聚合物與包含1克之乙烯碳酸酯及4克之水的一表面交聯溶液混合，且於一熱空氣爐內於180℃之溫度反應30分鐘。其後，藉由使用一篩子，獲得具有150至850μm之顆粒尺寸的一經表面處理之SAP。
比較例2
100克之藉由製備例1獲得之基本聚合物與包含1克之乙烯碳酸酯，4克之水，及1克之硫酸鋁的一表面交聯溶液混合，且於一熱空氣爐內於180℃之溫度反應30分鐘。其後，藉由使用一篩子，獲得具有150至850μm之顆粒尺寸的一經表面處理之SAP。
比較例3
100克之藉由製備例1獲得之基本聚合物與包含1克之乙烯碳酸酯，4克之水，1克之硫酸鋁，及0.5克之矽石(Aerosil 200)的一表面交聯溶液混合，且於一熱空氣爐內於180℃之溫度反應30分鐘。其後，藉由使用一篩子，獲得具有150至850μm之顆粒尺寸的一經表面處理之SAP。
比較例4
100克之藉由製備例2獲得之基本聚合物與包含1克之乙烯碳酸酯，4克之水，及1克之硫酸鋁的一表面交聯溶液混合，且於一熱空氣爐內於180℃之溫度反應30分鐘。其後，藉由使用一篩子，獲得具有150至850μm之顆粒尺寸的一經表面處理之SAP。
比較例5
100克之藉由製備例2獲得之基本聚合物與包含1克之乙烯碳酸酯，4克之水，1克之硫酸鋁，及0.5克之矽石(Aerosil 200)的一表面交聯溶液混合，且於一熱空氣爐內於180℃之溫度反應30分鐘。其後，藉由使用一篩子，獲得具有150至850μm之顆粒尺寸的一經表面處理之SAP。
比較例6
100克之藉由製備例3獲得之基本聚合物與包含1克之乙烯碳酸酯及4克之水的一表面交聯溶液混合，且於一熱空氣爐內於180℃之溫度反應30分鐘。其後，藉由使用一篩子，獲得具有150至850μm之顆粒尺寸的一經表面處理之SAP。
範例1
100克之藉由製備例3獲得之基本聚合物與包含1克之乙烯碳酸酯，4克之水，及1克之硫酸鋁的一表面交聯溶液混合，且於一熱空氣爐內於180℃之溫度反應30分鐘。其後，藉由使用一篩子，獲得具有150至850μm之顆粒尺寸的一經表面處理之SAP。
範例2
100克之藉由製備例3獲得之基本聚合物與包含1克之乙烯碳酸酯，4克之水，1克之硫酸鋁，及0.5克之矽石(Aerosil 200)的一表面交聯溶液混合，且於一熱空氣爐內於180℃之溫度反應30分鐘。其後，藉由使用一篩子，獲得具有150至850μm之顆粒尺寸的一經表面處理之SAP。
範例3
100克之藉由製備例4獲得之基本聚合物與包含1克之乙烯碳酸酯，4克之水，及1克之硫酸鋁的一表面交聯溶液混合，且於一熱空氣爐內於180℃之溫度反應30分鐘。其後，藉由使用一篩子，獲得具有150至850μm之顆粒尺寸的一經表面處理之SAP。
範例4
100克之藉由製備例4獲得之基本聚合物與包含1克之乙烯碳酸酯，4克之水，1克之硫酸鋁，及0.5克之矽石(Aerosil 200)的一表面交聯溶液混合，且於一熱空氣爐內於180℃之溫度反應30分鐘。其後，藉由使用一篩子，獲得具有150至850μm之顆粒尺寸的一經表面處理之SAP。
範例5
100克之藉由製備例4獲得之基本聚合物與包含1克之乙烯碳酸酯，4克之水，1克之乳酸鋁，及0.5克之矽石(Aerosil 200)的一表面交聯溶液混合，且於一熱空氣爐內於180℃之溫度反應30分鐘。其後，藉由使用一篩子，獲得具有150至850μm之顆粒尺寸的一經表面處理之SAP。
範例6
100克之藉由製備例4獲得之基本聚合物與包含1克之乙烯碳酸酯，4克之水，及1克之硫酸鋁的一表面交聯溶液混合，且於一熱空氣爐內於180℃之溫度反應30分鐘。其後，反應之聚合物與0.5克之矽石(Aerosil 200)混合，然後，藉由使用一篩子，獲得具有150至850μm之顆粒尺寸的一經表面處理之SAP。
範例7
100克之藉由製備例4獲得之基本聚合物與包含1克之乙烯碳酸酯，4克之水，及0.5克之矽石(Aerosil 200)的一表面交聯溶液混合，且於一熱空氣爐內於180℃之溫度反應30分鐘。其後，藉由使用一篩子，獲得具有150至850μm之顆粒尺寸的一經表面處理之SAP。
實驗例
藉由製備例1至4獲得之基本聚合物的每一者之CRC，及藉由比較例1至6及範例1至7獲得之SAP的每一者之CRC、AUP，及GBP被測量，且藉由比較例1至6及範例1至7獲得之SAP的每一者之凝膠強度指數係使用如上之方程式1計算。測量及計算之結果係顯示於下之表1中。CRC測量係使用EDANA測試方法編號WSP 241.2.R3實施，且AUP測量係使用EDANA測量方法編號WSP 242.2.R3實施。
GBP測量係使用一自由膨脹GBP測試實施，且測量GBP之方法會於下參考圖1至3詳細說明。
GBP可使用如圖1例示之一用於測量GBP之裝置測量。更明確地，圖2係例示圖1之裝置的一活塞200之截面 圖，且圖3係例示圖1或2之活塞200之一有穿孔之底部的平面圖。
參考圖1，活塞200係置於一容器300內，且於其一底部100具有多數個穿孔10，如圖2及3中例示。
再次參考圖1，一槽500容器300彼此連接，且注射至容器300內之液體的量係可藉由一活栓600控制。一篩目篩400係設於容器300之底部，且一收集容器700係以距離篩目篩400一預定距離而設於篩目篩400下面，且置於一秤800上面。從容器300經由篩目篩400引入之液體的流速可使用秤800測量。
樣品係藉由萃取2.0克之依據製備例之基本聚合物及依據比較例與範例之SAP之每一者而製備，且樣品均勻分佈於一圓柱形盒50之底部上。其上分佈有樣品之圓柱形盒50係置於容器300之篩目篩400上，且膨脹前之活塞200的高度(H1)係使用活塞200測量。
其後，活塞200自容器300移除，且其上分佈有樣品之圓柱形盒50置於篩目篩400上，且藉由使0.9%食鹽溶液倒至其它膨脹60分鐘。60分鐘後，活塞200置回容器300內，且測量膨脹後之活塞200的高度H2。其後，膨脹凝膠層高度H(H=H2-H1)係藉由計算膨脹前之活塞200的高度H1與膨脹後之活塞200的高度H2間之差而測量。
其後，如圖1中例示，活塞200置於圓柱形盒50上，且藉由打開其內含有0.9%食鹽溶液之槽500的活栓600，注射0.9%之食鹽溶液而均勻地維持7.95公分之水位。 於以活塞200施加0.3psi之壓力時，藉由使用一電腦及秤800，以時間為函數，測量滲透凝膠層之液體的量，以1秒為間隔持續1分鐘。滲透膨脹樣品之液體的速率Q可使用線性最小平方方法以每一時間(秒)之重量(克)計算。
GBP(公分2)可藉由下列方程式獲得：K=[Q*H*μ]/[A *ρ*P]
其中，K=滲透率(公分2)，Q=流速(克/秒)，H=膨脹樣品之高度(公分)，μ=液體黏度(泊)(對於用於實驗例之測試溶液係約1cP)，A=液體流之截面積(公分2)(對於用於實驗例之樣品容器係約28.27公分2)，ρ=液體密度(克/公分3)(對於用於實驗例之測試溶液係約1克/公分3)，P=液靜壓力(達因/公分2)(典型上係約7,797達因/公分2)。液靜壓力P係藉由下列方程式計算：P=ρ*g*h，其中，ρ=液體密度(克/公分2)，g=重力加速度(公稱上係981公分/秒2)，且h=流體高度(例如，7.95公分)。
如表1中所示，依據範例1至6之SAP具有優異GBP，此等係使用滿足依據本揭露之基本聚合物CRC範圍的依據製備例3及4之基本聚合物製造。另一方面，依據比 較例1至5之SAP具有極低GBP，此等係未滿足依據本揭露之基本聚合物CRC範圍。
於比較例6之情況明顯地，若SAP中既未含有多價陽離子金屬亦未含有無機粉末，SAP之滲透率會降低，且因此，SAP之GBP亦會變低，即使SAP之基本聚合物滿足依據本揭露之合意CRC範圍。
即，由表1明顯地，滿足預定基本聚合物CRC範圍之依據本發明之SAP不僅具有改良之內部強度，而且於加壓下亦具有優異吸水能力。再者，因為多價金屬鹽或諸如矽石之無機材料添加至SAP之表面形成能使液體沿其流動之一通道，SAP之滲透率可被改良，因此，SAP之GBP亦可被改良。
雖然例示實施例未於上顯示及說明，但對熟習此項技藝者明顯地係修飾及變化可於未偏離如所附申請專利範圍界定之本發明的精神及範圍下進行。例示實施例需被認為僅係說明性，而非用於限制目的。
10‧‧‧穿孔
50‧‧‧圓柱形盒
500‧‧‧槽
100‧‧‧底部
200‧‧‧活塞
300‧‧‧容器
400‧‧‧篩目篩
500‧‧‧槽
600‧‧‧活栓
700‧‧‧收集容器
800‧‧‧秤

Claims (12)

  1. 一種超吸收性聚合物(SAP)，具有藉由如下方程式(1)計算為0.5或更大之凝膠強度指數：凝膠強度指數=SAP之0.7psi AUP/基本聚合物之CRC...(1)其中，“SAP之0.7psi AUP(g/g)”表示SAP於加壓下之吸收率(AUP)，其係藉由歐洲拋棄式用品及不織布協會(European Disposables and Nonwovens Association(EDANA))測試方法編號WSP242.2.R3測量，且“基本聚合物之CRC(g/g)”表示待被表面交聯之一基本聚合物之離心吸水量(CRC，centrifuge retention capacity)，其係藉由EDANA測試方法編號WSP241.2.R3測量。
  2. 如請求項1之SAP，其中，該“SAP之0.7psi AUP”係於20g/g至30g/g之範圍。
  3. 如請求項1之SAP，其中，該“基本聚合物之CRC”係於40g/g或更少之範圍。
  4. 如請求項1之SAP，其中，藉由EDANA測試方法編號WSP241.2.R3測量時，該“SAP之CRC”係於30g/g或更少之範圍。
  5. 如請求項1之SAP，其中，藉由自由膨脹GBP測試測量時，該SAP之凝膠床滲透率(GBP)係於30×10-8公分2或更高之範圍。
  6. 如請求項1之SAP，其中，該SAP包含多價陽離子金屬及無機粉末之至少一者。
  7. 如請求項6之SAP，其中，該多價陽離子金屬包含硫酸鋁、乳酸鋁，或磷酸鋁。
  8. 如請求項6之SAP，其中，該無機粉末包含矽石(二氧化矽)、矽酸、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅、沸石、皂土，或高嶺土。
  9. 一種製備超吸收性聚合物(SAP)之方法，包含：使一單體組成物聚合成一基本聚合物；使該基本聚合物粉碎；使該粉碎之基本聚合物與多價陽離子金屬或無機粉末混合；及使該基本聚合物進行表面交聯。
  10. 如請求項9之方法，其中，該混合及該表面交聯係同時實施。
  11. 如請求項9之方法，其中，該表面交聯係於該混合之後實施。
  12. 如請求項9之方法，其中：該單體組成物包含一起始劑及一交聯劑；且該交聯劑係以每100重量份之該單體組成物為0.05至1重量份之量被包含。
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