超吸收性聚合物及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明設及超吸收性聚合物及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 超吸收性聚合物（Super Absorbent化lymer，SAP)是能夠吸收自身重量的約500 倍至約1000倍的水分的合成聚合物材料。各開發商將SAP命名為不同的名稱，例如SAM (Super Absorbent Material,超吸收性材料）、AGM(Abso;rbent Gel Material,吸收性凝膠 材料)等。自從將運種超吸收性聚合物開始實際應用于衛生產品，現在其已經不僅廣泛地用 于衛生產品如兒童的一次性尿布等，而且還用于園藝用保水性±產品、±木工程和建筑用 止水材料、育苗用片材、食品流通領域中的保鮮劑和泥敷劑用材料等。
[0003] 超吸收性聚合物可W通過聚合、干燥、粉碎、分級和表面交聯過程制備。另外，吸收 容量減小程度低的超吸收性聚合物是有利的。吸收容量減小程度是用于比較吸收速度和再 潤濕能力的值，10分鐘內的吸收量代表吸收速度，3小時內的吸收量意指防再潤濕能力 (rewetting prevention ability)。當吸收容量減小程度低時，所吸收的污染物(例如尿） 不會泄露，并且可W防止皮疹。
[0004] 為此，美國專利No. 5,624,967公開了將聚乙二醇二丙締酸醋（polyethylene glycol diac巧late,PEGDA)和環氧樹脂一起作為內交聯劑使用W制備吸收容量減小程度 低的吸收性樹脂的方法，并且其將吸收容量減小程度設定為1至16。但是，所述方法的實例 實現了表現出至少約9的吸收容量減小程度的超吸收性聚合物，因此在降低吸收容量減小 程度方面存在相當的限制。另外，所述兩種或更多種交聯劑(包括所述方法中使用的環氧樹 月旨）由于具有不同的交聯條件而難W在樹脂中表現出均勻的交聯分布。此外，由于環氧樹脂 是一種毒性材料，因此最近已不再將其用于超吸收性聚合物的制備。
【發明內容】
[0005] 發明目的
[0006] 本發明的一個方面提供一種超吸收性聚合物及其制備方法，所述超吸收性聚合物 不僅維持具有高分子量的長鏈聚合物-聚合物網絡的高凝膠強度特性，而且還表現出優異 的防止再潤濕的能力，所述再潤濕是隨著時間的推移水分從超吸收性聚合物中泄露出來的 現象，并且所述超吸收性聚合物由于吸收容量減小程度非常低而可W防止皮疹。
[0007] 實現所述目的的方式
[000引本發明提供了運樣的超吸收性聚合物，其由W下算式1表示的吸收容量減小程度 為0 至 l(g/g)。
[0009] [算式U
[0010] 吸收容量減小程度=10分鐘內的吸收容量-3小時內的吸收容量 [OOW (在所述算式1中，
[0012] 10分鐘內的吸收容量是根據W下算式2的方法測量的超吸收性聚合物的吸收容量 值，3小時內的吸收容量是根據W下算式3的方法測量的超吸收性聚合物的吸收容量值）。 [OOU][算式 2]
[0014] 10 分鐘內的吸收容量(g/g) = [B(g)-(C(g))]/(A(g))
[001引化算式帥，
[0016] A是超吸收性聚合物的重量(g)，
[0017] B是在W下步驟之后測量的其中包含A(g)超吸收性聚合物的非織造包封物(85X 60mm)的重量(g):將所述非織造包封物在人造尿中浸泡10分鐘，將其取出并在空氣中排放5 秒，和在24張矩形衛生紙上從中除去水分，持續10秒，W及
[0018] C是在W下步驟之后測量的未包含超吸收性聚合物的非織造包封物的重量(g):將 所述非織造包封物在人造尿中浸泡10分鐘，將其取出并在空氣中排放5秒，和在24張矩形衛 生紙上從中除去水分，持續10秒）。
[0019] [算式 3]
[0020] 3 小時內的吸收容量(g/g) = [B(g)-(C(g)) ]/(A(g))
[0021] (在算式3中，
[0022] A是超吸收性聚合物的重量(g)，
[0023] B是在W下步驟之后測量的其中包含A(g)超吸收性聚合物的非織造包封物(85X 60mm)的重量(g):將所述非織造包封物在人造尿中浸泡3小時，將其取出并在空氣中排放5 秒，和在24張矩形衛生紙上從中除去水分，持續10秒，W及
[0024] C是在W下步驟之后測量的未包含超吸收性聚合物的非織造包封物的重量(g):將 所述非織造包封物在人造尿中浸泡3小時，將其取出并在空氣中排放5秒，和在24張矩形衛 生紙上從中除去水分，持續10秒）。
[0025] 優選地，所述超吸收性聚合物包含重均分子量為l，500,000g/mol或更大并且凝膠 強度(G'）為7000化或更大的丙締酸類樹脂。
[0026] 另外，根據抓ANA方法WSP241.2測量的所述超吸收性聚合物針對鹽水溶液的離屯、 保留容量(CRC)可為20至35g/g，并且其水溶性組分的含量可為0至15重量％。
[0027] 與此同時，本發明還提供了制備上文公開的超吸收性聚合物的方法，包括W下步 驟：
[0028] 制備包含水溶性締鍵式不飽和單體、內交聯劑和聚合引發劑的單體組合物；
[0029] 通過在聚合反應器中使所述單體組合物聚合來制備水凝膠聚合物；
[0030] 干燥水凝膠聚合物；
[0031 ]粉碎經干燥的聚合物；W及
[0032] 處理經粉碎的聚合物的表面，
[0033] 相對于每100重量份水溶性締鍵式不飽和單體可包括0.2重量份至2.0重量份內交 聯劑和0.001重量份至0.3重量份聚合引發劑，
[0034] 其中處理聚合物的表面的步驟包括W下步驟:通過使用包含表面交聯劑的表面交 聯溶液在160°C至200°C下使經粉碎的聚合物進行表面交聯反應20分鐘至60分鐘。
[0035] 水溶性締鍵式不飽和單體可包括選自W下的一種或更多種陰離子單體:丙締酸、 甲基丙締酸、馬來酸酢、富馬酸、己豆酸、衣康酸、2-丙締酷基乙橫酸、2-甲基丙締酷基乙橫 酸、2-(甲基）丙締酷基丙橫酸和2-(甲基)丙締酷胺-2-甲基丙橫酸、及其鹽;選自W下的一 種或更多種非離子親水性單體：（甲基)丙締酷胺、N-取代的（甲基)丙締酸醋、（甲基)丙締酸 2- 徑乙醋、（甲基)丙締酸2-徑丙醋、甲氧基聚乙二醇（甲基）丙締酸醋和聚乙二醇（甲基）丙 締酸醋；或者選自W下的一種或更多種含氨基的不飽和單體：（N，N)-二甲基氨基乙基（甲 基)丙締酸醋和(N，N)-二甲基氨基丙基（甲基)丙締酷胺、及它們的季錠化物。
[0036] 另外，內交聯劑可為選自W下的一種或更多種化合物:C8-C12雙丙締酷胺、雙甲基 丙締酷胺、N，N'-亞甲基雙丙締酷胺、C2-C10多元醇的多（甲基）丙締酸醋、C2-C10多元醇的多 (甲基)締丙基酸、N，N'-亞甲基雙（甲基)丙締酸醋、乙締氧基（甲基)丙締酸醋、聚乙締氧基 (甲基)丙締酸醋、丙締氧基（甲基）丙締酸醋、甘油二丙締酸醋、甘油Ξ丙締酸醋、Ξ徑甲基 丙烷Ξ丙締酸醋、Ξ締丙基胺、氯尿酸Ξ締丙醋、異氯酸Ξ締丙醋、聚乙二醇、二乙二醇和丙 二醇。
[0037] 聚合引發劑可為選自W下的任一種化合物:基于偶氮的引發劑、基于過氧化物的 引發劑、基于氧化還原的引發劑、有機面化物引發劑、基于過硫酸鹽/醋的引發劑、苯乙酬、 苯偶姻、二苯甲酬、芐基化合物，及其衍生物。
[0038] 表面交聯劑可為選自W下的一種或更多種化合物：1，3-丙二醇、2,3,4-Ξ甲基-1， 3- 戊二醇、2-下締-1，4-二醇、1，4-下二醇、1，3-下二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，2-環己 燒二甲醇、1,2-己二醇、1,3-己二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2,5-己二醇、2-甲基-1,3-戊二 醇、2-甲基-2,4-戊二醇、乙二醇、二乙二醇、Ξ乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二 醇、聚丙二醇、Ξ丙二醇、甘油、聚甘油、碳酸亞乙醋和碳酸1,2-亞丙醋。
[0039] 優選地，在W下條件下進行表面交聯反應：180°C至200°C的最大反應溫度，0.5小 時至1小時的總反應時間，和使160°C或更高的反應溫度維持至少25分鐘。
[0040] 另外，可根據UV聚合或熱聚合進行聚合。所述方法還可包括在處理水凝膠聚合物 之表面的步驟之后將水凝膠聚合物粉碎并分級為顆粒尺寸為150微米至850微米的顆粒的 步驟。
[0041] 發明效果
[0042] 本發明可W通過使用相對于單體較低但最佳的引發劑含量使得發生均勻的聚合 和交聯來提供包含聚合物網絡的大分子量聚合物。另外，就合適的水溶性組分和高凝膠強 度而言，本發明通過優化內交聯劑(包括基體樹脂）的含量提供了在超吸收性聚合物所需的 綜合特性方面優良的聚合物。因此，由于具有高分子量長鏈的聚合物網絡的凝膠強度高并 且吸收容量減小程度為0至1的低值，本發明可W提供適合制備舒適且可穿用的衛生用品的 超吸收性聚合物，所述衛生用品由于優異的防再潤濕能力而可W防止皮疹，在所述衛生用 品中，經過一段時間后，很少的水分從中泄露出來。
【具體實施方式】
[0043] 下文中，將更詳細地說明根據一個具體實施方案的超吸收性聚合物的制備方法。
[0044] 在超吸收性聚合物中，如果包含聚合物網絡的聚合物具有小于l，500,000g/mol的 低分子量，則水溶性組分的量增加，因此必須增加內交聯劑的量W使其降低。在運種情況 下，CRC減小并且吸收特性下降。另外，即使向W運種方法制備的基體樹脂中引入最優的表 面交聯反應，也不能長時間維持初始吸收量。
[0045] 另外，即使包含聚合物網絡的聚合物的分子量為l，500,000g/mol或更大，除非將 本發明的特定條件應用于表面交聯反應，否則存在w下問題:初始吸收特性優良但是凝膠 強度減小，W及無法長時間維持初始吸收量并且聚合物被再潤濕。
[0046] 也就是說，包含聚合物網絡的聚合物鏈必須具有高分子量、均勻的交聯密度和高 凝膠強度，W使吸收容量減小程度使得其在早期階段長時間保留所吸收的水分而不再潤 濕。但是，現有的已知聚合物樹脂由于使用了交聯劑例如環氧樹脂而未表現出均勻的交聯 分布。
[0047] 因此，為了使吸收容量減小程度幾乎不存在，聚合物必須具有1，500，OOOg/mol或 更大的高分子量，并且必需對其施加在160°C至200°C下進行表面交聯反應20分鐘至60分 鐘。作為