超吸收性树脂的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求分别于2015年6月1日和2016年5月31日提交的韩国专利申请第10-2015-0077534号和第10-2016-0067426号的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

本发明涉及具有显著改善的抗再湿润效果的超吸收性聚合物。

背景技术：

超吸收性聚合物(superabsorbentpolymer，sap)是一种能够吸收其自身重量的约500倍至1,000倍水分的合成聚合物材料。各制造商将其命名为不同的名称，例如sam(superabsorbentmaterial，超吸收性材料)、agm(absorbentgelmaterial，吸收性凝胶材料)等。自从这样的超吸收性聚合物开始实际应用于卫生产品以来，现在其不仅广泛用于卫生产品如儿童用一次性尿布、卫生巾等，还广泛用于园艺用保水性土产品、土木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域中的保鲜剂、泥敷剂用材料等。

在大多数情况下，这些超吸收性聚合物被广泛用于卫生材料领域，例如尿布、卫生巾等。对于这些应用，超吸收性聚合物需要表现出对于水分等的高吸收度，即使在外部压力下也不能释放所吸收的水，并且在由于吸收水而体积膨胀(溶胀)的状态下也必须保持形状以显示出优异的渗透性。

据报道，难以同时提高离心保留容量(crc，显示出超吸收性聚合物的水吸收和保留容量的基本物理特性)和负荷下吸收度(aul，即使在外部压力下也保留所吸收的水的特性)。原因是当将超吸收性聚合物的整体交联密度控制为较低时，离心保留容量变得相对较高，但是交联结构变得松散并且凝胶强度变低，导致负荷下吸收度降低。相反地，当将交联密度控制为较高并且因此负荷下吸收度提高时，紧密的交联结构之间几乎不吸收水，导致基本离心保留容量降低。由于上述原因，所以在提供离心保留容量和负荷下吸收度同时提高的超吸收性聚合物方面存在限制。

然而，随着最近卫生材料如尿布、卫生巾等的变薄，需要超吸收性聚合物具有更高的吸收性能。其中，离心保留容量和负荷下吸收度(不相容的物理特性)的同时增强以及液体渗透性的提高成为重要的问题。

此外，使用者重量的压力可以施加于卫生材料如尿布、卫生巾等。特别地，当液体被卫生材料如尿布、卫生巾等中使用的超吸收性聚合物吸收然后向其施加使用者重量的压力时，可能发生再润湿现象，其中再润湿现象引起超吸收性聚合物再次释放部分所吸收的液体。因此，为了避免这种再润湿现象，已经进行了许多尝试来提高负荷下吸收度、液体渗透性等。然而，尚未提出能够有效地避免再润湿现象的具体方法。

技术实现要素：

技术问题

本发明提供了能够有效地避免再润湿现象同时显示出优异的吸收特性的超吸收性聚合物。

技术方案

本发明的一个实施方案具有以下组成部分：

(1)一种平均颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物，其中通过使1g超吸收性聚合物在20g的0.9重量％氯化钠水溶液中溶胀10分钟而获得的凝胶的平均颗粒尺寸为600μm至1000μm。

(2)在(1)中描述的超吸收性聚合物，其中颗粒尺寸为300μm至600μm的颗粒为45重量％至85重量％。

(3)在(1)或(2)中所描述的超吸收性聚合物，其中颗粒尺寸大于0μm且为300μm或更小的颗粒为15重量％至25重量％。

(4)在(1)至(3)中任一项所描述的超吸收性聚合物，其中颗粒尺寸大于0μm且为600μm或更小的凝胶的分数为5重量％至30重量％。

(5)在(1)至(4)中任一项所描述的超吸收性聚合物，其中在生理盐水溶液中的离心保留容量(crc)为28g/g至35g/g，在生理盐水溶液中的0.9psi负荷下吸收度(aul)为14g/g至22g/g，在生理盐水溶液中的自由溶胀凝胶床渗透性(gbp)为40达西至100达西，以及涡旋时间为20秒至60秒。

本发明的另一个实施方案具有以下组成部分：

(6)一种制备方法，包括以下步骤：在内交联剂的存在下进行单体混合物的交联聚合以形成水凝胶聚合物，所述单体混合物包含具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体、发泡剂、泡沫促进剂和表面活性剂；对所述水凝胶聚合物进行干燥、粉碎和尺寸分选以形成基础聚合物粉末；以及在表面交联剂的存在下使所述基础聚合物粉末的表面另外交联以形成表面交联层。

(7)在(6)中所描述的制备方法，其中使用选自碳酸镁、碳酸钙、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾和碳酸钾中的一种或更多种作为发泡剂。

(8)在(6)或(7)中所描述的制备方法，其中使用具有聚醚侧链的聚硅氧烷作为表面活性剂。

(9)在(6)至(8)中任一项所描述的制备方法，其中使用无机酸铝盐和/或有机酸铝盐作为泡沫促进剂。

(10)在(6)至(9)中任一项所描述的制备方法，其中相对于单体混合物的总重量，以约0.05重量％至约5.0重量％的量使用发泡剂；相对于单体混合物的总重量，以约0.01重量％至约3重量％的量使用所述泡沫促进剂；以及相对于单体混合物的总重量，以约0.001重量％至约1重量％的量使用表面活性剂。

有益效果

根据本发明一个实施方案的超吸收性聚合物即使在部分溶胀的状态下也可以表现出高吸收速率和高凝胶强度，这是因为优化了部分溶胀的凝胶颗粒的尺寸。因此，超吸收性聚合物可以用来有效地避免再湿润现象。

附图说明

图1至图3为用于测量凝胶床渗透性的示例性装置和装置中设置的组件的示意图。

具体实施方式

下文中，对根据本发明的具体实施方案的超吸收性聚合物进行说明。

根据本发明的一个实施方案，提供了平均颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物，其中通过使1g超吸收性聚合物在20g的0.9重量％氯化钠水溶液中溶胀10分钟而获得的凝胶的平均颗粒尺寸为600μm至1000μm。

本发明人的实验结果确定，当通过使平均颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物在上述条件下部分溶胀而获得的凝胶的平均颗粒尺寸为600μm至1000μm时，该超吸收性聚合物可以具有优化的孔径、孔隙率等，以表现出高的吸收速率和优异的液体渗透性。还可以确定，由于这些特性，超吸收性聚合物即使在部分溶胀的状态下也可以表现出高的吸收速率、优异的负荷下吸收度和液体渗透性，从而有效地避免再湿润现象，其中再湿润现象引起被超吸收性聚合物吸收的液体因外部压力而泄漏回来，从而完成了本发明。

因此，只要通过使任何种类的超吸收性聚合物在上述条件下部分溶胀而获得的凝胶的平均颗粒尺寸满足上述范围，就可以提供再湿润现象被有效抑制的超吸收性聚合物。

更具体地，通过使超吸收性聚合物在上述条件下部分溶胀而获得的凝胶的平均颗粒尺寸可以为600μm至1000μm、650μm至950μm、或700μm至900μm。这种超吸收性聚合物可以具有优化的孔径、孔隙率等，以表现出高的吸收速率和优异的液体渗透性，从而显示出更优异的抗再湿润效果。

通过部分溶胀而获得的凝胶的平均颗粒尺寸可以通过本发明所属领域已知的多种方法由通过使超吸收性聚合物在上述条件下部分溶胀而获得的凝胶来测量。

详细地，将1g超吸收性聚合物放入塑料袋中，并通过向其中添加20g的0.9重量％生理盐水溶液使超吸收性聚合物溶胀10分钟，从而获得凝胶。塑料袋是任何塑料袋，只要其由不吸收生理盐水溶液的材料制成即可。其非限制性实例可以是由pe(聚乙烯)制成的塑料袋。

对于由此获得的凝胶，可以添加二氧化硅以容易地测量凝胶的平均颗粒尺寸。二氧化硅可以防止在凝胶的尺寸分选过程期间凝胶由于其湿润表面而彼此粘着的现象。二氧化硅的添加不会改变凝胶的颗粒尺寸分布，因此，可以使用任何疏水性或亲水性二氧化硅，只要其能够防止凝胶在尺寸分选过程期间的粘着现象即可。此外，凝胶的颗粒尺寸分布不受二氧化硅的添加量影响，因此二氧化硅可以以适当的量使用。作为非限制性实例，为了获得具有重现性的相等颗粒尺寸分布，可以将二氧化硅充分地施用于凝胶表面，并测量凝胶的颗粒尺寸。

凝胶的平均颗粒尺寸可以根据本发明所属领域已知的多种方法测量。例如，凝胶的平均颗粒尺寸可以根据欧洲一次性用品和非织造协会(europeandisposablesandnonwovensassociation，edana)标准wsp220.2方法测量。

同时，如本文所使用的室温是指没有加热或冷却的自然温度，约1℃至约30℃、约5℃至约30℃、或约15℃至约25℃。

在根据一个实施方案的通过在上述条件下部分溶胀而获得的凝胶的平均颗粒尺寸满足上述范围时，超吸收性聚合物可以表现出均匀的颗粒尺寸分布。

例如，一个实施方案的超吸收性聚合物可以包含量为45重量％至85重量％的颗粒尺寸为300μm至600μm的颗粒。因此，超吸收性聚合物即使在部分溶胀之后也可以表现出高的吸收速率和优异的凝胶强度。

作为另一个实例，一个实施方案的超吸收性聚合物可以包含量为15重量％至25重量％的颗粒尺寸大于0μm且为300μm或更小的颗粒。

由于使超吸收性聚合物部分溶胀容易形成具有均匀颗粒尺寸分布的凝胶，因此具有小颗粒尺寸的凝胶颗粒可以由具有小颗粒尺寸的超吸收性聚合物提供。因此，具有所述颗粒尺寸分布的超吸收性聚合物可以表现出改善更多的抗再湿润效果。

此外，超吸收性聚合物可以包含量为45重量％至85重量％的颗粒尺寸为300μm至600μm的颗粒和量为15重量％至25重量％的颗粒尺寸大于0μm且为300μm或更小的颗粒。在这种情况下，超吸收性聚合物可以包含剩余量的颗粒尺寸大于600μm的颗粒。具有上述颗粒尺寸分布的超吸收性聚合物可以在部分溶胀的状态下表现出改善更多的吸收速率和凝胶强度。

此外，关于根据一个实施方案的超吸收性聚合物，颗粒尺寸大于0μm且为600μm或更小的凝胶的分数可以为5重量％至30重量％、或5重量％至20重量％。凝胶通过使超吸收性聚合物在上述条件下部分溶胀来获得。

由于具有小颗粒尺寸的凝胶颗粒，这种超吸收性聚合物即使在部分溶胀的状态下也可以表现出较高的吸收速率和较高的凝胶强度。因此，超吸收性聚合物可以表现出显著改善的抗再湿润效果。

特别地，当超吸收性聚合物具有上述的颗粒尺寸分布时，颗粒尺寸大于0μm且为600μm或更小的凝胶的分数可以满足上述范围。

同时，根据一个实施方案的超吸收性聚合物可以具有优化的孔径、孔隙率等以显示出优异的吸收性能，其中通过使超吸收性聚合物在所述条件下部分溶胀而获得的凝胶的平均颗粒尺寸满足上述范围。

更具体地，根据一个实施方案的超吸收性聚合物可以表现出以下特性：在生理盐水溶液中的离心保留容量(crc)为28g/g至35g/g、28.5g/g至34g/g、或29g/g至33g/g，在生理盐水溶液中的0.9psi负荷下吸收度(aul)为14g/g至22g/g、15g/g至21g/g、16g/g至20g/g、或18g/g至20g/g，在生理盐水溶液中的自由溶胀凝胶床渗透性(gbp)为40达西至100达西、45达西至90达西、或50达西至80达西，以及涡旋时间为20秒至60秒、25秒至55秒、或30秒至50秒。

根据一个实施方案的具有这些特性的超吸收性聚合物不仅可以表现出优异的基本吸收性能，而且还可以表现出显著改善的抗再湿润效果，因此，其可以应用于各种卫生产品如尿布等，从而表现出非常优异的整体物理特性。

特别地，当根据一个实施方案的具有这些特性的超吸收性聚合物包含量为45重量％至85重量％的颗粒尺寸为300μm至600μm的颗粒或量为15重量％至25重量％的颗粒尺寸大于0μm且为300μm或更小的颗粒，或者颗粒尺寸大于0μm且为600μm或更小的凝胶的分数为5重量％至30重量％的量，或者满足这些条件中的两个或更多个条件时，超吸收性聚合物即使在部分溶胀的状态下也不仅可以表现出优异的基本吸收性能，而且还可以表现出优异的吸收速率和凝胶强度，从而表现出显著改善的抗再湿润效果和高的干燥效率。

同时，在生理盐水溶液中的离心保留容量(crc)可以根据edana方法wsp241.2测量。更具体地，离心保留容量可以在对超吸收性聚合物进行尺寸分选以制备颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物并且使超吸收性聚合物吸收生理盐水溶液30分钟之后，通过以下计算式1来计算：

[计算式1]

crc(g/g)＝{[w2(g)-w1(g)]/w0(g)}-1

其中，

w0(g)是颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物的初始重量(g)，w1(g)是在没有超吸收性聚合物的情况下使用离心机以250g排水3分钟之后测量的装置的重量，以及w2(g)是在将颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物在室温下浸入0.9重量％生理盐水溶液中30分钟并使用离心机以250g排水3分钟之后测量的包含超吸收性聚合物的装置的重量。

此外，0.9psi负荷下吸收度(aul)可以根据edana方法wsp242.2测量。更具体地，负荷下吸收度可以在使超吸收性聚合物在约0.9psi的负荷下吸收生理盐水溶液1小时之后，通过以下计算式2来计算：

[计算式2]

aul(g/g)＝[w4(g)-w3(g)]/w0(g)

其中，

w0(g)是超吸收性聚合物的初始重量(g)，w3(g)是超吸收性聚合物的重量和能够为超吸收性聚合物提供负荷的装置的重量之和，以及w4(g)是在使超吸收性聚合物在负荷(0.9psi)下吸收生理盐水溶液1小时之后的超吸收性聚合物的重量和能够为超吸收性聚合物提供负荷的装置的重量之和。

计算式1和2中所描述的w0(g)对应于在吸收生理盐水溶液至超吸收性聚合物中之前的初始重量，并且可以彼此相同或不同。

在生理盐水溶液中的凝胶床渗透性(gbp)可以根据专利申请第2014-7018005号中描述的以下方法以达西或cm²为单位来测量。1达西意指1cp粘度的流体在1atm每1cm的压力梯度下以每秒1mm流过1cm²。凝胶床渗透性与面积具有相同的单位，并且1达西等于0.98692×10-¹²m²或0.98692×10-⁸cm²。

更具体地，本文中所使用的gbp意指在通常称为0psi的自由溶胀状态(在0psi溶胀压力测试下的凝胶床渗透性(gbp))下的溶胀凝胶层(或床)的渗透度(或渗透性)，并且可以通过使用图1至图3所示的装置来测量。

参照图1至图3，在用于测量gbp的装置500中，测试装置组合件528包括样品容器530和柱塞536。柱塞包括具有沿纵向轴向下钻取的圆柱形孔的轴538和位于轴底部的头部550。轴孔562的直径为约16mm。柱塞头部连接至轴，例如，通过粘合剂连接。在轴的径向轴中钻取有十二个孔544，以每90度定位的三个孔的直径为约6.4mm。轴538由lexan棒或等同材料机械加工而成，并且具有约2.2cm的外径和约16mm的内径。柱塞头部550具有七个孔的同心内环560内环和14个孔的外环554(所有孔的直径为约8.8mm)，以及与轴对齐的约16mm的孔。柱塞头部550由lexan棒或等同材料机械加工而成，并且具有约16mm的高度和定径为使得其在筒534内以最小壁间隙配合但仍自由滑动的直径。柱塞头部550和轴538的总长度为约8.25cm，但是可以在轴的顶部进行机械加工以获得柱塞536的期望质量。柱塞536包括沿双轴拉伸至拉紧且连接至柱塞536下端的100目不锈钢布筛网564。该筛网使用使筛网牢固地粘附至柱塞头部550的适当溶剂连接至柱塞头部550。必须注意避免过多的溶剂迁移进入筛网的开口部分中并减小用于液体流动的开口面积。可以适当地使用来自ips公司(在美国加利福尼亚州的gardena具有营业所)的丙烯酸类溶剂weld-on4。样品容器530包括筒534和沿双轴拉伸至拉紧且连接至筒534下端的400目不锈钢布筛网566。该筛网使用使筛网牢固地粘附至筒的适当溶剂连接至筒。必须注意避免过多的溶剂迁移进入筛网的开口部分中并减小用于液体流动的开口面积。可以适当地使用来自ips公司(在美国加利福尼亚州的gardena具有营业所)的丙烯酸类溶剂weld-on4。在测试期间，图2中表示为568的凝胶颗粒样品(溶胀的超吸收性聚合物)负载在筒534内的筛网566上。

筒534可以由透明lexan棒或等同材料钻孔而成，或者可以由lexan管或等同材料切割而成，并且具有约6cm的内径(例如，约28.27cm²的截面面积)、约0.5cm的壁厚度和约7.95cm的高度。在筒534的外径中机械加工出阶梯，使得在距离筒534底部31mm处存在外径为66mm的区域534a。配合区域534a的直径的o形环540可以放置在阶梯顶部。

环形砝码548具有直径为约2.2cm且1.3cm深的沉孔(counter-boredhole)，使得其自由滑动到轴538上。环形砝码还具有约16mm的通孔548a。环形砝码548可以由不锈钢或由耐0.9重量％生理盐水溶液(氯化钠水溶液)腐蚀的其他合适材料制成。柱塞536和环形砝码548的组合重量等于约596g，其相当于在约28.27cm²的样品面积上向样品568施加约0.3psi或约20.7达因/cm²(2.07kpa)的压力。

当在gbp测试期间测试溶液流动通过测试装置时，通常将样品容器530放在堰(weir)600上。堰的目的是为了转移溢出样品容器530顶部的液体并将溢出液体转移至单独的收集装置601。堰可以位于天平602之上，所述天平602具有位于其上的烧杯603以收集通过溶胀样品568的生理盐水溶液。

为了在“自由溶胀”条件下进行凝胶床渗透性测试，将其上放置有砝码548的柱塞536放入空的样品容器530中，并且使用精确至0.01mm的合适量规测量从砝码548顶部至样品容器530底部的高度。厚度量规在测量期间施加的力应该尽可能低，优选小于约0.74n。在使用多重测试装置时测量每个空的样品容器530并追踪所使用的柱塞536和砝码548是重要的。

此外，期望放置样品容器530的基底是平坦的并且砝码548的顶表面平行于样品容器530的底表面。测试样品由待测试gbp的超吸收性聚合物来制备。例如，制备通过美国标准30目筛网预筛并保留在美国标准50目筛网上的颗粒尺寸为约300μm至约600μm的超吸收性聚合物作为测试样品。将约2.0g样品放置在样品容器530中并且均匀地铺在样品容器的底部上。然后将其中具有2.0g样品而没有柱塞536和砝码548的容器浸入0.9重量％生理盐水溶液中约60分钟，以使样品在没有任何限制负荷的情况下溶胀。此时，将样品容器530放置在位于贮液器中的筛网上，使得样品容器530升高至略高于贮液器的底部。筛网不会阻止生理盐水溶液流入样品容器530中。适当的筛网可以由eaglesupplyandplastic(在美国威斯康辛的appleton具有营业所)以零件编号7308获得。在饱和期间，可以控制生理盐水溶液的深度，使得样品容器内的表面仅由样品而不由生理盐水溶液限定。

在该时期结束时，将柱塞536和砝码548组合件放置在样品容器530中的饱和样品568上，然后从溶液中取出样品容器530、柱塞536、砝码548和样品568。然后，在gbp测量之前，使样品容器530、柱塞536、砝码548和样品568在厚度均匀的大网格非变形板上保持静置约30秒。该板将防止样品容器中的液体由于表面张力而释放到平坦表面上。该板的总尺寸为7.6cm×7.6cm，并且每个网格的大小尺寸为1.59cm长×1.59cm宽×1.12cm深。适用于该板的材料为可得自于mcmastercarrsupplycompany(在美国伊利诺斯州的芝加哥具有营业所)的目录编号为1624k27的抛物线型扩散板，然后可以将其切割成适当的尺寸。

通过使用与先前使用的相同厚度量规再次测量从砝码548底部到样品容器530顶部的高度，前提是零点自初始高度测量不变。在厚度量规就位之后，应当尽可能实际地进行高度测量。从在使样品568饱和之后获得的高度测量结果中减去其中柱塞536和砝码548放置在空的样品容器530中的空组合件的高度测量结果。所得值为饱和样品568的厚度或高度“h”。此外，如果该板包括在含有饱和样品568的组合件中，则在测量空组合件的高度时该板也必须存在。

gbp测量开始于通过将0.9％生理盐水溶液流递送至其中具有饱和样品568、柱塞536和砝码548的样品容器530中。调节生理盐水溶液进入容器的流速以使生理盐水溶液溢出筒534的顶部，产生等于样品容器530高度的恒定头压。生理盐水溶液可以通过足以确保来自筒顶部的溢出量小且恒定的任何合适手段添加，例如，用计量泵604。溢出液体被转移到单独的收集装置601中。使用天平602和烧杯603通过重力测量相对于时间的经过样品568的溶液的量。一旦开始溢出，就每秒采集来自天平602的数据点，持续至少60秒。数据采集可以手动或者用数据采集软件进行。经过溶胀样品568的流速q通过经过样品568的流体(g)相对于时间(秒)的线性最小二乘拟合以g/秒为单位来确定。

可以根据以下计算式3由获得的数据计算gbp(cm²)，以确定凝胶床渗透性：

[计算式3]

k＝[q*h*μ]/[a*ρ*p]

其中，

k为凝胶床渗透性(cm²)，

q为流速(g/秒)，

h为溶胀样品的高度(cm)，

μ为液体粘度(p)(在该测试中所使用的测试溶液的粘度为约1cp)，

a为液体流的截面面积(对于在该测试中所使用的样品容器为28.27cm²)，

ρ为液体密度(g/cm³)(对于在该测试中所使用的测试溶液为约1g/cm³)，

p为流体静压(达因/cm²)(通常为约7797达因/cm²)。

流体静压由p＝ρ*g*h计算，其中ρ为液体密度(g/cm³)，g为重力加速度(标称981cm/秒²)，以及h为流体高度(例如，对于本文所述的gbp测试为7.95cm)。

同时，涡旋时间可以根据国际专利申请第1987-003208号中描述的方法以秒为单位来测量。更具体地，涡旋时间可以通过测量在向50ml生理盐水溶液中添加2g超吸收性聚合物然后以600rpm搅拌之后直到涡旋消失所需的时间来计算。

一个实施方案的超吸收性聚合物可以通过适当地控制本发明所属领域已知的各种不同种类的超吸收性聚合物的结构或物理特性来提供，其中通过在上述条件下部分溶胀而获得的凝胶的平均颗粒尺寸在上述范围内。更具体地，与先前现有的超吸收性聚合物一样，一个实施方案的超吸收性聚合物基本上可以包含作为基础聚合物粉末的交联聚合物，其中交联聚合物由水溶性烯键式不饱和单体的交联聚合而获得；并且可以包含形成在基础聚合物粉末上的表面交联层。此外，一个实施方案的超吸收性聚合物可以包含这样的结构或附加组分，使得通过在上述条件下部分溶胀而获得的凝胶具有在上述范围内的平均颗粒尺寸。

例如，与现有的超吸收性聚合物相比，一个实施方案的超吸收性聚合物可以具有增加的吸收面积，并因此，通过在上述条件下部分溶胀而获得的凝胶可以具有在上述范围内的平均颗粒尺寸。具体地，在基础聚合物粉末的聚合期间可以使用能够产生气泡的发泡剂、用于促进气泡产生的泡沫促进剂和用于稳定气泡形成的表面活性剂，从而提供其中通过在上述条件下部分溶胀而获得的凝胶具有在上述范围内的平均颗粒尺寸的超吸收性聚合物。

更具体地，一个实施方案的超吸收性聚合物可以通过包括以下步骤的制备方法来制备：在内交联剂的存在下进行单体混合物的交联聚合以形成水凝胶聚合物，所述单体混合物包含具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体、发泡剂、泡沫促进剂和表面活性剂；对水凝胶聚合物进行干燥、粉碎和尺寸分选以形成基础聚合物粉末；以及在表面交联剂的存在下使基础聚合物粉末的表面另外交联以形成表面交联层。

在该制备方法中，作为水溶性烯键式不饱和单体，可以使用选自以下的一种或更多种：阴离子单体，例如丙烯酸、(甲基)丙烯酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙磺酸、2-甲基丙烯酰基乙磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸或2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，及其盐；非离子亲水性单体，例如(甲基)丙烯酰胺、n-取代的(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯或聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯；以及含氨基的不饱和单体，例如(n,n)-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯或(n,n)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺，及其季铵化合物。其中，可以使用丙烯酸或其盐，例如至少部分被中和的丙烯酸和/或其碱金属盐例如其钠盐，并且通过使用这些单体可以制备具有优异物理特性的超吸收性聚合物。当使用丙烯酸的碱金属盐作为单体时，丙烯酸可以在用碱性化合物如苛性钠(naoh)中和之后使用。在这方面，水溶性烯键式不饱和单体的中和度可以控制在约50％至约95％或约70％至约85％的范围内。当水溶性烯键式不饱和单体在上述范围内进行中和时，可以提供具有优异的离心保留容量而没有沉淀问题的超吸收性聚合物。

在包含水溶性烯键式不饱和单体的单体混合物中，基于包含下述原料的单体混合物和溶剂的总重量，水溶性烯键式不饱和单体的浓度可以为约20重量％至约60重量％、或约40重量％至约50重量％，并且可以根据聚合时间和反应条件适当地控制浓度。然而，如果单体浓度太低，则超吸收性聚合物的产率可能变低并且可能产生经济问题。相反，如果浓度过高，则存在以下过程问题：部分单体沉淀，或者在粉碎经聚合的水凝胶聚合物时的粉碎效率降低，以及超吸收性聚合物的物理特性可能劣化。

作为用于在基础聚合物粉末中形成多个孔的发泡剂，可以使用碳酸盐，其气泡形成可以通过泡沫促进剂来促进并且其能够通过表面活性剂来实现稳定气泡形成。

碳酸盐的更具体实例可以包括选自以下的一种或更多种：碳酸镁、碳酸钙、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾和碳酸钾。

作为用于促进发泡剂产生气泡的泡沫促进剂，可以使用无机酸铝盐例如硫酸铝、氯化铝等，或者有机酸铝盐例如乳酸铝、草酸铝、柠檬酸铝、尿酸铝等。

如果水凝胶聚合物通过仅使用发泡剂和表面活性剂而不使用泡沫促进剂来形成，则可能无法实现优化的孔隙率和孔结构，并因此根据一个实施方案的在上述条件下部分溶胀的凝胶的平均颗粒尺寸超出上述范围。

作为用于通过发泡剂和泡沫促进剂诱导稳定气泡形成的表面活性剂，可以使用基于有机硅的表面活性剂。这些基于有机硅的表面活性剂可以极大地有助于提供具有适当孔隙率以表现出优异离心保留容量和负荷下吸收度并且还具有适当密度以在加工(例如尺寸分选等)期间容易操作的超吸收性聚合物。

作为基于有机硅的表面活性剂，可以使用含有聚醚侧链的聚硅氧烷等。其中，可以使用具有含有聚醚侧链如聚(环氧乙烷)或聚(环氧丙烷)的聚二甲基硅氧烷骨架结构的基于有机硅的表面活性剂。表面活性剂的实例可包括xiameter(r)的ofx-0190fluid(peg/ppg-18/18二甲聚硅氧烷)、ofx-0193fluid(peg-12二甲聚硅氧烷)、ofx-5220fluid(peg/ppg-17/18二甲聚硅氧烷)、ofx-5324fluid(peg-12聚二甲基硅氧烷)等。

在包含水溶性烯键式不饱和单体等的单体混合物中，相对于总单体混合物，发泡剂的浓度可以为约0.05重量％至约5.0重量％、或约0.1重量％至约3重量％；相对于总单体混合物，泡沫促进剂的浓度可以为约0.01重量％至约3重量％、或约0.5重量％至约2重量％，以及相对于总单体混合物，表面活性剂的浓度可以为约0.001重量％至约1重量％、或约0.01重量％至约0.5重量％。

当发泡剂、泡沫促进剂和表面活性剂可以在上述范围内使用时，可以优化超吸收性聚合物的孔径、孔隙率等以显著改善吸收表面积，从而提高吸收速率和抗再湿润效果。

同时，为了使水凝胶聚合物含有由发泡剂、泡沫促进剂和表面活性剂产生的大量气泡，并且在后续过程中稳定地保持包含在水凝胶聚合物中的多个孔，可以在形成水凝胶聚合物的步骤中使用含羟基化合物。

更具体地，当在形成水凝胶聚合物的步骤中使用含羟基化合物时，可以提高聚合溶液的粘度以缩短使包含水溶性烯键式不饱和单体等的单体混合物交联聚合时的凝胶化时间。因此，可以有效地防止由发泡剂等产生的大量气泡从聚合溶液中逸出，并且可以使大量的气泡包含在水凝胶聚合物中。此外，含羟基化合物可以包含在最终制备的超吸收性聚合物中以改善超吸收性聚合物的润湿性。因此，超吸收性聚合物在无压力下或在压力下可以具有改善更多的吸收速率。

可以使用聚乙烯醇或聚亚烷基二醇例如聚乙二醇作为含羟基化合物。相对于总单体混合物，含羟基化合物的浓度可以为约0.1重量％至约1重量％。在该范围内，可以有效地增加超吸收性聚合物的吸收面积和润湿性。

作为将基本交联结构引入至基础聚合物粉末中的内交联剂，可以没有限制地使用通常用于制备超吸收性聚合物的具有可交联官能团的任何内交联剂。然而，为了通过将适当的交联结构引入至基础聚合物粉末中来进一步改善超吸收性聚合物的物理特性，可以使用具有多个氧化亚乙基的多官能的基于丙烯酸酯的化合物作为内交联剂。内交联剂的更具体实例可包括选自以下的一种或更多种：聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)、甘油二丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、未改性的或乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)、己二醇二丙烯酸酯和三乙二醇二丙烯酸酯。相对于单体混合物，内交联剂可以以约0.01重量％至约0.5重量％的量包含在内，从而使经聚合的聚合物交联。

此外，单体混合物还可以包含通常用于制备超吸收性聚合物的聚合引发剂。

具体地，根据聚合方法，聚合引发剂可以是热聚合引发剂或通过uv照射的光聚合引发剂。然而，即使进行光聚合，uv照射等也可以产生一定量的热量，并且放热聚合反应也产生一定量的热量。因此，可以进一步包含热聚合引发剂。

作为光聚合引发剂，可以在构成上没有限制地使用能够通过光例如uv而形成自由基的化合物。

例如，可以使用选自以下的一种或更多种作为光聚合引发剂：安息香醚、二烷基苯乙酮、羟基烷基酮、乙醛酸苯酯、苄基二甲基缩酮、酰基膦和α-氨基酮。同时，作为酰基膦的具体实例，可以使用市售的lucirintpo，即2,4,6-三甲基-苯甲酰基-三甲基氧化膦。更多不同的光聚合引发剂在由reinholdschwalm著写的“uvcoatings：basics，recentdevelopmentsandnewapplication(elsevier，2007)”第115页中被详细地公开，然而，其不限于上述实例。

相对于单体混合物，光聚合引发剂可以以约0.01重量％至约1.0重量％的量包含在内。如果光聚合引发剂的浓度太低，则聚合速率可能变低。如果光聚合引发剂的浓度太高，则超吸收性聚合物的分子量可能变低并且其物理特性可能不均匀。

此外，可以使用选自以下的一种或更多种作为热聚合引发剂：基于过硫酸盐的引发剂、基于偶氮的引发剂、过氧化氢和抗坏血酸。基于过硫酸盐的引发剂的具体实例可包括过硫酸钠(na2s2o8)、过硫酸钾(k2s2o8)、过硫酸铵((nh4)2so4)等。基于偶氮的引发剂的实例可包括2,2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2-偶氮双(n,n-二亚甲基)异丁基脒二盐酸盐、2-(氨基甲酰偶氮)异丁腈、2,2-偶氮双(2-[2-咪唑啉-2-基]二盐酸盐、4,4-偶氮双-(4-氰基戊酸)等。更多不同的热聚合引发剂在由odian著写的“principlesofpolyynt(wiley，1981)”的第203页中被详细地公开，然而，其不限于上述实例。

相对于单体混合物，热聚合引发剂可以以约0.001重量％至约0.5重量％的量包含在内。如果热聚合引发剂的浓度太低，则几乎不发生额外的热聚合，从而可能无法充分获得热聚合引发剂的额外效果。如果热聚合引发剂的浓度太高，则超吸收性聚合物的分子量可能变低并且其物理特性可能不均匀。

如果需要，单体混合物还可以包含添加剂，例如增稠剂、增塑剂、保存稳定剂、抗氧化剂等。

原料例如上述水溶性烯键式不饱和单体、发泡剂、泡沫促进剂、表面活性剂、光聚合引发剂、热聚合引发剂、内交联剂和添加剂可以以溶解在溶剂中的单体混合溶液的形式制备。

在这方面，作为溶剂，可以在构成上没有限制地使用任何溶剂，只要其能够溶解上述组分即可，例如可以组合使用选自以下的一种或更多种：水、乙醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、1,4-丁二醇、丙二醇、乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、环己酮、环戊酮、二甘醇单甲醚、二甘醇乙醚、甲苯、二甲苯、丁内酯、卡必醇、甲基溶纤剂乙酸酯和n,n-二甲基乙酰胺。

溶剂可以以单体混合物的总重量中不包括上述组分的剩余量包含在内。

同时，通过单体混合物的热聚合或光聚合来形成水凝胶聚合物的方法可以在配备有搅拌轴的反应器(例如捏合机)中进行以促进气泡产生。

如上所述，根据配备在反应器中的搅拌轴的类型，通过向配备有搅拌轴的反应器(例如捏合机)提供聚合能源(例如热或光)而从反应器的出口排出的水凝胶聚合物的尺寸可以为数厘米或数毫米。具体地，根据向其供给的单体混合物的浓度、供给速度等，水凝胶聚合物可以以多种形式获得。通常，可以获得重均颗粒尺寸为约2mm至约50mm的水凝胶聚合物。

在这方面，由此通过该方法获得的水凝胶聚合物的含水量通常可以为约40重量％至约80重量％。同时，如本文所使用的术语“含水量”意指水凝胶聚合物的总重量中的含水量，其通过从水凝胶聚合物的重量中减去干聚合物的重量而获得。具体地，含水量被定义为通过在用红外加热升高聚合物的温度的干燥过程期间，根据聚合物中水的蒸发而测量重量损失来计算的值。在这方面，在如下确定的干燥条件下测量含水量：将温度从室温升至约180℃，然后将温度保持在180℃，并将总干燥时间确定为20分钟，包括用于升温步骤的5分钟。

在单体的交联聚合之后，可以进行干燥、粉碎和尺寸分选过程以获得基础聚合物粉末。通过粉碎和尺寸分选过程，适当地制备并提供了由此获得的基础聚合物粉末和超吸收性聚合物，使得其颗粒尺寸为约150μm至约850μm。更具体地，至少约95重量％的由此获得的基础聚合物粉末和超吸收性聚合物的颗粒尺寸可以为约150μm至约850μm，并且颗粒尺寸小于约150μm的细粉可以小于约3重量％。

因此，当将基础聚合物粉末和超吸收性聚合物的颗粒尺寸分布控制在该优选范围内时，最终制备的超吸收性聚合物可以表现出优异的吸收特性。

同时，下面将更详细地描述进行干燥、粉碎和尺寸分选的方法。

首先，在干燥水凝胶聚合物时，如果需要，可以在干燥之前进一步进行粗粉碎过程以提高干燥过程的效率。

所使用的粉碎装置在构造方面没有限制。具体地，可以使用选自以下的任一种装置：立式粉碎机、涡轮切割机、涡轮研磨机、旋转式切碎机、切碎机(cuttermill)、盘式磨机、碎片破碎机、破碎机、切碎机(chopper)和盘式切割机，但不限于此。

在这方面，可以进行粗粉碎使得水凝胶聚合物的颗粒尺寸为约2mm至约10mm。

由于高含水量，在技术上不容易将水凝胶聚合物粉碎成小于2mm的颗粒尺寸，并且经粉碎的颗粒之间可能发生团聚现象。同时，当颗粒尺寸大于10mm时，提高后续干燥过程的效率的效果可能不令人满意。

使如上经粗粉碎的水凝胶聚合物或者在刚聚合之后没有粗粉碎步骤的水凝胶聚合物干燥。在这种情况下，干燥步骤的干燥温度可以为约50℃至约250℃。

当干燥温度低于50℃时，干燥时间可能变得太长或者最终形成的超吸收性聚合物的物理特性劣化，而当干燥温度高于250℃时，仅聚合物的表面被干燥，并因此在后续的粉碎步骤期间可能产生细粉，并且最终形成的超吸收性聚合物的物理特性劣化。

同时，考虑到过程效率等，干燥时间可以为约20分钟或约15小时，但不限于此。

干燥步骤的干燥方法也可以在构造上没有任何限制地选择和使用，只要其是通常用于干燥水凝胶聚合物的方法即可。具体地，干燥步骤可以通过例如热空气供应、红外照射、微波照射或紫外照射的方法进行。当完成上述干燥步骤时，聚合物的含水量可以为约0.1重量％至约10重量％。

随后，使通过干燥步骤获得的经干燥的聚合物经受粉碎步骤。

通过粉碎步骤获得的聚合物粉末的颗粒尺寸可以为约150μm至约850μm。用于实现上述颗粒尺寸的粉碎装置的具体实例可以包括针磨机、锤磨机、螺旋式磨机、辊磨机、盘式磨机、点动式磨机等，但不限于此。

此外，为了控制在粉碎步骤之后最终产生的超吸收性聚合物粉末的物理特性，可以进行根据颗粒尺寸对粉碎之后获得的聚合物粉末进行分选的单独过程。优选地，分选颗粒尺寸为约150μm至约850μm的聚合物，并且仅使具有这样的颗粒尺寸的聚合物粉末进行表面交联反应并最终商业化。已经描述了通过该过程获得的基础聚合物粉末的颗粒尺寸分布，并且将省略其具体描述。

同时，在形成上述基础聚合物粉末的过程之后，可以在表面交联剂的存在下使基础聚合物粉末的表面进一步交联以形成表面交联层，从而制备超吸收性聚合物。

表面交联层可以通过使用已经用于制备超吸收性聚合物的表面交联剂来形成。作为表面交联剂，可以没有限制地使用本发明所属领域已知的任何表面交联剂。其更具体实例可以包括选自以下的一种或更多种：乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、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、三丙二醇、甘油、碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯。相对于基础聚合物粉末的总重量，这样的表面交联剂可以以约0.01重量％至3重量％的量使用。

在表面交联过程中，表面交联过程可以通过除表面交联剂之外进一步添加选自以下的一种或更多种无机材料来进行：二氧化硅、粘土、氧化铝、二氧化硅-氧化铝复合材料、二氧化钛、氧化锌和硫酸铝。这些无机材料可以以粉末形式或以液体形式使用，并且特别地，可以使用氧化铝粉末、二氧化硅-氧化铝粉末、二氧化钛粉末或纳米二氧化硅溶液。此外，相对于基础聚合物粉末的总重量，无机材料可以以约0.05重量％至约2重量％的量使用。

此外，在表面交联过程中，当通过代替无机材料或与无机材料一起添加多价金属阳离子而进行表面交联时，可以进一步优化超吸收性聚合物的表面交联结构。这可能是因为金属阳离子与超吸收性聚合物的羧基(cooh)形成螯合物，进一步减小交联距离。

将表面交联剂、(如果需要的话)无机材料和/或多价金属阳离子添加至基础聚合物粉末中的方法没有限制。例如，可以使用以下方法：在反应器中添加表面交联剂和基础聚合物粉末并使其混合的方法、将表面交联剂喷洒到基础聚合物粉末上的方法、以及将基础聚合物粉末和表面交联剂连续混合同时将其提供给连续运行的混合器的方法。

当向其中添加表面交联剂时，可以进一步将水和甲醇与其混合。当向其中添加水和甲醇时，具有表面交联剂可以均匀地分散在基础聚合物粉末中的优点。此时，可以调节所添加的水和甲醇的量，目的在于引起表面交联剂的均匀分散，防止基础聚合物粉末的团聚现象，以及优化表面交联剂的表面渗透深度。

表面交联反应可以通过在约100℃或更高温度下将施用有表面交联剂的基础聚合物粉末加热约20分钟或更长时间来进行。特别地，为了制备根据一个实施方案的可以更适合地满足所述物理特性的超吸收性聚合物，可以控制表面交联过程条件，使得最大反应温度为约100℃至约250℃。最大反应温度可以保持约20分钟或更长，或者约20分钟且1小时或更短。此外，从反应初始温度(例如，约100℃或更高)到最大反应温度的加热时间可以控制为约10分钟或更长，或者约10分钟或更长且1小时或更短。

用于升高表面交联反应的温度的手段没有特别限制。可以通过提供加热介质或者通过直接提供热源来进行加热。在这方面，适用的加热介质的类型可以是热流体，例如蒸汽、热空气、热油等，但不限于此。考虑到加热介质、加热速度和加热目标温度的手段，可以适当地选择所提供的加热介质的温度。同时，可以使用电加热器或气体加热器作为直接提供的热源，但是热源不限于这些实例。

通过上述制备方法获得的超吸收性聚合物可以在上述条件下部分溶胀以容易地形成具有均匀颗粒尺寸分布的凝胶，因此，部分溶胀的凝胶可以具有在上述范围内的平均颗粒尺寸。也就是说，通过上述制备方法获得的超吸收性聚合物即使在部分溶胀的状态下也可以表现出优异的吸收速率和高的凝胶强度，这是因为其孔径、孔隙率等由于发泡剂、泡沫促进剂和表面活性剂的使用而被优化。因此，可以有效地防止再湿润现象。

下文中，将参照本发明的具体实施例更详细地描述本发明的作用和效果。然而，这些实施例仅用于举例说明的目的，并且本发明的范围并不旨在受此限制。

实施例1：超吸收性聚合物的制备

将11g(相对于单体组合物为110ppm)用丙烯酸稀释的0.5％irgacure819引发剂和26g用丙烯酸稀释的5％聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda，分子量为400)混合以制备溶液(溶液a)。

制备用丙烯酸稀释的含有9mol％环氧乙烷的5％三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(乙氧基化tmpta，tmp(eo)9ta，m-3190miwonspecialtychemicalco.,ltd.)作为溶液b。

将37g溶液a和14g溶液b注入至被其中循环有预冷却至25℃的加热介质的夹套围绕的2l体积玻璃反应器中。将作为表面活性剂的2.8g用丙烯酸稀释的1％ofx-0193(xiameter(r))溶液注入至该玻璃反应器中并混合，然后缓慢滴加800g24％苛性钠溶液(溶液c)并混合。在确定通过滴加溶液c时的中和热而使混合溶液的温度升高至约72℃或更高之后，将混合溶液放置直至其冷却。由此获得的混合溶液中的丙烯酸的中和度为约70mol％。

同时，制备用水稀释的5％碳酸氢钠溶液作为溶液d，并将1.6g硫酸铝溶解于28g用水稀释的4％过硫酸钠溶液中以制备溶液e-1。

当将混合溶液的温度冷却至约45℃时，将34g预先制备的溶液d添加至混合溶液中并混合，同时向其中添加溶液e-1。

随后，将上述制备的混合溶液倒入安装在顶部安装有光照射装置并预热至80℃的方形聚合器中的vat型盘(宽15cm×长15cm)中，并且对混合溶液进行光照射。确定在光照射后约25秒从表面产生凝胶，并且在光照射后约30秒同时发生泡沫产生和聚合。然后使反应额外进行2分钟，并且将经聚合的片取出并切割成3cm×3cm的尺寸，然后使用切肉机进行切碎过程以将切片制备成碎屑。

随后，将碎屑在能够上下移动气流的烘箱中干燥。通过使180℃的热空气从底部向顶部流动15分钟并且再从顶部至底部流动15分钟来均匀地干燥碎屑，使得经干燥的碎屑的含水量为约2％或更少。

使用粉碎机将经干燥的碎屑粉碎并按尺寸进行分选，获得尺寸为约150μm至约850μm的基础聚合物。由此获得的基础聚合物的离心保留容量为36.5g/g，并且水溶性组分的含量为14.2重量％。离心保留容量根据edana方法wsp241.2测量，并且水溶性组分的含量根据edana方法wsp270.2测量。

然后，将100g基础聚合物与通过将3g水、3g甲醇、0.4g碳酸亚乙酯和0.5gaerosil200(evonik)混合而制备的交联剂溶液混合，然后在190℃下进行表面交联反应30分钟。将所得产物粉碎并通过筛以获得颗粒尺寸为150μm至850μm的经表面交联的超吸收性聚合物。

实施例2：超吸收性聚合物的制备

以与实施例1相同的方式制备基础聚合物，不同之处在于使用15g溶液d代替实施例1中的34g。所制备的基础聚合物的离心保留容量为35.2g/g并且水溶性组分含量为13.9重量％。以与实施例1相同的方式使用所制备的基础聚合物以获得颗粒尺寸为150μm至850μm的经表面交联的超吸收性聚合物。

实施例3：超吸收性聚合物的制备

将0.1gaerosil200(evonik)添加至100g实施例1中制备的经表面交联的超吸收性聚合物中，然后进行干混以获得超吸收性聚合物。

实施例4：超吸收性聚合物的制备

以与实施例1相同的方式制备基础聚合物，不同之处在于使用通过将0.8g硫酸铝溶解在28g用水稀释的4％过硫酸钠溶液中而制备的溶液(溶液e-2)来代替实施例1中的溶液e-1。所制备的基础聚合物的离心保留容量为37.4g/g并且水溶性组分的含量为15.1重量％。以与实施例1相同的方式使用所制备的基础聚合物以获得颗粒尺寸为150μm至850μm的经表面交联的超吸收性聚合物。

实施例5：超吸收性聚合物的制备

将11g(相对于单体组合物为110ppm)用丙烯酸稀释的0.5％irgacure819引发剂和26g用丙烯酸稀释的5％聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda，分子量为400)混合以制备溶液(溶液a)。

制备用丙烯酸稀释的含有9mol％环氧乙烷的5％三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(乙氧基化tmpta，tmp(eo)9ta，m-3190miwonspecialtychemicalco.,ltd.)作为溶液b。

将37g溶液a和14g溶液b注入至被其中循环有预冷却至25℃的加热介质的夹套围绕的2l体积玻璃反应器中。向该玻璃反应器中缓慢滴加800g24％苛性钠溶液(溶液c)并混合。在确定通过滴加溶液c时的中和热而使混合溶液的温度升高至约72℃或更高之后，将混合溶液放置直至其冷却。由此获得的混合溶液中的丙烯酸的中和度为约70mol％。

同时，制备用水稀释的5％碳酸氢钠溶液作为溶液d，并将0.8g硫酸铝溶解于28g用水稀释的4％过硫酸钠溶液中以制备溶液e-2，并且制备用水稀释的1％ofx-0193(xiameter(r))溶液作为溶液f。将34g溶液d和2.8g溶液f混合。

当将混合溶液的温度冷却至约45℃时，将预先制备的溶液d和f添加至混合溶液中并混合，同时向其中添加溶液e-2。

随后，将上述制备的混合溶液倒入安装在顶部安装有光照射装置并预热至80℃的方形聚合器中的vat型盘(宽15cm×长15cm)中，并且对混合溶液进行光照射。确定在光照射后约20秒从表面产生凝胶，并且在光照射后约30秒同时发生泡沫产生和聚合。然后使反应额外进行2分钟，并且将经聚合的片取出并切割成3cm×3cm的尺寸，然后使用切肉机进行切碎过程以将切片制备成碎屑。

随后，将碎屑在能够上下移动气流的烘箱中干燥。通过使180℃的热空气从底部向顶部流动15分钟并且再从顶部至底部流动15分钟来均匀地干燥碎屑，使得经干燥的碎屑的含水量为约2％或更少。

使用粉碎机将经干燥的碎屑粉碎并按尺寸进行分选，获得尺寸为约150μm至约850μm的基础聚合物。由此获得的基础聚合物的离心保留容量为35.8g/g，并且水溶性组分的含量为13.7重量％。

然后，将100g基础聚合物与通过将3g水、3g甲醇、0.4g碳酸亚乙酯和0.5gaerosil200(evonik)混合而制备的交联剂溶液混合，然后在190℃下进行表面交联反应30分钟。将所得产物粉碎并通过筛以获得颗粒尺寸为150μm至850μm的经表面交联的超吸收性聚合物。

比较例1：超吸收性聚合物的制备

以与实施例5相同的方式制备基础聚合物，不同之处在于将28g用水稀释的4％过硫酸钠溶液(溶液e-0)代替溶液d和f以及溶液e-2的混合物添加至实施例5的混合溶液中。所制备的基础聚合物的离心保留容量为39.3g/g并且水溶性组分的含量为19.3重量％。以与实施例5相同的方式使用所制备的基础聚合物以获得颗粒尺寸为150μm至850μm的经表面交联的超吸收性聚合物。

比较例2：超吸收性聚合物的制备

以与比较例1相同的方式制备基础聚合物，不同之处在于在将溶液e-0添加至比较例1中的混合溶液中之前进一步添加34g用水稀释的5％碳酸氢钠溶液(溶液d)。所制备的基础聚合物的离心保留容量为34.2g/g并且水溶性组分的含量为13.1重量％。以与比较例1相同的方式使用所制备的基础聚合物以获得颗粒尺寸为150μm至850μm的经表面交联的超吸收性聚合物。

比较例3：超吸收性聚合物的制备

以与实施例1相同的方式制备基础聚合物，不同之处在于不添加在实施例1中作为表面活性剂的用丙烯酸稀释的1％ofx-0193(xiameter(r))溶液。所制备的基础聚合物的离心保留容量为35.22g/g。以与实施例1相同的方式使用所制备的基础聚合物以获得颗粒尺寸为150μm至850μm的经表面交联的超吸收性聚合物。

比较例4：超吸收性聚合物的制备

以与实施例1相同的方式制备基础聚合物，不同之处在于将28g用水稀释的4％过硫酸钠溶液(溶液e-0)代替通过将1.6g硫酸铝溶解于28g用水稀释的4％过硫酸钠溶液中而制备的溶液(溶液e-1)添加至实施例1的混合溶液中。所制备的基础聚合物的离心保留容量为33.8g/g。以与实施例1相同的方式使用所制备的基础聚合物以获得颗粒尺寸为150μm至850μm的经表面交联的超吸收性聚合物。

实验例：超吸收性聚合物的评估

实施例1至5和比较例1至4中制备的超吸收性聚合物的特性如下进行评估，并示于下表1中。

(1)超吸收性聚合物的平均颗粒尺寸

根据欧洲一次性用品和非织造协会标准edanawsp220.2来测量实施例1至5和比较例1至4中制备的超吸收性聚合物的平均颗粒尺寸。

(2)通过使超吸收性聚合物部分溶胀而获得的凝胶的平均颗粒尺寸

如下使实施例1至5和比较例1至4中制备的超吸收性聚合物部分溶胀。

将1g超吸收性聚合物放入由pe制成的塑料袋中，并向其中注入20g的0.9重量％生理盐水溶液以使超吸收性聚合物溶胀10分钟。然后，向所得凝胶(部分溶胀的超吸收性聚合物)中添加0.1g疏水性二氧化硅(商品名：dm-30s，制造商：tokuyama)，并摇动塑料袋以将二氧化硅均匀地施用至溶胀的超吸收性聚合物上。

添加疏水性二氧化硅以防止在测量凝胶的平均颗粒尺寸期间凝胶彼此粘着的现象。多个实验的结果确定，凝胶的颗粒尺寸不随疏水性二氧化硅的添加和添加量而改变。

根据欧洲一次性用品和非织造协会标准edanawsp220.2来测量所得凝胶的平均颗粒尺寸。

(3)离心保留容量(crc)

根据edana方法wsp241.2来测量实施例1至5和比较例1至4的超吸收性聚合物在生理盐水溶液中的离心保留容量(crc)。

详细地，在待测试离心保留容量的超吸收性聚合物中，准备通过美国标准的30目筛网并保留在美国标准50目筛网上的颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物。

将颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物w0(g，约0.2g)均匀地放入由非织造织物制成的袋中，然后密封。然后，在室温下将该袋浸入0.9重量％生理盐水溶液中。30分钟后，用离心机以250g使该袋排水3分钟，然后测量该袋的重量w2(g)。同时，使用不具有超吸收性聚合物的空袋进行相同的工序，并测量所得重量w1(g)。

根据以下方程式1，使用由此获得的各重量来确定离心保留容量：

[计算式1]

crc(g/g)＝{[w2(g)-w1(g)]/w0(g)}-1

其中，

w0(g)是颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物的初始重量(g)，

w1(g)是在不使用超吸收性聚合物的情况下用离心机以250g排水3分钟之后测量的装置的重量，以及

w2(g)是在将超吸收性聚合物在室温下浸入0.9重量％生理盐水溶液中30分钟并用离心机以250g排水3分钟之后测量的包含超吸收性聚合物的装置的重量。

(4)负荷下吸收度(aul)

根据edana方法wsp242.2来测量实施例1至5和比较例1至4的超吸收性聚合物在生理盐水溶液中的0.9psi负荷下吸收度(aul)。

详细地，将400目不锈钢网安装在内径为25mm的塑料筒底部。在室温和50％湿度下将待测试负荷下吸收度的超吸收性聚合物w0(g，0.16g)均匀地分散在筛网上。随后，在其上放置可以均匀地提供6.3kpa(0.9psi)负荷的活塞，其中活塞的外径略小于25mm，在筒内壁和活塞之间没有间隙并且不妨碍筒的上下(jig-jog)运动。此时，测量装置的重量w3(g)。

在将直径为90mm且厚度为5mm的玻璃过滤器放置在直径为150mm的培养皿中之后，将0.9重量％生理盐水溶液倒入培养皿中直至生理盐水溶液的表面水平变得与玻璃过滤器的上表面相等。在玻璃过滤器上放置直径为90mm的一片滤纸。

随后，将所准备的装置放在滤纸上并且在负荷下使装置中的超吸收性聚合物被生理盐水溶液溶胀。1小时后，测量含有溶胀的超吸收性聚合物的装置的重量w4(g)。

根据以下的方程式2，使用由此获得的重量计算负荷下吸收度：

[计算式2]

aul(g/g)＝[w4(g)-w3(g)]/w0(g)

其中，

w0(g)是超吸收性聚合物的初始重量(g)，w3(g)是超吸收性聚合物的重量与能够为超吸收性聚合物提供负荷的装置的重量之和，以及w4(g)是在使超吸收性聚合物在负荷(0.9psi)下吸收生理盐水溶液1小时之后的超吸收性聚合物的重量和能够为超吸收性聚合物提供负荷的装置的重量之和。

(5)凝胶床渗透性(gbp)

根据专利申请第2014-7018005号中描述的以下方法测量实施例1至5和比较例1至4中的超吸收性聚合物在生理盐水溶液中的自由溶胀凝胶床渗透性(gbp)。

详细地，使用图1至图3所示的装置来进行自由溶胀gbp测试。首先，将其上放置有砝码548的柱塞536放入空的样品容器530中，并使用精确至0.01mm的适当量规测量从砝码548顶部到样品容器530底部的高度。测量期间将厚度量规施加的力控制为小于约0.74n。

同时，在待测试gbp的超吸收性聚合物中，选择通过美国标准30目筛网并保留在美国标准50目筛网上的超吸收性聚合物以获得颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物。

将约2.0g经尺寸分选的超吸收性聚合物放入样品容器530中并均匀地铺在样品容器的底部上。然后，将其中没有柱塞536和砝码548的该容器浸入0.9重量％生理盐水溶液中约60分钟，以使超吸收性聚合物在没有任何限制负荷的情况下溶胀。此时，将样品容器530放置在位于贮液器中的筛网上，使得样品容器530升高略高于贮液器的底部。筛网不会阻止生理盐水溶液流入样品容器530中。在饱和期间，控制生理盐水溶液的深度，使得样品容器内的表面仅由溶胀的超吸收性聚合物而不由生理盐水溶液限定。

在该时期结束时，将柱塞536和砝码548组合件放置在样品容器530中的溶胀的超吸收性聚合物568上，然后从溶液中取出样品容器530、柱塞536、砝码548和溶胀的超吸收性聚合物568。然后，在gbp测量之前，使样品容器530、柱塞536、砝码548和溶胀的超吸收性聚合物568在厚度均匀的大网格非变形板上保持静置约30秒。通过使用与先前使用的相同厚度量规再次测量从砝码548顶部到样品容器530底部的高度。从含有溶胀的超吸收性聚合物568的装置的高度测量结果中减去其中柱塞536和砝码548放置在空的样品容器530中的装置的高度测量结果，以获得溶胀的超吸收性聚合物的厚度或高度“h”。

为了gbp测量，将0.9％生理盐水溶液流递送至其中具有溶胀的超吸收性聚合物568、柱塞536和砝码548的样品容器530中。调节生理盐水溶液进入样品容器530的流速以使生理盐水溶液溢出筒534的顶部，产生等于样品容器530高度的恒定头压。使用天平602和烧杯603通过重力测量相对于时间的经过溶胀的超吸收性聚合物568的溶液的量。一旦开始溢出，就每秒采集来自天平602的数据点，持续至少60秒。经过溶胀的超吸收性聚合物568的流速q通过经过溶胀的超吸收性聚合物568的流体(g)相对于时间(秒)的线性最小二乘拟合以g/秒为单位来确定。

根据以下计算式3由所获得的数据计算gbp(cm²)：

[计算式3]

k＝[q*h*μ]/[a*p*p]

其中，

k为凝胶床渗透性(cm²)，

q为流速(g/秒)，

h为溶胀样品的高度(cm)，

μ为液体粘度(p)(在该测试中所使用的生理盐水溶液的粘度为约1cp)，

a为液体流的截面面积(对于在该测试中所使用的样品容器为28.27cm²)，

ρ为液体密度(g/cm³)(对于在该测试中所使用的生理盐水溶液为约1g/cm³)，以及

p为流体静压(达因/cm²)(通常为约7797达因/cm²)。

流体静压由p＝ρ*g*h计算，其中ρ为液体密度(g/cm³)，g为重力加速度(标称981cm/秒²)，以及h为流体高度(例如，对于本文所述的gbp测试为7.95cm)。

测试至少两个样品，并且将结果的平均值确定为超吸收性聚合物的自由溶胀gbp，将单位转化为达西(1达西＝0.98692×10^-8cm²)，并示于表1中。

(6)超吸收性聚合物的吸收速率(涡旋时间)

根据国际专利申请第1987-003208号中描述的方法以秒为单位测量实施例1至5和比较例1至4的超吸收性聚合物的吸收速率。

详细地，吸收速率(或涡旋时间)通过测量在将2g超吸收性聚合物添加至50ml生理盐水溶液中然后以600rpm搅拌之后直到涡旋消失所需的时间来计算。

(7)超吸收性聚合物的再湿润特性

通过改变先前已知的测量负荷下吸收度的方法来评估实施例1至5和比较例1至4的超吸收性聚合物的再润湿特性。

首先，在待测试再润湿特性的超吸收性聚合物中，准备通过美国标准的30目筛网并保留在美国标准50目筛网上的颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物。

同时，将400目不锈钢筛网安装在内径为25mm的塑料筒底部。在室温和50％湿度下将先前制备的超吸收性聚合物w0(g，0.16g)均匀地分散在筛网上以制备测试组合件。

随后，将直径为25mm的第一滤纸放置在直径为80mm的pe皿中，并在其上放置测试组合件。然后，在测试组合件周围注入4g的0.9重量％生理盐水溶液，并使超吸收性聚合物在无负荷下吸收生理盐水溶液。在超吸收性聚合物吸收了所有生理盐水溶液之后，将超吸收性聚合物静置10分钟以充分溶胀。

同时，将10张直径为30mm或更大的滤纸(whatman4号滤纸)重叠以制备第二滤纸。测量第二滤纸的重量w5(g)。

在将测试组合件与第一滤纸分离之后，在其上放置可以为溶胀的超吸收性聚合物均匀地提供5.1kpa(0.7psi)负荷的活塞，其中活塞的外径略小于25mm，筒内壁和活塞之间没有间隙，并且不妨碍筒的上下运动。

将施加有活塞的测试组合件放置在之前制备的第二滤纸上。2分钟后，在将施加有活塞的测试组合件提升并分离之后，再次测量第二滤纸的重量w6(g)。

根据以下计算式4，使用由此获得的各重量来计算再润湿量(g/g)：

[计算式4]

再湿润量(g/g)＝[w6(g)–w5(g)]/w0(g)

其中，

w0(g)是超吸收性聚合物的初始重量(g)，w5(g)是第二滤纸的初始重量(g)，以及w6(g)是在使超吸收性聚合物在无负荷下吸收25倍体积的生理盐水溶液足够的时间之后吸收在负荷(0.7psi)下由溶胀的超吸收性聚合物泄漏的液体2分钟的第二滤纸的重量。

[表1]

(8)凝胶的颗粒尺寸分布

以与(2)的方法相同的方式使实施例1中制备的超吸收性聚合物部分溶胀，其中使超吸收性聚合物部分溶胀以测量凝胶的平均颗粒尺寸，并且将等量的相同二氧化硅添加至所得凝胶中。

通过不同的筛网(筛网#14、筛网#18、筛网#20和筛网#30)对如上获得的凝胶进行尺寸分选。首先，通过筛网#14将凝胶分选成颗粒尺寸大于1400μm的颗粒和颗粒尺寸为1400μm或更小的颗粒。通过筛网#18将颗粒尺寸为1400μm或更小的颗粒分选成颗粒尺寸大于1000μm且为1400μm或更小的颗粒和颗粒尺寸为1000μm或更小的颗粒。通过筛网#20将颗粒尺寸为1000μm或更小的颗粒分选成颗粒尺寸大于850μm且为1000μm或更小的颗粒和颗粒尺寸为850μm或更小的颗粒。最后，通过筛网#30将颗粒尺寸为850μm或更小的颗粒分选成颗粒尺寸大于600μm且为800μm或更小的颗粒和颗粒尺寸为600μm或更小的颗粒。在这方面，将分选条件控制为1.0amp和2分钟。

如上所述对凝胶进行分选，获得属于表2中的颗粒尺寸范围的凝胶的重量和分数。结果示于表2中。

[表2]

[附图标记]

500：gbp测量装置

528：测试装置组合件

530：样品容器

534：筒

534a：外径为66mm的区域

536：柱塞

538：轴

540：o形环

544、554、560：孔

548：环形砝码

548a：通孔

550：柱塞头部

562：轴孔

564：100目不锈钢布筛网

566：400目不锈钢布筛网

568：样品

600：堰

601：收集装置

602：天平

603：烧杯

604：计量泵