超吸收性聚合物及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及超吸收性聚合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 超吸收性聚合物（Super Absorbent化lymer，SAP)是能够吸收自身重量的约500 倍至约1000倍的水分的合成聚合物材料。各开发商将SAP命名为不同的名称，例如SAM (Super Absorbent Material,超吸收性材料）、AGM(Abso;rbent Gel Material,吸收性凝胶 材料)等。自从将运种超吸收性聚合物开始实际应用于卫生产品，现在其已经不仅广泛地用 于卫生产品如儿童的一次性尿布等，而且还用于园艺用保水性±产品、±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和泥敷剂用材料等。
[0003] 超吸收性聚合物可W通过聚合、干燥、粉碎、分级和表面交联过程制备。另外，吸收 容量减小程度低的超吸收性聚合物是有利的。吸收容量减小程度是用于比较吸收速度和再 润湿能力的值，10分钟内的吸收量代表吸收速度，3小时内的吸收量意指防再润湿能力 (rewetting prevention ability)。当吸收容量减小程度低时，所吸收的污染物(例如尿） 不会泄露，并且可W防止皮疹。
[0004] 为此，美国专利No. 5,624,967公开了将聚乙二醇二丙締酸醋（polyethylene glycol diac巧late,PEGDA)和环氧树脂一起作为内交联剂使用W制备吸收容量减小程度 低的吸收性树脂的方法，并且其将吸收容量减小程度设定为1至16。但是，所述方法的实例 实现了表现出至少约9的吸收容量减小程度的超吸收性聚合物，因此在降低吸收容量减小 程度方面存在相当的限制。另外，所述两种或更多种交联剂(包括所述方法中使用的环氧树 月旨）由于具有不同的交联条件而难W在树脂中表现出均匀的交联分布。此外，由于环氧树脂 是一种毒性材料，因此最近已不再将其用于超吸收性聚合物的制备。
【发明内容】
[0005] 发明目的
[0006] 本发明的一个方面提供一种超吸收性聚合物及其制备方法，所述超吸收性聚合物 不仅维持具有高分子量的长链聚合物-聚合物网络的高凝胶强度特性，而且还表现出优异 的防止再润湿的能力，所述再润湿是随着时间的推移水分从超吸收性聚合物中泄露出来的 现象，并且所述超吸收性聚合物由于吸收容量减小程度非常低而可W防止皮疹。
[0007] 实现所述目的的方式
[000引本发明提供了运样的超吸收性聚合物，其由W下算式1表示的吸收容量减小程度 为0 至 l(g/g)。
[0009] [算式U
[0010] 吸收容量减小程度=10分钟内的吸收容量-3小时内的吸收容量 [OOW (在所述算式1中，
[0012] 10分钟内的吸收容量是根据W下算式2的方法测量的超吸收性聚合物的吸收容量 值，3小时内的吸收容量是根据W下算式3的方法测量的超吸收性聚合物的吸收容量值）。 [OOU][算式 2]
[0014] 10 分钟内的吸收容量(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下步骤之后测量的其中包含A(g)超吸收性聚合物的非织造包封物(85X 60mm)的重量(g):将所述非织造包封物在人造尿中浸泡10分钟，将其取出并在空气中排放5 秒，和在24张矩形卫生纸上从中除去水分，持续10秒，W及
[0018] C是在W下步骤之后测量的未包含超吸收性聚合物的非织造包封物的重量(g):将 所述非织造包封物在人造尿中浸泡10分钟，将其取出并在空气中排放5秒，和在24张矩形卫 生纸上从中除去水分，持续10秒）。
[0019] [算式 3]
[0020] 3 小时内的吸收容量(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下步骤之后测量的其中包含A(g)超吸收性聚合物的非织造包封物(85X 60mm)的重量(g):将所述非织造包封物在人造尿中浸泡3小时，将其取出并在空气中排放5 秒，和在24张矩形卫生纸上从中除去水分，持续10秒，W及
[0024] C是在W下步骤之后测量的未包含超吸收性聚合物的非织造包封物的重量(g):将 所述非织造包封物在人造尿中浸泡3小时，将其取出并在空气中排放5秒，和在24张矩形卫 生纸上从中除去水分，持续10秒）。
[0025] 优选地，所述超吸收性聚合物包含重均分子量为l，500,000g/mol或更大并且凝胶 强度(G'）为7000化或更大的丙締酸类树脂。
[0026] 另外，根据抓ANA方法WSP241.2测量的所述超吸收性聚合物针对盐水溶液的离屯、 保留容量(CRC)可为20至35g/g，并且其水溶性组分的含量可为0至15重量％。
[0027] 与此同时，本发明还提供了制备上文公开的超吸收性聚合物的方法，包括W下步 骤：
[0028] 制备包含水溶性締键式不饱和单体、内交联剂和聚合引发剂的单体组合物；
[0029] 通过在聚合反应器中使所述单体组合物聚合来制备水凝胶聚合物；
[0030] 干燥水凝胶聚合物；
[0031 ]粉碎经干燥的聚合物；W及
[0032] 处理经粉碎的聚合物的表面，
[0033] 相对于每100重量份水溶性締键式不饱和单体可包括0.2重量份至2.0重量份内交 联剂和0.001重量份至0.3重量份聚合引发剂，
[0034] 其中处理聚合物的表面的步骤包括W下步骤:通过使用包含表面交联剂的表面交 联溶液在160°C至200°C下使经粉碎的聚合物进行表面交联反应20分钟至60分钟。
[0035] 水溶性締键式不饱和单体可包括选自W下的一种或更多种阴离子单体:丙締酸、 甲基丙締酸、马来酸酢、富马酸、己豆酸、衣康酸、2-丙締酷基乙横酸、2-甲基丙締酷基乙横 酸、2-(甲基）丙締酷基丙横酸和2-(甲基)丙締酷胺-2-甲基丙横酸、及其盐;选自W下的一 种或更多种非离子亲水性单体：（甲基)丙締酷胺、N-取代的（甲基)丙締酸醋、（甲基)丙締酸 2- 径乙醋、（甲基)丙締酸2-径丙醋、甲氧基聚乙二醇（甲基）丙締酸醋和聚乙二醇（甲基）丙 締酸醋；或者选自W下的一种或更多种含氨基的不饱和单体：（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、及它们的季锭化物。
[0036] 另外，内交联剂可为选自W下的一种或更多种化合物:C8-C12双丙締酷胺、双甲基 丙締酷胺、N，N'-亚甲基双丙締酷胺、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'-亚甲基双（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径甲基 丙烷Ξ丙締酸醋、Ξ締丙基胺、氯尿酸Ξ締丙醋、异氯酸Ξ締丙醋、聚乙二醇、二乙二醇和丙 二醇。
[0037] 聚合引发剂可为选自W下的任一种化合物:基于偶氮的引发剂、基于过氧化物的 引发剂、基于氧化还原的引发剂、有机面化物引发剂、基于过硫酸盐/醋的引发剂、苯乙酬、 苯偶姻、二苯甲酬、苄基化合物，及其衍生物。
[0038] 表面交联剂可为选自W下的一种或更多种化合物：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-环己 烧二甲醇、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、碳酸亚乙醋和碳酸1,2-亚丙醋。
[0039] 优选地，在W下条件下进行表面交联反应：180°C至200°C的最大反应溫度，0.5小 时至1小时的总反应时间，和使160°C或更高的反应溫度维持至少25分钟。
[0040] 另外，可根据UV聚合或热聚合进行聚合。所述方法还可包括在处理水凝胶聚合物 之表面的步骤之后将水凝胶聚合物粉碎并分级为颗粒尺寸为150微米至850微米的颗粒的 步骤。
[0041] 发明效果
[0042] 本发明可W通过使用相对于单体较低但最佳的引发剂含量使得发生均匀的聚合 和交联来提供包含聚合物网络的大分子量聚合物。另外，就合适的水溶性组分和高凝胶强 度而言，本发明通过优化内交联剂(包括基体树脂）的含量提供了在超吸收性聚合物所需的 综合特性方面优良的聚合物。因此，由于具有高分子量长链的聚合物网络的凝胶强度高并 且吸收容量减小程度为0至1的低值，本发明可W提供适合制备舒适且可穿用的卫生用品的 超吸收性聚合物，所述卫生用品由于优异的防再润湿能力而可W防止皮疹，在所述卫生用 品中，经过一段时间后，很少的水分从中泄露出来。
【具体实施方式】
[0043] 下文中，将更详细地说明根据一个具体实施方案的超吸收性聚合物的制备方法。
[0044] 在超吸收性聚合物中，如果包含聚合物网络的聚合物具有小于l，500,000g/mol的 低分子量，则水溶性组分的量增加，因此必须增加内交联剂的量W使其降低。在运种情况 下，CRC减小并且吸收特性下降。另外，即使向W运种方法制备的基体树脂中引入最优的表 面交联反应，也不能长时间维持初始吸收量。
[0045] 另外，即使包含聚合物网络的聚合物的分子量为l，500,000g/mol或更大，除非将 本发明的特定条件应用于表面交联反应，否则存在w下问题:初始吸收特性优良但是凝胶 强度减小，W及无法长时间维持初始吸收量并且聚合物被再润湿。
[0046] 也就是说，包含聚合物网络的聚合物链必须具有高分子量、均匀的交联密度和高 凝胶强度，W使吸收容量减小程度使得其在早期阶段长时间保留所吸收的水分而不再润 湿。但是，现有的已知聚合物树脂由于使用了交联剂例如环氧树脂而未表现出均匀的交联 分布。
[0047] 因此，为了使吸收容量减小程度几乎不存在，聚合物必须具有1，500，OOOg/mol或 更大的高分子量，并且必需对其施加在160°C至200°C下进行表面交联反应20分钟至60分 钟。作为