專利名稱：吸收組合物的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種含一種酸性和一種堿性材料的吸收組合物，其中該吸收組合物具有所需吸收性能。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有緩慢吸收大量液體能力的吸收組合物尤其是當(dāng)處于外部壓力下更是如此。該吸收組合物適用于一次性吸收制品，例如用于吸收人體液的一次性吸收制品。
背景技術(shù)：
在一次性吸收個(gè)人護(hù)理用制品中，使用水溶脹性、通常是水不溶性的吸收材料(常稱為超強(qiáng)吸收劑)是公知的。這些吸收材料通常用于吸收制品中，如尿布、訓(xùn)練褲(training pants)、成人失禁用品和女性護(hù)理用品，以提高這些制品的吸收能力，同時(shí)降低其整體體積。這些吸收材料通常在吸收制品中的纖維基質(zhì)中存在，如木漿蓬松物基質(zhì)。木漿蓬松物基質(zhì)的吸收能力通常為6克液體/克蓬松物。超強(qiáng)吸收材料在水中的吸收能力通常至少為其自身重量的約10倍，優(yōu)選約20倍，常常高達(dá)100倍。顯然，在個(gè)人護(hù)理用品中加入這些吸收材料，可降低其整體體積同時(shí)增加這些制品的吸收能力。
已經(jīng)公開了許多用于個(gè)人護(hù)理用品中的吸收材料。這些材料包括基于天然的材料，如瓊脂，果膠質(zhì)，樹膠，羧烷基淀粉和羧烷基纖維素，以及合成材料，如聚丙烯酸酯，聚丙烯酰胺和水解的聚丙烯腈。盡管這些基于天然的吸收材料用于個(gè)人護(hù)理用品中是已知的，但是卻未在這些制品中得到廣泛地使用。天然吸收材料未在個(gè)人護(hù)理用品中得到廣泛的使用，這至少部分地歸因于它們的吸收性能通常不如合成吸收材料，如聚丙烯酸鈉。特別是許多基于天然的材料經(jīng)液體膨脹時(shí)，傾向于形成柔軟的膠凝狀體。當(dāng)用于吸收制品時(shí)，這些柔軟膠凝體的存在會(huì)妨礙液體在吸收材料所處的纖維基質(zhì)中輸送。這一現(xiàn)象稱為凝膠阻塞。一旦出現(xiàn)凝膠阻塞，隨后液體的侵襲便不會(huì)有效地被制品吸收，制品便會(huì)產(chǎn)生遺漏。而且，許多天然材料的吸收性能較差，特別是在受到外壓作用時(shí)。
相反，合成材料通?？晌沾罅康囊后w，而同時(shí)保持基本上剛性的、非粘液的特性。因此，合成材料可摻入吸收制品中，同時(shí)使凝膠阻塞發(fā)生的可能性最小化。
現(xiàn)在可得的超強(qiáng)吸收材料的一種性質(zhì)是可迅速地吸收與其接觸的液體。盡管這種迅速吸收液體性能在許多應(yīng)用中是所希望的，但是在某些應(yīng)用中它卻是不希望的。例如，當(dāng)液體僅在非常局部的位置侵襲吸收結(jié)構(gòu)時(shí)，通常希望液體能夠在吸收結(jié)構(gòu)的全部體積中分布，以使整個(gè)吸收結(jié)構(gòu)的吸收能力得到利用。然而，若位于局部侵襲處的超強(qiáng)吸收材料吸收液體非常迅速，則超強(qiáng)吸收材料會(huì)膨脹并阻塞液體在吸收結(jié)構(gòu)其余部分中的流動(dòng)，這可能會(huì)導(dǎo)致液體在局部侵襲位置處從吸收結(jié)構(gòu)中遺漏出來(lái)。因此期望在局部侵襲位置處使用以緩慢速率吸收液體的超強(qiáng)吸收材料。這將使液體首先貫穿地分布于吸收結(jié)構(gòu)中，然后由該緩慢吸收的超強(qiáng)吸收材料吸收。
現(xiàn)已公知幾種使吸收相對(duì)較快的超強(qiáng)吸收材料的液體吸收速率降低下來(lái)的方法。例如，可以用非吸收性的和/或疏水性的材料涂敷吸收速率較快的超強(qiáng)吸收材料。這種涂敷材料可暫時(shí)為其下的超強(qiáng)吸收材料屏蔽任何液體，由此延緩超強(qiáng)吸收材料對(duì)液體的吸收。然而，這種涂敷材料常常降低了超強(qiáng)吸收材料總的液體吸收能力，增加了制作超強(qiáng)吸收材料的成本和復(fù)雜程度，并對(duì)超強(qiáng)吸收材料的其它液體處理能力起到負(fù)面的影響。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種吸收液體速率相對(duì)較慢的吸收組合物，但與市售合成超強(qiáng)吸收材料相比，具有相同的最終吸收能力。
本發(fā)明的另一目的是提供一種以天然材料為基礎(chǔ)制備的吸收組合物，因?yàn)檫@樣可以降低制作吸收組合物的總成本，并可提供給吸收組合物以其它的有益性能，如生物降解性或相容性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種制備簡(jiǎn)單、并且材料和添加劑最節(jié)省的吸收組合物，以降低制備吸收組合物的總成本，同時(shí)降低這些添加劑在吸收組合物總吸收性能上可能帶來(lái)的有害影響。
本發(fā)明的再一目的是提供一種具有獨(dú)特性能的吸收組合物，以使該吸收組合物可用于新的領(lǐng)域。
發(fā)明概述一方面，本發(fā)明涉及一種吸收液體速率相對(duì)較慢的吸收組合物，但該組合物仍能吸收相對(duì)大量的液體，即使是該組合物在外壓下吸收液體亦如此。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及一種含有下述混合物的吸收組合物a)一種酸性水溶脹性、水不溶性的聚合物，其pKa為約2～12；和b)一種堿性材料；其中該吸收組合物的自由膨脹值至少為每克吸收組合物約15克，其達(dá)到自由膨脹容量值60％時(shí)所需的時(shí)間至少為約5分鐘。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案涉及一種含有下述混合物的吸收組合物a)一種堿性水溶脹性、水不溶性的聚合物，其pKb為約2～12；和b)一種酸性材料；其中該吸收組合物的自由膨脹值至少為每克吸收組合物約15克，其達(dá)到自由膨脹容量值60％時(shí)所需的時(shí)間至少為約5分鐘。
另一方面，本發(fā)明涉及一種具有所需吸收性能的吸收組合物的制備方法。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，一種制備吸收組合物的方法包括將下述組分混合在一起a)一種酸性水溶脹性、水不溶性的聚合物，其pKa為約2～12；和b)一種堿性材料；其中制得的吸收組合物的自由膨脹值至少為每克吸收組合物約15克，其達(dá)到自由膨脹容量值60％時(shí)所需的時(shí)間至少為約5分鐘。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，一種制備吸收組合物的方法包括將下述組分混合在一起a)一種堿性水溶脹性、水不溶性的聚合物，其pKb為約2～12；和b)一種酸性材料；其中制得的吸收組合物的自由膨脹值至少為每克吸收組合物約15克，其達(dá)到自由膨脹容量值60％時(shí)所需的時(shí)間至少為約5分鐘。
另一方面，本發(fā)明涉及一種含有本發(fā)明的具有所需吸收性能的吸收組合物的一次性吸收制品。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，一次性吸收制品包括液體可透過(guò)的頂片，連接于該頂片下的底片，和位于該頂片和底片之間的吸收結(jié)構(gòu)，其中該吸收結(jié)構(gòu)含有本發(fā)明的吸收組合物。
附圖簡(jiǎn)述

圖1說(shuō)明的是用于測(cè)定吸收組合物的自由膨脹值和承壓下的吸收值的裝置。
優(yōu)選實(shí)施方案現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)可制備一種吸收組合物，它具有相對(duì)高的總液體吸收能力以及相對(duì)較慢的液體吸收速率。按照本發(fā)明，通過(guò)將一種酸性材料和一種堿性材料混合在一起可制備該吸收組合物，其中每一酸性和堿性材料均具有特定的性能，該吸收組合物在其吸收性能方面具有顯著的和意想不到的改進(jìn)，與單獨(dú)的酸性或堿性材料所具有的性能相比，包括總的液體吸收能力，以及較慢的液體吸收速率均得以提高。
本發(fā)明的吸收組合物通常包括兩種必需的、但是不相同的材料。第一種材料為水溶脹性、水不溶性的聚合物。在本發(fā)明的吸收組合物中所使用的水溶脹性、水不溶性聚合物，需在很大程度上提供給該吸收組合物以液體吸收能力。因此，水溶脹性、水不溶性聚合物，需有效地給該吸收組合物提供所需量的液體吸收能力。
這里所用的術(shù)語(yǔ)“水溶脹性、水不溶性的”是指這樣的一種材料，當(dāng)它暴露于過(guò)量的水中時(shí)，它膨脹至其平衡體積，但不溶解于溶液中。因此，水溶脹性、水不溶性的材料在吸收水的過(guò)程中通常保持其初始的整體性或物理結(jié)構(gòu)，但是處于高度膨脹的狀態(tài)，因此它必須具有足夠的物理整體性，經(jīng)得住流體流動(dòng)且防止與鄰近質(zhì)點(diǎn)融合。
就本文所用定義而言，如果一種材料被認(rèn)為是水溶性的，它基本上溶解于過(guò)量的水中形成溶液，由此失去其初始的、特別是顆粒狀的形狀，并實(shí)質(zhì)上以分子狀態(tài)分散于水溶液中。通常的準(zhǔn)則是，水可溶性材料是無(wú)實(shí)質(zhì)程度交聯(lián)的，因?yàn)榻宦?lián)將使材料具有水不溶性。
在賦予吸收組合物所需量的液體吸收能力上，與其有效性相關(guān)的水溶脹性、水不溶性聚合物的一種性能是其分子量。通常，與低分子量的水溶脹性、水不溶性的聚合物相比，高分子量的水溶脹性、水不溶性的聚合物將具有較高的液體吸收能力。
用于吸收組合物中的水溶脹性、水不溶性聚合物的分子量范圍很寬。相對(duì)高分子量的水溶脹性、水不溶性聚合物，對(duì)于本發(fā)明中的使用通常是有利的。但適用于本發(fā)明的分子量范圍通常是很寬的。適用于本發(fā)明的水溶脹性、水不溶性聚合物的重均分子量以大于約100000為佳，優(yōu)選大于約200000，更優(yōu)選大于約500000，大于1000000更適宜，最高達(dá)約10000000。測(cè)定聚合物分子量的方法通常在本領(lǐng)域是公知的。
有時(shí)更方便地表達(dá)聚合物分子量的方式是25℃下，1.0重量％的聚合物水溶液的粘度。適用于本發(fā)明的聚合物，以25℃下其1.0重量％水溶液的粘度為約100厘泊(100mPa·s)～80000厘泊(80000mPa·s)為宜，更適宜為約500厘泊(500mPa·s)～80000厘泊(80000mPa·s)，最適宜為約1000厘泊(1000mPa·s)～80000厘泊(80000mPa·s)。
用于吸收組合物中的水溶脹性、水不溶性的聚合物通常是交聯(lián)的。交聯(lián)的量通常應(yīng)在足以使聚合物保持水不溶性的最小量之上，但也應(yīng)在使聚合物保持水中足夠溶脹的最大量之下，以使水溶脹性、水不溶性的聚合物吸收所需量的液體。
通常聚合物的交聯(lián)通過(guò)兩種不同類型的交聯(lián)劑之一的使用來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一種類型的交聯(lián)劑為可聚合的交聯(lián)劑。適宜的可聚合交聯(lián)劑通常對(duì)用于制備聚合物的單體是呈反應(yīng)性的，并且因此通常含有至少兩個(gè)可與單體反應(yīng)的官能團(tuán)。適宜的可聚合交聯(lián)劑的例子，對(duì)于自由基聚合來(lái)說(shuō)包括乙烯基類不飽和單體，如N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺，對(duì)于縮聚來(lái)說(shuō)包括多胺或多醇。
第二類型的交聯(lián)劑是后交聯(lián)劑。后交聯(lián)劑通常不參與整個(gè)聚合過(guò)程，但在較后的時(shí)間當(dāng)提供給適當(dāng)?shù)慕宦?lián)條件時(shí)，它可以與聚合物反應(yīng)。適宜的后處理?xiàng)l件包括使用加熱處理，如溫度高于約60℃，暴露于紫外線，暴露于微波，蒸汽或高濕度處理，高壓處理或用有機(jī)溶劑處理。
適用于本發(fā)明的后交聯(lián)劑通常為水溶性的。適宜的后交聯(lián)劑為至少具有兩個(gè)可與聚合物上的任何羧基、羧酸、氨基或羥基反應(yīng)的官能團(tuán)或官能度的一種有機(jī)化合物。適宜的后交聯(lián)劑的例子包括(但不限于)二元胺，多胺，二元醇，多醇，多羧酸和多氧化物。另一種適宜的后交聯(lián)劑含有帶多于兩個(gè)正電荷的金屬離子，如Al3+、Fe2+、Ce3+、Ce4+、Ti4+、Zr4+和Cr3+。
當(dāng)聚合物為陽(yáng)離子聚合物時(shí)，適宜的交聯(lián)劑為聚合物陰離子的材料，如聚丙烯酸鈉，羧甲基纖維素，或多磷酸鹽。
用于吸收組合物的水溶脹性、水不溶性聚合物或者為酸性的，或者為堿性的。這里所用的“酸性”材料是指可用作電子受體的材料。通常，用于吸收組合物的酸性水溶脹性、水不溶性聚合物為弱酸性的。因此用于吸收組合物的酸性水溶脹性、水不溶性的聚合物的pKa以約2～12為宜，更有利地為約2～10，適宜地為約3～6。有時(shí)可更方便地測(cè)定用于制備聚合物的單體的pH值。盡管單體的pH值與由這些單體制得的聚合物的pH值不完全相同，但這兩個(gè)pH值應(yīng)基本上相近。因此，用于吸收組合物的酸性水溶脹性、水不溶性的聚合物，最好由這樣的單體制備，這些單體的pKa為約2～12，更有利地為約2～10，適宜地為約3～6。若聚合物由兩種或多種單體制得，每一所用單體的pKa應(yīng)為約2～12，更有利地為約2～10，適宜地為約3～6，當(dāng)然可以使用極少量pKa小于約2或大于約12的單體，只要這些單體不對(duì)所述水溶脹性、水不溶性聚合物的所需性能產(chǎn)生不利影響即可。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，使用pKa小于約2、強(qiáng)酸性的可膨脹性、水不溶性聚合物，通常將導(dǎo)致吸收組合物不具備所需的低吸收液體速率。通常還發(fā)現(xiàn)，使用pKa大于約12的、酸性太弱的可膨脹性的、水不溶性聚合物，通常將導(dǎo)致吸收組合物不具備所需的液體吸收能力。酸的pKa值表示其離解的程度，換句話說(shuō)，也就是酸的強(qiáng)度，因此所述pKa值應(yīng)在特定條件下測(cè)定，例如在水溶脹性、水不溶性聚合物使用的特定溫度下測(cè)定。在25℃下測(cè)定pKa值較宜。通常，酸越弱，其pKa值越高。許多酸在不同溫度下的pKa值是公知的，并可以在任何可得的許多參考文獻(xiàn)中獲得，例如由David R.Lide編輯，CRC出版社出版(1994)的CRC化學(xué)和物理手冊(cè)，第75版。
適宜的弱酸性水溶脹性、水不溶性聚合物包含可作弱酸用的官能團(tuán)。這些官能團(tuán)包括但不限于羧基，硫酸根基團(tuán)，亞硫酸根基團(tuán)，和磷酸根基團(tuán)。適宜的官能團(tuán)為羧基。通常，這些官能團(tuán)連接于交聯(lián)的基礎(chǔ)聚合物上。適宜的基礎(chǔ)聚合物包括聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，乙烯馬來(lái)酸酐共聚物，聚乙烯基醚，聚丙烯酸，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙烯基嗎啉，及它們的共聚物。也可以使用天然的多糖聚合物，包括羧甲基纖維素，羧甲基淀粉，羥丙基纖維素，藻酸銨，藻酸鹽，角叉菜膠，丙烯酸接枝的淀粉，丙烯酸接枝的纖維素，及它們的共聚物。也可以使用合成的多肽，如聚天冬氨酸和聚谷氨酸。
通常，酸性水溶脹性、水不溶性聚合物需為其游離酸形式。通常希望酸性水溶脹性、水不溶性聚合物的游離形式的酸性官能團(tuán)至少為約50摩爾％，更有利地至少為約70摩爾％，適宜地至少為約80摩爾％，更適宜地至少為約90摩爾％，最適宜地基本上為約100摩爾％?；蛘哒f(shuō)，當(dāng)用于本發(fā)明的吸收組合物中時(shí)，酸性水溶脹性、水不溶性聚合物基本上不應(yīng)被中和。通常希望酸性水溶脹性、水不溶性聚合物的酸性官能團(tuán)的中和度小于約50摩爾％，更有利地小于約30摩爾％，適宜地，小于約20摩爾％，更適宜地，小于約10摩爾％，最適宜地基本上為約0摩爾％。
這里所用的“堿性”材料是指可用作電子給體的材料。通常，用于吸收組合物的堿性水溶脹性、水不溶性聚合物為弱堿性的。因此用于吸收組合物的堿性水溶脹性、水不溶性的聚合物的pKb為約2～12，更有利地為約2～10，適宜地為約3～6。有時(shí)可更方便地測(cè)定用于制備聚合物的單體的pH值。盡管單體的pH值與由這些單體制得的聚合物的pH值不完全相同，但這兩個(gè)pH值應(yīng)基本上相近。因此，用于吸收組合物的堿性水溶脹性、水不溶性的聚合物，可由pKb為約2～12，更有利地為約2～10，適宜地為約3～6的單體制備。若聚合物由兩種或多種單體制得，則每一所用單體的pKb應(yīng)為約2～12，更有利地為約2～10，適宜地為約3～6，當(dāng)然可以使用極少量的、pKb小于約2或大于約12的單體，只要這些單體不對(duì)所述水溶脹性、水不溶性聚合物的所需性能產(chǎn)生不利影響即可。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，使用pKb小于約2的、強(qiáng)堿性的水溶脹性、水不溶性聚合物，通常將導(dǎo)致吸收組合物不具備所需的低吸收液體速率。通常還發(fā)現(xiàn)，使用pKb大于約12的、堿性太弱的水溶脹性、水不溶性聚合物，通常將導(dǎo)致吸收組合物不具備所需的液體吸收能力。堿性的pKb值表示其離解的程度，換句話說(shuō)，也就是堿性的強(qiáng)度，這里pKb值應(yīng)在特定條件下測(cè)定，例如在水溶脹性、水不溶性聚合物使用的特定溫度下測(cè)定。適宜在25℃下測(cè)定pKb值。通常，堿越弱，其pKb值越高。許多堿在不同溫度下的pKb值是公知的，并可以在任何可得的許多參考文獻(xiàn)中獲得，例如由David R.Lide編輯，CRC出版社出版(1994)的CRC化學(xué)和物理手冊(cè)，第75版。
適宜的弱堿性水溶脹性、水不溶性聚合物包含可作弱堿用的官能團(tuán)。這些官能團(tuán)包括(但不限于)伯、仲和叔氨基，亞氨基，和酰氨基。適宜的官能團(tuán)為氨基。通常，這些官能團(tuán)連接于交聯(lián)的基體聚合物上。適宜的基體聚合物包括聚胺，聚乙烯亞胺，聚丙烯酰胺，和聚季銨鹽，及它們的共聚物。也可以使用天然的多糖聚合物，包括殼多糖和脫乙酰殼多糖。也可以使用合成的多肽，如聚天冬酰胺，聚谷氨酰胺，聚賴氨酸和聚精氨酸。
通常，堿性水溶脹性、水不溶性聚合物需為其游離堿形式。通常希望堿性水溶脹性、水不溶性聚合物的游離形式的堿性官能團(tuán)至少為約50摩爾％，更有利地至少為約70摩爾％，適宜地至少為約80摩爾％，更適宜地至少為約90摩爾％，最適宜地基本上為約100摩爾％?；蛘呤?，當(dāng)用于本發(fā)明的吸收組合物中時(shí)，堿性水溶脹性、水不溶性聚合物基本上不應(yīng)被中和。通常希望堿性水溶脹性、水不溶性聚合物的堿性官能團(tuán)的中和度小于約50摩爾％，更有利地小于約30摩爾％，適宜地，小于約20摩爾％，更適宜地，小于約10摩爾％，最適宜地基本上為約0摩爾％。
通常在吸收組合物中可以不同形式使用酸性或堿性水溶脹性、水不溶性聚合物。酸性或堿性水溶脹性、水不溶性聚合物可采取的形式包括顆粒，薄片，纖維，膜，和無(wú)紡布結(jié)構(gòu)。當(dāng)該組合物用于一次性吸收制品時(shí)，通常希望酸性或堿性水溶脹性、水不溶性聚合物為離散的顆粒、纖維或薄片的形式。當(dāng)以顆粒形式時(shí)，通常希望粒子的最大截面尺寸為約50～2000微米，適宜地為約100～1000微米，更適宜地為約300～600微米。
可商購(gòu)的超強(qiáng)吸收劑通常為基本上被中和的形式或鹽形式。這是因?yàn)?，通常為具有相?duì)高的液體吸收能力，水溶脹性、水不溶性聚合物必須為聚電介質(zhì)。然而，如上所述，用于本發(fā)明的水溶脹性、水不溶性聚合物基本上分別為其游離酸或游離堿的形式。而且，所述水溶脹性、水不溶性聚合物的酸性或堿性官能團(tuán)分別是相對(duì)較弱性質(zhì)的，當(dāng)置于液體，如水或含水氯化鈉溶液中時(shí)，這些弱酸性或弱堿性的官能團(tuán)不容易離解。因此，這些分別以其游離酸或游離堿形式存在的弱酸性或弱堿性水溶脹性、水不溶性聚合物，通常其本身不具備相對(duì)高的液體吸收能力。
然而本發(fā)明現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這種基本上分別為其游離酸或游離酸形式的酸性或堿性水溶脹性、水不溶性聚合物，分別與堿性的第二種材料或酸性第二種材料混合時(shí)，所得的吸收組合物將既具有相對(duì)高的液體吸收能力，又具有相對(duì)緩慢的液體吸收速率。據(jù)信這是因?yàn)?，?dāng)將混合物置于水溶液中時(shí)，基本上分別為其游離酸或游離酸形式的酸性或堿性水溶脹性、水不溶性聚合物，將分別與第二種堿性材料或第二種酸性材料反應(yīng)，并且這種化學(xué)平衡有利于將分別為其游離酸或游離酸形式的酸性或堿性水溶脹性、水不溶性聚合物，轉(zhuǎn)變?yōu)槠涓髯缘柠}形式。因此，含有轉(zhuǎn)化的水溶脹性、水不溶性聚合物的混合物，將具有相對(duì)高的液體吸收能力。然而，由于水溶脹性、水不溶性聚合物分別由其游離酸或游離堿形式向各自的鹽形式的這種轉(zhuǎn)化，是一個(gè)相對(duì)慢的離解和離子擴(kuò)散入聚合物的過(guò)程，因此水溶脹性、水不溶性聚合物將同時(shí)具有相對(duì)較慢的液體吸收速率。此外，在含電介質(zhì)的溶液，如氯化鈉水溶液中進(jìn)行的水溶脹性、水不溶性聚合物分別由其游離酸或游離堿形式向各自的鹽形式的這種轉(zhuǎn)化，實(shí)質(zhì)上對(duì)含電介質(zhì)的溶液具有脫鹽作用，由此通過(guò)緩和這種鹽中毒影響，提高了含水溶脹性、水不溶性聚合物的混合物的液體吸收性能。
與上述相反，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在分子結(jié)構(gòu)內(nèi)既含酸性又含堿性官能團(tuán)的單一材料或聚合物，將不具備所述的所需吸收性能。據(jù)信這是因?yàn)?，一般?lái)說(shuō)，在一個(gè)分子結(jié)構(gòu)中這些酸性和堿性官能團(tuán)將相互反應(yīng)，并由此導(dǎo)致過(guò)度交聯(lián)的聚合物結(jié)構(gòu)。因此，通常不可能由酸性和堿性單體制備的共聚物，來(lái)制備本發(fā)明的吸收組合物，或通過(guò)在水溶液中制備水溶性酸性和堿性材料的分子水平的分散體，來(lái)制備本發(fā)明的吸收組合物，因?yàn)樵谶@種共聚合或分子水平的分散過(guò)程，一般來(lái)說(shuō)，酸性和堿性材料將相互反應(yīng)并交聯(lián)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，吸收組合物含有基本上為其游離酸形式的弱酸性水溶脹性、水不溶性聚合物，和堿性第二種材料的混合物。適宜的該堿性第二種材料包括(但不限于)聚合物堿性材料，如聚胺，聚亞胺，聚酰胺，聚季銨鹽，殼多糖，脫乙酰殼多糖，聚天冬氨酸，聚谷氨酰胺，聚賴氨酸和聚精氨酸；有機(jī)堿性材料，如有機(jī)鹽以及脂族和芳族胺，亞胺，和酰胺；以及無(wú)機(jī)堿性材料如金屬氧化物，例如氧化鋁；氫氧化物，如氫氧化鋇；鹽，例如碳酸鈣；及其混合物。該堿性第二種材料通?？梢詾閺?qiáng)堿性的，也可以為弱堿性的。然而現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，該堿性第二材料的堿性強(qiáng)度將影響吸收組合物的液體吸收速率。通常，與含相對(duì)較弱的堿性第二種材料的吸收組合物相比，含相對(duì)較強(qiáng)的堿性第二種材料的吸收組合物將具有相對(duì)較快的液體吸收速率。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，該堿性第二種材料也可以是一種水溶脹性、水不溶性聚合物。在這樣一種實(shí)施方案中，酸性水溶脹性、水不溶性聚合物，和堿性水溶脹性、水不溶性聚合物材料，均可對(duì)吸收組合物的總液體吸收能力作出貢獻(xiàn)，因此與使用不是水溶脹性、水不溶性聚合物的堿性第二種材料相比，它將使吸收組合物達(dá)到更高的總液體吸收能力。然而現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)堿性第二種材料為水溶脹性、水不溶性聚合物時(shí)，通常希望，該種堿性第二水溶脹性、水不溶性聚合物材料的pKb值為約2～12，更有利地為約2～10，適宜地為約3～6?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，使用強(qiáng)堿性的、pKb值小于約2的該種堿性第二水溶脹性、水不溶性聚合物材料，通常將導(dǎo)致吸收組合物不具備所需的慢液體吸收速率。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，吸收組合物將含有基本上為其游離堿形式的弱堿性水溶脹性、水不溶性聚合物，和酸性第二種材料的混合物。適宜的該酸性第二種材料包括(但不限于)聚合物酸性材料，如聚丙烯酸，聚馬來(lái)酸，羧甲基纖維素，藻酸，聚天冬氨酸和聚谷氨酸；有機(jī)酸性材料，如脂族和芳族酸；無(wú)機(jī)酸性材料如金屬氧化物，例如氧化鋁；以及鹽，例如氯化鐵。該酸性第二種材料通?？梢詾閺?qiáng)酸性的，也可以為弱酸性的。然而現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，該酸性第二材料的酸性強(qiáng)度將影響吸收組合物的液體吸收速率。通常，與含相對(duì)較弱的酸性第二種材料的吸收組合物相比，含相對(duì)較強(qiáng)的酸性第二材料的吸收組合物將具有相對(duì)較快的液體吸收速率。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，該酸性第二種材料也可以是一種水溶脹性、水不溶性聚合物。在這樣一種實(shí)施方案中，堿性水溶脹性、水不溶性聚合物，和酸性水溶脹性、水不溶性聚合物材料，均可對(duì)吸收組合物的總液體吸收能力作出貢獻(xiàn)，因此與使用不是水溶脹性、水不溶性聚合物的酸性第二材料相比，它將使吸收組合物有更高的總液體吸收能力。然而現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)酸性第二材料為水溶脹性、水不溶性聚合物時(shí)，通常希望該種酸性第二水溶脹性、水不溶性聚合物材料的pKa值為約2～12，更有利地為約2～10，適宜地為約3～6。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，使用強(qiáng)酸性的、pKa值小于約2的酸性第二水溶脹性、水不溶性聚合物材料，通常將導(dǎo)致吸收組合物不具備所需的慢液體吸收速率。
在吸收組合物中通常可以各種形式使用堿性或酸性第二材料。堿性或酸性第二材料可采取的形式包括顆粒，薄片，纖維，膜，和無(wú)紡布結(jié)構(gòu)。當(dāng)該組合物用于一次性吸收制品時(shí)，通常希望堿性或酸性第二材料為離散的顆粒、纖維或薄片的形式。當(dāng)以顆粒形式時(shí)，通常希望粒子的最大截面尺寸為約50～2000微米，適宜地為約100～1000微米，更適宜地為約300～600微米。吸收組合物也可以是兩組分纖維的形式，其中一種組分是聚合物，另一種組分是該第二種材料。這種兩組分纖維可以是并排的兩組分纖維，或皮芯式兩組分纖維。這種兩組分纖維可由公知的方法制備，例如共擠出法。
通常，分別基本上為其游離酸或游離堿形式的酸性或堿性水溶脹性、水不溶性聚合物，可分別與堿性第二種或酸性第二種材料混合，在吸收組合物中各自的酸性和堿性官能團(tuán)的摩爾比應(yīng)足以提供給吸收組合物以所需的吸收性能。優(yōu)選酸性或堿性水溶脹性、水不溶性聚合物分別與堿性第二種或酸性第二種材料的摩爾比為約10∶1～1∶10，適宜地為約4∶1～1∶4，更適宜地為約2∶1～1∶2，最適宜地為約1∶1。
本發(fā)明的吸收組合物具有吸收液體的能力，這里稱其自由膨脹(FS)。下面與實(shí)施例相結(jié)合給出了自由膨脹值的測(cè)定方法。按下述測(cè)定法給出的自由膨脹值，這里指的是10小時(shí)內(nèi)，在可忽略的約0.01磅/平方英寸(psi)的載荷下，每克材料可吸收的以克計(jì)的含0.9重量％氯化鈉的水溶液的量。通常，希望本發(fā)明的吸收組合物在載荷為約0.01psi下，其初始自由膨脹值至少為約15，優(yōu)選至少為約20，適宜地至少為約25，最高達(dá)約200克/克。這里所用的術(shù)語(yǔ)“初始自由膨脹值”是指在材料制備后的約1天內(nèi)測(cè)定的材料所具有的自由膨脹值，所述材料是在環(huán)境條件下儲(chǔ)存，如約24℃下，相對(duì)濕度為約30～60％。
本發(fā)明的吸收組合物還具有在外壓或承載下吸收液體的能力，這里稱其為承載下吸收性(AUL)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，合成聚合物材料，如通常在承載下具有高液體吸收能力的聚丙烯酸鈉，當(dāng)其用在吸收制品中時(shí)，最不易出現(xiàn)凝膠阻塞。下面與實(shí)施例相結(jié)合給出了承載下吸收值的測(cè)定方法。按下述測(cè)定給出的承載下吸收值，這里指的是10小時(shí)內(nèi)，在約0.3磅/平方英寸(psi)的載荷下，每克材料可吸收的以克計(jì)的含0.9重量％氯化鈉的水溶液的量。通常，希望本發(fā)明的吸收組合物在載荷為約0.3psi下，其初始承載下吸收值至少為約15，優(yōu)選至少為約20，適宜地至少為約25，最高達(dá)約100克/克。這里所用的術(shù)語(yǔ)“初始承載下吸收值”是指在材料制備后約1天內(nèi)測(cè)定的材料所具有的承載下吸收值，該材料是在環(huán)境條件下儲(chǔ)存，如約24℃下，相對(duì)濕度為約30～60％。
本發(fā)明的吸收組合物宜具有相對(duì)緩慢吸收液體的能力。這里所用的任何吸收組合物，本發(fā)明的，或者不是本發(fā)明的，其吸收液體速率的定量值，是指達(dá)到60％自由膨脹容量值的時(shí)間。下面與實(shí)施例相結(jié)合給出了達(dá)到60％自由膨脹容量值所用時(shí)間的測(cè)定方法。如下測(cè)定給出的達(dá)到60％自由膨脹容量值的時(shí)間，這里是指以分鐘計(jì)的、該吸收組合物吸收達(dá)到該組合物總吸收容量60％所用的時(shí)間，組合物的總吸收量表達(dá)為該吸收組合物的自由膨脹值。通常希望本發(fā)明的吸收組合物達(dá)到60％自由膨脹容量值的時(shí)間至少為約5分鐘，有利地為約5～300分鐘，更有利地為約10～200分鐘，適宜地為約20～100分鐘，更適宜地為約30～60分鐘。
本發(fā)明的吸收組合物還應(yīng)具有在外壓或承載下相對(duì)緩慢吸收液體的能力。這里所用的任何吸收組合物，本發(fā)明的或者不是本發(fā)明的，其在外壓或承載下吸收液體速率的定量值，是指達(dá)到60％承載下容量值的時(shí)間。下面與實(shí)施例相結(jié)合給出了達(dá)到60％承載下容量值時(shí)所用時(shí)間的測(cè)定方法。如下測(cè)定給出的達(dá)到60％承載下容量值的時(shí)間，這里是指以分鐘計(jì)、該吸收組合物吸收達(dá)到該組合物的承載下總吸收容量60％所用的時(shí)間，組合物的承載下總吸收量表達(dá)為吸收組合物的承載下吸收值。通常希望本發(fā)明的吸收組合物達(dá)到60％承載下吸收值時(shí)的時(shí)間至少為約5分鐘，有利地為約5～300分鐘，更有利地為約10～200分鐘，適宜地為約20～100分鐘，更適宜地為約30～60分鐘。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方法制備本發(fā)明的吸收組合物。通常，制備該吸收組合物的方法包括下述步驟，即分別將基本上以其游離酸或游離堿形式的酸性或堿性水溶脹性、水不溶性聚合物，與堿性第二材料或酸性第二材料混合在一起。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，吸收組合物的制備是將基本上以其游離酸形式的酸性水溶脹性、水不溶性聚合物，與堿性第二材料混合在一起。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，吸收組合物的制備是將基本上以其游離堿形式的堿性水溶脹性、水不溶性聚合物，與酸性第二材料混合在一起。
這些組合物的制備通常應(yīng)在這樣的條件下進(jìn)行，即足以使基本上分別以其游離酸或游離堿形式的酸性或堿性水溶脹性、水不溶性聚合物，與堿性第二材料或酸性第二材料有效地混合在一起?？梢詳噭?dòng)、攪拌、或以其它形式混合這些混合物，以使聚合物和第二種材料有效地混合，形成基本上均勻的混合物。實(shí)現(xiàn)這種攪動(dòng)、攪拌或混合的設(shè)備在本領(lǐng)域是公知的，它們包括簡(jiǎn)單的混合機(jī)和混合器。
盡管前面已經(jīng)描述了本發(fā)明吸收組合物的基本組分，但這種吸收組合物并不受限于此，并可包括對(duì)吸收組合物所需吸收性能不產(chǎn)生負(fù)面影響的其它組分。可用作添加組分的說(shuō)明性例子包括(但不限于)顏料，抗氧劑，穩(wěn)定劑，表面活性劑，蠟，流動(dòng)性促進(jìn)劑，固體溶劑，粒料，以及添加可提高吸收組合物加工性能的材料。
本發(fā)明的吸收組合物適用于一次性吸收制品，例如個(gè)人護(hù)理用品，如尿布，訓(xùn)練褲，嬰兒擦拭布，女性護(hù)理用品，成人失禁用品；以及醫(yī)療用品，如受傷用的繃帶，或外科手術(shù)用披肩或大布單。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)本發(fā)明的吸收組合物用于一次性吸收制品時(shí)，希望該吸收組合物通常為中性或微呈酸性的。對(duì)于這種特定用途，通常希望酸性或堿性水溶脹性、水不溶性聚合物，與堿性或酸性第二材料的摩爾比為約1∶1。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種一次性吸收制品，該一次性吸收制品包括液體可透過(guò)的頂片，連接于該頂片的底片，以及位于該頂片和底片之間的吸收結(jié)構(gòu)，其中吸收結(jié)構(gòu)含有本發(fā)明的吸收組合物，該吸收組合物具有所需的性能。
按照本發(fā)明各方面，所有吸收制品，通常在使用過(guò)程中要受到多次人體液體的侵襲。因此，希望一次性吸收制品能夠吸收該制品和結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中要面臨的人體液體的多次侵襲量。通常每次侵襲是有一段時(shí)間間隔的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到適用作頂片和底片的材料。適用作頂片材料的代表性例子為液體可透過(guò)的材料，如定量為約15～25克/平方米的紡粘型聚丙烯或聚乙烯。適用作底片材料的代表性例子為液體不可透過(guò)的材料，如聚烯烴膜，以及蒸汽可透過(guò)的材料，如微孔聚烯烴膜。
吸收組合物一般存在于吸收結(jié)構(gòu)中與纖維基質(zhì)相結(jié)合。纖維基質(zhì)可采取的形式例如為粉碎的木漿蓬松物的毛層，薄紗層，摻有水的漿粕，或機(jī)械軟化的漿粕。形成的纖維基質(zhì)應(yīng)將吸收組合物束縛或截留在其結(jié)構(gòu)內(nèi)或結(jié)構(gòu)上?？稍诶w維基質(zhì)的整體形式形成過(guò)程中，或形成之后，將吸收組合物摻入纖維基質(zhì)內(nèi)或纖維基質(zhì)上。用于本發(fā)明的纖維基質(zhì)可通過(guò)氣流成網(wǎng)工藝或濕法成網(wǎng)工藝形成，或?qū)嵸|(zhì)上通過(guò)纖維基質(zhì)形成領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的任何工藝形成。
一般來(lái)說(shuō)，吸收組合物存在于吸收結(jié)構(gòu)或本發(fā)明的制品中的量，應(yīng)有效地使吸收結(jié)構(gòu)或制品能夠吸收所需量的液體?；谖战M合物和吸收結(jié)構(gòu)中基質(zhì)的總重量，所述吸收組合物在吸收結(jié)構(gòu)中的量為約1～99重量％，適宜地為約5～95重量％，更適宜地為約10～90重量％。測(cè)試方法自由膨脹容量值和達(dá)到60％自由膨脹容量值的時(shí)間自由膨脹容量值測(cè)定的是1克材料在10小時(shí)內(nèi)，在可忽略的載荷或束縛力，例如約0.01磅/平方英寸的載荷下，可吸收含0.9％氯化鈉的水溶液的克數(shù)。
參考圖1描述了測(cè)定自由膨脹值和承壓吸收值的方法和裝置。所示的是使用過(guò)程中在適當(dāng)位置的該裝置的透視圖。實(shí)驗(yàn)室用升降架1具有可調(diào)節(jié)的旋鈕2，用以升降平臺(tái)3。實(shí)驗(yàn)室用臺(tái)架4支撐著彈簧5，該彈簧5連接于改進(jìn)的測(cè)厚計(jì)探針6，該探針6穿過(guò)被實(shí)驗(yàn)室用臺(tái)架牢固固定的測(cè)厚計(jì)的腔室7。裝有要測(cè)試的超強(qiáng)吸收材料樣品的塑料樣品杯8具有液體可透過(guò)的底并落在培養(yǎng)皿9內(nèi)，培養(yǎng)皿內(nèi)含有要吸收的鹽水溶液。僅在測(cè)定承壓下吸收值時(shí)，超強(qiáng)吸收材料樣品(未示出)頂部上的墊片圓盤上(未示出)，有一重物10放于其頂部上。
樣品杯由塑料圓柱體組成，該圓柱體的內(nèi)徑為1英寸，外徑為1.25英寸。將具有150微米開孔的100目金屬篩網(wǎng)粘合到該圓柱體的端部開口上，形成樣品杯的底，這種粘合是將篩網(wǎng)加熱至塑料的熔點(diǎn)以上，并將塑料圓柱體壓向熱的篩網(wǎng)以熔化塑料而使篩網(wǎng)連接到塑料圓柱體上的。
用于測(cè)定樣品吸收鹽水時(shí)膨脹的改進(jìn)的測(cè)厚計(jì)為MitutoyoDigimatic Indicator，IDC Series543，Model543-180，其測(cè)量范圍為0-0.5英寸，精度為0.00005英寸(Mitutoyo Corporation，31-19，Shiba 5-chome，Minato-ku，Tokyo108，Japan)。由Mitutoyo Corporation提供的測(cè)厚計(jì)有連接于探針的彈簧，該探針在測(cè)厚計(jì)的腔室內(nèi)。除去彈簧以提供自由下落的、向下力為約27克的探針。此外，還除去了位于測(cè)厚計(jì)腔室頂部的探針頂部上的帽，以使探針連接于懸掛下來(lái)的彈簧5(由McMaster-Carr Supply Co.，Chicago，IIinois獲得，Item No.9640K41)，該彈簧用以將探針的向下力抵消或減小至約1±0.5克?？蓪⒔饘倬€鉤連接于探針的頂部，以使探針與懸垂下來(lái)的彈簧連接。在探針的底端也提供外延的指針(Mitutoyo Corporation，Part No.131279)，以使探針可插入到樣品杯中。
為進(jìn)行測(cè)定，將已經(jīng)篩分為粒徑300～600微米之間的吸收材料樣品0.160克置于樣品杯中。然后將該樣品用重4.4克、直徑為約0.995英寸的塑料墊片圓盤覆蓋，該墊片圓盤的作用是防止樣品在測(cè)試過(guò)程中被擾動(dòng)，并且使載荷均勻地施加于樣品上。然后將樣品杯及材料樣品和墊片圓盤稱重，以得到其干重量。將樣品杯置于平臺(tái)上的培養(yǎng)皿中，并將實(shí)驗(yàn)室用升降架升高，直至塑料墊片圓盤的頂邊與探針的尖端接觸。將測(cè)厚計(jì)調(diào)零。向培養(yǎng)皿中加入足夠量的鹽水溶液(50～100毫升)，開始測(cè)試。通過(guò)探針測(cè)定樣品吸收鹽水溶液膨脹所導(dǎo)致的塑料墊片圓盤升高的距離。該距離乘以樣品杯的內(nèi)截面積，即為樣品由吸收所導(dǎo)致的膨脹體積。結(jié)合鹽水溶液的密度及樣品的重量，很容易計(jì)算出吸收的鹽水溶液的量。10小時(shí)后吸收的鹽水溶液重量，即為每克吸收劑吸收的以克數(shù)表達(dá)的自由膨脹值。若需要的話，可將改進(jìn)的測(cè)厚計(jì)的讀數(shù)連續(xù)地輸入到計(jì)算機(jī)(Mitutoyo Digimatic Miniprocessor DP-2DX)中，以進(jìn)行計(jì)算并給出自由膨脹值。作為交叉核對(duì)，也可以通過(guò)測(cè)定樣品杯在測(cè)試前后的重量差來(lái)確定自由膨脹值，該重量差即為樣品吸收的溶液量。
按照由計(jì)算機(jī)提供的對(duì)自由膨脹值的連續(xù)監(jiān)測(cè)，很容易確定達(dá)到60％自由膨脹容量的時(shí)間。承壓吸收容量值和達(dá)到60％承壓吸收容量值的時(shí)間承壓吸收值(AUL)試驗(yàn)測(cè)定的是在施加約0.3磅/平方英寸的載荷或束縛力下，1克材料在10小時(shí)后所吸收的含0.9％氯化鈉的水溶液的克數(shù)。測(cè)定吸收組合物承壓吸收值的方法與測(cè)定自由膨脹值的方法基本相同，所不同的是在塑料墊片圓盤的頂部放置100克的重物，由此在吸收鹽水溶液的吸收組合物上施加約0.3磅/平方英寸的載荷。
按照由計(jì)算機(jī)提供的對(duì)承壓吸收值的連續(xù)監(jiān)測(cè)，很容易確定達(dá)到60％承壓吸收容量值的時(shí)間。
實(shí)施例為用于下面實(shí)施例，制備下述樣品。這些樣品的主要組成和性能總結(jié)于表1中。a.商品聚丙烯酸鹽超強(qiáng)吸收劑(樣品1)由Hoechst Cealnese得到稱為IM 3900的商品聚丙烯酸鹽超強(qiáng)吸收劑，作為對(duì)照材料。該吸收劑的中和度為約70摩爾％。b.聚丙烯酸凝膠(樣品2～樣品5)在一含175克蒸餾水的500ml燒瓶中加入27克丙烯酸，0.065克過(guò)硫酸鉀(K2S2O8)，0.108克N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺(上述物品均由Aldrich chemical Company獲得)，并在室溫下混合以形成完全溶解的溶液。然后將燒瓶浸入60℃的水浴中至少3小時(shí)。使燒瓶連續(xù)地振動(dòng)。將形成的聚丙烯酸凝膠切碎，并在通風(fēng)烘箱中于80℃下干燥10小時(shí)。使用由Warring獲得的商業(yè)混合機(jī)(型號(hào)34BL97)將完全干燥的聚合物研磨成顆粒，并篩分成不同的粒徑級(jí)分。c.具有不同中和度的聚丙烯酸凝膠(樣品6～樣品8)將300～600微米的聚丙烯酸凝膠與0.1重量％的氫氧化鈉水溶液混合，由此中和上述b部分中所述的聚丙烯酸凝膠顆粒。通過(guò)聚合物凝膠與氫氧化鈉溶液的比例控制中和度。在吸收測(cè)試之前將膨脹的凝膠在室溫條件下(23℃，相對(duì)濕度30％)至少干燥3天。d.具有不同分子量的聚丙烯酸(樣品9～樣品11)由Polysciences，Inc.購(gòu)得具有不同分子量的線型聚丙烯酸預(yù)聚物。聚丙烯酸的重均分子量分別為60000，240000和4000000。在由KitchAid制造的混合機(jī)(型號(hào)K45SS)中，使每種聚丙烯酸溶解為2％的水溶液，并向該溶液中加入3％的聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷共聚物(以聚丙烯酸的干重計(jì))。聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷共聚物由Polysciences，Inc.購(gòu)得，其分子量為約3000，環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的摩爾比為約0.8∶1。將該溶液攪拌至少30分鐘，然后在60℃烘箱中干燥。然后將干燥的聚合物研磨，并篩分成300～600微米的顆粒，在200℃下加熱約20分鐘，并進(jìn)行吸收速率和吸收能力的測(cè)定。e.脫乙酰殼多糖(樣品12)在由KitchAid制造的混合機(jī)(型號(hào)K45SS)中，將20克由Vanson獲得的脫乙酰殼多糖薄片與1000克1％重量的乙酸溶液混合。然后將該溶液在60℃下干燥至少20分鐘，并研磨成粒徑為300～600微米的顆粒。將脫乙酰殼多糖乙酸酯顆粒懸浮在1％重量的氫氧化鈉溶液中，其比例為1克脫乙酰殼多糖乙酸酯100克氫氧化鈉溶液。用磁力攪拌器在連續(xù)攪拌下，在至少5小時(shí)內(nèi)使脫乙酰殼多糖乙酸酯轉(zhuǎn)化為脫乙酰殼多糖。然后將該處理的脫乙酰殼多糖顆粒用蒸餾水洗滌4次，其比例為脫乙酰殼多糖∶水為1∶1000，以完全除去殘留的乙酸鈉。將洗滌過(guò)的脫乙酰殼多糖在80℃下干燥。f.聚丙烯酰氨基甲基丙磺酸(樣品13)在100ml的錐形瓶中，將10克丙烯酰氨基甲基丙磺酸單體溶解于40克蒸餾水中。向該溶液中加入0.5克亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，并使之溶解。向該溶液中充入氮?dú)?5分鐘，將錐形瓶塞住并置于保持60℃的水浴中。向反應(yīng)混合物中加入0.04克過(guò)硫酸鉀和0.015克亞硫酸氫鈉引發(fā)聚合。聚合在60℃下持續(xù)進(jìn)行12小時(shí)，然后將所得的凝膠切割成1英寸的立方體，并在蒸餾水中洗滌。將洗滌過(guò)的凝膠在50℃下干燥過(guò)夜，并用由Warrmg制造的商品混合機(jī)(型號(hào)34BL97)研磨。篩分研磨后的聚合物，收集粒徑為300～600微米的顆粒以進(jìn)行吸收測(cè)試。g.聚二烯丙基二甲基氫氧化銨(樣品14)在一100ml的錐形瓶中，將約0.21克作為交聯(lián)劑的亞甲基雙丙烯酰胺溶解在37毫升60％重量的二烯丙基二甲基氯化銨單體的水溶液中。向該溶液中充入氮?dú)?5分鐘，將錐形瓶塞住并置于保持60℃的水浴中。向反應(yīng)混合物中加入0.04克過(guò)硫酸鉀和0.15克亞硫酸氫鈉引發(fā)聚合。聚合在60℃下持續(xù)進(jìn)行12小時(shí)，然后將凝膠切割成小片(約1英寸的立方體)。將凝膠片用2％重量的氫氧化鈉溶液洗滌，直至聚合物中的氯離子被交換為氫氧根離子。用酸化的硝酸銀檢測(cè)處理后的流出液以檢測(cè)氯離子，這樣來(lái)證實(shí)交換的完成。無(wú)氯離子說(shuō)明已完全轉(zhuǎn)化為氫氧根的形式。用蒸餾水徹底地洗滌凝膠，直至洗滌后蒸餾水的pH值與用來(lái)洗滌的蒸餾水的pH值相同。將凝膠在50℃下干燥過(guò)夜，并用由Warring制造的商品混合機(jī)(型號(hào)34BL97)研磨。篩分研磨后的聚合物，收集粒徑為300～600微米的顆粒以進(jìn)行吸收測(cè)試。
表1樣品序號(hào)樣品主要成分 分子量 粒子大小D.N.a樣品1 聚丙烯酸鈉 NA 300～600μm 70％樣品2 聚丙烯酸 NA 150～300μm 0％樣品3 聚丙烯酸 NA 300～600μm 0％樣品4 聚丙烯酸 NA 600～85μm0％樣品5 聚丙烯酸 NA ＞850μm 0％樣品6 聚丙烯酸鈉 NA 600～850μm 10％樣品7 聚丙烯酸鈉 NA 600～850μm 20％樣品8 聚丙烯酸鈉 NA 600～850μm 30％樣品9 聚丙烯酸 4000000 300～600μm 0％樣品10 聚丙烯酸 240000 300～600μm 0％樣品11 聚丙烯酸 60000 300～600μm 0％樣品12 脫乙酰殼多糖 11000cpsb300～600μm 0％樣品13 聚丙烯酰氨甲基丙磺酸NA 300～600μm 0％樣品14 聚二烯丙基二甲基氫氧化銨NA 300～600μm 0％注a-中和度(0％表示100％酸形式或者表示100％堿形式)b-25℃下，溶解在1％乙酸溶液中的1％的脫乙酰殼多糖溶液的粘度實(shí)施例1分別稱取粒徑均為300～600微米的聚丙烯酸，脫乙酰殼多糖，聚丙烯酰氨基甲基丙磺酸，或聚二烯丙基二甲基氫氧化銨0.16克，并將其置于測(cè)試圓柱體中，以測(cè)定其吸收速率和總的吸收能力。同樣，還稱取粒徑范圍相同、摩爾比為1∶1的兩種不同的聚合物的混合物0.16克，并將其置于測(cè)試圓柱體中，以測(cè)定這些混合物的吸收速率和總的吸收能力。表2中列出了測(cè)試結(jié)果。樣品3中的pKa值表示丙烯酸的pKa值。樣品13中的pKa值表示丙烯酰氨基甲基丙磺酸的pKa值。樣品14中的pKb值表示二烯丙基二甲基氫氧化銨的pKb值。
表2所用材料 pKaapKba摩爾比 達(dá)到60％自由膨脹自由膨脹容量(酸/堿) 容量值的時(shí)間*樣34.25 1/07分鐘 8.5克/克*樣品12 5-7 0/19分鐘 3.4克/克*樣13＜1 1/02分鐘 25.2克/克*樣品14 ＜1 0/14分鐘 26.0克/克樣品3/12 4.255-7 1/160分鐘 30.2克/克*樣品13/12 ＜1 5-7 1/13分鐘 28.5克/克*樣品3/14 4.25 ＜1 1/12分鐘 42.0克/克*樣品13/14 ＜1 ＜1 1/12分鐘 31.4克/克注a-由Friedrich Helfferich，Ion Exchange，page84，MaGraw-Hill Book Company，1962得到的值。*不是本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例2稱重約0.16克的聚丙烯酸，脫乙酰殼多糖，商品聚丙烯酸鹽凝膠，或聚丙烯酸(具有不同粒徑分布)和脫乙酰殼多糖的混合物，并將其置于測(cè)試圓柱體中，以測(cè)定這些混合物的吸收速率和吸收能力。表3中列出了所得結(jié)果。
表3所用材料粒徑 摩爾比達(dá)到60％總 自由膨脹容量容量的時(shí)間*樣品1300～600μm NA 3分鐘 41.2克/克*樣品3300～600μm NA 7分鐘 8.5克/克*樣品12 300～600μm NA 9分鐘 3.4克/克樣2/12150～300μm 1/140分鐘24.9克/克樣品3/12 300～600μm 1/160分鐘30.2克/克樣品4/12 600～850μm 1/1100分鐘 25.4克/克樣品5/12 ＞850μm 1/1160分鐘 16.5克/克*不是本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例3或者選擇水不溶性的聚合物凝膠或者選擇水溶性的物質(zhì)作為堿性第二材料，與酸性聚丙烯酸凝膠混合，測(cè)試其吸收速率和總的吸收值。表4列出了所得的結(jié)果。所用的氫氧化鈉(NaOH)預(yù)溶解于0.9％重量的氯化鈉溶液中。將NaHCO3或檸檬酸鈉直接與酸性聚丙烯酸凝膠混合。檸檬酸鈉表示檸檬酸三鈉鹽。樣品3中的pKa值表示丙烯酸的pKa值。樣品14中的pKb值表示二烯丙基二甲基氫氧化銨的pKb值。
表4所用材料pKapKb摩爾比 達(dá)到60％ 自由膨脹容量總?cè)萘康臅r(shí)間*樣品3 4.25 --NA 7分鐘 8.5克/克樣品3/12 4.25 5-7 1/1 60分鐘 30.2克/克*樣品3/14 4.25 ＜1 1/1 2分鐘 42.0克/克樣品3/NaOH 4.25 ＜1 1.5/1 15分鐘 16.0克/克樣品3/NaOH 4.25 ＜1 1/1.1 10分鐘 22.2克/克樣品3/NaOH 4.25 ＜1 1/1.4 40分鐘 33.2克/克樣品3/NaHCO34.25 ＞2 1/1 30分鐘 19.4克/克樣品3/檸檬酸鈉 4.25 ＞2 1/1 30分鐘 19.3克/克注*不是本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例4改變丙烯酸聚合物凝膠與堿性第二聚合物的比例，并測(cè)定相應(yīng)混合物的吸收值。結(jié)果列于表5中。
表5所用材料摩爾比達(dá)到60％自由 自由膨脹容量(PA/脫乙酰殼多糖) 膨脹容量的時(shí)間*樣品3/12 0.25/1 60分鐘 12.3克/克樣品3/120.5/1 110分鐘 22.7克/克樣品3/121/160分鐘 30.2克/克樣品3/121/0.73 70分鐘 24.4克/克樣品3/121/0.26 80分鐘 22.0克/克注*不是本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例5將由不同分子量的線型聚丙烯酸制得的聚丙烯酸凝膠，與堿性脫乙酰殼多糖混合，摩爾比為1∶1。測(cè)定這些混合物的流體吸收速率和總的吸收值，并將結(jié)果列于表6中。
表6所用材料Mw(PA) 摩爾比 達(dá)到60％總 自由膨脹容量(PA/脫乙酰殼多糖) 容量的時(shí)間樣品9/124000000 1/1 90分鐘 38.7克/克樣品10/12 240000 1/1 70分鐘 20.4克/克*樣品11/12 600001/1 80分鐘 12.0克/克注*不是本發(fā)明的實(shí)施例。實(shí)施例6將從0至30％不同中和度的聚丙烯酸凝膠與堿性脫乙酰殼多糖材料混合，并將其進(jìn)行吸收測(cè)試。結(jié)果列于表7中。表7中，D.N.代表以摩爾百分?jǐn)?shù)表示的中和度。
表7所用材料 D.N.(％) 摩爾比 達(dá)到60％自由自由膨脹容量(PA/脫乙酰殼多糖)膨脹容量時(shí)時(shí)間樣品4/12 01/1 100分鐘19.6克/克樣品6/12 10 1/1 150分鐘22.7克/克樣品7/12 20 1/1 50分鐘 19.7克/克樣品8/12 30 1/1 50分鐘 15.7克/克實(shí)施例7測(cè)定聚丙烯酸/脫乙酰殼多糖混合物的承壓吸收值(AUL)。結(jié)果列于表8中。
表8所用材料 PA的粒徑 摩爾比 達(dá)到60％AUL10小時(shí)時(shí)(PA/脫乙酰殼多糖) 容量的時(shí)間 的AUL*樣品1300～600μm NA 15分鐘 29.8克/克*樣品3300～600μm NA 15分鐘 5.6克/克*樣品12 300～600μm NA 7分鐘2.3克/克樣品3/12 300～600μm 1/1 100分鐘 21.5克/克樣品4/12 600～850μm 1/1 120分鐘 16.3克/克樣品5/12＞850μm 1/1 180分鐘 13.6克/克*不是本發(fā)明的實(shí)施例。
盡管通過(guò)上述具體的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但許多相類似的變化和改進(jìn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的。因此，上述具體的實(shí)施例并不意味著以任何方式限制所附權(quán)利要求中提出的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種含有下述混合物的吸收組合物a)一種酸性水溶脹性、水不溶性的聚合物，其pKa為約2～約12；和b)一種堿性材料；其中該吸收組合物的自由膨脹值是每克吸收組合物至少約15克，其達(dá)到自由膨脹容量值60％時(shí)所需的時(shí)間至少為約5分鐘。
2.權(quán)利要求1的吸收組合物，其中酸性水溶脹性、水不溶性聚合物的pKa為約2～約10。
3.權(quán)利要求1的吸收組合物，其中酸性水溶脹性、水不溶性聚合物含有酸性官能團(tuán)，并且至少約50％摩爾的酸性官能團(tuán)為游離酸形式。
4.權(quán)利要求3的吸收組合物，其中酸性水溶脹性、水不溶性聚合物的至少約70％摩爾的酸性官能團(tuán)為游離酸形式。
5.權(quán)利要求1的吸收組合物，其中酸性水溶脹性、水不溶性聚合物的重均分子量大于約100000。
6.權(quán)利要求5的吸收組合物，其中酸性水溶脹性、水不溶性聚合物的重均分子量大于約200000。
7.權(quán)利要求1的吸收組合物，其中酸性水溶脹性、水不溶性聚合物是由基礎(chǔ)聚合物制備的，這些聚合物選自聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，乙烯馬來(lái)酸酐共聚物，聚乙烯基醚，聚丙烯酸，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙烯基嗎啉，羧甲基纖維素，羧甲基淀粉，羥丙基纖維素，藻酸銨，藻酸鹽，角叉菜膠，丙烯酸接枝的淀粉，丙烯酸接枝的纖維素，聚天冬氨酸，聚谷氨酸，及它們的共聚物。
8.權(quán)利要求1的吸收組合物，其中堿性材料選自聚胺，聚亞胺，聚酰胺，聚季銨鹽，殼多糖，脫乙酰殼多糖，聚天冬酰胺，聚谷氨酰胺，聚賴氨酸和聚精氨酸，有機(jī)鹽，脂族胺，芳族胺，亞胺，酰胺，金屬氧化物，氫氧化物，鹽，及其混合物。
9.權(quán)利要求8的吸收組合物，其中堿性材料為水溶脹性、水不溶性聚合物。
10.權(quán)利要求9的吸收組合物，其中水溶脹性、水不溶性聚合物堿性材料的pKb為約2～約12。
11.權(quán)利要求1的吸收組合物，其中吸收組合物中酸性水溶脹性、水不溶聚合物與堿性材料的摩爾比為約10∶1～約1∶10。
12.權(quán)利要求1的吸收組合物，其中吸收組合物的自由膨脹值至少為約20。
13.權(quán)利要求1的吸收組合物，其中吸收組合物達(dá)到60％自由膨脹容量值所用的時(shí)間為約10～約200分鐘。
14.權(quán)利要求1的吸收組合物，其中吸收組合物的承壓吸收值至少為約15。
15.權(quán)利要求1的吸收組合物，其中吸收組合物達(dá)到60％承壓吸收容量值所用的時(shí)間至少為約5分鐘。
16.權(quán)利要求1的吸收組合物，其中水溶脹性、水不溶性聚合物含有酸性官能團(tuán)，且至少約50％摩爾的酸性官能團(tuán)為游離酸形式，其重均分子量大于約100000，吸收組合物中酸性水溶脹性、水不溶性聚合物與堿性材料的摩爾比為約10∶1～約1∶10。
17.一種含有下述混合物的吸收組合物a)一種堿性水溶脹性、水不溶性的聚合物，其pKb為約2～12；和b)一種酸性材料；其中該吸收組合物的自由膨脹值是每克吸收組合物至少約15克，其達(dá)到自由膨脹容量值60％時(shí)所需的時(shí)間至少為約5分鐘。
18.權(quán)利要求17的吸收組合物，其中堿性水溶脹性、水不溶性聚合物的pKb為約2～約10。
19.權(quán)利要求18的吸收組合物，其中堿性水溶脹性、水不溶性聚合物含有堿性官能團(tuán)，并且至少約50％摩爾的堿性官能團(tuán)為游離堿形式。
20.權(quán)利要求19的吸收組合物，其中堿性水溶脹性、水不溶性聚合物的至少約70％摩爾的堿性官能團(tuán)為游離堿形式。
21.權(quán)利要求17的吸收組合物，其中堿性水溶脹性、水不溶性聚合物的重均分子量大于約100000。
22.權(quán)利要求21的吸收組合物，其中堿性水溶脹性、水不溶性聚合物的重均分子量大于約200000。
23.權(quán)利要求17的吸收組合物，其中堿性水溶脹性、水不溶性聚合物是由基礎(chǔ)聚合物制備的，這些聚合物選自聚胺，聚乙烯亞胺，聚丙烯酰胺，聚季銨鹽，殼多糖，脫乙酰殼多糖，聚天冬氨酰胺，聚谷氨酰胺，聚賴氨酸，聚精氨酸，及它們的共聚物。
24.權(quán)利要求17的吸收組合物，其中酸性材料選自聚丙烯酸，聚馬來(lái)酸，羧甲基纖維素，藻酸，聚天冬酰胺，聚谷氨酸，脂族酸，芳族酸，金屬氧化物，鹽，及其混合物。
25.權(quán)利要求24的吸收組合物，其中酸性材料為水溶脹性、水不溶性聚合物。
26.權(quán)利要求25的吸收組合物，其中水溶脹性、水不溶性聚合物酸性材料的pKa為約2～約12。
27.權(quán)利要求17的吸收組合物，其中吸收組合物中堿性水溶脹性、水不溶性聚合物與酸性材料的摩爾比為約10∶1～約1∶10。
28.權(quán)利要求17的吸收組合物，其中吸收組合物的自由膨脹值至少為約20。
29.權(quán)利要求17的吸收組合物，其中吸收組合物達(dá)到60％自由膨脹容量值所用的時(shí)間為約10～約200分鐘。
30.權(quán)利要求17的吸收組合物，其中吸收組合物的承壓吸收值至少為約15。
31.權(quán)利要求17的吸收組合物，其中吸收組合物達(dá)到60％承壓吸收容量值所用的時(shí)間至少為約5分鐘。
32.權(quán)利要求17的吸收組合物，其中水溶脹性、水不溶性聚合物含有堿性官能團(tuán)，且至少約50％摩爾的堿性官能團(tuán)為游離堿形式，其重均分子量大于約100000，吸收組合物中堿性水溶脹性、水不溶性聚合物與酸性材料的摩爾比為約10∶1～約1∶10。
33.一種一次性吸收制品，包括液體可透過(guò)的頂片，連接于該頂片的底片，和位于該頂片和底片之間的吸收結(jié)構(gòu)，其中該吸收結(jié)構(gòu)含有包括下述組分的吸收組合物a)一種酸性水溶脹性、水不溶性的聚合物，其pKa為約2～約12；和b)一種堿性材料；其中該吸收組合物的自由膨脹值是每克吸收組合物至少約15克，其達(dá)到自由膨脹容量值60％所需的時(shí)間至少為約5分鐘。
34.一種一次性吸收制品，包括液體可透過(guò)的頂片，連接于該頂片的底片，和位于該頂片和底片之間的吸收結(jié)構(gòu)，其中該吸收結(jié)構(gòu)含有包括下述組分的吸收組合物a)一種堿性水溶脹性、水不溶性的聚合物，其pKb為約2～約12；和b)一種酸性材料；其中該吸收組合物的自由膨脹值是每克吸收組合物至少約15克，其達(dá)到自由膨脹容量值60％所需的時(shí)間至少為約5分鐘。
全文摘要
公開了一種包括一種酸性材料和一種堿性材料的吸收組合物，該吸收組合物具有所需的吸收性能。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及含一種酸性水溶脹性、水不溶性聚合物或一種堿性水溶脹性、水不溶性聚合物，以及一種堿性或酸性第二材料的吸收組合物。該吸收組合物具有緩慢吸收大量液體的能力，特別是在外壓下。該吸收組合物用于一次性吸收制品，例如用于吸收人體液的一次性吸收制品。
文檔編號(hào)C08L5/00GK1239487SQ9718025
公開日1999年12月22日 申請(qǐng)日期1997年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月2日
發(fā)明者秦建, P·R·R·瓦拉雅佩特 申請(qǐng)人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司