再潤濕的表面交聯(lián)的超吸收劑的制備方法
【專利說明】
[0001] 本申請是2008年3月10日提交的發(fā)明名稱為"再潤濕的表面交聯(lián)的超吸收劑的 制備方法"的第200880008129. X號發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及一種制備具有優(yōu)越的滲透性且耐磨的超吸收劑的方法。具體而言，本 發(fā)明設(shè)及一種制備超吸收劑的方法，其中超吸收劑顆粒用滲透性增強(qiáng)劑涂覆并再潤濕。
【背景技術(shù)】
[0003] 超吸收劑是已知的。超吸收劑是能吸收并保有幾倍于其重量，甚至在中等壓力下 可高達(dá)幾百倍于其重量水分的材料。一般而言，與蒸饋水或去離子水相比，對含鹽溶液的吸 收量較低。通常超吸收劑的離屯、保持量（"CRC"，見下文的測量方法）至少為5g/g，優(yōu)選 至少為lOg/g，更優(yōu)選至少為15g/g。該類材料通常也稱為例如"高溶脹性聚合物"、"水凝 膠"（常W干燥形式使用）、"形成水凝膠的聚合物"、"吸水聚合物"、"形成吸水凝膠的材料"、 "可溶脹樹脂"、"吸水樹脂"等等。所述材料為交聯(lián)的親水性聚合物，特別是由（共）聚合 的親水單體形成的聚合物、一種或多種親水單體在合適的接枝基上形成的接枝（共）聚合 物，纖維素或淀粉的交聯(lián)的離，交聯(lián)的駿甲基纖維素，部分交聯(lián)的聚環(huán)氧燒或可在含水流體 中溶脹的天然產(chǎn)物，實(shí)例為瓜爾膠衍生物，其中最廣泛地使用基于部分中和的丙締酸的吸 水聚合物。通常超吸收劑W聚合物顆粒的干燥粉末形式制備、儲藏、運(yùn)輸和加工，"干燥"通 常是指含水量低于5wt %。超吸收劑吸收液體轉(zhuǎn)化為凝膠，特別是通常當(dāng)吸收水分W后轉(zhuǎn)化 為水凝膠。目前超吸收劑最重要的應(yīng)用領(lǐng)域是吸收體液。超吸收劑用于例如嬰兒的尿布、 成人失禁產(chǎn)品或女性衛(wèi)生產(chǎn)品。其他領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例有市售園藝領(lǐng)域中的保水劑、防火儲 水物、用于食品包裝中吸收液體或通常用于吸收水分。
[0004] 制備超吸收劑的方法也是已知的。主導(dǎo)市場的丙締酸醋基超吸收劑通過在交聯(lián)劑 ("內(nèi)部交聯(lián)劑"）的存在下、通常還在水的存在下進(jìn)行丙締酸的自由基聚合反應(yīng)來制備，所 述丙締酸在聚合反應(yīng)之前或之后、或任選地部分在聚合反應(yīng)之前而部分在聚合反應(yīng)之后所 進(jìn)行的中和步驟中，通常通過加入堿，最常用氨氧化鋼水溶液來中和至某種程度。該樣生成 粉碎的（取決于使用的反應(yīng)器類型，粉碎過程可與聚合反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行）且干燥的聚合物凝 膠。通常，該樣制備的干燥粉末（"基礎(chǔ)聚合物"）通過加入另外的有機(jī)或多價(jià)金屬（例如 陽離子型）交聯(lián)劑進(jìn)行表面交聯(lián)（也稱為表面"后"交聯(lián)），W產(chǎn)生比顆粒主體交聯(lián)程度更 高的表面層。硫酸侶最常用做多價(jià)金屬交聯(lián)劑。將多價(jià)金屬陽離子施用于超吸收劑顆粒有 時(shí)不被視為表面交聯(lián)，而是被稱為"表面絡(luò)合"或視為另一種形式的表面處理，盡管其具有 與有機(jī)表面交聯(lián)劑相同的效果，即增加顆粒表面上各個(gè)聚合物鏈之間的鍵的數(shù)量從而增強(qiáng) 凝膠顆粒的硬度。有機(jī)和多價(jià)金屬表面交聯(lián)劑可共同地或W任何順序累積使用。
[0005] 表面交聯(lián)使每個(gè)超吸收劑顆粒在表面附近產(chǎn)生較高的交聯(lián)密度。該就解決了 "凝 膠封閉"的問題，該問題是指對早期類型的超吸收劑，液體吸入（liquid insult)會(huì)引起超 吸收劑顆粒主體的顆粒最外層溶脹，形成幾乎連續(xù)的凝膠層，該實(shí)際上阻礙了更多量的液 體（例如二次吸入）傳輸至凝膠層w下的未使用的超吸收劑。雖然在一些超吸收劑應(yīng)用中 該是期望的效果（例如水下電纜密封），但當(dāng)用于個(gè)人衛(wèi)生產(chǎn)品時(shí)它會(huì)產(chǎn)生不期望的效果。 通過表面交聯(lián)增加單個(gè)凝膠顆粒的硬度可產(chǎn)生凝膠層內(nèi)單個(gè)凝膠顆粒之間的開口孔道，從 而促進(jìn)通過凝膠層的液體傳輸。盡管表面交聯(lián)降低了 CRC或其他描述超吸收劑樣品總吸收 量的參數(shù)，但能有效增加可被含給定量的超吸收劑的衛(wèi)生產(chǎn)品吸收的液體的量。
[0006] 其他增加超吸收劑的滲透性的方法（確切地說是"凝膠床滲透性（GB巧"或"鹽水 導(dǎo)流能力（SFC)")也是已知的。該些方法包括將超吸收劑與纖維如尿布核屯、部分中的絨毛 混合，或混合能增加凝膠硬度或在凝膠層中產(chǎn)生液體傳輸開口孔道的其他組分。通常，增加 GBP或SFC的組分被稱為滲透性增強(qiáng)劑（"PEA")。
[0007] 此外，也已知幾種用于解決與處理超吸收劑相關(guān)的粉塵問題的方法。由于脆性或 其他原因，超吸收劑常包含引起粉塵的極細(xì)小顆粒。該進(jìn)而引起與空氣中的有機(jī)（例如，原 則上可燃的）粉塵相關(guān)的各種問題。該可通過例如涂覆或塑化超吸收劑顆粒W降低脆性， 或通過粘結(jié)劑將粉塵固定在超吸收劑顆粒上的方法來避免。已知再潤濕可降低脆性，也有 助于減弱干燥產(chǎn)品中出現(xiàn)的積累靜電的趨勢。
[000引除了粉塵問題之外，還有結(jié)塊問題。特別是在潮濕的情況下，如在潮濕的空氣中儲 藏期間，超吸收劑易于形成團(tuán)塊和結(jié)塊。結(jié)塊阻礙超吸收劑的輸送或壓力給料，例如向超吸 收劑加工設(shè)備如形成尿布的機(jī)器供給超吸收劑，或甚至是從容器中排出超吸收劑。已知幾 種減輕該種結(jié)塊問題的方法，如添加惰性顆?；虮砻婊钚詣?。
[0009] Rrederic L. Buchholz 和 An化ew T. Gr址am 化rsg.)在；"Modern Super油sorbent Polymer Technology" J. Wiley&Sons, New York, U. S. A./Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 19 97, ISBN 0-471-19411-5中，對超吸收劑和制備超吸收劑的方法做了全面的概述。在用于溶 液聚合超吸收劑的改進(jìn)處理的添加劑章節(jié)，本卷公開了對于潮濕環(huán)境，能降低吸濕速率的 添加劑是人們感興趣的。一個(gè)實(shí)例是用于聚（丙締酸胺）的（共）聚合物的二氧化娃微粒 與多元醇或聚燒撐二醇的結(jié)合物。在包含表面交聯(lián)的高級產(chǎn)品章節(jié)，公開了用醋酸侶作表 面交聯(lián)劑。
[0010] W0 01/74913A1設(shè)及通過添加至少為S價(jià)陽離子的鹽的溶液，通常是硫酸侶的水 溶液，來重新產(chǎn)生表面交聯(lián)的超吸收劑一特別是經(jīng)過磨損的表面交聯(lián)的超吸收劑一的凝膠 床滲透性。W0 00/53644A1公開了用多元醇和陽離子鹽一特別是硫酸侶一水溶液的結(jié)合物 表面交聯(lián)過的超吸收劑。
[0011] W0 94/22940A1教導(dǎo)了應(yīng)用諸如平均分子量大于約200的低級脂族多元醇或者平 均分子量為約400至約6000的低級聚燒撐二醇的除塵劑對超吸收劑除塵。其他合適的除 塵劑有聚離多元醇。經(jīng)除塵的超吸收劑還可與流動(dòng)性增強(qiáng)劑如二氧化娃混合。根據(jù)EP 755 964A2,蠟涂層解決了與超吸收劑相關(guān)的粉塵問題。EP 703 265A1公開了用非反應(yīng)性的成膜 聚合物涂覆超吸收劑顆粒W避免產(chǎn)生粉塵。