超吸收性聚合物及其制備方法
【專利說明】
[00011 本申請是申請日為2013年4月23日、申請號為201380029292.5、發明名稱為"超吸 收性聚合物及其制備方法"（PCT/KR2013/003465,進入國家階段日期2014年12月3日）之申 請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及在初始吸收性方面優異并且即使經過一定時間受壓后仍不排放水分 的超吸收性聚合物及其制備方法。
【背景技術】
[0003] 超吸收性聚合物（SAP)是具有吸收其自身重量的約500至約1000倍水的功能的合 成聚合物材料，并且其被開發企業不同地命名為超吸收性材料（SAM)、吸收性凝膠材料 (AGM)等。以上所公開的SAP開始商業化以用于衛生用品并且除了衛生用品例如用于兒童的 紙尿布之外，SAP現在還廣泛用于園藝的水結合土壤、用于土木工程和建筑的隔水材料、苗 圃板、食品配送領域的保鮮防腐劑、泥敷劑材料等。
[0004] 反相懸浮聚合方法或水相聚合方法已知是制備超吸收性聚合物的方法。例如，在 日本專利公開No.昭56-161408、昭57-158209、昭57-198714等中公開了反相懸浮聚合等。作 為水相聚合方法，已知的有熱聚合方法和光聚合方法，所述熱聚合方法使聚合物凝膠在裝 備有軸的捏合機中聚合同時對其進行破碎和冷卻，所述光聚合方法使帶上的高濃度水溶液 暴露于紫外線等從而同時進行聚合和干燥。
[0005] 此外，正在嘗試對通過聚合、粉碎、干燥和最終粉碎的方法獲得的樹脂粉末進行表 面處理以獲得具有更優異性能的水凝膠聚合物或者正在嘗試對所述方法進行多種改良以 改善聚合、粉碎和干燥的效率。
[0006] 與此同時，粒度、吸收性和持水性被認為是評價SAP性能的重要因素，并且已經做 出了許多努力以改善粒度、吸收性和持水性。引入了吸收速率的概念并且將吸收速度評價 為通過使用Vortex所測量的吸收速率。
[0007] 然而，現有方法僅提及了各個性質的特征，但是未提及當復雜地組合所述性質時 的綜合效應。此外，現有方法僅主要提及了SAP在不受壓條件下的吸收速率。此外，迄今為 止，尚未提供具有快速吸收速率而同時又穿著感良好的SAP。
【發明內容】
[0008] 發明目的
[0009] 本發明的一個方面是提供一種超吸收性聚合物(SAP)及其制備方法(通過SAP的表 面處理），所述超吸收性聚合物具有優異性能和在初始吸收性方面特別突出的吸收性并且 即使經過長時間受壓后仍不排放水分。
[0010] 本發明的另一個方面是提供具有快速吸收速率同時穿著舒適性優異的SAP及其制 備方法。
[0011]實現目的的方式
[0012]本發明提供了一種超吸收性聚合物(SAP)，其由以下數學式1表示的SPAN值為1.2 或更小，并且滿足由以下數學式2表示的負荷下的吸收速率：
[0013][數學式1]
[0014] SPAN=[D(90%)-D(10%)]/D(50%) < 1.2
[0015] 在數學式1中，
[0016] D(90%)是從最小顆粒累積的重量變為90%時的粒度，
[0017] D(10%)是從最小顆粒累積的重量變為10%時的粒度，并且
[0018] D(50%)是從最小顆粒累積的重量變為50%時的粒度，
[0019] [數學式2]
[0020] 1.0>ARUL=AUP(10 分鐘）/AUP(60 分鐘）>0.70
[0021] 在數學式2中，
[0022] ARUL是在負荷下的吸收速率，AUP(10分鐘)是由以下數學式3表示的在壓力下10分 鐘后的吸收率，并且AUP(60分鐘)是由以下數學式3表示的在壓力下60分鐘后的吸收率， [0023][數學式3]
[0024] AUP(g/g) = [Wb(g)_Wa(g)]/吸收性聚合物的重量(g)
[0025] 在數學式3中，
[0026] Wa(g)是吸收性聚合物的重量與能夠為吸收性聚合物提供負荷的裝置的重量的總 和，并且
[0027] Wb(g)是在負荷(0.7psi)下吸收1小時水分的吸收性聚合物的重量與能夠為吸收 性聚合物提供負荷的裝置的重量的總和。
[0028] 超吸收性聚合物可包含交聯聚合物，其通過用C2_C8二醇或C2_C 8a，ω -二醇化合物 對由至少部分被中和的包含酸基的水溶性烯鍵式不飽和單體制備的粉狀基礎聚合物的表 面進行交聯獲得。
[0029] 本發明還提供了制備超吸收性聚合物的方法，其包括以下步驟：
[0030] 制備包含水溶性烯鍵式不飽和單體和聚合引發劑的單體組合物；
[0031] 通過在聚合反應器中對所述單體組合物進行聚合來制備水凝膠聚合物；
[0032] 對所述水凝膠聚合物進行干燥和粉碎；
[0033] 對所述經粉碎的水凝膠聚合物進行分級；以及
[0034] 通過將包含水和表面交聯劑的表面處理溶液噴射在各個經分級的水凝膠聚合物 顆粒上來對所述水凝膠聚合物的表面進行處理。
[0035] 此處，表面交聯劑可以是C2_C8二醇或C2_C 8a，ω-二醇化合物。
[0036]并且，表面處理溶液還可包含一種或更多種選自以下的有機溶劑：乙醇、甲醇、異 丙醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇和聚丙二醇。
[0037] 表面處理溶液可包含0.1重量％至10重量％的表面交聯劑。
[0038]可通過管狀成形體或噴嘴使用表面交聯劑，但是優選通過噴嘴將溶液噴射在水凝 膠聚合物的表面上。
[0039]此外，處理表面的步驟可包括以下步驟:將經分級的水凝膠聚合物進料至表面交 聯反應器中以及于120°C至250°C進行水凝膠聚合物的表面交聯反應10至120分鐘。
[0040] 以及，可進行干燥和粉碎水凝膠聚合物的步驟使得經干燥的水凝膠聚合物的粒度 變為 150ym 至850ym。
[0041] 此外，分級步驟可包括以下步驟：
[0042] 將經粉碎的水凝膠聚合物分級為粒度小于150μπι和粒度為150μπι至850μπι的2個等 級；
[0043]將經粉碎的水凝膠聚合物分級為粒度小于150μπι、粒度為150μπι或更大并且小于 300μπι和粒度為300μπι至850μπι的3個等級;或者
[0044]將經粉碎的水凝膠聚合物分級為粒度小于150μπι、粒度為150μπι或更大并且小于 300μηι、粒度為300μηι或更大并且小于600μηι以及粒度為600μηι至850μηι的4個等級。
[0045] 在處理水凝膠聚合物的表面的步驟后，本方法還可包括將水凝膠聚合物粉碎并且 分級為具有150μπι至850μπι粒度的顆粒的步驟。
[0046] 在聚合之后并且干燥水凝膠聚合物的步驟前，本方法還可包括將水凝膠聚合物粉 碎為具有1mm至15mm的粒度的步驟。
[0047]本發明的效果
[0048]根據本發明，SAP在所有性能例如粒度、初始吸收性和持水性方面均較突出，并且 表現出滿足特定條件的優異的負荷下吸收速率(ARUL)。因此，可使用本發明的SAP來制備舒 適和耐用的衛生用品，因為即使經過一定時間后，排出的再濕潤的內容物、水分內容物仍較 低。
【具體實施方式】
[0049] 在下文中，對根據本發明具體實施方案的SAP制備方法進行更加詳細的解釋。
[0050] 本發明的特征在于在粉碎過程期間通過適當的分級來控制粒度，并且特別是在于 通過使用特定量的基于α，ω-二醇的溶劑和基于二醇或基于α，ω-二醇的表面交聯劑和特 定條件來處理顆粒的表面，以及本發明提供即使在長時間的受壓狀態下仍具有非常優異吸 收性的SAP的制備方法。
[0051] 因此，根據本發明的SAP具有優異的粒度和性能，特別表現出滿足特定條件下的優 異的負荷下吸收速率(ARUL)并且可提供優異的穿著感，因為即使經過一定時間后，排出的 再濕潤內容物、水分內容物仍較低。因此，滿足本發明的特定參數的性能的SAP除了可廣泛 地用于多種衛生用品外，還可用于園藝的水結合土壤、用于土木工程和建筑的隔水材料、苗 圃板、食品配送領域的保鮮防腐劑、泥敷劑材料等。
[0052]根據本發明的一個實施方案，本發明提供SAP的制備方法，所述SAP具有1.2或更小 的由以下數學式1表示的SPAN值，并且滿足由以下數學式2表示的負荷下的吸收速率：
[0053] [數學式1]
[0054] SPAN=[D(90%)-D(10%)]/D(50%) < 1.2
[0055] 在數學式1中，
[0056] D(90%)是從最小顆粒累積的重量變為90重量％時的粒度，
[0057] D(10%)是從最小顆粒累積的重量變為10重量％時的粒度，并且
[0058] D(50%)是從最小顆粒累積的重量變為50重量％時的粒度，
[0059][數學式2]
[0060] 1 · 0 > ARUL=AUP (10 分鐘）/AUP (6 0 分鐘）> 0 · 7 0
[0061 ] 在數學式2中，
[0062] ARUL是在負荷下的吸收速率，AUP(10分鐘)是由以下數學式3表示的在壓力下10分 鐘后的吸收率，并且AUP(60分鐘)是由以下數學式3表示的在壓力下60分鐘后的吸收率，
[0063] [數學式3]
[0064] AUP(g/g) = [Wb(g)_Wa(g)]/吸收性聚合物的重量(g)
[0065] 在數學式3中，
[0066] Wa(g)是吸收性聚合物的重量與能夠為吸收性聚合物提供負荷的裝置的重量的總 和，并且
[0067