包含水溶性鹽的超吸收性聚合物及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及包含水溶性鹽的超吸收性聚合物及其制備方法，并且更具體地，設及 包含水溶性鹽的超吸收性聚合物及其制備方法，其中在超吸收性聚合物的聚合過程中添加 水溶性金屬鹽對減小殘留單體(RM)的濃度非常有效。
【背景技術】
[0002] 超吸收性聚合物(Superabsorbent化lyme;r，SAP)是能夠吸收自身重量的約500倍 至1000倍水的合成聚合物。事實上運樣的超吸收性聚合物開始用于衛生物品，而現在其不 僅廣泛地用于衛生產品如嬰兒的一次性尿布等，而且還用于園藝±壤修復劑、±木工程用 止水劑、苗圃板、食品流通領域中的保鮮劑和泥敷劑材料。與常規吸收性材料相比，超吸收 性聚合物具有突出的吸收容量，因此其市場價值隨著其應用的更廣范圍而增大。
[0003] 超吸收性聚合物的吸收機制受控于由于由聚合物電解質的電荷表示的電引力的 差引起的滲透壓、水與聚合物電解質之間的親和力、由于聚合物電解質離子之間的排斥力 引起的分子膨脹、W及由于交聯引起的膨脹抑制的相互作用。簡言之，吸收性聚合物的吸收 能力取決于上述親和力和分子膨脹，并且其吸收率受到吸收性聚合物自身滲透壓的很大影 響。
[0004] 為了使用超吸收性聚合物作為衛生材料，超吸收性聚合物基本上必須具有低濃度 的殘留單體(RM)。為了降低RM的濃度，從根本上采用具有低二聚物濃度的丙締酸，并且還可 提出其他方法，但是問題是超吸收性聚合物的其他特性可能劣化，或者運樣的另外的處理 可能是復雜的。
[0005] 因此，對具有高吸收率和高吸收尺度的超吸收性聚合物的制備進行了深入研究。

【發明內容】

[0006] 發明概要
[0007] 因此，本發明是在鑒于相關技術中遇到的問題而作出的，并且本發明的目的是提 供一種超吸收性聚合物及其制備方法，其中在制備超吸收性聚合物的常規方法中另外包括 添加水溶性金屬鹽，從而減小RM的濃度。技術方案
[000引為了實現上述目的，本發明提供了制備超吸收性聚合物的方法，包括:在水溶性金 屬鹽的存在下使水溶性締鍵式不飽和單體、光引發劑、交聯劑、和熱聚合引發劑反應。
[0009]此外，制備超吸收性聚合物的方法包括:a)使水溶性締鍵式不飽和單體、光引發劑 和交聯劑混合;b)用水溶性金屬鹽水溶液稀釋氨氧化鋼水溶液;C)用b)中獲得的經稀釋的 溶液中和a)中獲得的混合物;d)向C)中獲得的混合物添加熱聚合引發劑，然后使用熱聚合 或光聚合進行自由基聚合反應，由此形成聚合物片；W及e)向d)中形成的聚合物片添加水， 由此形成水凝膠聚合物。
[0010]此外，本發明提供了由上述方法制備的超吸收性聚合物。
[00川技術效果
[0012] 由于可W有效地降低殘留單體(RM)的濃度，因此與常規超吸收性聚合物相比，根 據本發明的超吸收性聚合物是有利的。
【附圖說明】
[0013] 圖1是示出根據本發明的一個實施方案殘留單體(RM)的濃度根據超吸收性聚合物 的金屬硫酸鹽的種類和量而變化的圖。
[0014] 圖2A是示出殘留單體(RM)的濃度根據作為金屬硫酸鹽的化2S化的含量而變化的 圖。
[0015] 圖2B是示出殘留單體(RM)的濃度根據作為金屬硫酸鹽的LisS化的含量而變化的 圖。
[0016] 圖2C是示出殘留單體(RM)的濃度根據作為金屬硫酸鹽的K2S化的含量而變化的圖。 [0017]圖3是示出當過量（15重量％ )添加作為金屬硫酸鹽的Na2S〇4時RM的濃度減小的圖。
[0018] 最佳實施方式
[0019] 下文中，將給出本發明的詳細說明。
[0020] 本發明提出了制備超吸收性聚合物的方法，其包括在水溶性金屬鹽的存在下使水 溶性締鍵式不飽和單體、光引發劑、交聯劑、和熱聚合引發劑反應。
[0021] 更具體地，水溶性金屬鹽優選地包括選自W下中的至少一者:硫酸根基團、硝酸根 基團、憐酸根基團、氯化物基團、亞硫酸根基團和硫氯酸根基團。特別有用的是金屬硫酸鹽。
[0022] 水溶性金屬鹽的金屬優選地包括選自W下中的至少一種:鋼(Na)、裡化i)、鐘化）、 侶(Al)、錯(Zr)、筑(Sc)、鐵(Ti)、饑(V)、銘(Cr)、儘(Mn)、鐵(Fe)、儀(Ni)、銅（Cu)、鋒(Zn)、 銀(Ag)、銷(Pt)、和金(Au)。特別有用的是鋼(Na)、裡(Li)、或鐘(K)。
[0023] 根據本發明，制備超吸收性聚合物的方法包括:a)使水溶性締鍵式不飽和單體、光 引發劑、和交聯劑混合;b)用水溶性金屬鹽水溶液稀釋氨氧化鋼水溶液;C)用b)中獲得的經 稀釋的溶液中和a)中獲得的混合物;d)向C)中獲得的混合物添加熱聚合引發劑，然后使用 熱聚合或光聚合進行自由基聚合反應，由此形成聚合物片；W及e)向d)中形成的聚合物片 添加水，由此形成水凝膠聚合物。
[0024] 所述方法在e)形成水凝膠聚合物之后還包括:f)干燥并粉碎水凝膠聚合物，由此 獲得超吸收性聚合物顆粒；W及g)根據顆粒尺寸將吸收性聚合物顆粒分級，由此獲得顆粒 尺寸為150皿至850皿的顆粒。
[0025] 如本文中所用，術語"超吸收性聚合物"是指通過干燥和粉碎水凝膠聚合物獲得的 顆粒。更具體地，水凝膠聚合物是完成聚合之后具有大量(50%或W上)水且尺寸為Icm或更 大的固體膠狀物形式的材料。將水凝膠聚合物干燥并粉碎成粉末相，產生吸收性聚合物顆 粒。因此，水凝膠聚合物對應于過程中間產物。
[0026] 在根據本發明的制備超吸收性聚合物的方法的a)中，使水溶性締鍵式不飽和單 體、光引發劑和交聯劑混合。
[0027] 在根據本發明的制備超吸收性聚合物的方法中，水溶性締鍵式不飽和單體沒有特 別限制，只要是通常用于合成超吸收性聚合物的單體即可，并且優選地包括選自W下中的 任一種或更多種：陰離子單體及其鹽、非離子親水性單體、W及含氨基的不飽和單體及其季 錠鹽。特別有用的是選自W下中的任一種或更多種：陰離子單體及其鹽，例如丙締酸、甲基 丙締酸、馬來酸酢、富馬酸、己豆酸、衣康酸、2-丙締酷基乙橫酸、2-甲基丙締酷基乙橫酸、2-(甲基)丙締酷基丙橫酸、和2-(甲基)丙締酷胺-2-甲基丙橫酸;非離子親水性單體，例如（甲 基炳締酷胺、N-取代的（甲基)丙締酷胺、（甲基炳締酸2-徑乙醋、（甲基)丙締酸2-徑丙醋、 甲氧基聚乙二醇（甲基）丙締酸醋、和聚乙二醇（甲基）丙締酸醋；W及含氨基的不飽和單體 及其季錠鹽，例如(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。更優選地，使用丙締酸或其鹽。當使用丙締酸或其鹽作為單體使用時，可有利 地獲得吸收能力改善的超吸收性聚合物。此外，在根據本發明的制備超吸收性聚合物的方 法中，鑒于聚合時間和反應條件，可適當地確定單體組合物的水溶性締鍵式不飽和單體的 濃度，并且優選設定為40重量％至55重量％。若水溶性締鍵式不飽和單體的濃度低于40重 量％，則無經濟效益。反之，若其濃度超過55重量％，則水凝膠聚合物的粉碎效率可能降低。
[0028] 在根據本發明的制備超吸收性聚合物的方法中，光引發劑(光聚合引發劑)沒有特 別限制，但是優選包括選自W下中的至少一種:苯偶姻酸、二烷基苯乙酬、徑基烷基酬、乙醒 酸苯醋、芐基二甲基縮酬、酷基麟、和a-氨基酬。酷基麟的具體實例可包括市售的Iucirin TP0,即2,4,6-S甲基-苯甲酯基-S甲基氧化麟，或者可使用市售的Irgacure系列可用作能 夠形成具有高滲透性的厚聚合物層的光引發劑。
[0029] 在根據本發明的制備超吸收性聚合物的方法中，交聯劑沒有特別限制，只要其能 夠與聚合物的官能團反應即可。為了改善超吸收性聚合物的特性，交聯劑可包括選自W下 中的至少一種:多元醇化合物;基于丙締酸醋的化合物;環氧化合物;多胺化合物；面代環氧 化合物;面代環氧化合物的縮合產物；碟挫嘟化合物;單^惡挫燒酬化合物、二9惡挫燒酬化合 物或多C惡挫燒酬化合物;環脈化合物;多元醇金屬鹽;和碳酸亞控醋化合物。
[0030] 具體地，多元醇化合物的實例可包括選自W下中的至少一種：單乙二醇、二乙二 醇、S乙二醇、四乙二醇或聚乙二醇、單丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、2,3，4-S甲基-1,3-戊二醇、聚丙二醇、甘油、聚甘油、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、和1,2-環己燒二甲醇。
[0031] 基于丙締酸醋的化合物可由聚（乙二醇)二丙締酸醋來示例。
[0032] 環氧化合物的實例可包括乙二醇二縮水甘油酸和縮水甘油，并且多胺化合物可包 括選自W下中的至少一種：乙二胺、二亞乙基=胺、=亞乙基四胺、四亞乙基五胺、五亞乙基 六胺、聚乙締亞胺和聚酷胺多胺。
[0033] 面代環氧化合物的實例可包括表氯醇、表漠醇、和a-甲基表氯醇。單9寒挫燒酬化合 物、二^讓挫燒酬化合物或多^*惡挫燒酬化合物可由2-嘴;'挫燒酬來示例。碳酸亞控醋化合物可 包括碳酸亞乙醋。運些化合物可單獨使用或者組合使用。為了增加交聯過程的效率，交聯劑 優選地包含至少一種多元醇化合物，并且更優選地包含具有2至10個碳原子的多元醇化合 物。
[0034] 用于處理聚合物顆粒表面所添加的交聯劑的量可根據交聯劑的種類或反應條件 來適當地確定，并