[发明专利]聚胺涂覆的超吸收性聚合物

说明书

技术领域

本发明涉及聚胺涂覆的超吸收性聚合物颗粒，其具有降低的附聚倾向和改进的渗透性能。本发明还涉及由原料超吸收性聚合物颗粒和聚碳酸铵生产聚胺涂覆的超吸收性聚合物颗粒的方法。聚胺涂覆的颗粒表现出优异的凝胶床渗透性而基本不会对吸收性能有不利影响。本发明还涉及聚胺涂覆的超吸收性聚合物颗粒在诸如尿布、月经用品和伤口敷料的制品中的用途。

发明背景

吸水树脂广泛用于清洁用品、卫生用品、抹布、保水剂、脱水剂、污泥凝固剂、一次性毛巾及浴室防滑垫、一次性门垫、增稠剂、宠物用一次性垃圾垫、防凝结剂以及用于各种化学品的释放控制剂。吸水树脂可以各种化学形式获得，包括取代和未取代的天然和合成聚合物，例如淀粉丙烯腈接枝聚合物的水解产物、羧甲基纤维素、交联的聚丙烯酸化物、磺化聚苯乙烯、水解的聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮和聚丙烯腈。最常用于吸收含电解质的含水液体如尿的SAP为中和的聚丙烯酸，如含有约50％至至多100％中和的羧基的聚丙烯酸。

这类吸水树脂称为“超吸收性聚合物”或SAP，且通常为微交联的亲水聚合物。SAP在Goldman等人的美国专利第5,669,894和5,559,335号中被一般性地述及，在此引入其公开的内容作为参考。SAP在它们的化学特性上可以不同，但即使在中等压力下，所有SAP能吸收并保持相当于它们自身重量许多倍量的含水流体。例如，SAP可以吸收它们自身重量100倍或更多的蒸馏水。在限定压力下吸收含水流体的能力是对用于卫生制品如尿布的SAP的重要要求。

如本文所用，术语“原料聚合物颗粒”和“SAP颗粒”是指在干燥状态下的超吸收性聚合物颗粒，即不含水至含有小于颗粒重量的水的颗粒。术语“颗粒”是指微粒、纤维、薄片、球、粉末、小片以及超吸收性聚合物领域技术人员已知的其它形状和形式。术语“SAP凝胶”和“SAP水凝胶”是指在水合状态的超吸收性聚合物，即已经在水中吸收至少其重量，通常在水中吸收若干倍其重量的颗粒。术语“涂覆的SAP颗粒”和“涂覆的原料聚合物颗粒”是指本发明颗粒，即具有聚胺涂层的SAP颗粒或原料聚合物颗粒。

术语“表面处理的”和“表面交联的”是指具有通过施用于颗粒表面的化合物交联的存在于颗粒表面附近的分子链的SAP，即原料聚合物颗粒。术语“表面交联”是指在原料聚合物颗粒表面附近的官能交联水平通常高于在原料聚合物颗粒内部的官能交联水平。如本文所用，“表面”描述了颗粒朝外的边界。对于多孔SAP颗粒，暴露的内表面也包括在表面的定义中。

术语“聚胺涂层”是指在SAP颗粒表面上的涂层，其中涂层包含含有至少两个，通常更多个伯，和/或仲，和/或叔，和/或季氮原子的聚合物。聚胺涂层可还包含任选的具有多价金属阳离子的无机盐。多价金属阳离子能够与聚胺的未季铵化的氮原子相互作用。

SAP颗粒可在生产难易性和成本、化学特性、物理性能、吸水速率以及吸收和保留水的程度方面不同，因此使得理想的吸水性树脂成为难以设计的组合物。例如，淀粉-丙烯腈接枝聚合物的水解产物具有相当高的吸收水的能力，但需要复杂的生产工艺并且由于存在淀粉而具有低耐热性并腐烂或分解的缺点。与之相反，其它吸水性聚合物容易且廉价地生产且不易分解，但吸收液体不如淀粉-丙烯腈接枝聚合物。

因此，已经进行了深入的研究和开发以提供一种增加稳定的易于生产的SAP颗粒的流体吸收性能以使其与难以生产的颗粒的优异流体吸收性能匹配的方法。同样有利的是，进一步提高现有的优异SAP颗粒的流体吸收性能。

这是一个难以实现的目标，因为改进一项SAP颗粒的理想性能经常对SAP颗粒的其他理想性能有不利地影响。例如，吸收率和凝胶渗透性是相矛盾的性能。因此，希望平衡吸收率和凝胶渗透性之间的关系以提供足够的液体吸收、液体输送以及在将SAP颗粒用于尿布时的尿布和皮肤的干燥性。

就此而言，不仅SAP颗粒在随后的压力下保留液体的能力是重要的性能，而且对抗同时作用的压力(即在吸收液体的过程中)下吸收液体也是重要的。实际中的情况是孩子或成人坐或躺在卫生制品上，或剪切力作用在卫生制品上，如腿移动。该吸收性能称为在负载下的吸收。

在卫生领域中，例如在尿布设计中的现行趋势是具有降低的纤维素纤维含量和增加的SAP含量的更薄的芯结构。这在婴儿尿布和成人失禁产品中是尤其重要的趋势。