[发明专利]具有提高的保持容量和渗透性的吸收性聚合物结构

说明书

本申请是申请号为200380101982.3、申请日为2003年10月24日、发明名称为“具有提高的保持容量和渗透性的吸收性聚合物结构”的申请的分案申请。

本发明涉及一种制造吸收性聚合物结构的方法、一种可由该方法制得的吸收性聚合物结构、一种吸收性聚合物结构、一种化合物、一种制造化合物的方法、一种可由该方法制得的化合物、含有该吸收性聚合物结构或该化合物的化学产品、该吸收性聚合物结构或该化合物在化学产品中的用途、一种水溶液、一种制造该水溶液的方法、一种可由该方法制得的水溶液、以及该水溶液在吸收性聚合物结构外部处理中的用途。

高吸收剂是水不溶性交联聚合物，它们可以通过溶胀和水凝胶的生成来吸收大量水成液，特别是体液，优选尿或血液，并在一定的压力下保有它们。由于这些特性，这些聚合物主要通过加入卫生用品，例如婴儿尿布、失禁用品或卫生棉以获得应用。

现有的市售高吸收性材料基本是由交联的聚丙烯酸或交联的淀粉-丙烯酸接枝聚合产物制成的，其中羧基被氢氧化钠或氢氧化钾部分中和。

出于美观和环境原因，越来越趋向于制造更小更薄的卫生用品。为了确保卫生用品的总保持容量不变，只能通过降低大体积绒毛物的比例来满足这一需求。这意味着进一步的任务落到高吸收剂的液体转移和分布方面，它们可以概括为渗透性能。

高吸收性材料中的渗透性是指在溶胀态下将加入的液体在三维方向上转移和分布的能力。该过程通过穿过胶粒之间的间隙进行毛细转移从而在溶胀的高吸收性凝胶中进行。透过溶胀的高吸收剂颗粒本身进行的液体转移遵循扩散的规律而且是非常缓慢的过程，它在卫生用品的应用状态下对液体的分布起不到任何作用。对于由于缺乏凝胶稳定性而无法实现毛细转移的高吸收性材料，通过将这些材料嵌入纤维基体来确保颗粒互相分离以防止凝胶结块现象。在更新几代的尿布构造中，吸收层仅含极少甚至完全不含纤维材料以支持液体转移。因此，此处所用的高吸收剂在溶胀态下必须具有足够高的稳定性，使得溶胀的凝胶仍然含有足量的毛细空隙，液体可以透过这些空隙进行转移。

为了获得具有更高凝胶稳定性的高吸收性材料，一方面可以增加聚合物的交联度，其不可避免地造成溶胀能力和保持容量的降低。如DE19646484中所述，不同交联剂和共聚单体的最优组合确实能够改进渗透性能，但还没有达到可以将非必要地仅由高吸收剂构成的层安放在尿布构造中的程度。

此外，可以使用对聚合物颗粒表面进行二次处理的方法以改进高吸收性能。表面处理可由现有技术获知，例如吸收性聚合物结构在表面上的二次交联、使表面与无机化合物接触或在存在无机化合物的情况下进行表面的二次交联。

例如，EP-A-0450923、EP-A-0450922、DE-A-3523617、US 5,140,076和US 4,734,478描述了通过在表面二次交联之中或之后使表面与无机化合物(例如分散的二氧化硅)接触来对吸收性聚合物表面进行处理。除了提高在压力下的吸收速率之处，这种表面处理还可以提高该吸收性聚合物的渗透性。

DE 3503458描述了一种制造改进的吸收性树脂的方法，在该方法中，一种含有单体单元(所述单体含有游离酸或盐形式的羧基)作为树脂组成成分的吸水性树脂，在存在细碎金属氧化物粉末的情况下能够吸收交联介质和水，并在搅拌的同时加热制成的混合物，从而实现树脂的交联并除去水。由此制得具有良好吸水能力的吸收性树脂，其同时具有良好的吸收速率。

US 4,535,098描述了一种通过吸收性聚合物在存在分散的胶体无机化合物(例如硅胶)的情况下的溶胀、或通过在存在分散的胶体无机化合物的情况下制造吸收性聚合物，从而增加非二次交联高吸收剂的胶凝强度的方法。

DE 19805447公开了使聚丙烯腈水解产物与双官能化合物二次交联、同时使二氧化硅在高吸收性聚合物表面结构中固定的方法。使二氧化硅与交联介质一起在水/醇混合物中与表面接触。通过使二氧化硅固定，可以实现负载下吸收性的提高和凝胶结块的降低。

DE 19854575描述了在聚合之前、之中或之后或在高吸收性材料的部分中和中加入硅酸的碱金属盐。通过这种表面处理，获得了提高的渗透性，然而这主要归因于不可溶胀添加剂引起的聚合物保持力的部分降低。

US 5,147,921公开了加入硅溶胶作为惰性填料，其可被分散于待聚合的单体溶液中。