[发明专利]酸性气体渗透的羧基烷基淀粉颗粒、挤出物及制备该颗粒、挤出物的方法

说明书

技术领域

本公开内容涉及包含羧基烷基淀粉的酸性气体渗透的颗粒及其用于 制备基于生物的超吸收性聚合物的后续处理。特别地，公开了一种用于气 体渗透和表面处理包含羧基烷基淀粉的颗粒的方法。在更具体的方面，公 开了一种通过用酸性气体渗透来中和碱性淀粉挤出物的方法。还公开了羧 基烷基淀粉的组合物和由其制备的碱性淀粉挤出物，以及它们的用途和制 剂。

背景

吸水材料，例如超吸收性聚合物，可用于多种应用中，例如在一次性 卫生用品(即，尿布、失禁物品、女性卫生用品、无尘品(airlaid)和吸 收性敷料)、家居用品、密封材料、用于调节土壤的农业产品中的润湿剂 中，在油性钻井液(即堵漏材料、压裂液)、抗凝涂料中，在用于保持土 壤中的水分和用于将水释放到植物和树的根部的农业、园艺和林业应用 中，在纺织工业中，在印刷应用中，在吸收性纸产品中，在绷带和手术垫 (即，伤口敷料)中，在矿石处理中，在混凝土制品中，在宠物垫料中， 在水处理中，在食品垫(即，与运输新鲜食品和食品包装有关的应用)中， 在洗涤剂中，在灭火凝胶中，在密封材料中，在云控制中，作为用于清除 包含水溶性的化学溢出物的酸性和/或碱性水溢出物的化学吸收剂，作为用 于缓慢且可控地释放化妆品和药品(还称为药物递送体系)的聚合物凝胶， 以及最后在人造雪的制造中。然而，超吸收性聚合物(还称为“SAP”)的 主要用途是在一次性个人卫生用品中。这样的产品包括：所使用的减小体 积数量级的超吸收性材料、尿布、练习裤(training pant)、成人失禁产品 和女性卫生用品。

随着超薄产品的发展，增大了对超吸收剂的需求。不仅需要超吸收剂 吸收大量液体，而且还需要超吸收剂使那些液体保持处于压力下、在压力 下溶胀和当溶胀时甚至具有特定凝胶颗粒行为，以允许液体流动。在超吸 收剂中，当今广泛使用聚丙烯酸酯。但当前聚丙烯酸酯不是生物基的，从 而导致增加的碳足迹、非再生油储量的枯竭和能源价格波动的增强的易损 性。作为替代物，羧甲基纤维素(CMC)是部分生物基的且已被长期用作 超吸收性材料。

然而，CMC的主要问题是其在水中过大的溶解度，当用作超吸收性材 料时，这导致差的性能。此外，制造CMC通常产生每残基含有不必要高 的量的取代物(即，每残基大于0.7取代物)(羧化作用)的材料。因为羧 化作用需要使用基于石油的有机反应物，过度羧化作用意味着增加的材料 成本、较低程度的可再生物质和增加的碳足迹。Chatterjee等人US P 3,731,686；Reid等人US P3,379,721和Ning等人US P5,247,072各自描述 了通过热处理使CMC不溶解的方式。Reid等人US P3,379,720；Thornton 等人US P6,765,042和Kaczmarzyk等人US P4,044,766已描述了将酸化作 为用于使CMC不溶解的方式。这些类型的酸化的主要问题是使用液体溶 剂作为酸载体，从而需要昂贵的液体处理步骤，需要额外的能量干燥溶剂。 为解决这些问题，酸性气体已被用于处理CMC颗粒，例如在Ouno等人 US3,391,135和Marder等人US P4,200,737中描述。然而，CMC仍具有 使得它们不适合作为吸收剂的一些缺点。一个主要缺点是高吸收性CMC 非常特定于某些类型的纤维素纤维，这意味着制造一致的产品需要特定来 源的纤维素纤维。此外，来自几乎所有天然来源的纤维素纤维以必须通过 自身羧甲基化反应破坏的结晶模式存在，从而引起通过纤维素聚合物的不 同的且不可预测的取代方式。