[发明专利]具有高渗透性的超吸收性聚合物

说明书

本申请是由施拖克豪森公司于2004年4月23日提交的国际申请号为PCT/US2004/012707的发明名称为“具有高渗透性的超吸收性聚合物”的国际申请的分案申请。该国际申请PCT/US2004/012707进入中国国家阶段的日期为2005年12月23日，国家申请号为200480017752.3。 

发明领域

本发明涉及吸收水、含水液体和血液的超吸收性聚合物，其中本发明的超吸收性聚合物具有改进的性质，特别是凝胶床渗透性和流体保留作用之间的改进关系，包括实现较高的凝胶床渗透性而不存在作为较高凝胶强度特征的低保留性的缺点。本发明还涉及这些超吸收性聚合物的制备和它们在卫生制品中和在工业领域中作为吸收剂的用途。 

发明背景 

超吸收体是指在水中含有0.9wt％氯化钠溶液的含水溶液中能够吸收至少约10倍其重量并且至多约30倍其重量的可水溶胀的、不溶于水的有机或无机材料。根据超吸收体的一般定义，超吸收性聚合物是能够在溶胀和形成水凝胶的情况下吸收大量含水液体和体液例如尿或血液并且能够在一定压力下保持它们的交联聚合物。 

目前可商购获得的超吸收性聚合物是其中一些羧基被氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液中和的交联的聚丙烯酸或者交联的淀粉-丙烯酸接枝聚合物。由于这些特性，这些聚合物主要被用于加入卫生制品例如婴儿尿布、失禁制品或者卫生巾中。 

出于合身、舒适和美观的原因并且从环境方面考虑，日益趋向于制得更小和更薄的卫生制品。这正在通过降低这些制品的大量绒毛纤维的含量来实现。为了确保卫生制品中恒定的体液总保留能力，在这些卫生制品中 采用更大的超吸收性聚合物含量。由于此原因，超吸收性聚合物必须具有提高的渗透性同时保持其他特性例如充足的吸收性和保留性。 

渗透性是一个衡量多孔结构的有效连通性的标准，该多孔结构可能是纤维垫或者泡沫片，或者在该情况下是交联聚合物，并且可以根据超吸收性聚合物的空隙率和连通性程度来确定。凝胶渗透性是大量颗粒作为整体的一个性质，并且与颗粒尺寸分布、颗粒形状、开孔的连通性、溶胀凝胶的剪切模量和表面改性相关。实际上，超吸收性聚合物的渗透性是一个衡量液体如何快速地流经大量溶胀颗粒的标准。低渗透性表示液体不能容易地流过超吸收性聚合物，这通常被称为凝胶阻塞，并且表示任何强制的液体流动(例如在尿布使用期间尿液的二次施加)必须采用替代途径(例如尿布渗漏)。 

特别地，凝胶阻塞是一个公知问题，其可能与超吸收性聚合物在吸收制品例如尿布中的使用有关。当超吸收性聚合物颗粒在体液进入吸收制品的入口周围迅速膨胀导致SAP-绒毛基质中的间隙和孔闭合时，发生凝胶阻塞。由于借助于扩散通过溶胀水凝胶来传输液体比通过间隙的传输慢得多，因此在流体入口区域中出现密封效应。该效应被称作凝胶阻塞。 

液体传输通过溶胀的超吸收性聚合物颗粒本身遵循扩散原理并且是一个非常缓慢的过程，其在卫生制品的使用状态下对液体的分布不起作用。在由于缺乏凝胶稳定性而不能保持开放床结构以实现毛细管传输作用的超吸收性聚合物中，已经通过将所述超吸收性聚合物嵌入纤维基质中来确保所述颗粒彼此分离。 

在被称作下一代的尿布构造体中，在吸收剂层中存在着较少的纤维材料或者可能根本不存在，以有助于传输液体或者保持开放的流体可渗透的结构。这些下一代尿布构造体的超吸收性聚合物必须在溶胀状态下具有足够高的稳定性-通常被称作凝胶强度，因此所述溶胀凝胶具有足够量的可以通过其传输液体的毛细空隙。 

为了得到具有高凝胶强度的超吸收性聚合物，可以提高聚合物的交联度，这必然导致溶胀性和保留能力的下降。为了获得在极薄的具有低纤维含量的下一代制品中所需的提高的渗透性，现有技术已经教导了提高交联 量以得到较高的凝胶强度，通常具有大于9,500dynes/cm²(达因/厘米²)的剪切模量。然而，该超吸收性聚合物的吸收值和保留值会被降低到不希望的低水平。制备超吸收性聚合物领域的一个重要目标是开发出具有在表面交联之后的阶段中对液体的高吸收性和保留能力以及提高的渗透性的聚合物。已经发现，通过对SAP制品采用新型表面改性作用得到了较高的渗透性而不具有非常高的凝胶强度以及不希望的相关的低吸收值。 

因此本发明的一个目的是提供一种即使当所述超吸收性聚合物基于吸收体结构的重量百分比增加时也可表现出优异性质(例如保持高液体渗透性和液体保留作用的能力)的吸收性聚合物组合物。 

发明概述