[发明专利]基于苯乙烯马来酸共聚物和生物聚合物的具有高负载下吸收率的可生物降解高吸水性聚合物的制备方法

说明书

本发明描述了生产可生物降解的高吸水性聚合物复合材料的方法，其特征在于高加压吸收率。本发明还描述了新型复合材料，该复合材料由苯乙烯马来酸共聚物(优选为盐形式)和生物聚合物制成，该复合材料涂布有可生物降解的涂层剂并且是交联的。

技术领域

本发明涉及获得尿布生产用的可生物降解的高吸水性聚合物(SAP，superabsorbent polymer)的方法。更具体地，本发明涉及由苯乙烯马来酸共聚物和生物聚合物制成的可生物降解的SAP。

背景技术

相对于其自身质量，高吸水性聚合物(SAP)可吸收并保留大量的液体。此类吸水聚合物(在交联后被分类为水凝胶)通过与水分子的氢键吸收水溶液。SAP吸收水的能力取决于水溶液的离子浓度。尿布生产所用的SAP材料的特征在于对蒸馏水的自由吸收率高于100g/g。

尿布生产中使用的一类特殊的SAP以具有以下特征的那些材料为代表：在0.9psi压力下，在0.9％NaCl盐溶液中的自由吸收率高且负载下吸收率(AUL，Absorbency UnderLoad)的值高于20g/g。Bucholtz等(1998)讨论了SAP类材料的负载下吸收率(AUL)。

可生物降解的SAP材料属于以下类别：a)仅由交联的生物聚合物组成的材料；b)仅由交联的合成聚合物组成的材料；以及c)由合成聚合物和生物聚合物组成的复合材料，并作出某些改变：没有化学试剂时，互相交联型连接；有化学试剂时，交联型连接；枝接型；互相复合型；以及互相穿透型。[Hoffman(2002)]

共聚物(例如苯乙烯马来酸)是本领域中已知的SAP材料，各种共聚方法也是已知的。

Von Bonin在US专利号4,390,672中显示，马来酸酐(熔点为52℃)在高于其熔点的温度下可用作聚合介质，特别是用于与甲基丙烯酸及其衍生物共聚，而不会发生导致产品不可再现和不可使用的任何不可控的反应。在聚合过程中，将马来酸酐构建到聚合物中，并同时控制聚合，以使所得聚合物在低于200℃的温度下是可搅拌的。特别是通过添加所谓的调节剂(regulator)来增强此种效果。以添加至该方法中的单体的总量为基准计，使用以下量：20wt％至90wt％(优选30wt％至75wt％)的马来酸酐(还包括最初用作反应介质的马来酸酐)以及10wt％至80wt％(优选20wt％至70wt％)的共聚单体，至少50wt％(优选65wt％)的此量的共聚单体。

在用于聚合的方法中，熔融马来酸酐最初构成聚合介质。随聚合反应进行，最初存在的大多数马来酸酐已被共聚反应用尽，聚合介质的功能会被聚合物熔体取代。未反应的马来酸酐可留在产物中或通过萃取或蒸馏除去。同一合成原理见于US专利号2,479,522、US专利号2,640,819、US专利号2,855,387或US专利号5,221,787。

当马来酸酐也为反应介质时，马来酸酐与其他单体共聚的缺点为：化学过程发生在温度高于150℃和高压条件下，通常产生低分子量的聚合物。

马来酸酐与不同乙烯基单体(包括苯乙烯)的本体共聚伴随强烈的放热现象。关于此方面，Sahibi Belkhiria等(1994)表明，当苯乙烯进一步转化为聚合物(在相同条件下，可获得的苯乙烯向聚合物的转化率高于95％)时，如果在反应物料(reaction mass)中苯乙烯的摩尔分数小于0.15，则放热现象的强度会降低。Z.Florjanczyk(2000)、D.M.G.Comissiong等(2007)、US专利号6,156,858、US专利号7,009,011等提到了相同的原理。

Bucevschi等在US专利号7,985,819中显示了基于以下方法的苯乙烯马来酸共聚物的制备，该方法使用过量马来酸酐作为反应介质，其中苯乙烯：马来酸酐的比率为1：6至1：14(重量)，其中苯乙烯马来酸酐聚合物是可溶的，然后马来酸酐型聚合物通过用水水解而转化为酸型聚合物。合成方法的缺点在于：a)放热过程仅通过传热强度(通过冷却反应物物料而获得)来控制；b)消耗大量的水来纯化聚合物；c)原料转化成苯乙烯马来酸聚合物的效率低。