[发明专利]超吸收性聚合物的物理特性的预测

说明书

本公开内容涉及一种预测超吸收性聚合物的物理特性、特别是性能参数的方法。

本公开内容涉及一种预测超吸收性聚合物的物理特性、特别是性能参数的方法。

背景技术

超吸收性聚合物(SAP)是众所周知的材料，其通常用于个人护理制品，例如尿布。已知这些聚合物吸收几倍于它们重量的例如水、盐水溶液、尿液、血液和浆体液。

吸水聚合物颗粒的制备记载于专著“Modern Superabsorbent PolymerTechnology”,F.L.Buchholz和A.T.Graham,Wiley-VCH,1998年,第71至103页。

对超吸收性聚合物的一个重要要求是水凝胶传导液体(渗透性)和分配液体的能力。超吸收剂的渗透性以盐水导流率(SFC)的形式记录。其他重要的性能参数包括超吸收性颗粒的离心保留容量(CRC)、负载下的吸收容量和吸收速率，记录为每秒每克超吸收剂吸收的液体量，即自由溶胀率(FSR)；或超吸收剂吸收20g液体/g超吸收剂需要的时间(T20)。通常，吸水聚合物颗粒不具有均匀的粒度，而具有粒度分布(PSD)。粒度分布也影响超吸收性聚合物的性能。

吸水聚合物颗粒的聚合物链彼此交联。这样的一个效果是聚合物颗粒为水不溶性的。吸水聚合物颗粒的特性可以通过所使用的交联剂的量进行调节。随着交联剂的量增加，离心保留容量(CRC)下降且受压吸收(AAP)经过最大值。

为了改善使用特性，例如渗透性和负载下的吸收，通常将吸水聚合物颗粒进行表面交联。这增加了颗粒表面的交联水平，并且以此方式可以至少部分地消除负载下的吸收和保留容量间的相互影响。适于表面交联的交联剂为可与吸水聚合物颗粒的至少两个羧酸酯基团形成共价键的化合物。

吸水聚合物颗粒的制备记载于例如WO 01/038402 A1、WO 03/022896 A1、WO 03/051415 A1、WO 2006/034806 A1、WO 2006/034853 A1和WO 2009/115472 A1中。

WO 2005/097313 A1公开了一种制备吸水聚合物颗粒的方法，其中将水性聚合物凝胶粉碎并借助挤出机挤压通过模板，干燥并进行表面交联，得到具有高CRC、SFC和FSR的聚合物颗粒。

测量超吸收性聚合物的性能特性需要大量的分析工作，特别是如果必须监控超吸收性聚合物的工业生产过程来确保所生产产品的恒定质量。期望有一种涉及有限测量工作的快速、简单且可靠的方法来确定超吸收性聚合物的物理特性。

本公开内容的一个目的是提供一种用于预测超吸收性聚合物的物理特性、特别是性能参数的可靠工具。

US 2004/133364 A1公开了在淤浆反应器系统(诸如搅拌式淤浆反应器或淤浆环流反应器)中在线确定和控制聚合物产物(即，聚烯烃颗粒)的特性的方法。所述方法包括获得用于确定聚合物产物特性的回归模型，所述回归模型包括主要成分输入和主要成分得分，获取淤浆反应器系统中的聚合物产物的拉曼光谱，由至少一部分拉曼光谱和主要成分输入计算新的主要成分得分，以及通过将新的主要成分得分应用于回归模型来计算聚合物产物特性。可以通过基于计算出的聚合物产物特性调节至少一个聚合参数来控制特性。

Adar,F.等人：Applied Spectroscopy Reviews 32(1997)45-101中的RamanSpectroscopy for Process/Quality Control公开了拉曼光谱法在过程控制中的用途。监测聚丙烯酰胺凝胶的交联，以确定反应的树脂的百分比；并确定凝胶的化学特性。

发明内容

提供了一种用于预测超吸收性聚合物的物理特性、特别是性能参数的计算机实施的方法。在本公开内容的化学计量学模型中，光谱数据(通常为拉曼散射光谱)与超吸收性聚合物的物理特性、特别是性能参数关联。基于回归算法(例如，偏最小二乘回归算法)的数学模型将超吸收性聚合物的光谱数据与其物理特性、特别是性能参数关联。