[发明专利]具有优良的吸收性能的均衡性的水液吸收性聚合物

说明书

本发明主题与一种具有改良性能的水液吸收性聚合物有关，与制备这种聚合物的方法有关，与结合这种聚合物的吸收性结构有关。

水液吸收性聚合物(也称超吸收性聚合物)最初使用于诸如婴儿尿布、成年人失禁用品和妇女卫生用品这样的吸收体液的私人保健用品，在这些应用中，水液吸收性聚合物结合到吸收性结构中，这些吸收性结构常含有合成的和/或天然的纤维基或纸基纺织和无纺结构，或者是诸如蓬松纱布块这样的坚韧的纤维体。在无水液吸收性聚合物时，这些结构的吸收容量很有限，而且由于需要大量材料来提供足够的吸收容量，致使吸收性结构的体积非常庞大，并且在压力下不能很好地保留住液体。若将吸液后形成膨胀的水凝胶物质的水液吸收性聚合物掺入吸收性结构，适于改善吸收性结构的吸收容量和在压力下的吸收，并且通过减少(如果不排除)所需蓬松物或纤维的用量，缩小了体积，而且能使吸收性结构即使在潮湿状态下，也有一种“干燥的感觉”。

水液吸收性聚合物的性能常常通过考虑各种性质来权衡。比如聚合物容积，聚合物在不同压力下吸收水液的能力，聚合物中存在的未交联的可提取聚合物的含量以及聚合物中存在的残余单体的含量。理想情况下，工业上更偏爱具有高容量和高吸收的聚合物，而较少顾及中压的应用。工业上常常优选这种具有低含量的可提取聚合物和低含量的残余单体特征的聚合物。然而要达到这种性能的平衡，已经证明是很困难的。

当交联度降低，即得到更松散的聚合物网络才能提高容量。但是交联度降低时，在压力下吸收水液的能力也降低了，而未交联的可提取聚合物的含量却提高了。虽然在获得具有高容量和在相对低压下，例如压力为21000达因/厘米²(0.3psi)，具有高吸收的聚合物方面已经取得了进展，但是具有高容量并且在较高压力下(例如压力为70000达因/厘米²(1.0psi))具有高吸收的聚合物却一直未得到解决。

PCT专利申请92/07611公开了一种具有改良的吸收性质的水液吸收性聚合物的制备方法，其中，为了改善21000达因/厘米²(0.3psi)AUL，而对离心容量又无明显不利的影响，在不存在表面交联剂的情况下，将干燥的水液吸收性聚合物在高于165℃的温度下热处理。在一个优选的具体实施方案中，PCT专利申请92/07611揭示出对用优选的交联剂(例如亚甲基双丙烯酰胺，双(丙烯酰胺基)乙酸及其盐，丙烯酸烯丙酯，甲基丙烯酸烯丙酯和其它双官能单乙烯基和单烯丙酯和酰胺)交联的水液吸收性聚合物进行热处理后，便能得到具有提高了的离心容量和负荷下的吸收性(AUL)的聚合物。

英国专利申请9208449.0公开了含羧基部分的水液吸收性聚合物，该聚合物使用C_2—10多羟基烃交联，而该烃又用每个羟基部分的环氧乙烷链的2—8个环氧乙烷单元乙氧基化。其中，每条链端的羟基部分用C_2—10不饱和羧酸或其酯酯化，其中一个例子是高度乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。在一个优选的具体实施方案中，水液吸收性聚合物在干燥和筛分颗粒后进行热处理。使用这种乙氧基化的交联剂，尤其当通过聚合物热处理工艺制备时，能够得到具有如下特性的水液吸收性聚合物：25—35g/g范围的中等离心容量，21000达因/厘米²(0.3psi)AUL范围是25—31g/g和70000达因/厘米²(1.0psi)AUL范围是7—18g/g。已经发现，在这些范围内，具有高离心容量(例如在范围上限的离心容量)的产品具有范围下限的70000达因/厘米²(1.0psi)AUL，而具有高的70000达因/厘米²(1.0psi)AUL(例如70000达因/厘米²(1.0psi)AUL在10—18g/g之间)的产品具有范围下限的离心容量。到现在为止还没有出现既有高离心容量又有高AUL的水液吸收性聚合物。

用优选的交联剂(如PCT专利申请92/07611和英国专利申请9208449.0公开的交联剂)交联的水液吸收性材料的热处理本身就不可能达到容量和相对高的压力下的吸收都很高的程度，例如既有大于25g/g的离心容量，又有大于15g/g的70000达因/厘米²(1.0psi)AUL。虽然不希望在理论上受到束缚，但目前认为在热处理期间，所有其它反应中，链的裂解反应发生了，一般认为此反应导致了交联密度的降低，而颗粒表面的交联密度降低时，在相对高压下的高吸收潜力同样下降。