吸收劑材料、包括吸收劑材料的產(chǎn)品、組合物和制備吸收劑材料的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】吸收劑材料、包括吸收劑材料的產(chǎn)品、組合物和制備吸收劑材 料的方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 本申請(qǐng)要求2012年9月26日提交的題為"Absorbentmaterials,productsincluding absorbentmaterials,COMPOSITIONS,ANDMETHODSOFMAKINGAbsorbentmaterials (吸收劑材料、包括吸收劑材料的產(chǎn)品、組合物和制備吸收劑材料的方法r的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng) 序列號(hào)61/705,703的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)引用而全文結(jié)合到本文中。
[000^ 背景 紙產(chǎn)品的一個(gè)重要特性是能吸收流體，特別是，含水溶液。紙產(chǎn)品不應(yīng)過(guò)度昂貴或提供 可能對(duì)使用產(chǎn)品的人具有不利作用的化學(xué)品。雖然一些紙產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)運(yùn)些目標(biāo)， 仍需要找到目前商業(yè)化的產(chǎn)品的備選。
[0003] 發(fā)明概述 在本文描述的各種示例性實(shí)施方案中，具有施用的吸收劑材料(例如，吸收劑膜)的吸 收劑結(jié)構(gòu)(例如，紙材料)可通過(guò)用施用的吸收劑材料形成體系(也稱(chēng)為"膜形成體系")處理 纖維(例如，纖維素纖維)而形成、吸收劑材料、組合物、制備吸收劑材料的方法等。
[0004] 至少一個(gè)實(shí)施方案提供了一種包括具有施用的吸收劑材料的吸收劑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)， 所述結(jié)構(gòu)通過(guò)W下方法形成，所述方法包括用包含多胺聚酷氨基胺表面代醇樹(shù)脂的施用的 吸收劑材料形成體系來(lái)處理纖維，其中所述施用的吸收劑材料W約10:1或更多的多胺聚酷 氨基胺表面代醇樹(shù)脂的干聚合物重量的比率吸收水。
[0005] 至少一個(gè)實(shí)施方案提供了一種制備吸收劑結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括：向纖維引 入包含多胺聚酷氨基胺表面代醇樹(shù)脂的施用的吸收劑材料形成體系。
[0006] 至少一個(gè)實(shí)施方案提供了具有施用的吸收劑材料的吸收劑結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)通過(guò)W 下方法形成，所述方法包括用包含兩種或更多種聚合物的共混物的施用的吸收劑材料形成 體系來(lái)處理纖維，其中至少一種第一聚合物自交聯(lián)并且對(duì)共混物中的其它聚合物中的一種 具有反應(yīng)性，和與第一聚合物反應(yīng)的至少第二聚合物，其中所述施用的吸收劑材料W約10: 1或更多的共混物的干聚合物重量的比率吸收水。
[0007] 至少一個(gè)實(shí)施方案提供了一種制備吸收劑結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括向纖維引入 包含兩種或更多種聚合物的共混物的施用的吸收劑材料形成體系，其中至少一種第一聚合 物自交聯(lián)并且對(duì)共混物中的其它聚合物中的一種具有反應(yīng)性，和與第一聚合物反應(yīng)的至少 第二聚合物，其中所述膜W約10:1或更多的共混物的干聚合物重量的比率吸收水。
[000引至少一個(gè)實(shí)施方案提供了一種組合物，所述組合物為兩種或更多種聚合物的共混 物的混合物，其中至少一種第一聚合物自交聯(lián)并且對(duì)共混物中的其它聚合物中的一種具有 反應(yīng)性，和與第一聚合物反應(yīng)的至少第二聚合物，其中施用的吸收劑材料形式的混合物W 約10:1或更多的共混物的干聚合物重量的比率吸收水。
[0009]實(shí)施方案的詳細(xì)描述 在詳細(xì)描述本公開(kāi)的實(shí)施方案之前，應(yīng)理解的是，除非另外指示，否則本公開(kāi)不局限于 具體的材料、試劑、反應(yīng)材料、制造過(guò)程等，因此可變化。還應(yīng)理解的是本文使用的術(shù)語(yǔ)僅用 于描述具體實(shí)施方案的目的，并且不旨在限制。在本公開(kāi)中，還可能各步驟可W按邏輯上可 能的不同的順序執(zhí)行。
[0010] 當(dāng)提供值的范圍時(shí)，應(yīng)理解的是，該范圍的上限和下限之間，至下限單位的十分之 一的每一個(gè)插入值(除非上下文明確說(shuō)明另外的情況），W及在該陳述范圍中的任何其它陳 述值或插入值，包括在本公開(kāi)內(nèi)。運(yùn)些較小范圍的上限和下限可獨(dú)立地包括在運(yùn)些較小的 范圍內(nèi)，并且包括在本公開(kāi)內(nèi)，服從在所述范圍中任何具體排除的限度。當(dāng)所述范圍包括一 個(gè)或兩個(gè)限度時(shí)，排除那些包括的限度中任一個(gè)或兩個(gè)的范圍也包括在本公開(kāi)中。
[0011] 除非另外限定，否則本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本公開(kāi)所屬領(lǐng)域普通 技術(shù)人員通常理解的相同含義。雖然與本文描述的那些類(lèi)似或等價(jià)的任何方法和材料也可 用于本公開(kāi)的實(shí)踐或測(cè)試，現(xiàn)在描述優(yōu)選的方法和材料。
[0012] 在本說(shuō)明書(shū)中引用的所有出版物和專(zhuān)利通過(guò)引用結(jié)合到本文中，如同具體和單獨(dú) 地說(shuō)明每一個(gè)單個(gè)出版物或?qū)＠ㄟ^(guò)引用結(jié)合到本文中，并且通過(guò)引用結(jié)合到本文中，用 于與引用的出版物結(jié)合來(lái)公開(kāi)和描述方法和/或材料。任何出版物的引用是針對(duì)在提交曰 期之前的公開(kāi)內(nèi)容，并且不應(yīng)看作是承認(rèn)由于現(xiàn)有的公開(kāi)內(nèi)容而本公開(kāi)不早于運(yùn)些出版 物。此外，提供的出版物的日期可能不同于實(shí)際的出版物日期，運(yùn)可能需要獨(dú)立地證實(shí)。
[0013] 在閱讀本公開(kāi)之后，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，本文描述和說(shuō)明的 每一個(gè)單獨(dú)實(shí)施方案具有離散的組分和特征，在不偏離本公開(kāi)的范圍或精神的情況下，可 容易地與任何其它數(shù)個(gè)實(shí)施方案的特征分離或組合。任何引用的方法可按照陳述事件的順 序或者在邏輯上可能的任何其它順序進(jìn)行。
[0014] 除非另外指示，否則本公開(kāi)的實(shí)施方案將采用在本領(lǐng)域的技術(shù)范圍內(nèi)的化學(xué)、合 成有機(jī)化學(xué)、紙化學(xué)等的技術(shù)。運(yùn)些技術(shù)在文獻(xiàn)中得到充分解釋。
[0015] 提出實(shí)施例，為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員提供如何實(shí)施方法和使用本文公開(kāi)和要求保 護(hù)的組合物和化合物的完整的公開(kāi)和描述。已進(jìn)行努力W確保關(guān)于數(shù)字(例如，量、溫度等） 的準(zhǔn)確度，但是應(yīng)考慮一些誤差和偏差。除非另外指示，否則份數(shù)為重量份，溫度計(jì)，并 且壓力處于或接近大氣壓。標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力定義為20°C和1大氣壓。
[0016] 必須注意到，除非上下文明確說(shuō)明另外的情況，否則在說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求中 使用的單數(shù)形式"一個(gè)"和"該"包括復(fù)數(shù)對(duì)象。因此，例如，提及"一個(gè)載體"包括多個(gè)載體。 在本說(shuō)明書(shū)和在后面的權(quán)利要求中，除非相反的意圖明顯，否則提及多個(gè)術(shù)語(yǔ)和短語(yǔ)應(yīng)定 義為具有W下含義。
[0017] 定義 術(shù)語(yǔ)"被取代的"指在指定的原子上或在化合物中的任何一個(gè)或多個(gè)氨可被從指示基 團(tuán)的選擇所代替，條件是不超過(guò)指定的原子的正常化合價(jià)，并且該取代導(dǎo)致穩(wěn)定的化合物。
[0018] "丙締酷胺單體"指下式的單體： 此C=C(Ri)C(0)NR2R3,其中Ri為H或C1-C4烷基，R2和R3為H、Ci-C4烷基、芳基或芳基烷基。 示例性丙締酷胺單體包括丙締酷胺和甲基丙締酷胺。
[0019] "醒"指含有一個(gè)或多個(gè)醒(-C冊(cè))基團(tuán)的化合物，其中醒基團(tuán)能夠與本文描述的包 含氨基或酷氨基的聚合物的氨基或酷氨基反應(yīng)，示例性醒可包括甲醒、多聚甲醒、戊二醒、 乙二醒等。
[0020] "脂族基團(tuán)"指飽和或不飽和的直鏈或支化控基，并且包括例如烷基、締基和烘基。
[0021] "烷基"指通過(guò)除去單一氨原子，衍生自直鏈或支鏈飽和控的一價(jià)基團(tuán)。示例性燒 基包括甲基、乙基、正丙基和異丙基、十六烷基等。
[0022] "亞烷基"指通過(guò)除去兩個(gè)氨原子，衍生自直鏈或支鏈飽和控的二價(jià)基團(tuán)。示例性 亞烷基包括亞甲基、亞乙基、亞丙基等。
[0023] "酷氨基"和"酷胺"指式-C(O)NYiYs的基團(tuán)，其中Yi和Y2獨(dú)立地選自H、烷基、亞燒 基、芳基和芳基烷基。
[0024] "氨基"和"胺"指式-NY3Y4的基團(tuán)，其中Y3和Y4獨(dú)立地選自H、烷基、亞烷基、芳基和 芳基烷基。
[0025] "芳基"指約6-約10個(gè)碳原子的芳族單環(huán)或多環(huán)環(huán)系統(tǒng)。芳基任選被一個(gè)或多個(gè) Ci-Cw烷基、亞烷基、烷氧基或面代烷基取代。示例性芳基包括苯基或糞基，或被取代的苯基 或被取代的糞基。
[0026] "芳基烷基"指芳基-亞烷基-基團(tuán)，其中芳基和亞烷基如本文定義。示例性芳基燒 基包括芐基、苯基乙基、苯基丙基、1 -糞基甲基等。
[0027] "烷氧基"指通過(guò)氧橋連接的具有指示數(shù)目的碳原子的如上定義的烷基。示例性燒 氧基包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正下氧基、仲下氧基、叔下氧基、正戊氧基和 仲戊氧基. "面素'指氣、氯、漠或艦。
[0028] "二簇酸化合物"包括有機(jī)脂族和芳族(芳基)二簇酸和它們的相應(yīng)的酷氯、酸酢和 醋，和它們的混合物。示例性二簇酸化合物包括馬來(lái)酸、班巧酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛 二酸、壬二酸、癸二酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸、糞二甲酸、馬來(lái)酸二甲醋、丙 二酸二甲醋、丙二酸二乙醋、班巧酸二甲醋、班巧酸二異丙基醋、戊二酸二甲醋、戊二酸二乙 醋、己二酸二甲醋、己二酸甲醋乙醋、癸二酸二甲醋、鄰苯二甲酸二甲醋、間苯二甲酸二甲 醋、對(duì)苯二甲酸二甲醋、糞二甲酸二甲醋、二元醋(D肥）、聚化二醇）雙(簇甲基)酸、班巧酷 氯、戊二酷氯、己二酷氯、癸二酷氯、癸二酸醋、鄰苯二甲酯氯、間苯二甲酯氯、對(duì)苯二甲酯 氯、糞二甲酸醋、馬來(lái)酸酢、班巧酸酢、戊二酸酢、鄰苯二甲酸酢、1,8-糞二甲酸酢等。
[0029] "聚亞烷基多胺"可包括多胺，例如聚亞乙基多胺、聚亞丙基多胺和聚氧亞下基多 胺。在一個(gè)實(shí)施方案中，"聚亞烷基多胺"指具有兩個(gè)伯胺(-NH2)基團(tuán)和至少一個(gè)仲胺基團(tuán) 的那些有機(jī)化合物，其中氨基氮原子通過(guò)亞烷基連接在一起，條件是沒(méi)有兩個(gè)氮原子與相 同的碳原子連接。示例性聚亞烷基多胺包括二亞乙基S胺(DETAKS亞乙基四胺(TETA)、四 亞乙基五胺(TEPA)、二亞丙基S胺等。
[0030] "聚酷氨基胺"指一種或多種多元簇酸和/或多元簇酸衍生物與一種或多種聚亞燒 基多胺的縮合產(chǎn)物。
[0031]"聚乙締基胺"和"聚乙締基甲酯胺/乙締基胺"可指N-乙締基甲酯胺和/或N-乙締 基乙酷胺的均聚物或共聚物，其中一些摩爾％的甲酯基或乙酷胺基團(tuán)水解，W形成聚乙締基 胺或聚乙締基甲酯胺/乙締基胺。水解的程度可W在約1-約100摩爾%或約5-約95摩爾%或甚 至約10-約90摩爾%變化。例如，可得到商品化N-乙締基甲酯胺聚合物，其中30摩爾％的甲酯 基水解。因此，聚乙締基胺可為N-乙締基甲酯胺聚合物，其經(jīng)水解W得到聚乙締基胺，其中 胺的摩爾％在約1-約100摩爾％、約10-約100摩爾％、約20-約100摩爾％、約30-約100摩爾％、約 40-約95摩爾％或約50-約95摩爾％范圍。在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)N-乙締基甲酯胺進(jìn)行的水解 反應(yīng)通過(guò)已知的方法通過(guò)酸、堿或酶的作用而進(jìn)行。參見(jiàn)例如，美國(guó)專(zhuān)利4,421，602、5,290，880和6,797,785,每一個(gè)專(zhuān)利通過(guò)引用結(jié)合到本文中。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚乙締基胺(在 乙醒酸化之前）的平均分子量為例如1000-10，〇〇〇,〇〇〇,優(yōu)選10,000-5，000,000道爾頓(通 過(guò)光散射測(cè)定）。運(yùn)相應(yīng)于例如K值為5-300,優(yōu)選10-250(根據(jù)H. Fikentscher測(cè)定，在5% 強(qiáng)度氯化鋼水溶液中，在25°C下，聚合物濃度為0.5重量％)。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚乙締基胺 聚合物可為直鏈、交聯(lián)的、鏈轉(zhuǎn)移的或交聯(lián)的和鏈轉(zhuǎn)移的(結(jié)構(gòu)化的）。
[0032]"紙強(qiáng)度"指紙材料的性質(zhì)，并且可尤其是在干強(qiáng)度和/或濕強(qiáng)度方面表述。干強(qiáng)度 為干紙張呈現(xiàn)的拉伸強(qiáng)度，在測(cè)試前，通常在均勻濕度和室溫條件下調(diào)節(jié)。濕強(qiáng)度為在測(cè)試 前已被水潤(rùn)濕的紙張呈現(xiàn)的拉伸強(qiáng)度。
[0033]"非織造織物"或"非織造網(wǎng)"指具有夾層的單獨(dú)纖維或線(xiàn)的結(jié)構(gòu)的網(wǎng)，而不是像編 織的織物采用規(guī)則的或可識(shí)別的方式。合適的纖維包括天然和合成的纖維，例如，纖維素纖 維、用于造紙的所有品種的木纖維、非木質(zhì)纖維（例如，甘薦渣、草、竹等)和其它植物纖維， 例如棉纖維、衍生自再循環(huán)紙的纖維；和合成纖維，例如媛索、尼龍、玻璃纖維或聚締控纖 維。形成的產(chǎn)品可僅由合成纖維組成。天然纖維可與合成纖維混合。例如，在產(chǎn)品的制備中， 材料可用合成纖維(例如尼龍或玻璃纖維)加強(qiáng)，或者用非纖維材料(例如塑料、聚合物、樹(shù) 脂或洗劑)浸潰。在一個(gè)實(shí)施方案中，非織造織物或網(wǎng)可由各種方法形成，例如烙噴方法、紡 粘方法、空氣敷設(shè)方法、復(fù)合成網(wǎng)方法、發(fā)泡形成方法、射流噴網(wǎng)方法和粘合粗疏網(wǎng)方法。非 織造織物或網(wǎng)還可包括纖維素纖維網(wǎng)和使用各種方法形成的其它吸收劑纖維網(wǎng)，W及具有 開(kāi)口用于通過(guò)液體的多孔膜。非織造織物的基礎(chǔ)重量可用材料的盎司/平方碼(osy)或克/ 平方米(gsm)表述，可用的纖維直徑通常用微米表述。
[0034] 本文使用的術(shù)語(yǔ)"紙"或"紙產(chǎn)品"（運(yùn)兩個(gè)術(shù)語(yǔ)在本文中可互換使用）理解為包括 含有紙纖維的片材材料，其也可含有其它材料。合適的紙纖維包括天然和合成的纖維，例 如，纖維素纖維、用于造紙的所有品種的木纖維、非木質(zhì)纖維(例如，甘