專利名稱：網(wǎng)狀超吸收性聚合物和纖維的制造技術(shù)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及超吸收性聚合物和纖維的濕法成網(wǎng)形成的網(wǎng)。更具體說，本發(fā)明涉及就地中和的、濕法成網(wǎng)形成的網(wǎng)，并且更具體些說是，部分就地中和的、濕法成網(wǎng)形成的網(wǎng)。就地中和指聚合物的中和是在濕法成網(wǎng)法制造網(wǎng)的過程中制造聚合物與纖維之后進(jìn)行，使其成為超吸收性聚合物，不同于將已中和的超吸收性聚合物與纖維混合的濕法成網(wǎng)法制造網(wǎng)。眾所周知，網(wǎng)具有很多用途，特別是用于一次性衛(wèi)生制品，如尿布和成人失禁外套。本發(fā)明的部分就地中和的、濕法成網(wǎng)形成的網(wǎng)，與現(xiàn)有技術(shù)的完全就地中和的、濕法成網(wǎng)形成的網(wǎng)相比，具有卓越的離心保留容量特性，所以，本發(fā)明的網(wǎng)特別適用于一次性衛(wèi)生制品?？s略語定義本說明書中通篇使用以下縮略語。縮略語定義AUL 負(fù)荷下吸水性All-PEGMA 烯丙氧基聚甲基丙烯酸乙二醇酯，一種交聯(lián)劑cm厘米CRC 離心保留容量EO-TMPTA 乙氧基化三丙烯酸三羥甲基-丙烷酯，一種交聯(lián)劑g 克mg毫克mm毫米n.a. 不適用預(yù)-SAP 可以吸收少量水或者可以是非吸水劑的聚合物，其當(dāng)中和時能夠變成SAPpsi 每平方英寸磅數(shù)SAP 超吸收性聚合物，一種可吸收超過其重量50倍、優(yōu)選超過75倍、更優(yōu)選超過100倍水的聚合物因此，對超吸收性聚合物除具有高溶脹能力外又產(chǎn)生新的認(rèn)識，認(rèn)為當(dāng)加壓時它應(yīng)當(dāng)還具有高度的保留液體的能力。從而導(dǎo)致根據(jù)離心保留容量試驗(CRC)和負(fù)荷下吸水性試驗(AUL)測試容量的途徑的開發(fā)。關(guān)于AUL試驗的詳細(xì)討論可參見EP專利申請0 339 461 A1(1989.11.2公開；優(yōu)先權(quán)為US系列號184,302(專利)和334,260(部分繼續(xù)申請)，其部分繼續(xù)申請為US專利5,147,343)，該專利申請的發(fā)明人為Kellenberger，轉(zhuǎn)讓給Kimberly-Clark公司。
盡管眾所周知，網(wǎng)一般來說通過將超吸收性聚合物和纖維混合在氣流鋪置法或濕法成網(wǎng)法中制造，但人們還再繼續(xù)研究制造網(wǎng)的改進(jìn)方式。例如，一種改變方式是US專利4,270,977(1981.6.2授權(quán)，授予Herman和Kruse，轉(zhuǎn)讓給NL Industries公司)中公開的濕法成網(wǎng)法。更具體說，該專利描述了一種制造超吸收性聚合物和纖維的網(wǎng)的濕法成網(wǎng)法，其中聚合物不是超吸收性聚合物，但當(dāng)中和時能夠變成超吸收性聚合物，將其與纖維摻混，然后完全就地中和(即，將聚合物就地中和至100-120mol％的程度，使其轉(zhuǎn)變成超吸收性聚合物)來建立網(wǎng)。正如Herman和Kruse的專利中討論的，就地中和與常規(guī)的將超吸收性聚合物與纖維混合的濕法成網(wǎng)法相比使用較少的水。因而，就地中和對大型工業(yè)生產(chǎn)來說是更經(jīng)濟有效的。
關(guān)于各種超吸收性聚合物、其制造方法及其用途的通用背景技術(shù)可參見Buchholz，″用超吸收性聚合物保持干燥″，Chemtech(1994.9)。而且，關(guān)于超吸收性聚合物制作方法的詳細(xì)討論還可參見US專利5,409,771(1995.4.25授權(quán)，授予Dahmen和Mertens，轉(zhuǎn)讓給Chemische Fabrik Stockhausen GmbH)。正如Buchholz的雜志文章和Dahmem與Mertens的專利中討論的，超吸收性聚合物通過兩種方法制作，一種是溶劑聚合法并且另一種是反相懸浮或乳液聚合法。
兩種技術(shù)都開始用單體水溶液，如丙烯酸，在某個時間點處將其中和。就溶劑聚合而言，酸溶液也含有多官能網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)劑，并且通過自由基聚合轉(zhuǎn)變成凝膠。將凝膠干燥、磨碎和篩選至所需的粒度。相反，在反相懸浮或乳液聚合法中，通過使用膠體或乳化劑將酸溶液分散在疏水有機溶劑中。然后，通過自由基引發(fā)劑來引發(fā)聚合。聚合完成后從反應(yīng)混合物中將水共沸除去，接著將所得的產(chǎn)物過濾并干燥。網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)一般是通過將多官能網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)劑溶解在單體溶液中來完成。
上述提及的專利和公開的專利申請均引入本文作為參考。
本發(fā)明的簡單概述和目的因此，本發(fā)明提供一種吸水性產(chǎn)品，其是超吸收性聚合物和纖維的部分就地中和的、濕法成網(wǎng)形成的網(wǎng)，其中所說的產(chǎn)品，與完全就地中和的濕法成網(wǎng)形成的網(wǎng)相比，顯出卓越的離心保留容量特性。優(yōu)選，超吸收性聚合物被部分中和至小于約80mol％的程度。
而且，本發(fā)明提供一種改進(jìn)就地濕法成網(wǎng)形成的網(wǎng)的離心保留容量特性方法，其中該方法包括將具有潛在水溶脹性的聚合物(即，本文中稱作預(yù)-SAP的聚合物)組分與纖維性組分摻混在水中，接著將混合物與中和劑接觸，以便部分地中和聚合物組分(優(yōu)選，部分中和至小于約80mol％的程度)，并且形成超吸收性聚合物(本文稱作SAP)組分與纖維性組分的網(wǎng)，其中所說的網(wǎng)，與完全就地中和的濕法成網(wǎng)形成的網(wǎng)相比，顯出卓越的離心保留容量特性。
因而，本發(fā)明的一個目的是提供一種就地中和的濕法成網(wǎng)形成的網(wǎng)，其液體保留性優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的就地中和的濕法成網(wǎng)形成的網(wǎng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進(jìn)就地中和的濕法成網(wǎng)形成的網(wǎng)的液體保留性的方法。
隨著描述的繼續(xù)進(jìn)行，通過參考下述的實驗實施例后，已陳述的本發(fā)明的一些目的以及其它目的將越來越顯而易見。本發(fā)明的詳細(xì)描述只要在預(yù)SAP與網(wǎng)中的纖維摻混之后對預(yù)SAP(當(dāng)中和時可變成SAP的聚合物)進(jìn)行上述的中和步驟，并且將中和程度保持為部分中和(優(yōu)選低于約80mol％)，制造所得的SAP的其它步驟便可以是根據(jù)任一種制作SAP的現(xiàn)有技術(shù)。例如，SAP可以通過任一種公知的溶劑聚合技術(shù)或通過任一種公知的反相懸浮或乳液聚合技術(shù)來制作。
因此，可以通過將含烯屬不飽和羧酸和/或磺酸基團的單體聚合來制造SAP，其中該單體的量一般為至少約10wt％、更優(yōu)選約25wt％、更優(yōu)選約55-約99.9wt％。代表性的酸基團包括(但不限于此)丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸及其混合物。而且，酸基團以鹽的形式存在，如鈉、鉀或銨鹽。
制造SAP用的各種其它有用的單體包括(但不限于此)丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、馬來酸、馬來酸酐、酯(如丙烯酸羥乙基酯、甲基丙烯酸羥乙基酯、甲基丙烯酸羥丙基酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯和二甲基-氨基烷基-甲基丙烯酸酯)、二甲基氨基丙基丙烯酰胺和丙烯酰氨基丙基三甲基-氯化銨，其用量一般為大于0wt％-約60wt％。該單體大于約60％的百分比通常具有有害的效果并且使所得的SAP的溶脹能力下降，因而，這些單體的百分比小于約60wt％是最合意的。
優(yōu)選，所用的單體是水不溶性的。而且，優(yōu)選，所得的SAP是水不溶性的。
SAP的酸基團應(yīng)當(dāng)被部分中和至至少約25mol％。更具體說，中和程度應(yīng)當(dāng)是至少約50mol％。更具體說，優(yōu)選的SAP含有交聯(lián)的丙烯酸或甲基丙烯酸，其被中和至約50mol％-約80mol％的程度。
對就地進(jìn)行的部分中和來說，中和劑可以是任何適宜的可溶于水的有機或無機堿。堿的實例包括(但不限于此)氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化銨、氨、碳酸鈉、碳酸鉀及其混合物。此外，中和可以用選自有機胺的中和劑來完成，所說的有機胺包括(但不限于此)乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、丁基二乙醇胺、二乙胺、二甲胺、三甲胺、三乙胺、三丁胺及其混合物?？梢允褂眠@些堿和胺的組合。非常適合用作本發(fā)明中和劑的堿是碳酸鈉。
各種網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)劑可用于制造SAP，并且這些交聯(lián)劑應(yīng)當(dāng)具有(1)至少兩個烯屬不飽和雙鍵、(2)一個烯屬不飽和雙鍵和一個對酸基團活性的官能團或(3)多個對酸基團活性的官能團。各種適宜類型的網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)劑包括(但不限于此)多元醇的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯(如二丙烯酸丁二醇酯、二甲基丙烯酸己二醇酯、聚二丙烯酸二醇酯、三丙烯酸三羥甲基丙烷酯、四氫糠基-2-甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸甘油酯、烯丙氧基聚甲基丙烯酸乙二醇酯和乙氧基化三丙烯酸三羥甲基丙烷酯)、丙烯酸烯丙酯、二烯丙基丙烯酰胺、三烯丙基胺、二烯丙基醚、亞甲基雙丙烯酰胺、二甲基丙烯酸甘油酯、N，N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯，N-二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺、N-羥甲基甲基丙烯酰胺和N-羥甲基丙烯酰胺。這些網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)劑與以下討論的表面交聯(lián)劑不同并且不能與之混淆。
關(guān)于SAP顆粒的面對面形狀，沒有特別的限制，同樣，關(guān)于預(yù)SAP顆粒的面對面形狀，沒有特別的限制。因此，顆粒可以呈不規(guī)則形狀的顆粒形式，呈小球形，及其組合。典型的顆粒尺寸分布為約20-約2000微米，優(yōu)選約40-約900微米，更優(yōu)選約60-約850微米。
然而，眾所周知，約30微米或更大的顆粒尺寸是用于濕法成網(wǎng)法的常用粒度。因此，由于本發(fā)明的SAP與纖維的網(wǎng)是濕法成網(wǎng)法制作的，低于約30微米的顆粒尺寸通常是不合意的。
在濕法成網(wǎng)法的過程中，聚合物組分與纖維性組分的重量比應(yīng)當(dāng)控制在約90∶10-約5∶95范圍。非常適宜的聚合物纖維比為約30∶70-約40∶60，更優(yōu)選約35∶65。
雖然碎化的木漿(即，纖維素纖維，俗語稱為絨毛)用于形成本發(fā)明的網(wǎng)的纖維性組分是優(yōu)選的，可以使用其它可潤濕的纖維，如棉絨。另外，可以使用熔噴法合成的纖維如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酯和聚酰胺的共聚物等。纖維性組分還可以由木漿絨毛和一種或多種熔噴法纖維的混合物來形成。例如，纖維性組分中可以含有至少約5wt％、優(yōu)選約10wt％的合成聚合物纖維，其余可以含有木漿絨毛。網(wǎng)的纖維通常是親水性的或者通過表面處理表現(xiàn)為親水性的。纖維素纖維是優(yōu)選的，優(yōu)選的纖維素纖維是GeorgiaPacific出品的GOLDENISLES4800。
更具體說，本發(fā)明的SAP和纖維的網(wǎng)(通過濕法成網(wǎng)法制作，包括將與纖維混合的預(yù)SAP部分就地中和)所顯示的CRC特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于上述US專利4,270,977中公開的SAP與纖維的網(wǎng)(通過濕法成網(wǎng)法制作，包括將與纖維混合的預(yù)SAP完全就地中和)。
本發(fā)明的網(wǎng)一般來說其CRC大于約10g/g，經(jīng)常是大于約11g/g，其中網(wǎng)的SAP組分分擔(dān)了大于約25g/g，經(jīng)常是大于約27g/g。另一方面，現(xiàn)有技術(shù)的完全就地中和的網(wǎng)(如上述的US專利4,270,977)一般來說其CRC小于約7g/g，經(jīng)常是小于約6g/g，其中網(wǎng)的SAP組分分擔(dān)了小于約20g/g，經(jīng)常是小于約19g/g。因此，本發(fā)明的網(wǎng)與上述US專利4,270,977公開的網(wǎng)相比顯出優(yōu)越的CRC特性。
此外，正如從上述US專利5,409,771中已知的，將表面交聯(lián)劑涂布到顆粒上，然后將涂布的顆粒加熱，可通過表面交聯(lián)來改進(jìn)AUL特性。眾所周知，通常，非表面交聯(lián)的SAP的AUL一般為(在0.3psi下進(jìn)行，即約20g/cm2)約6-約14g/g，而經(jīng)過表面交聯(lián)的SAP的AUL一般為(在0.3psi下進(jìn)行，即約20g/cm2)大于至少約13g/g，經(jīng)常是大于約14g/g。
因此，可以選擇性地對本發(fā)明的網(wǎng)實行表面交聯(lián)處理。處理優(yōu)選在本發(fā)明濕法成網(wǎng)法過程的某個時間點進(jìn)行，以便所得的SAP和纖維的網(wǎng)中的SAP是表面交聯(lián)的。
與本發(fā)明是否進(jìn)行或不進(jìn)行表面交聯(lián)處理無關(guān)，網(wǎng)的AUL(在0.3psi下進(jìn)行，即約20g/cm2)一般情況下為大于約13g/g，經(jīng)常是大于約14g/g，其中網(wǎng)的SAP組分分擔(dān)了大于約30g/g，經(jīng)常是大于約32g/g。另一方面，現(xiàn)有技術(shù)的完全就地中和的網(wǎng)(不是如US專利4,270,977中的表面交聯(lián)的網(wǎng))的AUL一般情況下小于約10g/g，經(jīng)常是小于約9g/g，其中網(wǎng)的SAP組分分擔(dān)了小于約19g/g，經(jīng)常是小于約18g/g。
因此，本發(fā)明的網(wǎng)與上述US專利4,270,977公開的網(wǎng)相比顯出優(yōu)越的AUL特性。
如US專利5,409,771所述，為將顆粒用表面交聯(lián)劑涂布，可以將顆粒與碳酸亞烴酯表面交聯(lián)劑的含水醇溶液混合?？梢允褂酶鞣N醇，如甲醇、乙醇、丁醇、丁基乙二醇及其混合物。一般來說，水的存在量相對于顆粒為0.3 to 5.0wt％。然而，可以將碳酸亞烴酯表面交聯(lián)劑溶解在水中，無需任何醇的存在。此外，可以使用碳酸亞烴酯表面交聯(lián)劑的粉末混合物，例如，與無機載體材料如SiO2的混合物。通過使用混合器，如流化床混合器、槳式混合器、輥式混合器或雙蝸桿-混合器，將碳酸亞烴酯均勻分布在顆粒上。也可以在顆粒制造過程的任何加工步驟過程中完成用表面交聯(lián)劑對顆粒的涂布。本發(fā)明中，適宜的碳酸亞烴酯是碳酸亞乙酯。
盡管本發(fā)明的網(wǎng)的優(yōu)選期望用途是作為一次性衛(wèi)生制品如尿布、成人失禁外套、衛(wèi)生巾或繃帶的夾層復(fù)合材料，本發(fā)明的網(wǎng)還可以用于各種其它最終制品。例如，可以將網(wǎng)用于過濾，如從汽油、燃料、油、有機溶劑等中除去水分。此外，可以將網(wǎng)用作食物包裝中的吸收性襯墊，并且根據(jù)US食品和藥品監(jiān)督管理局的規(guī)章取決于特定的聚合物，能夠或不能與食物直接接觸。另外，可以將網(wǎng)用于制作襯帶，以用作可與纖維光纜一起放在保護(hù)鞘內(nèi)部的吸水劑。還有其它用途，并且不限于本文所具體提及的任何用途。
正如以下實驗實施例中陳述的，為表征網(wǎng)和這些網(wǎng)的SAP組分(本發(fā)明的及對比)，按以下方式測定離心保留容量(CRC)和負(fù)荷下吸水性(AUL)。
CRC特性。根據(jù)茶葉袋法測定0.9wt％NaCl水溶液的保留率并且報出兩次測定的平均值。將已篩至顆粒尺寸分布為300-600微米的大約200mg顆粒包在茶葉袋中并且在0.9wt％NaCl水溶液中浸泡30分鐘。然后，將茶葉袋在1600rpm下離心3分鐘并且稱重，離心機直徑為約18mm。使用兩個不含顆粒的茶葉袋作為空白對照。
然后，按照以下等式計算CRC(以每克顆粒吸收液體克數(shù)計)。CRC＝(W3-W2-W1)/W1其中CRC＝浸泡30分鐘后的保留率W1＝顆粒的初始重量(以g計)W2＝離心后兩空白茶葉袋的平均重量(以g計)W3＝離心后測試用茶葉袋的重量(以g計)AUL特性。根據(jù)上述EP專利申請0 339 461 A1第7頁描述的方法測定顆粒在負(fù)荷下的0.9wt％NaCl水溶液吸水性。壓力負(fù)荷分別為20g/cm2(約0.3psi)或60g/cm2(約0.9psi)將大約160mg初始重量的顆粒放入帶有篩網(wǎng)底部的圓筒中，顆粒已被篩至顆粒尺寸分布為300-600微米，并且通過可產(chǎn)生0.3或0.9psi壓力負(fù)荷的活塞加負(fù)荷。
隨后，將圓筒放在需用-吸收性-試驗儀(Demand-Absorbency-Tester)(DAT)的125mm直徑玻璃燒結(jié)盤上，并且用#3號Whatman濾紙覆蓋。然后，讓顆粒吸收上述NaCl溶液1小時。1小時后，將溶脹的顆粒再稱重，并且計算保留的NaCl溶液的克數(shù)。顆粒的AUL便是保留的克數(shù)。
實驗實施例在以下實施例中，各SAP為通過溶劑聚合制造的聚丙烯酸鈉。而且，涉及的各個百分比均以wt％計，除非另外具體指出是以mol％計。實施例1(預(yù)SAP與纖維混合物的就地中和以形成SAP與纖維的網(wǎng))實施例A.(具有70mol％中和度的網(wǎng))將40.0％量的丙烯酸與0.06％EO-TMPTA、0.06％All-PEGMA和1.00％作為引發(fā)劑組分的含0.0248％硫酸亞鐵的水溶液混合。EO-TMPTA和All-PEGMA都是交聯(lián)劑。然后用56.34％水稀釋混合物。
然后，將一等分的3898.4克所得的稀釋單體溶液冷卻至約2-5℃。接下來，將溶液用氮氣吹洗，同時將其在2-5℃下保持30分鐘。
向所得物按順序加入以下物質(zhì)(a)1.29％含0.54％過氧化氫和1.55％過硫酸鈉的水溶液以及(b)1.25％含0.32％異抗壞血酸鈉的水溶液。異抗壞血酸鈉與過氧化氫形成氧化還原引發(fā)劑。過硫酸鈉是熱引發(fā)劑。聚合立即開始并且在不進(jìn)行攪拌的條件下進(jìn)行25分鐘。
然后，使用絞肉機將所得的聚合物凝膠磨碎，接著在130℃下干燥45分鐘。將所得的干燥聚合物(其是預(yù)SAP)粉碎至顆粒尺寸分布為90微米-850微米的粒狀聚合物。
接下來，將0.80g粉碎的預(yù)SAP、1.48克纖維素纖維(GeorgiaPacific出品的GOLDEN ISLES4800)和200克自來水混合形成漿液。然后將所得的漿液傾入底部具有150微米聚酯篩網(wǎng)的實驗室成網(wǎng)模具中。成網(wǎng)模具由不銹鋼制造，取樣室位于頂部便于保留漿液。經(jīng)測定，取樣室為8.5cm直徑和10cm高。而且，成網(wǎng)模具的底部具有通過球閥與真空系統(tǒng)相連的區(qū)域。將漿液用3葉扇型渦輪攪拌器攪拌大約30秒，攪拌器以上下來回方式移動，之后在60mm Hg的真空下從漿液中排水。
為就地中和，加入5％碳酸鈉水溶液，獲得計算中和程度為70mol％(以聚合物酸基團計)。然后，將SAP與纖維素纖維的被中和的濕網(wǎng)在130℃烘箱中干燥30分鐘。為運行CRC試驗和AUL試驗，將干燥后的網(wǎng)用切割模具切成直徑為2英寸(2.54cm)的測試件。實施例B.(具有70mol％中和度的網(wǎng))重復(fù)實施例A的過程，除了以下不同之外。在將預(yù)SAP干燥和粉碎成顆粒尺寸分布為90微米-850微米的顆粒后，并且在就地中和步驟之前，進(jìn)行表面交聯(lián)過程。
更具體說，在干燥的粉碎顆粒上噴灑2.5％(以干燥后的聚合物的重量計)含40％碳酸亞乙酯和20％聚乙二醇(分子量＝300)的水溶液，以便在顆粒上形成碳酸亞乙酯表面交聯(lián)劑的涂層。然后，將涂布的聚合物在150℃下加熱45分鐘，然后冷卻和篩選。
接下來，按實施例A的相同方式，就地中和至70mol％，接著干燥并且將所得的干燥中和的網(wǎng)切成直徑為2英寸(2.54cm)的測試件，以便進(jìn)行CRC試驗和AUL試驗。實施例C.(具有70mol％中和度的網(wǎng))重復(fù)實施例B的過程，除了以下不同之外。噴灑3％的表面交聯(lián)水溶液(以干聚合物的重量計)，并且其中含有33.3％碳酸亞乙酯和33.3％聚乙二醇(分子量＝300)。將干燥中和的網(wǎng)切成直徑為2英寸(2.54cm)的網(wǎng)，以便進(jìn)行CRC試驗和AUL試驗。對比實施例D.(具有100mol％中和度的網(wǎng))本對比實施例欲重復(fù)上述US專利4,270,977甲公開的預(yù)SAP與纖維素纖維的就地完全中和過程以制成得到的SAP與纖維素纖維的網(wǎng)。
更具體說，按照US專利4,270,977第14欄實施例1的A部分制備預(yù)SAP，其為丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚物(摩爾比為65/35丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸)。
接下來，重復(fù)上述實施例A的過程，完成就地中和，不同之處是使用2％氫氧化鈉水溶液，獲得計算中和程度為100mol％(以共聚物的酸基團計)。如實施例A，然后將中和的網(wǎng)干燥，接著切成直徑為2英寸(2.54cm)的樣片，以便進(jìn)行CRC試驗和AUL試驗。時比實施例E.(具有110mol％中和度的網(wǎng))重復(fù)對比實施例D的過程，不同之處是使就地中和進(jìn)行至所得的中和程度達(dá)到110mol％。將中和的干燥網(wǎng)切成直徑為2英寸(2.54cm)的樣片，以便進(jìn)行CRC試驗和AUL試驗。
測試實施例A、B和C以及對比實施例D和E的網(wǎng)的2英寸(2.54cm)直徑的測試件，并且結(jié)果匯總在下表1中。表1SAP/纖維互纖維的網(wǎng)的CRC試驗和AUL試驗
CRC(網(wǎng)的)＝0.65CRC(纖維的)+0.35CRC(SAP的)AUL(網(wǎng)的)＝0.65AUL(纖維的)+0.35AUL(SAP的)實施例2.(預(yù)SAP混合物的中和形成SAP，不合纖維)根據(jù)本發(fā)明制作SAP的以下實施例(但不存在任何纖維素纖維)，按實施例A至I匯報，其中每個實施例的SAP都是70mol％中和的，并且根據(jù)US專利4,270,977制作SAP的以下對比樣品(但不存在任何纖維素纖維)，按對比實施例J和K匯報，其中每個實施例的SAP都是完全中和的(分別為100mol％和110mol％)。所有百分比均為wt％，除非具體指示是mol％。
然后，將一等分的1461.9克所得的稀釋單體溶液冷卻至約2-5℃。接下來，將溶液用氮氣吹洗，同時將其在2-5℃下保持30分鐘。
向所得物按順序加入以下物質(zhì)(a)1.29％含0.54％過氧化氫和1.55％過硫酸鈉的水溶液以及(b)1.25％含0.32％異抗壞血酸鈉的水溶液。異抗壞血酸鈉與過氧化氫形成氧化還原引發(fā)劑。過硫酸鈉是熱引發(fā)劑，其在整個反應(yīng)過程中產(chǎn)生自由基以完成聚合。
所得的溶液中含有以下濃度的成分成分 Wt％丙烯酸40.0All-PEGMA 0.08硫酸亞鐵 0.000248過氧化氫 0.007過硫酸鈉 0.02異抗壞血酸鈉 0.004水59.88875總計 100.00添加引發(fā)劑之后聚合立即開始，并且在不進(jìn)行攪拌的條件下進(jìn)行25分鐘。
然后，使用絞肉機將所得的聚合物凝膠磨碎，接著在130℃下干燥45分鐘。將所得的干燥聚合物粉碎至顆粒尺寸分布為90微米-850微米的粒狀。
接下來，將10g干顆粒預(yù)SAP與25.8g 20％碳酸鈉水溶液混合，獲得中和程度為70mol％羧酸基團。然后，將所得的被中和的聚合物(現(xiàn)在是SAP)在130℃下干燥2小時，接著篩選至顆粒尺寸分布為150-840微米以便進(jìn)行CRC試驗和AUL試驗。
將40.0％量的丙烯酸與0.06％EO-TMPTA、0.06％All-PEGMA和1.00％作為引發(fā)劑組分的含0.0248％硫酸亞鐵的水溶液混合。EO-TMPTA和All-PEGMA都是交聯(lián)劑。然后用56.34％水稀釋混合物。
然后，將一等分的3898.4克所得的稀釋單體溶液冷卻至約2-5℃。接下來，將溶液用氮氣吹洗，同時將其在2-5℃下保持30分鐘。
向所得物按順序加入以下物質(zhì)(a)1.29％含0.54％過氧化氫和1.55％過硫酸鈉的水溶液以及(b)1.25％含0.32％異抗壞血酸鈉的水溶液。異抗壞血酸鈉與過氧化氫形成氧化還原引發(fā)劑。過硫酸鈉是熱引發(fā)劑。聚合立即開始并且在不進(jìn)行攪拌的條件下進(jìn)行25分鐘。
然后，使用絞肉機將所得的聚合物凝膠磨碎，接著在130℃下干燥45分鐘。將所得的干燥聚合物(其是預(yù)SAP)粉碎至顆粒尺寸分布為90微米-850微米的粒狀聚合物。
接下來，將10g干顆粒預(yù)SAP與25.8g 20％碳酸鈉水溶液混合，獲得中和程度為70mol％羧酸基團。然后，將所得的被中和的聚合物(現(xiàn)在是SAP)在130℃下干燥2小時，接著篩選至顆粒尺寸分布為150-840微米以便進(jìn)行CRC試驗和AUL試驗。
實施例C.
重復(fù)實施例A的相同過程，不同之處是使用0.12％的EO-TMPTA作為交聯(lián)劑代替0.08％All-PEGMA。
實施例D.
重復(fù)實施例B的過程，不同之處是丙烯酸的單體濃度為31.0％，并且使用EO-TMPTA和All-PEGMA作為交聯(lián)劑，各自用量為0.0465％。
重復(fù)實施例B的過程，不同之處是在用碳酸鈉水溶液進(jìn)行中和之前進(jìn)行以下表面交聯(lián)處理。
更具體說，在粒狀干燥的預(yù)SAP上噴灑3％(以干聚合物的重量計)含10％碳酸亞乙酯表面交聯(lián)劑的水溶液，以便使該表面交聯(lián)劑涂布在顆粒上。然后，將涂布的聚合物在180℃下加熱20分鐘，然后篩選至顆粒尺寸分布為90微米-850微米。
重復(fù)實施例E的過程，不同之處是噴灑的水溶液含有50％碳酸亞乙酯，然后將涂布的聚合物在110℃下加熱180分鐘。
重復(fù)實施例E的過程，不同之處是用2％(代替3％)的碳酸亞乙酯水溶液噴灑，并且溶液中含有30％(而不是10％)的碳酸亞乙酯。而且，將碳酸亞乙酯涂布的聚合物顆粒在150℃下加熱60分鐘(代替180℃下20分鐘)。
重復(fù)實施例G的過程，不同之處是用2.5％溶液噴灑。而且，水溶液中含有40％碳酸亞乙酯，并且還含有20％聚乙二醇(分子量＝300)。
重復(fù)實施例H的過程，不同之處是用3％水溶液噴灑(以干聚合物計)，并且水溶液中含有33.3％碳酸亞乙酯和33.3％聚乙二醇(分子量＝300)。對比實施例J.
本實施例的目的是重復(fù)US專利4,270,977中公開的過程，制作完全中和的SAP(但沒有任何纖維素纖維存在)。
更具體說，按照US專利4,270,977第14欄實施例1的A部分制備預(yù)SAP，其是丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚物(摩爾比為65/35丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸)。
然后，將10g顆粒尺寸分布為90微米-850微米的干燥的預(yù)SAP用32.6g 5％苛性鈉水溶液中和，獲得中和程度為100mol％羧酸基團。然后將所得的被中和的SAP在130℃下干燥2小時，接著篩選至顆粒尺寸分布為150-840微米以便進(jìn)行CRC試驗和AUL試驗。對比實施例K.
重復(fù)對比實施例J的過程，不同之處是用35.8克5％苛性鈉水溶液進(jìn)行中和，以便獲得110mol％羧酸基團的中和程度。
測試實施例A-I中各種SAP以及對比實施例J和K中對比SAP的CRC和AUL。結(jié)果匯總于下表2中。表2
應(yīng)理解，本發(fā)明的各種細(xì)節(jié)都可以在不背離本發(fā)明的范圍下來改變。另外，前面的描述僅是舉例說明為目的而不是以限制為目的的，本發(fā)明受權(quán)利要求書的限定。
權(quán)利要求
1.一種吸水性產(chǎn)品，其是超吸收性聚合物和纖維的部分就地中和的、濕法成網(wǎng)形成的網(wǎng)，其中所說的產(chǎn)品顯出卓越的離心保留容量特性。
2.權(quán)利要求1的吸水性產(chǎn)品，其中超吸收性聚合物的中和程度小于約80mol％。
3.權(quán)利要求1的吸水性產(chǎn)品，其中超吸收性聚合物獲得自部分就地中和的可水溶脹的聚合物，該聚合物含有以下的反應(yīng)產(chǎn)物(a)烯屬不飽和酸，選自羧酸、磺酸及其混合物；(b)與(a)的酸相容的共聚-單體；和(c)交聯(lián)劑；所說的反應(yīng)產(chǎn)物(i)水不溶性的并且(ii)其中存在有羧基，所說的羧基，當(dāng)被中和成其鹽的形式時，使聚合物保持呈水不溶性的并且使聚合物組分轉(zhuǎn)變成超吸收性聚合物組分。
4.權(quán)利要求1的吸水性產(chǎn)品，其中超吸收性聚合物是表面交聯(lián)的。
5.權(quán)利要求1的吸水性產(chǎn)品，其中產(chǎn)品的離心保留容量特性為大于約10g/g。
6.權(quán)利要求1的吸水性產(chǎn)品，其中產(chǎn)品的負(fù)荷下吸水性為在約20克/cm2(約0.3psi)下大于約13克/克。
7.一種改進(jìn)就地濕法成網(wǎng)形成的網(wǎng)的離心保留容量特性方法，其中該方法包括(1)形成含水懸浮液，其中含有(i)具有潛在水溶脹性的聚合物組分和(ii)纖維性組分的漿液，并且所說聚合物組分與所說纖維性組分的重量比控制在約90∶10-約5∶95；(2)由所說的懸浮液形成復(fù)合制品；(3)將所說的復(fù)合制品與中和劑的水溶液接觸，其中所說的中和劑水溶液的量為足以達(dá)到復(fù)合產(chǎn)品中聚合物組分的酸基團被部分程度地中和；并且(4)將所說的被中和的復(fù)合制品干燥，獲得超吸收性聚合物組分和纖維性組分的吸水性產(chǎn)品，所說的吸水性產(chǎn)品具有改進(jìn)的離心保留容量特性。
8.權(quán)利要求7的方法，其中具有潛在水溶脹性的聚合物組分含有以下的反應(yīng)產(chǎn)物(a)烯屬不飽和酸，選自羧酸、磺酸及其混合物；(b)與(a)的酸相容的共聚-單體；和(c)交聯(lián)劑；所說的反應(yīng)產(chǎn)物(i)水不溶性的并且(ii)其中存在有羧基，所說的羧基，當(dāng)被中和成其鹽的形式時，使聚合物保持呈水不溶性的并且使聚合物組分轉(zhuǎn)變成超吸收性聚合物組分。
9.權(quán)利要求7的方法，其中步驟(3)的部分中和是小于約80mol％。
10.權(quán)利要求7的方法，其中步驟(3)的中和劑選自堿、胺及其組合。
11.權(quán)利要求7的方法，還包括表面交聯(lián)處理。
12.權(quán)利要求7的方法，其中吸水性產(chǎn)品的離心保留容量特性為大于約10g/g。
13.權(quán)利要求7的方法，其中吸水性產(chǎn)品的負(fù)荷下吸水性為20克/cm2(約0.3psi)下大于約13g/g
全文摘要
一種通過就地中和、濕法成網(wǎng)法制作的超吸收性聚合物和纖維的網(wǎng),其中超吸收性聚合物的中和程度是部分的,優(yōu)選小于約80mol%。該網(wǎng)與現(xiàn)有技術(shù)中通過就地中和制作的中和程度完全如100mol%中和程度或更高的超吸收性聚合物和纖維素纖維的網(wǎng)相比,顯出卓越的離心保留容量特性。
文檔編號C08F220/58GK1365291SQ00809674
公開日2002年8月21日 申請日期2000年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月29日
發(fā)明者孫放, B·A·梅斯納 申請人:施托克赫森兩合公司