專利名稱:含水超吸收性聚合物及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種交聯(lián)的水溶液聚合物組合物,該組合物含有約15~50重量%的至少一種水溶性單體和一種交聯(lián)劑,其中水溶性單體優(yōu)選為α,β-烯屬不飽和羧酸單體。該聚合物溶液具有足夠低的粘度,使得它可以以含水形式使用,而在交聯(lián)后它具有快吸收速率和高吸收性。本發(fā)明還涉及新地、通過加入或應(yīng)用含水超吸收性聚合物組合物而提高含無紡織物、紡織品或紙基質(zhì)的各種制品的吸收性的方法;提高纖維或纖維基質(zhì)的潤濕性和/或吸收性的方法,改進(jìn)土壤和其它農(nóng)業(yè)方法的保水性的方法,以及提高水泥的初凝時間(open time)的方法。
背景技術(shù):
超吸收性聚合物(SAP)可吸收大量的水以及其它流體。通常將SAP設(shè)計為耐潮濕的,但是在將其與水緊密接觸時它會溶脹。通常用兩種方法中的一種制備SAP。第一種方法包括將乳液或水溶液聚合物充分交聯(lián),以使其成為水不溶性的,但同時保持其在水中的溶脹能力。第二種方法涉及用側(cè)基親水性基團(tuán)對水不溶性聚合物進(jìn)行有效地改性,導(dǎo)致其在與水接觸時溶脹。
SAP應(yīng)用于醫(yī)療、食品和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。它們還用于許多消費品,特別是一次性吸收制品如一次性尿布、失禁墊片和婦女護(hù)理用品??砷_發(fā)出相對較薄的可吸收、分布和儲存大量流體、特別是尿液的吸收核,即伴隨著可提供更薄更緊密的吸收制品。結(jié)果,趨勢是使用更高濃度的SAP以實現(xiàn)該目標(biāo)。
SAP可以以粒狀或粉末形式獲得。當(dāng)構(gòu)造尿布時,SAP被撒進(jìn)吸收核中。吸收核夾在可透過流體的頂片和不可透過流體的底片之間。使用粒狀SAP傾向于由SAP的細(xì)小粒子產(chǎn)生粉塵。而且,常用的吸收制品對SAP有這樣的限制,即它不是被充分地固定,因此在生產(chǎn)過程、運輸/處理和/或使用中它可以自由地遷移和移動。生產(chǎn)過程中SAP粒子的移動將導(dǎo)致處理損失,以及粒子的不適當(dāng)分布。
而且,當(dāng)SAP粒子在溶脹之前、其過程中和這之后發(fā)生遷移時,將會出現(xiàn)吸收問題。不能夠?qū)⒘W釉谧罴盐恢霉潭ㄏ聛?,將?dǎo)致在一個區(qū)域流體儲存不充分,而在其它區(qū)域則超過其容量。另一個重要的因素是SAP的液體滲透性。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn),在流體存在下由于溶脹SAP粒子而形成的凝膠層的流體輸送能力是非常重要的。盡管對于某些應(yīng)用如電纜用途中時,被稱“凝膠阻塞(gel blocking)”的SAP凝膠層流體障礙的形成是期望的,但卻不希望在一次性吸收制品中形成凝膠層,因為它極大地降低了SAP的效率。因此,能夠?qū)AP粒子在位置上固定下來的有利之處是很明顯的,并且已經(jīng)提出了幾種實現(xiàn)它的方式。
有許多專利涉及到可交聯(lián)的水溶性/溶脹性的、基于聚丙烯酸鹽的組合物。然而,與商品可得的SAP傾向于顆粒、粒狀或粉末形式的事實相一致,現(xiàn)有技術(shù)的動因均是目的在于制備高粘稠的乳液和分散體,隨后將其干燥、粉碎、造?;蜓心ブ了璧某叽?。
例如,1990.4.3授予Chang等的USP 4914170涉及超吸收性聚合物組合物,該組合物由包括丙烯酸的單體和有效量的第二親水性單體制備,其中第二親水性單體可以是β-丙烯酰氧基丙酸的可溶性鹽。優(yōu)選地,將單體水溶液的pH值調(diào)節(jié)至基本上沒有游離酸,并將單體水溶液涂覆在一個加熱的表面上,既使單體聚合又使所得的水凝膠干燥。應(yīng)避免產(chǎn)生游離酸的熱分解產(chǎn)物,且超吸收性產(chǎn)物具有比丙烯酸鹽均聚物更大的吸收容量。
第13欄的實施例1描述了超吸收性粉末的制備。具體地,將700g丙烯酸、77.8g蒸餾的β-丙烯酰氧基丙酸和1060.5g去離子水冷卻至5℃。用725g 50%試劑級NaOH中和該溶液。保持溶液溫度低于35℃,并加入額外的NaOH溶液,使pH值達(dá)到8.0。最終溶液具有36%的固含量。就在聚合前向一部分單體溶液中加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑和表面活性劑。將反應(yīng)混合物置于淺托盤中,使得液體層的厚度為75密耳。將托盤放置在175℃的烘箱中,在聚合開始時用鋁箔覆蓋幾分鐘。之后移走鋁箔并進(jìn)行聚合30~45分鐘。所得聚合物的含水量小于20%w/w,并將其研磨成粉末。
由于工業(yè)上認(rèn)識到SAP顆粒的缺點,因此開始發(fā)展基于含水的超吸收性聚合物組合物。1997.12.2授予Cheng等的USP 5693707公開了一種含水聚合物組合物,該組合物在水中含有10~40%的聚合物,所述聚合物基本上由20~90重量%的α,β-烯屬不飽和羧酸單體和10~80重量%的一種或多種軟化單體組成,用堿金屬氫氧化物或堿土金屬氫氧化物將所述含水組合物的pH值調(diào)節(jié)至4~6,且該組合物還含有0.1~3重量%的鋯鹽交聯(lián)劑。發(fā)明概述
本發(fā)明人現(xiàn)已發(fā)現(xiàn),通過同時平衡聚丙烯酸鹽聚合物的分子量和交聯(lián)度,可制得高吸收性的、具有快吸收速率、且在交聯(lián)前粘度足夠低的聚合物,使得該聚合物可以以含水的形式應(yīng)用。
含水聚合物組合物基本上由一種或多種水溶性單體和一種交聯(lián)劑組成,其中水溶性單體優(yōu)選至少一種α,β-烯屬不飽和羧酸單體。該聚合物由單體的溶液聚合制得,隨后用堿中和至pH值為約7~10。通過在中和步驟中使用一部分揮發(fā)性的堿來控制交聯(lián)的程度和交聯(lián)劑的相容性。應(yīng)用時堿的散逸釋放出可進(jìn)行交聯(lián)的受控濃度的羧基。交聯(lián)前對于固含量約20重量%的溶液來說,聚丙烯酸鹽組合物的粘度范圍為約50~20000cPs,優(yōu)選約100~5000cPs。通常以10份聚丙烯酸鹽聚合物比1份交聯(lián)劑的重量比加入交聯(lián)劑。任選地,可以將含水超吸收性聚合物組合物與各種水基粘合劑結(jié)合使用,以改善柔韌性、和/或親水性和/或粘接性能和/或粘結(jié)強度。優(yōu)選地,以這樣的濃度選擇并使用這些水基粘合劑,使得SAP聚合物的吸收本質(zhì)不會受到不利的影響。
本發(fā)明還涉及新的通過使用含水超吸收性聚合物組合物來提高吸收制品的吸收性能的方法,提高纖維的潤濕性和/或吸收性的方法,改進(jìn)土壤和其它農(nóng)業(yè)方法的保水性的方法,以及提高水泥的終凝時間(finishing time)的方法。這些方法包括在基質(zhì)或表面上涂覆含水超吸收性聚合物組合物的步驟。
總的來說,基于含水的SAP組合物易于涂覆和定位,因為它可以在干燥和交聯(lián)之前被它要涂覆的基質(zhì)吸收和/或粘附于其上。而且,含水組合物易于生成連續(xù)的SAP膜層和互穿網(wǎng)絡(luò),以強化流體的輸送和分布。發(fā)明詳述
本發(fā)明的超吸收性聚合物組合物含有約5~65重量%聚合物固體的含水介質(zhì),所述聚合物由一種或多種水溶性單體的水溶液聚合制備。優(yōu)選的水溶性單體為α,β-烯屬不飽和單或二羧酸和酸酐,例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、馬來酸/馬來酸酐、衣康酸和富馬酸等,最優(yōu)選丙烯酸。這些單體的聚合制得堿溶性的聚電解質(zhì)??梢越Y(jié)合使用少量其它的水溶性單體。其實例包括丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基磺酸鈉、1-烯丙氧基-2-羥基丙磺酸鹽等。本發(fā)明中還可以使用少量水不溶性單體,其條件是預(yù)交聯(lián)的和/或后交聯(lián)的聚合物不會受到不利的影響。
可以使用任何生成自由基的物質(zhì)源如過氧化物和過硫酸鹽,以引發(fā)并進(jìn)行本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的聚合。而且可以使用本領(lǐng)域公知的鏈轉(zhuǎn)移劑以改變分子量。
含羧酸聚合物的含水組合物含有約5~65重量%、優(yōu)選約10~50重量%、更優(yōu)選約20~40重量%的固體。聚合后,用堿金屬氫氧化物如氫氧化鈉或氫氧化鉀,和/或堿土金屬氫氧化物如氫氧化鈣將含水組合物的pH值調(diào)節(jié)至約7~10。而且,可以使用金屬醇鹽代替金屬氫氧化物。優(yōu)選首先用堿金屬氫氧化物中和約50~95%、更優(yōu)選約65~85%、最優(yōu)選約75%的酸基團(tuán),然后進(jìn)一步用揮發(fā)性短效堿組分中和至pH值為7.0或更大。至少一部分揮發(fā)性/短效堿在含水SAP涂覆至基質(zhì)上時散逸,但不是在使用之前。堿的散逸釋放出足夠量的羧酸鹽基團(tuán),使其成為游離酸(羧酸)形式。這種釋放允許與交聯(lián)劑的反應(yīng)。
含水聚丙烯酸鹽聚合物溶液的粘度范圍為約50~50000cPs,更典型地為約100~30000cPs,優(yōu)選約100~20000cPs,更優(yōu)選約100~10000cPs,進(jìn)一步更優(yōu)選約100~5000cPs,最優(yōu)選約100~2500cPs。粘度過高時,含水溶液難以處理和加工,而當(dāng)粘度過低時,則實質(zhì)性地降低了吸收流體的能力。最優(yōu)選的是,含水聚丙烯酸鹽聚合物的粘度足夠低,使得該組合物可以通過噴涂工藝和/或滲透和/或涂覆而施用于表面或基質(zhì)上。作為固體百分?jǐn)?shù)函數(shù),含水堿性聚丙烯酸鹽溶液的粘度對應(yīng)于其分子量。
為通過其羧酸官能團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)并由此生成超吸收性聚合物,應(yīng)將足夠量的交聯(lián)劑加入到含水聚合物組合物中。適宜的交聯(lián)劑包括任何將與含水溶液聚合物的親水性基團(tuán)反應(yīng)的物質(zhì)。交聯(lián)劑的選擇和濃度將影響吸收速率和容量。希望所用的交聯(lián)劑在室溫(20℃)和/或升高的溫度下,在24小時內(nèi)與聚丙烯酸鹽聚合物上的官能團(tuán)“反應(yīng)”。盡管可使用各種公知的交聯(lián)劑,如這里引入作為參考的USP 4090013中所公開的那些,但已發(fā)現(xiàn)特別適宜單獨使用鋯離子,或者與其混合使用鐵明礬、鉻或鈦離子以及氮丙啶。最優(yōu)選的交聯(lián)劑為可由MagnesiumElektron,Inc,F(xiàn)lemington,NJ.以Bacote 20和Zirmel 1000商品獲得的碳酸氧鋯銨(ammonium zirconyl carbonate)。而且,氮丙啶交聯(lián)劑可由Zeneca Resins,Wilmington,MA以Neocryl CX-100獲得。含水交聯(lián)劑以濃度為約2~10份、優(yōu)選約2~8份、最優(yōu)選約4~6份加入到含水聚丙烯酸鹽溶液中。干燥后,基于聚合物固體,該量相當(dāng)于約10份聚合物對1份交聯(lián)劑的重量比。
如上所述,交聯(lián)程度對于吸收性能來說是很重要的。在較高的交聯(lián)劑濃度下,聚丙烯酸鹽交聯(lián)至更大的程度,由此提高了承載下的總流體持留容量。相反,在較低的交聯(lián)劑濃度下,承載下的總吸收容量降低。而且,粘度對于應(yīng)用的難易來說是很重要的。本發(fā)明人現(xiàn)已意想不到地發(fā)現(xiàn)了獲得超吸收性聚合物的交聯(lián)的最佳平衡點,所述聚合物具有高吸收性、快吸收速率,并且粘度足夠低,使得它易于以含水形式應(yīng)用。交聯(lián)聚合物可吸收聚合物自身重量約50~150倍、優(yōu)選約100倍的水。在非常低的濕度條件下,交聯(lián)聚合物可變得充分脫水,使得干燥的聚合物膜是易碎的。然而在大氣條件下,其中相對濕度為20~85%,由于其吸濕性本質(zhì)以及傾向于與其環(huán)境中的含水量達(dá)到平衡,因此干燥聚合物通常為透明和撓性的。在優(yōu)選的實施方案中,在環(huán)境溫度和約50%相對濕度下,交聯(lián)聚合物從空氣中吸收至少約5重量%、優(yōu)選至少約10重量%、更優(yōu)選至少約20重量%的水分。
除了以混合物的形式使用含有聚丙烯酸鹽聚合物和金屬交聯(lián)劑化合物的含水聚合物組合物之外,還可以以兩步法首先使用含水聚合物,然后使用含水介質(zhì)中的交聯(lián)劑金屬化合物。優(yōu)選地,在使用交聯(lián)劑之前干燥聚丙烯酸鹽聚合物。在一優(yōu)選的實施方案中,適于將聚丙烯酸鹽聚合物進(jìn)行噴淋干燥,結(jié)果得到粒徑約20微米的粉末。而且,在交聯(lián)前,在酸存在下將聚丙烯酸鹽聚合物沉淀。據(jù)此,可將稀的酸溶液預(yù)先涂覆在基質(zhì)上,以使聚丙烯酸鹽溶液的滲透最小化?;蛘呤?,可首先將交聯(lián)劑涂覆在基質(zhì)上并干燥,然后再加入含水聚合物。
典型地,超吸收性聚合物具有足夠的濕粘結(jié)性以便粘附到所需基質(zhì)上。然而,在需要提高吸收性聚合物溶液的粘結(jié)性和/或粘結(jié)強度的實施方案中,可以有利地將相容性水基乳液聚合物與本發(fā)明的組合物結(jié)合使用。適宜的水基粘結(jié)劑包括丙烯酸類、乙烯基化合物-丙烯酸類、苯乙烯-丙烯酸類、丁苯橡膠(SBR)、醋酸乙烯酯-versatic acid(商品名,一種有支鏈的烷烴酸)酯、醋酸乙烯酯-乙烯(VAE)等。對于這樣的實施方案,可以以95∶5~5∶95、優(yōu)選約5∶1~1∶2、最優(yōu)選約1∶1~2∶1的比例將含水超吸收性溶液與水基粘結(jié)劑乳液/分散液結(jié)合使用。
可將含水吸收性聚合物組合物噴灑、發(fā)泡涂覆、印刷或飽和在一表面上或基質(zhì)內(nèi)。根據(jù)施加的吸收性聚合物的量,涂覆表面的特征是親水性提高和/或吸收性提高。為使基質(zhì)或纖維具有提高的吸收性能,所用含水吸收性聚合物的量通常占要涂覆的基質(zhì)或纖維總重量的約5~50重量%,優(yōu)選約10~25重量%。
含水吸收性聚合物組合物可有利地用于生產(chǎn)各種制品,特別是一次性吸收制品,以及用于各種農(nóng)業(yè)應(yīng)用和延長水泥的終凝時間。
在一次性吸收制品的生產(chǎn)中,可在一步操作中以液體形式將水溶液聚合物(或者是若與水基乳液聚合物或分散液結(jié)合的話則為分散液)涂覆到吸收核基質(zhì)上,即非穩(wěn)定的纖維素纖維、無紡布或織造網(wǎng)上,由此得到在纖維上或在網(wǎng)內(nèi)的更均勻和一致的吸收性聚合物層。干燥時,根據(jù)聚合物溶液的粘度和要涂覆的基質(zhì)的孔隙度,含水聚合物可形成連續(xù)的薄膜層或互穿網(wǎng)絡(luò)。而且,聚合物保留在它干燥的位置上。一次性吸收性制品包括一次性尿布、衛(wèi)生巾、繃帶、傷口護(hù)理用品、衛(wèi)生墊、被單和睡衣,以及各種紙制品如紙巾,特別是多次使用的手巾、衛(wèi)生紙和面部用棉紙等。
本發(fā)明特別適用于生產(chǎn)超薄婦女用衛(wèi)生巾。在該實施方案中,將本發(fā)明的含水超吸收性聚合物涂覆到類似于折疊紙巾的吸收核上。然后將吸收核夾在可透過體液的頂片和不可透過體液的底片層之間。特別優(yōu)選含水SAP可以克服SAP的粒狀外觀,并克服與刺穿頂片或底片層的顆粒SAP相關(guān)的問題。
可將吸收性含水聚合物溶液涂覆到纖維上,以提高吸水性/濕潤性(親水性),或者用于生產(chǎn)吸收性能提高的超吸收性纖維。適用纖維的實例包括天然纖維素纖維,如紙漿、棉、絲和羊毛;合成纖維,如尼龍、人造絲、聚酯、丙烯酸類、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯和玻璃等,它們可單獨或相互結(jié)合使用。對于吸收核來說,纖維層通常含有至少50%的天然和/或合成纖維素纖維。制得的超吸收性纖維可用于許多應(yīng)用,包括一次性吸收制品中的吸收核,以及吸收制品如紙巾、面部用棉紙、衛(wèi)生紙和食物包裝吸收制品等。
而且,可通過在纖維網(wǎng)上涂覆足夠量的含水吸收性聚合物溶液形成自支撐的超吸收性網(wǎng)??赏ㄟ^任何一種以網(wǎng)或?qū)拥男问匠练e或排列纖維的常用工藝,形成起始纖維層或纖維體。這些工藝包括梳理、扯松、氣流成網(wǎng)和濕法成網(wǎng)等工藝,這些工藝對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是熟知的。還可以將通過一種或多種這些工藝形成的單層網(wǎng)或薄層進(jìn)行層壓,以獲得更好的回彈力和厚度。典型地,纖維與織物的主平面大體一致地在多個不同的方向上伸展,相互層疊、交錯和支撐,形成開孔的多孔結(jié)構(gòu)。
可以用本領(lǐng)域公知的聚合物粘合劑對無紡布網(wǎng)進(jìn)行粘合,這些聚合物例如為醋酸乙烯酯/乙烯/N-羥甲基丙烯酰胺(VAE-N-ma)共聚物、自交聯(lián)丙烯酸類和丁二烯-苯乙烯。液體吸收性組合物單獨可具有足夠的粘合能力(濕強度和干強度),它可用作無紡布粘合劑和吸收性材料兩種目的。
因此,可通過本領(lǐng)域公知的各種方法,使用本領(lǐng)域公知的各種聚合物粘合劑制備無紡布制品或織物,這些方法通常包括用含水乳液無紡布粘合劑浸漬纖維的松散集合體,然后適度加熱以使結(jié)合體聚結(jié)。這種適度的加熱還起到通過形成交聯(lián)共聚物以固化粘合劑的作用。在施加粘合劑之前,將其與適宜的催化劑混合以活化聚合物主鏈上的交聯(lián)官能團(tuán)部分。例如,本領(lǐng)域技術(shù)人員適宜使用酸催化劑,如無機酸例如鹽酸,有機酸例如草酸,或酸的鹽例如氯化銨。催化劑用量通常為聚合物總量的0.10~2%。
纖維起始層要經(jīng)歷幾種類型的粘合操作中的至少一種,以將單根纖維固定在一起形成自支撐網(wǎng)。一些熟知的粘合方法是,以間斷或連續(xù)的、形成粘合劑區(qū)域的直線或波浪線,對網(wǎng)進(jìn)行整體浸漬或印刷,粘合劑通常橫向或斜向地延伸穿過網(wǎng),此外若需要的話,可沿著網(wǎng)延伸。
當(dāng)吸收性聚合物組合物還用作聚合物粘合劑時,可將它以足夠的量涂覆到纖維起始網(wǎng)上,以形成自支撐網(wǎng)并使吸收性能提高。吸收性聚合物的適宜濃度范圍是起始網(wǎng)的大約3~100重量%或更大,優(yōu)選為起始網(wǎng)的大約10~50重量%。然后將浸漬的網(wǎng)干燥和固化。適宜將無紡布制品通過氣流干燥器等,然后再經(jīng)過固化爐進(jìn)行干燥。典型的時間和溫度條件在本領(lǐng)域是公知的。當(dāng)使用另外單獨的聚合物粘合劑粘合無紡布網(wǎng)時,可在粘合網(wǎng)上涂覆足夠量的吸收性聚合物,以使該網(wǎng)具有提高的吸收性能,該吸收性聚合物的用量范圍為網(wǎng)的大約5~50重量%,優(yōu)選約10~25重量%。
本發(fā)明的含水吸收性溶液還可用于各種農(nóng)業(yè)應(yīng)用,如提高土壤的保水性和各種種子發(fā)芽技術(shù)。含水SAP是特別有利的,因為它可以與其它含水農(nóng)用材料如除草劑、殺蟲劑、肥料,特別是種子結(jié)合使用。而且,可在移植過程中將組合物噴灑在草、灌木和樹的土和根上,以防止根部損壞。當(dāng)用于吸收核時,本發(fā)明的含水組合物相對于顆粒SAP具有特別的優(yōu)勢,因為本發(fā)明的含水組合物能夠形成SAP基質(zhì)或互穿網(wǎng)絡(luò)。
含水超吸收性聚合物溶液還可用于提高水泥的終凝時間。熱和干燥的天氣易于加速水泥的固化速度,導(dǎo)致它很難終凝??蓪⒑郾┧猁}聚合物組合物涂覆到要傾注濕水泥的表面上。然后以足夠的濃度使用交聯(lián)溶液,從而在30分鐘內(nèi)、優(yōu)選15分鐘內(nèi)使聚丙烯酸鹽形成凝膠。由于水泥從地面向上固化,因此推測凝膠層可防止水泥的過早固化,使得有充足的時間使表面適當(dāng)終凝。
本發(fā)明的含水超吸收性聚合物組合物的其它用途包括,用作面具上的防霧涂層,用作某些對水分敏感的波紋包裝的涂層,如那些設(shè)計包含電子設(shè)備和組件的包裝。組合物還適于制備可呼吸的涂層或可呼吸的撓性膜,特別是當(dāng)與其它組分配合使用以便平衡水分含量、彈性和撓性時,可用于一次性吸收制品。超吸收性溶液還可用作可噴灑的溢出抑制物和液體溢出吸收體系。
通過下述非限制性實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。測試方法1.聚合物乳液/溶液的總固含量的測定如下進(jìn)行,首先將鋁制稱重皿稱重,準(zhǔn)確至毫克。應(yīng)將要測定的乳液/溶液進(jìn)行混合或攪拌以保證均勻。向上述稱重皿中加入1+/-0.2g的乳液/溶液,并在130℃下在烘箱中干燥1.5~2.5小時。將樣品冷卻約5分鐘并再次稱重。記錄下差別不超過0.3%的至少兩個樣品的平均值。2.按照粘度計生產(chǎn)商的教導(dǎo),用型號為RVF的BrookfieldViscometer,在25℃、20rpm下測定粘度。3.按照生產(chǎn)商的教導(dǎo),用Corning pH計,在25℃下測定pH值。4.吸水容量和吸收速率
以指定的比例混合聚合物和交聯(lián)劑并混合至均勻。將溶液倒在0.25”的厚玻璃板上,濕膜厚度為10密耳。將涂覆的玻璃板在110℃的烘箱中干燥15分鐘。然后將1g干燥膜放入一裝有150毫升水的200ml燒杯中。相互比較各組合物,就速率和總的吸收容量以等級1~10進(jìn)行等級劃分,最快或最高吸收容量的樣品定為等級10。等級10相當(dāng)于速率為約10秒或總吸收容量為約150g水,而等級1相當(dāng)于速率為約5分鐘或總的吸收容量為約10g水。實施例1配方序號百分?jǐn)?shù) 原材料142.2047 去離子水20.1753 過氧化氫,50%30.0035 Dissolvine 4.5%H-FE(Hamp-OL)416.1846 冰丙烯酸180-220 MEHQ51.8296 去離子水60.1671 過氧化氫,50%72.7450 去離子水80.1270 異抗壞血酸,F(xiàn)CC Granular90.1827 去離子水10 0.0225 Aztec T-BHP-7011 0.1827 去離子水12 0.0156 異抗壞血酸,F(xiàn)CC Granular13 0.1827 去離子水14 0.0225 Aztec T-BHP-7015 0.1827 去離子水160.0156異抗壞血酸,F(xiàn)CC Granular170.1329苛性鈉50%182.0725水(調(diào)節(jié)用)1912.7800 苛性鈉50%204.8300氫氧化銨28-30%溶液2115.7908 去離子水220.1500Proxel,GXL抗菌劑方法過程1.向干凈的反應(yīng)器中加入水(項1),充入氮氣下加熱至70℃。2.70℃下關(guān)閉氮氣,并向反應(yīng)器中加入HOOH(項2)和Hampol(項3)。注意,不要混合HOOH和Hampol,因為這種混合將發(fā)生劇烈的反應(yīng)。分別用少量調(diào)節(jié)水(項22)漂洗每一容器。3.等待5分鐘。4.然后經(jīng)3小時均勻地加入單體(項4)。5.同時開始經(jīng)3.5小時均勻地延遲加入催化劑(項5和6)以及還原劑/水(項7和8)。6.加料過程中保持批料的溫度為70~75℃。7.延遲加入催化劑和還原劑物料后,在70~75℃下保持30分鐘。8.加入處理劑,加入TBHP(項9和10)。等待1分鐘,然后加入還原劑(項11和12)。9.保持30分鐘。10.用項13和14以及15和16重復(fù)處理。11.保持30分鐘。12.冷卻至低于30℃。13.后加入NaOH(項17)-從項19用一些水預(yù)稀釋至10%濃度。14.用水將固含量調(diào)節(jié)至24~26%,粘度200~2000cps(項18)。15.加入75%水(項21)。經(jīng)至少1小時加入苛性鈉(項19),在反應(yīng)器中混合良好。在加入苛性鈉之前保持溶液溫度低于35℃。在加入苛性鈉的過程中保持反應(yīng)器的完全冷卻。放熱將是很明顯的。若批料放熱溫度超過75℃,則停止或者減慢苛性鈉的加入速度。建議首先加入苛性鈉的75%,混合10分鐘,并測定pH值。然后加入10%增量,直至pH值為5.7~6.0。記錄實際所用的量。16.緩慢加入氨水(項20),使pH值達(dá)到7.5~9.5。建議加入氨水的50%,混合10分鐘并測定pH值。每一次加入另外的5~10%的氨水,使pH值達(dá)到7.5~9.5。17.在加入Proxel GXL后(項22),用剩余的水調(diào)節(jié)固含量和粘度(項21)。物理性能性能 值 范圍 單位pH 8.5 +/-1由DSC測定的Tg 100 +/-2℃固含量(1) 22~24 %粘度(2)100~2000cpspH 7.5~9.5重量/加侖 8.9 lbs實施例2
用與實施例1同樣的組分和方法制備較低分子量和較低粘度的樣品,所不同的是向丙烯酸物料中加入0.4pph的硫代乳酸鏈轉(zhuǎn)移劑。得到非常稀的聚丙烯酸溶液,其在23%固含量下的粘度為50cPs。實施例3
使用與實施例1相同的組分和方法,所不同的是加料時間降低50%。得到非常難處理的高粘度溶液,對于23%固含量的溶液,其粘度為25000cPs。
權(quán)利要求
1.一種含水組合物,該組合物含有一種聚合物和交聯(lián)劑,所述聚合物基本上由一種或多種水溶性單體組成,其中對于約20重量%固含量的溶液來說,所述組合物的粘度范圍為約50~20000cPs。
2.權(quán)利要求1的組合物,其中粘度范圍為約100~5000cPs。
3.權(quán)利要求1的組合物,其中聚合物與交聯(lián)劑的比例為約10∶1。
4.權(quán)利要求1的組合物,其中所述水溶性單體為α,β-烯屬不飽和羧酸。
5.權(quán)利要求1的組合物,其中所述聚合物吸收至少為其自身重量約50倍的水。
6.一種超吸收性聚合物的生產(chǎn)方法,該方法包括下述步驟
a)使約10~40重量%的至少一種α,β-烯屬不飽和羧酸單體和催化劑進(jìn)行溶液聚合;
b)將所述溶液中和至pH值為約7~10;和
c)加入交聯(lián)劑。
7.權(quán)利要求6的方法,其中所述中和是通過加入氫氧化鈉至酸轉(zhuǎn)化率為約50~95%來完成的。
8.權(quán)利要求6的方法,其中用揮發(fā)性堿組分來完成所述的中和。
9.權(quán)利要求8的方法,其中所述堿組分為氫氧化銨。
10.一種提高制品吸收性的方法,該方法包括下述步驟
a)提供一種吸收制品;和
b)在所述制品上施加含水聚合物組合物,其中所述含水組合物含有一種聚合物和交聯(lián)劑,所述聚合物基本上由至少一種α,β-烯屬不飽和羧酸單體組成,其中對于約20重量%固含量的溶液來說,所述組合物的粘度范圍為約50~20000cPs。
11.權(quán)利要求10的方法,其中所述制品選自一次性尿布、衛(wèi)生巾、紙巾和面部用棉紙。
12.一種提高纖維濕潤性的方法,該方法包括下述步驟
a)提供至少一種纖維;和
b)在所述纖維上施加含水聚合物組合物,其中所述含水組合物含有一種聚合物和交聯(lián)劑,所述聚合物基本上由至少一種α,β-烯屬不飽和羧酸單體組成,其中對于約20重量%固含量的溶液來說,所述組合物的粘度范圍為約50~20000cPs。
13.權(quán)利要求12的方法,其中所述纖維具有提高的吸收性。
14.一種改進(jìn)土壤保水容量的方法,該方法包括下述步驟
a)提供一種含水組合物,該組合物含有一種聚合物和交聯(lián)劑,所述聚合物基本上由至少一種α,β-烯屬不飽和羧酸單體組成,其中對于約20重量%固含量的溶液來說,所述組合物的粘度范圍為約50~20000cPs;
b)將所述含水組合物施加到草、灌木和樹的土和根體系中。
15.權(quán)利要求14的方法,其中所述方法適于移植草、灌木和樹。
16.一種延長水泥終凝時間的方法,該方法包括下述步驟
a)向一表面施加含水聚合物組合物,其中所述含水組合物含有一種聚合物和交聯(lián)劑,所述聚合物基本上由至少一種α,β-烯屬不飽和羧酸單體組成,其中對于約20重量%固含量的溶液來說,所述組合物的粘度范圍為約50~20000cPs;
b)使含水組合物充分地凝膠化;和
c)將水泥施加到所述表面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種交聯(lián)的含水溶液聚合物組合物,該組合物含有約15~50重量%的至少一種水溶性單體和交聯(lián)劑,其中水溶性單體優(yōu)選α,β-烯屬不飽和羧酸單體。該聚合物溶液具有足夠低的粘度,使得它可以以含水形式使用,而在交聯(lián)后它具有快吸收速率和高吸收性。本發(fā)明還涉及新的、通過加入或應(yīng)用含水超吸收性聚合物組合物而提高各種制品的吸收性的方法;提高纖維或纖維基質(zhì)的潤濕性和/或吸收性的方法,改進(jìn)土壤和其它農(nóng)業(yè)方法的保水性的方法,以及提高水泥的初凝時間的方法。
文檔編號C08F8/00GK1399650SQ00815990
公開日2003年2月26日 申請日期2000年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月14日
發(fā)明者S·C·安德森, W·P·米勒 申請人:H.B.富勒許可和金融公司