包含粘土的超吸收性聚合物、微粒及其制備方法
【專利摘要】一種制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法，該方法包括：(I)使聚合混合物聚合以形成交聯(lián)的部分中和的水凝膠，所述聚合混合物包含：(a)一種或多種烯屬不飽和的含羧基單體，(b)一種或多種交聯(lián)劑，(c)任選地一種或多種可與含羧基單體共聚的共聚單體，(d)將聚合物部分中和至50-99重量％的中和劑，和(e)聚合介質(zhì)，(II)將粘土與交聯(lián)的部分中和的水凝膠混合以形成部分中和的超吸收性聚合物-粘土水凝膠；接著將所得中和的超吸收性聚合物-粘土混合物干燥和篩分，并任選表面交聯(lián)以提供中和的超吸收性聚合物-粘土顆粒；超吸收性聚合物-粘土水凝膠顆粒的粉碎同時(shí)或順序進(jìn)行；在粉碎后，對(duì)粘性超吸收性聚合物-粘土水凝膠顆粒脫水以獲得以固體或粉末形式的超吸收性聚合物-粘土顆粒。
【專利說明】包含粘土的超吸收性聚合物、微粒及其制備方法
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00980141534.3、申請(qǐng)日為2009年10月13日、發(fā)明名稱為“包含粘土的超吸收性聚合物、微粒及其制備方法”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及SAP顆粒以及制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法。更具體地，本發(fā)明涉及包含粘土的SAP (其含有吸水樹脂和粘土)，以及制備該類SAP-粘土顆粒的方法。

【背景技術(shù)】
[0003]超吸收性材料通常指能夠吸收在水中包含0.9重量％氯化鈉溶液的水溶液至少約其重量10倍、高達(dá)約其重量30倍或更多倍的水溶脹、水不溶性材料。本發(fā)明涉及吸收水、水成液和血液的超吸收性聚合物顆粒，以及制備超吸收性聚合物和顆粒的方法。在本文中使用并通常在工業(yè)中使用的首字母縮寫詞SAP用于代替超吸收性聚合物、超吸收性聚合物組合物、超吸收性聚合物顆粒或其變體。
[0004]根據(jù)超吸收性材料的一般定義，超吸收性聚合物為交聯(lián)的部分中和的聚合物，其能夠吸收大量的水成液和體液如尿或血液，溶脹并形成水凝膠，并能夠在一定壓力下將它們保留。超吸收性聚合物組合物為已經(jīng)過表面處理的超吸收性聚合物，所述表面處理可包括超吸收性聚合物的表面交聯(lián)和/或其它表面處理。
[0005]可市購得到的超吸收性聚合物組合物包括交聯(lián)的聚丙烯酸或交聯(lián)的淀粉-丙烯酸接枝聚合物，其中一些羧基被氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液中和。超吸收性聚合物組合物顆粒為超吸收性聚合物或超吸收性聚合物組合物的顆粒，且通常具有約150-850微米的粒徑。超吸收性聚合物及其用途和制備的綜述見于F.L.Buchholz和A.T.Graham(編輯)的“Modern Superabsorbent Polymer Technology”，Wiley-VCH, New York,1998。
[0006]SAP和SAP顆粒主要用于衛(wèi)生制品，例如嬰兒尿布、失禁產(chǎn)品或衛(wèi)生巾。為了合身、舒適和美學(xué)原因，以及環(huán)境方面的原因，使衛(wèi)生制品更小和更薄的趨勢(shì)增加。這正通過降低這些制品中高體積絨毛纖維含量來實(shí)現(xiàn)。為確保體液在衛(wèi)生制品中的總保留能力恒定，在這些衛(wèi)生制品中使用更多的SAP含量。
[0007]已經(jīng)向SAP中加入粘土和其它礦產(chǎn)物以改進(jìn)SAP性能。例如，在SAP粉末或顆粒的表面上加入可獲自德國Evonik GmbH的粉碎的無定形二氧化硅如AEROS丨L_?或可獲自 Cabot Corporat1n 的CAB-O-S丨 L?或膨潤土是已知的。US5, 140，076 和 4，734，478公開了在干SAP粉末的表面交聯(lián)過程中加入二氧化硅。US4，286，082公開了用于衛(wèi)生制品的二氧化硅和SAP的混合物。
[0008]通常，在干SAP顆粒與二氧化硅粉末的混合物中，二氧化硅粘附于SAP顆粒表面并改變SAP顆粒的表面性能，但是不改變它們的固有吸收性能。例如，二氧化硅粉末為親水或疏水的，這主要影響SAP顆粒吸收流體的速率。
[0009]其它公開SAP顆粒和粘土的專利和申請(qǐng)包括GB2，082，614，其中公開了通過共混干SAP顆粒和1-75重量％增量材料的共混物制備的干燥固體水溶脹性吸收性組合物，所述增量材料選自未交聯(lián)的纖維素衍生物、淀粉、某些粘土和礦物、及其混合物。
[0010]US5, 733，576公開了制備包含(a)水溶脹性合成聚合物或共聚物和(b)在常溫下為可澆注粉末且在水中部分可溶或不溶的天然或合成聚合物的吸收劑的方法。吸收劑可包含粘土作為中性填充劑。
[0011]W001/68156公開了可形成親水性可溶脹水凝膠的聚合物，其包含鋁硅酸鹽并具有增強(qiáng)的滲透性和改進(jìn)的氣味控制性。可在聚合之前、之中或之后加入鋁硅酸鹽。
[0012]US5, 514，754公開了包含粘土的超吸收性聚合物顆粒，其中將粘土在SAP中和之前加入SAP水凝膠以提供具有改進(jìn)的流體收集速率和改進(jìn)的流體經(jīng)過溶脹SAP-粘土顆粒的滲透性的顆粒。
[0013]本發(fā)明旨在通過在特定條件下將粘土引入SAP水凝膠中而改進(jìn)SAP顆粒的性能。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)向部分中和的SAP水凝膠中加入粘土并在升高的溫度下干燥水凝膠-粘土可改進(jìn)SAP性能。因此，本發(fā)明旨在通過在制備過程中加入粘土改進(jìn)SAP吸收速率和滲透性能，而沒有不利地影響SAP顆粒的其它流體吸收和保留性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明涉及SAP顆粒以及制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法。更具體地，本發(fā)明涉及包含粘土的SAP (其含有吸水樹脂和粘土)，以及制備該類SAP-粘土顆粒的方法。
[0015]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案包括一種制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法及其基于制備超吸收性聚合物的方法的顆粒，該方法包括如下步驟:
[0016](I)使聚合混合物聚合以形成交聯(lián)的部分中和的水凝膠，所述聚合混合物包含:(a) 一種或多種烯屬不飽和的含羧基單體，(b) —種或多種交聯(lián)劑，(C)任選地一種或多種可與含羧基單體共聚的共聚單體，(d)將聚合物部分中和至約50-99重量％的中和劑，和(e)聚合介質(zhì)，
[0017](II)將粘土與交聯(lián)的部分中和的水凝膠混合以形成部分中和的超吸收性聚合物-粘土水凝膠，
[0018](III)在約190-210°C的溫度下將交聯(lián)的部分中和的水凝膠干燥約15-120分鐘，和
[0019](IV)將干燥過的部分中和的超吸收性聚合物-粘土水凝膠粉碎成顆粒。
[0020]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案包括制備包含粘土的超吸收性聚合物，其中所述超吸收性聚合物的存在量為約90-99.5重量％，且粘土的存在量為約10-0.5重量％。
[0021]本發(fā)明的另一實(shí)施方案進(jìn)一步包括將包含粘土的超吸收性聚合物研磨成超吸收性聚合物微粒，所述微粒通過篩分經(jīng)過美國標(biāo)準(zhǔn)20目篩且保留在美國標(biāo)準(zhǔn)100目篩上而測(cè)得的粒徑為約150-850微米。
[0022]本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)一步包括通過前述方法制備的超吸收性聚合物微粒。此外，本發(fā)明涉及可包含本發(fā)明的超吸收性聚合物組合物的吸收性制品或衛(wèi)生制品如尿布。
[0023]本發(fā)明的大量其它特征和優(yōu)點(diǎn)將由以下描述呈現(xiàn)。在描述中，提及了本發(fā)明的示例性實(shí)施方案。這些實(shí)施方案不代表本發(fā)明的全部范圍。因此，應(yīng)該參照本文的權(quán)利要求書以解釋本發(fā)明的全部范圍。為簡(jiǎn)短和簡(jiǎn)潔起見，在本說明書中提到的任何數(shù)值范圍考慮在該范圍內(nèi)的所有值，且應(yīng)被解釋為支持引用任何子范圍的權(quán)利要求，所述子范圍具有為在所述具體范圍內(nèi)的實(shí)數(shù)值的端點(diǎn)。以假設(shè)的說明性實(shí)例為例，在該說明書中公開的1-5的范圍應(yīng)被解釋為支持權(quán)利要求的以下任何范圍:1-5、1-4、1-3、1-2、2-5、2-4、2-3、3-5、3-4和 4-5。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]本發(fā)明的前述及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將參照以下說明書、所附權(quán)利要求書和附圖變得更好理解，其中:
[0025]圖1為用于自由溶脹凝膠床滲透性試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置的側(cè)視圖；
[0026]圖2為在圖1所示自由溶脹凝膠床滲透性試驗(yàn)裝置中使用的圓筒/杯組件的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0027]圖3為在圖1所示自由溶脹凝膠床滲透性試驗(yàn)裝置中使用的活塞的俯視圖；以及
[0028]圖4為用于負(fù)載下的吸收性試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置的側(cè)視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]定義
[0030]應(yīng)該注意的是用于本公開內(nèi)容中的術(shù)語“包括”、“包含”和衍生于“包括”的其它術(shù)語意為開放式術(shù)語，其說明存在任何所述特征、元素、整數(shù)、步驟或組分，且不意預(yù)排除存在或加入一個(gè)或多個(gè)其它特征、元素、整數(shù)、步驟、組分或其組合。
[0031]術(shù)語“吸收性制品”通常指可吸收并包含流體的裝置。例如，個(gè)人護(hù)理吸收性制品指置于對(duì)著或靠近皮膚以吸收并包含由身體排出的各種流體的裝置。
[0032]當(dāng)提及超吸收性聚合物時(shí)使用的術(shù)語“交聯(lián)”指任何用于有效地使得正常水溶性材料基本上水不溶但溶脹的方法。這種交聯(lián)方法可包括例如物理纏結(jié)、結(jié)晶疇、共價(jià)鍵、離子絡(luò)合和締合、親水締合如氫鍵、疏水締合或范德華力。
[0033]術(shù)語“達(dá)西”為滲透性的CGS單位。I達(dá)西為如果在固體兩側(cè)之間的壓力差為I個(gè)大氣壓，則具有I厘泊粘度的I立方厘米流體在I秒內(nèi)流過該固體的I厘米厚和I平方厘米橫截面的區(qū)域的滲透性。結(jié)果滲透性與面積具有相同的單位。由于沒有滲透性的SI單位，所以使用平方米。I達(dá)西等于約0.98692xl(T12平方米或約0.98692xl(T8平方厘米。
[0034]術(shù)語“一次性”在本文中用于描述在單次使用后不意預(yù)洗滌或恢復(fù)或再作為吸收性制品使用的吸收性制品。該類一次性吸收性制品的實(shí)例包括但不限于個(gè)人護(hù)理吸收性制品、健康/醫(yī)療吸收性制品和家庭/工業(yè)吸收性制品。
[0035]術(shù)語“干超吸收性聚合物組合物”通常是指具有小于約10%水分的超吸收性聚合物組合物。
[0036]對(duì)于超吸收性聚合物組合物的顆粒的給定樣品，術(shù)語“質(zhì)量中值粒徑”定義為將樣品以質(zhì)量為基準(zhǔn)一分為二的粒徑，即一半重量的樣品具有大于質(zhì)量中值粒徑的粒徑，而一半質(zhì)量的樣品具有小于質(zhì)量中值粒徑的粒徑。因此，例如如果一半重量的樣品經(jīng)測(cè)量為大于2微米，則超吸收性聚合物組合物顆粒的樣品的質(zhì)量中值粒徑為2微米。
[0037] 術(shù)語“顆?！?、“微?！钡犬?dāng)與術(shù)語“超吸收性聚合物” 一起使用時(shí)指離散單元的形式。所述單元可包括薄片、纖維、聚集體、微粒、粉末、球、粉末狀材料等及其組合。顆粒可具有任何所需的形狀:例如，立方形、棒狀、多面體、球形或半球形、圓形或半圓形、有角的、不規(guī)則的等。具有高縱橫比的形狀如針、薄片和纖維也考慮包括在本文中。術(shù)語“顆?！被颉拔⒘！边€可包括包含不止一個(gè)單獨(dú)顆粒、微粒等的聚集體。此外，顆粒、微?；蚱淙魏魏弦獾木奂w可由不止一種類型的材料組成。
[0038]術(shù)語“聚合物”包括但不限于均聚物、共聚物，例如嵌段、接枝、無規(guī)和交替共聚物、三元共聚物等，及其共混物和改性物。此外，除非另有特別限定，術(shù)語“聚合物”應(yīng)包括材料所有可能的構(gòu)型異構(gòu)體。這些構(gòu)型包括但不限于全同立構(gòu)、間同立構(gòu)和無規(guī)對(duì)稱。
[0039]在本文中使用的術(shù)語“聚烯烴”通常包括但不限于如下材料:聚乙烯、聚丙烯、聚異丁烯、聚苯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物等，其均聚物、共聚物、三元共聚物等及其共混物和改性物。術(shù)語“聚烯烴”應(yīng)該包括其所有可能的結(jié)構(gòu)，這包括但不限于全同立構(gòu)、間同立構(gòu)和無規(guī)對(duì)稱。共聚物包括無規(guī)和嵌段共聚物。
[0040]術(shù)語“超吸收性材料”指水溶脹性、水不溶性有機(jī)或無機(jī)材料，其包括在最有利條件下能夠在包含0.9重量％氯化鈉的水溶液中吸收至少約其重量10倍、或至少約其重量15倍、或至少約其重量25倍的超吸收性聚合物和超吸收性聚合物組合物。
[0041]術(shù)語“超吸收性聚合物組合物”指根據(jù)本發(fā)明包含表面添加劑的超吸收性聚合物。
[0042]術(shù)語“超吸收性聚合物”和“超吸收性聚合物預(yù)產(chǎn)物”指通過進(jìn)行用于制備如本文中所述的超吸收性聚合物的所有步驟(直至并包括干燥材料和在壓碎機(jī)中粗磨)而制得的材料。
[0043]術(shù)語“包含粘土的超吸收性聚合物”和“超吸收性聚合物-粘土”和“SAP-粘土”在全文中用于表示如本申請(qǐng)中所述的包含粘土的超吸收性聚合物。
[0044]術(shù)語“表面交聯(lián)”指在超吸收性聚合物顆粒表面附近的官能交聯(lián)水平通常高于在超吸收性聚合物顆粒內(nèi)部的官能交聯(lián)水平。本文中所使用的“表面”描述顆粒的向外邊界。對(duì)于多孔超吸收性聚合物顆粒，暴露的內(nèi)表面也包括在表面的定義中。
[0045]術(shù)語“熱塑性”描述當(dāng)受熱時(shí)軟化且當(dāng)冷卻至室溫時(shí)基本恢復(fù)至非軟化狀態(tài)的材料。
[0046]當(dāng)在本文中且指超吸收性聚合物組合物的組分時(shí)，術(shù)語“重量應(yīng)解釋為基于干超吸收性聚合物組合物的重量，除非在本文中另有說明。
[0047]這些術(shù)語可用說明書其余部分中的其它語言定義。
[0048]詳細(xì)描述
[0049]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案包括基于制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法而制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法，其包括如下步驟:
[0050](I)使聚合混合物聚合以形成交聯(lián)的部分中和的水凝膠，所述聚合混合物包含:(a) 一種或多種烯屬不飽和的含羧基單體，(b) —種或多種交聯(lián)劑，(C)任選地一種或多種可與含羧基單體共聚的共聚單體，(d)將聚合物部分中和至約50-99重量％的中和劑，和(e)聚合介質(zhì)，
[0051](II)將粘土與交聯(lián)的部分中和的水凝膠混合以形成部分中和的超吸收性聚合物-粘土水凝膠；
[0052](III)在約190-210°C的溫度下將交聯(lián)的部分中和的水凝膠干燥約15-120分鐘，和
[0053](IV)將干燥過的部分中和的超吸收性聚合物-粘土水凝膠粉碎成顆粒。
[0054]SAP-粘土顆粒的SAP組分通過已知的連續(xù)和不連續(xù)方法制得。包含SAP-粘土顆粒的SAP組分的單體通常在水溶液中聚合以形成SAP水凝膠。然而，該顆粒的SAP組分可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它任何方法如反相懸浮聚合制得。
[0055]在本發(fā)明實(shí)施方案中所述的超吸收性聚合物通過超吸收性聚合物的約55-99.9重量％的可聚合不飽和的含酸基單體的初始聚合獲得。合適的單體包括任何包含羧基的那些，例如丙烯酸、甲基丙烯酸或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其混合物。合意的是至少約50重量％，更合意的是至少約75重量％的酸基為羧基。
[0056]中和酸基至至少約25摩爾％的程度，即合意地酸基以鈉鹽、鉀鹽或銨鹽形式存在。在一些方面，中和程度可為至少約50摩爾％。在一些方面，合意的是利用通過在內(nèi)交聯(lián)劑存在下丙烯酸或甲基丙烯酸(其羧基被中和至約50-80摩爾％的程度)的聚合而獲得的聚合物。
[0057]在一些方面，可與烯屬不飽和單體共聚的合適單體可包括但不限于丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基烷基酯、乙氧基化(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基丙基丙烯酰胺、或丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨。該類單體可以共聚單體的O重量％至約40重量％存在。
[0058]本發(fā)明的超吸收性聚合物還包括內(nèi)交聯(lián)劑。內(nèi)交聯(lián)劑具有至少兩個(gè)烯屬不飽和雙鍵或一個(gè)烯屬不飽和雙鍵和一個(gè)對(duì)可聚合不飽和的含酸基單體的酸基具有反應(yīng)活性的官能團(tuán)，或幾個(gè)對(duì)酸基具有反應(yīng)活性的官能團(tuán)可用作內(nèi)交聯(lián)組分，并合意地存在于可聚合不飽和的含酸基單體的聚合過程中。
[0059]內(nèi)交聯(lián)劑的實(shí)例包括但不限于脂肪族不飽和酰胺，例如亞甲基雙丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺或亞乙基雙丙烯酰胺；多元醇或烷氧基化多元醇與烯屬不飽和酸的脂族酯，例如丁二醇或乙二醇、聚乙二醇或三羥甲基丙烷的二(甲基)丙烯酸酯或三(甲基)丙烯酸酯；可用約1-30摩爾烯化氧烷氧基化、合意地乙氧基化的三羥甲基丙烷的二 -和三丙烯酸酯；丙三醇和季戊四醇和合意地用約1-30摩爾環(huán)氧乙烷乙氧基化的丙三醇和季戊四醇的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯；烯丙基化合物，例如(甲基)丙烯酸烯丙酯、與合意地約1-30摩爾環(huán)氧乙烷反應(yīng)的烷氧基化(甲基)丙烯酸烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯、異氰脲酸三烯丙酯、馬來酸二烯丙基酯、聚烯丙基酯、四烯丙氧基乙烷、三烯丙基胺、四烯丙基乙二胺、二元醇、多元醇、羥基烯丙基或丙烯酸酯化合物和磷酸或亞磷酸的烯丙基酯；和能夠交聯(lián)的單體，例如不飽和酰胺如甲基丙烯酰胺或丙烯酰胺的N-羥甲基化合物，和由其衍生的酯。也可使用離子交聯(lián)劑如多價(jià)金屬鹽。也可使用提及的交聯(lián)劑的混合物。內(nèi)交聯(lián)劑的含量為以可聚合不飽和的含酸基單體的總量計(jì)約0.001-5重量％，例如約0.2-3重量％。
[0060]在一些方面，可使用引發(fā)劑引發(fā)自由基聚合。合適的引發(fā)劑包括但不限于偶氮或過氧化合物、氧化還原體系或UV引發(fā)劑、敏化劑和/或輻射。
[0061]如前所述，聚合反應(yīng)快速進(jìn)行以產(chǎn)生例如被擠出在平面如連續(xù)移動(dòng)傳送帶上的高粘度水凝膠。接著粉碎中和的SAP水凝膠，加入通常以粘土水泥漿形式的粘土，并與粉碎的SAP水凝膠顆粒緊密混合。也可以固體顆?；蚍勰┬问郊尤胝惩?。然后可例如通過擠出緊密混合SAP水凝膠和粘土組分，以將粘土分散在水凝膠顆粒中和水凝膠顆粒上。接著將所得中和的SAP-粘土混合物干燥和篩分并任選表面交聯(lián)以提供中和的SAP-粘土顆粒。SAP-粘土水凝膠顆粒的粉碎可同時(shí)或順序進(jìn)行。
[0062]在粉碎后，對(duì)粘性SAP-粘土水凝膠顆粒脫水(即干燥)以獲得以固體或粉末形式的SAP-粘土顆粒。例如可通過如下方法進(jìn)行脫水步驟:在強(qiáng)制空氣爐中在約190-210°C溫度下加熱粘性SAP-粘土水凝膠顆粒約15-120分鐘，或約15-110分鐘或約15-100分鐘或約20-100分鐘。然后使干燥過的SAP-粘土水凝膠經(jīng)受進(jìn)一步機(jī)械方法，包括砍碎、研磨和篩分以減少粒徑和分粒。
[0063]該類SAP-粘土組合物可包括存在量為約90-99.5重量％、或約91_99重量％、或約92-98重量％的超吸收性聚合物，和存在量為約0.5-10重量％、或約1-9重量％、或約2-8重量％的粘土。
[0064]粘土組分
[0065]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案包括制備超吸收性聚合物，其中超吸收性聚合物的存在量為約60-90重量且粘土的存在量為約0.5-10重量％、或約1-9重量％、或約2_8重量％。
[0066]可用于該SAP-粘土顆粒中的粘土可為膨脹或非膨脹粘土。膨脹粘土具有吸收水的能力，且為膨脹、分層的有機(jī)材料。合適的膨脹粘土包括但不限于蒙脫石、滑石粉、囊脫石、鋰皂石(Iaponite)、貝得石、鋰蒙脫石、鋅蒙脫石、斯皂石(stevensite)、蛭石、鉻嶺石、麥輕娃鈉石(magadite)、銅蒙脫石、水輕娃鈉石及其混合物。
[0067]膨脹粘土可為綠土或蛭石粘土。更優(yōu)選地，粘土為綠土粘土。合適的綠土的實(shí)例包括但不限于蒙脫石(常稱為膨潤土)、貝得石、囊脫石、鋰蒙脫石、滑石粉、鋅蒙脫石和鋰皂石。膨潤土為粘土顆粒的天然組合，其富含蒙脫石并包含其它綠土以及非粘土礦物組分。
[0068]合適的非膨脹粘土包括但不限于高嶺土礦(包括高嶺石、迪開石和珍珠陶土 )、蛇紋石礦、云母礦(包括伊利石)、綠泥石礦、海泡石、坡縷石、鋁土礦及其混合物。
[0069]粘土也可為親有機(jī)物質(zhì)的粘土。在此和此后使用的術(shù)語“親有機(jī)物質(zhì)的”被定義為化合物吸收至少其自身重量，并優(yōu)選其自身重量很多倍的有機(jī)、水不混溶性化合物的性能。親有機(jī)物質(zhì)的化合物任選地可吸收水或水混溶性化合物。
[0070]術(shù)語“親有機(jī)物質(zhì)的粘土”和“有機(jī)粘土”在此可互換地用于指各種類型的粘土，例如在粘土層之間存在的金屬陽離子(例如鈉和/或鉀)被有機(jī)銨離子替代的綠土。術(shù)語“有機(jī)銨離子”指替代的銨離子，其中一個(gè)或多個(gè)氫原子被脂族或芳族有機(jī)基團(tuán)替代。因此，有機(jī)粘土為具有無機(jī)組分和有機(jī)組分的固體化合物。
[0071]未有機(jī)物質(zhì)的粘土的粘土基材可包括綠土型粘土，特別是每100克粘土具有的陽離子交換能力為至少75毫克當(dāng)量的綠土型粘土。有用的粘土基材包括但不限于天然懷俄明種類的膨潤土和類似粘土，和鋰蒙脫石(其為鎂-鋰硅酸鹽粘土)?？墒紫葘⒄惩赁D(zhuǎn)化為鈉形式，如果粘土還不是此形式。該轉(zhuǎn)化可通過陽離子交換反應(yīng)使用可溶解的鈉化合物以本領(lǐng)域公知的方法實(shí)現(xiàn)。也可使用合成制得的綠土型粘土，例如蒙脫石、膨潤土、貝得石、鋰蒙脫石、滑石粉和斯皂石。其它有用的粘土基材包括囊脫石、伊利石、綠坡縷石和漂白土。
[0072]可用于本發(fā)明的有機(jī)粘土還包括在US2，531，427中所述的那些，其中在此作為參考引入在‘427專利中引用的有機(jī)粘土。這些有機(jī)粘土為改性粘土，其在無機(jī)液體中表現(xiàn)出一些未處理粘土在水中表現(xiàn)出的性質(zhì)。例如，在有機(jī)液體中膨脹并形成穩(wěn)定凝膠和膠態(tài)分散體的能力是所需的。
[0073]通常，被取代至粘土基材的有機(jī)銨離子具有的有機(jī)基團(tuán)的范圍為從具有1-24個(gè)碳原子的脂族烴結(jié)構(gòu)部分至在苯基環(huán)上可具有各種取代基團(tuán)的芳族有機(jī)結(jié)構(gòu)部分如芐基。在銨離子上取代的芐基對(duì)脂族烴結(jié)構(gòu)部分的數(shù)目為3-0芳族結(jié)構(gòu)部分/脂族結(jié)構(gòu)部分(即二甲基雙十八烷基0:2、甲基芐基雙十八烷基1: 2、二芐基二辛芐基2: 2、三芐基十八烷基3:1和甲基二芐基十八烷基2:1)。在粘土基材上取代的有機(jī)銨離子的量通常為親有機(jī)物質(zhì)的粘土的約0.5-50重量％。
[0074]有機(jī)粘土可包括一種或多種如下類型的有機(jī)銨陽離子改性的蒙脫石粘土或芐基有機(jī)粘土，例如二甲基芐基(氫化牛油基)銨膨潤土、甲基芐基二(氫化牛油基)銨膨潤土和更通常的有機(jī)銨陽離子改性的蒙脫石粘土。
[0075]可如此改性的蒙脫石粘土為膨潤土巖的主要成分，并具有例如在Berry&Mason，“Mineralogy”，第508-509頁(1959)中所述的化學(xué)組成和特性。該類型的改性蒙脫石粘土(即有機(jī)粘土)可自 Southern Clay Products, Inc., Gonzales, Tex.以商品名如
CLAYTONE? 34 和 40 市購得到，并可自 NL Industries, Inc.，New York, N.Y.以商品名如ΒΕΝΤΟΝΕ?.27、34和38市購得到。其它可用于本發(fā)明的有機(jī)粘土為高級(jí)二烷基二甲基銨有機(jī)粘土，例如二甲基二 _(氫化牛油基)銨膨潤土 ；芐基銨有機(jī)粘土，例如二甲基芐基(氫化牛油基)銨膨潤土 ；和乙基羥基銨有機(jī)粘土，例如甲基雙(2-羥乙基)十八烷基銨膨潤土。非膨脹親有機(jī)物質(zhì)的粘土的實(shí)例為用包含3-8個(gè)碳原子的胺如丙胺、丁胺或辛胺處理的膨潤土粘土。
[0076]其它可市購得到的粘土包括獲自BASF Corporat1n, Florham Park,N.J.的 ULTRAGLOSS'? 粘土(含水高嶺土)；獲自 Nanocor Technologies,Arlington Heights, 111.的 Purified Clay (純化粘土);和獲自 Huber, Atlanta, Ga 的
HYDROGLOSS?.
[0077]另一合適的粘土組分包括硅鋁酸鹽。有用的硅鋁酸鹽為非沸石硅酸鹽，其中一部分硅原子被鋁原子替代。由于鋁原子比硅原子少一個(gè)正核電荷，因此替代硅原子的每個(gè)鋁原子使點(diǎn)陣陰離子的負(fù)電荷增加了一個(gè)單位。因此，需要另外的陽離子中和分子。因而，除了鋁原子，硅鋁酸鹽可包括另外的金屬原子，例如堿和堿土金屬原子如鈉、鉀、鎂、鈣、鐵和鋅。有用的硅鋁酸鹽具有分層結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，天然和合成硅鋁酸鹽均是有用的。
[0078]天然硅鋁酸鹽包括云母。云母為包含四面體層的無限片材硅酸鹽。用于本發(fā)明目的的有用片狀硅鋁酸鹽的實(shí)例為合成硅鋁酸鹽滑石粉。合成滑石粉(CAS N0.1319-41-1)可以白色、無味粉末市購得到。有用的天然云母的實(shí)例為白云母、黑云母、金云母、鋰云母、鐵鋰云母、鈉云母和蒙脫石。
[0079]粘土與SAP在吸收和保留大量水成液方面表現(xiàn)不一樣。粘土通常被稱為和認(rèn)為是SAP顆粒的稀釋劑以改進(jìn)SAP的一個(gè)或多個(gè)性能。還預(yù)期其它SAP性能會(huì)不利地受到用粘土稀釋SAP的影響。然而，如后所述，在向SAP顆粒中加入粘土后，與SAP相關(guān)的有利性能被減少至大幅低于所期望的程度，而其它有利性能得以改進(jìn)。
[0080]表面處理
[0081] 在其中使用表面交聯(lián)劑的實(shí)施方案中，將表面交聯(lián)劑施用至干燥過的SAP顆粒。在施用表面交聯(lián)劑后，使得SAP-粘土顆粒經(jīng)受其中表面交聯(lián)劑與一部分SAP的羧基或氨基反應(yīng)以交聯(lián)SAP顆粒表面的條件。通常，表面交聯(lián)被認(rèn)為是使聚合物基體在超吸收性聚合物顆粒表面附近的交聯(lián)密度相對(duì)于顆粒內(nèi)部交聯(lián)密度增加的過程。
[0082]在一些特定方面，合意的表面交聯(lián)劑包括具有一個(gè)或多個(gè)對(duì)聚合物鏈側(cè)基(通常為酸基)有反應(yīng)活性的官能團(tuán)的化學(xué)藥品。所述表面交聯(lián)劑的存在量以干超吸收性聚合物組合物的重量計(jì)可為干超吸收性聚合物組合物的約0.001-5重量％，例如約0.1-3重量％，例如約0.1-1重量％。 申請(qǐng)人:已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在加入表面交聯(lián)劑之后的熱處理步驟是合意的。
[0083]在一個(gè)特定方面，粒狀超吸收性聚合物可用碳酸亞烴酯涂布或表面處理，接著加熱以影響表面交聯(lián)，這可改進(jìn)超吸收性聚合物組合物顆粒的表面交聯(lián)密度和凝膠強(qiáng)度特性。更具體地，通過混合聚合物微粒與碳酸亞烴酯表面交聯(lián)劑的水醇溶液而將表面交聯(lián)劑涂布在超吸收性聚合物微粒上。醇的量通過碳酸亞烴酯的溶解度確定并因各種原因使其盡可能低。合適的醇可包括甲醇、異丙醇、乙醇、丁醇或丁基乙二醇，以及這些醇的混合物。在一些方面，溶劑合意地為水，其通常用量為以干超吸收性聚合物組合物的重量計(jì)約0.3-5.0重量％。在其它方面，將碳酸亞烴酯表面交聯(lián)劑溶解在無任何醇的水中。在其它方面，碳酸亞烴酯表面交聯(lián)劑可例如以與無機(jī)載體材料如二氧化硅(Si02)的粉末混合物，或以碳酸亞烴酯升華的蒸氣狀態(tài)施用。
[0084]為獲得合意的表面交聯(lián)性能，將碳酸亞烴酯均勻分布在粒狀超吸收性聚合物上。為此，在本領(lǐng)域已知的合適混合器如流化床混合器、漿式混合器、旋轉(zhuǎn)鼓混合器或雙蝸桿混合器中進(jìn)行混合。也有可能在制備粒狀超吸收性聚合物的一個(gè)方法步驟過程中進(jìn)行粒狀超吸收性聚合物的涂布。在一個(gè)特定方面，用于該目的的合適方法為反相懸浮聚合法。
[0085]可如下進(jìn)行熱處理，所述熱處理可在涂布處理之后。通常，熱處理在約100-300°C的溫度下進(jìn)行。如果使用高反應(yīng)活性環(huán)氧化物交聯(lián)劑，則較低溫度是可能的。然而，如果使用碳酸亞烴酯，則熱處理適合在約150-250°C的溫度下進(jìn)行。在該特定方面，處理溫度取決于停留時(shí)間和碳酸亞烴酯種類。例如，在約150°C的溫度下，進(jìn)行熱處理I小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間。相反，在約250°C的溫度下，幾分鐘(例如約0.5-5分鐘)足以獲得所需的表面交聯(lián)性能。熱處理可在本領(lǐng)域已知的常規(guī)干燥器或爐中進(jìn)行。
[0086]在一些方面，本發(fā)明的超吸收性聚合物組合物可包括干超吸收性聚合物組合物的O重量％至約5重量％、或約0.001-5重量％、或約0.01-0.5重量％的聚合物涂料,所述聚合物涂料例如為熱塑性涂料、或陽離子涂料、或熱塑性涂料與陽離子涂料的組合。在一些特定方面，聚合物涂料合意地為可以為固體、乳液、懸浮液、膠體或溶解態(tài)或其組合的聚合物。適合本發(fā)明的聚合物涂料可包括但不限于具有熱塑性熔體溫度的熱塑性涂料，其中將聚合物涂料施用至顆粒表面，同時(shí)或其后經(jīng)處理的超吸收性聚合物顆粒的溫度在約熱塑性熔體溫度下。
[0087]熱塑性聚合物的實(shí)例包括但不限于聚烯烴、聚乙烯、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、苯乙烯聚丁二烯、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯甲基丙烯酸烷基酯共聚物(EMA)、聚丙烯(PP)、馬來酸化聚丙烯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚酯、聚酰胺，和所有族聚烯烴的共混物，例如也可有利地使用PP、EVA、EMA, EEA、EBA、HDPE, MDPE, LDPE,LLDPE和/或VLDPE的共混物。本文中使用的術(shù)語聚烯烴如上所定義。在特定方面， 申請(qǐng)人:已經(jīng)發(fā)現(xiàn)馬來酸化聚丙烯為用于本發(fā)明的合意的熱塑性聚合物。熱塑性聚合物可進(jìn)行官能化以具有另外的益處例如水溶性或分散性。
[0088]本發(fā)明的聚合物涂料還可包括陽離子聚合物。本文中使用的陽離子聚合物指包含通過在水溶液中的離子化具有變?yōu)檎姾呻x子的潛力的官能團(tuán)的聚合物或聚合物混合物。陽離子聚合物的合適官能團(tuán)包括但不限于伯氨基、仲氨基或叔氨基、亞氨基(iminogroups)、亞氨基(imido groups)、酰胺基和季銨基。合成陽離子聚合物的實(shí)例包括但不限于聚(乙烯胺)、聚(烯丙胺)、聚(乙烯亞胺)、聚(氨基丙醇乙烯基醚)、聚(丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨)、聚(二烯丙基二甲基氯化銨)的鹽或部分鹽。聚(乙烯胺)包括但不限于LUPAMIN? 9095,其可獲自 BASF Corporat1n, Mount Olive, New Jersey。天然基陽離子聚合物的實(shí)例包括但不限于部分脫乙酰甲殼質(zhì)、脫乙酰殼多糖和脫乙酰殼多糖鹽。合成多肽如聚天冬酰胺、聚賴氨酸、聚谷氨酰胺和聚精氨酸也是合適的陽離子聚合物。
[0089]根據(jù)本發(fā)明的吸收性聚合物可在聚合物表面上包括以混合物的重量計(jì)O至約5重量％的多價(jià)金屬鹽。多價(jià)金屬鹽優(yōu)選為水溶性的。優(yōu)選的金屬陽離子的實(shí)例包括Al、Fe、Zr、Mg和Zn的陽離子。優(yōu)選地，金屬陽離子具有至少+3價(jià)，其中最優(yōu)選Al。在多價(jià)金屬鹽中優(yōu)選的陰離子的實(shí)例包括鹵化物(halides)、水合氯化物(chlorohydrates)、硫酸根、硝酸根和乙酸根，優(yōu)選氯化物、硫酸根、水合氯化物和乙酸根，更優(yōu)選水合氯化物和硫酸根，最優(yōu)選硫酸根。硫酸鋁是最優(yōu)選的多價(jià)金屬鹽，且易于市購得到。硫酸鋁的優(yōu)選形式為水合硫酸鋁，優(yōu)選具有12-14水合水的硫酸鋁?？墒褂枚鄡r(jià)金屬鹽的混合物。
[0090]聚合物和多價(jià)金屬鹽合適地通過干混，或優(yōu)選地在溶液中，使用本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員公知的方法混合。優(yōu)選水溶液。對(duì)于干混，可以足以確保維持鹽和超吸收性聚合物的基本均勻混合物的量使用粘合劑。粘合劑可為水或沸點(diǎn)為至少150°C的不揮發(fā)有機(jī)化合物。粘合劑的實(shí)例包括水、多元醇如丙二醇、甘油和聚(乙二醇)。
[0091]根據(jù)本發(fā)明的超吸收性聚合物組合物可包括以干超吸收性聚合物組合物計(jì)約
0.01-2重量％或約0. 01-1重量％的水不溶性無機(jī)金屬化合物。水不溶性無機(jī)金屬化合物可包括但不限于選自鋁、鈦、鈣或鐵的陽離子和選自磷酸根、硼酸根或硫酸根的陰離子。水不溶性無機(jī)金屬化合物的實(shí)例包括磷酸鋁和不溶性金屬硼酸鹽。無機(jī)金屬化合物可具有小于約2微米的質(zhì)量中值粒徑，且可具有小于約I微米的質(zhì)量中值粒徑。
[0092]無機(jī)金屬化合物可以干物理形式施用至超吸收性聚合物顆粒的表面。為此，超吸收性聚合物顆?？膳c細(xì)碎的無機(jī)金屬化合物緊密混合。通常在約室溫下向超吸收性聚合物顆粒中加入細(xì)碎的無機(jī)金屬化合物并混合直至呈現(xiàn)均勻的混合物。為此，在本領(lǐng)域已知的合適混合器如流化床混合器、漿式混合器、旋轉(zhuǎn)鼓混合器或雙蝸桿混合器中進(jìn)行混合。SAP顆粒與細(xì)碎的水不溶性無機(jī)金屬化合物的混合可發(fā)生在任何表面交聯(lián)之前或之后，例如在施用表面交聯(lián)劑的過程中。
[0093]可替代地，可制備細(xì)碎的水不溶性無機(jī)金屬化合物的懸浮液并將其施用至粒狀SAP上。例如通過噴霧施用懸浮液。用于制備懸浮液的有用的分散介質(zhì)包括水、有機(jī)溶劑，例如醇如甲醇、乙醇、異丙醇，酮如丙酮、甲基.乙基酮，或水與前述有機(jī)溶劑的混合物。其它有用的分散介質(zhì)包括分散助劑、表面活性劑、保護(hù)膠體、粘度改進(jìn)劑及其它助劑以輔助懸浮液的制備。可在室溫至小于分散介質(zhì)沸點(diǎn)的溫度下，優(yōu)選在約室溫下，在如上所述的常規(guī)反應(yīng)混合器或混合和干燥系統(tǒng)中施用懸浮液。合適的是將懸浮液的施用與通過將細(xì)碎的水不溶性金屬鹽分散在表面交聯(lián)劑溶液中的表面交聯(lián)步驟相結(jié)合?？商娲兀瑧腋∫阂部稍诒砻娼宦?lián)步驟之前或之后施用。在施用漿料后可進(jìn)行干燥步驟。
[0094]在一些方面，根據(jù)本發(fā)明的超吸收性聚合物組合物可包括干超吸收性聚合物組合物的0%至約5%、或約0.01-3重量％的硅石。硅石的實(shí)例包括熱解法二氧化硅、沉淀二氧化硅、二氧化硅(silicon d1xide)、硅酸和硅酸鹽。在一些特定方面，微觀非晶態(tài)二氧化硅是合意的。產(chǎn)品包括SIPERNAT? 22S和AEROSIL? 200，可獲自EvonikCorporat1n, Parsippany, New Jersey。在一些方面,無機(jī)粉末的粒徑可為1,000微米或更小，例如100微米或更小。
[0095]在一些方面，超吸收性聚合物組合物還可包括干超吸收性聚合物組合物的0%至約30重量％，例如約0.1-5重量％的水溶性聚合物，以干超吸收性聚合物組合物的重量計(jì)，部分或全部水解的聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉或淀粉衍生物、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯或聚丙烯酸類。
[0096]在一些方面，超吸收性聚合物顆?？扇芜x地使用另外的表面添加劑，例如氣味結(jié)合物質(zhì)，如環(huán)糊精、沸石、無機(jī)或有機(jī)鹽和類似物質(zhì)；防結(jié)塊劑、流動(dòng)改性劑、表面活性劑、粘度改性劑等。此外，可使用表面添加劑，其在表面改性過程中起多個(gè)作用。例如，單一添加劑可為表面活性劑、粘度改性劑，并可反應(yīng)以交聯(lián)聚合物鏈。
[0097]在一些方面，本發(fā)明的超吸收性聚合物組合物可在熱處理步驟后用水處理，使得超吸收性聚合物組合物具有至多超吸收性聚合物組合物約10重量％的水含量。該水可與上述加入的一種或多種表面添加劑一起加入超吸收性聚合物中。
[0098]根據(jù)本發(fā)明的超吸收性聚合物組合物可以大規(guī)模工業(yè)方式連續(xù)或不連續(xù)制備，因此進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的后交聯(lián)。在水溶液中，在交聯(lián)劑和任何其它組分的存在下，通過自由基聚合使部分中和的單體如丙烯酸轉(zhuǎn)化為凝膠，并將凝膠粉碎、干燥、研磨和篩分為所需的粒徑。本發(fā)明的超吸收性聚合物組合物顆粒通常包括約150-850微米的粒徑。本發(fā)明可包括至少約40重量％粒徑為約300-600微米的顆粒，或至少約50重量％粒徑為約300-600微米的顆粒，或至少約60重量％粒徑為約300-600微米的顆粒，所述粒徑通過篩分經(jīng)過美國標(biāo)準(zhǔn)30目篩并保留在美國標(biāo)準(zhǔn)50目篩上而測(cè)得。此外，本發(fā)明SAP顆粒的粒徑分布可包括小于約30重量％的粒徑大于約600微米的SAP顆粒，小于約30重量％的粒徑小于約300
微米的SAP顆粒，所述粒徑使用例如可獲自W.S.Tyler, Inc.,Mentor Oh1的RO-TAP?
Mechanical Sieve Shaker Model B 測(cè)得。
[0099]本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員公知的是SAP顆粒的粒徑分布類似于正態(tài)分布或鐘形曲線。還已知的是由于各種原因，粒徑分布的正態(tài)分布可向任一方向偏斜。
[0100]令人驚奇地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)SAP顆粒的吸收和保留性能可通過向部分中和的SAP水凝膠中加入粘土并在升高的溫度下干燥水凝膠-粘土而得以改進(jìn)，其同時(shí)保留在0.9psi負(fù)載下的吸收性性能。特別地，將所得SAP-粘土顆粒引入尿布芯提供了具有改進(jìn)的流體收集速率的芯。
[0101]本發(fā)明包含粘土的超吸收性聚合物表現(xiàn)出通過自由溶脹凝膠床滲透性(GBP)、離心保留能力(CRC)和在約0.9psi負(fù)載下的吸收性(AUL(0.9psi))、和渦旋時(shí)間而測(cè)得的某些特性或性能。自由溶脹凝膠床滲透性(GBP)試驗(yàn)是以達(dá)西計(jì)的在通常稱作“自由溶脹”條件后在封閉壓力下，超吸收性材料的溶脹床的滲透性的量度(例如自吸收劑結(jié)構(gòu)的分離)。在上下文中，術(shù)語“自由溶脹”指允許超吸收性材料溶脹，但溶脹不會(huì)因吸收試驗(yàn)溶液而限制負(fù)載，如下文所述。離心保留能力(CRC)試驗(yàn)測(cè)量超吸收性聚合物組合物在受控條件下，在飽和以及經(jīng)受離心后在其中保留液體的能力。所得保留能力記載為克保留的液體/克樣品重量(g/g)。渦旋時(shí)間為聚合物的自由溶脹吸收速率的量度。
[0102]通過本發(fā)明方法制得的包含粘土微粒的超吸收性聚合物具有的離心保留能力為約25-40克/克，或約26-30克/克；具有的在0.9psi負(fù)載下的吸收性可為約10-20克/克，或約13-18克/克，自由溶脹凝膠床滲透性為約5-100達(dá)西，和渦旋時(shí)間為約70秒或更少，或約30-70秒。
[0103]根據(jù)本發(fā)明包含粘土的超吸收性聚合物可用于很多產(chǎn)品中，包括衛(wèi)生巾、尿布或傷口覆蓋物，且它們具有快速吸收大量月經(jīng)血、尿或其它體液的性能。由于根據(jù)本發(fā)明的所述試劑甚至在壓力下保留吸收的液體并且還能夠?qū)⑵渌后w以溶脹態(tài)分布在構(gòu)造中，它們更合意地相對(duì)于親水纖維材料如絨毛相比于目前常規(guī)超吸收性組合物以較高濃度使用。它們還適合在尿布構(gòu)造中用作無絨毛含量的均勻超吸收性層，因此有可能得到特別薄的制品。聚合物此外適合用在成人衛(wèi)生制品(失禁產(chǎn)品)中。
[0104]上述試驗(yàn)結(jié)果顯示本發(fā)明的吸收性SAP-粘土顆?？捎糜谖蘸黧w。所述流體可為體液、工業(yè)廢水或任何其它期望吸收的流體。吸收的流體可為任何含水流體，并通常包含電解質(zhì),例如尿、血液、鹽、月經(jīng)和類似液體。
[0105]因此，該SAP-粘土顆粒用于個(gè)人衛(wèi)生制品，所述制品包括:(A)流體可滲透的表層；(B)流體不可滲透的底層；(C)位于㈧和⑶之間的芯，所述芯包括:(Cl)約10-100重量％的本發(fā)明的SAP-粘土顆粒，和(C2)0至約90重量％的纖維材料；(D)任選地一種或多種直接位于所述芯(C)以上和/或以下的組織層；和(E)任選地位于(A)和(C)之間的收集層。
[0106]流體可滲透的表層(A)為與穿著者皮膚直接接觸的層。表層(A)通常包括合成或纖維素纖維或膜，即聚酯、聚烯烴、人造絲、或天然纖維如棉。在非織造材料的情況下，纖維通常與粘合劑如聚丙烯酸酯結(jié)合在一起。優(yōu)選的材料為聚酯、人造絲及其共混物，聚乙烯和聚丙烯。流體不可滲透的層(B)通常為聚乙烯或聚丙烯的片。
[0107]芯(C)包括本發(fā)明的SAP-粘土顆粒(Cl)，并可包括纖維材料(C2)。纖維材料(C2)通常為親水的，即含水流體通過纖維快速分布。纖維材料通常為纖維素、改性纖維素、人造絲或聚酯如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯。優(yōu)選的纖維為纖維素纖維，例如漿。纖維可具有約1-200微米、或約10-100微米的直徑，和約I毫米的最小長(zhǎng)度。
[0108]纖維材料(C2)的量基于芯的總重量通常為C(I)和C(2)總重的約20-80重量％，或約40-70%。芯(C)通常也可為重載的芯(例如60-95重量％的SAP-粘土顆粒/5-40重量％絨毛)。
[0109]SAP-粘土顆粒經(jīng)常以包含所述顆粒和任選地絨毛和/或非織造纖維的壓片形式存在于芯(C)中。本發(fā)明包含SAP-粘土顆粒的單一吸收性層或片可用作芯(C)的吸收性組件。多個(gè)吸收性層或片可與吸收性層或片之間的芯吸層(例如組織層)一起用于芯(C)中以提供吸收性片之間和穿過吸收性片的流體的改進(jìn)芯吸。在另一實(shí)施方案中，在芯(C)中的至少一個(gè)吸收性層或片包含非織造纖維以改進(jìn)吸收性芯的濕強(qiáng)度并輔助芯吸。
[0110]芯(C)可包含2-5個(gè)吸收性層或片。通過利用薄吸收性層或片的層壓材料，而不是單一、較厚的吸收性層或片，芯的橫向擴(kuò)展降低，垂直擴(kuò)展增強(qiáng)。該特征提供良好的流體經(jīng)過芯的輸送，提供在最初損害后的更適宜尿布，并避免當(dāng)尿布隨后被二次和另外的損害再濕時(shí)的泄漏。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，芯(C)包含SAP-粘土顆粒的兩個(gè)或更多個(gè)吸收性層或片的層壓材料，其中芯吸層位于各吸收性層或片之間，并在層壓材料的頂部和底部。
[0111]本發(fā)明包含SAP-粘土顆粒的吸收性層或片或包含該類層或片的層壓材料存在于吸收性芯中以提供約50-800gsm(克/平方米)或約150-600gsm的所需基重(即SAP在芯中的重量)。為充分利用本發(fā)明，基重為約300-550gsm。芯的所需基重與芯的最終用途有關(guān)。例如，用于新生兒的尿布具有低基重，而用于學(xué)步幼兒的為中等基重，用于隔夜尿布的為聞基重。
[0112]在另一實(shí)施方案中，該尿布芯可包括頂層(A)、芯(C)和底層(B)，即不存在收集層。表層(A)的實(shí)例為具有約1.5旦尼爾的纖維長(zhǎng)度聚丙烯纖維，例如由Hercules，Inc.，Wilmington, Del銷售的Hercules型151聚丙烯。文中所用的術(shù)語“纖維長(zhǎng)度纖維”指具有的長(zhǎng)度為至少約15.9毫米(0.62英寸)。底層(B)對(duì)液體是不可滲透的，通常由薄塑料膜制得，盡管也可使用其它柔性液體不可滲透的材料。底層防止吸收和保留在吸收性芯(C)中的滲出物弄濕制品，例如接觸尿布的床單和內(nèi)衣。
[0113]對(duì)于具有包含“絨毛”組分的芯(C)的吸收性制品，“絨毛”包括以網(wǎng)或基體形式的纖維材料。纖維包括天然纖維(改性或未改性)。合適的未改性/改性天然纖維的實(shí)例包括棉、紡織用禾本科草纖維(asparto grass)、甘鹿洛、死毛、亞麻、絲、羊毛、木衆(zhòng)、化學(xué)改性木漿和黃麻。
[0114]芯還可包括任選的非織造纖維，例如聚丙烯、聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、粘膠及其混合物。而且，可使用開放纖維網(wǎng)的非織造纖維，例如乙酸纖維素纖維。非織造纖維可通過干法成網(wǎng)熱粘合、梳理空氣經(jīng)過粘合(carded air-through bonded)、紡粘或紡-熔噴-紡方法制得。非織造纖維當(dāng)其用量為約10-20克/平方米(gsm)片材材料時(shí)賦予吸收性層或片另外的濕強(qiáng)度。
[0115]合適的纖維和纖維網(wǎng)可由聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏1，1-二氯乙烯、聚丙烯酸酯類如ORLON?、聚乙酸乙烯酯、聚乙酸乙基乙烯酯、不溶或可溶聚乙烯醇、
聚烯烴類如聚乙烯(例如PULPEX?丨和聚丙烯、聚酰胺類(例如尼龍)、聚酯類(例如
DACRON?或KODEL? )、聚氨酯類、聚苯乙烯類等制得。
[0116]優(yōu)選親水性纖維，其包括人造絲、聚酯纖維如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(例如
dacron#、親水性尼龍(例如hydrofii^)等。合適的親水纖維還可通過親水化疏水纖維，例如表面活性劑處理的或二氧化硅處理的衍生自例如聚烯烴如聚乙烯或聚丙烯、聚丙烯酸酯類、聚酰胺類、聚苯乙烯類、聚氨酯類等的熱塑性纖維而獲得。
[0117]由包含本發(fā)明SAP-粘土顆粒的芯顯示的改進(jìn)結(jié)果能夠減少芯的厚度。通常，芯包含50%或更多絨毛或漿以獲得快速液體吸收同時(shí)避免如凝膠結(jié)塊的問題。包含SAP-粘土顆粒的該芯足夠快地獲得液體以避免如粘膠結(jié)塊的問題，因此可降低或消除芯中絨毛或漿的量。低密度絨毛量的降低導(dǎo)致較薄的芯，并因此較薄的尿布。因此，本發(fā)明的芯可包含至少50% SAP-粘土顆粒，優(yōu)選至少60%，和至多80% SAP-粘土顆粒。在各個(gè)實(shí)施方案中，不再必需或期望存在絨毛。
[0118] 根據(jù)本發(fā)明包含粘土的超吸收性聚合物可用于適合進(jìn)一步用途的吸收性制品中。特別地，本發(fā)明的超吸收性聚合物組合物可用于水或水成液的吸收劑的吸收性組合物中、合意地用于吸收體液的結(jié)構(gòu)中、用于發(fā)泡和未發(fā)泡片材狀結(jié)構(gòu)中、用于包裝材料中、在用于植物生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)中用作土壤改進(jìn)劑或用作活性化合物載體。為此，通過使它們與紙或絨毛或合成纖維混合或者將超吸收性聚合物組合物顆粒分布在紙、絨毛、或非織造織物基材之間、或者通過加工成載體材料而將它們加工成網(wǎng)。它們進(jìn)一步適合用在吸收性組合物如傷口敷料、包裝、農(nóng)業(yè)吸收劑、食物托盤和墊等中。
[0119]可參照以下實(shí)施例更好地理解本發(fā)明。
[0120]試驗(yàn)程序
[0121]離心保留能力試驗(yàn)
[0122]離心保留能力(CRC)試驗(yàn)測(cè)量超吸收性聚合物在受控條件下，在飽和和經(jīng)受離心后在其中保留液體的能力。所得保留能力表示為克保留的液體/克樣品重量(克/克)。待試驗(yàn)的樣品由經(jīng)過美國標(biāo)準(zhǔn)30目篩預(yù)篩分且保留在美國標(biāo)準(zhǔn)50目篩上的顆粒制得。結(jié)果，超吸收性聚合物樣品包含約300-600微米尺寸的顆粒。顆?？墒止せ蜃詣?dòng)預(yù)篩分。
[0123]保留能力通過將約0.2克預(yù)篩分的超吸收性聚合物樣品置于包含樣品的透水袋中并使樣品自由吸收試驗(yàn)溶液(在蒸餾水中0.9重量％的氯化鈉)而測(cè)得。熱封性茶葉袋材料，例如可獲自 Dexter Corporat1n (在 WindsorLocks, Connecticut, U.S.A.有營業(yè)場(chǎng)所)的型號(hào)名稱1234T的熱封性濾紙較好地用于多數(shù)應(yīng)用。將袋材料的5英寸X 3英寸樣品對(duì)折并熱密封兩個(gè)開口邊以形成2.5英寸X3英寸長(zhǎng)方形小袋，由此形成所述袋。熱密封在材料邊緣內(nèi)側(cè)的約0.25英寸。在將樣品置于小袋中后，還將小袋的剩余開口邊進(jìn)行熱密封。并制備空袋作為對(duì)照樣。對(duì)于每個(gè)待試驗(yàn)的超吸收性聚合物組合物，制備三個(gè)樣品。
[0124]將密封袋浸沒在包含試驗(yàn)溶液的約23°C盤中，確保按住袋直至它們完全浸濕。在浸濕后，樣品在溶液中保留約30分鐘，此時(shí)將樣品從溶液中取出并暫時(shí)置于非吸收性平面上。
[0125]然后將濕袋置于籃中，在其中將濕袋彼此分離并置于籃的外周邊緣，其中所述籃為能夠使樣品經(jīng)受約350克力的合適離心機(jī)。一種合適的離心機(jī)為CLAY ADAMS DYNAC II，型號(hào)#0103，其具有集水籃、數(shù)字轉(zhuǎn)速計(jì)量器和機(jī)械加工的適用于容納平袋樣品和使其排出液體的排液籃。在將多個(gè)樣品離心的情況下時(shí)，將樣品置于離心機(jī)內(nèi)的相對(duì)位置處以在旋轉(zhuǎn)時(shí)平衡所述籃。將袋(包括濕空袋)在約1，600rpm(例如以實(shí)現(xiàn)約280-300克力范圍的約290克力的目標(biāo)克力)下離心3分鐘。克力被定義為在經(jīng)受快速加速或重力的物體上的慣性力的單位，其等于海平面上32英尺/秒2。取出袋并稱重，首先稱重空袋(對(duì)照樣)，接著稱重包含超吸收性聚合物組合物樣品的袋。由超吸收性聚合物樣品保留的溶液量(考慮到由袋本身保留的溶液)為超吸收性聚合物的離心保留能力(CRC)，以克流體/克超吸收性聚合物表示。更特別地，保留能力由以下公式確定:
[0126]離心后的樣品/袋-離心后的空袋-干樣品重暈
[0127]干樣品重量
[0128]測(cè)試三個(gè)樣品并將結(jié)果平均以確定超吸收性聚合物組合物的離心保留能力(CRC)。
[0129]自由溶脹凝膠床滲透性試驗(yàn)(FSGBP)
[0130]本文中所用的自由溶脹凝膠床滲透性試驗(yàn)，又稱作在Opsi溶脹壓力試驗(yàn)下的凝膠床滲透性(GBP)，測(cè)定在通常稱為“自由溶脹”條件下的凝膠顆粒(例如表面處理的吸收性材料或在表面處理前的超吸收性材料)的溶脹床的滲透性。術(shù)語“自由溶脹”指允許凝膠顆粒溶脹，但不會(huì)因吸收試驗(yàn)溶液而抑制負(fù)載，如下文所述。進(jìn)行凝膠床滲透性試驗(yàn)的合適裝置如圖1、2和3所示，并通常以500表示。試驗(yàn)裝置組件528包括樣品容器(通常表示為530)和活塞(通常表示為536)?；钊ㄝS538 (該軸具有沿著軸的縱軸向下鉆出的圓柱形孔)和位于軸底部的頭550。軸孔562的直徑為約16毫米。活塞頭與軸通過例如粘合相連。在軸的徑向軸鉆十二個(gè)孔544，在每90度定位3個(gè)，孔的直徑為約6.4毫米。由LEXAN棒或等同材料機(jī)械加工軸538，其具有約2.2厘米的外徑和約16毫米的內(nèi)徑。
[0131]活塞頭550具有7個(gè)孔560的同心內(nèi)環(huán)和14個(gè)孔554的外環(huán)，所有孔的直徑為約
8.8毫米以及約16毫米的孔與軸成一直線排列。由LEXAN棒或等同材料機(jī)械加工活塞頭550，其具有約16毫米的高度且其直徑的尺寸使得其以最小壁間隙配合到圓筒534中，但是仍能自由地滑動(dòng)?；钊^550和軸538的總長(zhǎng)度為約8.25厘米，但可在軸頂部機(jī)械加工以獲得所需質(zhì)量的活塞536?；钊?36包括100目不銹鋼布篩564，其雙軸伸展至繃緊，并與活塞536的低端相連。利用合適溶劑將篩連接至活塞頭550，其使篩與活塞頭550牢固相連。必須注意避免過剩溶劑遷移進(jìn)入篩的開放部分并減少液體流動(dòng)的開放區(qū)域。獲自IPSCorporat1n (在Gardena, California, USA具有營業(yè)場(chǎng)所)的丙烯酸溶劑Weld_on4為合適的溶劑。
[0132]樣品容器530包括圓筒53 4和400目不銹鋼布篩566,所述布篩566雙軸伸展至繃緊，并與圓筒534的低端相連。利用合適溶劑將篩連接至圓筒，其使篩與圓筒牢固相連。必須注意避免過剩溶劑遷移進(jìn)入篩的開放部分并減少液體流動(dòng)的開放區(qū)域。獲自IPSCorporat1n (在Gardena, California, USA具有營業(yè)場(chǎng)所)的丙烯酸溶劑Weld_on4為合適的溶劑。凝膠顆粒樣品(在圖2中表示為568)在試驗(yàn)過程中負(fù)載在圓筒534內(nèi)的篩566上。
[0133]圓筒534可由透明LEXAN棒或等同材料鉆出，或者其可由LEXAN管或等同材料切割得到，并且具有的內(nèi)徑約6厘米(例如截面積約28.27平方厘米)、壁厚約0.5厘米和高度約7.95厘米。在圓筒534的外徑機(jī)械加工出一個(gè)臺(tái)階使得圓筒534的底部31毫米存在外徑為66毫米的區(qū)域534a。配合區(qū)域534a直徑的O形環(huán)540可置于臺(tái)階的頂部。
[0134]環(huán)形砝碼548具有反向鉆的直徑約2.2厘米且深1.3厘米的孔使其可在軸538上自由滑動(dòng)。環(huán)形砝碼還具有約16毫米的通孔548a。環(huán)形砝碼548可由不銹鋼或其它在試驗(yàn)溶液(其為在蒸餾水中的0.9重量％氯化鈉溶液)存在下抗腐蝕的合適材料制得?；钊?36和環(huán)形砝碼548的組合重量約等于596克(g)，這對(duì)應(yīng)于在約28.27平方厘米的樣品面積上施加給樣品568約0.3磅/平方英寸(psi)或約20.7達(dá)因/平方厘米(2.07千帕)的壓力。
[0135]當(dāng)試驗(yàn)溶液在如下所述的試驗(yàn)過程中流過該試驗(yàn)裝置時(shí)，樣品容器530通常位于堰(Weir)600上。堰的目的是使溢出樣品容器530頂部的液體轉(zhuǎn)向并將溢出液轉(zhuǎn)移至單獨(dú)的收集裝置601。堰可位于天平602上方以收集經(jīng)過溶脹樣品568的鹽溶液，其中燒杯603位于天平602上。
[0136]為了在“自由溶脹”條件下進(jìn)行凝膠床滲透性試驗(yàn)，將有砝碼548位于其上的活塞536置于空的樣品容器530中，并且采用精確到0.01毫米的合適計(jì)量器測(cè)量從砝碼548頂部至樣品容器530底部的高度。在測(cè)量過程中厚度計(jì)施加的力應(yīng)該盡可能低，優(yōu)選小于約
0.74牛頓。重要的是測(cè)量各空樣品容器530、活塞536和砝碼548組合的高度和記錄當(dāng)采用多個(gè)測(cè)量裝置時(shí)所使用的活塞536和砝碼548。當(dāng)樣品568在飽和之后被溶脹時(shí)，應(yīng)該使用相同的活塞536和砝碼548進(jìn)行測(cè)量。也期望樣品杯530所在的基座是水平的，且砝碼548的頂面平行于樣品杯530的底面。
[0137]待試驗(yàn)的樣品由經(jīng)過美國標(biāo)準(zhǔn)30目篩預(yù)篩分且保留在美國標(biāo)準(zhǔn)50目篩上的超吸收性聚合物組合物顆粒制得。結(jié)果，測(cè)試樣品包含尺寸為約300-600微米的顆粒。超吸收性聚合物顆?？捎美缈色@自 W.S.Tyler, Inc.,Mentor Oh1.的 RO-TAP Mechanical SieveShaker (機(jī)械篩搖動(dòng)器)型號(hào)B進(jìn)行預(yù)篩分。篩分進(jìn)行10分鐘。
[0138]將約2.0克樣品置于樣品容器530中，并將其均勻鋪展在樣品容器的底部上。接著將其中具有2.0克樣品但沒有活塞536和砝碼548的容器浸沒在0.9%鹽溶液中約60分鐘以使得樣品飽和并允許樣品在不受任何限制負(fù)載下溶脹。在飽和過程中，將樣品杯530置于位于貯液器中的篩網(wǎng)上從而使得樣品杯530略微高于貯液器的底部。篩網(wǎng)不抑制鹽溶液流至樣品杯530中。合適的篩網(wǎng)可以零件號(hào)7308獲自在Appleton, Wisconsin, U.S.A.具有營業(yè)場(chǎng)所的Eagle Supply and Plastic。鹽水不完全覆蓋超吸收性聚合物組合物顆粒，如通過在試驗(yàn)孔眼中完全平的鹽水表面所證實(shí)。而且，鹽水深度不允許下降低至在孔眼內(nèi)的表面僅由溶脹超吸收劑而不是鹽水所限定。
[0139] 在該階段結(jié)束時(shí)，將活塞536和砝碼548組件置于樣品容器530中的飽和樣品568上，然后將樣品容器530、活塞536、砝碼548和樣品568從所述溶液中取出。在取出后但測(cè)量前，將樣品容器530、活塞536、砝碼548和樣品568在合適的具有均勻厚度的平的大網(wǎng)格非變形板上靜置約30秒。通過采用先前使用的相同厚度計(jì)再次測(cè)量從砝碼548的頂部至樣品容器530的底部的高度來確定飽和樣品568的厚度，條件是零點(diǎn)未從初始高度測(cè)量處改變。樣品容器530、活塞536、砝碼548和樣品568可置于具有均勻厚度的平的大網(wǎng)格非變形板上，所述板將防止樣品容器中的液體因表面張力釋放至平面上。板具有7.6厘米X 7.6厘米的總尺寸，每個(gè)網(wǎng)格具有的孔度尺寸為1.59厘米長(zhǎng)X 1.59厘米寬X 1.12厘米深。合適的平的大網(wǎng)格非變形板材料為拋物線擴(kuò)散器板，目錄號(hào)1624K27，可獲自McMaster CarrSupply Company,其在Chicago, Illinois,U.S.A.具有營業(yè)場(chǎng)所,然后將改板切割成合適的尺寸。當(dāng)測(cè)量初始空組件高度時(shí)，該平的大篩目非變形板也必須存在。在接合厚度計(jì)后應(yīng)該切實(shí)實(shí)際地盡可能快地進(jìn)行高度測(cè)量。從在將樣品568飽和之后得到的高度測(cè)量值減去由測(cè)量空樣品容器530、活塞536和砝碼548得到的高度測(cè)量值。所得的值為溶脹樣品的厚度或高度“H”。
[0140]滲透性測(cè)量開始于將0.9%鹽水溶液流供入其中具有飽和樣品568、活塞536和砝碼548的樣品容器530中。調(diào)節(jié)試驗(yàn)溶液進(jìn)入容器的流率以使得鹽水溶液溢出圓筒534的頂部，由此導(dǎo)致一致的壓頭等于樣品容器530的高度。試驗(yàn)溶液可通過任何足以確保從圓筒頂部小量但一致量溢流的合適裝置(例如用計(jì)量泵604)加入。將溢流液體轉(zhuǎn)移至單獨(dú)的收集裝置601中。使用天平602和燒杯603通過重量分析測(cè)量經(jīng)過樣品568的溶液量與時(shí)間的關(guān)系。一旦溢流開始，則每秒鐘自天平602收集數(shù)據(jù)點(diǎn)達(dá)至少60秒?？墒止せ蛴脭?shù)據(jù)收集軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。借助于通過樣品568的流體(以克計(jì))與時(shí)間(以秒計(jì))關(guān)系的線性最小平方擬合來確定以單位克/秒(g/s)計(jì)的通過溶脹樣品568的流率Q。
[0141]以平方厘米計(jì)的滲透性通過以下方程式獲得:K = [Q*H*y ]/[A*p *P]，其中K =滲透性(平方厘米)，Q =流率(克/秒)，H =溶脹樣品的高度(厘米)，μ =液體粘度(泊)(對(duì)于該試驗(yàn)所用的試驗(yàn)溶液為約I厘泊)，A =液流的橫截面積(對(duì)于該試驗(yàn)所用的樣品容器為28.27平方厘米)，P =液體密度(克/立方厘米)(對(duì)于該試驗(yàn)所用的試驗(yàn)溶液為約I克/立方厘米)，P =靜水壓(達(dá)因/平方厘米)(通常約7，797達(dá)因/平方厘米)。靜水壓由P = P*g*h計(jì)算,其中P =液體密度(克/立方厘米)，g =重力加速度，標(biāo)稱981厘米/秒2，h =流體高度，例如對(duì)于文中描述的凝膠床滲透性試驗(yàn)為7.95厘米。
[0142]最少測(cè)試兩個(gè)樣品并將結(jié)果平均以確定樣品的凝膠床滲透性。
[0143]負(fù)載下的吸收件(AUL0.9osi)試齡
[0144]負(fù)載下的吸收性(AUL)試驗(yàn)測(cè)量當(dāng)材料在0.9psi負(fù)載下，超吸收性聚合物組合物顆粒在室溫下吸收在蒸餾水中0.9重量％氯化鈉溶液(試驗(yàn)溶液)的能力。測(cè)試AUL的裝置由如下組成:
[0145].AUL組件包括圓筒、4.4克活塞和標(biāo)準(zhǔn)317gm砝碼。該組件的組成部分在下文另作詳細(xì)描述。
[0146].平底正方形塑料托盤，該托盤足以寬至允許玻璃料鋪在底部上而不與托盤壁接觸。9” X9”(22.9厘米X22.9厘米)且深度為0.5_1”(1.3-2.5厘米)的塑料托盤通常用于該試驗(yàn)方法。
[0147].具有’ C’孔隙率(25-50微米)的12.5厘米直徑的燒結(jié)玻璃料。該玻璃料預(yù)先通過在鹽水(在蒸餾水中的0.9重量％氯化鈉)中的平衡制得。除了用至少兩部分新制鹽水洗滌外，玻璃料必須在AUL測(cè)量前在鹽水中浸潰至少12小時(shí)。
[0148].Whatman等級(jí)1,12.5厘米直徑的濾紙圈。
[0149].一批鹽水(在蒸餾水中的0.9重量％氯化鈉)。
[0150]參見圖4，用于容納超吸收性聚合物組合物顆粒410的AUL組件400的圓筒412由I英寸(2.54厘米)內(nèi)徑的熱塑性管材制成，該管材被輕微地機(jī)械加工以確保同心度。在機(jī)械加工后，通過在火焰中加熱金屬絲布414直至紅熱、之后將所述圓筒412保持在不銹鋼金屬絲布上直至冷卻而將400目不銹鋼金屬絲布414粘附在圓筒412的底部。如果不成功或者如果其斷裂，則可以使用烙鐵以修飾所述密封處。必須注意保持平坦的光滑底部并且不使圓筒412的內(nèi)部變形。
[0151]4.4克活塞(416)由I英寸直徑的固體材料(例如PLEX丨GLAS?')制成，并且被機(jī)械加工以緊密地配合而不需要在圓筒412中進(jìn)行粘合。
[0152]使用標(biāo)準(zhǔn)317gm砝碼418以提供62，053達(dá)因/平方厘米(約0.9psi)限制負(fù)載。砝碼為圓柱形I英寸(2.5厘米)直徑不銹鋼砝碼，其被機(jī)械加工以緊密地配合而不需要在圓筒中進(jìn)行粘合。
[0153]除非特別說明，對(duì)應(yīng)于一層至少約300gsm(0.16克)超吸收性聚合物組合物顆粒的樣品410用于測(cè)試AUL。樣品410取自通過美國標(biāo)準(zhǔn)#30目預(yù)篩分并且保持在美國標(biāo)準(zhǔn)#50目上的超吸收性聚合物組合物顆粒。超吸收性聚合物組合物顆?？捎美缈色@自ff.S.Tyler, Inc., Mentor Oh1.的 RO-TAP? Mechanical Sieve Shaker 型號(hào) B 進(jìn)行預(yù)篩分。篩分進(jìn)行約10分鐘。
[0154]在將超吸收性聚合物組合物顆粒410置于圓筒412中之前用防靜電布擦拭圓筒412的內(nèi)部。
[0155]在稱量紙上稱出所需量(約0.16克)的經(jīng)篩分的超吸收性聚合物組合物顆粒410樣品，并將其均勻分布在圓筒412底部的金屬絲布414上。將在圓筒底部的超吸收性聚合物組合物顆粒的重量記為‘SA’，以用于下述的AUL計(jì)算。注意確保沒有超吸收性聚合物顆粒粘附在圓筒壁上。在將4.4克活塞412和317克砝碼418小心放置在圓筒412中的超吸收性聚合物組合物顆粒410上之后，稱重包括圓筒、活塞、砝碼和超吸收性聚合物組合物顆粒的AUL組件400，并將重量記為重量‘A’。
[0156]將燒結(jié)玻璃料424 (如上所述)置于塑料托盤420中，其中加入的鹽水422的水平等于玻璃料424的上表面的水平。將單圈濾紙426輕輕地置于玻璃料424上，然后將具有超吸收性聚合物組合物顆粒410的AUL組件400置于濾紙426的頂上。然后使得AUL組件400保留在濾紙426的頂部達(dá)I小時(shí)的試驗(yàn)時(shí)間，注意保持托盤中的鹽水水平恒定。在I小時(shí)試驗(yàn)時(shí)間結(jié)束時(shí)，接著稱重AUL裝置，將該值記為重量‘B’。
[0157]AUL (0.9psi)計(jì)算如下:
[0158]AUL (0.9psi) = (B-A) /SA
[0159]其中
[0160]A =具有干SAP的AUL單元的重量
[0161]B =在60分鐘吸收后具有SAP的AUL單元的重量
[0162]SA =實(shí)際的SAP重量
[0163]進(jìn)行最少兩次試驗(yàn)并將結(jié)果平均以確定在0.9psi負(fù)載下的AUL值。在約23°C和約50%相對(duì)濕度下測(cè)試樣品。
[0164]渦旋時(shí)間試齡
[0165]渦旋試驗(yàn)測(cè)量2克超吸收材料用于閉合通過在磁力攪拌板上以600轉(zhuǎn)/分鐘攪拌50毫升鹽水溶液而產(chǎn)生的渦旋所需的以秒計(jì)的時(shí)間量。渦旋閉合所花費(fèi)的時(shí)間用于表示超吸收材料自由溶脹吸收速率。
[0166]裝置和材料
[0167]1.Schott DuranlOO毫升燒杯和50毫升量筒。
[0168]2.能夠提供600轉(zhuǎn)/分鐘的程序控制的磁力攪拌板(例如可以商標(biāo)名Dataplate?型號(hào) #721 自 PMC Industries 市購得到)。
[0169]3.Teflon?覆蓋的7.9毫米X 32毫米的無環(huán)磁力攪拌棒(例如可以商標(biāo)名S/
PRIM自Baxter Diagnostics市購得到的具有可拆支撐環(huán)的單套品牌圓形攪拌棒)。
[0170]4.秒表
[0171]5.天平，精確至+/-0.01克
[0172]6.鹽水溶液,0.87重量/重量％血庫鹽水,其可獲自Baxter Diagnostics (考慮用于該應(yīng)用目的等價(jià)于0.9重量％鹽水)
[0173]7.稱量紙
[0174]8.具有標(biāo)準(zhǔn)條件大氣壓的房間:溫度=230C +/-1°〇，相對(duì)濕度=50% +/_2%。
[0175] 試駘稈序
[0176]1.測(cè)量50毫升+/-0.01毫升鹽水溶液加入100毫升燒杯中。
[0177]2.將磁力攪拌棒置于燒杯中。
[0178]3.程序控制磁力攪拌板至600轉(zhuǎn)/分鐘。
[0179]4.將燒杯置于磁力攪拌板的中心處以使磁力攪拌棒活動(dòng)。渦旋的底部應(yīng)靠近攪拌棒的頂部。
[0180]5.在稱量紙上稱出待試驗(yàn)的2克+/-0.01克超吸收材料。
[0181]注意:測(cè)試超吸收材料作為原樣(即其將進(jìn)入如本文中所述的那些吸收水復(fù)合材料)。不進(jìn)行篩分至特定粒徑，盡管已知粒徑對(duì)該試驗(yàn)有影響。
[0182]6.當(dāng)攪拌鹽水溶液時(shí)，快速將待試驗(yàn)的超吸收材料倒入鹽水溶液中并開始計(jì)時(shí)。應(yīng)該在渦旋中心和燒杯側(cè)面之間將待試驗(yàn)的超吸收材料加入鹽水溶液中。
[0183]7.當(dāng)鹽水溶液的表面變平時(shí)停止計(jì)時(shí)并記錄時(shí)間。
[0184]8.將以秒記錄的時(shí)間報(bào)告作為渦旋時(shí)間。
[0185]實(shí)施例
[0186]以下實(shí)施例用于闡明本發(fā)明，但不限制權(quán)利要求書的范圍。除非另有說明，所有份數(shù)和百分比均以重量計(jì)。
[0187]預(yù)產(chǎn)物「通常的準(zhǔn)備程序]
[0188]向配備攪拌器和冷卻旋管的聚乙烯容器中加入包含25.0千克50% NaOH的37千克蒸餾水并冷卻至20°C。然后將9.6千克冰丙烯酸加入苛性堿溶液并將溶液再次冷卻至200C。將47.8克聚乙二醇單烯丙基醚丙烯酸酯、47.8克乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯SARTOMER? 454產(chǎn)品和19.2千克冰丙烯酸加入第一溶液中，接著冷卻至4-6°C。氮?dú)饨?jīng)過單體溶液鼓泡約10分鐘。然后將單體溶液以7.7千克批量排出至矩形托盤中。對(duì)于每批量，加入80克的I重量％ H2O2水溶液，加入120克2重量％過硫酸鈉水溶液，并且通過將異抗壞血酸鈉水溶液注入自單體槽輸送至托盤中的單體溶液流中而將72克0.5重量％異抗壞血酸鈉水溶液均勻加入至單體溶液流中。使初始加入的單體聚合20分鐘。將所得水凝膠切塊并用Hobart4M6商業(yè)擠出機(jī)擠出，接著在Procter&Schwartz型號(hào)062強(qiáng)制空氣爐中在195°C下在20英寸X 40英寸穿孔金屬托盤上干燥12分鐘(其中空氣向上流動(dòng)12分鐘，向下流動(dòng)6分鐘)至最終產(chǎn)物水分含量小于5重量％。將經(jīng)干燥的材料在Prodeva型號(hào)315-S壓碎機(jī)中粗研磨，在MPI666-F三段輥磨中研磨并用Minox MTS600DS3V篩分以除去大于850微米且小于150微米的顆粒。
[0189]比較實(shí)施例1-6
[0190]對(duì)于此處所列的比較實(shí)施例1-6，借助噴嘴向擠出的凝膠中加入高嶺土并在干燥前捏合好。
[0191]表1-在185°C下干燥18分鐘的原料聚合物

【權(quán)利要求】
1.一種制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法，該方法包括: (I)使聚合混合物聚合以形成交聯(lián)的部分中和的水凝膠，所述聚合混合物包含:(a)—種或多種烯屬不飽和的含羧基單體，(b) 一種或多種交聯(lián)劑，(C)任選地一種或多種可與含羧基單體共聚的共聚單體，(d)將聚合物部分中和至50-99重量％的中和劑，和(e)聚合介質(zhì)， (II)將粘土與交聯(lián)的部分中和的水凝膠混合以形成部分中和的超吸收性聚合物-粘土水凝膠； 接著將所得中和的超吸收性聚合物-粘土混合物干燥和篩分，并任選表面交聯(lián)以提供中和的超吸收性聚合物-粘土顆粒； 超吸收性聚合物-粘土水凝膠顆粒的粉碎同時(shí)或順序進(jìn)行； 在粉碎后，對(duì)粘性超吸收性聚合物-粘土水凝膠顆粒脫水以獲得以固體或粉末形式的超吸收性聚合物-粘土顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法，其中所述超吸收性聚合物的存在量為90-98重量％，且粘土的存在量為0.5-10重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法，其進(jìn)一步包括將超吸收性聚合物-粘土水凝膠研 磨成超吸收性聚合物微粒的步驟，所述微粒通過篩分經(jīng)過美國標(biāo)準(zhǔn)20目篩且保留在美國標(biāo)準(zhǔn)100目篩上而測(cè)得的粒徑為150-850微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法，其中至少40重量％的超吸收性聚合物微粒通過篩分經(jīng)過美國標(biāo)準(zhǔn)30目篩且保留在美國標(biāo)準(zhǔn)50目篩上而測(cè)得的粒徑為300-600微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法，其中所述粘土為選自如下的膨脹粘土:蒙脫石、滑石粉、囊脫石、鋰皂石、貝得石、鋰蒙脫石、鋅蒙脫石、斯皂石、蛭石、鉻嶺石、麥羥硅鈉石、銅蒙脫石、水羥硅鈉石及其混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法，其中所述粘土為選自如下的非膨脹粘土:高嶺土礦、蛇紋石礦、云母礦、綠泥石礦、海泡石、坡縷石、鋁土礦及其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法，其中所述粘土包括高嶺土礦。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法，其中所述烯屬不飽和單體為酰胺、羧酸或其酯、乙烯胺或它們的鹽或其混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法，其中所述聚合物為聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉或其共聚物用聚乙烯基單體交聯(lián)的交聯(lián)聚合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備包含粘土的超吸收性聚合物的方法，其中所述聚合步驟制得水溶脹性、含水流體吸收性聚合物或共聚物凝膠。
11.由權(quán)利要求3所述方法制得的包含粘土的超吸收性聚合物微粒，其通過自由溶脹凝膠床滲透性試驗(yàn)測(cè)得的自由溶脹凝膠床滲透性為10-100達(dá)西。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超吸收性聚合物微粒，其中至少40重量％的超吸收性聚合物微粒通過篩分經(jīng)過美國標(biāo)準(zhǔn)30目篩且保留在美國標(biāo)準(zhǔn)50目篩上而測(cè)得的粒徑為300-600 微米。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超吸收性聚合物微粒，其中所述超吸收性聚合物的存在量為90-99.5重量％，且粘土的存在量為0.5-10重量％。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超吸收性聚合物微粒，其中所述粘土包括高嶺土礦。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超吸收性聚合物微粒，其中所述粘土為具有有機(jī)組分和無機(jī)組分的親有機(jī)物質(zhì)的粘土。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超吸收性聚合物微粒，其通過離心保留能力試驗(yàn)測(cè)得的離心保留能力為25-40克/克。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超吸收性聚合物微粒，其通過負(fù)載下的吸收性(AUL0.9psi)試驗(yàn)測(cè)得的在0.9psi負(fù)載下的吸收性為10-20克/克。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超吸收性聚合物微粒，其具有小于70秒的渦旋時(shí)間。
19.一種包含根據(jù)權(quán)利要求11所述的超吸收性聚合物微粒的吸收性組合物。
20.一種包含根據(jù)權(quán)利要求11所述的超吸收性聚合物微粒的衛(wèi)生制品。
21.一種包含根據(jù)權(quán)利要求11所述的超吸收性聚合物微粒的尿布。
22.—種吸收含水介質(zhì)的方法，其包括使所述介質(zhì)與根據(jù)權(quán)利要求11所述的超吸收性聚合物微粒接觸。
23.一種具有芯的尿布，所述芯包含至少10重量％的根據(jù)權(quán)利要求11所述的超吸收性聚合物微粒。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的尿布，其中所述芯包含20-80重量％的超吸收性聚合物微粒。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的尿布,其進(jìn)一步包含與芯的第一表面接觸的表層，和與芯的第二表面接觸的底層，所述第二芯表面與所述第一芯表面相對(duì)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的尿布，其進(jìn)一步包括置于表層與芯之間的收集層。
【文檔編號(hào)】A61L15/60GK104072928SQ201410214950
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2008年10月20日
【發(fā)明者】M·M·阿扎德, S·J·史密斯, M·喬伊, G·W·布雷克, M·S·賈曼 申請(qǐng)人:贏創(chuàng)有限公司