高吸水性聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高吸水性聚合物及其制备方法，所述高吸水性聚合物由于在交联表面层内的基础树脂粉末的优化交联结构，具有进一步提高的凝胶强度并且同时提高持水量(离心持水量,CRC)和压力下的吸收能力(AUP)。所述高吸水性聚合物包括基础树脂粉末和在所述基础树脂粉末上形成的交联表面层，所述基础树脂粉末包含具有至少一部分被中和的酸性基团的水溶性乙烯型不饱和单体的第一交联聚合物，所述交联表面层包含由所述第一交联聚合物进一步交联的第二交联聚合物，其中，无机颗粒通过交联键、含氧键(‑O‑)或含氮键(‑NR‑，其中，R是氢或C1至C3烷基或酰胺键)的媒介与所述第一交联聚合物化学键合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】[相关申请的交叉引用]本申请要求于2014年08月04日提交的韩国专利申请号10-2014-0099700、于2014年08月04日提交的韩国专利申请号10-2014-0099701、于2015年06月02日提交的韩国专利申请号10-2015-0077872、于2015年08月03日提交的韩国专利申请号10-2015-0109701以及于2015年08月03日提交的韩国专利申请号10-2015-0109702的优先权，在此所述韩国专利申请中公开的全部内容通过引用并入本申请中。
本专利技术涉及一种高吸水性聚合物(a superabsorbent polymer)及其制备方法，所述高吸水性聚合物由于在交联表面层内的基础树脂粉末优化的交联结构而具有更加提高的凝胶强度并且持水量(离心持水量，CRC)和压力下的吸收能力(AUP)都得以提高。
技术介绍
高吸水性聚合物(SAP)是具有吸收其自身重量的大约5百倍至大约1千倍的水的功能的合成聚合物材料，而且根据其开发企业已被不同地称为高吸水性材料(SAM)和吸水性凝胶材料(AGM)等。上面所公开的SAP开始被商业化地用于卫生用品，而且除了例如一次性尿布和卫生棉的卫生用品以外，现在被广泛地用作用于园艺的水结合土壤、用于土木工程和建筑的止水材料、苗圃板、食品配送领域中的保鲜防腐剂、泥敷剂材料等。在大多数情况中，SAP被广泛地用于例如一次性尿布和卫生棉的卫生用品领域中，为了这个目的，其需要表现出对水分的高吸收率，而且，即使在外部压力下，吸入其中的水分必须不能泄露，而且即使在吸收水分之后处于膨胀(溶胀)的状态下也需要通过保持形状来表现出优异的渗透性。但是，已知表示SAP的基本吸收率和持水能力的持水量(离心持水量，CRC)和表示即使在外部压力下保持所吸收的水分的特性的压力下的吸收能力(AUP)难以同时提高。这是由于当将SAP的整体交联密度控制至较低时，交联结构变得松散而且凝胶强度降低，持水量会相对增加但是压力下的吸收能力会降低。另一方面，当将交联密度控制在较高以提升压力下的吸收能力时，由于其变为难以吸收水分的紧密交联结构，其基本持水量会降低。因上述原因，在提供持水量和压力下的吸收能力同时提高的SAP上有限制。为了解决该问题，通过控制内交联剂或表面交联剂的种类或其用法已经进行了各种尝试以同时提高这些性能，但是这些尝试遇到了限制。因此，持续地需要开发同时表现出提高的持水量和压力下的吸收能力的SAP以及能够制备这种SAP的技术。[现有技术文件][专利文件](专利文件1)日本专利公开号2014-023766
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面提供了一种高吸水性聚合物，所述高吸水性聚合物由于在交联表面层内的基础树脂粉末的优化交联结构而具有更加提高的凝胶强度并且持水量(CRC)和压力下的吸收能力(AUP)得以同时提高。本专利技术的另一方面提供了一种所述SAP的制备方法。技术方案本专利技术提供了一种高吸水性聚合物(SAP)，该高吸水性聚合物包括：基础树脂粉末，所述基础树脂粉末包含具有至少一部分被中和的酸性基团的水溶性乙烯型不饱和单体的第一交联聚合物；以及在所述基础树脂粉末上形成的交联表面层，所述交联表面层包含由所述第一交联聚合物进一步交联的第二交联聚合物，其中，无机颗粒通过交联键、含氧键(-O-)或含氮键(-NR-，其中，R是氢或C1至C3烷基或酰胺键)的媒介与所述第一交联聚合物化学键合。本专利技术还提供了一种高吸水性聚合物(SAP)的制备方法，包括如下步骤：在内交联剂和表面经包括选自(甲基)丙烯酸酯类官能团、烯丙基、乙烯基、环氧基、羟基、异氰酸酯基和氨基中的至少一种官能团的可交联或亲水官能团改性的无机颗粒的存在下，通过对具有至少一部分被中和的酸性基团的水溶性乙烯型不饱和单体进行交联聚合来制备水凝胶聚合物；通过对所述水凝胶聚合物进行干燥、粉碎以及分类来制备基础树脂粉末；以及在表面交联剂的存在下通过进一步交联所述基础树脂粉末的表面以形成交联表面层。在下文中，将更详细地说明根据本专利技术的具体实施方案的SAP及其制备方法。但是，下述只是为了更好地理解本专利技术，本专利技术的范围并不局限于此，而且对于相关领域的技术人员明显的是所述实施方案可以在本专利技术的范围内进行各种变型。此外，除非在本说明书中特别提及，“包括”或“具有”是指没有特别限制地包括任意元素(或成分)，而且不能解释为具有排除其他元素(或成分)的添加的意思。在本说明书中，(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。根据本专利技术的一个实施方案，提供了一种高吸水性聚合物(SAP)，该高吸水性聚合物包括：基础树脂粉末，所述基础树脂粉末包含具有至少一部分被中和的酸性基团的水溶性乙烯型不饱和单体的第一交联聚合物；以及在所述基础树脂粉末上形成的交联表面层，所述交联表面层包含由所述第一交联聚合物进一步交联的第二交联聚合物，其中，无机颗粒通过交联键、含氧键(-O-)或含氮键(-NR-，其中，R是氢或C1至C3烷基或酰胺键)的媒介与所述第一交联聚合物化学键合。本专利技术人从实验结果中确认，当通过利用表面经包括(甲基)丙烯酸酯类官能团、烯丙基、乙烯基、环氧基、羟基、异氰酸酯基和氨基等的可交联或亲水官能团改性的无机颗粒进行交联聚合以及后续步骤来制备SAP时，SAP内部例如交联表面层内的基础树脂粉末的交联结构得到优化，可以获得持水量和压力下的吸收能力同时提高的SAP并且完成了本专利技术。在由此方法制备的SAP中，例如，由水溶性乙烯型不饱和单体聚合而成的聚合物链不仅通过此前使用的内交联剂的交联官能团的媒介交联而且还通过无机颗粒的可交联或亲水性官能团的媒介键合，并且通过源于所述官能团的交联键、含氧键(-O-)或含氮键形成交联结构。因此，本专利技术的一个实施方案的SAP，具体地，交联表面层内的基础树脂粉末具有通过内交联剂和表面改性的无机颗粒介导的新颖的双交联结构。作为参考，图1图示地表示与现有SAP的交联结构相比较的一个实施方案的SAP的新颖双交联结构。由于所述双交联结构，一个实施方案的SAP可以基本上表现出高交联密度和相对较高的凝胶强度，因此可以表现出优异的压力下的吸收能力。因此，不仅吸收在所述SAP中的水分即使在外部压力下也不泄露，而且所述SAP即使在吸收水分之后的膨胀(溶胀)状态下也可以通过完好保持形状来表现出优异的渗透性。此外，所述无机颗粒例如硅石颗粒或氧化铝颗粒占据一个实施方案的SAP中的交联结构的一定空间。因此，尽管具有所述的高交联密度，其基本上可以吸收和保留大量的水分并且表现出更加提高的持水量。因此，与持水量和压力下的吸收能力之间具有相反关系的这一普遍观念不同，一个实施方案的SAP由于上面公开的新颖的双交联结构而可以表现出同时提高持水量和压力下的吸收能力的优异特性。因此，一个实施方案的SAP可以基本上解决现有SAP以及相关领域的技术要求的问题，并且可以表现出更加提高的性能。在下文中，将更详细说明一个实施方案的SAP的结构及其制备方法。一个实施方案的SAP基本上包括通过水溶性乙烯型不饱和单体的交联聚合制备的第一交联聚合物作为基础树脂粉末，如现有的SAP，并且包括在所述基础树脂粉末上形成的交联表面层。所述交联表面层包含通过在作为一个实施例的表面交联剂的存在下与所述第一交联聚合物进一步交联本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高吸水性聚合物，包括：基础树脂粉末，所述基础树脂粉末包含具有至少一部分被中和的酸性基团的水溶性乙烯型不饱和单体的第一交联聚合物；以及在所述基础树脂粉末上形成的交联表面层，所述交联表面层包含由所述第一交联聚合物进一步交联的第二交联聚合物，其中，无机颗粒通过交联键、含氧键(‑O‑)或含氮键(‑NR‑，其中，R是氢或C1至C3烷基或酰胺键)的媒介与所述第一交联聚合物化学键合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.04 KR 10-2014-0099700;2014.08.04 KR 10-2011.一种高吸水性聚合物，包括：基础树脂粉末，所述基础树脂粉末包含具有至少一部分被中和的酸性基团的水溶性乙烯型不饱和单体的第一交联聚合物；以及在所述基础树脂粉末上形成的交联表面层，所述交联表面层包含由所述第一交联聚合物进一步交联的第二交联聚合物，其中，无机颗粒通过交联键、含氧键(-O-)或含氮键(-NR-，其中，R是氢或C1至C3烷基或酰胺键)的媒介与所述第一交联聚合物化学键合。2.根据权利要求1所述的高吸水性聚合物，其中，所述水溶性乙烯型不饱和单体包括选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙烷磺酸、2-甲基丙烯酰基乙烷磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙烷磺酸或2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸或它们的盐的阴离子单体；(甲基)丙烯酰胺、N-取代(甲基)丙烯酸酯、2-羟乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟丙基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯或聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯的非离子亲水性单体；以及(N,N)-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯或(N,N)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺或它们的四元化合物的含氨基不饱和单体中的一种或多种单体。3.根据权利要求1所述的高吸水性聚合物，其中，所述第一交联聚合物包含在内交联剂的存在下，通过聚合所述水溶性乙烯型不饱和单体制备的交联聚合物，所述内交联剂包含具有多个氧化乙烯基的多官能丙烯酸酯类化合物。4.根据权利要求1所述的高吸水性聚合物，其中，所述第一交联聚合物包含由所述水溶性乙烯型不饱和单体聚合而成的聚合物链通过无机颗粒的交联键、含氧键或含氮键的媒介与内交联剂的可交联官能团交联的交联结构。5.根据权利要求3所述的高吸水性聚合物，其中，所述内交联剂包括选自聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、甘油二丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、未改性或乙氧化的三羟甲基三丙烯酸酯(TMPTA)、己二醇二丙烯酸酯和三甘醇二丙烯酸酯中的一种或多种化合物。6.根据权利要求1所述的高吸水性聚合物，其中，所述无机颗粒是硅石纳米粒子或氧化铝纳米粒子。7.根据权利要求1所述的高吸水性聚合物，其中，所述无机颗粒经可交联或亲水性官能团表面改性，所述可交联或亲水性官能团包括选自(甲基)丙烯酸酯类官能团、烯丙基、乙烯基、环氧基、羟基、异氰酸酯基和氨基中的至少一种官能团。8.根据权利要求1所述的高吸水性...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱孝叔，尹基烈，金琪哲，金柱圻，崔贤，崔熙正，朴晟秀，朴城贤，李明汉，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR