超吸收性聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及超吸收性聚合物及其制备方法。更具体地，本发明专利技术涉及超吸收性聚合物及其制备方法，所述超吸收性聚合物具有改善的特性，包含源自亚烷基二醇多官能(甲基)丙烯酸酯和改性纳米粘土的双交联结构。根据本发明专利技术，所述改性纳米粘土和亚烷基二醇多官能(甲基)丙烯酸酯在制备超吸收性聚合物的过程中用作内交联剂，从而有助于改善超吸收性聚合物的交联程度和特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超吸收性聚合物及其制备方法相关申请的交叉引用本申请要求于2014年8月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2014-0099702号和于2015年7月29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0107452号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及超吸收性聚合物及其制备方法。更具体地，本专利技术涉及超吸收性聚合物及其制备方法，所述超吸收性聚合物具有改善的特性，包含源自亚烷基二醇多官能(甲基)丙烯酸酯和改性纳米粘土的双交联结构。
技术介绍
超吸收性聚合物(SuperabsorbentPolymer，SAP)是一种能够吸收自身重量的500倍至1000倍水分的合成聚合物材料，其开始商业化是作为卫生产品，现在，其被广泛用作卫生物品如一次性尿布、卫生保健材料等、园艺用保水材料、土木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域中的保鲜材料以及热敷材料等。超吸收性聚合物使用水溶性烯键式不饱和单体，并且作为水溶性烯键式不饱和单体，可使用选自以下中的一种或更多种单体：阴离子单体和其盐、含亲水基团的非离子单体、以及含氨基的不饱和单体和其季铵化产物。其中水溶性烯键式不饱和单体被碱金属盐如钠盐或碱性化合物如苛性钠中和的溶液(包含交联剂和聚合引发剂并且能够聚合)被称作单体组合物。使单体组合物热聚合或光聚合以制备水凝胶聚合物，然后将水凝胶聚合物干燥、研磨并分级以制备粉末产物。为了改善超吸收性聚合物的离心保留容量(CRC)和压力下吸收度(AUP)，可将各种交联剂添加到超吸收性聚合物的内部或外部，通常，使用具有能够与水溶性烯键式不饱和单体的水溶性取代基反应的官能团的有机交联剂。最近，尝试使用纳米粘土作为超吸收性聚合物的交联剂，然而，由于纳米粘土的表面羟基与超吸收性聚合物之间的反应性低，可交联性降低，在将纳米粘土引入用于制备超吸收性聚合物的单体组合物中的情况下，由于被引入用于中和的碱金属盐或碱性化合物的高离子浓度，纳米粘土颗粒易于相互聚集。此外，单体组合物的pH值为5至7，但是已知，在以上pH范围内，纳米粘土不稳定并且因此引起聚集。这样，由于单体组合物的高离子浓度和pH，纳米粘土在单体组合物中分散性差，并且发生纳米粘土的聚集导致单体组合物不透明且粘度增加。在纳米粘土在单体组合物中分散性差并且发生聚集的情况下，超吸收性聚合物的离心保留容量和压力下吸收度可能反而减小，并且在单体组合物不透明的情况下，由于低UV透射率，在UV聚合时聚合度可能降低。如果添加经分散剂处理的纳米粘土以改善分散性，虽然提供了在单体组合物中的分散性，但是由于多余的分散剂漂浮物而难以在超吸收性聚合物中使用。因此，需要新的可以确保在用于制备超吸收性聚合物的单体组合物中的分散性并且可以用作超吸收性聚合物的交联剂的内交联剂。现有技术文献专利文献(专利文献1)JP2014-023766A(专利文献2)US2012-0157622A1(专利文献3)US2012-0157623A1(专利文献4)KR10-2013-0018350
技术实现思路
技术问题为了解决现有技术的问题，本专利技术的目的是提供具有改善的特性、包含源自亚烷基二醇多官能(甲基)丙烯酸酯和改性纳米粘土的双交联结构的超吸收性聚合物，及其制备方法。技术方案为了实现所述目的，本专利技术的一个方面提供了超吸收性聚合物，所述超吸收性聚合物包含水溶性烯键式不饱和单体的交联聚合物，所述水溶性烯键式不饱和单体具有至少部分被中和的酸性基团，其中所述交联聚合物包含源自亚烷基二醇多官能(甲基)丙烯酸酯和基面或边缘上引入有(甲基)丙烯酸酯官能团的改性纳米粘土的交联结构。本专利技术的另一方面提供了用于制备超吸收性聚合物的方法，包括以下步骤：制备包含水溶性烯键式不饱和单体、聚合引发剂、亚烷基二醇多官能(甲基)丙烯酸酯和基面或边缘上引入有(甲基)丙烯酸酯官能团的改性纳米粘土的单体组合物；以及进行所述单体组合物的热聚合或光聚合以形成水凝胶聚合物。技术效果根据超吸收性聚合物及其制备方法，亚烷基二醇多官能(甲基)丙烯酸酯和基面或边缘上引入有(甲基)丙烯酸酯官能团的改性纳米粘土充当制备超吸收性聚合物的过程中的内交联剂以形成双交联结构并且达到适当的交联密度，从而有助于超吸收性聚合的各种特性如离心保留容量、压力下吸收度、渗透性等的改善。此外，同时，改性纳米粘土还可充当填充物以提高超吸收性聚合物的凝胶强度。此外，不像未改性的纳米粘土，由于经(甲基)丙烯酸酯改性的纳米粘土可保持单体组合物中的分散性和透明度，因此其不抑制单体组合物的聚合，并且因此，聚合过程的效率高，从而有助于超吸收性聚合物的特性改善。附图说明图1示意性示出了与现有超吸收性聚合物的交联结构相比的本专利技术一个实施方案的超吸收性聚合物的双交联结构。图2示意性示出了根据本专利技术的一个实施方案的纳米粘土的结构。图3示意性示出了根据本专利技术的一个实施方案的纳米粘土的堆叠结构。具体实施方式本说明书中的技术术语仅用于提到的特定实施方案，除非特别提及，否则这些术语并不旨在限制本专利技术。本文使用的单数表达可包括复数表达，除非其在上下文中表达有差异。说明书中使用的术语“包含”、“包括”或“具有”的含义体现了具体特征、区域、本质、步骤、作用、要素和/或组分，并且不排除其他具体特征、区域、本质、步骤、作用、要素、组分和/或组的存在或添加。虽然可以对本专利技术进行各种修改并且本专利技术可具有多种形式，但是下面将详细地示出和说明具体实例。然而，应理解，这些不旨在将本专利技术限于具体公开内容，并且在不脱离本专利技术的精神和技术范围的情况下，本专利技术包括其所有修改、等同或替代方案。虽然可以对本专利技术进行各种修改并且本专利技术可具有多种形式，但是下面将详细地示出和说明具体实例。然而，应理解，这些不旨在将本专利技术限于具体公开内容，并且在不脱离本专利技术的精神和技术范围的情况下，本专利技术包括其所有修改、等同或替代方案。下文中，将更加详细地说明根据本专利技术的特定实施方案的超吸收性聚合物及其制备方法。根据本专利技术的一个方面的超吸收性聚合物包含水溶性烯键式不饱和单体的交联聚合物，所述水溶性烯键式不饱和单体具有至少部分被中和的酸性基团，其中所述交联聚合物包含源自亚烷基二醇多官能(甲基)丙烯酸酯和基面或边缘上引入有(甲基)丙烯酸酯官能团的改性纳米粘土的交联结构。作为参考，如本文中使用的“交联聚合物”意指水溶性烯键式不饱和单体聚合的状态，并且可包括所有含水量或直径范围。在交联聚合物中，聚合之后和干燥之前的具有约40重量％或更大的含水量的交联聚合物可以被称作水凝胶聚合物。此外，“基体树脂”或“基体树脂粉末”意指通过干燥并研磨交联聚合物以粉末形式制成的那些。此外，“超吸收性聚合物”根据上下文意指交联聚合物或基体树脂本身，或者其用于包括通过使基体树脂经过另外的过程如表面交联、粉末再组装、干燥、研磨、分级等而适合于产品化的那些。此外，如本文中所使用，基面或边缘上引入有(甲基)丙烯酸酯官能团的描述意指(甲基)丙烯酸酯基团与纳米粘土的表面或边缘化学键合。作为本专利技术人的实验结果，可确定，若用于形成交联聚合物(其为超吸收性聚合物的基体树脂)的单体组合物中包含亚烷基二醇多官能(甲基)丙烯酸酯和基面或边缘上引入有(甲基)丙烯酸酯官能团的改性纳米粘土，并且进行聚合，则改性纳米粘土本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超吸收性聚合物，包含水溶性烯键式不饱和单体的交联聚合物，所述水溶性烯键式不饱和单体具有至少部分被中和的酸性基团，其中所述交联聚合物包含源自亚烷基二醇多官能(甲基)丙烯酸酯和基面或边缘上引入有(甲基)丙烯酸酯官能团的改性纳米粘土的交联结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.04 KR 10-2014-0099702;2015.07.29 KR 10-2011.一种超吸收性聚合物，包含水溶性烯键式不饱和单体的交联聚合物，所述水溶性烯键式不饱和单体具有至少部分被中和的酸性基团，其中所述交联聚合物包含源自亚烷基二醇多官能(甲基)丙烯酸酯和基面或边缘上引入有(甲基)丙烯酸酯官能团的改性纳米粘土的交联结构。2.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中所述纳米粘土为选自以下中的一种或更多种：蒙脱石、皂石、绿脱石、锂皂石、贝得石、锂蒙脱石、蛭石、麦羟硅钠石、高岭土、蛇纹石和云母。3.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中每一个纳米粘土颗粒中引入2至200个(甲基)丙烯酸酯官能团用于改性。4.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中，在所述改性纳米粘土中，以0.04μmol/m2至4.0μmol/m2的比率引入所述(甲基)丙烯酸酯官能团。5.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中所述纳米粘土的直径为10nm至500nm。6.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中所述亚烷基二醇多官能(甲基)丙烯酸酯包括选自以下中的一种或更多种：聚乙二醇二丙烯酸酯、甘油二丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、未经改性的三羟甲基三丙烯酸酯或乙氧基化三羟甲基三丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯和三甘醇二丙烯酸酯。7.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中根据EDANA方法WSP241.2测得的离心保留容量(CRC)为30g/g至45g/g。8.根据权利要求1所述的超吸收性聚合物，其中根据EDANA方法WSP242.2测得的0.7psi压力下吸收度(AUP)为20g/g至35g...

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