具有改善的渗透性和压力下的吸收率的吸水性聚合物结构体制造技术

本发明专利技术涉及一种制备吸水性聚合物结构体的方法，包括以下方法步骤：ｉ）提供未处理的吸水性聚合物结构体；ｉｉ）使未处理的吸水性聚合物结构体与含有二价或更高价的金属阳离子和至少一种有机碱作为阴离子的盐接触。本发明专利技术还涉及可通过该方法得到的吸水性聚合物结构体，含有吸水性聚合物结构体和基材的复合材料，一种制备复合材料的方法，可通过该方法得到的复合材料，化学产品如含有吸水性聚合物结构体或复合材料的泡沫体、模塑制品和纤维，吸水性聚合物结构体或复合材料在化学产品中的用途，以及盐在吸水性聚合物结构体表面处理中的用途。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制备吸水性聚合物结构体的方法，可通过该方法得到的吸水性聚合物结构体，吸水性聚合物结构体，含有吸水性聚合物结构体和基材的复合材料，一种制备复合材料的方法，可通过该方法得到的复合材料，化学产品，如含有吸水性聚合物结构体或复合材料的泡沫体、模塑制品和纤维，吸水性聚合物结构体或复合材料在化学产品中的用途，以及盐在吸水性聚合物结构体表面处理中的用途。超吸收体是水不溶的交联聚合物，其通过溶胀和形成水凝胶能够吸收大量的含水流体，特别是体液，更特别是尿液或血液，并且能够在一定压力下保持这些液体。由于这些特征性能，这些聚合物主要用于结合在卫生制品中，例如，婴儿尿布/尿片、失禁产品或卫生巾。通常通过带有酸基团的单体在交联剂存在下的自由基聚合进行超吸收体的制备，可以通过选择单体组成、交联剂和聚合条件以及聚合后获得的水凝胶的加工条件来制备具有不同吸收性能的聚合物。此外提供了制备接枝聚合产物的可能，例如根据DE-OS2612846所述使用化学改性的淀粉、纤维素和聚乙烯醇。目前市购的超吸收体主要是交联的聚丙烯酸或交联的淀粉/丙烯酸接枝聚合产物，其中羧基已用氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液部分中和。从美观原因和环境角度考虑，使卫生制品更小更薄的趋势日益增加。为了保持卫生制品总的保持能力，只能通过减少体积大的绒毛的比例来满足该需求。因此，超吸收体必须满足关于流体传输和分配的其它功能，其可以总结为渗透性能。渗透性要理解为是在超吸收体材料处于溶胀状态时传输附加的流体并将它们三维分配的能力。在溶胀的超吸收体凝胶中，这一过程借助通过凝胶颗粒间空隙产生的毛细传输发生。通过溶胀的超吸收体颗粒自身的流体-->传输服从扩散规律，且是一个非常缓慢的过程，在用于卫生制品的情况下，其对流体的分配不起作用。在由于缺乏凝胶稳定性而使超吸收体材料不能实施毛细传输的情况下，通过将这些材料包埋在纤维基质中来确保颗粒彼此分离，避免了凝胶阻塞现象。在新一代的尿布/尿片结构体中，吸收剂层中只存在非常少的纤维材料，或根本不存在纤维材料，以有助于流体传输。因而这里使用的超吸收体在溶胀状态下必须具有足够高的稳定性，使得溶胀的凝胶仍然具有足够量的毛细空间，流体可以通过其进行传输。为了得到具有高凝胶稳定性的超吸收体材料，一种可能是增加聚合物的交联度，其必然导致溶胀能力和保持能力的降低。如DE 196 46 484所述，不同交联剂和共聚单体的优化组合能够改善渗透性能，但是不能达到使得，例如，可能仅由超吸收体组成的层植入尿布/尿片结构体中的水平。此外，聚合物颗粒表面后处理的方法可以用来改善超吸收体的性能。现有技术已知的表面处理包括，例如，吸收剂聚合物结构体表面后交联，使该表面与无机化合物接触，以及在无机化合物存在下的表面后交联。例如，DE19909653A1和DE19909838A1公开了吸收水、含水或浆液流体或血液的粉末状聚合产物在表面的后交联，该聚合产物基于带有酸基团的单体，且已用表面后交联剂和优选水溶液中的硫酸铝涂敷，并后交联。现有技术中公开的该聚合产物与传统聚合产物相比具有有利的吸收性能，特别是高度的渗透性。DE10249821A1同样描述了在表面上后交联，具有高度渗透性的粉末状吸水性聚合物结构体，该聚合物结构体通过将未处理的吸水性聚合物结构体用交联剂和无机溶胶例如硅酸溶胶的混合物进行表面处理得到。然而，由现有技术已知的该表面改性措施、尤其是为了改善渗透性，将吸水性聚合物结构体用无机盐或无机溶胶进行处理的缺点特别在于：观察到的渗透性提高通常伴随着压力下吸收能力的显著降低。在压力下吸收能力的降低经常导致卫生制品在被使用者弄湿一次、或特别是多次之后渗漏趋势增加。本专利技术的首要问题在于克服现有技术产生的缺点。-->本专利技术的首要问题特别在于提供一种超吸收体，其首先促进含水流体如尿液在卫生制品如吸收剂层或芯，特别是尿布/尿片中的传输，具有高的超吸收体浓度，并从而提高了该类卫生制品的穿着舒适度。本专利技术进一步的首要问题在于提供一种方法，通过该方法可以生产该有利的超吸收体和含有该超吸收体的复合材料。本专利技术另一首要问题在于提供卫生制品，其尽可能薄并具有高含量的吸水性聚合物结构体且特征在于好的使用性能。通过吸水性聚合物结构体的制备方法提供了上述问题的解决方案，该方法包括下述方法步骤：i)提供未处理的吸水性聚合物结构体；ii)将未处理的吸水性聚合物结构体与含有二价或更高价的金属阳离子和至少一种有机碱作为阴离子的盐接触，使该吸水性聚合物结构体与盐任选在30-210℃，特别是100-200℃，更特别是在160-190℃的温度下接触。根据本专利技术方法的另一形式，要满足下述条件(a1)到(a3)中的至少一种、优选至少两种并更特别是全部三种：(a1)未处理的吸水性聚合物结构体不与金属氧化物接触，优选不与过渡金属氧化物接触，更特别是不与锌的氧化物接触；(a2)未处理的吸水性聚合物结构体不与聚阳离子接触，优选不与优选具有高于3000G/mol分子量的优选有机聚阳离子接触，更特别是不与二烯丙基二甲基氯化铵聚合物接触；(a3)未处理的吸水性聚合物结构体具有的根据这里描述的测试方法测定的保持力少于37.5G/g。非常令人惊讶地，但在有利性不减的条件下，已确定的是当吸水性聚合物结构体用渗透增强剂进行表面改性时，常常观察到的在压力负载下的吸收下降可以通过用含有二价或更高价的金属阳离子和至少一种有机碱作为阴离子的盐作为渗透增强剂得以减少。在本申请上下文中“未处理”是指方法步骤i)中提供的吸水性聚合物结构体还未与含有二价或更高价的金属阳离子和至少一种有机碱作为阴离-->子的盐接触。然而，术语“未处理”不排除该吸水性聚合物结构体已通过其他表面改性措施，例如表面后交联改性。作为步骤i)中提供的未处理的吸水性聚合物结构体，优选的有纤维、泡沫体或颗粒，特别是纤维和颗粒，更特别是颗粒。根据本专利技术优选的聚合物纤维的尺寸使得其可以被引入或作为织物的纱线，也可以直接植入织物中。根据本专利技术聚合物纤维优选具有1-500mm，优选为2-500mm，更特别是5-100mm的长度，以及1-200丹尼尔，优选为3-100丹尼尔，更特别是5-60丹尼尔的直径。根据本专利技术优选的聚合物颗粒的尺寸使得其具有的根据ERT420.2-02的平均粒度为10-3000μm，优选为20-2000μm，更特别是150-850μm或150-600μm。特别优选具有300-600μm粒度的聚合物颗粒的比例为至少30重量％，特别是至少40重量％，更特别是至少50重量％，基于后交联的吸水性聚合物颗粒的总重量。在步骤i)提供的吸水性聚合物结构体的一个优选的具体实施方式中，该聚合物结构体基于：(α1)20-99.999重量％，优选55-98.99重量％，特别是70-98.79重量％、聚合的烯属不饱和带酸基团的单体或其盐，或者聚合的含质子化或季胺化氮原子的烯属不饱和单体，或它们的混合物，特别优选的是至少含有烯属不饱和的含酸基团的单体的混合物，优选为丙烯酸；(α2)0-80重量％，优选0-44.99重量％，特别是0.1-44.89重量％、可与(α1)共聚的、聚合单烯键不饱和单体；(α3)0.001-5重量％，优选0.01-3重量％，特别是0.01-2.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备吸水性聚合物结构体的方法，包括下述方法步骤：　　　　ｉ）提供未处理的吸水性聚合物结构体；　　　　ｉｉ）使未处理的吸水性聚合物结构体与含有二价或更高价的金属阳离子和至少一种有机碱作为阴离子的盐接触。

【技术特征摘要】
DE 2006-4-21 102006019157.9;EP 2006-4-21 PCT/EP2001.一种制备吸水性聚合物结构体的方法，包括下述方法步骤：i)提供未处理的吸水性聚合物结构体；ii)使未处理的吸水性聚合物结构体与含有二价或更高价的金属阳离子和至少一种有机碱作为阴离子的盐接触。2.根据权利要求1的方法，其中二价或更高价的金属阳离子是Al3+阳离子。3.根据权利要求1或2的方法，其中有机碱是脱质子化的一元、二元或三元羧酸。4.根据权利要求3的方法，其中有机碱是乳酸根阴离子。5.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中该盐包括乳酸铝。6.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中存在不同于有机碱的另外的阴离子。7.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中另外的阴离子是无机碱。8.根据权利要求7的方法，其中该无机碱是脱质子化的无机酸。9.根据权利要求7或8的方法，其中该无机碱是释放出两个或多个质子的脱质子化的酸。10.根据权利要求7到9中任意一项的方法，其中该无机碱是硫酸根阴离子。11.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中在方法步骤ii)中，使未处理的吸水性聚合物结构体与基于未处理的吸水性聚合物结构体重量为0.001-10重量％的盐接触。12.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中在方法步骤ii)中，使未处理的吸水性聚合物结构体在基于未处理的吸水性聚合物结构体重量为至多15重量％的溶剂存在下与盐接触。13.根据前述权利要求中任意一项的方法，其中除了方法步骤i)和ii)之外该方法还包括下述方法步骤：iii)该吸水性聚合物结构体表面后交联，可以在方法步骤ii)之前、之中或之后实施方法步骤iii)。14.一种吸水性聚合物结构体，可通过根据权利要求1-13任意一项的方法获得，该吸水性聚合物结构体包括内部区域和环绕该内部区域的外部区域，并且含有二价或更高价的金属阳离子和至少一种有机碱作为阴离子的盐存在于该吸水性聚合物结构体的外部区域。15.一种吸水性聚合物结构体，包括内部区域和环绕该内部区域的外部区域。16.根据权利要求15的吸水性聚合物结构体，其中相对于吸水性聚合物高于80重量％是基于丙烯酸，其中该丙烯酸50-85mol％被中和，该吸水性聚合物结构体具有如下特性：A1根据这里所述的测试方法测定的盐水导流率(SFC)高于115×10-7cm3s/g；B1根据ERT 442.2-02在0.7psi压力(AAP0.7)下测定的吸收高于25.9g/g；C1根据ERT 441.2-02测定的保持力(CRC)为至少25g/g；和D1至少80重量％的吸水性聚合物结构体颗粒的粒度分布在150-850μm的粒度范围内，至少5重量％的吸水性聚合物结构体颗粒具有150-250μm的粒度。17.根据权利要求15的吸水性聚合物结构体...

【专利技术属性】
技术研发人员：M瓦尔登，H施密特，R泰尼，A赖曼，J伊斯贝纳，P埃尔布，U涅林格，M库普，F弗诺，
申请(专利权)人：施拖克豪森有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]