[發明專利]聚丙烯酸系吸水性樹脂、組合物及其制造方法

在審

• 申請號: 201711071341.8
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107722329A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 顧子旭;胡健;徐亮;徐科峰;杭淵
• 申請（專利權）人: 宜興丹森科技有限公司
• 主分類號: C08J9/08
• 分類號: C08J9/08;C08J9/28;C08J3/075;C08J7/12;C08J3/12;C08F220/06;C08F220/28;C08L33/14;C08K3/30;C08K3/36
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及聚丙烯酸系吸水性樹脂、組合物及其制造方法。具體涉及適用于吸收性物品，例如：紙尿布(一次性尿布)、衛生巾、失禁墊、床墊、寵物墊、創傷護理材料、建筑材料、土壤保水材料等制品中，且具有快速吸液性能的聚丙烯酸系吸水性樹脂、組合物及其制造方法。

背景技術

高吸水性聚合物(Super absorbent polymer，SAP)又稱高吸水樹脂，是一種含有強親水性基團，不溶于水，但可以吸收自重數十、數百甚至上千倍水的交聯聚合物。高吸水樹脂現廣泛應用于紙尿褲、生理衛生棉、成人失禁用品等衛生用品和土壤保濕劑等多種領域。現今階段，吸水樹脂已知有聚丙烯酸部分中和后的交聯體、淀粉—丙烯酸接枝聚合物的水解物、乙酸乙烯酯—丙烯酸酯共聚物的皂化物、丙烯腈共聚物的交聯體、丙烯酰胺共聚物的交聯體及陽離子型單體的交聯體等。

近年來，紙尿褲結構向著更薄的方向發展，其需要減少產品中纖維含量，同時提高吸收劑含量，更薄的結構不僅改善穿著的舒適性，而且可以降低包裝、儲存和運輸成本。更薄的紙尿褲結構對吸收劑的性能提出了很大的要求，其中，重要的是吸水樹脂傳導和分布液體的能力、保液能力、壓力下的吸收容量，特別地，吸水樹脂的吸收速率(單位質量吸水劑在單位時間內的液體吸收量)成為評估具有高含量吸水樹脂的紙尿褲能否在其第一次與液體接觸時的快速吸收液體重要標準。然而，吸水樹脂的多種性能之間存在相互制衡，如果大幅提升其吸液速率，必然導致傳導和分布液體的能力、保液能力或壓力下的吸收容量的劣化，這成為具有快速吸液速率吸水樹脂的發展瓶頸。

現有提高吸水樹脂的吸收速率的技術主要包括四種：(1)通過物理或化學發泡方法制備得到多孔結構吸水樹脂(例如EP0295438B、WO1994022502A、EP0644207B、EP0538983B、US20050137546A、CN102225981A、US20120258851A、CN103857714A、CN1668343A、CN1296981A、CN101050244A、CN101143913A、CN101423588A、CN104448155A、CN102311557A、CN104448102A、CN103214616A、CN103476811A、CN103857714A、CN105377921A、CN102317329A、CN102010560A)；(2)采用微粉造粒制備附聚顆粒型吸水樹脂(例如EP0591168A)；(3)在吸水樹脂中添加通液性提高劑(如特殊的交聯劑)提升吸水樹脂的通液性，進一步提高其吸液速率(例如WO2001089591A)；(4)添加表面處理劑(如粘土、無機材料等)來增加吸水樹脂的吸液速率(例如US20050239942A、WO2005120221A)。其中，研究較多且較為有效的方法為發泡聚合策略。

在發泡聚合中，已知的有使用碳酸鹽、有機溶劑、惰性氣體、熱分解型偶氮化合物、不溶性無機粉末、其他熱分解型發泡劑等技術，還有在聚合后進行發泡和交聯的技術。

專利CN103857714A公開了在添加引發劑前，將粒度10～900微米的碳酸鈉顆粒發泡劑和可反應型表面活性劑在4℃添加至單體溶液中，表面活性劑能夠穩定碳酸鈉顆粒及其分解后產生的氣體，氣泡直徑更小。聚合完成后，表面活性劑參與聚合反應形成聚合物網絡，有效降低樹脂中可萃取表面活性劑含量，同時，碳酸鈉分解產生的氣體有效提升了樹脂的吸液速率，表面活性劑的存在進一步提升吸液速度。

專利EP0538983B公開了將以丙烯酸單體質量計0.2～2.5wt％的碳酸(氫)鹽發泡劑在聚合前15分鐘至聚合后5分鐘內溶解或分散在單體水溶液中，在0～20℃進行引發聚合，溶解或分散在單體溶液中的發泡劑在加熱條件下分解，釋放出二氧化碳，進行發泡聚合，有效提升了吸水樹脂的吸液速率。

專利CN102311557A公開了一種將涂覆處理過的發泡劑用于制備快速吸收型吸水樹脂，該涂覆處理過的發泡劑為明礬類化合物涂覆處理過的碳酸鹽化合物混合物，明礬包覆碳酸鹽化合物后，碳酸鹽不會立即與單體水溶液接觸，進而防止其在早期階段與單體溶液發生中和反應；隨著聚合反應的進行，發泡劑中的碳酸鹽化合物會緩慢放出，最終得到多孔樹脂結構，而明礬中的多價金屬離子進一步對樹脂內部進行交聯，提高壓力下的吸收容量。

專利CN103476811A公開了在添加引發劑前，將粒度300～700微米的顆粒層結構發泡劑(碳酸鹽)加至單體溶液中用以提升樹脂吸液速率。