具有抗破碎性的高吸水性樹脂及其制備方法技術

公開了一種經表面改性的超吸收性聚合物及其制備方法，其中通過添加具有多價陽離子的水溶性鹽和超疏水性微粒來對超吸收性聚合物進行表面改性，由此改善其耐磨性、滲透性和吸收速度而不使其他特性顯著劣化。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有抗破碎性的高吸水性樹脂及其制備方法
本申請要求于2015年6月10日提交的韓國專利申請第KR10-2015-0082080號的權益，其在此通過引用整體并入本申請。本專利技術涉及一種耐磨超吸收性聚合物及其制備方法，并且更具體地，涉及一種耐磨超吸收性聚合物及其制備方法，其中通過添加超疏水性微粒和具有多價陽離子的水溶性鹽來對超吸收性聚合物進行表面改性，由此改善其耐磨性、滲透性和吸收速度而不使其他特性顯著劣化。
技術介紹
超吸收性聚合物(SuperabsorbentPolymer，SAP)是能夠吸收自身重量的約500倍至1000倍水分的合成聚合物材料。這樣的超吸收性聚合物開始實際用于衛生用品，而現在不僅廣泛用于衛生產品如嬰兒一次性尿布、衛生巾等，而且還用于園藝應用用土壤調節劑、土木工程和建筑應用用止水材料、育苗用片材、食品流通用保鮮劑、熱敷材料等。在超吸收性聚合物的制備中，水是聚合反應介質，用于多種應用，包括促進表面交聯過程期間交聯溶液的分散等。此外，最終產品中的殘留水分充當樹脂的增塑劑和抗靜電劑，并且起抑制應用過程中產生極小的超吸收性聚合物粉塵以及防止超吸收性聚合物顆粒破碎的作用。然而，通常，當即使向超吸收性聚合物中添加少量的水時，聚合物的表面粘性也可由于其表面上吸收的水而增加，并且可發生超吸收性聚合物顆粒的不可逆團聚。這種粘性增加和團聚可導致不良的可加工性，對制備和應用過程造成負擔，結果增大了超吸收性聚合物的顆粒尺寸，使其特性劣化，并且降低了生產率。迄今為止，已經對超吸收性聚合物的聚合過程以及由此得到的吸收能力增強，以及用于提高超吸收性聚合物的表面特性或其壓力下吸收度的表面交聯進行了研究。此外，還進行了關于超吸收性聚合物的表面特性改變的研究以提高滲透性或防止儲存時結塊(抗結塊性)。具體地，具有交聯的三維網狀結構的超吸收性聚合物在水中溶脹，但是不溶于水。因此，開發了用于提高超吸收性聚合物表面的交聯密度以確保滲透性和高的壓力下吸收度的核/殼技術。通過這樣的技術，最終特性取決于多種條件，包括交聯密度、均勻殼形成、殼厚度等。由于具有核-殼結構的超吸收性聚合物的耐磨性較弱，所以在尿布加工之后其特性尤其是液體滲透性可能劣化，并且在尿布加工期間的細粉末產生可能增加。因此，在改善尿布性能方面，使這樣的問題最小化是非常重要的。就此而言，日本專利申請公開第2006-526691號公開了一種其表面經改性的超吸收性聚合物。然而，顆粒中存在水限制了對耐磨性、滲透性和吸收速度的改善。因此，需要開發制備具有優異特性的超吸收性聚合物的方法。公開內容技術問題本專利技術是考慮到現有技術中遇到的上述問題而做出的，并且本專利技術的目的是提供一種耐磨超吸收性聚合物及其制備方法，其中通過添加超疏水性微粒和具有多價陽離子的水溶性鹽來對超吸收性聚合物進行表面改性，由此改善其耐磨性、滲透性和吸收速度而不使其他特性顯著劣化。技術方案為了實現上述目的，本專利技術提供了一種經表面改性的超吸收性聚合物，其是使用具有多價陽離子的水溶性鹽以及i)BET比表面積為300m2/g至1500m2/g且ii)孔隙率為50％或更大的顆粒獲得的。此外，本專利技術提供了一種制備經表面改性的超吸收性聚合物的方法，包括以下步驟：a)提供超吸收性聚合物；b)向a)中提供的所述超吸收性聚合物中添加i)BET比表面積為300m2/g至1500m2/g且ii)孔隙率為50％或更大的顆粒；以及c)向b)中經預處理的所述超吸收性聚合物中添加具有多價陽離子的水溶性鹽并將其混合在一起，由此對所述超吸收性聚合物的表面進行改性。有益效果根據本專利技術，通過添加超疏水性微粒和具有多價陽離子的水溶性鹽來對超吸收性聚合物進行表面改性，由此改善其耐磨性、滲透性和吸收速度而不使其他特性顯著劣化。最佳實施方式下文中，將給出本專利技術的詳細描述。根據本專利技術，經表面改性的超吸收性聚合物是使用具有多價陽離子的水溶性鹽以及i)BET比表面積為300m2/g至1500m2/g且ii)孔隙率為50％或更大的顆粒獲得的。在本專利技術中，具有多價陽離子的水溶性鹽起使超吸收性聚合物的表面交聯的作用。基于100重量份超吸收性聚合物，具有多價陽離子的水溶性鹽的包含量優選為0.001重量份至5.0重量份。在上述量范圍內，其滲透性得以提高而不使其他特性顯著劣化。優選地，在具有多價陽離子的水溶性鹽中，陽離子包括選自以下的任一種或更多種：Al3+、Zr4+、Sc3+、Ti4+、V5+、Cr3+、Mn2+、Fe3+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Pt4+和Au+，并且陰離子包括選自以下的任一種或更多種：硫酸基(SO42-)、亞硫酸根(SO32-)、硝酸根(NO3-)、偏磷酸根(PO3-)和磷酸根(PO43-)。特別可用作所述鹽的是硫酸鋁(Al2(SO4)3)或硫酸鋯(Zr(SO4)2)，并且所述鹽可以以水合物的形式提供。在本專利技術中，超吸收性聚合物的表面交聯使用i)BET比表面積為300m2/g至1500m2/g且ii)孔隙率為50％或更大的顆粒來進行。通常，超吸收性聚合物具有親水性表面，并且由于吸水之后干燥時顆粒之間存在的水引起的毛細管力、氫鍵、顆粒間擴散或顆粒間范德華力，可發生其不可逆團聚。因此，水在超吸收性聚合物的聚合和表面交聯過程中是必須使用的，并因此發生團聚，從而增加了內部負載，最終導致體系損壞。此外，由于團聚的超吸收性聚合物具有不適用于實際用途的大顆粒尺寸，因此必須進行解團聚過程以適當地減小該大顆粒尺寸。此外，在解團聚過程期間施加強力，由于超吸收性聚合物磨損而使超吸收性聚合物的特性不期望地劣化。為了解決這些問題，已經嘗試向超吸收性聚合物的表面引入各種用于防止聚合物顆粒直接團聚的微粒。在過量地添加微粒的情況下，可防止團聚，但是超吸收性聚合物的吸收性能可能不期望地降低。為了解決這樣的問題，向根據本專利技術的超吸收性聚合物引入的顆粒的顆粒尺寸為2nm至50μm。此外，顆粒的BET比表面積為300m2/g至1500m2/g，優選500m2/g至1500m2/g，并且更優選700m2/g至1500m2/g。顆粒具有水接觸角為125°或更大，優選140°或更大，并且更優選145°或更大的超疏水性。此外，顆粒的孔隙率為50％或更大，并且優選90％或更大。在根據本專利技術的制備超吸收性聚合物的方法中，使用具有上述特性的顆粒可降低聚合物表面上存在的水的影響，此外，由于多孔超疏水性微粒的使用，團聚可顯著減少。即使在使用相對少量的微粒時，也可容易地提高滲透性，并且可容易地確保其高含水量和水分保持。在本專利技術中，包含在超吸收性聚合物中的顆粒的材料沒有限制，只要其具有上述i)和ii)特性即可，并且其實例可包括但不限于無機氧化物如二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦(TiO2)，和碳，無機化合物，有機聚合物，離子交換樹脂，金屬，金屬鹽等。基于100重量份超吸收性聚合物，微粒的添加量優選為0.001重量份至1重量份。如果微粒的量低于上述下限，則超吸收性聚合物的疏水性不足。另一方面，如果其量高于上述上限，則聚合物的可加工性可能劣化。此外，添加微粒可包括但不限于：將微粒分散在單體溶液中；將微粒添加到水凝膠聚合物中，然后將其與初始經干燥的聚合物顆粒干混；在表面交聯時將微粒分散在溶解有表面交聯劑本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種經表面改性的超吸收性聚合物，其是使用具有多價陽離子的水溶性鹽以及i)BET比表面積為300m

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2015.06.10 KR 10-2015-00820801.一種經表面改性的超吸收性聚合物，其是使用具有多價陽離子的水溶性鹽以及i)BET比表面積為300m2/g至1500m2/g且ii)孔隙率為50％或更大的顆粒獲得的。2.根據權利要求1所述的經表面改性的超吸收性聚合物，其中基于100重量份所述超吸收性聚合物，所述具有多價陽離子的水溶性鹽以0.001重量份至5.0重量份的量使用。3.根據權利要求1所述的經表面改性的超吸收性聚合物，其中所述具有多價陽離子的水溶性鹽的陽離子包括選自以下的任一種或更多種：Al3+、Zr4+、Sc3+、Ti4+、V5+、Cr3+、Mn2+、Fe3+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Pt4+和Au+，并且其陰離子包括選自以下的任一種或更多種：硫酸根(SO42-)、亞硫酸根(SO32-)、硝酸根(NO3-)、偏磷酸根(PO3-)和磷酸根(PO43-)。4.根據權利要求3所述的經表面改性的超吸收性聚合物，其中所述具有多價陽離子的水溶性鹽為硫酸鋁(Al2(SO4)3)或硫酸鋯(Zr(SO4)2)。5.根據權利要求1所述的經表面改性的超吸收性聚合物，其中所述顆粒的顆粒尺寸為2nm至50μm。6.根據權利要求1所述的經表面改性的超吸收性聚合物，其中所述顆粒具有水接觸角為125°或更大的超疏水性。7.根據權利要求1所述的經表面改性的超吸收性聚合物，其中所述顆粒的顆粒尺寸為2nm至50μm并且具有水接觸角為125°或更大的超疏水性。8.根據權利要求1所述的經表面改性的超吸收性聚合物，其中所述顆粒的BET比表面積為500m2/g至1500m2/g。9.根據權利要求1所述的經表面改性的超吸收性聚合物，其中所述顆粒的BET比表面積為700m2/g至1500m2/g。10.根據權利要求6或7所述的經表面改性的超吸收性聚合物，其中所述顆粒具有水接觸角為140°或更大的超疏水性。11.根據權利要求6或7所述的經表面改性的超吸收性聚合物，其中所述顆粒具有水接觸角為145°或更大的超疏水性。12.根據權利要求1所述的經表面改性的超吸收性聚合物，其中所述顆粒的孔隙率為90％或更大。13.一種制備經表面改性的超吸收性聚合物的方法，包括：a)提供超吸收性聚合物；b)向a)中提供的所述超吸收性聚合物中添加i)BET比表面積為300m2/g至1500m2/g且...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金秀珍，金永三，楊英仁，洪連祐，
申請(專利權)人：株式會社LG化學，
類型：發明
國別省市：韓國,KR