Абсорбирующая композиция и абсорбирующий продукт одноразового использования (варианты)

Абсорбирующая композиция и абсорбирующий продукт одноразового использования (варианты)

Реферат

 

Изобретение относится к технологии получения абсорбирующих композиций для изготовления продуктов одноразового действия, абсорбирующих физиологические жидкости. Абсорбирующая композиция, включает либо кислотный набухаемый в воде, водонерастворимый полимер, имеющий рК_а между около 2 и около 12, либо основной набухаемый в воде, водонерастворимый полимер, имеющий рК_b между около 2 и около 12, и либо основное, либо кислотное второе вещество. Абсорбирующая композиция имеет способность медленно абсорбировать большое количество жидкости, в частности, под внешним давлением. 4 с. и 26 з.п. ф-лы, 1 ил., 8 табл.

Изобретение относится к абсорбирующей композиции, включающей как кислотное, так и основное вещество, причем абсорбирующая композиция демонстрирует требуемые абсорбирующие свойства. В частности, настоящее изобретение относится к абсорбирующей композиции, имеющей способность медленно абсорбировать большое количество жидкости, в частности, под внешним давлением. Абсорбирующую композицию используют в абсорбирующих изделиях одноразового использования, таких как абсорбирующие изделия одноразового использования, которые используют для абсорбции физиологических жидкостей.

Использование набухаемых в воде, обычно водонерастворимых абсорбирующих материалов, обычно называемых суперабсорбентами, в абсорбирующих продуктах для индивидуального применения (личной гигиены) одноразового использования известно. Такие абсорбирующие материалы обычно применяют в абсорбирующих изделиях, таких как пеленки, тренировочные брюки, изделия для страдающих недержанием взрослых, и изделия гигиенического ухода для женщин, для повышения поглощающей способности таких изделий, при уменьшении их суммарного объема. Такие абсорбирующие материалы обычно присутствуют в абсорбирующих продуктах в волокнистой матрице, такой как матрица из ворса древесной целлюлозы. Матрица из ворса древесной целлюлозы обычно имеет абсорбирующую способность около 6 граммов жидкости на грамм ворса. Суперабсорбирующие материалы обычно имеют абсорбирующую способность, по крайней мере, около 10, предпочтительно около 20, и часто вплоть до в 100 раз большую своей массы в воде. Несомненно, что включение таких абсорбирующих материалов в изделия (продукты) личной гигиены может уменьшить суммарный объем таких продуктов при увеличении (их) абсорбирующей способности.

Описан широкий ряд веществ, используемых в качестве абсорбирующих веществ в изделиях личной гигиены. Такие вещества включают вещества на природной основе, такие как агар, пектин, смолы, карбоксиалкил крахмал, и карбоксиалкил целлюлоза, а также синтетические вещества, такие как полиакрилаты, полиакриламиды, и гидролизованный полиакрилонитрил. Хотя такие абсорбирующие материалы на природной основе известны для использования в продуктах личной гигиены, они не приобрели широкого применения в таких продуктах. Абсорбирующие материалы на природной основе не приобрели широкого применения в продуктах личной гигиены, по крайней мере, частично, потому что их абсорбирующие свойства обычно ниже по сравнению с синтетическими абсорбирующими веществами, такими как полиакрилаты натрия. В частности, многие из материалов на природной основе имеют тенденцию образовывать мягкие, гелеобразные массы при набухании в жидкости. При использовании в абсорбирующих продуктах, присутствие таких мягких гелеобразных масс имеет тенденцию препятствовать транспорту жидкости внутри волокнистой матрицы, в которую включены абсорбирующие вещества. Это явление известно как гель-блокирование. Когда происходит гель-блокирование, последующие количества жидкости не могут эффективно абсорбироваться продуктом, и продукт имеет тенденцию протекать (пропускать жидкость). Кроме того, многие из веществ на природной основе демонстрируют плохие абсорбирующие свойства, в частности, когда их подвергают внешним давлениям.

В противоположность этому, синтетические абсорбирующие материалы часто способны абсорбировать большие количества жидкости, сохраняя при этом обычно плотный, неслизистый характер. Таким образом, синтетические абсорбирующие материалы могут включаться в абсорбирующие продукты, сводя к минимуму вероятность гель-блокирования.

Одно свойство имеющихся в распоряжении в настоящее время суперабсорбирующих материалов заключается в том, что такие материалы обычно очень быстро абсорбируют жидкость, которая вступает в контакт с суперабсорбирующим материалом. В WO 96/17681 описан абсорбирующий материал, содержащий анионный суперабсорбирующий материал, имеющий от 20% до 100% функциональных групп в виде свободных кислотных групп и катионный суперабсорбирующий материал, имеющий от 20% до 100% функциональных групп в виде основания. Этот материал может обладать абсорбирующей способностью более, чем 20 г/г. Несмотря на то, что такая быстрая впитывающая способность жидкости желательна для многих применений, существуют некоторые применения, для которых она не желательна. Например, в абсорбирующей конструкции, которая подвергается действию жидкости только в очень локализованном месте, желательно иметь жидкость, распределенную на протяжении всего объема абсорбирующей структуры таким образом, чтобы использовалась поглощающая способность всей абсорбирующей структуры. Однако если суперабсорбирующее вещество, расположенное вблизи локализованного места нападения, абсорбирует жидкость очень быстро, такое суперабсорбирующее вещество может набухнуть и блокировать поток жидкости через остальную часть абсорбирующей конструкции, возможно приводя к вытеканию жидкости из абсорбирующей конструкции в область локализованного места нападения. Как таковое, желательно применять суперабсорбирующее вещество в (том) месте локализованного действия, которое фактически абсорбирует жидкость с медленной скоростью. Это дает возможность жидкости сначала распределяться по всей абсорбирующей конструкции и затем в дальнейшем абсорбироваться медленно абсорбирующим суперабсорбирующим веществом.

В патенте США 5487895 описан набухаемый в воде полимер, содержащий биоактивный агент для регулирования высвобождения. Полимерный субстрат контактируют с жидкой смесью, содержащей сшивающий агент, который способен проникать в поверхность полимера с образованием сшивающих мостиков в полимере, за счет чего снижается скорость абсорбции.

Известны некоторые способы для замедления скорости абсорбирования суперабсорбирующего вещества с относительно быстрой скоростью абсорбирования. Например, можно покрыть суперабсорбирующее вещество с быстрой скоростью абсорбирования веществом, которое является неабсорбирующим и/или гидрофобным. Такие покрывающие вещества имеют тенденцию на время защитить расположенное под ним суперабсорбирующее вещество от какой-либо жидкости и, таким образом, замедлить абсорбцию жидкости суперабсорбирующим веществом. Однако такие покрывающие вещества часто уменьшают суммарную емкость по жидкости суперабсорбирующего вещества, увеличивают стоимость и усложняют получение суперабсорбирующего вещества, и могут отрицательно влиять на свойства суперабсорбирующего вещества, связанные с манипулированием с другой жидкостью.

Поэтому, целью настоящего изобретения является разработка абсорбирующей композиции, которая абсорбирует жидкость при относительно медленной скорости, но с примерно такой же конечной емкостью по сравнению с коммерчески доступными синтетическими суперабсорбирующими веществами.

Кроме того, целью настоящего изобретения является разработка абсорбирующей композиции, которую можно получить из веществ на природной основе, поскольку так можно уменьшить суммарную стоимость получения абсорбирующей композиции, а также обеспечить дополнительные полезные свойства абсорбирующей композиции, такие как биоразлагаемость или способность к компостированию.

Кроме того, целью настоящего изобретения является разработка абсорбирующей композиции, которую можно получить просто и с минимумом веществ и добавок, так чтобы уменьшить суммарную стоимость получения абсорбирующей композиции, а также уменьшить потенциальное вредное действие, которое такие добавки могут иметь на суммарные абсорбирующие свойства абсорбирующей композиции.

Также целью настоящего изобретения является разработка абсорбирующей композиции, которая демонстрирует исключительные свойства, такие, что такая абсорбирующая композиция может быть использована в новых применениях.

Сущность изобретения В одном аспекте, настоящее изобретение относится к абсорбирующей композиции, которая абсорбирует жидкость при относительно медленной скорости, но которая еще способна абсорбировать относительно большое количество жидкости, даже когда абсорбирующая композиция абсорбирует жидкость под внешним давлением.

Один вариант воплощения настоящего изобретения касается абсорбирующей композиции, включающей смесь из: a) кислотного набухаемого в воде водонерастворимого полимера, имеющего рК_а от около 2 до около 12; и b) основного вещества; где абсорбирующая композиция демонстрирует степень свободного набухания, которая составляет, по крайней мере, около 15 грамм на грамм абсорбирующей композиции, и время достижения 60 процентного значения свободной набухаемости (величины емкости свободного набухания), по крайней мере, около 5 минут.

Другой вариант воплощения настоящего изобретения касается абсорбирующей композиции, включающей смесь из: a) основного набухаемого в воде водонерастворимого полимера, имеющего рК_а от 2 до около 12: и b) кислотного вещества; где абсорбирующая композиция демонстрирует степень свободного набухания, которая составляет, по крайней мере, около 15 грамм на грамм абсорбирующей композиции, и время достижения 60 процентного значения свободной набухаемости, по крайней мере, около 5 минут.

В другом аспекте, настоящее изобретение относится к способу получения абсорбирующей композиции, которая демонстрирует требуемые абсорбирующие свойства.

В одном варианте воплощения настоящего изобретения, способ получения абсорбирующей композиции включает смешение вместе: a) кислотного набухаемого в воде водонерастворимого полимера, имеющего рК_а от около 2 до около 12: и b) основного вещества; где полученная абсорбирующая композиция демонстрирует степень свободного набухания, которая составляет, по крайней мере, около 15 грамм на грамм абсорбирующей композиции, и время достижения 60 процентного значения свободной набухаемости, по крайней мере, около 5 минут.

В другом варианте воплощения настоящего изобретения, способ получения абсорбирующей композиции включает смешение вместе: a) основного набухаемого в воде водонерастворимого полимера, имеющего рК_b от около 2 до около 12: и b) кислотного вещества; где абсорбирующая композиция демонстрирует степень свободного набухания, которая составляет, по крайней мере, около 15 грамм на грамм абсорбирующей композиции, и время достижения 60 процентного значения свободной набухаемости, по крайней мере, около 5 минут.

В другом аспекте, настоящее изобретение относится к абсорбирующему продукту одноразового использования, включающему абсорбирующую композицию настоящего изобретения, которая демонстрирует требуемые абсорбирующие свойства.

В одном варианте воплощения настоящего изобретения, абсорбирующий продукт одноразового использования включает проницаемый для жидкости верхний слой, обратный слой, прикрепленный к верхнему слою, и абсорбирующую структуру, расположенную между верхним слоем и обратным слоем, где абсорбирующая структура включает абсорбирующую композицию настоящего изобретения.

На чертеже представлена иллюстрация оборудования, используемого для определения значений свободного набухания и впитывающей способности под нагрузкой абсорбирующей композиции.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения.

Итак, было обнаружено, что может быть получена абсорбирующая композиция, которая демонстрирует относительно высокую суммарную способность поглощать жидкость, а также относительно медленную скорость абсорбции жидкости. В соответствии с этим изобретением абсорбирующая композиция может быть получена смешением вместе кислого вещества и основного вещества, где каждое из кислотных основных веществ имеет конкретные свойства, и абсорбирующая композиция демонстрирует значительные и неожиданные улучшения своих абсорбирующих свойств, включая повышенную суммарную абсорбцию жидкости, а также более медленную скорость абсорбции жидкости, по сравнению со свойствами, демонстрируемыми только либо кислотными, либо основными веществами.

Композиция абсорбента настоящего изобретения обычно включает два необходимых, но различных, вещества. Первое вещество представляет набухаемый в воде водонерастворимый полимер. Используемый в предлагаемой абсорбирующей композиции настоящего изобретения набухаемый в воде водонерастворимый полимер в большой степени должен обеспечить абсорбирующую композицию своей емкостью абсорбировать жидкость. Как таковой, набухаемый в воде водонерастворимый полимер должен быть эффективным для того, чтобы обеспечить требуемую величину емкости абсорбирования жидкости для абсорбирующей композиции.

Предполагается, что используемый здесь, термин "набухаемый в воде водонерастворимый" относится к веществу, которое, при экспозиции с избытком воды, набухает до равновесного объема, но не растворяется в растворе. Как таковое, набухаемое в воде водонерастворимое вещество обычно сохраняет свою исходную идентичность или физическую структуру, но в сильно разбухшем состоянии, во время абсорбции воды и, поэтому, должно иметь физическую целостность, достаточную для того, чтобы противостоять течению и сплавлению с соседними частицами.

Используемое здесь вещество следует рассматривать водорастворимым, когда оно, по существу, растворяется в избыточной воде с образованием раствора, тем самым теряя свою исходную форму, обычно в виде (микро) частицы, и становясь, по существу, молекулярно диспергированным по всему водному раствору. Как правило, водорастворимое вещество свободно от значительной степени сшивки, поскольку сшивание имеет тенденцию делать вещество водонерастворимым.

Одним свойством набухаемого в воде водонерастворимого полимера, которое является важным для его эффективности в обеспечении требуемой величины емкости абсорбирования жидкости для абсорбирующей композиции, является его молекулярная масса. В общем, набухаемый в воде водонерастворимый полимер с более высокой молекулярной массой будет демонстрировать более высокую емкость абсорбирования жидкости, по сравнению с набухаемым в воде водонерастворимым полимером с более низкой молекулярной массой.

Набухаемый в воде водонерастворимый полимер, используемый в абсорбирующей композиции, может, в общем, иметь широкий диапазон молекулярных масс. Набухаемый в воде водонерастворимый в воде полимер, имеющий относительно высокую молекулярную массу, часто является выгодным для использования в данном изобретении. Тем не менее, широкий диапазон молекулярных масс, в общем, пригоден для использования в данном изобретении. Набухаемые в воде водонерастворимые полимеры, пригодные для использования в данном изобретении, предпочтительно должны иметь средне-весовую молекулярную массу выше, чем около 100000, более выгодно более, чем около 200000, предпочтительно, более, чем 500000, более предпочтительно, чем около 1000000, и вплоть до 10000000. Способы определения молекулярной массы полимера обычно известны в данной области.

Иногда более удобно выражать молекулярную массу полимера в терминах его вязкости в 1,0 мас.% водном растворе при 25^oC. Полимеры, пригодные для использования в данном изобретении, предпочтительно имеют вязкость в 1,0 мас.% водном растворе при 25^oC от около 100 сантипуаз (100 мПас, mPas) до около 80 000 сантипуаз (80 000 мПас), более предпочтительно от около 500 сантипуаз (500 мПас) до около 80 000 сантипуаз (80 000 мПас), и наиболее предпочтительно от около 1 000 сантипуаз (1000 мПас) до около 80000 сантипуаз (80000 мПас).

Набухаемый в воде водонерастворимый полимер, используемый в абсорбирующей композиции, обычно является сшитым. Количество сшивок обычно должно быть выше минимального количества, достаточного для того, чтобы сделать полимер водонерастворимым, но ниже некоторого максимального количества с тем, чтобы дать возможность полимеру достаточно набухать в воде, так чтобы набухаемый в воде водонерастворимый полимер абсорбировал требуемое количество жидкости.

Сшивание полимера можно выполнить с помощью любого из двух различных типов сшивающих средств. Первый тип сшивающего средства представляет собой полимеризуемое сшивающее средство. Подходящие полимеризуемые сшивающие средства являются обычно реакционно-способными по отношению к мономеру или мономерам, используемым для получения полимера и, поэтому, обычно включают, по крайней мере, две функциональные группы, которые способны взаимодействовать с мономерами. Примеры подходящих полимеризуемых сшивающих средств включают этилен-ненасыщенные мономеры, такие как N,N'-метилен бис-акриламид для свободнорадикальной полимеризации, и полиамины или полиолы для конденсационной полимеризации.

Второй тип сшивающего средства представляет латентное сшивающее средство. Латентные сшивающие средства обычно не принимают участия в общем процессе полимеризации, но, вместо этого, являются реакционно-способными по отношению к полимеру в более поздний момент времени, когда обеспечивается надлежащее условие сшивания. Подходящие условия пост-обработки включают использование термообработки, такой как температура выше около 60^oС, экспозиция УФ-облучения, экспозиция микроволнами, обработка паром или обработка высокой влажностью, обработка высоким давлением, или обработка органическим растворителем.

Латентные сшивающие средства, пригодные для использования в данном изобретении, являются обычно водорастворимыми. Пригодным латентным сшивающим средством является органическое соединение, имеющее, по крайней мере, две функциональные группы или функциональности, способные взаимодействовать с карбокси, карбоксильными, амино, или гидроксильными группами, имеющимися в полимере. Примеры подходящих латентных сшивающих средств включают, но ими не ограничиваются, диамины, полиамины, диолы, полиолы, поликарбоновые кислоты и полиоксиды. Другое природное латентное сшивающее средство включает ион металла с более чем двумя положительными зарядами, такой как Al³⁺, Fe³⁺, Се³⁺, Се⁴⁺, Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, и Сr³⁺.

Когда полимер представляет катионный полимер, подходящим сшиваающим средством является полианионное вещество, такое как полиакрилат натрия, карбоксиметилцеллюлоза, или полифосфат. Набухаемый в воде водонерастворимый полимер, используемый в абсорбирующей композиции, может быть либо кислотным, либо основным по природе. Используемый здесь термин "кислотное" вещество, как полагают, относится к веществу, которое может действовать как акцептор электронов. В общем, кислотные набухаемые в воде водонерастворимые полимеры, используемые в абсорбирующей композиции, обычно являются, по своей природе, слабокислотными. Как таковые, кислотные набухаемые в воде водонерастворимые полимеры, используемые в абсорбирующей композиции, предпочтительно имеют рК_а от около 2 до около 12, более предпочтительно от около 2 до около 10, и наиболее предпочтительно от около 3 до около 6. Иногда представляется более удобным измерять рН мономера или мономеров, используемых для получения полимера. Хотя рН мономера или мономеров и полимера, получаемого из таких мономеров, может быть не идентичным, такие рН значения, по существу, должны быть сходными. Как таковые, кислотные набухаемые в воде водонерастворимые полимеры, используемые в абсорбирующей композиции, обычно получают из мономеров, которые предпочтительно имеют рК_а от около 2 до около 12, более предпочтительно от около 2 до около 10, и наиболее предпочтительно от около 3 до около 6. Если полимер получают из двух или более мономеров, каждый из используемых мономеров должен предпочтительно иметь рК_а от около 2 до около 12, более предпочтительно от около 2 до около 10, наиболее предпочтительно от около 3 до около 6, хотя могут быть использованы незначительные количества мономеров, имеющих рК_а менее чем около 2 или более чем около 12, пока такие мономеры не оказывают отрицательного действия на требуемые свойства набухаемого в воде водонерастворимого полимера, используемого здесь.

Использование кислотных набухаемых в воде водонерастворимых полимеров, которые являются сильно кислотными демонстрируя рК_а менее чем около 2, как установлено, приводит к абсорбирующим композициям, которые обычно не демонстрируют требуемой замедленной скорости поглощения жидкостей. Использование кислотных набухаемых в воде нерастворимых в воде полимеров, которые являются слишком слабокислотными, демонстрируя рК_а выше, чем около 12, как установлено, обычно приводит к абсорбирующим композициям, которые, в основном, не демонстрируют требуемой способности поглощения жидкости. рК_а кислоты представляет степень диссоциации или, другими словами, силу кислоты, и как предполагается здесь, его (рК_а) измеряют в условиях, таких как конкретная температура, при которых будет использоваться набухаемый в воде водонерастворимый полимер. Предпочтительно, рК_а измеряют при около 25^oС. В общем, чем слабее кислота, тем выше рК_а значение должно быть. рК_а значения для многих кислот при различных температурах хорошо известны и могут быть найдены в любом из многочисленных доступных источников, таких как CRC Handbook of Chemistry & Physics, 75^th Edition, edited by David R. Lide, CRC Press (1994).

Пригодные слабокислотные набухаемые в воде водонерастворимые полимеры обычно включают функциональные группы, которые способны действовать как слабые кислоты. Такие функциональные группы включают, но ими не ограничиваются, карбоксильные группы, сульфатные группы, сульфитные группы, и фосфатные группы. Предпочтительно, функциональные группы являются карбоксильными группами. Обычно, функциональные группы присоединены к сшитой полимерной основе. Подходящие полимерные основы включают полиакриламиды, поливиниловые спирты, сополимеры этилена и малеинового ангидрида, поливиниловые эфиры, полиакриловые кислоты, поливинилпирролидоны, поливинилморфолины, и их сополимеры. Кроме того, могут быть использованы полимеры на основе природных полисахаридов и к ним относятся карбоксиметилцеллюлозы, карбоксиметилкрахмалы, гидроксипропилцеллюлозы, альгины, альгинаты, каррагенаны, акриловые привитые крахмалы, акриловые привитые целлюлозы, и их сополимеры. Кроме того, могут быть использованы синтетические полипептиды, такие как полиаспарагиновая кислота и полиглутаминовая кислота.

Необходимо, чтобы кислотный набухаемый в воде, нерастворимый в воде полимер находился в форме свободной кислоты. В общем, желательно, чтобы кислотный набухаемый в воде водонерастворимый полимер выгодно имел, по крайней мере, около 50 молярных процентов, более выгодно, по крайней мере, около 70 молярных процентов, наиболее выгодно, по крайней мере, около 80 молярных процентов, более предпочтительно, по крайней мере, около 90 молярных процентов, и наиболее предпочтительно, в основном, около 100 молярных процентов кислотных функциональных групп в форме свободной кислоты. Альтернативно, в таком случае, кислотный набухаемый в воде водонерастворимый полимер не должен быть существенно нейтрализован при использовании в абсорбирующей композиции настоящего изобретения. В целом, желательно, чтобы кислотный набухаемый в воде водонерастворимый полимер имел степень нейтрализации своих кислотных функциональных групп, которая выгодно меньше, чем около 50 молярных процентов, более выгодно, чем около 30 молярных процентов, предпочтительно менее, чем около 20 молярных процентов, более предпочтительно менее, чем около 10 молярных процентов, и наиболее предпочтительно, в основном, около 0 молярных процентов.

Используемый здесь, термин "основное" вещество, как предполагается, относится к веществу, которое может действовать как донор электронов. В целом, основные, набухаемые в воде, нерастворимые в воде полимеры, используемые в абсорбирующей композиции, обычно являются слабоосновными по природе. Как таковые, основные набухаемые в воде водонерастворимые полимеры, используемые в абсорбирующей композиции, предпочтительно имеют рК_b от около 2 до около 12, более предпочтительно от около 2 до около 10, и наиболее предпочтительно от около 3 до около 6. Иногда может быть более удобно измерять рН мономера или мономеров, используемых для получения полимера. Хотя рН мономера или мономеров и полимера, получаемого из такого мономера или мономеров, может быть не идентичным, такие рН значения должны быть, в основном, сходными. Как таковые, основные набухаемые в воде водонерастворимые полимеры, используемые в абсорбирующей композиции, обычно получают из мономеров, которые предпочтительно имеют рК_b от около 2 до около 12, более предпочтительно от около 2 до около 10, и наиболее предпочтительно от около 3 до около 6. Если полимер получают из двух или более мономеров, то каждый из используемых мономеров, должен предпочтительно иметь рК_b от около 2 до около 12, более предпочтительно от около 2 до около 10, наиболее педпочтительно от около 3 до около 6, хотя могут быть использованы незначительные количества мономеров, имеющих рК_b менее, чем около 2, или более, чем около 12, пока такие мономеры не оказывают отрицательного действия на требуемые свойства набухаемого в воде водонерастворимого полимера, используемого здесь.

Использование основных набухаемых в воде водонерастворимых полимеров, которые являются сильно кислыми, демонстрируя рК_b менее, чем около 2, как установлено, приводит к абсорбирующим композициям, которые обычно не демонстрируют требуемой замедленной скорости поглощения жидкостей. Использование основных набухаемых в воде нерастворимых в воде полимеров, которые являются слишком слабоосновными, демонстрируя рК_b выше, чем около 12, как установлено, обычно приводит к абсорбирующим композициям, которые, в основном, не демонстрируют требуемой способности поглощения жидкости. рК_b основания представляет степень диссоциации или, другими словами, силу основания, и как предполагается, его (рК_b) измеряют в условиях, таких как конкретная температура, при которых будет использоваться набухаемый в воде водонерастворимый полимер. Предпочтительно, рК_а измеряют при около 25^oC. В общем, чем слабее основание, тем выше рК_b значение должно быть. рК_b значения для оснований при различных температурах хорошо известны и могут быть найдены в любом из многочисленных доступных источников, таких как CRC Handbook of Chemistry & Physics, 75^th Edition, edited by David R. Lide, CRC Press (1994).

Пригодные слабоосновные набухаемые в воде водонерастворимые полимеры обычно включают функциональные группы, которые способны действовать как слабые основания. Такие функциональные группы включают, но не ограничены, первичные, вторичные, или третичные аминогруппы, иминогруппы, имидогруппы, и амидогруппы. Предпочтительно, функциональные группы являются амино группами. Обычно функциональные группы присоединены к сшитой полимерной основе. Подходящие полимерные основы включают полиамины, полиэтиленимины, полиакриламиды, и поли(соединения) четвертичного аммония, и их сополимеры. Кроме того, могут быть использованы полимеры на основе природных полисахаридов и к ним относятся хитин и хитозан. Кроме того, могут быть использованы синтетические полипептиды, такие как полиаспарагины, полиглутамины, полилизины, и полиаргинины.

Необходимо, чтобы основный, набухаемый в воде, нерастворимый в воде полимер находился в форме свободного основания. В общем, желательно, чтобы основный набухаемый в воде водонерастворимый полимер выгодно имел, по крайней мере, около 50 молярных процентов, более выгодно, по крайней мере, около 70 молярных процентов, предпочтительно, по крайней мере около 80 молярных процентов, более предпочтительно, по крайней мере, около 90 молярных процентов, и наиболее предпочтительно, в основном, около 100 молярных процентов своих основных функциональных групп в форме свободного основания. Альтернативно, в таком случае, основный набухаемый в воде водонерастворимый полимер не должен быть существенно нейтрализован, при использовании в абсорбирующей композиции настоящего изобретения. В целом, желательно, чтобы основный набухаемый в воде водонерастворимый полимер имел степень нейтрализации своих основных функциональных групп, которая выгодно меньше, чем около 50 молярных процентов, более выгодно менее, чем около 30 молярных процентов, предпочтительно менее, чем около 20 молярных процентов, более предпочтительно менее, чем около 10 молярных процентов, и наиболее предпочтительно, в основном, около 0 молярных процентов.

Кислотный или основный набухаемый в воде водонерастворимый полимер, в большинстве случаев, можно использовать в абсорбирующей композиции в целом ряде форм. Примеры форм, которые кислотный или основный набухаемый в воде водонерастворимый полимер может принимать, включают частицы, хлопья, волокна, пленки, и нетканые структуры. Когда абсорбирующую композицию используют в абсорбирующих продуктах одноразового использования, обычно желательно, чтобы кислый или основный набухаемый в воде водонерастворимый полимер находился в форме дискретных частиц, волокон, хлопьев. Когда он в форме частицы, обычно желательно, чтобы частица имела максимальный размер поперечного сечения выгодно в пределах от около 50 микрометров до около 2 000 микрометров, предпочтительно в пределах от около 100 микрометров до около 1 000 микрометров, и более предпочтительно в пределах от около 300 микрометров до около 600 микрометров.

Коммерчески доступные суперабсорбенты обычно находятся, в основном, в нейтрализованной или солевой форме. Это потому, что, в целом, для того, чтобы иметь относительно высокую емкость для поглощения жидкости, набухаемый в воде водонерастворимый полимер должен быть полиэлектролитом. Однако как обсуждалось здесь, кислые или основные набухаемые в воде водонерастворимые полимеры, используемые в данном изобретении, находятся, в основном, в форме свободной кислоты или свободного основания, соответственно. Кроме того, поскольку кислотные или основная функциональность, соответственно, таких набухаемых в воде водонерастворимых полимеров, используемых здесь, относительно слабая по природе, такие слабокислотные или основные функциональности легко не диссоциируют при помещении в жидкость, такую как вода или водный раствор хлорида натрия. Поэтому, такие слабокислотные или основные набухаемые в воде водонерастворимые полимеры в форме свободной кислоты или свободного основания, соответственно, обычно не имеют, сами по себе, относительно высокую емкость поглощения жидкости.

В настоящем изобретении было обнаружено, однако, что когда такой кислотный или основный набухаемый в воде водонерастворимый полимер, в основном, в форме свободной кислоты или свободного основания, соответственно, смешивают с основным вторым веществом или кислотным вторым веществом, соответственно, то получающаяся абсорбирующая композиция будет демонстрировать как относительно высокую способность поглощения жидкости, так и относительно медленную скорость поглощения жидкости. Это, как полагают, имеет место потому, что когда смесь помещают в водный раствор, кислотный или основный набухаемый в воде водонерастворимый полимер, в основном, в форме свободной кислоты или свободного основания, соответственно, взаимодействует с основным вторым веществом или кислотным вторым веществом, соответственно, и химическое равновесие смещается в пользу превращения кислотного или основного набухаемого в воде водонерастворимого полимера из формы свободной кислоты или свободного основания, соответственно, в форму соответствующей соли. Как таковая, смесь, включающая превращенный набухаемый в воде водонерастворимый полимер, теперь будет демонстрировать относительно высокую способность поглощения жидкости. Однако поскольку превращение набухаемого в воде водонерастворимого полимера, из формы свободной кислоты или свободного основания, соответственно, в форму соответствующей соли представляет относительно медленный процесс ионизации и ионной диффузии в полимере, набухаемый в воде водонерастворимый полимер также будет демонстрировать относительно медленную скорость поглощения жидкости. Кроме того, превращение набухаемого в воде водонерастворимого полимера, из формы свободной кислоты или свободного основания, соответственно, в форму соответствующей соли в электролит-содержащем растворе, таком как водный раствор хлорида натрия, имеет значительное обессоливающее действие на электролит-содержащий раствор, тем самым улучшая связанную с поглощением жидкости характеристику смеси, включающей набухаемый в воде водонерастворимый полимер, облегчая связанное с отравлением солью действие.

В противоположность вышеупомянутому, было установлено, что одно вещество или полимер, включающий как кислотные так и основные функциональные группы в пределах своей молекулярной структуры, не демонстрирует требуемых, описанных здесь, абсорбирующих свойств. Это, как полагают, происходит потому, что такие кислыми основные функциональные группы в пределах одной молекулярной структуры обычно могут взаимодействовать друг с другом и это может приводить к сверхсшитой полимерной структуре. Как таковую, обычно невозможно получить абсорбирующую композицию данного изобретения путем получения сополимера из кислотного и основного мономеров или путем получения дисперсии на молекулярном уровне, такую как в водном растворе, водорастворимых кислотных или основных веществ, поскольку во время такой сополимеризации или (такого) диспергирования на молекулярном уровне кислотные или основные вещества обычно могут взаимодействовать друг с другом и сшиваться.

В одном варианте воплощения данного изобретения, абсорбирующая композиция будет включать смесь слабокислотного набухаемого в воде водонерастворимого полимера, в основном, в форме свободной кислоты, и основного второго вещества. Примеры пригодных основных вторых веществ включают, но ими не ограничиваются, полимерные основные вещества, такие как полиамины, полиимины, полиамиды, поли (соединения) четвертичного аммония, хитины, хитозаны, полиаспарагины, полиглутамины, полилизины, и полиаргинины; органические основные вещества, такие как органические соли и алифатические и ароматические амины, имины, и амиды; и неорганические основания, такие как металлические оксиды, такой как оксид алюминия; гидроксиды, такой как гидроксид бария; соли, такая как карбонат калия; и смеси их. Основное второе вещество может быть либо сильным, либо слабым основанием. Однако сила основности основного второго вещества, как было установлено, оказывает действие на скорость абсорбции жидкости абсорбирующей композицией. В общем, абсорбирующая композиция, включающая относительно более сильное основное второе вещество, будет демонстрировать относительно более быструю скорость абсорбции жидкости по сравнению с абсорбирующей композицией, включающей относительно более слабое основное второе вещество.

В одном полезном варианте воплощения настоящего изобретения, основное второе вещество может быть также соответственно набухаемым в воде водонерастворимым полимером. В таком варианте воплощения, как кислотный набухаемый в воде водонераствор