Структура, имеющая сбалансированный рн профиль

Структура, имеющая сбалансированный рн профиль

Реферат

 

Описана абсорбирующая структура, включающая кислый или основной набухающий в воде водонерастворимый полимер, второе основное или кислое вещество и, возможно, буферный агент, причем абсорбирующая структура проявляет желательные абсорбирующие свойства. Особенно, настоящее изобретение относится к абсорбирующей структуре, обладающей способностью абсорбировать большое количество жидкости, сохраняя при этом, по существу, желаемый и сбалансированный рН профиль на или по поверхности абсорбирующей структуры. Абсорбирующую структуру используют в абсорбирующих изделиях одноразового пользования, таких как те, которые предназначены для абсорбирования жидкостей организма. 4 с. и 60 з.п.ф-лы, 3 ил., 7 табл.

Настоящее изобретение относится к абсорбирующей структуре, включающей кислый или основной набухающий в воде водонерастворимый полимер, основное или кислое вещество и, возможно, буферный агент, причем абсорбирующая структура проявляет желательные абсорбирующие свойства. Особенно, настоящее изобретение относится к абсорбирующей структуре, способной абсорбировать большое количество жидкости при сохранении желательного и сбалансированного рН-профиля на или по верхней поверхности абсорбирующей структуры. Абсорбирующую структуру используют в абсорбирующих изделиях одноразового пользования таких, которые используют для абсорбирования жидкостей организма.

Использование набухающих в воде, главным образом, водонерастворимых абсорбирующих веществ, обычно известных как суперабсорбенты (сверхабсорбенты), в абсорбирующих изделиях одноразового пользования является известным. Такие абсорбирующие вещества обычно используют в абсорбирующих изделиях одноразового пользования, таких как пеленки, тренировочные штаны, изделия для взрослых людей, страдающих недержанием мочи, и женские гигиенические изделия, с целью повышения абсорбирующей способности таких изделий при уменьшении их общего объема. Такие абсорбирующие вещества обычно находятся в абсорбирующих изделиях одноразового пользования в волокнистой матрице, такой как матрица из древесной целлюлозобумажной пыли. Матрица из древесной целлюлозобумажной пыли обычно имеет абсорбирующую способность, равную около 6 г жидкости на один грамм пыли. Суперабсорбирующие вещества обычно имеют абсорбирующую способность, равную, по меньшей мере, около 10-кратной величины, предпочтительно около 20-кратной и часто до 100-кратной величины их массы в воде. Очевидно, что введение таких абсорбирующих веществ в абсорбирующие изделия одноразового пользования может уменьшить общий объем при повышении абсорбирующей способности таких изделий.

Суперабсорбирующее вещество, которое обычно используют в абсорбирующих изделиях одноразового пользования, представляет собой, в основном, нейтрализованную форму сшитого полимера, такую как натриевая соль сшитой полиакриловой кислоты. Сшитый полимер в форме соли обычно используют потому, что способность абсорбировать водные жидкости у сшитого, но, в основном, не нейтрализованного полимера является обыкновенно очень низкой по сравнению с нейтрализованной, то есть солевой, формой сшитого полимера. Однако одним из потенциально выгодных аспектов использования ненейтрализованной формы сшитого полимера является то, что такое вещество способно обменивать некоторые катионы, присутствующие в моче или других жидкостях организма, которые обыкновенно повреждают абсорбирующие изделия одноразового пользования. Напротив, в основном, нейтрализованная форма сшитого полимера обычно не позволяет происходить такому ионному обмену.

Поэтому целью настоящего изобретения является использование, в основном, ненейтрализованной формы сшитого полимера в абсорбирующем изделии одноразового пользования в сочетании с другим веществом, способным нейтрализовать сшитый полимер in situ, в том случае, когда моча или другие жидкости организма будут контактировать с абсорбирующим изделием одноразового пользования. Использование, в основном, ненейтрализованной формы сшитого полимера будет способствовать уменьшению содержания ионов в жидкости организма благодаря ионному обмену. Уменьшение концентрации ионов в жидкости организма, контактирующей с абсорбирующим изделием одноразового пользования, является обычно полезной, поскольку абсорбирующая способность сшитого полимера обычно имеет обратную зависимость от концентрации ионов в жидкости, подлежащей абсорбированию. Кроме того, при синтезе, в основном, ненейтрализованной формы сшитого полимера получают лучше сшитую полимерную сетку, чем при синтезе, в основном, нейтрализованной формы сшитого полимера, так как образование дефектов полимерной сетки при этом обычно сводится к минимуму, что способствует увеличению абсорбирующей способности сшитого полимера. Следовательно, другой потенциальной выгодой от использования, в основном, ненейтрализованной формы сшитого полимера, который нейтрализуют in situ, в абсорбирующем изделии одноразового пользования является улучшение абсорбции жидкости и ее распределения, происходящих в абсорбирующем изделии одноразового пользования, так как при этом могут быть устранены проблемы, вызываемые быстрым набуханием, в основном, нейтрализованной формы сшитого полимера.

Сложностью использования, в основном, ненейтрализованной формы сшитого полимера с нейтрализацией сшитого полимера "ин ситу" является необходимость поддержания сбалансированного рН-профиля на поверхности абсорбирующего изделия одноразового пользования. В процессе нейтрализации сшитого полимера "ин ситу" после контакта с жидкостью организма может происходить временной дисбаланс рН вследствие различия в скорости растворения или ионизации вещества, используемого для нейтрализации сшитого полимера, и скорости диффузии ионов к ненейтрализованным областям в сшитом полимере, приводящей к нейтрализации. Этот временной дисбаланс рН может привести к нежелательному щелочному рН или кислому рН в абсорбирующем изделии одноразового пользования на границе с кожей пользователя, что может вызвать раздражение кожи. Поэтому необходимо контролировать рН в той части абсорбирующего изделия одноразового пользования, которая контактирует или каким-либо другим образом находится вблизи или на границе с кожей носящего ее человека или пользователя. Посредством лучшего регулирования рН в той части абсорбирующего изделия одноразового пользования, которая вступает в контакт или каким-либо другим образом находится вблизи или на границе с кожей пользователя, вероятность раздражения кожи может быть уменьшена.

Следовательно, целью настоящего изобретения является получение такой абсорбирующей структуры, которая абсорбирует большое количество жидкости, такое как приблизительно при такой же предельной абсорбирующей способности по сравнению с абсорбирующей структурой, содержащей коммерчески доступные суперабсорбирующие вещества, причем абсорбирующая структура содержит, главным образом, желательный и сбалансированный профиль рН на или по верхней поверхности абсорбирующей структуры.

Задачей настоящего изобретения является также получение абсорбирующей структуры, содержащей, в основном, ненейтрализованную форму сшитого полимера в сочетании с недорогим веществом, нейтрализующим сшитый полимер in situ, поскольку такое решение может понизить общую стоимость абсорбирующей структуры.

Задачей настоящего изобретения является также создание абсорбирующей структуры, которая может быть изготовлена простым способом при минимальных затратах основных веществ и добавок с целью снижения общей стоимости изготовления абсорбирующей структуры, а также уменьшения потенциально возможных вредных воздействий таких добавок на общие абсорбирующие свойства абсорбирующей структуры.

Задачей настоящего изобретения, кроме того, является получение абсорбирующей структуры, проявляющей уникальные свойства для того, чтобы такая абсорбирующая структура могла найти новое применение.

Согласно одному аспекту настоящее изобретение касается абсорбирующей структуры, способной абсорбировать большое количество жидкости при сохранении, в основном, желательного и сбалансированного рН-профиля по верхней поверхности абсорбирующей структуры.

Один из вариантов воплощения настоящего изобретения касается абсорбирующей структуры, предназначенной для использования в условиях контакта ее с кожей носящего ее человека, когда абсорбирующая структура имеет верхнюю поверхность, ориентированную по направлению к коже носящего ее человека, и нижнюю поверхность, ориентированную в направлении от кожи носящего ее человека, причем абсорбирующая структура, кроме того, содержит: а) набухающий в воде водонерастворимый полимер, содержащий кислотные функциональные группы, причем набухающий в воде водонерастворимый полимер содержит, по меньшей мере, около 50 молярных процентов кислотных функциональных групп в форме свободной кислоты; и б) основное вещество; при этом абсорбирующая структура имеет величину Капиллярной Впитывающей Способности (Емкости) (a Wicking Capacity), равную, по меньшей мере, около 5 г на один грамм абсорбирующей структуры, и рН на верхней поверхности, сохраняющийся в пределах от около 3 до около 8.

Согласно другому варианту воплощения настоящее изобретение касается абсорбирующей структуры, предназначенной для использования ее в условиях контакта с кожей носящего ее человека, когда абсорбирующая структура имеет верхнюю поверхность, ориентированную по направлению к коже носящего ее человека, и нижнюю поверхность, ориентированную в направлении от кожи носящего ее человека, причем абсорбирующая структура, кроме того, содержит: а) набухающий в воде, водонерастворимый полимер, содержащий основные функциональные группы, причем набухающий в воде водонерастворимый полимер содержит, по меньшей мере, около 50 молярных процентов основных функциональных групп в форме свободного основания; и б) кислое вещество; при этом абсорбирующая структура имеет величину Капиллярной Впитывающей Способности (a Wicking Capacity), равную, по меньшей мере, около 5 г на один грамм абсорбирующей структуры, и рН на верхней поверхности, сохраняющийся в пределах от около 3 до около 8.

Согласно еще одному аспекту настоящее изобретение касается абсорбирующего изделия одноразового пользования, включающего абсорбирующую структуру согласно настоящему изобретению, которая проявляет желаемые абсорбирующие свойства и желаемую величину показателя рН.

Согласно еще одному из вариантов воплощения настоящего изобретения абсорбирующее изделие одноразового пользования включает проницаемый для жидкости верхний слой, прикрепленный к верхнему слою обратный (задний или изнаночный) слой и расположенную между проницаемым для жидкости верхним слоем и обратным слоем абсорбирующую структуру, проявляющую желаемые свойства поглощать жидкость и регулировать величину рН.

Фиг. 1 иллюстрирует устройство, используемое при определении показателей Свободного Набухания и Впитывающей Способности под Нагрузкой абсорбирующей композиции.

Фиг. 2 иллюстрирует устройство, используемое при определении Капиллярной Впитывающей Способности (a Wicking Capacity) абсорбирующей структуры, а также показателей рН по верхней поверхности абсорбирующей структуры.

Фиг. 3 иллюстрирует устройство, используемое при определении Скорости ионизации вещества.

В настоящем было обнаружено, что может быть получена абсорбирующая структура, проявляющая относительно высокую способность абсорбировать жидкость, а также сохранять, в основном, желаемый и сбалансированный рН-профиль на или по верхней поверхности абсорбирующей структуры. Согласно настоящему изобретению абсорбирующая структура включает верхнюю поверхность, ориентированную по направлению к коже носящего ее человека, и нижнюю поверхность, ориентированную в направлении от кожи носящего ее человека. Используемый термин "верхняя поверхность" означает такую поверхность абсорбирующей структуры, которая предназначена для ношения около тела носящего ее человека или примыкая к нему, в то время как "нижняя поверхность" находится, в общем, на противоположной стороне абсорбирующей структуры относительно верхней поверхности и предназначена для ношения в направлении от тела носящего ее человека, но по направлению, например, к нижнему белью в случае ношения абсорбирующей структуры.

Абсорбирующая структура по настоящему изобретению обычно включает, по меньшей мере, два различных компонента. Первым компонентом является набухающий в воде водонерастворимый полимер. При использовании в абсорбирующей структуре по настоящему изобретению набухающий в воде водонерастворимый полимер необходим для того, чтобы получить абсорбирующую структуру, характеризуемую ее способностью абсорбировать жидкость. Поэтому набухающий в воде водонерастворимый полимер должен быть эффективным для придания абсорбирующей структуре способности абсорбировать жидкость в желаемой степени.

Используемые термины "включают", "включает", "включающие" или подобные являются синонимами терминам "включающий", "имеющий", "содержащий" или "характеризующийся тем" и предназначены включать или распространяться на другие, а не исключать дополнительные, не названные компоненты, элементы или стадии способа.

Используемый термин "набухающий водонерастворимый" подразумевает вещество, которое под воздействием избытка воды набухает до его равновесного объема, но не растворяется в растворе. Поэтому в процессе абсорбции воды набухающее в воде водонерастворимое вещество обычно сохраняет свою первоначальную особенность или физическую структуру, но в сильно расширенном состоянии и, таким образом, должно иметь достаточную физическую целостность, чтобы противостоять потоку и слиянию с соседними частицами.

Вещество в данном случае считается "водорастворимым", если оно существенно растворяется в избытке воды с образованием раствора, теряя при этом свою первоначальную форму, обычно в виде частиц, и приобретая, по существу, молекулярную дисперсность в водном растворе. Как правило, водорастворимое вещество является свободным от сшивки в существенной степени, поскольку сшивка имеет тенденцию придавать веществу нерастворимость в воде.

Одним из свойств набухающего в воде водонерастворимого полимера, релевантным его эффективности придавать абсорбирующей структуре способность абсорбировать воду в желаемом количестве, является его молекулярная масса. Обычно набухающий в воде водонерастворимый полимер с более высокой молекулярной массой имеет более высокую способность абсорбировать жидкость по сравнению с набухающим в воде водонерастворимым полимером с более низкой молекулярной массой.

Набухающий в воде водонерастворимый полимер, используемый в абсорбирующей структуре, обычно может иметь широкий диапазон величин молекулярной массы. Набухающий в воде водонерастворимый полимер с относительно высокой молекулярной массой часто является выгодным для использования в настоящем изобретении. Тем не менее, для использования в настоящем изобретении обычно является пригодным широкий диапазон величин молекулярной массы. Выгодно, если набухающие в воде водонерастворимые полимеры, пригодные для использования в настоящем изобретении, имеют среднемассовую молекулярную массу свыше около 100000, более выгодно - свыше около 200000, подходящей является среднемассовая молекулярная масса свыше около 500000 и более подходящей - свыше около 1000000 и вплоть до около 10000000. Методы определения молекулярной массы полимера известны специалистам.

Иногда более удобно выражать молекулярную массу полимера посредством вязкости 1,0%-ного водного раствора полимера при 25^oС. Пригодные для использования в настоящем изобретении полимеры имеют вязкость их 1,0%-ного водного раствора полимера при 25^oС от около 100 сантипуаз (100 мПас) до около 80000 сантипуаз (80000 мПас), более подходяще от около 500 сантипуаз (500 мПас) до около 80000 сантипуаз (80000 мПас) и наиболее подходяще от около 1000 сантипуаз (1000 мПас) до около 80000 сантипуаз (80000 мПас).

Используемый в абсорбирующей композиции набухающий в воде водонерастворимый полимер обычно подвергается сшивке. Степень сшивки обыкновенно должна быть более той минимальной степени, которая достаточна для придания полимеру водонерастворимости, но менее той максимальной степени сшивки, при которой полимер сохраняет достаточную набухаемость в воде для того, чтобы набухающий в воде водонерастворимый полимер абсорбировал желаемое количество жидкости.

Сшивка полимера обыкновенно может быть достигнута любыми из двух различных видов сшивающих агентов. Первым видом сшивающего агента является сшивающий агент, способный полимеризоваться. Пригодными полимеризующимися сшивающими агентами являются обычно сшивающие агенты, реакционноспособные по отношению к мономеру или мономерам, используемым при получении полимера и, следовательно, содержащие обычно, по меньшей мере, две функциональные группы, способные к взаимодействию с мономерами. Примеры пригодных полимеризующихся сшивающих агентов включают этиленненасыщенные мономеры, такие как N, N'-метиленбисакриламид в случае свободнорадикальной полимеризации и полиамины или полиолы в случае конденсационной полимеризации.

Вторым видом сшивающего агента является латентный сшивающий агент. Латентные сшивающие агенты обыкновенно могут быть либо полимеризующимися, либо неполимеризующимися. Неполимеризующиеся сшивающие агенты обычно не принимают участия в общем полимеризационном процессе, но, вместо этого, являются реакционноспособными по отношению к полимеру позднее, в то время, когда создаются условия, необходимые для процесса поперечной сшивки. Полимеризующиеся сшивающие агенты, наоборот, принимают участие в общем полимеризационном процессе, но обыкновенно не вызывают внутримолекулярной сшивки. Внутримолекулярная сшивка обычно происходит лишь позднее, при создании условий, требуемых для поперечной сшивки. Подходящие для последующей обработки условия включают термообработку, такую как при температуре выше около 60^oС, облучение ультрафиолетовыми лучами, микроволновое облучение, обработку паром или в условиях высокой влажности, обработку при повышенном давлении или органическим растворителем.

Пригодные для использования в настоящем изобретении латентные неполимеризующиеся сшивающие агенты обычно являются водорастворимыми. Подходящим латентным неполимеризующимся сшивающим агентом является органическое соединение, содержащее, по меньшей мере, две функциональные группы или функциональности, способные к взаимодействию с карбокси, карбоксильными, амино или гидроксильными группами полимера. Примеры пригодных латентных неполимеризующихся сшивающих агентов включают (но не ограничиваются) диамины, полиамины, диолы, полиолы, поликарбоновые кислоты и полиоксиды. Другие пригодные латентные неполимеризующиеся сшивающие агенты включают ионы металлов с более чем двумя положительными зарядами, такие как: катионы трехвалентных алюминия, железа и церия (Al³⁺, Fe³⁺, Се³⁺) и четырехвалентных церия, титана и циркония (Ce⁴⁺, Ti⁴⁺, Zr⁴⁺) и трехвалентного хрома (Сr³⁺).

В том случае, когда полимером является катионный полимер, подходящим латентным неполимеризующимся сшивающим агентом является полианионное вещество, такое как полиакрилат натрия, карбоксиметилцеллюлоза или полифосфаты.

Пригодные для использования в настоящем изобретении латентные полимеризующиеся сшивающие агенты являются обычно водорастворимыми и реакционноспособными по отношению к мономеру или мономерам, используемым для получения набухающего в воде водонерастворимого полимера. Латентные полимеризующиеся сшивающие агенты обычно содержат, по меньшей мере, одну функциональную группу или функциональность, способные взаимодействовать с мономером или мономерами, и, по меньшей мере, одну функциональную группу или функциональность, способные взаимодействовать с любой карбокси, карбоксильной, амино или гидроксильной группами полимера. Примеры подходящих латентных полимеризующихся сшивающих агентов включают (но не ограничиваются) виниловый эфир этиленгликоля, виниловый эфир аминопропанола, диэтиламиноэтилметакрилат, аллиламин, метилаллиламин, этилаллиламин.

Согласно одному из вариантов воплощения настоящего изобретения используемый в абсорбирующей структуре набухающий в воде водонерастворимый полимер является по своей природе кислым. Используемый термин "кислое" вещество относится к веществу, действующему в качестве акцептора электронов и показывающему в водном растворе рН в пределах от около 0 до 7. Соответственно, рН измеряют при температуре около 25^oС. Методы измерения рН водного раствора хорошо известны в данной области техники.

Обычно используемые в абсорбирующей структуре кислые набухающие в воде водонерастворимые полимеры могут быть по своей природе либо сильнокислыми, либо слабокислыми. Сильнокислый набухающий в воде водонерастворимый полимер обычно показывает рКа менее чем около 2. Слабокислый набухающий в воде водонерастворимый полимер обычно показывает рКа более чем около 2. Следовательно, используемые в абсорбирующей структуре кислые набухающие в воде водонерастворимые полимеры могут показывать широкий диапазон величин рКа, но выгодно, если они имеют рКа в пределах от около 2 до около 12, более выгодно в пределах от около 2 до около 10 и подходяще в пределах от около 3 до около 7. Специалисту в данной области понятно, что моноосновная кислота обычно имеет единственное значение рКа, в то время как многоосновные кислоты обычно имеют множество значений рКа. Если не указано иное, то указание на величину рКа многоосновной кислоты относится к величине pКa многоосновной кислоты.

Иногда более удобно измерять рКа мономера или мономеров, используемых для получения полимера. Хотя значения рКа мономера или мономеров и полимера, полученного из этих мономеров, могут быть неидентичными, но эти значения рКа должны быть, по существу, подобными. Следовательно, используемые в абсорбирующей структуре кислые набухающие в воде водонерастворимые полимеры могут быть получены из одного единственного мономера или из смеси мономеров, имеющих широкий диапазон значений рКа, однако выгодно, если такие мономеры имеют значение рКа в пределах от около 0 до около 12, более выгодно в пределах от около 2 до около 10 и подходяще в пределах от около 2 до около 7.

Показатель рКа кислоты характеризует степень диссоциации или, иными словами, силу кислоты и должен измеряться в условиях, таких как определенная температура, при которой набухающий в воде водонерастворимый полимер используют. Соответственно, рКа измеряют при температуре 25^oС. Обыкновенно, чем слабее кислота, тем выше величина показателя рКа. Значение величин показателя рКа для многих кислот при различных температурах хорошо известно и может быть найдено в любом из многих доступных источников, таких как CRC Handbook of Chemistry & Physics 75^th Edition, edited by David R. Lide, CRC Press (1994).

Пригодные кислые набухающие в воде водонерастворимые полимеры содержат функциональные группы, способные действовать в качестве кислоты. Такие функциональные группы включают (но не ограничиваются только ими) карбоксильные группы, сульфогруппы, сульфатные группы, сульфитные группы и фосфатные группы. Пригодными функциональными группами являются карбоксильные группы. Обычно функциональные группы связаны со сшитым основным полимером. Подходящие основные полимеры включают полиакриламиды, поливиниловые спирты, сополимер этилена с малеиновым ангидридом, поливиниловые простые эфиры, полиакриламидометилпропансульфокислоту, полиакриловые кислоты, поливинилпирролидоны, поливинилморфолины и сополимеры предшествующих полимеров. Могут быть также использованы природные полимеры на основе полисахаридов, включающие карбоксиметилцеллюлозы, карбоксиметилкрахмалы, гидроксипропилцеллюлозы, альгины, альгинаты, каррагенаны, привитые акриловые сополимеры крахмалов, привитые акриловые сополимеры целлюлоз и сополимеры предшествующих полимеров. Могут быть также использованы синтетические полипептиды, такие как полиаспаргиновая кислота и полиглутаминовая кислота.

Обычно необходимо, чтобы кислый набухающий в воде водонерастворимый полимер находился в форме свободной кислоты. Обычно является желательным и выгодным, чтобы кислый набухающий в воде водонерастворимый полимер содержал, по меньшей мере, около 50 молярных процентов кислотных функциональных групп в форме свободной кислоты, более выгодно, по меньшей мере, около 70 молярных процентов, подходящим является, по меньшей мере, около 80 молярных процентов, более подходящим, по меньшей мере, около 90 молярных процентов и наиболее подходящим, по существу, около 100 молярных процентов. Затем, в качестве альтернативы, кислый набухающий в воде водонерастворимый полимер не должен быть в существенной степени нейтрализованным при использовании в абсорбирующей структуре по изобретению. В общем случае, является желательным и выгодным, чтобы кислый набухающий в воде водонерастворимый полимер имел степень нейтрализации кислотных функциональных групп менее около 50 молярных процентов, более выгодно менее около 30 молярных процентов, подходящим является менее около 20 молярных процентов, более подходящим - менее около 10 молярных процентов и наиболее подходящим, по существу, около 0 молярных процентов.

Коммерчески доступные суперабсорбенты обычно находятся, по существу, в нейтрализованной или солевой форме. Это вызвано тем, что, обычно, для достижения относительно высокой способности к абсорбции жидкости набухающий в воде водонерастворимый полимер должен являться электролитом. Однако, как уже отмечалось, используемые по настоящему изобретению кислые набухающие в воде водонерастворимые полимеры находятся, по существу, в форме свободной кислоты. Следовательно, такие кислые набухающие в воде водонерастворимые полимеры в форме свободной кислоты, в основном, сами по себе не обладают относительно высокой способностью абсорбировать жидкость.

Однако согласно настоящему изобретению было обнаружено, что в том случае, когда такой кислый набухающий в воде водонерастворимый полимер, находящийся, по существу, в форме свободной кислоты, соединяют или смешивают со вторым, основным, веществом, то полученное сочетание или смесь обнаруживает относительно высокую способность абсорбировать жидкость. Предполагается, что это определяется тем, что при помещении смеси в водный раствор кислый набухающий в воде водонерастворимый полимер, находящийся, по существу, в форме свободной кислоты, взаимодействует со вторым, основным, веществом, причем химическое равновесие этой реакции смещается при этом в сторону превращения кислого набухающего в воде водонерастворимого полимера из формы свободной кислоты в соответствующую солевую форму. Поэтому такая смесь, включающая, по существу, нейтрализованный набухающий в воде водонерастворимый полимер будет в этом случае обнаруживать относительно высокую способность абсорбировать жидкость. Дополнительно, превращение набухающего в воде водонерастворимого полимера из формы свободной кислоты в соответствующую солевую форму в растворе, содержащем электролит, таком как водный раствор хлорида натрия или мочевины, может оказывать существенное обессоливающее воздействие на раствор, содержащий электролит, улучшая, благодаря этому, характеристики абсорбирования жидкости смеси, включающей набухающий в воде водонерастворимый полимер, за счет смягчения любого вредного солевого воздействия.

Согласно другому варианту воплощения изобретения используемый в абсорбирующей структуре набухающий в воде водонерастворимый полимер является по своей природе основным. Используемый термин "основное" вещество относится к веществу, которое может выполнять функцию донора электронов и показывает в водном растворе рН в пределах от 7 до около 14. Соответственно, значение показателя рН определяют при температуре 25^oС. Методы измерения показателя рН известны в данной области техники.

В общем случае, используемые в абсорбирующей структуре основные набухающие в воде водонерастворимые полимеры могут быть по своей природе либо сильноосновными, либо слабоосновными. Обыкновенно основной набухающий в воде водонерастворимый полимер, являющийся сильноосновным, показывает рКа свыше около 12. Основной набухающий в воде водонерастворимый полимер, являющийся слабоосновным, обыкновенно показывает рКа менее чем около 12. Таким образом, используемые в абсорбирующей структуре основные набухающие в воде водонерастворимые полимеры могут показывать широкий диапазон значений рКа, однако выгодно, если они имеют величину рКа в пределах от около 2 до около 14, более выгодно в пределах от около 4 до около 12 и подходящим является значение рКа в пределах от около 7 до около 11. Для специалиста в данной области техники понятно, что моноосновное основание обычно имеет одно единственное значение рКа, в то время как многоосновные основания имеют множество значений рКа. Если не указано иное, то указание на показатель рКа многоосновного основания относится к показателю pKa₁ многоосновного основания.

В некоторых случаях более удобно измерять рКа мономера или мономеров, используемых для получения полимера. Несмотря на то что значения рКа мономера или мономеров и полученного из таких мономеров полимера могут являться неидентичными, однако такие значения рКа должны быть, по существу, подобными. Таким образом, используемые в абсорбирующей структуре основные набухающие в воде водонерастворимые полимеры могут быть получены из одного единственного мономера или из смеси мономеров, имеющих широкий диапазон значений рКа, однако является выгодным, если такие мономеры имеют значение рКа в пределах от около 2 до около 14, более выгодно в пределах от около 4 до около 12 и является подходящим значение рКа в пределах от около 7 до около 11.

Показатель рКа характеризует степень диссоциации или иными словами, силу основания и должен измеряться в условиях, таких как определенная температура, при которой набухающий в воде водонерастворимый полимер используют. Соответственно, рКа измеряют при температуре около 25^oС. Обычно, чем слабее основание, тем ниже величина рКа. Величины рКа для многих оснований при различных температурах хорошо известны и могут быть найдены в любом из многих доступных источников, таких как CRC Handbook of Chemistry & Physics 75^th Edition, edited by David R. Lide, CRC Press (1994).

Пригодные основные набухающие в воде водонерастворимые полимеры содержат функциональные группы, способные действовать в качестве оснований. Такие функциональные группы включают (но не ограничиваются ими) первичные, вторичные, третичные аминогруппы, иминогруппы, имидогруппы, амидогруппы и четвертичные аммониевые группы. Подходящими функциональными группами являются первичные аминогруппы и четвертичные аммониевые группы. Обычно функциональные группы связаны со сшитым основным полимером. Подходящие основные полимеры включают полиамины, полиэтиленимины, полиакриламиды, гидроокись полидиаллилдиметиламмония и четвертичные аммониевые полисоединения, а также их сополимеры. Могут быть также использованы природные полимеры на основе полисахаридов, включающие хитин и хитозан. Также могут быть использованы синтетические полипептиды, такие как полиаспаргины, полиглутамины, полилизины и полиаргинины.

Обычно требуется, чтобы основной набухающий в воде водонерастворимый полимер находился в форме свободного основания. В общем случае является желательным и выгодным, чтобы основной набухающий в воде водонерастворимый полимер содержал, по меньшей мере, около 50 молярных процентов основных функциональных групп в форме свободного основания, более выгодно, по меньшей мере, около 70 молярных процентов, подходящим является, по меньшей мере, около 80 молярных процентов, более подходящим по меньшей мере, около 90 молярных процентов и наиболее подходящим около 100 молярных процентов. Затем, в качестве альтернативы, основной набухающий в воде водонерастворимый полимер не должен являться в существенной степени нейтрализованным при использовании его в абсорбирующей структуре по настоящему изобретению. В общем, является желательным и выгодным, чтобы основной набухающий в воде водонерастворимый полимер имел степень нейтрализации основных функциональных групп менее около 50 молярных процентов, более выгодно - менее около 30 молярных процентов, подходящей является степень нейтрализации менее около 20 молярных процентов, более подходящей - менее около 10 молярных процентов и наиболее подходящей, по существу, менее около 0 молярных процентов.

Коммерчески доступные суперабсорбенты обычно находятся, по существу, в нейтрализованной или солевой форме. Это определяется тем, что, в общем случае, для достижения относительно высокой способности абсорбировать жидкость набухающий в воде водонерастворимый полимер должен являться полиэлектролитом. Однако, как уже отмечалось, используемые согласно настоящему изобретению основные набухающие в воде водонерастворимые полимеры находятся, по существу, в форме свободного основания. Следовательно, сами по себе такие основные набухающие в воде водонерастворимые полимеры в форме свободного основания не обладают относительно высокой способностью абсорбировать жидкость.

Однако согласно настоящему изобретению было обнаружено, что при сочетании или смешении такого основного набухающего в воде водонерастворимого полимера со вторым кислым веществом, полученное сочетание или смесь проявляет относительно высокую способность абсорбировать жидкость. Предполагается, что это определяется тем, что при помещении такой смеси в водный раствор находящийся, по существу, в форме свободного основания основной набухающий в воде водонерастворимый полимер, взаимодействует со вторым кислым веществом, причем химическое равновесие этой реакции смещается при этом в сторону превращения основного набухающего в воде водонерастворимого полимера из формы свободного основания в соответствующую солевую форму. Поэтому такая смесь, включающая, по существу, нейтрализованный набухающий в воде водонерастворимый полимер, будет в этом случае обнаруживать относительно высокую способность абсорбировать жидкость. Дополнительно превращение набухающего в воде водонерастворимого полимера из его формы свободного основания в соответствующую солевую форму в растворе, содержащем электролит, таком как водный раствор хлорида натрия или мочевины, может оказывать существенное обессоливающее воздействие на раствор, содержащий электролит, улучшая благодаря этому характеристики способной абсорбировать жидкость смеси, включающей набухающий в воде водонерастворимый полимер, за счет смягчения любого вредного солевого воздействия.

В противоположность вышесказанному было обнаружено, что одно единственное вещество или полимер, содержащее как кислотные, так и основные функциональные группы в их молекулярной структуре, не обнаруживают описанных выше желаемых абсорбирующих свойств. Предполагается, что это обусловлено тем, что такие кислотные и основные функциональные группы внутри единой молекулярной структуры обычно взаимодействуют друг с другом и могут привести к чрезмерно сшитой (пересшитой) полимерной структуре. Таким образом, обычно невозможно получить абсорбирующую структуру согласно настоящему изобретению посредством получения сополимера из кислых и основных мономеров или посредством приготовления дисперсии на молекулярном уровне, такой как в водном растворе водорастворимых кислых и основных веществ, поскольку в процессе такой сополимеризации или в дисперсии на молекулярном уровне кислые и основн