Полиакриловая кислота на основе полученной из биологического сырья акриловой кислоты и ее производных

Полиакриловая кислота на основе полученной из биологического сырья акриловой кислоты и ее производных

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к получению полиакриловой кислоты (РАА) на основе полученной из биологического сырья акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, полученных из гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей. Более конкретно, настоящее изобретение относится к полимеризации полученной из биологического сырья ледяной акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, для образования РАА или суперабсорбирующего полимера (SAP).

Уровень техники

Акриловая кислота или акрилат имеют множество промышленных применений, как правило, потребляемых в виде полимеров. В свою очередь, эти полимеры широко используются в производстве, среди прочего, адгезивов, связующих веществ, покрытий, красок, полиролей, моющих средств, флокулянтов, диспергаторов, тиксотропных веществ, секвестрантов и суперабсорбирующих полимеров, которые используются в одноразовых абсорбирующих изделиях, в том числе подгузниках и гигиенических продуктах, например. Акриловую кислоту обычно получают из источников нефти. Например, акриловую кислоту уже давно получают путем каталитического окисления пропилена. Эти и другие способы получения акриловой кислоты из источников нефти, описаны в Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 1, pgs. 342-369 (5^th Ed., John Wiley & Sons, Inc., 2004). Акриловая кислота, полученная из нефти, способствует парниковым выбросам благодаря своему высокому содержанию углерода на основе нефти. Дополнительно, нефть является не возобновляемым материалом, так как сотни тысяч лет необходимы для природного образования и только короткое время для потребления. Поскольку нефтехимические ресурсы становятся все более скудными, дорогими и подчиняются правилам для выбросов CO₂, существует растущий спрос на полученную из биологического сырья акриловую кислоту или акрилат, которые могут служить в качестве альтернативы акриловой кислоте или акрилату, полученным из нефти. В течение последних 40-50 лет были сделаны многие попытки, чтобы получить акриловую кислоту или акрилат, полученные из биологического сырья, из источников, отличных от нефти, таких как молочная кислота (также известная как 2-гидроксипропионовая кислота), 3-гидроксипропионовая кислота, глицерин, монооксид углерода и этиленоксид, диоксид углерода и этилен, и кротоновая кислота.

Суперабсорбирующий полимер, полученный из нефти, производится путем полимеризации акриловой кислоты, полученной из нефти, с использованием способов, описанных в Buchholz and Graham (eds), MODERNSUPERABSORENTPOLYMERTECHNOLOGY, J. Wiley & Sons, 1998, стр. 69-117, или недавних патентных заявках, например патентных заявках США 2009/0275470 и 2011/0313113. Акриловая кислота, полученная из нефти, используемая в этих способах, представляет собой ледяную акриловую кислоту с чистотой, превышающей 98%, и, как правило, составляющей 99,5% или выше. Типичные основные примеси в ледяной акриловой кислоте, полученной из нефти, представляют собой пропионовую кислоту, уксусную кислоту, малеиновый ангидрид, малеиновую кислоту, акролеин и фурфурол. С другой стороны, основные примеси в полученной из биологического сырья ледяной акриловой кислоте, производных акриловой кислоты или их смесях, которые получают из гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей, представляют собой пропионовую кислоту, уксусную кислоту и гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси.

Соответственно, существует потребность в коммерчески жизнеспособных способах полимеризации полученной из биологического сырья ледяной акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, полученных путем дегидратации гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей, в PAA для моющих средств, флокулянтов, и других применений; и SAP для использования в подгузниках и других применений.

Сущность изобретения

В одном осуществлении настоящего изобретения, представлена композиция суперабсорбирующего полимера, которую получают из акриловой композиции, при этом акриловая композиция содержит композицию акриловой кислоты, причем композиция акриловой кислоты состоит из акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, при этом композиция акриловой кислоты содержит, по меньшей мере, приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, и при этом часть оставшихся примесей в композиции акриловой кислоты представляет собой гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси.

В другом осуществлении настоящего изобретения, представлена композиция поли(акриловой кислоты), которую получают из акриловой композиции, при этом акриловая композиция включает композицию акриловой кислоты, причем композиция акриловой кислоты состоит из акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, при этом композиция акриловой кислоты содержит, по меньшей мере, приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, и при этом часть оставшихся примесей в композиции акриловой кислоты представляет собой гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси.

Подробное описание изобретения

I Определения

Как используют в данной заявке, термин «поли(акриловая кислота)» относится к гомополимерам акриловой кислоты или сополимерам акриловой кислоты и других мономеров.

Как используют в данной заявке, термин «суперабсорбирующий полимер» относится к полимеру, который способен абсорбировать внутри полимера, по меньшей мере, в 10 раз больше своего веса в деионизированной воде, позволяя регулировать pH системы.

Как используют в данной заявке, термин «ионообменная емкость» относится к теоретической или рассчитанной ионообменной емкости полимера или полимеров в миллиэквивалентах на грамм (мэкв/г) при условии, что каждая не нейтрализованная кислотная или основанная группа нейтрализуется в ионообменном процессе.

Как используют в данной заявке, термин «акриловая композиция» относится к композиции, которая содержит композицию акриловой кислоты и другие материалы, такие как воду, другие растворители или их смеси.

Как используют в данной заявке, термин «композиция акриловой кислоты» относится к композиции, которая состоит из акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей.

Как используют в данной заявке, термин «дистиллированная акриловая кислота» относится к композиции акриловой кислоты с содержанием акриловой кислоты ниже, чем приблизительно 94 мас. %.

Как используют в данной заявке, термин «сырая акриловая кислота» относится к композиции акриловой кислоты с содержанием акриловой кислоты от приблизительно 94 мас. % до приблизительно 98 мас. %.

Как используют в данной заявке, термин «ледяная акриловая кислота» относится к композиции акриловой кислоты с содержанием акриловой кислоты, по меньшей мере, приблизительно 98 мас. %.

Как используют в данной заявке, термин «полученный из биологического сырья» материал относится к возобновляемому материалу.

Как используют в данной заявке, термин «возобновляемый материал» относится к материалу, который получают из возобновляемого ресурса.

Как используют в данной заявке, термин «возобновляемый ресурс» относится к ресурсу, который получают с помощью природного процесса со скоростью, сопоставимой с его скоростью потребления (например, в течение периода времени 100 лет). Ресурс может быть пополнен, природно, или с помощью сельскохозяйственных технологий. Неограничивающие примеры возобновляемых ресурсов включают растения (например, сахарный тростник, свеклу, кукурузу, картофель, цитрусовые, древесные растения, лигноцеллюлозу, гемицеллюлозу, целлюлозные отходы), животных, рыб, бактерии, грибы и лесную продукцию. Эти ресурсы могут быть встречающимися в природе, гибридами или генно-инженерными организмами. Природные ресурсы, такие как нефть, уголь, природный газ и торф, образование которых занимает более 100 лет, не считаются возобновляемыми ресурсами. Поскольку, по меньшей мере, часть материала в соответствии с настоящим изобретением получают из возобновляемого ресурса, который может секвестрировать диоксид углерода, использование материала может уменьшить потенциал глобального потепления и потребление ископаемого топлива.

Как используют в данной заявке, термин «содержание вещества, полученного из биологического сырья» относится к количеству углерода из возобновляемого ресурса в материале в виде процента от веса (массы) общего органического углерода в материале, как определено ASTM D6866-10 Метод В.

Как используют в данной заявке, термин материал, «полученный из нефти» относится к материалу, который получают из ископаемого материала, такого как нефть, природный газ, уголь и т.д.

Как используют в данной заявке, термин «конденсированный фосфат» относится к любым солям, содержащим одну или несколько Р-О-Р связей, образованных углом, общим с РО₄ тетраэдром.

Как используют в данной заявке, термин «циклофосфат» относится к любому циклическому конденсированному фосфату, состоящему из двух или более имеющих общий угол РО₄ тетраэдров.

Как используют в данной заявке, термин «монофосфат» или «ортофосфат» относится к любой соли, анионный фрагмент которой, [РО₄]^3-, состоит из четырех атомов кислорода, расположенных в почти правильной тетраэдрической матрице с приблизительно центральным атомом фосфора.

Как используют в данной заявке, термин «олигофосфат» относится к любым полифосфатам, содержащим пять или менее PO₄ звеньев.

Как используют в данной заявке, термин «полифосфат» относится к любым конденсированным фосфатам, содержащим линейные P-O-P связи, образованные углом, общим с PO₄ тетраэдром, приводя к образованию конечных цепей.

Как используют в данной заявке, термин «ультрафосфат» относится к любому конденсированному фосфату, где, по меньшей мере, два PO₄ тетраэдра анионного фрагмента имеют три общих угла с прилегающими углами.

Как используют в данной заявке, термин «катион» относится к любому атому или группе ковалентно-связанных атомов, имеющих положительный заряд.

Как используют в данной заявке, термин «одновалентный катион» относится к любому катиону с положительным зарядом +1.

Как используют в данной заявке, термин «многовалентный катион» относится к любому катиону с положительным зарядом равным или более, чем +2.

Как используют в данной заявке, термин «анион» относится к любому атому или группе ковалентно-связанных атомов, имеющих отрицательный заряд.

Как используют в данной заявке, термин «гетерополианион» относится к любому аниону с ковалентно связанным XO_p и YO_r полиэдром и включает X-O-Y и возможно Х-О-Х и Y-O-Y связи, где X и Y представляют собой любые атомы и где p и r представляют собой любые положительные целые числа.

Как используют в данной заявке, термин «гетерополифосфат» относится к любому гетерополианиону, где X представляет собой фосфор (P) и Y означает любой другой атом.

Как используют в данной заявке, термин «фосфатный аддукт» относится к любому соединению с одним или более фосфатными анионами, и одним или более нефосфатными анионами, не связанными ковалентно.

Как используют в данной заявке, термины «LA» относится к молочной кислоте, «AA» относится к акриловой кислоте, «AcH» относится к ацетальдегиду и «РА» относится к пропионовой кислоте.

Как используют в данной заявке, термин «разброс значений диаметра частиц» относится к статистическому представлению данной пробы частиц и равен (D_ν,0,90-D_ν,0,10)/D_ν,0,50. Термин «медианный размер частиц» или D_ν,0,50 относится к диаметру частицы, менее которого находятся 50% общего объема частиц. Дополнительно, D_ν,0,10 относится к размеру частицы, отделяющему пробу частицы при 10% по объемной фракции и D_ν,0,90, представляет собой размер частицы, отделяющий пробу частицы при 90% по объемной фракции.

Как используют в данной заявке, термин «конверсия» в % определяют как [скорость втекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин) - скорость вытекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин)]/[скорость втекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин)]*100. Для целей настоящего изобретения, термин «конверсия» означает мольную конверсию, если не указано иное.

Как используют в данной заявке, термин «выход» в % определен как [скорость вытекания продукта (моль/мин)/скорость втекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин)]*100. Для целей настоящего изобретения, термин «выход» означает мольный выход, если не указано иное.

Как используют в данной заявке, термин «селективность» в % определен как [Выход/Конверсия]*100. Для целей настоящего изобретения, термин «селективность» означает мольную селективность, если не указано иное.

Как используют в данной заявке, термин «общая скорость вытекания» в моль/мин и для гидроксипропионовой кислоты определен как: (2/3)*[скорость вытекания C2 (моль/мин)] + [скорость вытекания C3 (моль/мин)]+(2/3)*[скорость вытекания ацетальдегида (моль/мин)] + (4/3)*[скорость вытекания C4 (моль/мин)] + [скорость вытекания гидроксипропионовой кислоты (моль/мин)] + [скорость вытекания виноградной кислоты (моль/мин)] + (2/3)*[скорость вытекания уксусной кислоты (моль/мин)] + [скорость вытекания 1,2-пропандиола (моль/мин)] + [скорость вытекания пропионовой кислоты (моль/мин)] + [скорость вытекания акриловой кислоты (моль/мин)]+(5/3)*[скорость вытекания 2,3-пентандиона (моль/мин)] + (1/3)*[скорость вытекания монооксида углерода (моль/мин)] + (1/3)*[скорость вытекания диоксида углерода (моль/мин)]. Если используют производное гидроксипропионовой кислоты вместо гидроксипропионовой кислоты, указанная выше формула должна быть скорректирована на количество атомов углерода в производном гидроксипропионовой кислоты.

Как используют в данной заявке, термин «C2» означает этан и этилен.

Как используют в данной заявке, термин «C3» означает пропан и пропилен.

Как используют в данной заявке, термин «C4» означает бутан и бутены.

Как используют в данной заявке, термин «общий мольный баланс» или «ТМВ» в % определен как [общая скорость вытекания (моль/мин)/скорость втекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин)]*100.

Как используют в данной заявке, термин «выход акриловой кислоты скорректирован на ТМВ» определен как [выход акриловой кислоты/общий мольный баланс]*100, для учета слегка более высоких потоков в реакторе.

Как используют в данной заявке, термин «часовая объемная скорость газа» или «GHSV» в ч^-1 определен как 60×[Общая скорость потока газа (мл/мин)/объем слоя катализатора (мл)]. Общая скорость потока газа рассчитывается в условиях стандартной температуры и давления (STP; 0°C и 1 атм).

Как используют в данной заявке, термин «часовая объемная скорость жидкости» или «LHSV» в ч^-1 определен как 60×[Общая скорость потока жидкости (мл/мин)/объем слоя катализатора (мл)].

II Поли(акриловая кислота) и способы ее получения

Неожиданно было обнаружено, что полученная из биологического сырья ледяная акриловая кислота, производные акриловой кислоты или их смеси могут быть полимеризованы с получением поли(акриловой кислоты) или суперабсорбирующего полимера с использованием способов, которые аналогичны тем, которые используются в получении поли(акриловой кислоты) или суперабсорбирующего полимера на основе ледяной акриловой кислоты, полученной из нефти, производных акриловой кислоты или их смесей. Хотя примеси, которые присутствуют в полученной из биологического сырья акриловой кислоте, производных акриловой кислоты или их смесях, отличаются от тех, которые присутствуют в ледяной акриловой кислоте, полученной из нефти, производных акриловой кислоты или их смесях, те же самые способы, которые используют для полимеризации ледяной акриловой кислоты, полученной из нефти, производных акриловой кислоты или их смесей (например, способы для суперабсорбирующего полимера, раскрытые в патенте США №7,307,132 (выдан в 2007 г. ) и патентных заявках США 2009/0275470, 2011/0306732, 2011/0313113 и 2012/0091392; все включены в данную заявку путем ссылки), могут быть использованы для полимеризации полученной из биологического сырья ледяной акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей.

В одном осуществлении, обеспечена композиция суперабсорбирующего полимера, которую получают из акриловой композиции, при этом акриловая композиция содержит композицию акриловой кислоты, причем композиция акриловой кислоты состоит из акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, при этом композиция акриловой кислоты содержит, по меньшей мере, приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, и при этом часть оставшихся примесей в композиции акриловой кислоты представляет собой гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси.

Акриловая композиция содержит композицию акриловой кислоты и необязательно другие материалы, такие как, в качестве примера, а не ограничения, воду, другие растворители или их смеси.

Гидроксипропионовая кислота может быть 3-гидроксипропионовой кислотой, 2-гидроксипропионовой кислотой (также называемой молочной кислотой), 2-метилгидроксипропионовой кислотой, или их смесями. Производными гидроксипропионовой кислоты могут быть соли металлов или аммония гидроксипропионовой кислоты, алкильные сложные эфиры гидроксипропионовой кислоты, алкильные сложные эфиры 2-метилгидроксипропионовой кислоты, циклические сложные диэфиры гидроксипропионовой кислоты, ангидрид гидроксипропионовой кислоты или их смесь. Неограничивающие примеры солей металлов гидроксипропионовой кислоты представляют собой натрий гидроксипропионат, калий гидроксипропионат и кальций гидроксипропионат. Неограничивающие примеры алкильных сложных эфиров гидроксипропионовой кислоты представляют собой метилгидроксипропионат, этилгидроксипропионат, бутилгидроксипропионат, 2-этилгексилгидроксипропионат или их смеси. Неограничивающим примером циклических сложных диэфиров гидроксипропионовой кислоты является дилактид.

В одном осуществлении, гидроксипропионовая кислота представляет собой молочную кислоту или 2-метилмолочную кислоту. В другом осуществлении, гидроксипропионовая кислота представляет собой молочную кислоту. Молочная кислота может быть L-молочной кислотой, D-молочной кислотой или их смесями. В одном осуществлении, гидроксипропионовая кислота, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси в примесях в композиции ледяной акриловой кислоты представляют собой молочную кислоту, производные молочной кислоты или их смеси.

Производные акриловой кислоты могут быть олигомерами акриловой кислоты, солями металла или аммония мономерной акриловой кислоты, солями металла или аммония олигомеров акриловой кислоты или их смесями. Неограничивающие примеры солей металла акриловой кислоты представляют собой акрилат натрия и акрилат калия. Неограничивающие примеры алкильных сложных эфиров акриловой кислоты представляют собой металлактат, этиллактат или их смеси.

Акриловая кислота, производные акриловой кислоты или их смеси могут быть получены из возобновляемых ресурсов или материалов. Неограничивающие примеры возобновляемых ресурсов или материалов представляют собой гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси; глицерин; монооксид углерода и этиленоксид; диоксид углерода и этилен; и кротоновую кислоту. В одном осуществлении, возобновляемые ресурсы или материалы представляют собой гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси. В другом осуществлении, возобновляемые ресурсы или материалы представляют собой молочную кислоту, производные молочной кислоты или их смеси. В еще одном осуществлении, возобновляемый ресурс или материал представляет собой молочную кислоту.

В одном осуществлении, композицию суперабсорбирующего полимера получают с помощью стадий, на которых: a) получают предполимеризационный раствор, содержащий: (i) акриловую композицию, и (ii) растворитель; и при этом pH предполимеризационного раствора составляет менее, чем приблизительно 6; b) объединяют инициатор с предполимеризационным раствором с получением полимеризационной смеси; с) полимеризуют полимеризационную смесь с получением геля; и d) сушат гель с получением композиции суперабсорбирующего полимера.

В другом осуществлении, композицию суперабсорбирующего полимера получают с помощью стадий, на которых: a) получают предполимеризационный раствор, содержащий: (i) акриловую композицию, и (ii) растворитель; b) смешивают основание с предполимеризационным раствором с образованием частично нейтрализованного раствора акриловой кислоты, и при этом pH частично нейтрализованного раствора акриловой кислоты составляет менее, чем приблизительно 6; c) объединяют инициатор с частично нейтрализованным раствором акриловой кислоты с получением полимеризационной смеси; d) полимеризуют полимеризационную смесь с получением геля; и e) сушат гель с получением композиции суперабсорбирующего полимера.

В одном осуществлении, композицию суперабсорбирующего полимера получают с помощью стадий, на которых: a) получают предполимеризационный раствор, содержащий: (i) акриловую композицию, и (ii) растворитель; и при этом pH предполимеризационного раствора составляет менее, чем приблизительно 6; b) объединяют инициатор с предполимеризационным раствором с получением полимеризационной смеси; c) полимеризуют полимеризационную смесь с получением геля; d) добавляют агент поперечной сшивки в гель с получением поперечно сшитого по поверхности полимера; и e) сушат поперечно сшитый по поверхности полимер с получением композиции суперабсорбирующего полимера.

В другом осуществлении, композицию суперабсорбирующего полимера получают с помощью стадий, на которых: a) получают предполимеризационный раствор, содержащий: (i) акриловую композицию, и (ii) растворитель; b) смешивают основание с предполимеризационным раствором с образованием частично нейтрализованного раствора акриловой кислоты, и при этом pH частично нейтрализованного раствора акриловой кислоты составляет менее, чем приблизительно 6; c) объединяют инициатор с частично нейтрализованным раствором акриловой кислоты с получением полимеризационной смеси; d) полимеризуют полимеризационную смесь с получением геля; e) добавляют агент поперечной сшивки в гель с получением поперечно сшитого по поверхности полимера; и f) сушат поперечно сшитый по поверхности полимер с получением композиции суперабсорбирующего полимера.

В другом осуществлении, композицию суперабсорбирующего полимера получают с помощью стадий, на которых: a) получают предполимеризационный раствор, содержащий: ледяную акриловую кислоту, метилен бис-акриламид и воду; b) смешивают гидроксид натрия с предполимеризационным раствором с образованием частично нейтрализованного раствора акриловой кислоты; c) объединяют 2,2'-азобис(2-метилпропионамидин)дигидрохлорид с частично нейтрализованным раствором акриловой кислоты с получением полимеризационной смеси; d) полимеризуют полимеризационную смесь с использованием УФ света с получением геля; и e) сушат гель с получением композиции суперабсорбирующего полимера.

В одном осуществлении, растворитель предполимеризационного раствора выбран из группы, включающей воду, органические растворители и их смеси. В еще одном осуществлении, растворителем предполимеризационного раствора является вода. В другом осуществлении, pH предполимеризационного раствора составляет от приблизительно 3 до приблизительно 5. В другом осуществлении, pH частично нейтрализованного раствора акриловой кислоты составляет от приблизительно 3 до приблизительно 5.

В другом осуществлении, количество композиции акриловой кислоты в предполимеризационном растворе составляет от приблизительно 5 мас. % до приблизительно 95 мас. %. В другом осуществлении, количество воды в предполимеризационном растворе составляет от приблизительно 5 мас. % до приблизительно 95 мас. %. В еще одном осуществлении, предполимеризационный раствор дополнительно содержит диспергирующий агент. В одном осуществлении, диспергирующий агент представляет собой карбоксиметилцеллюлозу (CMC).

В другом осуществлении, предполимеризационный раствор дополнительно содержит агент поперечной сшивки. В еще одном осуществлении, агент поперечной сшивки присутствует в количестве менее, чем приблизительно 10 мас. %, исходя из общего количества указанной композиции акриловой кислоты в указанном предполимеризационном растворе. В одном осуществлении, агент поперечной сшивки выбирают из группы, состоящей из ди- или полифункциональных мономеров, имеющих две или более групп, которые могут быть полимеризованы, таких как N,N'-метиленбисакриламид, триметилолпропан триакрилат, этиленгликоль ди(мет)акрилат, или триаллиламин, и других органических агентов поперечной сшивки, которые могут быть очевидными специалистам в данной области техники.

В одном осуществлении, инициатор находится в количестве от приблизительно 0,01 мас. % до приблизительно 10 мас. %, исходя из общего количества композиции акриловой кислоты в предполимеризационном растворе. В другом осуществлении, инициатор может быть добавлен в виде твердого вещества или в комбинации с инициаторным растворителем, где инициатор и инициаторный растворитель образуют жидкий раствор или дисперсию. Неограничивающим примером инициаторного растворителя является вода. Неограничивающие примеры инициаторов представляют собой химические соединения, выбранные из группы, включающей гидропероксиды, перекись водорода, органические пероксиды, азо-соединения, персульфаты, другие окислительно-восстановительные инициаторы, а также их смеси. Неограничивающими примерами гидропероксидов являются трет-бутилгидропероксид и кумолгидропероксид. Неограничивающие примеры органических пероксидов представляют собой ацетилацетон пероксид, метилэтилкетон пероксид, трет-амилперпивалат, трет-бутилперпивалат, трет-бутилпернеогексаноат, трет-бутилперизобутират, трет-бутилпер-2-этилгексаноат, трет-бутилперизононаноат, трет-бутилпермалеат, трет-бутилпербензоат, ди(2-этилгексил)пероксидикарбонат, дициклогексилпероксидикарбонат, ди(4-трет-бутилциклогексил)пероксидикарбонат, димиристилпероксидикарбонат, диацетилпероксидикарбонат, аллил сложные перэфиры, кумилпероксинеодеканоат, трет-бутилпер-3,5,5-три-метилгексаноат, ацетилциклогексилсульфонилпероксид, дилаурилпероксид, дибензоилпероксид и трет-амилпернеодеканоат. Неограничивающие примеры азо-соединений представляют собой 2,2'-азобисизобутиронитрил, 2,2'-азобис(2,4-диметилвалеронитрил), 2,2'-азобис(4-метокси-2,4-диметил-валеронитрил), 2,2'-азобис-{2-[1-(2-гидроксиэтил)-2-имидазолин-2-ил]пропан}дигидрохлорид, 2,2'-азобис-(2-амидинопропан)дигидрохлорид, 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорид и 2,2'-азобис[2-(5-метил-2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорид. Неограничивающие примеры персульфатов представляют собой пероксодисульфат натрия, пероксодисульфат калия и пероксодисульфат аммония. В другом осуществлении, используют смесь двух или более инициаторов.

В другом осуществлении, может быть использован катализатор полимеризации. Неограничивающим примером катализатора полимеризации является TMEDA (N,N,N',N'-тетраметилэтилендиамин). Способы полимеризации с получением композиции суперабсорбирующего полимера могут включать способы свободных радикалов, с раскрытием цикла, конденсации, анионные, катионные или способы облучения. Скорость полимеризации можно регулировать посредством идентичности и количества инициаторов и температуры полимеризации. Полимеризация композиции акриловой кислоты может быть сильно экзотермической, и следовательно, в одном осуществлении, полимеризационный раствор может охлаждаться во время полимеризации.

В одном осуществлении, частично нейтрализованный раствор акриловой кислоты содержит, по меньшей мере, приблизительно 20 мол. % соли акриловой кислоты, исходя из общего количества композиции акриловой кислоты, и при этом соль акриловой кислоты получают на стадии смешивания. В другом осуществлении, частично нейтрализованный раствор акриловой кислоты содержит, по меньшей мере, приблизительно 40 мол. % соли акриловой кислоты, исходя из общего количества композиции акриловой кислоты, и при этом соль акриловой кислоты получают на стадии смешивания. В другом осуществлении, частично нейтрализованный раствор акриловой кислоты содержит, по меньшей мере, приблизительно 60 мол. % соли акриловой кислоты, исходя из общего количества композиции акриловой кислоты, и при этом соль акриловой кислоты получают на стадии смешивания. В другом осуществлении, частично нейтрализованный раствор акриловой кислоты содержит, по меньшей мере, приблизительно 80 мол. % соли акриловой кислоты, исходя из общего количества композиции акриловой кислоты, и при этом соль акриловой кислоты получают на стадии смешивания.

В одном осуществлении, по меньшей мере, приблизительно 20 мол. % композиции акриловой кислоты в частично нейтрализованном растворе акриловой кислоты содержит карбоксилатную группу с катионным противоионом. В другом осуществлении, по меньшей мере, приблизительно 40 мол. % композиции акриловой кислоты в частично нейтрализованном растворе акриловой кислоты содержит карбоксилатную группу с катионным противоионом. В другом осуществлении, по меньшей мере, приблизительно 60 мол. % композиции акриловой кислоты в частично нейтрализованном растворе акриловой кислоты содержит карбоксилатную группу с катионным противоионом. В другом осуществлении, по меньшей мере, приблизительно 80 мол. % композиции акриловой кислоты в частично нейтрализованном растворе акриловой кислоты содержит карбоксилатную группу с катионным противоионом. Неограничивающие примеры оснований представляют собой гидроксид натрия и гидроксид калия.

В другом осуществлении, агент поперечной сшивки добавляют к гелю после завершения полимеризации с получением поперечно сшитого по поверхности полимера, и поперечно сшитый по поверхности полимер сушат с получением композиции суперабсорбирующего полимера. Поперечная сшивка по поверхности первоначально образованных полимеров является предпочтительным способом получения суперабсорбирующих полимеров, имеющих относительно высокую производительность под давлением (PUP), пористость и проницаемость. Неограничивающие примеры способов для получения поперечно сшитого по поверхности полимера представляют собой: те, в которых a) ди- или полифункциональный реагент(ы), способный взаимодействовать с существующими функциональными группами в суперабсорбирующем полимере, наносят на поверхность полимера; b) ди- или поли-функциональный реагент, способный взаимодействовать с другими добавленными реагентами и, возможно, существующими функциональными группами в абсорбирующем полимере таким образом, чтобы повысить уровень поперечной сшивки по поверхности, наносят на поверхность; c) дополнительная реакция(и) индуцируется среди существующих компонентов в суперабсорбирующем полимере, такая, как для того, чтобы образовать более высокий уровень поперечной сшивки на или вблизи поверхности; среди других, которые могут быть очевидны специалистам в данной области техники.

В одном осуществлении, композиция суперабсорбирующего полимера содержит: a) катионообменный абсорбирующий полимер, полученный из акриловой композиции, при этом акриловая композиция содержит композицию акриловой кислоты, причем композиция акриловой кислоты состоит из акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, при этом композиция акриловой кислоты содержит, по меньшей мере, приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, и при этом часть оставшихся примесей в композиции акриловой кислоты представляет собой гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси; и b) анионообменный абсорбирующий полимер, где ионообменная емкость анионообменного абсорбирующего полимера составляет, по меньшей мере, приблизительно 15 мэкв/г.

В одном осуществлении, гидроксипропионовая кислота, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси в примесях в композиции ледяной акриловой кислоты представляют собой молочную кислоту, производные молочной кислоты или их смеси.

В другом осуществлении, катионообменный абсорбирующий полимер составляет от приблизительно 80% до приблизительно 100% в виде не нейтрализованной кислоты и анионообменный абсорбирующий полимер составляет от приблизительно 80% до приблизительно 100% в виде не нейтрализованного основания. В другом осуществлении, анионообменный абсорбирующий полимер получают из мономера, выбранного из группы, состоящей из этиленимина, аллиламина, диаллиламина, 4-аминобутена, алкил оксазолинов, винилформамида, 5-аминопентена, карбодиимидов, формальдазина и меламина; вторичного аминного производного любого из указанных выше; третичного аминного производного любого из указанных выше; и их смесей. В другом осуществлении, анионообменный абсорбирующий полимер получают из мономера, выбранного из группы, состоящей из этиленимина, аллиламина, диаллиламина и их смесей.

В другом осуществлении, композиция суперабсорбирующего полимера содержит: a) анионообменный абсорбирующий полимер, выбранный из группы, состоящей из поли(этиленимина); поли(аллиламина); и их смесей; и b) катионообменный полимер представляет собой гомополимер или сополимер акриловой кислоты, полученный из акриловой композиции, при этом акриловая композиция содержит композицию акриловой кислоты, причем композиция акриловой кислоты состоит из акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, при этом композиция акриловой кислоты содержит, по меньшей мере, приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, и при этом часть оставшихся примесей в композиции акриловой кислоты представляет собой гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси. В другом осуществлении, катионообменный абсорбирующий полимер равномерно поперечно сшит.

В одном осуществлении, содержание вещества, полученного из биологического сырья, в композиции акриловой кислоты составляет более чем приблизительно 3%. В другом осуществлении, содержание вещества, полученного из биологического сырья, в композиции акриловой кислоты составляет более чем 30%. В еще одном осуществлении, содержание вещества, полученного из биологического сырья, в композиции акриловой кислоты составляет более чем приблизительно 90%. В одном осуществлении, содержание вещества, полученного из биологического сырья, в композиции суперабсорбирующего полимера составляет более, чем приблизительно 3%. В другом осуществлении, содержание вещества, полученного из биологического сырья, в композиции суперабсорбирующего полимера составляет более, чем 30%. В еще одном осуществлении, содержание вещества, полученного из биологического сырья, в композиции суперабсорбирующего полимера составляет более, чем приблизительно 90%.

В одном осуществлении, композиция суперабсорбирующего полимера имеет цилиндрическую удерживающая емкость (CRC) от приблизительно 20 г/г до приблизительно 45 г/г. В другом осуществлении, композиция суперабсорбирующего полимера имеет цилиндрическую удерживающую емкость (CRC) от приблизительно 25 г/г до приблизительно 40 г/г. В еще одном осуществлении, композиция суперабсорбирующего полимера имеет цилиндрическую удерживающую емкость (CRC) от приблизительно 30 г/г до приблизительно 35 г/г.

В одном осуществлении, композиция суперабсорбирующего полимера имеет содержание экстрагируемых веществ от