Суперабсорбирующий полимер и способ его изготовления

Суперабсорбирующий полимер и способ его изготовления

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к суперабсорбирующей полимерной смоле и к способу изготовления таковой. Более конкретно, настоящее изобретение относится к суперабсорбирующей полимерной смоле, содержащей в своем составе пористые сверхгидрофобные мелкодисперсные частицы, наносимые на ее поверхность, а также к способу ее изготовления.

Предшествующий уровень техники

Суперабсорбирующие полимеры (САПы) представляют собой синтетические полимерные материалы, характеризующиеся способностью впитывать массу влаги, превышающую их собственную массу в интервале в 500-1000 раз. Несмотря на то, что таковые разрабатывались для практического применения в составе санитарно-технических изделий, САПы в настоящее время находят применение в различных областях техники, включая исходные материалы для структурообразователей почв в садоводстве, препятствующих распространению воды агентов в проектировании и строительстве гражданских объектов и в строительной практике, в составе листов для выращивания рассады, консервантов свежести в продаже продовольственных товаров, в товарах для припарочных компрессов, и тому подобное, в дополнение к санитарно-техническим изделиям, таким как одноразовые подгузники для детей.

При синтезе САПов вода играет различную роль, например выступает в качестве полимеризационной среды, а также для облегчения диспергирования сшивающего агента в процессе поверхностной сшивки. В дополнение к этому, служащая в качестве как антистатического агента, так и пластификатора для полимера остаточная вода в составе конечного продукта подавляет формирование очень тонкодисперсной пыли САПа и предотвращает разрушение частиц САПов в ходе прикладных технологических процессов. В присутствии некоторого количества воды, тем не менее, для САПов наблюдается повышение липкости на поверхности смолы и они подвергаются необратимому образованию агломератов между их частицами. Данное повышение вязкости и склонности к агломерации приводит к снижению пригодности к технологической обработке, такой как увеличения нагрузки при получении и в ходе прикладных технологических процессов, что приводит в результате к увеличению размера частиц САПов и к ухудшению их физических характеристик и эксплуатационных характеристик. Преобладающими среди исследований, проводимых до настоящего момента в отношении САПов, являются исследования процессов полимеризации и улучшение их впитывающей способности, а также в отношении поверхностной сшивки для улучшение поверхностных характеристик или их способности к набуханию под давлением, а также исследования в области изменения поверхностных характеристик в целях улучшения проницаемости или решения проблем, таких как слипание САПов при хранении (предотвращение слипания).

В связи с этим в Корейской Опубликованной Патентной Заявке No. 2012-0081113 приводится описание способа по изготовлению абсорбирующего полимера, содержащего в своем составе нерастворимые в воде неорганические частицы. Данный технический прием, однако, характеризуется недостатком межчастичной агломерации и приводит к плохой пригодности к технологической обработке и неудовлетворительным эксплуатационным характеристикам, в соответствии с приводимым выше описанием, так как повышенное содержание воды на поверхности САПов ведет к повышению поверхностной вязкости. Присутствует, следовательно, потребность в разработке САПов, которые отвечают условиям как высокого содержания влаги, так и высокой степени пригодности к технологической обработке.

Описание

Техническая проблема

Соответственно, настоящее изобретение разрабатывается с учетом соображений относительно выше упоминаемых проблем, имеющих место в предшествующем уровне техники, и задачей настоящего изобретения является создание суперабсорбирующей полимерной смолы, в состав которой включены пористые сверхгидрофобные микрочастицы, изготовляемой путем модификации поверхности суперабсорбирующей полимерной смолы до состояния гидрофобной, у которой уменьшается вязкость и агломерация между отдельными частицами в процессе того, как на ней абсорбируется вода, в результате чего не только может быть в достаточной степени повышена степень пригодности к технологической обработке в ходе процесса изготовления полимерной смолы в целях уменьшения нагрузок и незатрудненного регулирования физическими характеристиками, но суперабсорбирующая полимерная смола при этом отвечает требованиям как в отношении высокого содержания влаги, так и в отношении высокой степени пригодности к технологической обработке, что в результате приводит к минимизации ухудшения свойств, относимого к явлению крошения смолы в ходе процессов прикладной обработки.

Техническое Решение

Для достижения указываемой выше цели в одном из аспектов настоящего изобретения приводится суперабсорбирующая полимерная смола, с включенными в нее частицами, обладающими следующими характеристиками:

i) величина удельной площади поверхности по БЭТ составляет в интервале 300-1500 м²/г,

ii) степень пористости составляет 50% или более.

Другой аспект настоящего изобретения относится к способу изготовления суперабсорбирующей полимерной смолы, включающий в себя стадии а) осуществления полимеризации мономерной композиции, содержащей в своем составе водный этиленовый ненасыщенный мономер и инициатор полимеризации, под действием тепла или света с получением полимера в виде гидрогеля; b) сушки полимера в виде гидрогеля; с) измельчения высушенного полимера в виде гидрогеля; d) добавления поверхностного сшивающего агента к измельченному полимеру в виде гидрогеля в целях проведения реакции поверхностной сшивки; е) смешивания поверхностно-сшитой суперабсорбирующей полимерной смолы стадии d) с частицами, обладающими следующими характеристиками:

i) величина удельной площади поверхности по БЭТ составляет в интервале 300-1500 м²/г,

ii) степень пористости составляет 50% или более.

В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к суперабсорбирующей полимерной смоле, соответствующей обоим условиям, описываемым следующими Математическими Формулами 1 и 2:

[Математическая Формула 1]

RA1=D_am (850 μм +)/D_bm (850 μм +)≥0,2

[Математическая Формула 2]

RA2=D_am (600 μм +)/D_bm (600 μм +)≥0,65

(в которой D_am (x μм +) представляет собой часть суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующейся размером частиц, составляющим х μм или более после стадии измельчения, и D_bm (x μм +) представляет собой часть суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующейся размером частиц, составляющим х μм или более перед стадией измельчения).

В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к суперабсорбирующей полимерной смоле, отвечающей обоим условиям, описываемым следующими Математическими Формулами 2 и 3:

[Математическая Формула 2]

RA2=D_am (600 μм +)/D_bm (600 μм +)≥0,65

[Математическая Формула 3]

RA3=[D_bm (850 μм +)/D_bm (150~850 μм)] × 100<4,0

(Где D_am (x μм +) представляет собой часть суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующейся размером частиц, составляющим х μм или более, после стадии измельчения, и D_bm (x μм +) представляет собой часть суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующейся размером частиц, составляющим х μм или более, перед стадией измельчения, D_bm (y~z μм) представляет собой часть суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующейся размером частиц, составляющим в интервале y μм - z μм, перед стадией измельчения.)

Положительный эффект изобретения

Суперабсорбирующая полимерная смола в соответствии с настоящим изобретением, изготовляемая посредством модифицирования гидрофильной поверхности до состояния гидрофобной поверхности, обнаруживает снижение вязкости и склонности к агломерации между отдельными ее частицами, по причине поглощаемой ей воды, таким образом, выгодно отличаясь при этом преимуществом повышение степени пригодности к технологической обработке в процессе изготовления, достаточного для снижения нагрузки и незатруднительного моделирования физических свойств, удовлетворяющих как требованию высокого содержания влаги, так и требованию высокой пригодности к технологической обработке в целях обеспечения возможности минимизации ухудшения свойств, которое относят к крошению смолы в ходе применяемой обработки, а также не подвергается ни агломерации, ни ухудшению в отношении степени пригодности к технологической обработки, по причине ее гидрофобной поверхности, благодаря которой не происходит увеличения вязкости на поверхности, даже в случае абсорбции воды.

Способ осуществления изобретения

Ниже приводится подробное описание настоящего изобретения.

Настоящее изобретение относится к суперабсорбирующей полимерной смоле, на поверхность которой вводят пористые сверхгидрофобные мелкодисперсные частицы. Частицы отвечают, по меньшей мере, одной из следующих характеристик:

i) величина удельной площади поверхности по БЭТ составляет в интервале 300-1500 м²/г,

ii) степень пористости составляет 50% или более.

Как правило, суперабсорбирующая полимерная смола обладает гидрофильной поверхностью. При сушке после поглощения воды, частицы смолы со сверхвысокой поглощающей способностью подвергаются необратимой агломерации вследствие капиллярного характера поведения воды в прослойках между частицами, водородного связывания между частицами, полимерной диффузии между отдельными частицами, или ван-дер-ваальсовых взаимодействий между отдельными частицами. Следовательно, использование воды в процессах полимеризации и поверхностной межмолекулярной сшивки суперабсорбирующей полимерной смолы неизбежно вызывает агломерацию, увеличивая внутреннюю нагрузку, что может являться причиной нарушения целостности технического средства. Более того, поскольку частицы суперабсорбирующей полимерной смолы в агломерированном состоянии становятся слишком большими по своему размеру для их практического применения, дополнительно требуется применение технологического процесса дезинтеграции в целях уменьшения размера частиц до подходящего. Более того, крошение агломератов под действием больших усилий в процессе разрушения может приводить к ухудшению их свойств.

В целях решения данных проблем предпринимают многочисленные попытки по введению различных мелкодисперсных частиц на поверхность суперабсорбирующей полимерной смолы с целью ингибирования прямой агломерации между частицами смолы. Тем не менее, чрезмерное использование мелкодисперсных частиц, несмотря на то, что таковое предотвращает агломерацию между отдельными частицами, приводит к ухудшению абсорбционных характеристик суперабсорбирующей полимерной смолы.

В рамках настоящего изобретения в состав суперабсорбирующей полимерной смолы включают мелкие частицы, характеризующиеся размером, составляющим в интервале 2 нм ~ 50 μм. Более того, мелкодисперсные частицы могут характеризоваться величиной удельной поверхности по БЭТ, составляющей в интервале 300-1500 м²/г, предпочтительно составляющей в интервале 500-1500 м²/г и более предпочтительно составляющей в интервале 700-1500 м^2/г. Также мелкодисперсные частицы являются гидрофобными, характеризующиеся величиной угла контакта с водой, составляющей 125° или более, предпочтительно составляющей 140° или более и более предпочтительно составляющей 145° или более. Более того, мелкодисперсные частицы могут характеризоваться величиной пористости, составляющей 50% или более, предпочтительно составляющей 90% или более. Содержащая включенные в ее состав пористые сверхгидрофобные мелкодисперсные частицы суперабсорбирующая полимерная смола в соответствии с настоящим изобретением является в меньшей мере склонной к воздействию воды на ее поверхность, и является в большей мере склонной к значительному уменьшению агломерации. Несмотря на то, что применяется небольшое количество мелкодисперсных частиц, суперабсорбирующая полимерная смола характеризуется высокой проницаемостью по отношению к воде и способна поглощать и удерживать большое количество воды.

При контакте с водой в ходе изготовления полимерные смолы со сверхвысокой поглощающей способностью приобретают когезионность, и, таким образом, происходит масштабная агломерация в среде полимерных смол со сверхвысокой поглощающей способностью, которая выступает в качестве основного фактора, приводящего к снижению степени пригодности к технологической обработке полимерных смол со сверхвысокой поглощающей способностью.

В рамках настоящего изобретения параметры, выражаемые следующими Математическими Формулами 1-4 в случае их применения в подходящих сочетаниях для описания суперабсорбирующей полимерной смолы могут синергетически оказывать восстанавливающее действие на процесс агломерации полимерных смол со сверхвысокой поглощающей способностью. Таким образом, происходит улучшение пригодности к технологической обработке суперабсорбирующих полимерных смол за счет уменьшения вызываемой действием воды агломерации суперабсорбирующей полимерной смолы в процессе их изготовления в соответствии с настоящим изобретением.

В связи с этим эффект восстановления от агломерации полимерных смол со сверхвысокой поглощающей способностью может быть рассчитан в виде параметров, определяемых по следующим формулам RA1-RA4.

В рамках настоящего изобретения величина RA относится к отношению частиц, характеризующихся заранее определенным диапазоном размеров частиц в промежутке между моментом до и после проведения процессов измельчения, или относится к отношению частиц, характеризующихся различными диапазонами размеров частиц перед проведением измельчения. Частицы в определенном диапазоне размеров измеряют с использованием сит.

В рамках настоящего изобретения параметры RA1-RA4, описываемые Математическими Формулами 1-4, отвечают за восстановление от агломерации суперабсорбирующих полимерных смол со сверхвысокой поглощающей способностью и применяются в сочетании с полимерными смолами со сверхвысокой поглощающей способностью в соответствии с настоящим изобретением.

Суперабсорбирующая полимерная смола в соответствии с настоящим изобретением удовлетворяет обоим условиям, описываемым следующими Математическими Формулами 1 и 2:

[Математическая Формула 1]

RA1=D_am (850 μм +)/D_bm (850 μм +)≥0,2

[Математическая Формула 2]

RA2=D_am (600 μм +)/D_bm (600 μм +)≥0,65

(Где D_am (x μм +) представляет собой часть суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующейся размером частиц, составляющим х μм или более, после стадии измельчения, и D_bm (x μм +) представляет собой часть суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующейся размером частиц, составляющим х μм или более, перед стадией измельчения.)

В рамках конкретного варианта осуществления изобретения суперабсорбирующая полимерная смола в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно соответствовать условию, описываемому следующей Математической Формулой 3:

[Математическая Формула 3]

RA3=[D_bm (850 μм +)/D_bm (150~850 μм)] × 100<4,0

(Где в D_bm (х μм +) представляет собой часть суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующейся размером частиц, составляющим μм или более, перед стадией измельчения, а в D_bm (y~z μм) представляет собой часть суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующейся размером частиц, составляющим в интервале y μм - z μм, перед стадией измельчения.)

В рамках другого конкретного варианта осуществления изобретения полимерная смола в соответствии с настоящим описанием может дополнительно соответствовать условию, описываемому следующей Математической Формулой 4:

(Где в D_bm (х μм +) представляет собой часть суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующейся размером частиц, составляющим μм или более, перед стадией измельчения, а в D_bm (y~z μм) представляет собой часть суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующейся размером частиц, составляющим в интервале y μм - z μм перед стадией измельчения.)

В соответствии с другим его аспектом настоящее описание относится к суперабсорбирующей полимерной смоле, соответствующей обоим условиям, описываемым следующими Математическими Формулами 2 и 3:

[Математическая Формула 2]

RA2=D_am (600 μм +)/D_bm (600 μм +)≥0,65

[Математическая Формула 3]

RA3=[D_bm (850 μм +)/D_bm (150 ~ 850 μм)] × 100<4,0

(Где D_am (x μм +) представляет собой часть суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующейся размером частиц, составляющим х μм или более, после стадии измельчения, и D_bm (x μм +) представляет собой часть суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующейся размером частиц, составляющим х μм или более, перед стадией измельчения), D_bm (y~z μм) представляет собой часть Суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующейся размером частиц, составляющим в интервале y μм - z μм, перед стадией измельчения.)

Расчет выполняют исходя из параметров Математических Формул 1-4. В этой связи добавляют воду в процессе изготовления суперабсорбирующей полимерной смолы, которые затем классифицируют по размеру частиц с использованием сит без их измельчения. Для данных предварительно не подвергнутых измельчению смол измеряют распределение частиц по размерам. После этого полимерную смолу со сверхвысокой поглощающей способностью подвергают измельчения через измельчение и измеряют распределение частиц по размерам. При условии, если таковой известен в рассматриваемой области техники, любой способ измерения размеров частиц может быть использовано без ограничений. Например, на вооружение может быть принята рекомендованная европейской ассоциацией производителей нетканых материалов и изделий одноразового использования (EDANA) методика WSP 240.3.

Параметр RA1 представляет собой отношение частиц суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующихся размером частиц, составляющим 850 μм или более, до и после проведения процессов измельчения, в то время как параметр RA2 представляет собой отношение частиц суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующихся размером частиц, составляющим 600 μм или более, до и после проведения процессов измельчения.

Более того, параметр RA3 определяют как отношение числа частиц суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующихся размером частиц, составляющим 850 μм или более, к числу частиц смолы со сверхвысокой поглощающей способностью, характеризующихся размером частиц, составляющим в интервале 150-850 μм, перед стадией измельчения, и параметр RA4 определяют как отношение числа частиц суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующихся размером частиц, составляющим 850 μм или более, к числу частиц суперабсорбирующей полимерной смолы, характеризующихся размером частиц, составляющим в интервале 300-850 μм, перед стадией измельчения.

С учетом данных параметров полимерные смолы со сверхвысокой поглощающей способностью в соответствии с настоящим изобретением являются в меньшей мере склонными к увеличению поверхностной вязкости из-за улучшенной пористости и гидрофобности и, таким образом, способны избегать вызываемой действием воды агломерации и пониженную степень пригодности к технологической обработке, от которых страдают стандартные полимерные смолы со сверхвысокой поглощающей способностью.

Суперабсорбирующая полимерная смола в соответствии с настоящим изобретением, изготовляемая посредством модифицирования ее поверхности до состояния пористой и гидрофобной, не обнаруживает вызываемого действием воды увеличения вязкости и агломерации, в результате чего не только может в достаточной мере улучшаться пригодность к технологической обработке в ходе технологического процесса по изготовлению полимерной смолы, что приводит к снижению нагрузки и незатруднительному моделированию физических свойств, но суперабсорбирующая полимерная смола отвечает требованиям относительно высокого содержания воды и высокой степени пригодности к технологической обработке, что приводит к минимизации ухудшения свойств, которое относят к крошению смолы в ходе применяемой обработки.

Более того, мелкодисперсные частицы, которые могут быть использованы в рамках настоящего изобретения, не обладают конкретными ограничениями, но могут быть выбраны из группы, состоящей из диоксида кремния, оксида алюминия, оксида титана, а также их комбинаций.

Более того, мелкодисперсные частицы, которые могут быть использованы в рамках настоящего изобретения, могут предпочтительно быть использованы в количестве, составляющем в интервале 0,001-1 частей по массе из расчета на 100 частей по массе суперабсорбирующей полимерной смолы. В случае когда содержание мелкодисперсных частиц является меньшим, чем нижний предел, суперабсорбирующая полимерная смола обладает недостаточной гидрофобностью. С другой стороны, в случае присутствия мелкодисперсных частиц в количестве, большем, чем верхний предел, происходит снижение степени пригодности смолы к технологической обработке.

Также предлагаемый в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения способ изготовления суперабсорбирующей полимерной смолы включает в себя стадии а) проведения полимеризации мономерной композиции, содержащей в своем составе водорастворимый этиленовый ненасыщенный мономер и инициатор полимеризации, под действием тепла или света с целью получения полимера в виде гидрогеля; b) высушивания полимера в виде гидрогеля; с) измельчения высушенного полимера в виде гидрогеля; d) добавления поверхностного сшивающего агента к измельченному полимеру в виде гидрогеля в целях проведения реакции поверхностной сшивки; е) смешивания поверхностно-сшитой суперабсорбирующей полимерной смолы стадии d) с частицами.

Частицы отвечают следующим характеристикам i) - ii)::

i) величина удельной площади поверхности по БЭТ составляет в интервале 300-1500 м²/г,

ii) степень пористости составляет 50% или более.

Начальной стадией способа изготовления суперабсорбирующей полимерной смолы в соответствии с настоящим изобретением является а) проведение термической полимеризации или фотополимеризации водорастворимых этиленовых ненасыщенных мономеров с получением полимера в виде гидрогеля в присутствии инициатора полимеризации.

Для этой цели могут быть использованы стадии или технологические процессы, характерные для данной области техники. Более подробно, инициатор полимеризации, содержащийся в мономерной композиции, применяемой при изготовлении суперабсорбирующей полимерной смолы в соответствии с настоящим изобретением, может зависеть от типа полимеризации. То есть может быть использован либо инициатор фотополимеризации, либо инициатор термической полимеризации. Для фотополимеризации, однако, тепло вырабатывается не только под воздействием облучения УФ-светом, но и в ходе самой полимеризации, которая представляет собой экзотермическую реакцию. Следовательно, может дополнительно содержаться инициатор термический полимеризации даже при проведении фотополимеризации.

Хотя не накладывается особых ограничений, инициатор фотополимеризации, который может быть использован в рамках способа по изготовлению суперабсорбирующей полимерной смолы в соответствии с настоящим изобретением, может быть предпочтительно выбран из группы, состоящей из персульфата натрия, азо-соединений, пероксида водорода и аскорбиновой кислоты. Примеры инициаторов на основе персульфата натрия включают в себя персульфат натрия (Na₂S₂O₈), персульфат калия (K₂S₂O₈) и персульфат аммония ((NH₄)₂S₂O₈). Среди азо-соединений, которые могут быть использованы в качестве инициатора термической полимеризации при получении суперабсорбирующей полимерной смолы в соответствии с настоящим изобретением, присутствуют 2,2-азо-бис-(2-амидинопропан)дигидрохлорид, 2,2-азобис-(N,N-диметилен)изобутирамидиндигидрохлорид, 2-(карбамоил-азо)изобутиронитрил), 2,2-азо-бис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорид, а также 4,4-азо-бис-(4-цианпентановая кислота).

Инициатор фотополимеризации, доступный в рамках способа изготовления суперабсорбирующей полимерной смолы в соответствии с настоящим изобретением, хотя не является особым образом ограниченным, предпочтительно может быть выбран из группы, состоящей из бензоилэфира, диалкилацетофенона, гидроксилалкилкетона, фенилглиоксилата, бензилдиметилкеталя, ацилфосфина, а-аминокетона, а также из их комбинаций. В качестве ацилфосфина может быть использован коммерчески доступный продукт под торговым наименованием lucirin TPO, который представляет собой, 2,4,6-триметилбензоилтриметилфосфин.

При условии, если таковой обычно используется при изготовлении суперабсорбирующей полимерной смолы, любой водорастворимый ненасыщенный этиленовый мономер может быть использован без ограничений в рамках способа изготовления суперабсорбирующей полимерной смолы в соответствии с настоящим изобретением. Предпочтительно водорастворимый ненасыщенный этиленовый мономер может быть выбран из группы, состоящей из анионного мономера или его соли, неионного гидрофильного мономера, содержащего в своей структуре амино-группу ненасыщенного мономера и его четвертичной соли, а также их комбинаций. Примеры водорастворимого ненасыщенного этиленового мономера включают в себя анионные мономеры или их соли, такие как акриловая кислота, метакриловая кислота, безводная малеиновая кислота, фумаровая кислота, кротоновая кислота, итаконовая кислота, 2-акрилоилэтансульфоновая кислота, 2-метакрилоилэтансульфоновая кислота, 2-(мет)акрилоилпропансульфоновая кислота и 2-(мет)акриламид-2-метилпропансульфоновая кислота; неионные гидрофильные мономеры, такие как (мет)акриламид, N-замещенный (мет)акрилат, 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, 2-гидроксипропил(мет)акрилат, метоксиполиэтиленгликоль(мет)акрилат и полиэтиленгликоль(мет)акрилат; а также содержащий в своей структуре аминогруппу ненасыщенный мономер или его четвертичные соли, такие как (N,N)-диметиламиноэтил(мет)акрилат, и (N,N)-диметиламинопропил(мет)акриламид, при этом предпочтение отдается акриловой кислоте или ее соли. Преимущественно с использованием акриловой кислоты или ее соли может быть получена суперабсорбирующая полимерная смола, которая характеризуется в особенной степени улучшенной впитывающей способностью.

В рамках способа изготовления суперабсорбирующей полимерной смолы в соответствии с настоящим изобретением могут быть получены микро- или субмикрочастицы изготовленной суперабсорбирующей полимерной смолы, то есть изготовленная суперабсорбирующая полимерная смола, которая характеризуется размером частиц, составляющим 150 μм или менее. Более подробно, порошкообразный полимер или смола, характеризующиеся размером частиц, составляющим 150 μм или менее, могут быть добавлены к мономерной композиции перед проведением реакции полимеризации или к реакционной смеси на начальной, средней или поздней стадии полимеризации. Никакие ограничения не налагаются на количество порошкообразной суперабсорбирующей полимерной смолы. В рамках предпочтительного варианта осуществления его добавляют в количестве, составляющем в интервале 1-10 частей по массе из расчета на 100 частей по массе мономерной композиции, с целью сохранения физических характеристик конечного продукта на основе суперабсорбирующей полимерной смолы.

В рамках способа изготовления суперабсорбирующей полимерной смолы в соответствии с настоящим изобретением содержание водорастворимого ненасыщенного этиленового мономера в составе мономерной композиции может надлежащим образом определяться с учетом продолжительности проведения полимеризации и условий проведения реакции и может предпочтительно составлять в интервале 40-55% по массе. Содержание менее 40% по массе водорастворимого ненасыщенного этиленового мономера является экономически невыгодным. В случае когда мономер используется в количестве, превышающем 55% по массе, получаемый полимер в виде гидрогеля может быть предварительно подвергнут измельчению при малых скоростях размола.

При условии, если таковой, как правило, используется для целей термической полимеризации или фотополимеризации в данной области техники, любой метод ее проведения может применяться без ограничений к изготовлению полимера в виде гидрогеля из мономерной композиции. В основной массе случаев полимеризация делится на термическую полимеризацию и фотополимеризацию, в зависимости от используемого типа источника энергии. В целом термическая полимеризация может проводиться в реакторе, в котором установлено верхнеприводное перемешивающее устройство, такое как пластикатор. Для целей фотополимеризации под источником света в реакторе может проходить конвейерная лента. Данные методы проиллюстрированы в качестве примерных вариантов осуществления, которые не являются ограничивающими настоящее изобретение.

Например, полимер в виде гидрогеля изготовляют в реакторе, в котором установлено верхнеприводное перемешивающее устройство, такое как пластикатор, путем проведения термической полимеризации, например, путем введения горячего воздуха внутрь реактора или путем нагрева реактора и выгружают его из реактора в виде частиц, составляющих от миллиметров до сантиметров в длину в зависимости от типа перемешивающего вала. Более подробно, размер полученных частиц полимера в виде гидрогеля может варьироваться в зависимости от концентрации и скорости подачи мономерной композиции и как правило варьируется в диапазоне 2-50 мм.

В дополнение, в случае, когда фотополимеризация может проводиться на движущейся конвейерной ленте, как уже отмечается выше, образующийся в результате полимер в виде гидрогеля, как правило, способен принимать форму листа с шириной, сопоставимой с шириной ленты. Полимерный лист может варьироваться по своей толщине в зависимости от концентрации и скорость подачи мономерной композиции. Мономерную композицию предпочтительно подают таким образом, чтобы мог быть получен полимерный лист с толщиной, составляющей в интервале 0,5-5 см. Режим подачи мономерной композиции, который позволяет получать слишком тонкий полимерный лист, может приводить к низким уровням производительности. В случае когда толщина полимерного листа превышает 5 см, реакция полимеризации может не протекать равномерно по всей его толщине.

Далее проводят b) стадию высушивания полимера в виде гидрогеля в рамках способа изготовления суперабсорбирующей полимерной смолы в соответствии с настоящим изобретением.

Полимер в виде гидрогеля, получаемый на стадии а), характеризуется содержанием воды, составляющим в интервале 30-60% по массе. В контексте настоящего описании термин «содержание воды» относится к массовому процентному содержанию воды из расчета на общую массу полимера в виде гидрогеля. Количественное содержание воды может быть выражено путем вычитания массы высушенного полимера из общей массы полимера в виде гидрогеля (более подробно, после того, как полимер сушат при нагревании с использованием ИК-излучения, оценивают потерю в массе, приписываемую испарению влаги). Условия высушивания являются таковыми, что атмосфера нагревается от комнатной температуры до 180°С и поддерживается на уровне 180°С, при общей продолжительности высушивания, устанавливаемой на 20 мин с учетом периода продолжительностью 5 мин, требуемого для повышения температуры).

Полимер в виде гидрогеля, получаемый на стадии а), подвергается процессу высушивания. Предпочтительно, высушивание может проводиться при температуре, составляющей в интервале 150°С-250°С. Термин «температура высушивания», в контексте настоящего описания, означает температуру теплоносителя, предусмотренного для высушивания, или температуру осушителя, включая нагреваемую среду и находящийся в ней полимер.

Температура высушивания, составляющая менее 150°C, может обуславливать длительное время высушивания и тенденцию к ухудшению свойств конечной суперабсорбирующей полимерной смолы. В случае когда температура высушивания превышает 250°C, существует высокая вероятность того, что высушиванию подвергается только поверхность полимера, что приводит к образованию мелкодисперсного порошка на последующей стадии измельчения, а также приводит к ухудшению свойств конечной суперабсорбирующей полимерной смолы. Предпочтительно высушивание может проводиться при температуре, составляющей в интервале 150°С-250°С, а более конкретно, может проводиться при температуре, составляющей в интервале 160°C-200°C.

Что касается продолжительности высушивания, она не имеет конкретных ограничений и может устанавливаться во временном диапазоне, составляющем 20-90 мин при условии учета эффективности протекания технологического процесса. Любой технологический процесс высушивания, который обычно применяют при высушивании полимерных гидрогелей, может быть выбран без ограничений их конфигураций. Более подробно, стадия высушивания может быть проведена путем подачи потока горячего воздуха или путем облучения ИК-излучением, путем облучения микроволновым излучением, или путем облучения УФ-излучением. После проведения стадии высушивания, содержание воды в составе полимера может снижаться до значений, составляющих в интервале 0,1-10% по массе.

Перед проведением стадии высушивания, по мере необходимости, способ изготовления суперабсорбирующей полимерной смолы в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно включать в себя непродолжительную стадию размалывания полимера в виде гидрогеля в целях повышения эффективности стадии высушивания. В ходе данной непродолжительной стадии размалывания полимер в виде гидрогеля может подвергаться размалыванию до состояния частиц, характеризующихся размером, составляющим в интервале 1 мм - 15 мм. Представляется с технической точки зрения затруднительным размалывание полимера до состояния частиц с размером менее 1 мм из-за высокого содержания воды в составе полимера в виде гидрогеля. Даже в случае, если представляется возможным размалывание полимера до состояния частиц с размером менее 1 мм, размолотые частицы склонны к агломерации между собой. С другой стороны, размолотые частицы, характеризующиеся размером, составляющим 15 мм, не гарантируют эффективного протекания последующей стадии высушивания.

Для использования в ходе непродолжительной стадии размалывания перед стадией высушивания может быть применена машина для размалывания без ограничения ее конфигурации. Примеры машин для размалывания включают в себя, но не ограничиваются ими, вертикальный измельчитель, турборезак, турбошлифовальную машину, роторную режущую мельницу, режущую мельницу, дисковую мельницу, лоскутную дробилку, дробилку, измельчитель, а также дисковую фрезу.

В случае, когда проводят стадию размалывания с целью повышения эффективности высушивания при последующей стадии высушивания, полимер в виде гидрогеля может с высокой вероятностью налипать на поверхность дробилки. Для повышения эффективности размалывания, предваряющего стадию высушивания, может быть использована добавка, предотвращающая налипание полимера в виде гидрогеля в дробилке.

Примеры добавки, пригодной для предотвращения налипания, включают в себя агент, подавляющий агрегацию порошков, такой как пар, вода, поверхностно-активное вещество, или порошкообразное неорганическое вещество, например глину или диоксид кремния; инициатор термической полимеризации, такой как инициатор на основе персульфата, инициатор типа азо-соединения, перекись водорода и аскорбиновую кислоту; сшивающий агент, такой как сшивающий агент эпоксидного типа, диол-содержащий сшивающий агент, акрилат-содержащий сшивающий агент, многофункциональное, например, би- или три-функциональное, и моно-функциональное соединение, содержащее в своей структуре гидроксильную функциональную группу, но не ограничиваются ими.

После проведения стадии высушивания способ изготовления супераб