BR112019014971A2 - polímero superabsorvente e método de preparação do mesmo - Google Patents

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Abstract

trata-se de um polímero superabsorvente que exibe taxa de absorção e permeabilidade a líquido mais aperfeiçoadas, bem como desempenho de absorção básica excelente e método de preparação do mesmo. o polímero superabsorvente inclui um pó de polímero base que inclui um polímero reticulado de monômeros insaturados à base de etileno solúveis em água que tem grupos ácidos que são pelo menos parcialmente neutralizados; e uma camada de superfície reticulada que é formada sobre o pó de polímero base e em que o pó de polímero base é adicionalmente reticulado através de um agente de reticulação de superfície, em que o polímero superabsorvente inclui 10% em número ou mais de partículas de polímero superabsorvente, sendo que cada partícula tem uma razão de aspecto menor que 0,5, a razão de aspecto definida como o diâmetro mais curto/o diâmetro mais longo da partícula de polímero superabsorvente e tem sfc em uma faixa predeterminada.

Description

“POLÍMERO SUPERABSORVENTE E MÉTODO DE PREPARAÇÃO DO MESMO”
CAMPO DA TÉCNICA
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO [001 ]O presente pedido tem por base, e reivindica prioridade do, o pedido de patente coreano n° 10-2017-0173553 e 10-2018-0139102, depositado em 15 de dezembro de 2017 e 13 de novembro de 2018, respectivamente, cujas revelações estão incorporadas ao presente documento a título de referência, em sua totalidade.
[002]A presente invenção refere-se a um polímero superabsorvente que exibe taxa de absorção e permeabilidade a líquido mais aperfeiçoadas, bem como desempenhos de absorção básica excelentes e um método de preparação do mesmo.
FUNDAMENTOS [003]Um polímero superabsorvente (SAP) é um material polimérico sintético com capacidade para absorver umidade a partir de cerca de 500 a 1.000 vezes seu próprio peso. Diversos fabricantes têm dado nomes diferentes, como SAM (material de superabsorvência), AGM (material de gel absorvente), etc. Tais polímeros superabsorventes começaram a ser praticamente aplicados em produtos sanitários e agora são amplamente usados não apenas para produtos de higiene como fraldas descartáveis para crianças, etc., mas também para produtos para solo de retenção de água para jardinagem, materiais de paragem de água para construção e engenharia civil, lâminas para mudas crescentes, agentes de manutenção de frescor para campos de distribuição de alimentos, materiais para cataplasmas, etc.
[004]Na maioria dos casos, esses polímeros superabsorventes foram amplamente usados no campo de materiais higiênicos como fraldas, absorventes higiênicos, etc. Para essas aplicações, os polímeros superabsorventes são necessários para exibir alta absorvência em relação à água, etc., mas não precisam liberar a água absorvida até sob uma pressão externa e também precisam manter seu
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2/44 formato sob expansão do volume (inchamento) após a absorção de água para mostrar excelente permeabilidade.
[005]Recentemente, com a demanda crescente por fraldas finas, o teor de materiais fibrosos como polpa, etc. tende a diminuir e a proporção do polímero superabsorvente tende a aumentar relativamente nas fraldas. Portanto, o polímero superabsorvente precisa ter o desempenho dos materiais fibrosos nas fraldas. Para alcançar isso, o polímero superabsorvente deve ter alta taxa de absorção e permeabilidade a líquido, bem como alta absorvência. Particularmente, à medida que as fraldas se tornam mais finas, existe uma preocupação crescente sobre o vazamento da urina da fralda de acordo com o movimento de um bebe que é o usuário da fralda e, consequentemente, é cada vez mais necessário que o polímero superabsorvente tenha a alta taxa de absorção.
[006]Entretanto, para que o polímero superabsorvente exiba a alta permeabilidade a líquido mencionada acima, mesmo após as partículas de polímero superabsorvente ficarem inchadas mediante a absorção de umidade, o polímero superabsorvente precisa manter-se em seu formato, mantendo, assim, espaços vazios entre as partículas. Isso se deve ao fato de que os espaços vazios entre as partículas agem como uma trajetória de fluxo para assegurar excelente permeabilidade a líquido do polímero superabsorvente. Por essa razão, a fim de fornecer um polímero superabsorvente que exibe permeabilidade a líquido mais aperfeiçoada e outras propriedades físicas excelentes, tal polímero superabsorvente precisa exibir uma força de gel maior através da reticulação de superfície, etc.
[007]Adicionalmente, para exibir a taxa de absorção maior, o polímero superabsorvente precisa ter uma estrutura porosa que tem uma área da superfície grande e um número grande de poros formados dentro do mesmo. Anteriormente, os polímeros superabsorventes que têm tal estrutura porosa foram preparados mediante a aplicação de um agente espumante, etc. Entretanto, esse polímero superabsorvente
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3/44 está propenso a ser desigual no formato de partícula após a pulverização. Portanto, quando a reticulação de superfície é realizada após a pulverização ou quando um aditivo, etc. é misturado para aperfeiçoar as propriedades físicas, a reticulação de superfície desigual pode ocorrer ou o revestimento desigual do aditivo pode ocorrer em muitos casos. Como resultado, na tecnologia anterior para realizar a alta taxa de absorção do polímero superabsorvente mediante a formação da estrutura porosa, etc., outras propriedades físicas como permeabilidade a líquido, desempenhos de absorção, etc. foram frequentemente deterioradas.
[008]Consequentemente, existe uma demanda contínua pelo desenvolvimento de uma tecnologia com capacidade para fornecer um polímero superabsorvente que exibe permeabilidade a líquido e taxa de absorção mais aperfeiçoadas, enquanto que mantém desempenhos de absorção excelentes.
PROBLEMA DA TÉCNICA [009]A presente invenção fornece um polímero superabsorvente que exibe taxa de absorção e permeabilidade a líquido mais aperfeiçoadas, bem como desempenhos de absorção básica excelentes e um método de preparação do mesmo.
SOLUÇÃO DA TÉCNICA [010]A presente invenção fornece um polímero superabsorvente que inclui: um pó de polímero base que inclui um primeiro polímero reticulado de monômeros insaturados à base de etileno solúveis em água que têm grupos ácidos que são pelo menos parcialmente neutralizados; e uma camada de superfície reticulada que é formada sobre o pó de polímero base e inclui um segundo polímero reticulado, em que o primeiro polímero reticulado é adicionalmente reticulado através de um agente de reticulação de superfície, em que o polímero superabsorvente inclui 10% em número ou mais de partículas de polímero superabsorvente, sendo que cada partícula tem uma razão de aspecto menor que 0,5, a razão de aspecto definida como o diâmetro mais curto/o diâmetro
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4/44 mais longo da partícula de polímero superabsorvente, e o polímero superabsorvente tem uma condutividade de fluxo de solução salina (0,685% em peso de uma solução aquosa de cloreto de sódio) (SFC; 10’7cm3-s/g) de 30 (10’7cm3-s/g) ou mais.
[011]Adicionalmente, a presente invenção fornece um método para preparar o polímero superabsorvente, sendo que o método inclui as etapas de:
realizar uma polimerização por reticulação de monômeros insaturados à base de etileno solúveis em água que têm grupos ácidos que são pelo menos parcialmente neutralizados, na presença de um agente espumante e um agente de reticulação interna para formar um polímero de gel que contém água que inclui um primeiro polímero reticulado;
pulverizar em gel, secar, pulverizar e classificar por tamanho o polímero de gel que contém água para formar um polímero base que inclui 10% em número ou mais de pó de polímero base que tem uma razão de aspecto menor que 0,5, a razão de aspecto definida como o diâmetro mais curto/o diâmetro mais longo; e realizar uma reticulação de superfície do polímero base por meio de tratamento térmico na presença de um líquido de reticulação de superfície que contém um agente de reticulação de superfície e um meio líquido e que tem uma tensão superficial de 30 mN/m a 50 mN/m a uma temperatura de 20 °C a 25 °C.
[012]Mais adiante neste documento, um polímero superabsorvente, de acordo com as modalidades específicas da invenção, e um método de preparação do mesmo serão descritos em maiores detalhes. No entanto, os mesmos são meramente apresentados como um exemplo da presente invenção e ficará evidente aos versados na técnica que o escopo da presente invenção não é limitado a essas modalidades e diversas modificações podem ser feitas para as modalidades dentro do escopo da presente invenção.
[013]Adicionalmente, exceto onde mencionado em contrário ao longo deste relatório descritivo, o termo “compreender” ou “incluir” significa incluir qualquer
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5/44 elemento (ou componente) sem limitação particular e pode não ser interpretado como um significado de exclusão da adição de outro elemento (ou componente).
[014]De acordo com uma modalidade da presente invenção, a presente invenção fornece um polímero superabsorvente que inclui um pó de polímero base que inclui um primeiro polímero reticulado de monômeros insaturados à base de etileno solúveis em água que tem grupos ácidos que são pelo menos parcialmente neutralizados; e uma camada de superfície reticulada que é formada sobre o pó de polímero base e inclui um segundo polímero reticulado, em que o primeiro polímero reticulado é adicionalmente reticulado através de um agente de reticulação de superfície, em que o polímero superabsorvente inclui 10% em número ou mais de partículas de polímero superabsorvente, sendo que cada partícula tem uma razão de aspecto menor que 0,5, a razão de aspecto definida como o diâmetro mais curto/o diâmetro mais longo da partícula de polímero superabsorvente e o polímero superabsorvente tem uma condutividade de fluxo de solução salina (0,685% em peso de uma solução aquosa de cloreto de sódio) (SFC; 10’7cm3-s/g) de 30 (10’7cm3-s/g) ou mais.
[015]Como resultado de estudos contínuos, os presentes inventores constataram que, quando as partículas que têm uma alta razão de aspecto são obtidas em um nível predeterminado ou mais na presença de um agente espumante, etc. durante uma polimerização por reticulação, de acordo com o método de preparação descrito abaixo e, então, um processo de reticulação de superfície é realizado com o uso de um líquido de reticulação de superfície que tem uma tensão superficial reduzida, é possível preparar e fornecer um polímero superabsorvente que tem permeabilidade a líquido e taxa de absorção aperfeiçoadas, bem como absorvência básica excelente, concluindo, assim, a presente invenção.
[016]Basicamente, uma vez que o polímero superabsorvente de uma modalidade pode ser obtido por meio da polimerização por formação de espuma com
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6/44 o uso de um agente espumante, etc. durante o processo de polimerização, o pó de polímero base e partículas de polímero superabsorvente após a pulverização podem ser deixados ter uma razão de aspecto baixa e uma área da superfície grande. Por exemplo, o polímero superabsorvente pode ser preparado para incluir 10% em número ou mais, 10% em número a 60% em número, ou 10% em número a 50% em número das partículas de polímero superabsorvente, sendo que cada partícula tem uma razão de aspecto menor que 0,5, a razão de aspecto definida como o diâmetro mais curto/o diâmetro mais longo da partícula de polímero superabsorvente.
[017]Como tal, durante o processo de preparação do polímero superabsorvente, o pó de polímero base e as partículas de polímero superabsorvente são obtidos de modo que incluam partículas que têm uma baixa razão de aspecto em um nível predeterminado ou mais e sua área de superfície é aumentada como resultado, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode exibir uma taxa de absorção maior, etc.
[018]No entanto, quando as partículas que têm uma baixa razão de aspecto são formadas em um nível predeterminado ou mais, o formato das partículas é desigual e, dessa forma, é difícil realizar de maneira regular a reticulação de superfície subsequente. Como resultado, é difícil aperfeiçoar a absorvência sob pressão e permeabilidade a líquido do polímero superabsorvente ao mesmo tempo. Isso se deve ao fato de que a reticulação de superfície de partículas que têm uma baixa razão de aspecto ocorre de maneira desigual, em comparação com aquela de partículas que têm uma razão de aspecto próxima a 1.
[019]No entanto, de acordo com os resultados experimentais contínuos dos presentes inventores, foi constatado que, quando um líquido de reticulação de superfície que tem uma tensão superficial relativamente baixa é obtido por meio de um método descrito a seguir e, então, a reticulação de superfície é realizada com o uso do mesmo, uma camada de superfície reticulada que tem excelente resistência e
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7/44 grau de reticulação de superfície pode ser formada de maneira regular sobre o pó de polímero base que inclui as partículas que têm uma baixa razão de aspecto em um nível predeterminado ou mais. Isso se deve presumidamente ao fato de que a penetração do líquido de reticulação de superfície pode ser relativamente rasa e uniformemente controlada.
[020]Consequentemente, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode exibir a taxa de absorção excelente e permeabilidade a líquido e absorvência sob pressão mais aperfeiçoadas. A permeabilidade a líquido aperfeiçoada do polímero superabsorvente de uma modalidade pode ser definida pela faixa acima de SFC.
[021]Portanto, diferente do sentido comum convencional que é difícil aperfeiçoar a taxa de absorção e permeabilidade a líquido ao mesmo tempo, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode exibir tanto taxa de absorção como permeabilidade a líquido mais aperfeiçoada, enquanto que mantém desempenhos de absorção básicos excelentes, sendo, assim, adequadamente aplicado a materiais sanitários como fraldas mais finas, etc.
[022]Mais adiante neste documento, o polímero superabsorvente de uma modalidade será descrito em maiores detalhes.
[023]O ‘polímero superabsorvente’, como usado aqui, se refere a um polímero superabsorvente que inclui um pó de polímero base que inclui um primeiro polímero reticulado de monômeros insaturados à base de etileno solúveis em água que têm grupos ácidos que são pelo menos parcialmente neutralizados; e uma camada de superfície reticulada que é formada sobre o pó de polímero base e inclui um segundo polímero reticulado, em que o primeiro polímero reticulado é adicionalmente reticulado através de um agente de reticulação de superfície.
[024]O monômero insaturado à base de etileno solúvel em água pode ser qualquer monômero comumente usado na preparação de polímeros superabsorventes. Para exemplo não limitador, o monômero insaturado à base de
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8/44 etileno solúvel em água pode ser um composto representado pela seguinte Fórmula Química 1:
[Fórmula Química 1]
R1-COOM1 na Fórmula Química 1, R1 é um grupo alquila que tem 2 a 5 átomos de carbono e que contém uma ligação insaturada, e
M1 é um átomo de hidrogênio, um metal monovalente ou divalente, um grupo amônio ou um sal de amina orgânica.
[025]Adequadamente, 0 monômero pode ser um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em ácido acrílico, ácido metacrílico e um sal de metal monovalente, um sal de metal divalente, um sal de amônio e um sal de amina orgânica do mesmo. Quando 0 ácido acrílico ou um sal do mesmo é usado como 0 monômero insaturado à base de etileno solúvel em água, é vantajoso em termos de obter 0 polímero superabsorvente que tem absorvência aperfeiçoada. Além disso, 0 monômero pode incluir um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em uma monômero aniônico como anidrido maleico, ácido fumárico, ácido crotônico, ácido itacônico, ácido 2-acriloiletanossulfônico, ácido 2-metacriloiletanossulfônico, ácido 2-(met)acriloilpropanossulfônico ou ácido 2-(met)acrilamida-2metillpropanossulfônico e sais dos mesmos; um monômero hidrofílico não iônico como (met)acrilamida, (met)acrilato N-substituído, 2-hidroxietil(met)acrilato, 2hidroxipropil(met)acrilato, metoxi polietilenoglicol (met)acrilato ou polietilenoglicol (met)acrilato; e um monômero insaturado que contém grupo amino como (N,N)dimetilaminoetil(met)acrilato ou (N,N)-dimetilaminopropil(met)acrilato e um composto quaternário do mesmo.
[026]Aqui, 0 monômero insaturado à base de etileno solúvel em água pode ter grupos ácidos que são pelo menos parcialmente neutralizados. De preferência, podem
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9/44 ser usados aqueles parcialmente neutralizados com uma substância álcali como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de amônio ou similares.
[027]Nesse sentido, um grau de neutralização do monômero pode ser de cerca de 40% em mol a 95% em mol, 40% em mol a 80% em mol ou 45% em mol a 75% em mol. A faixa do grau de neutralização pode variar dependendo das propriedades físicas finais. Um grau de neutralização excessivamente alto torna os monômeros neutralizados precipitados e, dessa forma, a polimerização pode não ocorrer prontamente, enquanto que um grau de neutralização excessivamente baixo não deteriora a absorvência do polímero, mas também confere ao polímero propriedades de duro de manusear, como de borracha elástica.
[028]O ‘primeiro polímero reticulado’ se refere a um produto obtido por meio da polimerização por reticulação do monômero insaturado à base de etileno solúvel em água descrito acima na presença de um agente de reticulação interna e o ‘pó de polímero base’ se refere a uma substância que inclui o primeiro polímero reticulado. Adicionalmente, o ‘segundo polímero reticulado’ se refere a uma substância obtida por meio da reticulação adicional do primeiro polímero reticulado através de um agente de reticulação de superfície e, consequentemente, formada sobre o pó de polímero base. O agente de reticulação de superfície será descrito a seguir.
[029]Conforme descrito acima, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode ser fornecido de modo que o pó de polímero base e as partículas de polímero superabsorvente tenham uma razão de aspecto relativa baixa mediante a obtenção do pó de polímero base por meio de polimerização por formação de espuma. Mais especificamente, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode incluir uma grande número das partículas de polímero superabsorvente, por exemplo, 10% em número ou mais, 10% em número a 80% em número, 10% em número a 70% em número, 10% em número a 60% em número ou 10% em número a 50% em número da partícula de polímero superabsorvente que tem uma razão de aspecto menor que
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0,5, a razão de aspecto definida como o diâmetro mais curto/o diâmetro mais longo da partícula de polímero superabsorvente, com base no número total das partículas de polímero superabsorvente.
[030]Nesse sentido, a razão de aspecto do pó de polímero base e da partícula de polímero superabsorvente pode ser calculada a partir, por exemplo, do diâmetro mais curto (a) e do diâmetro mais longo (b) que são obtidos mediante a análise de cada partícula por microscopia eletrônica, conforme mostrado na Figura 1. A partir dos dados de razão de aspecto calculados das respectivas partículas, a % em número das partículas que têm a razão de aspecto menor que 0,5 pode ser calculada. Por referência, é confirmado que as razões de aspecto do pó de polímero base e da partícula de polímero superabsorvente são equivalentes uma à outra.
[031]Uma vez que o polímero superabsorvente de uma modalidade pode incluir as partículas que têm a razão de aspecto baixa em um nível predeterminado ou mais, vários microporos podem ser formados entre o pó de polímero base e as partículas de polímero superabsorvente. Quando a camada de superfície reticulada é formada sobre as partículas porosas, uma grande quantidade de água pode ser rapidamente absorvida entre os microporos e, portanto, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode exibir taxa de absorção e desempenhos de absorção superiores (capacidade de retenção centrífuga, etc.).
[032]Entretanto, o polímero superabsorvente descrito acima de uma modalidade pode ser excelente em termos de desempenhos de absorção básicos sob nenhuma pressão ou sob pressão, taxa de absorção e permeabilidade a líquido, que podem ser definidas por propriedades físicas como CRC, AUP, absorvência, SFC, taxa de absorção em 30 s, tensão superficial, etc.
[033]Especificamente, a capacidade de retenção centrífuga (CRC) do polímero superabsorvente de uma modalidade para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) durante 30 minutos pode ser
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11/44 de 25 g/g a 35 g/g ou 26 g/g a 33 g/g. A faixa da capacidade de retenção centrífuga (CRC) pode definir o desempenho de absorção excelente sob nenhuma pressão que é exibido pelo polímero superabsorvente de uma modalidade.
[034]A capacidade de retenção centrífuga (CRC) para a solução salina fisiológica pode ser calculada pela seguinte Fórmula de Cálculo 1, após a imersão do polímero superabsorvente na solução salina fisiológica durante 30 minutos:
[Fórmula de Cálculo 1]
CRC(g/g) = {[W2(g) - Wi(g) - Wo(g)]/Wo(g)} na Fórmula de Cálculo 1, Wo(g) é um peso inicial (g) do polímero superabsorvente,
Wi(g) é um peso que é medido após a imersão de uma bolsa produzida a partir de material não tecido que não inclui polímero superabsorvente na solução salina fisiológica à temperatura ambiente durante 30 min e drenagem da água com o uso de uma centrífuga em 250 G por 3 min, e
W2(g) é um peso que é medido após a imersão de uma bolsa produzida a partir de material não tecido que inclui polímero superabsorvente na solução salina fisiológica à temperatura ambiente durante 30 min e drenagem da água com o uso de uma centrífuga em 250 G por 3 min.
[035]Adicionalmente, a absorvência sob pressão (AUP) de 4,83 kPa (0,7 psi) do polímero superabsorvente de uma modalidade para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) durante 1 hora pode ser de 21 g/g a 27 g/g ou 21,5 g/g a 26 g/g. A faixa da absorvência sob pressão (AUP) pode definir o desempenho de absorção excelente sob pressão que é exibido pelo polímero superabsorvente de uma modalidade.
[036]A absorvência sob pressão (AUP) pode ser calculada pela seguinte Fórmula de Cálculo 2, após a imersão do polímero superabsorvente na solução salina fisiológica sob uma pressão de 4,83 kPa (0,7 psi) durante 1 hora:
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12/44 [Fórmula de Cálculo 2]
AUP(g/g) = [W4(g) - W3(g)]/ Wo(g) na Fórmula de Cálculo 2, Wo(g) é um peso inicial (g) do polímero superabsorvente,
W3(g) é a soma total do peso do polímero superabsorvente e de um peso de um aparelho com capacidade para fornecer uma carga para o polímero superabsorvente, e
W4(g) é a soma total do peso do polímero superabsorvente e do peso do aparelho com capacidade para fornecer uma carga para o polímero superabsorvente, após a imersão do polímero superabsorvente na solução salina fisiológica sob uma carga (4,83 kPa (0,7 psi)) durante 1 hora.
[037]Adicionalmente, à medida que o polímero superabsorvente de uma modalidade exibe a capacidade de retenção centrífuga (CRC) e a absorvência sob pressão (AUP) nas faixas acima, o polímero superabsorvente pode ter absorvência de 46 g/g a 63 g/g ou 47 g/g a 60 g/g, que é definida pela seguinte Equação 1:
[Equação 1]
Absorvência = CRC + AUP na Equação 1, CRC é a capacidade de retenção centrífuga do polímero superabsorvente para a solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) durante 30 minutos e representa a capacidade de retenção centrífuga calculada pela Fórmula de Cálculo 1, e
AUP é a absorvência sob pressão (AUP) de 4,83 kPa (0,7 psi) do polímero superabsorvente para a solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) durante 1 hora e representa a absorvência sob pressão calculada pela Fórmula de Cálculo 2.
[038]Consequentemente, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode exibir desempenhos de absorção básica excelentes como absorvência e
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13/44 absorvência sob pressão, sendo, assim, adequadamente aplicado a uma variedade de materiais sanitários.
[039]Adicionalmente, a condutividade de fluxo de solução salina (0,685% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) (SFC, 10’7cm3-s/g) do polímero superabsorvente de uma modalidade pode ser de 30 (10’7cm3-s/g) ou mais, 35 (10’ 7cm3-s/g) ou mais, 40 (10’7cm3-s/g) a 150 (10’7cm3-s/g) ou 42 (10’7cm3-s/g) a 130 (10’ 7cm3-s/g).
[040]A condutividade de fluxo de solução salina (SFC) pode ser medida e calculada de acordo com um método conhecido anteriormente pelos versados na técnica, por exemplo, um método revelado na coluna 54 a coluna 59 da patente n° US 5562646.
[041]Uma vez que o polímero superabsorvente pode incluir o pó de polímero base que mantém um força de gel alta e pode incluir de maneira regular a camada de superfície reticulada que tem uma resistência excelente que é formada por meio da reticulação de superfície do pó de polímero base sob condições particulares, o polímero superabsorvente pode ter uma força de gel alta em geral e, consequentemente, pode exibir condutividade de fluxo de solução salina (SFC) mais aperfeiçoada e excelente permeabilidade a líquido.
[042]Adicionalmente, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode ser preparado/fornecido com o uso de um líquido de reticulação de superfície que tem uma tensão superficial baixa descrita a seguir e, dessa forma, o polímero superabsorvente pode ter por si próprio uma tensão superficial de 60 mN/m a 75 mN/m ou 60 mN/m a 73 mN/m.
[043]A tensão superficial pode ser medida, por exemplo, com o uso de um tensiômetro à temperatura ambiente de 23±2 °C. Um método específico para medir a tensão superficial é descrito nos Exemplos abaixo.
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14/44 [044]A tensão superficial do polímero superabsorvente pode ser uma propriedade física distinguida da capacidade de retenção centrífuga, absorvência sob pressão, permeabilidade a líquido, etc. e pode ser uma medição para avaliar o vazamento de urina de uma fralda que inclui o polímero superabsorvente. A tensão superficial se refere a uma tensão superficial que é medida em relação a uma solução salina após o inchamento do polímero superabsorvente na solução salina. Quando a tensão superficial do polímero superabsorvente é baixa, existe uma possibilidade alta de vazamento de urina de fraldas que incluem o polímero superabsorvente. O polímero superabsorvente de uma modalidade pode ter uma faixa adequada de tensão superficial enquanto que mantém uma permeabilidade a líquido alta e, dessa forma, a possibilidade de vazamento pode ser reduzida, produzindo, assim, produtos sanitários de alta qualidade.
[045]Quando a tensão superficial do polímero superabsorvente é baixa demais, o vazamento de urina, isto é, remolhagem, pode ser aumentado. Quando a tensão superficial é alta demais, a camada de superfície reticulada pode ser formada de maneira desigual e, dessa forma, as propriedades físicas como permeabilidade a líquido, etc. podem se deteriorar.
[046]Entretanto, o polímero superabsorvente descrito acima de uma modalidade pode ter uma taxa de absorção em 30 s de 1,5 mm/min ou mais ou 1,7 mm/min a 3,0 mm/min ou 1,8 mm/min a 2,6 mm/min, quando cerca de 0,16 g do polímero superabsorvente é inchado sob uma pressão de 2,07 kPa (0,3 psi) por uma solução salina fisiológica introduzida através de uma malha no fundo de um cilindro. A taxa de absorção em 30 s pode ser medida e calculada mediante a divisão de uma mudança de uma altura de uma placa superior de um reômetro de acordo com a expansão do volume do polímero superabsorvente pelo tempo de absorção (30 s).
[047]Q polímero superabsorvente pode exibir uma força de gel alta e excelente permeabilidade a líquido, enquanto que tem uma estrutura porosa dentro
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15/44 do mesmo, mediante o controle de distribuição de partícula durante o processo de preparação e, portanto, também pode exibir excelente taxa de absorção definida pela faixa descrita acima de taxa de absorção em 30 s. Consequentemente, o polímero superabsorvente pode ser, de preferência, usado dentro de produtos sanitários que têm um teor reduzido de um material fibroso como polpa, etc.
[048]Entretanto, no polímero superabsorvente descrito acima de uma modalidade, o primeiro polímero reticulado incluído no pó de polímero base pode ser um polímero obtido por meio da polimerização por reticulação do monômero na presença de um primeiro agente de reticulação interna de poli(met)acrilato de poliol selecionado a partir do grupo que consiste em trimetilolpropano tri(met)acrilato, etilenoglicol di(met)acrilato, polietilenoglicol di(met)acrilato, propilenoglicol di(met)acrilato, polipropilenoglicol di(met)acrilato, butanodiol di(met)acrilato, butilenoglicol di(met)acrilato, dietilenoglicol di(met)acrilato, hexanodiol di(met)acrilato, trietilenoglicol di(met)acrilato, tripropilenoglicol di(met)acrilato, tetraetilenoglicol di(met)acrilato, dipentaeritritol pentacrilato, tri(met)acrilato de glicerina e pentaeritritol tetra-acrilato; e um segundo agente de reticulação interna de alil(met)acrilato. Mediante a aplicação de dois ou mais tipos dos agentes de reticulação interna particulares, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode manter uma alta força de gel mesmo após a pulverização de gel e pulverização, exibindo, assim, permeabilidade a líquido e desempenho de absorção sob pressão mais excelentes, etc.
[049]Adicionalmente, no polímero superabsorvente descrito acima, dois ou mais tipos de carbonates de alquileno que têm 2 a 5 átomos de carbono, em que os dois ou mais tipos dos carbonatos de alquileno têm números de carbono diferentes, podem ser usados como o agente de reticulação de superfície durante a reticulação de superfície, que será descrita em maiores detalhes abaixo. Consequentemente, o polímero superabsorvente pode incluir a camada reticulada de superfície que inclui a
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16/44 estrutura reticulada que é obtida através de vários tipos dos agentes de reticulação de superfície.
[050]O líquido de reticulação de superfície que inclui o agente de reticulação de superfície e meio líquido pode incluir adicionalmente um tensoativo, um copolímero à base de ácido policarboxílico predeterminado, um álcool alifático que tem 6 ou mais átomos de carbono, etc. A tensão superficial do líquido de reticulação de superfície pode ser alcançada em uma faixa particular relativamente baixa mediante o uso dos vários tipos dos agentes de reticulação de superfície e dos componentes adicionais opcionalmente incluídos no líquido de reticulação de superfície, finalmente preparando, assim, o polímero superabsorvente que tem as propriedades físicas descritas acima.
[051]Entretanto, o polímero superabsorvente descrito acima de uma modalidade pode ter um tamanho de partícula de 150 pm a 850 pm. Mais especificamente, 95% em peso ou mais do pó de polímero base e do polímero superabsorvente que inclui o mesmo podem ter um tamanho de partícula de 150 pm a 850 pm e o pó fino que tem um tamanho de partícula menor que 150 pm pode ser em uma quantidade menor que 5% em peso. Nesse sentido, o tamanho de partícula do polímero superabsorvente pode ser definido pelo diâmetro mais longo da partícula de polímero superabsorvente descrita acima.
[052]O princípio da técnica pelo qual o polímero superabsorvente que satisfaz as propriedades físicas descritas acima de uma modalidade pode ser preparado é conforme exposto a seguir.
[053]Primeiramente, o grau de formação de espuma é aumentado com o uso de um agente espumante, etc. durante a polimerização por reticulação, formando, assim, um polímero de gel que contém água que inclui um grande número de microporos e uma área de superfície grande. Quando o polímero de gel que contém água é submetido à pulverização de gel e pulverização subsequente, é altamente
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17/44 provável que o polímero de gel que contém água seja rompido em partículas que têm uma baixa razão de aspecto devido à propriedade porosa das mesmas. Consequentemente, pode ser preparado um pó de polímero base que tem um alto teor de partículas que têm uma baixa razão de aspecto.
[054]No entanto, uma vez que as partículas que têm uma baixa razão de aspecto absorvem o líquido de reticulação de superfície em uma taxa de absorção relativamente alta, as mesmas mostram o padrão de penetração do líquido de reticulação de superfície e o grau de reticulação de superfície que são diferentes daqueles de partículas que têm uma razão de aspecto próxima a 1. Por essa razão, existe uma possibilidade alta que a reticulação desigual ocorra, o qual pode causar a deterioração da permeabilidade a líquido, etc. No entanto, como resultado de estudos contínuos dos presentes inventores, foi constatado que, quando a tensão superficial do líquido de reticulação de superfície é relativamente reduzida, uma profundidade de penetração do líquido de reticulação de superfície no pó de polímero base se torna relativamente baixa e, dessa forma, o agente de reticulação de superfície pode ser distribuído/penetrado de maneira uniforme nas partículas inteiras. Como resultado, a permeabilidade a líquido do polímero superabsorvente pode ser aperfeiçoada, preparando, assim, o polímero superabsorvente que satisfaz todas as propriedades físicas de uma modalidade.
[055]Com base nesse princípio da técnica, uma outra modalidade da presente invenção fornece um método para preparar o polímero superabsorvente.
[056]O método de preparação pode incluir as etapas de:
realizar uma polimerização por reticulação de monômeros insaturados à base de etileno solúveis em água que têm grupos ácidos que são pelo menos parcialmente neutralizados na presença de um agente espumante, um tensoativo e um agente de reticulação interna para formar um polímero de gel que contém água que inclui um primeiro polímero reticulado;
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18/44 pulverizar em gel, secar, pulverizar e classificar por tamanho o polímero de gel que contém água para formar um polímero base que inclui 10% em número ou mais de pó de polímero base que tem uma razão de aspecto menor que 0,5, a razão de aspecto definida como o diâmetro mais curto/o diâmetro mais longo do pó de polímero base; e realizar uma reticulação de superfície do polímero base por meio de tratamento térmico na presença de um líquido de reticulação de superfície que contém um agente de reticulação de superfície e um meio líquido e que tem uma tensão superficial de 30 mN/m a 50 mN/m a uma temperatura de 20 °C a 25 °C.
[057]Mais adiante neste documento, cada etapa do método de preparação será descrita em detalhes.
[058]Primeiramente, o método de preparação de uma outra modalidade pode incluir a etapa de formar o polímero de gel que contém água por meio de polimerização por reticulação. Especificamente, essa etapa é uma etapa para formar o polímero de gel que contém água mediante a realização de polimerização térmica ou fotopolimerização de uma composição de monômero que inclui o monômero insaturado à base de etileno solúvel em água e um iniciador de polimerização na presença do agente de reticulação interna.
[059]O monômero insaturado à base de etileno solúvel em água incluído na composição de monômero é o mesmo conforme descrito acima.
[060]Adicionalmente, a composição de monômero pode incluir um iniciador de polimerização usado, em geral, na preparação de polímeros superabsorventes. Para exemplo não limitador, como o iniciador de polimerização, um iniciador de polimerização térmica ou um iniciador de fotopolimerização pode ser usado de acordo com o método de polimerização. No entanto, embora a fotopolimerização seja realizada, uma certa quantidade de calor pode ser gerada por irradiação UV ou similares e também gerada com a reação de polimerização que é uma reação
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19/44 exotérmica. Portanto, o iniciador de polimerização térmica pode ser adicionalmente incluído.
[061 ]Aqui, o iniciador de fotopolimerização pode incluir, por exemplo, um ou mais compostos selecionados a partir do grupo que consiste em éter de benzoína, dialquil acetofenona, hidroxil alquilcetona, glioxilato de fenila, benzil dimetil cetal, acil fosfina e α-aminocetona. Entre esses, como o exemplo específico de acil fosfina, Lucirin TPO comercial, ou seja, óxido de 2,4,6-trimetil-benzoil-trimetil fosfina pode ser usado. Diversos iniciadores de fotopolimerização adicionais são bem revelados em “UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application (Elsevier, 2007)” escrito por Reinhold Schwalm, p115, que pode servir como uma referência.
[062]Adicionalmente, o iniciador de polimerização térmica pode incluir um ou mais compostos selecionados a partir do grupo que consiste em iniciadores à base de persulfato, iniciadores à base de azo, peróxido de hidrogênio e ácido ascórbico. Os exemplos específicos dos iniciadores à base de persulfato podem incluir persulfato de sódio (Na2S20s), persulfato de potássio (K2S2O8), persulfato de amônio ((NH4)2S20s) ou similares. Adicionalmente, os exemplos específicos dos iniciadores à base de azo podem incluir dicloridrato de 2,2-azobis(2-amidinopropano), dicloridrato de 2,2-azobis(N,N-dimetileno)isobutiramidina, 2-(carbamoilazo)isobutilonitrila, dicloridrato de 2,2azobis(2-[2-imidazolin-2-il]propano), 4,4-azobis-(ácido 4-cianovalerico) ou similares. Diversos iniciadores de polimerização térmica adicionais são bem revelados em “Principle of Polymerization” escrito por Odian, (Wiley, 1981), p 203, que pode servir como uma referência.
[063]O iniciador de polimerização pode ser adicionado a uma concentração de cerca de 0,001 % em peso a 1 % em peso, com base na composição de monômero. Ou seja, se a concentração do iniciador de polimerização for baixa demais, a taxa de polimerização se torna baixa e, dessa forma, uma grande quantidade de monômeros residuais pode ser indesejavelmente extraída do produto final. Ao contrário, se a
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20/44 concentração do iniciador de polimerização for alta demais, as cadeias de polímero que constituem a rede se torna curta e, dessa forma, o teor de componentes solúveis em água é aumentado e as propriedades físicas do polímero podem se deteriorar como uma redução em absorvência sob pressão.
[064]Entretanto, a composição de monômero pode incluir um agente de reticulação (“agente de reticulação interna”) para aperfeiçoar as propriedades físicas do polímero mediante a polimerização do monômero insaturado à base de etileno solúvel em água. O agente de reticulação é usado para a reticulação interna do polímero de gel que contém água e o agente de reticulação é usado separadamente, independente de um “agente de reticulação de superfície” descrito a seguir.
[065]Particularmente, no método de preparação de uma outra modalidade, dois ou mais tipos dos agentes de reticulação interna descritos acima, por exemplo, o primeiro agente de reticulação interna de poli(met)acrilato de poliol e o segundo agente de reticulação interna de alil(met)acrilato, podem ser usados em conjunto para obter o polímero de gel que contém água.
[066]Mais especificamente, o primeiro agente de reticulação interna pode incluir um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em trimetilolpropano tri(met)acrilato, etilenoglicol di(met)acrilato, polietilenoglicol di(met)acrilato, propilenoglicol di(met)acrilato, polipropilenoglicol di(met)acrilato, butanodiol di(met)acrilato, butilenoglicol di(met)acrilato, dietilenoglicol di(met)acrilato, hexanodiol di(met)acrilato, trietilenoglicol di(met)acrilato, tripropilenoglicol di(met)acrilato, tetraetilenoglicol di(met)acrilato, dipentaeritritol pentacrilato, tri(met)acrilato de glicerina e pentaeritritol tetra-acrilato e o segundo agente de reticulação interna pode incluir alil(met)acrilato, alilacrilato, etc.
[067]Adicionalmente, um teor total do primeiro e do segundo agentes de reticulação interna pode ser de 0,01 parte em peso a 2 partes em peso ou 0,05 a 1,8 partes em peso, com base em 100 partes em peso da composição de monômero que
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21/44 inclui os agentes de reticulação interna e monômero. Adicionalmente, o primeiro agente de reticulação interna : o segundo agente de reticulação interna podem ser usados em uma razão de peso de 1 : 1 a 10 : 1. O polímero superabsorvente que satisfaz as propriedades físicas de uma modalidade pode ser obtido de modo eficaz mediante o controle do tipo e faixa de teor dos agentes de reticulação interna, enquanto que se controla um teor de água do polímero de gel que contém água, descrito a seguir. No entanto, quando o teor dos agentes de reticulação interna é grande demais, os desempenhos de absorção básica do polímero superabsorvente podem se deteriorar.
[068]Entretanto, a composição de monômero descrita acima pode incluir adicionalmente um agente espumante. Quando o processo de polimerização é realizado por meio de um processo de polimerização de formação de espuma na presença do agente espumante, um grande número de partículas que têm uma baixa razão de aspecto pode ser formado e o pó de polímero base e a partícula de polímero superabsorvente que tem a distribuição de partícula descrita acima podem ser obtidos.
[069]O agente espumante serve para espumar durante a polimerização para formar poros dentro do polímero de gel que contém água, formando, assim, um grande número de partículas que têm uma baixa razão de aspecto e aumentando a área de superfície. O agente espumante pode ser carbonato, por exemplo, bicarbonate de sódio, carbonato de sódio, bicarbonate de potássio, carbonato de potássio, bicarbonate de cálcio, carbonato de cálcio, bicarbonate de magnésio ou carbonato de magnésio.
[070]Adicionalmente, o agente espumante pode ser adicionado a uma concentração de cerca de 0,01 parte em peso a cerca de 1,0 parte em peso ou cerca de 0,03 parte em peso a cerca de 0,7 parte em peso ou cerca de 0,05 parte em peso a cerca de 0,6 parte em peso em relação a 100 partes em peso do monômero à base de ácido acrílico. Quando o uso do agente espumante excede 1,0 parte em peso, o
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22/44 processo de produção é difícil devido à formação de espuma excessiva e a densidade do polímero superabsorvente se torna pequena devido à formação de poro excessiva, o qual pode causar problemas em distribuição e armazenamento. Adicionalmente, quando o uso do agente espumante é menor que 0,01 parte em peso, a função do agente espumante pode ser insignificante.
[071 ]A composição de monômero pode incluir adicionalmente um estabilizante de espuma para otimizar a formação de poro pelo agente espumante. O estabilizante de espuma desempenha uma função na manutenção do formato dos poros produzidos pelo agente espumante, enquanto que distribui uniformemente os poros por todo o polímero, formando, assim, de modo mais eficaz partículas que têm uma baixa razão de aspecto e aumentando a área de superfície do polímero.
[072]Como o estabilizante de espuma, pode ser usado qualquer componente que foi usado anteriormente como o estabilizante de espuma na polimerização por formação de espuma do polímero superabsorvente. Por exemplo, tensoativos catiônicos, aniônicos ou não iônicos podem ser usados.
[073]O estabilizante de espuma pode ser adicionado a uma concentração de 0,001 parte em peso a 0,1 parte em peso em relação a 100 partes em peso do monômero à base de ácido acrílico. Quando a concentração do estabilizante de espuma é baixa demais, a função da estabilização da espuma é insignificante e é difícil alcançar o efeito de aperfeiçoamento da taxa de absorção. Ao contrário, quando a concentração é alta demais, a tensão superficial do polímero superabsorvente é reduzida e pode ocorrer vazamento de água na fralda.
[074]Adicionalmente, a composição de monômero pode incluir, ainda, um espessante, um plastificante, um estabilizante de conservação, um antioxidante, etc., conforme for necessário.
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23/44 [075]A composição de monômero pode ser preparada sob a forma de uma solução em que as matérias-primas como o monômero, iniciador de polimerização, agente de reticulação interna descritos acima, etc. são dissolvidas em um solvente.
[076]Nesse sentido, como o solvente aplicável, qualquer solvente pode ser usado sem limitações na constituição, contanto que tenha capacidade para dissolver as matérias-primas acima. Por exemplo, como o solvente, pode ser usada água, etanol, etilenoglicol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, 1,4-butanodiol, propilenoglicol, éter monobutílico de etilenoglicol, éter monometílico de propilenoglicol, acetato de éter monometílico de propilenoglicol, metil etil cetona, acetona, metil amil cetona, ciclohexanona, ciclopentanona, éter monometílico de dietilenoglicol, éter etílico de dietilenoglicol, tolueno, xileno, butirolactona, carbitol, metil celosolve acetato, N,Ndimetilacetamida ou uma mistura dos mesmos.
[077]Adicionalmente, a formação do polímero de gel que contém água por meio da polimerização da composição de monômero pode ser realizada através de um método de polimerização comum e o processo não é particularmente limitado. Para exemplo não limitador, o método de polimerização é amplamente classificado em polimerização térmica e fotopolimerização de acordo com uma fonte de energia de polimerização. A polimerização térmica pode ser realizada em um reator como um amassador equipado com fusos de agitação e a fotopolimerização pode ser realizada em um reator equipado com uma correia transportadora móvel.
[078]Por exemplo, a composição de monômero é injetada em um reator como um amassador equipado com os fusos de agitação e a polimerização térmica é realizada mediante o fornecimento de ar quente para o mesmo ou mediante o aquecimento do reator a fim de obter o polímero de gel que contém água. Nesse sentido, o polímero de gel que contém água pode ter um tamanho de centímetros ou milímetros quando o mesmo é descarregado a partir de uma saída do reator, de acordo com o tipo de fusos de agitação equipados no reator. Especificamente, o
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24/44 polímero de gel que contém água pode ser obtido de diversas formas de acordo com uma concentração da composição de monômero alimentada ao mesmo, uma velocidade de alimentação ou similares e o polímero de gel que contém água que tem um tamanho da partícula (médio ponderado) de 2 mm a 50 mm pode ser, em geral, obtido.
[079]Para um outro exemplo, quando a composição de monômero é submetida à fotopolimerização em um reator equipado com uma correia transportadora móvel, o polímero de gel que contém água pode ser obtido em um tipo de folha. Nesse sentido, a espessura da folha pode variar de acordo com a concentração da composição de monômero alimentada para a mesma e com a velocidade de alimentação. A folha é, de preferência, controlada para ter uma espessura de 0,5 cm a 10 cm a fim de assegurar a velocidade de produção enquanto que permite que toda a folha seja uniformemente polimerizada.
[080]Entretanto, após a formação do polímero de gel que contém água por meio da polimerização por reticulação descrita acima, o polímero de gel que contém água com um teor de água controlado é submetido à pulverização de gel.
[081 ]Um pulverizador aplicável na etapa de pulverização de gel pode não ter limitação na constituição, mas pode incluir especificamente qualquer um selecionado a partir do grupo que consiste em um pulverizador vertical, um cortador turbo, um triturador turbo, um moinho de corte giratório, um moinho de corte, um moinho de discos, um fragmentador, um esmagador, um picador e um cortador de disco, mas não é limitado aos mesmos.
[082]A pulverização de gel do polímero de gel que contém água pode ser realizada de modo que o diâmetro do polímero de gel que contém água seja de 0,01 mm a 50 mm ou 0,01 mm a 30 mm. Em outras palavras, o polímero de gel que contém água é, de preferência, pulverizado em partículas de 50 mm ou menos a fim de aumentar a eficiência de secagem. No entanto, quando a pulverização excessiva é
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25/44 realizada, pode ocorrer um fenômeno de agregação entre partículas e, dessa forma, o polímero de gel que contém água é, de preferência, pulverizado em partículas de 0,01 mm ou mais.
[083]Adicionalmente, quando a pulverização de gel do polímero de gel que contém água é realizada, o polímero de gel que contém água pode aderir à superfície do pulverizador de gel devido ao fato de que tem um teor de água relativamente baixo. A fim de minimizar esse fenômeno, o vapor, água, um tensoativo, um agente antiaglomeração (por exemplo, argila, silica, etc.), um iniciador à base de persulfato, um iniciador à base de azo, peróxido de hidrogênio, um iniciador de polimerização térmica, um agente de reticulação à base de epóxi, um agente de reticulação à base de diol, um agente de reticulação que inclui acrilato 2-funcional ou 3 ou mais-funcional ou um agente de reticulação monofuncional que inclui um grupo hidroxila pode ser adicionado ao polímero de gel que contém água, se necessário.
[084]Após a pulverização de gel descrita acima, o polímero de gel que contém água pode ser seco. A secagem pode ser realizada a uma temperatura de 120 °C a 250 °C, de preferência, 140 °C a 200 °C e, mais preferencialmente, 150 °C a 200 °C. Nesse sentido, a temperatura de secagem é definida como uma temperatura de um meio de aquecimento fornecido para secagem ou uma temperatura interna de um reator de secagem que inclui o meio de aquecimento e o polímero durante o processo de secagem. Se a temperatura de secagem for baixa e, portanto, o tempo de secagem se torna longo, a eficiência do processo pode ser diminuída. A fim de impedir esse problema, a temperatura de secagem é, de preferência, de 120 °C ou maior. Além disso, quando a temperatura de secagem é maior que necessário, a superfície do polímero de gel que contém água é excessivamente seca e, dessa forma, existe uma preocupação acerca da geração de partículas finas durante o processo de pulverização subsequente e deterioração das propriedades físicas do polímero
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26/44 finalmente formado. A fim de impedir esse problema, portanto, a temperatura de secagem é, de preferência, de 250 °C ou menor.
[085]Nesse sentido, o tempo de secagem na etapa de secagem não é particularmente limitado, mas pode ser controlado para 20 minutos a 90 minutos na temperatura de secagem acima, em consideração da eficiência do processo e das propriedades físicas do polímero.
[086]A secagem pode ser realizada com o uso de um meio geral e, por exemplo, o polímero de gel que contém água pulverizado pode ser suprido com ar quente ou irradiado com raios infravermelhos, micro-ondas, raios ultravioleta ou similares.
[087]A secagem, conforme acima, é realizada de modo que o polímero seco possa ter, de preferência, o teor de água de cerca de 0,1% em peso a cerca de 10% em peso. Em outras palavras, se o teor de água do polímero seco for menor que 0,1 % em peso, os custos de produção podem ser aumentados e a degradação do polímero reticulado pode indesejavelmente ocorrer devido à secagem excessiva. Se o teor de água do polímero seco for maior que 10% em peso, o polímero seco se adere no processo subsequente, o qual pode indesejavelmente interferir com uma trajetória de transporte.
[088]Após a secagem, o polímero seco pode ser pulverizado, controlando, assim, o tamanho de partícula e a área de superfície do polímero em uma faixa adequada. A pulverização pode ser realizada de modo que o tamanho de partícula do polímero pulverizado seja de 150 pm a 850 pm. Nesse sentido, o tamanho de partícula também é definido pelo diâmetro mais longo de cada partícula de polímero e o mesmo se aplica mais adiante neste documento.
[089]Um dispositivo de moagem aplicável no presente documento pode incluir um moinho de pinos, um moinho de martelos, um moinho de rosca, um moinho de
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27/44 cilindros, um moinho de discos, um moinho de deslocamento ou similares que é comumente usado.
[090]A fim de gerenciar as propriedades físicas do polímero superabsorvente finalmente preparado, pode ser adicionalmente realizada uma etapa de seletivamente classificar por tamanho as partículas que têm um tamanho de partícula de 150 pm a 850 pm a partir das partículas de polímero obtidas através da etapa de pulverização.
[091]Entretanto, após a preparação do pó de polímero base através do processo de classificação por tamanho descrito acima, o pó de polímero base é reticulado por superfície por meio do tratamento térmico na presença de um agente de reticulação de superfície, formando, assim, as partículas de polímero superabsorvente. A reticulação de superfície é para induzir uma reação de reticulação sobre a superfície do pó de polímero base na presença do agente de reticulação de superfície. Através dessa reticulação de superfície, uma camada de superfície modificada (camada de superfície reticulada) pode ser formada sobre a superfície do pó de polímero base.
[092]Mais especificamente, no método de preparação descrito acima de uma outra modalidade, a reticulação de superfície pode ser realizada por meio do tratamento térmico com o uso de um líquido de reticulação de superfície que inclui o agente de reticulação de superfície e o meio líquido e que tem uma tensão superficial de 25 mN/m a 50 mN/m ou 30 mN/m a 47 mN/m a uma temperatura de 20 °C a 25 °C.
[093]Como tal, quando o líquido de reticulação de superfície que tem a tensão superficial relativamente baixa é usada, a reticulação de superfície ocorre de maneira uniforme, embora o formato de partícula seja relativamente desigual (várias partículas que têm uma baixa razão de aspecto são incluídas) e, portanto, a camada de superfície reticulada que tem resistência e grau de reticulação excelente pode ser uniformemente formada e em relação à absorvência do polímero superabsorvente, sua absorvência sob pressão e permeabilidade a líquido podem ser mais
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28/44 aperfeiçoadas. No entanto, quando a tensão superficial é baixa demais, a remolhagem de produtos sanitários pode ser aumentada. Quando um líquido de reticulação de superfície que tem uma alta tensão superficial é usado, a camada de superfície reticulada é formada de maneira desigual e, dessa forma, as propriedades físicas como absorvência sob pressão e permeabilidade a líquido podem se deteriorar, em relação à absorvência.
[094]Conforme descrito acima, a fim de obter o líquido de reticulação de superfície que tem tal tensão superficial particular, dois ou mais tipos de carbonates de alquileno que têm 2 a 5 átomos de carbono, em que os dois ou mais tipos dos carbonatos de alquileno têm números de carbono diferentes, podem ser usados como o agente de reticulação de superfície.
[095]Adicionalmente, a fim de alcançar de modo mais eficaz a tensão superficial, o líquido de reticulação de superfície que inclui o agente de reticulação de superfície e o meio líquido pode incluir adicionalmente um tensoativo, um copolímero à base de ácido policarboxílico que tem unidades de repetição representada pelas seguintes Fórmulas Químicas 1-a e 1-b ou álcool alifático que tem 6 ou mais átomos de carbono, opcionalmente. Como tal, devido ao uso dos vários tipos dos agentes de reticulação de superfície e, opcionalmente, componentes adicionais incluídos no líquido de reticulação de superfície, o líquido de reticulação de superfície pode ter a tensão superficial na faixa particular relativamente baixa, preparando, assim, o polímero superabsorvente que tem as propriedades físicas descritas acima de uma modalidade:
[Fórmula Química 1 -a]
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Figure BR112019014971A2_D0001
[Fórmula Química 1 -b]
Figure BR112019014971A2_D0002
nas Fórmulas Químicas 1-a e 1-b, R1, R2 e R3 são, cada um, independentemente, hidrogênio ou um grupo alquila que tem 1 a 6 átomos de carbono, RO é uma grupo oxialquileno que tem 2 a 4 átomos de carbono, M1 é hidrogênio ou um íon de não metal ou metal monovalente, X é -COO-, um grupo alquilóxi que tem 1 a 5 átomos de carbono ou um grupo alquildióxi que tem 1 a 5 átomos de carbono, m é um número inteiro de 1 a 100, n é um número inteiro de 1 a 1.000 e p é um número inteiro de 1 a 150, em que quando p é dois ou mais, dois ou mais dos -RO- de repetição podem ser iguais ou diferentes um do outro.
[096]No processo de reticulação de superfície, vários tipos de carbonato de alquileno que tem 2 a 6 átomos de carbono podem ser usados como o agente de reticulação de superfície e exemplos mais adequados do mesmo podem incluir carbonato de etileno, carbonato de propileno, carbonato de butileno, carbonato de trimetileno, carbonato de glicerol, etc.
[097]Nesse sentido, um teor do agente de reticulação de superfície pode ser adequadamente controlado de acordo com o tipo ou condições de reação do agente de reticulação e, de preferência, o teor pode ser controlado a partir de 0,001 parte em
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30/44 peso a 5 partes em peso em relação a 100 partes em peso do pó de polímero base. Quando o teor do agente de reticulação de superfície é baixo demais, a modificação de superfície não ocorre adequadamente e, dessa forma, as propriedades físicas do polímero final podem se deteriorar. Ao contrário, quando o agente de reticulação de superfície é usado de forma excessiva, pode ocorrer reação de reticulação de superfície excessiva, levando à deterioração na absorvência básica do polímero, indesejavelmente.
[098]Adicionalmente, a fim de controlar a faixa de tensão superficial do líquido de reticulação de superfície, o líquido de reticulação de superfície pode incluir adicionalmente um tensoativo e o tipo do tensoativo não é particularmente limitado. Em consideração do tipo do meio líquido incluído no líquido de reticulação de superfície, um tensoativo não iônico, um tensoativo aniônico ou um tensoativo catiônico pode ser adequadamente selecionado e usado. Consequentemente, a tensão superficial do líquido de reticulação de superfície pode ser adicionalmente controlado na faixa descrita acima.
[099]Para um outro exemplo, o líquido de reticulação de superfície pode incluir adicionalmente o copolímero à base de ácido policarboxílico que tem unidades de repetição representadas pelas seguintes Fórmulas Químicas 1-a e 1-b. O copolímero à base de ácido policarboxílico é revelado na patente n° 1684649 e um método de preparação do mesmo é evidente aos versados na técnica.
[0100]Q copolímero à base de ácido policarboxílico pode ser incluído em uma quantidade de 0,001 parte em peso a 5 partes em peso no líquido de reticulação de superfície em relação a 100 partes em peso do pó de polímero base, controlando, assim, adicionalmente a tensão superficial do líquido de reticulação de superfície na faixa descrita acima.
[0101]Adicionalmente, como um outro método para controlar a tensão superficial do líquido de reticulação de superfície, um álcool alifático que tem 6 ou mais
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31/44 átomos de carbono pode ser adicionalmente incluído no meio líquido do líquido de reticulação de superfície, em conjunto com um solvente polar como água ou álcool.
[0102]De acordo com uma modalidade, o álcool alifático que tem 6 ou mais átomos de carbono pode ser exemplificado por C6 a C20 álcoois primários, secundários ou terciários e, de preferência, C6 a C16 álcoois primários. Mais preferencialmente, um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em álcool estearílico, álcool laurílico e álcool cetílico pode ser usado, mas não se limitam aos mesmos.
[0103]Um teor do álcool alifático que tem 6 ou mais átomos de carbono pode ser de cerca de 0,001 parte em peso a cerca de 2 partes em peso ou cerca de 0,01 parte em peso a cerca de 1 parte em peso, de preferência, cerca de 0,01 parte em peso a cerca de 1 parte em peso, mais preferencialmente, cerca de 0,05 parte em peso a cerca de 0,8 parte em peso em relação a 100 partes em peso do polímero pulverizado, isto é, o pó de polímero base.
[0104]Entretanto, o líquido de reticulação de superfície pode incluir adicionalmente água e/ou um solvente orgânico hidrofílico (por exemplo, um solvente orgânico polar à base de álcool como metanol, etc.) como o meio líquido, juntamente com os componentes descritos acima. Nesse sentido, a água e o solvente orgânico hidrofílico podem ser aplicados mediante o controle de sua taxa de adição em relação a 100 partes em peso do pó de polímero base, com o propósito de induzir a distribuição uniforme do líquido de reticulação de superfície, impedindo o fenômeno de agregação do pó de polímero base e otimizando a profundidade de penetração de superfície do agente de reticulação de superfície.
[0105]Em relação ao método para adicionar o líquido de reticulação de superfície descrito acima ao pó de polímero base, não há limitação específica na constituição. Por exemplo, um método para adicionar e misturar o líquido de reticulação de superfície e o pó de polímero base em um reator, pode ser usado um
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32/44 método para aspergir o líquido de reticulação de superfície sobre o pó de polímero base ou um método para alimentar continuamente o pó de polímero base e o líquido de reticulação de superfície para um misturador que é continuamente operado.
[0106]0 pó de polímero base ao qual o líquido de reticulação de superfície é aplicado é submetido à reação de reticulação de superfície em uma temperatura de reação máxima de 140 °C a 200 °C ou 170 °C a 195 °C durante 5 minutos a 60 minutos, 10 minutos a 50 minutos ou 20 minutos a 45 minutos. Mais especificamente, a etapa de reticulação de superfície pode ser realizada por meio do tratamento térmico elevando-se uma temperatura inicial de 20 °C a 130 °C ou 40 °C a 120°C para a temperatura de reação máxima durante 10 minutos ou mais ou 10 minutos a 30 minutos e mantendo-se a temperatura máxima durante 5 minutos a 60 minutos.
[0107]Mediante a satisfação dessas condições de processo de reticulação de superfície (em particular, as condições de aquecimento e condições de reação na temperatura de reação máxima), o polímero superabsorvente que satisfaz as propriedades físicas de uma modalidade pode ser preparado de modo mais eficaz.
[0108]Um meio para elevar a temperatura para a reação de reticulação de superfície não é particularmente limitado. O aquecimento pode ser realizado mediante o fornecimento de um meio de aquecimento ou fornecendo diretamente uma fonte de calor. Nesse sentido, o tipo do meio de aquecimento aplicável pode ser um fluido quente como vapor, ar quente, óleo quente ou similares, mas não são limitados aos mesmos. A temperatura do meio de aquecimento fornecido pode ser adequadamente controlada, considerando a média do meio de aquecimento, da taxa de aquecimento e da temperatura alvo. Entretanto, como a fonte de calor fornecida diretamente, um aquecedor elétrico ou um aquecedor a gás pode ser usado, mas a presente invenção não se limita a esses exemplos.
[0109]0 polímero superabsorvente obtido de acordo com o método de preparação descrito acima pode satisfazer a permeabilidade a líquido e taxa de
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33/44 absorção mais aperfeiçoadas, enquanto que mantém desempenhos de absorção excelentes como capacidade de retenção centrífuga e absorvência sob pressão, satisfazendo, assim, as propriedades físicas de uma modalidade. Consequentemente, o polímero superabsorvente pode ser adequadamente aplicado a produtos sanitários como fraldas, particularmente, produtos sanitários ultrafinos com teor de polpa reduzido.
EFEITO DA INVENÇÃO [0110]O polímero superabsorvente de acordo com a presente invenção pode exibir taxa de absorção e permeabilidade a líquido mais aperfeiçoadas mantendo, ao mesmo tempo, desempenhos de absorção básica excelentes, sendo, assim, de preferência, aplicado a produtos sanitários como fraldas mais delgadas, etc.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0111 ]A Figura 1 é uma imagem microscópica eletrônica que mostra a definição de uma razão de aspecto de uma partícula de polímero superabsorvente em um polímero superabsorvente de uma modalidade e um método exemplificador para medir a mesma.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES [0112]Mais adiante neste documento, os Exemplos preferenciais serão fornecidos para melhor entendimento da presente invenção. No entanto, esses Exemplos são para propósitos ilustrativos apenas e a presente invenção não tem a intenção de se limitar a esses Exemplos.
EXEMPLO 1 [0113]Como um aparelho de fabricação de um polímero superabsorvente, foi usado um aparelho de fabricação contínua que consiste em um processo de polimerização, um processo de pulverização de gel que contém água, um processo de secagem, um processo de pulverização, um processo de classificação por tamanho, um processo de reticulação de superfície, um processo de resfriamento, um
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34/44 processo de classificação por tamanho e um processo de transporte que conecta as respectivas etapas.
(Etapa 1) [0114]100 partes em peso de ácido acrílico foram misturadas com 0,4 parte em peso de diacrilato de polietilenoglicol (um peso molecular médio ponderai de ~ 500 g/mol) e alil(met)acrilato como agentes de reticulação interna, 0,1 parte em peso de bicarbonate de sódio como um agente espumante, 0,01 parte em peso de lauril sulfato de sódio como um tensoativo e 0,01 parte em peso de óxido de fenilbis(2,4,6trimetilbenzoil)fosfina como um fotoiniciador para preparar uma solução de monômero. Subsequentemente, mediante a alimentação de modo contínuo da solução de monômero através de uma bomba medidora, 160 partes em peso de uma solução aquosa a 24% em peso de hidróxido de sódio foram continuamente submetida à mistura em linha para preparar uma solução de monômero aquosa. Adicionalmente, 6 partes em peso de uma solução aquosa a 4% em peso de persulfato de sódio foram continuamente submetidas à mistura em linha e, então, continuamente alimentadas em um reator de polimerização contínua que tem uma correia de polimerização plana com um barragem em cada extremidade. Depois disso, UV foi irradiada para preparar um gel que contém água.
(Etapa 2) [0115]O gel que contém água foi cortado para ter um tamanho médio de cerca de 300 mm ou menos e, então, introduzido em um pulverizador (equipado com uma placa perfurada que inclui uma pluralidade de poros que têm um diâmetro de 10 mm), seguido de pulverização sob respectivas condições.
(Etapa 3) [0116]Subsequentemente, o gel que contém água pulverizado na etapa 2 foi seco em um secador com capacidade para mover o volume de ar para cima e para baixo. O gel que contém água foi uniformemente seco deixando o ar quente de 180
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35/44 °C fluir de baixo para cima durante 15 minutos, de modo que o teor de água do pó seco fosse de cerca de 2% ou menor e novamente deixando o ar quente fluir de cima para baixo durante 15 minutos.
(Etapa 4) [0117]0 polímero seco na etapa 3 foi pulverizado por um pulverizador e, então, classificado por tamanho para obter um polímero base que tem um tamanho de 150 pm a 850 pm.
(Etapa 5) [0118]Então, 1 g de carbonato de etileno e 1 g de carbonato de propileno foram misturados em 4 g de água para preparar um líquido de reticulação de superfície. A tensão superficial do líquido de reticulação de superfície foi medida como 45 mN/m.
[0119]6 g do líquido de reticulação de superfície foram aspergidos sobre 100 g do pó de polímero base preparado na etapa 4 e agitados à temperatura ambiente para permitir a distribuição uniforme do líquido de reticulação de superfície sobre o pó de polímero base. Subsequentemente, o pó de polímero base misturado com o líquido de reticulação de superfície foi introduzido em um reator de reticulação de superfície para realizar a reação de reticulação de superfície.
[0120]No reator de reticulação de superfície, o pó de polímero base foi confirmado como sendo gradualmente aquecido em uma temperatura inicial de cerca de 80 °C e 30 minutos posteriormente, deixado até atingir a temperatura de reação máxima de 190 °C. Após atingir a temperatura de reação máxima, a reação foi adicionalmente deixada durante 15 minutos. Então, uma amostra do polímero superabsorvente finalmente preparado foi tomada. Após o processo de reticulação de superfície, o polímero superabsorvente foi classificado por tamanho com o uso de uma peneira padrão ASTM para preparar um polímero superabsorvente que tem um tamanho de partícula de 150 pm a 850 pm do Exemplo 1.
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36/44 [0121 ]0 polímero base e o polímero superabsorvente obtidos pelo método acima foram analisados por uma imagem microscópica eletrônica (consulte a Figura 1, etc.) e uma razão de aspecto (a/b) de cada pó de polímero base e partícula de polímero superabsorvente foi calculada. Uma razão (% em número) entre as partículas que têm uma razão de aspecto menor que 0,5 em todo o pó de polímero base e as partículas de polímero superabsorvente foi medida. Como resultado, foi confirmado que a razão entre as partículas que têm uma razão de aspecto menor que 0,5 no pó de polímero base correspondente e a partícula de polímero superabsorvente foi de cerca de 10% em número.
EXEMPLO 2 [0122]Um polímero superabsorvente do Exemplo 2 foi preparado da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pelo fato de que 0,15 parte em peso de bicarbonate de sódio foi usada como o agente espumante. O polímero base/polímero superabsorvente obtido pelo método acima foi analisado por uma imagem microscópica eletrônica e uma razão (% em número) entre as partículas que têm uma razão de aspecto menor que 0,5 em todo o pó de polímero base e as partículas de polímero superabsorvente foi medida. Como resultado, foi confirmado que a razão entre as partículas que têm uma razão de aspecto menor que 0,5 no pó de polímero base correspondente e a partícula de polímero superabsorvente foi de cerca de 33% em número.
EXEMPLO 3 [0123]Um polímero superabsorvente do Exemplo 3 foi preparado da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pelo fato de que 0,2 parte em peso de bicarbonate de sódio foi usada como o agente espumante. O polímero base/polímero superabsorvente obtido pelo método acima foi analisado por uma imagem microscópica eletrônica e uma razão (% em número) entre as partículas que têm uma razão de aspecto menor que 0,5 em todo o pó de polímero base e as partículas de
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37/44 polímero superabsorvente foi medida. Como resultado, foi confirmado que a razão entre as partículas que têm uma razão de aspecto menor que 0,5 no pó de polímero base correspondente e a partícula de polímero superabsorvente foi de cerca de 45% em número.
[0124]O processo de reticulação de superfície subsequente foi realizado da mesma maneira que no Exemplo 1 para preparar o polímero superabsorvente que tem um tamanho de partícula de 150 pm a 850 pm do Exemplo 3.
EXEMPLO 4 [0125]Um polímero superabsorvente do Exemplo 4 foi preparado da mesma maneira que no Exemplo 3, exceto pelo fato de que 0,02 g de monopalmitato de polioxietileno sorbitano como um lubrificante foi adicionado ao líquido de reticulação de superfície na etapa 5.
EXEMPLO 5 [0126]Um polímero superabsorvente do Exemplo 5 foi preparado da mesma maneira que no Exemplo 3, exceto pelo fato de que 0,3 g de álcool alifático (álcool monoestearílico) como um lubrificante foi adicionado ao líquido de reticulação de superfície na etapa 5.
EXEMPLO 6 [0127]Um polímero superabsorvente do Exemplo 6 foi preparado da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pelo fato de que 0,1 g de copolímero à base de ácido policarboxílico como um lubrificante que foi preparado da mesma maneira que no Exemplo de Preparação 1 da patente n° 1684649 foi adicionado ao líquido de reticulação de superfície na etapa 5.
EXEMPLO 7 [0128]Um polímero superabsorvente do Exemplo 7 foi preparado da mesma maneira que no Exemplo 3, exceto pelo fato de que um líquido de reticulação de superfície preparado mediante a mistura de 1 g de carbonato de trimetileno e 1 g de
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38/44 carbonato de propileno em 4 g de água foi usado como o líquido de reticulação de superfície na etapa 5.
EXEMPLO COMPARATIVO 1 [0129]Um polímero base do Exemplo Comparativo 1 foi preparado da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pelo fato de que bicarbonate de sódio não foi usado como o agente espumante na etapa 1. O polímero base obtido por meio desse método foi analisado por uma imagem microscópica eletrônica e uma razão (% em número) entre as partículas que têm uma razão de aspecto menor que 0,5 em todo o pó de polímero base foi medida. Como resultado, foi confirmado que a razão entre as partículas que têm uma razão de aspecto menor que 0,5 no pó de polímero base correspondente foi de cerca de 5% em número.
EXEMPLO COMPARATIVO 2 [0130]Um polímero superabsorvente do Exemplo Comparativo 2 foi preparado da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1, exceto pelo fato de que foram usadas 100 partes em peso do pó de polímero base preparado e 5 g de um líquido de reticulação de superfície preparado mediante a mistura de 1 g de carbonato de etileno em 4 g de água. A tensão superficial do líquido de reticulação de superfície foi medida como 51 mN/m.
EXEMPLO COMPARATIVO 3 [0131]Um polímero superabsorvente do Exemplo Comparativo 3 foi preparado da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto pelo fato de que foram usadas 100 partes em peso do pó de polímero base preparado e 5 g de um líquido de reticulação de superfície preparado mediante a mistura de 1 g de carbonato de etileno em 4 g de água.
EXEMPLO COMPARATIVO 4 [0132]Um polímero superabsorvente do Exemplo Comparativo 4 foi preparado da mesma maneira que no Exemplo 3, exceto pelo fato de que foram
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32/44 usadas 100 partes em peso do pó de polímero base preparado e 5 g de um líquido de reticulação de superfície preparado mediante a mistura de 1 g de carbonato de etileno em 4 g de água.
EXEMPLO COMPARATIVO 5 [0133]A preparação e secagem do polímero de gel que contém água foram realizadas de acordo com um método descrito no Exemplo de Preparação da publicação de patente coreana n° 2015-0132035. Posteriormente, um polímero base foi preparado e submetido à reticulação de superfície de acordo com um método descrito no Exemplo 1 da publicação de patente coreana n° 2015-0132035, preparando, assim, um polímero superabsorvente do Exemplo Comparativo 5.
EXEMPLO EXPERIMENTAL [0134]As propriedades físicas dos respectivos polímeros superabsorventes preparados nos Exemplos e Exemplos comparativos e todas as propriedades físicas durante os processos de preparação foram medidas e avaliadas pelos métodos a seguir.
(1) Medição de razão de aspecto e distribuição de partícula de pó de polímero base e partícula de polímero superabsorvente [0135]O diâmetro mais curto (a) e o diâmetro mais longo (b) de cada pó/partícula foram calculados por microscopia eletrônica conforme na Figura 1 e uma razão de aspecto de cada pó/partícula foi calculada a partir dos mesmos. Uma razão (% em número) de pó/partículas que têm uma razão de aspecto menor que 0,5 em todo o pó/partículas obtidas em cada um dos Exemplos/Exemplos comparativos foi calculada.
(2) Capacidade de retenção centrífuga (CRC) [0136]A capacidade de retenção centrífuga (CRC) por capacidade de absorção de água sob nenhuma carga foi medida de acordo com o método de teste padrão da EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) WSP 241.3.
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Após introduzir uniformemente Wo(g) (cerca de 0,2 g) do polímero superabsorvente em uma bolsa produzida a partir de material não tecido e vedando a mesma, a mesma foi imersa em uma solução salina fisiológica composta de 0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio à temperatura ambiente. Após 30 minutos, a bolsa foi desidratada com o uso de uma centrífuga em 250 G durante 3 minutos e, então, o peso W2(g) da bolsa foi medido. Adicionalmente, após a realização da mesma operação sem o uso do polímero superabsorvente, o peso Wi(g) da bolsa foi medido. CRC (g/g) foi calculada com o uso dos valores de peso obtidos de acordo com a seguinte Fórmula de Cálculo 1, confirmando, assim, a capacidade de retenção centrífuga.
[Fórmula de Cálculo 1]
CRC(g/g) = {[W2(g) - Wi(g) - Wo(g)]/Wo(g)} (3) Absorvência sob pressão (AUP) [0137]A absorvência sob pressão (AUP) dos polímeros superabsorventes dos Exemplos e Exemplos Comparativos foi medida de acordo com o método de teste padrão da EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) WSP 242.3.
[0138]Primeiramente, uma rede de aço inoxidável de 400 mesh foi instalada no fundo cilíndrico de um plástico que tem um diâmetro interno de 60 mm. Wo(g, 0,90 g) de cada um dos polímeros superabsorventes dos Exemplos 1 a 6 e Exemplos Comparativos 1 a 4 foi uniformemente disperso sobre a rede de aço sob condições de temperatura de 23±2 °C e umidade relativa de 45% e um pistão que pode fornecer uniformemente uma carga de 4,83 kPa (0,7 psi) foi colocado sobre o mesmo. O diâmetro externo do pistão foi ligeiramente menor que 60 mm, não houve vão entre a parede interna cilíndrica e o pistão e o movimento do cilindro não foi interrompido. Nesse momento, o peso Wa(g) do aparelho foi medido.
[0139]Após colocar um filtro de vidro que tem um diâmetro de 125 mm e uma espessura de 5 mm em uma placa de Petri que tem um diâmetro de 150 mm, uma
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41/44 solução salina fisiológica composta de 0,90% em peso de cloreto de sódio foi despejada na placa até que o nível de superfície ficasse igual à superfície superior do filtro de vidro. O aparelho de medição foi colocado sobre o filtro de vidro e a solução foi absorvida sob uma carga durante cerca de 1 hora. Após 1 hora, o peso W4(g) foi medido após o levantamento do aparelho de medição.
[0140]Com o uso dos respectivos pesos assim obtidos, AUP(g/g) foi calculado de acordo com a seguinte Fórmula de Cálculo 2, confirmando, assim, a absorvência sob pressão.
[Fórmula de Cálculo 2]
AUP(g/g) = [W4(g) - W3(g)]/ Wo(g) na Fórmula de Cálculo 2, Wo(g) é um peso inicial (g) do polímero superabsorvente,
W3(g) é a soma total de um peso do polímero superabsorvente e um peso do aparelho com capacidade para fornecer uma carga para o polímero superabsorvente, e
W4(g) é a soma total de um peso do polímero superabsorvente e um peso do aparelho com capacidade para fornecer uma carga para o polímero superabsorvente, após a imersão do polímero superabsorvente em uma solução salina fisiológica sob uma carga (4,83 kPa (0,7 psi)) durante 1 hora.
(4) Condutividade de fluxo de solução salina (SFC) [0141 ]A condutividade de fluxo de solução salina (SFC) foi medida e calculada de acordo com os métodos revelados nas colunas 54 a 59 da patente n° US 5562646.
(5) Taxa de absorção em 30 s [0142]A taxa de absorção em 30 s e a porosidade foram medidas mediante o inchamento de cerca de 0,16 g do polímero superabsorvente em uma solução salina fisiológica alimentada através de uma malha no fundo de um cilindro sob uma pressão de 2,07 kPa (0,3 psi). Uma mudança de uma altura de uma placa superior de um
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42/44 reômetro de acordo com a expansão do volume do polímero superabsorvente foi medida em tempo real e a partir de urn valor obtido mediante a divisão da altura da placa superior em 30 s pelo tempo de absorção (30 s), a taxa de absorção em 30 s foi medida e calculada. Adicionalmente, a porosidade foi calculada pelo seguinte método: quando o inchamento do polímero superabsorvente foi concluído, o volume total dentro do cilindro (altura de absorção final * a área de fundo do cilindro) foi calculado e a partir desse valor, a quantidade da solução salina fisiológica absorvida pelo polímero superabsorvente que foi medido por um medidor de teor de água foi subtraída.
(6) Tensão superficial de líquido de reticulação de superfície e polímero superabsorvente [0143]Todos os procedimentos foram realizados em um ambiente de temperatura e umidade constantes (temperatura de 23± 0,5 °C, umidade relativa de 45± 0,5%).
[0144]Primeiramente, o líquido de reticulação de superfície foi pipetado e transferido para um outro copo limpo e, então, a tensão superficial do líquido de reticulação de superfície foi medida com o uso de um tensiômetro (tensiômetro superficial Kruss K11/K100).
[0145]Em seguida, a tensão superficial do polímero superabsorvente foi medida conforme exposto a seguir. 150 g de solução salina fisiológica composta de 0,9% em peso de cloreto de sódio foram colocadas em um béquer de 250 ml e diretamente agitadas com uma barra magnética. 1,0 g do polímero superabsorvente foi adicionado à solução sob agitação e agitado durante 3 minutos. A agitação foi parada e o polímero superabsorvente inchado foi deixado assentar no fundo durante 15 minutos ou mais.
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43/44 [0146]Então, o sobrenadante (a solução logo abaixo da superfície) foi pipetado e transferido para um outro copo limpo e medido com o uso de um tensiômetro (tensiômetro superficial Kruss K11/K100).
[0147]Os valores das propriedades físicas dos Exemplos 1 a 7 e Exemplos Comparativos 1 a 5 que foram medidos pelos métodos acima são resumidos e mostrados na Tabela 1 abaixo.
[Tabela 1]
Tensão superfic ial (líquido de reticula ção de superfí cie) Distribui ção de partícul a (razão de aspecto menor que 0,5) CR C AU P Absorvê ncia SFC Taxa de absor ção em 30 s Tensão superficial (polímero superabsorv ente)
Unidade mN/m % em número g/g g/g g/g 10’ 7cm3· s/g mm/m in mN/m
Exemplo 1 45 10 28, 3 25, 0 53,3 53 1,9 70
Exemplo 2 45 33 28, 0 24, 6 52,6 50 2,2 68
Exemplo 3 45 45 26, 4 24, 8 51,2 49 2,4 66
Exemplo 4 33 45 27, 9 25, 4 53,3 42 2,4 60
Exemplo 5 33 45 27, 0 25, 3 52,3 50 2,4 60
Exemplo 6 42 10 27, 6 24, 5 52,1 50 1,9 69
Exemplo 7 45 45 27, 7 24, 1 51,8 43 1,9 66
Exemplo compara tivo 1 45 5 27, 7 25, 7 53,4 46 1,4 70
Exemplo compara tivo 2 51 5 28, 7 24, 7 53,4 44 1,4 71
Exemplo compara tivo 3 51 10 27, 8 23, 2 51 20 1,7 69
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Exemplo compara tivo 4 51 45 27, 7 23, 0 50,7 25 2,4 68
Exemplo compara tivo 5 45 2 33, 1 24, 2 57,3 5 0 70
[0148]Com referência à Tabela 1, os Exemplos 1 a 7 foram confirmados como satisfazendo as distribuições de partícula predeterminadas e exibindo excelente permeabilidade a líquido definida como 35 (10’7cm3-s/g) ou mais. Também foi confirmado que os Exemplos 1 a 7 mostraram desempenhos de absorção básica excelentes definidos por absorvência, etc. e mostraram também distribuições de partícula otimizadas, ao mesmo tempo que têm permeabilidade a líquido excelente, mostrando, assim, taxa de absorção excelente definida pela taxa de absorção em 30 s.
[0149]Em contrapartida, uma ou mais dentre permeabilidade a líquido e taxa de absorção foram insatisfatórias nos Exemplos Comparativos 1 a 5, em comparação com os Exemplos.

Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Polímero superabsorvente CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:
    um pó de polímero base que inclui um primeiro polímero reticulado de monômeros insaturados à base de etileno solúveis em água que têm grupos ácidos que são pelo menos parcialmente neutralizados; e uma camada de superfície reticulada que é formada sobre o pó de polímero base e inclui um segundo polímero reticulado, em que o primeiro polímero reticulado é adicionalmente reticulado através de um agente de reticulação de superfície, em que o polímero superabsorvente inclui 10% em número ou mais de partículas de polímero superabsorvente, sendo que cada partícula tem uma razão de aspecto menor que 0,5, a razão de aspecto definida como o diâmetro mais curto/o diâmetro mais longo da partícula de polímero superabsorvente, e o polímero superabsorvente tem uma condutividade de fluxo de solução salina (0,685% em peso de uma solução aquosa de cloreto de sódio) (SFC; ·10_7οιτι3·5/ς) de 30 (10’7cm3-s/g) ou mais.
  2. 2. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a absorvência representada pela seguinte Equação 1 é de 46 g/g a 63 g/g:
    [Equação 1]
    Absorvência = CRC + AUP na Equação 1, CRC representa a capacidade de retenção de centrífuga do polímero superabsorvente para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) durante 30 minutos, e
    AUP representa a absorvência sob pressão (AUP) de 4,83 kPa (0,7 psi) do polímero superabsorvente para a solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) durante 1 hora.
  3. 3. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a CRC é de 25 g/g a 35 g/g.
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    2/4
  4. 4. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a AUP é de 21 g/g a 27 g/g.
  5. 5. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma taxa de absorção de 30 s para uma solução salina fisiológica sob uma pressão de 2,07 kPa (0,3 psi) é de 1,5 mm/min ou mais.
  6. 6. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma tensão superficial é de 60 mN/m a 75 mN/m.
  7. 7. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente de reticulação de superfície inclui dois ou mais tipos de carbonates de alquileno que têm 2 a 5 átomos de carbono, em que os dois ou mais tipos dos carbonatos de alquileno têm números de carbono diferentes.
  8. 8. Método para preparar um polímero superabsorvente, sendo que o método é CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:
    realizar uma polimerização por reticulação de monômeros insaturados à base de etileno solúveis em água que têm grupos ácidos que são pelo menos parcialmente neutralizados, na presença de um agente espumante e um agente de reticulação interna para formar um polímero de gel que contém água que inclui um primeiro polímero reticulado;
    pulverizar em gel, secar, pulverizar e classificar por tamanho o polímero de gel que contém água para formar um polímero base que inclui 10% em número ou mais de pó de polímero base que tem uma razão de aspecto menor que 0,5, a razão de aspecto definida como o diâmetro mais curto/o diâmetro mais longo do pó de polímero base; e realizar uma reticulação de superfície do polímero base por meio de tratamento térmico na presença de um líquido de reticulação de superfície que contém um agente de reticulação de superfície e um meio líquido e que tem uma tensão superficial de 30 mN/m a 50 mN/m a uma temperatura de 20 °C a 25 °C.
  9. 9. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de
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    3/4 que o agente de reticulação interna inclui um primeiro agente de reticulação interna de poli(met)acrilato de poliol e um segundo agente de reticulação interna de alil(met)acrilato, e um teor total do primeiro e do segundo agentes de reticulação interna é de 0,01 partes em peso a 2 partes em peso, com base em 100 partes em peso de uma composição de monômero que inclui os agentes de reticulação interna e o monômero.
  10. 10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente espumante inclui um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em bicarbonate de sódio, carbonato de sódio, bicarbonate de potássio, carbonato de potássio, bicarbonate de cálcio, carbonato de cálcio, bicarbonate de magnésio e carbonato de magnésio.
  11. 11. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente de reticulação de superfície inclui dois ou mais tipos de carbonates de alquileno que têm 2 a 5 átomos de carbono, em que os dois ou mais tipos dos carbonates de alquileno têm números de carbono diferentes.
  12. 12. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o líquido de reticulação de superfície inclui adicionalmente um tensoativo.
  13. 13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o líquido de reticulação de superfície inclui adicionalmente um copolímero à base de ácido policarboxílico que tem unidades de repetição representada pela seguinte Fórmula Química 1-a e Fórmula Química 1-b:
    [Fórmula Química 1 -a]
    Figure BR112019014971A2_C0001
    Figure BR112019014971A2_C0002
    Petição 870190068771, de 19/07/2019, pág. 63/66
    4/4 [Fórmula Química 1 -b]
    Figure BR112019014971A2_C0003
    nas Fórmulas Químicas 1-a e 1-b, R1, R2 e R3 são, cada um, independentemente, hidrogênio ou um grupo alquila que tem 1 a 6 átomos de carbono, RO é uma grupo oxialquileno que tem 2 a 4 átomos de carbono, M1 é hidrogênio ou um íon de não metal ou metal monovalente, X é -COO-, um grupo alquilóxi que tem 1 a 5 átomos de carbono ou um grupo alquildióxi que tem 1 a 5 átomos de carbono, m é um número inteiro de 1 a 100, n é um número inteiro de 1 a 1.000 e p é um número inteiro de 1 a 150, em que quando p é dois ou mais, dois ou mais dos -RO- de repetição são iguais ou diferentes um do outro.
  14. 14. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio líquido do líquido de reticulação de superfície inclui adicionalmente álcool alifático que tem 6 ou mais átomos de carbono.
  15. 15. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de reticulação de superfície é realizada por meio de tratamento térmico mediante a elevação de uma temperatura inicial de 20 °C a 130 °C para uma temperatura de reação máxima de 140 °C a 200 °C durante 10 minutos a 30 minutos e mantendo-se a temperatura máxima durante 5 minutos a 60 minutos.
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