CN108026195A - 用于制备超吸收性聚合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于制备超吸收性聚合物的方法。根据本发明的制备方法，通过保持超吸收性聚合物的亲水性并适当地控制交联密度，通过均匀的表面交联可以制备具有优异特性的超吸收性聚合物。因此，可以提供具有改善的吸收速度而不使负荷下吸收度降低的超吸收性聚合物。

Description

用于制备超吸收性聚合物的方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年12月9日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0175001号和于2016年11月30日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0162032号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本发明涉及用于制备超吸收性聚合物的方法。更具体地，本发明涉及用于制备具有改善的吸收特性而不使离心保留容量和负荷下吸收度劣化的超吸收性聚合物的方法。
背景技术
超吸收性聚合物(Super Absorbent Polymer，SAP)是一种能够吸收自身重量的500倍至1000倍水分的合成聚合物材料，并且根据制造商还不同地命名为超吸收性材料(Super Absorbency Material，SAM)、吸收性凝胶材料(Absorbent Gel Material，AGM)等。超吸收性聚合物开始作为卫生用品被商业化，现在其被广泛地用作卫生物品如一次性尿布等、土壤用保水材料、土木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域中的保鲜剂、热敷材料等。
作为用于制备超吸收性聚合物的方法，已知的有反相悬浮聚合法或水溶性溶液聚合法等。例如，在日本专利特许公开第昭56-161408号、日本专利特许公开第昭57-158209号和日本专利特许公开第昭57-198714号等中公开了反相悬浮聚合法。作为水溶性溶液聚合法，已知的有热聚合法，其中使水凝胶聚合物聚合，同时在配备有多个轴的捏合机中破裂并冷却；和光聚合法，其中在带上通过UV等照射高浓度的水溶性溶液，由此同时进行聚合和干燥。
同时，通过聚合获得的水凝胶聚合物通常经过干燥过程并研磨，然后经过使聚合物表面选择***联的步骤，以具有期望的吸收容量和负荷下吸收度。在表面交联中，需要控制表面交联剂的渗透深度，为此，通常使用醇和水来控制表面交联剂的渗透深度。然而，在使用醇控制渗透深度的情况下，会消耗大量的醇，这在成本方面是不利的，并且需要额外的干燥处理。
因此，为了克服上述问题，已经提出了使醇的使用量最小化的方法或者不使用醇的方法。然而，如果醇的使用量过度减少，则水可能被过度吸收到聚合物中，从而由于凝胶的聚集而使得有效交联困难。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供用于制备超吸收性聚合物的方法，所述方法使用符合具体条件的表面交联剂进行表面交联，由此保持超吸收性聚合物的亲水性并且适当地控制交联密度，由此可以进一步改善最终产品的特性，并且特别地，可以提高吸收速度而不使负荷下吸收度劣化。
技术方案
为了解决该目的，本发明的一个方面提供了用于制备超吸收性聚合物的方法，其包括以下步骤：
进行包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物的热聚合或光聚合以形成水凝胶聚合物；
干燥所述水凝胶聚合物；
研磨经干燥的聚合物；以及
使经研磨的聚合物与包含由以下化学式1表示的化合物的表面交联剂混合以进行表面交联反应：
[化学式1]
在化学式1中，
R选自羟基、羧基、氨基和卤素；并且
n为1至5的整数。
发明效果
根据本发明的超吸收性聚合物的制备方法使用用亲水性基团改性的化合物作为表面交联剂，由此可以保持超吸收性聚合物表面的亲水性同时适当地控制表面交联剂的表面渗透深度，并且可以通过均匀的表面交联制备具有优异特性的超吸收性聚合物。
因此，可以进一步改善产品的特性，并且特别地，可以提供具有改善的吸收速度而不使负荷下吸收度劣化的超吸收性聚合物。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方案的化学式1的化合物的1H NMR图。
图2是根据本发明的一个实施方案的化学式1的化合物的HSQC(异核单量子相关光谱)图。
图3是根据本发明的一个实施方案的化学式1的化合物的13C NMR图。
具体实施方式
本说明书中的技术术语仅用于提到的具体实施方案，除非对其特别提及，否则这些术语并不旨在限制本发明。本文使用的单数表达可包括复数表达，除非其在上下文中表达有差异。说明书中使用的术语“包含/包括”的含义体现了具体特征、区域、本质、步骤、作用、要素和/或组分，并且不排除其他具体特征、区域、本质、步骤、作用、要素、组分和/或组的存在或添加。
虽然可以对本发明进行各种修改并且本发明可具有多种形式，但是下面将详细地示出和说明具体实例。然而，应理解，这些不旨在将本发明限于具体公开内容，并且在不脱离本发明的精神和技术范围的情况下，本发明包括其所有修改、等同或替代方案。
下文中，将更详细地说明根据本发明的一个具体实施方案的用于制备超吸收性聚合物的方法。
用于制备超吸收性聚合物的方法包括以下步骤：进行包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物的热聚合或光聚合以形成水凝胶聚合物；干燥所述水凝胶聚合物；研磨经干燥的聚合物；以及使经研磨的聚合物与包含由以下化学式1表示的化合物的表面交联剂混合以进行表面交联反应：
[化学式1]
在化学式1中，
R选自羟基、羧基、氨基和卤素；并且
n为1至5的整数。
作为参考，如本文中使用的“聚合物”意指水溶性烯键式不饱和单体聚合的状态，并且可包括所有含水量范围或颗粒直径范围的那些。在聚合物中，聚合之后和干燥之前的含水量为约40重量％或更大的那些可以被称作水凝胶聚合物。
而且，“基础树脂”或“基础树脂粉末”意指通过干燥和研磨制成的聚合物的粉末形式。
而且，“超吸收性聚合物”根据上下文意指聚合物或基础树脂本身，或者其用于包括通过使聚合物或基础树脂经过另外的过程如表面交联、颗粒再组装、干燥、研磨、筛分等而制成适合于产品化的那些。
在根据上述实施方案的本发明的制备方法中，形成水凝胶聚合物、干燥水凝胶聚合物以及研磨经干燥的聚合物的步骤可以通过本技术领域中用于制备超吸收性聚合物通常使用的步骤和方法进行。
首先，具体地，单体组合物(其是超吸收性聚合物的原材料)包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂。
作为水溶性烯键式不饱和单体，在构成上没有限制的情况下可以使用通常用于制备超吸收性聚合物的单体。大致上，可以使用选自以下的一种或更多种：阴离子单体及其盐、非离子含亲水性基团的单体、以及含氨基的不饱和单体及其季铵化产物。
具体地，作为水溶性烯键式不饱和单体，可以优选地使用选自以下的一种或更多种：阴离子单体及其盐，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙磺酸、2-甲基丙烯酰基乙磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸或2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；非离子含亲水性基团的单体，例如(甲基)丙烯酰胺、N-取代的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯或聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯；以及含氨基的不饱和单体，例如(甲基)丙烯酸(N,N)-二甲基氨基乙酯、(N,N)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺，及其季铵化产物。
更优选地，可以使用丙烯酸或其盐，例如丙烯酸和/或其碱金属盐如钠盐，并且通过使用这些单体时，可制备具有更优异特性的超吸收性聚合物。在使用丙烯酸的碱金属盐作为单体的情况下，丙烯酸可在使用之前用碱性化合物如苛性钠(NaOH)中和。此处，水溶性烯键式不饱和单体的中和程度可以控制为约50％至95％或者约70％至85％，在所述范围内，可提供具有优异离心保留容量的超吸收性聚合物而不用担心中和期间的沉淀。
基于包含超吸收性聚合物的原材料和溶剂的单体组合物，水溶性烯键式不饱和单体的浓度可被控制为约20重量％至约60重量％，或者约40重量％至约50重量％，并且考虑到聚合时间和反应条件等可适当地控制该浓度。然而，如果单体的浓度变得过低，则超吸收性聚合物的产率可能降低，由此引起经济问题，而如果浓度变得过高，则可以产生以下工艺问题：例如部分单体沉淀，或者在研磨聚合的水凝胶聚合物期间研磨效率低等，以及超吸收性聚合物的特性可能劣化。
在本发明的超吸收性聚合物的制备方法中使用的聚合引发剂没有特别地限制，只要其通常用于制备超吸收性聚合物即可。
具体地，作为聚合引发剂，根据聚合方法可以使用热聚合引发剂或根据UV照射的光聚合引发剂。然而，即使在进行光聚合的情况下，由于通过UV照射等也产生一定量的热，且根据放热聚合反应的进程也产生一定程度的热，所以可以附加地包含热聚合引发剂。
光聚合引发剂在其构成方面没有限制，只要其是能够通过光例如UV形成自由基的化合物即可。
具体地，作为热聚合引发剂，可以使用选自以下的至少一种：过硫酸盐引发剂、偶氮引发剂、过氧化氢和抗坏血酸。过硫酸盐引发剂的具体实例可包括过硫酸钠(Na2S2O8)、过硫酸钾(K2S2O8)、过硫酸铵((NH4)2S2O8)等，并且偶氮引发剂的具体实例可包括2,2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2-偶氮双-(N,N-二亚甲基)异丁基脒二盐酸盐、2-(氨基甲酰偶氮)异丁腈、2,2-偶氮双(2-[2-咪唑啉-2-基]丙烷)二盐酸盐、4,4-偶氮双-(4-氰基戊酸)等。更多不同的热聚合引发剂在Odian的“Principle of Polymerization(Wiley，1981)”第203页中进行描述，并且不限于上述实例。
基于单体组合物，可以以约0.001重量％至约0.5重量％的浓度包含热聚合引发剂。如果热聚合引发剂的浓度过低，则可能几乎不发生附加的热聚合，并且由此由添加热聚合引发剂获得的效果可能不显著，而如果热聚合引发剂的浓度过高，则超吸收性聚合物的分子量可能变小并且其特性可能变得不均匀。
作为光聚合引发剂，可使用选自以下的一种或更多种：安息香醚、二烷基苯乙酮、羟基烷基酮、乙醛酸苯基酯、苄基二甲基缩酮、酰基膦和α-氨基酮。作为酰基膦的具体实例，可以使用市售的lucirin TPO，即2,4,6-三甲基-苯甲酰基-三甲基氧化膦。更多不同的光聚合引发剂在Reinhold Schwalm，“UV Coatings:Basics,Recent Developments and NewApplication(Elsevier,2007)”第115页中进行描述，并不限于上述实例。
基于单体组合物，可以以约0.005重量％至约1.0重量％的浓度添加光聚合引发剂。如果光聚合引发剂的浓度过低，则聚合速度可能变慢，而如果聚合引发剂的浓度太高，则超吸收性聚合物的分子量可能变小，并且特性可能变得不均匀。
根据本发明的一个实施方案，单体组合物还可包含内交联剂作为超吸收性聚合物的原材料。作为内交联剂，可以使用具有一个或更多个能够与水溶性烯键式不饱和单体的水溶性取代基反应的官能团且具有一个或更多个烯键式不饱和基团的交联剂；或者具有两个或更多个能够与单体的水溶性取代基和/或由单体水解形成的水溶性取代基反应的官能团的交联剂。
内交联剂的具体实例可包括C8-C12双丙烯酰胺、双甲基丙烯酰胺、C2-C10多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯或C2-C10多元醇的聚(甲基)烯丙基醚等，并且更具体地，可以使用选自以下的一种或更多种：N,N’-亚甲基双(甲基)丙烯酸酯、亚乙基氧基(甲基)丙烯酸酯、聚亚乙基氧基(甲基)丙烯酸酯、亚丙基氧基(甲基)丙烯酸酯、甘油二丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、三羟甲基三丙烯酸酯、三烯丙基胺、三芳基氰尿酸酯、三烯丙基异氰酸酯、聚乙二醇、二乙二醇和丙二醇。
基于单体混合物，可以以约0.001重量％至约2.0重量％的浓度包含内交联剂，由此使聚合的聚合物交联。
在本发明的制备方法中，如果需要，超吸收性聚合物的单体组合物还可包含添加剂，例如增稠剂、增塑剂、储存稳定剂、抗氧化剂等。
上述原材料如水溶性烯键式不饱和单体、光聚合引发剂、热聚合引发剂、内交联剂和添加剂可以以溶解于溶剂中的单体组合物溶液的形式提供。
此处，可以使用的溶剂在其构成方面没有限制，只要其能够溶解上述组分即可，例如，可以单独或组合使用选自以下的一种或更多种：水、乙醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4-丁二醇、丙二醇、乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、环己酮、环戊酮、二乙二醇单甲醚、二乙二醇***、甲苯、二甲苯、丁内酯、卡必醇、甲基溶纤剂乙酸酯和N,N-二甲基乙酰胺等。
基于单体组合物的总量，可以以除了上述组分之外的剩余量包含溶剂。
同时，通过单体组合物的热聚合或光聚合形成水凝胶聚合物的方法在其构成方面没有具体地限制，只要其是通常使用的聚合方法即可。具体地，聚合方法根据能量来源大致分为热聚合和光聚合，并且通常地，热聚合可以在配备有搅拌轴的反应器(如捏合机)中进行，而光聚合可以在配备有可移动传送带的反应器中进行，但是上述聚合方法仅是实例，并且本发明不限于此。
例如，可以通过向配备有搅拌轴的反应器(如捏合机)中供给热空气或加热反应器获得水凝胶聚合物，由此进行热聚合，并且被排放至反应器出口的水凝胶聚合物可根据反应器中配备的搅拌轴的形状为数厘米至数毫米的形式。具体地，所获得的水凝胶聚合物的尺寸可根据引入的单体组合物的浓度和引入速度等而变化，并且通常地，可以获得颗粒尺寸为2mm至50mm的水凝胶聚合物。
而且，在如上所述的配备有可移动传送带的反应器中进行光聚合的情况下，所获得的水凝胶聚合物可为具有带的宽度的片形式。在此，聚合物片的厚度可根据引入的单体组合物的浓度和引入速度而变化，但是通常地，优选供给单体组合物使得可获得厚度为约0.5cm至约15cm的片形式的聚合物。在供给单体组合物使得片状聚合物的厚度可能变得过薄的情况下，生产效率可能低；而如果片状聚合物的厚度大于15cm，则由于厚度过厚，聚合反应可能无法在整个厚度上均匀地发生。
同时，热聚合或光聚合的水凝胶聚合物的含水量可为40重量％至80重量％。在整个说明书中，“含水量”为基于水凝胶聚合物总重量的水分所占的含量，并且其意指通过从水凝胶聚合物的重量中减去干燥状态聚合物的重量获得的值。具体地，其定义为通过如下计算的值：在经由红外线加热来升高聚合物的温度以进行干燥时，测量根据聚合物中的水分蒸发的重量损失。此时，建立干燥条件使得温度从室温升高至约180℃，然后保持在180℃，并且总干燥时间为40分钟(包括5分钟的升温步骤)。
接下来，干燥所获得的水凝胶聚合物。此时，如果需要，还可在干燥之前进行粗研磨步骤以提高干燥步骤的效率。
在此，可以用于粗研磨中的研磨机在构成方面没有限制，并且具体地，可以使用选自以下的一种：立式粉碎机、涡轮切割机、涡轮研磨机、旋转式磨碎机、磨碎机、盘式磨粉机、撕碎机、压碎机、切碎机、盘式切割机，但不限于此。
可以进行粗研磨步骤使得水凝胶聚合物的颗粒直径可以变成约2mm至约10mm。
由于水凝胶聚合物的高含水量，技术上不容易研磨成小于2mm的颗粒直径，并且在经研磨的颗粒之间可能产生聚集。同时，如果研磨至大于10mm的颗粒直径，则提高后续干燥步骤的效率的效果可能不显著。
使如上所述经研磨的水凝胶聚合物或紧接在聚合之后的水凝胶聚合物经过干燥步骤，并且干燥温度可为约150℃至约250℃。在整个说明书中，“干燥温度”可以被定义为供给用于干燥的加热介质的温度或干燥过程中包括加热介质和聚合物的干燥反应器的温度。
如果干燥温度低于约150℃，则干燥时间可能过长，并且最终制备的超吸收性聚合物的特性可能劣化，而如果干燥温度大于约250℃，则仅水凝胶聚合物的表面可能得到干燥，由此在如下所述的研磨过程中产生大量的细颗粒，并且最终制备的超吸收性聚合物的特性可能被劣化。优选地，干燥可在约150℃至约200℃，更优选在约160℃至约180℃的温度下进行。
同时，考虑到过程效率等，可进行干燥约20分钟至约90分钟，但是干燥时间不限于此。
此外，干燥方法在构成方面没有限制，只要其可通常用作水凝胶聚合物的干燥过程即可。具体地，在干燥步骤中，可以应用：热风供给、红外线照射、超高频率波照射、或UV照射等。通过这种方法干燥的聚合物的含水量可为约0.1重量％至约10重量％。
接下来，进行由干燥步骤获得的经干燥的聚合物的研磨步骤。
最终研磨步骤之后获得的聚合物粉末的加权平均颗粒直径可为约150μm至约850μm。作为用于研磨至所述颗粒直径的研磨机，具体地，可以使用针磨机、锤磨机、螺旋式研磨机、辊磨机、盘式磨机或点动式磨机(jog mill)等，但研磨机不限于此。
此外，为了控制研磨步骤之后最终产品化的超吸收性聚合物的特性，可根据颗粒直径对研磨之后获得的聚合物粉末进行筛分步骤。优选地，可以筛分颗粒直径为约150μm至约850μm的聚合物并且可仅使具有如此颗粒直径的聚合物粉末另外地经历表面交联反应的步骤。
接下来，向经研磨的聚合物中添加表面交联剂以进行表面交联反应。
表面交联是相比较于颗粒的内交联密度提高聚合物颗粒表面附近的交联密度的步骤。通常，将表面交联剂涂覆在聚合物颗粒的表面上。因此，该反应在聚合物颗粒的表面上发生，这改善了颗粒表面上的交联而基本上不影响颗粒的内部。因此，经表面交联的聚合物颗粒在表面附近的交联度比在内部的更高。
在本发明的超吸收性聚合物的制备方法中，使用包含由以下化学式1表示的化合物的交联剂进行表面交联反应。
[化学式1]
在化学式1中，
R选自羟基、羧基、氨基和卤素；并且
n为1至5的整数。
在由化学式1表示的化合物中，R可以优选为羟基。
在超吸收性聚合物的制备方法中，作为通常使用的表面交联剂，已知的有多元醇化合物、环氧化合物、胺化合物、多价金属盐等。然而，在先前使用的表面交联剂的情况下，随着反应时间的增加，表面交联剂的渗透程度变得过深，因此存在交联进行到甚至聚合物内部的倾向。如果交联反应甚至在聚合物内部进行，则交联密度增加，因此离心保留容量(CRC)降低，并且超吸收性聚合物表面的亲水性也降低，由此引起最终产品的特性劣化。同时，为了防止这种情况，表面交联反应时间可能减少或反应温度可能降低，但是在这种情况下，存在不能充分发生表面交联的问题。即，难以控制表面交联剂的渗透深度。
同时，在本发明的超吸收性聚合物的制备方法中，通过使用亲水性基团改性的特定化学式如化学式1的化合物作为表面交联剂，解决了上述问题。在将化学式1的化合物添加到聚合物中以进行表面交联反应的情况下，即使交联反应时间增加，在聚合物内部也几乎不发生交联，而是仅在聚合物的表面上形成交联区域，并且同时，由于亲水改性基团(R)，可以保持超吸收性聚合物表面的亲水性。因此，可以获得具有提高的吸收速度同时保持基础树脂的离心保留容量和负荷下吸收度的超吸收性聚合物。
基于100重量份的聚合物，由化学式1表示的化合物的含量可为约0.02重量份至约0.5重量份，优选约0.02重量份至约0.3重量份，更优选约0.02重量份至约0.2重量份。
如果由化学式1表示的化合物的含量过小，则可能几乎不发生表面交联反应，而如果其过大，由于过量表面交联反应的进行，可能会产生吸收能力和特性的劣化。
由化学式1表示的化合物，尽管不限于此，但是可以根据已知的使用表氯醇和单乙二醇作为起始材料的有机合成方法来制备，并且可以通过NMR分析等确认结构以用作表面交联剂。
根据本发明的一个实施方案，除了由化学式1表示的化合物以外，还可以包含二氧化硅或粘土作为表面交联剂。由于二氧化硅或粘土是多孔的，所以当将其作为表面交联剂加入时，可以进一步改善超吸收性聚合物的渗透性。
向聚合物中添加表面交联剂的方法在构成方面没有限制。可以将表面交联剂和聚合物粉末放入反应器中并使其混合，或者可以将表面交联剂喷洒到聚合物粉末表面，或者可以将表面交联剂和聚合物连续地供给至连续运行的混合器中并使其混合。
当添加表面交联剂时，可混合并添加水、低级醇(甲醇或乙醇)或其混合物作为溶剂。如果添加溶剂，存在的优点是表面交联剂可均匀地分散在聚合物上。在此，优选的是基于100重量份的聚合物，可以以约1重量份至约10重量份的含量添加水，以引起表面交联剂的均匀分散，防止聚合物粉末的聚集，并优化交联剂的渗透深度。
通过将添加有表面交联剂的聚合物颗粒在约160℃至约220℃，优选约180℃至约200℃的温度下加热约20分钟至约120分钟，优选约30分钟至约110分钟，可以同时实现表面交联和干燥。如果交联反应温度低于160℃，则可能不发生表面交联反应；而如果大于220℃，则由于碳化可能产生异物和异味，或者由于过度反应，特性可能劣化并且可能无法保证稳定的操作条件。此外，如果交联反应时间小于20分钟，则可能不发生充分的交联反应，而如果大于120分钟，则由于过度的表面交联，聚合物颗粒可能被破坏，并且特性可能劣化。
增加表面交联的温度的方式没有具体限制。可以供给加热介质，或者可直接供给加热源用于加热。此处，可以使用的加热介质的种类可以包括蒸汽、热空气、升温流体如热油等，但是本发明不限于此，并且所供给的加热介质的温度可以考虑加热介质的装置、升温速度和待升高的目标温度而适当地选择。同时，当直接供给的热源时，可以提及电加热、气体加热等，但本发明不限于此。
根据本发明的上述制备方法获得的超吸收性聚合物具有改善的离心保留容量、负荷下吸收度和渗透性。
根据本发明的制备方法制备的超吸收性聚合物根据EDANA方法WSP 241.2测量的离心保留容量(CRC)为约30g/g至约40g/g，优选约35g/g至约40g/g，并且根据EDANA方法WSP242.2测量的压力下吸收度(AUP)为约15g/g至约27g/g，优选约20g/g至约26g/g，更优选地约24g/g至约26g/g，由此表现出优异的离心保留容量和负荷下吸收度。此外，通过涡旋测试(vortex test)测量的吸收速度可为约65秒或更小，或者约10秒至约65秒，优选地约30秒至约65秒。
下文中，将通过具体实例更详细地说明本发明的作用和效果。然而，这些实施例仅用于说明本发明，并且本发明的范围不限于此。
实施例
制备例1：基础树脂的制备
在用夹套包围的2L玻璃反应器(其中循环预冷却至25℃的加热介质)中，将500g的丙烯酸、在丙烯酸中稀释的20g的0.21％IRGACURE 819引发剂、和在丙烯酸中稀释的14g的10％聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA，分子量400)混合并且缓慢逐滴添加870g的24％苛性钠溶液并使其混合。
在混合两种溶液时，可以证实通过中和热使经混合的溶液的温度升高至80℃或更大，随后等待直到温度冷却至40℃，并且当反应温度达到40℃时，引入50g经水稀释的2％过硫酸钠溶液和0.54g碳酸氢钠。
将该溶液倒入安装在其上安装有光照射装置的方形聚合反应器中的槽型盘内(宽：15cm×长：15cm)并将其内部预热至80℃，进行光照射用于光引发。在证实光照射之后约25秒从表面产生凝胶，并且在约50秒时与发泡同时发生聚合反应之后，进行额外的反应直到总反应时间变成3分钟，然后取出聚合的片并切割成3cm×3cm的尺寸，并且使用绞肉机对其进行切碎以制备碎屑。
在能够使空气体积上下移动的烘箱中干燥碎屑。使185℃的热空气自底部向顶部流动20分钟并且自顶部向底部流动20分钟以均匀地干燥，在干燥之后，经干燥材料的含水量变为2％或更低。
在干燥之后，使用研磨机将经干燥的材料研磨并筛分以选择150μm至850μm尺寸的那些，由此制备基础树脂。所制备的基础树脂的离心保留容量为44.7g/g，并且水溶物含量为21.9重量％。
制备例2：化学式1的化合物的制备
使用表氯醇和单乙二醇作为起始材料以及NaOH作为催化剂进行反应以合成化学式1的化合物(以混合物形式，其中R＝OH和n＝1～5)。
使用Aglient 500MHz NMR的化合物的1H NMR(溶剂:CDCl3)分析图显示在图1中，HSQC(异核单量子相关光谱)分析图显示在图2中，并且13C NMR分析图显示在图3中。
将分析结果放在一起，可以证实每一摩尔环氧基团存在0.08摩尔的CH2OH基团和0.52摩尔的CHOCH基团，并且所合成的化合物为化学式1的化合物(重均分子量：约500g/mol)。
实施例1
将100g的制备例1的基础树脂、3.5g的水、4.5g的甲醇、0.1g的制备例2的化合物以及0.01g的二氧化硅(产品名DM30S)混合，并且在185℃下进行表面交联反应60分钟。
在表面交联反应之后，用ASTM标准试验筛进行筛分得到颗粒尺寸为150μm至850μm的超吸收性聚合物。
实施例2
将100g的制备例1的基础树脂、3.5g的水、4.5g的甲醇、0.1g的化学式1的化合物(以混合物形式，其中R＝OH和n＝1～5)混合，并且在185℃下进行表面交联反应60分钟。
在表面交联反应之后，用ASTM标准试验筛进行筛分得到颗粒尺寸为150μm至850μm的超吸收性聚合物。
实施例3
将100g的制备例1的基础树脂、3.5g的水、4.5g的甲醇、0.2g的制备例2的化合物和0.01g的二氧化硅(产品名DM30S)混合，并且在185℃下进行表面交联反应60分钟。
在表面交联反应之后，用ASTM标准试验筛进行筛分得到颗粒尺寸为150μm至850μm的超吸收性聚合物。
比较例1
将100g的制备例1的基础树脂、3.5g的水、4.5g的甲醇、0.1g的PEG(Mw＝200)和0.01g的二氧化硅(产品名DM30S)混合，并且在185℃下进行表面交联反应60分钟。
在表面交联反应之后，用ASTM标准试验筛进行筛分得到颗粒尺寸为150μm至850μm的超吸收性聚合物。
实验例
对于实施例和比较例中制备的超吸收性聚合物，通过以下方法测量特性，并且将结果显示在表1中。
1)离心保留容量(CRC)
对于实施例和比较例的超吸收性聚合物，根据EDANA方法WSP241.2通过无负荷下吸收度测量离心保留容量(CRC)。
具体地，将实施例和比较例中获得的聚合物筛分成300μm至600μm尺寸，并且将聚合物W(g，约0.2g)均匀地放置在非织造织物制成的袋中并密封，然后在室温下将该袋浸入0.9重量％盐水溶液中。30分钟之后，使用离心机在250G下对该袋进行脱水3分钟，然后测量该袋的质量W2(g)。此外，在不使用聚合物的情况下进行相同的工序之后，测量此时的质量W1(g)。使用所获得的质量，根据下式计算CRC(g/g)。
[式1]
CRC(g/g)＝{(W2(g)-W1(g)-W(g)})/W(g)}
在该式中，
W(g)为超吸收性聚合物的初始重量(g)，
W1(g)是在室温下浸入0.9重量％盐水溶液中30分钟，然后使用离心机在250G下脱水3分钟之后测量的其中没有放入超吸收性聚合物的非织造袋的重量，
W2(g)是在室温下浸入0.9重量％盐水溶液中30分钟，然后使用离心机在250G下脱水3分钟之后测量的其中放入超吸收性聚合物的非织造袋的重量。
2)负荷下吸收度(AUL)
对于实施例和比较例的超吸收性聚合物，根据EDANA方法WSP242.2测量负荷下吸收度。
具体地，将所获得的聚合物筛分成300μm至600μm尺寸，聚合物W(g)(约0.16g，A)均匀地分布在AUL圆筒上，然后其上放置0.9psi的重物并测量重量(B)。将其放在含有0.9质量％盐水溶液的培养皿中并溶胀60分钟。在60分钟之后，取出并测量重量(C)。
使用所获得的质量，根据下式计算AUL(g/g)。
[式2]
AUL(g/g)＝(C-B)/A
在该式中，
A是吸收性聚合物的重量(g)，
B是放入吸收性聚合物之后的AUL套装组合件的重量，
C是在0.9重量％盐水溶液中溶胀60分钟之后AUL套装组合件的重量。
3)吸收速度(涡旋测试)
将50.0±1.0mL的0.9重量％盐水(NaCl)溶液添加到100mL烧杯中，加入圆柱搅拌棒(30×6mm)，并且将盐水溶液在搅拌板上以600rpm进行搅拌。尽可能快地向烧杯中添加2.000±0.010g的超吸收性聚合物颗粒，并且测量直到由搅拌产生的液体涡旋消失并形成光滑的表面的时间。
【表1】
涡旋(秒) CRC(g/g) AUL(g/g)
实施例1 61 38.4 24.5
实施例2 62 38.5 24.3
实施例3 60 37.3 26.1
比较例1 68 34.3 23.3
由表1可以看出，在相同反应条件下，与使用聚乙二醇的比较例相比，使用化学式1的化合物作为表面交联剂的实施例表现出改善的离心保留容量、负荷下吸收度和吸收速度。

Claims (7)

1.一种用于制备超吸收性聚合物的方法，包括以下步骤：
进行包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物的热聚合或光聚合以形成水凝胶聚合物；
干燥所述水凝胶聚合物；
研磨经干燥的聚合物；以及
使经研磨的聚合物与包含由以下化学式1表示的化合物的表面交联剂混合以进行表面交联反应：
[化学式1]
在所述化学式1中，
R选自羟基、羧基、氨基和卤素；并且
n为1至5的整数。
2.根据权利要求1所述的用于制备超吸收性聚合物的方法，其中在所述化学式1中，R为羟基。
3.根据权利要求1所述的用于制备超吸收性聚合物的方法，其中基于100重量份的所述聚合物，以0.02重量份至0.5重量份的含量包含由所述化学式1表示的化合物。
4.根据权利要求1所述的用于制备超吸收性聚合物的方法，其中所述表面交联剂还包含多孔二氧化硅或粘土。
5.根据权利要求1所述的用于制备超吸收性聚合物的方法，其中所述超吸收性聚合物的离心保留容量(CRC)为30g/g至40g/g，并且压力下吸收度(AUP)为15g/g至27g/g。
6.根据权利要求1所述的用于制备超吸收性聚合物的方法，其中通过涡旋测试测量的所述超吸收性聚合物的吸收速度为10秒至65秒。
7.根据权利要求1所述的用于制备超吸收性聚合物的方法，其中所述表面交联反应在160℃至220℃的温度下进行20分钟至120分钟。
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