[go: up one dir, main page]

RU2777893C2 - Nano-porous super-absorbing particles - Google Patents

Nano-porous super-absorbing particles Download PDF

Info

Publication number
RU2777893C2
RU2777893C2 RU2020141573A RU2020141573A RU2777893C2 RU 2777893 C2 RU2777893 C2 RU 2777893C2 RU 2020141573 A RU2020141573 A RU 2020141573A RU 2020141573 A RU2020141573 A RU 2020141573A RU 2777893 C2 RU2777893 C2 RU 2777893C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
particles
superabsorbent
superabsorbent material
darcy
aspects
Prior art date
Application number
RU2020141573A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020141573A (en
Inventor
Василий А. ТОПОЛКАРАЕВ
Остин Н. ПИКЕТТ
Карен ГОЭДЕРС
Марк М. МЛЕЗИВА
Теодор Т. ТАУЭР
Дейв СОУРЕНС
Казухиро ТАКАХАСИ
Юсукэ УЭДА
Мегуми ТОМИОКА
Original Assignee
Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк.
Filing date
Publication date
Application filed by Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк. filed Critical Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк.
Publication of RU2020141573A publication Critical patent/RU2020141573A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2777893C2 publication Critical patent/RU2777893C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: super-absorbing materials.
SUBSTANCE: super-absorbing material for absorbing fluids is disclosed, including super-absorbing particles characterized by a median size from 50 to 2000 micrometers, and containing a porous mesh, which includes a set of nano-pores characterized by an average cross-section size from 10 to 500 nanometers, where super-absorbing particles are characterized by vortex stop time of 80 seconds or less and free swell gel bed permeability (GBP) in the range from 5 Darcy to 100 Darcy, where particles are formed of cross-linked polymer, which contains repeated links obtained from one or more ethylene-unsaturated monomer compounds containing at least one hydrophilic radical. A method for the production of the specified super-absorbing particles is also disclosed.
EFFECT: group of inventions provides high absorption speed values at initial contact with fluid.
19 cl, 5 tbl, 27 ex, 8 dwg

Description

Сверхвпитывающие материалы используются в большом разнообразии вариантов применения для способствования впитыванию жидкостей. Эти материалы обычно способны впитывать текучую среду (например, воду, солевой раствор и т.д.) в количестве, в несколько раз превышающем их собственный вес. Тем не менее, одна проблема, связанная со многими традиционными сверхвпитывающими материалами, заключается в том, что когда они изначально вступают в контакт с текучей средой, скорость впитывания может быть относительно медленной. В связи с этим в настоящее время существует потребность в сверхвпитывающем материале, который демонстрирует относительно высокие значения скорости впитывания, особенно при изначальном вступлении в контакт с текучей средой.Superabsorbent materials are used in a wide variety of applications to aid in the absorption of liquids. These materials are typically capable of absorbing fluid (eg water, saline, etc.) in amounts several times their own weight. However, one problem with many conventional superabsorbent materials is that when they initially come into contact with a fluid, the rate of absorption can be relatively slow. Accordingly, there is currently a need for a superabsorbent material that exhibits relatively high absorption rates, especially upon initial contact with a fluid.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

В соответствии одним аспектом настоящего изобретения раскрыты сверхвпитывающие частицы, которые характеризуются медианным размером, составляющим от приблизительно 50 до приблизительно 2000 микрометров, и содержат поровую сеть, которая включает множество нанопор, характеризующиеся средним размером поперечного сечения, составляющим от приблизительно 10 до приблизительно 500 нанометров. Сверхвпитывающие частицы характеризуются временем остановки вихря, составляющим приблизительно 80 секунд или меньше, и проницаемостью слоя геля в состоянии свободного набухания (GBP), составляющей 5 дарси или больше.In accordance with one aspect of the present invention, superabsorbent particles are disclosed that have a median size of from about 50 to about 2000 micrometers and contain a pore network that includes a plurality of nanopores having an average cross-sectional size of from about 10 to about 500 nanometers. The superabsorbent particles are characterized by a vortex stop time of approximately 80 seconds or less and a gel layer free swelling permeability (GBP) of 5 Darcy or more.

В другом аспекте способ формирования сверхвпитывающих частиц согласно любому из вышеуказанных пунктов включает образование композиции, которая содержит сверхвпитывающий полимер и систему растворителей; приведение композиции в контакт с системой осадителей для инициации образования поровой сети посредством инверсии фаз; удаление осадителя из композиции и поверхностное сшивание сверхвпитывающих частиц.In another aspect, a method for forming superabsorbent particles according to any one of the above claims includes forming a composition that contains a superabsorbent polymer and a solvent system; bringing the composition into contact with the system of precipitators to initiate the formation of a pore network through phase inversion; removal of the precipitant from the composition; and surface crosslinking of the superabsorbent particles.

Другие признаки и аспекты настоящего изобретения более подробно рассмотрены ниже.Other features and aspects of the present invention are discussed in more detail below.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHICS

Полное и достаточное раскрытие настоящего изобретения, включая наилучший способ его осуществления, предназначенное для специалиста в данной области техники, изложено более конкретно в остальной части описания, где предусмотрены ссылки на прилагаемые графические материалы, на которых представлено следующее:A complete and sufficient disclosure of the present invention, including the best mode for its implementation, intended for a person skilled in the art, is set forth more specifically in the remainder of the description, where reference is made to the accompanying drawings, which show the following:

на фиг. 1 изображен аппарат, который может применяться для измерения впитываемости под нагрузкой («AUL») пористых сверхвпитывающих частиц по настоящему изобретению;in fig. 1 depicts an apparatus that can be used to measure absorbency under load (“AUL”) of porous superabsorbent particles of the present invention;

на фиг. 2 показана сборка для измерения AUL, показанная на фиг. 1;in fig. 2 shows the AUL measurement assembly shown in FIG. one;

на фиг. 3А-3F показаны полученные с помощью SEM микрофотографии сверхвпитывающих частиц из примера 1, где на фиг. 3А (456Х), фиг. 3 В (10000Х, увеличенный вид) и фиг. 3С (55000Х, увеличенный вид) показаны частицы до образования пор, и на фиг. 3D (670Х), фиг. 3Е (10000Х, увеличенный вид) и фиг. 3F (55000Х, увеличенный вид) показаны частицы после образования пор;in fig. 3A-3F show SEM micrographs of the superabsorbent particles from Example 1, where FIG. 3A (456X), FIG. 3B (10000X, enlarged view) and FIG. 3C (55000X, enlarged view) shows particles before pore formation, and FIG. 3D (670X), Fig. 3E (10000X, enlarged view) and FIG. 3F (55000X, enlarged view) shows particles after pore formation;

на фиг. 4 показано распределение пор по размеру контрольных частиц, рассмотренных в примере 1, перед заменой растворителя;in fig. 4 shows the pore size distribution of the control particles discussed in Example 1 before changing the solvent;

на фиг. 5 показано распределение пор по размеру для частиц из примера 1 после замены растворителя на метанол;in fig. 5 shows the pore size distribution for the particles of Example 1 after changing the solvent to methanol;

на фиг. 6 показано распределение пор по размеру для частиц из примера 2 после замены растворителя на этанол;in fig. 6 shows the pore size distribution for the particles of example 2 after changing the solvent to ethanol;

на фиг. 7 показано распределение пор по размеру для частиц из примера 3 после замены растворителя на изопропиловый спирт; иin fig. 7 shows the pore size distribution for the particles of example 3 after changing the solvent to isopropyl alcohol; and

на фиг. 8 показано распределение пор по размеру частиц из примера 4 после замены растворителя на ацетон.in fig. 8 shows the pore size distribution of the particles from Example 4 after changing the solvent to acetone.

Повторяющееся использование ссылочных позиций в настоящем описании и графических материалах предназначено для представления одинаковых или аналогичных признаков или элементов настоящего изобретения.The recurring use of reference numbers in the present specification and drawings is intended to represent the same or similar features or elements of the present invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

Далее будет представлено подробное описание со ссылками на различные аспекты настоящего изобретения, один или более примеров которых приведены ниже. Каждый пример приведен для пояснения настоящего изобретения, а не для его ограничения. В действительности, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что по отношению к настоящему изобретению могут быть выполнены различные модификации и изменения без отклонения от объема или сущности настоящего изобретения. Например, признаки, проиллюстрированные или описанные как часть одного аспекта, могут быть использованы в другом аспекте с получением еще одного аспекта. Таким образом, имеется в виду, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и изменения, которые подпадают под объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.The following will be a detailed description with reference to various aspects of the present invention, one or more examples of which are given below. Each example is provided to illustrate the present invention and not to limit it. Indeed, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the scope or spirit of the present invention. For example, features illustrated or described as part of one aspect may be used in another aspect to provide yet another aspect. Thus, the present invention is intended to cover such modifications and changes as fall within the scope of the appended claims and their equivalents.

В целом настоящее изобретение направлено на сверхвпитывающие частицы, которые, как правило, характеризуются медианным размером (например, диаметром) от приблизительно 50 до приблизительно 2000 микрометров, в некоторых аспектах от приблизительно 100 до приблизительно 1000 микрометров и в некоторых аспектах от приблизительно 200 до приблизительно 700 микрометров. Применяемый в данном документе термин «медианный» размер относится к распределению частиц по размеру «D50», которое означает, что по меньшей мере 50% частиц имеет указанный размер. Частицы подобным образом могут характеризоваться распределением по размеру D90 (по меньшей мере 90% частиц имеют указанный размер) в диапазонах, указанных выше. Диаметр частиц может быть определен с применением известных методик, таких как ультрацентрифугирование, лазерная дифракция и т.д. Например, распределение по размерам частиц может быть определено в соответствии со стандартным способом испытания, такого как ISO 13320:2009. Частицы также могут иметь любую требуемую форму, такую как чешуйчатая, округлая, сферическая, трубчатая и т.д. Размер частиц может регулироваться для оптимизации характеристик для конкретного применения.In general, the present invention is directed to superabsorbent particles that typically have a median size (e.g., diameter) of from about 50 to about 2000 micrometers, in some aspects from about 100 to about 1000 micrometers, and in some aspects from about 200 to about 700 micrometers. micrometers. Used in this document, the term "median" size refers to the distribution of particles by size "D50", which means that at least 50% of the particles have the specified size. The particles can similarly have a D90 size distribution (at least 90% of the particles have the specified size) within the ranges indicated above. The particle diameter can be determined using known techniques such as ultracentrifugation, laser diffraction, etc. For example, the particle size distribution can be determined according to a standard test method such as ISO 13320:2009. The particles may also have any desired shape such as scaly, round, spherical, tubular, etc. Particle size can be adjusted to optimize performance for a particular application.

Независимо от их конкретного размера или формы сверхвпитывающие частицы являются пористыми по своей природе и в целом обладают поровой сетью, которая может содержать комбинацию закрытых и открытых пор. Общая пористость частиц может быть относительно высокой. Например, частицы могут характеризоваться общей площадью пор, составляющей приблизительно 2 квадратных метра на грамм (м2/г) или больше, в некоторых аспектах от приблизительно 5 до приблизительно 150 м2/г и в некоторых аспектах от приблизительно 15 до приблизительно 40 м2/г. Пористость в процентах также может составлять приблизительно 5% или больше, в некоторых аспектах от приблизительно 10% до приблизительно 60% и в некоторых аспектах от приблизительно 15% до приблизительно 60%. Другим параметром, характеризующим пористость, является объемная плотность. В связи с этим, объемная плотность сверхвпитывающих частиц по настоящему изобретению, например, может составлять менее приблизительно 0,7 грамм на кубический сантиметр (г/см3), в некоторых аспектах от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,65 г/см3 и в некоторых аспектах от приблизительно 0,2 до приблизительно 0,6 г/см3, как определено при давлении 0,58 фунта/кв. дюйм по внедрению ртути.Regardless of their particular size or shape, superabsorbent particles are porous in nature and generally have a pore network that may contain a combination of closed and open pores. The overall porosity of the particles can be relatively high. For example, the particles may have a total pore area of about 2 square meters per gram (m 2 /g) or more, in some aspects from about 5 to about 150 m 2 /g, and in some aspects from about 15 to about 40 m 2 /G. The percentage porosity can also be about 5% or more, in some aspects from about 10% to about 60%, and in some aspects from about 15% to about 60%. Another parameter characterizing porosity is bulk density. In this regard, the bulk density of the superabsorbent particles of the present invention, for example, may be less than about 0.7 grams per cubic centimeter (g/cm 3 ), in some aspects from about 0.1 to about 0.65 g/cm 3 and in some aspects from about 0.2 to about 0.6 g/cm 3 as determined at a pressure of 0.58 psi. inch for the introduction of mercury.

Для достижения необходимых свойств пор поровая сеть, как правило, содержит множество нанопор, характеризующихся средним размером поперечного сечения (например, шириной или диаметром) от приблизительно 10 до приблизительно 500 нанометров, в некоторых аспектах от приблизительно 15 до приблизительно 450 нанометров и в некоторых аспектах от приблизительно 20 до приблизительно 400 нанометров. Термин «размер поперечного сечения» в целом относится к характеристическому размеру (например, ширине или диаметру) поры, который по сути перпендикулярен ее главной оси (например, длине). Следует понимать, что в сети может существовать несколько типов пор. Например, также могут быть образованы микропоры, которые характеризуются средним размером поперечного сечения от приблизительно 0,5 до приблизительно 30 микрометров, в некоторых аспектах от приблизительно 1 до приблизительно 20 микрометров и в некоторых аспектах от приблизительно 2 микрометров до приблизительно 15 микрометров. Тем не менее, нанопоры могут присутствовать в относительно высоком количестве в сети. Например, нанопоры могут составлять по меньшей мере приблизительно 25 об.%, в некоторых аспектах по меньшей мере приблизительно 40 об.% и в некоторых аспектах от приблизительно 40 об.% до 80 об.% от общего объема пор в частицах. Средний объем в процентах, занимаемый нанопорами в пределах заданного единичного объема материала, также может составлять от приблизительно 15% до приблизительно 80% на см3, в некоторых аспектах от приблизительно 20% до приблизительно 70% и в некоторых аспектах от приблизительно 30% до приблизительно 60% на кубический сантиметр частиц. Также можно использовать несколько подтипов нанопор. В определенных аспектах, например, могут образоваться первые нанопоры, которые характеризуются средним размером поперечного сечения от приблизительно 80 до приблизительно 500 нанометров, в некоторых аспектах от приблизительно 90 до приблизительно 450 нанометров и в некоторых аспектах от приблизительно 100 до приблизительно 400 нанометров, при этом могут образоваться вторые нанопоры, которые характеризуются средним размером поперечного сечения от приблизительно 1 до приблизительно 80 нанометров, в некоторых аспектах от приблизительно 5 до приблизительно 70 нанометров и в некоторых аспектах от приблизительно 10 до приблизительно 60 нанометров. Нанопоры могут иметь любую правильную или неправильную форму, такую как сферическая, удлиненная и т.д. Независимо от этого, средний диаметр пор в пределах поровой сети, как правило, будет составлять от приблизительно 1 до приблизительно 1200 нанометров, в некоторых аспектах от приблизительно 10 нанометров до приблизительно 1000 нанометров, в некоторых аспектах от приблизительно 50 до приблизительно 800 нанометров и в некоторых аспектах от приблизительно 100 до приблизительно 600 нанометров.To achieve the desired pore properties, the pore network typically contains a plurality of nanopores having an average cross-sectional size (e.g., width or diameter) of from about 10 to about 500 nanometers, in some aspects from about 15 to about 450 nanometers, and in some aspects from about 20 to about 400 nanometers. The term "cross-sectional dimension" generally refers to the characteristic dimension (eg, width or diameter) of a pore that is substantially perpendicular to its major axis (eg, length). It should be understood that several types of pores may exist in a network. For example, micropores may also be formed that have an average cross-sectional size of from about 0.5 to about 30 micrometers, in some aspects from about 1 to about 20 micrometers, and in some aspects from about 2 micrometers to about 15 micrometers. However, nanopores may be present in a relatively high amount in the network. For example, nanopores can comprise at least about 25% by volume, in some aspects at least about 40% by volume, and in some aspects from about 40% by volume to 80% by volume of the total pore volume of the particles. The average volume percentage occupied by nanopores within a given unit volume of material can also be from about 15% to about 80% per cm 3 , in some aspects from about 20% to about 70%, and in some aspects from about 30% to about 60% per cubic centimeter of particles. Several subtypes of nanopores can also be used. In certain aspects, for example, first nanopores may be formed that have an average cross-sectional size of from about 80 to about 500 nanometers, in some aspects from about 90 to about 450 nanometers, and in some aspects from about 100 to about 400 nanometers, which may second nanopores are formed that have an average cross-sectional size of from about 1 to about 80 nanometers, in some aspects from about 5 to about 70 nanometers, and in some aspects from about 10 to about 60 nanometers. Nanopores can have any regular or irregular shape, such as spherical, elongated, etc. Regardless, the average pore diameter within a pore network will typically be from about 1 to about 1200 nanometers, in some aspects from about 10 nanometers to about 1000 nanometers, in some aspects from about 50 to about 800 nanometers, and in some aspects aspects from about 100 to about 600 nanometers.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что частично из-за конкретной природы поровой сети полученные в результате сверхвпитывающие частицы могут характеризоваться повышенной скоростью впитывания в течение конкретного периода времени, во время которого они начинают контактировать с жидкостью, такой как вода, водные растворы соли (например, хлорид натрия), биологические жидкости (например, моча, кровь и т.д.) и т.д. Данный увеличенный уровень может быть охарактеризован несколькими путями. Например, частицы могут характеризоваться низким временем остановки вихря, которое относится к количеству времени в секундах, необходимого для некоторого количества сверхвпитывающих частиц для остановки вихря, образованного путем перемешивания некоторого количества 0,9 процентного (%) по весу раствора хлорида натрия в соответствии с испытанием, описанным ниже. Более конкретно, сверхвпитывающие частицы могут характеризоваться временем остановки вихря, составляющим приблизительно 80 секунд или меньше, в некоторых аспектах приблизительно 60 секунд или меньше, в некоторых аспектах приблизительно 45 секунд или меньше, в некоторых аспектах приблизительно 35 секунд или меньше, в некоторых аспектах приблизительно 30 секунд или меньше, в некоторых аспектах приблизительно 20 секунд или меньше и в некоторых аспектах от приблизительно 0,1 до приблизительно 10 секунд. В качестве альтернативы после приведения в контакт с водным раствором хлорида натрия (0,9 вес.%) в течение 0,015 килосекунды («кс») скорость впитывания частиц может составлять приблизительно 300 г/г/кс или больше, в некоторых аспектах приблизительно 400 г/г/кс или больше, в некоторых аспектах приблизительно 500 г/г/кс или больше и в некоторых аспектах от приблизительно 600 до приблизительно 1500 г/г/кс. Высокие значения скорости впитывания могут даже сохраняться в течение относительно долгого периода времени. Например, после приведения в контакт с водным раствором хлорида натрия (0,9 вес.%) в течение 0,06 кс или даже не более 0,12 кс скорость впитывания частиц все еще может составлять приблизительно 160 г/г/кс или больше, в некоторых аспектах приблизительно 180 г/г/кс или больше, в некоторых аспектах приблизительно 200 г/г/кс или больше и в некоторых аспектах от приблизительно 250 до приблизительно 1200 г/г/кс.The present inventors have found that, in part due to the particular nature of the pore network, the resulting superabsorbent particles may have an increased absorption rate for a particular period of time during which they come into contact with a liquid such as water, aqueous salt solutions (e.g. chloride sodium), body fluids (e.g. urine, blood, etc.), etc. This increased level can be characterized in several ways. For example, the particles may have a low swirl stop time, which refers to the amount of time in seconds it takes for a quantity of superabsorbent particles to stop a swirl formed by agitating a quantity of 0.9 weight percent sodium chloride solution as tested, described below. More specifically, the superabsorbent particles may have a swirl stop time of about 80 seconds or less, in some aspects about 60 seconds or less, in some aspects about 45 seconds or less, in some aspects about 35 seconds or less, in some aspects about 30 seconds. seconds or less, in some aspects about 20 seconds or less, and in some aspects from about 0.1 to about 10 seconds. Alternatively, after being contacted with an aqueous solution of sodium chloride (0.9 wt%) for 0.015 kiloseconds ("ks"), the impregnation rate of the particles can be about 300 g/g/ks or more, in some aspects about 400 g /g/ks or more, in some aspects about 500 g/g/ks or more, and in some aspects from about 600 to about 1500 g/g/ks. High absorption rates may even be maintained for a relatively long period of time. For example, after being contacted with an aqueous solution of sodium chloride (0.9 wt.%) for 0.06 ks or even no more than 0.12 ks, the impregnation rate of the particles can still be about 160 g/g/ks or more, in some aspects about 180 g/g/ks or more, in some aspects about 200 g/g/ks or more, and in some aspects from about 250 to about 1200 g/g/ks.

Примечательно, увеличенная скорость впитывания может сохраняться без потери общей впитывающей способности частиц. Например, через 3,6 кс общая впитывающая способность частиц может составлять приблизительно 10 г/г или больше, в некоторых аспектах приблизительно 15 г/г или больше и в некоторых аспектах от приблизительно 20 до приблизительно 100 г/г. Аналогичным образом, частицы могут характеризоваться удерживающей способностью при центрифугировании («CRC»), составляющей приблизительно 20 грамм жидкости на грамм сверхвпитывающих частиц (г/г) или больше, в некоторых аспектах приблизительно 25 г/г или больше и в некоторых аспектах от приблизительно 30 до приблизительно 60 г/г. Наконец, сверхвпитывающие частицы также могут характеризоваться проницаемостью слоя геля в состоянии свободного набухания ("GBP"), составляющей приблизительно 5 дарси или больше, в некоторых аспектах приблизительно 10 дарси или больше, в некоторых аспектах приблизительно 20 дарси или больше, в некоторых аспектах от приблизительно 30 до 60 дарси, в некоторых аспектах от приблизительно 30 до 100 дарси и в некоторых аспектах от приблизительно 60 до 100 дарси. Сверхвпитывающие частицы, в целом, образуются из трехмерной сшитой полимерной сети, которая содержит повторяющиеся звенья, полученные из одного или более этиленненасыщенных (например, моноэтиленненасыщенных) мономерных соединений, содержащих по меньшей мере один гидрофильный радикал, такой как карбоксильная группа, группа ангидрида карбоновой кислоты, соли карбоновой кислоты, сульфоновой кислоты, соли сульфоновой кислоты, гидроксильная, эфирная, амидная группа, аминогруппа или группа соли четвертичного аммония. Конкретные примеры подходящих этиленненасыщенных мономерных соединений для образования сверхвпитывающих частиц включают, например, карбоновые кислоты (например, (мет)акриловая кислота (охватывает акриловую кислоту и/или метакриловую кислоту), малеиновая кислота, фумаровая кислота, кротоновая кислота, сорбиновая кислота, итаконовая кислота, коричная кислота и т.д.); ангидриды карбоновых кислот (например, малеиновый ангидрид); соли (соли щелочных металлов, соли аммония, соли аминов и т.д.) карбоновых кислот (например, (мет)акрилат натрия, триметиламин(мет)акрилат, триэтаноламин(мет)акрилат, малеат натрия, метиламинмалеат и т.д.); винилсульфоновые кислоты (например, винилсульфоновая кислота, аллилсульфоновая кислота, винилтолуолсульфоновая кислота, стиролсульфоновая кислота и т.д.); (мет)акриловые сульфоновые кислоты (например, сульфопропил(мет)акрилат, 2-гидрокси-3-(мет)акрилоксипропилсульфоновая кислота и т.д.); соли винилсульфоновых кислот или (мет)акриловых сульфоновых кислот; спирты (например, (мет)аллиловый спирт); простые эфиры или сложные эфиры полиолов (например, гидроксиэтил(мет)акрилат, гидроксипропил(мет)акрилат, триэтиленгликоля (мет)акрилат, поли(оксиэтиленоксипропилен)гликоля моно(мет)аллиловый эфир (в котором гидроксильные группы могут быть этерифицированы или эстерифицированы) и т.д.); винилформамиды; (мет)акриламиды, N-алкил(мет)акриламиды (например, N-метилакриламид, N-гексилакриламид и т.д.), N,N-диалкил(мет)акриламиды (например, N,N-диметилакриламид, N,N-ди-н-пропилакриламид и т.д.); N-гидроксиалкил(мет)акриламиды (например, N-метилол(мет)акриламид, N- гидроксиэтил(мет)акриламид и т.д.); N,N-дигидроксиалкил(мет)акриламиды (например, N,N-дигидроксиэтил(мет)акриламид); виниллактамы (например, N-винилпирролидон); содержащие аминогруппу сложные эфиры (например, сложные диалкиламиноалкиловые эфиры, сложные дигидроксиалкиламиноалкиловые эфиры, сложные морфолиноалкиловые эфиры и т.д.) карбоновых кислот (например, диметиламиноэтил(мет)акрилат, диэтиламиноэтил(мет)акрилат, морфолиноэтил(мет)акрилат, диметиламиноэтилфумарат и т.д.); гетероциклические виниловые соединения (например, 2-винилпиридин, 4-винилпиридин, N-винилпиридин, N-винилимидазол) и т.д.); содержащие группу соли четвертичного аммония мономеры (например, N,N,N-триметил-N-(мет)акрилоилоксиэтиламмония хлорид, N,N,N-триэтил-N-(мет)акрилоилоксиэтиламмония хлорид, 2-гидрокси-3-(мет)акрилоилоксипропилтриметиламмония хлорид и т.д.) и т.д., а также комбинации любых из вышеуказанных. В большинстве аспектов используются мономерные соединения на основе (мет)акриловой кислоты, а также ее солей для формования сверхвпитывающих частиц.Notably, the increased absorption rate can be maintained without loss of the overall absorbency of the particles. For example, after 3.6 ks, the total absorbency of the particles may be about 10 g/g or more, in some aspects about 15 g/g or more, and in some aspects from about 20 to about 100 g/g. Similarly, the particles may have a centrifuge retention capacity ("CRC") of about 20 grams of liquid per gram of superabsorbent particles (g/g) or more, in some aspects about 25 g/g or more, and in some aspects from about 30 up to about 60 g/g. Finally, the superabsorbent particles may also have a gel layer free swelling ("GBP") permeability of about 5 Darcy or more, in some aspects about 10 Darcy or more, in some aspects about 20 Darcy or more, in some aspects from about 30 to 60 Darcy, in some aspects from about 30 to 100 Darcy, and in some aspects from about 60 to 100 Darcy. Superabsorbent particles are generally formed from a three-dimensional crosslinked polymer network that contains repeating units derived from one or more ethylenically unsaturated (e.g., monoethylenically unsaturated) monomeric compounds containing at least one hydrophilic radical such as a carboxyl group, a carboxylic acid anhydride group, carboxylic acid salts, sulfonic acid salts, sulfonic acid salts, hydroxyl, ether, amide group, amino group or quaternary ammonium salt group. Specific examples of suitable ethylenically unsaturated monomeric compounds for forming superabsorbent particles include, for example, carboxylic acids (e.g., (meth)acrylic acid (covers acrylic acid and/or methacrylic acid), maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, sorbic acid, itaconic acid, cinnamic acid, etc.); carboxylic anhydrides (eg maleic anhydride); salts (alkali metal salts, ammonium salts, amine salts, etc.) of carboxylic acids (e.g. sodium (meth)acrylate, trimethylamine (meth)acrylate, triethanolamine (meth)acrylate, sodium maleate, methylamine maleate, etc.) ; vinyl sulfonic acids (for example, vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, vinyl toluene sulfonic acid, styrene sulfonic acid, etc.); (meth)acrylic sulfonic acids (eg sulfopropyl (meth)acrylate, 2-hydroxy-3-(meth)acryloxypropylsulfonic acid, etc.); salts of vinylsulfonic acids or (meth)acrylic sulfonic acids; alcohols (eg (meth)allylic alcohol); polyol ethers or esters (e.g., hydroxyethyl (meth)acrylate, hydroxypropyl (meth)acrylate, triethylene glycol (meth)acrylate, poly(oxyethyleneoxypropylene)glycol mono(meth)allyl ether (in which the hydroxyl groups may be esterified or esterified), and etc.); vinylformamides; (meth)acrylamides, N-alkyl(meth)acrylamides (e.g. N-methylacrylamide, N-hexylacrylamide, etc.), N,N-dialkyl(meth)acrylamides (e.g. N,N-dimethylacrylamide, N,N -di-n-propylacrylamide, etc.); N-hydroxyalkyl(meth)acrylamides (eg N-methylol(meth)acrylamide, N-hydroxyethyl(meth)acrylamide, etc.); N,N-dihydroxyalkyl(meth)acrylamides (eg N,N-dihydroxyethyl(meth)acrylamide); vinyl lactams (eg N-vinylpyrrolidone); esters containing an amino group (for example, dialkylaminoalkyl esters, dihydroxyalkylaminoalkyl esters, morpholino alkyl esters, etc.) of carboxylic acids (for example, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate, morpholinoethyl (meth)acrylate, dimethylaminoethyl fumarate, etc. .d.); heterocyclic vinyl compounds (eg 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, N-vinylpyridine, N-vinylimidazole), etc.); monomers containing a quaternary ammonium salt group (e.g. N,N,N-trimethyl-N-(meth)acryloyloxyethylammonium chloride, N,N,N-triethyl-N-(meth)acryloyloxyethylammonium chloride, 2-hydroxy-3-(meth) acryloyloxypropyltrimethylammonium chloride, etc.), etc., as well as combinations of any of the above. In most aspects, monomeric compounds based on (meth)acrylic acid as well as its salts are used to form superabsorbent particles.

Мономерные соединения, рассмотренные выше, в целом растворимы в воде. Однако следует понимать, что также можно использовать соединения, которые могут становиться водорастворимыми посредством гидролиза. Подходящие гидролизируемые мономеры могут включать, например, этиленненасыщенные соединения, содержащие по меньшей мере один гидролизируемый радикал, такой как сложноэфирные, амидные и нитрильные группы. Конкретные примеры таких гидролизуемых мономеров включают метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат, винилацетат, (мет)аллилацетат, (мет)акрилонитрил и т.д. Кроме того, следует понимать, что можно использовать дополнительные мономеры так, чтобы полученные частицы образовывались в виде сополимера, такого как статистический, привитый или блок-сополимер. При необходимости, сомономер(сомономеры) может быть выбран из группы мономеров, перечисленных выше. Например, сомономер(сомономеры) может представлять собой (мет)акриловую кислоту, соль (мет)акриловой кислоты, ангидрид малеиновой кислоты и т.д. Например, в одном конкретном аспекте сополимер может быть образован из акриловой кислоты (или ее соли) и малеинового ангидрида. В других аспектах, описанных более подробно ниже, также можно использовать сомономер, который содержит сшиваемую функциональную группу, такую как алкоксисилановая группа. Независимо от используемого сомономера (сомономеров), в целом желательно, чтобы первичный этиленненасыщенный мономер(мономеры) составлял по меньшей мере, приблизительно 50 мол.%, в некоторых аспектах от приблизительно 55 мол.% до приблизительно 99 мол.% и в некоторых аспектах от приблизительно 60 мол.% до приблизительно 98 мол.% от мономеров, применяемых для образования полимера, при этом сомономер (сомономеры) составляет не более приблизительно 60 мол.%, в некоторых аспектах от приблизительно 1 мол.% до приблизительно 50 мол.% и в некоторых аспектах от приблизительно 2 мол.% до приблизительно 40 мол.% от мономеров, применяемых для образования полимера.The monomeric compounds discussed above are generally soluble in water. However, it should be understood that compounds that can become water-soluble by hydrolysis can also be used. Suitable hydrolyzable monomers may include, for example, ethylenically unsaturated compounds containing at least one hydrolyzable radical such as ester, amide and nitrile groups. Specific examples of such hydrolyzable monomers include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, vinyl acetate, (meth) allyl acetate, (meth) acrylonitrile, etc. In addition, it should be understood that additional monomers may be used such that the resulting particles are formed as a copolymer, such as a random, graft or block copolymer. If necessary, the comonomer(s) may be selected from the group of monomers listed above. For example, the comonomer(s) may be (meth)acrylic acid, (meth)acrylic acid salt, maleic anhydride, etc. For example, in one particular aspect, the copolymer may be formed from acrylic acid (or a salt thereof) and maleic anhydride. In other aspects, described in more detail below, a comonomer that contains a crosslinkable functional group, such as an alkoxysilane group, can also be used. Regardless of the comonomer(s) used, it is generally desirable that the primary ethylenically unsaturated monomer(s) be at least about 50 mole %, in some aspects from about 55 mole % to about 99 mole %, and in some aspects from about 60 mol% to about 98 mol% of the monomers used to form the polymer, wherein the comonomer(s) is not more than about 60 mol%, in some aspects from about 1 mol% to about 50 mol%, and in some aspects, from about 2 mol.% to about 40 mol.% of the monomers used to form the polymer.

Для образования сети, способной впитывать воду, в целом желательно, чтобы полимер сшивали в ходе и/или после полимеризации. Например, в одном аспекте этиленненасыщенное мономерное соединение (соединения) может быть полимеризовано в присутствии сшивающего средства с обеспечением сшитого полимера. Подходящие сшивающие средства, как правило, содержат две или больше групп, которые способны вступать в реакцию с этиленненасыщенным мономерным соединением, и при этом они по меньшей мере частично являются растворимыми в воде или диспергируемыми в воде или по меньшей мере частично растворимыми или диспергируемыми в водной мономерной смеси. Примеры подходящих сшивающих средств могут включать, например, тетрааллилоксиэтан, N,N'-метиленбисакриламид, N,N'-метиленбисметакриламид, триаллиламин, триметилолпропантриакрилат, глицеринпропокситриакрилат, дивинилбензол, N-метилолакриламид, N-метилолметакриламид, глицидилметакрилат, полиэтиленполиамины, этилдиамин, этилгликоль, глицерин, тетрааллилоксиэтан и триаллиловые эфиры пентаэритритола, алюминаты, диоксид кремния, алюмосиликаты и т.д., а также их комбинации. Количество сшивающего средства может изменяться, но, как правило, оно присутствует в количестве от приблизительно 0,005 до приблизительно 1,0 мольного процента в пересчете на моли этиленненасыщенного мономерного соединения (соединений).In order to form a network capable of absorbing water, it is generally desirable that the polymer be crosslinked during and/or after polymerization. For example, in one aspect, the ethylenically unsaturated monomeric compound(s) can be polymerized in the presence of a crosslinker to provide a crosslinked polymer. Suitable crosslinking agents typically contain two or more groups which are capable of reacting with the ethylenically unsaturated monomeric compound and are at least partially water-soluble or water-dispersible, or at least partially water-soluble or dispersible in an aqueous monomeric mixtures. Examples of suitable crosslinking agents may include, for example, tetraallyloxyethane, N,N'-methylenebisacrylamide, N,N'-methylenebismethacrylamide, triallylamine, trimethylol propane triacrylate, glycerol propoxy triacrylate, divinylbenzene, N-methylolacrylamide, N-methylol methacrylamide, glycidyl methacrylate, polyethylene polyamines, ethyl diamine, ethyl glycol, glycerin , tetraallyloxyethane and pentaerythritol triallyl ethers, aluminates, silicon dioxide, aluminosilicates, etc., as well as combinations thereof. The amount of crosslinker may vary, but is typically present in an amount of from about 0.005 to about 1.0 mole percent, based on moles of ethylenically unsaturated monomeric compound(s).

В аспектах, описанных выше, в целом сшивание происходит во время полимеризации. Однако в других аспектах полимер может содержать латентную функциональную группу, которая способна подвергаться сшиванию при необходимости. Например, полимер может содержать алкоксисилановую функциональную группу, которая при воздействии воды образует силанольную функциональную группу, которая подвергается конденсации с образованием сшитого полимера. Одним конкретным примером такой функциональной группы является триалкоксисилановая группа, характеризующаяся следующей общей структурой:In the aspects described above, crosslinking generally occurs during polymerization. However, in other aspects, the polymer may contain a latent functional group that is capable of being cross-linked as needed. For example, the polymer may contain an alkoxysilane functionality which, when exposed to water, forms a silanol functionality which condenses to form a crosslinked polymer. One specific example of such a functional group is the trialkoxysilane group, which has the following general structure:

Figure 00000001
Figure 00000001

где R1, R2 и R3 представляют собой апкильные группы, независимо содержащие от 1 до 6 атомов углерода.where R 1 , R 2 and R 3 represent apkyl group, independently containing from 1 to 6 carbon atoms.

Для введения такой функциональной группы в структуру полимера можно использовать мономерное соединение, которое содержит функциональную группу, такое как этиленненасыщенный мономер, содержащий триалкоксисилановую функциональную группу. Особенно подходящие мономеры представляют собой (мет)акриловые кислоты или их соли, такие как метакрилоксипропилтриметоксисилан, метакрилоксиэтилтриметоксисилан, метакрилоксипропилтриэт оксисилан, метакрилоксипропилтрипропоксисилан, акрилоксипропилметилдиметоксисилан, 3-акрилоксипропилтриметоксисилан, 3-метакрилоксипропилметилдиэтоксисилан, 3-метакрилоксипропилметилдиметоксисилан, 3-метакрилоксипропилтрис(метоксиэтокси) силан и т.д. Помимо мономеров, способных участвовать в сополимеризации, которые содержат триалкоксисилановую функциональную группу, также можно применять мономер, способный участвовать в сополимеризации, который затем можно вводить в реакцию с соединением, содержащим триалкоксисилановую функциональную группу, или фрагмент, который реагирует с водой с образованием силанольной группы. Такой мономер может содержать без ограничения аминогруппу или спиртовую группу. Аминогруппу, включенную в сополимер, можно затем вводить в реакцию, например, без ограничения с (3-хлорпропип)триметоксисиланом Спиртовую группу, включенную в сополимер, затем можно вводить в реакцию, например, без ограничения с тетраметоксисиланом Сверхвпитывающие полимерные частицы по настоящему изобретению можно получать с помощью любого известного способа полимеризации. Например, частицы можно получать с помощью любой подходящей методики блочной полимеризации, такой как полимеризация в растворе, полимеризация в обратной суспензии или эмульсионная полимеризация, такой как описанная в патентах США №№4076663, 4286082, 4340706, 4497930, 4507438, 4654039, 4666975, 4683274 или 5145906. Например, при полимеризации в растворе мономер (мономеры) полимеризуют в водном растворе. При полимеризации в обратной суспензии мономер (мономеры) диспергируют в суспензионной среде на основе алициклического или алифатического углеводорода в присутствии диспергирующего средства, такого как поверхностно-активное вещество или защитное коллоидное средство. При необходимости, реакцию полимеризации можно проводить в присутствии инициатора свободнорадикальной полимеризации, инициатора окислительно-восстановительной полимеризации (восстанавливающие и окисляющие средства), инициатора термической полимеризации, фотоинициатора и т.д. Примеры подходящих восстанавливающих средств могут включать, например, аскорбиновую кислоту, сульфиты щелочных металлов, бисульфиты щелочных металлов, сульфит аммония, бисульфит аммония, гидросульфит щелочных металлов, гидросульфит аммония, соли железа, например, сульфаты железа, сахара, альдегиды, первичные и вторичные спирты и т.д. Примеры подходящих окисляющих средств могут включать, например, пероксид водорода, каприлилпероксид, бензоилпероксид, пероксид кумола, третичный бутилдиперфталат, третичный бутилпербензоат, перкарбонат натрия, перацетат натрия, персульфаты щелочных металлов, персульфаты аммония, алкилгидропероксиды, сложные эфиры перкислот, диакриловые пероксиды, соли серебра и т.д.To introduce such a functional group into the polymer structure, a monomeric compound that contains a functional group, such as an ethylenically unsaturated monomer containing a trialkoxysilane functional group, can be used. Particularly suitable monomers are (meth)acrylic acids or salts thereof, such as methacryloxypropyltrimethoxysilane, methacryloxyethyltrimethoxysilane, methacryloxypropyltriethoxysilane, methacryloxypropyltripropoxysilane, acryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, and propyl tris(methacryloxysilane) . In addition to copolymerizable monomers that contain a trialkoxysilane functional group, a copolymerizable monomer can also be used, which can then be reacted with a trialkoxysilane functional compound or moiety that reacts with water to form a silanol group. Such a monomer may contain, without limitation, an amino group or an alcohol group. The amino group included in the copolymer can then be reacted with, for example, but not limited to, (3-chloropropip)trimethoxysilane The alcohol group included in the copolymer can then be reacted with, for example, without limitation, tetramethoxysilane The superabsorbent polymer particles of the present invention can be prepared using any known polymerization method. For example, particles can be prepared using any suitable bulk polymerization technique such as solution polymerization, reverse suspension polymerization, or emulsion polymerization such as that described in US Pat. or 5,145,906. For example, in solution polymerization, the monomer(s) are polymerized in an aqueous solution. In reverse suspension polymerization, the monomer(s) are dispersed in a suspension medium based on an alicyclic or aliphatic hydrocarbon in the presence of a dispersing agent such as a surfactant or protective colloidal agent. If necessary, the polymerization reaction can be carried out in the presence of a free radical polymerization initiator, a redox polymerization initiator (reducing and oxidizing agents), a thermal polymerization initiator, a photoinitiator, etc. Examples of suitable reducing agents may include, for example, ascorbic acid, alkali metal sulfites, alkali metal bisulfites, ammonium sulfite, ammonium bisulfite, alkali metal hydrosulfite, ammonium hydrosulfite, iron salts, such as ferrous sulfates, sugars, aldehydes, primary and secondary alcohols, and etc. Examples of suitable oxidizing agents may include, for example, hydrogen peroxide, caprylyl peroxide, benzoyl peroxide, cumene peroxide, tertiary butyl diperphthalate, tertiary butyl perbenzoate, sodium percarbonate, sodium peracetate, alkali metal persulfates, ammonium persulfates, alkyl hydroperoxides, peracid esters, diacrylic peroxides, silver salts, and etc.

При необходимости, полученные частицы также могут быть уменьшены в размере для достижения необходимого размера, указанного выше. Например, уменьшение размера посредством ударного действия, при котором, как правило, используют устройство для измельчения, содержащее вращающийся измельчающий элемент, может применяться с формованием частиц. Повторяющееся ударное и/или сдвиговое напряжение может создаваться между вращающимся измельчающим элементом и неподвижным или вращающимся в противоположном направлении измельчающим элементом. При уменьшении размера посредством ударного действия может также использоваться поток воздуха для перемещения на измельчающий диск и ударения материала с измельчающим диском (или другим сдвиговым элементом). Одним особенно подходящим устройством для уменьшения размера посредством ударного действия является коммерчески доступное от Pallmann Industries (Клифтон, Нью-Джерси) под названием TURBOFINER, тип PLM. В данном устройстве в цилиндрической камере измельчения создается высокоактивное вихревое движение воздуха между неподвижным измельчающим элементом и вращающимся измельчающим элементом ударной мельницы. За счет большого объема воздуха частицы можно подвергать ударному действию и размер может быть уменьшен до необходимого размера частиц. Другие подходящие способы уменьшения размера посредством ударного действия могут быть описаны в патентах США №№6431477 и 7510133, оба выданы Pallmann. Другим подходящим способом образования микрочастиц является уменьшение размера посредством холодной экструзии, при котором обычно используют сдвиговые и сжимающие усилия для образования частиц, характеризующихся необходимым размером. Например, материал может проталкиваться через головку при температурах ниже точки плавления матричного полимера. Твердофазное сдвиговое измельчение в порошок является другим подходящим способом, который может применяться. Такие способы обычно включают непрерывную экструзию материала при условиях высоких сдвиговых и сжимающих усилий, при этом цилиндры экструдера и шнек охлаждают для предотвращения плавления полимера. Примеры таких методик твердофазного измельчения в порошок описаны, например, в патентах США №№5814673, выданном Khait; 6479003, выданном Furgiuele, et al.; 6494390, выданном Khait, et al.; 6818173, выданном Khait; и публикации заявки на патент США №2006/0178465, выданной Torkelson, et al. Еще одной подходящей методикой образования микрочастиц является методика, известная как помол в криогенной дисковой мельнице. При помоле в криогенной дисковой мельнице обычно используют жидкость (например, жидкий азот) для охлаждения или заморозки материала до и/или во время измельчения. В одном аспекте может использоваться дисковое устройство для помола с одним рабочим диском, которое имеет неподвижный диск и вращающийся диск. Материал поступает в пространство между дисками через канал вблизи центра диска и формуется в частицы посредством сил трения, создаваемых между дисками. Одно подходящее устройство для помола в криогенной дисковой мельнице доступно под названием система для криогенного измельчения WEDCO от ICO Polymers (Аллентаун, Пенсильвания).If necessary, the obtained particles can also be reduced in size to achieve the desired size indicated above. For example, size reduction by impact, which typically uses a grinding device containing a rotating grinding element, can be applied with particle shaping. Repetitive impact and/or shear stress can be generated between the rotating grinding element and the stationary or counter-rotating grinding element. Downsizing by impact can also use airflow to move onto the chopping disc and impact the material with the chopping disc (or other shear element). One particularly suitable impact reduction device is commercially available from Pallmann Industries (Clifton, NJ) under the name TURBOFINER, type PLM. In this device, a highly active vortex air movement is created in the cylindrical grinding chamber between the stationary grinding element and the rotating grinding element of the impact mill. Due to the large volume of air, the particles can be impacted and the size can be reduced to the desired particle size. Other suitable impact reduction methods can be described in US Pat. Nos. 6,431,477 and 7,510,133, both issued to Pallmann. Another suitable method for forming microparticles is size reduction by cold extrusion, which typically uses shear and compressive forces to form particles of the desired size. For example, the material may be forced through the die at temperatures below the melting point of the matrix polymer. Solid phase shear pulverization is another suitable process that can be used. Such processes typically involve continuous extrusion of the material under high shear and compressive conditions while the extruder barrels and screw are cooled to prevent melting of the polymer. Examples of such solid state pulverizing techniques are described in, for example, US Pat. Nos. 5,814,673 to Khait; 6479003 issued to Furgiuele, et al.; 6494390 issued by Khait, et al.; 6818173 issued to Khait; and publication of US Patent Application No. 2006/0178465 to Torkelson, et al. Another suitable microparticle formation technique is the technique known as cryogenic disc milling. Cryogenic disc mill grinding typically uses a liquid (eg, liquid nitrogen) to cool or freeze the material prior to and/or during grinding. In one aspect, a single working disc grinder can be used that has a fixed disc and a rotating disc. Material enters the space between the disks through a channel near the center of the disk and is shaped into particles by means of frictional forces generated between the disks. One suitable device for grinding in a cryogenic disc mill is available under the name WEDCO cryogenic grinding system from ICO Polymers (Allentown, PA).

Хотя это никоим образом не обязательно, также можно объединять дополнительные компоненты со сверхвпитывающим полимером перед, во время или после полимеризации. Например, в одном аспекте можно использовать включения с высоким соотношением сторон (например, волокна, трубки, пластинки, проволоки и т.д.) для способствования обеспечению внутреннего взаимосвязанного укрепляющего каркаса, который стабилизирует набухающий сверхвпитывающий полимер и улучшает его упругость. Например, соотношение сторон (средняя длина, деленная на медианную ширину) может находиться в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 50, в некоторых аспектах от приблизительно 2 до приблизительно 20 и в некоторых аспектах от приблизительно 4 до приблизительно 15. Такие включения могут характеризоваться медианной шириной (например, диаметром) от приблизительно 1 до приблизительно 35 микрометров, в некоторых аспектах от приблизительно 2 до приблизительно 20 микрометров, в некоторых аспектах от приблизительно 3 до приблизительно 15 микрометров и в некоторых аспектах от приблизительно 7 до приблизительно 12 микрометров, а также объемной средней длинной от приблизительно 1 до приблизительно 200 микрометров, в некоторых аспектах от приблизительно 2 до приблизительно 150 микрометров, в некоторых аспектах от приблизительно 5 до приблизительно 100 микрометров и в некоторых аспектах от приблизительно 10 до приблизительно 50 микрометров. Примеры таких включений с высоким соотношением сторон могут включать волокна с высоким соотношением сторон (также известные как «нитевидные кристаллы»), которые получены из карбидов (например, карбид кремния), силикатов (например, волластонит) и т.д.Although by no means necessary, it is also possible to combine additional components with the superabsorbent polymer before, during or after polymerization. For example, in one aspect, high aspect ratio inclusions (eg, fibers, tubes, plates, wires, etc.) can be used to help provide an internal interconnected reinforcing framework that stabilizes the swellable superabsorbent polymer and improves its resilience. For example, the aspect ratio (average length divided by median width) may range from about 1 to about 50, in some aspects from about 2 to about 20, and in some aspects from about 4 to about 15. Such inclusions may have a median width (e.g., diameter) from about 1 to about 35 micrometers, in some aspects from about 2 to about 20 micrometers, in some aspects from about 3 to about 15 micrometers, and in some aspects from about 7 to about 12 micrometers, as well as a volume average about 1 to about 200 micrometers long, in some aspects from about 2 to about 150 micrometers, in some aspects from about 5 to about 100 micrometers, and in some aspects from about 10 to about 50 micrometers. Examples of such high aspect ratio inclusions may include high aspect ratio fibers (also known as "whiskers") that are derived from carbides (eg silicon carbide), silicates (eg wollastonite), and the like.

Независимо от конкретного способа, посредством которого образуют частицы, можно использовать ряд различных методик для инициации образования необходимой поровой сети. В определенных аспектах контроль над самим процессом полимеризации может привести к образованию пор в полученных частицах.Regardless of the particular method by which the particles are formed, a number of different techniques can be used to initiate the formation of the desired pore network. In certain aspects, control over the polymerization process itself can lead to the formation of pores in the resulting particles.

Например, полимеризацию можно проводить в гетерогенных, двухфазных или многофазных системах с обогащенной мономером непрерывной фазой, суспендированной в обогащенной растворителем дисперсной фазе. По мере того как обогащенная мономером фаза начинает полимеризоваться, может быть индуцировано образование пор с помощью обогащенной растворителем фазы. Разумеется, также можно использовать методики, при которых поровая сеть образуется в предварительно образованных частицах. Например, в одном конкретном аспекте можно использовать методику, известную как «инверсия фаз», при которой полимер, растворенный или набухший в системе растворителей, представляющей собой непрерывную фазу, превращается в твердую макромолекулярную сеть, представляющую собой непрерывную фазу, образованную полимером. Данная инверсия может быть индуцирована посредством нескольких способов, таких как путем удаления растворителя посредством сухого способа (например, выпаривания или сублимации), добавления осадителя или дополнительно до осадителя посредством влажного способа. Например, в сухих способах температуру (или давление) частиц можно изменять таким образом, чтобы систему растворителей (например, воду) можно было превратить в другое состояние вещества, которое можно удалить без избыточной усадки либо путем создания вакуума, либо продувки газом. Сублимационное высушивание, например, предусматривает охлаждение системы растворителей ниже ее температуры замерзания и затем обеспечение ее сублимации при пониженном давлении так, что образуются поры. С другой стороны сверхкритическое высушивание предусматривает нагревание системы растворителей при давлении, выше сверхкритической точки так, что образуются поры.For example, the polymerization can be carried out in heterogeneous, two-phase or multi-phase systems with a monomer-rich continuous phase suspended in a solvent-rich discontinuous phase. As the monomer-rich phase begins to polymerize, pore formation can be induced by the solvent-rich phase. Of course, it is also possible to use techniques in which a pore network is formed in preformed particles. For example, in one particular aspect, a technique known as "phase inversion" can be used, in which a polymer dissolved or swollen in a system of solvents, which is a continuous phase, is converted into a solid macromolecular network, which is a continuous phase, formed by the polymer. This inversion can be induced by several methods, such as by removing the solvent by a dry method (eg evaporation or sublimation), adding a non-solvent, or additionally to the non-solvent by a wet method. For example, in dry processes, the temperature (or pressure) of the particles can be changed so that the solvent system (eg, water) can be converted to a different state of matter that can be removed without excessive shrinkage, either by vacuum or gas purge. Freeze drying, for example, involves cooling the solvent system below its freezing point and then allowing it to sublimate under reduced pressure such that pores are formed. On the other hand, supercritical drying involves heating the solvent system at a pressure above the supercritical point so that pores are formed.

Однако влажные способы являются особенно подходящими, поскольку они не зависят от значительного количества энергии для достижения необходимой инверсии. При влажном способе сверхвпитывающий полимер и система растворителей могут быть представлены в форме однофазной гомогенной композиции. Концентрация полимера, как правило, находится в диапазоне от приблизительно 0,1% до приблизительно 20 вес/об.% и в некоторых аспектах от приблизительно 0,5% до приблизительно 10 вес/об.% композиции. После этого композицию приводят в контакт с системой осадителей с применением любой известной методики, такой как путем погружения в баню, промывания в противотоке, струйного промывания, орошения на ленте и фильтрования. Разность химических потенциалов между системами растворителей и осадителей обуславливает диффузию молекул растворителя из сверхвпитывающего полимера, при этом молекулы осадителя диффундируют в полимер. В конечном итоге, это обуславливает прохождение перехода полимерной композиции из однофазной гомогенной композиции в неустойчивую двухфазную смесь, содержащую обогащенные полимером и обедненные по полимеру фракции. Мицеллярные капли системы осадителей в обогащенной полимером фазе также служат в качестве мест зародышеобразования и становятся покрытыми полимером, и в некоторой точке, такие капли выпадают в осадок с образованием непрерывной полимерной сети. Композиция из растворителей внутри полимерной матрицы также разрушается и образует пустоты. Затем матрицу можно высушить с удалением систем растворителей и осадителей и образованием стабильных пористых частиц.However, wet methods are particularly suitable because they do not depend on significant amounts of energy to achieve the required inversion. In the wet process, the superabsorbent polymer and solvent system can be provided in the form of a single phase homogeneous composition. The polymer concentration typically ranges from about 0.1% to about 20% w/v, and in some aspects from about 0.5% to about 10% w/v of the composition. The composition is then brought into contact with the precipitant system using any known technique such as immersion bath, countercurrent washing, jet washing, ribbon rinsing and filtration. The chemical potential difference between the solvent and precipitant systems causes the solvent molecules to diffuse out of the superabsorbent polymer, while the precipitant molecules diffuse into the polymer. Ultimately, this causes the transition of the polymer composition from a single-phase homogeneous composition to an unstable two-phase mixture containing polymer-rich and polymer-depleted fractions. The micellar droplets of the precipitant system in the polymer-rich phase also serve as nucleation sites and become coated with the polymer, and at some point, such droplets precipitate to form a continuous polymer network. The composition of solvents inside the polymer matrix also breaks down and forms voids. The matrix can then be dried to remove the solvent and precipitant systems and form stable porous particles.

Точные системы растворителей и осадителей, используемые для достижения инверсии фаз, не являются особенно критичными, при условии, что они выбраны последовательно на основе их смешиваемости. Более конкретно, системы растворителей и осадителей можно выбрать таким образом, что они характеризуются конкретной разностью в их параметрах растворимости Гильдебранда, 8, что является показателем, предсказывающим смешиваемость двух жидкостей, при этом в целом более высокие значения предусматривают более гидрофильную жидкость, и более низкие значения предусматривают более гидрофобную жидкость. В целом желательно, чтобы разность параметров растворимости Гильдебранда системы растворителей и системы осадителей (например, δрастворителя - δосадителей) составляла от приблизительно 1 до приблизительно 15 калорий1/2/см3/2, в некоторых аспектах от приблизительно 4 до приблизительно 12 калорий1/2/см3/2 и в некоторых аспектах от приблизительно 6 до приблизительно 10 калорий1/2/см3/2. В таких диапазонах растворитель/осадитель будут обладать достаточной смешиваемостью для обеспечения прохождения экстракции растворителя, но не слишком смешиваемыми так, что не будет осуществляться инверсия фаз. Подходящие растворители для применения в системе растворителей могут включать, например, воду, водный спирт, солевой раствор, глицерин и т.д., а также их комбинации. Подобным образом, подходящие осадители для применения в системе осадителей могут включать ацетон, н-пропиловый спирт, этиловый спирт, метанол, н-бутиловый спирт, пропиленгликоль, этиленгликоль и т.д., а также их комбинации. Как правило, объемное соотношение системы растворителей и системы осадителей находится в диапазоне от приблизительно 50:1 до приблизительно 1:200 (объем на объем), в некоторых аспектах от приблизительно 1:60 до приблизительно 1:150 (объем на объем), в некоторых аспектах от приблизительно 1:1 до приблизительно 1:150 (объем на объем), в некоторых аспектах от приблизительно 50:1 до приблизительно 1:60 (объем на объем), в некоторых аспектах от приблизительно 10:1 до приблизительно 1:10 (объем на объем), в некоторых аспектах от приблизительно 10:1 до приблизительно 1:2 (объем на объем), в некоторых аспектах от приблизительно 10:1 до приблизительно 1:1 (объем на объем) и в некоторых аспектах от приблизительно 1:1 до приблизительно 1:2 (объем на объем). Количество применяемых растворителей может быть важным фактором, влияющим на экономичность данного способа.The exact solvent and precipitant systems used to achieve the phase inversion are not particularly critical, provided they are chosen consistently based on their miscibility. More specifically, solvent and precipitant systems can be chosen such that they have a particular difference in their Hildebrand solubility parameters, 8, which is a predictor of the miscibility of two liquids, with generally higher values suggesting a more hydrophilic liquid and lower values provide a more hydrophobic liquid. In general, it is desirable that the difference between the Hildebrand solubility parameters of the solvent system and the precipitant system (e.g., δ solvent - δ precipitants ) be from about 1 to about 15 cal . 1/2 /cm 3/2 and in some aspects from about 6 to about 10 calories 1/2 /cm 3/2 . In such ranges, the solvent/non-solvent will have sufficient miscibility to allow solvent extraction to proceed, but not too miscible such that a phase inversion does not occur. Suitable solvents for use in the solvent system may include, for example, water, aqueous alcohol, saline, glycerin, etc., as well as combinations thereof. Similarly, suitable non-solvents for use in the non-solvent system may include acetone, n-propyl alcohol, ethyl alcohol, methanol, n-butyl alcohol, propylene glycol, ethylene glycol, etc., as well as combinations thereof. Typically, the volume ratio of the solvent system to the precipitant system is in the range of from about 50:1 to about 1:200 (volume per volume), in some aspects from about 1:60 to about 1:150 (volume per volume), in some aspects about 1:1 to about 1:150 (v/v), in some aspects about 50:1 to about 1:60 (v/v), in some aspects about 10:1 to about 1:10 ( volume per volume), in some aspects from about 10:1 to about 1:2 (volume per volume), in some aspects from about 10:1 to about 1:1 (volume per volume), and in some aspects from about 1: 1 to approximately 1:2 (volume by volume). The amount of solvents used can be an important factor influencing the economics of the process.

После контакта с осадителем и завершения инверсии фаз высушивание/удаление жидкой фазы является важной стадии в получении материалов. Как правило, это предусматривает любую подходящую методику высушивания, включающую одно или более из повышения значений температуры, контроля времени, вакуума и значений скорости потока, с применением любого подходящего оборудования, в том числе печей с принудительной подачей воздуха и вакуумных печей.After contact with the precipitant and completion of the phase inversion, drying/removal of the liquid phase is an important step in the preparation of materials. Typically, this involves any suitable drying technique, including one or more of temperature rise, time control, vacuum, and flow rates, using any suitable equipment, including forced air ovens and vacuum ovens.

Любой осадитель, который находится внутри частицы, может быть удален с помощью любого подходящего способа, в том числе посредством увеличения содержания влаги в частице при повышенных значениях температуры. В одном примере высушивание при высокой температуре при значениях температуры не более 175°С может оставлять не более 16 вес.% этанола в образце. Затем образец можно помещать в увлажнительную камеру при 69°С при относительной влажности 50% для снижения содержания этанола до менее 0,13%). Удаление остаточного растворителя является полезным для безопасности продукта.Any precipitant that resides within the particle may be removed by any suitable method, including by increasing the moisture content of the particle at elevated temperatures. In one example, drying at high temperature at temperatures not exceeding 175°C may leave no more than 16 wt.% ethanol in the sample. The sample can then be placed in a humidification chamber at 69° C. at 50% relative humidity to reduce the ethanol content to less than 0.13%. Removal of residual solvent is beneficial to product safety.

В различных аспектах сверхвпитывающие частицы можно подвергать обработке посредством поверхностного сшивания с помощью средства для поверхностного сшивания. Обработка посредством поверхностного сшивания может обеспечивать высокую прочность геля на основе сверхвпитывающих частиц и улучшение баланса между CRC и GBP.In various aspects, the superabsorbent particles can be surface crosslinked with a surface crosslinker. The surface crosslinking treatment can provide high gel strength based on superabsorbent particles and improve the balance between CRC and GBP.

В качестве средств для поверхностного сшивающих можно применять любые традиционные поверхностно сшивающие средства (многоатомные глицидилы, многоатомные спирты, многоатомные амины, многоатомные азиридины, многоатомные изоцианаты, силановое связующее средство, алкиленкарбонат, многовалентные металлы и т.д.). Среди таких средств для поверхностного сшивания с учетом экономической эффективности и абсорбционных характеристик средство для поверхностного сшивания предпочтительно представляет собой многоатомный глицидил, многоатомный спирт или многоатомный амин. Средства для поверхностного сшивания можно применять отдельно или в виде смеси двух или более их видов.Any conventional surface crosslinkers (polyhydric glycidyls, polyhydric alcohols, polyhydric amines, polyhydric aziridines, polyhydric isocyanates, silane coupling agent, alkylene carbonate, polyvalent metals, etc.) can be used as surface crosslinkers. Among such surface crosslinkers, in view of economic efficiency and absorption characteristics, the surface crosslinker is preferably a polyhydric glycidyl, a polyhydric alcohol, or a polyhydric amine. Surface crosslinkers can be used alone or as a mixture of two or more types.

Если проводят обработку посредством поверхностного сшивания, количество (% по весу) применяемого средства для поверхностного сшивания особенным образом не ограничено, поскольку количество может изменяться в зависимости от вида средства для поверхностного сшивания, условий для сшивания, целевой эффективности и т.п. С учетом абсорбционных характеристик количество предпочтительно составляет от 0,001 до 3% по весу, более предпочтительно от 0,005 до 2% по весу и особенно предпочтительно от 0,01 до 1% по весу в пересчете на вес сверхвпитывающей частицы.If surface crosslinking treatment is carried out, the amount (% by weight) of the surface crosslinker used is not particularly limited, since the amount may vary depending on the kind of surface crosslinker, crosslinking conditions, target efficiency, and the like. Considering absorption characteristics, the amount is preferably 0.001 to 3% by weight, more preferably 0.005 to 2% by weight, and particularly preferably 0.01 to 1% by weight based on the weight of the superabsorbent particle.

Обработку посредством поверхностного сшивания проводят путем смешивания сверхвпитывающих частиц со средство или средствами для поверхностного сшивания с последующим нагреванием. Подходящие способы более подробно описаны в патентах Японии №3648553, JP-A-2003-165883, JP-A-2005-75982 и JP-A-2005-95759, каждый из которых включен в данный документ посредством ссылки в той степени, в которой они не противоречат данному документу. Смешивание сверхвпитывающего полимера со средством для поверхностного сшивания можно осуществлять с применением любого подходящего оборудования, в том числе любого традиционного оборудования (смесителя барабанного типа, смесителя шнекового типа, экструдера шнекового типа, турбулизатора, смесителя Nauta, месильной машины, смесителя проточного типа, V-образного смесителя, измельчительной машины, ленточного смесителя, смесителя воздухопроточного типа, смесителя дискового типа, конусообразного смесителя, вальцового смесителя). Средство для поверхностного сшивания можно разбавлять посредством воды и/или растворителей.The surface crosslinking treatment is carried out by mixing the superabsorbent particles with the surface crosslinking agent or agents, followed by heating. Suitable methods are described in more detail in Japanese Patent No. 3648553, JP-A-2003-165883, JP-A-2005-75982 and JP-A-2005-95759, each of which is incorporated herein by reference to the extent that they do not conflict with this document. The blending of the superabsorbent polymer with the surface crosslinker can be carried out using any suitable equipment, including any conventional equipment (drum-type mixer, screw-type mixer, screw-type extruder, turbulator, Nauta mixer, kneader, flow-type mixer, V-shaped mixer, shredder, ribbon mixer, airflow type mixer, disc type mixer, cone mixer, roller mixer). The surface crosslinker can be diluted with water and/or solvents.

Температура, при которой сверхвпитывающие частицы и средство для поверхностного сшивания смешивают, особым образом не ограничена. Температура для смешивания сверхвпитывающих частиц со средством для поверхностного сшивания предпочтительно составляет от 10 до 150°С, более предпочтительно от 20 до 100°С и наиболее предпочтительно от 25 до 80°С.The temperature at which the superabsorbent particles and the surface crosslinker are mixed is not particularly limited. The temperature for mixing the superabsorbent particles with the surface crosslinker is preferably 10 to 150°C, more preferably 20 to 100°C and most preferably 25 to 80°C.

Поверхностное сшивание сверхвпитывающей частицы можно осуществлять при нагревании после смешивания со средством для поверхностного сшивания. Температура для поверхностного сшивания предпочтительно составляет от 100 до 180°С, более предпочтительно от 110 до 175°С и наиболее предпочтительно от 120 до 170°С. Время нагревания для поверхностного сшивания может быть соответствующим образом контролировано в зависимости от температуры. В контексте эффективности абсорбции время для поверхностного сшивания предпочтительно составляет от 5 до 60 минут и более предпочтительно от 10 до 40 минут.Surface crosslinking of the superabsorbent particle can be carried out by heating after mixing with the surface crosslinker. The surface crosslinking temperature is preferably 100 to 180°C, more preferably 110 to 175°C and most preferably 120 to 170°C. The heating time for surface crosslinking can be appropriately controlled depending on the temperature. In the context of absorption efficiency, the surface crosslinking time is preferably 5 to 60 minutes, and more preferably 10 to 40 minutes.

Поверхностное сшивание сверхвпитывающих частиц можно осуществлять до и/или после процесса инверсии фаз. В контексте избегания агрегации сверхвпитывающих частиц во время процесса инверсии фаз поверхностное сшивание предпочтительно осуществляют до процесса инверсии фаз. Также, в контексте баланса между CRC и GBP поверхностное сшивание предпочтительно осуществляют после процесса инверсии фаз. Поверхностное сшивание предпочтительно осуществляют до и после процесса инверсии фаз в зависимости от приоритета сшивания.The surface crosslinking of the superabsorbent particles can be carried out before and/or after the phase inversion process. In the context of avoiding aggregation of the superabsorbent particles during the phase inversion process, surface crosslinking is preferably carried out prior to the phase inversion process. Also, in the context of the balance between CRC and GBP, surface crosslinking is preferably carried out after the phase inversion process. Surface crosslinking is preferably carried out before and after the phase inversion process depending on the crosslinking priority.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Настоящее изобретение может стать более понятным со ссылкой на нижеизложенные примеры.The present invention may be better understood with reference to the following examples.

Способы испытанияTest Methods

Свойства порPore properties

Свойства пор (например, средний диаметр пор, общая площадь пор, объемная плотность, распределение пор по размеру и пористость в процентах) сверхвпитывающих частиц можно определить с применением ртутной порометрии (также известной как внедрение ртути), хорошо известной из уровня техники. Например, можно использовать коммерчески доступный порозиметр, такой как AutoPore IV 9500 от Micrometrics. Такие устройства в целом определяют характеристики пористости путем применения различных уровней давления в отношении образца, погруженного во ртуть. Давление, необходимое для внедрения ртути в поры образца, обратно пропорционально размеру пор. Измерения можно осуществлять при исходном давлении 0,58 фунта/кв. дюйм и при конечном давлении приблизительно 60000 фунтов/кв. дюйм. Средний диаметр пор, общую площадь пор и объемную плотность можно непосредственно измерить во время испытания с внедрением ртути. Общее распределение пор по размеру можно получить из графика дифференциальной зависимости внедрения и диаметра пор (мкм). Подобным образом, пористость в процентах можно рассчитать на основе снижения объемной плотности (предполагая постоянный размер, упаковку и форму частиц), учитывая, что примерно 50% объема занято пустым пространством из-за упаковки частиц. Более конкретно, пористость в процентах можно определить в соответствии со следующим уравнением:Pore properties (eg, mean pore diameter, total pore area, bulk density, pore size distribution, and percent porosity) of superabsorbent particles can be determined using mercury porosimetry (also known as mercury intrusion), well known in the art. For example, a commercially available porosimeter such as the AutoPore IV 9500 from Micrometrics can be used. Such devices generally characterize porosity by applying different levels of pressure to a sample immersed in mercury. The pressure required to inject mercury into the pores of the sample is inversely proportional to the pore size. Measurements can be made at a reference pressure of 0.58 psi. inch and at a final pressure of approximately 60,000 psi. inch. Mean pore diameter, total pore area and bulk density can be directly measured during the mercury injection test. The overall pore size distribution can be obtained from a differential plot of intrusion versus pore diameter (µm). Similarly, percent porosity can be calculated based on the reduction in bulk density (assuming constant particle size, packing, and shape), given that approximately 50% of the volume is occupied by void space due to particle packing. More specifically, percentage porosity can be determined according to the following equation:

100 × 0,5 × [(объемная плотность контрольного образца - объемная плотность испытуемого образца)/объемная плотность контрольного образца],100 × 0.5 × [(BVD of the control sample - BVD of the test sample)/BVD of the control sample],

где объемную плотность (г/см3) определяют с помощью внедрения ртути при давлении 0,58 фунта/кв. дюйм.where the bulk density (g/cm 3 ) is determined using the introduction of mercury at a pressure of 0.58 psi. inch.

Впитывающая способностьabsorbency

Впитывающую способность сверхвпитывающих частиц можно измерить с применением испытания на впитываемость под нагрузкой («АUL»), которое представляет собой широко известное испытание для измерения способности сверхвпитывающих частиц впитывать 0,9 вес.% раствор хлорида натрия в дистиллированной воде при комнатной температуре (раствор, применяющийся при испытаниях), при этом материал находится под нагрузкой. Например, 0,16 грамма сверхвпитывающих частиц могут удерживаться в пределах 5,07 см области цилиндра для измерения впитываемости под нагрузкой («AUL») при номинальном давлении 0,01 фунта/кв. дюйм, 0,3 фунта/кв. дюйм или 0,9 фунта/кв. дюйм. Обеспечивают впитывание образцом раствора, применяющегося при испытаниях, из емкости, содержащей избыток текучей среды. В предварительно определенные интервалы времени образец взвешивают, после того как вакуумный аппарат удалил любой избыток внедренной текучей среды в цилиндре. Эти данные в отношении зависимости веса от времени, затем применяют для определения значений скорости впитывания в различные интервалы времени.The absorbency of superabsorbent particles can be measured using the Absorbency Under Load (“AUL”) test, which is a well-known test for measuring the ability of superabsorbent particles to absorb a 0.9 wt% solution of sodium chloride in distilled water at room temperature (a solution used during testing), while the material is under load. For example, 0.16 grams of superabsorbent particles can be held within a 5.07 cm area of an absorbency under load ("AUL") cylinder at a nominal pressure of 0.01 psi. inch, 0.3 psi inch or 0.9 psi inch. Allow the sample to soak up the test solution from a container containing excess fluid. At predetermined time intervals, the sample is weighed after any excess of injected fluid in the cylinder has been removed by the vacuum apparatus. This weight versus time data is then used to determine absorption rate values at various time intervals.

Как видно из фиг. 1, например, на ней показан один аспект аппарата 910, который можно применять для определения впитывающей способности. Аппарат 910 включает сборку 925 для измерения AUL, содержащую цилиндр 920, поршень 930 и грузик 990. Грузик 990 может представлять собой 100 граммовый грузик. Можно использовать колбу 960 с боковым отводом, которая оснащена резиновой пробкой 945 и трубой 955 в верхней части колбы для способствования улавливанию любой текучей среды, удаленной из образца, перед тем, как она войдет в вакуумную систему. Резиновая или пластмассовая трубка 970 может применяться для колбы 960 с боковым отводом и камеры 940 для измерения AUL. Дополнительную трубку 970 также можно применять для соединения источника вакуума (не показан) и бокового отвода 980 колбы 960. Как видно из фиг. 2, можно применять цилиндр 920 для содержания сверхвпитывающих частиц 950, и он может быть получен из акриловой трубки с внутренним диаметром один дюйм (2,54 см), подвергнутой легкой механической обработке для обеспечения концентричности. После механической обработки ткань 414 с ячейками (например, 400 меш) можно прикрепить ко дну цилиндра 920 с применением подходящего растворителя, который обеспечивает плотное приклеивание экрана на цилиндр. Поршень 930 может представлять собой 4,4 г поршень, полученный из твердого материала с диаметром 1 дюйм (2,5 см) (например, из акрилового материала), и он может быть подвергнут механической обработке для плотной посадки без застревания в цилиндре 920. Как указано выше, аппарат 910 также включает камеру 940 для измерения AUF, которая удаляет внедренную жидкость, поглощенную во время набухания сверхвпитывающих частиц 950. Данный испытательный аппарат подобен GATS (гравиметрическая система для испытания на впитываемость), доступной от М/К Systems, а также системе, описанной Lichstein на страницах 129-142 в докладах технического симпозиума INDA, март 1974 г. Также используют диск 935 с отверстиями, при этом он имеет отверстия, расположенные в области диаметром 2,5 сантиметра.As can be seen from FIG. 1, for example, shows one aspect of apparatus 910 that can be used to determine absorbency. Apparatus 910 includes an AUL measurement assembly 925 comprising a cylinder 920, a piston 930, and a weight 990. Weight 990 may be a 100 gram weight. A side arm flask 960 can be used that is fitted with a rubber stopper 945 and tube 955 at the top of the flask to help trap any fluid removed from the sample before it enters the vacuum system. Rubber or plastic tubing 970 can be used for sidearm bulb 960 and AUL measurement chamber 940. Additional tubing 970 may also be used to connect a vacuum source (not shown) to side arm 980 of bulb 960. As seen in FIG. 2, a cylinder 920 can be used to contain the superabsorbent particles 950 and can be made from a one inch ID acrylic tube lightly machined to provide concentricity. After machining, the mesh fabric 414 (eg, 400 mesh) can be attached to the bottom of the cylinder 920 using a suitable solvent that ensures the screen adheres tightly to the cylinder. Piston 930 may be a 4.4 g piston made from a 1 inch (2.5 cm) diameter hard material (e.g., acrylic) and may be machined to fit snugly without becoming stuck in cylinder 920. As above, the apparatus 910 also includes an AUF measurement chamber 940 which removes the embedded liquid absorbed during the swelling of the superabsorbent particles 950. This test apparatus is similar to the GATS (Gravimetric Absorption Test System) available from described by Lichstein on pages 129-142 in the INDA Technical Symposium Papers, March 1974. A holed disk 935 is also used, which has holes located in an area of 2.5 centimeters in diameter.

Для проведения испытания можно осуществлять следующие стадии:For testing, the following steps can be carried out:

(1) протирают внутреннюю часть цилиндра 920 для измерения AUL антистатической тканью и взвешивают цилиндр 920, грузик 990 и поршень 930;(1) wipe the inside of the AUL measuring cylinder 920 with an antistatic cloth, and weigh the cylinder 920, weight 990, and piston 930;

(2) записывают вес в виде ВЕС КОНТЕЙНЕРА в граммах до ближайшего значения в миллиграммах;(2) record the weight as CONTAINER WEIGHT in grams to the nearest value in milligrams;

(3) медленно выливают 0,16±0,005 грамма образца сверхвпитывающих частиц 950 в цилиндр 920 таким образом, чтобы частицы не контактировали с боковыми сторонами цилиндра или в противном случае они могут прилипать к стенкам цилиндра для измерения AUL;(3) slowly pour a 0.16±0.005 gram sample of superabsorbent particles 950 into cylinder 920 such that the particles do not contact the sides of the cylinder or otherwise may adhere to the walls of the AUL cylinder;

(4) взвешивают цилиндр 920, грузик 990, поршень 930 и сверхвпитывающие частицы 950 и записывают значение на весах в виде ВЕСА В СУХОМ СОСТОЯНИИ в граммах до ближайшего значения в миллиграммах;(4) weigh cylinder 920, weight 990, piston 930, and superabsorbent particles 950 and record the value on the balance as DRY WEIGHT in grams to the nearest value in milligrams;

(5) аккуратно нажимают на цилиндр 920 для измерения AUL до тех пор, пока сверхвпитывающие частицы 950 не были равномерно распределены на дне цилиндра;(5) gently press the AUL measuring cylinder 920 until the superabsorbent particles 950 are evenly distributed on the bottom of the cylinder;

(6) аккуратно помещают поршень 930 и грузик 990 в цилиндр 920;(6) gently place piston 930 and weight 990 into cylinder 920;

(7) помещают испытываемую текучую среду (0,9 вес.% водный раствор хлорида натрия) в баню с текучей средой с экраном с большими ячейками на дне;(7) placing the test fluid (0.9 wt% aqueous sodium chloride solution) in a fluid bath with a large mesh screen at the bottom;

(8) одновременно запускают таймер и помещают сверхвпитывающие частицы 950 и сборку 925 с цилиндром на экран в бане с текучей средой. Уровень в бане должен находиться на высоте, достаточной для обеспечения по меньшей мере 1 см положительного свободного пространства над основанием цилиндра;(8) simultaneously start a timer and place the superabsorbent particles 950 and cylinder assembly 925 on the screen in the fluid bath. The level in the bath should be at a height sufficient to provide at least 1 cm of positive free space above the base of the cylinder;

(9) аккуратно взбалтывают образец для высвобождения любого захваченного воздуха и обеспечивают нахождение сверхвпитывающих частиц в контакте с текучей средой;(9) gently agitate the sample to release any entrapped air and ensure that the superabsorbent particles are in contact with the fluid;

(10) удаляют цилиндр 920 из бани с текучей средой в определенный интервал времени и немедленно помещают цилиндр в вакуумный аппарат (диск 935 с отверстиями на верхней части камеры 940 для измерения AUL) и удаляют избыток внедренной текучей среды в течение 10 секунд;(10) remove the cylinder 920 from the fluid bath at a specified time interval and immediately place the cylinder in a vacuum apparatus (perforated disk 935 on top of the AUL measurement chamber 940) and remove excess injected fluid within 10 seconds;

(11) протирают наружную часть цилиндра бумажным полотенцем или тканью;(11) wipe the outside of the cylinder with a paper towel or cloth;

(12) немедленно взвешивают сборку для измерения AUL (т.е. цилиндр 920, поршень 930 и грузик 990) со сверхвпитывающими частицами и любой впитанной испытываемой текучей средой и записывают вес в виде ВЕС ВО ВЛАЖНОМ СОСТОЯНИИ в граммах до ближайшего значения в миллиграммах и интервал времени и(12) immediately weigh the AUL measurement assembly (i.e., cylinder 920, piston 930, and weight 990) with the superabsorbent particles and any imbibed test fluid and record the weight as WET WEIGHT in grams to the nearest value in milligrams and interval time and

(13) повторяют для всех необходимых интервалов времени.(13) is repeated for all required time intervals.

По меньшей мере два (2) образца в целом подвергали испытанию в каждый предварительно определенный интервал времени. Интервалы времени, как правило, составляют 15, 30, 60, 120, 300, 600, 1800 и 3600 секунд (или 0,015, 0,030, 0,060, 0,120, 0,300, 0,600, 1,8 или 3,6 килосекунды). «Впитывающую способность» сверхвпитывающих частиц в обозначенный интервал времени рассчитывают в граммах жидкости на грамм сверхвпитывающего материала с помощью следующей формулы:At least two (2) samples in total were tested at each predetermined time interval. Time intervals are typically 15, 30, 60, 120, 300, 600, 1800, and 3600 seconds (or 0.015, 0.030, 0.060, 0.120, 0.300, 0.600, 1.8, or 3.6 kiloseconds). The "absorbency" of the superabsorbent particles in the indicated time interval is calculated in grams of liquid per gram of superabsorbent material using the following formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

Скорость впитыванияAbsorption rate

«Скорость впитывания» сверхвпитывающих частиц можно определить в обозначенный интервал времени путем деления впитывающей способности (г/г), описанной выше, на конкретный интервал времени (килосекунда, кс), представляющий интерес, такой как 0,015, 0,030, 0,060, 0,120, 0,300, 0,600, 1,8 или 3,6 килосекунды.The "absorption rate" of superabsorbent particles can be determined in a designated time interval by dividing the absorbency (g/g) described above by the specific time interval (kilosecond, ks) of interest, such as 0.015, 0.030, 0.060, 0.120, 0.300, 0.600, 1.8 or 3.6 kiloseconds.

Удерживающая способность при центрифугировании (CRC)Centrifugation Retention Rate (CRC)

В испытании на удерживающую способность при центрифугировании (CRC) измеряют способность сверхвпитывающих частиц удерживать жидкость после насыщения и подвергания центрифугированию в контролируемых условиях.The Centrifuge Retention (CRC) test measures the ability of superabsorbent particles to retain liquid after being saturated and subjected to centrifugation under controlled conditions.

Полученную удерживающую способность выражают в граммах удерживаемой жидкости на грамм веса образца (г/г). Образец, подлежащий испытанию, получают из частиц, предварительно просеянных через сито с размером ячеек 30 меш по американскому стандарту и удерживаемых на сите с размером ячеек 50 меш по американскому стандарту. Частицы можно предварительно просеивать вручную или автоматически и их хранят в герметичном контейнере до испытания. Удерживающую способность измеряют путем помещения 0,2±0,005 грамма предварительно просеянного образца в водопроницаемый пакетик, который будет содержать образец, при этом обеспечивая свободное впитывание образцом раствора, применяющегося при испытаниях (0,9 весового процента хлорида натрия в дистиллированной воде). Может быть подходящим термосклеиваемый материал для чайного пакетика, такой как модель с обозначением 1234Т термосклеиваемой фильтровальной бумаги. Пакетик образуют посредством сгибания образца 5 дюймов на 3 дюйма из материала пакетика пополам и термического склеивания двух открытых кромок с образованием прямоугольного пакета 2,5 дюйма на 3 дюйма. Склеиваемые швы могут составлять приблизительно 0,25 дюйма внутри кромки материала. После размещения образца внутри пакета, оставшаяся открытая кромка пакета также может термически склеиваться. Пустые пакетики также могут изготавливаться для выполнения функции контрольных образцов. Для испытания получали три образца (например, заполненные и герметичные пакетики). Заполненные пакетики подвергают испытанию в пределах трех минут после получения, если только их немедленно не помещают в герметичный контейнер, в этом случае заполненные пакетики необходимо подвергать испытанию в пределах тридцати минут после получения.The retention capacity obtained is expressed as grams of retained fluid per gram of sample weight (g/g). The sample to be tested is prepared from particles previously sieved through a 30 mesh US standard sieve and held on a 50 mesh US standard sieve. Particles may be pre-sieved manually or automatically and stored in a sealed container until testing. The holding power is measured by placing 0.2 ± 0.005 grams of the pre-sieved sample in a permeable bag that will contain the sample, while allowing the sample to freely absorb the test solution (0.9 weight percent sodium chloride in distilled water). A heat sealable tea bag material such as model designation 1234T heat seal filter paper may be suitable. The pouch is formed by folding a 5 inch by 3 inch sample of pouch material in half and heat sealing the two open edges to form a 2.5 inch by 3 inch rectangular pouch. Bonded seams may be approximately 0.25 inches inside the edge of the material. After placing the sample inside the bag, the remaining open edge of the bag can also be thermally sealed. Empty pouches can also be made to serve as reference samples. Three samples were prepared for testing (eg filled and sealed sachets). Filled sachets are tested within three minutes of receipt, unless they are immediately placed in a sealed container, in which case the filled sachets must be tested within thirty minutes of receipt.

Пакетики помещают между двумя покрытыми TEFLON® стекловолоконными экранами с 3 дюймовыми отверстиями (Taconic Plastics, Inc., Петерсбург, Нью-Йорк) и погружают в сосуд с раствором, применяющимся при испытаниях, при 23°С, убедившись, что экраны удерживаются до тех пор, пока пакетики не будут полностью смочены. После смачивания образцы остаются в растворе в течение приблизительно 30±1 минута, по истечению которых их удаляют из раствора и временно кладут на невпитывающую плоскую поверхность. Для нескольких испытаний сосуд необходимо опустошить и повторно заполнить свежим раствором, применяющимся при испытаниях, после насыщения 24 пакетиков в сосуде.The sachets are placed between two TEFLON® coated 3 inch glass fiber screens (Taconic Plastics, Inc., Petersburg, NY) and immersed in a vessel of test solution at 23°C, making sure the screens are held until until the sachets are completely moistened. After wetting, the samples remain in the solution for approximately 30 ± 1 minutes, after which they are removed from the solution and temporarily placed on a non-absorbent flat surface. For several tests, the vial must be emptied and refilled with fresh test solution after saturation of 24 sachets in the vial.

Влажные пакетики затем помещают в корзину подходящей центрифуги, способной подвергнуть образцы перегрузке, составляющей приблизительно 350 g. Одной подходящей центрифугой является Heraeus LaboFuge 400, содержащая корзину для сбора воды, цифровой тахометр и подвергнутую механической обработке дренажную корзину, выполненную с возможностью удерживания образцов в пакетиках и слива из них раствора. Если центрифугированию подвергают несколько образцов, образцы можно размещать в противоположных положениях в центрифуге для уравновешивания корзины при вращении. Пакетики (в том числе влажные пустые пакетики) подвергают центрифугированию при приблизительно 1600 об/мин (например, для достижения перегрузки приблизительно 350 g) в течение 3 минут. Пакетики извлекают и взвешивают, при этом пустые пакетики (контрольные образцы) взвешивают первыми с последующим взвешиванием пакетиков, содержащих образцы. Количество раствора, удерживаемого образцом, с учетом раствора, удерживаемого самим пакетиком, представляет собой удерживающую способность при центрифугировании (CRC) образца, выраженную в виде граммов текучей среды на грамм образца. Более конкретно, удерживающую способность при центрифугировании определяют как:The wet sachets are then placed in a basket of a suitable centrifuge capable of subjecting the samples to an overload of approximately 350 g. One suitable centrifuge is the Heraeus LaboFuge 400, which contains a water collection basket, a digital tachometer, and a machined drain basket configured to hold samples in bags and drain solution from them. If multiple samples are being centrifuged, the samples can be placed in opposite positions in the centrifuge to balance the basket as it rotates. The sachets (including wet empty sachets) are centrifuged at approximately 1600 rpm (eg to achieve an overload of approximately 350 g) for 3 minutes. The sachets are removed and weighed, with the empty sachets (controls) being weighed first, followed by the weighing of the sachets containing the samples. The amount of solution retained by the sample, taking into account the solution retained by the bag itself, is the centrifuge retention capacity (CRC) of the sample, expressed as grams of fluid per gram of sample. More specifically, centrifugation retention is defined as:

Вес пакетика с образцом после центрифугирования - Вес пустого пакетика после центрифугирования - Вес сухого образцаWeight of sample bag after centrifugation - Weight of empty bag after centrifugation - Weight of dry sample

Вес сухого образцаDry sample weight

Подвергают испытанию три образца и результаты усредняют для определения удерживающей способности (CRC) сверхвпитывающего материала. Образцы подвергают испытанию при 23°С и 50% относительной влажности.Three samples are tested and the results are averaged to determine the retention capacity (CRC) of the superabsorbent material. Samples are tested at 23°C and 50% relative humidity.

Время остановки вихряWhirlwind stop time

Время остановки вихря представляет собой количество времени в секундах, необходимое для того, чтобы предварительно определенная масса сверхвпитывающих частиц остановила вихрь, созданный путем перемешивания 50 миллилитров 0,9 процентного по весу раствора хлорида натрия при 600 оборотах в минуту на плите магнитной мешалки. Время, необходимое для остановки вихря, является указателем скорости впитывания в состоянии свободного набухания для частиц. Испытание на время остановки вихря можно осуществлять при температуре 23°С и относительной влажности 50% в соответствии со следующей процедурой.The vortex stop time is the amount of time, in seconds, required for a predetermined mass of superabsorbent particles to stop the vortex created by agitating 50 milliliters of 0.9 weight percent sodium chloride solution at 600 rpm on a magnetic stirrer plate. The time it takes for the vortex to stop is indicative of the free-swell soak rate for the particles. The vortex stop time test can be performed at 23°C and 50% relative humidity according to the following procedure.

(1) Отмеряют 50 миллилитров (±0,01 миллилитра) 0,9 процентного по весу раствора хлорида натрия в лабораторный стакан объемом 100 миллилитров.(1) Measure 50 milliliters (±0.01 milliliters) of 0.9 percent by weight sodium chloride solution into a 100 milliliter beaker.

(2) Помещают покрытый TEFLON® якорь магнитной мешалки без колец (такой как якорь, коммерчески доступный под торговым названием марки S/P® для одной упаковки круглых якорей мешалки с удаляемым опорным кольцом) с размерами 7,9 миллиметра × 32 миллиметра в лабораторный стакан.(2) Place a 7.9 mm × 32 mm TEFLON® coated magnetic stirrer arm without rings (such as the armature commercially available under the brand name S/P® for one package of round stirrer arms with a removable support ring) in a beaker. .

(3) Устанавливают программу плиты магнитной мешалки (такой как плита, коммерчески доступная под торговым названием DATAPLATE®, модель №721) на 600 оборотов в минуту.(3) Set the program of the magnetic stirrer plate (such as the plate commercially available under the trade name DATAPLATE® Model No. 721) to 600 rpm.

(4) Помещают лабораторный стакан в центр плиты магнитной мешалки так, чтобы якорь магнитной мешалки активировался. Нижняя часть вихря должна находиться около верхней части якоря мешалки. Сверхвпитывающие частицы предварительно просеивают через сито с размером ячеек 30 меш по американскому стандарту (отверстия 0,595 миллиметра) и удерживают на сите с размером ячеек 50 меш по американскому стандарту (отверстия 0,297 миллиметра).(4) Place the beaker in the center of the magnetic stirrer plate so that the magnetic stirrer armature is activated. The bottom of the vortex should be near the top of the agitator armature. The superabsorbent particles are pre-screened through a 30 mesh US sieve (0.595 mm openings) and held on a 50 mesh US sieve (0.297 mm openings).

(5) Взвешивают необходимую массу сверхвпитывающих частиц, подлежащих испытанию, на бумаге для взвешивания.(5) Weigh the required mass of the superabsorbent particles to be tested on the weighing paper.

(6) При перемешивании раствора хлорида натрия быстро выливают впитывающий полимер, подлежащий испытанию, в солевой раствор и запускают секундомер. Сверхвпитывающие частицы, подлежащие испытанию, необходимо добавлять в солевой раствор между центром вихря и стенкой лабораторного стакана.(6) While stirring the sodium chloride solution, quickly pour the absorbent polymer to be tested into the saline solution and start the stopwatch. The superabsorbent particles to be tested must be added to the saline solution between the center of the vortex and the wall of the beaker.

(7) Останавливают секундомер, когда поверхность солевого раствора становиться плоской, и записывают время. Время, записанное в секундах, приведено как время остановки вихря.(7) Stop the stopwatch when the surface of the brine becomes flat and record the time. The time recorded in seconds is given as the stop time of the vortex.

Испытание на проницаемость слоя геля в состоянии свободного набухания (GBP)Free-swell gel layer permeability test (GBP)

Как применяется в данном документе испытание на проницаемость слоя геля в состоянии свободного набухания (GBP) определяет проницаемость набухшего слоя сверхвпитывающего материала при условиях, обычно называемых условия «свободного набухания». Термин «свободное набухание» означает, что обеспечивается набухание сверхвпитывающего материала без ограничивающей набухание нагрузки во время впитывания раствора, применяющегося при испытаниях, как будет описано. Данное испытание описано в публикации патента США №2010/0261812, выданном Qin, который включен в данный документ посредством ссылки на него. Например, можно использовать испытательный аппарат, который содержит контейнер для образца и поршень, который может включать цилиндрический вал LEXAN, содержащий концентрическое цилиндрическое отверстие, просверленное вниз по продольной оси вала. Оба конца вала могут быть подвергнуты механической обработке с обеспечением верхнего и нижнего концов. Грузик может находиться на одном конце, который содержит цилиндрическое отверстие, просверленное через по меньшей мере часть его центра. Круглая головка поршня может быть расположена на другом конце и обеспечена концентрическим внутренним кольцом из семи отверстий, каждый из которых характеризуется диаметром приблизительно 0,95 см, и концентрическим наружным кольцом из четырнадцати отверстий, каждое из которых характеризуется диаметром приблизительно 0,95 см. Отверстия просверлены от верхней части к нижней части головки поршня. Нижняя часть головки поршня также может быть покрыта биаксиально растянутым экраном из нержавеющей стали с ячейками. Контейнер для образца может содержать цилиндр и решетчатый экран из нержавеющей стали с размером ячеек 100 меш, который биаксиально растянут до натяжения и прикреплен к нижнему концу цилиндра. Сверхвпитывающие частицы могут поддерживаться на экране в цилиндре во время испытания.As used herein, the free swell gel layer (GBP) test measures the permeability of a swollen layer of superabsorbent material under conditions commonly referred to as "free swell" conditions. The term "free swelling" means that the superabsorbent material is allowed to swell without a swelling-limiting load during the absorption of the test solution, as will be described. This test is described in Qin US Patent Publication No. 2010/0261812, which is incorporated herein by reference. For example, a test apparatus may be used that includes a sample container and a piston that may include a LEXAN cylindrical shaft containing a concentric cylindrical hole drilled down the longitudinal axis of the shaft. Both ends of the shaft can be machined to provide top and bottom ends. The weight may be at one end which contains a cylindrical hole drilled through at least a portion of its center. A round piston head may be positioned at the other end and provided with a concentric inner ring of seven holes each having a diameter of approximately 0.95 cm and a concentric outer ring of fourteen holes each having a diameter of approximately 0.95 cm. from the top to the bottom of the piston head. The bottom of the piston head can also be covered with a biaxially stretched stainless steel mesh screen. The sample container may comprise a cylinder and a 100 mesh stainless steel screen that is biaxially stretched to tension and attached to the lower end of the cylinder. The superabsorbent particles may be maintained on the screen in the cylinder during the test.

Цилиндр может быть расточен из прозрачного стержня LEXAN или эквивалентного материала, или он может быть вырезан из трубки LEXAN или эквивалентного материала, и он характеризуется внутренним диаметром приблизительно 6 см (например, площадь поперечного сечения приблизительно 28,27 см2), толщиной стенок приблизительно 0,5 см и высотой примерно 5 см. Сливные отверстия могут быть образованы в боковой стенке цилиндра на высоте примерно 4,0 см выше от экрана для обеспечения слива жидкости из цилиндра, чтобы таким образом поддерживать уровень текучей среды в контейнере для образца на примерно 4,0 см выше экрана. Головку поршня можно изготавливать из стержня LEXAN или эквивалентного материала, и она характеризуется высотой примерно 16 мм и таким диаметром, чтобы она помещалась в цилиндр с минимальным зазором между стенками, но при этом все еще свободно двигалась. Вал можно изготавливать из стержня LEXAN или эквивалентного материала, и он характеризуется наружным диаметром приблизительно 2,22 см и внутренним диаметром приблизительно 0,64 см. Верхний конец вала характеризуется длиной примерно 2,54 см и диаметром примерно 1,58 см, образуя кольцевой заплечик для поддержки кольцевого грузика. Кольцевой грузик, в свою очередь, характеризуется внутренним диаметром приблизительно 1,59 см, так что он двигается на верхний конец вала и остается на кольцевом заплечике, образованном на нем. Кольцевой грузик может быть изготовлен из нержавеющей стали или из других подходящих материалов, устойчивых к коррозии в присутствии раствора, применяющегося при испытаниях, который представляет собой 0,9 вес.% раствор хлорида натрия в дистиллированной воде. Общий вес поршня и кольцевого грузика равняется примерно 596 грамм, что соответствует давлению, прилагаемому к образцу, составляющему приблизительно 0,3 фунта на квадратный дюйм или приблизительно 20,7 дина/см2, при площади образца приблизительно 28,27 см2. При протекании раствора, применяющегося при испытаниях, через испытательный аппарат во время испытания, описанного ниже, контейнер для образца в целом располагается на жестком поддерживающем экране из нержавеющей стали с ячейками 16 меш. В качестве альтернативы контейнер для образца может располагаться на поддерживающем кольце, с диаметром по сути таким же, что и цилиндр, так что поддерживающее кольцо не затрудняет поток из нижней части контейнера.The cylinder may be bored from a transparent LEXAN rod or equivalent material, or it may be cut from a LEXAN tubing or equivalent material, and it has an internal diameter of approximately 6 cm (for example, a cross-sectional area of approximately 28.27 cm 2 ), a wall thickness of approximately 0 .5 cm and a height of about 5 cm. Drain holes may be formed in the side wall of the cylinder at a height of about 4.0 cm above the screen to allow liquid to drain from the cylinder, thereby maintaining the fluid level in the sample container at about 4.0 cm. 0 cm above the screen. The piston head can be made from a LEXAN rod or equivalent and is approximately 16 mm high and has a diameter such that it fits into the cylinder with minimal wall clearance, yet still moves freely. The shaft may be made from a LEXAN rod or equivalent material and has an outer diameter of approximately 2.22 cm and an inner diameter of approximately 0.64 cm. The top end of the shaft is approximately 2.54 cm long and approximately 1.58 cm in diameter, forming an annular shoulder to support the ring weight. The annular weight, in turn, has an internal diameter of approximately 1.59 cm, so that it moves to the upper end of the shaft and remains on the annular shoulder formed thereon. The ring weight may be made of stainless steel or other suitable materials resistant to corrosion in the presence of the test solution, which is a 0.9% by weight solution of sodium chloride in distilled water. The combined weight of the piston and ring weight is about 596 grams, which corresponds to a pressure applied to the sample of about 0.3 psi or about 20.7 dynes/cm 2 , for a sample area of about 28.27 cm 2 . With the test solution flowing through the test apparatus during the test described below, the sample container rests as a whole on a rigid 16 mesh stainless steel support screen. Alternatively, the sample container may rest on a support ring substantially the same diameter as the cylinder, such that the support ring does not impede flow from the bottom of the container.

Для проведения испытания на проницаемость слоя геля в условиях «свободного набухания» поршень с расположенным на нем грузиком помещают в пустой контейнер для образца и измеряют высоту от нижней части грузика до верхней части цилиндра с применением штангенциркуля или подходящего измерительного устройства с точностью 0,01 мм. Высоту каждого контейнера для образца можно измерять пустым, и какой поршень и грузик применяют можно отслеживать при применении нескольких испытательных аппаратов. Одинаковые поршень и грузик можно применять для измерения при последующем набухании образца после насыщения. Образец, подлежащий испытанию, получают из сверхвпитывающих частиц, предварительно просеянных через сито с размером ячеек 30 меш по американскому стандарту и удерживаемых на сите с размером ячеек 50 меш по американскому стандарту. Частицы могут быть предварительно просеяны вручную или автоматически. Примерно 0,9 грамма образца помещают в контейнер для образца, и контейнер без поршня и грузика в нем затем погружают в раствор, применяющийся при испытаниях, в течение периода времени приблизительно 60 минут для обеспечения насыщения образца и обеспечения набухания образца без любой ограничивающей нагрузки. По истечении данного периода поршень и грузик в сборе помещают на насыщенный образец в контейнере для образца и затем контейнер для образца, поршень, грузик и образец удаляют из раствора. Толщину насыщенного образца определяют путем измерения снова высоты от нижней части грузика до верхней части цилиндра с применением того же штангенциркуля или толщиномера, что использовался ранее, при условии, что нулевая точка не была изменена с исходного измерения высоты. Измерение высоты, полученное от измерения пустого контейнера для образца, поршня и грузика, вычитают из измерения высоты, полученного после насыщения образца. Полученное значение является толщиной или высотой «Н» набухшего образца.To perform the gel layer permeability test under “free swelling” conditions, place the plunger with weight on it in an empty sample container and measure the height from the bottom of the weight to the top of the cylinder using a caliper or suitable measuring device to an accuracy of 0.01 mm. The height of each sample container can be measured empty, and which plunger and weight is used can be tracked when multiple testers are used. The same piston and weight can be used to measure the subsequent swelling of the sample after saturation. The sample to be tested is prepared from superabsorbent particles previously sieved through a 30 mesh US standard sieve and retained on a 50 mesh US standard sieve. Particles can be pre-sifted manually or automatically. Approximately 0.9 grams of the sample is placed in the sample container, and the container, without the plunger and weight in it, is then immersed in the test solution for a period of approximately 60 minutes to ensure that the sample is saturated and that the sample swells without any limiting load. After this period, the piston and weight assembly is placed on the saturated sample in the sample container and then the sample container, piston, weight and sample are removed from the solution. The thickness of the saturated sample is determined by measuring again the height from the bottom of the weight to the top of the cylinder using the same caliper or feeler gauge as used previously, provided that the zero point has not been changed from the original height measurement. The height measurement obtained from the measurement of the empty sample container, plunger and weight is subtracted from the height measurement obtained after the sample has been saturated. The resulting value is the thickness or height "H" of the swollen sample.

Измерение проницаемости начинают путем подачи потока раствора, применяющегося при испытаниях, в контейнер для образца с насыщенным образцом, поршнем и грузиком внутри. Скорость потока раствора, применяющегося при испытаниях, в контейнере регулируют для поддержания высоты текучей среды на приблизительно 4,0 см выше нижней части контейнера для образца. Количество раствора, проходящего через образец, в зависимости от времени измеряют гравиметрически. Точки данных собирают каждую секунду в течение по меньшей мере двадцати секунд, как только уровень текучей среды стабилизировался и поддерживается на высоте приблизительно 4,0 см. Скорость потока, Q, через набухший образец определяют в единицах грамм/секунду (г/с) посредством линейного приближения методом наименьших квадратов потока текучей среды, проходящей через образец (в граммах) в зависимости от времени (в секундах). Проницаемость получают с помощью следующего уравнения:The measurement of permeability is started by introducing the flow of the test solution into a sample container with a saturated sample, a plunger and a weight inside. The flow rate of the test solution in the container is adjusted to maintain the fluid height approximately 4.0 cm above the bottom of the sample container. The amount of solution passing through the sample as a function of time is measured gravimetrically. Data points are collected every second for at least twenty seconds once the fluid level has stabilized and is maintained at a height of approximately 4.0 cm. The flow rate, Q, through the swollen sample is determined in units of grams/second (g/s) by linear least-squares approximation of fluid flow through the sample (in grams) versus time (in seconds). The permeability is obtained using the following equation:

Figure 00000003
Figure 00000003

гдеwhere

К = проницаемость (дарси),K = permeability (darcy),

Q = скорость потока (г/сек.),Q = flow rate (g/s),

Н = высота образца (см),H = sample height (cm),

Мю = вязкость жидкости (пуаз) (примерно 1 сантипуаз для раствора, применяющегося при испытаниях, применяемого в данном испытании),Mu = fluid viscosity (poise) (approximately 1 centipoise for the test solution used in this test),

А = площадь поперечного сечения для потока жидкости (см),A = cross-sectional area for fluid flow (cm),

Ро = плотность жидкости (г/см3) (примерно 1 г/см3 для раствора, применяющегося при испытаниях, применяемого в данном испытании) иPo = liquid density (g/cm 3 ) (about 1 g/cm 3 for the test solution used in this test) and

Р = гидростатическое давление (дин/см2) (обычно примерно 3923 дин/см2), которое может быть рассчитано из Po*g*h, где Ро = плотность жидкости (г/см3), g = гравитационное ускорение, номинально 981 см/сек.2, и h = высота жидкости, например, 4,0 см.P = hydrostatic pressure (dynes/cm 2 ) (typically about 3923 dynes/cm 2 ) which can be calculated from Po*g*h where Po = fluid density (g/cm 3 ), g = gravitational acceleration, nominally 981 cm/sec. 2 , and h = liquid height, for example 4.0 cm.

Подвергали испытанию минимум три образца и результаты усредняли для определения проницаемости слоя геля в состоянии свободного набухания для образца. Образцы подвергают испытанию при 23°С и 50% относительной влажности.A minimum of three samples were tested and the results were averaged to determine the permeability of the free-swelling gel layer for the sample. Samples are tested at 23°C and 50% relative humidity.

Пример 1Example 1

Изначально обеспечивали 15,00 грамма коммерчески доступных сверхвпитывающих частиц из полиакрилата со сшитой поверхностью, которые характеризовались исходным временем остановки вихря 35 секунд, CRC 27,5 г/г и GBP 48 дарси. Частицы набухали в избытке хорошего растворителя (т.е. солевого раствора) в течение 60 минут с достижением равновесной набухаемости. Затем избыток солевого раствора сливали и внедренную жидкость удаляли с применением методики вакуумной фильтрации. Система вакуумной фильтрации включала воронку Бюхнера, увлажненную фильтровальную бумагу, колбу Бюхнера, резиновую пробку и вакуумную трубку. Набухшие сверхвпитывающих частицы затем вручную переносили в 1 кг метанола высокой степени чистоты, соответствующей стандарту ACS, при постоянном перемешивании в лабораторном стакане из стекла типа пирекс объемом 2 л. Перемешивание осуществляли с помощью якоря магнитной мешалки с размерами L=5 см, D=0,9 см и скоростью перемешивания 800-1000 об./мин. Через 30 минут смесь растворителей сливали и к сверхвпитывающим частицам добавляли еще 1 кг свежего метанола. Через 30 минут смесь растворителей снова сливали и сверхвпитывающие частицы переносили в тефлоновые чашки Петри и высушивали в течение 1 часа в печи с принудительной подачей воздуха при 85°С. Затем сверхвпитывающие частицы переносили в вакуумную печь с полным высушиванием и удалением остаточного метанола. Высушивание осуществляли при температуре 120-140°С и давлении 30 дюймов рт.ст. в течение 4 часов. Высушенные сверхвпитывающие частицы затем регулировали с применением набора сит с размером ячеек 45-850 микрон. Частицы с размером 300-600 микрон в диаметре собирали для дополнительной оценки.Initially, 15.00 grams of commercially available superabsorbent crosslinked polyacrylate particles were provided, which had an initial vortex stop time of 35 seconds, a CRC of 27.5 g/g, and a GBP of 48 darcy. The particles were swollen in excess of a good solvent (ie saline) for 60 minutes to achieve equilibrium swelling. The excess brine was then drained off and the embedded fluid was removed using a vacuum filtration technique. The vacuum filtration system included a Buchner funnel, moistened filter paper, a Buchner flask, a rubber stopper, and a vacuum tube. The swollen superabsorbent particles were then manually transferred into 1 kg of ACS high purity methanol with constant stirring in a 2 L Pyrex glass beaker. Stirring was carried out using a magnetic stirrer arm with dimensions L=5 cm, D=0.9 cm and a stirring speed of 800-1000 rpm. After 30 minutes, the solvent mixture was decanted and another 1 kg of fresh methanol was added to the superabsorbent particles. After 30 minutes, the solvent mixture was decanted again and the superabsorbent particles were transferred to Teflon Petri dishes and dried for 1 hour in a forced air oven at 85°C. The superabsorbent particles were then transferred to a vacuum oven with complete drying and removal of residual methanol. Drying was carried out at a temperature of 120-140°C and a pressure of 30 inches of mercury. within 4 hours. The dried superabsorbent particles were then adjusted using a set of sieves with a mesh size of 45-850 microns. Particles with a size of 300-600 microns in diameter were collected for additional evaluation.

Пример 2Example 2

Частицы образовывали как описано в примере 1, за исключением того, что применяли этанол высокой степени чистоты, соответствующей стандарту ACS, 200 пруф во время стадии замены растворителя/осадителя.Particles were formed as described in Example 1, except that ACS 200 proof high purity ethanol was used during the solvent/non-solvent exchange step.

Пример 3Example 3

Частицы образовывали как описано в примере 1, за исключением того, что применяли изопропиловый спирт во время стадии замены растворителя/осадителя.Particles were formed as described in Example 1, except that isopropyl alcohol was used during the solvent/non-solvent exchange step.

Пример 4Example 4

Частицы образовывали как описано в примере 1, за исключением того, что применяли ацетон во время стадии замены растворителя/осадителя.Particles were formed as described in Example 1, except that acetone was used during the solvent/non-solvent exchange step.

Также определяли различные свойства пор для примеров 1-4 с применением испытания, описанного выше. Распределение пор по размеру для образцов показано на фиг. 4-8, и результаты представлены в таблице ниже.Also determined the various properties of the pores for examples 1-4 using the test described above. The pore size distribution for the samples is shown in FIG. 4-8 and the results are presented in the table below.

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Пример 5Example 5

Частицы образовывали как описано в примере 2, за исключением того, что частицы изначально набухали в 5 вес.% растворе хлорида натрия.The particles were formed as described in example 2, except that the particles were initially swollen in 5 wt.% sodium chloride solution.

Пример 6Example 6

Частицы образовывали как описано в примере 2, за исключением того, что частицы изначально набухали в 10 вес.% растворе хлорида натрия.The particles were formed as described in example 2, except that the particles were initially swollen in 10 wt.% sodium chloride solution.

Пример 7Example 7

Частицы образовывали как описано в примере 2, за исключением того, что частицы изначально набухали в 15 вес.% растворе хлорида натрия.The particles were formed as described in example 2, except that the particles were initially swollen in 15 wt.% sodium chloride solution.

Пример 8Example 8

Частицы образовывали как описано в примере 2, за исключением того, что частицы изначально набухали в 20 вес.% растворе хлорида натрия.The particles were formed as described in example 2, except that the particles were initially swollen in a 20 wt.% solution of sodium chloride.

Пример 9Example 9

Частицы образовывали как описано в примере 2, за исключением того, что частицы изначально набухали в 30 вес.% растворе этанола высокой степени чистоты, соответствующей стандарту ACS, 200 пруф в деионизованной воде.Particles were formed as described in example 2, except that the particles were initially swollen in a 30 wt.% solution of high purity ethanol, corresponding to the ACS standard, 200 proof in deionized water.

Пример 10Example 10

Частицы образовывали как описано в примере 2, за исключением того, что частицы изначально набухали в 40 вес.% растворе этанола высокой степени чистоты, соответствующей стандарту ACS, 200 пруф в деионизованной воде.Particles were formed as described in example 2, except that the particles were initially swollen in a 40 wt.% solution of high purity ethanol, corresponding to the ACS standard, 200 proof in deionized water.

Пример 11Example 11

Частицы образовывали как описано в примере 2, за исключением того, что частицы изначально набухали в 50 вес.% растворе этанола высокой степени чистоты, соответствующей стандарту ACS, 200 пруф в деионизованной воде.Particles were formed as described in Example 2, except that the particles were initially swollen in a 50 wt.% solution of high purity ethanol, corresponding to the ACS standard, 200 proof in deionized water.

Пример 12Example 12

Частицы образовывали как описано в примере 2, за исключением того, что частицы изначально набухали в 60 вес.% растворе этанола высокой степени чистоты, соответствующей стандарту ACS, 200 пруф в деионизованной воде.Particles were formed as described in example 2, except that the particles were initially swollen in a 60 wt.% solution of high purity ethanol, corresponding to the ACS standard, 200 proof in deionized water.

Пример 13Example 13

Частицы образовывали как описано в примере 2, за исключением того, что частицы изначально набухали в 80 вес.% растворе этанола высокой степени чистоты, соответствующей стандарту ACS, 200 пруф в деионизованной воде.Particles were formed as described in example 2, except that the particles were initially swollen in 80 wt.% solution of high purity ethanol, corresponding to the ACS standard, 200 proof in deionized water.

Пример 14Example 14

Частицы образовывали как описано в примере 1, за исключением того, что время замены растворителя/осадителя снижали от 30 мин до 15 мин на стадию.Particles were formed as described in Example 1, except that the solvent/non-solvent exchange time was reduced from 30 minutes to 15 minutes per step.

Пример 15Example 15

Частицы образовывали как описано в примере 1, за исключением того, что время замены растворителя/осадителя снижали от 30 мин до 5 мин на стадию.Particles were formed as described in Example 1, except that the solvent/non-solvent exchange time was reduced from 30 minutes to 5 minutes per step.

Пример 16Example 16

Частицы образовывали как описано в примере 1, за исключением того, что количество метанола снижали от 1 кг до 0,5 кг на стадию.The particles were formed as described in example 1, except that the amount of methanol was reduced from 1 kg to 0.5 kg per stage.

Пример 17Example 17

Частицы образовывали как описано в примере 16, за исключением того, что время замены растворителя/плохого растворителя снижали от 30 минут до 15 минут.Particles were formed as described in Example 16, except that the solvent/poor solvent change time was reduced from 30 minutes to 15 minutes.

Пример 18Example 18

Частицы образовывали как описано в примере 16, за исключением того, что время замены растворителя/плохого растворителя снижали от 30 минут до 5 минут.Particles were formed as described in Example 16, except that the solvent/poor solvent change time was reduced from 30 minutes to 5 minutes.

Пример 19Example 19

15,00 грамм тех же сверхвпитывающих частиц, обеспеченных в примере 1, вручную переносили в 1 кг метанола высокой степени чистоты, соответствующей стандарту ACS, при постоянном перемешивании в лабораторном стакане из стекла типа пирекс объемом 2 л. Перемешивание осуществляли с помощью якоря магнитной мешалки с размерами L=5 см, D=0,9 см и скоростью перемешивания 800-1000 об/мин. Через 30 минут смесь растворителей сливали и к сверхвпитывающим частицам добавляли еще 1 кг свежего метанола. Через 30 минут смесь растворителей снова сливали и сверхвпитывающие частицы переносили в тефлоновые чашки Петри и высушивали в течение 1 часа в печи с принудительной подачей воздуха при 85°С. Затем сверхвпитывающие частицы переносили в вакуумную печь с полным высушиванием и удалением остаточного метанола. Высушивание осуществляли при температуре 120-140°С и давлении 30 дюймов рт.ст. в течение 4 часов. Высушенные сверхвпитывающие частицы затем регулировали с применением набора сит с размером ячеек 45-850 микрон. Частицы с размером 300-600 микрон в диаметре собирали для дополнительной оценки.15.00 grams of the same superabsorbent particles provided in Example 1 were manually transferred into 1 kg of ACS high purity methanol with constant stirring in a 2 L Pyrex glass beaker. Stirring was carried out using a magnetic stirrer arm with dimensions L=5 cm, D=0.9 cm and a stirring speed of 800-1000 rpm. After 30 minutes, the solvent mixture was decanted and another 1 kg of fresh methanol was added to the superabsorbent particles. After 30 minutes, the solvent mixture was decanted again and the superabsorbent particles were transferred to Teflon Petri dishes and dried for 1 hour in a forced air oven at 85°C. The superabsorbent particles were then transferred to a vacuum oven with complete drying and removal of residual methanol. Drying was carried out at a temperature of 120-140°C and a pressure of 30 inches of mercury. within 4 hours. The dried superabsorbent particles were then adjusted using a set of sieves with a mesh size of 45-850 microns. Particles with a size of 300-600 microns in diameter were collected for additional evaluation.

Пример 20Example 20

Частицы образовывали как описано в примере 19, за исключением того, что применяли этанол высокой чистоты для промывания сверхвпитывающих частиц.Particles were formed as described in Example 19, except that high purity ethanol was used to wash the superabsorbent particles.

Пример 21Example 21

Частицы образовывали как описано в примере 19, за исключением того, что применяли изопропиловый спирт высокой чистоты для промывания сверхвпитывающих частиц.Particles were formed as described in Example 19, except that high purity isopropyl alcohol was used to wash the superabsorbent particles.

Пример 22Example 22

Частицы образовывали как описано в примере 19, за исключением того, что применяли ацетон высокой чистоты для промывания сверхвпитывающих частиц.Particles were formed as described in Example 19, except that high purity acetone was used to wash the superabsorbent particles.

Пример 23Example 23

При перемешивании 100 грамм полученных сверхвпитывающих частиц в примере 1 при высокой скорости (с применением «высокоскоростного турбулизатора для перемешивания», изготовленного Hosokawa Micron Corporation при скорости 2000 об/мин) добавляли смешанную жидкость, полученную посредством смешивания 0,14 грамма диглицидилового эфира этиленгликоля, 3,43 грамма пропиленгликоля и 3,43 грамма воды, посредством распыления и равномерно перемешивали. Затем обеспечивали отстаивание смеси при 150°С в течение 30 минут для завершения поверхностного сшивания, за счет чего обеспечивается формирование сверхвпитывающих частиц.While stirring 100 grams of the obtained superabsorbent particles in Example 1 at high speed (using a "high-speed stirring turbulator" manufactured by Hosokawa Micron Corporation at a speed of 2000 rpm), a mixed liquid obtained by mixing 0.14 grams of ethylene glycol diglycidyl ether, 3 .43 grams of propylene glycol and 3.43 grams of water, by spraying and mixing evenly. The mixture was then allowed to stand at 150°C for 30 minutes to complete the surface crosslinking, thereby ensuring the formation of superabsorbent particles.

Пример 24Example 24

Частицы образовывали, как описано в примере 23, за исключением того, что для проведения поверхностного сшивания применяли сверхвпитывающие частицы, которые были образованы, как описано в примере 2.Particles were formed as described in Example 23, except that superabsorbent particles were used to effect surface crosslinking, which were formed as described in Example 2.

Пример 25Example 25

Частицы образовывали, как описано в примере 23, за исключением того, что для проведения поверхностного сшивания применяли сверхвпитывающие частицы, которые были образованы, как описано в примере 16.Particles were formed as described in Example 23, except that superabsorbent particles were used to effect surface crosslinking, which were formed as described in Example 16.

Пример 26Example 26

Частицы образовывали, как описано в примере 23, за исключением того, что количество диглицидилового эфира этиленгликоля было снижено до 0,10 грамма.Particles were formed as described in Example 23, except that the amount of ethylene glycol diglycidyl ether was reduced to 0.10 grams.

Пример 27Example 27

Частицы образовывали, как описано в примере 23, за исключением того, что количество диглицидилового эфира этиленгликоля было снижено до 0,07 грамма.Particles were formed as described in Example 23, except that the amount of ethylene glycol diglycidyl ether was reduced to 0.07 grams.

Образцы из примеров 1-22 подвергали испытанию в отношении времени остановки вихря и CRC, как рассмотрено выше. Результаты изложены ниже.Samples from Examples 1-22 were tested for vortex stop time and CRC as discussed above. The results are outlined below.

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Образцы из примеров 1, 2, 16 и 23-27 подвергали испытанию в отношении времени остановки вихря, CRC и GBP, как рассмотрено выше. Результаты изложены ниже.Samples from Examples 1, 2, 16 and 23-27 were tested for vortex stop time, CRC and GBP as discussed above. The results are outlined below.

Figure 00000008
Figure 00000008

Сверхвпитывающие частицы из примера 1 также подвергали испытанию на AUL (при 0,01 фунта/кв. дюйм) перед осуществлением процедуры замены растворителя и после нее. Полученные результаты в отношении свойств представлены ниже.The superabsorbent particles of Example 1 were also tested for AUL (at 0.01 psi) before and after the solvent change procedure. The results obtained in relation to the properties are presented below.

Figure 00000009
Figure 00000009

На фиг. 3А-3F также представлены микрофотографии, полученные с помощью SEM, на которых показаны частицы перед процедурой замены растворителя и после нее. Как указано, замена растворителя приводит к образованию частиц, содержащих поровую сеть, которая включает множество нанопор.In FIG. 3A-3F are also SEM micrographs showing the particles before and after the solvent change procedure. As indicated, the replacement of the solvent leads to the formation of particles containing a pore network, which includes many nanopores.

Несмотря на то, что настоящее изобретение было подробно описано относительно его конкретных аспектов, следует понимать, что специалисты в данной области техники после ознакомления и понимания вышеизложенного будут иметь полное представление об альтернативах, вариациях и эквивалентах данных аспектов. Соответственно, объем настоящего изобретения следует определять как объем прилагаемой формулы изобретения и любых ее эквивалентов.Although the present invention has been described in detail with respect to its specific aspects, it should be understood that those skilled in the art, upon reading and understanding the foregoing, will be fully aware of the alternatives, variations, and equivalents of these aspects. Accordingly, the scope of the present invention is to be defined as the scope of the appended claims and any equivalents thereof.

Claims (24)

1. Сверхвпитывающий материал для впитывания текучих сред, включающий сверхвпитывающие частицы, характеризующиеся медианным размером, составляющим от 50 до 2000 микрометров, и содержащие поровую сеть, которая включает множество нанопор, характеризующихся средним размером поперечного сечения, составляющим от 10 до 500 нанометров, где сверхвпитывающие частицы характеризуются временем остановки вихря, составляющим 80 секунд или меньше, и проницаемостью слоя геля в состоянии свободного набухания (GBP) в диапазоне от 5 дарси до 100 дарси, где частицы образованы из сшитого полимера, который содержит повторяющиеся звенья, полученные из одного или более этиленненасыщенных мономерных соединений, содержащих по меньшей мере один гидрофильный радикал.1. A superabsorbent material for absorbing fluids comprising superabsorbent particles having a median size of 50 to 2000 micrometers and containing a pore network that includes a plurality of nanopores having an average cross-sectional size of 10 to 500 nanometers, wherein the superabsorbent particles characterized by a vortex stop time of 80 seconds or less and a gel bed free swelling permeability (GBP) ranging from 5 darci to 100 darci, where the particles are formed from a crosslinked polymer that contains repeating units derived from one or more ethylenically unsaturated monomeric compounds containing at least one hydrophilic radical. 2. Сверхвпитывающий материал по п. 1, где частицы характеризуются GBP в диапазоне от 10 дарси до 100 дарси. 2. The superabsorbent material of claim 1, wherein the particles have a GBP in the range of 10 Darcy to 100 Darcy. 3. Сверхвпитывающий материал по п. 1, где частицы характеризуются GBP в диапазоне от 20 дарси до 100 дарси. 3. The superabsorbent material of claim 1, wherein the particles have a GBP in the range of 20 Darcy to 100 Darcy. 4. Сверхвпитывающий материал по п. 1, где частицы характеризуются GBP в диапазоне от 60 дарси до 100 дарси. 4. The superabsorbent material of claim 1 wherein the particles have a GBP in the range of 60 Darcy to 100 Darcy. 5. Сверхвпитывающий материал по п. 1, где частицы характеризуются GBP в диапазоне от 90 дарси до 100 дарси. 5. The superabsorbent material of claim 1 wherein the particles have a GBP in the range of 90 Darcy to 100 Darcy. 6. Сверхвпитывающий материал по п. 1, где частицы характеризуются скоростью впитывания, составляющей 300 г/г/кс или больше после приведения в контакт с 0,9 вес.% водным раствором хлорида натрия в течение 0,015 килосекунды. 6. The superabsorbent material of claim 1, wherein the particles have an absorption rate of 300 g/g/cc or more after contact with a 0.9 wt% aqueous sodium chloride solution for 0.015 kilosecond. 7. Сверхвпитывающий материал по п. 1, где сверхвпитывающие частицы характеризуются скоростью впитывания, составляющей 500 г/г/кс или больше после приведения в контакт с 0,9 вес.% водным раствором хлорида натрия в течение 0,015 килосекунды. 7. The superabsorbent material of claim 1, wherein the superabsorbent particles have an absorbency rate of 500 g/g/ks or more after contact with a 0.9 wt% aqueous sodium chloride solution for 0.015 kilosecond. 8. Сверхвпитывающий материал по п. 1, где сверхвпитывающие частицы характеризуются скоростью впитывания, составляющей 160 г/г/кс или больше после приведения в контакт с 0,9 вес.% водным раствором хлорида натрия в течение 0,120 килосекунды. 8. The superabsorbent material of claim 1, wherein the superabsorbent particles have an absorbency rate of 160 g/g/ks or more after being contacted with a 0.9 wt% aqueous sodium chloride solution for 0.120 kilosecond. 9. Сверхвпитывающий материал по п. 1, где частицы характеризуются удерживающей способностью при центрифугировании, составляющей 20 г/г или больше. 9. The superabsorbent material of claim 1, wherein the particles have a centrifugation retention of 20 g/g or more. 10. Сверхвпитывающий материал по п. 1, где поровая сеть дополнительно содержит микропоры. 10. The superabsorbent material of claim 1, wherein the pore network further comprises micropores. 11. Сверхвпитывающий материал по п. 1, где по меньшей мере 25 об.% поровой сети образовано нанопорами. 11. The superabsorbent material of claim 1 wherein at least 25% by volume of the pore network is formed by nanopores. 12. Сверхвпитывающий материал по п. 1, где мономерные соединения представляют собой моноэтиленненасыщенные соединения. 12. The superabsorbent material of claim 1 wherein the monomeric compounds are monoethylenically unsaturated compounds. 13. Сверхвпитывающий материал по п. 1, где частицы характеризуются общей площадью пор, составляющей 2 квадратных метра на грамм или больше. 13. The superabsorbent material of claim 1, wherein the particles have a total pore area of 2 square meters per gram or more. 14. Сверхвпитывающий материал по п. 1, где частицы характеризуются пористостью в процентах, составляющей 5% или больше. 14. The superabsorbent material of claim 1, wherein the particles have a percentage porosity of 5% or more. 15. Способ формирования сверхвпитывающих частиц по любому из предыдущих пунктов, при этом способ включает: 15. A method for forming superabsorbent particles according to any one of the preceding claims, wherein the method includes: образование композиции, которая содержит сверхвпитывающий полимер и систему растворителей; formation of a composition that contains a superabsorbent polymer and a solvent system; приведение композиции в контакт с системой осадителей для инициации образования поровой сети посредством инверсии фаз; bringing the composition into contact with the system of precipitators to initiate the formation of a pore network through phase inversion; удаление осадителя из композиции; и removing the precipitant from the composition; and поверхностное сшивание сверхвпитывающих частиц; surface crosslinking of superabsorbent particles; где разность параметра растворимости Гильдебранда системы растворителей и параметра растворимости Гильдебранда системы осадителей составляет от 1 до 15 калорий1/2/см3/2. where the difference between the Hildebrand solubility parameter of the solvent system and the Hildebrand solubility parameter of the precipitant system is from 1 to 15 calories 1/2 /cm 3/2 . 16. Способ по п. 15, где композиция представляет собой однофазную гомогенную композицию.16. The method according to p. 15, where the composition is a single-phase homogeneous composition. 17. Способ по п. 15, где при контакте с системой осадителей образуется двухфазная смесь. 17. The method of claim 15, wherein upon contact with the precipitant system, a two-phase mixture is formed. 18. Способ по п. 15, где система растворителей включает воду, водный спирт, солевой раствор, глицерин или их комбинацию. 18. The method of claim 15 wherein the solvent system comprises water, aqueous alcohol, saline, glycerin, or a combination thereof. 19. Способ по п. 15, где система осадителей включает ацетон, н-пропиловый спирт, этиловый спирт, метанол, н-бутиловый спирт, пропиленгликоль, этиленгликоль или их комбинацию.19. The method of claim 15 wherein the precipitant system comprises acetone, n-propyl alcohol, ethyl alcohol, methanol, n-butyl alcohol, propylene glycol, ethylene glycol, or a combination thereof.
RU2020141573A 2018-06-27 Nano-porous super-absorbing particles RU2777893C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020141573A RU2020141573A (en) 2022-06-16
RU2777893C2 true RU2777893C2 (en) 2022-08-11

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2091081C1 (en) * 1990-04-02 1997-09-27 Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани Absorbing polymeric composition
US20130089737A1 (en) * 2011-06-07 2013-04-11 Alessandro Sannino Method for producing hydrogels
US20140031498A1 (en) * 2007-03-23 2014-01-30 Evonik Stockhausen, Llc High permeability superabsorbent polymer compositions
WO2015051364A1 (en) * 2013-10-05 2015-04-09 Omnova Solutions Inc Supraparticles including hollow polymeric particles
WO2017111295A1 (en) * 2015-12-23 2017-06-29 주식회사 엘지화학 Superabsorbent polymer and preparation method therefor
WO2017155148A1 (en) * 2016-03-11 2017-09-14 주식회사 엘지화학 Superabsorbent polymer preparation method, and superabsorbent polymer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2091081C1 (en) * 1990-04-02 1997-09-27 Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани Absorbing polymeric composition
US20140031498A1 (en) * 2007-03-23 2014-01-30 Evonik Stockhausen, Llc High permeability superabsorbent polymer compositions
US20130089737A1 (en) * 2011-06-07 2013-04-11 Alessandro Sannino Method for producing hydrogels
WO2015051364A1 (en) * 2013-10-05 2015-04-09 Omnova Solutions Inc Supraparticles including hollow polymeric particles
WO2017111295A1 (en) * 2015-12-23 2017-06-29 주식회사 엘지화학 Superabsorbent polymer and preparation method therefor
WO2017155148A1 (en) * 2016-03-11 2017-09-14 주식회사 엘지화학 Superabsorbent polymer preparation method, and superabsorbent polymer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2770210C2 (en) Absorbent product containing nano-porous ultra-absorbent particles
AU2018307477B2 (en) Nanoporous superabsorbent particles
US11596924B2 (en) Nanoporous superabsorbent particles
RU2757384C1 (en) Absorbent product containing nanoporous super-absorbent particles
RU2777893C2 (en) Nano-porous super-absorbing particles
US20230372897A1 (en) Nanoporous Superabsorbent Particles with Low Non-Solvent Levels