close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2837

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2837
(13)
C1
6
(51) A 61L 15/24,
(12)
A 61L 15/60,
C 08K 3/32
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
ПОРОШКООБРАЗНЫЕ ПОЛИМЕРЫ, АБСОРБИРУЮЩИЕ ПОД
НАГРУЗКОЙ ВОДНЫЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ, СПОСОБ
ИХ ПОЛУЧЕНИЯ, ТЕКСТИЛЬНОЕ ИЗДЕЛИЕ
(21) Номер заявки: 948
(22) 1993.12.10
(31) P 4244548.5
(32) 1992.12.92
(33) DE
(46) 1999.06.30
(71) Заявитель: Хемише Фабрик Штокхаузен ГмбХ
(DE)
(72) Авторы: Климмек Хельмут, Брем Хельмут (DE)
(73) Патентообладатель: Хемише Фабрик Штокхаузен ГмбХ (DE)
(57)
1. Порошкообразные полимеры, абсорбирующие под нагрузкой водные и физиологические жидкости,
полученные полимеризацией ненасыщенных карбоксилсодержащих мономеров, нейтрализованных, по
меньшей мере, на 25 моль.% в присутствии 0,1-5,0 мас.% сшивающего агента, обработанные при температуре 150-250°С в присутствии средства для обработки поверхности, отличающиеся тем, что они обработаны
средством, включающим на 100 мас.ч. полимера не более 10 мас.ч. водного раствора фосфорной кислоты
концентрацией не менее 10 %, 0,05-0,30 мас.ч. полиола или алкиленкарбоната и/или 0,05-1,00 мас.ч. полигидроксикарбоновой кислоты.
2.Полимеры по п. 1, отличающиеся тем, что полиол выбран из группы, включающей этиленгликоль,
пропандиол, полиэтиленгликоль или глицерин.
3. Полимеры по п. 1 или 2, отличающиеся тем, что содержат дополнительно до 40 мас.% ненасыщенных
мономеров, сополимеризуемых с ненасыщенными карбоксилсодержащими мономерами.
4. Полимеры по одному из пп.1-3, отличающиеся тем, что содержат дополнительно до 30 мас.% водорастворимых полимеров.
5. Полимеры по одному из пп.1-4, отличающиеся тем, что они по отношению к 0,9 % раствору NaCl характеризуются: удерживающей способностью 27-34 г/г полимера; впитыванием под давлением более 15 г/г
полимера, преимущественно более 18 г/г полимера при нагрузке 40 г/см2 и более 12 г/г полимера, преимущественно 15 г/г полимера при нагрузке 60 г/см2; давлением набухания более 400 г, преимущественно более
600 г при поверхности набухания 4,91 см2.
6. Полимеры по п.1, отличающиеся тем, что в качестве карбоксилсодержащих мономеров содержат акриловую, метакриловую и/или 2-акриламидо-2-метилпропан-сульфоновую кислоты.
7. Полимеры по п.1 или 6, отличающиеся тем, что карбоксилсодержащие мономеры нейтрализованы, по
меньшей мере, на 50 моль.%.
8. Полимеры по п. 1, отличающиеся тем, что в качестве карбоксилсодержащего мономера он содержит
акриловую кислоту, нейтрализованную на 50-80 моль.%.
9. Полимеры по п. 4 или 5, отличающиеся тем, что содержат водорастворимый полимер в количестве 15 мас.%.
10. Полимеры по одному из пп. 4, 5, 9, отличающиеся тем, что в качестве водорастворимого полимера
они содержат крахмал и/или поливиниловый спирт.
11. Способ получения порошкообразных полимеров, абсорбирующих под нагрузкой водные и физиологические жидкости, включающий полимеризацию ненасыщенных карбокилсодержащих мономеров,
нейтрализованных, по меньшей мере, на 25 моль.% в присутствии 0,1-5,0 мас.% сшивающего агента и последующую обработку поверхности частиц полимера при температуре 150-250°С в присутствии средства для
обработки, отличающийся тем, что в качестве средства для обработки поверхности используют состав,
включающий на 100 мас.ч. полимера не более 10 мас.ч. водного раствора фосфорной кислоты концентраци-
BY 2837 C1
ей не менее 10%, 0,05-0,30 мас.ч. полиола или алкиленкарбоната и/или 0,05-1,00 мас.ч. полигидроксикарбоновой кислоты.
12.Способ по п. 11, отличающийся тем, что используют полиол, выбранный из группы, включающей
этиленгликоль, пропандиол, полиэтиленгликоль или глицерин.
13. Способ по п. 11 или 12, отличающийся тем, что полимеры дополнительно содержат до 40 мас.% ненасыщенных мономеров, сополимеризуемых с ненасыщенными карбоксилсодержащими мономерами.
14. Способ по одному из пп.11-13, отличающийся тем, что полимеры дополнительно содержат до 30
мас.% водорастворимых полимеров.
15. Текстильное изделие для абсорбции водных и физиологических жидкостей под нагрузкой, содержащее полимеры, абсорбирующие жидкость, отличающееся тем, что оно содержит эффективное количество
полимера, который по отношению к 0,9 %-ному раствору NaCl характеризуется: удерживающей способностью 27-34 г/г полимера; впитыванием под давлением более 15 г/г полимера, преимущественно более 18 г/г
полимера при нагрузке 40 г/см2 и более 12 г/г полимера, преимущественно более 15 г/г полимера при нагрузке 60 г/см2; давлением набухания более 400 г, преимущественно более 600 г при поверхности набухания
4,91 см2.
16. Текстильное изделие по п. 15, отличающееся тем, что оно содержит гидрофильные волокна и 2-80%
полимера по отношению к массе изделия.
(56)
1. DE 40 20 780 С1, МПК5 С 08L 33/00 1991 (прототип).
Изобретение относится к порошкообразным, сшитым, абсорбирущим водные и физиологические жидкости, называемым суперабсорберами полимерам с улучшенными свойствами набухания и удерживающей
способностью для водных и физиологических жидкостей, к способу получения полимеров и к текстильному
изделию, содержащему эти полимеры.
Суперабсорберы представляют нерастворимые в воде, «сшитые» полимеры, которые могут, при набухании и образовании гидрогелей, впитывать большие количества жидкостей организма, как моча или кровь
или другие водные жидкости, и удерживать абсорбированное количество жидкости при определенном давлении. Благодаря этим характерным абсорбционным свойствам полимеры находят применение, главным образом, в гигиенических изделиях, например в детских пеленках, подгузниках и гигиенических поясах.
В отношении имеющихся в настоящее время суперабсорберов речь идет о сшитых полиакриловых кислотах или о сшитых привитых сополимерах крахмала-акриловой кислоты, которые частично нейтрализованы
при помощи натриевой или калиевой щелочи. Порошкообразные суперабсорберы получают, в принципе,
двумя методами.
По первому методу частично нейтрализованную акриловую кислоту в водном растворе в присутствии
многофункционального сшивающего агента переводят в результате радикальной полимеризации в гель, который затем измельчают, сушат, размалывают и просеивают до желательного размера частиц. Полимеризацию в растворе можно осуществлять непрерывно или периодически.
Второй метод включает инверсионный способ полимеризации в суспензии и эмульсионную полимеризацию. В этих процессах водный, частично нейтрализованный раствор акриловой кислоты при помощи защитных коллоидов или эмульгаторов диспергируют в гидрофобном, органическом растворителе и благодаря радикальным инициаторам проводят полимеризацию. После окончания полимеризации воду отгоняют из
реакционной смеси азеотропной перегонкой, полимерный продукт отфильтровывают и сушат. Реакцию
«сшивания» можно осуществлять полимеризацией растворенного в мономерном растворе полифункционального сшивающего агента и/или реакцией соответствующих агентов сшивки с функциональными группами полимера во время одной из стадий получения.
В то время как при разработке суперабсорберов сначала на первом плане стояла только очень высокая
способность к набуханию, называемая также свободной емкостью набухания, позже оказалось, что вопрос не
только в количестве абсорбированной жидкости, но также в прочности набухшего геля. Абсорбционная способность, называемая способностью к набуханию и свободной емкостью набухания, с одной стороны, и
прочность геля, с другой стороны, представляют однако противоположные свойства. Это означает, что полимеры с особенно высокой абсорбционной способностью имеют только небольшую прочность набухшего
геля, в результате чего гель при использованном давлении, при нагрузке, обусловленной весом тела, может
деформироваться и одновременно препятствовать дальнейшему распределению и поглощению жидкости.
Поэтому, при содержании подобных суперабсорберов в структуре пеленки или подгузника должно быть гарантировано пропорциональное соотношение между впитыванием жидкости, переносом жидкости и сухостью пеленки или подгузника на коже. При этом речь идет не только о том, что полимер, после того, как он
сначала свободно набухает, может задерживать жидкость при последующем воздействии давления, но также
2
BY 2837 C1
о том, что жидкости должны также оказывать одновременно противодействие, а именно во время абсорбции
жидкости, давление, как это происходит в условиях практики, когда человек сидит, лежит на санитарном изделии, или когда, например, в результате движения ног возникают срезающие усилия. Это специфическое
абсорбционное свойство в ЕР 0 339 461А называют впитыванием под давлением.
Из-за определенных аспектов эстетики и окружающей среды (снижения отходов) все более проявляется
тенденция создавать изделия гигиены меньше и тоньше. Поэтому в пеленках и подгузниках уменьшают, например, большой объем волокнистой прокладки и одновременно повышают количество суперабсорберов.
При этом суперабсорбер должен брать на себя дополнительные задачи относительно впитывания жидкости и
ее переноса, которые прежде выполняла волокнистая прокладка. Однако применение обычных суперабсорберов в изделиях гигиены, например пеленках или подгузниках, в количествах от 40 до 60 мас. % связано со
значительными недостатками. При таких количествах суперабсорберов впитывание жидкости, особенно под
давлением, становится слишком медленным, поскольку частички суперабсорбера проявляют склонность образовывать коагулированный гель, приводящий к снижению скорости и объема впитываемой жидкости. Это
явление известно под названием «блокирование гелем».
Чтобы получить суперабсорбирующие полимеры, обладающие улучшенными свойствами, например, повышенными удерживающей способностью, впитыванием под давлением и прочностью геля, необходимо,
как известно, дополнительно обрабатывать порошкообразные полимеры.
В DE 3523617А1 описан метод дополнительной обработки порошкообразных полимеров полифункциональным спиртом, который в неразбавленном виде или разбавленным водой или органическим растворителем наносят на порошкообразный полимер при повышенной температуре.
По патенту DE 40 20 780С1 достигают улучшенной при давлении способности к набуханию суперабсорбирующего полимера нагреванием его с 0,1-5,0 мас. % алкиленкарбоната, который наносят, при необходимости, в разбавленном водой и/или спиртом виде.
В отношении предложенных методов следует отметить, что разбавление средства для обработки водой
или органическим растворителем имеет определенные недостатки. Так, разбавление его водой обусловливает значительные технологические трудности. Порошкообразный полимер при контакте с водой или водными растворами постепенно исчезает, что делает невозможным гомогенное распределение средства для обработки по поверхности частичек. Если нельзя отказаться от воды при смешивании набухающих в воде
порошковых полимеров с соединением, которое может реагировать с карбоксильными группами полимера,
чтобы поддержать диффузию средства обработки в твердое вещество, то необходимо инертизировать воду
посредством избытка средства для обработки или нереакционного органического растворителя. Инертизирование с помощью органического растворителя означает применение жидкости, которая не дает набухнуть
полимеру, и в результате этого не происходит его исчезновения. Специалистам в данной области известно,
что весьма трудно смешивать небольшие количества жидкости с порошкообразными материалами, особенно
если требуется равномерное ее нанесение на каждую частичку.
Сильное разбавление средства для обработки органическим растворителем, казалось бы должно положительно влиять на распределение этого средства по поверхности порошкообразного полимера. Однако, если
количество жидкости составляет более 1 мас. %, то это приводит к увлажнению порошкообразного полимера
и засорению системы при непрерывных процессах.
При увеличении количества средства для обработки более 1 мас. %, хотя и улучшается его
распределение, но в результате получается влажный и липкий порошок полимера. Если перед смешиванием
к средству для обработки добавляют воды больше, чем требуется для приготовления примерно 50 %-ного
раствора, чтобы ускорить диффузию средства в частички полимера, то порошкообразный полимер исчезает.
При дополнительной обработке водных, гелеобразных частичек полимера в органических растворителях,
последующего их отделения и сушки неизбежно образуется конденсат, состоящий из воды, таких органических растворителей, как спирт, углеводород, четыреххлористый углерод или кетон, которые необходимо переработать, чтобы растворители не попали с отходящим воздухом или сточными водами в окружающую
среду.
Таким образом, условия нанесения средства для обработки на порошкообразные, набухающие в воде полимеры должны быть следующими:
- количество средства для обработки должно быть достаточным, чтобы достичь равномерного его нанесения на полимерный порошок;
- количество воды в качестве вспомогательного средства для распределения и носителя для обрабатывающего средства должно быть ограниченным, поскольку оно может привести к необратимому исчезновению частичек полимера;
- общее количество средства для обработки, воды и органического растворителя должно быть также ограниченным, чтобы не образовывались влажные нетекучие смеси.
Применение органических растворителей со средством для обработки является наиболее рациональным,
если рассматривать процесс смешивания набухающих в воде полимеров и обрабатывающего средства от3
BY 2837 C1
дельно от общей технологии. Применение повышенных количеств средства для обработки обеспечивает хорошее его распределение на порошкообразных полимерах (в присутствии воды), если это средство может
выполнять функцию органического растворителя, то есть предотвращать исчезновение частичек порошкообразного полимера. Однако, применение слишком больших количеств обрабатывающего средства может
привести к сильному снижению способности полимеров к набуханию.
При оптимальном осуществлении технологии смешивания порошкообразных полимеров с обрабатывающим средством и, при необходимости, разбавителями, необходимо учитывать их влияние на последующую реакцию при повышенной температуре. Если улучшенные свойства порошкообразных полимеров достигаются посредством дополнительной этерификации и/или амидирования карбоксильных групп полимера,
то при рационально выбранной длительности реакций, необходимы температуры выше 150 °С. При этих
температурах, наряду с водой, содержащейся в исходных полимерах в количестве 8-15 мас. %, и растворителем, испаряется также и значительное количество средства для обработки. Эти испарения необходимо удалять из сушилки, чтобы предотвратить в нем конденсацию. Удаление образующегося выпара осуществляют
с помощью подогретого газа, поскольку конденсирующийся водяной пар может привести к исчезновению
частичек полимера, а сконцентрированное средство для обработки может привести как к исчезновению частичек полимера, так и к изменению цвета полимера. Водяной пар, испарившееся средство обработки, продукты окисления, остатки мономеров и органические растворители очень трудно удалить из отходящего газа, вследствие чего они неизбежно попадают в воздух или сточные воды.
Поэтому задачей изобретения является разработка порошкообразных полимеров, обладающих повышенными удерживающей способностью и впитыванием под давлением водных и физиологических жидкостей,
высокой прочностью геля, которые можно получать без применения органических растворителей и с небольшим количеством средства для дополнительной обработки порошкообразных полимеров.
Решение задачи достигается порошкообразными полимерами, полученными полимеризацией ненасыщенных карбоксилсодержащих мономеров, нейтрализованных, по меньшей мере, на 25 моль. % в присутствии 0,1-5,0 мас. % сшивающего агента, обработанные при температуре 150-250 °С в присутствии средства
для обработки поверхности, включающем на 100 мас. ч. полимера не более 10 мас. ч. водного раствора
фосфорной кислоты концентрацией не менее 10 %, 0,05-0,30 мас. ч. полиола или алкиленкарбоната и/или
0,05-1,0 мас.ч. полигидроксикарбоновой кислоты.
Было установлено, что, применяя фосфорную кислоту в качестве разбавителя средства для обработки поверхности порошкообразных полимеров, можно получить порошкообразные полимеры, обладающие требуемыми свойствами, при существенном снижении количества применяемого средства обработки.
Предпочтительным является применение фосфорной кислоты в количестве не более 10 мас. ч. в виде ее
водного раствора концентрацией не менее 10 % на 100 мас. ч. полимера. Применяя даже 0,1 мас. % фосфорной кислоты по отношению к массе полимера, можно получить порошкообразные полимеры с улучшенными
свойствами.
В качестве средств обработки применяют:
а) 0,05-0,30 мас. ч. соединения, которое может реагировать, по крайней мере, с двумя карбоксильными
группами порошкообразного полимера и не содержит группу, образующую соль щелочного металла, предпочтительно полиолы, как например, этиленгликоль, пропандиол, полиэтиленкликоль, глицерин, или алкиленкарбонат, как например, этиленкарбонат, и/или
б) 0,05-1,00 мас. ч. соединения, которое может реагировать, по крайней мере, с двумя карбоксильными
группами порошкообразного полимера и дополнительно содержит в молекуле кислотную группу, образующую соль щелочного металла, предпочтительно полигидроксикарбоновые кислоты, как например, диметилолпропионовая кислота (2,2-бис(гидроксиметил) пропионовая кислота).
Применение в качестве средства обработки полигидроксикарбоновых кислот имеет то преимущество, что
его летучесть при реакции с карбоксильными группами порошкообразных полимеров является ограниченной
вследствие солеобразования на поверхностном слое полимера.
Полимеры, абсорбирующие водные и физиологические жидкости, получают полимеризацией мономеров,
содержащих кислотные группы, например, акриловой кислоты, метакриловой кислоты, 2-акриламидо-2метилпропансульфоной кислоты или смесей этих мономеров. Количество мономеров может составлять 55,099,9 мас. % от общей массы соединений, подвергаемых полимеризации.
Кислотные группы мономеров являются, по меньшей мере, на 25 моль. % нейтрализованными, например,
в виде солей натрия, калия или аммония. Предпочтительно, чтобы степень нейтрализации составляла, по
меньшей мере, 50 моль. %. Особенно предпочтительным является полимер, полученный из сшитых акриловой или метакриловой кислот, нейтрализованных на 50-80 моль. %.
В качестве сшивающего агента можно применять 0,1-5,0 мас. % соединений, имеющих одну или две этиленненасыщенные двойные связи и содержащих одну или несколько реакционных функциональных групп
по отношению к кислотным группам. Примерами их являются акрилаты и метакрилаты полиолов, такие как
бутандиолакрилат, гександиолакрилат, полигликольдиакрилат, триметилолпропантриакрилат или аллилак4
BY 2837 C1
рилат, диаллилакриламид, триаллиламин, простой диаллиловый эфир, метиленбисакриламид или Nметилолакриламид.
Для получения полимеров можно применять до 40 мас. % ненасыщенных мономеров, сополимеризуемых
с ненасыщенными карбоксилсодержащими мономерами. В качестве таких мономеров можно применять акриламид, метакриламид, гидроксиэтилакрилат, диметиламиноалкил (мет) акрилат, диметиламинопропилакриламид или акриламидопропилтри-метиламмонийхлорид. При количестве этих мономеров более 40 мас. %
ухудшается способность к набуханию полученных полимеров.
В полимере, абсорбирующем водные и физиологические жидкости, может содержаться до 30 мас. % водорастворимых полимеров, таких как полностью омыленный поливиниловый спирт, поливинилпирролидон,
крахмал или производные крахмала, или полиакриловые кислоты. Молекулярная масса этих полимеров не
является критической до тех пор, пока они растворимы. Предпочтительное количество таких водорастворимых соединений в образующем полимере составляет 1-5 мас. %, особенно для водорастворимых крахмала
и/или поливинилового спирта. В качестве водорастворимых полимеров могут также применяться привитые
полимеры, содержащие кислотные группы.
Предпочтительным является применение, наряду с полимерами, полученными полимеризацией в присутствии сшивающего агента частично нейтрализованной акриловой кислоты, полимеров, содержащих частично также привитые полимеры крахмала или поливинилового спирта.
В отношении формы частичек полимера, абсорбирующего водные и физиологические жидкости, не существует каких-либо специальных ограничений. Полимер может представлять собой порошок из частичек
шарообразной формы, образующихся при инверсной суспензионной полимеризации, или же из частичек неправильной формы, если они образуются при высушивании и пульверизации геля, полученного при полимеризации в растворе. Обычно размер частичек составляет 20-2000 мкм, предпочтительно 50-850 мкм.
Последующую поверхностную термообработку порошкообразных полимеров проводят при 150-250 °С,
предпочтительно при 170-200 °С. Температура обработки зависит от времени пребывания полимера в аппарате и применяемого средства обработки. Если при температуре 150 °С термообработка должна проводится в течение нескольких часов, то при температуре 250 °С ее осуществляют в течение нескольких минут, например, 0,5-5 минут достаточно, чтобы получить полимер с необходимыми свойствами.
Термообработку можно проводить в обычных сушилках или печах, например, во вращающей трубчатой печи, в тарельчатой или инфракрасной сушилках.
Порошкообразные полимеры согласно изобретения имеют вблизи поверхностного слоя повышенную
степень сшивки и пониженную степень нейтрализации. В промышленном масштабе такие полимеры могут
производиться непрерывными или периодическими методами.
Получаемые порошкообразные полимеры могут применяться для различных целей. Например, их можно
применять в текстильных изделиях для предметов женской гигиены, детских пеленок или для покрытия ран,
поскольку они обладают свойством быстро впитывать большие количества крови, мочи и других физиологических жидкостей.
Они обладают и повышенной впитывающей способностью и скоростью впитывания под давлением. Особенно целесообразным для применения этих полимеров является то, что они обладают способностью удерживать абсорбированные жидкости под давлением.
Полимеры преимущественно применяют в сравнительно высоких количествах относительно гидрофильного волокна и проявляют высокую абсорбирующую способность в изделиях, содержащих 20-98 мас. % гидрофильных волокон и 2-80 мас. % порошкообразного полимера.
Порошкообразные полимеры применяют для абсорбирующих изделий различным образом, например,
смешивают с бумагой, волокнистыми прокладками или синтетическими волокнами, или распределяют между субстратами из бумаги, волокнистых прокладок или нетканых текстильных материалов или посредством
формованием в подложках до полотна.
По сравнению с известными порошкообразными полимерами, полимеры согласно изобретению имеют
значительно более высокую впитывающую способность под давлением, скорость впитывания жидкостей,
прочность геля и удерживающую способность. При этом, особенно высокой является начальная скорость
впитывания жидкостей под давлением, так что уже через 15 минут достигается 80 % общей емкости впитывания.
В то же время порошкообразные полимеры, описанные в ЕР 0339461А и DE 4020780С1, проявляют
сильную зависимость впитывающей способности от величины нагрузки и имеют впитывающую способность
по отношению к 0,9%-ному раствору NaCl 26-34 г/г полимера при нагрузке 20 г/см2. Согласно ЕР 0339461À
впитывание полимеров под нагрузкой 40 г/см2 составляет максимум 13 г/г полимера, а при нагрузке примерно 60 г/см2 - 8 г/г полимера. Это означает, что полимеры согласно настоящего изобретения при нагрузке
примерно 60 г/г полимера впитывают значительно больше жидкости, чем набухающие в воде полимеры,
описанные в DE 4020780 С1.
5
BY 2837 C1
Порошкообразные полимеры согласно настоящего изобретения имеют по отношению к 0,9 %-ному
раствору NaCl удерживающую способность 27-34 г/г полимера, впитывание под давлением 15 г/г полимера,
преимущественно более 18 г/г полимера при нагрузке 40 г/см2, и более 12 г/г полимера, преимущественно 15
г/г полимера при нагрузке 60 г/см2. Это является неожиданным, поскольку согласно DE 4020780С1 для увеличения впитывания под давлением (при 20 г/см2) необходимо увеличить количество средства для обработки
полимера с 0,5 до 1,5 мас. %. Однако, такое увеличение количества средства обработки приводит, особенно
при применении воды для растворения алкиленкарбоната, к образованию влажной смеси, которая пневматически не перемещается, и к очень большим газовым выделениям при проведении последующей термообработки полимера.
Текстильное изделие должно удерживать набухшие частицы полимера при нагрузке после впитывания.
Оно является высокопористой структурой, предназначенной для впитывания водных и физиологических
жидкостей, через поры которого может проходить мягкий, набухший гель при действии давления. Применения порошкообразных полимеров согласно изобретения в текстильных изделиях обеспечивает возможность
последним удерживать набухший гель при значительных нагрузках.
Порошкообразные полимеры обладают не только высокой абсорбирующей способностью при нагрузке
по отношению к 0,9 %-ному раствору NaCl, но и высокой способностью впитывания крови, а также способностью более быстрого распределения крови и других физиологических жидкостей в текстильном изделии
по сравнению с известными полимерами. Поэтому такие порошкообразные полимеры особенно целесообразны для применения в изделиях для женской гигиены, так как они способны впитывать кровь и другие
жидкости под давлением. Скорость их впитывания при действующей нагрузке оказывается выше, чем известных изделий.
При проведении сравнительных испытаний впитывающей способности полимеров, было установлено,
что полимеры, описанные в ЕР 0339461А, хотя и проявляют при нагрузке 20 г/см2 достаточно высокую скорость впитывания, но при нагрузке 60 г/см2 имеют явно недостаточную способность к набуханию. Кроме того, испытания показали, что набухающие в воде полимеры, даже имеющие одинаковые удерживающую и
впитывающую способности, могут отличаться по скорости впитывания при повышенной нагрузке. Порошкообразные полимеры, согласно изобретения способны при нагрузке 20 г/см2 оттягивать из текстильного материала почти такое же количество жидкости, что и в ненагруженном состоянии. Это означает, что, например, волокнистый слой пеленки, под нагрузкой детского тела, будет быстрее и надежнее просыхать,
благодаря чему можно удалить влагу от кожи.
Динамическое давление, проявляемое набухающими в воде полимеры, называется давлением набухания.
При набухании оно растет до тех пор, пока электростатические силы в полимерах находятся в равновесии с
внешними механическими силами.
Порошкообразные полимеры согласно изобретения имеют давление набухания, превышающее в четыре
раза давление, которое имеют известные полимеры. Предпочтительными являются порошкообразные полимеры с давлением набухания более 400 г, преимущественно более 600 г при поверхности набухания 4,91 см2.
Для характеристики порошкообразных полимеров определяют их удерживающую способность, впитывание под давлением, емкость впитывания и давление набухания.
Удерживающую способность определяли в отношении 0,9 %-ного раствора NaCl по методу пакетика с
чаем как среднее значение из трех измерений. Около 200 г порошкообразного полимера запечатывали в чайный пакетик и покружали его на 20 минут в 0,9 %-ной раствор NaCl. Затем пакетик центрифугировали в центрифуге (диаметр 23 см, 1400 оборотов/минуту) в течение 5 минут и взвешивали. После этого проводили холостой опыт без полимера.
Измеренная масса-масса холостого опыта
Удерживающая способность (г/г полимера) = -----------------------------------------------------------масса образца
Впитывание под давлением определяли в отношении 0,9 %-ного раствора NaCl (при сжимающей нагрузке 20, 40 и 60 г/см2) по методу, описанному в ЕР 0339461А.
В цилиндр с сетчатым дном помещали навеску порошкообразного полимера и для нагрузки на него применяли пуансон, который оказывал давление 20, 40 и 60г/см2. Затем устанавливали цилиндр на DemandAbsorbency -Tester (DAT), где порошкообразный полимер в течение одного часа впитывал 0,9 %-ный раствор NaCl.
Емкость впитывания определяли в отношении крови при использовании около 200 г порошкообразного
полимера, которые запечатывали в чайном мешочке и погружали его на 60 минут в дефибринированную
овечью кровь, после чего его взвешивали. Расчет проводили аналогично приведенному для удерживающей
способности.
Для определения впитывания под давлением для крови проводили также следующий опыт.
На кусок целлюлозной ткани размером 6 см х 20 см (уд. масса 48,8 г/см2) равномерно распыляли один
грамм полимера, ткань разравнивали и прессовали при 100 °С и давлении 400 г/ см2.
6
BY 2837 C1
Испытуемые полоски ткани помещали между двумя стеклянными пластинками с просверленными отверстиями на верхней пластинке. К отверстию приклеивали трубку диаметром 2,2 см и длиной 5,5 см.
На верхнюю пластинку ложили гирю, чтобы полоски ткани находились под давлением 30 г/см2. С помощью насосного шланга в трубку дозированно подавали 5 см2 дефибринированной овечьей крови при 20 °С в
течение 30 секунд и определяли время ее просачивания через ткань.
Определение давления набухания проводили при помощи Stevens L.F.R.A. Texture Analyser, C.Stevens and
Son Ltd, Laboratory Division, St.Albans AL11Ex Hertfordshire, England.
В прибор входил цилиндрический измерительный корпус из стекла высотой 3,5 см и диаметром 2,5 см.
Площадь круга цилиндра составила 4,91 см2.
Отвешивали 0,5 г порошкообразного полимера фракции 20-50 меш, загружали в этот измерительный цилиндр и смешивали его с 10 мл 0,9 %-ного раствора NaCl. Затем измерительный цилиндр поднимали с помощью подъемной платформы на такую высоту, чтобы расстояние от нижнего края цилиндрического измерительного корпуса до уровня поверхности находящейся в измерительном цилиндре пробы составило 12 мм.
В результате расширения геля измерительный цилиндр давит вверх на двухходовую динамометрическую
измерительную ячейку и прибор дает показания в граммах.
Изобретение поясняется следующими примерами.
Примеры.
А). Получение смеси из полимера А и средства для обработки.
Полимеризацией в растворе получают порошкообразную, сшитую при помощи триметилолпропантриакрилата полиакриловую кислоту, которая была на 70 моль. % нейтрализована до натриевой соли, и после ее
помола размер частичек составил 90-850 мкм (полимер А).
Полимер А непрерывно подают в количестве 1000 кг/час в смеситель с перемешивающими лопастями
(750 оборотов/мин) и смешивают со средством обработки. Затем смесь подают на транспортирующую систему и направляют ее в емкость для хранения. Оценивают внешний вид и связанные с ним транспортируемость и состояние при хранении: твердая-жидкая-смесь.
Результаты приведены в табл. 1.
Таблица 1
Примеры
Сравнительный 1
Сравнительный 2
Сравнительный 3
Сравнительный 4
Сравнительный 5
Пример 1
Пример 2
Количество средства для
обработки, мас. %
Состояние при хранении
вид
сухой
влажный
сухой
влажный
влажный
сухой
сухой
0,50 Эк 0,50 H2O 1,00 Эк 1,00 Н2О 0,25 Эк 0,25 Н2О 0,50 Гл 0,50 Н2О 0,25 Гл 0,25 Н2O 1,00 Эт
0,10 Эк 1,00 Н3РО4 0,10 Гл 0,60 Н3РО4 0,30 Н2О
поведение
способный к орошению
слипшийся
способный к орошению
слипшийся
способный к орошению
способный к орошению
способный к орошению
Эк - этиленкарбонат, Гл - глицерин, H3PO4 - 85 %-ная фосфорная кислота, Эт-этанол
Сравнительные примеры 1-3 соответствуют примерам прототипа (DE 4020780С1), сравнительные примеры 4 и 5 соответствуют примерам DE 3523617А1.
Б). Нагревание смеси из полимера А и средства для обработки.
90 кг/час смеси, полученной по А), способной к орошению и ручной обработке, непрерывно подают в
двухлопастную сушилку, обогреваемую паром при 180 °С. Рабочий объем сушилки был 40 л. Количество
воздуха для отвода выпара составило 50 м3/час.
Характеристики полученного порошкообразного полимера, а также содержание органических веществ в
отходящих газах в пересчете на углерод (СОВ) представлены в таблице 2.
Примеры
Сравнительный 1
Сравнительный 7
Сравнительный 8
Пример 3
Пример 4
Смесь по
примерам
Сравнительный 1
Сравнительный 3
Сравнительный 5
Пример 1
Пример 2
Удерживающая
способность,
г/г полимера
32
33
32
32
31
1) часть этанола испарилась при смешивании и подаче.
В). Получение смеси из полимера Б из средства для обработки.
7
Впитывание под
давлением 20 г/см2, г/г
полимера
30
24
31
30
30
Таблица 2
СОВ,
г/час
115
44
3201)
14
4
BY 2837 C1
Получают полимер полимеризацией 30 %-ной водной акриловой кислоты, нейтрализованной на 65 моль.
% до натриевой соли, в присутствии 0,28 мас. % триаллиламина и 3,5 мас. % поливинилового спирта, высушивают при 160 °С с помощью горячего воздуха и размалывают с получением частичек размером 120-850
мкм (полимер Б). Удерживающая способность порошкообразного полимера составила 37 г/г полимера, содержание в нем влаги, было 10,5 %, количество растворимой части составило 11,8 %.
Полимер Б, как и полимер А, непрерывно смешивают с 1,2 мас. % нагретого до 40 °С раствора, состоящего из 0,2 частей диметилолпропионовой кислоты и 1,0 части 85 %-ной фосфорной кислоты, и помещают в
бункер для промежуточного хранения.
Г). Нагревание смеси, полученной по В).
Высушенную смесь, полученную по В), с помощью вращающегося пневматического транспортера подают в сушилку, обогреваемую паром при 184 °С и снабженную дискообразными смесительными элементами,
после чего охлаждают в псевдоожиженном слое.
Характеристики полученных продуктов и содержание органических веществ в отходящих газах (СОВ)
приведены в табл. 3.
Впитывание под давлением, г/г
Удерживаюполимера, при
щая способность,
г/г полимера
20г/см2 40г/см2 60г/см2
5
90
32
31
18
14
6
80
30
30
20
18
7
70
28
28
26
23,5
1)
растворимая часть, определенная по ЕР 0205674А
Результаты определения емкости и скорости впитывания крови даны в табл. 4.
Примеры
Производительность,
кг/час
Пример
Полимер
8
Сравнительный 9
по примеру 3
FAVOR SAB1) FAM
Емкость впитывания,
г/г полимера
37,5
44
СОВ,
г/час
4,5
5,0
-
Таблица 3
Растворимая
часть 1),
%
6,7
4,2
Таблица 4
Время впитывания при нагрузке 30 г/см2, мин
4,5
> 30
1)
производитель: Хемише Фабрик Штокхаузен, Крефельд, Германия.
Определение впитывающей способности полимеров из матрицы.
Круглые волокнистые прокладки из бумажного пушка диаметром 6 см и массой 2 г помещают в чашки
Петри с различным количеством впитываемого 0,9 %-ного раствора NaCl. В цилиндре из органического
стекла с внутренним диаметром 25,8 мм и дном из ситовой ткани (с размером ячеек 36 мкм) взвешивают
0,2 г полимера и нагружают пуансоном диаметром 25 мм. Цилиндр вместе с полимером и пуансоном взвешивают (А) и ставят в центр прокладки. После одного часа выдержки цилиндр вместе с полимером и пуансоном опять взвешивают (В).
Впитывание (г/г полимера) =
B−A
.
0,2
Полученные результаты приведены в табл. 5.
Таблица 5
Количество 0,9 %-ного раствора NaCl, впитанного
полимером, г/г полимера
Пример 9
Пример 10
(полимер, полученный по
(полимер, полученный по
примеру 6) 1)
примеру 1) 2)
7,5
14,0
10,0
15,0
20,5
13,1
22,5
25,0
17,6
30,0
28,9
20,3
1)
полимер имел удерживающую способность 30 г/г, впитывание под давлением 30 г/г при нагрузке 20
г/см2 и 18 г/г полимера при нагрузке 60 г/см2 ;
2)
полимер имел удерживающую способность 32 г/г, впитывание под давлением 30 г/г при нагрузке 20
г/см2 и 10 г/г полимера при нагрузке 60 г/см2 ;
Данные по определению давления набухания представлены в табл. 6.
Количество 0,9 %-ного раствора NaCl в
прокладке, г/г полимера
8
BY 2837 C1
Полимер
По примеру 7
FAVOR SAB 8001)
Таблица 6
Давление набухания при поверхности набухания 4,91 см2, г
время, мин
2
3
5
10
15
200
410
520
820
825
195
240
250
260
260
1)
производитель: Хемише Фабрик Штокхаузен, Крефельд, Германия.
Из приведенных примеров следует, что предложенные порошкообразные полимеры, абсорбирующие
водные и физиологические жидкости, обладают повышенными удерживающей способностью, впитыванием
под давлением и прочностью набухшего геля.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
9
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
220 Кб
Теги
by2837, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа