CN111819230A - 制备超吸收性聚合物的方法 - Google Patents

Abstract

提供了制备超吸收性聚合物的方法。更具体地，提供了通过在包封的发泡剂的存在下使具有其部分经包含氢氧化钾的碱性物质中和的酸性基团的单体聚合来制备能够表现出改善的初始吸收率和快速的吸收速率的超吸收性聚合物的方法。

Description

制备超吸收性聚合物的方法

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求分别于2018年12月10日和2019年12月9日提交的韩国专利申请第10-2018-0158524号和第10-2019-0163106号的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

本发明涉及制备超吸收性聚合物的方法。更特别地，本发明涉及制备表现出高吸收率和快速的吸收速率的超吸收性聚合物的方法。

背景技术

超吸收性聚合物(superabsorbent polymer，SAP)是一种能够吸收其自身重量的500倍至1000倍水分的合成聚合物材料。各制造商将其命名为不同的名称，例如SAM(SuperAbsorbency Material，超吸收性材料)、AGM(Absorbent Gel Material，吸收性凝胶材料)等。自这样的超吸收性聚合物开始实际应用于卫生产品以来，现在它们被广泛地用于园艺用保水性土壤产品、土木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域用保鲜剂、泥敷剂用材料等。

这些超吸收性聚合物最广泛用于卫生材料领域，例如尿布、卫生巾等。在卫生材料中，超吸收性聚合物通常分布在整个浆中。近来，进行了持续的努力以提供具有更薄厚度的卫生材料例如尿布等，并且作为其一部分，正在积极开发具有降低的浆含量的尿布以及此外不具有浆的尿布(所谓的无浆尿布)。

这样的具有降低的浆含量或不具有浆的卫生材料以相对高的比率包含超吸收性聚合物。在这种情况下，超吸收性聚合物颗粒不可避免地作为多个层包含在卫生材料中。为了使作为多个层包含的全部超吸收性聚合物颗粒更有效地吸收液体例如尿，超吸收性聚合物需要基本上表现出高的吸收性能和吸收速率。

为此，报道了使用基于碳酸盐的发泡剂(其为无机发泡剂)的方法。然而，使用基于碳酸盐的发泡剂产生如下问题：表观密度降低以及在制备超吸收性聚合物的过程中所需的粉碎步骤中产生大量细颗粒。因此，一直在开发用于制备同时表现出改善的吸收率和快速的吸收速率的超吸收性聚合物的技术。

发明内容

技术问题

因此，本公开内容提供了通过在包封的发泡剂的存在下使具有其部分经包含氢氧化钾的碱性物质中和的酸性基团的单体聚合来制备能够表现出改善的1分钟吸收率和快速的吸收速率的超吸收性聚合物的方法。

技术方案

为了实现以上目的，本公开内容提供了制备超吸收性聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：

通过将包含(甲基)丙烯酸的水溶性烯键式不饱和单体与包含氢氧化钾的碱性物质、包封的发泡剂、内交联剂和聚合引发剂混合来制备单体组合物，其中水溶性烯键式不饱和单体的至少部分酸性基团经包含氢氧化钾的碱性物质中和；

通过对单体组合物进行热聚合或光聚合来形成含水的凝胶聚合物；

通过对含水的凝胶聚合物进行干燥和粉碎来形成粉末形式的基础聚合物；以及

通过在表面交联剂的存在下使基础聚合物的表面另外交联来形成表面交联层，

其中包封的发泡剂具有包括含有烃的核和包围所述核且使用热塑性树脂形成的壳的结构，并且在膨胀之前具有5μm至30μm的平均直径以及在空气中具有5倍至15倍的最大膨胀率。

有益效果

根据根据本公开内容的制备超吸收性聚合物的方法，在包封的发泡剂的存在下使具有其部分经包含氢氧化钾的碱性物质中和的酸性基团的单体聚合，从而改善超吸收性聚合物的初始吸收率和吸收速率。

具体实施方式

本发明可以进行各种修改并且具有各种形式，并且如下详细地示出并描述了具体实施方案。然而，其不旨在将本发明限于所公开的特定形式，并且必须理解，本发明包括本发明的精神和技术范围内包括的每个修改方案、等同方案或替代方案。

下文中，将更详细地描述根据本公开内容的具体实施方案的制备超吸收性聚合物的方法。

首先，本文所使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，而并不旨在限制本发明。除非上下文另外清楚地指出，否则本文所使用的单数形式旨在也包括复数形式。

根据本公开内容的一个实施方案，提供了制备超吸收性聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：通过将包含(甲基)丙烯酸的水溶性烯键式不饱和单体与包含氢氧化钾的碱性物质、包封的发泡剂、内交联剂和聚合引发剂混合来制备单体组合物，其中水溶性烯键式不饱和单体的至少部分酸性基团经包含氢氧化钾的碱性物质中和；通过对单体组合物进行热聚合或光聚合来形成含水的凝胶聚合物；通过对含水的凝胶聚合物进行干燥和粉碎来形成粉末形式的基础聚合物；以及通过在表面交联剂的存在下使基础聚合物的表面另外交联来形成表面交联层，其中包封的发泡剂具有包括含有烃的核和包围所述核且使用热塑性树脂形成的壳的结构，并且在膨胀之前具有5μm至30μm的平均直径以及在空气中具有5倍至15倍的最大膨胀率。

如本文所使用的，术语“聚合物”意指水溶性烯键式不饱和单体的聚合状态，并且可以包括所有水含量范围或颗粒尺寸范围的聚合物。在聚合物中，在聚合之后且在干燥之前水含量(含水量)为约40重量％或更大的聚合物可以被称作含水的凝胶聚合物。

此外，根据上下文，“超吸收性聚合物”意指聚合物或基础聚合物本身，或者用于包括通过聚合物或基础聚合物的另外的过程(例如，表面交联、细颗粒的再组装、干燥、粉碎、尺寸分选等)制成的适合于商业化的超吸收性聚合物。

近来，已经尝试改善超吸收性聚合物的吸收速率，其中在超吸收性聚合物的聚合期间使用基于碳酸盐的发泡剂作为无机发泡剂向超吸收性聚合物的内部引入孔，并因此，水被允许快速吸收到空间中。然而，当使用过量的基于碳酸盐的发泡剂来改善吸收速率时，存在所制备的超吸收性聚合物的堆积密度降低的问题。

因此，本发明人发现，当鉴于钾具有比钠更高的电离趋势的事实使用氢氧化钾代替通常使用的氢氧化钠来中和包含(甲基)丙烯酸的水溶性烯键式不饱和单体的部分酸性基团(-COOH)并且使用包封的发泡剂时，即使少量的发泡剂，超吸收性聚合物中的阳离子(K⁺)和阴离子(-COO^-)的比例也增加，因此可以同时改善超吸收性聚合物的吸收率和吸收速率，从而完成了本公开内容。

具体地，当超吸收性聚合物中的阳离子(K⁺)的比例增加时，聚合物内部的渗透压可以增加，因此可以改善初始吸收率，并且当超吸收性聚合物中的阴离子(-COO^-)的比例增加时，由于交联结构中的阴离子之间的排斥而使交联结构可以膨胀，因此可以改善吸收速率。

此外，本公开内容中用作发泡剂的包封的发泡剂具有核-壳结构，其中核含有可热降解的烃，并且由热塑性树脂构成的壳形成在核上。

与诸如碱金属碳酸(氢)盐或碱土金属碳酸(氢)盐的发泡剂或者通过用热塑性树脂包封碳酸盐发泡剂而获得的包封的发泡剂相比，这样的包封的发泡剂具有容易控制发泡温度和发泡之后形成的孔的尺寸的优点。此外，与该包封的发泡剂一起，即使不使用表面活性剂，在水溶性烯键式不饱和单体的聚合期间，核-壳结构的壳也起到使汽化的烃保留在核内的作用，从而使发泡气泡稳定，并因此可以向超吸收性聚合物中引入均匀分布的孔结构。

因此，与通过使用基于碳酸盐的发泡剂或通过用热塑性树脂包封碳酸盐发泡剂而获得的包封的发泡剂制备的超吸收性聚合物相比，在不使用表面活性剂的情况下，根据一个实施方案的制备超吸收性聚合物的方法制备的超吸收性聚合物可以在具有改善的初始吸收率的同时具有快速的吸收速率，从而优选地应用于卫生产品例如尿布、卫生巾等。

下文中，将更详细地描述一个实施方案的制备超吸收性聚合物的方法的每个步骤。

在一个实施方案的制备超吸收性聚合物的方法中，首先进行通过将包含(甲基)丙烯酸的水溶性烯键式不饱和单体与包含氢氧化钾的碱性物质、包封的发泡剂、内交联剂和聚合引发剂混合来制备单体组合物的步骤。

在以上步骤中，水溶性烯键式不饱和单体的至少部分酸性基团(具体地，作为(甲基)丙烯酸的酸性基团的羧酸基团(-COOH)的至少部分)被包含氢氧化钾的碱性物质中和成羧酸根阴离子(-COO^-)的形式。因此，在单体组合物中，水溶性烯键式不饱和单体的至少部分酸性基团以羧酸根阴离子(-COO^-)和钾阳离子(K⁺)的盐的形式(即，以羧酸钾(-COO^-K⁺)的形式)存在。

此外，以上步骤可以通过两个阶段进行：用包含氢氧化钾的碱性物质处理包含(甲基)丙烯酸的水溶性烯键式不饱和单体以中和单体的至少部分酸性基团；以及将具有其至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体与包封的发泡剂、内交联剂和聚合引发剂混合以制备单体组合物。

水溶性烯键式不饱和单体可以为例如由以下化学式1表示的化合物：

[化学式1]

R₁-COOM¹

在化学式1中，

R¹为含有不饱和键且具有2至5个碳原子的烃基，以及

M¹为氢原子、一价或二价金属、铵基或者有机胺盐。

优选地，单体可以为选自以下的一者或更多者：丙烯酸，甲基丙烯酸，及其一价金属盐、其二价金属盐、其铵盐和其有机胺盐。如所描述的，当使用丙烯酸或其盐作为水溶性烯键式不饱和单体时，就获得具有改善的吸收率的超吸收性聚合物而言是有利的。此外，单体可以为马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙磺酸、2-甲基丙烯酰基乙磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺、N-取代的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸(N,N)-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸(N,N)-二甲基氨基丙酯等。

此外，包含氢氧化钾的碱性物质可以包含50mol％至100mol％的氢氧化钾和0mol％至50mol％的氢氧化钠。换句话说，与用包含大于50mol％的氢氧化钠的碱性物质中和的水溶性烯键式不饱和单体相比，当用包含50mol％或更多的氢氧化钾的碱性物质中和水溶性烯键式不饱和单体时，由于钾具有比钠更高的电离趋势而使聚合物中的阳离子的比例可以增加。因此，最终制备的超吸收性聚合物内部的渗透压可以增加，从而改善初始吸收率。此外，可以通过调节碱性物质中的氢氧化钾和氢氧化钠的摩尔比来控制聚合物内部的阳离子浓度，从而控制超吸收性聚合物的物理特性。

相对于1摩尔的水溶性烯键式不饱和单体，包含氢氧化钾的碱性物质可以以0.5摩尔至0.9摩尔的量使用。换句话说，相对于100重量份的水溶性烯键式不饱和单体，包含氢氧化钾的碱性物质可以以36重量份至65重量份的量使用。

在这点上，水溶性烯键式不饱和单体的中和度可以为65mol％至75mol％，以及包含具有其至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的单体组合物的pH可以在5至6的范围内。

当单体的中和度由于过高的碱性物质含量而增加时，部分经中和的单体沉淀出来，因此可能不容易发生聚合。此外，在表面交联开始之后的额外中和效果基本上消除，使得可能无法优化表面交联层的交联度，并且超吸收性聚合物的液体渗透性可能不足。相反，当单体的中和度由于过低的碱性物质含量而降低时，由于难以确保聚合物中的阳离子的适当浓度或更大浓度，因此聚合物的吸收率可能大大劣化，聚合物可能表现出难以处理的特性(例如弹性橡胶的特性)，并且初始吸收率可能无法改善到期望的水平。

因此，通过以上述范围使用碱性物质，将水溶性烯键式不饱和单体的酸性基团的中和度和单体组合物的pH调节在以上范围内，从而实现期望的交联度。因此，可以制备具有改善的初始吸收率的超吸收性聚合物。

此外，包封的发泡剂是指具有核-壳结构的可热膨胀的微胶囊发泡剂，并且如上所述，包封的发泡剂具有核-壳结构，其中核含有烃并且由热塑性树脂构成的壳形成在核上。具体地，构成核的烃为具有低沸点的液体烃，其通过加热容易汽化。因此，当加热包封的发泡剂时，构成壳的热塑性树脂软化，并且同时，核的液体烃汽化，因此，随着胶囊内的压力增加，包封的发泡剂膨胀。因此，产生具有比现有尺寸更大的尺寸的气泡。

因此，包封的发泡剂产生烃气体，并且包封的发泡剂与有机发泡剂和无机发泡剂不同，所述有机发泡剂通过参与聚合物生产的单体之间的放热分解反应产生氮气，所述无机发泡剂通过吸收在聚合物生产期间产生的热产生二氧化碳气体。

这样的包封的发泡剂可以具有这样的膨胀特性：其可以根据构成核和壳的组分、各组分的重量、其颗粒尺寸而变化。通过调节这些因素，可以使孔膨胀到期望的尺寸并且控制超吸收性聚合物的孔隙率。

具体地，包封的发泡剂具有在膨胀之前的平均直径(D₀)为5μm至30μm的颗粒形状。难以制备平均直径小于5μm的包封的发泡剂，而当包封的发泡剂的平均直径大于30μm时，孔的尺寸太大，因此难以有效地增加表面积。因此，当包封的发泡剂具有上述平均直径时，其被确定为适用于在聚合物中实现适当的孔结构。

例如，包封的发泡剂在膨胀之前的平均直径可以为5μm或更大、6μm或更大、7μm或更大、8μm或更大、或者10μm或更大，并且为30μm或更小、25μm或更小、20μm或更小、17μm或更小、16μm或更小、或者15μm或更小。

包封的发泡剂的在膨胀之前的平均直径(D₀)可以通过用光学显微镜测量包封的发泡剂的每个颗粒的直径作为平均费雷特(Feret)直径，然后计算其平均值来确定。

在这点上，包封的发泡剂的胶囊厚度可以为2μm至15μm。

此外，包封的发泡剂在空气中的最大膨胀尺寸为20μm至190μm。在此，“包封的发泡剂的最大膨胀尺寸”意指在加热包封的发泡剂之后属于高度膨胀的颗粒的以重量计的前10％的颗粒的直径范围。难以制备在空气中的最大膨胀尺寸小于20μm的包封的发泡剂，而当包封的发泡剂的最大膨胀尺寸大于190μm时，孔的尺寸太大，因此难以有效地增加表面积。

例如，包封的发泡剂在空气中的最大膨胀尺寸可以为50μm至190μm、或70μm至190μm、75μm至190μm、或80μm至150μm。

包封的发泡剂在空气中的最大膨胀尺寸可以通过如下测量：将0.2g包封的发泡剂施加在玻璃培养皿上，然后将其在在150℃下预热的热板上放置10分钟，在光学显微镜下观察膨胀的包封的发泡剂，并用光学显微镜测量属于高度膨胀的颗粒的以重量计的前10％的颗粒的直径作为平均费雷特直径。

包封的发泡剂在空气中表现出5倍至15倍的最大膨胀率。在此，“包封的发泡剂的最大膨胀率”意指在加热包封的发泡剂之后属于高度膨胀的颗粒的以重量计的前10％的颗粒的平均直径(D_M)与在加热包封的发泡剂之前测量的平均直径(D₀)的比率(D_M/D₀)。当包封的发泡剂在空气中的最大膨胀率小于5倍时，在超吸收性聚合物中没有形成适当的孔结构，因此存在如下问题：即使使用包封的发泡剂，也不能制备同时具有改善的吸收率和吸收速率的超吸收性聚合物。当包封的发泡剂在空气中的最大膨胀率大于15倍时，就上述的包封的发泡剂在膨胀之前的平均直径而言，存在制备困难的问题。因此，具有上述最大膨胀率范围的包封的发泡剂可以被确定为适用于在超吸收性聚合物中形成适当的孔结构。

例如，包封的发泡剂在空气中的最大膨胀率可以为5倍或更大、7倍或更大、或者8倍或更大，并且为15倍或更小、13倍或更小、11倍或更小、或者10倍或更小。

在这点上，在加热包封的发泡剂之前测量的平均直径(D₀)可以如上所述测量。此外，在加热包封的发泡剂之后属于高度膨胀的颗粒的以重量计的前10％的颗粒的平均直径(D_M)可以通过如下测量：将0.2g包封的发泡剂施加在玻璃培养皿上，然后将其在在150℃下预热的热板上放置10分钟，在光学显微镜下观察膨胀的包封的发泡剂，用光学显微镜测量属于高度膨胀的颗粒的按重量计的前10％的各颗粒的直径作为平均费雷特直径，并计算其平均值。

在以下实施例中将更详细地说明包封的发泡剂的膨胀特性。

测量包封的发泡剂在空气中的最大膨胀尺寸和最大膨胀率的原因是检查在使用该包封的发泡剂制备的超吸收性聚合物中是否形成期望的孔尺寸。具体地，发泡剂的发泡形状难以限定为一种形状，原因是其可以根据超吸收性聚合物的制备条件而变化。因此，首先使包封的发泡剂在空气中发泡，然后检查其膨胀尺寸和比率，从而确定其是否适用于形成期望的孔。

构成包封的发泡剂的核的烃可以为选自以下的一者或更多者：正丙烷、正丁烷、异丁烷、环丁烷、正戊烷、异戊烷、环戊烷、正己烷、异己烷、环己烷、正庚烷、异庚烷、环庚烷、正辛烷、异辛烷和环辛烷。其中，具有3至5个碳原子的烃(正丙烷、正丁烷、异丁烷、环丁烷、正戊烷、异戊烷、环戊烷)可以适用于形成上述孔尺寸，并且异丁烷可以是最合适的。

构成包封的发泡剂的壳的热塑性树脂可以为由选自(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯腈、芳族乙烯基、乙酸乙烯酯、卤乙烯和偏二卤乙烯中的一种或更多种单体形成的聚合物。其中，(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯腈的共聚物可以最适用于形成上述孔尺寸。

此外，包封的发泡剂的发泡起始温度(T_起始)可以为60℃至120℃、或65℃至120℃、或70℃至80℃，以及最高发泡温度(T_max)可以为100℃至160℃、或105℃至155℃、或110℃至120℃。在上述范围内，在随后的热聚合或干燥过程中容易发生发泡，从而将孔结构引入聚合物中。发泡起始温度和最高发泡温度可以通过使用热机械分析仪测量。

相对于包封的发泡剂的总重量，包封的发泡剂可以以10重量％至30重量％的量包含由烃构成的核。该范围可以最适用于形成超吸收性聚合物的孔结构。

作为包封的发泡剂，可以使用直接制备的包封的发泡剂，或者可以使用满足上述条件的市售发泡剂。

此外，相对于100重量份的水溶性烯键式不饱和单体，包封的发泡剂可以以0.01重量份至1.0重量份的量使用。例如，相对于100重量份的水溶性烯键式不饱和单体，包封的发泡剂可以以0.01重量份或更大、0.05重量份或更大、或者0.1重量份或更大且1.0重量份或更小、或者0.8重量份或更小、或者0.5重量份或更小的量使用。如果包封的发泡剂的含量太低，则无法发生充分的发泡，因此聚合物中可能无法适当地形成孔结构。如果包封的发泡剂的含量太高，则聚合物的孔隙率可能太高，并因此，超吸收性聚合物的强度可能变弱。在这点上，包封的发泡剂可以优选以以上含量范围使用。

如上所述，根据一个实施方案的单体组合物可以不包含表面活性剂。

如本文所使用的，术语“内交联剂”是用于将其与如下所述的用于使基础聚合物的表面交联的表面交联剂区分开的术语，并且内交联剂起到通过使水溶性烯键式不饱和单体的不饱和键交联而使水溶性烯键式不饱和单体聚合的作用。无论聚合物的表面或内部，都发生以上步骤中的交联。然而，通过下述的基础聚合物的表面交联过程，最终制备的超吸收性聚合物的表面具有通过表面交联剂交联的结构，并且其内部具有通过内交联剂交联的结构。

作为内交联剂，任何化合物都可以，只要其能够在水溶性烯键式不饱和单体的聚合时引入交联键即可。内交联剂的非限制性实例可以包括多官能交联剂，例如N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、丁烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三芳基胺、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇、甘油或碳酸亚乙酯，这些化合物可以单独使用或者以其两者或更多者的组合使用，但不限于此。其中，可以优选使用乙二醇二缩水甘油醚。

相对于100重量份的水溶性烯键式不饱和单体，内交联剂可以以0.01重量份至5重量份的量使用。例如，相对于100重量份的水溶性烯键式不饱和单体，内交联剂可以以0.01重量份或更大、0.05重量份或更大、或者0.1重量份或更大且5重量份或更小、3重量份或更小、2重量份或更小、或者1重量份或更小的量使用。如果内交联剂的含量太低，则无法发生充分的交联，因此难以实现合适水平或更高水平的强度。如果内交联剂的含量太高，则内交联密度增加，因此难以实现期望的保水容量。

此外，聚合引发剂可以根据聚合方法适当地选择。当采用热聚合法时，使用热聚合引发剂。当采用光聚合法时，使用光聚合引发剂。当采用混合聚合法(使用热和光二者的方法)时，可以使用热聚合引发剂和光聚合引发剂二者。然而，即使在光聚合法的情况下，通过光照射例如紫外线照射等产生一定量的热，并且根据聚合反应(其为放热反应)的进行也产生一定量的热，因此，可以额外使用热聚合引发剂。

光聚合引发剂就构成而言可以没有限制地使用，只要其是能够通过光例如紫外线形成自由基的化合物即可。

光聚合引发剂可以包括例如选自以下的一种或更多种引发剂：安息香醚、二烷基苯乙酮、羟基烷基酮、乙醛酸苯酯、苄基二甲基缩酮、酰基膦和α-氨基酮。同时，酰基膦的具体实例可以包括二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基次膦酸乙酯等。更多不同的光聚合引发剂充分公开在由Reinhold Schwalm著写的“UV Coatings:Basics,Recent Developments and NewApplication(Elsevier,2007)”第115页中，然而，光聚合引发剂不限于上述实例。

相对于单体组合物，光聚合引发剂可以以约0.0001重量％至约2.0重量％的浓度包含在内。当光聚合引发剂的浓度太低时，聚合速率可能变慢，而当光聚合引发剂的浓度太高时，超吸收性聚合物的分子量变小并且其物理特性可能变得不均匀。

此外，作为热聚合引发剂，可以使用选自以下的一种或更多种引发剂：基于过硫酸盐的引发剂、基于偶氮的引发剂、过氧化氢和抗坏血酸。基于过硫酸盐的引发剂的具体实例可以包括过硫酸钠(Na₂S₂O₈)、过硫酸钾(K₂S₂O₈)、过硫酸铵((NH₄)₂S₂O₈)等，基于偶氮的引发剂的实例可以包括2,2-偶氮双-(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2-偶氮双-(N,N-二亚甲基)异丁脒二盐酸盐、2-(氨基甲酰基偶氮)异丁腈、2,2-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、4,4-偶氮双-(4-氰基戊酸)等。更多不同的热聚合引发剂充分公开在由Odian著写的“Principle of Polymerization(Wiley,1981)”第203页中，然而，热聚合引发剂不限于上述实例。

相对于单体组合物，热聚合引发剂可以以约0.001重量％至约2.0重量％的量包含在内。如果热聚合引发剂的浓度太低，则额外的热聚合几乎不发生，因此热聚合引发剂的添加效果可能不显著。如果热聚合引发剂的浓度太高，则超吸收性聚合物的分子量可能变低并且其物理特性可能变得不均匀。

如果需要，单体组合物还可以包含添加剂，例如增稠剂、增塑剂、保存稳定剂、抗氧化剂等。

可以将上述水溶性烯键式不饱和单体与溶剂以及包含氢氧化钾的碱性物质、包封的发泡剂、内交联剂和聚合引发剂一起混合。因此，以上步骤中制备的单体组合物可以是溶解在溶剂中的形式，并且单体组合物中的固含量可以为20重量％至60重量％。

作为可应用的溶剂，就构成而言可以没有限制地使用任何溶剂，只要其能够溶解以上组分即可，例如，可以组合使用选自以下的一者或更多者：水、乙醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、1,4-丁二醇、丙二醇、乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、环己酮、环戊酮、二甘醇单甲醚、二甘醇乙醚、甲苯、二甲苯、丁内酯、卡必醇、甲基溶纤剂乙酸酯和N,N-二甲基乙酰胺。

同时，包含(甲基)丙烯酸的水溶性烯键式不饱和单体与包含氢氧化钾的碱性物质、包封的发泡剂、内交联剂和聚合引发剂的混合可以通过但不特别限于本领域通常使用的方法(例如，通过搅拌)来进行。

然后，进行通过对单体组合物进行热聚合或光聚合来形成含水的凝胶聚合物的步骤。

该步骤就构成而言可以没有特别限制地进行，只要通过对制备的单体组合物进行热聚合、光聚合或混合聚合形成含水的凝胶聚合物即可。

具体地，在热聚合的情况下，该步骤可以在配备有搅拌轴的反应器(如捏合机)中进行。热聚合可以在约80℃或更高且低于约110℃的温度下进行。用于将聚合温度升高到上述范围内的方式没有特别限制。加热可以通过为反应器提供加热介质或通过为反应器直接提供热源来进行。可应用的加热介质的种类可以为热流体等，例如蒸汽、热空气、或热油，但不限于此。可以考虑加热介质的方式、加热速率和目标温度来适当地控制提供的加热介质的温度。同时，作为直接提供的热源，可以使用电加热器或气体加热器，但本公开内容不限于这些实例。

相反，当进行光聚合时，其可以在配备有可移动传送带的反应器中进行，但是上述聚合方法仅是一个实例，并且本公开内容不限于上述聚合方法。

例如，当如上所述通过向配备有搅拌轴的反应器如捏合机提供热介质或通过加热反应器来进行热聚合时，可以获得从反应器的出口排出的含水的凝胶聚合物。根据反应器中配备的搅拌轴的类型，由此获得的含水的凝胶聚合物的尺寸可以为数厘米或数毫米。具体地，所获得的含水的凝胶聚合物的尺寸可以根据向其中进给的单体组合物的浓度、进给速度等而变化。

此外，如上所述，当在配备有可移动传送带的反应器中进行光聚合时，所获得的含水的凝胶聚合物通常可以为具有带的宽度的片状的含水的凝胶聚合物。在这种情况下，聚合物片的厚度可以根据向其中进给的单体组合物的浓度和进给速度而变化，并且通常，优选供给单体组合物使得可以获得厚度为约0.5cm至约10cm的片状聚合物。当将单体组合物供给至使得片状聚合物的厚度变得太薄的程度时，这是不期望的，原因是生产效率低，而当片状聚合物的厚度大于10cm时，由于厚度过大，聚合反应可能无法在整个厚度上均匀地进行。

单体组合物的聚合时间没有特别限制，并且可以控制为约30秒至60分钟。

通过上述方法获得的含水的凝胶聚合物的水含量通常可以为约30重量％至约80重量％。同时，如本文所使用的“水含量”意指相对于含水的凝胶聚合物的总重量由水所占的重量，其可以为通过从含水的凝胶聚合物的重量中减去经干燥的聚合物的重量而获得的值。具体地，水含量可以定义为通过测量在通过红外加热使聚合物的温度升高的干燥过程期间由聚合物中水分的蒸发引起的重量损失而计算的值。此时，水含量在以下干燥条件下测量：使温度从室温升高至约180℃，然后将温度保持在180℃，并且将总干燥时间设定为40分钟，包括用于升温步骤的5分钟。

然后，进行通过对含水的凝胶聚合物进行干燥和粉碎来形成粉末形式的基础聚合物的步骤。

当在以上步骤中通过加热以进行干燥来使包封的发泡剂发泡时，制备的基础聚合物具有在其内部形成有多个孔的结构。因此，与不使用包封的发泡剂制备的超吸收性聚合物相比，可以制备具有改善的吸收速率的超吸收性聚合物。

同时，为了提高干燥效率，形成基础聚合物的步骤可以包括在干燥含水的凝胶聚合物之前对含水的凝胶聚合物进行粗粉碎的过程。

在这点上，在此使用的粉碎机就其构造而言没有限制，并且具体地，其可以包括选自以下的任一者：立式粉碎机、涡轮切割机、涡轮研磨机、旋转式切碎机(rotary cuttermill)、切碎机(cutter mill)、盘式磨机、碎片破碎机、破碎机、切碎机(chopper)和盘式切割机，但不限于上述实例。

通过粗粉碎步骤，可以将含水的凝胶聚合物的粒径控制为约0.1mm至约10mm。由于含水的凝胶聚合物的高水含量，粉碎成小于0.1mm的粒径在技术上是不容易的，并且在经粉碎的颗粒之间可能发生团聚现象。同时，如果将聚合物粉碎成大于10mm的粒径，则在随后的干燥步骤中提高效率的效果可能不显著。

使如上粗粉碎的含水的凝胶聚合物或者紧接在聚合之后不进行粗粉碎过程的含水的凝胶聚合物经受干燥步骤。在这点上，干燥温度可以为约60℃至约250℃。如果干燥温度低于70℃，则干燥时间变得太长，并且包封的发泡剂的热塑性树脂壳难以软化，因此可能不发生发泡。如果干燥温度高于250℃时，则仅聚合物表面被过度干燥，并因此可能在随后的粉碎过程期间产生细颗粒并且最终形成的超吸收性聚合物的物理特性可能劣化。因此，干燥可以优选在约100℃至约240℃的温度下，并且更优选地在约110℃至约220℃的温度下进行。

此外，考虑到过程效率，干燥时间可以为约20分钟至约12小时。例如，干燥可以进行约10分钟至约100分钟或约20分钟至约60分钟。

在干燥步骤中，就构成而言可以没有限制地选择和使用任何干燥方法，只要其通常用于干燥含水的凝胶聚合物的过程即可。具体地，干燥步骤可以通过诸如热空气供给、红外照射、微波照射、紫外照射等的方法来进行。当如上干燥步骤完成时，聚合物的水含量可以为约0.1重量％至约10重量％。

其后，使用粉碎机粉碎通过干燥步骤获得的经干燥的聚合物。

具体地，用于将粉末形式的基础聚合物粉碎成使得其由颗粒尺寸为约150μm至约850μm的颗粒构成的粉碎机可以包括针磨机、锤磨机、螺旋式磨机、辊磨机、盘式磨机、点动式磨机等，但本公开内容不限于上述实例。

然后，进行通过在表面交联剂的存在下使基础聚合物的表面另外交联形成表面交联层的步骤。在这点上，使基础聚合物的表面另外交联的含义意指使构成在先前步骤中制备的粉末形式的基础聚合物的各聚合物颗粒的表面另外交联。

以上步骤是使用表面交联剂形成表面交联层以增加基础聚合物的表面交联密度，并且在表面上保持未交联的水溶性烯键式不饱和单体的不饱和键可以通过表面交联剂交联，并因此，可以形成具有增加的表面交联密度的超吸收性聚合物。通过该热处理过程，表面交联密度(即，外交联密度)增加，而内交联密度不变化，因此，形成有表面交联层的超吸收性聚合物可以具有外交联密度高于内交联密度的结构。

作为表面交联剂，可以没有特别限制地使用已经用于超吸收性聚合物制备的表面交联剂。例如，表面交联剂可以包括：选自乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,2-己二醇、1,3-己二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2,5-己二醇、2-甲基-1,3-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、三丙二醇和甘油的一种或更多种多元醇；选自碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯的一种或更多种基于碳酸酯的化合物；环氧化合物，例如乙二醇二缩水甘油醚等；

唑啉化合物，例如

唑烷酮等；多胺化合物；

唑啉化合物；单

唑烷酮化合物、二

唑烷酮化合物或多

唑烷酮化合物；或者环状脲化合物；等等。优选地，可以使用与上述内交联剂相同的那些，并且例如，可以使用乙二醇二缩水甘油醚。

相对于100重量份的基础聚合物，这样的表面交联剂可以以约0.001重量份至约2重量份的量使用。例如，相对于100重量份的基础聚合物，表面交联剂可以以0.005重量份或更大、0.01重量份或更大、或者0.02重量份或更大且0.5重量份或更小、0.3重量份或更小、或者0.1重量份或更小的量使用。通过将表面交联剂的含量范围控制在上述范围内，可以制备表现出优异的整体吸收特性的超吸收性聚合物。

作为表面交联剂，还可以包含选自二氧化硅、粘土、氧化铝、二氧化硅-氧化铝复合材料、二氧化钛、氧化锌和硫酸铝中的一种或更多种无机材料以进行表面交联反应。无机材料可以以粉末或液体的形式使用，并且特别地，以氧化铝粉末、二氧化硅-氧化铝粉末、二氧化钛粉末或纳米二氧化硅溶液的形式使用。此外，相对于100重量份的基础聚合物，无机材料可以以约0.001重量份至约1重量份的量使用。

此外，将表面交联剂与基础聚合物混合的方法就其构成而言没有限制。例如，可以使用将表面交联剂和基础聚合物进给到反应器中并将它们彼此混合的方法；将表面交联剂喷洒到基础聚合物上的方法；或者在将基础聚合物和表面交联剂连续进给到连续运行的混合器中的同时将它们混合的方法。

当将表面交联剂和基础聚合物混合时，可以将水和甲醇混合在一起并添加。当添加水和甲醇时，具有表面交联剂可以均匀分散在基础聚合物中的优点。在此，可以适当地控制添加的水和甲醇的量以便诱导表面交联剂的均匀分散，防止基础聚合物的团聚，并且同时优化交联剂的表面渗透深度。

表面交联过程可以在约80℃至约250℃的温度下进行。更具体地，表面交联过程可以在约100℃至约220℃、或约120℃至约200℃的温度下进行约20分钟至约2小时、或约40分钟至约80分钟。当满足上述表面交联过程条件时，基础聚合物的表面可以充分交联以增加负荷下吸收率。

用于升高表面交联反应的温度的方式没有特别限制。加热可以通过提供加热介质或通过直接提供热源来进行。在这点上，可应用的加热介质的种类可以为热流体等，例如蒸汽、热空气、或热油，但不限于此。可以考虑加热介质的方式、加热速率和目标温度来适当地控制提供的加热介质的温度。同时，作为直接提供的热源，可以使用电加热器或气体加热器，但本公开内容不限于上述实例。

同时，以上步骤还可以包括对在其上形成有表面交联层的基础聚合物进行尺寸分选的步骤。

根据颗粒尺寸对在其上形成有表面交联层的基础聚合物进行尺寸分选，并且最终待商业化的超吸收性聚合物的物理特性可以得到控制。通过这些粉碎和尺寸分选过程，可以适当地制备和提供获得的超吸收性聚合物使得其粒径为约150μm至约850μm。更具体地，至少约95重量％或更多的在其上形成有表面交联层的基础聚合物的颗粒尺寸为约150μm至约850μm，并且颗粒尺寸小于约150μm的细颗粒的含量可以小于约3重量％。

如所描述的，由于超吸收性聚合物的颗粒尺寸分布被控制在优选范围内，因此最终制备的超吸收性聚合物可以表现出优异的整体物理特性。因此，在尺寸分选步骤中，可以分选出颗粒尺寸为约150μm至约850μm的聚合物并商业化。

在根据一个实施方案的制备超吸收性聚合物的方法中，可以适当地控制碱性物质的种类和含量、包封的发泡剂的种类和含量、随后过程(干燥过程或表面交联过程)的温度和/或时间条件以提供具有期望水平的吸收速率和初始吸收率的超吸收性聚合物。与使用经不包含氢氧化钾的碱性物质部分中和的单体制备的超吸收性聚合物和/或不使用发泡剂或不使用不属于本公开内容的范围内的发泡剂制备的超吸收性聚合物相比，所述超吸收性聚合物可以表现出显著改善的1分钟吸收率和吸收速率。

同时，根据本公开内容的另一个实施方案，提供了通过上述制备方法制备的超吸收性聚合物，如通过涡旋法测量的，所述超吸收性聚合物具有170g/g或更大的1分钟吸收率(蒸馏水)和22秒或更小的吸收速率。

1分钟吸收率被定义为当将超吸收性聚合物浸没在蒸馏水中时由超吸收性聚合物吸收1分钟的蒸馏水的总重量。测量1分钟吸收率的方法将在以下实施例中更详细地说明。具体地，超吸收性聚合物的1分钟吸收率可以为170g/g或更大、175g/g或更大、或者180g/g或更大。随着该值越高，1分钟吸收率越优异。1分钟吸收率的上限没有限制，但是例如为250g/g或更小、230g/g或更小、或者210g/g或更小。

此外，通过涡旋法测量的吸收速率被定义为当将超吸收性聚合物添加到生理盐水中随后搅拌时，通过快速吸收使液体涡旋消失所需的时间。测量吸收速率的方法将在以下实施例中更详细地说明。具体地，吸收速率为22秒或更小、或者21秒或更小。随着该值越低，吸收速率越优异。吸收速率的下限理论上为0，但是例如为10秒或更久、12秒或更久、或者13秒或更久。

下文中，提供优选的实施例以更好地理解本公开内容。然而，以下实施例仅用于举例说明本公开内容，并且本公开内容不限于此。

<实施例>

包封的发泡剂的准备

准备由Matsumoto Co.,Ltd制造的F-36D(其中核为异丁烷，壳为丙烯酸酯和丙烯腈的共聚物)作为实施例中使用的包封的发泡剂。在这点上，F-36D的发泡起始温度(T_起始)为70℃至80℃，以及最高发泡温度(T_max)为110℃至120℃。

用光学显微镜测量包封的发泡剂的粒径作为平均费雷特直径。此外，计算包封的发泡剂的直径的平均值并将其确定为包封的发泡剂的平均直径。

此外，为了确定包封的发泡剂的膨胀特性，将0.2g所准备的包封的发泡剂施加在玻璃培养皿上，然后将其在在150℃下预热的热板上放置10分钟。包封的发泡剂通过加热缓慢膨胀，在光学显微镜下观察以测量包封的发泡剂在空气中的最大膨胀率和最大膨胀尺寸。

测量在加热包封的发泡剂之后属于高度膨胀的颗粒的以重量计的前10％的颗粒的直径并将其确定为最大膨胀尺寸，并且计算在加热包封的发泡剂之后属于高度膨胀的颗粒的以重量计的前10％的颗粒的平均直径(D_M)与在加热包封的发泡剂之前测量的平均直径(D₀)的比率(D_M/D₀)并将其确定为最大膨胀率。

所准备的包封的发泡剂在膨胀之前的平均直径为13μm，在空气中的最大膨胀率为约9倍，以及最大膨胀尺寸为约80μm至约150μm。

实施例1

在玻璃反应器中，将100g(1.388mol)丙烯酸与121.2g 45％氢氧化钾(KOH)溶液(KOH 0.972mol)、0.33g所准备的包封的发泡剂F-36D、0.18g作为内交联剂的乙二醇二缩水甘油醚、0.13g作为热聚合引发剂的过硫酸钠、0.008g作为光聚合引发剂的二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦和85.0g水混合以制备总固含量为44.9重量％的单体组合物。在制备的单体组合物中，丙烯酸的中和度为70mol％，组合物的pH为5.6。

将单体组合物以500mL/分钟至2000mL/分钟的速度进给到具有10cm的宽度和2m的长度并且以50cm/分钟的速度移动的传送带上。此外，通过在进给单体组合物的同时以10mW/cm²的密度照射UV而使聚合反应持续60秒。

此外，使用绞肉机使通过聚合反应获得的含水的凝胶聚合物通过直径为10mm的孔以制备碎屑。然后，使碎屑在能够使空气流上下移动的对流烘箱中通过使185℃的热空气自底部向顶部流动20分钟并自顶部向底部流动20分钟均匀地干燥。将经干燥的碎屑粉碎以制备粉末形式的基础聚合物。

向100g以上制备的基础聚合物中添加5.5g超纯水、5.0g甲醇、0.034g乙二醇二缩水甘油醚和0.04g二氧化硅(Aerosil 200,Evonik Corp.)的混合溶液，并通过搅拌混合1分钟以在180℃下进行表面交联反应60分钟。其后，对所得产物进行尺寸分选以获得由平均颗粒尺寸为150μm至850μm的颗粒构成的超吸收性聚合物。

实施例2

以与实施例1中相同的方式制备超吸收性聚合物，不同之处在于在实施例1中使用97.0g 45％氢氧化钾(KOH)溶液(0.778mol)和24.7g 31.5％氢氧化钠(NaOH)溶液(0.195mol)的混合物代替121.2g 45％氢氧化钾(KOH)溶液。此时，在实施例2中制备的单体组合物中，丙烯酸的中和度为70mol％，组合物的pH为5.6。

实施例3

以与实施例1中相同的方式制备超吸收性聚合物，不同之处在于在实施例1中使用60.6g 45％氢氧化钾(KOH)溶液(0.486mol)和61.7g 31.5％氢氧化钠(NaOH)溶液(0.486mol)的混合物代替121.2g 45％氢氧化钾(KOH)溶液。此时，在实施例3中制备的单体组合物中，丙烯酸的中和度为70mol％，组合物的pH为5.6。

实施例4

以与实施例3中相同的方式制备超吸收性聚合物，不同之处在于在实施例3中使用F-65(由MATSUMOTO制造)代替包封的发泡剂F-36D。此时，在实施例4中制备的单体组合物中，丙烯酸的中和度为70mol％，组合物的pH为5.6。

此外，如F-36D中地检查包封的发泡剂F-65的膨胀特性，并且作为结果，其平均直径为15μm，其在空气中的最大膨胀率为约6倍，以及其最大膨胀尺寸为约70μm至约110μm。

实施例5

以与实施例3中相同的方式制备超吸收性聚合物，不同之处在于在实施例3中使用0.4g F-36D。此时，在实施例5中制备的单体组合物中，丙烯酸的中和度为70mol％，组合物的pH为5.6。

比较例1

以与实施例1中相同的方式制备超吸收性聚合物，不同之处在于在实施例1中使用123.5g 31.5％氢氧化钠(NaOH)溶液(0.972mol)代替121.2g 45％氢氧化钾(KOH)溶液。此时，在比较例1中制备的单体组合物中，丙烯酸的中和度为70mol％，组合物的pH为5.6。

比较例2

以与实施例1中相同的方式制备超吸收性聚合物，不同之处在于在实施例1中不使用包封的发泡剂F-36D。此时，在比较例2中制备的单体组合物中，丙烯酸的中和度为70mol％，组合物的pH为5.6。

比较例3

以与实施例1中相同的方式制备超吸收性聚合物，不同之处在于在实施例1中使用碳酸氢钠(NaHCO₃)发泡剂代替包封的发泡剂F-36D。此时，在比较例2中制备的单体组合物中，丙烯酸的中和度为70mol％，组合物的pH为5.6。

比较例4

以与实施例1中相同的方式制备超吸收性聚合物，不同之处在于在实施例1中使用具有碳酸钠核-聚乙二醇(PEG)壳的结构的发泡剂代替包封的发泡剂F-36D。此时，在比较例2中制备的单体组合物中，丙烯酸的中和度为70mol％，组合物的pH为5.6。

比较例5

以与实施例1中相同的方式制备超吸收性聚合物，不同之处在于在实施例1中使用具有烃核-热塑性树脂壳的结构的EXPANCEL 930 DU 120(由AkzoNobel制造)代替包封的发泡剂F-36D。此时，在比较例12中制备的单体组合物中，丙烯酸的中和度为70mol％，组合物的pH为5.6。

此外，如F-36D中地检查EXPANCEL 930DU 120(由AkzoNobel制造)的膨胀特性，并且作为结果，其平均直径为33μm，其在空气中的最大膨胀率为约3倍，以及其最大膨胀尺寸为约60μm至约150μm。

实验例

通过以下方法对实施例和比较例中制备的超吸收性聚合物评估离心保留容量(CRC)、吸收速率和1分钟吸收率，并且结果示于下表1中。

(1)离心保留容量(CRC)

根据欧洲一次性用品和非织造布协会EDANA WSP 241.3对各聚合物测量根据无负荷下吸收容量的保水容量。

详细地，使用#30至#50的筛对实施例和比较例中获得的各聚合物进行分级。在将W₀(g)(约0.2g)聚合物均匀地引入非织造织物制成的袋中并将其密封之后，在室温下将其浸没在生理盐水(0.9重量％)中。在30分钟之后，通过使用离心机以250G将袋脱水3分钟，然后测量袋的重量W₂(g)。此外，在不使用聚合物的情况下进行相同的操作之后，测量袋的重量W₁(g)。

根据以下方程式1，使用获得的重量计算CRC(g/g)：

[方程式1]

CRC(g/g)＝{[W₂(g)-W₁(g)]/W₀(g)}-1

(2)通过涡旋法的吸收速率

根据国际公开WO 1987-003208中描述的方法以秒为单位测量实施例和比较例的各超吸收性聚合物的吸收速率。

详细地，在23℃至24℃下将2g超吸收性聚合物添加到50mL生理盐水中，并用磁棒(直径8mm，长度31.8mm)以600rpm进行搅拌，并以秒为单位测量涡旋消失所需的时间以计算吸收速率(涡旋时间)。

(3)1分钟吸收率

将1.0g(W₅)实施例和比较例的各超吸收性聚合物放入非织造织物制成的袋(15cm×15cm)中，在24℃下将其在500mL蒸馏水中浸没1分钟。1分钟后，从蒸馏水中取出袋，并悬挂1分钟。其后，测量袋的重量(W₆)。此外，在没有超吸收性聚合物的情况下进行相同的步骤，并测量重量(W₇)。

根据以下方程式3，使用获得的重量计算1分钟吸收率：

[方程式3]

1分钟吸收率(蒸馏水)＝{[W₇(g)-W₆(g)-W₅(g)]/W₅(g)}

[表1]

参照表1，确定与仅用NaOH中和的比较例1的超吸收性聚合物、不使用发泡剂的比较例2的超吸收性聚合物以及不使用根据本发明的包封的发泡剂的比较例3和4的超吸收性聚合物相比，实施例的超吸收性聚合物表现出显著改善的初始吸收率和快速的吸收速率。

还确定与使用在空气中具有5倍至15倍的最大膨胀率的包封的发泡剂的实施例的超吸收性聚合物不同，使用在空气中具有3倍的最大膨胀率的包封的发泡剂的比较例5的超吸收性聚合物与不使用发泡剂的比较例2的超吸收性聚合物相比未显示出在初始吸收率和吸收速率方面的改善。

Claims (10)

1.一种制备超吸收性聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：

通过将包含(甲基)丙烯酸的水溶性烯键式不饱和单体与包含氢氧化钾的碱性物质、包封的发泡剂、内交联剂和聚合引发剂混合来制备单体组合物，其中所述水溶性烯键式不饱和单体的至少部分酸性基团经所述包含氢氧化钾的碱性物质中和；

通过对所述单体组合物进行热聚合或光聚合来形成含水的凝胶聚合物；

通过对所述含水的凝胶聚合物进行干燥和粉碎来形成粉末形式的基础聚合物；以及

通过在表面交联剂的存在下使所述基础聚合物的表面另外交联来形成表面交联层，

其中所述包封的发泡剂具有包括含有烃的核和包围所述核且使用热塑性树脂形成的壳的结构，并且在膨胀之前具有5μm至30μm的平均直径以及在空气中具有5倍至15倍的最大膨胀率。

2.根据权利要求1所述的制备超吸收性聚合物的方法，

其中所述碱性物质包含50mol％至100mol％的氢氧化钾和0mol％至50mol％的氢氧化钠。

3.根据权利要求1所述的制备超吸收性聚合物的方法，

其中相对于1摩尔的所述水溶性烯键式不饱和单体，所述碱性物质以0.5摩尔至0.9摩尔的量使用。

4.根据权利要求1所述的制备超吸收性聚合物的方法，

其中所述单体组合物的pH为5至6。

5.根据权利要求1所述的制备超吸收性聚合物的方法，

其中所述包封的发泡剂在空气中的最大膨胀尺寸为20μm至190μm。

6.根据权利要求1所述的制备超吸收性聚合物的方法，

其中所述包封的发泡剂具有60℃至120℃的发泡起始温度(T_起始)和100℃至160℃的最高发泡温度(T_max)。

7.根据权利要求1所述的制备超吸收性聚合物的方法，

其中所述烃为选自以下的一者或更多者：正丙烷、正丁烷、异丁烷、环丁烷、正戊烷、异戊烷、环戊烷、正己烷、异己烷、环己烷、正庚烷、异庚烷、环庚烷、正辛烷、异辛烷、和环辛烷。

8.根据权利要求1所述的制备超吸收性聚合物的方法，

其中所述热塑性树脂为由选自(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯腈、芳族乙烯基化合物、乙酸乙烯酯、卤乙烯和偏二卤乙烯中的一种或更多种单体形成的聚合物。

9.根据权利要求1所述的制备超吸收性聚合物的方法，

其中相对于100重量份的所述水溶性烯键式不饱和单体，所述包封的发泡剂以0.01重量份至1.0重量份的量使用。

10.根据权利要求1所述的制备超吸收性聚合物的方法，

其中通过涡旋法测量的所制备的超吸收性聚合物具有170g/g或更大的1分钟吸收率(蒸馏水)和22秒或更小的吸收速率。