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CN1934170A - 具有吸水树脂作为主要组分的颗粒状吸水剂 - Google Patents

具有吸水树脂作为主要组分的颗粒状吸水剂 Download PDF

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CN1934170A
CN1934170A CN 200580009433 CN200580009433A CN1934170A CN 1934170 A CN1934170 A CN 1934170A CN 200580009433 CN200580009433 CN 200580009433 CN 200580009433 A CN200580009433 A CN 200580009433A CN 1934170 A CN1934170 A CN 1934170A
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植田裕子
神头照幸
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Abstract

本发明提供了甚至当人尿的尿组成发生变化时可长时间保持优良的吸水性能的吸水剂。一种颗粒状吸水剂包含通过不饱和单体交联聚合得到的吸水树脂,其呈现在生理盐水溶液中的离心保留能力不低于32g/g,质量中值粒度(D50)为200-400μm,直径小于150μm的颗粒比例为0-2%重量,由劣化引起的增加的可提取物为0-15%重量。

Description

具有吸水树脂作为主要组分的颗粒状吸水剂
                      发明背景
发明领域
本发明涉及包含作为主要组分的吸水树脂的颗粒状吸水剂。特别是涉及在实际应用例如吸收物品如尿布中达到按常规未能得到的优良吸收能力的颗粒状吸水剂。
相关领域描述
目前,作为卫生用品例如纸尿布、卫生巾、失禁垫等的组分材料,广泛使用吸收体液的吸水树脂和亲水性纤维例如纸浆。作为吸水树脂,例如部分中和和交联的聚丙烯酸、淀粉-丙烯酸接枝共聚物的水解产物、皂化的乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈共聚物或丙烯酰胺共聚物或其交联聚合物的水解产物、阳离子单体的交联聚合物等用作主要原料。
吸水树脂通常要求具有优良的性能例如优良的液体吸收量或吸水速度、胶凝强度和与含水液体例如体液接触时的凝胶渗透性以及自含有含水液体的基质吸水的吸水力。另外,作为最新趋势,已要求具有非常窄粒度分布的吸水树脂粉末或具有高吸收能力和低水提取物(extractables)的吸水树脂,已基本上要求耐压高吸收率或在压力下的液体渗透性。除了以上需要,也已经要求例如凝胶特性长时间不劣化和甚至在通过吸收体液或尿的溶胀和胶凝状态下保持吸收性能。
例如,关于确定含有作为主要组分的吸水树脂的这些吸水树脂或吸水剂的各种性质的多种参数或关于其测量方法存在许多专利申请(US再颁专利32649、UK2267094B、US5051259、US5419956、US6087002、EP0629441、EP0707603、EP0712659、EP1029886、US5462972、US5453323、US5797893、US6127454、US6184433、US6297335、US再颁专利37021、US5140076、US6414214B1、US5994440、US6444744、US6194531、EP0940148、EP1153656、EP0605215、US5147343、US5149335、EP0532002、US5601452、US5562646、US5669894、US6150582、WO02/053198、EP0937739)。
US再颁专利32649中提出具有优良的胶凝强度、可提取物和吸收能力的吸水树脂。UK2267094B中提出具有优良的无压力下液体渗透性、吸收速率和吸收能力的吸水树脂。确定具体粒度分布的技术也在US5051259、US5419956、US6087002和EP0629441中提出。另外,也提出具有优良的在各种载荷下的耐压吸收率的吸水树脂或多种测量方法,单独具有优良的耐压吸收率或联合其它性能的吸水树脂在EP0707603、EP0712659、EP1029886、US5462972、US5453323、US5797893、US6127454、US6184433、US6297335和US再颁专利37021中提出。
US5140076和US6414214B1中提出通过冲击性能降低很少的吸水树脂。US5994440中提出具有具体粉尘量的吸水树脂,US6444744中提出较少着色的吸水树脂。US6194531和EP0940148中提出具有优良的L-抗坏血酸水溶液中的凝胶持久性(作为耐尿性指数)或优良的吸水能力的吸水树脂。EP1153656中提出具有优良透气性的吸水树脂。EP0605215中提出具有较少残留单体的吸水树脂。
另外,US5147343、US5149335、EP0532002、US5601452、US5562646、US5669894、US6150582、WO02/053198中提出了适合于吸水物品例如具有具体性能、组成或聚合物浓度的尿布的具有具体性能的吸水树脂。另外,EP0937739中提出用于表面交联,同时粉碎至少一部分树脂颗粒的方法。
                      发明概述
在已基于许多性能研发的吸水树脂或吸水剂中,如上所述,也已制备作为目标或具有这些性能说明的那些吸水树脂或吸水剂,然而,存在的问题是它们仍然没有很好地达到实际应用例如纸尿布等中的性能,即使这些性能得到控制。
即使通过控制或设计性能例如吸水速度、离心保留能力、耐压吸收率、胶凝强度、持久性、可提取物和粒度仍然未获得实际上足够性能,而已经研发和使用许多吸水树脂或吸水剂。因此,本发明目的是提供适合于实际用于常规吸水剂基质的吸水剂。
                 优选实施方案描述
在研究解决这些问题之后,发现在具有具体粒度分布和吸收能力的本发明吸水剂中,包含在尿中的组分逐渐破坏吸水树脂的交联结构以使所述吸水剂易于劣化,由尿引起的这样的劣化增加可提取物和改变吸水性能。通常,已经提出通过生理盐水溶液(0.9%重量NaCl水溶液)或多种人工尿溶液测量的吸水树脂或吸水剂的性能,然而,人工尿中的尿组分在每一个专利中不同,实际尿溶液本身的组成不是恒定的,而根据生活环境、食物实践、年龄或季节变化,另外即使在相同的个体每一次或者由于身体情况而有较大变化。因为常规吸水树脂或吸水剂的吸收性能已经采用单一种类的具体吸收液例如具体生理盐水溶液或人工尿溶液作为尿模型进行评价,不能适当地进行吸水剂对尿组成变化响应的评价,因此应该理解当由于尿组成变化而发生吸水剂的可提取物变化时,常规吸水剂在实际应用中不能发挥充分的性能。
因此,本发明定义“由尿引起的劣化”为由尿的个体差异或者即使是相同个体由于季节或身体状况引起的尿组成变化产生的吸水剂劣化,引入“由劣化引起的增加的可提取物”和“由劣化引起的增加的可提取物比例”作为由尿引起的劣化程度指数。在本发明中,由劣化引起的增加的可提取物和由劣化引起的增加的可提取物比例通过下式定义。在本发明中,劣化试验液体是指含有0.05%重量L-抗坏血酸的生理盐水溶液,生理盐水溶液是指0.9%重量的NaCl水溶液,其在室温(25℃±2℃)下使用,除非另外具体指明。其测量方法如以下显示的实施例所述。
由劣化引起的增加的可提取物(%重量)=在劣化试验液体中1小时的可提取物(%重量)-在生理盐水溶液中1小时的可提取物(%重量)
由劣化引起的增加的可提取物比例=在劣化试验液体中1小时的可提取物(%重量)/在生理盐水溶液中1小时的可提取物(%重量)
当可提取物自劣化前的量增加时,在劣化试验液体中,所述可提取物趋于更易于自吸收基质中渗出,这又阻碍液体例如血液和尿扩散进入吸收基质中并因此降低吸收性能。另外,可提取物的显著增加表明所述吸水剂交联结构的破坏,使得由吸水剂吸收的体液例如尿难以保留并因此降低吸收性能。这样吸收性能的降低表现为吸收基质或吸收物品再润湿量的增加。因此“由劣化引起的增加的可提取物”和“由劣化引起的增加的可提取物比例”优选限制在具体范围内以抑制再润湿量的增加。
关于尿引起劣化的详细研究阐明劣化程度趋于取决于吸水剂表面积,在具有较小质量中值粒度的粒度分布的吸水剂中例如具有质量中值粒度D50不大于400μm的吸水剂中,由劣化引起的可提取物显著增加。质量中值粒度是影响吸水树脂或吸水剂以及吸收物品的成品例如尿布的吸收行为的一个重要因素,因此仅通过增加质量中值粒度以抑制尿引起的劣化不能解决问题。
另外,尿引起的吸水剂劣化也与吸收能力相关,较高吸收率显著增加由于尿引起的劣化造成的可提取物。因此,仅增加吸水树脂的吸收能力旨在改善吸收物品例如尿布的吸收量以达到在实际应用中长期持久性是不够的。
这表明在喜爱薄型吸收物品的今天,例如具有不大于400μm的小质量中值粒度D50、高吸收能力和无关尿中变化的特定受限范围的可提取物的吸水剂可为比常规吸水剂更优良的吸水剂,然而,进一步表明例如具有不大于400μm的小质量中值粒度D50、高吸收能力和无关尿中变化的低可提取物的吸水剂实际上难以制备,因此之前不存在。
通过以上考虑,本发明人认为在本发明中可解决这些问题,通过提供吸水剂的交联结构、具体离心保留能力、具体粒度分布和质量中值粒度和进一步具体范围的“由劣化引起的增加的可提取物”和“由劣化引起的增加的可提取物比例”制备具有具体质量中值粒度的也具有优良的尿稳定性的吸水剂。
本发明的第一种颗粒状吸水剂为:
包含通过含有作为主要组分的酸基和/或其盐的不饱和单体交联聚合得到的吸水树脂的颗粒状吸水剂,所述吸水剂满足以下(a)-(d):
(a)在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)质量中值粒度(D50)为200-400μm;
(c)具有小于150μm直径的颗粒比例为0-2%重量;和
(d)由上式表示的由劣化引起的增加的可提取物为0-15%重量,在劣化试验液体中1小时的可提取物为0.1-30%重量。
本发明的第二种颗粒状吸水剂为:
包含通过含有作为主要组分的酸基和/或其盐的不饱和单体交联聚合得到的吸水树脂的颗粒状吸水剂,所述吸水剂满足以下(a)-(c)和(e):
(a)在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)质量中值粒度(D50)为200-400μm;
(c)具有小于150μm直径的颗粒比例为0-2%重量;和
(e)由上式表示的由劣化引起的增加的可提取物比例为1-4倍,在劣化试验液体中1小时的可提取物为0.1-30%重量。
本发明的第三种颗粒状吸水剂为:
包含通过含有作为主要组分的酸基和/或其盐的不饱和单体交联聚合得到的吸水树脂的颗粒状吸水剂,所述吸水剂满足以下(a)-(c)、(f)和(g):
(a)在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)质量中值粒度(D50)为200-400μm;
(c)具有小于150μm直径的颗粒比例为0-2%重量;
(f)在生理盐水溶液中16小时的可提取物为0.1-10%重量;和
(g)在生理盐水溶液中于4.8kPa下的耐压吸收率(AAP4.8kPa)不低于21g/g。
制备本发明第一种颗粒状吸水剂的方法特征在于包括:
在交联剂和链转移剂存在下使含有作为主要组分的非中和的丙烯酸和/或其盐的不饱和单体水溶液交联聚合的步骤;和
使通过聚合得到的吸水树脂颗粒表面交联的步骤,满足下述(a)-(c),
(a)所述树脂颗粒在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)所述树脂颗粒的质量中值粒度(D50)为200-400μm;和
(c)具有小于150μm树脂颗粒直径的颗粒比例为0-2%重量。
制备本发明第二种颗粒状吸水剂的方法特征在于包括:
在交联剂存在下使10-30%重量浓度的含有作为主要组分的非中和的丙烯酸的不饱和单体水溶液交联聚合的步骤;
在聚合后进行中和的步骤;和
使通过中和得到的吸水树脂颗粒表面交联的步骤,满足下述(a)-(c),
(a)所述树脂颗粒在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)所述树脂颗粒的质量中值粒度(D50)为200-400μm;和
(c)具有小于150μm树脂颗粒直径的颗粒比例为0-2%重量。
制备本发明第三种颗粒状吸水剂的方法特征在于包括:
在交联剂存在下使含有作为主要组分的非中和的丙烯酸和/或其盐的不饱和单体水溶液交联聚合的步骤;
使通过聚合得到的吸水树脂颗粒表面交联的步骤,满足下述(a)-(c),
(a)所述树脂颗粒在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)所述树脂颗粒的质量中值粒度(D50)为200-400μm;
(c)具有小于150μm树脂颗粒直径的颗粒比例为0-2%重量;和
在选自以下的一个或多个时间加入螯合剂的步骤
(i)在聚合反应期间
(ii)在聚合反应之后和表面交联之前
(iii)在表面交联期间
(iv)在表面交联之后。
                      发明效果
由于具有具体的吸收能力和具体的粒度分布,使用本发明颗粒状吸水剂在作为吸收物品例如尿布的实际应用中,特别是在短期内的吸收能力方面可达到通常不能得到的性能。特别是可减少再润湿量,在尿布表面干燥感的改善效果显著。
另外,由于尿引起劣化的抑制作用,它提供了优良的凝胶稳定性并在长时期内保持吸收性能,因此它减少了穿戴吸收物品的个体的不舒适感。
在本发明中,因为尿引起的劣化可得到抑制,同时提供了具体的粒度分布,粒度分离较少,在粉末传输制备颗粒状吸水剂和制备吸收物品例如尿布中,提供了优良的活塞流性能,粉末进料量的周期性变化脉动受到抑制。除此之外,在制备吸收物品例如尿布中,本发明颗粒状吸水剂与亲水性纤维例如碎木浆易于混合,这便利地提供了均匀的组合物。
              实施本发明的最佳实施方案
用于本发明吸水树脂和吸水剂的原料及反应条件将在以下得到阐明。在本发明中,以下为通过在下面显示的实施例中描述的方法得到的值:(a)在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC),(b)质量中值粒度(D50),(d)由劣化引起的增加的可提取物,(e)由劣化引起的增加的可提取物比例,(f)在生理盐水溶液中16小时的可提取物,(g)在生理盐水溶液中于4.8kPa下的耐压吸收率(AAP4.8kPa),(i)在生理盐水溶液中于1.9kPa下的耐压吸收率(AAP1.9kPa),(j)在生理盐水溶液中伴随涡旋方法的吸收速度,(k)水分吸收后的流动性,(l)粒度分布的对数标准偏差和在劣化试验液体中1小时的可提取物。
(1)吸水树脂
本发明吸水树脂意指可形成水凝胶的交联聚合物,是水溶胀和不溶于水的,例如,水溶胀表示在离子交换水中吸收大量水的物质,例如自身重量的基本上5倍或更多,优选50-1000倍。不溶于水意指在水中1小时的可提取物不高于50%重量和下述范围内的物质。其测量方法在实施例中给出。
作为本发明吸水树脂,为达到本发明目的,基本上使用通过含有酸基和/或其盐的不饱和单体交联聚合得到的吸水树脂,优选使用通过主要由丙烯酸和/或其盐组成的不饱和单体聚合和交联得到的聚丙烯酸的(部分)中和聚合物。可使用任何吸水树脂,只要它具有交联聚合结构,它可为通过含有酸基和/或其盐的不饱和单体聚合后与交联剂的交联反应得到的吸水树脂。
(2)吸水剂及其制备方法
本发明的吸水剂是由作为主要组分的吸水树脂制成的吸收含水液体的固化剂。含水液体不限于水,也包括无特别限制的含水物质,例如尿、血液、排泄物、废液、湿气或蒸汽、冰、水与有机溶剂或无机溶剂的混合物、雨水和地下水,优选尿,特别优选人尿。在本发明中,吸水树脂可按原样用作吸水剂,可任选含有添加剂或水。吸水树脂在吸水剂中的含量为吸水剂的70-100%重量,优选80-100%重量,进一步优选90-100%重量。当包含其它组分时,通常水用作主要或基本组分,使用下面描述的其他添加剂。
例如通过以下制备方法1-3可得到本发明吸水剂,尽管制备方法不受限制,只要它提供满足所述性能的吸水剂。
制备方法1:在交联剂和链转移剂存在下使含有作为主要组分的非中和丙烯酸和/或其盐的不饱和单体水溶液交联聚合,随后调节至具体的粒度分布,并使因此得到的具有具体吸收能力的吸水树脂颗粒进一步表面交联的方法。
制备方法2:在交联剂存在下使具体浓度的含有作为主要组分的非中和丙烯酸的不饱和单体水溶液交联聚合,随后中和,调节至具体的粒度分布,并使因此得到的具有具体吸收能力的吸水树脂颗粒进一步表面交联的方法。
制备方法3:在交联剂存在下使含有作为主要组分的非中和丙烯酸和/或其盐的不饱和单体水溶液交联聚合,随后调节至具体的粒度分布,并使因此得到的具有具体吸收能力的吸水树脂颗粒进一步表面交联的方法,其中在选自以下的一个或多个时间加入螯合剂
(i)在聚合反应期间
(ii)在聚合反应之后和表面交联之前
(iii)在表面交联期间
(iv)在表面交联之后。
本发明吸水剂的制备方法和本发明吸水剂进一步在以下顺序地得到阐明。
(3)不饱和单体
作为构成吸水树脂的不饱和单体(在下文简单缩写为单体),丙烯酸和/或其盐用作主要组分,它们可单独使用或与其它单体联合以得到吸水树脂。这样的其它单体包括含水或疏水不饱和单体例如甲基丙烯酸、马来酸酐、马来酸、富马酸、丁烯酸、衣康酸、乙烯基磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰氧基链烷磺酸及其碱金属盐、铵盐、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、异丁烯、月桂基(甲基)丙烯酸酯等。它们可单独使用或两种或多种联合使用。
当联合使用不同于丙烯酸(盐)的单体时,为达到本发明目的,不同于丙烯酸(其盐)单体的使用比例优选为基于丙烯酸及其盐总量的0-30%摩尔,更优选0-10%摩尔,最优选0-5%摩尔。
当使用含有酸基的不饱和单体作为单体时,其盐包括碱金属盐、碱土金属盐和铵盐,考虑到所得到吸水树脂的性能、工业可用性和安全性,钠盐和钾盐为优选。考虑到性能和pH,含有酸基的不饱和单体例如丙烯酸优选在酸基中和,所述酸基的中和比例通常为20-100%摩尔,优选30-95%摩尔,更优选40-80%摩尔。所述酸基的中和可在含有单体的水溶液中进行或者可在如制备方法2中所示得到聚合物后进行或者它们可联合使用。
(4)内交联剂
用于本发明的吸水树脂是交联聚合物,交联结构可作为自交联型形成而不需要使用可交联单体,或可使用内交联剂例如所谓的可交联单体。鉴于性能,优选与分子中具有不少于2个可聚合不饱和基团或不少于2个可反应基团的内交联剂共聚合或反应。吸水剂由于是交联聚合物变得不溶于水。
这些内交联剂的具体实例包括例如N,N’-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、甘油丙烯酸酯甲基丙烯酸酯、环氧乙烷改性的三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、三烯丙基氰尿酸酯、三烯丙基异氰尿酸酯、三烯丙基磷酸酯、三烯丙基胺、聚(甲基)烯丙氧基链烷、(聚)乙二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、甘油、季戊四醇、乙二胺、乙二醇碳酸酯、碳酸丙烯酯、聚乙烯亚胺、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等。
这些内交联剂可单独使用或者当合适时两种或多种的混合物使用。这些内交联剂可整体加入到反应系统中或分批加入。当使用至少一种或不少于2种内交联剂时,考虑到最终得到的吸水树脂或吸水剂的吸收性能,优选在聚合反应中使用基本上具有不少于两个可聚合不饱和基团的化合物。
这些内交联剂的用量优选为基于不饱和单体(排除内交联剂)的0.001-2%摩尔,更优选0.005-0.5%摩尔,进一步优选0.01-0.2%摩尔,特别优选0.03-0.15%摩尔。内交联剂的用量少于0.001%摩尔和多于2%摩尔不能提供足够的吸收性能。内交联剂用量少于所述范围不足以形成交联结构,这增加了在生理盐水溶液中的可提取物或在下述劣化试验液体中的可提取物、由劣化引起的增加的可提取物、由劣化引起的增加的可提取物比例和“16小时的可提取物”,因此不优选。另一方面,内交联剂用量超过所述范围减少可提取物,然而,引起所述吸水树脂或吸水剂吸收能力降低,这又降低吸收物品例如尿布的吸收能力,因此不优选。
当通过使用内交联剂在聚合物中引入交联结构时,所述内交联剂可在单体聚合之前、期间或之后或者在中和之后加入到反应系统中。
(5)聚合引发剂
用于单体聚合反应以得到本发明中使用的吸水树脂的引发剂包括自由基聚合反应引发剂例如过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、过乙酸钾、过乙酸钠、过碳酸钾、过碳酸钠、叔丁基氢过氧化物、过氧化氢、2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐;光聚合反应引发剂例如2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮。鉴于性能,聚合引发剂的用量为0.001-2%摩尔,优选0.01-0.1%摩尔(基于总单体)。当聚合引发剂的用量少于0.001%摩尔时,未反应的残留单体增加,当聚合引发剂的量多于2%摩尔时,聚合反应控制变得困难,因此不优选。
(6)聚合方法
在本发明中可实施本体聚合或沉淀聚合,然而鉴于性能,通过制备单体水溶液进行的水溶液聚合或反相悬浮聚合是优选的。当制备单体水溶液时,水溶液(下文称作单体水溶液)中的单体浓度通过所述水溶液或单体的温度确定,不受特别限制,然而优选10-70%重量,进一步优选20-60%重量。当进行水溶液聚合时,如果需要也可使用不同于水的溶剂,联合使用的溶剂类型不受特别限制。如果需要,在聚合后可进行粉碎。
采用聚合引发剂开始聚合。不同于聚合引发剂的活化能量射线例如UV射线、电子束或γ-射线可照原样使用或与聚合引发剂联合使用。聚合温度取决于所采用聚合引发剂类型,然而,优选为15-130℃,更优选20-120℃。
反相聚合是通过使单体水溶液悬浮于疏水性有机溶剂中聚合的方法,见述于例如US4093776、US4367323、US4446261、US4683274、US5244735等。水溶液聚合是不需要使用分散溶剂的单体水溶液聚合的方法,见述于例如US4625001、US4873299、US4286082、US4973632、US4985518、US5124416、US5250640、US5264495、US5145906、US5380808、EP0811636、EP0955086、EP0922717等。在这些聚合方法中举例说明的单体或聚合引发剂也可用于本发明。
如上所述,本发明吸水剂具有通常为20-100%摩尔的酸基中和度,但是在不饱和单体的聚合方法中,所述不饱和单体可以未中和状态聚合并在聚合后中和,或者可使用预先中和的不饱和单体进行聚合。因此,单体水溶液中不饱和单体的中和度可为0-100%摩尔。其中,制备方法1或制备方法3也可以是中和聚合,聚合可采用中和度为20-100%摩尔、优选30-95%摩尔、更优选40-80%摩尔的单体水溶液进行。中和实施方案包括使用非中和的不饱和单体开始聚合,随后在聚合中间中和;使用预先中和至以上范围的不饱和单体进行聚合;进一步在聚合中间中和,它们全部提供最终中和的不饱和单体聚合,中和度是指聚合开始时的值。
另一方面,可以说可采用酸聚合随后中和的方法,其中含有酸基的非中和不饱和单体,特别是作为主要组分的非中和丙烯酸进行聚合,随后酸基中和。这相应于制备方法2。即本发明的制备方法2是在交联剂存在下使具体浓度的具有非中和丙烯酸作为主要组分的不饱和单体水溶液交联聚合,随后中和,调节至具体粒度,使因此得到的具有具体吸收能力的吸水树脂颗粒进一步表面交联的方法。在制备方法2中,非中和丙烯酸是主要组分,在使用优选为30-100%摩尔、更优选90-100%摩尔、特别优选100%摩尔的非中和丙烯酸单体交联聚合后,随后加入碱金属盐用于后中和以提供部分碱金属碱用作本发明吸水树脂。当通过这个聚合方法得到的吸水树脂用作本发明吸水剂时,可能得到具有高吸收能力和优良的尿稳定性的吸收基质。当非中和不饱和单体聚合时,内交联剂的用量趋于能够增加,可通过增加交联点密度改善对尿的劣化抗性,尽管详情未知。
在本发明中,如果需要,其它可聚合单体可与丙烯酸一起使用。具体的其它可聚合单体、内交联剂、聚合引发剂类型、添加剂等与条目(3)、(4)和(5)的内容中描述的相同。在制备方法2中,当使用溶剂时,可聚合单体的浓度不受特别限制,然而通常低至5-30%重量,优选10-30%重量,聚合优选在低至10-25℃的温度下于水溶液中进行。
用于中和含有酸基的不饱和单体或所得到的聚合物中的酸基以提供部分碱金属碱的碱金属化合物包括碱金属氢氧化物(氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂等)、碱金属碳酸盐(碳酸钠、碳酸氢钾等)等。鉴于所得到吸水树脂的性能、工业可用性和安全性,其中钠盐和钾盐为优选。在本发明中,聚合物中50-90%摩尔,优选60-80%摩尔的酸基通过用碱金属化合物的中和反应转化为碱金属盐。
在制备方法2中,聚合后的聚合物基本上中和。用碱金属化合物中和聚合物的方法包括当用溶剂进行聚合时,其中加入碱金属化合物水溶液,同时将所得到凝胶样聚合物切成不大于约1cm3的小块,随后进一步用捏合机或碎肉机使凝胶混合的方法。得到本发明吸水剂的中和温度为50-100℃,优选60-90℃,优选进行中和以得到均匀地不大于10的第一中和指数(由200个颗粒的中和度表示)(US6187872的权利要求1中所述)。
(7)链转移剂
在本发明中,链转移剂可基本上用于聚合反应。通过在除不饱和单体、内交联剂和聚合引发剂外的含水链转移剂存在下聚合,当因此得到的吸水树脂用作本发明吸水剂时,可得到具有高吸收能力和优良的尿稳定性的吸收基质。当所述链转移剂联合使用时,内交联剂的用量可增加,可通过增加交联点密度改善对尿的劣化抗性。用于本发明聚合反应的含水链转移剂不受特别限制,只要它溶于水或含水烯属不饱和单体,包括硫醇、硫醇盐、仲醇、胺、亚磷酸盐、次磷酸盐等。具体使用巯基乙醇、巯基丙醇、十二烷硫醇、硫代甘醇、硫羟苹果酸、3-巯基丙酸、异丙醇、亚磷酸钠、亚磷酸钾、次磷酸钠、甲酸及其盐,可使用选自其中的一种或不少于2种。考虑到效果,优选使用含磷化合物,特别是次磷酸盐例如次磷酸钠。
所述含水链转移剂用量取决于含水链转移剂种类和单体水溶液浓度,然而,为基于总单体0.001-1%摩尔,优选0.005-0.3%摩尔。用量少于0.001%摩尔在本发明内交联剂用量下提供高的交联点密度和过低的吸收能力,因此不优选。另一方面,用量多于1%摩尔增加水可提取物,相反降低稳定性,因此不优选。所述链转移剂可通过在聚合前或顺序地在聚合反应中间溶解于单体水溶液中加入。所述含水链转移剂在制备方法1中是必要的,它也可用于制备方法2和制备方法3中。
(8)干燥
通过以上聚合方法得到的交联聚合物为水合凝胶样交联聚合物,如果需要,可将其粉碎并进一步干燥。干燥通常在作为加热介质温度的60-250℃,优选100-220℃,更优选120-200℃的温度下进行。干燥时间取决于表面积和聚合物的含水量以及干燥器类型,经选择以得到目标含水量。在本发明中,干燥后的交联聚合物称作吸水树脂。
用于本发明吸水树脂的含水量不受特别限制,然而,它经选择以提供甚至在室温下呈现流动性的颗粒和含水量更优选0.2-30%重量、进一步优选0.3-15%重量、特别优选0.5-10%重量的粉末状态。太高含水量不仅损害流动性并因此影响制备,而且也使吸水树脂的粉碎成为不可能并可能对具体粒度分布失去控制。吸水树脂的含水量规定为吸水树脂中含有的水量,通过在180℃干燥3小时失重测量。
作为所使用的干燥方法,可采用多种方法以得到目标含水量,包括加热干燥、热空气干燥、减压干燥、红外线干燥、微波干燥、通过与疏水性有机溶剂的共沸物脱水和采用高温蒸汽高湿度干燥,然而,不受特别限制。
通过以上制备方法得到的本发明吸水树脂的形状不受特别限制,只要它适合于作为粉末处理,包括球形、纤维状、棒、近似球形、扁平、不规则、聚结颗粒、多孔结构颗粒,然而,优选使用通过粉碎方法得到的不规则粉碎形状。
(9)粉碎、分粒和粒度控制及吸收能力
用于本发明的吸水树脂优选调节以具有具体粒度以得到本发明颗粒状吸水剂。
用于本发明以得到本发明吸水剂的吸水树脂的粒径作为质量中值粒度通常控制为180-420μm、优选200-400μm、更优选225-380μm、特别优选250-350μm的小范围,直径低于150μm的颗粒比例控制为0-3%重量,优选0-2%重量,更优选0-1%重量。
得到本发明吸水剂的本发明吸水树脂的体密度(由JIS K-3362-1998确定)调节至优选0.40-0.90g/ml,更优选0.50-0.80g/ml。直径150-600μm的颗粒比例优选为全部颗粒的90-100%重量,更优选95-100%重量,进一步更优选98-100%重量。粒度分布的对数标准偏差(σζ)控制为优选0.20-0.50,更优选0.20-0.45,特别优选0.20-0.40。
当交联聚合物通过反相悬浮聚合制备时,粒度可通过以颗粒状态分散聚合并分布干燥调节,然而,特别是在水溶液聚合中,它通常通过干燥后粉碎和分粒,同时控制质量中值粒度D50和粒径低于150μm的颗粒比例(这些控制相互对立),因此调节至具体粒度而调节。例如在调节至具体粒度以得到质量中值粒度D50不大于400μm和减少直径小于150μm的细颗粒含量中,粗颗粒和细颗粒可在粉碎后采用常规粒料分选器例如筛网除去。在那个情况中,待除去的粗颗粒的粒径优选为400μm-5000μm,更优选400μm-2000μm,进一步优选400μm-1000μm。另一方面,待通过粒度调节除去的细颗粒的粒径优选小于150μm,更优选小于200μm。因此已除去的粗颗粒和细颗粒可按原样处理。然而所述粗颗粒优选通过粉碎方法再次粉碎。而所除去的细颗粒受到以下条目(10)中提及的粒度增大方法以减少损失。
因此得到的本发明吸水树脂经调节具有以上粒度,优选地在表面交联前于生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)控制为不低于32g/g,更优选35-70g/g,进一步优选40-65g/g,特别优选45-60g/g。“离心保留能力”可通过在不饱和单体水溶液中使用具体量的内交联剂或者通过控制聚合条件或干燥条件来控制。吸水树脂可照原样用作吸水剂,吸水树脂的离心保留能力也要求不低于32g/g以得到具有不低于32g/g的离心保留能力的本发明吸水剂。
(10)细颗粒直径增大
在条目(9)的粉碎、分粒和粒度控制中除去的细颗粒再生为较大颗粒或颗粒状团粒以用作本发明吸水树脂。在这种情况中,可使用在US6228930、US5264495、US4950692、US5478879和EP844270中描述的方法,因此再生的吸水树脂具有实质的多孔结构。
包含在本发明吸水树脂中的通过这种方法再生的吸水树脂的比例优选为0-50%重量,更优选5-40%重量,最优选10-30%重量。通过这种方法再生的吸水树脂当用作本发明吸水树脂时具有比非再生的吸水树脂更大的表面积,提供更高的吸收速度,因此对于性能是有利的。具有因此增大粒径的吸水树脂在与通过干燥方法(8)得到的吸水树脂混合后通常受到粉碎、分粒和粒度控制。
(11)表面交联处理
本发明吸水树脂可以是如制备方法1-3所示具有具体吸收能力通过调节至具体粒度分布,随后进一步表面交联得到的吸水树脂。用于本发明的吸水树脂的离心保留能力(CRC)例如通过这种表面交联通常降低至表面交联之前离心保留能力(CRC)的50-95%,进一步降低至60-90%。当合适时,离心保留能力的降低可通过交联剂的类型和量、反应温度和时间调节。
用于本发明的表面交联剂不受特别限制,然而可使用例如在US6228930、US6071976、US6254990等中举例的那些,包括例如多元醇如单、二-、三-、四-或聚乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、一缩二丙二醇、2,3,4-三甲基-1,3-戊二醇、聚丙二醇、甘油、聚甘油、2-丁烯-1,4-二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,2-环己烷二甲醇等;环氧化合物例如乙二醇二缩水甘油醚、缩水甘油等;多价胺化合物例如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺聚胺等;卤代环氧化合物例如环氧氯丙烷、环氧溴丙烷、α-甲基环氧氯丙烷等;多价胺化合物与卤代环氧化合物的缩合物;噁唑烷酮(oxazolidinone)化合物例如2-噁唑烷酮等;环脲;亚烷基碳酸酯化合物例如乙二醇碳酸酯等。它们可单独使用或两种或多种联合使用。为充分发挥本发明的作用,优选主要使用这些表面交联剂中的多价醇。作为多价醇,优选具有2-10个碳原子的多价醇,更优选具有3-8个碳原子的多价醇。
表面交联剂的用量取决于所使用化合物或其组合,然而,优选为基于吸水树脂0.001-10%重量,更优选0.01-5%重量。
在本发明表面交联中,水优选用作溶剂。在这个情况中,水的用量取决于所使用吸水树脂的含水量,然而,优选为基于吸水树脂0.5-20%重量,更优选0.5-10%重量。可使用不同于水的亲水性有机溶剂。当使用亲水性有机溶剂时,其用量优选为基于吸水树脂0-10%重量,更优选0-5%重量,进一步优选0-3%重量。
在本发明表面交联中,优选方法是表面交联剂在水和/或亲水性有机溶剂中预混合,随后向吸水树脂喷雾或滴加加入所述溶液,更优选喷雾方法。所喷雾的液滴大小作为平均粒径优选为0.1-300μm,更优选0.1-200μm。
用于混合吸水树脂、交联剂和水或亲水性有机溶剂的混合设备优选为具有强力混合力的设备以均匀和确实地混合它们。合适的混合设备包括例如圆筒式混合机、双壁锥形混合机、高速搅拌式混合机、V形混合机、螺带式混合机、螺杆式混合机、双臂捏合机、粉碎式捏合机、旋转式混合机、气流式混合机、涡流机、间歇式Ldige混合机、连续式Ldige混合机等。
在加入表面交联剂后吸水树脂优选受到热处理。加热温度(加热介质温度或物料温度)优选为100-250℃,更优选150-250℃,加热时间优选为1分钟-2小时。加热温度和加热时间的合适组合实例是180℃下0.1-1.5小时和200℃下0.1-1小时。通过这些方法可得到颗粒状吸水树脂。
(12)附聚
除了以上方法以外,用于本发明的吸水树脂可进一步附聚。附聚方法包括在表面交联处理以后向吸水树脂中加入含水液体,然后加热保持含水量为1-10%重量,如果需要,通过以上提及的粉碎和分粒将所得到的吸水树脂进一步调节至具体粒度。
在本发明中,附聚优选地通过向吸水树脂喷雾或滴加水或溶有其它添加剂组分的水溶液的方法实施,特别优选喷雾方法。所喷雾的液滴大小作为平均粒径优选为0.1-300μm,更优选0.1-200μm。鉴于附聚率或附聚强度,通过保持吸水树脂的含水量(规定为在180℃干燥3小时的失重)为1-10%重量,更优选2-8%重量,进一步优选2.5-6%重量来实施加热处理。加热介质例如热空气可用于加热,加热温度(加热介质温度或物料温度)优选为40-120℃,更优选50-100℃,加热时间优选为1分钟-2小时。在许多情况中加热温度通过加热介质温度表示。加热温度和加热时间的合适组合实例是60℃下0.1-1.5小时和100℃下0.1-1小时。通过相同的设备或通过分开的设备实施加热和加入水。加热可在伴随搅拌或不搅拌下进行,只要温度或含水量可得到控制,但优选不搅拌下加热。更优选的方法是通过堆积1-100cm,更优选5-80cm,特别优选10-70cm加热加有水等的吸水树脂。硬化吸水树脂可通过加热得到,颗粒状吸水树脂可通过随后的粉碎和分粒得到。
作为待使用的附聚设备,优选具有强力混合力的设备,包括圆筒式混合机、双壁锥形混合机、高速搅拌式混合机、V形混合机、螺带式混合机、螺杆式混合机、双臂捏合机、粉碎式捏合机、旋转式混合机、气流式混合机、涡流机、间歇式Ldige混合机、连续式Ldige混合机等。
待加入到吸水树脂中的水可包含其它添加剂例如下面描述的螯合剂、由植物制取的组分、抗菌剂、含水聚合物、无机盐等。水溶液中添加剂含量为0.001-50%重量。
(13)加入螯合剂
螯合剂,特别是多价羧酸及其盐可配制到本发明颗粒状吸水剂。
特别是本发明的制备方法3为在交联剂存在下使含有作为主要组分的非中和丙烯酸和/或其盐的不饱和单体水溶液交联聚合,随后调节至具体粒度分布,并使因此得到的具有具体吸收能力的吸水树脂颗粒进一步表面交联的方法,其中螯合剂在聚合期间、表面交联之前或之后加入。通过加入螯合剂的作用有可能抑制组分劣化或破坏交联结构的作用,因此制备具有优良的尿劣化抗性的吸水剂。
用于本发明吸水剂的螯合剂优选为对Fe或Cu离子具有高封闭能力或螯合能力的试剂,具体地讲,对Fe离子具有不低于10,优选不低于20的稳定常数的螯合剂,进一步优选氨基多价羧酸及其盐,特别优选具有不少于3个羧基的氨基羧酸及其盐。氨基羧酸盐可为其中所包含的一部分酸基中和或所有酸基中和的那些。这些多价羧酸具体包括二亚乙基三胺五乙酸、三亚乙基四胺六乙酸、环己烷-1,2-二胺四乙酸、N-羟基乙基乙二胺三乙酸、乙二醇二乙基醚二胺四乙酸、乙二胺四丙酸乙酸(ethylenediamine tetra propionic aceticacid)、N-烷基-N’-羧基甲基天冬氨酸、N-链烯基-N’-羧基甲基天冬氨酸及其碱金属盐;碱土金属盐;铵盐或胺盐。它们可单独使用或两种或多种联合使用。其中最优选二亚乙基三胺五乙酸、三亚乙基四胺六乙酸、N-羟基乙基乙二胺三乙酸及其盐。
螯合剂特别是氨基多价羧酸的用量通常低至基于100重量份吸水树脂主要组分的0.00001-10重量份,优选0.0001-1重量份。用量多于10重量份由于相对于用量不能得到足够的作用不仅是不经济的,而且造成减小吸收能力的问题。另一方面,用量少于0.00001重量份不提供足够的附加作用。
在聚合期间加入螯合剂的情况中,所述螯合剂可加入到不饱和单体的水溶液中,随后聚合或者它可在聚合中间加入,或者它可加入到所得到的凝胶样交联聚合物或吸水树脂中。为了在表面交联期间加入螯合剂,可使用加有螯合剂的含表面交联剂的溶液实施表面交联。另外,在表面交联后加入螯合剂的情况中,它可在交联后加入到吸水树脂中。此外在实施以上条目(12)的附聚方法的情况中,可喷雾溶有螯合剂的水,随后加热同时保持含水量为1-10%重量,如以上描述的那样。在加入后干燥的情况中,如果需要,温度可在不损害螯合剂作用的范围内,通常在条目(12)的附聚方法中描述的范围内。所述螯合剂在制备方法3中是必要的,然而,它也可用于在制备方法1和制备方法2中得到的吸水树脂。
(14)其它添加剂
在本发明中,以下(A)由植物制取的组分,(B)有机酸的多价金属盐,(C)无机细颗粒(包括(D)复合氢氧化物)可作为除螯合剂以外的小量组分加入,借此可供给本发明吸水树脂多种功能。在所述添加剂为溶液的情况中,加入方法包括作为溶液加入、作为水分散液或原样加入的实施方案;而在所述添加剂为不溶于水的粉末的情况中,作为水分散液或原样加入的实施方案;在所述添加剂可溶于水的情况中,与在溶液情况中相同的实施方案。
这些(A)-(D)和(E)其它添加剂的用量取决于目标或待增加功能,然而,作为一种添加剂的量通常为基于100重量份吸水树脂的0-10重量份,优选0.001-5重量份,进一步优选0.002-3重量份。用量少于0.001重量份通常不提供足够的作用或另外的功能,而用量多于10重量份不能得到与所加量相称的作用或者可造成吸收性能降低。
(A)由植物制取的组分
本发明吸水剂可加入上述量的由植物制取的组分以达到除臭作用。用于本发明的由植物制取的组分优选为至少一种选自多元酚、黄酮、其衍生物和咖啡因的化合物。进一步优选由植物制取的组分为至少一种选自鞣质、鞣酸、旌节花(stachyurus praecox)、五倍子或五倍子酸的组分。
含有用于本发明的由植物制取的组分的植物包括例如茶科植物如山茶、Hikasaki植物和Sprague;禾本科植物如稻属植物、sasa-bamboo、竹子、玉米、小麦(wheet)等;和茜草科植物例如咖啡树。
在本发明中使用的由植物制取的组分形式包括植物提取物(精油)、植物本身(植物碾磨粉)、作为植物加工工业或食品加工工业制备方法中的副产品的植物残余物或提取残余物,然而,不限于此。
(B)多价金属盐
本发明吸水剂可加入上述量的多价金属盐特别是有机酸的多价金属盐以改善粉末流动性和保持水分吸收后的流动性。
所使用有机酸的多价金属盐和混合多价金属盐的方法在WOPCT/2004/JP1355中举例说明,分子中具有不少于7个碳原子的用于本发明的有机酸的多价金属盐包括脂肪酸、石油酸或高分子酸的多价金属盐,具体地讲是钙、铝、镁或锌盐。它们可单独使用或两种或多种联合使用。
举例说明的构成有机酸的多价金属盐的有机酸为长链或支化脂肪酸例如己酸、辛酸、辛炔酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸等;石油酸例如苯甲酸、肉豆蔻油醚酸(myristicinicacid)、环烷酸、萘甲酸、2-萘氧基乙酸等;高分子酸例如聚(甲基)丙烯酸、聚磺酸类等,优选分子中具有羧基的酸,更优选地包括脂肪酸例如己酸、辛酸、辛炔酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸、牛油酸或蓖麻油的氢化脂肪酸等。进一步优选地,它们为分子中不含不饱和键的脂肪酸例如己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸。最优选地,它们为分子中不含不饱和键的分子中具有不少于12个碳原子的长链型脂肪酸例如月桂酸(laulic acid)、肉豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸。
(C)无机细颗粒
本发明吸水剂可加入无机细颗粒特别是不溶于水的无机细颗粒以保持水分吸收后的流动性。在本发明中使用的具体无机粉末包括例如金属氧化物如二氧化硅、氧化钛等;硅酸(silica acid)(硅酸盐)例如天然沸石、合成沸石等;高岭土、滑石、粘土、膨润土等。它们可单独使用或两种或多种联合使用。其中更优选二氧化硅和硅酸(硅酸盐),进一步优选具有通过库尔特粒度仪方法测量的平均粒径为0.001-200μm的二氧化硅和硅酸(硅酸盐)。
(D)复合氢氧化物
本发明吸水剂可进一步加入含有锌和硅或锌和铝的复合氢氧化物以在水分吸收后增加优良的流动性(吸水树脂或吸水剂吸收水分后的粉末流动性)和进一步优良的除臭性能。
(E)其它
可任意加入其它添加剂例如抗菌剂、含水聚合物、水、有机细颗粒等,只要可得到本发明吸水剂。
(15)本发明颗粒状吸水剂
通过制备方法1-3得到的作为实例的本发明颗粒状吸水剂是呈现常规不能得到的新性能的新吸水剂。
即,本发明的第一种颗粒状吸水剂为:
包含通过含有作为主要组分的酸基和/或其盐的不饱和单体交联聚合得到的吸水树脂的颗粒状吸水剂,所述吸水剂满足以下(a)-(d):
(a)在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)质量中值粒度(D50)为200-400μm;
(c)直径小于150μm的颗粒比例为0-2%重量;和
(d)由以上提及的式表示的由劣化引起的增加的可提取物为0-15%重量,在劣化试验液体中1小时的可提取物为0.1-30%重量。
本发明的第二种颗粒状吸水剂为:
包含通过含有作为主要组分的酸基和/或其盐的不饱和单体交联聚合得到的吸水树脂的颗粒状吸水剂,所述吸水剂满足以下(a)-(c)和(e):
(a)在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)质量中值粒度(D50)为200-400μm;
(c)直径小于150μm的颗粒比例为0-2%重量;和
(e)由以上提及的式表示的由劣化引起的增加的可提取物比例为1-4倍,在劣化试验液体中1小时的可提取物为0.1-30%重量。
本发明的第三种颗粒状吸水剂为:
包含通过含有作为主要组分的酸基和/或其盐的不饱和单体交联聚合得到的吸水树脂的颗粒状吸水剂,所述吸水剂满足以下(a)-(c)、(f)和(g):
(a)在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)质量中值粒度(D50)为200-400μm;
(c)直径小于150μm的颗粒比例为0-2%重量;
(f)在生理盐水溶液中16小时的可提取物为0.1-10%重量;和
(g)在生理盐水溶液中于4.8kPa下的耐压吸收率(AAP4.8kPa)不低于21g/g。
本发明吸水剂经控制具有(b)质量中值粒度(D50)通常范围窄至180-400μm,优选200-400μm,更优选225-380μm,特别优选250-350μm和(c)直径小于150μm的颗粒比例为0-3%重量,优选0-2%重量,更优选0-1%重量。粒度调节优选在表面交联之前进行,然而,它可在表面交联之后通过粉碎、分粒和附聚调节。当粒度分布超出这个范围时,在尿布应用中不能得到合适的吸收特性和高性能。特别是条目(b)影响在吸收物品例如尿布中的吸水剂的吸收特性,当质量中值粒度大于400μm时,每单位重量的表面积减小,这减少了所述吸水剂与尿等之间的接触面积,因此需要更长的吸收时间以吸收含水液体。另一方面,当质量中值粒度小于180μm时,每单位重量的表面积增加,这缩短吸收时间,然而,尿的劣化组分渗透进入颗粒内部的速度同时增加,这可加速尿素的劣化速度。细颗粒的增加也要求再生,考虑到成本是不优选的。另外,在连续制备中,可生成直径小于150μm的细颗粒,其超出粒料分选器的处理能力,使得难以控制直径小于150μm的颗粒比例。
当(c)直径小于150μm的颗粒比例大于3%重量时,它可由于在吸收物品中的凝胶封闭而降低吸收能力,或者通过在实际应用中吸收体液溶胀的凝胶由于细颗粒粉末在溶胀前自吸收物品内部脱落至表面顶部片材而直接与使用者的皮肤接触(皮肤上的凝胶)。另外,可发生在制备吸收物品中扩散损失或对工作环境的不利影响,因此不优选。
本发明吸水剂具有以上粒度分布和(a)在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不小于32g/g,优选33-75g/g,更优选35-70g/g,进一步优选40-65g/g,特别优选45-60g/g。当离心保留能力(CRC)小于32g/g时,它需要高量的吸水剂以获得吸收物品要求的吸收能力,因此特别不优选。
本发明吸水剂满足以上特性,(d)由劣化引起的增加的可提取物通常为0-15%重量,更优选0-12%重量,进一步优选0-10%重量,特别优选0-8%重量,最优选0-5%重量。使用含有0.05%重量L-抗坏血酸的生理盐水溶液作为测量“由劣化引起的增加的提取物”中的劣化试验液体的原因是由尿引起的吸水剂劣化是尿中包含的L-抗坏血酸所引起,渗透压与体液的相匹配。如由所述式显示的由劣化引起的增加的可提取物是由尿引起的劣化中增加的可提取物的比较绝对量,因此较小值意指较少劣化。在本发明中,0-15%重量的由劣化引起的增加的可提取物显示吸水剂抗体液例如尿的稳定性,因此本发明具有所述值范围本身的特征。当由劣化引起的增加的可提取物大于15%重量时,吸水剂抗体液例如尿的稳定性不足,在吸收基质的长时间实际应用中不能得到足够的吸收能力。
类似地,(e)本发明由劣化引起的增加的可提取物比例通常为1-4倍,优选1-3倍,更优选1-2倍,进一步优选1-1.5倍,特别优选1-1.3倍。由劣化引起的增加的可提取物比例表示由劣化引起的可提取物的生成率,因此较小值意指由尿引起的劣化较少。1-4倍的由劣化引起的增加的可提取物比例显示吸水剂抗体液例如尿的稳定性,当由劣化引起的增加的可提取物比例大于4倍时,吸水剂抗体液例如尿的稳定性不足,在吸收基质的长时间实际应用中不能得到足够的吸收能力。
在劣化试验液体中1小时的可提取物优选不多于0.1-30%重量,更优选不多于0.2-25%重量,进一步优选不多于0.3-22%重量,特别优选不多于0.4-20%重量,最优选不多于0.5-18%重量。当在劣化试验液体中1小时的可提取物超过这个范围时,在长期使用中溶胀的凝胶随着时间劣化,可提取物增加。所述可提取物自吸收基质渗出,可抑制血液或尿的液体扩散进入吸收基质。不限制达到低于下限的水平,然而,它考虑到制备条件例如成本来确定。
当条目(d)由劣化引起的增加的可提取物和/或(e)由劣化引起的增加的可提取物比例高于上限范围时,由于吸水剂交联结构的显著破坏,保持由溶胀的凝胶吸收体液例如尿变得困难,这可招致在应用例如尿布中再润湿量增加。另外,具有破坏的交联结构的溶胀凝胶转变成含水聚合物,这可引起流态化聚合物渗漏至吸收物品例如尿布的表面。因此,它可对穿戴吸收物品的个体招致增加的不舒适感,是不优选的。
如上所述,粒度分布与由劣化引起的增加的可提取物和由劣化引起的增加的可提取物比例有关,因此具有(b)质量中值粒度D50调节至不大于400μm的相对小水平,以及受抑制的(d)由劣化引起的增加的可提取物和(e)由劣化引起的增加的可提取物比例的吸水剂迄今还不存在。然而,在本发明中,通过引入(d)由劣化引起的增加的可提取物和(e)由劣化引起的增加的可提取物比例并控制各项为0-15%重量和1-4倍,可得到具有优良的使用感觉和长期吸收性能的吸水剂。通过以上描述的方法可制备这样的吸水剂,然而,如通过实施例所显示,它可通过除以上描述的那些方法以外的方法制备。
在本发明中,满足(d)由劣化引起的增加的可提取物或(e)由劣化引起的增加的可提取物比例可以是足够的,然而优选两者同时满足。在本发明中,如以下实施例的测量方法中所示,在考虑到尿布溶胀25倍的基础上使用通过将1g吸水剂加入25ml劣化试验液体中得到的溶胀凝胶,发现由劣化引起的增加的可提取物或由劣化引起的增加的可提取物比例与尿布的实际使用有关,具有具体粒度分布、具体吸收能力和(d)由劣化引起的增加的可提取物或(e)由劣化引起的增加的可提取物比例的吸水剂提供了高性能尿布,与尿组成变化或实际应用中的使用时间无关。在JP-A-8-337726等中描述通过在室温下将吸水树脂分散于大大过量的生理盐水溶液中进行可提取物或其性能的评价与实际使用没有关系,因此是无意义的。
本发明吸水剂在生理盐水溶液中1小时的可提取物基本上不高于50%重量,优选0.1-30%重量,更优选0.2-25%重量,进一步优选0.3-20%重量,进一步更优选0.4-15%重量,特别优选0.5-10%重量,最优选0.5-8%重量。1小时的可提取物高于上限范围时,可提取物在水吸收中渗到吸收基质,这可抑制例如血液和尿向吸收基质的液体扩散。达到少于0.1%重量的水平通常是困难的,与成本不均衡。
在具有任意水平的(d)由劣化引起的增加的可提取物或(e)由劣化引起的增加的可提取物比例的颗粒状吸水剂的情况中,即在第三种颗粒状吸水剂的情况中,(f)在生理盐水溶液中16小时的可提取物为0.1-10%重量,优选0.6-8%重量,特别0.7-5%重量。当它高于10%重量时,可提取物在水吸收中自吸收基质渗漏,这可抑制例如血液和尿向吸收基质的液体扩散。此外当由尿引起的劣化进行时,它可以进行至例如不保持交联结构的程度,因此是不利的。另外,(g)在4.8kPa(约50g/cm2,约0.7psi)下的生理盐水溶液中于4.8kPa的耐压吸收率(AAP4.8kPa)优选不低于21g/g,更优选不低于22g/g,进一步优选不低于23g/g,特别优选不低于24g/g,最优选不低于25g/g。当该值小于21g/g时,在实际使用中吸水剂中包含的液体可由于压力的作用自吸水剂中渗漏。通过详细研究吸收性能发现即使(d)由劣化引起的增加的可提取物或(e)由劣化引起的增加的可提取物比例可能不满足,如果要求(a)、(b)和(c)以及“(f)16小时的可提取物”和“(g)在4.8kPa的耐压吸收率(AAP4.8kPa)”同时满足,甚至在实际使用中长时间尿吸收状态下,吸收基质性能不降低。其原因是当吸水剂在破坏之前的16小时可提取物抑制为低水平时,吸收基质性能可在实际使用中得到保持,即使交联结构在某种程度上通过由尿引起的劣化破坏。
在吸收能力相同时,发现在4.8kPa下的耐压吸收率(AAP4.8kPa)具有随着更高量内交联剂而增加的趋势。然而详情还不清楚,考虑到内交联剂量的增加降低由尿引起的劣化程度的事实,在4.8kPa下的耐压吸收率(AAP4.8kPa)似乎具有间接关系。也就是说为了在由尿引起的劣化后使所述吸收基质中的吸水剂在由尿引起的劣化评价基础上达到要求的性能,要求劣化前的吸水剂性能处于以上范围内。(g)的上限不受特别限制,然而考虑到由于制备困难造成的成本增加,在某些情况中约40g/g可以是足够的。
甚至在第三种颗粒状吸水剂中,优选进一步满足(d)由劣化引起的增加的可提取物或(e)由劣化引起的增加的可提取物比例。
(16)本发明颗粒状吸水剂的其它性质
(i)在1.9kPa下的生理盐水溶液中于1.9kPa的耐压吸收率(AAP1.9kPa)
本发明吸水剂在1.9kPa压力载荷下(载荷下)的生理盐水溶液中的耐压吸收率优选不低于20g/g,更优选不低于25g/g,进一步优选不低于30g/g,特别优选不低于35g/g。当该值少于20g/g时,达不到本发明的效果。所述上限不受特别限制,然而考虑到由于制备中的困难造成成本增加,在某些情况中约60g/g可以是足够的。
(h)具有150-600μm直径的颗粒;(l)对数标准偏差
本发明吸水剂的体密度(由JIS K-3362确定)调节至优选为0.40-0.90g/ml,更优选0.50-0.80g/ml。“(h)具有150-600μm直径的颗粒”的比例优选为基于总颗粒90-100%重量,更优选95-100%重量,进一步优选98-100%重量。(L)粒度分布的对数标准偏差(σζ)优选为0.20-0.40,更优选0.20-0.38,特别优选0.20-0.36。当这个范围的颗粒用于尿布时,可得到优良的性能。
(k)水分吸收后的流动性(封阻比)
本发明吸水剂具有优良的粉末处理特性,由于在以下实施例中描述的水分吸收后具有低流动性。水分吸收后的流动性优选不高于0-30%重量,更优选0-20%重量,进一步优选0-10%重量,特别优选0-5%重量。水分吸收后的流动性高于30%重量带来了由于不良粉末流动性造成的例如尿布制备困难的问题。这些水分吸收后的流动性可通过使用添加剂达到。
(j)涡旋方法的吸收速度
本发明吸水剂的吸收速度短于60秒,优选1-55秒,更优选2-50秒。吸收速度多于60秒的吸水剂当用于吸收基质例如尿布时不能达到足够的吸收能力。
(17)吸收物品
本发明颗粒状吸水剂的应用不受特别限制,然而所述吸水剂优选用于吸收基质和吸收物品。
本发明吸收基质通过使用颗粒状吸水剂得到。本发明的吸收基质意指使用颗粒状吸水剂和亲水性纤维作为主要组分形成的基质。在本发明吸收基质中吸水剂的含量(芯浓度)优选为基于吸水剂和亲水性纤维总重量的20-100%重量,更优选30-100%重量,特别优选40-100%重量。
另外,本发明吸收物品是配备有本发明吸收基质、具有液体渗透性的表面片材和具有液体非渗透性的背面片材的物品。
制备本发明吸收物品的方法可为例如如下:通过掺合或夹层纤维基质和本发明吸水剂制备吸收基质(吸收芯),随后在具有液体渗透性的基质(表面片材)和具有液体非渗透性的基质(背面片材)之间夹层吸收芯,如果需要,安装弹性部件、扩散层、压敏胶带等以制造吸收物品,特别是儿童用尿布、成人用尿布或卫生巾。这样的吸收芯具有0.06-0.50g/cc的密度,经模压以具有0.01-0.20g/cm2的定量。所使用的纤维基质实例为亲水性纤维、磨木浆或棉籽绒、交联纤维素纤维、人造纤维、棉纤维、羊毛纤维、醋酸纤维、维纶纤维等。优选地它们以气流成网(airlied)使用。
本发明吸水剂是呈现优良吸收性能的吸水剂。使用这种吸水剂的吸收物品具体包括源于成人用纸尿布的卫生用品(其近来得到显著发展)、儿童用尿布、卫生巾,可谓失禁用垫等,然而不限于这些。一般想法是由于存在于吸收物品中的本发明吸水剂的改进以得到具有较少的再润湿和明显的干燥感觉的吸收物品,它可明显减少穿戴这种物品的个人和护理人员的负担。
                      实施例
本发明将用以下实施例和比较实施例得到具体阐明,而不限于以下实施例。
吸水剂的各种性能经以下方法测量。它们也通过使用吸水树脂替代吸水剂进行评价。在实施例中电气设备总是在100V和60Hz的条件下使用。吸水树脂、吸水剂和吸收物品在25℃±2℃和50%RH(相对湿度)的条件下使用,除非具体指明。0.90%重量的氯化钠水溶液用作生理盐水溶液。
市场上的吸水树脂和尿布与从可在分布中吸收水分的尿布取出的吸水树脂可在减压下真空干燥(例如在60-80℃下约16小时)(当合适时)以平衡吸水树脂的水分含量(2-8%重量,约5%重量)后用于比较试验。
(a)对生理盐水溶液的离心保留能力(CRC)
将0.20g吸水剂均匀放入由非织造织物制成的袋(60mm×85mm)中,浸入控制在25±2℃下的生理盐水溶液中。30分钟后将含有吸水剂的袋从盐水溶液中取出,采用离心机(由Kokusan Corporation制造的Model H-122小体积离心机)在250G(250×9.81m/秒2)下脱水3分钟,然后称重得到重量W2(g)。在不使用任何吸水剂的类似操作后测量袋的重量W1(g)。按照下式自重量W1和W2计算离心保留能力(g/g)。
离心保留能力(g/g)=((重量W2(g)-重量W1(g))/吸水剂重量(g))-1
(b)在生理盐水溶液中于4.8kPa下的耐压吸收率(AAP4.8kPa)
将0.900g吸水剂均匀分散在焊接于内径为60mm的塑料支撑圆筒的底端面的不锈钢制成的400目金属丝网(筛目大小:38μm)上。将外径稍小于60mm,与支撑圆筒内表面没有间隙并可上下平滑运动的活塞(盖片)安放在吸水剂上。测量支撑圆筒、吸水剂和活塞的总重量W3(g)。将包括所述活塞重量的调节重量以在4.8kPa(约50/cm2,约0.7psi)下均匀压在吸水剂上的负荷安放在所述活塞上,因此完成一套测量装置。将90mm直径和5mm厚度的玻璃滤器置于150mm直径的皮氏培养皿中,将控制在25±2℃下的生理盐水溶液倾注至与玻璃滤器的上表面相同水平。将一片9cm直径的滤纸(2号,得自Toyo Roshi Kaisha Ltd.)置于玻璃滤器表面以全部润湿,然后除去润湿滤纸上的过量溶液。
将该套测量装置置于润湿的滤纸上,在负荷下用吸水剂吸收液体。当液体表面变得低于滤纸的上表面时通过加入液体使液体水平保持恒定。1小时后升起该套测量装置,再次测量排除负荷的重量W4(g)(支撑圆筒、溶胀吸水剂和活塞的总重量)。按照下式自重量W3和W4计算耐压吸收率(AAP4.8kPa)(g/g)。
耐压吸收率(g/g)=(重量W4(g)-重量W3(g))/吸水剂重量(g)
(c)在生理盐水溶液中于1.9kPa下的耐压吸收率(AAP1.9kPa)
通过与以上(b)中相同的操作和计算得到耐压吸收率(AAP1.9kPa),除了所述吸水剂在1.9kPa(约20g/cm2,约0.3psi)(包括活塞重量)下均匀压制以外。
(d)质量中值粒度(D50)、对数标准偏差(δζ)和直径小于150μm的颗粒重量百分数
使用具有850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、150μm、106μm和45μm筛孔大小的JIS标准筛使吸水剂筛分分粒,测量直径小于150μm的颗粒重量百分数,在每一种粒度下的筛上粒百分数R标绘在对数概率纸上。相应于R=50%重量的粒度因此确定为质量中值粒度(D50)。对数标准偏差(δζ)由下式表示,其中较小值的δζ意指较窄的粒度分布。
δζ=0.5×ln(X2/X1)
(其中X1和X2分别为R=84.1%重量和R=15.9%重量的粒径)
对于筛分分粒,将10.00g吸水剂加入到每一个JIS标准网状筛(IIDA试验筛:内径为80mm),使用Ro-tap型摇筛机(Model ES-65摇筛机,来自Iida Seisakusho Co.,Ltd.)筛分5分钟。
质量中值粒度(D50)意指当通过如U.S.5051259等中描述的具有具体筛目的标准筛进行筛分时,相应于基于全部颗粒50%重量的标准筛粒径。
(e)可提取物(在生理盐水溶液中1小时和16小时的可提取物)
首先描述测量在生理盐水溶液中1小时和16小时的可提取物(下文分别称作1小时可提取物和16小时可提取物)的准备。pH电极用pH 4.0、pH 7.0和pH 10.0的缓冲溶液校准。将预先制备用于空白试验的50ml生理盐水溶液倾入到100ml玻璃烧杯中,滴加0.1mol/L氢氧化钠水溶液直到pH 10,同时用具有30mm长度的搅拌器小片搅拌,以确定用于空白试验的氢氧化钠水溶液的滴定量Vab(ml)。所述盐水溶液中进一步滴加0.1mol/L盐酸水溶液直到pH 2.7,同时搅拌,以确定用于空白试验的盐酸的滴定量Vbb(ml)。
将预先制备的200ml生理盐水溶液倾入到250ml带有盖的聚丙烯杯中,加入1.0g(=m(g))下述实施例或比较实施例中得到的吸水剂。用长度30mm和直径8mm的搅拌器于500±50rpm下搅拌所述盐水溶液1小时或16小时以提取可提取物。在搅拌1小时或16小时后,用滤纸(2号,由Toyo Roshi Kaisha Ltd.制造,按照JIS P 3801剩下的粒度为5μm)过滤盐水溶液得到滤液。
将20ml因此得到的滤液(记录为F(ml))倾入到100ml玻璃烧杯中,加入生理盐水溶液得到50ml用于滴定的滤液。当因此得到的滤液少于20ml时,将因此得到的滤液总量记录为F(ml),加入0.90%重量NaCl水溶液得到50ml用于滴定的滤液。
随后,所述用于滴定的滤液中滴加0.1mol/L氢氧化钠水溶液,同时用长度30mm和直径8mm的圆筒式搅拌器搅拌直到pH 10,以确定氢氧化钠水溶液的滴定量Va(ml)。所述滤液中进一步滴加0.1mol/L盐酸水溶液直到pH 2.7,同时搅拌以确定盐酸水溶液的滴定量Vb(ml)。通过下式计算可提取物(%)。
可提取物(%)=((Wa+Wb)/m)×100
其中Wa(g)是吸水剂中可提取物的具有酸基单元的相对重量,Wb(g)是吸水剂中可提取物的具有通过碱金属中和的羧酸盐基团的单元的相对重量。它们中每一个通过下式计算。
Wa(g)=Na×72×200/F
Wb(g)=Nb×94×200/F
其中所述值72为聚丙烯酸中每1摩尔重复单元的重量,当含有不同于丙烯酸的酸基的单体共聚合时,所述值转变为包含这样单体的重复单元的平均重量。所述值94为聚丙烯酸钠中每1摩尔重复单元的重量,当含有不同于丙烯酸的酸基的单体共聚合时或者当钾、锂等替代钠用作碱金属盐时,它得到转变,如果合适的话。
Na(mol)是滤液中可提取物的酸基的摩尔数,Nb(mol)是滤液中可提取物的通过碱金属中和的羧酸盐基团的摩尔数。它们中每一个通过下式计算。
Na(mol)=(Va-Vab)/1000×0.1
Nb(mol)=N1-Na
其中N1(mol)是所测量滤液中可提取物的总摩尔数,通过下式计算。
N1(mol)=(Vb-Vbb)/1000×0.1
通过所述式计算的可提取物区分为通过搅拌生理盐水溶液1小时得到的滤液的1小时可提取物(%)和通过搅拌生理盐水溶液16小时得到的滤液的16小时可提取物(%)。
(f)耐尿性评价(在劣化试验液体中1小时的可提取物、由劣化引起的增加的可提取物、由劣化引起的增加的可提取物比例)
在预先制备的生理盐水溶液中加入L-抗坏血酸以得到0.05%重量的劣化试验液体。具体地讲,将0.50g L-抗坏血酸溶于999.5g生理盐水溶液中以制备劣化试验液体。
将25ml劣化试验液体倾入到250ml带有盖的聚丙烯杯中,加入1.0g吸水剂形成溶胀的凝胶。将所述杯用盖密封后,使所述溶胀的凝胶在37℃的气氛下静置16小时。
16小时后,加入175ml生理盐水溶液,然后通过使用长度30mm和直径8mm的圆筒式搅拌器以类似于(d)中那样搅拌1小时自水合凝胶中提取劣化后的可提取物。
通过搅拌1小时提取后,所述盐水溶液经过滤,通过与先前条目(d)中相同的方法进行pH-滴定以使用与(d)中相同的式确定在劣化试验液体中1小时的可提取物(%)。为了比较由劣化引起的增加的可提取物的绝对量用于评价对尿的抗性,通过下式计算由劣化引起的增加的可提取物(%重量)。
由劣化引起的增加的可提取物(%重量)
=在劣化试验液体中1小时的可提取物(%重量)-在生理盐水溶液中1小时的可提取物(%重量)
为了比较由劣化形成的可提取物与劣化前的可提取物用于评价对尿的抗性,通过下式计算由劣化引起的增加的可提取物比例(系数)。
由劣化引起的增加的可提取物比例
=在劣化试验液体中1小时的可提取物(%重量)/在生理盐水溶液中1小时的可提取物(%重量)
(g)吸收速度的评价(涡旋方法)
在1000重量份的0.90%重量的氯化钠水溶液(生理盐水溶液)中加入0.02重量份的亮蓝-FCF(一种食品添加剂),保持在30℃下。将50ml生理盐水溶液倾入到100ml烧杯中,加入2.0g吸水剂,同时用具有40mm长度和8mm直径的圆筒式搅拌器在600rpm下搅拌以测量吸收速度(秒)。吸收速度(秒)为当吸水剂吸收生理盐水溶液时试验液体完全覆盖搅拌器小片所需要的时间,其按照JIS K 7224(1996)“Testing method for water absorption speed of super absorbent resins-Description(用于特级吸收剂树脂的吸水速度的试验方法—说明)”中描述的标准测量。
(h)水分吸收后的流动性(%重量)
将2g吸水剂均匀分散在具有52mm直径和22mm高度的铝杯底部,迅速放入预先控制在25℃和90%相对湿度下的湿度可控制的培养箱(PLATIOOUS LUCIFER PL-2G,来自ESPEC Corp.)中,静置60分钟。然后将吸收水分的吸水剂转移至直径7.5cm和2000μm筛孔的JIS标准筛。当吸收水分的吸水剂过于坚固地粘结于铝杯而不能转移时,吸水剂应从杯中撕离,并非常小心地转移至筛子而不损坏块。将转移至筛子的吸水剂立即用摇筛机(IIDA SIEVE SHAKER,型号:ES-65,SER.No.0501)筛分8秒。测量留在所述筛子上的筛上粒吸水剂重量W5(g)和通过所述筛子的筛下粒吸水剂重量W6(g)。通过下式计算水分吸收后的流动性(封阻率)(%重量)。较低的水分吸收后的流动性意指吸水剂水分吸收后的流动性和粉末处理性更好。
水分吸收后的流动性(%重量)
=(重量W5(g)/(重量W5(g)+重量W6(g)))×100
(i)除臭试验(吸水剂的评价)
将收集自20个成人的50m尿倾入到120ml带有盖的聚丙烯杯子中,加入2.0g吸水剂形成溶胀的凝胶。所用的尿为排泄后2小时内的尿。将所述杯子盖住,使所述溶胀的凝胶保持在37℃下。从液体吸收开始6小时后除去盖子,通过在所述杯子上面约3cm处闻味评价20个成人试验对象的除臭效果。每一个试验对象按照以下评价标准的6个等级记录分值以确定平均分。类似地评价不含吸水剂的尿,定级为5分用作评价标准。
0:无气味
1:仅可察觉的气味
2:可察觉但可容许的气味
3:易于察觉的气味
4:强烈的气味
5:非常强烈的气味
(j)吸收基质的性能评价(10分钟后和劣化引起的再润湿量)
制备用于评价的吸收基质以评价作为吸收基质的吸水剂,进行再润湿试验。
首先,以下显示用于评价的吸收基质的制备方法。
1重量份的以下描述的吸水剂和2重量份的碎木浆使用混合机进行干混合。将因此得到的混合物分散到400目金属丝网筛上(筛目大小:38μm)形成具有90mm直径的基料。将所述基料在196.14kPa(2kgf/cm2)的压力下压制1分钟,得到用于评价的定量为0.05g/cm2的吸收基质。
接着,以下显示10分钟后再润湿量的评价方法。
将用于评价的吸收基质放置在由不锈钢制成的具有90mm内径的皮氏培养皿的底部,在其上放置具有90mm直径的非织造织物。然后将30ml在条目(f)(耐尿性评价)中使用的劣化试验液体倾入到所述非织造织物上,在无负荷条件下吸收10分钟。随后,将30片直径90mm的滤纸(2号,来自Toyo Roshi Kaisha Ltd.)(其重量(W7(g))预先测量)置于所述非织造织物和吸收基质上。然后将直径90mm的活塞和负荷(所述活塞和负荷的总重量为20kg)置于滤纸上以均匀压制所述吸收基质、非织造织物和滤纸。使所述滤纸吸收再润湿液体,同时压制5分钟。然后将30片滤纸称重(W8(g))以计算10分钟后的再润湿量。
10分钟后的再润湿量(g)=W8(g)-W7(g)
以下显示劣化引起的再润湿量的评价方法。
将30ml通过与以上类似的方法预先制备的劣化试验液体倾入到非织造织物和用于评价的吸收基质上,在无负荷条件下吸收,在37℃的气氛下静置16小时。将所述皮氏培养皿放置在大小为140mm×200mm的密封聚乙烯袋中以防止在静置期间水分蒸发。
在规定的时间之后,接着将30片直径90mm的滤纸(2号,来自Toyo Roshi Kaisha Ltd.)(其重量(W9(g))预先测量)放置在非织造织物和吸收基质上。然后将直径90mm的活塞和负荷(所述活塞和负荷的总重量为20kg)置于滤纸上以均匀压制所述吸收基质、非织造织物和滤纸。使所述滤纸吸收再润湿液体,同时压制5分钟。然后将30片滤纸称重(W10(g))以计算由劣化引起的再润湿量。
由劣化引起的再润湿量(g)=W10(g)-W9(g)
(参考实施例1)
将4.3g聚乙二醇二丙烯酸酯(平均加入环氧乙烷单元摩尔数:9)溶于1500g具有中和率为75%摩尔的丙烯酸钠水溶液(单体浓度:24%重量)中制备反应液。将因此得到的反应液倾入到具有长度320mm、宽度220mm和高度50mm由不锈钢制成的盘子中,所述反应液为17mm深。在盘子顶部用具有氮气入口、排气出口和聚合引发剂入口的聚乙烯薄膜密封后,使所述不锈钢盘子浸入30℃下的水浴中。将氮气引入到反应液中以清除在液体中溶解的氧,同时控制反应液温度为30℃。接着,继续在反应器的上部空间引入氮气,同时从另一侧排气。向所述反应液中加入作为聚合引发剂的5.1g 10%重量的2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐水溶液、2.5g 10%重量过硫酸钠水溶液、0.4g 1%重量L-抗坏血酸水溶液和2.2g 0.35%重量的过氧化氢水溶液,用磁力搅拌器充分搅拌。当在加入聚合引发剂后1分钟开始聚合时,将所述不锈钢盘子间歇地浸在12℃的水浴中自所述盘子底部10mm高度以控制聚合反应温度。当从聚合引发55分钟后达到80℃的聚合峰值温度时,将所述盘子浸在70℃的水浴中自所述盘子底部多达10mm高度以使凝胶成熟并放置60分钟。将因此得到的水合凝胶样聚合物用配备有孔直径9.5mm模具的碎肉机(型号32碎肉机,来自Hiraga Seisakusho Inc.)粉碎,分散在50目金属丝网上(筛目大小:300μm),用热空气在160℃下干燥60分钟。然后将因此干燥的物料通过辊磨粉碎,用筛孔尺寸为710μm和150μm的金属丝网筛分,得到不规则粉碎的吸水树脂(a)粉末。因此得到的吸水树脂(a)的离心保留能力(CRC)、质量中值粒度(D50)和直径小于150μm的颗粒%重量显示在表1中。在以下参考实施例中得到的吸水树脂(b)-(l)也类似地评价,评价结果显示在表1中。
将100重量份因此得到的吸水树脂(a)粉末与3.9重量份的由0.55重量份丙二醇、0.35重量份1,4-丁二醇和3重量份水组成的表面交联剂混合。使混合物在210℃的加热介质温度下加热40分钟,得到吸水树脂(1)。
(参考实施例2)
将4.0g聚乙二醇二丙烯酸酯(平均加入环氧乙烷单元摩尔数:9)溶于5500g具有中和率为75%摩尔的丙烯酸钠水溶液(单体浓度:40%重量)中以制备反应液。接着,向通过将盖连接于由不锈钢制成的10-L双臂型捏合机制造的并配备有夹套和两个∑-形搅拌桨的反应器中供应反应液,通过引入氮气将反应系统中溶解的氧清除,同时保持反应液为30℃。然后在反应液中加入29.8g 10%重量过硫酸钠水溶液和1.5g 1%重量L-抗坏血酸水溶液,同时搅拌反应液,导致1分钟后引发聚合。从聚合引发15分钟后达到93℃的聚合峰值温度。从聚合引发60分钟后,取出水合凝胶样聚合物,其以粉碎状态具有1-4mm直径的颗粒存在。将粉碎的水合凝胶样聚合物分散在50目的金属丝网上(筛目大小:300μm),用热空气在160℃下干燥60分钟。然后将因此干燥的物料通过辊磨粉碎,用筛孔尺寸为710μm和150μm的金属丝网筛分,得到不规则粉碎的吸水树脂(b)粉末。
将100重量份因此得到的吸水树脂(b)粉末与3.53重量份的由0.5重量份丙二醇、0.03重量份乙二醇二缩水甘油醚、0.3重量份1,4-丁二醇和2.7重量份水组成的表面交联剂混合。将混合物在210℃的加热介质温度下加热45分钟得到吸水树脂(2)。
(参考实施例3)
将2.5g聚乙二醇二丙烯酸酯(平均加入环氧乙烷单元摩尔数:9)溶于5500g具有中和率为75%摩尔的丙烯酸钠水溶液(单体浓度:38%重量)中以制备反应液。在如参考实施例2中那样类似地清除溶解的氧后,将反应液供应到参考实施例2的反应器中,用氮气清洗反应系统,同时保持反应液为30℃。然后在反应液中加入29.8g 10%重量过硫酸钠水溶液和1.5g 1%重量L-抗坏血酸水溶液,同时搅拌反应液,导致约1分钟后引发聚合。从引发聚合17分钟后达到86℃的聚合峰值温度。从引发聚合60分钟后,取出水合凝胶样聚合物,其以粒状具有约1-4mm直径的颗粒存在。使水合凝胶样聚合物以如参考实施例2中那样类似地进行干燥和粉碎,用筛孔尺寸为710μm和150μm的金属丝网筛分得到不规则粉碎的吸水树脂(c)粉末。
将100重量份因此得到的吸水树脂(c)粉末与3.53重量份具有与参考实施例2中相同组成的表面交联剂混合。将混合物在195℃的加热介质温度下加热40分钟得到吸水树脂(3)。
(参考实施例4)
将19.6g聚乙二醇二丙烯酸酯(平均加入环氧乙烷单元摩尔数:9)和36.3g的亚磷酸氢二钠五水合物溶于5500g具有中和率为75%摩尔的丙烯酸钠水溶液(单体浓度:33%重量)中以制备反应液。在如参考实施例2中那样类似地清除溶解的氧后,将反应液供应到参考实施例2的反应器中,用氮气清洗反应系统,同时保持反应液为30℃。然后在反应液中加入20.5g 10%重量过硫酸钠水溶液和1.0g 1%重量L-抗坏血酸水溶液,同时搅拌反应液,导致约1分钟后引发聚合。从引发聚合17分钟后达到85℃的聚合峰值温度。从引发聚合60分钟后,取出水合凝胶样聚合物,其以粉碎状态具有约1-4mm直径的颗粒存在。使水合凝胶样聚合物如在参考实施例2中那样类似地进行干燥和粉碎,用筛孔尺寸为600μm和150μm的金属丝网筛分得到不规则粉碎的吸水树脂(d)粉末。
将100重量份因此得到的吸水树脂(d)粉末与3.53重量份具有与参考实施例2中相同组成的表面交联剂混合。将混合物在210℃的加热介质温度下加热35分钟得到吸水树脂(4)。
(参考实施例5)
将20.0g聚乙二醇二丙烯酸酯(平均加入环氧乙烷单元摩尔数:9)和3.3g的次磷酸钠溶于5500g具有中和率为70%摩尔的丙烯酸钠水溶液(单体浓度:30%重量)中以制备反应液。在如参考实施例2中那样类似地清除溶解的氧后,将反应液供应到参考实施例2的反应器中,用氮气清洗反应系统,同时保持反应液为30℃。然后在反应液中加入22.6g 10%重量过硫酸钠水溶液和1.1g 1%重量L-抗坏血酸水溶液,同时搅拌反应液,导致约1分钟后引发聚合。从引发聚合18分钟后达到82℃的聚合峰值温度。从引发聚合40分钟后,取出水合凝胶样聚合物,其以粉碎状态具有约1-4mm直径的颗粒存在。使水合凝胶样聚合物如在参考实施例2中那样类似地进行干燥和粉碎,用筛孔尺寸为600μm和150μm的金属丝网筛分得到不规则粉碎的吸水树脂(e)粉末。
将100重量份因此得到的吸水树脂(e)粉末与3.8重量份的由0.5重量份丙二醇、0.3重量份1,3-丙二醇和3重量份水组成的表面交联剂混合。将混合物在195℃的加热介质温度下加热40分钟得到吸水树脂(5)。
(参考实施例6)
将1.9g四烯丙氧基乙烷溶于1500g丙烯酸水溶液(单体浓度:20%重量)中以制备反应液。将因此得到的反应液倾入到参考实施例1的由不锈钢制成的盘子中,反应液深度为17mm。如在参考实施例1中那样类似地密封所述不锈钢盘子并浸在20℃下的水浴中。将氮气引入到反应液中以清除液体中溶解的氧,同时控制反应液温度为20℃。接着,继续将氮气引入到所述反应器的上部空间,同时自另一侧排气。然后在反应液中加入作为聚合引发剂的8.3g 10%重量的2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐水溶液、0.6g 5%重量L-抗坏血酸水溶液和2.1g 3.5%重量的过氧化氢水溶液,同时用磁力搅拌器搅拌反应液,导致约1分钟后引发聚合。在聚合反应期间从盘子的底面反复冷却和加热反应物。从引发聚合35分钟后达到75℃的聚合峰值温度。从引发聚合90分钟后,取出水合凝胶样聚合物。将因此得到的水合凝胶样聚合物用剪刀切成具有约5cm边长的正方形。然后将因此得到的具有约5cm边长的正方形水合凝胶样聚合物以恒定速度加入至与参考实施例1中相同的碎肉机,同时以恒定速度加入702g 22%重量的碳酸钠水溶液用于中和。自所述碎肉机排出的粉碎的凝胶在约70℃的气氛下放置直到即使当将酚酞液倾倒在凝胶上所述凝胶也不再变红。然后使所述凝胶如在参考实施例1中那样类似地进行干燥和粉碎,用筛孔尺寸为600μm和150μm的金属丝网筛分得到不规则粉碎的吸水树脂(f)粉末。
将100重量份因此得到的吸水树脂(f)粉末与3.83重量份的由0.5重量份丙二醇、0.03重量份乙二醇二缩水甘油醚、0.3重量份1,3-丙二醇和3重量份水组成的表面交联剂混合。将混合物在195℃的加热介质温度下加热40分钟得到吸水树脂(6)。
(参考实施例7)
将在参考实施例2中得到的水合凝胶样聚合物的干燥物料通过如在参考实施例2中那样的类似辊磨粉碎,设定粉碎条件以得到比在参考实施例2中更细的颗粒,用筛孔尺寸为425μm和150μm的金属丝网筛分得到不规则粉碎的吸水树脂(g)粉末。
将100重量份因此得到的吸水树脂(g)粉末与4.93重量份的由1重量份丙二醇、0.03重量份乙二醇二缩水甘油醚、3重量份水和0.9重量份甲醇组成的表面交联剂混合。将混合物在210℃的加热介质温度下加热45分钟得到吸水树脂(7)。
(参考实施例8)
将在参考实施例3中得到的水合凝胶样聚合物的干燥物料通过如在参考实施例3中那样的类似辊磨粉碎,设定粉碎条件以得到比在参考实施例3中更细的颗粒,用筛孔尺寸为500μm和150μm的金属丝网筛分得到不规则粉碎的吸水树脂(h)粉末。
将100重量份因此得到的吸水树脂(h)粉末与3.53重量份具有与参考实施例3中相同组成的表面交联剂混合。将混合物在210℃的加热介质温度下加热45分钟得到吸水树脂(8)。
(参考实施例9)
将在参考实施例2中得到的水合凝胶样聚合物的干燥物料通过如在参考实施例2中那样的类似辊磨粉碎,设定粉碎条件以得到比在参考实施例2中更粗的颗粒,用具有筛孔尺寸为850μm和106μm的金属丝网筛分得到不规则粉碎的吸水树脂(i)粉末。
将100重量份因此得到的吸水树脂(i)粉末与3.53重量份与参考实施例2中类似的表面交联剂混合。将混合物在210℃的加热介质温度下加热55分钟得到吸水树脂(9)。
(参考实施例10)
将在参考实施例3中得到的水合凝胶样聚合物的干燥物料通过如在参考实施例9中那样的类似辊磨粉碎,设定粉碎条件以得到比在参考实施例9中更粗的颗粒,用具有筛孔尺寸为850μm和150μm的金属丝网筛分得到不规则粉碎的吸水树脂(j)粉末。
将100重量份因此得到的吸水树脂(j)粉末与3.53重量份与参考实施例2中类似的表面交联剂混合。将混合物在195℃的加热介质温度下加热45分钟得到吸水树脂(10)。
(参考实施例11)
通过如参考实施例4中那样类似地加工得到吸水树脂(11),不同之处在于没有如参考实施例4中那样加入亚磷酸氢二钠五水合物。
[实施例1]
在参考实施例1中得到的吸水树脂(1)照原样用作吸水剂(1)。关于吸水剂(1)的离心保留能力、在4.8kPa下的耐压吸收率、在生理盐水溶液中16小时的可提取物、在1.9kPa下的耐压吸收率、耐尿性、吸收速度和粒度分布的评价结果显示在表2-4中。
[实施例2]
向100重量份在参考实施例2中得到的吸水树脂(2)通过喷雾混合2重量份的二亚乙基三胺五乙酸钠水溶液,以致于二亚乙基三胺五乙酸钠的含量相对于吸水树脂(2)变为50ppm。将因此得到的混合物在60℃下固化1小时得到吸水剂(2)。以与实施例1中相同的方法评价吸水剂(2)。结果显示在表2-4中。通过应用水溶液的喷雾混合方法和固化方法,所得到的吸水剂(2)以附聚状态存在。
[实施例3]
向100重量份在参考实施例3中得到的吸水树脂(3)通过喷雾混合2重量份的二亚乙基三胺五乙酸钠水溶液,以致于二亚乙基三胺五乙酸钠的含量相对于吸水树脂(3)变为100ppm。将因此得到的混合物在60℃下固化1小时得到吸水剂(3)。以与实施例1中相同的方法评价吸水剂(3)。结果显示在表2-4中。通过应用水溶液的喷雾混合方法和固化方法,所得到的吸水剂(3)以附聚状态存在。
[实施例4]
向100重量份在参考实施例4中得到的吸水树脂(4)通过喷雾混合2重量份的水。将因此得到的混合物在60℃下固化1小时得到吸水剂(4)。以与实施例1中相同的方法评价吸水剂(4)。结果显示在表2-4中。通过应用水喷雾混合方法和固化方法,所得到的吸水剂(4)以附聚状态存在。
[实施例5]
除了使用在参考实施例5中得到的吸水树脂(5)替代在参考实施例4中得到的吸水树脂(4),重复与实施例4中相同的方法,得到吸水剂(5)。以与实施例1中相同的方法评价吸水剂(5)。结果显示在表2-4中。通过应用水喷雾混合方法和固化方法,所得到的吸水剂(5)以附聚状态存在。
[实施例6]
除了使用在参考实施例6中得到的吸水树脂(6)替代在参考实施例4中得到的吸水树脂(4),重复与实施例4中相同的方法,得到吸水剂(6)。以与实施例1中相同的方法评价吸水剂(6)。结果显示在表2-4中。通过应用水喷雾混合方法和固化方法,所得到的吸水剂(6)以附聚状态存在。
[实施例7]
除了使用在参考实施例7中得到的吸水树脂(7)替代在参考实施例2中得到的吸水树脂(2),重复与实施例2中相同的方法,得到吸水剂(7)。以与实施例1中相同的方法评价吸水剂(7)。结果显示在表2-4中。通过应用水喷雾混合方法和固化方法,所得到的吸水剂(7)以附聚状态存在。
[实施例8]
除了使用在参考实施例8中得到的吸水树脂(8)替代在参考实施例3中得到的吸水树脂(3),重复与实施例3中相同的方法,得到吸水剂(8)。以与实施例1中相同的方法评价吸水剂(8)。结果显示在表2-4中。通过应用水喷雾混合方法和固化方法,所得到的吸水剂(8)以附聚状态存在。
[比较实施例1]
除了使用在参考实施例9中得到的吸水树脂(9)替代在参考实施例2中得到的吸水树脂(2),重复与实施例2中相同的方法,得到比较吸水剂(1)。以与实施例1中相同的方法评价比较吸水剂(1)。结果显示在表2-4中。通过应用水喷雾混合方法和固化方法,所得到的比较吸水剂(1)以附聚状态存在。
[比较实施例2]
除了使用在参考实施例10中得到的吸水树脂(10)替代在参考实施例3中得到的吸水树脂(3),重复与实施例3中相同的方法,得到比较吸水剂(2)。以与实施例1中相同的方法评价比较吸水剂(2)。结果显示在表2-4中。通过应用水喷雾混合方法和固化方法,所得到的比较吸水剂(2)以附聚状态存在。
[比较实施例3]
除了使用水替代二亚乙基三胺五乙酸钠水溶液,重复与实施例2中相同的方法,得到比较吸水剂(3)。以与实施例1中相同的方法评价比较吸水剂(3)。结果显示在表2-4中。另外,评价水分吸收后的流动性。结果显示在表5中。通过应用水喷雾混合方法和固化方法,所得到的比较吸水剂(3)以附聚状态存在。
[比较实施例4]
除了使用水替代二亚乙基三胺五乙酸钠水溶液,重复与实施例3中相同的方法,得到比较吸水剂(4)。以与实施例1中相同的方法评价比较吸水剂(4)。结果显示在表2-4中。另外,评价水分吸收后的流动性。结果显示在表5中。通过应用水喷雾混合方法和固化方法,所得到的比较吸水剂(4)以附聚状态存在。
[比较实施例5]
除了使用在参考实施例11中得到的吸水树脂(11)替代在参考实施例4中得到的吸水树脂(4),重复与实施例4中相同的方法,得到比较吸水剂(5)。以与实施例1中相同的方法评价比较吸水剂(5)。结果显示在表2-4中。通过应用水喷雾混合方法和固化方法,所得到的比较吸水剂(5)以附聚状态存在。
[实施例9]
向100重量份在实施例1中得到的吸水剂(1)中加入0.3重量份细颗粒状硬脂酸铝(由Kanto Chemical Co.,Inc.制备)并混合(干掺合)得到吸水剂(9)。从因此得到的吸水剂(9)的粒度分布测量中发现很少变化。即质量中值粒度(D50)、对数标准偏差(δζ)和直径小于150μm的颗粒%重量显示与混合前的吸水剂(1)相同的值。另外,耐尿性试验结果和在生理盐水溶液中16小时的可提取物也显示与混合前的吸水剂(1)相同的值。测量所述吸水剂(9)的离心保留能力、在1.9kPa下的耐压吸收率、在生理盐水溶液中16小时的可提取物、耐尿性、吸收速度、在4.8kPa下的耐压吸收率和水分吸收后的流动性。结果显示在表5中。
[实施例10]
向100重量份在实施例2中得到的吸水剂(2)中加入0.3重量份细颗粒状二氧化硅(商品名:Aerosil 200(初级粒子平均粒度:12nm),由Nippon Aerosil Co.,Ltd.制备)并混合(干掺合)得到吸水剂(10)。从因此得到的吸水剂(10)的粒度分布测量中发现很少变化。即质量中值粒度(D50)、对数标准偏差(δζ)和直径小于150μm的颗粒%重量显示与混合前的吸水剂(2)相同的值。另外,耐尿性试验结果和在生理盐水溶液中16小时的可提取物也显示与混合前的吸水剂(2)相同的值。以与实施例9中相同的方法评价吸水剂(10)。结果显示在表5中。
[实施例11]
除了使用细颗粒状硬脂酸铝替代细颗粒状二氧化硅,重复与实施例10中相同的方法,得到吸水剂(11)。从因此得到的吸水剂(11)的粒度分布测量中发现很少变化。即质量中值粒度(D50)、对数标准偏差(δζ)和直径小于150μm的颗粒%重量显示与混合前的吸水剂(2)相同的值。另外,耐尿性试验结果和在生理盐水溶液中16小时的可提取物也显示与混合前的吸水剂(2)相同的值。以与实施例9中相同的方法评价吸水剂(11)。结果显示在表5中。
[实施例12]
除了使用在实施例3中得到的吸水剂(3)替代在实施例2中得到的吸水剂(2),重复与实施例10中相同的方法,得到吸水剂(12)。从因此得到的吸水剂(12)的粒度分布测量中发现很少变化。即质量中值粒度(D50)、对数标准偏差(δζ)和直径小于150μm的颗粒%重量显示与混合前的吸水剂(3)相同的值。另外,耐尿性试验结果和在生理盐水溶液中16小时的可提取物也显示与混合前的吸水剂(3)相同的值。以与实施例9中相同的方法评价吸水剂(12)。结果显示在表5中。
[实施例13]
除了使用在实施例3中得到的吸水剂(3)替代在实施例2中得到的吸水剂(2)和细颗粒状硬脂酸铝替代细颗粒状二氧化硅,重复与实施例10中相同的方法,得到吸水剂(13)。从因此得到的吸水剂(13)的粒度分布测量中发现很少变化。即质量中值粒度(D50)、对数标准偏差(δζ)和直径小于150μm的颗粒%重量显示与混合前的吸水剂(3)相同的值。另外,耐尿性试验结果和在生理盐水溶液中16小时的可提取物也显示与混合前的吸水剂(3)相同的值。以与实施例9中相同的方法评价吸水剂(13)。结果显示在表5中。
[实施例14]
向100重量份在实施例4中得到的吸水剂(4)中加入0.3重量份细颗粒状二氧化硅(商品名:Aerosil 200)并混合(干掺合)得到吸水剂(14)。从因此得到的吸水剂(14)的粒度分布测量中发现很少变化。即质量中值粒度(D50)、对数标准偏差(δζ)和直径小于150μm的颗粒%重量显示与混合前的吸水剂(4)相同的值。另外,耐尿性试验结果和在生理盐水溶液中16小时的可提取物也显示与混合前的吸水剂(4)相同的值。以与实施例9中相同的方法评价吸水剂(14)。结果显示在表5中。
[实施例15]
向100重量份在实施例5中得到的吸水剂(5)中加入0.3重量份细颗粒状硬脂酸镁(由Kanto Chemical Co.,Inc.制备)并混合(干掺合)得到吸水剂(15)。从因此得到的吸水剂(15)的粒度分布测量中发现很少变化。即质量中值粒度(D50)、对数标准偏差(δζ)和直径小于150μm的颗粒%重量显示与混合前的吸水剂(5)相同的值。另外,耐尿性试验结果和在生理盐水溶液中16小时的可提取物也显示与混合前的吸水剂(5)相同的值。以与实施例9中相同的方法评价吸水剂(15)。结果显示在表5中。
[实施例16-18]
除了使用在实施例6-8中得到的吸水剂(6)-(8)替代在实施例2中得到的吸水剂(2),重复与实施例10中相同的方法,分别得到吸水剂(16)-(18)。从因此得到的吸水剂(16)-(18)的粒度分布测量中,在任何吸水剂中发现很少变化。即每一种吸水剂的质量中值粒度(D50)、对数标准偏差(δζ)和直径小于150μm的颗粒%重量分别显示与相应的混合前的吸水剂(6)-(8)相同的值。另外,每一种吸水剂的耐尿性试验结果和在生理盐水溶液中16小时的可提取物也分别显示与相应的混合前的吸水剂(6)-(8)相同的值。以与实施例9中相同的方法评价吸水剂(16)-(18)。结果显示在表5中。
[比较实施例6和7]
除了使用在比较实施例1和2中得到的比较吸水剂(1)和(2)替代在实施例2中得到的吸水剂(2),重复与实施例10中相同的方法,分别得到比较吸水剂(6)和(7)。从因此得到的比较吸水剂(6)和(7)的粒度分布测量中,在任何吸水剂中发现很少变化。即每一种吸水剂的质量中值粒度(D50)、对数标准偏差(δζ)和直径小于150μm的颗粒%重量分别显示与相应的混合前的相应吸水剂(1)和(2)相同的值。另外,每一种吸水剂的耐尿性试验结果和在生理盐水溶液中16小时的可提取物也分别显示与相应的混合前的比较吸水剂(1)和(2)相同的值。另外,每一种吸水剂的耐尿性试验结果和在生理盐水溶液中16小时的可提取物也分别显示与相应的混合前的比较吸水剂(1)和(2)相同的值。以与实施例9中相同的方法评价比较吸水剂(6)和(7)。结果显示在表5中。
另外,也测量比较吸水剂(3)和(4)的水分吸收后的流动性。结果显示在表5中。
[实施例19]
向100重量份在参考实施例2中得到的吸水树脂(2)通过喷雾混合2重量份含有二亚乙基三胺五乙酸钠水溶液和15%重量茶科植物植物叶子提取物水溶液(商品名:FS-80MO,供应商:ShiraimatuShinyaku Co.,Ltd.,地址:37-1 Ugawa,Mizuguchi-Cho,kouga-Gun,Shiga-Ken,Japan)的水溶液(每一种组分的量经调节以致于二亚乙基三胺五乙酸钠和15%重量茶科植物植物叶子提取物水溶液相对于吸水树脂(2)分别为50ppm和0.1%重量)。将生成的混合物在60℃下固化1小时得到吸水剂(19)。因此得到的吸水剂(19)的粒度分布与实施例10中相同,其中不加入所述15%重量茶科植物植物叶子提取物水溶液。另外,测量所述吸水剂(19)的离心保留能力、在1.9kPa下的耐压吸收率、除臭试验、在生理盐水溶液中16小时的可提取物、耐尿性和在4.8kPa下的耐压吸收率。结果显示在表6中。
[实施例20]
除了使用锌和硅复合氢氧化物(商品名:CERATIOX SZ-100,由Titan Kogyo K.K.制备,Zn与Si含量的重量比:82/18,平均粒度:0.36μm)替代细颗粒状二氧化硅,重复与实施例10中相同的方法,得到吸水剂(20)。因此得到的吸水剂(20)的粒度分布与吸水剂(10)相同。另外,以与吸水剂(19)相同的方法评价吸水剂(20)。结果显示在表6中。
[实施例21]
除了使用在参考实施例3中得到的吸水树脂(3)替代在参考实施例2中得到的吸水树脂(2),重复与实施例10中相同的方法,得到吸水剂(21)。因此得到的吸水剂(21)的粒度分布与吸水剂(12)相同。另外,以与吸水剂(19)相同的方法评价吸水剂(21)。结果显示在表6中。
[实施例22]
除了使用锌/硅复合氢氧化物(商品名:CERATIOX SZ-100,由Titan Kogyo K.K.制备,Zn与Si含量的重量比:82/18,平均粒度:0.36μm)替代细颗粒状二氧化硅,重复与实施例12中相同的方法,得到吸水剂(22)。因此得到的吸水剂(22)的粒度分布与吸水剂(12)相同。另外,以与吸水剂(19)相同的方法评价吸水剂(22)。结果显示在表6中。
另外,比较吸水剂(3)和(4)的除臭试验结果显示在表6中。
[实施例23]
为了评价在实施例2中得到的吸水剂(2)的吸收基质性能,按照用于评价以上描述的吸收基质性能的方法(j)制备用于评价的吸收基质(l),以测量10分钟后的再润湿量和劣化后的再润湿量。结果显示在表7中。
[实施例24-27]
除了使用在实施例13和16-18中得到的吸水剂(13)和(16)-(18)替代在实施例23中使用的吸水剂(2),重复与实施例23中相同的方法,分别得到用于评价的吸收基质(2)-(5)。
因此得到的吸收物品(2)-(5)的再润湿量评价结果显示在表7中。
[比较实施例8-12]
除了使用在比较实施例3-7中得到的比较吸水剂(3)-(7)替代在实施例23中使用的吸水剂(2),重复与实施例23中相同的方法,分别得到用于比较评价的吸收基质(1)-(5)。
因此得到的用于比较评价的吸收基质(1)-(5)的再润湿量评价结果显示在表7中。
[实施例28]
向1500g丙烯酸水溶液(单体浓度20%)中溶解3.1g的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺以制备反应溶液,将生成的反应溶液加入到在参考实施例1中使用的不锈钢盘子中以使反应溶液的厚度为17mm。在以与参考实施例1中相同的方式密封后,将所述不锈钢盘子浸入20℃的水浴中,将氮气引入通过反应溶液以除去溶液中溶解的氧,同时调节反应溶液的温度为20℃。之后,将氮气引入所述反应器的上部空间,保持从相对侧排气。然后,加入20.0g 10%重量的2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐水溶液、18.0g 1%重量L-抗坏血酸水溶液和20.0g 3.5%重量的过氧化氢水溶液作为聚合引发剂,同时用磁力搅拌器搅拌反应溶液,约1分钟后开始聚合。通过在聚合反应期间从所述浴底面反复冷却和加热,从开始聚合12分钟后所述溶液显示60℃的峰值温度。从开始聚合100分钟后取出水合凝胶样聚合物。将因此得到的水合凝胶样聚合物用剪刀切成约5cm边长的正方形碎片,将其以恒定速度加入与在参考实施例1中使用的相同的碎肉机,也以恒定速度一起加入749g 40%重量的氢氧化钠水溶液以同时粉碎和后中和所述凝胶。使自所述碎肉机排出的粉碎的凝胶保持在约70℃的气氛下直到即使加入酚酞指示剂所述凝胶不显示红色,随后以与参考实施例1中相同的方式进行干燥和粉碎,通过筛孔尺寸为710μm和150μm的金属筛进一步分粒,得到具有不规则粉碎形状的吸水树脂粉末(l)。所得到的吸水树脂(l)的离心保留能力(CRC)、质量中值粒度(D50)和小于150μm的颗粒%重量(%)显示在表1中。
然后,向100重量份所得到的吸水树脂粉末(l)中混合3.53重量份的由0.5重量份丙二醇、0.03重量份乙二醇缩水甘油醚、0.3重量份1,4-丁二醇和2.7重量份水组成的表面交联剂。将混合物在195℃的加热介质温度下加热处理60分钟得到吸水树脂(12)。
因此得到的吸水树脂(12)照原样用作吸水剂(23),它以与实施例1中相同的方法进行评价。结果显示在表2-4中。
[实施例29]
向100重量份在实施例28中得到的吸水剂(23)中加入0.1重量份细粒状硬脂酸钙(由NOF Corp.制备)并混合(干混)得到吸水剂(24)。从因此得到的吸水剂(24)的粒度分布测量中发现很少变化。即质量中值粒度(D50)、对数标准偏差(δζ)和直径小于150μm的颗粒%重量显示与混合前的吸水剂(23)相同的值。另外,耐尿性试验结果和在生理盐水溶液中16小时的可提取物也显示与混合前的吸水剂(23)相同的值。以与实施例9中相同的方法评价吸水剂(23)。结果显示在表5中。
[实施例30]
为了评价在实施例28中得到的吸水剂(23)的吸收基质性能,按照用于评价吸收基质性能的方法(j)制备用于评价的吸收基质(6),以测量10分钟后的再润湿量和劣化后的再润湿量。结果显示在表7中。
                      表1
 吸水树脂粉末   CRC(g/g)   质量中值粒度(μm)   小于150μm颗粒比例(%)
  参考实施例1  吸水树脂粉末(a)   42   370   1.5
  参考实施例2  吸水树脂粉末(b)   45   360   1.5
  参考实施例3  吸水树脂粉末(c)   57   360   1.6
  参考实施例4  吸水树脂粉末(d)   48   310   1.5
  参考实施例5  吸水树脂粉末(e)   52   355   1.7
  参考实施例6  吸水树脂粉末(f)   50   310   1.4
  参考实施例7  吸水树脂粉末(g)   46   225   1.5
  参考实施例8  吸水树脂粉末(h)   57   230   1.6
  参考实施例9  吸水树脂粉末(i)   45   350   5.0
  参考实施例10  吸水树脂粉末(j)   56   495   0.5
  参考实施例11  吸水树脂粉末(k)   32   355   1.5
  实施例28  吸水树脂粉末(l)   48   370   0.5
Ex.:实施例,Comp.Ex.:比较实施例,WA:吸水剂,
Comp.WA:比较吸水剂,
CRC:离心保留能力,AAP:耐压吸收率
                      表2
吸水剂 不小于850μm(%重量)   不小于710μm小于850μm(%重量)   不小于600μm小于710μm(%重量)   不小于500μm小于600μm(%重量)   不小于425μm小于500μm(%重量)   不小于300μm小于425μm(%重量)   不小于212μm小于300μm(%重量)   不小于150μm小于212μm(%重量)   不小于45μm小于150μm(%重量) 小于45μm(%重量)
 实施例1   WA(1)   0.0   0.0   5.0   15.3   18.3   30.1   20.0   9.8   1.3   0.2
 实施例2   WA(2)   0.0   0.0   2.3   16.3   18.6   33.3   19.9   8.9   0.6   0.1
 实施例3   WA(3)   0.0   0.0   2.3   15.3   19.4   33.5   19.8   8.9   0.8   0.0
 实施例4   WA(4)   0.0   0.0   0.0   1.1   15.6   42.6   28.1   11.3   1.1   0.2
 实施例5   WA(5)   0.0   0.0   0.1   10.6   19.4   46.5   18.2   3.7   1.4   0.1
 实施例6   WA(6)   0.0   0.0   0.0   5.4   17.4   40.9   29.4   5.5   1.1   0.3
 实施例7   WA(7)   0.0   0.0   0.0   0.0   0.6   11.4   59.8   26.8   1.2   0.2
 实施例8   WA(8)   0.0   0.0   0.0   0.0   6.6   11.7   55.8   24.5   1.2   0.2
 比较实施例1   Comp.WA(1)   0.0   1.1   5.5   15.6   13.9   33.7   17.1   9.7   3.3   0.1
 比较实施例2   Comp.WA(2)   0.1   4.0   27.2   20.6   10.6   23.0   11.3   2.5   0.6   0.1
 比较实施例3   Comp.WA(3)   0.0   0.0   2.8   16.4   18.7   33.5   18.7   9.1   0.7   0.1
 比较实施例4   Comp.WA(4)   0.0   0.0   4.2   14.9   19.7   34.5   17.6   8.5   0.5   0.1
 比较实施例5   Comp.WA(5)   0.0   0.0   0.0   2.3   15.8   43.1   25.2   12.3   1.0   0.3
 实施例28   WA(23)   0.0   0.0   1.9   13.9   20.5   36.8   18.5   7.6   0.8   0.0
Ex.:实施例,Comp.Ex.:比较实施例,WA:吸水剂,Comp.WA:比较吸水剂,
                      表3
  吸水剂 质量中值粒度D50(μm)   对数标准偏差(σζ)
  实施例1   吸水剂(1) 373   0.397
  实施例2   吸水剂(2) 373   0.369
  实施例3   吸水剂(3) 372   0.367
  实施例4   吸水剂(4) 321   0.322
  实施例5   吸水剂(5) 367   0.281
  实施例6   吸水剂(6) 335   0.298
  实施例7   吸水剂(7) 238   0.201
  实施例8   吸水剂(8) 245   0.241
  比较实施例1   比较吸水剂(1) 369   0.423
  比较实施例2   比较吸水剂(2) 508   0.367
  比较实施例3   比较吸水剂(3) 376   0.371
  比较实施例4   比较吸水剂(4) 381   0.361
  比较实施例5   比较吸水剂(5) 326   0.333
  实施例28   吸水剂(23) 375   0.343
                      表4
吸水剂 CRC(g/g)   在1.9kPa下的AAP(g/g)   在盐水溶液中16小时的可提取物(%)   由劣化引起的增加的可提取物(%)   由劣化引起的增加的可提取物比例 吸收速度(秒)   在4.8kPa下的AAP(g/g)   在劣化试验液体中1小时的可提取物(%)
  实施例1   WA(1)   33   33   8   14   3.8   45   25   19
  实施例2   WA(2)   35   33   18   2   1.2   46   23   11
  实施例3   WA(3)   43   38   30   2   1.2   42   15   13
  实施例4   WA(4)   37   32   23   14   2.1   42   22   27
  实施例5   WA(5)   41   30   32   13   2.0   44   16   26
  实施例6   WA(6)   45   35   8   9   4.0   43   19   12
  实施例7   WA(7)   35   33   18   5   1.5   32   23   15
  实施例8   WA(8)   45   37   30   3   1.3   29   15   14
  比较实施例1   Comp.WA(1)   35   33   18   3   1.4   48   24   11
  比较实施例2   Comp.WA(2)   42   33   30   2   1.2   63   14   12
  比较实施例3   Comp.WA(3)   35   33   18   41   5.6   46   23   50
  比较实施例4   Comp.WA(4)   43   34   30   59   6.4   45   15   70
  比较实施例5   Comp.WA(5)   29   23   5   13   5.3   50   27   16
  实施例28   WA(23)   38   35   2   8   5.0   43   26   10
Ex.:实施例,Comp.Ex.:比较实施例,WA:吸水剂,Comp.WA:比较吸水剂,
CRC:离心保留能力,AAP:耐压吸收率
                      表5
吸水剂 CRC(g/g)   在1.9kPa下的AAP(g/g)   在盐水溶液中16小时的可提取物(%)   由劣化引起的增加的可提取物(%)   由劣化引起的增加的可提取物比例 吸收速度(秒)   水分吸收后的流动性(%)   在4.8kPa下的AAP(g/g)   在劣化试验液体中1小时的可提取物(%)
 实施例9   WA(9)   33   33   8   14   3.8   48   0   25   19
 实施例10   WA(10)   35   30   18   2   1.2   40   0   19   11
 实施例11   WA(11)   35   33   18   2   1.2   49   0   23   11
 实施例12   WA(12)   43   29   30   2   1.2   34   0   9   13
 实施例13   WA(13)   43   38   30   2   1.2   45   0   15   13
 实施例14   WA(14)   37   29   23   14   2.1   38   0   15   27
 实施例15   WA(15)   41   30   32   13   2.0   47   0   16   26
 实施例16   WA(16)   45   24   8   9   4.0   35   0   9   3
 实施例17   WA(17)   34   30   18   5   1.5   25   0   18   15
 实施例18   WA(18)   44   28   30   3   1.3   25   0   8   14
 比较实施例3   Comp.WA(3)   35   33   18   41   5.6   46   70   23   50
 比较实施例4   Comp.WA(4)   43   34   30   59   6.4   45   50   15   70
 比较实施例6   Comp.WA(6)   35   30   18   3   1.4   44   0   17   11
 比较实施例7   Comp.WA(7)   42   25   30   2   1.2   60   0   8   12
 实施例29   WA(24)   38   35   26   8   5.0   47   0   26   10
Ex.:实施例,Comp.Ex.:比较实施例,WA:吸水剂,Comp.WA:比较吸水剂,
CRC:离心保留能力,AAP:耐压吸收率
                      表6
吸水剂   离心保留能力(g/g)   在1.9kPa下的耐压吸收率(g/g)   除臭试验结果   在盐水溶液中16小时的可提取物(%)   由劣化引起的增加的可提取物(%)   由劣化引起的增加的可提取物比例   在4.8kPa下的耐压吸收率(g/g)   在盐水溶液中1小时的可提取物(%)
  实施例19   WA(19)   33   33   2.5   18   2   1.2   23   11
  实施例20   WA(20)   35   30   2.6   18   2   1.2   19   11
  实施例21   WA(21)   43   29   2.6   30   2   1.2   15   13
  实施例22   WA(22)   43   29   2.7   30   2   1.2   9   13
  比较实施例3   Comp.WA(3)   35   33   4.8   18   41   5.6   23   50
  比较实施例4   Comp.WA(4)   43   34   4.9   30   59   6.4   15   70
Ex.:实施例,Comp.Ex.:比较实施例,WA:吸水剂,Comp.WA:比较吸水剂,
                      表7
  吸收基质   所使用吸水剂   10分钟后的再润湿量   劣化后的再润湿量
  实施例23   用于评价的吸收基质(1)   吸水剂(2)   8   6
  实施例24   用于评价的吸收基质(2)   吸水剂(13)   6   1
  实施例25   用于评价的吸收基质(3)   吸水剂(16)   4   3
  实施例26   用于评价的吸收基质(4)   吸水剂(17)   8   6
  实施例27   用于评价的吸收基质(5)   吸水剂(18)   3   1
  比较实施例8   用于比较评价的吸收基质(1)   比较吸水剂(3)   8   17
  比较实施例9   用于比较评价的吸收基质(1)   比较吸水剂(4)   6   20
  比较实施例10   用于比较评价的吸收基质(1)   比较吸水剂(5)   12   10
  比较实施例11   用于比较评价的吸收基质(1)   比较吸水剂(6)   10*   6
  比较实施例12   用于比较评价的吸收基质(1)   比较吸水剂(7)   10   1
  实施例30   用于评价的吸收基质(1)   吸水剂(23)   7   2
*:在测量10分钟后的再润湿量之后,在非织造织物上观察细凝胶颗粒作为皮肤上的凝胶。
如表2-4中显示,本发明颗粒状吸水剂具有良好控制的粒度、高吸收能力、在含有和不含有L-抗坏血酸的生理盐水溶液中可提取物之间很少差异,因此显示稳定的高性能,与尿组成变化(个体差异、季节性变化等)及使用时间无关。
如表5中显示,本发明颗粒状吸水剂具有优良的吸收速度和水分吸收后的流动性,如果需要通过加入除臭剂显示高除臭性能,如在表6中单独显示的那样。
如表7中显示,本发明颗粒状吸水剂提供对任何种类液体具有小的再润湿量的吸收物品(表7中的吸收基质)。另外,本发明颗粒状吸水剂不造成细凝胶颗粒自吸收基质渗漏,因此提供具有稳定和高性能的吸收物品(尿布),与尿组成变化(个体差异、季节性变化等)及使用时间无关。
                      工业适用性
按照本发明得到的吸水树脂具有良好控制的具体粒度分布和优良的耐尿稳定性,当用于吸收基质例如尿布时,与常规吸收基质相比较,它可提供具有非常优良的吸收性能的吸收基质。

Claims (22)

1.一种颗粒状吸水剂,所述吸水剂包含通过含有酸基和/或其盐的不饱和单体交联聚合得到的吸水树脂,所述吸水剂满足以下(a)-(d):
(a)所述吸水剂在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)所述吸水剂的质量中值粒度(D50)为200-400μm;
(c)直径小于150μm的吸水剂颗粒比例为0-2%重量;和
(d)由下式表示的由劣化引起的吸水剂增加的可提取物为0-15%重量,所述吸水剂在劣化试验液体中1小时的可提取物为0.1-30%重量,其中所述劣化试验液体意指含有0.05%重量L-抗坏血酸的生理盐水溶液,
由劣化引起的增加的可提取物(%重量)
=在劣化试验液体中1小时的可提取物(%重量)-在生理盐水溶液中1小时的可提取物(%重量)。
2.一种颗粒状吸水剂,所述吸水剂包含通过含有酸基和/或其盐的不饱和单体交联聚合得到的吸水树脂,所述吸水剂满足以下(a)-(c)和(e):
(a)所述吸水剂在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)所述吸水剂的质量中值粒度(D50)为200-400μm;
(c)直径小于150μm的颗粒比例为0-2%重量;和
(e)通过下式表示的由劣化引起的所述吸水剂增加的可提取物比例为1-4倍,所述吸水剂在劣化试验液体中1小时的可提取物为0.1-30%重量,其中所述劣化试验液体意指含有0.05%重量L-抗坏血酸的生理盐水溶液,
由劣化引起的增加的可提取物比例
=在劣化试验液体中1小时的可提取物(%重量)/在生理盐水溶液中1小时的可提取物(%重量)。
3.一种颗粒状吸水剂,所述吸水剂包含通过含有酸基和/或其盐的不饱和单体交联聚合得到的吸水树脂,所述吸水剂满足以下(a)-(c)、(f)和(g):
(a)所述吸水剂在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)所述吸水剂的质量中值粒度(D50)为200-400μm;
(c)所述吸水剂的直径小于150μm的颗粒比例为0-2%重量;
(f)所述吸水剂在生理盐水溶液中16小时的可提取物为0.1-10%重量;和
(g)所述吸收剂在生理盐水溶液中于4.8kPa下的耐压吸收率(AAP4.8kPa)不低于21g/g。
4.权利要求1-3中任一项的颗粒状吸水剂,其中吸水树脂进一步表面交联。
5.权利要求1-4中任一项的颗粒状吸水剂,其中进一步地(h)颗粒状吸水剂的90-100%重量的直径为600-150μm。
6.权利要求1-5中任一项的颗粒状吸水剂,其中所述吸水剂进一步满足(i)在生理盐水溶液中于1.9kPa下的耐压吸收率(AAP1.9kPa)不低于20g/g。
7.权利要求1-6中任一项的颗粒状吸水剂,其中所述吸水剂进一步满足(j)涡旋方法吸收速度不长于60秒。
8.权利要求1-7中任一项的颗粒状吸水剂,其中所述吸水剂进一步满足(k)水分吸收后的流动性为0-20%重量。
9.权利要求1-8中任一项的颗粒状吸水剂,其中所述吸水剂进一步满足(l)粒度分布的对数标准偏差为0.20-0.40。
10.权利要求1-9中任一项的颗粒状吸水剂,所述吸水剂除了作为主要组分的吸水树脂以外进一步包含一种或多种选自螯合剂、除臭剂、多价金属盐和无机细颗粒的小量组分。
11.权利要求10的颗粒状吸水剂,其中所述螯合剂为一种或多种选自氨基羧酸及其盐的试剂。
12.权利要求10的颗粒状吸水剂,其中所述除臭剂为由植物制取的组分。
13.权利要求10的颗粒状吸水剂,其中所述多价金属盐为有机酸的多价金属盐。
14.权利要求10的颗粒状吸水剂,其中所述无机细颗粒为复合氢氧化物。
15.权利要求1-14中任一项的颗粒状吸水剂,其中吸水树脂的颗粒形状为不规则粉碎形状。
16.权利要求1-15中任一项的颗粒状吸水剂,其中上述(d)由劣化引起的增加的可提取物为0-12%重量。
17.权利要求2-16中任一项的颗粒状吸水剂,其中上述(e)由劣化引起的增加的可提取物比例为1-3。
18.权利要求1-17中任一项的颗粒状吸水剂,其中上述(g)在生理盐水溶液中于4.8kPa下的耐压吸收率不低于22g/g。
19.一种用于排泄物、尿或血液的吸收物品,所述吸收物品通过包含权利要求1-18中任一项的颗粒状吸水剂和亲水性纤维而模制。
20.一种用于制备权利要求1-18中任一项的颗粒状吸水剂的方法,所述方法包括
在交联剂和链转移剂存在下使含有非中和的丙烯酸和/或其盐的不饱和单体水溶液交联聚合的步骤;和
使通过聚合得到的吸水树脂颗粒表面交联的步骤,满足下述(a)-(c),
(a)所述树脂颗粒在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)所述树脂颗粒的质量中值粒度(D50)为200-400μm;和
(c)树脂颗粒的直径小于150μm的颗粒比例为0-2%重量。
21.一种用于制备权利要求1-18中任一项的颗粒状吸水剂的方法,所述方法包括
在交联剂存在下使10-30%重量浓度的含有非中和丙烯酸的不饱和单体水溶液交联聚合的步骤;
在聚合后中和的步骤;和
使通过中和得到的吸水树脂颗粒表面交联的步骤,满足下述(a)-(c),
(a)所述树脂颗粒在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)所述树脂颗粒的质量中值粒度(D50)为200-400μm;和
(c)树脂颗粒的直径小于150μm的颗粒比例为0-2%重量。
22.一种用于制备权利要求1-18中任一项的颗粒状吸水剂的方法,所述方法包括
在交联剂存在下使含有非中和丙烯酸和/或其盐的不饱和单体水容液交联聚合的步骤;
使通过聚合得到的吸水树脂颗粒表面交联的步骤,满足下述(a)-(c),
(a)所述树脂颗粒在生理盐水溶液中的离心保留能力(CRC)不低于32g/g;
(b)所述树脂颗粒的质量中值粒度(D50)为200-400μm;
(c)树脂颗粒的直径小于150μm的颗粒比例为0-2%重量;和
在选自以下的一个或多个时间加入螯合剂的步骤
(i)在聚合期间
(ii)在聚合之后和表面交联之前
(iii)在表面交联期间
(iv)在表面交联之后。
CNB2005800094332A 2004-03-29 2005-03-29 具有吸水树脂作为主要组分的颗粒状吸水剂 Expired - Lifetime CN100560638C (zh)

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