CZ169997A3

CZ169997A3 - Superabsorptive material and the use thereof

Info

Publication number: CZ169997A3
Application number: CZ971699A
Authority: CZ
Inventors: Gianfranco Palumbo
Original assignee: Procter & Gamble
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 1997-10-15
Also published as: FI972385L; AU4241796A; IT1267184B1; NO972549D0; ITTO940991A0; EP0796144A1; FI972385A7; CA2207081A1; HUT77680A; JPH10509915A; ITTO940991A1; CN1173146A; CA2207081C; EP0796144A4; MX9704177A; BR9509864A; NO972549L; WO1996017681A1; FI972385A0

Description

Superabsorpční materiál a jeho pou

Oblast techniky

Předložený vynález se týká superabsorpčního materiálu a jeho použití.

Dosavadní stav techniky

Látky, které jsou obvykle nazývány superabsorbenty”, jsou typicky mírně zesilované hydrofilní polymery. Tyto polymery se mohou odlišovat svoji chemickou povahou, ale sdílejí schopnost absorbovat a zadržovat, dokonce i za mírného tlaku, takové množství vodných kapalin, které je ekvivalentní mnohonásobku jejich vlastní hmotnosti. Superabsorbenty mohou například absorbovat typicky až stonásobek jejich vlastní hmotnosti nebo dokonce větší množství destilované vody.

Superabsorbenty byly navrženy pro použití v mnoha různých průmyslových aplikacích, kde jsou výhodné jejich vlastnosti spočívající v absorbování a/nebo zadržování vody. Mezi příklady patří zemědělství, stavební průmysl a výroba alkalických baterií a filtrů. Primární oblastí aplikace superabsorbentů je však výroba hygienických a/nebo sanitárních produktů, jako jsou sanitární vložky a plenky pro jedno použití buá pro děti nebo pro inkontinentní dospělé. V těchto hygienických a/nebo sanitárních produktech se superabsorbenty používají obvykle v kombinaci s celulosovými vlákny pro absorbování tělesných kapalin, jako je menses nebo moč. Absorpční kapacita superabsorbentů pro tělesné kapaliny je však podstatně nižší než pro deionizovanou vodu. Obecně se předpokládá, že k tomu dochází díky obsahu elektrolytu v tělesných kapalinách. Tento efekt je často označován jako otrava solí.

Vlastnosti superabsorbentů týkající se absorbování a zachycování vody existují díky přítomnosti ionizovatelných funkčních skupin ve struktuře polymeru. Tyto skupiny jsou obvykle karboxylové skupiny, jejichž velká část je ve formě soli, jestliže je polymer suchý, ale po kontaktu s vodou podléhají disociaci a solvataci. V disociovaném stavu bude mít polymerní řetězec řadu funkčních skupin připojenu na sebe, při čemž tyto skupiny mají stejný elektrický náboj a tedy jedna druhou odpuzují. To vede k expanzi polymerní struktury, která tak umožňuje dalši absorpci molekul vody, i když tato expanze je podrobena protitlakům zesilováním v polymerní struktuře, které musí být dostatečné, aby zabránilo rozpuštění polymeru. Předpokládá se, že přítomnost významné koncentrace elektrolytů ve vodě interferuje s disociaci funkčních skupin a vede k jevu otrávení solí. I když většina komerčních superabsorbentu je aniontových, je stejně tak možné vyrobit kationtové superabsorbenty s takovými funkčními skupinami, jako jsou například kvartérní amoniové skupiny. Je potřeba, aby tyto materiály existovaly ve formě soli, aby působily jako superabsorbenty. Jejich provedení je ovlivněno také jevem otrava solí.

Byly dělány pokusy, které by působily proti jevu otravy solí a které by zlepšily provedení superabsorbentů při absorbci kapalin obsahujících elektrolyt, jako jsou menses a moč. Tak japonská patentová přihláška OPI č. 57-45 057 popisuje absorbent, který obsahuje směs superabsorbentu, jako je zesítovaný polyakrylát s ionexovou pryskyřicí v práškové nebo granulované formě. Evropská patentová přihláška A 0210756 se týká struktury absorbentu obsahujícího superabsorbent a anex, popřípadě společně s katexem, při čemž oba ionexy jsou ve vláknité formě. Kombinování superabsorbentu s ionexem se pokouší zmírnit efekt otravy solí využitím ionexu ke snížení obsahu soli v kapalině, íonex nemá přímý vliv na provedení superabsorbentu a a nemůže snížit obsah solí natolik, aby to mělo žádoucí účinek na celkovou absorpční kapacitu kombinace. Vedle toho, že je drahý, nemá ionex sám žádnou absorpční schopnost a působí tedy jako ředidlo superabsorbentu.

Evropská patentová přihláška A 0487975 se týká zesilovaného amfolytického kopolymerů, o němž se uvádí, že je silným ab3 sorbentem pro vodné roztoky elektrolytu a který je vyroben z amfolytického monomeru iontového páru, komonomeru a zesilovacího činidla. Předpokládá se, že jestliže se amfolytický monomer iontového páru inkorporuje do základního skeletu polymeru, iontové páry působí jako iontové zesítování, které zůstává v deionizované vodě neporušeno, ale rozpadá se v solném roztoku. Kopolymer je tedy citlivý na iontovou sílu roztoku v tom smyslu, že se účinný stupeň zesítování sníží, jak se iontová síla zvýší. I když se takto vyrobí absorbent, jehož absorbční kapacita v deionizované vodě a v solném rozotku je navzájem bližší, nezlepšuje nutně absorpci v přítomnosti soli, jelikož polymer není schopen odsolit iontový roztok a tedy zvýšit absorpční schopnost.

Evropská patentová přihláška A 0161762 se týká ve vodě bobtnatelného a ve vodě nerozpustného polymeru vyrobeného polymerací inverzní suspenze monomeru diallylamoniové soli, akrylového monomeru a zesítovacího činidla. Tento produkt je polymerem kyseliny akrylové obsahující v řetězci jak kationtové tak aniontové skupiny, o kterém se předpokládá použití jako superabsorbent ve formě soli. V nárocích se uvádí, že tento materiál může absorbovat stejné množství vody bez ohledu na obsah soli v této vodě, ale absorpce je nízká a materiál nevykazuje významné zlepšení absorpce vody v přítomnosti soli při srovnání s konvenčními superabsorbenty. Evropská patentová přihláška A 0161763 se týká podobného superabsorbentů, který je vyroben polymerací diallylamoniové sloučeniny a zesítovacího činidla suspenzní polymerací.

Spis WO 92/20735 se týká superabsorbentů, o kterém se uvádí, že je v podstatě tolerantní k roztokům solí a který obsahuje bobtnatelný hydrofobní polymer a ionizovatelné povrchově aktivní činidlo. Tento spis popisuje také (ale nenárokuje) jiné provedeni, které používá kationtový superabsorbent, který vyměňuje Cl^- s OH, a aniontový superabsorbent, který vyměňuje Na⁺s H⁺. Nejsou uvedeny žádné pracovní příklady tohoto systému a superabsorpční gely jsou obecně popsány jako akrylamidové de4 riváty. Akrylamidové deriváty obsahují amidovou vazbu, která podléhá hydrolýze při nízkém alkalickém pH (kolem 8) za uvolňováni jedovatých hydrolyzačnich produktů. Problémy hydrolýzy budou aktivovány, když se polymer vyrobí a používá v bazické formě. Alkalické pH kolem 8 se může snadno dosáhnout v dětské moči, jestliže dochází k fermentaci moči na amoniak, takže produkty hydrolýzy tkáně by vznikaly z akry1amidových derivátů v kontaktu s močí při tomto pH.

Předmětem tohoto vynálezu je získat superabsorbent se zlepšeným provedením v přítomnosti elektrolytu, například v případě menses nebo moči.

Podstata vynálezu

Předložený vynález poskytuje superabsorpční materiál, který obsahuje kombinaci

a) aniontového superabsorbentu, v němž je od 20 do 100 % funkčních skupin ve volné kyselé formě, a

b) kationtového-superabsorbentu, v němž je od 20 do 100 % funkčních skupin v bazické formě, kationtový superabsorbent je-.ha bázi polysacharidu nebo polymeru monomeru obecného vzorce I

A² (I) v němž R¹ a R², které mohou být stejné nebo různé, znamenají organické skupiny, které neovlivňují nepříznivě vlastnosti polymeru, a X znamená vhodný anion.

Aniontový superabsorpční materiál má s výhodou od 50 do 100 %, výhodněji v podstatě 100 % funkčních skupin ve volné kyselé formě. Kationtový superabsorbent má s výhodou od 50 do

100 %, výhodněji v podstatě 100 % funkčních skupin v bazické formě.

Jak již bylo shora uvedeno, jak aniontové tak kationtové superabsorbenty musí mít funkční skupiny ve formě soli před tím než působí jako superabsorbenty. Komerčně dostupné superabsorbenty jsou obvykle dostupné ve formě soli. Překvapivě bylo nyní podle předloženého vynálezu zjištěno, že kombinace aniontového superabsorbentu ve volné kyselé formě s kationtovým superabsorbentem, jak shora uvedeno, v bazické formě je zvláště účinná jako superabsorbent v případě roztoků obsahujících elektrolyt, například menses a moč.

Bez ohledu na teorii se předpokládá, že existuje dvojnásobný efekt, jestliže se superabsorpční materiál podle vynálezu uvede do kontaktu s roztokem obsahujícím elektrolyt, jak je vidět z následujícího: 1) jak aniontový tak kationtový superabsorbent se převedou z neabsorbující formy na formy solí, v nichž působí jako superabsorbenty, a 2) konverze aniontového a kationtového superabsorbentu na formy solí má deionizující účinek na roztok.

Obecně se aniontový superabsorbent nechová jako iontoměnič v tom smyslu, že uvedení materiálu samotného v kyselé formě do kontaktu s roztokem obsahujícím elektrolyt nevede ke konverzi na formu soli. Funkčními skupinami v aniontových superabsorbentech jsou typicky karboxylové skupiny, které působí jako slabá kyselina, která nedisociuje, jestliže se umístí například do roztoku chloridu sodného. V přítomnosti kationtových superabsorbentů však přitahuje chloridové ionty z roztoku chloridu sodného, takže dojde ke změně rovnováhy ve prospěch konverze aniontového superbasorbentu na formu soli.

Tato konverze jak aniontového tak kationtového superabsorbentu na formu soli při kontaktu s roztokem obsahujícím elektrolyt má významný odsolující efekt na roztok, čímž zlepšuje provedení superabsorbentu zmírněním efektu otravy solí. Naproti tomu při použití ionexové pryskyřice pro odsolení roztoku [viz shora uvedená japonská patentová přihláška OPI č. 57-45057 a evropská patentová přihláška A 0210756), materiálem, který má odsolovací efekt je samotný superabsorbent. To umožňuje dosažení mnohem většího odsolení a materiál, který má odsolovací účinek, nepůsobí jako ředidlo superabsorbentu.

Tento aniontový superabsorbent může znamenat jakýkoliv materiál, který má superabsorpční vlastosti, v nichž jsou funkční skupiny aniontové, konkrétně sulfonové, suflátové, fosfátové nebo karboxylové skupiny. Výhodnými funkčními skupinami jsou karboxylové skupiny. Funkční skupiny jsou obecně připojeny na mírně zesilovaný akrylátový bazický polymer. Bazickým polymer může být například polyakrylamid, polyvinylalkohol, kopolymer ethylenu s anhydridem kyseliny maleinové, polyvinyíether, polyvinylsulfonová kyselina, polyakrylová kyselina, polyvinylpyrrolidon a polyvinylmorfolin. Mohou se používat také kopolymery těchto monomerů. Mohou se používat také polymery na bázi škrobu a celulosy včetně hydroxypropylcelulosy, karboxymethylcelulosy a škrobů roubovaných kyselinou akrylovou. Mezi příslušné bazické polymery patří zesilované polyakryláty, hydrolyzovaným akrylonitrilem roubovaný škrob, škrobové polyakryláty a kopolymery isobutylenu s anhydridem kyseliny maleinové. Zvláště výhodnými bazickými polymery jsou škrobové polyakryláty a zesítované polyakryláty.

Funkčními skupinami budou obvykle karboxylové skupiny.

Mnohé aniontové superbasorbenty jsou komerčně dostupné, například Dow 2090 (Dow), Favor 922 (Stockhausen), Sanwet IM 1500 (Sanyo), Aqualon AQV D3236 (Aqualon Company). Komerčně dostupné aniontové superabsorbenty se obvykle prodávají ve formě soli a je potřeba je například pro použití podle vynálezu převést na formu volné kyseliny. Favor 922 může být nabobtnán ve vodě, okyselen HCI (0,01M), promyt vodou, aby se odstranil nadbytek HCI, a vysušen na vzduchu ve ventilované sušárně, takže se získá Favor 922 v kyslé formě (Favor H) následujícím způsobem:

Příprava Favoru H: 10 g Favoru 922 se vloží do 11 kádinky, )

i i

bobtná se s 500 ml destilované vody za nepřetržitého míchání magnetickým míchadlem. Potom se za neustálého míchání přidá 250 ; ml 0,01M HCI. Po 30 minutách se gel odfiltruje netkaným látkoi vým filtrem. Stupně okyselení a filtrace se opakují, dokud jsou v promývacích vodách přítomny sodné ionty (obsah sodíkových iontů lze stanovit potenciometricky selektivní na sodík citli! vou elektrodou). Nakonec se gel promývá destilovanou vodou, aby ! se odstranil nadbytek kyseliny, a suší se v sušárně s ventilací vzduchu 10 h při 60 °C. Takto získaný vysušený polymer se nazýi vá Favor H.

Aniontové superabsorbenty mohou být také syntetizovány přímo v kyselé formě radikálovou polymerací monomeru kyseliny akrylové se zesítovacím činidlem, konkrétně stejným způsobem jako se syntetizují komerčně dostupné superabsorbenty.

• Kationtové superabsorbenty mohou znamenat také materiál vyrobený z polymeru na bázi polysacharidu, jak shora popsáno pro

I aniontové superbasorbenty, ale s kationtovými funkčními skupit námi. Kationtový superabsorbent může být založen také na polymeru jednotek monomeru obeného vzorce I

CH₂-CH R¹ ch-ch₂ Φ

H₂C N Jh₂ χθ l¹)'

L A² v němž R¹ a R², které mohou být stejné nebo různé, znamenají organické skupiny, které neovlivňuji nepříznivě vlastnosti polvmeru, a X znamená vhodný anion.

R¹ a R² nezávisle na sobě znamenají popřípadě substituovanou nasycenou uhlovodíkovou skupinu nebo arylovou skupinu. Například nasycenou uhlovodíkovou skupinou může být alkylová skupina, která má přímý nebo rozvětvený řetězec nebo je cyklická. Mezi arylovou skupinu patří také arylalkylové skyupiny. Skupiny R¹ a R² s výhodou znamenají skupiny s 1 až 20 atomy uhlíku, vý8 hodněji s 1 až 6 atomy uhlíku. Nasycené uhlovodíkové skupiny nebo arylové skupiny mohou být substituovány jedním nebo více vhodnými substituenty vybranými z karboxylové, esterové, hydroxylové, etherové, sulfátové, sulfonátové, primární, sekundární nebo terciární aminové nebo kvarterní amoniové skupiny. V případě esteru (-CO₂R) a etheru (-0-R) skupina R znamená uhlovodíkovou skupinu s 1 až 20 atomy uhlíku, s výhodou 1 až 6 atomy uhlíku, výhodněji R znamená methylovou skupinu. V případě arylových skupin mezi vhodné substituenty patří shora uvedené nasycené uhlovodíkové skupiny. Výhodnými skupinami R¹ a R² jsou methylové skupiny.

X může znamenat vhodný anion, který může být anorganický nebo organický. Mezi vhodné anorganické anionty patří halogenid (zvláště fluorid, chlorid, bromid a jodid), dusičnan, fosforečnan, dusitan, uhličitan, hydrogenuhličitan, boritan, síran a hydroxid. Mezi vhodné organické anionty patří karboxylát, jako je acetát, citrát, salycilát a propionát. Výhodným aniontem je chloridový nebo hydroxidový ion.

Výhodnými monomery jsou diallyldimethylamoniumchlorid a dimethyldiallylamoniumhydroxid.

Kationtové superabsorbenty používané podle předložených vynálezů jsou resistentní vůči hydrolýze při nízkém alkalickém pH a tedy nejsou u nich problémy s uvolňováním toxických hydrolyzačních produktů, na něž se odkazuje shora v souvislosti s akry1amidovými deriváty, jak navrhuje spis WO 92/20735. Mezi příklady vhodných kationtových funkčních skupin patří primární, sekundární nebo terciární aminové skupiny nebo kvarterní amoniové skupiny, které by mohly být přítomny v bazické formě, S výhodou se používají kvarterní amoniové skupiny. Mezi výhodné bazické polymery patří polysacharidy a polymery na bázi dimethyldiallylamoniumchloridu.

Podle jednoho provedení může kationtový superabsorbent znamenat polysacharidový superabsorbent, který se získá reakcí vláknitého polysacharidu, jako je celulosa, s nadbytkem kvarterní amoniové sloučeniny obsahující alespoň jednu skupinu schopnou reagovat s polysacharidovými hydroxylovými skupinami a která má stupeň substituce (ds) 0,5 až 1,1. Kvarterní amoniová sloučenina může být sloučenina oebcného vzorce

R¹ i

CH,-CH-(CHR)_n-N-R² ' I 4a

X OH R³

Z nebo

CH,— CH-(CHR)

R¹

N -R² i

R³ /

Z v němž n znamená číslo od 1 do 16, X znamená atom halogenu, Z znamená anion, jako je halogenid nebo hydroxyl, a R, R¹, R² a R³, které ijiohou znamenat stejnou nebo různou skupinu, znamenají atom vodíku, alkylovou, hydroxyalkylovou, alkenylovou nebo arylovou skupinu a R_a může dále znamenat zbytek obecného vzorce

R¹

I (CH₂)_p-N -(CHR)_ň- CH-CH₂

A³ OH X nebo

R¹ (CH,) _-N -(CHR) _n-CH-CH₂

Z‘

Z t

v němž p znamená číslo od 2 do 10 a n, R, R¹, R³,

X a Z znamenají jako shora uvedeno. Kationtové polysacharidové superabsorbenty tohoto typy jsou podrobněji popsány ve spisu WO 92/19652.

Podle jiného provedení kat iontový superabsorbent může znamenat superabsorbent na bázi zesilované celulosy, například vláknitý polysacharid, který má vlastnosti superabsorbentu. Takový polysacharid je substituován kvarterními amoniovými skupinami s ds alespoň 0,5 a je je zesíťován v takovém rozsahu, aby zůstal nerozpustný ve vodě. Superabsorbenty tohoto typu jsou podrobněji popsány v doprovázející patentové přihlášce číslo ....... (vnitřní odkaz DR44).

Podle dalšího provedení může být kationtovým superabsorbentem ve vodě bobtnatelný a ve vodě nerozpustný polymer, který obsahuje jednotky odvozené od monomeru diallylové kvarterní amoniové sole, zesilované vhodnou polyfunkční vinylovou sloučeninou, vyznačující se tím, že se tento polymer vyrábí kationtovou polymeraci ve vodné fázi použitím katalyzátoru volných radikálů. Superabsorbenty tohoto typu jsou podrobněji popsány v naší doprovázející patentové přihlášce č........ (vnitřní odkaz DR4#).

Funkční skupiny na aniontovém superabsorbentu jsou s výhodou takové, že superabsorbent je slabou kyselinou a na kationtovém superabsorbentu takové, že superabsorbent je silnou baží.

Poměr aniontového ke kationtovému superabsorbentu je s výhodou v rozmezí 3:1 až 1:5 vztaženo na monomerní jednotky, výhodněji 2:1 až 1:2, každá monomerní jendotka obsahuje jednu funkční skupinu. Nejvýhodněji se aniontové a kationtové superabsorbenty používají tak, že mají stejnou výměnnou sílu, takže se v absorbovaných tělesných kapalinách nedosahuje extrémních hodnot pH a dosahuje se optimální odsolovací účinek. Kationtová a aniontová výměnná schopnost superabsorbentu může být experimentálně stanovena například titrací nebo v případě syntetických polymerů teoretickým výpočtem.

Absorpční materiál podle vynálezu je zvláště vhodný pro použití v takových aplikacích, při nichž je žádoucí absorbovat vodné kapaliny obsahující elkektrolyt. Mezi příklady těchto kapalin patří zvláště menses a moč. Absorpční materiál se může používat jako plnivo u vložek a plenek obvykle ve směsi s vláknitým absorbentem, jako je celulosové chmýří. Pro tento účel může být absorbent podle vynálezu přítomen jako granule nebo vlákna.

Absorpční materiály podle vynálezu vykazují zvláště doboru absorpci vodných kapalin obsahujících elektrolyt, jako je ukázáno níže v následujících příkladech testy prováděnými se solným roztokem (15 (hmotn.) NaCL) a syntetickou močí.

Příklady provedení vynálezu

Přípravek - kationtový sueprabsorbent na bázi dimethyldiallylamonioumch1oridu

Kationtový polymer v kyselé formě

219 g 60% (hmotn.) vodného roztoku dimethyldiallylamoniumchloridu (DMAC) dostupného od firmy Fluka se odváží do 500ml baňky. Do 5ml zkumavky se odděleně odváží 0,4597 g bisakrylamidu (zesítovací činidlo) a rozpustí se ve 2 ml destilované vody. Do 5ml zkumavky se odděleně odváží 0,12 g persíranu amonného (radikálový iniciátor) a rozpustí se ve 2 ml destilované vody. Vakuovou pumpou se z roztoku monomeru odstraní vzduch.

Za neustálého míchání magnetickým míchadlem se k roztoku monomeru přidá roztok zesítovacího činidla a roztok radikálového iniciátoru. Teplota směsi se upraví na 60 °C umístěním baňky do termostatické lázně na dobu 4 h.

Vytvořený pevný produkt byl špachtlí přenesen do 51 kádinky obsahující 4 litry destilované vody. Po 2 h nabobtnalý gel, který se zde vytvořil, byl zfiltrován filtrem z netkané látky.

Gel se suší 12 h při 60 °C v sušárně s ventilátorem. Bylo získáno 100 g vysušeného polymeru nazvaného Fai 9 Cl.

Kationtový polymer v bazické formě g Fai 9 Cl polymeru se umístí do 101 kádinky a nechá se bobtnat za kontinuálního míchání přidáním 4 1 destilované vody. Po nabobtnání polymeru se přidá 500 ml 0,lM roztoku NaOH. Po 10 minutách se gel zfiltruje filtrem z netkané látky. Tyto operace (alkalizace a filtrace) se opakují tak dlouho, dokud v promývacích vodách nejsou žádné chloridové ionty (chloridové ionty lze detegovat reakcí s AgNO₃).

V tomto okamžiku byl gel promýván destilovanou vodou tak dlouho, dokud v promývacích vodách nebyla prokázána žádná alkalická reakce. Gel se suší 12 h při 60 °C v sušárně s ventilátorem. Bylo isolováno 12 g tohoto polymeru, který byl nazván Fai 9 OH.

Příklady

Příprava - Aniontový polymer v kyselé formě g superabsorpčního polymeru Fai 922 (dostupný od Stockhausen) se umístí do 21 kádinky a nechá se bobtnat s 500 ml destilované vody za kontinuálního míchání (magnetickým míchadlem) 1 hodinu.

Přidá se 500 ml 0,01M HCI a v míchání se pokračuje 1 h.

Gel se zfiltruje filtrem z netkané látky. Stupeň okyselení a filtrování roztoku obsahujícího gel se opakuje, dokud jsou v promývacích vodách přítomny sodíkové ionty (obsah sodíkového iontu v roztoku se může změřit potenciometricky použitím elektrody citlivé na sodík).

Nakonec se gel promývá destilovanou vodou tak dlouho, do13 kud promývaci vody nejsou neutrální. Gel se suší 10 h při 70 °C v sušárně s ventilátorem. Získá se tak 5,5 g vysušného produtu, který se nazývá Favor H⁺.

2. Srovnávací testy absorpce kapalin

Tento test má ukázat, že použití jak aniontového AGM v kyselé formě tak kationtového AGM v bazické formě, jestliže se uvedou do kontaktu s vodným sodným roztokem, působí jako anex a katex a způsobují deionizaci roztoku. AGM se převedou na formu soli se zlepšenou absorbovatelností díky sníženému obsahu soli v roztoku.

DO 250ml kádinky se odváží 0,2 g Favoru H (0,2 x 1000/72 = 2,78 mmolu) a 0,4 g Fai 9 OH (0,4 x 1000/143 = 2,80 mmolu). Za neustálého míchání se do kádinky přikape 1% (hmotn.) roztok NaCl. Přidávání se zastaví, když vytvořený gel není schopen absorbovat další roztok. Počká se nejméně 2 h.

Tento gel se přenese do obálky typu sáčku na čaj a suspenduje se 10 minut, aby se odstranila neadsorbovaná voda. Potom se obálka odváží, Absorbance se zjistí podle následující rovnice:

A = (Wmokrá - Wsuchá)/9G1 + G2), kde

A znamená absorbovatelnost v g/g,

Wmokrá znamená hmotnost obálky obsahující mokré AGM v g, Wsuchá znamená hmotnost obálky obsahující suché AGM v g,

Gl znamená hmotnost suchého aniontového AGM v g a G2 znamená hmotnost suchého kationtového AGM v g a.

Absorbance po odstřeáování (retence) se změří tak, že se obálka čajového sáčku umístí do odstředivky na dobu 10 minut při 60 x g, potom se obálka zváží.

Retence se zjistí podle následující rovnice:

R = (W'mokrá - Wsuchá)/(G1 + G2), kde

R znamená absorbanci po odstřeáování při 60 x g v g/g,

W'mokrá znamená hmotnost obálky obsahující morkou AGM po odstřeáování v g a

Wsuchá, G1 a G2 znamenají jak shora uvedeno.

Každý příklad A až D byl vložen do solného rozotku (1% (hmotn.)) nebo roztoku syntetické moče a do deionizovabné vody.

Vzorek E byl testován pouze v solné/syntetické moči.

Výsledky jsou následující:

retence vody (g/g) deionizované voda 1% (hmotn.) solný roztok

A-Favor	(H⁺)	30	3
B-favor	(Na⁺)	400	40
C-Fai 9	(OH)	300	45
D-Fai 9	(Cl)	290	44
E-l/3 Favor (H⁺) +
2/3 Fai (OH) (1)	-	56

(1) Jeden hmotn. díl Favor H⁺ se smíchá se 2 hmotn. díly Fai 9 OH, aby se získala ekvimolární směs dvou polymerů.

Shora uvedené výsledky ukazují, že aniontové superabsorbenty v kyselé formě (Favor H⁺) vykazují velmi malou absorpci samotné v 15 % (hmotn.) roztoku NaCl. Avšak v kombinaci s kationtovým superabsorbetem v bazické formě (Fai 9 OH) tento materiál vykazuje významně zvýšenou absorpci proti jak Favoru Na⁺tak Fai 9 Cl.

Je třeba poznamenat, že teoretická retence, která se očekává pro 1/3 Favoru H⁺ + 2/3 Fai 9 OH, je kolem 31 g/g, zatímco teoretická retence pro 1/3 Favoru Na⁺ + 2/3 Fai 9 Cl je kolem 43 g/g. Skutečně změřené množství 56 g/g pro 1/3 Favoru H⁺ + 2/3 Fai 9 OH je ekvivalentní výsledku, který je očekáván pro 1/3 Favoru Na⁺ + 2/3 Fai 9 Cl v 0,4% (hmotn.) NaCl. 0,4% (hmotn.) NaCl odpovídá odsolovacímu efektu, který by se získal, jestliže by se na 1 % (hmotn.) NaCl působilo směsí Favor H⁺ + Fai 9 OH.

Je třeba poznamenat, že 1% (hmotn.) NaCl znamená silný test pro superabsorbent. Studie v literatuře ukazují, že obsah soli v moči se mění podle počtu faktorů, ale 1 % hmotn. představuje maximum pravděpodobnosti toho, s čím se lze v praxi setkat.

Claims

Superabsorpční materiál, vyznačující se tím, že obsahuje kombinaci

a) aniontového superabsorbentů, v němž je od 20 do 100 % funkčních skupin ve volné kyselé formě, a

b) kationtového superabsorbentů, v němž je od 20 do 100 % funkčních skupin v bazické formě, kationtový superabsorbent je na bázi polysacharidu nebo polymeru monomeru obecného vzorce I

CHCH * I H₂C R

I

N

A²

CH-CH,

Jh,

Χθ (I), v němž R¹ a R², které mohou být stejné nebo různé, znamenají organické skupiny, které neovlivňují nepříznivě vlastnosti polymeru, a X znamená vhodný anion.
2. Superabsorpční materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že aniontový superabsorbent má od 50 do 100 % funkčních skupin ve volné kyselé formě a kationtový superabsorbent má od 50 do 100 % funkčních skupin v bazické formě.
3. Superabsorpční materiál podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že funkční skupiny aniontového superabsorbentů znamenají sulfonové, sulfátové, fosfátové nebo karboxylové skupiny, s výhodou karboxylové skupiny.
4. Superabsorpční materiál podle nároku 3, vyznačující se tím, že funkční skupiny jsou připojeny na polyakrylamid, polyvinylalkohol, kopolymer ethylenu s anhydrídem kyseliny maleinové, polyvinylether, polyvinylsulfonovou kyselinu, polyakrylovou kyselinu, polyvinylpyrrolidon, polyvinylmorfolon nebo jejich kopolymery nebo polymery na bázi škrobu nebo celulosy, jako bazický polymer.
5. Superabsorpční materiál podle nároku 4, vyznačující se t i m, že polymer na bázi škrobu nebo celulosy znamená hydroxypropylcelulosu, karboxymethylcelulosu nebo akrylovou skupinou roubovaný škrob.
6. Superabsorpční materiál podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že bazický polymer znamená zesítovaný polyakrylát, hydrolyzovaným akrylonitrilem roubovaný škrob, škrobový polyakrylát nebo kopolymer isobutylenu s anhydridem kyseliny maleinové.
7. Superabsorpční materiál podle nároku 6, vyznačující se tím, že bazický polymer znamená škrobový polyakrylát nebo zesítovaný polyakrylát.
8. Superabsorpční materiál podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že funkční skupiny kationtového superabsorbentu znamenají primární, sekundární nebo terciární aminové skupiny nebo kvartérní amoniové skupiny, s výhodou kvartérní amoniové skupiny.
9. Superabsorpční materiál podle nároku 8, vyznačující se tím, že funkční skupiny jsou připojeny na polysacharidový bazickýpolymer. . ₌
10. Superabsorpční materiál podle nároku 8, vyznačující se tím, že funkční skupiny jsou připojeny na polymer jednotek obecného vzorce I

CH-CH,

Φ (I) χθ

CH,-CH ² I H₂C R¹

I

N

Á² ch v němž R¹ a R² znamenají nezávisle na sobě popřípadě substituovanou nasycenou uhlovodíkovou skupinu nebo arylovou skupinu.
11. Superabsorpční materiál podle nároku 10, vyznačující se tím, že nasycená uhlovodíková skupina nebo arylová skupina může být substituována jedním nebo více vhodnými substituenty, které jsou vybrány ze skupiny sestávající z karboxylové, esterové (-CO₂R), hydroxylové, etherové (-O-R), sulfátové, sulfonátové, primární, sekundární a terciární aminové a kvarterní amoniové skupiny.
12. Superabsorpční materiál podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že skupiny R¹ a R² a skupina R v esterových a etherových substituentech známe- * nají ,skupiny s 1 až 20, výhodněji s 1 až 6 atomy uhlíku.
13. Superabsorpční materiál podle nároku 12, vyznačující se tím, že R¹, R² i R znamená methylovou skupinu.
14. Superabsorpční materiál podle kteréhokoliv z nároků 10 až 13, vyznačující se tím, že X znamená halogenidový, dusičnanový, fosforečnanový_L dusitanový, uhličitanový, hydrogenuhličitanový, boritanový, síranový nebo karboxylový anion.
15. Superabsorpční materiál podle nároku 14, vyznačující se tím, že X znamená chloridový nebo hydroxidový anion.
16. Superabsorpční materiál podle kteréhokoliv z nároků 10 až

15, vyznačující se tím, že kationtový superabsorbent znamená polymer jednotek dimethyldiallylamoniumchloridu nebo dimethyldiallylamoniumhydroxidu.
17. Superabsorpční materiál podle nároku 16, vyznačující se tím, že monomer znamená dimethyldiallylamoniumchlorid.
18. Superabsorpční materiál podle kteréhokoliv z nároků 2, 8 nebo 9, vyznačující se tím, že kationtový superabsorbent znamená polysacharidový superabsorbent získaný reakcí vláknitého polysacharidu s nadbytkem kvarterní amoniové sloučeniny obsahující alespoň jednu skupinu schopnou reagovat s polysacharidovými hydroxylovými skupinami a se stupněm substituce 0,5 až 1,1.
19. Superabsorpční materiál podle nároku 18, vyznačující se tím, že amoniová sloučenina znamená sloučeninu obecného vzorce i

CH,-CH-(CHR)_n-N-R²

I ² I I,

X OH R³

Z' nebo tí

CH₂— CH -(CHR)_n

R⁴

I

N i

v nichž n znamená číslo od 1 do 16, X znamená atom halogenu, Z znamená anion, jako je halogenid nebo hydroxyl, a R, R¹, R² a R³, které mohou znamenat stejnou nebo různou skupinu, znamenají atom vodíku, alkylovou, hydroxyalkylovou, alkenylovou nebo arylovou skupinu a R₂ může dále znamenat zbytek obecného vzorce (CH₂)_p

R*

I

N

A³

-(CHR),

CH*

I

OH

-CH, I ³X nebo <CH₂)_pR^J

I

N

R³ (CHR),

CH CH;

v nichž p znamená číslo od 2 do 10 a n, R, R¹, R³, X a Z znamenají jako shora uvedeno.
20.
21.

&

tt

Superabsorpční materiál podle kteréhokoliv z nároků 1, 2, 8 nebo 9, vyznačující se tím, že kationtový puperabsorbent znamená kationtový polysacharid se superabsorpčními vlastnostmi, tento polysacharid je substituován kvarterními amoniovými skupinami a má ds alespoň 0,5, při čemž tento polysacharid je zesilován v dostatečném rozsahu tak, aby zůstal nerozpustný ve vodě.

Superabsorpční materiál podle kteréhokoliv z nároků 1, 2, 8 nebo 9, vyznačující se tím, že kationtovým superabsorbentem je ve vodě bobtnatelný a ve vodě nerozpustný polymer obsahující jednotky odvozené od monomeru diallylové kvarterní amoniové sole, zesítovaný vhodnou polyfunkční vinylovou sloučeninou, při čemž tento polymer se vyrábí kationtovou polymerací ve vodné fázi s volně radikálovým katalyzátorem.

Superabsorpční materiál podle kteréhokoliv z nároků 1 až

21, vyznačující se tím, že poměr anion
22.

tového a kationtového superabsorbentu je v rozmezí od 3:1 do 1:5, vztaženo na jednotky monomeru, výhodněji 2:1 až

1:2.
23. Použití superabsorpčního materiálu podle kteréhokoliv z nároků l až 22 pro absorbování vodných kapalin obsahujících elektrolyt.
24. Použití superabsorpčního materiálu podle nároku 23, v němž vodná kapalina obsahující elektrolyt znamená menses nebo moč.
25. Použití superabsorpčního materiálu podle nároku 23 nebo 24, v němž superbasorbent je obsažen ve vložkách nebo plenkách.