专利摘要

专利摘要

本发明涉及一种制造超吸收性聚合物纤维的方法，所述方法包括以下步骤：通过将水溶性烯键式不饱和单体溶解在氢氧化钠水溶液中来制造中和溶液；向所述中和溶液中添加交联剂并搅拌其以制备纺丝溶液；以及将所述纺丝溶液注入喷丝头中，进行离心纺丝，然后干燥其；以及涉及超吸收性聚合物纤维，所述超吸收性聚合物纤维作为由所述方法制备的具有超吸收性聚合物功能的新形式纤维具有柔性，因此可应用于各种领域。

权利要求

1.一种制造超吸收性聚合物纤维的方法，包括以下步骤：

1)通过将水溶性烯键式不饱和单体溶解在氢氧化钠水溶液中来制备中和溶液；

2)通过向所述中和溶液中添加交联剂，然后进行搅拌来制备纺丝溶液；以及

3)通过使用喷丝头对所述纺丝溶液进行离心纺丝，然后进行干燥来制备超吸收性聚合物纤维，

其中所述中和溶液的中和度为40摩尔％至90摩尔％。

2.根据权利要求1所述的制造超吸收性聚合物纤维的方法，其中所述中和溶液的中和度为50摩尔％至80摩尔％。

3.根据权利要求1所述的制造超吸收性聚合物纤维的方法，其中所述水溶性烯键式不饱和单体为选自以下的至少一种：阴离子单体及其盐，包括异丁烯、丙烯酸、聚丙烯酸、甲基丙烯酸、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)丙烯酰基丙磺酸和2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；非离子亲水性单体，包括(甲基)丙烯酰胺、N-取代的(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯和聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯；以及含氨基的不饱和单体及其季盐，包括(N，N)-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯和(N，N)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺。

4.根据权利要求1所述的制造超吸收性聚合物纤维的方法，其中所述水溶性烯键式不饱和单体为选自以下的至少一种：异丁烯、马来酸酐、聚丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟丙酯。

5.根据权利要求1所述的制造超吸收性聚合物纤维的方法，其中所述交联剂为选自以下的至少一种：多元醇化合物，基于丙烯酸酯的化合物，环氧化合物，多胺化合物，卤代环氧化合物，卤代环氧化合物的缩合产物， 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，环脲化合物，多价金属盐，以及碳酸亚烃酯化合物。

6.根据权利要求1所述的制造超吸收性聚合物纤维的方法，其中所述交联剂为环氧化合物。

7.根据权利要求1所述的制造超吸收性聚合物纤维的方法，其中所述离心纺丝在3000rpm至15000rpm的旋转速度下进行。

8.根据权利要求1所述的制造超吸收性聚合物纤维的方法，其中在制备所述中和溶液的步骤1)中，基于所述氢氧化钠水溶液的总重量，所述水溶性烯键式不饱和单体以10重量％至50重量％的量使用。

9.根据权利要求1所述的制造超吸收性聚合物纤维的方法，其中在制备所述纺丝溶液的步骤2)中，基于所述水溶性烯键式不饱和单体的总重量，所述交联剂以0.001重量％至5重量％的量使用。

10.根据权利要求1所述的制造超吸收性聚合物纤维的方法，其中在步骤3)中，所述干燥在100℃至250℃的温度下进行10分钟至120分钟。

11.根据权利要求1所述的制造超吸收性聚合物纤维的方法，其中所述纤维为非织造织物。

12.根据权利要求1所述的制造超吸收性聚合物纤维的方法，其中所述超吸收性聚合物纤维用于制造卫生材料。

说明书

技术领域

本申请要求于2015年9月4日提交的韩国专利申请第10-2015-0125535号和于2016年8月22日提交的韩国专利申请第10-2016-0106096号的权益，其通过引用整体并入本申请中。

本发明涉及一种制造超吸收性聚合物纤维的方法。

背景技术

超吸收性聚合物(SAP)是能够吸收自身重量的约500至1000倍水分的合成聚合物材料。这样的超吸收性聚合物开始实际用于卫生物品应用，而现在不仅广泛地用于卫生产品如一次性婴儿尿布等，而且还用于园艺应用用土壤调节剂、土木工程和建筑应用用止水剂、育苗用板材、食品流通用保鲜剂、热敷材料等。因此，与现有吸收剂相比，已知具有优异吸收容量的超吸收性聚合物(SAP)被用于各种各样的应用，因此其市场竞争力被认为是高的。

目前可用的超吸收性聚合物是以粉末形式制备的。这样的超吸收性聚合物粉末在制造卫生材料时或在实际应用时可能分散或可能泄漏，并且其使用范围受到限制，因为其必须与特定类型的基底一起使用。此外，制造超吸收性聚合物粉末的方法是复杂的并且涉及许多必须控制的因素。

发明内容

技术问题

因此，本发明是考虑到现有技术中遇到的问题而做出的，并且本发明旨在提供具有超吸收性聚合物功能的新型纤维，与超吸收性聚合物粉末不同，所述新型纤维不会引起分散或泄漏的问题，因为其是以非织造织物的形式提供的，此外，所述新型纤维可在其生产期间直接在基底上纺丝，从而简化了制造过程。此外，本发明旨在提供一种制造超吸收性聚合物纤维的方法，所述超吸收性聚合物纤维由于其柔性而具有广泛的应用范围。

技术方案

因此，本发明提供了一种制造超吸收性聚合物纤维的方法，包括以下步骤：(1)通过将水溶性烯键式不饱和单体溶解在氢氧化钠水溶液中来制备中和溶液；(2)通过向所述中和溶液中添加交联剂并进行搅拌来制备纺丝溶液；以及(3)通过使用喷丝头对所述纺丝溶液进行离心纺丝，然后进行干燥来制备超吸收性聚合物纤维，其中所述中和溶液的中和度为40摩尔％至90摩尔％。

此外，本发明提供了通过上述方法制造的超吸收性聚合物纤维。

有益效果

根据本发明，制造超吸收性聚合物纤维的方法的优点在于，进行离心纺丝过程，因此装置配置简单，能量消耗低，对纺丝聚合物的限制更少，并且由于形成非织造织物而制造过程简单。此外，与粉末形式的超吸收性聚合物不同，具有超吸收性聚合物功能的新型纤维可以以非织造织物的形式提供，因此在其生产时不会引起分散或泄漏。此外，在本发明中，可以在生产所述新型纤维期间在基底上直接纺丝，从而简化了制造过程，并且可以获得柔性且具有各种应用的超吸收性聚合物纤维，因此能够使其扩展到新的应用领域中。

附图说明

图1示出了根据本发明一个实施方案的超吸收性聚合物纤维(非织造织物)的照片；以及

图2示出了根据本发明一个实施方案的超吸收性聚合物纤维(非织造织物)的扫描电子显微镜图像。

最佳实施方式

下文中，将给出对本发明的详细描述。

本发明涉及一种制造超吸收性聚合物纤维的方法，包括以下步骤：(1)通过将水溶性烯键式不饱和单体溶解在氢氧化钠水溶液中来制备中和溶液；(2)通过向所述中和溶液中添加交联剂并进行搅拌来制备纺丝溶液；以及(3)通过使用喷丝头对所述纺丝溶液进行离心纺丝，然后进行干燥来产生超吸收性聚合物纤维，其中所述中和溶液的中和度为40摩尔％至90摩尔％。

具体地，在根据本发明的制造超吸收性聚合物纤维的方法的步骤(1)中，通过将水溶性烯键式不饱和单体溶解在氢氧化钠水溶液中来制备中和溶液。

在根据本发明的制造超吸收性聚合物纤维的方法中，水溶性烯键式不饱和单体没有特别限制，只要其是通常用于制备超吸收性聚合物的即可，并且优选地包括选自以下的任一种或更多种：阴离子单体及其盐、非离子亲水性单体、以及含氨基的不饱和单体及其季盐。具体可用的为选自以下的至少一种：阴离子单体及其盐，包括异丁烯、丙烯酸、聚丙烯酸、甲基丙烯酸、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)丙烯酰基丙磺酸和2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；非离子亲水性单体，包括(甲基)丙烯酰胺、N-取代的(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯和聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯；以及含氨基的不饱和单体及其季铵盐，包括(N，N)-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯和(N，N)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺。更优选可用的为选自以下的至少一种：异丁烯、马来酸酐、聚丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟丙酯。丙烯酸或其盐是最优选的。当使用丙烯酸或其盐作为单体时，可获得吸收容量改善的超吸收性聚合物。同时，在根据本发明的制造超吸收性聚合物纤维的方法中，水溶性烯键式不饱和单体的浓度可考虑反应时间和反应条件适当地确定，并且基于氢氧化钠水溶液的总重量，水溶性烯键式不饱和单体的量优选地设定为10重量％至50重量％。如果水溶性烯键式不饱和单体的浓度低于10重量％，则可能没有经济效益。另一方面，如果其浓度超过50重量％，则粘度可能增大，并且因此纺丝溶液可能不能通过喷丝头进行纺丝，使得不能形成纤维相。

在步骤(1)中制备的中和溶液的中和度优选地设定为40摩尔％至90摩尔％，并且更优选地50摩尔％至80摩尔％。如本文中所使用的术语“中和度”是在测量水溶性组分时使用预定方程计算的值。随着中和度减小，最终获得的超吸收性聚合物纤维的吸收容量可减小。

在本发明的步骤(2)中，通过向步骤(1)中获得的中和溶液中添加交联剂并对其搅拌来制备纺丝溶液。

本发明中添加的交联剂没有限制，只要其可与聚合物的官能团反应即可。为了改善所得超吸收性聚合物纤维的特性，交联剂优选地包括选自以下的至少一种：多元醇化合物，基于丙烯酸酯的化合物，环氧化合物，多胺化合物，卤代环氧化合物，卤代环氧化合物的缩合产物， 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，环脲化合物，多价金属盐，以及碳酸亚烃酯化合物。特别可用的为环氧化合物。

具体地，多元醇化合物可包括选自以下的至少一种：单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇或聚乙二醇，单丙二醇，1，3-丙二醇，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，和1，2-环己烷二甲醇。

此外，基于丙烯酸酯的化合物可由聚(乙二醇)二丙烯酸酯示例。

此外，环氧化合物的实例可包括乙二醇二缩水甘油醚和缩水甘油，并且多胺化合物可包括选自以下的至少一种：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、聚乙烯亚胺和聚酰胺多胺。

卤代环氧化合物的实例可包括表氯醇、表溴醇和α-甲基表氯醇。单 唑烷酮化合物、二 唑烷酮化合物或多 唑烷酮化合物可由2- 唑烷酮示例。碳酸亚烃酯化合物可包括碳酸亚乙酯。这些化合物可单独使用或组合使用。为了提高交联过程的效率，交联剂优选地包括至少一种多元醇化合物，并且更优选具有2至10个碳原子的多元醇化合物。

添加用于处理聚合物颗粒表面的交联剂的量可根据交联剂的种类或反应条件适当地确定，并且基于水溶性烯键式不饱和单体的总重量，通常设定为0.001重量％至5重量％，优选地0.01重量％至3重量％，并且更优选地0.05重量％至2重量％。如果交联剂的量太少，则不容易发生交联反应。另一方面，如果其量基于水溶性烯键式不饱和单体的总重量超过5重量％，则超吸收性聚合物的特性可能由于过度的交联反应而在某种程度上劣化。

在接着的步骤(3)中，将步骤(2)中获得的纺丝溶液置于喷丝头中以进行离心纺丝，然后干燥，由此制备超吸收性聚合物纤维。

离心纺丝是以如下方式生产非织造织物的过程：将熔融或溶解的聚合物置于具有多个孔且高速旋转的喷丝头中，并使用旋转时的离心力作用将未固化的聚合物拉伸，将由此精制并固化的纤维堆叠在收集器上。离心纺丝的优点在于，装置配置简单，能量消耗低，对可用的聚合物的限制很少，并且由于形成非织造织物而制造过程简单。

在本发明的一个实施方案中，离心纺丝过程期间的旋转速度优选地设定为但不限于3000rpm至15000rpm。在以上述旋转速度进行离心纺丝时，可以在基底上直接纺丝，从而简化该制造过程。

在步骤(3)中，干燥可在100℃至250℃的干燥温度下进行10分钟至120分钟。

如本文中所使用的术语“干燥温度”是指提供用于干燥过程的加热介质的温度或者在干燥过程中容纳加热介质和聚合物的干燥反应器的温度。如果干燥温度低于100℃，则干燥时间可能变得过长，并且最终获得的超吸收性聚合物纤维的特性可能劣化。另一方面，如果干燥温度高于250℃，则仅纤维的表面可能被过度干燥，因此最终获得的超吸收性聚合物纤维的特性可能劣化。干燥优选地在100℃至250℃，并且更优选地在160℃至200℃的温度下进行。

干燥时间没有限制，但是考虑到过程效率，优选地设定为10分钟至120分钟，并且更优选地20分钟至90分钟。此外，干燥过程没有限制，只要其是本领域中通常使用的即可。具体地，干燥过程可使用热空气供给、IR照射、微波照射或UV照射进行。

在本发明的一个实施方案中，纤维优选地为非织造织物，但不限于此。

根据本发明，超吸收性聚合物纤维适用于卫生材料或树脂成型产品。这里，树脂成型产品可包含上述实施方案的聚合物纤维，或者可仅由这样的聚合物纤维构成。

这样的一次性树脂成型产品的最终用途没有特别限制，但可包括可用于各种领域如医疗、化学、化学工程、食品、化妆品领域的成型产品。

另外，本发明涉及一种通过上述方法制造的超吸收性聚合物纤维。

具体实施方式

通过以下实施例可获得对本发明的更好理解，提出这些实施例是为了举例说明而不应解释为限制本发明的范围。本发明的范围通过权利要求给出，并且还包括在与权利要求等同的含义和范围内的所有修改方案。除非另外提出，否则以下实施例和比较例中表示量的“％”和“份”基于质量给出。

实施例

实施例1.超吸收性聚合物纤维的制备

将100g异丁烯/马来酸酐和41.5g苛性钠(氢氧化钠)溶解在330g水中，得到固含量为30重量％且中和度为80摩尔％的溶液。然后基于异丁烯/马来酸酐的量以0.3重量％的量向该溶液中添加作为交联剂的环氧化合物(乙二醇二缩水甘油醚，EX-810)，并搅拌以使其完全混合，由此制备纺丝溶液。将5g纺丝溶液置于孔径为600μm的喷丝头中，并在10000rpm下纺丝，收集样品，然后在190℃下干燥30分钟，由此制造超吸收性聚合物纤维非织造织物。由此获得的非织造织物示于图1中。

实施例2.超吸收性聚合物纤维的制备

以与实施例1相同的方式制造超吸收性聚合物纤维非织造织物，不同之处在于，基于异丁烯/马来酸酐的量以1重量％的量添加用作交联剂的环氧化合物。

实施例3.超吸收性聚合物纤维的制备

将100g聚丙烯酸和27.8g苛性钠(氢氧化钠)溶解在734.7g水中，得到固含量为17.5重量％且中和度为50摩尔％的溶液。然后基于聚丙烯酸的量以0.3重量％的量向该溶液中添加作为交联剂的环氧化合物(乙二醇二缩水甘油醚，EX-810)，并搅拌以使其完全混合，由此制备纺丝溶液。将5g纺丝溶液置于孔径为600μm的喷丝头中，并在5000rpm下纺丝，收集样品，然后在140℃下干燥30分钟，由此制造超吸收性聚合物纤维非织造织物。

实施例4.超吸收性聚合物纤维的制备

将100g包含丙烯酸、丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟丙酯的共聚物以及27.8g苛性钠溶解在383.25g水中，得到固含量为25重量％且中和度为50摩尔％的溶液。然后基于共聚物的量以0.1重量％的量向该溶液中添加作为交联剂的环氧化合物(乙二醇二缩水甘油醚，EX-810)，并搅拌以使其完全混合，由此制备纺丝溶液。将5g纺丝溶液置于孔径为600μm的喷丝头中，并在7000rpm下纺丝，收集样品，然后在140℃下干燥30分钟，由此制造超吸收性聚合物纤维非织造织物。

比较例1.超吸收性聚合物纤维的制备

以与实施例2中相同的方式制造超吸收性聚合物纤维非织造织物，不同之处在于，对中和度为35摩尔％的溶液进行纺丝。

比较例2.超吸收性聚合物纤维的制备

以与实施例2中相同的方式制造超吸收性聚合物纤维非织造织物，不同之处在于，对中和度为95摩尔％的溶液进行纺丝。

实施例1至4以及比较例1和2的条件示于下表1中。

[表1]

A：水溶性烯键式不饱和单体

B：交联剂

测试例

测试例1.超吸收性聚合物纤维非织造织物的特性评估-离心保留容量(CRC)

测量实施例1至4的超吸收性聚合物纤维非织造织物的CRC。CRC使用EDANA方法WSP 241.3测量。具体地，将0.2g所制备的超吸收性非织造织物放入茶袋中，然后浸入0.9％盐水溶液中30分钟。其后，在250G(重力)的离心力下进行脱水3分钟，并测量被吸收的盐水溶液的量。

测试例2.超吸收性聚合物纤维非织造织物的特性评估-负载下吸收度(AUL)

测量实施例1至4的超吸收性非织造织物的AUL。AUL使用EDANA方法WSP 242.3测量。具体地，根据EDANA将0.16g所制备的超吸收性非织造织物样品放入圆筒中，并使用活塞和砝码施加0.3psi的压力。其后，测量60分钟内被吸收的0.9％盐水的量。

[表2]

测试例3.扫描电子显微镜(SEM)分析

图2示出了根据本发明一个实施方案的超吸收性聚合物纤维的SEM图像，如使用台式SEM(例如，可得自于PHENOM WORLD的Phenom Pro型)观察到的。基于超吸收性聚合物纤维的放大观察结果，测得单根纤维的宽度为4.89μm。

如从上述结果明显的，可以发现根据本发明的超吸收性聚合物纤维是具有各种CRC和AUL分布范围的超吸收性聚合物功能的新型纤维。

制造超吸收性聚合物纤维的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。