CN101164625A - 包含羧基烷基纤维的超强吸收性颗粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及包含羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物的组合的颗粒，其中该颗粒包括多个非永久性金属交联键。本申请还涉及制造包含羧基烷基纤维素的颗粒的方法，该方法包括将羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物在水中混合以提供水溶液；用交联剂处理该水溶液以提供凝胶；将该凝胶干燥以提供固体；将该固体粉碎以提供多个颗粒。

Description

包含羧基烷基纤维的超强吸收性颗粒及其制备方法
背景技术
个人护理吸收性产品，例如婴儿尿布、成人失禁衬垫和妇女护理产品，典型地包含吸收性核，该吸收性核包括分布在纤维基质中的超强吸收性聚合物颗粒。超强吸水剂是水可溶胀的，通常是水不溶性的吸收性材料，其具有对于体液高的吸收能力。通常使用的超强吸收性聚合物(SAP)大多数源自丙烯酸，丙烯酸自身源自石油，一种不可再生的原料。丙烯酸聚合物和SAP通常公认为是不可生物降解的。尽管它们有广泛的应用，但所述吸收性产品市场的一些部分涉及使用源自非可再生石油的材料及其非可生物降解性质。基于丙烯酸的聚合物还包括尿布和失禁衬垫的成本结构的有意义的部分。SAP的使用者的兴趣在于较低成本的SAP。高成本部分地源自生产丙烯酸的成本结构，而生产丙烯酸的成本结构又取决于石油的浮动价格。同样，当在使用后将尿布丢弃时，它们通常包含比它们最大的或理论含量显著更少的体液。换句话说，根据它们的流体保持能力，它们是“过度设计的”。这种“过度设计”构成了在SAP的使用中的低效。该低效部分地是由将SAP设计成具有高的凝胶强度导致的(如由高的在负载下吸收能力或AUL说明)。常用的SAP颗粒的高凝胶强度(当溶胀时)帮助它们保留大量的在颗粒之间的空隙空间，该空间有助于快速吸收流体。然而，这种高的“空隙容积”同时还导致在饱和状态下的产品中存在大量的间隙(在颗粒间)液体。当存在大量的间隙液体时，吸收性产品的“再润湿”值或“湿感觉性”是降低的。
在个人护理吸收性产品中，美国南方松绒毛浆通常与所述SAP一起使用。这种绒毛在世界范围内公认为是用于吸收性产品的优选纤维。所述优选是基于所述绒毛浆的如下优点：高纤维长度(约2.8mm)和它相对易于从湿地浆片(wetland pulp sheet)加工成气流沉降网(airlaidweb)。绒毛浆还可从可再生的和可生物降解的纤维素浆纤维制造。与SAP相比，这些纤维基于每单位质量的成本是低的，但基于每单位保持的液体的成本倾向于更高。这些绒毛浆纤维大多在纤维之间的间隙中吸水。因此，纤维基质在施加压力时易于释放已获得的液体。该释放已获得的液体的倾向可导致在使用包括只由纤维素纤维形成的核的吸收性产品的过程中有显著的皮肤润湿性。这样的产品还倾向于渗漏已获得的液体，因为液体没有有效地保留在这样的纤维吸收性核中。
由可再生天然聚合物制备的超强吸收性复合材料颗粒具有优于得自基于石油的合成聚合物的超强吸收性颗粒的优点：较低的成本、生物可降解能力和源于可再生天然聚合物。同样需要源于可再生天然聚合物的新型超强吸收性组合物。
因此需要复合型超强吸收性材料，其同时是源于如纤维素的生物可降解可再生资源并且其为廉价的。以这种方式，所述超强吸收性材料可用于有效率的吸收性产品设计中。这些和其它目的通过下文阐述的本发明而达到。
发明内容
本发明提供了包括羧基烷基纤维素的超强吸收性颗粒。该颗粒包括羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物的组合，和多个非永久性金属交联键。
本发明还提供了制造包括羧基烷基纤维素的超强吸收性颗粒的方法。在该方法中，将羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物在水中混合以提供水溶液；用交联剂处理该水溶液以提供凝胶；将该凝胶干燥以提供固体；和将该固体粉碎以提供多个颗粒。在一个实施方案中，所述颗粒是片状物。
发明详述
在一个方面，本发明提供了包含羧基烷基纤维素的超强吸收性颗粒。该颗粒包括羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物的组合，和多个非永久性金属交联键。
所述颗粒包括羧基烷基纤维素。合适的羧基烷基纤维素具有羧基取代程度为约0.3至约2.5，和在一个实施方案中具有羧基取代程度为约0.5至约1.5。在一个实施方案中，所述羧基烷基纤维素是羧甲基纤维素。所述颗粒包括基于羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖聚合物的总重量计的约60至约99wt％的羧基烷基纤维素。在一个实施方案中，所述颗粒包括基于羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖聚合物的总重量计的约80至约95wt％的羧基烷基纤维素。
所述颗粒包括半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物。合适的半乳甘露聚糖聚合物包括瓜耳胶、刺槐豆胶(locust bean gum)和他拉胶(tara gum)。合适的葡甘露聚糖聚合物包括魔芋胶(konjac gum)。所述半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物可以来自天然来源或得自遗传改性的植物。所述颗粒包括基于所述羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖聚合物的总重量计的约1至约20wt％的半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物，和在一个实施方案中所述颗粒包括基于所述羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖聚合物的总重量计的约1至约15wt％的半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物。
所述颗粒基本上不溶于水，而能够吸收水。所述颗粒通过多个非永久性的聚合物间金属交联键而成为水不溶性的。
所述颗粒具有在聚合物分子之间的分子间金属交联键。所述金属交联键作为在所述聚合物上的官能团(例如羧基、羧酸酯或羟基)和多价金属物质之间的联合的相互作用(例如键接)的结果而出现。合适的多价金属物质包括如下的金属离子：其具有三或更高的化合价，并且可以与聚合物形成联合的相互作用(例如与聚合物的羧基、羧酸酯或羟基反应以形成联合的相互作用)。当所述多价金属物质与在两个或更多个聚合物分子上的官能团形成联合的相互作用时，所述聚合物是分子间交联的。交联键可以在一个聚合物分子内形成或者可在两个或更多个聚合物分子间形成。所述交联程度影响所述颗粒的水溶性和所述颗粒当与含水液体接触时溶胀的能力。
所述颗粒包括在聚合物分子的群体中形成的分子间的和分子内的两者的非永久性金属交联键。如本文中所用的，术语“非永久性交联键”指与一个聚合物分子的(分子内)两个或更多个官能团形成的，或与两个或更多个聚合物分子的(分子间)两个或更多个官能团形成的金属交联键。将要理解的是，使多价金属离子和聚合物分子分离和再联合(切断和再形成交联键)的过程是动态的，并且也在获得液体的过程中发生。在获得水的过程中，所述单独的颗粒溶胀并变成凝胶状态。在获得水的过程的情况下，非永久性金属交联键的分离和联合的能力，对所述凝胶赋予更大的自由度以使其可比如果将其严格通过不具有分离和再联合的能力的永久性交联键进行交联膨胀得更大。共价有机交联键，例如醚交联键是永久性交联键，其不具有分离和再联合的能力。
在一个方面，本发明提供了制造包含羧基烷基纤维素的超强吸收性颗粒的方法。该方法包括如下步骤：(a)将羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物在水中混合以提供水溶液；(b)用第一交联剂处理该水溶液以提供凝胶；(c)将该凝胶干燥以提供固体；和(d)将该固体粉碎以提供多个颗粒。
在该过程中，将羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物在水中混合以提供水溶液。合适的羧基烷基纤维素具有羧基取代程度为约0.3至约2.5，和在一个实施方案中具有羧基取代程度为约0.5至约1.5。在一个实施方案中，所述羧基烷基纤维素是羧甲基纤维素。所述水溶液包括基于羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖聚合物的重量计的约60至约99wt％的羧基烷基纤维素。在一个实施方案中，所述水溶液包括基于羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖聚合物的重量计的约80至约95wt％的羧基烷基纤维素。
所述水溶液还包括半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物。合适的半乳甘露聚糖聚合物包括瓜耳胶、刺槐豆胶和他拉胶。合适的葡甘露聚糖聚合物包括魔芋胶。所述半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物可以来自天然来源或得自遗传改性的植物。所述水溶液包括基于所述羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖聚合物的重量计的约1至约20wt％的半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物，和在一个实施方案中，所述水溶液包括基于所述羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖聚合物的重量的约1至约15wt％的半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物。
在所述方法中，将包括所述羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物的水溶液用交联剂处理以提供凝胶。
合适的交联剂包括对羟基和羧基有反应性的交联剂。典型的交联剂包括金属交联剂，例如铝(III)化合物，钛(IV)化合物，铋(III)化合物，硼(III)化合物，和锆(IV)化合物。在前面列举的金属交联剂中，在括号中的数字指所述金属的化合价。
典型的金属交联剂包括硫酸铝；氢氧化铝；二羟基乙酸铝(用硼酸稳定)；其它的羧酸和无机酸的铝盐；其它的铝配合物，例如得自Nalco Company的Ultrion 8186(水合氯化铝)；硼酸；偏硼酸钠；碳酸铵锆(AZC)；包含无机离子或有机离子或中性配体的锆化合物；柠檬酸铋铵(BAC)；其它羧酸和无机酸的铋盐；钛(IV)化合物，例如二(三乙基胺合)二(异丙氧基)钛(IV)(titanium(IV)bis(triethylaminato)bis(isopropoxide))(以Tyzor TE的名称商购自Dupont Company)；和其它具有醇盐或羧酸盐配体的钛酸盐。
所述交联剂有效用于将所述羧基烷基纤维素(具有或不具有羧基烷基半纤维素)和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物分子进行分子间交联。将所述交联剂以基于所述羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖聚合物的总重量计的约0.1至约20wt％的量应用。应用于所述聚合物的交联剂的量将取决于所述交联剂变化。通常，对于铝交联的颗粒，所述颗粒的铝含量为基于所述颗粒的重量计的约0.04至约2.0wt％，对于钛交联的颗粒，所述颗粒的钛含量为基于所述颗粒的重量计的约0.1至约4.5wt％，对于锆交联的颗粒，所述颗粒的锆含量为基于所述颗粒的重量计的约0.09至约6.0wt％；和对于铋交联的颗粒，所述颗粒的铋含量为基于所述颗粒的重量计的约0.09至约5.0wt％。
然后将通过用所述交联剂处理羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物的水溶液而形成的凝胶干燥以提供固体，然后将该固体粉碎以提供多个颗粒(超强吸收性颗粒)。在一个实施方案中，将所述颗粒筛分以获得具有大小为约150至约800μm的颗粒。在一个实施方案中，所述颗粒具有小于约800μm的大小。
所述颗粒基本上不溶于水，而能够吸收水。所述颗粒通过多个非永久性的聚合物间金属交联键而成为水不溶性的。
所述颗粒具有在聚合物分子之间的分子间金属交联键。所述金属交联键作为在所述聚合物上的官能团(例如羧基、羧酸酯或羟基)和多价金属物质(参见上述交联剂的说明)之间的联合的相互作用(例如键接)的结果而出现。合适的多价金属物质包括如下的金属离子：其具有三或更高的化合价，并且可以与聚合物形成联合的相互作用(例如与聚合物的羧基、羧酸酯或羟基反应以形成联合的相互作用)。当所述多价金属物质与在两个或更多个聚合物分子上的官能团形成联合的相互作用时，所述聚合物是分子间交联的。交联可以在一个聚合物分子内形成或者可在两个或更多个聚合物分子间形成。所述交联程度影响所述颗粒的水溶性和所述颗粒当与含水液体接触时溶胀的能力。
所述超强吸收性颗粒包括在聚合物分子的群体中形成的分子间的和分子内的两者的非永久性金属交联键。如本文中所用的，术语“非永久性交联键”指与一个聚合物分子的(分子内)两个或更多个宫能团形成的，或与两个或更多个聚合物分子的(分子间)两个或更多个官能团形成的金属交联键。将要理解的是，使多价金属离子和聚合物分子分离和再联合(切断和再形成交联键)的过程是动态的，并且也在获得液体的过程中发生。在获得水的过程中，所述单独的颗粒溶胀并变成凝胶状态。在获得水的过程的情况下非永久性金属交联键的分离和联合的能力，对所述凝胶赋予更大的自由度以使其可比如果将其严格通过不具有分离和再联合的能力的永久性交联键进行交联膨胀得更大。共价有机交联键，例如醚交联键是永久性交联键，其不具有分离和再联合的能力。
所述颗粒是高度吸收性的。该颗粒的自由膨胀能力(Free SwellCapacity)为约30至约60g/g(0.9％的盐水)，离心保留能力(CentrifugeRetention Capacity)(CRC)为约15至约35g/g(0.9％的盐水)，和负载下吸水能力(Absorbency Under Load)(AUL)为约15至约30g/g(0.9％的盐水)。
所述颗粒是水不溶性的并且是水可溶胀的。水不溶性通过所述聚合物分子的分子间交联而被赋予，并且水可溶胀性通过存在具有相关阳离子的羧酸盐阴离子而赋予给所述吸收性颗粒。所述颗粒的特征在于其具有对水(例如纯水或水溶液，例如盐溶液或生物溶液，例如尿液)的相对高的液体吸收能力。
所述颗粒可用作在个人护理吸收性产品(例如婴儿尿布，妇女护理产品和成人失禁产品)中的超强吸收性组合物。所述颗粒可用于多种其它应用，包括例如，创伤敷料、缆包、吸收性片或袋，和包装材料。
典型的超强吸收性颗粒的制备描述于实施例1-6中。在这些实施例中，将典型的羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物的溶液用金属交联剂进行交联。典型的超强吸收性颗粒(片状物)的组合物和液体吸收特性总结在表1中。在表1中，“％wgt总wgt，应用的”指对于CMC和瓜耳胶的总重而应用的交联剂的量；“CMC 9H4F”指以该名称商购自Hoechst Celanese的羧甲基纤维素；“PA-CMC”指从南方软木浆制造的CMC；“LB胶”指刺槐豆胶；和“AZC”指碳酸铵锆。
可通过包括如下步骤的方法制造包含羧基烷基纤维素的超强吸收性颗粒，所述步骤为：(a)将羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物在水中混合以提供水溶液；(b)用第一交联剂处理该水溶液以提供凝胶；(c)将该凝胶干燥以提供固体；和(d)将该固体粉碎以提供多个颗粒。
在该过程中，将羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物在水中混合以提供水溶液。在一个实施方案中，所述羧基烷基纤维素是羧甲基纤维素。所述水溶液包括基于羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖聚合物的重量计的约60至约99wt％的羧基烷基纤维素。在一个实施方案中，所述水溶液包括基于羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖聚合物的重量计的约80至约95wt％的羧基烷基纤维素。
所述水溶液还包括半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物。所述水溶液包括基于所述羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖聚合物的重量计的约1至约20wt％的半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物，和在一个实施方案中，所述水溶液包括基于所述羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖聚合物的重量计的约1至约15wt％的半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物。
在所述方法中，将包括所述羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物的水溶液用交联剂处理以提供凝胶。合适的交联剂如上所述。所述交联剂的应用量为基于所述羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖或葡甘露聚糖聚合物的总重量计的约0.1至约20wt％。应用于所述聚合物的交联剂的量将取决于所述交联剂而不同。
然后将通过用所述交联剂处理羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物的水溶液而形成的凝胶干燥以提供固体，然后将该固体粉碎以提供多个颗粒(超强吸收性颗粒)。在一个实施方案中，将所述颗粒筛分以获得具有大小为约150至约800μm的颗粒。在一个实施方案中，所述颗粒具有小于约800μm的大小。
测试方法
自由溶胀和离心保留能力
确定自由溶胀能力(g/g)和离心保留能力(CRC)(g/g)的材料、步骤和计算如下所述。
测试材料：
日本人预制的空茶叶袋(得自Drugstore.com，IN PURSUIT OFTEA聚酯茶叶袋，93mm×70mm，具有折叠覆盖的沿。(http:www.mesh.ne.jp/tokiwa/)。
天平(对于风干的超强吸收性聚合物(ADS SAP)和茶叶袋的重量精确至小数点4位，0.0001g)；计时器；1％盐水；带有夹子的滴水架(NLM211)；和实验室离心机(NLM211，Spin-X脱水机，型号776S，3,300RPM，120v)。
测试步骤：
1.测定ADS的固含量。
2.预称重茶叶袋至最接近0.0001g并记录。
3.精确称重0.2025g±0.0025g的测试材料(SAP)，记录并将其放置到已经预称重的茶叶袋中(风干的(AD)袋重量)。(ADS重量+AD袋重量＝总干重)。
4.将茶叶袋边缘折叠成封闭的袋。
5.用1％盐水填充容器(至少3英寸深的)至少2英寸。
6.保持茶叶袋(带有测试样品)平整，并振摇以将测试样品均匀分布整个袋。
7.将茶叶袋放置到盐水的表面上并开始计时。
8.将袋浸泡确定的时间(例如30分钟)。
9.仔细移除茶叶袋，小心不使任何内含物从袋中散落，在滴水架的夹子上挂3分钟。
10.小心将每个袋子移除，称重并记录(滴水重量)。
11.将茶叶袋放置到离心机壁上，小心不使它们接触并小心使壁周围均匀平衡。
12.锁上盖子并开始计时。旋转75秒。
13.打开盖子并移除袋。将每个袋称重并记录重量(离心重量)。
计算：
所述茶叶袋材料具有的吸水能力确定如下：
自由溶胀能力，因子＝5.78
离心能力，因子＝0.50
Z＝烘干的SAP重量(g)/风干的SAP重量(g)
自由能力(g/g)：
[(滴水重量(g)-干袋重量(g))-(AD SAP重量(g))]-(干袋重量(g)×5.78)
(AD SAP重量(g)×Z)
离心保留能力(g/g)：
[离心重量(g)-干袋重量(g)-(AD SAP重量(g))]-(干袋重量(g)×0.50)
(AD SAP重量×Z)
负载下吸收能力(AUL)
测定AUL的材料、过程和计算如下所述。
测试材料：
Mettler Toledo PB 3002天平和BALANCE-LINK软件或其它适合的天平和软件。软件设置：每30秒从天平记录重量(这将是负数)。软件将每个值放到EXCEL数据表中。
Kontes 90mm ULTRA-WARE过滤器，设置有烧结玻璃(粗糙的)滤板，其被夹住以直立；2L玻璃瓶，在瓶子底部附近有出口管；与所述瓶子匹配的橡胶塞子，该塞子具有穿过该塞子的玻璃管(空气入口)；TYGON管道系统；不锈钢棒/树脂玻璃柱塞套件(71mm直径)；不锈钢法码，其具有穿透的洞以在柱塞上放置(柱塞和砝码＝867g)；VWR 9.0cm滤纸(定性413货号28310-048)，将其剪切成80mm大小；双面SCOTCH胶带；和0.9％盐水。
测试过程：
1.用小水平仪使过滤器结构水平。
2.调节过滤器高度或在瓶子中的流体水平，使得烧结玻璃过滤器和在瓶子中的盐水水平在同一高度。
3.确保在管道系统中没有扭结或在管道系统中或在烧结玻璃滤板下没有气泡。
4.将滤纸放在过滤器中并将不锈钢法码放到滤纸上。
5.等候5-10分钟，此时滤纸变得完全润湿并达到与施加重量的平衡。
6.将天平归0。
7.在等候滤纸达到平衡的同时，在底部上准备具有双面胶带的柱塞。
8.将柱塞(带有胶带)放置到分离的天平上并将天平归0。
9.将柱塞放置到干燥的测试样品中，使得单层材料通过双面胶带粘到所述底部。
10.在归0的天平上称重所述柱塞和测试材料并记录干燥测试材料的重量(干燥材料重量0.15g±0.05g)。
11.至此，滤纸应当在平衡处，将天平归0。
12.打开天平记录软件。
13.移除砝码并将柱塞和测试材料放置在过滤器组件中。
14.将砝码放置在柱塞组件上。
15.等待测试完成(30或60分钟)。
16.终止天平记录软件。
计算：
A＝天平读数(g)×(-1)(由测试材料吸收的盐水的重量)
B＝测试材料的干重(这可以通过将所述AD重量乘以固体％而对于潮气进行修正)。
AUL(g/g)＝A/B(g1％盐水/1g测试材料)
提供下文中的实施例是为了说明而不是限制本发明的目的。
具体实施方式
实施例1
典型的超强吸收性颗粒(片状物)的制备：碳酸铵锆和硼酸交联
在该实施例中，描述了典型的用碳酸铵锆交联的超强吸收性复合材料。
制备CMC 9H4F 10.0g OD在900ml去离子水中的溶液，剧烈搅拌以获得平滑溶液。将0.6g瓜耳胶完全溶解在50ml去离子水中并与所述CMC溶液良好混合。将该溶液进一步混合1小时以使两种聚合物完全混合。
在混合器中将该聚合物混合物混合5分钟。将0.1g硼酸完全溶解在30ml去离子水中。用20ml去离子水稀释2.0g碳酸铵锆溶液(15％ZrO2)。将碳酸铵锆溶液和硼酸溶液转移到聚合物溶液中并混合5分钟。将所述凝胶倾倒到Teflon涂覆的盘子中并在60℃下烘干。将所述干燥的膜在咖啡研磨机中研磨并筛分。收集300-800μm粒组用于测试。
T-袋测试，对于0.9％盐水溶液，自由溶胀45.87g/g；离心能力26.11g/g；和AUL 26.57g/g(在0.3psi下)。
实施例2
典型的超强吸收性颗粒(片状物)的制备：硫酸铝/硼酸交联
在该实施例中，描述了典型的用硫酸铝和硼酸交联的超强吸收性复合材料。
制备CMC 9H4F 10.0g OD在900ml去离子水中的溶液，剧烈搅拌以获得溶液。将0.6g瓜耳胶溶解在50ml去离子水中并与所述CMC溶液良好混合。将该溶液进一步混合1小时以使两种聚合物完全混合。
在混合器中将该聚合物混合物混合5分钟。将0.1g硼酸完全溶解在30ml去离子水中。用20ml去离子水溶解0.4g十八水合硫酸铝。将硼酸溶液和硫酸铝溶液转移到聚合物溶液中并混合5分钟以良好混合。将所述凝胶倾倒到Teflon涂覆的盘子中并在60℃下烘干。将所述干燥的膜在咖啡研磨机中研磨并筛分。收集300-800μm粒组用于测试。
T-袋测试，对于0.9％盐水溶液，自由溶胀46.83g/g；离心能力27.35g/g；和AUL 29.13g/g(在0.3psi下)。
实施例3
典型的超强吸收性颗粒(片状物)的制备：Tyzor TE和硼酸交联
在该实施例中，描述了典型的用Tyzor TE和硼酸交联的超强吸收性复合材料。
制备CMC 9H4F 10.0g OD在900ml去离子水中的溶液，剧烈搅拌以获得平滑溶液。将0.6g瓜耳胶溶解在50ml去离子水中并与所述CMC溶液良好混合。将该溶液进一步混合1小时以使两种聚合物完全混合。
在混合器中将该聚合物混合物混合5分钟。将0.2g硼酸溶解在30ml去离子水中。用20ml去离子水稀释0.2g Tyzor TE。将Tyzor TE溶液和硼酸溶液转移到聚合物溶液中并混合5分钟以良好混合。将所述凝胶倾倒到Teflon涂覆的盘子中并在60℃下烘干。将所述干燥的膜在咖啡研磨机中研磨并筛分。收集300-800μm粒组用于测试。
T-袋测试，对于0.9％盐水溶液，自由溶胀43.92g/g；离心能力24.46g/g；和AUL 23.17g/g(在0.3psi下)。
实施例4
典型的超强吸收性颗粒(片状物)的制备：硫酸铝和硼酸交联
在该实施例中，描述了典型的用硫酸铝和硼酸交联的超强吸收性复合材料。
制备CMC 9H4F 10.0g OD在900ml去离子水中的溶液，剧烈搅拌以获得溶液。将0.6g刺槐豆胶溶解在50ml去离子水中并与所述CMC溶液良好混合。将该溶液进一步混合1小时以使两种聚合物完全混合。
在混合器中将该聚合物混合物混合5分钟。将0.1g硼酸溶解在30ml去离子水中。将0.6g十八水合硫酸铝溶解于20ml去离子水中。将硼酸溶液和硫酸铝溶液转移到聚合物溶液中并混合5分钟以良好混合。将所述凝胶倾倒到Teflon涂覆的盘子中并在60℃下烘干。将所述干燥的膜在咖啡研磨机中研磨并筛分。收集300-800μm粒组用于测试。
T-袋测试，对于0.9％盐水溶液，自由溶胀44.62g/g；离心能力25.09g/g；和AUL 27.66g/g(在0.3psi下)。
实施例5
典型的超强吸收性颗粒(片状物)的制备：碳酸铵锆和硼酸交联
在该实施例中，描述了典型的用碳酸铵锆交联的超强吸收性复合材料。
制备CMC 9H4F 10.0g OD(11.1g)在900ml去离子水中的溶液，剧烈搅拌以获得溶液。将0.6g刺槐豆胶溶解在50ml去离子水中并与所述CMC溶液良好混合。将该溶液进一步混合1小时以使两种聚合物完全混合。
在混合器中将该聚合物混合物混合5分钟。将0.1g硼酸溶解在30ml去离子水中。用20ml去离子水稀释2.0g碳酸铵锆溶液(15％ZrO2)。将碳酸铵锆和硼酸溶液转移到聚合物溶液中并混合5分钟以良好混合。将所述凝胶倾倒到Teflon涂覆的盘子中并在60℃下烘干。将所述干燥的膜在咖啡研磨机中研磨并筛分。收集300-800μm粒组用于测试。
T-袋测试，对于0.9％盐水溶液，自由溶胀35.58g/g；离心能力19.56g/g；和AUL 28.8g/g(在0.3psi下)。
实施例6
典型的超强吸收性颗粒(片状物)的制备：乙酸铝和硼酸交联
在该实施例中，描述了典型的用乙酸铝和硼酸交联的超强吸收性复合材料。
制备CMC 9H4F 40.0g OD在3600ml去离子水中的溶液，剧烈搅拌以获得溶液。将2.4g瓜耳胶溶解在350ml去离子水中并与所述CMC溶液良好混合。将该溶液进一步混合1小时以使两种聚合物完全混合。
将0.15g乙酸铝/硼酸(Aldrich)溶解在50ml水中。将乙酸铝/硼酸溶液转移到聚合物溶液中并混合5分钟以良好混合。将所述凝胶倾倒到Teflon涂覆的盘子中并在60℃下烘干。将所述干燥的膜在咖啡研磨机中研磨并筛分。收集300-800μm粒组用于测试。
T-袋测试，对于0.9％盐水溶液，自由溶胀86.79g/g；离心能力65.85g/g；和AUL 27.66g/g(在0.3psi下)。
在表1中，乙酸铝/硼酸是得自Aldrich Chemical Co.的二羟基乙酸铝·1/3硼酸。
表1.得自CMC和半乳甘露聚糖的交联含水混合物的超强吸收性片状物
样品 CMC     半乳甘露聚糖(wgt％总wgt)     交联剂(wgt％总wgt，应用的)     自由溶胀(g/g)     CRC(g/g)     AUL(g/g)
    1     CMC 9H4F     瓜耳胶5.5％     (AZC)Zr 1.38％，Na2B4O7 0.9％     73.28     33.75     23.26
    2     CMC 9H4F     瓜耳胶5.4％     (AZC)Zr 2.72％，Na2B4O7 0.9％     51.57     33.42     24.95
    3     CMC 9H4F     瓜耳胶5.4％     (AZC)Zr 4.0％，Na2B4O7 0.9％     37.07     19.95     25.86
    4     CMC 9H4F     瓜耳胶5.3％     (AZC)Zr 5.3％     25.79     11.1     21.93
    5     CMC 9H4F     瓜耳胶5.5％     (AZC)Zr 1.36％，B(OH)3 1.8％     60.02     41.41     27.4
    6     CMC 9H4F     瓜耳胶5.4％     (AZC)Zr 1.35％，B(OH)3 2.7％     64.29     45.82     27.04
    7     CMC 9H4F     瓜耳胶5.4％     (AZC)Zr 2.72％，B(OH)3 0.9％     45.87     26.11     26.57
    8     CMC 9H4F     瓜耳胶5.5％     (AZC)Zr 2.75％     47.79     28.92     27.13
    9     CMC 9H4F     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 2.72％，B(OH)3 0.9％     43.81     23.08     28.02
    10     CMC 9H4F     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 1.83％，B(OH)3 0.9％     46.83     27.35     29.13
    11     CMC 9H4F     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 0.9％，B(OH)3 0.9％     64.36     51.18     27.51
    12     CMC 9H4F     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 2.75％     50     32.81     23.62
    13     CMC 9H4F     瓜耳胶5.3％     Al2(SO4)3 2.6％， Tyzor TE 4.2％     43.92     24.46     23.17
    14     CMC 9H4F     瓜耳胶5.8％     Al2(SO4)3 1.8％， Tyzor TE 4.2％     55.58     24.46     26.4
    15     CMC 9H4F     瓜耳胶5.9％     Al2(SO4)3 1.0％， Tyzor TE 4.3％     72.93     39.47     25.4
    16     CMC 9H4F     瓜耳胶5.1％     Al2(SO4)3 2.5％，Tyzor TE 6.8％     46.71     52.01     22.62
    17     CMC 9H4F     LB胶5.4％     Al2(SO4)3 2.72％，B(OH)3 0.9％     44.62     25.09     27.66
    18     CMC 9H4F     LB胶5.4％     Al2(SO4)3 1.83％，B(OH)3 0.9％     46.15     28.28     27.57
    19     CMC 9H4F     LB胶5.4％     Al2(SO4)3 0.9％，B(OH)3 0.9％     54.91     37.93     29.13
    20     CMC 9H4F     LB胶5.4％     Al2(SO4)3 2.75％     47.12     27.72     28.26
    21     CMC 9H4F     LB胶5.4％     (AZC)Zr 1.36％，B(OH)3 1.8％     52.13     35.37     31.88
    22     CMC 9H4F     LB胶5.4％     (AZC)Zr 1.35％，B(OH)3 2.7％     53.64     36.59     31.15
    23     CMC 9H4F     LB胶5.4％     (AZC)Zr 2.72％，B(OH)3 0.9％     35.58     19.56     28.8
    24     CMC 9H4F     LB胶5.4％     (AZC)Zr 2.75％     37.59     19.74     28.91
    25     CMC 9H4F     LB胶5.4％     (AZC)Zr 2％     44.79     26.6     26.6
    26     CMC 9H4F     LB胶5.4％     乙酸铝/硼酸2％     36.41     18.33     26.66
    27     CMC 9H4F     LB胶5.4％     乙酸铝/硼酸3％     30.36     13.57     26.06
    28     CMC 9H4F     LB胶5.4％     乙酸铝/硼酸5％     30.17     12.74     23.46
    29     CMC 9H4F     LB胶5.4％     乙酸铝/硼酸0.25％     70.12     54.1     31.46
样品 CMC     半乳甘露聚糖(wgt％总wgt)     交联剂(wgt％总wgt，应用的)     自由溶胀(g/g)     CRC(g/g)     AUL(g/g)
    30     CMC 9H4F     LB胶5.4％     乙酸铝/硼酸0.5％     57.96     40.74     29.37
    31     CMC 9H4F     LB胶5.4％     乙酸铝/硼酸1％     50.24     29.48     30.24
    32     CMC 9H4F     LB胶5.4％     乙酸铝/硼酸1.5％ NS     43.73     24.23     27.55
    33     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 2.72％，B(OH)3 0.9％     32.74     14.43     29.44
    34     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 1.83％，B(OH)3 0.9％     39.84     19.44     27.64
    35     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 0.9％，B(OH)3 0.9％     49     30.12     25.73
    36     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 2.75％     41.5     22.72     26.08
    37     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 2.72％，B(OH)3 0.9％     29.33     11.64     30.91
    38     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 1.83％，B(OH)3 0.9％     32.14     13.29     27.44
    39     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 0.9％，B(OH)3 0.9％     35.41     13.81     26
    40     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 2.75％     36.5     13.96     30.42
    41     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 2.72％，B(OH)3 0.9％     33.21     13.65     27.66
    42     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 1.83％，B(OH)3 0.9％     36.21     16.43     28.13
    43     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 0.9％，B(OH)3 0.9％     47.45     26.51     27.06
    44     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 2.75％     41.12     19.08     28.02
    45     PA-CMC     瓜耳胶5.5％     (AZC)Zr 1.0％，B(OH)3 0.9％     61.36     46.48     26.82
    46     PA-CMC     瓜耳胶5.5％     (AZC)Zr 1.5％，B(OH)3 0.9％     58.7     43.08     24.84
    47     PA-CMC     瓜耳胶5.5％     (AZC)Zr 2.0％，B(OH)3 0.9％     58.48     41.21     28.68
    48     PA-CMC     瓜耳胶5.5％     (AZC)Zr 2.5％，B(OH)3 0.9％     40.26     23.83     25.95
    49     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 2.72％，B(OH)3 0.9％     64.35     49.81     25.8
    50     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 1.83％，B(OH)3 0.9％     68.85     54.48     24.06
    51     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 0.9％，B(OH)3 0.9％     75.38     56.35     22.86
    52     PA-CMC     瓜耳胶5.4％     Al2(SO4)3 2.75％     50.54     33.92     26.35
尽管示例性的实施方案已经被说明和描述，但应理解的是可在其中进行多种改变，只要不背离本发明的主旨和范围。

Claims (9)

1.包含羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物的组合的颗粒，其中该颗粒包括多个多价金属离子交联键，其中所述金属离子选自铝、硼、铋、钛和锆，及其混合物。
2.权利要求1的颗粒，其中所述的半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物以基于所述颗粒总重量的约1至约20wt％的量存在。
3.权利要求1的颗粒，其中所述的羧基烷基纤维素以基于所述颗粒总重量的约60至约99％的量存在。
4.权利要求1的颗粒，其具有小于约800μm的大小。
5.制造权利要求1至4的超强吸收性颗粒的方法，该方法包括：
(a)将羧基烷基纤维素和半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物在水中混合以提供水溶液；
(b)用交联剂处理该水溶液以提供凝胶；其中所述交联剂选自铝化合物、钛化合物、铋化合物、硼化合物和锆化合物；
(c)将该凝胶干燥以提供固体；和
(d)将该固体粉碎以提供多个颗粒。
6.权利要求5的方法，其中所述的水溶液包括基于羧基烷基纤维素总重量的约1至约20wt％的半乳甘露聚糖聚合物或葡甘露聚糖聚合物。
7.权利要求5或6的方法，其中所述的水溶液包括基于所述颗粒总重量的约60至约99wt％的羧基烷基纤维素。
8.权利要求5至7中任一项的方法，其中所述交联剂以基于所述颗粒总重量的约0.1至约20wt％的量存在。
9.权利要求5至8中任一项的方法，其中所述的颗粒具有小于约800μm的大小。
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