WO9517455A1

Cross-linked polymers with a porous structure, high absorbency rate for water, aqueous solutions and bodily fluids, process for producing them and their use for absorbing and/or retaining water and/or aqueous liquids

Abstract

The invention relates to cross-linked synthetic polymers based on acrylic acid and its derivatives with a high absorbency and improved absorbency rate for water, aqueous solutions and bodily fluids, a process for their production by radical polymerisation in conditions leading to polymers having a porous structure and a particle density depending on the degree of swelling so that the polymer particles can float in water or aqueous fluids and the use of these polymers for the absorption and/or retention of water and the transfer of water and/or an active agent solution to a surrounding medium. The porous structure of the polymer is formed by nitrogen dispersed in it. At least one azo compound with a half exchange time of at least 10 hours at a temperature of 30 to 120 DEG C is added to the aqueous monomer solution as a polymerisation initiator and foaming agent.

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14 claims: 7 independent, 7 dependent

  1. 1
    Patentanspruche:1. Wasserquellbare, vernetzte, partikelfbrmige Polymerisate mit poröser Struktur, ho¬ hem Absorptionsvermögen und hoher Aufnahmegeschwindigkeit für Wasser und/oder wäßrige Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Struktur durch im Polymerisat dispergierten Stickstoff gebildet wird und die Polymerisatparti¬ kel im trockenen Zustand eine Dichte über 1,0 g/cm 3 und im gequollenen Zustand ei¬ ne Dichte unter 1,0 g/cm 3 aufweisen.
  2. 2
    Wasserquellbare, veraetzte, partikelfbrmige Polymerisate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatpartikel im gequollenen Zustand eine mittlere Partikeldichte von 0,900 bis 0,999 g/cm 3 aufweisen und die Koraverteilung der Parti¬ kel in einem Bereich von 0,1 bis 5 mm vorzugsweise von 0,8 bis 3 mm liegt.
  3. 3
    Wasserquellbare, veraetzte, partikelfbrmige Polymerisate nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus wenigstens einem der folgenden Mono¬ meren:Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylamidopropansulfonsäure, den Alkali-, Erd¬ alkali- und Ammoniumsalzen der vorstehend genannten Säuren sowie aus Acrylamid und Methacrylamid aufgebaut sind.
  4. 4
    Wasserquellbare, vernetzte, partikelformige Polymerisate nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Copolymere aufgebaut sind aus wenig¬ stens einem der Monomeren nach Anspruch 3 und wenigstens einem der folgenden Monomeren:Acrylnitril, Methacrylnitril, Vinylpyrrolidon, einer wasserlöslichen po¬ lymerisationsfähigen Säure und ihrem Salz, insbesondere aus Maleinsäure, Fumarsäu- re, Itaconsäure, Vinylsulfonsäure, einem hydroxygruppenhaltige Ester einer polyme¬ risationsfähigen Säure, insbesondere aus einem Hydroxyethyl- und Hydroxypropyl- ester der Acrylsäure und/oder der Methacrylsäure, einem aminogruppenhaltigen und ammoniumgruppenhaltigen Ester und Amid einer polymersationsfähigen Säure, wie einem Dialkylaminoester, insbesondere einem Dimethyl- und Diethylaminoalkylester der Acrylsäure und/oder der Methacrylsäure sowie ein Trimethyl- und Trimethylam- moniumalkylester der Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und einem entsprechen¬ den Amid und gegebenenfalls anderen, teilweisen in Wasser löslichen Monomeren, bevorzugt Vinylacetat, in Anteilen bis zu 20 Gew.%, vorzugsweise bis zu 10 Gew.%, bezogen auf die gesamte Monomerenmenge und aus mindestens einem vernetzend wirkenden di- oder polyfünktionellen Monomeren und gegebenenfalls ein Pfropfpo- lymerisat der genannten Monomeren mit Oligosacchariden und/oder Polysacchariden und/oder Polyvinylalkohol sind.
  5. 5
    Wasserquellbare, veraetzte, partikelfbrmige Polymerisate nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 80 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtheit der Monomeren, wasserlöslichen Monomeren und zu 0 bis 20 Gew.-% aus in Wasser nur teilweise löslichen oder unlöslichen Monomeren aufgebaut sind.
  6. 6
    Wasserquellbare, veraetzte, partikelfbrmige Polymerisate nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als in Wasser nur teilweise lösliche bzw. in Wasser unslösli- che Monomere aus Vinylacetat, Ester der Acryl- und/oder der Methacrylsäure mit Ci bis C iQ- Alkoholen, Styrol und/oder alkylierten Styrole aufgebaut sind.
  7. 7
    Verfahren zur Herstellung von wasserquellbaren, vernetzten, partikelformigen Poly¬ merisaten mit poröser Struktur und hoher Aufnahmegeschwindigkeit für Wasser und/oder wäßrige Flüssigkeiten durch Polymerisation von wasserlöslichen Monome¬ ren und gegebenenfalls nur teilweise wasserlöslichen bzw. wasserunlöslichen Mono¬ meren in Mengen bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Monomerenmenge, in Gegenwart wenigstens eines vernetzend wirken¬ den di- oder polyfunktionellen Monomeren sowie gegebenenfalls Oligo- und/oder Polysacchariden und/oder Polyvinylalkohol als Pfropfgrundlage, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die wäßrige Monomerenlösung als Polymerisationsinitiator und Treibmittel eine oder mehrere Azoverbindungen enthält, die eine Halbwertswertzeit von wenigstens 10 Stunden bei einer Temperatur von 30 bis 120°C besitzen, wobei die Konzentration des Polymerisationsinitiators und Treibmittels, bezogen auf die ge¬ samte Monomerenlösung, 0,1 bis 5,0 Gew.%, vorzugsweise 0,2 bis 2,0 Gew.%, be¬ trägt und das Polymerisatgel zerkleinert und bei 100 bis 240°C, vorzugsweise bei 120 bis 180°C, getrocknet, anschließend gemahlen und das Polymerisatpulver durch Sie¬ ben klassifiziert wird.
  8. 8
    Verfahren zur Herstellung von wasserquellbaren, vernetzten, partikelformigen Poly¬ merisaten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymerisationsinitiator und Treibmittel 2,2'-Azobis(2-methylpropionamidin) dihydrochlorid, 4,4'-Azobis(4- cyanovaleriansäure) oder 2,2'-Azobis[2-(4,5,6,7-tetrahydro-lH-l,3-diazepin-2- yl)propan] dihydrochlorid alleine oder im Gemisch mit anderen Azoverbindungen verwendet werden.
  9. 9
    Verfahren zur Herstellung von wasserquellbaren, vernetzten, partikelformigen Poly¬ merisaten nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymeri¬ sation so geführt wird, daß im Polymergel eine Temperatur von wenigstens 100°C, vorzugsweise von 110 bis 120°C, erreicht wird.
  10. 10
    Verwendung der Polymerisate nach den Ansprüchen 1 bis 6 in Erzeugnissen zur Ab¬ sorption und/oder Retention von Wasser und/oder wäßrigen Flüssigkeiten, insbeson¬ dere von Körperflüssigkeiten, wie Urin oder Blut, bevorzugt in absorbierenden Wegwerferzeugnissen für hygienische Zwecke, wie Babywindeln, Inkontinenzarti¬ keln, Damenbinden und Tampons, sowie für Zwecke im medizinischen Bereich.
  11. 11
    Verwendung der Polymerisate nach den Ansprüchen 1 bis 6 zur Absorption und/oder Retention von Wasser und/oder einer wäßrigen Flüssigkeit, die mindestens einen Wirkstoff enthält und zur nachfolgenden Abgabe von Wasser und/oder einer Wirk¬ stofflösung an ein umgebendes Medium, wobei als Wirkstoffe Dünge- und Pflanzen¬ schutzmittel, mikrobizide Wirkstoffe, Herbizide, Insektizide, Nematozide, pharma¬ zeutischen und kosmetische Wirkstoffe, Färb-, Leucht- und Duftstoffe verwendet werden.
  12. 12
    Verwendung der Polymerisate nach Anspruch 11 zur Abgabe von Düngemitteln oder Pflanzenschutzmitteta an Böden oder Gewässer für Pflanzenkulturen.
  13. 13
    Verwendung der Polymerisate nach den Ansprüchen 1 bis 6 zur Abgabe von Insekti¬ ziden zur Insektenbekämpfung, insbesondere von Mückenlarven auf großen Wasser¬ flächen.
  14. 14
    Verwendung der Polymerisate nach den Ansprüchen 1 bis 6 in Absorbermaterialien dadurch gekennzeichnet, daß die Absorbermaterialien mechanisch zerkleinert und in Wasser oder wäßrige Flüssigkeiten gegeben werden und die Polymerpartikel im ge¬ quollenen Zustand abgetrennt werden.
Independent claims14