阅读说明：本技术 制备超吸收性聚合物的方法和超吸收性聚合物 (Method for producing superabsorbent polymers and superabsorbent polymers ) 是由 崔用锡 洪连祐 申恩智 安泰彬 于 2019-11-27 设计创作，主要内容包括：提供了超吸收性聚合物及其制备方法。更特别地,提供了包含细粉再组装体的超吸收性聚合物及其制备方法,其中所述超吸收性聚合物表现出优异的吸收性能和吸收速率。(Superabsorbent polymers and methods of making the same are provided. More particularly, a superabsorbent polymer including a fine powder reassembly, wherein the superabsorbent polymer exhibits excellent absorption properties and absorption rate, and a method of preparing the same, are provided.)

制备超吸收性聚合物的方法和超吸收性聚合物

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求分别于2018年12月11日和2019年11月25日提交的韩国专利申请第10-2018-0158920号和第10-2019-0152657号的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

本发明涉及超吸收性聚合物及其制备方法。更特别地，本发明涉及包含细粉再组装体的超吸收性聚合物及其制备方法，其中所述超吸收性聚合物表现出优异的吸收特性。

背景技术

超吸收性聚合物(superabsorbent polymer，SAP)是能够吸收其自身重量的500倍至1000倍水分的合成聚合物材料。自这样的超吸收性聚合物开始实际应用于卫生产品中以来，现在它们不仅被广泛用于卫生产品例如儿童用一次性尿布等，而且被广泛用于园艺用保水性土壤产品、土木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域用保鲜剂、敷料用材料等。

超吸收性聚合物的吸收机制受控于由于聚合物电解质的电荷所表示的电引力的差异引起的渗透压、水与聚合物电解质之间的亲和力、由于聚合物电解质离子之间的排斥力引起的分子膨胀、以及由于交联引起的膨胀抑制的相互作用。简单地说，吸收性聚合物的吸收能力取决于上述亲和力和分子膨胀，并且其吸收速率受到吸收性聚合物自身渗透压的很大影响。

已经进行了许多研究来改善超吸收性聚合物的吸收速率。例如，韩国专利公开第2014-0063457号描述了制备超吸收性聚合物的方法，所述方法包括在没有添加剂的情况下仅使用细粉和基础聚合物制备细粉再组装体的步骤。然而，存在以下问题：与基础聚合物的物理特性相比，细粉再组装体的物理特性更加劣化，并且复杂的过程使效率降低。

[现有技术文献]

专利文献1：韩国专利公开第2014-0063457号

发明内容

技术问题

为了解决上述现有技术的问题，本发明提供了包含细粉再组装体的超吸收性聚合物及其制备方法，所述超吸收性聚合物具有优异的吸收速率并且不会引起物理特性例如保水容量(CRC)或压力下吸收率(absorbency under pressure，AUP)的劣化。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供了制备超吸收性聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：

进行包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物的热聚合或光聚合以制备含水的凝胶聚合物；

对含水的凝胶聚合物进行干燥、粉碎和尺寸分选以将含水的凝胶聚合物分级成颗粒尺寸小于150μm的细粉和颗粒尺寸为150μm至850μm的常规颗粒；

将绒毛浆和合成聚合物纤维中的一种或更多种纤维与细粉和水混合以制备细粉水溶液；以及

搅拌细粉水溶液以制备细粉再组装体。

相对于100重量份的细粉，细粉水溶液可以包含量为1重量份或更大至小于20重量份的纤维。

纤维的长度可以为1mm至20mm。

纤维的宽度可以为1μm至100μm。

合成聚合物纤维可以为选自以下的一者或更多者：尼龙、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯和乙酸酯。

相对于100重量份的细粉，细粉水溶液可以包含量为50重量份至150重量份的水。

本发明的制备方法还可以包括对细粉再组装体进行干燥、粉碎和尺寸分选的步骤。此外，本发明的制备方法还可以包括使经粉碎和尺寸分选的细粉再组装体表面交联的步骤。

此外，本发明提供了通过所述制备方法制备的超吸收性聚合物。

具体地，本发明提供了包含细粉再组装体的超吸收性聚合物，所述细粉再组装体通过将通过使包含至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体聚合所获得的聚合物中的颗粒尺寸小于150μm的细粉与绒毛浆和合成聚合物纤维中的一种或更多种纤维混合而再组装。

纤维的至少一部分可以并入到细粉再组装体颗粒的内部中。

相对于100重量份的细粉，细粉再组装体可以包含量为1重量份或更大至小于20重量份的纤维。

如根据EDANA方法WSP 241.3测量的，超吸收性聚合物的离心保留容量(CRC)可以为30g/g至45g/g。

如根据EDANA方法WSP 242.3测量的，超吸收性聚合物的0.3psi负荷下吸收率(absorbency under load，AUL)可以为25g/g至40g/g。

超吸收性聚合物的吸收速率(涡旋时间)可以为60秒或更短。

有益效果

根据根据本发明的超吸收性聚合物及其制备方法，可以提供在表现出更加改善的吸收速率的同时具有优异的基本吸收性能的高品质超吸收性聚合物。

附图说明

图1是实施例3中制备的超吸收性聚合物的扫描电子显微镜(SEM)图像。

具体实施方式

在本说明书中使用的术语仅用于说明示例性实施方案，并且其不旨在限制本发明。除非在上下文中不同地表达，否则单数表达可以包括复数表达。必须理解，本说明书中的术语“包括”、“配备”、或“具有”仅用于指出存在起作用的特性、步骤、组分、或其组合，但并不预先排除存在或可能添加一个或更多个不同的特性、步骤、组分、或其组合。

本发明可以进行多种修改并且具有多种形式，并且在本说明书中说明了本发明的具体实例。然而，其不旨在将本发明限于具体实例，并且必须理解，本发明包括包括在本发明的精神和技术范围内的每个修改方案、等同方案、或替代方案。

在下文中，将根据本发明的具体实施方案更详细地描述超吸收性聚合物及其制备方法。

根据本发明的一个实施方案的制备超吸收性聚合物的方法可以包括以下步骤：进行包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物的热聚合或光聚合以制备含水的凝胶聚合物；对含水的凝胶聚合物进行干燥、粉碎和尺寸分选以将含水的凝胶聚合物分级成颗粒尺寸小于150μm的细粉和颗粒尺寸为150μm至850μm的常规颗粒；将绒毛浆和合成聚合物纤维中的一种或更多种纤维与细粉和水混合以制备细粉水溶液；以及搅拌细粉水溶液以制备细粉再组装体。

为了参考，如本文所使用的，“聚合物”意指水溶性烯键式不饱和单体的聚合状态，并且可以涵盖所有含水量范围、颗粒尺寸范围、表面交联状态或加工状态的聚合物。在所述聚合物中，在聚合之后且在干燥之前含水量(水分含量)为约40重量％或更大的聚合物可以称为含水的凝胶聚合物。

此外，在所述聚合物中，颗粒尺寸小于150μm的聚合物可以称为“细粉”。细粉可以涵盖在制备超吸收性聚合物的方法的所有过程(例如聚合过程、干燥过程、粉碎经干燥的聚合物的过程、或表面交联过程)期间产生的那些。

此外，“细粉再组装体”意指其中聚集有细粉的颗粒尺寸为150μm或更大的颗粒，或者多个颗粒的群体。

此外，“超吸收性聚合物”意指根据上下文的聚合物自身，或用于涵盖通过另外的过程例如表面交联、细粉的再组装、干燥、粉碎、尺寸分选等制成的适合于商品化的那些。

在本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，首先进行包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物的热聚合或光聚合以形成含水的凝胶聚合物。

作为超吸收性聚合物的原料的单体组合物包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂。

作为水溶性烯键式不饱和单体，通常用于制备超吸收性聚合物的任何单体可以没有特别限制。在此，可以使用选自以下的任一种或更多种单体：阴离子单体及其盐、非离子亲水性单体、和含氨基的不饱和单体及其季铵化产物。

具体地，可以使用选自以下的一者或更多者：阴离子单体，例如(甲基)丙烯酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙烷磺酸、2-甲基丙烯酰基乙烷磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙烷磺酸、或2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、及其盐；非离子亲水性单体，例如(甲基)丙烯酰胺、N取代的(甲基)丙烯酸酯、2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、或聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯；以及含氨基的不饱和单体，例如(N,N)-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯或(N,N)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、及其季铵化产物。

更优选地，可以使用丙烯酸或其盐，例如，丙烯酸或其碱金属盐例如其钠盐。当使用这些单体时，可以制备具有更优异的物理特性的超吸收性聚合物。当使用丙烯酸的碱金属盐作为单体时，丙烯酸可以在用碱性化合物例如苛性钠(NaOH)中和之后使用。

相对于包含超吸收性聚合物的原料的单体组合物和溶剂，水溶性烯键式不饱和单体的浓度可以为约20重量％至约60重量％，优选约40重量％至约50重量％，并且浓度可以通过考虑聚合时间、反应条件等来适当地控制。如果单体的浓度太低，则超吸收性聚合物的产率可能变低，并且在经济效率方面可能存在问题。相反地，如果单体的浓度太高，则存在以下过程问题：部分单体沉淀，或者在粉碎聚合的含水的凝胶聚合物时粉碎效率降低，并且超吸收性聚合物的物理特性可能降低。

作为在本发明的制备超吸收性聚合物的方法的聚合期间使用的聚合引发剂，可以没有特别限制地使用通常用于制备超吸收性聚合物的聚合引发剂。

具体地，根据聚合方法，聚合引发剂可以为热聚合引发剂或通过UV照射的光聚合引发剂。然而，即使在使用光聚合方法的情况下，由于通过紫外线照射等产生了一定量的热，并且根据放热聚合反应的进行也产生了一定程度的热，因此可以另外地包含热聚合引发剂。

考虑到构成，光聚合引发剂可以没有限制地使用，只要其是能够通过光例如UV射线形成自由基的化合物即可。

光聚合引发剂可以包括例如选自以下的一种或更多种引发剂：安息香醚、二烷基苯乙酮、羟基烷基酮、乙醛酸苯酯、苄基二甲基缩酮、酰基膦和α-氨基酮。同时，酰基膦的具体实例可以包括市售的lucirin TPO，即，2,4,6-三甲基-苯甲酰基-三甲基氧化膦。更多不同的光聚合引发剂充分公开于由Reinhold Schwalm著写的“UV Coatings:Basics,RecentDevelopments and New Application(Elsevier,2007)”第115页中，然而，光聚合引发剂不限于上述实例。

相对于单体组合物，光聚合引发剂可以以约0.01重量％至约1.0重量％的浓度包含在内。当光聚合引发剂的浓度太低时，聚合速率可能变低，而当光聚合引发剂的浓度太高时，超吸收性聚合物的分子量变小并且其物理特性可能变得不均匀。

此外，作为热聚合引发剂，可以使用选自以下的一种或更多种引发剂：基于过硫酸盐的引发剂、基于偶氮的引发剂、过氧化氢和抗坏血酸。基于过硫酸盐的引发剂的具体实例可以包括过硫酸钠(Na₂S₂O₈)、过硫酸钾(K₂S₂O₈)、过硫酸铵((NH₄)₂S₂O₈)等，基于偶氮的引发剂的实例可以包括2,2-偶氮双-(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2-偶氮双-(N,N-二亚甲基)异丁脒二盐酸盐、2-(氨基甲酰基偶氮)异丁腈、2,2-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、4,4-偶氮双-(4-氰基戊酸)等。更多不同的热聚合引发剂充分公开于由Odian著写的“Principle of Polymerization(Wiley,1981)”第203页中，然而，热聚合引发剂不限于上述实例。

相对于单体组合物，热聚合引发剂可以以约0.001重量％至约0.5重量％的浓度包含在内。当热聚合引发剂的浓度太低时，几乎不发生另外的热聚合，并因此由添加热聚合引发剂引起的效果可能不显著，而当热聚合引发剂的浓度太高时，超吸收性聚合物的分子量变小并且物理特性可能变得不均匀。

根据本发明的一个实施方案，单体组合物还可以包含内交联剂作为超吸收性聚合物的原料。作为内交联剂，可以使用具有一个或更多个可与水溶性烯键式不饱和单体的水溶性取代基反应的官能团和一个或更多个可溶性烯键式不饱和基团的交联剂；或者具有两个或更多个可与单体的水溶性取代基和/或通过单体水解形成的水溶性取代基反应的官能团的交联剂。

内交联剂的具体实例可以包括选自以下的一者或更多者：具有8至12个碳原子的双丙烯酰胺、双甲基丙烯酰胺、具有2至10个碳原子的多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯、或具有2至10个碳原子的多元醇的聚(甲基)烯丙基醚。其更具体的实例可以包括选自以下的一者或更多者：N,N’-亚甲基双(甲基)丙烯酸酯、亚乙基氧基(甲基)丙烯酸酯、聚亚乙基氧基(甲基)丙烯酸酯、亚丙基氧基(甲基)丙烯酸酯、二丙烯酸甘油酯、三丙烯酸甘油酯、三羟甲基三丙烯酸酯、三烯丙基胺、三芳基氰尿酸酯、三烯丙基异氰酸酯、聚乙二醇、二乙二醇和丙二醇。

相对于单体组合物，内交联剂可以以约0.01重量％至约0.5重量％的浓度包含在内，从而使聚合的聚合物交联。

在本发明的制备方法中，如有必要，超吸收性聚合物的单体组合物还可以包含添加剂例如增稠剂、增塑剂、保存稳定剂、抗氧化剂等。

诸如上述水溶性烯键式不饱和单体、光聚合引发剂、热聚合引发剂、内交联剂和添加剂的原料可以制备成其中单体组合物溶解在溶剂中的溶液的形式。

作为可用的溶剂，考虑到构成，可以没有限制地使用任何溶剂，只要其能够溶解上述组分即可，例如，可以以组合使用选自以下的一者或更多者：水、乙醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4-丁二醇、丙二醇、乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、甲基乙基酮、丙酮、甲基戊基酮、环己酮、环戊酮、二乙二醇单甲醚、二乙二醇***、甲苯、二甲苯、丁内酯、卡必醇、甲基溶纤剂乙酸酯和N,N-二甲基乙酰胺。

溶剂可以以从单体组合物的总重量中除去上述组分的剩余量包含在内。

同时，考虑到构成，单体组合物的热聚合或光聚合没有特别限制，只要其是常用的聚合方法即可。

具体地，根据聚合能量来源，聚合方法大致分为热聚合和光聚合。热聚合通常可以在配备有搅拌轴的反应器(如捏合机)中进行，而光聚合可以在配备有可移动传送带的反应器中进行。上述聚合方法仅是实例，并且本发明不限于上述聚合方法。

例如，含水的凝胶聚合物可以通过如下来获得：在向配备有搅拌轴的上述反应器如捏合机中提供热空气或加热反应器的同时进行热聚合。根据反应器中配备的搅拌轴的类型，当含水的凝胶聚合物从反应器出口排出时，其可以具有厘米或毫米的尺寸。具体地，所获得的含水的凝胶聚合物的尺寸可以根据进给至其中的单体组合物的浓度、进给速度等来变化，并且通常可以获得重均颗粒尺寸为2mm至50mm的含水的凝胶聚合物。

此外，如上所述，当光聚合在配备有可移动传送带的反应器中进行时，所获得的含水的凝胶聚合物通常可以为具有带的宽度的片状含水的凝胶聚合物。在这种情况下，聚合物片的厚度可以根据进给至其中的单体组合物的浓度和进给速度而变化。通常，优选供应单体组合物使得可以获得厚度为约0.5cm至约5cm的片状聚合物。当供应单体组合物至使得片状聚合物的厚度变得太薄的程度时，由于生产效率低而是不期望的，而当片状聚合物的厚度大于5cm时，由于过度的厚度，聚合反应可能无法在整个厚度上均匀地发生。

通过上述方法获得的含水的凝胶聚合物的含水量可以为约40重量％至约80重量％。同时，如本文所使用的“含水量”意指相对于含水的凝胶聚合物的总重量水所占的重量，其可以为通过从含水的凝胶聚合物的重量中减去干燥聚合物的重量所获得的值。具体地，含水量可以定义为通过测量在通过红外加热升高聚合物的温度进行干燥的过程期间的聚合物中的水分蒸发引起的重量损失而计算的值。此时，在如下确定的干燥条件下测量含水量：使干燥温度从室温升高至约180℃然后使温度保持在180℃，并且将总干燥时间设定为20分钟，包括温度升高步骤的5分钟。

接着，将含水的凝胶聚合物粗粉碎。

在这方面，在此使用的粉碎机不受其构造限制，并且具体地，其可以包括选自以下的任一者：立式粉碎机、涡轮切割机、涡轮研磨机、旋转式切碎机(rotary cutter mill)、切碎机(cutter mill)、盘磨机、碎片破碎机、破碎机、切碎机(chopper)和盘式切割机，但不限于上述实例。

在这方面，可以进行粗粉碎步骤使得含水的凝胶聚合物的粒径变为约2mm至约20mm。

由于含水的凝胶聚合物的高含水量，因此将其粗粉碎成小于2mm的粒径在技术上不容易，并且可能发生粉碎的颗粒之间的团聚现象。同时，如果将聚合物粗粉碎成大于20mm的粒径，则在随后的干燥步骤中提高效率的效果可能不显著。

接着，对所获得的含水的凝胶聚合物进行干燥。

使如上经粗粉碎的含水的凝胶聚合物、或者紧接着在聚合之后未进行粗粉碎步骤的含水的凝胶聚合物经受干燥步骤。在这方面，干燥步骤的干燥温度可以为约150℃至约250℃。如果干燥温度低于150℃，则干燥时间变得太长并且最终的超吸收性聚合物的物理特性可能劣化。如果干燥温度高于250℃，则仅聚合物表面被过度干燥，并因此可能在随后的粉碎过程期间产生细粉并且最终形成的超吸收性聚合物的物理特性可能劣化。因此，干燥可以在约150℃至约200℃的温度下，并且更优选在约160℃至约180℃的温度下进行。

同时，考虑到工艺效率，干燥步骤可以进行约20分钟至约90分钟，但不限于此。

在干燥步骤中，考虑到构成，可以没有限制地选择和使用任何干燥方法，只要其通常用于干燥含水的凝胶聚合物的过程中即可。具体地，干燥步骤可以通过诸如热空气供应、红外线照射、微波照射或紫外线照射的方法来进行。当如上干燥步骤完成时，聚合物的含水量可以为约0.1重量％至约10重量％。

接着，将通过干燥步骤获得的经干燥的混合物粉碎。

通过粉碎步骤获得的聚合物粉末的粒径可以为约150μm至约850μm。可以用于实现上述粒径的粉碎机的具体实例可以包括针磨机、锤磨机、螺旋式磨机、辊磨机、盘磨机、点动式磨机等，但本发明不限于此。

为了控制在粉碎步骤之后最终商业化的超吸收性聚合物粉末的物理特性，通常根据粒径对粉碎之后获得的聚合物粉末进行尺寸分选。优选地，将聚合物粉末分选成粒径小于约150μm的聚合物、粒径为约150μm至约850μm的聚合物和粒径大于约850μm的聚合物。

在本发明中，将颗粒尺寸小于预定颗粒尺寸即颗粒尺寸小于约150μm的细粉颗粒称为超吸收性聚合物细粉、SAP细粉、或细粉(细料)。将颗粒尺寸为约150μm至约850μm的颗粒称为常规颗粒。细粉可能在聚合过程、干燥过程、或经干燥的聚合物的粉碎步骤期间产生。如果细粉包含在最终产品中，则难以处理，并且物理特性可能劣化，例如，可能发生凝胶阻塞现象等。因此，优选排除细粉以使最终聚合物产品中不包含细粉或将细粉重新用于常规颗粒。

在本发明中，将细粉聚集至常规颗粒的尺寸，从而形成超吸收性聚合物的细粉再组装体。

更具体地，细粉再组装通过如下来进行：将绒毛浆和合成聚合物纤维中的一种或更多种纤维与细粉和水混合以制备细粉水溶液，然后搅拌所制备的细粉水溶液以使上述材料聚集，从而制备细粉再组装体。

此时，细粉的含水量可以为40％至60％。随着细粉的含水量越高，细粉的聚集强度可以增加。然而，在再组装过程中，可能出现由于细粉部分地含有大量的水分而引起的大块的再组装体块或处于固态聚集状态的再组装体块(胶状球)，这可能在随后的粉碎过程的操作中引起问题。此外，当细粉的含水量太低时，再组装过程容易，但是聚集强度低，并因此在再组装之后聚合物容易再次破碎成细粉。因此，含水量优选满足上述范围。

绒毛浆为纤维素绒毛浆，并且可以为但不限于木绒毛浆，例如针叶树牛皮纸和阔叶牛皮纸浆。可以没有限制地使用用于吸收性制品中的绒毛浆。

合成聚合物纤维可以为选自以下的一者或更多者：尼龙、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯和乙酸酯。由于合成聚合物纤维具有优异的吸湿特性，并且可以容易地控制纤维的宽度或长度，因此可以容易地控制超吸收性聚合物的物理特性。

纤维的长度可以优选为1mm至20mm。此外，纤维的宽度可以优选为1μm至100μm。如果纤维的长度太短或纤维的宽度太窄，则难以确保改善细粉再组装体的吸收速率的效果。相反地，如果纤维的长度太长或纤维的宽度太宽，则难以将纤维引入到细粉再组装体中。

在这方面，纤维的长度可以优选为2mm或更大、或者3mm或更大，以及15mm或更小、或者10mm或更小。例如，可以优选使用其中各个纤维的长度满足1mm至20mm的范围的平均长度为3mm至10mm的纤维。在此，纤维的平均长度可以通过如下来获得：随机选择100根纤维，测量各个纤维的长度，并计算其平均值。

此外，纤维的宽度可以为5μm或更大、或者10μm或更大，以及80μm或更小、或者50μm或更小。

在形成细粉再组装体的步骤中，相对于100重量份的细粉，细粉水溶液中的纤维的含量可以为1重量份或更大、2重量份或更大、或者5重量份或更大，并且为小于20重量份、15重量份或更小、或者10重量份或更小。如果相对于100重量份的细粉，纤维的含量小于1重量份，则不能确保由于绒毛浆引起的改善细粉再组装体的吸收速率的效果。如果相对于100重量份的细粉，纤维的含量为20重量份或更大，则吸收速率得到改善，但是基本吸收性能例如保水容量、负荷下吸收率等可能降低。

同时，细粉水溶液包含水，并且相对于100重量份的细粉，水的含量可以为50重量份至150重量份、或70重量份至150重量份。如果相对于100重量份的细粉，水的含量大于150重量份，则再组装体块可能过大，或者可能出现胶状球，如上所述。如果相对于100重量份的细粉，水的含量小于50重量份，则制备的再组装体的聚集强度可能降低。

在一个实施方案中，细粉水溶液可以通过如下来制备：在添加水之前首先将细粉和纤维干混合，然后添加水并搅拌混合物。如所述，当在将细粉和纤维干混合之后添加水时，优选的是纤维可以更均匀地分散在细粉再组装体中。

接着，将所制备的细粉水溶液混合以形成细粉再组装体。混合细粉水溶液的方法没有特别限制，但是可以例如通过在25℃至100℃的温度和200rpm至2000rpm的速度下搅拌5秒至60秒来进行。

根据本发明的一个实施方案，还可以包括对所获得的细粉再组装体进行干燥、粉碎和尺寸分选的步骤。

干燥细粉再组装体的步骤可以在150℃至250℃的温度下进行20分钟至90分钟。此外，考虑到构成，用于升高用于干燥的温度的方式没有特别限制。具体地，可以供应加热介质或者可以通过诸如电的方式直接进行加热，但是本发明不限于上述实例。具体地，可应用的热源可以包括蒸汽、电力、紫外线、红外线等，并且可以使用加热的热流体等。

接着，可以将经干燥的细粉再组装体粉碎成具有约150μm至约850μm的粒径。可以用于实现上述粒径的粉碎机的具体实例可以包括针磨机、锤磨机、螺旋式磨机、辊磨机、盘磨机、点动式磨机等，但本发明不限于上述实例。

另外，可以将粉碎之后获得的细粉再组装体分选成粒径小于约150μm的颗粒、粒径为约150μm至约850μm的颗粒、以及粒径大于约850μm的颗粒。

可以使经尺寸分选的细粉再组装体单独地或以与其他常规颗粒(粒径为150μm至850μm的颗粒)的混合物经受表面交联过程。

表面交联步骤是为了相对于超吸收性聚合物颗粒内部的交联密度使颗粒表面附近的交联密度增加。通常，将表面交联剂施加至超吸收性聚合物颗粒的表面。因此，该反应在超吸收性聚合物颗粒的表面上产生，这改善了颗粒表面上的交联性而基本上不影响颗粒内部。因此，经表面交联的超吸收性聚合物颗粒在表面附近具有比其内部更高的交联度。

在此，考虑到构成，表面交联剂没有限制，只要其是能够与聚合物的官能团反应的化合物即可。

优选地，为了改善待制备的超吸收性聚合物的特性，表面交联剂可以包括选自以下的一者或更多者：多元醇化合物；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、二

唑烷酮或多唑烷酮化合物；环状脲化合物；多价金属盐；和碳酸亚烷基酯化合物。

多元醇化合物的具体实例可以包括选自以下的一者或更多者：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，环氧化合物可以为乙二醇二缩水甘油醚和缩水甘油等。多胺化合物可以为选自以下的一者或更多者：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。

此外，卤代环氧化合物可以为表氯醇、表溴醇和α-甲基表氯醇。同时，单唑烷酮、二

唑烷酮或多唑烷酮化合物的实例可以包括2-唑烷酮等。

此外，碳酸亚烷基酯化合物的实例可以包括碳酸亚乙酯等。这些化合物可以单独使用或以其组合使用。同时，为了增加表面交联过程的效率，在表面交联剂中，优选包括一种或更多种多元醇化合物，并且更优选地，具有2至10个碳原子的多元醇化合物。

待添加的表面交联剂的含量可以根据待添加的表面交联剂的种类或反应条件来适当地选择，但是相对于100重量份的聚合物，通常可以为约0.001重量份至5重量份，优选约0.01重量份至约3重量份，并且更优选约0.03重量份至约2重量份。

如果表面交联剂的含量过小，则几乎不发生表面交联反应。如果相对于100重量份的聚合物，表面交联剂的含量大于5重量份，则由于过度的表面交联反应，吸收能力和物理特性可能劣化。

表面交联反应和干燥可以通过加热添加有表面交联剂的聚合物颗粒来同时进行。

用于升高用于表面交联反应的温度的方式没有特别限制。加热可以通过提供加热介质或通过直接提供热源来进行。在这方面，可用的加热介质的种类可以为热流体，例如蒸汽、热空气、热油等，但本发明不限于此。考虑到加热介质的方式、加热速率和目标温度，可以适当地控制要提供的加热介质的温度。同时，作为要直接提供的热源，可以使用电加热器或气体加热器，但本发明不限于这些实例。

通过上述方法制备的细粉再组装体包含具有优异的吸湿特性的纤维，从而在具有非常优异的吸收速率的同时表现出优异的基本吸收特性。换言之，根据本发明，由于在再组装细粉的步骤期间将具有吸湿特性的纤维与细粉混合，因此纤维的至少一部分可以并入到细粉再组装体颗粒的内部中，并且与其中将细粉再组装体和具有吸湿特性的纤维彼此简单地混合的复合物相比，如此并入的纤维迅速吸收周围的水分并将其转移至细粉再组装体，从而具有显著改善的吸收速率。

因此，根据本发明的一个实施方案，提供了包含细粉再组装体的超吸收性聚合物，所述细粉再组装体通过将通过使包含至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体聚合所获得的聚合物中的颗粒尺寸小于150μm的细粉与绒毛浆和合成聚合物纤维中的一种或更多种纤维混合而再组装。

在包含在超吸收性聚合物中的细粉再组装体中，纤维的至少一部分可以并入到细粉再组装体颗粒的内部中。换言之，纤维分布在细粉再组装体的颗粒的内部和外部，并且迅速吸收周围的水分并将其转移至细粉再组装体颗粒，从而有助于改善吸收速率。

相对于100重量份的细粉，细粉再组装体可以包含量为1重量份或更大、2重量份或更大、或者5重量份或更大，以及小于20重量份、15重量份或更小、或者10重量份或更小的纤维。当纤维的含量满足上述范围时，可以在保持优异的基本吸收特性例如保水容量、负荷下吸收率等的同时确保吸收速率的改善。

如根据EDANA方法WSP 241.3测量的，超吸收性聚合物的离心保留容量(CRC)可以在约30g/g或更大、32g/g或更大、或者约33g/g或更大以及约45g/g或更小、约40g/g或更小、或者约35g/g或更小的范围内。

此外，如根据EDANA方法WSP 242.3测量的，超吸收性聚合物的0.3psi负荷下吸收率(AUL)可以为25g/g或更大、或者27g/g或更大，以及40g/g或更小、或者30g/g或更小。

此外，如将2g超吸收性聚合物添加至50mL的23℃至24℃的生理盐水中，以600rpm搅拌磁棒(直径为8mm且长度为31.8mm)，并测量涡旋消失所花费的时间(秒)之后测量的，超吸收性聚合物的吸收速率(涡旋时间)可以为60秒或更短，或者50秒或更短。较低的吸收速率意味着超吸收性聚合物更优异。因此，下限没有限制，但是例如为10秒或更长、或者20秒或更长。

在下文中，将参照实施例更详细地描述本发明。然而，以下实施例仅用于举例说明本发明，并且本发明的内容不限于以下实施例。此外，除非另有说明，否则在以下实施例和比较例中表示含量的“％”和“份”分别为“重量％”和“重量份”。

<实施例>

制备例1

将100g丙烯酸、3.0g作为交联剂的聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA，Mw＝523)、0.008g作为光引发剂的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、0.08g作为热引发剂的过硫酸钠(SPS)、128g苛性钠(NaOH)和63.5g水彼此混合。以相对于100重量份的单体组合物5重量份的量向该混合物中添加下表1中的各纤维，从而制备单体组合物。

此后，将单体组合物放在连续移动的传送带上，并通过UV照射(UV强度：2mW/cm²)使UV聚合2分钟以获得含水的凝胶聚合物片。

将含水的凝胶聚合物片切割成3cm×3cm的尺寸，并使用绞肉机(孔尺寸为16mm，速度为60Hz)将其切碎以制备碎屑。使碎屑在能够使气流上下移动的炉中进行干燥。具体地，通过使185℃的热空气从底部到顶部流动15分钟并从顶部到底部流动15分钟来均匀地干燥碎屑，使得干燥产物的含水量为2％或更小。

使用粉碎机将经干燥的聚合物粉碎，然后以1.5mm的振幅分级10分钟(目数的组合：#20/#30/#50/#100)。获得了颗粒尺寸为150μm至850μm的常规颗粒和颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒。

实施例1至9

(1)细粉再组装体的制备

以相对于100重量份的制备例1中获得的颗粒尺寸小于150μm的细粉如表1中所述的量添加下表1的各纤维，并使彼此混合1分钟。然后，添加150重量份的水，并进一步混合10秒以制备细粉再组装体。

(2)包含细粉再组装体的超吸收性聚合物的制备

将制备例1中的使用绞肉机(孔尺寸为16mm)切碎的含水的凝胶聚合物和细粉再组装体以75:25的重量比混合以获得粗粉碎的含水的凝胶聚合物。此后，以与制备例1中相同的方式进行干燥、粉碎和尺寸分选步骤以制备基础聚合物。

此后，向100重量份的所制备的基础聚合物中均匀地混合表面交联溶液(6.2重量份水、6.2重量份甲醇、0.03重量份乙二醇二缩水甘油醚和0.01重量份二氧化硅(AerosilA200))，然后使其在140℃下经受表面交联反应30分钟。在完成表面处理之后，使用筛获得平均粒径为850μm或更小的超吸收性聚合物。

比较例1

以与实施例1中相同的方式制备包含细粉再组装体的超吸收性聚合物，不同之处在于在制备细粉再组装体期间不添加纤维。

比较例2

以与实施例1中相同的方式制备包含细粉再组装体的超吸收性聚合物，不同之处在于在制备细粉再组装体期间，以相对于100重量份的细粉20重量份的量使用绒毛浆。

比较例3

将5重量份实施例1中使用的绒毛浆添加至100重量份比较例1的超吸收性聚合物中，并使彼此混合以制备超吸收性聚合物。

<实验例>

通过以下方法评估实施例和比较例中制备的超吸收性聚合物的物理特性，并且结果示于表1中。

(1)离心保留容量(CRC)

根据EDANA WSP 241.3方法测量各聚合物的无负荷下吸收容量的离心保留容量(CRC)。

详细地，使用#40至#50的筛将实施例和比较例中获得的各聚合物分级。在将W0(g)(约0.2g)聚合物均匀地引入非织造织物制成的袋中并将其密封之后，将其浸入室温下的生理盐水(0.9重量％)中。在30分钟之后，通过在250G下使用离心机将袋脱水3分钟，然后测量袋的重量W2(g)。此外，在不使用聚合物的情况下进行相同操作之后，测量袋的重量W1(g)。使用所获得的重量根据以下方程式计算CRC(g/g)：

[方程式1]

CRC(g/g)＝{[W2(g)-W1(g)]/W0(g)}-1

(2)负荷下吸收率(AUL)

根据EDANA方法WSP 242.3测量各聚合物的0.3psi负荷下吸收率。当测量负荷下吸收率时，使用在上述CRC测量中使用的经分级的聚合物。

详细地，将400目不锈钢网安装在内径为25mm的塑料的圆柱形底部中。在室温和50％的相对湿度的条件下，将W3(g)(0.16g)超吸收性聚合物均匀地散布在钢网上，并在其上放置能够均匀地提供0.3psi负荷的活塞，其中活塞的外径略小于25mm，在圆筒的内壁与活塞之间不存在间隙，并且不妨碍圆筒的上下运动。此时，测量装置的重量W4(g)。

在将直径为90mm且厚度为5mm的玻璃过滤器放入直径为150mm的培养皿中之后，倒入由0.9重量％的氯化钠构成的生理盐水直至生理盐水的表面水平面变得与玻璃过滤器的上表面相当。在其上放置一片直径为90mm的滤纸。将测量装置安装在滤纸上，从而在负荷下吸收液体1小时。1小时后，在升起测量装置之后测量重量W5(g)。

使用所获得的重量根据以下方程式计算负荷下吸收率(g/g)：

[方程式2]

AUP(g/g)＝[W5(g)–W4(g)]/W3(g)

(3)吸收速率(涡旋)

根据国际公开WO 1987-003208中描述的方法以秒计测量各聚合物的吸收速率。

详细地，将2g超吸收性聚合物添加至50mL的23℃至24℃的生理盐水，并用磁棒(直径为8mm且长度为31.8mm)以600rpm搅拌，并以秒计测量涡旋消失所花费的时间以计算吸收速率(涡旋时间)。

[表1]

*纤维的平均长度通过随机选择100根纤维，然后计算其长度的平均值而获得。

参照表1，确认与不包含纤维的比较例1和其中纤维简单地混合的比较例3相比，根据本发明制备的超吸收性聚合物在表现出显著改善的吸收速率的同时具有优异的基本物理特性，例如CRC、AUL等。然而，在比较例2中确认，当绒毛浆的含量太高时，吸收速率得到改善，但是基本物理特性例如CRC、AUL等劣化。