專利名稱：輻射處理的吸收材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明領域屬于吸收材料。
背景技術：
可以吸收本身重量大約20倍的材料廣為人知。Kimura的專利號為6293935的美國專利講述了大量聚合物材料在此領域的應用，包括淀粉，交聯羥甲基纖維素和聚丙烯酸。已經發(fā)現的吸附能力最強的材料有一些屬于堿皂化凝膠型淀粉聚丙烯腈接枝聚合物。相關的實例包括專利號為US3985616(1976年10月12)，US3935099(1976年1月27)，US3981100(1976年9月21)和US3997484(1976年12月14)的專利，所有這些都是由Weaver等提出。盡管這些專利中，有些宣稱含有淀粉的聚合物組合物可能能夠吸附超過本身重量1000倍的水，這些先前嘗試中所宣稱的一直沒有實際制備出來。目前，材料吸附流體最大能力大約是自身質量的150倍。
由于高吸水材料提供了不斷增加的功效和便利，并且降低了消耗和環(huán)境污染，人們一直努力研究以提供更高的吸附能力。Leiggi的專利號為US6439492的專利報道了一種吸收墊，它主要包括含有吸附材料的外套并用于吸附摩托車上滴下的流體。假設是從汽車上滴下的流體的數量，那么提供比Leiggi所報道的材料更強的吸附能力將是有利的。
提高吸附能力的一個方法是提供含有眾多活化雙鍵的材料。Dyer等人的專利號為5863958的美國專利中，Dyer報道了由1，3，7-辛三烯或類似的共軛多烯同交聯劑制備出的聚合物，其含有至少兩個活化的雙鍵。使用這種技術的優(yōu)選產品是乙烯基乙二醇二甲基丙烯酸酯。Dyer等報道這種聚合物可以制備成吸附泡沫用于尿布等具體產品，或者制備成乳膠用于粘合劑和膠粘劑。
然而，基本沒有大家公認的用于活化聚合物的方法，可以使聚合物的吸附能力達到自身重量的250倍或者更多。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了可廣泛應用的用于活化聚合物的方法和設備以提高材料的親水性和吸收能力。
本發(fā)明特別關注的是活化淀粉類聚合物產品的方法以及產品和組合物本身。這里所使用的術語聚合物產品意思是含有非痕量活化的單個淀粉顆?；蚍肿拥木酆衔?。在優(yōu)選的具體例子中，一批活化的淀粉至少有100g的淀粉顆粒。
根據優(yōu)選方法，未活化的聚合物顆粒在一定條件下用一種高能量源進行處理，在這種條件下，在顆粒表面產生鑲嵌式離子模式。這種表面的改性提高了顆粒吸收水和其它液體的能力，因此也增加了顆粒的親水性。盡管不希望被任何特別的理論或機理所限制，發(fā)明者目前設想所使用的能量足以打開顆粒表面大約至少1埃范圍的化學鍵。
等離子體是優(yōu)選的高能量源，盡管其它的能量源如紫外光或激光也可以使用。
根據下面本發(fā)明優(yōu)選具體實例的詳細描述以及附圖，本發(fā)明的不同目的，特點，各個方面和優(yōu)點將變得更加明顯。其中附圖中相同的數字代表相同的成分。
附圖簡述

圖1為聚合物顆粒通過高能量源輻射處理的示意圖。
圖2是生產包含輻射處理過的聚合物顆粒的不同具體產品的示意圖。
發(fā)明詳述在圖1中，傳送帶20傳遞所裝載的聚合物顆粒30通過高能量源10。
在更一般的方面，任何合適的聚合物顆粒都可以通過任何合適的高能量源輻射處理而活化。優(yōu)選的是下面條件能量足以在至少1埃長度的至少某些表面打開分子的多重共價鍵，并且足以使活化(被輻射處理的)聚合物的吸水性同沒有活化(沒有輻射處理的)的聚合物相比，以重量比為基礎至少提高20％。當然，在優(yōu)選的具體例子中，聚合物顆粒的輻射處理至少提高它們的吸水性達到50％，甚至更高。
很大范圍的聚合物被預計可以用于本發(fā)明，包括葡萄糖苷，丙烯酸樹脂，丙烯酸共聚物，聚丙烯酰胺/丙烯酸共聚物，淀粉，羧甲基纖維素，羧甲基纖維素樹膠和磺化纖維素。優(yōu)選的輻射處理的聚合物是淀粉。聚合物，不論是否有本身的表面離子基團，都可以應用在本發(fā)明中。Honeycutt的美國5252340專利(1993年10月)和Avera的美國4865640號專利(1989年9月)描述了很多合適的淀粉。這些和其它在這里所引用的專利都包含在參考文獻中。聚合物優(yōu)選在輻射處理前干燥以提高輻射的吸收，隨后如果需要，在輻射處理后再懸浮在溶液中以提供更均一的溶液。聚合可以在輻射前，輻射中，或者輻射后完成。
因為吸收能力的增加被認為涉及表面效應，聚合物優(yōu)選制備成顆粒形式，并具有90000到700000的分子量。優(yōu)選顆粒具有不超過大約5毫米的平均中間直徑(假設顆粒是球形的)。對有些應用，更小的顆粒是優(yōu)選的，例如直徑為150-1000微米。除非另外提及，這里所用的范圍應該被認為是包括這些端點。另一方面，在一些情況下，顆粒相對大些，具有超過5毫米的直徑是有利的。制備和檢測的方法在美國專利申請20020098983中可以找到。
等離子體是目前優(yōu)選的高能量源，因為等離子體可以在相對較低的成本下，提供非常高水平的能量輻射。很多不同類型的等離子體可以被應用，包括射頻感應等離子體和電容放電等離子體。低溫等離子體是特別優(yōu)選的等離子體，它的離子化的原子溫度低于10000K。等離子體發(fā)生器中的氣體可能是任何氣體，如包括氬氣，氧氣，空氣，其它惰性氣體以及上述氣體和與主要氣體相比為少量的水蒸汽的混合物。氣體特別保持在低壓下，在這里定義為平均低于100乇。等離子體發(fā)生器甚至是開放的，工作壓力可以到1標準大氣壓。盡管其它足夠強度和抗腐蝕性的材料也可以被使用，等離子發(fā)生器優(yōu)選不銹鋼制備以降低腐蝕的影響。其它可以用來制備發(fā)生器的材料包括鈦，石英，帶有鈦涂層的不銹鋼，鉬，陽極氧化鋁，銥，鉑等。對射頻等離子體來說，射頻啟動裝置外加電壓大約為500-10000伏，啟動裝置出于安全和其它的原因需要接地。優(yōu)選的射頻等離子體的基本頻率在0.44MHZ和40.68MHZ之間，能量在100瓦到100千瓦之間。其它設想的高能量源包括激光，紫外光源和其它輻射源等。
聚合物顆粒可以以任何合適的速率通過等離子體或其它輻射源。這可以通過試驗容易的確定。使用上面所說的射頻等離子體，預期在大約每小時1磅到大約200磅的范圍內可以被有效輻射，尤其是顆粒與等離子體直接接觸時。
使用這里所描述的方法和設備，以重量比為基礎，淀粉或其它聚合物顆粒的流體吸收性能能夠在輻射處理后達到本身重量的250倍。通過調節(jié)功率和停留時間，預計活化后的材料可以吸收的流體重量將達到自身重量的400甚至是500倍。
在圖2中，輻射處理后的顆粒30A通過處理裝置40被選擇性加工成不同的具體產品-創(chuàng)可貼42，內衣褲44，尿布45，貓糞土46，溢出吸收劑48和口服藥丸49。
從更一般的方面說，活化的聚合物有廣泛的應用。一種應用的分類包括盛納動物和人的分泌以及排泄物。這包括保護性內衣褲比如尿布和女性用衛(wèi)生巾產品，和傷口用繃帶，盥洗室用面紙，貓糞土等等。另一種產品的分類包括溢出物清除用的袋子或其它包裹。例如它們被用于盛納和清除汽車以及其它油類溢出物。這些產品在這些應用中的工作效能應該比貓糞土，沙地或者沙的效果好的多。
活化的淀粉產品也可以應用于藥物領域。例如，活化的產品可以用作藥物遞送載體。任何通過靜脈內注射進入人體的顆粒直徑一般必須小于1微米。較大的顆粒經過高能量源的處理通常分裂為尺寸在亞微米范圍內的顆粒。這樣，在優(yōu)選的具體實例中，未活化的淀粉產品也可以通過等離子體輻射處理，在顆粒上形成多孔的表面。這些多孔的表面隨后將能夠吸收大量的藥物化合物。這種“新”的淀粉顆粒(含有藥物化合物的活化后淀粉顆粒)隨后能夠靜脈注射進入人體或者可以設計成病人可以口服的藥物。一旦進入人體，淀粉將可以被消化或溶解，這樣藥用化合物就顯露出來。另一個例子包括口服或者注射活化的淀粉或其它物質進入人體內，來吸收毒素或其它不希望的流體。
活化后的聚合物也可以放置進土壤來吸收多余的濕氣，并在一段時間里保持。其它設想的產品包括含有化學肥料，殺蟲劑以及抗微生物試劑等的活化聚合物。
活化聚合物也能夠應用在化學反應中以吸收特定的反應物或者產品。例如一個設想的在實驗室和化學工業(yè)中的應用是將活化后的顆粒應用在離子交換柱中。紙和紙漿中的聚合物也可以如這里所描述的那樣活化。
本文中已經公開了活化聚合物的具體實例和應用，然而，對本領域技術人員來說，除了本文已經描述過的改進，更多的改進并不背離本發(fā)明的理念是可能的。因此，發(fā)明的主題內容除了附加的權利要求書的精神外并沒有被限制。此外，在說明內容詳述和權利要求書時，所有的術語應該以最廣泛的可能方式理解以同上下文一致。特別的，術語“包括”和“包含”應該根據要素，成分，或步驟以非唯一的方式理解，這意味著所涉及的要素，成分或步驟可能出現，使用或同其它沒有明顯涉及的其它要素，成分或步驟相結合。
權利要求
1.一種制品，通過如下方法制造在一定條件下使用來自高能量源的輻射照射聚合物顆粒，在這種條件下，聚合物的吸水率以重量比為基礎，提高至少20％。
2.權利要求1中的制品，其中聚合物包括一種淀粉。
3.權利要求1中的制品，其中顆粒具有不大于5毫米的平均中間直徑。
4.權利要求1中的制品，其中顆粒具有大于5毫米的平均中間直徑。
5.權利要求1中的制品，其中高能量源包括一種等離子體。
6.權利要求5中的制品，其中等離子體包括一種感應等離子體。
7.權利要求5中的制品，其中等離子體包括一種電容等離子體。
8.權利要求5中的制品，其中等離子體包括感應和電容等離子體的結合。
9.權利要求5中的制品，其中等離子體包括氬氣等離子體。
10.權利要求5中的制品，其中等離子體包括射頻等離子體。
11.一種保護性內衣褲，其包括權利要求1中經照射后的顆粒。
12.一種繃帶，其包括權利要求1中經照射后的顆粒。
13.一種貓糞土，其包括權利要求1中經照射后的顆粒。
14.一種權利要求1中經照射后的顆粒的包裝制品，標明用作溢出清除材料。
15.一種藥物遞送載體，其包括權利要求1中經照射后的顆粒。
16.一種提高聚合物的吸水率的方法，包括提供顆粒形式的聚合物，顆粒在一定條件下進行等離子體處理，在這種條件下，將顆粒的吸水率提高至少20％。
17.權利要求16中的方法，其中聚合物包括一種淀粉。
18.權利要求1中的制品，其中顆粒具有不大于5毫米的平均中間直徑。
19.權利要求1中的制品，其中顆粒具有大于5毫米的平均中間直徑。
全文摘要
聚合物顆粒(30)被來自高能量源(10)的射線照射以提高顆粒(30)對水或者其它流體的吸收性能。使用活化后的顆粒制備的產品包括保護性內褲，繃帶，貓糞土和溢出清潔材料。
文檔編號C08F2/46GK1646306SQ03807683
公開日2005年7月27日 申請日期2003年7月30日 優(yōu)先權日2002年10月2日
發(fā)明者P·伯林, M·辛金森 申請人:超級吸收體公司