[发明专利]经由氧化降解的超吸收聚合物的降解

说明书

本发明公开了一种用于使交联且基于聚(丙烯酸)的超吸收聚合物(SAP)降解成可溶性聚丙烯酸聚合物的方法。降解采用包含至少一种阳离子和至少一种阴离子的氧化水溶性盐来实现。

技术领域

本发明整体涉及尤其对于消费后使用的超吸收聚合物(SAP)的再循环利用可用的基于聚(丙烯酸)的SAP的氧化降解。氧化水溶性盐用于降解SAP。

背景技术

鉴于关于可持续性的全球挑战，需要再循环利用吸收性卫生产品(AHP)，诸如尿布和裤、女性卫生制品。许多消费者公司致力于使用100％的再循环利用材料，并使零消费品和制造废料进入垃圾填埋场。除了这些目标之外，成功的再循环利用有益于环境，刺激经济，改善人类健康和水质，并生成世界发展区域中消费者所需的能量。

AHP中的主要组分通常是超吸收聚合物(SAP)，而次要组分是粘合剂、纤维素纤维、聚乙烯、聚丙烯和聚酯。AHP的再循环利用涉及清洁AHP中在其使用期间积累的污垢，并将各种组分分离成再循环利用材料流。更具体地，再循环利用SAP材料流可用于比AHP要求更低的应用中(因为再循环利用SAP与原生SAP相比具有较差的特性)，并且/或者可转化为基本上直链或支链的非交联聚(丙烯酸)(PAA)。然后，该PAA可用作各种应用的进料材料。例如，PAA可按原样用于诸如水处理或腐蚀抑制的应用中；或者其可被使用或进一步酯化，并且然后用于粘合剂、涂料等中。这些应用是通过用衍生自再循环利用SAP的化合物替代原生的基于丙烯酸的化合物而将SAP再循环利用到其他产品中的努力的一部分。在所有情况下，目的在于实现与原生材料相同的特性。

再循环利用SAP可为消费后再循环利用(PCR)SAP或工业后再循环利用(PIR)SAP。由再循环利用AHP产生再循环利用SAP材料流的方法的非限制性示例在2015年8月4日公布的美国专利9,095,853 B2；以及2015年10月13日公布的9,156,034 B2中公开并要求保护；这两者均转让给Fater S.p.A,Italy。

大多数SAP基于聚(丙烯酸)并且是交联网络材料。用于由丙烯酸和交联剂产生SAP的程序的非限制性示例公开于2013年2月26日公布并转让给Nippon Shokubai Co.,Ltd,Japan的美国专利8,383,746 B2；以及2017年11月21日公布并转让给BASF SE,Germany的美国专利9,822,203 B2中。

关于使直链聚合物降解或解聚的尝试的参考文献有很多，而关于使包含交联成聚合物网络的支链PAA的SAP解聚的努力的参考文献仅有少数。在这些努力中使用的能量的典型形式(作为能量的单一形式或组合)为超声、UV、机械(即，在拉伸/伸长力的存在下；示例：Caruso,M.M.等人,Chem.Rev.,109(2009),5755-5798)、热(示例：McNeill,I.C.和Sadeghi,S.M.,Polymer Degrad.Stability,29(1990),233-246)和微波。

然而，需要降解工业后再循环利用(PIR)SAP(例如，衍生自未使用的AHP，其在制造期间挑选出并且不提供给消费者；或者衍生自SAP制造方法，例如当SAP不满足所需的性能标准时)，并且尤其需要降解衍生自消费后AHP(即，在AHP已经被使用之后)的消费后再循环利用(PCR)SAP。因此，需要在短时间范围内，在每单位质量SAP较低的能量和功率下，以及在温和条件(例如，相对低温度)下且不使用被认为产生环境问题的化学品的情况下，将再循环利用SAP降解或解聚成可溶性直链或支链聚(丙烯酸)(PAA)。对每单位质量SAP的低能量的需求源于这样的事实：只有在SAP转化为PAA期间耗费的能量小于用于由丙烯制备化石衍生的丙烯酸(石油-AA)的能量(其为约50MJ/kg AA)时，SAP的再循环利用及其降解或解聚成PAA才是有益的。由再循环利用SAP产生的PAA可然后衍生化成用于其他应用诸如粘合剂、涂料、水处理、织物护理等的材料。

发明内容

本发明涉及一种用于使交联且基于聚(丙烯酸)的超吸收聚合物(SAP)降解成可溶性聚丙烯酸聚合物的方法。该方法包括以下步骤：