背景技术：
1、超吸收材料用于多种多样的应用中以帮助吸收流体。这些材料通常能够吸收其自身重量几倍的量的流体(例如，水、盐水等)。然而，与许多常规的超吸收材料相关联的一个问题是，当它们最初与流体接触时，吸收速率可能相对缓慢，导致过早渗漏。
2、为了提高吸收速率，已经提出了超吸收材料的相转化。相转化包括在溶剂中溶胀超吸收材料，在非溶剂中洗涤溶胀的超吸收材料，并且通过干燥除去非溶剂。尽管相转化已经产生了具有非常快的吸收速率的超吸收材料，但是已经发现大量的非溶剂(例如，高达13％)残留在超吸收材料中，这最终会降低材料在负载下的吸收性(aul)，并且导致在使用时从材料中释放出令人不快的酒精气味。此外，即使大部分非溶剂(例如有机溶剂)被从所得的制品中移除，非溶剂的处理、移除和/或再循环也是必要的。
3、另外，对于形成多孔气凝胶或泡沫材料，例如由无机颗粒、二氧化硅等等形成，以及用丙烯酸酯单体来使多孔气凝胶或泡沫材料发生交联，已经进行了多项工作。然而，由于孔隙率是由于气凝胶或泡沫材料的预先存在的孔隙率产生的(例如在与前体单体发生交联之前)，所以在超吸收性颗粒中产生的孔无法解决上述问题。即，这种方法形成大孔(诸如大于200μm)、较低的颗粒或材料的总孔隙率(例如少于5％的材料含有孔或空隙)，以及/或者孔是不互连的，因此未能提供具有快速吸收速率的超吸收材料。
4、此外，上述每种尝试均利用在聚合阶段期间与超吸收性聚合物发生交联的反应性交联剂。这种交联剂限制了所得的产品的成型能力，限制了可增加总吸收性和吸收速度的表面改性的能力。类似地，这种孔形成方法是不可逆的，这意味着一旦材料被润湿，如果重新干燥，多孔结构就会消失。因此，这种材料在表现出良好的吸收性和吸收速度的同时不能被二次使用。
5、因此，提供不包含有机溶剂的超吸收材料将是有益的。提供具有增加吸收速率的微孔结构的超吸收材料也将是有益的。提供相对于超吸收材料的体积而言具有高内表面积和/或外表面积的超吸收材料将是另一个有益效果。此外，提供在润湿和重新干燥之后维持多孔结构的超吸收材料将是有益的。
技术实现思路
1、总的来说，本公开涉及一种超吸收材料，所述超吸收材料由分子量为约500,000g/mol或更大的直链水溶性吸收性聚合物和非反应性交联剂形成。超吸收材料包含多个可逆微孔，所述多个可逆微孔具有的平均横截面尺寸为约1μm至约200μm；并且具有约7.5或更大的内表面积与体积的比率。
2、在一个方面，所述超吸收材料被挤出，任选地其中所述挤出的材料在挤出后被切割成粒料。此外，在一些方面，所述超吸收材料具有的内表面积与体积的比率为约10或更大，并且/或者孔隙率百分比为至少约5％或更大，任选地至少约10％或更大。此外，在另一方面，所述超吸收材料具有的外表面积与体积的比率为约3.2或更大。在一个方面，所述微孔的至少一部分是互连的，并且/或者所述超吸收材料具有的比表面积为约0.2平方米/克或更大，如根据iso 9277:2010测定的。
3、在一个方面，所述非反应性交联剂含有能够与所述直链水溶性吸收性聚合物的至少一个亲水基形成共价键的两个或更多个官能团，优选地其中所述非反应性交联剂是甘油、碳酸锆iv铵或它们的组合。另外地或可替代地，在一方面，所述超吸收材料通常不含有机溶剂。在另一方面，所述直链水溶性吸收性聚合物具有的分子量为约1,000,000g/mol或更大，任选地其中所述直链水溶性吸收性聚合物是聚丙烯酸聚合物、生物聚合物或它们的组合，并且/或者其中所述直链水溶性吸收性聚合物具有的分子量为约3,000,000g/mol或更大。
4、在另一方面，所述超吸收材料在被放置成与0.9重量％氯化钠的水溶液接触3.6千秒之后表现出约15g/g或更高的总吸收容量，约20g/g或更高的离心保留容量，或它们的组合。此外，在一个方面，所述超吸收材料具有的比表面积为约0.2平方米/克或更大，如根据iso 9277:2010测定的。在另一方面，所述超吸收材料在被放置成与0.9重量％氯化钠的水溶液接触0.015千秒之后表现出约300g/g/ks或更高的吸收速率。
5、本公开另外整体涉及一种用于形成微孔超吸收材料的方法。所述方法包括形成含有约20重量％或更多的固体的聚合物水溶液，其中所述聚合物水溶液含有分子量为约500,000g/mol或更大的预聚合的直链水溶性吸收性聚合物、中和剂和非反应性交联剂；通过孔口挤出或挤压所述聚合物溶液；使所述聚合物溶液干燥；以及在高于所述非反应性交联剂的反应温度的温度处使所述聚合物溶液固化；其中，在所述固化步骤之前，将所述温度维持在低于所述非反应性交联剂的所述反应温度。
6、在一个方面，将所述预聚合的直链水溶性吸收性聚合物的至少一部分以干燥粉末添加到所述聚合物水溶液中。另外地或可替代地，在一方面，所述超吸收材料在干燥之前、在干燥之后、在固化之后或它们的组合被切割成粒料。在一个方面，在固化之前，将所述温度维持在100℃或更低，并且/或者所述固化温度为约150℃至约200℃。在另一方面，所述聚合物水溶液具有的在100s-1的剪切速率处的粘度为约50pa*s或更大，在0.5s-1的剪切速率处的粘度为约6,000pa*s或更大，或它们的组合。
7、本发明的其他特征和方面在下文更详细地讨论。
1.一种超吸收材料，所述超吸收材料由分子量为约500,000g/mol或更大的直链水溶性吸收性聚合物和非反应性交联剂形成；
2.如权利要求1所述的超吸收材料，其中所述超吸收材料是挤出的，任选地其中所述挤出的材料在挤出后被切割成粒料。
3.如权利要求1或2所述的超吸收材料，其中所述超吸收材料具有的内表面积与体积的比率为约10或更大。
4.如权利要求1至3中任一项所述的超吸收材料，其中所述超吸收材料具有的孔隙率百分比为至少约5％或更大，任选地至少约10％或更大。
5.如权利要求1至4中任一项所述的超吸收材料，其中所述非反应性交联剂含有能够与所述直链水溶性吸收性聚合物的至少一个亲水基形成共价键的两个或更多个官能团，优选地其中所述非反应性交联剂是甘油、碳酸锆iv铵或它们的组合。
6.如权利要求1至5中任一项所述的超吸收材料，其中所述微孔的至少一部分是互连的。
7.如权利要求1至6中任一项所述的超吸收材料，其中所述超吸收材料在被放置成与0.9重量％氯化钠的水溶液接触3.6千秒之后表现出约15g/g或更高的总吸收容量，约20g/g或更高的离心保留容量，或它们的组合。
8.如权利要求1至7中任一项所述的超吸收材料，其中所述超吸收材料通常不含有机溶剂。
9.如权利要求1至8中任一项所述的超吸收材料，其中所述直链水溶性吸收性聚合物具有的分子量为约1,000,000g/mol或更大，任选地其中所述直链水溶性吸收性聚合物是聚丙烯酸聚合物、生物聚合物或它们的组合。
10.如权利要求1至9中任一项所述的超吸收材料，其中所述直链水溶性吸收性聚合物具有的分子量为约3,000,000g/mol或更大。
11.如权利要求1至10中任一项所述的超吸收材料，其中所述超吸收材料具有的比表面积为约0.2平方米/克或更大，如根据iso 9277:2010测定的。
12.如权利要求1至11中任一项所述的超吸收材料，其中所述超吸收材料具有的外表面积与体积的比率为约3.2或更大。
13.如权利要求1至12中任一项所述的超吸收材料，其中所述超吸收材料在被放置成与0.9重量％氯化钠的水溶液接触0.015千秒之后表现出约300g/g/ks或更高的吸收速率。
14.如权利要求1至13中任一项所述的超吸收材料，其中所述超吸收材料具有的比表面积为约0.2平方米/克或更大，如根据iso 9277:2010测定的。
15.一种用于形成微孔超吸收材料的方法，所述方法包括：
16.如权利要求15所述的方法，其中将所述预聚合的直链水溶性吸收性聚合物的至少一部分以干燥粉末添加到所述聚合物水溶液中。
17.如权利要求15或16所述的方法，其中所述超吸收材料在干燥之前、在干燥之后、在固化之后或它们的组合被切割成粒料。
18.如权利要求15至17中任一项所述的方法，其中在固化之前将所述温度维持在100℃或更低。
19.如权利要求15至18中任一项所述的方法，其中所述固化温度为约150℃至约200℃。
20.如权利要求15至19中任一项所述的方法，其中所述聚合物水溶液具有的在100s-1的剪切速率处的粘度为约50pa*s或更大，在0.5s-1的剪切速率处的粘度为约6,000pa*s或更大，或它们的组合。
