(57)【要約】ベータ−プロピオラクトンから生成される吸収性ポリマー、およびこのようなポリマーを生成する方法が本明細書に提供される。これらの吸収性ポリマーは架橋されていてもよい。ベータ−プロピオラクトンは、酸化エチレンおよび一酸化炭素から誘導することができる。吸収性ポリマーはバイオベースおよび／または生分解性であってよい。吸収性ポリマーは、おむつ、成人失禁用製品、および女性用衛生製品、ならび農業用途に使用することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋ポリマーを生成する方法であって、金属カチオンの存在下で、ベータ−プロピオラクトンおよび架橋剤を合わせて、前記架橋ポリマーを生成するステップを含み、
前記架橋ポリマーが、部分的に中和されたポリアクリル酸主鎖および複数のポリプロピオラクトン側鎖、ならびに架橋部分を含む、方法。
【請求項２】
前記金属カチオンが金属塩として提供される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記金属がアルカリ金属またはアルカリ土類金属である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記金属がナトリウムまたはカリウムである、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記金属カチオンがアクリル酸金属塩として提供される、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記アクリル酸金属塩がアクリル酸ナトリウムまたはアクリル酸カリウムである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
架橋ポリマーを生成する方法であって、ベータ−プロピオラクトンおよび架橋剤を合わせて、前記架橋ポリマーを生成するステップを含み、
前記架橋ポリマーが、部分的に中和されたポリアクリル酸主鎖および複数のポリプロピオラクトン側鎖、ならびに架橋部分を含む、方法。
【請求項８】
前記ポリプロピオラクトン側鎖が独立して、式−（ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ）ｎ−Ｍ＋［式中、
ｎは、１〜１０の整数（両端の値を含む）であり、
Ｍ＋は、アルカリ金属、架橋部分、またはＨ＋である］
の構造を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記架橋剤が、
アクリルアミド化合物、
アクリル酸金属塩化合物、
有機カーボネート化合物、
ジグリシジル化合物、または
２個もしくはそれよりも多いビニル基を含むビニル有機化合物、
あるいはこれらの任意の組合せ
を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記架橋剤が、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、アリルメタクリレート、１，１，１−トリメチルプロパントリアクリレート、トリアリルアミン、もしくはテトラアリルオキシエタン、またはこれらの任意の組合せを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記架橋剤が、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（アクリルアミド）、アクリル酸アルミニウム、炭酸エチレン、およびエチレングリコールジグリシジルエーテル、またはこれらの任意の組合せを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記架橋剤がシラン化合物を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記シラン化合物が、式Ｙ３ＳｉＲａＮ＋Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｘ−［式中、
Ｙは、加水分解可能な基であり、
Ｒａは、二価の炭化水素基であり、
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３のそれぞれは独立して、
飽和もしくは不飽和の炭化水素基であるか、または
炭素、水素、ならびに酸素、硫黄および窒素からなる群から選択される少なくとも１個のヘテロ原子を含む飽和もしくは不飽和の有機基であり、
Ｘ−は、アニオンである］
の構造を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
Ｒａが、１〜６個の炭素原子を有する二価の炭化水素基である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３のそれぞれが独立して、（ｉ）炭素、水素および酸素、（ｉｉ）炭素、水素、および硫黄、または（ｉｉｉ）または炭素、水素および窒素を含む、飽和または不飽和の有機基である、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３のそれぞれが独立して、（ｉ）炭素、水素および酸素、（ｉｉ）炭素、水素、および硫黄、または（ｉｉｉ）または炭素、水素および窒素からなる、飽和または不飽和の有機基である、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１７】
Ｘ−が、塩化物、臭化物、フッ化物、ヨウ化物、アセテートまたはトシレートである、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記架橋剤が、ポリオール、ポリグリシジルエーテル、またはその組合せを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記架橋剤が多糖を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記架橋部分が、前記ポリプロピオラクトン側鎖のうちの少なくとも一部のカルボキシル末端基を接続する、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記架橋部分が、前記ポリプロピオラクトン側鎖の少なくとも一部分の中和されたカルボキシレート基を接続する、請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記架橋部分が、前記部分的に中和されたポリアクリル酸主鎖の少なくとも一部分を接続する、請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記ベータ−プロピオラクトンおよび前記架橋剤を、イオン開始剤、もしくはラジカル開始剤、またはその組合せと合わせるステップをさらに含む、請求項１から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記イオン開始剤が、アルカリ金属の塩、アルカリ土類金属の塩、またはその組合せを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記イオン開始剤が、アルカリ金属のカルボン酸塩、アルカリ土類金属の塩、またはその組合せを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記イオン開始剤がアルカリ金属の塩である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記イオン開始剤が、式ＣＨ２＝ＣＨ２ＣＯ２−Ｚ＋［式中、Ｚ＋は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム、第４級アンモニウムカチオン、またはホスホニウムである］の構造を有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記第４級アンモニウムカチオンが低級アルキル第４級アンモニウムカチオンである、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記イオン開始剤が、アクリル酸ナトリウム、もしくはアクリル酸カリウム、またはその組合せである、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
前記イオン開始剤がメタクリレートである、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記イオン開始剤が、メタクリル酸ナトリウム、もしくはメタクリル酸カリウム、またはその組合せである、請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
前記ラジカル開始剤が、過酸化物、パースルフェート、もしくはアゾ化合物、またはその組合せを含む、請求項２３から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記ラジカル開始剤がレドックス開始剤である、請求項２３から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記ラジカル開始剤がヒドロペルオキシドを含む、請求項２３から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記ラジカル開始剤が過酸化水素を含む、請求項２３から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
前記ベータ−プロピオラクトンおよび前記架橋剤を追加のモノマー化合物と合わせるステップをさらに含む、請求項１から３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
前記追加のモノマー化合物が、少なくとも１個のビニル基を含む有機化合物である、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記追加のモノマー化合物がメタクリル酸である、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記追加のモノマー化合物が、必要に応じて置換されているアクリル酸、もしくは炭水化物、またはこれらの任意の組合せである、請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
酸化エチレンをカルボニル化させて、前記ベータ−プロピオラクトンを生成するステップをさらに含む、請求項１から３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
カルボニル化触媒および必要に応じて溶媒の存在下で、酸化エチレンおよび一酸化炭素を合わせて、前記ベータ−プロピオラクトンを生成するステップをさらに含む、請求項１から３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
架橋ポリマーを生成する方法であって、低分子量ポリプロピオラクトンをラジカル重合開始剤および架橋剤と反応させるステップを含み、
前記低分子量ポリプロピオラクトンが、式ＣＨ２＝ＣＨ２−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ）ｎ−Ｍ＋
［式中、ｎは、１〜１０の整数（両端の値を含む）であり、
Ｍ＋は、アルカリ金属、架橋部分、またはＨ＋である］
を有する、方法。
【請求項４３】
先行する請求項のいずれかに記載の方法に従って生成されるポリマー。
【請求項４４】
ポリ（アクリル酸ナトリウム／アクリル酸）主鎖および前記主鎖に接続されている複数のポリプロピオラクトン側鎖を含むポリマー。
【請求項４５】
前記ポリマーが架橋されている、請求項４４に記載のポリマー。
【請求項４６】
部分的に中和されたポリアクリル酸主鎖および複数のポリプロピオラクトン側鎖、ならびに架橋部分を含むポリマー。
【請求項４７】
前記ポリプロピオラクトン側鎖が独立して、式−（ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ）ｎ−Ｍ＋［式中、
ｎは、１〜１０の整数（両端の値を含む）であり、
Ｍ＋は、アルカリ金属、架橋部分、またはＨ＋である］
の構造を有する、請求項４６に記載のポリマー。
【請求項４８】
前記ポリマーが、
（ｉ）１００万ダルトンを超える数平均分子量、もしくは
（ｉｉ）４００〜５００μｍの間の平均粒径、もしくは
（ｉｉｉ）粒子の７０％超が３００μｍ〜６００μｍの間である粒径分布、もしくは
（ｉｖ）２０％未満の抽出物含有量、もしくは
（ｖ）１５００ｐｐｍ未満の残留モノマー含有量、
または（ｉ）〜（ｖ）の任意の組合せ
を有する、請求項４３から４７のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項４９】
前記ポリマーが、
（ｉ）１０ｇ／ｇ〜２５ｇ／ｇの間の負荷下吸収度、もしくは
（ｉｉ）１５ｇ／ｇ〜２０ｇ／ｇの間の吸収のスピード、
（ｉｉｉ）３０ｇ／ｇ〜３５ｇ／ｇの間の膨潤能、または
または（ｉ）〜（ｉｉｉ）の任意の組合せ
を有する、請求項４３から４８のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項５０】
前記ポリマーが、
１２ｇ／ｇ〜２２ｇ／ｇの間の負荷下吸収度、および
１５ｇ／ｇ〜２０ｇ／ｇの間の吸収のスピード
を有する、請求項４３から４８のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項５１】
前記ポリマーが、ＡＳＴＭ  Ｄ６８６６で定義されるようなバイオベースである、請求項４３から５０のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項５２】
前記ポリマーが、０％より大きく１００％未満であるバイオベースの含有量を有する、請求項５１に記載のポリマー。
【請求項５３】
前記ポリマーが、少なくとも２０％のバイオ含有量を有する、請求項５１に記載のポリマー。
【請求項５４】
前記ポリマーが、ＡＳＴＭ  Ｄ５３３８−１５で定義されるような生分解性である、請求項４３から５３のいずれか一項に記載のポリマー。
【請求項５５】
請求項４３から５４のいずれか一項に記載のポリマーを含む吸収性物品。
【請求項５６】
少なくとも１種の無機または有機添加物をさらに含む、請求項５５に記載の吸収性物品。
【請求項５７】
前記吸収性物品が、おむつ、成人失禁用製品、または女性用衛生製品である、請求項５５または５６に記載の吸収性物品。
【請求項５８】
前記吸収性物品が生分解性である、請求項５５から５７のいずれか一項に記載の吸収性物品。
【請求項５９】
請求項４３から５４のいずれか一項に記載のポリマーおよび
少なくとも１種の無機または有機添加物
を含む生分解性布。
【請求項６０】
請求項４３から５４のいずれか一項に記載のポリマーを含む農業用製品。
【請求項６１】
前記農業用製品が、作物のために水を保持する材料である、請求項６０に記載の農業用製品。
【請求項６２】
前記農業用製品が、種子または作物である、請求項６０に記載の農業用製品。
【請求項６３】
請求項４３から５４のいずれか一項に記載のポリマーでコーティングされている種子。
【請求項６４】
複数の種子を含む種子ミックスであって、前記種子の少なくとも一部分が請求項４３から５４のいずれか一項に記載のポリマーでコーティングされている、種子ミックス。
【請求項６５】
請求項６３に記載の種子または請求項６４に記載の種子ミックスを植え付けるステップを含む方法。
【請求項６６】
前記ポリマーが生分解して、前記種子、植物体、またはその組合せに水を放出するのに適した条件下で、前記種子を前記植物体へと生育させるステップをさらに含む、請求項６５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の引用
本願は、２０１６年１１月２日に出願された米国仮出願第６２／４１６，６２３号に対する優先権を主張する。この米国仮出願は、その全体が本明細書により参考として援用される。
【０００２】
分野
本開示は、一般的にポリマー材料、より具体的には吸着剤材料として使用するのに適したポリマー材料、およびこれを生成する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
超吸収性ポリマーとは、莫大な量の水または水溶液を吸収および保持することができるポリマー材料である。このようなポリマー材料は、おむつ、成人失禁用製品、および女性用衛生製品の製造用、ならびに農業用途に広範囲にわたり使用されている。
【０００４】
超吸収性ポリマーは、一般的にアクリル酸の重合によって生成される。しかし、アクリル酸は価格が変動しやすく、供給不足であるため、吸着特性を有するポリマー材料を代替の供給源から生成することが当技術分野で望まれている。特に、再生可能な供給源から得られる、吸着特性を有するバイオベースの生分解性ポリマー材料を生成する必要性が当技術分野において存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
簡単な要旨
当技術分野における必要性に取り組む、吸着特性を有するポリマー材料、およびこれを生成する方法が本明細書に提供される。このようなポリマー材料は、再生可能な供給源、例えば、バイオベースの酸化エチレンおよび一酸化炭素などから誘導され得るベータ−プロピオラクトンから得ることができる。
【０００６】
一部の態様では、架橋ポリマーを生成する方法であって、ベータ−プロピオラクトンおよび架橋剤を合わせて、架橋ポリマーを生成するステップを含み、この架橋ポリマーが部分的に中和されたポリアクリル酸主鎖および複数のポリプロピオラクトン側鎖、ならびに架橋部分を含む、方法が提供される。前述の態様の一部の変形形態では、ポリプロピオラクトン側鎖は独立して、式−（ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ）ｎ−Ｍ＋（式中、ｎは、１〜１０の整数（両端の値を含む）であり、Ｍ＋は、アルカリ金属、架橋部分、またはＨ＋である）の構造を有する。
【０００７】
ある特定の態様では、架橋ポリマーを生成する方法であって、金属カチオンの存在下、ベータ−プロピオラクトンおよび架橋剤を合わせて、架橋ポリマーを生成するステップを含み、この架橋ポリマーが部分的に中和されたポリアクリル酸主鎖および複数のポリプロピオラクトン側鎖、ならびに架橋部分を含む、方法が提供される。ある特定の変形形態では、金属カチオンの供給源は金属塩である。例えば、１つの変形形態では、金属塩はアクリル酸金属塩であってよい。
【０００８】
ある特定の態様では、架橋ポリマーを生成する方法であって、低分子量ポリプロピオラクトンをラジカル重合開始剤および架橋剤と反応させるステップを含み、低分子量ポリプロピオラクトンが、式ＣＨ２＝ＣＨ２−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ）ｎ−Ｍ＋（式中、ｎは１〜１０の整数（両端の値を含む）であり、Ｍ＋はアルカリ金属、架橋部分、またはＨ＋である）を有する、方法が提供される。
【０００９】
他の態様では、本明細書に記載の方法のいずれかに従って生成されるポリマーが提供される。
【００１０】
一部の態様では、ポリ（アクリル酸ナトリウム／アクリル酸）主鎖および主鎖に接続されている複数のポリプロピオラクトン側鎖を含むポリマーが提供される。一部の実施形態では、ポリマーは架橋されている。前述の態様の一部の変形形態では、ポリマーはバイオベースおよび／または生分解性である。
【００１１】
本明細書に記載の、または本明細書に記載の方法に従って生成されるポリマーは、吸収性物品（例えば、おむつ、成人失禁用製品、または女性用衛生製品用）として、あるいは農業用製品（例えば、農業用材料および種子コーティング用）として使用するのに適し得る。
【００１２】
本出願は、同様の部分が同様の番号で参照されてもよい添付の図と併せて考慮される、以下の記載を参照することで最も良く理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１〜３は、ベータ−プロピオラクトンから本明細書に記載のポリマーを生成する例示的プロセスを表している。
【図２】図１〜３は、ベータ−プロピオラクトンから本明細書に記載のポリマーを生成する例示的プロセスを表している。
【図３】図１〜３は、ベータ−プロピオラクトンから本明細書に記載のポリマーを生成する例示的プロセスを表している。
【００１４】
【図４】図４は、酸化エチレンおよび一酸化炭素からベータ−プロピオラクトンを生成する例示的プロセスを表している。
【００１５】
【図５】図５は、ポリ（アクリル酸ナトリウム／アクリル酸）主鎖および主鎖に接続されている複数のポリプロピオラクトン側鎖を含む例示的ポリマーを表している。
【００１６】
【図６】図６は、ポリ（アクリル酸ナトリウム／アクリル酸）主鎖および主鎖に接続されている複数の架橋したポリプロピオラクトン側鎖を含む例示的ポリマーを表している。このようなポリマーの架橋の種類は使用した架橋剤に依存する。
【００１７】
【図７Ａ】図７Ａは、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（アクリルアミド）が架橋剤である例示的架橋ポリマーを表している。
【００１８】
【図７Ｂ】図７Ｂは、炭酸エチレンが架橋剤である例示的架橋ポリマーを表している。
【００１９】
【図７Ｃ】図７Ｃは、アクリル酸アルミニウムが架橋剤である例示的架橋ポリマーを表している。
【００２０】
【図７Ｄ】図７Ｄは、エチレングリコールジグリシジルエーテルが架橋剤である例示的架橋ポリマーを表している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
詳細な説明
以下の記載は、例示的な方法、パラメーターなどを記載している。しかし、このような記載は本開示の範囲の制限を意図するものではなく、代わりに、例示的な実施形態の記載として提供されていることを認識すべきである。
【００２２】
吸収特性を有するポリマーが本明細書に提供される。一部の態様では、このようなポリマーはベータ−プロピオラクトンから生成される。ベータ−プロピオラクトンは酸化エチレンのカルボニル化から生成することができる。酸化エチレンおよび一酸化炭素が再生可能な供給源から得られる場合、本明細書に記載のポリマーはバイオベースのポリマーであることができる。さらに、本明細書に記載のポリマーは生分解性であってもよい。このような超吸収性ポリマーは、おむつ、成人失禁用製品、および女性用衛生製品のために使用することができ、このような製品の性能を維持または改善する。
【００２３】
このような吸収性ポリマーを生成する方法、ならびにこのような吸収性ポリマーの構造および特性が以下にさらに詳細に記載されている。
吸収性ポリマーを生成する方法
【００２４】
一部の態様では、ベータ−プロピオラクトンから生成されるポリマーまたはポリマー組成物が本明細書に提供される。このようなポリマーは、ポリ（アクリル酸ナトリウム／アクリル酸）主鎖および主鎖に接続されている複数のポリプロピオラクトン側鎖を含む。
【００２５】
一部の実施形態では、ポリマー組成物を生成する方法であって、ベータ−プロピオラクトンおよび架橋剤を合わせるステップを含む方法が提供される。ポリマー組成物は架橋ポリマーを含む。
【００２６】
図１に関連して、プロセス１００は、ベータ−プロピオラクトン１０２および架橋剤１０４から架橋ポリマー１１０を生成する例示的プロセスである。生成した架橋ポリマー１１０は、部分的に中和されたポリアクリル酸主鎖および複数のポリプロピオラクトン側鎖、ならびに架橋部分を含み得る。
【００２７】
一部の変形形態では、ポリプロピオラクトン側鎖は独立して、式−（ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ）ｎ−Ｍ＋（式中、
ｎは、１〜１０の整数（両端の値を含む）であり、
Ｍ＋は、アルカリ金属、架橋部分、またはＨ＋である）
の構造を有する。
【００２８】
ポリプロピオラクトン側鎖の長さは、ポリマーの吸収度を変化させ、これに影響を与え得る。
【００２９】
一部の変形形態では、架橋部分はポリプロピオラクトン側鎖のうちの少なくとも一部のカルボキシル末端基を接続する。他の変形形態では、架橋部分は、ポリプロピオラクトン側鎖の少なくとも一部分の中和されたカルボキシレート基を接続する。また他の変形形態では、架橋部分は、部分的に中和されたポリアクリル酸主鎖の少なくとも一部分を接続する。
【００３０】
他の実施形態では、架橋ポリマーを生成する方法であって、ベータ−プロピオラクトン、架橋剤および開始剤を合わせるステップを含む方法が提供される。一部の変形形態では、開始剤はイオン開始剤である。よって、一部の変形形態では、図２に関連して、プロセス２００はベータ−プロピオラクトン２０２、架橋剤２０４、およびイオン開始剤２０６から架橋ポリマー２１０を生成する例示的プロセスである。
【００３１】
他の変形形態では、開始剤はラジカル開始剤である。よって、一部の変形形態では、図３に関連して、プロセス３００はベータ−プロピオラクトン３０２、架橋剤３０４、およびラジカル開始剤３０６から架橋ポリマー３１０を生成する例示的プロセスである。
【００３２】
他の例示的な変形形態では、プロセス１００、２００、または３００は、１種もしくは複数種の追加の試薬および／または１つもしくは複数の追加のステップを含み得ることが一般的に理解されるべきである。例えば、一部の変形形態では、重合反応のために溶媒を使用することができる。他の変形形態では、重合反応は無溶媒で実施される。また他の変形形態では、プロセス１００、２００、または３００は、ポリマーの架橋を増加させることをさらに含み得る。例えば、１つの変形形態では、架橋ポリマー１１０、２１０または３１０は、ポリマーの表面架橋を増加させるために、追加の架橋剤（複数可）と合わせられる。
【００３３】
他の実施形態では、架橋ポリマーを生成する方法であって、低分子量ポリプロピオラクトンをラジカル重合開始剤および架橋剤と反応させるステップを含み、
低分子量ポリプロピオラクトンが、式ＣＨ２＝ＣＨ２−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ）ｎ−Ｍ＋
（式中、ｎは、１〜１０の整数（両端の値を含む）であり、
Ｍ＋は、アルカリ金属、架橋部分、またはＨ＋である）
を有する、方法が提供される。
【００３４】
前述の実施形態の一部の変形形態では、低分子量ポリプロピオラクトンは、ベータ−プロピオラクトンを重合することから得ることができる。
【００３５】
ベータ−プロピオラクトン、架橋剤、および開始剤は以下にさらに詳細に記載されている。
ベータ−プロピオラクトン
【００３６】
ベータ−プロピオラクトンは、当技術分野で公知の任意の適切な方法または技術により生成することができる。例えば、一部の変形形態では、図４に関連して、ベータ−プロピオラクトン４１０は酸化エチレン４０２および一酸化炭素４０４から生成される。酸化エチレンに、カルボニル化触媒および必要に応じて溶媒の存在下、カルボニル化を施す。
【００３７】
よって、一部の態様では、架橋ポリマーを生成する方法であって、酸化エチレンをカルボニル化して、ベータ−プロピオラクトンを生成するステップと、ベータ−プロピオラクトンおよび架橋剤を合わせて、架橋ポリマーを生成するステップとを含む方法が提供される。一部の変形形態では、方法は、酸化エチレン、一酸化炭素、カルボニル化触媒および必要に応じて溶媒を合わせて、ベータ−プロピオラクトンを生成するステップと、ベータ−プロピオラクトンおよび架橋剤を合わせて、架橋ポリマーを生成するステップとを含む。１つの変形形態では、方法は、酸化エチレン、一酸化炭素、カルボニル化触媒および溶媒を合わせて、ベータ−プロピオラクトンを生成するステップと、ベータ−プロピオラクトンおよび架橋剤を合わせて、架橋ポリマーを生成するステップとを含む。
【００３８】
ベータ−プロピオラクトンは、重合前に単離して、本明細書に記載のポリマーを生成することができる。よって、一部の変形形態では、架橋ポリマーを生成する方法であって、酸化エチレンをカルボニル化して、ベータ−プロピオラクトンを生成するステップと、生成されたベータ−プロピオラクトンの少なくとも一部分を単離するステップと、単離されたベータ−プロピオラクトンおよび架橋剤を合わせて、架橋ポリマーを生成するステップとを含む方法が提供される。一部の変形形態では、方法は、酸化エチレン、一酸化炭素、カルボニル化触媒および必要に応じて溶媒を合わせて、ベータ−プロピオラクトンを生成するステップと、生成されたベータ−プロピオラクトンの少なくとも一部分を単離するステップと、単離されたベータ−プロピオラクトンおよび架橋剤を合わせて、架橋ポリマーを生成するステップとを含む。１つの変形形態では、方法は、酸化エチレン、一酸化炭素、カルボニル化触媒および溶媒を合わせて、ベータ−プロピオラクトンを生成するステップと、生成されたベータ−プロピオラクトンの少なくとも一部分を単離するステップと、単離されたベータ−プロピオラクトンおよび架橋剤を合わせて、架橋ポリマーを生成するステップとを含む。
【００３９】
前述の態様の一部の変形形態では、一酸化炭素は気体形態で提供される。前述の態様の他の変形形態では、酸化エチレンは気体形態で提供される。ある特定の変形形態では、気体酸化エチレンは液体形態に変換され、反応器内で溶媒、カルボニル化触媒および気体一酸化炭素と合わせられる。
【００４０】
ベータ−プロピオラクトンを生成するために任意の適切なカルボニル化触媒を使用することができる。例えば、一部の変形形態では、カルボニル化触媒は金属カルボニル化合物を含む。ある特定の変形形態では、カルボニル化触媒は固体支持された金属カルボニル化合物である。適切なカルボニル化触媒は、例えば、ＷＯ２０１０／１１８１２８に記載されている。一部の変形形態では、カルボニル化触媒は［（ＴＰＰ）Ａｌ］［Ｃｏ（ＣＯ）４］、［（ＣｌＴＰＰ）Ａｌ］［Ｃｏ（ＣＯ）４］、［（ＴＰＰ）Ｃｒ］［Ｃｏ（ＣＯ）４］、［（ＣｌＴＰＰ）Ｃｒ］［Ｃｏ（ＣＯ）４］、［（ｓａｌｃｙ）Ｃｒ］［Ｃｏ（ＣＯ）４］、［（ｓａｌｐｈ）Ｃｒ］［Ｃｏ（ＣＯ）４］、または［（ｓａｌｐｈ）Ａｌ］［Ｃｏ（ＣＯ）４］を含む。「ＴＰＰ」は、テトラフェニルポルフィリンを指し、「ＣｌＴＰＰ」はメソ−テトラ（４−クロロフェニル）ポルフィリン）を指し、「ｓａｌｃｙ」は（Ｎ，Ｎ’−ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルサリチリデン）−１，２−ジアミノシクロヘキサン）を指し、「ｓａｌｐｈ」は（Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリデン）−ｏ−フェニレンジアミン）を指すことが一般的に理解されるべきである。
【００４１】
任意の適切な溶媒を使用して、ベータ−プロピオラクトンを生成することができる。一部の変形形態では、溶媒はエーテル溶媒を含む。１つの変形形態では、溶媒はテトラヒドロフランを含む。
【００４２】
１つの変形形態では、方法は、
気体酸化エチレンを準備するステップと、
適切な圧力条件下で気体酸化エチレンを変換して、液体酸化エチレンを生成するステップと、
液体酸化エチレンを溶媒、カルボニル化触媒および気体一酸化炭素と合わせて、ベータ−プロピオラクトンを生成するステップと、
生成されたベータ−プロピオラクトンの少なくとも一部分を単離するステップと、
単離されたベータ−プロピオラクトンおよび架橋剤を合わせて、架橋ポリマーを生成するステップと
を含む。
架橋剤
【００４３】
様々な架橋剤を本明細書に記載の方法で使用することができる。本明細書に記載の架橋剤の任意の組合せもまた使用することができる。
【００４４】
一部の実施形態では、架橋剤は、アクリルアミド化合物、アクリル酸金属塩化合物、有機カーボネート化合物、ジグリシジル化合物、または２個もしくはそれよりも多いビニル基を含むビニル有機化合物を含む。
【００４５】
他の実施形態では、架橋剤はシラン化合物を含む。一実施形態では、シラン化合物は、式Ｙ３ＳｉＲａＮ＋Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｘ−（式中、
Ｙは、加水分解可能な基であり、
Ｒａは、二価の炭化水素基であり、
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３のそれぞれは独立して、
飽和もしくは不飽和の炭化水素基であるか、または
炭素、水素、ならびに酸素、硫黄および窒素からなる群から選択される少なくとも１個のヘテロ原子を含む飽和もしくは不飽和の有機基であり、
Ｘ−は、アニオンである）
の構造を有する。
【００４６】
シラン化合物の一部の変形形態では、Ｒａは、１〜６個の炭素原子を有する二価の炭化水素基である。シラン化合物のある特定の変形形態では、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３のそれぞれは独立して、（ｉ）炭素、水素および酸素、（ｉｉ）炭素、水素、および硫黄、または（ｉｉｉ）または炭素、水素および窒素を含む、飽和または不飽和の有機基である。１つの変形形態では、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３のそれぞれは独立して、（ｉ）炭素、水素および酸素、（ｉｉ）炭素、水素、および硫黄、または（ｉｉｉ）または炭素、水素および窒素からなる、飽和または不飽和の有機基である。
【００４７】
シラン化合物の他の変形形態では、Ｘ−はハロゲン化物、アセテートまたはトシレートである。一部の変形形態では、Ｘ−は塩化物、臭化物、フッ化物またはヨウ化物である。別の変形形態では、Ｘ−はアセテートである。また別の変形形態では、Ｘ−はトシレートである。
【００４８】
他の実施形態では、架橋剤は、ポリマー鎖の中のカルボキシル、カルボキシレート、ビニルまたは他の反応性基と反応して、ポリマー粒子の表面上またはその近くのポリマー鎖を架橋させることができる少なくとも２つの官能基を有する。
【００４９】
一部の変形形態では、架橋剤は、２個またはそれよりも多いビニル基を含む有機化合物である。他の変形形態では、架橋剤は第２族、第３族、または第４族の金属カチオンを含む有機化合物である。また他の変形形態では、架橋剤は有機カーボネートである。また他の変形形態では、架橋剤は、２個またはそれよりも多いグリシジル基を含む有機化合物である。
【００５０】
他の実施形態では、架橋剤はポリオールまたはポリグリシジルエーテルを含む。
【００５１】
さらに他の実施形態では、架橋剤は多糖を含む。
【００５２】
一部の変形形態では、架橋剤は、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、アリルメタクリレート、１，１，１−トリメチロールプロパントリアクリレート（1,1,1-trtimethylpropane  triacrylate）、トリアリルアミン、テトラアリルオキシエタン（tetraallyoxyethane）、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（アクリルアミド）、アクリル酸アルミニウム、炭酸エチレン、またはエチレングリコールジグリシジルエーテルである。１つの変形形態では、架橋剤はＮ，Ｎ’−メチレンビス（アクリルアミド）である。別の変形形態では、架橋剤は炭酸エチレンである。また別の変形形態では、架橋剤はアクリル酸アルミニウムである。また別の変形形態では、架橋剤はエチレングリコールジグリシジルエーテルである。
開始剤
【００５３】
１つの変形形態では、開始剤はイオン開始剤および／またはラジカル開始剤である。本明細書に記載の開始剤の任意の組合せもまた使用し得る。
【００５４】
例えば、図２に関連して、プロセス２００はベータ−プロピオラクトン２０２、架橋剤２０４、およびイオン開始剤２０６から架橋ポリマー２１０を生成する例示的プロセスである。
【００５５】
一部の変形形態では、イオン開始剤はアルカリ金属の塩またはアルカリ土類金属の塩を含む。ある特定の変形形態では、イオン開始剤は、アルカリ金属のカルボン酸塩またはアルカリ土類金属の塩を含む。１つの変形形態では、イオン開始剤はアルカリ金属の塩である。
【００５６】
他の変形形態では、イオン開始剤は、式ＣＨ２＝ＣＨ２ＣＯ２−Ｚ＋（式中、Ｚ＋は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム、第４級アンモニウムカチオン、またはホスホニウムである）の構造を有する。ある特定の変形形態では、イオン開始剤は、式ＣＨ２＝ＣＨ２ＣＯ２−Ｚ＋（式中、Ｚ＋は第４級アンモニウムカチオンである）の構造を有する。１つの変形形態では、第４級アンモニウムカチオンは低級アルキル第４級アンモニウムカチオンである。
【００５７】
他の変形形態では、イオン開始剤はアクリル酸ナトリウムまたはアクリル酸カリウムである。ある特定の変形形態では、イオン開始剤はメタクリレートである。１つの変形形態では、イオン開始剤はメタクリル酸ナトリウムまたはメタクリル酸カリウムである。
【００５８】
他の実施例では、図３に関連して、プロセス３００はベータ−プロピオラクトン３０２、架橋剤３０４、およびラジカル開始剤３０６から架橋ポリマー３１０を生成する例示的プロセスである。
【００５９】
一部の変形形態では、ラジカル開始剤は、過酸化物、パースルフェート、またはアゾ化合物を含む。他の変形形態では、ラジカル開始剤はレドックス開始剤である。ある特定の変形形態では、ラジカル開始剤はヒドロペルオキシドを含む。１つの変形形態では、ラジカル開始剤は過酸化水素を含む。
追加のモノマー化合物
【００６０】
ベータ−プロピオラクトンおよび架橋剤、ならびに必要に応じて開始剤を追加のモノマー化合物とさらに合わせることができる。よって、一部の実施形態では、架橋ポリマーを生成する方法であって、ベータ−プロピオラクトン、架橋剤、必要に応じて開始剤、および追加のモノマー化合物を合わせて、架橋ポリマーを生成するステップを含む方法が提供される。
【００６１】
他の実施形態では、架橋ポリマーを生成する方法であって、低分子量ポリプロピオラクトンをラジカル重合開始剤、架橋剤、および追加のモノマー化合物と反応させるステップを含み、
低分子量ポリプロピオラクトンが式ＣＨ２＝ＣＨ２−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ）ｎ−Ｍ＋
（式中、ｎは、１〜１０の整数（両端の値を含む）であり、
Ｍ＋は、アルカリ金属、架橋部分、またはＨ＋である）
を有する、方法が提供される。
【００６２】
一部の変形形態では、追加のモノマー化合物は、少なくとも１個のビニル基を含む有機化合物である。他の変形形態では、追加のモノマー化合物は必要に応じて置換されているアクリル酸、もしくは炭水化物、またはこれらの任意の組合せである。１つの変形形態では、追加のモノマー化合物はメタクリル酸である。
吸収性ポリマー
【００６３】
一部の態様では、本明細書に記載の方法のいずれかに従って生成されるポリマーが提供される。他の態様では、ポリ（アクリル酸ナトリウム／アクリル酸）主鎖および主鎖に接続されている複数のポリプロピオラクトン側鎖を含むポリマーが提供される。このようなポリマーの例が図５に表されている。
【００６４】
一部の変形形態では、ポリプロピオラクトン側鎖は独立して、式−（ＣＨ２ＣＨ２（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ）ｎ−Ｍ＋（式中、
ｎは、１〜１００の整数（両端の値を含む）であり、
Ｍ＋は、アルカリ金属、架橋部分、またはＨ＋である）
の構造を有する。
【００６５】
前述の態様のある特定の変形形態では、ｎは１〜５０、１〜４０、１〜３０、１〜２０、または１〜１０（両端の値を含む）の整数である。
【００６６】
前述の態様のある特定の変形形態では、Ｍ＋はアルカリ金属である。１つの変形形態では、Ｍ＋はＮａ＋もしくはＫ＋、またはその組合せである。他の変形形態では、Ｍ＋はＨ＋である。また他の変形形態では、Ｍ＋はアルカリ金属、架橋部分である。例えば、Ｍ＋はカチオン形態の本明細書に記載の架橋部分のいずれであってもよい。
【００６７】
一部の変形形態では、本明細書に記載のポリマーは架橋されている。他の態様では、部分的に中和されたポリアクリル酸主鎖および複数のポリプロピオラクトン側鎖、ならびに架橋部分を含むポリマーが提供される。
【００６８】
架橋ポリマーの例が図６に表されている。図６に表されているポリマーにおいて生じる架橋の種類は、このようなポリマーを生成するために使用された架橋剤の種類に依存することになる。例えば、図７Ａ〜７Ｄは、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（アクリルアミド）（図７Ａ）、炭酸エチレン（図７Ｂ）、アクリル酸アルミニウム（図７Ｃ）、およびエチレングリコールジグリシジルエーテル（図７Ｄ）を含む様々な例示的架橋ポリマーを表している。
分子量
【００６９】
分子量（平均分子量を含む）および分子量分布は、当技術分野で公知の任意の適切な方法または技術により決定することができる。
【００７０】
一部の実施形態では、ポリマーは、少なくとも１００万ダルトン、少なくとも１５０万ダルトン、少なくとも２００万ダルトン、少なくとも２５０万ダルトン、もしくは少なくとも３００万ダルトン、または１００万ダルトン〜３００万ダルトンの間、１００万ダルトン〜２００万ダルトンの間、もしくは１００万ダルトン〜１５０万ダルトンの間の数平均分子量を有する。
粒径および粒径分布
【００７１】
粒径（平均粒径を含む）および粒径分布は、当技術分野で公知の任意の適切な方法または技術により決定することができる。
【００７２】
一部の実施形態では、ポリマーは、５０μｍより大きい、５５μｍより大きい、６０μｍより大きい、６５μｍより大きい、７０μｍより大きい、７５μｍより大きい、８０μｍより大きい、８５μｍより大きい、９０μｍより大きい、９５μｍより大きい、もしくは１００μｍより大きい、または５０μｍ〜５００μｍの間、５０μｍ〜４００μｍの間、５０μｍ〜３００μｍの間、５０μｍ〜２００μｍの間、５０μｍ〜１５０μｍの間、１００μｍ〜５００μｍの間、２００μｍ〜５００μｍの間、３００μｍ〜５００μｍの間、もしくは４００μｍ〜５００μｍの間の平均粒径を有する。
【００７３】
他の実施形態では、ポリマーは、５０μｍ〜９００μｍの間、５０μｍ〜８５０μｍの間、５０μｍ〜７００μｍの間、５０μｍ〜６００μｍの間、５０μｍ〜５００μｍの間、５０μｍ〜４００μｍの間、５０μｍ〜３００μｍの間、５０μｍ〜２００μｍの間、５０μｍ〜１５０μｍの間、１００μｍ〜５００μｍの間、２００μｍ〜５００μｍの間、３００μｍ〜５００μｍの間、または４００μｍ〜５００μｍの間の粒径分布を有する。
【００７４】
粒径分布は、５０％、６０％、７０％、８０％または９０％より多くの粒子の分布に基づき記載することができる。一部の変形形態では、ポリマーは、粒子の５０％、６０％、７０％、８０％または９０％より多くが５０μｍ〜９００μｍの間、５０μｍ〜８５０μｍの間、５０μｍ〜７００μｍの間、５０μｍ〜６００μｍの間、５０μｍ〜５００μｍの間、５０μｍ〜４００μｍの間、５０μｍ〜３００μｍの間、５０μｍ〜２００μｍの間、５０μｍ〜１５０μｍの間、１００μｍ〜５００μｍの間、２００μｍ〜５００μｍの間、３００μｍ〜５００μｍの間、または４００μｍ〜５００μｍの間である粒径分布を有する。
【００７５】
一部の態様では、本明細書に記載の方法のいずれかに従って生成されるポリマー組成物が提供される。ポリマー組成物は、本明細書に記載のポリマーのいずれかを含み、残留モノマーおよび抽出物（extractable）をさらに含み得る。
残留モノマー
【００７６】
残留モノマー含有量は、衛生用途で使用される吸着性ポリマーに対して特に有意な重要性を有し得る。例えば、一部の変形形態では、残留モノマー含有量は残留ベータ−プロピオラクトン含有量、もしくは残留アクリル酸含有量、またはその組合せである。残留アクリル酸はベータ−プロピオラクトンから誘導され得る。
【００７７】
本明細書に記載のポリマーの残留モノマー含有量は、当技術分野で公知の任意の適切な方法または技術により決定することができる。例えば、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）は、残留モノマーを定量するために使用することができる。
【００７８】
一部の変形形態では、ポリマー組成物は、１５００ｐｐｍ未満、１０００ｐｐｍ未満、９００ｐｐｍ未満、８００ｐｐｍ未満、７００ｐｐｍ未満、６００ｐｐｍ未満、５００ｐｐｍ未満、４００ｐｐｍ未満、３００ｐｐｍ未満、２００ｐｐｍ未満、または１００ｐｐｍ未満の残留モノマー含有量を有する。
可溶性画分または抽出物の含有量
【００７９】
可溶性画分（ゾル）とは一般的に、例えば、未反応の出発材料および他の残留モノマーを含む、すべての水溶性の種の合計を指す。可溶性画分は、当技術分野で公知の任意の適切な方法または技術の下で決定することができる。ゾル含有量は、水（例えば、蒸留水）中での試料の抽出により測定することができ、ゾルは多くの場合当技術分野で「抽出物」と呼ばれる。
【００８０】
例えば、１つの変形形態では、可溶性画分は、蒸留水中での試料の抽出により測定することができる。ある特定の量の試料を過剰量の水に注ぎ入れ、磁気撹拌で分散させて、平衡膨潤に到達させる。膨張した試料を濾過し、乾燥させる。試料重量の減少から可溶性画分が得られる。例えば、Zohuriaan-Mehr,  M.  J.およびKabiri,  Kourosh、「Superabsorbent  Polymer  Materials:  A  Review」、Iranian  Polymer  Journal、１７巻（６号）、２００８年、４６５頁を参照されたい。
【００８１】
前述の実施形態と組み合わせることができる一部の実施形態では、ポリマー組成物は、ポリマー組成物の２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、１重量％未満の可溶性画分を有する。
【００８２】
ポリマー組成物は、その抽出物含有量に基づいて記載することもできる。抽出物は、例えば、未反応のモノマーおよびポリマーではない他のすべての小分子を含み得る。一部の変形形態では、ポリマー組成物の抽出物含有量は以下の通り表すことができる：
抽出物含有量（重量％）＝抽出物の重量／（出発材料の総重量）
【００８３】
前述の実施形態と組み合わせることができる一部の実施形態では、ポリマー組成物は、ポリマー組成物の２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、１重量％未満の抽出物含有量を有する。
負荷下吸収度（ＡＵＬ）
【００８４】
吸収とは、一般的に、材料が保持することができる液体の量を指す。負荷下吸収度とは、一般的に、加負荷状態で測定される材料の吸収能力を指す。負荷下吸収度は、当技術分野で公知の任意の適切な方法または技術により決定することができる。例えば、１つの変形形態では、負荷下での吸収は、ビュレットと同様の装置内で、不織布上に０．２ｇの所与の吸収性材料を分散させ、シリンダー内で２０ｇ／ｃｍ２の負荷を加え、人工尿を樹脂に３０分間吸収させることにより決定することができる。このような試験は、吸収された人工尿の量を決定することができる。負荷下吸収度を決定するための当技術分野で公知の他の方法を使用することができる。例えば、Zohuriaan-Mehr,  M.  J.およびKabiri,  Kourosh、「Superabsorbent  Polymer  Materials:  A  Review」、Iranian  Polymer  Journal、１７巻（６号）、２００８年、４６３頁を参照されたい。
【００８５】
一部の変形形態では、ポリマーまたはポリマー組成物は、２０ｇ／ｇより大きい、２５ｇ／ｇより大きい、３０ｇ／ｇより大きい、３５ｇ／ｇより大きい、４０ｇ／ｇより大きい、４５ｇ／ｇより大きい、もしくは５０ｇ／ｇより大きい、または１０ｇ／ｇ〜５０ｇ／ｇの間、１０ｇ／ｇ〜４０ｇ／ｇの間、１０ｇ／ｇ〜２５ｇ／ｇの間、２０ｇ／ｇ〜５０ｇ／ｇの間、もしくは２５ｇ／ｇ〜４０ｇ／ｇの間の負荷下吸収度を有する。
【００８６】
他の変形形態では、ポリマーまたはポリマー組成物は、液体と接触させた場合、ポリマーまたはポリマー組成物の乾燥重量の１００倍より大きい、１５０倍より大きい、２００倍より大きい、２５０倍より大きい、３００倍より大きい、４００倍より大きい、または５００倍より大きい量を吸収する。また他の変形形態では、ポリマーまたはポリマー組成物は、液体と接触させた場合、ポリマーまたはポリマー組成物の乾燥重量の１００倍〜４００倍の間、１５０倍〜４００倍の間、または１５０倍〜３００倍の間の量を吸収する。
吸収のスピード
【００８７】
吸収のスピードとは、液体が吸収される速度を指す。このような液体は、例えば、水であってよい。吸収のスピードは、当技術分野で公知の任意の適切な方法または技術により決定することができる。例えば、１つの変形形態では、吸収のスピードは、膨潤動力学的方法（swelling  kinetics  method）により決定することができる。例えば、E.  Southern,  A.G.  Thomas、Trans.  Faraday  Soc.、６３巻、１９１３頁（１９６７年）を参照されたい。
【００８８】
一部の変形形態では、ポリマーまたはポリマー組成物は、１０ｇ／ｇより高い、１５ｇ／ｇより高い、もしくは２０ｇ／ｇより高い、または１０ｇ／ｇ〜５０ｇ／ｇの間、１５ｇ／ｇ〜５０ｇ／ｇの間、１５ｇ／ｇ〜４０ｇ／ｇの間、１５ｇ／ｇ〜３０ｇ／ｇの間、もしくは１５ｇ／ｇ〜２０ｇ／ｇの間の吸収のスピードを有する。前述の実施形態の１つの変形形態では、吸収のスピードは、５分で０．３ｐｓｉで測定されている。
膨潤能
【００８９】
膨潤能は吸収の尺度である。膨潤能はまた、当技術分野で「遠心分離保持能」とも呼ぶことができる。膨潤能は、当技術分野で公知の任意の適切な方法または技術により決定することができる。例えば、Zohuriaan-Mehr,  M.  J.およびKabiri,  Kourosh、「Superabsorbent  Polymer  Materials:  A  Review」、Iranian  Polymer  Journal、１７巻（６号）、２００８年、４６２〜４６３頁を参照されたい。例えば、一部の変形形態では、膨潤能は、ティーバッグ法で決定することができる。ポリマー試料をティーバッグの中に入れることができ、バッグを過剰量の水または生理食塩水中に１時間浸して、平衡膨潤に到達させる。いかなる液体も滴下しなくなるまでバッグをつるすことにより過剰の溶液を除去する。ティーバッグを秤量し（Ｗ１）、膨潤能を以下の方程式（１）に従って計算する。
Ｓｃ＝（Ｗ１−Ｗ０）／Ｗ０  方程式（１）
【００９０】
当技術分野で公知の他の方法もまた膨潤能を測定するために使用することができる。他の変形形態では、膨潤能を測定するために遠心分離法も利用することができる。例えば、０．２ｇ（Ｗ１）のポリマー試料を不織布で作製されたバッグの中に入れる。バッグを１００ｍＬの生理食塩水に３０分間室温で浸す。次いで、バッグを取り出し、次いで過剰の溶液を遠心分離機で除去する。次いで、バッグの重量（Ｗ２）を測定する。同じステップを空のバッグで行い、バッグの重量（Ｗ０）を測定する。次いで、膨潤能を以下の方程式（２）で計算する。
Ｓｃ＝（Ｗ２−Ｗ０−Ｗ１）／Ｗ１  方程式（２）
【００９１】
前述の実施形態と組み合わせることができる一部の実施形態では、ポリマーまたはポリマー組成物は、３０ｇ／ｇより大きい、３５ｇ／ｇより大きい、４０ｇ／ｇより大きい、４５ｇ／ｇより大きい、もしくは５０ｇ／ｇより大きい、または３０ｇ／ｇ〜５０ｇ／ｇの間、３０ｇ／ｇもしくは４０ｇ／ｇの間、もしくは３０ｇ／ｇ〜３５ｇ／ｇの間の膨潤能を有する。
【００９２】
本明細書に記載のポリマーまたはポリマー組成物の任意の特性は、ありとあらゆる特性の組合せが個々に列挙されているかのように組み合わせることができることが一般的に理解されるべきである。例えば、１つの変形形態では、ポリマーまたはポリマー組成物は、（ｉ）１２ｇ／ｇ〜２２ｇ／ｇの間の負荷下吸収度および（ｉｉ）１５ｇ／ｇ〜２０ｇ／ｇの間の吸収のスピードを有する。
バイオ含有量
【００９３】
前述の実施形態の一部の変形形態では、ポリマーまたはポリマー組成物は０％より大きく、１００％未満のバイオ含有量を有する。前述の実施形態のある特定の変形形態では、ポリマーまたはポリマー組成物は、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９６％、少なくとも９７％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、少なくとも９９．５％、少なくとも９９．９％、少なくとも９９．９９％、または１００％のバイオ含有量を有する。
【００９４】
一部の変形形態では、バイオ含有量（「バイオベースの含有量」とも呼ばれる）は以下に基づき決定することができる：
バイオ含有量％またはバイオベースの含有量＝
［バイオ（有機）炭素］／［全（有機）炭素］×１００％
ＡＳＴＭ  Ｄ６８６６（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｂｉｏ−ｂａｓｅｄ  Ｃｏｎｔｅｎｔ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ，Ｌｉｑｕｉｄ，ａｎｄ  Ｇａｓｅｏｕｓ  Ｓａｍｐｌｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｒａｄｉｏｃａｒｂｏｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ（放射性炭素分析を使用した、固体、液体、および気体試料のバイオベースの含有量を測定するための標準試験法））で決定される通りである。
【００９５】
ポリマーまたはポリマー組成物のバイオ含有量は、使用されるベータ−プロピオラクトンのバイオ含有量に基づき、左右され得る。例えば、本明細書に記載の方法の一部の変形形態では、本明細書に記載のポリマーまたはポリマー組成物を生成するために使用されるベータ−プロピオラクトンは、０％より大きく、１００％未満のバイオ含有量を有することができる。本明細書に記載の方法のある特定の変形形態では、本明細書に記載のポリマーまたはポリマー組成物を生成するために使用されるベータ−プロピオラクトンは、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９６％、少なくとも９７％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、少なくとも９９．５％、少なくとも９９．９％、少なくとも９９．９９％、または１００％のバイオ含有量を有することができる。ある特定の変形形態では、再生可能な供給源から誘導されるベータ−プロピオラクトンが使用される。他の変形形態では、使用したベータ−プロピオラクトンの少なくとも一部分は再生可能な供給源から誘導され、ベータ−プロピオラクトンの少なくとも一部分は再生不可能な供給源から誘導される。
【００９６】
ベータ−プロピオラクトンのバイオ含有量は、例えば、使用した酸化エチレンおよび一酸化炭素のバイオ含有量に依存し得る。一部の変形形態では、酸化エチレンと一酸化炭素との両方が、再生可能な供給源から誘導される。
【００９７】
再度図４に関連して、酸化エチレン４０２および一酸化炭素４０４が両方とも再生可能な供給源から得られる場合、ベータ−プロピオラクトン４１０はバイオベースである。このようなバイオベースのベータ−プロピオラクトンが本明細書に記載の方法に従って重合される場合、生成されるポリマーはバイオベースである。例えば、図１〜３に関連して、ベータ−プロピオラクトン１０２、２０２、および３０２が再生可能な供給源から生成される場合、ポリマー１１０、２１０および３１０はそれぞれバイオベースのポリマーである。
生分解性
【００９８】
前述の実施形態の一部の変形形態では、ポリマーまたはポリマー組成物は、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９６％、少なくとも９７％、少なくとも９８％、少なくとも９９％、少なくとも９９．５％、少なくとも９９．９％、少なくとも９９．９９％、または１００％の生分解性を有する。
【００９９】
前述の実施形態の一部の変形形態では、生分解性は、ＡＳＴＭ  Ｄ５３３８−１５（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  Ａｅｒｏｂｉｃ  Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｕｎｄｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  Ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ（高温を取り入れた、制御されたコンポスト条件下でのプラスチック材料の好気的生分解度を求めるための標準試験法））に基づき、定義され、決定される通りである。
吸収性ポリマーの使用
おむつおよび他の衛生製品
【０１００】
他の態様では、本明細書に記載の、または本明細書に記載の方法に従って生成される、ポリマーまたはポリマー組成物を含む吸収性物品もまた本明細書に提供される。
【０１０１】
一部の変形形態では、吸着性物品は、少なくとも１種の無機または有機添加物をさらに含む。適切な無機添加物として、例えば、金属（例えば、アルミニウムまたはスズなど）、ならびに粘土を挙げることができる。このような固体の組込みは、ポリマーまたはポリマー組成物の吸収特性を増強し得る。有機添加物の例として、例えば、可塑剤、例えば、ポリブテン、ポリプロペン、ポリブタジエン、ポリイソブテンおよび／またはポリイソプレンを挙げることができる。
【０１０２】
一部の実施形態では、吸収性物品は、おむつ、成人失禁用製品、または女性用衛生製品である。前述の実施形態の一部の変形形態では、吸収性物品はバイオベースおよび／または生分解性である。
【０１０３】
ある特定の態様では、本明細書に記載の、または本明細書に記載の方法に従って生成される、ポリマーまたはポリマー組成物のいずれかを含む生分解性布が提供される。前述の態様の一部の変形形態では、生分解性布は、少なくとも１種の無機または有機添加物をさらに含む。
農業用の使用
【０１０４】
本明細書に記載の、または本明細書に記載の方法に従って生成される、ポリマーまたはポリマー組成物はまた、農業用の使用にも適し得る。他の態様では、本明細書に記載の、または本明細書に記載の方法に従って生成される、ポリマーまたはポリマー組成物を含む農業用製品が提供される。このような農業用製品は、植物体または種子または作物の植え付けおよび／または生育に使用される材料であってよい。
【０１０５】
例えば、本明細書に記載のポリマーまたはポリマー組成物は、作物のために水を保持する農業用材料として使用することができる。よって、一部の変形形態では、本明細書に記載のポリマーまたはポリマー組成物を含む農業用材料が提供される。ある特定の変形形態では、農業用材料は少なくとも１種の無機または有機添加物をさらに含む。
【０１０６】
他の変形形態では、本明細書に記載のポリマーまたはポリマー組成物でコーティングされた種子が提供される。他の実施形態では、種子を含む種子ミックスであって、種子の少なくとも一部分が本明細書に記載のポリマーまたはポリマー組成物でコーティングされている、種子ミックスが提供される。ポリマーまたはポリマー組成物が生分解する際、水が放出され得る。
【０１０７】
また他の態様では、種子の少なくとも一部分が本明細書に記載のポリマーまたはポリマー組成物でコーティングされている、種子を植え付けるステップを含む方法が提供される。一部の変形形態では、方法は、ポリマーまたはポリマー組成物が生分解して、種子および／または植物体に水を放出する条件下で、植え付けた種子の少なくとも一部分から植物体を生育するステップをさらに含む。
【実施例】
【０１０８】
以下の実施例は例示にすぎず、本開示のいずれの態様も決して限定することを意図しない。
（実施例１）
様々なポリマーの合成および水吸収度の測定
【０１０９】
本実施例は、ベータ−プロピオラクトン（「ｂＰＬ」）からの様々なポリマーの合成を実証している。これらのポリマーの水吸収度を測定し、Ａｌｄｒｉｃｈから購入したアクリル酸から生成された市販の超吸収性ポリマーの水吸収度と比較した。
ポリマー１：ｂＰＬ＋１０ｍｏｌ％のＮａＡｃｒ（架橋剤なし）
【０１１０】
バイアル内に、４．２ｍｍｏｌのアクリル酸ナトリウムおよび４２ｍｍｏｌのｂＰＬを添加し、５０℃に加熱した。すべてのｂＰＬが消費されたことが観察されるまで反応の温度を５０℃で維持した。
ポリマー２：ｂＰＬ＋１０ｍｏｌ％のＮａＡｃｒ＋１ｍｏｌ％の炭酸エチレン
【０１１１】
バイアル内に、４．２ｍｍｏｌのアクリル酸ナトリウム、０．４２ｍｍｏｌのアクリル酸アルミニウムを架橋剤として、および４２ｍｍｏｌのｂＰＬを添加し、５０℃に加熱した。すべてのｂＰＬが消費されたことが観察されるまで反応の温度を５０℃で維持した。
ポリマー３：ｂＰＬ＋１０ｍｏｌ％のＮａＡｃｒ＋１ｍｏｌ％のアクリル酸アルミニウム
【０１１２】
使用した架橋剤がアクリル酸アルミニウムであることを除いて、ポリマー２のプロトコールと同様のプロトコールを使用して、ポリマー３を合成した。
ポリマー４：ｂＰＬ＋１０ｍｏｌ％のＮａＡｃｒ＋１ｍｏｌ％のエチレングリコールジグリシジルエーテル
【０１１３】
使用した架橋剤がエチレングリコールジグリシジルエーテルであることを除いて、ポリマー２のプロトコールと同様のプロトコールを使用して、ポリマー４を合成した。
ポリマー５：ｂＰＬ＋１０ｍｏｌ％のＮａＡｃｒ＋Ｎ，Ｎ−メチレンビス（アクリルアミド）
【０１１４】
使用した架橋剤がＮ，Ｎ−メチレンビス（アクリルアミド）であることを除いて、ポリマー２のプロトコールと同様のプロトコールを使用して、ポリマー５を合成した。
水吸収度
【０１１５】
Ａｌｄｒｉｃｈから購入した超吸収性ポリマー（ＳＡＰ）、および本実施例で合成したポリマーを、Fredric  L.  Buchholz、Journal  of  Chemical  Education、７３巻、６号、５１２頁に記載されているプロトコールに従い、青色デキストランを使用して、水吸収度についてそれぞれ試験した。水吸収度の結果は、以下の表１に要約されている。
【表１】
2019535848.tif 000002
【図１】
2019535848.tif 000003
【図２】
2019535848.tif 000004
【図３】
2019535848.tif 000005
【図４】
2019535848.tif 000006
【図５】
2019535848.tif 000007
【図６】
2019535848.tif 000008
【図７Ａ】
2019535848.tif 000009
【図７Ｂ】
2019535848.tif 000010
【図７Ｃ】
2019535848.tif 000011
【図７Ｄ】
2019535848.tif 000012
【国際調査報告】
2019535848.tif 000013
2019535848.tif 000014