BR112021002909A2

BR112021002909A2 - polímero superabsorvente e método para prepará-lo

Info

Publication number: BR112021002909A2
Application number: BR112021002909-5A
Authority: BR
Inventors: Hyemi NAM; Sang Gi Lee; Yeonsoo Kim; Chang Hun Lee
Original assignee: Lg Chem, Ltd.
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2021-05-11
Also published as: US20210268475A1; JP2021526582A; JP7233661B2; CN112424270A; KR20200089641A; EP3812420B1; CN112424270B; EP3812420A1; KR102457690B1; EP3812420A4

Abstract

POLÍMERO SUPERABSORVENTE E MÉTODO PARA O PREPARO DO MESMO. A presente invenção refere-se a: um polímero superabsorvente com rápida taxa de absorção e cuja elasticidade mantém-se mesmo em condições nas quais é repetidamente pressionado, exibindo assim excelentes características de secura; e um método para prepará-lo.

Description

"POLÍMERO SUPERABSORVENTE E MÉTODO PARA O PREPARO DO MESMO"

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO (a) Campo da Invenção REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDO(S) RELACIONADO(S)

[001] A presente invenção reivindica o benefício do Pedido de Patente Coreano nº 10-2019-0006228, depositado no dia 17 de janeiro de 2019, e do Pedido de Patente Coreano nº 10-2020-0006215, depositado no dia 16 de janeiro de 2020, junto ao Escritório de Propriedade Intelectual Coreano, cujas revelações incorporam- se ao presente documento por referência na íntegra.

[002] A presente invenção refere-se a um polímero superabsorvente e a um método para prepará-lo. (b) Descrição da Técnica Relacionada

[003] Um polímero superabsorvente (SAP) é um material polimérico sintético capaz de absorver umidade em cerca de 500 a cerca de 1.000 vezes seu próprio peso, e cada fabricante o denomina com diferentes nomes tais como SAM (Material Superabsorvente), AGM (Material Absorvente em Gel) ou seus semelhantes. Esses polímeros superabsorventes começaram a ser parcialmente aplicados em produtos sanitários e, hoje, são difundidamente usados no preparo de produtos higiênicos como fraldas infantis ou absorventes íntimos, produtos de solo com retenção de água para jardinagem, materiais para represar a água na engenharia e construção civis, mantas para cultivar mudas, agentes térmicos no campo da distribuição de alimentos, materiais para cataplasma ou seus semelhantes.

[004] Na maioria dos casos, os polímeros superabsorventes são difundidamente usados no campo dos materiais higiênicos, tais como fraldas ou absorventes íntimos. Para essas aplicações, o polímero superabsorvente deve exibir alta absorvência da umidade, e não deve liberar a água absorvida ainda que sob pressão externa, e, além do mais, deve conservar bem o formato ainda que em uma situação na qual o volume expanda-se (intumesça) por causa da absorção de água, e, portanto, exibir excelente permeabilidade a líquido.

[005] Recentemente, na medida em que materiais higiênicos, tais como fraldas ou absorventes íntimos, tornam-se mais e mais finos, os polímeros superabsorventes são necessários para obter um melhor desempenho de absorção. Dentre esses, aprimorar tanto a capacidade de retenção centrífuga quanto a absorvência sob carga, que são propriedades físicas conflitantes, aprimorar a permeabilidade a líquido, e assim por diante, tornam-se uma tarefa importante.

[006] Além disso, é possível que materiais higiênicos, tais como fraldas ou absorventes íntimos, sofram pressão em razão do peso do usuário. Em particular, quando um polímero superabsorvente aplicado a materiais sanitários, tais como fraldas ou absorventes íntimos, absorve líquido e, então, sofre pressão devido ao peso do usuário, podem ocorrer um fenômeno de reumectação, quando parte do líquido absorvido no polímero superabsorvente vaza, e o fenômeno do vazamento de urina.

[007] Por esse motivo, um polímero superabsorvente convencional faz uso de um método para reduzir o grau de reticulação interna e aumentar o grau de reticulação na superfície. Com esse método, contudo, a taxa de absorção aumenta, mas, após o polímero superabsorvente intumescer com o líquido absorvido, o líquido faz-se presente na superfície do polímero superabsorvente, o que causa incômodo ao usuário, erupção cutânea ou seus semelhantes.

[008] Conforme descrito acima, a secura se faz necessária, de modo que nenhum líquido faça-se presente na superfície após o polímero superabsorvente absorver o líquido. Logo, é necessário desenvolver um polímero superabsorvente com excelente secura, ainda que em condições nas quais é repetidamente pressionado, sem prejudicar o desempenho de absorção e a taxa de absorção do mesmo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [Problema Técnico]

[009] Um objetivo da presente invenção consiste em propor um polímero superabsorvente com rápida taxa de absorção e cuja elasticidade mantenha-se mesmo em condições nas quais é repetidamente pressionado, exibindo assim excelentes características de secura; e um método para prepará-lo. [Solução Técnica]

[010] Para cumprir o objetivo acima, de acordo com um aspecto da presente invenção, é proposto um polímero superabsorvente cuja taxa de recuperação calculada pela Equação 1 a seguir é de 85% ou mais: [Equação 1] Taxa de recuperação (%) = Quarto valor de resiliência / Primeiro valor de resiliência * 100 na Equação 1, o primeiro valor de resiliência é um módulo (unidade: Kpa) do polímero superabsorvente que é medido após 2 g de um polímero superabsorvente serem intumescidos em 200 mL de soro fisiológico (NaCl a 0,9% em peso) durante 1 hora sem pressão, carregados em um medidor de DMA (Análise Mecânica Dinâmica), pressionados em temperatura ambiente (25° C) sob 0,72 psi durante 5 minutos e, em seguida, liberados da pressão e reservados durante 10 minutos, e o quarto valor de resiliência é o módulo (unidade: Kpa) do polímero superabsorvente que é medido pela quarta vez após o processo de medir o primeiro valor de resiliência e, então, pressioná-lo novamente para medir o valor de resiliência por mais três vezes da mesma maneira.

[011] De acordo com outro aspecto da presente invenção, é proposto um método para preparar um polímero superabsorvente, o método compreendendo as etapas de: polimerizar uma composição de monômero que inclui um monômero à base de ácido acrílico com grupos ácidos ao menos parcialmente neutralizados, um agente espumante, um agente reticulante interno e um iniciador de polimerização para formar um polímero hidrogel; cortar o polímero hidrogel através de um cortador que contém duas ou mais placas perfuradas dispostas em série; secar, pulverizar e classificar o polímero hidrogel cortado para formar um polímero base; e adicionalmente reticular a superfície do polímero base em pó na presença de um agente reticulante de superfície para formar uma camada reticulada na superfície. [Efeitos Vantajosos]

[012] Conforme descrito acima, de acordo com o polímero superabsorvente da presente invenção e o método de preparado do mesmo, são propostos um polímero superabsorvente com rápida taxa de absorção e cuja elasticidade mantém- se mesmo em condições nas quais é repetidamente pressionado, exibindo assim excelentes características de secura; e um método para prepará-lo.

[013] Logo, o polímero superabsorvente da presente invenção é usado de preferência em materiais higiênicos, como fraldas, e, assim, exibe excelente desempenho.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[014] A FIG. 1 é um diagrama esquemático que ilustra um cortador de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[015] A FIG. 2 é um diagrama esquemático que ilustra um cortador de acordo com a técnica anterior.

[016] A FIG. 3 é um diagrama esquemático que ilustra um cortador de acordo com a técnica anterior.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES

[017] Tendo em vista que diversas modificações podem ser feitas à invenção e que a invenção pode assumir várias formas, exemplos específicos da mesma são ilustrados e serão descritos em detalhes abaixo. Contudo, deve-se ter em mente que não há intenção de limitar a invenção às formas específicas reveladas neste documento, e que a invenção abrange todas as modificações, equivalentes ou alternativas à mesma sem, com isso, divergir do âmbito e da essência técnica da presente revelação.

[018] Conforme usado neste documento, "polímero" ou "polímero superabsorvente" referem-se a um estado no qual um monômero à base de ácido acrílico é polimerizado e abrangem todas as faixas de teor de umidade ou faixas de diâmetro das partículas. Dentre os polímeros, um polímero com um teor de umidade de cerca de 40% em peso ou mais após polimerizado e antes de seco pode ser designado um polímero hidrogel.

[019] Ademais, um "polímero base" ou "polímero base em pó" é submetido à forma em pó secando-se e pulverizando-se o polímero e significa um polímero antes de realizar a etapa de reticulação da superfície descrita mais adiante.

[020] Doravante, descrever-se-ão um polímero superabsorvente e um método para prepará-lo de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[021] Com o intuito de aprimorar o desempenho de absorção de água do polímero superabsorvente, um método para aumentar a área de superfície do polímero superabsorvente encontra-se em estudo. A fim de aumentar a área de superfície do polímero superabsorvente, um método de usar um agente espumante durante a polimerização de monômeros de ácido acrílico é conhecido, mas o uso em excesso do agente espumante resulta na redução da resistência e densidade em gel dos polímeros superabsorventes, o que pode causar problemas para a distribuição e armazenamento. Em outro caso, existe um método para reduzir o tamanho das partículas pela pulverização grosseira do polímero hidrogel, mas, quando força de cisalhamento excessiva é aplicada durante a pulverização grosseira, há os problemas de que as propriedades físicas do polímero superabsorvente deterioram- se ou o processo de pulverização grosseira é difícil.

[022] Logo, os presentes inventores descobriram que a resistência em gel do polímero hidrogel pode ser mantida e, a taxa de absorção, aprimorada ajustando-se o processo da etapa de pulverização grosseira após a polimerização da resina de polímero hidrogel, chegando assim à presente invenção.

[023] O polímero superabsorvente de acordo com um aspecto da presente invenção é caracterizado pelo fato de que a taxa de recuperação do mesmo, calculada pela Equação 1 a seguir, é de 85% ou mais: [Equação 1] Taxa de recuperação (%) = Quarto valor de resiliência / Primeiro valor de resiliência * 100 na Equação 1, o primeiro valor de resiliência é um módulo (unidade: Kpa) do polímero superabsorvente que é medido após 2 g de um polímero superabsorvente serem intumescidos em 200 mL de soro fisiológico (NaCL a 0,9% em peso) durante 1 hora sem pressão, carregados em um medidor de DMA (Análise Mecânica Dinâmica), pressionados em temperatura ambiente (25° C) sob 0,72 psi durante 5 minutos e, então, liberados da pressão e reservados durante 10 minutos, e o quarto valor de resiliência é o módulo (unidade: Kpa) do polímero superabsorvente que é medido pela quarta vez após o processo de medir o primeiro valor de resiliência e, então, pressioná-lo novamente para medir o valor de resiliência por mais três vezes da mesma maneira.

[024] A taxa de recuperação leva em conta o ambiente de uso no qual exerce-se pressão em resposta a várias mudanças de postura, tal como quando o usuário levanta-se, fica de pé ou deita-se quando um produto, tal como uma fralda contendo um polímero superabsorvente, está sendo usado, e é dada numericamente, sendo o grau de recuperação da elasticidade do polímero superabsorvente avaliado quantitativamente no referido ambiente pressionado.

[025] Quanto mais alta a taxa de recuperação, mais a elasticidade do polímero superabsorvente mantém-se ainda que em condições nas quais é repetidamente pressionado. No polímero superabsorvente preparado de acordo com o método de preparo da presente invenção, a taxa de recuperação do polímero superabsorvente calculada pela Equação 1 pode ser de 85% ou mais, 88% ou mais, ou 90% ou mais. Quanto mais próxima de 100% é a taxa de recuperação, melhor. A taxa de recuperação pode ser, por exemplo, de 100% ou menos, ou de 98% ou menos, ou de 95% ou menos.

[026] Ademais, o polímero superabsorvente da presente invenção possui um primeiro valor de resiliência de 90 Kpa ou mais, ou 92 Kpa ou mais, ou 93 Kpa ou mais, e de 100 Kpa ou menos, ou 99 Kpa ou menos, ou 98 Kpa ou menos, que pode exibir um alto módulo de elasticidade inicial.

[027] Ademais, o polímero superabsorvente conforme descrito acima pode ter uma taxa de absorção (vórtice) de 40 segundos ou menos, conforme medida de acordo com o método de medição de vórtice. A taxa de absorção refere-se ao tempo durante o qual o vórtice do líquido desaparece por causa da rápida absorção quando o polímero superabsorvente é adicionado a uma solução de soro fisiológico e agitado. Isso representa a capacidade de rápida absorção do polímero superabsorvente. O método de medição de vórtice concreto será adicionalmente especificado nas modalidades a seguir. A taxa de absorção do polímero superabsorvente pode ser de 40 segundos ou menos, ou 35 segundos ou menos, ou 30 segundos ou menos, ou 27 segundos ou menos, ou 25 segundos ou menos, e de

10 segundos ou mais, ou 15 segundos ou mais, ou 20 segundos ou mais.

[028] O polímero superabsorvente pode incluir um polímero base contendo um polímero reticulado de um monômero à base de ácido acrílico com grupos ácidos ao menos parcialmente neutralizados e um agente reticulante interno; e uma camada reitculada na superfície formada sobre o polímero base ao adicionalmente reticular a superfície do polímero base na presença de um agente reticulante de superfície.

[029] O polímero superabsorvente da presente invenção conforme descrito acima pode ser preparado de acordo com um método de preparo descrito mais adiante, sem limitação ao mesmo.

[030] O método para preparar um polímero superabsorvente de acordo com outro aspecto da presente invenção inclui as etapas de: polimerizar uma composição de monômero que inclui um monômero à base de ácido acrílico com grupos ácidos ao menos parcialmente neutralizados, um agente espumante, um agente reticulante interno e um iniciador de polimerização para formar um polímero hidrogel; cortar o polímero hidrogel através de um cortador que contém duas ou mais placas perfuradas dispostas em série; secar, pulverizar e classificar o polímero hidrogel cortado para formar um polímero base; e adicionalmente reticular a superfície do polímero base em pó na presença de um agente reticulante de superfície para formar uma camada reticulada na superfície.

[031] No método para preparar um polímero superabsorvente de acordo com a presente invenção, como o corte é feito atravessando um cortador que contém duas ou mais placas perfuradas dispostas em série na etapa de pulverizar grosseiramente o polímero hidrogel após a polimerização, a pulverização grosseira é realizada com eficácia sem exercer força de cisalhamento excessiva, de tal modo que a resistência em gel do polímero hidrogel é mantida e, a taxa de absorção, aprimorada.

[032] Convencionalmente, a fim de manter a resistência em gel de um polímero hidrogel, foi revelada uma técnica para realizar a pulverização a um tamanho menor do que o tamanho das partículas tipicamente obtido quando elas são pulverizadas grosseiramente usando ao menos um de um agente espumante ou um tensoativo durante a polimerização, de tal modo que o diâmetro médio das partículas seja de 1,0 mm a 2,00.

[033] No entanto, o método acima é um método para formar poros somente por espumação química. Assim sendo, as partículas do polímero superabsorvente contendo poros formados somente por espumação química têm o problema de que a resistência das partículas após a secagem é debilitada e as partículas racham-se com facilidade, e existe a desvantagem de que a resiliência não é boa. Em contrapartida, o método de preparo da presente invenção soluciona os problemas supramencionados ao cortar usando um cortador que contém duas ou mais placas perfuradas dispostas em série.

[034] Por outro lado, o método de preparo da presente invenção não elimina o uso de um agente espumante ou tensoativo durante a polimerização do polímero hidrogel, e um tensoativo adicional pode ser usado durante a polimerização do polímero em gel funcional ao mesmo tempo em que executa-se o procedimento de corte em dois estágios com uma pequena quantidade de agente espumante.

[035] Doravante, descrever-se-á o método de preparo em detalhes para cada etapa.

[036] Em primeiro lugar, o monômero à base de ácido acrílico que constitui o polímero hidrogel pode ser qualquer monômero tipicamente usado para preparar um polímero superabsorvente. Em um exemplo não exaustivo, o monômero à base de ácido acrílico pode ser um composto representado pela Fórmula Química 1 a seguir: [Fórmula Química 1] R1-COOM1 na Fórmula Química 1, R1 é um grupo alquila com 2 a 5 átomos de carbono contendo uma ligação insaturada, e M1 é um átomo de hidrogênio, um metal monovalente ou bivalente, um grupo amônio ou um sal de amina orgânico.

[037] De preferência, o monômero à base de ácido acrílico pode ser um ou mais selecionados dentre o grupo composto por ácido acrílico, ácido metacrílico e sais de metal monovalente ou bivalente, sais de amônio e sais de amina orgânica desses ácidos.

[038] Aqui, o monômero à base de ácido acrílico pode ser aqueles com grupos ácidos ao menos parcialmente neutralizados. De preferência, aqueles nos quais o monômero à base de ácido acrílico é parcialmente neutralizado com uma substância básica, tal como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de amônio ou seus semelhantes, podem ser usados. Nesse caso, o grau de neutralização do monômero à base de ácido acrílico pode ser de cerca de 40% a cerca de 95% em mols, ou de cerca de 40% a cerca de 80% em mols, ou de cerca de 45% a cerca de 75% em mols. A faixa do grau de neutralização pode variar dependendo das propriedades físicas finais. No entanto, um grau de neutralização excessivamente alto faz com que os monômeros neutralizados precipitem-se, e, portanto, a polimerização pode não ocorrer prontamente, ao passo que um grau de neutralização excessivamente baixo não só deteriora em grande medida a absorvência do polímero como também dota o mesmo de propriedades difíceis de manejar, como uma borracha elástica.

[039] Além disso, a concentração do monômero de ácido acrílico na composição de monômero pode ser adequadamente ajustada levando em conta o tempo de polimerização e as condições de reação, e, de preferência, a concentração pode ser de 20% a 90% em peso, ou de 40% a 65% em peso. Essa faixa de concentração pode ser vantajosa para usar o fenômeno do efeito de gel que ocorre na reação de polimerização de uma solução aquosa em alta concentração para eliminar a necessidade de remover o monômero não reagido após a polimerização e também para aprimorar a eficácia de pulverização no processo de pulverização do polímero descrito abaixo. No entanto, se a concentração do polímero for baixa demais, o rendimento do polímero superabsorvente torna-se baixo. De modo oposto, se a concentração do monômero for alta demais, ocorre o problema processual de que uma parte dos monômeros precipita-se, ou a eficácia de pulverização diminui quando da pulverização do polímero hidrogel polimerizado, e as propriedades físicas do polímero superabsorvente podem debilitar-se.

[040] Como agente reticulante interno, pode-se utilizar qualquer composto contanto que permita a introdução de uma ligação reticulada quando da polimerização do monômero de ácido acrílico. Exemplos não exaustivos do agente reticulante interno podem incluir agentes reticulantes multifuncionais, tais como N,N'- metilenobisacrilamida, tri(met)acrilato de trimetilolpropano, di(met)acrilato de etileno glicol, (met)acrilato de polietileno glicol, di(met)acrilato de propileno glicol, (met)acrilato de polipropileno glicol, di(met)acrilato de butanodiol, di(met)acrilato de butileno glicol, di(met)acrilato de dietileno glicol, di(met)acrilato de hexanodiol, di(met)acrilato de trietileno glicol, di(met)acrilato de tripropileno glicol, di(met)acrilato de tetraetileno glicol, pentacrilato de dipentaeritritol, tri(met)acrilato de glicerina, tetra-acrilato de pentaeritritol, triarilamina, éter diglicidílico de etileno glicol, propileno glicol, glicerina, ou carbonato de etileno, que podem ser usados à parte ou em combinação de dois ou mais dos mesmos, mas sem limitação a esses.

[041] Esse agente reticulante interno pode ser adicionado a uma concentração de cerca de 0,001% a 1% em peso com base na composição de monômero. Ou seja, quando a concentração do agente reticulante interno é baixa demais, a taxa de absorção do polímero diminui e a resistência em gel enfraquece, o que não é preferível. Inversamente, quando a concentração do agente reticulante interno é alta demais, a capacidade de absorção do polímero diminui, o que pode ser indesejável como absorvente.

[042] Como iniciador de polimerização, um iniciador de polimerização comumente usado no preparo de um polímero superabsorvente pode ser incluído. Em um exemplo não exaustivo, o iniciador de polimerização pode ser um iniciador de polimerização térmica ou um iniciador de fotopolimerização etc., dependendo do método de polimerização. Em particular, um iniciador de polimerização térmica pode ser usado. No entanto, mesmo nos casos de uso do método de fotopolimerização, certa quantidade de calor é gerada pela radiação ultravioleta, ou seus semelhantes. Ademais, certa quantidade de calor pode ser gerada com o avanço da reação de polimerização exotérmica. Logo, o iniciador de polimerização térmica pode ser adicionalmente incluído.

[043] Como iniciador de polimerização térmica, um ou mais compostos selecionados dentre o grupo composto por um iniciador à base de persulfato, um iniciador à base de azo, peróxido de hidrogênio e ácido ascórbico podem ser usados. Exemplos específicos do iniciador à base de persulfato podem incluir persulfato de sódio (Na2S2O8), persulfato de potássio (K2S2O8), persulfato de amônio (NH4)2S2O8), e seus semelhantes. Além disso, exemplos do iniciador à base de azo podem incluir 2,2-azobis-(2-amidinopropano)dicloridrato, dicloridrato de 2,2-azobis- (N,N-dimetileno)isobutiramidina, 2-(carbamoilazo)isobutilonitrila, 2,2-azobis[2-(2- imidazolin-2-il)propano]dicloridrato, 4,4-azobis-(ácido 4-cianovalérico), e seus semelhantes. Vários outros iniciadores de polimerização térmica são revelados em "Principle of Polymerization", escrito por Odian, (Wiley, 1981), p. 203, que incorpora- se ao presente documento por referência.

[044] O iniciador de fotopolimerização pode ser, por exemplo, um ou mais compostos selecionados dentre o grupo composto por éter de benzoína, dialquil acetofenona, hidroxil alquilcetona, glioxilato de fenila, benzil dimetil cetal, acil fosfina e α-aminocetona. Como exemplo específico de acil fosfina, a Lucirina TPO, a saber óxido de 2,4,6-trimetil-benzoil-trimetil fosfina, disponível na praça, pode ser usada. Vários outros iniciadores de fotopolimerização são revelados em "UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Applications", escrito por Reinhold Schwalm (Elsevier, 2007), p. 115, que incorpora-se ao presente documento por referência.

[045] Esse iniciador de polimerização pode ser adicionado a uma concentração de cerca de 0,001% a 1% em peso em relação à composição de monômero. Em outras palavras, se a concentração do iniciador de polimerização for baixa demais, a taxa de polimerização torna-se baixa e uma grande quantidade de monômeros residuais pode ser extraída do produto final, o que não é preferível. Inversamente, se a concentração do iniciador de polimerização for alta demais, uma cadeia polimérica que constitui uma rede pode tornar-se curta, e, assim, as propriedades físicas do polímero podem degradar-se, tal como aumento no teor de componentes solúveis em água e redução na absorvência sob pressão, o que não é preferível.

[046] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a composição de monômero inclui um agente espumante.

[047] O agente espumante atua para causar a espumação durante a polimerização de modo produzir poros no polímero hidrogel, aumentando assim a área de superfície. Como agente espumante, um carbonato pode ser usado. Em um exemplo, bicarbonato de sódio, carbonato de sódio, bicarbonato de potássio, carbonato de potássio, bicarbonato de cálcio, carbonato de cálcio, bicarbonato de magnésio ou carbonato de magnésio podem ser usados.

[048] O agente espumante é usado de preferência em uma quantidade de 500 ppmw ou menos com base no peso do monômero de ácido acrílico. Quanto menor a quantidade do agente espumante usado, melhor a resistência em gel.

Quando a quantidade do agente espumante usado é superior a 500 ppmw, a resistência em gel pode ser enfraquecida, de modo que é preferível usá-lo a 500 ppmw ou menos. Por exemplo, o agente espumante pode ser usado em uma quantidade de 450 ppmw ou menos, ou 400 ppmw ou menos, ou 350 ppmw ou menos, ou 300 ppmw ou menos. O limite inferior da quantidade do agente espumante usado não é particularmente limitado, mas, para uma espumação eficaz, por exemplo, ele pode ser usado em uma quantidade de 10 ppmw ou mais, 50 ppmw ou mais, ou 100 ppmw ou mais.

[049] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a composição de monômero pode conter ainda um tensoativo a fim de desenvolver a estrutura porosa do polímero superabsorvente e aprimorar ainda mais a taxa de absorção. Como o tensoativo supramencionado, um tensoativo aniônico ou um tensoativo não iônico podem ser usados.

[050] Exemplos desses tensoativos aniônicos podem ser um ou mais selecionados dentre o grupo composto por dodecil sulfato de sódio, lauril sulfato de amônio, lauril éter sulfato de sódio, dioctil sulfossuccinato de sódio, sulfonato de perfluoroctano, sulfonato de perfluorbutano, fosfato de éter alquil-arílico, fosfato de éter alquílico, miristil éter sulfato de sódio e sal de carboxilato.

[051] Exemplos dos tensoativos não iônicos podem ser um ou mais selecionados dentre o grupo composto por éster de ácido graxo, trioleato de sorbitano, mono-oleato de sorbitano polietoxilado (nome do produto: TWEEN 80), mono-oleato de sorbitano (nome do produto: SPAN 80) e éster de açúcar (nome do produto: S-570).

[052] Quando a composição de monômero inclui ainda um tensoativo, a quantidade de uso total do tensoativo contendo o tensoativo aniônico e o tensoativo não iônico pode ser a uma concentração de 100 ppmw ou menos com base no peso total do monômero de ácido acrílico. Mais especificamente, ela pode ser a uma concentração de 100 ppmw ou menos, ou 70 ppmw ou menos, e de 1 ppmw ou mais, ou 5 ppmw ou mais, ou 10 ppmw ou mais, ou 20 ppmw ou mais, ou 30 ppmw ou mais. Quando a concentração do tensoativo é superior a 100 ppmw, as outras propriedades físicas do polímero superabsorvente, tais como absorvência sob carga, resistência em gel ou tensão de superfície, podem ser reduzidas, e, quando a concentração do tensoativo é baixa demais, o efeito de aumentar a taxa de absorção graças à adição do tensoativo pode ser insuficiente.

[053] Por outro lado, no método para preparar um polímero superabsorvente de acordo com a presente invenção, como a resistência em gel mantém-se sem o exercício de força de cisalhamento excessiva ao cortar o polímero hidrogel usando um cortador que inclui duas ou mais placas perfuradas dispostas em série, é possível obter uma taxa de absorção aprimorada e, ao mesmo tempo, compensar-se as desvantagens causadas pelo uso do tensoativo, tais como redução na tensão de superfície, ao incluir somente uma pequena quantidade de 100 ppmw ou menos ainda que o tensoativo não seja incluído ou incluído.

[054] Além disso, a composição de monômero pode conter ainda aditivos tais como um espessante, um plastificante, um estabilizante conservante e um antioxidante, se necessário.

[055] Em aditamento, a composição de monômero pode ser preparada na forma de uma solução na qual os materiais brutos, tais como os monômeros supramencionados, são dissolvidos em um solvente. Nesse caso, como solvente útil, qualquer solvente pode ser usado sem limitações quanto à sua constituição, contanto que seja capaz de dissolver os materiais brutos acima. Exemplos de solvente que podem ser usados incluem água, etanol, etileno glicol, dietileno glicol, trietileno glicol, 1,4-butanodiol, propileno glicol, éter monobutílico de etileno glicol, éter monometílico de propileno glicol, acetato de éter monometílico de propileno glicol, metil etil cetona, acetona, metil amil cetona, ciclohexanona, ciclopentanona,

éter monometílico de dietileno glicol, éter etílico de dietileno glicol, tolueno, xileno, butirolactona, carbitol, acetato de metil cellosolve, N,N-dimetilacetamida, ou uma mistura desses.

[056] A formação do polímero hidrogel através da polimerização da composição de monômero pode se dar por um método de polimerização convencional, não sendo o processo particularmente limitado. Em um exemplo não exaustivo, o processo de polimerização pode ser classificado em linhas gerais como polimerização térmica ou fotopolimetização, a depender da fonte de energia da polimerização. A polimerização térmica pode ser realizada em um reator, tal como um amassador equipado com fusos agitadores, e a fotopolimerização pode ser realizada em um reator equipado com uma correia transportadora móvel.

[057] Em um exemplo, a composição de monômero é injetada em um reator, tal como um amassador equipado com os fusos agitadores, e a polimerização térmica é realizada alimentando ar quente a ele ou aquecendo o reator para obter assim o polímero hidrogel. Nesse caso, o polímero hidrogel, que é descarregado da saída do reator de acordo com o tipo de fusos agitadores equipados no reator, pode ser obtido na forma de uma partícula com vários milímetros a vários centímetros. Mais especificamente, o polímero hidrogel resultante pode ser obtido em várias formas de acordo com a concentração da composição de monômero injetada nele, a velocidade de injeção, ou seus semelhantes, e pode-se obter um polímero hidrogel com um tamanho das partículas (média em peso) de 2 a 50 mm por via de regra.

[058] Em outro exemplo, quando a fotopolimerização da composição de monômero é realizada em um reator equipado com uma correia transportadora móvel, o polímero hidrogel pode ser obtido na forma de uma manta. Nesse caso, a espessura da manta varia de acordo com a concentração da composição de monômero injetada e a velocidade de injeção. Tipicamente, a manta é controlada de preferência para que tenha uma espessura de 0,5 cm a 5 cm para polimerizar de maneira uniforme toda a manta e também garantir a velocidade de produção.

[059] Nesse caso, o polímero hidrogel obtido pelo método supramencionado pode ter um teor de água de 40% a 80% em peso. Entretanto, o "teor de água", conforme usado neste documento, significa o peso ocupado pela umidade em relação à quantidade total do polímero hidrogel, que pode ser o valor obtido subtraindo-se o peso do polímero seco do peso do polímero hidrogel. Mais especificamente, o teor de água é definido como um valor calculado medindo-se a perda de peso em virtude da evaporação de água no polímero durante o processo de secagem, que constitui em aumentar a temperatura do polímero por aquecimento infravermelho. Nessa altura, o teor de água é medido sob as condições de secagem determinadas a seguir: aumenta-se a temperatura de secagem da temperatura ambiente para cerca de 180° C e, em seguida, mantém-se essa temperatura a 180° C, e o tempo de secagem total é definido como de 20 minutos, incluindo 5 minutos para a etapa de elevação da temperatura.

[060] A seguir, realiza-se a etapa de cortar o polímero hidrogel através de um cortador que inclui duas ou mais placas perfuradas dispostas em série.

[061] Um cortador é um dispositivo que realiza a pulverização por um método no qual um objeto, ou seja, um polímero hidrogel, é carregado em uma entrada e forçado através de uma placa perfurada na qual foram perfurados vários orifícios com dimensões predeterminadas. Nessa altura, a extrusora usada para impelir o polímero hidrogel pode ser uma extrusora de parafuso simples ou uma extrusora de múltiplos parafusos.

[062] Quando a pulverização grosseira é realizada impelindo-se o polímero hidrogel a uma placa perfurada, conforme descrito acima, exerce-se certa pressão contra o polímero hidrogel. Como a resistência em gel e morfologia originais do polímero hidrogel são deformadas por essa pressão, as propriedades físicas do polímero após realizar a etapa de pulverização grosseira mudam.

[063] Ou seja, pela estrutura e princípio operacional do cortador, o polímero superabsorvente é pressionado contra a extremidade dianteira da placa perfurada, e a pressão é liberada à medida que o polímero superabsorvente, ou seja, hidrogel, atravessa a placa perfurada e expande-se. Como a resistência em gel e a morfologia do polímero hidrogel são deformadas durante o processo de compressão e expansão, as propriedades físicas do mesmo após realizar a etapa de pulverização grosseira mudam.

[064] Tendo isso em vista, há conhecimento de um método para controlar as propriedades físicas de um polímero hidrogel ajustando-se o diâmetro ou a morfologia dos orifícios na placa perfurada ou executando-se uma etapa de pulverização grosseira usando vários cortadores. No entanto, há um limite para aprimorar as propriedades físicas do polímero hidrogel até mesmo pelo método acima.

[065] No método de preparo da presente invenção, descobriu-se que, ao conectar as placas perfuradas em série em um cortador, realiza-se o corte contínuo e, ao mesmo tempo, encurta-se o período de pressionamento e expansão do polímero hidrogel na etapa de corte, com o quê a redução da resistência em gel é baixa, a elasticidade é excelente e a taxa de absorção é mantida, de tal modo que o polímero superabsorvente exibe propriedades físicas otimizadas.

[066] Ou seja, de acordo com o método para produzir um polímero superabsorvente da presente invenção, o processo no qual o polímero hidrogel é pulverizado grosseiramente através da primeira placa perfurada é repetido forçando- o e pulverizado-o grosseiramente através da placa perfurada seguinte de maneira contínua, com o quê obtém-se um polímero superabsorvente com resiliência e módulo de recuperação diferentes em relação às partículas de polímero superabsorvente submetidas a um processo de corte convencional.

[067] A FIG. 1 é uma vista esquemática que ilustra um cortador de acordo com uma modalidade da presente invenção, e a FIG. 2 é uma vista esquemática que ilustra um cortador de acordo com a técnica anterior.

[068] Com referência à FIG. 1, o cortador usado no método de preparo da presente invenção inclui duas ou mais placas perfuradas 10a, 10b e 10c, e as duas ou mais placas perfuradas conectam-se em série. Mais especificamente, o polímero hidrogel é carregado no cortador através de uma entrada 20 e é pulverizado grosseiramente enquanto é forçado para fora da primeira placa perfurada 10a por um parafuso. O polímero hidrogel que atravessou a primeira placa perfurada 10a é, em segundo lugar, pulverizado grosseiramente enquanto é forçado continuamente para fora da segunda placa perfurada 10b. O polímero hidrogel que atravessou a segunda placa perfurada 10b enfim atravessa a última placa perfurada 10c e é descarregado para o exterior do cortador.

[069] Por um lado, a FIG. 1 ilustra que o cortador contém três placas perfuradas, mas a presente invenção não se limita a tanto, e pode incluir diversos números de placas perfuradas, tal como duas ou mais, por exemplo, 2 a 5, ou 2 a 4, ou 2 a 3.

[070] De acordo com uma modalidade da presente invenção, quando a placa perfurada mais próxima da entrada é a primeira placa e as seguintes designadas em sequência, é desejável que o diâmetro médio dos orifícios das placas perfuradas diminua à medida que elas se afastam da entrada. Por exemplo, o diâmetro médio dos orifícios da primeira placa perfurada pode ser de 16 a 18 mm, e o diâmetro médio dos orifícios da segunda placa perfurada pode ser menor do que isso, podendo ser de 12 a 14 mm. Além disso, o diâmetro médio dos orifícios da última placa perfurada para descarregar o polímero hidrogel ao exterior pode ser de 8 a 10 mm, mas a presente invenção não se limita a isso.

[071] Em contrapartida, com referência à FIG. 2, que ilustra um cortador convencional, o polímero hidrogel carregado no cortador através da entrada 20 atravessa a placa perfurada 10a só uma vez e é descarregado ao exterior do cortador, e a etapa seguinte é realizada.

[072] Com referência à Figura 3, que ilustra outro cortador convencional, há um método para conectar dois ou mais cortadores em vários estágios. Nesse caso, o polímero hidrogel descarregado através da placa perfurada 10a do primeiro cortador é recarregado na entrada 40 do segundo cortador e descarregado ao exterior do mesmo.

[073] Conforme descrito acima, quando o polímero hidrogel é pulverizado grosseiramente atravessando duas ou mais placas perfuradas uma após a outra, de acordo com o método de preparo da presente invenção, graças ao corte contínuo, é possível formar poros com um tamanho menor, por exemplo, poros com um diâmetro de 100 μm ou menos, do que na etapa de pulverização grosseira convencional em que utiliza-se só uma placa perfurada para o corte. Além disso, ao usar dois cortadores em dois estágios, conforme ilustra a FIG. 3, como leva tempo para passar do primeiro estágio para o segundo, há o problema de que a formação dos poros não é realizada com eficiência, e a taxa de absorção diminui. Logo, o método de corte da presente invenção, usando um cortador no qual duas ou mais placas perfuradas são incluídas continuamente no cortador como na presente invenção, pode ser mais vantajoso.

[074] De acordo com uma modalidade da presente invenção, na etapa de corte, o polímero hidrogel pode ser cortado adicionando-se ainda um copolímero à base de ácido policarboxílico.

[075] O copolímero à base de ácido policarboxílico leva à pulverização uniforme do polímero ao reduzir a carga sobre o cortador graças à ação lubrificante, e é possível suprimir a formação de componentes solúveis em água durante a pulverização. Com isso, é possível preparar um polímero superabsorvente com características de alta absorvência sob pressão junto com uma taxa de absorção rápida.

[076] Em um exemplo, é vantajoso, em termos de obter o efeito descrito acima, que um copolímero aleatório derivado de monômeros hidrófilos, tais como monômeros à base de éster de ácido alcóxi polialquileno glicol mono(met)acrílico (representados por monometacrilato de metóxi polietileno glicol (MPEGMAA)) e monômeros à base de éster de ácido (met)acrílico (representados por ácido acrílico, ácido (met)acrílico etc.), seja usado como o copolímero à base de ácido policarboxílico.

[077] E, para melhor obter o efeito graças à adição do copolímero à base de ácido policarboxílico, é preferível que o copolímero à base de ácido policarboxílico tenha um peso molecular médio em peso de 500 a 1.000.000 g/mol. Mais preferivelmente, o peso molecular médio em peso é de 1.000 a 500.000 g/mol,

10.000 a 100.000 g/mol, 20.000 a 90.000 g/mol, 30.000 a 80.000 g/mol, ou 40.000 a

70.000 g/mol.

[078] Além disso, o teor do copolímero à base de ácido policarboxílico pode ser apropriadamente controlado de acordo com o tipo do polímero, condições de reação, e seus semelhantes. De preferência, o copolímero à base de ácido policarboxílico pode ser misturado em uma quantidade de 0,001 a 5 partes em peso com base em 100 partes em peso do polímero hidrogel. Se o teor do copolímero à base de ácido policarboxílico torna-se baixo demais, o efeito acima, necessário na presente invenção, pode não ser suficientemente obtido. De modo oposto, o uso excessivo do copolímero à base de ácido policarboxílico pode deteriorar a função do polímero superabsorvente, resultando assim em uma redução nas propriedades de absorção ou uma redução na tensão de superfície e uma redução na flutuabilidade em pó, o que não é preferível.

[079] A seguir, o polímero hidrogel cortado é seco, pulverizado e classificado para formar um polímero base.

[080] A temperatura de secagem pode ser de 50° a 250° C. Quando a temperatura de secagem é inferior a 50° C, é provável que o tempo de secagem torne-se longo demais e as propriedades físicas do polímero superabsorvente enfim formado deteriorem-se. Quando a temperatura de secagem for superior a 250° C, só a superfície do polímero é excessivamente seca, e, portanto, pode-se gerar um pó fino e as propriedades físicas do polímero superabsorvente enfim formado se deteriorarem. A secagem pode ser realizada mais preferivelmente a uma temperatura de 150° C a 200° C, e, ainda mais preferivelmente, a uma temperatura de 160° C a 190° C. Por outro lado, o tempo de secagem pode ser de 20 minutos a 15 horas, levando-se em consideração a eficiência do processo e seus semelhantes, mas não se limita a isso.

[081] Na etapa de secagem, qualquer método de secagem pode ser selecionado e usado sem limitação à constituição caso seja um método comumente usado na técnica relevante. Mais especificamente, a etapa de secagem pode ser realizada por um método tal como por alimentação de ar quente, irradiação infravermelha, irradiação de micro-ondas ou irradiação ultravioleta. Quando a etapa de secagem conforme acima é encerrada, o teor de água do polímero pode ser de 0,05% a 10% em peso.

[082] A seguir, realiza-se uma etapa de pulverizar o polímero seco obtido através dessa etapa de secagem.

[083] O polímero em pó obtido através da etapa de pulverização pode ter um diâmetro das partículas de 150 a 850 μm. Exemplos específicos de um dispositivo pulverizador que pode ser usado para pulverizar no diâmetro das partículas acima podem incluir um moinho de esferas, um moinho de pinos, um moinho de martelo, um moinho de rolos, um moinho de disco, um moinho agitador ou seus semelhantes, mas não se limita aos exemplos descritos acima.

[084] Ademais, com o intuito de controlar as propriedades físicas do polímero superabsorvente em pó enfim comercializado após a etapa de pulverização, pode-se realizar uma etapa distinta de classificar o polímero em pó obtido após a pulverização dependendo do diâmetro das partículas. De preferência, um polímero com um diâmetro das partículas de 150 a 850 μm é classificado e somente o polímero em pó com esse diâmetro das partículas é submetido à reação de reticulação de superfície descrita mais adiante e enfim comercializado.

[085] A seguir, a superfície do polímero base em pó é adicionalmente reticulada na presença de um agente reticulante de superfície, preparando assim um polímero superabsorvente.

[086] Mais especificamente, o polímero base pode ser tratado termicamente e ter sua superfície reticulada na presença de uma solução reticulante de superfície contendo um agente reticulante de superfície, preparando assim um polímero superabsorvente.

[087] Aqui, o tipo do agente reticulante de superfície contido na solução reticulante de superfície não é particularmente limitado. Em um exemplo não exaustivo, o agente reticulante de superfície pode ser ao menos um composto selecionado dentre o grupo composto por éter diglicidílico de etileno glicol, éter diglicidílico de polietileno glicol, éter poliglicidílico de glicerol, éter diglicidílico de propileno glicol, éter diglicidílico de polipropileno glicol, carbonato de etileno, etileno glicol, dietileno glicol, propileno glicol, trietileno glicol, tetraetileno glicol, propanodiol, dipropileno glicol, polipropileno glicol, glicerina, poliglicerina, butanodiol, heptanodiol, hexanodiol trimetilol propano, pentaeritritol, sorbitol, hidróxido de cálcio, hidróxido de magnésio, hidróxido de alumínio, hidróxido de ferro, cloreto de cálcio, cloreto de magnésio, cloreto de alumínio, e cloreto de ferro.

[088] Nesse caso, o teor do agente reticulante de superfície pode ser apropriadamente controlado de acordo com o tipo do agente reticulante de superfície ou condições de reação, e, de preferência, o teor pode ser controlado em 0,001 a 5 partes em peso com base em 100 partes em peso do polímero base. Se o teor do agente reticulante de superfície for baixo demais, a modificação da superfície pode não ser realizada apropriadamente, de modo a deteriorar as propriedades físicas do polímero superabsorvente final. De modo oposto, se o agente reticulante de superfície for usado em excesso, pode ocorrer uma reação de reticulação de superfície excessiva, e, em vez disso, a capacidade de absorção do polímero superabsorvente pode deteriorar-se, o que não é preferível.

[089] Além disso, a solução reticulante de superfície pode incluir ainda ao menos um solvente selecionado dentre o grupo composto por água, etanol, etileno, glicol, dietileno glicol, trietileno glicol, 1,4-butanodiol, propileno glicol, éter monobutílico de etileno glicol, éter monometílico de propileno glicol, acetato de éter monometílico de propileno glicol, metil etil cetona, acetona, metil amil cetona, ciclohexanona, ciclopentanona, éter monometílico de dietileno glicol, etér etílico de dietileno glicol, tolueno, xileno, butirolactona, carbitol, acetato de metil cellosolve, e N,N-dimetilacetamida. O solvente pode ser incluído em uma quantidade de 0,5 a 10 partes em peso com base em 100 partes em peso do polímero base.

[090] Por outro lado, a fim de realizar a reticulação de superfície, um método para colocar a solução reticulante de superfície e o polímero base em um tanque de reação e misturá-los, um método para borrifar uma solução reticulante de superfície sobre o polímero base, um método no qual o polímero base e a solução reticulante de superfície são alimentados continuamente a um misturador de operação contínua e misturados ou algo do gênero podem ser usados.

[091] Além disso, a reticulação de superfície pode ser realizada a uma temperatura de 100° a 250° C, e pode ser realizada continuamente após a etapa de secagem e pulverização prosseguindo a uma temperatura relativamente alta. Nessa altura, a reação de reticulação de superfície pode ser realizada durante 1 a 120 minutos, ou 1 a 100 minutos, ou 10 a 60 minutos. Ou seja, a fim de prevenir uma redução nas propriedades físicas devida a danos às partículas de polímero pela reação excessiva e, ao mesmo tempo, induzir à reação de reticulação da superfície mínima, a etapa de modificação da superfície pode ser realizada nas condições descritas acima.

[092] Em seguida, com o intuito de controlar as propriedades físicas do polímero superabsorvente em pó enfim comercializado após a etapa de pulverização conforme acima, pode-se realizar uma etapa distinta de classificar o polímero em pó obtido após a pulverização dependendo do diâmetro das partículas. Com essa etapa de classificação, o polímero superabsorvente com um tamanho das partículas de 150 a 850 µm pode ter 90% em peso ou mais, ou 92% em peso ou mais, ou 95% em peso ou mais.

[093] O polímero superabsorvente preparado conforme descrito acima pode exibir uma taxa de absorção aprimorada, e também manter propriedades excelentes que incluem resistência em gel e várias propriedades físicas.

[094] Doravante, são dados exemplos preferidos para ajudar a entender a invenção. No entanto, esses exemplos servem apenas para fins ilustrativos, não havendo a intenção de limitar o âmbito da invenção a eles.

<EXEMPLO> Exemplo 1

[095] Misturaram-se 8,6 g (80 ppmw com base no monômero) de 0,5% em peso do iniciador IRGACURE 819 diluído em ácido acrílico e 12,3 g de 20% em peso de diacrilato de polietileno glicol (PEGDA, Mw = 400) diluído em ácido acrílico para preparar uma solução (solução A).

[096] Injetaram-se 540 g de ácido acrílico e solução A em um reator de vidro com volume de 2 L envolvido por uma camisa através da qual um meio calefator pré- resfriado a 25° C foi circulado.

[097] Em seguida, 832 g de 25% de solução de soda cáustica (solução B) foram adicionados lentamente gota a gota ao reator de vidro e misturados. Após confirmar que a temperatura da solução misturada aumentou para cerca de 72° C ou mais pelo calor de neutralização, a solução misturada foi reservada até resfriar. O grau de neutralização de ácido acrílico na solução misturada assim obtida foi de cerca de 70% em mols.

[098] Por outro lado, prepararam-se 20 g de 5% em peso da solução C diluída com bicarbonato de sódio como agente espumante. Em seguida, quando a temperatura da solução misturada neutralizada foi resfriada a cerca de 45° C, uma solução C previamente preparada foi injetada na solução misturada neutralizada e misturada.

[099] Em seguida, a solução misturada preparada acima foi despejada em uma bandeja do tipo Vat (15 cm de largura x 15 cm de comprimento) instalada em um polimerizador quadrado que teve um dispositivo de irradiação luminosa instalado no topo e pré-aquecida a 80° C. A solução misturada foi então submetida a irradiação luminosa. Confirmou-se que, em cerca de 20 segundos após a irradiação luminosa, formou-se gel a partir da superfície e que, em cerca de 30 segundos após a irradiação luminosa, a polimerização ocorreu simultaneamente à espumação. Em seguida, a reação de polimerização foi realizada por mais 2 minutos, e a manta polimerizada foi retirada e cortada a um tamanho de 3 cm x 3 cm.

[0100] Depois disso, realizou-se o corte usando um cortador (contudo, incluindo duas placas perfuradas, o diâmetro médio dos orifícios de cada placa perfurada é de 18 mm e 14 mm nessa ordem) conforme ilustra a FIG. 1, preparando assim a manta cortada como migalhas. O tamanho médio das partículas (diâmetro) das migalhas preparadas foi de 0,2 mm.

[0101] Depois disso, as migalhas foram secas em um forno capaz de subir e descer o fluxo de ar. As migalhas foram secas de maneira uniforme soprando-se ar quente a 180° C de baixo para cima durante 15 minutos e de cima para baixo durante 15 minutos, para que as migalhas secas tivessem um teor de água de cerca de 2% em peso ou menos. As migalhas secas foram pulverizadas usando um pulverizador e classificadas, obtendo assim um polímero base com tamanho de 150 a 850 μm.

[0102] Subsequentemente, misturaram-se 100 g do polímero base preparado acima a uma solução de agente reticulante, que foi obtida misturando-se 4,5 g de água, 1 g de carbonato de etileno, 0,05 g de Aerosil 200 (EVONIK) e 0,25 g de 20% em peso de solução de sílica dispersa em água (Snowtex, ST-O), e, em seguida, a reação de reticulação de superfície foi realizada a 190° C durante 30 minutos. O produto resultante foi pulverizado e, em seguida, peneirado para obter um polímero superabsorvente de superfície reticulada com um tamanho das partículas de 150 a 850 μm. Misturaram-se ainda, por um método a seco, 0,1 g de Aerosil 200 ao polímero superabsorvente obtido para preparar um polímero superabsorvente. Exemplo 2

[0103] Preparou-se um polímero superabsorvente da mesma maneira que no Exemplo 1, salvo que utilizou-se um cortador com três placas perfuradas (o diâmetro médio dos orifícios de cada placa perfurada foi de 18 mm, 14 mm e 12 mm nessa ordem) no Exemplo 1. Exemplo 3

[0104] Preparou-se um polímero superabsorvente da mesma maneira que no Exemplo 1, salvo que adicionou-se dodecilsulfato de sódio como tensoativo à solução C de modo que representasse 100 ppmw com base no peso total do ácido acrílico no Exemplo 1. Exemplo 4

[0105] Preparou-se um polímero superabsorvente da mesma maneira que no Exemplo 2, salvo que adicionou-se dodecilsulfato de sódio como tensoativo à solução C de modo que representasse 100 ppmw com base no peso total do ácido acrílico no Exemplo 2.

Exemplo Comparativo 1

[0106] Misturaram-se 8,6 g (80 ppmw com base no monômero) de 0,5% em peso do iniciador IRGACURE 819 diluído em ácido acrílico e 12,3 g de 20% em peso de diacrilato de polietileno glicol (PEGDA, Mw = 400) diluído em ácido acrílico para preparar uma solução (solução A).

[0107] Injetaram-se 540 g de ácido acrílico e solução A em um reator de vidro com volume de 2 L envolvido por uma camisa através da qual um meio calefator pré-resfriado a 25° C foi circulado.

[0108] Em seguida, 832 g de 25% em peso de solução de soda cáustica (solução B) foram adicionados lentamente gota a gota ao reator de vidro e misturados. Após confirmar que a temperatura da solução misturada aumentou para cerca de 72° C ou mais pelo calor de neutralização, a solução misturada foi reservada até resfriar. O grau de neutralização de ácido acrílico na solução misturada assim obtida foi de cerca de 70% em mols.

[0109] Em seguida, a solução misturada preparada acima foi despejada em uma bandeja do tipo Vat (15 cm de largura x 15 cm de comprimento) instalada em um polimerizador quadrado que teve um dispositivo de irradiação luminosa instalado no topo e pré-aquecida a 80° C. A solução misturada foi então submetida a irradiação luminosa. Confirmou-se que, em cerca de 20 segundos após a irradiação luminosa, formou-se gel a partir da superfície e que, em cerca de 30 segundos após a irradiação luminosa, a polimerização ocorreu simultaneamente à espumação. Em seguida, a reação de polimerização foi realizada por mais 2 minutos, e a manta polimerizada foi retirada e cortada a um tamanho de 3 cm x 3 cm.

[0110] Depois disso, realizou-se o corte usando um cortador (dois cortadores conectados em paralelo, o diâmetro médio dos orifícios na placa perfurada de cada cortador foi de 18 mm e 14 mm) conforme ilustra a FIG. 3, preparando assim a manta cortada como migalhas. O tamanho médio das partículas (diâmetro) das migalhas preparadas foi de 0,4 mm.

[0111] Depois disso, as migalhas foram secas em um forno capaz de subir e descer o fluxo de ar. As migalhas foram secas de maneira uniforme soprando-se ar quente a 180° C de baixo para cima durante 15 minutos e de cima para baixo durante 15 minutos, para que as migalhas secas tivessem um teor de água de cerca de 2% em peso ou menos. As migalhas secas foram pulverizadas usando um pulverizador e classificadas, e obteve-se um polímero base com tamanho de 150 a 850 μm

[0112] Subsequentemente, misturaram-se 100 g do polímero base preparado acima a uma solução de agente reticulante, que foi obtida misturando-se 4,5 g de água, 1 g de carbonato de etileno, 0,05 g de Aerosil 200 (EVONIK) e 0,25 g de 20% em peso de solução de sílica dispersa em água (Snowtex, ST-O), e, em seguida, a reação de reticulação de superfície foi realizada a 190° C durante 30 minutos. O produto resultante foi pulverizado e, em seguida, peneirado para obter um polímero superabsorvente de superfície reticulada com um tamanho das partículas de 150 a 850 μm. Misturaram-se ainda, por um método a seco, 0,1 g de Aerosil 200 ao polímero superabsorvente obtido para preparar um polímero superabsorvente. Exemplo Comparativo 2

[0113] Misturaram-se 8,6 g (80 ppmw com base no monômero) de 0,5% em peso do iniciador IRGACURE 819 diluído em ácido acrílico e 12,3 g de 20% em peso de diacrilato de polietileno glicol (PEGDA, Mw = 400) diluído em ácido acrílico para preparar uma solução (solução A).

[0114] Injetaram-se 540 g de ácido acrílico e solução A em um reator de vidro com volume de 2 L envolvido por uma camisa através da qual um meio calefator pré-resfriado a 25° C foi circulado.

[0115] Em seguida, 832 g de 25% em peso de solução de soda cáustica (solução B) foram adicionados lentamente gota a gota ao reator de vidro e misturados. Após confirmar que a temperatura da solução misturada aumentou para cerca de 72° C ou mais pelo calor de neutralização, a solução misturada foi reservada até resfriar. O grau de neutralização de ácido acrílico na solução misturada assim obtida foi de cerca de 70% em mols.

[0116] Por outro lado, prepararam-se 20 g de 5% em peso da solução C diluídos com bicarbonato de sódio como agente espumante. Em seguida, quando a temperatura da solução misturada neutralizada foi resfriada a cerca de 45° C, uma solução C previamente preparada foi injetada na solução misturada neutralizada e misturada.

[0117] Em seguida, a solução misturada preparada acima foi despejada em uma bandeja do tipo Vat (15 cm de largura x 15 cm de comprimento) instalada em um polimerizador quadrado que teve um dispositivo de irradiação luminosa instalado no topo e pré-aquecida a 80° C. A solução misturada foi então submetida a irradiação luminosa. Confirmou-se que, em cerca de 20 segundos após a irradiação luminosa, formou-se gel a partir da superfície e que, em cerca de 30 segundos após a irradiação luminosa, a polimerização ocorreu simultaneamente à espumação. Em seguida, a reação de polimerização foi realizada por mais 2 minutos, e a manta polimerizada foi retirada e cortada a um tamanho de 3 cm x 3 cm.

[0118] Em seguida, realizou-se o corte usando um cortador (o diâmetro médio dos orifícios na placa perfurada foi de 14 mm) conforme ilustra a FIG. 2, preparando assim a manta cortada como migalhas. O tamanho médio das partículas (diâmetro) das migalhas preparadas foi de 0,55 mm.

[0119] Fora isso, preparou-se um polímero superabsorvente da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1. Exemplo Comparativo 3

[0120] Na etapa de corte do Exemplo Comparativo 2, realizou-se o corte usando um cortador (dois cortadores conectados em paralelo, o diâmetro médio dos orifícios na placa perfurada de cada cortador foi de 18 mm e 14 mm) conforme ilustra a FIG. 3, preparando assim a manta cortada como migalhas. O tamanho médio das partículas (diâmetro) das migalhas preparadas foi de 0,4 mm.

[0121] Fora isso, preparou-se um polímero superabsorvente da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 2. Exemplo Comparativo 4

[0122] Na etapa de corte do Exemplo Comparativo 2, realizou-se o corte usando um cortador (contudo, três cortadores conectados em paralelo, o diâmetro médio dos orifícios na placa perfurada de cada cortador foi de 18 mm, 14 mm e 12 mm nessa ordem) conforme ilustra a FIG. 3, preparando assim a manta cortada como migalhas. O tamanho médio das partículas (diâmetro) das migalhas preparadas foi de 0,3 mm.

[0123] Fora isso, preparou-se um polímero superabsorvente da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 2. Exemplo Comparativo 5

[0124] Na etapa de corte do Exemplo Comparativo 1, realizou-se o corte usando um cortador (contudo, incluindo duas placas perfuradas, o diâmetro médio dos orifícios de cada placa perfurada é de 14 mm e 12 mm nessa ordem) conforme ilustra a FIG. 1, preparando assim a manta cortada como migalhas. O tamanho médio das partículas (diâmetro) das migalhas preparadas foi de 0,3 mm.

[0125] Fora isso, preparou-se um polímero superabsorvente da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1.

Exemplo Comparativo 6

[0126] Preparou-se um polímero superabsorvente de acordo com o Exemplo 2 da Publicação de Pedido de Patente Coreano nº 2018-0076272.

[0127] As condições das etapas principais dos Exemplos e Exemplos Comparativos são resumidas na Tabela 1 abaixo. [Tabela 1] Agente Tensoativo espumante (unidade: Método de corte (unidade: ppmw)* ppmw)* Corte com duas placas perfuradas Exemplo 1 500 0 dispostas em série no cortador Corte com três placas perfuradas Exemplo 2 500 0 posicionadas em série no cortador Corte com duas placas perfuradas Exemplo 3 500 100 dispostas em série no cortador Corte com três placas perfuradas Exemplo 4 500 100 posicionadas em série no cortador Exemplo Corte em 2 estágios conectando dois 0 0 Comparativo 1 cortadores Exemplo 500 0 Corte em 1 estágio Comparativo 2 Exemplo Corte em 2 estágios conectando dois 500 0 Comparativo 3 cortadores Exemplo Corte em 3 estágios conectando três 500 0 Comparativo 4 cortadores Exemplo Corte com duas placas perfuradas 0 0 Comparativo 5 dispostas em série no cortador Exemplo 1000 200 Corte em 1 estágio Comparativo 6 Os teores do agente espumante e do tensoativo foram calculados pelo teor (unidade: ppmw) em relação ao peso total do monômero de ácido acrílico. <Exemplos Experimentais>

[0128] As propriedades físicas dos polímeros superabsorventes preparados nos Exemplos e Exemplos Comparativos foram avaliadas pelos métodos a seguir, e os resultados são dados na Tabela 2 abaixo. (1) Taxa de recuperação

[0129] Um módulo (unidade: Kpa) do polímero superabsorvente foi medido após 2 g de um polímero superabsorvente serem intumescidos em 200 mL de soro fisiológico (NaCl a 0,9% em peso) durante 1 hora sem pressão, carregados em um medidor de DMA (Análise Mecânica Dinâmica), pressionados em temperatura ambiente (25° C) sob 0,72 psi durante 5 minutos e, em seguida, liberados da pressão e reservados durante 10 minutos. Assim, obteve-se o primeiro valor de resiliência.

[0130] O processo de medir o primeiro valor de resiliência e, em seguida, pressionar novamente para medir o valor de resiliência foi adicionalmente repetido por mais três vezes da mesma maneira, e um total de quatro medições foi realizado.

[0131] Além disso, a taxa de recuperação foi medida substituindo o primeiro valor de resiliência e o quarto valor de resiliência medido na quarta vez na Equação 1 a seguir. [Equação 1] Taxa de recuperação (%) = Quarto valor de resiliência / Primeiro valor de resiliência * 100 (2) Taxa de absorção (tempo de vórtice)

[0132] A taxa de absorção dos polímeros superabsorventes dos Exemplos e Exemplos Comparativos foi medida em segundos de acordo com o método descrito na Publicação Internacional WO 1987/003208.

[0133] Mais especificamente, a taxa de absorção (ou tempo de vórtice) foi calculada medindo em segundos o tempo necessário para o vórtice desaparecer após adicionar 2 g de um polímero superabsorvente a 50 mL de soro fisiológico a 23° C a 24° C e, em seguida, agitando com uma barra magnética (diâmetro de 8 mm, comprimento de 31,8 mm) a 600 rpm.

[0134] Os resultados da medição, conforme descrita acima, são dados na Tabela 2.

[Tabela 2] Primeiro Segundo Terceiro Quarto Tempo valor de valor de valor de valor de Taxa de de resiliência resiliência resiliência resiliência recuperação vórtice (unidade: (unidade: (unidade: (unidade: (%) (s) Kpa) Kpa) Kpa) Kpa) Exemplo 1 95 94 92 85 89 33 Exemplo 2 93 92 89 79 85 24 Exemplo 3 98 93 90 88 90 30 Exemplo 4 92 90 85 81 88 23 Exemplo Comparativo 93 88 82 75 81 57 1 Exemplo Comparativo 75 67 62 58 77 40 2 Exemplo Comparativo 80 65 60 55 69 32 3 Exemplo Comparativo 73 63 54 40 55 25 4 Exemplo Comparativo 95 92 90 86 91 56 5 Exemplo Comparativo 73 70 64 55 75 41 6

[0135] Com referência à Tabela 2, todos os polímeros superabsorventes da presente invenção exibiram excelente resiliência e uma taxa de absorção excelente de 40 segundos ou menos. Logo, espera-se obter um polímero superabsorvente com excelentes características de secura, o qual mantém a elasticidade em condições nas quais é repetidamente pressionado.

[0136] No entanto, no caso dos Exemplos Comparativos de 1 a 5, nos quais o método de corte da presente invenção não foi empregado, descobriu-se que a resiliência caiu significativamente à medida que repetia-se a pressão, e a elasticidade não manteve-se apropriadamente em um ambiente pressionado.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Polímero superabsorvente CARACTERIAZADO por sua taxa de recuperação calculada pela Equação 1 a seguir ser de 85% ou mais: [Equação 1] Taxa de recuperação (%) = Quarto valor de resiliência / Primeiro valor de resiliência * 100 na Equação 1, o primeiro valor de resiliência é um módulo (unidade: Kpa) do polímero superabsorvente que é medido após 2 g de um polímero superabsorvente serem intumescidos em 200 mL de soro fisiológico (NaCL a 0,9% em peso) durante 1 hora sem pressão, carregados em um medidor de DMA (Análise Mecânica Dinâmica), pressionados em temperatura ambiente (25° C) sob 0,72 psi durante 5 minutos e, então, liberados da pressão e reservados durante 10 minutos, e o quarto valor de resiliência é o módulo (unidade: Kpa) do polímero superabsorvente que é medido pela quarta vez após o processo de medir o primeiro valor de resiliência e, então, pressioná-lo novamente para medir o valor de resiliência por mais três vezes da mesma maneira.

2. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro valor de resiliência é de 90 Kpa ou mais.

3. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por ter uma taxa de absorção (vórtice) de 40 segundos ou menos conforme medida de acordo com o método de medição de vórtice.

4. Método para preparar um polímero superabsorvente CARACTERIZADO por compreender as etapas de: polimerizar uma composição de monômero que inclui um monômero à base de ácido acrílico com grupos ácidos ao menos parcialmente neutralizados, um agente espumante, um agente reticulante interno e um iniciador de polimerização para formar um polímero hidrogel; cortar o polímero hidrogel através de um cortador que contém duas ou mais placas perfuradas dispostas em série; secar, pulverizar e classificar o polímero hidrogel cortado para formar um polímero base; e adicionalmente reticular a superfície do polímero base em pó na presença de um agente reticulante de superfície para formar uma camada reticulada na superfície.

5. Método para preparar um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o diâmetro médio dos orifícios das placas perfuradas diminui à medida que elas se afastam da entrada do cortador.

6. Método para preparar um polímero superabsorvente de acordo com a reivindicação 4 CARACTERIZADO pelo fato de que o agente espumante compreende um ou mais selecionados dentre o grupo composto por bicarbonato de sódio, carbonato de sódio, bicarbonato de potássio, carbonato de potássio, bicarbonato de cálcio, carbonato de cálcio, bicarbonato de magnésio e carbonato de magnésio.

7. Método para preparar um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente espumante constitui uma quantidade de 500 ppmw ou menos com base no peso do monômero à base de ácido acrílico.

8. Método para preparar um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição de monômero compreende ainda um tensoativo.

9. Método para preparar um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o tensoativo compreende um ou mais selecionados dentre o grupo composto por dodecil sulfato de sódio, lauril sulfato de amônio, lauril éter sulfato de sódio, sulfossuccinato de sódio, sulfonato de perfluoroctano, sulfonato de perfluorbutano, fosfato de éter alquil-arílico, fosfato de éter alquílico, miristil éter sulfato de sódio e sal de carboxilato.

10. Método para preparar um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa de cortar, o corte é realizado adicionando ainda um copolímero à base de ácido policarboxílico.

11. Método para preparar um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o copolímero à base de ácido policarboxílico compreende um ou mais selecionados dentre o grupo composto por ácido alcóxi polialquileno glicol mono(met)acrílico e monômeros à base de éster de ácido (met)acrílico.