CN100364493B9 - 吸水剂及其制备方法、使用所述吸水剂的吸收体以及吸收性物品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种吸水剂,其含有以水溶性乙烯基单体(a1)和/或通过水解成为(a1)的乙烯基单体(a2)以及交联剂(b)作为必需结构单元的交联聚合物、且满足下述式(1)和式(2)。本发明还提供所述吸水剂的制备方法,以及使用前述吸水剂的吸收体以及吸收性物品。用本发明的吸水剂可以容易地制造出无论处于何种状态都能发挥高吸收性能的吸收性物品,适用于纸尿布、卫生巾等卫生用品。(Y)≥-1.14(X)+69.5(1)(X)=((x1)2+4×(x2)2)1/2(2)式中(x1)是在生理盐水中浸渍1小时后的吸水剂的保水量(g/g),(x2)是在0.9psi的负重下在生理盐水中浸渍1小时后的吸水剂的吸收量(g/g)。还有(Y)是将吸水剂在生理盐水中浸渍1小时后在0.3psi的负重下生理盐水的液体渗透速度(ml/分)。(Y)≥-1.14(X)+69.5 (1)(X)=((x1)2+4×(x2)2)1/2 (2)
Description
技术领域
本发明涉及一种吸水剂及其制备方法、使用前述吸水剂的吸收体以
及吸收性物品。特别涉及一种适用于吸收性物品的、含有交联聚合物的
吸水剂及其制备方法。
背景技术
通过改变聚合引发剂的量、聚合温度以及聚合浓度等使其达到最优
化的方法,和使用硫醇等链转移剂的方法提高了保水量的交联聚合物已
为人们所知(特开平3-179008号公报)。此外,还提出了很多通过对
聚合物颗粒的表面附近进行处理等的方法,使负重下的吸收性能或溶胀
凝胶的液体渗透性得到提高的交联聚合物(特许第267529号公报、EP
618005A号公报等)。
对于纸尿布等吸收性物品,当使用者在穿着的状态下处于坐着或者
躺着等施加负重的情况下,吸收量以及吸收速度会降低,其结果是产生
渗漏等的问题。因此,迫切需要一种不会产生这类问题的、不论使用者
处于怎样的状态下(施加负重的状态)都具有高吸收性能的吸收性物品。
也就是说本发明的目的是提供一种可以用于吸收性物品的、无论在
何种状态下(甚至在施加负重的状态下)都可以发挥高吸收性能的吸水
剂及其制备方法,和使用前述吸水剂的吸收体以及吸收性物品。
本发明的发明者为了达到上述结果进行了积极的研究,通过着眼于
①在生理盐水中浸渍1小时后的吸水剂的保水量、②在0.9psi的负重下
在生理盐水中浸渍1小时后的吸水剂的吸收量、③将吸水剂在生理盐水
中1浸渍小时后在0.3psi(20g/cm2)的负重下的液体渗透速度三个方面
的研究,结果找到了可以解决上述问题的方法。
发明内容
也就是说,本发明的第一项发明是关于一种吸水剂,其含有以水溶
性乙烯基单体(a1)和/或通过水解成为(a1)的乙烯基单体(a2)以及
交联剂(b)作为必需结构单元的交联聚合物、且满足下述式(1)以及
式(2)。
(Y)≥-1.14(X)+69.5 (1)
(X)=((x1)2+4×(x2)2)1/2 (2)
式中(x1)是在生理盐水中浸渍1小时后的吸水剂的保水量(g/g),
(x2)是在0.9psi的负重下在生理盐水中浸渍1小时后的吸水剂的保水
量(g/g)。此外(Y)是将吸水剂在生理盐水中浸渍1小时后在0.3psi
的负重下生理盐水的液体渗透速度(ml/分)。
式(1)是表示吸水剂的保水量以及在高负重下的吸收量和溶胀凝
胶的液体渗透性之间的关系的式子。
如果不满足式(1),就不能得到具有优异的吸收性物品。
式(2)是关于式(1)中的(X)的式子。
此外,第二项发明是关于一种吸水剂,其含有以水溶性乙烯基单体
(a1)和/或通过水解成为(a1)的乙烯基单体(a2)以及交联剂(b1)
作为必需结构单元的、且满足下述①~③之中的至少两项。
①以交联聚合物的质量为基准,含有10-9~1质量%的选自Fe、Co、
Ni、Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Os、Ir、Pt以及Au之中的至少
1种金属元素(c1)。
②以交联聚合物的质量为基准,含有0.1~1质量%的平均粒径为
1~500nm的水不溶性球状单个颗粒(d)。
③用表面交联剂(b2)进行表面交联,且来自酯键或酰胺键的羰基
或氨基的红外吸光分析得到的吸光度对于交联聚合物的一个颗粒的标
准偏差(S)在15以下。
此外,第三项发明是关于一种吸水剂的制备方法,该吸水剂含有以
水溶性乙烯基单体(a1)和/或通过水解成为(a1)的乙烯基单体(a2)
以及内部交联剂(b1)作为必需结构单元的交联聚合物,所述方法含有
下述工序①~③之中的至少两项:
①包括选自(i)~(iii)之中至少一项条件的交联聚合物的聚合工
序。
(i)基于(a1)、(a2)、可共聚的其它的乙烯基单体(a3)、(b1)
以及反应溶剂的质量,(a1)、(a2)、(a3)以及(b1)的聚合浓度在1
×10-4~20质量%。
(ii)聚合温度在(T±5)℃,T为0~60℃。
(iii)在由作为选自Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、
Cd、Os、Ir、Pt以及Au之中的至少1种金属元素(c1)、和阴离子和/
或中性分子形成的配位体(c2)所形成的螯合物(c)的存在下,进行
聚合。
②将平均粒径为1~500nm的水不溶性球状单个颗粒(d)和交联
聚合物混合的工序。
③通过下述方法对交联聚合物进行表面交联的工序:用表面交联剂
(b2)进行表面交联而形成酯键或酰胺键,使对来自该酯键或酰胺键的
羰基或氨基进行红外吸光分析得到的吸光度对于交联聚合物的一个颗
粒的标准偏差(S)在15以下。
具体实施方式
就第一项发明进行说明。
保水量(x1)是在生理盐水中浸渍1小时后的吸水剂的保水量(g/g),
通过下述方法进行测定。
<保水量(x1)的测定方法>
将1.00g测定样品放入250目的尼龙网作成的茶叶袋(长20cm,宽
10cm)中,在1,000cc生理盐水(食盐浓度0.9质量%)中,在无搅拌
状态下浸渍1小时后,挂起15分钟滴水。然后将每个茶叶袋放入离心
分离器,以150G离心脱水90秒,除去剩余的生理盐水,测定包括茶叶
袋在内的质量(h1),以下式求得保水量(x1)。另外,使用的生理盐水
以及测定氛围的温度在25±2℃。
(x1)={(h1)-(h2)-1.00}/1.00
(h2)是在没有测定样品的情况下进行上述同样的操作测得的茶叶
袋的质量。
负重下的吸收量(x2)是在0.9psi的负重下在生理盐水中浸渍1小
时后的吸水剂的吸收量(g/g),通过下述方法进行测定。
<负重下吸收量(x2)的吸收方法>
将0.16g样品放入底面贴有250目的尼龙网的圆筒型塑料管(内径
25mm、高35mm)内并使其均匀分散,将外径25mm的砝码放在测定
样品上对测定样品施加0.9psi的负重。测定该圆筒塑料管整体的质量
(h3)。
在装入了60ml生理盐水的皿(直径:12cm)中,将装入了测定样
品的塑料管的尼龙网侧朝下(被生理盐水浸润的一侧)浸入,静置1小
时。
然后,测定圆筒塑料管整体的质量(h4),由下式求得负重下的吸
收量(x2)。另外,使用的生理盐水以及测定氛围的温度在25±2℃。
(x2)={(h4)-(h3)}÷0.16
含水凝胶的液体渗透速度(Y)是将吸水剂在生理盐水中浸渍1小
时后在0.3psi的负重下的生理盐水的液体渗透速度(ml/分),通过下述
方法进行测定。
<含水凝胶的液体渗透速度(Y)的测定方法>
将0.20g测定样品在50ml生理盐水中浸渍1小时以调整含水凝胶。
另一方面,将装有旋塞以及容积标度的过滤器封闭型层析分离管
(直径:20mm,长:35cm)的旋塞关闭,将层析分离管垂直固定并使
该旋塞朝下。
然后,将上述的含水凝胶和生理盐水一起移至层析分离管,放入装
有筛开孔(孔径)为149μm的金属丝网的加压轴(质量:15.5g,长度:
31.5cm),使其金属丝网成为含水凝胶侧,再放上砝码(53.0g)静置1
分钟。
打开层析分离管下部的旋塞,对管内的液面从40ml降至20ml所需
的时间(T1;秒)进行测量,根据下式求得含水凝胶的液体渗透速度(Y、
ml/分钟)。另外,使用的生理盐水以及测定氛围的温度在25±2℃。
(Y)=20(ml)×60/(T1-T2)
(T2)是在没有测定样品的情况下进行上述同样的操作测得的时
间。也就是说,将50ml生理盐水装入至设有旋塞以及容积标度的过滤
器封闭型层析分离管内,对管内的液面从40ml降至20ml所需的时间
(T2;秒)进行测量。
关于式(1)以及式(2),优选满足式(3)以及式(4),更优选满
足式(5)以及式(6),特别优选满足式(7)以及式(8)。如果满足这
些式子,可以容易地制造出无论处于何种状态都能发挥更高吸收性能的
吸收性物品。
45≤(X)≤100 (3)
1≤(Y)≤75 (4)
47≤(X)≤90 (5)
1.5≤(Y)≤50 (6)
50≤(X)≤80 (7)
2≤(Y)≤25 (8)
对于式(1),优选用式(9)代替,更优选用式(10)代替,特别
优选用式(11)代替,最优选用式(12)代替。
(Y)≥-1.14(X)+71.5 (9)
(Y)≥-1.14(X)+73.5 (10)
(Y)≥-1.14(X)+75.5 (11)
(Y)≥-1.14(X)+77.5 (12)
对于水溶性乙烯基单体(a1)没有特别的限定,可以使用至少具有
1个水溶性取代基和烯键式不饱和基的乙烯基单体等。
作为水溶性取代基,可以列举出:羧酸(盐)基(-CO2M)、磺(盐)
基(-SO3M)、由磺酸酯(盐)形成的基(-OSO3M)、膦酰(盐)基
(-PO(OM)2)、羟基(-OH)、氨基(-NR2)、由酰胺基形成的基团
(-CONR2)、胺基(-NH3·Y)以及单-、双-或三烷基胺基(-
NR3·Y)等。这里所谓的“羧酸(盐)基”是指由羧基或羧酸盐所形
成的基团(羧酸金属盐基或羧酸铵盐基)。对于其它的基团也表示同样
的意义。
此外,M表示氢原子、碱金属(例如锂、钠和钾等)、碱土类金属
(例如镁和钙等)或者氨基(-NH4),R表示氢原子或者可含有杂原子
的碳原子数为1~4的烃基(例如甲基、乙基、丙基、丁基、三氟甲基
以及氯乙基等),Y是铵阳离子的相反阴离子(氯离子、溴离子、硫酸
二甲酯以及硫酸离子等)。
作为水溶性乙烯基单体(a1),例如可以使用以下的(i)阴离子性
乙烯基单体、(ii)非离子性乙烯基单体、(iii)阳离子性乙烯基单体等。
此外,(i)阴离子性乙烯基单体还可以是盐,作为盐形式的阴离子
性乙烯基单体,可以列举出:碱金属盐(钠盐、钾盐等)、碱土类金属
盐(钙盐、镁盐等)、铵盐[铵盐、四烷基(碳原子数1~8)铵盐(例如
四辛基铵等)等]、有机胺盐{碳原子数1~8的烷基胺、碳原子数2~8
的链烷醇胺、聚亚烷基(碳原子数1~8)多元胺(胺基数2~10)或聚
烷基胺的衍生物[用碳原子数1~8的烷基烷基化的化合物、或者加合了
碳原子数2~12的氧化烯(或称为氧化亚烷基、环氧烷)的化合物(每
1个胺基的平均加合摩尔数为1~30摩尔)等]}。
(i)阴离子性乙烯基单体
(i-1)作为具有羧酸(盐)基(-CO2M)的乙烯基单体,可以
列举出:含有碳原子数3~30的乙烯基的羧酸(盐)等、例如不饱和一
元羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸盐、甲基丙烯酸盐、巴豆酸
以及桂皮酸等);不饱和二元羧酸(例如马来酸、富马酸、柠康酸以及
衣康酸等);以及前述不饱和二元羧酸的单烷基(碳原子数1~8)酯(例
如马来酸一丁酯、富马酸一丁酯、马来酸的乙基卡比醇单酯、富马酸的
乙基卡比醇单酯、柠康酸一丁酯以及衣康酸二元醇单酯等)等。
(i-2)作为具有磺(盐)基(-SO3M)的乙烯基单体,可以列
举出:含有碳原子数2~30的乙烯基的磺酸(盐)等、例如脂肪族或芳
香族乙烯基磺酸(例如乙烯基磺酸、(甲基)烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、
以及α-甲基苯乙烯磺酸等);含有(甲基)丙烯酰基的烷基磺酸((甲
基)丙烯酰氧基丙基磺酸、2-羟基-3-(甲基)丙烯酰氨基丙基磺酸、
2-(甲基)丙烯酰基氨基-2,2-二甲基乙烷磺酸、3-(甲基)丙烯
酰氧基乙烷磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸以及3-(甲
基)丙烯酰胺-2-羟基丙烷磺酸);以及烷基(碳原子数3~18)(甲基)
烯丙基磺基琥珀酸酯等。在本发明中,所采用的例如“(甲基)丙烯基…”
或“(甲基)烯丙基”等的表达方式、在“(甲基)丙烯基…”的情况下,
表示“丙烯基…”或“甲基丙烯基…”,在“(甲基)烯丙基…”的情况
下,表示“烯丙基…”或“甲基烯丙基…”。
(i-3)作为具有由磺酸酯(盐)形成的基(-OSO3M)的乙烯基
单体,可以列举出:羟烷基(碳原子数2~6)(甲基)丙烯酸酯的硫酸
酯化物[例如羟乙基(甲基)丙烯酸酯的硫酸酯化物等];聚(聚合度2
-30)氧化亚烷基(亚烷基的碳原子数为2~4,聚合形态是单独或无规
和/或嵌段)单(甲基)丙烯酸酯的硫酸酯化物[例如聚(聚合度5-15)
氧化丙烯单甲基丙烯酸酯硫酸酯化物等];以及如通式(13)(14)或(15)
所示的化合物。
在通式(13)~(15)中,R表示氢原子或碳原子数1~15的烷基。
R’表示氢原子、可被氟原子取代的碳原子数1~15的烷基、碱金属(锂、
钠和钾等)、碱土类金属(镁和钙等)或铵。OA表示碳原子数2~4的
氧化亚烷基,n大于2时,2个以上的OA可以是相同或不同的,如果
是不同的可以是无规、嵌段或者其混合的形式。Ar表示苯环、M表示
氢原子、碱金属、碱土类金属或铵。n表示1~50的整数。
作为烷基,可以列举出:甲基、乙基、丙基、叔丁基、2-乙基己
基、十二烷基以及十五烷基等。
作为可被氟原子取代的烷基,可以列举出:甲基、乙基、叔丁基、
2-乙基己基、十五烷基、三氟甲基以及五氟乙基等。
作为氧化烯基,可以列举出:氧化乙烯基、氧化丙烯基、氧化丁烯
基等。
(i-4)作为具有膦酰(盐)基(-PO(OM)2)的乙烯基单体,
可以列举出:(甲基)丙烯酸羟烷基(碳原子数2~6)的磷酸单酯[例如
(甲基)丙烯酸羟乙基的单磷酸酯等]、(甲基)丙烯酸羟烷基(碳原子
数2~6)的磷酸二酯[例如苯基-2-丙烯酰氧基乙基磷酸酯等]以及(甲
基)丙烯酸烷基(碳原子数2~6)膦酸[例如2-丙烯酰氧基乙基膦酸
等]等。
(ii)非离子性乙烯基单体
(ii-1)作为具有羟基(-OH)的乙烯基单体,可以列举出:碳
原子数3~15的单烯键不饱和醇[例如(甲基)烯丙醇以及(甲基)丙
烯醇等];以及[2~6元或更高的多元醇(例如碳原子数2~20的亚烷基
二醇、甘油、脱水山梨糖醇、一缩二甘油、季戊四醇、聚亚烷基(碳原
子数2~4)二醇(重均分子量100~2000)等)的单烯键不饱和羧酸酯
或单烯键不饱和醚[例如(甲基)丙烯酸羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基
丙酯、(甲基)丙烯酸三甘醇酯、聚-氧化乙烯-氧化丙烯-(无规和/
或嵌段,重均分子量100~2000)单(甲基)烯丙基醚(末端羟基可以
被碳原子数1~4的烷基(甲基、乙基以及丙基等)或碳原子数2~3的
饱和脂肪酸(醋酸和丙酸等)醚化或酯化)等]等。
(ii-2)作为具有由酰胺基形成的基团(-CONR2)的乙烯基单体,
可以列举出:(甲基)丙烯酰胺、N-烷基(碳原子数1~8)(甲基)丙
烯酰胺[例如N-甲基丙烯酰胺等]、N,N-二烷基(碳原子数1~8)(甲
基)丙烯酰胺[例如N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二-正-或异-
丙基丙烯酰胺等]、N-羟烷基(碳原子数1~8)(甲基)丙烯酰胺[例如
N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、例如N-羟乙基(甲基)丙烯酰胺等];
N,N-二羟烷基(碳原子数1~8)(甲基)丙烯酰胺[例如N,N-二羟
乙基(甲基)丙烯酰胺等]。
作为具有由酰胺基形成的基的乙烯基单体,除了这些以外,还可以
使用碳原子数5~10的乙烯基内酰胺(例如N-乙烯基吡咯烷酮等)等。
(ii-3)作为具有氨基(-NR2)的乙烯基单体,可以列举出:单
烯键不饱和一元或二元羧酸的含有氨基的酯,例如(甲基)丙烯酸二烷
基(碳原子数1~8)氨基烷基(碳原子数2~10)酯、二羟烷基(碳原
子数1~8)氨基烷基(碳原子数2~10)酯、吗啉代烷基(碳原子数1~
8)酯等[例如(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、二乙基氨基(甲基)丙
烯酸酯、(甲基)丙烯酸吗啉代乙酯、富马酸二甲基氨基乙酯以及马来
酸二甲基氨基乙酯等];单烯键不饱和一元或二元羧酸的含有氨基的酰
胺,例如单烷基(碳原子数2~10)(甲基)丙烯酰胺等[例如二甲基氨
基乙基(甲基)丙烯酰胺、二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺等]等。
作为具有氨基的乙烯基单体,除了这些以外,还可以使用乙烯基吡
啶(例如4-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶等)。
(iii)阳离子性乙烯基单体
(iii-1)作为具有胺基(ammonio group)(-NH3·Y)的乙烯基
单体,可以列举出:单烯键不饱和一元或二元羧酸的含有胺基的酯[例
如(甲基)丙烯酸氨基烷基(碳原子数2~10)酯{(甲基)丙烯酸氨基
乙酯·氯化物等}等]以及单烯键不饱和一元或二元羧酸的含有胺基的酰
胺[例如氨烷基(碳原子数2~10)(甲基)丙烯酰胺{氨基乙基(甲基)
丙烯酰胺·硫酸二甲酯等}等]等。
(iii-2)作为具有单、双烷基胺基(-NRH2·Y或-NR2H·Y)
的乙烯基单体,可以列举出:单烯键不饱和一元或二元羧酸的含有烷基
胺基的酯[例如单烷基(碳原子数1~4)胺基烷基(碳原子数2~10)(甲
基)丙烯酸酯{甲基胺基乙基(甲基)丙烯酸酯·氯化物以及叔丁基胺
基乙基(甲基)丙烯酸酯·硫酸二甲酯等}以及二烷基(碳原子数1~4)
胺基烷基(碳原子数2~10)(甲基)丙烯酸酯{二甲基胺基乙基(甲基)
丙烯酸酯·氯化物以及甲基叔丁基胺基乙基(甲基)丙烯酸酯·溴化物
等}等]以及单烯键不饱和一元或二元羧酸的含有烷基胺基的酰胺[例如
单烷基胺基烷基(碳原子数2~10)(甲基)丙烯酰胺{甲基胺基乙基(甲
基)丙烯酰胺·氯化物以及丁基胺基乙基(甲基)丙烯酰胺·氯化物等}
以及二烷基胺基烷基(碳原子数2~10)(甲基)丙烯酰胺{二甲基胺基
基乙基(甲基)丙烯酰胺·氯化物以及甲基丙基胺基乙基(甲基)丙烯
酰胺·硫酸二甲酯等}等]等。
(iii-3)作为具有三烷基胺基(-NR3·Y)的乙烯基单体,可以
列举出:用碳原子数1~8的烷基化剂(例如氯甲烷、硫酸二甲酯、氯
化苄以及碳酸二甲酯等4级化剂)对具有前述氨基的乙烯基单体进行4
级化而得到的乙烯基单体{例如(甲基)丙烯酸三甲基胺基乙酯·氯化
物、(甲基)丙烯酸甲基二乙基胺基乙酯·硫酸二甲酯、马来酸三甲基
氨基乙酯·氯化物、三甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺·氯化物}等。
还可以使用除了这些以外的N-乙烯基吡啶鎓盐(例如N-乙烯基吡啶
鎓·氯化物以及N-甲基-2-吡啶鎓·氯化物等)。
水溶性乙烯基单体的HLB值优选为10.0~20.0,进一步优选为
11.5~20.0,特别优选为13.0~20.0。
此外,HLB值是根据戴维斯(Davis)的HLB(藤本武彦著《新·表
面活性剂入门》三洋化成工业株式会社1992年8月第3版发行、第
132页;对应英语版Dr.Takehiko Fujimoto,“New Introdiction to Surface
Active Agents”Copyright 1985,SANYO CHEMICAL INDUSTRIES,LTD
第132页)进行计算得出的值。
作为通过水解可以成为水溶性乙烯基单体(a1)的乙烯基单体(a2)
没有特别的限定,可以使用至少具有1个通过水解成为水溶性取代基的
水解性取代基的乙烯基单体。
作为水解性基团,可以列举出:含有酸酐的基(-COO-CO-)、
含有酯的基(-COOR)以及氰基等。
此外,R是碳原子数1~3的烷基(甲基、乙基以及丙基)、乙烯基、
烯丙基以及丙烯基。
作为具有含有酸酐的基的乙烯基单体,可以列举出:碳原子数4~
20的二羧酸酐等,例如马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等。
作为具有含有酯的基的乙烯基单体,可以列举出:单烯键不饱和羧
酸的低级烷基(碳原子数1~3)酯[例如(甲基)丙烯酸甲酯以及(甲
基)丙烯酸乙酯等]、单烯键不饱和醇的酯[例如醋酸乙烯酯、醋酸(甲
基)烯丙酯等]等。
作为具有氰基的乙烯基单体,可以列举出:含有碳原子数3~6的
乙烯基的硝酰化合物[例如(甲基)丙烯腈、5-己烯腈等]等。
水解可以是在聚合中、聚合后以及两者中的任何一种都可以,从得
到的交联聚合物的分子量的角度出发优选为聚合后。
这些水溶性乙烯基单体(a1)以及(a2)可以单独使用,根据需要
也可以将2种以上组合使用。
其中优选水溶性乙烯基单体(a1),更优选阴离子性乙烯基单体,
特别优选具有由羧酸(盐)基、磺(盐)基、氨基、酰胺基形成的基团、
胺基或者单-、双-或三烷基胺基的乙烯基单体,再优选具有由羧酸
(盐)基或酰胺基形成的基的乙烯基单体,更特别优选甲基丙烯酸(盐)
以及(甲基)丙烯酰胺,最优选丙烯酸(盐)。
作为用作形成本发明的吸水剂的交联聚合物的结构单元的乙烯基
单体,可以将乙烯基单体(a1)和/或(a2)与可以和它们共聚的其它乙
烯基单体组合使用。
作为其它的可共聚的乙烯基单体(a3),可以使用疏水性乙烯基单
体,不过并不限定于这些。
作为其它的乙烯基单体(a3)可以使用下述的(i)~(iii)的乙烯
基单体。
(i)碳原子数8~30的芳香族烯类单体;
苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、羟基苯乙烯等苯乙烯、乙
烯基萘、二氯代苯乙烯等苯乙烯的卤素取代物。
(ii)碳原子数2~20的脂肪族乙烯基单体;
烯烃[乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、戊烯、庚烯、二异丁烯、辛烯、
十二碳烯、十八碳烯等];二烯烃[丁二烯、异戊二烯等]等。
(iii)碳原子数5~15的脂环式乙烯基单体;
单烯键不饱和单体[蒎烯、苧烯、茚等];聚乙烯类乙烯基聚合性单
体(具有2个以上烯键式不饱和键的乙烯基聚合性单体)[环戊二烯、
二环戊二烯、亚乙基降冰片烯等]等。
在使用可共聚的其它的乙烯基单体(a3)时,基于乙烯基单体(a1)
以及(a2)的合计质量,(a3)的含量优选为0.01~5质量%,更优选为
0.05~3质量%,特别优选为0.08~2质量%,最优选为0.1~1.5质量%。
也就是说,此时(a3)含量的上限优选为5质量%,更优选为3质量%,
特别优选为2质量%,最优选为1.5质量%,下限优选为0.01质量%,
更优选为0.05质量%,特别优选为0.08质量%,最优选为0.1质量%。
作为交联剂(b),有乙烯基单体(a1)和/或(a2)聚合时组合使用
的内部交联剂(b1),和根据需要在聚合后用于对交联聚合物粒子的表
面进行交联的表面交联剂(b2)。
作为交联剂(b),可以使用例如具有2个以上烯键式不饱和基的交
联剂(bb1),至少具有1个由水溶性乙烯基单体(a1)的水溶性取代基
和/或由乙烯基单体(a2)的水解生成的水溶性取代基进行反应而得到的
官能团、且至少具有1个烯键式不饱和基的交联剂(bb2),还有具有至
少2个以上由水溶性乙烯基单体(a1)的水溶性取代基和/或由乙烯基单
体(a2)的水解生成的水溶性取代基进行反应而得到的官能团的交联剂
(bb3)等。
其中可以使用内部交联剂(b1)和表面交联剂(b2)中的任何一个。
(i)作为具有2个以上烯键式不饱和基的交联剂(bb1),可以使
用碳原子数8~12的双(甲基)丙烯酰胺、碳原子数2~10的多元醇的
多(甲基)丙烯酸酯以及碳原子数2~10的多元醇的多(甲基)烯丙基
醚等,可以列举出:例如N,N-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、乙二醇
二(甲基)丙烯酸酯、聚(聚合度2~5)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、
丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油(二或三)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷
三丙烯酸酯、三烯丙基胺、三烯丙基氰尿酸酯、三烯丙基异氰酸酯、四
烯丙氧基乙烷、季戊四醇三烯丙基醚以及一缩二甘油二(甲基)丙烯酸
酯等。
(ii)作为至少具有1个由水溶性乙烯基单体(a1)的水溶性取代
基和/或由乙烯基单体(a2)的水解生成的水溶性取代基进行反应而得到
的官能团、且至少具有1个烯键式不饱和基的交联剂(bb2),可以使用
具有碳原子数6~8的环氧基烯键不饱和化合物以及具有碳原子数4~8
的羟基的烯键不饱和化合物等,可以列举出:例如(甲基)丙烯酸缩水
甘油酯、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羟乙基酯以及(甲
基)丙烯酸异氰酸基乙酯等。
(iii)作为至少具有2个以上由水溶性乙烯基单体(a1)的水溶性
取代基和/或由乙烯基单体(a2)的水溶性取代基进行反应而得到的官能
团的交联剂(bb3),可以使用如特开昭58-180233号公报以及特开昭
59-189103号公报(对应于US4666983号公报)中所记载的多元醇、
多元缩水甘油、多元胺、多元氮丙啶以及多元异氰酸酯等。
作为多元缩水甘油化合物,可以列举出:乙二醇二缩水甘油醚、甘
油二缩水甘油醚等。作为多元胺化合物,可以列举出:乙二胺、二亚乙
基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺以及聚乙烯亚胺
等。作为多元氮丙啶化合物,可以列举出:商品名“ケミタイトPZ-
33”{2,2-二羟甲丁醇-三(3-(1-氮丙啶基)丙酸酯)}、“ケミ
タイトHZ-22”{1,6-六亚甲基二亚乙基脲}以及商品名“ケミタイ
トDZ-22”{二苯基甲烷-双-4,4’-N,N’-二亚乙基脲}(这些是
日本触媒化学工业公司制的商品名)等。作为多元异氰酸酯化合物,可
以列举出:2,4-甲苯二异氰酸酯以及六亚甲基异氰酸酯等。
这些交联剂可以单独使用,也可以将2种以上组合使用。
在交联剂(b)之中,作为内部交联剂(b1),从吸水剂在负重下的
吸收量等的角度出发,优选具有2个以上烯键式不饱和基的交联剂
(bb1),更优选碳原子数2~10的多元醇的多(甲基)烯丙基醚等,特
别优选三烯丙基氰脲酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、四烯丙氧基乙烷以及
季戊四醇三烯丙基醚,最优选季戊四醇三烯丙基醚。
在交联剂(b)之中,作为表面交联剂(b2),从吸水剂在负重下的
吸收量等的角度出发,优选至少具有2个以上由水溶性乙烯基单体(a1)
的水溶性取代基和/或由乙烯基单体(a2)的水解生成的水溶性取代基进
行反应而得到的官能团的交联剂(bb3),更优选多元缩水甘油,特别优
选乙二醇二缩水甘油醚以及甘油二缩水甘油醚,最优选乙二醇二缩水甘
油醚。
在形成了本发明的吸水剂的交联聚合物内,可以含有内部交联剂
(b1)以及表面交联剂(b2)的这两种结构单元,也可以含有其中的任
何一种,优选含有两种。
关于内部交联剂(b1)的用量,以乙烯基单体(a1)和/或(a2)以
及必要时使用的其它的乙烯基单体(a3)的的合计质量为基准,优选
0.001~5.0质量%,更优选0.002~2质量%,特别优选0.003~1.6质量
%。也就是说,以(a1)和/或(a2)以及必要时使用的(a3)的的合计
质量为基准,(b1)的用量的上限优选5.0质量%,更优选2质量%,特
别优选1.6质量%,下限优选0.001质量%,更优选0.002质量%,特别
优选0.003质量%。如果位于这些范围以内,容易具有更好的保水·吸
收能力。
以乙烯基单体(a1)和/或(a2)以及必要时使用的其它的乙烯基单
体(a3)的的合计质量为基准,表面交联剂(b2)的用量优选0.001~
7.0质量%,更优选0.002~5.0质量%,特别优选0.003~4.0质量%。
也就是说,以(a1)和/或(a2)以及必要时使用的(a3)的的合计质量
为基准,(b2)的用量的上限优选7.0质量%,更优选5.0质量%,特别
优选4.0质量%,下限优选0.001质量%,更优选0.002质量%,特别优
选0.003质量%。
如果(b2)的用量位于这些下限以上,则具有进一步提高在负重下
的吸收量的倾向,此外,如果(b2)的用量低于这些上限,则具有表面
的交联度不会过量且保水量不会进一步降低的倾向。
作为满足第一项发明的式(1)以及式(2)的吸水剂,例如可以是
本发明的第二项发明。
下面对本发明的第二项发明进行说明。
作为水溶性乙烯基单体(a1)和/或通过水解成为(a1)的乙烯基单
体(a2)以及内部交联剂(b1),可以使用前述的物质,其优选的范围
也是同样的。
本发明的第二项发明的吸水剂进一步含有前述的交联聚合物,且至
少满足前述①~③的要点中的2个。
下面对要点①~③依次进行说明。首先对要点①进行说明。
作为金属元素(c1),优选含有选自Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ru、
Rh、Pd、Ag、Cd、Os、Ir、Pt以及Au之中的至少1种金属元素,更优
选Fe、Co、Ni、Cu、Ru、Rh以及Pd,特别优选Fe、Co、Ni、Ru、Rh
以及Pd,最优选Co、Ni、Ru、Rh以及Pd。
这些金属元素优选为制备交联聚合物时存在,更优选为交联聚合物
聚合时存在。这些金属元素进一步优选来自以下第三项发明中所说的螯
合物(c)。
以本发明的吸水剂的质量为基准,金属元素(c1)的含量优选为
0.001ppm~1质量%(10-9~1质量%),更优选为0.005ppm~0.5质量
%(5×10-9~0.5质量%),特别优选为0.01ppm~0.3质量%(10-8~
0.3质量%),进一步优选为0.1ppm~0.2质量%(10-7~0.2质量%),
最优选为0.5ppm~0.1质量%(5×10-7~0.1质量%)。也就是说,以本
发明的吸水剂的质量为基准,(c1)的含量的上限优选为1质量%,更
优选为0.5质量%,特别优选为0.3质量%,下限优选为0.001ppm,更
优选为0.005ppm,特别优选为0.01ppm。如果位于这些范围以内,容易
具有更好的保水量以及在负重下的吸收量。
接着对第二项发明的②进行说明。
水不溶性球状单个颗粒(d)的平均粒径优选为1~500nm,更优选
为3~100nm,特别优选为5~75nm,最优选为9~50nm。也就是说,
(d)的平均粒径的上限优选为500nm,更优选为100nm,特别优选为
75nm,最优选为50nm,下限优选1nm,更优选为3nm,特别优选为5nm,
最优选为9nm。如果位于这些下限以上,则具有使负重下的液体渗透性
更好的倾向,此外,如果低于这些上限,则具有使负重下的吸收量进一
步降低的倾向。
水不溶性球状单个颗粒(d)优选是非孔质的。如果是非孔质球状
单个颗粒的情况下,显示出优良的加工性(得到的吸水性颗粒的粉体流
动性等)。
从提高凝胶的液体渗透速度的角度考虑,水不溶性球状单个颗粒
(d)的比表面积优选为20~400m2/g,更优选为30~350m2/g,特别优
选为40~300m2/g。也就是说,(d)的比表面积的上限优选为400m2/g,
更优选为350m2/g,特别优选为300m2/g,下限优选为20m2/g,更优选
为30m2/g,特别优选为40m2/g。如果位于这些范围以内,容易具有更
好的负重下的液体渗透性。
关于水不溶性球状单个颗粒(d)的材质,除去金属以外,只要是
不溶于水而且对交联聚合物是非反应性的,没有特别的限定,可以是有
机物或者无机物。此外,对于金属,在交联化合物和水接触时,通过金
属的氧化·还原反应可能会引起交联聚合物的分解,因此不优选。
作为有机化合物,可以使用(i)只由烃形成的有机物、(ii)由碳、
氢以及氧形成的有机物、(iii)含有氮原子的有机物以及(iv)其它的有
机物等。
在对交联聚合物进行干燥时,有机物的单个颗粒的熔融温度优选位
于在干燥时不使有机物的单个颗粒发生熔融的干燥温度以上。考虑到和
干燥温度之间的平衡,有机物单个颗粒的熔融温度优选为130~300℃,
更优选为150~250℃。也就是说,熔融温度的上限温度优选为300℃,
更优选为250℃,下限优选为130℃,更优选为150℃。
(i)作为只由烃形成的有机物,可以列举出:,重均分子量1万~
5万的例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二亚甲基以及聚丁二烯
等。
(ii)作为由碳、氢以及氧形成的有机物,可以列举出:,重均分子
量1万~15万的例如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚
乙烯基醚、热塑性聚酯、聚碳酸酯、聚苯醚、聚环氧化合物等。
(iii)作为含有氮原子的有机物,可以列举出:,重均分子量1万~
15万的例如聚丙烯腈、聚酰胺以及热塑性聚氨酯等。
(iv)作为其它的有机物,可以列举出:,重均分子量1万~15万
的例如聚氯乙稀、聚偏1,1-二氯乙烯、氟树脂、聚砜等以及将2种以
上构成这些树脂的单体共聚得到的物质等。
其中优选(i),更优选聚苯乙烯,特别优选重均分子量7万~13万
的聚苯乙烯。
作为无机物,可以是天然无机物以及合成无机物中的任何一种,例
如氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钛、氧化镁、氧化锆等氧化物,碳化
硅、碳化铝等碳化物以及氮化钛等氮化物等。另外,也可以将其中的2
种以上组合使用,或者也可以是2种以上复合的物质(例如沸石和滑石
等)。
在这些物质中,优选无机物,更优选氧化物,特别优选氧化硅。在
氧化硅中,最优选非结晶的氧化硅。
水不溶性球状单个颗粒(d)的10质量%水溶液的pH值没有特别
的限定,从使(d)以初级粒子的形态稳定地存在,并不易形成2级凝
聚物的角度出发,pH值优选为2~11,更优选为2.5~10,特别优选为
3~9。也就是说,(d)的10质量%水溶液的pH值的上限优选为11,
更优选为10,特别优选为9,下限优选为2,更优选为2.5,特别优选为
3。如果在该范围内,容易使(d)的稳定性变得更好。
以交联聚合物的质量为基准,水不溶性球状单个颗粒(d)的含量
优选为0.1~1质量%,更优选为0.2~0.8质量%,特别优选为0.4~0.6
质量%。也就是说,以交联聚合物的质量为基准,(d)的含量的上限优
选为1质量%,更优选为0.8质量%,特别优选为0.6质量%,下限优
选为0.1质量%,更优选为0.2质量%,特别优选为0.4质量%。如果在
这些下限以上,则具有使其负重下的液体渗透性更好的倾向,此外,如
果低于这些上限,在负重下的液体渗透性变得更好的同时,还具有使吸
水剂的机械强度进一步增强的倾向。
接着对第二项发明的③进行说明。
通过对来自由表面交联剂(b2)和交联聚合物反应生成的酯键或酰
胺键的羰基和/或氨基进行红外吸光分析,所得吸光度对于交联聚合物
的一个颗粒的标准偏差(S)优选为15以下,更优选为10以下,特别
优选为5以下,进一步优选为3以下,最优选为2以下。
如果位于这些范围以内,在交联聚合物通过表面交联剂(b2)进行
表面交联时,通过在交联聚合物颗粒的表面附近均匀地进行表面交联,
不会降低吸水剂的保水量,可以大幅改良负重下的吸收量。
通过红外吸光分析的吸光度的标准偏差的测定方法如下所示。
<吸光度的标准偏差的测定方法>
对交联聚合物颗粒用开孔105~710μm的筛网进行调整,收集了
不能通过开孔105μm的筛网而可以通过开孔710μm的筛网的交联聚
合物颗粒后,用傅立叶变换红外分光光度计(例如岛津制作所制造的
“FTIR-8200PC”等)对交联聚合物表面的10×10×10μm的区域的
羰基和/或氨基的吸光度进行测定。
同样地,对在同一颗粒内位于100个不同区域的位置进行测定,求
得标准偏差(S)。另外,标准偏差(S)是通过下式(16)求得的。
(S)=((100∑p 2-(∑p)2)/100(100-1))1/2 (16)
另外,式中p是用红外分光光度计测得的吸光度。
在上述的①~③中,在至少满足其中的两项时,吸水剂的保水量
(x1)、负重下吸收量(x2)以及负重下液体渗透性(Y)都具有增大的
倾向,容易使吸水剂的吸收性能变好。
另一方面,当不满足上述①~③中的任何1项时,吸水剂的保水量
(x1)、负重下吸收量(x2)以及负重下液体渗透性(Y)中的任1项均
可具有降低的倾向,因此不优选。
更具体地说,不满足①时保水量(x1)以及负重下吸收量(x2)具
有容易降低的倾向,不满足②时负重下吸收量(x2)或负重下液体渗透
性(Y)具有容易降低的倾向,不满足③时吸水剂的保水量(x1)、负重
下吸收量(x2)以及负重下液体渗透性(Y)中的任1项均可具有容易
降低的倾向。
本发明的第一项发明或第二项发明的吸水剂可以应用现有公知的
方法制备,优选通过下述第三项发明的制备方法得到。
下面对第三项发明进行说明。
作为水溶性乙烯基单体(a1)、通过水解可以成为(a1)的乙烯基
单体(a2)以及内部交联剂(b1),可以使用前述的物质,其优选的范
围也是同样的。
本发明的第三项发明是含有前述①~③的工序之中的至少两项工
序的吸水剂(含有上述交联聚合物)的制备方法。
下面对前述工序①~③顺次进行说明。
工序①是关于通过至少包括选自下面的(i)~(iii)之中的至少一
个条件的方法进行聚合的工序。
(i)以乙烯基单体(a1)、(a2)、(a3)、内部交联剂(b1)以及反
应溶剂的的合计质量为基准,(a1)、(a2)、(a3)以及交联剂(b1)的
聚合浓度优选为1×10-4~20质量%,更优选为1~18质量%,特别优
选为5~15质量%。也就是说,以(a1)、(a2)、(a3)、(b1)以及反应
溶剂的合计质量为基准,该浓度的上限优选为20质量%,更优选为18
质量%,特别优选为15质量%,下限优选为1×10-4质量%,更优选为
1质量%,特别优选为5质量%。如果在该范围内,容易使负重下的吸
收量(x2)以及保水量(x1)变得更好。
(ii)优选聚合温度在(T±5)℃(T为0~60℃)的范围内,更
优选聚合温度在(T±4)℃(T为0~60℃)的范围内,特别优选聚合
温度在(T±3)℃(T为0~60℃)的范围内,最优选聚合温度在(T
±2)℃(T为0~60℃)的范围内。如果在该范围内,容易使负重下的
吸收量(x2)、保水量(x1)以及负重下液体渗透性(Y)变得更好。
其中,所谓“聚合温度在(T±5)℃(T为0~60℃)的范围内”
是指,首先选取位于0~60℃范围内的任何1点的特定温度作为所要的
聚合温度,当将T确定为某一特定温度后,聚合优选为该前述特定温度
的±5℃范围内进行的意思。即意味着,优选控制聚合温度使其在特定
的温度T附近不产生太大的变化,以进行聚合。
(iii)在选自Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Os、
Ir、Pt以及Au之中的至少1种金属元素(c1)中,优选和前述相同的
物质。
作为螯合物(c)的配体(c2),只要是阴离子或中性分子的配体就
行,没有特别的限定,可以使用例如[1]氢化物(氢离子)以及卤素阴
离子(氟阴离子、氯阴离子以及溴阴离子等)、[2]含有选自氮、氧、磷
以及硫之中的至少1种元素的化合物以及[3]共轭化合物等。
[2]作为含有选自氮、氧、磷以及硫之中的至少1种元素的化合物,
可以使用的有(1)磷原子数1~4或更高、碳原子数3~42或更高的叔
丁膦化合物、(2)氨或氮原子数1~4或更高、碳原子数1~44或更高
的胺、(3)羰基数1~3或更高、碳原子数3~40或更高的含羰基的化
合物(羧酸除外)、(4)羧基数1~4或更高、碳原子数2~20或更高的
羧酸、(5)由肟形成的基团(>C=N-OH)数1~4或更高、碳原子
数2~20或更高的肟、(6)羟基数1~4或更高、碳原子数6~30或更
高的酚、(7)醚键(-O-)数1~8或更高、碳原子数4~30或更高的
醚、(8)硫原子数1~4或更高、碳原子数2~40或更高的硫化合物、(9)
由酰胺形成的基团数1~3或更高、碳原子数3~54或更高的酰胺、(10)
含N-氧化物的基团(-N-O)数为1~3或更高、碳原子数为6~20
或更高的N-氧化物以及(11)其它的化合物等。
(1)作为磷原子数为1~4或更高、碳原子数为3~42或更高的叔
膦化合物,可以列举出:三甲基膦、三乙基膦、二乙基苯基膦、三苯基
膦(以下简称为PPh)、邻苯双(二苯基膦)、邻苯双(二甲基膦)、邻
苯双(二乙基膦)、邻苯双(乙基苯基膦)、1,2-双(二苯基膦基)乙
烷、1,2-双(二甲基膦基)乙烷(以下简称为dppe)、1,2-双(二
乙基膦基)乙烷、1,2-双(乙基苯基膦基)乙烷、1,2-双(二苯基
膦基)甲烷(以下简称为dppm)、1,2-双(二甲基膦基)甲烷、1,2
-双(二乙基膦基)甲烷、1,2-双(乙基苯基膦基)甲烷、三(二苯
基膦基乙基)膦、三(二乙基膦基乙基)膦、三(二甲基膦基乙基)膦
以及三(乙基苯基膦基乙基)膦等。
(2)作为氨或氮原子数1~4或更高、碳原子数1~44或更高的胺,
可以使用(2-1)氮原子数为1的胺、(2-2)氮原子数为2的胺以及
(2-3)氮原子数为3以上的胺等。
作为(2-1)氮原子数为1的胺,可以列举出:吡啶(以下简称为
py)、二乙胺、水杨胺、氨基乙烷硒醇、2-羟基-6-甲基吡啶、2-二
甲基氨基乙醇、双(2-氨基乙基)酰胺、乙醇胺、2-氨基乙醇、β-
氨基丙酸、2-羟基-6-甲基吡啶、3-亚水杨基氨基-1-丙醇、2-
吡咯烷酮、8-羟基喹啉、水杨醛亚胺以及α-甲基吡啶等。
作为(2-2)氮原子数为2的胺,可以列举出:乙二胺(以下简称
为en)、丙二胺、亚丙基二胺、1,2-环己二胺、N,N-二乙基乙二胺、
N,N-二甲基乙二胺、亚水杨基乙二胺、N-乙基水杨醛亚胺、双(苯
甲酰丙酮)乙二胺、1,2-二氨基-1,1’-二甲基乙烷、2,2’-联
吡啶(以下简称为bpy)、2,2’-联吡啶-3-炔、2,2’-联吡啶-
N,N’-二氧化物、脒基脲、(氨基亚氨基甲基)尿素、[(2-氨乙基)
氨基]-1-丙醇、2-[(3-氨丙基)氨基]乙醇、N-2[2-(二甲氨基)
乙基]-3-氨基-1-丙醇、三[2-(甲氨基)乙基]胺、咪唑、N,N’
-二水杨酸丙二胺、4,6,6-三甲基-3,7-氮杂-3-壬-1,9-二
醇、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺以及1,8-萘啶等。
作为(2-3)氮原子数为3以上的胺,可以列举出:二亚乙基三胺、
三亚乙基四胺、四乙基五胺、N,N’-双(2-氨基苯亚甲基)乙二胺、
三[2-(甲氨基)乙基]胺、二氨基吡啶、1,3-双[双(2-吡啶基乙基)
氨甲基]苯、4-二甲基氨基-2,3-二甲基-1-苯基-5-吡唑烷,双
胍、亚氨二羧酸亚氨二酰胺、缩二脲、氨基甲酰胍、酞菁、N,N,N’,
N’-四(2-氨乙基)乙二胺、1,2,3-三氨基丙烷、三(2-苯并咪
唑基甲基)胺、四(2-吡啶基甲基)乙二胺、2,2’,2”-三联吡啶,
1,4,7,10-四氮杂癸烷、1,4,8,11-四氮杂十一烷、1,5,8,
12-四氮杂十二烷、1,4,8,11-四氮杂环十四烷、亚乙基双胍、四
苯基卟啉、三(2-吡啶基甲基)胺以及组氨酸等。
作为(3)羰基数1~3或更高、碳原子数3~40或更高的含羰基的
化合物(羧酸除外),可以列举出:乙酰醋酸乙酯、乙酰丙酮(以下简
称为acac)、2,4-戊二酮、二(乙酰丙酮)、3-甲基-2,4-戊二酮、
1-苯基-1,3-丁二酮、3-苯基-2,4-戊二酮、1,3-二苯基-1,
3-丙二酮、1-苯基-1,3,5-己三酮、5,5’-(1,2-亚乙基次
氮基)双(1-苯基-1,3-己二酮)、三氟乙酰丙酮、六氟乙酰丙酮、
苄基酰、二苯甲酰基甲烷、天冬酰胺苯酰丙酮、噻吩甲酰三氟丙酮、4,
4’-(1,2-亚乙基次氮基)双(2-戊酮)、二新戊酰甲烷等。
作为(4)羧基数1~4或更高、碳原子数2~20或更高的羧酸,可
以列举出:例如草酸、丙二酸、水杨酸、邻苯二甲酸、烟酸、2-吡啶
甲酸、天冬氨酸、苯甲酰基丙酮酸、乙二胺二乙酸、次氮基三乙酸、N’
-(2-羟乙基)乙二胺三乙酸、丙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸、反-1,
2-环己烷二氨基四乙酸、反-1,2-(环己烷二次氮基)四乙酸、(1,
2-二亚乙基次氮基)四乙酸、乙二胺四丙酸、甘氨酸、N-甲基甘氨酸、
甘氨酰甘氨酸、甘氨酰基甘氨酰基甘氨酰甘氨酸、亚水杨基甘氨酸、亚
氨基二酸、甲基亚氨基二乙酸、N,N,-二乙基二硒基氨基甲酸、蛋
氨酸、脯氨酸、肌氨酸以及黄原酸等。
作为(5)由肟形成的基团(>C=N-OH)数1~4或更高、碳原
子数2~20或更高的肟,可以列举出:丁二酮肟、3-(2-氨乙基亚氨
基)-2-丁酮肟、苄基丁二酮肟、2,6-二乙酰基吡啶二肟、2-吡啶
基醛肟、3-苯基亚氨基-2-丁酮肟、水杨醛肟等。
作为(6)羟基数1~4或更高、碳原子数6~30或更高的酚,可以
列举出:儿茶酚、1,2-苯二酚、1,3-双[双(2-吡啶基乙基)氨甲
基]苯酚、2,6-双[双(2-吡啶基乙基)氨甲基]-4-苯酚以及1-亚
硝基-2-萘酚等。
作为(7)醚键(-O-)数1~8或更高、碳原子数4~30或更高
的醚,可以列举出:四氢呋喃、1,4-二噁烷、四氢呋喃、1,4,7,
10-四氧杂环十四烷、1,4,7,10,13-五氧杂环十五烷、1,4,7,
10,13,16-六氧杂环十八烷、4,7,13,16-四氧杂-1,10-二氮
杂环十八烷、4,7,13,18-四氧杂-1,10-二氮杂环[8,5,5]二十
烷、2,3-苯并-1,4,7,10,13-五氧杂-2-十五烯、4,7,13,
16,21-五氧杂-1,10-二氮杂二环[8,5,5]二十三烷、莫能菌素、
尼日利亚菌素等。
作为(8)硫原子数1~4或更高、碳原子数2~40或更高的硫化合
物,可以列举出:二乙基氨荒酸、乙巯基乙醇酸、亚乙基双硫羰乙醇酸、
亚乙基硫脲、苯基二硫代乙酸、二硫代安息香酸、1,2-氨基乙烷硫醇、
二苯基硫卡巴腙、二甲基亚砜、2,4-戊二硫酮、2,2,7,7-四甲基-
3,6-二噻辛烷、2-咪唑啉硫酮、二甲基氨荒酸、硫脲、半胱氨酸、
马来酰腈二硫酚以及1,4,8,11-四硫代十一烷等。
作为(9)由酰胺形成的基团数1~3或更高、碳原子数3~54或更
高的酰胺,可以列举出:重氮基酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-
二甲基甲酰胺、六甲基磷酸三酰胺、二苯基次膦酸酰胺、氨基乙酰胺、
草酰胺、缬氨霉素、邻苯二甲酰亚胺、琥珀酸亚胺以及缬氨霉素等。
作为(10)含N-氧化物的基团(-N-O)数1~3或更高、碳原
子数6~20或更高的N-氧化物,可以列举出:例如α-甲基吡啶-N
-氧化物、γ-甲基吡啶-N-氧化物以及吡啶-N-氧化物等。
作为(11)其它的化合物,可以列举出:例如氮分子、水、一氧化
碳、尿素、水杨醛、N-亚硝基苯基羟基氨基酸氢等。
作为[3]共轭化合物,可以使用的是不饱和基团数在2~10或更高,
碳原子数为4~14或更高的共轭化合物等,可以列举出:例如1,5-环
辛二烯(以下简称为cod)、1,3,5,7-环辛四烯、环戊二烯基、五甲
基环戊二烯基、环庚三烯酚酮以及1,10-菲咯啉等。
在这些配体中,从聚合性能的角度出发,优选卤素(氟、氯、溴、
碘)阴离子以及含有磷元素的化合物,更优选氯阴离子、溴阴离子、碘
阴离子以及叔膦化合物,特别优选氯阴离子、溴阴离子以及叔膦化合物,
最优选氯阴离子以及叔膦化合物。
对于配体(c2)的形态没有特别的限制,例如可以是单配位基配位
(配体例如是三苯膦)、二配位基配位(配体例如是乙二胺)、3~6配位
基配位(配体例如是三联吡啶)以及它们的组合都可以。
此外,作为(c),可以是不带电荷的非电解质型螯合物、带有正电
荷的阳离子螯合物、带有负电荷的阴离子螯合物等的任何一种。
作为螯合物(c)优选的具体例子,可以列举出:如下的螯合物。
(1)金属元素(c1)是周期表11族金属元素时,优选的例子包括
[Cu(CH3)(PPh3)]、[Cu2Cl(cod)2]、[Ag(py)2]Cl、[Ag(py)4]Cl、
[Ag(py)4]Cl2、[AgCl(PPh3)]、[AgCl3(PPh3)]、[Au(dppe)]Cl
等。
(2)金属元素(c1)是周期表第4周期的8~10族金属元素时,
优选的例子包括[FeCl2(bpy)2]、[FeCl2(bpy)2]Cl、[FeCl(H)(CO)
(PPh3)3]、[FeCl(H)(dppe)2]、[FeCl3(NO)(PPh3)2]、[FeCl2(PPh3)3]、[FeCl2(PPh3)3]、[Fe(CN)2(bpy)2]、[Fe(CO)2(PPh3)3]、
[Fe(H)2(N2)(PPh3)3]、[Co2Cl2(cod)2]、[CoCl(CO)(PPh3)2]、
[CoCl(PPh3)3]、[CoCl(O)2(PPh3)3]、[CoCl3(py)3]、[Co(cod)2]Cl、[Co(H)(CO)(PPh3)3]、[Ni(acac)Cl(PPh3)]、[NiBr(CH3)
[P(C2H5)3]2]、[NiBr(NH3)3]、[Ni(CH3)Cl(cod)]、[Ni(C2H5)
(cod)]Cl、[Ni(CH3)(PPh3)]、[Ni2Cl2(acac)2]、[NiCl2(bpy)]、
[Ni Cl2(cod)]、[Ni2Cl2(dppm)]、[Ni Cl2(en)]、[Ni Cl2(NH3)(PPh3)]、
[Ni Cl2(PPh3)]、[Ni2Cl4(PPh3)2]、[Ni(PPh3)4]、[Ni(py)4]Cl2、
[Ni(SO3)(H2O)3]、[Ni(SO3)(NH3)3]等。
(3)金属元素(c1)是周期表第5周期的8~10族金属元素时,
优选的例子包括[Rh2Cl2(cod)2]、[RhCl(CO)(PPh3)2]、[RhCl(PPh3)3]、[RhCl(O)2(PPh3)3]、[RhCl3(py)3]、[Rh(cod)2]Cl、[Rh(H)
(CO)(PPh3)3]、[RuCl2(bpy)2]、[RuCl2(bpy)2]Cl、[RuCl(H)
(CO)(PPh3)3]、[RuCl(H)(dppe)2]、[RuCl3(NO)(PPh3)2]、
[RuCl2(PPh3)3]、[RuCl2(PPh3)4]、[Ru(CN)2(bpy)2]、[Ru(CO)2(PPh3)3]、[Ru(H2)(N2)(PPh3)3]、[Pd(acac)Cl(PPh3)]、[PdBr
(CH3)[P(C2H5)3]2]、[PdBr(NH3)3]、[Pd(CH3)Cl(cod)]、[Pd
(C2H5)(cod)]Cl、[Pd(CH3)(PPh3)]、[Pd2Cl2(acac)2]、[Pd Cl2
(bpy)]、[Pd Cl2(cod)]、[Pd2Cl2(dppm)]、[Pd Cl2(en)]、[Pd Cl2
(NH3)(PPh3)]、[Pd Cl2(PPh3)]、[Pd2Cl4(PPh3)2]、[Pd(PPh3)4]、[Pd(py)4]Cl2、[Pd(SO3)(H2O)3]、[Pd(SO3)(NH3)3]等。
(4)金属元素(c1)是周期表第6周期的8~10族金属元素时,
优选的例子包括[OsCl2(bpy)2]、[Os Cl2(bpy)2]Cl、[Os Cl(H)(CO)
(PPh3)3]、[Os Cl(H)(dppe)2]、[Os Cl3(NO)(PPh3)2]、[Os Cl2
(PPh3)3]、[Os Cl2(PPh3)4]、[Os(CN)2(bpy)2]、[Os(CO)2
(PPh3)3]、[Os(H2)(N2)(PPh3)3]、[IrCl2(cod)2]、[IrCl(CO)
(PPh3)2]、[Ir2Cl(PPh3)3]、[IrCl(O)2(PPh3)3]、[Ir Cl3(py)3]、
[Ir(cod)2]Cl、[Ir(H)(CO)(PPh3)3]、[Pt(acac)Cl(PPh3)]、[Pt
Br(CH3)[P(C2H5)3]2]、[PtBr(NH3)3]、[Pt(CH3)Cl(cod)]、[Pt
(C2H5)(cod)]Cl、[Pt(CH3)(PPh3)]、[Pt2Cl2(acac)2]、[Pt Cl2(bpy)]、
[Pt Cl2(cod)]、[Pt2Cl2(dppm)]、[Pt Cl2(en)]、[Pt Cl2(NH3)(PPh3)]、
[Pt Cl2(PPh3)]、[Pt2 Cl4(PPh3)2]、[Pt(PPh3)4]、[Pt(py)4]Cl2、[Pt
(SO3)(H2O)3]、[Pt(SO3)(NH3)3]等。
其中优选的是,(3)金属元素(c1)是周期表第5周期的8~10族
金属元素。
对于螯合物(c),进一步的从聚合性能以及操作性能的角度出发,
优选溶解于水或水溶性有机溶剂的螯合物([RuCl(PPh3)3]、[RuCl2
(PPh3)3]、[RuCl2(PPh3)4]、[Pd(acac)Cl(PPh3)]、[Pd2Cl2(acac)2]、[Pd Cl2(PPh3)]、[Pd2Cl4(PPh3)2]等)。
作为水溶性有机溶剂,可以使用与在合成后述(c)时所用的有机
溶剂相同的溶剂。
这些螯合物(c)可以通过公知的方法制备,合适的是例如Angew.
Chem.Int.Ed.EngI.,12,57(1973);J.Chem.Educ.,50,343(1973);
Accts.Chem.Rsearch,3,105(1970);Chm.Rev.,73,487(1973);
Interscience-Wilry(1968);Chem.Soc.Rev.,4,27(1975);基础无机
化学(F.A.Cotton、G.Willkinson合著、培风馆);以及无机化合物·螯
合物辞典(中原胜よし,讲谈社)等所记载的方法。
作为更简单的方法,例如可以通过在室温下将金属元素(c1)的盐
(例如金属的卤化物等)以及配体(c2)混合得到。此外,也可以在形
成别的中间螯合物以后再制备所要的螯合物。也可以将金属元素(c1)
的盐以及配体(c2)直接混合或者在水溶液/溶剂溶液中溶解后混合,或
者在水溶液/溶剂溶液中混合。如果必要也可以加热至30~200℃。如果
生成了应该被除去的物质,可以通过减压除去。可以将生成的螯合物(c)
直接取出或者以结晶的形式取出,也可以用于精制。作为可用于此处的
溶剂,可以使用醇(甲醇、乙醇等)、酮(丙酮、甲乙酮等)、酰胺(N,
N-二甲基甲酰胺,N-甲基吡咯烷酮等)、亚砜(二甲基亚砜等),以
及它们中的2种以上的混合物。
在使用螯合物(c)时,以乙烯基单体(a1)、(a2)、(a3)以及内
部交联剂(b1)的的合计质量为基准,(c)的用量优选为0.005ppm~2
质量%(5×10-9~2质量%),更优选为0.01ppm~1质量%(10-8~1
质量%),特别优选为0.02ppm~0.6质量%(2×10-8~0.6质量%),进
一步优选为0.03ppm~0.2质量%(3×10-8~0.2质量%),最优选为
0.05ppm~0.1质量%(5×10-8~0.1质量%)。也就是说,(c)的用量
的上限优选为2质量%,更优选为1质量%,特别优选为0.6质量%,
进一步优选为0.2质量%,最优选为0.1质量%,下限优选为0.005ppm,
更优选为0.01ppm,特别优选为0.02ppm,进一步优选为0.03ppm,特
别优选为0.05ppm。如果位于这些范围以内,作为吸收性物品的性能更
好,同时该乙烯基单体等的聚合速度以及聚合率能够进一步提高,生产
率也容易变得更好。
对于第三项发明的工序②,水不溶性球状单个颗粒(d)的平均粒
径、比表面积、材质以及10质量%水溶液的pH和上述第二项发明的②
的情况相同,其优选的范围也相同。
以交联聚合物的质量为基准,水不溶性球状单个颗粒(d)的用量
优选为0.1~1质量%,更优选为0.2~0.8质量%,特别优选为0.4~0.6
质量%。也就是说,(d)的用量的上限优选为1质量%,更优选为0.8
质量%,特别优选为0.6质量%,下限优选为0.1质量%,更优选为0.2
质量%,特别优选为0.4质量%。如果在这些下限以上,则具有使其在
负重下的液体渗透性更好的倾向,此外,如果低于这些上限,在负重下
的液体渗透性变得更好的同时,还具有使吸水剂的机械强度进一步增强
的倾向。
水不溶性球状单个颗粒(d)可以在交联聚合物的聚合前后的任一
个阶段中搀和。
(i)在聚合前搀和时,将其添加在乙烯基单体(a1)、(a2)、(a3)、
交联剂(b)和/或反应溶剂中并使其聚合,形成分散搀和在交联聚合物
(d)中的混合物。
(ii)在聚合后搀和水不溶性球状单个颗粒(d)时,(ii-1)向聚
合后的含水状态的吸水剂中添加(d)混合处理得到混合物。这时,由
于在含水状态下搀和了水不溶性球状单个颗粒(d),其后在对含水状态
的交联聚合物进行干燥时,水不溶性球状单个颗粒(d)的一部分进入
交联聚合物内部,因此进一步提高了凝胶液体渗透速度。此外,(ii-2)
还可以在对含水状态的交联聚合物进行干燥后,搀和水不溶性球状单个
颗粒(d),这时,(d)以物理吸附覆盖在交联聚合物的颗粒表面或者作
为两者的简单混合物,其中交联聚合物和球状单个颗粒之间成为互相分
离地混杂的状态。这时,为了防止交联聚合物之间通过水发生凝聚的现
象,对于含有水不溶性成分·水难溶性成分的被吸收液,这些成分覆盖
在交联聚合物表面,具有防止引起性能降低的现象的效果。这种现象被
认为是和在用过滤器进行过滤的时候,为了防止堵塞而使用过滤助剂的
原理是一样的。
(i)(ii-1)和(ii-2)的方法也可以组合使用。在这些方法中,
优选(ii-2)的方法。
水不溶性球状单个颗粒(d)可以以粉末、浆液、分散液以及乳化
液中的任一种形态添加。其中水不溶性球状单个颗粒(d)优选是以单
个粒子的状态,即以非凝聚的状态混合到交联聚合物中。特别优选以分
散液和乳化液的形式混合。
作为向含水状态的交联聚合物中搀和水不溶性球状单个颗粒(d)、
使其均匀混合的混合装置,可以使用现有公知的装置。
作为公知的装置,例如双臂型捏合机、密炼机(班伯里机)、自洁
型混合机、齿轮混合器、螺杆式挤压机、螺杆式捏合机、剁碎机等。也
可以将它们多个组合起来使用。
对于第三项发明的工序③,吸光度的标准偏差及其测定方法和前述
第二项发明的②的情况相同,其优选的范围也相同。
作为用表面交联剂(b2)对交联聚合物进行表面交联的方法可以是
公知的方法,适合的方法可以是例如,由(i)表面交联剂(b2)和溶
剂形成的溶液和交联聚合物混合,加热使其反应等的方法。
在用表面交联剂(b2)对交联聚合物进行表面交联时,形成酯键或
者酰胺键,作为使对由这些键形成的羧基或氨基进行红外吸收分析后得
到的对于交联聚合物的一个颗粒的吸光度的标准偏差(S)在15以下的
方法,可以列举出:例如(i)将表面交联剂(b2)连续喷雾至交联聚
合物颗粒的表面的方法,(ii)包含表面交联剂(b2)的溶液、乳化液或
分散液连续喷雾至交联聚合物颗粒表面上的方法,(iii)使交联聚合物
以流动层流动,然后添加表面交联剂(b2)或其溶液、乳化液或分散液
等的方法。
作为溶剂,可以使用水以及有机溶剂等。
在使用水时,以交联聚合物的质量为基准,水的用量优选为1~10
质量%,更优选为2~7质量%。也就是说,水的用量的上限优选为10
质量%,更优选为7质量%,下限优选为1质量%,更优选为2质量%。
如果在这些范围内,可以使表面交联剂(b2)向交联聚合物颗粒内部充
分浸透,可以使负重下吸收量(x2)变得更好。
作为有机溶剂,可以使用现有的亲水性有机溶剂,考虑到表面交联
剂(b2)向交联聚合物颗粒内部的浸透度,以及(b2)的反应性等,可
以进行适宜的选择。作为亲水性有机溶剂,可以使用碳原子数1~6的
醇以及碳原子数3~6的酮。作为醇,可以列举出:甲醇、乙醇、异丙
醇、二甘醇以及乙二醇一丁醚等。作为酮,可以列举出:丙酮、甲乙酮
以及甲基异丁基酮等。其中优选是醇、更优选甲醇、乙醇、异丙醇以及
二甘醇,特别优选甲醇以及二甘醇。
这些溶剂可以单独使用,也可以2种以上组合使用。此外,水也可
以和有机溶剂组合使用。
溶剂的用量可以根据溶剂的种类进行各种变化,以交联聚合物的质
量为基准,优选1~10质量%。另外,以水和有机溶剂的合计质量为基
准,有机溶剂对水的使用比例(有机溶剂∶水)可以任意变化,例如
优选9∶1,更优选7∶3,特别优选5∶5,最优选3∶7。如果在这些范围
内,表面交联剂(b2)向交联聚合物颗粒内部的浸透是最适宜的,可以
使负重下吸收量变得更好而不降低保水量。
表面交联反应的反应温度优选为80~200℃,更优选为100~160
℃。即反应温度的上限优选为200℃,更优选为160℃,下限优选为80
℃,更优选为100℃。如果在这些范围内,可以有效地进行交联反应,
保水量(x1)的降低小,可以使负重下的吸收量(x2)变得更好。
此外,反应时间可以根据反应温度变化,优选为3~60分钟,更优
选为5~50分钟,特别优选为10~40分钟。即反应时间的上限优选为
60分钟,更优选为50分钟,特别优选为40分钟,下限优选为3分钟,
更优选为5分钟,特别优选为10分钟。如果在这些范围内,可以有效
地进行交联反应。
对于经过如此的表面交联得到的交联聚合物颗粒,可以进一步再追
加实施表面交联。
追加实施的表面交联可以使用和上述的表面交联中所使用的交联
剂同类或不同类的表面交联剂。
作为交联聚合物的聚合形态,可以使用现有公知的方法等,例如使
用引发剂的溶液聚合法、乳化聚合法、悬浮聚合法、逆相悬浮聚合法、
薄膜聚合法以及喷雾聚合法等。
作为控制聚合的方法,可以使用绝热聚合法、温度控制聚合法以及
等温聚合法等。
在使用悬浮聚合法或逆相悬浮聚合法作为聚合方法时,可以根据需
要,在现有公知的分散剂、保护胶体、表面活性剂或者其中的2种以上
的混合物存在下进行聚合。此外,在逆相悬浮聚合法时,可以使用现有
公知的环己烷、正己烷、正庚烷、甲苯、二甲苯等溶剂进行聚合。
在聚合方法中,优选使用聚合引发剂的溶液聚合法,特别优选水溶
液聚合法,因为其没有必要使用有机溶剂,在生产成本方面是有利的。
作为聚合引发剂没有特别的限定,可以使用现有公知的引发剂,例
如可以使用(i)偶氮类引发剂、(ii)过氧化物类引发剂、(iii)氧化还
原类引发剂以及(iv)有机卤化物类引发剂等。
作为(i)偶氮类引发剂,可以列举出:例如偶氮二异丁腈、偶氮
氰基戊酸及其盐、2,2’-偶氮二(2-脒基丙烷)氯化物以及2,2’
-偶氮二(2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺等。
作为(ii)过氧化物类引发剂,可以列举出:无机过氧化物[例如过
氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾以及过硫酸钠等],有机过氧化物[例如过
氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、氢过氧化枯烯、琥珀酸过氧化物以及
二(2-乙氧基乙基)过二碳酸酯等]等。
作为(iii)氧化还原类引发剂,可以列举出:由例如碱金属的亚硫
酸盐或亚硫酸氢盐、亚硫酸铵、亚硫酸氢铵、氯化铁、硫酸铁和/或抗
坏血酸等还原剂,和碱金属的过硫酸盐、过硫酸铵、过氧化氢和/或有
机过氧化物等氧化剂组合形成的引发剂。
作为(iv)有机卤化物类引发剂,可以列举出:选自卤代烷烃、卤
化烷基苯基酮、卤化烷基羧酸以及卤化烷基羧酸烷基酯中卤原子数在
1~10或更高、碳原子数为1~15或更高的有机卤化物,例如四氯甲烷、
三氯溴甲烷、三氯碘甲烷、二氯甲基苯基酮、1-溴-1-甲基乙基羧酸
以及烷基的碳原子数为1~8的1-溴-1-甲基乙基羧酸烷基酯(例如
1-溴-1-甲基乙基羧酸甲酯、1-溴-1-甲基乙基羧酸乙酯、1-溴
-1-甲基乙基羧酸辛酯以及1-溴-1-甲基乙基羧酸十二烷酯)等。
其中优选(i)偶氮类引发剂、(ii)过氧化物类引发剂以及(iii)氧
化还原类引发剂,更优选将(i)偶氮类引发剂以及(ii)过氧化物类引
发剂和(iii)氧化还原类引发剂组合使用。
以乙烯基单体(a1)、(a2)、(a3)、内部交联剂(b 1)的合计质量
为基准,聚合引发剂的用量优选为0.005~0.5质量%,更优选为0.007~
0.4质量%,特别优选为0.009~0.3质量%。也就是说,聚合引发剂的
用量的上限优选为0.5质量%,更优选为0.4质量%,特别优选为0.3
质量%,下限优选为0.005质量%,更优选为0.007质量%,特别优选
为0.009质量%。
可以在交联聚合物聚合后对交联聚合物进行干燥。
在进行干燥时,以交联聚合物的质量为基准,干燥后的水分优选为
0~20质量%,更优选为0~10质量%,特别优选为0~5质量%,最优
选为0~2质量%。如果在这些范围内,容易使干燥后的加工性(吸水
剂颗粒的粉体流动性)变得更好。
另外,水分的量是通过用红外水分测定器((株)KETT公司制造
“JE400”:120±5℃、30分钟、加热前的环境湿度为50±10%RH、灯
的规格100V、40W)在刚完成加热时将加热前后的交联聚合物质量相
减而求得的。
干燥方法可以是在80~230℃的温度用热风进行干燥的方法、使用
加热至100~230℃的鼓式干燥器等薄膜干燥法、(加热)减压干燥法、
冷冻干燥法以及用红外线的干燥法等通常的方法。
进一步的可以对干燥后的交联聚合物进行粉碎。
在粉碎时,粉碎后的交联聚合物的质量平均粒径优选为100~800
μm、更优选为200~500μm、特别优选为300~400μm。也就是说,
质量平均粒径的上限优选为800μm、更优选为500μm、特别优选为
400μm,下限优选为100μm、更优选为200μm、特别优选为300μm。
如果在这些范围内,容易使干燥后的处理能力(吸水剂颗粒的粉体流动
性)变得更好。
以粒径作为横轴,质量基准的含量作为纵轴,将交联聚合物的各粒
度分布在对数概率坐标纸上作图,求出占全部质量的50质量%的粒径,
由此求得质量平均粒径。
用内径150mm,深45mm的开孔为710μm、500μm、300μm、
149μm、106μm的筛网相互叠起来,将开孔小的筛网放在下面,在最
上面的是开孔最大的710μm的筛网,在其上放入50g样品,在筛网振
动器中筛10分钟,对残留在各筛网上的测定样品进行测定,以最初的
测定样品的质量为基准,求出残留在各筛网上的测定样品的质量%,由
此求得粒度分布。
微粒的含量越少,吸收性能越好,优选100μm以下的颗粒在全部
颗粒中的含量在3质量%以下,更优选150μm以下的颗粒在全部颗粒
中的含量在3质量%以下。
用求得上述质量平均粒径时作成的图表,可以求出微粒的含量。
关于粉碎方法没有特别的限定,可以使用锤式粉碎机、冲击式粉碎
机、辊式粉碎机、喷气式粉碎机等通常的装置。
对于得到的粉碎物,根据需要可以进行筛选以调整粒度。
关于交联聚合物颗粒的形状没有特别的限定,可以列举出:不定形
破碎状、鳞片状、珠状以及米粒状等。其中,从改善用于纸尿布等用途
时其和纤维状物质之间的缠绕结合、以及从防止纤维状物质脱落的角度
出发,优选不定形破碎状。
在适用于吸收性物品时,从操作性、触感和耐湿性等的角度出发,
本发明的吸水剂的含水率优选为1~12质量%,更优选为2~10质量%,
特别优选为4~8质量%。也就是说,含水率的上限优选为12质量%,
更优选为10质量%,特别优选为8质量%,下限优选为1质量%,更
优选为2质量%,特别优选为4质量%。如果在这些范围内,可以防止
吸水性颗粒受到冲击而被破坏,容易使操作性变得更好。
此外,含水率不只是由干燥工序决定的,可以在表面交联工序以及
加水工序中进行调整。还有,对于含水率,是通过和前述方法同样的(120
±5℃、30分钟等)测定进行干燥处理后的重量减少率而得到的。
本发明的吸水剂可以根据需要在任意的阶段(交联聚合物的聚合
前、聚合中、聚合后)添加添加物。
作为添加物,可以使用表面活性剂(阴离子性表面活性剂、非离子
性表面活性剂、阳离子性表面活性剂以及两性表面活性剂)、防腐剂、
防霉剂、抗菌剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、着色剂、芳香剂、除臭剂
以及有机质纤维状物质等,可以将其中的1种或2种以上组合使用。
在表面活性剂中,作为优选的例子可以是如下所列举的。
作为阴离子性表面活性剂,可以列举出:碳原子数8~300的醚羧
酸或其盐[聚氧乙烯(聚合度1~100)十二烷基醚醋酸钠、聚氧乙烯(聚
合度1~100)十二烷基醚磺基琥珀酸二钠等]、碳原子数8~300的烷基
(醚)硫酸酯盐[十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯(聚合度1~100)十二烷
基硫酸钠、聚氧乙烯(聚合度1~100)十二烷基硫酸三乙醇胺、聚氧乙
烯(聚合度1~100)椰子油脂肪酸-乙醇酰胺硫酸钠]、碳原子数8~
24的烷基(或烷基苯基)磺酸盐[十二烷基苯磺酸钠]、碳原子数8~300
的烷基(醚)磷酸酯盐[十二烷基磷酸钠、聚氧乙烯(聚合度1~100)
十二烷基醚磷酸钠等]、碳原子数8~24的脂肪酸盐[月桂酸钠、月桂酸
三乙醇胺等]、酰化氨基酸盐[椰子油脂肪酸甲基牛磺酸钠、椰子油脂肪
酸肌氨酸钠、椰子油脂肪酸肌氨酸三乙醇胺、N-椰子油脂肪酸酰基-
L-谷氨酸三乙醇胺、N-椰子油脂肪酸酰基-L-谷氨酸钠、月桂酰甲
基-β-氨基丙酸钠等]以及其它[磺基琥珀酸聚氧乙烯(聚合度1~
100)月桂酰乙醇胺2钠等]等。
此外,作为非离子性表面活性剂,可以列举出:脂肪醇(碳原子数
8~24)氧化烯(碳原子数2~8)加合物(聚合度1~100)[十二烷醇
氧化乙烯加合物(聚合度=20)、油醇氧化乙烯加合物(聚合度=10)、
鲸蜡醇氧化乙烯加合物(聚合度=35)等]、聚氧化烯(碳原子数2~8、
聚合度1~100)脂肪酸(碳原子数8~24)酯[聚乙二醇单硬脂酸酯(聚
合度=20)、聚乙二醇二硬脂酸酯(聚合度=30)等]、多元(2元~10
元或更高)醇高级脂肪酸(碳原子数8~24)酯[甘油单硬脂酸酯、乙二
醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇(单/二)月桂酸酯、脱水山梨糖醇(单/
二)软脂酸酯、脱水山梨糖醇(单/二)硬脂酸酯、脱水山梨糖醇(单/
二)油酸酯、脱水山梨糖醇(单/二)椰子油酯等]、聚氧化烯(碳原子
数2~8、聚合度1~100)多元(2元~10元或更高)醇高级脂肪酸(碳
原子数8~24)酯[聚氧化乙烯(聚合度=10)脱水山梨糖醇(单/二)
月桂酸酯、聚氧化乙烯(聚合度=20)脱水山梨糖醇(单/二)软脂酸
酯、聚氧化乙烯(聚合度=15)脱水山梨糖醇(单/二)硬脂酸酯、聚
氧化乙烯(聚合度=10)脱水山梨糖醇(单/二)油酸酯、聚氧化乙烯
(聚合度=25)(单/二)月桂酸酯、聚氧化乙烯(聚合度=50)(单/二)
硬脂酸酯、聚氧化乙烯(聚合度=18)(单/二)油酸酯、脱水山梨糖醇、
聚氧化乙烯(聚合度=50)二油酸甲基糖苷等]、脂肪酸烷醇酰胺[1∶1
型椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、1∶1型月桂酸二乙醇酰胺等]、聚氧化烯(碳
原子数2~8、聚合度1~100)烷基(碳原子数8~24)苯基醚(聚氧化
乙烯(聚合度=20)壬基苯基醚等)、聚氧化烯(碳原子数2~8、聚合
度1~100)烷基(碳原子数1~22)氨基醚、烷基(碳原子数8~24)
二烷基(碳原子数1~6)氧化胺[十二烷基二甲基胺氧化物等]、聚二甲
基硅氧烷聚氧化乙烯加合物以及聚氧化乙烯·聚氧化丙烯嵌段聚合物
(重均分子量=150~10000)等。另外,上述所谓“…(单/二)酯”,
是指“…单酯”或“…二酯”的意思。
此外,作为阳离子性表面活性剂,可以列举出:季铵盐[氯化十八
烷基三甲基铵、氯化二十二烷基三甲基铵、氯化双十八烷基二甲基铵、
乙基硫酸羊毛脂肪酸氨基丙基乙基二甲基铵等]以及胺盐[硬脂酸二乙基
氨基乙基酰胺乳酸盐、双十二烷基胺氯化物、油烯基胺乳酸盐等]等。
此外,作为两性表面活性剂,可以列举出:甜莱碱型两性表面活性
剂[椰子油脂肪酸酰胺丙基二甲基氨基乙酸甜莱碱、十二烷基二甲基氨
基乙酸甜莱碱、2-烷基-N-羧基甲基-N-羟乙基咪唑啉鎓甜莱碱、
十二烷基羟基磺基甜莱碱、月桂酰胺乙基羟乙基羧甲基甜莱碱羟丙基磷
酸钠等]、氨基酸型两性表面活性剂[β-十二烷基氨基丙酸钠等]等。
作为防腐剂,可以列举出:例如水杨酸、山梨酸、脱氢乙酸以及甲
基萘醌等保存剂、以及氯胺B和硝基康醇等的消毒剂等。
作为防霉剂,可以列举出:例如对羟基苯甲酸丁酯等。
作为抗菌剂,可以列举出:氯化苄烷盐以及葡糖酸氯己定等。
作为抗氧化剂,可以列举出:例如三甘醇-双-[3-(3-叔丁基
-5-甲基-4-羟苯基)丙酸酯]、1,6-环己二醇-双-[3-(3,5
-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基
-4-羟苯基丙酸酯、3,5-二叔丁基-4-羟苄基膦酸酯-二乙酯等的
受阻酚类抗氧化剂;正丁胺、三乙胺、甲基丙烯酸二乙氨基甲酯等氨类
抗氧化剂等。
作为紫外线吸收剂,可以列举出:2-(5-甲基-2-羟苯基)苯
并三唑、2-(3,5-二叔丁基-2-羟苯基)苯并三唑、2-(3,5-
二叔丁基-2-羟苯基)-5-氯苯并三唑、2-(3,5-二叔戊基-2-
羟苯基)苯并三唑等苯并三唑类紫外线吸收剂;2-(4,6-二苯基-1,
3,5-三嗪-2-基)-5-[(己基)氧基]-苯酚等三嗪类紫外线吸收
剂;2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮等二苯甲酮类紫外线吸收剂;2-
乙氧基-2’-乙基草酸双酰苯胺等草酸双基苯胺类紫外线吸收剂。
作为着色剂,可以列举出:氧化钛、铁素体等无机颜料、偶氮色淀
(azo lake)类、苯并咪唑酮类、酞菁类等有机颜料、苯胺黑类、苯胺
类等染料等。
作为芳香剂,可以列举出:麝香、冷杉油、松节油等的天然香料,
薄荷醇、柠檬醛、对甲基苯乙酮、香水(floral)等的合成香料。
作为除臭剂,可以列举出:沸石、硅石、类黄酮、环糊精等。
作为有机质纤维状物质,可以列举出:例如天然纤维[纤维素类的
物质(木棉、锯屑、麦秸等)以及其它,草炭、羊毛、微原纤维、细菌
纤维素等]、人造纤维(人造丝、乙酸酯等的纤维素类等)、合成纤维(聚
酰胺、聚酯、丙烯酸等)、纸浆[牛皮纸浆、机械纸浆(来自圆木的碎木
纸浆、阿斯泼伦(Asplund)法的碎木纸浆等)、化学浆(亚硫酸纸浆、
碳酸钠纸浆、硫酸盐纸浆、硝酸纸浆、氯纸浆等)、半化学浆、再生纸
浆(例如将由纸浆制成的纸被机械破碎或粉碎后的物质、以及作为废纸
被机械破碎或粉碎后的物质的再生废纸浆等)等]等。
在添加这些添加剂时,其添加量根据用途而不同,以吸水剂的质量
为基准,优选为10-6~20质量%,更优选为10-5~10质量%,特别优
选10-4~5质量%。也就是说,添加剂的添加量的上限优选为20质量
%,更优选为10质量%,特别优选为5质量%,下限优选为10-6质量
%,更优选为10-5质量%,特别优选为10-4质量%。如果在这些范围
内,吸水剂的吸收性能不会降低,可以使其具有抗菌作用等。
本发明的吸水剂在保水量(x1)、负重下吸收量(x2)以及负重下
液体渗透速度(Y)之间的平衡性非常的优异,可以通过应用于各种吸
收体,得到吸收性能优良的吸收性物品。
作为将吸水剂应用于吸收体的方法,例如对于由吸水剂和纤维状物
质形成的吸收体的方法,可以列举出:例如,(1)将吸水剂颗粒分散在
由层状结构的纸浆等形成的纤维状物质的层之间的方法;(2)将热熔融
粘合性纤维等形成的纤维状物质和吸水剂颗粒混合的方法;(3)用2张
以上的吸水纸或无纺布,根据需要和纤维状物质一起将吸水剂颗粒夹在
中间等的方法等。
作为纤维状物质,可以是例如,绒毛浆(短纤浆)或棉状浆等,用
于现有的吸收性物品的纤维状物质[原料(针叶树、阔叶树等)、制备方
法[化学浆、半化学浆、化学热磨机械浆(CTMP)等]、漂白方法]等,
没有特别的限定,根据需要可以单独使用在水中不膨胀的合成纤维或将
其和上述的绒毛浆或棉状浆组合使用。作为合成纤维,可以列举出:聚
烯烃类纤维(例如聚乙烯类纤维、聚丙烯类纤维等)、聚酯类纤维(例
如聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维等)、聚烯烃·聚酯复合纤维、聚酰胺类
纤维、聚丙烯腈类纤维等。
关于纤维状物质的长度、细度没有特别的限定,通常适合的是长度
在1~200mm,细度在0.1~100旦尼尔(0.11~110dtex)的范围。
关于形状只要是纤维状的,没有特别的限定,可以列举出:网状、
细圆筒状、截断的分纱状、卡钉状、细丝状等。
对于吸收体中本发明的吸水剂的添加量,可以根据吸收体的种类和
尺寸、所需要的吸收性能进行各种变化,以吸水剂和纤维状物质的合计
质量为基准,优选30~95质量%,更40~95质量%,特别50~95质
量%。如果在这些范围内,得到的吸收体容易具有更好的吸收能力。
本发明的吸水剂在吸收了被吸收液(汗、尿以及血液等的体液含有
海水、地下水以及泥水等的水)时仍然具有干爽的触感(感觉),将本
发明的吸水剂应用于纸尿布、卫生巾等卫生用品时,不但显示出优良的
吸收性能,还可以发挥出使被吸收液在压力下也不会回流的特点。
由此,通过使用本发明的吸水剂,可以容易地制造出无论在怎样的
状态下都可以发挥高吸收性能的吸收性物品。
也就是说,使用者在穿着的状态下处于坐着或者躺着等施加负重的
情况下,吸收量以及吸收速度也不会降低,其结果是极少发生渗漏等的
问题。
作为吸收性物品,优选是设有吸收体、液体透过性片材、通气性底
片的吸收性物品,更优选作为卫生用品的吸收性物品。
作为卫生用品,可以列举出:纸尿布(儿童用纸尿布、成人用纸尿
布等)、卫生巾(生理用卫生巾等)、纸巾、衬垫(失禁者用衬垫、手术
用底衬等)、宠物尿片(吸收宠物尿的吸收片)等。在这些卫生用品中,
更适合于纸尿布。进一步地,在纸尿布中,最适合的是通过下述的SDME
法测定的表面干燥值在50%以上,更优选为55%以上的纸尿布。
<通过SDME法测定表面干燥值>
通过SDME法测定的表面干燥值,是通过SDME(Surface Dryness
Measurement Equipment)试验器(WK system公司制造)按照下述的顺
序进行测定的。
将SDME试验器的检测器放在充分润湿的纸尿布[将纸尿布浸在是
以浸泡该尿布的量的人工尿(氯化钙0.03质量%、硫酸镁0.08质量%、
氯化钠0.8质量%以及去离子水99.09质量%)中,放置60分钟]上,
设定干燥值为0%,然后,将SDME试验器的检测器放在干燥的纸尿布
(将纸尿布在80℃、加热干燥2小时)上设定干燥值为100%,对SDME
试验器进行校正。
然后,在测定的纸尿布的中央设置金属环(内径70mm、外径80mm、
长50mm、重300g),注入人工尿80ml。注入后马上移去金属环,在纸
尿布的中央使SDME试验器和纸尿布接触并设定,然后开始测量。测
量开始后,将5分钟后的值作为通过SDME测定的表面干燥值。
此外,本发明的吸水剂不仅可以用于前述记载的卫生用品的用途,
用于宠物尿吸收剂、移动厕所的尿凝胶化剂、新鲜地货等的保鲜剂、肉
类、渔业产品类的滴水吸收剂、保冷剂、一次性袖珍暖炉(pocket
warmer)、电池用凝胶化剂、植物和土壤等的保水剂、防结露剂、止水
材料和包装材料、人工雪等各种的用途也是有利的。
下面通过实施例以及比较例对本发明进行更加详细的说明,但是本
发明并不受其任何限制。以下除非有特别的说明,份数表示质量份数,
%表示质量%。
另外,保水量(x1)、负重下吸收量(x2)、负重下液体渗透速度(Y)、
粒度分布以及质量平均粒径通过前述的方法进行测定。
<实施例1>
在玻璃制的反应容器内,放入77份丙烯酸钠、22.85份丙烯酸、0.15
份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺以及293份去离子水、0.001份二氯化三
(三苯基膦)钌进行搅拌、混合,同时保持内含物的温度在3℃。
将氮气通入内含物中,使溶解氧的量在1ppm以下后,添加并混合
0.3份1%的过氧化氢水溶液、0.8份0.2%的抗坏血酸水溶液以及0.8份
2%的2,2’-偶氮二脒基丙烷二氯化物水溶液以引发聚合,聚合温度
在80±2℃,通过约5小时的聚合得到含水凝胶状聚合物(A-1)。
将该含水凝胶状聚合物(A-1)通过密炼机切碎后,在135℃,风
速2.0m/秒的条件下通过通气型带式干燥机进行干燥,得到聚合物的干
燥物。
将该聚合物的干燥物通过市售的榨汁混合机进行粉碎,用开孔590
以及250μm的筛网调整粒度至30~60目后,将100份的该物质在高
速搅拌(细川ミクロン制造的高速转换连续混合机(turbulizer):转数
2000rpm)下以喷雾的方式添加混合2份乙二醇二缩水甘油醚的10%的
水/甲醇混合溶液(水/甲醇的质量比=70/30),在140℃下静置30分钟,
通过加热交联得到吸水剂(1)。
该吸水剂(1)的粒度分布、红外吸光分析的吸光度的标准偏差以
及评价结果如表1所示。
<实施例2>
在玻璃制的反应容器内,放入81.7份丙烯酸、0.15份N,N’-亚
甲基双丙烯酰胺以及241份去离子水、0.001份二氯化三(三苯基膦)
钌进行搅拌、混合,同时保持内含物的温度在3℃。
将氮气通入内含物中,使溶解氧的量在1ppm以下后,添加并混合
0.3份1%的过氧化氢水溶液、0.8份0.2%的抗坏血酸水溶液以及0.8份
2%的2,2’-偶氮二脒基丙烷二氯化物水溶液以引发聚合,聚合温度
在80±2℃,通过约5小时的聚合得到含水凝胶状聚合物。
将该含水凝胶状聚合物通过密炼机切碎后,添加109.1份30%的氢
氧化钠水溶液,进行混炼,得到72摩尔%的羧基被中和的含水凝胶状
聚合物(A-2)。
再将该含水凝胶状聚合物(A-2)在140℃,风速2.0m/秒的条件
下通过通气型带式干燥机进行干燥。
将得到的干燥物通过市售的榨汁混合机进行粉碎,用开孔590以及
250μm的筛网调整粒度至30~60目后,将100份的该物质在高速搅拌
(细川ミクロン制造的高速转换连续混合机:转数2000rpm)下添加混
合2份乙二醇二缩水甘油醚的10%的水/甲醇混合溶液(水/甲醇的质量
比=70/30),在140℃下静置30分钟进行加热交联。再添加1份作为球
状氧化硅的胶体水溶液的クラリアントジヤパン株式会社制造的クレ
ボゾ-ル30CAL25(30%水分散液、pH=3.5、平均粒径=25nm、比表
面积=120m2/g、固态成分30%)的(B1),得到吸水剂(2)。
该吸水剂(2)的粒度分布、红外吸光分析的吸光度的标准偏差以
及评价结果如表1所示。
<实施例3>
在玻璃制的反应容器内,放入77份丙烯酸钠、22.6份丙烯酸、0.4
份季戊四醇三烯丙基醚以及293份去离子水进行搅拌、混合,同时保持
内含物的温度在3℃。
将氮气通入内含物中,使溶解氧的量在1ppm以下后,添加并混合
0.3份1%的过氧化氢水溶液、0.8份0.2%的抗坏血酸水溶液以及0.8份
2%的2,2’-偶氮二脒基丙烷二氯化物水溶液以引发聚合,聚合温度
在55±2℃,通过约8小时的聚合得到含水凝胶状聚合物(A-3)。
将得到的该含水凝胶状聚合物(A-3)通过密炼机切碎后,在135
℃,风速2.0m/秒的条件下通过通气型带式干燥机进行干燥。
将得到的干燥物通过市售的榨汁混合机进行粉碎,用开孔590以及
250μm的筛网调整粒度至30~60目后,将100份的该物质在高速搅拌
(细川ミクロン制造的高速转换连续混合机:转数2000rpm)下用2流
体式喷雾嘴以喷雾的方式添加混合2份乙二醇二缩水甘油醚的10%的
水/甲醇混合溶液(水/甲醇的质量比=70/30),在140℃下静置30分钟
进行加热交联。再进行和实施例2同样的操作添加1份的(B1),得到
吸水剂(3)。
该吸水剂(3)的粒度分布、红外吸光分析的吸光度的标准偏差以
及评价结果如表1所示。
<实施例4>
在玻璃制的反应容器内,放入81.7份丙烯酸、0.4份季戊四醇三烯
丙基醚以及241份去离子水、0.001份二氯化三(三苯基膦)钌进行搅
拌、混合,同时保持内含物的温度在3℃。
将氮气通入内含物中,使溶解氧的量在1ppm以下后,添加并混合
0.3份1%的过氧化氢水溶液、0.8份0.2%的抗坏血酸水溶液以及0.8份
2%的2,2’-偶氮二脒基丙烷二氯化物水溶液以引发聚合,聚合温度
在80±2℃,通过约5小时的聚合得到含水凝胶状聚合物。
将该含水凝胶状聚合物通过密炼机切碎后,添加109.1份30%的氢
氧化钠水溶液,进行混炼,得到72摩尔%的羧基被中和的含水凝胶状
聚合物(A-4)。
再将该含水凝胶状聚合物(A-4)在140℃,风速2.0m/秒的条件
下通过通气型带式干燥机进行干燥。
将得到的干燥物通过市售的榨汁混合机进行粉碎,用开孔590以及
250μm的筛网调整粒度至30~60目后,将100份的该物质在高速搅拌
(细川ミクロン制造的高速转换连续混合机:转数2000rpm)下用2流
体式喷雾嘴以喷雾的方式添加混合2份乙二醇二缩水甘油醚的10%的
水/甲醇混合溶液(水/甲醇的质量比=70/30),在140℃下静置30分钟
进行加热交联。再进行和实施例2同样的操作添加1份的(B1),得到
吸水剂(4)。
该吸水剂(4)的粒度分布、红外吸光分析的吸光度的标准偏差以
及评价结果如表1所示。
<实施例5>
在实施例1中,除了用0.17份的乙二醇二缩水甘油醚代替0.15份
N,N’-亚甲基双丙烯酰胺以外,进行和实施例1同样的操作得到表
面交联型的吸水剂(5)。
该吸水剂(5)的粒度分布、红外吸光分析的吸光度的标准偏差以
及评价结果如表1所示。
<实施例6>
在实施例2中,除了用0.3份1%的过硫酸钾水溶液代替0.3份1
%的过氧化氢以外,进行和实施例2同样的操作得到表面交联型的吸水
剂(6)。
该吸水剂(6)的粒度分布、红外吸光分析的吸光度的标准偏差以
及评价结果如表1所示。
<实施例7>
在实施例4中,除了用0.5份季戊四醇三烯丙基醚代替0.4份季戊
四醇三烯丙基醚,用375份去离子水代替241份去离子水,用1.0份2
%的2,2’-偶氮二脒基丙烷二氯化物水溶液代替0.8份2%的2,2’
-偶氮二脒基丙烷二氯化物水溶液以外,进行和实施例4同样的操作得
到表面交联型的吸水剂(7)。
该吸水剂(7)的粒度分布、红外吸光分析的吸光度的标准偏差以
及评价结果如表1所示。
<实施例8>
在实施例4中,除了使用相同量的下述球状单个颗粒(B2)代替(B1)
以外,进行和实施例4同样的操作得到表面交联型的吸水剂(8)。该吸
水剂(8)的粒度分布、红外吸光分析的吸光度的标准偏差以及评价结
果如表1所示。
(B2)クラリアントジヤパン株式会社制造的“クレボゾ-ル
30CAL50”(30%水分散液、pH=3.9、平均粒径=50nm、比表面积=
50m2/g)
<实施例9>
向装有搅拌机、回流冷却器、温度计以及氮气导入管的四口圆底烧
瓶内,添加121.2份环己烷、0.9份脱水山梨糖醇单硬脂酸酯并使其溶解
后,通入氮气,使溶解的氧逸出。另外,向在锥形烧瓶中的45份丙烯
酸和6.4份水的混合液中,在冰冷却下加入70.0份25%的氢氧化钠水溶
液以中和70摩尔%的羧基。接着加入0.033份作为交联剂的N,N’-
亚甲基双丙烯酰胺、0.0546份作为水溶性链转移剂的次磷酸钠以及0.031
份作为聚合引发剂的2,2’-偶氮二脒基丙烷二氯化物,并使它们溶解。
然后向前述四口圆底烧瓶的内含物中添加该锥形烧瓶的内含物,搅
拌使其分散,在通入氮气鼓泡的同时,在油浴中使烧瓶内的温度上升,
保持其内温在60±2℃,在搅拌下聚合2小时。2小时后其内含物是被
水膨润的交联聚合物,其分散于环己烷中成为浆状。然后提高油浴的温
度,通过使烧瓶内的环己烷共沸,进行脱水直至膨润的交联聚合物的水
分达到20%。脱水后停止搅拌,湿润的聚合物颗粒沉降至圆底烧瓶的底
部,通过倾析可以容易地分离环己烷相。将分离后的湿润的聚合物颗粒
移至减压干燥机,在80~90℃加热除去附着的水以及环己烷,得到干爽
的交联聚合物的颗粒状物质。将30份该物质在高速搅拌(细川ミクロ
ン制造的高速转换连续混合机:转数2000rpm)下用2流体式喷雾嘴以
喷雾的方式添加混合0.6份乙二醇二缩水甘油醚的10%的水/甲醇混合
溶液(水/甲醇的质量比=70/30),在140℃下静置30分钟进行加热交
联。再进行和实施例2同样的操作添加1份的(B1),得到吸水剂(9)。
该吸水剂(9)的粒度分布、红外吸光分析的吸光度的标准偏差以
及评价结果如表1所示。
<实施例10>
除了将在表面交联时的溶剂组成的水/甲醇质量比从70/30改为98/2
以外,进行和实施例4同样的操作得到吸水剂(10)。该吸水剂(10)
的粒度分布、红外吸光分析的吸光度的标准偏差以及评价结果如表1所
示。
<实施例11>
除了将聚合温度和时间从80±2℃下5小时改为55±2℃下8小时
以外,进行和实施例1同样的操作得到吸水剂(11)。该吸水剂(11)
的粒度分布、红外吸光分析的吸光度的标准偏差以及评价结果如表1所
示。
<实施例12>
除了将聚合温度和时间从80±2℃下5小时改为55±2℃下8小时
以外,进行和实施例2同样的操作得到吸水剂(12)。该吸水剂(12)
的粒度分布、红外吸光分析的吸光度的标准偏差以及评价结果如表1所
示。
<比较例1>
除了不使用二氯化三(三苯基膦)钌以外,进行和实施例1同样的
操作得到比较吸水剂(1’)。该比较吸水剂(1’)的粒度分布、红外吸
光分析的吸光度的标准偏差以及评价结果如表1所示。
<比较例2>
除了不使用二氯化三(三苯基膦)钌和将在表面交联时的溶剂组成
的水/甲醇质量比从70/30改为98/2以外,进行和实施例2同样的操作
得到比较吸水剂(2’)。该比较吸水剂(2’)的粒度分布、红外吸光分
析的吸光度的标准偏差以及评价结果如表1所示。
<比较例3>
除了将在表面交联时的溶剂组成的水/甲醇质量比从70/30改为98/2
以外,进行和实施例1同样的操作得到比较吸水剂(3’)。该比较吸水
剂(3’)的粒度分布、红外吸光分析的吸光度的标准偏差以及评价结果
如表1所示。
表1
<纸尿布的评价>
用本发明的吸水剂(1)~(12)以及比较吸水剂(1’)~(3’)
作成吸收体,通过下面所述的方法对用后述方法作成的纸尿布的负重下
吸收量、负重下吸收速度、负重下扩散面积、表面干燥感、由SDME
法测定的表面干燥值进行测定。以下如果没有特别的说明%表示质量
%。其测定结果如表2所示。
<纸尿布的负重下吸收量>
准备由在中心位置设有圆筒(内径3cm、长20cm)、且具有和位于
前述中心位置的圆筒内径等大的圆形洞的丙烯酸板(140mm×360mm,
质量0.5Kg)作成的器具,将没有圆形洞的那一面向下,放在水平放置
的纸尿布(140mm×360mm)上,在丙烯酸板上加以20Kg的均匀的负
重(总计负重20.5Kg)。然后向圆筒内注入80ml的人工尿,5分钟后再
次注入80ml的人工尿。再过5分钟后(第一次注入尿的10分钟后),
第三次注入80ml的人工尿,然后放置5分钟。
除去负重和丙烯酸板,除去没有被纸尿布吸收的人工尿以后,测定
该纸尿布(湿样)的质量(Wg)。将W作为尿布的负重下吸收量。
<负重下吸收速度>
准备由在中心位置设有圆筒(内径3cm、长20cm)、且具有和在前
述中心位置的圆筒内径等大的圆形洞的丙烯酸板(140mm×360mm,质
量0.5Kg)作成的器具,将没有圆形洞的那一面向下,放在水平放置的
纸尿布(140mm×360mm)上,在丙烯酸板上加以20Kg的均匀的负重
(总计负重20.5Kg)。然后向圆筒内注入80ml的人工尿(用蓝墨水着
色),10分钟后再次注入80ml的人工尿。同样再过10分钟后,第三次
注入80ml的人工尿。
在注入了该第三次的着色人工尿之后,测定圆筒内的人工尿吸收至
纸尿布中直到圆筒内的人工尿没有了的时间(秒),作为负重下的吸收
速度。
<负重下扩散面积>
使用测定了负重下吸收速度的纸尿布,测定吸收了人工尿后其在平
面方向扩散的面积,将其作为负重下扩散面积。
<表面干燥感>
使用测定了负重下扩散面积的纸尿布,以10人的专门小组用手指
触摸对该纸尿布表面的干燥感进行判定,按照下述的4个标准进行评价。
求出10人的平均,作为表面干燥感。
○:干燥感良好
△:稍微被润湿,还是具有令人满意程度的干燥感
×:干燥感差、处于变湿的状态;或者无干燥感、处于潮湿的状态
<通过SDME法测定表面干燥值>
通过SDME法测定的表面干燥值,是通过SDME(Surface Dryness
Measurement Equipment)试验器(WK system公司制造)按照下述的顺
序进行测定的。
将SDME试验器的检测器放在充分润湿的纸尿布(在人工尿中充
分浸润,放置60分钟)上,设定干燥值为0%,然后将SDME试验器
的检测器放在干燥的纸尿布(将纸尿布在80℃、加热干燥2小时)上设
定干燥值为100%,对SDME试验器进行校正。
然后,在测定的纸尿布的中央设置金属环(内径70mm、长50mm),
注入人工尿80ml。注入后马上移去金属环,在纸尿布的中央使SDME
试验器和纸尿布接触并设定,然后开始测量。测量开始后,将5分钟后
的值作为通过SDME测定的表面干燥值。
<实施例13~24>
将100份绒毛浆和100份在实施例1~12中得到的本发明的吸水剂
(1)~(12)在气流型混合装置中混合,将所得混合物以约400g/m2
的定量(每单位面积的质量)均匀层叠,以5Kg/cm2的压力进行30
秒的压制,得到实施例13~24的吸收体(B1)~(B12)。将得到的吸
收体裁减成14cm×36cm的长方形,在其上下设置和吸收体同样大小的
吸水纸(定量15.5g/cm2),再将市售的纸尿布所用的聚乙烯片材设置
在内面,用聚乙烯制无纺布(定量20.0g/cm2)设置在其表面,以制
成纸尿布。
对这些纸尿布的负重下吸收量、负重下吸收速度、负重下扩散速度、
表面干燥感、由SDME法测定的表面干燥值进行评价的结果如表2所
示。
<实施例25>
50份绒毛浆的层形成后,均匀地散布100份在实施例2中得到的
吸水剂(2),再在其上面层叠上50份绒毛浆的层,形成夹层的结构,
以5Kg/cm2的压力进行30秒的压制,得到吸收体(C2)。将得到的吸
收体裁减成14cm×36cm的长方形,在其上下设置和吸收体同样大小的
吸水纸(定量15.5g/cm2),再将市售的纸尿布所用的聚乙烯片材设置
在其内面,用聚乙烯制无纺布(定量20.0g/cm2)设置在其表面,以制
成纸尿布。
对该纸尿布的负重下吸收量、负重下吸收速度、负重下扩散速度、
表面干燥感、由SDME法测定的表面干燥值进行评价的结果如表2所
示。
<比较例4、5和6>
将100份绒毛浆和100份在比较例1、2和3中得到的比较吸水剂
(1’)、(2’)和(3’)在气流型混合装置中混合,将所得混合物以约400g
/m2的定量均匀层叠,以5Kg/cm2的压力进行30秒的压制,得到比较
例4、5和6的比较吸收体(B1’)、(B2’)和(B3’)。将得到的吸
收体裁减成14cm×36cm的长方形,在其上下设置和吸收体同样大小的
吸水纸(定量15.5g/cm2),再将市售的纸尿布上所用的聚乙烯片材设
置在其内面,用聚乙烯制无纺布(定量20.0g/cm2)设置在其表面,
以制成纸尿布。
对这些纸尿布的负重下吸收量、负重下吸收速度、负重下扩散速度、
表面干燥感、由SDME法测定的表面干燥值进行评价的结果如表2所
示。
表2
本发明的吸水剂具有下述的效果。
①保水性能和负重下吸收性能以及含水凝胶的液体渗透速度之间的
平衡性非常的优异,在吸水后仍然具有干爽的触感(感觉)。
②将本发明的吸水剂应用于纸尿布、生理用卫生巾等卫生用品时,
不但显示出优良的吸收性能,还可以发挥出使被吸收液在压力下也不会
回流的优良特点。
由此,本发明的吸水剂以及用其制成的吸收体可以适用于无论在怎
样的状态下都可以发挥高吸收性能的吸收性物品。
也就是说,本发明提供了一种使用者以穿着的状态处于坐着或者躺
着等施加负重的情况下、吸收量以及吸收速度也不会降低、其结果是极
少发生渗漏等问题的吸收性物品。
通过本发明的吸水剂的制备方法还提供了一种可以容易地制造出
上述本发明的吸水剂的方法。
另外,本发明的吸收性物品适用于纸尿布、卫生巾、纸巾、衬垫(失
禁者用衬垫、手术用底衬等)、宠物尿片(吸收宠物尿的吸收片)等卫
生用品中,可以提供一种无论在怎样的状态下都可以发挥高吸收性能的
吸收性物品。
Claims (10)
1.一种吸水剂,其含有以水溶性乙烯基单体(a1)和/或通过水解
成为(a1)的乙烯基单体(a2)以及内部交联剂(b1)作为必需结构单
元的交联聚合物,且满足下述式(1)以及式(2):
(Y)≥-1.14(X)+69.5 (1)
(X)=((x1)2+4×(x2)2)1/2 (2)
式中(x1)是在生理盐水中浸渍1小时后的吸水剂的保水量,单位
为g/g;(x2)是在0.9psi的负重下在生理盐水中浸渍1小时后的吸水剂
的吸收量,单位为g/g;(Y)是将吸水剂在生理盐水中浸渍1小时后在
0.3psi的负重下生理盐水的液体渗透速度,单位为ml/分;
其中,上述单体(a1)是从不饱和一元羧酸、不饱和二元羧酸和不
饱和二元羧酸的单烷基酯之中选择的至少一种;
上述单体(a2)是从二羧酸酐乙烯基单体和单烯键不饱和羧酸的低
级烷基酯中选择的至少一种;
上述交联剂(b1)是从双(甲基)丙烯酰胺、多元醇的聚(甲基)
丙烯酸酯和多元醇的聚(甲基)烯丙基醚之中的至少一种;
而且基于(a1)和(a2)的质量,(b1)的使用量为0.001~5.0质量
%。
2.如权利要求1所述的吸水剂,其进一步满足式(3)以及式(4)。
45≤(X)≤100 (3)
2≤(Y)≤75 (4)
3.一种吸水剂,其含有以水溶性乙烯基单体(a1)和/或通过水解
成为(a1)的乙烯基单体(a2)以及内部交联剂(b1)作为必需结构单
元的交联聚合物,且满足下述①~③之中的至少两项:
①以交联聚合物的质量为基准,含有10-9~1质量%的选自Fe、Co、
Ni、Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Os、Ir、Pt以及Au之中的至少
1种的来自鳌合物(c)的金属元素(c1);
②以交联聚合物的质量为基准,含有0.1~1质量%的平均粒径为
1~500nm、比表面积为20~400m2/g的水不溶性球状单个颗粒(d);
③用表面交联剂(b2)进行表面交联,且来自酯键或酰胺键的羰基
或氨基的红外吸光分析得到的吸光度对于交联聚合物的一个颗粒的标
准偏差(S)在15以下;
其中,上述单体(a1)是从不饱和一元羧酸、不饱和二元羧酸和不
饱和二元羧酸的单烷基酯之中选择的至少一种;
上述单体(a2)是从二羧酸酐乙烯基单体和单烯键不饱和羧酸的低
级烷基酯中选择的至少一种;
上述交联剂(b1)是从双(甲基)丙烯酰胺、多元醇的聚(甲基)
丙烯酸酯和多元醇的聚(甲基)烯丙基醚之中的至少一种;
而且基于(a1)和(a2)的质量,(b1)的使用量为0.001~5.0质量
%。
4.如权利要求3所述的吸水剂,用表面交联剂(b2)进行表面交
联,且来自酯键或酰胺键的羰基或氨基的由红外吸光分析得到的吸光度
对于交联聚合物的一个颗粒的标准偏差(S)在10以下。
5.如权利要求3所述的吸水剂,其中水不溶性球状单个颗粒(d)
是非结晶氧化硅。
6.如权利要求3所述的吸水剂,其中水不溶性球状单个颗粒(d)
的10质量%水溶液的pH为2~11。
7.一种吸水剂的制备方法,该吸水剂含有以水溶性乙烯基单体(a1)
和/或通过水解成为(a1)的乙烯基单体(a2)以及内部交联剂(b1)作
为必需结构单元的交联聚合物,其中,上述单体(a1)是从不饱和一元
羧酸、不饱和二元羧酸和不饱和二元羧酸的单烷基酯之中选择的至少一
种;上述单体(a2)是从二羧酸酐乙烯基单体和单烯键不饱和羧酸的低
级烷基酯中选择的至少一种;上述交联剂(b1)是从双(甲基)丙烯酰
胺、多元醇的聚(甲基)丙烯酸酯和多元醇的聚(甲基)烯丙基醚之中
的至少一种;而且基于(a1)和(a2)的质量,(b1)的使用量为0.001~5.0
质量%;
所述方法含有下述工序①~③之中的至少两项:
①包括选自(i)~(iii)之中至少一项条件的交联聚合物的聚合工
序;
(i)以(a1)、(a2)、可共聚的其它的乙烯基单体(a3)、(b1)以
及反应溶剂的质量为基准,(a1)、(a2)、(a3)以及(b1)的聚合浓度
为1×10-4~20质量%;
(ii)聚合温度在T±5℃的范围内,其中T为0~60℃;
(iii)在由选自Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、
Os、Ir、Pt以及Au之中的至少1种金属元素(c1),和阴离子和/或中
性分子形成的配位体(c2)所形成的螯合物(c)的存在下,进行聚合;
②将平均粒径为1~500nm、比表面积为20~400m2/g的水不溶性
球状单个颗粒(d)和交联聚合物混合的工序;
③通过下述方法对交联聚合物进行表面交联的工序:用表面交联剂
(b2)进行表面交联而形成酯键或酰胺键,使对来自该酯键或酰胺键的
羰基或氨基的由红外吸光分析得到的吸光度对于交联聚合物的一个颗
粒的标准偏差(S)在15以下。
8.如权利要求7所述的制备方法,其含有表面交联工序③,且使
标准偏差(S)在15以下的方法是选自下述(i)~(iii)中的任一种方
法:
(i)将表面交联剂(b2)连续喷雾至交联聚合物颗粒的方法;
(ii)将包含表面交联剂(b2)的溶液、乳化液或分散液连续喷雾
至交联聚合物颗粒的方法;
(iii)使交联聚合物粒子以流动层流动,添加表面交联剂(b2)或
其溶液、乳化液或分散液的方法。
9.吸收体,其含有权利要求1~6中任一项所述的吸水剂和纤维状
物质。
10.具有权利要求9所述的吸收体的吸收性物品。
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CI03 | Correction of invention patent |
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CX01 | Expiry of patent term |
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