CN101155840A - 聚丙烯酸（盐）吸水树脂的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明可以高产率地生产在吸收能力与水溶性聚合物之间具有改善关系的吸水树脂，所述关系是吸水树脂的相冲突的特性，可容易地控制聚合反应，没有气味，着色少，并且具有高吸收特性。在本发明中，使用含有以重量计(相对于不包括溶剂的碱性化合物)含量为0.2至5ppm的铁的碱性组合物中和丙烯酸组合物；然后聚合产生的中和产物，所述丙烯酸组合物包括：(i)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为10至200ppm的甲氧基苯酚；以及(ii)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为0至10ppm的选自包括原白头翁素和糠醛的组中的至少一种化合物。

Description

聚丙烯酸（盐）吸水树脂的生产方法

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯酸(盐)吸水树脂、其生产方法以及用于生产吸水树脂在聚合中使用的丙烯酸。更具体而言，本发明特别是涉及一种在吸水能力与水溶性聚合物之间具有改善关系的吸水树脂，所述关系是吸水树脂的相冲突的特性。

背景技术

在近些年，开发了具有高吸水性的吸水树脂，并且该吸水树脂通常主要地为一次性使用，例如，用作吸水物品(例如一次性尿布和卫生巾)，还用作农业和园艺的保水剂以及用作工业密封材料。对于这种吸水树脂，许多单体和亲水性聚合物被提议用作其原料。其中，由作为单体的丙烯酸和/或其盐获得的丙烯酸吸水树脂具有高吸水性，其在工业上被最普遍地使用。

由于吸水树脂通常为一次性使用(例如，一次性尿布)，因此价廉是重要的。因此，很需要提高其生产效率。此外，对吸水物品而言，很自然地需要避免有关吸水物品的安全和着色的问题。具体而言，吸水树脂含有未反应的丙烯酸残留物。虽然未反应的丙烯酸的含量为以重量计的几百至约1000ppm，但是需要降低未反应的丙烯酸的含量。此外，吸水树脂与吸水物品中的白色纸浆相结合。因此，很需要吸水树脂也是白色的以不产生因着色引起的任何杂质感觉或外观。

此外，吸水树脂是水膨胀性且不溶于水性的。然而，如专利文献1所述，在吸水树脂中，还含有几个wt％至几十个wt％的未交联的水溶性聚合物(水溶性组分)。水溶性组分的含量也需要降低。此外，如专利文献2所述，含有吸水树脂的吸水物品需要具有在压力下可接受的吸水性，例如在压力下的吸水能力和在压力下的液体渗透量。

为了解决上述问题，已经建议所述方法包括聚合含有少量杂质的单体以严生吸水树脂的步骤。这种方法的示示例包括：包括进行纯化以使单体的重金属含量不超过0.1ppm的步骤以及将单体进行聚合的步骤的方法(专利文献3)；包括使用含有少量丙烯酸二聚体或丙烯酸低聚体的步骤的方法(专利文献4和5)；包括将用于聚合的丙烯酸进行纯化以使获得的乙酸或丙酸的含量低于400ppm的步骤的方法(专利文献6)；包括使用含有少量原白头翁素的丙烯酸进行聚合的步骤的方法(专利文献7)；包括使用含有少量糠醛的丙烯酸进行聚合的步骤的方法(专利文献8)；以及包括使用含有少量糠醛的丙烯酸进行聚合的步骤的方法(专利文献9)。由于所述方法包括降低用于吸水树脂的材料中的杂质量的步骤，已经建议了下述方法。即，包括使用醛处理剂处理丙烯酸的步骤的方法(专利文献10)，以及包括使用活性炭处理丙烯酸酯的步骤的方法(专利文献11)。

如专利文献3至11所公开的，其已经建议了通过包括纯化丙烯酸或具有高纯度的类似原材料的步骤的方法获得具有优良特性的吸水树脂的方法。然而，其会发生成本问题以及产率降低的问题。

此外，其已经建议了吸水树脂的聚合方法，包括添加一定量的痕量组分的步骤，以使产生的吸水树脂具有改善的特性。所述聚合方法的示例包括：在所述方法中，丙烯酸含有含量为10至200ppm的甲氧基苯酚(专利文献12)；在所述方法中，同时存在11至2000ppm的糠醛(专利文献13)；以及所述方法使用金属(专利文献14和15)。然而，在专利文献12和13中，存在的问题是，在生产吸水树脂的过程中，由于包含在单体中的甲氧基苯酚和糠醛的氧化，产生的吸水树脂会着色(变黄)。

[专利文献1]

美国专利4654039

[专利文献2]

美国专利5562646

[专利文献3]

日本未审查专利出版物31306/1991(特开平3-31306)

[专利文献4]

日本未审查专利出版物211934/1994(特开平6-211934)

[专利文献5]

国际出版物WO04/52949

[专利文献6]

国际出版物WO03/95510

[专利文献7]

欧洲专利1302485

[专利文献8]

美国专利申请说明书2004/0110913

[专利文献9]

美国专利6444744

[专利文献10]

国际出版物WO03/14172

[专利文献11]

国际出版物WO04/52819

[专利文献12]

美国专利申请说明书2004/0110914

[专利文献13]

美国专利申请说明书2004/0110897

[专利文献14]

美国专利5439993

[专利文献15]

欧洲专利1457541

发明内容

本发明的目的在于提供一种在吸收能力与水溶性聚合物之间具有改善关系的吸收的吸水树脂的生产方法，所述关系是吸水树脂的相冲突的特性，可温和地控制聚合反应，保持并且改善高吸收性，没有气味，不着色的吸水树脂，并且以高产率生产。

为了解决所述问题，在经过广泛地研究后，本发明的发明人发现可以通过生产一种吸水树脂以解决所述问题，生产该吸水树脂使用：(i)含有特定痕量组分的丙烯酸，和(ii)以重量计铁含量为0.2至5ppm的碱性化合物，而且发明人已经完成了本发明。

更具体而言，第一种生产吸水树脂的方法为一种通过聚合含有丙烯酸和/或其盐的丙烯酸组合物生产吸水树脂的方法，所述方法包括(a)使用碱性组合物中和丙烯酸组合物的步骤；然后聚合产生的中和产物，因而形成水凝胶交联聚合物，所述丙烯酸组合物包括：(i)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为10至200ppm的甲氧基苯酚；以及(ii)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为0至10ppm的选自包括原白头翁素和糠醛的组中的至少一种化合物，所述碱性组合物包括碱性化合物和铁，所述碱性组合物含有基于Fe₂O₃以重量计含量为0.2至5.0ppm的铁。

第二种生产吸水树脂的方法为一种通过聚合含有丙烯酸和/或其盐的丙烯酸组合物生产吸水树脂的方法，所述方法包括(a′)聚合所述丙烯酸组合物因而形成水凝胶交联聚合物的步骤；以及使用碱性组合物中和所述水凝胶交联聚合物，所述丙烯酸组合物包括：(i)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为10至200ppm的甲氧基苯酚；以及(ii)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为0至10ppm的选自包括原白头翁素和糠醛的组中的至少一种化合物，所述碱性组合物包括碱性化合物和铁，所述碱性组合物含有基于Fe₂O₃以重量计含量为0.2至5.0ppm的铁。

上述方案可以高产率生产一种在吸收能力与水溶性聚合物之间具有改善吸收的关系的吸水树脂，所述关系是吸水树脂的相冲突的特性，可容易地控制聚合反应，没有气味，着色少，并且具有高吸收特性。

优选地，所述第一种生产吸水树脂的方法和第二种生产吸水树脂的方法进一步包括在步骤(a)或步骤(a′)后，(b)通过加热干燥水凝胶交联聚合物的步骤，和(c)通过加热使产生的水凝胶交联聚合物进行表面交联处理的步骤。

所述碱性化合物优选为碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐，更优选为氢氧化钠或碳酸钠。

优选地，所述丙烯酸组合物含有以重量计的含量为1至1000ppm的不可聚合的有机化合物，其中所述不可聚合的有机化合物的溶解度参数为(1.0-2.5)×10⁴(Jm^-3)^1/2。

此外，优选地，在所述第一种生产吸水树脂的方法和第二种生产吸水树脂的方法中添加螯合剂至所述丙烯酸组合物或所述水凝胶交联聚合物。

此外，所述铁优选为Fe₂O₃。

此外，优选地，所述丙烯酸组合物含有：(I)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为0至0.1ppm的原白头翁素；(II)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为0至5ppm的选自包括除糠醛外的醛以及马来酸的组中的至少一种化合物；以及(III)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为10至800ppm的选自包括乙酸和丙酸的组中的至少一种饱和羧酸。

具体实施方式

本发明中的“交联吸水树脂”指的是一种由于将交联结构引入聚合物从而使其具有水膨胀性和不溶于水性的聚合物，其中“水膨胀性”指的是在无压力时吸生理盐水倍率(GVs)至少为2倍，优选为5至200倍，更优选为20至100倍，其中“不溶于水性”指的是基本的不溶于水性，以使树脂中的水溶性聚合物含量基本上为0至50重量％，优选为0至25重量％，更优选为0至15重量％，再优选为0至10重量％。通过下述实施例定义的方法测定这些特性。

通过聚合作为主要成分的含有丙烯酸和/或其盐的单体而获得本发明的聚丙烯酸(盐)吸水树脂，其中丙烯酸和/或其盐的总量相对于全部单体(除交联剂外)基本上为50至100摩尔％，优选为70至100摩尔％，更优选为90至100摩尔％，特别地优选基本上为100摩尔％。应当指出，本申请中的术语“单体”指的是含有作为主要成分的丙烯酸和/或盐的单体，也用作“丙烯酸组合物”的同义词。

根据这些特性，本发明中使用的丙烯酸酯为：优选为丙烯酸的单价盐，例如碱金属盐、铵盐以及胺盐；更优选地为碱金属丙烯酸盐；再优选为选自钠盐、锂盐以及钾盐的碱金属丙烯酸盐。此外，只要使本发明获得的吸水树脂具有水膨胀性，可以结合使用多价金属盐，例如钙盐和铝盐。

根据中和聚合物的酸性基团的中和比，由本发明获得的吸水树脂为20至99摩尔％，优选50至95摩尔％，更优选60至90摩尔％被中和。既可以对单体成分进行中和，即聚合之前的丙烯酸组合物；也可以对聚合物进行中和，例如聚合中和/或后的水凝胶交联聚合物。此外，可以结合采用中和单体成分以及中和聚合物。然而，优选地，将作为单体组分的丙烯酸，即含有丙烯酸组合物的丙烯酸，进行碱性处理，下文将进行描述。

(2)不可聚合的有机化合物

不可聚合的有机化合物为一种不含有可聚合的与乙烯基、丙烯基等类似基团形成不饱和键的有机化合物，本发明优选使用单体，所述单体含有以重量计的1至1000ppm含量的不可聚合的有机化合物，其中不可聚合的有机化合物的溶解度参数为(1.0-2.5)×10⁴(Jm^-3)^1/2。换而言之，本发明的丙烯酸组合物优选含有一种以重量计的1至1000ppm含量的不可聚合的有机化合物，其中不可聚合的有机化合物的溶解度参数为(1.0-2.5)×10⁴(Jm^-3)^1/2。应当指出，本发明的不可聚合的有机化合物为一种具有不可聚合的不饱和键的有机化合物。这种有机化合物为(i)具有饱和键，并且是通过由热分解或氧化/还原剂而进行的自由基聚合、紫外光聚合或伽马射线聚合而不能聚合的化合物，或(ii)诸如芳香族化合物的有机化合物。

本申请的溶解度参数(δ)为内聚能密度，可以由下述方程式计算：

δ((Jm^-3)^1/2)＝ρ∑G/M

其中ρ为密度(g/cm³)，G为霍利(Holly)内聚能常数，∑G为组分原子团内聚能常数的和，ρ和G为温度25±1℃的值，M为分子量。

在本发明中，如果溶解度参数δ以单位((calm^-3)^1/2)计算，溶解度参数δ以单位(Jm^-3)^1/2恰当地表示。

本发明使用含有一定量的上述特定的化合物的单体，从而高产率地生产吸水树脂，该吸水树脂具有：(i)在吸水能力与水溶性聚合物之间的改善关系，该关系是吸水树脂的相冲突的特性，(ii)易于控制聚合反应，(iii)着色少，以及(iv)具有高吸收特性。由于聚合释放的热引起被聚合物过度升温导致含有以重量计的含量低于1ppm的不可聚合的有机化合物的单体难于控制聚合，并且导致吸收特性降低，因此其不是优选的，其中所述不可聚合的有机化合物的溶解度参数为(1.0-2.5)×10⁴(Jm^-3)^1/2。同时，含有以重量计的含量高于1000ppm的不可聚合的有机化合物的单体含有太多的不可聚合的有机化合物而不能达到本发明的目的，并且可能导致诸如产物吸水树脂会有气味的问题，其中不可聚合的有机化合物的溶解度参数为(1.0-2.5)×10⁴(Jm^-3)^1/2。

因此，这种不可聚合的有机化合物的使用量为：相对于单体(丙烯酸组合物)以重量计1-10000ppm，优选1-500ppm，更优选1-300ppm，还更优选5-300ppm，特别地优选10-300ppm，最优选10-100ppm。

此外，使用下文描述的一种特定的加热步骤(例如，干燥和表面处理)最终除去所述特定的化合物(不可聚合的有机化合物)，从而产生的吸水树脂没有气味以及其它问题。

不可聚合的有机化合物的溶解度参数通常为(1.0-2.5)×10⁴(Jm^-3)^1/2，优选为(1.0-2.2)×10⁴(Jm³)^1/2，更优选为(1.1-2.0)× 10⁴(Jm^-3)^1/2，还优选为(1.3-2.0)×10⁴(Jm³)^1/2，最优选为(1.5-1.9)×10⁴(Jm³)^1/2。

更具体而言，不可聚合的有机化合物选自下述化合物中的至少一种：庚烷(沸点：95℃)，二甲基环己胺(沸点：132℃)，乙基环己烷甲苯(沸点：110℃)，乙苯(沸点：136℃)，二甲苯(沸点：138-144℃)，二乙基酮(沸点：101℃)，二异丙基酮(沸点：124-125℃)，甲丙酮(沸点：102℃)，甲基异丁基酮，甲基叔丁基酮，乙酸正丙酯(沸点：101℃)，乙酸正丁酯(沸点：124-125℃)，二苯醚(沸点：259℃)，联苯(沸点：25)。在这些不可聚合的有机化合物中，优选芳香族化合物，鉴于聚合特性和产率，特别地优选甲苯、二苯醚以及联苯。

溶解度参数为(1.0-2.5)×10⁴(Jm^-3)^1/2的有机化合物为一种与丙烯酸具有良好兼容性的、且不含有可聚合的不饱和键的有机化合物，其指的是一种亲脂性的有机化合物。在这种不可聚合的有机化合物中，鉴于环境负荷，优选不含卤素的有机化合物，更优选只含碳和氢的碳氢化合物。此外，不可聚合有机化合物的沸点优选9 5-300℃，更优选130-260℃。鉴于聚合控制和聚合反应，溶解度参数高于(1.0-2.5)×10⁴(Jm^-3)^1/2的有机化合物是不优选的。

不可聚合的有机化合物优选在聚合之前包含在单体(丙烯酸组合物)中。含有不可聚合的有机化合物的单体可以如下述方式制备：在制备单体后添加不可聚合的有机化合物至单体，即丙烯酸组合物水溶液，在制备单体过程中添加不可聚合的有机化合物至单体，即丙烯酸组合物水溶液，或者不可聚合的有机化合物提前包含在或添加至用于单体的原材料中，即含有丙烯酸、交联剂、水以及碱性化合物的丙烯酸组合物的组分。在这种制备方法中，不可聚合的有机化合物为疏水的且通常不溶于水，因此优选其提前溶解或包含在丙烯酸中。在本发明中，优选地，不可聚合的有机化合物提前包含在或添加至丙烯酸而用于制备单体。即，优选地，不可聚合的有机化合物提前溶解在未中和的丙烯酸中，从而未中和的丙烯酸用于制备单体水溶液。

(3)用于生产吸水树脂的聚合中使用的丙烯酸以及丙烯酸组合物

生产丙烯酸的已知工业化生产方法的示例包括：丙烯和/或丙烯醛的气相催化氧化方法，乙撑氰醇方法，高压雷比(Reppe)方法，改进的雷比方法，乙烯酮方法，以及丙烯腈水解方法。其中，丙烯和/或丙烯醛的气相催化氧化方法是最普遍使用的。因而，在本发明中，优选使用由这种气相催化氧化方法获得的丙烯酸。由气相催化氧化方法获得的该丙烯酸通常含有不低于以重量计的约2000ppm的杂质。这种含有杂质的丙烯酸在本申请中被称为丙烯酸组合物。

在根据本发明的用于生产吸水树脂的一种方法中，除了丙烯酸外，还优选使用含有以重量计的1至1000ppm的不可聚合的有机化合物的丙烯酸组合物。优选地，所述丙烯酸组合物还含有总量为以重量计的1至1000ppm的β-羟基丙酸和/或丙烯酸二聚体(以未中和的丙烯酸的重量为基准；以下略)，优选以重量计1至500ppm，更优选1至300ppm，并且还含有以重量计的10至200ppm的甲氧基苯酚。

上述甲氧基苯酚的具体示例包括邻甲氧基苯酚、间甲氧基苯酚、对甲氧基苯酚以及具有诸如甲基、叔丁酯或羟基的至少一个取代基的甲氧基苯酚。在本发明中，特别地优选对甲氧基苯酚。甲氧基苯酚的含量为以重量计10-200ppm，优选为10-100ppm范围，更优选为10-90ppm范围，还更优选为10-80ppm的范围，最优选为10-70ppm范围。在对甲氧基苯酚含量高于以重量计200ppm的情形下，会发生产生的吸水树脂着色(变成淡黄色/变黄)的问题。另一方面，在对甲氧基苯酚含量低于以重量计10ppm的情形下，尤其是低于以重量计5ppm的情形下，换而言之，在通过诸如蒸馏的纯化已经除去作为聚合抑制剂的对甲氧基苯酚的情形下，不但会在主观引发之前发生聚合的危险，而且令人吃惊的是，聚合速率会明显变慢。

(i)不可聚合的有机化合物和(ii)β-羟基丙酸和/或丙烯酸二聚体的总量以重量计少于1ppm，使得难于控制聚合，这种难于控制是由因为聚合释放的热量使聚合物质的温度过高而引起的，并且可以引起吸收特性的退化。(i)不可聚合的有机化合物和(ii)β-羟基丙酸和/或丙烯酸二聚体的总量过大引起吸水树脂中残留单体(残留丙烯酸)含量的升高。

除了甲氧基苯酚外，其它的聚合抑制剂也可以用在本发明生产方法的丙烯酸组合物中。例如，吩噻嗪、对苯二酚、铜盐以及亚甲基蓝是有效的聚合抑制剂。然而，这些聚合抑制剂不同于甲氧基苯酚，会削弱聚合。这些聚合抑制剂优选更低的含量，聚合抑制剂的含量优选为以重量计0至0.1ppm，更优选为以重量计0ppm(低于检出限)。

用于本发明生产方法的丙烯酸组合物可以含有原白头翁素和/或糠醛。随着原白头翁素和/或糠醛含量的增加，不但聚合时间(直至聚合温度达到其峰值所经过的时间)变长而增加了残留的单体含量，而且水溶性成分的含量比起吸收能力的少量增加要多得多，从而导致特性的相对变坏。从增进产物吸水树脂的特性和性能特性的角度来看，丙烯酸组合物中的原白头翁素和/或糠醛含量优选为以重量计0至20ppm范围。更具体而言，丙烯酸组合物中的原白头翁素和/或糠醛含量优选不高于以重量计10ppm，更优选的范围为0.01至5ppm，还更优选的范围为0.05至2ppm，特别地优选的范围为0.1至1ppm。

此外，用于本发明的生产方法中的丙烯酸组合物除了糠醛外，优选具有较低含量的乙醛和/或马来酸。乙醛和/或马来酸含量相对于丙烯酸的重量优选为以重量计0至5ppm，更优选为0至3ppm，还更优选为0至1ppm，特别地优选为0ppm(低于检出限)。除了糠醛外醛的示例包括苯甲醛、丙烯醛以及乙醛。

此外，用于本发明的生产方法中的丙烯酸组合物含有饱和羧酸，该饱和羧酸包括乙酸和/或丙酸。优选地，饱和羧酸的含量相对于丙烯酸的重量不高于以重量计1000ppm，更优选为10至800ppm，特别优选为100至500ppm。饱和羧酸是不可聚合的、挥发性的。  这是因为，含量高于以重量计1000ppm的饱和羧酸会导致气味问题。然而，由于低含量的饱和羧酸会使产物吸水树脂具有安全的抗菌活性，因此优选低含量的饱和羧酸。

在本发明中，获得上述丙烯酸组合物的方法的示例包括但不限于下述方法(A)至(D)。可以通过液体色谱法或气相色谱法测定包含在丙烯酸组合物中的组分的量。

方法(A)：一种包括商业上可获得的含有低于以重量计200ppm的作为聚合抑制剂的对甲氧基苯酚的丙烯酸组合物或这种丙烯酸水溶液进行蒸馏步骤的方法，从而调节甲氧基苯酚(例如，对甲氧基苯酚(沸点：113至115℃/5毫米汞柱))的含量至上述特定的含量。

方法(B)：一种包括添加作为聚合抑制剂的甲氧基苯酚，例如对甲氧基苯酚至最初不含有甲氧基苯酚的丙烯酸或这种丙烯酸水溶液的步骤的方法。

方法(C)：一种包括在生产丙烯酸的方法的过程中调节甲氧基苯酚(对甲氧基苯酚)的含量至本发明所限定的含量的步骤的方法。

方法(D)：一种包括混合具有不同含量的甲氧基苯酚(例如，对甲氧基苯酚)的丙烯酸，从而调节甲氧基苯酚含量至本发明所限定的含量的步骤的方法。

在方法(A)至(D)中，可以同时制备丙烯酸(沸点：139℃)中的溶解度参数为3至5(Jcm^-3)^1/2的不可聚合的有机化合物，以及上述特定量的β-羟基丙酸酸和/或丙烯酸二聚体。

用于获得方法(A)中的丙烯酸组合物(也称作具有痕量杂质成分的丙烯酸)的方法的具体示例包括涉及蒸馏、结晶，或离子交换树脂吸附的方法。下文将描述涉及蒸馏和结晶方法的示例。

一种方法包括步骤：使用蒸馏柱蒸馏商业上可获得的丙烯酸，所述蒸馏柱在塔的顶部带有冷凝器、蒸馏萃取管、和回流供应管，以及在塔的下部还带有锅炉以及原料液体供应管，此外在冷凝器的上部还带有稳定剂供应管；当从稳定剂供应管添加甲氧基苯酚时，就获得预定含量的丙烯酸组合物。

一种包括将商业上可获得的丙烯酸引入结晶器的步骤的方法，从而获得含有预定量的甲氧基苯酚的丙烯酸组合物。

在上述前一种方法中如何添加甲氧基苯酚是没有特定限制的。所述甲氧基苯酚可以以粉末的形式直接地添加，或以丙烯酸中溶液的形式添加。日本专利经审查的专利出版物(Japanese Examined PatentPublication)41637/1978(特公昭(Tokukousho)53-41637)公开了可以使用在上述后一种方法中的适当的设备。

还有已知技术涉及通过纯化制备由聚合生产吸水树脂的丙烯酸(含有痕量成分的杂质)除去诸如聚合抑制剂和丙烯酸二聚体杂质(日本未审查的专利出版物211934/1994，  日本未审查的专利出版物31306/1991，欧洲专利0942014，欧洲专利0574260)。然而，在蒸馏丙烯酸以制备用于其聚合的情形下，由于丙烯酸与对甲氧基苯酚之间沸点的差异，在蒸馏后丙烯酸中对甲氧基苯酚含量基本上为ND(不可检测/以重量计的1ppm检测极限/使用UV定量)。因此，即使将用于纯化丙烯酸的常规实施的技术应用于商业上可获得的、具有高于以重量计的200ppm含量的对甲氧基苯酚的丙烯酸，但是将对甲氧基苯酚的含量调节至以重量计的10至200ppm的特定范围是不可能或极其困难的。对于这种调节，有必要采用诸如上述方法(A)至(D)的方法。

(4)碱性组合物

本申请中的“碱性组合物”意指含有碱性化合物的组合物。在本发明中，优选地，碱性组合物含有以下将描述的铁，即含铁的化合物，以及碱性化合物。

用于本发明的碱性化合物的示例包括碱金属碳酸(氢)盐、氨以及有机胺。然而，为了获得具有更高性能的吸水树脂，优选强碱性物质，即诸如氢氧化钠、氢氧化钾以及氢氧化锂的碱金属氢氧化物。在上述所列碱金属氢氧化物中，特别地优选氢氧化钠。氢氧化钠通常具有0至5％含量的碳酸钠和/或氯化钠。优选地，这种氢氧化钠也应用于本发明。

如专利文献3所述，已经知道单体水溶液中的重金属含量高于以重量计的0.1ppm会增加吸水树脂中残留单体的含量。相反，根据本发明的方法，即包括使用下述组合物制备单体的步骤的方法：(i)含有特定痕量成分的丙烯酸，和(ii)含有特定量(以重量计的0.2至5ppm)的铁的碱性组合物(基于Fe₂O₃的重量)(优选地，含有铁和苛性钠的碱性组合物)，发现本发明的方法实现了缩短聚合时间、降低水溶性成分含量以及减少吸水树脂的着色。

此外，专利文献3公开了丙烯酸的蒸馏以及苛性钠的活性炭处理，以将重金属含量降低至以重量计的0.1ppm，优选为不高于0.02ppm的技术。然而，专利文献3没有公开本发明中使用的甲氧基苯酚。即使专利文献3的丙烯酸具有低于以重量计的200ppm含量的甲氧基苯酚，通过专利文献3中所述的蒸馏和纯化丙烯酸(沸点：139℃)也可以除去具有高沸点(对甲氧基苯酚的沸点为113-11℃/5毫米汞柱)的甲氧基苯酚。结果，蒸馏后丙烯酸中的甲氧基苯酚的含量基本上为以重量计的0ppm(低于检测极限)。此外，专利文献3完全没有提及重金属在生产吸水树脂的方法中对聚合的效应。

更具体而言，用于本发明的碱性组合物含有碱性化合物和铁。所述碱性组合物基本上含有相对于其固体含量的以重量计0.01至10.0ppm范围含量的铁(基于Fe₂O₃的重量)，优选为以重量计0.2至5.0ppm范围，更优选为以重量计0.5至5.0ppm范围。低于以重量计0.01ppm含量的铁不但会导致在添加聚合引发剂之前可能发生聚合的危险，而且也可能即使添加了聚合引发剂也会聚合慢。本发明中使用的铁可以为铁离子；然而，鉴于效用优选三价离子，特别是优选Fe₂O₃。

在本发明中，用于获得含有以重量计的0.01至10.0ppm含量的铁的碱性组合物的实例包括但不限于下述方法(A)和(B)：

方法(A)：一种从商业上可获得的碱性组合物中选择一种碱性组合物的方法，所述碱性组合物为铁含量为以重量计0.01至10.0ppm(基于Fe₂O₃的重量)的含铁组合物；以及

方法(B)：一种通过使用活性炭、螯合离子交换树脂、螯合剂或类似物质从铁含量不高于以重量计10.0ppm(基于Fe₂O₃的重量)的含铁化合物中除去或降低离子的方法，随后通过添加铁至所述碱性化合物而将其铁含量范围调节至以重量计的0.01至10.0ppm。

在本发明中，如果需要添加诸如Fe₂O₃的铁，该铁可以添加至单体，即丙烯酸组合物，或添加至碱性组合物。

(5)对丙烯酸进行碱处理

根据本发明用于生产吸水树脂的方法，包括由上述含有痕量组分的丙烯酸制备单体组分的步骤。在所述步骤中，优选地，通过使用上述碱性组合物对丙烯酸进行碱处理而使用碱性组合物中和丙烯酸。例如，优选地，使用碱性组合物中和丙烯酸组合物。

本发明中所提及的碱处理意指：将待处理的丙烯酸在不低于某一温度(高温中和)进行中和或不低于某一中和比例(高度中和)进行中和。这种碱处理大大地促进了丙烯酸的聚合。这种碱处理的具体示例包括：一种将丙烯酸组合物逐渐添加至一定量的碱性组合物中以获得一强碱区的方法；以及一种通过将丙烯酸组合物与强碱碱性组合物一起在管线中混合而同时进行中和的碱处理的方法。

对于高温中和，碱处理的温度高于通常中和的温度。更具体而言，碱处理的温度优选为30℃至沸点的范围，更优选为40℃至沸点的范围，还更优选为50℃至沸点的范围，特别地优选为60℃至沸点的范围。在碱处理中，在温度低、不使用强碱并且中和尚未完成的情形下，即使使用纯化的丙烯酸，聚合能力很低，以致特性也较差。

对于高度中和，优选过量的碱存在时进行这些碱处理以使丙烯酸的中和比例基本上为100摩尔％。碱的量可以高于中和100摩尔％的丙烯酸需要的量。

用于中和的、包含在碱性组合物中的碱性化合物的示例包括诸如氢氧化钠、氢氧化钾以及氢氧化锂的碱金属氢氧化物。在上述所列的碱金属氢氧化物中，特别地优选氢氧化钠。在碱处理中，尤其是在强碱处理中，丙烯酸以这种方式处理以形成含有中和后的丙烯酸盐的水溶液或分散体系，所述丙烯酸盐的浓度优选10-80重量％，更优选20-60重量％，还更优选30-50重量％。这种碱处理的时间，尤其是在存在过量碱进行碱处理的情形下的处理时间优选在1秒至2小时的范围确定，更优选为5秒至1小时的范围。

此外，为了稳定性，在存在氧的情况下进行碱处理。优选地，在丙烯酸(或盐)水溶液，即丙烯酸组合物水溶液含有氧的状态下进行碱处理，氧优选为0.5-20ppm的范围，更优选为1-15ppm的范围，还更优选为1.5-10ppm的范围。在氧含量低的情形下，在碱处理中会存在单体稳定性的问题。优选地，在氧或空气气氛下进行碱处理，更优选当鼓入和/或吸入氧气或空气时进行碱处理。使用溶氧测定仪(例如膜型极谱仪可以测量氧含量。从而获得的单体具有优选不高于0.5的浊度(由JISK-0101确定)。

(6)其它单体

所述单体包括如前述定义范围中的丙烯酸和/或其盐。这种单体可以与另一种单体结合使用。换而言之，在本发明中，丙烯酸组合物可以包含如前述范围中的丙烯酸和/或其盐，还可以包含另一种单体。

可以结合使用的这种单体的示例包括下文描述的美国专利和欧洲专利中公开的单体。所述单体的具体示例进一步包括通过将丙烯酸和/或其盐与诸如水溶性或疏水性不饱和单体进行共聚所获得的共聚物，所述水溶性或疏水性不饱和单体例如甲基丙酸烯酸、(无水)顺丁烯二酸、富马酸、丁烯酸、亚甲基丁二酸、乙烯基磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰氧基链烷磺酸以及其碱金属盐和铵盐，此外，N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、2-羟乙基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、异丁烯以及十二烷基(甲基)丙烯酸酯。

使用在本发明中的交联方法没有特别地受限制，但是其示例包括：(A)一种包括在聚合期间和/或聚合后添加交联剂从而随后交联的方法；(B)一种包括使用自由基聚合引发剂进行自由基交联的方法；以及(C)一种包括诸如通过电子束进行辐射交联的方法。然而，优选的是(D)一种包括提前添加预定量的内部交联剂至单体，然后在进行交联反应时同时进行聚合和/或在进行交联反应后进行聚合的步骤的方法。

用于本发明的内部交联剂的示例包括：N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚氧乙烯)三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(β-丙烯酰氧基丙酸酯(acryloyloxypropionate))、三羟甲基丙烷三(β-丙烯酰氧基丙酸酯)、聚(甲基)烯丙氧基烷烃(allyloxyalkanes)、聚乙二醇缩水甘油醚、乙二醇、聚乙二醇以及丙三醇。这些内部交联剂可以单独使用或相互组合使用。顺便提及，当使用至少一种内部交联剂时，例如，鉴于产物吸水树脂的吸收特性，在聚合中使用作为主要成分的具有至少两个可聚合的不饱和基团的化合物是有利的。

上述内部交联剂的量相对于上述单体优选为0.005至2摩尔％的范围，更优选为0.01至1摩尔％，还更优选为0.05至0.2摩尔％。在使用的上述交联剂的量低于0.005摩尔％或高于2摩尔％的情形下，有可能不能获得希望的吸收特性。

当在聚合步骤中进行反相悬浮聚合或水溶液聚合的情形下单体组分以其水溶液的形式使用时，根据特性所产生的吸收特性，虽然不特别地受限制，但是该水溶液中单体组分的浓度(以下称为“水合单体溶液”)优选为10至70重量％的范围，更优选为15至65重量％的范围，还更优选为30至55重量％的范围。此外，当进行上述水溶液聚合或反相悬浮聚合时，如果需要，除了水外可以结合使用除了水外的溶剂，并且结合使用的这种溶剂的种类不特别地受限制。

在进行聚合时，为了改善吸水树脂的特性，可以添加0至50重量％的水溶性树脂或吸水树脂，例如优选为0至20重量％，各种发泡剂(例如碳酸盐、偶氮化合物、气泡)，表面活性剂，螯合剂，以及0至5重量％的量的链转移剂，例如优选0至1重量％。

(7)实施聚合的步骤(步骤(a))

在聚合单体组分的步骤中，从控制聚合的完成或方便的角度而言，以这样的方式进行水溶液聚合或反相悬浮聚合：以上述单体组分以其水溶液的形式使用。这些聚合方法可以在空气气氛中进行。优选地，所述聚合方法在诸如氮气或氩气的惰性气体的气氛中进行(例如氧气为1％或低于1％)。此外，优选地，在溶解于其中的氧气已经被惰性气体充分地置换后(例如氧气低于1ppm)，单体组分被用于聚合。本发明特别地优选用于具有高产率和产生高性能，但通常难以控制聚合的水溶液聚合。特别优选的水溶液聚合的示例包括连续带聚合(continuous beltpolymerization)以及连续或批次捏合聚合(kneader polymerization)。

所述反相悬浮聚合为一种溶于水的单体溶液悬浮在疏水有机溶剂中的聚合方法，诸如美国专利4,093,776、4,367,323、4,446,261、4,683,274、5,244,735公开了反相悬浮聚合的示例。所述水溶液聚合为一种不使用任何分散溶剂聚合溶于水的单体溶液的聚合方法，诸如美国专利4,625,001、4,873,299、4,286,082、4,973,632、4,985,518、5,124,416、5,250,640、5,264,495、5,145,906、5,380,808，以及诸如欧洲专利EP 0811636、EP 0955086、EP 0922717、EP 1178059公开了水溶液聚合的示例。在上述所列专利文献中描述的单体、交联剂、聚合引发剂以及其它添加剂适用于本发明。

此外，在本发明中，在聚合上述单体组分的情形下，为了达到本发明的两个目标：(i)改善的吸收性；(ii)着色少的吸水树脂，单体成分制备和/或丙烯酸中和结束与聚合开始之间的总时间优选尽可能地短。具体而言，在单体成分制备和/或丙烯酸中和结束后，聚合优选在24小时之内开始，更优选在12小时之内，还更优选在3小时之内，特别优选在1小时之内。在工业上，所述单体组分的中和和/或制备在罐中大批量地进行。因此，停留时间通常超过24小时。然而，本申请发明人发现在单体成分制备和/或丙烯酸中和后时间越长，残留的单体含量和颜色问题越严重。因此，为了缩短停留时间，连续地进行单体成分的中和和制备以间歇式地或连续地实施聚合。优选连续地实施聚合。

在上述溶于水的单体溶液被聚合时的情形下，例如，可以使用下述聚合引发剂中的至少一种：诸如过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠的过硫酸盐；以及叔丁基氢过氧化物、过氧化氢、2，2′-偶氮双(2-脒基丙烷)二氢氯化物、2-羟基-1-苯基丙烷-1-酮和安息香甲醚。此外，通过将上述聚合引发剂与还原剂结合使用也可获得氧化还原引发剂，所述还原剂促进上述聚合引发剂的分解，因而可以彼此结合使用。上述还原剂的示例包括：诸如亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的亚硫酸(或(酸式)亚硫酸)；L-抗坏血酸(或其盐)；诸如亚铁盐的可还原金属(或其盐)；以及胺；优选使用的是还原剂与过硫酸盐和/或过氧化物结合的一种氧化还原聚合引发剂，但是对此没有特别的限制。所使用的上述聚合引发剂或还原剂的量相对于单体成分的量通常优选为0.001至2摩尔％的范围，更优选为0.01至0.5摩尔％。

在这些聚合引发剂中，为获得本发明吸水树脂的更少的着色和更少的变黄，优选地使用过氧化氢和/或亚硫酸(氢)盐，更优选地使用过氧化氢。其它聚合引发剂，特别是过硫酸或偶氮化合物，可以进一步地与过氧化氢和/或亚硫酸(氢)盐结合使用。优选地，所使用的过氧化氢和/或亚硫酸(氢)盐的量在0.00001至0.1g/(单体摩尔数)的范围，更优选在0.0001至0.01g/(单体摩尔数)的范围，并且进一步地少于上述与之结合使用的其它聚合引发剂的量。顺便提及，所述偶氮化合物对降低着色上呈现良好的效果，但是过量使用过硫酸盐会导致特性的恶化和/或着色。因此，优选地，所述过硫酸盐在上述范围内结合使用。

此外，可以通过使用诸如辐射、电子束和紫外线的活性高能射线(active energy rays)照射反应体系，而不是使用上述聚合引发剂进行聚合反应，或者通过将这些活性高能射线与上述聚合引发剂结合使用而进行聚合反应。

上述聚合反应中的反应温度和反应时间没有特别地限制，并且可以根据诸如各自不同种类亲水单体和聚合引发剂以及反应温度的因素适当地设定。然而，通常不高于沸点进行聚合，优选在3个小时内，更优选在1个小时内，还更优选在0.5个小时内，优选地，最高温度不高于150℃，更优选在90至120℃的范围。此外，如果需要，也优选地收集在聚合中蒸发的水和/或丙烯酸，然后在生产吸水树脂的过程中重复利用。

此外，本发明适于每条生产线不少于一定数量的大规模生产，尤其是连续生产。有可能本发明的效果在实验室水平生产或在实验或小规模工厂生产不会充分地得以展示。然而，就大规模生产而言，根据每条生产线的生产，尤其是优选地不小于300Kg/小时，更优选地不小于500Kg/小时，还更优选地不小于700Kg/小时，也从诸如单体稳定性和聚合速率而言，本申请发明人发现，除非应本发明，否则不能获得具有足够特性的吸水树脂。

(8)聚合后的中和

在本发明的第一种生产方法中，一般而言，中和后的含酸基不饱和单体被聚合(中和后聚合)。本发明的第二种生产方法采用了一种聚合方法，从而使未被中和的含酸基不饱和单体的酸基、尤其是含有作为主要成分的未被中和的丙烯酸的酸基在聚合后被中和(预中和聚合)(例如，美国专利6187872、6060557、5145906、543323、6602950、4985514，以及专利文献1)。

在第二种生产方法中，基于含有未中和的丙烯酸含量特定地为30至100摩尔％，进一步地为90至100摩尔％，尤其为100摩尔％的单体的交联聚合物也可用于生产本发明的吸水树脂，通过添加上述碱性组合物，尤其是含有作为碱性化合物的碱金属化合物的碱性组合物，使交联聚合物部分地具有碱金属基。使用本发明的聚合方法获得的吸水树脂进一步地改善了吸水能力与水溶性聚合物之间的关系。因此，可以获得对于尿的具有高吸收能力的吸收结构以及很好的稳定性。此外，使用上述碱性组合物获得着色色度低以及较少降解的吸水树脂。

在第二种生产方法中，水凝胶交联聚合物在聚合后基本上被中和。根据产物吸水树脂的特性、工业上易于可获得性以及安全性，优选钠盐和钾盐。在本发明中，聚合物中的50至90摩尔％，优选60至80摩尔％的酸基通过与碱金属化合物的中和反应转化成碱金属盐。使用碱金属化合物中和水凝胶交联聚合物可以通过下述方式实现：添加由溶剂的聚合获得的水凝胶交联聚合物至碱金属化合物的水溶液中，同时水凝胶交联聚合物被切割成约1cm³或更小的小块，并且使用捏合机或绞肉机粉碎产物凝胶。为了获得本发明的吸水剂，中和温度优选为50至100℃的范围，更优选为60至90℃的范围。优选地，均匀地进行中和以使美国专利6187872的权利要求1中记载的第一中和系数(200聚合物粒子中的中和度)低于10。

(9)干燥步骤(步骤(b))

如果需要，使用凝胶粉碎机或所需要的类似物将在聚合步骤中已经获得的水凝胶交联聚合物(此后，也称为“水凝胶交联聚合物”)粉碎成小块。所述粉碎的产物在特定的温度条件下干燥。此后，如果需要，将干燥后的产物研磨成粉或分类，并且在特定的温度条件下进一步成粒以及交联。根据本发明的吸水树脂具有良好的特性。经过上述步骤后，实现了所述吸水树脂具有进一步改善的特性和减少的气味。

此外，为了达到本发明的目标，即降低残留的单体含量以及较少变色的吸水树脂，优选地，从聚合结束，如果需要经过凝胶研磨成粉步骤，直至开始干燥的时间尽可能地短。具体而言，在完成聚合后，水凝胶交联聚合物优选在1个小时内开始干燥(置于一干燥器中)，更优选在0.5小时内，还更优选在0.1小时内。此外，为了获得残留单体含量降低的以及较少染色的吸水树脂，在聚合结束与干燥开始之间的期间，水凝胶交联聚合物的温度优选地控制在50至80℃的范围，更优选在60至70℃。在工业上的情形下，聚合是大批量地进行的，因此在聚合后停留时间也经常超过3个小时。然而，本申请的发明人发现，在开始干燥之前随着时间增加和/或温度偏离上述范围，残留的单体含量增加或产物吸水树脂变得染色显著。因此，优选地，进行连续聚合和连续干燥以缩短停留时间。

在本发明中，干燥程序主要地是为了除去水，也是为了除去具有之前限定的溶解度参数的不可聚合的有机化合物。

根据干燥引起的重量减少所确定的固体含量(通过在180℃加热1g颗粒粉末3小时)优选地调整为不低于80重量％，更优选在85至99重量％的范围，还更优选为90至98重量％，特别地优选为92至97重量％。此外，干燥温度没有特别地限制，但是优选地使步骤(b)中的加热在不低于不可聚合的有机化合物的沸点的温度进行。具体而言，干燥温度优选在100至300℃的范围，更优选在150至250℃的范围。

可使用的干燥方法的实例包括各种方法，例如：加热干燥；热风干燥；真空干燥；红外线干燥；微波干燥；滚筒干燥机干燥；使用疏水有机溶剂通过共沸脱水；以及通过高温汽蒸的高湿度干燥。鉴于吸水树脂的性能和除去不可聚合的有机化合物的效用，优选的干燥方法是热风干燥，使用的气体优选具有40至10℃的露点，更优选50至100℃，还更优选60至100℃。

(10)表面交联步骤(c)

接下来，进一步阐述的是关于本发明的表面交联。吸水树脂的“表面交联”是指在吸水树脂的表层(表面邻域：离表面通常在几十μm内的邻域)内进一步形成具有高交联密度的部分，所述吸水树脂在聚合物内具有均匀的交联结构。由本发明所获得的吸水树脂具有低含量的水溶性成分以及高的吸收能力，从而在其上获得良好的表面交联效果，发挥更好的特性和性能，提高压力下的吸收能力(AAP)以及压力下的液体渗透性(PPUP)，并且减少其气味。

可使用多种表面交联剂实施上述表面交联。然而，鉴于性能，通常使用可以与羧基反应的交联剂。这种交联剂的实例为：多元醇化合物；环氧化合物；聚胺化合物或聚胺化合物和卤代环氧化合物的缩合产物；单-、双-或聚噁唑烷酮化合物；多价金属盐；以及碳酸亚烃酯化合物。

用于本发明的表面交联剂在诸如美国专利6,228,930、6,071,976以及6,254,990中具体地得到了举例说明。其实例包括：多元醇化合物，诸如单-、双-、三-、四-或聚乙二醇、单丙烯乙二醇、1，3-丙二醇、二丙二醇、2，3，4-三甲基-1，3-戊二醇、聚丙二醇、丙三醇、聚甘油、2-丁烯-1，4-二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇以及1，2-环己烷二甲醇；诸如乙二醇二缩水甘油醚以及缩水甘油的环氧化合物；诸如乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五亚乙基六胺、聚二甲亚胺以及多酰氨多氨(polyamidopolyamine)的聚胺化合物；诸如环氧氯丙烷、环氧溴丙烷以及α-甲基环氧氯丙烷的卤代环氧化合物；上述聚胺化合物与上述卤代环氧化合物的缩合产物；诸如2-噁唑烷酮的噁唑烷酮化合物；以及诸如碳酸乙烯酯的碳酸亚烃酯。然而，没有特定的限制。在这些交联剂中，为使本发明的效果最佳化，优选地，至少使用多元醇，并且使用具有2至10个碳原子的多元醇，优选为3至8个碳原子的多元醇。

使用的表面交联剂的量取决于诸如使用的化合物的类型及其组合物等因素，但相对于100重量份的树脂的固体含量，其优选为以重量计在0.001至10份的范围，更优选为以重量计在0.01至5份的范围。在本发明中，优选地，水用于表面交联。在这种情形下使用的水的量取决于使用的吸水树脂的水含量，但是相对于吸水树脂以重量计为100份，其优选为以重量计在0.5至20份的范围，更优选为以重量计在0.5至10份的范围。此外，在本发明中，可以使用一种亲水有机溶剂作为水的替代物。在这种情形下使用的亲水有机溶剂的量相对于吸水树脂以重量计为100份，其优选为以重量计在0至10份的范围，更优选为以重量计在0至5份的范围，还更优选为以重量计在0至3份的范围。根据混合程度(mixability)和稳定性，交联剂溶液的温度优选设在0℃至沸点的范围，更优选为5至50℃，还更优选为10至30℃。此外，在与交联剂溶液混合之前，根据混合程度，吸水树脂粉末的温度优选在0至80℃的范围，更优选为40至70℃。

此外，在本发明中，一种优选的混合方法为包括将表面交联剂与水和/或亲水有机溶剂预先混合的步骤的方法，如果需要，然后将产物水溶液喷洒或逐滴地添加(优选喷洒)至吸水树脂以使其混合在一起。优选地，喷洒的液滴大小平均值为1至300μm，更优选为10至200μm。此外，在混合步骤中，在不损害本发明效果的范围内允许不溶于水的细颗粒粉和/或表面活性剂共存，例如，相对于吸水树脂，在0至10重量％的范围内，优选为0至5重量％，更优选为0至1重量％。使用的表面活性剂及其量在国际出版物WO2005JP1689(国际申请日：2005年2月4日)中得到了举例说明。

用于上述混合步骤的优选的混合仪器需要能够产生大的混合力以确保均匀混合。多种混合机器可使用于本发明中，但其优选为高速搅拌型的混合器，特别优选为高速搅拌型的连续混合器。这种搅拌器的实例为湍流增强器(Turbulizer)(产品名；日本细川密克朗(Hosokawa Milkron)有限公司生产)以及路迪希混合器(Ldige Mixer)(产品名；德国格布路德路迪希机械制造(Gebruder Loedige Maschinenbau)股份有限公司生产)。

在与表面交联剂混合后，优选地，将获得的吸水树脂进行加热处理。优选地，上述加热处理在步骤(c)中的加热温度低于不可聚合有机化合物的沸点的条件下进行。优选地，加热温度在120至250℃的范围，更优选在150至250℃的范围。优选地，加热时间在1分钟至2个小时的范围。使用常规的干燥器或加热炉子可以进行加热处理。干燥器的实例包括槽式混合干燥器、转筒干燥器、盘式干燥器、流化床干燥器、鼓风式(气动式)干燥器以及红外线干燥器。此外，在加热后，如果需要，可以冷却吸水树脂。

这些表面交联方法也公开于：例如，各种欧洲专利，诸如欧洲专利0349240、0605150、0450923、0812873、0450924和0668080；各种日本专利，诸如日本未审查的专利申请说明书242709/1995和224304/1995；各种美国专利，诸如美国专利5409771、5597873、5385983、5610220、5633316、5674633和5462972；各种国际专利出版物，诸如WO 99/42494、WO 99/43720和WO 99/42496。这些表面交联方法也可应用于本发明。

(11)吸水树脂的特性和形状

本发明所获得的吸水树脂的形状没有特别地限制，但是其实例包括：诸如不规则的粉状或球形的颗粒状或粉末状；以及凝胶状、片状、棒状、纤维状和薄膜状。此外，所述树脂可以与诸如纤维材料的材料结合或由该材料支持。然而，一般而言，鉴于吸水树脂的用途，例如吸收剂以及园艺和树木栽植，吸水树脂优选为颗粒状或粉末状。在吸水树脂为粉末状的情形下，其可以为粒状颗粒或初级粒子，在表面交联之前或之后其重均粒径通常在10至2000μm的范围。在本发明中，粒状颗粒也称作团聚颗粒。鉴于性能，重均粒径优选在100至1000μm的范围内，更优选在200至600μm的范围，特别优选为300至500μm。具有850至150μm范围粒径的颗粒的量在90至100重量％的范围，优选在95至100重量％的范围，特别优选在98至100重量％的范围。

本发明的吸水树脂改善了吸水能力与水溶性聚合物之间的关系，该关系是吸水树脂的相冲突的特性。从而，本发明的吸水树脂通过将其进行表面交联可以具有更高的性能。

更具体而言，优选地，根据本发明的吸水树脂在压力(4.8kPa)下的生理盐水中具有不低于15g/g的吸收能力，更优选不低于20g/g，还更优选不低于23g/g，更更优选不低于25g/g。此外，在压力(1.9Pa)下的生理盐水中也通常具有不低于15g/g的吸收能力，优选不低于20g/g，更优选不低于25g/g，还更优选不低于28g/g，特别优选不低于32g/g。没有压力的吸收能力(GVs)也不低于25g/g，更优选不低于28g/g，特别优选不低于32g/g。在压力下以及没有压力下的吸收能力都没有特定的上限。然而，鉴于(i)与其它性能平衡以及(ii)成本，因此上限通常在60g/g的数量级。

此外，优选地，压力下的液体渗透性(PPUP)在20至100％的范围，更优选在30至100％的范围，还更优选在40至100％的范围，最优选在50至100％的范围。

应当指出，不同于压力下的吸收能力(AAP：0.9g)，压力下的液体渗透性是当吸水树脂的量(每单位测量面积的树脂的量)从0.90g增至5.0g时，压力下吸收能力(AAP)的稳定性(压力下降低吸收能力的自由度)的测量值。压力下的液体渗透性是本发明中定义的一种新参数。例如，即使使用相同的尿布，吸水树脂的量(每单位测量面积的树脂的量)也可能随位置变化。由尿布中随位置变化的吸水树脂的量的变化所导致的压力下吸收能力(AAP)的变化，是实际使用中尿布性能退化的原因。当在随后将描述的实施例中所定义的压力下的液体渗透性(PPUP)很高时，不论尿布中吸水树脂的量(浓度)，尿布都可以稳定地呈现高性能，并且也可以呈现高液体渗透性。日本专利申请109779/2005(2005年4月6日提交)描述了压力下液体渗透性(PPUP)的细节，并且日本专利申请109779/2005的说明书也应用于本发明。

优选地，本发明生产方法获得的吸水树脂中水溶性成分的含量不高于25重量％，更优选不高于15重量％，还更优选不高于10重量％。此外，优选地，根据吸收能力(GVs)与可溶物含量之间的关系定义的GEX值(在实施例中定义)不低于17，更优选不低于18，特别地优选不低于19。

此外，如下述本发明的一些优选实施方案的实施例的描述以及本发明的上述发明目的所详述的，根据本发明的吸水树脂较少染色(很少或没有黄色)，并且具有低的残留单体含量。具体而言，其染色状态指示了YI值(黄色指数，见欧洲专利0942014和1108745)，YI值优选在0至15的范围，更优选0至13，还更优选0至10，最优选0至5，因此几乎没有些微黄色。此外，残留单体含量低，优选地，在以重量计0至400ppm的范围，更优选以重量计0至300ppm。

为了使本发明的吸水树脂具有多种功能，诸如螯合剂、氧化剂、如亚硫酸(氢)盐的还原剂、如碳酸氨的螯合剂、不溶于水的无机粉或不溶于水的有机粉、除臭剂、抗微生物剂以及聚合物聚胺的材料的量为以重量计0至10份，优选以重量计0至1份。

(12)螯合剂的添加

为了促进聚合，防止染色以及防止退化，优选地，本发明可以添加螯合剂，特别是添加高于0ppm，优选为10ppm至1％的多价羧酸及其盐至(a)聚合前的单体或(b)聚合后的水凝胶交联聚合物，添加是在(a)或(b)的中和之前或之后。优选地，所述螯合剂以水溶液的形式添加(相对于吸水树脂水为0.1至10％)。

优选地，适合用于本发明的颗粒吸水剂的螯合剂为对Fe或Cu具有高离子阻滞(ion blocking)或离子螯合能力的螯合剂。更具体而言，所述螯合剂为：优选为一种具有对Fe离子的稳定常数至少为10的螯合剂，优选至少20；更优选为氨基多羧酸(amino polycarboxylic acid)及其盐，特别优选具有至少三个羧基的氨基多羧酸及其盐。

氨基多羧酸的实例包括：二亚乙基三胺五乙酸根、三亚乙基四胺六乙酸根、环己烷-1，2-二氨基四乙酸根、N-羟乙基乙二胺三乙酸根、乙二醇二乙醚二氨基四乙酸根、乙二胺四丙酸根、N-烷基-N′-羧甲基天冬氨酸、N-烯基-N′-羧甲基天冬氨酸，以及其碱金属盐、碱土金属盐、铵盐和胺盐。在这些氨基多羧酸中，最优选二亚乙基三胺五乙酸根、三亚乙基四胺六乙酸根、N-羟乙基乙二胺三乙酸根及其盐。

(13)根据本发明的吸水树脂的用途

根据本发明的方法提供了易于生产具有良好吸收性的吸水树脂的方法，所述吸水树脂在无压力时的吸收能力(＝GVs＝生理盐水中的凝胶体积＝离心保持能力)、压力下的吸收能力(AAP)与可溶物含量之间具有极好的平衡。获得的吸水树脂被广泛地用于各种用途，例如农业和园艺保水剂、工业保水剂、吸湿剂、除湿剂以及建筑材料，但是根据本发明的所述吸水树脂特别优选地用作卫生材料，例如一次性尿片、失禁垫、母亲乳垫(防溢乳垫(nursing pads))以及卫生巾。

此外，根据本发明的吸水树脂的上述特性如此好地平衡，从而所述吸水树脂可以高浓度地用于卫生材料中(例如一次性尿片)，所述吸水树脂的浓度(吸水树脂的重量相对于吸水树脂和纤维性材料的总重的重量比例)优选为30至100重量％，更优选为40至100重量％，还更优选为50至95重量％。

[实施例]

此后，将根据下面的实施例描述本发明。然而，本发明并不受限于所述实施例的描述。此外，通过下述测量方法确定本发明权利要求以及实施例中所述的性能。

(1)无压力时的吸收能力(＝GVs＝生理盐水中的凝胶体积＝离心保持能力)

0.2g吸水树脂均匀地置于非织造布制成的袋(60mm×60mm)中。密封袋，然后浸入100g.9重量％的氯化钠水溶液(生理盐水)中，该溶液的温度已被调节至25(±3)℃。60分钟后，取出袋，然后通过使用一离心分离器的250G的离心力排水3分钟，然后测量袋的重量W1。此外，在无吸水树脂的条件下进行上述同样的操作，测得的重量为W2。然后，根据下述方程式(1)由W1和W2计算吸收能力：

GVs＝(W1-W2)/0.2-1...(方程式1)。

(2)水溶性聚合物含量(也称作“可溶性成分含量”以及“可溶物含量”)

从带有盖子的、容积为250ml的塑料容器中称出184.3g0.90重量％的氯化钠水溶液。然后，添加1.00g吸水树脂至该水溶液中，将其搅拌16小时，从而从树脂中提取出可溶性成分。使用滤纸(艾德邦东洋(ADVANTEC Toyo)株式会社生产，商品名：(JISP 3801，2号)，厚度：0.26mm，俘获粒径：5μm)过滤获得的提取液，然后称出50.0g获得的滤出液用作测量溶液。

开始，首先仅对生理盐水溶液使用0.1N的NaOH水溶液滴定直至pH达到10，然后使用0.1N的HCl水溶液滴定直至pH达到2.7，从而获得空白滴定量([bNaOH]ml和[bHCl]ml)。对于测量溶液也进行相同的滴定步骤，从而获得滴定量([NaOH]ml和[HCl]ml)。例如，如果吸水树脂包含已知量的丙烯酸以及其钠盐，由单体的平均分子量以及根据上述过程获得的滴定量，根据下述方程式(2)计算吸水树脂的可溶性成分含量(提取的作为主要成分的水溶性聚合物的含量)。在量未知的情形下，由通过滴定根据下述方程式(3)确定的中和比计算单体的平均分子量。

可溶性成分含量(重量％)＝0.1×(平均分子量)×184.3×100×([HCl]-[bHCl])/100o0/1.0/50.0...(方程式2)。

中和比(摩尔％)＝[1-([NaOH]-[bNaOH])/([HCl]-[bHCl])]×100...(方程式3)。

(3)GEX值

通常，吸收能力(GVs)越高，水溶性成分的含量越高。因此，对吸水树脂而言，GVs值与水溶性成分的含量(x)之间的关系是重要的，其是吸水树脂相矛盾的特性。在x超过1重量％的情形时，GEX值是用于评测上述关系的一种测量标准。GEX值越高，性能越高。

当GVs值和可溶性成分含量分别由y(g/g)和x(重量％)表示时，GEX值由下述方程式4定义：

GEX值＝(y)/ln(x)...(方程式4)。

应当指出，由于计算GEX值需要GVs值γ(g/g)和可溶性成分含量(重量％)，因此使用上述部分(1)和部分(2)中获得的值。

(4)残留单体含量

在干燥后，以下述方式确定吸水树脂粉末残留的单体(残留的丙烯酸及其盐)含量。在上述部分(2)中，在搅拌2小时后单独制备的滤出液通过液体色谱法紫外分析(UV-analyzed)，以同时分析吸水树脂的残留单体含量ppm(相对于吸水树脂)。此外，在干燥前，水凝胶聚合物的残留单体含量通过下述方式确定：在固体树脂容纳物中搅拌约500mg细碎的水凝胶聚合物16小时；然后通过液体色谱法同样地紫外分析其滤出液；然后纠正固体含量。

(5)压力下的吸收能力(AAP)

(b)4.8kPa压力下的0.9重量％氯化钠水溶液的吸收能力(AAP：0.90g/受压时的吸收)

将400目筛(网孔大小：38μm)的一不锈钢金属网熔合至内径为60mm的一塑料支撑缸的底部。然后，在上述金属网上，均匀地喷洒0.900g吸水树脂(颗粒吸水树脂)，在其上还安装有一活塞(盖板)，其中所述活塞具有仅稍小于60mm的外径并且与支撑缸的内壁表面之间没有间隙，但是并不妨碍其上、下移动。然后，秤量重量W3(g)，即支撑缸、吸水树脂(或颗粒吸水树脂)以及活塞的总重。在该活塞上加载一荷载，调整所述荷载以使包括所述活塞重量的4.9kPa荷载均匀地施加至所述吸水树脂(或颗粒吸水剂)。这使得一套测量仪器变得完备。直径为90mm、厚度为5mm的玻璃过滤器安装在直径为150mm的皮氏培养皿内部，然后温度被调节至25±2℃的生理盐水被累加至与所述玻璃过滤器的上边相同的水平，然后在其上安放一直径为9cm的滤纸(东洋滤纸株式会社(Toyo Roshi Kaisha，Ltd.)生产；2号)以使其整个表面被润湿，然后除去过量的液体。

在上述湿的滤纸上方安装一套测量仪器，从而使液体在荷载下被吸收。通过从玻璃过滤器的上侧添加液体而装满液体以使液体保持在一恒定的液体水平面。在1小时后，提起该套测量仪器以除去荷载，测量重量W4(g)(支撑缸、膨胀的吸水树脂(或颗粒吸水剂)以及活塞的总重)。然后，根据下述方程式由W3和W4计算压力下的吸收能力(g/g)：

压力下的吸收能力(AAP：0.90g)(g/g)＝(重量W4(g)-重量W3(g))/吸水树脂(或颗粒吸水剂)的重量(g)。

(c)荷载下的液体渗透性(PPUP/压力下的渗透势)

在4.9kPa压力下的(b)吸收能力(AAP：0.90g)的测量中，为了获得压力下的吸收能力(AAP：5.0g)的值，除了吸水树脂的量从0.900g变化至5.000g外，进行与上述相同的程序。在该程序中，压力下的高吸收能力(AAP：5.0g)可能产生一层极高的膨胀吸水树脂(或颗粒吸水剂)。鉴于此，使用的支撑缸需要具有足够的高度。通过使用由上述程序获得的压力下的吸收能力(AAP：0.90g以及AAP：5.0g)，通过下述方程式可以获得压力下的液体渗透性(PPUP)：

压力下的液体渗透性(PPUP)(％)＝(AAP：5.0g(g/g)/AAP：0.90g(g/g))×100。

4.9kPa的荷载(0.90g吸水树脂)也称为AAP4.9kPa。如果荷载变化至1.9kPa，荷载1.9kPa称为AAP1.9kPa。

(7)峰值时间和诱导时间：

使用温度计测量单体或产物聚合物凝胶在聚合期间的温度。如果将添加引发剂与单体或产物聚合物凝胶温度升高之间的时间(分钟)定义为诱导时间，那么添加引发剂与聚合系统达到最高温度(峰值温度)之间的时间就定义为峰值时间。

(8)重均粒径(D50)

通过使用JIS标准筛(JIS Z8801-1(2000)或类似筛)筛选将吸水树脂粉末或吸水剂分级，所述JIS标准筛具有诸如850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、150μm、106μm以及75μm的网孔尺寸，然后将这些筛子上的残留百分率绘制在对数概率纸上。由所述对数概率纸读取重均粒径(D50)。

如下所述进行分级。在室温(20至25℃)以及相对湿度50±5％RH的条件下，将10g吸水树脂粉末或吸水剂放置在JIS标准筛(艾达(IIDA)测试筛：内径＝80mm)上，然后使用一振筛机(振筛机由艾达色塞库树(IIDA SEISAKUSHO)生产；型号：ES-65)进行分级10分钟。如美国专利5051259以及其它出版物所述，重均粒径(D50)为相对于全部颗粒可以使50重量％的颗粒通过的标准筛的特定网孔的大小。

(9)吸水树脂的染色评估(YI值)

这根据欧洲专利942014和1108745进行。具体而言，使用分光比色仪(spectroscopic color difference meter)(SZ-∑80颜色测量系统，由日本电色工业株式会社(Nippon Denshoku Kogyo Co.Ltd.))生产)以下述方式进行吸水树脂粉末的染色评估。将约6g吸水树脂装入下述粉末膏样品台(powder-paste sample stand)(填充约60％的该样品台)中以在设定条件下(反射测量/附属粉末膏样品台(内径：30mm)/2号标准圆白板/Φ为30mm的用于粉末膏的标准喷射管(projector pipe))以及在室温(20至25℃)和50RH％的相对湿度条件下使用上述分光比色仪测量吸水树脂的表面颜色(YI值(黄色指数))。

此外，使用与上述相同的仪器通过同样的方法也可同时测量色差(L，a，b)或作为另一标准的WB(亨特色度(Hunter Color))。L/WB越大和a/b越小说明染料着色越少以及颜色更接近于基本上白色。

(10)气味评估

以下述方式制备样品：将2g吸水树脂颗粒喷洒在一内径为55mm、高度为70mm的聚丙烯杯中，并且将50g离子交换水倒入杯中以使吸水树脂颗粒凝胶化。在凝胶化后，密封凝胶化的吸水树脂颗粒并且在30℃加热1小时。随后，通过10例成人受试对象评估凝胶化的吸水树脂颗粒的气味。关于聚合物凝胶体，通过将聚合物凝胶体本身直接放置在聚丙烯杯中、不与离子交换水混合而评估聚合物凝胶体的气味。

所述评估以下述方式确定：以从“无气味”(0点)至“强气味”(5点)的五个级别表示说明气味程度的评估值。根据10例成人受试对象报告的评估值确定平均评估值以获得气味点(odor point)。气味点的值越低说明气味越弱。

(11)紫外线量的测量

使用在其上附有接收器UVD-S365(由优秀股份有限公司(UshioInc.)生产)的累积紫外线照度计(accumulated UV meter)UIT-150(由优秀股份有限公司生产)测量紫外线的量。在与吸水树脂生产方法中的聚合相同的条件，即紫外线照射位置和紫外线照射时间下进行测量。

(12)对甲氧基苯酚的定量

通过液体色谱法进行紫外分析。

(13)原白头翁素含量和糠醛含量

在下述条件下使用气体色谱(GC-7A型，岛津(Shimadzu)公司生产)和数据处理器(C-R6A型，岛津公司生产)根据标准样品定量分析：

检测器：FID

氢的量：30mL/min

空气的量：0.5L/min

色谱柱：内径为3mm、长度为3.1m的硬玻璃管

填料：红色硅藻土色谱载体W(Chromosorb W)

柱温箱的温度：100℃

试样注入部件的温度：150℃

载气的流量：氮40mL/min

[生产实施例1]

丙烯酸组合物的制备

将如通过气相催化氧化获得的、商业上可获得的丙烯酸(从和光纯药工业株式会社(Wako Pure Chemical Industries，Ltd)获得的特级(special-grade)试剂)输送至具有五十块双通孔板的高沸点杂质分离塔的塔底中，然后以回流比1蒸馏，并且再进一步重新蒸馏，从而获得丙烯酸浓度不低于99％且只含有痕量杂质(主要是水)的丙烯酸组合物(A)(也称为纯化的丙烯酸)。

该丙烯酸组合物(A)具有ND(少于1重量ppm)含量的对甲氧基苯酚、ND(少于1重量ppm)含量的原白头翁素以及ND(少于1重量ppm)含量的糠醛。在所述丙烯酸组合物(A)中，吩噻嗪的含量以重量计为0ppm，醛的含量以重量计不高于1ppm，马来酸的含量以重量计不高于1ppm，乙酸的含量以重量计为200ppm，丙酸的含量以重量计为200ppm。

通过添加以重量计的80ppm对甲氧基苯酚、以重量计的5ppm原白头翁素以及以重量计的2ppm糠醛(相对于丙烯酸的固体含量)至丙烯酸组合物(A)获得丙烯酸组合物(A1)。类似地，通过添加以重量计的80ppm对甲氧基苯酚、以重量计的14ppm原白头翁素以及以重量计的2ppm糠醛至丙烯酸组合物(A)获得丙烯酸组合物(A2)。

[生产实施例2]

氢氧化钠水溶液的制备

通过在JISK1200-6中描述的ICP发光分析测量商业上可获得的48重量％的氢氧化钠水溶液(钟渊化学工业公司(Kanegafuchi Chemical Ind.Co.，Ltd))中的Fe₂O₃含量。作为测量的结果，以重量计Fe₂O₃含量为0.5ppm。根据以重量计的0.5ppm，计算铁的含量。铁的含量为以重量计0.35ppm(0.5×55.85×2÷158.7＝0.35)。此外，铁的含量相对于氢氧化钠的固体含量为以重量计0.72ppm(0.35×100÷48＝0.72)。该氢氧化钠水溶液被称为氢氧化钠水溶液(S1)。在该氢氧化钠水溶液(S1)中加入Fe₂O₃以获得氢氧化钠水溶液(S2)、(S3)以及(S4)，(S2)、(S3)以及(S4)中铁的含量以重量计分别为5ppm、8ppm以及11ppm(相对于氢氧化钠的固体含量)。

[生产实施例3]

丙烯酸钠水溶液的制备

在装配有两个滴液漏斗、一个pH计、一个温度计以及搅拌叶片的容积为5升的五颈瓶中装入1598g离子交换水。此外，将生产实施例1获得的1280g丙烯酸组合物(A1)以及生产实施例2描述的1488g48重量％的氢氧化钠水溶液(S1)在室温分别倒入所述两个滴液漏斗中，且所述5升瓶浸入水冷浴(water-cooling bath)中。

接下来，所述5升瓶的中和反应系统的温度保持在不高于35℃。在搅拌条件下，将48重量％的氢氧化钠水溶液(S1)和丙烯酸组合物(A1)各自同时逐滴加入瓶中。大约在35分钟内完成逐滴加入丙烯酸组合物(A1)，大约在45分钟内完成逐滴加入48重量％的氢氧化钠水溶液(S1)。在完成逐滴加入丙烯酸组合物(A1)后，使用100g离子交换水清洗其滴液漏斗，然后将使用的全部清洗水加入瓶中。此外，在完成逐滴加入48重量％的氢氧化钠水溶液(S1)后，类似地使用100g离子交换水清洗其滴液漏斗，然后将全部使用的清洗水加入瓶中。

在完成全部逐滴加入后，将所得溶液的温度调节至20至35℃的范围以使反应组合物老化(age)20分钟。在该老化后，逐滴添加极少量的丙烯酸组合物(A1)以调节pH至10(±0.1)，从而获得浓度为37重量％、中和比为100mol％的丙烯酸钠水溶液(SA1)。

[生产实施例4至7]

进行与生产实施例3中相同的程序，但是丙烯酸组合物(A1)和48重量％的氢氧化钠水溶液(S2)的组合、丙烯酸组合物(A1)和48重量％的氢氧化钠水溶液(S3)的组合、丙烯酸组合物(A1)和48重量％的氢氧化钠水溶液(S4)的组合以及丙烯酸组合物(A2)和48重量％的氢氧化钠水溶液(S1)的组合取代了丙烯酸组合物(A1)和48重量％的氢氧化钠水溶液(S1)的组合。结果，获得丙烯酸钠水溶液(SA2)、(SA3)、(SA4)以及(SA5)，其各自的单体浓度为37重量％、中和比为100mol％。

[吸水树脂的生产]

(实施例1)

在装配有两个西格玛型刀片(sigma type blades)的捏和机中，制备有单体浓度为38重量％、中和比为75mol％的丙烯酸(盐)单体水溶液。通过将生产实施例1获得的丙烯酸组合物(A1)、生产实施例3获得的丙烯酸钠水溶液(SA1)以及离子交换水一起混合制备该丙烯酸(盐)单体水溶液。在所述丙烯酸(盐)单体水溶液中，将作为内部交联剂的聚乙二醇双丙烯酸酯(n＝9)以0.05mol％的量溶解至单体。

然后，将氮气引入单体水溶液中，从而在整个反应容器中用氮气除去单体水溶液中的空气，单体水溶液的氧气含量降低至低于1ppm。然后，类似地，当使用两个西格玛型刀片搅拌单体水溶液时，添加含有0.05mol％量的过硫酸钠以及0.0006mol％量的L-抗坏血酸的聚合引发剂，从而在捏和机中进行聚合。结果，获得平均粒径约2mm的水凝胶交联聚合物(1)。在聚合后，立即将获得的水凝胶聚合物(1)在热风干燥机中在170℃干燥45分钟。使用辊式碾磨破碎机压碎产生的干燥产物，然后将通过850μm的JIS标准筛的干燥产物的颗粒进行分级，从而获得重均粒径为390μm的吸水树脂粉末(P1)，其中粒径不超过150μm的颗粒的比例为3％。

(实施例2)

如实施例1所述获得吸水树脂粉末(P2)，但是使用丙烯酸钠水溶液SA2而非丙烯酸钠水溶液SA1。

(实施例3)

通过将229g丙烯酸组合物(A1)、0.75g聚乙二醇双丙烯酸酯(n＝9)、0.014g45重量％的二乙烯三胺五乙酸三钠水溶液以及0.028g Irgacure184(由汽巴精化公司(Ciba Specialty Chemicals)生产)一起混合制备溶液(I)。通过将187.6g48重量％的氧化钠水溶液(S1)以及200g离子交换水一起混合制备氢氧化钠水溶液(II)。溶液(I)与氢氧化钠水溶液(II)搅拌混合。结果，获得由于中和热以及溶解热使液体温度升至约98℃的单体溶液。然后，添加3.86g10重量％的过硫酸钠水溶液至获得的单体溶液。将产生的溶液搅拌几秒钟后立即注入一开放系统中的底面积为250mm×250mm的铝制容器中。该铝制容器的里面粘附有Teflon胶带且放置在130℃的热盘上。当水蒸发时进行聚合，在各方向发生膨胀以及起泡。在自注入起经过3分钟后，获得薄片形式的水合(hydraged)聚合物。在注入后经过1.5分钟与注入后经过3分钟之间的期间，通过使用紫外灯(TOSCURE401；由日本东芝公司生产)在辐照强度1.15mW/cm²下使用紫外线照射溶液。产生的聚合物在经过细微切割后，在热风干燥机中干燥40分钟，其中温度设定为180℃。使用辊式碾磨破碎机压碎产生的干燥产物，然后将通过850μm的JIS标准筛的干燥产物的颗粒进行分级，从而获得重均粒径为390μm的吸水树脂粉末末(P3)，其中粒径不超过150μm的颗粒的比例为3％。

(实施例4)

准备带盖的容积为1升的圆柱体聚丙烯容器作为聚合容器。通过将生产实施例1获得的72.07g丙烯酸组合物(A1)、293.06g离子交换水以及作为内部交联剂的量为0.05mol％(相对于全部单体)的聚乙二醇双丙烯酸酯(环氧乙烷的额外聚合的摩尔数平均程度“n”＝8.2)一起混合获得单体浓度为20重量％以及中和比为0mol％的、对甲氧基苯酚含量为以重量计20ppm的单体水溶液(4)。此外，当保持在20℃时，将该单体水溶液(4)装入上述圆柱体容器中，然后将氮气引入溶液中以使用氮气除去溶液中的空气从而降低溶解的氧含量至不高于1ppm。接下来，当圆柱体容器在绝热状态下绝热时，添加含有过硫酸钠水溶液(比例为0.12g/(全部单体mol)(下文简称为g/mol))以及L-抗坏血酸水溶液(比例为0.0018g/mol)的组合物的聚合引发剂至单体水溶液(4)中以启动静态聚合。在一定时间后，聚合开始，并且允许随后继续进行，在达到最高温度后，继续进行聚合30分钟，从而获得圆柱体状的水凝胶交联聚合物(4)。产物水凝胶交联聚合物(4)被细微地碎裂成大小约1mm的块，然后添加62.5g48重量％的氢氧化钠水溶液(S1)至其中以中和75mol％的聚合物的酸性基团。

关于以上述方式获得的中和的水凝胶交联聚合物(4)，聚合转化率为98.4％(残留的单体含量为以重量计16000ppm)。接下来，将上述水凝胶涂覆在850μm的金属纱网上，然后使用160℃的气体(露点：60℃)热风干燥60分钟，然后使用振动磨研磨成粉，然后将通过850μm的JIS标准筛的干燥产物颗粒进行分级，从而获得重均粒径为380μm的吸水树脂粉末(P4)，其中粒径不超过150μm的颗粒的比例为2％。

(实施例5)

将以重量计的100份吸水树脂粉末(P4)与表面交联剂喷射混合，所述表面交联剂含有以重量计的0.4份1，4-丁二醇、以重量计的0.6份丙二醇、以重量计的3.0份离子交换水、以重量计的0.5份异丙醇以及以重量计的0.01份二乙烯三胺五乙酸，产生的组合物在210℃加热40分钟，从而获得表面交联吸水树脂粉末(P5)。吸水树脂粉末(P5)具有下述特性：AAP1.9kPa＝28g/g；AAP4.9kPa＝25g/g；以及PPUP＝50％。

(实施例6)

如实施例5所述获得吸水树脂粉末(P10)，但是使用吸水树脂(P1)而非吸水树脂粉末(P4)。吸水树脂粉末(P10)具有下述特性：AAP1.9kPa＝30g/g；AAP4.9kPa＝28g/g；以及PPUP＝60％。

(实施例7)

如实施例5所述获得吸水树脂粉末(P11)，但是使用吸水树脂(P2)而非吸水树脂粉末(P4)。吸水树脂粉末(P11)具有下述特性：AAP1.9kPa＝29g/g；AAP4.9kPa＝24g/g；以及PPUP＝58％。

(对比实施例1)

如实施例1所述获得吸水树脂粉末(P6)，但是使用丙烯酸钠水溶液(SA3)而非丙烯酸钠水溶液(SA1)。

(对比实施例2)

如实施例1所述获得吸水树脂粉末(P7)，但是使用丙烯酸钠水溶液(SA4)而非丙烯酸钠水溶液(SA1)。

(对比实施例3)

如实施例1所述获得吸水树脂粉末(P8)，但是使用丙烯酸组合物(A2)而非丙烯酸组合物(A1)，并且使用丙烯酸钠水溶液(SA3)而非丙烯酸钠水溶液(SA1)。

(对比实施例4)

如实施例3所述获得吸水树脂粉末(P9)，但是使用丙烯酸钠水溶液(S4)而非48重量％的丙烯酸钠水溶液(S1)。

(对比实施例5)

如实施例5所述获得吸水树脂粉末(P12)，但是使用吸水树脂(P9)而非吸水树脂粉末(P4)。吸水树脂粉末(P12)具有下述特性：AAP1.9kPa＝15g/g；AAP4.9kPa＝12g/g；以及PPUP＝11％。

(吸水树脂的分析结果)表1

表1示出了实施例1至实施例4以及对比实施例1至实施例4获得的吸水树脂的聚合时间、水溶性成分含量和获得色相。

如专利文献3所述，已经知道：单体水溶液中以重量计高于0.1ppm含量的重金属增加了吸水树脂中的残留单体含量。相反，根据都采用了相同聚合方法的实施例1和实施例2以及对比实施例1至对比实施例4的比较看出，本发明的方法包括使用下述物质步骤制备单体的步骤：(i)含有特定痕量成分的丙烯酸(ii)含有特定量(以重量计0.2至5ppm)的铁(Fe₂O₃)以及碱化合物(苛性钠)的碱组合物，实现了缩短聚合时间、降低水溶性成分含量、改善GEX值以及染色较少、不具有气味的吸水树脂。

与对比实施例1和对比实施例2获得的吸水树脂不同，虽然表1中未示出，由实施例1和实施例2获得的吸水树脂即使在37℃在吸收能力为25倍下膨胀且保持此状态16小时后，凝胶体也没有显示出变质(尿液变质(urine deterioration))。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比实施例1	对比实施例2	对比实施例3	对比实施例4
									丙烯酸组合物原白头翁素(ppm)糠醛(ppm)甲氧基苯酚(ppm)	A1	A1	A1	A1	A1	A1	A2	A1
5280	5280	5280	5280	5280	5280	14280	5280
								氢氧化钠水溶液铁(ppm)		S1	S2	S1	S1	S3	S4	S1	S4
0.7	5	0.7	0.7	8	11	0.7	11
									聚合时间(min)	10.8	12.8	3.0	10.8	13.8	14.2	16.3	3.0
吸水树脂粉末吸水能力(g/g)可溶于水的组分含量(重量％)GEX值色相WBLab颜色(通过视觉观察)	P137.27.618.369.987.4-0.75.3白色	P237.77.718.570.287.5-0.65.2白色	P342.014.022.370.989.85-0.85.66白色	P437.27.618.369.987.4-0.75.3白色	P638.49.417.166.285.9-0.16.2黄色	P738.910.016.965.485.50.16.5黄色	P842.010.018.269.487.2-0.65.3白色	P952.033.519.564.985.250.06.78黄色

实用性

本发明可以高产率地生产具有改善的吸收能力与水溶性聚合物之间的关第的吸水树脂，所述关第是吸水树脂的矛盾性，可容易地控制聚合反应，没有气味，染色少，并且具有高吸收性。

Claims (9)

1.一种通过聚合含有丙烯酸和/或其盐的丙烯酸组合物生产吸水树脂的方法，其特征在于，

所述方法包括：(a)使用碱性组合物中和丙烯酸组合物的步骤；然后聚合产生的中和产物，由此形成水凝胶交联聚合物，

所述丙烯酸组合物包括：(i)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为10至200ppm的甲氧基苯酚；以及(ii)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为0至10ppm的选自包括原白头翁素和糠醛的组中的至少一种化合物，

所述碱性组合物包括碱性化合物和铁，

所述碱性组合物含有基于Fe₂O₃以重量计含量为0.2至5.0ppm的铁。

2.一种通过聚合含有丙烯酸和/或其盐的丙烯酸组合物生产吸水树脂的方法，其特征在于，

所述方法包括：(a′)聚合所述丙烯酸组合物从而形成水凝胶交联聚合物的步骤；以及使用碱性组合物中和所述水凝胶交联聚合物，

所述丙烯酸组合物包括：(i)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为10至200ppm的甲氧基苯酚；以及(ii)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为0至10ppm的至少一种化合物，所述化合物选自含有原白头翁素和糠醛的组，

所述碱性组合物包括碱性化合物和铁，

所述碱性组合物含有基于Fe₂O₃以重量计含量为0.2至5.0ppm的铁。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括权利要求1的步骤(a)或权利要求2的步骤(a′)中的一种，

所述方法进一步包括：在步骤(a)或步骤(a′)后，通过加热干燥水凝胶交联聚合物的步骤(b)，和通过加热对产生的水凝胶交联聚合物进行表面交联处理的步骤(c)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：

所述碱性化合物为碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于：

所述碱性化合物为氢氧化钠或碳酸钠。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于：

所述丙烯酸组合物含有以重量计的含量为1至1000ppm的不可聚合的有机化合物，其中所述不可聚合的有机化合物的溶解度参数为(1.0-2.5)×10⁴(Jm^-3)^1/2。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于：

添加螯合剂至所述丙烯酸组合物或所述水凝胶交联聚合物。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于：

所述铁为Fe₂O₃。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于：

所述丙烯酸组合物含有：(I)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为0至0.1ppm的原白头翁素；(II)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为0至5ppm的选自包括除糠醛外的醛以及马来酸的组中的至少一种化合物；以及(III)相对于丙烯酸的重量以重量计含量为10至800ppm的选自包括乙酸和丙酸的组中的至少一种饱和羧酸。