CN104136505A - 聚丙烯酸(盐)系吸水树脂及其制造方法 - Google Patents
聚丙烯酸(盐)系吸水树脂及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104136505A CN104136505A CN201380009785.2A CN201380009785A CN104136505A CN 104136505 A CN104136505 A CN 104136505A CN 201380009785 A CN201380009785 A CN 201380009785A CN 104136505 A CN104136505 A CN 104136505A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- absorbent resin
- water
- acid
- weight
- acetic acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
- A61L15/16—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
- A61L15/22—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons containing macromolecular materials
- A61L15/24—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
- A61L15/16—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
- A61L15/42—Use of materials characterised by their function or physical properties
- A61L15/46—Deodorants or malodour counteractants, e.g. to inhibit the formation of ammonia or bacteria
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
- A61L15/16—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
- A61L15/42—Use of materials characterised by their function or physical properties
- A61L15/60—Liquid-swellable gel-forming materials, e.g. super-absorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
- B01J20/265—Synthetic macromolecular compounds modified or post-treated polymers
- B01J20/267—Cross-linked polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F120/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F120/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F120/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
- C08F120/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
- C08F20/04—Acids, Metal salts or ammonium salts thereof
- C08F20/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
- C08F220/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F6/00—Post-polymerisation treatments
- C08F6/008—Treatment of solid polymer wetted by water or organic solvents, e.g. coagulum, filter cakes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F6/00—Post-polymerisation treatments
- C08F6/06—Treatment of polymer solutions
- C08F6/10—Removal of volatile materials, e.g. solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
- C08J3/245—Differential crosslinking of one polymer with one crosslinking type, e.g. surface crosslinking
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2333/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
本发明提供了一种具有优异的吸水性能的吸水性树脂的制造方法,其以适应于吸水性树脂的大量生产的丙烯酸作为原料。本发明的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂的制造方法依次包括所限定的单体配制步骤、聚合步骤、干燥步骤、表面交联步骤,其中,向单体配制步骤中供给的丙烯酸等中的醋酸浓度相对于丙烯酸为300~10000ppm,并且,以所限定的等式定义的醋酸浓度下降率为35%以上。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂及其制造方法。更具体而言,涉及用作纸尿裤、卫生巾等卫生用品的吸收体的吸水性树脂及其制造方法,并且涉及以低成本制造具有优异性能的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂的方法。
背景技术
吸水性树脂作为具有高吸水性的物质,近年来得到了开发,主要多用于一次性使用的用途,如纸尿裤、卫生巾等卫生用品等的吸收体,或农业园艺用保水剂、工业用止水剂等。
目前,已经存在多种类多用途的吸水性树脂,也已存在多种单体、亲水性高分子作为其原料。其中,使用丙烯酸和/或其盐作为单体的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂由于其具有高吸水性能,因此在工业上制造的量是最大的。
所述聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂为丙烯酸在聚合前或聚合后进行中和得到的聚丙烯酸盐,这样的中和方法或聚合方法公开在专利文献1~4和非专利文献1中。另外,非专利文献2公开了这样的丙烯酸也包括丙烯酸二聚物。
另外,近年来,随着对吸水性树脂的需求越来越大,进行了大量的生产,对于作为主要原料的丙烯酸,也在要求质与量的同时需要能够稳定地大量供给,并且进行着技术开发。
例如,为了防止出现各种问题,目前已知将在运输或储藏丙烯酸时产生的聚合物除去的技术(专利文献5、6)、将丙烯酸在水溶液的状态下运输的技术(专利文献7)、将丙烯酸在中和后运输的技术(专利文献8)。
另外,由于丙烯酸中的杂质会影响吸水性树脂的物性,因此,随着吸水性树脂的高性能化(高物性化),近年来,出现了将更高纯度的丙烯酸作为吸水性树脂的原料酸进行使用的倾向。因此,目前也正在进行针对丙烯酸中的杂质控制的技术开发。例如,目前已知丙烯酸二聚物(专利文献9、非专利文献1)、丙酸(专利文献10、11)、醋酸和丙酸(专利文献12)、丙烯酸烯丙酯及烯丙醇(专利文献13)、原白头翁素(专利文献14)、糠醛(专利文献15)的控制技术。
另外,着眼于作为丙烯酸中的微量成分的丙烯酸的阻聚剂进行的技术开发也正在进行。例如,已知涉及氢醌及苯醌(专利文献16)、甲氧基酚类(专利文献17)、N-氧基化合物及锰化合物(专利文献18)的技术。
另外,已知使用由可持续性原料制造的丙烯酸的技术(专利文献19)、使用从2个以上的地方购入的丙烯酸的技术(专利文献20)、与丙烯酸的生产国有关的技术(专利文献21)等。
虽然已有如上所述的改良技术,但是对于由丙烯酸大量生产吸水性树脂的技术而言,仍具有改善的余地。例如,由于通常认为丙烯酸中的杂质含量越少越好,因此如专利文献11~14等所述,使用杂质含量尽可能少的丙烯酸来制造吸水性树脂。
但是,为了使杂质含量少,需要在丙烯酸的精制方面耗费巨大的劳动力和费用,而使用高纯度丙烯酸的吸水性树脂的生产规模的扩大过程较大地受到成本和丙烯酸的采购等方面的制约,这成为目前的一个技术问题。
另外,虽然将作为杂质之一的丙酸在聚合时的含量控制在一定量以上时,能够获得提高吸水性树脂的吸水倍率(CRC)的效果(专利文献10、11),但是另一方面,在聚合后大量残留的情况下,也会导致得到的吸水性树脂的难闻气味(酸臭)有所增大。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]美国专利第5210298号说明书(1993年5月11日授权)
[专利文献2]美国专利申请公开第2008/242816号说明书(2008年10月2日公开)
[专利文献3]美国专利申请公开第2009/221746号说明书(2009年9月3日公开)
[专利文献4]美国专利申请公开第2008/194863号说明书(2008年8月14日公开)
[专利文献5]美国专利申请公开第2009/221780号说明书(2009年9月3日公开)
[专利文献6]美国专利申请公开第2008/234446号说明书(2008年9月25日公开)
[专利文献7]美国专利申请公开第2010/197877号说明书(2010年8月5日公开)
[专利文献8]美国专利申请公开第2010/056739号说明书(2010年3月4日公开)
[专利文献9]国际公开第1994/015971号小册子(1994年7月21日公开)
[专利文献10]美国专利申请公开第2012/010372号说明书(2012年1月12日公开)
[专利文献11]日本公开专利公报特开2012-31292号公报(公开日:2012年2月16日)
[专利文献12]美国专利申请公开第2005/209411号说明书(2005年9月22日公开)
[专利文献13]美国专利申请公开第2008/214750号说明书(2008年9月4日公开)
[专利文献14]美国专利申请公开第2002/120085号说明书(2002年8月29日公开)
[专利文献15]美国专利申请公开第2008/161512号说明书(2008年7月3日公开)
[专利文献16]美国专利第6444744号说明书(2002年9月3日授权)
[专利文献17]美国专利申请公开第2004/110914号说明书(2004年6月10日公开)
[专利文献18]美国专利申请公开第2010/009846号说明书(2010年1月14日公开)
[专利文献19]美国专利申请公开第2007/219521号说明书(2007年9月20日公开)
[专利文献20]美国专利申请公开第2010/298513号说明书(2010年11月25日公开)
[专利文献21]美国专利申请公开第2007/037947号说明书(2007年2月15日公开)
[非专利文献]
[非专利文献1]Modern Superabsorbent Polymer Technology(现代超吸收性聚合物技术)第39~44页等
[非专利文献2]Plant Operation Progress(设备操作进展),第7卷第3号(1988年)第183~189页
发明内容
[发明所要解决的技术问题]
本发明所要解决的技术问题是:提供一种以适于大量生产吸水性树脂的丙烯酸为原料制造具有优异的吸水性能的吸水性树脂的方法。
[解决技术问题的技术手段]
鉴于上述技术问题,本发明人着眼于丙烯酸的精制方法进行了研究,发现通过将作为丙烯酸中的多种杂质之一存在于丙烯酸中的醋酸精制到比在现有技术中更多的特定含量,能够在不对吸水性树脂及其制造方法产生不利影响的前提下降低丙烯酸的精制成本。并且,在现有技术中,根据各种杂质的沸点或熔点(共晶点)选择最适合的精制方法和实施程度(次数),从而将丙烯酸中的杂质分离。例如,对于作为丙烯酸(沸点142℃,熔点12℃)中的杂质之一的醋酸(沸点118℃,熔点17℃),现有技术中认为吸水性树脂中残留醋酸会导致出现臭味(酸臭)的问题(专利文献12);但是,对丙烯酸过度精制不仅不利于降低成本,并且在某些情况下会导致丙烯酸的生产性降低,因此,从吸水性树脂的原料(超高纯度丙烯酸)供给的稳定性角度而言也是不利的。
因此,本发明的发明人在丙烯酸中包含的多种杂质中特定地着眼于醋酸,研发了不依赖于丙烯酸制造阶段的过度精制,在吸水性树脂的制造步骤中高效率地除去醋酸的方法,从而完成了本发明。即,发明人发现,通过将含有所限定的量以上的醋酸的丙烯酸直接用作吸水性树脂的原料、并在吸水性树脂的制造步骤中除去醋酸的手段,能够在原料丙烯酸(超高纯度丙烯酸)得以确保而不出现问题的同时,实现制造成本的降低,并且得到高物性且无臭味的吸水性树脂。
另外,发明人发现,关于由吸水性树脂中残存的醋酸产生的臭味(酸臭),通过控制吸水性树脂的粒径等措施,能够将臭味减少到在实际使用中没有问题的水平,由此完成了本发明。
为了解决上述技术问题,本发明涉及的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂的制造方法依次包括以下步骤:单体配制步骤,其中,配制以丙烯酸(盐)为主要成分的单体水溶液;聚合步骤,其中,通过用水溶液聚合或喷雾液滴聚合的方法聚合所述单体水溶液,得到水凝胶状交联聚合物;干燥步骤,其中,将所述水凝胶状交联聚合物干燥;表面交联步骤,其中,对所述干燥步骤后得到的吸水性树脂粉末进行表面交联,其特征在于,向所述单体配制步骤中供给的丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度为300~10000ppm(以丙烯酸为基准),并且,用下式1定义的醋酸浓度下降率为35%:
[数1]
(醋酸浓度下降率)(%)=
{1-(吸水性树脂中的醋酸浓度(ppm))/
(丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度(以丙烯酸为基准)(ppm))}×100
···式1
但是,式中,(吸水性树脂中的醋酸浓度(ppm))为所述聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂中的醋酸浓度,另外,(丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度(以丙烯酸为基准)(ppm))为向所述单体配制步骤中供给的丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度(以丙烯酸为基准)。
另外,本发明的发明人鉴于上述技术问题,将吸水性树脂中残存的醋酸以及其他酸成分控制为所限定的量,得到了臭味小的吸水性树脂。
即,本发明涉及的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂具有以下特征:醋酸含量(醋酸浓度)为100~7000ppm,丙酸浓度(丙酸含量)小于300ppm,残存单体(残存单体浓度)小于500ppm,重均粒径为300~600μm,粒径的对数标准差(粒度分布的对数标准差)(σζ)为0.20~0.50。
[发明的效果]
通过本发明,能够削减作为吸水性树脂原料的丙烯酸的精制成本,使不受纯度制约地广泛地使用和采购丙烯酸成为可能,从成本的角度而言也适于吸水性树脂的大量生产。使用这样的丙烯酸制造的吸水性树脂具有优异的物性,尤其是能够减轻吸水性树脂自身的臭味。
[发明的实施方式]
以下对本发明涉及的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂的制造方法进行详细的说明,但本发明的范围并不会受到这些说明的限制,即使不属于以下的示例,也可以在不超出本发明的构思的范围内适当地进行改变、实施。具体而言,本发明并不局限于以下的各个实施方式,而是在权利要求所示的范围内可以进行各种变化,对于将不同的实施方式中分别公开的技术手段适当地组合得到的实施方式也属于本发明的技术范围。
〔1〕术语的定义
(1-1)“吸水性树脂”
本发明中所述的“吸水性树脂”指的是水膨润性水不溶性高分子凝胶化剂,具有以下的物性。即,指的是具有以下物性的高分子凝胶化剂:作为“水膨润性”的指标,ERT441.1-02(2002)中规定的CRC(无加压下吸水倍率)为5(g/g)以上,以及,作为“水不溶性”,ERT470.2-02(2002)中规定的Ext(水可溶部分)为50重量%以下。
所述吸水性树脂可以根据其用途进行适当的设计,没有特别的限定,但优选的是使具有羧基的不饱和单体交联聚合得到的亲水性交联聚合物。另外,并不将总量(100重量%)都限定为聚合物的形态,在满足所述物性(CRC,Ext)的范围内,也可以是含有添加剂等的吸水性树脂组合物。
更近一步地,本发明中的吸水性树脂,并不一定为最终制品,有些情况下也指吸水性树脂的制造步骤中的中间体(例如,干燥后的干燥聚合物或表面交联前的吸水性树脂粉末等),这些全部总称为“吸水性树脂”。
(1-2)“聚丙烯酸(盐)”
本发明中所述“聚丙烯酸(盐)”指的是任选地含有接枝成分的聚合物,在该聚合物中,作为重复单元,以丙烯酸和/或其盐(以下,称为“丙烯酸(盐)”)为主要成分。
并且,所谓“主要成分”的含义是:丙烯酸(盐)的含量(用量)相对于全部的用于聚合的单体(不包括内部交联剂),通常为50~100摩尔%,优选70~100摩尔%,更优选90~100摩尔%,进一步优选实质100摩尔%。另外,作为聚合物的聚丙烯酸盐必须含有羧基的抗衡阳离子,优选含有一价阳离子,更优选含有碱金属离子或铵离子,尤其优选含有钠盐。
(1-3)“EDANA”及“ERT”
所谓“EDANA”,是欧洲不织布工业协会(European Disposables andNonwovens Associations)的缩写,所谓“ERT”,是欧洲标准(基本上等同于世界标准)的吸水性树脂的测定方法(EDANA Recommended TestMethods)的缩写。在本发明中,只要没有特别地否定,则根据ERT原始文本(2002年修订/公知文献)对吸水性树脂的物性进行测定。
(a)“CRC”(ERT441.1-02)
“CRC”为Centrifuge Retention Capacity(离心分离机保持容量)的缩写,指的是无加压下吸水倍率(也称为“吸水倍率”)。具体而言,指的是在不织布中的吸水性树脂0.2g在显著过量的0.9重量%的氯化钠水溶液中经过30分钟自由膨润之后,用离心分离机(250G)脱水后的吸水倍率(单位:g/g)。
(b)“AAP”(ERT442.2-02)
“AAP”为Absorption Against Pressure的缩写,指的是加压下吸水倍率。具体而言,指的是吸水性树脂0.9g在显著过量的0.9重量%的氯化钠水溶液中在2.06kPa(0.3psi)的荷重下经过1小时膨润之后的吸水倍率(单位:g/g)。并且,在本发明中,在荷重条件变为4.83kPa(0.7psi)的情况下进行了测定。
(c)“Ext”(ERT470.2-02)
“Ext”为Extractables的缩写,指的是水可溶部分。具体而言,指的是吸水性树脂1.0g在0.9重量%的氯化钠水溶液200ml中,以500rpm搅拌16小时后,用pH滴定法测定的溶解的聚合物量的值(单位:重量%)。
(d)“Residual Monomers”(ERT410.2-02)
“Residual Monomers”指的是吸水性树脂中残存的单体(单体)量(以下,称为“残存单体”)。具体而言,指的是吸水性树脂1.0g在0.9重量%的氯化钠水溶液200ml中,以500rpm搅拌1小时后,用高速液相色谱法(HPLC)测定的溶解的残存单体量的值(单位:ppm)。
(e)“Moisture Content”(ERT430.2-02)
“Moisture Content”指的是吸水性树脂的含水率。具体而言,指的是由吸水性树脂4.0g在105℃下干燥3小时后的干燥减重算出的值(单位:重量%)。并且,在本申请中,分别将吸水性树脂变为1.0g、将干燥温度变为180℃来进行测定。
(f)“PSD”(ERT420.2-02)
“PSD”为Particle Size Disribution的缩写,指的是通过筛网分级测定的粒度分布。并且,重均粒径(D50)及粒径分布幅度记载在美国专利第7638570号说明书第27、28栏中,以与“(3)Mass-Average ParticleDiameter(D50)and Logarithmic Standard Deviation(σζ)of ParticleDiameter Distribution”中同样的方法进行测定。
(1-4)“通液性”
所谓吸水性树脂的“通液性”,指的是在荷重下或无荷重下从膨润凝胶的颗粒之间通过的液体的流动性,代表性的测定方法有SFC(SalineFlow Conductivity/生理食盐水导流性),或GBP(Gel Bed Permeability/凝胶床透过性)。
“SFC(生理食盐水导流性)”为:0.69重量%的氯化钠水溶液对在2.07kPa的荷重下的吸水性树脂的通液性,按照美国专利第5669894号中公开的SFC测试方法进行测定。
所谓“GBP(凝胶床透过性)”,指的是0.9重量%氯化钠水溶液对在荷重下或自由膨润下的吸水性树脂的通液性,按照国际公开第2005/016393号公开的GBP测试方法进行测定。
(1-5)“醋酸浓度”
本发明中所述“醋酸浓度”,指的是单体水溶液或水凝胶状交联聚合物、吸水性树脂各自含有的以所有形式存在的醋酸的浓度。即,醋酸及醋酸盐的合计(换算为醋酸)浓度(例如,部分中和的聚丙烯酸钠中的醋酸及醋酸钠的合计浓度)。并且,对于醋酸盐(例如,醋酸钠/分子量82.03)的浓度,以换算为醋酸的重量(分子量60.05)之后的浓度计。下述的醋酸浓度的测定条件是为了适应于酸性(使用磷酸洗脱液的液相色谱法)而设定的。
(1-6)“醋酸浓度下降率”
本发明中所述“醋酸浓度下降率”指的是下式1定义的参数,即,根据在作为制品得到的吸水性树脂(即,本发明涉及的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂,或,按照本发明涉及的制造方法制造的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂)和作为原料酸使用的丙烯酸或丙烯酸水溶液(即,向单体配制步骤中供给的丙烯酸或丙烯酸水溶液)中分别含有的醋酸量求得的值(单位:%)。
[数2]
(醋酸浓度下降率)(%)=
{1-(吸水性树脂中的醋酸浓度(ppm))/
(丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度(以丙烯酸为基准)(ppm))}×100
···式1
这里,式1中的“吸水性树脂中的醋酸浓度(ppm)”指的是作为制品得到的吸水性树脂中含有的醋酸量。并且,醋酸量的单位(ppm)以重量计,但为了简便,将“重量ppm”记为“ppm”。在本说明书中均作同样的记载。
另外,所谓“丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度(以丙烯酸为基准)(ppm)”,指的是作为原料酸使用的丙烯酸或丙烯酸水溶液中含有的醋酸浓度(以丙烯酸为基准)。由于丙烯酸的凝固点较高,为12℃,因此从易于使用的角度而言,有时也以凝固点较低的丙烯酸水溶液(例如,80重量%的水溶液的凝固点为-5.5℃)的形式进行销售、运输、储藏。在此情况下,丙烯酸水溶液中的醋酸浓度(ppm)规定为以(除水以外的)丙烯酸的重量为基准计算。
这样的醋酸浓度的测定方法在实施例中进行详细描述。
并且,所述“作为原料酸使用的丙烯酸或丙烯酸水溶液中含有的醋酸浓度(以丙烯酸为基准)”与“向单体配制步骤中供给的丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度(以丙烯酸为基准)”的含义是相同的,所谓“以丙烯酸为基准”,指的是以作为原料酸使用的丙烯酸,或,作为原料酸使用的丙烯酸水溶液中含有的丙烯酸作为重量基准。
关于“以丙烯酸为基准”得到的醋酸浓度,具体而言,可通过使用气相色谱法分析作为原料酸使用的丙烯酸或丙烯酸水溶液而求出。
(1-7)“醋酸去除率”
本发明中所述“醋酸去除率”(单位:%)指的是由下式2定义的参数,为吸水性树脂的各步骤(单位操作)中醋酸去除量的规定值。另外,通常,在各步骤的前后,作为分母部分的单体水溶液或水凝胶状交联聚合物、干燥聚合物的绝对量会出现重量变化,因此,醋酸去除率是在考虑重量变化的基础上通过下式2算出的。
[数3]
(醋酸去除率)(%)=
{1-(步骤后的醋酸浓度)(ppm)×(步骤后的吸水性树脂的重量)(g)/
(步骤前的醋酸浓度)(ppm)×(步骤前的吸水性树脂的重量)(g)}×100
···式2
例如,若要求出聚合步骤中的醋酸去除率,则将“步骤前的吸水性树脂的重量”替换为“单体水溶液的重量”,将“步骤后的吸水性树脂的重量”替换为“水凝胶状交联聚合物的重量”,然后计算得出。
另外,“步骤前的醋酸浓度”指的是“单体水溶液中的醋酸浓度”,作为原料酸使用的丙烯酸及醋酸,以用副原料(例如,用于中和的碱性化合物、内部交联剂、作为聚合溶剂的水等)稀释后的形式使用。这里,所述“稀释”指的是在浓度计算中作为分母的全成分的相对增加。具体而言,若由丙烯酸(分子量72.05)制成中和率为75摩尔%的丙烯酸钠(平均分子量88.55),则作为分母的全成分的重量会有所增加,从而使醋酸浓度降低。另外,“浓缩”的意义与其相反。
另外,“步骤后的醋酸浓度”指的是“水凝胶状交联聚合物中的醋酸浓度(以水凝胶状交联聚合物的全重量为基准)”。
进一步地,若要求出干燥步骤中的醋酸去除率,则将“步骤前的吸水性树脂的重量”替换为“水凝胶状交联聚合物的重量(以水凝胶状交联聚合物的全重量为基准)”进行计算。
另外,对于多个步骤或吸水性树脂的整个制造步骤中的醋酸去除率,可将多个步骤或吸水性树脂的整个制造步骤作为一个步骤看待,以相同的方法求出。
在本发明涉及的制造方法中,在聚合步骤之后的步骤中,优选将醋酸除去10重量%以上。即,优选通过以下所述的聚合步骤以后的各个步骤,除去向单体配制步骤中供给的丙烯酸或丙烯酸水溶液中含有的醋酸,以使根据所述式2规定的醋酸去除率合计为10%以上。
即,经过聚合步骤以后的各个步骤得到的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂中的醋酸量优选为将向单体配制步骤中供给的丙烯酸或丙烯酸水溶液中含有的醋酸量以10%以上的所述醋酸去除率削减后达到的量。并且,所述“聚合步骤以后”也包括聚合步骤。
在本发明涉及的制造方法中,即使不对向单体配制步骤中供给的丙烯酸进行过度的精制,由于可以通过聚合步骤以后的各个步骤有效地除去醋酸,因此能够使总的醋酸去除率达到如上所述的10%以上。
(1-8)平均球形度
球形度(SPHT)用下式3定义。
[数4]
(式中,A为聚合物颗粒的横截面积,U为聚合物颗粒的横截面周长)
上述球形度(SPHT)以后述的方法测定。另外,在本说明书中,所谓平均球形度,为用以聚合物颗粒(本发明涉及的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂也包括在该“聚合物颗粒”中)的最小宽度为直径的球的体积加权之后的(体积)平均球形度。
(1-9)其它
在本说明书中,表示范围的“X~Y”意为“X以上、Y以下”。另外,只要没有特别的注释,重量单位“t(吨)”意为“Metric ton(公吨)”,“ppm”意为“重量ppm”或“质量ppm”。进一步地,“重量”与“质量”、“重量部”与“质量部”、“重量%”与“质量%”均为作为同义词对待。另外,“~酸(盐)”意为“~酸和/或其盐”,“(甲基)丙烯~”意为“丙烯~和/或甲基丙烯~”。
但是,在本说明书中,醋酸也可以是单体水溶液中或吸水性树脂中的盐(醋酸盐)的形式,只要没有特别的注释,酸和盐的形式总称为“醋酸”。
〔2〕聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂的制造方法
本发明涉及的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂的制造方法依次包含:单体配制步骤,其中,配制以丙烯酸(盐)为主要成分的单体水溶液;
聚合步骤,其中,通过用水溶液聚合或喷雾液滴聚合方法聚合所述单体水溶液,得到水凝胶状交联聚合物;
干燥步骤,其中,将所述水凝胶状交联聚合物进行干燥;
表面交联步骤,其中,对所述干燥步骤后得到的吸水性树脂粉末进行性表面交联,并且,
向所述单体配制步骤中供给的丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度为300~10000ppm(以丙烯酸为基准),并且,在上述(1-5)项中定义的醋酸浓度下降率为35%以上。
所述醋酸浓度下降率为35%以上,优选为40%以上,更优选为50%以上。另外,醋酸浓度下降率的上限优选为80%以下,更优选70%以下,进一步优选60%以下。
若所述醋酸浓度下降率小于35%,则吸水性树脂中残存的醋酸量多,会导致臭味(酸臭)的问题。另一方面,若醋酸浓度下降率超过80%,则吸水性树脂的制造过程中醋酸去除过程进行过度,会导致生产性降低或成本增加、物性下降等问题。
在本发明中,将减小醋酸浓度的方法大致可分为将醋酸稀释的方法(稀释法)和将醋酸除去的方法(除去法)。
(醋酸的稀释;稀释法)
在本发明中,所谓“稀释”,意为像上述那样在浓度计算中作为分母部分的全成分的相对增加。即,所谓“醋酸的稀释(稀释法)”,指的是通过向原料丙烯酸或水凝胶状交联聚合物中添加物质,使作为最终制品的吸水性树脂的重量增加,从而使该吸水性树脂中的醋酸浓度减小的方法。
(醋酸的除去;除去法)
在本发明中,所谓“醋酸的除去(除去法)”,指的是在吸水性树脂的制造过程中将醋酸从体系内除去的方法。在该除去法中,包括洗涤、提取、通过加热进行挥发等操作,其中优选通过加热从聚合物中除去。对于醋酸(沸点118℃),优选通过加热到100℃以上、更优选通过加热到其沸点以上,将其从体系内除去。
进一步地,在通过加热从聚合物中除去的过程中,水的存在可促进醋酸的挥发。因此,在加热时,优选使存在的水多于醋酸的量,更优选水/醋酸的重量比为10倍以上,并且以以下的顺序优选100倍以上、200倍以上、500倍以上,上限为1000倍,由此能够有效地除去醋酸。并且,所述“聚合物”的概念包括聚合中或聚合后的水凝胶状交联聚合物及其干燥聚合物、干燥步骤以后的制造步骤中得到的吸水性树脂、进一步包括最终制品。
(醋酸的减少步骤)
在本发明中,使用上述手段减小醋酸浓度,优选在聚合步骤以后的步骤中,更优选在聚合步骤、干燥步骤、表面交联步骤及再加湿步骤之中的1个以上的步骤中,进一步优选在2个以上的步骤中,尤其优选在3个以上的步骤中,最优选在全部4个步骤中,减小醋酸浓度。并且,优选将通过除去法从体系内除去的醋酸或其它物质、必要时的水或丙烯酸的一部分回收作为单体,再次用于向聚合步骤中供给的单体水溶液中。
(2-1)丙烯酸的精制步骤
在本发明的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂的制造方法中,作为前面的阶段(在购入精制(超高纯度)丙烯酸的情况下是在丙烯酸制造商那里进行),具有丙烯酸的精制步骤。
所述精制步骤为将通过丙烯腈的加水分解、丙烯或丙烯醛的氧化(公知的方法)等方法得到的丙烯酸进行精制的步骤,对于丙烯酸的制造方法或其原料没有特别的限制。在本发明中,作为丙烯酸的精制方法,例示了各种的蒸馏法、晶析法,这样的精制优选进行1次或多次。
通过这些精制手段,可将下述杂质之中的至少1种杂质完全除去或减少,因此抑制了在吸水性树脂的制造过程中出现的聚合不良、吸水性树脂的着色、对人体的影响等情况的发生。
并且,虽然通常的精制是以尽可能多地减少杂质浓度为目的实施的,但是,另一方面,精制装置体积巨大,并且蒸馏时进行的加热、晶析时进行的冷却等精制过程需要的能量过大,因此有时会导致生产性下降或成本提高,收率降低的问题。
另外,超高纯度丙烯酸的使用也会在吸水性树脂的制造中制约原料的采购、生产。
因此,在本发明使用的丙烯酸的精制步骤中,优选允许对于上述聚合、着色、人体的影响相对较小的醋酸或丙酸残留在丙烯酸中,而优先减少其它杂质。
丙烯酸的杂质虽然也依赖于其制造方法或原料,但通常可举出例如苯甲醛、丙烯醛、糠醛等醛类。其中,丙烯醛从安全性的角度而言优选使其减少,可以通过多次精制使其减少,但更优选通过添加还原剂、例如联氨或联氨衍生物使其减少。并且,国际公开第2003/014172号中公开的内容也适用于本发明。
另外,沸点比丙烯酸更高的杂质(例如,丙烯酸二聚物或低聚物、氢醌、糠醛、原白头翁素等)的去除可通过通常的蒸馏或晶析进行,但优选通过简单蒸馏进行。
并且,作为本发明中使用的丙烯酸,可以是由与吸水性树脂的制造设备相邻的丙烯酸制造设备得到的产品,另外,也可以是从其它的丙烯酸制造设备运输过来的产品,进一步地也可以从其它厂家购入。作为上述丙烯酸的运输方法,可举出水柜车、油罐车、管道运输等,可以适当地采用这些运输方法。
另外,在本发明中,除了来自丙烯或丙烷等化石原料的丙烯酸以外,也可以使用来自乳酸或2-羟基丙酸、甘油等非化石原料(生物质)的丙烯酸,也可以使用它们的混合物。
所述乳酸或2-羟基丙酸由天然物的各种发酵方法得到,通过脱水反应得到丙烯酸。另外,所述甘油由植物油脂的皂化或酯化(例如,生物柴油的副产物甘油)得到,经过脱水反应得到丙烯醛,再得到丙烯酸。
虽然上述来自非化石原料(生物质)的丙烯酸从原料的可持续性的角度而言是优选的,但是必需经过发酵或脱水等步骤,这些步骤有时会导致较多的醋酸含量。即,与现有技术中丙烯、丙烷等化石原料来源的气相氧化过程相比,在醋酸的去除精制过程中存在更大的问题。
但是,本发明由于可以使用具有大范围的醋酸含量的丙烯酸得到吸水性树脂,因此,除了来自化石原料的丙烯酸,也可优选使用来自非化石原料(生物质)的丙烯酸。
即,本发明即使使用具有大范围的醋酸含量的丙烯酸,即,醋酸浓度较高的丙烯酸(例如,醋酸浓度优选为300~10000ppm,更优选为1500~10000ppm的丙烯酸或丙烯酸水溶液),也能够得到醋酸浓度充分降低的吸水性树脂(例如,醋酸浓度为100~7000ppm的吸水性树脂),因此也可以优选使用来自非化石原料(生物质)的丙烯酸。
因此,在丙烯酸制造步骤中,可以缩短、削减或简化醋酸去除步骤。
另外,来自非化石原料(生物质)的丙烯酸的制造方法公开在例如国际公开第2006/08024号、国际公开第2007/119528号、国际公开第2007/132926号以及美国专利申请公开第2007/0129570号等中。
另外,关于将来自生物质的丙烯酸作为原料酸的吸水性树脂的制造方法,公开在国际公开第2006/092271号、国际公开第2006/092272号、国际公开第2006/136336号、国际公开第2008/023039号、国际公开第2008/023040号以及国际公开第2007/109128号等中。
(醋酸)
通过本发明的丙烯酸的精制步骤得到的丙烯酸含有醋酸300~10000ppm,但从精制效率的角度而言,下限值依次优选为400ppm以上、500ppm以上、800ppm以上、1000ppm以上、1300ppm以上、1500ppm以上,特别优选为2000ppm以上。另一方面,所述丙烯酸中的醋酸浓度的上限值从吸水性树脂的臭味或可溶部分、吸水性能等角度而言,优选为7000ppm以下,更优选为5000ppm以下,进一步优选3000ppm以下。
因此,丙烯酸中的醋酸浓度可以在所述上下限的范围内进行适当的选择,但优选为300~7000ppm,并且依次更加优选为300~5000ppm、400~5000ppm、500~5000ppm、800~3000ppm、1000~3000ppm、1300~3000ppm、1500~3000ppm、2000~3000ppm。
并且,若所述丙烯酸中的醋酸含量(醋酸浓度)小于300ppm,则无法采用上述的改良的丙烯酸的精制方法,会进行过度的精制,因此从效率上讲是不合算的。另一方面,若醋酸含量(醋酸浓度)超过10000ppm,则得到的吸水性树脂的可溶部分会增加。
(其它的饱和羧酸)
通过本发明的丙烯酸的精制步骤得到的丙烯酸可以含有除醋酸以外的饱和羧酸,例如,蚁酸、丙酸。
通过在丙烯酸中含有所述蚁酸2~700ppm(在单体中为1~700ppm),能够防止得到的吸水性树脂发生着色。另一方面,已知若含量超过700ppm,则吸水性树脂的可溶部分会增加。通常,通过添加蚁酸对该含量进行调整,但国际公开第2011/040575号(专利文献21)中公开的内容也可适用于本发明。
另外,所述丙酸从减小臭味的角度而言,在丙烯酸中的含量优选500ppm以下,更优选400ppm以下,进一步优选300ppm以下(下限为0ppm)。由于丙酸的沸点与丙烯酸的沸点接近,因此晶析法能够更有效地除去丙酸。
并且,所述醋酸浓度的优选范围和所述丙酸浓度的优选范围可以分别选择任意的范围,但优选的是醋酸浓度为丙酸浓度的3倍以上,更优选5倍以上(上限为20倍左右)。进一步优选的是醋酸浓度为1300~10000ppm,丙酸浓度为400ppm以下的情况。
在本发明中,使用在精制后的丙烯酸中含有的杂质中只有醋酸较多的丙烯酸特别能够获得良好的效果。
(甲氧基酚类)
在本发明的丙烯酸的精制步骤中,使用甲氧基酚类作为丙烯酸的阻聚剂。具体而言,可举出o-、m-、p-甲氧基酚,或具有1个或2个以上甲基、叔丁基、羟基等取代基的甲氧基酚类。在这些物质中,优选使用p-甲氧基酚。
所述甲氧基酚类在丙烯酸中的含量优选1~200ppm,更优选10~160ppm,进一步优选50~100ppm,尤其优选50~80ppm。
(其它成分)
通常情况下,丙烯酸中含有多种杂质。例如,上述的醋酸、丙酸,进一步地蚁酸等饱和有机酸,或者,除甲氧基酚类以外,也可包含以下的微量成分(以下,微量成分的重量基准与丙烯酸中的醋酸相同)。
即,可包含原白头翁素(PAN)或醛成分,例如甲醛、丙烯醛、乙醛、丙醛等脂肪族醛。另外,可包含不饱和或芳香族的羧酸以及它们的酸酐,例如苯甲酸、马来酸、马来酸酐、苯二甲酸酐等。进一步地,也可含有丙烯酸烯丙酯、烯丙醇等。
另外,作为丙烯酸的阻聚剂,除了所述范围的甲氧基酚类以外,有时也可含有氢醌、吩噻嗪、其它的阻聚剂。另外,在丙烯酸的制造步骤中,在收集步骤或共沸蒸馏步骤中使用的有机溶剂有时也会残存在丙烯酸中。除了上述情况以外,有时也可能含有水或丙烯酸二聚物、三聚物以上的丙烯酸低聚物作为杂质。
关于上述的其它成分在丙烯酸或丙烯酸水溶液中的含量,丙烯酸二聚物优选为1000ppm以下,更优选500ppm以下,进一步优选200ppm以下,尤其优选100ppm以下;原白头翁素(PAN)或醛成分分别优选5ppm以下,1ppm以下或检出极限以下(N.D)是更为优选的。另外,丙烯酸烯丙酯及烯丙醇优选为合计20ppm以下,10ppm以下更优选,5ppm以下进一步优选,1ppm以下或检出极限以下(N.D)尤其优选。另外,甲氧基酚类的含量为所述范围。
在本发明中,通过使用醋酸含量为300~10000ppm的丙烯酸,进一步地,通过将所述其它成分(阻聚剂、杂质)控制在所述范围内,能够得到臭味方面以及物性优异的吸水性树脂。
即,本发明实现了减轻在丙烯酸的反应步骤或精制步骤中去除醋酸的负担的目的,同时通过在吸水性树脂的制造步骤中除去或减少醋酸,进一步地,通过将其它杂质(沸点比丙烯酸更高的物质)控制在所述范围内,能够以低成本制造具有较高物性的吸水性树脂。
(2-2)单体配制步骤
本步骤为配制含有丙烯酸(盐)作为主要成分的水溶液(单体水溶液)的步骤。
(丙烯酸)
向本步骤中供给的丙烯酸可以仅是通过上述的精制步骤得到的丙烯酸,也可以是其与其它的丙烯酸的混合物。另外,这样的丙烯酸也可以以水溶液的形式供给到本步骤中。。
为了简化丙烯酸的精制步骤,通过所述精制步骤得到的丙烯酸的用量优选为全部丙烯酸的至少50重量%以上,更优选80重量%以上,进一步优选实质100重量%。并且,对于通过所述精制步骤得到的丙烯酸中的醋酸含量较多的情况,或者醋酸量的变化程度较大的情况等,通过与醋酸含量较少的丙烯酸以一定量进行混合,能够稀释或稳定到所述300~10000ppm的范围内(醋酸量的稳定化)。
另外,在后述的聚合步骤中,在丙烯酸大量蒸发的情况下,为了减少损失,可以将蒸发出来的丙烯酸与聚合步骤中产生的水蒸气一同冷凝,作为丙烯酸水溶液回收利用,或者也可以用碱性水溶液进行收集等,作为丙烯酸盐水溶液回收利用。即,优选回收到在聚合步骤之前的步骤中,特别是回收到单体配制步骤中。
(可并用的单体)
在本发明中,也可以与丙烯酸(盐)一同并用其它的单体。作为这样的其它单体,可举出水溶性或疏水性的不饱和单体。更具体而言,可举出甲基丙烯酸、马来酸(酐)、富马酸、巴豆酸、衣康酸、乙烯基磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰氧基烷磺酸及其碱金属盐、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、(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、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、(甲基)丙烯酸月桂酯等。
并且,本发明涉及的吸水性树脂中,也可含有以所述水溶性或疏水性的不饱和单体作为共聚成分的物质。另外,通过并用醋酸含量少的单体,可以稀释醋酸。
在并用所述其它单体的情况下,其用量相对于作为主要成分使用的丙烯酸(盐)优选为0~50摩尔%,更优选0~30摩尔%,进一步优选0~10摩尔%。通过按上述比例使用其它单体,能够进一步提高作为制品得到的吸水性树脂的吸水性能,并且能够使制造过程更加廉价。
(碱性组合物)
本发明中得到的吸水性树脂为通过交联聚合丙烯酸(盐)得到的聚丙烯酸(盐),为了得到这样的聚丙烯酸(盐),优选进行将丙烯酸用碱性组合物进行中和的步骤(中和步骤)。
并且,本发明中所述“碱性组合物”指的是含有碱性化合物的组合物。进一步地在本发明中,优选所述碱性组合物除碱性化合物以外还包含含有以下所述的铁成分、换言之含有铁的化合物。
作为所述碱性化合物可举出例如碱金属的碳酸(氢)盐、碱金属的氢氧化物、氨,有机胺等之中的1种以上,但是,为了得到较高物性的吸水性树脂,优选强碱性物质、即氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂等碱金属的氢氧化物,尤其优选氢氧化钠。
并且,氢氧化钠中通常含有0~5重量%的碳酸钠或氯化钠,含有这样的物质的氢氧化钠也是本发明优选使用的。
另外,关于上述的铁成分的含量(换算为Fe2O3),相对于碱性组合物的固体成分浓度(例如,在氢氧化钠水溶液中,以不包含水的氢氧化钠为基准),优选为0.01~5.0ppm,更优选为0.1~2.0ppm,进一步优选0.5~1.0ppm。
并且,碱性化合物或单体水溶液、吸水性树脂中含有的Fe量可通过ICP(感应耦合等离子体)发光分光分析等方法以Fe进行定量。虽然在ICP分析中,即使对于Fe的盐或者其氧化状态,也全部以Fe为标准进行定量,但是在本发明中,将Fe量换算成Fe2O3的重量(即,假设为Fe2O3)来定义总Fe含量。
作为所述铁成分(含有铁的化合物),可举出例如,用于中和的碱性化合物或其它的原料,进一步地如从装置的金属表面(不锈钢面)溶出的铁成分等。
(中和步骤)
本发明的中和步骤包括对作为单体的丙烯酸的中和,或,对通过交联聚合丙烯酸得到的水凝胶状交联聚合物的中和(后中和步骤)。无论是哪种情况,中和步骤既可适用于连续式和也可适用于分批式,但优选为连续式。优选装置、碱性组合物、温度条件、滞留时间等中和条件可优选适用国际公开第2009/123197号或美国专利申请公开第2008/0194863号中公开的内容。
并且,本发明中所述中和率相对于中和或未中和的全部酸基,优选为10摩尔%以上但小于90摩尔%,更优选40摩尔%以上但小于80摩尔%,进一步优选50摩尔%以上但小于74摩尔%,尤其优选50摩尔%以上但小于72摩尔%。
若所述中和率小于10摩尔%,则无加压下吸水倍率(CRC)会明显下降。另一方面,若中和率为90摩尔%以上,则可能无法得到加压下吸水倍率(AAP)高的吸水性树脂,因此不优选。在聚合后进行中和的情况下的中和率与上类似。
另外,在本发明中,丙烯酸盐为上述的盐,优选为钠盐,但是也可少量(例如,中和盐全体的0~40摩尔%,进一步地0~5摩尔%)并用其它的一价盐,另外,也可以极少量(例如,0~5摩尔%程度)地中和形成多价金属盐。即,在本发明的吸水性树脂及其制造方法中,优选适用具有上述中和率的聚丙烯酸盐,特别是聚丙烯酸钠盐。
(内部交联剂)
本发明中使用的内部交联剂可举出例如,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)1,2-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、(聚氧乙烯)甘油三(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-丙烯酰基氧基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(β-丙烯酰基氧基丙酸酯)、聚(甲基)烷氧基烷、聚乙二醇二缩水甘油醚、乙二醇、1,2-丙二醇、甘油、丁二醇、赤藓糖醇、木糖醇、山梨醇、聚乙二醇等。
在这些物质中,可以使用1种或2种以上。并且,考虑得到的吸水性树脂的吸水特性等因素,优选在聚合时使用具有2个以上的聚合性不饱和基团的化合物,进一步地,优选在后述的干燥温度附近具有热分解性的化合物,特别是具有(聚)亚烷基二醇结构单元且具有2个以上的聚合性不饱和基团(优选烯丙基、(甲基)丙烯酸酯基,尤其是丙烯酸酯基)的交联剂,例如(聚)亚烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯或三(甲基)丙烯酸酯。作为亚烷基二醇单元,如聚合度(n数)为1~100,进一步为6~50的聚乙二醇是适合的。
所述内部交联剂的用量相对于单体优选为0.005~2摩尔%,更优选0.01~1摩尔%,进一步优选0.05~0.5摩尔%。通过将内部交联剂的用量限定在所述范围内能够得到希望的吸水特性。
并且,在本发明中,除了在聚合前对单体添加内部交联剂进行交联的方法以外,也可以采用向聚合中或聚合后的水凝胶状交联聚合物中添加内部交联剂进行后交联的方法,或用自由基聚合引发剂进行自由基交联的方法、用电子线等放射线进行交联的方法等,但是更优选向单体中添加预先确定的量的内部交联剂来进行聚合,在聚合的同时进行交联反应的方法。
(向单体中添加的其它物质)
在本发明中,在配制单体水溶液时,也可以添加除上述物质以外的以下的物质。具体而言,为了改善吸水性树脂的各项物性,可以优选添加0~50重量%的水溶性树脂或吸水性树脂,更优选添加0~20重量%;或者也可以优选添加0~5重量%的各种发泡剂(例如,碳酸盐、偶氮化合物、气泡等)、表面活性剂、螯合剂,链转移剂等,更优选添加0~1重量%。
并且,上述的水溶性树脂或吸水性树脂的使用会引入接枝聚合物或吸水性树脂组合物(例如,淀粉-丙烯酸聚合物、PVA-丙烯酸聚合物等),这样的聚合物、吸水性树脂组合物在本发明中也通称为聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂。
(水)
在单体配制步骤中,通过混合上述各种物质来配制单体水溶液。此时,对于单体水溶液中的单体成分的浓度没有特别的限制,但从吸水性树脂的物性的角度而言,优选控制为10~70重量%,更优选15~65重量%,进一步优选30~55重量%。并且,该浓度可根据水溶液的温度或单体的组成适当地确定,优选在所述范围内且在饱和浓度以下,但也可以用超过单体(例如,丙烯酸盐)的饱和水溶液浓度的单体浆体(例如,固体的丙烯酸钠在单体水溶液中部分分散的状态)进行聚合。
另外,在采用水溶液聚合作为聚合形式的情况下,根据需要,可以并用水以外的溶剂,在此情况下,使用的溶剂的种类没有特别的限制。另外,水以外的溶剂的用量相对于水优选为0~10重量%,更优选为0~5重量%。
并且,所述“单体成分的浓度”为通过“(单体成分的重量)/(单体水溶液的重量)×100(重量%)”求得的值,在单体水溶液中不含有接枝成分或吸水性树脂。
(2-3)聚合步骤
本步骤为聚合通过所述单体配制步骤得到的丙烯酸(盐)系单体水溶液得到水凝胶状交联聚合物(以下,也称作“水凝胶”)的步骤。
(醋酸的去除)
本发明中的聚合形式可以适用如水溶液聚合、喷雾液滴聚合、浆体聚合等公知的聚合方法。
其中,水溶液聚合是最优选的。所述水溶液聚合易于控制聚合温度或聚合时间,并且能够确保醋酸蒸发所必需的时间,因此,在聚合步骤中能够最有效地去除醋酸。进一步地,对于采用连续式还是分批式没有限制。优选进行以下聚合中的任意一种(第1方法或第2方法)即可,在聚合步骤中除去至少一部分分醋酸。
聚合步骤的醋酸去除率(以所述式2规定)优选为5%以上,更优选为10%以上,进一步优选15%以上,尤其优选20%以上。上限没有特别的限定,但从生产性的角度而言,优选70%以下,更优选50%以下。
并且,若使用在疏水性有机溶剂中分散单体水溶液来进行聚合的反相悬浮聚合方法,则有可能导致在得到的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂中除酸臭以外还残留较多的疏水性溶剂的臭味,因此反相悬浮聚合不包括在可以使用的聚合形式的范围内。另外,在反相悬浮聚合方法中进行的聚合必须使用分散剂或表面活性剂,其结果可能导致得到的吸水性树脂对于接触的吸收液(例如,尿)的表面张力过度减小,从而使吸收体的回渗量(Re-Wet)增加。
(第1方法)
作为本发明的聚合步骤中的醋酸的去除方法,第1方法为以下的发泡聚合或细粒化聚合方法:对于固体成分浓度为30~55重量%的单体水溶液,聚合前后的固体成分上升幅度(以下式4规定的固体成分上升度)优选为1~15重量%,更优选2~14重量%,进一步优选3~13重量%,尤其优选4~12重量%,最优选5~11重量%。
通过该聚合,将所述单体水溶液中含有的醋酸的至少一部分分与水一同除去。通过将所述固体成分上升度控制在所述范围内,提高了吸水性树脂的物性,减少了残存的醋酸量。
并且,所述固体成分上升度根据下式4求出。
[数5]
(固体成分上升度)(重量%)=
(聚合后的水凝胶的固体成分浓度)-(单体水溶液的固体成分浓度)···式4
式4中,所述“单体水溶液的固体成分浓度”指的是:相对于包括单体水溶液、接枝成分、吸水性树脂及其他的固体物质(例如,水不溶性微粒颗粒等)在内的聚合体系内的所有成分的量,单体、交联剂、接枝成分、吸水性树脂及其他的固体物质(例如,水不溶性微粒颗粒等)的总量所占的比例(重量%)。
在此情况下,作为使固体成分上升的聚合方法,优选发泡聚合或细粒化聚合。如上所述,发泡聚合是在向单体水溶液中添加发泡剂(例如,碳酸盐、偶氮化合物、气泡等)的状态下进行聚合的形态,也可以是在聚合时使单体水溶液沸腾、特别是在聚合开始后立刻(优选5分钟以内,更优选3分钟以内)使单体水溶液沸腾来生成气泡的聚合形式。另外,细粒化聚合是如捏合机聚合那样通过同时进行聚合和凝胶粉碎得到粒径优选为3mm以下、更优选1mm以下的水凝胶的聚合形式。
更优选的是通过在气流下的连续捏合机聚合进行的细粒化聚合,控制聚合时的捏合机的转数或时间、内部交联剂的量等,细粒化至目标范围、优选以下(2-4)中记载的范围即可。通过采用这样的聚合方法(发泡聚合或细粒化聚合),能够增大水凝胶的比表面积(cm2/g),并且能够在聚合步骤以后更有效地除去醋酸(通过挥发去除)。
另外,在所述固体成分上升时,丙烯酸(沸点142℃)有可能与水、醋酸一同蒸发。在此情况下,从减少丙烯酸的损失的角度而言,优选将这些蒸发成分冷凝或收集,作为丙烯酸(盐)水溶液回收到聚合步骤以前的步骤中。
但是,由于通过所述回收有可能使丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度增加,因此在回收时,最好使蒸发成分的至少1重量%为丙烯酸。
(第2方法)
作为本发明的聚合步骤中的醋酸的去除方法,第2方法为聚合固体成分浓度小于30重量%的单体水溶液的方法,换言之,聚合中和率为30摩尔%以下的未中和或部分中和的丙烯酸的方法,通过该聚合方法,除去了所述单体水溶液含有的醋酸的至少一部分分。进一步地,在聚合步骤以后,优选进一步包含中和水凝胶的后中和步骤。
并且,在聚合中和后的丙烯酸盐的情况下,对于丙烯酸中的醋酸也同样进行中和,形成醋酸盐(例如,醋酸钠)。在此情况下,相对于醋酸的沸点118℃,醋酸钠在324℃才发生分解,因此为非挥发性。
因此,为了在聚合步骤中除去醋酸,优选使用低中和或未中和的丙烯酸。由此,更加易于在聚合时使醋酸挥发。
(聚合温度及气流)
即使在除所述第1方法和第2方法以外的其它聚合方法中,为了在聚合时使醋酸挥发,聚合温度(最高到达温度)也优选为95℃以上,更优选100℃以上,进一步优选105℃以上。另外,从得到的吸水性树脂的物性的角度而言,聚合温度的上限优选为140℃以下,更优选130℃以下。并且,从除去醋酸的角度而言,优选以尽可能短的时间达到聚合温度(最高到达温度),具体而言优选20分钟以下,更优选5分钟以下,进一步优选3分钟以下。
另外,优选在聚合时存在上部空间(气体),更加优选存在气流,进一步优选在减压下。通过气流或减压的手段更加易于除去醋酸,因此优选。
(聚合引发剂)
本发明中使用的聚合引发剂可以根据聚合形式等进行适当的选择,因此并没有特别的限制,可举出例如,热分解型聚合引发剂、光分解型聚合引发剂,或并用了促进这些聚合引发剂分解的还原剂的氧化还原型聚合引发剂等。
具体而言,可举出过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠等过硫酸盐;叔丁基过氧化氢,过氧化氢等过氧化氢类;2,2’-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐等偶氮化合物;2-羟基-1-苯基丙烷-1-酮、安息香甲醚等。
另外,作为所述还原剂,可举出亚硫酸钠,亚硫酸氢钠等(重)亚硫酸(盐);L-抗坏血酸(盐)、亚铁盐等还原性金属(盐);胺类等。
所述聚合引发剂的用量相对于单体优选0.001~1摩尔%,更优选0.001~0.5摩尔%。另外,所述还原剂的用量相对于单体优选为0.0001~0.02摩尔%。
另外,代替所述聚合引发剂,也可以通过照射放射线、电子线、紫外线等活性能量线来实施聚合反应,也可以并用这些活性能量线和聚合引发剂。进一步地,通过将后述的螯合剂添加到聚合时或聚合过程中的单体水溶液中,能够更好地实现本发明的效果,因此优选。
(聚合方法)
本发明中适用的聚合方法没有特别的限制,但从吸水特性或聚合控制的容易度等角度而言,优选将单体水溶液分散在气相中的喷雾液滴聚合、直接聚合单体水溶液的水溶液聚合,更优选水溶液聚合。其中,尤其优选连续水溶液聚合,可以是连续传送带聚合,也可以是连续捏合机聚合。并且,也可以存在浆体聚合的情况,即超过了单体水溶液的饱和浓度从而使单体在分散的状态下进行聚合的形态,这样的浆体(水分散液)聚合也包含在本发明所述的水溶液聚合的概念中。
作为具体的聚合形式,连续传送带聚合公开在美国专利第4893999号、美国专利第6241928号、美国专利申请公开第2005/215734号等中,连续捏合机聚合公开在美国专利第6987151号、美国专利第6710141号等中。通过采用这些连续水溶液聚合方法,提高了吸水性树脂的生产效率。
另外,作为所述连续水溶液聚合、特别是发泡聚合的一个优选示例,可举出高温开始聚合或高浓度聚合的方法。所谓“高温开始聚合”,指的是使单体水溶液的温度在优选为30℃以上、更优选35℃以上、进一步优选40℃以上、尤其优选50℃以上(上限为沸点)的温度下开始进行聚合的聚合方法,所谓“高浓度聚合”,指的是使单体浓度在优选为30重量%以上、更优选35重量%以上、进一步优选40重量%以上、尤其优选45重量%以上(上限为饱和浓度)的条件下进行聚合的聚合方法。也可以并用这些聚合方法。进一步地,优选适用在上述聚合温度(最高到达温度)下进行的聚合。
进一步地,虽然这些聚合方法也可以在空气气氛下实施,但从颜色的角度而言,优选在氮气或氩气等惰性气体气氛下实施。在这样的情况下,优选例如将氧气浓度控制在1容积%以下。
另外,也可以采用发泡聚合,即在单体水溶液中分散气泡(所述惰性气体等。特别是优选直径1nm~1mm的气泡。)来进行聚合。并且,对于单体或单体水溶液中的溶解氧,也优选用惰性气体进行充分置换(例如,溶解氧少于1(mg/l))后再使用。
(2-4)凝胶粉碎步骤(解碎步骤)
本步骤为将所述聚合步骤中得到的水凝胶用例如捏合机、绞肉机、切碎机等凝胶粉碎机进行凝胶粉碎,得到颗粒状的水凝胶(以下,称为“颗粒状水凝胶”)的步骤。并且,若所述聚合步骤为捏合机聚合,则聚合步骤与凝胶粉碎步骤可同时实施。
并且,本说明书中所述“颗粒状水凝胶”也包含在“水凝胶状交联聚合物”中。
本发明的凝胶粉碎步骤中,虽然没有特别的限定,但优选适用国际公开第2011/126079号中公开的凝胶粉碎方法。该凝胶粉碎方法为将树脂固体成分为10~80重量%的水凝胶以18~60(J/g)的凝胶粉碎能(GGE)或9~40(J/g)的凝胶粉碎能(2)(GGE(2))进行凝胶粉碎的方法。
并且,作为凝胶粉碎时(从聚合结束时到干燥开始时之间)的水凝胶的温度,从除去醋酸的容易度或吸水特性、颜色的角度而言,优选控制(保温或加温)为40~95℃,更优选50~80℃,进一步优选60~70℃。
另外,在凝胶粉碎步骤中,从除去醋酸的容易度或吸水特性、颜色的角度而言,也可以添加水、多元醇、水与多元醇的混合液、多价金属(盐)的水溶液或这些物质的蒸气等。进一步地,也可以添加吸水性树脂微粉或各种添加剂等并进行混合。
通过上述凝胶粉碎步骤得到的颗粒状水凝胶的树脂固体成分从物性的角度而言优选10~70重量%,更优选15~65重量%,进一步优选30~55重量%。另外,该颗粒状水凝胶的重均粒径(D50)优选为350~2000μm,更优选400~1500μm,进一步优选500~1000μm。进一步地,所述颗粒状水凝胶的粒度分布的对数标准差(σζ)优选为0.2~1.5,更优选0.2~1.2进一步优选0.2~1.0。
若所述重均粒径(D50)超过2000μm,则可能导致颗粒状水凝胶受到的剪断力或压缩力不均或不够的情况。
另外,在干燥步骤中,随着比表面积的减少,醋酸的去除逐渐会变得困难,并且会出现干燥不均的情况(颗粒状水凝胶的内部与表层部分之间干燥度的差异),因此,在粉碎步骤中会形成物性不同的颗粒,从而使物性不再均一稳定,其结果可能会导致吸水性树脂整体的物性下降。
进一步地,在进行所述发泡聚合的情况下,水凝胶状交联聚合物中的气泡会残留在颗粒状水凝胶中,有可能无法得到希望的平均球形度或后述的内部气泡率。另外,若所述重均粒径(D50)小于350μm,则颗粒状水凝胶的表面积变大,因而特别容易干燥,因此干燥步骤中的醋酸或残存单体的减少、即醋酸的减少和/或残存单体的减少会变得不够充分。其结果可能会导致制品中的醋酸残存量或残存单体增加。
(2-5)干燥步骤
本步骤为,通过将所述聚合步骤和/或凝胶粉碎步骤中得到的颗粒状水凝胶干燥至达到所希望的树脂固体成分量从而得到干燥聚合物的步骤。并且,所述树脂固体成分可由干燥减量(颗粒状水凝胶1g在180℃下加热3小时后的重量变化)求出,优选为80重量%以上,更优选85~99重量%,进一步优选90~98重量%,尤其优选92~97重量%。
(醋酸的去除)
本发明中的干燥形态没有特别的限制,可以适用加热干燥(例如热风干燥)、减压干燥、红外线干燥、微波干燥、使用高温水蒸气的高湿干燥、鼓式干燥机、搅拌干燥机等公知的干燥方法,其中更优选加热干燥、热风干燥、使用高温水蒸气的高湿干燥。作为干燥步骤中的加热方法,可举出热风传热、辐射传热(例如,红外线等)、传导传热(例如,加热壁面等)、介电加热(例如,微波等)等。在这些干燥方法中,尤其优选后述的热风干燥。
所述“热风干燥”,指的是以0.1(m/s)以上的风速将优选为50℃以上、更优选70℃以上、进一步优选100℃以上的气体(以下称作“热风”)吹到颗粒状水凝胶上进行干燥的方法,包括带式干燥、流化床干燥等方式,关于热风干燥的优选条件(干燥温度或风速等干燥条件)或热风的露点等,可参照后述的(其它优选干燥条件)。
进一步地,在所述各种干燥形式中,进行以下的干燥(后述的第1方法~第5方法)中的任意一种即可,在干燥步骤中,除去水凝胶状交联聚合物中含有的醋酸的至少一部分分。干燥步骤的醋酸去除率(以所述式2规定)优选为10%以上,更优选15%以上,尤其优选20%以上。对其上限没有特别的限定,但从生产性的角度而言,优选70%以下,更优选50%以下。
并且,通过共沸脱水进行的干燥方式有可能导致在聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂中残留共沸脱水中使用的疏水性有机溶剂(例如,n-庚烷或环己烷)的溶剂臭味,因此不包括在本发明的干燥形式中。这里,所谓“通过共沸脱水进行的干燥”,指的是通过共沸蒸馏进行脱水,由此使水凝胶状交联聚合物干燥的方式。并且,共沸脱水通常会使用疏水性溶剂,因此在较低的温度下(100℃以下)实施。因此,从适用于本发明的醋酸去除过程的干燥温度(例如,150~250℃)的角度而言,本发明也更适用后述的干燥方法。
另外,作为本发明中的干燥步骤的醋酸去除方法,进行以下之中的任意一种方法(第1方法~第5方法中的任意一种方法)即可,优选为同时进行以下的任意2种方法,更优选同时进行以下的任意3种方法,进一步优选同时进行以下的任意4种方法,尤其优选同时进行以下的5种方法。进一步地,更优选与所述聚合步骤中的醋酸去除方法中的任意方法并用。
(第1方法)
作为本发明的干燥步骤中的醋酸的去除方法,第1方法为:使向干燥步骤供给的颗粒状水凝胶的重均粒径(D50)为350~2000μm,且粒度分布的对数标准差(σζ)为0.2~1.5,通过将具有上述粒度的颗粒状水凝胶干燥,可除去颗粒状水凝胶中含有的醋酸的至少一部分分。
进一步优选的是,通过使颗粒状水凝胶的粒度为(2-4)中记载的范围,使比表面积增大或最适化,从而使干燥时的醋酸的去除更加高效。
(第2方法)
作为本发明的干燥步骤中的醋酸的去除方法,第2方法为:将固体成分浓度为50重量%以下的颗粒状水凝胶进行热风干燥,通过上述干燥,可除去含有的醋酸的至少一部分分。即,除去颗粒状水凝胶中含有的醋酸的至少一部分分。通过降低颗粒状水凝胶的固体成分浓度后进行干燥,使醋酸的挥发更加容易,从而能够高效地除去醋酸。并且,优选固体成分浓度为25~45重量%。
(第3方法)
作为本发明的干燥步骤中的醋酸的去除方法,第3方法为:通过向颗粒状水凝胶中添加干燥助剂来进行干燥,通过上述干燥,可除去含有的醋酸的至少一部分分。即,可除去颗粒状水凝胶中含有的醋酸的至少一部分分。通过添加干燥助剂,能够将干燥时的凝胶颗粒间的空隙保持得更大,因此能够高效地除去醋酸。
作为所述干燥助剂,优选为水不溶性微粒,更优选使用无机微粒或吸水性树脂微粒。这样的干燥助剂可在所述聚合步骤或凝胶粉碎步骤中添加到水凝胶中。优选与水凝胶进行混合,进一步优选包覆水凝胶。另外,干燥助剂的用量相对于水凝胶的固体成分优选为30重量%以下,更优选0.1~25重量%,进一步更优选1~20重量%。
进一步地,除了所述无机微粒或吸水性树脂微粒以外,还可以使用凝胶流动化剂、凝固剂或抗凝剂作为干燥助剂。这样的化合物公开在例如日本专利申请特开2006-160774号公报、特开2001-213914号公报、特开2007-071415号公报等中。
具体而言,可举出长链脂肪酸酯、长链脂肪酸及其盐、长链脂肪族醇,以及长链脂肪族酰胺等。这些化合物可以以所述范围(上述的干燥助剂的用量)使用,适用于干燥步骤的醋酸去除过程。
(第4、5方法)
作为本发明的干燥步骤中的醋酸的去除方法,第4方法为在干燥步骤中将干燥温度设为165~230℃,使颗粒状水凝胶干燥5分钟以上的方法。第5方法为在干燥步骤中,在50%以上的干燥时间里,使气氛露点在50~100℃,或,使压力相对于大气压为0.1~5%的减压下进行的干燥方法。
所述“气氛露点”,指的是进行干燥步骤的气氛中存在的空气的露点。气氛露点可以通过例如吹入水蒸气或控制热风的循环率,使其为50~100℃。
通过这些干燥方法,可除去含有的醋酸的至少一部分分。即,可以除去颗粒状水凝胶中含有的醋酸的至少一部分分。通过将干燥温度、露点及干燥时间调整至所述的范围内,能够有效地除去醋酸。并且,更优选的干燥条件如后文所述。
(其它优选的干燥条件)
在本发明的干燥步骤中,没有特别的限定,可适用例如加热干燥(代表性的如热风干燥)、减压干燥、流化床干燥、红外线干燥、微波干燥、鼓式干燥机干燥、使用高温水蒸气的高湿干燥等多种干燥方法。这些方法中,从醋酸去除的容易度或吸水性能的角度而言,使用露点温度优选为40~100℃、更优选50~90℃的气体进行的热风干燥是尤其优选的,进一步地,优选在下述温度下进行的热风干燥。
另外,关于干燥温度,从醋酸去除的容易度或吸水特性、颜色的角度而言,优选将其控制(加热)在醋酸的沸点(118℃)以上,更优选150~250℃,进一步优选165~230℃。并且,在加热干燥、高湿干燥的情况下热媒体的温度即为干燥温度。另外,在热风干燥的情况下,热风为热媒体,因此将热风的温度视为干燥温度。在红外线干燥、微波干燥的情况下,将颗粒状水凝胶的表面温度视为干燥温度。进一步地,作为干燥时间,最优选的是20~60分钟。
这里,干燥时优选的露点为所述范围,可适用所述温度及露点的热风干燥。并且,本发明中优选的干燥机为使用热风的通气带式干燥机或流化床干燥机,或者,具有(必要时通过通入热风)对壁面加热的旋转搅拌桨或旋转搅拌容器的旋转搅拌式加热干燥机(例如,旋转鼓式式干燥机)。
通过将上述的干燥温度或干燥时间调整在所述范围内,能够充分去除颗粒状水凝胶中的醋酸,进一步地,能够将得到的吸水性树脂的吸水倍率(CRC)或水可溶部分(Ext)、颜色控制在所希望的范围(参考下记〔3〕)。
另外,在进行热风干燥的情况下,为了进一步解决本发明的课题,在垂直于水凝胶(上下)的方向上通入热风,进一步地,优选使热风的风速为0.8~2.5(m/s),更优选为1.0~2.0(m/s)。
通过将热风的风速设定在所述范围内,能够将得到的干燥聚合物的含水率控制在所希望的范围内,进一步地,能够提高吸水速度。
在本发明中,优选在除去醋酸时,使包含产生的醋酸的排出气体接触碱性液体,从而使醋酸被碱性液体吸收。并且,可将碱金属的氢氧化物或碳酸盐等的水溶液用作所述碱性液体。具体而言,可举出0.01~50重量%的碱性物质水溶液、特别是氢氧化钠水溶液。另外,作为使排出气体与碱性液体接触的操作,可举出涤气器(排出气体洗涤装置)等。这样的操作可以在除去醋酸的所有步骤中进行,然而附加在干燥步骤中进行是特别有用的。由于在干燥步骤中残存单体已经充分地减少了,因此丙烯酸的蒸发非常有限,因此可任意地决定是否进行丙烯酸的回收再利用。优选将醋酸与碱性液体接触后的吸收液废弃。
(2-6)粉碎步骤、分级步骤
本步骤为:将所述干燥步骤中得到的干燥聚合物粉碎(粉碎步骤),并将其调整为所限定范围的粒度(分级步骤),从而得到吸水性树脂粉末(为了简便起见,将实施表面交联之前的吸水性树脂称作“吸水性树脂粉末”)。
并且,在聚合步骤中得到的水凝胶的形状为颗粒状等情况下,有时在干燥步骤后也可能不进行粉碎。在这样的情况下,通过干燥步骤得到吸水性树脂粉末。因此,在本说明书中,“干燥步骤后得到的吸水性树脂粉末”的概念既包括这样的通过干燥步骤得到的吸水性树脂粉末,也包括将干燥步骤中得到的干燥聚合物供给到粉碎步骤和/或分级步骤中之后得到的吸水性树脂粉末。
作为在本发明的粉碎步骤中使用的机器,没有特别的限定,可举出例如辊轧机、锤式粉碎机、螺式粉碎机(スクリューミル)、棒式研磨机等高速旋转式粉碎机,振动粉碎机,辊式制粒机,节型粉碎机,圆筒型混合机等,可使用这些机器之中的1种或2种以上。
其中,优选辊轧机,为了控制后述的粒径、粒度分布及平均球形度,优选通过使用多段的辊轧机,易于使粒度分布变得集中。即,在作为干燥步骤之后的步骤的粉碎步骤中使用多段辊轧机是优选的。
辊轧机段数优选2段以上,更优选3段以上。并且,虽然上限没有特别的限制,但优选10段左右。进一步优选的是与后述的分级步骤相结合,还优选将比希望的粒径大的颗粒(开孔优选为300~2000μm、更优选600~1200μm的筛网上方(例如开孔为850μm的筛网上方)残留的颗粒)返回到粉碎步骤中。
另外,作为本发明的分级步骤中使用的粒度调整方法没有特别的限定,可举出例如使用JIS标准筛(JIS Z8801-1(2000))进行筛分分级等方法。并且,吸水性树脂的粒度调整并不局限于所述粉碎步骤、分级步骤中,也可以通过聚合步骤(尤其是喷雾液滴聚合)、其它步骤(例如造粒步骤、微粉回收步骤)适当地实施。
本发明的吸水性树脂粉末(聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂)的重均粒径(D50)为300~600μm,优选350~600μm,更优选400~600μm,进一步优选400~500μm。
另外,所述吸水性树脂粉末中含有的粒径小于150μm的颗粒的比例优选为0~10重量%,更优选0~5重量%,进一步优选0~1重量%。所述吸水性树脂粉末中含有的粒径为850μm以上的颗粒的比例优选为0~5重量%,更优选0~3重量%,进一步优选0~1重量%。
进一步地,所述吸水性树脂粉末的粒度分布的对数标准差(σζ)优选为0.20~0.50,更优选0.25~0.40,进一步优选0.27~0.35。
并且,这些吸水性树脂粉末的粒度按照国际公开第2004/69915号或EDANA ERT420.2-02中公开的测定方法使用标准筛进行测定。
并且,也可以适当地增加标准筛的种类,在本发明中使用了开孔为850,710,600,500,425,300,212,150,45μm的标准筛。
另外,重均粒径(D50)及粒径分布的对数标准差(σζ)用与美国专利第7638570号说明书第27、28栏に记载的“(3)Mass-Average ParticleDiameter(D50)and Logarithmic Standard Deviation(σζ)of ParticleDiameter Distribution(质量平均粒径(D50)以及粒径分布的对数标准差(σζ))”中相同的方法进行测定。
上述吸水性树脂粉末的粒度(重均粒径(D50)、粒径分布的对数标准差(σζ)、粒径小于150μm的颗粒的比例、粒径为850μm以上的颗粒的比例)也适用于表面交联后的吸水性树脂(表面交联后的吸水性树脂。以下,简便起见也称为“吸水性树脂颗粒”)以及作为最终制品的吸水性树脂(聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂)。因此,优选对吸水性树脂颗粒进行的表面交联处理能够将粒度维持在所述范围内。
(2-7)表面交联步骤
本步骤为在经过上述步骤得到的吸水性树脂粉末的表面层(距吸水性树脂粉末的表面几十μm的部分)中进一步形成交联密度高的部分的步骤,该步骤由以下步骤构成:将吸水性树脂粉末与表面交联剂溶液混合得到混合物的混合步骤、将该混合物加热处理的加热处理步骤、必要时将加热处理后的混合物冷却的冷却步骤。
在该表面交联步骤中,得到通过在吸水性树脂粉末表面进行的自由基交联、表面聚合、与表面交联剂之间的交联反应等进行表面交联后的吸水性树脂(吸水性树脂颗粒)。
(醋酸的去除)
作为在本发明的表面交联步骤中的醋酸去除方法,进行以下的任意1种方法即可,优选同时进行以下的任意2种方法,更优选同时进行以下的任意3种方法,进一步优选同时进行以下的4种方法,由此将醋酸的至少一部分分除去。
表面交联步骤中的醋酸去除率(以所述式2规定)优选为0.5%以上,更优选0.7%以上,尤其优选1%以上。对于上限没有特别的限定,但从生产性的角度而言,优选10%以下,更优选5%以下,尤其优选3%以下。由此,表面交联步骤中的醋酸去除率可以在所述上下限的范围内适当地选择,但优选为0.5~10%,更优选0.7~5%,进一步优选1~3%。
进一步优选的是,与所述聚合步骤和/或干燥步骤中的醋酸去除方法中的任意方法一并进行。并且,干燥后的吸水性树脂粉末中存在的醋酸几乎不会发生扩散。但是,由于吸水性树脂粉末的表面附近存在的醋酸被除去,因此即使表面交联步骤中的醋酸去除率较小,也可能出现(尤其是在未经膨润时去闻臭味的情况下)臭味的减小效果较明显的情况。
(第1方法)
作为本发明的表面交联步骤中的醋酸的去除方法,第1方法为在与酸性化合物共存的条件下进行表面交联的方法,通过该方法,可除去含有的醋酸的至少一部分。即,第1方法为在与酸性化合物共存的条件下进行吸水性树脂粉末的表面交联的方法,通过该方法,可除去吸水性树脂粉末中含有的醋酸的至少一部分。
如上所述,醋酸盐为非挥发性,因此,通过使用酸性化合物使吸水性树脂表面呈酸性,使其发生盐交换反应,吸水性树脂表面存在的醋酸盐变为醋酸。在此状态下,通过进行与下述相同的加热处理,能够有效地除去醋酸。
并且,在进行该加热处理时,水的存在能够促进醋酸的去除,因此优选在所限定的量、特别是所述范围的水的存在下进行加热处理。
作为所述酸性化合物,优选有机酸或无机酸,非高分子有机酸或无机酸更为优选。具体而言,可举出硫酸铝、磷酸等无机酸,乳酸、柠檬酸、草酸等有机酸。所述酸性化合物的用量相对于吸水性树脂100重量部、即相对于吸水性树脂粉末100重量部,优选为0~10重量部,更优选0.01~5重量部,进一步优选0.05~1重量部。
(第2方法)
作为本发明的表面交联步骤中的醋酸的去除方法,第2方法为在添加表面交联剂后,在165~230℃的加热温度下加热5分钟以上的方法,通过该方法,可除去含有的醋酸的至少一部分。
添加表面交联剂溶液使吸水性树脂粉末再湿润(通过添加水使含水率升高)之后,加热到165℃以上(优选165~230℃),由此可有效地除去醋酸。进一步地,由于可以除去多余的挥发性的表面交联剂,也可以实现减小来自表面交联剂的臭味的效果,因此是优选的。并且,若不进行再湿润,或者即使进行了再湿润但加热温度低的情况下,无法充分地去除醋酸。另外,关于所述“表面交联剂溶液”如后所述。
(第3方法)
作为本发明的表面交联步骤中的醋酸的去除方法,第3方法为在添加表面交联剂后,在50%以上的加热处理时间内使水蒸气存在的方法,通过该方法,除去含有的醋酸的至少一部分。即,通过使水蒸气存在、尤其是将蒸气导入加热处理机(反应机)中,除去吸水性树脂粉末中含有的醋酸的至少一部分。
添加表面交联剂溶液使吸水性树脂粉末再湿润(通过添加水提高含水率)之后,在水蒸气的存在下,特别是通过在高露点下加热,能够有效地除去醋酸。并且,优选露点为0~100℃,进一步地为5~100℃的范围。并且,优选加热温度为100~230℃,加热时间为5分钟以上。
(第4方法)
作为本发明的表面交联步骤中的醋酸的去除方法,第4方法为在添加表面交联剂后,即,在向所述吸水性树脂粉末中添加表面交联剂溶液之后,在50%以上的加热处理时间内,将压力相对于大气压设定在0.1~5%的减压下的方法,通过该方法,除去含有的醋酸的至少一部分。即,除去所述吸水性树脂粉末中含有的醋酸的至少一部分。添加表面交联剂溶液进行再湿润(通过添加水使含水率提高)之后,通过实施微减压,能够有效地除去醋酸。并且,优选的减压度为0.5~5%,进一步在1~3%的范围。
(表面交联剂)
作为本发明中可以使用的表面交联剂没有特别的限定,可举出例如各种有机或无机的表面交联剂。其中,从吸水性树脂的物性或表面交联剂的使用性的角度而言,优选地,可举出能够与羧基发生反应的表面交联剂。
更具体而言,可举出:单、二、三、四或聚乙二醇,单(1,2-丙二醇),1,3-丙二醇,二(1,2-丙二醇),2,3,4-三甲基-1,3-戊二醇,聚(1,2-丙二醇),甘油,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,1,2-环己烷二甲醇等多元醇化合物;乙二醇二缩水甘油醚,缩水甘油等环氧化合物;乙二胺,二乙撑三胺,三乙撑四胺,四乙撑五胺,五乙撑六胺,聚乙烯亚胺,聚酰胺聚胺等多元胺化合物;环氧氯丙烷,环氧溴丙烷,α-甲基环氧氯丙烷等卤代环氧化合物;所述多元胺化合物与所述卤代环氧化合物的缩合物;恶唑啉化合物;2-恶唑烷酮等一元或多元恶唑烷酮化合物;碳酸乙烯酯等碳酸亚烃酯化合物;氧杂环丁烷化合物;2-咪唑啉酮等环状尿素化合物等。
这些化合物中,优选恶唑烷酮化合物、碳酸亚烃酯化合物或多元醇化合物,更优选的是并用碳酸亚烃酯化合物及多元醇化合物。
本发明中的表面交联剂的用量(若使用多种表面交联剂,则指其合计量),虽然也取决于使用的表面交联剂或它们的组合等,但优选相对于100重量部的向表面交联步骤中供给的吸水性树脂粉末为0.001~10重量部,更优选0.01~5重量部。
(溶剂)
在本发明的实施方式中,优选向吸水性树脂粉末中添加通过将所述表面交联剂溶于水得到的表面交联剂溶液并进行混合。在此情况下,水的用量虽然也取决于吸水性树脂粉末的含水率,但优选相对于100重量部的吸水性树脂粉末为0.5~20重量部,更优选0.5~10重量部。
另外,也可使用亲水性有机溶剂来代替水。在此情况下,亲水性有机溶剂的用量相对于100重量部的吸水性树脂粉末,优选为0~10重量部,更优选0~5重量部。
进一步地,也可以使水不溶性微粒或表面活性剂在不影响本发明的效果的范围内共存。此时,其用量相对于吸水性树脂粉末100重量部优选为0~10重量部,更优选0~5重量部,进一步优选0~1重量部。并且,优选适用美国专利第7473739号中公开的内容。
(混合步骤)
本发明的表面交联步骤中的表面交联剂溶液的添加·混合方法没有特别的限定,但优选在预先准备了作为溶剂的水、亲水性有机溶剂或它们的混合物之后,相对于吸水性树脂粉末通过喷雾或滴下进行添加并混合,更优选通过喷雾进行添加并混合。
另外,用于混合表面交联剂溶液与吸水性树脂粉末的混合装置没有特别的限定,但优选的装置可举出高速搅拌型混合机,更优选高速搅拌型连续混合机,更具体而言,可举出湍流混合机(タービュライザー)(细川密克朗株式会社制)、罗地格混合机(罗地格公司制)等。
(加热处理步骤)
对上述的添加·混合了表面交联剂溶液的吸水性树脂粉末进行加热处理,之后,必要时进行冷却处理。
所述加热处理时的温度优选为70~300℃,更优选120~250℃,进一步优选150~250℃。另外,该温度指的是吸水性树脂粉末与表面交联剂的混合物的温度,也称作加热温度。
若所述加热温度小于70℃,则吸水性树脂粉末的表面交联进行得不够充分,会导致加压下吸水倍率(AAP)或生理食盐水导流性(SFC)变差。另一方面,若加热温度超过300℃,则吸水性树脂可能会发生着色,因此不优选。
另外,加热处理的时间(加热时间)优选为1分钟~2小时,更优选5分钟~1.5小时。并且,该加热处理可使用常见的干燥机或加热炉进行。
(2-8)再加湿步骤
本步骤为向所述表面交联步骤中得到的吸水性树脂颗粒中添加选自以下添加剂中的至少一种的步骤:如下所述的多价金属氯化合物、聚阳离子性聚合物、螯合剂、无机还原剂、羟基羧氧化合物。另外,向所述吸水性树脂颗粒中添加水的步骤也包括在再加湿步骤中。
所述添加剂优选以水溶液或浆液的形式添加,由此使吸水性树脂再次进行水膨润,因此,本步骤称为“再加湿步骤”。并且,该添加剂也可以与上述表面交联剂溶液同时添加·混合。优选地,将所述吸水性树脂颗粒(在表面交联步骤中得到的表面交联后的吸水性树脂)的含水率控制为后述的含水率,特别地,将含水率控制为2~9重量%。
(醋酸的去除)
作为本发明中的再加湿步骤中的醋酸去除方法,进行以下的任意1种方法即可,优选同时进行以下的任意2种方法,更优选同时进行以下的3种方法,由此除去醋酸的至少一部分。
再加湿步骤中的醋酸去除率(以所述式2规定)优选为0.5%以上,更优选1%以上,尤其优选2%以上。上限没有特别的限定,但从生产性的角度而言,优选10%以下,更优选5%以下。
进一步优选的是,与所述聚合步骤、干燥步骤和/或表面交联步骤中的醋酸去除方法之中的任一方法一并进行。并且,干燥后的吸水性树脂中存在的醋酸几乎不会发生扩散。
但是,由于在吸水性树脂的表面附近存在的醋酸被除去,因此即使再加湿步骤中的醋酸去除率较小,也可能出现(尤其是在未经膨润时闻臭味的情况下)臭味的减小效果较为明显的情况。
(第1方法)
作为本发明的再加湿步骤中的醋酸的去除方法,第1方法为相对于表面交联后得到的吸水性树脂100重量部添加水0.5~15重量部,之后进行加热处理的方法,通过该方法,除去含有的醋酸的至少一部分。通过在添加水进行再湿润(通过添加水使含水率提高)之后进行加热处理,可有效地除去醋酸。
通过在添加水使所述表面交联后的吸水性树脂再湿润(通过添加水使含水率提高)之后进行加热处理,能够有效地除去醋酸。
并且,在不进行再湿润、或即使进行了再湿润但加热温度较低的情况下,无法充分地除去醋酸。另外,优选的水的量相对于吸水性树脂颗粒100重量部为1~13重量部,更优选在3~10重量部的范围。另外,加热温度优选为30~99℃,更优选后述(第3方法)的加热温度。
(第2方法)
作为本发明的再加湿步骤中的醋酸的去除方法(提高醋酸去除率的方法),第2方法为在所述再加湿步骤中添加多价金属离子的方法,即,向表面交联后得到的吸水性树脂中添加多价金属离子的方法,通过该方法,除去含有的醋酸的至少一部分或使其不溶。
并且,所述“向表面交联后得到的吸水性树脂中添加多价金属离子”的概念包括“向所述吸水性树脂中添加多价金属离子的水溶液”以及“将多价金属盐添加到通过向所述吸水性树脂100重量部添加水0.5~15重量部得到的吸水性树脂中”的操作。
添加水溶液形式的多价金属离子使所述吸水性树脂再湿润(通过添加水使含水率提高)之后,进行加热处理,由此能够有效地除去醋酸。通过该方法,进一步提高了所述吸水性树脂与水的混合性,因此能够更有效地除去醋酸。
(第3方法)
作为本发明的再加湿步骤中的醋酸的去除方法,第3方法为使再加湿后的吸水性树脂的温度在65~99℃的范围内保持5分钟以上(上限为2小时左右)的方法,通过该方法,除去含有的醋酸的至少一部分。通过进行加热,醋酸更容易被蒸发,因此能够更有效地除去醋酸。在使用多价金属离子的情况下,能够进一步提高所述吸水性树脂与水的混合性,因此能够更有效地除去醋酸。
并且,所述“再加湿后的吸水性树脂”的概念中包括:相对于表面交联后得到的吸水性树脂100重量部添加水0.5~15重量部后得到的吸水性树脂;向该吸水性树脂中添加多价金属盐后得到的吸水性树脂;向表面交联后得到的吸水性树脂中添加多价金属离子的水溶液后得到的吸水性树脂。
(多价金属氯化合物)
作为本发明中可以使用的多价金属氯化合物,可举出多种无机或有机的多价金属氯化合物,其中,可举出铝、锆、铁、钛、钙、镁、锌等多价金属氯化合物。由该多价金属氯化合物提供所述的多价金属离子。
另外,该多价金属氯化合物优选为水溶性的,更优选为对于25℃的水具有2重量%以上、进一步地为5重量%以上的水溶性。
作为这样的具有水溶性的多价金属氯化合物,具体而言,可举出氯化铝、聚氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、二硫酸钾铝、二硫酸钠铝、钾矾、铵矾、钠矾、铝酸钠、氯化钙、硝酸钙、氯化镁、硫酸镁、硝酸镁、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、氯化锆、硫酸锆、硝酸锆等无机酸盐,所述多价金属的乳酸盐、醋酸盐等有机酸盐。
其中,铝化合物是优选的,氯化铝、聚氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、二硫酸钾铝、二硫酸钠铝、钾矾、铵矾、钠矾、铝酸钠更为优选,进一步优选硫酸铝。
另外,从与尿、血液等体液等被吸收液之间的溶解性的角度而言,优选具有结晶水的化合物,18水合硫酸铝、14~18水合硫酸铝等含水结晶粉末是最优选的。可以只使用这些多价金属氯化合物之中的1种,也可以并用2种以上。
所述多价金属氯化合物的用量相对于吸水性树脂颗粒100重量部优选为0~5重量部,更优选0.001~3重量部,进一步优选0.01~2重量部。通过将该用量控制在所述范围,能够抑制吸水倍率的下降或着色的发生。
(阳离子性聚合物)
本发明中可以使用的阳离子性聚合物优选为具有氨基的阳离子性聚合物,更优选水溶性的阳离子性聚合物,其中,相对于25℃的水具有2重量%以上、进一步地5重量%以上的水溶性的阳离子性聚合物是进一步优选的。
作为这样的具有水溶性的阳离子性聚合物,具体而言,可举出聚乙烯亚胺等聚亚烷基亚胺、聚醚聚胺、聚醚胺、聚乙烯基胺、聚烷基胺、聚烯丙基胺、聚二烯丙基胺、聚(N-烷基烯丙基胺)、单烯丙基胺-二烯丙基胺共聚物、N-烷基烯丙基胺-单烯丙基胺共聚物、单烯丙基胺-二烷基二烯丙基铵盐共聚物、二烯丙基胺-二烷基二烯丙基铵盐共聚物、聚乙烯聚胺、聚丙烯聚胺、聚脒,以及它们的盐等。进一步地,国际公开第2009/041727号中公开的改性阳离子性聚合物也可以作为优选的方式。
另外,所述阳离子性聚合物的重均分子量优选为5000以上,更优选1万以上,进一步优选3万以上。上限虽然没有特别的限定,但优选100万以下,更优选50万以下。通过将该重均分子量控制在所述范围,能够抑制聚阳离子性聚合物的粘度,因此使用性或混合性优异。并且,重均分子量可通过GPC、粘度测定、静态光散射等公知的测定方法求出。
所述聚阳离子性聚合物的用量相对于吸水性树脂颗粒100重量部优选为0~5重量部,更优选0.001~3重量部,进一步优选0.01~2重量部。通过将该用量控制在所述范围内,能够抑制吸水倍率的下降或着色、臭味的发生。
(螯合剂)
在本发明中,从防止得到的吸水性树脂发生着色或劣化的角度而言,可进一步添加螯合剂。
作为所述螯合剂,优选高分子或非高分子的螯合剂,非高分子的螯合剂更为优选。其中,优选选自氨基多元羧酸、有机多元磷酸、氨基多元磷酸的化合物,尤其优选非高分子化合物。
进一步地,欧洲专利第940148号中公开的螯合剂也是优选适用的。并且,所述“多元”指的是1分子中含有多个官能团的情况,优选指的是具有2~30个、更优选3~20个、进一步优选4~10个官能团的情况。
另外,所述螯合剂的重均分子量优选为100~5000,更优选200~1000。
所述螯合剂的用量相对于吸水性树脂颗粒100重量部,优选为0.001~0.1重量部,更优选0.002~0.05重量部,进一步优选0.003~0.04重量部,尤其优选0.004~0.02重量部。通过将该用量控制在所述范围,能够抑制吸水性树脂的初期颜色或经时颜色的恶化。
(无机还原剂)
在本发明中,从防止得到的吸水性树脂的着色或劣化,以及减少残存单体的角度而言,可进一步添加无机还原剂。
作为所述无机还原剂,可举出含有硫原子的无机还原剂、含有磷原子的无机还原剂等,该无机还原剂可以为酸也可以为盐的形式,但优选为盐的形式,所述盐优选为1价~多价的金属盐,更优选1价的金属盐。具体而言,可举出亚硫酸(氢)盐等。进一步地,美国专利申请公开第2006/074160号中公开的无机还原剂也是优选适用的。
所述无机还原剂的用量相对于吸水性树脂颗粒100重量部优选为0.01~1.5重量部,更优选0.05~1.0重量部,进一步优选0.05~0.5重量部。通过将该用量控制在所述范围,能够抑制吸水性树脂的经时颜色的恶化或臭味的产生,特别是能够抑制吸收了尿等体液等之后臭味的产生。
(α-羟基羧氧化合物)
在本发明中,从防止得到的吸水性树脂的着色的角度而言,可进一步添加α-羟基羧氧化合物。并且,所谓“α-羟基羧氧化合物”指的是分子内具有羟基的羧酸或其盐且在α位上具有羟基的羟基羧酸。
所述α-羟基羧氧化合物优选为非高分子的α-羟基羧氧化合物,从使用性或添加效果的角度而言,分子量为40~2000,进一步地为60~1000,特别地在100~500的范围内,更优选水溶性的化合物。具体而言,可举出羟基乙酸、酒石酸、乳酸(盐)、柠檬酸(盐)、苹果酸(盐)、异柠檬酸(盐)、甘油酸(盐),聚α-羟基丙烯酸(盐)等,其中,乳酸(盐)、苹果酸(盐)是优选的,乳酸(盐)更为优选。
所述α-羟基羧酸的用量从成本的角度而言,相对于吸水性树脂颗粒100重量部优选为0.05~1.0重量部,更优选为0.05~0.5重量部,进一步优选为0.1~0.5重量部。通过将该用量控制在所述范围内,能够抑制吸水性树脂的经时颜色的恶化。
(其它添加剂)
为了赋予吸水性树脂各种性能,可以添加除上述添加剂以外的添加剂。这样的添加剂具体而言,可举出表面活性剂、具有磷原子的化合物、氧化剂、有机还原剂、二氧化硅或金属皂(金属石鹸)等水不溶性无机或有机粉末,消臭剂、抗菌剂、木浆或热可塑性纤维等。并且,所述表面活性剂也可以优选适用国际公开第2005/075070号中公开的表面活性剂。
另外,这些添加剂的用量可根据其用途适当地确定,没有特别的限定,但优选相对于吸水性树脂颗粒100重量部为0~3重量部,更优选为0~1重量部。
(2-9)其它步骤
除上述步骤以外,在必要时也可以进一步设置蒸发单体的回收步骤、造粒步骤、微粉除去步骤等。另外,也可以进一步包含运输步骤、储藏步骤、包装步骤、保管步骤等之中的1种或2种以上的步骤。
〔3〕聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂的物性
本发明涉及的吸水性树脂的特征在于,醋酸含量(醋酸浓度)为100~7000ppm,丙酸含量(丙酸浓度)小于300ppm,残存单体(残存单体浓度)小于500ppm,重均粒径(D50)为300~600μm,粒径的对数标准差、即粒度分布的对数标准差(σζ)为0.20~0.50,球形度为0.65以上。另外,本发明的吸水性树脂通过控制C2~C3有机羧酸的量以及粒度,使其在实际使用时酸臭少,具有优异的吸水特性。进一步地,从臭味或实际使用时的物性的角度而言,在将该吸水性树脂用于卫生用品、特别是纸尿裤的情况下,在满足上述的中和率或盐的基础上,除了上述的物性以外,希望能够将以下(3-1)~(3-13)中的至少1项以上、优选包含加压下吸水倍率(AAP)在内的2项以上、更优选3项以上的物性控制在所希望的范围内。
通过使这些物性更多地满足下述范围,使本发明涉及的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂能够在高浓度纸尿裤中充分地发挥其性能。
另外,对于使用本发明涉及的制造方法得到的吸水性树脂的形状没有特别的限定,但特别优选颗粒状。在本项中,对于作为优选方式的颗粒状的吸水性树脂进行物性说明。并且,以下的物性只要没有特别的否定,均按照EADANA法进行规定。
(3-1)无加压下吸水倍率(CRC)
本发明的吸水性树脂的无加压下吸水倍率(CRC)优选为5(g/g)以上,更优选15(g/g)以上,进一步优选25(g/g)以上。上限值没有特别的限定,但优选70(g/g)以下,更优选50(g/g)以下,进一步优选40(g/g)以下。
若所述CRC小于5(g/g),则吸收量少,不适合作为纸尿裤等卫生用品的吸收体。另外,若所述CRC超过70(g/g),则对尿、血液等体液等的吸收速度低,因此不适用于高吸水速度型的纸尿裤等。另外,CRC可通过用内部交联剂或表面交联剂等进行控制。
(3-2)加压下吸水倍率(AAP)
本发明的吸水性树脂的加压下吸水倍率(AAP)优选为20(g/g)以上,更优选22(g/g)以上,进一步优选23(g/g)以上,尤其优选24(g/g)以上,最优选25(g/g)以上。上限值没有特别的限定,但优选为30(g/g)以下。
若所述AAP小于20(g/g),则当向吸收体施加压力时,液体的回渗量(通常称为“Re-Wet”)多,不适用于纸尿裤等卫生用品的吸收体。另外,AAP可用粒度或表面交联剂等进行控制。
(3-3)生理食盐水导流性(SFC)
本发明的吸水性树脂的生理食盐水导流性(SFC)优选为50(×10-7·s·cm3·g-1)以上,更优选60(×10-7·s·cm3·g-1)以上,更优选70(×10-7·s·cm3·g-1)以上,进一步优选80(×10-7·s·cm3·g-1)以上。上限值没有特别的限定,但优选为3000(×10-7·s·cm3·g-1)以下,更优选2000(×10-7·s·cm3·g-1)以下。
若所述SFC小于50(×10-7·s·cm3·g-1),则尿、血液等体液等的液体透过性低,因此不适用于吸收体中吸水性树脂用量多的类型的纸尿裤等。另外,若所述SFC超过3000(×10-7·s·cm3·g-1),则无法充分吸收尿、血液等体液等从而可能导致漏液的发生,因此不适用于纸尿裤等。另外,SFC可通过粒度或表面交联剂、多价金属盐、阳离子性聚合物等进行控制。
(3-4)含水率
本发明的吸水性树脂的含水率优选超过0重量%但在15重量%以下,更优选1~13重量%,进一步优选2~10重量%,尤其优选2~9重量%。通过将所述含水率控制在所述范围,能够得到粉体特性(例如流动性、运输性、耐磨损性等)优异的吸水性树脂。
并且,所述“含水率”指的是当将吸水性树脂(必要时进一步包含添加剂等其他成分)的重量与水的重量的总和视为100重量%时水的比例(重量%)。
(3-5)残存单体
本发明的吸水性树脂的残存单体(残存单体浓度)从安全性的角度而言,优选0~500ppm,更优选0~400ppm,进一步优选0~300ppm。通过将所述残存单体控制在所述范围内,能够得到对皮肤等的刺激性减轻的吸水性树脂。并且由于残存单体导致的气味也能够有所减小。
(3-6)醋酸含量(醋酸浓度)及丙酸含量(丙酸浓度)
本发明的吸水性树脂的醋酸含量(醋酸浓度)为100~7000ppm,依次优选100~5000ppm、100~2000ppm、150~1500ppm、200~1000pm,尤其优选400~1000ppm。
通过将所述醋酸含量控制在所述范围,能够得到臭味减轻且在水可溶部分或吸水性能方面优异的吸水性树脂。另外,也有抑制尿中的氨臭味的作用。
本发明的吸水性树脂的丙酸含量(丙酸浓度)优选为500ppm以下,优选450ppm以下,更优选300ppm以下。(下限为0ppm)
关于本发明的吸水性树脂的醋酸含量(ppm)与丙酸含量(ppm)之间的比例,优选所述醋酸含量为所述丙酸含量的3倍以上,更优选为4倍以上,进一步优选5倍以上,尤其优选6倍以上。丙酸的气味是一种独特的令人不快的臭味,由于在酸度系数(PKa)方面醋酸<丙酸,因此优选丙酸比醋酸少的多。
(3-7)水可溶部分(Ext)
本发明的吸水性树脂的水可溶部分(Ext)优选为35重量%以下,更优选25重量%以下,进一步优选15重量%以下。另外,下限值为0重量%,但考虑到与其它的物性(例如,CRC)之间的平衡性,可以为3重量%以上,进一步地也可以为5重量%以上。
若所述水可溶部分超过35重量%,则凝胶强度弱,从而可能形成液体透过性差的吸水性树脂。进一步地,Re-Wet会增多,因此不适合用于纸尿裤等。另外,水可溶部分可通过内部交联剂等进行控制。
另外,若原料丙烯酸中的醋酸超过10000ppm,则得到的吸水性树脂的水可溶部分具有增加的倾向。
(3-8)吸水速度(FSR)
本发明的吸水性树脂的吸水速度(FSR)优选为0.10(g/g/s)以上,更优选0.15(g/g/s)以上,进一步优选0.20(g/g/s)以上,尤其优选0.25(g/g/s)以上。从与通液性之间的平衡、以及为了抑制酸臭而使吸水性树脂具有较小的表面积的角度而言,上限值优选为1.0(g/g/s)以下,更优选0.5(g/g/s)以下,进一步优选0.4(g/g/s)以下,尤其优选0.35(g/g/s)以下。
若所述吸水速度(FSR)小于0.10(g/g/s),则有可能导致对尿、血液等体液等不能充分吸收,从而发生漏液的情况,因此不适用于纸尿裤等。另一方面,若吸水速度(FSR)过高,则可能会导致通液性的恶化。另外,若为了提高FSR而使吸水性树脂的表面积过大,则容易产生酸臭。另外,FSR可通过发泡聚合或粒度等进行控制。
(3-9)粒度
本发明的吸水性树脂的重均粒径(D50)为300~600μm,优选350~600μm,更优选400~600μm,进一步优选400~500μm。
另外,粒径小于150μm的颗粒的比例优选为0~10重量%,更优选0~5重量%,进一步优选0~1重量%;粒径为850μm以上的颗粒的比例优选为0~5重量%,更优选0~3重量%,进一步优选0~1重量%。
进一步地,本发明的吸水性树脂的粒度分布的对数标准差(σζ)为0.20~0.50,优选为0.25~0.40,更优选0.27~0.35。
若重均粒径比本发明的范围更小,则吸水性树脂的表面积更大,更容易产生酸臭。另外,若粒度分布的对数标准差(σζ)过大,则容易发生酸臭,也会导致吸水物性变差。
(3-10)初期颜色
本发明的吸水性树脂的初期颜色在HunterLab色彩空间中,L值优选为88以上,更优选89以上,进一步优选90以上。上限值为100,但如果能达到至少88,则在颜色方面就不会出现任何问题了。另外,a值优选为-3~3,更优选为-2~2,进一步优选为-1~1。进一步地,b值优选为0~12,更优选为0~10,进一步优选为0~9。并且,所述L值越靠近100白色度越高;a值和b值越靠近0着色越少,实质上越接近白色。
(3-11)经时颜色
本发明的吸水性树脂的经时颜色在HunterLab色彩空间中,L值优选为80以上,更优选为81以上,进一步优选82以上,尤其优选83以上。上限值为100,但如果能够达到至少80,则在颜色方面就不会出现任何问题了。另外,a值优选为-3~3,更优选为-2~2,进一步优选为-1~1。进一步地,b值优选为0~15,更优选为0~12,进一步优选为0~10。并且,所述L值越靠近100白色度越高;a值和b值越靠近0着色越少,实质上越接近白色。。
(3-12)平均球形度
本发明的吸水性树脂的平均球形度为0.65以上,优选为0.68~0.82,更优选0.70~0.80。若平均球形度小于0.65,则表面积过大,更容易产生酸臭。另一方面,若平均球形度超过0.82,则有可能出现使用不便的情况。
(3-13)内部气泡率
本发明的吸水性树脂的内部气泡率优选通过凝胶粉碎等控制到0.1~3.0,更优选控制为0.3~2.5,尤其优选为0.5~2.0。通过将所述内部气泡率控制到上述范围,能够减少由于撞击等机械损伤产生的微粉,从物性或减轻臭味的角度而言是优选的。并且,若内部气泡率过小,则会导致本发明的制造方法(发泡聚合或热风干燥等)无法使用,也会使得与其它物性之间的平衡性恶化,另外,吸水速度(例如FSR)也会变差,因此不优选。
(3-14)疏水性溶剂含量
本发明的吸水性树脂中的疏水性溶剂的含量优选小于10ppm,更优选小于5ppm,进一步优选小于1ppm。并且,疏水性溶剂含量的测定可使用顶空气相色谱质量分析法或检测管(烃用)等。
〔4〕聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂的用途
对于本发明的吸水性树脂的用途没有特别的限定,但优选可用作纸尿裤、卫生巾、失禁垫等卫生用品的吸收体。特别地,能够用作对来自原料的臭味、着色等问题更为关注的高浓度纸尿裤(每1枚纸尿裤中吸水性树脂的用量较多的类型)的吸收体。进一步地,在用于所述吸收体的上层部的情况下,可以预期其能够获得显著的效果。
另外,作为所述吸收体,还可以使用除吸水性树脂以外的木浆纤维等吸收性材料。在此情况下,吸收体中吸水性树脂的含量(核心材料浓度)优选为30~100重量%,更优选40~100重量%,进一步优选50~100重量%,进一步更加优选60~100重量%,尤其优选70~100重量%,最优选75~95重量%。
通过将所述核心材料浓度控制在所述范围,在将该吸收体用于吸收性物品的上层部的情况下,能够使吸收性物品保持具有清洁感的白色状态。进一步地,由于对尿、血液等体液等的扩散性优异,可以预见能够实现高效的液体分散从而实现吸收量的提高。
并且,本发明中还包含以下的发明。
(1)聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂的制造方法,依次包括配制以丙烯酸(盐)为主要成分的单体水溶液的单体配制步骤、聚合所述单体水溶液的聚合步骤、将所述聚合步骤中得到的水凝胶状交联聚合物进行干燥的干燥步骤、对所述干燥步骤后得到的吸水性树脂粉末进行表面交联的表面交联步骤,其特征在于,向所述单体配制步骤中供给的丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸含量为300~10000ppm,并且,以下式定义的醋酸浓度下降率为30%以上。
(醋酸浓度下降率)(%)={1-(吸水性树脂中的醋酸浓度)/(丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度)}×100
但是,式中,(吸水性树脂中的醋酸浓度)为作为制品得到的吸水性树脂中的醋酸浓度,另外,(丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度)为向所述单体配制步骤中供给的丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度。
(2)上述(1)中记载的制造方法,其中,所述聚合步骤为:对于固体成分浓度为30~55重量%的单体水溶液进行固体成分上升度为1~15重量%的发泡聚合或细粒化聚合,并且,通过所述聚合步骤除去所述单体水溶液中含有的醋酸的至少一部分。
(3)上述(1)中记载的制造方法,其中,所述聚合步骤为对固体成分浓度小于30重量%的单体水溶液进行的聚合,并且,在所述聚合步骤以后,进一步包含中和水凝胶状交联聚合物的后中和步骤。
(4)上述(1)~(3)中任意一项记载的制造方法,其中,向所述干燥步骤中供给的颗粒状水凝胶状交联聚合物的重均粒径(D50)为350~2000μm,并且,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.2~1.5。
(5)上述(1)~(4)中任意一项记载的制造方法,其中,在所述干燥步骤中,通过对固体成分浓度为50重量%以下的颗粒状水凝胶状交联聚合物进行热风干燥,除去醋酸的至少一部分。
(6)上述(1)~(5)中任意一项记载的制造方法,其中,在所述干燥步骤中,通过向颗粒状水凝胶状交联聚合物中添加干燥助剂,除去醋酸的至少一部分。
(7)上述(1)~(6)中任意一项记载的制造方法,其中,在所述干燥步骤中,通过将颗粒状水凝胶状交联聚合物在165~230℃的干燥温度下干燥5分钟以上,除去醋酸的至少一部分。
(8)上述(1)~(7)中任意一项记载的制造方法,其中,在所述干燥步骤中,通过在50%以上的干燥时间内,使气氛露点为50~100℃、或相对于大气压在0.1~5%的减压下,除去醋酸的至少一部分。
(9)上述(1)~(8)中任意一项记载的制造方法,其中,在所述表面交联步骤中,通过在与酸性化合物共存的条件下进行表面交联,除去醋酸的至少一部分。
(10)上述(1)~(9)中任意一项记载的制造方法,其中,在所述表面交联步骤中,通过在添加表面交联剂溶液后,在50%以上的加热处理时间内相对于大气压在0.1~5%的减压下,除去醋酸的至少一部分。
(11)上述(1)~(10)中任意一项记载的制造方法,其中,在所述表面交联步骤中,向得到的吸水性树脂添加水0.5~15重量%后,进一步包括进行加热处理的再加湿步骤。
(12)上述(11)中记载的制造方法,其中,在所述再加湿步骤中,添加多价金属离子。
(13)上述(11)或(12)中记载的制造方法,其中,在所述再加湿步骤中,通过将加热处理时的温度设为65℃以上,并将加热处理时间设为5分钟以上,除去醋酸的至少一部分。
(14)上述(11)~(13)中任意一项记载的制造方法,其中,在所述再加湿步骤中,将吸水性树脂的含水率控制为2~9重量%。
(15)上述(1)~(14)中任意一项记载的制造方法,其中,将聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂中的醋酸含量调整为100~2000ppm。
(16)上述(1)~(15)中任意一项记载的制造方法,其中,在所述聚合步骤以后的步骤中,将醋酸除去10重量%以上。
(17)上述(1)~(16)中任意一项记载的制造方法,其中,将2种以上醋酸含量不同的丙烯酸或丙烯酸水溶液混合使用。
(18)聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂,其生理食盐水导流性(SFC)为50[×10-7·s·cm3·g-1]以上,且醋酸含量为100~2000ppm。
具体实施方式
[实施例]
根据以下的实施例·比较例对本发明进行更具体的说明,但本发明并不限定地解释成这些例子,通过将各个实施例中公开的技术特征进行适当组合得到的实施例也包括在本发明的范围内。
另外,简便起见,“升”记为“l”或“L”,“重量%”记为“wt%”。进一步地,在微量成分的测定中,检出极限以下记为N.D(Non Detected)。
并且,只要没有特别的注释,在制造例、实施例及比较例中使用的电子仪器(包含;吸水性树脂的物性测定)使用的均为200V或100V的电源。另外,只要没有特别的注释,本发明的吸水性树脂的各项物性均在室温(20~25℃)、相对湿度50%RH的条件下测定。
[吸水性树脂的物性测定]
(a)无加压下吸水倍率(CRC)
本发明的吸水性树脂的无加压下吸水倍率(CRC)按照ERT441.1-02进行测定。
(b)加压下吸水倍率(AAP)
对于本发明的吸水性树脂的加压下吸水倍率(AAP),除了将荷重条件变更为4.83kPa(0.7psi)以外,按照ERT442.2-02进行测定。
(c)生理食盐水导流性(SFC)
本发明的吸水性树脂的生理食盐水导流性(SFC)按照美国专利第5669894号说明书中公开的测定方法进行测定。
(d)含水率、固体成分浓度
对于本发明的吸水性树脂及水凝胶状交联聚合物的含水率,除了将吸水性树脂从4.0g变为1.0g、将干燥温度从105℃变为180℃以外,按照ERT430.2-02进行测定。另外,所述水凝胶状交联聚合物以经破碎形成的颗粒状态使用。
并且,固体成分浓度(重量%)规定为(100-含水率)(重量%)。
(e)残存单体(微量成分的定量)
本发明的吸水性树脂的残存单体按照ERT410.2-02进行测定。并且,对于残存单体以外的微量成分(例如醋酸等)也按照ERT410.2-02进行测定。
另外,对于水凝胶状交联聚合物中的微量成分(例如醋酸等),将样品的重量变为2g、将搅拌时间变为24小时来进行测定。
(f)水可溶部分
本发明的吸水性树脂的水可溶部分按照ERT470.2-02进行测定。
(g)吸水速度(FSR)
本发明的吸水性树脂的吸水速度(FSR)按照以下的方式进行测定。
即,向容量25ml的玻璃烧杯(直径32~34mm、高50mm)中投入吸水性树脂1.00g,使所述吸水性树脂的上表面呈水平。另外,此时也可进行敲击烧杯底部的操作。
然后,在容量为50ml的玻璃烧杯中量取温度调整至23±0.2℃的0.90重量%的氯化钠水溶液20g,称量该烧杯与氯化钠水溶液的合计重量(W1)(g)。然后将所述氯化钠水溶液小心迅速地注入投入了吸水性树脂的烧杯中,测定吸水性树脂吸收全部氯化钠水溶液的时间。
并且,关于所述时间的测定,以氯化钠水溶液接触到吸水性树脂的时间点作为起点,以当初始时为氯化钠水溶液的上表面替换成吸收了全部氯化钠水溶液的吸水性树脂的时间点作为终点。此时的时间计为ts(秒)。另外,通过在与竖直方向成20°的角度观察来确认上表面的替换。
最后,称量变空的容量50ml的玻璃烧杯重量(W2)(g),按照下式5求出吸水速度(FSR)。
[数6]
FSR[g/g/s]=(W1-W2)/(吸水性树脂的重量)/ts···式5
(h)粒度
本发明的吸水性树脂的粒度按照国际公开第2004/69915号或EDANA ERT420.2-02中公开的测定方法,使用标准筛进行测定。并且,可以适当地增加标准筛的种类,在本发明中使用了开孔为850、710、600、500、425、300、212、150、45μm的标准筛。
另外,重均粒径(D50)及粒径分布宽度使用与美国专利第7638570号说明书第27、28栏记载的“(3)Mass-Average Particle Diameter(D50)and Logarithmic Standard Deviation(σζ)of Particle Diameter Distribution”相同的方法测定。
(i)感官测试1(用生理食盐水膨润后的吸水性树脂的臭味评价)
本发明的吸水性树脂的感官测试1(臭味评价)通过以下的手段进行测定。
即,向容量为120ml的带盖的聚丙烯制容器(商品名:パックエース/寺冈(TERAOKA)株式会社制;尺寸:口径50mm×下径54mm×高74mm)中注入0.9重量%的氯化钠水溶液50ml。
然后,将吸水性树脂2.0g添加到装有所述氯化钠水溶液的聚丙烯制容器中,使所述吸水性树脂吸收氯化钠水溶液。之后,给所述容器盖上盖子,在37℃的状态下保持6小时。
经过所述保持时间(6小时)后,打开容器的盖子,在距容器的开口部上方3cm的位置闻气味,按照以下的标准评价所述吸水性树脂的臭味。
吸水性树脂的臭味评价由任意抽选的10位成人进行,每个人进行“1:无臭”、“2:几乎意识不到的臭味”、“3:能够感知但可以忍受的臭味”、“4:较大的臭味”、“5:强烈的臭味”这5个级别的评价,用其平均值进行评价。
(j)感官测试2(用人工尿膨润后的吸水性树脂的臭味评价)
在本发明的吸水性树脂的感官测试2中,将(j)感官测试1中吸水性树脂吸收的液体由生理食盐水换成人工尿。并且人工尿使用的是所谓的Jayco人工尿(美国;销售商Jayco公司)〔组成:氯化钾2.0g、硫酸钠2.0g、磷酸二氢铵0.85g、磷酸一氢铵0.15g、氯化钙0.19g、氯化镁0.23g作为无水盐,与蒸馏水的总量为1000g〕。
(k)丙烯酸中的微量成分的定量
作为本发明的吸水性树脂的原料使用的丙烯酸中包含的微量成分的定量使用气相色谱法进行。检测器使用氢火焰离子化检测器(FID)。并且,通过该测定方法,能够定量醋酸或丙酸,其检出极限为1ppm。
另外,根据所述测定中得到的色谱,能够以丙烯酸为基准对丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸进行定量。对于其它的微量成分也类似。
(l)表观密度
本发明的吸水性树脂的表观密度按照美国专利公开2012/0258851号公报的第26页的“Apparent Density(表观密度)”(日语的同族专利文献:国际专利公开2011/78298号小册子)的记载进行测定。
(m)真密度
本发明的吸水性树脂的真密度按照美国专利公开2012/0258851号公报的第26页的“Real Density(真密度)”(日语的同族专利文献:国际专利公开2011/78298号小册子)的记载进行测定。
(n)内部气泡率
关于本发明的吸水性树脂的内部气泡率,利用由所述[表观密度]中记载的方法测定的表观密度(定义为ρ1[g/cm3])以及由所述[真密度]中记载的方法测定的真密度(定义为ρ2[g/cm3]),按照下式计算出吸水性树脂的内部气泡率。
(内部气泡率)[%]={(真密度)-(表观密度)}/(真密度)×100
(p)平均球形度
球形度(SPHT)通过在显微镜下(倍率为10倍)对吸水性树脂拍照,取得吸水性树脂的图像,用图像解析软件(WinROOF Ver.6.1.1)求出每个颗粒的圆形度和球体积。在本说明书中,所谓平均球形度,为如上所述的那样将以聚合物颗粒的最小宽度作为直径的球体积进行加权后的(体积)平均球形度。
具体而言,使用少量取样匙(微量取样匙)对无偏析的吸水性树脂进行采样,使其散布在底面平坦的黑色器皿上。此时,若吸水性树脂的各个颗粒彼此接触,则通过轻敲器皿分散吸水性树脂的颗粒以使其彼此之间不相接触。
然后,用倍率为10倍的显微镜对该器皿上的吸水性树脂拍照,取得每1mm210万~100万像素的图像。所述图像用所述图像解析软件,取得每个吸水性树脂颗粒的圆形度及球体积的数据。这里,圆形度与本说明书中的球形度是同义词。若颗粒数不到100粒,则使用显微镜对吸水性树脂再次拍照,算上之前已经用所述图像解析软件解析过的数据,对100粒以上的吸水性树脂求出圆形度和球体积。由这些数据,计算出用球体积进行加权后的(体积)平均球形度。
[制造例1]
将通过接触气相氧化丙烯得到的气态丙烯酸用水收集,连续地得到70重量%的丙烯酸水溶液。然后,从具有50块无堰多孔板的蒸馏塔(共沸脱水塔)的塔顶供给甲苯,从该蒸馏塔的中段供给所述丙烯酸水溶液,进行共沸脱水蒸馏,从塔底得到粗制丙烯酸。
然后,将所述粗制丙烯酸连续供给到具有50块无堰多孔板的蒸馏塔(高沸点杂质分离塔)的塔底,进行蒸馏,回流比为1。之后,通过再蒸馏进行精制后,添加阻聚剂p-甲氧基酚,得到纯度为99重量%以上的丙烯酸组合物(a1)。
并且,作为所述丙烯酸组合物(a1)中的杂质,醋酸为300ppm,丙酸为100ppm,丙烯酸二聚物为100ppm,原白头翁素(PAN)及醛成分为N.D(检出极限以下/1ppm以下)。另外,p-甲氧基酚的含量为70ppm。
[制造例2]
除了将所述制造例1中共沸脱水塔的无堰多孔板的块数从50块改为45块以外,进行与制造例1相同的操作,得到纯度为99重量%以上的丙烯酸组合物(a2)。
作为所述丙烯酸组合物(a2)中的杂质,醋酸为1800ppm,丙酸为400ppm,丙烯酸二聚物为110ppm,原白头翁素(PAN)及醛成分为N.D(检出极限以下/1ppm以下)。另外,p-甲氧基酚的含量为70ppm。
[制造例3]
将所述制造例1得到的丙烯酸组合物(a1)与所述制造例2得到的丙烯酸组合物(a2)以重量比2:3的比例供给到同一个液罐中并进行混合,平均滞留时间4小时后从液罐取出,得到丙烯酸组合物(a3)。
作为所述丙烯酸组合物(a3)中的杂质,醋酸为1200ppm,丙酸为280ppm,丙烯酸二聚物为120ppm,原白头翁素(PAN)及醛成分为N.D(检出极限以下/1ppm以下)。另外,p-甲氧基酚的含量为70ppm。
[制造例4]
通过使制造例1中得到的70重量%的丙烯酸水溶液进行晶析,得到丙烯酸组合物(a4)。作为所述丙烯酸组合物(a4)中的杂质,醋酸为1470ppm,丙酸为270ppm,丙烯酸二聚物为90ppm,原白头翁素(PAN)及醛成分为N.D(检出极限以下/1ppm以下)。另外,添加p-甲氧基酚将其含量调整至70ppm。
[比较例1]
向所述制造例3中得到的丙烯酸组合物(a3)中添加市售的丙酸(东京化成工业株式会社/制品编号:P0500),将丙酸含量调整为与专利文献12(美国专利申请公开第2008/214750号)的例3相同,为300ppm(醋酸浓度为1200ppm)。并且,将得到的丙烯酸组合物记作丙烯酸组合物(a3+ProA)。
使用所述丙烯酸组合物(a3+ProA),按照专利文献12的例3,制备中和率为75摩尔%的单体水溶液,得到比较吸水性树脂(c1)。
即,使用内容积10L的带夹套的捏合机,按照专利文献12的例3的操作进行聚合,得到颗粒状的比较水凝胶状交联聚合物(c1)。得到的颗粒状的比较水凝胶状交联聚合物(c1)的固体成分浓度为37重量%。
进一步地,尽管专利文献12中没有具体记载,将颗粒状的比较水凝胶状交联聚合物(c1)以约1g/cm2(层高约2cm)的装载量散布在干燥网上,使用公知的通气式静置干燥机(佐竹化学机械工业株式会社制“71-S6型”)进行干燥,得到比较干燥聚合物(c1)。
接着,将比较干燥聚合物(c1)用轧辊间隙设定为0.4mm的辊轧机粉碎,用开孔为850μm和100μm的JIS标准筛分级,得到粒径为100~850μm的比较吸水性树脂粉末(c1)。得到的比较吸水性树脂粉末(c1)的含水率为3.9重量%,CRC为38g/g,水可溶部分为10重量%。
进一步地,用专利文献12的例3的方法进行表面交联,得到比较吸水性树脂(c1)。
得到的比较吸水性树脂(c1)的各项物性示于表1、2中。
并且,关于各步骤中的醋酸去除率,聚合步骤中几乎为0%(含水率64重量%→63重量%;醋酸浓度350ppm没有变化),干燥步骤中为7%(含水率63重量%→4.0重量%;醋酸浓度350ppm→870ppm),表面交联步骤中几乎为0%(含水率4.0重量%→5.1重量%;醋酸浓度870ppm→860ppm),其它的步骤(粉碎、分级等)实质上为0%,从吸水性树脂的制造步骤整体来看为7%。另外,比较吸水性树脂(c1)中的醋酸浓度为860ppm,从在聚合中使用的含醋酸1200ppm的所述丙烯酸组合物(a3+ProA)开始计算的醋酸浓度下降率为28.3%(=(1-860/1200)×100)。
[实施例1]
将所述制造例2得到的丙烯酸组合物(a2/醋酸浓度1800ppm)216重量部、48.5重量%的氢氧化钠水溶液186重量部、纯水186重量部、10重量%的聚乙二醇二丙烯酸酯(n=9)水溶液12.5重量部及1重量%的乙二胺四亚甲基磷酸水溶液5.3重量部连续供给到混合机中进行混合,得到中和率为75摩尔%、浓度为43重量%的单体水溶液(1)。并且,所述氢氧化钠水溶液中含有铁成分3ppm(以Fe2O3换算/测定值)。并且,这里,相对于丙烯酸(分子量72),单体的平均分子量为88.5,在这里,醋酸含量被稀释。
然后,用加热器加热所述单体水溶液(1),当液温达到95℃时加入3重量%的过硫酸钠水溶液12重量部。之后,将该液体注入涂覆了特氟龙(注册商标)的水槽板上。之后立刻开始聚合,使其在水槽板上剧烈沸腾的同时完成聚合。
通过以上的操作得到片状(厚度:约1~5mm)的水凝胶状交联聚合物(1)。得到的片状的水凝胶状交联聚合物(1)的固体成分浓度测定为53重量%。并且,添加了过硫酸钠水溶液之后的单体水溶液的固体成分浓度为43重量%,固体成分上升度为10重量%。
然后,向具有孔径为6mm的多孔板的绞肉机(平贺工作所制)中,边添加水边供给所述片状的水凝胶状交联聚合物(1),由此进行凝胶粉碎,得到颗粒状的水凝胶状交联聚合物(1)。得到的颗粒状的水凝胶状交联聚合物(1)的固体成分浓度为50重量%,重均粒径(D50)为976μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.96。
然后,将颗粒状的水凝胶状交联聚合物(1)以约1g/cm2(层高约2cm)的装载量散布在干燥网上,向通气式静置干燥机(佐竹化学机械工业株式会社制/通气流分批式干燥机71-S6型)中,供给所述颗粒状的水凝胶状交联聚合物(1)进行干燥,得到干燥聚合物(1)。并且,该干燥条件为:在180℃的干燥温度下干燥时间为50分钟,通过吹入水蒸气将干燥机内的气氛露点控制在70℃。
之后,将所述干燥聚合物(1)用辊轧机(轧辊间隙1mm/0.7mm/0.45mm)粉碎,进一步地用开孔为850μm和150μm的JIS标准筛分级,得到吸水性树脂粉末(1)。得到的吸水性树脂粉末(1)的含水率为3.6重量%,CRC为36g/g,水可溶部分为9.2重量%。
之后,向内容量5L的犁刀混合机(罗地格公司制)中供给所述吸水性树脂粉末(1)500g并使其在搅拌状态下,将由水20g、1,2-丙二醇4g及乙二醇二缩水甘油醚1g组成的表面交联剂溶液向其中进行喷雾并混合,得到湿润的混合物(1)。
然后,向灰浆搅拌机(西日本测试机株式会社制)中供给所述混合物(1)并进行加热处理(加热(油浴)温度:120℃,加热时间:30分钟)。之后,添加二氧化硅(日本Aerosil公司制/Aerosil 200)1g,经混合得到吸水性树脂(S1)。得到的吸水性树脂(S1)的各项物性示于表1、2中。
并且,关于各个步骤中的醋酸去除率,聚合步骤中为12%(含水率57重量%→47重量%;醋酸浓度630ppm→680ppm),干燥步骤中为7%(含水率47重量%→3.6重量%;醋酸浓度680ppm→1150ppm),表面交联步骤中几乎为0%(含水率3.6重量%→5.3重量%;醋酸浓度1150ppm→1130ppm),其它步骤为实质上0%(以下,实施例2以后的实施例也是如此),从吸水性树脂的整个制造步骤来看为18%。另外,相对于聚合时使用的含醋酸1800ppm的丙烯酸,得到的吸水性树脂(S1)中的醋酸浓度为1130ppm,醋酸浓度下降率为37.2%(=(1-1130/1800)×100)。
[实施例2]
除了使用含醋酸1200ppm的制造例3中得到的丙烯酸组合物(a3)代替实施例1中的丙烯酸组合物(a2)以外,进行与实施例1相同的操作,得到吸水性树脂粉末(2)。得到的吸水性树脂粉末(2)的含水率为3.8重量%,CRC为34g/g,水可溶部分为8.3重量%。
然后,添加与实施例1相同的表面交联剂溶液及二氧化硅,经混合得到吸水性树脂(S2)。得到的吸水性树脂(S2)的各项物性示于表1、2中。
并且,对于各个步骤中的醋酸去除率,与实施例1相同,聚合步骤中为12%(含水率57重量%→47重量%;醋酸浓度420ppm→460ppm),干燥步骤中为7%(含水率47重量%→3.8重量%;醋酸浓度460ppm→770ppm),表面交联步骤中几乎为0%(含水率3.8重量%→5.2重量%;醋酸浓度770ppm→760ppm),从吸水性树脂的整个制造步骤来看为18%。另外,相对于聚合时使用的含醋酸1200ppm的丙烯酸,得到的吸水性树脂(S2)中的醋酸浓度为760ppm,醋酸浓度下降率为36.7%(=(1-760/1200)×100)。
[实施例3]
将实施例1中的表面交联剂溶液变为水15g、1,2-丙二醇3.5g及1,4-丁二醇1.5g,进一步地将加热处理条件设为加热温度;200℃、加热时间;40分钟、相对于大气压为0.2%的微减压,另外进一步地将二氧化硅变为27重量%的硫酸铝水溶液5g,将混合温度变为80℃。除以上条件以外,进行与实施例1相同的操作,得到吸水性树脂(S3)。得到的吸水性树脂(S3)的各项物性示于表1、2中。
并且,关于各个步骤中的醋酸去除率,聚合步骤中为12%(含水率57重量%→47重量%;醋酸浓度630ppm→680ppm),干燥步骤中为7%(含水率47重量%→3.6重量%;醋酸浓度680ppm→1150ppm),表面交联步骤中为1%(含水率3.6重量%→1.5重量%;醋酸浓度1150ppm→1170ppm),其它的步骤为实质上0%,从吸水性树脂的整个制造步骤来看为19%。另外,相对于聚合时使用的含醋酸1800ppm的丙烯酸,得到的吸水性树脂(S3)中的醋酸浓度为1150ppm,醋酸浓度下降率为36.1%(=(1-1150/1800)×100)。
[实施例4]
除了将实施例3中48.5重量%的氢氧化钠水溶液变为171重量部,将纯水变为191重量部(中和率为69摩尔%)以外,进行与实施例3相同的操作,得到吸水性树脂粉末(4)。得到的吸水性树脂粉末(4)的含水率为4.6重量%,CRC为32g/g,水可溶部分为7.6重量%。
然后,添加与实施例3相同的表面交联剂溶液及硫酸铝水溶液,经混合得到吸水性树脂(S4)。得到的吸水性树脂(S4)的各项物性示于表1、2中。
并且,关于各个步骤中的醋酸去除率,聚合步骤中为11%(含水率57重量%→47重量%;醋酸浓度640ppm→700ppm),干燥步骤中为10%(含水率47重量%→4.6重量%;醋酸浓度700ppm→1130ppm),表面交联步骤中为1%(含水率4.6重量%→1.4重量%;醋酸浓度1130ppm→1160ppm),其它步骤为实质上0%,从吸水性树脂的整个制造步骤来看为21%。另外,相对于聚合时使用的含醋酸1800ppm的丙烯酸,得到的吸水性树脂(S4)中的醋酸浓度为1150ppm,醋酸浓度下降率为36.1%(=(1-1130/1800)×100)。
[实施例5]
除了在实施例1中在加热处理时使用水蒸气以外,进行与实施例1相同的操作,得到吸水性树脂(S5)。得到的吸水性树脂(S5)的各项物性示于表1、2中。
并且,关于各个步骤中的醋酸去除率,与实施例1相同,聚合步骤中为12%,干燥步骤中为7%,表面交联步骤中为1%(含水率3.6重量%→7.4重量%;醋酸浓度1150ppm→1100ppm),其它步骤为实质上0%,从吸水性树脂的整个制造步骤来看为19%。另外,相对于聚合时使用的含醋酸1800ppm的丙烯酸,得到的吸水性树脂(S5)中的醋酸浓度为1100ppm,醋酸浓度下降率为38.9%(=(1-1100/1800)×100)。
[实施例6]
向制造例2得到的丙烯酸组合物(a2)中添加市售的醋酸(和光纯药株式会社制/试药特级;销售商编号017-00256),得到醋酸含量(醋酸浓度)为7000ppm的丙烯酸组合物(a2+AcOH)。
使用所述丙烯酸组合物(a2+AcOH)进行与实施例1相同的操作,得到吸水性树脂粉末(6)。得到的吸水性树脂粉末(6)的含水率为4.1重量%,CRC为35g/g,水可溶部分为8.5重量%。
然后,添加与实施例1相同的表面交联剂溶液及二氧化硅,经混合得到吸水性树脂(S6)。得到的吸水性树脂(S6)的各项物性示于表1、2中。
并且,关于各个步骤中的醋酸去除率,与实施例1相同,聚合步骤中为12%(含水率57重量%→47重量%;醋酸浓度2450ppm→2660ppm),干燥步骤中为7%(含水率47重量%→4.1重量%;醋酸浓度2660ppm→4470ppm),表面交联步骤中几乎为0%(含水率4.1重量%→5.3重量%;醋酸浓度4470ppm→4420ppm),其它步骤为实质上0%,从吸水性树脂的整个制造步骤来看为18%。另外,相对于聚合时使用的含醋酸7000ppm的丙烯酸,得到的吸水性树脂(S6)中的醋酸浓度为4420ppm,醋酸浓度下降率为36.9%(=(1-4420/7000)×100)。
[比较例2]
向所述制造例2得到的丙烯酸组合物(a2)中添加市售的醋酸(和光纯药株式会社/试药特级;销售商编号017-00256),得到醋酸含量(醋酸浓度)为12000ppm的丙烯酸组合物(c2)。
使用所述丙烯酸组合物(c2)进行与实施例1相同的操作,得到吸水性树脂粉末(c2)。得到的吸水性树脂粉末(c2)的含水率为4.4重量%,CRC为35g/g,水可溶部分为11.5重量%。
然后,添加与实施例1相同的表面交联剂溶液及二氧化硅,经混合得到吸水性树脂(c2)。得到的吸水性树脂(c2)的各项物性示于表1、2中。
并且,关于各个步骤中的醋酸去除率,聚合步骤中为12%(含水率57重量%→47重量%;醋酸浓度4200ppm→4550ppm),干燥步骤中为7%(含水率47重量%→4.4重量%;醋酸浓度4550ppm→7660ppm),表面交联步骤中几乎为0%(含水率4.4重量%→5.2重量%;醋酸浓度7660ppm→7590ppm),从吸水性树脂的整个制造步骤来看为17%。另外,相对于聚合时使用的含醋酸12000ppm的丙烯酸,得到的吸水性树脂(c2)中的醋酸为7590ppm,醋酸浓度下降率为36.8%(=(1-7590/12000)×100)。
[比较例3]
向所述制造例2得到的丙烯酸组合物(a2)中添加市售的醋酸(和光纯药株式会社/试药特级;销售商编号017-00256),得到醋酸含量(醋酸浓度)为18000ppm的丙烯酸组合物(c3)。
使用所述丙烯酸组合物(c3)进行与实施例1相同的操作,得到吸水性树脂粉末(c3)。得到的吸水性树脂粉末(c3)的含水率为4.0重量%,CRC为35g/g,水可溶部分为13.05重量%。
然后,添加与实施例1相同的表面交联剂溶液及二氧化硅,经混合得到吸水性树脂(c3)。得到的吸水性树脂(c3)的各项物性示于表1、2中。
并且,关于各个步骤中的醋酸去除率,聚合步骤中为12%(含水率57重量%→47重量%;醋酸浓度6300ppm→6830ppm),干燥步骤中为7%(含水率47重量%→4.0重量%;醋酸浓度6830ppm→11530ppm),表面交联步骤中几乎为0%(含水率4.0重量%→5.3重量%;醋酸浓度11530ppm→11350ppm),从吸水性树脂的整个制造步骤来看为17%。另外,相对于聚合时使用的含醋酸18000ppm的丙烯酸,得到的吸水性树脂(c3)中的醋酸为11350ppm,醋酸浓度下降率为36.9%(=(1-11350/18000)×100)。
[比较例4]
按照专利文献11(日本专利申请特开2012-31292)的实施例1进行反向聚合、共沸脱水、过滤、干燥,得到比较吸水性树脂(c4)。并且,醋酸去除率从吸水性树脂的整个制造步骤来看为32%。比较吸水性树脂(c4)的含水率为10重量%,CRC为31[g/g],水可溶部分为4重量%,另外,相对于聚合时使用的含丙酸12000ppm和醋酸500ppm的丙烯酸,得到的比较吸水性树脂(c4)中的丙酸浓度为0.25重量%,醋酸浓度为250ppm,醋酸浓度下降率为50%。
[比较例5]
为了确认在使用含醋酸较多的丙烯酸进行公知的发泡聚合时能够多大程度地除去醋酸,按照专利文献11(日本专利申请特开2012-31292)的比较例4进行实验,得到比较吸水性树脂(c5)。
即,使用丙酸含量(丙酸浓度)为1.2重量%、醋酸含量(醋酸浓度)为500ppm的丙烯酸,按照专利文献11的例4的操作进行沸腾水溶液聚合,得到的水凝胶状交联聚合物用绞肉机进行细分化,得到颗粒状的比较水凝胶状交联聚合物(c5)。得到的颗粒状的比较水凝胶状交联聚合物(c5)的固体成分浓度为55重量%。另外,重均粒径(D50)为1150μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为1.63。
进一步地,尽管专利文献11中没有具体记载,将颗粒状的比较水凝胶状交联聚合物(c5)以约1g/cm2(层高约2cm)的装载量散布在干燥网上,使用公知的通气式静置干燥机(佐竹化学机械工业株式会社制“71-S6型”)在200℃下干燥40分钟,得到比较干燥聚合物(c5)。
接着,将比较干燥聚合物(c5)用轧辊间隙设定为0.4mm的辊轧机粉碎,用开孔为850μm和150μm的JIS标准筛分级,得到粒径为150~850μm的比较吸水性树脂粉末(c5)。
得到的比较吸水性树脂粉末(c5)的含水率为2.4重量%,CRC为35.8g/g,水可溶部分为9.2重量%。将所述比较吸水性树脂粉末(c5)直接作为比较吸水性树脂(c5),其各项物性示于表1、2中。
并且,关于各个步骤中的醋酸去除率,聚合步骤中为12%(含水率55重量%→45重量%;醋酸浓度190ppm→200ppm),干燥步骤中为5%(含水率45重量%→2.4重量%;醋酸浓度200ppm→340ppm),从吸水性树脂的整个制造步骤来看为16%。另外,相对于聚合时使用的含醋酸500ppm及丙酸1.2%的丙烯酸,得到的比较吸水性树脂(c5)中的醋酸浓度为340ppm,醋酸浓度下降率为33%。并且,将在计算醋酸去除率时的醋酸替换成丙酸,算得丙酸的去除率在聚合步骤中为35%,干燥步骤中为15%,从吸水性树脂的整个制造步骤来看为45%。因此,醋酸/丙酸的合计的去除率为44%。这显示了与丙酸(去除率45%)相比,醋酸(去除率16%)的去除是更加困难的。
[实施例7]
除了在实施例1中将干燥步骤变更为如下所述以外,按照实施例1进行操作,得到吸水性树脂粉末(7)和吸水性树脂(S7)。
此时的干燥条件为:首先,用HEALSIO(夏普制,型号AX-GX2)的水烤箱模式(有余热)将120℃的过热水蒸气向颗粒状的水凝胶状交联聚合物(c1)上吹10分钟,接着用通气式静置干燥机(佐竹化学机械工业株式会社制/通气流分批式干燥机71-S6型)在180℃下干燥30分钟。并且,接触过热水蒸气后的颗粒状的水凝胶状交联聚合物的温度变为约80℃。
得到的吸水性树脂粉末(7)的含水率为4.1重量%,CRC为37g/g,水可溶部分为9.7重量%。
并且,关于各个步骤中的醋酸去除率,聚合步骤中为12%(含水率57重量%→47重量%;醋酸浓度630ppm→680ppm),干燥步骤中为31%(含水率47重量%→4.1重量%;醋酸浓度680ppm→860ppm),表面交联步骤中几乎为0%(含水率4.1重量%→5.3重量%;醋酸浓度850ppm→840ppm),从吸水性树脂的整个制造步骤来看为39%。另外,相对于聚合时使用的含醋酸1800ppm的丙烯酸,得到的吸水性树脂(S7)中的醋酸浓度为840ppm,醋酸浓度下降率为53.3%(=(1-840/1800)×100)。
[实施例8]
除了将实施例7中吹送过热水蒸气的时间变为20分钟以外,按照实施例1进行操作,得到吸水性树脂粉末(8)和吸水性树脂(S8)。
并且,接触过热水蒸气后的颗粒状的水凝胶状交联聚合物为约80℃。得到的吸水性树脂粉末(8)的含水率为4.1重量%,CRC为37g/g,水可溶部分为9.7重量%。
并且,关于各个步骤中的醋酸去除率,聚合步骤中为12%(含水率57重量%→47重量%;醋酸浓度630ppm→680ppm),干燥步骤中为40%(含水率47重量%→4.1重量%;醋酸浓度680ppm→740ppm),表面交联步骤中几乎为0%(含水率4.1重量%→5.3重量%;醋酸浓度740ppm→730ppm),从吸水性树脂的整个制造步骤来看为47%。另外,吸水性树脂(S8)中的醋酸浓度为730ppm,醋酸浓度下降率为59.4%(=(1-730/1800)×100)。
[实施例9]
除了将实施例3中使用的丙烯酸变为制造例4中得到的丙烯酸组合物(a4)以外,按照实施例3进行操作,得到吸水性树脂(S9)。
并且,关于各个步骤中的醋酸去除率,与实施例3相同,从吸水性树脂的整个制造步骤来看为19%。另外,相对于丙烯酸组合物(a4)中的醋酸浓度1470ppm,吸水性树脂(S9)中的醋酸浓度为940ppm,醋酸浓度下降率为36.1%(=(1-940/1470)×100)。
[实施例10]
除了将实施例8中使用的丙烯酸变为制造例4中得到的丙烯酸组合物(a4)以外,按照实施例8进行操作,得到吸水性树脂(S10)。
并且,关于各个步骤中的醋酸去除率,与实施例8相同,从吸水性树脂的整个制造步骤来看为47%。另外,相对于丙烯酸组合物(a4)中的醋酸浓度1470ppm,吸水性树脂(S10)中的醋酸浓度为600ppm,醋酸浓度下降率为59.2%(=(1-600/1470)×100)。
[参考例1]
从2010年12月在美国购买的SCA公司生产的纸尿裤(TENA HeavyProtection Underwear)中取出其使用的吸水性树脂,作为臭味感官测试的基准(3分)。
[表1]
[表2]
(1):×10-7·cm3·s·g-1
(总结)
在比较例1中,按照专利文献12(美国专利第7307132号)的例3进行了实验,但是,由于聚合中的固体成分的上升不够(0%),干燥温度也略低于160℃,因此醋酸浓度下降率的值较低(28.3%)。
在比较例4中,得到的比较吸水性树脂粉末(4)中出现了出水(水はじき)的现象。这一现象显示,所述比较吸水性树脂粉末(4)的表面上残存着表面活性剂。进一步地,比较吸水性树脂粉末(4)为大的球状颗粒,比表面积过小,从而使吸水速度(FSR)的值低。
在比较例5中,丙烯酸中的丙酸浓度高,得到的比较吸水性树脂粉末产生了臭味。另外,无法控制水凝胶状交联聚合物的粒度分布的对数标准差(σζ),干燥步骤中的露点低,因此无法充分地除去醋酸。
另一方面,在实施例1~6中,聚合中固体成分上升较大,为10%,另外,通过控制水凝胶状交联聚合物的粒度或干燥温度、露点,使醋酸浓度下降率的值比比较例1或比较例6更高,为35%以上。另外,通过对粒度的控制,实现了减少微粉量的目的,使比表面积适度地减小。这样的实施例1~6得到的吸水性树脂虽然使用了比通常使用的丙烯酸的醋酸浓度更高的丙烯酸,但在臭味感官测试中几乎没有表现出气味方面的恶化,在吸水物性方面,具有可适用于薄型纸尿裤等中的高通液性。
制造例3及实施例2示出了将醋酸含量(醋酸浓度)不同的丙烯酸混合使用的方法。通过与本发明的降低醋酸浓度的方法相结合,即使在使用含有高浓度的醋酸的丙烯酸的情况下,吸水性树脂中的醋酸浓度也能够被充分地降低。进一步地,与分别使用各种醋酸浓度不同的丙烯酸制造吸水性树脂的方法相比,更具有规模效益,进一步地能够减小品质的波动。
在实施例3和4中,在表面交联步骤中,通过在加热处理时进行微减压(0.2%),使在表面交联步骤中也能够除去醋酸。
在实施例4(中和率69摩尔%)中,与实施例3(中和率75摩尔%)相比中和率有所降低,由此,使醋酸浓度下降率从36.1%略微上升至37.2%。这大概是因为通过降低中和率抑制了醋酸向醋酸盐的转变,从而使蒸发更容易进行。
在比较例2和3中,醋酸浓度下降率为37%左右,丙烯酸中的醋酸浓度超过了10000ppm,得到的吸水性树脂不仅存在臭味的问题,还出现了吸水物性(AAP,SFC)恶化的情况。
在实施例6中,同时进行了臭味感官测试1和臭味感官测试2,判定臭味感官测试2的臭味程度更低。出现这样的结果的原因大概是:由于臭味感官测试2中使用了含有铵盐的吸收液,所以氨臭味很小;或者是由于实施例6的吸水性树脂粉末(6)中含有4420ppm的醋酸浓度,因此与该醋酸的臭味相互抵消了。
在实施例7,8中。通过使水蒸气与水凝胶接触,使其比实施例1~6具有更高的湿度,有效地除去了醋酸,提高了醋酸浓度下降率。
在实施例9,10中,由于使用了通过晶析使醋酸浓度为丙酸浓度的5倍以上的丙烯酸,因此从一开始就降低了丙酸浓度。醋酸去除率、醋酸浓度下降率、得到的吸水性树脂的吸水物性与使用通过蒸馏得到的丙烯酸的情况相比,没有发现变化。
对于平均球形度,比较例1的比较吸水性树脂(c1)为0.67,比较例4的比较吸水性树脂(c4)为0.66,比较例5的比较吸水性树脂(c5)为0.95,实施例1~8的吸水性树脂为0.70~0.72。
本发明并不局限于上述的各个实施方式,在权利要求所示的范围内可以进行各种的变化,将不同的实施方式中分别公开的技术特征/手段进行适当组合得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
[产业上利用的可能性]
本发明涉及的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂的制造方法可适用于吸水性树脂的生产、尤其是大量生产中。另外,通过本发明得到的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂可用于纸尿裤等卫生用品的吸收体的用途。
Claims (28)
1.一种聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂的制造方法,依次包括:
单体配制步骤,其中,配制以丙烯酸(盐)为主要成分的单体水溶液;
聚合步骤,其中,通过水溶液聚合或喷雾液滴聚合来聚合所述单体水溶液,得到水凝胶状交联聚合物;
干燥步骤,其中,将所述水凝胶状交联聚合物干燥;
表面交联步骤,其中,对所述干燥步骤后得到的吸水性树脂粉末进行表面交联,
其特征在于,
向所述单体配制步骤中供给的丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度为300~10000ppm(以丙烯酸为基准),并且,
以下式1定义的醋酸浓度下降率为35%以上:
[数1]
(醋酸浓度下降率)(%)=
{1-(吸水性树脂中的醋酸浓度(ppm))/
(丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度(以丙烯酸为基准)(ppm))}×100
···式1
但是,式1中,(吸水性树脂中的醋酸浓度(ppm))为所述聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂中的醋酸浓度,另外,(丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度(以丙烯酸为基准)(ppm))为向所述单体配制步骤中供给的丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度(以丙烯酸为基准)(ppm)。
2.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,所述聚合为发泡聚合或细粒化聚合,其中固体成分浓度为30~55重量%的所述单体水溶液的固体成分上升度为1~15重量%,并且,在所述聚合步骤中,除去所述单体水溶液中含有的醋酸的至少一部分。
3.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,所述聚合为固体成分浓度小于30重量%的所述单体水溶液的聚合,并且,在所述聚合步骤以后,进一步包含后中和步骤,所述后中和步骤为中和所述水凝胶状交联聚合物的步骤。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的制造方法,其特征在于,向所述干燥步骤中供给的所述水凝胶状交联聚合物的重均粒径(D50)为350~2000μm,并且,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.2~1.5。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的制造方法,其特征在于,在所述干燥步骤中,通过将固体成分浓度为50重量%以下的所述水凝胶状交联聚合物进行热风干燥,除去所述水凝胶状交联聚合物中含有的醋酸的至少一部分。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的制造方法,其特征在于,在所述干燥步骤中,通过向所述水凝胶状交联聚合物中添加干燥助剂,除去所述水凝胶状交联聚合物中含有的醋酸的至少一部分。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的制造方法,其特征在于,在所述干燥步骤中,通过使所述水凝胶状交联聚合物在165~230℃的干燥温度下干燥5分钟以上,除去所述水凝胶状交联聚合物中含有的醋酸的至少一部分。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的制造方法,其特征在于,在所述干燥步骤中,在50%以上的干燥时间内,将气氛露点设置为50~100℃,或,将压力设置为相对于大气压在0.1~5%的减压下,由此除去所述水凝胶状交联聚合物中含有的醋酸的至少一部分。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的制造方法,其特征在于,在作为所述干燥步骤之后的步骤的粉碎步骤中使用多段辊轧机。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的制造方法,其特征在于,在所述表面交联步骤中,通过在所述吸水性树脂粉末与酸性化合物共存的条件下进行所述吸水性树脂粉末的表面交联,除去所述吸水性树脂粉末中含有的醋酸的至少一部分。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的制造方法,其特征在于,在所述表面交联步骤中,添加表面交联剂溶液后,在50%以上的加热处理时间内,将压力设置为相对于大气压在0.1~5%的减压下,由此除去所述吸水性树脂粉末中含有的醋酸的至少一部分。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的制造方法,其特征在于,相对于所述表面交联后得到的吸水性树脂100重量部添加水0.5~15重量部之后,进一步包含进行加热处理的再加湿步骤。
13.根据权利要求12所述的制造方法,其特征在于,在所述再加湿步骤中,添加多价金属离子。
14.根据权利要求12或13所述的制造方法,其特征在于,在所述再加湿步骤中,通过使再加湿后的吸水性树脂的温度在65~99℃的范围内保持5分钟以上,除去醋酸的至少一部分。
15.根据权利要求12~14中任一项所述的制造方法,其特征在于,在所述再加湿步骤中,将所述吸水性树脂的含水率控制为2~9重量%。
16.根据权利要求1~15中任一项所述的制造方法,其特征在于,所述聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂中的醋酸浓度为100~7000ppm。
17.根据权利要求1~16中任一项所述的制造方法,其特征在于,通过所述聚合步骤以后的各个步骤,将向所述单体配制步骤中供给的丙烯酸或丙烯酸水溶液中含有的醋酸以合计达到10%以上的、以下式2规定的醋酸去除率除去:
[数2]
(醋酸去除率)(%)=
{1-(步骤后的醋酸浓度)(ppm)×(步骤后的吸水性树脂的重量)(g)/
(步骤前的醋酸浓度)(ppm)×(步骤前的吸水性树脂的重量)(g)}×100
···式2
。
18.根据权利要求1~17中任一项所述的制造方法,其特征在于,在所述丙烯酸或丙烯酸水溶液中,醋酸浓度为丙酸浓度的3倍以上。
19.根据权利要求1~18中任一项所述的制造方法,其特征在于,所述丙烯酸或丙烯酸水溶液中的醋酸浓度为1300~10000ppm,丙酸浓度为400ppm以下。
20.根据权利要求1~19中任一项所述的制造方法,其特征在于,在除去醋酸时,通过使包含产生的醋酸的排出气体与碱性液体相接触,使醋酸被碱性液体吸收。
21.根据权利要求1~20中任一项所述的制造方法,其特征在于,所述丙烯酸或丙烯酸水溶液为两种以上的、醋酸浓度不同的丙烯酸或丙烯酸水溶液的混合物。
22.根据权利要求1~21中任一项所述的制造方法,其特征在于,在所述丙烯酸或丙烯酸水溶液中,甲氧基酚类为10~160ppm,丙烯酸二聚物为1000ppm以下,原白头翁素(PAN)及醛成分分别为5ppm以下,丙烯酸烯丙酯及烯丙醇为合计20ppm以下。
23.一种聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂,其特征在于,其醋酸浓度为100~7000ppm,丙酸浓度小于300ppm,残存单体浓度小于500ppm,重均粒径(D50)为300~600μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.20~0.50。
24.根据权利要求23所述的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂,其特征在于,其中醋酸浓度(ppm)为丙酸浓度(ppm)的3倍以上。
25.根据权利要求23或24所述的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂,其特征在于,其内部气泡率为0.1~3.0%,吸水速度(FSR)为0.10~0.40(g/g/s)。
26.根据权利要求23~25中任一项所述的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂,其特征在于,其生理食盐水导流性(SFC)为50[×10-7·s·cm3·g-1]以上。
27.根据权利要求23~26中任一项所述的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂,其特征在于,其球形度为0.65以上。
28.根据权利要求23~27中任一项所述的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂,其特征在于,所述聚丙烯酸(盐)为中和率为10摩尔%以上、但小于90摩尔%的聚丙烯酸钠盐。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012032613 | 2012-02-17 | ||
JP2012-032613 | 2012-02-17 | ||
PCT/JP2013/053823 WO2013122246A1 (ja) | 2012-02-17 | 2013-02-18 | ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104136505A true CN104136505A (zh) | 2014-11-05 |
CN104136505B CN104136505B (zh) | 2016-11-30 |
Family
ID=
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105175610A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-12-23 | 中山市恒广源吸水材料有限公司 | 一种制备高吸水性树脂的方法 |
CN107406562A (zh) * | 2015-06-01 | 2017-11-28 | 株式会社Lg化学 | 超吸收性树脂 |
CN109071831A (zh) * | 2016-12-19 | 2018-12-21 | 株式会社Lg化学 | 用于生产超吸收性聚合物的方法 |
CN109790241A (zh) * | 2016-09-23 | 2019-05-21 | 株式会社Lg化学 | 聚合物的残留单体含量控制方法 |
CN109897349A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-06-18 | 东莞市东翔塑胶有限公司 | 一种玻纤增强阻燃pct材料及其制备方法 |
CN112457143A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-09 | 山西江阳兴安民爆器材有限公司 | 一种含示踪标记物的乳化炸药及其制备方法 |
CN113302228A (zh) * | 2019-01-11 | 2021-08-24 | 三大雅株式会社 | 吸水性树脂颗粒及其制造方法 |
TWI824875B (zh) * | 2022-12-12 | 2023-12-01 | 臺灣塑膠工業股份有限公司 | 吸水性樹脂及其製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1894286A (zh) * | 2003-10-16 | 2007-01-10 | 三菱化学株式会社 | 氧化还原聚合法、吸水性树脂复合体及吸收性物品 |
CN102300884A (zh) * | 2009-02-06 | 2011-12-28 | 株式会社日本触媒 | 聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂及其制备方法 |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1894286A (zh) * | 2003-10-16 | 2007-01-10 | 三菱化学株式会社 | 氧化还原聚合法、吸水性树脂复合体及吸收性物品 |
CN102300884A (zh) * | 2009-02-06 | 2011-12-28 | 株式会社日本触媒 | 聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂及其制备方法 |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107406562A (zh) * | 2015-06-01 | 2017-11-28 | 株式会社Lg化学 | 超吸收性树脂 |
CN107406562B (zh) * | 2015-06-01 | 2020-08-07 | 株式会社Lg化学 | 超吸收性树脂 |
CN105175610B (zh) * | 2015-09-07 | 2019-11-01 | 中山市恒广源吸水材料有限公司 | 一种制备高吸水性树脂的方法 |
CN105175610A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-12-23 | 中山市恒广源吸水材料有限公司 | 一种制备高吸水性树脂的方法 |
CN109790241A (zh) * | 2016-09-23 | 2019-05-21 | 株式会社Lg化学 | 聚合物的残留单体含量控制方法 |
CN109071831A (zh) * | 2016-12-19 | 2018-12-21 | 株式会社Lg化学 | 用于生产超吸收性聚合物的方法 |
CN109071831B (zh) * | 2016-12-19 | 2021-11-09 | 株式会社Lg化学 | 用于生产超吸收性聚合物的方法 |
US11225556B2 (en) | 2016-12-19 | 2022-01-18 | Lg Chem, Ltd. | Method for producing super absorbent polymer |
CN113302228A (zh) * | 2019-01-11 | 2021-08-24 | 三大雅株式会社 | 吸水性树脂颗粒及其制造方法 |
CN113302228B (zh) * | 2019-01-11 | 2024-09-27 | 三大雅株式会社 | 吸水性树脂颗粒及其制造方法 |
CN109897349A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-06-18 | 东莞市东翔塑胶有限公司 | 一种玻纤增强阻燃pct材料及其制备方法 |
CN112457143A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-09 | 山西江阳兴安民爆器材有限公司 | 一种含示踪标记物的乳化炸药及其制备方法 |
TWI824875B (zh) * | 2022-12-12 | 2023-12-01 | 臺灣塑膠工業股份有限公司 | 吸水性樹脂及其製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20140125420A (ko) | 2014-10-28 |
WO2013122246A1 (ja) | 2013-08-22 |
JPWO2013122246A1 (ja) | 2015-05-18 |
US20150011388A1 (en) | 2015-01-08 |
JP5795813B2 (ja) | 2015-10-14 |
KR102000808B1 (ko) | 2019-07-16 |
US9320822B2 (en) | 2016-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102000808B1 (ko) | 폴리아크릴산(염)계 흡수성 수지 및 그의 제조 방법 | |
JP5616347B2 (ja) | 吸水性樹脂の製造方法 | |
CN102317329B (zh) | 聚丙烯酸系吸水性树脂粉末及其制造方法 | |
JP5718817B2 (ja) | 吸水性樹脂粉末の製造方法 | |
CN1831019B (zh) | 吸水性树脂及其制备方法 | |
CN103272571B (zh) | 以吸水树脂为主成分的颗粒吸水剂、其生产方法、和吸水性物品 | |
KR102105733B1 (ko) | 흡수제 및 그의 제조 방법 | |
CN102791774B (zh) | 颗粒状含水凝胶状交联聚合物的干燥方法 | |
CN104582832B (zh) | 颗粒状吸水剂及其制造方法 | |
CN118005960A (zh) | 聚(甲基)丙烯酸(盐)系颗粒状吸水剂及制造方法 | |
JP5587348B2 (ja) | 吸水性樹脂の製造方法 | |
CN102712763B (zh) | 吸水性树脂的制造方法 | |
KR102195097B1 (ko) | 폴리아크릴산(염)계 흡수성 수지 및 그의 제조 방법 | |
CN112119112A (zh) | 吸水性树脂的制造方法 | |
US20170166707A1 (en) | Method for preparing superabsorbent resin comprising fine powder re-assembled body of superabsorbent resin, and superabsorbent resin prepared thereby | |
CN102066431A (zh) | 连续制备吸水性聚合物颗粒的方法 | |
JP2008534695A (ja) | ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂およびその製造方法、並びに吸水性樹脂重合用アクリル酸 | |
CN102803316A (zh) | 具有低结块倾向和在压力下的高吸收的吸水性聚合物颗粒的制备方法 | |
US20170233534A1 (en) | Method for preparing superabsorbent resin and superabsorbent resin prepared thereby | |
CN103261243A (zh) | 聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂及其制造方法 | |
CN101925623A (zh) | 生产吸水性聚合物颗粒的方法 | |
CN112714770B (zh) | 含螯合剂的吸水性树脂的制造方法 | |
CN101896505A (zh) | 生产吸水性聚合物颗粒的方法 | |
CN113272365B (zh) | 以吸水性树脂为主成分的吸水剂及其制造方法 | |
CN104136505B (zh) | 聚丙烯酸(盐)系吸水树脂及其制造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |