CN1441813A - 交联聚合物及其制造方法、吸收性结构物和吸收性制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种交联聚合物,以选自水溶性乙烯类单体和/或由水解成为水溶性的一种或两种以上的乙烯类单体(a)和交联剂(b)作为其必要成分,并具备下述①~③的条件的交联聚合物(A)及其制造方法,其保水力和负荷下的吸收力格外优异,在应用于吸收性结构物和吸收性制品中时,显示出优异的吸收性能。①(X)≥25g/g,②(Y)≥15g/g,③(Y)≥-0.54(X)+41;上述程式中,(X)是对生理食盐水吸收1小时后的保水量;(Y)是在60g/cm2的负荷下、对生理食盐水吸收1小时后的吸收量。
Description
技术领域
本发明涉及交联聚合物及其制造方法、吸收性结构物和吸收性制品。更具体地说,涉及保水力和在负荷下的吸收力格外优异的交联聚合物及其制造方法、吸收性结构物和吸收性制品。
背景技术
目前,在纸尿布等吸收性制品中使用的交联聚合物,希望保水量要多和在负荷下的吸收量要多,并利用各种方法进行了改善。就提高保水量的方法来说,除了改变聚合引发剂的量、聚合温度、聚合浓度等达到最佳化以外,提出过使用硫醇化合物等链转移剂的方法(特开平3-179008号公报)。另外,作为提高在负荷下的吸收性能的方法,提出过多个处理聚合物颗粒表面近旁的方法(特许第267529号公报、EPA618005号公报等)。
但是,在这些方法中,由于性能的不均衡,无论如何也不能同时满足交联聚合物的保水性能和在负荷下的吸收性能这两方面,因此在吸收性制品中使用时,吸收性能不够充分,希望进行进一步的改良。本发明人为了得到在吸收性制品中使用时显现优异吸收性能的交联聚合物,进行深入研究,结果完成了本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种同时满足保水性能和在负荷下的吸收性能两方面的交联聚合物及其制造方法。并且本发明的目的还在于提供一种另外的发明在生理用尿布等卫生用品中应用本发明的交联聚合物时、显示出优异吸收性能的吸收性结构物和吸收性制品。
即,本发明是如下(I)~(IV)的发明。
(I)以选自水溶性乙烯类单体和/或由水解成为水溶性的一种或两种以上的乙烯类单体(a)以及交联剂(b)作为必要结构单元,具备如下①~③等要素的交联聚合物(A);
①(X)≥25g/g
②(Y)≥15g/g
③(Y)≥-0.54(X)+41[式中,(X)是对生理食盐水吸收1小时后的保水量;(Y)是在60g/cm2的负荷下、对生理食盐水吸收1小时后的吸收量]
(II)交联聚合物的制造方法,交联聚合物(A)是将选自水溶性乙烯类单体和/或由水解成为水溶性的一种或两种以上的乙烯类单体(a)、需要時可加其他乙烯类单体(a3)以及第一交联剂(b1),在选自偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂、氧化还原类引发剂和有机卤化物引发剂中的一种或两种以上的引发剂(c)和水的存在下进行聚合得到交联聚合物(A2),再用上述第二交联剂(b2)使上述交联聚合物(A2)进行表面交联而得到的;
(III)由上述交联聚合物(A)和纤维状物(B)作为基材构成的吸收性结构物(C),即该交联聚合物(A)的量占该吸收性结构物(C)为30~95重量%的吸收性结构物;
(IV)具备有上述吸收性结构物(C)、液体透过性片材和透气性背片的吸收性制品。
具体实施方式
(交联聚合物及其制造方法)
在本发明中,就水溶性乙烯类单体和/或由水解成为水溶性的乙烯类单体(a)来说,没有特别的限制,但作为水溶性单体(a1),可以举出比如具有至少一个酸基和/或其成盐基[羧酸(盐)基、磺酸(盐)基、硫酸(盐)基、磷酸(盐)基等]、羟基、酰胺基、氨基、季铵盐基等亲水性基团的乙烯类单体,可以分为阴离子性、非离子性、阳离子性等单体,比如可举出如下的化合物。
(i)阴离子性或成为阴离子性的乙烯类单体
(i-1)作为具有羧酸基的单体,可以举出碳原子数为3~30的羧酸,比如不饱和单羧酸,如:(甲基)丙烯酸、巴豆酸、桂皮酸等;不饱和二羧酸,如:马来酸、富马酸、柠康酸、衣康酸等;上述不饱和二羧酸的单烷基(碳原子数为1~8)酯、如:马来酸单丁酯、富马酸单丁酯、马来酸单乙基卡必醇酯、富马酸单乙基卡必醇酯、柠康酸单丁酯、衣康酸单乙二醇酯等含有羧基的乙烯类单体,以及其两种以上组合使用。
(i-2)作为具有磺酸基团的乙烯类单体,可以举出碳原子数为2~30的脂肪族或者芳香族的乙烯基磺酸类,比如乙烯基磺酸、(甲基)烯丙基磺酸;苯乙烯磺酸、α-甲基苯乙烯磺酸;(甲基)丙烯酰烷基磺酸类[(甲基)丙烯酰氧基丙基磺酸、2-羟基-3-(甲基)丙烯酰氧基丙基磺酸、2-(甲基)丙烯酰基氨基-2,2-二甲基乙烷磺酸、3-(甲基)-丙烯酰氧基乙烷磺酸、2-(甲基)-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、3-(甲基)-丙烯酰胺-2-羟基丙烷磺酸];(甲基)烯丙基磺基琥珀酸烷基(碳原子数为3~18)酯等。
(i-3)作为具有硫酸基或者硫酸酯的乙烯类单体,可以举出(甲基)丙烯酸羟基烷基(碳原子数为2~6)酯的硫酸酯化物[(甲基)丙烯酸羟乙酯的硫酸酯化物等];聚(n=2~30)氧亚烷基(亚烷基的碳原子数为2~4,可以是单独、随机或嵌段)单(甲基)丙烯酸酯的硫酸酯化物[聚(n=5~15)氧亚丙基单甲基丙烯酸酯的硫酸酯化物等];其他的以如下通式(1)、(2)、(3)表示的化合物等。
CH2=CHCH2OCH2CH[O(AO)nSO3H]-CH2O-Ar-R (1)
CH3CH=CH-Ar[O(AO)nSO3H]-R (2)
CH2=CHCH2OCH2(OH)CHCH2OCOCH(SO3H)-CH2COOR’ (3)
在通式(1)~(3)中,R表示碳原子数为1~15的烷基;R’表示可以用氟原子置换的碳原子数为1~15的烷基;A表示碳原子数为2~4的亚烷基,当n是大于1的情况下,A可以相同或者不同,当它们不同时,可以是随机聚合,也可以是嵌段聚合;Ar表示苯环;n表示1~50的整数。
(i-4)作为具有膦酸基团的乙烯类单体,可以举出比如(甲基)丙烯酸羟基烷基(碳原子数为2~6)酯的膦酸单酯[比如(甲基)丙烯酸羟乙酯单膦酸酯等]、(甲基)丙烯酸羟烷基(碳原子数为2~6)酯的磷酸二酯[比如苯基-2-丙烯酰氧基乙基膦酸酯等]、(甲基)丙烯酸烷基(碳原子数为2~6)膦酸类[比如2-丙烯酰氧基乙基膦酸等]。
(i-5)作为上述(i-1)~(i-4)的盐,可以举出比如碱金属盐(钠盐、钾盐)、碱土金属盐(钙盐、镁盐)、铵盐[铵、四烷基(碳原子数为1~8)铵,比如四辛基铵等]、有机胺盐{碳原子数为2~8的烷基醇胺、多亚烷基(碳原子数为1~8)多胺(氨基数为2~10)或者它们的衍生物[碳原子数为1~8的烷基化物、碳原子数为2~12的氧化亚烷基加成物(1~30摩尔)等]、碳原子数为1~4的低级烷基胺等}。
(ii)非离子性单体
(ii-1)作为具有羟基的乙烯类单体,可以举出比如单乙烯键不饱和醇[比如(甲基)烯丙醇等]、2元~6元或更多元的多元醇(比如碳原子数为2~20的烷二醇、甘油、聚亚烷基(碳原子数为2~4)二醇(分子量为106~2000)等)的单乙烯键不饱和酯或者醚[比如(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸三乙二醇酯、单(甲基)丙烯酸聚乙二醇丙二醇酯(随机共聚或嵌段共聚)(末端的羟基可以被醚化,也可以被酯化)等]。
(ii-2)作为具有酰胺基团的乙烯类单体,可以举出比如(甲基)丙烯酰胺、N-烷基(碳原子数为1~8)(甲基)丙烯酰胺[比如N-甲基丙烯酰胺等]、N,N-二烷基(碳原子数为1~8)丙烯酰胺[比如N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二正(或异)丁基丙烯酰胺等]、N-羟基烷基(碳原子数为1~8)(甲基)丙烯酰胺[比如N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-羟乙基(甲基)丙烯酰胺等];N,N-二羟基烷基(碳原子数为1~8)(甲基)丙烯酰胺[比如N,N-二羟乙基(甲基)丙烯酰胺等]、乙烯基内酰胺类[比如N-乙烯基吡咯烷酮]等。
(iii)阳离子性或者成为阳离子性的乙烯类单体
(iii-1)作为具有氨基的乙烯类聚合性单体,可以举出比如单乙烯键不饱和单体或者二羧酸的含氨基的酯,比如(甲基)丙烯酸二烷基(碳原子数为1~8)氨基(碳原子数为2~10)烷基酯、二羟基烷基(碳原子数为1~8)氨基烷基(碳原子数为2~10)酯、吗啉基烷基(碳原子数为1~8)酯等[比如(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基酯、(甲基)丙烯酸吗啉基乙酯、富马酸二甲基氨基乙酯等];含有单乙烯键不饱和单或二-羧酸的含氨基的酰胺,比如单烷基(碳原子数为2~10)(甲基)丙烯酰胺等[比如二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺等];杂环类乙烯基化合物[比如2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、N-乙烯基吡啶等乙烯基吡啶类、N-乙烯基咪唑等]、二烯丙基胺等。
(iii-2)作为具有季铵基的乙烯类单体,可以举出含有叔胺基的乙烯基类聚合性单体的季铵化物(把上述含有叔胺基团的乙烯基聚合性单体用碳原子数为1~8的烷基化试剂比如氯甲烷、硫酸二甲酯、苄基氯、碳酸二甲酯等季铵化剂进行季铵化),比如(甲基)丙烯酸三甲氨基乙酯盐酸盐、(甲基)丙烯酸甲基二乙基胺基乙酯焦亚硫酸盐、三甲氨基乙基(甲基)丙烯酰胺盐酸盐、二甲基二乙基苄基胺甲基(甲基)丙烯酰胺·盐酸盐等。
作为由水解而形成的水溶性乙烯类单体(a2),可以举出具有至少一个可水解基团[酸酐、低级烷基(碳原子数为1~3)酯基、腈基等]的乙烯类单体。作为具有酸酐基团的乙烯类单体,可以举出比如马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等碳原子数为4~20的乙烯类单体;作为具有酯基的聚合单体,可以举出比如单乙烯键不饱和羧酸的低级烷基(C1~C3)酯[比如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯等]、单乙烯键不饱和醇的酯[比如乙酸乙烯、乙酸(甲基)烯丙酯等]。作为具有腈基的乙烯类单体,可以举出比如(甲基)丙烯腈等。这些乙烯类单体(a2)的水解可以在聚合时发生,也可以在聚合后发生,通常由水解形成的盐是水溶性的。作为盐,与在上述的盐形成基团中所述的盐是相同的。
其中,作为乙烯类单体(a),优选是水溶性乙烯类单体(a1)。更优选是具有羧酸(盐)基团、磺酸(盐)基团、酰胺基团的乙烯类单体,特别优选的是(甲基)丙烯酸(盐)、(甲基)丙烯酰胺。这些乙烯类单体(a)可以单独使用,也可以根据需要将两种以上组合使用。
可以同时使用能与上述乙烯类单体(a1)和(a2)共聚的其他乙烯类单体(a3)进行聚合。作为能够与(a1)和(a2)共聚的其他乙烯类单体(a3),可以举出疏水性的乙烯类单体,但并不局限于此。
作为乙烯类单体(a3),可以举出如下所述(i)~(iv)的乙烯类单体。
(i)碳原子数为8~30的芳香族乙烯性单体;
苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、羟基苯乙烯等的苯乙烯类、乙烯基萘类、以及二氯苯乙烯等的卤代苯乙烯等;
(ii)碳原子数为2~20的脂肪族乙烯性单体;
烯烃类[乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、戊烯、庚烯、二异丁烯、辛烯、十二烯、十八烯等]、二烯烃类[丁二烯、异戊二烯等]等;
(iii)碳原子数为5~15的脂环族乙烯性单体;
单乙烯键不饱和单体[蒎烯、萜二烯、茚等]、多乙烯键乙烯聚合单体[环戊二烯、二环戊二烯、乙叉降冰片烯等]等;
(iv)具有碳原子数为4~50的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯:(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸十二烷酯、(甲基)丙烯酸十六烷酯、(甲基)丙烯酸十七烷酯、(甲基)丙烯酸二十烷酯等;
相对于乙烯类单体(a)的用量,乙烯类单体(a3)的用量优选为0~50重量%,更优选为0~25重量%。
在本发明中,作为交联剂(b),有在乙烯类单体(a)聚合时一起使用的第一交联剂(b1)和根据需要在聚合后使干燥粉碎的颗粒和颗粒表面上交联的表面交联剂(第二交联剂)(b2)。作为第一交联剂(b1),可以举出比如具有两个以上乙烯键不饱和基团的交联剂、具有至少一个能与乙烯类单体(a)的官能基反应的官能基且具有至少一个乙烯键不饱和基团的交联剂、至少具有两个以上能与乙烯类单体(a)的官能基反应的官能基的交联剂等。
(i)作为具有两个以上不饱和基团的交联剂,可以举出N,N’-亚甲基(甲基)丙烯酰胺、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸丙二醇酯、(二或三)丙烯酸甘油酯、三丙烯酸三羟甲基丙烷酯、三烯丙基胺、氰尿酸三烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯、四烯丙氧基乙烷、季戊四醇三烯丙基醚等。
(ii)作为具有至少一个能够与乙烯类单体(a)的官能基(比如羧基)反应的官能基且具有至少一个乙烯键不饱和基团的交联剂,可以举出具有至少一个能够与羧酸(盐)基团、羟基、氨基等进行反应的官能基且具有至少一个乙烯键不饱和基团的交联剂,比如,可以举出(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等具有环氧基团的乙烯性不饱和基团、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羟乙酯等具有羟基的乙烯性不饱和基团。
(iii)作为具有至少两个能够与乙烯类单体(a)的官能基反应的官能基的交联剂,是具有至少两个以上的能够与羧酸(盐)基团、羟基、氨基等反应的官能基的交联剂,可以举出比如在一个分子中具有2~10个环氧基团的缩水甘油醚化合物[乙二醇二缩水甘油醚、甘油-1,3-二缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚、聚乙二醇(聚合度2~100)二缩水甘油醚、聚甘油(聚合度2~100)聚缩水甘油醚等];二元至二十元的聚多元醇化合物[甘油、乙二醇、聚乙二醇(聚合度2~100)等];二元至二十元的多胺化合物(乙二胺、二亚乙基三胺等);分子量200~500,000的聚胺类树脂(聚酰胺聚胺环氧氯丙烷树脂、聚胺环氧氯丙烷树脂等)、碳酸亚烷基酯[碳酸亚乙基酯等]、乙撑亚胺化合物、聚亚胺化合物等。这些交联剂可以单独使用,也可以两种以上组合使用。
第一交联剂(b1)的用量,基于乙烯类单体(a)的重量或者乙烯类单体(a)和乙烯类单体(a3)的合计重量,优选为0.001~5.0重量%,更优选为0.002~2重量%,特别优选为0.003~1.6重量%。如果第一交联剂(b1)的量在0.001重量%以上,则保水·吸收能力良好,只要在5.0重量%以下,交联就不会过强,保水·吸收性能就不会降低。
本发明中的交联聚合物(A)的聚合方法,只要是能够使交联聚合物(A)显示出上述各种特性,就没有特别的限制,可以使用目前已知的各种方法,可以举出比如使用引发剂的溶液聚合法、乳液聚合法、悬浮聚合法、反相悬浮聚合法、薄膜聚合法、喷雾聚合法等。所谓控制聚合的方法,可以举出隔热聚合法、控温聚合法和等温聚合法等。在作为聚合方法使用悬浮聚合法或者反相悬浮聚合法的情况下,根据需要可以在目前公知的分散剂、保护胶体、表面活性剂或者其中的两种以上存在下进行聚合。另外,在反相悬浮聚合的情况下,使用目前公知的环己烷、正己烷、正庚烷、二甲苯等溶剂进行聚合。优选是使用聚合引发剂的溶液聚合法,特别优选不需要使用有机溶剂而在生产成本方面有利的水溶液聚合法。
作为聚合引发剂(c),如果是偶氮类引发剂、过氧化物引发剂、氧化还原类引发剂以及有机卤化物引发剂,就没有特别的限制,可以使用各种公知的引发剂。具体举出下面的例子。
(i)作为偶氮类引发剂,有偶氮二异丁腈、偶氮二氰基戊酸及其盐、2,2’-偶氮二(2-咪基丙烷)盐酸盐、2,2’-偶氮二(2-甲基-N-2-羟基乙基)丙酰胺等;
(ii)作为过氧化物类引发剂,有无机过氧化物[过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠等]、有机过氧化物[过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、异丙苯过氧化氢、过氧化琥珀酸、二(2-乙氧基乙基)过氧二碳酸酯等];
(iii)作为氧化还原类引发剂,可以举出碱金属的亚硫酸盐或重亚硫酸盐、亚硫酸铵、重亚硫酸铵、氯化亚铁、硫酸亚铁、抗坏血酸等还原剂和碱金属过硫酸盐、过硫酸铵、过氧化氢、有机过氧化物等氧化剂的组合;
(iv)作为有机卤化物引发剂中的卤素,是氟、氯、溴、碘等。
作为有机卤化物,没有特别限制,从聚合性的观点来看,优选烷基卤化物、烷基苯基酮的卤化物、烷基酰卤、烷基羧酸烷基酯的卤化物中的卤原子数为1~10或者以上、碳原子数为1~15或者以上的有机卤化物。更优选是四氯化碳、三氯溴甲烷、三氯碘甲烷、二氯甲基苯基酮、1-溴-1-甲基乙羧酸、烷基的碳原子数为1~8的1-溴-1-甲基乙酸烷基酯(比如1-溴-1-甲基乙酸甲酯、1-溴-1-甲基乙酸乙酯、1-溴-1-甲基乙酸辛酯、1-溴-1-甲基乙酸月桂酯)。特别优选的是二氯甲基苯基酮、烷基的碳原子数为1~8的1-溴-1-甲基乙酸烷基酯。
这些聚合引发剂可以单独使用,也可以两种以上组合使用。优选使用偶氮类引发剂、氧化还原类引发剂和将它们组合使用。
聚合引发剂(c)的用量,基于乙烯类单体(a)以及交联剂(b)的合计重量或者乙烯类单体(a)、乙烯类单体(a3)和交联剂(b)的合计重量,优选为0.005~0.5重量%,更优选为0.007~0.4重量%,特别优选为0.009~0.3重量%。
为了使本发明的交联聚合物(A)显示出如上的各种特性,必须将交联聚合物(A)进行高分子量化,因此,比如可以使交联聚合物(A)用如下的①~③的各个方法进行处理。这些方法也可以组合使用。
①聚合液中的乙烯类单体(a)以及交联剂(b)的合计重量,或者乙烯类单体(a)、乙烯类单体(a3)以及交联剂(b)的合计重量(全部乙烯类单体)的浓度在20重量%以下进行聚合;
②聚合液中全部乙烯类单体优选在70重量%以上,更优选在80重量%以上,在60℃以下的聚合温度下,优选在±5℃,更优选在±2℃的温度控制范围内的一定温度下进行聚合。全部乙烯类单体的70重量%以上的大部分,在60℃以下的温度进行定温聚合。
③在金属元素(d1)和阴离子或者中性分子的配位体(d2)组成的络合物(d)存在下进行聚合。
作为本发明的交联聚合物(A),特别优选由③得到的交联聚合物。
络合物(d)是由金属元素(d1)和阴离子或者中性分子的配位体(d2)组成的络合物,具有该金属元素(d1)被阴离子或中性分子的配位体(d2)包围的结构。
作为金属元素(d1),只要是金属元素就没有特别的限制,可以举出比如作为主族元素金属的第IA族元素金属(锂、钠、钾、铯等)、IB族元素金属(铜、银、金等)、IIA族元素金属(镁、钙、钡等)、IIIA族元素金属(钪、钇等)、IIIB族元素金属(铝、镓、铟、铊等)、IVA族元素金属(钛、锆、铪等)、IVB族元素金属(锡、锌等)、VA族元素金属(钒、铌、钽等)、VB族元素金属(锑、铋等)、VIA族元素金属(铬、钼、钨等)、VIB族元素金属(碲、钋等)、VIIA族元素金属(锰、锝、铼等)、VIII族元素金属(铁、钴、镍、钌、铑、钯、锇、铱、铂等)、镧系元素金属(镧、铈等)、锕系元素金属(锕、钍等)。从乙烯类单体可聚合性的观点来看,优选IB族、IIIA族、IVA族、VA族、VIA族、VIIA族、VIII族、镧系元素金属,更优选的是IB族、VIII族和镧系元素金属,特别优选的是IB族、4~6周期的VIII族元素金属。从容易操作的操作性能的观点来看,最优选的是第5周期的VIII族元素金属(钌、铑、钯)。
该金属元素(d1)通常以阳离子的形式存在,但以阳离子以外的形式,比如五羰基铁的中性形式存在也是可以的。
作为阴离子或者中性分子的配位体(d2),只要是阴离子或者中性分子的配位体,就没有特别的限制,可以举出比如①选自氢、卤素等原子的阴离子;②具有选自氮、氧、磷、硫等原子中的一种或几种的化合物;③选自共轭体系中的一种或两种以上。
具体可以举出如下的化合物。
①选自氢、卤素等原子的阴离子;
氢、氟、氯、溴、碘的阴离子;
②作为具有选自氮、氧、磷、硫等原子的一种以上的化合物,可以举出如下的化合物。优选是分子量在1,000以下的化合物(在有两种以上配位可能性时,要看分类为哪一种可能的配位体)。
(1)磷原子数为1~4或者以上、碳原子数为3~42或者以上的叔膦化合物:
三甲基膦、三乙基膦、二乙基苯基膦、三苯基膦(以下记为PPh3)、邻亚苯基二(二苯基膦)、邻亚苯基二(二甲基膦)、邻亚苯基二(二乙基膦)、邻亚苯基二(乙基苯基膦)、1,2-二(二苯基膦基)乙烷、1,2-二(二甲基膦基)乙烷(以下记为dppe)、1,2-二(二乙基膦基)乙烷、1,2-二(乙基苯基膦基)乙烷、1,2-二(二苯基膦基)甲烷(以下记为dppm)、1,2-二(二甲基膦基)甲烷、1,2-二(二乙基膦基)甲烷、1,2-二(乙基苯基膦基)甲烷、三(二苯基膦基乙基)膦、三(二乙基膦基乙基)膦、三(二甲基膦基乙基)膦、三(乙基苯基膦基乙基)膦等;
(2)氨或者氮原子数为1~4或以上、碳原子数为0~4或以上的胺类;
(2-1)氮原子数为1;比如吡啶(以下记为py)、二乙胺、水杨胺、氨乙基硒基醇、2-羟基-6-甲基吡啶、2-二乙基氨基乙醇、二(2-氨基乙基)胺、乙醇胺、2-氨基乙醇、β-氨基丙酸、2-羟基-6-甲基吡啶、3-水杨叉-1-氨基丙醇、2-吡咯烷酮、8-羟基喹啉、水杨基醛亚胺、α-甲基吡啶等;
(2-2)氮原子数为2;乙二胺(以下记为en)、丙二胺、三亚甲基二胺、1,2-环己基二胺、N,N-二乙基乙二胺、N,N-二甲基乙二胺、水杨叉乙二胺、N-乙基水杨基醛胺、二(苯甲酰丙酮)乙二胺、1,2-二氨基-1,1’-二甲基甲烷、2,2’-联吡啶(以下记为bpy)、2,2’-联吡啶(以下记为bpy)、2,2’-联吡啶-3-炔、2,2’-联吡啶-N,N’-二氧化物、二氰基二咪、(氨基亚胺基甲基)脲、[(2-氨基乙基)氨基]-1-丙醇、2-[(3-氨基丙基)氨基]乙醇、N-2-[2-(二乙基氨基)乙基]-3-氨基-1-丙醇、三[2-(甲基氨基)乙基]胺、咪唑、N,N’-二水杨叉三亚甲基二胺、4,6,6-三甲基-3,7-二氮杂壬-3-烯-1,9-二醇、N,N,N’N’-四甲基亚乙基二胺、1,8-二氮杂萘等;
(2-3)氮原子数为3个以上;二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四乙基戊胺、N,N’-二(氨基亚苄基)乙二胺、三[2-(甲基氨基)乙基]胺氨基吡啶、1,3-二[二(2-吡啶基乙基)氨基甲基]苯、4-二甲基氨基-2,3-二甲基-1-苯基-5-吡唑啉、缩二胍、酰亚胺基二碳化亚胺基二酰胺、缩二脲、氨基甲酰基胍、酞菁、N,N,N’,N’-四(2-氨基乙基)乙二胺、1,2,3-三氨基丙烷、三(2-苯并咪唑基)胺、四(2-吡啶基甲基)乙二胺、2,2’,2”-三联吡啶、1,4,7,10-四氮杂癸烷、1,4,8,11-四氮杂十一烷、1,5,8,12-四氮杂十二烷、1,4,8,11-四氮杂环十四烷、亚乙基二(缩二胍)、四苯基血卟啉、三(2-吡啶基甲基)胺、组胺酸等;
(3)羰基数为1~3或以上、碳原子数为3~40或以上的含有羰基的化合物(不包括羧酸);
乙酰乙酸乙酯、乙酰基丙酮(以下记为acac)、2,4-戊二酮、二(乙酰丙酮)、3-甲基戊烷-2,4-二酮、1-苯基-1,3-丁烷二酮、3-苯基戊烷-2,4-二酮、1,3-二苯基-1,3-丙烷二酮、1-苯基-1,3,5-己烷三酮、5,5’-(1,2-乙烷二基二氮)二(1-苯基-1,3-己烷二酮)、三氟乙酰丙酮、六氟乙酰丙酮、苄基二苯甲酰基甲烷、天冬酰胺苯甲酰基丙酮、4,4’-(1,2-乙烷二基二氮)二(2-戊酮)、二新戊酰基甲烷等;
(4)羧酸基团数为1~4或以上、碳原子数为2~20或以上的羧酸类;
草酸、苹果酸、水杨酸、邻苯二甲酸、烟酸、吡啶甲酸、天门冬氨酸、苯甲酰丙酮酸、乙二胺二乙酸、氮川三乙酸、N’-(2-羟乙基)-乙二胺三乙酸、丙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸、trans-1,2-环己烷二胺四乙酸、trans-1,2-(环己烷二氮)四乙酸、(1,2-乙烷二基二氮)四乙酸、乙二胺四丙酸、甘氨酸、N-甲基甘氨酸、甘氨酰甘氨酸、甘氨酰甘氨酰甘氨酰甘氨酸、水杨叉甘氨酸、亚胺基二酸、甲基亚胺基二乙酸、N,N-二乙基硒基二氨基甲酸、蛋氨酸、脯氨酸、肌氨酸、黄原酸等;
(5)肟基数为1~4或以上、碳原子数为2~20或以上的肟类;
二甲基乙二肟、3-(2-氨基乙基亚胺基)-2-丁酮肟、苄基甲基乙二肟、2,6-二乙酰基吡啶二肟、2-吡啶基乙醛肟、3-苯基亚胺基-2-丁酮肟、水杨基醛肟等;
(6)苯酚数为1~4或以上、碳原子数为6~30或以上的酚类;
邻苯二酚、1,2-苯二醇、1,3-二[二(2-吡啶基乙基)氨基甲基]酚、2,6-二[二(2-吡啶基乙基)氨基甲基]-4-苯酚、1-亚硝基-2-萘酚等;
(7)醚基数为1~8或以上、碳原子数为4~30或以上的醚类;
四氢呋喃、1,4-二氧杂环己烷、四氢呋喃、1,4,7,10-四氧杂-环十四烷、1,4,7,10,13-五氧杂-环十五烷、1,4,7,10,13,16-六氧杂-环十八烷、4,7,13,16-四氧杂-1,10-二氮杂-环十八烷、4,7,13,18-四氧杂-1,10-二氮杂环[8,5,5]二十烷、2,3-苯并-1,4,7,10,13-五氧杂-环十五-2-烯、4,7,13,16,21-五氧杂-1,10-二氮杂环[8,5,5]二十三烷、金叶树苷、尼日利亚菌素等;
(8)硫原子数为1~4或以上、碳原子数为2~40或以上的硫化合物;
二乙基二巯基氨基甲酸、乙基巯基乙酸、亚乙基二巯基乙酸、亚乙基硫脲、苯基二巯基乙酸、二巯基安息香酸、1,2-氨基乙硫醇、二苯基硫卡巴腙、二甲基亚砜、2,4-戊二硫酮、2,2,7,7-四甲基-3,6-硫杂辛烷、2-咪唑烷硫酮、二甲基二巯基氨基甲酸、硫脲、巯基丙氨酸、马来腈二硫醇、1,4,8,11-四硫杂-癸烷等;
(9)酰胺基数为1~3或以上、碳原子数为3~54或以上的酰胺化合物;
重氮酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、六甲基磷酸三酰胺、二苯基膦酰胺、氨基乙酰胺、草酰胺、缬氨霉素、邻苯二甲酰亚胺、琥珀酰亚胺、缬氨霉素等;
(10)N-氧化物基数为1~3或以上、碳原子数为6~20或以上的N-氧化物类化合物;
α-甲基吡啶-N-氧化物、γ-甲基吡啶-N-氧化物、吡啶-N-氧化物等;
(11)其他;
氮分子、水、一氧化碳、尿素、水杨醛、N-亚硝基苯基羟胺酸等。
③作为不饱和基团数为2~10或以上、碳原子数为4~14或以上的共轭化合物,可以举出如下的化合物。
1,5-环辛二烯(以下记为cod)、1,3,5,7-环辛四烯、环戊二烯、五甲基环戊二烯、环庚三烯酚酮、1,10-二氮杂菲等;
由乙烯基聚合性的观点来看,优选含有卤素(氟、氯、溴、碘)离子以及磷原子的化合物,更优选含有选自氯、溴、碘等原子的阴离子以及叔膦的化合物。
作为络合物(d)的合成方法,通常是由把金属元素(d1)的盐(比如金属卤化物等)以及阴离子或者中性分子配位体(d2)在室温下混合而得到。另外,形成另外的中间络合物后,再制造目的络合物的情况也是有的。金属元素(d1)的盐以及阴离子或中性分子的配位体(d2)可以原样或分别溶解于水溶液/溶剂溶液,然后进行混合,也可以在水溶液/溶剂溶液中进行混合。如果必要,加热到30~200℃也是可以的。在有应该除去的物质生成的情况下,可以通过减压除去。生成的络合物(d)可以原样或作为结晶取出,也可以经精制再使用。作为在此使用的溶剂,可以举出比如醇类溶剂(甲醇、乙醇)、酮类溶剂(丙酮、甲乙酮)、酰胺类溶剂(N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮)、砜类溶剂(二甲基亚砜等)以及它们中两种以上的混合物。
络合物(d)有非常多的化合物,但可以用在比如Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,12,57(1973);J.Chem.Educ.,50,343(1973);Accts.Chem.Research,3,105(1970);Chm.Rev.,73,487(1973);Interscience-Wilry(1968);Chem.Soc.Rev.,4,27(1975);《基础无机化学》(日文版,F.A.コツトン、G.ウイルキンソン共著,培风馆)、《无机化合物错体词典》(日文版,中原胜よし,讲谈社)等中叙述的各种合成方法制造。
配位的形态没有特别的限制,可以有端位配位(作为配位体是比如三苯基膦)、2位配位(作为配位体是比如乙二胺)、3~6位配位(作为配位体是比如三联吡啶)等。通常是这些复合的配位形态。并且,就络合物(d)来说,通常是不具有电荷的非电解质性络合物,但具有电荷的阳离子性、阴离子性等的电解质性络合物也可以。
作为络合物(d),具体可举出如下的例子。
作为具体例,可以举出:
(1)当金属元素(d1)是IB族金属元素的情况下,
[Cu(CH3)(PPh3)]、[Cu2Cl(cod)2]、[Ag(py)2]Cl、[Ag(py)4]Cl、[Ag(py)4]Cl2、[AuCl(PPh3)]、[AuCl3(PPh3)]、[Au(dppe)]Cl等;
(2)当金属元素(d1)是4周期第VIII族金属元素的情况下,
[FeCl2(bpy)2]、[FeCl2(bpy)2]Cl、[FeCl(H)CO(PPh3)3]、[FeCl(H)(dppe)2]、[FeCl3(NO)(PPh3)2]、[FeCl2(PPh3)3]、[FeCl2(PPh3)4]、[Fe(CN)2(bpy)2]、[Fe(CO)2(PPh3)3]、[Fe(H)2(N2)(PPh3)3]、[Co2Cl2(cod)2]、[CoCl(CO)(PPh3)2]、[CoCl(PPh3)3]、[CoCl(O2)(PPh3)3]、[CoCl3(py)3]、[Co(cod)2]Cl、[Co(H)(CO)(PPh3)3]、[Ni(acac)Cl(PPh3)]、[NiBr(CH3){P(C2H5)3}2]、[NiBr(NH3)3]、[Ni(CH3)Cl(cod)]、[Ni(C2H5)(cod)]Cl、[Ni(CH3)(PPh3)]、[Ni2Cl2(acac)2]、[NiCl2(bpy)]、[NiCl2(cod)]、[Ni2Cl2(dppm)]、[NiCl2(en)]、[NiCl2(NH3)(PPh3)]、[NiCl2(PPh3)]、[Ni2Cl4(PPh3)2]、[Ni(PPh3)4]、[Ni(py)4]Cl2、[Ni(SO3)(H2O)3]、[Ni(SO3)(NH3)3]等;
(3)当金属元素(d1)是5周期第VIII族金属元素的情况下,
[Rh2Cl2(cod)2]、[RhCl(CO)(PPh3)2]、[RhCl(PPh3)3]、[RhCl(O2)(PPh3)3]、[RhCl3(py)3]、[Rh(cod)2]Cl、[Rh(H)(CO)(PPh3)3]、[RuCl2(bpy)2]、[RuCl2(bpy)2]Cl、[RuCl(H)(CO)(PPh3)3]、[RuCl(H)(dppe)2]、[RuCl3(NO)(PPh3)2]、[RuCl2(PPh3)3]、[RuCl2(PPh3)4]、[Ru(CN)2(bpy)2]、[Ru(CO)2(PPh3)3]、[Ru(H)2(N)2(PPh3)3]、[Pd(acac)Cl(PPh3)]、[PdBr(CH3){P(C2H5)3}2]、[PdBr(NH3)3]、[Pd(CH3)Cl(cod)]、[Pd(C2H5)(cod)]Cl、[Pd(CH3)(PPh3)]、[Pd2Cl2(acac)2]、[PdCl2(bpy)]、[PdCl2(cod)]、[Pd2Cl2(dppm)]、[PdCl2(en)]、[PdCl2(NH3)(PPh3)]、[PdCl2(PPh3)]、[Pd2Cl4(PPh3)2]、[Pd(PPh3)4]、[Pd(py)4]Cl2、[Pd(SO3)(H2O)3]、[Pd(SO3)(NH3)3]等;
(4)当金属元素(d1)是6周期的VIII族金属元素的情况下,
[OsCl2(bpy)2]、[OsCl2(bpy)2]Cl、[OsCl(H)(CO)(PPh3)3]、[OsCl(H)(dppe)2]、[OsCl3(NO)(PPh3)2]、[OsCl2(PPh3)3]、[OsCl2(PPh3)4]、[Os(CN)2(bpy)2]、[Os(CO)2(PPh3)3]、[Os(H)2(N2)(PPh3)3]、[Ir2Cl2(cod)2]、[IrCl(CO)(PPh3)2]、[IrCl(PPh3)3]、[IrCl(O2)(PPh3)3]、[IrCl3(py)3]、[Ir(cod)2]Cl、[Ir(H)(CO)(PPh3)3]、[Pt(acac)Cl(PPh3)]、[PtBr(CH3){P(C2H5)3}2]、[PtBr(NH3)3]、[Pt(CH3)Cl(cod)]、[Pt(C2H5)(cod)]Cl、[Pt(CH3)(PPh3)]、[Pt2Cl2(acac)2]、[PtCl2(bpy)]、[PtCl2(cod)]、[Pt2Cl2(dppm)]、[PtCl2(en)]、[PtCl2(NH3)(PPh3)]、[PtCl2(PPh3)]、[Pt2Cl4(PPh3)2]、[Pt(PPh3)4]、[Pt(py)4]Cl2、[Pt(SO3)(H2O)3]、[Pt(SO3)(NH3)3]等;但并不拘于这些,上述范围内的化合物都是适用的。
优选的是[RuCl2(PPh3)3]、[RuCl2(PPh3)4]、[Pd2Cl2(dppm)]、[RhCl(CO)(PPh3)2]、[RhCl(PPh3)3]等、5周期的第VIII族金属元素(钌、铑、钯)和选自氯、溴、碘等的原子的阴离子、叔膦化合物等配位体的络合物。
而从可聚合性、操作性的观点来看,络合物(d)优选是溶解于水或水溶性有机溶剂的络合物。作为水溶性的有机溶剂,可以举出与上述合成络合物(d)时使用相同的溶剂。
基于乙烯类单体(a)和交联剂(b)的合计重量或者乙烯类单体(a)、乙烯类单体(a3)和交联剂(b)的合计重量,优选络合物(d)的重量为0.005ppm~2重量%,金属元素(d1)的量为0.001ppm~1重量%。更优选络合物(d)的量为0.01ppm~1重量%,金属元素(d1)的量为0.005ppm~0.5重量%,特别优选络合物(d)的量为0.02ppm~0.6重量%,金属元素(d1)的量为0.01ppm~0.3重量%。
当络合物(d)的量在0.005ppm~2重量%、(d1)的量在0.001ppm~1重量%时,在发挥作为吸收性制品的性能的同时,该乙烯类单体的聚合速度、聚合率都充足,生产率也好。
在络合物(d)对水性聚合液的溶解度较低的情况下,能够同时使用水溶性有机溶剂和表面活性剂,将上述乙烯类单体(a)溶解或者分散在水性聚合液中进行聚合。
在本发明中,优选水溶性和/或由水解成为水溶性的一种以上的乙烯类单体在水存在下进行聚合。基于聚合液的合计重量,聚合浓度,即聚合液中的全部乙烯类单体[乙烯类单体(a)和(b)的合计重量或者乙烯类单体(a)、乙烯类单体(a3)和(b)的合计重量]的浓度,优选为10~45重量%,更优选为12~40重量%,特别优选为15~35重量%。当全部乙烯类单体的浓度在10重量%以上时,对聚合后的使用时有足够的浓度是很有效的。另外,当浓度在45重量%以下时,在使用络合物(d)的情况下得到的聚合物,其分子量不会太低,而且不发生自交联等副反应,主链的分子量分布比较窄,得到的聚合物能够在上述的保水量和负荷下表现出吸收量等特性。水量优选为总重量的90~55重量%。当水的重量在90重量%以下时,对聚合后的使用有足够的浓度是很有效的。当在55重量%以上时,得到的聚合物的主链的分子量不会太低,而且不发生自交联等副反应,分子量的分布较窄,就能够表现出本发明的各种特性。
在本发明的乙烯类单体(a)和交联剂(b)聚合时,聚合温度、时间等其他聚合条件都没有特别的限制,只要能够表现出本发明的各种特性,就没有特别的限制,可以在公知的条件下进行,比如聚合开始的温度就可以根据所使用的聚合引发剂的种类加以改变,通常为-5~90℃,优选为2~70℃。另外,是否添加链转移剂(比如异丙醇、硫醇类链转移剂、次亚磷酸钠等)也没有关系。
可以在接枝基材存在下进行聚合。作为此接枝基材,可以举出淀粉和纤维素等天然糖类,或者其改性体、聚氧亚烷基、聚乙烯醇、聚(甲基)丙烯酸酯、聚酯等水溶性或水分散性合成树脂。
将所得到的交联聚合物,根据需要在含水凝胶的状态下,与上述交联剂(iii)和形成离子交联的多价金属化合物(氯化钙、硫酸镁、硫酸铝等)等进行混炼,并且进行交联。由此进行的比较均匀的交联,能够制造高凝胶强度、水溶性成分少的交联聚合物。
如此得到的交联聚合物的含水凝胶状的聚合物,在干燥后进行粉碎,再根据需要在进行了颗粒度调整所得到的交联聚合物的表面附近,用交联剂(第二交联剂)进行了表面交联得到交联共聚物(A),由此就能够进一步提高本发明吸收性制品的优异的性能。
干燥的方法,通常可以使用80~230℃温度的热风进行干燥的方法,还可以使用加热至100~230℃的转鼓式干燥器的薄膜干燥法、(加热)减压干燥法、冷冻干燥法、红外线干燥法等。
对粉碎的方法没有特别的限定,可以使用锤式粉碎机、冲击式粉碎机、辊式粉碎机、喷气气流式粉碎机等常用的装置。得到的粉碎物,根据需要进行过筛以调整颗粒度。粉碎后的交联聚合物的形状没有特别的限定,可以举出比如不定形的破碎状、鳞片状、珠状、米粒状和切片状等。在纸尿布等用途中,从与纤维状物的纠缠良好,不用担心从纤维状物上脱落的角度看,优选使用不定形破碎状的形状。
得到的交联聚合物的重均颗粒直径,优选为100~800μm,更优选为200~500μm,可以使用的粉碎物,其中100~850μm的范围内的颗粒占95重量%以上。优选使用细微颗粒含量少的颗粒,100μm以下颗粒的含量优选在3%以下,更优选150μm以下的颗粒含量在3%以下。重均颗粒直径是将吸水性树脂的各个颗粒度的分布在纸上作图,以横轴表示颗粒直径,以纵轴表示以重量为基准的含量对数概率,求出占全部重量50%时的颗粒度就是重均颗粒直径。
作为此交联聚合物表面交联的方法,可使用目前公知的方法,比如可以举出的方法是将第二交联剂(b2)、水、有机溶剂的混合溶液与此交联聚合物混合,然后通过加热进行反应。
作为第二交联剂(b2)可以与上述第一交联剂相同,也可以与之不同,优选是具有(iii)的羧基等酸基和/或至少两个能与其碱反应的官能基的交联剂。从在比较低的温度下可进行表面交联的观点来看,特别优选的是缩水甘油醚化合物、聚酰胺类树脂以及乙撑亚胺化合物。
基于乙烯类单体(a)的重量或者乙烯类单体(a)和乙烯类单体(a3)的合计重量,第二交联剂(b2)的用量优选为0.001~7.0重量%,更优选为0.002~5.0重量%,特别优选为0.003~4.0重量%。在第二交联剂(b2)的用量在0.001重量%以上的情况下,表面交联度充分,有提高在负荷下吸收量的效果。而第二交联剂(b2)的用量在7.0重量%以下的情况下,表面的交联度不会过度,保水量也不会降低。
基于交联聚合物的重量,表面交联时水的用量优选为1~10%,更优选为2~7%,在水的用量为1%以上的情况下,第二交联剂(b2)能够充分浸透交联聚合物的颗粒内部,在负荷下的吸收量,特别是在高负荷下(比如60kg/cm2)的吸收量有良好的提高效果。另外,当水的用量在10%以下的情况下,第二交联剂(b2)向交联聚合物内部的浸透不会过度,认为在负荷下能够提高吸收量,不会发生所谓大幅度降低保水量的问题。
在本发明中,作为与水一起使用的有机溶剂的种类,可以使用目前公知的亲水溶剂,可以考虑到第二交联剂(b2)在交联聚合物内部浸透度的适合性以及第二交联剂(b2)的反应性等进行适当的选择。优选是甲醇、二乙二醇等溶解于水的亲水有机溶剂。这样的溶剂可以单独使用,也可以两种以上合并使用。
溶剂的用量可根据溶剂的种类进行各种各样的变化,但基于交联聚合物的重量,优选为1~10%。溶剂和水的比例可以进行任意的变化,优选为重量基准的20~80%,更优选为30~70%。
用目前公知的方法将第二交联剂(b2)与水和溶剂的混合溶液添加到交联聚合物中进行混合,然后进行加热反应。反应的温度优选在80~200℃,更优选在100~160℃。反应时间可随着反应的温度而变化,优选是3~60分钟,更优选是5~40分钟。
这样经过表面交联得到的颗粒状交联聚合物(A),可以再用相同的第二交联剂(b2)或者用与在(A)中使用的不同的第二交联剂(b2)追加进行表面交联。
这样经过表面交联得到的颗粒状交联聚合物(A),根据需要由筛子进行颗粒度调整。得到的(A)的重均颗粒直径几乎没有变化,优选是100~800μm,更优选是200~500μm,可以使用的粉碎的颗粒中,100~850μm范围的颗粒要占95重量%以上。优选微细颗粒的含量要少,100μm以下的颗粒的含量优选在3%以下,更优选是150μm以下的颗粒含量在3%以下。
这样的表面交联型交联聚合物不仅在常压下的负荷下具有优异的吸收性能,而且凝胶的强度也大。
本发明的交联聚合物(A),是在选自偶氮类引发剂、过氧化物引发剂、氧化还原类引发剂以及有机卤化物引发剂中至少一种引发剂(c)和水存在下,使乙烯类单体(a)以及需要時可加入的乙烯类单体(a3)和第一交联剂(b1)进行聚合,得到的交联聚合物(A2)更优选用第二交联剂(b2)进行表面交联。
这样得到的本发明交联聚合物可满足以下①~③的条件。
①(X)≥25g/g
②(Y)≥15g/g
③(Y)≥-0.54(X)+41[式中(X)表示1小时吸收后对生理食盐水的保水量;(Y)表示在60g/cm2的负荷下、吸收1小时后对生理食盐水的吸收量]。
条件①涉及到交联聚合物的保水量,条件②涉及到在高负荷下的吸收量,如果不满足这些条件,保水量就太小,或者说,由于在负荷下吸收量小,作为吸收性制品性能就低下,特别在适用于薄型吸收性制品的情况下,会发生漏液的问题。条件③表示交联聚合物的保水量和在高负荷下吸收量之间的平衡,如果不满足条件③,就不能得到吸收性能优异的吸收性制品。
在满足上述条件的情况下,作为吸收性制品发现具有优异的性能。而如此得到的本发明的交联聚合物,代替上述条件③的可具备如下的条件③’。
③’(Y)≥-0.54(X)+42
而且,通过上述制法,就本发明的交联聚合物来说,代替上述条件①~③可以更优选具有如下①’~③”的条件。
①’(X)≥33g/g
②’(Y)≥25g/g
③”(Y)≥-0.54(X)+42
另外,吸收了生理食盐水膨胀40倍的该交联聚合物(A)的凝胶的凝胶弹性值,优选在3,000N/m2以上,更优选在4,000N/m2以上,特别优选在5,000~200,000N/m2,最优选为6,000~180,000N/m2。
当凝胶弹性值在3,000N/m2以上时,在吸水凝胶上施加剪断力时,凝胶难以变形和破坏,在长期使用应用交联聚合体的吸收性制品时,反复吸收的性能不会降低,不会降低干燥的感觉以及发生漏液。
本发明的交联聚合物(A),在应用于吸收性结构和吸收性制品的情况下,从操作性、风格和手感、耐湿性等的观点来看,含水率优选为2~10重量%,更优选为3~8重量%,发尘度优选为0~50cpm,更优选为0~30pcm,平均颗粒直径优选为200~500μm,在40℃和80%的相对湿度下,静置3小时后的吸湿结块率优选为0~50%,更优选为0~20%。
含水率可以通过将本发明的交联聚合物(A)在125℃下干燥1小时处理后的重量减少率来测定。
发尘度使用1L的吸引瓶和吸入口和数字式发尘计(柴田科学社制造)进行测定。吸引瓶的吸入口和数字式发尘计(柴田科学社制造)的吸入口的内径为7mm,用长度为10cm的玻璃管连接,由吸引瓶上口使用转子将20g交联聚合物粉末放入吸引瓶。用数字式发尘计测定在1分钟内由落下的交联聚合物粉末发生的发尘的个数,此值就作为发尘度(单位是cpm)。
在本发明中,可根据需要在本发明的任意阶段(聚合前、聚合中或聚合后)添加表面活性剂、防腐剂(水杨酸、山梨酸、脱氢乙酸、甲基萘醌等保存剂、氯胺B、硝基糠腙等杀菌剂)、防霉剂(对氧安息香酸丁酯等)、抗菌剂(烷基二甲基苄基氯化铵盐、葡糖酸双氯苯双胍己烷(Chlorhexidine Gluconate)等)、抗氧剂、紫外线吸收剂、着色剂(氧化钛、氧化铁等无机颜料、偶氮湖系、苯并醚唑酮系、花青系等有机颜料、苯胺黑系、苯胺系等染料)、芳香剂(麝香、松香油、萜烯油等天然香料、薄荷醇、柠檬醛、p-甲基苯乙酮、florale等合成香料)、消臭剂(沸石、硅砂、类黄酮、环糊精等)、无机粉末、有机纤维状物等。其用量因用途而异,但基于交联聚合物(A)的重量,优选为0~20重量%,更优选为0~18重量%。
作为表面活性剂,可以举出阴离子性、非离子性、阳离子性和两性表面活性剂,比如在USP-4331447中所述的的品种,可以使用其中的一种或者两种以上同时使用。
作为阴离子性表面活性剂,可以举出碳原子数为8~24的烃类醚的羧酸或其盐、[聚氧乙烯(聚合度=1~100)月桂醚乙酸钠、聚氧乙烯(聚合度=l~100)月桂基磺酸二钠]、碳原子数为8~24的烃类硫酸酯的盐、[月桂基硫酸钠、聚氧乙烯(聚合度=1~100)月桂基硫酸钠、聚氧乙烯(聚合度=1~100)月桂基硫酸三乙胺、聚氧乙烯(聚合度=1~100)椰子油脂肪酸单乙醇酰胺硫酸钠]、碳原子数为8~24的烃类磺酸盐[十二烷基苯磺酸钠等]以及碳原子数为8~24的烃类磷酸酯的盐[月桂基磷酸钠、聚氧乙烯(聚合度=1~100)月桂基醚磷酸钠等]、脂肪酸盐[月桂酸钠、月桂酸三乙醇胺盐等]、乙酰化氨基酸盐[椰子油脂肪酸甲基牛磺酸钠、椰子油脂肪酸肌氨酸钠、椰子油脂肪酸肌氨酸三乙醇胺盐、N-椰子油脂肪酸乙酰基-L-谷氨酸三乙醇胺盐、N-椰子油脂肪酸-L-谷氨酸钠、月桂酰-β-丙氨酸钠等]以及其他[磺基琥珀酸聚氧乙烯(聚合度=1~100)月桂酰乙醇酰胺二钠等]等。
作为非离子性表面活性剂,具体可以举出比如脂肪醇(碳原子数为8~24)氧亚烷基(碳原子数为2~8)的加合物(聚合度=1~100)[月桂醇聚氧乙烯(聚合度=20)加合物、油醇聚氧乙烯(聚合度=10)加合物、鲸蜡醇聚氧乙烯(聚合度=35)加合物]、聚氧亚烷基(碳原子数为2~8,聚合度=1~100)高级脂肪酸(碳原子数为8~24)酯[单硬脂酸聚氧亚烷基(聚合度=20)酯、二硬脂酸聚氧亚烷基(聚合度=30)酯]、多元醇(2~10元或以上)脂肪酸(碳原子数为8~24)酯[单硬脂酸甘油酯、单硬脂酸乙二醇酯、(单/二)月桂酸缩水山梨糖醇酯、(单/二)棕榈酸缩水山梨糖醇酯、(单/二)硬脂酸缩水山梨糖醇酯、(单/二)油酸缩水山梨糖醇酯、(单/二)椰油酸缩水山梨糖醇酯等]、聚氧亚烷基(碳原子数为2~8,聚合度=1~100)多元醇(2~10元或以上)高级脂肪酸酯[聚氧乙烯(聚合度=10)(单/二)月桂酸缩水山梨糖醇酯、聚氧乙烯(聚合度=20)(单/二)棕榈酸缩水山梨糖醇酯、聚氧乙烯(聚合度=15)(单/二)硬脂酸缩水山梨糖醇酯、聚氧乙烯(聚合度=10)(单/二)缩水山梨糖醇酯、聚氧乙烯(聚合度=25)(单/二)月桂酸酯、聚氧乙烯(聚合度=50)(单/二)硬脂酸酯、聚氧乙烯(聚合度=18)(单/二)油酸酯、缩水山梨糖醇、聚氧乙烯(聚合度=50)二油酸甲基葡糖苷等]、脂肪酸烷醇酰胺[1∶1型椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、1∶1型月桂酸二乙醇酰胺等]、聚氧亚烷基(碳原子数为2~8,聚合度=100)烷基(碳原子数为1~22)苯基醚(聚氧乙烯(聚合度=20)壬基酚醚等)、聚氧亚烷基(碳原子数为2~8,聚合度=1~100)烷基(碳原子数为8~24)氨基醚或者烷基(碳原子数为8~24)二烷基(碳原子数为1~6)胺氧化物[月桂基二甲基胺氧化物]、聚二甲基环己烷聚氧乙烯加合物、聚氧乙烯·聚氧丙烯嵌段聚合物(重均分子量=150~10,000)等。
作为阳离子表面活性剂,可以举出季铵盐型[硬脂基三甲基氯化铵、二十二烷基三甲基氯化铵、二硬脂基二甲基氯化铵、羊毛脂脂肪酸氨基丙基乙基二甲基乙基硫酸铵等]、胺盐型[硬脂酸二乙基氨基乙基酰胺乳酸盐、二月桂胺盐酸盐、油基胺乳酸盐等]。
作为两性表面活性剂,可以举出甜菜碱型的两性表面活性剂[椰油酸酰胺丙基二甲基氨基乙酸甜菜碱、月桂基二甲基氨基乙酸甜菜碱、2-烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑盐甜菜碱、月桂基羟基磺基甜菜碱、月桂酰胺乙基羟乙基羧甲基甜菜碱羟丙基磷酸钠等]、氨基酸型两性表面活性剂[β-月桂基氨基丙酸钠等]等。
作为抗氧剂,可以举出二[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸]三乙二醇酯、二[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]-1,6己二醇酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯等位阻酚系抗氧剂、正丁胺、三乙胺、甲基丙烯酸二乙基氨基甲酯等胺系抗氧剂,以及其中两种以上同时使用。
作为紫外线吸收剂,可以举出2-(5-甲基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)苯并三唑、2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基)苯并三唑等苯并三唑系紫外线吸收剂、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-[(己基)氧]-苯酚等三嗪系紫外线吸收剂、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮等二苯甲酮系紫外线吸收剂、2-乙氧基-2’-乙基草酸苯基苯胺等草酸苯基苯胺系的紫外线吸收剂,以及其中两种以上同时使用。
作为无机的粉末,可以举出碳酸钙、高岭土、滑石粉、云母粉、膨润土、黏土、硅藻土、石棉粉、玻璃纤维、碳纤维、玻璃粉、玻璃珠、硅橡胶珠、煤粉、金属粉末、陶瓷粉末、二氧化硅、沸石、板岩粉等。其形态可以是任意的,平均颗粒直径优选从0.1μm至1mm。
作为颜料,可以举出比如碳黑、氧化钛、红色氧化铁、铅丹、帕拉红、深蓝等。
作为有机纤维状物,可以举出天然纤维[纤维素类的天然纤维(棉花、锯末、草等)等、草炭、羊毛、微小原纤维、细菌纤维素等]、人造纤维(人造丝、乙酸纤维等纤维素类)、合成纤维(聚酰胺、聚酯、腈纶等)、纸浆[机械纸浆(由圆木制造的碎木纸浆、火碱纸浆、硫酸盐纸浆、硝酸纸浆、氯纸浆等)、半机械纸浆、再生纸浆(比如一旦把纸浆造成纸以后,经机械破碎或粉碎物,或者旧纸经机械破碎或破碎物制造的再生纸浆)]等。
(吸收性结构物和吸收性制品)
本发明的交联聚合物,由于其保水量和在负荷下的吸收量的平衡格外地优异,适用于各种吸收性结构物(C)和吸收性制品(D),能够得到吸收性能优异的制品。
作为把交联聚合物(A)适当地用于吸收性结构物(C)中的方法,比如是由交联聚合物(A)和纤维状物(B)作为基材构成制品的方法。
比如可以举出:
(1)在层状配置的由纸浆、热熔性纤维构成的纤维状层之间把交联聚合物呈颗粒状散布;
(2)将由纸浆、热熔性纤维等构成的纤维状物和交联聚合物混合;
(3)用两片以上的吸水纸或无纺布按照需要与纤维状物一起,与交联聚合物作成夹层状,如此得到吸收性结构。
作为纤维状物(B),可以举出比如各种絮状纸浆或棉状纸浆以及目前在吸收性制品中使用的纤维状物,对原料(针叶树还是阔叶树)、制造方法[化学制浆、半化学制浆还是预热法木片化学磨木制浆(CTMP)等]、漂白方法等都没有特别的限制。
另外,作为纤维状物,除了上述有机纤维状物以外,根据需要可以把不被水溶涨的合成纤维和上述絮状纸浆或棉状纸浆合并使用。作为合成纤维的例子,可以举出聚烯烃纤维(比如聚乙烯系纤维、聚丙烯系纤维)、聚酯纤维(比如PET纤维)、聚烯烃-聚酯复合纤维、聚酰胺系纤维、腈纶系纤维等。
纤维状物(B)的长度、粗细都没有特别的限制,但通常长度是1~200mm,粗度是0.1~100旦的范围是合适的。
对于形状,只要是纤维状就没有特别的限定,示例有网状、细圆筒状、截断的撕裂丝状、短纤状、长丝状等。
对吸收性结构物(C)来说,本发明的交联聚合物(A)的添加量,可以按照吸收性结构物的种类和尺寸、作为目标的吸收性能进行各种变化,相对于吸收性结构物(C)的量,交联聚合物(A)的量优选为30~95重量%,更优选为40~95重量%。
作为本发明的吸收性制品,优选是由吸收性结构物(C)、液体透过性片、透气性背片构成的吸收性制品(D),更优选是作为卫生用品的吸收性制品(D),特别优选是用下面的SDME法测定的表面干燥度值在50%以上、更优选在55%以上的纸尿布。
实施例
下面由实施例和比较例来说明本发明,但本发明并不限于此。在本发明中,保水量、加压下的吸收量、凝胶弹性率和吸湿的阻断率是由下面的方法测定的。下面如无特别的限定,%都表示重量%。
<保水量>
在用250目的尼龙网制造的“袋泡茶”包(纵20cm,横10cm)中装入1.00g交联聚合物,放入1,000cc生理食盐水(食盐浓度0.9%)中,在没有搅拌下浸泡1小时,然后悬挂15分钟沥净水分,连该包一起放进离心分离机中,在150G下脱水90秒钟除去剩余的水。测定离心分离后增加的重量就是保水量。而且,使用的生理食盐水的温度和测量温度都是25℃。
<在负荷下的吸收量>
将250目的尼龙网紧贴在底面的圆筒形塑料管(内径30mm,高60mm)内,加入0.10g交联聚合物并均匀化,此树脂上放上外径30mm的砝码,施加上60g/cm2的负荷。
在玻璃皿(直径12cm)中放入60mL生理食盐水,从下面浸泡装有交联聚合物的塑料管的尼龙网一侧,并且放置。1小时后测定交联聚合物吸收生理食盐水所增加的重量,将其10倍的数值作为在60g/cm2条件下负荷的吸收量。而使用的生理食盐水的温度和测定温度都是25℃。
<凝胶弹性值>
使1.00g交联聚合物吸收40mL生理食盐水得到40倍的溶涨凝胶。在100mL的烧杯中加入40mL生理食盐水。放入3cm的搅拌件,置于磁性搅拌器上,搅拌件在烧杯中心旋转。在以600±10rpm旋转,确认液体形成稳定的涡流后,一次性加入1.00g交联聚合物粉末,中途停止旋转,保持原样放置3小时,得到溶涨的凝胶。
将0.200g溶涨凝胶放在流变测量器(山电社制造,クリ一プメ一タ-RE-33005)的支持台的中间,并将其压平。然后,在溶涨凝胶的上面施加30g的应力(P=30×98/S),求出用圆筒压缩时的变形率(H=压缩时的高度/初期高度)。测定此时凝胶的断面积[S=试样体积/(初期高度-压缩时高度)],用下面的公式求出凝胶弹性值。
凝胶弹性值(N/m2)=P/H
使用的生理食盐水的温度、制造溶涨凝胶时的温度以及测量温度都是25℃。
<吸湿结块率>
将10g交联聚合物粉末均匀地放入直径5cm的氧化铝制造的皿中,在40℃和80%的相对湿度下的恒温槽中静置3小时。测量静置3小时后的交联聚合物的重量,然后用12目的金属丝网轻轻过筛,测量由于吸湿而结块致使不能通过12目的交联聚合物粉末状物的重量,用下式求出吸湿结块率。
吸湿结块率=(静置3小时后在12目网上残留的交联聚合物的重量/静置3小时后交联聚合物的总重量)×100
实施例1
在容量1L的玻璃制反应器中加入77g丙烯酸钠、22.85g丙烯酸、0.15gN,N’-亚甲基二丙烯酰胺以及293g去离子水、0.001g二氯三(三苯基膦)钌,边搅拌混合,边使内容物的温度保持在3℃。
将氮气通过内容物,使溶解的氧含量低于1ppm,然后添加·混合0.3g的1%过氧化氢水溶液、0.8g的0.2%抗坏血酸水溶液和0.8g的2%2,2’-偶氮二(2-咪基丙烷)二盐酸盐水溶液,开始聚合,1.5小时后达到69℃,保持此温度,在开始后总计5小时的聚合后得到含水凝胶状的聚合物络合物(A-1)。
将得到的(A-1)的含水凝胶在密闭式混合机中切断后,在135℃下和空气速度2.0m/秒钟条件下的通气性带式干燥机上干燥。
将得到的干燥物粉碎,调整到30~60目的颗粒度,将100g此粉末在高速搅拌下加入2g乙二醇二缩水甘油醚的10%水/甲醇混合溶液(水/甲醇=70/30)并进行混合,在140℃下加热30分钟进行交联,得到交联聚合物(1)。
此交联聚合物(1)的颗粒度分布和评价结果如在表1中所示。交联聚合物的含水率是4%,发尘度是10cpm。
实施例2
在容量1L的玻璃制反应器中加入81.7g丙烯酸、0.15gN,N’-亚甲基二丙烯酰胺以及241g去离子水、0.001g二氯三(三苯基膦)钌,边搅拌混合,边使内容物的温度保持在3℃。
将氮气通过内容物,使溶解的氧含量低于1ppm,然后添加·混合0.3g的1%过氧化氢水溶液、0.8g的0.2%抗坏血酸水溶液和0.8g的2%2,2’-偶氮二(2-咪基丙烷)二盐酸盐水溶液,开始聚合,1.5小时后达到74℃,保持此温度,在开始后总计5小时的聚合后得到含水凝胶状的聚合物。
将此含水凝胶状聚合物在密闭式混合机中切断后,添加109.1g的30%氢氧化钠水溶液,经混炼得到羧酸被中和了72%的含水凝胶(A-2)。
将此含水凝胶(A-2)在140℃下和空气速度2.0m/秒钟条件下的通气性带式干燥机上干燥。
将得到的干燥物粉碎,调整到30~60目的颗粒度,将100g此粉末在高速搅拌下加入2g乙二醇二缩水甘油醚的10%水/甲醇混合溶液(水/甲醇=70/30)并进行混合,在140℃下加热30分钟进行交联,得到交联聚合物(2)。
此交联聚合物(2)的颗粒度分布和评价结果如在表1中所示。交联聚合物(2)的含水率是5%,发尘度是11cpm。
实施例3
在容量1L的玻璃制反应器中加入77g丙烯酸钠、22.6g丙烯酸、0.4g季戊四醇三烯丙基醚以及293g去离子水、0.001g二氯三(三苯基膦)钌,边搅拌混合,边使内容物的温度保持在3℃。
将氮气通过内容物,使溶解的氧含量低于1ppm,然后添加·混合0.3g的1%过氧化氢水溶液、0.8g的0.2%抗坏血酸水溶液和0.8g的2%2,2’-偶氮二(2-咪基丙烷)二盐酸盐水溶液,开始聚合,1.5小时后达到69℃,保持此温度,在开始后总计5小时的聚合后得到含水凝胶状的聚合物络合物(A-3)。
将得到的(A-3)的含水凝胶在密闭式混合机中切断后,在135℃下和空气速度2.0m/秒钟条件下的通气性带式干燥机上干燥。
将得到的干燥物粉碎,调整到30~60目的颗粒度,将100g此粉末在高速搅拌下加入2g乙二醇二缩水甘油醚的10%水/甲醇混合溶液(水/甲醇=70/30)并进行混合,在140℃下加热30分钟进行交联,得到交联聚合物(3)。
此交联聚合物(3)的颗粒度分布和评价结果如在表1中所示。交联聚合物(3)的含水率是4%,发尘度是15cpm。
实施例4
在容量1L的玻璃制反应器中加入81.7g丙烯酸、0.4g季戊四醇三烯丙基醚以及241g去离子水、0.001g二氯三(三苯基膦)钌,边搅拌混合,边使内容物的温度保持在3℃。
将氮气通过内容物,使溶解的氧含量低于1ppm,然后添加·混合0.3g的1%过氧化氢水溶液、0.8g的0.2%抗坏血酸水溶液和0.8g的2%2,2’-偶氮二(2-咪基丙烷)二盐酸盐水溶液,开始聚合,1.5小时后达到74℃,保持此温度,在开始后总计5小时的聚合后得到含水凝胶状的聚合物。
将此含水凝胶状聚合物在密闭式混合机中切断后,添加109.1g的30%氢氧化钠水溶液,经混炼得到羧酸被中和了72%的含水凝胶(A-4)。
将此含水凝胶(A-4)在140℃下和空气速度2.0m/秒钟条件下的通气性带式干燥机上干燥。
将得到的干燥物粉碎,调整到30~60目的颗粒度,将100g此粉末在高速搅拌下加入2g乙二醇二缩水甘油醚的10%水/甲醇混合溶液(水/甲醇=70/30)并进行混合,在140℃下加热30分钟进行交联,得到交联聚合物(4)。
此交联聚合物(4)的颗粒度分布和评价结果如在表1中所示。交联聚合物(4)的含水率是6%,发尘度是20cpm。
实施例5
在实施例1中,除了使用0.17g乙二醇二缩水甘油醚代替0.15g的N,N’-亚甲基二丙烯酰胺以外,其余与实施例1相同,得到表面交联型的交联聚合物(5)。
此交联聚合物(5)的颗粒度分布和评价结果如在表1中所示。交联聚合物(5)的含水率是8%,发尘度是9cpm。
实施例6
在实施例2中,除了用0.3g的1%过硫酸钾水溶液代替0.3g的1%过氧化氢水溶液以外,其余与实施例2相同,得到表面交联型的交联聚合物(6)。
此交联聚合物(6)的颗粒度分布和评价结果如在表2中所示。交联聚合物(6)的含水率是6%,发尘度是18cpm。
实施例7
在实施例4中,除了用0.5g季戊四醇三烯丙基醚代替0.4g季戊四醇三烯丙基醚、用375g去离子水代替241g去离子水、用1.0g的2,2’-偶氮二(2-咪基丙烷)二盐酸盐的2%水溶液代替0.8g2,2’-偶氮二(2-咪基丙烷)二盐酸盐的2%水溶液,以及不使用二氯三(三苯基膦)钌以外,其余与实施例4相同,得到表面交联型的交联聚合物(7)。
此交联聚合物(7)的颗粒度分布和评价结果如在表2中所示。交联聚合物(7)的含水率是8%,发尘度是18cpm。
实施例8
在装有搅拌器、环流冷却器、温度计和氮气导入管的500mL四口圆底烧瓶中加入121.2g环己烷,添加0.9g单硬脂酸缩水山梨糖醇酯并溶解后,通入氮气吹出溶解的氧气。另外,在300mL的锥形瓶中在45g丙烯酸和6.4g水的混合液中,在冰冷下加入70.0g氢氧化钠25%的水溶液,中和70%的羧基。然后加入0.033g作为交联剂的N,N’-亚甲基二丙烯酰胺、0.0546g作为水溶性链转移剂的次亚磷酸钠和0.0313g作为聚合引发剂的2,2’-偶氮二(2-咪基丙烷)二盐酸盐并使之溶解。在上述四口圆底烧瓶的内容物中添加此300mL锥形瓶的内容物,进行搅拌分散,边氮气鼓泡,边在油浴中升高烧瓶的内温,保持内温在60℃,边搅拌边进行2小时聚合。2小时后的内容物是,用水溶涨的交联聚合物分散在环己烷中成为浆状。然后,升高油浴的温度,通过与烧瓶内的环己烷共沸,将溶涨的交联聚合物的水分脱水到20%。脱水后停止搅拌,溶涨的聚合物颗粒沉降到圆底烧瓶的底部,通过倾析可使环己烷相容易分离。将分离的溶涨聚合物移到减压干燥机中,在80~90℃下干燥除去附着的环己烷和水,得到粗糙的颗粒状交联聚合物。将30g此物质进行高速搅拌,同时加入0.6g乙二醇二缩水甘油醚的10%水/甲醇混合溶液(水/甲醇=70/30)并混合,在140℃下加热30分钟进行交联,得到表面交联型的交联聚合物(8)。
此交联聚合物(8)的颗粒度分布和评价结果如在表2中所示。交联聚合物(8)的含水率是5%,发尘度是18cpm。
比较例1
在1L玻璃制反应器中加入77g丙烯酸钠、22.7g丙烯酸、0.3gN,N’-亚甲基二丙烯酰胺以及295g去离子水,搅拌混合,保持内容物的温度为3℃。
在内容物中通入氮气使溶解的氧含量低于0.3ppm后,添加·混合1g过氧化氢的1%水溶液、1.2g抗坏血酸的0.2%水溶液和2.8g2,2’-偶氮二(2-咪基丙烷)二盐酸盐的2%水溶液,并开始聚合,1.5小时后达到70℃,保持该温度,在开始后聚合总共约5小时,得到含水凝胶状的聚合物络合物(A-1)。
将得到的(A-1)含水凝胶在密闭式混合器中切断,然后在135℃和空气速度2.0m/秒钟的通气性带式干燥机上进行干燥。
将得到的干燥物粉碎,调整颗粒度到30~60目,将100g此粉末在搅拌下加入1g乙二醇二缩水甘油醚的10%水/甲醇混合溶液(水/甲醇=70/30)并进行混合,在140℃下加热30分钟进行交联,得到比较交联聚合物(1’)。
此比较交联聚合物(1’)的颗粒度分布以及评价结果如在表2中所示。
比较例2
在1L玻璃制反应器中加入81.7g丙烯酸、0.2gN,N’-亚甲基二丙烯酰胺以及241g去离子水,搅拌混合,保持内容物的温度为3℃。
在内容物中通入氮气使溶解的氧含量低于0.3ppm后,添加·混合1g过氧化氢的1%水溶液、1.2g抗坏血酸的0.2%水溶液和0.8g2,2’-偶氮二(2-咪基丙烷)二盐酸盐的2%水溶液,并开始聚合,1.5小时后变为75℃,保持该温度,在开始后聚合总共约5小时,得到含水凝胶状的聚合物。
将此含水凝胶在密闭式混合器中切断,添加109g氢氧化钠的30%水溶液进行混炼,使71mol%的羧基被中和,得到含水凝胶(A-2)。
将(A-2)在140℃和空气速度2.0m/秒钟的通气性带式干燥机上进行干燥。
将得到的干燥物粉碎,调整颗粒度到30~60目,将100g此粉末在搅拌下加入1g乙二醇二缩水甘油醚的10%水/甲醇混合溶液(水/甲醇=70/30)并进行混合,在140℃下加热30分钟进行交联,得到比较交联聚合物(2’)。
此比较交联聚合物(2’)的颗粒度分布以及评价结果如在表2中所示。
<纸尿布的评价>
使用本发明的交联聚合物(1)~(6)以及比较交联聚合物(1’)、(2’)制造吸收性结构物,对用下述的方法制造的纸尿布,按照如下的方法测定其负荷下的吸收量、负荷下的吸收速度、负荷下的扩散面积、表面干燥感、SDME表面干燥度数值。在下面如无特定的限制,%都是重量%。
<负荷下的吸收量>
把在中心具备圆筒(内径3cm、长度20cm)的与上述纸尿布(140mm×360mm)面积相同大小的有机玻璃板(重量0.5kg)放在纸尿布上,在有机玻璃板上均匀地加上20kg的负荷(合计重量20.5kg)。在圆筒中注入80mL人工尿液。5分钟后再次注入80mL人工尿液。同样在5分钟后第三次注入80mL人工尿液,其后再放置5分钟。取下负荷和有机玻璃板,并同时取走纸尿布没有吸收的人工尿液,然后测定湿试样的重量(Wg)。W就是在负荷下的吸收量。
<负荷下的吸收速度>
把在中心具备圆筒(内径3cm、长度20cm)的与上述纸尿布(140mm×360mm)面积相同大小的有机玻璃板(重量0.5kg)放在纸尿布上,在有机玻璃板上均匀地加上20kg的负荷(合计的重量20.5kg)。在圆筒中注入80mL人工尿液(用蓝墨水着色)。10分钟后再次注入80mL人工尿液。同样在10分钟后第三次注入80mL人工尿液。测定这三次的吸收时间,作为负荷下的吸收速度。
<负荷下的扩散面积>
在测定第三次吸收速度后,人工尿液在吸收平面方向上扩展的面积就是负荷下的扩散面积。
<表面干燥感>
测定扩散面积后,由10个人组成的评价小组用手指接触判定模型纸尿布的表面干燥感,按下面的三种情况进行评价。求出10个人的平均值作为表面干燥度。
○:干燥感良好
△:稍微有湿润感,但能够满足使用的干燥感水平
×:缺乏干燥感,处于湿润状态,或者没有干燥感,处于潮湿状态
<由SDME测定法得到的干燥度数值>
由SDME测定法得到的干燥度数值是使用SDME(表面干燥度测量设备)试验器(WK System公司制造)按如下的顺序测定。
将SDME试验器的检测器放在十分湿的纸尿布上,设置干燥度为0,然后把SDME试验器的检测器放在干燥的纸尿布上,设置干燥度为100,以此校正SDME试验器。
然后在测定纸尿布的中间设置一个金属环(直径70mm),注入80mL人工尿液。在注入后立即取下金属环,开始在纸尿布的中间用SDME试验器进行测定。在测定开始后,将5分钟后的数值作为SDME的干燥度值。
实施例9~16
将100份絮状纸浆和在实施例1~8中得到的100份本发明交联聚合物(1)~(6)在气流性混合装置中进行混合,进行均匀层压,使得混合物的单位面积重约为400g/cm2,以5kg/cm2的压力加压30秒钟,得到实施例9~16的吸收性结构物(B1)~(B8)。
实施例17
形成50份絮状纸浆层后,将100份在实施例2得到的交联聚合物(2)均匀地分散在上面,再在上面铺上一层50份的絮状纸浆层,形成夹层结构,以5kg/cm2的负荷加压30秒钟,得到吸收性结构物(C2)。
比较例3、4
将100份絮状纸浆和在比较例1、2中得到的比较交联聚合物(1’)、(2’)在气流性混合装置中进行混合,进行均匀层压,使得混合物的单位面积重约为400g/cm2,以5kg/cm2的负荷加压30秒钟,得到比较例3、4的比较吸收性结构物(B1’)和(B2’)。
<试验例>
将在实施例9~16以及17和在比较例3、4得到的吸收性结构物裁成14cm×36cm的长方形,在其上面和下面各配置与此吸收性结构物尺寸相同的吸水纸(单位面积重15.5g/m2),将市售的纸尿布中所使用的聚乙烯片配置在里面,将无纺布(单位面积重20.0g/m2)配置在表面,由此制成纸尿布。这些纸尿布的负荷下吸收量、负荷下吸收速度、负荷下扩散面积、表面干燥感、SDME的表面干燥度数值等评价结果如在表3中所示。
产业上的可利用性
本发明的交联聚合物显示出如下的效果。
①保水性能和负荷下的吸收性能的平衡格外优异,吸水后还显示出干爽的手感;
②在纸尿布、生理用卫生巾等卫生用品中使用本发明交联聚合物的情况下,不仅有优异的吸收性能,而且显示出在压力下被吸收液也难以析出的优异特性。
作为卫生用品,可以举出比如纸尿布(儿童用纸尿布、成人用纸尿布等)、卫生巾(生理用卫生巾)、纸毛巾、垫子(失禁者使用的垫子、手术用衬垫等)、宠物尿片(吸收宠物尿的片子)等。
而且本发明的(A)不仅有上述卫生用品的用途,在便携式厕所的尿凝胶化剂、新鲜水果的保鲜剂、肉类、鱼虾等的滴液吸收剂、保冷剂、一次性怀炉、电池用凝胶化剂、植物和土壤的保水剂、防结露剂、防水材料和密封材料、人造雪等各种用途中都是有用的。表1
表2
表3
实施例 | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
颗粒度(%) | 850μm以上850~710μm710~500μm500~300μm300~150μm不足150μm | 0.00.19.356.622.41.6 | 0.00.114.956.626.61.8 | 0.00.119.357.522.01.1 | 0.00.118.155.322.42.1 | 0.00.115.256.426.51.8 |
平均颗粒直径(μm) | 363 | 365 | 362 | 354 | 364 | |
凝胶弹性值(N/m2) | 13,000 | 14,000 | 12,000 | 13,000 | 13,000 | |
吸湿结块率(%) | 18 | 19 | 19 | 20 | 19 | |
保水量(g/g) | 36 | 36 | 35 | 35 | 36 | |
条件① | 满足 | 满足 | 满足 | 满足 | 满足 | |
60g/cm2负荷下吸收量(g/g) | 26 | 27 | 25 | 26 | 26 | |
条件② | 满足 | 满足 | 满足 | 满足 | 满足 | |
条件③ | 满足 | 满足 | 满足 | 满足 | 满足 |
实施例 | 比较例 | |||||
6 | 7 | 8 | 1 | 2 | ||
颗粒度(%) | 850μm以上850~710μm710~500μm500~300μm300~150μm不足150μm | 0.00.114.856.726.51.9 | 0.00.118.155.322.42.1 | 0.60.14.883.710.60.3 | 0.00.116.157.524.32.1 | 0.00.120.259.619.11.0 |
平均颗粒直径(μm) | 363 | 354 | 363 | 350 | 366 | |
凝胶弹性值(N/m2) | 13,000 | 11,000 | 10,000 | 10,000 | 9,000 | |
吸湿结块率(%) | 19 | 20 | 19 | 61 | 62 | |
保水量(g/g) | 35 | 35 | 36 | 35 | 35 | |
条件① | 满足 | 满足 | 满足 | 满足 | 满足 | |
60g/cm2负荷下吸收量(g/g) | 25 | 23 | 22 | 21 | 20 | |
条件② | 满足 | 满足 | 满足 | 满足 | 满足 | |
条件③ | 满足 | 满足 | 满足 | 不满足 | 不满足 |
在纸尿布中使用的吸收性结构物 | 纸尿布的性能 | ||||||
负荷下吸收量(g/片) | 负荷下吸收速度(秒) | 负荷下扩散面积(cm2) | 表面干燥感 | SDME表面干燥度(%) | |||
实施例 | 9 | B1 | 287 | 355 | 444 | ○ | 75 |
10 | B2 | 266 | 362 | 437 | ○ | 65 | |
11 | B3 | 272 | 341 | 450 | ○ | 70 | |
12 | B4 | 259 | 353 | 458 | ○ | 62 | |
13 | B5 | 263 | 341 | 440 | ○ | 68 | |
14 | B6 | 277 | 344 | 445 | ○ | 71 | |
15 | B7 | 251 | 365 | 440 | ○ | 60 | |
16 | B8 | 247 | 380 | 441 | ○ | 57 | |
17 | C2 | 303 | 321 | 427 | ○ | 80 | |
比较例 | 3 | B1’ | 225 | 397 | 382 | △ | 43 |
4 | B2’ | 218 | 411 | 390 | △ | 36 |
Claims (28)
1.一种交联聚合物(A),其特征在于:以选自水溶性乙烯类单体和/或由水解而成为水溶性单体的一种或两种以上的乙烯类单体(a)以及交联剂(b)作为其必要成分,并具备如下①~③的条件:
①(X)≥25g/g
②(Y)≥15g/g
③(Y)≥-0.54(X)+41上述程式中,(X)是对生理食盐水吸收1小时后的保水量;(Y)是在60g/cm2的负荷下、对生理食盐水吸收1小时后的吸收量。
2.如权利要求1所述的交联聚合物,其特征在于:其中所述交联聚合物(A)具备如下③’的条件,以代替上述③的条件。
③’(Y)≥-0.54(X)+42
3.如权利要求1所述的交联聚合物,其特征在于:其中吸收了生理食盐水的所述交联聚合物(A)的凝胶溶涨40倍,其凝胶弹性值在3,000N/m2或以上。
4.如权利要求1所述的交联聚合物,其特征在于:其中所述乙烯类单体(a)是具有选自羧酸(盐)基、磺酸(盐)基、硫酸(盐)基、磷酸(盐)基、羟基、胺基、氨基、季铵盐基的至少一种官能基的水溶性乙烯类单体(a1),和/或具有选自酸酐基、低级烷基酯基、nitrile基的至少一种官能基的由水解成为水溶性的乙烯类单体(a2)。
5.如权利要求1所述的交联聚合物,其特征在于:所述交联聚合物(A)是将所述乙烯类单体(a)、需要時可加其他乙烯类单体(a3),以及第一交联剂(b1),在选自偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂、氧化还原类引发剂以及有机卤化物類引发剂中的一种或两种以上的引发剂(c)和水存在下进行聚合,得到交联聚合物(A2),所述交联聚合物(A2)再和第二交联剂(b2)进行表面交联,從而得到所述交联聚合物(A)。
6.如权利要求5所述的交联聚合物,其特征在于:其中基于所述乙烯类单体(a)的重量或者所述乙烯类单体(a)和所述乙烯类单体(a3)的合计重量,所述第一交联剂(b1)的量为重量的0.001~5.0%。
7.如权利要求5所述的交联聚合物,其特征在于:其中基于所述乙烯类单体(a)的重量或者所述乙烯类单体(a)和所述乙烯类单体(a3)的合计重量,所述第二交联剂(b2)的量为重量的0.001~7.0%。
8.如权利要求1所述的交联聚合物,其特征在于:其中所述交联聚合物(A)是在所述乙烯类单体(a)以及所述交联剂(b)的合计重量、浓度在20%或以下重量的聚合液中,进行聚合而得到的。
9.如权利要求1所述的交联聚合物,其特征在于:其中所述交联聚合物(A)是在60℃或以下的聚合温度下,且在±5℃的温度控制范围内,进行聚合而得到的。
10.如权利要求1或5所述的交联聚合物,其特征在于:其中所述交联聚合物(A)是在金属元素(d1)和阴离子或者中性分子的配位体(d2)形成的络化合物(d)存在下进行聚合而得到的。
11.如权利要求10所述的交联聚合物,其特征在于:其中所述金属元素(d1)是选自長周期元素周期表的IB族和4~6周期的VIII族的金属元素。
12.如权利要求10所述的交联聚合物,其特征在于:其中基于所述乙烯类单体(a)和所述交联剂(b)的合计重量或者所述乙烯类单体(a)、所述乙烯类单体(a3)和所述交联剂(b)的合计重量,所述络化合物(d)的量为重量的0.005ppm~2%,而所述金属元素(d1)的量为重量的0.001ppm~1%。
13.如权利要求10所述的交联聚合物,其特征在于:其中所述阴离子或中性分子的配位体(d2)是选自如下(1)~(3)中的一种或两种以上:
(1)选自氢、卤素等原子的阴离子;
(2)具有一种或以上选自氮、氧、磷、硫等原子的化合物;
(3)共轭系化合物。
14.如权利要求10所述的交联聚合物,其特征在于:其中所述金属元素(d1)是选自5周期的VIII族元素,而且所述阴离子或中性分子配位体(d2)是卤素离子和/或叔膦化合物。
15.如权利要求1所述的交联聚合物,其特征在于:其中所述交联聚合物(A)的含水率是重量2~10%,发尘度是0~50cpm,平均颗粒直径是200~500μm,在40℃和80%相对湿度下静置3小时后的结块率是0~50%
16.如权利要求1所述的交联聚合物,其特征在于:其中在所述交联聚合物(A)中含有选自表面活性剂、防腐剂、防霉剂、抗菌剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、着色剂(颜料、染料)、芳香剂、消臭剂、无机粉末、有机纤维状物中的一种或两种以上的添加剂(e)。
17.权利要求5所述的交联聚合物(A)的制造方法,其特征在于:其中将选自水溶性乙烯类单体和/或由水解成为水溶性的一种或两种以上的所述乙烯类单体(a)、可选择地加入其他乙烯类单体(a3),以及所述第一交联剂(b1),在选自偶氮类引发剂、过氧化物类引发剂、氧化还原类引发剂以及有机卤化物类引发剂中的一种或两种以上的所述引发剂(c)和水存在下进行聚合而得到所述交联聚合物(A2),所述第二交联剂(b2)再和所述第二交联剂(b2)进行表面交联,從而得到所述交联聚合物(A)。
18.如权利要求17所述的交联聚合物的制造方法,其特征在于:其中在所述金属元素(d1)和所述阴离子或中性分子配位体(d2)所形成的所述络化合物(d)的存在下进行聚合。
19.如权利要求18所述的交联聚合物的制造方法,其特征在于:其中所述金属元素(d1)是选自长周期元素周期表的IB族以及4~6周期VIII族的金属元素。
20.如权利要求18所述的交联聚合物的制造方法,其特征在于:其中所述阴离子或中性分子配位体(d2)是选自如下(1)~(3)中的一种或两种以上:
(1)选自氢、卤素等原子的阴离子;
(2)具有一种或以上选自氮、氧、磷、硫等原子的化合物;
(3)共轭系化合物。
21.如权利要求18所述的交联聚合物的制造方法,其特征在于:其中所述金属元素(d1)是选自5周期的VIII族元素,而且所述阴离子或中性分子配位体(d2)是卤素离子和/或叔膦化合物。
22.如权利要求18所述的交联聚合物的制造方法,其特征在于:其中基于所述乙烯类单体(a)的重量或者所述乙烯类单体(a)和所述乙烯类单体(a3)的合计重量,所述第一交联剂(b1)的量为重量的0.001~5.0%。
23.如权利要求18所述的交联聚合物的制造方法,其特征在于:其中基于所述乙烯类单体(a)的重量或者所述乙烯类单体(a)和所述乙烯类单体(a3)的合计重量,所述第二交联剂(b2)的量为重量的0.001~7.0%。
24.如权利要求18所述的交联聚合物的制造方法,其特征在于:其中基于所述乙烯类单体(a)和交联剂(b)的合计重量或者所述乙烯类单体(a)、所述乙烯类单体(a3)和交联剂(b)的合计重量,所述引发剂(c)的量为重量的0.005~0.5%。
25.一种吸收性结构物(C),由权利要求1所述的交联聚合物(A)和纤维状物(B)为基材构成,其特征在于:该交联聚合物(A)的量占该吸收性结构物(C)重量的30~95%。
26.由权利要求25所述的吸收性结构物(C)、液体透过性片材和透气性背片构成的吸收性制品。
27.如权利要求26所述的吸收性制品,其特征在于:包括纸尿布、生理用卫生巾、垫子、纸毛巾、宠物片的卫生用品。
28.如权利要求27所述的纸尿布,其中按照SDME方法测定的表面干燥度值在50%或以上。
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