CN1939941A - 离子敏感性吸水性树脂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及离子敏感性吸水性树脂,提供能够设计成可直接冲入抽水马桶等中的吸收芯或吸收性物品的吸水性树脂。本发明涉及一种吸水性树脂,其以在主链或侧链上具有离子性离解基团的重复单元作为主成分,且在4小时的非加压条件下对生理食盐水的吸收倍率CRCs为10g/g以上,对离子交换水的溶解率为50质量%以上。
Description
技术领域
本发明涉及吸水性树脂。更具体地说,涉及一种可以用于纸尿布或卫生巾等中的吸水性树脂,该吸水性树脂的特征在于吸收体液等、并且在水中溶解。
背景技术
目前,在纸尿布、卫生巾、所谓失禁垫等卫生材料中,作为其构成材料,广泛使用用于吸收体液的吸水性树脂以及纸浆等亲水性纤维。作为上述吸水性树脂,一般使用例如聚丙烯酸部分中和物交联体、淀粉-丙烯腈接枝聚合物的水解物或交联体、淀粉-丙烯酸接枝聚合物的中和物或交联体、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物皂化物或交联体、丙烯腈共聚物的水解物或交联体、或者丙烯酰胺共聚物交联体、以及阳离子性单体的交联聚合物等作为主原料。
作为现有的对上述吸水性树脂的性能进行改进的方法,US-A-5,601,542及US-A-5,669,894提出了对体液等水性液体的高吸收倍率、良好的吸收速度、高透液性等的技术方案。但是,在迄今为止所提出的吸水性树脂中,由于是以利用交联剂等形成的牢固的交联状态制造吸水性树脂,因此在对体液等含盐类的水溶液显示出高吸收性的同时,对水(离子交换水、蒸馏水、自来水)也显示出高吸收性,当流入抽水马桶等中时,存在排水管堵塞等的问题。因此,实际的废弃处理方法只有焚烧和掩埋等方法,废弃处理上需要极大的劳动力。
另外,根据已知的技术,提出了根据离子浓度的不同而带来溶解性的变化的、所谓离子敏感性的薄膜和粘合剂的技术方案(参阅例如,US-A-5,631,317(JP-A-63-139906)、US-A-5,317,063(JP专利号3162696)、US-A-5,312,883(JP专利号3148307)、US-A-4,535,098、US-B-6,291,372、US-B-6,423,804、US-B-6,683,143和US-B-6,537,663)。
但是,在这些专利公报所记载的现有技术中,存在对体液的吸收性能低、或者对水的溶解性低等问题,并且不能提供能够在抽水马桶中冲走的体液吸收剂。另外,作为其使用形态,通常使用通过在成型的吸收芯网上喷洒作为粘合剂的聚合物溶液,然后对其进行干燥,制造高强度的吸收芯的方法,但是该方法却存在如下问题:当在该吸收芯中导入大量的该聚合物时,吸收芯变硬、液体注入吸收芯中的速度变慢。结果是,只能作为粘合剂程度的少量添加剂使用,对于该聚合物无法要求吸水性。
发明内容
因此,本发明所要解决的问题在于提供一种能够设计成现有的吸水性树脂难以实现的、可直接在抽水马桶等中冲走的吸收芯和吸收性物品的吸水性树脂。
本发明人们为了解决上述问题进行了积极的研究,结果发现:吸水性树脂不能在抽水马桶等中冲走的原因在于现有的吸水性树脂对水具有高度膨胀性。由于现有的吸水性树脂如上所述被设计成丙烯酸盐等的化学交联体,因此具有非常牢固的交联形态,几乎不溶解并且对水(离子交换水、蒸馏水、自来水)显示出数百倍的膨胀性。但是,纸尿布和卫生巾所要求的性能是高度吸收来自人体的排泄液。来自人体的排泄液都是包含约0.4质量%以上的盐的电解质水溶液,只要确保对这些电解质水溶液的吸收性,就能满足该要求。在现有技术的吸水性树脂中,为了体现出对上述电解质水溶液的吸收性,通常导入化学交联。结果是,附带地对水也表现出高膨胀性。特别是在吸水性树脂中所使用的聚合物具有离解性的离子性基团的情形中,非加压条件下的吸水倍率对生理食盐水等电解质水溶液为20g/g~50g/g,而对水则增加到200g/g~500g/g。由于所吸收的溶液的电解质浓度降低而导致吸水性树脂的膨胀度大幅升高,当将吸水性树脂冲入抽水马桶时导致排水管发生堵塞。当然,当吸水性树脂中所使用的聚合物为不含离解性的离子性基团时,几乎不会出现由于溶液中的电解质浓度所导致的吸收倍率的变化,但此时重要的吸收倍率和吸收速度大幅降低,因此不适合用于纸尿布和卫生巾。
因此,本发明人们发现,以在主链或侧链上具有离子性离解基团的重复单元作为主成分的吸水性树脂对生理食盐水具有特定值以上的吸收倍率、并且对水显示出特定的溶解性,因此,通过使用这样的吸水性树脂,能够设计成可以在抽水马桶等中冲走的纸尿布和卫生巾,从而完成了本发明。
即,本发明的吸水性树脂是以在主链或侧链上具有离子性离解基团的重复单元作为主成分,且在4小时的非加压条件下对生理食盐水的吸收倍率(CRCs)为10g/g以上,对离子交换水的溶解率为50质量%以上的吸水性树脂。
另外,本发明的粪便、尿或血液的吸收芯或吸收性物品,其是通过本发明的吸水性树脂以及亲水性纤维成形而成的。
利用本发明的吸水性树脂,具有如下效果:当用于纸尿布和卫生巾时,由于与现有的吸水性树脂同样显示出对体液的吸收性能,因而使用感良好,并且,可提供直接在马桶中冲走的便利性。
通过下述优选的实施方式的说明和附图,可以清楚了解本发明的上述和其他的目的、形态以及其他的优点。
附图说明
图1为模拟排水管中的堵塞性试验中所使用的装置的简要示意图。
具体实施方式
本发明涉及以在主链或侧链上具有离子性离解基团的重复单元作为主成分的吸水性树脂,其在4小时的非加压条件下对生理食盐水的吸收倍率(CRCs)为10g/g以上,对离子交换水的溶解率为50质量%以上。下面,在本说明书中,将本发明的吸水性树脂有时称为“离子敏感性吸水性树脂”。
下面,针对本发明的吸水性树脂中所使用的原料和反应条件等进行说明。另外,在本说明书中,“生理食盐水”是指0.90质量%氯化钠水溶液,并且,“水”并没有特别的限制,是指自来水、离子交换水、蒸馏水等电解质浓度低的溶液(大致的基准是电解质浓度不足0.1质量%、进一步优选不足0.05质量%),使用它们时的气温并没有特别的限制,可以是25±2℃,液温为21±2℃。
(1)离子敏感性吸水性树脂的构成
本发明的吸水性树脂是对食盐水溶液具有高度吸水性的化合物,具体来说,是指对0.90质量%的生理食盐水显示出10g/g以上的在4小时的非加压条件下的吸收倍率。另外,该测定法如下述实施例所述。本发明的吸水性树脂还可以根据需要包含少量的添加剂、水等微量成分,水、少量添加剂的含有比例为,相对于吸水性树脂的总质量,0~30质量%、优选0~20质量%、进一步优选0质量%以上且不足10质量%。作为微量成分,通常主要使用水,还使用后述添加剂。本发明的吸水性树脂用于吸收固化包含电解质的水溶液。作为包含电解质的水溶液,可以是尿、血液、粪便、体液、含血液的废液、海水等含0.4质量%以上的电解质的水溶液,优选尿,特别优选用于人尿的吸收固化。
本发明的吸水性树脂表现出离子敏感性的机理并不清楚,但可以通过如下方法进行研究。首先,可以认为:吸水性树脂必须以在主链或侧链上具有离子性离解基团的重复单元作为主成分。
这样,通过以在主链或侧链上具有离子性离解基团的重复单元作为主成分,聚合物所带来的渗透压升高。从而,能够设计成对生理食盐水的吸收倍率较大,并且当和水接触时其渗透压也变得最大。即,可设计成渗透压根据所接触的液体的盐浓度的不同而取不同的值。
另外,作为实施方式之一,进一步优选在侧链上具有碳原子数为4以上的烃基。
如果存在这样的烃基,当所吸收的溶液的盐浓度较高时,相对于上述离子性离解基团所带来的渗透压,烃基的聚集(即,盐析)被促进,该聚集形成交联点,实现水膨胀性。另一方面,当所吸收的溶液的盐浓度较低时,上述离子性离解基团所带来的渗透压会克服烃基的聚集,从而显示出溶解性。
另外,作为其它的实施方式,当以在主链或侧链上具有离子性离解基团的重复单元作为主成分的聚合物为颗粒状或纤维状时,通过在其表面附近选择性地导入化学交联(表面交联处理)而形成膜,可同时实现对生理食盐水的膨胀性和对水的溶解性。因此,可以认为:本发明优选在颗粒或纤维等的表面附近导入化学交联(表面交联处理)、而在颗粒或纤维中不形成均匀的化学交联所产生的牢固的网络。
即,本发明发现,通过巧妙地组合离子性离解基团所带来的渗透压、和烃基所带来的聚集力和仅存在于表面附近的化学交联、进一步组合所吸收的液体的盐浓度等因素,将吸水性树脂的吸收特性调整为在4小时的非加压条件下对生理食盐水的吸收倍率(CRCs)为10g/g以上、对离子交换水的溶解率为50质量%以上,就可以将使用吸水性树脂的吸收性物品设计成能够在使用后冲入抽水马桶。本发明的特征在于,发现了如果吸水性树脂满足这些特定的参数,即使将使用后的吸收性物品、吸收芯、吸水性树脂和水一起冲入弯曲较多的排水管中时,排水管也不会产生堵塞。特别是在具有多个弯曲部分的排水管中,吸水性树脂容易在其弯曲部分聚集,如果使用现有的吸水性树脂,吸水性树脂在此处膨胀而导致排水管堵塞,但是如果满足本发明的特定的参数范围的话,则能够消除该堵塞。
本发明中所述的“离子敏感性”是指基于上述机理,显示出满足上述参数的特性的情形。本发明的离子敏感性吸水性树脂通过满足上述参数,在例如用作使用后冲入排水管中的吸水性树脂等各种用途中适用。大致的基准是,对包含0.4质量%以上的盐(例如NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2等)的水溶液显示出高度的膨胀性,不仅对离子交换水而且对通常的水也显示出溶解性,因此,可实际使用。
作为以在主链或侧链上具有离子性离解基团的重复单元作为主成分,并在侧链上导入烃基的方法,可以是在以主链或侧链具有离子性离解基团的重复单元作为主成分的聚合物中导入烃基侧链的方法,另外,也可以是具有离子性离解基团作为主链或侧链的单体与具有烃基作为侧链的单体通过共聚得到的聚合物。
本发明所述的离子性离解基团是指通过在水中离解而发生离子离解的官能团,可以列举出例如,羧基、磺酸基、磷酸基等通过在水溶液中离解而显示出酸性的官能团,氨基等通过在水溶液中离解而显示出碱性的官能团,以及它们的盐等。另外,作为上述官能团的盐的形态,可以列举出,当为羧基、磺酸基、磷酸基时,是所述官能团的锂盐、钠盐、钾盐等碱金属盐;镁盐、钙盐、锶盐、钡盐等碱土类金属盐;铵盐等。其中,优选锂盐、钠盐、钾盐、铵盐,从所得到的吸水性树脂的性能、工业上获取的容易程度、安全性等方面考虑,更优选钠盐、钾盐。当为氨基时,可以列举出盐酸盐、硫酸盐、羧酸盐、磷酸盐等。本发明的吸水性树脂可以单独具有1种上述离子性离解基团或者具有2种以上离子性离解基团。
本发明所述的碳原子数为4以上的烃基是指由碳和氢构成、且碳原子的连续链为4以上的烃基。并且其结构可以是直链、支链、环状,或可以是饱和、不饱和的。烃基的长度优选碳原子数为4以上50以下,从对盐水溶液的聚集性能考虑,更优选为8以上50以下,进一步优选为10以上50以下,特别优选为12以上50以下。特别地,烃基的侧链越长,应导入的烃基的量就越少,可使用的酸性基团或其盐的比例增加,因此能够提高吸收性能,故优选。但是,如果烃基的长度超过50,则合成聚合物时的操作性变差,故不优选。
作为这样的碳原子数为4以上的烃基,具体来说,可以列举出丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、叔戊基、新戊基、己基、异己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、2-乙基己基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基等直链或支链的饱和烷基;环丁基、环戊基、环己基、环庚基及环辛基等环状饱和烷基;丁烯基、异丁烯基、仲丁烯基、叔丁烯基、戊烯基、异戊烯基、叔戊烯基、新戊烯基、己烯基、异己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一烯基、十二烯基、2-乙基己烯基、十三烯基、十四烯基、十五烯基、十六烯基、十七烯基、十八烯基、十九烯基、二十烯基、二十一烯基、二十二烯基等直链或支链的不饱和链烯基;环己烯基、环辛烯基、环十二烯基等环状不饱和烯基等。其中优选十二烷基、十八烷基、十六烷基、十四烷基等,特别优选十二烷基、十八烷基。另外,特别是在使用十一烯基等不饱和烃单元的情形中,能够进一步提供赋予抗菌性等的效果。
另外,本发明的离子敏感性吸水性树脂优选在侧链上包含碳原子数为4以上的烃基。这时,本发明的离子敏感性吸水性树脂可以具有其他的侧链来代替上述碳原子数为4以上的烃基、或者可以除上述碳原子数为4以上的烃基之外还具有其他的侧链,作为其他的侧链,并没有特别的限制,例如,可以在侧链上包含聚氧乙烯基、聚氧丙烯基等。
(2)离子敏感性吸水性树脂的制造方法
本发明的吸水性树脂的制造方法只要能够满足本发明所规定的物性,就没有特别的限制。例如,当本发明的吸水性树脂在主链或侧链上具有离子性离解基团且在侧链上具有碳原子数为4以上的烃基时,更具体来说可通过下述<制法1>~<制法4>得到离子敏感性吸水性树脂。
<制法1>
在水或有机溶剂或者它们的混合溶剂中,将主链或侧链上具有离子性离解基团的单体和根据需要在侧链上具有碳原子数为4以上的烃基的单体进行共聚,干燥、粉碎所得到的聚合物,根据需要进行表面交联,得到离子敏感性吸水性树脂的方法。
<制法2>
在水或有机溶剂或者它们的混合溶剂中,将具有能与酸性基团或碱性基团反应的官能团和碳原子数为4以上的烃基的化合物,与以侧链或主链上具有离子性离解基团的重复单元作为主成分的聚合物进行反应,进而干燥、粉碎,并根据需要进行表面交联处理,得到离子敏感性吸水性树脂的方法。
<制法3>
在水或有机溶剂或者它们的混合溶剂中,将主链或侧链上具有离子性离解基团的单体和根据需要在侧链上具有碳原子数为4以上的烃基的单体进行共聚时,在链转移剂的存在下进行聚合,进而干燥、粉碎,并根据需要进行表面交联处理,得到离子敏感性吸水性树脂的方法。
<制法4>
在水或有机溶剂或者它们的混合溶剂中,将主链或侧链上具有离子性离解基团的单体和根据需要在侧链上具有碳原子数为4以上的烃基的单体进行共聚时,在表面活性剂的存在下进行聚合,进而干燥、粉碎,并根据需要进行表面交联处理,得到离子敏感性吸水性树脂的方法。
下面,针对本发明的吸水性树脂的制造方法(制法1~4)、进而针对本发明的吸水性树脂依次进行说明。
(3)在侧链上具有离子性离解基团的不饱和单体
在通过共聚得到本发明的吸水性树脂的情形中,优选使用主链或侧链、特别是侧链上具有离子性离解基团的不饱和单体。构成本发明的吸水性树脂的、侧链上具有离子性离解基团的单体中,作为侧链上具有酸性基团和/或其盐的不饱和单体(以下仅仅简称为单体),优选使用(甲基)丙烯酸和/或其盐作为主成分,但也可以与其他的单体混合使用,也可以仅由其他单体得到吸水性树脂。进而作为所使用的单体,适合使用马来酸(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、苯乙烯磺酸以及它们的碱金属盐等。
侧链上具有离子性离解基团的单体中,作为侧链上具有碱性基团和/或其盐的不饱和单体,可列举出二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺、烯丙基胺、二烯丙基胺等。
(4)其他单体
另外,在不损害本发明的特征的范围内,也可以使用除了侧链上具有离子性离解基团的单体、在侧链上具有碳原子数为4以上的烃基的单体之外的其他单体作为共聚成分。作为这样的单体的实例,可以列举出(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺、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)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯等作为共聚成分,但是并不限于这些成分。为了实现本发明,本项所述的“其他单体”相对于全部单体的总量优选为0~30摩尔%、更优选0~20摩尔%、特别优选0~10摩尔%、最优选0~5摩尔%的比例。另外,相对于全部单体的总量优选为0~30质量%、更优选0~20质量%、特别优选0~10质量%、最优选0~5质量%的比例。因此,侧链上具有离子性离解基团的单体和侧链上具有碳原子数为4以上的烃基的单体的总量占全部单体的比例,相对于全部单体的总量,优选为70~100摩尔%、更优选80~100摩尔%、特别优选90~100摩尔%、最优选95~100摩尔%的比例。另外,相对于全部单体的总量,优选为70~100质量%、更优选80~100质量%、特别优选90~100质量%、最优选95~100质量%的比例。
(5)侧链上具有碳原子数为4以上的烃基的不饱和单体
作为侧链上具有碳原子数为4以上的烃基的不饱和单体,没有特别限制,优选侧链上具有碳原子数为4以上的烃基的烯属不饱和单体,进一步优选可列举出由具有碳原子数为4以上的直链或支链或环状烃基的醇或胺与包含羧基的烯属不饱和单体得到的酯或酰胺单体。作为这样的单体的代表性实例,可列举出(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸异硬脂酯、(甲基)丙烯酸棕榈酯、(甲基)丙烯酸肉豆蔻酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸鲸蜡酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸十一烯酯、(甲基)丙烯酸油烯酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酰胺、月桂基(甲基)丙烯酰胺、硬脂基(甲基)丙烯酰胺、异硬脂基(甲基)丙烯酰胺、棕榈基(甲基)丙烯酰胺、肉豆蔻基(甲基)丙烯酰胺、辛基(甲基)丙烯酰胺、鲸蜡基(甲基)丙烯酰胺、异冰片基(甲基)丙烯酰胺、十一烯基(甲基)丙酰胺、油烯基(甲基)丙烯酰胺等(甲基)丙烯酸酯类、烷基取代的(甲基)丙烯酰胺类。另外,还包含马来酸、富马酸、巴豆酸、衣康酸等类似单体的上述酯、酰胺。
另外,也可以是由具有碳原子数为4以上的直链或支链或环状烃基的羧酸与包含羟基的烯属不饱和单体得到的酯单体,作为这样的单体的代表性实例,可列举出戊酸乙烯酯、庚酸乙烯酯、辛酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、肉豆蔻酸乙烯酯、棕榈酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、异硬脂酸乙烯酯、十一碳烯酸乙烯酯、山萮酸乙烯酯、环烷酸乙烯酯、亚油酸乙烯酯、亚麻酸乙烯酯等乙烯基酯类。另外,还包含羟基烷基(甲基)丙烯酸酯或聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、烯丙醇等类似单体的上述酯。特别地,作为碳原子数为4以上的烃基具有不饱和的烃基部分的化合物可期待抗菌性能。作为这样的实例,可以列举出十一碳烯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯等,由于还可提供抗菌性,因此特别适合使用。
另外,也可以是由具有碳原子数为4以上的直链或支链或环状烃基的羧酸与包含氨基的烯属不饱和单体得到的酰胺单体,作为这样的单体的代表性实例,可列举出辛酸-N-乙烯基酰胺、癸酸-N-乙烯基酰胺、月桂酸-N-乙烯基酰胺、肉豆蔻酸-N-乙烯基酰胺、棕榈酸-N-乙烯基酰胺、硬脂酸-N-乙烯基酰胺、异硬脂酸-N-乙烯基酰胺、棕榈酸-N-乙烯基酰胺、十一碳烯酸-N-乙烯基酰胺、山萮酸-N-乙烯基酰胺、环烷酸-N-乙烯基酰胺、亚油酸-N-乙烯基酰胺、亚麻酸-N-乙烯基酰胺等乙烯基酰胺类。还包括由烯丙胺等衍生的类似的单体。
还可以是由具有碳原子数为4以上的直链或支链或环状烃基的卤化物与包含氨基的烯属不饱和单体得到的季铵盐单体,作为这样的单体的代表性实例,可以列举出二烷基氨烷基(甲基)丙烯酸酯、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺、乙烯基胺、烯丙基胺的具有庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、月桂基、棕榈基、硬脂基、异硬脂基、十一烯基、山萮基、萘基、油烯基、鲸蜡基、异冰片基等的季铵盐。
另外,也可以是由具有碳原子数为4以上的直链或支链或环状烃基的醇与包含磺酸基、磷酸基的烯属不饱和单体得到的酯单体,可列举出乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰氧基烷磺酸等的庚酯、辛酯、2-乙基己酯、壬酯、月桂酯、棕榈酯、硬脂酯、异硬脂酯、十一烯酯、山萮酯、萘酯、油烯酯、异冰片酯、鲸蜡酯等。
另外,也可以是在侧链具有碳原子数为4以上的直链、支链、环状烃基的α-烯烃,并且可列举出1-壬烯、1-癸烯、1-十八烯等。
其中,作为在侧链上具有碳原子数为4以上的烃基的不饱和单体,优选是由具有碳原子数为4以上的直链或支链或环状烃基的醇与、(甲基)丙烯酸等含羧基的烯属不饱和单体得到的酯,更优选由具有碳原子数为4以上的直链或支链或环状烃基的醇与(甲基)丙烯酸得到的酯。作为这些单体的优选的实例,优选(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸肉豆蔻酯、(甲基)丙烯酸棕榈酯。
这些单体可以单独使用,也可以将2种以上适当混合后使用。
在为了得到本发明的吸水性树脂而采用共聚法时,在侧链上具有离子性离解基团的不饱和单体(A)与在侧链上具有烃基的不饱和单体(B)的相对比例,以质量比计,可以仅由(A)组成(100质量%),优选(A)∶(B)=50∶50~99∶1,更优选(A)∶(B)=60∶40~98∶2,进一步优选(A)∶(B)=65∶35~97∶3,特别优选(A)∶(B)=70∶30~96∶4,最优选(A)∶(B)=80∶20~95∶5。只要在上述(A)∶(B)的相对比例的范围内,所得到的吸水性树脂能够在离子性离解基团所带来的渗透压、与烃基所带来的聚集力和仅在表面附近的化学交联之间保持良好的平衡。
在摩尔比中,可以仅由(A)组成(100摩尔%),优选(A)∶(B)=70∶30~99.7∶0.3,更优选(A)∶(B)=80∶20~99.5∶0.5,最优选(A)∶(B)=90∶10~99∶1。只要在上述(A)∶(B)的相对比例的范围内,所得到的吸水性树脂能够在离子性离解基团所带来的渗透压与、烃基所带来的聚集力和仅在表面附近的化学交联之间保持良好的平衡。
预先制备具有羧基、磺酸基、磷酸基、氨基等反应性基团的聚合物,再在该聚合物上导入碳原子数为4以上的烃基的、在侧链上具有碳原子数为4以上的烃基的聚合物,其重复单元的摩尔比也如上述优选的范围所说明。
作为这时的聚合物,只要是以在主链或侧链上具有离子性离解基团的重复单元作为主成分即可,没有特别的限制,可列举出例如,聚(甲基)丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚马来酸、羧甲基纤维素、角叉菜胶、结冷胶、黄胞胶、聚乙烯亚胺、聚烯丙基胺、聚二烯丙基胺、聚二烷基氨基烷基丙烯酸酯、聚二烷基氨基烷基丙烯酰胺以及它们的(部分)中和物。聚乙烯亚胺是带有在主链上具有离子性离解基团的重复单元的代表性实例。作为用于导入碳原子数为4以上的烃基的化合物,可以使用具有醛基、环氧基、氨基、羟基、并具有碳原子数为4以上的烃基的化合物。
(6)聚合方法和聚合溶液
在本发明中,可以进行本体聚合、沉淀聚合、溶液聚合,但是从操作的安全性考虑,优选进行溶液聚合或沉淀聚合。溶液聚合中的单体的浓度可以根据溶液的温度和单体来决定,并没有特别的限制,优选10~70质量%、进一步优选20~60质量%。作为进行溶液聚合时所使用的溶剂,可以使用水、甲醇、乙醇、2-丙醇等低级醇,或者这些低级醇与水的混合溶剂,以及丙酮、甲乙酮等低级酮或者这些低级酮与水的混合溶剂,但是并不限于这些。
沉淀聚合是如日本专利特开昭60-71623号公报、或者自由基聚合手册P264(NTS株式会社,1999年出版)所记载的聚合方法,单体可以溶于溶剂中,当通过聚合形成高分子量体时,变得不溶于溶剂,并以微粒形式析出,仅通过除去溶剂就可容易地得到聚合物的聚合方法。进行沉淀聚合的单体浓度优选为1~50质量%,进一步优选为5~30质量%,最优选为10~25质量%。特别是在高浓度下进行沉淀聚合反应时,优选通过相对于单体共存0.5~10质量%的具有2000~20000的分子量的聚氧乙烯,具有来说,氧化乙烯与氧化丙烯的共聚物等进行聚合。进行沉淀聚合时所使用的溶剂可以根据所使用的单体的种类而改变,因而难以特别规定,但是应选择单体可溶而聚合生成的高分子量体不溶解的溶剂,作为代表性的沉淀聚合的溶剂的实例,有碳原子数为5~10的烷烃,例如己烷、戊烷;碳原子数为5~10的环烷烃,例如环己烷;苯或烷基取代的苯,例如甲苯、二甲苯;在烷基中包含1~6个碳原子、在羧酸酯部分包含1~6个、优选2~6个碳原子的烷基羧酸酯,例如醋酸乙酯、醋酸甲酯;具有1~2个碳原子以及至少2个以上卤素基团的卤代烷烃,例如二氯乙烷等。
在引发上述聚合时,使用后述的聚合引发剂引发聚合反应。另外,除了上述聚合引发剂之外,还可以单独或者与聚合引发剂一起结合使用紫外线或电子射线、γ射线等活性能量射线。聚合开始时的温度可以根据所使用的聚合引发剂的种类的不同而不同,优选为15~130℃,更优选20~120℃。
另外,本发明的聚合条件只要是能够由上述单体得到所期望的吸水性树脂的条件就没有限制,通常,0~150℃、更优选20~100℃的温度,以及1分钟~10小时、更优选1~3小时,在聚合引发剂、以及根据需要在链转移剂和/或表面活性剂的存在下进行聚合。
(7)聚合引发剂
在为了得到本发明中所使用的吸水性树脂而对上述单体进行聚合时所使用的引发剂,只要是偶氮化合物、过氧化物等具有自由基产生能力的化合物就可以,例如可使用过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、过醋酸钾、过醋酸钠、过碳酸钾、过碳酸钠、过氧化苯甲酰、过氧化辛酰、叔丁基过氧化氢、过氧化氢、2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐等、2,2’-偶氮双异丁腈、2,2’-偶氮双(2-甲基丁腈)、2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)等自由基聚合引发剂;2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮等光聚合引发剂。这些聚合引发剂可以单独使用1种或者将2种以上组合使用。从吸水性能方面考虑,相对于总的单体,这些聚合引发剂的使用量为0.001~2摩尔%,优选0.01~0.2摩尔%。
当这些聚合引发剂少于0.001摩尔%时,未反应的残留单体增多,另一方面,当聚合引发剂超过2摩尔%时,难以控制聚合,故不优选。
(8)链转移剂
在本发明中,在聚合时可以根据需要使用链转移剂。通过除了上述不饱和单体、聚合引发剂之外还存在链转移剂的条件下进行聚合,能够控制所得到的树脂的分子量不会变得过大。结果是,不仅能够调整所得到的吸水性树脂对生理食盐水的吸收能力,而且还能够调整为对水显示出迅速的溶解性。特别适合用于在聚合中所使用的溶剂为水、酮类的情形。
作为本发明中聚合时所使用的链转移剂,只要是溶解于溶剂或者烯属不饱和单体中的链转移剂即可,并没有特别的限制,可列举出硫醇类、硫醇酸类、醇类、胺类、次磷酸盐类等。具体来说,可以使用巯基乙醇、巯基丙醇、十二烷基硫醇、硫甘醇类、硫代苹果酸、3-巯基丙酸、甲醇、乙醇、异丙醇、次磷酸钠、甲酸、以及它们的盐类,可以使用选自这些化合物中的1种或2种以上,但是从其效果考虑,优选使用次磷酸钠等次磷酸盐。
链转移剂的使用量根据链转移剂的种类和使用量、单体溶液的浓度的不同而不同,相对于总的单体为0~1摩尔%,优选0~0.3摩尔%。另外,如果使用超过1摩尔%,则由于对生理食盐水的溶解成分增加而导致对生理食盐水的吸收倍率降低,故不优选。
本发明的吸水性树脂所要求的重均分子量根据离子性离解基团的性质、烃基的性质、其比例、中和率等的不同而不同,优选1万~200万,进一步优选2万~100万,最优选3万~80万。
另外,在本发明中,吸水性树脂的重均分子量为根据下述测定方法测量的值。重均分子量是将调整到未中和(即,中和率0%)状态的吸水性树脂溶解到甲醇、乙醇等可溶解的溶剂中,用GPC(gel permeation chromatography,凝胶渗透色谱法)测定的值。另外,当为被中和的吸水性树脂的情形下,使用以酸性物质或碱性物质将中和率处理为0%后用作调整为未中和状态的吸水性树脂。
(9)表面活性剂
在本发明的吸水性树脂中,以主链或侧链上具有离子性离解基团的重复单元作为主成分、优选在侧链上具有烃基的聚合物,因此两个官能团的极性显著不同。因此,在实际合成中,优选根据所使用的溶剂,使用表面活性剂使之分散。例如,当在水或有机溶剂或者它们的混合溶剂中对侧链上具有离子性离解基团的单体和侧链上具有烃基的单体进行共聚时,或者,在水或有机溶剂或者它们的混合溶剂中,在以主链或侧链上具有离子性离解基团的重复单元作为主成分的聚合物中导入烃基时,特别优选通过使之与表面活性剂共存而进行聚合或发生反应。
这时所使用的表面活性剂并没有特别的限制,为例如下述化合物。
可列举出烷基硫酸酯盐类、脂肪酸盐类:例如,硬脂酸钠、月桂酸钠、十二烷基硫酸钠。烷基苯磺酸盐类、烷基萘磺酸盐类、烷基磺基琥珀酸盐类:例如,十二烷基苯磺酸钠、二烷基磺基琥珀酸钠。聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐类:例如,聚氧乙烯月桂醚硫酸钠。碱性磷酸酯类:例如十二烷基磷酸氢、聚氧乙烯烷基醚磷酸钾盐。氟乳化剂:例如,全氟烷基硫酸盐等。烷基胺盐酸盐类:例如,十二烷基胺盐酸盐、十三烷基胺盐酸盐。聚氧乙烯烷基醚类、山梨聚糖脂肪酸酯类、聚氧烯烃烷基醚类、聚氧乙烯山梨聚糖脂肪酸酯类、聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯类、甘油脂肪酸酯类、聚氧乙烯脂肪酸酯类、聚氧乙烯烷基胺类等。
表面活性剂的使用量只要是使单体或化合物分散(形成胶束)所需的量即可,其使用量相对于聚合物或单体的总量为0~50质量%、进一步优选0~30质量%、特别优选0~20质量%、特别优选0~10质量%、最优选0~5质量%。
(10)中和率、中和方法
另外,根据所使用的离子性离解基团(酸性基团或碱性基团)的性质的不同,为了得到本发明的吸水性树脂,从物性以及pH值的方面考虑,优选酸性基团或碱性基团被中和,其中和率相对于总的离子性离解基团通常为30~100摩尔%、进一步优选40~90摩尔%、更优选50~90摩尔%。酸性基团或碱性基团的中和可以在单体中进行,也可以在聚合物中进行,也可以将这些结合使用。酸性基团或碱性基团的中和可以在聚合前、聚合中、聚合后的任意阶段进行。
通过中和酸性基团或碱性基团,离子离解所带来的渗透压增大,可期待对生理食盐水的吸水倍率提高、对水的溶解性提高。特别是在使用羧基作为酸性基团时或使用氨基作为碱性基团时,该倾向变得更明显。另外,当具有磺酸基作为酸性基团时,如果未被中和,则聚合物的pH值过低,当用于尿布等时,导致皮肤变粗糙,故不优选。本发明的聚合物的pH值范围优选控制在pH4.0~8.0、更优选pH5.0~7.0的范围内。
另外,在通过中和酸性基团而采取盐的形态的情形中,作为其盐,可列举出碱金属盐、碱土类金属盐、铵盐,从所得到的吸水性树脂的性能、工业上获取的容易程度、安全性等方面考虑,优选形成钠盐、钾盐、锂盐、铵盐。
另外,作为用于将酸性基团部分或全部中和而形成碱金属盐的碱金属化合物,可以列举出碱金属氢氧化物(氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂等)、碱金属碳酸盐(碳酸钠、碳酸氢纳等)等。
另外,在通过中和碱性基团形成盐的形态的情形中,作为该盐,可列举出盐酸盐、硫酸盐、磷酸盐、羧酸盐等。作为羧酸盐,可以列举出醋酸盐、丙酸盐、乳酸盐等,但是并不限于这些。
另外,作为用于将碱性基团部分或全部中和而形成上述盐的酸,可以根据上述所期望的盐的形态适当地选择,可以列举出例如,盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、丙酸、乳酸等。
作为中和聚合物的方法,优选在凝胶状或粘稠溶液或干燥固体的聚合物中添加使之形成盐的上述化合物,使用捏合机或切碎机充分混炼。另外,在本发明中,在得到颗粒状吸水性树脂(吸水剂)时,中和温度优选为10~100℃、更优选20~90℃,中和优选显示出如美国专利US 6,187,872的权利要求1所记载的第一中和指数(根据200个颗粒的中和程度所规定的)为10以下的均匀度。在本发明中,在得到纤维状吸水性树脂(吸水剂)的情形中,优选在吸水性树脂中,以水溶液的形态加入使之形成盐的上述化合物,在静置条件下进行中和反应。
(11)干燥
当上述聚合物为粘性溶液或凝胶状物时,接下来使其干燥。干燥通常在20℃~250℃、优选40℃~220℃、更优选50℃~200℃的温度范围内进行。干燥时间取决于聚合物的表面积、挥发成分量、以及干燥机的种类,可以进行选择使其达到所需要的挥发成分量。
本发明的吸水性树脂的挥发成分量(以吸水性树脂所包含的水等挥发性成分的含量来规定,以在180℃下3小时的干燥减少量测定)并没有特别的规定,是在室温下也显示出流动性的颗粒(粉末)或者纤维,优选挥发成分量为0~40质量%的范围、更优选0~30质量%、进一步优选0~20质量%、最优选0~10质量%的颗粒状或纤维状的状态。如果挥发成分量变高,流动性变差而难以制造,吸水性树脂无法粉碎,不能控制成特定的粒度分布。还可能存在对生理食盐水的非加压条件下的吸收倍率降低、不能满足本发明的特性的担忧。
作为所使用的干燥方法,可采用加热干燥、热风干燥、减压干燥、红外线干燥、微波干燥、通过与疏水性有机溶剂共沸进行脱水、使用高温水蒸汽进行高湿干燥等各种方法,以得到目标挥发成分量,但是并不限于这些。
(12)吸水性树脂的形态-粉碎·分级以及粒度控制
通过上述制造方法得到的本发明的吸水性树脂的形状并没有限制,优选为颗粒状或者纤维状。这时,只要能作为颗粒状或纤维状进行处理即可,可以是球状、纤维状、棒状、椭球状、扁平状、不规则形状、造粒颗粒状、具有多孔质结构的颗粒等,但是并不特别限于这些。
在将本发明的吸水性树脂制成颗粒形状的情形中,优选调整为特定的粒度。
作为本发明的吸水性树脂为颗粒状的情形中的粒径,通常优选将质量平均粒径控制为150~3000μm、优选150~1000μm、更优选200~600μm、特别优选200~500μm。另外,优选在总的吸水性树脂中尽可能少地存在小于150μm的颗粒,具体来说,小于150μm的颗粒的比例,相对于总的吸水性树脂,控制在0~30质量%、优选0~15质量%、更优选0~10质量%、最优选0~5质量%。
当粒径超出上述范围而粒径大时,由于直至溶于水为止的时间过长,因而在冲入马桶等时存在堵塞排水管的可能性。另外,当低于上述范围时,吸水性能变差,制造吸收芯时,吸水性树脂有脱落的可能性。
粒度分布的对数标准偏差(σζ)优选为0.20~0.60、更优选0.20~0.50、特别优选0.20~0.40。
当大于上述范围时,各颗粒溶于水中为止的时间变得不均匀,因而存在部分残留的可能性,故不优选。另外,当低于上述范围,变得难以制造,故成本升高。
粒度调整可以在溶液聚合后、中和步骤后、干燥后进行粉碎和分级,调整为目标粒度。
当将本发明的吸水性树脂加工成纤维的形态时,可采用WO93/24684号说明书、WO94/04724号说明书、日本专利特公平2-2969号说明书中所记载的纺丝方法。通过从喷嘴中喷射本发明的聚合物水溶液进行纺丝,然后立即在150℃~250℃的温度下干燥,成形为纤维的形态。这时,干燥时间取决于聚合物的表面积、挥发成分量、以及干燥机的种类,优选进行选择以便达到上述挥发成分量。这时的纤维的平均纤维直径依次优选为10μm~1000μm、10μm~800μm、10μm~500μm、10μm~300μm、10μm~150μm。由于纤维的长度较长,与颗粒状的情形相比,其优点在于即使减小平均纤维直径,从吸收芯上脱落的可能性也很小。另外,平均纤维直径是在显微镜下测定100根纤维的直径,并取其平均值。另外,当本发明的吸水性树脂为纤维状时的纤维的长度并没有特别的限制,根据用途和平均纤维直径等的不同而不同,优选100~1,000,000μm、更优选100~100,000μm、特别优选100~10,000μm。
在已知的离子敏感性粘合剂的使用方法中,通常是在成型的吸收芯网上喷洒作为粘合剂的聚合物溶液,然后进行干燥,制造高强度的吸收芯的方法,但是当在吸收芯中导入大量的该聚合物时,存在吸收芯变硬、液体注入到吸收芯中的注入速度变慢的问题,另外,如果要在吸收芯中大量导入聚合物,则后续的干燥步骤的负荷增大,因而是不现实的。但是,在本发明中,通过将吸水性树脂的形态加工成颗粒状、或纤维状,能够将构成吸收芯的纸浆等亲水性纤维与吸水性树脂在干燥状态、加湿状态下混合,能够在吸收芯中有效且大量地导入吸水性树脂。特别是,如果吸水性树脂为颗粒状、纤维状,由于能够确保吸水性树脂颗粒之间或纤维之间的缝隙,因此,具有液体进入吸收芯中的速度良好的效果。
(13)表面交联处理
在本发明中,还可以实施在所得到的吸水性树脂的表面附近进一步导入交联结构的所谓的表面交联处理。通过该表面交联处理,能够提高吸水性树脂吸收液体时的扩散性和干燥感、在加压下的吸收性。通过表面交联处理而导入的交联有时是基于化学键的交联,但由于是仅位于颗粒的表面附近的交联,因此,不会损害本发明的特征,并能够提高上述特性。另外,表面交联的程度可以根据交联剂的种类和量、反应温度和时间等适当加以调整。
作为能够用于本发明中的表面交联剂,并没有特别的限制,可以使用例如美国专利US 6,228,930、美国专利US 6,071,976、美国专利US 6,254,990等中所例示的表面交联剂。例如,单、二、三、四或聚乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、2,3,4-三甲基-1,3-戊二醇、聚丙二醇、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或缩水甘油等环氧化合物;乙二胺、二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺、五乙六胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺聚胺等多元胺化合物;表氯醇、环氧溴丙烷、α-甲基表氯醇等卤代环氧化合物;上述多元胺化合物与上述卤代环氧化合物的缩合物;2-噁唑啉酮等噁唑啉酮化合物;碳酸乙二酯等碳酸亚烷基酯化合物等,这些化合物可以单独使用1种,也可以将2种以上混合使用。为了充分发挥本发明的效果,优选在这些表面交联剂中必须使用多元醇。作为多元醇,优选碳原子数2~10的多元醇,更优选碳原子数3~8的多元醇。
表面交联剂的使用量根据所使用的化合物或者它们的组合等来决定,优选相对于吸水性树脂为0.001~10质量%的范围,更优选为0.01~5质量%的范围。
本发明中进行表面交联时,优选使用水。这时,所使用的水的量取决于所使用的吸水性树脂的挥发成分量,优选相对于吸水性树脂为0.5~20质量%,更优选0.5~10质量%。另外,还可以使用除水之外的亲水性有机溶剂。这时所能够使用的亲水性有机溶剂并没有特别的限制,可以列举出例如,甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、叔丁醇等醇类;丙酮、甲乙酮等酮类;二氧六环、烷氧基(聚)乙二醇、四氢呋喃等醚类;ε-己内酰胺、N,N-二甲基甲酰胺等酰胺类;二甲亚砜等亚砜类;乙二醇、二乙二醇、丙二醇、三乙二醇、四乙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、甘油、2-丁烯-1,4-二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,2-环己烷二甲醇、1,2-环己醇、三羟甲基丙烷、二乙醇胺、三乙醇胺、聚氧丙烯、季戊四醇、山梨醇等多元醇类等,可使用它们的1种或2种以上。当使用亲水性有机溶剂时,其使用量相对于吸水性树脂优选为0~10质量%、更优选0~5质量%、进一步优选0~3质量%。
在本发明中进行表面交联时,优选在将水和/或亲水性有机溶剂与表面交联剂预先混合后,接着将该水溶液喷洒或滴加混合到吸水性树脂中的方法,更优选喷洒的方法。所喷洒的液体的大小,优选平均粒径为0.1~300μm,更优选0.1~200μm。
作为将吸水性树脂和该表面交联剂、水或亲水性有机溶剂混合时所使用的混合装置,为了将两者均匀且确实地混合,优选具有较大的混合力。作为上述混合装置,优选使用例如,圆筒型混合机、双壁圆锥混合机、高速搅拌型混合机、V字型混合机、螺条混合机、螺杆混合机、双臂型捏合机、粉碎型捏合机、旋转式混合机、气流型混合机、三维混料机、间歇式预拌混合器、连续式预拌混合器等。
优选对混合表面交联剂后的吸水性树脂进行加热处理。加热温度(热介质温度或材料温度)优选为50~250℃、更优选100~250℃,加热时间优选为1分钟~2小时。加热温度和加热时间的组合的优选的实例为180℃下0.1~1.5小时、200℃下0.1~1小时。
(14)其他添加剂
在本发明中,进一步添加下述(A)~(F)所例示的成分作为微量成分,这样,能够对本发明的吸水性树脂赋予各种功能。另外,下述(A)~(F)成分可以分别单独使用1种或者使用2种以上的混和物,或者可以使用各成分的1种或2种以上的适当组合。
(A)植物成分
为了使本发明的吸水性树脂发挥除臭性,可以混合下述量的植物成分。可用于本发明的植物成分优选为选自多酚、黄酮以及黄铜类、咖啡因、单宁、单宁酸、五倍子、没食子以及没食子酸中的至少一种。
作为包含可用于本发明中的植物成分的植物,例如,在山茶科植物中可以列举出山茶、柃木、厚皮香等,禾科植物中可以列举出禾、细竹、竹、玉米、小麦等,茜草科植物中可以列举出咖啡等。
作为可以用于本发明的植物成分的形态,可以列举出从植物提取的提取物(精油)、植物本身(植物粉末)、植物加工业和食物加工业中的制造工序中作为副产物的植物渣以及提取渣等,并没有特别的限制。
(B)多价金属盐
本发明的吸水性树脂为了提高粉末流动性、防止吸湿时的粘连,可混合下述量的多价金属盐,特别是有机酸的多价金属盐。
所使用的有机酸的多价金属盐和混合方法如例如WO2004/069936所示,可以用于本发明的、分子内的碳原子数为7个以上的有机酸多价金属盐是脂肪酸、石油酸、高分子酸等的除碱金属盐之外的金属盐。
作为构成该有机酸多价金属盐的有机酸,可列举出己酸、辛酸、辛炔酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油烯酸、硬脂酸、牛脂肪酸、蓖麻硬化脂肪酸等长链或分支脂肪酸、安息香酸、肉豆蔻酸、环烷酸、萘甲酸、萘甲酰基醋酸等石油酸、聚(甲基)丙烯酸或聚磺酸等高分子酸,优选分子内具有羧基的有机酸,更优选己酸、辛酸、辛炔酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、油烯酸、硬脂酸、牛脂肪酸和蓖麻硬化脂肪酸等脂肪酸。更优选分子内不含不饱和键的脂肪酸,例如己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸。最优选分子内的碳原子数为12个以上的分子内不含不饱和键的长链脂肪酸,例如月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸。
(C)无机微粒
本发明的吸水性树脂为了防止吸水时的粘连,可以混合无机微粒,特别是非水溶性的无机微粒。作为本发明所使用的无机粉末,具体来说,可以列举出例如,二氧化硅、氧化钛等金属氧化物、天然沸石、合成沸石等硅酸(盐)、高岭土、滑石、粘土、膨润土等。其中更优选二氧化硅以及硅酸(盐),进一步选通过库尔特计数法测定的平均粒径为0.001~200μm的二氧化硅以及硅酸(盐)。
(D)复合水合氧化物
本发明的吸水性树脂为了显示出良好的吸湿流动性(吸水性树脂吸湿后的粉末的流动性),进而为了发挥良好的除臭性能,可以混合含锌和硅、或含锌和铝的复合水合氧化物(例如,如WO2005/010102所例示)。
(E)螯合剂的添加
可以在本发明的吸水性树脂中混合螯合剂,特别是多元羧酸以及其盐。这样,能够抑制由于尿液或血液中所包含的成分所导致的吸水性树脂的分解。
作为可以用于本发明的颗粒状吸水剂中的螯合剂,优选对Fe或Cu的离子封锁能和螯合能高的螯合剂,具体来说,优选对Fe离子的稳定常数为10以上、优选20以上的螯合剂,更优选氨基多元羧酸以及其盐,特别优选具有3个以上的羧基的氨基羧酸以及其盐。
这些多元羧酸,具体来说可以列举出二乙三胺五醋酸、三乙四胺六醋酸、环己烷-1,2-二胺四醋酸、N-羟乙基乙二胺三醋酸、乙二醇二乙醚二胺四醋酸、乙二胺四丙醋酸、N-烷基-N’-羧甲基天冬氨酸、N-链烯基-N’-羧甲基天冬氨酸、以及它们的碱金属盐、碱土类金属盐、铵盐或者胺盐。其中,最优选二乙三胺五醋酸、三乙四胺六醋酸、N-羟乙基乙二胺三醋酸以及其盐。
在本发明中,螯合剂,特别是氨基多元羧酸的使用量相对于100质量份作为主成分的吸水性树脂,优选为微量,通常为0.00001~10质量份、特别优选0.0001~1质量份。如果使用量超过10质量份,则不能得到与使用量相称的效果,不仅不经济,而且存在吸收量降低等问题。另外,如果少于0.00001质量份,则不能得到充分的添加效果。
(F)其他
尤其是只要能够得到本发明的吸水性树脂,就可以任意地添加抗菌剂、水溶性高分子、非水溶性的高分子、水、有机微粒等其他添加剂。
特别地,能够在本发明的吸水性树脂中添加、混合水、水溶性高分子,使多个颗粒聚集形成一个颗粒,即形成所谓的造粒颗粒。
这些(A)~(F)的添加剂的使用量根据目的和附加功能的不同而不同,通常,其1种的添加量相对于100质量份的吸水性树脂为0~10质量份、优选0.001~5质量份、更优选0.002~3质量份。通常,如果少于0.001质量份,则不能得到充分的效果和附加功能,而如果超过10质量份,则不能得到与添加量相称的效果,或者会导致吸收性能的降低。
(15)本发明的吸水性树脂
以上述制法1~4等作为制备方法的本发明的离子敏感性吸水性树脂是一种显示出从来没有的新性能的新型吸水性树脂。
即,本发明的吸水性树脂是以在主链或侧链上具有离子性离解基团的重复单元作为主成分的离子敏感性吸水性树脂,其特征在于:a)在4小时的非加压条件下对生理食盐水的吸收倍率(CRCs)为10g/g以上、b)对离子交换水的溶解率为50质量%以上,优选颗粒状或纤维状的离子敏感性吸水性树脂。
本发明的吸水性树脂在4小时的非加压条件下对生理食盐水的吸收倍率为10~100g/g、更优选12~80g/g、进一步优选15~60g/g、特别优选18~60g/g、最优选20g/g~60g/g。吸收倍率的控制可以通过控制烃基的长度和导入率、中和率、前述的聚合条件、干燥条件以及表面交联处理条件来进行。如果是小于10g/g的吸收倍率,则吸收芯中所使用的量必须增加,不经济,故不优选。另外,a)在4小时的非加压条件下对生理食盐水的吸收倍率(CRCs)表示的是通过下述实施例所记载的方法测定的值。
b)对离子交换水的溶解率在后面的实施例中说明,是在搅拌下将吸水性树脂分散在离子交换水中,在30分钟后进行转移到150μm的金属网上的操作时,在规定的时间内能够通过金属网的聚合物的比例。这样,溶解的聚合物量被确定,可以判断在排水管等中冲走的容易程度。对离子交换水的溶解率的范围为50质量%以上100质量%以下、优选70质量%以上100质量%以下、更优选80质量%以上100质量%以下、进一步优选90质量%以上100质量%以下、最优选95质量%以上100质量%以下。
如果对离子交换水的溶解率脱离上述范围,在抽水马桶等中冲走时,吸水性树脂在排水管中发生膨胀,存在堵塞排水管的危险,故不优选。
另外,本发明还具有如下特征。
c)在4小时的非加压条件下对离子交换水的吸收倍率(CRCw)
本发明的吸水性树脂在4小时的非加压条件下对离子交换水的吸收倍率(CRCw)优选是4小时下的生理食盐水的吸收倍率(CRCs)以下,更优选在满足上述条件的同时,在4小时的非加压条件下对离子交换水的吸收倍率为0以上20g/g以下、进一步优选0以上15g/g以下、特别优选0以上10g/g以下、最优选0以上5g/g以下。
如果能够将吸水性树脂的组成控制为对水的吸收倍率达到该范围内的话,即使在抽水马桶等中冲走也不用担心堵塞的问题。
d)pH值
本发明的吸水性树脂的根据EDANA(European Disposableand Nonwoven Association)所规定的pH值(400.1-99所规定的)优选为4.0~8.0、进一步优选为4.5~7.5、最优选为5.0~7.0。
在超过该范围的pH值区域,将该吸水性树脂用于纸尿布或卫生巾时产生皮肤变粗糙或起皮疹,故不优选。
(16)吸收性物品/吸收芯
本发明的吸水性树脂,从其特殊的性能考虑,可以在吸收性物品中作为离子敏感性的吸收剂使用,此外,也可以用作离子敏感性的增稠剂、离子敏感性的粘合剂,其用途并没有特别的限制,优选在用于纸尿布、卫生巾等粪便、体液,特别是尿或血液的吸收性物品以及其中所使用的吸收芯中使用。
本发明的吸收芯可以使用上述吸水性树脂获得。另外,本发明中的吸收芯是指以吸水性树脂和亲水性纤维为主成分成型而成的吸收材料,本发明的吸收芯中,相对于吸水性树脂和亲水性纤维的总质量,吸水性树脂的含量(芯浓度)优选为5~100质量%、进一步优选10~100质量%、特别优选15~100质量%、最优选20~100质量%。
另外,本发明的吸收芯,优选吸收芯的厚度为0.1~10mm的厚度。
另外,本发明的吸收性物品是具备:上述本发明的吸收芯、具有液体渗透性的表面薄片、以及具有液体非渗透性的背面薄片的吸收性物品。
本发明的吸收性物品的制造方法可以是例如将纤维基材与吸水性树脂混合或者夹心而制成吸收芯,用具有液渗透性的基材(表面薄片)和具有液体非渗透性的基材(背面薄片)夹住吸收芯,并根据需要,配备弹性部件、扩散层、粘合胶带等,从而制成吸收性物品,特别是可以做成成人用纸尿布或卫生巾。该吸收芯可被压缩成形成密度为0.06~0.50g/cc、单位面积的重量为0.01~0.20g/cm2的范围。另外,作为所使用的纤维基材,可列举出亲水性纤维,例如,被粉碎的木材纸浆、以及棉绒或交联纤维素纤维、尼龙、棉花、羊毛、乙酸酯、维尼纶等。优选将这些气流成网。特别地,为了发挥本发明的特性,优选吸收芯或吸收性物品是由对水可分散的材料构成的。
从便利性方面考虑,如果吸收性物品全部是对可水分散的话,则能够在使用后直接冲入马桶中。另外,当仅仅吸收芯可以分散在水中时,也可以设计成在使用后仅仅取出吸收芯,冲入马桶,而表面薄片和背面薄片可循环使用。
本发明的吸水性树脂显示出卓越的新的吸收特性。作为包含这样的吸水性树脂的吸收性物品,并没有特别的限制,具体来说,可列举出成人用纸尿布、儿童用尿布、卫生巾、失禁垫等卫生材料等。通过吸收性物品中所存在的本发明的吸水性树脂的效果,吸收性物品的泄露量少、使用感和干燥感优良、使用者本人和看护人的负担大幅减轻,并且能够提供可冲入马桶中的便利性。
实施例
下面对本发明的实施例和比较例进行具体的说明,但是本发明并不限于下述实施例。另外,在下述实施例中,除非特别说明,“份”表示“质量份”。
吸水性树脂、吸收性物品的各种性能是通过如下方法测定的。另外,在实施例中所使用的电器全部是在100V、60Hz的条件下使用的。另外,吸水性树脂、吸收性物品只要没有特别的限定,都是在25℃±2℃、相对湿度50%RH的条件下使用的。另外,使用0.90质量%氯化钠水溶液作为生理食盐水。作为离子交换水,使用具有1~50μS/cm导电率的水。测定中所使用的生理食盐水或离子交换水的温度是在调整到21℃±2℃之后再使用的。
另外,作为比较,以市售品的吸水性树脂或尿布、尿布中的吸水性树脂进行比较试验时,在流通过程中存在吸湿的情形,因此通过适当进行减压干燥(例如60~80℃下16小时左右),干燥到吸水性树脂的挥发成分量达到平衡(5质量%左右,2~8质量%)为止,然后进行比较。
(a)对生理食盐水(0.90质量%氯化钠水溶液)的非加压条件下的吸收倍率(CRCs)
将吸水性树脂0.200g均匀放入无纺布(南国纸浆工业株式会社制:Heatron Paper:产品型号S-22)制的袋(60mm×85mm)中并密封。将1L温度调整到21±2℃的生理食盐水放入设有长5cm的搅拌子(长50mm、直径8mm的圆柱型特氟龙(注册商标)制搅拌子)的聚丙烯制容器(直径:85mm,高:200mm)中。在100rpm搅拌下,浸渍1个放入了吸水性树脂的无纺布。4小时后取出袋子,使用离心分离机(Kokusan株式会社制,型号H-122小型离心分离机)在250G(250×9.81m/s2)下进行3分钟的脱水,然后测定袋的质量W2(g)。另外,不使用吸水性树脂进行同样的操作,测定这时的质量W1(g)。并且由这些质量W1、W2,根据下式计算出吸收倍率(g/g)。
对生理食盐水的非加压条件下的吸收倍率(g/g)
=(质量W2(g)-质量W1(g))/吸水性树脂的质量(g)-1
(b)对离子交换水的非加压条件下的吸收倍率(CRCw)
将吸水性树脂0.050g均匀放入无纺布(南国纸浆工业株式会社制:Heatron Paper:产品型号S-22)制的袋(60mm×85mm)中并密封。将1L温度调整到21±2℃的离子交换水放入设有长5cm的搅拌子(长50mm、直径8mm的圆柱型特氟龙(注册商标)制搅拌子)的聚丙烯制容器(直径:85mm,高:200mm)中。在100rpm搅拌下,浸渍1个放入了吸水性树脂的无纺布。4小时后取出袋子,使用离心分离机(Kokusan株式会社制,型号H-122小型离心分离机)在250G(250×9.81m/s2)下进行3分钟的脱水,然后测定袋子的质量W4(g)。另外,不使用吸水性树脂进行同样的操作,测定这时的质量W3(g)。并且由这些质量W3、W4,根据下式计算出吸收倍率(g/g)。
对离子交换水的非加压条件下的吸收倍率(g/g)
=(质量W4(g)-质量W3(g))/吸水性树脂的质量(g)-1
(c)挥发成分量
在质量已知的直径60mm的铝皿(质量W5[g])中均匀散布2.000g吸水性树脂,在加热至180℃的无风干燥机(东京理化机械株式会社制,EYELA natural oven NDO-450)内放置3小时。3小时后,取出上述铝皿,在干燥器中放置20分钟自然冷却,然后测定质量(W6[g])。通过下式计算出挥发成分量。
挥发成分量(wt%)
=100×{(W5[g]+2.000[g])-W6[g]}/2.000
(d)在30分钟下对离子交换水的溶解性试验
在1L的聚丙烯制容器(直径:85mm,高:200mm)中放入500mL的离子交换水,使用长5cm的搅拌子(长50mm、直径8mm的圆柱型特氟龙(注册商标)制搅拌子)以400rpm的速度搅拌。向其中加入0.500g吸水性树脂。以加入时记为0分钟、开始计时,通过目视测定直至溶解为止的时间(目视溶解时间)。30分钟后,将上述内部容纳物全部注入到150μm的不锈钢制金属筛网(JIS-Z-8801所规定的网孔为150μm的金属网,且框架尺寸:直径200mm、深45mm、The IIDA TESTING SIEVE制)上,回收在2分钟内通过金属网的全部溶液,求出其质量(W7[g])。
从所回收的溶液中量取200g(W8[g])放入容量500ml的圆底烧瓶中,使用旋转蒸发仪浓缩至大约5ml。其中,当通过金属网的溶液量未达到200g时,以其总量作为W8[g]。
将所得到的浓缩物转移到质量已知的直径60mm的铝皿(质量W9[g])中,进一步使用5ml的离子交换水将烧瓶内部的残留物转移到铝皿中。进行3次该洗净操作。
将该铝皿放入加热至180℃的无风干燥机(东京理化机械株式会社制,EYELA natural oven NDO-450)内3~5小时直至恒量。然后在干燥器中放置20分钟自然冷却,并测定铝皿的质量(W10[g])。
另外,进行上述操作(c),从挥发成分量计算出固体成分。
通过下式计算在30分钟下的溶解率。
固体成分[wt%]=100[wt%]-挥发成分量[wt%]
实际样品量[g]=使用样品质量×固体成分[wt%]/100
30分钟下的溶解率(%)
=(W10[g]-W9[g])×(W7[g]/W8[g])×100/实际样品量
(e)质量(重量)平均粒径(D50)、对数标准偏差(σζ)以及粒径小于150μm的质量百分率
使用例如850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、150μm、106μm、45μm的JIS标准筛对吸水性树脂进行分级筛分,实际测定粒径小于150μm的质量百分率,并且在对数概率纸上绘制各粒度的残留百分率R。这样,将相当于R=50质量%的粒径读作质量平均粒径(D50)。并且,对数标准偏差(σζ)是通过下式表示的,σζ的值越小则表示粒度分布越窄。
σζ=0.5×ln(X2/X1)
在上式中,X1表示R=84.1质量%时的粒径,X2表示R=15.9质量%时的粒径。
另外,分级筛分为:将10.00g吸水性树脂放入上述网孔的JIS标准筛(The IIDA TESTING SIEVE:内径80mm)中,通过Ro-Tap型筛振荡机((株)饭田制作所制,ES-65型筛振荡机)进行5分钟的分级。
另外,当测定中所使用的吸水性树脂的颗粒的一半以上超出上述筛的范围时(例如,超过850μm时,通过45μm时),应当适当改变筛的网孔。
另外,质量平均粒径(D50)是指,如美国专利第US 5,051,259号公报等所记载,以一定的网孔的标准筛,对应于总颗粒的50质量%的标准筛的粒径。
(f)pH值
pH值是按照EDANA(European Disposable And NonwovenAssociation)400.1-99所规定的方法测定的。
即,将0.9质量%的氯化钠水溶液100ml与搅拌子放入250ml的烧杯中,以适当的速度搅拌使得溶液中不再进入空气。在该溶液中加入0.5±0.01g吸水性树脂,搅拌10分钟。10分钟后,停止搅拌,静置1分钟后,在溶液中插入pH电极,读取上清液的pH值。
(g)吸收芯中的吸收性试验
在宽5.5cm、长11cm的可水分散的卫生纸(河村制纸株式会社制,商品名:スワン)上,均匀散布0.5g吸水性树脂,在其上面再放一张同样的卫生纸,制成夹心型吸收芯。在其上面,作为液体输入装置,设置在宽7cm、长15cm的丙烯酸板的中心部分插入直径1.5cm的管的板(质量:72g),将3.0g生理食盐水经由管投入吸收芯。10分钟后,取出液体输入装置,重叠放置4张质量已知(W11[g])的纸巾(株式会社クレシア制,商品名:キムタオルワイパ一)使其覆盖吸收芯,再依次设置宽7cm、长15cm的丙烯酸板(质量:70g)和重物(质量:460g)。30秒后,除去丙烯酸板和重物,测定纸巾的质量(W12[g]),通过下式计算回渗量、相对于液体加入量的回渗量的比例。
回渗量[g]=W12[g]-W11[g]
相对于液体加入量的回渗量的比例[%]=100×回渗量[g]/3.0[g]
(h)模拟排水管中的堵塞性试验
使用在内径1.2cm、外径1.6cm的硅管的一端设置了漏斗的如图1所示的装置作为模拟排水管装置,评价冲入吸收芯时的管道的堵塞性。
即,模拟排水管装置由A点的内直径为14cm且从A点到B点的高为12cm的漏斗部分、和连接B点和C点的硅管部分(长为100cm、内径1.2cm、外径1.6cm)构成。另外,将B点和C点固定在相同的高度,B点的管中心和C点的管的中心之间的距离为25cm。
在容量600ml的聚丙烯制容器(内径:85mm,高:120mm)中,放入长5cm的搅拌子(长:50mm,直径:8mm的圆柱型特氟龙(注册商标)制搅拌子)和离子交换水100ml。向其中加入上述(g)吸收芯试验结束后的吸收芯,以1200rpm搅拌5秒钟。然后,立即取出搅拌子,从模拟排水管装置的A点加入吸收芯的分散液,放置60分钟。60分钟后,从漏斗部分的A点注入500ml离子交换水,观察从C点排出的情况。
实施例1
将51g丙烯酸(AA)和9g丙烯酸月桂酯(LA)(购自Aldrich化学公司)、90g乙醇、0.2g 2,2’-偶氮双异丁腈分别溶解形成反应液。将上述反应溶液加入到具有搅拌桨、驱动搅拌桨的马达以及冷却管的容量为500ml的可分离式烧瓶中,吹入30分钟的氮气排出所溶解的氧气。然后,在氮气气流下,将可分离式烧瓶浸在60℃的水浴中,搅拌下进行2小时的聚合反应,然后将水浴的温度升高到80℃进一步进行1小时的聚合反应,得到透明的粘稠溶液。在60℃下将所得到的溶液真空干燥16小时。粉碎所得到的白色块状物,通过850μm的筛网得到前体树脂(A)。前体树脂(A)的质量平均粒径为415μm,对数标准偏差为0.47。
混合100份前体树脂(A)、49.6份碳酸氢钠(相当于对丙烯酸部分中和50摩尔%),在搅拌下,向其中添加400份水,放置20小时。然后,在60℃的条件下进行16小时的真空干燥,干燥后粉碎,筛选出通过850μm且不通过150μm的颗粒,得到吸水性树脂(1)。所得到的吸水性树脂(1)的质量平均粒径为410μm,对数标准偏差为0.45、挥发成分量为4质量%。吸水性树脂(1)的组成和吸水性能、以及使用该吸水性树脂(1)的吸水芯的试验结果分别在表1、2以及3中示出。
实施例2
将48g丙烯酸和12g丙烯酸月桂酯(购自Aldrich化学公司)、90g乙醇、0.2g 2,2’-偶氮双异丁腈分别溶解形成反应液,除此以外,通过与实施例1相同的操作得到前体树脂(B)。前体树脂(B)的质量平均粒径为420μm,对数标准偏差为0.45。
混合100份前体树脂(B)、70份碳酸氢钠(相当于对丙烯酸部分中和75摩尔%),在搅拌下,向其中添加400份水,放置20小时。然后,在60℃的条件下进行16小时的真空干燥,干燥后粉碎,筛选通过850μm且不通过150μm的颗粒,得到吸水性树脂(2)。所得到的吸水性树脂(2)的质量平均粒径为417μm、对数标准偏差为0.43、挥发成分量为5质量%。吸水性树脂(2)的组成和吸水性能、以及使用该吸水性树脂(2)的吸水芯的试验结果分别在表1、2和3中示出。
实施例3
将54g丙烯酸和6g丙烯酸硬脂酯(StA)(购自和光纯药工业株式会社)、90g乙醇、0.2g 2,2’-偶氮双异丁腈分别溶解形成反应液,除此以外,通过与实施例1相同的操作得到前体树脂(C)。前体树脂(C)的质量平均粒径为404μm、对数标准偏差为0.46。
混合100份前体树脂(C)、52.5份碳酸氢钠(相当于对丙烯酸部分中和50摩尔%),在搅拌下,向其中添加400份水,放置20小时。然后在60℃的条件下进行16小时的真空干燥,干燥后粉碎,筛选通过850μm且不通过150μm的颗粒,得到吸水性树脂(3)。所得到的吸水性树脂(3)的质量平均粒径为423μm、对数标准偏差为0.41、挥发成分量为4质量%。吸水性树脂(3)的组成和吸水性能、以及使用该吸水性树脂(3)的吸水芯的试验结果分别在表1、2和3中示出。
实施例4
将52.5g丙烯酸和7.5g丙烯酸硬脂酯(购自和光纯药工业株式会社)、90g乙醇、0.2g 2,2’-偶氮双异丁腈分别溶解形成反应液,除此以外,通过与实施例1相同的操作得到前体树脂(D)。前体树脂(D)的质量平均粒径为429μm、对数标准偏差为0.42。
混合100份前体树脂(D)、76.6份碳酸氢钠(相当于对丙烯酸部分中和75摩尔%),在搅拌下,向其中添加400份水,放置20小时。然后在60℃的条件下进行16小时的真空干燥,干燥后粉碎,筛选通过850μm且不通过150μm的颗粒,得到吸水性树脂(4)。所得到的吸水性树脂(4)的质量平均粒径为436μm、对数标准偏差为0.49、挥发成分量为4质量%。吸水性树脂(4)的组成和吸水性能、以及使用该吸水性树脂(4)的吸水芯的试验结果分别在表1、2和3中示出。
实施例5
分别加入51g丙烯酸和9g丙烯酸硬脂酯(购自和光纯药工业株式会社)、90g乙醇、0.2g 2,2’-偶氮双异丁腈溶解形成反应液,除此以外,通过与实施例1相同的操作得到前体树脂(E)。前体树脂(E)的质量平均粒径为419μm、对数标准偏差为0.45。
混合100份前体树脂(E)、74.4份碳酸氢钠(相当于对丙烯酸部分中和75摩尔%),在搅拌下,向其中添加400份水,放置20小时。然后在60℃的条件下进行16小时的真空干燥,干燥后粉碎,筛选通过850μm且不通过150μm的颗粒,得到吸水性树脂(5)。所得到的吸水性树脂(5)的质量平均粒径为413μm、对数标准偏差为0.46、挥发成分量为6质量%。吸水性树脂(5)的组成和吸水性能、以及使用该吸水性树脂(5)的吸水芯的试验结果分别在表1、2和3中示出。
实施例6
将0.05份乙二醇二缩水甘油醚(ナガセ化成株式会社制、デナコ一ルEX-810)、1份丙二醇、3份水、1份异丙醇的混合溶液,在搅拌下喷洒添加到100份通过与实施例3相同的方法制造的吸水性树脂(3)中,然后在140℃的干燥机中进行加热。然后,筛选通过850μm且不通过150μm的颗粒,得到表面交联的吸水性树脂(6)。所得到的吸水性树脂(6)的质量平均粒径为430μm、对数标准偏差为0.42、挥发成分量为2质量%。吸水性树脂(6)的组成和吸水性能、以及使用该吸水性树脂(6)的吸水芯的试验结果分别在表1、2和3中示出。
比较例1
在具有75摩尔%的中和率的丙烯酸钠的水溶液5500g(单体浓度38质量%)中溶解6.25g聚乙二醇二丙烯酸酯(环氧乙烷的平均加成摩尔数为9)制成反应液。接着,将上述反应液供给到在具有2个sigma型叶片的内容积为10L的带夹套的不锈钢制双臂型捏合机上安装盖子而形成的反应器中,将反应液保持在30℃,同时使用氮气置换体系。接着,一边搅拌反应液,一边加入过硫酸钠的10质量%水溶液29.8g和L-抗坏血酸的1质量%水溶液1.5g,在大约1分钟后开始聚合。在聚合开始后17分钟时显示出聚合峰温度为86℃,聚合开始60分钟后,取出含水凝胶状聚合物。所得到的含水凝胶状聚合物细分化为大约1~4mm的颗粒。将该细分化的含水凝胶状聚合物散布到50目(孔的大小为300μm)的金属网上,在160℃下热风干燥60分钟。接着,通过辊磨机粉碎干燥物,再筛选通过850μm且不通过150μm的颗粒,得到比较用吸水性树脂(1)。所得到的比较用吸水性树脂(1)的质量平均粒径为407μm、对数标准偏差为0.43、挥发成分量为7质量%。比较用吸水性树脂(1)的组成和吸水性能、以及使用该比较用吸水性树脂(1)的吸水芯的试验结果分别在表1、2和3中示出。
比较例2
除了在聚合物加入的碳酸氢钠的量为24.8g(对丙烯酸部分为25摩尔%)之外,进行与实施例5相同的操作,得到比较用吸水性树脂(2)。所得到的比较用吸水性树脂(2)的质量平均粒径为436μm、对数标准偏差为0.45、挥发成分量为5质量%。比较用吸水性树脂(2)的组成和吸水性能、以及使用该比较用吸水性树脂(2)的吸水芯的试验结果分别在表1、2和3中示出。
比较例3
在容量1L的聚丙烯制容器中溶解1.05g甲基丙烯酸月桂酯(LMA)、月桂基硫酸钠的30%水溶液12.5g、270g水、36.0g丙烯酸、0.024g 2,2’-偶氮双异丁腈、1g聚乙二醇系表面活性剂(エマルゲン108),然后吹入30分钟的氮气排出所溶解的氧气。然后,在氮气流下、浸渍到60℃的水浴中,进行4小时的聚合反应。
4小时后,冷却到室温,用剪刀粉碎凝胶。然后,将28质量%的氨水溶液23g均匀地添加到粉碎了的凝胶中并混合。
放置3小时后,在120℃下对凝胶进行2.5小时的干燥,再在60℃下进行16小时的真空干燥,制得比较用吸水性树脂(3)。所得到的比较用吸水性树脂(3)的质量平均粒径为421μm、对数标准偏差为0.43、挥发成分量为5质量%。比较用吸水性树脂(3)的组成和吸水性能、以及使用该比较用吸水性树脂(3)的吸水芯的试验结果分别在表1、2和3中示出。
比较例4
将65g丙烯酸和10g丙烯酸月桂酯(购自Aldrich化学公司)、25g丙烯酸乙酯(EA)、106g丙酮、38g蒸馏水分别溶解形成反应液。将上述反应溶液加入到具有搅拌桨、驱动搅拌桨的马达以及冷却管的容量为500ml的可分离式烧瓶中,吹入30分钟的氮气排出所溶解的氧气。加入在5g蒸馏水中溶解0.88g 2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐得到的水溶液,在氮气流下,将可分离式烧瓶浸在70℃的水浴中,在搅拌下聚合反应6小时。冷却至室温,然后加入48质量%氢氧化钠水溶液10.5g(相当于对丙烯酸部分中和14摩尔%)和380g蒸馏水进行中和。在真空干燥机中在60℃的条件下对该中和物进行16小时的干燥,然后粉碎,筛选通过850μm且不通过150μm的颗粒,得到比较用吸水性树脂(4)。所得到的比较用吸水性树脂(4)的质量平均粒径为411μm、对数标准偏差为0.47、挥发成分量为5质量%。比较用吸水性树脂(4)的组成和吸水性能、以及使用该比较用吸水性树脂(4)的吸水芯的试验结果分别在表1以及2中示出。
比较例5
将43.3g丙烯酸和10.7g AMPS(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)、35.2g丙烯酸丁酯(BA)、20g丙烯酸2-乙基己酯(2-EHA)溶解于55g的丙酮/水(70/30)混合溶液中,然后吹入30分钟的氮气,排出所溶解的氧气,得到单体溶液。另外,将引发剂2,2’-偶氮双异丁腈0.51g溶解于20ml的丙酮中,然后吹入30分钟的氮气排出所溶解的氧气,得到引发剂溶液。在具备2个滴液漏斗、搅拌桨、驱动搅拌桨的马达以及冷却管的容量1000ml的可分离式烧瓶中加入120g的丙酮/水(70/30)混合溶液,再吹入氮气排出所溶解的氧气。然后,将反应容器浸渍到水浴中加热到60℃,在氮气流下,在2小时内从2个滴液漏斗同时缓慢滴加上述单体溶液和引发剂溶液。滴加结束后,进一步进行2小时的聚合反应。在所得到的聚合物中滴加48%的氢氧化钠水溶液4.3g(相当于对含酸基的单体部分中和8摩尔%),在60℃下进行16小时的真空干燥。粉碎所得到的白色块状物,筛选通过850μm且不通过150μm的颗粒,得到比较用吸水性树脂(5)。所得到的比较用吸水性树脂(5)的质量平均粒径为407μm、对数标准偏差为0.44、挥发成分量为5质量%。比较用吸水性树脂(5)的组成和吸水性能、以及使用该比较用吸水性树脂(5)的吸水芯的试验结果分别在表1以及2中示出。
表1
共聚单体 | 共聚比例[wt%] | 中和率[对含酸基单体的摩尔%] | |
吸水性树脂(1)吸水性树脂(2)吸水性树脂(3)吸水性树脂(4)吸水性树脂(5)吸水性树脂(6) | AA/LAAA/LAAA/StAAA/StAAA/StA | 85/1580/2090/1087.5/12.585/15 | 5075507575 |
吸水性树脂(3)的表面交联处理物 | |||
前体树脂(A)前体树脂(B)前体树脂(C)前体树脂(D)前体树脂(E) | AA/LAAA/LAAA/StAAA/StAAA/StA | 85/1580/2090/1087.5/12.585/15 | 00000 |
比较用吸水性树脂(1)比较用吸水性树脂(2)比较用吸水性树脂(3)比较用吸水性树脂(4)比较用吸水性树脂(5) | 聚丙烯酸化学交联体AA/StAAA/LMAAA/EA/LAAA/AMPS/BA/2-EHA | -85/1597.3/2.765/25/1039.7/9.8/32.2/18.3 | 752576148 |
表2
在4小时的非加压条件下对生理食盐水的吸收倍率[g/g] | 在4小时的非加压条件下对离子交换水的吸收倍率[g/g] | 对离子交换水的30分钟的溶解性试验 | pH值 | ||
溶解率[%] | 目视溶解时间[min] | ||||
吸水性树脂(1)吸水性树脂(2)吸水性树脂(3)吸水性树脂(4)吸水性树脂(5)吸水性树脂(6) | 21.520.619.523.616.517.5 | 000008 | 100%99%100%98%95%88% | 10分钟以内10分钟以内10分钟以内10分钟以内10分钟以内在10分钟以内大致溶解 | 5.26.05.26.06.05.2 |
前体树脂(A)前体树脂(B)前体树脂(C)前体树脂(D)前体树脂(E) | 1.40.92.92.11.4 | ----- | ----- | ----- | 2.82.82.82.82.8 |
比较用吸水性树脂(1)比较用吸水性树脂(2)比较用吸水性树脂(3)比较用吸水性树脂(4)比较用吸水性树脂(5) | 415.76084 | 440100700-- | 10%20%小于1%-- | 存在大量未溶解的残渣存在大量未溶解的残渣存在大量未溶解的残渣-- | 6.04.46.03.02.9 |
表3
回渗量[g] | 相对于液体加入量的回渗量的比例[%] | 排水管中的堵塞性 | |
吸水性树脂(1)吸水性树脂(2)吸水性树脂(3)吸水性树脂(4)吸水性树脂(5)吸水性树脂(6) | 0.20.20.20.10.30.1 | 7773103 | 无堵塞无堵塞无堵塞无堵塞无堵塞无堵塞 |
前体树脂(C) | 1.9 | 63 | 无堵塞 |
比较用吸水性树脂(1)比较用吸水性树脂(2)比较用吸水性树脂(3) | 0.11.40.1 | 3473 | 堵塞堵塞堵塞 |
如表1~3所示,本发明的吸水性树脂对生理食盐水(0.9质量%氯化钠水溶液)显示出高的吸收倍率,并且对水显示出良好的溶解性。因此,如果使用本发明的吸水性树脂,则可以设计成能够冲入抽水马桶的纸尿布或卫生巾。
产业实用性
通过本发明所得到的吸水性树脂具有与以往不同的吸收特性,因此在用于纸尿布或卫生巾时,具有与现有的产品同样的对体液的良好的吸收性能和使用感,此外还提供能够直接冲入抽水马桶等的便利性。
Claims (13)
1.一种吸水性树脂,其以在主链或侧链上具有离子性离解基团的重复单元作为主成分,其中,
所述吸水性树脂在4小时的非加压条件下对生理食盐水的吸收倍率(CRCs)为10g/g以上,对离子交换水的溶解率为50质量%以上。
2.根据权利要求1所述的吸水性树脂,其为颗粒状或纤维状的吸水性树脂。
3.根据权利要求1或2所述的吸水性树脂,其对离子交换水的溶解率为70质量%以上。
4.根据权利要求1~3任一项所述的吸水性树脂,其中,颗粒的质量平均粒径为150~3000μm、或纤维的平均纤维直径为10~1000μm。
5.根据权利要求1~4任一项所述的吸水性树脂,其中,离子性离解基团选自羧基、磺酸基、磷酸基或它们的盐。
6.根据权利要求5所述的吸水性树脂,其中,所述盐选自锂盐、钠盐、钾盐、铵盐。
7.根据权利要求1~6任一项所述的吸水性树脂,其中,重复单元为(甲基)丙烯酸和/或其盐。
8.根据权利要求1~7任一项所述的吸水性树脂,其中,离子性离解基团的中和率为30~100摩尔%。
9.根据权利要求1~8任一项所述的吸水性树脂,其中,在4小时的非加压条件下对离子交换水的吸收倍率(CRCw)是在非加压条件下对生理食盐水的吸收倍率(CRCs)以下。
10.根据权利要求1~9任一项所述的吸水性树脂,其中,在侧链上还具有碳原子数为4以上的烃基。
11.根据权利要求10所述的吸水性树脂,其中,在吸水性树脂的重复单元中,源自侧链上具有离子性离解基团的单体的重复单元与源自侧链上具有碳原子数为4以上的烃基的单体的重复单元的质量比为50∶50~99∶1。
12.根据权利要求1~11任一项所述的吸水性树脂,其中,pH值为4.0~8.0。
13.粪便、尿或血液的吸收芯或吸收性物品,是通过包含权利要求1~12任一项所述的吸水性树脂以及亲水性纤维成形而成的吸收芯或吸收性物品。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant |