CS272504B1

CS272504B1 - Způsob přípravy polymerních hmot s vysokou absorpční schopností pro vodu a vodné roztoky

Info

Publication number: CS272504B1
Application number: CS796088A
Authority: CS
Inventors: Jaromir Ing Drsc Snuparek; Jan Ing Csc Skoupil; Jiri Ing Csc Kaska; Milan Ing Sima
Original assignee: Snuparek Jaromir; Jan Ing Csc Skoupil; Kaska Jiri; Sima Milan
Priority date: 1988-12-05
Filing date: 1988-12-05
Publication date: 1991-02-12
Also published as: CS796088A1

Abstract

Superahsorhenty se získají neutralizací akrylétového kopolymeru s vysokým obsahem karboxylových skupin ve formě vodné disperze, připravené emulzní polymerací specifikované směsi vyhraných akrylových monomerů, přídavkem 0,8 až 1,2 ekvivalentu hydroxidu alkalického kovu. Vzniklý viskózni vodný roztok alkalické soli kopolymeru se vysuší a produkt se případně desintegruje drcením a/nebo mletím na požadovanou velikost částic.

Description

Vynález se týká způsobu výroby polymerních materiálů, s vysokou schopností absorbovat vodu a vodné roztoky.

Polymerní materiály s vysokou absorbovatelností vody a vodných roztoků jsou poměrně mladou skupinou polymerů. Tyto tzv. superabsorbenty absorbují několik desítek až stovek gramů vody v jednom gramu polymeru a nacházejí uplatnění zejména jako komponenty nových typů hygienického zboží, jako jsou například dětské pleny, hygienické vložky aj. Superabsorbenty se vyrábí na bázi kopolymerů akrylamidu a kyseliny akrylové (například jap. pat. č. 80 110111, 81 72005, 82 08210, 82.198714, 83 42602, 85 135432, 85 161410, 86 43606, 86 07316, 86 127710, pat. USA δ. 4 535 098 a 4 587 284, pat. NSR ě, 3 331 644, evrop. pat. Č. 37 138), škrobů modifikovaných kyselinou akrylovou (například jap. pat. δ. 80 127402, 81 70011, 81 114B89, 82 133142, 83 42602, 84 86657, 65 130670, 86 07316, 86 60706, 86 53360, 85 126386, pat. USA δ. 4 541 871) a solí kyseliny polyakrylové (například jap. pat. δ. 81 33032, 81 144743, 82 187306, pat, NSR δ. 3 026 043. pat USA δ. 4 342 858, evrop. pat. δ. 36 463, 68 189). Tyto produkty se připravují polymerací v homogenním prostředí za vzniku gelovitých produktů řídce zesítěných různými vícefunkčními monomery a vzniklé gely sé potom poměrně složitým způsobem. dále zpracovávají na pevné superabsorbenty (například jap, pat. δ. 85 55108, 85 161409, 85 184540, 86 87749, pat. NSR č. 3 523 617, evrop. pat. 5. 161 763). Všechny tyto doposud známé výrobní postupy jsou však značně zdlouhavé a poměrně obtížné.

Snadnější a zejména rychlejší postup přináší předložený vynález, jehož předmětem je způsob přípravy polymerních hmot s vysokou absorpční schopností pro vodu a vodné roztoky na bázi vodných disperzních akrylátových kopolymerů o střední velikosti částic 50 až 350 nm, připravených'emulzní kopolymerací směsi, obsahující 55 až 75 hmot, dílů ethylakrylátu a/nebo methylakrylátu, 23 až 43 hmot, dílů kyseliny akrylové a/nebo methakrylové a 0,5 až 5 hmot.dílů monomerů ze skupiny zahrnující divinylbenzén, . ethylenglykoldimethakrylát, butandioldiakrylát, Ν,Ν-methylenbisakrylamid, trimethylolpropantriakrylát, pentaerythritoltriakrylát a pentaerythrltoltetraakrylát, v přítomnosti povrchově aktivních látek a iniciátorů radikálové polymerace peroxidického typu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že získaná vodná disperze akrylátového kopolymerů s vysokým obsahem karboxylových skupin se zneutralizuje přídavkem >0,8 až 1,2 ekvivalentu hydroxidu alkalického kovu ve formě 5 až 50 % vodného roztoku. Tím vznikne viskozní vodný roztok alkalické soli akrylátového kopolymerů, který se nakonec vysuší při teplotách 100 až 185 °C, Získaný produkt se popřípadě ještě desintegruje, nejlépe drcením a/nebo mletím. ‘ '

Uvedený technologický postup umožňuje snadnou a rychlou přípravu superabsorbentů s absorpcí vody vyšší, než ‘100 g/g a s absorpcí uzančně používaného testovacího 0,9 % roztoku NaCl vyšší, než 30 g/g suchého kopolymerů. Takto připravené superabsorbenty jsou hygienicky nezávadné a jsou proto vhodné zejména pro aplikace v hygienickém zboží.

Neutralizaci karboxylového kopolymerů lze vést diskontinuálně v míchaném reaktoru nebo kontinuálně v některém z typů tzv. statických směšovačů, popřípadě je možno oba způsoby kombinovat, K sušení vzniklého viskózního roztoku alkalické soli kopolymeru se nohou používat diskontinuální etážové sušárny i kontinuálně pracující bubnové, pásové nebo rozprašovací sušárny při teplotách s.ušení 100 až 185 °C, Vysušený materiál, zvláště získaný sušením v etážových sušárnách, je nutno následně drtit a mlít na vhodnou velikost zrn. V případě nutnosti dosažení vyšší pevnosti zbotnalého gelu jeho vyšším zesítěním se absorpční kapacita produktu úměrně snižuje a naopak, při velmi řádkám zesítění jsou získávány hmoty a podstatně vyšší absorpcí, avšak malou pevností zbotnalého gelu. ’ .

CS 272504 Bl

Předmět vynálezu je doložen následujícími příklady, ve kterých použití disperzní kopolymery pro výrobu superabsorbentů byly připraveny z těchto směsí monomerů:

Monomer	A	Směsi B	pro disperzní C D	kopolymer, E	% hmot. F	G
Kys. akrylová	17,5	-	23	10		-	30
Kys. methakrylová	17,5	40	-	20	17,5	35	-
Ethylakrylát	63	45	-	68	62	74	60
Methylakrylát	-	10	73	-	-	-	. 5
Divinylbenzen Ethylenglykoldimethakry-	-	-	-	-	-	-	5
lát	-	5	-	-	-	•	-
Butandioldiakrylát Trimethylolpropan-	-	-	4	-	-	—	-
triakrylát Směs pentaerythritoltri-	-	-	—	1	3	- '	-
akrylátu a -tetrakrylátu	2	-	-	1	-	0,5	-
N,Ν-methylenbisakrylamid	-	-	-	-	-	0,5	-

Příklad 1

Ke 100 hmot, dílům vodné disperze akrylátového kopolymeru složení A o velikosti částic 130 nm a obsahu kopolymeru v disperzi 25 % hmot, se v míchaném reaktoru přidá 44,6 hmot, dílů 10 % roztoku NaOH. Toto množství odpovídá ekvivalenci pro neutralizaci karboxylových skupin kopolymeru. Vzniklý vysoce viskózní roztok soli kopolymeru se usuší na platech v etážové sušárně při teplotě 150 °C, pevný produkt se rozdrtí a rozemele na velikost zrn 0,1 až 0,5 mm. Produkt vykazuje absorpci 130 g vody nebo 35 g 0,9 % roztoku NaCl na 1 g suchého superabsorbentu. Produkt je vhodný pro použití v hygienickém zboží. .

Příklad 2

Ke 100 hmot, dílům vodné disperze akrylátového kopolymeru o složení B o velikosti částic 300 až 320 nm a sušině 20 % hmot, kopolymeru v disperzi v míchaném reaktoru se přidá 44,2 hmot, dílů 10 % roztoku KOH. Toto množství odpovídá stupni neutralizace přítomných karboxylových skupin 0,85. Vzniklý viskózní roztok se ve vrstvě několika mm přivádí na sušicí pás o teplotě 180 °C. Usušený produkt je ze sušicího pásu kontinuálně seškrabován a po úpravě velikosti zrn mletím a tříděním se získá hmota, která absorbuje 110 g destilované vody, respektive 40 g 0,9 * roztoku Na Cl na 1 g suchého superabsorbentu. Je vhodná pro výrobu hygienického zboží.

Příklad 3

Do statického směšovače vybaveného elementy typu Kenics se kontinuálně v hmotnostním poměru 100 : 56 přivádí 20 % vodná disperze akrylátového kopolymeru o složení C o velikosti částic kopolymeru 50 až 80 nm, a to souběžně s 5 % roztokem NaOH, Hmotnostní poměr přiváděných komponent zajišťuje dosažení stupně neutralizace 1,15. Vzniklý homogenní středně viskózní roztok se přivádí ve vrstvě o tloušťce 0,5 mm na povrch válce válcové sušárny, který je vyhříván na teplotu 170 °C. Z otáčejícího se válce je usušený produkt kontinuálně seškrabován. Takto připravený superabsorbent má vločkový charakter, poněkud menší pevnost gelu, avšak absorpci vody 200 g a 0,9 % roztoku NaCl 45 g na 1 g suchého produktu. Produkt je vhodný v kombinaci s celulózou do hygienického zboží.

CS 272504 Bl

Příklad 4

100 hmot, dílů kopolymeru o složení D, obsahu sušiny v disperzi 36 % hmot, a velikosti částic 250 až 280 nm se neutralizuje do hodu ekvivalence 5,3 hmot, díly NaOH ve formě 10 až 15 % roztoku. Neutralizace se provádí v míchaném reaktoru, odkud se získaný roztok sodné soli kopolymeru přivádí do rozprašovací sušárny, kde se suší při teplotě 110 °C. Získá se produkt v jemně práškové formě, vhodný jako aditivum pro hydrofilizaci různých kompozitních materiálů.

Příklad 5

Akrylátový kopolymér, připravený ze směsi monomerů E o stejné sušině a stejném způsobu zpracování jako v příkladu 1 poskytne superabsorbent vykazující absorpci vody 110 g a 0,9 % roztoku NaCl 32 g na 1 g suchého produktu. Produkt je vhodný pro použití v hygienickém zboží.

Příklad 6 % vodná disperze kopolymeru o složení P se v míchaném reaktoru neutralizuje ekv-ϊvalAntním množstvím hydroxidu sodného tak, Že na 100 hmot, dílů disperze se přidá 8 hmot, dílů 40 % roztoku NaOH, Vzniklý roztok’soli kopolymeru se suší v etážové sušárně 2 hodiny při 160 °C, získaný pevný produkt po rozdrcení a rozemletí vykazuje absorpci 180 g vody a 45 g 0,9 % roztoku NaCl na 1 g superabsorbentu. Vzhledem k menší pevnosti gelu je vhodný pro použití ve směsi s nosným materiálem, například celulózou.

Příklad 7

Akrylátový kopolymér ve formě 36 í vodné disperze o složení kopolymeru G se ve statickém směšovači kontinuálně neutralizuje na stupeň neutralizace karboxylových skupin 0,8 tak,, že se do směšovače přivádí disperze kopolymeru souběžně s 30 Ž roztokem NaOH v hmotnostním poměru 100 : 16. Neutralizace se dokončí homogenizací v hnětači a vysoce viskózní materiál se suší ve vrstvě 10 až 30 mm v etážové sušárně po dobu několika hodin při teplotě 180 °C. Vznikne superabsorbent s vysokou pevností zbotnalého gelu, který je vhodný například jako prostředek zadržující vlhkost v půdě. Vzhledem k silnějšímu sesítění vykazuje absorpci 80 g destilované vody a 20 g 0,9 % roztoku NaCl na 1 g suchého produktu.

Claims

Způsob přípravy polymerních hmot s vysokou absorpční schopností pro vodu a vodné roztoky na bázi disperzních, akrylátových kopolymerů o střední velikosti části 50 až 350 nm, připravených emulzní kopolymeraci směsi, obsahující 55 až 75 hmot, dílů ethylakrylátu a/nebo methylakrylátu, 23 až 43 hmot, dílů kyseliny akrylové a/nebo methakrylové a 0,5 až 5 hmot, dílů monomerů ze skupiny zahrnující divinylbenzen, ethylenglykoldimethakrylát, butandioldiakrylát, Ν,Ν-methylenbisakrylamid, trimethylolpropantriakrylát, pentaerythritoltriakrylát a pentaerythritoltetraakrylát, v přítomnosti povrchově aktivních látek a iniciátorů radikálové polymerace peroxidického typu, vyznačující se tím, že získaná vodná disperze akrylátového kopolymeru s vysokým obsahem karboxylových

CS 272504 Bl skupin se zneutralizuje přídavkem 0,8 až 1,2 ekvidalentu hydroxidu alkalického kovu ve formě 5 až 50 % vodného roztoku, čímž vznikne viskózní vodný roztok alkalické soli akrylátového kopolymeru, který se nakonec vysuší při teplotách 100 až 185 °C a vzniklý produkt se popřípadě ještě desintegruje, nejlépe drcením a/nebo mletím.