CZ280127B6

CZ280127B6 - Slabě zesítěný, ve vodě botnající polymer či kopolymer a způsob jeho výroby

Info

Publication number: CZ280127B6
Application number: CS902957A
Authority: CZ
Inventors: Svatopluk Ing. Csc. Zástěra; Rudolf Ing. Pařízek; Jaroslav Ing. Džurný
Original assignee: Svatopluk Ing. Csc. Zástěra
Priority date: 1990-06-14
Filing date: 1990-06-14
Publication date: 1995-11-15
Also published as: CS295790A3

Abstract

Polymer nebo kopolymer je ve formě zrn nebo prášku a je vyroben radikálovou polymerací reakční směsi, obsahující akrylan sodný, síťující prostředek, iniciátor polymerace, organická přírodní a/nebo syntetická vlákna délky 0,05 až 2 mm v množství 2 až 10 % hmot. a popřípadě kyselinu akrylovou. Vlákna jsou jemnosti 1,0 až 10,0 dtex. Reakční směs může obsahovat zahušťovadlo, kterým je např. škrob, a to v množství 0,2 až 20,0 % z hmotnosti monomeru nebo monomerů. Iniciátorem je např. peroxodisíran amonný v množství 0,1 až 0,5 % z hmotnosti monomeru nebo monomerů. Síťujícím prostředkem je např. ester kyseliny akrylové nebo metakrylové s dvojsytným nebo trojsytným alkoholem v množství 0,001 až 0,5 % z hmotnosti monomeru nebo monomerů. Polymer nebo kopolymer se vyrábí tak, že reakční směs se nanese na vlákennou vrstvu a tato se vede přes plochu vyhřátou na teplotu 90 až 140 .sup.o .n.C, následně se suší a dále zpracovává lámáním a mletím.ŕ

Description

(57) Anotace:

Polymery kyseliny akrylové nebo methakrylové a jejich vzájemné kopolymery slabě zesíťované, bobtnající ve vodě, se pro použití Jako supersorbenty připravují tak, že se reakční směs, obsahující akrylan nebo methakrylan sodný, volnou kyselinu akrylovou nebo methakrylovou, popřípadě Jejich směsi, síťující prostředek, iniciátor polymerace a zhušťovadlo kontinuálně nanáší na nosnou vlákennou vrstvu o plošné hmotnosti 20 až 80 g/m² v poměru hmotnosti vlákenná vrstva reakční směsi 1 : 25 až 1 : 100. Následně se reakční směs, nanesená na nosné vlákenné vrstvě, vede přes plochu vyhřívanou na 90 až 140°C, kde zpolymeruje a vysuší se. Tuhý polymer prostoupený vlákny nosné vlákenné vrstvy se dále zpracuje lámáním a mletím na konečný výrobek (zrna nebo prášek).

Způsob výroby polymerů kyseliny akrylové nebo methakrylové a jejich vzájemných kopolymerů

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby polymerů vzájemných nebo kopolymerů kyseliny akrylové nebo methakrylové ve formě zrn nebo prášku, tzv. superabsorbentů, tj. slabě zesítěných, ve vodě bobtnajících polymerních solí hydrofilních radikálové polymerizovatelných monomerů.

Dosavadní stav techniky

Podle patentové literatury je způsob výroby superabsorbentů řešen bud roztokovou polymerací nenasycených kyselin a jejich jednomocných solí (kyseliny akrylové, methakrylové, maleinové, itakonové, fumarové) ve vodném prostředí, nebo polymerací v prostředí organických rozpouštědel. Reakční směs pro polymerací obsahuje vedle vlastní nenasycené kyseliny a její alkalické soli ještě síťující prostředek, který spojuje navzájem polymerní řetězce a má významný vliv na sorpční vlastnosti a rychlost sorpce. Polymerace se iniciuje nejčastěji peroxodisÍrány a UV zářením. Polymerace vodných roztoků zmíněných kyselin a jejich solí je realizována nejčastěji v tenké vrstvě. Tenká vrstva polymerujících monomerů je používána proto, aby mohlo snadno odcházet reakční teplo z polymerující reakční směsi prostřednictvím odpařované vody. Jestliže se reakční směs přehřívá, dochází k podstatnému zhoršení vlastností až ke znehodnocení výsledného produktu.

Vytvoření souvislé, stejně silné a tenké vrstvy reakční směsi je možné jen na maximálně vodorovné ploše, což při kontinuální výrobě podmiňuje použití speciálního polymeračního dopravního pásu. Vznikající polymer však vykazuje značnou přilnavost k většině kovových i organických konstrukčních materiálů a pás musí být proto opatřen polytetrafluorethylenovým nebo jiným antiadhezívním materiálem, který svým nízkým povrchovým napětím působí proti vytvoření souvislé vrstvy reakční směsi.

Problém je podle patentové literatury řešen několika způsoby ve spojení se speciálním polymeračnim zařízením.

Podle přihlášky DE 3500476 Al je dokonalá polymerace v tenké vrstvě řešena převrstvením tenké vrstvy reakční směsi, vytvořené na pevném podkladu, vybranými kapalinami nebo roztoky nebo disperzemi pevných látek jako například parafinu, silikonového oleje, nizkomolekulárního polyethylenu a podobně, do doby, kdy reakční směs ztratí tekutost.

Podle přihlášky vynálezu JP 051953 je reakční směs, obsahující kyselinu akrylovou a její alkalickou sůl, popřípadě kyselinu methakrylovou, obsahující dále síťující činidlo, rozptylována ve formě kapek do atmosféry dusíku nebo helia vyhřáté na teploty 100 až 250 °C, kde probíhá polymerace.

Podle přihlášky DE 3505920 Al a mnoha dalších patentů probíhá polymerace při nízkých teplotách, tj. do 80 °C, účinkem UV

-1CZ 280127 B6 záření. Přitom reakční směsi, materiálu tak zde může být použito podstatně tlustších vrstev například 10 mm a více. K nežádoucímu přehřívání sice nedochází, ale potíže činí kontinualizace procesu a sušení produktu.

Podstata vynálezu

Podstata způsobu výroby superabsorbentú na bázi slabě zesítěných ve vodě bobtnajících polymerů kyseliny akrylové nebo methakrylové a jejich vzájemných kopolymerů spočívá podle tohoto vynálezu v tom, že se reakční směs, obsahující kromě polymerujících komponent tj. kromě akrylanu a/nebo methakrylanu sodného a volné kyseliny akrylové a/nebo methakrylové, síťující prostředek a iniciátor polymerace, popřípadě zahušťovadlo, kontinuálně nanáší na vlákennou vrstvu z přírodních a/nebo syntetických vláken o plošné hmotnosti 20 až 80 g/m²,například netkanou textilii. Přebytek reakční směsi protéká textilií a vrací se zpět do nádrže. Síla vrstvy reakční směsi zachycená na vlákenné vrstvě je dána fyzikálními vlastnostmi vlákenné vrstvy, zejména její tloušťkou, plošnou hmotností, jemností vláken a jejich druhem, a dále viskozitou reakční směsi. Vlákenná vrstva tedy slouží jako nosič reakční směsi, zajišťuje vytvoření stejnoměrné tloušťky reakční směsi a usnadňuje odvádění reakčního tepla vody kolem vláken během polymerace.

Tloušťka vrstvy reakční směsi činí v závislosti na viskozitě reakční směsi a fyzikálních vlastnostech vlákenné vrstvy 0,6 až 3 mm, tj. 600 až 3 000 g/m².

Zvýšení viskozity reakční směsi je dosahováno rozpouštěním některých vodorozpustných makromolekulárních látek v roztoku monomerů, tj. v reakční směsi. Nejvýhodnější je použití škrobů, modifikovaných škrobů nebo karboxymethylcelulózy.

Jako síťující prostředek se do reakční směsi přidává sloučenina se dvěma nebo více nenasycenými vazbami, nejčastěji se jedná o estery kyseliny akrylové nebo methakrylové. V závislosti na množství síťujícího prostředku v reakční směsi vykazuje vyrobený produkt různou sorpční schopnost a různou rychlost sorpce.

Vrstva reakční směsi na vlákenném nosiči postupuje například na soustavu vyhřívaných válců, kde dochází k polymeraci, síťování a sušení vzniklého polymeru. Teplota povrchu válců je nastavena na 90 až 140 °C v závislosti na tloušťce vrstvy reakční směsi. Při nižší tloušťce vrstvy reakční směsi je teplota nižší a naopak. Při vysoké teplotě válců dochází ke krystalizaci solí monomerů dříve než k jejich polymeraci, což znehodnocuje výsledný produkt.

Po polymeraci a odpaření vody je vzniklý útvar lámán, mlet a tříděn podle velikosti částic.

Polymer je prostoupen vlákny, která se při mletí zkracují v závislosti na jemnosti mletí. Tato krátká vlákna mají význam při styku polymeru se sorbovanou kapalinou. Vlákny se kapalina dostává do polymerní částice, která se rychle rozpadá. Zvětšuje

-2CZ 280127 B6 se povrch přicházející bezprostředně do styku s kapalinou, a tím i rychlost sorpce.

Příklady provedeni vynálezu

Příklad 1

40% vodným roztokem kyseliny akrylové částečně zneutralizované uhličitanem sodným obsahujícím 5 % bramborového škrobu, 0,1 % pentaerythrittriakrylátu a 0,15 % peroxodisíranu amonného, vztaženo na hmotnost monomerů, se povrství netkaná textilie z viskozových vláken jemnosti 1,75 dtex o plošné hmotnosti 25 g/m². Na textilii se vytvoří vrstva reakční směsi o plošné hmotnosti 1 200 g/m². Útvar postupuje na bubnovou sušárnu, kde na válcích opatřených teflonovým povrchem a vyhřívanou parou na teplotu 130 °C polymeruje a síťuje. Současně se ze vznikajícího polymeru odpaří voda. Polymer tvoří souvislý pás, který se dále láme, mele a třídí. Frakci o velikosti zrn 0,2 až 0,8 mm lze použít do sorpční vrstvy dámských hygienických vložek a dětských plen na jedno použití.

Příklad 2

40% vodným roztokem akrylanu sodného vzniklým parciální neutralizací kyseliny akrylové roztokem hydroxidu sodného a kyseliny akrylové obsahujícím 25 % volné kyseliny, dále potom 5 % karboxymethylcelulózy, 0,01 % N¹,N²-dipropylenoxid-tetramethylendiaminu a 0,1 % peroxodisíranu amonného, vztaženo na hmotnost monomerů, se povrství netkaná textilie z polyesterových vláken jemnosti 2,5 dtex o plošné hmotnosti 20 g/m · Na textilii se vytváří vrstvy reakční směsi o plošné hmotnosti 1 000 g/m². Další postup výroby je stejný jako v příkladu 1.

Průmyslová využitelnost

Polymery kyseliny akrylové nebo methakrylové a jejich vzájemné kopolymery vyrobené způsobem podle tohoto vynálezu pro svoji mimořádně velkou sorpční schopnost kapalin jsou používány nejčastěji jako sorpční vrstva dámských hygienických vložek a dětských plen na jedno použití.

Claims

1.

dek, iniciátor polymerace, akrylovou a/nebo methakrylovou, prášku, vyznačený tím, nuálně nanáší na vlákennou vrstvu

Způsob výroby polymerů kyseliny akrylové nebo methakrylové a jejich vzájemných kopolymerů, slabě zesítěných, ve vodě bobtnajících, získaných radikálovou polymerací reakční směsi obsahující akrylan a/nebo methakrylan sodný, síťující prostřezahušťovadlo a volnou kyselinu ve formě zrn nebo že se reakční směs kontio plošné hmotnosti 20 až

80 g/m², která se následné vede přes plochu vyhřátou na teplotu 90 až 140 °C, přičemž se hmotnostní poměry vlákenné vrstvy a reakční směsi pohybují v rozmezí 1 : 25 až 1 : 100 a tuhý polymer se dále zpracovává lámáním a mletím.

2. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačený tím, že reakční směs obsahuje zhušťovadlo, kterým je škrob, modifikovaný škrob, karboxymethylcelulóza nebo jejich směs v množství 0,2 až 20 % hmot, monomerů.

3. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačený tím, že reakční směs obsahuje iniciátor polymerace, kterým je peroxodisíran amonný v množství 0,1 až 0,5 % hmot, monomerů.

4. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačený tím, že reakční směs obsahuje síťující prostředek, kterým je ester kyseliny akrylové a/nebo methakrylové s vícefunkčním alkoholem typu ethylenglykoldiakrylát, ethylenglykoldimethakrylát, pentaerythritoltriakrylát, pentaerythritoltetraakrylát v množství 0,001 až 0,5 % hmot, monomerů.

5. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačený tím, že reakční směs obsahuje síťující prostředek, kterým je alifatický polyamin substituovaný na atomech dusíku nejméně dvěma ethylenovými nebo propylenoxidovými skupinami typu Ν^,Ν^Ν³-triethylenoxid-diethylentriamin v množství 0,0005 až 0,1 % hmot. monometrů.