JP2004315816A - 吸水性樹脂の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】不飽和カルボン酸アンモニウム塩55モル%以上100モル%以下、不飽和カルボン酸アルカリ金属塩0モル%以上45モル%未満、不飽和カルボン酸0モル%以上45モル%未満、その他単量体0モル%以上45モル%未満を重合、乾燥後、架橋剤と混合、加熱処理することによる吸水性樹脂の製造方法において、加熱処理温度が乾燥温度より高く、加熱処理温度と乾燥温度の差が10℃を超える温度で加熱処理を行い、乾燥、加熱処理によってカルボン酸アンモニウム単位の一部を熱分解させてカルボン酸単位とする。
【選択図】 なし
Description
また、上記方法の応用例として残留モノマーを低減させる目的で特定組成の中和単量体を上記架橋剤と混合し加熱処理しながら表面架橋する方法(例えば特許文献20、21)も知られている。
高齢者向けの紙おむつにおいては乳幼児向けに比べ、紙おむつにかかる荷重が大きいこと、また、一回当たりの排泄量が多いことより、「装着時により重い荷重がかかっても十分な吸収能力を発揮できるような高荷重下での優れた吸水倍率」を有する吸水性樹脂がより強く求められている。
即ち、本発明は次の(1)〜(4)である。
(2)(メタ)アクリル酸アンモニウム塩55モル%以上100モル%以下、(メタ)アクリル酸アルカリ金属塩0モル%以上45モル%未満、(メタ)アクリル酸0モル%以上45モル%未満、その他の単量体0モル%以上45モル%未満を重合する上記(1)の吸水性樹脂の製造方法。
(4)加熱処理後のカルボン酸アンモニウム単位が50モル%を超え80モル%以下である上記(1)〜(3)の吸水性樹脂の製造方法。
本発明では、不飽和カルボン酸アンモニウム塩およびその他の単量体を重合、乾燥後、表面架橋剤と混合、乾燥温度より10℃以上高い温度で加熱処理し、重合体中のカルボン酸アンモニウム単位の一部を熱分解させカルボン酸単位とすることが必須である。
本発明で使用されるその他の単量体の量は0モル%以上45モル%未満である。その他単量体としては親水性単量体、疎水性単量体のどちらを使用してもよく、あるいは両者を併用してもよいがその中でも親水性単量体が好ましく、使用できる親水性単量体として、例えば、アクリルアミド、メタアクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−メチル(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコ ール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン、N−アクリロイルピペリジン、N−アクリロイルピロリジンなどを挙げることができ、これらの群から選ばれる1種あるいは2種以上を使用できる。
重合体の乾燥物に表面架橋剤を添加する方法は公知の方法が用いられ、重合体の乾燥物に直接表面架橋剤を添加する方法や重合体の乾燥物を溶媒に分散させ表面架橋剤を添加する方法が挙げられる。前者の方法を用いる場合、均一な表面架橋剤の添加のために、酸化珪素微粉末などの無機化合物や界面活性剤を共存させてもよい。
また、実施例5〜7は実施例1〜4に比し、荷重下での吸水能が良好であるが、これは、重合条件、乾燥、加熱等の諸条件が適正化されたことによる。
まず、実施例1〜4に記載の諸物性値を得るために用いた試験方法を以下に述べる。
吸水性樹脂0.2gを不織布製のティーバッグ式袋(50*70mm)に均一に入れ、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液中に浸漬した。60分後にティーバッグ式袋を引き上げ、一定時間水切りを行った後、ティーバッグ式袋の重量を測定し、以下の式で吸水倍率を算出した。
(a法)図1に示す装置を用いて実施例1〜4、比較例1、2の測定を行った。
0.9g(Wsa)の吸水性樹脂8をフィルタースクリーン5の上に置き、ピストン6をシリンダー4の中に入れ、装置を組み立てて重量(Wa)を計る。0.9重量%塩化ナトリウム水溶液をトレイ1の中に加え、フィルタープレート2の表面と同レベルにする。円形のフィルターペーパー3をフィルタープレート2の上に置き、塩化ナトリウム水溶液で全体を湿らせる。組み立てた装置を湿らせたフィルターペーパー3の上に置き重し7を載せ60分吸収させる。吸収後、装置を持ち上げ、重しをはずし、重量(Wb)を計り、以下の式で吸水倍率を算出する。
底面に250メッシュのナイロン網を貼ったアクリル製の円筒形器具(外径35.0mm、内径24.5mm、高さ30mm、重さ D(g))に、吸水性樹脂 E(g)(約0.16g)を均一になるように入れ、0.3psiでは99.3g、0.8psiでは278.3gの分銅(外径24.5mm)を載せる。SUS製シャーレ(内径120mm)に生理食塩水を60cc入れ、円筒形器具を中に1時間置く。所定時間経過後、紙製タオルにて水切りを行い、天秤で器具全体の重量F(g)の測定を行う。吸水倍率は次式にて求める。
ケルダール法により吸水性樹脂中の全窒素原子量を求め、その窒素がカルボン酸アンモニウム単位に由来するものとしてカルボン酸アンモニウム単位量(モル%)を求めた。
撹拌機を備えたフラスコにイオン交換水320gを仕込んだ。フラスコ内の中和反応系の温度を20〜40℃に保ちながら、アクリル酸(和光純薬株式会社製 試薬特級)144gを加え、次いで40重量%水酸化ナトリウム水溶液40g、25%アンモニア水109gを順に滴下して、中和率100%(ナトリウム塩20モル%、アンモニウム塩80モル%)、濃度29.4%の単量体水溶液613gを得た。
[実施例2]
実施例1において40重量%水酸化ナトリウム水溶液20g、25%アンモニア水109gを順に滴下して、中和率90モル(ナトリウム塩10%、アンモニウム塩80%)、濃度30.2%の単量体水溶液593gを得た以外は、実施例1と同様にして吸水性樹脂(C)を得た。試験結果を表2に示した。
実施例1において25%アンモニア水136gを滴下して、中和率100モル%(アンモニウム塩100%)、濃度29.7%の単量体水溶液600gを得、表面架橋時の加熱温度を160℃とした以外は、実施例1と同様にして吸水性樹脂(D)を得た。試験結果を表2に示した。
参考例1で得られたアクリル酸アンモニウムを30重量%水溶液とし、この145gにN,N’−メチレンビスアクリルアミド0.0992gを加え溶解した。この溶液を活性炭5.5gで処理した後、活性炭を濾別した。この溶液90gを300mlセパラブルフラスコに移し、攪拌しながら30℃で30分間窒素パージを行なった(アンモニウム塩100%)。ここにL−アスコルビン酸0.0005gを加え、続いて過硫酸アンモニウム0.0466gを加えた。開始剤添加直後から温度が上昇し、最高温度は60℃まで達した。1時間重合を行なった後、ポリマーを5mm程度に解砕し、イナートオーブン中100℃で2時間乾燥した。乾燥ポリマーをホモジナイザーで粉砕後、イナートオーブン中100℃でさらに2時間乾燥した。乾燥後のポリマーを106μm〜850μmに分級した。分級したポリマー2gに、イソプロピルアルコール0.6gと水0.06gの混合溶液に溶かしたグリセリン0.02gを混合した。得られた混合物を140℃で1時間加熱することにより吸水性樹脂(E)を得た。試験結果を表3に示した。
参考例1で得られたアクリル酸アンモニウム40重量%水溶液110gに水22gを加えた。この水溶液を氷浴にて冷却し、液温30℃以下を保ちながら、水酸化ナトリウム3.96gを水9.23gに溶解した水溶液を加えた(アンモニウム塩80%、ナトリウム塩20%)。これにN,N’−メチレンビスアクリルアミド0.0992gを加え溶解した。この溶液を活性炭5.5gで処理した後、活性炭を濾別した。この溶液90gを300mlセパラブルフラスコに移し、攪拌しながら30℃で30分間窒素パージを行なった。ここにL−アスコルビン酸0.0004gを加え、続いて過硫酸アンモニウム0.0466gを加えた、開始剤添加直後から温度が上昇し、最高温度は60℃まで達した。1時間重合を行なった後、ポリマーを5mm程度に解砕し、イナートオーブン中100℃で2時間乾燥した。乾燥ポリマーをホモジナイザーで粉砕後、イナートオーブン中100℃でさらに2時間乾燥した。乾燥後のポリマーを106μm〜850μmに分級した。分級したポリマー2gに、イソプロピルアルコール0.6gと水0.06gの混合溶液に溶かしたグリセリン0.02gを混合した。得られた混合物を170℃で40分間加熱することにより吸水性樹脂(F)を得た。試験結果を表3に示した。
試薬アクリル酸(和光純薬製、試薬特級品)28.32gを水52.96gに溶解した。この水溶液を氷浴にて冷却し、液温30℃以下を保ちながら、25重量%のアンモニア水溶液18.72gを攪拌しながら徐々に加え、40重量%のアクリル酸アンモニウム/アクリル酸=70/30水溶液を得た。このアクリル酸アンモニウム/アクリル酸混合水溶液90gに、架橋剤としてN,N’−メチレンビスアクリルアミド0.0992gを加え溶解した。この溶液を300mlセパラブルフラスコに移し、攪拌しながら30℃で30分間窒素パージを行なった。ここにL−アスコルビン酸0.0004gを加え、続いて過硫酸アンモニウム0.046gを加えた。3時間重合を行なった後、ポリマーを5mm程度に解砕し、イナートオーブン中100℃で2時間乾燥した。乾燥ポリマーをホモジナイザーで粉砕後、イナートオーブン中100℃でさらに2時間乾燥した。乾燥後のポリマーを106μm〜850μmに分級した。分級したポリマー2gに、イソプロピルアルコール0.6gと水0.06gの混合溶液に溶かしたグリセリン0.02gを混合した。混合後、170℃で30分間加熱することにより吸水性樹脂(G)を得た。試験結果を表3に示した。
特願2003−101199の実施例1の方法に従い、生体触媒を調製し、実施例4の方法に従って加水分解反応を行い高純度の30重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を得た。この水溶液にメトキシキノン200ppm加え、遮光減圧下40重量%まで濃縮した。
<生体触媒の調製>
ニトリラーゼ活性を有するアシネトバクター エスピー AK226(FERM BP−08590)を、塩化ナトリウム0.1%、リン酸2水素カリウム0.1%、硫酸マグネシウム7水和物0.05%、硫酸鉄7水和物0.005%、硫酸マンガン5水和物0.005%、硫酸アンモニウム0.1%、硝酸カリウム0.1%(いずれも重量%)を含む水溶液をpH=7に調整した培地で、栄養源としてアセトニトリル0.5重量%を添加し、30℃で好気的に培養した。これを30mMリン酸バッファー(pH=7.0)にて洗浄し菌体懸濁液(乾燥菌体15重量%)を得た。続いてアクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド、5%N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン水溶液、菌体懸濁液、30mMリン酸緩衝液の混合液に、2.5%過硫酸カリウム水溶液を混合して重合物を得た。最終的な組成は、乾燥菌体濃度3%、30mMリン酸バッファー(pH=7)52%、アクリルアミド18%、メチレンビスアクリルアミド1%、5%N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン水溶液12%、2.5%過硫酸カリウム水溶液14%(何れも重量%)とした。該重合物を約1×3×3mm角の粒子に裁断し固定化菌体を得た。この固定化菌体を30mMリン酸バッファー(pH=7)で洗浄し固定化菌体触媒とした。
実施例1において40重量%水酸化ナトリウム水溶液140gを滴下して、中和率70モル(ナトリウム塩70%)、の単量体水溶液を得た。実施例1と同様にして吸水性樹脂(H)を得た。試験結果を表2に示した。
実施例2において架橋時の加熱温度を100℃とした以外は、実施例1同様に行うことで吸水性樹脂(I)を得た。結果を表2に示した。
参考例1で調製したアクリル酸アンモニウム水溶液226.14gにアクリル酸24.89g、水51.2gを加え、活性炭5.5gで処理した後、活性炭を濾別した。活性炭処理後の水溶液90gにN,N’−メチレンビスアクリルアミド0.058gを加え、35℃で30分窒素パージを行なった。過硫酸アンモニウム0.0614g、亜硫酸水素ナトリウム0.0126gを加え、1時間重合を行なった。重合後解砕し、150℃で一時間乾燥した。乾燥後、ポリマー100 部に、プロピレングリコール2部,水3 部,イソプロピルアルコール30部を混合した。混合後、150℃で60 分間加熱することにより吸水性樹脂(J)を得た。試験結果を表3に示す。
実施例7と同様に調製したアクリル酸アンモニウム/アクリル酸=70/30水溶液90gを10℃にし、窒素パージを30分行なった後、炭酸アンモニウム0.72g、トリアリルアミン0.147gを加えた。開始剤として、過硫酸アンモニウム0.1387gと30重量%過酸化水素水溶液0.0322g、L−アスコルビン酸0.0016gを加えた。1時間重合後解砕し、150℃で一時間乾燥した。乾燥後、ポリマー100 部に、エチレングリコールジグリシジルエーテル0.25部,水2部,エタール2部を混合した。混合後、120 ℃で60 分間加熱することより吸水性樹脂(K)を得た。結果を表3に示す。
2 フィルタープレート
3 フィルターペーパー
4 シリンダー
5 フィルタースクリーン
6 ピストン
7 重し
8 吸水性樹脂
Claims (4)
- 不飽和カルボン酸アンモニウム塩55モル%以上100モル%以下、不飽和カルボン酸アルカリ金属塩0モル%以上45モル%未満、不飽和カルボン酸0モル%以上45モル%未満、その他単量体0モル%以上45モル%未満を重合、乾燥後、表面架橋剤と混合、加熱処理することによる吸水性樹脂の製造方法であって、加熱処理温度が乾燥温度より高く、加熱処理温度と乾燥温度の差が10℃を超える温度で加熱処理を行い、乾燥、加熱処理によってカルボン酸アンモニウム単位の一部を熱分解させてカルボン酸単位とすることを特徴とする吸水性樹脂の製造方法。
- (メタ)アクリル酸アンモニウム塩55モル%以上100モル%以下、(メタ)アクリル酸アルカリ金属塩0モル%以上45モル%未満、(メタ)アクリル酸0モル%以上45モル%未満、その他の単量体0モル%以上45モル%未満を重合する請求項1記載の吸水性樹脂の製造方法。
- 乾燥、加熱処理により重合体中のカルボン酸アンモニウム単位の1/10以上が熱分解し、加熱処理後のカルボン酸アンモニウム単位が90モル%以下である請求項1又は2記載の吸水性樹脂の製造方法。
- 加熱処理後のカルボン酸アンモニウム単位が50モル%を超え80モル%以下である請求項1〜3のいずれかに記載の吸水性樹脂の製造方法。
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