JP2017222875A - 高吸水性樹脂およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸性基を含み、少なくとも一部が中和した水溶性エチレン系不飽和単量体を重合させた粉末形態のベース樹脂を、炭素数2〜8のジオールまたはグリコール系化合物で表面架橋させた、架橋重合体を含む高吸水性樹脂。
【選択図】なし
Description
下記の数式2で表される加圧状態での吸水速度の条件を、同時に満足する、高吸水性樹脂を提供する。
D(90%)は、粒子径の順において最も小さい粒子から累積が90%となる粒子径であり、
D(10%)は、粒子径の順において最も小さい粒子から累積が10%となる粒子径であり、
D(50%)は、粒子径の順において最も小さい粒子から累積が50%となる粒子径であり、
ARULは、加圧下での吸水速度(Absorbing rate under load)であり、AUP(10min)は、10分まで加圧時の、下記の数式3で表される加圧吸水能(AUP:Absorbency under Pressure)値であり、AUP(60min)は、60分まで加圧時の、下記の数式3で表される加圧吸水能値であり、
Wa(g)は、吸水性樹脂の重量、および前記吸水性樹脂に荷重を付与可能な装置重量の総和であり、
Wb(g)は、荷重(0.7psi)下、1時間の間、前記吸水性樹脂に水分を供給した後の水分の吸収した吸水性樹脂の重量、および前記吸水性樹脂に荷重を付与可能な装置重量の総和である。
重合反応器で前記モノマー組成物を重合して含水ゲル重合体を製造する段階と、
前記含水ゲル重合体を乾燥および粉砕する段階と、
前記粉砕された含水ゲル状重合体を分級する段階と、
前記分級された含水ゲル重合体それぞれに水および表面架橋剤を含む表面処理溶液を噴射して、含水ゲル重合体の表面を処理する段階とを含む、前記高吸水性樹脂の製造方法を提供する。
分級された含水ゲル状重合体を1つの表面架橋反応器に供給し、120〜250℃の温度で、10分〜120分間、含水ゲル重合体の表面架橋反応を進行させる段階を含むことができる。
粉砕された含水ゲル重合体を、粒度150μm未満の粒子、および粒度150μm以上850μm以下の粒子の2分に分級する段階、
粉砕された含水ゲル重合体を、粒度150μm未満の粒子、粒度150μm以上300μm未満の粒子、および粒度300μm以上850μm以下の粒子の3分に分級する段階、または
粉砕された含水ゲル重合体を、粒度150μm未満の粒子、粒度150μm以上300μm未満の粒子、粒度300μm以上600μm未満の粒子、および粒度600μm以上850μm以下の粒子の4分に分級する段階を含むことができる。
D(90%)は、粒子径の順において最も小さい粒子から累積が90%となる粒子径であり、
D(10%)は、粒子径の順において最も小さい粒子から累積が10%となる粒子径であり、
D(50%)は、粒子径の順において最も小さい粒子から累積が50%となる粒子径であり、
ARULは、加圧下での吸水速度(Absorbing rate under load)であり、AUP(10min)は、10分まで加圧時の、下記の数式3で表される加圧吸水能(AUP:Absorbency under Pressure)値であり、AUP(60min)は、60分まで加圧時の、下記の数式3で表される加圧吸水能値であり、
Wa(g)は、吸水性樹脂の重量、および前記吸水性樹脂に荷重を付与可能な装置重量の総和であり、
Wb(g)は、荷重(0.7psi)下、1時間の間、前記吸水性樹脂に水分を供給した後の水分の吸収した吸水性樹脂の重量、および前記吸水性樹脂に荷重を付与可能な装置重量の総和である。
アクリル酸100g、架橋剤としてポリエチレングリコールジアクリレート(Mw=523)0.5g、UV開始剤としてジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−ホスフィンオキシド0.033g、50%苛性ソーダ水溶液(NaOH)83.3g、および水89.8gを混合して、単量体の濃度が45重量%のモノマー水溶液組成物を製造した。
1,3−プロパンジオール5重量%、プロピレングリコール5重量%、および90重量%の水が含まれている表面処理溶液を使用したことを除いては、実施例1と同様の方法で高吸水性樹脂を製造した。
前記ベースポリマーBP−1の代わりにベースポリマーBP−2を使用したことを除いては、実施例1と同様の方法で高吸水性樹脂を製造した。
前記ベースポリマーBP−1の代わりにベースポリマーBP−2を使用したことを除いては、実施例2と同様の方法で高吸水性樹脂を製造した。
前記ベースポリマーBP−1の代わりにベースポリマーBP−3を使用したことを除いては、実施例1と同様の方法で高吸水性樹脂を製造した。
前記ベースポリマーBP−1の代わりにベースポリマーBP−3を使用したことを除いては、実施例2と同様の方法で高吸水性樹脂を製造した。
試験例1:含水率評価
前記実施例および比較例で使用されたベースポリマーの粒度は、EDANA法WSP220.2方法により測定を行い、各ベースポリマーの粒度結果は表1に示した。
実施例および比較例の物性を評価するために、下記のような試験を進行させた。また、実施例および比較例による吸水性樹脂の物性は、下記のような方法で測定し、その結果を表2に示した。
実施例および比較例の高吸水性樹脂に対して、EDANA法WSP220.2の粒度分析方法により粒度を分析した後、次の式によりスパン値を測定した。
D(90%)は、粒子径の順において最も小さい粒子から累積が90%となる粒子径であり、
D(10%)は、粒子径の順において最も小さい粒子から累積が10%となる粒子径であり、
D(50%)は、粒子径の順において最も小さい粒子から累積が50%となる粒子径である。
実施例および比較例の高吸水性樹脂に対して、次の式によりARUL値を測定した。
ARULは、加圧下での吸水速度であり、AUP(10min)は、10分まで加圧時の、下記の数式3で表される加圧吸水能(AUP:Absorbency under Pressure)値であり、AUP(60min)は、60分まで加圧時の、下記の数式3で表される加圧吸水能値であり、
Wa(g)は、吸水性樹脂の重量、および前記吸水性樹脂に荷重を付与可能な装置重量の総和であり、
Wb(g)は、荷重(0.7psi)下、1時間の間、前記吸水性樹脂に水分を供給した後の水分の吸収した吸水性樹脂の重量、および前記吸水性樹脂に荷重を付与可能な装置重量の総和である。
EDANA法WSP241.2により、前記実施例および比較例の吸水性樹脂に対して、無荷重下の吸水倍率による保水能を測定した。
水可溶成分の測定は、EDANA法WSP270.2に開示されている手順と同様の方法で測定した。
Claims (17)
- 下記の数式1で表されるスパン値(SPAN)が1.2以下であり、
下記の数式2で表される加圧状態での吸水速度の条件を、同時に満足することを特徴とする、高吸水性樹脂。
D(90%)は、粒子径の順において最も小さい粒子から累積が90%となる粒子径であり、
D(10%)は、粒子径の順において最も小さい粒子から累積が10%となる粒子径であり、
D(50%)は、粒子径の順において最も小さい粒子から累積が50%となる粒子径であり、
ARULは、加圧下での吸水速度(Absorbing rate under load)であり、AUP(10min)は、10分まで加圧時の、下記の数式3で表される加圧吸水能(AUP:Absorbency under Pressure)値であり、AUP(60min)は、60分まで加圧時の、下記の数式3で表される加圧吸水能値であり、
Wa(g)は、吸水性樹脂の重量、および前記吸水性樹脂に荷重を付与可能な装置重量の総和であり、
Wb(g)は、荷重(0.7psi)下、1時間の間、前記吸水性樹脂に水分を供給した後の水分の吸収した吸水性樹脂の重量、および前記吸水性樹脂に荷重を付与可能な装置重量の総和である。 - 前記高吸水性樹脂は、酸性基を含み、少なくとも一部が中和した水溶性エチレン系不飽和単量体を重合させた粉末形態のベース樹脂を、炭素数2〜8のジオールまたはグリコール系化合物で表面架橋させた、架橋重合体を含むことを特徴とする、請求項1に記載の高吸水性樹脂。
- 前記水溶性エチレン系不飽和単量体は、アクリル酸、メタアクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、2−アクリロイルエタンスルホン酸、2−メタアクリロイルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルプロパンスルホン酸、または2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の陰イオン性単量体とその塩;(メタ)アクリルアミド、N−置換(メタ)アクリレート、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、またはポリエチレングリコール(メタ)アクリレートの非イオン系親水性含有単量体;および(N,N)−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、または(N,N)−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドのアミノ基含有不飽和単量体とその4級化物;からなる群より選択された1種以上を含むことを特徴とする、請求項2に記載の高吸水性樹脂。
- 水溶性エチレン系不飽和単量体および重合開始剤を含むモノマー組成物を形成する段階と、
重合反応器で前記モノマー組成物を重合して含水ゲル重合体を製造する段階と、
前記含水ゲル重合体を乾燥および粉砕する段階と、
前記粉砕された含水ゲル状重合体を分級する段階と、
前記分級された含水ゲル重合体それぞれに水および表面架橋剤を含む表面処理溶液を噴射して、含水ゲル重合体の表面を処理する段階とを含むことを特徴とする、請求項1に記載の高吸水性樹脂の製造方法。 - 記表面架橋剤は、炭素数2〜8のジオールまたはグリコール系化合物を使用することを特徴とする、請求項4に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
- 前記表面処理溶液には、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、およびポリプロピレングリコールからなる群より選択された1種以上の有機溶媒をさらに含むことを特徴とする、請求項4に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
- 前記表面架橋剤は、全体表面処理溶液に対して0.1〜10重量%で含むことを特徴とする、請求項4に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
- 前記表面処理溶液は、噴射装置の油圧ノズルから1°〜45°の角度に調節して、分級された含水ゲル重合体が分布した基板に噴射されることを特徴とする、請求項4に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
- 前記表面を処理する段階において、
分級された含水ゲル状重合体を1つの表面架橋反応器に供給し、
120〜250℃の温度で、10分〜120分間、含水ゲル重合体の表面架橋反応を進行させる段階を含むことを特徴とする、請求項4に記載の高吸水性樹脂の製造方法。 - 前記含水ゲル重合体を乾燥および粉砕する段階において、
乾燥した含水ゲル重合体を、粒度が150〜850μmとなるように粉砕を進行させることを特徴とする、請求項4に記載の高吸水性樹脂の製造方法。 - 前記分級する段階において、
粉砕された含水ゲル重合体を、粒度150μm未満の粒子、および粒度150μm以上850μm以下の粒子の2分に分級する段階、
粉砕された含水ゲル重合体を、粒度150μm未満の粒子、粒度150μm以上300μm未満の粒子、および粒度300μm以上850μm以下の粒子の3分に分級する段階、または
粉砕された含水ゲル重合体を、粒度150μm未満の粒子、粒度150μm以上300μm未満の粒子、粒度300μm以上600μm未満の粒子、および粒度600μm以上850μm以下の粒子の4分に分級する段階を含むことを特徴とする、請求項4に記載の高吸水性樹脂の製造方法。 - 前記含水ゲル重合体の表面を処理した後に、含水ゲル重合体を粉砕し、粒度150〜850μmの粒子に分級する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項4に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
- 前記含水ゲル重合体の乾燥段階の前に、重合された後の含水ゲル重合体を、粒度が1mm〜15mmに粉砕する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項4に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
- 前記重合は、UV重合または熱重合を進行させることを特徴とする、請求項4に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
- 前記水溶性エチレン系不飽和単量体は、
アクリル酸、メタアクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、2−アクリロイルエタンスルホン酸、2−メタアクリロイルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルプロパンスルホン酸、または2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の陰イオン性単量体とその塩;(メタ)アクリルアミド、N−置換(メタ)アクリレート、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、またはポリエチレングリコール(メタ)アクリレートの非イオン系親水性含有単量体;および(N,N)−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、または(N,N)−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドのアミノ基含有不飽和単量体とその4級化物;からなる群より選択された1種以上を含むことを特徴とする、請求項4に記載の高吸水性樹脂の製造方法。 - 前記重合開始剤は、アゾ系開始剤、過酸化物系開始剤、レドックス系開始剤、有機ハロゲン化物開始剤、アセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾフェノン、ベンジル、およびその誘導体からなる群より選択されるいずれか1つであることを特徴とする、請求項4に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
- モノマー組成物は、架橋剤をさらに含むことを特徴とする、請求項4に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
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