JP2018145326A - Water-absorbing resin - Google Patents

Water-absorbing resin Download PDF

Info

Publication number
JP2018145326A
JP2018145326A JP2017042995A JP2017042995A JP2018145326A JP 2018145326 A JP2018145326 A JP 2018145326A JP 2017042995 A JP2017042995 A JP 2017042995A JP 2017042995 A JP2017042995 A JP 2017042995A JP 2018145326 A JP2018145326 A JP 2018145326A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
calcium
glyoxylic acid
polyvinyl alcohol
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017042995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
正博 馬場
Masahiro Baba
正博 馬場
利典 加藤
Toshinori Kato
利典 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuraray Co Ltd filed Critical Kuraray Co Ltd
Priority to JP2017042995A priority Critical patent/JP2018145326A/en
Publication of JP2018145326A publication Critical patent/JP2018145326A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water-absorbing resin in which deterioration of water absorption and water retention performance accompanying contact with a calcium component is alleviated, a nitrogen component is not essentially contained, and an influence on an environment is small even when decomposition occurs in soil, and an agricultural water retention material having the water-absorbing resin as a constituent component.SOLUTION: A water-absorbing resin that does not substantially contain a nitrogen component, and has a ratio Xb/Xa between pure water absorption magnification Xa before contact with an aqueous solution containing calcium ions corresponding a hardness 20 gpg and pure water absorption magnification Xb after contact is 0.1 or larger.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は吸水性樹脂に関する。詳細には、本発明は、土壌中での作用が長期保持され、また環境への影響が少ない吸水性樹脂、および該吸水性樹脂を構成成分とする農業用保水材に関する。さらに詳細には、本発明は、土壌中あるいは灌漑用水に含まれるカルシウムイオンによる吸水特性の低下の度合いが小さく、また土壌中の菌類や酵素、物質の作用により分解して生じる分解物が廃水系の富栄養化による水質汚染を引き起こしにくい、環境への影響が軽微な農業用保水材に関する。   The present invention relates to a water absorbent resin. More specifically, the present invention relates to a water-absorbing resin that retains its action in soil for a long time and has little influence on the environment, and an agricultural water-retaining material comprising the water-absorbing resin as a constituent component. More specifically, the present invention has a small degree of decrease in water absorption characteristics due to calcium ions contained in soil or irrigation water, and a decomposition product generated by decomposition by the action of fungi, enzymes and substances in the soil is a wastewater system. The present invention relates to a water retention material for agriculture that is unlikely to cause water pollution due to eutrophication and has minimal environmental impact.

昨今、慢性的な水資源の枯渇に伴い、農業用水を有効にかつ適切に利用すること、あるいは従来よりも少量の灌漑水量でも農産物の収穫量を維持、あるいは増大させる試みが、いわゆる農業用保水材を用いて検討されている(例えば、特許文献1〜3を参照)。これらの農業用保水材は高吸水性樹脂(SAP)を主要構成成分としており、例えば土壌全体の保水性を改善することに用いられるピートモスなどに比べると、極めて少量で効果を発現することから、農家が用いる際の負担が少ないという利点がある。
代表的な高吸水性樹脂として、ポリアクリル酸塩ゲルがよく知られており、オムツなどの衛生用品用の液体吸収体に広く用いられている。特許文献1には、ポリアクリル酸塩ゲルにカルシウムイオンを最初から含有させることによって、カルシウムの過剰吸着による植物の成長阻害を防ぐ方法が示されている。
With the recent depletion of water resources, attempts to use agricultural water effectively and appropriately, or to maintain or increase the yield of agricultural products with a smaller amount of irrigation water than before, are the so-called agricultural water retention. It has been studied using materials (for example, see Patent Documents 1 to 3). These agricultural water-retaining materials have a superabsorbent resin (SAP) as a main component, and for example, when compared to peat moss, which is used to improve the water retention of the entire soil, it produces an effect in a very small amount. There is an advantage that the burden on the farmer is small.
As a typical superabsorbent resin, polyacrylate gel is well known and widely used in liquid absorbents for sanitary goods such as diapers. Patent Document 1 discloses a method of preventing plant growth inhibition due to excessive adsorption of calcium by containing calcium ions from the beginning in a polyacrylate gel.

特許第4346112号公報Japanese Patent No. 4346112 特表2013−544929号公報Special table 2013-544929 gazette 米国特許9,181,377号公報US Patent No. 9,181,377

確かに特許文献1の方法によれば、カルシウムの過剰吸着が防がれるため植物の成長阻害は抑制されるが、一方で、土壌中、あるいは灌漑用水に含まれるカルシウム成分がポリアクリル酸塩ゲルに接触すると、ポリアクリル酸塩ゲルの架橋が進行し、本来の目的である吸水あるいは保水特性を喪失してしまう、という問題がある。この問題は、ポリアクリル酸塩ゲルにノニオン成分を導入することにより軽減され、例えばアクリルアミドユニットを導入することによる方法が知られている。しかしながらアクリルアミドユニットを導入する場合、製品内に毒性の高いアクリルアミドモノマー成分に残留する問題があること、アクリルアミドは窒素成分を含有するため、土壌中で分解された場合にアンモニアなどの窒素含有物質を生成し、これが廃水に流れ込むことによる廃水系の富栄養化、水質低下を招く恐れがある。   Certainly, according to the method of Patent Document 1, since the excessive adsorption of calcium is prevented, plant growth inhibition is suppressed. On the other hand, the calcium component contained in the soil or irrigation water is a polyacrylate gel. When it contacts, there is a problem that the cross-linking of the polyacrylate gel proceeds and the water absorption or water retention properties that are the original purpose are lost. This problem is alleviated by introducing a nonionic component into the polyacrylate gel. For example, a method by introducing an acrylamide unit is known. However, when an acrylamide unit is introduced, there is a problem that the highly toxic acrylamide monomer component remains in the product. Since acrylamide contains a nitrogen component, it generates nitrogen-containing substances such as ammonia when decomposed in soil. However, this may lead to eutrophication of the wastewater system and water quality deterioration due to flowing into the wastewater.

本発明の目的は、カルシウム成分との接触に伴う吸水・保水性能の低下が軽減され、かつ実質的に窒素成分を含まず、土壌中で分解が起きた場合でも環境への影響が小さい吸水性樹脂、および該吸水性樹脂を構成成分とする農業用保水材を提供することにある。   The object of the present invention is to reduce the water absorption / retention performance associated with the contact with the calcium component, and is substantially free of nitrogen component and has a small impact on the environment even when decomposition occurs in the soil. It is in providing the water retention material for agriculture which uses resin and this water absorbing resin as a structural component.

上記の目的を達成すべく本発明者らは鋭意検討を重ねてきた。その結果、特定の分子構造を導入した樹脂、より詳細にはポリビニルアルコールの少なくとも一部をグリオキシル酸および/またはグリオキシル酸を用いてアセタール化して得られる変性ポリビニルアルコールが、高い吸水・保水特性を示し、かつこの性能がカルシウムイオンとの接触によっても失われにくいことを見出した。またこの樹脂は実質的に窒素成分を含有しないため、分解が起きた場合でも窒素含有分解物を生成しないことを見出し、本発明に到達した。   In order to achieve the above object, the present inventors have conducted intensive studies. As a result, a resin introduced with a specific molecular structure, more specifically, modified polyvinyl alcohol obtained by acetalizing at least a part of polyvinyl alcohol with glyoxylic acid and / or glyoxylic acid, exhibits high water absorption and water retention properties. And, it was found that this performance is not easily lost by contact with calcium ions. Moreover, since this resin does not contain a nitrogen component substantially, even when decomposition | disassembly occurred, it discovered that a nitrogen-containing decomposition product was not produced | generated and reached this invention.

すなわち、本発明の目的は、以下の[1]〜[5]を提供することにより達成される。
[1]実質的に窒素成分を含まず、かつ硬度20gpg相当のカルシウムイオンを含む水性液との接触前の純水吸水倍率Xaと、接触後の純水吸水倍率Xbの比Xb/Xaが0.1以上である、吸水性樹脂。
[2]前記比Xb/Xaが0.25以上である、[1]の吸水性樹脂。
[3]少なくとも一部がグリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体によりアセタール化された変性ポリビニルアルコールを構成成分とする、[1]または[2]の吸水性樹脂。
[4][1]から[3]いずれかの吸水性樹脂を主成分とする農業用保水材。
[5]さらに肥料成分または農薬成分の少なくとも1種以上を含む、[4]の農業用保水材。
That is, the object of the present invention is achieved by providing the following [1] to [5].
[1] The ratio Xb / Xa between the pure water absorption ratio Xa before contact with an aqueous liquid substantially free of nitrogen components and containing calcium ions equivalent to a hardness of 20 gpg and the pure water absorption ratio Xb after contact is 0. A water-absorbent resin that is 1 or more.
[2] The water absorbent resin according to [1], wherein the ratio Xb / Xa is 0.25 or more.
[3] The water-absorbent resin according to [1] or [2], comprising a modified polyvinyl alcohol at least partially acetalized with glyoxylic acid and / or a glyoxylic acid derivative as a constituent component.
[4] An agricultural water retention material mainly comprising the water-absorbing resin according to any one of [1] to [3].
[5] The agricultural water retention material according to [4], further comprising at least one fertilizer component or agrochemical component.

本発明の高吸水性樹脂は、カルシウム成分との接触に伴う吸水・保水性能の低下が軽減され、かつ実質的に窒素成分を含まず、土壌中で分解が起きた場合でも環境への影響が小さいため、農業用保水材として好適に使用でき、例えば従来に比べ少量の灌漑用水で農作物の育成が可能になり水資源の節約に繋がるほか、灌漑用水コストの低減を図ることができる。   The highly water-absorbent resin of the present invention has a reduced water absorption / retention performance due to contact with the calcium component, is substantially free of nitrogen components, and has no impact on the environment even when decomposition occurs in the soil. Since it is small, it can be suitably used as a water retention material for agriculture. For example, it is possible to grow crops with a smaller amount of irrigation water than in the past, leading to saving water resources and reducing irrigation water costs.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の吸水性樹脂は、実質的に窒素成分を含まず、かつ硬度20gpg相当のカルシウムイオンを含む水性液との接触前の純水吸水倍率Xaと、接触後の純水吸水倍率Xbの比Xb/Xaが0.1以上である。また、好適には前記比Xb/Xaが0.25以上であり、少なくとも一部がグリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体によりアセタール化された変性ポリビニルアルコールを構成成分とする吸水性樹脂である。
まず、好適な原料となるポリビニルアルコールについて説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The water-absorbing resin of the present invention is a ratio of pure water absorption ratio Xa before contact with an aqueous liquid substantially free of nitrogen components and containing calcium ions having a hardness of 20 gpg, and pure water absorption ratio Xb after contact. Xb / Xa is 0.1 or more. Preferably, the water-absorbent resin comprises as a constituent component a modified polyvinyl alcohol in which the ratio Xb / Xa is 0.25 or more and at least a part thereof is acetalized with glyoxylic acid and / or a glyoxylic acid derivative.
First, polyvinyl alcohol which is a suitable raw material will be described.

ポリビニルアルコールは、その構成単位としてビニルアルコール単位のみを含むものであってもよいし、他の構成単位を含むものであってもよい。他の構成単位の例としては、酢酸ビニル、ピバル酸ビニルなどのカルボン酸ビニル由来の構成単位;エチレン、1−ブテン、イソブチレンなどのオレフィン由来の構成単位;アクリル酸及びその誘導体、メタクリル酸及びその誘導体、マレイン酸及びその誘導体、無水マレイン酸及びその誘導体などに由来する構成単位などが挙げられる。他の構成単位は1種類を含有していても複数種類を含有していてもよい。他の構成単位の含有量があまり多い場合には、アセタール化反応においてグリオキシル酸および/またはその誘導体との反応点が少なくなるため本発明の効果を奏しなくなる恐れがある。したがって、他の構成単位の含有量は50質量%以下であるのが好ましく、より好適には30質量%以下、さらに好適には15質量%以下である。   Polyvinyl alcohol may contain only a vinyl alcohol unit as its constituent unit, or may contain other constituent units. Examples of other structural units include structural units derived from vinyl carboxylates such as vinyl acetate and vinyl pivalate; structural units derived from olefins such as ethylene, 1-butene and isobutylene; acrylic acid and its derivatives, methacrylic acid and its Examples thereof include structural units derived from derivatives, maleic acid and derivatives thereof, maleic anhydride and derivatives thereof, and the like. Other structural units may contain one kind or plural kinds. When the content of other structural units is too large, the reaction point with glyoxylic acid and / or a derivative thereof is reduced in the acetalization reaction, so that the effects of the present invention may not be achieved. Therefore, the content of other structural units is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and further preferably 15% by mass or less.

ポリビニルアルコールの分子量に特に制限はないが、後段のアセタール化反応のしやすさやハンドリングのしやすさの観点から、100万g/mol以下であることが好ましく、50万g/mol以下であることがより好ましい。一方、得られる変性ポリビニルアルコールの力学特性の観点からは、5000g/mol以上であることが好ましく、より好ましくは1万g/mol以上、さらに好ましくは2万g/mol以上である。ポリビニルアルコールの分子量は、例えばJIS K 6726に準拠した方法により平均重合度を測定する手法によって決定できる。   Although there is no restriction | limiting in particular in the molecular weight of polyvinyl alcohol, From a viewpoint of the ease of a subsequent acetalization reaction and the ease of handling, it is preferable that it is 1 million g / mol or less, and it is 500,000 g / mol or less. Is more preferable. On the other hand, from the viewpoint of the mechanical properties of the resulting modified polyvinyl alcohol, it is preferably 5000 g / mol or more, more preferably 10,000 g / mol or more, and further preferably 20,000 g / mol or more. The molecular weight of polyvinyl alcohol can be determined by a method of measuring the average degree of polymerization, for example, by a method based on JIS K 6726.

本発明で原料として用いるポリビニルアルコールは、工業的に製造され市販されているものを用いてもよいし、酢酸ビニルモノマー等のカルボン酸ビニルモノマー、および必要に応じて他の構成単位を構成するモノマーを共存させて、公知の重合開始剤を用いて公知の重合反応を行い、次いで公知の方法でケン化反応を行って製造されるものでも、ビニルエーテルのカチオン重合反応とそれに引き続く加水分解反応を経て製造されるもの、アセトアルデヒドの直接重合により製造されるものなどであってもよい。   The polyvinyl alcohol used as a raw material in the present invention may be an industrially produced and marketed one, a vinyl carboxylate monomer such as a vinyl acetate monomer, and a monomer constituting another constituent unit as necessary. In the presence of a polymerization initiator, a known polymerization reaction is performed using a known polymerization initiator, and then a saponification reaction is performed by a known method, even though it undergoes a cationic polymerization reaction of vinyl ether and a subsequent hydrolysis reaction. It may be produced, or may be produced by direct polymerization of acetaldehyde.

好ましくは、ポリビニルアルコールは、酢酸ビニルを重合させてポリ酢酸ビニルを得、次いでケン化反応を経て得られたものである。かつ、そのケン化度は30mol%以上であり、60mol%以上であることが好ましく、次に述べる、グリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体を用いるアセタール化を本発明の効果を奏する程度に行う観点からは、80mol%以上であることがより好ましい。   Preferably, the polyvinyl alcohol is obtained by polymerizing vinyl acetate to obtain polyvinyl acetate, and then undergoing a saponification reaction. And the degree of saponification is 30 mol% or more, and preferably 60 mol% or more. From the viewpoint of performing acetalization using glyoxylic acid and / or glyoxylic acid derivatives described below to the extent that the effects of the present invention are exhibited. Is more preferably 80 mol% or more.

ポリビニルアルコールのアセタール化には、グリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体を用いる。グリオキシル酸は単独で用いてもよいし、グリオキシル酸塩やグリオキシル酸エステル、これら化合物のアセタール化物といったグリオキシル酸誘導体と共に用いてもよく、グリオキシル酸誘導体のみを用いてもよい。
グリオキシル酸塩の例としては、グリオキシル酸ナトリウム、グリオキシル酸カリウム、グリオキシル酸リチウムなどのグリオキシル酸のアルカリ金属塩、グリオキシル酸カルシウム、グリオキシル酸マグネシウムなどのグリオキシル酸のアルカリ土類金属塩などが挙げられる。中でも、農業用保水材として用いる場合に本発明の効果をより奏することができる観点から、グリオキシル酸カリウム、グリオキシル酸カルシウム、グリオキシル酸マグネシウムが好ましく、グリオキシル酸カリウムがより好ましい。
グリオキシル酸エステルの例としては、グリオキシル酸メチル、グリオキシル酸エチル、グリオキシル酸プロピル、グリオキシル酸イソプロピル、グリオキシル酸ブチル、グリオキシル酸イソブチル、グリオキシル酸sec−ブチル、グリオキシル酸tert−ブチル、グリオキシル酸ヘキシル、グリオキシル酸オクチル、グリオキシル酸2−エチルヘキシルなどが挙げられる。
Glyoxylic acid and / or glyoxylic acid derivatives are used for acetalization of polyvinyl alcohol. Glyoxylic acid may be used alone, or may be used with glyoxylic acid derivatives such as glyoxylate, glyoxylic acid ester, and acetalized products of these compounds, or only glyoxylic acid derivatives may be used.
Examples of the glyoxylate include alkali metal salts of glyoxylic acid such as sodium glyoxylate, potassium glyoxylate, lithium glyoxylate, and alkaline earth metal salts of glyoxylic acid such as calcium glyoxylate and magnesium glyoxylate. Among these, potassium glyoxylate, calcium glyoxylate, and magnesium glyoxylate are preferable, and potassium glyoxylate is more preferable from the viewpoint that the effects of the present invention can be further exerted when used as a water retention material for agriculture.
Examples of glyoxylic acid esters include methyl glyoxylate, ethyl glyoxylate, propyl glyoxylate, isopropyl glyoxylate, butyl glyoxylate, isobutyl glyoxylate, sec-butyl glyoxylate, tert-butyl glyoxylate, hexyl glyoxylate, glyoxylic acid Examples include octyl and 2-ethylhexyl glyoxylate.

グリオキシル酸、グリオキシル酸塩及びグリオキシル酸エステルのアセタール化合物の例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコールなどのアルコール化合物によりグリオキシル酸、グリオキシル酸塩、グリオキシル酸エステルのアルデヒド部がアセタールされた化合物を挙げられる。   Examples of acetal compounds of glyoxylic acid, glyoxylic acid salts and glyoxylic acid esters include compounds in which the aldehyde part of glyoxylic acid, glyoxylic acid salts and glyoxylic acid esters is acetalized with alcohol compounds such as methanol, ethanol, propanol and ethylene glycol. Can be mentioned.

ポリビニルアルコールのグリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体によるアセタール化反応の手法に特に制限はなく、均一反応であっても不均一反応であってもよい。具体的には、例えばポリビニルアルコール水溶液とグリオキシル酸水溶液を混合して反応させる手法を挙げることができる。反応を加速する目的で触媒を用いてもよい。触媒としては、例えば塩酸、硫酸、リン酸などの無機酸;カルボン酸、スルホン酸などの有機酸;陽イオン交換樹脂、ヘテロポリ酸などの固体酸;などが挙げられる。なお、グリオキシル酸はアセタール化反応を促進できる酸でもあるので、これを自己触媒として用いることも可能である。これらの触媒は単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。反応後の処理の容易性の観点からは、グリオキシル酸を反応基質および自己触媒として用いる方法が好ましい。   There is no particular limitation on the method of acetalization reaction with glyoxylic acid and / or glyoxylic acid derivatives of polyvinyl alcohol, and it may be a homogeneous reaction or a heterogeneous reaction. Specifically, for example, a method in which a polyvinyl alcohol aqueous solution and a glyoxylic acid aqueous solution are mixed and reacted can be exemplified. A catalyst may be used for the purpose of accelerating the reaction. Examples of the catalyst include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid; organic acids such as carboxylic acid and sulfonic acid; solid acids such as cation exchange resin and heteropoly acid. Since glyoxylic acid is also an acid that can accelerate the acetalization reaction, it can be used as an autocatalyst. These catalysts may be used independently and may be used in combination of multiple types. From the viewpoint of ease of treatment after the reaction, a method using glyoxylic acid as a reaction substrate and an autocatalyst is preferable.

ポリビニルアルコールのグリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体によるアセタール化反応において、ポリビニルアルコールに導入されるグリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体の量は、例えばポリビニルアルコールの持つ水酸基の消費量により定義できる。すなわち水酸基の消費量が低い場合はグリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体の導入量は低く、水酸基の消費量が高い場合はグリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体の導入量が高いことになる。グリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体の導入量が低すぎると得られる変性ポリビニルアルコールの吸水性が劣る傾向となり、一方で高すぎると得られる変性ポリビニルアルコールの吸水時の力学特性が劣る傾向となる。本発明の効果を奏する範囲を考慮すると、原料として用いるポリビニルアルコールが有する水酸基の消費量として、3〜87mol%の範囲であることが好ましく、5〜70mol%の範囲であることがより好ましく、10〜50モル%の範囲であることがさらに好ましい。なお、かかる水酸基の消費量は、例えばNMR(核磁気共鳴分光法)、FTIR(フーリエ変換赤外分光法)などによって測定することができる。   In the acetalization reaction of polyvinyl alcohol with glyoxylic acid and / or glyoxylic acid derivative, the amount of glyoxylic acid and / or glyoxylic acid derivative introduced into polyvinyl alcohol can be defined by, for example, the consumption of hydroxyl groups possessed by polyvinyl alcohol. That is, when the hydroxyl group consumption is low, the introduction amount of glyoxylic acid and / or glyoxylic acid derivative is low, and when the hydroxyl group consumption is high, the introduction amount of glyoxylic acid and / or glyoxylic acid derivative is high. If the amount of glyoxylic acid and / or glyoxylic acid derivative introduced is too low, the water absorption of the resulting modified polyvinyl alcohol tends to be inferior, while if it is too high, the resulting polyvinyl alcohol tends to have poor mechanical properties during water absorption. In consideration of the range in which the effects of the present invention can be achieved, the consumption of hydroxyl groups of polyvinyl alcohol used as a raw material is preferably in the range of 3 to 87 mol%, more preferably in the range of 5 to 70 mol%. More preferably, it is in the range of ˜50 mol%. The consumption amount of the hydroxyl group can be measured by, for example, NMR (nuclear magnetic resonance spectroscopy), FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy) or the like.

またカルシウム成分との接触に伴う吸水・保水性能の低下を抑制することを目的に、ポリビニルアルコールのグリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体によるアセタール化反応の際に他のアルデヒドを共存させて反応を行い、変性ポリビニルアルコールを得ることもできる。すなわち、いわゆる共アセタール化を施してかかる他のアルデヒドに由来するアセタール構造を導入することにより、カルシウム成分との接触に伴う吸水・保水性能の低下がさらに抑制されることを見出した。かかる他のアルデヒドとしては、例えばホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデヒド、i−ブチルアルデヒド、sec−ブチルアルデヒド、tert−ブチルアルデヒドなどの脂肪族アルデヒド;ベンズアルデヒド、アニスアルデヒド、4−ベンジルオキシベンズアルデヒド、3−ベンジルオキシベンズアルデヒド、4−アミルオキシベンズアルデヒド、3−アミルオキシベンズアルデヒドなどの芳香族アルデヒド;などが挙げられる。中でも、導入の容易性や得られる変性ポリビニルアルコールの吸水特性の観点から、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、n−ブチルアルデヒドが好ましい。他のアルデヒドを共存させる場合、その量に特に制限はないが、グリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体に対して通常0.01−30モル%の範囲内、好ましくは0.1−10モル%の範囲内、さらに好ましくは1−5モル%の範囲内である。この範囲よりも大きいと得られる変性ポリビニルアルコールの吸水特性が低下する場合があり、一方、この範囲よりも小さいと、変性ポリビニルアルコールへの他のアルデヒド成分の導入による、カルシウム成分との接触に伴う吸水・保水性能の低下を抑制する効果が得られにくい傾向となる。なお、前記した他のアルデヒドは、例えばアセタール体などの誘導体として用いてもよい。   In addition, in order to suppress the reduction of water absorption and water retention performance due to contact with calcium components, the reaction is carried out in the presence of other aldehydes in the acetalization reaction of polyvinyl alcohol with glyoxylic acid and / or glyoxylic acid derivatives. Modified polyvinyl alcohol can also be obtained. That is, it has been found that by introducing so-called coacetalization and introducing an acetal structure derived from such other aldehydes, a decrease in water absorption and water retention performance due to contact with the calcium component is further suppressed. Examples of such other aldehydes include aliphatic aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, n-butyraldehyde, i-butyraldehyde, sec-butyraldehyde, tert-butyraldehyde; benzaldehyde, anisaldehyde, 4-benzyloxybenzaldehyde. Aromatic aldehydes such as 3-benzyloxybenzaldehyde, 4-amyloxybenzaldehyde, and 3-amyloxybenzaldehyde. Among these, formaldehyde, acetaldehyde, and n-butyraldehyde are preferable from the viewpoint of ease of introduction and water absorption characteristics of the resulting modified polyvinyl alcohol. When other aldehyde is allowed to coexist, the amount is not particularly limited, but is usually within a range of 0.01-30 mol%, preferably 0.1-10 mol%, with respect to glyoxylic acid and / or glyoxylic acid derivative. Within the range, more preferably within the range of 1-5 mol%. If it is larger than this range, the water-absorbing properties of the resulting modified polyvinyl alcohol may be reduced. On the other hand, if it is smaller than this range, it is accompanied by contact with the calcium component due to the introduction of other aldehyde components into the modified polyvinyl alcohol. It tends to be difficult to obtain an effect of suppressing a decrease in water absorption and water retention performance. In addition, you may use said other aldehyde as derivatives, such as an acetal body, for example.

本発明の吸水性樹脂は、ポリビニルアルコールのグリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体によるアセタール化反応で好適に得られる変性ポリビニルアルコールが、使用時の溶出を防ぐ観点よりさらに架橋が施されていること、すなわち使用時にはいわゆるゲルの状態となっていることが好ましい。架橋の形態に特に制限はなく、例えばエステル結合、エーテル結合、アセタール結合、炭素−炭素結合などによる架橋構造が挙げられる。   The water-absorbent resin of the present invention is such that the modified polyvinyl alcohol suitably obtained by acetalization reaction with glyoxylic acid and / or glyoxylic acid derivative of polyvinyl alcohol is further crosslinked from the viewpoint of preventing elution during use, That is, it is preferably in a so-called gel state at the time of use. There is no restriction | limiting in particular in the form of bridge | crosslinking, For example, the crosslinked structure by an ester bond, an ether bond, an acetal bond, a carbon-carbon bond etc. is mentioned.

エステル結合の例としては、ポリビニルアルコール由来の水酸基と、グリオキシル酸(誘導体)に由来するカルボキシル基との間で形成されるエステル結合を挙げることができる。エーテル結合の例としては、ポリビニルアルコール由来の水酸基間の脱水縮合により形成されるエーテル結合を挙げることができる。アセタール結合の例としては、ポリビニルアルコール分子間の水酸基がグリオキシル酸とアセタール化反応することにより形成されるアセタール結合を挙げることができる。炭素−炭素結合の例としては、例えば活性エネルギー線の照射により発生する、変性ポリビニルアルコールの炭素ラジカル間のカップリングにより形成される炭素−炭素結合を挙げることができる。これらの架橋構造は単独で含まれていても、複数種が含まれていてもよい。中でも、エステル結合、アセタール結合による架橋構造が好ましく、エステル結合による架橋構造がより好ましい。このような架橋の形態は、ポリビニルアルコールのグリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体によるアセタール化反応の際に同時に形成されてもよいし、別々に形成されてもよい。   As an example of an ester bond, the ester bond formed between the hydroxyl group derived from polyvinyl alcohol and the carboxyl group derived from glyoxylic acid (derivative) can be mentioned. As an example of an ether bond, the ether bond formed by the dehydration condensation between the hydroxyl groups derived from polyvinyl alcohol can be mentioned. As an example of an acetal bond, an acetal bond formed by the acetalization reaction of a hydroxyl group between polyvinyl alcohol molecules with glyoxylic acid can be exemplified. As an example of a carbon-carbon bond, the carbon-carbon bond formed by the coupling between the carbon radicals of modified polyvinyl alcohol, which is generated, for example, by irradiation with active energy rays, can be mentioned. These cross-linked structures may be contained singly or in plural. Among these, a crosslinked structure by an ester bond or an acetal bond is preferable, and a crosslinked structure by an ester bond is more preferable. Such a form of cross-linking may be formed simultaneously during the acetalization reaction of glyoxylic acid and / or glyoxylic acid derivative of polyvinyl alcohol, or may be formed separately.

ポリビニルアルコールのグリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体によるアセタール化反応によって導入されたカルボキシル基は、その一部または全てが処理されてカルボン酸塩の形状となっていてもよい。カルボン酸塩の対カチオンの例としては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、ルビジウムイオン、セシウムイオンなどのアルカリ金属イオン;マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオンなどのアルカリ土類金属イオン;アルミニウムイオン、亜鉛イオンなどのその他金属イオン;アンモニウムイオン、イミダゾリウム類、ピリジニウム類、ホスホニウムイオン類などのオニウムカチオン;などを挙げることができる。中でも、特に農業用保水材として用いる場合には、カリウムイオン、カルシウムイオン、アンモニウムイオンであることが好ましく、カリウムイオンであることがより好ましい。これらの対カチオンは単独でも複数種を組み合わせて含んでいてもよい。   The carboxyl group introduced by the acetalization reaction with glyoxylic acid and / or glyoxylic acid derivative of polyvinyl alcohol may be partially or completely treated to be in the form of carboxylate. Examples of carboxylate counter cations include alkali metal ions such as sodium ion, potassium ion, rubidium ion and cesium ion; alkaline earth metal ions such as magnesium ion, calcium ion, strontium ion and barium ion; aluminum ion, And other metal ions such as zinc ions; onium cations such as ammonium ions, imidazoliums, pyridiniums, and phosphonium ions; Of these, potassium ions, calcium ions, and ammonium ions are preferred, and potassium ions are more preferred, especially when used as a water retention material for agriculture. These counter cations may be contained alone or in combination of two or more.

本発明の吸水性樹脂は実質的に窒素成分を含まず、かつカルシウムイオンを含む水溶液との接触前後において、吸水倍率の変化が小さいことを特徴とする。ここで、実質的に窒素成分を含まないとは、本明細書においては、乾燥状態にある吸水性樹脂が含有する窒素元素の量が多くとも5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下であることを意味する。窒素元素の含有量は、例えば、当業者に公知である赤外分光法、紫外−可視分光法、核磁気共鳴分光法、有機元素分析法などの方法によって測定することができる。中でも、有機元素分析法による分析手法を採用することが、測定の容易性や定量性の観点から好ましい。   The water-absorbent resin of the present invention is characterized by having a small change in water absorption before and after contact with an aqueous solution containing substantially no nitrogen component and containing calcium ions. Here, the phrase “substantially free of nitrogen component” means that the amount of nitrogen element contained in the water-absorbent resin in a dry state is at most 5% by mass, preferably 3% by mass or less. Preferably, it means 1% by mass or less. The content of nitrogen element can be measured by methods known to those skilled in the art, such as infrared spectroscopy, ultraviolet-visible spectroscopy, nuclear magnetic resonance spectroscopy, and organic elemental analysis. Among them, it is preferable to employ an analysis method based on an organic elemental analysis method from the viewpoint of ease of measurement and quantitativeness.

カルシウムイオンを含む水溶液との接触および作用による、吸水性樹脂の吸水特性の変化としては、殆どの場合において吸水倍率の低下が観察されるが、その度合いは小さいほど好ましい。灌漑用水には地域や季節により量に変動はあるものの一般にカルシウム成分が含まれ、また土壌中にも地域や肥料の適用状況により変動はあるもののカルシウム成分が存在するので、吸水性樹脂を農業用保水材として用いる場合にはカルシウム成分の接触は避けられない。したがって、カルシウム成分との接触による吸水性樹脂の性能の低下、特に吸水倍率の低下の度合いが大きいと、該吸水性樹脂は容易にその吸水・保水性能を喪失することになる。実際の農業用保水材としての使用を考えたとき、カルシウム成分の含有量は地域や季節により大きく変化しうるため一義的にカルシウム成分による性能低下を定義することは難しいが、カルシウムイオンを含む水溶液へ浸漬前後の吸水性樹脂の吸水特性、例えば吸水倍率の変化により、実使用時のカルシウム成分への耐性を予測することができる。   As changes in the water absorption characteristics of the water-absorbent resin due to contact and action with an aqueous solution containing calcium ions, a decrease in water absorption capacity is observed in most cases, but the smaller the degree, the better. Irrigation water generally contains calcium components, although the amount varies depending on the region and season.Although there are calcium components in the soil even though they vary depending on the region and fertilizer application conditions, water-absorbing resin is used for agriculture. When used as a water retaining material, contact with calcium components is inevitable. Therefore, when the performance of the water absorbent resin is lowered by contact with the calcium component, particularly when the degree of reduction in water absorption is large, the water absorbent resin easily loses its water absorption / water retention performance. When considering use as an actual agricultural water retention material, it is difficult to define the performance degradation due to calcium components because the content of calcium components can vary greatly depending on the region and season, but an aqueous solution containing calcium ions The resistance to the calcium component during actual use can be predicted by the water absorption characteristics of the water absorbent resin before and after soaking, for example, the change in the water absorption magnification.

吸水性樹脂の、カルシウムイオンを含む水溶液との接触前の純水吸水倍率Xa、および接触後の純水吸水倍率Xbを測定するにあたって、カルシウムイオンを含む水溶液は、いわゆる硬水と呼ばれる程度のカルシウムイオンを含むものを用いる。水の硬度の指標としては例えばgpg(grains per gallon)が採用され、1gpgとは、64.8mgの炭酸カルシウムが1ガロン(3.875L)の水に含まれることを意味し、1gpg未満の水が軟水、1.0−3.5の範囲がやや硬水、3.5−7.0の範囲が中程度の硬水、7.0−10.5の範囲が硬水、10.5以上の水が超硬水と称されることがある。本発明において、カルシウムイオンを含む水溶液とは、10.5−50gpgの範囲、詳細には15−35gpgの範囲、より詳細には20gpgの硬度を示す硬水を指す。   In measuring the water absorption ratio Xa of the water-absorbent resin before contact with the aqueous solution containing calcium ions and the water absorption ratio Xb of pure water after contact, the aqueous solution containing calcium ions is a so-called hard water calcium ion. Use the one containing. For example, gpg (grains per gallon) is adopted as an index of the hardness of water, and 1 gpg means that 64.8 mg of calcium carbonate is contained in 1 gallon (3.875 L) of water and less than 1 gpg of water. Is soft water, the range of 1.0-3.5 is slightly hard water, the range of 3.5-7.0 is moderate hard water, the range of 7.0-10.5 is hard water, and the water of 10.5 or more Sometimes called super hard water. In the present invention, the aqueous solution containing calcium ions refers to hard water having a hardness of 10.5-50 gpg, specifically 15-35 gpg, and more specifically 20 gpg.

上述の通り、水の硬度の指標であるgpgは、水溶液中の炭酸カルシウムの量を用いて定義したものであるが、より正確な材料の評価を行うため、カルシウムを含む異なる塩の水溶液を用いてもよく、その場合にはカルシウムイオン量から炭酸カルシウム相当量を算出し、さらに硬度の指標であるgpgを求めることができる。使用できるカルシウム塩に特に制限はなく、例えば塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸水素カルシウム、硝酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸一水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム、塩素酸カルシウム、臭素酸カルシウム、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、乳酸カルシウム、クエン酸カルシウム、などが挙げられ、中でも取り扱いの容易性、水溶液調整の簡便性の観点から塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウムが好ましく、最も好ましくは塩化カルシウムである。   As described above, gpg, which is an index of water hardness, is defined using the amount of calcium carbonate in an aqueous solution, but in order to evaluate a more accurate material, aqueous solutions of different salts containing calcium are used. In this case, the equivalent amount of calcium carbonate can be calculated from the amount of calcium ions, and gpg which is an index of hardness can be obtained. There is no particular limitation on the calcium salt that can be used, such as calcium chloride, calcium bromide, calcium iodide, calcium sulfate, calcium hydrogen sulfate, calcium nitrate, calcium phosphate, calcium monohydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate, calcium chlorate, Calcium bromate, calcium formate, calcium acetate, calcium lactate, calcium citrate, etc. are mentioned. Among them, calcium chloride, calcium bromide, and calcium iodide are preferred from the viewpoint of ease of handling and aqueous solution adjustment. Preferably it is calcium chloride.

本明細書において、吸水性樹脂の純水吸水倍率は、下記式1のとおり、樹脂の質量と、その樹脂が吸収できる純水の質量の比で表すことができる。

純水吸水倍率=[樹脂が吸収できる純水の質量]/[樹脂の乾燥質量]・・・(式1)

本発明の吸水性樹脂の吸水倍率Xaは、JIS K 7223に準じて測定できる。また、本発明の吸水性樹脂を、カルシウムイオンを含む水溶液(例えば20gpg相当の塩化カルシウム水溶液)に室温で所定時間(例えば20℃で1日間)浸漬した後、真空乾燥して得られた樹脂について、上記したJIS K 7223に準じて吸水倍率Xbを測定する。このようにして得られた吸水倍率XaとXbの比Xb/Xaを、吸水性樹脂が持つカルシウム成分への耐性の指標として用いることができる。すなわち、Xb/Xaが大きいほどカルシウム成分への耐性が強いと言え、従ってこの値は高い方が好ましく、例えば0.1以上、好ましくは0.25以上、より好ましくは0.3以上、さらに好ましくは0.4以上、それよりもさらに好ましくは0.5以上である。
In this specification, the pure water absorption magnification of the water-absorbing resin can be represented by the ratio of the mass of the resin and the mass of pure water that can be absorbed by the resin, as shown in the following formula 1.

Pure water absorption ratio = [mass of pure water that can be absorbed by resin] / [dry mass of resin] (Formula 1)

The water absorption magnification Xa of the water absorbent resin of the present invention can be measured according to JIS K 7223. Further, a resin obtained by immersing the water-absorbing resin of the present invention in an aqueous solution containing calcium ions (for example, a calcium chloride aqueous solution corresponding to 20 gpg) at room temperature for a predetermined time (for example, at 20 ° C. for 1 day) and then vacuum drying the resin. The water absorption magnification Xb is measured according to JIS K 7223 described above. The ratio Xb / Xa between the water absorption ratios Xa and Xb thus obtained can be used as an indicator of the resistance to the calcium component of the water absorbent resin. That is, it can be said that the larger the Xb / Xa, the stronger the resistance to the calcium component. Therefore, this value is preferably higher, for example, 0.1 or more, preferably 0.25 or more, more preferably 0.3 or more, and even more preferably. Is 0.4 or more, more preferably 0.5 or more.

本発明の吸水性樹脂は、実質的に窒素成分を含まず、かつカルシウム成分への耐性の指標であるXb/Xaが0.1以上であること以外には制約が無いが、好ましくはポリビニルアルコールの少なくとも一部をグリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体でアセタール化して得られる変性ポリビニルアルコールであり、さらに実使用時に水に溶出しない観点から架橋構造が導入されていることが好ましい。   The water-absorbent resin of the present invention is substantially free of nitrogen component and has no limitation except that Xb / Xa, which is an index of resistance to calcium component, is 0.1 or more, preferably polyvinyl alcohol It is a modified polyvinyl alcohol obtained by acetalizing at least a part of glyoxylic acid and / or glyoxylic acid derivative, and it is preferable that a crosslinked structure is introduced from the viewpoint of not eluting into water during actual use.

本発明の吸水性樹脂は、本発明の効果を損なわない範囲でその他の添加剤をさらに含む、組成物の形態であってもよい。かかるその他の添加剤の例としては、デンプン、変性デンプン、アルギン酸ナトリウム、セルロースおよびその誘導体などの多糖類、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリコハク酸、ポリアミド6、ポリアミド6・6、ポリフェニレンエーテル、ポリオキシメチレン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリトリメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸エステル、ポリメタクリル酸塩、エチレン-アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸塩共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、エチレン−メタクリル酸塩共重合体などの樹脂類、天然ゴム、合成イソプレンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマーなどのゴム・エラストマー類、カオリナイト、スメクタイト、モンモリロナイト、セリサイト、クロライト、グローコナイト、タルク、天然ゼオライト、合成ゼオライトなどの粘土鉱物類、砂などを挙げることができる。これらは単独でも複数種を含んでいてもよい。   The water-absorbent resin of the present invention may be in the form of a composition further containing other additives as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of such other additives include polysaccharides such as starch, modified starch, sodium alginate, cellulose and derivatives thereof, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, polystyrene, polyvinyl chloride, polycarbonate resin, polyethylene terephthalate, Polybutylene terephthalate, polylactic acid, polysuccinic acid, polyamide 6, polyamide 6-6, polyphenylene ether, polyoxymethylene, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytrimethylene glycol, polytetramethylene glycol, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer Polymer, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyacrylic acid, polyacrylate, polyacrylate, polymethacrylate Rylic acid, polymethacrylic acid ester, polymethacrylic acid salt, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-acrylic acid ester copolymer, ethylene-acrylic acid salt copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer, ethylene-methacrylic acid Resins such as acid ester copolymer, ethylene-methacrylate copolymer, natural rubber, synthetic isoprene rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, fluoro rubber, urethane rubber, acrylic rubber, styrene thermoplastic elastomer, olefin heat Examples include rubber and elastomers such as plastic elastomers and ester thermoplastic elastomers, kaolinite, smectite, montmorillonite, sericite, chlorite, glowconite, talc, natural zeolite, synthetic minerals such as synthetic zeolite, sand, etc. Can . These may be used alone or in combination.

本発明の吸水性樹脂または組成物は、農業用保水材として好適に用いることができる。農業用保水材として用いる際の形態には種々の方法があり、圃場に直接散布する方法、作物種子を播種する際に種子とともに適用する方法、一旦種子にコーティングし、コーティングした種子を播種する方法など例示できる。また、本発明の高吸水性樹脂または組成物と水との混合物を培地として用いてもよい。適用対象とする作物に特に制限はなく、例えば各種野菜類、根菜類、果実類、穀類、イモ類、豆類、観賞用植物類、花卉類、芝、樹木類などを挙げることができる。   The water-absorbent resin or composition of the present invention can be suitably used as an agricultural water retention material. There are various ways to use it as a water retention material for agriculture, a method of spraying directly on the field, a method of applying together with seeds when sowing crop seeds, a method of coating seeds once and seeding the coated seeds Etc. Moreover, you may use the mixture of the superabsorbent resin or composition of this invention, and water as a culture medium. There is no restriction | limiting in particular in the crop made into application object, For example, various vegetables, root vegetables, fruits, cereals, potatoes, beans, ornamental plants, flowering plants, turf, trees etc. can be mentioned.

本発明の吸水性樹脂を農業用保水材として用いる際は、本発明の効果を損なわない範囲で肥料成分および/または農薬成分を含む組成物の形態であってもよい。肥料の例としては窒素系肥料、リン系肥料、カリウム系肥料、カルシウム系肥料などの三大肥料;カルシウム、マグネシウム、硫黄、鉄、銅、マンガン、亜鉛、ホウ素、モリブデン、塩素、ニッケルなど植物の必須要素を含む肥料などが挙げられる。農薬成分の例としては殺虫剤、殺菌剤、殺虫殺菌剤、除草剤、殺鼠剤、植物生長調整剤などが挙げられる。これらは単独でも複数種を含んでいてもよい。   When the water-absorbent resin of the present invention is used as an agricultural water retention material, it may be in the form of a composition containing a fertilizer component and / or an agrochemical component as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of fertilizers are three major fertilizers such as nitrogen fertilizer, phosphorus fertilizer, potassium fertilizer, calcium fertilizer; plant such as calcium, magnesium, sulfur, iron, copper, manganese, zinc, boron, molybdenum, chlorine, nickel Examples include fertilizers that contain essential elements. Examples of the agrochemical component include insecticides, fungicides, insecticide fungicides, herbicides, rodenticides, plant growth regulators and the like. These may be used alone or in combination.

本発明の吸水性樹脂は高い吸水特性と優れた力学特性を示すことから、例えば乳児用オムツ、幼児用オムツ、子供用オムツ、成人用オムツ、生理用品、保護下着などの衛生用品における吸収剤としての衛生材料に好ましく用いられる。本発明の吸水性樹脂は使用後には分解することが可能なことより、環境への影響の観点でも好ましい材料である。   Since the water-absorbent resin of the present invention exhibits high water absorption characteristics and excellent mechanical properties, for example, as an absorbent in hygiene products such as baby diapers, infant diapers, children's diapers, adult diapers, sanitary products, protective underwear, etc. It is preferably used for sanitary materials. Since the water-absorbent resin of the present invention can be decomposed after use, it is a preferable material from the viewpoint of environmental impact.

本発明の吸水性樹脂は、一般的に知られている吸水性樹脂の用途、例えば地中の電力ケーブル、又は通信ケーブルにおける水浸透の防止;薬物送達系におけるキャリア;流出および排出水性液の吸収材;塗料;インク;着色剤組成物用の吸収性コーティング;殺虫剤、除草剤、芳香剤、および薬物を制御放出するためのキャリア;難燃性ゲル;葬儀用パッド;外科用パッド;創傷被服材;医療用廃物固化材;食料品用の吸収パッドおよび包装材料;化粧品のゲル化剤;シーリング複合材;濾過用途;航空機および自動車用の燃料監視システム;かご飼育動物用の給水体;静止ウォーターベッド;水中で大きくなる玩具;掘削液の添加剤;人工雪;などに用いることもできる。   The water-absorbent resin of the present invention is used for commonly known water-absorbent resin applications such as prevention of water penetration in underground power cables or communication cables; carriers in drug delivery systems; absorption of spilled and discharged aqueous liquids. Materials; Paints; Inks; Absorbent coatings for colorant compositions; Carriers for controlled release of insecticides, herbicides, fragrances and drugs; Flame retardant gels; Funeral pads; Surgical pads; Materials; Solid waste materials for medical use; Absorbent pads and packaging materials for foodstuffs; Cosmetic gelling agents; Sealing composites; Filtration applications; Fuel monitoring systems for aircraft and automobiles; Water supply for cage animals; It can also be used for beds, toys that grow in water, drilling fluid additives, artificial snow, and the like.

以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はかかる実施例等により何ら限定されるものではない。用いた原料、評価分析の手法について以下に示す。
(1)ポリアクリル酸ナトリウムゲル:
和光純薬工業株式会社製 高吸水性ポリマー(アクリル酸塩系)
(2)ポリアクリルアミドゲル:
ミラクルグロー(Miracle-Gro)社製 Water Storing Crystals
(3)ポリビニルアルコール:
株式会社クラレ製 PVA117S ケン化度98mol%、重合度1700
(4)グリオキシル酸50%水溶液:東京化成工業株式会社製
(5)水酸化カリウム:和光純薬工業株式会社製 特級
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and the like, but the present invention is not limited to the examples and the like. The raw materials used and the method of evaluation analysis are shown below.
(1) Sodium polyacrylate gel:
Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Superabsorbent polymer (acrylic acid salt)
(2) Polyacrylamide gel:
Water Storing Crystals from Miracle-Gro
(3) Polyvinyl alcohol:
Kuraray Co., Ltd. PVA117S Saponification degree 98 mol%, polymerization degree 1700
(4) 50% glyoxylic acid aqueous solution: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. (5) potassium hydroxide: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Special grade

[2]変性ポリビニルアルコールの特性評価
後述する実験例1で得られた変性ポリビニルアルコールの評価は、以下のようにして行った。
(1)吸水倍率
(1−a)JIS K 7223に準じて、得られた変性ポリビニルアルコールの純水吸収量を測定し、以下の式(2)に基づいて、カルシウムイオンを含む水溶液との接触前の吸水倍率Xa(g/g)を算出した。
Xa(g/g)=
[吸水後の試料質量−吸水前の試料質量]/[吸水前の質量]・・・式(2)
[2] Characteristic evaluation of modified polyvinyl alcohol The modified polyvinyl alcohol obtained in Experimental Example 1 described below was evaluated as follows.
(1) Water absorption ratio (1-a) According to JIS K 7223, pure water absorption of the obtained modified polyvinyl alcohol is measured, and contact with an aqueous solution containing calcium ions based on the following formula (2) The previous water absorption ratio Xa (g / g) was calculated.
Xa (g / g) =
[Sample weight after water absorption-Sample mass before water absorption] / [Mass before water absorption] Formula (2)

(1−b)JIS K 7223に指定されたティーバック、及び試料設置の方法に準拠して、得られた変性ポリビニルアルコールの試料を含むティーバックを、硬度20gpgに調整した炭酸カルシウム水溶液(1.296g CaCO/L)に20℃で1日浸漬した。この試料を40℃以下で恒量になるまで真空乾燥した後、試料質量B(g)を測定し、次いでJIS K 7223に従って純水に浸漬し、以下の式(3)に基づいて、カルシウムイオンを含む水溶液との接触後の吸水倍率Xb(g/g)を算出した。
Xb(g/g)=[純水での吸水試験後の試料質量−B]/B・・・式(3)
(1-b) Calcium carbonate aqueous solution (1.b) prepared by adjusting the tea bag containing the obtained modified polyvinyl alcohol sample to a hardness of 20 gpg in accordance with the tea bag specified in JIS K 7223 and the sample setting method. 296 g CaCO 3 / L) at 20 ° C. for 1 day. After vacuum drying this sample to a constant weight at 40 ° C. or lower, the sample mass B (g) was measured, and then immersed in pure water according to JIS K 7223. Based on the following formula (3), calcium ions were The water absorption magnification Xb (g / g) after contact with the aqueous solution was calculated.
Xb (g / g) = [sample mass after water absorption test with pure water−B] / B Formula (3)

(2)変性ポリビニルアルコールの窒素元素含有量:パーキンエルマー社2400IIにより窒素含有量を測定した。 (2) Nitrogen element content of modified polyvinyl alcohol: The nitrogen content was measured by Perkin Elmer 2400II.

(3)分解物に含まれるアンモニウムイオン量Xc:模擬的な分解試験として以下の操作を行った。すなわち高吸水性樹脂試料0.1gを、1N塩酸水溶液10mLに浸漬し、70℃で3時間攪拌して、模擬的な分解試験とした。分解試験を実施した後、ろ別により固体を除去して得られたろ液を純水で100倍に希釈し、イオンクロマトグラフ(サーモフィッシャー社ICS−1600、カラムIonPac CS12A)を用いてアンモニウムイオンを定量した。アンモニウムイオン量Xc(質量%)の計算式を下記式(4)に示す。
分解物に含まれるアンモニウムイオン量Xc(質量%)=
[分解により生じたアンモニウムイオン(g)]/[0.1(g)]×100
・・・式(4)
この試験において、ろ液中の分解物が窒素を含む場合、分解試験に供した変性ポリビニルアルコールを高吸水性樹脂として含む農業用保水材が土壌中で分解された際には窒素化合物を産生し、周囲の土壌や水系に悪影響を及ぼす傾向が強いと考えられる。
(3) Ammonium ion amount Xc contained in the decomposition product: The following operation was performed as a simulated decomposition test. That is, 0.1 g of a superabsorbent resin sample was immersed in 10 mL of 1N hydrochloric acid aqueous solution and stirred at 70 ° C. for 3 hours to prepare a simulated decomposition test. After performing the decomposition test, the filtrate obtained by removing solids by filtration was diluted 100 times with pure water, and ammonium ions were removed using an ion chromatograph (Thermo Fisher ICS-1600, column IonPac CS12A). Quantified. The formula for calculating the ammonium ion amount Xc (mass%) is shown in the following formula (4).
Ammonium ion content Xc (mass%) in decomposition product =
[Ammonium ions generated by decomposition (g)] / [0.1 (g)] × 100
... Formula (4)
In this test, when the degradation product in the filtrate contains nitrogen, when the water retention material for agriculture containing the modified polyvinyl alcohol used for the degradation test as a superabsorbent resin is decomposed in the soil, it produces nitrogen compounds. It is thought that there is a strong tendency to adversely affect the surrounding soil and water system.

実験例1
還流冷却管、攪拌翼を備え付けた500mLの四つ口セパラブルフラスコに、イオン交換水200.0g、ポリビニルアルコール40.0gを仕込み、攪拌下90℃まで加熱して溶解した。系内を80℃まで冷却し、グリオキシル酸50%水溶液19.1gを5分間かけて滴下し、1時間反応させた。フラスコ内容物を取り出し、熱風乾燥機(ヤマト科学株式会社製DKM400)にて105℃、3時間乾燥させた。得られた樹脂を室温に冷却し、300mLの50%水酸化カリウム水溶液に3時間浸漬させたのち、イオン交換水で洗浄して変性ポリビニルアルコールを得た。得られた変性ポリビニルアルコールについて、カルシウムイオンを含む水溶液との接触前の純水吸水倍率Xa、カルシウムイオンを含む水溶液との接触後の純水吸水倍率Xb、窒素元素含有量、分解物の窒素元素含有量を求めた。結果を表1に示す。
Experimental example 1
In a 500 mL four-necked separable flask equipped with a reflux condenser and a stirring blade, 200.0 g of ion-exchanged water and 40.0 g of polyvinyl alcohol were charged and dissolved by heating to 90 ° C. with stirring. The system was cooled to 80 ° C., and 19.1 g of a 50% aqueous solution of glyoxylic acid was added dropwise over 5 minutes to react for 1 hour. The contents of the flask were taken out and dried at 105 ° C. for 3 hours with a hot air dryer (DKM400 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.). The obtained resin was cooled to room temperature, immersed in 300 mL of 50% aqueous potassium hydroxide solution for 3 hours, and then washed with ion-exchanged water to obtain a modified polyvinyl alcohol. About the obtained modified polyvinyl alcohol, the pure water absorption ratio Xa before contact with the aqueous solution containing calcium ions, the pure water absorption ratio Xb after contact with the aqueous solution containing calcium ions, the nitrogen element content, and the nitrogen element of the decomposition product The content was determined. The results are shown in Table 1.

実験例2〜3
市販のポリアクリル酸ナトリウムゲルおよびポリアクリルアミドゲルについて、実験例1と同様の評価試験を行った。結果を表1に示す。
Experimental Examples 2-3
Evaluation tests similar to Experimental Example 1 were performed on commercially available sodium polyacrylate gel and polyacrylamide gel. The results are shown in Table 1.

本発明の吸水性樹脂は、カルシウムイオンとの接触による機能低下が少ないことに加え、吸水性樹脂またはその分解物が窒素元素を含まないことから環境への影響が小さいため、例えば農業用保水材として好適に用いることができる。   Since the water-absorbent resin of the present invention has little functional deterioration due to contact with calcium ions, and since the water-absorbent resin or a decomposition product thereof does not contain a nitrogen element, the environmental impact is small. Can be suitably used.

Claims (5)

実質的に窒素成分を含まず、かつ硬度20gpg相当のカルシウムイオンを含む水性液との接触前の純水吸水倍率Xaと、接触後の純水吸水倍率Xbの比Xb/Xaが0.1以上である、吸水性樹脂。   The ratio Xb / Xa of pure water absorption ratio Xa before contact with an aqueous liquid substantially free of nitrogen components and containing calcium ions equivalent to a hardness of 20 gpg and pure water absorption ratio Xb after contact is 0.1 or more A water absorbent resin. 前記比Xb/Xaが0.25以上である、請求項1に記載の吸水性樹脂。   The water absorbent resin according to claim 1, wherein the ratio Xb / Xa is 0.25 or more. 少なくとも一部がグリオキシル酸および/またはグリオキシル酸誘導体によりアセタール化された変性ポリビニルアルコールを構成成分とする、請求項1または2に記載の吸水性樹脂。   The water absorbent resin according to claim 1 or 2, comprising a modified polyvinyl alcohol at least partially acetalized with glyoxylic acid and / or a glyoxylic acid derivative as a constituent component. 請求項1から3いずれか一項に記載の吸水性樹脂を主成分とする農業用保水材。   An agricultural water retention material comprising the water-absorbent resin according to any one of claims 1 to 3 as a main component. さらに肥料成分または農薬成分の少なくとも1種以上を含む、請求項4に記載の農業用保水材。

Furthermore, the water retention material for agriculture of Claim 4 containing at least 1 or more types of a fertilizer component or an agrochemical component.

JP2017042995A 2017-03-07 2017-03-07 Water-absorbing resin Pending JP2018145326A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017042995A JP2018145326A (en) 2017-03-07 2017-03-07 Water-absorbing resin

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017042995A JP2018145326A (en) 2017-03-07 2017-03-07 Water-absorbing resin

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018145326A true JP2018145326A (en) 2018-09-20

Family

ID=63589446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017042995A Pending JP2018145326A (en) 2017-03-07 2017-03-07 Water-absorbing resin

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018145326A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019132029A1 (en) * 2017-12-28 2019-07-04 株式会社クラレ Super-absorbent polymer and water-retention material for agriculture
WO2020075725A1 (en) * 2018-10-09 2020-04-16 株式会社クラレ Paddy rice-raising seedling culture soil
WO2021066177A1 (en) * 2019-10-02 2021-04-08 株式会社クラレ Laminate for paddy rice seedling nursery, seedling mat, paddy rice seedling nursery box, and method for manufacturing paddy rice seedling nursery box
WO2022145274A1 (en) * 2020-12-28 2022-07-07 株式会社クラレ Water retention material for agriculture, and production method therefor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019132029A1 (en) * 2017-12-28 2019-07-04 株式会社クラレ Super-absorbent polymer and water-retention material for agriculture
WO2020075725A1 (en) * 2018-10-09 2020-04-16 株式会社クラレ Paddy rice-raising seedling culture soil
WO2021066177A1 (en) * 2019-10-02 2021-04-08 株式会社クラレ Laminate for paddy rice seedling nursery, seedling mat, paddy rice seedling nursery box, and method for manufacturing paddy rice seedling nursery box
WO2022145274A1 (en) * 2020-12-28 2022-07-07 株式会社クラレ Water retention material for agriculture, and production method therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018145328A (en) Water-absorbing resin and method for producing the same
JP2018145326A (en) Water-absorbing resin
JP5190116B2 (en) Particulate water-absorbing agent for plant growth mainly composed of polyacrylic acid (salt) water-absorbing resin
BRPI0610229A2 (en) water swellable hybrid material with inorganic additives and process for their preparation
CN111511778B (en) Water-absorbent resin and agricultural water-retaining material
JP2018145329A (en) Water-absorbing resin
JP7010435B2 (en) Water-absorbent resin and water-retaining material for agriculture
WO2020075725A1 (en) Paddy rice-raising seedling culture soil
WO2021002442A1 (en) Water-retaining material
JP7181842B2 (en) Agricultural water retention material
JPS6123016B2 (en)
WO2019132029A1 (en) Super-absorbent polymer and water-retention material for agriculture
WO2022145274A1 (en) Water retention material for agriculture, and production method therefor
JP4694810B2 (en) Water-retaining material for plant growth mainly composed of water-absorbent resin
JP2021010303A (en) Water-retaining material
JP7253463B2 (en) Vinyl alcohol crosslinked copolymer
CN113631588A (en) Water-absorbing copolymer
JP2021103958A (en) Agricultural water-retention material
JP2021103957A (en) Agricultural water-retention material
WO2021066177A1 (en) Laminate for paddy rice seedling nursery, seedling mat, paddy rice seedling nursery box, and method for manufacturing paddy rice seedling nursery box
JP2022002467A (en) Culture soil for raising paddy rice seedling
JP2024022705A (en) Agricultural water retaining material and its manufacturing method
JP2024022704A (en) Agricultural water retaining material and its manufacturing method
JPS6049443B2 (en) Seeding method
JP2004018565A (en) Water absorbing resin