JP2716485B2 - Method for producing superabsorbent polymer - Google Patents

Method for producing superabsorbent polymer

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JP2716485B2
JP2716485B2 JP30864288A JP30864288A JP2716485B2 JP 2716485 B2 JP2716485 B2 JP 2716485B2 JP 30864288 A JP30864288 A JP 30864288A JP 30864288 A JP30864288 A JP 30864288A JP 2716485 B2 JP2716485 B2 JP 2716485B2
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fatty acid
water
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superabsorbent polymer
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F220/06Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 産業上の利用分野 本発明は、高吸水性ポリマーの製造法に関するもので
ある。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a superabsorbent polymer.

本発明で得られる高吸水性ポリマーは、安全性が高
く、吸水諸性能に優れ、しかも大きな平均粒子径を有し
ている。さらに、製品としての流動性、搬送性が良好で
あるので、各種の吸水材料に対して有利に使用すること
ができる。
The superabsorbent polymer obtained in the present invention has high safety, excellent water absorption performance, and has a large average particle size. Furthermore, since the fluidity and transportability of the product are good, it can be advantageously used for various water absorbing materials.

従来技術 近年、高吸水性ポリマーは、生理用品や紙おむつ等の
衛生材料分野のみならず、止水材、結露防止材、さらに
鮮度保持材、溶剤脱水材等の産業用途、緑化、農園芸用
途等にも実用化されつつあり、今後、応用範囲はさらに
拡大されていくと思われる合成ポリマーである。
2. Related Art In recent years, superabsorbent polymers are used not only in the field of sanitary materials such as sanitary products and disposable diapers, but also in industrial applications such as waterproofing materials, anti-condensation materials, freshness-maintaining materials, solvent dehydrating materials, etc., greening, agricultural and horticultural applications, etc. It is a synthetic polymer that is being put to practical use, and its application range is expected to be further expanded in the future.

この種の高吸水性ポリマーとしては、澱粉−アクリロ
ニトリルグラフト共重合体の加水分解物、カルボキシメ
チルセルロース架橋体、ポリアクリル酸(塩)架橋体、
アクリル酸(塩)−ビニルアルコール共重合体、ポリエ
チレンオキサイド架橋体等が知られている。
Examples of this type of superabsorbent polymer include a hydrolyzate of a starch-acrylonitrile graft copolymer, a cross-linked carboxymethyl cellulose, a cross-linked polyacrylic acid (salt),
Acrylic acid (salt) -vinyl alcohol copolymers, crosslinked polyethylene oxides, and the like are known.

しかし、これらの高吸水性ポリマーのいずれもが、吸
水能はほぼ満足しているものの、吸水速度、保水力等の
吸水諸性能を同時に満足しているとは言う難い。すなわ
ち、吸水能の高いポリマーは、一般的に、吸水速度が遅
く、保水力に乏しいからである。
However, although all of these superabsorbent polymers almost satisfy the water absorbing ability, it is hard to say that they simultaneously satisfy various water absorbing properties such as a water absorbing speed and a water retaining ability. That is, a polymer having a high water absorption capacity generally has a low water absorption rate and poor water retention capacity.

上記高吸水性ポリマーの吸水速度を向上させる方法と
しては、親油性界面活性剤、非揮発性炭化水素またはス
テアリン酸カリシウム等の、所謂、滑剤を混合する方
法、ポリマー自体の架橋密度を高くして、ポリマーの親
水性を低下させる方法等が提案されている。しかし、前
者の方法は、単なる物理的混合であって滑剤がポリマー
に化学的に固定化されていないために、ごく初期におい
ては改善はみられるものの、その効果は永続きしないと
う問題点がある。
As a method for improving the water absorption rate of the superabsorbent polymer, a method of mixing a so-called lubricant, such as a lipophilic surfactant, a non-volatile hydrocarbon or potassium stearate, and increasing the crosslink density of the polymer itself. Methods for reducing the hydrophilicity of polymers have been proposed. However, although the former method is only physical mixing and the lubricant is not chemically fixed to the polymer, although the improvement is seen at the very beginning, the effect is not permanent. .

また、後者の方法には、ポリマーの吸水能自体を低下
させてしまうという問題点がある。
In addition, the latter method has a problem that the water absorbing ability itself of the polymer is reduced.

次に平均粒子径においては、特に、逆相懸濁重合法に
おいて合成された高吸水性ポリマーは、微粒子が多く、
取扱い上、困難なものが多い。
Next, regarding the average particle diameter, particularly, the superabsorbent polymer synthesized by the inverse suspension polymerization method has many fine particles,
Many are difficult to handle.

高吸水性ポリマーの平均粒子径の増大方法としては、
モノマー相に増粘剤を加えて重合させる方法、生成した
微粒子をバインダーを用いて造粒する方法等が一般的で
ある。しかし、前者はモノマー相の粘度を増大させるた
めに、重合物粒子が相互に粘着し、全体または一部分が
塊状物となったりして良好な方法とは言い難い。又、後
者は、バインダーを使用するため、安全性、コストの面
で不利となる。
As a method for increasing the average particle size of the superabsorbent polymer,
A method of adding a thickener to the monomer phase and polymerizing the same, a method of granulating the generated fine particles using a binder, and the like are generally used. However, the former method is not a good method because the polymer particles adhere to each other to increase the viscosity of the monomer phase and the whole or a part thereof becomes a mass. The latter is disadvantageous in terms of safety and cost because a binder is used.

その他にも、吸水諸性能のアップ又は平均粒子径のア
ップを目的として、種々の界面活性剤を使用することが
提案されている。
In addition, it has been proposed to use various surfactants for the purpose of increasing various water absorbing properties or increasing the average particle diameter.

そのようなものとしては、例えば、 特開昭56−131608号公報記載のHLB8〜12の界面活性剤
を用いる方法 特開昭57−158209号、特開昭57−158210号公報記載の
セルロース系保護コロイド剤を用いる方法 特開昭61−43606号公報記載のショ糖脂肪酸エステル
を用いる方法 特開昭62−172006号公報記載のHLB2〜16のポリグリセ
リン脂肪酸エステルを用いる方法 等が掲げられる。
As such, for example, a method using a surfactant of HLB8-12 described in JP-A-56-131608 JP-A-57-158209, cellulose-based protection described in JP-A-57-158210 A method using a colloidal agent A method using a sucrose fatty acid ester described in JP-A-61-43606, a method using a polyglycerin fatty acid ester of HLB2-16 described in JP-A-62-172006, and the like.

しかし、前記の方法は、得られたポリマーの平均粒
子径が改良され、微粒子は減るものの、重合時に重合槽
器壁へのポリマーの付着が激しくて、安定操業をする点
に於いて必ずしも満足できるものとは言えない。
However, although the above-mentioned method improves the average particle size of the obtained polymer and reduces the number of fine particles, it is not always satisfactory in that the polymer adheres strongly to the wall of the polymerization vessel at the time of polymerization and stable operation is performed. Not a thing.

又、の方法は、セルロース系保護コロイド剤がポリ
マー表面に少しでも残っていると、乾燥時に溶融し、ポ
リマーの部分が塊状物となったり、流動性、搬送性に問
題が生じたりすることがあることから良好な方法とは言
い難い。
In addition, in the method, if a small amount of the cellulose-based protective colloid agent is left on the polymer surface, it melts during drying, and the polymer portion may become a lump or may cause problems in fluidity and transportability. Because of this, it is hard to say that it is a good method.

の方法は、安全性が高く、比較的大粒径のポリマー
が得られるが、吸水性能、特に、吸水速度、保水力にお
いて他の界面活性剤を使用した場合に比較して劣る傾向
がある。
Although the method (1) has high safety and can obtain a polymer having a relatively large particle size, it tends to be inferior in water absorption performance, particularly in water absorption rate and water retention capacity, as compared with the case where another surfactant is used.

の方法は、大粒径のポリマーを得るための製造条件
の許容範囲が非常に狭く、その条件をはずれると塊状重
合を起こし、工業的な安定生産を考慮した場合には、有
利なものとは言う難い。
Is very narrow in the allowable range of production conditions for obtaining a polymer having a large particle size, and if the conditions are deviated, bulk polymerization occurs.In consideration of industrial stable production, this method is not advantageous. Difficult to say.

従って、平均粒径が大きく、且つ、高吸水性ポリマー
に要求される吸水諸性能を充分に満足している高吸水性
ポリマーは未だなく、その吸水速度、保水力等の吸水諸
性能及び平均粒子径さらには生産安定性をも考慮した場
合、まだ改善される余地は残されている。
Accordingly, there is still no superabsorbent polymer having a large average particle size and sufficiently satisfying the various properties required for the superabsorbent polymer. Taking into account the diameter and also the production stability, there is still room for improvement.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

要旨 本発明は、安全性が高く、吸水諸性能に優れ、しかも
大きな平均粒子径を有し、製品としての流動性、搬送性
が良好な高吸水性ポリマーを容易に製造する方法を提供
しようとするものである。
The present invention seeks to provide a method for easily producing a highly water-absorbing polymer having high safety, excellent water absorption properties, a large average particle size, fluidity as a product, and good transportability. Is what you do.

本発明者等は、前記の問題点を解決する目的で種々検
討を重ねた結果、上記逆相懸濁重合法において、界面活
性剤として(イ)少なくとも常温で固体状態の外観を
持ち且つ、HLB値が1〜8の範囲にあるソルビタン脂
肪酸エステルと(ロ)HLB値が1〜6の範囲にあるショ
糖脂肪酸エステルとの混合界面活性剤を使用することに
より、安全性が高く、吸水諸性能に優れ、しかも大きな
平均粒子径を有し、製品としての流動性、搬送性が良好
な高吸水性ポリマーが得られることを見出して、本発明
を完成するに至った。
The present inventors have conducted various studies for the purpose of solving the above-mentioned problems, and as a result, in the above-mentioned reversed-phase suspension polymerization method, (a) as a surfactant, a solid-state appearance at least at room temperature and HLB By using a mixed surfactant of a sorbitan fatty acid ester having a value in the range of 1 to 8 and a sucrose fatty acid ester having a (LB) HLB value in the range of 1 to 6, high safety and various water absorption properties are obtained. It has been found that a highly water-absorbing polymer which is excellent in fluidity, has a large average particle size, and has good fluidity and transportability as a product can be obtained, thereby completing the present invention.

即ち、本発明による高吸水性ポリマーの製造法は、ア
クリル酸及び/又はメタクリル酸並びにそのアルカリ金
属塩よりなる群から選ばれるアクリル酸系モノマーを、
架橋剤の存在下に、ラジカル重合開始剤を用いて、炭化
水素溶媒中で逆相懸濁重合させる方法に於いて、逆相懸
濁重合に使用する界面活性剤が(イ)少なくとも常温で
固体状態の外観を持ち且つ、HLB値が1〜8の範囲にあ
るソルビタン脂肪酸エステルと(ロ)HLB値が1〜6の
範囲にあるショ糖脂肪酸エステルとの混合界面活性剤で
あること、を特徴とするものである。
That is, the method for producing a superabsorbent polymer according to the present invention comprises an acrylic acid-based monomer selected from the group consisting of acrylic acid and / or methacrylic acid and an alkali metal salt thereof.
In a method in which a reverse polymerization is carried out in a hydrocarbon solvent using a radical polymerization initiator in the presence of a cross-linking agent, the surfactant used in the reverse polymerization is (A) a solid at least at room temperature. It is a mixed surfactant of a sorbitan fatty acid ester having an appearance of a state and having an HLB value in the range of 1 to 8 and a sucrose fatty acid ester having a (ii) HLB value in the range of 1 to 6. It is assumed that.

効果 本発明によって製造される高吸水性ポリマーは、吸水
能、吸水速度、保水力等の吸水諸性能に優れたものであ
る。しかも大きな平均粒子径を持ち、製品としての、流
動性、搬送性も良好である。
Effect The superabsorbent polymer produced by the present invention is excellent in various water absorbing properties such as water absorbing ability, water absorbing speed, and water retaining ability. Moreover, it has a large average particle size, and has good fluidity and transportability as a product.

〔発明の具体的説明〕[Specific description of the invention]

モノマー 本発明において重合させるべきモノマーとしてあ、ア
クリル酸及び/又はメタクリル酸並びにそのアクリル金
属塩よりなる群から選ばれるアクリル酸系モノマーが用
いられる。ここで言うアルカリ金属塩とは、アクリル酸
及び/又はメタクリル酸のカルボキシル基を、例えば、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等
のアルカリ金属水酸化物、で中和させて得られた塩のこ
とである。生成ポリマーの性能、価格等の面からいえ
ば、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を水酸化ナトリ
ウムにて中和した塩が特に好ましく用いられる。アクリ
ル酸及び/又はメタクリル酸の中和度は、本発明に於け
る高吸水性ポリマーの性能面を考慮する場合に非常に重
要な因子の一つであり、生成高吸水性ポリマーの性能の
トータルバランスを考える場合には、アクリル酸系モノ
マーの全カルボキシル基の50〜95モル%が中和されてい
ることが望ましい。中和度が50モル%未満である場合
は、吸水能が劣る傾向にある、性能をバランス良く保の
が困難となる。逆に95モル%を越えて中和すると、重合
速度が極端に遅くなるので中和のメリットは少ない。
Monomer As the monomer to be polymerized in the present invention, an acrylic acid monomer selected from the group consisting of acrylic acid and / or methacrylic acid and acrylic metal salts thereof is used. The alkali metal salt referred to herein means a carboxyl group of acrylic acid and / or methacrylic acid, for example,
It is a salt obtained by neutralization with an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and the like. In terms of the performance, price, etc. of the produced polymer, a salt obtained by neutralizing acrylic acid and / or methacrylic acid with sodium hydroxide is particularly preferably used. The degree of neutralization of acrylic acid and / or methacrylic acid is one of the very important factors when considering the performance of the superabsorbent polymer in the present invention. When considering the balance, it is desirable that 50 to 95 mol% of the total carboxyl groups of the acrylic acid monomer be neutralized. When the degree of neutralization is less than 50 mol%, it tends to be poor in water absorption ability, and it is difficult to maintain a well-balanced performance. Conversely, if the neutralization exceeds 95 mol%, the polymerization rate becomes extremely slow, so that the merit of the neutralization is small.

これらのアクリル酸系モノマーの溶液中での濃度は、
20%以上、特に30%〜60%、であることが好ましい。
The concentration of these acrylic acid monomers in solution is
It is preferably at least 20%, especially 30% to 60%.

また、本発明では、上述したアクリル酸系モノマー以
外にこれらと共重合可能なモノマー、例えばマレイン酸
(塩)、イタコン酸(塩)、アクリルアミド、2−アク
リルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−(メ
タ)アクリロイルエタンスルホン酸、2−ヒドロキシエ
チル(メタ)アクリレート等も吸水性ポリマーの吸水性
能を実質的に損なわない範囲で併用することも可能であ
る。
In the present invention, in addition to the acrylic acid monomers described above, monomers copolymerizable therewith, such as maleic acid (salt), itaconic acid (salt), acrylamide, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, (Meth) acryloylethanesulfonic acid, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, and the like can also be used in combination within a range that does not substantially impair the water absorbing performance of the water-absorbing polymer.

架橋剤 上記アクリル酸系モノマーは、何ら架橋剤を使用しな
くても、ある程度の自己架橋が生じて高吸水性ポリマー
となるが、吸水諸性能をバランス良く保つためには、こ
のモノマー水溶液に架橋剤成分を加える必要がある。架
橋剤成分としては、分子内に2個以上の重合性不飽和基
を有し、かつ前記アクリル酸系モノマーと共重合性を示
す水溶性化合物、例えばN,N′−メチレンビスアクリル
アミド、N,N′−メチレンビスメタクリルアミド等のビ
スアクリルアミド類が一般的であり、且つ好ましい。
Crosslinking agent The above acrylic acid-based monomer, even if no crosslinking agent is used, causes some degree of self-crosslinking to become a highly water-absorbing polymer. It is necessary to add an agent component. As the crosslinking agent component, a water-soluble compound having two or more polymerizable unsaturated groups in the molecule and showing copolymerizability with the acrylic acid monomer, for example, N, N'-methylenebisacrylamide, N, Bisacrylamides such as N'-methylenebismethacrylamide are common and preferred.

上記架橋剤成分は、通常、モノマー水溶液に対して、
約0.005〜0.5重量%、好ましくは約0.01〜0.3重量%、
の範囲で用いるのが適当である。
The cross-linking agent component is usually
About 0.005 to 0.5% by weight, preferably about 0.01 to 0.3% by weight,
It is appropriate to use within the range.

ラジカル重合開始剤 本発明における逆相懸濁重合法においては予めモノマ
ー水溶液中に水溶性ラジカル重合開始剤を溶解させてお
くことがふつうである。ここで用いる水溶性ラジカル重
合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウ
ム等の過硫酸塩や、アゾビス−(2−アミジノプロパ
ン)塩酸塩等のアゾ系開始剤等が代表的である。これら
のラジカル重合開始剤は、モノマー水溶液に対して、通
常は約0.001〜5.0重量%、好ましくは約0.01〜1.0重量
%、の範囲で用いるのが適当である。
Radical polymerization initiator In the reversed phase suspension polymerization method of the present invention, it is usual to dissolve a water-soluble radical polymerization initiator in an aqueous monomer solution in advance. Typical examples of the water-soluble radical polymerization initiator used here include persulfates such as potassium persulfate and ammonium persulfate, and azo-based initiators such as azobis- (2-amidinopropane) hydrochloride. These radical polymerization initiators are used in an amount of usually about 0.001 to 5.0% by weight, preferably about 0.01 to 1.0% by weight, based on the aqueous monomer solution.

溶媒 本発明に使用する逆相懸濁重合の溶媒としては、脂肪
族炭化水素もしくは脂環式炭化水素が好ましい。具体的
には、ノルマルペンタン、ノルマルヘキサン、ノルマル
ヘプタン、シクロヘキサン、リグロイン等が掲げられ
る。このうち、特に、シクロヘキサン、ノルマルヘキサ
ンは、重合熱の除去および得られたポリマーの乾燥の観
点からも好ましいものである。
Solvent As the solvent for the inverse suspension polymerization used in the present invention, an aliphatic hydrocarbon or an alicyclic hydrocarbon is preferable. Specific examples include normal pentane, normal hexane, normal heptane, cyclohexane, ligroin, and the like. Among them, cyclohexane and normal hexane are particularly preferable from the viewpoint of removing the heat of polymerization and drying the obtained polymer.

界面活性剤 本発明に用いられる界面活性剤、即ち、ソルビタン脂
肪酸エステルおよびショ糖脂肪酸エステルは、食品用乳
化剤として知られるように、食品添加物公定書の規格項
目に合致する安全なものであり、安全性の観点からも非
常に好ましい界面活性剤である。
Surfactants The surfactants used in the present invention, that is, sorbitan fatty acid esters and sucrose fatty acid esters, as known as food emulsifiers, are safe ones that meet the standard items of the official food additive standard, It is a very preferable surfactant from the viewpoint of safety.

これらの界面活性剤を混合して使用する際、ソルビタ
ン脂肪酸エステル(イ)は、少なくとも常温で固体状
態の外観を持ち、且つ、HLB値が1〜8の範囲にある
ことが必須の条件となる。
When these surfactants are mixed and used, it is essential that the sorbitan fatty acid ester (a) has a solid-state appearance at least at room temperature and has an HLB value in the range of 1 to 8. .

の条件を満たさないソルビタン脂肪酸エステルは、
ポリマー表面に若干量でも残留すると、製品ポリマーの
流動性および搬送性が悪くなり、一方、の条件を満た
さないソルビタン脂肪酸エステルは、平均粒子径及び性
能を低下させる傾向があるので好ましくない。
Sorbitan fatty acid ester that does not satisfy the conditions of
If even a small amount remains on the polymer surface, the fluidity and transportability of the product polymer deteriorate, and on the other hand, sorbitan fatty acid esters that do not satisfy the above conditions are not preferred because they tend to reduce the average particle size and performance.

もう一方のショ糖脂肪酸エステル(ロ)は、HLB値が
1〜6の範囲にあるものが好ましい。HLB値が6を超過
するショ糖脂肪酸エステルでは、生成ポリマーの粒径が
細かくなってしまう傾向がある。
The other sucrose fatty acid ester (b) preferably has an HLB value in the range of 1 to 6. When the sucrose fatty acid ester has an HLB value exceeding 6, the particle size of the produced polymer tends to be small.

これらの界面活性剤の添加量は、両者を混合した状態
で、モノマーに対して通常0.1〜10重量%、好ましくは
0.5〜5重量%、の範囲の量である。添加量が0.1重量%
未満であると目的とする分散の効果が得られず、又、10
重量%超過では、重合後のポリマーを乾燥させた時にポ
リマーが凝集する傾向があるので好ましくない。
The amount of these surfactants to be added is usually 0.1 to 10% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight, based on the amount of the monomers mixed.
0.5 to 5% by weight. 0.1% by weight
If it is less than 10%, the desired dispersion effect cannot be obtained.
If the amount is more than the weight percentage, the polymer tends to aggregate when the polymer is dried, which is not preferable.

これらの界面活性剤の混合割合は、吸水諸性能及び粒
径を成立させる点で非常に重要な因子であり、通常、ソ
ルビタン脂肪酸エステル対ショ糖脂肪酸エステルを重量
比で80対20〜20対80、好ましくは60対40〜40対60、の範
囲で混合する。
The mixing ratio of these surfactants is a very important factor in establishing various properties of water absorption and particle size, and is usually 80:20 to 20:80 by weight ratio of sorbitan fatty acid ester to sucrose fatty acid ester. , Preferably in the range of 60:40 to 40:60.

代表的なソルビタン脂肪酸エステルの例としては、ソ
ルビタンモノパルミテート(HLB:6.7)ソルビタンモノ
ステアレート(HLB=4.7)、ソルビタンセスキステアレ
ート、(HLB=4.2)、ソルビタントリステアレート(HL
B=2.1)等が掲げられる。
Examples of typical sorbitan fatty acid esters include sorbitan monopalmitate (HLB: 6.7), sorbitan monostearate (HLB = 4.7), sorbitan sesquistearate, (HLB = 4.2), and sorbitan tristearate (HLB).
B = 2.1).

重合 前記した様に、本発明は、アクリル酸及び/又はメタ
クリル酸並びにそのアルカリ金属塩よりなる群から選ば
れるアクリル酸系モノマーを、架橋剤、ラジカル重合開
始剤及び二種の界面活性剤の存在下に、逆相懸濁重合法
によって重合を行うものである。アクリル酸系モノマ
ー、架橋剤、ラジカル重合開始剤および界面活性剤の添
加順序、添加態様ないし重合操作は、本発明の目的に反
しない限り任意である。例えば(イ)架橋剤およびラジ
カル重合開始剤を溶解させたアクリル酸系モノマー水溶
液を、界面活性剤を添加しておいた炭化水素溶媒に添加
して懸濁させ、その後に加熱を行なって重合を行う方
法、(ロ)架橋剤およびラジカル重合開始剤を溶解させ
たアクリル酸系モノマー水溶液に界面活性剤を添加し、
これを炭化水素溶媒に添加して懸濁させ、加熱により重
合を行う方法、(ハ)架橋剤およびラジカル重合開始剤
を溶解させたアクリル酸系モノマー水溶液を、炭化水素
溶媒に添加して懸濁させ、その後に界面活性剤を添加
し、加熱して重合を行う方法、などを例示することがで
きる。
Polymerization As described above, the present invention provides an acrylic acid monomer selected from the group consisting of acrylic acid and / or methacrylic acid and an alkali metal salt thereof by using a crosslinking agent, a radical polymerization initiator and two surfactants. Below, polymerization is carried out by a reversed-phase suspension polymerization method. The order of addition, the mode of addition and the polymerization operation of the acrylic acid-based monomer, crosslinking agent, radical polymerization initiator and surfactant are not limited as long as the object of the present invention is not violated. For example, (a) an acrylic acid-based monomer aqueous solution in which a crosslinking agent and a radical polymerization initiator are dissolved is added to a hydrocarbon solvent to which a surfactant has been added, suspended, and then heated to perform polymerization. Method (b): adding a surfactant to an aqueous solution of an acrylic acid monomer in which a crosslinking agent and a radical polymerization initiator are dissolved,
A method in which this is added to a hydrocarbon solvent and suspended, and polymerization is performed by heating. (C) An acrylic acid-based monomer aqueous solution in which a crosslinking agent and a radical polymerization initiator are dissolved is added to a hydrocarbon solvent and suspended. After that, a method of adding a surfactant and heating to carry out polymerization is exemplified.

重合温度は、40〜120℃、好ましくは60〜90℃、が採
用される。また、重合時間は、重合温度等によって異な
るが、一般的には30分〜6時間程度、好ましくは、1時
間〜4時間、である。重合終了後、ポリマーを炭化水素
溶媒から分離し乾燥させれば、目的とする粉末高吸水性
ポリマーが得られる。
The polymerization temperature is from 40 to 120 ° C, preferably from 60 to 90 ° C. The polymerization time varies depending on the polymerization temperature and the like, but is generally about 30 minutes to 6 hours, preferably 1 hour to 4 hours. After completion of the polymerization, the polymer is separated from the hydrocarbon solvent and dried to obtain the desired powdery superabsorbent polymer.

〔実験例〕(Experimental example)

以下、実験例により本発明を詳細に説明する。尚、高
吸水性ポリマーの吸水諸性能とは、吸水能、吸水速度
(拡散速度)、保水力を表わし、次の様にして測定し
た。又、平均粒子径の測定法も記した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to experimental examples. The various water-absorbing properties of the superabsorbent polymer represent water-absorbing ability, water-absorbing speed (diffusion speed), and water-holding power, and were measured as follows. The method for measuring the average particle size is also described.

吸水能 高吸水性ポリマー1gを400メッシュのナイロン袋(10c
m×10cmの大きさ)に入れ、1リットルの0.9%−生理食
塩水に30分浸漬する。30分後、ナイロン袋を引き上げ、
15分水切り後、重量測定をし、ブランク補正をして、高
吸水性ポリマー1gが吸水した0.9%生理食塩水の重量を
吸水能をした。
Water absorption capacity 1g of superabsorbent polymer 400g nylon bag (10c
mx 10 cm) and immersed in 1 liter of 0.9% saline for 30 minutes. After 30 minutes, pull up the nylon bag,
After draining for 15 minutes, the weight was measured, the blank was corrected, and the weight of the 0.9% physiological saline in which 1 g of the superabsorbent polymer had absorbed water was determined to have a water absorbing ability.

吸水速度(拡散速度) 第1図に示す装置を用いて測定した。高吸水性ポリマ
ー1.0gを小穴のあいた支持板の上の不織布上におく。下
面より0.9%−生理食塩水と接触させたときに高吸水性
ポリマーは、0.9%生理食塩水を吸水する量を測定し
た。開始後、10分間に吸水した0.9%生理食塩水の量を
もって吸水速度(拡散速度)とした。
Water absorption rate (diffusion rate) It was measured using the apparatus shown in FIG. 1.0 g of superabsorbent polymer is placed on the nonwoven fabric on a support plate with small holes. When the superabsorbent polymer was brought into contact with 0.9% physiological saline from the lower surface, the amount of 0.9% physiological saline absorbed was measured. After the start, the water absorption rate (diffusion rate) was defined as the amount of 0.9% physiological saline absorbed in 10 minutes.

保水力 第1図に示した装置を用いて、高吸水性ポリマー1gに
0.9%−生理食塩水25mlを均一に吸水させる。この吸水
ゲルを400メッシュのナイロン袋(10cm×10cm)に入
れ、入口をシールする。このサンプルの上下を紙(10
cm×10cm)10枚ずつではさみ、これに45g/cm2の荷重を
3分間かける。紙に移った0.9%生理食塩水量を測定
し、加圧前後の吸水量より、保水力を求めた。
Water retention capacity Using the device shown in Fig. 1, 1 g of superabsorbent polymer
0.9%-25 ml of physiological saline is uniformly absorbed. This water-absorbing gel is placed in a 400 mesh nylon bag (10 cm × 10 cm), and the entrance is sealed. Place the top and bottom of this sample on paper (10
(cm × 10cm) sandwiched between 10 pieces, and apply a load of 45 g / cm 2 for 3 minutes. The 0.9% physiological saline solution transferred to the paper was measured, and the water retention capacity was determined from the water absorption before and after pressurization.

平均粒子径 JIS規格の標準フルイのうち、42、60、80、100、15
0、200、325メッシュのフルイを用いて質量規準の粒径
分布を求め、質量規準の50%粒子径を平均粒子径とし
た。
Average particle size 42, 60, 80, 100, 15 of JIS standard screens
The particle size distribution based on the mass standard was determined using a sieve of 0, 200, or 325 mesh, and the 50% particle size based on the mass standard was defined as the average particle size.

実施例1 攪拌機、還流冷却器、温度計、窒素ガス導入管を付設
した容量1リットルの四つ口丸底フラスコに、シクロヘ
キサン282gを入れ、これにソルビタンモノステアレー1.
05g及びショ糖脂肪酸エステル(第一工業製薬株式会社
製、商品名「DK−エステルF−10」)1.05gを添加して
溶解させた後、窒素ガスを吹込み、溶存酸素を追い出し
た。
Example 1 Cyclohexane 282 g was placed in a 1-liter four-necked round-bottom flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a thermometer, and a nitrogen gas inlet tube, and sorbitan monostearate 1.
After adding and dissolving 05 g and 1.05 g of sucrose fatty acid ester (trade name "DK-ester F-10" manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), nitrogen gas was blown in to expel dissolved oxygen.

別に、容量500mlのコニカルビーカー中で、アクリル
酸70gの外部より氷冷しながら、これに水185.85gに溶解
した28.6gの純度95%の水酸化ナトリウムを加えて、全
カルボキシル基の70モル%を中和した。この場合の水に
対するモノマー濃度は30重量%に相当する。次いで、こ
にN,N′−メチレンビスアクリルアミド0.098g、過硫酸
カリウム0.243gを加えて溶解した後、窒素ガスを吹き込
んで溶存酸素を追い出した。
Separately, in a 500 ml conical beaker, 28.6 g of 95% pure sodium hydroxide dissolved in 185.85 g of water was added to 70 g of acrylic acid while cooling with 70 g of acrylic acid from outside using 70 mol% of the total carboxyl groups. Was neutralized. The monomer concentration in water in this case corresponds to 30% by weight. Next, 0.098 g of N, N'-methylenebisacrylamide and 0.243 g of potassium persulfate were added and dissolved, and dissolved oxygen was expelled by blowing nitrogen gas.

前記の四つ口丸底フラスコの内容物に、この容量500m
lのコニカルビーカーの内容物を添加し、攪拌して分散
させ、窒素ガスをバブリングさせながら油浴におりフラ
スコ内温を昇温させたところ、60℃付近に達したから内
温が急激に上昇し、数十分後には75℃に達した。次い
で、その内温を60〜65℃に保持し、且つ攪拌しながら3
時間反応させた。尚、攪拌は250rpmで行なった。3時間
反応させた後、攪拌を停止すると、湿潤ポリマー粒子が
丸底フラスコの底に沈降したので、デカンテーションで
シクロヘキサン相と容易に分離できた。分離した湿潤ポ
リマーを減圧乾燥機に移し、80〜90℃に加熱して付着し
たシクロヘキサン及び水を除去し、さらさらとした粉末
ポリマー約90gを得た。
To the contents of the four-necked round bottom flask,
Add the contents of the conical beaker of l, stir and disperse, place in an oil bath while bubbling nitrogen gas, and raise the temperature inside the flask. After several tens of minutes, the temperature reached 75 ° C. Next, the internal temperature is maintained at 60 to 65 ° C.
Allowed to react for hours. The stirring was performed at 250 rpm. After the reaction for 3 hours, when the stirring was stopped, the wet polymer particles settled at the bottom of the round-bottom flask, so that they could be easily separated from the cyclohexane phase by decantation. The separated wet polymer was transferred to a reduced-pressure drier and heated to 80 to 90 ° C. to remove attached cyclohexane and water, thereby obtaining about 90 g of a smooth powder polymer.

実施例2 実施例1において、界面活性剤として、ソルビタンモ
ノステアレート1.75g及びショ糖脂肪酸エステル(DK−
エステルF−10)1.75gを用いた以外は同様にして、粉
末ポリマー約90gを得た。
Example 2 In Example 1, 1.75 g of sorbitan monostearate and sucrose fatty acid ester (DK-
About 90 g of a powdered polymer was obtained in the same manner except that 1.75 g of ester F-10) was used.

実施例3 実施例1において、界面活性剤として、ソルビタンモ
ノステアレート1.40g及びショ糖脂肪酸エステル(DK−
エステルF−10)0.7gを用いた以外は同様にして、粉末
ポリマー約90gを得た。
Example 3 In Example 1, 1.40 g of sorbitan monostearate and sucrose fatty acid ester (DK-
About 90 g of powdered polymer was obtained in the same manner except that 0.7 g of ester F-10) was used.

実施例4 実施例1において、界面活性剤として、ソルビタンモ
ノステアレート1.05g及びショ糖脂肪酸エステル(第一
工業製薬株式会社製、商品名「DK−エステルF−20)1.
05gを用いた以外は同様にして、粉末ポリマー約90gを得
た。
Example 4 In Example 1, as a surfactant, sorbitan monostearate (1.05 g) and sucrose fatty acid ester (trade name “DK-Ester F-20” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
About 90 g of a powdered polymer was obtained in the same manner except that 05 g was used.

実施例5 実施例1において、界面活性剤として、ソルビタンモ
ノステアレート1.40g及びショ糖脂肪酸エステル(DK−
エステルF−20)0.7gを用いた以外は同様にして、粉末
ポリマー約90gを得た。
Example 5 In Example 1, 1.40 g of sorbitan monostearate and sucrose fatty acid ester (DK-
About 90 g of powdered polymer was obtained in the same manner except that 0.7 g of ester F-20) was used.

実施例6 実施例1において、界面活性剤として、ソルビタント
リステアレート1.05g及びショ糖脂肪酸エステル(DK−
エステルF−10)1.05gを用いた以外は同様にして、粉
末ポリマー約90gを得た。
Example 6 In Example 1, 1.05 g of sorbitan tristearate and sucrose fatty acid ester (DK-
About 90 g of a powdered polymer was obtained in the same manner except that 1.05 g of the ester F-10) was used.

実施例7 実施例1において、界面活性剤として、ソルビタント
リステアレート1.05g及びショ糖脂肪酸エステル(第一
工業製薬株式会社製、商品名「DK−エステルF−50)1.
05gを用いた以外は同様にして、粉末ポリマー約90gを得
た。
Example 7 In Example 1, 1.05 g of sorbitan tristearate and sucrose fatty acid ester (manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name "DK-ester F-50") were used as surfactants.
About 90 g of a powdered polymer was obtained in the same manner except that 05 g was used.

比較例1 実施例1において、界面活性剤として、ショ糖脂肪酸
エステル(DK−エステルF−10)2.1gを用いた以外は同
様にして、粉末ポリマー約90gを得た。
Comparative Example 1 About 90 g of a powdered polymer was obtained in the same manner as in Example 1, except that 2.1 g of sucrose fatty acid ester (DK-ester F-10) was used as the surfactant.

比較例2 実施例1において、界面活性剤として、ショ糖脂肪酸
エステル(DK−エステルF−20)2.1gを用いた以外は同
様にして、粉末ポリマー約90gを得た。
Comparative Example 2 About 90 g of a powdered polymer was obtained in the same manner as in Example 1, except that 2.1 g of sucrose fatty acid ester (DK-ester F-20) was used as a surfactant.

比較例3 実施例1において、界面活性剤として、ソルビタンモ
ノステアレート2.1gを用いた以外は同様にして、粉末ポ
リマー約90gを得た。
Comparative Example 3 About 90 g of a powdered polymer was obtained in the same manner as in Example 1, except that 2.1 g of sorbitan monostearate was used as the surfactant.

比較例4 実施例1において、界面活性剤として、ソルビタンモ
ノステアレート1.89g及びショ糖脂肪酸エステル(DK−
エステルF−10)0.21gを用いた以外は同様にして、粉
末ポリマー約90gを得た。
Comparative Example 4 In Example 1, sorbitan monostearate 1.89 g and sucrose fatty acid ester (DK-
About 90 g of a powdered polymer was obtained in the same manner except that 0.21 g of the ester F-10) was used.

比較例5 実施例1において、界面活性剤として、ソルビタンモ
ノステアレート0.21g及びショ糖脂肪酸エステル(DK−
エステルF−10)1.89gを用いた以外は同様にして、粉
末ポリマー約90gを得た。
Comparative Example 5 In Example 1, 0.21 g of sorbitan monostearate and sucrose fatty acid ester (DK-
About 90 g of a powdered polymer was obtained in the same manner except that 1.89 g of ester F-10) was used.

比較例6 実施例1において、モノマー相にヒドロキシエチルセ
ルロース(フジケミカル社製、フジヘックA−5000)を
2.3g加えた以外は同様にして、粉末ポリマー約90gを得
た。
Comparative Example 6 In Example 1, hydroxyethyl cellulose (manufactured by Fuji Chemical Co., Fuji Hec A-5000) was used in the monomer phase.
About 90 g of a powdered polymer was obtained in the same manner except that 2.3 g was added.

上記ポリマーの吸水諸性能、平均粒子径、及び流動性
の結果を下記第1表に示す。
The results of various properties of water absorption, average particle size, and fluidity of the polymer are shown in Table 1 below.

第1表に示した結果からも明らかなように、本発明に
おける高吸水性ポリマーは、吸水能、吸水速度、保水力
等の吸水諸性能に優れ、しかも大きな平均粒子径を持
ち、流動性も良好であることがわかる。
As is clear from the results shown in Table 1, the superabsorbent polymer of the present invention is excellent in various water absorbing properties such as water absorbing ability, water absorbing speed, and water holding power, and has a large average particle diameter and fluidity. It turns out that it is favorable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、高吸水性ポリマーの吸水速度および保水力に
測定するのに使用した装置の概略を示す図面である。 1…高吸水性ポリマー(1g)、2…小穴のあいた支持
板、3…不織布、4…0.9%食塩水、5…ビューレッ
ト、6…ゴム栓、7,8…バルブ、9…空気入口。
FIG. 1 is a drawing schematically showing an apparatus used for measuring the water absorption rate and water retention capacity of a superabsorbent polymer. 1 ... superabsorbent polymer (1 g), 2 ... support plate with small holes, 3 ... nonwoven fabric, 4 ... 0.9% saline, 5 ... burette, 6 ... rubber stopper, 7, 8 ... valve, 9 ... air inlet.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】アクリル酸及び/又はメタクリル酸並びに
そのアルカリ金属塩よりなる群から選ばれるアクリル酸
系モノマーを、架橋剤の存在下に、ラジカル重合開始剤
を用いて、炭化水素溶媒中で逆相懸濁重合させる方法に
於いて、逆相懸濁重合に使用する界面活性剤が(イ)少
なくとも常温で固体状態の外観を持ち且つ、HLB値が1
〜8の範囲にあるソルビタン脂肪酸エステルと(ロ)HL
B値が1〜6の範囲にあるショ糖脂肪酸エステルとの混
合界面活性剤であることを特徴とする、高吸水性ポリマ
ーの製造法。
An acrylic acid monomer selected from the group consisting of acrylic acid and / or methacrylic acid and an alkali metal salt thereof is reversely reacted in a hydrocarbon solvent using a radical polymerization initiator in the presence of a crosslinking agent. In the method of phase suspension polymerization, the surfactant used for the reverse phase suspension polymerization is (a) a solid-state appearance at least at room temperature and an HLB value of 1
Sorbitan fatty acid esters in the range of ~ 8 and (b) HL
A method for producing a superabsorbent polymer, wherein the surfactant is a mixed surfactant with a sucrose fatty acid ester having a B value in the range of 1 to 6.
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