JP3141059B2 - 感温性吸水樹脂 - Google Patents
感温性吸水樹脂Info
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Description
境に吸水性が大きく変化し、温度により吸水・放水を繰
り返す新規な吸水性樹脂に関する。
て雑巾などの衛生材料や保水剤として農園芸関係あるい
は建材の結露防止など種々の用途に使用されている。か
かる吸水性樹脂としては、カルボキシメチルセルロース
架橋物、でんぷん−アクリロニトリルグラフト共重合
体、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩等を原料
としたハイドロゲルが広く知られている。しかしながら
これらのハイドロゲルは、水との接触により吸水を始め
るという一つの機能を持つだけであった。しかるに近年
に於いては更に他の機能の付加する試みがなされてい
る。例えば、特開昭61−55180号公報にみられる
ように、温度の変化に対して吸排水を可逆的に繰り返す
機能をもった非イオン性ハイドロゲルが知られている。
すなわちこのハイドロゲルは、水温がある一定の温度よ
り高い場合にはほとんど吸水性を示さず、一定の温度よ
り低くなると水を吸水することができるものである。し
かし、このハイドロゲルは非イオン性であるため低温で
の吸水量は小さく、実用的ではなかった。吸水量を大き
くするために、例えば、US4,732,930号、
J.Chem.Phys.1987 87 1392等
にN−イソプロピルアクリルアミド等とアクリル酸ナト
リウム等のイオン性単量体との共重合ハイドロゲルが報
告されている。
オン性単量体とのハイドロゲルは、吸水量については改
善されているものの、イオン性単量体をわずかに共重合
しただけで本来有していた、一般に下限臨界共溶温度
(以下、感温点ともいう)と呼ばれる、吸水性が変化す
る温度が大きく変化してしまうという欠点、更に詳しく
言えば、イオン性単量体の含有量が大きくなるに従って
感温点は上昇し、室温付近で感温性を示すことは困難に
なるという欠点を有していた。
有しない樹脂を得るべく鋭意検討を重ねた結果、N−ア
ルキルアクリルアミド誘導体とアクリル酸あるいはアク
リル酸のアルカリ金属塩とを水溶液共重合する場合、ダ
イアセトンアクリルアミドを導入することにより、高い
吸排水性を保持した感温性ハイドロゲルが得られ、かつ
ダイアセトンアクリルアミドの導入量を変化させること
で感温点を広い範囲で調節できること、そのため目的温
度に応じた感温点の設定が容易であることを見いだし、
本発明を完成するに至った。すなわち、本発明はN−イ
ソプロピルアクリルアミド及び/又はN,N−ジエチル
アクリルアミド、アクリル酸及び/又はアクリル酸のア
ルカリ金属塩及びダイアセトンアクリルアミドとを架橋
剤存在下、水溶液共重合してなる感温性吸水樹脂を提供
するものである。
つポリマーを与える単量体として、N−イソプロピルア
クリルアミドもしくはN,N−ジエチルアクリルアミド
を使用する。使用量は他の単量体の使用量にもよるが、
感温性の点から使用する全単量体の50モル%以上が望
ましい。本発明に用いられるイオン性単量体としては、
アクリル酸もしくはアクリル酸塩が挙げられる。アクリ
ル酸塩としてはアルカリ金属塩が好ましく、具体的に
は、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、アク
リル酸カルシウム、アクリル酸マグネシウム等のアクリ
ル酸アルカリ塩やアクリル酸アンモニウム塩等を挙げる
ことができるが、中でもアクリル酸ナトリウムが好まし
い。イオン性単量体の使用量はその種類にもよるが、前
記アクリルアミド誘導体およびダイアセトンアクリルア
ミドに対して0.5〜40モル%、さらに好ましくは1
〜12モル%である。本発明では、更にダイアセトンア
クリルアミドが添加される。ダイアセトンアクリルアミ
ドは自由に水に溶解するので、その量は広い範囲で使用
することが出来る。使用したイオン性単量体の量にもよ
るが、感温性から使用する全単量体量の40モル%以下
であるのが望ましい。
際し、水溶性の架橋性存在下反応を実施することにより
製造される。本発明で使用される架橋剤は、分子内に二
重結合を2個以上有し、水溶性であり、かつ前記の単量
体と共重合性が良く、効率よく架橋構造をとり、均一な
架橋分布を与えるものが好ましい。このような架橋剤と
してはN,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミ
ド、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエ
チレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレ
ングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリ
コールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコ
ールジ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)
アクリレート等を挙げることができるが、特にN,N−
メチレンビスアクリルアミドが好ましい。一般に吸水性
ポリマーを得るための架橋剤量は広い範囲にわたって可
変であるが、架橋剤量が多いと水に対する膨潤性が小さ
くなり、少ないと膨潤した樹脂の強度が低下することは
広く知られていることである。具体的な量は架橋剤の種
類によって異なるが、単量体量に対して0.001〜5
wt%程度であり、好ましくは0.01〜1wt%であ
る。
単量体を共重合させるため水溶液重合が必須であるが、
水溶液重合において一般的に知られている方法は全て使
用できる。本発明において用いられる重合開始剤は水溶
性ラジカル重合開始剤例えば過酸化水素、過硫酸アンモ
ニウムや過硫酸カリウム等の過硫酸塩、t−ブチルハイ
ドロパーオキシドやクメンハイドロパーオキシド等のハ
イドロパーオキシド類、2,2’−アゾビス(2−アミ
ジノプロパン)二塩酸塩等のアゾ系開始剤、またこれら
の水溶性開始剤と例えば亜硫酸水素ナトリウムの様な還
元性物質やN,N,N’N’−テトラメチルエチレンジ
アミンの様なアミン類等を組み合わせてレドックス型の
開始剤として使用しても良い。これら水溶性ラジカル重
合開始剤の使用量は、0.01〜10wt%、好ましく
は0.1〜2wt%である。
状態で、任意に感温点を低温側にコントロールするため
に水溶性単量体であるダイアセトンアクリルアミドを導
入した点にある。感温点を低温側にコントロールするた
めに、疎水性単量体を導入する方法が公知である。しか
しながら疎水性単量体は水に対する溶解度が低いため、
水溶液での重合が不可能であるか、もしくは可能な場合
においても導入量が制限されることにより任意に感温点
をコントロールすることが不可能であり、更に重合時の
単量体濃度を非常に低濃度にしなければならない等の欠
点を有する。例えば疎水性単量体として公知のメチルア
クリレートは水に対する溶解度が約6%であり、それ以
上の濃度にすると不均一な重合物が生成する。また10
℃の吸水倍率を100とした場合に吸水倍率が50にな
る点の温度を感温点とすると、メチルアクリレートを1
0モル%導入した重合体の感温点は比較例8に記載して
いるようにわずか1.7℃しか降下しないのに対して、
ダイアセトンアクリルアミドのそれは実施例9〜12に
記載しているように7℃と非常に感温点が降下する。本
発明において使用するダイアセトンアクリルアミドは水
溶性単量体であり任意の割合で水に溶解するので、均一
な樹脂を容易に製造できると共に、含有量を任意に変化
させることができる。したがって高い吸水倍率を保持し
たまま、使用温度に応じた感温点の設定を容易に行うこ
とができるという長所を有している。
る。 実施例1 500mlセパラブルフラスコの中に、N−イソプロピ
ルアクリルアミド17.82g、アクリル酸ナトリウム
40%水溶液1.48g、ダイアセトンアクリルアミド
8.88g、N,N−メチレンビスアクリルアミド0.
1gと純水150mlを加えた。次に窒素雰囲気下、1
0℃で過硫酸アンモニウム0.24g、N,N,N’,
N’−テトラメチルエチレンジアミン0.30mlを加
え重合を開始させた。重合終了後、加温してゲルを取り
出し、100℃の電気乾燥器中で乾燥した。乾燥したゲ
ル(樹脂)を粉砕し、吸水倍率を測定した。吸水倍率は
樹脂0.2gを不織布製袋に封入し、1lビーカー中の
純水中に浸漬後、十分に水切りして重量を測定した。ま
た別に吸水性樹脂の入ってない不織布製袋を上記方法に
よって測定し、これをブランクとした。このようにして
得られた測定値からブランクを差引、吸水性樹脂1g当
たりの重量に換算した値を吸水倍率とした。この数値が
大きいほど、高吸水性であることを示す。得られた吸水
倍率を表1に示す。
変えてN,N−ジエチルアクリルアミドを20.03g
使用した以外は実施例1と同様に実施し、樹脂を得た。
得られた樹脂の吸水倍率を表1に示す。
クリル酸ナトリウムを用いず、N−イソプロピルアクリ
ルアミドを23.76gに変えたこと以外は実施例1と
同様に実施することにより樹脂を得た。得られた樹脂の
吸水倍率を表1に示す。 比較例2 実施例2において、ダイアセトンアクリルアミド及びア
クリル酸ナトリウムを用いず、N,N−ジエチルアクリ
ルアミドを26.71gに変えたこと以外は実施例2と
同様に実施することにより樹脂を得た。得られた樹脂の
吸水倍率を表1に示す。 比較例3 実施例1においてダイアセトンアクリルアミドを用い
ず、N−イソプロピルアクリルアミドを23.76gに
変えたこと以外は実施例1と同様に実施することにより
樹脂を得た。得られた樹脂の吸水倍率を表1に示す。 比較例4 実施例1においてダイアセトンアクリルアミドを疎水性
単量体であるメチルアクリレート4.52gに変えたこ
と以外は実施例1と同様に実施することにより樹脂を得
た。得られた樹脂の吸水倍率を表1に示す。 比較例5 実施例1においてダイアセトンアクリルアミドを疎水性
単量体であるn−ブチルアクリレート6.73gに変え
たこと以外は実施例1と同様な操作を行った。生成した
樹脂は不均一であった。なお、本樹脂については不均一
のため吸水倍率の測定は行わなかった。 比較例6 実施例1においてダイアセトンアクリルアミドを水溶性
単量体であるメタクリルアミド4.47gに変えたこと
以外は実施例1と同様に実施し樹脂を得た。得られた樹
脂の吸水倍率を表1に示す。
1.06gに、重合開始剤である過硫酸アンモニウム及
びN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン
をそれぞれtert−ブチルヒドロペルオキシド0.0
27ml及びロンガリット(和光純薬)0.033gに
変えたこと以外は実施例1と同様に実施し樹脂を得た。
得られた樹脂の吸水倍率を表1に示す。
ず、N−イソプロピルアクリルアミドを23.76gに
変えたこと以外は実施例1と同様に実施することにより
樹脂を得た。得られた樹脂の吸水倍率を表1に示す。 比較例8 実施例3においてダイアセトンアクリルアミドを疎水性
単量体であるメチルアクリレート4.52gに変えたこ
と以外は実施例3と同様に実施し樹脂を得た。得られた
樹脂の吸水倍率を表1に示す。
較して高い吸水性と感温性を保持していることがわか
る。
実施例1と全く同様に実施することにより樹脂を得た。
得られた樹脂の吸水倍率を表3に示す。
酸を0.47gに変えたこと以外は、実施例3と全く同
様に実施することにより樹脂を得た。得られた樹脂の吸
水倍率を表5に示す。
アミドの導入量を変化させることにより、高い吸水性を
維持したまま、感温点を変化させることができる。
樹脂は、高い吸排水性を維持し、またダイアセトンアク
リルアミドの導入量を調整することにより目的温度に応
じた感温点の設定が容易である。従って、土壌保水剤、
土壌給水剤などの植物、野菜等の農園芸用としての土壌
改良剤、防水用シーリング材や土のう、温度センサー、
ケミカルバルブなど広い範囲に応用できる。
Claims (1)
- 【請求項1】 単量体:N−イソプロピルアクリル
アミド及び/又はN,N−ジエチルアクリルアミド、 単量体:アクリル酸及び/又はアクリル酸のアルカリ
金属塩、及び 単量体:ダイアセトンアクリルアミドとを、架橋剤存
在下、水溶液共重合してなる感温性吸水樹脂。 (ただし、単量体の組成比は全単量体量の50〜95
モル%、単量体の組成比は全単量体量の4〜40モル
%、単量体の組成比は〔単量体+単量体〕に対し
0.5〜40モル%である。架橋剤量は全単量体に対し
0.001〜5wt%である。)
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1994
- 1994-02-10 JP JP06036387A patent/JP3141059B2/ja not_active Expired - Fee Related
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