JP6433831B2 - 吸水性ポリマー及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(II)前記水溶液にラジカル重合開始剤を添加し、前記(A)成分、前記(B)成分及び前記(C)成分をラジカル重合することによって、含水ゲル状吸水性ポリマーを得る工程と、
(III)前記ラジカル重合反応後、前記含水ゲル状吸水性ポリマーを洗浄及び乾燥することによって、吸水性ポリマーを得る工程と
を有する吸水性ポリマーの製造方法であって、
前記工程(II)の前若しくは前記工程(II)の後、又は前記工程(II)前後の両方において、(E)塩基性化合物を、前記吸水性ポリマーを吸水させ膨潤させた時のpHが7以上となるような量、添加することを特徴とする吸水性ポリマーの製造方法を提供する。
上記のように、膨潤性の経時変化を抑制した吸水性ポリマー及びその製造方法が求められている。
本発明の吸水性ポリマーは、(A):リン酸基含有(メタ)アクリルモノマー、(B):(A)成分以外の(メタ)アクリル基を分子内に1つ有するモノマー、(C):下記一般式(1)で示される両末端に(メタ)アクリル基を有するオルガノポリシロキサンから構成される吸水性ポリマーであって、前記吸水性ポリマー中の酸基が塩基性化合物により中和されているものであり、前記吸水性ポリマーを吸水させ膨潤させた時のpHが7以上である。
(A):リン酸基含有(メタ)アクリルモノマーにおいて、リン酸基含有(メタ)アクリルモノマーとは、リン酸基と(メタ)アクリル基を有していればよく、その2種類の基を結合させる連結基構造は特に限定されないが、メチレン基、エチレン基、プロピレン基などのアルキレン基、エチレンオキサイド単位、プロピレンオキサイド単位、ブチレンオキサイド単位、ペンタメチレンオキサイド単位などからなるポリオキシアルキレン基等が例示される。好ましくは、ポリオキシアルキレン基であり、特に好ましくはポリプロピレンオキサイド基である。商品名としては、Rhodia社製Sipomer PAM−200が挙げられる。
(B):(A)成分以外の(メタ)アクリルモノマーとしては、(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−(メタ)アクリルアミドー2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリロキシアルカンスルホン酸、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニリアセトアミド、(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリレート、N,Nージメチル(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ステアリルアクリレートなどを例示することができる。また、(B)成分としては、上記の(メタ)アクリルモノマーにアルカリ水溶液を添加し中和反応を行うことによって得られる塩を使用してもよい。更に、本発明では、(B)成分として、上記の(A)成分以外の(メタ)アクリルモノマー及び上記の中和反応を行うことによって得られる塩を組み合わせて使用してもよい。
(C)成分の下記一般式(1)で示されるオルガノポリシロキサン両末端に(メタ)アクリル基を有するオルガノポリシロキサンにおいて、R1はそれぞれ同一または異なる、脂肪族不飽和基を有しない炭素原子数1〜8の一価炭化水素基であり、R2は一般式(2)で示されるポリオキシアルキレン基を含有する基(一般式(2)中、R4はそれぞれ同一または異なる炭素数2〜15の2価有機基であり、x、yは0〜30の整数であり、かつ1≦(x+y)≦50を満たす整数である。)であり、R3は(メタ)アクリル基を有する置換基であり、a≧0、b≧1の整数である。
(D)成分は水であり、具体例として、例えばイオン交換水等を挙げることができる。
(E):使用する塩基性物質(塩基性化合物)は、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の水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、アンモニウム、第一級アルキルアンモニウム、第二級アルキルアンモニウム、第三級アルキルアンモニウム等のアンモニウム等が挙げられる。中でも水酸化ナトリウムが最も一般的で好ましい。
本発明の吸水性ポリマーには、必要に応じて、(F)の酸化防止剤を添加することができる。(F)の酸化防止剤はポリエーテルの酸化劣化を抑える働きがあり、添加することで経時での膨潤性の低下を抑制することができる。このような酸化防止剤としては、フェノール系、アミン系、硫黄系、リン系、ワックス類、及びこれらの金属錯体、ビタミンC(L−アスコルビン酸)、ビタミンE(α−トコフェロール)、コウジ酸などの天然物由来化合物及びその誘導体等が挙げられる。これらの大部分は市販されており、通常は市販の酸化防止剤を使用すればよい。
本発明の吸水性ポリマーの合成において使用できる重合開始剤としては、重合形態によって適宜選択される。このような重合開始剤としては例えば、光分解型重合開始剤や熱分解型重合開始剤、レドックス系重合開始剤等を例示できる。重合開始剤の使用量については、特に限定されないが、通常、前記モノマー((A)成分、(B)成分及び(C)成分)に対し、0.001〜10モル%、好ましくは0.001〜5モル%の量で使用される。このような量であれば、着色や異臭を引き起こすことがなく、残存モノマーが増えることもない。
本発明の吸水性ポリマーの製造方法は、(I)(A):リン酸基含有(メタ)アクリルモノマー、(B):(A)成分以外の(メタ)アクリル基を分子内に1つ有するモノマー、(C):下記一般式(1)で示される両末端に(メタ)アクリル基を有するオルガノポリシロキサン、(D)水を混合し水溶液を得る工程と、
(II)前記水溶液にラジカル重合開始剤を添加し、前記(A)成分、前記(B)成分及び前記(C)成分をラジカル重合することによって、含水ゲル状吸水性ポリマーを得る工程と、
(III)前記ラジカル重合反応後、前記含水ゲル状吸水性ポリマーを洗浄及び乾燥することによって、吸水性ポリマーを得る工程と
を有する吸水性ポリマーの製造方法であって、
前記工程(II)の前若しくは前記工程(II)の後、又は前記工程(II)前後の両方において、(E)塩基性化合物を、前記吸水性ポリマーを吸水させ膨潤させた時のpHが7以上となるような量、添加する製造方法である。
工程(I)は、上述した(A)〜(D)成分を混合し水溶液を得る工程である。得られる水溶液中における各成分の状態については、特に限定されないが、各成分が均一に溶解した状態であることが好ましい。
工程(II)は、上記水溶液にラジカル重合開始剤を添加し、(A)成分、(B)成分及び(C)成分をラジカル重合することによって、含水ゲル状吸水性ポリマーを得る工程である。本発明の吸水性ポリマーの製造方法は、この工程(II)の前若しくは工程(II)の後、又は工程(II)前後の両方において、上述した(E)塩基性化合物を、得られる吸水性ポリマーを吸水させ膨潤させた時のpHが7以上となるような量、添加することを特徴とする。
工程(III)は、ラジカル重合反応後、含水ゲル状吸水性ポリマーを洗浄及び乾燥することによって、吸水性ポリマーを得る工程である。重合で得られた含水ゲル状吸水性ポリマーを後処理、即ち重合後残存モノマーや残存開始剤の除去を目的とした洗浄や乾燥を行うことにより所望の吸水性樹脂として得ることができる。
1リットル攪拌棒付きセパラフラスコに、メタクリル酸(24g)、Sipomer PMA−200(Rhodia社製)(60g)及びイオン交換水180gを入れ、攪拌しながら50%水酸化ナトリウム水溶液43gを20〜30℃にて滴下した。其処に、下記構造式(3)で示される両末端メタクリル基含有シロキサン(12g)を加え(水溶液のpHは約8)、攪拌しながら窒素バブリングを30分行った後、4%ペルオキソ二硫酸カリウム水溶液(60g)を25℃にて投入した。その後80℃まで加温し、5時間反応させた。得られたゲルを過剰のアセトン/水混合液で洗浄し、ろ過で得た粉末を減圧乾燥機で10時間乾燥し、その後粉砕機で粉砕することにより目的とする白色粉末状の吸水性ポリマー粒子を得た。
1リットル攪拌棒付きセパラフラスコに、メタクリル酸(24g)、Sipomer PMA−200(Rhodia社製)(60g)及びイオン交換水180gを入れ、攪拌しながら50%水酸化ナトリウム水溶液43gを20〜30℃にて滴下した。其処に、上記構造式(3)で示される両末端メタクリル基含有シロキサン(6g)を加え、攪拌しながら窒素バブリングを30分行った後(この水溶液のpHは約8)、4%ペルオキソ二硫酸カリウム水溶液(60g)、4%亜硫酸水素ナトリウム水溶液(25g)を25℃にて投入した。その後60℃まで加温し、5時間反応させた。得られたゲルを過剰のアセトン/水混合液で洗浄を3回繰り返し、ろ過で得た粉末を減圧乾燥機で10時間乾燥し、その後粉砕機で粉砕することにより目的とする白色粉末状の吸水性ポリマー粒子を得た。
1リットル攪拌棒付きセパラフラスコに、メタクリル酸(24g)、Sipomer PMA−200(Rhodia社製)(60g)及びイオン交換水180gを入れ、攪拌しながら50%水酸化ナトリウム水溶液25gを20〜30℃にて滴下した。其処に、上記構造式(3)で示される両末端メタクリル基含有シロキサン(12g)を加え(この水溶液のpHは約6)、攪拌しながら窒素バブリングを30分行った後、4%ペルオキソ二硫酸カリウム水溶液(60g)を25℃にて投入した。その後80℃まで加温し、5時間反応させた。反応終了後50%水酸化ナトリウム水溶液18gを投入し、撹拌した(このときのpHは約8)。得られたゲルを過剰のアセトン/水混合液で洗浄し、ろ過で得た粉末を減圧乾燥機で10時間乾燥し、その後粉砕機で粉砕することにより目的とする白色粉末状の吸水性ポリマー粒子を得た。
1リットル攪拌棒付きセパラフラスコに、メタクリル酸(24g)、Sipomer PMA−200(Rhodia社製)(60g)及びイオン交換水180gを入れ、攪拌しながら50%水酸化ナトリウム水溶液25gを20〜30℃にて滴下した。其処に、上記構造式(3)で示される両末端メタクリル基含有シロキサン(6g)を加え、攪拌しながら窒素バブリングを30分行った後(この水溶液のpHは約6)、4%ペルオキソ二硫酸カリウム水溶液(60g)、4%亜硫酸水素ナトリウム水溶液(25g)を25℃にて投入した。その後60℃まで加温し、5時間反応させた。反応終了後50%水酸化ナトリウム水溶液18gを投入し、撹拌した(このときのpHは約8)。得られたゲルを過剰のアセトン/水混合液で洗浄を3回繰り返し、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールをイソプロピルアルコールに溶解して添加した後、ろ過で得た粉末を減圧乾燥機で10時間乾燥し、その後粉砕機で粉砕することにより目的とする白色粉末状の吸水性ポリマー粒子を得た。
1リットル攪拌棒付きセパラフラスコに、メタクリル酸(24g)、Sipomer PMA−200(Rhodia社製)(60g)及びイオン交換水180gを入れ、攪拌しながら25%水酸化ナトリウム水溶液54gを20〜30℃にて滴下した。其処に、上記構造式(3)で示される両末端メタクリル基含有シロキサン(12g)を加え、攪拌しながら窒素バブリングを30分行った後(この水溶液のpHは約6)、4%ペルオキソ二硫酸カリウム水溶液(100g)を25℃にて投入した。その後60℃まで加温し、10時間反応させた。得られたゲルを過剰のアセトン/水混合液で洗浄し、ろ過で得た粉末を減圧乾燥機で10時間乾燥し、その後粉砕機で粉砕することにより目的とする白色粉末状の吸水性ポリマー粒子を得た。
粘度測定条件は下記の通りである。
装置:Brook Field粘度計 RVDV−II+
条件:Spindle TC、5rpm
手順:サンプルにSpindle TCを浸漬し、回転開始1分後の値を測定した。
Claims (4)
- (I)(A):リン酸基と(メタ)アクリル基を有し、前記リン酸基と前記(メタ)アクリル基を結合する連結基がポリオキシアルキレン基であるリン酸基含有(メタ)アクリルモノマー、(B):(A)成分以外の(メタ)アクリル基を分子内に1つ有するモノマー、(C):下記一般式(1)で示される両末端に(メタ)アクリル基を有するオルガノポリシロキサン、(D)水を混合し水溶液を得る工程と、
(II)前記水溶液にラジカル重合開始剤を添加し、前記(A)成分、前記(B)成分及び前記(C)成分をラジカル重合することによって、含水ゲル状吸水性ポリマーを得る工程と、
(III)前記ラジカル重合反応後、前記含水ゲル状吸水性ポリマーを洗浄及び乾燥することによって、吸水性ポリマーを得る工程と
を有する吸水性ポリマーの製造方法であって、
前記工程(II)前後の両方において、(E)塩基性化合物を、前記吸水性ポリマーを吸水させ膨潤させた時のpHが7以上となるような量、添加し、かつ、
前記(E)成分添加後、かつ前記工程(II)の前における水溶液のpHを5.5から6.5とし、
前記(B)成分として、(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−(メタ)アクリルアミドー2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリロキシアルカンスルホン酸、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニリアセトアミド、(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリレート、N,Nージメチル(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ステアリルアクリレートから選ばれる(メタ)アクリルモノマー、又は該(メタ)アクリルモノマーにアルカリ水溶液を添加し中和反応を行うことによって得られる塩を用いることを特徴とする吸水性ポリマーの製造方法。
- 前記吸水性ポリマーを得る工程(III)において、前記乾燥後、更に前記吸水性ポリマーを粉砕することを特徴とする請求項1に記載の吸水性ポリマーの製造方法。
- 前記吸水性ポリマーに含まれる酸性成分の酸のモル数と前記(E)成分の塩基のモル数の割合(塩基のモル数/酸のモル数)を1以上とすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の吸水性ポリマーの製造方法。
- 前記吸水性ポリマーを得る工程(III)において、前記洗浄後、更に(F):酸化防止剤を添加することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の吸水性ポリマーの製造方法。
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