JPH01201312A - 吸水性樹脂の改質方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は吸水性樹脂の改質方法に関するもので、さらに
詳しくは、ポリアクリル酸系吸水性樹脂の表層部に２次
的に架橋を導入し、吸水速度、ゲル強度などの性質を改
善する方法に関する。

吸水性樹脂は自重の数百倍の水を吸収し、尿や血液に対
しても高度の吸収能を有するので、紙おむつ、生理用ナ
プキンなどの吸収剤として用いられる。

従来の技°術 吸水性樹脂として種々のタイプが知られるが、ポリアク
リル酸系樹脂が主流を占める。ここでポリアクリル酸系
吸水性樹脂とは、アクリル酸単ｍ体単位を少なくとも５
０％含み、水に実質的に不溶であるが高度の膨潤性を有
する重合体を意味し、ポリアクリル酸架橋（共）重合体
、デンプン−アクリロニトリルグラフト重合体加水分解
物、デンプン−アクリル酸グラフト架橋重合体、酢ビニ
ル−アクリル酸エステル共重合体ケン化物などがあげら
れる。これらの重合体に含まれるカルボキシル基は通常
６０〜９０％がアルカリ金属塩に中和された状態にある
。

吸水性樹脂は通常粉末あるいは被膜の形で実用に供され
る。性能は、吸水倍率、吸水速度、ゲル強度などの性質
によって評価される。吸水倍率の高い軟質ゲルは吸水速
度、ゲル強度が劣り、一方吸水速度、ゲル強度の優れた
硬質ゲルは吸水倍率が低い傾向がみられる。

吸水性樹脂粒子の表層部に２次的に架橋を形成させ、表
面近傍部を硬質ゲル化して実用的性能を改善する方法が
知られる。（持分昭和６０−１８６９０、持分昭和６１
−４８５２１など）。公知の架橋方法は、重合体に含ま
れるカルボキシレート基などの官能基と反応性のポリグ
リシジルエーテルなどの多官能架橋剤が用いられ、樹脂
粉末に架橋剤を含む水性溶液を噴霧し、加熱する。

本発明者は、先にポリアクリル酸系吸水性樹脂に過酸化
物ラジカル開始剤を含む水性溶液を加え、表層部にラジ
カル架橋を導入する改質方法を発明した（特願昭和６２
−４０８３４）。

発明が解決しようとする問題点 カルボキシレート基と反応性のある多官能架橋剤を用い
る方法は、反応の完結にかなり長時間を要し、さらに製
品が衛生材料に多用される点からも、安全性の確認され
ていない有能化合物の使用は好ましくなく、また改質効
果も必ずしも充分でない。また本発明者による過酸化物
開始剤を用いるラジカル架橋法による改質方法も、反応
時の水分、温度の調節に厳しい条件が課せられろ問題が
ある。　　゛ 問題点を解決するための手段 本発明者は、萌記の問題点を解消し、吸水性樹脂の表層
部に有効に架橋を導入する方法について研究し、本発明
の方法を発明した。

ポリアクリル酸系吸水性樹脂の表面部をエポキシ基含有
重合性不飽和化合物およびラジカル開始剤を含む水性溶
液にて湿潤させ、加熱反応すると、樹脂の表面近傍部に
架橋が形成され、著しい改質効果が達成される。

エポキシ基含有重合性不飽和化合物として、グリシジル
アクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリ
シジルエーテルなどがあげられる。

添加量は樹脂に対して通常００１〜２重量％である。

ラジカル開始剤として、過硫酸アンモン、過硫酸カリ、
過酸化水素などの過酸化物、あるいはこれらに亜硫酸ソ
ーダ、アスコルビン酸どの還元、剤を併用するレドック
ス系開始剤、４．４°−アゾビス−４−シアノ吉草酸な
どの水溶性アゾ化合物などが用いられる。添加量は樹脂
に対して通常Ｏ１〜２重量％である。また架橋助剤とし
て、Ｎ、Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドなどの多官
能不飽和化合物を添加してもよく、本発明の架橋剤系に
含まれる。

樹脂表層部を湿潤させる水の量は、樹脂に対して通常１
〜３０重量％である。比較的少量の水溶液を樹脂粉末に
均一に加えるのに、霧状に散布する方法が好適である。

さらにアセトン、メタノール、エタノールなどの有機溶
剤を加えた混合溶媒溶液を用いて噴霧すると、樹脂粉末
の表層部を均一に湿潤させることができる。これらの有
機溶剤＝よ容易に揮発除去されるので、架橋形成反応に
は直接関与せず、水性溶液を添加する補助的手段である
。

吸水性能を改善するのに、架橋形成層の厚さ、架橋密度
などの要因が重要であり、水性溶液の組−〇 成と量により調整される。

架橋反応の機構は大路次のように説明される。

エポキシ基含有重合性不飽和化物の不飽和基は、ラジカ
ル開゛始剤により、重合体へのグラフト重合および相互
の重合反応が生ずる。過酸化物開始剤を用いる場合、グ
ラフト重合が優先的に生ずると考えられる。一方、エポ
キシ基は重合体のカルボキシレート基とエステル化反応
し、これらの反応を通じて、重合体分子間に架橋が形成
される。

反応は４０〜１３０℃の温度に加熱して行われる。重合
反応は開始剤の分解とともに急速に生ずるが、エポキシ
基の反応はかなりの時間を要する。

架橋効率の点から好ましい温度である６０〜１００℃の
範囲で、通常１０〜６０分間で反応は終了する。

作用および効果 表面層に架橋が導入された吸水性樹脂粒子は、内部と外
部で架橋密度が異なり、吸水倍率の大きい軟質ゲルの外
側を水の浸透性の良好な硬質ゲルが被覆した構造が実現
される。その結果、吸水時会− にママコの発生がなく、早い速度で水が吸収され、吸水
能、ゲル強度の改善により、実用的性能が向上する。

実施例１゜ 吸水性樹脂粉末の製造 アクリル酸７２部、濃度４８％の苛性ソーダ水溶液６７
部、水８５部を混合した水溶液にＮ、Ｎ’−メチレンビ
スアクリルアミド０．１部および過硫酸アンセン０．１
部と溶解して原液を調製した。

原液を厚さ１ｃｍの層として容器に入れ、窒素気中で５
０℃に加熱して重合を開始させ、反応温度が８０℃を越
えないように容器の温度を調整して１０分間反応して重
合物を得た。重合物を乾燥し、粉砕して平気粒径２５０
ｕｍの樹脂粉末を取得した。

吸水能は、純水および０．９％食塩水中で６０分間膨潤
させたヒドロゲルを８０メツシの金網上に濾別し、重量
を測定して、樹脂１ｇ当りの吸水量で表わす。吸水倍率
は純水に対して５２０倍、０．９％食塩水に対して５６
倍であった。

樹脂粉末５０部をかきまぜながら、グリシジルアクリレ
ート０．２部および過硫酸アンセン０．２部を含む水溶
液５部を超音波噴霧機を用いて粉末を均一に湿潤させた
。湿潤樹脂を乾燥機に入れ、温度を３０分間で６０℃か
ら１００℃に上昇させて乾燥した。

吸水速度は次の方法で測定した。直径１５ｃｍのシャー
レに０９％食塩水を２ｃｍの厚さに加え、これに直径４
　ｃｍ、高さ３ｃｍポリウレタンスポンジを置き、その
上に濾紙（２号）をのせる。濾紙上に樹脂粉末０．３ｇ
をのせ、１０分後の吸水量を測定して比較した。

処理された試料の吸水倍率は、純水に対して４７０倍、
０．９％食塩水に対して５０倍であった。一方、吸水速
度として表わされる樹脂１ｇ当りに換算した吸水量（倍
率）は、未処理試料の１２倍に対して、処理試料は３６
倍であった。未処理試料はママコの生成がみられた。０
．９％食塩水で飽和膨潤したゲルの感触は架橋処理によ
り著しく硬くなる。

実施例２ 実施例１で調製した樹脂粉末５０部に、グリシ解した溶
液を実施例１と同様に散布し、同様な条件で処理した。

処理試料の吸水倍率は、純水に対して４３０倍、０．９
％食塩水に対して４７倍であった。吸水速度は同様の方
法で３９倍と求められた。吸水ゲルの感触は著しく硬く
なる。

特許出願人　　早　乙　女　　和　雄

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリアクリル酸系吸水性樹脂の表面部に、エポキ
   シ基含有重合性不飽和化合物およびラジカル開始剤を含
   む水性溶液を接触させて湿潤させ、樹脂を加熱して表面
   近傍部に架橋を導入することを特徴とする吸水性樹脂の
   改質方法。
2. （２）ポリアクリル酸系吸水性樹脂が、カルボキシル基
   の６０〜９０％がアルカリ金属塩に中和されたポリアク
   リル酸架橋重合体である特許請求の範囲第１項記載の方
   法。