JPH06184211A - アクリルモノマーの逆懸濁重合による粉末超吸収剤の製造に於ける改良 - Google Patents
アクリルモノマーの逆懸濁重合による粉末超吸収剤の製造に於ける改良Info
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- JPH06184211A JPH06184211A JP5199688A JP19968893A JPH06184211A JP H06184211 A JPH06184211 A JP H06184211A JP 5199688 A JP5199688 A JP 5199688A JP 19968893 A JP19968893 A JP 19968893A JP H06184211 A JPH06184211 A JP H06184211A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】逆懸濁液中でモノマーの第1の重合によりポリ
マーゲルを形成すること、次いでこのゲル中に吸収させ
たモノマーの第2の装填材料を重合することにより進行
する逆懸濁液重合により水及び水性液の超吸収剤である
ポリアクリル性粉末を製造するために、式: R1-O-(CH2-CH2-O)n-R2 (式中、R1は、少なくとも9個の炭素原子を有する炭
化水素鎖であり、R2は、アクリロイル、メタクリロイ
ルまたはマレオイルである)に対応する重合可能な界面
活性剤を使用する。ゲルによるモノマーの吸収を、最初
のゲル温度45℃で実施する。 【効果】粒径が大きく、吸水性能等に優れ、且つ工業的
規模に於ける生産性が高い。
マーゲルを形成すること、次いでこのゲル中に吸収させ
たモノマーの第2の装填材料を重合することにより進行
する逆懸濁液重合により水及び水性液の超吸収剤である
ポリアクリル性粉末を製造するために、式: R1-O-(CH2-CH2-O)n-R2 (式中、R1は、少なくとも9個の炭素原子を有する炭
化水素鎖であり、R2は、アクリロイル、メタクリロイ
ルまたはマレオイルである)に対応する重合可能な界面
活性剤を使用する。ゲルによるモノマーの吸収を、最初
のゲル温度45℃で実施する。 【効果】粒径が大きく、吸水性能等に優れ、且つ工業的
規模に於ける生産性が高い。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多量の水または水性液
を吸収し得るアクリルポリマー粉末の製造に関する。
を吸収し得るアクリルポリマー粉末の製造に関する。
【0002】
【従来の技術】エチレン不飽和を有するモノマー、特に
アクリルモノマーの逆懸濁重合(inverse suspension p
olymerization)により吸水能力の高い物質を製造する
ことは公知である。このようにして得られた粉末は水の
存在下で強く膨潤し、機械的強度の高いゲルとなる。こ
れらの特性は、特に、体液を吸収し且つ保持するための
サニタリー製品の製造に利用される。
アクリルモノマーの逆懸濁重合(inverse suspension p
olymerization)により吸水能力の高い物質を製造する
ことは公知である。このようにして得られた粉末は水の
存在下で強く膨潤し、機械的強度の高いゲルとなる。こ
れらの特性は、特に、体液を吸収し且つ保持するための
サニタリー製品の製造に利用される。
【0003】このような粉末吸収剤の製造に於ける重要
な改良が、欧州特許第0,441,507号に開示されている。
この改良は、少なくとも2段階でアクリルモノマーを重
合することからなる。第1段階では、逆懸濁重合を炭化
水素溶媒中、通常法で実施し、この重合によりゲルが形
成する。第2段階では、新しいモノマーの装填材料(ch
arge)をこのゲルに吸収させると、この新しい装填材料
の重合は予備形成したゲル中で起きる。この吸収/重合
段階は、必要により繰り返し得る。このようにして1回
の(simple)逆懸濁重合からの樹脂よりもかなり粒径の
大きい樹脂が得られる。水の存在下での膨潤速度、弾性
率、可塑性及び圧力下での形成したゲルの耐収縮性もか
なり改良する。
な改良が、欧州特許第0,441,507号に開示されている。
この改良は、少なくとも2段階でアクリルモノマーを重
合することからなる。第1段階では、逆懸濁重合を炭化
水素溶媒中、通常法で実施し、この重合によりゲルが形
成する。第2段階では、新しいモノマーの装填材料(ch
arge)をこのゲルに吸収させると、この新しい装填材料
の重合は予備形成したゲル中で起きる。この吸収/重合
段階は、必要により繰り返し得る。このようにして1回
の(simple)逆懸濁重合からの樹脂よりもかなり粒径の
大きい樹脂が得られる。水の存在下での膨潤速度、弾性
率、可塑性及び圧力下での形成したゲルの耐収縮性もか
なり改良する。
【0004】しかしながら、この目的を達成するために
は、モノマーの第2の装填材料が形成した第1のゲル内
で確実に重合し、炭化水素相で逆懸濁液の形でさらに重
合しないことが必要である。従って、第1の重合段階後
に反応器に常に存在する界面活性剤がモノマーの第2の
装填材料を分散させないようにしなければならない。従
来法によりモノマーの第2の装填材料を導入する前に第
1の重合から得られた物質を冷却する必要がある理由は
このためである。この方法の本質的な特徴であるこの冷
却段階は、製造時間がかなり長期化し、方法の経済面に
も逆効果であるため、工業的規模に於いては非常に制限
的である。
は、モノマーの第2の装填材料が形成した第1のゲル内
で確実に重合し、炭化水素相で逆懸濁液の形でさらに重
合しないことが必要である。従って、第1の重合段階後
に反応器に常に存在する界面活性剤がモノマーの第2の
装填材料を分散させないようにしなければならない。従
来法によりモノマーの第2の装填材料を導入する前に第
1の重合から得られた物質を冷却する必要がある理由は
このためである。この方法の本質的な特徴であるこの冷
却段階は、製造時間がかなり長期化し、方法の経済面に
も逆効果であるため、工業的規模に於いては非常に制限
的である。
【0005】本発明は、モノマーの第2の装填材料の吸
収を45℃以上の温度で実施し、ラジカル重合により重合
可能で且つ、重合の第1段階で懸濁剤として媒質から消
失する、特定の界面活性剤を利用してモノマーの第1の
装填材料の逆懸濁液に効果的に取り込むことからなる、
逆懸濁液中で2段階ラジカル重合により粉末吸収剤を得
る方法に於ける重要な改良を構築する。
収を45℃以上の温度で実施し、ラジカル重合により重合
可能で且つ、重合の第1段階で懸濁剤として媒質から消
失する、特定の界面活性剤を利用してモノマーの第1の
装填材料の逆懸濁液に効果的に取り込むことからなる、
逆懸濁液中で2段階ラジカル重合により粉末吸収剤を得
る方法に於ける重要な改良を構築する。
【0006】この種の好適な界面活性剤の選択は、特に
第1の重合の結果に関しては、非常にむずかしいことで
ある。従って、本発明は、一般式: R1-O-(CH2-CH2-O)n-R2 (式中、R1は、少なくとも9個の炭素原子を有する炭
化水素鎖であり、R2は、アクリロイル、メタクリロイ
ルまたはマレオイルであり、エチレンオキシドの縮合度
nは30〜70である)の化合物を使用する。
第1の重合の結果に関しては、非常にむずかしいことで
ある。従って、本発明は、一般式: R1-O-(CH2-CH2-O)n-R2 (式中、R1は、少なくとも9個の炭素原子を有する炭
化水素鎖であり、R2は、アクリロイル、メタクリロイ
ルまたはマレオイルであり、エチレンオキシドの縮合度
nは30〜70である)の化合物を使用する。
【0007】この種の重合可能な界面活性剤に属する特
に重要な製品の中でも、エチレンオキシド50分子でオキ
シエチレン化したノニルフェノールのマレイン酸モノエ
ステル、エチレンオキシド45分子でオキシエチレン化し
たノニルフェノールのアクリル酸モノエステル及びエチ
レンオキシド50分子でオキシエチレン化したノニルフェ
ノールのメタクリル酸モノエステルが挙げられる。
に重要な製品の中でも、エチレンオキシド50分子でオキ
シエチレン化したノニルフェノールのマレイン酸モノエ
ステル、エチレンオキシド45分子でオキシエチレン化し
たノニルフェノールのアクリル酸モノエステル及びエチ
レンオキシド50分子でオキシエチレン化したノニルフェ
ノールのメタクリル酸モノエステルが挙げられる。
【0008】通常、本発明の2段階逆懸濁重合法は、実
施例に記載する以下: a)炭化水素溶媒相を製造し、 b)モノマー水性相(装填材料I)を製造し、 c)モノマーを炭化水素溶媒中の懸濁液に導入して重合
Iを実施し、 d)モノマー水性相(装填材料II)を製造し、 e)装填材料IIを吸収させて、重合IIを実施し、次い
で、 f)ポリマーを単離する段階を含む。
施例に記載する以下: a)炭化水素溶媒相を製造し、 b)モノマー水性相(装填材料I)を製造し、 c)モノマーを炭化水素溶媒中の懸濁液に導入して重合
Iを実施し、 d)モノマー水性相(装填材料II)を製造し、 e)装填材料IIを吸収させて、重合IIを実施し、次い
で、 f)ポリマーを単離する段階を含む。
【0009】これらは今日本質的に、当業者には公知で
あり、且つ水溶性不飽和モノマー、例えば、アクリル
酸、メタクリル酸、その非イオン性誘導体、例えば、ア
クリルアミド、メタクリルアミド、及びそのN,N-ジメチ
ル-置換誘導体、2-ヒドロキシエチルアクリレート若し
くは2-ヒドロキシエチルメタクリレート;N-メチロール
-アクリルアミド若しくはN-メチロール-メタクリルアミ
ド、またはそれらの窒素含有誘導体、例えば(ジメチル
若しくはジエチル)アミノ(エチル若しくはプロピル)
アクリレートまたはメタクリレート並びに対応する第4
級アンモニウム塩のポリマーを得る操作段階である。ア
クリル酸は好ましい不飽和モノマーである。重合は、モ
ノマー及びポリマーが両方ともそれ自体親水性であるの
で、水溶性であるのが好ましい、ラジカル重合開始剤に
より開始される。過硫酸カリウムが本発明に特に好適で
ある。懸濁重合により親水性ポリマーを得るのに使用す
る種々の助剤は当業者には公知であり、懸濁液に取り込
まれた反応体を物理的に安定化させるための従属物とし
て乳化剤を伴う保護コロイド、例えば、改質セルロー
ス、無水マレイン酸で酸化若しくは改質したポリエチレ
ンまたはそのコポリマーが挙げられる。これらは、製造
した親水性ポリマーを一部架橋するための架橋剤も含み
得、これらの架橋剤は、不飽和モノマー(アクリル酸)
と共重合可能であるか(典型例としてはポリオールのジ
アクリレート及びトリアクリレート)またはその重合生
成物(例えば、ジオールのジグリシジルエーテル)と反
応し得る少なくとも2個の不飽和基を有する化合物から
なる。逆懸濁液中に取り込むための溶媒として、種々の
脂肪族、環式脂肪族または芳香族炭化水素溶媒を使用し
得ることは公知であり、この目的のために好ましい溶媒
は、ヘプタンである。
あり、且つ水溶性不飽和モノマー、例えば、アクリル
酸、メタクリル酸、その非イオン性誘導体、例えば、ア
クリルアミド、メタクリルアミド、及びそのN,N-ジメチ
ル-置換誘導体、2-ヒドロキシエチルアクリレート若し
くは2-ヒドロキシエチルメタクリレート;N-メチロール
-アクリルアミド若しくはN-メチロール-メタクリルアミ
ド、またはそれらの窒素含有誘導体、例えば(ジメチル
若しくはジエチル)アミノ(エチル若しくはプロピル)
アクリレートまたはメタクリレート並びに対応する第4
級アンモニウム塩のポリマーを得る操作段階である。ア
クリル酸は好ましい不飽和モノマーである。重合は、モ
ノマー及びポリマーが両方ともそれ自体親水性であるの
で、水溶性であるのが好ましい、ラジカル重合開始剤に
より開始される。過硫酸カリウムが本発明に特に好適で
ある。懸濁重合により親水性ポリマーを得るのに使用す
る種々の助剤は当業者には公知であり、懸濁液に取り込
まれた反応体を物理的に安定化させるための従属物とし
て乳化剤を伴う保護コロイド、例えば、改質セルロー
ス、無水マレイン酸で酸化若しくは改質したポリエチレ
ンまたはそのコポリマーが挙げられる。これらは、製造
した親水性ポリマーを一部架橋するための架橋剤も含み
得、これらの架橋剤は、不飽和モノマー(アクリル酸)
と共重合可能であるか(典型例としてはポリオールのジ
アクリレート及びトリアクリレート)またはその重合生
成物(例えば、ジオールのジグリシジルエーテル)と反
応し得る少なくとも2個の不飽和基を有する化合物から
なる。逆懸濁液中に取り込むための溶媒として、種々の
脂肪族、環式脂肪族または芳香族炭化水素溶媒を使用し
得ることは公知であり、この目的のために好ましい溶媒
は、ヘプタンである。
【0010】本発明により、重合可能な界面活性剤を段
階bで導入し、界面活性剤が段階cの終了時に反応媒質
から消失してしまうので、段階e、即ちモノマーの吸収
を、高すぎず、かといって35℃を下回らない温度で実施
できるように、反応器を45℃以上の温度に適度に冷却す
るだけでよい。
階bで導入し、界面活性剤が段階cの終了時に反応媒質
から消失してしまうので、段階e、即ちモノマーの吸収
を、高すぎず、かといって35℃を下回らない温度で実施
できるように、反応器を45℃以上の温度に適度に冷却す
るだけでよい。
【0011】この吸収段階を実施後、懸濁液は安定性を
失うこともある。安定性は、必要により、分散剤を組成
物に添加することにより補修され、この分散剤は、特定
の制限を受けない。特に、相補的な乳化剤として、段階
d〜fを繰り返さない限りには、従来公知の乳化剤を使
用し得る。
失うこともある。安定性は、必要により、分散剤を組成
物に添加することにより補修され、この分散剤は、特定
の制限を受けない。特に、相補的な乳化剤として、段階
d〜fを繰り返さない限りには、従来公知の乳化剤を使
用し得る。
【0012】本方法を実施すると、予想外の効果があり
且つ生産性が実質的に向上する。この点は、第2の装填
材料の吸収温度を18℃〜35℃にすることを考慮する際、
第1の重合後に反応器を45℃までだけに冷却する操作
は、研究室レベルでは明らかにごく僅かしか時間を稼げ
ないが、工業レベルでの生産性は30%も上がることを考
慮すれば自明である。
且つ生産性が実質的に向上する。この点は、第2の装填
材料の吸収温度を18℃〜35℃にすることを考慮する際、
第1の重合後に反応器を45℃までだけに冷却する操作
は、研究室レベルでは明らかにごく僅かしか時間を稼げ
ないが、工業レベルでの生産性は30%も上がることを考
慮すれば自明である。
【0013】以下の実施例は、本発明をよく理解し、そ
の条件を特定化するものである。
の条件を特定化するものである。
【0014】
【実施例】実施例1 段階a 固体または液体反応体を導入するための装置、スターラ
ー、中性ガスをフラッシュするためのシステム、温度プ
ローブ並びに加熱及び冷却装置を備えた1リットル反応
器に、80℃に加熱したヘプタン265.6gを導入し、400rpm
で撹拌しながらこれに無水マレイン酸で改質したポリエ
チレン(MITSUI PETROCHEMICAL INDUSTRIES Co.:Hi-Wax
1105A;商標,保護コロイドとして作用する)0.92gを溶
解する。
ー、中性ガスをフラッシュするためのシステム、温度プ
ローブ並びに加熱及び冷却装置を備えた1リットル反応
器に、80℃に加熱したヘプタン265.6gを導入し、400rpm
で撹拌しながらこれに無水マレイン酸で改質したポリエ
チレン(MITSUI PETROCHEMICAL INDUSTRIES Co.:Hi-Wax
1105A;商標,保護コロイドとして作用する)0.92gを溶
解する。
【0015】段階b 別個にアクリル酸の80重量%水溶液92gを、22%濃度の水
酸化ナトリウム溶液139.4gで中和した。ヒドロキシエチ
ルセルロース0.276g、次いで1%濃度の過硫酸カリウム
水溶液5.5g、エチレングリコールジグリシジルエーテル
の2%濃度水溶液0.92g及びエチレンオキシド50molを含
むノニルフェノールのマレイン酸エステル(Aerosol ME
M-NP 50;Cyanamid)0.46gを添加した。逆懸濁液を形成
しようとする際にはむしろ例外的であるが、この乳化剤
を水性装填材料に導入することは特記すべきである。
酸化ナトリウム溶液139.4gで中和した。ヒドロキシエチ
ルセルロース0.276g、次いで1%濃度の過硫酸カリウム
水溶液5.5g、エチレングリコールジグリシジルエーテル
の2%濃度水溶液0.92g及びエチレンオキシド50molを含
むノニルフェノールのマレイン酸エステル(Aerosol ME
M-NP 50;Cyanamid)0.46gを添加した。逆懸濁液を形成
しようとする際にはむしろ例外的であるが、この乳化剤
を水性装填材料に導入することは特記すべきである。
【0016】段階c 400rpmで反応器の撹拌を続け、窒素を80リットル/分で
フラッシュしながら、予め製造した水性相を少しずつ添
加し、ヘプタン中の逆懸濁液に移した。温度を70℃に上
げ、重合を実施した。この温度を30分間保持した。次い
で温度を45℃に戻した。
フラッシュしながら、予め製造した水性相を少しずつ添
加し、ヘプタン中の逆懸濁液に移した。温度を70℃に上
げ、重合を実施した。この温度を30分間保持した。次い
で温度を45℃に戻した。
【0017】段階d 上記操作を実施する間に、アクリル酸の80重量%水溶液9
2gを別個に20%の水酸化ナトリウム溶液139.4gで中和
し、次いで1%濃度の過硫酸カリウム水溶液5.5g及び2%
濃度のエチレングリコールジグリシジルエーテル水溶液
0.92gを添加した。装填材料IIを構成するこの水性相を1
0℃にした。
2gを別個に20%の水酸化ナトリウム溶液139.4gで中和
し、次いで1%濃度の過硫酸カリウム水溶液5.5g及び2%
濃度のエチレングリコールジグリシジルエーテル水溶液
0.92gを添加した。装填材料IIを構成するこの水性相を1
0℃にした。
【0018】段階e 窒素を80リットル/分の速度でフラッシュしながら、反
応器の撹拌を800rpmに上げた。装填材料IIを少しずつ導
入した。装填材料IIを導入後、約35℃に設定した温度で
吸収を5分間継続させた。この後、温度を70℃に上げて
第2の重合段階を実施した。重合を30分間進行させた。
応器の撹拌を800rpmに上げた。装填材料IIを少しずつ導
入した。装填材料IIを導入後、約35℃に設定した温度で
吸収を5分間継続させた。この後、温度を70℃に上げて
第2の重合段階を実施した。重合を30分間進行させた。
【0019】最終段階f ヘプタンと大部分の水を留去した。この後、エチレング
リコールジグリシジルエーテルの2%濃度水溶液1.84gを
反応器の内容物に添加し、生成物を窒素下で乾燥した。
リコールジグリシジルエーテルの2%濃度水溶液1.84gを
反応器の内容物に添加し、生成物を窒素下で乾燥した。
【0020】平均粒径370μmの粉末が得られた。100μ
mの篩を通過する粉末はなかった。吸収段階を50℃で実
施する場合でも、この結果は大きくは変化しなかった。
mの篩を通過する粉末はなかった。吸収段階を50℃で実
施する場合でも、この結果は大きくは変化しなかった。
【0021】実施例2(比較例) 段階bで、Aerosol MEM-NP 50 0.46gの代わりに、乳化
剤としてエチレンオキシド20分子でオキシエチレン化し
たノニルフェノールのアクリル酸モノエステル0.46gを
導入した以外には、実施例1の操作を繰り返した。
剤としてエチレンオキシド20分子でオキシエチレン化し
たノニルフェノールのアクリル酸モノエステル0.46gを
導入した以外には、実施例1の操作を繰り返した。
【0022】重合は段階cとは非常に異なる様相で起こ
った。反応器の内容物は固体のままで、操作を継続する
ことは不可能であった。
った。反応器の内容物は固体のままで、操作を継続する
ことは不可能であった。
【0023】実施例3(比較例) 本例は、吸収段階を厳密に低温(20℃)で実施する場合
に正しく作用する従来法による乳化剤を使用して実施し
た比較例である。35℃の吸収温度での操作を再現する試
みは、成功しなかった。
に正しく作用する従来法による乳化剤を使用して実施し
た比較例である。35℃の吸収温度での操作を再現する試
みは、成功しなかった。
【0024】段階a 実施例1に記載の装置を用いて、ヘプタン265.6gを導入
し、これを80℃に加熱し、蔗糖ジアステレート/トリス
テアレート0.74g及び無水マレイン酸で改質したポリエ
チレン0.92gを400rpmで撹拌しながらこれに溶解させ
た。
し、これを80℃に加熱し、蔗糖ジアステレート/トリス
テアレート0.74g及び無水マレイン酸で改質したポリエ
チレン0.92gを400rpmで撹拌しながらこれに溶解させ
た。
【0025】段階b 別個に、アクリル酸の80重量%水溶液92gを22%濃度の水
酸化ナトリウム溶液139.4gで中和した。ヒドロキシエチ
ルセルロース0.276g、次いで1%濃度の過硫酸カリウム
水溶液5.5g及びエチレングルコールジグリシジルエーテ
ルの2%濃度水溶液を添加した。
酸化ナトリウム溶液139.4gで中和した。ヒドロキシエチ
ルセルロース0.276g、次いで1%濃度の過硫酸カリウム
水溶液5.5g及びエチレングルコールジグリシジルエーテ
ルの2%濃度水溶液を添加した。
【0026】段階c及びdは総て実施例1の記載通りに
実施した。最終生成物は平均粒径150μmの粉末であっ
たが、100μm篩を通過した量は許容できない程であ
り、15%以上であった。
実施した。最終生成物は平均粒径150μmの粉末であっ
たが、100μm篩を通過した量は許容できない程であ
り、15%以上であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリステイアン・コレツト フランス国、75005・パリ、リユ・ボクラ ン、19 (72)発明者 テイエリー・ゲラン フランス国、94120・フオントネイ・シユ ル/ボア、リユ・ドウ・ラ・メゾン・ルー ジユ、7
Claims (4)
- 【請求項1】 a)炭化水素溶媒相を製造し、 b)モノマー水性相(装填材料I)を製造し、 c)モノマーを炭化水素溶媒中の懸濁液に導入して重合
Iを実施し、 d)モノマー水性相(装填材料II)を製造し、 e)装填材料IIを吸収させて、重合IIを実施し、次い
で、 f)ポリマーを単離する段階を含む、水溶性不飽和モノ
マーの重合による水と水性液体の超吸収剤である粉末の
製造方法であって、モノマーを懸濁液に導入するのに使
用する界面活性剤がラジカル重合により重合可能で、操
作c)の終了時に重合または共重合により媒質から消失
し、一般式: R1-O-(CH2-CH2-O)n-R2 (式中、R1は、少なくとも9個の炭素原子を有する炭
化水素鎖であり、R2は、アクリロイル、メタクリロイ
ルまたはマレオイルであり、エチレンオキシドの縮合度
nは30〜70である)に対応することを特徴とする該方
法。 - 【請求項2】 重合可能な界面活性剤がエチレンオキシ
ド50分子でオキシエチレン化したノニルフェノールのマ
レイン酸エステルであり、それをモノマー水性相(充填
材料I)の製造時に水性相中に溶解することを特徴とす
る請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 粉末超吸収剤を構成するポリマーがアク
リル酸ポリマーであることを特徴とする請求項1に記載
の方法。 - 【請求項4】 第2のモノマー装填材料の吸収を最初に
温度45℃以上で実施することを特徴とする請求項1に記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9209959 | 1992-08-12 | ||
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