JPS6034562B2 - Method for producing hydrogel with excellent water absorption - Google Patents

Method for producing hydrogel with excellent water absorption

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JPS6034562B2
JPS6034562B2 JP2002877A JP2002877A JPS6034562B2 JP S6034562 B2 JPS6034562 B2 JP S6034562B2 JP 2002877 A JP2002877 A JP 2002877A JP 2002877 A JP2002877 A JP 2002877A JP S6034562 B2 JPS6034562 B2 JP S6034562B2
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water
copolymer
hydrogel
mol
water absorption
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政則 藤本
俊文 田村
恒之 長瀬
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多量の水を吸収する能力を有するヒドロゲルの
製造法に関し、その目的とするところは、各種の吸水性
材料として、あるし、は吸水して膨潤した状態で使用さ
れるゲル材料として好適に用いることができるヒドロゲ
ルを提供することにある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a hydrogel having the ability to absorb a large amount of water, and its purpose is to use it as various water-absorbing materials or in a swollen state after absorbing water. The object of the present invention is to provide a hydrogel that can be suitably used as a gel material.

近年、親水性高分子材料の医療産業、食品工業あるいは
農芸分野への利用が進むにつれて、特に水不溶性でかつ
親水性または吸水性を有するヒドロゲルが各種のメンブ
ランや液体クロマト担体などの分離精製材料、酵素固定
担体、微生物や植物の培地、コンタクトレンズや縫合部
被覆などの医療用材料、あるいは吸水性や保水性を利用
する種々の用途に用いられるようになった。
In recent years, as the use of hydrophilic polymer materials has progressed in the medical industry, food industry, and agricultural fields, hydrogels that are insoluble in water and have hydrophilic or water-absorbing properties have been used as separation and purification materials such as various membranes and liquid chromatography carriers. It has come to be used as enzyme-immobilized carriers, culture media for microorganisms and plants, medical materials such as contact lenses and suture coverings, and a variety of other uses that utilize water absorption and water retention.

これらの用途のうち、特に吸水性や保水性を利用する用
途分野に用いられるヒドロゲルとしては、水と接触して
短時間の間に出来るだけ多量の水を吸収する能力を有す
ることが望まれる。
Among these applications, hydrogels used particularly in fields that utilize water absorption or water retention are desired to have the ability to absorb as much water as possible in a short period of time upon contact with water.

このような用途を目的とするヒドロゲルを製造する方法
としては、水落性高分子物質を架橋剤を用いて架橋した
り、親水基の一部を親油基で置換した水不溶性に変性す
る方法その他の方法が知られており、これまでにもポリ
エチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリ
ドン、スルホン化ポリスチレン、ポリアクリル酸ソーダ
などを架橋せしめたもの、セルロース誘導体、ポリアク
リロニトリルあるいはデンプン−アクリロニトリルグラ
フト共重合体のケン化物など天然あるいは合成高分子物
質を用いたいくつかの材料が提案されている。しかしな
がら、デンプンーアクリロニトリルグラフト共重合体の
ケン化物を除けば、その吸水能は小さく、吸水性材料と
しては満足しうるものではない。
Methods for producing hydrogels for such uses include crosslinking a water-droppable polymer material with a crosslinking agent, modifying it to be water-insoluble by substituting some of the hydrophilic groups with lipophilic groups, and other methods. This method is known, and so far, crosslinked materials such as polyethylene oxide, polyacrylic acid, polyvinylpyrrolidone, sulfonated polystyrene, and sodium polyacrylate, cellulose derivatives, polyacrylonitrile, or starch-acrylonitrile graft copolymers have been used. Several materials have been proposed using natural or synthetic polymeric substances such as saponified materials. However, except for saponified products of starch-acrylonitrile graft copolymers, their water absorption capacity is small and they are not satisfactory as water-absorbing materials.

また、比較的高度の吸水能を持つデンプンーアクリロニ
トリルグラフト共重合体のケン化物の場合においても、
その製造方法に種々の改良が加えられてはいるものの、
比較的工程が煩雑であったり、長時間にわたって含水状
態で使用する場合には、デンプン成分が腐敗し、ゲル構
造が破壊されるおそれがあるなど実用的にはいくつかの
問題がある。また、一般にこれまでに提案されている高
級水性のヒドロゲルは適度な吸湿状態では柔軟性を有す
るものの、乾燥状態では極度に柔軟性を失ない脆性を示
す。このため、乾燥状態で取扱う際に非常に破損し易か
ったり、人体に接するような用途に用いる場合には、皮
膚に対する密着性が悪く、柔軟性に乏しいために著しく
感触が阻害されるなどの欠点がある。
In addition, in the case of saponified starch-acrylonitrile graft copolymers with relatively high water absorption ability,
Although various improvements have been made to the manufacturing method,
If the process is relatively complicated or if it is used in a water-containing state for a long period of time, there are several practical problems, such as the possibility that the starch component will rot and the gel structure will be destroyed. In addition, although the high-grade aqueous hydrogels that have been proposed so far have flexibility in a moderately hygroscopic state, they exhibit extreme inflexibility and brittleness in a dry state. For this reason, it is very easy to break when handled in a dry state, and when used in applications that come in contact with the human body, it has disadvantages such as poor adhesion to the skin and poor flexibility, which significantly inhibits the feel of the product. There is.

本発明者らは上記の如き問題に注目して、水不溶性で、
しかも水と接触してすみやかに膨潤して、多量の水を保
有する能力を持つと共に、乾燥状態においてもすぐれた
柔軟性を有するヒドロゲルの製造法について検討し、さ
し、にエチレンとビニルヱステルとエチレン系不飽和カ
ルボン酸またはその譲導体との共重合体をケン化したの
ち、その水溶性から乾燥することによって水不溶性にせ
しめたヒドロゲルが極めてすぐれた性質を有する見出し
特許出願した。
The present inventors focused on the above problems, and found that water-insoluble,
In addition, we investigated a method for producing hydrogels that swell quickly on contact with water and have the ability to retain large amounts of water and have excellent flexibility even in dry conditions. A patent application has been filed under the heading that a hydrogel made from water-insoluble water by saponifying a copolymer with an unsaturated carboxylic acid or its derivative has extremely excellent properties.

本発明者らは、上記の共重合体からなるヒドロゲルを製
造する方法に関して、更に検討を重ねた結果、架橋構造
を有する、エチレンとビニルェステルとエチレン系不飽
和カルボン酸またはその謙導体との共重合体をケン化せ
しめる方法により、ゲル強度が著しく改良された水不縁
性の高級水性ゲルが得られることを見出し、本発明を完
成した。
The present inventors have further investigated the method for producing a hydrogel made of the above-mentioned copolymer, and found that a copolymer of ethylene, vinylester, and ethylenically unsaturated carboxylic acid or its humble conductor, which has a crosslinked structure, has a crosslinked structure. The present invention was completed based on the discovery that a water-independent high-grade aqueous gel with significantly improved gel strength could be obtained by saponifying the coalescence.

一般に水溶性高分子を種々の架橋剤を用いて架橋するこ
とにより、吸水性を有するゲル材料が得られることが知
られている。
It is generally known that gel materials having water absorption properties can be obtained by crosslinking water-soluble polymers using various crosslinking agents.

この場合、架橋度と吸水能とは相反する関係にあり、水
不溶性で含水状態において粘着性がなく、しかもある程
度の強度を有するゲル形成能を持つまでに架橋度を高め
ると吸水能は急激に低下し、吸水材料としての有用性が
失なわれる場合が多い。しかしながら、本発明の方法に
よれば、通常は自重の1ぴ音以上と言う極めて多量の水
を吸収し、しかも含水状態でのゲル強度が大きく、長時
間にわたって安定なヒドロゲルを工業的に極めて容易に
得ることができる。
In this case, the degree of crosslinking and water absorption capacity are in a contradictory relationship; if the degree of crosslinking is increased to the point where it is water-insoluble, non-tacky in a water-containing state, and has the ability to form a gel with a certain degree of strength, the water absorption capacity will sharply decrease. In many cases, the usefulness as a water-absorbing material is lost. However, according to the method of the present invention, it is extremely easy to industrially produce a hydrogel that absorbs an extremely large amount of water, usually more than one pea of its own weight, has high gel strength in a hydrated state, and is stable for a long time. can be obtained.

従来、エチレンとビニルェステルとエチレン系不飽和カ
ルボン酸又はその譲導体との共重合体及びそのケン化物
ある種の組成又は成分を有するものは、水溶性の接着剤
あるいはガス透過性の小さいプラスチック材料等に用い
られることが知られている。
Conventionally, copolymers of ethylene, vinylester, and ethylenically unsaturated carboxylic acids or their derivatives, and their saponified products having certain compositions or components have been used as water-soluble adhesives or plastic materials with low gas permeability, etc. It is known to be used in

しかしながら、本発明に規定する如き方法によって、水
不溶性の高吸水性ヒドロゲルが得られることは知られて
いない。本発明に用いられる共重合体は、公知の方法の
いずれによっても製造することが出来る。
However, it is not known that a water-insoluble superabsorbent hydrogel can be obtained by the method defined in the present invention. The copolymer used in the present invention can be produced by any known method.

通常は溶液重合、乳化重合「あるいは懸濁重合法による
ラジカル重合によって合成される。該共重合体の組成は
、本発明の方法によって得られるヒドロゲルの吸水性、
あるいは乾燥ゲルの柔軟性などに大きな影響を及ぼす。
従って、本発明の目的とするごときヒドロゲルを得るた
めには、ケン化前の該共重合体の組成が定められた範囲
、すなわち該共重合体中におけるビニルェステル成分(
X)とエチレン系不飽和カルボン酸又はその誘導体成分
(Y)とエチレン成分(Z)がモル比でX:Y=20:
80〜80:20 Z:(×+Y):0.1:99.9〜15:85の範囲
にあることが必要である。
It is usually synthesized by radical polymerization using solution polymerization, emulsion polymerization, or suspension polymerization.
Otherwise, it has a large effect on the flexibility of the dried gel.
Therefore, in order to obtain a hydrogel as the object of the present invention, the composition of the copolymer before saponification must be within a defined range, that is, the vinylester component (
X), ethylenically unsaturated carboxylic acid or its derivative component (Y), and ethylene component (Z) in a molar ratio of X:Y=20:
It needs to be in the range of 80-80:20 Z:(x+Y):0.1:99.9-15:85.

(Y)の比率が小さいと得られたヒドロゲルの吸水能が
著しく小さく、また逆に多過ぎると含水状態でのゲル強
度が低下する。
If the ratio of (Y) is small, the water absorption capacity of the obtained hydrogel will be extremely low, and if it is too large, the gel strength in a water-containing state will be reduced.

通常好ましいX:Yの比率は30:70〜70:30、
更に好ましくは40:60〜60:40の範囲にある。
また、エチレン成分(Z)の比率が増大すると共に乾燥
状態でのゲルの柔軟性は増大するが、上記の割合を越え
ると吸水率が極度に低下し、その場合にはもはや本発明
の目的には適しない。
The usually preferred ratio of X:Y is 30:70 to 70:30,
More preferably, it is in the range of 40:60 to 60:40.
Furthermore, as the ratio of the ethylene component (Z) increases, the flexibility of the gel in a dry state increases, but when the above ratio is exceeded, the water absorption rate decreases extremely, and in that case, it is no longer suitable for the purpose of the present invention. is not suitable.

通常好ましい(Z)の割合はZ:(X+Y)が1:99
〜10:90、更に好ましくは3:97〜7:93の範
囲にある。該共重合体出発物質を製造するために用いら
れるビニルェステルとしては、酢酸ビニル、プロピオン
酸ビニル、ステアリン酸ビニルなどが例示されるが、通
常は酢酸ビニルを用いることが好ましい。
The usually preferred ratio of (Z) is Z:(X+Y) of 1:99.
~10:90, more preferably 3:97~7:93. Examples of the vinyl ester used to produce the copolymer starting material include vinyl acetate, vinyl propionate, and vinyl stearate, but it is usually preferable to use vinyl acetate.

また、エチレン系不飽和カルボン酸またはその譲導体と
しては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸
、ィタコン酸、マレィン酸、フマール酸、無水マレィン
酸、無水ィタコン酸及びこれらのヱステル類、アクリル
アマイド、メタクリルアマイドなどを挙げることができ
るが、就中好ましい化合物は、アクリル酸、メタクリル
酸及びこれらのメチル一、エチル一、n−プロピル一、
lso−プロピル−、n−プチルー、tーブチルーェス
テル類、アクリルアマイド、メタクリルアマイドである
。本発明に用いられる架橋構造を有するエチレンとビニ
ルェステルとエチレン系不飽和カルボン酸またはその誘
導体との共重合体は該共重合体の合成と同時に、または
合成したあと架橋する方法のいずれによっても得ること
ができる。
Examples of ethylenically unsaturated carboxylic acids or derivatives thereof include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, maleic anhydride, itaconic anhydride and their esters, acrylamide, Examples include methacrylamide, among others, acrylic acid, methacrylic acid, and their methyl, ethyl, n-propyl,
These are lso-propyl-, n-butyl-, t-butyl esters, acrylamide, and methacrylamide. The copolymer of ethylene, vinyl ester, and ethylenically unsaturated carboxylic acid or its derivatives having a crosslinked structure used in the present invention can be obtained either simultaneously with the synthesis of the copolymer or by crosslinking after synthesis. I can do it.

通常、前者の方法を用いる場合には分子内に2個以上の
重合性不飽和結合を有する架橋剤を添加して、共重合と
同時に架橋反応を行わしめることによって実施される。
Usually, when the former method is used, it is carried out by adding a crosslinking agent having two or more polymerizable unsaturated bonds in the molecule to carry out a crosslinking reaction simultaneously with copolymerization.

.他方、共重合体を用いて架橋反応を行う場合には、放
射線照射またはラジカル発生剤の添加によって架橋せし
める方法とこれらと前記の如き架橋剤とを併用する方法
のいずれの方法によっても実施することができる。以上
の如き架橋反応は、いずれの場合においても溶媒の存在
下または不存在下で実施される。
.. On the other hand, when carrying out a crosslinking reaction using a copolymer, it can be carried out by either a method of crosslinking by radiation irradiation or addition of a radical generator, or a method of using these in combination with a crosslinking agent as described above. I can do it. The above crosslinking reactions are carried out in the presence or absence of a solvent in any case.

その際ラジカル発生剤を触媒として用いる場合には、そ
の触媒量は、共重合モノマー総量あるいは共重合体に対
して0.001モルなし、そ5モル%の添加で充分であ
る。また架橋剤を用いる場合には、その添加量は架橋剤
の種類のよって異なるが、通常は共重合モノマー総量ま
たは共重合体に対して0.005モル%ないし20モル
%の範囲で用いるのが適当である。
In this case, when a radical generator is used as a catalyst, it is sufficient to add the catalyst in an amount of 0.001 mol or less to 5 mol % based on the total amount of copolymerized monomers or copolymer. In addition, when using a crosslinking agent, the amount added varies depending on the type of crosslinking agent, but it is usually used in the range of 0.005 mol% to 20 mol% based on the total amount of copolymer monomers or copolymer. Appropriate.

かかる架橋剤としては、例えばジアリルフタレート、ジ
アリルマレート、ジアリルテレフタレート、トリアリル
シアヌレート、トリアリルホスフェートのごときポリア
リル化合物、ジビニルベンゼン、N,N′−メチレンビ
スアクリルアミド、エチレングリコールジアクリレート
、エチレングリコールジメタクリレート、グリセリント
リメタクリレートのごときポリビニル化合物、アリルア
クリレート、アリルメタクリレートなどが挙げられる。
本発明のヒドロゲルは、上記の如き方法で得られる共重
合体の架橋物を周知のケン化法によってケン化すること
によって得られる。
Examples of such crosslinking agents include polyallyl compounds such as diallyl phthalate, diallyl maleate, diallyl terephthalate, triallyl cyanurate, and triallyl phosphate, divinylbenzene, N,N'-methylenebisacrylamide, ethylene glycol diacrylate, and ethylene glycol diacrylate. Examples include polyvinyl compounds such as methacrylate, glycerin trimethacrylate, allyl acrylate, and allyl methacrylate.
The hydrogel of the present invention can be obtained by saponifying the crosslinked copolymer obtained by the above method using a well-known saponification method.

この際、該共重合体は溶媒中、好ましくは膨潤状態でケ
ン化される。通常はアルコールまたはアルコールを主成
分とする有機混合溶媒中で適当なアルカリ物質を用いて
行う方法が好ましいが水または水−アルコール混液など
を溶媒として用いてもよい。通常、アルカリ物質として
は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメチ
ラート、ナトリウムェチラート、カリウムメチラート等
のアルカリ金属の水酸化物やアルコラ−トのごとき化合
物が例示される。
At this time, the copolymer is saponified in a solvent, preferably in a swollen state. Usually, it is preferable to use a suitable alkaline substance in alcohol or an organic mixed solvent containing alcohol as a main component, but water or a water-alcohol mixture may also be used as the solvent. Generally, examples of the alkaline substance include compounds such as alkali metal hydroxides and alcoholates such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methylate, sodium ethylate, and potassium methylate.

但し、含水溶媒を用いてケン化反応を行う場合の好まし
いアルカリ物質はアルカリ金属の水酸化物類である。本
発明の目的に対しては、架橋構造を有する該共重合体ケ
ン化物が、その分子中にすくなくとも水酸基とカルボキ
シラト基を含むことが必要である。
However, when the saponification reaction is carried out using a water-containing solvent, preferred alkali substances are alkali metal hydroxides. For the purpose of the present invention, it is necessary that the saponified copolymer having a crosslinked structure contains at least a hydroxyl group and a carboxylate group in its molecule.

したがって、ケン化度は上記の条件を満すことが可能な
範囲であればよいが、水不溶性にして、かつ高度の吸水
能を有するヒドロゲルを得るためには、例えば架橋構造
を有するエチレンと、ピニルェステルとエチレン系不飽
和カルポン酸ェステルとの共重合体を出発物質として実
施する場合について言えば、該共重合体のビニルェステ
ル成分の50モル%以上、好ましくは90モル%以上、
エチレン系不飽和カルボン酸ェステル成分の30モル%
以上、好ましくは70モル%以上であることが望ましい
。また、本発明の方法で得られる高吸水性ヒドロゲルの
吸水能に対しては、前記の如き架橋された共重合体の成
分や組成及び架橋度あるいはケン化度だけではなく、ケ
ン化された該共重合体中のエチレン系不飽和カルボン酸
成分の塩形成度もまた大きな影響を与える。
Therefore, the degree of saponification may be within a range that satisfies the above conditions, but in order to obtain a hydrogel that is water insoluble and has a high water absorption ability, for example, ethylene having a crosslinked structure, In the case of using a copolymer of pinyester and ethylenically unsaturated carboxylic acid ester as a starting material, 50 mol% or more, preferably 90 mol% or more of the vinylester component of the copolymer,
30 mol% of ethylenically unsaturated carboxylic acid ester component
The above content is preferably 70 mol% or more. In addition, the water absorption capacity of the superabsorbent hydrogel obtained by the method of the present invention is determined not only by the components and composition of the crosslinked copolymer and the degree of crosslinking or saponification, but also by the saponified copolymer. The degree of salt formation of the ethylenically unsaturated carboxylic acid component in the copolymer also has a large influence.

すなわち、一般に塩形成度の増大とともに吸水能は増大
する。
That is, the water absorption capacity generally increases as the degree of salt formation increases.

換言すれば、塩形成度を変えることによってもヒドロゲ
ルの吸水能を種々変化させることが出来る。
In other words, the water absorption capacity of the hydrogel can be varied by changing the degree of salt formation.

この際用いられる塩形成物質としては、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物;水酸
化カルシウム、水酸化マグネシウムなどのアルカリ士類
金属水酸化物:水酸化アンモニウム;モノー、ジ−、ト
リーメチルアミソ;モノー、ジー、トリーヱチルアミン
;モノー、ジー、トリーイソプロピルアミン;モノー、
ジー、トリーエタノールアミン;モノー、ジー、トリー
イソプロ/ゞノールアミン;N,Nージメチルエタノー
ルアミン;N,N−ジメチルイソプロ/ぐノールアミン
;N,N−ジエチルエタノールアミン;N,N−ジエチ
ルイソフ。
Salt-forming substances used in this case include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; alkali metal hydroxides such as calcium hydroxide and magnesium hydroxide; ammonium hydroxide; , trimethylamiso; mono, di, triethylamine; mono, di, triisopropylamine; mono,
D, triethanolamine; mono, di, triisopro/enolamine; N,N-dimethylethanolamine; N,N-dimethylisopro/gnolamine; N,N-diethylethanolamine; N,N-diethylisof.

ロ/ぐノールアミン;N−メチルエタノールアミン、N
−メチルイソフ。ロ/fノールアミン、Nーエチルエタ
ノールアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン
、アニリン、ピリジン、その他の有機アミン類が例示さ
れる。好ましい塩態様はアルカリ金属塩、アンモニウム
塩、および有機アミン塩である。
B/Gnolamine; N-methylethanolamine, N
-Methylisof. Examples include b/f-nolamine, N-ethylethanolamine, cyclohexylamine, benzylamine, aniline, pyridine, and other organic amines. Preferred salt forms are alkali metal salts, ammonium salts, and organic amine salts.

以上の如き方法で得られる本発明のヒドロゲルは、はじ
めにも述べたように、通常は自重の1ぴ音以上の水を吸
収する能力を持つが、一般にその吸水能は吸収されるべ
き水が他の物質を含む場合にその物質の種類や量によっ
て変化する。
As mentioned in the introduction, the hydrogel of the present invention obtained by the method described above usually has the ability to absorb water of one tonne or more of its own weight; If it contains a substance, it changes depending on the type and amount of that substance.

例えばpHの異なる水に対する吸収能について言えば、
pHが8〜1のマ近の水に対して最高の吸収能を持つ、
この場合には自重の50M音以上の水を吸収することが
できる。また、pHがこの範囲から遠ざかるにしたがっ
て「吸水能は低下し、特にpHが5以下の範囲では吸水
能の低下が著しい。しかし、このように酸性液に浸潰し
たものを再びアルカリ液に浸債すると吸水能は完全に復
元する。また、高度に吸水したゲルに、例えばNaCI
の如き塩類を添加すると多量の水を放出するなどの性質
を有している。つまり、水のpHや塩濃度の変化によっ
て吸水−放水の可逆的な変化を示す。このように本発明
のヒドロゲルはPHがおよそ5〜12の範囲の水を吸収
する場合に特に好適な吸水材料として用いられ、その吸
水能は共重合体出発質の架橋度や組成及び成分、ケン化
度、などを変えることによって変化させることが可能で
ある。
For example, regarding the absorption capacity for water with different pH,
It has the highest absorption ability for nearby water with a pH of 8 to 1.
In this case, it is possible to absorb more than 50M sound of water than its own weight. Furthermore, as the pH moves away from this range, the water absorption capacity decreases, and the decrease in water absorption capacity is particularly significant in the pH range below 5. When exposed to water, the water absorption capacity is completely restored.Also, highly water-absorbed gels are
It has the property of releasing a large amount of water when salts such as these are added. In other words, it exhibits a reversible change in water absorption and water release depending on changes in water pH and salt concentration. As described above, the hydrogel of the present invention is used as a particularly suitable water-absorbing material when absorbing water with a pH in the range of approximately 5 to 12, and its water-absorbing ability is determined by the degree of crosslinking, composition and components of the copolymer starting material, It can be changed by changing the degree of oxidation, etc.

さらに、本発明のヒドロゲルは水を吸収させる材料とし
て用いられるばかりでなく、その他の液体の吸収材料と
しても有用である。例えば最終的に共重合体の塩形状が
有機アミン塩の場合には、水のみならず、極性有機溶媒
や水−アルコール、水−アセトンなどの有機溶媒と水と
の混合液体に対してもすぐれた吸収能を有するなど、そ
の塩形状を選択することによっても種々の吸収能を持つ
ヒドロゲルを得ることができる。また、本発明のヒドロ
ゲルは乾燥状態においても比較的すぐれた柔軟性を有す
るために、従来のヒドロゲルに〈らべて著しく改良され
た皮層に対する感触性を持っている。
Furthermore, the hydrogel of the present invention is useful not only as a material for absorbing water, but also as an absorbent material for other liquids. For example, when the final salt form of the copolymer is an organic amine salt, it is excellent against not only water but also polar organic solvents, water-alcohol, water-acetone, and other mixed liquids of organic solvents and water. Hydrogels with various absorption capacities can be obtained by selecting the salt form. Furthermore, since the hydrogel of the present invention has relatively good flexibility even in a dry state, it has significantly improved feel to the skin layer compared to conventional hydrogels.

以上の如き本発明の高吸水性ヒドロゲルは次の如き有利
な点を備えている。
The superabsorbent hydrogel of the present invention as described above has the following advantages.

すなわち、第1に透明で、着色も少なく、しかもその構
成する分子構造から容易に推定されるようにほとんど毒
性がなく、したがって種々の衛生材料、例えば使い拾て
おしめ、タンポン、衛生綿、ほうたし、、ナプキンなど
人体に接する用途分野にもなんら支障なく用いられるこ
とが期待されること、第2には含水状態でのゲル強度に
すぐれ、長期間使用してもゲル構造が破壊するそれが少
なく、このため種々の産業用途、例えば油中の水の分離
剤、その他の脱水または乾燥剤として、あるいは植物や
土壌などの保水剤、液体クロマト担体、その他吸水性、
保水性を利用する種々の用途に好適に用いられること、
第3には工業的に極めて容易に製造され、しかも用途に
応じて種々の形状に成形することができるなどの有利な
点持っている。本発明のヒドロゲルには、その性質に悪
影響を及ばさない範囲において、着色剤、香料その他の
添加剤や、無機、有機の種々の充てん剤などを加えるこ
とができる。
First of all, it is transparent, has little coloring, and is almost non-toxic, as can be easily estimated from its molecular structure, so it can be used as a variety of sanitary materials, such as disposable diapers, tampons, sanitary cotton, and hot towels. However, it is expected that it can be used in areas that come into contact with the human body, such as napkins, without any problems.Secondly, it has excellent gel strength in a water-containing state, and the gel structure will not break down even after long-term use. This makes it suitable for various industrial applications, such as water-in-oil separation agents, other dehydration or drying agents, water retention agents for plants and soil, liquid chromatography carriers, and other water-absorbing agents.
Suitable for use in various applications that utilize water retention;
Thirdly, it has the advantage of being extremely easy to manufacture industrially and being able to be molded into various shapes depending on the intended use. Coloring agents, fragrances, other additives, and various inorganic and organic fillers can be added to the hydrogel of the present invention as long as they do not adversely affect its properties.

更に本発明のヒドロゲルは紙、繊維、布、その他の異種
材料と組み合せて用いることもできる。次に実施例によ
り本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらによ
ってなんら限定されるものではない。
Additionally, the hydrogels of the present invention can be used in combination with paper, fibers, cloth, and other dissimilar materials. EXAMPLES Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by these in any way.

なお、実施例中における吸水率または吸収率は(吸水(
収)率=吸収後のゲル重量/乾燥ゲル重量)で表わした
In addition, the water absorption rate or absorption rate in the examples is (water absorption (
Yield) rate = weight of gel after absorption/weight of dry gel).

実施例 1 重合槽中に分散安定剤として部分ケン化ポリビニルアル
コール3夕を溶解した水300の‘を仕込み、ついでこ
の水溶液中に酢酸ビニル60夕、アクリル酸メチル40
夕及び重合開始剤としてペンゾィルパーオキシド0.5
夕、架橋剤としてジビニルベンゼン0.1夕の混合液を
加えて分散させ、重合槽中の空気を窒素及びエチレンで
充分に置換したのち、内温を6500に保ち、エチレン
を10k9/地まで圧入し、6時間懸濁重合した。
Example 1 A polymerization tank was charged with 300 g of water in which 3 g of partially saponified polyvinyl alcohol was dissolved as a dispersion stabilizer, and then 60 g of vinyl acetate and 40 g of methyl acrylate were added to this aqueous solution.
Penzoyl peroxide 0.5 as polymerization initiator and polymerization initiator
In the evening, add and disperse a mixed solution of 0.1 g of divinylbenzene as a crosslinking agent, and after sufficiently replacing the air in the polymerization tank with nitrogen and ethylene, maintain the internal temperature at 6500 and pressurize ethylene to 10k9/kg. Then, suspension polymerization was carried out for 6 hours.

得られた共重合体はアクリル酸メチル成分約46モル%
、酢酸ビニル成分約48モル%、エチレン成分約5モル
%を含み、ベンゼン溶媒に対する不溶分は8広重量%で
あった。
The obtained copolymer has a methyl acrylate component of approximately 46 mol%.
It contained about 48 mol% of vinyl acetate component, about 5 mol% of ethylene component, and the insoluble content in benzene solvent was 8% by weight.

次いで、前記の架橋された共重合体10夕をメタノール
300の‘に分散し、州のNaOH水溶液70の上を添
加して6000で5時間ケン化反応を行った。
Next, the cross-linked copolymer was dispersed in 300 ml of methanol, 70 ml of NaOH aqueous solution was added thereto, and a saponification reaction was carried out at 6000 ml for 5 hours.

反応終了後のケン化物はメタノールで洗浄、炉週をくり
返して遊離のNaHを除去したのち、減圧乾燥し球状の
粉末を得た。該ケン化物のケン化度は約91モル%であ
り、赤外吸収スペクトルには1570弧‐1に−COO
‐に基づく強い吸収を有していた。このようにして得ら
れたNa塩形状のヒドロゲルは水に不熔であり、水中で
すみやかに膨潤し、その吸水率は420タノタであった
。また、過剰の水中においても長時間にわたって安定で
あり、すぐれたゲル強度を維持していた。実施例 2〜
3 実施例1で得たNa塩形状のヒドロゲルをアンモニウム
塩、トリェチルアミン塩にそれぞれ転化せしめたヒドロ
ゲルの液体吸収館を第1表に示す。
After the reaction was completed, the saponified product was washed with methanol and heated repeatedly to remove free NaH, and then dried under reduced pressure to obtain a spherical powder. The saponification degree of the saponified product is about 91 mol%, and the infrared absorption spectrum shows -COO at 1570 arc-1.
- It had strong absorption based on The hydrogel in the form of a Na salt thus obtained was insoluble in water, swelled quickly in water, and had a water absorption rate of 420 tons. It was also stable for a long time even in excess water and maintained excellent gel strength. Example 2~
3 Table 1 shows the liquid absorption properties of the hydrogels obtained by converting the Na salt hydrogel obtained in Example 1 into ammonium salt and triethylamine salt.

第1表 実施例 4 ジビニルベンゼンを1夕用いた以外は実施例1と同様に
して重合し、ベンゼン不落分が9母重量%の架橋された
共重合体を得た。
Table 1 Example 4 Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that divinylbenzene was used overnight to obtain a crosslinked copolymer with a benzene residual content of 9% by weight.

次いで該共重合体を実施例1と同様にしてケン化し、ケ
ン化度90モルのヒドロゲルを得た。
Next, the copolymer was saponified in the same manner as in Example 1 to obtain a hydrogel with a degree of saponification of 90 mol.

得られたゲルの吸水率は309/夕であり、すぐれたゲ
ル強度と安定性を有していた。実施例 5 酢酸ビニル60夕、アクリル酸メチル40夕、及び重合
開始剤としてペンゾィルパーオキシド0.59、架橋剤
としてトリェチレングリコールジメタクリレート0.2
夕を用いて実施例1と同様な方法で重合し、アクリル酸
メチル成分約46モル%、酢酸ビニル成分約47モル%
、エチレン成分約6モル%のベンゼン不溶共重合体を得
た。
The obtained gel had a water absorption rate of 309/night and had excellent gel strength and stability. Example 5 60% of vinyl acetate, 40% of methyl acrylate, 0.59% of penzoyl peroxide as a polymerization initiator, and 0.2% of triethylene glycol dimethacrylate as a crosslinking agent.
Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 using aqueous solution, and the methyl acrylate component was about 46 mol% and the vinyl acetate component was about 47 mol%.
A benzene-insoluble copolymer containing about 6 mol % of ethylene was obtained.

次いで、前記の架橋された共重合体を実施例1と同様な
条件でケン化し、ケン化度約92モル%の球状のヒドロ
ゲルビーズを得た。
Next, the crosslinked copolymer was saponified under the same conditions as in Example 1 to obtain spherical hydrogel beads with a degree of saponification of about 92 mol%.

このNa塩形状のヒドロゲルは水に不溶であり、すみや
かに水を吸収して膨潤し、500タノタの水を吸収した
。平衡吸水状態で長時間安定であり、ゲル強度もすぐれ
ていた。またトリェチレンアミン塩に転化したゲルは4
20夕/夕の水、909/夕のメタノ−ルを吸収した。
実施例 6 メタアクリル酸メチル509、酢酸ビニル50夕、架橋
剤としてジビニルベンゼン1夕を用いたほかは実施例1
と同様にして共重合反応を行い、メタアクリル酸メチル
成分約49モル%、酢酸ビニル成分約43モル%、エチ
レン成分約7モルのペンゼンン不溶性共重合体を得た。
This Na salt-form hydrogel was insoluble in water, quickly absorbed water and swelled, and absorbed 500 tons of water. It was stable for a long time in an equilibrium water absorption state and had excellent gel strength. In addition, the gel converted to triethylene amine salt is 4
Absorbed water on 20/evening and methanol on 909/evening.
Example 6 Example 1 except that methyl methacrylate 509, vinyl acetate 50 and divinylbenzene 1 were used as a crosslinking agent.
A copolymerization reaction was carried out in the same manner as above to obtain a penzene-insoluble copolymer containing about 49 mol % of methyl methacrylate component, about 43 mol % of vinyl acetate component, and about 7 mol % of ethylene component.

次いで該共重合体を実施例1と同様にしてケン化し、ケ
ン化物度が88モル%のヒドロゲルを得た。得られたヒ
ドロゲルはすぐれた安定性とゲル強度を有し、120夕
/夕の水を吸収した。実施例 7重合槽中にジビニルベ
ンゼン0.5夕と酢酸ビニル50夕、水200の‘、過
硫酸カリウム0.5夕、/ニオン型界面活性剤1夕を仕
込みエチレンで置換したのち、内温を60ooに保ち、
エチレンを8k9/仇まで圧入してアクリル酸40夕を
滴下しながら5時間反応し、アクリル酸の添加終了後さ
らに1時間反応を行った。
Next, the copolymer was saponified in the same manner as in Example 1 to obtain a hydrogel with a saponification degree of 88 mol%. The resulting hydrogel had excellent stability and gel strength and absorbed 120 t/d of water. Example 7 A polymerization tank was charged with 0.5 parts of divinylbenzene, 50 parts of vinyl acetate, 200 parts of water, 0.5 parts of potassium persulfate, and 1 part of a /ionic surfactant, and after replacing with ethylene, the internal temperature was lowered. Keep it at 60oo,
Ethylene was introduced under pressure to 8k9/cm, and acrylic acid was added dropwise to react for 5 hours, and after the addition of acrylic acid was completed, the reaction was continued for another hour.

得られた共重合体の組成は酢酸ビニル成分約48モル%
、アクリル醸成分約46モル%、エチレン成分約5モル
%であった。
The composition of the obtained copolymer was approximately 48 mol% vinyl acetate.
, the acrylic brewing component was about 46 mol%, and the ethylene component was about 5 mol%.

次いで前記共重合体10夕をメタノール300のとに分
散し、州のNaOH水溶液40地を添加して6000で
5時間ケン化反応を行った。
Next, the above copolymer was dispersed in 300 ml of methanol, 40 ml of NaOH aqueous solution was added, and a saponification reaction was carried out at 6000 ml for 5 hours.

ケン化反応後メタノール洗浄により遊離のNaOHを除
去して減圧乾燥しヒドロゲルの微粉末を得た。このヒド
ロゲルの吸水率は490夕/夕であった。実施例 8 アクリル酸メチル成分40モル%、酢酸ビニル成分53
モル%、エチレン成分モル%の組成を有するエチレンと
アクリル酸メチルと酢酸ビニルの三九共重合体100の
こラジカル発生剤としてQ,Q −ビスターシヤリーブ
チルパーオキシジイソプロピルベンゼン0.5夕と発泡
剤としてアゾジカルボンアミド7夕を加え、熱ロールを
用いて12000で10分間均一に混線した。
After the saponification reaction, free NaOH was removed by washing with methanol, and the mixture was dried under reduced pressure to obtain a fine hydrogel powder. The water absorption rate of this hydrogel was 490 pm/pm. Example 8 Methyl acrylate component 40 mol%, vinyl acetate component 53
A copolymer of ethylene, methyl acrylate, and vinyl acetate having a composition of 100% by mole and an ethylene component of 100% was foamed with 0.5% of Q,Q-vistar sharybutylperoxydiisopropylbenzene as a radical generator. Azodicarbonamide was added as an agent, and the mixture was mixed uniformly for 10 minutes at 12,000 using a hot roll.

次いでこの混合物を熱プレス成型機でフィルム状に成形
し、170ooで架橋発泡せしめた。得られた発泡シー
トは厚さ1肋、発泡倍率10倍、ベンゼン不溶であった
Next, this mixture was molded into a film using a hot press molding machine, and cross-linked and foamed at 170 oo. The resulting foamed sheet had a thickness of one layer, a foaming ratio of 10 times, and was insoluble in benzene.

次いで前記発泡シートを5肌×5伽の大きさに切り取り
、100泌のメタノール、州のNaOH水溶液20泌か
らなるケン化裕中に浸潰して60ooで8時間ケン化せ
しめたのち、メタノールで充分に洗浄して減圧乾燥した
Next, the foamed sheet was cut into a size of 5 pieces x 5 pieces, soaked in a saponification solution consisting of 100 parts of methanol and 20 parts of NaOH aqueous solution, and saponified at 60 degrees for 8 hours. It was washed and dried under reduced pressure.

ケン化度は約85モル%であった。このようにして得ら
れたフオーム状のヒドロゲルは乾燥状態でもすぐれた柔
軟性を持つ、100タノタの水分保持能有していた。
The degree of saponification was about 85 mol%. The foam-like hydrogel thus obtained had excellent flexibility even in a dry state and had a water retention capacity of 100 μm.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 架橋構造を有する、エチレンとビニルエステルとエ
チレン系不飽和カルボン酸またはその透導体との共重合
体をケン化して吸水性のすぐれたヒドロゲルを製造する
方法。 2 エチレンとビニルエステルとエチレン系不飽和カル
ボン酸またはその誘導体との共重合体におけるビニルエ
ステル成分(X)とエチレン系不飽和カルボン酸または
その誘導体成分(Y)とエチレン成分(Z)とのモル比
がX:Y=20:80〜80:20 Z:(X+Y)=0.1:99.9〜15:85である
特許請求の範囲第1項記載の製造法。
[Claims] 1. A method for producing a hydrogel with excellent water absorption by saponifying a crosslinked copolymer of ethylene, vinyl ester, ethylenically unsaturated carboxylic acid or its transparent conductor. 2 Molarity of vinyl ester component (X), ethylenically unsaturated carboxylic acid or its derivative component (Y), and ethylene component (Z) in a copolymer of ethylene, vinyl ester, and ethylenically unsaturated carboxylic acid or its derivative The manufacturing method according to claim 1, wherein the ratio is X:Y=20:80 to 80:20 Z:(X+Y)=0.1:99.9 to 15:85.
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