JPS637203B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS637203B2
JPS637203B2 JP54150216A JP15021679A JPS637203B2 JP S637203 B2 JPS637203 B2 JP S637203B2 JP 54150216 A JP54150216 A JP 54150216A JP 15021679 A JP15021679 A JP 15021679A JP S637203 B2 JPS637203 B2 JP S637203B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
polymerization
acrylic acid
parts
hydrogel
Prior art date
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Expired
Application number
JP54150216A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5672005A (en
Inventor
Toshihiro Oonishi
Shuji Kitamura
Fumio Fujita
Toshibumi Tamura
Tsuneyuki Nagase
Yoshiharu Tategami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP15021679A priority Critical patent/JPS5672005A/en
Publication of JPS5672005A publication Critical patent/JPS5672005A/en
Publication of JPS637203B2 publication Critical patent/JPS637203B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Cultivation Of Plants (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は多量の水を吸収し、保持する能力を有
する高分子材料(以下ヒドロゲルと称す)の製造
法に関する。 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つた。 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できるだけ多量の
水を吸収する能力を有することが望まれる。 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溶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
て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―アクリロニトリルグ
ラフト共重合体のケン化物、自己架橋型アクリル
酸アルカリ金属塩ポリマーあるいは本発明者らが
以前に提案したビニルエステルまたはこれとエチ
レンとエチレン系不飽和カルボン酸またはその誘
導体との共重合体ケン化物あるいはポリビニルア
ルコール存在下でアクリル酸またはメタクリル酸
を重合させることによつて得られる重合体の中和
物を除けばその吸水能は小さく、吸水性材料とし
て満足しうるものではない。 また比較的高度の吸水能をもつデンプン―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つた
り、長時間にわたつ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吸水性
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、乾燥状態で取扱かう際に非常に破損
し易かつたり、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。 本発明者らの提案した(エチレン)―ビニルエ
ステル―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ケン化物は上述の欠点はなく
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ともに、
乾燥状態においてもすぐれた柔軟性を有するヒド
ロゲルではあるが、製造工程において共重合体中
のビニルエステルユニツトのケン化反応が必要で
あり、経済性において問題点があつた。これらを
解決するためにポリビニルアルコール存在下での
アクリル酸またはメタクリル酸重合体中和物を提
案したが、製造工程において高粘度のポリビニル
アルコール水溶液を取り扱う必要があり、操作性
において十分に満足のいくものではない。 自己架橋型アクリル酸アルカリ金属塩ポリマー
は上記の欠点はなく、多量の水を吸水、保有する
能力を持つているが製造工程において、比較的速
い重合によつて自己架橋反応を進行するために、
短時間に放出される多量の重合熱を除去する必要
があり、工程管理上問題がある。 アクリル酸あるいはその塩と架橋剤とを共重合
することによりヒドロゲルが得られることは公知
である(米国特許3669103号;高分子加工、21
693(1972);特開昭53−46389)。しかし、重合を
速く行う場合には、自己架橋が発現するために吸
水能が上がらない。また重合開始剤量の低減、あ
るいは重合遅延剤や抑制剤との併用などにより、
重合を穏やかに行つた場合には、高吸水性のヒド
ロゲルは得られるが、モノマーの反応率が低いた
めに、洗滌などの脱モノマーの工程が必要であ
り、経済性においてより改良された製法が期待さ
れる。 本発明者らは上記の実情に鑑み、高吸水性およ
び安全性を有し、安価で簡便な方法で製造する方
法に関して更に検討を重ねた結果本発明に到つ
た。 本発明の目的は多量の水を速やかに吸水し、保
持することのできるヒドロゲルの製造法を提供す
ることにある。 他の目的は安価で簡便な方法でヒドロゲルを製
造する方法を提供することである。 他の目的はモノマーの反応率を高め、未反応モ
ノマーの含有量の少ない、安全性の高いヒドロゲ
ルを製造する方法を提供することにある。他の有
利性、目的は後述の説明から明らかになる。 本発明によれば2個以上の重合性不飽和基を有
する架橋剤とアクリル酸またはその塩あるいはメ
タクリル酸またはその塩とを共重合を行い、その
際に重合開始剤を2回以上に分割して仕込むこと
により重合熱の除去を容易にするとともに未反応
モノマーを減少させることを特徴とする高吸水性
ヒドロゲルの製法を提供する。 本発明においては重合開始剤を2回以上の分割
添加により、重合することを必須とし、さらにア
クリル酸またはメタクリル酸のカルボキシル基を
予めモノマーの段階でもしくは重合物の段階で中
和することを必須とするものである。 本発明について以下詳しく説明する。 アクリル酸またはメタクリル酸またはそれらの
塩と2個以上の重合性不飽和結合を有する架橋剤
とを共重合する方法としては公知の方法が適用さ
れる。すなわち通常はバルク重合、乳化重合(逆
エマルジヨン)あるいは懸濁重合(逆サスペンジ
ヨン)によるラジカル重合によつて合成される。 特に水に溶解せず、また、ポリアクリル酸、ポ
リメタクリル酸またはそれらの塩組成物を溶かさ
ない有機溶媒(例えばトルエン、ヘキサンなど)
を分散媒としてアクリル酸またはメタクリル酸ま
たはそれらの塩と架橋剤との混合水溶液を撹拌し
ながら重合すると重合熱の除去も容易であり、2
回目以降に添加する重合開始剤が容易に共重合体
中に浸透し、未反応モノマーをさらに反応させる
ことが出来る。得られるヒドロゲルは粒状であ
る。その際分散安定剤、界面活性剤を用いてもよ
いが、球状のヒドロゲルを得るためにはHLB3〜
6のソルビタン脂肪酸エステル、シヨ糖脂肪酸エ
ステルあるいはグリセリン脂肪酸エステルの使用
が好ましい。 本発明に用いられる架橋剤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
スフエ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などが
あげられる。特に水溶性架橋剤例えばN,N′―
メチレンビスアクリルアミドが好ましい。 架橋剤を用いる場合には、その添加量は架橋剤
の種類によつて異なるが、通常はモノマー総量に
対して0.001〜20モル%好ましくは0.003〜1モル
%の範囲で用いるのが適当である。 重合開始剤としては一般に知られているラジカ
ル重合開始剤を使用することが出来る。例えばア
ゾビスイソブチロニトリルのようなアゾニトリ
ル、t―ブチルパーオキシド、クメンハイドロパ
ーオキシドなどのようなアルキルパーオキシド、
ジ―t―ブチルパーオキシドなどのようなジアル
キルパーオキシド、アセチルパーオキシド、ラウ
ロイルパーオキシド、ステアロイルパーオキシ
ド、ベンゾイルパーオキシドなどのようなアシル
パーオキシド、t―ブチルパーオキシアセテー
ト、t―ブチルパーオキシイソブチレート、t―
ブチルパーオキシピバレートなどのパーオキシエ
ステル、メチルエチルケトンパーオキシド、シク
ロヘキサノンパーオキシドなどのケトンパーオキ
シド、過酸化水素水、過硫酸アンモニウム、過硫
酸カリウム、セリウム()塩などがあげられ
る。特に、水溶性開始剤例えば過酸化水素水、過
硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、セリウム
()塩が望ましい。 上記重合開始剤の使用量はモノマー総量に対し
て、1回目は0.0001〜0.1モル%の範囲であり、
二回目以降は0.01〜5モル%の範囲である。 重合条件についてはとくに制限はないが、重合
温度としては150℃以下、通常は一回目の重合開
始剤による重合では10〜80℃であり、それ以降は
50〜150℃である。また重合圧力についても制限
はない。 本発明方法において架橋剤とアクリル酸塩また
はメタクリル酸塩とを共重合するか、またはアク
リル酸あるいはメタクリル酸とを共重合し、その
後アルカリで中和させる。上記のアクリル酸塩ま
たはメタクリル酸塩または重合したアクリル酸ま
たはメタクリル酸の中和物はそれらのカルボキシ
ル基が下記の式で表わされる塩であるのが好まし
い。 ―CO Y+ ここでYはNa,K,
The present invention relates to a method for producing polymeric materials (hereinafter referred to as hydrogels) that have the ability to absorb and retain large amounts of water. 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 an enzyme-immobilized carrier, a culture medium for microorganisms and plants, a medical material such as contact lenses and suture coverings, and a variety of other uses that utilize its water absorption and water retention properties. Among these applications, hydrogels used particularly in application 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. Methods for producing hydrogels for such uses include crosslinking water-soluble polymeric substances using a crosslinking agent, replacing some of the hydrophilic groups with lipophilic groups, and modifying them to make them water-insoluble. Methods such as crosslinking of polyethylene oxide, polyacrylic acid, polyvinylpyrrolidone, sulfonated polystyrene, sodium polyacrylate, etc., cellulose derivatives, polyacrylonitrile, or starch-acrylonitrile graft copolymers have been used to date. Several materials using natural or synthetic polymeric substances, such as saponified materials, have been proposed. However, saponified starch-acrylonitrile graft copolymers, self-crosslinking acrylic acid alkali metal salt polymers, vinyl esters previously proposed by the present inventors, or combinations of these with ethylene and ethylenically unsaturated carboxylic acids or derivatives thereof Except for saponified copolymers or neutralized polymers obtained by polymerizing acrylic acid or methacrylic acid in the presence of polyvinyl alcohol, their water absorption capacity is small and they are not satisfactory as water-absorbing materials. . Furthermore, in the case of saponified starch-acrylonitrile graft copolymers that have a relatively high water absorption ability, although various improvements have been made to the manufacturing method, the process is relatively complicated and takes a long time. When 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. Generally, the highly water-absorbent hydrogels that have been proposed so far have flexibility in a moderately hygroscopic state, but 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 for applications that come into contact with the human body, it has poor adhesion to the skin and lacks flexibility, which significantly inhibits the feel of the product. There are drawbacks. The saponified copolymer of (ethylene)-vinyl ester-ethylenically unsaturated carboxylic acid or its derivatives proposed by the present inventors does not have the above-mentioned drawbacks, is water-insoluble, and moreover swells quickly upon contact with water. It has the ability to hold large amounts of water, and
Although the hydrogel has excellent flexibility even in a dry state, the manufacturing process requires a saponification reaction of the vinyl ester unit in the copolymer, which poses a problem in terms of economic efficiency. In order to solve these problems, we proposed neutralized acrylic acid or methacrylic acid polymers in the presence of polyvinyl alcohol, but it was necessary to handle a highly viscous polyvinyl alcohol aqueous solution in the manufacturing process, and the operability was not fully satisfactory. It's not a thing. Self-crosslinking type acrylic acid alkali metal salt polymers do not have the above-mentioned drawbacks and have the ability to absorb and retain large amounts of water.
It is necessary to remove a large amount of polymerization heat released in a short period of time, which poses a problem in terms of process control. It is known that hydrogels can be obtained by copolymerizing acrylic acid or its salts with a crosslinking agent (US Pat. No. 3,669,103; Polymer Processing, 21 ,
693 (1972); Japanese Patent Publication No. 53-46389). However, when polymerization is carried out rapidly, self-crosslinking occurs and the water absorption capacity does not increase. In addition, by reducing the amount of polymerization initiator or using it in combination with polymerization retarders and inhibitors,
If the polymerization is carried out gently, a highly water-absorbent hydrogel can be obtained, but due to the low reaction rate of the monomer, demonomerization steps such as washing are required, and an economically improved manufacturing method is required. Be expected. In view of the above-mentioned circumstances, the present inventors have conducted further studies on a method for producing a product that has high water absorption and safety, is inexpensive and simple, and have arrived at the present invention. An object of the present invention is to provide a method for producing a hydrogel that can quickly absorb and retain a large amount of water. Another object is to provide a method for producing hydrogels in a cheap and simple manner. Another purpose is to provide a method for producing a highly safe hydrogel that increases the reaction rate of monomers and has a low content of unreacted monomers. Other advantages and objectives will become apparent from the description below. According to the present invention, a crosslinking agent having two or more polymerizable unsaturated groups and acrylic acid or its salt or methacrylic acid or its salt are copolymerized, and at that time, the polymerization initiator is divided into two or more times. The present invention provides a method for producing a highly water-absorbent hydrogel, which is characterized in that it facilitates the removal of polymerization heat and reduces unreacted monomers by charging the same. In the present invention, it is essential to polymerize by adding the polymerization initiator two or more times, and it is also essential to neutralize the carboxyl group of acrylic acid or methacrylic acid in advance at the monomer stage or at the polymer stage. That is. The present invention will be explained in detail below. A known method can be used to copolymerize acrylic acid or methacrylic acid or a salt thereof and a crosslinking agent having two or more polymerizable unsaturated bonds. That is, it is usually synthesized by radical polymerization using bulk polymerization, emulsion polymerization (inverse emulsion), or suspension polymerization (inverse suspension). In particular, organic solvents that do not dissolve in water or dissolve polyacrylic acid, polymethacrylic acid or their salt compositions (e.g. toluene, hexane, etc.)
The heat of polymerization can be easily removed by polymerizing while stirring a mixed aqueous solution of acrylic acid or methacrylic acid or a salt thereof and a crosslinking agent as a dispersion medium.
The polymerization initiator added after the third initiator easily permeates into the copolymer, and unreacted monomers can be further reacted. The resulting hydrogel is granular. At that time, dispersion stabilizers and surfactants may be used, but in order to obtain spherical hydrogels, HLB3~
It is preferable to use sorbitan fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, or glycerin fatty acid ester of No. 6. Examples of the crosslinking agent used in the present invention include polyallyl compounds such as diallyl phthalate, diallyl maleate, diallyl terephthalate, triallyl cyanurate, and triallyl phosphate, divinylbenzene, N,N'-methylenebisacrylamide, ethylene glycol diacrylate, Examples include polyvinyl compounds such as ethylene glycol dimethacrylate and glycerin trimethacrylate. In particular, water-soluble crosslinking agents such as N, N′-
Methylenebisacrylamide is preferred. When using a crosslinking agent, the amount added varies depending on the type of crosslinking agent, but it is usually appropriate to use it in the range of 0.001 to 20 mol%, preferably 0.003 to 1 mol%, based on the total amount of monomers. . As the polymerization initiator, generally known radical polymerization initiators can be used. azonitrile such as azobisisobutyronitrile, alkyl peroxide such as t-butyl peroxide, cumene hydroperoxide, etc.
Dialkyl peroxides such as di-t-butyl peroxide, acyl peroxides such as acetyl peroxide, lauroyl peroxide, stearoyl peroxide, benzoyl peroxide, t-butyl peroxyacetate, t-butyl peroxide Isobutyrate, t-
Examples include peroxy esters such as butyl peroxypivalate, ketone peroxides such as methyl ethyl ketone peroxide and cyclohexanone peroxide, hydrogen peroxide, ammonium persulfate, potassium persulfate, and cerium () salts. Particularly desirable are water-soluble initiators such as hydrogen peroxide, ammonium persulfate, potassium persulfate, and cerium () salts. The amount of the polymerization initiator used is in the range of 0.0001 to 0.1 mol% for the first time based on the total amount of monomers,
From the second time onward, the amount is in the range of 0.01 to 5 mol%. There are no particular restrictions on polymerization conditions, but the polymerization temperature is 150℃ or less, usually 10 to 80℃ for the first polymerization using a polymerization initiator, and thereafter
The temperature is 50-150℃. There is also no limit to the polymerization pressure. In the method of the invention, the crosslinking agent is copolymerized with acrylate or methacrylate, or with acrylic acid or methacrylic acid, and then neutralized with alkali. The above-mentioned acrylate or methacrylate or neutralized product of polymerized acrylic acid or methacrylic acid is preferably a salt whose carboxyl group is represented by the following formula. ―CO Y + where Y is Na, K,

【式】(R1,R2, R3,R4は水素または炭素数1〜4のアルキル、
アルカノール基、炭素数6〜8のアラルキル、ア
リール基で少くとも1つは水素である。)または
[Formula] (R 1 , R 2 , R 3 , R 4 are hydrogen or alkyl having 1 to 4 carbon atoms,
At least one of the alkanol group, aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms, and aryl group is hydrogen. )or

【式】である。この中で特に好ましいの はYがNa,K,NH4、であり、なかでもNaが
最も好ましい。中和に使用されるアルカリは上記
塩に対応するもので水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、アンモニア、有機アミン類である。 有機アミンを例示するとメチルアミン、ジメチ
ルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジ
エチルアミン、トリエチルアミン、n―プロピル
アミン、iso―プロピルアミン、ジ―n―プロピ
ルアミン、ジ―iso―プロピルアミン、トリ―n
―プロピルアミン、トリ―iso―プロピルアミン、
t―ブチルアミン、n―ブチルアミン、iso―ブ
チルアミン、ジ―t―ブチルアミン、ジ―n―ブ
チルアミン、ジ―iso―ブチルアミン、トリ―t
―ブチルアミン、トリ―iso―ブチルアミン、ト
リ―n―ブチルアミン、モノエタノールアミン、
ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モ
ノ―イソプロパノールアミン、ジ―イソプロパノ
ールアミン、トリ―イソプロパノールアミン、シ
クロヘキシルアミン、ベンジルアミン、アニリ
ン、ピリジンなどがあげられる。その中和反応に
は溶媒を用いても用いなくてもよい。反応条件に
ついては従来のカルボン酸の中和反応と同様な条
件が用いられとくに制限はないが200℃以下好ま
しくは10〜60℃が望ましい。反応圧力にもとくに
制限はない。中和反応に使用するアルカリ量は中
和に必要な理論量の0.3倍〜2倍、好ましくは0.5
〜1.0倍使用する。 また、アクリル酸、メタクリル酸の塩について
具体例を示すとアクリル酸ナトリウム、メタクリ
ル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリ
ル酸カリウム、アクリル酸アンモニウム、メタク
リル酸アンモニウム、アクリル酸のトリメチルア
ミン塩、メタクリル酸のトリメチルアミン塩、ア
クリル酸のトリエチルアミン塩、メタクリル酸の
トリエチルアミン塩、アクリル酸のトリ―n―プ
ロピルアミン塩、アクリル酸のトリ―n―ブチル
アミン塩などが挙げられる。 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100倍
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つて変化する。例えばPH
の異なる水に対する吸収能についていえばPHが8
〜10付近の水に対して最高の吸収能を持ち、この
場合には、自重の500倍以上の水を吸収すること
ができる。また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漬し
たものを再びアルカリ液に浸漬すると吸水能は完
全に復元する。また高度に吸水したゲルに、例え
ばNaCl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
塩濃度の変化によつて吸水―放水の可逆的な変化
を示す。 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
ドロゲルにくらべて著しく改良された皮膚に対す
る感触性を持つている。 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。すなわち透明で着色
も少なく、ヒドロゲル中に未反応モノマーは極め
て少量しか存在せず、ほとんど毒性がなく、した
がつて種々の衛生材料、例えば使い捨ておしめ、
タンポン、衛生綿、ほうたい、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、また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
るおそれが少なく、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、さらに本
発明の高吸水性ヒドロゲルは工業的にきわめて容
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を持つてい
る。 本発明のヒドロゲルには、その性質に悪影響を
及ぼ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。さら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わせて
用いることもできる。 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明す
るが、本発明はこれらによつてなんら限定される
ものではない。 なお、実施例中における吸水率は吸水率=吸収
後のゲル重量/乾燥ゲル重量で表わした。 また部は重量部を表す。 実施例 1 重合槽中に水133部を仕込み、水酸化ナトリウ
ム44.7部を加えて撹拌しながら溶解させた。氷冷
しながらアクリル酸100部を除々に加え撹拌しな
がら中和させた。過硫酸カリウム0.0667部及び
N,N′―メチレンビスアクリルアミド0.01部を加
える。 さらにソルビタンモノステアレート6部及びノ
ルマルヘキサン470部を加え撹拌しながら60℃で
1時間重合させた。さらに水5部に過硫酸アンモ
ニウム0.58部を溶解した水溶液を1時間連続滴下
し、60℃でさらに滴下時間も含め4時間重合させ
た。重合終了後固液分離して減圧乾燥することに
よつて乾燥ヒドロゲル粉末を得た。得られたヒド
ロゲルは球状で吸水率は850(g/g)であつた。
未反応アクリル酸モノマーは330ppmであつた。
未反応モノマーの定量は硫酸存在下でトルエンで
アクリル酸を抽出した後、PEG1000を液相部と
するカラムを使用し、ガスクロマトグラフ法によ
り行つた。 比較例 1 実施例1に示される処方において、過硫酸アン
モニウムを添加せずに、実施例1と同様にしてヒ
ドロゲルを製造した。得られたヒドロゲルの吸水
率は860g/gであり、未反応モノマーは
1000ppmであつた。 比較例 2 比較例1の仕込み処方で重合を行い、固液分離
後メタノール400部で洗滌して減圧乾燥すること
によつて乾燥ヒドロゲルを得た。得られたヒドロ
ゲルの吸水率は870g/gであり未反応モノマー
は370ppmであつた。 実施例 2 重合槽に水100部を仕込み、アクリル酸アンモ
ニウム70部を加える。さらにN,N′―メチレン
ビスアクリルアミド0.01部及び過硫酸カリウム
0.06部を加える。ソルビタンモノステアレート6
部及びノルマルヘキサン470部を加え、撹拌しな
がら60℃で1時間重合させる。これに水5部、過
硫酸アンモニウム0.5部を溶解した水溶液を1時
間連続滴下しながら、60℃でさらに4時間重合さ
せた。重合終了後、固液分離して減圧乾燥をする
ことによつて乾燥ヒドロゲル粉末を得た。得られ
たヒドロゲルの吸水率は700(g/g)であり、未
反応モノマーは250ppmであつた。 実施例 3 重合槽中にトルエン150部を仕込み、ポリ酢酸
ビニル(重合度2000)7部、ソルビタンモノステ
アレート0.9部を加え溶解させる。水30部にアク
リル酸20部と過硫酸カリウム0.03部及びN,N′メ
チレンビスアクリルアミド0.002部を溶解させた
溶液をトルエン溶液に撹拌しながら滴下させる。
撹拌しながら60℃で1時間重合し、水5部に過硫
酸アンモニウム0.2部を溶解した水溶液を1時間
連続滴下し、60℃でさらに滴下時間も含め4時間
重合させた。重合後ろ過し、固形分をメタノール
500部、水50部の溶液に水酸化ナトリウム9gを
溶解させた溶液に加えて室温で30分間撹拌する。
過し乾燥させる。吸水率は560g/gであり未
反応モノマーは90ppmであつた。
[Formula]. Among these, particularly preferred are those in which Y is Na, K, or NH 4 , with Na being the most preferred. The alkalis used for neutralization correspond to the above salts, and include sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, and organic amines. Examples of organic amines include methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, n-propylamine, iso-propylamine, di-n-propylamine, di-iso-propylamine, tri-n
-propylamine, tri-iso-propylamine,
t-butylamine, n-butylamine, iso-butylamine, di-t-butylamine, di-n-butylamine, di-iso-butylamine, tri-t
-butylamine, tri-iso-butylamine, tri-n-butylamine, monoethanolamine,
Examples include diethanolamine, triethanolamine, mono-isopropanolamine, di-isopropanolamine, tri-isopropanolamine, cyclohexylamine, benzylamine, aniline, and pyridine. The neutralization reaction may or may not use a solvent. Regarding the reaction conditions, the same conditions as those for conventional neutralization reactions of carboxylic acids are used, and there are no particular restrictions, but the reaction temperature is preferably 200°C or less, preferably 10 to 60°C. There is no particular restriction on the reaction pressure. The amount of alkali used in the neutralization reaction is 0.3 to 2 times the theoretical amount required for neutralization, preferably 0.5
Use ~1.0x. Specific examples of salts of acrylic acid and methacrylic acid include sodium acrylate, sodium methacrylate, potassium acrylate, potassium methacrylate, ammonium acrylate, ammonium methacrylate, trimethylamine salt of acrylic acid, trimethylamine salt of methacrylic acid. , triethylamine salt of acrylic acid, triethylamine salt of methacrylic acid, tri-n-propylamine salt of acrylic acid, tri-n-butylamine salt of acrylic acid, and the like. As mentioned in the introduction, the hydrogel of the present invention obtained by the method described above usually has the ability to absorb more than 100 times its own weight in water. It varies depending on the type and amount of the substance, if any. For example, PH
Regarding absorption capacity for different types of water, pH is 8.
It has the highest absorption capacity for water around ~10%, and in this case, it can absorb more than 500 times its own weight in water. Furthermore, in a pH range of 5 or less, the water absorption capacity is significantly reduced. However, when the material that has been immersed in an acidic solution is immersed in an alkaline solution again, its water absorption capacity is completely restored. Furthermore, when a salt such as NaCl is added to a highly water-absorbing gel, it releases a large amount of water. In other words, it exhibits reversible changes in water absorption and water release depending on changes in water PH and salt concentration. Furthermore, since the hydrogel of the present invention has relatively good flexibility even in a dry state, it has a significantly improved feel on the skin compared to conventional hydrogels. The superabsorbent hydrogel of the present invention as described above has the following advantages. In other words, it is transparent, has little coloring, contains only a very small amount of unreacted monomer in the hydrogel, is almost non-toxic, and is therefore useful for various sanitary materials, such as disposable diapers, etc.
It is expected that it can be used without any problems in applications that come into contact with the human body, such as tampons, sanitary cotton, hot towels, and napkins.It also has excellent gel strength in a hydrated state, and the gel structure will not break even after long-term use. Therefore, it can be used in various industrial applications, such as as a water-in-oil separation agent, other dehydration or desiccation agents, or as a water-retaining agent such as plants and soil, liquid chromatography carrier, and other water-absorbing and water-retaining properties. The superabsorbent hydrogel of the present invention has the advantage that it can be suitably used for various applications, and that it can be produced industrially very easily and can be molded into various shapes depending on the application. . 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. 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 thereto. In addition, the water absorption rate in the examples was expressed as water absorption rate=gel weight after absorption/dry gel weight. In addition, parts represent parts by weight. Example 1 133 parts of water was placed in a polymerization tank, and 44.7 parts of sodium hydroxide was added and dissolved with stirring. While cooling with ice, 100 parts of acrylic acid was gradually added and neutralized with stirring. Add 0.0667 part of potassium persulfate and 0.01 part of N,N'-methylenebisacrylamide. Furthermore, 6 parts of sorbitan monostearate and 470 parts of n-hexane were added and polymerized at 60°C for 1 hour with stirring. Furthermore, an aqueous solution of 0.58 parts of ammonium persulfate dissolved in 5 parts of water was continuously added dropwise for 1 hour, and polymerization was continued at 60° C. for 4 hours including the time for addition. After the polymerization was completed, solid-liquid separation was performed and dried under reduced pressure to obtain a dry hydrogel powder. The obtained hydrogel was spherical and had a water absorption rate of 850 (g/g).
The amount of unreacted acrylic acid monomer was 330 ppm.
The unreacted monomer was quantified by gas chromatography using a column with PEG1000 as the liquid phase after extracting acrylic acid with toluene in the presence of sulfuric acid. Comparative Example 1 A hydrogel was produced in the same manner as in Example 1 except that ammonium persulfate was not added in the formulation shown in Example 1. The water absorption rate of the obtained hydrogel was 860 g/g, and unreacted monomers were
It was 1000ppm. Comparative Example 2 Polymerization was carried out using the charging recipe of Comparative Example 1, and after solid-liquid separation, the polymer was washed with 400 parts of methanol and dried under reduced pressure to obtain a dry hydrogel. The water absorption rate of the obtained hydrogel was 870 g/g, and the amount of unreacted monomer was 370 ppm. Example 2 100 parts of water is placed in a polymerization tank, and 70 parts of ammonium acrylate is added. Additionally, 0.01 part of N,N'-methylenebisacrylamide and potassium persulfate.
Add 0.06 parts. Sorbitan monostearate 6
1 part and 470 parts of n-hexane were added, and polymerization was carried out at 60°C for 1 hour while stirring. An aqueous solution containing 5 parts of water and 0.5 parts of ammonium persulfate was continuously added dropwise to this solution for 1 hour, and polymerization was further carried out at 60° C. for 4 hours. After the polymerization was completed, dry hydrogel powder was obtained by separating solid and liquid and drying under reduced pressure. The water absorption rate of the obtained hydrogel was 700 (g/g), and the amount of unreacted monomer was 250 ppm. Example 3 150 parts of toluene is placed in a polymerization tank, and 7 parts of polyvinyl acetate (degree of polymerization: 2000) and 0.9 parts of sorbitan monostearate are added and dissolved. A solution prepared by dissolving 20 parts of acrylic acid, 0.03 part of potassium persulfate, and 0.002 part of N,N'methylenebisacrylamide in 30 parts of water is added dropwise to the toluene solution with stirring.
Polymerization was carried out at 60°C for 1 hour while stirring, and an aqueous solution of 0.2 parts of ammonium persulfate dissolved in 5 parts of water was continuously added dropwise for 1 hour, and polymerization was further carried out at 60°C for 4 hours including the dropwise addition time. After polymerization, filter and remove solids with methanol.
Add to a solution of 9 g of sodium hydroxide dissolved in a solution of 500 parts of water and 50 parts of water, and stir at room temperature for 30 minutes.
Strain and dry. The water absorption rate was 560 g/g, and the amount of unreacted monomer was 90 ppm.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アクリル酸またはメタクリル酸および2個以
上の重合性不飽和基を有する架橋剤を共重合せし
め、その際ラジカル重合開始剤を2回以上に分割
添加し、得られた共重合体を中和することを特徴
とする高吸水性高分子材料の製造法。 2 アクリル酸またはメタクリル酸を中和して得
られる化合物と2個以上の重合性不飽和基を有す
る架橋剤を共重合せしめ、その際ラジカル重合開
始剤を2回以上に分割添加することを特徴とする
高吸水性高分子材料の製造法。
[Claims] 1. Copolymerization of acrylic acid or methacrylic acid and a crosslinking agent having two or more polymerizable unsaturated groups, at which time a radical polymerization initiator is added in two or more portions, and the resulting copolymer is A method for producing a super-absorbent polymer material, characterized by neutralizing a polymer. 2. A compound obtained by neutralizing acrylic acid or methacrylic acid is copolymerized with a crosslinking agent having two or more polymerizable unsaturated groups, and at that time, a radical polymerization initiator is added in two or more portions. A method for producing a super absorbent polymer material.
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