KR20200141711A - Process for preparing bead typed super-absorbent polymer with UV on phase separation - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for producing a bead type superabsorbent polymer which is an ultraviolet polymer using phase separation characteristics. In a constant flow of oil through a transparent tube or an open tube, a monomer aqueous solution containing a hydrophilic monomer, a crosslinking agent, and a photoinitiator is manufactured in a separate container by adjusting the viscosity of the aqueous solution in the range of 10 to 2000 cps with as a thickening agent. Then, a certain amount of the monomer aqueous solution is dropped into the oil flowing through the transparent tube or the open tube to make the water-soluble monomer roll in the oil due to the phase separation of oil and water, and subjected to a polymerization reaction through an ultraviolet irradiation device, thereby obtaining a spherical polymer. The dried resin obtained herein has an average particle size in the range of 0.1 to 10.0 mm, is a completely bead-like particle, has a narrow particle size distribution, maintains a transparent bead shape even when swelled by absorbing water, and has good absorption ability and gel strength for distilled water.

Description

상분리 특성을 이용한 자외선중합 고흡수성수지 비드의 제조방법 {Process for preparing bead typed super-absorbent polymer with UV on phase separation}Process for preparing bead typed super-absorbent polymer with UV on phase separation {Process for preparing bead typed super-absorbent polymer with UV on phase separation}

본 발명은 비드상 고흡수성 수지의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 오일과 물의 상분리 특성을 이용하여 자외선 조사장치를 거쳐 구형의 중합물인 비드상 고흡수성 수지를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a bead-like superabsorbent polymer, and more particularly, to a method for producing a bead-like superabsorbent resin, which is a spherical polymer, through an ultraviolet irradiation device using the phase separation property of oil and water.

고흡수성 수지를 서방성 제제 등 특별 용도로 사용하기 위해서는 일정한 크기 및 형상을 가지고 있고, 물을 흡수한 후 장시간 방치하더라도 입자의 풀림 현상이 발생하지 않아야만이 목적하는 서방효과를 얻을 수 있게 되는 바, 무정형이 아닌 특정 형상을 가지는 고흡수성 수지 입자의 개발이 절실히 필요하다.In order to use a super absorbent polymer for a special purpose such as a sustained-release formulation, it has a certain size and shape, and the desired sustained-release effect can be obtained only when the particles do not loosen even if left for a long time after absorbing water. , There is an urgent need to develop super absorbent polymer particles having a specific shape that is not amorphous.

일반적으로 고흡수성 수지는 -OH, -NH2, -COOH, -SO3H 등의 친수성기를 갖는 단량체를 가교제와 같이 중합하여 3차원의 망상 구조를 갖도록 만들어진 합성 물질로 이루어져 있다.In general, superabsorbent resins are made of synthetic materials made to have a three-dimensional network structure by polymerizing monomers having hydrophilic groups such as -OH, -NH2, -COOH, -SO3H with a crosslinking agent.

친수성 단량체로는 부분 중화된 아크릴산을 이용하고 있고, 합성법으로는 괴상중합, 용액중합, 역상 현탁중합법, 역상 유화중합법이 주로 사용되고 있으며, 다른 방법으로는 중합성 단량체를 가열된 판상에 스프레이하여 중합하는 방법이 사용되고 있다. Partially neutralized acrylic acid is used as a hydrophilic monomer, and bulk polymerization, solution polymerization, reverse phase suspension polymerization, and reverse phase emulsion polymerization are mainly used as synthesis methods.Other methods are sprayed on a heated plate by spraying a polymerizable monomer. A method of polymerization is being used.

괴상중합은 친수성 단량체를 가교제와 같이 중합하여 3차원 가교를 시키거나 자기 가교에 의한 방법으로 물에 불용성인 고흡수성 수지를 제조하는 방법으로, 중합열 제어가 어려우며, 일정한 모양을 갖는 중합체를 얻기가 어렵다. 용액중합의 경우에도 입자 상태를 만들기 위해서는 건조 후, 파쇄공정이 필요하고, 크기별로 입자크기를 선별하는 공정 등이 필요하며, 또한 물을 흡수한 후 방치해 두면 입자의 풀림 현상이 발생하여 일정한 형상을 유지할 수 없는 단점이 있어 장시간 일정 형상이 유지되어야하는 서방성 재료로 사용하기에는 부적합하다. 따라서, 괴상중합법 또는 용액중합법에 의해서는 일정 형상을 가지는 고흡수성 수지를 제조할 수는 없다.Block polymerization is a method of polymerizing a hydrophilic monomer with a crosslinking agent to perform three-dimensional crosslinking or to prepare a super absorbent polymer that is insoluble in water by means of self-crosslinking.It is difficult to control the heat of polymerization and obtain a polymer having a certain shape. it's difficult. Even in the case of solution polymerization, a crushing process is required after drying to make a particle state, and a process of selecting the particle size by size is required. Also, if the water is absorbed and left unattended, the particles will be loosened, resulting in a certain shape. It is not suitable for use as a sustained-release material that must maintain a certain shape for a long time because it cannot be maintained. Therefore, it is not possible to manufacture a super absorbent polymer having a certain shape by the bulk polymerization method or the solution polymerization method.

일정한 입자 모양을 가지는 고흡수성 수지를 제조하기 위해서는 일반적으로 역상 현탁중합법 또는 역상 유화중합법이 적용되고 있으며, 특히 수용성 단량체를 용매상에 분산시켜 중합시키는 역상 현탁중합법은 비드상의 고흡수성 수지를 제조하는데 가장 바람직한 방법으로 채택되어 왔다. 역상 현탁중합에 의해 형성되는 고흡수성 수지의 입자크기는 대략 10 내지 500 ㎛ 범위이다. 수지 입자의 크기를 제어할 수 있는 인자로서는 사용원료, 계면활성제의 HLB값, 분산 안정제의 종류 및 양, 개시제의 종류 및 양, 가교제의 종류 및 양, 교반속도, 반응온도 등이 있으며, 이 중 가장 큰 영향인자로는 교반속도, 분산제의 종류 및 양, 반응온도 등인 것으로 알려져 있다.In order to prepare a super absorbent polymer having a certain particle shape, a reverse phase suspension polymerization method or a reverse phase emulsion polymerization method is generally applied. In particular, the reverse phase suspension polymerization method in which a water-soluble monomer is dispersed in a solvent and polymerized is a bead-shaped super absorbent polymer. It has been adopted as the most preferred method for manufacturing. The particle size of the super absorbent polymer formed by reverse phase suspension polymerization is in the range of approximately 10 to 500 μm. Factors that can control the size of the resin particles include the raw materials used, the HLB value of the surfactant, the type and amount of the dispersion stabilizer, the type and amount of the initiator, the type and amount of the crosslinking agent, the stirring speed, and the reaction temperature. It is known that the most influential factors are the stirring speed, the type and amount of the dispersant, and the reaction temperature.

일반적으로 교반속도를 증가시키면 입자크기가 작아지고, 교반속도를 감소시키면 입자크기가 커지는데, 평균 입자크기가 700 내지 3000 ㎛ 범위로서 비교적 큰 비드상의 고흡수성 수지를 제조하기 위해서는 교반속도가 감소되어야 하지만 용매와 친수성 단량체의 비중 차이가 크기 때문에 일정 교반속도 이상으로 교반하지 않으면 뭉침현상이 일어나게 된다. 따라서, 일반적인 역상 현탁중합법으로는 입자크기가 700 내지 3000 ㎛ 범위인 비드상 고흡수성 수지를 제조하는데에는 한계가 있다.In general, increasing the stirring speed decreases the particle size, and decreasing the stirring speed increases the particle size.In order to manufacture a relatively large bead-like superabsorbent resin with an average particle size in the range of 700 to 3000 µm, the stirring speed must be decreased. However, since the specific gravity difference between the solvent and the hydrophilic monomer is large, agglomeration occurs if not stirred above a certain stirring speed. Therefore, there is a limitation in preparing a bead-like superabsorbent polymer having a particle size in the range of 700 to 3000 µm by a general reverse phase suspension polymerization method.

비드상 고흡수성 수지의 제조와 관련된 선행기술은 다음과 같다 : 미국특허 제4,459,396호 및 제4,497,930호에서는 에틸셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 솔비탄 지방산 에스테르, 슈크로스 지방산 에스테르, 글리세롤 지방산 에스테르, 노닐페닐 에테르 등을 보호콜로이드로 사용하고, 톨루엔, 키실렌, 시클로헥산, 메틸시클로헥산을 분산매로 사용하여 역상 현탁중합법으로 비드상의 입자를 제조하였으나, 이렇게 만들어진 비드상 고흡수성 수지의 경우 평균입자 크기가 100 내지 350 ㎛ 범위였다. 또한, 일본특허공개 평6-293802호에서는 분산매로 솔비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 당류 지방산 에스테르 외에 무기염으로 실리카 분말을 사용하고 중합이 진행되어 전환율이 50% 이상이 되었을 때 교반속도를 올려 분산력을 증가시키는 방법으로 뭉침이 없이 입자크기를 확대시키는 방법을 제시하였으나, 이 방법에서도 평균입자 크기는 120 내지 450 ㎛의 범위였다.The prior art related to the production of bead-like superabsorbent resin is as follows: U.S. Patent Nos. 4,459,396 and 4,497,930 disclose ethylcellulose, cellulose acetate, sorbitan fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, glycerol fatty acid ester, nonylphenyl ether, etc. Was used as a protective colloid, and toluene, xylene, cyclohexane, and methylcyclohexane were used as a dispersion medium to prepare bead-shaped particles by reverse phase suspension polymerization.However, in the case of the bead-shaped superabsorbent polymer prepared in this way, the average particle size is 100 to It was in the range of 350 μm. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-293802 uses silica powder as an inorganic salt in addition to sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester, and saccharide fatty acid ester as a dispersion medium, and the stirring speed when polymerization proceeds and the conversion rate reaches 50% or more. A method of increasing the particle size without agglomeration was suggested as a method of increasing the dispersing power by increasing the value of the particle size.

또한, 미국특허 제4,937,632호에서는 단량체의 점도를 증가시켜 입자크기를 향상시키는 방법을 사용하였다. 사용된 증점제로는 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 전분, 폴리아크릴산 등을 사용하였으며, 분산매로는 슈크로스 지방산 에스테르 단독으로 사용하여 역상 현탁중합법으로 비드상 고흡수성 수지를 제조하는 기술이 공개되어 있고, 단량체의 점도를 15 내지 5,000 cps 범위로 하여 제조시 입자크기가 100 내지 600 ㎛ 범위의 비드상 수지를 얻을 수 있었으나, 5,000 내지 10,000 cps 범위로 증점시켰을 경우에는 비드상이 아닌 소세지 모양의 입자를 얻었으며 흡수율 및 겔강도가 좋지 않은 단점을 가지고 있다. 그 밖의 공지된 방법으로서, 대한민국 공개특허 제1999-57609호 및 미국특허 제4,389,513호에서는 중합성 등록특허 제10-0492917호 단량체를 가열판상에 분사하는 방식이나, 유동성 중합체를 가교제와 혼합하여 판상에 분사하는 방식을 이용하여 입자 형태의 고흡수성 수지를 제조하는 방법이 공지되어 있으나, 대부분 입자형상이 비드형이 아니고 타원형으로 이루어져 있으며, 입자크기가 작고, 별도의 설비가 제작되어야 하는 단점을 가지고 있다. 상기한 선행기술에서도 입자크기가 큰 고흡수성 수지를 제조하고자 하였으나, 중합 도중 급격한 중합열로 인한 입자간의 뭉침으로 인해 비드상으로 입자크기를 키우는 데는 한계가 있었다. 또한, 교반속도의 증가로 중합열을 제어하면 입자크기가 작아지고, 교반속도의 감소는 입자 간의 중합열의 제어를 할 수 없어 결국 입자 간의 뭉침이 발생하게 되는 것이다. In addition, U.S. Patent No. 4,937,632 uses a method of improving the particle size by increasing the viscosity of the monomer. As the thickener used, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, starch, polyacrylic acid, etc. were used. As a dispersion medium, sucrose fatty acid ester was used alone, and the bead phase was solidified by reverse phase suspension polymerization. A technology for producing a water absorbent resin has been disclosed, and a bead-like resin having a particle size in the range of 100 to 600 µm can be obtained at the time of manufacture by setting the viscosity of the monomer in the range of 15 to 5,000 cps, but when the viscosity of the monomer is in the range of 5,000 to 10,000 cps It has the disadvantage of obtaining sausage-shaped particles, not bead-like, and has poor water absorption and gel strength. As another known method, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-57609 and US Patent No. 4,389,513 disclose a method of spraying a polymerizable registered patent No. 10-0492917 monomer onto a heating plate, or mixing a flowable polymer with a crosslinking agent to A method of manufacturing a super absorbent polymer in the form of particles by using a spraying method is known, but most of the particles are not bead-shaped, but are made of elliptical shape, have a small particle size, and have a disadvantage that a separate facility must be manufactured. . Although the above-described prior art attempted to prepare a super absorbent polymer having a large particle size, there was a limitation in increasing the particle size in the form of beads due to agglomeration between particles due to rapid polymerization heat during polymerization. In addition, if the heat of polymerization is controlled by an increase in the stirring speed, the particle size decreases, and the decrease in the stirring speed cannot control the heat of polymerization between the particles, resulting in agglomeration between particles.

이상에서 설명한 바와 같이, 고흡수성 수지의 응용분야가 서방성 재료 등으로 확대되면서 특정 형상을 가진 고흡수성 수지의 요구가 증가하게 되고 있으며, 특히 외관을 중요시하는 제품인 방향제, 탈취제, 원예용 재료 등의 서방성 제제에 응용하기 위해서는 흡수 후에도 일정한 형태를 유지하며 입자크기를 크게 한 제품이 필요한데, 현재까지 알려진 방법으로 제조된 고흡수성 수지의 경우 입자 크기가 작아 그것의 적용에 어려움이 있다. 또한, 기존의 고흡수성 수지는 기능성 재료를 포함하는 수용액(향, 소취제, 살충제 등)에 대한 흡수능이 떨어지며, 겔강도가 좋지 않아 입자 눌림 현상에 의해 형태의 구분이 어려워 외관을 중요시하는 제품 등에 사용하기에는 한계가 있다.As described above, as the application fields of super absorbent polymers are expanded to sustained release materials, the demand for super absorbent polymers having a specific shape is increasing. In particular, products that value appearance, such as fragrances, deodorants, and horticultural materials. In order to apply to sustained-release formulations, a product that maintains a certain shape even after absorption and has a larger particle size is required. In the case of a super absorbent polymer manufactured by a method known to date, it is difficult to apply it due to its small particle size. In addition, existing super absorbent resins have poor absorption capacity for aqueous solutions containing functional materials (fragrance, deodorant, insecticide, etc.), and their gel strength is poor, making it difficult to distinguish the shape due to particle pressing, so it is used in products that value appearance. There is a limit to the following.

KR 10-0492917 B1, 2005년 05월 24일KR 10-0492917 B1, May 24, 2005 KR 10-1999-0057609 A, 1999년 07월 15일KR 10-1999-0057609 A, 07/15/1999

본 발명의 주된 목적은 일정한 크기의 완전 비드상 고흡수성 수지를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.The main object of the present invention is to provide a method for preparing a completely bead-like superabsorbent polymer having a constant size.

본 발명의 또 다른 목적은 유해한 유기용매를 사용하지 않는 자외선 중합방법을 이용해 비드상 고흡수성 수지를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of preparing a bead-like superabsorbent polymer using an ultraviolet polymerization method that does not use a harmful organic solvent.

또한, 본 발명은 흡수능 및 겔강도가 우수하고, 입자크기가 0.1 내지 10.0 ㎜ 범위인 완전 비드상 고흡수성 수지를 상분리 현상을 이용하여 유해한 유기용매를 사용하지 않는 친환경적인 자외선 중합방법에 의해 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention is prepared by an eco-friendly UV polymerization method that does not use a harmful organic solvent by using a phase separation phenomenon of a completely bead-like superabsorbent resin having excellent absorption capacity and gel strength and having a particle size in the range of 0.1 to 10.0 mm. Its purpose is to provide a method.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 더욱 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent by the following detailed description, claims and drawings.

본 발명의 발명자들은, 일정한 크기의 완전 비드상 고흡수성 수지를 제조함에 있어, 유해한 유기용매를 사용하는 기존 중합방법에서 탈피하여 유기용매를 사용하지 않는 자외선 중합방법을 이용해 실시간 제조되는 중합물의 상태를 확인해가며 생산할 수 있는 제조방법으로서, 여러 가지 내경을 가지는 투명관 또는 오픈관을 통과하는 유체와의 상분리 현상을 이용하여 투입되는 단량체가 투명관과 오픈관을 통과하며 구르면서 구의 모양을 형성하고 투명관의 내경 크기와 유체의 유속, 단량체의 점도와 투입속도, 니들의 내경에 따라 제조되는 수지 비드의 크기를 조절할 수 있고 사용 단량체의 비와 가교제의 사용량을 조절하는 것에 의하여 겔강도 및 증류수에 대한 흡수능을 높일 수 있으며, 상기한 모든 조건을 만족시켰을 때 목적하는 완전 비드상 고흡수성 수지를 제조할 수 있음을 알게 됨으로써 본 발명을 완성하게 되었다.The inventors of the present invention, in preparing a completely bead-like superabsorbent resin of a certain size, break away from the existing polymerization method using a harmful organic solvent, and determine the state of the polymer produced in real time using an ultraviolet polymerization method that does not use an organic solvent. As a manufacturing method that can be produced while checking, it uses a phase separation phenomenon with a fluid passing through a transparent tube or open tube having various inner diameters, and the input monomer rolls through the transparent tube and the open tube to form a sphere shape and is transparent. It is possible to adjust the size of the resin beads produced according to the inner diameter size of the pipe, the flow rate of the fluid, the viscosity and input rate of the monomer, and the inner diameter of the needle. By controlling the ratio of the monomer used and the amount of crosslinking agent, the gel strength and distilled water The present invention was completed by finding that the water absorption capacity can be increased, and when all the above-described conditions are satisfied, the desired complete bead-like superabsorbent polymer can be produced.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 유기용매를 사용하지 않는 자외선 중합방법을 이용해 실시간 제조되는 중합물의 상태를 확인해가며 일정한 크기의 완전 비드상 고흡수성 수지를 제조하는 방법을 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention provides a method of preparing a completely bead-like superabsorbent polymer having a constant size while checking the state of a polymer produced in real time using an ultraviolet polymerization method without using an organic solvent.

본 발명은 다양한 내경을 가지는 투명관 또는 오픈관을 일정한 속도로 지속적으로 통과하는 물질과 상분리가 되는 단량체를 사용하여 투명관 또는 오픈관을 통해 자외선 조사구간을 지나 중합되는 구형의 고흡수성 수지 비드를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention uses a material that continuously passes through a transparent tube or open tube having various inner diameters at a constant speed and a monomer that is phase-separated to form spherical super absorbent polymer beads that are polymerized through a UV irradiation section through a transparent tube or an open tube. Provides a method of manufacturing.

여기서, 투명관 또는 오픈관을 일정한 속도로 지속적으로 통과하는 물질은 오일을 사용할 수 있다.Here, as a material that continuously passes through the transparent tube or the open tube at a constant speed, oil may be used.

본 발명에서, 상기 투명관의 재질은 석영, 유리, PMMA(polymethyl methacrylate, 폴리메틸 메타크릴레이트) 등을 사용할 수 있다.In the present invention, the material of the transparent tube may be quartz, glass, PMMA (polymethyl methacrylate, polymethyl methacrylate), or the like.

본 발명에서, 상기 오픈관의 재질은 테프론, PP(polypropylene, 폴리프로필렌), PE(polyethylene, 폴리에틸렌), PTFE(polytetrafluoroethylene, 폴리테트라 플루오로에틸렌), SUS(오스테나이트계 스테인레스강), 스테인레스 등을 사용할 수 있다.In the present invention, the material of the open pipe is Teflon, PP (polypropylene, polypropylene), PE (polyethylene, polyethylene), PTFE (polytetrafluoroethylene, polytetrafluoroethylene), SUS (austenitic stainless steel), stainless steel, etc. Can be used.

또한, 본 발명에서 상기 투명관은 내경 1 ~ 20 mm, 길이 30 ~ 300 cm인 것을 사용할 수 있다.In addition, in the present invention, the transparent pipe may have an inner diameter of 1 to 20 mm and a length of 30 to 300 cm.

본 발명에서 상기 오픈관은 내경 1 ~ 20 mm, 길이 30 ~ 300 cm인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 내경 8 mm, 길이 200 cm인 것을 사용할 수 있다.In the present invention, the open pipe may be used having an inner diameter of 1 to 20 mm and a length of 30 to 300 cm, and preferably, an inner diameter of 8 mm and a length of 200 cm.

본 발명은 상분리 특성을 이용하여 자외선 중합물인 비드상 고흡수성 수지를 제조할 수 있다.The present invention can prepare a bead-like superabsorbent polymer which is an ultraviolet polymer using the phase separation property.

본 발명에서, 투명관 또는 오픈관을 일정한 속도로 지속적으로 통과하는 오일과 상분리가 되는 단량체 수용액을 사용할 수 있다.In the present invention, it is possible to use an aqueous monomer solution that is phase-separated from oil continuously passing through a transparent tube or an open tube at a constant speed.

여기서, 상기 단량체 수용액은 친수성 단량체, 가교제, 광개시제를 혼합하여 제조할 수 있다. Here, the aqueous monomer solution may be prepared by mixing a hydrophilic monomer, a crosslinking agent, and a photoinitiator.

본 발명에서는, 별도의 용기에서 친수성 단량체, 가교제 및 광개시제가 포함된 단량체 수용액을 증점제로 수용액의 점도를 10 내지 2000 cps 범위로 조절하여 제조할 수 있다.In the present invention, an aqueous monomer solution containing a hydrophilic monomer, a crosslinking agent, and a photoinitiator may be used as a thickener in a separate container, and the viscosity of the aqueous solution may be adjusted in the range of 10 to 2000 cps.

여기서, 상기 친수성 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산, 말레인산무수물, 푸마르산, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, 스티렌술폰산, 2-히드록시메타크릴레이트 중에서 선택된 1 종 이상의 친수성 단량체를 사용할 수 있다. Here, the hydrophilic monomer is 1 selected from acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, acrylamide, methacrylamide, 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, styrenesulfonic acid, and 2-hydroxymethacrylate. Hydrophilic monomers of more than one species can be used.

여기서, 상기 가교제는 친수성 단량체가 망상구조를 형성할 수 있도록 2 개 이상의 관능기를 갖는 가교제를 사용할 수 있으며, 가교제로는 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디메타아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 에틸렌글리콜디 글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, N,N-메틸렌비스아크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드, 트리알릴아민, 트리알릴시아네이트, 트리알릴이소시아네이트, 펜타에리트리톨 등에서 1 종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.Here, the crosslinking agent may be a crosslinking agent having two or more functional groups so that the hydrophilic monomer can form a network structure, and the crosslinking agent is ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol diacrylate, polyethylene Glycol dimethacrylate, glycidyl acrylate, ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, N,N-methylenebisacrylamide, N-methylolacrylamide, triallylamine, triallyl One or more of cyanate, triallyl isocyanate, pentaerythritol, and the like can be selected and used.

여기서, 상기 광개시제는 alpha-hydroxy-ketones & blend, phenyglyoxylate, alpha-Amino-ketone, Benzil dimethyl-ketal, Phosphine oxide, Metallocene, Iodonium salt, sulfonium salt 등에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.Here, the photoinitiator may be used by selecting one or more from alpha-hydroxy-ketones & blend, phenyglyoxylate, alpha-Amino-ketone, Benzil dimethyl-ketal, Phosphine oxide, Metallocene, Iodonium salt, sulfonium salt, and the like.

여기서, 상기 증점제는 입자의 크기를 유지시키기 위해 사용하는 것으로, 잔탄검, 아라비아검, 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시메틸프로필셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아마이드, 카바폴(초고분자량의 아크릴산), 전분 등의 수성 증점제에서 1 종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.Here, the thickener is used to maintain the size of the particles, xanthan gum, gum arabic, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxymethylpropylcellulose, carboxymethylcellulose, polyacrylic acid, polyacrylic One or more types of aqueous thickeners such as amide, carbapol (ultra-high molecular weight acrylic acid), and starch can be selected and used.

본 발명의 일 실시 태양으로, 석영관 또는 테프론 오픈 관을 통한 오일의 일정한 흐름 속에서, 별도의 용기에서 친수성 단량체, 가교제 및 광개시제가 포함된 단량체 수용액을 증점제로 수용액의 점도를 10 내지 2000 cps 범위로 조절하고 제조하여 석영관 또는 테프론 오픈관에 흐르는 오일에 일정량 떨어뜨려 오일과 물의 상분리 현상으로 인해 수용성인 단량체가 오일 안에서 굴러가면서 자외선 조사장치를 거치며 중합반응을 시켜 평균 입자크기가 0.1 내지 10.0 ㎜ 범위의 완전 비드상 구형의 중합물인 고흡수성 수지를 제조할 수 있다.In one embodiment of the present invention, in a constant flow of oil through a quartz tube or Teflon open tube, in a separate container, a monomer aqueous solution containing a hydrophilic monomer, a crosslinking agent and a photoinitiator is used as a thickening agent and the viscosity of the aqueous solution is in the range of 10 to 2000 cps. The water-soluble monomer is rolled in the oil due to the phase separation of oil and water by dropping a certain amount into the oil flowing through the quartz tube or Teflon open tube and undergoing polymerization reaction through an ultraviolet irradiation device so that the average particle size is 0.1 to 10.0 ㎜ It is possible to prepare a superabsorbent polymer which is a spherical polymer in the form of a full bead in a range.

본 발명에서, 자외선 조사장치는 265 ~ 420 nm 파장대 범위에서 365 nm 중심으로 연속적인 자외선을 방사하는 장치로서 50W ~ 200 W/cm까지 가능한 설비이다.In the present invention, the ultraviolet irradiation device is a device capable of continuously emitting ultraviolet rays around 365 nm in a wavelength range of 265 to 420 nm and capable of up to 50 W to 200 W/cm.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 흡수능 및 겔강도가 우수하고, 입자크기가 0.1 내지 10.0 ㎜ 범위인 완전 비드상 고흡수성 수지를 상분리 현상을 이용하여 유해한 유기용매를 사용하지 않는 친환경적인 자외선 중합방법에 의해 제조할 수 있다.The present invention can be prepared by an eco-friendly UV polymerization method that does not use a harmful organic solvent by using a phase separation phenomenon of a completely bead-like superabsorbent resin having excellent absorption capacity and gel strength and having a particle size in the range of 0.1 to 10.0 mm. .

도 1은 자외선 중합장치를 간략히 나타낸 구성도이다.
도 2는 상분리 현상으로 구형의 비드가 형성되는 관의 구성도이다.
1 is a schematic diagram of an ultraviolet polymerization apparatus.
2 is a block diagram of a tube in which spherical beads are formed by a phase separation phenomenon.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for describing the present invention in more detail, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention. .

실시예 1Example 1

석영관 또는 테프론 오픈 관을 통한 오일의 일정한 흐름 속에서, 별도의 용기에서 친수성 단량체, 가교제 및 광개시제가 포함된 단량체 수용액을 증점제로 수용액의 점도를 10 내지 2000 cps 범위로 조절하고 제조하여 석영관 또는 테프론 오픈관에 흐르는 오일에 일정량 떨어뜨려 오일과 물의 상분리 현상으로 인해 수용성인 단량체가 오일 안에서 굴러가면서 자외선 조사장치를 거치며 중합반응을 시켜 구형의 중합물을 얻었다. In a constant flow of oil through a quartz tube or Teflon open tube, in a separate container, a monomer aqueous solution containing a hydrophilic monomer, a crosslinking agent and a photoinitiator is used as a thickener to adjust the viscosity of the aqueous solution in the range of 10 to 2000 cps, and prepare a quartz tube or By dropping a certain amount into the oil flowing through the open Teflon tube, the water-soluble monomer rolled in the oil due to the phase separation of oil and water, and subjected to polymerization reaction through an ultraviolet irradiation device to obtain a spherical polymer.

상기 얻어진 건조상태의 수지는 평균 입자크기가 0.1 내지 10.0 ㎜ 범위로, 완전 비드상 입자이며, 입도분포도 좁았고, 물을 흡수해서 팽윤되어도 투명한 비드상을 유지했으며, 증류수에 대한 흡수능과 겔강도가 양호하였다.The obtained dried resin has an average particle size in the range of 0.1 to 10.0 ㎜, is a completely bead-like particle, has a narrow particle size distribution, and maintains a transparent bead shape even when it is swelled by absorbing water, and has an absorption capacity and gel strength for distilled water. It was good.

실험예 1Experimental Example 1

다음의 실험 조건에 따라 수지 비드의 평균 입자크기를 0.1 내지 10.0 ㎜ 범위로 제조할 수 있다. 입도분포도 좁았고, 물을 흡수해서 팽윤되어도 투명한 비드상을 유지할 수 있다.According to the following experimental conditions, the average particle size of the resin beads can be prepared in the range of 0.1 to 10.0 mm. The particle size distribution was also narrow, and even if it absorbs water and swells, it can maintain a transparent bead shape.

오픈관의 내경 크기는 8mm, 길이는 2mm인 것을 사용하였으며, 유체는 점도 50cps인 실리콘 오일을 사용하였고, 단량체 수용액의 점도는 약 50cps인 것을 사용하여 단량체 수용액의 투입 속도를 2mL/min, 니들의 내경 3mm 인 것으로 제조하였다.The open tube had an inner diameter of 8 mm and a length of 2 mm, and a silicone oil with a viscosity of 50 cps was used as the fluid, and the viscosity of the aqueous monomer solution was about 50 cps. It was manufactured to have an inner diameter of 3mm.

실험예 2Experimental Example 2

다음의 실험 조건에 따라 증류수에 대한 흡수능과 겔강도가 양호하였다.The absorption capacity and gel strength of distilled water were good according to the following experimental conditions.

아크릴산과 아크릴아마이드의 몰비가 1:3이고 중화율이 70%이고 가교제의 사용량이 단량체 대비 0.016%로 고형분이 60wt%인 수용성 단량체를 사용하여 자외선 중합 비드상 고흡수성 수지를 제조하였다.An ultraviolet polymerization bead-like superabsorbent resin was prepared using a water-soluble monomer having a molar ratio of acrylic acid and acrylamide of 1:3, a neutralization rate of 70%, a crosslinking agent of 0.016% and a solid content of 60 wt% relative to the monomer.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above, specific parts of the present invention have been described in detail, and it is clear that these specific techniques are merely preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereto for those of ordinary skill in the art. Accordingly, it will be said that the substantial scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (3)

투명관 또는 오픈관을 일정한 속도로 통과하는 유체와 상분리가 되는 단량체를 사용하여 자외선 조사구간을 지나 중합되는 구형의 고흡수성 수지 비드를 제조하는 방법.
A method of producing spherical super absorbent polymer beads that are polymerized through an ultraviolet irradiation section using a fluid passing through a transparent tube or an open tube at a constant speed and a monomer that is phase separated.
제 1 항에 있어서,
상기 투명관의 재질은 석영, 유리, PMMA이며,
상기 오픈관의 재질은 테프론, PP, PE, PTFE, SUS, 스테인레스인 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지 비드를 제조하는 방법.
The method of claim 1,
The material of the transparent tube is quartz, glass, PMMA,
The material of the open pipe is a method of manufacturing a super absorbent polymer bead, characterized in that Teflon, PP, PE, PTFE, SUS, stainless steel.
제 1 항에 있어서,
상기 투명관 또는 오픈관은 내경 1 ~ 20 mm, 길이 30 ~ 300 cm인 것을 특징으로 하는 고흡수성 수지 비드를 제조하는 방법.
The method of claim 1,
The transparent tube or the open tube is a method for producing a super absorbent polymer bead, characterized in that the inner diameter of 1 ~ 20 mm, length 30 ~ 300 cm.
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