KR20210078057A - Preparation method of super absorbent polymer - Google Patents

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성보현
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a super absorbent polymer. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a super absorbent polymer capable of exhibiting a fast absorption rate by polymerizing a water-soluble ethylene-based unsaturated monomer having at least a partially neutralized acidic group in the presence of a xanthate.

Description

고흡수성 수지의 제조 방법{PREPARATION METHOD OF SUPER ABSORBENT POLYMER}Manufacturing method of super absorbent polymer {PREPARATION METHOD OF SUPER ABSORBENT POLYMER}

본 발명은 고흡수성 수지의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 빠른 흡수속도를 나타내는 고흡수성 수지를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a super absorbent polymer. More specifically, it relates to a method for preparing a super absorbent polymer having a fast absorption rate.

고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer, SAP)란 자체 무게의 5백 내지 1천 배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 고분자 물질로서, 개발업체마다 SAM(Super Absorbency Material), AGM(Absorbent Gel Material) 등 각기 다른 이름으로 명명하고 있다. 상기와 같은 고흡수성 수지는 생리용구로 실용화되기 시작해서, 현재는 원예용 토양보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품유통분야에서의 신선도 유지제 및 찜질용 등의 재료로 널리 사용되고 있다. Super Absorbent Polymer (SAP) is a synthetic polymer material that has the ability to absorb water 500 to 1,000 times its own weight, and each developer uses either SAM (Super Absorbency Material) or AGM (Absorbent Gel). Material), etc., are named differently. The superabsorbent polymer as described above began to be put to practical use as a sanitary tool, and is now widely used as a soil repair agent for horticulture, a water-retaining material for civil engineering and construction, a sheet for seedlings, a freshness maintenance agent in the food distribution field, and a poultice. .

이러한 고흡수성 수지는 주로 기저귀나 생리대 등 위생재 분야에서 널리 사용되고 있다. 상기 위생재 내에서, 상기 고흡수성 수지는 펄프 내에 퍼진 상태로 포함되는 것이 일반적이다. 그런데, 최근 들어서는, 보다 얇은 두께의 기저귀 등 위생재를 제공하기 위한 노력이 계속되고 있으며, 그 일환으로서 펄프의 함량이 감소되거나, 더 나아가 펄프가 전혀 사용되지 않는 소위 펄프리스(pulpless) 기저귀 등의 개발이 적극적으로 진행되고 있다.Such superabsorbent polymers are mainly used in the field of hygiene materials such as diapers and sanitary napkins. In the sanitary material, the superabsorbent polymer is generally included in a state spread in the pulp. However, in recent years, efforts have been made to provide sanitary materials such as diapers with a thinner thickness, and as a part of that, the content of pulp is reduced, or moreover, so-called pulpless diapers such as diapers not used at all are used. Development is actively underway.

이와 같이, 펄프의 함량이 감소되거나, 펄프가 사용되지 않은 위생재의 경우, 상대적으로 고흡수성 수지가 높은 비율로 포함되어, 고흡수성 수지 입자들이 위생재 내에 불가피하게 다층으로 포함된다. 이렇게 다층으로 포함되는 전체적인 고흡수성 수지 입자들이 보다 효율적으로 소변 등의 액체를 흡수하기 위해서는, 상기 고흡수성 수지가 기본적으로 높은 흡수 성능 및 흡수 속도를 나타낼 필요가 있다. As such, in the case of a sanitary material in which the content of pulp is reduced or in which pulp is not used, the superabsorbent polymer is included in a relatively high ratio, so that the superabsorbent polymer particles are inevitably included in multiple layers in the sanitary material. In order for the entire superabsorbent polymer particles included in the multi-layered structure to more efficiently absorb liquids such as urine, the superabsorbent polymer needs to basically exhibit high absorption performance and absorption rate.

이에 따라, 최근 들어서는 보다 향상된 흡수 속도를 나타내는 고흡수성 수지를 제조 및 제공하고자 하는 시도가 계속적으로 이루어지고 있다. Accordingly, in recent years, attempts have been continuously made to manufacture and provide a superabsorbent polymer having an improved absorption rate.

흡수 속도를 높이기 위한 가장 일반적인 방법으로는 고흡수성 수지의 내부에 다공성 구조를 형성하여 고흡수성 수지의 표면적을 넓히는 방법을 들 수 있다. The most common method for increasing the absorption rate is a method of increasing the surface area of the superabsorbent polymer by forming a porous structure inside the superabsorbent polymer.

이와 같이, 고흡수성 수지의 표면적을 넓히기 위해, 기존에는 탄산염계 발포제를 사용하여 가교 중합을 진행함에 따라 베이스 수지 분말 내에 다공성 구조를 형성하거나, 계면 활성제 및/또는 분산제 등의 존재 하에 단량체 조성물 내에 기포를 도입한 후 가교 중합을 진행하여 상기 다공성 구조를 형성하는 방법 등을 적용하였다. As such, in order to increase the surface area of the superabsorbent polymer, conventionally, a porous structure is formed in the base resin powder by cross-linking polymerization using a carbonate-based foaming agent, or bubbles are formed in the monomer composition in the presence of a surfactant and/or a dispersant. After introducing the porous structure, cross-linking polymerization was performed to form the porous structure, and the like.

그런데, 이전에 알려진 어떠한 방법으로도 일정 수준 이상의 흡수 속도는 달성하기 어려워 추가적인 흡수 속도 향상을 가능케 하는 기술의 개발이 계속적으로 요청되어 왔다. However, it is difficult to achieve an absorption rate above a certain level by any previously known method, so the development of a technology capable of further improving the absorption rate has been continuously requested.

더구나, 기존 방법에 의해 흡수 속도가 더욱 향상된 고흡수성 수지를 얻기 위해서는, 불가피하게 과도한 함량의 발포제 및/또는 계면 활성제의 사용을 수반하게 되는 바, 그 결과 고흡수성 수지의 제반 물성, 예를 들어, 표면 장력, 통액성 또는 벌크 밀도 등이 저하되는 단점이 나타나게 되었다. Moreover, in order to obtain a superabsorbent polymer with a further improved absorption rate by the conventional method, it is inevitably accompanied by the use of an excessive amount of a foaming agent and/or surfactant, and as a result, various physical properties of the superabsorbent polymer, for example, Disadvantages such as surface tension, liquid permeability, or bulk density are lowered.

이에, 계면 활성제 및/또는 발포제를 사용하지 않으면서, 고흡수성 수지의 흡수 속도를 더욱 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 계속적으로 요청되고 있다.Accordingly, the development of a technology capable of further improving the absorption rate of the superabsorbent polymer without using a surfactant and/or a foaming agent has been continuously requested.

이에 본 발명은 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 크산틴산염의 존재 하에 중합하여, 빠른 흡수 속도를 나타낼 수 있는 고흡수성 수지의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for preparing a superabsorbent polymer capable of exhibiting a fast absorption rate by polymerizing a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having at least partially neutralized acidic groups in the presence of xanthate.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 다음을 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법을 제공한다:In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing a super absorbent polymer comprising:

적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 내부 가교제, 중합 개시제 및 하기 화학식 1로 표시되는 크산틴산염(xanthate)을 포함하는 단량체 조성물을 준비하는 단계;Preparing a monomer composition comprising a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having at least a partially neutralized acidic group, an internal crosslinking agent, a polymerization initiator, and a xanthate represented by the following Chemical Formula 1;

상기 단량체 조성물을 중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계;polymerizing the monomer composition to form a hydrogel polymer;

상기 함수겔 중합체를 건조 및 분쇄하여 분말 형태의 베이스 수지를 제조하는 단계; 및 drying and pulverizing the hydrogel polymer to prepare a powdery base resin; and

표면 가교제의 존재 하에, 상기 베이스 수지의 표면을 추가 가교하여 표면 가교층을 형성하는 단계:In the presence of a surface crosslinking agent, further crosslinking the surface of the base resin to form a surface crosslinking layer:

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

M은 알칼리 금속이고,M is an alkali metal,

R은 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.R is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

본 발명에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법은, 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 크산틴산염의 존재 하에 중합함으로써, 고흡수성 수지의 흡수속도를 향상시킬 수 있다. In the method for preparing the superabsorbent polymer according to the present invention, the absorption rate of the superabsorbent polymer can be improved by polymerizing a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having at least partially neutralized acidic groups in the presence of xanthate.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is used to describe exemplary embodiments only, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprises", "comprises" or "have" are intended to designate the presence of an embodied feature, step, element, or a combination thereof, but one or more other features or steps; It should be understood that the possibility of the presence or addition of components, or combinations thereof, is not precluded in advance.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention may have various changes and may have various forms, specific embodiments will be illustrated and described in detail below. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention may have various changes and may have various forms, specific embodiments will be illustrated and described in detail below. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하, 발명의 구체적인 구현예에 따라 고흡수성 수지의 제조 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for preparing a super absorbent polymer according to a specific embodiment of the present invention will be described in more detail.

그에 앞서, 본 명세서에 사용되는 전문 용어는 단지 특정 구현예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 그리고, 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. Before that, the terminology used herein is for the purpose of referring to particular embodiments only, and is not intended to limit the present invention. And, as used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite.

발명의 일 구현예에 따르면, 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 내부 가교제, 중합 개시제 및 하기 화학식 1로 표시되는 크산틴산염(xanthate)을 포함하는 단량체 조성물을 준비하는 단계; 상기 단량체 조성물을 중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계; 상기 함수겔 중합체를 건조 및 분쇄하여 분말 형태의 베이스 수지를 제조하는 단계; 및 표면 가교제의 존재 하에, 상기 베이스 수지의 표면을 추가 가교하여 표면 가교층을 형성하는 단계를 포함하는 고흡수성 수지의 제조 방법이 제공된다:According to an embodiment of the present invention, preparing a monomer composition comprising a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having at least a partially neutralized acidic group, an internal crosslinking agent, a polymerization initiator, and a xanthate represented by the following Chemical Formula 1; polymerizing the monomer composition to form a hydrogel polymer; drying and pulverizing the hydrogel polymer to prepare a powdery base resin; and in the presence of a surface crosslinking agent, further crosslinking the surface of the base resin to form a surface crosslinking layer is provided:

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

M은 알칼리 금속이고,M is an alkali metal,

R은 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다. R is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

본 발명의 명세서에 사용되는 용어 "중합체", 또는 "고분자"는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체가 중합된 상태인 것을 의미하며, 모든 수분 함량 범위 또는 입경 범위를 포괄할 수 있다. 상기 중합체 중, 중합 후 건조 전 상태의 것으로 함수율(수분 함량)이 약 20 중량% 이상의 중합체를 함수겔 중합체로 지칭할 수 있다. As used herein, the term “polymer” or “polymer” refers to a polymerized state of a water-soluble ethylenically unsaturated monomer, and may cover all water content ranges or particle diameter ranges. Among the polymers, a polymer having a water content (moisture content) of about 20% by weight or more in a state before drying after polymerization may be referred to as a hydrogel polymer.

또한, "베이스 수지" 또는 "베이스 수지 분말"은 수용성 에틸렌계 불포화 단량체가 중합된 중합체를 건조 및 분쇄하여 입자(particle) 또는 파우더(powder) 형태로 만든 것으로, 후술하는 표면 개질 또는 표면 가교 단계를 수행하지 않은 상태의 중합체를 의미한다.In addition, "base resin" or "base resin powder" is made by drying and pulverizing a polymer obtained by polymerization of a water-soluble ethylenically unsaturated monomer to form particles or powder, and a surface modification or surface crosslinking step described later. It means a polymer in an untreated state.

또한, "고흡수성 수지"는 문맥에 따라 상기 중합체 또는 베이스 수지 자체를 의미하거나, 또는 상기 중합체나 상기 베이스 수지에 대해 추가의 공정, 예를 들어 표면 가교, 미분 재조립, 건조, 분쇄, 분급 등을 거쳐 제품화에 적합한 상태로 한 것을 모두 포괄하는 것으로 사용된다.In addition, "super absorbent polymer" means the polymer or the base resin itself, depending on the context, or an additional process for the polymer or the base resin, such as surface crosslinking, fine powder reassembly, drying, grinding, classification, etc. It is used to encompass all of the products that have undergone the process and are in a state suitable for commercialization.

최근 고흡수성 수지 중합 시 최종 제조되는 고흡수성 수지의 흡수속도를 향상시키기 위하여, 단량체 중합 시 발포제를 사용하여 수지 내 다공성 구조를 도입하거나, 첨가제에 의한 중합 속도를 조절하는 등의 시도가 있어 왔으나, 만족할만한 빠른 흡수속도를 나타내지 못하였을 뿐 아니라, 고흡수성 수지의 벌크밀도가 감소되는 등의 문제가 있어 왔다.Recently, in order to improve the absorption rate of the superabsorbent polymer finally produced during polymerization of the superabsorbent polymer, attempts have been made to introduce a porous structure in the resin using a foaming agent during polymerization of the monomer, or to control the polymerization rate by an additive. In addition to not exhibiting a satisfactory fast absorption rate, there have been problems such as a decrease in the bulk density of the superabsorbent polymer.

이에, 본 발명자들은 특정 구조의 크산틴산염(xanthate)의 존재 하에서 수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 중합하는 경우, 중합 반응 속도가 지연되면서 중합체의 분자량이 감소되고 중합체 내의 가교밀도가 낮아져, 고흡수성 수지의 초기 흡수능 및 흡수속도가 동시에 향상될 수 있음을 확인하여, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have found that when a water-soluble ethylenically unsaturated monomer is polymerized in the presence of a xanthate having a specific structure, the molecular weight of the polymer is reduced while the polymerization reaction rate is delayed, and the crosslinking density in the polymer is lowered, so that the superabsorbent polymer is By confirming that the initial absorption capacity and the absorption rate can be improved at the same time, the present invention was completed.

구체적으로, 상기 고흡수성 수지의 제조를 위해 준비되는 단량체 조성물은 수용액 등의 용액 상태로 제조될 수 있고, 이러한 단량체 조성물 내에서, 예를 들어 수용액 상태의 단량체 조성물 내에서, 상기 화학식 1로 표시되는 크산틴산염은 이온화된 형태로 존재하게 된다:Specifically, the monomer composition prepared for the preparation of the superabsorbent polymer may be prepared in a solution state, such as an aqueous solution, and in such a monomer composition, for example, in the monomer composition in an aqueous state, represented by Formula 1 Xanthate is present in ionized form:

이에 따라, 이온화된 크산틴산염은 후술할 중합 단계에서 연쇄이동제(chain-transfer agent)와 같은 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 연쇄이동제라 함은, 중합 시 중합체 성장 사이트를 이동시키는 역할을 하는 화합물을 의미한다. 구체적으로, 중합 시 연쇄이동제가 존재하는 경우 연쇄이동제 분자 내 수소 이온 같은 이탈되기 쉬운 이탈기가 종래의 중합 성장 사이트와 반응함으로써 상기 사이트에서의 추가적인 성장은 종료되고, 상기 이탈기가 이탈된 연쇄이동제가 단량체와 반응하여 새로운 중합체 성장 사이트가 생성되게 된다. 따라서, 연쇄이동제의 존재 하에서 중합 시, 중합 반응 속도가 지연될 수 있고, 또한 최종 생성되는 폴리머의 분자량이 감소될 수 있다. Accordingly, the ionized xanthate may serve as a chain-transfer agent in the polymerization step to be described later. Here, the chain transfer agent refers to a compound that serves to move a polymer growth site during polymerization. Specifically, when a chain transfer agent is present during polymerization, additional growth at the site is terminated by a leaving group that is easily released, such as a hydrogen ion in the chain transfer agent molecule, reacts with the conventional polymerization growth site, and the chain transfer agent from which the leaving group is released is a monomer. A new polymer growth site is created by reacting with Therefore, upon polymerization in the presence of a chain transfer agent, the polymerization reaction rate may be delayed, and the molecular weight of the finally produced polymer may be reduced.

즉, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체가 내부 가교제의 중합 시 상기 크산틴산염이 존재하는 경우에, 중합 반응속도가 지연되어 중합 반응이 안정적으로 이루어지면서 동시에 중합체의 분자량이 감소하게 되어 중합체의 가교 밀도가 낮아질 수 있다. 이에 따라, 크산틴산염의 존재 하에 상기 단량체가 중합되어 제조된 고흡수성 수지는, 크산틴산염을 사용하지 않은 경우에 비하여, 현저히 빠른 흡수 속도를 나타낼 수 있다.That is, when the water-soluble ethylenically unsaturated monomer is polymerized with an internal crosslinking agent, when the xanthate is present, the polymerization reaction rate is delayed so that the polymerization reaction is stably carried out while at the same time the molecular weight of the polymer is reduced, thereby increasing the crosslinking density of the polymer. can be lowered Accordingly, the superabsorbent polymer prepared by polymerizing the monomer in the presence of xanthate may exhibit a significantly faster absorption rate compared to the case in which xanthate is not used.

이하, 일 구현예의 고흡수성 수지의 제조 방법에 대하여 각 단계별로 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, each step of the manufacturing method of the superabsorbent polymer according to an embodiment will be described in more detail.

일 구현예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에서, 먼저 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 내부 가교제, 중합 개시제 및 상기 화학식 1로 표시되는 크산틴산염(xanthate)을 포함하는 단량체 조성물을 준비하는 단계를 수행한다. In the method for producing a superabsorbent polymer according to an embodiment, first, a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having at least a partially neutralized acidic group, an internal crosslinking agent, a polymerization initiator, and a monomer comprising xanthate represented by Formula 1 The steps of preparing the composition are carried out.

여기서, 상기 단량체 조성물은 수용성 에틸렌계 불포화 단량체에 포함된 산성기 중 적어도 일부를 중화시키기 위한 중화액 제조 후, 상기 중화액에 상기 크산틴산염을 투입하여 준비될 수 있다.Here, the monomer composition may be prepared by preparing a neutralizing solution for neutralizing at least some of the acidic groups included in the water-soluble ethylenically unsaturated monomer, and then adding the xanthate to the neutralizing solution.

구체적으로, 상기 단량체 조성물을 준비하는 단계는,Specifically, preparing the monomer composition comprises:

산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 상기 내부 가교제, 상기 중합 개시제 및 중화제를 혼합하여, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 산성기 중 적어도 일부가 중화된 중화액을 제조하는 단계; 및mixing a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group, the internal crosslinking agent, the polymerization initiator, and a neutralizing agent to prepare a neutralized solution in which at least some of the acidic groups of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer are neutralized; and

상기 중화액의 온도를 20℃ 내지 50℃의 범위로 조절한 후 상기 크산틴산염을 첨가하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다. It may be carried out including the step of adjusting the temperature of the neutralizing solution in the range of 20 °C to 50 °C, and then adding the xanthate.

상기와 같이, 중화액을 제조한 후 크산틴산염을 투입하는 경우 크산틴산염의 투입 시의 중화액의 온도를 조절할 수 있다는 장점이 있다.As described above, when xanthate is added after preparing the neutralized solution, there is an advantage that the temperature of the neutralized solution can be adjusted when the xanthate is added.

구체적으로, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 산성기와 중화제의 중화반응은 발열 반응에 해당하여 반응 중 중화액의 온도가 대략 70℃ 정도로 상승하게 되는 데, 냉각 시스템을 통해 상기 중화액의 온도를 50℃ 이하로 낮춘 후 크산틴산염을 투입하는 경우 흡수속도를 더욱 빠르게 하는 장점이 있을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 중화액의 온도를 약 20℃ 내지 약 50℃, 또는 약 30℃ 내지 40℃, 예를 들어, 약 50℃, 약 40℃, 약 30℃, 또는 약 20℃로 조절할 수 있다. Specifically, the neutralization reaction of the acid group of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer with the neutralizing agent corresponds to an exothermic reaction, so that the temperature of the neutralizing solution during the reaction rises to about 70° C., and the temperature of the neutralizing solution is raised to 50° C. through a cooling system. If xanthate is added after lowering it to below, there may be an advantage in that the absorption rate is faster. More specifically, the temperature of the neutralizing solution may be adjusted to about 20 °C to about 50 °C, or about 30 °C to 40 °C, for example, about 50 °C, about 40 °C, about 30 °C, or about 20 °C. .

또한, 상기 단량체 조성물에 포함되는 상기 화학식 1로 표시되는 크산틴산염은 상술한 바와 같이, 후술하는 중합 단계에서 중합 반응 속도를 지연시키고, 최종 생성되는 중합체의 분자량을 조절하는 역할을 한다. In addition, as described above, the xanthate represented by Formula 1 included in the monomer composition delays the polymerization reaction rate in the polymerization step to be described later, and serves to control the molecular weight of the finally produced polymer.

다만, 차아인산나트륨(Sodium hypophosphite)과 같은 차아인산화합물 또한 중합체의 분자량을 조절하는 역할을 할 수 있으나, 상기 차아인산나트륨을 사용하는 경우 제조되는 고흡수성 수지의 흡수 속도가 충분히 개선되기 어렵다. 반면, 상기 크산틴산염은 분자 내 크산틴산기를 가져 인산이 들어있는 차아인산염에 비해 중합 성장 사이트와의 반응 속도가 빨라 중합체의 성장 속도를 보다 효과적으로 지연시킬 수 있고, 이에 따라 상기 차아인산나트륨을 사용하는 경우에 비하여 현저히 향상된 흡수 속도를 갖는 고흡수성 수지의 제조를 가능케 한다.However, a hypophosphite compound such as sodium hypophosphite may also play a role in controlling the molecular weight of the polymer, but it is difficult to sufficiently improve the absorption rate of the superabsorbent polymer prepared when the sodium hypophosphite is used. On the other hand, the xanthate has an intramolecular xanthine group, so that the reaction rate with the polymerization growth site is faster than that of the hypophosphite containing phosphoric acid, so that the growth rate of the polymer can be more effectively delayed, and thus the sodium hypophosphite It enables the preparation of a super absorbent polymer having a significantly improved absorption rate compared to the case of using it.

또한, 상기 화학식 1에서, R은 탄소수 1 내지 6의 선형 또는 분지형 알킬기일 수 있다. 구체적으로, R은 탄소수 1 내지 6의 선형 알킬기일 수 있고, 예를 들어, R은 메틸, 에틸, 또는 프로필일 수 있다.In addition, in Formula 1, R may be a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Specifically, R may be a linear alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, for example, R may be methyl, ethyl, or propyl.

또한, 상기 화학식 1에서, M은 알칼리금속으로 나트륨, 또는 칼륨일 수 있다. In addition, in Formula 1, M may be sodium or potassium as an alkali metal.

예를 들어, 상기 화학식 1로 표시되는 크산틴산염으로 에틸 크산틴산 나트륨(Sodium ethyl xanthate)를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, sodium ethyl xanthate may be used as the xanthate represented by Formula 1, but is not limited thereto.

또한, 상기 크산틴산염은 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부 대비 0.001 내지 0.2 중량부로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 크산틴산염은 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부 대비 0.005 중량부 이상, 0.01 중량부 이상, 0.015 중량부 이상, 0.02 중량부 이상, 또는 0.025 중량부 이상이고, 0.15 중량부 이하, 0.1 중량부 이하, 또는 0.075 중량부 이하로 사용될 수 있다. 상기 크산틴산염의 함량이 지나치게 낮을 경우 중합체의 성장 속도의 지연이 충분히 이루어지지 않아 원하는 정도로의 고흡수성 수지의 흡수 속도 개선이 이루어지지 않을 수 있고, 상부 크산틴산염의 함량이 지나치게 높을 경우 내부 가교 밀도가 낮아져 원하는 보수능의 구현이 어려울 수 있다. In addition, the xanthate may be used in an amount of 0.001 to 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer. For example, the xanthate is 0.005 parts by weight or more, 0.01 parts by weight or more, 0.015 parts by weight or more, 0.02 parts by weight or more, or 0.025 parts by weight or more, and 0.15 parts by weight or less, relative to 100 parts by weight of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer. , 0.1 parts by weight or less, or 0.075 parts by weight or less. If the content of the xanthate is too low, the growth rate of the polymer is not sufficiently delayed, so the absorption rate of the superabsorbent polymer may not be improved to the desired degree. If the content of the upper xanthate is too high, internal crosslinking Since the density is lowered, it may be difficult to implement a desired water holding capacity.

또한, 상기 크산틴산염은 상기 내부가교제 중량 대비 0.01 내지 1의 중량비로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 크산틴산염은 고흡수성 수지의 보수능의 유지 측면에서 상기 내부가교제 중량 대비 0.02 내지 0.5 중량비, 또는 0.05 내지 0.2 중량비로 사용될 수 있다. In addition, the xanthate may be used in a weight ratio of 0.01 to 1 based on the weight of the internal crosslinking agent. For example, the xanthate salt may be used in a weight ratio of 0.02 to 0.5, or 0.05 to 0.2, based on the weight of the internal crosslinking agent in terms of maintaining the water holding capacity of the superabsorbent polymer.

상기 단량체 조성물에 포함되는 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 고흡수성 수지의 제조에 통상적으로 사용되는 임의의 단량체일 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다: The water-soluble ethylenically unsaturated monomer included in the monomer composition may be any monomer commonly used in the preparation of the super absorbent polymer. As a non-limiting example, the water-soluble ethylenically unsaturated monomer may be a compound represented by the following Chemical Formula 2:

[화학식 2][Formula 2]

R1-COOM1 R 1 -COOM 1

상기 화학식 2에서, In Formula 2,

R1는 불포화 결합을 포함하는 탄소수 2 내지 5의 알킬 그룹이고, R 1 is an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms including an unsaturated bond,

M1는 수소원자, 1가 또는 2가 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이다.M 1 is a hydrogen atom, a monovalent or divalent metal, an ammonium group, or an organic amine salt.

바람직하게는, 상기 단량체는 (메트)아크릴산, 및 이들 산의 1가 (알칼리) 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. Preferably, the monomer may be at least one selected from the group consisting of (meth)acrylic acid and monovalent (alkali) metal salts, divalent metal salts, ammonium salts and organic amine salts of these acids.

이처럼 수용성 에틸렌계 불포화 단량체로 (메트)아크릴산 및/또는 그 염을 사용할 경우 흡수성이 향상된 고흡수성 수지를 얻을 수 있어 유리하다. 이 밖에도 상기 단량체로는 무수말레인산, 푸말산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄 술폰산, 2-메타아크릴로일에탄술폰산, 2-(메트)아크릴로일프로판술폰산 또는 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸 프로판 술폰산, (메트)아크릴아미드, N-치환(메트)아크릴레이트, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜 (메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 (메트)아크릴레이트, (N,N)-디메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, (N,N)-디메틸아미노프로필 (메트)아크릴아미드 등이 사용될 수 있다.As such, when (meth)acrylic acid and/or a salt thereof are used as the water-soluble ethylenically unsaturated monomer, it is advantageous because a superabsorbent polymer with improved water absorption can be obtained. In addition, the monomer includes maleic anhydride, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, 2-acryloylethane sulfonic acid, 2-methacryloylethanesulfonic acid, 2-(meth)acryloylpropanesulfonic acid, or 2-(meth) ) acrylamide-2-methyl propane sulfonic acid, (meth)acrylamide, N-substituted (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, methoxypolyethylene Glycol (meth)acrylate, polyethylene glycol (meth)acrylate, (N,N)-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, (N,N)-dimethylaminopropyl (meth)acrylamide and the like can be used.

여기서, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 산성기를 가지고, 상기 산성기 중 적어도 일부는 중화제에 의해 중화되어 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 상기 내부 가교제, 상기 중합 개시제 및 중화제를 혼합하는 단계에서 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 산성기 중 적어도 일부가 중화될 수 있다. 따라서, 제조된 중화액에는 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 내부 가교제, 중합 개시제가 포함되어 있을 수 있다.Here, the water-soluble ethylenically unsaturated monomer may have an acidic group, and at least a portion of the acidic group may be neutralized by a neutralizing agent. Specifically, in the mixing of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer having the acidic group, the internal crosslinking agent, the polymerization initiator, and the neutralizing agent, at least a portion of the acidic groups of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer may be neutralized. Accordingly, the prepared neutralizing solution may contain a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group at least partially neutralized, an internal crosslinking agent, and a polymerization initiator.

또한, 상기 중화제로는 산성기를 중화시킬 수 있는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 등과 같은 염기성 물질이 사용될 수 있다.In addition, as the neutralizing agent, a basic material such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide, etc. capable of neutralizing an acidic group may be used.

이때, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체에 포함된 산성기 중 상기 중화제에 의해 중화된 정도를 일컫는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 중화도는, 50 내지 90 몰%, 또는, 60 내지 85 몰%, 또는 65 내지 85 몰%, 또는 70 내지 80 몰%일 수 있다. 상기 중화도의 범위는 최종 물성에 따라 달라질 수 있지만, 중화도가 지나치게 높으면 중화된 단량체가 석출되어 중합이 원활하게 진행되기 어려울 수 있으며, 반대로 중화도가 지나치게 낮으면 고분자의 흡수력이 크게 떨어질 뿐만 아니라 취급하기 곤란한 탄성 고무와 같은 성질을 나타낼 수 있다.In this case, the neutralization degree of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer, which refers to the degree of neutralization by the neutralizing agent among the acidic groups included in the water-soluble ethylenically unsaturated monomer, is 50 to 90 mol%, or, 60 to 85 mol%, or 65 to 85 mole %, or 70 to 80 mole %. The range of the degree of neutralization may vary depending on the final physical properties, but if the degree of neutralization is too high, the neutralized monomer is precipitated and it may be difficult for the polymerization to proceed smoothly. Conversely, if the degree of neutralization is too low, the absorption power of the polymer is greatly reduced as well as It can exhibit properties like elastic rubber, which is difficult to handle.

또한, 본 명세서에서 사용하는 용어 '내부 가교제'는 후술하는 베이스 수지의 표면을 가교시키는 위한 표면 가교제와 구분짓기 위해 사용하는 용어로, 상술한 수용성 에틸렌계 불포화 단량체들의 불포화 결합을 가교시켜 중합시키는 역할을 한다. 상기 단계에서의 가교는 표면 또는 내부 구분 없이 진행되나, 후술하는 베이스 수지의 표면 가교 공정에 의해, 최종 제조된 고흡수성 수지의 표면은 표면 가교제에 의해 가교된 구조로 이루어져 있고, 내부는 상기 내부 가교제에 의해 가교된 구조로 이루어져있게 된다.In addition, the term 'internal crosslinking agent' used in the present specification is a term used to distinguish it from a surface crosslinking agent for crosslinking the surface of the base resin, which will be described later, and serves to crosslink the unsaturated bonds of the water-soluble ethylenically unsaturated monomers and polymerize them. do The crosslinking in the above step proceeds without a surface or an internal division, but by the surface crosslinking process of the base resin to be described later, the surface of the superabsorbent polymer finally prepared has a structure crosslinked by the surface crosslinking agent, and the inside is the internal crosslinking agent to form a crosslinked structure.

상기 내부 가교제로는 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 중합시 가교 결합의 도입을 가능케 하는 것이라면 어떠한 화합물도 사용 가능하다. 비제한적인 예로, 상기 내부 가교제는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 트리메틸롤프로판 트리(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 부탄다이올다이(메트)아크릴레이트, 부틸렌글리콜다이(메트)아크릴레이트, 다이에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 헥산다이올다이(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 다이펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트, 글리세린 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리스톨 테트라아크릴레이트, 트리아릴아민, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 또는 에틸렌카보네이트와 같은 다관능성 가교제가 단독 사용 또는 2 이상 병용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 이 중에서 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르가 사용될 수 있다.As the internal crosslinking agent, any compound may be used as long as it enables the introduction of a crosslinking bond during polymerization of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer. As a non-limiting example, the internal crosslinking agent is N,N'-methylenebisacrylamide, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol (meth)acrylate, propylene glycol di( Meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, butanediol di (meth) acrylate, butylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, hexanediol di (meth) ) acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, glycerin tri(meth)acrylate, penta A polyfunctional crosslinking agent such as erythritol tetraacrylate, triarylamine, ethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol, glycerin, or ethylene carbonate may be used alone or in combination of two or more, but is not limited thereto. Preferably, among them, ethylene glycol diglycidyl ether may be used.

이러한 내부 가교제는 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 내부 가교제는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부 대비 0.01 중량부 이상, 0.05 중량부 이상, 0.1 중량부, 또는 0.3 중량부 이상이고, 5 중량부 이하, 3 중량부 이하, 2 중량부 이하, 1 중량부 이하, 또는 0.7 중량부 이하로 사용될 수 있다. 상부 내부 가교제의 함량이 지나치게 낮을 경우 가교가 충분히 일어나지 않아 적정 수준 이상의 강도 구현이 어려울 수 있고, 상부 내부 가교제의 함량이 지나치게 높을 경우 내부 가교 밀도가 높아져 원하는 보수능의 구현이 어려울 수 있다. The internal crosslinking agent may be used in an amount of 0.01 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer. For example, the internal crosslinking agent is 0.01 parts by weight or more, 0.05 parts by weight or more, 0.1 parts by weight, or 0.3 parts by weight or more, and 5 parts by weight or less, 3 parts by weight or less, 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer. part by weight or less, 1 part by weight or less, or 0.7 part by weight or less. When the content of the upper internal crosslinking agent is too low, crosslinking does not occur sufficiently and it may be difficult to implement strength above an appropriate level. If the content of the upper internal crosslinking agent is too high, the internal crosslinking density increases and it may be difficult to implement the desired water holding capacity.

또한, 상기 중합 개시제는 중합 방법에 따라 적절하게 선택될 수 있으며, 열중합 방법을 이용할 경우에는 열중합 개시제를 사용하고, 광중합 방법을 이용할 경우에는 광중합 개시제를 사용하며, 혼성 중합 방법(열 및 광을 모두 사용하는 방법)을 이용할 경우에는 열중합 개시제와 광중합 개시제를 모두 사용할 수 있다. 다만, 광중합 방법에 의하더라도, 자외선 조사 등의 광 조사에 의해 일정량의 열이 발생하고, 또한 발열 반응인 중합 반응의 진행에 따라 어느 정도의 열이 발생하므로, 추가적으로 열중합 개시제를 사용할 수도 있다.In addition, the polymerization initiator may be appropriately selected depending on the polymerization method. When using the thermal polymerization method, a thermal polymerization initiator is used, and when using the photopolymerization method, a photopolymerization initiator is used, and a hybrid polymerization method (thermal and light). both of the thermal polymerization initiator and the photopolymerization initiator can be used. However, even by the photopolymerization method, a certain amount of heat is generated by light irradiation such as ultraviolet irradiation, and a certain amount of heat is generated according to the progress of the polymerization reaction, which is an exothermic reaction, so a thermal polymerization initiator may be additionally used.

구체적으로, 상기 단량제 조성물에서 상기 중합 개시제는 열중합 개시제 및 광중합 개시제를 모두 포함할 수 있다. 이때, 상기 단량체 조성물이 수용성 에틸렌계 불포화 단량체에 포함된 산성기 중 적어도 일부를 중화시키기 위한 중화액 제조 후, 상기 중화액에 상기 크산틴산염을 투입하여 준비되는 경우에, 상기 광중합개시제는 상기 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체와 같이 혼합되고, 상기 열중합개시제는 상기 크산틴산염과 같이 첨가될 수 있다. 이와 같이, 상기 광중합 개시제와는 달리 열중합 개시제를 크산틴산염과 같이 중화 반응이 끝난 이후 중화액에 첨가하는 것은, 열중합 개시제 및 크산틴산염이 중화액에 포함되어 있는 경우 중화 단계에서 발생되는 열에 의해 열중합이 개시되어 중합 반응 및 크산틴산염에 의한 반응이 진행될 수 있기 때문이다.Specifically, in the monomer composition, the polymerization initiator may include both a thermal polymerization initiator and a photopolymerization initiator. At this time, when the monomer composition is prepared by preparing a neutralizing solution for neutralizing at least some of the acidic groups included in the water-soluble ethylenically unsaturated monomer, and then adding the xanthate to the neutralizing solution, the photopolymerization initiator is the acid It is mixed with a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having a group, and the thermal polymerization initiator may be added together with the xanthate. As described above, unlike the photopolymerization initiator, the addition of a thermal polymerization initiator to the neutralization solution after the neutralization reaction, such as xanthate, is generated in the neutralization step when the thermal polymerization initiator and xanthate are included in the neutralization solution. This is because thermal polymerization is initiated by heat, so that the polymerization reaction and the reaction by xanthate may proceed.

상기 광중합 개시제는 자외선과 같은 광에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 화합물이면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있다.The photopolymerization initiator may be used without limitation as long as it is a compound capable of forming radicals by light such as ultraviolet rays.

상기 광중합 개시제로는 예를 들어, 벤조인 에테르(benzoin ether), 디알킬아세토페논(dialkyl acetophenone), 하이드록실 알킬케톤(hydroxyl alkylketone), 페닐글리옥실레이트(phenyl glyoxylate), 벤질디메틸케탈(Benzyl Dimethyl Ketal), 아실포스핀(acyl phosphine) 및 알파-아미노케톤(α-aminoketone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 한편, 아실포스핀의 구체예로는 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드, 페닐비스(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드, 에틸 (2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀에이트 등을 들 수 있다. 보다 다양한 광개시제에 대해서는 Reinhold Schwalm 저서인 "UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application(Elsevier 2007년)" p115에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.As the photopolymerization initiator, for example, benzoin ether, dialkyl acetophenone, hydroxyl alkylketone, phenyl glyoxylate, benzyl dimethyl ketal Ketal), acyl phosphine (acyl phosphine) and alpha-aminoketone (α-aminoketone) may be used at least one selected from the group consisting of. On the other hand, specific examples of acylphosphine include diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide, phenylbis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide, ethyl (2,4,6- trimethylbenzoyl)phenylphosphinate etc. are mentioned. A wider variety of photoinitiators are well described in Reinhold Schwalm's book "UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application (Elsevier 2007)" p115, but are not limited to the above examples.

또한, 상기 열중합 개시제로는 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소 및 아스코르빈산으로 이루어진 개시제 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로, 과황산염계 개시제의 예로는 과황산나트륨(Sodium persulfate; Na2S2O8), 과황산칼륨(Potassium persulfate; K2S2O8), 과황산암모늄(Ammonium persulfate; (NH4)2S2O8) 등이 있으며, 아조(Azo)계 개시제의 예로는 2,2-아조비스-(2-아미디노프로판)이염산염 (2,2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride), 2,2-아조비스-(N,N-디메틸렌)이소부티라마이딘 디하이드로클로라이드 (2,2-azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride), 2-(카바모일아조)이소부티로니트릴 (2-(carbamoylazo)isobutylonitril), 2,2-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판] 디하이드로클로라이드(2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride), 4,4-아조비스-(4-시아노발레릭 산) (4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid)) 등이 있다. 보다 다양한 열중합 개시제에 대해서는 Odian 저서인 'Principle of Polymerization(Wiley, 1981)', p203에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.In addition, as the thermal polymerization initiator, at least one selected from the group consisting of a persulfate-based initiator, an azo-based initiator, hydrogen peroxide, and ascorbic acid may be used. Specifically, examples of the persulfate-based initiator include sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ), potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ), ammonium persulfate (Ammonium persulfate; (NH 4 ) 2 S 2 O 8 ) and the like, and examples of the azo initiator include 2,2-azobis-(2-amidinopropane) dihydrochloride (2,2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride), 2 ,2-Azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride (2,2-azobis-(N,N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride), 2-(carbamoylazo)isobutyronitrile (2-(carbamoylazo)isobutylonitril), 2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane]dihydrochloride (2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2- yl)propane] dihydrochloride), and 4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid) (4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid)). More various thermal polymerization initiators are well described in Odian's book 'Principle of Polymerization (Wiley, 1981)', p203, and are not limited to the above-described examples.

이러한 중합 개시제는 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부 대비 2 중량부 이하로 사용될 수 있다. 즉, 상기 중합 개시제의 농도가 지나치게 낮을 경우 중합 속도가 느려질 수 있고 최종 제품에 잔존 모노머가 다량으로 추출될 수 있어 바람직하지 않다. 반대로, 상기 중합 개시제의 농도가 상기 범위 보다 높을 경우 네트워크를 이루는 고분자 체인이 짧아져 수가용 성분의 함량이 높아지고 가압 흡수능이 낮아지는 등 수지의 물성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.The polymerization initiator may be used in an amount of 2 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer. That is, when the concentration of the polymerization initiator is too low, the polymerization rate may be slowed and the residual monomer may be extracted in a large amount in the final product, which is not preferable. Conversely, when the concentration of the polymerization initiator is higher than the above range, the polymer chain constituting the network is shortened, so that the content of the water-soluble component is increased and the physical properties of the resin may be lowered, such as lowering the absorbency under pressure, which is not preferable.

또한, 상기 중합 개시제가 광중합 개시제 및 열중합 개시제 모두를 포함하는 경우, 상기 광중합 개시제는 상기 단량체 100 중량부 대비 0.0001 내지 0.1 중량부, 또는 0.0001 내지 0.001 중량부로 사용될 수 있다. 이러한 광중합 개시제의 농도가 지나치게 낮을 경우 중합 속도가 느려질 수 있고, 광중합 개시제의 농도가 지나치게 높으면 고흡수성 수지의 분자량이 작고 물성이 불균일해질 수 있다. 또한, 상기 열중합 개시제는 상기 단량체 100 중량부 대비 0.001 내지 1 중량부 이하, 또는 0.01 내지 0.5 중량부 이하로 사용될 수 있다. 이러한 열중합 개시제의 농도가 지나치게 낮을 경우 추가적인 열중합이 거의 일어나지 않아 열중합 개시제의 추가에 따른 효과가 미미할 수 있고, 열중합 개시제의 농도가 지나치게 높으면 고흡수성 수지의 분자량이 작고 물성이 불균일해질 수 있다.In addition, when the polymerization initiator includes both a photoinitiator and a thermal polymerization initiator, the photopolymerization initiator may be used in an amount of 0.0001 to 0.1 parts by weight, or 0.0001 to 0.001 parts by weight, based on 100 parts by weight of the monomer. If the concentration of the photopolymerization initiator is too low, the polymerization rate may be slowed, and if the concentration of the photopolymerization initiator is too high, the molecular weight of the superabsorbent polymer may be small and physical properties may be non-uniform. In addition, the thermal polymerization initiator may be used in an amount of 0.001 to 1 parts by weight or less, or 0.01 to 0.5 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the monomer. When the concentration of the thermal polymerization initiator is too low, additional thermal polymerization hardly occurs and the effect of adding the thermal polymerization initiator may be insignificant. If the concentration of the thermal polymerization initiator is too high, the molecular weight of the superabsorbent polymer may be small and the physical properties may be non-uniform. have.

상기 단량체 조성물은 필요에 따라 증점제(thickener), 가소제, 보존안정제, 산화방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. The monomer composition may further include additives such as a thickener, a plasticizer, a storage stabilizer, and an antioxidant, if necessary.

그리고, 상기 단량체를 포함하는 단량체 조성물은, 예를 들어, 물과 같은 용매에 용해된 용액 상태 일 수 있고, 이러한 용액 상태의 단량체 조성물 중의 고형분 함량, 즉 단량체, 내부 가교제 및 중합 개시제의 농도는 중합 시간 및 반응 조건 등을 고려하여 적절히 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 단량체 조성물 내의 고형분 함량은 10 내지 80 중량%, 또는 20 내지 60 중량%, 또는 40 내지 60 중량%일 수 있다. In addition, the monomer composition including the monomer may be in a solution state dissolved in a solvent such as water, and the solid content in the monomer composition in the solution state, that is, the concentration of the monomer, the internal crosslinking agent, and the polymerization initiator is determined by polymerization. It may be appropriately adjusted in consideration of time and reaction conditions. For example, the solid content in the monomer composition may be 10 to 80% by weight, or 20 to 60% by weight, or 40 to 60% by weight.

상기 단량체 조성물이 상기와 같은 범위의 고형분 함량을 갖는 경우, 고농도 수용액의 중합 반응에서 나타나는 겔 효과 현상을 이용하여 중합 후 미반응 단량체를 제거할 필요가 없도록 하면서도, 후술할 중합체의 분쇄시 분쇄 효율을 조절하기 위해 유리할 수 있다. When the monomer composition has a solid content in the above range, it is not necessary to remove unreacted monomers after polymerization by using the gel effect phenomenon that occurs in the polymerization reaction of a high concentration aqueous solution, and the grinding efficiency of the polymer to be described later is improved. It may be advantageous to control.

이 때 사용할 수 있는 용매는 상술한 성분들을 용해할 수 있으면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 물, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 부틸로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트 및 N,N-디메틸아세트아미드 등에서 선택된 1 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. The solvent that can be used at this time can be used without limitation in its composition as long as it can dissolve the above-mentioned components, for example, water, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-butanediol, propylene Glycol, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl ethyl ketone, acetone, methyl amyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol ethyl At least one selected from ether, toluene, xylene, butyrolactone, carbitol, methyl cellosolve acetate and N,N-dimethylacetamide may be used in combination.

다음으로, 상기 단량체 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계를 수행한다.Next, a step of thermally or photopolymerizing the monomer composition to form a hydrogel polymer is performed.

상기 단계는 제조된 단량체 조성물을 열중합, 광중합 또는 혼성 중합하여 함수겔 중합체를 형성할 수 있으면, 특별히 구성의 한정이 없이 진행될 수 있다. In the above step, as long as the hydrogel polymer can be formed by thermal polymerization, photopolymerization, or hybrid polymerization of the prepared monomer composition, the composition may be performed without limitation.

구체적으로, 열중합을 진행하는 경우, 니더(kneader)와 같은 교반축을 가진 반응기에서 진행될 수 있다. Specifically, when the thermal polymerization is carried out, it may be carried out in a reactor having a stirring shaft such as a kneader.

이때, 상기 단량체 조성물의 중합은 약 20 내지 약 40℃의 온도 범위에서 진행될 수 있다. 상기 중합 온도가 지나치게 높은 경우 고흡수성 수지의 보수능이 너무 낮거나 혹은 흡수속도가 늦어질 수 있고, 상기 중합 온도가 지나치게 낮은 경우 반응이 너무 지연되어 가교가 제대로 이루어지지 않을 수 있다.In this case, the polymerization of the monomer composition may be carried out in a temperature range of about 20 to about 40 ℃. When the polymerization temperature is too high, the water holding capacity of the superabsorbent polymer may be too low or the absorption rate may be slow. If the polymerization temperature is too low, the reaction may be delayed too much and crosslinking may not be properly performed.

상술한 범위의 중합 온도를 달성하기 위한 수단은 특별히 한정되지 않으며, 상기 반응기에 열매체를 공급하거나, 열원을 직접 공급하여 가열할 수 있다. 사용 가능한 열매체의 종류로는 스팀, 열풍, 뜨거운 기름과 같은 승온한 유체 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 또한 공급되는 열매체의 온도는 열매체의 수단, 승온 속도 및 승온 목표 온도를 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 한편, 직접 공급되는 열원으로는 전기를 통한 가열, 가스를 통한 가열 방법을 들 수 있으나, 상술한 예에 한정되는 것은 아니다. A means for achieving the polymerization temperature in the above range is not particularly limited, and heating may be performed by supplying a heating medium to the reactor or directly supplying a heat source. As the type of heating medium that can be used, a fluid with increased temperature such as steam, hot air, or hot oil may be used, but it is not limited thereto, and the temperature of the supplied heating medium is determined by considering the means of the heating medium, the temperature increase rate and the temperature increase target temperature. can be appropriately selected. On the other hand, the directly supplied heat source may be a heating method through electricity or a heating method through a gas, but is not limited to the above-described example.

반면, 광중합을 진행하는 경우, 이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 진행될 수 있으나, 상술한 중합 방법은 일 예이며, 본 발명은 상술한 중합 방법에 한정되지는 않는다. On the other hand, when the photopolymerization is carried out, it may be carried out in a reactor equipped with a movable conveyor belt, but the polymerization method described above is an example, and the present invention is not limited to the polymerization method described above.

일 예로, 상술한 바와 같이 교반축을 구비한 니더(kneader)와 같은 반응기에, 열매체를 공급하거나 반응기를 가열하여 열중합을 진행하는 경우, 반응기 배출구로 배출되는 함수겔 중합체를 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 함수겔 중합체는 반응기에 구비된 교반축의 형태에 따라, 수 센티미터 내지 수 밀리미터의 크기로 얻어질 수 있다. 구체적으로, 얻어지는 함수겔 중합체의 크기는 주입되는 단량체 조성물의 농도 및 주입 속도 등에 따라 다양하게 나타날 수 있다.For example, when thermal polymerization is performed by supplying a heating medium or heating the reactor to a reactor such as a kneader having a stirring shaft as described above, the hydrogel polymer discharged to the reactor outlet can be obtained. The hydrogel polymer thus obtained may have a size of several centimeters to several millimeters depending on the shape of the stirring shaft provided in the reactor. Specifically, the size of the hydrogel polymer obtained may vary depending on the concentration and injection rate of the injected monomer composition.

또한, 상술한 바와 같이 이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 광중합을 진행하는 경우, 통상 얻어지는 함수겔 중합체의 형태는 벨트의 너비를 가진 시트 상의 함수겔 중합체일 수 있다. 이 때, 중합체 시트의 두께는 주입되는 단량체 조성물의 농도 및 주입속도에 따라 달라지나, 통상 약 0.5 내지 약 10 cm의 두께를 가진 시트 상의 중합체가 얻어질 수 있도록 단량체 조성물을 공급하는 것이 바람직하다. 시트 상의 중합체의 두께가 지나치게 얇을 정도로 단량체 조성물을 공급하는 경우, 생산 효율이 낮아 바람직하지 않으며, 시트 상의 중합체 두께가 10 cm를 초과하는 경우에는 지나치게 두꺼운 두께로 인해, 중합 반응이 전 두께에 걸쳐 고르게 일어나지 않을 수가 있다.In addition, when photopolymerization is performed in a reactor equipped with a movable conveyor belt as described above, the form of the hydrogel polymer obtained may be a hydrogel polymer on a sheet having the width of the belt. At this time, the thickness of the polymer sheet varies depending on the concentration and injection rate of the monomer composition to be injected, but it is preferable to supply the monomer composition so that a polymer sheet having a thickness of usually about 0.5 to about 10 cm can be obtained. When the monomer composition is supplied so that the thickness of the polymer on the sheet is too thin, the production efficiency is low, which is not preferable, and when the thickness of the polymer on the sheet exceeds 10 cm, due to the excessively thick thickness, the polymerization reaction is uniformly performed over the entire thickness. it may not happen

상기 단량체 조성물의 중합 시간은 특별히 한정되지 않으며, 약 30 초 내지 60 분으로 조절될 수 있다. The polymerization time of the monomer composition is not particularly limited and may be adjusted to about 30 seconds to 60 minutes.

이와 같은 방법으로 얻어진 함수겔 중합체의 통상 함수율은 약 20 내지 약 70 중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 함수겔 중합체의 함수율은 약 30 중량% 이상, 또는 약 35 중량% 이상이고, 약 70 중량% 이하, 약 60 중량% 이하, 또는 약 50 중량% 이하일 수 있다.Typically, the water content of the hydrogel polymer obtained in this way may be about 20 to about 70 wt%. For example, the water content of the hydrogel polymer may be about 30 wt% or more, or about 35 wt% or more, and about 70 wt% or less, about 60 wt% or less, or about 50 wt% or less.

한편, 본 명세서 전체에서 "함수율"은 전체 함수겔 중합체 중량에 대해 차지하는 수분의 함량으로 함수겔 중합체의 중량에서 건조 상태의 중합체의 중량을 뺀 값을 의미한다. 구체적으로는, 적외선 가열을 통해 중합체의 온도를 올려 건조하는 과정에서 중합체 중의 수분증발에 따른 무게감소분을 측정하여 계산된 값으로 정의한다. 이때, 건조 조건은 상온에서 약 180℃까지 온도를 상승시킨 뒤 180℃에서 유지하는 방식으로 총 건조시간은 온도상승단계 5 분을 포함하여 40 분으로 설정하여, 함수율을 측정한다.Meanwhile, throughout the present specification, "moisture content" refers to a value obtained by subtracting the weight of the polymer in a dry state from the weight of the hydrogel polymer as the content of moisture occupied with respect to the total weight of the hydrogel polymer. Specifically, it is defined as a value calculated by measuring the weight loss due to evaporation of moisture in the polymer during drying by raising the temperature of the polymer through infrared heating. At this time, the drying condition is set to 40 minutes including 5 minutes of the temperature rise step in such a way that the temperature is raised from room temperature to about 180°C and then maintained at 180°C, and the moisture content is measured.

다음으로, 상기 함수겔 중합체를 건조 및 분쇄하여 분말 형태의 베이스 수지를 형성하는 단계를 수행한다.Next, a step of drying and pulverizing the hydrogel polymer to form a powdery base resin is performed.

상기 단계에서 건조를 위해 가해지는 열에 의해 상기 캡슐화된 발포제가 발포됨에 따라, 제조되는 베이스 수지 내부는 다수의 기공이 형성된 구조를 갖는다. 이에 따라 캡슐화된 발포제를 사용하지 않은 경우에 비하여 흡수 속도가 향상된 고흡수성 수지의 제조가 가능하다. As the encapsulated foaming agent is foamed by the heat applied for drying in the above step, the inside of the prepared base resin has a structure in which a plurality of pores are formed. Accordingly, it is possible to prepare a superabsorbent polymer having an improved absorption rate compared to the case in which the encapsulated foaming agent is not used.

한편, 상기 베이스 수지를 형성하는 단계에서는 건조 효율을 높이기 위해 함수겔 중합체를 건조하기 전에 조분쇄하는 공정을 포함할 수 있다. On the other hand, the step of forming the base resin may include a process of coarsely pulverizing the hydrogel polymer before drying in order to increase drying efficiency.

이때, 사용되는 분쇄기는 구성의 한정이 없으며, 구체적으로, 수직형 절단기(Vertical pulverizer), 터보 커터(Turbo cutter), 터보 글라인더(Turbo grinder), 회전 절단식 분쇄기(Rotary cutter mill), 절단식 분쇄기(Cutter mill), 원판 분쇄기(Disc mill), 조각 파쇄기(Shred crusher), 파쇄기(Crusher), 쵸퍼(chopper) 및 원판식 절단기(Disc cutter)로 이루어진 분쇄 기기 군에서 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있으나, 상술한 예에 한정되지는 않는다.At this time, the grinder used is not limited in configuration, and specifically, a vertical pulverizer, a turbo cutter, a turbo grinder, a rotary cutter mill, a cutting Including any one selected from the group of crushing devices consisting of a cutter mill, a disc mill, a shred crusher, a crusher, a chopper, and a disc cutter However, it is not limited to the above-described example.

이러한 조분쇄 공정을 통해 함수겔 중합체의 입경은 약 0.1 내지 약 10 mm로 조절될 수 있다. 입경이 0.1 mm 미만이 되도록 분쇄하는 것은 함수겔 중합체의 높은 함수율로 인해 기술적으로 용이하지 않으며, 또한 분쇄된 입자 간에 서로 응집되는 현상이 나타날 수도 있다. 한편, 입경이 10 mm를 초과하도록 분쇄하는 경우, 추후 이루어지는 건조 단계의 효율 증대 효과가 미미할 수 있다.Through this coarse grinding process, the particle diameter of the hydrogel polymer can be adjusted to about 0.1 to about 10 mm. Grinding so that the particle diameter is less than 0.1 mm is not technically easy due to the high water content of the hydrogel polymer, and a phenomenon of agglomeration between the pulverized particles may occur. On the other hand, when pulverizing so that the particle diameter exceeds 10 mm, the effect of increasing the efficiency of the subsequent drying step may be insignificant.

상기와 같이 조분쇄 공정을 거치거나, 혹은 조분쇄 공정을 거치지 않은 중합 직후의 함수겔 중합체에 대해 건조를 수행한다. 이때 상기 건조 온도는 약 60℃ 내지 약 250℃일 수 있다. 이때 건조 온도가 약 70℃ 미만인 경우, 건조 시간이 지나치게 길어지고 상기 캡슐화된 발포제의 열가소성 수지 쉘이 연화되기 어려워 발포 현상이 일어나지 않을 수 있고, 상기 건조 온도가 약 250℃를 초과하는 경우, 지나치게 중합체 표면만 건조되어, 추후 이루어지는 분쇄 공정에서 미분이 발생할 수 있고, 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 우려가 있다. 따라서 바람직하게 상기 건조는 약 100℃ 내지 약 240℃의 온도에서, 더욱 바람직하게는 약 110℃ 내지 약 220℃의 온도에서 진행될 수 있다. Drying is performed on the hydrogel polymer immediately after polymerization that has undergone the coarse grinding process as described above or has not undergone the coarse grinding process. At this time, the drying temperature may be about 60 ℃ to about 250 ℃. At this time, when the drying temperature is less than about 70°C, the drying time is too long and the thermoplastic resin shell of the encapsulated foaming agent is difficult to soften, so that the foaming phenomenon may not occur, and when the drying temperature exceeds about 250°C, the polymer is excessively Since only the surface is dried, fine powder may be generated in the subsequent grinding process, and there is a risk that the physical properties of the superabsorbent polymer finally formed may be reduced. Therefore, preferably, the drying may be carried out at a temperature of about 100 °C to about 240 °C, more preferably at a temperature of about 110 °C to about 220 °C.

또한, 건조 시간의 경우에는 공정 효율 등을 고려하여 약 20 분 내지 약 12 시간 동안 진행될 수 있다. 일 예로, 약 10 분 내지 약 100 분, 또는 약 20 분 내지 약 60 분 동안 건조될 수 있다. In addition, the drying time may be carried out for about 20 minutes to about 12 hours in consideration of process efficiency and the like. For example, it may be dried for about 10 minutes to about 100 minutes, or about 20 minutes to about 60 minutes.

상기 건조 단계의 건조 방법 역시 함수겔 중합체의 건조 공정으로 통상 사용되는 것이면, 그 구성의 한정이 없이 선택되어 사용될 수 있다. 구체적으로, 열풍 공급, 적외선 조사, 극초단파 조사, 또는 자외선 조사 등의 방법으로 건조 단계를 진행할 수 있다. 이와 같은 건조 단계 진행 후의 중합체의 함수율은 약 1 내지 약 5 중량%일 수 있다. If the drying method of the drying step is also commonly used in the drying process of the hydrogel polymer, it may be selected and used without limitation in its configuration. Specifically, the drying step may be performed by a method such as hot air supply, infrared irradiation, microwave irradiation, or ultraviolet irradiation. After the drying step, the moisture content of the polymer may be about 1 to about 5 wt%.

이후, 상기 건조 단계를 거쳐 얻어진 건조된 중합체는 분쇄기를 사용하여 분쇄된다. Thereafter, the dried polymer obtained through the drying step is pulverized using a pulverizer.

구체적으로, 상기 분말 형태의 베이스 수지가 입경이 약 150 ㎛ 내지 약 850 ㎛인 입자들로 이루어지도록 분쇄하기 위해 사용되는 분쇄기는 구체적으로, 핀 밀(pin mill), 해머 밀(hammer mill), 스크류 밀(screw mill), 롤 밀(roll mill), 디스크 밀(disc mill) 또는 조그 밀(jog mill) 등을 일 수 있으나, 상술한 예에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the pulverizer used to pulverize the base resin in powder form into particles having a particle diameter of about 150 μm to about 850 μm is specifically a pin mill, a hammer mill, a screw It may be a screw mill, a roll mill, a disk mill, or a jog mill, but is not limited to the above-described examples.

다음으로, 표면 가교제의 존재 하에, 상기 베이스 수지의 표면을 추가 가교하여 표면 가교층을 형성하는 단계를 수행한다. 여기서, 상기 베이스 수지의 표면을 추가 가교한다는 의미는, 분말 형태의 베이스 수지를 이루고 있는 베이스 수지 입자의 표면을 추가 가교한다는 것으로, 이에 따라, 상기 단계를 통하여, 상기 베이스 수지 입자들 각각의 표면 상에 표면 가교층이 형성된다. Next, in the presence of a surface crosslinking agent, a step of further crosslinking the surface of the base resin to form a surface crosslinking layer is performed. Here, the additional crosslinking of the surface of the base resin means that the surface of the base resin particles constituting the powdery base resin is additionally crosslinked. Accordingly, through the above steps, the surface of each of the base resin particles is crosslinked. A surface cross-linked layer is formed on the

상기 단계는, 베이스 수지의 표면 가교 밀도를 높이기 위해 표면 가교제를 사용하여 표면 가교층을 형성시키는 단계로, 가교되지 않고 표면에 남아 있던 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 불포화 결합이 상기 표면 가교제에 의해 가교되게 되어, 표면 가교 밀도가 높아진 고흡수성 수지가 형성된다. 이러한 열처리 공정으로 표면 가교 밀도, 즉 외부 가교 밀도는 증가하게 되는 반면 내부 가교 밀도는 변화가 없어, 제조된 표면 가교층이 형성된 고흡수성 수지는 내부보다 외부의 가교 밀도가 높은 구조를 갖게 된다.The above step is a step of forming a surface crosslinking layer using a surface crosslinking agent to increase the surface crosslinking density of the base resin, so that the unsaturated bonds of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer remaining on the surface without crosslinking are crosslinked by the surface crosslinking agent. As a result, a superabsorbent polymer having an increased surface crosslinking density is formed. This heat treatment process increases the surface crosslinking density, that is, the external crosslinking density, while the internal crosslinking density does not change, so that the superabsorbent polymer with the surface crosslinked layer formed has a structure having a higher external crosslinking density than the internal crosslinking density.

상기 표면 가교제로는 기존부터 고흡수성 수지의 제조에 사용되던 표면 가교제를 별다른 제한 없이 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 표면 가교제는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-헥산디올, 1,3-헥산디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2,5-헥산디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 트리프로필렌 글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 폴리올; 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 및 글리세롤 카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 카보네이트계 화합물; 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르 등의 에폭시 화합물; 옥사졸리디논 등의 옥사졸린 화합물; 폴리아민 화합물; 옥사졸린 화합물; 모노-, 디- 또는 폴리옥사졸리디논 화합물; 또는 환상 우레아 화합물; 등을 포함할 수 있다. As the surface cross-linking agent, any surface cross-linking agent that has been conventionally used in the production of superabsorbent polymers may be used without any particular limitation. For example, the surface crosslinking agent is ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-hexanediol, 1,3-hexanediol, 2- One selected from the group consisting of methyl-1,3-propanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-1,3-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, tripropylene glycol and glycerol or more polyols; at least one carbonate-based compound selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, and glycerol carbonate; Epoxy compounds, such as ethylene glycol diglycidyl ether; oxazoline compounds such as oxazolidinone; polyamine compounds; oxazoline compounds; mono-, di- or polyoxazolidinone compounds; or a cyclic urea compound; and the like.

구체적으로, 상기 표면 가교제로 상술한 표면 가교제 중 1종 이상, 또는 2종 이상, 또는 3종 이상이 사용될 수 있는데, 예를 들어, 에틸렌카보네이트-프로필렌카보네이트(ECPC), 프로필렌글리콜 및/또는 글리세롤 카보네이트가 사용될 수 있다.Specifically, one or more, or two or more, or three or more of the above-described surface crosslinking agents may be used as the surface crosslinking agent, for example, ethylene carbonate-propylene carbonate (ECPC), propylene glycol and/or glycerol carbonate can be used.

이러한 표면 가교제는 베이스 수지 100 중량부에 대하여 약 0.001 내지 약 5 중량부로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 표면 가교제는 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.005 중량부 이상, 0.01 중량부 이상, 또는 0.05 중량부 이상이고, 5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 또는 3 중량부 이하의 함량으로 사용될 수 있다. 표면 가교제의 함량 범위를 상술한 범위로 조절하여 우수한 흡수 제반 물성을 나타내는 고흡수성 수지를 제조할 수 있다.The surface crosslinking agent may be used in an amount of about 0.001 to about 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin. For example, the surface crosslinking agent is in an amount of 0.005 parts by weight or more, 0.01 parts by weight or more, or 0.05 parts by weight or more, and 5 parts by weight or less, 4 parts by weight or less, or 3 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the base resin. can be used By adjusting the content range of the surface crosslinking agent to the above-mentioned range, a superabsorbent polymer having excellent absorbent properties can be prepared.

또한, 상기 표면 가교층을 형성하는 단계는, 상기 표면 가교제에 무기물질을 추가하여 수행될 수 있다. 즉, 상기 표면가교제 및 무기 물질의 존재 하에서, 상기 베이스 수지의 표면을 추가 가교하여 표면 가교층을 형성하는 단계를 수행할 수 있다. In addition, the step of forming the surface crosslinking layer may be performed by adding an inorganic material to the surface crosslinking agent. That is, in the presence of the surface crosslinking agent and the inorganic material, the step of further crosslinking the surface of the base resin to form a surface crosslinking layer may be performed.

이러한 무기 물질로 실리카(silica), 클레이(clay), 알루미나, 실리카-알루미나 복합재, 티타니아, 아연산화물 및 알루미늄 설페이트로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 무기 물질을 사용할 수 있다. 상기 무기 물질은 분말 형태 또는 액상 형태로 사용할 수 있으며, 특히 알루미나 분말, 실리카-알루미나 분말, 티타니아 분말, 또는 나노 실리카 용액으로 사용할 수 있다. 또한, 상기 무기 물질은 베이스 수지 100 중량부에 대하여 약 0.001 내지 약 1 중량부의 함량으로 사용될 수 있다. As the inorganic material, at least one inorganic material selected from the group consisting of silica, clay, alumina, silica-alumina composite, titania, zinc oxide, and aluminum sulfate may be used. The inorganic material may be used in powder form or liquid form, and in particular, may be used as alumina powder, silica-alumina powder, titania powder, or nano silica solution. In addition, the inorganic material may be used in an amount of about 0.001 to about 1 part by weight based on 100 parts by weight of the base resin.

또한, 상기 표면 가교제를 베이스 수지와 혼합하는 방법에 대해서는 그 구성의 한정은 없다. 예를 들어, 표면 가교제와 베이스 수지를 반응조에 넣고 혼합하거나, 베이스 수지에 표면 가교제를 분사하는 방법, 연속적으로 운전되는 믹서에 베이스 수지와 표면 가교제를 연속적으로 공급하여 혼합하는 방법 등을 사용할 수 있다.In addition, about the method of mixing the said surface crosslinking agent with a base resin, there is no limitation of the structure. For example, a method of mixing the surface crosslinking agent and the base resin in a reaction tank, spraying the surface crosslinking agent on the base resin, or a method of continuously supplying and mixing the base resin and the surface crosslinking agent to a continuously operated mixer can be used. .

상기 표면 가교제와 베이스 수지를 혼합 시, 추가로 물 및 메탄올을 함께 혼합하여 첨가할 수 있다. 물 및 메탄올을 첨가하는 경우, 표면 가교제가 베이스 수지에 골고루 분산될 수 있는 이점이 있다. 이때, 추가되는 물 및 메탄올의 함량은 표면 가교제의 고른 분산을 유도하고 베이스 수지의 뭉침 현상을 방지함과 동시에 가교제의 표면 침투 깊이를 최적화하기 위해 적절하게 조절될 수 있다. When mixing the surface crosslinking agent and the base resin, water and methanol may be mixed together and added. When water and methanol are added, there is an advantage that the surface crosslinking agent can be uniformly dispersed in the base resin. At this time, the content of the added water and methanol may be appropriately adjusted to induce even dispersion of the surface crosslinking agent, prevent agglomeration of the base resin, and at the same time optimize the surface penetration depth of the crosslinking agent.

상기 표면 가교 공정은 약 80℃ 내지 약 250℃의 온도에서 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 표면 가교 공정은 약 100℃ 내지 약 220℃, 또는 약 120℃ 내지 약 200℃의 온도에서, 약 20 분 내지 약 2 시간, 또는 약 40 분 내지 약 80 분 동안 수행될 수 있다. 상술한 표면 가교 공정 조건의 충족 시 베이스 수지의 표면이 충분히 가교되어 가압 흡수능이 증가될 수 있다. The surface crosslinking process may be performed at a temperature of about 80 °C to about 250 °C. More specifically, the surface crosslinking process may be performed at a temperature of about 100° C. to about 220° C., or about 120° C. to about 200° C., for about 20 minutes to about 2 hours, or about 40 minutes to about 80 minutes. . When the above-described surface crosslinking process conditions are satisfied, the surface of the base resin is sufficiently crosslinked to increase absorbency under pressure.

상기 표면 가교 반응을 위한 승온 수단은 특별히 한정되지 않는다. 열매체를 공급하거나, 열원을 직접 공급하여 가열할 수 있다. 이때, 사용 가능한 열매체의 종류로는 스팀, 열풍, 뜨거운 기름과 같은 승온한 유체 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 또한 공급되는 열매체의 온도는 열매체의 수단, 승온 속도 및 승온 목표 온도를 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 한편, 직접 공급되는 열원으로는 전기를 통한 가열, 가스를 통한 가열 방법을 들 수 있으나, 상술한 예에 한정되는 것은 아니다.A means for increasing the temperature for the surface crosslinking reaction is not particularly limited. It can be heated by supplying a heating medium or by directly supplying a heat source. At this time, as the type of heating medium that can be used, a fluid with increased temperature such as steam, hot air, or hot oil may be used, but it is not limited thereto, and the temperature of the supplied heating medium is determined by the means of the heating medium, the temperature increase rate and the temperature increase target temperature. Considering it, it can be appropriately selected. On the other hand, the directly supplied heat source may be a heating method through electricity or a heating method through a gas, but is not limited to the above-described example.

한편, 상기 단계는, 상기 표면 가교층이 형성된 베이스 수지를 분급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.Meanwhile, the step may further include classifying the base resin on which the surface cross-linking layer is formed.

상기 표면 가교층이 형성된 베이스 수지를 입경에 따라 분급하는 단계를 거쳐 최종 제품화되는 고흡수성 수지 분말의 물성을 관리할 수 있다. 이러한 분쇄 및 분급 등의 공정을 통해, 이로부터 얻어지는 고흡수성 수지는 약 150 내지 850 ㎛의 입경을 갖도록 제조 및 제공됨이 적절하다. 보다 구체적으로, 상기 표면 가교층이 형성된 베이스 수지의 적어도 약 95 중량% 이상이 약 150 내지 850 ㎛의 입경을 가지며, 약 150 ㎛ 미만의 입경을 갖는 미분이 약 3 중량% 미만으로 될 수 있다.It is possible to manage the physical properties of the superabsorbent polymer powder to be finally manufactured through the step of classifying the base resin on which the surface cross-linking layer is formed according to particle size. It is appropriate that the superabsorbent polymer obtained therefrom is prepared and provided to have a particle diameter of about 150 to 850 μm through such processes such as pulverization and classification. More specifically, at least about 95% by weight of the base resin on which the surface crosslinking layer is formed has a particle diameter of about 150 to 850 μm, and the fine powder having a particle diameter of less than about 150 μm may be less than about 3% by weight.

이와 같이 상기 고흡수성 수지의 입경 분포가 바람직한 범위로 조절됨에 따라, 최종 제조된 고흡수성 수지가 우수한 흡수 제반 물성을 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 분급 단계에서는 입경이 약 150 내지 약 850 ㎛인 중합체를 분급하여, 제품화할 수 있다.As described above, as the particle size distribution of the superabsorbent polymer is adjusted to a desirable range, the final manufactured superabsorbent polymer may exhibit excellent absorbent properties. Therefore, in the classification step, the polymer having a particle diameter of about 150 to about 850 μm may be classified and commercialized.

상기 일 구현예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에서는 염기성 물질의 종류 및 함량, 캡슐화된 발포제의 종류 및 함량, 중합 후속 공정(건조 공정 혹은 표면 가교 반응 공정)의 온도 및/또는 시간 조건 등을 적절히 조절하여 목적하는 수준의 흡수속도 및 초기 흡수능을 나타내는 고흡수성 수지를 제공할 수 있다. 이러한 고흡수성 수지는 크산틴산염의 존재 없이 중합하여 제조된 고흡수성 수지에 비하여, 현저히 향상된 1분 흡수능과 흡수속도를 나타낼 수 있다. In the method of manufacturing the superabsorbent polymer according to the embodiment, the type and content of the basic material, the type and content of the encapsulated foaming agent, and the temperature and/or time conditions of the subsequent polymerization process (drying process or surface crosslinking reaction process) are appropriately adjusted. It is possible to provide a superabsorbent polymer having a desired level of absorption rate and initial absorption capacity by controlling it. Such superabsorbent polymers can exhibit significantly improved absorption capacity and absorption rate in 1 minute compared to superabsorbent polymers prepared by polymerization without the presence of xanthate.

한편, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상술한 제조 방법에 따라 제조된 고흡수성 수지로, 볼텍스 법(Vortex)에 의한 흡수 속도가 50 초 이하인 고흡수성 수지가 제공된다. 이때, 상기 볼텍스 법(Vortex)에 의한 흡수 속도는 생리 식염수에 고흡수성 수지를 가하여 교반시켰을 때, 빠른 흡수에 의해 액체의 소용돌이(vortex)가 없어지는 시간을 의미하는 것으로 정의되며, 상기 흡수 속도의 측정 방법은 이하 실시예에서 보다 구체화한다. 구체적으로, 상기 흡수 속도는 60초 이하, 55초 이하, 또는 50초 이하이고, 그 값이 작을수록 우수하여 상기 흡수 속도의 하한은 이론상 0초이나, 일례로 10초 이상, 15초 이상, 20초 이상, 또는 30 초 이상이다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, there is provided a superabsorbent polymer having an absorption rate of 50 seconds or less by a vortex method as a superabsorbent polymer manufactured according to the above-described manufacturing method. At this time, the absorption rate by the vortex method (Vortex) is defined as the time during which the vortex of the liquid disappears due to rapid absorption when the superabsorbent polymer is added to physiological saline and stirred. The measuring method is more concrete in the following examples. Specifically, the absorption rate is 60 seconds or less, 55 seconds or less, or 50 seconds or less, and the smaller the value, the better, the lower limit of the absorption rate is 0 seconds in theory, but for example 10 seconds or more, 15 seconds or more, 20 more than a second, or more than 30 seconds.

또한, 상술한 제조 방법에 따라 제조된 고흡수성 수지로, 1분 흡수능(증류수)이 70 g/g 이상인 고흡수성 수지가 제공된다. 이때, 상기 1분 흡수능은 고흡수성 수지를 증류수에 침지하였을 때 1분 동안 흡수할 수 있는 증류수의 총 량으로서 정의되며, 상기 1분 흡수능의 측정 방법은 이하 실시예에서 보다 구체화한다. 구체적으로, 상기 고흡수성 수지의 1분 흡수능은 70 g/g 이상, 75 g/g 이상, 또는 80 g/g 이상이고, 그 값이 클수록 우수하여 상기 1분 흡수능의 상한에 제한은 없으나, 일례로 150 g/g 이하, 120 g/g 이하, 또는 100 g/g 이하이다. In addition, as the superabsorbent polymer prepared according to the above-described manufacturing method, the superabsorbent polymer having an absorption capacity (distilled water) of 70 g/g or more in 1 minute is provided. In this case, the absorption capacity in 1 minute is defined as the total amount of distilled water that can be absorbed in 1 minute when the superabsorbent polymer is immersed in distilled water, and the method of measuring the absorption capacity in 1 minute is more detailed in Examples below. Specifically, the one-minute water absorption capacity of the superabsorbent polymer is 70 g/g or more, 75 g/g or more, or 80 g/g or more, and the higher the value, the better, and there is no upper limit on the one-minute water absorption capacity. 150 g/g or less, 120 g/g or less, or 100 g/g or less.

또한, 상술한 제조 방법에 따라 제조된 고흡수성 수지는, EDANA 법 WSP 241.3에 따라 측정한 보수능(CRC)이 25 g/g 이상, 또는 28 g/g 이상, 또는 29 g/g 이상이면서, 40 g/g 이하, 또는 38g/g 이하, 또는 35g/g 이하의 범위를 가질 수 있다. In addition, the superabsorbent polymer prepared according to the above-described manufacturing method has a water holding capacity (CRC) of 25 g/g or more, or 28 g/g or more, or 29 g/g or more, measured according to EDANA method WSP 241.3, 40 g/g or less, or 38 g/g or less, or 35 g/g or less.

또한, 상술한 제조 방법에 따라 제조된 고흡수성 수지는, EDANA법 WSP 242.3에 따라 측정한 0.7 psi에서의 가압흡수능(AUP)이 18 g/g 이상, 또는 19 g/g 이상 또는 20 g/g 이상이면서, 24 g/g 이하, 또는 23 g/g 이하일 수 있다.In addition, the super absorbent polymer prepared according to the above-described manufacturing method has an absorbency under pressure (AUP) of 18 g/g or more, or 19 g/g or more, or 20 g/g at 0.7 psi measured according to EDANA method WSP 242.3. or more, and may be 24 g/g or less, or 23 g/g or less.

이하, 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들이 제시된다. 그러나 하기의 실시예들은 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments are presented to help the understanding of the invention. However, the following examples are only for illustrating the invention, and do not limit the invention thereto.

[실시예] 고흡수성 수지의 제조[Example] Preparation of super absorbent polymer

실시예 1Example 1

베셀에 아크릴산 500 g에 가교제로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGDA, Mw=523) 2.25 g(아크릴산 100 중량부 대비 0.45 중량부), 광중합 개시제로 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드 0.04 g을 첨가하여 용해시키고, 또 다른 베셀에 25.1% 가성소다(NaOH) 640g, 물 170 g을 혼합하여 교반시켰다. 30분 후 가성소다(NaOH)와 물 수용액을 아크릴산 혼합액 베셀로 펌프를 이용하여 넘기며 혼합하여, 중화액을 제조하였다. 이때 중화액 온도가 70도까지 상승하였다. In 500 g of acrylic acid in a vessel, 2.25 g of polyethylene glycol diacrylate (PEGDA, Mw = 523) as a crosslinking agent (0.45 parts by weight relative to 100 parts by weight of acrylic acid), diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphate as a photopolymerization initiator 0.04 g of pin oxide was added and dissolved, and 640 g of 25.1% caustic soda (NaOH) and 170 g of water were mixed and stirred in another vessel. After 30 minutes, caustic soda (NaOH) and an aqueous solution of water were mixed with an acrylic acid mixture vessel using a pump to prepare a neutralized solution. At this time, the temperature of the neutralizing solution was increased to 70°C.

상기 중화액의 온도를 쿨링 자켓을 이용하여 30℃까지 냉각시킨 후, 냉각된 중화액에 에틸 크산틴산 나트륨(Sodium ethyl xanthate)을 아크릴산 100 중량부 대비 0.025 중량부, 열중합 개시제 과황산나트륨(Sodium persulfate, SPS)을 아크릴산 100 중량부 대비 0.24 중량부 투입하여 전체 고형분 농도가 45.6 중량%인 단량체 조성물을 제조하였다. 제조된 단량체 조성물에서 상기 아크릴산의 중화도는 73 몰%였다. After cooling the temperature of the neutralization solution to 30° C. using a cooling jacket, 0.025 parts by weight of sodium ethyl xanthate compared to 100 parts by weight of acrylic acid, sodium persulfate, a thermal polymerization initiator, was added to the cooled neutralized solution. , SPS) was added in 0.24 parts by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid to prepare a monomer composition having a total solids concentration of 45.6% by weight. The degree of neutralization of the acrylic acid in the prepared monomer composition was 73 mol%.

상기 단량체 조성물을 폭 10 cm, 길이 2 m의 벨트가 50 cm/min의 속도로 회전하는 컨베이어 벨트 상에 500 ~ 2000 mL/min의 속도로 공급하였다. 그리고, 상기 단량체 조성물의 공급과 동시에 10 mW/cm2의 세기를 갖는 자외선을 60 초 동안 조사한 후, 80도의 열을 120초 동안 조사하여 열중합 반응을 진행하였다.The monomer composition was fed at a rate of 500 to 2000 mL/min on a conveyor belt in which a belt having a width of 10 cm and a length of 2 m was rotated at a speed of 50 cm/min. Then, at the same time as the supply of the monomer composition, ultraviolet rays having an intensity of 10 mW/cm 2 were irradiated for 60 seconds, and then heat of 80 degrees was irradiated for 120 seconds to proceed with thermal polymerization.

상기 중합 반응을 통해 얻은 함수겔상 중합체를 2 mm * 2 mm 크기로 분쇄한 후, 함수량을 측정한 결과 40.1%이었다. 분쇄한 함수겔 중합체에 물 180 g을 투입하여 골고루 묻힌 후 미트 쵸퍼(meat chopper)를 이용해 직경이 10 mm인 홀을 통과시켜 가루(crump)로 제조하였다. 이어서, 상하로 풍량 전이가 가능한 컨벡션 오븐을 이용하여 185℃의 핫 에어(hot air)를 20 분간 하방에서 상방으로 흐르게 하고, 다시 20 분간 상방에서 하방으로 흐르게 하여 상기 가루(crump)를 균일하게 건조시켰다. 건조된 가루를 분쇄하여 분말 형태의 베이스 수지를 제조하였다.After the hydrogel polymer obtained through the polymerization reaction was pulverized to a size of 2 mm * 2 mm, the water content was measured and found to be 40.1%. After adding 180 g of water to the pulverized hydrogel polymer, it was evenly buried, and then passed through a hole having a diameter of 10 mm using a meat chopper to prepare a crumb. Then, using a convection oven that can transfer the air volume up and down, hot air at 185° C. is flowed from the bottom to the top for 20 minutes, and then flows from the top to the bottom for 20 minutes to dry the powder uniformly. did it The dried powder was pulverized to prepare a powdery base resin.

상기에서 제조한 베이스 수지 100 g에 초순수 5.4 g, 에틸렌카보네이트-프로필렌카보네이트(ECPC) 1.8 g, 프로필렌글리콜(PG) 0.2 g, 글리세롤 카보네이트 0.6 g 및 알루미늄 설페이트 0.4 g을 혼합한 용액을 투여하고 이를 교반하여 1 분간 혼합한 다음 186℃에서 60 분 동안 표면 가교 반응을 수행하였다. 이후 이를 분급하여 150 내지 850 ㎛의 평균 입경을 갖는 입자들로 이루어진 고흡수성 수지를 얻었다. To 100 g of the base resin prepared above, a solution of 5.4 g of ultrapure water, ethylene carbonate-propylene carbonate (ECPC) 1.8 g, propylene glycol (PG) 0.2 g, glycerol carbonate 0.6 g, and aluminum sulfate 0.4 g was mixed and stirred. and mixed for 1 minute, then surface crosslinking reaction was performed at 186° C. for 60 minutes. Thereafter, it was classified to obtain a superabsorbent polymer composed of particles having an average particle diameter of 150 to 850 μm.

실시예 2Example 2

실시예 1에서 내부가교제 PEGDA를 아크릴산 100 중량부 대비 0.55 중량부 사용하고, 에틸 크산틴산 나트륨(Sodium ethyl xanthate)을 아크릴산 100 중량부 대비 0.05 중량부 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, the same method as in Example 1 was used, except that 0.55 parts by weight of the internal crosslinking agent PEGDA was used based on 100 parts by weight of acrylic acid, and 0.05 parts by weight of sodium ethyl xanthate was used based on 100 parts by weight of acrylic acid. was used to prepare a super absorbent polymer.

실시예 3Example 3

실시예 1에서 내부가교제 PEGDA를 아크릴산 100 중량부 대비 0.70 중량부 사용하고, 에틸 크산틴산 나트륨(Sodium ethyl xanthate)을 아크릴산 100 중량부 대비 0.075 중량부 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, the same method as in Example 1 was used, except that 0.70 parts by weight of the internal crosslinking agent PEGDA was used based on 100 parts by weight of acrylic acid, and 0.075 parts by weight of sodium ethyl xanthate was used based on 100 parts by weight of acrylic acid. was used to prepare a super absorbent polymer.

실시예 4Example 4

실시예 1에서 중화액의 온도를 40℃까지 냉각시킨 다음 에틸 크산틴산 나트륨(Sodium ethyl xanthate)을 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지를 제조하였다.A superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that in Example 1, the neutralizing solution was cooled to 40° C. and then sodium ethyl xanthate was added.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 4에서 에틸 크산틴산 나트륨(Sodium ethyl xanthate)을 사용하지 않고, 내부가교제 PEGDA를 0.35 g 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지를 제조하였다. A superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 4, except that in Example 4, sodium ethyl xanthate was not used and 0.35 g of the internal crosslinking agent PEGDA was used.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 4에서 에틸 크산틴산 나트륨(Sodium ethyl xanthate) 대신 차아인산나트륨(Sodium hypophosphite)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지를 제조하였다. A superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 4, except that sodium hypophosphite was used instead of sodium ethyl xanthate in Example 4.

비교예 3Comparative Example 3

실시예 4에서 에틸 크산틴산 나트륨(Sodium ethyl xanthate)을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법을 사용하여 고흡수성 수지를 제조하였다. A superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 4, except that sodium ethyl xanthate was not used in Example 4.

시험예test example

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고흡수성 수지에 대하여, 아래와 같은 방법으로 원심분리 보수능(CRC), 가압흡수능(AUP), 흡수속도 및 1분 흡수능을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.For the superabsorbent polymers prepared in Examples and Comparative Examples, centrifugation retention capacity (CRC), absorbency under pressure (AUP), absorption rate and one-minute absorption capacity were measured in the following manner, and the results are shown in Table 1 below. indicated.

(1) 원심분리 보수능 (CRC, Centrifuge Retention Capacity)(1) Centrifuge Retention Capacity (CRC)

각 수지의 무하중하 흡수 배율에 의한 보수능을 유럽부직포산업협회(European Disposables and Nonwovens Association, EDANA) 규격 EDANA WSP 241.3에 따라 측정하였다. The water holding capacity of each resin according to the no-load absorption magnification was measured according to the European Disposables and Nonwovens Association (EDANA) standard EDANA WSP 241.3.

구체적으로, 실시예 및 비교예를 통해 각각 얻은 수지에서, #30-50의 체로 분급한 수지를 얻었다. 이러한 수지 W0(g) (약 0.2g)을 부직포제의 봉투에 균일하게 넣고 밀봉(seal)한 후, 상온에서 생리식염수(0.9 중량%)에 침수시켰다. 30분 경과 후, 원심 분리기를 이용하여 250G의 조건 하에서 상기 봉투로부터 3분간 물기를 빼고, 봉투의 질량 W2(g)을 측정하였다. 또, 수지를 이용하지 않고 동일한 조작을 한 후에 그때의 질량 W1(g)을 측정하였다. Specifically, from the resins obtained through Examples and Comparative Examples, a resin classified through a sieve of #30-50 was obtained. This resin W 0 (g) (about 0.2 g) was uniformly put in a non-woven bag and sealed, and then immersed in physiological saline (0.9 wt %) at room temperature. After 30 minutes, the bag was drained of water for 3 minutes under the conditions of 250G using a centrifuge, and the mass W 2 (g) of the bag was measured. Further, after the same operation without using the resin then the weight W 1 (g) was measured.

얻어진 각 질량을 이용하여 하기 수학식 1에 따라 CRC(g/g)를 산출하였다.CRC (g/g) was calculated according to the following Equation 1 using each obtained mass.

[수학식 1][Equation 1]

CRC (g/g) = {[W2(g) - W1(g)]/W0(g)} - 1CRC (g/g) = {[W 2 (g) - W 1 (g)]/W 0 (g)} - 1

(2) 가압 흡수능 (AUP: Absorbency under Pressure)(2) Absorbency under Pressure (AUP: Absorbency under Pressure)

상기 실시예 및 비교예의 고흡수성 수지의 0.7 psi의 가압 흡수능을, EDANA법 WSP 242.3에 따라 측정하였다. The absorbency under pressure of 0.7 psi of the superabsorbent polymers of Examples and Comparative Examples was measured according to WSP 242.3 of the EDANA method.

먼저, 가압 흡수능 측정시에는, 상기 CRC 측정시의 수지 분급분을 사용하였다. First, in the measurement of the absorbency under pressure, the fraction of the resin in the CRC measurement was used.

구체적으로, 내경 25 mm의 플라스틱의 원통 바닥에 스테인레스제 400 mesh 철망을 장착시켰다. 상온 및 습도 50%의 조건 하에서 철망 상에 흡수성 수지 W0(g) (0.16 g)을 균일하게 살포하고, 그 위에 0.7 psi의 하중을 균일하게 더 부여할 수 있는 피스톤은 외경 25 mm 보다 약간 작고 원통의 내벽과 틈이 없고 상하 움직임이 방해 받지 않게 하였다. 이때 상기 장치의 중량 W3(g)을 측정하였다.Specifically, a stainless steel 400 mesh wire mesh was mounted on the bottom of a plastic cylinder having an inner diameter of 25 mm. Under the conditions of room temperature and humidity of 50%, the water absorbent resin W 0 (g) (0.16 g) is uniformly sprayed on the wire mesh, and the piston that can further apply a load of 0.7 psi on it is slightly smaller than the outer diameter of 25 mm. There is no gap between the inner wall of the cylinder and the vertical movement is not disturbed. At this time, the weight W 3 (g) of the device was measured.

직경 150 mm의 페트로 접시의 내측에 직경 90mm 및 두께 5mm의 유리 필터를 두고, 0.9 중량% 염화나트륨으로 구성된 생리식염수를 유리 필터의 윗면과 동일 레벨이 되도록 하였다. 그 위에 직경 90mm의 여과지 1장을 실었다. 여과지 위에 상기 측정 장치를 싣고, 액을 하중 하에서 1시간 동안 흡수시켰다. 1시간 후 측정 장치를 들어올리고, 그 중량 W4(g)을 측정하였다.A glass filter having a diameter of 90 mm and a thickness of 5 mm was placed inside a petro dish having a diameter of 150 mm, and physiological saline composed of 0.9 wt% sodium chloride was placed at the same level as the upper surface of the glass filter. One filter paper having a diameter of 90 mm was loaded thereon. The measuring device was placed on the filter paper, and the liquid was absorbed under load for 1 hour. After 1 hour, the measuring device was lifted and the weight W 4 (g) was measured.

얻어진 각 질량을 이용하여 하기 수학식 2에 따라 가압 흡수능(g/g)을 산출하였다.The absorbency under pressure (g/g) was calculated according to the following Equation 2 using each obtained mass.

[수학식 2][Equation 2]

AUP(g/g) = [W4(g) - W3(g)]/W0(g)AUP(g/g) = [W 4 (g) - W 3 (g)]/W 0 (g)

(3) 볼텍스 법(Vortex)에 의한 흡수 속도(3) Absorption rate by vortex method

상기 실시예 및 비교예의 고흡수성 수지의 흡수 속도는 국제특허 공개번호 제1987-003208호에 기재된 방법에 준하여 초 단위로 측정되었다.The absorption rates of the superabsorbent polymers of Examples and Comparative Examples were measured in seconds according to the method described in International Patent Publication No. 1987-003208.

구체적으로, 흡수 속도(혹은 vortex time)는 23℃ 내지 24℃의 50 mL의 생리 식염수에 2 g의 고흡수성 수지를 넣고, 마그네틱 바(직경 8 mm, 길이 31.8 mm)를 600 rpm으로 교반하여 와류(vortex)가 사라질 때까지의 시간을 초 단위로 측정하여 산출되었다.Specifically, for the absorption rate (or vortex time), 2 g of superabsorbent resin is added to 50 mL of physiological saline at 23°C to 24°C, and a magnetic bar (diameter 8 mm, length 31.8 mm) is stirred at 600 rpm to vortex. It was calculated by measuring the time until the (vortex) disappears in seconds.

(4) 1분 흡수능 (4) 1 minute absorption capacity

실시예 및 비교예의 고흡수성 수지 1.0 g(W5)을 부직포 봉투(15 cm × 15 cm)에 넣고 24℃의 증류수 500 mL에 1분 동안 침수시켰다. 1분 후 봉투를 증류수에서 꺼낸 후 매달아 1분 동안 방치하였다. 이후 봉투의 질량(W6)을 측정하였다. 또한, 고흡수성 수지를 사용하지 않고 동일한 조작을 한 후에 그 때의 질량 W7(g)을 측정하였다. 1.0 g (W 5 ) of the superabsorbent polymer of Examples and Comparative Examples was placed in a nonwoven bag (15 cm × 15 cm) and immersed in 500 mL of distilled water at 24° C. for 1 minute. After 1 minute, the bag was taken out of the distilled water, hung and left for 1 minute. Then, the mass (W 6 ) of the envelope was measured. In addition, after the same operation was performed without using the superabsorbent polymer, the mass W 7 (g) at that time was measured.

이렇게 얻어진 각 질량을 이용하여 하기 수학식 3에 따라 1분 흡수능을 산출하였다.Using each mass thus obtained, the absorption capacity for 1 minute was calculated according to Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

1분 흡수능(증류수) = {[W7(g) - W6(g) - W5(g)]/W5(g)}1 minute absorption capacity (distilled water) = {[W 7 (g) - W 6 (g) - W 5 (g)]/W 5 (g)}

중화액
온도
(℃)
neutralizing liquid
Temperature
(℃)
내부
가교제
함량1)
inside
crosslinking agent
content 1)
에틸
크산틴산
나트륨
함량2)
ethyl
xanthic acid
salt
content 2)
물성Properties
CRC
(g/g)
CRC
(g/g)
AUP
(g/g)
AUP
(g/g)
흡수
속도
(초)
absorption
speed
(second)
1분 흡수능
(g/g)
1 minute absorption
(g/g)
실시예 1Example 1 3030 0.450.45 0.0250.025 33.233.2 22.822.8 4141 9090 실시예 2Example 2 3030 0.550.55 0.0500.050 34.534.5 21.021.0 4646 8282 실시예 3Example 3 3030 0.700.70 0.0750.075 35.135.1 20.520.5 4848 8080 실시예 4Example 4 4040 0.450.45 0.0250.025 32.532.5 22.522.5 4949 7575 비교예 1Comparative Example 1 4040 0.350.35 -- 33.533.5 22.022.0 6161 6969 비교예 2Comparative Example 2 4040 0.450.45 차아인산
나트륨
0.025
hypophosphorous acid
salt
0.025
34.034.0 20.620.6 6565 6464
비교예 3Comparative Example 3 4040 0.450.45 -- 32.832.8 22.422.4 6363 7373

1) 및 2) 아크릴산 100 중량부 대비 중량부1) and 2) parts by weight based on 100 parts by weight of acrylic acid

상기 표 1을 참조하면, 실시예의 고흡수성 수지는 중합 시 크산틴산염을 사용하지 않은 비교예 및 차아인산나트륨을 사용한 비교예의 고흡수성 수지에 비하여, 현저히 향상된 초기 흡수능 및 빠른 흡수속도를 나타냄을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the superabsorbent polymer of Examples exhibits significantly improved initial absorption capacity and faster absorption rate compared to the superabsorbent polymers of Comparative Examples not using xanthate and Comparative Examples using sodium hypophosphite during polymerization. can

Claims (12)

적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 내부 가교제, 중합 개시제 및 하기 화학식 1로 표시되는 크산틴산염(xanthate)을 포함하는 단량체 조성물을 준비하는 단계;
상기 단량체 조성물을 중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계;
상기 함수겔 중합체를 건조 및 분쇄하여 분말 형태의 베이스 수지를 제조하는 단계; 및
표면 가교제의 존재 하에, 상기 베이스 수지의 표면을 추가 가교하여 표면 가교층을 형성하는 단계를 포함하는,
고흡수성 수지의 제조 방법:
[화학식 1]
Figure pat00003

상기 화학식 1에서,
M은 알칼리 금속이고,
R은 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
Preparing a monomer composition comprising a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having at least a partially neutralized acidic group, an internal crosslinking agent, a polymerization initiator, and a xanthate represented by the following Chemical Formula 1;
polymerizing the monomer composition to form a hydrogel polymer;
drying and pulverizing the hydrogel polymer to prepare a powdery base resin; and
In the presence of a surface crosslinking agent, further crosslinking the surface of the base resin to form a surface crosslinking layer,
Method for preparing super absorbent polymer:
[Formula 1]
Figure pat00003

In Formula 1,
M is an alkali metal,
R is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
제1항에 있어서,
상기 단량체 조성물을 준비하는 단계는,
산성기를 갖는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 상기 내부 가교제, 상기 중합 개시제 및 중화제를 혼합하여 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 산성기 중 적어도 일부가 중화된 중화액을 제조하는 단계; 및
상기 중화액의 온도를 20℃ 내지 50℃의 범위로 조절한 후 상기 크산틴산염을 첨가하는 단계를 포함하는,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The step of preparing the monomer composition,
mixing a water-soluble ethylenically unsaturated monomer having an acidic group, the internal crosslinking agent, the polymerization initiator, and a neutralizing agent to prepare a neutralized solution in which at least some of the acidic groups of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer are neutralized; and
After adjusting the temperature of the neutralizing solution in the range of 20 ℃ to 50 ℃, comprising the step of adding the xanthate,
A method for producing a super absorbent polymer.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서,
M은 나트륨, 또는 칼륨이고,
R은 메틸, 에틸, 또는 프로필인,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
In Formula 1,
M is sodium or potassium,
R is methyl, ethyl, or propyl;
A method for producing a super absorbent polymer.
제1항에 있어서,
상기 크산틴산염은 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부 대비 0.001 내지 0.2 중량부로 사용되는,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The xanthate is used in an amount of 0.001 to 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer,
A method for producing a super absorbent polymer.
제1항에 있어서,
상기 내부가교제는 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부 대비 0.01 내지 5 중량부로 사용되는,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The internal crosslinking agent is used in an amount of 0.01 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer,
A method for producing a super absorbent polymer.
제1항에 있어서,
상기 크산틴산염은 상기 내부가교제 중량 대비 0.01 내지 1의 중량비로 사용되는,
고흡수성 수지의 제조 방법
According to claim 1,
The xanthate is used in a weight ratio of 0.01 to 1 based on the weight of the internal crosslinking agent,
Manufacturing method of super absorbent polymer
제1항에 있어서,
상기 단량체 조성물의 중합은 20 내지 40℃의 온도 범위에서 진행되는,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The polymerization of the monomer composition proceeds in a temperature range of 20 to 40 ℃,
A method for producing a super absorbent polymer.
제2항에 있어서,
상기 중합 개시제는 광중합 개시제 및 열중합 개시제를 포함하고,
상기 광중합 개시제는 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체와 같이 혼합되고,
상기 열중합 개시제는 상기 크산틴산염과 같이 첨가되는,
고흡수성 수지의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The polymerization initiator includes a photopolymerization initiator and a thermal polymerization initiator,
The photopolymerization initiator is mixed with the water-soluble ethylenically unsaturated monomer,
The thermal polymerization initiator is added together with the xanthate,
A method for producing a super absorbent polymer.
제1항에 있어서,
상기 함수겔 중합체는 20 내지 70 중량%의 함수율을 갖는,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The hydrogel polymer has a moisture content of 20 to 70% by weight,
A method for producing a super absorbent polymer.
제1항에 있어서,
상기 표면 가교제는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-헥산디올, 1,3-헥산디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2,5-헥산디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 트리프로필렌 글리콜 및 글리세롤로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 폴리올; 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 및 글리세롤 카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 카보네이트계 화합물; 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르 등의 에폭시 화합물; 옥사졸리디논 등의 옥사졸린 화합물; 폴리아민 화합물; 옥사졸린 화합물; 모노-, 디- 또는 폴리옥사졸리디논 화합물; 또는 환상 우레아 화합물을 포함하는,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The surface crosslinking agent is ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-hexanediol, 1,3-hexanediol, 2-methyl-1, at least one polyol selected from the group consisting of 3-propanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-1,3-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, tripropylene glycol and glycerol; at least one carbonate-based compound selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, and glycerol carbonate; Epoxy compounds, such as ethylene glycol diglycidyl ether; oxazoline compounds such as oxazolidinone; polyamine compounds; oxazoline compounds; mono-, di- or polyoxazolidinone compounds; or a cyclic urea compound,
A method for producing a super absorbent polymer.
제1항에 있어서,
상기 표면 가교층을 형성하는 단계는, 상기 표면 가교제에 실리카(silica), 클레이(clay), 알루미나, 실리카-알루미나 복합재, 티타니아, 아연산화물 및 알루미늄 설페이트로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 무기 물질을 추가하여 수행되는,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
In the step of forming the surface crosslinking layer, at least one inorganic material selected from the group consisting of silica, clay, alumina, silica-alumina composite, titania, zinc oxide and aluminum sulfate is added to the surface crosslinking agent. performed by
A method for producing a super absorbent polymer.
제1항에 있어서,
제조된 고흡수성 수지는 볼텍스 법(Vortex)에 의한 흡수 속도가 60초 이하이고, 1분 흡수능이 70 g/g 이상인,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The prepared superabsorbent polymer has an absorption rate of 60 seconds or less by the vortex method, and an absorption capacity of 70 g/g or more in 1 minute,
A method for producing a super absorbent polymer.
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