KR20230037444A - Preparation method for super absorbent polymer - Google Patents

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KR20230037444A
KR20230037444A KR1020220106810A KR20220106810A KR20230037444A KR 20230037444 A KR20230037444 A KR 20230037444A KR 1020220106810 A KR1020220106810 A KR 1020220106810A KR 20220106810 A KR20220106810 A KR 20220106810A KR 20230037444 A KR20230037444 A KR 20230037444A
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superabsorbent polymer
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colloidal silica
base resin
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이정민
김주은
이세린
이호용
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주식회사 엘지화학
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Abstract

The present invention relates to a method for preparing a super absorbent polymer. According to the method for preparing a super absorbent polymer of the present invention, a super absorbent polymer exhibiting improved absorption rate and anti-caking while maintaining excellent absorbent properties can be provided. The method for preparing a super absorbent polymer comprises the steps of forming a hydrogel polymer; mixing and coarsely pulverizing colloidal silica with the hydrogel polymer; forming a base resin by drying, pulverizing, and classifying the coarsely pulverized hydrogel polymer; and forming a surface cross-linking layer by further cross-linking the surface of the base resin in the presence of any one of colloidal silica and fumed silica and a surface cross-linking agent.

Description

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

본 발명은 고흡수성 수지의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 향상된 흡수 속도, 및 안티-케이킹(anti-caking)을 나타낼 수 있는 고흡수성 수지의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a superabsorbent polymer. More specifically, it relates to a method for preparing a superabsorbent polymer capable of exhibiting improved absorption rate and anti-caking.

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 어린이용 종이기저귀나 생리대 등 위생용품 외에 원예용 토양보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품유통분야에서의 신선도 유지제, 및 찜질용 등의 재료로 널리 사용되고 있다. Super Absorbent Polymer (SAP) is a synthetic high-molecular substance that has the ability to absorb moisture 500 to 1,000 times its own weight. Material), etc., are named by different names. The superabsorbent polymer as described above has begun to be put into practical use as a sanitary tool, and now, in addition to sanitary products such as paper diapers and sanitary napkins for children, soil retaining agents for gardening, water retention materials for civil engineering and construction, sheets for raising seedlings, and freshness retainers in the food distribution field It is widely used as a material for steaming, steaming, etc.

가장 많은 경우에, 이러한 고흡수성 수지는 기저귀나 생리대 등 위생재 분야에서 널리 사용되고 있는데, 이러한 용도를 위해 수분 등에 대한 높은 흡수력을 나타낼 필요가 있고, 외부의 압력에도 흡수된 수분이 빠져 나오지 않아야 하며, 이에 더하여, 물을 흡수하여 부피 팽창(팽윤)된 상태에서도 형태를 잘 유지하여 우수한 통액성(permeability)을 나타낼 필요가 있다. In most cases, these superabsorbent polymers are widely used in the field of sanitary materials such as diapers and sanitary napkins. In addition, it is necessary to exhibit excellent permeability by maintaining its shape well even in a volume expansion (swelling) state by absorbing water.

그런데, 상기 고흡수성 수지의 기본적인 흡수력 및 보수력을 나타내는 물성인 보수능(CRC)과, 외부의 압력에도 흡수된 수분을 잘 보유하는 특성을 나타내는 가압하 흡수능(AUP)은 함께 향상시키기 어려운 것으로 알려져 있다. 이는 고흡수성 수지의 전체적인 가교 밀도가 낮게 제어될 경우, 보수능은 상대적으로 높아질 수 있지만, 가교 구조가 성기게 되고 겔 강도가 낮아져 가압하 흡수능은 저하될 수 있기 때문이다. 반대로, 가교 밀도를 높게 제어하여 가압하 흡수능을 향상시키는 경우, 빽빽한 가교 구조 사이로 수분이 흡수되기 어려운 상태로 되어 기본적인 보수능이 저하될 수 있다. 상술한 이유로 인해, 보수능 및 가압하 흡수능이 함께 향상된 고흡수성 수지를 제공하는데 한계가 있다. However, it is known that it is difficult to improve both the water retention capacity (CRC), which is a physical property representing the basic absorption and water retention capacity of the superabsorbent polymer, and the absorbency under pressure (AUP), which represents the property of retaining moisture absorbed even under external pressure. . This is because when the overall crosslinking density of the superabsorbent polymer is controlled to be low, the water retention capacity may be relatively high, but the crosslinked structure becomes sparse and the gel strength is lowered, thereby reducing the absorbency under pressure. Conversely, when the absorbency under pressure is improved by controlling the crosslinking density to a high level, water is difficult to be absorbed between the dense crosslinked structures, and the basic water retention capacity may be deteriorated. For the above reasons, there is a limit to providing a superabsorbent polymer with improved water retention capacity and absorbency under pressure.

그러나, 최근 기저귀나 생리대 등과 같은 위생재의 박막화에 따라 고흡수성 수지에 보다 높은 흡수 성능이 요구되고 있다. 이 중에서도, 상반되는 물성인 보수능과 가압 흡수능의 동반 향상과 통액성의 개선 등이 중요한 과제로 대두되고 있다. However, with the recent thinning of sanitary materials such as diapers and sanitary napkins, higher absorption performance is required for superabsorbent polymers. Among these, the simultaneous improvement of the water retention capacity and the pressure absorption capacity, which are opposite physical properties, and the improvement of the liquid permeability, etc. are emerging as important tasks.

또한 한편, 상기 고흡수성 수지는 기저귀 등 위생재 내에 포함되므로, 고온/고습의 조건 하에 노출되는 경우가 많다. 그런데, 고흡수성 수지는 고온/고습의 조건 하에 노출될 경우, 입자 간의 응집 및/또는 케이킹(caking)이 일어나는 경우가 많다. 이러한 응집 및/또는 케이킹이 발생할 경우, 제조 및 사용 과정에서 부하의 증가 등 가공성을 감소시키며, 고흡수성 수지의 사용상의 어려움을 야기할 수 있다.On the other hand, since the superabsorbent polymer is included in sanitary materials such as diapers, it is often exposed to high temperature/high humidity conditions. However, when the superabsorbent polymer is exposed to high temperature/high humidity conditions, aggregation and/or caking between particles often occurs. When such aggregation and/or caking occurs, processability such as an increase in load during manufacturing and use processes may be reduced, and difficulties may arise in the use of the superabsorbent polymer.

이에 이전부터 실리카 등 무기 입자를 고흡수성 수지의 입자 표면에 처리하여, 상기 입자 간의 케이킹을 감소시키고자 시도되어 왔으나, 이에 관한 기술적 요구 역시 충분히 충족되지 못하고 있다. In the past, attempts have been made to reduce caking between the particles by treating the surface of the superabsorbent polymer with inorganic particles such as silica, but the technical requirements for this have not been sufficiently met.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 우수한 흡수 성능, 향상된 흡수 속도, 및 안티-케이킹(anti-caking)을 나타내는 고흡수성 수지의 제조를 가능케 하는 고흡수성 수지의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides a method for manufacturing a super absorbent polymer that enables the manufacture of a super absorbent polymer exhibiting excellent absorption performance, improved absorption rate, and anti-caking. aims to do

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention,

산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, 내부 가교제, 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물에 대해 광중합 또는 열중합을 수행하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계; forming a water-containing gel polymer by performing photopolymerization or thermal polymerization on a monomer composition including an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least partially neutralizing the acidic group, an internal crosslinking agent, and a polymerization initiator;

상기 함수겔 중합체에 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 혼합하여 조분쇄하는 단계;mixing and coarsely pulverizing colloidal silica with the water-containing gel polymer;

상기 조분쇄된 함수겔 중합체를 건조, 분쇄, 및 분급하여 베이스 수지(base resin)를 형성하는 단계; 및forming a base resin by drying, pulverizing, and classifying the coarsely pulverized hydrogel polymer; and

콜로이달 실리카(colloidal silica), 또는 흄드 실리카(fumed silica) 중 어느 하나, 및 표면 가교제의 존재 하에, 상기 베이스 수지의 표면을 추가 가교하여 표면 가교층을 형성하는 단계를 포함하는, Forming a surface crosslinking layer by further crosslinking the surface of the base resin in the presence of either colloidal silica or fumed silica and a surface crosslinking agent,

고흡수성 수지의 제조 방법을 제공한다.A method for preparing a superabsorbent polymer is provided.

본 발명의 고흡수성 수지의 제조 방법에 따르면, 우수한 제반 흡수 물성을 유지하면서도 향상된 흡수 속도, 및 안티-케이킹(anti-caking)을 나타내는 고흡수성 수지를 제공할 수 있다.According to the manufacturing method of the super absorbent polymer of the present invention, it is possible to provide a super absorbent polymer exhibiting improved absorption rate and anti-caking while maintaining excellent absorbent properties.

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 can have various changes and various forms, specific embodiments will be exemplified and described in detail below. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, and includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for preparing a superabsorbent polymer according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 구현예에 따른 고흡수성 수지의 제조방법은, A method for producing a superabsorbent polymer according to an embodiment of the present invention,

산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, 내부 가교제, 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물에 대해 광중합 또는 열중합을 수행하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계; forming a water-containing gel polymer by performing photopolymerization or thermal polymerization on a monomer composition including an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least partially neutralizing the acidic group, an internal crosslinking agent, and a polymerization initiator;

상기 함수겔 중합체에 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 혼합하여 조분쇄하는 단계;mixing and coarsely pulverizing colloidal silica with the water-containing gel polymer;

상기 조분쇄된 함수겔 중합체를 건조, 분쇄, 및 분급하여 베이스 수지(base resin)를 형성하는 단계; 및forming a base resin by drying, pulverizing, and classifying the coarsely pulverized hydrogel polymer; and

콜로이달 실리카(colloidal silica), 또는 흄드 실리카(fumed silica) 중 어느 하나, 및 표면 가교제의 존재 하에, 상기 베이스 수지의 표면을 추가 가교하여 표면 가교층을 형성하는 단계를 포함한다.Forming a surface crosslinking layer by further crosslinking the surface of the base resin in the presence of any one of colloidal silica and fumed silica and a surface crosslinking agent.

본 발명의 명세서에서, "베이스 수지" 또는 "베이스 수지 분말"은 아크릴산계 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 the specification of the present invention, "base resin" or "base resin powder" is a polymer obtained by drying and pulverizing acrylic acid-based monomers into particles or powder form, which will be described later by surface modification or surface crosslinking. It means a polymer in a state in which a step has not been performed.

아크릴산계 단량체의 중합 반응에 의해 수득되는 함수겔상 중합체는 건조, 분쇄, 분급, 표면 가교 등의 공정을 거쳐 분말상의 제품인 고흡수성 수지로 시판된다. The water-containing gel polymer obtained by polymerization of acrylic acid-based monomers is commercially available as a superabsorbent polymer in powder form after going through processes such as drying, pulverization, classification, and surface crosslinking.

한편 최근 들어 고흡수성 수지에서 흡수능, 통액성과 같은 제반 흡수 물성 뿐 아니라 실제 기저귀가 사용되는 상황에서 팽윤된 고흡수성 수지 표면의 건조(dryness) 상태가 얼마나 유지될 수 있는가가 기저귀 특성을 가늠하는 중요한 척도가 되고 있다. 또한, 이러한 건조 상태에 영향을 미치는 요소는 여러 가지가 있으나 그 중 가장 주요한 원인으로 소변 내의 아스코르브산에 의한 겔 열화 현상이 지적되고 있다. 즉, 소변에 포함된 아스코르브산이 고흡수성 수지의 고분자 구조와 반응하여 고분자 구조를 분해함에 따라 수가용 성분이 증가하고 이로 인해 고흡수성 수지 또는 기저귀가 끈적하게 되는 열화 현상의 주요 원인 중 하나이다. On the other hand, in recent years, not only various absorption properties such as absorbency and liquid permeability in superabsorbent polymers, but also how much dryness can be maintained on the surface of the swollen superabsorbent polymer in actual use of diapers is an important factor in determining diaper characteristics. becoming a measure. In addition, there are several factors that affect the drying state, but the most important cause among them is the deterioration of the gel by ascorbic acid in urine. That is, ascorbic acid contained in urine reacts with the polymer structure of the super absorbent polymer and decomposes the polymer structure, the water-soluble component increases, which is one of the main causes of deterioration of the super absorbent polymer or diaper, which becomes sticky.

이에, 본 발명의 발명자들은 중합체의 조분쇄 단계에서 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 혼합하여 조분쇄를 수행함으로써 고흡수성 수지의 강도가 높아질 수 있고, 이에 의해 아스코르브산에 의한 열화를 효과적으로 방지할 수 있음에 착안하여 본 발명에 이르게 되었다.Therefore, the inventors of the present invention can increase the strength of the superabsorbent polymer by mixing colloidal silica in the coarsely pulverizing step of the polymer and perform coarse pulverization, thereby effectively preventing deterioration caused by ascorbic acid. In view of this, the present invention has been reached.

또한, 표면 가교 단계에서 콜로이달 실리카 또는 흄드 실리카(fumed silica)의 존재 하에 표면 가교를 수행함으로써 고온 고습 환경하에서 고흡수성 수지 입지가 서로 응집되는 케이킹(caking) 현상을 효과적으로 방지할 수 있음을 확인하였다. In addition, in the surface crosslinking step, surface crosslinking is performed in the presence of colloidal silica or fumed silica, thereby confirming that the caking phenomenon in which superabsorbent polymer particles coagulate with each other under a high temperature and high humidity environment can be effectively prevented. did

그 결과 본 발명의 일 구현예에 따른 제조방법에 의해 수득되는 고흡수성 수지는 보수능, 가압 흡수능, 통액성, 흡수 속도 등의 물성이 우수하며 안티-케이킹(anti-caking) 효과를 나타낼 수 있다. As a result, the superabsorbent polymer obtained by the manufacturing method according to an embodiment of the present invention has excellent physical properties such as water retention capacity, absorbency under pressure, liquid permeability, and absorption speed, and can exhibit an anti-caking effect. there is.

이에 대해 하기에서 보다 상세히 설명한다. This will be described in more detail below.

본 발명의 고흡수성 수지의 제조 방법에서, 먼저 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, 내부 가교제, 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물에 대해 광중합 또는 열중합을 수행하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계를 수행한다. In the method for preparing the superabsorbent polymer of the present invention, first, photopolymerization or thermal polymerization is performed on a monomer composition including an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least partially neutralizing the acidic group, an internal crosslinking agent, and a polymerization initiator to form a water-containing gel. The step of forming a polymer is carried out.

상기 고흡수성 수지의 원료 물질인 단량체 조성물은 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 아크릴산계 단량체 내부 가교제, 및 중합 개시제를 포함한다. The monomer composition, which is a raw material of the superabsorbent polymer, includes an acrylic acid-based monomer internal crosslinking agent having an acidic group at least partially neutralized, and a polymerization initiator.

상기 아크릴산계 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다:The acrylic acid-based monomer is a compound represented by Formula 1 below:

[화학식 1][Formula 1]

R1-COOM1 R 1 -COOM 1

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1은 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;

M1은 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 아크릴산계 단량체는 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다. Preferably, the acrylic acid-based monomer includes at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, and monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, and organic amine salts thereof.

여기서, 상기 아크릴산계 단량체는 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 단량체를 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 등과 같은 알킬리 물질로 부분적으로 중화시킨 것이 사용될 수 있다. 이때, 상기 아크릴산계 단량체의 중화도는 40 내지 95 몰%, 또는 40 내지 80 몰%, 또는 45 내지 75 몰%일 수 있다. 상기 중화도의 범위는 최종 물성에 따라 조절될 수 있다. 그런데, 상기 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.Here, the acrylic acid-based monomer may have an acidic group and at least a portion of the acidic group may be neutralized. Preferably, those obtained by partially neutralizing the monomers with an alkali material such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, or ammonium hydroxide may be used. In this case, the degree of neutralization of the acrylic acid-based monomer may be 40 to 95 mol%, or 40 to 80 mol%, or 45 to 75 mol%. The range of the degree of neutralization may be adjusted according to final physical properties. However, if the degree of neutralization is too high, neutralized monomers may precipitate out, making it difficult for the polymerization to proceed smoothly. Conversely, if the degree of neutralization is too low, the absorbency of the polymer is greatly reduced, and it may exhibit properties such as elastic rubber that are difficult to handle. there is.

상기 아크릴산계 단량체의 농도는, 상기 고흡수성 수지의 원료 물질 및 용매를 포함하는 단량체 조성물에 대해 약 20 내지 약 60 중량%, 바람직하게는 약 40 내지 약 50 중량%로 될 수 있으며, 중합 시간 및 반응 조건 등을 고려해 적절한 농도로 될 수 있다. 다만, 상기 단량체의 농도가 지나치게 낮아지면 고흡수성 수지의 수율이 낮고 경제성에 문제가 생길 수 있고, 반대로 농도가 지나치게 높아지면 단량체의 일부가 석출되거나 중합된 함수겔상 중합체의 분쇄 시 분쇄 효율이 낮게 나타나는 등 공정상 문제가 생길 수 있으며 고흡수성 수지의 물성이 저하될 수 있다. The concentration of the acrylic acid-based monomer may be about 20 to about 60% by weight, preferably about 40 to about 50% by weight, based on the monomer composition including the raw material of the superabsorbent polymer and the solvent, and the polymerization time and The concentration may be appropriate in consideration of the reaction conditions and the like. However, if the concentration of the monomer is too low, the yield of the superabsorbent polymer is low and economic problems may arise. Conversely, if the concentration is too high, a part of the monomer is precipitated or the pulverization efficiency of the polymerized water-containing gel polymer is low. Process problems may occur, and physical properties of the superabsorbent polymer may be deteriorated.

본 발명의 고흡수성 수지 제조 방법에서 중합시 사용되는 중합 개시제는 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않는다.The polymerization initiator used during polymerization in the method for preparing the super absorbent polymer of the present invention is not particularly limited as long as it is generally used in the preparation of the super absorbent polymer.

구체적으로, 상기 중합 개시제는 중합 방법에 따라 열중합 개시제 또는 UV 조사에 따른 광중합 개시제를 사용할 수 있다. 다만 광중합 방법에 의하더라도, 자외선 조사 등의 조사에 의해 일정량의 열이 발생하고, 또한 발열 반응인 중합 반응의 진행에 따라 어느 정도의 열이 발생하므로, 추가적으로 열중합 개시제를 포함할 수도 있다.Specifically, the polymerization initiator may be a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator according to UV irradiation according to a polymerization method. However, even with the photopolymerization method, since a certain amount of heat is generated by irradiation such as ultraviolet light irradiation and a certain amount of heat is generated according to the progress of the polymerization reaction, which is an exothermic reaction, a thermal polymerization initiator may be additionally included.

상기 광중합 개시제는 자외선과 같은 광에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 화합물이면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있다. As the photopolymerization initiator, any compound capable of forming radicals by light such as ultraviolet light may be used without limitation in its configuration.

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 구체예로, 상용하는 lucirin TPO, 즉, 2,4,6-트리메틸-벤조일-트리메틸 포스핀 옥사이드(2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide)를 사용할 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.Examples of the photopolymerization initiator include benzoin ether, dialkyl acetophenone, hydroxyl alkylketone, phenyl glyoxylate, and benzyl dimethyl ketal. Ketal), acyl phosphine, and alpha-aminoketone (α-aminoketone) may be used at least one selected from the group consisting of. On the other hand, as a specific example of acylphosphine, commercially available lucirin TPO, that is, 2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide (2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide) can be used. . More various photoinitiators are well described in 'UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Applications (Elsevier 2007)' p115, a book by Reinhold Schwalm, and are not limited to the above examples.

상기 광중합 개시제는 상기 단량체 조성물에 대하여 약 0.01 내지 약 1.0 중량%의 농도로 포함될 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. The photopolymerization initiator may be included in a concentration of about 0.01 to about 1.0% by weight based on the monomer composition. If the concentration of the photopolymerization initiator is too low, the polymerization rate may be slowed down, 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.

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 ), and ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 ), and examples of the azo-based initiator include 2, 2-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 2 , 2-azobis- (N, N-dimethylene) isobutyramidine dihydrochloride (2,2-azobis- (N, N-dimethylene) isobutyramidine dihydrochloride), 2- (carbamoyl azo) isobutyronitrile (2-(carbamoylazo)isobutylonitril), 2, 2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride (2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2- yl)propane] dihydrochloride), 4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid), and the like. More various thermal polymerization initiators are well described in Odian's 'Principle of Polymerization (Wiley, 1981)', p203, and are not limited to the above examples.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단량체 조성물은 고흡수성 수지의 원료 물질로서 내부 가교제를 포함한다. 상기 내부 가교제로는 상기 아크릴산계 단량체와 반응할 수 있는 관능기를 1개 이상 가지면서, 에틸렌성 불포화기를 1개 이상 갖는 가교제; 혹은 상기 아크릴산계 단량체의 치환기 및/또는 단량체의 가수분해에 의해 형성된 치환기와 반응할 수 있는 관능기를 2개 이상 갖는 가교제를 사용할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the monomer composition includes an internal crosslinking agent as a raw material of the superabsorbent polymer. The internal crosslinking agent includes a crosslinking agent having at least one functional group capable of reacting with the acrylic acid monomer and at least one ethylenically unsaturated group; Alternatively, a crosslinking agent having two or more functional groups capable of reacting with substituents of the acrylic acid-based monomers and/or substituents formed by hydrolysis of the monomers may be used.

상기 내부 가교제의 구체적인 예로는, N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 다이(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 다이(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 부탄다이올다이(메타)아크릴레이트, 부틸렌글리콜다이(메타)아크릴레이트, 다이에틸렌글리콜 다이(메타)아크릴레이트, 헥산다이올다이(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 다이(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 다이(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 다이(메타)아크릴레이트, 다이펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트, 글리세린 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스톨 테트라아크릴레이트, 트리아릴아민, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 및 에틸렌카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. Specific examples of the internal crosslinking agent include N, N'-methylenebisacrylamide, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, and propylene glycol di (meth) acrylate. )Acrylate, polypropylene glycol (meth)acrylate, butanedioldi(meth)acrylate, butylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, hexanedioldi(meth)acrylate Acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, glycerin tri(meth)acrylate, pentaerythyl At least one selected from the group consisting of stall tetraacrylate, triarylamine, ethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol, glycerin, and ethylene carbonate may be used.

이러한 내부 가교제는 상기 단량체 조성물에 대하여 약 0.01 내지 약 0.5 중량%의 농도로 포함되어, 중합된 고분자를 가교시킬 수 있다. The internal crosslinking agent may be included in a concentration of about 0.01 to about 0.5% by weight based on the monomer composition to crosslink the polymerized polymer.

본 발명의 제조방법에서, 상기 단량체 조성물은 필요에 따라 증점제(thickener), 가소제, 보존안정제, 산화방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. In the production method of the present invention, the monomer composition may further include additives such as a thickener, a plasticizer, a storage stabilizer, and an antioxidant, if necessary.

상술한 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, 광중합 개시제, 열중합 개시제, 내부 가교제 및 첨가제와 같은 원료 물질은 용매에 용해된 단량체 조성물 용액의 형태로 준비될 수 있다.Raw materials such as an acrylic acid-based monomer having an acidic group and neutralizing at least a portion of the acidic group, a photopolymerization initiator, a thermal polymerization initiator, an internal crosslinking agent, and additives may be prepared in the form of a monomer composition solution dissolved in a solvent.

이 때 사용할 수 있는 상기 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 1종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.The solvent that can be used at this time can be used without limitation in composition as long as it can dissolve the above-mentioned components, and 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 At least one selected from ethyl ether, toluene, xylene, butyrolactone, carbitol, methyl cellosolve acetate, and N,N-dimethylacetamide may be used in combination.

상기 용매는 단량체 조성물의 총 함량에 대하여 상술한 성분을 제외한 잔량으로 포함될 수 있다.The solvent may be included in a residual amount excluding the components described above with respect to the total content of the monomer composition.

한편, 이와 같은 단량체 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔상 중합체를 형성하는 방법 또한 통상 사용되는 중합 방법이면, 특별히 구성의 한정이 없다. On the other hand, the method of forming a hydrogel polymer by thermal polymerization or photopolymerization of such a monomer composition is also not particularly limited as long as it is a commonly used polymerization method.

구체적으로, 중합 방법은 중합 에너지원에 따라 크게 열중합 및 광중합으로 나뉘며, 통상 열중합을 진행하는 경우, 니더(kneader)와 같은 교반축을 가진 반응기에서 진행될 수 있으며, 광중합을 진행하는 경우, 이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 진행될 수 있으나, 상술한 중합 방법은 일 예이며, 본 발명은 상술한 중합 방법에 한정되지는 않는다.Specifically, the polymerization method is largely divided into thermal polymerization and photopolymerization according to the polymerization energy source. In the case of normal thermal polymerization, it can be carried out in a reactor having an agitation shaft such as a kneader, and in the case of photopolymerization, a movable Although it may proceed in a reactor equipped with a conveyor belt, the above polymerization method is an example, and the present invention is not limited to the above polymerization method.

일 예로, 상술한 바와 같이 교반축을 구비한 니더(kneader)와 같은 반응기에, 열풍을 공급하거나 반응기를 가열하여 열중합을 하여 얻어진 함수겔상 중합체는 반응기에 구비된 교반축의 형태에 따라, 반응기 배출구로 배출되는 함수겔상 중합체는 수 센티미터 내지 수 밀리미터 형태일 수 있다. 구체적으로, 얻어지는 함수겔상 중합체의 크기는 주입되는 단량체 조성물의 농도 및 주입속도 등에 따라 다양하게 나타날 수 있는데, 통상 중량 평균 입경이 2 내지 50 mm 인 함수겔상 중합체가 얻어질 수 있다.For example, as described above, the water-containing gel polymer obtained by thermal polymerization by supplying hot air to a reactor such as a kneader equipped with an agitation shaft or heating the reactor is directed to the outlet of the reactor according to the shape of the agitation shaft provided in the reactor. The discharged water-containing gel polymer may be in the form of several centimeters to several millimeters. Specifically, the size of the obtained water-containing gel polymer may vary depending on the concentration and injection speed of the monomer composition to be injected, and a water-containing gel polymer having a weight average particle diameter of 2 to 50 mm may be obtained.

또한, 상술한 바와 같이 이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 광중합을 진행하는 경우, 통상 얻어지는 함수겔상 중합체의 형태는 벨트의 너비를 가진 시트 상의 함수겔상 중합체일 수 있다. 이 때, 중합체 시트의 두께는 주입되는 단량체 조성물의 농도 및 주입속도에 따라 달라지나, 통상 약 0.5 내지 약 5cm의 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 5cm를 초과하는 경우에는 지나치게 두꺼운 두께로 인해, 중합 반응이 전 두께에 걸쳐 고르게 일어나지 않을 수가 있다.In addition, as described above, when photopolymerization is performed in a reactor equipped with a movable conveyor belt, the form of a water-containing gel polymer usually obtained may be a sheet-like water-containing gel polymer having the width of a 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 about 0.5 to about 5 cm can be obtained. When the monomer composition is supplied to such an extent that the thickness of the polymer on the sheet is too thin, production efficiency is low, which is undesirable. When the thickness of the polymer on the sheet exceeds 5 cm, the polymerization reaction does not occur evenly over the entire thickness due to the excessively thick thickness. may not be

이때 이와 같은 방법으로 얻어진 함수겔상 중합체의 통상 함수율은 약 40 내지 약 80 중량%일 수 있다. 한편, 본 명세서 전체에서 "함수율"은 전체 함수겔상 중합체 중량에 대해 차지하는 수분의 함량으로 함수겔상 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 5분을 포함하여 20분으로 설정하여, 함수율을 측정한다.At this time, the water-containing gel polymer obtained in this way may have a normal water content of about 40 to about 80% by weight. Meanwhile, throughout the present specification, "moisture content" refers to a value obtained by subtracting the weight of the dry polymer from the weight of the hydrogel polymer as the content of moisture 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 moisture evaporation in the polymer during drying by raising the temperature of the polymer through infrared heating. At this time, the drying condition is a method of raising the temperature from room temperature to about 180 ° C and then maintaining it at 180 ° C. The total drying time is set to 20 minutes including 5 minutes of the temperature raising step, and the moisture content is measured.

다음에, 상기 함수겔 중합체에 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 혼합하여 조분쇄하는 단계를 수행한다. Next, a step of coarsely pulverizing by mixing colloidal silica with the water-containing gel polymer is performed.

상기 콜로이달 실리카(colloidal silica)는, 물에 실리카 입자가 침전되거나 응집되지 않고 안정하게 분산되어 있는 상태의 실리카를 의미하며, 실리카 입자 표면의 적어도 일부가 이온화되어 있는 실리카를 의미한다. 상기 콜로이달 실리카의 제조방법은 특별히 제한되지 않으며, 전기투석, 졸-겔 법, 이온교환법, 산-중화법 등 알려진 제조방법으로 제조된 것을 사용할 수 있다. The colloidal silica refers to silica in which silica particles are stably dispersed in water without precipitation or aggregation, and refers to silica in which at least a part of the surface of the silica particles is ionized. The method for preparing the colloidal silica is not particularly limited, and a known method such as electrodialysis, sol-gel method, ion exchange method, acid-neutralization method, etc. may be used.

상기 콜로이달 실리카는 상기 함수겔 중합체 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 이상, 또는 0.02 중량부 이상, 또는 0.03 중량부 이상, 또는 0.05 중량부 이상, 또는 0.08 중량부 이상, 또는 0.1 중량부 이상이면서, 1.0 중량부 이하, 또는 0.8 중량부 이하, 또는 0.5 중량부 이하, 또는 0.2 중량부 이하의 함량으로 첨가될 수 있다. 상기 콜로이달 실리카의 함량이 상술한 범위일 때 고흡수성 수지의 흡수 물성의 하락없이 겔 강도 향상 효과를 달성할 수 있어 이러한 관점에서 상기 중량부 범위로 사용하는 것이 바람직할 수 있다. The colloidal silica is present in an amount of 0.01 part by weight or more, or 0.02 part by weight or more, or 0.03 part by weight or more, or 0.05 part by weight or more, or 0.08 part by weight or more, or 0.1 part by weight or more with respect to 100 parts by weight of the water-containing gel polymer, It may be added in an amount of 1.0 parts by weight or less, or 0.8 parts by weight or less, or 0.5 parts by weight or less, or 0.2 parts by weight or less. When the content of the colloidal silica is within the above-described range, it is possible to achieve an effect of improving gel strength without deteriorating the water absorption properties of the superabsorbent polymer.

또한, 상기 콜로이달 실리카가 함수겔 중합체와 함께 조분쇄되는 과정에서 콜로이드(colloid) 상태를 유지하지 못하고 석출되면 겔 강도 향상 효과를 얻을 수 없으므로, 상기 콜로이달 실리카는 안정적인 콜로이드 상태를 유지하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 측면에서 콜로이드 상태가 아닌 분말 상태 또는 소수성 실리카는 겔 강도 향상 효과가 없어 본 발명이 의도하는 효과를 달성할 수 없다. In addition, if the colloidal silica is precipitated without maintaining a colloidal state in the process of being coarsely pulverized together with the water-containing gel polymer, the gel strength improving effect cannot be obtained. It is desirable to do In this respect, the powder state or hydrophobic silica, which is not a colloidal state, does not have an effect of improving gel strength, and thus cannot achieve the effect intended by the present invention.

이러한 조건을 만족하는 콜로이달 실리카로는 Nissan Chemical 사의 ST-30, ST-O, ST-N, ST-C 또는 ST-AK 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Colloidal silica that satisfies these conditions may include ST-30, ST-O, ST-N, ST-C or ST-AK manufactured by Nissan Chemical, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 제조방법에 따르면, 상기와 같은 콜로이달 실리카를 조분쇄시 첨가하여, 상기 콜로이달 실리카의 존재 하에 조분쇄를 실시함으로써 함수겔 중합체와 콜로이달 실리카가 고르게 혼합되어 분포함에 따라 함수겔 중합체의 겔 강도가 개선되는 효과를 나타낼 수 있으며, 이러한 효과는 베이스 수지 및 최종 고흡수성 수지에도 유지되어 이에 따라 아스코르브산에 의한 열화 현상이 개선될 수 있다. According to the manufacturing method of the present invention, the colloidal silica as described above is added during coarse pulverization, and coarse pulverization is performed in the presence of the colloidal silica, so that the water-containing gel polymer and the colloidal silica are evenly mixed and distributed. The gel strength of the polymer may be improved, and this effect may be maintained in the base resin and the final superabsorbent polymer, and thus the deterioration caused by ascorbic acid may be improved.

조분쇄 단계에서 사용되는 분쇄기는 구성의 한정은 없으나, 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), 초퍼(chopper) 및 원판식 절단기(Disc cutter)로 이루어진 분쇄 기기 군에서 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있으나, 상술한 예에 한정되지는 않는다.The grinder used in the coarse grinding step is not limited in configuration, but specifically, vertical pulverizer, turbo cutter, turbo grinder, rotary cutter mill 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. It may include, but is not limited to the above-described examples.

이때 조분쇄 단계는 함수겔상 중합체의 입경이 약 2 내지 약 10mm로 되도록 분쇄할 수 있다.At this time, in the coarsely pulverizing step, the water-containing gel polymer may be pulverized to have a particle diameter of about 2 to about 10 mm.

입경이 2mm 미만으로 분쇄하는 것은 함수겔상 중합체의 높은 함수율로 인해 기술적으로 용이하지 않으며, 또한 분쇄된 입자 간에 서로 응집되는 현상이 나타날 수도 있다. 한편, 입경이 10mm 초과로 분쇄하는 경우, 추후 이루어지는 건조 단계의 효율 증대 효과가 미미하다.Grinding to a particle diameter of less than 2 mm is not technically easy due to the high water content of the hydrogel polymer, and also may cause aggregation between the pulverized particles. On the other hand, when grinding with a particle diameter of more than 10 mm, the effect of increasing the efficiency of the subsequent drying step is insignificant.

다음에, 조분쇄된 함수겔상 중합체를 건조, 분쇄, 및 분급하여 베이스 수지(base resin)를 형성하는 단계를 수행한다. Next, a step of forming a base resin by drying, pulverizing, and classifying the coarsely pulverized water-containing gel polymer is performed.

상기 건조 단계의 건조 온도는 약 150 내지 약 250℃일 수 있다. 건조 온도가 150℃ 미만인 경우, 건조 시간이 지나치게 길어지고 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 우려가 있고, 건조 온도가 250℃를 초과하는 경우, 지나치게 중합체 표면만 건조되어, 추후 이루어지는 분쇄 공정에서 미분이 발생할 수도 있고, 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 우려가 있다. 따라서 바람직하게 상기 건조는 약 150 내지 약 200℃의 온도에서, 더욱 바람직하게는 약 160 내지 약 180℃의 온도에서 진행될 수 있다.A drying temperature in the drying step may be about 150 to about 250 °C. When the drying temperature is less than 150 ° C, the drying time is too long and there is a risk of deterioration in the physical properties of the finally formed super absorbent polymer, and when the drying temperature exceeds 250 ° C, only the surface of the polymer is excessively dried, resulting in a subsequent pulverization process There is a concern that fine powder may be generated in the water, and physical properties of the finally formed superabsorbent polymer may be deteriorated. Therefore, preferably, the drying may be performed at a temperature of about 150 to about 200 °C, more preferably at a temperature of about 160 to about 180 °C.

한편, 건조 시간의 경우에는 공정 효율 등을 고려하여, 약 20 내지 약 90분 동안 진행될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. Meanwhile, the drying time may be about 20 to about 90 minutes in consideration of process efficiency, but is not limited thereto.

상기 건조 단계의 건조 방법 역시 함수겔상 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 0.1 내지 약 10 중량%일 수 있다.As long as the drying method of the drying step is also commonly used as a drying process for hydrogel polymers, the composition may be selected and used without limitation. Specifically, the drying step may be performed by a method such as hot air supply, infrared ray irradiation, microwave irradiation, or ultraviolet ray irradiation. The water content of the polymer after the drying step may be about 0.1 to about 10% by weight.

다음에, 이와 같은 건조 단계를 거쳐 얻어진 건조된 중합체를 분쇄한다.Next, the dried polymer obtained through this drying step is pulverized.

분쇄는 분쇄 단계 후 얻어지는 중합체 분말의 입경이 150 내지 850㎛ 이 되도록 수행될 수 있다. 이와 같은 입경을 갖도록 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 사용할 수 있으나, 상술한 예에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Grinding may be performed so that the particle diameter of the polymer powder obtained after the pulverizing step is 150 to 850 μm. The grinder used to grind to have such a particle size is specifically, a pin mill, a hammer mill, a screw mill, a roll mill, a disc mill, or A jog mill or the like may be used, but the present invention is not limited to the above example.

그리고, 이와 같은 분쇄 단계 이후 최종 제품화되는 고흡수성 수지 분말의 물성을 관리하기 위해, 분쇄 후 얻어지는 중합체 분말을 입경에 따라 분급하는 과정을 거칠 수 있으며, 상기 중합체 분말을 입경 범위에 따라 일정 중량비가 되도록 분급할 수 있다. In addition, in order to manage the physical properties of the superabsorbent polymer powder to be finalized after the pulverization step, the polymer powder obtained after pulverization may be subjected to a process of classifying according to the particle size, and the polymer powder may be prepared in a certain weight ratio according to the particle size range. can be classified.

상기 분급 공정은 ASTM 규정에 따른 표준체를 이용하는 등 통상의 방법에 따라 수행될 수 있으며, 이 같은 분급 공정을 통해 입경이 150 ㎛ 미만의 미분 및 850 ㎛ 초과의 조립자를 분리 제거하고, 150 내지 850 ㎛ 크기의 고흡수성 수지의 정상 입자를 수득할 수 있다.The classification process may be performed according to a conventional method, such as using a standard sieve according to ASTM regulations, and through this classification process, fine particles having a particle diameter of less than 150 μm and coarse particles greater than 850 μm are separated and removed, and 150 to 850 μm Normal particles of the superabsorbent polymer can be obtained.

상술한 바와 같은 공정으로 아크릴산계 단량체가 중합된 중합체를 건조, 및 분쇄하여 입자(particle) 또는 파우더(powder) 형태로 만든 것을 베이스 수지(base resin)라 칭한다. A polymer obtained by polymerizing acrylic acid-based monomers in the above-described process is dried and pulverized to form particles or powder, which is referred to as a base resin.

상기와 같이 제조된 본 발명의 베이스 수지는, EDANA 법 WSP 241.3에 따라 측정한 보수능(CRC)이 45 g/g 이상, 또는 50 g/g 이상, 또는 51 g/g 이상, 또는 52 g/g 이상이면서, 60 g/g 이하, 또는 58 g/g 이하, 또는 약 55 g/g 이하의 범위를 가질 수 있다. The base resin of the present invention prepared as described above has a water retention capacity (CRC) of 45 g/g or more, or 50 g/g or more, or 51 g/g or more, or 52 g/g or more, measured according to EDANA method WSP 241.3. g or more, but less than or equal to 60 g/g, or less than or equal to 58 g/g, or less than or equal to about 55 g/g.

후술하는 표면 가교 반응 단계에서 필연적으로 베이스 수지의 보수능(CRC)이 하락되나, 본 발명에 따르면 베이스 수지의 보수능을 높게 형성함에 따라 최종 제품의 보수능이 여전히 높게 유지될 수 있다. Although the water retention capacity (CRC) of the base resin is inevitably reduced in the surface crosslinking reaction step described later, according to the present invention, the water retention capacity of the final product can be maintained high as the water retention capacity of the base resin is formed high.

또한, 본 발명의 베이스 수지는, 인장ㆍ압축 시험법에 따라 측정한 겔 강도가 0.1 N 이상, 또는 0.12 N 이상, 또는 0.14 N 이상, 또는 0.15 N 이상이면서, 0.20 N 이하, 또는 0.19 N 이하, 또는 0.18 N 이하의 높은 겔 강도 범위를 가질 수 있다. In addition, the base resin of the present invention has a gel strength of 0.1 N or more, or 0.12 N or more, or 0.14 N or more, or 0.15 N or more, and 0.20 N or less, or 0.19 N or less, or a high gel strength range of 0.18 N or less.

다음에, 콜로이달 실리카(colloidal silica), 또는 흄드 실리카(fumed silica) 중 어느 하나, 및 표면 가교제의 존재 하에, 상기 베이스 수지의 표면을 추가 가교하여 표면 가교층을 형성하는 단계를 수행한다. Next, a step of forming a surface crosslinking layer by additionally crosslinking the surface of the base resin in the presence of either colloidal silica or fumed silica and a surface crosslinking agent is performed.

일반적인 고흡수성 수지의 제조방법에서, 건조 및 분쇄된 중합체, 즉 베이스 수지에 표면 가교제를 포함하는 표면 가교 용액을 혼합한 다음, 이들 혼합물에 열을 가하여 승온함으로써 상기 분쇄된 중합체에 대해 표면 가교 반응을 수행한다.In a general method for producing superabsorbent polymers, a surface crosslinking solution containing a surface crosslinking agent is mixed with a dried and pulverized polymer, that is, a base resin, and then heated by heating the mixture to perform a surface crosslinking reaction for the pulverized polymer. carry out

상기 표면 가교 단계는 표면 가교제의 존재 하에 상기 분쇄된 중합체의 표면에 가교 반응을 유도함으로써, 보다 향상된 물성을 갖는 고흡수성 수지를 형성시키는 단계이다. 이러한 표면 가교를 통해 상기 분쇄된 베이스 수지의 표면에는 표면 가교층(표면 개질층)이 형성된다.The surface crosslinking step is a step of forming a superabsorbent polymer having more improved physical properties by inducing a crosslinking reaction on the surface of the pulverized polymer in the presence of a surface crosslinking agent. Through this surface crosslinking, a surface crosslinking layer (surface modification layer) is formed on the surface of the pulverized base resin.

일반적으로, 표면 가교제는 고흡수성 수지 입자의 표면에 도포되므로 표면 가교 반응은 고흡수성 수지 입자의 표면 상에서 일어나며, 이는 입자 내부에는 실질적으로 영향을 미치지 않으면서 입자의 표면 상에서의 가교 결합성은 개선시킨다. 따라서 표면 가교 결합된 고흡수성 수지 입자는 내부에서보다 표면 부근에서 더 높은 가교 결합도를 갖는다.In general, since the surface crosslinking agent is applied to the surface of the superabsorbent polymer particle, a surface crosslinking reaction occurs on the surface of the superabsorbent polymer particle, which improves the crosslinkability on the surface of the particle without substantially affecting the inside of the particle. Therefore, the surface cross-linked superabsorbent polymer particles have a higher degree of cross-linking in the vicinity of the surface than in the inside.

본 발명의 제조방법에 따르면, 베이스 수지에 표면 가교제를 혼합하여 표면 가교 반응을 수행하는 단계에서 소수성 실리카인 콜로이달 실리카(colloidal silica), 또는 흄드 실리카(fumed silica)를 추가로 혼합하여 표면 가교 반응을 수행한다. 이로써, 콜로이달 실리카, 또는 흄드 실리카가 표면 가교층 상의 가교 구조 내에 포함되어 표면 가교 효율이 향상되며 이를 사용하지 않은 고흡수성 수지에 비해 통액성(permeability)이 더욱 향상될 수 있으며, 더하여 고온 고습 환경하에서 고흡수성 수지 입지가 서로 응집되는 케이킹(caking) 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. According to the manufacturing method of the present invention, in the step of performing the surface crosslinking reaction by mixing the surface crosslinking agent with the base resin, hydrophobic silica, colloidal silica or fumed silica is additionally mixed to perform the surface crosslinking reaction Do it. As a result, colloidal silica or fumed silica is included in the crosslinking structure on the surface crosslinking layer to improve surface crosslinking efficiency, and permeability can be further improved compared to superabsorbent polymers without using colloidal silica or fumed silica. It is possible to effectively prevent a caking phenomenon in which the superabsorbent polymer sites coagulate with each other under the condition of being wet.

보다 구체적으로, 상기 콜로이달 실리카, 또는 흄드 실리카는 상기 베이스 수지의 표면의 표면 개질층 내에 분포하여 고흡수성 수지가 액체를 흡수하여 팽윤되는 과정에서 팽윤된 수지 입자들이 높아진 압력에 따라 서로 응집되거나 뭉쳐지는 것을 방지하며, 표면에 적절한 소수성을 부여함으로써 액체의 투과 및 확산을 보다 용이하게 할 수 있다. 따라서 고흡수성 수지의 흡수 속도, 통액성, 및 안티-케이킹 특성을 개선하는데 기여할 수 있다. More specifically, the colloidal silica or fumed silica is distributed in the surface modification layer on the surface of the base resin, and in the process of swelling by absorbing liquid, the swollen resin particles aggregate or agglomerate with each other according to the increased pressure. It is prevented from falling, and by imparting appropriate hydrophobicity to the surface, it is possible to more easily permeate and spread the liquid. Therefore, it can contribute to improving the absorption rate, liquid permeability, and anti-caking properties of the superabsorbent polymer.

상기 콜로이달 실리카로는 Nissan Chemical 사의 ST-30, ST-O, ST-N, ST-C 또는 ST-AK 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Examples of the colloidal silica include ST-30, ST-O, ST-N, ST-C or ST-AK manufactured by Nissan Chemical, but the present invention is not limited thereto.

상기 흄드 실리카로는 상용화된 실리카, 예를 들어, Aerosil, Tixosil 또는 DM30S 등의 상품명으로 표시되는 실리카 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Examples of the fumed silica include commercially available silica, for example, silica represented by trade names such as Aerosil, Tixosil, or DM30S, but the present invention is not limited thereto.

상기 콜로이달 실리카, 또는 흄드 실리카는 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 이상, 또는 0.02 중량부 이상, 또는 0.03 중량부 이상, 또는 0.05 중량부 이상, 또는 0.08 중량부 이상, 또는 0.1 중량부 이상이면서, 1.0 중량부 이하, 또는 0.8 중량부 이하, 또는 0.5 중량부 이하, 또는 0.2 중량부 이하의 함량으로 첨가될 수 있다. 상기 콜로이달 실리카, 또는 흄드 실리카의 함량이 상술한 범위일 때 고흡수성 수지의 흡수 물성의 하락없이 통액성 및 케이킹 방지 효과를 달성할 수 있어 이러한 관점에서 상기 중량부 범위가 바람직할 수 있다. The colloidal silica or fumed silica is present in an amount of 0.01 parts by weight or more, or 0.02 parts by weight or more, or 0.03 parts by weight or more, or 0.05 parts by weight or more, or 0.08 parts by weight or more, or 0.1 parts by weight or more, based on 100 parts by weight of the base resin. or more, but may be added in an amount of 1.0 parts by weight or less, or 0.8 parts by weight or less, or 0.5 parts by weight or less, or 0.2 parts by weight or less. When the content of the colloidal silica or fumed silica is within the above-described range, liquid permeability and anti-caking effects can be achieved without deterioration in the absorbent properties of the superabsorbent polymer, and in this respect, the weight part range may be preferable.

상기 콜로이달 실리카, 또는 흄드 실리카를 혼합하는 방법은, 상기 베이스 수지에 고르게 혼합할 수 있는 방법이라면 특별히 한정하지 않고 적절히 채택하여 사용할 수 있다.A method of mixing the colloidal silica or the fumed silica is not particularly limited as long as it can be uniformly mixed with the base resin, and may be appropriately adopted and used.

예를 들어, 상기 콜로이달 실리카, 또는 흄드 실리카는 상기 베이스 수지에 표면 가교제를 포함하는 표면 가교 용액을 혼합하기 전에 건식으로 혼합하거나, 상기 표면 가교 용액에 먼저 분산시켜 표면 가교 용액과 함께 베이스 수지에 혼합하는 방식으로 혼합할 수 있다. For example, the colloidal silica or the fumed silica is mixed in a dry manner before mixing the surface crosslinking solution containing the surface crosslinking agent with the base resin, or is first dispersed in the surface crosslinking solution and then added to the base resin together with the surface crosslinking solution. It can be mixed in a mixed way.

상기 표면 가교제 첨가시, 추가로 물을 함께 혼합하여 표면 가교 용액의 형태로 첨가할 수 있다. 물을 첨가하는 경우, 표면 가교제가 중합체에 골고루 분산될 수 있는 이점이 있다. 이때, 추가되는 물의 함량은 표면 가교제의 고른 분산을 유도하고 중합체 분말의 뭉침 현상을 방지함과 동시에 표면 가교제의 표면 침투 깊이를 최적화하기 위한 목적으로 베이스 수지 100 중량부에 대해, 약 1 내지 약 10 중량부의 비율로 첨가되는 것이 바람직하다. When adding the surface crosslinking agent, water may be further mixed together and added in the form of a surface crosslinking solution. When water is added, there is an advantage that the surface crosslinking agent can be evenly dispersed in the polymer. At this time, the amount of water added is from about 1 to about 10 based on 100 parts by weight of the base resin for the purpose of inducing uniform dispersion of the surface crosslinking agent, preventing agglomeration of the polymer powder, and at the same time optimizing the surface penetration depth of the surface crosslinking agent. It is preferably added in a proportion by weight.

또한, 상기 표면 가교제로는 중합체가 갖는 관능기와 반응 가능한 화합물이라면 그 구성의 한정이 없다.In addition, as long as the surface crosslinking agent is a compound capable of reacting with a functional group of a polymer, there is no limitation in its configuration.

바람직하게는 생성되는 고흡수성 수지의 특성을 향상시키기 위해, 상기 표면 가교제로 다가 알콜 화합물; 에폭시 화합물; 폴리아민 화합물; 할로에폭시 화합물; 할로에폭시 화합물의 축합 산물; 옥사졸린 화합물류; 모노-, 디- 또는 폴리옥사졸리디논 화합물; 환상 우레아 화합물; 다가 금속염; 및 알킬렌 카보네이트 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.Preferably, a polyhydric alcohol compound as the surface cross-linking agent in order to improve the properties of the resulting superabsorbent polymer; epoxy compounds; polyamine compounds; haloepoxy compounds; condensation products of haloepoxy compounds; oxazoline compounds; mono-, di- or polyoxazolidinone compounds; cyclic urea compounds; polyvalent metal salts; And at least one selected from the group consisting of alkylene carbonate compounds may be used.

구체적으로, 다가 알콜 화합물의 예로는 모노-, 디-, 트리-, 테트라- 또는 폴리에틸렌 글리콜, 모노프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 디프로필렌 글리콜, 2,3,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 폴리프로필렌 글리콜, 글리세롤, 폴리글리세롤, 2-부텐-1,4-디올, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 및 1,2-사이클로헥산디메탄올로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.Specifically, examples of polyhydric alcohol compounds include mono-, di-, tri-, tetra- or polyethylene glycol, monopropylene glycol, 1,3-propanediol, dipropylene glycol, 2,3,4-trimethyl-1,3 -pentanediol, polypropylene glycol, glycerol, polyglycerol, 2-butene-1,4-diol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, and At least one selected from the group consisting of 1,2-cyclohexanedimethanol may be used.

또한, 에폭시 화합물로는 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 및 글리시돌 등을 사용할 수 있으며, 폴리아민 화합물류로는 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 폴리에틸렌이민 및 폴리아미드폴리아민으로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.In addition, as the epoxy compound, ethylene glycol diglycidyl ether and glycidol may be used, and as the polyamine compound, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetraamine, tetraethylenepentamine, and pentaethylenehexamine , At least one selected from the group consisting of polyethyleneimine and polyamide polyamine may be used.

그리고 할로에폭시 화합물로는 에피클로로히드린, 에피브로모히드린 및 α-메틸에피클로로히드린을 사용할 수 있다. 한편, 모노-, 디- 또는 폴리옥사졸리디논 화합물로는 예를 들어 2-옥사졸리디논 등을 사용할 수 있다.In addition, as the haloepoxy compound, epichlorohydrin, epibromohydrin, and α-methylepichlorohydrin may be used. Meanwhile, as the mono-, di- or polyoxazolidinone compound, for example, 2-oxazolidinone or the like can be used.

그리고, 알킬렌 카보네이트 화합물로는 에틸렌 카보네이트 등을 사용할 수 있다. 이들을 각각 단독으로 사용하거나 서로 조합하여 사용할 수도 있다. 한편, 표면 가교 공정의 효율을 높이기 위해, 이들 표면 가교제 중에서 1 종 이상의 탄소수 2 내지 10의 다가 알코올 화합물류를 1 종 이상 포함하여 사용할 수 있다. In addition, ethylene carbonate or the like can be used as the alkylene carbonate compound. These may be used alone or in combination with each other. On the other hand, in order to increase the efficiency of the surface crosslinking process, one or more kinds of polyhydric alcohol compounds having 2 to 10 carbon atoms may be included and used among these surface crosslinking agents.

상기 첨가되는 표면 가교제의 함량은 구체적으로 추가되는 표면 가교제의 종류나 반응 조건에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 통상 베이스 수지 100 중량부에 대해, 0.001 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 3 중량부, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 2 중량부를 사용할 수 있다.The amount of the surface crosslinking agent added may be appropriately selected depending on the type of the surface crosslinking agent added or reaction conditions, but is usually 0.001 to 5 parts by weight, preferably 0.01 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the base resin. , more preferably 0.05 to 2 parts by weight.

표면 가교제의 함량이 지나치게 적으면, 표면 가교 반응이 거의 일어나지 않으며, 베이스 수지 100 중량부에 대해 5 중량부를 초과하는 경우, 과도한 표면 가교 반응의 진행으로 인해 흡수능력 및 물성의 저하 현상이 발생할 수 있다.If the content of the surface crosslinking agent is too small, surface crosslinking reaction hardly occurs, and if it exceeds 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin, excessive surface crosslinking reaction may cause deterioration in water absorption capacity and physical properties. .

한편, 상술한 상기 표면 가교제 외에 다가 금속염, 예를 들어, 알루미늄 염, 보다 구체적으로 알루미늄의 황산염, 칼륨염, 암모늄염, 나트륨염 및 염산염으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다. On the other hand, in addition to the surface crosslinking agent described above, a polyvalent metal salt, for example, an aluminum salt, more specifically, at least one selected from the group consisting of sulfate, potassium salt, ammonium salt, sodium salt and hydrochloride of aluminum may be further included.

이러한 다가 금속염은 추가로 사용함에 따라, 일 구현예의 방법으로 제조된 고흡수성 수지의 통액성 등을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 다가 금속염은 상기 표면 가교제와 함께 표면 가교 용액에 첨가될 수 있으며, 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 4 중량부의 함량으로 사용될 수 있다. As such a polyvalent metal salt is additionally used, the liquid permeability of the superabsorbent polymer prepared by the method of one embodiment may be further improved. The polyvalent metal salt may be added to the surface crosslinking solution together with the surface crosslinking agent, and may be used in an amount of 0.01 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin.

상기 베이스 수지의 표면을 추가 가교하여 표면 가교층을 형성하는 단계는 상기 콜로이달 실리카, 또는 흄드 실리카, 베이스 수지, 및 표면 가교제의 혼합물에 열을 가하여 승온함으로써 수행된다. Forming a surface crosslinking layer by additionally crosslinking the surface of the base resin is performed by raising the temperature by applying heat to a mixture of the colloidal silica or fumed silica, the base resin, and the surface crosslinking agent.

상기 승온은 약 80 내지 약 190℃, 바람직하게는 약 100 내지 약 180℃, 보다 바람직하게는 약 110 내지 약 140℃의 온도에서 약 10 내지 약 90 분, 바람직하게는 약 20 내지 약 70 분 동안 가열시킴으로써 수행할 수 있다. 가교 반응 온도가 너무 낮거나 반응 시간이 너무 짧을 경우 표면 가교 반응이 제대로 일어나지 않아 투과도가 낮아질 수 있고, 반대로 온도가 너무 높거나 반응 시간이 너무 길 경우 보수능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.The elevated temperature is about 80 to about 190 ° C, preferably about 100 to about 180 ° C, more preferably about 110 to about 140 ° C for about 10 to about 90 minutes, preferably about 20 to about 70 minutes. This can be done by heating. If the crosslinking reaction temperature is too low or the reaction time is too short, the surface crosslinking reaction does not occur properly and the permeability may decrease.

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, 본 발명이 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 본 발명이 한정되는 것은 아니다.The means for raising the temperature for the surface crosslinking reaction is not particularly limited. It can be heated by supplying a heat medium or directly supplying a heat source. At this time, as the type of heat medium that can be used, steam, hot air, heated fluids such as hot oil, etc. can be used, but the present invention is not limited thereto, and the temperature of the heat medium supplied depends on the means of the heat medium, the rate of temperature increase and the temperature rise. It can be selected appropriately in consideration of the target temperature. On the other hand, as the directly supplied heat source, heating through electricity or heating through gas may be mentioned, but the present invention is not limited to the above-described examples.

본 발명의 제조방법에 따르면, 조분쇄시 첨가한 콜로이달 실리카로 인하여 베이스 수지가 겔 강도가 우수한 특성을 가지며, 또한, 상기 표면 가교 단계에서 첨가한 콜로이달 실리카 또는 흄드 실리카에 의해, 표면 가교 구조 내에 실리카가 분포한 표면 가교층이 형성될 수 있다. According to the manufacturing method of the present invention, the base resin has excellent gel strength due to the colloidal silica added during coarse grinding, In addition, a surface crosslinking layer in which silica is distributed in the surface crosslinking structure may be formed by colloidal silica or fumed silica added in the surface crosslinking step.

따라서, 상기 본 발명의 제조방법으로 제조된 고흡수성 수지는, 이러한 베이스 수지의 특성과 상기 베이스 수지 상에 형성되는 표면 가교층으로 인해 보수능과 가압 흡수능 등의 물성을 저하시키지 않으면서 향상된 흡수 속도, 통액성, 및 안티-케이킹 특성을 가질 수 있다. Therefore, the superabsorbent polymer prepared by the manufacturing method of the present invention has an improved absorption rate without deteriorating physical properties such as water retention capacity and absorbency under pressure due to the characteristics of the base resin and the surface crosslinking layer formed on the base resin. , liquid permeability, and anti-caking properties.

이에, 본 발명의 제조방법으로 제조된 고흡수성 수지는, EDANA 법 WSP 241.3에 따라 측정한 고흡수성 수지의 보수능(CRC)이 35 g/g 이상, 또는 36 g/g 이상, 또는 37 g/g 이상이면서, 45 g/g 이하, 또는 43 g/g 이하, 또는 40 g/g 이하의 범위를 가질 수 있다. Accordingly, the superabsorbent polymer prepared by the manufacturing method of the present invention has a water retention capacity (CRC) of 35 g/g or more, or 36 g/g or more, or 37 g/g or more, measured according to EDANA method WSP 241.3. g or more, but may range from 45 g/g or less, or 43 g/g or less, or 40 g/g or less.

또한, 본 발명의 제조방법으로 제조된 고흡수성 수지는, EDANA 법 WSP 242.3에 따라 측정한 0.7 psi의 가압 흡수능(AUP)이 20 g/g 이상, 또는 21 g/g 이상이면서, 30 g/g 이하, 또는 28 g/g 이하, 또는 26 g/g 이하의 범위를 가질 수 있다. In addition, the superabsorbent polymer prepared by the production method of the present invention has an absorbency under load (AUP) of 0.7 psi of 20 g/g or more, or 21 g/g or more, and 30 g/g, measured according to the EDANA method WSP 242.3 or less, or 28 g/g or less, or 26 g/g or less.

또한, 본 발명의 제조방법으로 제조된 고흡수성 수지는, 볼텍스법에 의한 흡수 속도(vortex time)가 45초 이하, 또는 43초 이하, 또는 42초 이하, 또는 41초 이하일 수 있다. 상기 흡수 속도는 그 값이 작을수록 우수하여 상기 흡수 속도의 하한은 이론상 0초이나, 일례로 5초 이상, 또는 10초 이상, 또는 20초 이상일 수 있다. In addition, the superabsorbent polymer prepared by the manufacturing method of the present invention may have a vortex time of 45 seconds or less, or 43 seconds or less, or 42 seconds or less, or 41 seconds or less. The absorption rate is excellent as the value is small, and the lower limit of the absorption rate is 0 seconds in theory, but may be, for example, 5 seconds or more, 10 seconds or more, or 20 seconds or more.

상기 흡수 속도는 생리 식염수에 고흡수성 수지를 가하여 교반시켰을 때, 빠른 흡수에 의해 액체의 소용돌이(vortex)가 없어지는 시간(time, 단위: 초)을 의미하는 것으로서, 상기 시간이 짧을수록 고흡수성 수지가 빠른 초기 흡수 속도를 갖는 것으로 볼 수 있다. The absorption rate refers to the time (time, unit: seconds) at which the vortex of the liquid disappears due to rapid absorption when the superabsorbent polymer is added to physiological saline and stirred, and the shorter the time, the higher the superabsorbent polymer can be seen as having a fast initial absorption rate.

또한, 본 발명의 제조방법으로 제조된 고흡수성 수지는, 통액성(permeability, 단위: 초)이 50초 이하, 또는 48초 이하, 또는 46초 이하, 또는 45초 이하일 수 있다. 상기 통액성은 그 값이 작을수록 우수하여 이론상 하한 값은 0초이나, 예를 들어 10 이상, 또는 20초 이상, 또는 30초 이상일 수 있다.In addition, the superabsorbent polymer prepared by the manufacturing method of the present invention may have permeability (unit: seconds) of 50 seconds or less, or 48 seconds or less, or 46 seconds or less, or 45 seconds or less. The liquid permeability is excellent as the value is small, and the lower limit in theory is 0 seconds, but may be, for example, 10 or more, 20 seconds or more, or 30 seconds or more.

통액성 측정 방법에 대해서는 후술하는 실시예에서 보다 상세히 설명한다.The liquid permeability measurement method will be described in more detail in Examples to be described later.

또한, 본 발명의 제조방법으로 제조된 고흡수성 수지는, 안티-케이킹 효율이 88.0% 이상, 또는 88.5% 이상, 또는 89.0% 이상, 또는 89.5% 이상이면서, 95.0% 이하, 또는 94.0% 이하, 또는 93.0% 이하, 또는 92.0% 이하일 수 있다.In addition, the superabsorbent polymer prepared by the production method of the present invention has an anti-caking efficiency of 88.0% or more, or 88.5% or more, or 89.0% or more, or 89.5% or more, and 95.0% or less, or 94.0% or less, or 93.0% or less, or 92.0% or less.

안티-케이킹 효율 측정 방법에 대해서는 후술하는 실시예에서 보다 상세히 설명한다.The anti-caking efficiency measurement method will be described in more detail in the Examples to be described later.

또한, 본 발명의 제조방법으로 제조된 고흡수성 수지는, 인장ㆍ압축 시험법에 따라 측정한 겔 강도가 0.70 N 이상, 또는 0.72 N 이상, 또는 0.74 N 이상, 또는 0.75 N 이상이면서, 0.90 N 이하, 또는 0.85 N 이하, 또는 0.80 N 이하의 높은 겔 강도 범위를 가질 수 있다.In addition, the superabsorbent polymer prepared by the manufacturing method of the present invention has a gel strength of 0.70 N or more, or 0.72 N or more, or 0.74 N or more, or 0.75 N or more, and 0.90 N or less, measured according to a tensile/compression test method. , or a high gel strength range of 0.85 N or less, or 0.80 N or less.

겔 강도 측정 방법에 대해서는 후술하는 실시예에서 보다 상세히 설명한다.The gel strength measurement method will be described in more detail in the Examples to be described later.

또한, 본 발명의 제조방법으로 제조된 고흡수성 수지는, 앞서 설명한 보수능(CRC), 0.7 psi의 가압 흡수능(AUP), 흡수 속도(vortex time), 통액성(permeability), 안티-케이킹 효율, 및 겔 강도 물성 범위 중 적어도 하나 이상, 바람직하게는 두 개 이상을 만족하며, 보다 바람직하게는 모든 물성 범위를 동시에 만족할 수 있다.In addition, the superabsorbent polymer prepared by the manufacturing method of the present invention has the aforementioned water retention capacity (CRC), absorbency under load (AUP) of 0.7 psi, vortex time, permeability, and anti-caking efficiency. , and at least one or more, preferably two or more, of the range of physical properties of gel strength, and more preferably all of the physical property ranges may be satisfied simultaneously.

상기와 같이 본 발명의 고흡수성 수지는 우수한 흡수능을 가지며 향상된 흡수 속도, 통액성, 및 안티-케이킹 특성을 나타낼 수 있다.As described above, the superabsorbent polymer of the present invention has excellent absorption capacity and can exhibit improved absorption rate, liquid permeability, and anti-caking properties.

본 발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.The present invention is explained in more detail in the following examples. However, the following examples are merely illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.

<실시예><Example>

고흡수성 수지의 제조Manufacture of superabsorbent polymer

실시예 1Example 1

교반기, 온도계를 장착한 2L 유리 용기에 아크릴산 507.8g, 내부 가교제인 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EGDGE) 0.3g, 광개시제 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀 옥사이드 0.04g, 열개시제 과황산 나트륨(sodium persulfate, SPS) 0.76g, 31.5% 수산화나트륨 용액 627.1g, 계면활성제 소듐 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate, SDS) 0.51g, 증류수 238.7 g을 혼합하여 수용성 불포화 단량체 수용액을 제조하였다(중화도: 70몰%; 고형분 함량: 41 중량%).In a 2L glass container equipped with a stirrer and thermometer, 507.8 g of acrylic acid, 0.3 g of ethylene glycol diglycidyl ether (EGDGE) as an internal crosslinking agent, 0.04 g of bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenylphosphine oxide as a photoinitiator, and heat A water-soluble unsaturated monomer aqueous solution was prepared by mixing 0.76 g of initiator sodium persulfate (SPS), 627.1 g of 31.5% sodium hydroxide solution, 0.51 g of surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS), and 238.7 g of distilled water. (degree of neutralization: 70% by mole; solid content: 41% by weight).

이후, 상기 단량체 수용액의 온도가 43℃로 되면 1분간 자외선을 조사(조사량: 10mW/cm2)하여 UV 중합을 실시하고, 2분간 중합기 내부에서 유지하여 함수겔상 중합체를 수득하였다. 수득한 함수겔상 중합체 100 중량부에 대하여 0.1 중량부의 콜로이달 실리카를 첨가하고, 2mm * 2mm 크기로 분쇄한 후, 함수율(180도에서 40분간 건조)을 측정한 결과 53%이었다. Thereafter, when the temperature of the aqueous monomer solution reached 43° C., UV polymerization was performed by irradiating UV light for 1 minute (irradiation amount: 10 mW/cm 2 ), and maintained in a polymerization reactor for 2 minutes to obtain a hydrogel polymer. 0.1 part by weight of colloidal silica was added to 100 parts by weight of the obtained hydrogel polymer, and pulverized to a size of 2 mm * 2 mm, and the moisture content (drying at 180 degrees for 40 minutes) was measured and found to be 53%.

얻어진 함수겔상 중합체를 600㎛의 구멍 크기를 갖는 스테인레스 와이어 거즈 위에 약 30mm 두께로 펼쳐 놓고 180℃ 열풍 오븐에서 30분 동안 건조하였다. 이렇게 얻어진 건조 중합체를 분쇄기를 사용하여 분쇄하고, ASTM 규격의 표준 망체로 분급하여 150 내지 850㎛의 입자 크기를 갖는 베이스 수지를 얻었다.The obtained water-containing gel polymer was spread on a stainless wire gauze having a pore size of 600 μm to a thickness of about 30 mm and dried in a hot air oven at 180° C. for 30 minutes. The thus-obtained dry polymer was pulverized using a grinder, and classified using an ASTM standard mesh sieve to obtain a base resin having a particle size of 150 to 850 μm.

이후, 제조된 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 물 5.8 중량부, 메탄올 3 중량부, 프로필렌 글리콜 0.5 중량부, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르(EGDGE) 0.1 중량부, 콜로이달 실리카 0.05 중량부를 포함하는 표면 처리 용액을 고르게 혼합한 후 하나의 표면 가교 반응기에 공급하고, 130℃ 에서 40분 동안 베이스 수지의 표면 가교 반응을 진행하였다. Then, based on 100 parts by weight of the prepared base resin, 5.8 parts by weight of water, 3 parts by weight of methanol, 0.5 parts by weight of propylene glycol, 0.1 parts by weight of ethylene glycol diglycidyl ether (EGDGE), and 0.05 parts by weight of colloidal silica After uniformly mixing the surface treatment solution, it was supplied to one surface crosslinking reactor, and a surface crosslinking reaction of the base resin was performed at 130° C. for 40 minutes.

상기 표면 처리 완료 후, 시브(sieve)를 이용하여 평균 입경 크기 150 내지 850㎛인 표면 처리된 고흡수성 수지를 얻었다.After the surface treatment was completed, a surface-treated superabsorbent polymer having an average particle diameter of 150 to 850 μm was obtained using a sieve.

실시예 2Example 2

실시예 1에서, 표면 가교 시 콜로이달 실리카를 첨가하는 대신, 흄드 실리카 0.05 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다.In Example 1, a super absorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.05 part by weight of fumed silica was added instead of adding colloidal silica during surface crosslinking.

실시예 3Example 3

실시예 1에서, 표면 가교 시 콜로이달 실리카 0.03 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다.In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.03 part by weight of colloidal silica was added during surface crosslinking.

실시예 4Example 4

실시예 1에서, 표면 가교 시 콜로이달 실리카 0.1 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다.In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.1 part by weight of colloidal silica was added during surface crosslinking.

실시예 5Example 5

실시예 2에서, 표면 가교 시 흄드 실리카 0.03 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다.In Example 2, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 2, except that 0.03 part by weight of fumed silica was added during surface crosslinking.

실시예 6Example 6

실시예 2에서, 표면 가교 시 흄드 실리카 0.1 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다.In Example 2, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 2, except that 0.1 part by weight of fumed silica was added during surface crosslinking.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1에서, 조분쇄 시 콜로이달 실리카를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that colloidal silica was not added during coarse grinding.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 2에서, 조분쇄 시 콜로이달 실리카를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 2, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 2, except that colloidal silica was not added during coarse grinding.

비교예 3Comparative Example 3

실시예 1에서, 조분쇄 시 콜로이달 실리카를 첨가하는 대신, 단량체 조성물에 중화된 아크릴산 100 중량부에 대하여 콜로이달 실리카를 0.1 중량부로 첨가하여 중합을 진행하고, 표면 가교 시 콜로이달 실리카를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, instead of adding colloidal silica during coarse grinding, polymerization was performed by adding 0.1 part by weight of colloidal silica to the monomer composition based on 100 parts by weight of neutralized acrylic acid, and colloidal silica was not added during surface crosslinking. A superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that it was not.

비교예 4Comparative Example 4

실시예 1에서, 조분쇄 시 콜로이달 실리카를 첨가하는 대신, 단량체 조성물에 중화된 아크릴산 100 중량부에 대하여 흄드 실리카를 0.1 중량부로 첨가하여 중합을 진행하고, 표면 가교 시 콜로이달 실리카를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, instead of adding colloidal silica during coarse grinding, polymerization was performed by adding 0.1 part by weight of fumed silica to the monomer composition based on 100 parts by weight of neutralized acrylic acid, and colloidal silica was not added during surface crosslinking. A superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1 except for the above.

비교예 5Comparative Example 5

실시예 1에서, 표면 가교 시 콜로이달 실리카를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that colloidal silica was not added during surface crosslinking.

비교예 6Comparative Example 6

실시예 1에서, 조분쇄 시 콜로이달 실리카 대신, 함수겔상 중합체 100 중량부에 대하여 흄드 실리카 0.1 중량부를 첨가하고, 표면 가교 시 콜로이달 실리카를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, 0.1 part by weight of fumed silica was added to 100 parts by weight of the water-containing gel polymer instead of colloidal silica when coarsely pulverized, and colloidal silica was not added when surface crosslinking was performed in the same manner as in Example 1. A superabsorbent polymer was prepared.

비교예 7Comparative Example 7

실시예 1에서, 조분쇄 시 콜로이달 실리카 대신, 함수겔상 중합체 100 중량부에 대하여 흄드 실리카 0.1 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다.In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.1 part by weight of fumed silica was added to 100 parts by weight of the hydrogel polymer instead of colloidal silica during coarse grinding.

비교예 8Comparative Example 8

실시예 1에서, 조분쇄 시 콜로이달 실리카 대신, 함수겔상 중합체 100 중량부에 대하여 흄드 실리카 0.1 중량부를 첨가하고, 표면 가교 시 베이스 수지 100 중량부에 대하여 흄드 실리카 0.05 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, 0.1 part by weight of fumed silica was added to 100 parts by weight of hydrogel polymer instead of colloidal silica when coarsely pulverized, and 0.05 part by weight of fumed silica was added to 100 parts by weight of base resin during surface crosslinking. A superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1.

상기 실시예들 및 비교예들의 실리카 투입 조건을 하기 표 1에 정리하였다.The silica input conditions of the Examples and Comparative Examples are summarized in Table 1 below.

중합 단계polymerization step 조분쇄 단계coarse grinding step 표면 가교 단계surface cross-linking step 실시예 1Example 1 미투입not input 콜로이달 실리카, 0.1 중량부colloidal silica, 0.1 part by weight 콜로이달 실리카, 0.05 중량부colloidal silica, 0.05 parts by weight 실시예 2Example 2 미투입not input 콜로이달 실리카, 0.1 중량부colloidal silica, 0.1 part by weight 흄드 실리카, 0.05 중량부Fumed silica, 0.05 part by weight 실시예 3Example 3 미투입not input 콜로이달 실리카, 0.1 중량부colloidal silica, 0.1 part by weight 콜로이달 실리카, 0.03 중량부colloidal silica, 0.03 part by weight 실시예 4Example 4 미투입not input 콜로이달 실리카, 0.1 중량부colloidal silica, 0.1 part by weight 콜로이달 실리카, 0.1 중량부colloidal silica, 0.1 part by weight 실시예 5Example 5 미투입not input 콜로이달 실리카, 0.1 중량부colloidal silica, 0.1 part by weight 흄드 실리카, 0.03 중량부Fumed silica, 0.03 parts by weight 실시예 6Example 6 미투입not input 콜로이달 실리카, 0.1 중량부colloidal silica, 0.1 part by weight 흄드 실리카, 0.1 중량부Fumed silica, 0.1 part by weight 비교예 1Comparative Example 1 미투입not input 미투입not input 콜로이달 실리카, 0.05 중량부colloidal silica, 0.05 parts by weight 비교예 2Comparative Example 2 미투입not input 미투입not input 흄드 실리카, 0.05 중량부Fumed silica, 0.05 parts by weight 비교예 3Comparative Example 3 콜로이달 실리카, 0.1 중량부colloidal silica, 0.1 part by weight 미투입not input 미투입not input 비교예 4Comparative Example 4 흄드 실리카, 0.1 중량부Fumed silica, 0.1 part by weight 미투입not input 미투입not input 비교예 5Comparative Example 5 미투입not input 콜로이달 실리카, 0.1 중량부colloidal silica, 0.1 part by weight 미투입not input 비교예 6Comparative Example 6 미투입not input 흄드 실리카, 0.1 중량부Fumed silica, 0.1 part by weight 미투입not input 비교예 7Comparative Example 7 미투입not input 흄드 실리카, 0.1 중량부Fumed silica, 0.1 part by weight 콜로이달 실리카, 0.05 중량부colloidal silica, 0.05 part by weight 비교예 8Comparative Example 8 미투입not input 흄드 실리카, 0.1 중량부Fumed silica, 0.1 part by weight 흄드 실리카,
0.05 중량부
fumed silica,
0.05 parts by weight

<실험예><Experimental example>

상기 실시예들 및 비교예들에서 제조한 고흡수성 수지에 대하여, 다음과 같은 방법으로 물성을 평가하였다.The physical properties of the superabsorbent polymers prepared in Examples and Comparative Examples were evaluated in the following manner.

다르게 표기하지 않는 한, 하기 물성 평가는 모두 항온항습(23±1℃, 상대습도 50±10%)에서 진행하였고, 생리식염수 또는 염수는 0.9 중량% 염화나트륨(NaCl) 수용액을 의미한다. Unless otherwise indicated, the following physical property evaluations were all conducted at constant temperature and humidity (23 ± 1 ° C, relative humidity 50 ± 10%), and physiological saline or saline means 0.9 wt% sodium chloride (NaCl) aqueous solution.

또한, 다르게 표기하지 않는 한, 표면 가교 전 베이스 수지의 물성 평가는 ASTM 규격의 체로 분급한 300㎛ ~ 600㎛의 입경을 갖는 수지에 대해 수행하였고, 표면 가교된 최종 고흡수성 수지에 대한 물성 평가는 ASTM 규격의 체로 분급한 150㎛ ~ 850㎛의 입경을 갖는 수지에 대해 수행하였다.In addition, unless otherwise indicated, evaluation of the physical properties of the base resin before surface crosslinking was performed on resins having a particle diameter of 300 μm to 600 μm classified by an ASTM standard sieve, and evaluation of physical properties of the final superabsorbent polymer surface crosslinked was performed. It was performed on resins having a particle diameter of 150 μm to 850 μm classified through an ASTM standard sieve.

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

각 수지의 무하중하 흡수 배율에 의한 보수능을 EDANA WSP 241.3에 따라 측정하였다. The water retention capacity by water absorption capacity under no load of each resin was measured according to EDANA WSP 241.3.

구체적으로, 고흡수성 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. 얻어진 각 질량을 이용하여 다음과 같은 식에 따라 CRC(g/g)를 산출하였다.Specifically, the superabsorbent polymer W 0 (g) (about 0.2 g) was uniformly put into a bag made of nonwoven fabric, sealed, and immersed in physiological saline (0.9% by weight) at room temperature. After 30 minutes, water was drained from the bag for 3 minutes under the condition of 250 G using a centrifuge, and the mass W 2 (g) of the bag was measured. Moreover, after carrying out the same operation without using resin, the mass W1 (g) at that time was measured. Using each obtained mass, CRC (g/g) was calculated according to the following equation.

[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)

각 수지의 0.7 psi의 가압 흡수능을, EDANA법 WSP 242.3에 따라 측정하였다. The absorbency under pressure of 0.7 psi of each resin was measured according to the EDANA method WSP 242.3.

구체적으로, 내경 60 mm의 플라스틱의 원통 바닥에 스테인레스제 400 mesh 철망을 장착시켰다. 상온 및 습도 50%의 조건 하에서 철망 상에 고흡수성 수지 W0(g) (0.9 g)을 균일하게 살포하고, 그 위에 0.7 psi의 하중을 균일하게 더 부여할 수 있는 피스톤은 외경 60 mm 보다 약간 작고 원통의 내벽과 틈이 없고 상하 움직임이 방해받지 않게 하였다. 이때 상기 장치의 중량 W3(g)을 측정하였다.Specifically, a stainless steel 400 mesh wire mesh was attached to the bottom of a plastic cylinder having an inner diameter of 60 mm. Under conditions of room temperature and 50% humidity, superabsorbent polymer W 0 (g) (0.9 g) is uniformly sprayed on a wire mesh, and a piston capable of uniformly applying a load of 0.7 psi thereon is slightly larger than the outer diameter of 60 mm. It is small and has no gaps with the inner wall of the cylinder, so that up and down movement is not hindered. 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 solution composed of 0.9% by weight sodium chloride was leveled with the top surface of the glass filter. One sheet of filter paper having a diameter of 90 mm was placed thereon. The measuring device was placed on a filter paper, and the liquid was absorbed for 1 hour under a load. After 1 hour, the measuring device was lifted up and its weight W 4 (g) was measured.

얻어진 각 질량을 이용하여 다음 식에 따라 가압 흡수능(g/g)을 산출하였다.Using each obtained mass, the absorbency under load (g/g) was calculated according to the following formula.

[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) 통액성(Permeability)(3) Permeability

통액성(permeability) 측정 방법은 특허번호 US9656242 B2 특허에 기재된 방법에 준하여 측정하였다.Permeability was measured according to the method described in Patent No. US9656242 B2.

통액성 측정 장치는 내경 20mm이며, 하단에 glass 필터가 장착된 크로마토그래피 관이다. 크로마토그래피 관에 피스톤을 넣은 상태에서의 액량 20ml 및 40ml의 액면에 선을 표시하였다. 이 후, 크로마토그래피 관 하부 glass 필터와 콕크 사이에 기포가 생기지 않도록 역으로 물을 투입하여 약 10ml를 채우고 염수로 2~3회 세척하고, 40ml 이상까지 0.9% 염수를 채웠다. 크로마토그래피 관에 피스톤을 넣고 하부 밸브를 열어 액면이 40ml에서 20ml 표시선까지 줄어드는 시간(B)을 기록하였다.The device for measuring liquid permeability is a chromatography tube with an inner diameter of 20 mm and a glass filter installed at the bottom. Lines were marked on the liquid levels of 20 ml and 40 ml of liquid in the state where the piston was inserted into the chromatography tube. Thereafter, water was added in reverse to prevent bubbles from forming between the glass filter at the bottom of the chromatography tube and the cock, and about 10 ml was filled, washed 2 to 3 times with saline, and 0.9% saline was filled up to 40 ml or more. The time (B) for the liquid level to decrease from 40 ml to the 20 ml mark was recorded by inserting the piston into the chromatography tube and opening the lower valve.

크로마토그래피 관에 염수를 10ml 남기고, 분급(300㎛ ~ 600㎛)된 고흡수성 수지 시료 0.2±0.0005g을 넣고 염수를 가하여 염수 부피가 50ml가 되게 한 후, 30분 간 방치하였다. 그 후, 크로마토그래피 관 내에 추가 달린 피스톤(0.3psi=106.26g)을 넣고 1분 간 방치 후, 크로마토그래피 관 하부 밸브를 열어 액면이 40ml에서 20ml 표시선까지 줄어드는 시간(T1)을 기록하여, T1 - B 의 시간(단위: 초)을 계산하였다.Leaving 10 ml of saline in the chromatography tube, 0.2 ± 0.0005 g of the superabsorbent polymer sample classified (300 μm to 600 μm) was added and saline was added to make the volume of the saline solution to 50 ml, and then allowed to stand for 30 minutes. After that, put a piston (0.3psi=106.26g) with a weight in the chromatography tube, leave it for 1 minute, open the bottom valve of the chromatography tube, record the time (T1) for the liquid level to decrease from 40ml to the 20ml mark, and record T1 - The time of B (unit: seconds) was calculated.

(4) 흡수속도 (Vortex time)(4) Absorption rate (Vortex time)

흡수 속도(vortex time)는 국제 공개 출원 제1987-003208호에 기재된 방법에 준하여 초 단위로 측정하였다.The absorption rate (vortex time) was measured in seconds according to the method described in International Publication No. 1987-003208.

구체적으로, 23℃ 내지 24℃의 50 mL의 생리 식염수에 2g의 고흡수성 수지를 넣고, 마그네틱 바(직경 8 mm, 길이 30 mm)를 600 rpm으로 교반하여 와류(vortex)가 사라질 때까지의 시간을 초 단위로 측정하여 산출되었다.Specifically, 2 g of superabsorbent polymer was added to 50 mL of physiological saline at 23 ° C to 24 ° C, and the magnetic bar (diameter 8 mm, length 30 mm) was stirred at 600 rpm, until the vortex disappeared. was calculated by measuring in seconds.

(5) 안티-케이킹 효율(5) anti-caking efficiency

지름 9cm Petri-dish 무게를 정칭하여 기록하였다(W1). Petri-dish에 고흡수성 수지 시료 2±0.01g을 정칭하여 골고루 뿌려주고, 온도 40℃, 습도 80%RH로 세팅된 항온항습 챔버에 넣고 10분간 방치하였다. 10분 후 Petri-dish를 꺼내 A4 용지에 뒤집어 5분간 방치하였다. 5분 후 바닥에 떨어진 시료의 무게 (S1) 및 Petri-dish 의 무게(S2)를 정칭하여 기록하였다. 측정값을 이용하여 하기 수학식 3에 따라 안티-케이킹 효율(A/C 효율)을 계산하였다.The weight of a Petri-dish with a diameter of 9 cm was accurately weighed and recorded (W1). 2 ± 0.01 g of the superabsorbent polymer sample was precisely weighed and evenly sprayed on the Petri-dish, placed in a constant temperature and humidity chamber set at a temperature of 40 ° C and a humidity of 80% RH, and left for 10 minutes. After 10 minutes, the Petri-dish was taken out and turned over on A4 paper and left for 5 minutes. After 5 minutes, the weight of the sample dropped on the floor (S1) and the weight of the Petri-dish (S2) were accurately recorded. Anti-caking efficiency (A/C efficiency) was calculated according to Equation 3 below using the measured values.

[수학식 3][Equation 3]

안티-케이킹 효율(%) = [S1/(S2-W1) + S1] ⅹ 100Anti-caking efficiency (%) = [S1/(S2-W1) + S1] x 100

(6) 겔 강도(6) Gel strength

100ml 용량 비커에 고흡수성 수지 시료 2.5±0.01g을 정칭하여 골고루 뿌려주고, 생리식염수(0.9 중량% 염수)에 아스코르브산을 0.005 중량%의 농도로 용해시킨 혼합액을 50ml 첨가하였다. 팽윤된 고흡수성 수지가 담긴 비커를 랩으로 감싼 후, 온도 40℃로 설정된 오븐에 넣고 24시간 동안 열화시켰다. 24시간 후 비커를 꺼내, 겔 강도 측정을 위한 스탠드(FGS-50E-H, SHIMPO 社, 일본)에 올리고, 스탠드에 부착된 인장ㆍ압축 시험기(FGP-2, SHIMPO 社, 일본)로 비커 안의 팽윤된 고흡수성 수지에 압력을 가하였다. 이 때, 인장ㆍ압축 시험기에 표기되는 값을 겔 강도로 기록하였다.2.5 ± 0.01 g of the super absorbent polymer sample was precisely weighed and evenly sprinkled in a 100 ml capacity beaker, and 50 ml of a mixture solution in which ascorbic acid was dissolved at a concentration of 0.005 wt % in physiological saline (0.9 wt % saline) was added. After wrapping the beaker containing the swollen superabsorbent polymer with plastic wrap, it was placed in an oven set at 40° C. and degraded for 24 hours. After 24 hours, take out the beaker, put it on a stand for measuring gel strength (FGS-50E-H, SHIMPO Co., Japan), and use a tensile/compression tester (FGP-2, SHIMPO Co., Japan) attached to the stand. Swelling in the beaker Pressure was applied to the superabsorbent polymer. At this time, the value indicated on the tensile/compression tester was recorded as gel strength.

상기 실시예들과 비교예들에 관한 물성값을 하기 표 2에 기재하였다.The physical property values of the Examples and Comparative Examples are listed in Table 2 below.

표면 가교 전 베이스 수지Base resin before surface crosslinking 표면 가교 후 고흡수성 수지Superabsorbent polymer after surface crosslinking 구분division CRCCRC 겔강도gel strength CRCCRC 0.7psi AUP0.7psi AUP Anti-cakingAnti-caking 겔강도gel strength PermeabilityPermeability VortexVortex 단위unit g/gg/g NN g/gg/g g/gg/g %% NN candle candle 실시예 1Example 1 53.853.8 0.160.16 36.436.4 22.522.5 88.788.7 0.780.78 4343 4141 실시예 2Example 2 53.853.8 0.160.16 38.338.3 21.021.0 89.989.9 0.760.76 4545 4040 실시예 3Example 3 53.853.8 0.160.16 36.336.3 22.422.4 88.588.5 0.770.77 4444 4141 실시예 4Example 4 53.853.8 0.160.16 37.137.1 22.222.2 89.089.0 0.820.82 3838 4040 실시예 5Example 5 53.853.8 0.160.16 38.238.2 21.121.1 89.789.7 0.750.75 4545 4141 실시예 6Example 6 53.853.8 0.160.16 38.338.3 21.321.3 90.190.1 0.790.79 4141 4040 비교예 1Comparative Example 1 52.952.9 0.080.08 36.236.2 21.821.8 72.172.1 0.520.52 8080 4343 비교예 2Comparative Example 2 52.952.9 0.080.08 37.437.4 19.819.8 78.178.1 0.420.42 8585 4545 비교예 3Comparative Example 3 52.552.5 0.10.1 37.737.7 22.122.1 80.980.9 0.480.48 141141 4444 비교예 4Comparative Example 4 51.651.6 0.10.1 37.737.7 18.118.1 83.183.1 0.450.45 9494 4444 비교예 5Comparative Example 5 53.853.8 0.160.16 37.837.8 25.325.3 83.183.1 0.770.77 4848 4242 비교예 6Comparative Example 6 50.450.4 0.150.15 37.637.6 26.526.5 92.392.3 0.710.71 5959 4545 비교예 7Comparative Example 7 50.450.4 0.150.15 36.936.9 19.619.6 90.890.8 0.730.73 5353 4848 비교예 8Comparative Example 8 50.450.4 0.150.15 37.837.8 19.119.1 92.892.8 0.690.69 6464 4040

표 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 1 내지 6는 모두 높은 겔 강도, 우수한 흡수 물성, 흡수 속도, 통액성, 및 안티-케이킹 효율을 나타냄을 확인하였다.Referring to Table 2, it was confirmed that Examples 1 to 6 of the present invention all exhibited high gel strength, excellent absorption properties, absorption rate, liquid permeability, and anti-caking efficiency.

반면 조분쇄 시 콜로이달 실리카를 첨가하지 않은 비교예 1 내지 4는 낮은 겔 강도와 안티-케이킹 효율을 나타내었고, 더하여 통액성도 실시예 보다 좋지 않음을 알 수 있다.On the other hand, Comparative Examples 1 to 4 in which colloidal silica was not added during coarse grinding showed low gel strength and anti-caking efficiency, and in addition, it can be seen that the liquid permeability is not better than that of Examples.

비교예 5는 표면 가교시 실리카를 투입하지 않은 것으로, 통액성과 안티-케이킹 효율이 낮았고, 비교예 6 내지 8은 조분쇄 시 콜로이달 실리카 대신 흄드 실리카를 투입하여 겔 강도 및 통액성이 낮았다.In Comparative Example 5, silica was not added during surface crosslinking, and liquid permeability and anti-caking efficiency were low. In Comparative Examples 6 to 8, fumed silica was added instead of colloidal silica during coarse grinding, so gel strength and liquid permeability were low. .

Claims (11)

산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, 내부 가교제, 및 중합 개시제를 포함하는 단량체 조성물에 대해 광중합 또는 열중합을 수행하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계;
상기 함수겔 중합체에 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 혼합하여 조분쇄하는 단계;
상기 조분쇄된 함수겔 중합체를 건조, 분쇄, 및 분급하여 베이스 수지(base resin)를 형성하는 단계; 및
콜로이달 실리카(colloidal silica), 또는 흄드 실리카(fumed silica) 중 어느 하나, 및 표면 가교제의 존재 하에, 상기 베이스 수지의 표면을 추가 가교하여 표면 가교층을 형성하는 단계를 포함하는,
고흡수성 수지의 제조 방법.
forming a water-containing gel polymer by performing photopolymerization or thermal polymerization on a monomer composition including an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least partially neutralizing the acidic group, an internal crosslinking agent, and a polymerization initiator;
mixing and coarsely pulverizing colloidal silica with the water-containing gel polymer;
forming a base resin by drying, pulverizing, and classifying the coarsely pulverized hydrogel polymer; and
Forming a surface crosslinking layer by further crosslinking the surface of the base resin in the presence of either colloidal silica or fumed silica and a surface crosslinking agent,
A method for producing a superabsorbent polymer.
제1항에 있어서,
상기 함수겔 중합체에 콜로이달 실리카를 혼합하여 조분쇄하는 단계에서, 상기 콜로이달 실리카는 상기 함수겔 중합체 100 중량부에 대하여 0.01 내지 1.0 중량부로 포함되는, 고흡수성 수지의 제조방법.
According to claim 1,
In the step of mixing and coarsely pulverizing the colloidal silica with the water-containing gel polymer, the colloidal silica is included in an amount of 0.01 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the water-containing gel polymer.
제1항에 있어서,
상기 베이스 수지의 표면을 추가 가교하여 표면 가교층을 형성하는 단계에서, 상기 콜로이달 실리카 또는 흄드 실리카는 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 1.0 중량부로 포함되는, 고흡수성 수지의 제조방법.
According to claim 1,
In the step of additionally crosslinking the surface of the base resin to form a surface crosslinking layer, the colloidal silica or fumed silica is included in 0.01 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin.
제1항에 있어서,
상기 베이스 수지는, 인장ㆍ압축 시험법에 따라 측정한 겔 강도가 0.1N 이상인,
고흡수성 수지의 제조방법.
According to claim 1,
The base resin has a gel strength of 0.1 N or more, measured according to a tensile/compression test method.
Manufacturing method of superabsorbent polymer.
제 1 항에 있어서,
상기 베이스 수지는, EDANA 법 WSP 241.3에 따라 측정한 보수능(CRC)이 45 g/g 이상인,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The base resin has a water retention capacity (CRC) of 45 g / g or more, measured according to EDANA method WSP 241.3,
A method for producing a superabsorbent polymer.
제1항에 있어서,
상기 고흡수성 수지는, EDANA 법 WSP 241.3에 따라 측정한 고흡수성 수지의 보수능(CRC)이 35 g/g 이상인,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The super absorbent polymer has a water retention capacity (CRC) of 35 g/g or more, measured according to EDANA method WSP 241.3,
A method for producing a superabsorbent polymer.
제1항에 있어서,
상기 고흡수성 수지는 EDANA 법 WSP 242.3에 따라 측정한 0.7 psi의 가압 흡수능(AUP)이 20 g/g 이상인,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The superabsorbent polymer has an absorbency under load (AUP) of 0.7 psi of 20 g/g or more, measured according to EDANA method WSP 242.3.
A method for producing a superabsorbent polymer.
제1항에 있어서,
상기 고흡수성 수지는 통액성(permeability, 단위: 초)이 50초 이하인, 고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The super absorbent polymer has a permeability (unit: second) of 50 seconds or less, a method for producing a super absorbent polymer.
제1항에 있어서,
상기 고흡수성 수지는, 볼텍스법에 의한 흡수 속도(vortex time)가 45초 이하인,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The superabsorbent polymer has a vortex time of 45 seconds or less by the vortex method,
A method for producing a superabsorbent polymer.
제1항에 있어서,
상기 고흡수성 수지는, 안티-케이킹 효율이 88.0% 이상인,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The superabsorbent polymer has an anti-caking efficiency of 88.0% or more,
A method for producing a superabsorbent polymer.
제1항에 있어서,
상기 고흡수성 수지는, 인장ㆍ압축 시험법에 따라 측정한 겔 강도가 0.70N 이상인,
고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The superabsorbent polymer has a gel strength of 0.70 N or more, measured according to a tensile/compression test method.
A method for producing a superabsorbent polymer.
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