KR910003869B1 - Preparation of alkaly metal arcrylate resin having good absorption - Google Patents

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    • C08F20/06Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof

Abstract

The acrylic acid alkali metal salt polymer is prepd. by dispersion suspending a high concn. monomer soln. of at least 40 wt.% acrylic acid and acrylic acid alkali metal salt in the alicyclic hydrocarbon solvent contg. surfactants of 3-6 HLB and 8- 15 HLB, polymerizing and crossliking the suspension in the water-soluble radical polymn. initiator by the reverse suspension polymn., and adding silica or cellulose fiber to the crosslinked polymer. The polymer is granul type having regular particle size, and has a good absorption- and water holding- capacity.

Description

흡수성이 우수한 아크릴산 알칼리 금속염 고분자의 제조 방법Method for producing acrylic acid alkali metal salt polymer having excellent water absorption

본 발명은 흡수능과 보수능이 우수한 아크릴산알칼리금속염 고분자의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세히 설명하자면, 물, 체액(오줌, 혈액), 또는 염용액의 등의 수성 물질을 흡수하며, 또한 일단 흡수한 수성물질은 다소압력을 받아도 거의 방출되지 않는 특성을 지닌 고흡수성 고분자 재료의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an alkali metal acrylate metal salt having excellent water absorption and water retention ability. More specifically, the preparation of a super absorbent polymer material having the property of absorbing aqueous materials such as water, body fluids (pee, blood), salt solution, etc., and the absorbed aqueous materials are hardly released even under some pressure. It is about a method.

고흡수성 고분자 재료는 기존의 재료보다 흡수능과 보수능이 월등하기 때문에, 최근에 유아용 기저귀, 여성용 생리용품, 의료용 붕대와 같은 위생용품의 흡수 재료, 농업 및 원예용 토양 보수제, 폐수 처리 응고제, 토목 건축용 지수제, 또는 각종 약품의 방출 조절제로서 이용되고 있다.Since superabsorbent polymer materials are more absorbent and water-repellent than conventional materials, recently absorbent materials for hygiene products such as diapers, women's menstrual products, medical bandages, agricultural and horticultural soil repair agents, wastewater treatment coagulants, civil construction It is used as an antistatic agent or an agent for controlling release of various chemicals.

이러한 고흡수성 고분자로는 카르복시메틸셀룰로오스의 가교물, 전분-아크릴산 그라프트 중합체 및 전분-아크릴로니트릴 그라프트 중합체의 가수분해물과 같은 천연물을 이용한 반합성 고분자와, 폴리아크릴산 알칼리금속염의 가교물, 폴리비닐 알코올계, 폴리에틸렌옥시드계 등과 같은 합성 고분자가 알려져 있다.Such superabsorbent polymers include semisynthetic polymers using natural products such as crosslinked products of carboxymethylcellulose, hydrolyzates of starch-acrylic acid graft polymers and starch-acrylonitrile graft polymers, crosslinked products of alkali metal salts of polyacrylic acid and polyvinyl. Synthetic polymers such as alcohols, polyethylene oxides and the like are known.

특히, 본 발명의 목표인 폴리아크릴산 알칼리 금속염의 가교물은 합성 고분자들 중에서 흡수능이 가장 우수함과 동시에 보수력도 뛰어나기 때문에, 고흡수성 고분자의 주요용도인 위생용품의 흡수 재료로서 최근 가장 널리 이용되고 있다.In particular, the crosslinked product of the alkali metal salt of polyacrylic acid, which is an object of the present invention, is the most widely used as an absorbent material for hygiene products, which is the main use of the superabsorbent polymer, because it has the best absorption capacity and excellent water retention ability among synthetic polymers. .

종래에 아크릴산 및 아크릴산 알칼리 금속염의 중합방법으로서는 괴상중합, 수용액 중합, 역상 유화 중합 또는 역상 현탁 중합과 같은 방법이 알려져 있다.Conventionally, as a polymerization method of acrylic acid and an alkali metal alkali metal salt, methods, such as block polymerization, aqueous solution polymerization, reverse phase emulsion polymerization, or reverse phase suspension polymerization, are known.

일반적으로, 아크릴산 및 아크릴산 알칼리 금속염의 중합은 다른 아크릴계 단량체와는 달리 중합 반응 속도가 매우 빠르고, 특히 중합열이 대량 방출되기 때문에 중합반응 속도의 조절과 균일한 중합열 방출이 매우 중요하다.In general, polymerization of acrylic acid and alkali metal alkali metal salt has a very high polymerization reaction rate unlike other acrylic monomers, and in particular, since a large amount of heat of polymerization is released, it is very important to control the polymerization rate and to release uniform polymerization heat.

역상 현탁 및 역상 유화 중합법은 친수성 단량체를 친유성 유기 용매에 분산 또는 유화시켜 중합함으로써 중합반응 도중에 발생하는 중합열을 쉽게 제거할 수 있고, 또 중합 후 분말상의 고분자를 얻을 수 있는 장점이 있다.Reversed phase suspension and reversed phase emulsion polymerization have the advantage of easily removing the heat of polymerization generated during the polymerization reaction by dispersing or emulsifying the hydrophilic monomer in a lipophilic organic solvent, and obtaining a powdery polymer after polymerization.

전술한 역상 현탁 중합법에 의하여 흡수능 및 보수능이 우수한 분말상 아크릴산 알칼리염의 고분자를 얻기 위해서는 유기 용매에 단량체를 분산시키는 데 사용되는 계면 활성제가 다른 어떤 중합 반응 인자들보다 특히 중요하다. 왜냐 하면, 계면 활성제의 특성을 나타내는 값인 HLB의 범위에 따라 형성된 에멀젼의 안정성이 크게 변화되기 때문이다.The surfactant used to disperse the monomer in the organic solvent is particularly important than any other polymerization reaction factors in order to obtain a polymer of the powdered acrylic acid alkali salt having excellent water absorption and water retention ability by the aforementioned reverse phase suspension polymerization method. This is because the stability of the emulsion formed is greatly changed depending on the range of HLB, which is a value indicating the properties of the surfactant.

일본국 특허 공보 제54-30710호와 공개 특허 공보 제56-72005호에 의하면, 폴리아크릴산 알칼리 금속염 제조시에 소르비탄 지방산 에스테르의 일종인 소르비탄모노스테아레이트(sorbitan monostearate), 소르비탄모노올레이트(sorbitan monooleate), 또는 소르비톨모노스테아레이트(sorbitol mono stearate)를 계면 활성제로서 사용하면, 형성된 W/O형의 에멀젼이 안정하여 중합 후 얻어진 고분자 입자가 서로 들어붙은 응집성이 없으므로, 건조시 평균 입경 약 50㎛ 이하의 미세 분말이 얻어진다고 한다. 그러나, 공지의 제조기술에서 사용한 HLB 3-6사이인 계면 활성제는 친수성보다는 소수성이 더 크므로, 상기 고분자가 흡수할때 표면에 피복된 계면 활성제가 물과의 친화력이 떨어져 흡수 속도가 늦다. 이것은 실제로 고흡수성 고분자를 위생용품의 흡수 재료로 이용하는 경우 큰 단점으로 지적되고 있다. 그 밖에, 건조된 분말상 고분자 입자의 크기가 미세하여 건조 공정시 비산성이 심각하기 때문에 손실이 많고, 최종 용도로 이용할 때 섬유 또는 펄프와의 혼합이 어렵다. 그러므로, 이들 단점을 피하기 위하여, 이들은 건조 후 별도의 과립 공정 또는 후처리 공정을 거쳐 과립상 제품으로 제조되어야 한다.According to Japanese Patent Publication No. 54-30710 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 56-72005, sorbitan monostearate, sorbitan monostearate, which is a kind of sorbitan fatty acid ester in the production of alkali metal salt of polyacrylic acid When (sorbitan monooleate) or sorbitol mono stearate is used as a surfactant, the formed W / O emulsion is stable, and the polymer particles obtained after polymerization are not cohesive with each other, so that the average particle diameter when drying It is said that fine powder of 50 micrometers or less is obtained. However, since the HLB 3-6 surfactant used in the known manufacturing technique has a higher hydrophobicity than hydrophilicity, the surface-coated surfactant has affinity with water and the absorption rate is slow when the polymer is absorbed. This is actually pointed out as a big disadvantage when using a super absorbent polymer as an absorbent material for hygiene products. In addition, since the dried powdery polymer particles are fine in size and have severe scattering during the drying process, they have a high loss and are difficult to mix with fibers or pulp when used for end use. Therefore, in order to avoid these disadvantages, they must be made into granular products after drying by a separate granulation process or aftertreatment process.

한편, W/O형의 역상 현탁 중합시에 생성되는 에멀젼이 불안정하다고 지금까지 알려져 있던 HLB값이 8-12사이인 계면 활성제 즉, 소르비탄모노라우레이트(sorbitan monolaurate)를 사용하는 경우, 전술한 HLB 3-6의 계면 활성제를 사용하여 얻은 고분자보다 흡수능이 훨씬 월등한 고분자를 얻을 수 있음은 물론, 이미 언급한 미세한 고분자 입자로부터 유발되는 비산 현상이 없는 과립상 고분자를 얻을 수 있다고 한다(미국 특허 제4,340,706호). 그러나, 생성된 에멜젼이 불안정하여 중합 반응 동안 다량의 중합체가 중합 반응기 내에 영겨 붙고, 고분자 사이의 지나친 응집 현상 때문에 균일한 과립상 분말 고분자를 얻기 어렵다.On the other hand, in the case of using a surfactant having a HLB value of 8-12, i.e., sorbitan monolaurate, that the emulsion produced during the W / O type reverse phase suspension polymerization is unstable, It is possible to obtain a polymer having a much higher absorbing capacity than a polymer obtained by using the surfactant of HLB 3-6, and to obtain a granular polymer having no scattering phenomenon caused by the aforementioned fine polymer particles (US patent). 4,340,706). However, the resulting emulsion is unstable, and a large amount of polymer sticks out in the polymerization reactor during the polymerization reaction, and it is difficult to obtain a uniform granular powder polymer due to excessive aggregation phenomenon between the polymers.

특히, 최근에 계면 활성제로서 HLB값이 2-16인 삭카로스-지방산 에스테르를 사용할 경우, 건조시 비산성이 없는 입자가 큰(100-400㎛) 고흡수성 고분자를 제조할 수 있음이 대한민국 공개 특허 공보 제86-3280에 발표된 바 있다.In particular, recently, when using a saccharose-fatty acid ester having an HLB value of 2-16 as a surfactant, it is possible to prepare a superabsorbent polymer having large particles (100-400 μm) having no scattering properties upon drying. It is published in Publication 86-3280.

본 발명자들은 위에 언급된 공지의 제조 기술을 면밀히 검토 연구 수행한 결과, 고분자의 모든 물성이 W/O형의 역상 현탁상에서 형성되는 에멀젼의 안정성과 깊은 관계가 있다는 사실을 발견하여, 전술한 단점을 제거함과 동시에 흡수성 및 보수능이 우수하며 건조 후 별도의 과립공정이나 후처리 공정이 필요없는 단일화된 공정으로 과립상 아크릴산 알칼리 금속염의 고흡수성 고분자를 안전하고 값싸게 제조하는 방법을 개발하였다.The present inventors conducted a careful study of the known manufacturing techniques mentioned above, and found that all the physical properties of the polymer are closely related to the stability of the emulsion formed in the W / O type reverse phase suspension. At the same time, it has developed a method to safely and inexpensively prepare a superabsorbent polymer of granular acrylate alkali metal salt in a unified process that is excellent in absorbency and water-retaining ability and does not require a separate granulation process or post-treatment process after drying.

본 발명은 아크릴산과 아크릴산 알칼리 금속염이 40중량% 이상인 고농도 수용액을 HLB값이 3-6인 계면 활성제와 8-15인 계면 활성제로부터 선택된 2종 이상의 혼합물이 포함되어 있는 지방족 또는 지환족 탄화수소 용매중에 분산, 현탁시켜 수용성 라디칼 중합 개시제 존재하에서 역상 현탁 중합법으로 중합하여 가교시킨 다음, 셀룰로오스 섬유 또는 실리카와 같은 무기 첨가제를 가하여 흡수능 및 보수능이 우수한 과립상 아크릴산 알칼리 금속염 고분자를 제조하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 특징은 이하에 더 논하기로 한다.The present invention disperses a high concentration aqueous solution of at least 40% by weight of acrylic acid and alkali metal alkali metal salt in an aliphatic or alicyclic hydrocarbon solvent containing a mixture of two or more selected from surfactants having a HLB value of 3-6 and surfactants of 8-15. It is characterized by producing a granular acrylic acid alkali metal salt polymer having excellent water absorption and water-retaining ability by suspending, polymerizing and crosslinking by reverse phase suspension polymerization in the presence of a water-soluble radical polymerization initiator, and then adding an inorganic additive such as cellulose fiber or silica. The features of the present invention will be discussed further below.

본 발명에서 사용된 아크릴산 단량체는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 등과 같은 알칼리로 부분적으로 중화하여 사용해야 한다. 중화도는 50-95몰%가 적당하다. 특히, 중화도의 범위는 최종 물성에 따라 다르나, 95몰% 이상이면 얻어진 고분자의 대부분이 물에 용해되며, 50몰% 이하에서는 얻어진 고분자의 흡수능이 크게 떨어질 뿐아니라 취급하기 곤란한 탄성 고무와 같은 성질을 나타낸다.Acrylic acid monomers used in the present invention should be partially neutralized with alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide and the like. Neutralization is suitably 50-95 mol%. In particular, the range of the degree of neutralization varies depending on the final physical properties, but if it is 95 mol% or more, the majority of the obtained polymer is dissolved in water, and at 50 mol% or less, the absorbent capacity of the obtained polymer is not only greatly reduced but also difficult to handle, such as elastic rubber. Indicates.

중화된 단량체 수용액의 농도는 적어도 40중량% 이상이다. 그 이유는 만약 역상 현탁 중합에서 유기용매에 분산, 현탁된 W/O형의 단량체 수용액의 액적(液滴)하나 하나를 고농도 수용액의 반응계로 가정하여 고농도 수용액의 중합 반응에서 일어나는 겔 효과 현상, 즉 중합 반응계의 점도가 높을 때 중합체의 성장 속도가 정지 속도보다 훨씬 빨라 전체 중합 속도가 급속히 가속되는 현상을 이용하기 위함이다. 이때, 단량체의 중합체로의 전환률은 거의 이론치와 일치되기 때문에, 중합 후 미반응 단량체를 제거할 필요가 없다. 겔 효과 현상을 역상 현탁 중합 반응에 응용하기 위해서는 중합 반응계에서 방출되는 중합열을 충분히 제거할 수 있어야 한다. 또, 중합열이 방출되는 동안 이미 형성된 에멀젼의 안정성이 적당히 유지되어야만 하는데, 이것은 본 발명에서 사용한 계면 활성제들의 조성으로부터 만족될 수 있다.The concentration of the neutralized aqueous monomer solution is at least 40% by weight or more. The reason is that in the reverse phase suspension polymerization, a gel effect phenomenon occurs in the polymerization reaction of a high concentration aqueous solution, assuming that each droplet of W / O type monomer solution dispersed and suspended in an organic solvent is assumed to be a reaction system of a high concentration aqueous solution. This is to take advantage of the phenomenon that when the viscosity of the polymerization reaction system is high, the growth rate of the polymer is much faster than the stop rate and the overall polymerization rate is rapidly accelerated. At this time, since the conversion rate of the monomer into the polymer is almost consistent with the theoretical value, it is not necessary to remove the unreacted monomer after the polymerization. In order to apply the gel effect phenomenon to the reverse phase suspension polymerization reaction, it is necessary to sufficiently remove the heat of polymerization emitted from the polymerization reaction system. In addition, the stability of the emulsion already formed must be maintained adequately while the heat of polymerization is released, which can be satisfied from the composition of the surfactants used in the present invention.

유기 용매는 n-헥산, n-헵탄, 석유 에테르, 리그로인과 같은 지방족 탄화수소 또는 시클로헥산, 시클로펜탄, 메틸시클로헥산 등과 같은 지환족 탄화수소가 사용될 수 있으나, 공업적 용도로는 값이 싸고 독성이 없는 시클로헥산이나 n-헥산이 좋다. 그러나, 시클로헥산은 n-헥산보다 끓는점이 높아 중합 반응 동안 발생되는 중합열을 조절하기 용이하며, 특히 본 발명의 특징인 HLB값이 3-6인 계면 활성제와 HLB 8-15인 것으로부터 각각 선택된 2종 이상의 혼합물의 조성으로부터 유발되는 에멀젼의 안정성에 미치는 영향이 크므로 용매로서 보다 좋다.Organic solvents may be aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, n-heptane, petroleum ether, ligroin or cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, cyclopentane, methylcyclohexane, etc., but inexpensive and non-toxic for industrial use. Cyclohexane or n-hexane are preferred. However, cyclohexane has a higher boiling point than n-hexane, so it is easy to control the heat of polymerization generated during the polymerization reaction. In particular, cyclohexane is selected from surfactants having a HLB value of 3-6 and HLB 8-15, respectively Since the effect on the stability of the emulsion resulting from the composition of two or more mixtures is great, it is better as a solvent.

사용된 용매의 양은 단량체인 아크릴산양의 1-5배(중량비)를 사용하였으며, 중합열 제어능력에 따라 용매양이 결정된다.The amount of solvent used was 1-5 times (weight ratio) of the amount of acrylic acid as a monomer, and the amount of solvent was determined according to the polymerization heat control ability.

그밖에, 유기 용매로서 벤젠, 톨루엔, 크실렌과 같은 방향족 탄화수소가 사용될 수 있으나, 생성된 고분자가 완전히 엉긴 덩어리로 얻어지므로, 건조 후 분쇄해야 하는 공정상 복잡한 문제가 있다. 이것은 방향족 탄화수소의 용매가 지환족 탄화수소나 지방족 탄화수소보다 현탁계를 충분히 안정화시키지 못하기 때문이며, 또 생성된 고분자와의 상용력이 보다 커서 생성된 고분자를 일부 용해시켜 고분자의 용접을 유발시키기 때문이다.In addition, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene may be used as the organic solvent, but the resulting polymer is obtained as a completely entangled mass. This is because the solvent of the aromatic hydrocarbon does not stabilize the suspension system more sufficiently than the alicyclic hydrocarbon or the aliphatic hydrocarbon, and because the compatibility with the produced polymer is greater, the produced polymer is partially dissolved to cause welding of the polymer.

중합 개시제로서는 통상 유화 중합에서 사용되는 수용성 라디칼 중합 개시제인 과황산칼륨 또는 과황산암모늄과 같은 수용성 과산화물이 좋다. 개시제의 농도는 전체 단량체농도에 대하여 0.001-1.0몰%가 적당하다.As a polymerization initiator, water-soluble peroxides, such as potassium persulfate or ammonium persulfate which are water-soluble radical polymerization initiators normally used in emulsion polymerization, are preferable. The concentration of the initiator is suitably 0.001-1.0 mol% based on the total monomer concentration.

본 발명의 역상 현탁 중합에서 사용된 계면 활성제로서는 소르비탄 지방산 에스테르 (모노스테아레이트, 모노올레이트), 소르비탄 지방산 에스테르 에테르, 글리세릴올레이트, 글리세롤모노스테아레이트, 에틸렌글리콜모노스테아레이트 등과 같이 HLB값이 3-6인 것과 소르비탄모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르(모노라우레이트, 모노스테아레이트, 모노올레이트), 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르(모노라우레이트, 모노스테아레이트, 모노올레이트) 등과 같은 HLB값이 8-15인 것을 2종 또는 그 이상의 혼합물로 사용하는 것이 적합하다. 사용된 계면 활성제들은 주로 식품 첨가제로 이용되므로 인체에는 무해하다.The surfactant used in the reverse phase suspension polymerization of the present invention includes HLB values such as sorbitan fatty acid esters (monostearates, monooleates), sorbitan fatty acid ester ethers, glyceryl oleate, glycerol monostearate, ethylene glycol monostearate, and the like. 3-6 and sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters (monolaurate, monostearate, monooleate), polyoxyethylene fatty acid esters (monolaurate, monostearate, monooleate It is suitable to use two or more mixtures having an HLB value of 8-15 such as). The surfactants used are mainly used as food additives and are therefore harmless to the human body.

계면 활성제의 조성은 HLB값이 3-6인 것이 3-50중량%와 HLB값이 8-15인 것이 97-50중량%로 조정되는 것이 바람직하다.It is preferable that the composition of surfactant is adjusted to 3-50 weight% of HLB value 3-6, and 97-50 weight% of HLB value 8-15.

폴리아크릴산 알칼리 금속염의 고흡수성 고분자의 제조 공정에 전술한 계면 활성제중 일부가 사용된 것은 앞에서 언급한 일본국 공개 특허 공보 및 특허 공보와 미국특허에서 이미 알려져 있다. 그러나, 이들 공지의 제조기술에서 사용된 계면 활성제는 단지 HLB값이 3-6인 것 또는 HLB값이 8-12인 것을 단독으로 사용하여 역상 현탁 중합 반응을 일으킨 것이다.The use of some of the above-mentioned surfactants in the manufacturing process of the superabsorbent polymers of the alkali metal salt of polyacrylic acid is already known from the aforementioned Japanese Patent Publications and Patent Publications and US Patents. However, the surfactants used in these known production techniques are those which use only those having an HLB value of 3-6 or those having an HLB value of 8-12 alone to cause a reverse phase suspension polymerization reaction.

따라서, 본 발명에서 계면 활성제로 2종 이상의 혼합물을 사용한 것과는 중합 반응 단계에서 중합열 방출이 에멀젼의 안정성에 미치는 영향을 고려할 때 상당한 차이가 있다는 사실에 유의하여야 한다. 다시 말하면, 계면 활성제로서 HLB값이 3-6으로 낮은 소르비탄모노스테아레이트를 사용할 경우, 형성된 W/O형의 에멀젼이 너무 안정하여 생성된 고분자의 입자가 미세하다. 반대로 HLB값 8-12인 소르비탄모노라우레이트를 사용할 경우, 에멀젼이 불안정하여 생성된 고분자 입자가 지나치게 과립화 또는 응집되므로, 고분자의 과립 크기 및 중합열의 조절이 어렵다.Therefore, it should be noted that there is a significant difference between using two or more mixtures as surfactants in the present invention when considering the effect of the heat of polymerization on the stability of the emulsion in the polymerization step. In other words, when sorbitan monostearate having a low HLB value of 3-6 as a surfactant is used, the formed W / O emulsion is so stable that the resulting polymer particles are fine. On the contrary, when sorbitan monolaurate having an HLB value of 8-12 is used, it is difficult to control the granule size and the heat of polymerization of the polymer because the resulting polymer particles are excessively granulated or aggregated due to the unstable emulsion.

반면에, 본 발명에 의하면, 이미 언급된 계면 활성제의 조성으로 혼합된 계면 활성제를 사용할 경우, 형성된 W/O형의 에멀젼은 사용된 HLB값이 서로 다른 계면 활성제에 의해 상호 보완된 준안정 상태를 이루어 중합 반응 단계에서 균일한 입자 크기를 갖는 과립상 고분자를 얻을 수 있는 장점이 있다. 균일한 과립상 고흡수성 고분자의 제조는 건조 단계에서 미세 분말의 비산성으로 일한 손실 방지, 공정의 간소화, 작업성의 향상이라는 측면에서 매우 중요하며, 본 발명의 특징이다.On the other hand, according to the present invention, when using surfactants mixed with the above-mentioned surfactant composition, the formed W / O emulsion has a metastable state in which the HLB values used are complemented by different surfactants. There is an advantage to obtain a granular polymer having a uniform particle size in the polymerization reaction step. The production of uniform granular superabsorbent polymers is very important in terms of preventing the loss of work performed by the scattering of the fine powder in the drying step, simplifying the process, and improving workability, and are a feature of the present invention.

사용한 전체 계면 활성제의 양은 단량체 무게에 대하여 1-10% 범위로 사용하는 것이 좋다. 과립화된 고분자 입자의 크기는 계면 활성제의 조성 및 양에 좌우된다.The total amount of surfactant used is preferably in the range of 1-10% by weight of the monomer. The size of the granulated polymer particles depends on the composition and amount of the surfactant.

사용된 중합 온도의 범위는 40-75℃이며, 중합 반응은 4시간 이내에서 거의 완결된다.The range of polymerization temperatures used is 40-75 ° C. and the polymerization reaction is almost complete within 4 hours.

고흡수성 고분자 제조시 가교제의 사용은 생성된 고흡수성 고분자의 수성 물질에 대한 흡수 속도 향상 및 팽윤 상태에서의 안정성(겔 강도)을 위하여 반드시 필요하다.The use of a crosslinking agent in the preparation of the superabsorbent polymer is essential for improving the absorption rate of the resulting superabsorbent polymer into the aqueous material and for stability in the swollen state (gel strength).

일반적으로, α, β-불포화 카르복실산 및 그 알칼리 금속염 또는 이들의 중합체의 카르복실기와 반응하는 가교결합제로서 주로 수용성 디글리시딜 에테르 화합물, 할로에폭시 화합물, 디-또는 폴리이소시아네이트 화합물 및 디알데히드와 같은 가교제가 알려져 왔으나, 고흡수성 고분자의 특징인 흡수능을 거의 감소시킴이 없이 흡수 속도 및 겔 강도를 향상시키기 위해서는 수용성 디글리시딜 에테르 화합물이 보다 좋다(미국 특허 제4,340,706). 예를 들면, 분자량이 서로 다른 폴리에틸렌글리콜디글리시딜 에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜 에테르 또는 폴리글리세린디글리시딜 에테르 등이 사용된다.Generally, crosslinking agents which react with the carboxyl groups of α, β-unsaturated carboxylic acids and their alkali metal salts or polymers thereof are mainly water-soluble diglycidyl ether compounds, haloepoxy compounds, di- or polyisocyanate compounds and dialdehydes. Although the same crosslinking agents have been known, water-soluble diglycidyl ether compounds are preferred to improve the rate of absorption and gel strength without substantially reducing the absorption capacity characteristic of superabsorbent polymers (US Pat. No. 4,340,706). For example, polyethyleneglycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, polyglycerol diglycidyl ether, or the like having different molecular weights may be used.

따라서, 본 발명에서도 가교제로서 에틸렌글리콜디글리시딜 에테르 또는 폴리에틸렌글리콜디글리시딜 에테르를 사용한 결과, 원하는 흡수능 및 겔 강도를 갖는 아크릴산 알칼리 금속염 고분자를 얻을 수 있었다. 사용된 가교제의 양은 단량체 무게에 대하여 0.001-2.0%이다. 0.001% 이하이면, 흡수 후 겔 강도가 약하고 흡수 속도가 느리다. 2% 이상이면, 흡수능이 너무 작다. 얻어진 고흡수성 고분자의 흡수능 및 흡수 속도는 사용된 가교제의 농도 뿐만 아니라, 가교제의 사슬 길이에도 좌우됨을 알 수 있었다.Therefore, also in the present invention, when ethylene glycol diglycidyl ether or polyethylene glycol diglycidyl ether is used as a crosslinking agent, an acrylic acid alkali metal salt polymer having a desired absorption capacity and gel strength can be obtained. The amount of crosslinking agent used is 0.001-2.0% by weight of monomer. If it is 0.001% or less, the gel strength after absorption is low and the absorption rate is slow. If it is 2% or more, the absorbency is too small. It was found that the absorbency and absorption rate of the obtained superabsorbent polymer depend not only on the concentration of the crosslinking agent used but also on the chain length of the crosslinking agent.

이미 언급된 공지의 제조 기술로 제조된 기존의 고흡수성 고분자들은 제법에 따라 다소 차이는 있지만, 흡수 능력 뿐만 아니라 흡수 속도도 상당히 높기 때문에, 건조 후 제품의 보존 단계에서 대기중의 습기를 흡습하여 분말상의 고분자 입자들이 서로 응집된다. 따라서, 분말 형태로의 사용이 곤란하며 취급하기 어렵다. 이러한 단점을 제거하고, 분말상 제품의 안정성을 높이고, 또 고흡수성 고분자의 물에 대한 분산성을 향상시키기 위하여, 본래의 고분자 물성에는 영향이 없는 상온에서 안정한 함수 실리카(SiO2, nH20), 함수 산화알루미늄(Al2O3, nH2O), 함수 산화티타늄(TiO2, nH2O)과 같은 무기 첨가제(일본국 공개 특허 공보 제59-80459호 ; 미국 특허 제4535098호)나 또는 셀룰로오스 섬유(일본국 공개 특허 공보 제59-86657호)를 건조된 분말상의 고흡수성 고분자에 혼합하여 사용하여 왔다. 그러나, 이들 공지의 고분자 혼합물을 제조하기 위해서는 반드시 건조 후 혼합 능력이 우수한 혼합기를 별도로 사용해야만 하는 제조 공정상 복잡함이 있다. 이것은 실제로 고흡수성 고분자의 제조 원자를 높이는 원인이 된다.Existing superabsorbent polymers prepared by the known manufacturing techniques already mentioned are somewhat different depending on the manufacturing method, but the absorption rate as well as the absorption capacity is considerably high. Polymer particles are aggregated with each other. Therefore, its use in powder form is difficult and difficult to handle. In order to remove these disadvantages, to improve the stability of the powder product and to improve the dispersibility of the superabsorbent polymer in water, the hydrous silica (SiO 2 , nH 2 0) stable at room temperature without affecting the original polymer properties, Inorganic additives such as hydrous aluminum oxide (Al 2 O 3 , nH 2 O), hydrous titanium oxide (TiO 2 , nH 2 O) (JP-A-59-80459; U.S. 4535098) or cellulose Fiber (Japanese Patent Laid-Open No. 59-86657) has been used in a mixture of dried powdery superabsorbent polymers. However, in order to prepare these known polymer mixtures, there is a complexity in the manufacturing process that a separate mixer having excellent mixing ability after drying must be used separately. This actually causes the manufacturing atoms of the superabsorbent polymer to increase.

본 발명에 따르면, 무기 첨가제나 또는 셀룰로오스와 같은 섬유를 유기 용매에 분산시킨 다음 중합 후 직접 중합 혼합물에 가하여 혼합시킨 결과, 이미 언급된 혼합 공정을 거치지 않아도 동일한 효과를 얻을 수 있다는 사실을 알았다. 이것은 사용된 첨가제가 유기용매에 용해되지 않고 효과적으로 분산되는 현상을 이용한 것으로, 최종 용도의 고흡수성 고분자의 제조 공정을 일관된 연속식의 단일 공정으로 단순화시켰다는 관점에서 공지의 제조 기술과는 근본적인 차이가 있으며, 본 발명의 또 다른 특징이다. 또한, 첨가제의 도입으로 건조 단계에서 고흡수성 고분자의 흡습성으로 인한 입자들 사이의 응집 현상을 방지할 수 있기 때문에 건조가 용이한 이점도 있다.According to the present invention, it was found that the same effect can be obtained without dispersing an inorganic additive or a fiber such as cellulose in an organic solvent and then adding the mixture directly to the polymerization mixture after the polymerization. This is a phenomenon in which the additive used is effectively dissolved without dissolving in the organic solvent, which is fundamentally different from the known manufacturing techniques in that the process of preparing the super absorbent polymer for the end use is simplified into a single continuous process. Another feature of the present invention. In addition, the introduction of an additive prevents agglomeration between particles due to the hygroscopicity of the superabsorbent polymer in the drying step, so that drying is easy.

본 발명에 사용된 첨가제로는 실리카, 산화알루미늄과 같은 무기 첨가제 또는 셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트, 에틸셀룰로오스 등과 같은 섬유가 적합하다. 이들중 특히 실리카, 셀룰로오스 및 에틸셀룰로오스 섬유가 보다 좋다.As the additive used in the present invention, inorganic additives such as silica and aluminum oxide or fibers such as cellulose, cellulose acetate, ethyl cellulose and the like are suitable. Among these, silica, cellulose and ethyl cellulose fibers are more preferable.

사용된 첨가제의 양은 단량체 무게의 0.01-10%가 적당하나, 사용량은 실리카의 소수성, 섬유의 길이, 또는 에틸기의 치환도에 의존하다.The amount of additive used is suitably 0.01-10% of the monomer weight, but the amount used depends on the hydrophobicity of the silica, the length of the fiber, or the degree of substitution of the ethyl group.

본 발명의 제조 방법으로 제조된 아크릴산 알카리염의 가교 고분자는 증류수 및 0.9% 소금물 용액에 대한 흡수성이 각각 적어도 자체 무게의 600배 이상 및 60배이상인 고흡수능을 갖는다. 이 고흡수성 고분자는 흡수능 및 보수능이 우수하여 이미 앞에서 언급한 위생용품의 흡수제, 농원예용 토양 보수제, 폐수 응고제, 석유중 수분 제거제 및 토목, 건축용 지수제 등의 용도로서 사용이 가능하다.The crosslinked polymer of acrylic acid alkali salt prepared by the production method of the present invention has a high water absorption capacity of at least 600 times and 60 times the weight of the distilled water and 0.9% brine solution, respectively. This super absorbent polymer is excellent in absorbency and water retention ability, so it can be used as the absorbent of hygiene products, agricultural horticultural soil repair agent, wastewater coagulant, petroleum moisture remover and civil engineering, building index agent.

본 발명에서 제조된 고흡수성 고분자의 흡수능은 다음과 같은 방법으로 측정되었다. 즉, 건조된 고분자 1g을 증류수 2 ℓ(또는 0.9% 소금물 용액 150g)에 넣고 교반하면서 30분 동안 팽윤시킨 후 100메시 금속망으로 3시간 동안 여과하여 여과된 물(또는 0.9% 소금물 용액)의 무게를 원래 사용한 물(또는 0.9% 소금물 용액)의 무게에서 뺀 값을 흡수능 값으로 취하였다.The absorbency of the superabsorbent polymer prepared in the present invention was measured by the following method. That is, 1 g of the dried polymer was poured into 2 L of distilled water (or 150 g of 0.9% brine solution), swelled for 30 minutes with stirring, and then filtered through a 100 mesh metal network for 3 hours to obtain a weight of filtered water (or 0.9% brine solution). Was subtracted from the weight of the originally used water (or 0.9% brine solution) as the absorbency value.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 설명하고자 한다. 그러나, 이들 실시예가 본 발명을 한정하기 위하여 주어진 것이 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples. However, these examples are not given to limit the present invention.

[실시예 1]Example 1

500ml 플라스크에 순도 99.5%인 아크릴산 72.4g을 넣은 후 21.7%인 수산화나트륨 용액 138g을 가하여 중화하였다. 실온에서 냉각한 후, 과황산칼륨 0.14g을 가하여 용해시켜 단량체 용액을 제조하였다. 환류 냉각기 및 교반기가 장치된 1ℓ용(容) 3구 플라스크에 시클로헥산 360g과 계면 활성제로서 소르비탄모노스테아레이트(SPAN-60, HLB-4.7) 1.30g, 소르비탈모노라우레이트(SPAN-20, HLB-8.6) 2.8g, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트(TWEEN-60, HLB-14.9) 0.22g을 넣고 용해시킨 다음, 여기에 미리 제조된 부분적으로 중화된 단량체 수용액을 일정시간 동안 적하하여 분산시켰다. 중합 반응기를 질소가스로 충분히 충진한 후 온도를 올려 4시간 동안 중합시켰다. 이때, 중합온도는 55-75℃로 유지하였다. 중합이 완결된 후 가교제로서 에틸렌글리콜디글리시딜 에테르 0.009g을 넣고 60℃에서 3시간 가교시켰다. 이 중합 혼합물을 감압하에서 건조하여 입자가 균일한 과립화된 고분자 분말(400-800 ㎛) 88g을 얻었다.Into a 500 ml flask, 72.4 g of acrylic acid having a purity of 99.5% was added thereto, followed by neutralization by adding 138 g of a 21.7% sodium hydroxide solution. After cooling at room temperature, 0.14 g of potassium persulfate was added to dissolve to prepare a monomer solution. In a 1 liter three-necked flask equipped with a reflux condenser and agitator, 360 g of cyclohexane and 1.30 g of sorbitan monostearate (SPAN-60, HLB-4.7) as a surfactant, sorbitan monolaurate (SPAN-20, HLB-8.6) 2.8g, 0.22g polyoxyethylene sorbitan monostearate (TWEEN-60, HLB-14.9) was added to dissolve, and then a pre-prepared partially neutralized aqueous monomer solution was added dropwise for a predetermined time to disperse. I was. After the polymerization reactor was sufficiently filled with nitrogen gas, the temperature was raised to polymerize for 4 hours. At this time, the polymerization temperature was maintained at 55-75 ℃. After the polymerization was completed, 0.009 g of ethylene glycol diglycidyl ether was added as a crosslinking agent, and then crosslinked at 60 ° C. for 3 hours. The polymerization mixture was dried under reduced pressure to obtain 88 g of granulated polymer powder (400-800 µm) with uniform particles.

얻은 과립상 고분자(400-800㎛)의 증류수 및 0.9% 소금물 용액에 대한 흡수능은 각각 고분자 자체 무게의 900배 및 80배이었다. 이때, 상기한 흡수능만큼 흡수하는데 걸린 시간은 5분 이내로서, 흡수 속도는 매우 빨랐다. 또, 흡수 팽윤된 고분자 겔은 오랜시간 동안 흡수능이 변하지 않을 정도로 안정하였다.The absorbency of the obtained granular polymer (400-800 µm) in distilled water and 0.9% brine solution was 900 and 80 times the weight of the polymer itself, respectively. At this time, the time taken to absorb by the above-mentioned absorption capacity was within 5 minutes, and the absorption rate was very fast. In addition, the absorbent swollen polymer gel was stable enough that the absorption capacity did not change for a long time.

[실시예 2]Example 2

계면 활성제로서 SPAN-60을 0.7g과 TWEEN-60을 1.0g사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조, 건조하여 과립상 고분자(500-1000㎛) 분말 87g을 얻었다.Except that 0.7 g of SPAN-60 and 1.0 g of TWEEN-60 were used as the surfactant, 87 g of a granular polymer (500-1000 µm) powder was obtained by drying in the same manner as described in Example 1.

이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물 용액에 대한 흡수능은 각각 650배 및 65배 이었다. 흡수속도는 실시예 1과 같이 빨랐다.The polymers absorbed in distilled water and 0.9% brine solution were 650 and 65 times, respectively. Absorption rate was as fast as Example 1.

[실시예 3]Example 3

계면 활성제로서 소르비탄모노올레이트(SPAN-80, HLB-4.3)를 1.0g, SP AN-20을 3.1g, TWEEN-60을 0.22g 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조한 후 감압건조하여 과립상 고분자(300-600㎛) 분말 86g 얻었다.The same method as described in Example 1, except that 1.0 g of sorbitan monooleate (SPAN-80, HLB-4.3), 3.1 g of SP AN-20, and 0.22 g of TWEEN-60 were added as the surfactant. 86 g of a granular polymer (300-600 μm) powder was obtained by drying under reduced pressure.

이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물 용액에 대한 흡수능은 각각 800배 및 80배이었다. 흡수 속도는 매우 빨으며 흡수 팽윤된 고분자 겔은 오랜시간 동안 흡수능이 변하지 않았다.The polymers absorbed in distilled water and 0.9% brine solution were 800 and 80 times, respectively. The rate of absorption is very fast and the absorbed and swollen polymer gel did not change its absorption capacity for a long time.

[실시예 4]Example 4

계면 활성제로서 SPAN-60을 1.5g, SPAN-20을 2.5g 및 폴리옥시에틸렌소르비탄모노라우레이트(TWEEN-21, HLB-13.3)를 0.3g 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조한 후 감압 건조하여 과립상 고분자 분말(200-500㎛) 87g을 얻었다. 이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물 용액에 대한 흡수능은 각각 800 배 및 75배이었다. 흡수 속도는 매우 빨랐다.As described in Example 1, except that 1.5 g of SPAN-60, 2.5 g of SPAN-20 and 0.3 g of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (TWEEN-21, HLB-13.3) were added as the surfactant. 87 g of granular polymer powder (200-500 µm) was obtained by drying under reduced pressure after preparing in the same manner. The polymers absorbed in distilled water and 0.9% brine solution were 800 and 75 times, respectively. Absorption rate was very fast.

[실시예 5]Example 5

계면 활성제로서 SPAN-60을 2.5g과 TWEEN-60을 1.5g을 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조한후 감압 건조하여 감압 건조하여 과립상 고분자 분말(250-600㎛) 86g을 얻었다.Except that 2.5g of SPAN-60 and 1.5g of TWEEN-60 were added as a surfactant, the same procedure as described in Example 1 was carried out, followed by drying under reduced pressure, drying under reduced pressure to obtain granular polymer powder (250-600 Μm) 86 g was obtained.

이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물 용액에 대한 흡수능은 각각 850배 및 80배이었다The polymers absorbed in distilled water and 0.9% brine solution were 850 and 80 times, respectively.

[실시예 6]Example 6

계면 활성제로서 SPAN-80을 1.3g과 SPAN-20을 2.9g 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조한 후 감압 건조하여 과립상 고분자 분말(100-300㎛) 88g을 얻었다.Except that 1.3 g of SPAN-80 and 2.9 g of SPAN-20 were added as surfactants, 88 g of granular polymer powder (100-300 µm) was prepared by drying under reduced pressure. Got it.

이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물 용액에 대한 흡수능은 각각 850배 및 80배이었다.The polymers absorbed in distilled water and 0.9% brine solution were 850 and 80 times, respectively.

[실시예 7]Example 7

수산화나트륨 용액 92g을 사용하여 아크릴산의 중화도가 50몰%로 되게 한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조한 후 감압 건조하여 과립상 고분자 분말(300-800㎛) 88g을 얻었다.Except that the neutralization degree of acrylic acid was set to 50 mol% using 92 g of sodium hydroxide solution, 88 g of granular polymer powder (300-800 µm) was prepared by drying in the same manner as described in Example 1, followed by drying under reduced pressure. Got it.

이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물 용액에 대한 흡수능은 각각 600배 및 60배이었다. 흡수 속도는 매우 빨랐다.The polymers absorbed in distilled water and 0.9% brine solution were 600 and 60 times, respectively. Absorption rate was very fast.

[실시예 8]Example 8

개시제로서 과황산암모늄 0.1g을 사용한 것은 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법을 제조한 후 감압 건조하여 과립상 고분자 분말(400-800㎛) 88g을 얻었다. 이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물 용액에 대한 흡수능은 각각 850배 및 80배이었다.Except that 0.1 g of ammonium persulfate was used as an initiator, 88 g of granular polymer powder (400-800 µm) was obtained by drying under reduced pressure after preparing the same method as described in Example 1. The polymers absorbed in distilled water and 0.9% brine solution were 850 and 80 times, respectively.

[실시예 9]Example 9

가교제로서 에틸렌글리콜디글리시딜 에테르 0.01g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조, 건조하여 과립상 고분자 분말(400-800㎛) 86g을 얻었다.Except that 0.01 g of ethylene glycol diglycidyl ether was used as the crosslinking agent, 86 g of a granular polymer powder (400-800 µm) was obtained by drying in the same manner as described in Example 1.

이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물에 대한 흡수능은 각각 1200배 및 100배이었으나, 팽윤된 겔의 강도가 약하며 흡수능 측정시 일부가 메시망을 통하여 빠졌다.The polymers absorbed in distilled water and 0.9% brine were 1200 and 100 times, respectively, but the strength of the swollen gel was weak and some of them were lost through the mesh network.

[실시예 10]Example 10

가교제로서 에틸렌글리콜디글리시딜 에테르 0.09g을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조, 건조하여 과립상 고분자 분말(400-800㎛) 88g을 얻었다.Except that 0.09 g of ethylene glycol diglycidyl ether was used as a crosslinking agent, it manufactured and dried in the same manner as described in Example 1, and obtained 88 g of granular polymer powder (400-800 micrometers).

이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물에 대한 흡수능은 각각 600배 및 60배이었다. 흡수 속도는 최고로 빨랐으며, 흡수 팽윤된 고분자 겔은 높은 겔 강도를 가졌다.The polymers absorbed in distilled water and 0.9% brine were 600 and 60 times, respectively. The rate of absorption was the fastest and the absorbed and swollen polymer gel had a high gel strength.

[실시예 11]Example 11

가교제인 폴리에틸렌글리콜(600) 디글리시딜 에테르의 양을 0.18g으로 하여 사용한 것 외에는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조한 후 감압 건조하여 과립상 고분자 분말(350-800㎛) 88g을 얻었다.A polyethylene glycol (600) diglycidyl ether as a crosslinking agent was prepared in the same manner as described in Example 1 except that it was used in the same manner as described in Example 1, followed by drying under reduced pressure to obtain 88 g of a granular polymer powder (350-800 µm). Got it.

이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물 용액에 대한 흡수능은 각각 700배 및 70배이었다.The polymers absorbed in distilled water and 0.9% brine solution were 700 and 70 times, respectively.

[실시예 12]Example 12

가교후 첨가제로서 함수 실리카(상품명 : AEROSIL, Degussa제품) 0.9g을 용매인 시클로헥산 50g에 분산시켜 도입한 것 외에는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조한 후 감압 건조하여 균일한 과립상 고분자 분말(400-800㎛) 88g을 얻었다.After crosslinking, 0.9 g of hydrous silica (trade name: AEROSIL, manufactured by Degussa) was dispersed in 50 g of cyclohexane as a solvent, and then prepared in the same manner as in Example 1, followed by drying under reduced pressure to obtain a uniform granular polymer. 88 g of a powder (400-800 μm) was obtained.

이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물 용액에 대한 흡수능은 각각 900배 및 80배로서, 실시예 1로부터 얻어진 고분자와 동일하다. 그러나, 흡수할 때 물에 대한 분산성이 훨씬 우수하였다.The absorption capacity of the polymer into distilled water and 0.9% brine solution is 900 times and 80 times, respectively, which is the same as the polymer obtained in Example 1. However, the dispersibility in water was much better when absorbed.

[실시예 13]Example 13

가교후 첨가제로서 함수 실리카 0.1g을 용매인 시클로헥산 50g에 분산시켜 도입한 것 외에는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조, 건조하여 과립상 고분자 분말(400-800㎛) 88g을 얻었다.After the crosslinking, 0.1 g of hydrous silica was dispersed and introduced into 50 g of cyclohexane as a solvent, and then prepared and dried in the same manner as described in Example 1 to obtain 88 g of a granular polymer powder (400-800 µm).

이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물 용액에 대한 흡수능은 각각 900배 및 80배이었으며, 분산성이 우수하였다.The polymers absorbed in distilled water and 0.9% brine solution were 900 and 80 times, respectively, and had excellent dispersibility.

[실시예 14]Example 14

가교후 첨가제로서 셀룰로오스 섬유(상품명 : KC-FLOCK, 일본 山陽國策 제품) 0.15g을 용매인 시클로헥산 50g에 분산시켜 도입한 것 외에는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조한 후 감압 건조하여 균일한 과립상 고분자 분말(400-800㎛) 88g을 얻었다.After the crosslinking, 0.15 g of cellulose fiber (trade name: KC-FLOCK, manufactured by Sanyo Kogyo Co., Ltd.) was dispersed in 50 g of cyclohexane as a solvent, and then prepared in the same manner as described in Example 1, followed by drying under reduced pressure and uniformity. 88 g of one granular polymer powder (400-800 µm) was obtained.

이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물을 용액에 대한 흡수능은 각각 930 및 85배이었다. 흡수시의 분산 속도가 우수하였다.The polymer's ability to absorb distilled water and 0.9% brine in solution was 930 and 85 times, respectively. The dispersion rate at the time of absorption was excellent.

[실시예 15]Example 15

가교후 첨가제로서 셀룰로오스 1.35g을 용매인 시클로헥산 50g에 분산시켜 도입한 것 외에는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조한 후 감압 건조하여 균일한 과립상 고분자 분말(400-800㎛) 88g을 얻었다.After the crosslinking, 1.35 g of cellulose was dispersed in 50 g of cyclohexane as a solvent, and then prepared in the same manner as described in Example 1, followed by drying under reduced pressure to obtain 88 g of uniform granular polymer powder (400-800 µm). Got it.

이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물을 용액에 대한 흡수능은 각각 950 및 85배이었다.The polymer's ability to absorb distilled water and 0.9% brine in solution was 950 and 85 times, respectively.

[비교예 1]Comparative Example 1

계면 활성제로서 SPAN-60을 4.3g 사용한 것 외에는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조, 건조하여 미세 분말상 고분자(10-50㎛) 86g을 얻었다.Except that 4.3g of SPAN-60 was used as surfactant, it manufactured and dried in the same manner as described in Example 1, and obtained 86g of fine powdery polymers (10-50 micrometers).

이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물 용액에 대한 흡수능 각각 600배 및 60배이었으며, 흡수 속도가 매우 느렸다.The polymers had absorption capacity of distilled water and 0.9% brine solution 600 and 60 times, respectively, and the absorption rate was very slow.

[비교예 2]Comparative Example 2

계면 활성제로서 SPAN-20을 4.3g 사용한 것 외에는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조, 건조한 결과, 입자 크기가 불균일한 덩어리상의 딱딱한 고분자(1500㎛) 80g을 얻었다.Except having used 4.3 g of SPAN-20 as surfactant, it manufactured and dried in the same way as Example 1, and obtained 80 g of lump-shaped hard polymers (1500 micrometers) of uniform particle size.

[비교예 3]Comparative Example 3

수산화나트륨 용액을 180g 사용하여 아크릴산의 중화도가 98몰 %로 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조한 후 감압 건조하여 과립상 고분자 분말을 얻었다.Except that 180g of sodium hydroxide solution was used and the neutralization degree of acrylic acid was 98 mol%, it manufactured by the same method as described in Example 1, and dried under reduced pressure, and obtained granular polymer powder.

이 고분자의 증류수 및 0.9% 소금물 용액에 대한 흡수능은 각각 150배 및 20배이었으나, 팽윤된 겔의 강도가 약하여 흡수능 측정시 일부가 메시망을 통하여 빠졌다.Absorption capacity of the polymer in distilled water and 0.9% brine solution was 150 and 20 times, respectively, but the strength of the swollen gel was weak, and some of the polymer was lost through the mesh network.

[비교예 4][Comparative Example 4]

유기 용매로서 톨루엔을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 바와 동일한 방법으로 제조한 후 감압 건조하여 입자 분포가 불균일한 덩어리상의 고분자 80g을 얻었다.Except that toluene was used as an organic solvent, it manufactured by the same method as described in Example 1, and dried under reduced pressure, and obtained 80 g of lump-like polymers with nonuniform particle distribution.

Claims (18)

아크릴산 및 아크릴산 알칼리 금속염이 40중량% 이상인 고농도 단량체 수용액을 HLB값이 3-6인 계면 활성제와 8-15인 계면 활성제가 포함되어 있는 지환족 탄화수소 용매중에 분산 현탁시켜 수용성 라디칼 중합개시제 존재하에서 역상 현탁 중합법으로 중합하여 가교시킨 다음, 첨가제로서 실리카 또는 셀룰로오스 섬유를 가하는 것을 특징으로 하는 단일 공정으로 흡수능이 우수하고 입자 크기가 균일한 과립상 아크릴산 알칼리 금속염 고분자의 제조 방법.Aqueous solutions of high concentration monomers containing at least 40% by weight of acrylic acid and alkali metal alkali metal salts are dispersed and suspended in an alicyclic hydrocarbon solvent containing a surfactant having a HLB value of 3-6 and a surfactant of 8-15, and suspended in the presence of a water-soluble radical polymerization initiator. A method for producing a granular acrylic acid alkali metal salt polymer having excellent water absorption and uniform particle size in a single step, characterized in that it is polymerized and crosslinked by a polymerization method and then silica or cellulose fibers are added as an additive. 제 1 항에 있어서, 계면 활성제로서 HLB값이 3-6인 소르비탄 지방산 에스테르, 글리세릴올레이트, 글리세롤모노스테아레이트, 또는 에틸렌글리콜모노스테아레이트와 HLB값이 8-15인 소르비탄모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 또는 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르로부터 각각 선택된 2종 또는 그 이상의 혼합물을 사용하는 방법.A sorbitan fatty acid ester according to claim 1, a sorbitan fatty acid ester having a HLB value of 3-6, glyceryl oleate, glycerol monostearate, or ethylene glycol monostearate and a sorbitan monolaurate having a HLB value of 8-15, Using two or more mixtures each selected from polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, or polyoxyethylene fatty acid esters. 제 2 항에 있어서, HLB값이 3-6인 소르비탄 지방산 에스테르의 지방산 성분이 모노스테아르산 또는 모노올레산인 방법.The method according to claim 2, wherein the fatty acid component of the sorbitan fatty acid ester having an HLB value of 3-6 is monostearic acid or monooleic acid. 제 2 항에 있어서, HLB값이 8-15인 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르 또는 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르의 지방산 성분이 모노라우레산, 모노스테아르산, 또는 모노올레산인 방법.The method according to claim 2, wherein the fatty acid component of the polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester or polyoxyethylene fatty acid ester having an HLB value of 8-15 is monolauric acid, monostearic acid, or monooleic acid. 제 2 항에 있어서, HLB 3-6인 계면 활성제와 HLB 8-15인 계면 활성제의 조성이 각각 3-50중량% 및 97-50중량%인 방법.The method of claim 2 wherein the composition of the surfactant, HLB 3-6, and the surfactant, HLB 8-15, are 3-50% and 97-50% by weight, respectively. 제 2 항에 있어서, 계면 활성제의 양이 단량체 중량의 1-10%인 방법.The method of claim 2 wherein the amount of surfactant is 1-10% of the monomer weight. 제 1 항에 있어서, 지환족 탄화수소 용매로서 시클로헥산을 사용하는 방법.The process according to claim 1, wherein cyclohexane is used as the alicyclic hydrocarbon solvent. 제 1 항에 있어서, 아크릴산 알칼리 금속염으로서 아크릴산나트륨염을 사용하는 방법.The method according to claim 1, wherein sodium acrylate salt is used as alkali metal acrylate salt. 제 1 항에 있어서, 아크릴산의 중화도가 50-95몰%인 방법.The method of claim 1 wherein the degree of neutralization of acrylic acid is 50-95 mol%. 제 1 항에 있어서, 수용성 라디칼 중합 개시제로서 과항산칼륨 또는 과황산암모늄을 사용하는 방법.The method according to claim 1, wherein potassium peroxide or ammonium persulfate is used as the water-soluble radical polymerization initiator. 제 10 항에 있어서, 수용성 라디칼 중합 개시제의 양이 단량체 농도의 0.001-1.0몰%인 방법.The method of claim 10 wherein the amount of water soluble radical polymerization initiator is 0.001-1.0 mol% of monomer concentration. 제 1 항에 있어서, 중합 온도가 40-75℃인 방법.The process of claim 1 wherein the polymerization temperature is 40-75 ° C. 제 1 항에 있어서, 가교제로서 에틸렌글리콜디글리시딜 에테르 또는 폴리에틸렌글리콜디글리시딜 에테르를 사용하는 방법.The method according to claim 1, wherein ethylene glycol diglycidyl ether or polyethylene glycol diglycidyl ether is used as a crosslinking agent. 제 13 항에 있어서, 가교제인 디글리시딜 에테르 화합물의 양이 단량체 중량의 0.001-2%인 방법.The method of claim 13, wherein the amount of the diglycidyl ether compound that is a crosslinking agent is 0.001-2% of the weight of the monomer. 제 1 항에 있어서, 첨가제로서 함수 실리카를 사용하는 방법.The method of claim 1 wherein hydrous silica is used as an additive. 제 15 항에 있어서, 실리카의 양이 단량체 중량의 0.01-10%인 방법.The method of claim 15, wherein the amount of silica is 0.01-10% of the monomer weight. 제 1 항에 있어서, 첨가제로서 셀룰로오스 또는 에틸셀룰로오스 섬유를 사용하는 방법.The method of claim 1 wherein cellulose or ethylcellulose fibers are used as additives. 제 17 항에 있어서, 셀룰로오스 또는 에틸셀룰로오스의 양이 단량체 중량의 0.01-10%인 방법.18. The method of claim 17, wherein the amount of cellulose or ethylcellulose is 0.01-10% of the monomer weight.
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