用于制备超吸收性聚合物的方法
【专利说明】
[0001]发明说明书
技术领域
[0002] 本发明涉及一种用于制备超吸收性聚合物的方法。更具体而言，本发明涉及一种 用于制备超吸收性聚合物的方法，其包括两个聚合步骤。
[0003] 本申请要求2013年9月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0116757号的优先权，其全部内容并入本文。
【背景技术】
[0004] 超吸收性聚合物(Super Absorbent Polymer，SAP)是能够吸收自身重量的500倍 至1000倍的水分的合成聚合物材料。各开发商将SAP命名为不同的名称，例如SAM(Super Absorbent Material，超吸收性材料）、AGM(Absorbent Gel Material，吸收性凝胶材料） 等。自从将这种超吸收性聚合物开始实际应用于卫生产品，现在其已经不仅广泛地用于卫 生产品如儿童的一次性尿布等，而且还用于园艺用保水性土产品、土木工程和建筑用止水 材料、育苗用片材、食品流通领域中的保鲜剂和泥敷剂用材料等。
[0005]超吸收性聚合物一般能够通过使聚合物的单体聚合并将其干燥并粉碎来制备成 粉末型广品。
[0006]在超吸收性聚合物的制备方法中，使单体聚合的步骤是用于确定聚合物的物理性 质的重要步骤。作为聚合方法，已知反相悬浮聚合、热聚合和光聚合等。其中，作为光聚合 法，已知将用于聚合物的单体组合物置于条带上并且从顶部照射以使该单体组合物聚合的 方法。
[0007] 然而，根据上述聚合方法，照射量可能根据单体组合物的深度而不均匀，因此，聚 合度可能根据深度而变得不均匀。例如，在将预定厚度的单体组合物置于条带上的情况下， 在位于接近光源处的单体组合物的上部，聚合作用由于大量光照而进行得相对过度，而在 位于远离光源处的单体组合物的下部，光照量不足，因此聚合作用可能无法完全进行，并且 可能留下未聚合的组分。在这种情况下，超吸收性聚合物的物理性质可能降低。为克服这个 问题，光的量或光照时间可根据单体组合物溶液的位置而变化，这使得工艺复杂化并增加 工艺时间，从而降低生产率。
【发明内容】
[0008] 技术问题
[0009] 为了克服现有技术的问题，本发明的目的是提供一种制备具有改良物理性质的超 吸收性聚合物的方法，通过包括两个聚合步骤来实现。
[0010]技术方案
[0011]为了实现该目的，本发明提供一种超吸收性聚合物的制备方法，包括下述步骤:在 30°C至55°C的温度下进行包含水溶性烯键式不饱和单体、热聚合引发剂和光聚合引发剂的 单体组合物的光聚合;在55°C至120°C的温度下进行热聚合和光聚合以形成水凝胶聚合物； 以及将该水凝胶聚合物干燥。
[0012]发明效果
[0013] 根据本发明的超吸收性聚合物的制备方法，能够制备具有高吸收度但具有低水溶 性组分含量的超吸收性聚合物。
【具体实施方式】
[0014] 尽管本发明可以具有多种形式并且可以对其做出多种修改，但在下文将详细地例 示并说明特定的实施方案。然而，应当理解本发明不限于特定的公开内容，并且包括在本发 明的构思和技术范围内的所有修改、等效方案或替代方案。
[0015] 下文中，将详细说明根据本发明一个实施方案的超吸收性聚合物的制备方法。
[0016] 超吸收性聚合物的制备方法包括下述步骤:在30°C至55°C的温度下进行包含水溶 性烯键式不饱和单体、热聚合引发剂和光聚合引发剂的单体组合物的光聚合;在55°C至120 °C的温度下进行热聚合和光聚合以形成水凝胶聚合物；以及将该水凝胶聚合物干燥。
[0017] 在超吸收性聚合物的制备方法中，单体组合物(其为超吸收性聚合物的原料)包含 水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂。
[0018] 作为水溶性烯键式不饱和单体，通常用于制备超吸收性聚合物的任何单体均可使 用而没有特定限制。具体地，可使用选自以下中的至少一种单体：阴离子型单体及其盐、含 非离子型亲水基的单体、以及含氨基的不饱和单体及其季铵化合物。
[0019] 详细而言，阴离子型单体可包括（甲基）丙烯酸、顺丁烯二酸酐、反丁烯二酸、巴豆 酸、衣康酸、2-丙烯酰乙磺酸、2-甲基丙烯酰乙磺酸、2_(甲基)丙烯酰丙磺酸或2_(甲基)丙 烯酰胺-2-甲基丙磺酸;含非离子型亲水基的单体可包括（甲基)丙烯酰胺、N-取代的（甲基） 丙烯酸酯、（甲基)丙烯酸2-羟乙酯、（甲基)丙烯酸2-羟丙酯、（甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇 酯或（甲基)丙烯酸聚乙二醇酯;含氨基的不饱和单体可包括（甲基)丙烯酸(N，N)_二甲基氨 乙酯或(N，N)_二甲基氨丙基（甲基)丙烯酰胺。
[0020] 更具体地，可使用丙烯酸或其盐，例如丙烯酸或其碱金属盐(例如其钠盐)等，其使 得能够制备具有更优良的物理性质的超吸收性聚合物。在丙烯酸的碱金属盐用作单体的情 况下，丙烯酸可在使用前用碱化合物(如苛性苏打(NaOH))中和。
[0021] 基于包含超吸收性聚合物的原料和溶剂的单体组合物，水溶性烯键式不饱和单体 的浓度可以为约20重量％至约60重量％，优选为约40重量％至约50重量％，并且其可考虑 聚合时间和反应条件等而适当地控制。然而，如果该单体的浓度过低，超吸收性聚合物的产 量可能降低并且在经济可行性方面可能有问题，而如果该浓度过高，单体的一部分可能沉 淀，或当经聚合的水凝胶聚合物被粉碎时粉碎效率可能较低，从而引起工艺问题，并且超吸 收性聚合物的物理性质可能降低。
[0022] 同时，在使单体组合物聚合以形成水凝胶聚合物的步骤中，聚合方法根据聚合能 量来源大致分类成热聚合和光聚合。
[0023] 在进行热聚合的情况下，其通常可以在配备有搅动杆的反应器（如捏合器）中进 行，而在进行光聚合的情况下，其可以在配备有移动式输送带的反应器中进行，因此，反应 器可根据聚合方法而改变。
[0024] 例如，当水凝胶聚合物通过向配备有搅动杆的反应器(如捏合器)供应热风或加热 该反应器而获得时，排出至反应器出口的水凝胶聚合物可以根据反应器搅动杆的形状而具 有数厘米至数毫米的形状。特别地，所获得的水凝胶聚合物的尺寸可以根据所引入的单体 组合物的浓度以及引入速度等而变化，并且通常可获得重均粒径为2mm至50mm的水凝胶聚 合物。
[0025] 而且，在光聚合在配备有移动式输送带的反应器中进行的情况下，所获得的水凝 胶聚合物通常可以具有片材的形状，所述片材具有该条带的宽度。其中，聚合物片材的厚度 可以根据所引入的单体组合物的浓度以及引入速度而变化，但是优选的是供应单体组合物 以获得厚度为约〇.5cm至约5cm的片状聚合物。如果供应单体组合物使得片状聚合物的厚度 可能过薄，生产效率可能较低，而如果片状聚合物的厚度大于5cm，由于厚度过厚，聚合反应 可能无法在整个厚度中均匀进行。
[0026] 同时，根据本发明的一个实施方案，热聚合和光聚合二者均在配备有输送带的反 应器中进行。
[0027] 用于使烯键式不饱和单体聚合的聚合反应是放热反应。因此，即使反应在单体组 合物的低温下开始，随着反应进行，单体组合物的温度