聚丙烯酸(盐)系吸水剂的制造方法及其吸水剂的制作方法_5

文档序号:8302665阅读:来源:国知局
10 7Cm3 · sec/ 区)以上,更优选30(\10_7〇113,86(3/^)以上,进一步优选50(\10_ 7〇113,86(3/^)以上,特别 优选 70 (XlCT7Cm3 · sec/g)以上。
[0296] (3-5) Extr.
[0297] 本发明中获得的吸水性树脂和吸水剂的Extr.(可溶水成分量)优选为5?20质 量%,进而优选为5?18质量%,进一步优选为5?15质量%。若所述Extr.超过20质 量%,则获得的吸水性树脂或吸水剂的凝胶强度可能较弱而成为液体渗透性较差的产物。 而且,可能无法获得当被用于尿布等吸水体时该吸水体受压下的液体逆渗量(reiet)低 的吸水性树脂。
[0298] Extr.可以通过所述内部交联剂等进行适当地控制。但不优选Extr.低于5质量% 的吸水性树脂或吸水剂,这是由于若要使Extr.低于5质量%,就需要使用多量的内部交联 剂而导致成本增加以及出现(超过容许检测值的)残留交联剂且会明显使所述CRC降低的 缘故。
[0299] (3-6)表面可溶成分量
[0300] 在本发明中获得的吸水性树脂和吸水剂的表面可溶成分量优选为0?4. 5质量% 以下,进而优选为0?3. 5质量%以下,特别优选为0?3. 0质量%以下。若所述表面可溶 成分量超过4. 5质量%,膨润所导致的表面交联层断裂就会增多,若由于未形成有强韧的 表面交联层而添加液体渗透性提高剂,就会导致加压下吸收倍率大幅降低。表面可溶成分 量可通过所述内部交联剂/表面交联剂和表面处理时的露点来适当地控制。
[0301] (3-7)表面交联层强韧指数
[0302] 在本发明中获得的吸水性树脂和吸水剂的表面交联层强韧指数优选为40以下, 进而优选为35以下,进一步优选为30以下,特别优选为25以下。若所述表面交联层强韧 指数超过40,则有可能因液体渗透性提高剂的添加而导致AAP大幅下降,且当将该吸水剂 用于纸尿布等卫生材料时,容易引起多量外漏等问题。表面交联层强韧指数越低越优选,下 限为0,但考虑到与其他物理性质及制造成本间的平衡性,其下限为5左右,但视情况也可 以为10左右。
[0303] (3-8)用于赋予粒度分布及功能的添加剂
[0304] 在本发明中获得的吸水性树脂及吸水剂的粒径和粒度分布并无特别的限制,优选 在添加/混合了最后的表面交联剂之后进行整粒来获得小于Imm的颗粒,进一步优选获得 具后述粒径的吸水性树脂和吸水剂。若较多地含有Imm以上的颗粒、特别是850 μ m以上的 颗粒,那么尤其是当该粗大颗粒被用于薄型卫生材料/吸收性物品时,不仅会给使用者带 来不适,还会磨破构成吸收性物品的不透水材料即所谓的背面垫片,从而在实际使用中有 可能导致尿等的渗漏,因而不优选。因此,850 μ m以上的颗粒越少越优选,850 μ m以上的颗 粒优选为〇?5质量%,进而优选为0?3质量%,更优选为0?1质量%,特别优选实质 上不含850 μ m以上的颗粒。此外,710 μ m以上的大颗粒的含量优选为0?20质量%,进 而优选为〇?10质量%,更优选为〇?5质量%,进而更优选为0?3质量%,特别优选为 〇?1质量%。
[0305] 另外,在微粒这方面,粒径低于150 μ m的颗粒的比率优选为0?3. 0质量%,更优 选为0?2.0质量%,进而优选为0?1.5质量%。
[0306] 进而,在维持上述各范围的基础上,落入150 μ m以上且低于850 μ m的范围内的颗 粒、进而落入150 μ m以上且低于710 μ m的范围内的颗粒的含量优选为95质量%以上(上 限为质量100% ),进而优选为98质量%以上,更优选为99质量%以上,最优选实质上全量 的颗粒均落入该粒径范围。
[0307] 另外,在本发明的经上述的步骤而得的作为最终产品的吸水剂当中,吸水性树脂 颗粒的以标准筛分级所定的重均粒径优选为200 μ m以上600 μ m以下,为提高性能,更优选 落入550?200 μ m的范围,进而优选落入500?250 μ m的范围,最优选落入450?350 μ m 的范围。另外,粒径低于300微米的颗粒的比率优选为10质量%以上,更优选为落入10? 50质量%的范围,进而优选落入10?30质量%的范围。
[0308] 吸水剂的含水率(180°C下经过3小时后的重量减少率)优选为0?15质量%,进 而优选为〇. 1?10质量%、〇. 5?8质量%。
[0309] 粒度可以通过粉碎及分级(表面交联前的粉碎及分级、进而表面交联后的粉碎及 分级)、造粒等来适当控制。
[0310] (4)颗粒状吸水剂的用途等
[0311] 若脱离了以上的范围,就可能无法获得既能维持期望的吸收倍率又具有优越液体 渗透性的平衡性良好的吸水性树脂。尤其是粒径低于150μπι的颗粒,其不仅会导致渗液性 的下降,还会在以吸水性树脂为原料的吸收性物品的制造操作环境中引起尘埃等恶影响, 因此粒径低于150 μ m的颗粒优选尽量少。
[0312] 本发明的吸水剂中,除含有表面交联吸水性树脂颗粒外,还可以含有:选自液体渗 透性提高剂乃至不溶水性微粒化合物及阳离子性化合物的添加剂;以及除臭剂、香料、抗菌 剂、发泡剂、螯合剂、界面活性剂、抗着色剂、颜料、染料、肥料、氧化剂、还原剂等用来赋予或 提高功能的其他添加物。相对于吸水性树脂颗粒及水溶性多价金属盐颗粒的合计量,这些 添加物的用量比率低于10质量%,优选低于5质量%,更优选低于1质量%。
[0313] 本发明的吸水性树脂可用于纸尿布、生理卫生巾、失禁护垫、医疗用护垫等卫生材 料。将本发明的吸水性树脂用于卫生材料时,该卫生材料的结构中优选包含:( a)液体透过 性的正面垫片,其以能够与使用者身体邻接的方式配置;(b)以能够与使用者衣类邻接的 方式朝远离使用者身体的方向依次配置的液体不透过性的背面垫片、以及配置在正面垫片 与背面垫片之间的吸水体。上述吸水体可以为两层以上,也可以与纸浆材层等并用。
[0314] 将本发明的吸水性树脂用于卫生材料时,吸液后的凝胶不易发生所谓的凝胶结 块,所以凝胶颗粒间的缝隙不会因凝胶彼此紧凑而堵塞。因此,即便以高浓度将本发明的吸 水性树脂用在尿布等吸收体中,第2次以后排放的尿液及体液也不会在吸收体表面上失去 吸收场所,而是能够扩散到吸收体内部,从而将尿液及体液传给内部的吸水性树脂。
[0315] [实施例]
[0316] 以下,根据实施例、比较例和参考例对发明进行说明。但本发明并不限于这些实施 例等所解释的内容。本发明请求保护的范围和实施例中所记载的各物理性质是根据以下 (5-1)?(5-7)栏目中记载的测定法,在室温(23°C ±2°C)、湿度50±10RH%的条件下算出 的。除非有特别说明,各实施例中的各步骤均是在实质常压(与1个大气压的偏差在5%以 内,更优选在1%以内)进行的,且同一步骤内均是在不刻意加压或减压来改变压力的情况 下进行的。
[0317] (5-1)无加压下吸收倍率(CRC)
[0318] 根据ERT441. 2-0. 2,求取了在无加压下使吸水性树脂0. 200g在大量过剩的0. 90 质量%氯化钠水溶液(也称生理盐水)中自由膨润30分钟并离心甩干后的吸收倍率 (CRC)〇
[0319] (5-2)加压下吸收倍率(AAP/Absorbency Against Pressure)
[0320] 依照 EDANA(European Disposables and Nonwovens Association ;欧洲无纺布 工业协会)出版的加压下吸收倍率评价方法、ERT442. 2-02中记载的方法,就吸水性树脂 0. 900g吸收0. 9质量%氯化钠水溶液1小时的情况进行了测定,并计算了吸水性树脂承受 4. 83kPa负重(约0· 7psi)时的加压下吸收倍率(g/g)。
[0321] (5-3)液体渗透性(SFC)
[0322] 通过公知的测定法即国际公开第95/26209号册子记载的方法,测定了 SFC。
[0323] (5-4)加压下吸收倍率(0· 58psi PUP)
[0324] 在内径60mm的塑料制支持圆筒的底部熔接了 400目的不锈钢制金属网(筛孔: 38 μπι)。然后,在室温(25±2°C )、湿度50RH%的条件下,在该金属网上均匀散布吸水性树 脂0. 900g,然后在吸水性树脂上按顺序载置活塞和砝码。
[0325] 其中,为了能均匀地对吸水性树脂施加4. 12kPa(0. 58psi)的负重,该活塞的外径 被调整成稍小于60mm,这样既不会在活塞与支持圆筒间产生间隙,又不会阻碍活塞的上下 运动。
[0326] 然后,测定了整个这一测定装置系统的合计重量Wa (g)。
[0327] 然后,在直径150mm的皮氏培养皿的内侧,放置直径90mm、厚5mm的玻璃滤片 (株式会社相互理化学硝子制作所制造,细孔径100?120 μ m),并加入人工尿(1) (20? 25°C ),直到人工尿液面达至玻璃滤片的顶面。
[0328] 然后,将所述测定装置系统放置在玻璃滤片上,在负重下历时规定的时间来吸收 人工尿(1)(组分为硫酸钠0. 2质量%、氯化钾0. 2质量%、氯化镁6水合物0. 05质量%、 氯化钙2水合物0. 025质量%、磷酸2氢铵0. 085质量%、磷酸氢2铵0. 015质量%的水溶 液)。
[0329] 若液面低于玻璃滤片的顶面,则追加人工尿(1)来将液面高度保持恒定。然后,测 定开始后经过了 1小时后,将测定装置系统取出,测定了其重量Wb(g)。在此,需要尽量快 速且不施加振动地进行该重量测定。然后,通过测得的重量Wa、Wb,计算出加压下吸收倍率 (g/g)。
[0330] 本方法基本依照了国际公开第95/26209号册子记载的PUP测定方法,仅是改变了 所采用的负重值。
[0331] (5-5) 16小时可溶成分量(Extr.)
[0332] 根据EDANA(European Disposables and Nonwovens Association)出版的加压下 吸收倍率评价方法、ERT470. 2-02记载的方法进行了测定。
[0333] 具体为,称取0.90质量%盐水200g来装入容量250ml的带盖的塑料容器,并向该 水溶液中添加 I. OOg的吸水性树脂颗粒或吸水剂,接着用搅棒(长3. 5cm)以500±50rpm 搅拌16小时,由此萃取了树脂中的可溶成分(主要为可溶性聚丙烯酸盐等)。
[0334] 用1张滤纸(ADVANTEC东洋株式会社制造;品名(JIS P 3801、Ν〇· 2)、厚0· 26mm、 颗粒拦截径5 μ m)过滤该萃取液,从而获得了滤液,称取50. Og的该滤液来作为了测定用溶 液。
[0335] 用0· IN的NaOH水溶液,先将0.90质量%食盐水滴定成pHIO,然后用0· IN的HCl 水溶液又滴定成ρΗ2· 7,由此得出了空滴定量([bNa0H]ml、[bHCl]ml)。
[0336] 对测定用溶液也进行了上述同样的滴定操作,从而得出了滴定量([Na0H]ml、 [HCl]ml) 〇
[0337] 吸水性树脂颗粒或吸水剂中的丙烯酸及其钠盐的量若是已知量,那么可根据吸水 性树脂颗粒或吸水剂的单体的平均分子量、以及经上述操作得出的滴定量,按照以下计算 式算出吸水性树脂颗粒或吸水剂中的可溶成分量(Ext)。
[0338] 可溶成分量(质量% ) = 0· IX (平均分子量)X200X100X ([HC1] - [bHCl]/1000/1. 0/50. 0
[0339] 吸水性树脂颗粒或吸水剂中的丙烯酸及其钠盐的量若是未知量,那么可根据经滴 定得出的中和率来算出单体的平均分子量。
[0340] (5-6)表面可溶成分量
[0341] 称取0. 90质量%盐水25g来装入容量250ml的带盖的塑料容器,在该水溶液中均 匀地添加吸水性树脂颗粒或吸水剂I. 〇〇g,盖上盖子静置1小时。其后,加入0. 90质量%盐 水75g,通过与上述(5-5)相同的搅拌机及相同的回转数搅拌了 1分钟,以萃取从树脂中溶 解出的可溶成分。用1张滤纸(ADVANTEC东洋株式会社制造;品名(JIS P 3801、N〇. 2)、厚 0. 26mm、颗粒拦截径5 μm)过滤该萃取液,从而获得了滤液,称取该滤液50. Og来作为了测 定用溶液。
[0342] 用0· IN的NaOH水溶液,先仅将0.90质量%盐水滴定至pH10,然后以0· IN的HCl 水溶液又滴定至ρΗ2· 7,由此得出了空滴定量([bNa0H]ml、[bHCl]ml)。
[0343] 对测定用溶液也进行同样的滴定操作,由此得出了滴定量([Na0H]ml、[HCl]ml)。
[0344] 吸水性树脂颗粒或吸水剂中的丙烯酸及其钠盐的量若是已知量,那么可根据吸水 性树脂颗粒或吸水剂的单体的平均分子量、以及经上述操作得出的滴定量,按照以下计算 式算出吸水性树脂颗粒或吸水剂中的表面可溶成分量。
[0345] 表面可溶成分量(质量% ) = 0· 1X(平均分子量)X100X100X([HC1] - [bHCl]/1000/1. 0/50. 0
[0346] 吸水性树脂颗粒或吸水剂中的丙烯酸及其钠盐的量若是未知量,那么可根据经滴 定得出的中和率来算出单体的平均分子量。
[0347] (5-7)表面交联层强韧指数
[0348] 表面可溶成分量在先前测得的可溶成分量中所占的比率,可通过以下计算式算 出。
[0349] 表面交联层强韧指数=表面可溶成分量(% )/Extr (% ) X 100
[0350] (参考例1)
[0351] 分别调配了:由丙烯酸421. 7g、聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量523;在作为内 部交联剂的所述聚乙二醇二丙烯酸酯中,氧乙基的平均结合摩尔数η为9) I. 83g(0. 06摩 尔% ),以及2质量%二乙三胺五乙酸三钠盐水溶液(Chelest株式会社制造)I. 29g混合而 成的溶液(A);以及,用离子交换水402. 7g稀释48. 5质量% NaOH水溶液352. 3g而得到的 NaOH水溶液(B)。
[0352] 用磁性搅棒一边搅拌,一边在开放体系下向⑶中一 口气加入(A)并进行混合。 在混合初步阶段会出现析出物,但其很快溶解,获得了单体水溶液(单体浓度43质量%,中 和率73摩尔% )。进而,在所述单体水溶液中添加3. 6质量%过硫酸钠水溶液19. 4g,搅拌 几秒后立即放到90°C的加热板上,然后在开放体系下将该溶液注入内面贴有硅膜的不锈钢 制缸式容器中。该不锈钢制缸式容器的尺寸为底面200mmX260mm、顶面560mmX460mm、高 140mm,沿其中心垂直截下的截面的形状为梯形。在上述不锈钢制缸式容器的顶面为开放的 状态下开始了聚合。
[0353] 一边产生水蒸汽而膨胀发泡,一边持续聚合,生成了含水聚合物。聚合后,取出了 该含水聚合物。将该含水聚合物等分为16份。然后,使用具有q>9.5mm模孔的绞肉机(型 号REMCOM HL-3225N),一边以50g/分钟的速度添加离子交换水,一边将剪断的含水聚合 物以每10秒1次的频度投入搅拌机来粉碎。
[0354] 将粉碎而细分化的含水聚合物摊开在50目(筛孔300 μm)的金属网上,在190°C 下热风干燥50分钟。由此,获得了无规的且易于粉碎的颗粒状或粉末状的吸水性树脂、或 作为颗粒状干燥物凝聚体的吸水性树脂。将获得的吸水性树脂用辊磨机(roll mill)进行 粉碎,进而用筛孔850 μ m的JIS标准筛进行分级,去除了残留在筛上的颗粒。
[0355] 然后,使用筛孔150 μ m的JIS标准筛,对经上述操作而筛过了筛孔850 μ m的JIS 标准筛的颗粒进行分级,并去除了筛过筛孔150 ym的JIS标准筛的吸水性树脂,由此获得 了颗粒状吸水性树脂(1)。获得的吸水性树脂(1)的CRC为35. 2g/g,可溶成分量为12. 0%。
[0356] (实施例1)
[0357] 相对于在参考例1中获得的吸水性树脂(1) 100质量份,添加4. 1质量份的表面处 理剂混合液(2-氧代-1,3-二氧杂戊环/1,2-丙二醇/离子交换水(混合比率(质量比) 为0. 4/0. 7/3. 0),并进行了混合。
[0358] 在该混合中,用罗迪格揽样机(Gerbureder Ledige Maschibenbau GmbH公司 制造),将表面处理剂混合液通过喷嘴(株式会社IKEUCHI制造的单流体空圆锥喷嘴 1/4M-K-008)进行喷雾,由此混合了所述吸水性树脂(1)和所述表面处理剂混合液。
[0359] 将获得的混合物均匀撒在SUS缸中,然后将该SUS缸静置于环境温度被调整为 197°C且经调湿而露点为90°C的干燥器内,进行了 30分钟的加热处理。其中,该环境温度和 露点是用VAISALA公司制造的湿度温度传感器(Humidity and Temperature Transmitter HMT337)来测定的。
[0360] 使加热后的颗粒筛过850 μ m的JIS标准筛,获得了表面附近被交联了的表面交联 吸水性树脂(1)。获得的表面交联吸水性树脂(1)的物理性质见表2。
[0361] 向获得的表面交联吸水性树脂(I) 100质量份,添加了 I. 2质量份的由硫酸铝27 质量%水溶液(氧化铝换算量为8质量% )、乳酸钠60质量%水溶液、1,2-丙二醇(混合 比率(质量比)为1/0. 3/0. 025)构成的硫酸铝混合液。添加后,在无风条件下,在60°C下 干燥了 1小时。
[0362] 然后,使获得的颗粒筛过筛孔850 μπι的JIS标准筛,获得了吸水剂(2)。获得的表 面交联吸水性树脂(1)和吸水剂(2)的物理性质见表2。
[0363] (实施例2)
[0364] 将实施例1中的加热处理时的环境露点变更为70°C,其他操作均与实施例1相同, 获得了表面交联吸水性树脂(3)和吸水剂(4)。获得的表面交联吸水性树脂(3)和吸水剂 (4)的物理性质见表2。
[0365] (比较例1)
[0366] 将实施例1中的加热处理时的环境露点变更为40°C,并将用于表面交联处理的加 热时间设为20分钟,其他操作均与实施例1相同,获得了表面交联吸水性树脂(5)和吸水 剂(6)。获得的表面交联吸水性树脂(5)和吸水剂(6)的物理性质见表2。
[0367] (实施例3)
[0368] 将实施例1中的表面处理剂混合液变更为由2-噁唑啉酮、1,2-丙二醇、离子交换 水、异丙醇(混合比率(质量比)为〇· 1/0. 1/1. 6/0. 6)构成的混合液2. 4质量份,且将加 热处理时的环境露点变更为70°C,还将用于表面交联处理的加热时间设为20分钟,其他操 作均与实施例1同样,获得了表面交联吸水性树脂(7)和吸水剂(8)。获得的表面交联吸水 性树脂(7)和吸水剂(8)的物理性质见表2。
[0369] (比较例2)
[0370] 将实施例3中的加热处理时的露点变更为20°C,其他操作均与实施例3相同,获 得了表面交联吸水性树脂(9)和吸水剂(10)。获得的表面交联吸水性树脂(9)和吸水剂 (10)的物理性质见表2。
[0371] (实施例4)
[0372] 在实施例2的用以获得表面交联吸水性树脂(3)的步骤中,将加热处理时的加热 时间变更为20分钟,其他操作均与实施例2相同,获得了表面交联吸水性树脂(11)。
[0373] 在所获得的表面交联吸水性树脂(11) 100质量份中,添加离子交换水1. 2质量 份,然后在无风条件下,在60°C下以密封状态来干燥了 1小时。使获得的颗粒筛过筛孔 850 μ m的JIS标准筛,并向过筛物添加 Aerosil 200CF-5 (商品名;日本Aerosil株式会 社制造)〇. 1质量份,由此获得了吸水剂(12)。获得的表面交联吸水性树脂(11)和吸水剂 (12)的物理性质见表2。
[0374] (比较例3)
[0375] 在实施例2的用以获得表面交联吸水性树脂(3)的步骤中,将加热处理时的加热 时间变更为20分钟,还将露点变更为20°C,其他操作均与实施例2相同,获得了表面交联 吸水性树脂(13)。在获得的表面交联吸水性树脂(13) 100质量份中,添加离子交换水1.2 质量份,然后在无风条件下,在60°C下以密封状态来干燥了 1小时。使获得的颗粒筛过筛 孔850 μπι的JIS标准筛,并向过筛物添加 Aerosil 200CF_5(商品名;日本Aerosil株式会 社制造)〇. 1质量份,由此获得了吸水剂(14)。获得的表面交联吸水性树脂(13)和吸水剂 (14)的物理性质见表2。
[0376] (实施例5)
[0377] 向实施例4中获得的表面交联吸水性树脂(I I) 100质量份,添加由二甲胺-氨-表 氯醇树脂水溶液(SENKA株式会社制造的Unisense KHE102L ;平均分子量约为70
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