JP5042674B2 - Method for producing polyacrylic acid (salt) water-absorbing resin - Google Patents
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Description
本発明は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂の製造方法に関する。詳しくは、高い物性を有し、安全性に優れた吸水性樹脂を、高い生産性で製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a polyacrylic acid (salt) water-absorbing resin. Specifically, the present invention relates to a method for producing a water-absorbing resin having high physical properties and excellent safety with high productivity.
近年、吸水性を有する架橋合成ポリマーとして吸水性樹脂が開発され、紙おむつ、生理用ナプキンなどの吸収物品、農園芸用保水剤、工業用止水材などの用途に多用されている。このような吸水性樹脂の原料としては、多くの単量体や親水性高分子が提案されている。中でも、吸収性能の高さから、アクリル酸および/またはその塩を単量体として用いたアクリル酸系吸水性樹脂が工業的に最も多く用いられている。 In recent years, water-absorbing resins have been developed as crosslinked synthetic polymers having water-absorbing properties, and are widely used in applications such as absorbent articles such as disposable diapers and sanitary napkins, agricultural and horticultural water retention agents, and industrial waterstop materials. Many monomers and hydrophilic polymers have been proposed as raw materials for such a water-absorbent resin. Among these, acrylic acid-based water-absorbing resins using acrylic acid and / or a salt thereof as a monomer are most frequently used industrially because of their high absorption performance.
特に、おむつなどの衛生材料において高機能化および薄型化が進み、該衛生材料中の吸水性樹脂の使用量や使用比率(吸収性物品中での比率、質量%)を高めることで、吸収量の増大や漏れ防止性を確保しながら薄型化を図っている。このため、吸水性樹脂に対して高度な物性が求められている。 In particular, hygiene materials such as diapers have become highly functional and thin, and the amount of water absorption resin used in the sanitary material is increased and the ratio of use (ratio in absorbent articles, mass%) is increased. The thickness is reduced while ensuring the increase of the leakage and leakage prevention. For this reason, advanced physical properties are required for the water-absorbent resin.
吸水性樹脂に求められる特性として、例えば、吸収倍率の増加と相反する未架橋の水可溶性重合体の低減(特許文献1)、加圧下吸収倍率や加圧下通液量などの加圧下での物性(特許文献2)が挙げられる。 Properties required for the water-absorbent resin include, for example, reduction of an uncrosslinked water-soluble polymer that contradicts the increase in absorption capacity (Patent Document 1), physical properties under pressure such as absorption capacity under pressure and liquid flow rate under pressure. (Patent Document 2).
吸水性樹脂は架橋構造を、好ましくは重合体内部、より好ましくはさらに表面に有するため、その架橋手段が物性に多く影響する。そこで、重合時および/または表面架橋時に特定の架橋剤や特定の架橋条件を用いる方法が提案されている。 Since the water-absorbent resin has a cross-linked structure, preferably inside the polymer, more preferably further on the surface, the cross-linking means greatly affects the physical properties. Therefore, a method using a specific cross-linking agent or specific cross-linking conditions during polymerization and / or surface cross-linking has been proposed.
例えば、重合時の架橋剤や架橋条件として、ポリオキシアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートなどを内部架橋剤として使用する製法(特許文献3、4)、特定のトリメチロールプロパントリアクリレートを使用する製法(特許文献5、6)、ポリアリルエーテルを内部架橋剤として使用する製法(特許文献7〜9)、ポリアルコキシ化されたトリメチロールプロパンアクリルエステルを使用する製法(特許文献10〜12)、ポリ不飽和アミノアルコールを用いる方法(特許文献13)が提案されている。 For example, as a crosslinking agent and crosslinking conditions at the time of polymerization, a production method using polyoxyalkylene glycol di (meth) acrylate or the like as an internal crosslinking agent (Patent Documents 3 and 4), a production method using a specific trimethylolpropane triacrylate ( Patent Documents 5 and 6), a process using polyallyl ether as an internal cross-linking agent (Patent Documents 7 to 9), a process using polyalkoxylated trimethylolpropane acrylic ester (Patent Documents 10 to 12), A method using a saturated amino alcohol (Patent Document 13) has been proposed.
また、重合時の内部架橋剤に対して界面活性剤を併用する手段(特許文献14〜16)も提案されている。 In addition, means (Patent Documents 14 to 16) in which a surfactant is used in combination with an internal crosslinking agent during polymerization has also been proposed.
さらに、架橋剤として、特定の3種類の架橋剤を組み合わせて用いる方法が提案されている(特許文献8)。 Furthermore, a method of using a combination of three specific types of crosslinking agents as a crosslinking agent has been proposed (Patent Document 8).
また、吸水性樹脂の物性向上のために特定の架橋剤や特定の架橋条件を用いる方法が提案されている(特許文献1〜13)。しかし、架橋剤の存在による安全性低下や表面張力低下の問題、重合遅延や残存モノマー増加の問題、最終製品の着色の問題などが生じ、吸水性樹脂の物性改良も十分とは言えない。また、重合時に界面活性剤を使用する方法では、界面活性剤のコストアップだけでなく、界面活性剤の残存による表面張力低下の問題が見られる場合がある(特許文献14〜16)。さらに、アクリル酸モノマーとの親和性や共重合特性の点から、吸水性樹脂の吸収特性の改良が不十分である技術も報告されている(特許文献8)。
本発明の目的は、吸水性樹脂の製造方法において、残存架橋剤や残存界面活性剤を低減させ、高い生産性を達成し、得られる吸水性樹脂の物性(例えば、吸収倍率、水可溶分、粉体摩擦、ゲル粉砕性)を向上させることにある。 The object of the present invention is to reduce the residual cross-linking agent and the residual surfactant in the method for producing a water-absorbent resin, to achieve high productivity, and to obtain the physical properties of the resulting water-absorbent resin (for example, absorption capacity, water-soluble content , Powder friction, gel grindability).
上記課題を解決するために、本発明者らは検討を行った。その結果、吸水性樹脂を製造する際に、内部架橋剤としてポリエチレングリコール構造を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤を使用し、さらに、該多官能(メタ)アクリレート系架橋剤に対して特定量の、ポリエチレングリコール構造を有するモノ(メタ)アクリレート化合物を併用するか、あるいは、該多官能(メタ)アクリレート系架橋剤の分子量分布を狭く制御することで、上記課題が解決できることを見出した。 In order to solve the above problems, the present inventors have studied. As a result, a polyfunctional (meth) acrylate-based cross-linking agent having a polyethylene glycol structure is used as an internal cross-linking agent when manufacturing a water-absorbent resin, and further specified for the polyfunctional (meth) acrylate-based cross-linking agent. It has been found that the above problem can be solved by using a mono (meth) acrylate compound having a polyethylene glycol structure in an amount or controlling the molecular weight distribution of the polyfunctional (meth) acrylate-based crosslinking agent to be narrow.
本発明の吸水性樹脂の製造方法の1つは、
架橋剤の存在下でアクリル酸系単量体を主成分とする単量体水溶液を重合する工程、および加熱乾燥する工程を含み、
該架橋剤が、エチレンオキサイド繰り返し単位合計が6〜200のポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤であり、
該単量体水溶液中に、該多官能(メタ)アクリレート系架橋剤に対して0.1〜30質量%の、ポリエチレングリコール構造単位を有するモノ(メタ)アクリレート系化合物を共存させる。
One of the methods for producing the water-absorbent resin of the present invention is:
Including a step of polymerizing an aqueous monomer solution mainly composed of an acrylic acid monomer in the presence of a crosslinking agent, and a step of heat drying.
The cross-linking agent is a polyfunctional (meth) acrylate-based cross-linking agent having a polyethylene glycol structural unit having a total ethylene oxide repeating unit of 6 to 200,
In the monomer aqueous solution, 0.1 to 30% by mass of a mono (meth) acrylate compound having a polyethylene glycol structural unit is allowed to coexist with the polyfunctional (meth) acrylate crosslinking agent.
本発明の吸水性樹脂の製造方法の別の1つは、
架橋剤の存在下でアクリル酸系単量体を主成分とする単量体水溶液を重合する工程、および加熱乾燥する工程を含み、
該架橋剤が、エチレンオキサイド繰り返し単位合計が6〜200のポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤であり、
該多官能(メタ)アクリレート系架橋剤のエチレンオキサイド繰り返し単位の分布指数で規定される分子量分布が50〜100%である。
Another one of the methods for producing the water-absorbent resin of the present invention is:
Including a step of polymerizing an aqueous monomer solution mainly composed of an acrylic acid monomer in the presence of a crosslinking agent, and a step of heat drying.
The cross-linking agent is a polyfunctional (meth) acrylate-based cross-linking agent having a polyethylene glycol structural unit having a total ethylene oxide repeating unit of 6 to 200,
The molecular weight distribution defined by the distribution index of ethylene oxide repeating units of the polyfunctional (meth) acrylate crosslinking agent is 50 to 100%.
好ましい実施形態においては、上記単量体水溶液中に、上記多官能(メタ)アクリレート系架橋剤に対して0.01〜30質量%のポリエチレングリコール構造単位を有する(メタ)アクリロイルオキシアクリレート系架橋剤を共存させる。 In preferable embodiment, the (meth) acryloyl oxyacrylate type crosslinking agent which has 0.01-30 mass% polyethyleneglycol structural unit with respect to the said polyfunctional (meth) acrylate type crosslinking agent in the said monomer aqueous solution. Coexist.
好ましい実施形態においては、上記多官能(メタ)アクリレート系架橋剤のポリエチレングリコール構造単位の数と、上記モノ(メタ)アクリレート系化合物のポリエチレングリコール構造単位の数との比が0.5〜2.0の範囲である。 In a preferred embodiment, the ratio of the number of polyethylene glycol structural units of the polyfunctional (meth) acrylate-based crosslinking agent to the number of polyethylene glycol structural units of the mono (meth) acrylate-based compound is 0.5-2. A range of zero.
好ましい実施形態においては、上記アクリル酸系単量体に対して、上記モノ(メタ)アクリレート系化合物を1.0×10−5〜0.5モル%、前記多官能(メタ)アクリレート架橋剤を1.0×10−3〜1.0モル%含む。 In a preferred embodiment, 1.0 × 10 −5 to 0.5 mol% of the mono (meth) acrylate compound and the polyfunctional (meth) acrylate crosslinking agent are used with respect to the acrylic acid monomer. It contains 1.0 × 10 −3 to 1.0 mol%.
好ましい実施形態においては、乾燥工程の後に、加熱を伴う表面架橋工程を含む。 In a preferred embodiment, a surface crosslinking step with heating is included after the drying step.
好ましい実施形態においては、上記アクリル酸系単量体が、溶解度パラメーターが1.0×104〜2.5×104(Jm−3)1/2である重合不活性有機化合物を1〜1000質量ppm含む。 In a preferred embodiment, the acrylic acid-based monomer contains 1 to 1000 polymerization inert organic compounds having a solubility parameter of 1.0 × 10 4 to 2.5 × 10 4 (Jm −3 ) 1/2. Contains mass ppm.
好ましい実施形態においては、上記アクリル酸系単量体が鉄を0.01〜5質量ppm含む。 In preferable embodiment, the said acrylic acid-type monomer contains 0.01-5 mass ppm of iron.
本発明の方法は、残存架橋剤や残存界面活性剤を低減させることができ、重合反応の制御が容易であり、得られる吸水性樹脂の物性(例えば、吸水性樹脂の相反する基本物性である「吸収倍率」と「水可溶性重合体」との関係を改善)を向上させることができ、表面張力低下を引き起こさずに粉体特性が良好な吸水性樹脂を、高い生産性で製造することができる。 The method of the present invention can reduce the residual cross-linking agent and the residual surfactant, can easily control the polymerization reaction, and is a physical property of the obtained water-absorbent resin (for example, a fundamental physical property opposite to that of the water-absorbent resin). (Improvement of the relationship between “absorption capacity” and “water-soluble polymer”), and it is possible to produce a water-absorbent resin with good powder characteristics and high productivity without causing a decrease in surface tension. it can.
(1)吸水性樹脂およびその単量体 (1) Water absorbent resin and its monomer
〔吸水性樹脂〕
本明細書において、架橋された吸水性樹脂とは、重合体に架橋構造を導入した水膨潤性水不溶性重合体を言う。「水膨潤性」とは、生理食塩水に対して、無加圧下での吸収倍率(GVs)が3g/g以上、好ましくは5〜200g/g、より好ましくは20〜100g/gであることをいう。「水不溶性」とは、樹脂中の水可溶分が0〜50質量%、好ましくは0〜25質量%、より好ましくは0〜15質量%、さらに好ましくは0〜10質量%の、実質的に水不溶性であることをいう。これらの測定法は後述する。
(Water absorbent resin)
In the present specification, the crosslinked water-absorbing resin refers to a water-swellable water-insoluble polymer in which a crosslinked structure is introduced into the polymer. “Water swellability” means that the absorption capacity (GVs) under no pressure with respect to physiological saline is 3 g / g or more, preferably 5 to 200 g / g, more preferably 20 to 100 g / g. Say. “Water-insoluble” means that the water-soluble component in the resin is substantially 0 to 50% by mass, preferably 0 to 25% by mass, more preferably 0 to 15% by mass, and still more preferably 0 to 10% by mass. It is water-insoluble. These measuring methods will be described later.
なお、吸水性樹脂に添加剤(例えば、無機粉末、消臭剤、抗菌剤、親水性高分子や疎水性高分子)が少量含有されて、吸水性樹脂が組成物となっていても、本発明では吸水性樹脂と総称する。 Even if the water-absorbent resin contains a small amount of additives (for example, inorganic powder, deodorant, antibacterial agent, hydrophilic polymer or hydrophobic polymer) and the water-absorbent resin is a composition, In the invention, it is generically called a water-absorbing resin.
〔単量体〕
本発明において、「アクリル酸系単量体」とは、アクリル酸および/またはアクリル酸塩をいう。
(Monomer)
In the present invention, the “acrylic monomer” refers to acrylic acid and / or acrylate.
本発明では物性面から、アクリル酸系単量体を主成分とする単量体水溶液を重合に用いる。重合に用いる総単量体(架橋剤を除く)中、アクリル酸系単量体の含有量は、50モル%以上、好ましくは70モル%以上、より好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上である。 In the present invention, from the viewpoint of physical properties, a monomer aqueous solution containing an acrylic acid monomer as a main component is used for polymerization. In the total monomers (excluding the crosslinking agent) used for the polymerization, the content of the acrylic monomer is 50 mol% or more, preferably 70 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, and still more preferably 95 More than mol%.
上記アクリル酸塩としては、物性面から、好ましくは、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩からなるアクリル酸の1価塩、より好ましくはアルカリ金属塩、さらに好ましくは、ナトリウム塩、リチウム塩、カリウム塩が挙げられる。なお、水膨潤性の範囲で、カルシウム塩、アルミニウム塩などの多価金属塩を併用してもよい。 From the viewpoint of physical properties, the acrylate is preferably a monovalent salt of acrylic acid composed of an alkali metal salt, an ammonium salt or an amine salt, more preferably an alkali metal salt, still more preferably a sodium salt, a lithium salt or potassium. Salt. In addition, polyvalent metal salts such as calcium salts and aluminum salts may be used in combination within the range of water swelling.
本発明において得られる吸水性樹脂中、アクリル酸など酸基含有単量体由来の酸基は中和されていることが好ましい。その中和率は、通常20〜100モル%、好ましくは50〜95モル%、より好ましくは60〜90モル%である。この中和は重合前の単量体に対して行っても良いし、重合中や重合後に重合体に対して行っても良いし、単量体の中和と重合体の中和を併用しても良い。 In the water absorbent resin obtained in the present invention, it is preferable that acid groups derived from acid group-containing monomers such as acrylic acid are neutralized. The neutralization rate is usually 20 to 100 mol%, preferably 50 to 95 mol%, more preferably 60 to 90 mol%. This neutralization may be performed on the monomer before polymerization, may be performed on the polymer during or after the polymerization, and the neutralization of the monomer and the neutralization of the polymer are used in combination. May be.
アクリル酸系単量体以外の「他の単量体」を、重合に用いる総単量体(架橋剤を除く)中、50モル%以下の割合で用いてもよい。他の単量体としては、例えば、後述の米国特許ないし欧州特許に例示される単量体が挙げられ、具体的には、例えば、メタクリル酸、(無水)マレイン酸、フマール酸、クロトン酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリロキシアルカンスルホン酸およびそのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニルアセトアミド、(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、イソブチレン、ラウリル(メタ)アクリレート等の、共重合成分として用い得る水溶性または疎水性不飽和単量体が挙げられる。 You may use "other monomers" other than an acrylic acid-type monomer in the ratio of 50 mol% or less in the total monomer (except a crosslinking agent) used for superposition | polymerization. Examples of the other monomer include monomers exemplified in the following US patents and European patents. Specifically, for example, methacrylic acid, (anhydrous) maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, Itaconic acid, vinylsulfonic acid, 2- (meth) acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, (meth) acryloxyalkanesulfonic acid and its alkali metal salts, ammonium salts, N-vinyl-2-pyrrolidone, N-vinylacetamide , (Meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, isobutylene, Lauryl (meth) acrelan Etc., water-soluble may be used as a copolymerization component or hydrophobic unsaturated monomers.
上記他の単量体の含有量は、重合に用いる総単量体(架橋剤を除く)中、50モル%未満、好ましくは0〜30モル%、より好ましくは0〜10モル%、特に好ましくは0〜1モル%である。上記他の単量体を上記割合で使用することにより、得られる吸水性樹脂の吸収特性がより一層向上し、また、吸水性樹脂をより一層安価に得ることができる。 The content of the other monomer is less than 50 mol%, preferably 0 to 30 mol%, more preferably 0 to 10 mol%, particularly preferably in the total monomers (excluding the crosslinking agent) used for polymerization. Is 0 to 1 mol%. By using the other monomer in the above proportion, the absorption characteristics of the obtained water absorbent resin can be further improved, and the water absorbent resin can be obtained at a lower cost.
〔多官能(メタ)アクリレート系架橋剤およびモノ(メタ)アクリレート系化合物〕
本発明においては、内部架橋剤として、エチレンオキサイド繰り返し単位合計が6〜200のポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤を使用する。1つの実施形態では特定のモノ(メタ)アクリレート化合物を特定量共存させ、また、別の実施形態では該架橋剤の分子量分布を制御する。なお、本発明において、(メタ)アクリレートとは、メタクリレート、アクリレート、これらの混合物の総称である。本発明においては、好ましくはアクリレートである。
[Polyfunctional (meth) acrylate crosslinking agent and mono (meth) acrylate compound]
In this invention, the polyfunctional (meth) acrylate type crosslinking agent which has a polyethyleneglycol structural unit whose ethylene oxide repeating unit total is 6-200 is used as an internal crosslinking agent. In one embodiment, a specific amount of a specific mono (meth) acrylate compound is allowed to coexist, and in another embodiment, the molecular weight distribution of the crosslinking agent is controlled. In the present invention, (meth) acrylate is a general term for methacrylate, acrylate, and a mixture thereof. In the present invention, acrylate is preferred.
以下、エチレンオキサイド繰り返し単位合計が6〜200のポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤およびモノ(メタ)アクリレート系化合物について説明する。 Hereinafter, the polyfunctional (meth) acrylate crosslinking agent and mono (meth) acrylate compound having a polyethylene glycol structural unit having a total ethylene oxide repeating unit of 6 to 200 will be described.
本発明において、ポリエチレングリコール構造単位を有するモノ(メタ)アクリレート系化合物は、分子内にポリエチレングリコール鎖を有し、一方の末端が(メタ)アクリル酸エステルとなった化合物であり、もう一方の末端は任意の適切な置換基である。上記置換基としては、例えば、アルキル基、アリル基、フェニル基、水酸基が挙げられ、物性向上の面から好ましくは水酸基である。 In the present invention, the mono (meth) acrylate compound having a polyethylene glycol structural unit is a compound having a polyethylene glycol chain in the molecule, one end of which is a (meth) acrylic ester, and the other end. Is any suitable substituent. As said substituent, an alkyl group, an allyl group, a phenyl group, and a hydroxyl group are mentioned, for example, Preferably it is a hydroxyl group from the surface of a physical-property improvement.
本発明において、ポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤は、分子内にポリエチレングリコール鎖を有し、複数、好ましくは2〜10、より好ましくは2〜6の末端が(メタ)アクリル酸エステルとなった化合物であり、もう一方の末端はアルキル基、アリル基、フェニル基など、任意の適切な置換基が採用され得る。 In the present invention, the polyfunctional (meth) acrylate-based cross-linking agent having a polyethylene glycol structural unit has a polyethylene glycol chain in the molecule, and a plurality of, preferably 2 to 10, more preferably 2 to 6 ends (meta ) A compound that has become an acrylic ester, and any other suitable substituent such as an alkyl group, an allyl group, or a phenyl group can be employed at the other end.
ポリエチレングリコール構造単位を有する化合物としては、分子内にポリエチレングリコール構造単位を有していれば、任意の適切な化合物を採用し得る。例えば、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール誘導体としてプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、2,3,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、2−ブテン−1,4−ジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノールなどの各種多価アルコールのEO(エチレンオキサイド)付加物に対するモノまたは多官能アクリレートが挙がられる。ポリエチレングリコールモノアクリレートが好ましい。 As the compound having a polyethylene glycol structural unit, any appropriate compound can be adopted as long as it has a polyethylene glycol structural unit in the molecule. For example, polyethylene glycol, polyethylene glycol derivatives such as propylene glycol, 1,3-propanediol, dipropylene glycol, 2,3,4-trimethyl-1,3-pentanediol, polypropylene glycol, glycerin, polyglycerin, 2-butene- EO of various polyhydric alcohols such as 1,4-diol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol ( Examples include mono- or polyfunctional acrylates for (ethylene oxide) adducts. Polyethylene glycol monoacrylate is preferred.
多官能(メタ)アクリレート系架橋剤としては、例えば、EO付加プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、EO付加ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、EO付加トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、EO付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO付加グリセロールトリ(メタ)アクリレート、EO付加ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、EO付加ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、EO付加ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、EO付加トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレートが挙げられる。なお、EO付加とはポリエチレングリコール構造の総称であり、必ずしもEO付加で得る必要はなく、任意の適切な方法で得ることができる。 Examples of the polyfunctional (meth) acrylate-based crosslinking agent include EO-added propylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, EO-added neopentyl glycol di (meth) acrylate, and EO-added trimethylolpropane di ( (Meth) acrylate, EO-added trimethylolpropane tri (meth) acrylate, EO-added glycerol tri (meth) acrylate, EO-added pentaerythritol tetra (meth) acrylate, EO-added pentaerythritol tri (meth) acrylate, EO-added dipentaerythritol hexa (Meth) acrylate, EO-added tripentaerythritol octa (meth) acrylate may be mentioned. In addition, EO addition is a general term for a polyethylene glycol structure, and is not necessarily obtained by EO addition, and can be obtained by any appropriate method.
多官能(メタ)アクリレート系架橋剤におけるポリエチレングリコール構造単位中のエチレンオキサイド繰り返し単位合計は架橋剤1分子当り6〜200の範囲、好ましくは6.5〜100、より好ましくは7〜50、さらに好ましくは8〜40の範囲である。多官能(メタ)アクリレート系架橋剤におけるポリエチレングリコール構造単位中のエチレンオキサイド繰り返し単位合計が上記範囲内にあることにより、該架橋剤を水溶液としたときの濁りが少なく、透過率が高い。 The total number of ethylene oxide repeating units in the polyethylene glycol structural unit in the polyfunctional (meth) acrylate crosslinking agent is in the range of 6 to 200, preferably 6.5 to 100, more preferably 7 to 50, even more preferably, per molecule of the crosslinking agent. Is in the range of 8-40. When the total of ethylene oxide repeating units in the polyethylene glycol structural unit in the polyfunctional (meth) acrylate-based crosslinking agent is within the above range, there is little turbidity when the crosslinking agent is used as an aqueous solution, and the transmittance is high.
エチレンオキサイドの平均付加数が5未満の場合は、得られる吸水性樹脂の吸収特性が低下するおそれがある。エチレンオキサイドの平均付加数が200を超える場合、得られた吸水性樹脂の耐熱性が低下するおそれがある。なお、架橋剤1分子当りのエチレンオキサイド繰り返し単位合計は、複数のポリエチエチレングリコール構造を同一の化合物に有する場合(例えば、トリメチロールプロパンのEO付加物)、複数(例えば前者では3つ)のEO繰り返し単位を合計して計算する。 When the average addition number of ethylene oxide is less than 5, there is a possibility that the absorption characteristics of the resulting water-absorbent resin may be deteriorated. When the average addition number of ethylene oxide exceeds 200, the heat resistance of the obtained water absorbent resin may be lowered. The total number of ethylene oxide repeating units per molecule of the cross-linking agent is a plurality (for example, three in the former) of EO when having a plurality of polyethylene glycol structures in the same compound (for example, an EO adduct of trimethylolpropane). Calculate the sum of repeat units.
本発明において、エチレンオキサイドはポリエチレングリコールと同義語であり、その付加数は内部架橋剤分子中のエチレンオキサイドユニット数の平均値のことである。例えば、ポリエチレングリコールにおいては、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した質量平均分子量からエチレンオキサイドの平均繰り返し数を算出したものである。 In the present invention, ethylene oxide is synonymous with polyethylene glycol, and the number of additions is the average value of the number of ethylene oxide units in the internal crosslinking agent molecule. For example, in polyethylene glycol, the average number of ethylene oxide repeats is calculated from the mass average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC).
ポリエチレングリコール構造単位を有する多官能アクリレート系架橋剤の分布指数とは、ポリエチレングリコール鎖長の分布を示すものである。ポリエチレングリコール構造単位を有する多官能アクリレート系架橋剤の分布指数は、高い方が好ましく、好ましくは50〜100、より好ましくは60〜100、さらに好ましくは70〜100、特に好ましくは80〜100、最も好ましくは90〜100である。該分布指数が50未満である場合は、エチレンオキサイド付加数が異なるポリエチレングリコール構造単位を有する多官能アクリレート系架橋剤が多く存在し、重合制御が困難または吸収特性が低下するおそれがある。 The distribution index of the polyfunctional acrylate crosslinking agent having a polyethylene glycol structural unit indicates the distribution of polyethylene glycol chain length. The distribution index of the polyfunctional acrylate crosslinking agent having a polyethylene glycol structural unit is preferably higher, preferably 50 to 100, more preferably 60 to 100, still more preferably 70 to 100, particularly preferably 80 to 100, most preferably. Preferably it is 90-100. When the distribution index is less than 50, there are many polyfunctional acrylate-based cross-linking agents having polyethylene glycol structural units with different numbers of ethylene oxide additions, which may make it difficult to control polymerization or reduce absorption characteristics.
物性面から、多官能アクリレート系架橋剤中における、平均付加数4以下あるいは300以上のエチレンオキサイドの割合は、好ましくは全体の0〜10%以下、より好ましくは5%以下、さらに好ましくは2%以下、特に好ましくは0.5%以下である。 From the viewpoint of physical properties, the proportion of ethylene oxide having an average addition number of 4 or less or 300 or more in the polyfunctional acrylate crosslinking agent is preferably 0 to 10% or less, more preferably 5% or less, and further preferably 2%. Hereinafter, it is particularly preferably 0.5% or less.
上記ポリエチレングリコール構造単位を有する多官能アクリレート系架橋剤の中でも、アクリル酸又はその塩との反応性や得られる吸水性樹脂の物性面から、好ましくはポリエチレングリコールジアクリレートであり、より好ましくはポリエチレングリコール構造単位中のエチレンオキサイド繰り返し単位数の合計が架橋剤1分子当たり8〜40であるポリエチレングリコールジアクリレートであり、さらに好ましくは上記エチレンオキサイド繰り返し単位数の合計が架橋剤1分子当たり8〜20であるポリエチレングリコールジアクリレートである。 Among the polyfunctional acrylate-based cross-linking agents having the above polyethylene glycol structural unit, polyethylene glycol diacrylate is preferable, and polyethylene glycol diacrylate is more preferable, from the viewpoint of the reactivity with acrylic acid or a salt thereof and the properties of the resulting water-absorbent resin. The total number of ethylene oxide repeating units in the structural unit is 8 to 40 polyethylene glycol diacrylate per molecule of the crosslinking agent, and more preferably the total number of ethylene oxide repeating units is 8 to 20 per molecule of the crosslinking agent. A polyethylene glycol diacrylate.
上記ポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤およびポリエチレングリコール構造単位を有するモノ(メタ)アクリレート系化合物において、そのエチレンオキサイド繰り返し単位は同一でもよく異なってもよいが、物性面から好ましくはその繰り返し単位比が0.5〜2.0、より好ましくは0.7〜1.5、さらに好ましくは0.8から1.3、特に好ましくは0.9から1.1の両者が併用される。 In the polyfunctional (meth) acrylate-based crosslinking agent having a polyethylene glycol structural unit and the mono (meth) acrylate-based compound having a polyethylene glycol structural unit, the ethylene oxide repeating unit may be the same or different. Preferably, the repeating unit ratio is 0.5 to 2.0, more preferably 0.7 to 1.5, still more preferably 0.8 to 1.3, and particularly preferably 0.9 to 1.1. Used together.
上記ポリエチレングリコール構造単位を有するモノ(メタ)アクリレート系化合物と上記ポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤は、実際の製造プロセスにおけるハンドリング、架橋剤量の微調整、得られる吸水性樹脂の物性(可溶分量など)の観点から、水溶液で使用されることが好ましく、例えば、20質量%水溶液とした場合に沈殿物や析出物が発生しないことが重要である。 The mono (meth) acrylate-based compound having the polyethylene glycol structural unit and the polyfunctional (meth) acrylate-based cross-linking agent having the polyethylene glycol structural unit are handled in the actual production process, the fine adjustment of the amount of the cross-linking agent, and the water absorption obtained. From the viewpoint of the physical properties (soluble content, etc.) of the conductive resin, it is preferably used in an aqueous solution. For example, when a 20% by mass aqueous solution is used, it is important that no precipitate or precipitate is generated.
すなわち、上記ポリエチレングリコール構造単位を有するモノ(メタ)アクリレート系化合物は、ポリエチレングリコール構造単位を有しているために水溶性化合物として知られている。吸水性樹脂の製造において、上記モノ(メタ)アクリレート系化合物は、アクリル酸モノマー水溶液にごく少量(例えば0.1質量%)が添加されて用いられるため、均一に溶解し、溶解度の認識は持たれなかった。しかし、全く同じモノ(メタ)アクリレート系化合物であっても、20質量%水溶液では溶解しないタイプがあることが判った。かかる20質量%水溶液とした場合の溶解度は、吸水性樹脂の物性に大きな影響を及ぼす。例えば、水溶液として市販されている上記化合物の中には、アクリル酸モノマー水溶液には均一に溶解するものの、例えば、10〜50質量%としたときに沈殿物や析出物が発生するものがある。そのような化合物を用いて製造した吸水性樹脂は、所望の物性が得られないおそれがある。 That is, the mono (meth) acrylate compound having a polyethylene glycol structural unit is known as a water-soluble compound because it has a polyethylene glycol structural unit. In the production of the water-absorbing resin, the mono (meth) acrylate compound is used by adding a very small amount (for example, 0.1% by mass) to the acrylic acid monomer aqueous solution, so that it dissolves uniformly and has a recognition of solubility. It wasn't. However, it has been found that even the same mono (meth) acrylate compound does not dissolve in a 20% by mass aqueous solution. The solubility in the case of such a 20% by mass aqueous solution greatly affects the physical properties of the water absorbent resin. For example, among the above-mentioned compounds that are commercially available as aqueous solutions, there are those that dissolve uniformly in an acrylic acid monomer aqueous solution, but, for example, precipitates and precipitates are generated when the amount is 10 to 50% by mass. A water-absorbent resin produced using such a compound may not have desired physical properties.
なお、上記ポリエチレングリコール構造単位を有するモノ(メタ)アクリレート系化合物は、吸水性樹脂の物性向上や安定生産を目的として、好ましくは1〜50質量%、より好ましくは1〜20質量%の割合で、モノマー水溶液中に添加する。 The mono (meth) acrylate-based compound having the polyethylene glycol structural unit is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 1 to 20% by mass for the purpose of improving the physical properties and stable production of the water absorbent resin. To the monomer aqueous solution.
上記理由によって、上記ポリエチレングリコール構造単位を有するモノ(メタ)アクリレート系化合物と上記ポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤を20質量%水溶液としたときの、波長500nmでの光の透過率は、好ましくは70〜100%、より好ましくは80〜100%、さらに好ましくは90〜100%、特に好ましくは95〜100%、最も好ましくは98〜100%である。 For the above reasons, light at a wavelength of 500 nm when the mono (meth) acrylate compound having the polyethylene glycol structural unit and the polyfunctional (meth) acrylate crosslinking agent having the polyethylene glycol structural unit are made into a 20% by mass aqueous solution. The transmittance is preferably 70 to 100%, more preferably 80 to 100%, still more preferably 90 to 100%, particularly preferably 95 to 100%, and most preferably 98 to 100%.
本発明の1つの実施形態では、上記ポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤に対して、上記ポリエチレングリコール構造単位を有するモノ(メタ)アクリレート系化合物を0.1〜30質量%、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは0.5〜15質量%、さらに好ましくは0.5〜10質量%、特に好ましくは0.6〜10質量%、最も好ましくは0.7〜5質量%の範囲で重合時に共存させる。 In one embodiment of the present invention, 0.1 to 30 mass of the mono (meth) acrylate compound having a polyethylene glycol structural unit is added to the polyfunctional (meth) acrylate crosslinking agent having the polyethylene glycol structural unit. %, Preferably 0.1 to 20% by weight, more preferably 0.5 to 15% by weight, still more preferably 0.5 to 10% by weight, particularly preferably 0.6 to 10% by weight, and most preferably 0.8. It is made to coexist at the time of superposition | polymerization in 7-5 mass%.
ポリエチレングリコール構造単位を有するモノ(メタ)アクリレート系化合物の割合が0.1質量%より少ない場合、吸収特性が低下するおそれがある。また、30質量%を超える場合、得られる吸水性樹脂の耐熱性が低下して吸収特性が低下するおそれがある。 When the proportion of the mono (meth) acrylate compound having a polyethylene glycol structural unit is less than 0.1% by mass, the absorption characteristics may be deteriorated. Moreover, when it exceeds 30 mass%, there exists a possibility that the heat resistance of the water absorbent resin obtained may fall and an absorption characteristic may fall.
本発明の目的を達成するうえで、上記モノ(メタ)アクリレート系化合物の使用量は、アクリル酸系単量体に対して、好ましくは1.0×10−5〜0.5モル%、より好ましくは0.001〜0.5モル%、より好ましくは0.001〜0.2モル%、さらに好ましくは0.005〜0.2モル%、特に好ましくは0.005〜0.1モル%である。また、該多官能(メタ)アクリレート系架橋剤の使用量は、アクリル酸系単量体に対して、好ましくは0.001〜1.0モル%、より好ましくは0.001〜0.5モル%、さらに好ましくは0.001〜0.2モル%、特に好ましくは0.005〜0.2モル%、最も好ましくは0.005〜0.1モル%である。 In achieving the object of the present invention, the amount of the mono (meth) acrylate compound used is preferably 1.0 × 10 −5 to 0.5 mol%, more preferably, with respect to the acrylic acid monomer. Preferably it is 0.001-0.5 mol%, More preferably, it is 0.001-0.2 mol%, More preferably, it is 0.005-0.2 mol%, Most preferably, it is 0.005-0.1 mol% It is. Moreover, the usage-amount of this polyfunctional (meth) acrylate type crosslinking agent becomes like this with respect to an acrylic acid monomer, Preferably it is 0.001-1.0 mol%, More preferably, it is 0.001-0.5 mol. %, More preferably 0.001 to 0.2 mol%, particularly preferably 0.005 to 0.2 mol%, and most preferably 0.005 to 0.1 mol%.
上記多官能(メタ)アクリレート系架橋剤や上記モノ(メタ)アクリレート系化合物の使用量が上記範囲から外れる場合、所望の吸収特性が得られないおそれがある。 When the usage-amount of the said polyfunctional (meth) acrylate type crosslinking agent or the said mono (meth) acrylate type compound remove | deviates from the said range, there exists a possibility that a desired absorption characteristic may not be obtained.
上記ポリエチレングリコール構造単位を有するモノ(メタ)アクリレート系化合物と上記ポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤の、上記使用量の調整は、それぞれを適宜混合しても良く、ポリエチレングリコールのエステル化における条件や精製条件を適宜調整し、所定の混合物としても良い。 The above-mentioned use amounts of the mono (meth) acrylate compound having a polyethylene glycol structural unit and the polyfunctional (meth) acrylate cross-linking agent having the polyethylene glycol structural unit may be appropriately mixed. The conditions for the esterification of glycol and the purification conditions may be appropriately adjusted to form a predetermined mixture.
〔第3の(メタ)アクリレート系化合物〕
本発明においては、第3の(メタ)アクリレート系化合物として、多官能(メタ)アクリレート系架橋剤に対して、ポリエチレングリコール構造単位を有する(メタ)アクリロイルオキシアクリレート系架橋剤を、好ましくは0.01〜30質量%、より好ましくは0.1〜20質量%、さらに好ましくは1〜10質量%共存させても良い。(メタ)アクリロイルオキシアクリレート系架橋剤を使用すると、重合後の加熱で逆マイケル付加(脱離)による架橋点の切断が起こり、吸収倍率を向上できるので好ましい。
[Third (meth) acrylate compound]
In the present invention, as the third (meth) acrylate compound, a (meth) acryloyloxyacrylate-based crosslinking agent having a polyethylene glycol structural unit with respect to the polyfunctional (meth) acrylate-based crosslinking agent is preferably 0.00. You may coexist 01-30 mass%, More preferably, it is 0.1-20 mass%, More preferably, you may make 1-10 mass%. The use of a (meth) acryloyloxyacrylate-based crosslinking agent is preferable because the crosslinking point is cut by reverse Michael addition (elimination) by heating after polymerization, and the absorption capacity can be improved.
上記第3の(メタ)アクリレート系化合物は、ポリエチレングリコール構造単位を有する多価アルコールと、アクリロイルオキシプロピオン酸とのエステル化で合成できる。この合成時にはアクリル酸を共存させてもよいし、溶媒としてもよい。(メタ)アクリロイルオキシアクリレート系架橋剤は、1つ以上のアクリレート基および(メタ)アクリロイルオキシアクリレート基を有することが好ましい。 The third (meth) acrylate compound can be synthesized by esterification of a polyhydric alcohol having a polyethylene glycol structural unit and acryloyloxypropionic acid. In this synthesis, acrylic acid may coexist or may be used as a solvent. The (meth) acryloyloxyacrylate-based crosslinking agent preferably has one or more acrylate groups and (meth) acryloyloxyacrylate groups.
上記第3の(メタ)アクリレート系化合物としては、例えば、ポリエチレングリコールジ(β−アクリロイルオキシプロピオネート)、ポリエチレングリコールモノアクリレート・モノ(β−アクリロイルオキシプロピオネート)、EO付加プロピレングリコールジ(β−アクリロイルオキシプロピオネート)、EO付加プロピレングリコールモノアクリレート・モノ(β−アクリロイルオキシプロピオネート)、EO付加ネオペンチルグリコールジ(β−アクリロイルオキシプロピオネート)、EO付加ネオペンチルグリコールアクリレート・モノ(β−アクリロイルオキシプロピオネート)、EO付加トリメチロールプロパントリ(β−アクリロイルオキシプロピオネート)、EO付加グリセロールジアクリレート・モノ(β−アクリロイルオキシプロピオネート)などの、(メタ)アクリロイルオキシプロピオネート系架橋剤が挙げられる。 Examples of the third (meth) acrylate compound include polyethylene glycol di (β-acryloyloxypropionate), polyethylene glycol monoacrylate mono (β-acryloyloxypropionate), EO-added propylene glycol di ( β-acryloyloxypropionate), EO-added propylene glycol monoacrylate mono (β-acryloyloxypropionate), EO-added neopentyl glycol di (β-acryloyloxypropionate), EO-added neopentyl glycol acrylate Mono (β-acryloyloxypropionate), EO-added trimethylolpropane tri (β-acryloyloxypropionate), EO-added glycerol diacrylate mono (β-acryloylo) (Meth) acryloyloxypropionate-based crosslinking agents such as xylpropionate).
〔その他の内部架橋剤〕
本発明においては、ポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤以外の、その他の内部架橋剤を併用してもよい。
[Other internal cross-linking agents]
In this invention, you may use together other internal crosslinking agents other than the polyfunctional (meth) acrylate type crosslinking agent which has a polyethyleneglycol structural unit.
上記その他の内部架橋剤としては、例えば、アクリル酸と重合または反応する架橋剤が挙げられる。例えば、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(β−アクリロイルオキシプロピオネート)、ポリ(メタ)アリロキシアルカンなどの複数の重合性基含有架橋剤、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルなどの重合性基および反応性基含有架橋剤、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンなど複数の反応性基含有架橋剤が挙げられる。これらは1種のみ用いても良いし、2種以上を併用しても良い。 Examples of the other internal cross-linking agents include cross-linking agents that polymerize or react with acrylic acid. For example, N, N′-methylenebisacrylamide, (poly) propylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (β-acryloyloxypro) Pionate), poly (meth) allyloxyalkane and other polymerizable group-containing crosslinkers, polyethylene glycol diglycidyl ether and other polymerizable group and reactive group-containing crosslinkers, ethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin and more Examples thereof include a reactive group-containing crosslinking agent. These may be used alone or in combination of two or more.
上記その他の内部架橋剤の使用量は、アクリル酸系単量体に対して、好ましくは0〜1.0モル%以下、より好ましくは0〜0.1モル%、さらに好ましくは0〜0.01モル%であり、また、多官能(メタ)アクリレート系架橋剤に対して、好ましくは等モル%以下、より好ましくは50モル%以下、さらに好ましくは20モル%以下である。 The amount of the other internal crosslinking agent used is preferably 0 to 1.0 mol% or less, more preferably 0 to 0.1 mol%, still more preferably 0 to 0.0 mol% based on the acrylic acid monomer. Further, it is preferably at most 1 mol%, more preferably at most 50 mol%, still more preferably at most 20 mol%, based on the polyfunctional (meth) acrylate crosslinking agent.
〔その他重合時の成分〕
本発明において用いる単量体には、さらに他の微量成分を共存させて、物性や重合性を向上させても良い。具体的な化合物としては、重合不活性有機化合物、メトキシフェノール、Fe、アクリル酸ダイマーが挙げられる。これらはppmオーダーで共存させてよい。以下、併用できる微量成分についてさらに説明する。
[Other components during polymerization]
The monomer used in the present invention may further contain other trace components to improve physical properties and polymerizability. Specific examples of the compound include a polymerization inert organic compound, methoxyphenol, Fe, and acrylic acid dimer. These may coexist on the order of ppm. Hereinafter, the trace component which can be used together is further demonstrated.
〔重合不活性有機化合物〕
本発明においては、重合時の単量体中に、物性改良(吸収倍率と可溶分量の関係の改良)のために、溶解度パラメーターが1.0×104〜2.5×104(Jm−3)1/2である重合不活性有機化合物を、重合に用いる総単量体中に1〜1000質量ppm含むことが好ましい。なお、「重合不活性有機化合物」とは、重合性不飽和結合を有しない有機化合物のことで、熱分解あるいは酸化剤/還元剤によるラジカル重合や紫外線、γ線によって重合しない飽和結合を有する化合物または芳香族化合物等の有機化合物を指す。
[Polymerization inert organic compound]
In the present invention, the solubility parameter is adjusted to 1.0 × 10 4 to 2.5 × 10 4 (Jm) in order to improve physical properties (improvement of the relationship between the absorption capacity and the soluble content) in the monomer during polymerization. -3 ) It is preferable to contain 1-1000 mass ppm of the polymerization inactive organic compound which is 1/2 in the total monomer used for superposition | polymerization. “Polymerization inert organic compound” means an organic compound having no polymerizable unsaturated bond, and a compound having a saturated bond that is not polymerized by thermal decomposition, radical polymerization by an oxidizing agent / reducing agent, ultraviolet rays, or γ rays. Alternatively, it refers to an organic compound such as an aromatic compound.
上記「溶解度パラメーター」とは、凝集エネルギー密度のことであり、例えば、ポリマーハンドブック第3版(WILLEY SCIENCE社発行、527〜539頁)や化学便覧基礎編(日本化学会編)等の刊行物に記載の溶解度パラメーターやδ値が適用され、また、ポリマーハンドブック第3版(WILLEY SCIENCE社発行)の524頁記載のSmallの式に525頁記載のHoyの凝集エネルギー定数を代入して導いたδ値が適用される。 The above-mentioned “solubility parameter” refers to the cohesive energy density. For example, published in publications such as Polymer Handbook 3rd edition (WILLEY SCIENCE, Inc., pages 527-539) and Chemical Handbook Basics (The Chemical Society of Japan). The solubility parameter and δ value described above are applied, and the δ value derived by substituting the Hoy cohesive energy constant described on page 525 into the Small formula described on page 524 of the third edition of the polymer handbook (published by WILLEY SCIENCE). Applies.
重合に用いる総単量体中の重合不活性有機化合物の使用量は、より好ましくは0.1〜500質量ppm、さらに好ましくは1〜300質量ppmであり、さらに好ましくは5〜300質量ppm、特に好ましくは10〜300質量ppm、最も好ましくは10〜100質量ppmである。 The amount of the polymerization inert organic compound used in the total monomer used for the polymerization is more preferably 0.1 to 500 ppm by mass, further preferably 1 to 300 ppm by mass, further preferably 5 to 300 ppm by mass, Especially preferably, it is 10-300 mass ppm, Most preferably, it is 10-100 mass ppm.
前記溶解度パラメーターは、好ましくは1.0×104〜2.2×104(Jm−3)1/2であり、より好ましくは1.1×104〜2.0×104(Jm−3)1/2であり、さらに好ましくは1.3×104〜2.0×104(Jm−3)1/2であり、特に好ましくは1.5×104〜1.9×104(Jm−3)1/2である。 The solubility parameter is preferably 1.0 × 10 4 to 2.2 × 10 4 (Jm −3 ) 1/2 , more preferably 1.1 × 10 4 to 2.0 × 10 4 (Jm − 3 ) 1/2 , more preferably 1.3 × 10 4 to 2.0 × 10 4 (Jm −3 ) 1/2 , and particularly preferably 1.5 × 10 4 to 1.9 × 10. 4 (Jm −3 ) 1/2 .
重合不活性有機化合物としては、環境負荷という観点から、好ましくはハロゲンを含有しない有機化合物であり、より好ましくは、炭素および水素のみから構成された炭化水素である。 The polymerization inert organic compound is preferably an organic compound containing no halogen from the viewpoint of environmental burden, and more preferably a hydrocarbon composed of only carbon and hydrogen.
重合不活性有機化合物の沸点は、好ましくは95〜300℃、より好ましくは130〜260℃である。具体的には、ヘプタン(沸点95℃)、ジメチルシクロヘキサン(同132℃)、エチルシクロヘキサン、トルエン(同110℃)、エチルベンゼン(同136℃)、キシレン(138〜144℃)、ジエチルケトン(同101℃)、ジイソプロピルケトン(同124〜125℃)、メチルプロピルケトン(同102℃)、メチルイソブチルケトン、メチル−t−ブチルケトン、酢酸n−プロピル(同101℃)、酢酸n−ブチル(同124〜125℃)、ジフェニルエーテル(同259℃)、ジフェニル(同255℃)より選ばれる少なくとも1種が好ましい。より好ましくは芳香族化合物であり、重合特性や生産性の観点から、トルエン、ジフェニルエーテル、ジフェニルが特に好ましい。 The boiling point of the polymerization inert organic compound is preferably 95 to 300 ° C, more preferably 130 to 260 ° C. Specifically, heptane (boiling point 95 ° C), dimethylcyclohexane (132 ° C), ethylcyclohexane, toluene (110 ° C), ethylbenzene (136 ° C), xylene (138-144 ° C), diethylketone (101) ° C), diisopropyl ketone (124-125 ° C), methyl propyl ketone (102 ° C), methyl isobutyl ketone, methyl-t-butyl ketone, n-propyl acetate (101 ° C), n-butyl acetate (124- 125 ° C.), diphenyl ether (259 ° C.), and diphenyl (255 ° C.) are preferred. An aromatic compound is more preferable, and toluene, diphenyl ether, and diphenyl are particularly preferable from the viewpoints of polymerization characteristics and productivity.
上記重合不活性有機化合物は、重合前の単量体や上記多官能(メタ)アクリレート系架橋剤に好ましく含まれる。その調製法としては、単量体を調製後に添加しても良く、単量体調製時に添加しても良く、単量体の原料(アクリル酸、前記多官能(メタ)アクリル系架橋剤、水、アルカリ化合物など)に予め含有されていても良いし添加されていても良い。これらの中でも、上記重合不活性有機化合物は疎水性で一般に水不溶性であるため、予め、アクリル酸や上記多官能(メタ)アクリレート系架橋剤に溶解されていたりや含有されていたりすることが好ましい。 The polymerization-inert organic compound is preferably contained in the monomer before polymerization and the polyfunctional (meth) acrylate-based crosslinking agent. As the preparation method, the monomer may be added after the preparation or may be added at the time of the monomer preparation. The monomer raw material (acrylic acid, the polyfunctional (meth) acrylic crosslinking agent, water , Alkali compounds, etc.) may be contained in advance or added. Among these, since the polymerization inert organic compound is hydrophobic and generally insoluble in water, it is preferably dissolved or contained in advance in acrylic acid or the polyfunctional (meth) acrylate-based crosslinking agent. .
なお、上記重合不活性有機化合物については、例えば、国際公開WO2006/109845に記載されている。 In addition, about the said polymerization inert organic compound, it describes in international publication WO2006 / 109845, for example.
〔メトキシフェノール類〕
本発明においては、メトキシフェノール類を重合時に使用することが好ましく、重合に用いる総単量体中、10〜300ppmの範囲で使用することがより好ましい。メトキシフェノール類の含有量が重合に用いる総単量体中、300質量ppmを越える場合、得られる吸水性樹脂の着色(黄ばみ/黄変)の問題が発生する場合がある。また、メトキシフェノール類の含有量が重合に用いる総単量体中、10質量ppm未満の場合、特に5質量ppm未満の場合、例えば、蒸留などの精製によって重合禁止剤であるp−メトキシフェノールを除去した場合、意図的に重合を開始させる前に重合が起きる危険があるのみならず、重合速度がかえって遅くなるおそれがある。メトキシフェノール類は、単量体水溶液に均一に混合するために、アクリル酸や多官能(メタ)アクリレート系架橋剤に溶解して使用することが好ましい。
[Methoxyphenols]
In the present invention, methoxyphenols are preferably used during polymerization, and more preferably in the range of 10 to 300 ppm in the total monomers used for polymerization. When the content of methoxyphenol exceeds 300 ppm by mass in the total monomer used for polymerization, there may be a problem of coloring (yellowing / yellowing) of the resulting water-absorbent resin. In addition, when the content of methoxyphenol is less than 10 ppm by mass, particularly less than 5 ppm by mass in the total monomer used for polymerization, for example, p-methoxyphenol which is a polymerization inhibitor is purified by purification such as distillation. If it is removed, there is a risk that the polymerization may occur before the polymerization is intentionally started, and the polymerization rate may be slow. Methoxyphenols are preferably used by being dissolved in acrylic acid or a polyfunctional (meth) acrylate-based crosslinking agent in order to be uniformly mixed in the monomer aqueous solution.
メトキシフェノール類としては、例えば、o,m,p−メトキシフェノール(オルト、メタ、パラ−メトキシフェノール)や、それらにさらにメチル基、t−ブチル基、水酸基などの1個または2個以上の置換基を有するメトキシフェノール類が挙げられる。好ましくは、p−メトキシフェノールである。 Examples of methoxyphenols include o, m, p-methoxyphenol (ortho, meta, para-methoxyphenol), and further one or more substitutions such as a methyl group, a t-butyl group, and a hydroxyl group. And methoxyphenols having a group. P-methoxyphenol is preferable.
なお、上記メトキシフェノール類については、例えば、国際公開WO2003/51940に記載されている。 In addition, about the said methoxyphenol, it describes in international publication WO2003 / 51940, for example.
〔アクリル酸の微量成分〕
本発明の吸水性樹脂の製造方法の好ましい1つの実施形態においては、アクリル酸系単量体として、好ましくは、上記重合不活性有機化合物を1〜1000質量ppm含有し、好ましくは、さらにβ−ヒドロキシプロピオン酸および/またはアクリル酸ダイマーを合計量で1〜1000質量ppm(未中和アクリル酸換算質量基準/以下すべて同じ、好ましくは1〜500質量ppm、より好ましくは1〜300質量ppm)含有し、メトキシフェノール類を10〜200ppm含有するアクリル酸系単量体を用いる。このようなアクリル酸系単量体は、任意の適切な方法で得られ得る。
[Minor components of acrylic acid]
In one preferred embodiment of the method for producing a water-absorbent resin of the present invention, the acrylic monomer preferably contains 1 to 1000 ppm by mass of the polymerization-inert organic compound, preferably β- Contains hydroxypropionic acid and / or acrylic acid dimer in a total amount of 1-1000 mass ppm (unneutralized acrylic acid equivalent mass standard / all the same, preferably 1-500 mass ppm, more preferably 1-300 mass ppm) An acrylic acid monomer containing 10 to 200 ppm of methoxyphenol is used. Such an acrylic acid monomer can be obtained by any appropriate method.
重合不活性有機化合物と、β-ヒドロキシプロピオン酸および/またはアクリル酸ダイマーとの合計量が1ppm未満である場合は、重合時の発熱に伴う重合物の過度の温度上昇によって重合制御が困難となり、吸収物性の低下を引き起こすおそれがある。上記合計量が多すぎると、得られる吸水性樹脂の残存モノマー(残存アクリル酸)が増加するおそれがある。 When the total amount of the polymerization inert organic compound and β-hydroxypropionic acid and / or acrylic acid dimer is less than 1 ppm, it becomes difficult to control the polymerization due to excessive temperature rise of the polymer due to heat generation during polymerization, There is a possibility of causing a decrease in absorption physical properties. When there is too much said total amount, there exists a possibility that the residual monomer (residual acrylic acid) of the water-absorbing resin obtained may increase.
本発明において用いるアクリル酸系単量体には、その製造工程でp−メトキシフェノール以外の重合禁止剤を用いることができる。例えば、フェノチアジン、ハイドロキノン、銅塩、メチレンブルーが挙げられる。これらの重合禁止剤はメトキシフェノールと異なり重合を阻害するため、少ないほどよく、アクリル酸系単量体中、好ましくは0〜0.1質量ppm、より好ましくは0質量ppm(検出限界以下)である。 For the acrylic acid monomer used in the present invention, a polymerization inhibitor other than p-methoxyphenol can be used in the production process. Examples include phenothiazine, hydroquinone, copper salt, and methylene blue. Since these polymerization inhibitors, unlike methoxyphenol, inhibit polymerization, the smaller the amount, the better. In the acrylic monomer, preferably 0 to 0.1 mass ppm, more preferably 0 mass ppm (below the detection limit). is there.
本発明において用いるアクリル酸系単量体中における、プロトアネモニン(protoanemonin)および/またはフルフラールの含有量は、0〜20質量ppmであることが好ましい。プロトアネモニンおよび/またはフルフラールの含有量が増加するに従って、重合時間(重合ピーク温度までの時間)が伸びて残存モノマーが増加する場合がある。さらに、吸収倍率は若干増加するものの、水可溶分が大きく増加してしまい相対的に物性が低下する場合が多い。吸水性樹脂の物性や特性向上と言う観点からは、アクリル酸系単量体中のプロトアネモニンおよび/またはフルフラール含有量は、より好ましくは10質量ppm以下、さらに好ましくは0.01〜5質量ppm、さらに好ましくは0.05〜2質量ppm、特に好ましくは0.1〜1質量ppmである。 The content of protoanemonin and / or furfural in the acrylic monomer used in the present invention is preferably 0 to 20 ppm by mass. As the content of protoanemonin and / or furfural increases, the polymerization time (time to polymerization peak temperature) may increase and the residual monomer may increase. Further, although the absorption rate slightly increases, the water-soluble component is greatly increased and the physical properties are often relatively lowered. From the viewpoint of improving the physical properties and properties of the water-absorbent resin, the protoanemonin and / or furfural content in the acrylic acid monomer is more preferably 10 mass ppm or less, and still more preferably 0.01 to 5 mass. ppm, more preferably 0.05-2 mass ppm, particularly preferably 0.1-1 mass ppm.
本発明において用いるアクリル酸系単量体における、フルフラール以外のアルデヒド分および/またはマレイン酸の含有量は、好ましくは0〜5質量ppm、より好ましくは0〜3質量ppm、特に好ましくは0〜1質量ppm、最も好ましくは0質量ppm(検出限界以下)である。フルフラール以外のアルデヒド分としては、ベンズアルデヒド、アクロレイン、アセトアルデヒドが挙げられる。 The content of aldehyde other than furfural and / or maleic acid in the acrylic acid monomer used in the present invention is preferably 0 to 5 ppm by mass, more preferably 0 to 3 ppm by mass, particularly preferably 0 to 1. Mass ppm, most preferably 0 ppm by mass (below the detection limit). Examples of aldehyde components other than furfural include benzaldehyde, acrolein, and acetaldehyde.
本発明において用いるアクリル酸系単量体における、酢酸および/またはプロピオン酸からなる飽和カルボン酸の含有量は、好ましくは1000質量ppm以下、より好ましくは10〜800質量ppm、特に好ましくは100〜500質量ppmである。このような飽和カルボン酸は重合せず揮発性も有するため、1000質量ppmを超えると臭気の問題がある。しかし、少量の添加は安全な抗菌性を吸水性樹脂に付与するものであるので好ましい。 The content of the saturated carboxylic acid composed of acetic acid and / or propionic acid in the acrylic acid monomer used in the present invention is preferably 1000 ppm by mass or less, more preferably 10 to 800 ppm by mass, and particularly preferably 100 to 500 ppm. Mass ppm. Since such saturated carboxylic acid does not polymerize and has volatility, when it exceeds 1000 ppm by mass, there is a problem of odor. However, addition of a small amount is preferable because it imparts safe antibacterial properties to the water absorbent resin.
〔塩基性物質〕
本発明においては、塩基性物質を用いても良い。塩基性物質としては、例えば、炭酸(水素)塩、アルカリ金属の水酸化物、アンモニア、有機アミンが挙げられる。より高物性の吸水性樹脂を得るためには、強アルカリ物質、すなわち、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属の水酸化物が好ましく、水酸化ナトリウムが特に好ましい。
[Basic substance]
In the present invention, a basic substance may be used. Examples of the basic substance include carbonate (hydrogen) salt, alkali metal hydroxide, ammonia, and organic amine. In order to obtain a water-absorbing resin having higher physical properties, strong alkali substances, that is, hydroxides of alkali metals such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide are preferable, and sodium hydroxide is particularly preferable.
本発明に用い得る塩基性物質には、鉄(Fe2O3換算)が該塩基性物質固形分に対して、好ましくは0.001〜10.0質量ppm、より好ましくは0.01〜5.0質量ppm、さらに好ましくは0.03〜4質量ppm、より好ましくは0.05〜2質量ppm、特に好ましくは0.1〜1質量ppmで含まれる。鉄の含有量が0.001質量ppmより少なくなると、重合開始剤添加前に重合が起きる危険があるだけでなく、開始剤を添加しても重合が逆に遅くなる可能性もある。本発明で用いられ得る鉄としては、Feイオンでもよいが、好ましくは3価の鉄、特に好ましくはFe2O3である。なお、Fe2O3などの鉄を添加する場合、重合に用いる単量体に添加しても良いし、塩基性化合物に添加しても良い。 Among basic substances that can be used in the present invention, iron (in terms of Fe 2 O 3 ) is preferably 0.001 to 10.0 mass ppm, more preferably 0.01 to 5 based on the solid content of the basic substance. It is contained at 0.0 mass ppm, more preferably 0.03 to 4 mass ppm, more preferably 0.05 to 2 mass ppm, and particularly preferably 0.1 to 1 mass ppm. If the iron content is less than 0.001 ppm by mass, there is a risk that the polymerization will occur before the addition of the polymerization initiator, and there is a possibility that the polymerization will be delayed even if the initiator is added. The iron that can be used in the present invention may be Fe ions, but is preferably trivalent iron, particularly preferably Fe 2 O 3 . Incidentally, when adding iron, such as Fe 2 O 3, may be added to the monomers used in the polymerization, it may be added to the basic compound.
なお、上記塩基性物質については、例えば、国際公開WO2006/109842に記載されている。 In addition, about the said basic substance, it describes in international publication WO2006 / 109842, for example.
〔その他〕
重合に際して、重合に用いる単量体に対して、水溶性樹脂や吸水性樹脂を、好ましくは0〜50重量%、より好ましくは0〜20重量%添加して、得られる吸水性樹脂の諸物性を改善してもよい。また、各種の発泡剤(炭酸塩、アゾ化合物、気泡など)、界面活性剤、キレート剤、連鎖移動剤などを、好ましくは0〜5重量%、より好ましくは0〜1重量%添加して、得られる吸水性樹脂の諸物性を改善してもよい。
[Others]
Upon polymerization, water-soluble resin or water-absorbing resin is preferably added in an amount of 0 to 50% by weight, more preferably 0 to 20% by weight, based on the monomers used for the polymerization, and various physical properties of the water-absorbing resin obtained. May be improved. Further, various foaming agents (carbonates, azo compounds, bubbles, etc.), surfactants, chelating agents, chain transfer agents, etc. are preferably added in an amount of 0 to 5% by weight, more preferably 0 to 1% by weight. Various physical properties of the obtained water-absorbent resin may be improved.
(2)重合工程
上記単量体成分を重合するに際して、性能面や重合の制御の容易さから、通常、上記単量体成分を単量体水溶液として、水溶液重合または逆相懸濁重合を行うことが好ましい。これらの重合は空気雰囲気下で実施してもよく、窒素やアルゴンなどの不活性気体雰囲気(例えば、酸素1%以下)で実施してもよい。好ましくは、不活性気体雰囲気で実施される。また、単量体成分は、その溶解酸素が不活性気体で十分に置換(例えば、酸素1ppm未満)された後に重合に用いられることが好ましい。本発明では、高生産性で高物性である水溶液重合に特に好適であり、特に好ましい水溶液重合として、連続ベルト重合、連続またはバッチニーダー重合が挙げられる。
(2) Polymerization step When polymerizing the monomer component, from the viewpoint of performance and ease of polymerization control, aqueous solution polymerization or reverse phase suspension polymerization is usually performed using the monomer component as a monomer aqueous solution. It is preferable. These polymerizations may be performed in an air atmosphere or in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon (for example, oxygen 1% or less). Preferably, it is carried out in an inert gas atmosphere. The monomer component is preferably used for polymerization after the dissolved oxygen is sufficiently substituted with an inert gas (for example, less than 1 ppm of oxygen). In the present invention, it is particularly suitable for aqueous solution polymerization having high productivity and high physical properties, and particularly preferred aqueous solution polymerization includes continuous belt polymerization, continuous or batch kneader polymerization.
重合開始温度は、吸収速度向上のために、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは60℃以上、特に好ましくは70℃以上、最も好ましくは80℃以上であり、上限は好ましくは150℃以下、より好ましくは110℃以下、さらに好ましくは100℃以下である。重合開始温度が高くなることによって、溶存酸素の除去が容易になり得る。重合開始温度が低すぎると吸収速度の向上が見られないおそれがあり、重合開始温度が高すぎると吸収倍率や可溶分などの他の物性が低下するおそれがある。重合開始温度が40℃未満であると、誘導期間、重合時間の延びのために生産性が低下するのみならず、得られる吸水性樹脂の物性も低下する。 The polymerization initiation temperature is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, further preferably 60 ° C. or higher, particularly preferably 70 ° C. or higher, most preferably 80 ° C. or higher, in order to improve the absorption rate, and the upper limit is Preferably it is 150 degrees C or less, More preferably, it is 110 degrees C or less, More preferably, it is 100 degrees C or less. By increasing the polymerization start temperature, it is possible to easily remove dissolved oxygen. If the polymerization start temperature is too low, the absorption rate may not be improved, and if the polymerization start temperature is too high, other physical properties such as absorption capacity and soluble content may be lowered. When the polymerization start temperature is less than 40 ° C., not only the productivity is lowered due to the extension of the induction period and the polymerization time, but the physical properties of the resulting water-absorbent resin are also lowered.
本発明において重合工程は、物性面から、好ましくは逆相懸濁重合または水溶液重合、特に好ましくは水溶液重合で行う。 In the present invention, the polymerization step is preferably carried out by reverse phase suspension polymerization or aqueous solution polymerization, particularly preferably aqueous solution polymerization, from the viewpoint of physical properties.
逆相懸濁重合とは、単量体水溶液を疎水性有機溶媒に懸濁させる重合法であり、例えば、米国特許4093776号、同4367323号、同4446261号、同4683274号、同5244735号などに記載されている。水溶液重合とは、分散溶媒を用いずに単量体水溶液を重合する方法であり、例えば、米国特許4625001号、同4873299号、同4286082号、同4973632号、同4985518号、同5124416号、同5250640号、同5264495号、同5145906号、同5380808号や、欧州特許0811636号、同0955086号,同0922717号に記載されている。本発明においては、これらに記載の単量体、架橋剤、重合開始剤、その他添加剤を適用できる。重合時の単量体は単量体水溶液の形態として用い、水溶液の濃度は、好ましくは10〜70質量%、さらに好ましくは20〜60質量%である。 Reverse-phase suspension polymerization is a polymerization method in which an aqueous monomer solution is suspended in a hydrophobic organic solvent. For example, U.S. Pat. Nos. 4,093,764, 4,367,323, 4,446,261, 4,683,274, and 5,244,735. Are listed. The aqueous solution polymerization is a method of polymerizing an aqueous monomer solution without using a dispersion solvent. For example, U.S. Pat. Nos. 4,462,001, 4,873,299, 4,286,082, 4,973,632, 4,985,518, 5,124,416, No. 5,250,640, No. 5,264,495, No. 5,145,906 and No. 5,380,808, and European Patent Nos. 081636, 09555086, and 0922717. In the present invention, the monomers, crosslinking agents, polymerization initiators, and other additives described in these can be applied. The monomer during polymerization is used in the form of an aqueous monomer solution, and the concentration of the aqueous solution is preferably 10 to 70% by mass, and more preferably 20 to 60% by mass.
本発明においては、重合を行うに際して、吸収特性の向上を達成するため、中和後および単量体調製後から重合開始までの合計時間は短いほど好ましく、好ましくは24時間以内、より好ましくは12時間以内、さらに好ましくは3時間以内、特に好ましくは1時間以内である。 In the present invention, in order to achieve an improvement in absorption characteristics during polymerization, the total time from neutralization and after monomer preparation to the start of polymerization is preferably as short as possible, preferably within 24 hours, more preferably 12 Within hours, more preferably within 3 hours, particularly preferably within 1 hour.
工業的には大量にタンクで中和や単量体成分の調製を行うため、滞留時間が24時間を越えることも通常であるが、単量体成分を調製後および/またはアクリル酸系単量体を中和後の時間が長いほど、残存モノマーが増加し、着色が起こることを見出した。よって、滞留時間の短縮を図るためには、好ましくは、連続中和および連続単量体成分調製を行って、回分式重合または連続重合を行う。より好ましくは、連続重合を行う。 Industrially, since a large amount of neutralization and preparation of monomer components are performed in a tank, the residence time usually exceeds 24 hours. It has been found that the longer the time after neutralizing the body, the more the residual monomer increases and the coloring occurs. Therefore, in order to shorten the residence time, it is preferable to perform continuous polymerization or continuous polymerization by performing continuous neutralization and continuous monomer component preparation. More preferably, continuous polymerization is performed.
単量体水溶液を重合する際には、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウムなどの過硫酸塩、t−ブチルハイドロパーオキサイド、過酸化水素、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、2−ヒドロキシ−1−フェニル−プロパン−1−オン、ベンゾインメチルエーテル等の重合開始剤を、1種のみ用いても良いし、2種以上を併用しても良い。さらに、重合開始剤の分解を促進する還元剤を併用し、両者を組み合わせることによりレドックス系開始剤とすることもできる。上記還元剤としては、例えば、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の(重)亜硫酸(塩)、L−アスコルビン酸(塩)、第一鉄塩等の還元性金属(塩)、アミン類が挙げられる。好ましくは、過硫酸塩および/または過酸化物とのレドックス重合開始剤である。これらの重合開始剤や還元剤の使用量は、重合に用いる総単量体に対して、好ましくは0.001〜2モル%、より好ましくは0.01〜0.5モル%である。 When polymerizing the monomer aqueous solution, persulfate such as potassium persulfate, ammonium persulfate, sodium persulfate, t-butyl hydroperoxide, hydrogen peroxide, 2,2′-azobis (2-amidinopropane) Only one polymerization initiator such as dihydrochloride, 2-hydroxy-1-phenyl-propan-1-one, or benzoin methyl ether may be used, or two or more polymerization initiators may be used in combination. Furthermore, a reducing agent that promotes the decomposition of the polymerization initiator can be used in combination, and a redox initiator can be obtained by combining the two. Examples of the reducing agent include (bi) sulfite (salt) such as sodium sulfite and sodium hydrogen sulfite, L-ascorbic acid (salt), reducing metal (salt) such as ferrous salt, and amines. . Preferably, it is a redox polymerization initiator with persulfate and / or peroxide. The amount of these polymerization initiators and reducing agents used is preferably 0.001 to 2 mol%, more preferably 0.01 to 0.5 mol%, based on the total monomers used for the polymerization.
上記重合開始剤の中でも、好ましくは、過酸化水素および/または亜硫酸(水素)塩が用いられ、より好ましくは、過酸化水素が用いられる。本発明において得られる吸水性樹脂が高吸収特性を達成できるからである。また、これらに加えてさらに他の重合開始剤、特に、アゾ化合物が併用されてもよい。過酸化水素および/または亜硫酸(水素)塩の使用量は、重合に用いる総単量体1molに対して、好ましくは0.00001〜0.1g、さらに好ましくは0.0001〜0.01gであり、さらに好ましくは、併用される重合開始剤より少ない量である。なお、アゾ化合物は低着色に効果を示すが、過剰な過硫酸塩の使用は物性低下や着色を招くおそれがある。 Among the polymerization initiators, hydrogen peroxide and / or sulfite (hydrogen) salt is preferably used, and hydrogen peroxide is more preferably used. This is because the water absorbent resin obtained in the present invention can achieve high absorption characteristics. In addition to these, other polymerization initiators, particularly azo compounds may be used in combination. The amount of hydrogen peroxide and / or sulfite (hydrogen) salt used is preferably 0.00001 to 0.1 g, more preferably 0.0001 to 0.01 g, based on 1 mol of the total monomer used for polymerization. More preferably, the amount is less than the polymerization initiator used in combination. In addition, although an azo compound has an effect for low coloring, use of an excessive persulfate may cause deterioration of physical properties or coloring.
重合開始剤を用いる代わりに、反応系に放射線、電子線、紫外線などの活性エネルギー線を照射することにより重合反応を行っても良いし、それらを重合開始剤と併用しても良い。 Instead of using the polymerization initiator, the polymerization reaction may be carried out by irradiating the reaction system with active energy rays such as radiation, electron beam, and ultraviolet rays, or they may be used in combination with the polymerization initiator.
上記重合反応における反応温度や反応時間は、親水性単量体や重合開始剤の種類、反応温度などに応じて、任意の適切な温度や時間を適宜決定すればよい。好ましくは、沸点以下で0を超えて3時間以内であり、より好ましくは2時間以内、さらに好ましくは1時間以内、特に好ましくは0.5時間以内であり、ピーク温度で好ましくは150℃以下、より好ましくは90〜120℃である。また、重合時に蒸発する水やアクリル酸系単量体(例えば、アクリル酸)は、必要により捕集して、吸水性樹脂の製造工程にリサイクルすることが好ましい。 The reaction temperature and reaction time in the polymerization reaction may be appropriately determined as appropriate depending on the type of the hydrophilic monomer or polymerization initiator, the reaction temperature, and the like. Preferably, below the boiling point and over 0 and within 3 hours, more preferably within 2 hours, even more preferably within 1 hour, particularly preferably within 0.5 hour, preferably at 150 ° C. or less at the peak temperature, More preferably, it is 90-120 degreeC. Moreover, it is preferable to collect the water and acrylic acid monomer (for example, acrylic acid) which evaporate at the time of superposition | polymerization as needed, and to recycle to the manufacturing process of a water absorbing resin.
本発明の製造方法は、1ライン当り一定量以上の大規模な生産に適しており、特に連続生産に適している。本発明の製造方法は、実験室レベルの生産やPilotや小規模なプラントでの生産にも適用可能であるが、単量体の安定性や重合の速度などから、大規模な生産、特に1ライン当りの生産量が、好ましくは300Kg/時間以上、より好ましくは500Kg/時間以上、さらに好ましくは700Kg/時間以上の生産では、本発明を適用することによって十分に高い物性を有する吸水性樹脂が得られ得る。 The production method of the present invention is suitable for large-scale production of a certain amount or more per line, and particularly suitable for continuous production. The production method of the present invention can be applied to laboratory-level production, production in pilots and small-scale plants, but large-scale production, particularly 1 When the production amount per line is preferably 300 kg / hour or more, more preferably 500 kg / hour or more, and even more preferably 700 kg / hour or more, a water absorbent resin having sufficiently high physical properties can be obtained by applying the present invention. Can be obtained.
(3)乾燥工程
重合工程によって含水ゲル状架橋重合体が得られる。得られた含水ゲル状架橋重合体は、必要によりゲル粉砕機などを用いて細分化されたのち、さらに乾燥される。
(3) Drying step A hydrogel crosslinked polymer is obtained by the polymerization step. The obtained water-containing gel-like cross-linked polymer is further dried after being subdivided using a gel grinder if necessary.
乾燥温度は、任意の適切な温度を採用し得る。乾燥工程においては重合不活性有機化合物の沸点以上の加熱を行うことが好ましい。乾燥温度(熱媒温度で規定)は、好ましくは100〜300℃、より好ましくは150〜250℃であり、その時間は、好ましくは1分〜3時間、より好ましくは10分〜1時間である。上記温度および時間で加熱乾燥することで、得られる吸水性樹脂の吸収倍率がさらに向上し、残存アクリル酸や残存架橋剤も低減できる。 Any appropriate temperature can be adopted as the drying temperature. In the drying step, it is preferable to perform heating at a temperature equal to or higher than the boiling point of the polymerization inert organic compound. The drying temperature (specified by the heating medium temperature) is preferably 100 to 300 ° C., more preferably 150 to 250 ° C., and the time is preferably 1 minute to 3 hours, more preferably 10 minutes to 1 hour. . By heat-drying at the above temperature and time, the absorption capacity of the resulting water-absorbent resin can be further improved, and residual acrylic acid and residual crosslinking agent can be reduced.
乾燥方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、加熱乾燥、熱風乾燥、減圧乾燥、赤外線乾燥、マイクロ波乾燥、ドラムドライヤー乾燥、疎水性有機溶媒との共沸による脱水、高温の水蒸気を用いた高湿乾燥が挙げられる。好ましくは、加熱乾燥である。 Any appropriate method can be adopted as the drying method. For example, heat drying, hot air drying, reduced pressure drying, infrared drying, microwave drying, drum dryer drying, dehydration by azeotropy with a hydrophobic organic solvent, and high humidity drying using high-temperature steam can be mentioned. Heat drying is preferable.
乾燥後の吸水性樹脂は、乾燥減量(粉末または粒子1gを180℃で3時間加熱)から求められる樹脂固形分が、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85〜99質量%、さらに好ましくは90〜98質量%、特に好ましくは92〜97質量%である。 The water-absorbent resin after drying preferably has a resin solid content determined from loss on drying (1 g of powder or particles heated at 180 ° C. for 3 hours), preferably 80% by mass or more, more preferably 85 to 99% by mass, and still more preferably It is 90-98 mass%, Most preferably, it is 92-97 mass%.
本発明の製造方法においては、上記含水ゲル状架橋重合体を細分化(ゲル粉砕)する際の負荷は低いので、細分化時の吸収物性低下が抑制される。例えば、ミートチョッパー等のスクリュー押出式粉砕機によって含水ゲル状架橋重合体を細分化する際に、混練状態を引き起こさない。そのため、剪断力による含水ゲル状架橋重合体の分子鎖へのダメージが抑制される。さらに、粉砕後のゲル粒子径制御が容易となるため、乾燥工程も容易に制御し、物性も向上させることができる。 In the production method of the present invention, the load when the hydrated gel-like crosslinked polymer is subdivided (gel pulverization) is low, so that a decrease in absorbent physical properties during subdivision is suppressed. For example, when the hydrogel crosslinked polymer is subdivided by a screw extrusion pulverizer such as a meat chopper, no kneading state is caused. Therefore, damage to the molecular chain of the hydrogel crosslinked polymer due to shearing force is suppressed. Further, since the gel particle diameter control after pulverization becomes easy, the drying process can be easily controlled and the physical properties can be improved.
残存アクリル酸を低減するため、重合終了後に必要によりゲル粉砕工程を経て乾燥を開始するまでの時間は短いほど好ましい。すなわち、重合後の含水ゲル状架橋重合体は、好ましくは1時間以内、より好ましくは0.5時間以内、さらに好ましくは0.1時間以内に乾燥が開始(乾燥機に投入)される。また、残存モノマーの低減や低着色を達成するため、重合後から乾燥開始までの含水ゲル状架橋重合体の温度は、好ましくは50〜80℃、さらに好ましくは60〜70℃に制御される。工業的な場面においては大量に重合を行うため、重合後の滞留時間が3時間を越えることも通常であるが、乾燥開始までの時間が長いほど/または上記の温度から外れるほど、残存モノマーが増加する上に、着色が顕著になる。よって、好ましくは連続重合および連続乾燥されることにより、滞留時間の短縮が行われる。 In order to reduce the residual acrylic acid, it is preferable that the time from the completion of the polymerization to the start of drying through a gel pulverization step is shorter as necessary. That is, drying of the hydrogel crosslinked polymer after polymerization is preferably started (introduced into a dryer) within 1 hour, more preferably within 0.5 hour, and even more preferably within 0.1 hour. Moreover, in order to achieve reduction of a residual monomer and low coloring, the temperature of the water-containing gel-like crosslinked polymer from polymerization to the start of drying is preferably controlled to 50 to 80 ° C, more preferably 60 to 70 ° C. In industrial scenes, a large amount of polymerization is carried out, so that the residence time after polymerization usually exceeds 3 hours. However, the longer the time until the start of drying, or the more the temperature deviates from the above temperature, In addition to the increase, coloring becomes significant. Therefore, the residence time is preferably shortened by continuous polymerization and continuous drying.
(4)表面架橋工程
次いで、本発明における表面架橋工程について説明する。本発明においては、乾燥後、必要により粉砕や分級、さらには造粒し、特定の温度条件下で、表面架橋工程が行われることが好ましい。本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂は、乾燥後に高物性であり、表面架橋工程を経ることでさらに物性が改良される。
(4) Surface cross-linking step Next, the surface cross-linking step in the present invention will be described. In the present invention, it is preferable that after drying, pulverization, classification, and granulation are performed as necessary, and the surface cross-linking step is performed under specific temperature conditions. The water-absorbent resin obtained by the production method of the present invention has high physical properties after drying, and the physical properties are further improved through a surface crosslinking step.
吸水性樹脂の表面架橋とは、吸水性樹脂の表面層(表面近傍:通常表面から厚みで数10μm以下の近傍)に架橋密度の高い部分を設けることである。本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂は、水可溶分が少なく、また吸収倍率が高いため、優れた表面架橋効果が得られ、さらに高い物性や特性を発揮し、加圧下吸収倍率(AAP)や加圧下通液性効率(PPUP)が高まり、さらに、臭気も低減する。 The surface cross-linking of the water-absorbing resin is to provide a portion having a high cross-linking density in the surface layer of the water-absorbing resin (near the surface: usually near several tens of μm or less from the surface in thickness). Since the water-absorbent resin obtained by the production method of the present invention has a low water-soluble content and a high absorption capacity, an excellent surface cross-linking effect is obtained, and even higher physical properties and characteristics are exhibited. AAP) and liquid permeability efficiency under pressure (PPUP) are increased, and odor is also reduced.
上記表面架橋を行うための架橋剤としては、任意の適切な表面架橋剤を採用し得る。物性の観点から、カルボキシル基と反応しうる架橋剤、一般的には、多価アルコール化合物、エポキシ化合物、多価アミン化合物またはそのハロエポキシ化合物との縮合物、オキサゾリン化合物、モノ、ジ、またはポリオキサゾリジノン化合物、多価金属塩、アルキレンカーボネート化合物が挙げられる。 Any appropriate surface crosslinking agent can be adopted as the crosslinking agent for performing the surface crosslinking. From the viewpoint of physical properties, a crosslinking agent capable of reacting with a carboxyl group, generally a polyhydric alcohol compound, an epoxy compound, a polyvalent amine compound or a condensate thereof with a haloepoxy compound, an oxazoline compound, a mono-, di-, or polyoxazolidinone Examples thereof include compounds, polyvalent metal salts, and alkylene carbonate compounds.
表面架橋剤としては、具体的には、米国特許6228930号、同6071976号、同6254990号に記載されている表面架橋剤を採用し得る。例えば、モノ,ジ,トリ,テトラまたはポリエチレングリコール、モノプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、2,3,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、2−ブテン−1,4−ジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノールなどの多価アルコール化合物;エチレングリコールジグリシジルエーテルやグリシドールなどのエポキシ化合物;エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリエチレンイミン、ポリアミドポリアミン等の多価アミン化合物;エピクロロヒドリン、エピブロムヒドリン、α−メチルエピクロロヒドリン等のハロエポキシ化合物;上記多価アミン化合物と上記ハロエポキシ化合物との縮合物;2−オキサゾリジノンなどのオキサゾリジノン化合物;エチレンカボネートなどのアルキレンカーボネート化合物;が挙げられる。本発明の効果を最大限にするために、これらの架橋剤の中でも、少なくとも多価アルコールを用いることが好ましい。より好ましくは炭素数2〜10の多価アルコールが用いられ、さらに好ましくは炭素数3〜8の多価アルコールが用いられる。 As the surface cross-linking agent, specifically, the surface cross-linking agents described in US Pat. Nos. 6,228,930, 6071976, and 6254990 can be employed. For example, mono, di, tri, tetra or polyethylene glycol, monopropylene glycol, 1,3-propanediol, dipropylene glycol, 2,3,4-trimethyl-1,3-pentanediol, polypropylene glycol, glycerin, polyglycerin , 2-butene-1,4-diol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, etc. Alcohol compounds; epoxy compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether and glycidol; ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, polyethyleneimine, polyamide polyamine, etc. Haloepoxy compounds such as epichlorohydrin, epibromhydrin, α-methylepichlorohydrin; condensates of the polyvalent amine compounds and haloepoxy compounds; oxazolidinone compounds such as 2-oxazolidinone; ethylene carbo And alkylene carbonate compounds such as nates. In order to maximize the effect of the present invention, it is preferable to use at least a polyhydric alcohol among these crosslinking agents. More preferably, a polyhydric alcohol having 2 to 10 carbon atoms is used, and more preferably a polyhydric alcohol having 3 to 8 carbon atoms.
表面架橋剤の使用量は、樹脂の固形分100質量部に対して、0.001質量部〜10質量部が好ましく、0.01質量部〜5質量部がより好ましい。 0.001 mass part-10 mass parts are preferable with respect to solid content of 100 mass parts of resin, and, as for the usage-amount of a surface crosslinking agent, 0.01 mass part-5 mass parts are more preferable.
表面架橋には水を用いることが好ましい。使用する水の量は、使用する吸水性樹脂の含水率にもよるが、吸水性樹脂100質量部に対し、好ましくは0.5〜20質量部、より好ましくは0.5〜10質量部である。また、水以外に親水性有機溶媒を用いてもよい。使用する親水性有機溶媒の量は、吸水性樹脂100質量部に対し、好ましくは0〜10質量部、より好ましくは0〜5質量部、さらに好ましくは0〜3質量部である。架橋剤溶液の温度は、混合性や安定性から、好ましくは0℃〜沸点、より好ましくは5〜50℃、さらに好ましくは10〜30℃である。混合前の吸水性樹脂粉末の温度は、混合性の点から、好ましくは0〜80℃、より好ましくは40〜70℃である。 It is preferable to use water for surface crosslinking. The amount of water used is preferably 0.5 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the water absorbent resin, although it depends on the water content of the water absorbent resin to be used. is there. In addition to water, a hydrophilic organic solvent may be used. The amount of the hydrophilic organic solvent to be used is preferably 0 to 10 parts by mass, more preferably 0 to 5 parts by mass, and still more preferably 0 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the water absorbent resin. The temperature of the crosslinking agent solution is preferably 0 ° C. to boiling point, more preferably 5 to 50 ° C., and still more preferably 10 to 30 ° C. from the viewpoint of mixing properties and stability. The temperature of the water absorbent resin powder before mixing is preferably 0 to 80 ° C., more preferably 40 to 70 ° C., from the viewpoint of mixing properties.
表面架橋工程においては、必要により水および/または親水性有機溶媒と表面架橋剤とを予め混合した後、その水溶液を吸水性樹脂に噴霧あるいは滴下混合する方法が好ましく、噴霧する方法がより好ましい。噴霧される液滴の大きさは、平均で、好ましくは1〜300μm、より好ましくは10〜200μmである。また、混合に際し、水不溶性微粒子粉体や界面活性剤を、好ましくは0〜10質量%以下、より好ましくは0〜5質量%、さらに好ましくは0〜1質量%で共存させてもよい。表面架橋工程に用いられる界面活性剤やその使用量は、例えば、WO2005/075070号の記載を援用し得る。 In the surface cross-linking step, a method in which water and / or a hydrophilic organic solvent and a surface cross-linking agent are mixed in advance, if necessary, and then the aqueous solution is sprayed or dropped onto the water-absorbent resin is preferable, and the spraying method is more preferable. The average size of the sprayed droplets is preferably 1 to 300 μm, more preferably 10 to 200 μm. In mixing, the water-insoluble fine particle powder and the surfactant may be allowed to coexist in an amount of preferably 0 to 10% by mass or less, more preferably 0 to 5% by mass, and still more preferably 0 to 1% by mass. The description of WO2005 / 077500 can be used for the surfactant used in the surface crosslinking step and the amount of the surfactant used, for example.
表面架橋剤を混合した後の吸水性樹脂は、好ましくは加熱処理される。加熱温度(熱媒温度で規定)は、重合不活性有機化合物の沸点以上の加熱温度であることが好ましい。具体的には、好ましくは120〜250℃、より好ましくは150〜250℃であり、加熱時間は、好ましくは1分〜2時間である。加熱処理は、通常の乾燥機または加熱炉を用いて行うことができる。乾燥機としては、例えば、溝型混合乾燥機、ロータリー乾燥機、ディスク乾燥機、流動層乾燥機、気流型乾燥機、赤外線乾燥機が挙げられる。加熱後の吸水性樹脂は必要に応じて冷却してもよい。 The water-absorbing resin after mixing the surface cross-linking agent is preferably heat-treated. The heating temperature (specified by the heating medium temperature) is preferably a heating temperature equal to or higher than the boiling point of the polymerization inert organic compound. Specifically, it is preferably 120 to 250 ° C., more preferably 150 to 250 ° C., and the heating time is preferably 1 minute to 2 hours. The heat treatment can be performed using a normal dryer or a heating furnace. Examples of the dryer include a groove type mixed dryer, a rotary dryer, a disk dryer, a fluidized bed dryer, an airflow dryer, and an infrared dryer. You may cool the water-absorbing resin after a heating as needed.
表面架橋方法は、欧州特許0349240号、同0605150号、同0450923号、同0812873号、同0450924号、同0668080号や、日本国特開平7−242709号、同7−224304号や、米国特許5409771号、同5597873号、同5385983号、同5610220号、同5633316号、同5674633号、同5462972号や、国際公開特許WO99/42494号、WO99/43720号、WO99/42496号の記載を援用し得る。 Surface crosslinking methods include European Patent Nos. 0349240, 0605150, 0450923, 0812873, 0450924, 0668080, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-242709 and 7-224304, and US Pat. No. 5,409,771. No. 5,597,873, No. 5,385,983, No. 5,610,220, No. 5,633,316, No. 5,674,633, No. 5,462,972, and International Publications WO99 / 42494, WO99 / 43720, and WO99 / 42496 may be incorporated. .
(5)吸水性樹脂の物性および形状
〔形状〕
本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂の形状は、任意の適切な形状を採用し得る。例えば、不定形破砕状や球状等の粒子状または粉末状、ゲル状、シート状、棒状、繊維状、フィルム状であってもよく、また、繊維基材などに複合化や担持させてもよい。通常、その用途である吸収物品や園芸緑化を考慮した場合、粒子状または粉末状が好ましい。吸水性樹脂が粒子状または粉末状の場合、造粒された粒子でも良く一次粒子でも良い。
(5) Physical properties and shape of water-absorbent resin [shape]
Arbitrary appropriate shapes can be employ | adopted for the shape of the water absorbing resin obtained by the manufacturing method of this invention. For example, it may be in the form of particles such as irregularly crushed or spherical or powder, gel, sheet, rod, fiber, or film, and may be composited or supported on a fiber substrate. . Usually, when the absorbent article and horticultural greening which are the uses are considered, a particulate form or a powder form is preferable. When the water absorbent resin is in the form of particles or powder, it may be granulated particles or primary particles.
吸水性樹脂が粒子状または粉末状の場合、表面架橋前または表面架橋後、その質量平均粒子径としては、好ましくは10〜2000μm、より好ましくは100〜1000μm、さらに好ましくは200〜600μm、特に好ましくは300〜500μmである。また、粒子径850〜150μmの割合が、好ましくは90〜100質量%、より好ましくは95〜100質量%、特に好ましくは98〜100質量%である。これらの質量平均粒子径を外れる場合は、特に紙おむつ等の吸収物品として使用した場合の効果が低減するおそれがある。 When the water-absorbent resin is in the form of particles or powder, the mass average particle diameter is preferably 10 to 2000 μm, more preferably 100 to 1000 μm, still more preferably 200 to 600 μm, particularly preferably after surface crosslinking or after surface crosslinking. Is 300-500 μm. Moreover, the ratio of the particle diameter of 850-150 micrometers is preferably 90-100 mass%, More preferably, it is 95-100 mass%, Most preferably, it is 98-100 mass%. When these mass average particle diameters deviate, there is a possibility that the effect particularly when used as an absorbent article such as a disposable diaper is reduced.
〔粉体特性〕
本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂は、水に分散させても、表面張力低下を引き起こさずに良好な粉体特性(粉体摩擦特性)や吸湿時の粉体流動性を提供することができる。
[Powder characteristics]
The water-absorbent resin obtained by the production method of the present invention provides good powder characteristics (powder friction characteristics) and powder flowability during moisture absorption without causing a decrease in surface tension even when dispersed in water. Can do.
本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂は、粉体特性、特に粉体摩擦特性について、実施例で後述する最大挿入荷重(PIL)が、好ましくは0〜5000g重、より好ましくは0〜3000g重、さらに好ましくは10〜2000g重、特に好ましくは20〜1000g重である。5000g重を超える場合は粉体の搬送特性が著しく低下するために、例えば吸水性樹脂を用いておむつ等の吸収物品を製造する際に吸収物性を低下させるおそれがある。また、最大挿入荷重(PIL)が低すぎる場合は、パルプ等の親水性繊維と混合しておむつ中の吸収体を製造する際に親水性繊維から吸水性樹脂が脱落しやすいおそれがある。 The water-absorbent resin obtained by the production method of the present invention has a maximum insertion load (PIL) described later in Examples of powder characteristics, particularly powder friction characteristics, preferably 0 to 5000 g weight, more preferably 0 to 3000 g. Weight, more preferably 10 to 2000 g weight, particularly preferably 20 to 1000 g weight. When the weight exceeds 5000 g, the powder conveyance characteristics are remarkably deteriorated. For example, when an absorbent article such as a diaper is produced using a water absorbent resin, the absorbent physical properties may be lowered. Moreover, when the maximum insertion load (PIL) is too low, there is a possibility that the water-absorbent resin is easily dropped from the hydrophilic fiber when the absorbent body in the diaper is mixed with the hydrophilic fiber such as pulp.
本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂は、表面張力が実質的に低下しない。具体的には、吸水性樹脂0.5gを20℃の生理食塩水50mlに分散させてなる吸水性樹脂分散液の表面張力が、好ましくは55mN/m以上、より好ましくは60mN/m以上、さらに好ましくは65mN/m以上、特に好ましくは68mN/m以上、最も好ましくは70mN/m以上である。上記吸水性樹脂分散液の表面張力の上限は、好ましくは85mN/m、より好ましくは80mN/m、さらに好ましくは78mN/mである。表面張力が55mN/mより低いと、おむつ等の衛生材料に吸水性樹脂を使用したときに、液の拡散性が低下するおそれがある。 The surface tension of the water absorbent resin obtained by the production method of the present invention does not substantially decrease. Specifically, the surface tension of the water absorbent resin dispersion obtained by dispersing 0.5 g of the water absorbent resin in 50 ml of physiological saline at 20 ° C. is preferably 55 mN / m or more, more preferably 60 mN / m or more, It is preferably 65 mN / m or more, particularly preferably 68 mN / m or more, and most preferably 70 mN / m or more. The upper limit of the surface tension of the water absorbent resin dispersion is preferably 85 mN / m, more preferably 80 mN / m, and still more preferably 78 mN / m. If the surface tension is lower than 55 mN / m, the liquid diffusibility may be lowered when a water-absorbing resin is used for sanitary materials such as diapers.
〔吸収倍率と可溶分〕
本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂は吸水性樹脂の相反する基本物性である「吸収倍率」と「水可溶性重合体量」との関係を改善されているため、表面架橋によってさらに高物性となる。
[Absorption capacity and soluble content]
Since the water-absorbent resin obtained by the production method of the present invention has an improved relationship between “absorption capacity” and “amount of water-soluble polymer”, which are opposite basic properties of the water-absorbent resin, it has higher physical properties by surface crosslinking. It becomes.
上記の吸水性樹脂は、無加圧下での吸収倍率(GVs)が、好ましくは3g/g以上、より好ましくは5〜200g/g、さらに好ましくは20〜100g/gである。また、その水不溶性は、樹脂中の水可溶分が、好ましくは0〜50質量%、より好ましくは0〜25質量%、さらに好ましくは0〜15質量%、特に好ましくは0〜10質量%の実質水不溶性をいう。さらに、吸収倍率(GVs)と可溶分の関係で規定されるGEX値(実施例で規定)は、好ましくは17以上、より好ましくは18以上、特に好ましくは19以上である。 The above water-absorbent resin has an absorption capacity (GVs) under no pressure, preferably 3 g / g or more, more preferably 5 to 200 g / g, and still more preferably 20 to 100 g / g. The water insolubility is such that the water-soluble content in the resin is preferably 0 to 50% by mass, more preferably 0 to 25% by mass, still more preferably 0 to 15% by mass, and particularly preferably 0 to 10% by mass. It is essentially water-insoluble. Furthermore, the GEX value (specified in the examples) defined by the relationship between the absorption capacity (GVs) and the soluble component is preferably 17 or more, more preferably 18 or more, and particularly preferably 19 or more.
〔その他物性〕
本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂は、生理食塩水に対する加圧下吸収倍率(4.8kPa)が、好ましくは15g/g以上、より好ましくは20g/g以上、さらに好ましくは23g/g以上、特に好ましくは25g/g以上である。
[Other physical properties]
The water-absorbent resin obtained by the production method of the present invention has an absorbency against pressure of physiological saline (4.8 kPa), preferably 15 g / g or more, more preferably 20 g / g or more, and even more preferably 23 g / g or more. Especially preferably, it is 25 g / g or more.
本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂は、生理食塩水に対する加圧下吸収倍率(1.9kPa)が、好ましくは15g/g以上、より好ましくは20g/g以上、さらに好ましくは25g/g以上、特に好ましくは28g/g以上、最も好ましくは32g/g以上である。 The water-absorbent resin obtained by the production method of the present invention has an absorption capacity under load (1.9 kPa) with respect to physiological saline, preferably 15 g / g or more, more preferably 20 g / g or more, and even more preferably 25 g / g or more. Particularly preferably, it is 28 g / g or more, and most preferably 32 g / g or more.
本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂は、無加圧下での吸水倍率(GVs)が、好ましくは25g/g以上、より好ましくは28g/g以上、さらに好ましくは32g/g以上である。 The water-absorbing resin obtained by the production method of the present invention has a water absorption capacity (GVs) under no pressure, preferably 25 g / g or more, more preferably 28 g / g or more, and further preferably 32 g / g or more.
上記加圧下吸収倍率または無加圧下での吸収倍率の上限は、他の物性とのバランスおよびコストの観点から、好ましくは60g/gである。 The upper limit of the absorption capacity under pressure or the absorption capacity without pressure is preferably 60 g / g from the viewpoint of balance with other physical properties and cost.
本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂は、加圧下通液性効率(PPUP)が、好ましくは20〜100%、より好ましくは30〜100%、さらに好ましくは40〜100%、最も好ましくは50〜100%である。 The water-absorbent resin obtained by the production method of the present invention has a liquid permeability efficiency under pressure (PPUP) of preferably 20 to 100%, more preferably 30 to 100%, still more preferably 40 to 100%, most preferably 50 to 100%.
加圧下通液効率(PPUP)とは、加圧下吸収倍率(AAP)とは異なり、吸水性樹脂量(測定の単位面積あたりの樹脂量)を0.90gから5.0gに増加させた際の加圧下吸収倍率(AAP)の安定性(低下のなさ)の指標である。例えば、おむつ中では吸水性樹脂量(測定の単位面積あたりの樹脂量)が部分的に異なっており、その樹脂量の変化による加圧下吸収倍率(AAP)の変化が、実使用時のおむつ物性の低下原因である。加圧下通液効率(PPUP)が非常に高い場合、いかなるおむつ中の吸水性樹脂量(濃度)でも安定的に高物性を発揮し、通液性が高いことを示す。加圧下通液効率(PPUP)については、日本国特願2005−109779号(2005年4月6日出願)に詳細に記載され、かかる記載が本明細書に援用される。 Liquid passing efficiency under pressure (PPUP) is different from the absorption capacity under pressure (AAP), when the water-absorbing resin amount (resin amount per unit area of measurement) is increased from 0.90 g to 5.0 g. It is an index of stability (no decrease) in absorption capacity under pressure (AAP). For example, in diapers, the amount of water-absorbing resin (the amount of resin per unit area of measurement) is partially different, and the change in the absorption capacity under pressure (AAP) due to the change in the amount of resin is the physical property of diapers during actual use. Is the cause of the decline. When the liquid passing efficiency under pressure (PPUP) is very high, any water-absorbing resin amount (concentration) in any diaper stably exhibits high physical properties, indicating high liquid permeability. The liquid passing efficiency under pressure (PPUP) is described in detail in Japanese Patent Application No. 2005-109779 (filed on Apr. 6, 2005), and such description is incorporated herein.
本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂は、通液性として、SFC(米国特許公開2004/254553号公報に記載)が、好ましくは1×10−7(cm3×sec/g)以上、より好ましくは10×10−7(cm3×sec/g)以上、さらに好ましくは50×10−7(cm3×sec/g)以上である。 The water-absorbent resin obtained by the production method of the present invention has a liquid permeability of SFC (described in US Patent Publication No. 2004/254553), preferably 1 × 10 −7 (cm 3 × sec / g) or more, More preferably, it is 10 × 10 −7 (cm 3 × sec / g) or more, and further preferably 50 × 10 −7 (cm 3 × sec / g) or more.
本発明の製造方法では重合性に優れているため、得られる吸水性樹脂中の残存モノマーが少なく、残存モノマー量が、好ましくは0〜400ppm以下、より好ましくは0〜300ppm以下である。また、得られる吸水性樹脂中の残存内部架橋剤が少なく、残存内部架橋剤量が、好ましくは実質ND(好ましくは1ppm以下、より好ましくは0.1ppm以下)である。 Since the production method of the present invention is excellent in polymerizability, the residual monomer in the obtained water-absorbent resin is small, and the residual monomer amount is preferably 0 to 400 ppm or less, more preferably 0 to 300 ppm or less. Moreover, there are few residual internal crosslinking agents in the water-absorbing resin obtained, and the amount of residual internal crosslinking agents is preferably substantially ND (preferably 1 ppm or less, more preferably 0.1 ppm or less).
〔その他添加剤〕
本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂には、種々の機能を付与させるため、キレート剤、酸化剤、亜硫酸(水素)塩などの還元剤、アミノカルボン酸などのキレート剤、水不溶性無機ないし有機粉末、消臭剤、抗菌剤、高分子ポリアミン、アルミニウム塩などの多価金属塩を、好ましくは0〜10質量%、より好ましくは0〜1質量%添加してもよい。
[Other additives]
In order to impart various functions to the water-absorbent resin obtained by the production method of the present invention, a chelating agent, an oxidizing agent, a reducing agent such as a sulfurous acid (hydrogen) salt, a chelating agent such as an aminocarboxylic acid, a water-insoluble inorganic or A polyvalent metal salt such as an organic powder, a deodorant, an antibacterial agent, a polymer polyamine, or an aluminum salt is preferably added in an amount of 0 to 10% by mass, more preferably 0 to 1% by mass.
多価金属や無機粉末は、例えば、WO2004/069915号に例示されている。キレート剤や消臭剤は、例えば、米国特許6599989号、同6469080号に例示されている。 Multivalent metals and inorganic powders are exemplified in WO 2004/069915, for example. Chelating agents and deodorants are exemplified in US Pat. Nos. 6,599,989 and 6,469,080, for example.
(11)用途
本発明の製造方法によれば、無加圧下の吸収倍率(GVs)、加圧下吸収倍率(AAP)、可溶分のバランスに優れた良好な吸収特性を備えた吸水性樹脂を簡便に製造することができる。このような吸水性樹脂は、農園芸や屋上緑化や砂漠緑化用保水剤、土壌改質剤、工業用保水剤、廃液固化剤、吸湿剤、除湿剤、建材、などで広く用いられ、紙おむつ、失禁パット、母乳パット、生理用ナプキンなどの衛生材料に特に好適に用いられる。
(11) Use According to the production method of the present invention, a water-absorbing resin having good absorption characteristics excellent in the absorption capacity under no pressure (GVs), the absorption capacity under pressure (AAP), and the balance of soluble components. It can be easily manufactured. Such water-absorbing resins are widely used in agriculture, horticulture, rooftop greening and desert greening water retention agents, soil modifiers, industrial water retention agents, waste liquid solidifying agents, hygroscopic agents, dehumidifying agents, building materials, etc. It is particularly preferably used for sanitary materials such as incontinence pads, breast milk pads, sanitary napkins.
本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂は、物性がバランスよく優れるため、吸水性樹脂の濃度(吸水性樹脂および繊維基材の合計に対する吸水性樹脂の質量比)が高濃度である衛生材料(例えば、紙おむつ)に好適に使用でき、具体的には、吸水性樹脂の濃度が、好ましくは30〜100質量%、より好ましくは40〜100質量%、さらに好ましくは50〜95質量%である。 Since the water-absorbent resin obtained by the production method of the present invention has excellent physical properties in a well-balanced manner, the hygienic material has a high concentration of the water-absorbent resin (mass ratio of the water-absorbent resin to the total of the water-absorbent resin and the fiber substrate) (For example, a paper diaper) It can use suitably, Specifically, the density | concentration of water absorbing resin becomes like this. Preferably it is 30-100 mass%, More preferably, it is 40-100 mass%, More preferably, it is 50-95 mass%. .
以下、実施例に従って発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。また、本明細書に記載の諸物性は、以下の測定法に従って求めた。なお、実施例において使用される電気機器は特に指定がない場合、すべて200Vまたは100Vで使用した。さらに、吸水性樹脂は、特に指定がない場合、25±2℃、相対湿度50%RHの条件下で使用した。下記測定法や実施例で例示された試薬や器具は適宜相当品で代替されてよい。 Hereinafter, the present invention will be described in accordance with examples, but the present invention is not limited to the examples. Various physical properties described in the present specification were determined according to the following measuring methods. In addition, unless otherwise specified, the electrical equipment used in the examples was used at 200V or 100V. Furthermore, unless otherwise specified, the water-absorbent resin was used under the conditions of 25 ± 2 ° C. and relative humidity 50% RH. The reagents and instruments exemplified in the following measurement methods and examples may be appropriately replaced with equivalent products.
<無加圧下での吸収倍率(GVs/Gel Volume in Saline)>
吸水性樹脂0.2gを不織布製袋(60mm×60mm)に均一に入れてシールをし、0.90質量%塩化ナトリウム水溶液100gに浸漬した。60分後に袋を引き上げ、遠心分離機を用いて250Gで3分間水切りを行った後、前記不織布製袋の質量W1を測定した。同様の操作について吸水性樹脂を用いないで行い、そのときの質量W2を求め、式(1)により無加圧下での吸収倍率(GVs)を算出した。
式(1):GVs=(W1−W2)/0.2−1
<Absorption capacity under no pressure (GVs / Gel Volume in Saline)>
0.2 g of water-absorbent resin was uniformly put in a non-woven bag (60 mm × 60 mm) for sealing, and immersed in 100 g of a 0.90 mass% sodium chloride aqueous solution. After 60 minutes, the bag was pulled up, drained at 250 G for 3 minutes using a centrifuge, and then the mass W1 of the nonwoven fabric bag was measured. The same operation was carried out without using a water-absorbent resin, the mass W2 at that time was obtained, and the absorption capacity (GVs) under no pressure was calculated by the equation (1).
Formula (1): GVs = (W1-W2) /0.2-1
<水可溶性重合体量(可溶分量、可溶分とも略すことがある)>
250ml容量の蓋付きプラスチック容器に、0.90質量%塩化ナトリウム水溶液184.3gを測り取り、その水溶液中に吸水性樹脂1.00gを加え、16時間攪拌することにより、樹脂中の可溶分を抽出した。この抽出液を濾紙1枚(ADVANTEC東洋株式会社、品名:(JIS P 3801、No.2)、厚さ0.26mm、保留粒子径5μm)を用いて濾過して得られた濾液の50.0gを測り取り、測定溶液とした。
<Water-soluble polymer amount (sometimes referred to as soluble content or soluble content)>
Weigh out 184.3 g of 0.90% by weight sodium chloride aqueous solution in a plastic container with a lid of 250 ml capacity, add 1.00 g of water-absorbing resin to the aqueous solution, and stir for 16 hours. Extracted. 50.0 g of the filtrate obtained by filtering this extract using one filter paper (ADVANTEC Toyo Co., Ltd., product name: (JIS P 3801, No. 2), thickness 0.26 mm, reserved particle diameter 5 μm) Was measured and used as a measurement solution.
はじめに生理食塩水だけを、まず、0.1NのNaOH水溶液でpH10まで滴定を行い、その後、0.1NのHCl水溶液でpH2.7まで滴定して空滴定量([bNaOH]ml、[bHCl]ml)を得た。同様の滴定操作を測定溶液についても行うことにより滴定量([NaOH]ml、[HCl]ml)を求めた。例えば、既知量のアクリル酸とそのナトリウム塩からなる吸水性樹脂の場合、そのモノマーの平均分子量と上記操作により得られた滴定量をもとに、吸水性樹脂中の可溶分量(抽出された水溶性重合体が主成分)を式(2)により算出する。未知量の場合は滴定により求めた中和率(式(3))を用いてモノマーの平均分子量を算出する。
式(2):
可溶分(重量%)=0.1×(平均分子量)×184.3×100×([HCl]−[bHCl])/1000/1.0/50.0
式(3):
中和率(mol%)=(1−([NaOH]−[bNaOH])/([HCl]−[bHCl]))×100
First, the physiological saline alone is titrated to pH 10 with a 0.1N aqueous NaOH solution, and then titrated to a pH 2.7 with a 0.1N aqueous HCl solution (blank titration [[bNaOH] ml, [bHCl] ml). The titration ([NaOH] ml, [HCl] ml) was determined by performing the same titration operation on the measurement solution. For example, in the case of a water-absorbing resin composed of a known amount of acrylic acid and its sodium salt, based on the average molecular weight of the monomer and the titration amount obtained by the above operation, the soluble content in the water-absorbing resin (extracted A water-soluble polymer is a main component) is calculated by the formula (2). In the case of an unknown amount, the average molecular weight of the monomer is calculated using the neutralization rate obtained by titration (formula (3)).
Formula (2):
Soluble content (% by weight) = 0.1 × (average molecular weight) × 184.3 × 100 × ([HCl] − [bHCl]) / 1000 / 1.0 / 50.0
Formula (3):
Neutralization rate (mol%) = (1 − ([NaOH] − [bNaOH]) / ([HCl] − [bHCl])) × 100
<GEX値>
通常、吸収倍率(GVs)が高いほど水可溶分量が増加する傾向にあり、吸水性樹脂では相反するGVs値と水可溶分量(x)の関係が重要である。xが1質量%を超える場合において、その関係の指標としてGEX値を評価した。GEX値が大きいほど高性能である。GVs値をy(g/g)、可溶分量をx(質量%)で表すとき、GEX値を式(4)で定義した。
式(4):GEX値=(y)/ln(x)
<GEX value>
Usually, the higher the absorption ratio (GVs), the more the water-soluble content tends to increase. In the case of a water-absorbent resin, the relationship between the contradictory GVs value and the water-soluble content (x) is important. When x exceeded 1% by mass, the GEX value was evaluated as an index of the relationship. The higher the GEX value, the higher the performance. When the GVs value is represented by y (g / g) and the soluble content is represented by x (mass%), the GEX value was defined by the formula (4).
Formula (4): GEX value = (y) / ln (x)
なお、GEX値を算出するために必要なGVs値y(g/g)および可溶分量x(質量%)については、上記で測定した値を使用する。 In addition, about the GVs value y (g / g) and soluble content x (mass%) required in order to calculate a GEX value, the value measured above is used.
<残存モノマー>
乾燥後の吸水性樹脂粉末の残存モノマー(アクリル酸およびその塩)は、250ml容量の蓋付きプラスチック容器に、0.90質量%塩化ナトリウム水溶液184.3gを測り取り、その水溶液中に吸水性樹脂1.00gを加え、2時間攪拌して濾過して得られた濾液を液体クロマトクラフィーでUV分析することで分析した。また、乾燥前の含水ゲルの残存モノマーは、樹脂固形分約500mg分を含む細分化された含水ゲルを16時間攪拌して、その濾液を同様に液体クロマトクラフィーでUV分析し、固形分補正することで求めた。
<Residual monomer>
The residual monomer (acrylic acid and its salt) of the water-absorbent resin powder after drying was measured by measuring 184.3 g of a 0.90% by mass sodium chloride aqueous solution in a 250-ml plastic container with a lid, and the water-absorbent resin was put in the aqueous solution. 1.00 g was added, and the filtrate obtained by stirring and filtering for 2 hours was analyzed by UV analysis using liquid chromatography. The residual monomer in the hydrogel before drying was agitated for 16 hours after the finely divided hydrogel containing about 500 mg of resin solid content, and the filtrate was similarly subjected to UV analysis by liquid chromatography to correct the solid content. I asked for it.
<加圧下吸収倍率(AAP:Absorbency Against Pressure)(0.90質量%塩化ナトリウム水溶液に対する4.8kPaの圧力下での加圧下吸収倍率)>
400メッシュのステンレス製金網(目の大きさ38μm)を円筒断面の一辺(底)に溶着させた内径60mmのプラスチック製支持円筒の底の金網上に、吸水性樹脂(または粒子状吸水剤)0.900gを均一に散布し、その上に外径が60mmよりわずかに小さく支持円筒との壁面に隙間が生じずかつ上下の動きは妨げられないピストン(cover plate)を載置し、支持円筒と吸水性樹脂とピストンの質量W3(g)を測定した。このピストン上に、吸水性樹脂に対してピストンを含め4.9kPaの荷重を均一に加えることができるように調整された荷重を載置し、測定装置一式を完成させた。直径150mmのペトリ皿の内側に直径90mm、厚さ5mmのガラスフィルターを置き、25±2℃に調温した生理食塩水をガラスフィルターの上部面と同レベルになるように加えた。その上に直径9cmの濾紙(トーヨー濾紙(株)製、No.2)を1枚載せて表面が全て濡れるようにし、かつ過剰の液を除いた。
<Absorbency Against Pressure (AAP) (Absorption Under Pressure under Pressure of 4.8 kPa with respect to 0.90% by Mass Sodium Chloride Aqueous Solution)>
A water-absorbing resin (or particulate water-absorbing agent) 0 is placed on a metal mesh at the bottom of a plastic support cylinder having an inner diameter of 60 mm in which a 400-mesh stainless steel mesh (mesh size 38 μm) is welded to one side (bottom) of a cylindrical section. .900 g is uniformly dispersed, and a piston (cover plate) on which the outer diameter is slightly smaller than 60 mm is not formed on the wall surface with the support cylinder and the vertical movement is not hindered. The mass W3 (g) of the water absorbent resin and the piston was measured. On this piston, a load adjusted so that a load of 4.9 kPa including the piston can be uniformly applied to the water-absorbing resin was placed, and a complete measuring apparatus was completed. A glass filter having a diameter of 90 mm and a thickness of 5 mm was placed inside a petri dish having a diameter of 150 mm, and physiological saline adjusted to 25 ± 2 ° C. was added so as to be at the same level as the upper surface of the glass filter. On top of that, a sheet of 9 cm diameter filter paper (Toyo Filter Paper Co., Ltd., No. 2) was placed so that the entire surface was wetted, and excess liquid was removed.
上記測定装置一式を上記湿った濾紙上にのせ、液を荷重下で吸収させた。液面がガラスフィルターの上部から低下したら液を追加し、液面レベルを一定に保った。1時間後に測定装置一式を持ち上げ、荷重を取り除いた質量W4(g)(支持円筒と膨潤した吸水性樹脂とピストンの質量)を再測定した。そして、これら質量W3、W4から、次式に従って加圧下吸収倍率(g/g)を算出した。
加圧下吸収倍率(AAP:0.90g)(g/g)=(質量W4(g)−質量W3(g))/吸水性樹脂(または粒子状吸水剤)の質量(g)
The set of measuring devices was placed on the wet filter paper, and the liquid was absorbed under load. When the liquid level dropped from the top of the glass filter, the liquid was added to keep the liquid level constant. One hour later, the set of measuring devices was lifted, and the weight W4 (g) (the weight of the supporting cylinder, the swollen water-absorbing resin and the piston) after removing the load was measured again. And from these masses W3 and W4, the absorption capacity under pressure (g / g) was calculated according to the following formula.
Absorption capacity under pressure (AAP: 0.90 g) (g / g) = (mass W4 (g) −mass W3 (g)) / mass of water absorbent resin (or particulate water absorbing agent) (g)
なお、上記荷重4.9kPa(吸水性樹脂0.90g)での加圧下吸収倍率はAAP4.9kPaと呼び、荷重を1.9kPaに変更する場合には、AAP1.9kPaと呼ぶ。 The absorption capacity under pressure at the load of 4.9 kPa (water absorbent resin 0.90 g) is referred to as AAP 4.9 kPa, and when the load is changed to 1.9 kPa, it is referred to as AAP 1.9 kPa.
<加圧下通液効率(PPUP:Permeability Potential Under Pressure)>
上記4.9kPaでの加圧下吸収倍率(AAP:0.90g)の測定において、吸水性樹脂の量を0.900gから5.000gに変えた以外は同様の操作をして、加圧下吸収倍率(AAP:5.0g)の値をもとめた。この時、加圧下吸収倍率(AAP:5.0g)が高いものは、膨潤した吸水性樹脂の層の高さが非常に高くなる可能性があるので、使用する支持円筒の高さは十分余裕を持たせておく必要がある。以上の操作で求められた加圧下吸収倍率(AAP:0.90g)、(AAP:5.0g)を用いて、下式により加圧下通液効率(PPUP)を算出した。
加圧下通液効率(PPUP)(%)=(AAP:5.0g(g/g)/AAP:0.90g(g/g))×100
<Liquid flow efficiency under pressure (PPUP: Permeability Potential Under Pressure)>
In the measurement of the absorption capacity under pressure at 4.9 kPa (AAP: 0.90 g), the same operation was performed except that the amount of the water absorbent resin was changed from 0.900 g to 5.000 g, and the absorption capacity under pressure was The value of (AAP: 5.0 g) was determined. At this time, if the absorption capacity under pressure (AAP: 5.0 g) is high, the height of the swollen water-absorbent resin layer may become very high, so the height of the support cylinder to be used is sufficiently large. It is necessary to have. By using the absorption capacity under pressure (AAP: 0.90 g) and (AAP: 5.0 g) obtained by the above operation, the liquid passing efficiency (PPUP) under pressure was calculated by the following formula.
Liquid passing efficiency under pressure (PPUP) (%) = (AAP: 5.0 g (g / g) / AAP: 0.90 g (g / g)) × 100
<ピーク時間および誘導時間>
重合中の単量体あるいは重合ゲルの温度を温度計で測定し、開始剤添加から温度の上昇までの時間(分)を誘導時間、さらに、重合系の最高温度(ピーク温度)までの時間をピーク時間とした。
<Peak time and induction time>
Measure the temperature of the monomer or polymer gel during polymerization with a thermometer, the time (min) from the initiator addition to the temperature rise is the induction time, and the time to the maximum temperature (peak temperature) of the polymerization system Peak time was taken.
<質量平均粒子径(D50)>
吸水性樹脂粉末を850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、150μm、106μm、75μmなどのJIS標準篩(JIS Z8801−1(2000)ないしその相当品)で篩い分けし、残留百分率を対数確率紙にプロットした。これにより、質量平均粒子径(D50)を読み取った。篩い分けは吸水性樹脂粉末10gを室温(20〜25℃)、相対湿度50±5%RHの条件下で上記JIS標準ふるい(The IIDA TESTING SIEVE:内径80mm)に仕込み、ロータップ型ふるい振盪機(株式会社飯田製作所製ES−65型ふるい振盪機)により10分間分級した。さらに、米国特許5026800号公報カラム10(1)に従い、対数標準偏差値(σζ)を算出した。なお、質量平均粒子径(D50)とは、米国特許5026800号公報などにあるように、一定目開きの標準ふるいで粒子全体の50質量%に対応する標準ふるいの粒子径のことである。
<Mass average particle diameter (D50)>
The water-absorbent resin powder is sieved with a JIS standard sieve (JIS Z8801-1 (2000) or equivalent) such as 850 μm, 710 μm, 600 μm, 500 μm, 425 μm, 300 μm, 212 μm, 150 μm, 106 μm, 75 μm, and the residual percentage is determined. Plotted on log probability paper. Thereby, the mass average particle diameter (D50) was read. For sieving, 10 g of water-absorbent resin powder was charged into the above JIS standard sieve (The IIDA TESTING SIEVE: inner diameter 80 mm) under the conditions of room temperature (20 to 25 ° C.) and relative humidity 50 ± 5% RH, and a low-tap sieve shaker ( Classification was carried out for 10 minutes using an ES-65 type sieve shaker manufactured by Iida Seisakusho. Further, a logarithmic standard deviation value (σζ) was calculated in accordance with column 10 (1) of US Pat. No. 5,026,800. The mass average particle diameter (D50) is a particle diameter of a standard sieve corresponding to 50% by mass of the whole particle with a standard sieve having a constant aperture, as described in US Pat. No. 5,026,800.
<高速液体クロマトグラフィー分析と分布指数>
ポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤の分布指数は、高速液体クロマトグラフィーにより測定した。まず、エチレンオキサイド繰り返し単位(エチレンオキサイド付加数)の異なるポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤を分離し、エチレンオキサイド付加数の異なる各フラクションの面積比(面積%)を検出した。次いで、面積比が最大のフラクションに対応するエチレンオキサイド付加数の面積比と、最大のフラクションに対応する付加数±2のフラクションの面積比(面積%)の総和を分布指数とした。
<High performance liquid chromatography analysis and distribution index>
The distribution index of the polyfunctional (meth) acrylate crosslinking agent having a polyethylene glycol structural unit was measured by high performance liquid chromatography. First, polyfunctional (meth) acrylate crosslinkers having polyethylene glycol structural units with different ethylene oxide repeat units (ethylene oxide addition number) are separated, and the area ratio (area%) of each fraction with different ethylene oxide addition numbers is detected. did. Next, the distribution index was defined as the sum of the area ratio of the number of ethylene oxide additions corresponding to the fraction with the largest area ratio and the area ratio (area%) of the addition number ± 2 fractions corresponding to the largest fraction.
例えば、高速液体クロマトグラフィーにより分離したフラクションの最大面積比がエチレンオキサイド付加数10に対応する場合は、エチレンオキサイド付加数が8、9、10、11、12に対応するフラクションの面積比の総和を分布指数として算出する。 For example, when the maximum area ratio of the fractions separated by high performance liquid chromatography corresponds to the number of ethylene oxide additions 10, the sum of the area ratios of the fractions corresponding to the numbers of ethylene oxide additions 8, 9, 10, 11, 12 Calculated as distribution index.
高速液体クロマトグラフィーによるエチレンオキサイド付加数の異なる上記多官能アクリレートを各フラクションに分離検出するに際しては、溶離液はイオン交換水とメタノールが1/1の混合溶液を使用し、分析機(株式会社島津製作所製SPD−10AVP)にサンプル溶液5μLを流速0.8ml/分で、35±0.1℃に保温した状態でカラム(GL Science社製Inertsil/ODS−2)を通過させUV(波長254nm)にて検出した。その他の諸条件については適宜条件を選択した。 When separating and detecting the above polyfunctional acrylates with different ethylene oxide addition numbers by high-performance liquid chromatography in each fraction, a mixed solution of 1/1 ion-exchanged water and methanol was used as the eluent, and an analyzer (Shimadzu Corporation) was used. 5 μL of sample solution is passed through a column (GL Science's Inertsil / ODS-2) at a flow rate of 0.8 ml / min and kept at 35 ± 0.1 ° C. in UV (wavelength 254 nm). It was detected at. The other conditions were appropriately selected.
なお、ポリエチレングリコール構造単位を有するモノ(メタ)アクリレート化合物の分布指数についても同様の操作を行うことによって分析した。 In addition, it analyzed by performing the same operation also about the distribution index of the mono (meth) acrylate compound which has a polyethyleneglycol structural unit.
<p(パラ)−メトキシフェノールの定量>
液体クロマトグラフィーを用いてUV分析した。
<Quantification of p (para) -methoxyphenol>
UV analysis was performed using liquid chromatography.
<プロトアネモニン量、フルフラール量>
ガスクロマトグラフ((株)島津製作所社製、GC−7A型)とデータ処理装置((株)島津製作所社製、C−R6A型)を使用し、以下の条件にて、標準試料を用いて定量分析した。
検出器:FID
水素量:30m/min
空気量:0.5L/min
カラム:内径3mm、長さ3.1mの硬質ガラス管
充填剤:Chromosorb Wカラム
恒温槽温度:100℃
試料導入部温度:150℃
キャリヤーガス流量:窒素40mL/min
<Protoanemonin amount, furfural amount>
Using a gas chromatograph (manufactured by Shimadzu Corporation, GC-7A type) and a data processing device (manufactured by Shimadzu Corporation, C-R6A type), quantification was performed using a standard sample under the following conditions. analyzed.
Detector: FID
Hydrogen amount: 30 m / min
Air volume: 0.5L / min
Column: Hard glass tube with an inner diameter of 3 mm and a length of 3.1 m Filler: Chromosorb W column temperature chamber temperature: 100 ° C.
Sample introduction part temperature: 150 ° C
Carrier gas flow rate: nitrogen 40mL / min
<粉体特性評価>
吸水性樹脂の粉体流動性を評価するために、米国特許公開2005/0118423号公報17頁[0210]記載に従い、最大挿入荷重(PIL)を測定した。なお、測定に際しては、JIS標準篩の目開き600μmの金網を通過し目開き300μmの金網に残留する粒子を分取したサンプルを使用し、PIL測定に際しては、始点0mm〜10mmの範囲(挿入距離0〜10mm)で行う以外は記載に従い、挿入距離0〜10mmの範囲内での最大挿入荷重を測定した。
<Powder characteristic evaluation>
In order to evaluate the powder fluidity of the water-absorbent resin, the maximum insertion load (PIL) was measured in accordance with US Patent Publication No. 2005/0118423, page 17 [0210]. For measurement, a sample obtained by separating particles passing through a JIS standard sieve mesh with a mesh size of 600 μm and remaining on a mesh mesh with a mesh size of 300 μm was used. For PIL measurement, the starting point range was 0 mm to 10 mm (insertion distance). The maximum insertion load within the range of the insertion distance of 0 to 10 mm was measured according to the description except that the measurement was performed at 0 to 10 mm.
<食塩水流れ誘導性(SFC:Saline Flow Conductivity)>
米国特許公開2004/254553号公報に準じて行った。
<Saline Flow Conductivity (SFC)>
This was performed in accordance with US Patent Publication No. 2004/254553.
<表面張力>
十分に洗浄された100mlのビーカーに、20℃に調整された生理食塩水50mlを入れ、まず、生理食塩水の表面張力を表面張力計(K11自動表面張力計、KRUSS社)を用いて測定した。この測定において表面張力の値が71〜75mN/mの範囲でなくてはならない。次に、20℃に調整した表面張力測定後の生理食塩水を含んだビーカーに、十分に洗浄された25mm長のフッ素樹脂製回転子、および吸水剤0.5gを投入し、500rpmの条件で4分間攪拌した。4分後、攪拌を止め、含水した吸水剤が沈降した後に、上澄み液の表面張力を再度同様の操作を行い測定した。なお、本発明では白金プレートを用いるプレート法を採用し、プレートは各測定前に十分洗浄し、且つバーナーで加熱洗浄して使用した。
<Surface tension>
A well-washed 100 ml beaker was charged with 50 ml of physiological saline adjusted to 20 ° C., and the surface tension of the physiological saline was first measured using a surface tension meter (K11 automatic surface tension meter, KRUSS). . In this measurement, the surface tension value must be in the range of 71 to 75 mN / m. Next, a well-washed 25 mm long fluororesin rotor and 0.5 g of a water-absorbing agent were put into a beaker containing physiological saline after measuring the surface tension adjusted to 20 ° C., under the condition of 500 rpm. Stir for 4 minutes. After 4 minutes, the stirring was stopped and the water-absorbing water-containing agent settled, and then the surface tension of the supernatant was measured again by the same operation. In the present invention, a plate method using a platinum plate was adopted, and the plate was thoroughly washed before each measurement and heated and washed with a burner.
<透過率>
ポリエチレングリコール構造単位を有するモノ(メタ)アクリレート系化合物とポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤を、孔径約2mmのセルロースアセテートフィルターで濾過したイオン交換水に溶解させ、20質量%水溶液に調整した。調整した水溶液を、上記イオン交換水をブランク100%として、光量計(日立製作所製、U−2010 SPECTROPHOTOMETER)を用いて、25±1℃における500nmの光の透過率(%)を測定した。
<Transmissivity>
A mono (meth) acrylate compound having a polyethylene glycol structural unit and a polyfunctional (meth) acrylate crosslinking agent having a polyethylene glycol structural unit are dissolved in ion-exchanged water filtered through a cellulose acetate filter having a pore diameter of about 2 mm, and 20 mass % Aqueous solution. The light transmittance (%) of light at 500 nm at 25 ± 1 ° C. was measured for the adjusted aqueous solution using a light meter (U-2010 SPECTROTOPOMETER, manufactured by Hitachi, Ltd.) with the ion-exchanged water as 100% blank.
<吸収体性能評価:戻り量の評価>
得られた吸水性樹脂の、吸収体としたときの性能を評価するため、吸収体を作成し、戻り量の評価を行った。
<Absorber performance evaluation: Evaluation of return amount>
In order to evaluate the performance of the obtained water-absorbent resin as an absorber, an absorber was prepared and the return amount was evaluated.
(評価用の吸収体の作成方法)
吸水性樹脂粉末2質量部と、木材粉砕パルプ2質量部とを、ミキサーを用いて乾式混合した。得られた混合物を、400メッシュ(目の大きさ=38μm)に形成されたワイヤースクリーン上に広げ、直径90mmφの大きさのウェブに成型した。このウェブを、圧力196.14kPa(2kgf/cm2)で1分間プレスすることにより、坪量が約0.06g/cm2の評価用吸収体を得た。
(How to make an absorber for evaluation)
2 parts by mass of water absorbent resin powder and 2 parts by mass of pulverized wood pulp were dry mixed using a mixer. The obtained mixture was spread on a wire screen formed in 400 mesh (eye size = 38 μm) and molded into a web having a diameter of 90 mmφ. This web was pressed at a pressure of 196.14 kPa (2 kgf / cm 2 ) for 1 minute to obtain an evaluation absorbent having a basis weight of about 0.06 g / cm 2 .
(戻り量の評価方法)
内径90mmφのSUS製シャーレの底に評価用吸収体を置き、その上に直径90mmφの不織布を敷いた。次に、4.8kPaの荷重が吸収体に均等にかかるように調整されたピストンとおもりを置いた。このピストンとおもりは、中心部分に直径5mmの液投入口を装備しているものを用いた。次に、生理食塩水(0.90質量%の塩化ナトリウム水溶液)25mlを上記評価用吸収体の中心部に注ぎ入れ、吸液させた。30分後、さらに生理食塩水(0.90質量%の塩化ナトリウム水溶液)25mlを上記評価用吸収体の中心部に注ぎ入れ、さらに30分間吸液させた。30分後、上記ピストンとおもりを取り除き、予め総重量(W5(g))を測定した外径90mmφの濾紙(トーヨー濾紙(株)製、No.2)30枚を評価用吸収体の上に置き、さらに、外径90mmφで上記吸収体、不織布、濾紙に均一に荷重がかかるように、ピストンとおもり(総質量が20kg)を濾紙上にすばやく置いた。5分間荷重をかけて上記濾紙への液の戻り分を吸液させた。その後、30枚の濾紙の質量(W6(g))を測定した。下記の計算式から戻り量を測定した。
戻り量(g)=W6(g)−W5(g)
(Return amount evaluation method)
An absorber for evaluation was placed on the bottom of a SUS petri dish having an inner diameter of 90 mmφ, and a non-woven fabric having a diameter of 90 mmφ was laid thereon. Next, a piston and a weight adjusted so that a load of 4.8 kPa was applied evenly to the absorber were placed. The piston and the weight used were equipped with a liquid inlet having a diameter of 5 mm at the center. Next, 25 ml of physiological saline (0.90 mass% sodium chloride aqueous solution) was poured into the central part of the above-described evaluation absorber to absorb the solution. After 30 minutes, 25 ml of physiological saline (0.90 mass% sodium chloride aqueous solution) was further poured into the center of the above-described evaluation absorber, and the solution was further absorbed for 30 minutes. After 30 minutes, the piston and the weight were removed, and 30 sheets of filter paper (No. 2 made by Toyo Filter Paper Co., Ltd.) having an outer diameter of 90 mmφ whose total weight (W5 (g)) was measured in advance on the absorber for evaluation. Further, a piston and a weight (total mass: 20 kg) were quickly placed on the filter paper so that the absorbent body, the nonwoven fabric, and the filter paper were uniformly loaded with an outer diameter of 90 mmφ. A load was applied for 5 minutes to absorb the liquid returned to the filter paper. Then, the mass (W6 (g)) of 30 filter papers was measured. The return amount was measured from the following formula.
Return amount (g) = W6 (g) -W5 (g)
〔製造例1〕
気相接触酸化で得られた市販のアクリル酸(和光純薬工業、試薬特級:p−メトキシフェノール200ppm含有)を、無堰多孔板50段を有する高沸点不純物分離塔の塔底に供給し、還流比を1として共沸溶媒にトルエンを用いて蒸留し、さらに再蒸留することで、アクリル酸99%以上および微量の不純物(主に水)からなるアクリル酸組成物(1)(別称:精製アクリル酸)を得た。
[Production Example 1]
Supplying commercially available acrylic acid obtained by vapor phase catalytic oxidation (Wako Pure Chemical Industries, reagent special grade: containing 200 ppm of p-methoxyphenol) to the bottom of a high-boiling-point impurity separation tower having 50 plates of non-weired perforated plates, Acrylic acid composition (1) consisting of 99% or more of acrylic acid and a small amount of impurities (mainly water) by distilling with toluene as the azeotropic solvent at a reflux ratio of 1 and further re-distilling (also known as purification) Acrylic acid) was obtained.
アクリル酸組成物(1)中のp−メトキシフェノール量はND(1質量ppm未満)、プロトアネモニン(protoanemonin)量、フルフラール量、β−ヒドロキシプロピオン酸量、アクリル酸ダイマー量はND(1質量ppm未満)、トルエン量は1質量ppmであった。また、アクリル酸組成物(1)中のフェノチアジン量は0ppm、アルデヒド分量、マレイン酸量は1ppm以下、酢酸量、プロピオン酸量はそれぞれ200ppmであった。 The amount of p-methoxyphenol in the acrylic acid composition (1) is ND (less than 1 mass ppm), the amount of protoanemonin (protoanemonin), the amount of furfural, the amount of β-hydroxypropionic acid, the amount of acrylic acid dimer is ND (1 mass). less than ppm) and the amount of toluene was 1 ppm by mass. The amount of phenothiazine in the acrylic acid composition (1) was 0 ppm, the amount of aldehyde and the amount of maleic acid were 1 ppm or less, the amount of acetic acid and the amount of propionic acid were 200 ppm.
さらにアクリル酸組成物(1)にp−メトキシフェノール90ppmを添加(対アクリル酸固形分)することにより、アクリル酸組成物(2)を得た。 Furthermore, acrylic acid composition (2) was obtained by adding 90 ppm of p-methoxyphenol to acrylic acid composition (1) (vs. solid content of acrylic acid).
〔製造例2〕
2本の滴下漏斗、pHメーター、温度計および攪拌羽根を備えた5Lの5つ口フラスコに、イオン交換水1598gを仕込んだ。また、別途、室温の実質アクリル酸からなるアクリル酸組成物(2)1280gおよび室温の48質量%水酸化ナトリウム(Fe0.5質量ppm/Fe2O3換算)水溶液1488gをそれぞれ2本の滴下漏斗に入れ、また、5Lフラスコは水冷バスに漬けた。次いで、5Lフラスコ内の中和反応系を35℃以下に保ち且つ攪拌しながら、48質量%水酸化ナトリウム水溶液およびアクリル酸組成物(2)をフラスコ内に同時に滴下した。アクリル酸組成物(2)の滴下は約35分で終了し、48質量%水酸化ナトリウム水溶液の滴下は約45分で終了した。アクリル酸組成物(2)の滴下終了後、100gのイオン交換水で滴下漏斗を洗浄して、洗浄水はすべてフラスコに入れた。さらに、48質量%水酸化ナトリウム水溶液の滴下終了後、同様に100gのイオン交換水で滴下漏斗を洗浄して、洗浄水はすべてフラスコに入れた。
[Production Example 2]
Into a 5 L 5-neck flask equipped with two dropping funnels, a pH meter, a thermometer and a stirring blade, 1598 g of ion-exchanged water was charged. Separately, 1280 g of acrylic acid composition (2) consisting of substantially acrylic acid at room temperature and 1488 g of 48 mass% sodium hydroxide (Fe 0.5 mass ppm / Fe 2 O 3 equivalent) aqueous solution at room temperature were each added to two dropping funnels. The 5 L flask was immersed in a water-cooled bath. Next, while maintaining the neutralization reaction system in the 5 L flask at 35 ° C. or lower and stirring, a 48 mass% sodium hydroxide aqueous solution and the acrylic acid composition (2) were simultaneously dropped into the flask. The dropping of the acrylic acid composition (2) was completed in about 35 minutes, and the dropping of the 48 mass% sodium hydroxide aqueous solution was completed in about 45 minutes. After completion of the dropwise addition of the acrylic acid composition (2), the dropping funnel was washed with 100 g of ion exchange water, and all the washing water was put in the flask. Further, after the completion of the dropwise addition of the 48 mass% sodium hydroxide aqueous solution, the dropping funnel was similarly washed with 100 g of ion-exchanged water, and all the washing water was put in the flask.
すべての滴下終了後、20〜35℃に調整し、20分間の熟成を行い、熟成後、アクリル酸組成物(2)をごく少量滴下して、pHを10(±0.1)に調整することで、濃度37質量%で中和率100モル%のアクリル酸ナトリウム水溶液(1)を得た。 After completion of all the dropwise additions, the temperature is adjusted to 20 to 35 ° C. and ripened for 20 minutes. After ripening, a very small amount of acrylic acid composition (2) is dropped to adjust the pH to 10 (± 0.1). Thus, a sodium acrylate aqueous solution (1) having a concentration of 37% by mass and a neutralization rate of 100 mol% was obtained.
〔製造例3〕
市販のポリエチレングリコールとトルエンを5Lのフラスコに仕込み、触媒を加えて攪拌した。続いて加熱しながらアクリル酸を逐次滴下しながら脱水反応を行った。反応終了後、反応液に対して過剰の硫酸ナトリウム飽和水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウム飽和水溶液をデカンテーションにより除去した。この操作を10回繰り返した後、p−メトキシフェノールを仕込んだポリエチレングリコールに対して500質量ppm添加し、窒素バブリングによりトルエンを除去することでポリエチレングリコールジアクリレート(1)を得た。得られたポリエチレングリコールジアクリレート(1)の平均エチレンオキサイドの繰り返し単位数は8、分布指数は72.9、透過率は99%であった。
[Production Example 3]
Commercially available polyethylene glycol and toluene were charged into a 5 L flask, and a catalyst was added and stirred. Subsequently, a dehydration reaction was performed while sequentially dropping acrylic acid while heating. After completion of the reaction, the reaction solution was washed with excess saturated aqueous sodium sulfate solution, and the saturated aqueous sodium sulfate solution was removed by decantation. After repeating this operation 10 times, 500 mass ppm was added to the polyethylene glycol charged with p-methoxyphenol, and toluene was removed by nitrogen bubbling to obtain polyethylene glycol diacrylate (1). The obtained polyethylene glycol diacrylate (1) had an average ethylene oxide repeating unit number of 8, a distribution index of 72.9, and a transmittance of 99%.
〔製造例4〕
製造例3で得られたポリエチレングリコールジアクリレート(1)90質量部に対し、ポリエチレングリコールモノアクリレート(平均エチレンオキサイドの繰り返し単位数9)10質量部を混合し、架橋剤組成物(1)を得た。架橋剤組成物(1)の透過率は98%であった。
[Production Example 4]
To 90 parts by mass of the polyethylene glycol diacrylate (1) obtained in Production Example 3, 10 parts by mass of polyethylene glycol monoacrylate (average number of ethylene oxide repeating units 9) is mixed to obtain a crosslinking agent composition (1). It was. The transmittance of the crosslinking agent composition (1) was 98%.
〔製造例5〕
製造例3で得られたポリエチレングリコールジアクリレート(1)98質量部に対し、ポリエチレングリコールモノアクリレート(平均エチレンオキサイドの繰り返し単位数9)2質量部を混合し、架橋剤組成物(2)を得た。架橋剤組成物(2)の透過率は98%であった。
[Production Example 5]
2 parts by mass of polyethylene glycol monoacrylate (average number of ethylene oxide repeating units 9) is mixed with 98 parts by mass of the polyethylene glycol diacrylate (1) obtained in Production Example 3 to obtain a crosslinking agent composition (2). It was. The transmittance of the crosslinking agent composition (2) was 98%.
〔製造例6〕
製造例3で得られたポリエチレングリコールジアクリレート(1)99.5質量部に対し、ポリエチレングリコールモノアクリレート(平均エチレンオキサイドの繰り返し単位数10)0.5質量部を混合し、架橋剤組成物(3)を得た。架橋剤組成物(3)の透過率は99%であった。
[Production Example 6]
To 99.5 parts by mass of the polyethylene glycol diacrylate (1) obtained in Production Example 3, 0.5 part by mass of polyethylene glycol monoacrylate (average number of ethylene oxide repeating units: 10) is mixed to obtain a crosslinking agent composition ( 3) was obtained. The transmittance of the crosslinking agent composition (3) was 99%.
〔実施例1〕
重合器として、容積1Lの蓋の付いたポリプロピレン製円筒容器を用意した。
[Example 1]
As a polymerization vessel, a polypropylene cylindrical container with a 1 L capacity lid was prepared.
製造例1で得たアクリル酸組成物(2)23.0g、製造例2で得たアクリル酸ナトリウム水溶液(1)244.0g、イオン交換水95.2g、および内部架橋剤として製造例4で得た架橋剤組成物(1)を0.1モル%(対全単量体)を水溶液で混合することで、単量体水溶液濃度33質量%で中和率75モル%の単量体水溶液(1)を得た。 23.0 g of the acrylic acid composition (2) obtained in Production Example 1, 244.0 g of the sodium acrylate aqueous solution (1) obtained in Production Example 2, 95.2 g of ion-exchanged water, and Production Example 4 as an internal crosslinking agent By mixing 0.1 mol% (vs. the total monomers) of the obtained crosslinking agent composition (1) with an aqueous solution, a monomer aqueous solution having a monomer aqueous solution concentration of 33% by mass and a neutralization rate of 75 mol% (1) was obtained.
さらに、単量体水溶液(1)を25℃に保ち、上記円筒容器に仕込み、窒素ガスを吹き込んで系を溶存酸素1ppm以下に窒素置換した。次に円筒容器を断熱状態に保温して、単量体水溶液(1)に重合開始剤として過硫酸ナトリウム(0.12g/mol)およびL−アスコルビン酸(0.001g/mol)を水溶液で添加して静置重合を開始させた。誘導時間30秒、ピーク時間27分、ピーク温度95℃であった。ピーク温度を迎えてからさらに30分間重合を行うことで、円筒状の含水ゲル状架橋重合体(1)を得た。 Furthermore, the monomer aqueous solution (1) was kept at 25 ° C., charged into the cylindrical container, and nitrogen gas was blown to replace the system with 1 ppm or less of dissolved oxygen. Next, the cylindrical container is kept in an adiabatic state, and sodium persulfate (0.12 g / mol) and L-ascorbic acid (0.001 g / mol) are added to the monomer aqueous solution (1) as a polymerization initiator in an aqueous solution. Then, static polymerization was started. The induction time was 30 seconds, the peak time was 27 minutes, and the peak temperature was 95 ° C. Polymerization was further performed for 30 minutes after reaching the peak temperature to obtain a cylindrical hydrogel crosslinked polymer (1).
得られた含水ゲル状架橋重合体(1)を室温に冷却後、はさみで約20mm〜40mm角に裁断し、卓上型押出し機(飯塚工業株式会社、MEAT−CHOPPER TYPE:12 VR−400K DSX ダイス径:6.2mm)にてゲル粉砕して細分化させ、含水ゲル状架橋重合体(2)を得た。 The obtained hydrogel crosslinked polymer (1) was cooled to room temperature and then cut into about 20 mm to 40 mm squares with scissors. (Diameter: 6.2 mm), the gel was pulverized and subdivided to obtain a hydrogel crosslinked polymer (2).
粉砕後の含水ゲル状架橋重合体(2)は、粘着力が弱く、凝集されにくく、また、卓上型押出し機に付着しにくかった。得られた含水ゲル状架橋重合体(2)を850μm金網上に広げ、180℃で露点70℃にて90分間熱風乾燥した。次いで、乾燥物を振動ミルで粉砕し、さらにJIS850μm標準篩を用いて分級し、通過物として、吸水性樹脂粉末(1)を得た。 The hydrogel crosslinked polymer (2) after pulverization had a weak adhesive force, hardly aggregated, and was difficult to adhere to a desktop extruder. The obtained hydrogel crosslinked polymer (2) was spread on a 850 μm wire net and dried with hot air at 180 ° C. and a dew point of 70 ° C. for 90 minutes. Next, the dried product was pulverized with a vibration mill and further classified using a JIS 850 μm standard sieve to obtain a water absorbent resin powder (1) as a passing product.
得られた吸水性樹脂粉末(1)について、各種物性を測定した。結果を表1に示す。 Various physical properties of the obtained water absorbent resin powder (1) were measured. The results are shown in Table 1.
〔実施例2〕
実施例1において、架橋剤組成物(1)を製造例5で得た架橋剤組成物(2)に代えた以外は実施例1と同様に行い、吸水性樹脂粉末(2)を得た。
[Example 2]
In Example 1, it carried out similarly to Example 1 except having replaced the crosslinking agent composition (1) with the crosslinking agent composition (2) obtained by manufacture example 5, and obtained the water absorbing resin powder (2).
得られた吸水性樹脂粉末(2)について、各種物性を測定した。結果を表1に示す。 Various physical properties of the obtained water absorbent resin powder (2) were measured. The results are shown in Table 1.
〔実施例3〕
実施例1において、架橋剤組成物(1)を製造例6で得た架橋剤組成物(3)に代えた以外は実施例1と同様に行い、吸水性樹脂粉末(3)を得た。
Example 3
In Example 1, except having replaced the crosslinking agent composition (1) with the crosslinking agent composition (3) obtained in manufacture example 6, it carried out similarly to Example 1 and obtained the water absorbing resin powder (3).
得られた吸水性樹脂粉末(3)について、各種物性を測定した。結果を表1に示す。 Various physical properties of the obtained water absorbent resin powder (3) were measured. The results are shown in Table 1.
〔比較例1〕
実施例1において、架橋剤組成物(1)を製造例3で得られたポリエチレングリコールジアクリレート(1)に代えた以外は実施例1と同様に行い、円筒状の比較含水ゲル状架橋重合体(1)を得た。重合において、誘導時間35秒、ピーク時間31分、ピーク温度93℃であった。比較含水ゲル状架橋重合体(1)を実施例1と同様にはさみで約20mm〜40mm角に裁断し、卓上型押出し機にてゲル粉砕して細分化させ、比較含水ゲル状架橋重合体(2)を得た。続いて、比較含水ゲル状重合体を850μm金網上に広げ、180℃で露点70℃にて90分間熱風乾燥した。次いで、乾燥物を振動ミルを用いて粉砕し、さらにJIS850μm標準篩を用いて分級し、通過物として、比較吸水性樹脂粉末(1)を得た。
[Comparative Example 1]
A cylindrical comparative hydrogel crosslinked polymer was carried out in the same manner as in Example 1 except that the crosslinking agent composition (1) was replaced with the polyethylene glycol diacrylate (1) obtained in Production Example 3 in Example 1. (1) was obtained. In the polymerization, the induction time was 35 seconds, the peak time was 31 minutes, and the peak temperature was 93 ° C. The comparative hydrogel crosslinked polymer (1) was cut into about 20 mm to 40 mm squares with scissors in the same manner as in Example 1, and the gel was pulverized and subdivided with a desktop extruder, and the comparative hydrogel crosslinked polymer ( 2) was obtained. Subsequently, the comparative hydrogel polymer was spread on a 850 μm wire net and dried with hot air at 180 ° C. and a dew point of 70 ° C. for 90 minutes. Next, the dried product was pulverized using a vibration mill and further classified using a JIS 850 μm standard sieve to obtain a comparative water absorbent resin powder (1) as a passing product.
得られた比較吸水性樹脂粉末(1)について、各種物性を測定した。結果を表1に示す。 Various physical properties of the obtained comparative water absorbent resin powder (1) were measured. The results are shown in Table 1.
〔比較例2〕
製造例1で得たアクリル酸組成物(2)23.0g、製造例2で得たアクリル酸ナトリウム水溶液(1)244.0g、イオン交換水95.2g、および内部架橋剤として製造例3で得たポリエチレングリコールジアクリレート(1)を0.1モル%(対全単量体)、ポリエチレングリコールモノアクリレート(平均エチレンオキサイドの繰り返し単位数10)を1.5モル%(対全単量体)を、水溶液で混合することで、中和率75モル%の単量体水溶液(2)を得た。単量体水溶液(2)について実施例1と同様の操作を行い、比較吸水性樹脂粉末(2)を得た。
[Comparative Example 2]
23.0 g of the acrylic acid composition (2) obtained in Production Example 1, 244.0 g of the aqueous sodium acrylate solution (1) obtained in Production Example 2, 95.2 g of ion-exchanged water, and Production Example 3 as an internal crosslinking agent 0.1 mol% of polyethylene glycol diacrylate (1) obtained (vs. all monomers), 1.5 mol% of polyethylene glycol monoacrylate (average number of ethylene oxide repeating units: 10) (vs. all monomers) Were mixed with an aqueous solution to obtain a monomer aqueous solution (2) having a neutralization rate of 75 mol%. About monomer aqueous solution (2), operation similar to Example 1 was performed and the comparative water absorbent resin powder (2) was obtained.
得られた比較吸水性樹脂粉末(2)について、各種物性を測定した。結果を表1に示す。 Various physical properties of the obtained comparative water absorbent resin powder (2) were measured. The results are shown in Table 1.
また、比較吸水性樹脂粉末(2)を用いた吸収体の戻り量は10gであった。 Moreover, the return amount of the absorber using the comparative water absorbent resin powder (2) was 10 g.
〔実施例4〕
含水ゲル状架橋重合体(2)20gを目開き5.60mmのJIS標準篩(JIS Z8801−1)に入れ、その篩を20質量%塩化ナトリウム水溶液の入ったバス中に浸漬させ、含水ゲル状架橋重合体が上面よりこぼれないように約5分間振るい、目開き5.60mmの金網に残留したゲル量を測定した。その結果、残留ゲル量は0.2gであり、含水ゲル状架橋重合体(2)のゲル粉砕特性は良好であった。
Example 4
20 g of the hydrogel crosslinked polymer (2) is placed in a JIS standard sieve (JIS Z8801-1) having an opening of 5.60 mm, and the sieve is immersed in a bath containing a 20% by mass sodium chloride aqueous solution. The cross-linked polymer was shaken for about 5 minutes so as not to spill from the upper surface, and the amount of gel remaining on the metal mesh having an opening of 5.60 mm was measured. As a result, the residual gel amount was 0.2 g, and the gel grinding property of the hydrogel crosslinked polymer (2) was good.
〔比較例3〕
実施例4において含水ゲル状架橋重合体(2)を比較含水ゲル状架橋重合体(2)に替える以外は同じ操作を行った。その結果、目開き5.60mmの金網に残留したゲル量は18gであった。比較含水ゲル状架橋重合体のゲル粉砕特性は著しく低下するものであった。
[Comparative Example 3]
The same operation was performed except that the hydrogel crosslinked polymer (2) was replaced with the comparative hydrogel crosslinked polymer (2) in Example 4. As a result, the amount of gel remaining on the metal mesh having an opening of 5.60 mm was 18 g. The gel pulverization characteristics of the comparative hydrous gel-like crosslinked polymer were remarkably deteriorated.
〔実施例5〕
吸水性樹脂粉末(1)〜(3)100質量部に、1,4−ブタンジオール0.4質量部、プロピレングリコール0.6質量部、イオン交換水3.0質量部、イソプロパノール0.5質量部(対通過物の質量比)からなる表面架橋剤を噴霧混合し、さらに、210℃で40分間加熱処理することで、表面架橋された吸水性樹脂粉末(4)〜(6)を得た。
Example 5
Water absorbent resin powders (1) to (3) 100 parts by mass, 0.4 parts by mass of 1,4-butanediol, 0.6 parts by mass of propylene glycol, 3.0 parts by mass of ion-exchanged water, 0.5 parts by mass of isopropanol The surface cross-linking agent consisting of a part (mass ratio of passing material) was spray mixed and further heat treated at 210 ° C. for 40 minutes to obtain surface-crosslinked water-absorbing resin powders (4) to (6). .
吸水性樹脂粉末(4)〜(6)のPPUPはそれぞれ66%、70%、73%であった。 The PPUP of the water absorbent resin powders (4) to (6) was 66%, 70%, and 73%, respectively.
また、吸水性樹脂粉末(4)〜(6)のSFCはそれぞれ30×10−7(cm3×sec/g)、42×10−7(cm3×sec/g)、55×10−7(cm3×sec/g)であった。 Moreover, SFC of water-absorbent resin powders (4) to (6) is 30 × 10 −7 (cm 3 × sec / g), 42 × 10 −7 (cm 3 × sec / g), and 55 × 10 −7, respectively. (Cm 3 × sec / g).
また、吸水性樹脂粉末(4)〜(6)を用いた吸収体の戻り量はそれぞれ5g、4g、4gであった。 Moreover, the return amounts of the absorbent bodies using the water absorbent resin powders (4) to (6) were 5 g, 4 g, and 4 g, respectively.
〔比較例4〕
比較例1で得られた比較吸水性樹脂粉末(1)10gに対して、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレートの10質量%水溶液1gを添加混合し、120℃で熱風乾燥し、JIS850μm標準篩を通過させることにより、比較吸水性樹脂粉末(4)を得た。
[Comparative Example 4]
To 10 g of the comparative water absorbent resin powder (1) obtained in Comparative Example 1, 1 g of a 10% by mass aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monostearate was added and mixed, dried with hot air at 120 ° C., and passed through a JIS 850 μm standard sieve. As a result, a comparative water absorbent resin powder (4) was obtained.
得られた比較吸水性樹脂粉末(4)について、各種物性を測定した。結果を表1に示す。 Various physical properties of the obtained comparative water absorbent resin powder (4) were measured. The results are shown in Table 1.
また、比較吸水性樹脂粉末(4)を用いた吸収体の戻り量は12gであった。 Moreover, the return amount of the absorber using the comparative water absorbent resin powder (4) was 12 g.
〔まとめ〕
実施例1〜5および比較例1〜3は、すべて内部架橋剤としてポリエチレングリコールジアクリレートを用いてアクリル酸系単量体を重合した吸水性樹脂である。
[Summary]
Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 are all water-absorbing resins obtained by polymerizing acrylic acid monomers using polyethylene glycol diacrylate as an internal cross-linking agent.
ポリエチレングリコールモノアクリレート未添加の比較例1に比べて、特定量共存させる実施例2,3では水可溶分が減少し、GEX値(吸収倍率GVsと可溶分の関係)が向上し、さらに粉体特性(摩擦抵抗)であるPIL値も低減することが分かる。また、ポリエチレングリコールモノアクリレート添加量が多い比較例2では、特定量共存させる実施例1〜3に比べて、吸収倍率が大きく減少しGEX値(吸収倍率GVsと可溶分の関係)が悪化することが分かる。粉体特性(摩擦抵抗)が向上した吸水性樹脂は搬送性や耐衝撃性に優れる。また、実施例1と比較例1に記載したように、ポリエチレングリコールモノアクリレートを特定量用いることで重合時間も短縮できる。 Compared with Comparative Example 1 in which polyethylene glycol monoacrylate was not added, in Examples 2 and 3 in which a specific amount coexists, the water-soluble content is reduced, and the GEX value (relationship between absorption ratio GVs and soluble content) is improved. It can be seen that the PIL value, which is the powder characteristic (friction resistance), is also reduced. Further, in Comparative Example 2 in which the amount of polyethylene glycol monoacrylate added is large, the absorption ratio is greatly reduced and the GEX value (relationship between the absorption ratio GVs and the soluble content) is deteriorated as compared with Examples 1 to 3 in which a specific amount is present. I understand that. A water-absorbent resin with improved powder characteristics (friction resistance) is excellent in transportability and impact resistance. Further, as described in Example 1 and Comparative Example 1, the polymerization time can be shortened by using a specific amount of polyethylene glycol monoacrylate.
実施例4および比較例3はゲルの粉砕負荷を評価したものである。ポリエチレングリコールモノアクリレート未添加の比較例4に比べて、極少量共存させる実施例4ではゲル粉砕特性は良好であった。均一なゲル粉砕は生産性も高いだけでなく、その後の乾燥負荷も低減させ、さらに乾燥後の粉砕も容易で、粒度制御も容易である。 In Example 4 and Comparative Example 3, the gel grinding load was evaluated. Compared with Comparative Example 4 to which polyethylene glycol monoacrylate was not added, in Example 4 in which a very small amount coexists, the gel grinding characteristics were good. Uniform gel pulverization not only has high productivity, but also reduces the subsequent drying load, and further facilitates pulverization after drying and easy particle size control.
実施例5ではさらに表面架橋を行ったが、ポリエチレングリコールモノアクリレートを用いる本願の吸水性樹脂ではPPUPが大きく向上した。 In Example 5, surface cross-linking was further performed, but PPUP was greatly improved in the water absorbent resin of the present application using polyethylene glycol monoacrylate.
さらに、粉体特性と表面張力低下防止の両特性を実施例1〜3では満足しているのに対し、比較例1、2、4では実現できていない。 Furthermore, both the powder characteristics and the surface tension reduction prevention characteristics are satisfied in Examples 1 to 3, but are not realized in Comparative Examples 1, 2, and 4.
なお、表には記載しないが、残存架橋剤はすべてNDで、残存モノマー300ppm以下であった。 Although not shown in the table, all the remaining crosslinking agents were ND, and the residual monomer was 300 ppm or less.
本発明の製造方法によれば、無加圧下の吸収倍率(GVs)、加圧下吸収倍率(AAP)、可溶分のバランスに優れた良好な吸収特性を備えた吸水性樹脂を簡便に製造することができる。このような吸水性樹脂は、農園芸や屋上緑化や砂漠緑化用保水剤、土壌改質剤、工業用保水剤、廃液固化剤、吸湿剤、除湿剤、建材、などで広く用いられ、紙おむつ、失禁パット、母乳パット、生理用ナプキンなどの衛生材料に特に好適に用いられる。 According to the production method of the present invention, a water-absorbent resin having good absorption characteristics excellent in the absorption capacity under no pressure (GVs), the absorption capacity under pressure (AAP), and the balance of soluble components is easily produced. be able to. Such water-absorbing resins are widely used in agriculture, horticulture, rooftop greening and desert greening water retention agents, soil modifiers, industrial water retention agents, waste liquid solidifying agents, hygroscopic agents, dehumidifying agents, building materials, etc. It is particularly preferably used for sanitary materials such as incontinence pads, breast milk pads, sanitary napkins.
Claims (10)
該架橋剤が、エチレンオキサイド繰り返し単位合計が6〜200のポリエチレングリコール構造単位を有する多官能(メタ)アクリレート系架橋剤であり、
該単量体水溶液中に、該多官能(メタ)アクリレート系架橋剤に対して0.1〜30質量%の、ポリエチレングリコール構造単位を有するモノ(メタ)アクリレート系化合物を共存させ、
該多官能(メタ)アクリレート系架橋剤のポリエチレングリコール構造単位の数と、該モノ(メタ)アクリレート系化合物のポリエチレングリコール構造単位の数との比が0.5〜2.0の範囲である、
吸水性樹脂の製造方法。 Including a step of polymerizing an aqueous monomer solution mainly composed of an acrylic acid monomer in the presence of a crosslinking agent, and a step of heat drying.
The cross-linking agent is a polyfunctional (meth) acrylate-based cross-linking agent having a polyethylene glycol structural unit having a total ethylene oxide repeating unit of 6 to 200,
During the monomer aqueous solution, from 0.1 to 30% by weight relative to the polyfunctional (meth) acrylate-based crosslinking agent, allowed to coexist mono (meth) acrylate compound having polyethylene glycol structural units,
The ratio of the number of polyethylene glycol structural units of the polyfunctional (meth) acrylate-based crosslinking agent and the number of polyethylene glycol structural units of the mono (meth) acrylate-based compound is in the range of 0.5 to 2.0.
A method for producing a water-absorbent resin.
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