高吸水性树脂的制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种高吸水性树脂的制造方法。背景技术 高吸水性树脂广泛地运用于农业或园艺方面的水保持剂、 建筑材料中的抗露珠凝 结剂以及移除石油中水份的材料， 或电缆线中的外层防水包覆剂以及卫生用品， 如尿布、 妇 女卫生用品、 抛弃式的擦巾等， 尤其使用于尿布上最为大宗。
超薄型尿布为目前最为主要的发展方向， 是由于超薄型尿布必须具备高密度的吸 收层， 其此种吸收层的高吸水性树脂与纸浆纤维混合物必须具备有更高的吸收能力。为了 充分利用吸收层储存液体的能力， 所以液体在吸收层中的分布情况就成为十分重要。一般 而言， 吸收层中纸浆纤维的减少对液体在吸收层中的分布情况会有负面的影响。
当吸收层中的高吸水性树脂或纸浆纤维在吸收液体后， 因为会迅速膨胀而造成高 吸水性树脂与纸浆纤维中的空隙空间或高吸水性树脂内的孔洞被封闭， 因而抑制了液体的 传导， 导致以后的液体不能再穿透已被液体吸收而膨胀的区域， 此一现象称谓为胶体阻塞 (Gel-blocking) ； 此现象一发生， 之后的液体就不能再穿透吸收体， 而向边缘流动， 导致泄 露情况的发生。
此外， 接近膨胀区域的高吸水性树脂发生了胶体阻塞的现象， 其余的液体就无法 到达更深层的部份， 使得吸收层储存液体的能力大幅降低。
本技术领域已知降低胶体阻塞的方法都是改变高吸水性树脂的吸收速率 ( 美 国专利 4,548,847 号 )， 该专利所揭示使用的所谓阳离子螯合剂 (Cationic Complexing Agent) 如 ： 六偏磷酸钠、 乙二胺四乙酸二钠盐或磷酸氢铵等水溶性化合物， 和含有至少一 个二价金属离子所形成的水凝胶体， 是利用减低水凝胶体中交联密度的方式， 使高吸水性 树脂更容易吸收液体。
EP 0 631 768 A1 提到一种吸收体， 该吸收体利用不同粒径分布的高吸水性树脂 ( 类型 1 的粒径范围为 600-850um， 类型 2 的粒径范围为小于 250um)， 进一步产生具有不同 吸收速度的吸收体， 但是， 吸收速度的差异并不大。
美国专利 5,115,011 号提到， 使用具有铝、 钙、 镁的硫酸盐、 醋酸盐或硝酸盐化合 物， 与亚硫酸的单价金属盐或铵盐化合物， 以小于 10 重量份进行混合， 可以降低胶体阻塞 现象的发生。
上述美国专利 5,115,011 号亦提到一种吸收血液及液体的吸收剂， 该吸收剂使用 了高吸水性树脂与具有磷酸基、 亚硫酸根或硫酸根的卤素化合物的混合物， 此类混合物称 的为水溶性混合物 ( 以流动粉末的状态保存在室温， 对生物体无害 ) 溶于不饱和单体进行 聚合反应， 如此， 可以提高了液体的扩散速度。
另外， 使用具有羧酸基、 磺酸基及磷酸基的水溶性阴离子化合物与价数至少为 3 价的多价金属， 如： 锑 (Antimony) 所制得的物质， 也可以降低胶体阻塞现象的发生 ( 美国专 利 5,578,318 号 )。
再者， 使用柠檬酸根或是硫酸根的多价金属盐溶液与高吸水性树脂混合， 虽然可 以生产低吸收速度的高吸水性树脂， 但是， 由于必须经由二次加工才能获得， 导致大幅降低 生产效率 ( 美国专利 6,433,058、 6,579,958 号 )。
使用多元醇化合物及碳酸盐化合物于流动层喷雾造粒干燥机 (Fluid-bed spray granulator dryer) 混合造粒， 然后添加于不饱和单体进行聚合反应， 如此虽可以提高对液 体的吸收速度， 但是， 使用多元醇化合物进行涂覆， 即经由此一方式生产的高吸水性树脂容 易产生黄变 (Yellow-coloring change) 之外， 尚必须经由流动层喷雾造粒干燥机混合约 60 至 120 分钟才能获得， 导致生产效率大幅降低 ( 美国专利 7,163,966 号 )。
本发明拟解决的问题是， 超薄型尿布必须具备有高密度的吸收层， 尤其是对于具 有多层吸收层的吸收体， 预防其胶体阻塞现象的发生， 便是一项十分重要的课题。 解决此一 课题的方法之一是在吸收体中渗入速度较慢或吸收速度快速的高吸水性树脂， 然而， 上述 的作法并无法生产令人满意的高吸水性树脂。 发明内容
本发明的目的在于提供一种高吸水性树脂的制造方法， 以克服公知技术中存在有 缺陷。 为实现上述目的， 本发明提供的高吸水性树脂的制造方法， 包括 ：
(a) 于一种含酸基单体的水溶性不饱和单体， 中和比率在 45mol％至 85mol％的范 围内， 浓度在 20wt％至 55wt％的范围的水溶液中 ；
(b) 添加占树脂总量的 0.01wt％～ 10wt％经由涂覆处理过的发泡剂进行聚合反 应；
(c) 聚合反应后所得的水凝胶体进行剪切， 造粒并使用 100℃至 180℃温度热风干 燥、 粉碎、 筛选 ；
(d) 以占树脂总量的 0.005wt％～ 5wt％表面交联剂涂覆处理后， 再使用温度 80℃ 至 230℃加热表面处理。
所述的高吸水性树脂的制造方法， 其中涂覆处理过的发泡剂为碳酸盐化合物与明 矾类化合物的混合物。
所述的高吸水性树脂的制造方法， 其中所述碳酸盐化合物为化学结构中具有碳酸 根或碳酸氢根化合物。
所述的高吸水性树脂的制造方法， 其中所述明矾类化合物为含有结晶水的钾明 矾、 钠明矾或氨明矾。
所述的高吸水性树脂的制造方法， 其中碳酸盐化合物与明矾类化合物的重量混合 比率为 5 ∶ 95 至 95 ∶ 5。
所述的高吸水性树脂的制造方法， 其中涂覆处理时的处理温度为 40℃至 95℃。
所述的高吸水性树脂的制造方法， 其中制成的高吸水性树脂的漩涡消失指数 (VI 值 ) 不大于 35sec/g。
所述的高吸水性树脂的制造方法， 其中制成的高吸水性树脂的保持力不低于 20g/ 2 g， 49g/cm 压力下吸水倍率不低于 12g/g。
本发明提供的粉状、 不溶于水， 可吸收水或尿液及血液的高吸水性树脂， 此树脂具
有快速的吸收速度， 且在较高的压力下亦具有较高吸收倍率特性。 附图说明 图 1 为取实施例 1 所得的高性能高吸水性树脂粒子的 SEM( 扫瞄式电子显微镜 ) 相片所得的图。
图 2 为取比较例 1 所得的高性能高吸水性树脂粒子的 SEM( 扫瞄式电子显微镜 ) 相片所得的图。
具体实施方式
本发明是提供一种制备具有快速吸收速度且在高压力下具有较高吸收倍率特性 的高吸水性树脂， 更进一步说， 本发明所制造的高吸水性树脂对液体具有快速的吸收速度， 0.9％氯化钠水溶液漩涡消失指数不大于 35sec/g， 且于 49g/cm2 压力下的吸水倍率不低于 12g/g。
依据本发明， 本发明制备一种具有快速吸收速度的高吸水性树脂的制造方法至少 包括 ：
(1) 中和率 45 摩尔百分比以上的含酸基单体水溶液中， 所述含酸基单体选自丙烯 酸或甲基丙烯酸或 2- 丙烯胺 -2- 甲基丙烷磺酸或上述群组的混合物 ；
(2) 添加经由涂覆处理过的发泡剂与聚合反应引发剂进行自由基聚合反应生成高 吸水性树脂凝胶体 ；
(3) 将水凝胶体剪切成小水凝胶体 ；
(4) 再将此凝胶体以温度 100℃至 250℃热风进行干燥、 粉碎、 筛选 ；
(5) 最后在高吸水性树脂的表面进行表面交联反应。
上述制备具有快速吸收速度及高的压力下具有较高吸收倍率的特性的高吸水性 树脂的制造方法， 其中， 用在进行聚合反应添加的涂覆处理过的发泡剂为碳酸盐化合物， 及 明矾类化合物的混合物， 其碳酸盐化合物与明矾类化合物的混合比率为 5 ∶ 95 至 95 ∶ 5， 碳酸盐化合物为化学结构中具有碳酸根或碳酸氢根化合物， 如： 碳酸钠、 碳酸钾、 碳酸铵、 碳 酸镁、 碳酸钙、 碳酸钡、 碳酸氢钠、 碳酸氢钾、 碳酸氢铵、 碳酸氢镁、 碳酸氢钙或碳酸氢钡等。 明矾类化合物则为含有结晶水的化合物， 如： 钾明矾、 钠明矾或氨明矾等。
一般公知制造吸水性树脂所用的水溶性不饱和单体除了丙烯酸外， 尚可使用其 它具有酸性基团的不饱和双键的水溶性单体， 如： 甲基丙烯酸、 马林酸、 富马酸、 2- 丙烯 胺 -2- 甲基丙烷磺酸、 顺丁烯二酸、 顺丁烯二酸酐、 反丁烯二酸、 反丁烯二酸酐等。单体的选 用不特定限制只可使用一种， 亦可合并多种单体一齐使用， 亦可视情况需要添加具有不饱 和双键其它亲水性的单体， 如： 丙烯酰胺、 甲基丙烯酰胺、 丙烯酸 2- 羧基乙酯、 甲基丙烯酸 2- 羧基乙酯、 丙烯酸甲酯、 丙烯酸乙酯、 二甲胺丙烯丙烯酰胺、 氯化丙烯丙烯酰胺基三甲铵， 但添加量以不破坏高吸水性树脂的物性为原则。
在进行自由基聚合反应时， 单体水溶液浓度并没有特别的限制， 但较佳浓度宜控 制在重量百分比 20wt％至 55wt％之间， 适当浓度为 30wt％至 45wt％之间。浓度在重量百 分比 20wt％以下时， 聚合后的水凝胶太软且有黏性不利机械加工， 添加浓度在重量百分比 55wt％以上， 接近饱和浓度， 不易调配且反应太快反应热不易控制， 不饱和单体水溶液的 pH值不低于 5.5， 若低于 5.5， 聚合后水凝胶体内残存单体含量过高， 导致高吸水性树脂的物 性不佳。
在进行自由基聚合反应前的单体水溶液中， 添加涂覆处理过的发泡剂于该反应中 进行聚合反应可以提高高吸水性树脂的吸收速度， 涂覆处理过的发泡剂添加用量是占水溶 性不饱和单体的 0.01-10wt％， 添加剂量在重量百分比 0.01wt％以下不具效果， 添加剂量 在重量百分比 10wt％以上则聚合反应太过剧烈， 聚合反应后水凝胶体体积变大， 造成现场 操作性差。
当处理过的发泡剂的碳酸盐化合物重量比低于 5％时， 无法达成本发明之预期效 果， 高于 96％时， 则因明矾类化合物用量过低， 无法有效包覆碳酸盐化合物， 使碳酸盐化合 物立即与不饱和单体水溶液接触而形成二氧化碳气体逸出， 亦无法达成本发明之预期效 果。其适当的碳酸盐化合物与明矾类化合物的重量混合比率为 5 ∶ 95 至 95 ∶ 5， 较佳为 20 ∶ 80 至 80 ∶ 20。
待碳酸盐化合物与明矾类化合物混合完成后， 再以 40℃至 95℃范围内进行热处 理， 使明矾类化合物能均匀而且快速的与碳酸盐化合物进行涂覆而达到本发明的效果。热 处理温度 40℃以下涂覆所需时间太久， 不具经济效益 ； 热处理温度 95℃以上则涂覆效果不 佳影响质量， 热处理时间以 3 分钟至 20 分钟为宜。适用于本发明的热处理装置包括 ： 隧道 式混合干燥器、 转鼓式干燥器、 台式干燥器、 流化床干燥器、 气流式干燥器以及红外线干燥 器等。 在进行自由基聚合反应前的单体水溶液中， 亦可添加水溶性高分子以降低成本， 此等水溶性高分子如 ： 部份皂化或完全皂化的聚乙烯醇、 聚乙二醇、 聚丙烯酸、 聚丙烯酰胺、 淀粉或淀粉衍生物如甲基纤维素， 丙烯酸甲基纤维素， 乙基纤维素等聚合物， 此等水溶性高 分子的分子量并无特别限定， 其较佳的水溶性高分子为淀粉、 部份皂化或完全皂化的聚乙 烯醇等， 单独或混合使用均可。高吸水性树脂含此等添加水溶性高分子的适当重量百分比 为 0wt％至 20wt％， 但以 0wt％至 10wt％较佳， 0wt％至 5wt％尤佳， 添加超过 20wt％时会影 响物性， 使物性变差。
在进行自由基聚合反应前先添加自由基聚合反应交联剂于未反应单体溶液中， 此自由基聚合反应交联剂可选用具有两个或两个以上不饱和双键的化合物， 如： N， N’ -双 (2- 丙烯基 ) 胺、 N， N’ - 次甲基双丙烯酰胺、 N， N’ - 次甲基双甲基丙烯酰胺、 丙烯酸丙烯酯、 乙二醇二丙烯酸酯、 聚乙二醇二丙烯酸酯、 乙二醇二甲基丙烯酸酯、 聚乙二醇二甲基丙烯酸 酯、 甘油三丙烯酸酯、 甘油三甲基丙烯酸酯、 甘油附加环氧乙烷的三丙烯酸酯或三甲基丙烯 酸酯、 三甲醇丙烷附加环氧乙烷的三丙烯酸酯或三甲基丙烯酸酯、 三甲醇丙烷三甲基丙烯 酸酯、 三甲醇丙烷三丙烯酸酯、 N， N， N- 三 (2- 丙烯基 ) 胺、 二丙烯酸乙二醇酯、 三丙烯酸聚 氧乙烯甘油酯、 三丙烯酸二乙基聚氧乙烯甘油酯、 二丙烯三甘醇酯等， 亦可选用具有两个或 两个以上环氧基的化合物， 如山梨醇聚缩水甘油醚、 聚丙三醇聚缩水甘油醚、 乙二醇二缩水 甘油醚、 二乙二醇二缩水甘油醚、 聚乙二醇二缩水甘油醚、 双丙三醇聚缩水甘油醚等， 于进 行自由基反应后就可使高吸水性树脂具有适当交联度， 及适当的加工性。
上述自由基聚合反应交联剂可单独使用或两种以上混合使用。 自由基聚合反应交 联剂适当的添加剂量在重量百分比 0.001wt％至 5wt％之间 ( 以反应物总固形份为基准 )， 更适当的用量重量百分比在 0.01wt％至 3wt％之间， 添加剂量在重量百分比 0.001wt％以
下聚合反应后的水合体太软且有黏性不利机械加工， 添加剂量在重量百分比 5wt％以上吸 水性太低， 降低树脂性能。
含酸基单体的羧酸基部份应中和以控制成品的 pH 值， 使其呈中性或微酸性， 中和 剂为周期表碱金族或碱土族的氢氧化物或是碳酸化合物， 如： 氢氧化钠、 氢氧化钾、 碳酸钠、 碳酸钾、 碳酸氢钠、 碳酸氢钾或氨类化合物 ； 此中和剂可单独使用一种或多种混合使用。
含酸基单体的羧酸基部份中和成钠盐或钾盐或铵盐， 其中和率摩尔百分比为 45mol％至 85mol％之间， 宜为 50mol％至 75mol％之间， 中和率摩尔百分比为 45mol％以下 时成品的 pH 值会偏低， 中和浓度摩尔百分比为 85mol％以上时成品的 pH 值会偏高， 成品 pH 值非呈中性或微酸性时， 若不慎与人体接触时均不太适合， 也较不安全。
预聚合反应由聚合反应引发 ( 起始 ) 剂的分解产生自由基开始。聚合反应引发剂 可选用热分解型起始剂， 适合的热分解型起始剂有过氧化物， 如： 过氧化氢、 二 - 第三丁基 过氧化物、 过氧化酰胺或过硫酸盐 ( 铵盐、 碱金属盐 ) 等， 及偶氮化合物如 ： 2.2’ - 偶氮基双 (2- 脒基丙烷 ) 二盐酸盐、 2.2’ - 偶氮基双 (N， N- 二伸甲基异丁脒 ) 二盐酸盐 ； 亦可使用还 原剂， 使其成为氧化还原型起始剂， 如： 酸性亚硫酸盐、 硫代硫酸盐、 抗坏血酸或亚铁盐 ； 或 将氧化还原型起始剂和热分解型起始剂合并使用。 首先， 将氧化还原起始剂先行反应产生自由基， 当自由基转移至单体上即引发聚 合反应的进行。由于聚合反应进行时会释放出大量的热量而使温度升高， 到达热分解型起 始剂的分解温度时， 又会引发第二段热分解型起始剂的分解， 而使整个聚合反应更臻于完 全。
一般自由基聚合反应起始剂的适当用量为重量百分比为 0.001wt％至 10wt％ ( 以 中和丙烯酸盐重量为基准 )， 更适当用量则在重量百分比 0.1wt％至 5wt％之间， 使用重量 百分比 0.001wt％以下时， 反应太慢不利经济效益 ； 使用重量百分比 10wt％以上时， 反应太 快反应热不易控制且容易聚合过度而形成凝胶状固体。
本发明的聚合反应可于传统批次反应容器中， 或于输送带式反应器上进行反应， 反应所得的凝胶体， 先利用绞碎机切成直径 2.00mm 以下小凝胶体， 直径 10mm 以下更佳， 再 进行筛选。
筛选固定粒径的凝胶体直径以 2.00mm 以下为宜， 以 0.05mm 至 1.50mm 间较佳， 粒 径大于 2.00mm 的凝胶体则重新送回反应器中进行再次切碎。粒径 0.03mm 以下的凝胶体进 行烘干、 粉碎处理， 易产生成品细粉量提高， 粒径 2.00mm 以上的凝胶体进行烘干时， 容易因 为热传导效果不佳， 导致成品在残存单体偏高， 物性表现不佳的缺点。依据本发明， 丙烯酸 盐凝胶体的颗粒大小分布越窄越好， 不仅可使凝胶体在烘干后物性表现达到最佳状态， 而 且有利于控制烘干的时间及温度， 筛选完成后再进行烘干。
烘干温度以温度 100 ℃至 180 ℃进行烘干为宜， 烘干温度 100 ℃以下烘干时间太 久， 不具经济效益， 烘干温度 180℃以上烘干使交联剂提早进行交联反应， 使得后续的干燥 过程中， 因交联度过高而无法有效的去除残存单体， 达到降低残存单体的效果。
干燥后进行粉碎、 筛选固定粒径， 再进行表面交联剂涂覆处理。筛选固定粒径以 0.06mm 至 1.00mm 间为宜， 以 0.10mm 至 0.850mm 间较佳， 粒径 0.06mm 以下细粉使成品粉尘 提高， 粒径 1.00mm 以上粒子使成品吸水速率变慢。依据本发明， 丙烯酸盐聚合物的颗粒大 小分布越窄越好。
高吸水性树脂为不溶解化的亲水性聚合体， 树脂内部具有均匀性的架桥结构， 一 般为了改善质量如 ： 提高吸收速率、 提高胶体强度、 提高抗结块性、 液体渗透性等都会在树 脂的表面再作进一步架桥， 此表面交联处理即利用具有能与酸基反应的多官能基交联剂的 报导， 在本发明之前已有许多专利公开揭露 ； 如： 分散高吸水性树脂与交联剂于有机溶剂 中进行表面交联处理 (JP-A-56-131608、 JP-A-57-44627、 JP-A-58-42602、 JP-A58-117222)， 使 用 无 机 粉 直 接 将 交 联 剂 与 交 联 剂 溶 液 混 入 高 吸 水 性 树 脂 处 理 (JP-A60-163956、 JP-A-60-255814)， 添加交联剂后以蒸气处理 (JP-A-1-113406)， 使用有机溶剂、 水及多元醇 进行表面处理 (JP-A-1-292004、 美国专利 6346569 号 ) 使用有机溶液、 水、 醚 (ether) 化合 物 (JP-A-2-153903) 等 ； 这些表面处理的方法虽能提高吸收速率、 提高压力下吸水倍率， 但 也造成保持力下降过多的不良后果， 降低实际应用的性能。
根据本发明， 可于表面处理时能同时进行反应的交联剂为多元醇如 ： 丙三醇、 乙二 醇、 二乙二醇、 三乙二醇、 聚乙二醇、 丙二醇等 ； 或可使用多元胺如 ： 乙二胺、 二乙二胺、 三乙 二胺 ； 或可使用具有两个或两个以上环氧基的化合物如 ： 山梨醇聚缩水甘油醚、 聚丙三醇 聚缩水甘油醚、 乙二醇二缩水甘油醚、 二乙二醇二缩水甘油醚、 聚乙二醇二缩水甘油醚、 双 丙三醇聚缩水甘油醚等 ； 亦可使用碳酸亚烃酯如 ： 乙二醇碳酸酯、 4- 甲基 -1， 3- 二氧杂环戊 烷 -2- 酮、 4， 5- 二甲基 -1， 3- 二氧杂环戊烷 -2- 酮、 4， 4- 二甲基 -1， 3- 二氧杂环戊烷 -2- 酮、 4- 乙基 -1， 3- 二氧杂环戊烷 -2- 酮、 1， 3- 二氧杂环己烷 -2- 酮、 4， 6- 二甲基 -1， 3- 二氧杂 环己烷 -2- 酮或 1， 3- 二氧杂环庚烷 -2- 酮等。 交联剂的用法可单独使用或两种以上混合使用， 其适当的添加剂量在重量百分 比 0.001wt％至 10wt％之间 ( 以反应物总固形份为基准 )， 更适当的用量在 0.005wt％至 5wt％之间， 交联剂添加剂量在重量百分比 0.001wt％以下时无法显出效果， 交联剂添加剂 量在重量百分比 10wt％以上时， 吸水性太低， 降低树脂性能。
表面交联剂的涂覆处理， 其表面交联剂的添加方式是依据表面交联剂的种类分成 表面交联剂直接添加， 或调成表面交联剂水溶液添加， 或调成表面交联剂亲水性有机溶剂 水溶液添加， 亲水性有机溶剂例如甲醇、 乙醇、 丙醇、 异丁醇、 丙酮、 甲醚、 乙醚等没有特殊限 制， 可形成溶液即可， 其中以甲醇、 乙醇较佳 ( 美国专利 6849665 号 )。
本发明提供的粉状、 不溶于水， 可吸收水或尿液及血液的高吸水性树脂， 此树脂具 有快速的吸收速度， 且在较高的压力下亦具有较高吸收倍率特性。其制造方法包括 ：
(a) 于 使 用 一 种 含 酸 基 单 体 的 水 溶 性 不 饱 和 单 体， 其 中 和 比 率 在 45mol ％ 至 85mol％的范围内， 浓度在 20wt％至 55wt％的范围的水溶液中 ；
(b) 添加经由涂覆处理过的发泡剂进行聚合反应 ；
(c) 聚合反应后所得的水凝胶体进行剪切， 造粒并使用 100℃至 180℃温度热风干 燥、 粉碎、 筛选 ；
(d) 将表面交联剂涂覆处理后， 再使用温度 80℃至 230℃加热表面处理。
上述技术特征， 是使用经由涂覆处理过的发泡剂与水溶性不饱和单体进行聚合反 应时， 发泡剂的碳酸盐化合物会缓慢地释放出而使高吸水性树脂表面具有高度的多孔性 ( 请详图 1 及图 2) 效果， 由此达到快速吸收速度的功效 ； 明矾化合物中的多价金属离子， 亦 与高吸水性树脂中的羧酸根产生键结， 提高高吸水性树脂的强度， 使得经由本发明所制造 的高吸水性树脂具有高的压力下具有较高吸收倍率的特性。
就本发明而言， 仅须于进行聚合反应时， 添加涂覆处理过的发泡剂于该聚合反应 中即以水溶性不饱和单体水溶液进行生产高吸水性树脂的方式就可制得具有快速的吸收 速率， 以及在较高的压力下亦具有较高吸收倍率的特性的高吸水性树脂， 使本发明更能适 用于各种型式的卫生用品、 农业用及食品保鲜用的吸水剂。
为显示本发明的高吸水性树脂的压力下吸水倍率， 本发明使用保持力茶袋试验法 测定， 并以五次量测结果， 去除最高值及最低值后， 取平均值 ； 将 0.200±0.001g 的高吸水 性树脂装在茶袋里， 并浸泡于 0.9％的 NaCl 水溶液 20 分钟， 然后将此浸泡后的茶袋置于离 心机离心 ( 直径 23cm、 转速 1400rpm) 三分钟后秤重。 所得的数值先减去未充填高吸水性树 脂的空白组茶袋重 ( 以相同步骤操作 ) 再除以聚合物重即得保持力数值。
本发明的高吸水性树脂的压力下吸水倍率， 是使用受压吸收重 ( 压力负荷 ： 20g/ 2 2 cm (0.3psi) 及 49g/cm (0.7psi)) 来测定， 受压吸收量是根据欧洲专利 0339461A 号说明书 第 7 页中所描述的方法 ； 将初称重量的高吸水性树脂放在依据有筛底纹部的圆柱体中， 对 2 2 粉体加以 20g/cm 及 49g/cm 的压力， 接着将此圆柱体置于吸收性需求测试器上， 让此高吸 水性树脂吸收 0.9％的氯化钠水溶液一小时， 测吸水重量， 后将所得数值除以高吸水性树脂 的重量， 即得受压吸收重数值。
本发明的漩涡消失指数 (Vortex Index， VI)， 是根据下列所描述的方法进行， 并 以五次量测结果， 去除最高值以及最低值后， 取平均值 ； 100mL 的烧杯中加入 0.9％氯化钠 水溶液 50mL， 放入电磁搅拌棒并将烧杯置于电磁搅拌机， 转速为 600rpm， 以分析天平秤取 2.000±0.001 克高吸水性树脂， 将其倒入烧杯中并启动秒表， 纪录漩涡消失所需时间。 所得 的数值除以实际高吸水性树脂的重量即得漩涡消失指数数值。
本 发 明 的 实 际 高 吸 水 性 树 脂 的 重 量， 是根据下列所描述的方法进行 ： 秤取 5.000±0.001 克高吸水性树脂 (SAP) 置于热分析天平玻璃盘中并记下重量， 设定分析温度 为 140℃， 分析时间 15 分钟， 分析完成后即得高吸水性树脂含水率， 单位为百分比。将高吸 水性树脂重量乘上扣除百分比后的数值即为实际高吸水性树脂的重量。
以下以最佳参考及实施例说明本发明 ； 但本发明申请的权利范围不受这些实施例 所限制。
参考例一
取 200g 的碳酸钠 ( 台湾塑料公司， 产品名 ： FP-100A) 与 800g 的氨明矾 ( 台湾明 矾公司 ) 以 50℃温度加热处理 15 分钟， 冷却后， 即得涂覆处理过的发泡剂 (A)。
参考例二
取 800g 的碳酸钙 ( 台湾塑料公司， 产品名 ： FP-100A) 与 200g 的钾明矾 ( 台湾明 矾公司 ) 以 80℃温度加热处理 25 分钟， 冷却后， 即得涂覆处理过的发泡剂 (B)。
参考例三
取 500g 的碳酸氢钠 ( 中国红三角公司， 产品名 ： AK-28) 与 500g 的钾明矾 ( 台湾 明矾公司 ) 以 60℃温度加热处理 30 分钟， 冷却后， 即得涂覆处理过的发泡剂 (C)。
实施例一
1) 取 48％氢氧化钠水溶液 218.7g 缓慢加入 270g 丙烯酸及 291.6g 的水的 3000c. c 圆锥瓶中， 氢氧化钠 / 丙烯酸的滴加比率在 0.85 至 0.95 范围内， 滴加时间为 2 小时， 并 保持瓶内中和反应系统的温度在 20℃至 40℃范围内 ； 此时得单体浓度 42wt％水溶液， 其中70mol％ ( 摩尔比 ) 的丙烯酸部份中和成为丙烯酸钠。
2) 加入 0.414g 的 N， N’ - 次甲基双丙烯酰胺及 0.781g 发泡剂 (A) 于水溶性不饱 和单体溶液， 温度维持于 20℃左右。
3) 加入 0.144g 双氧水， 1.8g 亚硫酸氢钠及 1.8g 过硫酸铵起始剂反应。
4) 将反应后生成的凝胶体利用切式粉碎机切碎， 并筛选出粒径大小为 2mm 直径以 下的凝胶体。
5) 再以 130℃温度干燥 2 小时 ； 利用 0.1mm ～ 0.85mm 固定粒径筛网筛选， 得粉状 高吸水性树脂。
6) 取上述步骤 5 制得的粉状高吸水性树脂 100g， 加入乙二醇、 1， 4- 丁二醇 ( 台湾 塑料公司制造 ) 及甲醇按体积 1 ∶ 1 ∶ 0.5 混合水溶液 2.5g， 以 150℃温度加热处理 1 小 时， 冷却后， 即得高性能高吸水性树脂。其测定保持力为 32.7g/g， 20g/cm2 压力下吸水倍率 29.6g/g， 49g/cm2 压力下吸水倍率 19.4g/g， 含水率为 0.92％， VI 值为 28.56sec/g。
实施例二
重复实施例一， 但发泡剂 (A) 的添加量提高至 11.72g。 其余同实施例一， 得高性能 2 2 高吸水性树脂， 测定保持力为 31.5g/g， 20g/cm 压力下吸水倍率 30.2g/g， 49g/cm 压力下吸 水倍率 19.7g/g， 含水率为 1.12％， VI 值为 20.75sec/g。 实施例三
重复实施例一， 但使用发泡剂 (B) 替代发泡剂 (A)。其余同实施例一， 得高性能高 2 2 吸水性树脂， 测定保持力为 30.9g/g， 20g/cm 压力下吸水倍率 29.4g/g， 49g/cm 压力下吸水 倍率 18.7g/g， 含水率为 1.23％， VI 值为 21.47sec/g。
实施例四
重复实施例三， 但发泡剂 (B) 的添加量提高至 3.91g。其余同实施例三， 可得高性 2 能高吸水性树脂， 测定保持力为 31.5g/g， 20g/cm 压力下吸水倍率 29.1g/g， 49g/cm2 压力下 吸水倍率 18.7g/g， 含水率为 1.08％， VI 值为 20.02sec/g。
实施例五
重复实施例一， 但使用发泡剂 (C) 替代发泡剂 (A)。其余同实施例一， 得高性能高 2 2 吸水性树脂， 测定保持力为 31.2g/g， 20g/cm 压力下吸水倍率 28.9g/g， 49g/cm 压力下吸水 倍率 19.1g/g， 含水率为 1.14％， VI 值为 25.71sec/g。
实施例六
重复实施例一， 同时使用 0.391g 发泡剂 (C) 及 0.391g 发泡剂 (A)。其余同实施例 一， 得高性能高吸水性树脂， 测定 32.1g/g， 20g/cm2 压力下吸水倍率 29.2g/g， 49g/cm2 压力 下吸水倍率 18.9g/g， 含水率为 1.12％， VI 值为 26.45sec/g。
实施例七
1) 取 48％氢氧化钠水溶液 218.7g 缓慢加入 270g 丙烯酸及 291.6g 的水的 3000c. c 圆锥瓶中， 氢氧化钠 / 丙烯酸的滴加比率在 0.85 至 0.95 范围内， 滴加时间为 2 小时， 并保 持瓶内中和反应系统的温度在 20℃至 40℃范围内 ； 此时得单体浓度 42 重量份水溶液， 其中 70mol％ ( 摩尔比 ) 的丙烯酸部份中和成为丙烯酸钠。
2) 加入 0.414g 的 N， N’ - 次甲基双丙烯酰胺及 0.781g 发泡剂 (C) 于水溶性不饱 和单体溶液， 温度维持于 20℃左右。
3) 加入 0.144g 双氧水， 1.8g 亚硫酸氢钠及 1.8g 过硫酸铵起始剂反应。
4) 将反应后生成的凝胶体利用切式粉碎机切碎， 并筛选出粒径大小为 2mm 直径以 下的凝胶体。
5) 再以 130℃温度干燥 2 小时 ； 利用 0.1mm ～ 0.85mm 固定粒径筛网筛选， 得粉状 高吸水性树脂。
6) 取高吸水性树脂 100g， 加入乙二醇、 1， 4- 丁二醇 ( 台湾塑料公司制造 ) 及甲 醇 1/1/0.5 混合水溶液 2.5g， 以 150 ℃温度加热处理 1 小时， 冷却后， 秤取此高吸水性树 脂 10g， 加入二氧化硅粉末 0.1g， 待混合均匀后再加入聚乙烯亚胺∶水＝ 1 ∶ 3( 重量比 ) 溶液 1.2g， 进行抗结块处理， 即得高性能高吸水性树脂。其测定保持力为 31.5g/g， 20g/ 2 2 cm 压力下吸水倍率 28.4g/g， 49g/cm 压力下吸水倍率 19.1g/g， 含水率为 2.13％， VI 值为 24.37sec/g。
实施例八
重复实施例七， 但使用发泡剂 (B) 替代发泡剂 (C)。其余同实施例一， 得高性能高 2 2 吸水性树脂， 测定保持力为 30.9g/g， 20g/cm 压力下吸水倍率 29.4g/g， 49g/cm 压力下吸水 倍率 19.3g/g， 含水率为 2.31％， VI 值为 23.98sec/g。 比较例一
重复实施例一， 使用 1.4g 碳酸钙 ( 台湾塑料公司， 产品名 ： FP-100A)。其余同实 2 施例一， 得高性能高吸水性树脂， 测定保持力为 32.2g/g， 20g/cm 压力下吸水倍率 28.7g/g， 2 49g/cm 压力下吸水倍率 17.4g/g， 含水率为 1.01％， VI 值为 42.71sec/g。
比较例二
重复比较例一， 但以碳酸氢钠 ( 中国红三角公司， 产品名 ： AK-28) 替代碳酸钙。其 余同比较例一， 得高性能高吸水性树脂， 测定保持力为 32.8g/g， 20g/cm2 压力下吸水倍率 28.4g/g， 49g/cm2 压力下吸水倍率 17.1g/g， 含水率为 1.03％， VI 值为 43.55sec/g。
比较例三
重复比较例二， 但碳酸氢钠的添加量至 2.8g。其余同比较例二， 得高性能高吸水 2 2 性树脂， 测定保持力为 32.5g/g， 20g/cm 压力下吸水倍率 25.6g/g， 49g/cm 压力下吸水倍率 10.7g/g， 含水率为 1.17％， VI 值为 40.21sec/g。
比较例四
重复比较例二， 但钾明矾 ( 台湾明矾公司 ) 替代碳酸钙。其余同比较例二， 得高性 2 2 能高吸水性树脂， 测定保持力为 28.7g/g， 20g/cm 压力下吸水倍率 29.4g/g， 49g/cm 压力下 吸水倍率 19.8g/g， 含水率为 1.26％， VI 值为 51.72sec/g。
比较例五
重复比较例二， 但利用煅烧高岭土 ( 中国广盈公司， 产品名 ： GF-60) 替代碳酸钙。 其余同比较例二， 得高性能高吸水性树脂， 测定保持力为 29.1g/g， 20g/cm2 压力下吸水倍率 27.6g/g， 49g/cm2 压力下吸水倍率 16.2g/g， 含水率为 1.13％， VI 值为 49.37sec/g。