吸水性树脂的制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201180036983.9

申请日:

2011.07.20

公开号:

CN103003311A

公开日:

2013.03.27

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C08F 2/18申请日:20110720|||公开

IPC分类号:

C08F2/18; C08F20/06; C08F20/56

主分类号:

C08F2/18

申请人:

住友精化株式会社

发明人:

横山秀树; 菊野佐知; 平郡笃; 前田畅浩

地址:

日本兵库县加古郡播磨町宫西346番地之1

优先权:

2010.07.28 JP 2010-169677

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司 72001

代理人:

蔡晓菡;杨思捷

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内容摘要

本申请提供吸水性树脂的制造方法和、由其得到的吸水性树脂,进而详细地,所述吸水性树脂的制造方法是利用反相悬浮聚合法制造吸水性树脂的方法,其中,来源于原料成分、特别是石油系烃分散介质的臭味进而减少。更详细地,在本申请中,提供吸水性树脂的制造方法和、由其得到的吸水性树脂,所述吸水性树脂的制造方法是在吸水性树脂的制造中,将反相悬浮聚合以2段以上的多段进行时,通过在作为现有技术的工序内的第1段聚合中,使聚合反应槽中的水溶性烯属不饱和单体水溶液从投入喷嘴添加的添加速度V保持在0.30[min-1]以下,可以进而减少上述吸水性树脂中的石油系烃分散介质的残留量,由此与通过现有技术得到的吸水性树脂相比,臭味进而得到降低。

权利要求书

权利要求书吸水性树脂的制造方法,其是利用含有第1段聚合工序和第2段聚合工序的多段反相悬浮聚合使水溶性烯属不饱和单体聚合的方法,所述第1段聚合工序含有至少以下的工序:
(A)在溶解或分散了疏水性高分子系分散剂的石油系烃分散介质中,在不存在表面活性剂的情况下将含有水溶性自由基聚合引发剂的水溶性烯属不饱和单体水溶液搅拌混合来进行一次分散的工序;
(B)在所得的分散液中添加表面活性剂来进行二次分散的工序;和
(C)进行自由基聚合,得到分散在石油系烃分散介质中的含水凝胶状态的吸水性树脂粒子的工序,
所述第2段聚合工序含有至少以下的工序:
(D)使上述表面活性剂的至少一部分析出的工序;
(E)在其中搅拌混合含有水溶性自由基聚合引发剂的第2段的水溶性烯属不饱和单体水溶液,使其吸收和聚集到第1段的聚合凝胶中的工序;和
(F)再次进行自由基聚合的工序,
该吸水性树脂的制造方法的特征在于,在工序(A)中,以使下式(I)定义的添加速度V为0.30[min‑1]以下的条件将水溶性烯属不饱和单体水溶液投入到石油系烃分散介质中,
V=F×A/T                       (I)
上式(I)中,V表示添加速度[min‑1],F表示从喷嘴流出的平均线流速[m/min],A表示喷嘴的截面积[m2]且T表示向聚合反应槽中加入的单体水溶液总量[m3]。
根据权利要求1所述的制造方法,其中,在含有工序(A)~(F)的多段反相悬浮聚合结束后,添加后交联剂进行后交联。
根据权利要求1或2所述的制造方法,其特征在于,第2段聚合中使用的水溶性烯属不饱和单体量与第1段聚合中使用的水溶性烯属不饱和单体量的重量比为1.0~2.0之间。
根据权利要求1~3中任一项所述的吸水性树脂的制造方法,其中,表面活性剂为选自聚甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯和脱水山梨糖醇脂肪酸酯中的至少一种。
根据权利要求1~4中任一项所述的吸水性树脂的制造方法,其特征在于,在工序(A)中,该第1段聚合的水溶性烯属不饱和单体水溶液由投入喷嘴添加的添加速度V为0.05~0.30[min‑1]的范围。
根据权利要求1~4中任一项所述的吸水性树脂的制造方法,其特征在于,在实施工序(A)的聚合反应槽中,设置2支以上的使该第1段聚合的水溶性烯属不饱和单体水溶液的添加速度V为0.30[min‑1]以下的投入喷嘴,进行上述单体水溶液的供给。
根据权利要求1~6中任一项所述的吸水性树脂的制造方法,其中,疏水性高分子系分散剂为选自马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、马来酸酐改性乙烯‑丙烯共聚物、马来酸酐‑乙烯共聚物、马来酸酐‑丙烯共聚物、马来酸酐‑乙烯‑丙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯‑丙烯共聚物、氧化型聚乙烯、氧化型聚丙烯和氧化型乙烯‑丙烯共聚物中的至少一种。
根据权利要求1~7中任一项所述的吸水性树脂的制造方法,其中,水溶性烯属不饱和单体为选自丙烯酸和其盐、甲基丙烯酸和其盐、以及丙烯酰胺中的至少一种。
根据权利要求1~8中任一项所述的吸水性树脂的制造方法,其中,石油系烃分散介质为选自碳原子数为6~8的脂肪族烃和脂环族烃中的至少一种。
吸水性树脂,其利用权利要求1~9中任一项所述的制造方法得到。

说明书

说明书吸水性树脂的制造方法
技术领域
本发明涉及吸水性树脂的制造方法和、由其得到的吸水性树脂。进而详细地,涉及吸水性树脂的制造方法和、由其得到的吸水性树脂,所述吸水性树脂的制造方法是利用反相悬浮聚合法制造吸水性树脂的方法,其中,来源于原料成分、特别是石油系烃分散介质的臭味与由现有技术得到的吸水性树脂相比,进一步得到降低。
背景技术
吸水性树脂被广泛用于纸尿裤、卫生巾等的卫生材料、宠物垫(ペットシート)等的日用品、食品用吸水片材、电缆用阻水材料等的工业材料、绿化/农业/园艺专用的保水剂等。
纸尿裤、卫生巾等的卫生材料一般由表层(トップシート)、底层(バックシート)、热熔性胶粘剂、弹性材料、吸水性树脂、纸浆纤维等构成,使用了多量的合成树脂、改性剂,有时感觉到源于原料成分的臭味。这些卫生材料由于用于穿着在人体上,从而即使稍有臭味,也给使用者带来不快感,因此期望无臭化。
在这些卫生材料的构成材料中,即使对于吸水性树脂,也稍有源于在其制造过程中使用的物质的臭味,吸水时易于挥散,因此期望臭味的减少。
作为卫生材料中使用的吸水性树脂,已知有例如聚丙烯酸部分中和物、淀粉‑丙烯酸接枝聚合物的中和物、淀粉‑丙烯腈接枝聚合物的水解物、乙酸乙烯酯‑丙烯酸酯共聚物的皂化物等。
作为这种吸水性树脂的制造方法,已知有水溶液聚合法、反相悬浮聚合法等,对于通过使水溶性单体悬浮在分散介质中进行聚合的反相悬浮聚合法来制造的吸水性树脂的情况,认为其臭味的主要原因源于分散介质。
作为通过反相悬浮聚合法制造吸水性树脂的现有技术,已知有吸水性树脂的制造方法,其特征在于,使用自由基聚合引发剂在石油系烃溶剂中使α,β‑不饱和羧酸和其碱金属盐水溶液在内部交联剂的存在下或不存在下聚合时,使用蔗糖脂肪酸酯作为胶体保护剂(参照专利文献1);制造方法,其特征在于,使用自由基聚合引发剂在石油系烃溶剂中、使α,β‑不饱和羧酸和其碱金属盐的25质量%以上的水溶液在内部交联剂的存在下或不存在下聚合时,使用HLB2~16的聚甘油脂肪酸酯作为表面活性剂(参照专利文献2)等,但这些制造技术均没有着眼于臭味的减少,所得的吸水性树脂的臭味不充分低。
另外,以减少吸水性树脂的臭味为目的,本发明人等发现,通过在反相悬浮聚合法中,在没有添加表面活性剂的石油系烃分散介质中使水溶性烯属不饱和单体的水溶液分散,在所得的分散液中添加表面活性剂并进而使其分散后,进行聚合,从而可降低吸水时的源于分散介质的臭味(参照专利文献3),或通过在进行2段以上的多段的反相悬浮聚合时,在第1段的反相悬浮聚合中,在使水溶性烯属不饱和单体水溶液分散于石油系烃分散介质中而得到的分散液中添加表面活性剂,从而可降低吸水时的源于分散介质的臭味(参照专利文献4)。
但是,在这些现有技术的方法中,使用多量的吸水性树脂时,有时感觉到吸水时源于分散介质的臭味,从而要求进一步的臭味的减少。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】 日本特开昭61‑87702号公报
【专利文献2】 日本特开昭62‑172006号公报
【专利文献3】 WO2007/126002
【专利文献4】 WO2009/025235。
发明内容
本发明的目的涉及吸水性树脂的制造方法和、由其得到的吸水性树脂。进而详细地,提供吸水性树脂的制造方法和由其得到的吸水性树脂,所述吸水性树脂的制造方法是通过反相悬浮聚合法制造吸水性树脂的方法,其中,来源于原料成分、特别是石油系烃分散介质的臭味与利用现有技术得到的吸水性树脂相比,进一步得到减少。
本发明人等对于吸水性树脂吸水时的来源于石油系烃分散介质的臭味、与在吸水性树脂的制造时使用的石油系烃分散介质的关系进行了努力研究,结果发现可以提供吸水性树脂的制造方法和、由其得到的吸水性树脂,所述吸水性树脂的制造方法是在吸水性树脂的制造中,在将反相悬浮聚合以2段以上的多段进行时,在现有技术的第1段聚合工序中,使聚合反应槽中的水溶性烯属不饱和单体水溶液从投入喷嘴添加的添加速度V保持为0.30[min‑1]以下,由此令人惊异且无法预期地进一步降低认为利用现有技术难以降低的、上述吸水性树脂中的石油系烃分散介质的残留量,由此与利用现有技术得到的吸水性树脂相比,臭味进一步降低。
即,本发明涉及以下所示的吸水性树脂的制造方法和、由其得到的吸水性树脂。
第1项. 吸水性树脂的制造方法,其是利用含有第1段聚合工序和第2段聚合工序的多段反相悬浮聚合而使水溶性烯属不饱和单体聚合的方法,所述第1段聚合工序含有至少以下的工序:
(A)在溶解或分散了疏水性高分子系分散剂的石油系烃分散介质中,在不存在表面活性剂的情况下将含有水溶性自由基聚合引发剂的水溶性烯属不饱和单体水溶液搅拌混合来进行一次分散的工序;
(B)在所得的分散液中添加表面活性剂来进行二次分散的工序;和
(C)进行自由基聚合,得到分散在石油系烃分散介质中的含水凝胶状态的吸水性树脂粒子的工序,
所述第2段聚合工序含有至少以下的工序:
(D)使上述表面活性剂的至少一部分析出的工序;
(E)在其中将含有水溶性自由基聚合引发剂的第2段聚合的水溶性烯属不饱和单体水溶液搅拌混合,使其在第1段聚合凝胶中吸收和聚集的工序;和
(F)再次进行自由基聚合的工序,
该吸水性树脂的制造方法的特征在于,在工序(A)中,在石油系烃分散介质中以使下式(I)定义的添加速度V为0.30[min‑1]以下的条件来投入水溶性烯属不饱和单体水溶液,
V=F×A/T                       (I)
上式(I)中,V表示添加速度[min‑1],F表示从喷嘴流出的平均线流速[m/min],A表示喷嘴的截面积[m2]和T表示向聚合反应槽中加入的单体水溶液总量[m3]。
第2项.根据第1项所述的制造方法,其中,在含有工序(A)~(F)的多段反相悬浮聚合结束后,添加后交联剂进行后交联。
第3项.根据上述第1项或第2项所述的制造方法,其特征在于,第2段聚合中使用的水溶性烯属不饱和单体量与第1段聚合中使用的水溶性烯属不饱和单体量的重量比为1.0~2.0之间。
第4项.根据第1~3项中任一项所述的吸水性树脂的制造方法,其中,表面活性剂为选自聚甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯和脱水山梨糖醇脂肪酸酯中的至少一种。
第5项.根据第1~4项中任一项所述的吸水性树脂的制造方法,其特征在于,在工序(A)中,该第1段聚合的水溶性烯属不饱和单体水溶液由投入喷嘴添加的添加速度V为0.05~0.30[min‑1]的范围。
第6项.根据第1~4项中任一项所述的吸水性树脂的制造方法,其特征在于,在实施工序(A)的聚合反应槽中,设置2支以上的使该第1段聚合的水溶性烯属不饱和单体水溶液的添加速度V为0.30[min‑1]以下的投入喷嘴,进行上述单体水溶液的供给。
第7项.根据第1~6项中任一项所述的吸水性树脂的制造方法,其中,疏水性高分子系分散剂为选自马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、马来酸酐改性乙烯‑丙烯共聚物、马来酸酐‑乙烯共聚物、马来酸酐‑丙烯共聚物、马来酸酐‑乙烯‑丙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯‑丙烯共聚物、氧化型聚乙烯、氧化型聚丙烯和氧化型乙烯‑丙烯共聚物中的至少一种。
第8项.根据第1~7项中任一项所述的吸水性树脂的制造方法,其中,水溶性烯属不饱和单体为选自丙烯酸和其盐、甲基丙烯酸和其盐、以及丙烯酰胺中的至少一种。
第9项.根据第1~8项中任一项所述的吸水性树脂的制造方法,其中,石油系烃分散介质为选自碳原子数为6~8的脂肪族烃和脂环族烃中的至少一种。
第10项.吸水性树脂,其利用第1~9项中任一项所述的制造方法得到。
根据本发明,可以提供来源于原料成分、特别是石油系烃分散介质的臭味进一步得到减少的吸水性树脂的制造方法和、由其得到的吸水性树脂。
具体实施方式
本发明的吸水性树脂的制造方法的特征在于,通过含有第1段聚合工序和第2段聚合工序的多段的反相悬浮聚合,使水溶性烯属不饱和单体聚合,所述第1段聚合工序至少含有以下工序:
(A)在溶解或分散了疏水性高分子系分散剂的石油系烃分散介质中,在不存在表面活性剂的情况下将含有水溶性自由基聚合引发剂的水溶性烯属不饱和单体水溶液搅拌混合,使其一次分散的工序;
(B)在所得的分散液中添加表面活性剂,使其二次分散的工序;和
(C)进行自由基聚合,得到在石油系烃分散介质中分散的含水凝胶状态的吸水性树脂粒子的工序,
所述第2段聚合工序至少含有以下工序:
(D)使上述表面活性剂的至少一部分析出的工序;
(E)在其中搅拌混合含有水溶性自由基聚合引发剂的第2段聚合的水溶性烯属不饱和单体水溶液,使其在第1段的聚合凝胶中吸收和聚集的工序;和
(F)再次进行自由基聚合的工序,
进一步地,在工序(A)中,将水溶性烯属不饱和单体水溶液以0.30[min‑1]以下的添加速度V投入到石油系烃分散介质中。
通过含有这些工序、且具有上述特定的添加速度V的制造方法,可以得到残留的石油系烃分散介质的量减少了的吸水性树脂。(应予说明,在本发明中“残留的石油系烃分散介质的量”(也称为残留分散介质的量)是指利用下述测定方法测定的值。)。
利用反相悬浮聚合得到的吸水性树脂在吸水时的臭味的原因主要是在吸水性树脂粒子内残留的分散介质。本发明人等发现:作为分散介质残留在吸水性树脂粒子中的机制,是由于在使单体水溶液通过搅拌等向分散介质中分散时,产生作为油相的分散介质摄入到单体水溶液的液滴内的形状的液滴、即O/W/O(油/水/油)型的液滴,在该O/W/O液滴稳定化了的状态下进行聚合,由此产生内包了分散介质的所谓胶囊状的吸水性树脂粒子。
本发明的一个特征在于,通过在该工序(A)中将水溶性烯属不饱和单体水溶液(以下,没有预先说明时“单体水溶液”是指“水溶性烯属不饱和单体水溶液”)在石油系烃分散介质(以下,没有预先说明时“分散介质”是指“石油系烃分散介质”)中、在不存在表面活性剂的情况下进行混合和分散的“一次分散”、和利用其接下来的工序(B)添加表面活性剂,实现由表面活性剂导致的分散稳定化的“二次分散”这2个阶段而使单体水溶液分散,来进行反相悬浮聚合,进一步地,在实施该工序(A)的反应聚合槽中,通过控制添加该单体水溶液的速度,可以进一步抑制作为副产物生成的O/W/O(油/水/油)型的液滴的产生,减少吸水性树脂中残留分散介质的量。O/W/O型液滴是(Oil in Water) in Oil的略写,是指油相的微细液滴预先分散在水相液滴中,该水相液滴进而分散在油相中的状态。即,由最内油相、中间水相、最外油相形成,本申请中,表示在分散介质中(油相)存在的、单体水溶液(水相)的液滴中,进而含有小的分散介质(油相)的液滴的状态。
对此,本发明人等对产生O/W/O型的液滴的主要原因进行了努力研究,结果发现,在使单体水溶液向分散介质中混合和分散时,如果将单体水溶液从投入喷嘴使劲地(勢いよく)添加,则有残留分散介质的量变高的现象,由此推测投入时的单体水溶液的线流速、与进入分散介质中时的液滴直径相关,在以本申请中定义的添加速度V进行评价时,该速度为0.30[min‑1]以下时,可抑制O/W/O型的液滴的产生,其结果是吸水性树脂中的残留分散介质的量变低。添加速度V以下式(I)定义。
式(I):V=F×A/T
[式中,V表示添加速度[min‑1],F表示从喷嘴流出的平均线流速[m/min],A表示喷嘴的截面积[m2]和T表示向聚合反应槽中加入的单体水溶液总量[m3]]。
F(从喷嘴流出的平均线流速)是投入的单体水溶液在其投入口(即投入喷嘴)以何种程度的势头冒出的指标。使用泵等时,将由其流量算出(用体积流量除以投入喷嘴出口的截面积)的值作为从投入喷嘴流出的平均线流速F。另外,采用利用了重力等的投入方法时,通过用投入的单体水溶液量(体积)除以投入所需要的时间,求得平均体积流量,同样算出平均线流速F。
A(喷嘴的截面积)与投入的单体水溶液的液块(液滴)的大小相关。当即使单体水溶液的线流速慢、投入到分散介质中时的液块(液滴)也大时,残留分散介质的量多,即易于产生O/W/O型液滴。
T(向聚合反应槽中加入的单体水溶液总量)是由聚合反应槽的大小、聚合条件等决定的单体水溶液的加入量。
V(添加速度)由上述式(I)算出,通过用作为单体水溶液投入势头的指标的线流速F和与投入液块(液滴)相关的喷嘴的截面积[m2]的乘积值,除以作为基准的由各个反应器规模决定的“向聚合反应槽中加入的单体水溶液的总量:T[m3]”,可以排除规模因素对添加速度的影响。
本申请中规定的单体水溶液的添加速度V根据其实验结果,优选为0.30[min‑1]以下,进一步优选为0.05~0.25[min‑1]的范围,更进一步最优选为0.05~0.20[min‑1]。超过0.30[min‑1]时,残留分散介质的减少效果变低,分散介质的残留量增加,从而不优选。另外,添加速度V小于0.05[min‑1]时,单体水溶液的添加所需要的时间变得过于长,不能得到与花费的时间相当的减少效果,而且使生产效率大大恶化,因此不优选。
在减少残留分散介质的量的同时、增加向聚合反应槽的加入速度时,可以通过设置2支以上(例如2或3支)添加速度为0.30[min‑1]以下的投入喷嘴,并由这些多支喷嘴同时进行加入,来提高作为装置整体的加入速度。即,如果每1支投入喷嘴的添加速度V为0.30[min‑1]以下,则2或3支投入喷嘴的各添加速度的总计可以为0.30[min‑1]以上。另外,可以将添加速度V不同的2支以上的投入喷嘴设置在聚合反应槽中。其中,该情况下,从减少残留分散介质的角度考虑,优选各喷嘴之间设置在尽可能分开的位置上。
作为在工序(A)中使用的水溶性烯属不饱和单体,可以列举例如(甲基)丙烯酸〔“(甲基)丙烯基”是指“丙烯基”和“甲基丙烯基”。以下相同〕、2‑(甲基)丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、马来酸等具有酸基的单体和它们的盐;(甲基)丙烯酰胺、N,N‑二甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸2‑羟基乙基酯、N‑羟甲基(甲基)丙烯酰胺等的非离子性不饱和单体;(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙基酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基丙基酯等含有氨基的不饱和单体和它们的季铵化物等。它们可以分别单独使用,或将2种以上混合使用。
在水溶性烯属不饱和单体中,从工业上容易获得的角度考虑,作为优选的单体,可以列举(甲基)丙烯酸和其盐、(甲基)丙烯酰胺。
水溶性烯属不饱和单体具有酸基时,可将酸基中和而作为盐使用。
作为将具有酸基的单体中和而形成盐时使用的碱性化合物,可以列举锂、钠、钾、铵等的化合物。更详细地,可以列举氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸铵等。
在将具有酸基的单体进行中和时,其中和度优选为水溶性烯属不饱和单体的酸基的30~90摩尔%。中和度比30摩尔%低时,酸基难以离子化,有吸水能力变低的可能性,因此不优选。如果中和度超过90摩尔%,则用作卫生材料时,有产生安全性等的问题的可能性,因此不优选。另外,从均一度的角度考虑,一般中和的时机是在单体状态下进行,但也可以并用在单体聚合后的聚合物中添加上述碱性化合物进行中和的、所谓后中和。
在本发明中,水溶性烯属不饱和单体可作为水溶液来使用。水溶性烯属不饱和单体水溶液的单体浓度优选为20质量%~饱和浓度。
在水溶性烯属不饱和单体水溶液中,根据需要可以含有链转移剂、增稠剂等。
作为链转移剂,可以列举例如硫醇类、硫羟酸类、仲醇类、次磷酸、亚磷酸等的化合物。它们可以单独使用,也可以将2种以上并用。
作为增稠剂,可以列举羧甲基纤维素、羟基乙基纤维素、羟基丙基纤维素、甲基纤维素、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸中和物、聚丙烯酰胺等。
作为石油系烃分散介质,可以列举例如正己烷、正庚烷、2‑甲基己烷、3‑甲基己烷、2,3‑二甲基戊烷、3‑乙基戊烷、正辛烷等的碳原子数为6~8的脂肪族烃、环己烷、甲基环己烷、环戊烷、甲基环戊烷、反式‑1,2‑二甲基环戊烷、顺式‑1,3‑二甲基环戊烷、反式‑1,3‑二甲基环戊烷等的脂环族烃、苯、甲苯、二甲苯等的芳香族烃等。其中,从工业上容易获取、和安全性的角度考虑,更适合使用正己烷、正庚烷、2‑甲基己烷、3‑甲基己烷、正辛烷等碳原子数为6~8的脂肪族烃;环己烷、甲基环戊烷、和甲基环己烷等碳原子数为6~8的脂环族烃。这些烃分散介质可以单独使用,或将2种以上并用。
进一步地,在这些烃分散介质中,从本发明的W/O型反相悬浮的状态良好、易于得到合适的粒径、工业上易于获得且品质稳定的角度考虑,适合使用正庚烷、环己烷。另外,作为上述烃的混合物的例子,即使使用市售的EXXSOL庚烷(エクソンモービル公司制:含有正庚烷和异构体的烃75~85%)等,也可以得到合适的结果。
对于石油系烃分散介质的使用量,从使水溶性烯属不饱和单体水溶液均一地分散、使聚合温度的控制容易的角度考虑,通常相对于水溶性烯属不饱和单体水溶液100质量份,优选为50~600质量份,更优选为50~400质量份,进一步优选为50~200质量份。
在工序(A)中,在不存在表面活性剂的情况下将水溶性烯属不饱和单体水溶液添加到石油系烃分散介质中并进行一次分散时,通过在疏水性高分子系分散剂的存在下进行分散,可将石油系烃分散介质的残留量降低至更低水平。
作为疏水性高分子系分散剂,优选选择在使用的上述石油系烃分散介质中溶解或分散的物质来使用,可以列举例如粘均分子量为20000以下、优选10000以下、进一步优选5000以下的物质。具体地,可以列举马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、马来酸酐改性乙烯‑丙烯共聚物、马来酸酐‑乙烯共聚物、马来酸酐‑丙烯共聚物、马来酸酐‑乙烯‑丙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯‑丙烯共聚物、氧化型聚乙烯、氧化型聚丙烯、氧化型乙烯‑丙烯共聚物、乙烯‑丙烯酸共聚物、乙基纤维素、乙基羟基乙基纤维素、马来酸酐化聚丁二烯、马来酸酐化EPDM(乙烯/丙烯/二烯三元共聚物)等。
其中,优选选自马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、马来酸酐改性乙烯‑丙烯共聚物、马来酸酐‑乙烯共聚物、马来酸酐‑丙烯共聚物、马来酸酐‑乙烯‑丙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯‑丙烯共聚物、氧化型聚乙烯、氧化型聚丙烯和氧化型乙烯‑丙烯共聚物中的至少一种。
使用疏水性高分子系分散剂时的添加量相对于水溶性烯属不饱和单体水溶液100质量份,优选为5质量份以下,更优选为0.01~3质量份,进一步优选为0.05~2质量份。疏水性高分子系分散剂的添加量比5质量份多时,不是经济的,因此不优选。
重要的是将疏水性高分子系分散剂添加到石油系烃分散介质中后,将分散介质加热一次,形成使疏水性高分子系分散剂的一部分或全部溶解或分散的状态后,添加单体水溶液,即使加热后将分散介质冷却,疏水性高分子系分散剂的一部分或全部析出,形成白浊分散了的状态,也进行单体水溶液添加,没有问题。
在将水溶性烯属不饱和单体水溶液添加到石油系烃分散介质中并分散时,通过搅拌使其分散,对于搅拌条件,根据所需的分散液滴直径而有所不同,因此不能一概而论。
分散液滴直径可根据搅拌叶片的种类、叶片直径、转速等来调节。
搅拌叶片可以使用例如螺旋桨式叶片、浆式叶片、锚式叶片、涡轮叶片、Pfaudler叶片、带状叶片、FULLZONE叶片(神钢パンテック(株)制)、MAXBLEND叶片(住友重机械工业(株)制)、Super‑Mix(サタケ化学机械工业(株)制)等。
在上述工序(A)得到的一次分散液中添加表面活性剂,进一步使水溶性烯属不饱和单体水溶液在石油系烃分散介质中进行二次分散。(工序(B))。
作为在工序(B)中使用的表面活性剂,可以列举例如脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧化乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、聚氧化乙烯甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧化乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧化乙烯烷基醚、聚氧化乙烯烷基苯基醚、聚氧化乙烯蓖麻油、聚氧化乙烯硬化蓖麻油、烷基烯丙基甲醛缩合聚氧化乙烯醚、聚氧化乙烯聚氧化丙烯烷基醚、聚乙二醇脂肪酸酯、烷基糖苷、N‑烷基葡糖酰胺、聚氧化乙烯脂肪酰胺、和聚氧化乙烯烷基胺等的非离子系表面活性剂、脂肪酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基甲基牛磺酸盐、聚氧化乙烯烷基苯基醚硫酸酯盐、聚氧化乙烯烷基醚硫酸酯盐、聚氧化乙烯烷基醚磺酸和其盐、聚氧化乙烯烷基苯基醚磷酸和其盐、聚氧化乙烯烷基醚磷酸和其盐等的阴离子系表面活性剂。它们可以分别单独使用,或将2种以上混合使用。
在这些表面活性剂中,从水溶性烯属不饱和单体水溶液的分散稳定性的角度考虑,优选选自聚甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯和脱水山梨糖醇脂肪酸酯中的至少一种。
工序(B)中使用的表面活性剂的添加量相对于水溶性烯属不饱和单体水溶液100质量份,优选为0.01~5质量份,更优选为0.05~3质量份。表面活性剂的添加量比0.01质量份少时,单体水溶液的分散稳定性变低,因此不优选,比5质量份多时,不是经济的,因此不优选。
工序(B)中添加的表面活性剂的方式没有特别限定,但将表面活性剂预先在少量的分散介质中稀释或溶解来使用的方法可在短时间内分散稳定化,因此优选。应予说明,利用工序(B)添加表面活性剂后,可以增加搅拌叶片的搅拌转速。根据增速后的搅拌转速,决定最终的分散液滴直径,决定第1段聚合的粒子的大小。通过将工序(A)的一次分散的搅拌转速以与工序(B)中的二次分散的搅拌转速相比一定程度地降低的方式进行设定,可以抑制分散介质被内包在单体水溶液液滴中,结果是能够更为降低吸水性树脂的残留分散介质的量。
对于上述工序(B)中得到的分散液,进行自由基聚合,得到在石油系烃分散介质中分散的含水凝胶状态的吸水性树脂粒子。(工序(C))。
作为水溶性自由基聚合引发剂,可以列举例如过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠等的过硫酸盐;过氧化氢等的过氧化物;2,2’‑偶氮双(2‑脒基丙烷)二盐酸盐、2,2’‑偶氮双[N‑(2‑羧乙基)‑2‑甲基丙二胺]四水合盐、2,2’‑偶氮双(1‑亚氨基‑1‑吡咯烷子基(ピロリジノ)‑2‑甲基丙烷)二盐酸盐、2,2’‑偶氮双[2‑甲基‑N‑(2‑羟基乙基)‑丙酰胺]等的偶氮化合物等。
其中,从容易获得、易于操作的角度考虑,优选过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠和2,2’‑偶氮双(2‑脒基丙烷)二盐酸盐。
应予说明,水溶性自由基聚合引发剂可以与亚硫酸盐、抗坏血酸等的还原剂并用,而作为氧化还原聚合引发剂使用。
水溶性自由基聚合引发剂的使用量通常相对于水溶性烯属不饱和单体每100质量份,为0.01~1质量份。比0.01质量份少时,聚合率变低,比1质量份多时,引起激烈的聚合反应,因此不优选。
水溶性自由基聚合引发剂的添加时期没有特别限制,从均一性的角度考虑,优选预先向水溶性烯属不饱和单体水溶液中添加。
另外,进行1段聚合时,可在单体水溶液中添加内部交联剂。内部交联剂可以列举例如(聚)乙二醇〔“(聚)”是指“聚”的接头词有的情况和没有的情况。以下相同〕、1,4‑丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷等的多元醇类、使多元醇类与丙烯酸、甲基丙烯酸等不饱和酸反应而得的具有二个以上乙烯基的聚不饱和酯类、N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺等的双丙烯酰胺类、(聚)乙二醇二缩水甘油基醚、(聚)乙二醇三缩水甘油基醚、(聚)甘油二缩水甘油基醚、(聚)甘油三缩水甘油基醚、(聚)丙二醇多缩水甘油基醚、(聚)甘油多缩水甘油基醚等含有二个以上缩水甘油基的多缩水甘油基化合物等。它们可以分别单独使用,或将2种以上并用。
使用内部交联剂时的添加量相对于水溶性烯属不饱和单体100质量份,优选为3质量份以下,更优选为1质量份以下,进一步优选为0.001~0.1质量份。添加量超过3质量份时,交联过度进行,吸水性能过于变低,因此不优选。
内部交联剂优选预先添加到水溶性烯属不饱和单体水溶液中。
本发明的反相悬浮聚合时的反应温度根据使用的聚合引发剂的种类、量而不同,因此不能一概而论,但优选为20~100℃,更优选为40~90℃。反应温度比20℃低时,聚合率有变低的可能性,另外,反应温度比100℃高时,产生激烈的聚合反应,因此不优选。
这样,对于在第1段聚合的水溶性烯属不饱和单体的聚合中得到的粒子的大小,在多段聚合中,从得到适度的聚集粒径的角度考虑,优选中位粒径为20~200μm,更优选为30~150μm,进一步优选为40~100μm。应予说明,第1段聚合粒子的中位粒径是对于上述第1段聚合结束后进行脱水、干燥而得的粒子,按照后述的测定方法进行测定的值。
在使上述工序(C)、即、第1段的反相悬浮聚合结束了的聚合反应液中添加水溶性烯属不饱和单体水溶液,接着实施第2段的反相悬浮聚合。该顺序首先是在第1段结束后,使上述表面活性剂的至少一部分析出。(工序(D))。
通过使表面活性剂析出,表面活性剂丧失本来具有的、使油相中的水相液滴稳定化的能力(或相反使水相中的油相液滴稳定化的能力)。其析出方法没有特别限定,但可以列举例如通过冷却使聚合后的料浆的温度降低的方法等。在添加第2段的反相悬浮聚合中的水溶性烯属不饱和单体水溶液前,使表面活性剂的至少一部分析出,由此添加的单体水溶液的液滴不能在分散介质中稳定化,通过吸收到凝胶状的1次粒子中,1次粒子之间的聚集进行,得到适合于卫生材料用途的粒径。而且,通过使表面活性剂析出,可产生第2段聚合的单体水溶液添加时的新的O/W/O型液滴的抑制,残留分散介质的量的增加得到抑制。因此,通过进行几乎不伴有残留分散介质的量的增加的第2段聚合,相对于在第1段聚合中摄入的残留分散介质,吸水性树脂的取得量实质上增加,因此所得的吸水性树脂的残留分散介质的量变得更少。应予说明,与表面活性剂一起溶解的疏水性高分子系分散剂也有通过冷却而不能溶解在分散介质中,在分散介质中析出的情况。
使表面活性剂析出至少一部分后,在其中搅拌混合含有水溶性自由基聚合引发剂的第2段聚合的水溶性烯属不饱和单体水溶液,使其在第1段的聚合凝胶中吸收和聚集(工序(E))。
作为第2段的反相悬浮聚合中使用的水溶性烯属不饱和单体,可以使用与作为第1段聚合的水溶性烯属不饱和单体例示的单体为同样的单体,但单体的种类、中和度、中和盐和单体水溶液浓度可以与第1段聚合的水溶性烯属不饱和单体相同,也可以不同。
对于在第2段聚合的水溶性烯属不饱和单体水溶液中添加的聚合引发剂,可以从作为第1段聚合中使用的聚合引发剂例示的物质中适当选择来使用。
另外,在第2段聚合的水溶性烯属不饱和单体水溶液中,根据需要也可以添加内部交联剂、链转移剂等,可以从在第1段聚合时例示的物质中选择来使用。
从得到适度的聚集粒子的角度和、减少残留分散介质的量的角度考虑,第2段聚合的水溶性烯属不饱和单体的添加量相对于第1段聚合的水溶性烯属不饱和单体量,优选为1.0~2.0倍,更优选为1.1~1.8倍。小于1.0倍时,取得量减少,因此残留分散介质的量的减少效果小,不优选。另外如果超过2.0倍,则第1段聚合粒子不能完全吸收第2段聚合的单体水溶液,产生微粉,不能得到具有适当的中位粒径的聚集粒子,因此不优选。
另外,可使第2段聚合的水溶性烯属不饱和单体水溶液的从投入喷嘴添加的添加速度V与第1段聚合的添加速度同样,为0.30[min‑1]以下。
第2段的反相悬浮聚合中的搅拌只要使整体均一地混合即可。聚集粒子的中位粒径可以根据表面活性剂的析出状态、相对于第1段聚合的烯属不饱和单体的第2段聚合的烯属不饱和单体的量而控制。
应予说明,作为适于卫生材料用途的聚集粒子的中位粒径,优选为200~600μm,更优选为250~500μm,进一步优选为300~450μm。
添加第2段聚合的单体水溶液后,利用自由基聚合进行聚合。(工序(F))
对于第2段的反相悬浮聚合中的反应温度,根据聚合引发剂的种类、量而有所不同,因此不能一概而论,但优选为20~100℃、更优选为40~90℃。
进一步地,以生产性的提高为目的,可与上述这样的第2段的反相悬浮聚合同样地,进行第3段以后的聚合反应,进行多段的反相悬浮聚合。
这些多段的反相悬浮聚合结束后,优选添加含有2个以上与源于水溶性烯属不饱和单体的官能团具有反应性的官能团的后交联剂。通过在聚合后添加后交联剂并进行反应,吸水性树脂粒子的表面层的交联密度提高,可以提高加压下吸水能力、吸水速度、凝胶强度等的各性能,可赋予作为卫生材料用途合适的性能。
作为在上述交联反应中使用的后交联剂,只要是可与源于聚合中使用的水溶性烯属不饱和单体的官能团反应的物质,就没有特别限定。
作为使用的后交联剂,可以列举例如乙二醇、丙二醇、1,4‑丁二醇、三羟甲基丙烷、甘油、聚氧乙二醇、聚氧丙二醇、聚甘油等的多元醇类;(聚)乙二醇二缩水甘油基醚、(聚)乙二醇三缩水甘油基醚、(聚)甘油二缩水甘油基醚、(聚)甘油三缩水甘油基醚、(聚)丙二醇多缩水甘油基醚、(聚)甘油多缩水甘油基醚等的多缩水甘油基化合物;表氯醇、表溴醇、α‑甲基表氯醇等的卤代环氧化合物;2,4‑甲苯二异氰酸酯、1,6‑己二异氰酸酯等的异氰酸酯化合物等具有2个以上反应性官能团的化合物;3‑甲基‑3‑氧杂环丁烷甲醇、3‑乙基‑3‑氧杂环丁烷甲醇、3‑丁基‑3‑氧杂环丁烷甲醇、3‑甲基‑3‑氧杂环丁烷乙醇、3‑乙基‑3‑氧杂环丁烷乙醇、3‑丁基‑3‑氧杂环丁烷乙醇等的氧杂环丁烷化合物、1,2‑亚乙基双噁唑啉等的噁唑啉化合物、碳酸亚乙酯等的碳酸酯化合物等。它们可以分别单独使用,或将2种以上混合使用。
其中,从反应性优异的角度考虑,优选是(聚)乙二醇二缩水甘油基醚、(聚)乙二醇三缩水甘油基醚、(聚)甘油二缩水甘油基醚、(聚)甘油三缩水甘油基醚、(聚)丙二醇多缩水甘油基醚、(聚)甘油多缩水甘油基醚等的多缩水甘油基化合物。
上述后交联剂的添加量相对于进行聚合的水溶性烯属不饱和单体的总量100质量份,优选为0.01~5质量份,更优选为0.02~3质量份。后交联剂的添加量小于0.01质量份时,不能提高所得的吸水性树脂的加压下吸水能力、吸水速度、凝胶强度等的各性能,超过5质量份时,吸水能力过于变低,因此不优选。
作为后交联剂的添加方法,可以直接添加后交联剂,也可以作为水溶液添加,根据需要,可以作为使用了亲水性有机溶剂作为溶剂的溶液来添加。作为亲水性有机溶剂,可以列举例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和丙二醇等的低级醇类、丙酮、甲基乙基酮等的酮类、乙醚、二噁烷、和四氢呋喃等的醚类、N,N‑二甲基甲酰胺等的酰胺类、以及二甲基亚砜等的亚砜类等。这些亲水性有机溶剂可以分别单独使用,也可以将2种以上并用,或进而作为与水的混合溶剂来使用。
上述后交联剂的添加时期只要是在聚合结束后即可,没有特别地限定。后交联反应优选在聚合后、脱水・干燥工序中,相对于吸水性树脂100质量份,存在1~200质量份范围的水分下来实施,进一步优选在存在5~100质量份范围的水分下来实施,更进一步优选在存在10~50质量份的水分下来实施。这样,通过调整后交联剂添加时的水分量,可以更合适地实施吸水性树脂的粒子表面层的后交联,能够表现优异的吸水性能。
后交联反应的温度优选为50~250℃,更优选为60~180℃,进一步优选为60~140℃,更进一步优选为70~120℃。
在本发明中,干燥工序可在常压下进行,或在减压下进行,为了提高干燥效率,可在氮等的气流下进行。干燥工序为常压时,干燥温度优选为70~250℃,更优选为80~180℃,进一步优选为80~140℃,更进一步优选为90~130℃。另外,对于减压下的情况,干燥温度优选为60~100℃,更优选为70~90℃。
干燥后的吸水性树脂的水分率从具有流动性的角度考虑为20质量%以下,通常优选为10质量%以下。另外,为了提高流动性,可以添加非晶质二氧化硅粉末等的无机系活剂。
实施例
以下通过实施例和比较例等更为详细地说明本发明,但本发明不仅限于这些实施例。
各实施例和比较例中得到的吸水性树脂的、中位粒径、水分率和残留分散介质的量(吸水性树脂粒子内部残留的石油系烃分散介质的量)通过以下所示的方法评价。
(1)中位粒径
使用JIS标准筛的网孔大小250μm的筛,使吸水性树脂50g通过上述筛,筛上残留的量为其50质量%以上时,使用I)的筛的组合测定中位粒径,小于50质量%时,使用II)的筛的组合测定中位粒径。
I)将JIS标准筛从上依次以网孔大小850μm的筛、网孔大小600μm的筛、网孔大小500μm的筛、网孔大小425μm的筛、网孔大小300μm的筛、网孔大小250μm的筛、网孔大小150μm的筛和托盘的顺序组合。
II)将JIS标准筛从上依次以网孔大小425μm的筛、网孔大小250μm的筛、网孔大小180μm的筛、网孔大小150μm的筛、网孔大小106μm的筛、网孔大小75μm的筛、网孔大小45μm的筛和托盘的顺序组合。
在组合的最上面的筛中放入上述吸水性树脂约50g,使用干式转打振动筛分(ロータップ)式振荡器振荡20分钟,进行分级。
分级后,将各筛上残留的吸水性树脂的质量作为相对于总量的质量百分率来计算,通过从粒径大的一方依次累积,由此将筛的网孔大小与在筛上残留的吸水性树脂的质量百分率的累积值的关系在对数概率纸上进行作图。通过将概率纸上的标绘(プロット)用直线连结,将相当于累积质量百分率50质量%的粒径作为中位粒径。
(2)水分率
在铝杯中精密称取吸水性树脂约2.5g(Xg),使用105℃的热风干燥机进行2小时干燥后,测定干燥了的吸水性树脂的质量(Yg),通过下式算出水分率。应予说明,铝杯的干燥前后的皮重质量为一定。  
水分率(%)=(X‑Y)÷X×100。
(3)残留分散介质的量
为了相对于专利文献4的现有的测定方法、更充分地从装在样品瓶内的吸水性树脂中提取残留分散介质的量,以使更低水平的残留分散介质的量的测定成为可能,如下所述进行改良,以提高溶胀倍率,进而加入磷酸来使溶胀凝胶易于溶解。
(a)标准曲线的制作
将在测定残留分散介质的样品的聚合中使用的石油系烃分散介质(以后表述为“分散介质”) 10g左右放入螺纹瓶等中,利用冰水浴冷却。同样在测定中使用的DMF(二甲基甲酰胺)100g和25质量%磷酸水溶液60g也用冰水浴冷却。(为了抑制加入中的分散介质的蒸腾,在充分冷却后加入)。
在50ml容量的螺纹瓶中精密称取上述分散介质0.2g,向其中加入上述冷却了的DMF,精密称量,使合计为20g,用磁力搅拌棒搅拌来形成标准样品液1。该标准样品液1也通过冰水浴进行冷却。
接着在50ml容量的螺纹瓶中精密称取0.2g上述标准样品液1,向其中加入上述冷却了的DMF,精密称量,使合计为20g,用磁力搅拌棒搅拌来形成标准样品液2。该标准样品液2也通过冰水浴进行冷却。
在20mL容量的小玻璃瓶(マルエム公司制、No.5)中,分别由上述标准样品液2精密称取0.02、0.05、0.1和0.5g,由上述标准样品液1精密称取0.02g,向其中加入冷却了的DMF,使各小玻璃瓶的内容量为合计3.8g(4mL)。进一步在各小瓶中加入上述冷却了的25质量%磷酸水溶液5mL,用隔片橡胶、铝盖作为塞子塞紧后,振摇瓶子进行搅拌。
应予说明,注意从将试样装入20mL容量的小瓶后,直至塞子塞紧为止迅速地进行,以极力防止分散介质从小瓶中蒸腾。另外,为了不产生由DMF和25质量%磷酸水溶液混合时的发热导致的分散介质的蒸腾,注意还要充分进行两试剂的冷却,用铝盖等形成密封状态后,进行充分混合。
将该小玻璃瓶在110℃加热2小时,以不冷却的方式采集气相部1ml,注入到气相色谱仪中,得到色谱图。(使用顶空自动进样器)。
以加入量为基础求得上述标准样品液的浓度,算出各小玻璃瓶中的分散介质的加入量,通过该加入量和色谱图的峰面积,制作标准曲线。应予说明,在使用石油系烃的混合物作为分散介质时,由于出现多个峰,因此用其峰面积的总和值和加入量制作标准曲线。
(b)样品的残留分散介质的量的测定
将测定的样品约2g放入铝杯中,利用105℃的热风干燥机进行2小时的干燥,调整含有的水分量。
测定中使用的DMF和25质量%磷酸水溶液也以需要量放入螺纹瓶中,在冰水浴中冷却。
在20mL容量的小玻璃瓶(マルエム公司制、No.5)中精密称取上述样品0.10g,将小玻璃瓶底部浸渍在冰浴中,冷却小玻璃瓶和吸水性树脂。在该小玻璃瓶内加入前述的冷却DMF 4mL,进一步加入前述冷却的25质量%磷酸水溶液5mL,用隔片橡胶、铝盖作为塞子迅速塞紧后,轻轻振摇小玻璃瓶进行混合。10分钟静置后,确认其中的吸水性树脂溶胀,将相同小玻璃瓶用力振摇混合,将内部强力搅拌。将该小玻璃瓶在110℃进行2小时的预加热,加热后再次进行强力搅拌。
应予说明,注意从将试样装入20mL容量的小瓶后,直至塞子塞紧为止迅速地进行,以极力防止分散介质从小瓶中蒸腾。
将该小玻璃瓶在110℃加热2小时,以不冷却的方式采集气相部1ml,注入到气相色谱仪中,得到色谱图。(使用顶空自动进样器)。
以所得的色谱图的峰面积为基础,由先前制成的标准曲线算出加入样品量(0.10g的实测值)中含有的分散介质的量,换算为每1g样品中含有的分散介质的量[ppm]。
另外,将实施例和比较例各自实施3次,将各组的残留分散介质的量利用平均±标准偏差表示。各个组间的差异的统计学上的评价使用Student的t检验进行(**表示p<0.01)。
在本发明中,残留分散介质的量的测定中使用的气相色谱仪的条件如下所述。
机型:岛津制作所制 GC‑14A+HSS2B(顶空自动进样器)
填充剂:Squalane 25% Shimalite(NAW)(101)
80‑100mesh
柱子:3.2mmφ×2.1m
柱温:80℃
注入口温度:180℃
检测器温度:180℃
检测器:FID
载气:氮气
小玻璃瓶加热温度:110℃
注射器设定温度:110℃。
(c)与现有的测定方法的比较
对于同一样品,测定残留分散介质的量,结果是本申请的上述测定方法与专利文献4的现有方法相比,能够以更高的灵敏度测定残留分散介质的量。例如对于本申请的比较例2,本申请的测定方法中显示为104ppm,相对于此,现有方法中仅显示为81ppm的残留分散介质的量。
(d)不存在表面活性剂等条件下的单体水溶液中溶解的分散介质的量的测定
为了研究不存在表面活性剂等下的单体水溶液中溶解的分散介质的量,进行下述实验。
[参考实验例]
将分散介质在水溶性烯属不饱和单体水溶液中的溶解量测定用下述的顺序进行。
1)在500mL容量的锥形烧瓶中加入80质量%丙烯酸水溶液46.0g,将烧瓶从外部冷却的同时,一边搅拌一边滴加30质量%氢氧化钠51.1g,进行中和。向其中加入离子交换水21.9g,制备水溶性烯属不饱和单体水溶液。(75mol%中和、38质量%浓度的丙烯酸中和水溶液)。
2)在具备具有2级的50mmφ倾斜浆式叶片的搅拌机、温度计和冷凝管的2L容量的五颈圆筒形圆底可拆式烧瓶(以下为“圆底烧瓶”)中,量取作为石油系烃分散介质的正庚烷171g。
3)在水浴中浸入前述的圆底烧瓶,以500rpm搅拌正庚烷,将内温保持在40±1℃。
4)投入顺序1)中制备的丙烯酸中和水溶液,一边以500rpm搅拌30分钟一边调整水浴的温度进行保温,以使内温为40±1℃。
5)进行30分钟的搅拌后,停止搅拌机,在相同水浴温度的状态下静置30分钟。
6)轻轻地仅回收下层的中和液层,以使2层分离不发生混合。
7)根据残留分散介质的量的测定方法,精密称取在20mL容量的小玻璃瓶中回收的中和液约0.26g(以单体量计相当于约0.1g),加入冷却了的DMF和磷酸溶液。
8)将瓶盖密封后,搅拌后在110℃进行2小时预加热后,按照残留分散介质的量测定方法测定中和液中的正庚烷量。
本申请的实施例中记载的第1段聚合条件、即、在40℃以500rpm搅拌时的丙烯酸中和水溶液中(单体水溶液)溶解的正庚烷(分散介质)的量,以单体基准计为80ppm。因此,该分散介质的量(80ppm)认为是利用现有方法(专利文献4等)可减少的最低的残留分散介质的量。
[比较例1]
将WO2009/025235(专利文献4)的实施例7作为比较例1来实施。即,在500mL容量的锥形烧瓶中加入80质量%丙烯酸水溶液92.0g,将烧瓶从外部冷却,同时一边搅拌一边滴加30质量%氢氧化钠102.2g,进行中和。向其中加入过硫酸钾0.11g和乙二醇二缩水甘油基醚8.3mg、离子交换水43.6g,制备水溶性烯属不饱和单体水溶液(以下,表述为“单体水溶液”)。
在具备具有2级的50mmφ倾斜浆式叶片的搅拌机、温度计、回流冷凝器和氮气导入管的2L容量的五颈圆筒形圆底可拆式烧瓶(以后为“圆底烧瓶”)中,量取作为石油系烃分散介质的正庚烷334g。在圆底烧瓶内加入作为疏水性高分子系分散剂的马来酸酐改性乙烯‑丙烯共聚物(三井化学株式会社、商品名:ハイワックス1105A)0.92g,在300rpm的搅拌下、85℃的水浴中加热至75~80℃,进行溶解・分散后,进行空气冷却,直至内温61℃。使用前端的开口部为内径8mmφ的SUS制漏斗,在以300rpm搅拌的上述庚烷中一次性投入上述单体水溶液。将从单体水溶液开始加入至加入结束为止所需的时间用秒表计测,为12秒。将单体水溶液238g以比重1.15g/ml换算,用容积207ml除以12sec,得到投入时的平均容积流速17.3ml/sec,由此截面积A=π/4×0.8[cm]×0.8[cm]=0.503[cm2]=5.03×10‑5[m2]、线流速为F=17.3[ml/sec]÷0.503[cm2]×60[sec/min]×0.01[m/cm]=20.6[m/min]、添加速度为V=F[m/min]×100[cm/m]×A[cm2]÷207[ml]=5.0[min‑1]。单体水溶液添加后,在内温40℃搅拌10分钟,进行一次分散。(工序(A))。
接着,作为表面活性剂,使蔗糖脂肪酸酯(三菱化学フーズ株式会社、商品名:S‑370)0.92g以60℃以上另外加热溶解到正庚烷8.28g中而形成溶液,将该溶液用漏斗添加到上述圆底烧瓶内,接着将搅拌速度增加至500rpm,使单体水溶液进行二次分散。(工序(B))。
一边将含有上述分散液的圆底烧瓶的内温保持在40℃,一边将体系内充分进行氮置换后,使用70℃的水浴加热1小时,进行自由基聚合反应。(工序(C))。
第1段聚合结束后,将搅拌速度增速至1000rpm,将内温冷却至25℃附近,使表面活性剂的至少一部分析出。(工序(D))。
另外,在500mL容量的锥形烧瓶中加入80质量%丙烯酸水溶液128.8g,将烧瓶从外部冷却的同时,一边搅拌一边滴加30质量%氢氧化钠142.9g,进行中和,向其中加入过硫酸钾0.15g和乙二醇二缩水甘油基醚11.6mg和蒸馏水16.7g,制备第2段聚合的单体水溶液。接着在冷却的(工序(D)后的)聚合液中,用添加口的内径4.5mm的滴液漏斗使旋塞部全打开来添加上述第2段聚合的单体水溶液,进行片刻的搅拌混合,使其分散并吸收到第1段聚合凝胶中。此时,添加单体水溶液所需要的时间为55秒,将单体水溶液288.6g以比重1.17g/ml换算,用容积246.7ml除以55秒,得到投入时的平均容积流速为4.49ml/sec,由此截面积A=π/4×0.45[cm]×0.45[cm]=0.159[cm2]=1.59×10‑5[m2]、线流速F=4.49[ml/sec]÷0.159[cm2]×60[sec/min]×0.01[m/cm]=16.84[m/min]、添加速度 V=F[m/min]×100[cm/m]×A[cm2]÷246.7[ml]=1.09[min‑1]。(工序(E))。
接着一边将含有上述分散液的圆底烧瓶的内温保持在室温左右,一边将体系内充分进行氮置换后,使用70℃的水浴加热1小时,进行自由基聚合反应。(工序(F))。
第2段聚合反应后,使用120℃的油浴进行加热,通过共沸蒸馏将正庚烷在烧瓶中回流,同时将260g的水向体系外除去,由此得到分散在庚烷中的脱水聚合物。在所得的庚烷分散脱水聚合物中添加作为后交联剂的2%乙二醇二缩水甘油基醚水溶液8.2g,在83℃进行2小时的后交联反应。
然后,使用120℃的油浴进行加热,将正庚烷和水通过蒸馏向体系外除去后,在氮气流下干燥,通过850μm的筛,得到球状粒子聚集了的形状的吸水性树脂237g。该吸水性树脂的中位粒径为372μm,水分率为4.8%。(该吸水性树脂的1次粒子的中位粒径为约60μm。)。
[比较例2]
将WO2009/025235(专利文献4)的实施例8作为比较例2来实施。(该例是专利文献4中残留分散介质的量最低的实施例。)在比较例1的工序(A)中,混合使用氧化型乙烯‑丙烯共聚物(三井化学株式会社、商品名:ハイワックス4052E)0.46g和马来酸酐改性乙烯‑丙烯共聚物(三井化学株式会社、商品名:ハイワックス1105A)0.46g代替马来酸酐改性乙烯‑丙烯共聚物(三井化学株式会社、商品名:ハイワックス1105A)0.92g来作为疏水性高分子系分散剂,向其分散介质的溶解・分散中在90℃的水浴中加热至83~86℃,除此以外,与比较例1同样地得到球状粒子聚集了的形状的吸水性树脂235g。该吸水性树脂的中位粒径为356μm,水分率为4.5%。
[实施例1]
对于比较例1(专利文献4、实施例7),将单体水溶液的添加方法改变为本申请记载的添加速度范围内,作为实施例1。具体地,在500mL容量的锥形烧瓶中加入80质量%丙烯酸水溶液92.0g,将烧瓶从外部冷却的同时,一边搅拌一边滴加30质量%氢氧化钠102.2g,进行中和。向其中加入过硫酸钾0.11g和乙二醇二缩水甘油基醚8.3mg、离子交换水43.6g,制备单体水溶液。
在具备具有2级的50mmφ倾斜浆式叶片的搅拌机、温度计、回流冷凝器和氮气导入管的2L容量的六颈圆底烧瓶中,量取作为石油系烃分散介质的正庚烷334g。在圆底烧瓶内添加作为疏水性高分子系分散剂的马来酸酐改性乙烯‑丙烯共聚物(三井化学株式会社、商品名:ハイワックス1105A)0.92g,在300rpm的搅拌下、以85℃的水浴加热至75~80℃,进行溶解・分散后,进行空气冷却,直至内温61℃。
在预先准备的管道泵(MASTERFLEX L/S系列)的管的前部安装内径为1mmφ的喷嘴(利用内径1mmφ的氟树脂制管制作),将该喷嘴固定在可拆分盖的六颈部的打开的口上,将前述的水溶性烯属不饱和单体水溶液(一边考虑单体水溶液不碰到壁面一边)以泵流量21ml/min(另外实测)添加到以300rpm搅拌的上述庚烷中。(上述单体水溶液全部量的投入需要约600秒。)由截面积A=π/4×0.1×0.1=7.85×10‑3[cm2]=7.85×10‑7[m2]、线流速F=21[ml/min]÷(7.85×10‑3[cm2])×0.01[m/cm]=26.8[m/min],此时的添加速度V=F[m/min]×100[cm/m]×A[cm2]÷207[ml]=0.10[min‑1]。单体水溶液添加后,在内温40℃下搅拌10分钟,进行一次分散。(工序(A))。
接着,作为表面活性剂,使蔗糖脂肪酸酯(三菱化学フーズ株式会社、商品名:S‑370)0.92g以60℃以上另外加热溶解到正庚烷8.28g中而形成溶液,将该溶液用漏斗添加到上述圆底烧瓶内,接着将搅拌速度增加至500rpm,使单体水溶液进行二次分散。(工序(B))。
接着一边将含有上述分散液的圆底烧瓶的内温保持在40℃,一边将体系内充分进行氮置换后,使用70℃的水浴加热1小时,进行自由基聚合反应。(工序(C))。
第1段聚合结束后,将搅拌速度增速至1000rpm,将内温冷却至25℃附近,使表面活性剂的至少一部分析出。(工序(D))。
另外,在500mL容量的锥形烧瓶中加入80质量%丙烯酸水溶液128.8g,将烧瓶从外部冷却的同时,一边搅拌一边滴加30质量%氢氧化钠142.9g,进行中和,向其中加入过硫酸钾0.15g和乙二醇二缩水甘油基醚11.6mg和蒸馏水16.7g,制备第2段聚合的单体水溶液。接着对于冷却的(工序(D)后的)聚合液,在预先准备的管道泵(MASTERFLEX L/S系列)的管的前部安装内径为1mmφ的喷嘴(利用内径1mmφ的氟树脂制管制作),将该喷嘴固定在可拆分盖的六颈部的打开的口上,将前述的水溶性烯属不饱和单体水溶液(一边考虑单体水溶液不碰到壁面一边)以泵流量25ml/min(另外实测)添加到以1000rpm搅拌的聚合液中。(上述单体水溶液全部量的投入需要约600秒。)单体水溶液288.6g以比重1.17g/ml换算,为容积246.7ml,由截面积A=π/4×0.1×0.1=7.85×10‑3[cm2]=7.85×10‑7[m2]、线流速F=25[ml/min]÷(7.85×10‑3[cm2])×0.01[m/cm]=31.8[m/min],此时的添加速度V=F[m/min]×100[cm/m]×A[cm2]÷246.7[ml]=0.10[min‑1]。(工序(E))。
接着一边将含有上述分散液的圆底烧瓶的内温保持在室温左右,一边将体系内充分进行氮置换后,使用70℃的水浴加热1小时,进行自由基聚合反应。(工序(F))。
第2段聚合反应后,使用120℃的油浴进行加热,通过共沸蒸馏将正庚烷在烧瓶中回流,同时将260g的水向体系外除去,由此得到分散在庚烷中的脱水聚合物。在所得的庚烷分散脱水聚合物中添加作为后交联剂的2%乙二醇二缩水甘油基醚水溶液8.2g,在83℃进行2小时的后交联反应。
然后,使用120℃的油浴进行加热,将正庚烷和水通过蒸馏向体系外除去后,在氮气流下干燥,通过850μm的筛,得到球状粒子聚集了的形状的吸水性树脂237g。该吸水性树脂的中位粒径为363μm,水分率为5.8%。
[实施例2]
对于比较例2(专利文献4、实施例8),将单体水溶液的添加方法变为本申请记载的添加速度范围内,作为实施例2。
在实施例1的工序(A)中,混合使用氧化型乙烯‑丙烯共聚物(三井化学株式会社、商品名:ハイワックス4052E)0.46g和马来酸酐改性乙烯‑丙烯共聚物(三井化学株式会社、商品名:ハイワックス1105A)0.46g代替马来酸酐改性乙烯‑丙烯共聚物(三井化学株式会社、商品名:ハイワックス1105A)0.92g来作为疏水性高分子系分散剂,向其分散介质的溶解・分散中在90℃的水浴中加热至83~86℃,除此以外,与实施例1同样地得到球状粒子聚集了的形状的吸水性树脂236g。该吸水性树脂的中位粒径为341μm,水分率为4.7%。
[比较例3]
将在实施例1中,不进行作为本申请特征的第1段聚合的单体水溶液的2阶段分散(一次分散和二次分散)的情况作为比较例3。
具体地,与实施例1同样地制备第1段聚合的单体水溶液后,在具备具有2级的50mmφ倾斜浆式叶片的搅拌机、温度计、回流冷凝器和氮气导入管的2L容量的六颈圆底烧瓶中,量取作为石油系烃分散介质的正庚烷342g。在圆底烧瓶内加入作为表面活性剂的蔗糖脂肪酸酯(三菱化学フーズ株式会社、商品名:S‑370)0.92g和作为疏水性高分子系分散剂的马来酸酐改性乙烯‑丙烯共聚物(三井化学株式会社、商品名:ハイワックス1105A)0.92g,在300rpm的搅拌下、在85℃的水浴中加热至75~80℃,进行溶解・分散后,将搅拌速度增加至500rpm,进行空气冷却,直至内温61℃。
在预先准备的管道泵(MASTERFLEX L/S系列)的管的前部安装内径为1mmφ的喷嘴(利用内径1mmφ的氟树脂制管制作),将该喷嘴固定在可拆分盖的六颈部的打开的口上,将前述的水溶性烯属不饱和单体水溶液(一边考虑单体水溶液不碰到壁面一边)以泵流量21ml/min(另外实测)添加到以500rpm搅拌的上述庚烷中。(上述单体水溶液全部量的投入需要约600秒。)由截面积A=π/4×0.1×0.1=7.85×10‑3[cm2]=7.85×10‑7[m2]、线流速F=21[ml/min]÷(7.85×10‑3[cm2])×0.01[m/cm]=26.8[m/min],此时的添加速度V=F×100[cm/m]×A÷207[ml]=0.10[min‑1]。单体水溶液添加后,在500rpm的状态下使单体水溶液分散。一边直接将圆底烧瓶的内温保持在40℃,一边将体系内充分进行氮置换后,使用70℃的水浴加热1小时,进行自由基聚合反应。
以下,将实施例1的工序(D)以后同样地实施,得到球状粒子聚集了的形状的吸水性树脂235g。该吸水性树脂的中位粒径为369μm,水分率为5.3%。
[实施例3]
对于实施例2,改变单体水溶液的添加速度,作为实施例3。
具体地,在500mL容量的锥形烧瓶中加入80质量%丙烯酸水溶液92.0g,将烧瓶从外部冷却,同时一边搅拌一边滴加30质量%氢氧化钠102.2g,进行中和。向其中加入过硫酸钾0.11g和乙二醇二缩水甘油基醚8.3mg、离子交换水43.6g,制备单体水溶液。
在具备具有2级的50mmφ倾斜浆式叶片的搅拌机、温度计、回流冷凝器和氮气导入管的2L容量的六颈圆底烧瓶中,量取作为石油系烃分散介质的正庚烷334g。在圆底烧瓶内加入氧化型乙烯‑丙烯共聚物(三井化学株式会社、商品名:ハイワックス4052E)0.46g和马来酸酐改性乙烯‑丙烯共聚物(三井化学株式会社、商品名:ハイワックス1105A)0.46g代替马来酸酐改性乙烯‑丙烯共聚物(三井化学株式会社、商品名:ハイワックス1105A)0.92g来作为疏水性高分子系分散剂,在300rpm的搅拌下、在90℃的水浴中加热至83~86℃,使其溶解・分散后,进行空气冷却,直至内温61℃。
在预先准备的管道泵(MASTERFLEX L/S系列)的管的前部安装内径为1mmφ的喷嘴(利用内径1mmφ的氟树脂制管制作),将该喷嘴固定在可拆分盖的六口部的打开的口上,将前述的水溶性烯属不饱和单体水溶液(一边考虑单体水溶液不碰到壁面一边)以泵流量13ml/min(另外实测)添加到以300rpm搅拌的上述庚烷中。(上述单体水溶液全部量的投入需要约960秒。)由截面积A=π/4×0.1×0.1=7.85×10‑3[cm2]=7.85×10‑7[m2]、线流速F=13[ml/min]÷(7.85×10‑3[cm2])×0.01[m/cm]=16.6[m/min],此时的添加速度V=F[m/min]×100[cm/m]×A[cm2]÷207[ml]=0.063[min‑1]。单体水溶液添加后,在内温40℃下搅拌10分钟,进行一次分散。(工序(A))。
接着,作为表面活性剂,使蔗糖脂肪酸酯(三菱化学フーズ株式会社、商品名:S‑370)0.92g以60℃以上另外加热溶解到正庚烷8.28g中而形成溶液,将该溶液用漏斗添加到上述圆底烧瓶内,接着将搅拌速度增加至500rpm,使单体水溶液进行二次分散。(工序(B))。
接着一边将含有上述分散液的圆底烧瓶的内温保持在40℃,一边将体系内充分进行氮置换后,使用70℃的水浴加热1小时,进行自由基聚合反应。(工序(C))。
第1段聚合结束后,将搅拌速度增速至1000rpm,将内温冷却至25℃附近,使表面活性剂的至少一部分析出。(工序(D))。
另外,在500mL容量的锥形烧瓶中加入80质量%丙烯酸水溶液128.8g,将烧瓶从外部冷却的同时,一边搅拌一边滴加30质量%氢氧化钠142.9g,进行中和,向其中加入过硫酸钾0.15g和乙二醇二缩水甘油基醚11.6mg和蒸馏水16.7g,制备第2段聚合的单体水溶液。接着在冷却的(工序(D)后的)聚合液中,用添加口的内径为4.5mm的滴液漏斗使旋塞部全打开来进行添加,进行片刻的搅拌混合,使其分散并吸收到第1段聚合凝胶中。此时,添加单体水溶液所需要的时间为55秒,将单体水溶液288.6g以比重1.17g/ml换算,用容积246.7ml除以55秒,得到投入时的平均容积流速为4.49ml/sec,由此截面积A=π/4×0.45[cm]×0.45[cm]=0.159[cm2]=1.59×10‑5[m2]、线流速F=4.49[ml/sec]÷0.159[cm2]×60[sec/min]×0.01[m/cm]=16.84[m/min]、添加速度 V=F[m/min]×100[cm/m]×A[cm2]÷246.7[ml]=1.09[min‑1]。(工序(E))。
接着一边将含有上述分散液的圆底烧瓶的内温保持在室温左右,一边将体系内充分进行氮置换后,使用70℃的水浴加热1小时,进行自由基聚合反应。(工序(F))。
第2段聚合反应后,使用120℃的油浴进行加热,通过共沸蒸馏将正庚烷在烧瓶中回流,同时将260g的水向体系外除去,由此得到分散在庚烷中的脱水聚合物。在所得的庚烷分散脱水聚合物中添加作为后交联剂的2%乙二醇二缩水甘油基醚水溶液8.2g,在83℃进行2小时的后交联反应。
然后,使用120℃的油浴进行加热,将正庚烷和水通过蒸馏向体系外除去后,在氮气流下干燥,通过850μm的筛,得到球状粒子聚集了的形状的吸水性树脂236g。该吸水性树脂的中位粒径为336μm,水分率为5.1%。
[实施例4]
对于实施例3,改变单体水溶液的添加速度,作为实施例4。
在实施例3中,对于管道泵中的第1段聚合的单体水溶液的速度,以泵流量42ml/min(另外实测)代替13ml/min。(上述单体水溶液全部量的投入需要约300秒。)由截面积A=π/4×0.1×0.1=7.85×10‑3[cm2]=7.85×10‑7[m2]、线流速F=42[ml/min]÷(7.85×10‑3[cm2])×0.01[m/cm]=53.50[m/min],此时的添加速度V=F[m/min]×100[cm/m]×A[cm2]÷207[ml]=0.20[min‑1]。单体水溶液添加后,在内温40℃搅拌10分钟,进行一次分散。(工序(A))。
以后,与实施例3同样地,通过850μm的筛,由此得到球状粒子聚集了的形状的吸水性树脂235g。该吸水性树脂的中位粒径为373μm,水分率为5.3%。
[比较例4]
将实施例1的单体水溶液的添加速度提高至0.30[min‑1]以上,作为比较例4。
在实施例1中,代替管道泵,而使用添加口的内径为4.5mm的滴液漏斗以旋塞部全打开的方式添加第1段聚合的单体水溶液。此时,添加单体水溶液所需要的时间为48秒,将单体水溶液238g以比重1.15g/ml换算,用容积207ml除以48秒,得到投入时的平均容积流速为4.31ml/sec,由此截面积A=π/4×0.45[cm]×0.45[cm]=0.159[cm2]=1.59×10‑5[m2]、线流速F=4.31[ml/sec]÷0.159[cm2]×60[sec/min]×0.01[m/cm]=16.26[m/min]、添加速度 V=F[m/min]×100[cm/m]×A[cm2]÷207[ml]=1.24[min‑1]。
以后,与实施例1同样地,通过850μm的筛,得到球状粒子聚集了的形状的吸水性树脂237g。该吸水性树脂的中位粒径为360μm,水分率为5.4%。
[比较例5]
将实施例1的单体水溶液的添加速度提高至0.30[min‑1]以上,作为比较例5。
在实施例1中,代替管道泵流量21ml/min,而以105ml/min(另外实测)添加第1段聚合的单体水溶液。(上述单体水溶液全部量的投入需要约120秒。)由截面积A=π/4×0.1×0.1=7.85×10‑3[cm2]=7.85×10‑7[m2]、线流速F=105[ml/min]÷(7.85×10‑3[cm2])×0.01[m/cm]=133.8[m/min],此时的添加速度V=F[m/min]×100[cm/m]×A[cm2]÷207[ml]=0.51[min‑1]。单体水溶液添加后,在内温40℃搅拌10分钟,进行一次分散。(工序(A))。
以后,与实施例1同样地,通过850μm的筛,由此得到球状粒子聚集了的形状的吸水性树脂237g。该吸水性树脂的中位粒径为353μm,水分率为5.5%。
[实施例5]
在实施例2中,将设置2台添加第1段聚合的单体水溶液的管道泵,并同时添加的实验作为实施例5。
在实施例2中,分别准备2组同类型的管道泵和1mmφ的喷嘴,在可拆分盖子的大致对角的位置设置各自的喷嘴,以21ml/min从2个地方同时地添加238g的第1段聚合的单体水溶液。从各个喷嘴以V=0.10[min‑1]的速度添加,添加第1段聚合的单体水溶液所需要的时间为实施例2的1/2、约为300秒。单体水溶液添加后,在内温40℃搅拌10分钟,进行一次分散。(工序(A))。
以后,与实施例2同样地,通过850μm的筛,由此得到球状粒子聚集了的形状的吸水性树脂238g。该吸水性树脂的中位粒径为350μm,水分率为6.1%。
[实施例6]
在实施例2中,将设置3台添加第1段聚合的单体水溶液的管道泵,并同时添加的实验作为实施例6。
在实施例4中,分别准备3组同类型的管道泵和1mmφ的喷嘴,设置各喷嘴,以使它们位于可拆分盖子的以大致120℃间隔相隔的位置,以21ml/min从3个地方同时地添加238g的第1段聚合的单体水溶液。从各喷嘴以V=0.10[min‑1]的速度添加,添加第1段聚合的单体水溶液所需要的时间为实施例2的1/3、约为200秒。单体水溶液添加后,在内温40℃搅拌10分钟,进行一次分散。(工序(A))。
以后,与实施例2同样地,通过850μm的筛,由此得到球状粒子聚集了的形状的吸水性树脂236g。该吸水性树脂的中位粒径为367μm,水分率为5.1%。
将上述实施例1~6和比较例1~5各自实施3次,对于所得的吸水性树脂,求得使用各自残留分散介质的量的测定方法测定的其残留分散介质的量,其平均值±标准偏差示于表1。
【表1】

由表1可知,通过将第1段聚合的单体水溶液向聚合体系中的添加速度控制在添加速度为0.30[min‑1]以下,可以实现认为在现有方法中减少困难的、80ppm以下的残留分散介质的量。
另外,由实施例5、6可知,在上述工序(A)中,即使使用2或3支添加速度V为0.30[min‑1]以下的投入喷嘴,来投入水溶性烯属不饱和单体水溶液时,也可以得到与投入喷嘴为1支时的实施例2同样的结果,没有发现喷嘴的支数的影响。
产业上的可利用性
根据本发明,可以提供吸水性树脂中含有的用于反相悬浮聚合的石油系烃分散介质的残留量少、来源于石油系烃分散介质的臭味进一步减少的适于卫生材料用途的吸水性树脂。

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资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 103003311 A(43)申请公布日 2013.03.27CN103003311A*CN103003311A*(21)申请号 201180036983.9(22)申请日 2011.07.202010-169677 2010.07.28 JPC08F 2/18(2006.01)C08F 20/06(2006.01)C08F 20/56(2006.01)(71)申请人住友精化株式会社地址日本兵库县加古郡播磨町宫西番地之(72)发明人横山秀树 菊野佐知 平郡笃前田畅浩(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司 72001代理人蔡晓菡 杨思捷(54) 发明名称吸水性。

2、树脂的制造方法(57) 摘要本申请提供吸水性树脂的制造方法和、由其得到的吸水性树脂,进而详细地,所述吸水性树脂的制造方法是利用反相悬浮聚合法制造吸水性树脂的方法,其中,来源于原料成分、特别是石油系烃分散介质的臭味进而减少。更详细地,在本申请中,提供吸水性树脂的制造方法和、由其得到的吸水性树脂,所述吸水性树脂的制造方法是在吸水性树脂的制造中,将反相悬浮聚合以2段以上的多段进行时,通过在作为现有技术的工序内的第1段聚合中,使聚合反应槽中的水溶性烯属不饱和单体水溶液从投入喷嘴添加的添加速度V保持在0.30min-1以下,可以进而减少上述吸水性树脂中的石油系烃分散介质的残留量,由此与通过现有技术得到的。

3、吸水性树脂相比,臭味进而得到降低。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2013.01.28(86)PCT申请的申请数据PCT/JP2011/066454 2011.07.20(87)PCT申请的公布数据WO2012/014748 JA 2012.02.02(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书20页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 20 页1/2页21.吸水性树脂的制造方法, 其是利用含有第 1段聚合工序和第 2段聚合工序的多段反相 悬 浮 聚 合 使 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 聚 合 的 方 法, 所 述 第。

4、 1段 聚 合 工 序 含 有 至 少 以 下 的 工序 :(A) 在 溶 解 或 分 散 了 疏 水 性 高 分 子 系 分 散 剂 的 石 油 系 烃 分 散 介 质 中, 在 不 存 在 表 面 活性 剂 的 情 况 下 将 含 有 水 溶 性 自 由 基 聚 合 引 发 剂 的 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 水 溶 液 搅 拌 混 合来进行一次分散的工序 ;(B) 在所得的分散液中添加表面活性剂来进行二次分散的工序 ;和(C) 进 行 自 由 基 聚 合, 得 到 分 散 在 石 油 系 烃 分 散 介 质 中 的 含 水 凝 胶 状 态 的 吸 水 性 树 脂粒子的工序,所。

5、述第 2段聚合工序含有至少以下的工序 :(D) 使上述表面活性剂的至少一部分析出的工序 ;(E) 在其中搅拌混合含有水溶性自由基聚合引发剂的第 2段的水溶性烯属不饱和单体水溶液, 使其吸收和聚集到第 1段的聚合凝胶中的工序 ;和(F) 再次进行自由基聚合的工序,该 吸 水 性 树 脂 的 制 造 方 法 的 特 征 在 于, 在 工 序 (A) 中, 以 使 下 式 (I) 定 义 的 添 加 速 度 V为 0.30min-1 以下的条件将水溶性烯属不饱和单体水溶液投入到石油系烃分散介质中,V FA/T (I)上式 (I) 中, V表示添加速度 min-1 , F表示从喷嘴流出的平均线流速 m。

6、/min , A表示喷嘴的截面积 m2 且 T表示向聚合反应槽中加入的单体水溶液总量 m3 。2.根据权利要求 1所述的制造方法, 其中, 在含有工序 (A) (F) 的多段反相悬浮聚合结束后, 添加后交联剂进行后交联。3.根 据 权 利 要 求 1或 2所 述 的 制 造 方 法, 其 特 征 在 于, 第 2段 聚 合 中 使 用 的 水 溶 性 烯属不饱和单体量与第 1段聚合中使用的水溶性烯属不饱和单体量的重量比为 1.0 2.0之间。4.根据权利要求 1 3中任一项所述的吸水性树脂的制造方法, 其中, 表面活性剂为选自聚甘油脂肪酸酯、 蔗糖脂肪酸酯和脱水山梨糖醇脂肪酸酯中的至少一种。5。

7、.根 据 权 利 要 求 1 4中 任 一 项 所 述 的 吸 水 性 树 脂 的 制 造 方 法, 其 特 征 在 于, 在 工序 (A) 中, 该 第 1段 聚 合 的 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 水 溶 液 由 投 入 喷 嘴 添 加 的 添 加 速 度 V为0.05 0.30min-1 的范围。6.根据权利要求 1 4中任一项所述的吸水性树脂的制造方法, 其特征在于, 在实施工序 (A) 的 聚 合 反 应 槽 中, 设 置 2支 以 上 的 使 该 第 1段 聚 合 的 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 水 溶 液的添加速度 V为 0.30min-1 以下的投入喷嘴。

8、, 进行上述单体水溶液的供给。7.根 据 权 利 要 求 1 6中 任 一 项 所 述 的 吸 水 性 树 脂 的 制 造 方 法, 其 中, 疏 水 性 高 分 子系 分 散 剂 为 选 自 马 来 酸 酐 改 性 聚 乙 烯、 马 来 酸 酐 改 性 聚 丙 烯、 马 来 酸 酐 改 性 乙 烯 -丙 烯 共聚物、 马来酸酐 -乙烯共聚物、 马来酸酐 -丙烯共聚物、 马来酸酐 -乙烯 -丙烯共聚物、 聚乙烯、 聚丙烯、 乙烯 -丙烯共聚物、 氧化型聚乙烯、 氧化型聚丙烯和氧化型乙烯 -丙烯共聚物中的至少一种。8.根据权利要求 1 7中任一项所述的吸水性树脂的制造方法, 其中, 水溶性烯属不。

9、饱和单体为 选自丙烯酸和其盐、 甲基丙烯酸和其盐、 以及丙烯酰胺中的至少一种。权 利 要 求 书CN 103003311 A2/2页39.根据权利要求 1 8中任一项所述的吸水性树脂的制造方法, 其中, 石油系烃分散介质为选自碳原子数为 6 8的脂肪族烃和脂环族烃中的至少一种。10.吸水性树脂, 其利用权利要求 1 9中任一项所述的制造方法得到。权 利 要 求 书CN 103003311 A1/20页4吸水性树脂的制造方法技术领域0001 本发明涉及吸水性树脂的制造方法和、 由其得到的吸水性树脂。 进而详细地, 涉及吸 水 性 树 脂 的 制 造 方 法 和、 由 其 得 到 的 吸 水 性 。

10、树 脂, 所 述 吸 水 性 树 脂 的 制 造 方 法 是 利 用 反相 悬 浮 聚 合 法 制 造 吸 水 性 树 脂 的 方 法, 其 中, 来 源 于 原 料 成 分、 特 别 是 石 油 系 烃 分 散 介 质 的臭味与由现有技术得到的吸水性树脂相比, 进一步得到降低。背景技术0002 吸 水 性 树 脂 被 广 泛 用 于 纸 尿 裤、 卫 生 巾 等 的 卫 生 材 料、 宠 物 垫 ( ) 等的 日 用 品、 食 品 用 吸 水 片 材、 电 缆 用 阻 水 材 料 等 的 工 业 材 料、 绿 化 /农 业 /园 艺 专 用 的 保 水剂等。0003 纸 尿 裤、 卫 生 巾。

11、 等 的 卫 生 材 料 一 般 由 表 层 ( ) 、 底 层 ( ) 、热 熔 性 胶 粘 剂、 弹 性 材 料、 吸 水 性 树 脂、 纸 浆 纤 维 等 构 成, 使 用 了 多 量 的 合 成 树 脂、 改 性 剂,有 时 感 觉 到 源 于 原 料 成 分 的 臭 味。 这 些 卫 生 材 料 由 于 用 于 穿 着 在 人 体 上, 从 而 即 使 稍 有 臭味, 也给使用者带来不快感, 因此期 望无臭化。0004 在 这 些 卫 生 材 料 的 构 成 材 料 中, 即 使 对 于 吸 水 性 树 脂, 也 稍 有 源 于 在 其 制 造 过 程中使用的物质的臭味, 吸水时易于。

12、挥散, 因此期望臭味的减少。0005 作 为 卫 生 材 料 中 使 用 的 吸 水 性 树 脂, 已 知 有 例 如 聚 丙 烯 酸 部 分 中 和 物、 淀 粉 -丙烯酸接枝聚合物的中和物、 淀粉 -丙烯腈接枝聚合物的水解物、 乙酸乙烯酯 -丙烯酸酯共聚物的皂化物等。0006 作 为 这 种 吸 水 性 树 脂 的 制 造 方 法, 已 知 有 水 溶 液 聚 合 法、 反 相 悬 浮 聚 合 法 等, 对 于通 过 使 水 溶 性 单 体 悬 浮 在 分 散 介 质 中 进 行 聚 合 的 反 相 悬 浮 聚 合 法 来 制 造 的 吸 水 性 树 脂 的情况, 认为其臭味的主要原因源于。

13、分散介质。0007 作 为 通 过 反 相 悬 浮 聚 合 法 制 造 吸 水 性 树 脂 的 现 有 技 术, 已 知 有 吸 水 性 树 脂 的 制 造方 法, 其 特 征 在 于, 使 用 自 由 基 聚 合 引 发 剂 在 石 油 系 烃 溶 剂 中 使 ,- 不 饱 和 羧 酸 和 其 碱金 属 盐 水 溶 液 在 内 部 交 联 剂 的 存 在 下 或 不 存 在 下 聚 合 时, 使 用 蔗 糖 脂 肪 酸 酯 作 为 胶 体 保 护剂 ( 参照专利文献 1) ;制造方 法, 其特征在于, 使用自由基聚合引发剂在石油系烃溶剂中、 使,- 不饱和羧酸和其碱金属盐的 25质量 %以上。

14、的水溶液在内部交联剂的存在下或不存在下聚合时, 使用 HLB2 16的聚甘油脂肪酸酯作为表面活性剂 ( 参照专利文献 2) 等, 但这些制造技术均没有着眼于臭味的减少, 所得的吸水性树脂的臭味不充分低。0008 另 外, 以 减 少 吸 水 性 树 脂 的 臭 味 为 目 的, 本 发 明 人 等 发 现, 通 过 在 反 相 悬 浮 聚 合 法中, 在 没 有 添 加 表 面 活 性 剂 的 石 油 系 烃 分 散 介 质 中 使 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 的 水 溶 液 分散, 在 所 得 的 分 散 液 中 添 加 表 面 活 性 剂 并 进 而 使 其 分 散 后, 进 。

15、行 聚 合, 从 而 可 降 低 吸 水 时 的源于分散介质的臭味 ( 参照专利文献 3) , 或通过在进行 2段以上的多段的反相悬浮聚合时,在 第 1段 的 反 相 悬 浮 聚 合 中, 在 使 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 水 溶 液 分 散 于 石 油 系 烃 分 散 介 质中 而 得 到 的 分 散 液 中 添 加 表 面 活 性 剂, 从 而 可 降 低 吸 水 时 的 源 于 分 散 介 质 的 臭 味 ( 参 照 专利文献 4) 。说 明 书CN 103003311 A2/20页50009 但 是, 在 这 些 现 有 技 术 的 方 法 中, 使 用 多 量 的 吸 。

16、水 性 树 脂 时, 有 时 感 觉 到 吸 水 时 源于分散介质的臭味, 从而要求进一步的臭味的减少。0010 【 现有技术文献 】【 专利文献 】【 专利文献 1】 日本特开昭 61-87702号公报【 专利文献 2】 日本特开昭 62-172006号公报【 专利文献 3】 WO2007/126002【 专利文献 4】 WO2009/025235。发明内容0011 本 发 明 的 目 的 涉 及 吸 水 性 树 脂 的 制 造 方 法 和、 由 其 得 到 的 吸 水 性 树 脂。 进 而 详 细地, 提 供 吸 水 性 树 脂 的 制 造 方 法 和 由 其 得 到 的 吸 水 性 树 。

17、脂, 所 述 吸 水 性 树 脂 的 制 造 方 法 是通 过 反 相 悬 浮 聚 合 法 制 造 吸 水 性 树 脂 的 方 法, 其 中, 来 源 于 原 料 成 分、 特 别 是 石 油 系 烃 分 散介质的臭味与利用现有技术得到的吸水性树脂相比, 进一步得到减少。0012 本 发 明 人 等 对 于 吸 水 性 树 脂 吸 水 时 的 来 源 于 石 油 系 烃 分 散 介 质 的 臭 味、 与 在 吸 水性 树 脂 的 制 造 时 使 用 的 石 油 系 烃 分 散 介 质 的 关 系 进 行 了 努 力 研 究, 结 果 发 现 可 以 提 供 吸 水性 树 脂 的 制 造 方 法。

18、 和、 由 其 得 到 的 吸 水 性 树 脂, 所 述 吸 水 性 树 脂 的 制 造 方 法 是 在 吸 水 性 树脂 的 制 造 中, 在 将 反 相 悬 浮 聚 合 以 2段 以 上 的 多 段 进 行 时, 在 现 有 技 术 的 第 1段 聚 合 工 序中, 使 聚 合 反 应 槽 中 的 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 水 溶 液 从 投 入 喷 嘴 添 加 的 添 加 速 度 V保 持 为0.30min-1 以下, 由此令人惊异且无法预期地进一步降低认为利用现有技术难以降低的、上 述 吸 水 性 树 脂 中 的 石 油 系 烃 分 散 介 质 的 残 留 量, 由 此 。

19、与 利 用 现 有 技 术 得 到 的 吸 水 性 树 脂相比, 臭味进一步降低。0013 即, 本发明涉及以下所示的吸水性树脂的制造方法和、 由其得到的吸水性树脂。0014 第 1项 . 吸水性树脂的制造方法, 其是利用含有第 1段聚合工序和第 2段聚合工序 的 多 段 反 相 悬 浮 聚 合 而 使 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 聚 合 的 方 法, 所 述 第 1段 聚 合 工 序 含 有至少以下的工序 :(A) 在 溶 解 或 分 散 了 疏 水 性 高 分 子 系 分 散 剂 的 石 油 系 烃 分 散 介 质 中, 在 不 存 在 表 面 活性 剂 的 情 况 下 将 含。

20、 有 水 溶 性 自 由 基 聚 合 引 发 剂 的 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 水 溶 液 搅 拌 混 合来进行一次分散的工序 ;(B) 在所得的分散液中添加表面活性剂来进行二次分散的工序 ;和(C) 进 行 自 由 基 聚 合, 得 到 分 散 在 石 油 系 烃 分 散 介 质 中 的 含 水 凝 胶 状 态 的 吸 水 性 树 脂粒子的工序,所述第 2段聚合工序含有至少以下的工序 :(D) 使上述表面活性剂的至少一部分析出的工序 ;(E) 在其中将含有水溶性自由基聚合引发剂的第 2段聚合的水溶性烯属不饱和单体水溶液搅拌混合, 使其在第 1段聚合凝胶中吸收和聚集的工序 ;和(。

21、F) 再次进行自由基聚合的工序,该吸水性树脂的制造方法的特征在于, 在工序 (A) 中, 在石油系烃分散介质中以使下式(I) 定义的添加速度 V为 0.30min-1 以下的条件来投入水溶性烯属不饱和单体水溶液,说 明 书CN 103003311 A3/20页6V FA/T (I)上式 (I) 中, V表示添加速度 min-1 , F表示从喷嘴流出的平均线流速 m/min , A表示喷嘴的截面积 m2 和 T表示向聚合反应槽中加入的单体水溶液总量 m3 。0015 第 2项 .根据第 1项所述的制造方法, 其中, 在含有工序 (A) (F) 的多段反相悬浮聚合结束后, 添加后交联剂进行后交联。。

22、0016 第 3项 .根据上述第 1项或第 2项所述的制造方法, 其特征在于, 第 2段聚合中使用 的 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 量 与 第 1段 聚 合 中 使 用 的 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 量 的 重 量 比为 1.0 2.0之间。0017 第 4项 .根据第 1 3项中任一项所述的吸水性树脂的制造方法, 其中, 表面活性剂为选自聚甘油脂肪酸酯、 蔗糖脂肪酸酯和脱水山梨糖醇脂肪酸酯中的至少一种。0018 第 5项 .根据第 1 4项中任一项所述的吸水性树脂的制造方法, 其特征在于, 在工序 (A) 中, 该第 1段聚合的水溶性烯属不饱和单体水溶液由投入喷嘴添。

23、加的添加速度 V为0.05 0.30min-1 的范围。0019 第 6项 .根据第 1 4项中任一项所述的吸水性树脂的制造方法, 其特征在于, 在实 施 工 序 (A) 的 聚 合 反 应 槽 中, 设 置 2支 以 上 的 使 该 第 1段 聚 合 的 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体水溶液的添加速度 V为 0.30min-1 以下的投入喷嘴, 进行上述单体水溶液的供给。0020 第 7项 .根据第 1 6项中任一项所述的吸水性树脂的制造方法, 其中, 疏水性高分 子 系 分 散 剂 为 选 自 马 来 酸 酐 改 性 聚 乙 烯、 马 来 酸 酐 改 性 聚 丙 烯、 马 来 酸 。

24、酐 改 性 乙 烯 -丙烯共聚物、 马来酸酐 -乙烯共聚物、 马来酸酐 -丙烯共聚物、 马来酸酐 -乙烯 -丙烯共聚物、聚乙烯、 聚丙烯、 乙烯 -丙烯共聚物、 氧化型聚乙烯、 氧化型聚丙烯和氧化型乙烯 -丙烯共聚物中的至少一种。0021 第 8项 .根据第 1 7项中任一项所述的吸水性树脂的制造方法, 其中, 水溶性 烯属不饱和单体为选自丙烯酸和其盐、 甲基丙烯酸和其盐、 以及丙烯酰胺中的至少一种。0022 第 9项 .根据第 1 8项中任一项所述的吸水性树脂的制造方法, 其中, 石油系烃分散介质为选自碳原子数为 6 8的脂肪族烃和脂环族烃中的至少一种。0023 第 10项 .吸水性树脂, 。

25、其利用第 1 9项中任一项所述的制造方法得到。0024 根 据 本 发 明, 可 以 提 供 来 源 于 原 料 成 分、 特 别 是 石 油 系 烃 分 散 介 质 的 臭 味 进 一 步得到减少的吸水性树脂的制造方法和、 由其得到的吸水性树脂。具体实施方式0025 本 发 明 的 吸 水 性 树 脂 的 制 造 方 法 的 特 征 在 于, 通 过 含 有 第 1段 聚 合 工 序 和 第 2段聚 合 工 序 的 多 段 的 反 相 悬 浮 聚 合, 使 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 聚 合, 所 述 第 1段 聚 合 工 序 至少含有以下工序 :(A) 在 溶 解 或 分 散 。

26、了 疏 水 性 高 分 子 系 分 散 剂 的 石 油 系 烃 分 散 介 质 中, 在 不 存 在 表 面 活性 剂 的 情 况 下 将 含 有 水 溶 性 自 由 基 聚 合 引 发 剂 的 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 水 溶 液 搅 拌 混 合,使其一次 分散的工序 ;(B) 在所得的分散液中添加表面活性剂, 使其二次分散的工序 ;和(C) 进 行 自 由 基 聚 合, 得 到 在 石 油 系 烃 分 散 介 质 中 分 散 的 含 水 凝 胶 状 态 的 吸 水 性 树 脂粒子的工序,说 明 书CN 103003311 A4/20页7所述第 2段聚合工序至少含有以下工序 :。

27、(D) 使上述表面活性剂的至少一部分析出的工序 ;(E) 在其中搅拌混合含有水溶性自由基聚合引发剂的第 2段聚合的水溶性烯属不饱和单体水溶液, 使其在第 1段的聚合凝胶中吸收和聚集的工序 ;和(F) 再次进行自由基聚合的工序,进一步地, 在工序 (A) 中, 将水溶性烯属不饱和单体水溶液以 0.30min-1 以下的添加速度 V投入到石油系烃分散介质中。0026 通 过 含 有 这 些 工 序、 且 具 有 上 述 特 定 的 添 加 速 度 V的 制 造 方 法, 可 以 得 到 残 留 的石 油 系 烃 分 散 介 质 的 量 减 少 了 的 吸 水 性 树 脂。 ( 应 予 说 明, 在。

28、 本 发 明 中 “残 留 的 石 油 系 烃 分散介质的量 ”( 也称为残留分散介质的量 ) 是指利用下述测定方法测定的值。 ) 。0027 利 用 反 相 悬 浮 聚 合 得 到 的 吸 水 性 树 脂 在 吸 水 时 的 臭 味 的 原 因 主 要 是 在 吸 水 性 树脂 粒 子 内 残 留 的 分 散 介 质。 本 发 明 人 等 发 现 :作 为 分 散 介 质 残 留 在 吸 水 性 树 脂 粒 子 中 的 机制, 是 由 于 在 使 单 体 水 溶 液 通 过 搅 拌 等 向 分 散 介 质 中 分 散 时, 产 生 作 为 油 相 的 分 散 介 质 摄入到单体水溶液的液滴内。

29、的形状的液滴、 即 O/W/O( 油 /水 /油 ) 型的液滴, 在该 O/W/O液滴稳定化了的状态下进行聚合, 由此产生内包了分散介质的所谓胶囊状的吸水性树脂粒子。0028 本发明的一个特征在于, 通过在该工序 (A) 中将水溶性烯属不饱和单体水溶液 ( 以下, 没有预先说明时 “单体水溶液 ”是指 “水溶性烯属不饱和单体水溶液 ”) 在石油系烃分散介质 ( 以下, 没有预先说明时 “分散介质 ”是指 “石油系烃分散介质 ”) 中、 在不存在表面活性剂的情况下进行混合和分散的 “一次分散 ”、 和利用其接下来的工序 (B) 添加表面活性剂, 实现由表面活性剂导致的分散稳定化的 “二次分散 ”。

30、这 2个阶段而使单体水溶液分散, 来进行反 相 悬 浮 聚 合, 进 一 步 地, 在 实 施 该 工 序 (A) 的 反 应 聚 合 槽 中, 通 过 控 制 添 加 该 单 体 水 溶 液的 速 度, 可 以 进 一 步 抑 制 作 为 副 产 物 生 成 的 O/W/O( 油 /水 /油 ) 型 的 液 滴 的 产 生, 减 少 吸水 性 树 脂 中 残 留 分 散 介 质 的 量。O/W/O 型 液 滴 是 (Oil in Water) in Oil 的 略 写, 是指油相的微细液滴预先分散在水相液滴中, 该水相液滴进而分散在油相中的状态。 即, 由最内 油 相、 中 间 水 相、 最。

31、 外 油 相 形 成, 本 申 请 中, 表 示 在 分 散 介 质 中 ( 油 相 ) 存 在 的、 单 体 水 溶 液( 水相 ) 的液滴中, 进而含有小的分散介质 ( 油相 ) 的液滴的状态。0029 对 此, 本 发 明 人 等 对 产 生 O/W/O型 的 液 滴 的 主 要 原 因 进 行 了 努 力 研 究, 结 果 发 现,在 使 单 体 水 溶 液 向 分 散 介 质 中 混 合 和 分 散 时, 如 果 将 单 体 水 溶 液 从 投 入 喷 嘴 使 劲 地 ( 勢 ) 添 加, 则 有 残 留 分 散 介 质 的 量 变 高 的 现 象, 由 此 推 测 投 入 时 的 。

32、单 体 水 溶 液 的 线 流 速、与 进 入 分 散 介 质 中 时 的 液 滴 直 径 相 关, 在 以 本 申 请 中 定 义 的 添 加 速 度 V进 行 评 价 时, 该 速度为 0.30min-1 以下时, 可抑制 O/W/O型的液滴的产生, 其结果是吸水性树脂中的残留分散介质的量变低。添加速度 V以下式 (I) 定义。0030 式 (I) : V FA/T 式中, V表示添加速度 min-1 , F表示从喷嘴流出的平均线流速 m/min , A表示喷嘴的截面积 m2 和 T表示向聚合反应槽中加入的单体水溶液总量 m3 。0031 F( 从 喷 嘴 流 出 的 平 均 线 流 速 。

33、) 是 投 入 的 单 体 水 溶 液 在 其 投 入 口 ( 即 投 入 喷 嘴 ) 以何种程度的势头冒出的指标。 使用泵等时, 将由其流量算出 ( 用体积流量除以投入喷嘴出口的截面积 ) 的值作为从投入喷嘴流出的平均线流速 F。另外, 采用利用了重力等的投入方法时, 通 过 用 投 入 的 单 体 水 溶 液 量 ( 体 积 ) 除 以 投 入 所 需 要 的 时 间, 求 得 平 均 体 积 流 量, 同 样 算说 明 书CN 103003311 A5/20页8出平均线流速 F。0032 A( 喷嘴的截面积 ) 与投入的单体水溶液的液块 ( 液滴 ) 的大小相关。当即使单体水溶 液 的 。

34、线 流 速 慢、 投 入 到 分 散 介 质 中 时 的 液 块 ( 液 滴 ) 也 大 时, 残 留 分 散 介 质 的 量 多, 即 易 于产生 O/W/O型液滴。0033 T( 向 聚 合 反 应 槽 中 加 入 的 单 体 水 溶 液 总 量 ) 是 由 聚 合 反 应 槽 的 大 小、 聚 合 条 件 等决定的单体水溶液的加入量。0034 V( 添 加 速 度 ) 由 上 述 式 (I) 算 出, 通 过 用 作 为 单 体 水 溶 液 投 入 势 头 的 指 标 的 线 流速 F和与投入液块 ( 液滴 ) 相关的喷嘴的截面积 m2 的乘积值, 除以作为基准的由各个反应器规模决定的 。

35、“向聚合反应槽中加入的单体水溶液的总量 : Tm3 ”, 可以排除规模因素对添加速度的影响。0035 本 申 请 中 规 定 的 单 体 水 溶 液 的 添 加 速 度 V根 据 其 实 验 结 果, 优 选 为 0.30min-1以下, 进一步优选为 0.05 0.25min-1 的范围, 更进一步最优选为 0.05 0.20min-1 。超过 0.30min-1 时, 残留分散介质的减少效果变低, 分散介质的残留量增加, 从而不优选。另 外, 添 加 速 度 V小 于 0.05min-1 时, 单 体 水 溶 液 的 添 加 所 需 要 的 时 间 变 得 过 于 长, 不 能得到与花费的。

36、时间相当的减少效果, 而且使生产效率大大恶化, 因此不优选。0036 在 减 少 残 留 分 散 介 质 的 量 的 同 时、 增 加 向 聚 合 反 应 槽 的 加 入 速 度 时, 可 以 通 过 设置 2支以上 ( 例如 2或 3支 ) 添加速度为 0.30min-1 以下的投入喷嘴, 并由这些多支喷嘴同时进行加入, 来提高作为装置整体的加入速度。 即, 如果每 1支投入喷嘴的添加速度 V为0.30min-1 以下, 则 2或 3支投入喷嘴的各添加速度的总计可以为 0.30min-1 以上。另外, 可 以 将 添 加 速 度 V不 同 的 2支 以 上 的 投 入 喷 嘴 设 置 在 聚。

37、 合 反 应 槽 中。 其 中, 该 情 况 下,从减少残留分散介质的角度考虑, 优选各喷嘴之间设置在尽可能分开的位置上。0037 作 为 在 工 序 (A) 中 使 用 的 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体, 可 以 列 举 例 如 ( 甲 基 ) 丙 烯 酸 “( 甲基 ) 丙烯基 ”是指 “丙烯基 ”和 “甲基丙烯基 ”。以下相同 、 2-( 甲基 ) 丙烯酰胺 -2-甲基丙磺酸、 马来酸等具有酸基的单体和它们的盐 ;( 甲基 ) 丙烯酰胺、 N, N-二甲基 ( 甲基 ) 丙烯酰胺、 ( 甲基 ) 丙烯酸 2-羟基乙基酯、 N-羟甲基 ( 甲基 ) 丙烯酰胺等的非离子性不饱和单体。

38、 ;( 甲基 ) 丙烯酸二乙基氨基乙基酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸二乙基氨基丙基酯等含有氨基的不饱和单体和它们的季铵化物等。它们可以分别单独使用, 或将 2种以上混合使用。0038 在 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 中, 从 工 业 上 容 易 获 得 的 角 度 考 虑, 作 为 优 选 的 单 体, 可以列举 ( 甲基 ) 丙烯酸和其盐、 ( 甲基 ) 丙烯酰胺。0039 水溶性烯属不饱和单体具有酸基时, 可将酸基中和而作为盐使用。0040 作 为 将 具 有 酸 基 的 单 体 中 和 而 形 成 盐 时 使 用 的 碱 性 化 合 物, 可 以 列 举 锂、 钠、 钾、铵等的化。

39、合物。更详细地, 可以列举氢氧化钠、 氢氧化钾 、 氢氧化锂、 碳酸钠、 碳酸铵等。0041 在 将 具 有 酸 基 的 单 体 进 行 中 和 时, 其 中 和 度 优 选 为 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 的 酸 基的 30 90摩尔 %。 中和度比 30摩尔 %低时, 酸基难以离子化, 有吸水能力变低的可能性,因此不优选。 如果中和度超过 90摩尔 %, 则用作卫生材料时, 有产生安全性等的问题的可能性, 因此不优选。 另外, 从均一度的角度考虑, 一般中和的时机是在单体状态下进行, 但也可以并用在单体聚合后的聚合物中添加上述碱性化合物进行中和的、 所谓后中和。0042 在 本。

40、 发 明 中, 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 可 作 为 水 溶 液 来 使 用。 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单体水溶液的单体浓度优选为 20质量 %饱和浓度。说 明 书CN 103003311 A6/20页90043 在水溶性烯属不饱和单体水溶液中, 根据需要可以含有链转移剂、 增稠剂等。0044 作 为 链 转 移 剂, 可 以 列 举 例 如 硫 醇 类、 硫 羟 酸 类、 仲 醇 类、 次 磷 酸、 亚 磷 酸 等 的 化 合物。它们可以单独使用, 也可以将 2种以上并用。0045 作 为 增 稠 剂, 可 以 列 举 羧 甲 基 纤 维 素、 羟 基 乙 基 纤 维 。

41、素、 羟 基 丙 基 纤 维 素、 甲 基 纤维素、 聚乙二醇、 聚丙烯酸、 聚丙烯酸中和物、 聚丙烯酰胺等。0046 作 为 石 油 系 烃 分 散 介 质, 可 以 列 举 例 如 正 己 烷、 正 庚 烷、 2-甲 基 己 烷、 3-甲 基 己烷、 2, 3-二甲基戊烷、 3-乙基戊烷、 正辛烷等的碳原子数为 6 8的脂肪族烃、 环己烷、 甲基环己烷、 环戊烷、 甲基环戊烷、 反式 -1, 2-二甲基环戊烷、 顺式 -1, 3-二甲基环戊烷、 反式 -1,3-二 甲 基 环 戊 烷 等 的 脂 环 族 烃、 苯、 甲 苯、 二 甲 苯 等 的 芳 香 族 烃 等。 其 中, 从 工 业 。

42、上 容 易 获取、 和 安 全 性 的 角 度 考 虑, 更 适 合 使 用 正 己 烷、 正 庚 烷、 2-甲 基 己 烷、 3-甲 基 己 烷、 正 辛 烷 等碳 原 子 数 为 6 8的 脂 肪 族 烃 ;环 己 烷、 甲 基 环 戊 烷、 和 甲 基 环 己 烷 等 碳 原 子 数 为 6 8的脂环族烃。这些烃分散介质可以单独使用, 或将 2种以上并用。0047 进 一 步 地, 在 这 些 烃 分 散 介 质 中, 从 本 发 明 的 W/O型 反 相 悬 浮 的 状 态 良 好、 易 于 得到合适的粒径、 工业上易于获得且品质稳定的角度考虑, 适合使用正庚烷、 环己烷。 另外, 作。

43、为 上 述 烃 的 混 合 物 的 例 子, 即 使 使 用 市 售 的 EXXSOL庚 烷 ( 公 司 制 :含 有正庚烷和异构体的烃 75 85%) 等, 也可以得到合适的结果。0048 对 于 石 油 系 烃 分 散 介 质 的 使 用 量, 从 使 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 水 溶 液 均 一 地 分散、 使 聚 合 温 度 的 控 制 容 易 的 角 度 考 虑, 通 常 相 对 于 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 水 溶 液 100质量份, 优选为 50 600质量份, 更优选为 50 400质量份, 进一步优选为 50 200质量份。0049 在 工 序 (。

44、A) 中, 在 不 存 在 表 面 活 性 剂 的 情 况 下 将 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 水 溶 液 添加 到 石 油 系 烃 分 散 介 质 中 并 进 行 一 次 分 散 时, 通 过 在 疏 水 性 高 分 子 系 分 散 剂 的 存 在 下 进 行分散, 可将石油系烃分散介质的残留量降低至更低水平。0050 作 为 疏 水 性 高 分 子 系 分 散 剂, 优 选 选 择 在 使 用 的 上 述 石 油 系 烃 分 散 介 质 中 溶 解 或分 散 的 物 质 来 使 用, 可 以 列 举 例 如 粘 均 分 子 量 为 20000以 下、 优 选 10000以 下、。

45、 进 一 步 优 选5000以 下 的 物 质。 具 体 地, 可 以 列 举 马 来 酸 酐 改 性 聚 乙 烯、 马 来 酸 酐 改 性 聚 丙 烯、 马 来 酸酐 改 性 乙 烯 -丙 烯 共 聚 物、 马 来 酸 酐 -乙 烯 共 聚 物、 马 来 酸 酐 -丙 烯 共 聚 物、 马 来 酸 酐 -乙烯 -丙烯共聚物、 聚乙烯、 聚丙烯、 乙烯 -丙烯共聚物、 氧化型聚乙烯、 氧化型聚丙烯、 氧化型乙烯 -丙烯共聚物、 乙烯 -丙烯酸共聚物、 乙基纤维素、 乙基羟基乙基纤维素、 马来酸酐化聚丁二烯、 马来酸酐化 EPDM( 乙烯 /丙烯 /二烯三元共聚物 ) 等。0051 其 中, 优。

46、 选 选 自 马 来 酸 酐 改 性 聚 乙 烯、 马 来 酸 酐 改 性 聚 丙 烯、 马 来 酸 酐 改 性 乙烯 -丙烯共聚物、 马来酸酐 -乙烯共聚物 、 马来酸酐 -丙烯共聚物、 马来酸酐 -乙烯 -丙烯共聚 物、 聚 乙 烯、 聚 丙 烯、 乙 烯 -丙 烯 共 聚 物、 氧 化 型 聚 乙 烯、 氧 化 型 聚 丙 烯 和 氧 化 型 乙 烯 -丙烯共聚物中的至少一种。0052 使用疏水性高分子系分散剂时的添加量相对于水溶性烯属不饱和单体水溶液 100质量份, 优选为 5质量份以下, 更优选为 0.01 3质量份, 进一步优选为 0.05 2质量份。疏水性高分子系分散剂的添加量比。

47、 5质量份多时, 不是经济的, 因此不优选。0053 重 要 的 是 将 疏 水 性 高 分 子 系 分 散 剂 添 加 到 石 油 系 烃 分 散 介 质 中 后, 将 分 散 介 质 加热 一 次, 形 成 使 疏 水 性 高 分 子 系 分 散 剂 的 一 部 分 或 全 部 溶 解 或 分 散 的 状 态 后, 添 加 单 体 水溶 液, 即 使 加 热 后 将 分 散 介 质 冷 却, 疏 水 性 高 分 子 系 分 散 剂 的 一 部 分 或 全 部 析 出, 形 成 白 浊说 明 书CN 103003311 A7/20页10分散了的状态, 也进行单体水溶液添加, 没有问题。005。

48、4 在 将 水 溶 性 烯 属 不 饱 和 单 体 水 溶 液 添 加 到 石 油 系 烃 分 散 介 质 中 并 分 散 时, 通 过 搅拌使其分散, 对于搅拌条件, 根据所需的分散液滴直径而有所不同, 因此不能一概而论。0055 分散液滴直径可根据搅拌叶片的种类、 叶片直径、 转速等来调节。0056 搅 拌 叶 片 可 以 使 用 例 如 螺 旋 桨 式 叶 片、 浆 式 叶 片、 锚 式 叶 片、 涡 轮 叶 片、 Pfaudler叶片、 带状叶片、 FULLZONE叶片 ( 神钢 ( 株 ) 制 ) 、 MAXBLEND叶片 ( 住友重机械工业( 株 ) 制 ) 、 Super-Mix(化学机械工业 ( 株 ) 制 ) 等。0057 在 上 述 工 序 (A) 得 到 的 一 次 分 散 液 中 添 加 表 面 活 性 剂, 进 一 步 使 水 溶 性 烯 属 不 饱和单体水溶液在石油系烃分散介质中进行二次分散。 ( 工序 (B) ) 。0058 作 为 在 工 序 (B) 中 使 用 的 表 面 活 性 剂, 可 以 列 举 例 如 脱 水 山 梨 糖 醇 脂 肪 酸 酯、 聚氧 化 乙 烯 脱 水 山 梨 糖 醇 脂 肪 酸 。

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