吸水性树脂的制备方法和用途技术

【课题】提供了在水溶液聚合中，用合理的工程得到低花费品质优秀的吸水性树脂的制备方法。【解决手段】通过在水溶液中聚合以丙烯酸和／或其钠盐为主要成分的单体成分制备吸水性树脂的方法，其特征在于，（１）水溶液中单体成分的浓度为４５重量％以上，（２）蒸发水分，使聚合生成的含水聚合物的固形成分浓度与单体水溶液中的固形成分浓度之比（浓缩比）为１．１０以上同时进行聚合，（３）聚合生成的含水聚合物的固形成分浓度为８０重量％以下。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将聚合形成吸水性树脂的单体成分进行水溶液聚合，制备适用于例如纸尿布、生理用卫生巾等卫生用品、土壤用保水剂等各种用途中的吸水性树脂的方法，以及其生成物(含水聚合物、吸水性树脂)和含有吸水性树脂的卫生用品。近年来，吸水性树脂被广泛用于纸尿布、生理用卫生巾、成人用失禁制品等卫生用品、土壤用保水剂等各种用途中，并被大量生产和消费。特别在纸尿布、生理用卫生巾、成人用失禁制品等卫生用品的用途中，为了使制品薄型化，有吸水性树脂的使用量增加，纸浆纤维的使用量减少的倾向，人们期望吸水性树脂中在加压下吸收倍率大的产品，另一方面，由于卫生用品平均1枚的使用量很多，人们期望低花费的吸水性树脂。因此，人们期望确立在吸水性树脂的生产线上能源消耗量降低，排出物减少以及根据这些要求的合理的制备方法。将聚合形成吸水性树脂的单体成分进行水溶液聚合时，为了因提高吸水性树脂的性能/价格比而降低花费，已经进行了各种试验，例如，在高单体浓度的聚合，或在高温开始聚合，通过聚合热或加热使水分蒸发一举得到干燥的吸水性树脂的聚合法等。特开昭58-71907(荒川化学)、特开昭59-18712(荒川化学)中公开了将55重量％以上高浓度的丙烯酸盐水溶液进行聚合，一举得到吸水性树脂的干燥固体的方法。在美国专利4985518号(美国胶体)中公开了将30重量％以上高浓度的丙烯酸盐水溶液进行聚合，一举得到吸水性树脂的干燥固体的方法。在特开昭55-58208(木谷)中，不使用交联剂，在106～160℃的聚合温度聚合，根据实施例聚合完成时水分很少，得到干燥固体。在特开平1-318022(三菱油化)中公开了，将含有45～80重量％的中和率20～50摩尔％的单体进行水溶液聚合，得到基本干燥状态的聚合物的方法。但是，这些方法中，存在生成的吸水性树脂的吸收倍率的比率中可溶分量多的缺点。另外，在特开昭55-147512(住友化学)、特开昭56-147809(住友化学)、特开昭63-275607(三洋化成)、特开昭63-275608(三洋化成)中，将单体水溶液供给至加热回转桶上，通过记录可知一举得到吸水性树脂的干燥物。在特开平1-165610(ロ-ムァンドハ-ス)中，几乎同样地将单体水溶液供给至加热的面上，得到实质上干燥的吸水性树脂固体。但是，即使是这些方法，也存在生成的吸水性树脂的吸收倍率的比率中可溶分量多的缺点。另外，在特开平2-215801(三菱油化)中，将利用单体的中和热升温后的单体水溶液在气相中进行喷雾聚合，但由于在3秒钟左右聚合就完成了，因此认为聚合难以控制。以上的现有技术，都是平成2年(1990年)以前公开的现有技术，由于存在各种各样的缺点，在现实中已经不实施了。之后，为了提高吸水性树脂的性能/价格比，公开了提高性能方面的技术。在特开平4-175319(三洋化成)、特开平11-181005(日本触媒)中，尝试聚合从低温开始，除热的同时稳定地进行聚合，将最高温度控制在约90℃以下，得到了高性能的吸水性树脂。在特开平11-228604(日本触媒)中，尝试也是从低温开始聚合，除热的同时稳定地进行聚合，将最高温度控制在约95℃以下，或控制固形成分浓度上升量在0.2～10重量％的范围内，得到了高性能的吸水性树脂。在特开平9-67404(BASF)、和美国专利第6187828号(BASF)中，公开了在管圆筒型聚合器中在低温开始聚合，进行隔热聚合的方法，但是由于不进行除热，存在单体水溶液的浓度不能升高，滞留时间变长(数小时)的缺点。由于这些方法中任何一个都是牺牲生产性的，因此不可避免地造成高花费。最近，Journal of Applied Polymer Science，Vol.74，119-124(1999)中报道了“An Efficient Preparation Method for Superabsorbent Polymers”(Chen，Zhao)。在该报告中，提出了低花费的聚合方法，该方法是将单体浓度43.6％的水溶液和引发剂放入不锈钢制的容器中，在70℃或80℃的水浴中浸泡，进行聚合。但该方法还未达到工业应用的水平。另外，在特开平10-45812(积水化成品)中，尝试通过向单体水溶液中加入短纤维来抑制崩沸，促进水蒸气的放射，降低生成凝胶的水分值，但该方法存在使用对吸水无用的高价短纤维。本专利技术的课题是提供了低花费地制备性能优良的吸水性树脂的方法。具体地说，通过合理的工程提供了无荷重下的吸收倍率高并且可溶分量少的基础聚合物，和实施表面交联的加压下的吸收倍率高的吸水性树脂。本专利技术者为达到上述目的进行了认真的研究，结果惊奇地发现与现有的定论(如上述特开平4-175319(三洋化成)、特开平11-181005(日本触媒)、特开平11-228604(日本触媒)所述，在低温下开始聚合，通过除热尽量降低最高温度，由此可得到高性能的吸水性树脂的说法)相反，提高聚合开始温度，在凝胶的沸腾温度下蒸发水分，可在短时间得到高固形成分浓度的含水聚合物，采用在现有技术看来是不合理的方法可高生产性地得到高性能的吸水性树脂，并因此完成了本专利技术。这里“含水聚合物“是指其固形成分浓度为82重量％以下的含水吸水性树脂。另外，在本专利技术的制备方法中，怎样将聚合生成的55～82重量％的高固形成分浓度的含水聚合物粉碎是特别重要的。将聚合形成吸水性树脂的单体成分进行水溶液聚合生成的含水聚合物，在厚板状、块状、薄板状等原样很难干燥的情况下，通常粉碎后，经过干燥，粉碎，分级，表面处理等各种工程制成吸水性树脂制品。对于丙烯酸(盐)类吸水性树脂，含水聚合物的固形成分浓度不足55重量％时，可用绞肉机(ミ-トチョツパ-)型的粉碎机等容易地粉碎。另外，如果固形成分浓度超过82重量％则与干燥的聚合物一样，用通常的冲击型粉碎机等可容易地粉碎。但是，固形成分浓度在55重量％以上不足82重量％的含水聚合物，由于其性状很难处理，到目前为止，工业上的粉碎试验还未成功。例如，美国专利4703067号(美国胶体)的比较例1、2中，分别得到固形成分浓度58％、67％的含水聚合物，但是其中记载着“不能原样粉碎，粉碎前必须干燥”，避开在上述的固形成分浓度范围内进行粉碎。特开平4-175319(三洋化成)中，列举了凝胶的粉碎机，但最高以50重量％的单体浓度聚合，没有给出在55重量％以上的固形成分浓度的含水聚合物的粉碎例。特开平10-119042(日本触媒)、特开平11-188725(日本触媒)、特开平11-188726(日本触媒)中使用通过固定刃和回转刃剪断凝胶进行粉碎，也没有给出55重量％以上的固形成分浓度的含水聚合物的粉碎例。特开平11-188727(日本触媒、初田？三宅？矢野)中，公开了通过用相对设置的传送速度不同的成对螺旋桨状的回转刃夹住剪断，将含水聚合物粉碎。在其实施例1中粉碎了含水率39重量％的含水聚合物，但是没有给出粉碎重量平均粒子径100mm以下的含水聚合物的例子。实际上，粉碎的含水聚合物的重量平均粒子径都超过了100mm。因此，本专利技术的专利技术者对怎样粉碎聚合生成的55～82重量％的高固形成分浓度的含水聚合物进行了认真的研究，结果发现通过使用特定的粉碎机可容易地细分化。即，本专利技术的吸水性树脂的制备方法是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸水性树脂的制造方法，该方法是通过在水溶液中聚合以丙烯酸和／或其钠盐为主要成分的单体成分制备吸水性树脂的方法，其特征在于， （１）水溶液中单体成分的浓度为４５重量％以上， （２）蒸发水分使聚合生成的含水聚合物的固形成分浓度与单体水溶液中的固形成分浓度之比（浓缩比）为１．１０以上同时进行聚合， （３）聚合生成的含水聚合物的固形成分浓度为８０重量％以下。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：大六赖道，入江好夫，藤野真一，藤田康弘，安积隆，石崎邦彦，
申请(专利权)人：株式会社日本触媒，
类型：发明
国别省市：JP[日本]