用于制备超吸收性聚合物的方法技术

本发明专利技术涉及用于制备超吸收性聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：将水凝胶聚合物干燥至2重量％至10重量％的水含量，以及基于水溶性烯键式不饱和单体的重量，以800ppmw至2000ppmw的量使用内交联剂，以在保持超吸收性聚合物的优异物理特性的同时减少细粉的产生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备超吸收性聚合物的方法
相关申请的交叉引用本申请要求于2018年11月13日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0139106号、于2018年12月3日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0153909号、和于2018年12月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0164466号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。本公开内容涉及能够减少细粉的产生的用于制备超吸收性聚合物的方法。
技术介绍
超吸收性聚合物(Superabsorbentpolymer，SAP)是能够吸收其自身重量的约500倍至约1000倍的水分的合成聚合物材料，并且各制造商将其命名为不同的名称，例如SAM(SuperAbsorbencyMaterial，超吸收性材料)、AGM(AbsorbentGelMaterial，吸收性凝胶材料)等。这样的超吸收性聚合物开始实际应用于卫生产品中，并且现在它们被广泛地用于生产卫生产品例如儿童用纸尿布或卫生巾、园艺用保水性土壤产品、土木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域用保鲜剂、泥敷剂用材料等。在大多数情况下，这些超吸收性聚合物被广泛地用于卫生材料(例如尿布或卫生巾)的领域。在这样的卫生材料中，超吸收性聚合物通常以分布在浆中的状态包含在内。然而，近年来，已进行持续努力以提供具有更薄厚度的卫生材料例如尿布。作为这样的努力的一部分，正积极推进开发浆的含量减少或根本不使用浆的所谓的无浆尿布等。如上所述，在浆含量减少或不使用浆的卫生材料的情况下，超吸收性聚合物以相对高的比率包含在内，并且这些超吸收性聚合物颗粒不可避免地被包含在卫生材料中的多个层中。为了使包含在多个层中的全部超吸收性聚合物颗粒更有效地吸收液体例如尿液，超吸收性聚合物需要基本上表现出高的吸收容量和吸收速率。特别地，已制备具有增加的表面积从而表现出快的吸收速率的超吸收性聚合物。表面积增加而超吸收性聚合物的结构强度弱，因此在粗粉碎过程中产生许多细粉。细粉不仅使工作环境劣化，而且还具有由于细粉的再利用过程从而过程负荷增加的问题。由此，需要能够在保持超吸收性聚合物的物理特性的同时减少细粉的产生的制备方法。
技术实现思路
技术问题本公开内容的目的是提供能够在保持超吸收性聚合物的优异物理特性的同时减少细粉的产生的用于制备超吸收性聚合物的方法。技术方案为了实现以上目的，本公开内容的一个方面提供了用于制备超吸收性聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：用于制备超吸收性聚合物的方法，其包括以下步骤：在内交联剂和聚合引发剂的存在下进行具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的交联聚合以形成包含第一交联聚合物的水凝胶聚合物(步骤1)；干燥水凝胶聚合物使得聚合物的水含量为2重量％至10重量％(步骤2)；和将经干燥的聚合物粉碎(步骤3)，其中基于具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的重量，内交联剂以500ppmw至2500ppmw的量使用。用于制备超吸收性聚合物的方法大致包括使水溶性烯键式不饱和单体聚合以制备水凝胶聚合物的步骤和干燥聚合物然后将其粉碎的步骤。为了使超吸收性聚合物的特性最大化，其必须以颗粒的形式制备，并且特别地，当其以直径为150μm至850μm(或180μm至850μm、或300μm至850μm)的颗粒的形式制备时，充分表现出作为超吸收性聚合物的特性，并因此粉碎步骤是基本上必需的。另外，当将水凝胶聚合物粉碎以便粉碎成以上直径范围时，制备了直径为150μm或更小(或者180μm或更小)的颗粒，其通常被称为“细粉”。首先，存在在生产过程中细粉散布的问题。此外，由于细粉未被简单地丢弃，而是通过向细粉中添加水，再组装并将其再次粉碎来再利用，因此存在随着产生的细粉的量增加，过程负荷增加的问题。因此，本公开内容的特征在于：通过控制在水凝胶聚合物的粉碎之前的干燥条件来相对地增加水含量，使得可以减少在水凝胶聚合物的粉碎期间产生的细粉的量，如下所述。然而，当水含量增加时，存在特别是超吸收性聚合物的特性中的CRC降低的问题。为了补偿这个问题，可以通过控制用于制备水凝胶聚合物的内交联剂的量来防止CRC降低。在下文中，将针对各步骤详细地描述本公开内容。(步骤1)步骤1是形成水凝胶聚合物的步骤，其为进行包含内交联剂、聚合引发剂和具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的单体组合物的交联聚合的步骤。构成第一交联聚合物的水溶性烯键式不饱和单体可以为通常用于制备超吸收性聚合物的任何单体。作为非限制性实例，水溶性烯键式不饱和单体可以为由以下化学式1表示的化合物：[化学式1]R1-COOM1在化学式1中，R1为包含不饱和键的具有2至5个碳原子的烃基，以及M1为氢原子、一价或二价金属、铵基或有机胺盐。优选地，单体可以为选自以下的一者或更多者：丙烯酸、甲基丙烯酸，以及这些酸的一价金属盐、二价金属盐、铵盐和有机胺盐。当以这种方式使用丙烯酸或其盐作为水溶性烯键式不饱和单体时，有利于获得具有改善的吸水率的超吸收性聚合物。此外，作为单体，可以使用马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙磺酸、2-甲基丙烯酰基乙磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸、或2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺、N取代的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙基酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙基酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(N,N)-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、(N,N)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺等。在此，水溶性烯键式不饱和单体可以为具有至少部分被中和的酸性基团的那些。优选地，单体可以为其中单体经碱性物质例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵等部分中和的那些。在这种情况下，单体的中和度可以为40mol％至95mol％、或40mol％至80mol％、或45mol％至75mol％。中和度的范围可以根据最终的物理特性而改变。过高的中和度导致经中和的单体沉淀，并因此可能不容易发生聚合，而过低的中和度不仅使聚合物的吸收率大大劣化，而且还赋予聚合物难以处理(类弹性橡胶的)的特性。此外，单体组合物中的水溶性烯键式不饱和单体的浓度可以考虑聚合时间和反应条件来适当地控制，并且浓度可以优选地为20重量％至90重量％、或40重量％至65重量％。这些浓度范围可以有利于调节下述的聚合物粉碎期间的粉碎效率，不需要通过利用在高度浓缩的水溶液的聚合反应中发生的凝胶效应现象来除去聚合之后未反应的单体。然而，当单体的浓度过低时，超吸收性聚合物的产率可能降低。相反地，当单体的浓度过高时，则可能出现工艺问题例如部分单体可能沉淀、或者聚合的水凝胶聚合物的粉碎期间的粉碎效率可能降低等，并且超吸收性聚合物的物理特性可能劣化。此外，作为内交联剂，可以使用任何化合物，只要其能够实现在水溶性烯键式不饱和单体聚合时引入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备超吸收性聚合物的方法，包括以下步骤：/n在内交联剂和聚合引发剂的存在下，进行具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的交联聚合，以形成包含第一交联聚合物的水凝胶聚合物(步骤1)；/n干燥所述水凝胶聚合物使得所述聚合物的水含量为2重量％至10重量％(步骤2)；和/n将经干燥的聚合物粉碎(步骤3)，/n其中基于所述具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的重量，所述内交联剂以500ppmw至2500ppmw的量使用。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181113 KR 10-2018-0139106;20181203 KR 10-2018-011.一种用于制备超吸收性聚合物的方法，包括以下步骤：
在内交联剂和聚合引发剂的存在下，进行具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的交联聚合，以形成包含第一交联聚合物的水凝胶聚合物(步骤1)；
干燥所述水凝胶聚合物使得所述聚合物的水含量为2重量％至10重量％(步骤2)；和
将经干燥的聚合物粉碎(步骤3)，
其中基于所述具有至少部分被中和的酸性基团的水溶性烯键式不饱和单体的重量，所述内交联剂以500ppmw至2500ppmw的量使用。


2.根据权利要求1所述的方法，
其中所述内交联剂为乙二醇二缩水甘油醚、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三(甲基)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(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、丁烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三芳基胺、丙二醇、甘油或碳酸亚乙酯。


3.根据权利要求1所述的方法，
其中基于所述具有至少部分被中和的酸性基...

【专利技术属性】
技术研发人员：金载栗，宋宗勋，金琪哲，闵允栽，金起贤，李琗俄，郑仁溶，禹熙昶，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR