制备超吸收性聚合物的方法技术

本发明专利技术涉及一种能够在通过自由基聚合法的发泡聚合期间最小化气泡损失的超吸收性聚合物的制备方法。根据本发明专利技术的制备方法，通过形成许多小且均匀的孔洞可以生产具有高表面积的超吸收性聚合物。因为其展现优异的吸收速率，所以其能够在各种需要高吸收性质的产品中使用。使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备超吸收性聚合物的方法


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求向韩国知识产权局于2021年12月24日提交的韩国专利申请10
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2021
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0187268以及于2022年10月11日提交的韩国专利申请10
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2022
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0129533的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。
[0003]本专利技术涉及制备超吸收性聚合物的方法。

技术介绍

[0004]超吸收性聚合物(SAP)是一类合成聚合物材料，其能够吸收自身重量500至1000倍的水分。这种超吸收性聚合物起初实际应用于卫生用品，现在不仅广泛用于卫生用品，例如儿童纸尿裤，还广泛用于园艺用保水土壤制品、土木工程和建筑用止水材料、育苗用片材、食品流通领域的保鲜剂或敷料材料等。
[0005]为了改善超吸收性聚合物的吸收速率，已知的是通过在聚合期间添加发泡剂从而形成多孔结构的方法。当作为超吸收性聚合物的主要原料的丙烯酸类单体遇到发泡剂时，生成的二氧化碳气体在超吸收性聚合物的表面形成多个孔洞，从而增加超吸收性聚合物的表面积并改善其吸收速率。
[0006]然而，在使用光引发剂的现有自由基聚合法的情况下，在聚合期间，在液相中的单体组合物转化为固相之前，损失大量的二氧化碳气体，从而无法实现所需水平的孔隙度。
[0007]因此，对于使用发泡剂制备超吸收性聚合物的方法，需要一种能够在自由基聚合期间补偿上述局限的方法。

技术实现思路

[0008]技术问题
[0009]为了解决以上问题，提供了一种能够在通过自由基聚合法的发泡聚合期间最小化气泡损失的制备超吸收性聚合物的方法。
[0010]技术方案
[0011]在本专利技术中，提供了一种超吸收性聚合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0012]通过混合具有至少部分中和的酸性基团的丙烯酸类单体、内部交联剂、光引发剂、热引发剂、发泡剂以及相互形成氧化还原对的还原剂和氧化剂，制备单体组合物，
[0013]通过对单体组合物的交联聚合，制备水凝胶聚合物，
[0014]通过干燥和粉碎所述水凝胶聚合物，形成粉末形式的基础树脂，和
[0015]通过在表面交联剂的存在下使所述基础树脂的表面进一步交联，形成表面交联层，
[0016]其中，基于1摩尔的光引发剂，还原剂和氧化剂各自的含量在1摩尔以上至13摩尔以下。
[0017]有益效果
[0018]根据本专利技术的制备方法，在使用自由基聚合法的发泡聚合期间能够最小化气泡损失，并因此能够获得具有许多小且均匀的孔洞的超吸收性聚合物。由于所述超吸收性聚合物的高表面积，其展现出显著改善的吸收速率以及优异的吸收性质，例如水保持容量和负载下吸收性，使其能够在各种需要高吸收性的产品中使用。
具体实施方式
[0019]本文使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而非旨在限制本专利技术。单数形式也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还应当理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”、“具有”或“拥有”指定所述的特征、步骤、组分或其组合的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、组分或其组合。
[0020]由于本专利技术可以进行各种修改并具有各种形式，所以其具体实施方式将以示例的方式示出并详细描述。然而，并非旨在将本专利技术限制于所公开的特定形式，并且应当理解的是，本专利技术包括在本专利技术的构思和技术范围内的所有修改、等同物和替换。
[0021]如本文中所用，所述“基础树脂”或“基础树脂粉末”是对通过水溶性烯属不饱和单体聚合得到的聚合物进行干燥和粉碎从而制备为颗粒或粉末的形式，并且表示尚未进行表面改性或表面交联的聚合物。
[0022]在下文中，将更详细描述制备超吸收性聚合物的方法。
[0023]在超吸收性聚合物的工业生产过程中，作为主要原料的丙烯酸类单体的聚合通常在装备有传送带的反应器中通过使用光引发剂的自由基聚合法进行。此聚合方法的优点在于能够连续聚合。然而，在使用发泡剂的发泡聚合情况下，问题在于二氧化碳气体的损失量较大，其中二氧化碳气体在发泡剂遇到单体时产生，并在单体组合物聚合形成固相之前损失至空气中。当二氧化碳气泡如上所述损失时，则与发泡剂的添加量相比超吸收性聚合物的发泡程度降低，并且因此不能充分地获得改善吸收速率的效果。
[0024]于是，本专利技术人研究了即使在使用传送带的连续自由基聚合期间也能防止气泡损失的方法。结果而言，确认了当在单体组合物中添加相互形成氧化和还原对(即氧化还原对)的氧化剂和还原剂，并且在单体组合物中的含量基于1摩尔的光引发剂为大于1摩尔至13摩尔以下时，由发泡剂生成的气泡的损失可以最小化并且生成大量更小的气泡从而获得具有较高发泡程度的超吸收性聚合物，因此完成本专利技术。
[0025]因此，本专利技术的一个实施方式的制备超吸收性聚合物的方法的特征在于包括以下步骤：
[0026]通过混合具有至少部分中和的酸性基团的丙烯酸类单体、内部交联剂、光引发剂、热引发剂、发泡剂以及相互形成氧化还原对的还原剂和氧化剂，制备单体组合物，
[0027]通过对单体组合物的交联聚合，制备水凝胶聚合物，
[0028]通过干燥和粉碎所述水凝胶聚合物，形成粉末形式的基础树脂，和
[0029]通过在表面交联剂的存在下使所述基础树脂的表面进一步交联，形成表面交联，
[0030]其中，基于1摩尔的光引发剂，还原剂和氧化剂各自的含量为大于1摩尔至13摩尔以下。
[0031]所述丙烯酸类单体是由以下化学式1表示的化合物：
[0032][化学式1][0033]R1‑
COOM1[0034]在化学式1中，
[0035]R1是具有不饱和键的C2至C5的烃基，并且
[0036]M1是氢原子、一价或二价金属、铵基或有机胺基。
[0037]优选地，丙烯酸类单体可以包括选自丙烯酸、甲基丙烯酸以及其一价金属盐、二价金属盐、铵盐和有机胺盐中的至少一种。
[0038]在此，丙烯酸类单体可以具有至少部分中和的酸性基团。优选地，可以使用由碱性物质例如氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铵等部分中和的丙烯酸类单体。丙烯酸类单体的中和程度可以是40摩尔％至95摩尔％，40重量％至80重量％，或45摩尔％至75摩尔％。可以根据最终的性质来调整中和程度的范围。中和程度过高导致中和的单体沉淀，并因此不易发生聚合。相反，中和程度过低不仅降低聚合物的吸收性，而且赋予聚合物难以处理的性质，例如弹性橡胶的性质。
[0039]此外，基于包含有超吸收性聚合物的原料和溶剂的单体组合物，丙烯酸类单体的浓度可以约为20重量％至60重量％，优选地约为40重量％至50重量％，并且考虑到聚合时间和反应条件，可以适当调整丙烯酸类单体的浓度。若单体的浓度过低，则超吸收性聚合物的产率低并且可能存在经济效率方面的问题。相反，若浓度过高，则可能导致过程中部分单体被提取、或聚合的水凝胶聚合物在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超吸收性聚合物的制备方法，所述方法包括以下步骤：通过混合具有至少部分中和的酸性基团的丙烯酸类单体、内部交联剂、光引发剂、热引发剂、发泡剂以及相互形成氧化还原对的还原剂和氧化剂，制备单体组合物，通过对所述单体组合物的交联聚合，制备水凝胶聚合物，通过干燥和粉碎所述水凝胶聚合物，形成粉末形式的基础树脂，和通过在表面交联剂的存在下使所述基础树脂的表面进一步交联，形成表面交联层，其中，基于1摩尔的所述光引发剂，所述还原剂和所述氧化剂各自的含量为大于1摩尔至13摩尔以下。2.如权利要求1所述的超吸收性聚合物的制备方法，其中，基于1摩尔的所述光引发剂，所述还原剂和所述氧化剂各自的含量为2摩尔至12摩尔。3.如权利要求1所述的超吸收性聚合物的制备方法，其中，基于100摩尔％的所述丙烯酸类单体，所述还原剂和所述氧化剂各自的含量为大于0.0015摩尔％至小于0.02摩尔％。4.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金基勋，李惠民，韩昌薰，孙精敏，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：