制備超吸收性聚合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及制備超吸收性聚合物的方法。更具體地，本發(fā)明涉及制備具有高細粉 聚集強度的超吸收性聚合物的方法。
[0002] 本申請要求于2013年8月27日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請-.10_ 2013-0101915和于2014年7月16日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請10-2014_ 0089911的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 超吸收性聚合物(Super Absorbent Polymer，SAP)是一種具有能夠吸收其自身重 量約500至約1，000倍水分的功能的合成聚合物材料。各開發(fā)商將其命名為不同的名稱，例 如SAM(Super Absorbency Material，超吸收材料）、AGM(Absorbent Gel Material，吸收性 凝膠材料)等。這樣的超吸收性聚合物開始實際應(yīng)用于清潔產(chǎn)品，現(xiàn)在其已經(jīng)不僅廣泛應(yīng)用 于衛(wèi)生產(chǎn)品如幼兒用紙尿褲等，而且還用于園藝用保水性土產(chǎn)品、土木工程和建筑用止水 材料、育苗用片材、食品流通領(lǐng)域的保鮮劑、泥敷劑用材料等。
[0004] 作為制備超吸收性聚合物的方法，已知的有反相懸浮聚合法、水溶液聚合法等。例 如，日本專利公開No . Sho56-161408、Sho57-158209和Sho57-198714等公開了反相懸浮聚 合。此外，對于水溶液聚合法，已知的有例如熱聚合法和光聚合法等:在所述熱聚合法中，使 聚合物凝膠聚合，同時在裝備有多個軸的捏合機中使其破裂并冷卻;在所述光聚合法中，在 帶上用UV線照射高濃度的水溶液以同時進行聚合和干燥。
[0005] 通過所述聚合反應(yīng)獲得的水凝膠聚合物在經(jīng)干燥和粉碎后通常作為粉末產(chǎn)品在 市場上銷售。
[0006] 此時，在切割、粉碎和粉化經(jīng)干燥的聚合物的步驟期間形成粒徑為約180μπι或更小 的粉末(細粉）。將包含細粉的超吸收性聚合物顆粒應(yīng)用于衛(wèi)生產(chǎn)品如嬰兒紙尿褲和成人尿 失禁裝置被認為是不可取的，原因是其會在使用之前被移動或會顯示出降低的物理特性。
[0007] 因此，需要用于排除細粉以使最終產(chǎn)品中不包含細粉的過程，或者用于使細粉聚 集為正常粒徑的再集合過程。在這種情況下，重要的是具有高聚集強度以便在再集合過程 之后顆粒不被再次壓碎。再集合過程一般在潮濕條件下進行以提高聚集強度。此時，細粉的 含水量越高，聚集強度越高，但在再集合過程期間不容易操作;而含水量越低，再集合方法 越容易，但聚集強度較低并因此在再集合之后細粉可輕易被再次壓碎。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 技術(shù)問題
[0009] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的前述問題，本發(fā)明的目的在于提供制備具有高細粉聚集強度 的超吸收性聚合物的方法。
[0010] 技術(shù)方案
[0011] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了制備超吸收性聚合物的方法，包括以下步驟:對 包含水溶性烯鍵式不飽和單體和聚合引發(fā)劑的單體組合物進行熱聚合或光聚合以形成水 凝膠聚合物；干燥所述水凝膠聚合物；粉碎經(jīng)干燥的聚合物;使經(jīng)粉碎的聚合物中粒徑為 180μπι或更小的細粉與粒徑為300μπι或更大的聚合物混合；以及向混合物中添加蒸汽以進行 再集合。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，粒徑為180μπι或更小的細粉可以以按重量計50%至 98 %的量混合，并且粒徑為300μπι或更大的聚合物可以以按重量計2 %至50 %的量混合。 [0013]發(fā)明效果
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的制備方法，可通過簡單的再集合步驟制備具有高細粉聚集強度的超 吸收性聚合物。
【具體實施方式】
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的制備超吸收性聚合物的方法包括以下步驟:對包含水溶性烯鍵式不 飽和單體和聚合引發(fā)劑的單體組合物進行熱聚合或光聚合以形成水凝膠聚合物;干燥所述 水凝膠聚合物;粉碎經(jīng)干燥的聚合物;使經(jīng)粉碎的聚合物中粒徑為180μπι或更小的細粉與粒 徑為300μπι或更大的聚合物混合；以及向混合物中添加蒸汽以進行再集合。
[0016] 下文中，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明的制備超吸收性聚合物的方法。
[0017] 在根據(jù)本發(fā)明的制備超吸收性聚合物的方法中，首先，對包含水溶性烯鍵式不飽 和單體和聚合引發(fā)劑的單體組合物進行熱聚合或光聚合以形成水凝膠聚合物。
[0018] 單體組合物，超吸收性聚合物的原料，包含水溶性烯鍵式不飽和單體和聚合引發(fā) 劑。
[0019] 作為水溶性烯鍵式不飽和單體，可使用通常用于制備超吸收性聚合物的任意單體 而沒有限制。例如，可使用選自陰離子單體及其鹽、非離子親水性單體，以及包含氨基的不 飽和單體及其季銨化合物中的一種或更多種單體。
[0020] 具體地，可使用選自以下的一種或更多種化合物：陰離子單體，例如（甲基）丙烯 酸、馬來酸酐、富馬酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙磺酸、2-甲基丙烯?；一撬?，或2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸或2_(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及其鹽;非離子親水單體，例如 (甲基)丙烯酰胺、Ν-取代（甲基)丙烯酸酯、2-羥乙基（甲基)丙烯酸酯、2-羥丙基（甲基)丙烯 酸酯、甲氧基聚乙二醇（甲基）丙烯酸酯或聚乙二醇（甲基）丙烯酸酯；以及包含氨基的不飽 和單體，例如(Ν，Ν)_二甲基氨乙基（甲基)丙烯酸酯或(Ν，Ν)_二甲基氨丙基（甲基)丙烯酸酯 及其季銨化合物。
[0021] 更優(yōu)選地，可使用丙烯酸或其鹽，例如，丙烯酸或其堿金屬鹽，如丙烯酸鈉。通過使 用這種單體，可制備出具有優(yōu)越物理特性的超吸收性聚合物。在將所述丙烯酸的堿金屬鹽 用作單體的情況下，可在用堿性化合物如氫氧化鈉(NaOH)將丙烯酸中和后使用。
[0022] 基于所述包含超吸收性聚合物的原料和溶劑的單體組合物，水溶性烯鍵式不飽和 單體的濃度可為按重量計約20 %至約60 %，優(yōu)選為按重量計約40 %至約50 %，并且鑒于聚 合時間和反應(yīng)條件可將其控制為適當?shù)臐舛?。然而，當所述單體的濃度過低時，超吸收性聚 合物的產(chǎn)率較低，進而可產(chǎn)生經(jīng)濟效率的問題。相反地，當濃度過高時，在過程中可導(dǎo)致這 樣的問題:一部分單體被析出，或者在粉碎過程中出現(xiàn)所制備的水凝膠聚合物的粉碎效率 低，并因此超吸收性聚合物的物理特性可下降。
[0023] 在根據(jù)本發(fā)明的超吸收性聚合物的制備方法中，聚合期間使用的聚合引發(fā)劑沒有 特別限制，只要其是超吸收性聚合物的制備中常規(guī)使用的即可。
[0024] 具體地，根據(jù)聚合方法，本文中可使用的聚合引發(fā)劑包括熱聚合引發(fā)劑或者通過 UV照射的光聚合引發(fā)劑。然而，即使在使用光聚合方法的情況下，因為通過紫外線照射等產(chǎn) 生了一定量的熱并且根據(jù)放熱聚合反應(yīng)進行產(chǎn)生了一定程度的熱，所以可額外地包括熱聚 合引發(fā)劑。
[0025] 可沒有任何限制地使用光聚合引發(fā)劑，只要其是能夠通過光如UV線形成自由基的 化合物。
[0026] 光聚合引發(fā)劑例如可包括選自以下的一種或更多種引發(fā)劑:安息香醚、二烷基苯 乙酮、羥基烷基酮、乙醛酸苯基酯、芐基二甲基酮、酰基膦和α-氨基酮。同時，?；⒌木唧w 實例可包括常用的lucirin TP0，即，2，4,6_三甲基-苯甲酰基-三甲基氧化膦。Reinhold Schwalm的著作 "UV Coatings : Basics，Recent Developments and New Application (Elsevier2007年)"第115頁中明確公開了更多的光引發(fā)劑，然而，光聚合引發(fā)劑并不限于 上述實例。
[0027]基于所述單體組合物，光聚合引發(fā)劑可以以按重量計約0.01 %至約1.0 %的濃度 包含在內(nèi)。當光聚合引發(fā)劑的濃度過低時，聚合速率可變慢，而當光聚合引發(fā)劑的濃度過高 時，超吸收性聚合物的分子量變小并且其物理特性可變得不均勻。
[0028] 而且，作為熱聚合引發(fā)劑，可使用選自過磺酸鹽類引發(fā)劑、偶氮類引發(fā)劑、過氧化 氫和抗壞血酸中的一種或更多種引發(fā)劑。過硫酸鹽類引發(fā)劑的具體實例可包括過硫酸鈉 (Na 2S2〇8)、過硫酸鉀(K2S2〇 8)、過硫酸銨（（NH4)2S2〇8)等;偶氮類引發(fā)劑的實例可包括2,2_偶 氮雙-(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽、2,2_偶氮雙-(N，N-二亞甲基)異丁基脒二鹽酸鹽、2-(氨基甲 酰偶氣)異丁臆、2，2-偶氣雙[2_(2_咪唑啉_2_異)丙烷]二鹽酸鹽、4，4-偶氣雙_(4_氛基戊 酸）等。Odian的著作"Principle of Polymerization(Wiley，1981)"第203頁中明確公開了 更多種類的熱聚合引發(fā)劑，然而，熱聚合引發(fā)劑并不限于上述實例。
[0029] 基于所述單體組合物，熱聚合引發(fā)劑可以以按重量計約0.001 %至約0.5 %的濃度 包含在