本發明涉及吸水性樹脂及吸收性物品,更詳細而言,涉及構成適合用于一次性尿布、衛生巾、失禁用護墊等衛生材料的吸收體的吸水性樹脂及使用該吸水性樹脂而成的吸收性物品。
背景技術:
近年來,吸水性樹脂被廣泛用于一次性尿布、衛生巾、失禁用護墊等衛生材料的領域。
作為這樣的吸水性樹脂,丙烯酸部分中和鹽聚合物交聯物由于具有優異的吸水能力、并且作為其原料的丙烯酸在工業上容易得到,因此品質一定且能夠廉價制造,而且具有不易發生腐壞、劣化等多種優點,從而被認為是優選的吸水性樹脂。
另一方面,一次性尿布、衛生巾、失禁用護墊等吸收性物品包括:主要配置在中心部的、吸收并保持從身體排泄的尿、經血等體液的吸收體;配置于與身體接觸一側的液體透過性表面片材(面片材);和配置于與身體接觸一側的相反側的液體不透過性背面片材(背片材)。另外,吸收體由紙漿等親水性纖維和吸水性樹脂構成。
近年來,從設計性、攜帶時的便利性、流通時的效率等的觀點出發,對吸收性物品的薄型化、輕量化的要求不斷提高。此外,從環保的觀點出發,集中在有效利用資源、極力避免使用像樹木那樣的生長需要耗費長時間的天然原材的生態友好的意向的需求。以往,作為吸收性物品中通常進行的用于薄型化的方法,例如包括減少吸收體中的具有固定吸水性樹脂的作用的木材的破碎紙漿等親水性纖維、增加吸水性樹脂的方法。
從減少體積大的親水性纖維、保持液體的觀點出發,降低親水性纖維的比率、大量使用了吸水性樹脂的吸收體優選用于薄型化。然而,在例如穿戴薄型化的吸收性物品的嬰兒坐著的狀態那樣、對包含吸水性樹脂的吸收體以變形、壓力等施以載荷的情況下,有時無法充分防止被吸收液的逆流(液體回流)。此外,在此種吸收性物品的情況下,有時還無法承受多次的排尿、給穿戴者帶來不舒適感。
另外,大量的吸水性樹脂會因液體的吸收而變成柔軟的凝膠狀,進一部地,在對該凝膠施以載荷的情況下,有時會產生所謂的“凝膠阻滯現象”,液體擴散性明顯降低,吸收體的液體的滲透速度變慢。該“凝膠阻滯現象”為如下現象:尤其是,在吸水性樹脂較多且密集的吸收體吸收液體時,在表層附近存在的吸水性樹脂吸收液體,在表層附近形成柔軟的凝膠,該凝膠變得致密,因此妨礙液體向吸收體內部的滲透,內部的吸水性樹脂變得無法高效地吸收液體。
因此,迄今為止,作為防止在減少親水性纖維、大量使用吸水性樹脂時所產生的問題的手段,提出了例如:使用具有特定的鹽水導流性、壓力下性能等的水凝膠吸收性聚合物的方法(參見專利文獻1)、在特定的吸水性樹脂前體中使用對特定的表面交聯劑進行了加熱處理后的吸水性樹脂的方法(參見專利文獻2)等。
然而,就這些方法而言,未必滿足作為大量使用了吸水性樹脂的吸收體的吸收性能,并且存在還會產生無法捕捉被吸收液而發生漏液的問題的傾向。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特表平09-510889號公報
專利文獻2:日本特開平08-57311號公報
技術實現要素:
發明要解決的課題
本發明是鑒于如上所述的實際情況而提出的發明,其目的在于提供在用于吸收體時既維持高吸水能力又具有對被吸收液的高擴散性、并且能夠降低逆流量的吸水性樹脂、以及使用包含該吸水性樹脂的吸收體而成的吸收性物品。
用于解決課題的手段
本發明人等為了解決上述的課題而進行了深入研究。結果發現:在使用吸收體有效指數K為規定的值以上的吸水性樹脂的情況下,在吸收性物品的評價中,得到優異的吸收性能,其中,所述吸收體有效指數K以進行特定的液流試驗而計算出的液流量(g)與人工尿吸收倍率(g/g)之積來表示。即,本發明提供以下方案。
(1)本發明為一種吸水性樹脂,其特征在于,是通過使水溶性烯屬不飽和單體在內部交聯劑的存在下聚合、并利用后交聯劑進行后交聯而得的吸水性樹脂,在使用該吸水性樹脂進行下述的液流試驗時,式(I)所示的吸收體有效指數K為250以上。
吸收體有效指數K=液流量(g)×人工尿吸收倍率(g/g)…(I)
[液流試驗]
在亞克力板上放置無紡布,均勻地散布4.8g吸水性樹脂后,從上部放置無紡布而將其夾持,由此制成測定樣品,在該測定樣品的上部,放置中央具有內徑3cm的圓筒狀投入部的亞克力板,并使圓筒的中央部與測定樣品的中央部一致,從圓筒狀投入部一次性地投入液溫25℃的人工尿120g,測量從亞克力板流出的人工尿作為液流量(g)。
(2)另外本發明為一種吸水性樹脂,在上述(1)的發明中,上述人工尿吸收倍率為30.0g/g以上。
(3)另外本發明為一種吸水性樹脂,在如上述(1)或(2)的發明中,上述液流量為5.0g以上。
(4)本發明為一種吸收性物品,其使用包含上述(1)至(3)中任一項所述的吸水性樹脂的吸收體而成。
發明效果
根據本發明,可以提供在用于吸收體時既維持高吸水能力又具有對被吸收液的高擴散性、并且能夠降低逆流量的吸水性樹脂、以及使用包含該吸水性樹脂的吸收體而成的吸收性物品。
附圖說明
圖1為表示用于測定吸水性樹脂在4.14kPa載荷下的生理鹽水的吸水能力的裝置的構成的示意構成圖。
圖2為表示用于測定吸水性樹脂的液流量的裝置的構成的示意構成圖。
具體實施方式
以下,對本發明進行詳細地說明。
<<1.吸水性樹脂>>
本發明的吸水性樹脂具有以下所述的性質。
本發明的吸水性樹脂,其特征在于,是通過使水溶性烯屬不飽和單體在內部交聯劑的存在下聚合、并利用后交聯劑進行后交聯而得的吸水性樹脂,式(I)所示的吸收體有效指數K為250以上。
吸收體有效指數K=液流量(g)×人工尿吸收倍率(g/g)…(I)
[液流試驗]
作為液流試驗,在亞克力板上放置無紡布,均勻地散布4.8g吸水性樹脂后,從上部放置無紡布而將其夾持,由此制成測定樣品,在該測定樣品的上部,放置中央具有內徑3cm的圓筒狀投入部的亞克力板,并使圓筒的中央部與測定樣品的中央部一致,從圓筒狀投入部一次性地投入液溫25℃的人工尿120g,測量從亞克力板流出的人工尿作為液流量(g)。
需要說明的是,作為吸水性樹脂的吸收體有效指數K,優選為300以上、更優選為350以上、進一步優選為400以上。另外,作為吸收體有效指數K的上限,優選為1000以下。
本發明的吸水性樹脂的人工尿吸收倍率優選為30.0g/g以上。人工尿吸收倍率表示每單位質量的吸水性樹脂能夠吸收的人工尿的質量,其表示吸水性樹脂的液體的吸收容量的程度。需要說明的是,人工尿吸收倍率更優選為32.0g/g以上、進一步優選為34.0g/g以上、更進一步優選為36.0g/g以上。另外,作為人工尿吸收倍率的上限值,優選為60.0g/g以下。
另外,本發明的吸水性樹脂利用上述的“液流試驗”測定出的液流量優選為5.0g以上。如上所述,液流量為表示投入到吸收體的液體的擴散性的尺度。需要說明的是,液流量更優選為6.0g以上、進一步優選為8.0g以上、更進一步優選為10.0g以上。另外,作為液流量的上限值,優選為50.0g/g以下。
另外,就本發明的吸水性樹脂而言,4.14kPa載荷下的生理鹽水的吸水能力在從吸水開始起經過60分鐘后優選為16ml/g以上。通常,在長時間緩緩地吸水的吸水性樹脂中,例如在對包含該吸水性樹脂的吸收體施加壓力時(例如使用了采用吸收體的尿布的嬰兒在排尿后立即坐下時)存在被吸收液的逆流量變多的傾向。例如,在將4.14kPa載荷下的生理鹽水的吸收能力高的吸水性樹脂用作衛生材料的情況下,對衛生材料施加壓力時的逆流量變少。
需要說明的是,4.14kPa載荷下的生理鹽水的吸水能力在從吸水開始起經過60分鐘后優選為16ml/g以上、更優選為20ml/g以上、進一步優選為24ml/g以上。另外,4.14kPa載荷下的生理鹽水的吸水能力在從吸水開始起經過60分鐘后優選為50ml/g以下、更優選為40ml/g以下。
另外,本發明的吸水性樹脂的中值粒徑優選為200~600μm、更優選為250~500μm、進一步優選為300~450μm、更進一步優選為350~450μm。
另外,就本發明的吸水性樹脂而言,150~850μm的粒子在整體比例中所占的質量比例優選為85質量%以上、更優選為90質量%以上、進一步優選為95質量%以上で。另外,300~400μm的粒子在整體比例中所占的質量比例優選為20質量%以上、更優選為25質量%以上。
需要說明的是,關于吸水性樹脂的粒子,除各自由單一粒子構成的形態外,還可以為微細的粒子(一次粒子)凝聚而成的形態(二次粒子)。作為一次粒子的形狀,可列舉近球狀、不定形破碎狀、板狀等。在為通過反相懸浮聚合而制造的一次粒子的情況下,可列舉正球狀、橢圓球狀等之類的具有圓滑表面形狀的近球狀的單粒子形狀,這種形狀的一次粒子由于表面形狀圓滑,因此作為粉體的流動性高,并且凝聚后的粒子易于被致密地填充,因此即使受到沖擊也不易被破壞,成為粒子強度高的吸水性樹脂。
上述的吸水性樹脂的液流量、人工尿吸收倍率、4.14kPa載荷下的生理鹽水的吸水能力及中值粒徑均可以利用后述的實施例中記載的測定方法來測定。
需要說明的是,為了對所得到的吸水性樹脂賦予諸性能,可以根據目的而配合添加劑。作為這樣的添加劑,可列舉:無機粉末、表面活性劑、氧化劑、還原劑、金屬螯合劑、自由基捕捉劑、抗氧化劑、抗菌劑、除臭劑等。例如通過添加相對于吸水性樹脂100質量份為0.05~5質量份的非晶質二氧化硅作為無機粉末,由此可以提高吸水性樹脂的流動性。
<<2.吸水性樹脂的制造方法>>
本發明的吸水性樹脂可以通過使水溶性烯屬不飽和單體在內部交聯劑的存在下聚合來制造。
水溶性烯屬不飽和單體的聚合方法使用具代表性的聚合法即水溶液聚合法、乳液聚合法、反相懸浮聚合法等。在水溶液聚合法中,邊根據需要攪拌水溶性烯屬不飽和單體水溶液邊加熱來進行聚合。另外,在反相懸浮聚合法中,將水溶性烯屬不飽和單體在烴分散介質中在攪拌下加熱來進行聚合。本發明中,從能夠實現精密的聚合反應控制和廣泛的粒徑控制的觀點出發,優選反相懸浮聚合法。
關于本發明的吸水性樹脂,以下說明其制造方法的一例。
作為吸水性樹脂的制造方法的具體例,可列舉使水溶性烯屬不飽和單體在烴分散介質中進行反相懸浮聚合來制造吸水性樹脂的方法,該方法具有:在內部交聯劑的存在下、至少在偶氮系化合物和過氧化物的存在下進行聚合的工序;以及在后交聯劑的存在下對通過聚合而得到的具有內部交聯結構的含水凝膠狀物進行后交聯的工序。
<聚合工序>
[水溶性烯屬不飽和單體]
作為水溶性烯屬不飽和單體,可列舉例如:(甲基)丙烯酸(本說明書中,將“丙烯酸”和“甲基丙烯酸”統一記為“(甲基)丙烯酸”。以下同樣)及其鹽;2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及其鹽;(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、N-羥甲基(甲基)丙烯酰胺、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯等非離子性單體;(甲基)丙烯酸N,N-二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基氨基丙酯、二乙基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺等含氨基的不飽和單體及其季銨化合物等。這些水溶性烯屬不飽和單體中,從在工業上容易得到等觀點出發,優選(甲基)丙烯酸或其鹽、(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺基,更優選(甲基)丙烯酸及其鹽。需要說明的是,這些水溶性烯屬不飽和單體可以單獨使用,也可以組合使用2種以上。
其中,丙烯酸及其鹽被廣泛作為吸水性樹脂的原材料使用,有時也使上述的其他水溶性烯屬不飽和單體與這些丙烯酸部分中和鹽共聚來使用。此時,優選的是:作為主要的水溶性烯屬不飽和單體,相對于總水溶性烯屬不飽和單體而使用70~100摩爾%的丙烯酸部分中和鹽。
水溶性烯屬不飽和單體優選以水溶液的狀態分散在烴分散介質中然后供于反相懸浮聚合。通過將水溶性烯屬不飽和單體制成水溶液,能夠使其在烴分散介質中的分散效率提高。作為該水溶液中的水溶性烯屬不飽和單體的濃度,優選為20質量%~飽和濃度以下的范圍。另外,作為水溶性烯屬不飽和單體的濃度,更優選為55質量%以下、進一步優選為50質量%以下、更進一步優選為45質量%以下。另一方面,作為水溶性烯屬不飽和單體的濃度,更優選為25質量%以上、進一步優選為28質量%以上、更進一步優選為30質量%以上。
當水溶性烯屬不飽和單體如(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等這樣而具有酸基時,可以使用根據需要預先用堿性中和劑將其酸基中和了的單體。作為這樣的堿性中和劑,可列舉:氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀等堿金屬鹽;氨等。另外,為了使中和操作變得簡便,這些堿性中和劑可以以水溶液的狀態使用。需要說明的是,上述的堿性中和劑可以單獨使用,也可以組合使用2種以上。
作為經堿性中和劑處理的水溶性烯屬不飽和單體的中和度,作為相對于水溶性烯屬不飽和單體所具有的全部酸基的中和度,優選為10~100摩爾%,更優選為30~90摩爾%,進一步優選為40~85摩爾%,更進一步優選為50~80摩爾%。
[內部交聯劑]
作為內部交聯劑,可列舉能夠使所使用的水溶性烯屬不飽和單體的聚合物進行交聯的交聯劑,可列舉例如:使(聚)乙二醇〔“(聚)”是指有接頭詞“聚”的情況和無接頭詞“聚”的情況。以下同樣〕、(聚)丙二醇、1,4-丁二醇、三羥甲基丙烷、(聚)甘油等二醇、三醇等多元醇類與(甲基)丙烯酸、馬來酸、富馬酸等不飽和酸反應而得到的不飽和聚酯類;N,N-亞甲基雙丙烯酰胺等雙丙烯酰胺類;使聚環氧化物與(甲基)丙烯酸反應而得到的二(甲基)丙烯酸酯類或三(甲基)丙烯酸酯類;使甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯等多異氰酸酯與(甲基)丙烯酸羥基乙酯反應而得到的二(甲基)丙烯酸氨基甲酰酯類;烯丙基化淀粉、烯丙基化纖維素、鄰苯二甲酸二烯丙基酯、異氰脲酸N,N’,N”-三烯丙酯、二乙烯基苯等具有2個以上聚合性不飽和基團的化合物;(聚)乙二醇二縮水甘油基醚、(聚)丙二醇二縮水甘油基醚、(聚)甘油二縮水甘油基醚等二縮水甘油基化合物、三縮水甘油基化合物等聚縮水甘油基化合物;表氯醇、表溴醇、α-甲基表氯醇等表鹵醇(epihalohydrin)化合物;2,4-甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯等異氰酸酯化合物等具有2個以上反應性官能團的化合物;3-甲基-3-氧雜環丁烷甲醇、3-乙基-3-氧雜環丁烷甲醇、3-丁基-3-氧雜環丁烷甲醇、3-甲基-3-氧雜環丁烷乙醇、3-乙基-3-氧雜環丁烷乙醇、3-丁基-3-氧雜環丁烷乙醇等氧雜環丁烷化合物等。這些內部交聯劑中,優選使用聚縮水甘油基化合物,更優選使用二縮水甘油基醚化合物,特別優選使用(聚)乙二醇二縮水甘油基醚、(聚)丙二醇二縮水甘油基醚、(聚)甘油二縮水甘油基醚。這些內部交聯劑可以單獨使用,也可以組合使用2種以上。
作為內部交聯劑的使用量,相對于水溶性烯屬不飽和單體1摩爾,優選為0.000001~0.02摩爾,更優選為0.00001~0.01摩爾,進一步優選為0.00001~0.005摩爾,更進一步優選為0.00005~0.002摩爾。
[烴分散介質]
作為烴分散介質,可列舉例如: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、正辛烷等碳數6~8的脂肪族烴;環己烷、甲基環己烷、環戊烷、甲基環戊烷、反-1,2-二甲基環戊烷、順-1,3-二甲基環戊烷、反-1,3-二甲基環戊烷等脂環族烴;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烴等。這些烴分散介質中,特別是從在工業方面容易得到、品質穩定且廉價的方面出發,適合使用正己烷、正庚烷、環己烷。這些烴分散介質可以單獨使用,也可以組合使用2種以上。需要說明的是,作為烴分散介質的混合物的例子,使用ExxsolHeptane(ExxonMobil公司制:含有庚烷及其異構體的烴75~85質量%)等市售品,也可以得到適合的結果。
作為烴分散介質的使用量,從均勻地分散水溶性烯屬不飽和單體、容易控制聚合溫度的觀點出發,相對于第一階段的水溶性烯屬不飽和單體100質量份,優選為100~1500質量份,更優選為200~1400質量份。需要說明的是,如后所述,反相懸浮聚合以1階段(單個階段)或2階段以上的多階段來進行,上述的第一階段的聚合是指單階段聚合或多階段聚合中的第一階段的聚合反應(以下也同樣)。
[分散穩定劑]
(表面活性劑)
在反相懸浮聚合中,為了提高水溶性烯屬不飽和單體在烴分散介質中的分散穩定性,也可以使用分散穩定劑。作為該分散穩定劑,可以使用表面活性劑。
作為表面活性劑,可以使用例如:蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯甘油脂肪酸酯、山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯氫化蓖麻油、烷基烯丙基甲醛縮合聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧乙烯聚氧丙基烷基醚、聚乙二醇脂肪酸酯、烷基葡糖苷、N-烷基谷氨酰胺、聚氧乙烯脂肪酸酰胺、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基醚的磷酸酯、聚氧乙烯烷基烯丙基醚的磷酸酯等。這些表面活性劑中,特別是從單體的分散穩定性的方面出發,優選脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯。這些表面活性劑可以單獨使用,也可以組合使用2種以上。
作為表面活性劑的使用量,相對于第一階段的水溶性烯屬不飽和單體100質量份,優選的是:優選為0.1~30質量份,更優選為0.3~20質量份。
(高分子系分散劑)
另外,作為在反相懸浮聚合中使用的分散穩定劑,可以與上述的表面活性劑一起而并用高分子系分散劑。
作為高分子系分散劑,可列舉例如:馬來酸酐改性聚乙烯、馬來酸酐改性聚丙烯、馬來酸酐改性乙烯-丙烯共聚物、馬來酸酐改性EPDM(乙烯-丙烯-二烯-三聚物)、馬來酸酐改性聚丁二烯、馬來酸酐-乙烯共聚物、馬來酸酐-丙烯共聚物、馬來酸酐-乙烯-丙烯共聚物、馬來酸酐-丁二烯共聚物、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、乙基纖維素、乙基羥基乙基纖維素等。這些高分子系分散劑中,特別是從單體的分散穩定性的方面出發,優選使用馬來酸酐改性聚乙烯、馬來酸酐改性聚丙烯、馬來酸酐改性乙烯-丙烯共聚物、馬來酸酐-乙烯共聚物、馬來酸酐-丙烯共聚物、馬來酸酐-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。這些高分子系分散劑可以單獨使用,也可以組合使用2種以上。
作為高分子系分散劑的使用量,相對于第一階段的水溶性烯屬不飽和單體100質量份,優選為0.1~30質量份,更優選為0.3~20質量份。
[偶氮系化合物及過氧化物]
在該聚合工序中,“偶氮系化合物和過氧化物的存在下”是指:未必需要在聚合反應開始的時刻就共存有偶氮系化合物和過氧化物,而是一種化合物的由自由基開裂所致的單體轉化率小于10%時存在另一種化合物的狀態。但優選在聚合反應開始前這兩者就共存于包含單體的水溶液中。另外,偶氮系化合物和過氧化物可以通過各自的流路添加到聚合反應體系中,也可以通過同一流路依次添加到聚合反應體系中。需要說明的是,所使用的偶氮系化合物和過氧化物的形態可以是粉體,也可以是水溶液。
(偶氮系化合物)
作為偶氮系化合物,可列舉例如:1-{(1-氰基-1-甲基乙基)偶氮}甲酰胺、2,2’-偶氮雙[2-(N-苯基脒基)丙烷]二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙{2-[N-(4-氯苯基)脒基]丙烷}二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙{2-[N-(4-羥基苯基)脒基]丙烷}二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙[2-(N-芐基脒基)丙烷]二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙[2-(N-烯丙基脒基)丙烷]二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙{2-[N-(2-羥基乙基)脒基]丙烷}二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙[2-(5-甲基-2-咪唑啉-2-基)丙烷]二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙[2-(4,5,6,7-四氫-1H-1,3-二氮雜卓-2-基)丙烷]二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙[2-(5-羥基-3,4,5,6-四氫嘧啶-2-基)丙烷]二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙{2-[1-(2-羥基乙基)-2-咪唑啉-2-基]丙烷}二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]、2,2’-偶氮雙{2-甲基-N-[1,1-雙(羥基甲基)-2-羥基乙基]丙酰胺}、2,2’-偶氮雙{2-甲基-N-[1,1-雙(羥基甲基)乙基]丙酰胺}、2,2’-偶氮雙[2-甲基-N-(2-羥基乙基)丙酰胺]、2,2’-偶氮雙(2-甲基丙酰胺)二鹽酸鹽、4,4’-偶氮雙-4-氰基戊酸、2,2’-偶氮雙[2-(羥基甲基)丙腈]、2,2’-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二硫酸鹽二水合物、2,2’-偶氮雙[N-(2-羧基乙基)-2-甲基丙脒]四水合物、2,2’-偶氮雙[2-甲基-N-(2-羥基乙基)丙酰胺]等偶氮化合物。其中,優選2,2’-偶氮雙(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙{2-[1-(2-羥基乙基)-2-咪唑啉-2-基]丙烷}二鹽酸鹽、2,2’-偶氮雙[N-(2-羧基乙基)-2-甲基丙脒]四水合物。這些偶氮系化合物可以單獨使用,也可以組合使用2種以上。
(過氧化物)
作為過氧化物,可列舉例如:過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉等過硫酸鹽類;甲基乙基酮過氧化物、甲基異丁基酮過氧化物、二叔丁基過氧化物、叔丁基枯基過氧化物、過氧化乙酸叔丁酯、過氧化異丁酸叔丁酯、過氧化特戊酸叔丁酯、過氧化氫等過氧化物類。這些過氧化物中,優選使用過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉、過氧化氫,進一步地,更優選使用過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉。這些過氧化物可以單獨使用,也可以組合使用2種以上。
(偶氮系化合物及過氧化物的使用量、使用比例)
作為偶氮系化合物及過氧化物的使用量,相對于水溶性烯屬不飽和單體1摩爾,優選為0.00005摩爾以上、更優選為0.0001摩爾以上。另外,相對于水溶性烯屬不飽和單體1摩爾,優選為0.005摩爾以下、更優選為0.001摩爾以下。
作為偶氮系化合物和過氧化物的使用量比例,偶氮系化合物在偶氮系化合物和過氧化物的使用量總量中優選為40質量%以上的比例,更優選為50質量%以上的比例,進一步優選為60質量%以上的比例,更進一步優選為70質量%以上的比例。另一方面,偶氮系化合物在偶氮系化合物和過氧化物的使用總量中優選為95質量%以下的比例,更優選為90質量%以下的比例,進一步優選為85質量%以下的比例,更進一步優選為80質量%以下的比例。另外,作為質量比范圍(偶氮系化合物:過氧化物),優選為8:12~19:1。
[其他成分]
在吸水性樹脂的制造方法中,可以根據期望將其他成分添加到包含水溶性烯屬不飽和單體的溶液中進行反相懸浮聚合。作為其他成分,可以添加增稠劑、鏈轉移劑等各種添加劑。
(增稠劑)
作為一例,可以對包含水溶性烯屬不飽和單體的水溶液添加增稠劑來進行反相懸浮聚合。通過這樣添加增稠劑來調整水溶液粘度,從而還能夠在反相懸浮聚合中控制所得到的中值粒徑。
作為增稠劑,可以使用例如:羥基乙基纖維素、羥基丙基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚丙烯酸、聚丙烯酸(部分)中和物、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯亞胺、糊精、海藻酸鈉、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚環氧乙烷等。需要說明的是,若聚合時的攪拌速度相同,則存在如下傾向:水溶性烯屬不飽和單體水溶液的粘度越高,則所得到的粒子的中值粒徑越大。
[反相懸浮聚合]
在進行反相懸浮聚合時,例如,在分散穩定劑的存在下使包含水溶性烯屬不飽和單體的單體水溶液分散到烴分散介質中。此時,只要是在開始聚合反應之前,則分散穩定劑(表面活性劑、高分子系分散劑)的添加時期可以為單體水溶液添加之前或之后的任一時期。
其中,從易于降低所得到的吸水性樹脂中殘留的烴分散介質量的觀點出發,優選的是:在分散了高分子系分散劑的烴分散介質中,在分散了單體水溶液后,再使表面活性劑進行分散,然后進行聚合。
能夠以1階段或2階段以上的多階段進行此種反相懸浮聚合。另外,從提高生產率的觀點出發,更優選以2~3階段進行。
以2階段以上的多階段進行反相懸浮聚合時,只要在進行第一階段的反相懸浮聚合后,向第一階段的聚合反應所得到的反應混合物中添加水溶性烯屬不飽和單體并進行混合,再利用與第一階段同樣的方法進行第二階段及第二階段后的反相懸浮聚合即可。第二階段及第二階段后的各階段的反相懸浮聚合中,優選的是:以第二階段及第二階段后的各階段的反相懸浮聚合時所添加的水溶性烯屬不飽和單體的量作為基準,在各成分相對于上述的水溶性烯屬不飽和單體的摩爾比的范圍內,添加除水溶性烯屬不飽和單體以外的內部交聯劑、上述的偶氮化合物和過氧化物來進行反相懸浮聚合。需要說明的是,優選在第二階段及第二階段后的聚合中,也在偶氮系化合物和過氧化物的存在下進行聚合。
作為聚合反應的反應溫度,從通過使聚合迅速地進行、縮短聚合時間來提高經濟性,并且容易地除去聚合熱而平穩地進行反應的觀點出發,優選為20~110℃,更優選為40~90℃。另外,作為反應時間,優選為0.5~4小時。
<后交聯工序>
接著,本發明的吸水性樹脂如下得到:對于將水溶性烯屬不飽和單體聚合而得的具有內部交聯結構的含水凝膠狀物,利用后交聯劑進行后交聯(后交聯反應)。該后交聯反應優選在水溶性烯屬不飽和單體的聚合后以后且在后交聯劑的存在下進行。這樣,通過在聚合后以后對具有內部交聯結構的含水凝膠狀物實施后交聯反應,從而能夠得到提高吸水性樹脂的表面附近的交聯密度,提高了載荷下吸水能力、吸水速度等諸性能的吸水性樹脂。
作為后交聯劑,可列舉具有2個以上反應性官能團的化合物。可列舉例如:乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三羥甲基丙烷、甘油、聚氧乙二醇、聚氧丙二醇、聚甘油等多元醇類;(聚)乙二醇二縮水甘油基醚、(聚)甘油二縮水甘油基醚、(聚)甘油三縮水甘油基醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油基醚、(聚)丙二醇聚縮水甘油基醚、(聚)甘油聚縮水甘油基醚等聚縮水甘油基化合物;表氯醇、表溴醇、α-甲基表氯醇等鹵代環氧化合物;2,4-甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯等異氰酸酯化合物;3-甲基-3-氧雜環丁烷甲醇、3-乙基-3-氧雜環丁烷甲醇、3-丁基-3-氧雜環丁烷甲醇、3-甲基-3-氧雜環丁烷乙醇、3-乙基-3-氧雜環丁烷乙醇、3-丁基-3-氧雜環丁烷乙醇等氧雜環丁烷化合物;1,2-亞乙基雙噁唑啉等噁唑啉化合物;碳酸亞乙酯等碳酸酯化合物;雙[N,N-二(β-羥基乙基)]己二酰二胺等的羥基烷基酰胺化合物。這些后交聯劑中,優選(聚)乙二醇二縮水甘油基醚、(聚)甘油二縮水甘油基醚、(聚)甘油三縮水甘油基醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油基醚、(聚)丙二醇聚縮水甘油基醚、(聚)甘油聚縮水甘油基醚等聚縮水甘油基化合物。這些后交聯劑可以單獨使用,也可以組合使用2種以上。
作為后交聯劑的使用量,相對于聚合中使用的水溶性烯屬不飽和單體的總量1摩爾,優選為0.00001~0.01摩爾、更優選為0.00005~0.005摩爾、進一步優選為0.0001~0.002摩爾。
作為后交聯劑的添加方法,可以直接添加后交聯劑,也可以以水溶液的形式進行添加,還可以根據需要以使用親水性有機溶劑作為溶劑的溶液的形式進行添加。作為親水性有機溶劑,可列舉例如:甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇等低級醇類;丙酮、甲基乙基酮等酮類;二乙基醚、二噁烷、四氫呋喃等醚類;N,N-二甲基甲酰胺等酰胺類;二甲基亞砜等亞砜類等。這些親水性有機溶劑可以單獨使用、組合2種以上使用、或者以與水的混合溶劑的形式使用。
作為后交聯劑的添加時期,只要是水溶性烯屬不飽和單體的聚合反應大致全部結束后即可,相對于水溶性烯屬不飽和單體100質量份,優選在存在1~400質量份范圍的水分的條件下添加,更優選在存在5~200質量份范圍的水分的條件下添加,進一步優選在存在10~100質量份范圍的水分的條件下添加,更進一步優選在存在20~60質量份范圍的水分的條件下添加。需要說明的是,水分的量是指聚合反應體系中含有的水分與添加后交聯劑時根據需要而使用的水分的總量。
作為后交聯反應的反應溫度,優選為50~250℃,更優選為60~180℃,進一步優選為60~140℃,更進一步優選為70~120℃。另外,作為后交聯反應的反應時間,優選為1~300分鐘,更優選為5~200分鐘。
<干燥工序>
可以在進行了上述的反相懸浮聚合后包括:通過從外部施加熱等能量,而將水、烴分散介質等利用蒸餾而除去的干燥工序。在從反相懸浮聚合后的含水凝膠進行脫水的情況下,通過對在烴分散介質中分散有含水凝膠的體系進行加熱,從而利用共沸蒸餾將水和烴分散介質暫且蒸餾除去到體系外。此時,若僅將蒸餾除去的烴分散介質送回到體系內,則能夠實現連續的共沸蒸餾。此時,干燥中的體系內的溫度被維持在與烴分散介質的共沸溫度以下,因此從樹脂不易劣化等的觀點出發是優選的。接著,通過將水和烴分散介質蒸餾除去,從而得到吸水性樹脂的粒子。對該聚合后的干燥工序的處理條件進行控制來調整脫水量,由此能夠控制所得到的吸水性樹脂的諸性能。
干燥工序中,可以在常壓下進行基于蒸餾的干燥處理,也可以在減壓下進行基于蒸餾的干燥處理。另外,從提高干燥效率的觀點出發,也可以在氮等的氣流下進行基于蒸餾的干燥處理。在常壓下進行干燥處理的情況下,作為干燥溫度,優選為70~250℃,更優選為80~180℃,進一步優選為80~140℃,更進一步優選為90~130℃。另外,在減壓下進行干燥處理的情況下,作為干燥溫度,優選為40~160℃,更優選為50~110℃。
需要說明的是,在通過反相懸浮聚合進行單體的聚合后、利用后交聯劑進行后交聯工序的情況下,在該后交聯工序結束后,進行上述的利用蒸餾的干燥工序。或者也可以同時進行后交聯工序和干燥工序。
另外,可以根據需要在聚合后、干燥中或干燥后,對吸水性樹脂添加螯合劑、還原劑、氧化劑、抗菌劑、除臭劑之類的各種添加劑。
<<3.吸收體、吸收性物品>>
本發明的吸水性樹脂是例如構成生理用品、一次性尿布等衛生材料中使用的吸收體的吸水性樹脂,適合用于包含上述吸收體的吸收性物品。
在此,使用了吸水性樹脂的吸收體例如由吸水性樹脂和親水性纖維構成。作為吸收體的構成,可列舉:通過將吸水性樹脂和親水性纖維以成為均勻組成的方式混合而得到的混合分散體、在層狀親水性纖維之間夾持有吸水性樹脂的夾層(sandwich)結構體、將吸水性樹脂和親水性纖維用薄織物包裹而得的結構體等。需要說明的是,吸收體中還可以配合其他成分,例如用于提高吸收體的形態保持性的熱熔接性合成纖維、熱熔膠粘劑、粘接性乳膠等粘接性粘合劑。
作為吸收體中的吸水性樹脂的含量,優選為5~95質量%,更優選為20~90質量%,進一步優選為30~80質量%。
作為親水性纖維,可列舉:由木材得到的棉狀紙漿、機械紙漿、化學紙漿、半化學紙漿等纖維素纖維;人造絲、醋酯纖維等人工纖維素纖維;由親水化處理后的聚酰胺、聚酯、聚烯烴等合成樹脂構成的纖維等。
另外,通過將使用了吸水性樹脂的吸收體保持于液體能夠通過的液體透過性片材(面片材)與液體不能通過的液體不透過性片材(背片材)之間,由此可以得到吸收性物品。液體透過性片材配置于與身體接觸一側,液體不透過性片材配置于與身體接觸一側的相反側。
作為液體透過性片材,可列舉由聚乙烯、聚丙烯、聚酯等的纖維形成的透氣型、紡粘型、化學接合型、針刺型等的無紡布和多孔質的合成樹脂片材等。另外,作為液體不透過性片材,可列舉聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等的樹脂所形成的合成樹脂膜等。
實施例
<<4.實施例>>
以下示出實施例和比較例而更詳細地說明本發明,但本發明并不受以下的實施例等的任何限定。
<4-1.關于評價試驗方法>
[吸水性樹脂的評價試驗]
將下述的實施例1~4及比較例1~6中得到的吸水性樹脂供于下述所示的各種試驗并對其進行了評價。以下,對各評價試驗方法進行說明。
(1)4.14kPa載荷下的生理鹽水的吸水能力
使用在圖1中示出了示意構成的測定裝置X,測定吸水性樹脂在4.14kPa載荷下的生理鹽水吸水能力。
圖1所示的測定裝置X包括滴定管部1、導管2、測定臺3、設置在測定臺3上的測定部4。在滴定管部1中,滴定管10的上部與橡膠栓14連接,滴定管10的下部與空氣導入管11和旋塞12連接,另外,空氣導入管11的上部安裝有旋塞13。從滴定管部1到測定臺3安裝有導管2,導管2的直徑為6mm。在測定臺3的中央部開設有直徑2mm的孔,該孔連接導管2。測定部4具備:圓筒40、粘貼于該圓筒40的底部的尼龍網41、和重物42。圓筒40的內徑為2.0cm。尼龍網41形成為200目(孔徑75μm)。而且,尼龍網41上均勻地散布有規定量的吸水性樹脂5。重物42的直徑為1.9cm、質量為119.6g。該重物42置于吸水性樹脂5上,對吸水性樹脂5均勻地施加4.14kPa的載荷。
使用這樣的構成的測定裝置X,首先,關閉滴定管部1的旋塞12和旋塞13,從滴定管10上部放入調節為25℃的生理鹽水,用橡膠栓14對滴定管上部加栓后,打開滴定管部1的旋塞12、旋塞13。接著,以使測定臺3中心部的導管2的前端與空氣導入管11的空氣導入口處于相同高度的方式調整測定臺3的高度。
另一方面,在圓筒40的尼龍網41上均勻地散布0.10g的吸水性樹脂5,在該吸水性樹脂5上放置重物42。測定部4以使其中心部與測定臺3的中心部的導管口一致的方式來放置。
從吸水性樹脂5開始吸水的時刻起,連續讀取滴定管10內的生理鹽水的減少量(吸水性樹脂5所吸收的生理鹽水量)Wa(mL)。利用下式求出從吸水開始起經過60分鐘后的吸水性樹脂在4.14kPa載荷下的生理鹽水的吸水能力。
4.14kPa載荷下的生理鹽水的吸水能力(mL/g)=Wa÷0.10(g)
(2)生理鹽水吸水速度
生理鹽水吸水速度在調節為25℃±1℃的室內進行。在恒溫水槽中用磁力攪拌子(且無環)以600rpm攪拌50±0.1g的調整為25±0.2℃的溫度的生理鹽水,使其產生漩渦。在該生理鹽水中一次性添加所得到的吸水性樹脂2.0±0.002g,測定從添加吸水性樹脂后直至漩渦消失、液面變平坦為止的時間(秒),將該時間作為吸水性樹脂的吸水速度。
(3)中值粒徑(粒度分布)
按照從上部開始依次為孔徑850μm的篩、孔徑600μm的篩、孔徑500μm的篩、孔徑400μm的篩、孔徑300μm的篩、孔徑250μm的篩、孔徑150μm的篩和托盤的順序將JIS標準篩組合。
在組合后的最上部的篩上放入吸水性樹脂50g,使用羅泰普(Ro-Tap)式振蕩器使其振蕩20分鐘進行分級。分級后,以相對于總量的質量百分比的形式計算各篩上殘留的吸水性樹脂的質量,求出粒度分布。關于該粒度分布,通過從粒徑大的一方開始依次對篩上進行累積,在對數概率紙上將篩的孔徑與篩上殘留的吸水性樹脂的質量百分比的累積值之間的關系繪制成圖。通過用直線連接概率紙上的繪點,將相當于累積質量百分比50質量%的粒徑作為中值粒徑。
需要說明的是,在上述的測定中,300~400μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為在300μm孔徑的篩上殘留的吸水性樹脂相對于整體的質量比例。同樣,150~850μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為將殘留在150μm、250μm、300μm、400μm、500μm、600μm的各孔徑的篩上的吸水性樹脂的質量比例加合而求出的數值。
(4)人工尿的制備
在離子交換水中,按照如下述所示而存在無機鹽的方式進行配合并使無機鹽溶解后,進一步在其中配合少量的藍色1號,制備成人工尿。
<人工尿組成>
NaCl:0.780質量%
CaCl2:0.022質量%
MgSO4:0.038質量%
(5)人工尿吸收倍率
將量取有吸水性樹脂2.0g的棉袋(精細棉布(日文原文:メンブロード)60號、橫100mm×縱200mm)設置于容積500mL的燒杯內。在放入有吸水性樹脂的棉袋中注入上述的人工尿500g,以不產生結塊(日文原文:ママコ)的方式輕輕地攪拌內部后,將棉袋的上部用橡皮圈封住,靜置30分鐘,從而使吸水性樹脂自由溶脹。經過30分鐘后,使用離心力設定為167G的脫水機(國產離心機株式會社制,型號:H-122)將上述的裝有吸水性樹脂的棉袋脫水1分鐘而去掉剩余液體后,測定脫水后的包含溶脹凝膠的棉袋的質量Wb(g)。測定后,除去其中的溶脹凝膠,然后,僅利用空的棉袋進行同樣的操作,測定濕潤時的空質量Wc(g)作為皮重,根據下式計算人工尿吸收倍率至小數點第一位。
人工尿吸收倍率(g/g)=[Wb-Wc](g)/吸水性樹脂的質量(g)
(6)液流量
液流試驗使用圖2所示的裝置Y進行。裝置Y由成為“液流量”的液體回收用的托盤21、支撐臺22、保持樣品的亞克力板23、包含上下被無紡布24A、24B夾持的吸水性樹脂5的測定樣品30、及中央帶有圓筒狀的投入口的亞克力板25構成。
首先,在30×23cm且深度5cm的金屬托盤21上放置高10cm的SUS制的支撐臺22。在其上放置16cm×12cm的亞克力板23(厚度:5mm),利用水平器確認亞克力板23上部的水平。在其上放置與亞克力板23相同大小的無紡布24B(單位面積重量22g/m2的聚乙烯-聚丙烯制透氣型多孔質液體透過性片)。從無紡布24B的四端設置2cm的空白部,在其內側部分(12cm×8cm)均勻地分散4.8g吸水性樹脂5后,從上部放置相同大小的無紡布24A進行夾持,制備成測定樣品30。在該測定樣品30的上部,按照使圓筒的中央部與測定樣品30的中央部一致的方式,放置中央具有內徑3cm、高16.5cm的圓筒狀投入部25a的48cm×28cm的亞克力板25(質量:840g)。
從圓筒狀投入部25a一次性地投入液溫調整為25℃的120g的人工尿。接著,滲透結束后,確認到人工尿停止流動,測量從亞克力板23流到托盤21內的人工尿,求出其質量作為液流量(g)并保留至小數點第一位。
[使用了吸水性樹脂的吸收體及吸收性物品的評價試驗]
(1)吸收體及吸收性物品的制作
使用吸水性樹脂12g和破碎紙漿(Rayonier公司制Rayfloc)12g,通過空氣抄制進行均勻混合,由此制作40cm×12cm大小的片材狀吸收體芯。接著,在使用與吸收體芯為同樣的大小、且單位面積重量16g/m2的2片薄紙夾持吸收體芯的上下的狀態下,對整體施加30秒的196kPa的載荷而進行壓制,由此制作吸收體。然后,在吸收體的上表面配置與吸收體為同樣的大小、且單位面積重量22g/m2的聚乙烯-聚丙烯制透氣型多孔質液體透過性片材,在吸收體的下表面配置同樣的大小、且相同單位面積重量的聚乙烯制液體不透過性片材,從而夾持吸收體,由此得到吸收性物品。
(2)吸收性物品的滲透時間
在水平的臺上放置吸收性物品。在該吸收性物品的中心部放置具備內徑3cm的液體投入用圓筒的測定器具,將80mL的人工液一次性投入到該圓筒內,并使用秒表測定人工尿從圓筒內完全消失為止的時間,將其設為第1次的滲透時間(秒)。接著,拆除圓筒,在保持原樣的狀態下保存吸收性物品,從開始第1次的人工尿投入的30分鐘后和60分鐘后,在與第1次同樣的位置使用測定器具進行同樣的操作,測定第2次和第3次的滲透時間(秒)。將第1次~第3次的合計時間作為合計滲透時間。可以說滲透時間越短,越優選作為吸收性物品。
(3)逆流量
從上述的滲透時間的測定中的開始第1次的試驗液投入的120分鐘后,在吸收性物品上的人工尿投入位置附近放置預先測定了質量(Wd(g)、約50g)的10cm見方的濾紙,在其上載置底面為10cm×10cm的質量5kg的重物。載荷5分鐘后,測定濾紙的質量(We(g)),將增加的質量作為逆流量(g)。需要說明的是,可以說逆流量越小,則越優選作為吸收性物品。
逆流量(g)=We-Wd
(4)擴散長度
在測定上述逆流量后的5分鐘以內,測定人工尿所滲透的吸收性物品的長度方向的擴展尺寸(cm)。需要說明的是,對小數點后的數值進行四舍五入。
<4-2.關于實施例及比較例>
[實施例1]
準備內徑110mm、容積2L的圓底圓筒型拆卸式燒瓶,該燒瓶具有回流冷凝器、滴液漏斗、氮氣導入管、以及作為攪拌機的以2段具有葉輪直徑50mm的4片傾斜槳式葉輪的攪拌葉輪。在該燒瓶中,取正庚烷300g作為烴分散介質,添加作為表面活性劑的HLB3的蔗糖硬脂酸酯(三菱化學食品株式會社、Ryoto Sugar Ester S-370)0.74g和作為高分子系分散劑的馬來酸酐改性乙烯-丙烯共聚物(三井化學株式會社、High Wax 1105A)0.74g,邊攪拌邊升溫至80℃,使表面活性劑溶解后,冷卻至50℃。
另一方面,在容積500mL的三角燒瓶中加入80質量%的丙烯酸水溶液92g(1.02摩爾),邊從外部進行冷卻,邊滴加21質量%的氫氧化鈉水溶液146.0g進行75摩爾%的中和后,加入作為增稠劑的羥基乙基纖維素0.092g(住友精化株式會社,HEC AW-15F)、作為偶氮系化合物的2,2’-偶氮雙(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽0.092g(0.339微摩爾)、作為過氧化物的過硫酸鉀0.037g(0.137微摩爾)、作為內部交聯劑的乙二醇二縮水甘油基醚0.0101g(0.058微摩爾)并進行溶解,制備成單體水溶液。
然后,將攪拌機的轉速設為500rpm,并將如上所述地制備成的單體水溶液添加至拆卸式燒瓶中,用氮氣將體系內充分置換后,將燒瓶浸漬于70℃的水浴使其升溫,進行60分鐘聚合,由此得到第一階段的聚合漿液。
另一方面,在另一容積500mL的三角燒瓶中加入80質量%的丙烯酸水溶液128.8g(1.43摩爾),邊從外部進行冷卻,邊滴加27質量%的氫氧化鈉水溶液159.0g進行75摩爾%的中和后,加入作為偶氮系化合物的2,2’-偶氮雙(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽0.129g(0.475微摩爾)、作為過氧化物的過硫酸鉀0.052g(0.191微摩爾)、作為內部交聯劑的乙二醇二縮水甘油基醚0.0116g(0.067微摩爾)并進行溶解,制備成第二階段的單體水溶液。
在上述聚合后將漿液的攪拌轉速變更為1000rpm,然后,將上述的拆卸式燒瓶體系內冷卻至25℃后,將全部量的第二階段的單體水溶液添加到第一階段的聚合漿液中,用氮氣將體系內充分置換后,再次將燒瓶浸漬于70℃的水浴使其升溫,進行30分鐘第二階段的聚合。
第二階段的聚合后,用125℃的油浴將反應液升溫,利用正庚烷與水的共沸蒸餾邊將正庚烷回流邊將239g的水排出到體系外,然后添加作為后交聯劑的乙二醇二縮水甘油基醚的2質量%水溶液4.42g(0.51微摩爾),在80℃保持2小時。然后,通過使正庚烷蒸發進行干燥而得到干燥品。對該干燥品混合0.3質量%的非晶質二氧化硅(Evonik Degussa Japan株式會社制、Carplex#80),使其通過孔徑1000μm的篩,得到球狀粒子凝聚了的形態的吸水性樹脂234.0g。按照上述的各種試驗方法對該吸水性樹脂進行了評價。
需要說明的是,所得到的吸水性樹脂中,150~850μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為95.5質量%,300~400μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為25.0質量%。另外,所得的吸水性樹脂的生理鹽水吸水速度為60秒。
[實施例2]
實施例2中,在第二階段的聚合后,利用正庚烷與水的共沸蒸餾邊將正庚烷回流邊將242g的水排出到體系外,除此以外,進行與實施例1同樣的操作,得到具有球狀的一次粒子凝聚成的二次粒子的形態的吸水性樹脂231.8g。由此,得到保水能力與實施例1中所得的吸水性樹脂不同的吸水性樹脂。按照上述的各種試驗方法對該吸水性樹脂進行了評價。
需要說明的是,所得到的吸水性樹脂中,150~850μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為96.6質量%,300~400μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為27.6質量%。另外,所得的吸水性樹脂的生理鹽水吸水速度為66秒。
[實施例3]
實施例3中,在第二階段的聚合后,利用正庚烷與水的共沸蒸餾邊將正庚烷回流邊將236g的水排出到體系外,除此以外,進行與實施例1同樣的操作,得到具有球狀的一次粒子凝聚成的二次粒子的形態的吸水性樹脂230.7g。由此得到保水能力與實施例1中所得的吸水性樹脂不同的吸水性樹脂。按照上述的各種試驗方法對該吸水性樹脂進行了評價。
需要說明的是,所得到的吸水性樹脂中,150~850μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為96.3質量%,300~400μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為25.3質量%。另外,所得的吸水性樹脂的生理鹽水吸水速度為78秒。
[實施例4]
實施例4中,將第一階段的聚合時的攪拌轉速變更為550rpm,并且將作為后交聯劑的乙二醇二縮水甘油基醚的2質量%水溶液變更為6.62g,除此以外,進行與實施例1同樣的操作,得到具有球狀的一次粒子凝聚成的二次粒子的形態的吸水性樹脂231.4g。按照上述的各種試驗方法對該吸水性樹脂進行了評價。
需要說明的是,所得到的吸水性樹脂中,150~850μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為97.4質量%,300~400μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為42.1質量%。另外,所得的吸水性樹脂的生理鹽水吸水速度為63秒。
[比較例1]
比較例1中,僅單獨使用過氧化物進行反相懸浮聚合,制作成吸水性樹脂。
準備內徑110mm、容積2L的圓底圓筒型拆卸式燒瓶,該燒瓶具有回流冷凝器、滴液漏斗、氮氣導入管、以及作為攪拌機的以2段具有葉輪直徑50mm的4片傾斜槳式葉輪的攪拌葉輪,在該燒瓶中,取正庚烷300g作為烴分散介質,添加作為表面活性劑的HLB3的蔗糖硬脂酸酯(三菱化學食品株式會社、Ryoto Sugar Ester S-370)0.74g和作為高分子系分散劑的馬來酸酐改性乙烯-丙烯共聚物(三井化學株式會社、High Wax 1105A)0.74g,邊攪拌邊升溫至80℃,使表面活性劑溶解后,冷卻至50℃。
另一方面,在容積500mL的三角燒瓶中加入80質量%的丙烯酸水溶液92g(1.02摩爾),邊從外部進行冷卻,邊滴加21質量%的氫氧化鈉水溶液146.0g進行75摩爾%的中和后,加入作為增稠劑的羥基乙基纖維素0.092g(住友精化株式會社,HEC AW-15F)、過硫酸鉀0.074g(0.274微摩爾)、作為內部交聯劑的乙二醇二縮水甘油基醚0.0184g(0.1056微摩爾)并進行溶解,制備成單體水溶液。
然后,將攪拌機的轉速設為500rpm,并將如上所述地制備成的單體水溶液添加至拆卸式燒瓶中,用氮氣將體系內充分置換后,將燒瓶浸漬于70℃的水浴使其升溫,進行60分鐘聚合,由此得到第一階段的聚合漿液。
另一方面,在另一容積500mL的三角燒瓶中加入80質量%的丙烯酸水溶液128.8g(1.43摩爾),邊從外部進行冷卻,邊滴加27質量%的氫氧化鈉水溶液159.0g進行75摩爾%的中和后,加入過硫酸鉀0.104g(0.382微摩爾)、作為內部交聯劑的乙二醇二縮水甘油基醚0.0386g(0.2218微摩爾)和離子交換水15.9g并進行溶解,制備成第二階段的單體水溶液。
在上述聚合后,將漿液的攪拌轉速變更為1000rpm,然后,將上述的拆卸式燒瓶體系內冷卻至25℃后,將全部量的第二階段的單體水溶液的添加到第一階段的聚合漿液中,用氮氣將體系內充分置換后,再次將燒瓶浸漬于70℃的水浴使其升溫,進行30分鐘第二階段的聚合。
第二階段的聚合后,用125℃的油浴將反應液升溫,利用正庚烷與水的共沸蒸餾邊將正庚烷回流邊將273g的水排出到體系外,然后,添加作為后交聯劑的乙二醇二縮水甘油基醚的2質量%水溶液6.62g(0.76微摩爾),在80℃保持2小時。然后,通過使正庚烷蒸發進行干燥而得到干燥品。對該干燥品混合0.3質量%的非晶質二氧化硅(Evonik Degussa Japan株式會社制、Carplex#80),使其通過孔徑1000μm的篩,得到球狀粒子凝聚了的形態的吸水性樹脂231.2g。按照上述的各種試驗方法對該吸水性樹脂進行了評價。
需要說明的是,所得到的吸水性樹脂中,150~850μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為97.0質量%,300~400μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為36.9質量%。另外,所得的吸水性樹脂的生理鹽水的吸水速度為41秒。
[比較例2]
比較例2中,將添加于第二階段的單體的乙二醇二縮水甘油基醚變更為0.0129g,并且將作為后交聯劑的乙二醇二縮水甘油基醚的2質量%水溶液變更為4.42g,除此以外,進行與比較例1同樣的操作,得到具有球狀的一次粒子凝聚了的二次粒子的形態的吸水性樹脂232.9g。按照上述的各種試驗方法對該吸水性樹脂進行了評價。
需要說明的是,所得到的吸水性樹脂中,150~850μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為96.4質量%,300~400μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為35.7質量%。另外,所得的吸水性樹脂的生理鹽水的吸水速度為39秒。
[比較例3]
比較例3中,將添加于第一階段的單體的乙二醇二縮水甘油基醚變更為0.0101g,并且將第一階段的聚合時的攪拌轉速變更為550rpm來進行第一階段的聚合。而且,將添加于第二階段的單體的乙二醇二縮水甘油基醚變更為0.0116g,將作為后交聯劑的乙二醇二縮水甘油基醚的2質量%水溶液變更為4.42g,除此以外進行與比較例1同樣的操作,得到具有球狀的一次粒子凝聚了的二次粒子的形態的吸水性樹脂231.8g。按照上述的各種試驗方法對該吸水性樹脂進行了評價。
需要說明的是,所得到的吸水性樹脂中,150~850μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為94.6質量%,300~400μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為34.0質量%。另外,所得的吸水性樹脂的生理鹽水的吸水速度為35秒。
[比較例4]
比較例4中,將添加于第一階段的單體的乙二醇二縮水甘油基醚變更為0.0156g,將添加于第二階段的單體的乙二醇二縮水甘油基醚變更為0.0155g,并且將作為后交聯劑的乙二醇二縮水甘油基醚的2質量%水溶液變更為6.62g,除此以外,進行與比較例1同樣的操作,得到具有球狀的一次粒子凝聚了的二次粒子的形態的吸水性樹脂231.4g。按照上述的各種試驗方法對該吸水性樹脂進行了評價。
需要說明的是,所得到的吸水性樹脂中,150~850μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為97.1質量%,300~400μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為35.9質量%。另外,所得的吸水性樹脂的生理鹽水的吸水速度為40秒。
[比較例5]
比較例5中,將投入第二階段的單體水溶液之前的拆卸式燒瓶內的溫度變更為23℃,除此以外,進行與比較例4同樣的操作,得到具有球狀的一次粒子凝聚了的二次粒子的形態的吸水性樹脂230.8g。由此,得到二次粒徑與比較例4中所得的吸水性樹脂不同的吸水性樹脂。按照上述的各種試驗方法對該吸水性樹脂進行了評價。
需要說明的是,所得到的吸水性樹脂中,150~850μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為96.4質量%,300~400μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為23.2質量%。另外,所得的吸水性樹脂的生理鹽水的吸水速度為51秒。
[比較例6]
比較例6中,將添加于第一階段的單體的乙二醇二縮水甘油基醚變更為0.0092g,將添加于第二階段的單體的乙二醇二縮水甘油基醚變更為0.0386g,并且將作為后交聯劑的乙二醇二縮水甘油基醚的2質量%水溶液變更為11.04g,除此以外,進行與比較例1同樣的操作,得到具有球狀的一次粒子凝聚了的二次粒子的形態的吸水性樹脂231.0g。按照上述的各種試驗方法對該吸水性樹脂進行了評價。
需要說明的是,所得到的吸水性樹脂中,150~850μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為92.9質量%,300~400μm的粒子在吸水性樹脂整體的比例中所占的質量比例為36.6質量%。另外,所得的吸水性樹脂的生理鹽水的吸水速度為48秒。
<4-3.關于評價結果>
[吸水性樹脂的評價結果]
在下述表1示出吸水性樹脂及使用該吸水性樹脂而形成的吸收體的評價結果。需要說明的是,在該表1中還一并示出下述式(I)所示的吸收體有效指數K。
吸收體有效指數K=液流量(g)×人工尿吸收倍率(g/g)…(I)
[表1]
[吸收性物品的評價結果]
接著,關于使用上述的實施例1、2、3及比較例1、2、3中所得的吸水性樹脂而制成的吸收性物品,在下述表2中示出該吸收性物品的人工尿的滲透時間、逆流量、擴散長度的測定結果。
[表2]
符號說明
X (4.14kPa載荷下的生理鹽水的吸水能力)測定裝置
Y (液流試驗)測定裝置
1 滴定管部
2 導管
3 測定臺
4 測定部
5 吸水性樹脂