用于制備超吸收性聚合物的方法
【專利說明】
[0001]發(fā)明說明書
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種用于制備超吸收性聚合物的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種 用于制備超吸收性聚合物的方法，其包括兩個聚合步驟。
[0003] 本申請要求2013年9月30日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第10-2013-0116757號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容并入本文。
【背景技術(shù)】
[0004] 超吸收性聚合物(Super Absorbent Polymer，SAP)是能夠吸收自身重量的500倍 至1000倍的水分的合成聚合物材料。各開發(fā)商將SAP命名為不同的名稱，例如SAM(Super Absorbent Material，超吸收性材料）、AGM(Absorbent Gel Material，吸收性凝膠材料） 等。自從將這種超吸收性聚合物開始實際應(yīng)用于衛(wèi)生產(chǎn)品，現(xiàn)在其已經(jīng)不僅廣泛地用于衛(wèi) 生產(chǎn)品如兒童的一次性尿布等，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)域中的保鮮劑和泥敷劑用材料等。
[0005]超吸收性聚合物一般能夠通過使聚合物的單體聚合并將其干燥并粉碎來制備成 粉末型廣品。
[0006]在超吸收性聚合物的制備方法中，使單體聚合的步驟是用于確定聚合物的物理性 質(zhì)的重要步驟。作為聚合方法，已知反相懸浮聚合、熱聚合和光聚合等。其中，作為光聚合 法，已知將用于聚合物的單體組合物置于條帶上并且從頂部照射以使該單體組合物聚合的 方法。
[0007] 然而，根據(jù)上述聚合方法，照射量可能根據(jù)單體組合物的深度而不均勻，因此，聚 合度可能根據(jù)深度而變得不均勻。例如，在將預(yù)定厚度的單體組合物置于條帶上的情況下， 在位于接近光源處的單體組合物的上部，聚合作用由于大量光照而進行得相對過度，而在 位于遠離光源處的單體組合物的下部，光照量不足，因此聚合作用可能無法完全進行，并且 可能留下未聚合的組分。在這種情況下，超吸收性聚合物的物理性質(zhì)可能降低。為克服這個 問題，光的量或光照時間可根據(jù)單體組合物溶液的位置而變化，這使得工藝復(fù)雜化并增加 工藝時間，從而降低生產(chǎn)率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 技術(shù)問題
[0009] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的是提供一種制備具有改良物理性質(zhì)的超 吸收性聚合物的方法，通過包括兩個聚合步驟來實現(xiàn)。
[0010]技術(shù)方案
[0011]為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明提供一種超吸收性聚合物的制備方法，包括下述步驟:在 30°C至55°C的溫度下進行包含水溶性烯鍵式不飽和單體、熱聚合引發(fā)劑和光聚合引發(fā)劑的 單體組合物的光聚合;在55°C至120°C的溫度下進行熱聚合和光聚合以形成水凝膠聚合物； 以及將該水凝膠聚合物干燥。
[0012]發(fā)明效果
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的超吸收性聚合物的制備方法，能夠制備具有高吸收度但具有低水溶 性組分含量的超吸收性聚合物。
【具體實施方式】
[0014] 盡管本發(fā)明可以具有多種形式并且可以對其做出多種修改，但在下文將詳細地例 示并說明特定的實施方案。然而，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于特定的公開內(nèi)容，并且包括在本發(fā) 明的構(gòu)思和技術(shù)范圍內(nèi)的所有修改、等效方案或替代方案。
[0015] 下文中，將詳細說明根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的超吸收性聚合物的制備方法。
[0016] 超吸收性聚合物的制備方法包括下述步驟:在30°C至55°C的溫度下進行包含水溶 性烯鍵式不飽和單體、熱聚合引發(fā)劑和光聚合引發(fā)劑的單體組合物的光聚合;在55°C至120 °C的溫度下進行熱聚合和光聚合以形成水凝膠聚合物；以及將該水凝膠聚合物干燥。
[0017] 在超吸收性聚合物的制備方法中，單體組合物(其為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。
[0018] 作為水溶性烯鍵式不飽和單體，通常用于制備超吸收性聚合物的任何單體均可使 用而沒有特定限制。具體地，可使用選自以下中的至少一種單體：陰離子型單體及其鹽、含 非離子型親水基的單體、以及含氨基的不飽和單體及其季銨化合物。
[0019] 詳細而言，陰離子型單體可包括（甲基）丙烯酸、順丁烯二酸酐、反丁烯二酸、巴豆 酸、衣康酸、2-丙烯酰乙磺酸、2-甲基丙烯酰乙磺酸、2_(甲基)丙烯酰丙磺酸或2_(甲基)丙 烯酰胺-2-甲基丙磺酸;含非離子型親水基的單體可包括（甲基)丙烯酰胺、N-取代的（甲基） 丙烯酸酯、（甲基)丙烯酸2-羥乙酯、（甲基)丙烯酸2-羥丙酯、（甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇 酯或（甲基)丙烯酸聚乙二醇酯;含氨基的不飽和單體可包括（甲基)丙烯酸(N，N)_二甲基氨 乙酯或(N，N)_二甲基氨丙基（甲基)丙烯酰胺。
[0020] 更具體地，可使用丙烯酸或其鹽，例如丙烯酸或其堿金屬鹽(例如其鈉鹽)等，其使 得能夠制備具有更優(yōu)良的物理性質(zhì)的超吸收性聚合物。在丙烯酸的堿金屬鹽用作單體的情 況下，丙烯酸可在使用前用堿化合物(如苛性蘇打(NaOH))中和。
[0021] 基于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 的濃度可以為約20重量％至約60重量％，優(yōu)選為約40重量％至約50重量％，并且其可考慮 聚合時間和反應(yīng)條件等而適當(dāng)?shù)乜刂?。然而，如果該單體的濃度過低，超吸收性聚合物的產(chǎn) 量可能降低并且在經(jīng)濟可行性方面可能有問題，而如果該濃度過高，單體的一部分可能沉 淀，或當(dāng)經(jīng)聚合的水凝膠聚合物被粉碎時粉碎效率可能較低，從而引起工藝問題，并且超吸 收性聚合物的物理性質(zhì)可能降低。
[0022] 同時，在使單體組合物聚合以形成水凝膠聚合物的步驟中，聚合方法根據(jù)聚合能 量來源大致分類成熱聚合和光聚合。
[0023] 在進行熱聚合的情況下，其通常可以在配備有攪動桿的反應(yīng)器（如捏合器）中進 行，而在進行光聚合的情況下，其可以在配備有移動式輸送帶的反應(yīng)器中進行，因此，反應(yīng) 器可根據(jù)聚合方法而改變。
[0024] 例如，當(dāng)水凝膠聚合物通過向配備有攪動桿的反應(yīng)器(如捏合器)供應(yīng)熱風(fēng)或加熱 該反應(yīng)器而獲得時，排出至反應(yīng)器出口的水凝膠聚合物可以根據(jù)反應(yīng)器攪動桿的形狀而具 有數(shù)厘米至數(shù)毫米的形狀。特別地，所獲得的水凝膠聚合物的尺寸可以根據(jù)所引入的單體 組合物的濃度以及引入速度等而變化，并且通?？色@得重均粒徑為2mm至50mm的水凝膠聚 合物。
[0025] 而且，在光聚合在配備有移動式輸送帶的反應(yīng)器中進行的情況下，所獲得的水凝 膠聚合物通常可以具有片材的形狀，所述片材具有該條帶的寬度。其中，聚合物片材的厚度 可以根據(jù)所引入的單體組合物的濃度以及引入速度而變化，但是優(yōu)選的是供應(yīng)單體組合物 以獲得厚度為約〇.5cm至約5cm的片狀聚合物。如果供應(yīng)單體組合物使得片狀聚合物的厚度 可能過薄，生產(chǎn)效率可能較低，而如果片狀聚合物的厚度大于5cm，由于厚度過厚，聚合反應(yīng) 可能無法在整個厚度中均勻進行。
[0026] 同時，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，熱聚合和光聚合二者均在配備有輸送帶的反 應(yīng)器中進行。
[0027] 用于使烯鍵式不飽和單體聚合的聚合反應(yīng)是放熱反應(yīng)。因此，即使反應(yīng)在單體組 合物的低溫下開始，隨著反應(yīng)進行，單體組合物的溫度