Порошкообразный водопоглощающий агент, содержащий водопоглощающую смолу в качестве основного компонента

Порошкообразный водопоглощающий агент, содержащий водопоглощающую смолу в качестве основного компонента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к порошкообразному водопоглощающему агенту, содержащему в качестве основного компонента водопоглощающую смолу. Более конкретно, настоящее изобретение относится к порошкообразному водопоглощающему агенту, применяемому в абсорбирующей структуре поглощающего изделия, такого как одноразовый подгузник. Водопоглощающий агент согласно настоящему изобретению имеет улучшенную абсорбирующую способность, не испускает запаха и не выделяет этиленгликоля. Сочетание указанных трех преимуществ отсутствует у традиционных поглощающих агентов.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последние годы в качестве основного исходного компонента для производства санитарно-гигиенических изделий, таких как одноразовые подгузники, гигиенические салфетки, прокладки для больных недержанием, применяемые для поглощения физиологических жидкостей, широко используют водопоглощающую смолу (или порошкообразный водопоглощающий агент, содержащий водопоглощающую смолу) и гидрофильное волокно, такое как древесное волокно. Водопоглощающую смолу в основном изготавливают из (i) поперечно-сшитой частично нейтрализованной полиакриловой кислоты; (ii) гидролизованного графт-полимера крахмала и акриловой кислоты; (iii) омыленного сополимера винилацетата с эфирами акриловой кислоты; (iv) гидролизованного сополимера акрилонитрила или поперечно-сшитого сополимера акрилонитрила; (v) гидролизованного сополимера акриламида или поперчно-сшитого сополимера акриламида; (vi) поперечно-сшитого катионного мономера, и подобных соединений.

Традиционно возникала необходимость создания водопоглощающей смолы, имеющей следующие абсорбционные свойства: (i) высокую абсорбирующую способность по отношению к водной жидкости, такой как физиологическая жидкость, (ii) высокую скорость абсорбции, (iii) высокую проницаемость для жидкости, (iv) высокую прочность набухшего геля и (v) большие количества впитываемой жидкости из влажного субстрата, содержащего водную жидкость, и (vi) аналогичные свойства. Для удовлетворения указанных требований изготовляемый в последнее время водопоглощающий агент должен обладать особыми физическими свойствами.

Ввиду необходимости создания поглотителя, имеющего как высокую абсорбирующую способность и высокую проницаемость под давлением, а также потребности в поглотителе, имеющем достаточно узкое распределение размера частиц влагопоглощающей смолы, или потребности в частицах водопоглощающей смолы, имеющих высокую абсорбирующую способность и низкое содержание водорастворимого компонента, было предложено большое количество запатентованных параметров и способов измерения параметров, применяемых для определения различных физических свойств водопоглощающей смолы. Примерами таких патентов являются следующие Документы 1-39.

В Документе 1 описана водопоглощающая смола, обладающая повышенной прочностью геля, пониженным содержанием водорастворимого компонента и улучшенной абсорбирующей способностью. В Документе 2 описана водопоглощающая смола, обладающая повышенной проницаемостью для жидкости в отсутствие нагрузки, высокой скоростью абсорбции и абсорбирующей способностью. В Документах 3-6 описаны способы достижения определенного распределения размера частиц. Кроме того, во многих других документах предложена водопоглощающая смола с улучшенной абсорбирующей способностью под давлением различной величины, а также предложены способы определения абсорбирующей способности под давлением. В следующих Документах 7-16, 38 и 39 представлены водопоглощающие смолы, некоторые из которых имеют лишь улучшенную абсорбирующую способность под давлением, а некоторые - как улучшенную абсорбирующую способность под давлением, так и другие усовершенствованные физические свойства.

Кроме того, в Документах 17 и 18 предложена водопоглощающая смола с отличной устойчивостью свойств к повреждению; в Документе 19 предложен водопоглощающий агент с заданным количеством пылеобразных частиц, а в Документе 20 предложена водопоглощающая смола, практически не вызывающая окрашивания. Кроме того, в Документах 21 и 22 предложена водопоглощающая смола, способная абсорбировать повышенное количество жидкости, и с улучшенной стабильностью геля в водных растворах L-аскорбиновой кислоты или подобных растворах, что повышает ее устойчивость по отношению к моче, а в Документе 23 предложена водопоглощающая смола с улучшенной воздухопроницаемостью. Кроме того, в Документе 24 предложена водопоглощающая смола, содержащая меньшее количество остаточного мономера.

Далее, в Документах 25-32 и некоторых других документах предложено использование водопоглощающей смолы с заданными физическими свойствами для изготовления поглощающего изделия (одноразового подгузника), также имеющего заданные физические свойства, структуру и содержание полимера. В Документах 33 и т.д. предложен способ поперечной сшивки поверхности, которую проводят распылением, по меньшей мере, некоторой части частиц смолы.

Кроме того, в последние годы прослеживается тенденция к уменьшению толщины санитарно-гигиенических материалов, таких как одноразовый подгузник, что приводит к увеличению содержания в нем водопоглощающей смолы, что в свою очередь, ужесточает требования по ослаблению запаха водопоглощающей смолой. Для ослабления запаха было предложено использование наряду с водопоглощающей смолой различных дезодорирующих агентов и/или антибактериальных агентов для придания смоле дезодорирующих свойств. Примеры таких изделий включают композицию на основе водопоглощающей смолы, изготовленную из водопоглощающей смолы и экстракта из листьев чайного растения (см., например, Документ 34), или композицию на основе водопоглощающей смолы с заданными свойствами и экстракта из aiculilignosa (см., например, Документ 35). Кроме того, в некоторых недавно опубликованных способах (см., например, Документ 36) причину возникновения запаха связывают с наличием уксусной или пропионовой кислот, присутствующих в акриловой кислоте в виде примесей. Кроме того, в других способах, учитывающих присутствие остаточных мономеров (см., например, Документ 37), упомянута β-гидроксипропионовая кислота, присутствующая в виде примеси в акрилате.

Как уже было сказано, для того, чтобы свойства водопоглощающей смолы соответствовали различным требованиям, были разработаны различные способы. Однако традиционные водопоглощающие смолы не могли выполнять свои функции в современных поглощающих изделиях (таких как одноразовый подгузник), в которых применяют большие количества водопоглощающей смолы, т.е. в тех, которые содержат большие количества (более высокое массовое отношение) водопоглощающей смолы. Кроме того, по мере увеличения используемого количества (содержания) водопоглощающей смолы в поглощающем изделии, таком как одноразовый подгузник, становится важным такой фактор, как дезодорирующие свойства; однако, попытки нанесения различных дезодорирующих агентов непосредственно на водопоглотитель не дали удовлетворительных результатов, т.е. не привели к получению достаточных дезодорирующих свойств.

Кроме того, поглощающие изделия, такие как одноразовые подгузники, имели следующий недостаток: грубые частицы поглотителя были заметны на ощупь, и размер частиц не был одинаковым в результате их агломерации. Указанные проблемы также приводят к необходимости создания водопоглощающей смолы с более узким распределением размера частиц. Однако ни одна из существующих водопоглощающих смол не удовлетворяет всем перечисленным требованиям: снижение запаха, хорошая абсорбирующая способность, более узкое распределение размера частиц и пониженная агломерация частиц.

В этой связи, настоящее изобретение предлагает водопоглощающую смолу, удовлетворяющую всем требованиям, необходимым для практического применения, включая снижение запаха, хорошую абсорбирующую способность, более узкое распределение размера частиц и пониженную агломерацию частиц. Наряду с указанной водопоглощающей смолой настоящее изобретение также предлагает поглощающий агент, который может быть использован в удобном поглощающем изделии и который обеспечивает высокие физические свойства и безопасность и имеющий состав, не вызывающий запаха после набухания поглотителя.

(Документ 1) переизданный патент США No. Re 326749, описание

(Документ 2) патент Великобритании No. 2267094 В, описание

(Документ 3) патент США No. 5051259, описание

(Документ 4) патент США No. 5419956, описание

(Документ 5) патент США No. 6087002, описание

(Документ 6) Европейский патент No. 0629441, описание

(Документ 7) Европейский патент No. 0707603, описание

(Документ 8) Европейский патент No. 0712659, описание

(Документ 9) Европейский патент No. 1029886, описание

(Документ 10) патент США No. 5462972, описание

(Документ 11) патент США No. 5453323, описание

(Документ 12) патент США No. 5797893, описание

(Документ 13) патент США No. 6127454, описание

(Документ 14) патент США No. 6184433, описание

(Документ 15) патент США No. 6297335, описание

(Документ 16) переизданный патент США No. Re 37021, описание

(Документ 17) патент США No. 5140076, описание

(Документ 18) патент США No. 6414214 B1, описание

(Документ 19) патент США No. 5994440, описание

(Документ 20) патент США No. 6184433, описание

(Документ 21) патент США No. 6194531, описание

(Документ 22) Европейский патент No. 0940148, описание

(Документ 23) Европейский патент No. 1153656, описание

(Документ 24) Европейский патент No. 0605215, описание

(Документ 25) патент США No. 5147343, описание

(Документ 26) патент США No. 5149335, описание

(Документ 27) Европейский патент No. 0532002, описание

(Документ 28) патент США No. 5601452, описание

(Документ 29) патент США No. 5562646 B1, описание

(Документ 30) патент США No. 5669894, описание

(Документ 31) патент США No. 6150582, описание

(Документ 32) Международная публикация WO No. 02/053198

(Документ 33) Европейский патент No. 0937739, описание

(Документ 34) публикация Японской нерассмотренной заявки на патент Tokukaisho 60-158861

(Документ 35) публикация Японской нерассмотренной заявки на патент Tokukaihei 1-241030

(Документ 36) Международная публикация WO No. 03/095510 буклет

(Документ 37) патент США No. 6388000, описание

(Документ 38) патент США No. 5409771, описание

(Документ 39) патент Великобритании No. 235307, описание

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С целью решения вышеуказанных задач, изобретатели настоящего изобретения изучили в качестве дополнительной функции водопоглощающей смолы (водопоглощающего агента) ее дезодорирующую способность (например, с использованием дезодорирующего агента), и неожиданно обнаружили, что сама водопоглощающая смола после набухания имеет характерный запах, который снижает дезодорирующую способность поглощающего агента при его использовании в одноразовом подгузнике.

Далее изобретатели исследовали причину возникновения характерного запаха водопоглощающей смолы и обнаружили следующее. Изобретатели обнаружили, что продукт, изготовленный из водопоглощающей смолы, полученной с использованием заданного сшивающего агента для поперечной сшивки поверхности (сшивающего агента для поперечной сшивки поверхности, который образует эфирную связь с карбоксильной группой) и имеющей высокую абсорбирующую способность под давлением или в отсутствие давления, обладает характерным запахом, что снижает ее эксплуатационные параметры как водопоглощающего агента в одноразовом подгузнике или подобном изделии при использовании последнего, несмотря на то, что исходная водопоглощающая смола вовсе не имела запаха. Кроме того, изобретатели также обнаружили, что устранение запаха водопоглощающей смолы приводит к улучшению ее физических свойств, и такую смолу можно применять в поглощающем изделии, таком как одноразовый подгузник. Указанное поглощающее изделие с улучшенными эксплуатационными параметрами, такое как одноразовый подгузник, изготавливают из вышеуказанного водопоглощающего агента, в котором применяют сшивающий агент для поперечной сшивки поверхности, образующий эфирную связь с карбоксильной группой, и в котором в результате высокотемпературной обработки обеспечивается высокая абсорбирующая способность и происходит ослабление запаха. В традиционных изделиях эти две характеристики были взаимоисключающими.

Далее, в процессе поиска определенного сшивающего агента для поперечной сшивки поверхности, не создающего сильного запаха, изобретатели обнаружили, что выбранный тип сшивающего агента создает в некоторых водопоглощающих смолах остаточное содержание этиленгликоля, который образуется в качестве побочного продукта даже в том случае, если этиленгликоль не входил в состав мономера или сшивающего агента. Если водопоглощающая смола содержит такой остаточный этиленгликоль, то она может оказаться не вполне безопасной. Затем, после дальнейшего исследования источника появления остаточного этиленгликоля, изобретатели обнаружили, что он образуется из примесей или продуктов разложения сшивающего агента для сшивки поверхности исходного материала (в частности, производные этиленгликоля, такие как этиленкарбонат, полиэтиленгликоль и т.д.). В частности, если для изготовления смолы с улучшенными свойствами (в особенности, проницаемости для жидкости под давлением или абсорбирующей способности под давлением) в качестве сшивающего агента для поперечиной сшивки поверхности применяют алкиленкарбонат (в особенности, этиленкарбонат), то при изготовлении смолы необходимо использовать большие количества сшивающего агента, и реакцию следует проводить при высокой температуре. Таким образом, даже если в исходных материалах отсутствовал этиленгликоль, и если алкиленкарбонат, такой как этиленкарбонат, не содержал этиленгликоля, готовое товарное поглощающее изделие будет содержать этиленгликоль, образованный в качестве побочного продукта реакций. В конечном итоге, изобретателям удалось решить проблему безопасности изделия, создаваемую присутствием этиленгликоля, и найти способ изготовления поглощающего изделия (такого, как одноразовый подгузник) с улучшенными физическими свойствами (в особенности, проницаемостью для жидкости под давлением или абсорбирующей способностью под давлением) с использованием алкиленкарбоната в качестве сшивающего агента для поперечной сшивки поверхности, но без ухудшения безопасности изделия, что было недостижимо в традиционных поглощающих изделиях.

Кроме того, изобретатели также решили проблему, связанную с наличием большого количества пылеобразных частиц и агломерации частиц, получаемых при измельчении водопоглощающей смолы с целью уменьшения размера ее частиц. В результате, изобретатели обнаружили, что средний диаметр частиц, количество пылеобразных частиц и распределение размера частиц являются важными факторами для обеспечения необходимых абсорбирующих свойств водопоглощающей смолы в поглощающем изделии (таком, как одноразовый подгузник). Соответственно, изобретатели разработали способ ограничения следующих ранее взаимоисключающих физических свойств: среднего диаметра частиц, количества пылеобразных частиц и распределения размера частиц водопоглощающей смолы, в результате чего удалось получить водопоглощающую смолу с узким распределением размера частиц и незначительным образованием агломератов.

Принимая во внимание следующие результаты экспериментов:

1) желаемый сшивающий агент для поперечной сшивки поверхности, желаемые физические свойства и допустимый уровень запаха несовместимы,

2) сшивающий агент для поперечной сшивки поверхности, такой как алкиленкарбонат, обеспечивающий улучшенные физические свойства, приводит к образованию таких побочных продуктов, как этиленгликоль, создающих угрозу безопасности изделия,

3) желаемый средний диаметр частиц и допустимое количество пылеобразных частиц несовместимы,

4) пять физических свойств: удержание жидкости при центрифугировании (CRC), абсорбирующая способность под давлением (ААР), средневзвешенный диаметр частиц, количество частиц с диаметром менее 150 мкм, содержащихся в порошкообразном водопоглощающем агенте, и стандартное логарифмическое отклонение распределения размера частиц являются важными для практического использования свойствами поглощающего изделия, такого как одноразовый подгузник,

изобретатели разработали материал согласно настоящему изобретению, обеспечивающий изготовление практически идеального порошкообразного водопоглощающего агента, который обладает по меньшей мере пятью заданными физическими свойствами.

Более конкретно, порошкообразный водопоглощающий агент (первый водопоглощающий агент), предлагаемый согласно настоящему изобретению, в качестве основного компонента содержит порошкообразную водопоглотительно-водопоглощающую смолу на основе карбоновой поликислоты, поверхность которой сшита при помощи сшивающего агента для поперечной сшивки поверхности, который образует эфирную связь с карбоксильной группой; при этом порошкообразный водопоглощающий агент удовлетворяет следующим условиям:

(a) удержание жидкости при центрифугировании (CRC) для физиологического солевого раствора составляет не менее 27 г/г;

(b) абсорбирующая способность под давлением (ААР), равным 4,8 кПа, для физиологического солевого раствора составляет не менее 20 г/г;

(c) средневзвешенный диаметр частиц (D50) составляет 200-450 мкм;

(d) количество частиц с диаметром менее 150 мкм, содержащихся в порошкообразном водопоглощающем агенте, составляет 0-5% масс.;

(e) стандартное логарифмическое отклонение (σζ) распределения размера частиц составляет 0,20-0,40; и

(f) содержание летучего спиртового соединения, испаряемого из порошкообразного водопоглощающего агента, содержание которого измеряют при помощи газоопределительной трубки в виде концентрации в атмосфере, составляет 0-10 частей на миллион.

Порошкообразный водопоглощающий агент (второй водопоглощающий агент) согласно настоящему изобретению в качестве основного компонента содержит порошкообразную водопоглощающую смолу на основе карбоновой поликислоты, поверхность которой сшита при помощи сшивающего агента для поперечной сшивки поверхности, который содержит алкиленкарбонат и образует эфирную связь с карбоксильной группой; при этом порошкообразный водопоглощающий агент удовлетворяет следующим условиям:

(а) удержание жидкости при центрифугировании (CRC) для физиологического солевого раствора составляет не менее 27 г/г;

(b) абсорбирующая способность под давлением (ААР), равным 4,8 кПа, для физиологического солевого раствора составляет не менее 20 г/г;

(c) средневзвешенный диаметр частиц (D50) составляет 200-450 мкм;

(d) количество частиц с диаметром менее 150 мкм, содержащихся в порошкообразном водопоглощающем агенте, составляет 0-5% масс.;

(e) стандартное логарифмическое отклонение (σζ) распределения размера частиц составляет 0,20-0,40; и

(g) содержание в порошкообразном водопоглощающем агенте остаточного этиленгликоля (определенное при помощи высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ)), составляет 0-40 частей на миллион.

Порошкообразный водопоглощающий агент и способ его изготовления отвечают всем требованиям, предъявляемым реальными условиями использования порошкообразного водопоглощающего агента, включая слабый запах, безопасность, хорошую абсорбирующую способность, узкое распределение размера частиц и пониженную агломерацию частиц. Соответственно, такой водопоглощающий агент может быть использован для изготовления комфортного поглощающего изделия, имеющего улучшенные физические свойства, безопасность, улучшенную абсорбирующую способность и слабый запах в реальных условиях его использования, в частности, при его использовании в одноразовом подгузнике с высоким содержанием наполнителя (один слой подгузника содержит большое количество водопоглощающей смолы), который традиционно имел сильный запах.

НАИЛУЧШИЙ СПОСОБ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следующее пояснение относится к порошкообразному водопоглощающему агенту согласно настоящему изобретению, водопоглощающей смоле, применяемой для изготовления порошкообразного водопоглощающего агента, к исходным материалам, условиям реакции и т.д. Далее, в соответствии с настоящим изобретением, конкретные способы измерения, описанные ниже в Примерах, применяли для определения (а) удержания жидкости при центрифугировании для физиологического солевого раствора без нагрузки (CRC), (b) абсорбирующей способности под давлением, равным 4,8 кПа, для физиологического солевого раствора (ААР), (с) средневзвешенного диаметра частиц (D50), (а) количества частиц с диаметром менее 150 мкм, содержащихся в порошкообразном водопоглощающем агенте, (е) стандартного логарифмического отклонения (σζ) распределения размера частиц, (f) содержания летучего спиртового соединения, испаряемого из порошкообразного водопоглощающего агента, (g) содержания в порошкообразном водопоглощающем агенте остаточного этиленгликоля, (h) содержания летучего соединения серы, испаряемого из порошкообразного водопоглощающего агента (количество летучего серосодержащего компонента), (i) общего содержания (количества) в порошкообразном водопоглощающем агенте акриловой кислоты, уксусной кислоты или пропионовой кислоты, и (j) показателя белизны.

Следует отметить, что в настоящем описании термины «% масс.» и «% вес.» идентичны и, таким образом, взаимозаменяемы.

(1) Водопоглощающая смола

Согласно настоящему изобретению термин «водопоглощающая смола» означает поперечно-сшитый полимер, образующий гидрогель, набухающий в воде и нерастворимый в воде. Таким образом, свойство набухания в воде означает способность поглощать большое количество воды, например, 5-кратное, предпочтительно, 50-1000-кратное количество ионизированной воды в пересчете на массу поглотителя. Термин «нерастворимость в воде» означает, что водорастворимый компонент составляет 50% масс. или менее от массы вещества. Для определения указанных величин можно использовать способ измерения, применяемый в Примерах настоящего изобретения, рекомендованный способ испытаний, ERT (EDENA Recommended Test Method) директива 441.1-99 или 470.1-99 от EDANA (Европейская ассоциация производителей предметов гигиены и нетканых материалов, European Disposables and Nonwovens Association).

Для удовлетворения вышеуказанным условиям, водопоглощающая смола согласно настоящему изобретению представляет собой водопоглощающую смолу, получаемую при сушке поперечно-сшитого полимера, который получают при полимеризации с образованием поперечных связей ненасыщенного мономера, содержащего кислоту и/или ее соль. Один из предпочтительных примеров такой смолы может представлять собой водопоглощающую смолу на основе поликарбоновой кислоты, в частности, частично нейтрализованного полимера полиакриловой кислоты, полученного при полимеризации/поперечной сшивке ненасыщенного мономера, содержащего в качестве основных компонентов акриловую кислоту и/или ее (нейтрализованную) соль.

Далее, водопоглощающая смола, используемая в настоящем изобретении, не ограничена смолой, полученной в соответствии со способом, описанным в настоящей заявке, и может представлять собой любую смолу, полученную при сушке поперечно-сшитого полимера, содержащего структурное звено, получаемое из ненасыщенного мономера, описанного ниже. Структурное звено, получаемое из ненасыщенного мономера, соответствует структуре, в которой полимеризуемая двойная связь каждого мономера открыта, например, в соответствии с реакцией полимеризации (т.е. двойная связь (-С=С-) становится одинарной связью (-С-С-)).

(2) Порошкообразный водопоглощающий агент и способ его изготовления

Порошкообразный водопоглощающий агент согласно настоящему изобретению представляет собой агент для поглощения/затвердевания водной жидкости. В качестве основного компонента агент содержит водопоглощающую смолу, а также при необходимости может содержать небольшие количества добавок и/или воды. Содержание водопоглощающей смолы в 100% масс. порошкообразного водопоглощающего агента составляет 70-100% масс., предпочтительно, 80-100% масс, более предпочтительно, 90-100% масс. Кроме водопоглощающей смолы порошкообразный водопоглощающий агент в основном содержит воду и различные добавки, описанные ниже. Далее, кроме воды, водная жидкость может включать любую жидкость, содержащую воду, например, мочу, кровь, кал, жидкие отходы, влагу/пар, лед, смесь воды и органического и/или неорганического растворителя, дождевую или грунтовую воду. Однако, наиболее типичным примером является моча, в частности моча человека.

Порошкообразный водопоглощающий агент согласно настоящему изобретению может быть изготовлен с помощью любого способа, применение которого обеспечивает создание вышеуказанных свойств. Например, сшивка поверхности может быть выполнена после того, как частицам придан определенный размер. В нижеследующем «Способе изготовления 1» описан наиболее предпочтительный пример. Аналогично, могут быть применены и «Способ изготовления 2», «Способ изготовления 3» и «Способ изготовления 4».

Способ изготовления 1

Сначала получают водопоглощающую смолу с заданным распределением размера частиц и заданной абсорбирующей способностью и смешивают со сшивающим агентом для сшивки поверхности, образующим эфирные связи, а затем приповерхностный слой этой смолы нагревают. Во время или после нагревания водопоглощающую смолу выдерживают в токе воздуха с температурой 60°С или выше. В этом способе чистоту сырья, т.е. акриловой кислоты, предпочтительно задают в диапазоне, указанном далее в описании.

Способ изготовления 2

Водный раствор ненасыщенного мономера, содержащий в качестве основного компонента не нейтрализованную акриловую кислоту и/или ее соль, подвергают полимеризации с образованием поперечных связей в присутствии сшивающего агента для внутренней сшивки и, при необходимости, также в присутствии агента роста цепи, в результате чего получают водопоглощающую смолу с заданной абсорбирующей способностью. Затем получают нужное распределение размера частиц водопоглощающей смолы. Полученный поперечно-сшитый полимер, имеющий заданную абсорбирующую способность и заданное распределение размера частиц, подвергают сшивке поверхности.

Способ изготовления 3

Водный раствор ненасыщенного мономера, содержащий в качестве основного компонента не нейтрализованную акриловую кислоту, подвергают полимеризации с образованием поперечных связей в присутствии сшивающего агента для внутренней сшивки, в результате чего получают водопоглощающую смолу с заданной абсорбирующей способностью. Затем водопоглощающую смолу нейтрализуют и получают требуемое распределение размера частиц. Полученный поперечно-сшитый полимер, имеющий заданную абсорбирующую способность и заданное распределение размера частиц, подвергают сшивке поверхности.

Способ изготовления 4

Водный раствор ненасыщенного мономера, содержащий в качестве основного компонента не нейтрализованную акриловую кислоту и/или ее соль, подвергают полимеризации с образованием поперечных связей в присутствии сшивающего агента для внутренней сшивки, в результате чего получают водопоглощающую смолу с заданной абсорбирующей способностью. Затем получают требуемое распределение размера частиц водопоглощающей смолы. Полученный поперечно-сшитый полимер, имеющий заданную абсорбирующую способность и заданное распределение размера частиц, подвергают сшивке поверхности. При необходимости во время полимеризации или до, после или во время сшивки поверхности добавляют хелатирующий агент.

Ниже порошкообразный водопоглощающий агент согласно настоящему изобретению и способ его изготовления описаны более подробно.

(3) Ненасыщенный мономер

Акриловая кислота

В качестве ненасыщенного мономера (далее в тексте называемый мономером) предпочтительно применяют акриловую кислоту и/или ее соль. Далее, для изготовления порошкообразного водопоглощающего агента согласно настоящему изобретению особенно подходящей является акриловая кислота заданной чистоты, т.е. акриловая кислота, содержащая заданное количество заданного соединения. Примером такой акриловой кислоты может служить акриловая кислота, содержащая одно или несколько соединений, выбираемых из следующей группы: 10-200 частей на миллион метоксифенола, 0-10000 частей на миллион суммарного количества уксусной кислоты и пропионовой кислоты, 0-1000 частей на миллион димера акриловой кислоты, 0-10 частей на миллион фурфураля и 0-10 частей на миллион протоанемонина.

Более предпочтительно, акриловая кислота содержит 1000-0 частей на миллион общего количества уксусной кислоты и пропионовой кислоты и 1000-0 частей на миллион димера акриловой кислоты. Далее, общее количество уксусной кислоты и пропионовой кислоты, а также количество димера акриловой кислоты предпочтительно не превышает 500 частей на миллион, более предпочтительно, не превышает 30 частей на миллион, и еще более предпочтительно, не превышает 100 частей на миллион. Как количество фурфураля, так и количество и протоанемонина предпочтительно не превышает 5 частей на миллион и, более предпочтительно, не превышает 1 части на миллион. Если общее количество уксусной кислоты и пропионовой кислоты, а также количество димера акриловой кислоты выходит за пределы заданного диапазона, эти соединения могут вызывать появление запаха или остаточного мономера, и таким образом, представлять собой неподходящее сырье для изготовления порошкообразного водопоглощающего агента согласно настоящему изобретению, который содержит лишь небольшое количество летучего органического вещества, такого как летучее спиртовое вещество (превращение спирт - основание). Кроме того, если акриловая кислота содержит избыточное количество фурфураля или протоанемонина, то из нее невозможно получить водопоглощающий агент, обладающий высокой абсорбирующей способностью. П-метоксифенол используют для контроля/инициирования полимеризации. Количество п-метоксифенола обычно не превышает 200 частей на миллион, и предпочтительно оно находится в диапазоне 20-160 частей на миллион, более предпочтительно, в диапазоне 30-100 частей на миллион.

Такая акриловая кислота может быть получена при соблюдении условий окисления акриловой кислоты, или ограничении условий перегонки или кристаллизации. Если акриловую кислоту очищают перегонкой, степень ректификации может быть повышена, например, за счет увеличения числа теоретических тарелок (например, применяют на 6-20 тарелок больше), или за счет увеличения флегмового числа. Далее, если акриловую кислоту очищают кристаллизацией, степень ректификации может быть повышена, например, за счет увеличения числа кристаллизации (например, применяют на 3-10 кристаллизаций больше). Следует отметить, что акриловая кислота может быть очищена способом, включающим как перегонку, так и кристаллизацию. Далее, после получения акриловой кислоты, температуру понижают (10-25°С) для создания подходящих условий хранения.

Другие мономеры

В качестве мономеров для изготовления водопоглощающей смолы согласно настоящему изобретению могут быть использованы мономеры, отличные от акриловой кислоты, используемые как в виде компонентов сополимеризации, так и в виде единственного составляющего водопоглощающей смолы. Примеры других мономеров включают водорастворимые или гидрофобные ненасыщенные мономеры, такие как метакриловая кислота, малеиновая кислота (или малеиновый ангидрид), фумаровая кислота, кротоновая кислота, итаконовая кислота, винилсульфоновая кислота, 2-(мет)акриламид-2-метилпропансульфоновые кислоты, (мет)акрилоксиалкансульфоновые кислоты и их соли щелочных металлов, их аммонийные соли, N-винил-2-пиридон, N-винилацетамид, (мет)акриламид, N-изопропил(мет)акриламид, N,N-диметил(мет)акриламид, 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, метоксиполиэтилен-гликоль(мет)акрилат, полиэтиленгликоль(мет)акрилат, изобутилен, лаурил(мет)акрилат. Следует отметить, что согласно настоящему изобретению термин «водорастворимый» означает, что, по меньшей мере, 1 г вещества растворяется в 100 г воды при комнатной температуре.

Далее, кроме вышеуказанного поперечно-сшитого полимера, изготовленного из ненасыщенного мономера, может быть использована водопоглощающая смола на основе поликарбоновой кислоты. Примеры смол такого типа включают поперечно-сшитые полиаминокислоты (например, полиаспарагиновую кислоту) или поперечно-сшитые карбоновые полимеры (например, карбоксиметилцеллюлозу, карбоксиметилкрахмал).

В случае использования ненасыщенного мономера, отличного от акриловой кислоты (соли), предпочтительно ввиду объекта настоящего изобретения, чтобы содержание мономера, отличного от акриловой кислоты (соли), предпочтительно составляло 0-30% мол., более предпочтительно, 0-10% мол., еще более предпочтительно, 0-5% мол. от общего количества акриловой кислоты и ее соли, применяемых в качестве основных компонентов.

Следует отметить, что в случае, если мономер представляет собой ненасыщенный мономер, содержащий кислотную группу, то его соль может представлять собой соль щелочного металла, соль щелочноземельного металла или аммонийную соль. Тем не менее, особенно предпочтительны калиевая или натриевая соль, поскольку (i) калиевая и натриевая соли могут быть легко получены в виде пылеобразных частиц, (ii) калиевая и натриевая соли безвредны, и (iii) применение калиевой и/или натриевой соли улучшает свойства получаемой водопоглощающей смолы и создает другие преимущества.

Далее, ненасыщенный мономер, содержащий кислотную группу (такую, как акриловая кислота), предпочтительно нейтрализуют как для улучшения физических свойств, так и для создания необходимого рН: показатель нейтрализации кислотной группы обычно находится в диапазоне от 20 до 100% мол., более предпочтительно, в диапазоне от 30 до 95% мол., еще более предпочтительно, в диапазоне от 40 до 80% мол. Нейтрализация может быть проведена как на стадии мономера, так и на стадии полимера (Способ изготовления 3), или на обеих стадиях.

(4) Сшивающий мономер для внутренней сшивки (сшивающий агент для внутренней сшивки)

Водопоглощающая смола согласно настоящему изобретению представляет собой поперечно-сшитый полимер, получаемый при сушке поперечно-сшитого полимера, полученного при полимеризации ненасыщенного мономера. Таким образом, внутренняя поперечно-сшитая структура водопоглощающей смолы может быть получена за счет поперечного сшивания молекул ненасыщенного мономера без использования сшивающего мономера. Однако, более предпочтительно, водопоглощающую смолу получают сополимеризацией или реакцией ненасыщенного мономера со сшивающим мономером (также называемым сшивающим агентом для внутренней сшивки водопоглощающей смолы). Таким образом, сшивающий мономер, действующий как сшивающий агент для внутренней сшивки, содержит в молекуле две или более полимеризуемых ненасыщенных группы или две или более реакционно-способных группы. Если водопоглощающая смола нерастворима в воде и набухает в ней, то полагают, что смола имеет внутреннюю поперечно-сшитую структуру.

Примеры таких сшивающих агентов для внутренней сшивки включают N,N'-метиленбис(мет)акрилат, (поли)этиленгликольди(мет)акрилат, (поли)пропиленгликоль-ди(мет)акрилат, триметилолпропантри(мет)акрилат, глицеролтри(мет)акрилат, глицеролакрилатметакрилат, триметилолпропантри(мет)акрилат, модифицированный этиленоксидом, пентаэритролгекса(мет)акрилат, триаллилцианурат, триаллилизоцианурат, триаллилфосфат, триаллиламин, поли(мет)аллилоксиалкан, диглицидиловый эфир (поли)этиленгликоля, диглицидиловый эфир глицерина, этиленгликоль, полиэтиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин, пентаэритрит, этилендиамин, этиленкарбонат, пропиленкарбонат, полиэтиленимин, глицидил(мет)акрилат и подобные вещества.

Указанные сшивающие агенты для внутренней сшивки могут быть использованы как индивидуально, так и в подходящем сочетании из двух или более агентов. Сшивающий агент для внутренней сшивки может быть добавлен в реакционную систему за один раз или отдельными порциями. При использовании одного или нескольких сшивающих агентов для внутренней сшивки, для