JP2011140534A - High water-absorbing polymer - Google Patents
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Abstract
【課題】遠心脱水後の吸水量、加圧下通液速度、吸水速度の全ての性能をバランス良く発揮するイオン性基含有セルロース誘導体からなる高吸水性ポリマーを提供する。
【解決手段】(1)イオン性基含有セルロース誘導体(A)と水溶性架橋剤(B)とを反応させて得られる高吸水性ポリマーであって、該イオン性基含有セルロース誘導体(A)の平均置換度が1.1以上であり、かつ、その1質量%水溶液中の粘度が130mPa・s以上である高吸水性ポリマー、及び(2)その高吸水性ポリマーと親水性無機化合物を含有する高吸水性ポリマー組成物である。
【選択図】なしThe present invention provides a highly water-absorbing polymer comprising an ionic group-containing cellulose derivative that exhibits all the performances of water absorption after centrifugal dehydration, liquid passage speed under pressure, and water absorption speed in a well-balanced manner.
(1) A superabsorbent polymer obtained by reacting an ionic group-containing cellulose derivative (A) with a water-soluble crosslinking agent (B), wherein the ionic group-containing cellulose derivative (A) A superabsorbent polymer having an average degree of substitution of 1.1 or more and a viscosity in a 1% by mass aqueous solution of 130 mPa · s or more, and (2) the superabsorbent polymer and a hydrophilic inorganic compound. It is a superabsorbent polymer composition.
[Selection figure] None
Description
本発明は、高吸水性ポリマー及びそれを用いた高吸水性ポリマー組成物に関する。 The present invention relates to a superabsorbent polymer and a superabsorbent polymer composition using the same.
高吸水性ポリマーは、衛生用品分野で、幼児用、大人用、失禁者用の使い捨て紙おむつや、婦人用の生理用ナプキン等の吸収性物品における高吸水性物質として使用されている。現在、高吸水性ポリマーとしては、ポリアクリル酸系吸水性ポリマーがその主流を占めている。しかし、ポリアクリル酸系吸水性ポリマーは、石油を原料とするため、製造時及び廃棄時の排出CO2量が多く、地球環境への負荷が大きいという問題がある。そこで、多糖類等の植物由来原料を使用した高吸水性ポリマーが提案されている。 Superabsorbent polymers are used in the sanitary products field as superabsorbents in absorbent articles such as disposable diapers for infants, adults, and incontinents, and sanitary napkins for women. At present, polyacrylic acid-based water-absorbing polymers occupy the mainstream as high water-absorbing polymers. However, since the polyacrylic acid-based water-absorbing polymer uses petroleum as a raw material, there is a problem that the amount of CO 2 emitted during production and disposal is large and the load on the global environment is large. Therefore, a highly water-absorbing polymer using plant-derived raw materials such as polysaccharides has been proposed.
例えば、特許文献1には、酸型化率が79%以上のカルボキシアルキルセルロース誘導体を熱により架橋した架橋ゲル及びそれを用いた吸収体が開示され、特許文献2には、カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩をグルコース単位あたり0.005〜0.07の架橋度で架橋した吸収性素材が開示され、特許文献3には、吸水倍率が100倍以上であるカルボキシメチルセルロース架橋体のアルカリ金属塩を必須成分とする吸収剤が開示されている。
特許文献4には、1000以上の重合度を有するセルロース材料から調製され、0.2〜0.9の平均置換度を有する、高吸水性でかつ実質的に粒状のカルボキシメチルセルロース材料が開示されている。
For example,
特許文献5には、セルロース骨格の一部に、セルロースを構成するグルコース環の水酸基の一部が多価カルボン酸で置換された多価カルボン酸グルコースを含む、多価カルボン酸セルロースからなる生分解性の吸水性材料が開示されている。
また、特許文献6には、約1〜約65のカッパー値を有するパルプから得たカルボキシアルキルセルロースを、該カルボキシアルキルセルロースを水中で不溶性にするのに十分な量の架橋剤と反応させることにより得られる高吸収性組成物が開示されている。
しかしながら、上記いずれの高吸水性ポリマーも、衛生用品等の吸収性物品に用いるための十分な性能を有しているとは言い難く、特に高吸水性ポリマーを吸収性物品に用いたときの性能の指標となる遠心脱水後の吸水量、加圧下通液速度、吸水速度の全ての性能をバランス良く発揮する高吸水性ポリマーは得られていない。
However, it is difficult to say that any of the above superabsorbent polymers has sufficient performance for use in absorbent articles such as sanitary goods, and particularly when superabsorbent polymers are used in absorbent articles. A highly water-absorbing polymer that exhibits all the performances of the water absorption amount after centrifugal dehydration, the liquid flow rate under pressure, and the water absorption rate, which are indicators of the above, in good balance has not been obtained.
本発明は、遠心脱水後の吸水量、加圧下通液速度、吸水速度の全ての性能をバランス良く発揮するイオン性基含有セルロース誘導体からなる高吸水性ポリマーを提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a highly water-absorbing polymer comprising an ionic group-containing cellulose derivative that exhibits all the performances of water absorption after centrifugal dehydration, liquid passage speed under pressure, and water absorption speed in a well-balanced manner.
本発明者らは、特定の平均置換度と粘度を有するイオン性基含有セルロース誘導体を水溶性架橋剤で架橋させて得られる高吸水性ポリマーが、上記課題を解決しうることを見出した。
すなわち、本発明は、次の(1)及び(2)を提供する。
(1)イオン性基含有セルロース誘導体(A)と水溶性架橋剤(B)とを反応させて得られる高吸水性ポリマーであって、該イオン性基含有セルロース誘導体(A)の平均置換度が1.1以上であり、かつその1質量%水溶液中の粘度が130mPa・s以上である、高吸水性ポリマー。
(2)前記(1)の高吸水性ポリマーと親水性無機化合物を含有する高吸水性ポリマー組成物。
The present inventors have found that a superabsorbent polymer obtained by crosslinking an ionic group-containing cellulose derivative having a specific average degree of substitution and viscosity with a water-soluble crosslinking agent can solve the above problems.
That is, the present invention provides the following (1) and (2).
(1) A superabsorbent polymer obtained by reacting an ionic group-containing cellulose derivative (A) with a water-soluble crosslinking agent (B), wherein the average substitution degree of the ionic group-containing cellulose derivative (A) is A superabsorbent polymer having a viscosity of 1.1 or more and a viscosity in a 1% by mass aqueous solution of 130 mPa · s or more.
(2) A superabsorbent polymer composition comprising the superabsorbent polymer of (1) and a hydrophilic inorganic compound.
本発明によれば、遠心脱水後の吸水量、加圧下通液速度、吸水速度に優れた植物由来の原料より製造される高吸水性ポリマーが提供される。本発明の高吸水性ポリマーを吸水性物品に使用することで、優れた遠心脱水後の吸水量、加圧下通液速度、吸水速度が発揮され、快適性を有する吸水性物品を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the superabsorbent polymer manufactured from the plant-derived raw material excellent in the water absorption amount after centrifugal dehydration, the liquid flow rate under pressure, and the water absorption rate is provided. By using the superabsorbent polymer of the present invention for a water-absorbent article, it is possible to provide a water-absorbent article that exhibits excellent water absorption after centrifugal dehydration, liquid passing speed under pressure, water absorption speed, and has comfort. it can.
本発明の高吸水性ポリマーは、イオン性基含有セルロース誘導体(A)と水溶性架橋剤(B)とを反応させて得られる高吸水性ポリマーであって、該イオン性基含有セルロース誘導体(A)の平均置換度が1.1以上であり、かつその1質量%水溶液中の粘度が130mPa・s以上であることを特徴とする。
本発明の高吸水性ポリマーが遠心脱水後の吸水量、加圧下通液速度、吸水速度に優れる理由は明らかではないが、水溶液粘度が高いイオン性基含有セルロース誘導体は、分子量が高く、これを架橋したポリマーは、水溶液粘度の低いイオン性基含有セルロース誘導体を架橋したポリマーと比較して水可溶分の少ない高吸水性ポリマーであり、吸水時にままこ(ダマ)になりにくく、加圧下通液速度が改善されるものと推定される。
また、平均置換度が高いイオン性基含有セルロース誘導体からなる高吸水性ポリマーは、単位質量あたりのイオン基密度が大きくなり、吸水時の高分子鎖間の電荷反発が増大するため、平均置換度が低いイオン性基含有セルロース誘導体からなる高吸水性ポリマーに比べて遠心脱水後の吸水量、吸水速度が向上するものと考えられる。
The superabsorbent polymer of the present invention is a superabsorbent polymer obtained by reacting an ionic group-containing cellulose derivative (A) with a water-soluble crosslinking agent (B), the ionic group-containing cellulose derivative (A ) Is an average substitution degree of 1.1 or more, and its viscosity in a 1% by mass aqueous solution is 130 mPa · s or more.
Although the reason why the superabsorbent polymer of the present invention is excellent in the water absorption after centrifugal dehydration, the liquid passing rate under pressure, and the water absorption rate is not clear, the ionic group-containing cellulose derivative having a high aqueous solution viscosity has a high molecular weight. The crosslinked polymer is a highly water-absorbing polymer with a low water solubility compared to a polymer obtained by crosslinking an ionic group-containing cellulose derivative having a low aqueous solution viscosity. It is estimated that the liquid speed is improved.
In addition, a highly water-absorbing polymer comprising an ionic group-containing cellulose derivative having a high average substitution degree increases the density of ionic groups per unit mass and increases charge repulsion between polymer chains during water absorption. It is considered that the water absorption after centrifugal dehydration and the water absorption speed are improved as compared with a highly water-absorbing polymer comprising an ionic group-containing cellulose derivative having a low ionic group.
〔イオン性基含有セルロース誘導体(A)〕
本発明に使用されるイオン性基含有セルロース誘導体(A)は、イオン性基として、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等のアニオン性基、又はアンモニウム基等のカチオン性基を含有するセルロース誘導体を用いることができる。
[Ionic group-containing cellulose derivative (A)]
The ionic group-containing cellulose derivative (A) used in the present invention contains, as an ionic group, an anionic group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, or a phosphoric acid group, or a cationic group such as an ammonium group. Derivatives can be used.
本発明に使用されるイオン性基含有セルロース誘導体(A)の具体例としては、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシエチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシエチルヒドロキシプロピルセルロース、硫酸化セルロース、硫酸化ヒドロキシエチルセルロース、硫酸化ヒドロキシプロピルセルロース、セロウロン酸、カチオン化ヒドロキシエチルセルロース、カチオン化ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース誘導体及びそのアルカリ金属塩等が挙げられる。
これらのイオン性基含有セルロース誘導体(A)の中では、製造コストの観点から、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース等の炭素数1〜3のアルキル基を有するカルボキシアルキルセルロース及びそのアルカリ金属塩が好ましい。
上記のイオン性基含有セルロース誘導体(A)は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
Specific examples of the ionic group-containing cellulose derivative (A) used in the present invention include carboxymethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, carboxymethyl hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl hydroxypropyl cellulose, carboxyethyl hydroxyethyl cellulose, carboxyethyl hydroxypropyl cellulose, sulfuric acid. Cellulose derivatives such as sulfonated cellulose, sulfated hydroxyethyl cellulose, sulfated hydroxypropyl cellulose, seurouronic acid, cationized hydroxyethyl cellulose, and cationized hydroxypropyl cellulose, and alkali metal salts thereof.
Among these ionic group-containing cellulose derivatives (A), from the viewpoint of production cost, carboxyalkyl cellulose having an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms such as carboxymethyl cellulose and carboxyethyl cellulose, and alkali metal salts thereof are preferable.
Said ionic group containing cellulose derivative (A) can be used individually or in combination of 2 or more types.
(イオン性基含有セルロース誘導体(A)の中和度)
イオン性基含有セルロース誘導体(A)は、水との親和性を向上させるために、そのイオン性基の一部がアルカリ金属塩であることが望ましい。その場合、中和度は任意に調節可能であるが、架橋剤との反応性の観点から、中和度が100%よりも低いことが好ましく、98〜80%であることがより好ましく、95〜85%であることが更に好ましい。なお、中和度は下記式から算出される。
中和度=〔(単位質量あたりのイオン基のアルカリ金属塩のモル数)/(全イオン基のモル数)〕×100(%)
(Neutralization degree of ionic group-containing cellulose derivative (A))
In order for the ionic group-containing cellulose derivative (A) to improve the affinity with water, it is desirable that a part of the ionic group is an alkali metal salt. In that case, the degree of neutralization can be arbitrarily adjusted, but from the viewpoint of reactivity with the crosslinking agent, the degree of neutralization is preferably lower than 100%, more preferably 98 to 80%, 95 More preferably, it is -85%. The degree of neutralization is calculated from the following formula.
Degree of neutralization = [(number of moles of alkali metal salt of ionic group per unit mass) / (number of moles of all ionic groups)] × 100 (%)
(イオン性基含有セルロース誘導体(A)の平均置換度)
イオン性基含有セルロース誘導体の平均置換度の測定方法としては、中和適定法、灰分アルカリ法、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)法等があるが、本発明においては、中和適定法により算出した平均置換度を用いる。
なお、「平均置換度(DS)」とは、多糖を構成する単糖単位のヒドロキシル基に対する置換度の平均である。
本発明に係るイオン性基含有セルロース誘導体の平均置換度は1.1以上であり、好ましくは1.15〜3.0である。平均置換度が1.1よりも大きいと、単位質量あたりのイオン基密度が大きくなり、吸水時の高分子鎖間の電荷反発が増大するため、高吸水性ポリマーとして用いるのに好ましい。
(Average substitution degree of ionic group-containing cellulose derivative (A))
Methods for measuring the average degree of substitution of the ionic group-containing cellulose derivative include a neutralization titration method, an ash alkali method, and a high performance liquid chromatography (HPLC) method. In the present invention, the average substitution degree was calculated by a neutralization titration method. Use the average degree of substitution.
The “average degree of substitution (DS)” is the average degree of substitution of the monosaccharide units constituting the polysaccharide with respect to the hydroxyl group.
The average degree of substitution of the ionic group-containing cellulose derivative according to the present invention is 1.1 or more, preferably 1.15 to 3.0. When the average degree of substitution is greater than 1.1, the ionic group density per unit mass increases, and charge repulsion between polymer chains during water absorption increases, which is preferable for use as a highly water-absorbing polymer.
(イオン性基含有セルロース誘導体(A)の粘度)
イオン性基含有セルロース誘導体(A)の1質量%水溶液粘度は、固形分が1質量%となるように、イオン性基含有セルロース誘導体の200ml水溶液を作製し、25℃、60rpmの条件にてB型粘度計で測定した粘度の値である。
本発明に係るイオン性基含有セルロース誘導体(A)の1質量%水溶液粘度は、130mPa・s以上であり、好ましくは400〜10000mPa・s、より好ましくは450〜9000mP・s、更に好ましくは600〜8000mP・s、特に好ましくは850〜5000mPa・sである。1質量%水溶液粘度が上記範囲内であれば、これを架橋して得られる高吸水性ポリマーは、水可溶分が少なくなり、吸水時にままこ(ダマ)を生じにくいために加圧下通液速度が向上すると考えられる。
なお、原料としての前記イオン性基含有セルロース誘導体(A)の形状は、所望のゲルの形状等に応じて適当に選択でき、例えば、粉体状(粉粒状)、顆粒状、繊維状等であってもよく、シート(又はフィルム)状、布状(不織布状、織布状等)であってもよい。
前記イオン性基含有セルロース誘導体は、市販品を使用してもよく、慣用の方法を利用(又は応用)して製造したものを使用してもよい。
(Viscosity of ionic group-containing cellulose derivative (A))
The viscosity of the 1% by weight aqueous solution of the ionic group-containing cellulose derivative (A) is such that a 200 ml aqueous solution of the ionic group-containing cellulose derivative is prepared so that the solid content is 1% by weight, and the condition of B is 25 ° C. and 60 rpm. It is the value of the viscosity measured with a type viscometer.
The 1 mass% aqueous solution viscosity of the ionic group-containing cellulose derivative (A) according to the present invention is 130 mPa · s or more, preferably 400 to 10000 mPa · s, more preferably 450 to 9000 mP · s, still more preferably 600 to 8000 mP · s, particularly preferably 850 to 5000 mPa · s. If the viscosity of a 1% by weight aqueous solution is within the above range, the highly water-absorbing polymer obtained by cross-linking this solution has less water-soluble content and is less likely to cause lumps during water absorption. The speed is thought to improve.
In addition, the shape of the ionic group-containing cellulose derivative (A) as a raw material can be appropriately selected according to the desired gel shape and the like, for example, powder (powder), granule, fiber, etc. It may be in the form of a sheet (or film) or cloth (nonwoven fabric, woven fabric, etc.).
A commercial item may be used for the said ionic group containing cellulose derivative, and what was manufactured using the conventional method (or application) may be used for it.
前記イオン性基含有セルロース誘導体の中でも、カルボキシアルキルセルロースは、例えば、セルロース(木材パルプ、リンターパルプ等)を、公知の方法、例えば、アルカリと反応させてアルカリセルロースを生成させる工程、得られたアルカリセルロースをエーテル化剤(カルボキシアルキルエーテル化剤)と反応させる工程を経て製造できる。なお、原料として使用するセルロースは、粉体状、繊維状等であってもよい。 Among the ionic group-containing cellulose derivatives, carboxyalkyl cellulose is, for example, cellulose (wood pulp, linter pulp, etc.) in a known method, for example, a step of producing alkali cellulose by reacting with alkali, and the obtained alkali. It can be produced through a step of reacting cellulose with an etherifying agent (carboxyalkyl etherifying agent). The cellulose used as a raw material may be in the form of powder, fiber, or the like.
前記アルカリセルロースを生成させる工程としては、例えば、スラリー法やニーダー法等の公知の方法を利用できる。アルカリセルロースを生成させる工程において使用されるアルカリとしては、例えば、リチウム、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物、マグネシウム、カルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、アンモニア等が挙げられる。これらの中では、アルカリ金属水酸化物が好ましく、水酸化ナトリウムがより好ましい。
なお、アルカリは、通常、水溶液の形態で使用される。なお、アルカリの使用量は、セルロース100質量部に対して、通常10〜100質量部、好ましくは30〜80質量部、より好ましくは40〜70質量部である。
As the step of producing the alkali cellulose, for example, a known method such as a slurry method or a kneader method can be used. Examples of the alkali used in the step of producing alkali cellulose include alkali metal hydroxides such as lithium, potassium and sodium, alkaline earth metal hydroxides such as magnesium, calcium and barium, and ammonia. It is done. In these, an alkali metal hydroxide is preferable and sodium hydroxide is more preferable.
The alkali is usually used in the form of an aqueous solution. In addition, the usage-amount of an alkali is 10-100 mass parts normally with respect to 100 mass parts of cellulose, Preferably it is 30-80 mass parts, More preferably, it is 40-70 mass parts.
また、前記エーテル化剤と反応させる工程で使用されるエーテル化剤としては、カルボキシアルキルセルロースの種類に応じて選択でき、例えば、モノクロロ酢酸、モノクロロプロピオン酸等が挙げられる。
このエーテル化工程を経た段階で、通常、カルボキシアルキルセルロースのアルカリ金属塩が得られる。
The etherifying agent used in the step of reacting with the etherifying agent can be selected according to the type of carboxyalkyl cellulose, and examples thereof include monochloroacetic acid and monochloropropionic acid.
Usually, an alkali metal salt of carboxyalkyl cellulose is obtained after the etherification step.
本発明に使用されるような、特に高い置換度と高い粘度を両立したカルボキシアルキルセルロースは市販されていない。しかしながら、例えば、置換度の低い市販のカルボキシアルキルセルロースを原料として、前記エーテル化剤の水溶液中に該セルロースを数時間浸漬した後、破砕機で破砕攪拌しながら、所要量の水酸化ナトリウムを添加し、エーテル化反応を行うことにより製造することができる(別冊化学工業シリーズ34−4、水溶性高分子(新増補3版)、化学工業社発行、p.47参照)。 A carboxyalkyl cellulose having both a particularly high degree of substitution and a high viscosity as used in the present invention is not commercially available. However, for example, using a commercially available carboxyalkyl cellulose having a low degree of substitution as a raw material, after immersing the cellulose in an aqueous solution of the etherifying agent for several hours, add the required amount of sodium hydroxide while crushing and stirring with a crusher And can be produced by performing an etherification reaction (see separate chemical series 34-4, water-soluble polymer (new supplement 3rd edition), published by Chemical Industry Co., Ltd., p. 47).
〔水溶性架橋剤(B)〕
水溶性架橋剤(B)に特に制限はなく、メチレンビスアクリルアミド、エピクロロヒドリン、ポリグリシジル化合物、アルデヒド化合物、ポリカルボン酸、ビニルエーテル化合物、メチロール化合物、ポリイソシアネート、ポリオキサゾリン化合物等の公知の化合物を用いることができる。
水溶性架橋剤(B)の好適例としては、(a)分子中に2以上の水酸基を有する化合物、(b)2以上の重合可能な二重結合を有する化合物、(c)2以上のエポキシ基を有する化合物等が挙げられる。
(a)分子中に2以上の水酸基を有する化合物としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロピレングリコール、ジエタノールアミン、ポリオキシプロピレン、ソルビタン脂肪酸エステル、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリット、1,3−プロパンジオール、ソルビトール等が挙げられる。
(b)分子中に2以上の重合可能な二重結合を有する化合物としては、ビス(メタ)アクリルアミド、アリル(メタ)アクリルアミド、ポリオールによる(メタ)アクリル酸のジ−又はポリエステル(例えばジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート等)、C1−C10多価アルコールとヒドロキシル基につき2〜8個のC2−C4アルキレンオキシドとの反応から誘導される、ポリオールによる不飽和モノ−又はポリカルボン酸のジ−又はポリエステル(例えばエトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート等)等が挙げられる。
[Water-soluble crosslinking agent (B)]
There is no restriction | limiting in particular in water-soluble crosslinking agent (B), Well-known compounds, such as a methylenebisacrylamide, epichlorohydrin, a polyglycidyl compound, an aldehyde compound, polycarboxylic acid, a vinyl ether compound, a methylol compound, polyisocyanate, a polyoxazoline compound Can be used.
Preferred examples of the water-soluble crosslinking agent (B) include (a) a compound having two or more hydroxyl groups in the molecule, (b) a compound having two or more polymerizable double bonds, and (c) two or more epoxies. And a compound having a group.
(A) As a compound having two or more hydroxyl groups in the molecule, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, polyglycerin, propylene glycol, diethanolamine, polyoxypropylene, sorbitan fatty acid ester, trimethylolpropane, Examples include pentaerythritol, 1,3-propanediol, and sorbitol.
(B) Examples of the compound having two or more polymerizable double bonds in the molecule include bis (meth) acrylamide, allyl (meth) acrylamide, and (meth) acrylic acid di- or polyester (for example, diethylene glycol diacrylate). , trimethylolpropane triacrylate, and polyethylene glycol diacrylate), C 1 -C 10 derived from the reaction of a polyhydric alcohol and 2-8 C 2 -C 4 alkylene oxide per hydroxyl group, unsaturated with polyols Examples thereof include di- or polyester of mono- or polycarboxylic acid (for example, ethoxylated trimethylolpropane triacrylate) and the like.
(c)分子中に2以上のエポキシ基を有する化合物としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテルが挙げられる。
これらの中では、反応性及び得られるポリマーの吸水性能の観点から、(b)分子中に2以上の重合可能な二重結合を有する化合物、及び(c)分子中に2以上のエポキシ基を有する化合物が好ましく、(c)分子中に2以上のエポキシ基を有する化合物がより好ましく、ポリグリシジルエーテルが更に好ましく、エチレングリコールジグリシジルエーテルが特に好ましい。
(C) As a compound having two or more epoxy groups in the molecule, ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, glycerin triglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether And polyglycidyl ethers such as trimethylolpropane polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, resorcinol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, and hydrogenated bisphenol A type diglycidyl ether.
Among these, from the viewpoint of reactivity and water absorption performance of the resulting polymer, (b) a compound having two or more polymerizable double bonds in the molecule, and (c) two or more epoxy groups in the molecule. (C) a compound having two or more epoxy groups in the molecule is more preferable, polyglycidyl ether is more preferable, and ethylene glycol diglycidyl ether is particularly preferable.
〔高吸水性ポリマーの製造〕
本発明の高吸水性ポリマーの製造方法は、イオン性基含有セルロース誘導体(A)と水溶性架橋剤(B)とを反応されて得られる方法であればよく、特に限定されない。
イオン性基含有セルロース誘導体(A)と水溶性架橋剤(B)の使用割合は任意であるが、水溶性架橋剤(B)の割合が、イオン性基含有セルロース誘導体(A)100質量部に対して、好ましくは20質量部以下、より好ましくは10質量部以下、更に好ましくは7質量部以下、最も好ましくは5質量部以下である。これらの使用割合内にある場合は、十分なゲル強度を持った高吸水性ポリマーが得られ、かつ遠心脱水後の吸水量が高いことから好ましい。
また、本発明の高吸水性ポリマーは、溶媒(例えば、水)を含む高吸水性ポリマーであってもよい。
なお、本発明の高吸水性ポリマーには、水溶性架橋剤(B)を使用せずに、イオン性基含有セルロース誘導体(A)を熱により架橋したゲルは含まれない。このように熱により架橋したゲルは、吸水性能が十分でないばかりか、加熱により着色する等、高吸水性ポリマーとして使用するにあたって好ましくない点があるからである。
[Production of superabsorbent polymer]
The production method of the superabsorbent polymer of the present invention is not particularly limited as long as it is a method obtained by reacting the ionic group-containing cellulose derivative (A) and the water-soluble crosslinking agent (B).
The ratio of the ionic group-containing cellulose derivative (A) and the water-soluble crosslinking agent (B) is arbitrary, but the ratio of the water-soluble crosslinking agent (B) is 100 parts by mass of the ionic group-containing cellulose derivative (A). On the other hand, it is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, still more preferably 7 parts by mass or less, and most preferably 5 parts by mass or less. When the ratio is within these ratios, a highly water-absorbing polymer having sufficient gel strength is obtained, and the water absorption after centrifugal dehydration is high, which is preferable.
The superabsorbent polymer of the present invention may be a superabsorbent polymer containing a solvent (for example, water).
The superabsorbent polymer of the present invention does not include a gel obtained by crosslinking the ionic group-containing cellulose derivative (A) with heat without using the water-soluble crosslinking agent (B). This is because the gel crosslinked by heat in this way is not preferable in using as a highly water-absorbing polymer, such as not only having sufficient water absorption performance but also being colored by heating.
本発明の高吸水性ポリマーを製造するにあたって、遠心脱水後の吸水量、加圧下通液速度、吸水速度の全ての性能を特に高いレベルでバランス良く発揮する高吸水性ポリマーを得るためには、イオン性基含有セルロース誘導体(A)と水溶性架橋剤(B)とを反応させ、イオン性基含有セルロース誘導体(A)を架橋して得られるゲルを、水により一旦飽和膨潤させ、その後アセトン等の水混和性溶剤を用いてゲルから水を除去する方法が有効である。
この方法によって、遠心脱水後の吸水量、加圧下通液速度、吸水速度の全ての性能を特に高いレベルでバランス良く発揮する高吸水性ポリマーを得ることができる理由は明らかではないが、次のように考えられる。
セルロース誘導体をはじめとする多糖類は、含水させたのちに脱水・乾燥することによって物理架橋することが知られている。この物理架橋の一因は、脱水により分子間に保持されていた水分子が除かれることによって、多糖類同士の分子間水素結合が形成されることによるものである。従って、通常、イオン性基含有セルロース誘導体(A)を架橋して得られるゲルを含水させて加熱乾燥させると、大幅に遠心脱水後の吸水量が減少する。
イオン性基含有セルロース誘導体(A)を架橋して得られるゲルを、水により一旦飽和膨潤させ、水混和性溶剤を用いて脱水すると、該ゲルから自由水は除かれるが、結合水は除かれないため、イオン性基含有セルロース誘導体(A)同士の物理架橋が抑制され、高い遠心脱水後の吸水量を達成することができ、加圧下通液速度、吸水速度を特に高いレベルで両立した高吸水性ポリマーを得ることができると考えられる。
In producing the highly water-absorbing polymer of the present invention, in order to obtain a highly water-absorbing polymer exhibiting all the performance of the water absorption amount after centrifugal dehydration, the liquid flow rate under pressure, and the water absorption rate in a particularly high level with a good balance, The gel obtained by reacting the ionic group-containing cellulose derivative (A) with the water-soluble crosslinking agent (B) and crosslinking the ionic group-containing cellulose derivative (A) is once saturated and swollen with water, and then acetone or the like. A method of removing water from the gel using a water miscible solvent is effective.
The reason why it is possible to obtain a highly water-absorbing polymer that exhibits all the performances of the water absorption amount after centrifugal dehydration, the liquid flow rate under pressure, and the water absorption rate at a particularly high level in a well-balanced manner is not clear. I think so.
It is known that polysaccharides such as cellulose derivatives are physically cross-linked by dehydration and drying after hydration. One cause of this physical cross-linking is due to the formation of intermolecular hydrogen bonds between polysaccharides by removing water molecules held between the molecules by dehydration. Therefore, usually, when the gel obtained by crosslinking the ionic group-containing cellulose derivative (A) is water-containing and heat-dried, the water absorption after centrifugal dehydration is greatly reduced.
When the gel obtained by crosslinking the ionic group-containing cellulose derivative (A) is once saturated and swollen with water and dehydrated with a water-miscible solvent, free water is removed from the gel, but bound water is removed. Therefore, the physical cross-linking between the ionic group-containing cellulose derivatives (A) is suppressed, a high water absorption after centrifugal dehydration can be achieved, and the high liquid pressure and water absorption rates under pressure can be achieved at a particularly high level. It is believed that a water-absorbing polymer can be obtained.
〔高吸水性ポリマーの形態〕
本発明の高吸水性ポリマーの形状に特に制限はなく、用途に応じて適宜選択できる。例えば、粉粒状(粉体状)、顆粒状、繊維状等であってもよく、シート(又はフィルム)状、布状(不織布状、織布状等)であってもよい。なお、シート状のゲルは、吸収速度を高めるため、相分離により多孔質化されていてもよく、表面においてマット調に荒らされていてもよい。前記ゲルは、異なる2種以上の形状のゲルで構成されていてもよい。
粉粒状の吸収性ポリマーとしては、その形状の違いから、不定形タイプ、塊状タイプ、俵状タイプ、球状凝集タイプ、球状タイプ等が挙げられる。
粉粒状の高吸水性ポリマーの平均粒子径は、優れた通液性、吸水量、吸水速度を得る観点及び実使用の場面において、人体に触れた場合に不快感を与えない観点から、通常0.1〜1000μm、好ましくは1〜950μm、より好ましくは10〜900μm、更に好ましくは100〜850μmである。また、繊維状高吸水性ポリマーの平均繊維長は、通常0.05〜100mm、好ましくは0.1〜50mm、より好ましくは0.5〜30mm程度である。
シート状高吸水性ポリマーの平均厚みは、通常0.01〜100mm、好ましくは0.1〜50mm、より好ましくは0.5〜30mmである。
[Form of superabsorbent polymer]
There is no restriction | limiting in particular in the shape of the super absorbent polymer of this invention, According to a use, it can select suitably. For example, it may be granular (powder), granule, fiber, etc., and may be a sheet (or film), cloth (nonwoven fabric, woven fabric, etc.). In order to increase the absorption rate, the sheet-like gel may be made porous by phase separation, or may be roughened to a matte surface on the surface. The gel may be composed of two or more different types of gels.
Examples of the powdery absorbent polymer include an indeterminate type, a block type, a bowl type, a spherical aggregation type, and a spherical type because of the difference in shape.
The average particle size of the powdery superabsorbent polymer is usually 0 from the viewpoint of obtaining excellent liquid permeability, water absorption, water absorption speed, and from the point of view of not causing discomfort when touching the human body in actual use. 0.1 to 1000 μm, preferably 1 to 950 μm, more preferably 10 to 900 μm, and still more preferably 100 to 850 μm. The average fiber length of the fibrous superabsorbent polymer is usually about 0.05 to 100 mm, preferably about 0.1 to 50 mm, and more preferably about 0.5 to 30 mm.
The average thickness of the sheet-like superabsorbent polymer is usually 0.01 to 100 mm, preferably 0.1 to 50 mm, more preferably 0.5 to 30 mm.
〔高吸水性ポリマー組成物〕
本発明の高吸水性ポリマー組成物は、本発明の高吸水性ポリマーと親水性無機化合物を含有することを特徴とする。
親水性無機化合物は、体液の固化性能及び液戻り防止性の観点から配合される。このような親水性無機化合物としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の金属酸化物や、ゼオライト等の複合酸化物が挙げられる。これらの中では、シリカが好ましく、非晶質シリカがより好ましく、ヒュームドシリカが更に好ましい。親水性無機化合物は多孔質でも、非多孔質であってもよい。
親水性無機化合物の平均一次粒子径は、体液の固化性能及び液戻り防止性の観点、及び取り扱い性の観点から、好ましくは3〜30nm、より好ましくは5〜20nm、更に好ましくは5〜15nmである。
また、親水性無機化合物の比表面積は特に限定されないが、上記と同様の観点から、好ましくは10〜2000m2/g、より好ましくは50〜1200m2/g、更に好ましくは100〜1000m2/gである。
親水性無機化合物の含有量は、体液の固化性能、液戻り防止性の観点、及び成形性の観点から、高吸水性ポリマー組成物全量に対して、好ましくは4〜40質量%、より好ましくは6〜30質量%である。
[Superabsorbent polymer composition]
The superabsorbent polymer composition of the present invention comprises the superabsorbent polymer of the present invention and a hydrophilic inorganic compound.
A hydrophilic inorganic compound is mix | blended from the viewpoint of the solidification performance of a bodily fluid, and a liquid return prevention property. Examples of such hydrophilic inorganic compounds include metal oxides such as silica, titanium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, and zinc oxide, and composite oxides such as zeolite. Among these, silica is preferable, amorphous silica is more preferable, and fumed silica is more preferable. The hydrophilic inorganic compound may be porous or non-porous.
The average primary particle size of the hydrophilic inorganic compound is preferably 3 to 30 nm, more preferably 5 to 20 nm, and still more preferably 5 to 15 nm, from the viewpoints of solidification performance of body fluids and liquid return prevention properties, and handling properties. is there.
Although the specific surface area of the hydrophilic inorganic compound is not particularly limited, from the same viewpoint as above, preferably 10~2000m 2 / g, more preferably 50~1200m 2 / g, more preferably 100~1000m 2 / g It is.
The content of the hydrophilic inorganic compound is preferably 4 to 40% by mass, more preferably based on the total amount of the superabsorbent polymer composition, from the viewpoints of solidification performance of body fluid, anti-return properties, and moldability. 6 to 30% by mass.
以下、配合量を示す「部」はすべて「固形分質量部」を示し、「%」はすべて「固形分質量%」である。なお、ポリマーの遠心脱水後の水の吸水量、加圧下通液速度、吸水速度の測定は、以下の方法により行った。
(1)イオン性基含有セルロース誘導体の平均置換度の測定
イオン性基含有セルロース誘導体の100%中和物1.0gを、過剰の1M塩酸水溶液によって一旦酸型とした後、0.1M水酸化ナトリウム水溶液25mLに溶解し、過剰の水酸化ナトリウムを0.1M塩酸水溶液で適定した。ここで適定に要した塩酸の量より、次式によりパラメーターAを算出した。ここで、Aは酸型にしたイオン基含有セルロース誘導体1gを中和するのに必要な1N塩酸水溶液の量(ml)である。
パラメーターA(ml/g)=0.1×{25×(0.1M水酸化ナトリウム水溶液のファクター)−(適定に要した0.1M塩酸の量(ml))×(0.1M塩酸水溶液のファクター)}/(酸型イオン性基含有セルロース誘導体の絶乾重量(g))
次に、パラメーターAを次式に代入し、イオン性基含有セルロース誘導体の平均置換度を算出した。
イオン性基含有セルロース誘導体の平均置換度 = (0.162×A)/(1−0.058A)
Hereinafter, “parts” indicating the blending amounts all represent “solid mass parts”, and “%” is all “solid mass%”. The water absorption amount after centrifugal dehydration of the polymer, the liquid flow rate under pressure, and the water absorption rate were measured by the following methods.
(1) Measurement of average substitution degree of ionic group-containing cellulose derivative 1.0 g of 100% neutralized product of ionic group-containing cellulose derivative was once converted into an acid form with an excess of 1M aqueous hydrochloric acid, and then 0.1M hydroxylated. It was dissolved in 25 mL of an aqueous sodium solution, and excess sodium hydroxide was adjusted with a 0.1 M aqueous hydrochloric acid solution. Here, the parameter A was calculated from the amount of hydrochloric acid required for proper determination by the following formula. Here, A is the amount (ml) of 1N hydrochloric acid aqueous solution necessary for neutralizing 1 g of the ionic group-containing cellulose derivative in acid form.
Parameter A (ml / g) = 0.1 × {25 × (factor of 0.1M aqueous sodium hydroxide) − (amount of 0.1M hydrochloric acid required for determination (ml)) × (0.1M aqueous hydrochloric acid) Factor)} / (absolute dry weight of acid type ionic group-containing cellulose derivative (g))
Next, parameter A was substituted into the following formula, and the average degree of substitution of the ionic group-containing cellulose derivative was calculated.
Average substitution degree of ionic group-containing cellulose derivative = (0.162 × A) / (1−0.058A)
(2)イオン性基含有セルロース誘導体の1質量%水溶液の粘度の測定
イオン性基含有セルロース誘導体の水溶液の固形分が1質量%となるように、水溶液200mLを調製し、B型粘度計(株式会社東京計器製)を用いて25℃、60rpmの条件で粘度を測定した。
(2) Measurement of viscosity of 1% by weight aqueous solution of ionic group-containing cellulose derivative 200 mL of an aqueous solution was prepared so that the solid content of the aqueous solution of the ionic group-containing cellulose derivative was 1% by weight. (Manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.) was used to measure the viscosity at 25 ° C. and 60 rpm.
(3)高吸水性ポリマーの中和度の測定
高吸水性ポリマーのイオン交換水溶液に対して、水酸化ナトリウム溶液を適宜滴下し、pHメーター(株式会社堀場製作所製、pHイオンメーターD53、電極型式6583)を用いて該溶液のpHを測定した。この時、高吸水性ポリマー中のカルボキシ基のモル数と添加した水酸化ナトリウムのモル数とから中和度(モル%)を算出し、横軸に中和度、縦軸にpHをプロットし、中和滴定曲線を描いた。
次に、高吸水性ポリマー0.1gをイオン交換水20ml中に投入し、10分攪拌後にこの攪拌した溶媒のpHを測定し、得られたpHの値から、上記中和滴定曲線を用いて目的とする中和度を算出した。
(3) Measurement of the degree of neutralization of the superabsorbent polymer A sodium hydroxide solution is appropriately added dropwise to the ion-exchange aqueous solution of the superabsorbent polymer, and a pH meter (manufactured by Horiba, Ltd., pH ion meter D53, electrode type). 6583) was used to measure the pH of the solution. At this time, the degree of neutralization (mol%) was calculated from the number of moles of carboxy groups in the superabsorbent polymer and the number of moles of sodium hydroxide added, and the degree of neutralization was plotted on the horizontal axis and the pH plotted on the vertical axis. A neutralization titration curve was drawn.
Next, 0.1 g of the superabsorbent polymer was put into 20 ml of ion-exchanged water, and after stirring for 10 minutes, the pH of the stirred solvent was measured. From the obtained pH value, the neutralization titration curve was used. The target degree of neutralization was calculated.
(4)高吸水性ポリマーの遠心脱水後の吸水量の測定
ポリマー粒子1gを生理食塩水(0.9%NaCl水溶液、大塚製薬株式会社製)150mLで30分間膨潤させた後、250メッシュの不織布袋に入れ、遠心分離機にて143Gで10分間脱水し、脱水後の総質量(全体質量)を測定する。そして、下記式に従って、遠心脱水後の吸水量を測定する。
遠心脱水後の吸水量(g/g)=〔(全体重量−不織布袋の重量−ポリマー粒子の重量−不織布袋液残り量)/(ポリマー粒子の重量)〕
ここで、不織布袋液残り量=(遠心脱水後の不織布重量−不織布袋重量)である。
(4) Measurement of water absorption after centrifugal dehydration of superabsorbent polymer 1 g of polymer particles were swollen with 150 mL of physiological saline (0.9% NaCl aqueous solution, manufactured by Otsuka Pharmaceutical Co., Ltd.) for 30 minutes, and then 250 mesh nonwoven fabric. Put in a bag, dehydrate in a centrifuge at 143 G for 10 minutes, and measure the total mass (total mass) after dehydration. And the amount of water absorption after centrifugal dehydration is measured according to the following formula.
Water absorption after centrifugal dehydration (g / g) = [(total weight−weight of nonwoven fabric bag−weight of polymer particles−remaining amount of nonwoven fabric bag liquid) / (weight of polymer particles)]
Here, the remaining amount of nonwoven fabric bag liquid = (weight of nonwoven fabric after centrifugal dehydration−weight of nonwoven fabric bag).
(5)高吸水性ポリマーの加圧下通液速度の測定
また、高吸水性ポリマーの加圧下通液速度は、図1に示す測定装置を利用して測定することができる。図1(a)は、加圧下通液速度測定装置の濾過円筒管を分解した状態の概略断面図であり、(b)は、該装置のおもり棒の概略断面図である。この測定装置は、円筒(1)、金網(2)及びコック(3)付き細管(4)からなる濾過円筒管(a)とおもり棒(b)からなる。
この測定装置を用いて、加圧下通液速度を測定する手順は以下のとおりである。
200mLのガラスビーカーに、測定試料である吸水性ポリマー0.32±0.005gを膨潤するに十分な量の生理食塩水(例えば、吸水性ポリマーの飽和吸収量の5倍以上の0.9質量%塩化ナトリウム水)に浸して30分間放置する。
垂直に立てた円筒(1)(内径25.4mm)の開口部の下端に、金網(2)(目開き150μm、株式会社三商販売のバイオカラム焼結ステンレスフィルター30SUS)と、コック(3)(内径2mm)付き細管(4)(内径4mm、長さ8cm)とが備えられた濾過円筒管(a)を用意し、コック(3)を閉じた状態で円筒(1)内に、膨潤した測定試料を含む上記ビーカーの内容物全てを投入する。コック(3)を開いて円筒(1)内の液面を60mLの目盛り線より5cm上に調整する。次いで、金網(5)(目開き150μm、直径25mm)を先端に備えた直径2mmの円柱棒(6)を円筒(1)内に挿入して、金網(5)と測定試料とが接するようにし、更に測定試料に2.0kPaの荷重が加わるようおもり(7)を載せる。この状態で1分間放置した後、コック(3)を開いて液を流し、円筒(1)内の液面が20mL減少するまでの時間T1(秒)を計測し、次式から2.0kPaでの加圧下における生理食塩水の通液速度を算出する。
加圧下通液速度(mL/min)=20×60/(T1−T0)
式中、T1(秒)は、濾過円筒管内に吸収性ポリマーを入れた状態で、生理食塩水20mlが通過するのに要する時間を示し、T0(秒)は、濾過円筒管内に吸収性ポリマーを入れない状態で、生理食塩水20mlが通過するのに要する時間を示す。
測定は5回行い、上下各1点の値を除き、残る3点の平均値を測定値とした。
(5) Measurement of under-pressurization liquid passing speed of superabsorbent polymer Moreover, the under-pressurization liquid passing speed of superabsorbent polymer can be measured using the measuring apparatus shown in FIG. FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of a state in which a filtration cylindrical tube of a liquid flow rate measuring device under pressure is disassembled, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of a weight bar of the device. This measuring device is composed of a cylindrical tube (1), a wire mesh (2), a filtration cylindrical tube (a) composed of a narrow tube (4) with a cock (3), and a weight bar (b).
The procedure for measuring the flow rate under pressure using this measuring apparatus is as follows.
In a 200 mL glass beaker, a sufficient amount of physiological saline to swell 0.32 ± 0.005 g of the water-absorbing polymer as a measurement sample (for example, 0.9 mass that is 5 times or more the saturated absorption amount of the water-absorbing polymer) (Sodium chloride solution) and leave it for 30 minutes.
At the lower end of the vertically opened cylinder (1) (inner diameter 25.4 mm), a wire mesh (2) (mesh opening 150 μm, Biocolumn sintered stainless steel filter 30SUS sold by Sansho Co., Ltd.) and cock (3) A filtration cylindrical tube (a) provided with a thin tube (4) (inner diameter: 2 mm) (inner diameter: 4 mm, length: 8 cm) was prepared and swollen in the cylinder (1) with the cock (3) closed. All the contents of the beaker including the measurement sample are charged. Open the cock (3) and adjust the liquid level in the cylinder (1) to 5 cm above the 60 mL scale line. Next, a cylindrical rod (6) having a diameter of 2 mm with a metal mesh (5) (aperture 150 μm, diameter 25 mm) at the tip is inserted into the cylinder (1) so that the metal mesh (5) and the measurement sample are in contact with each other. Further, a weight (7) is placed so that a load of 2.0 kPa is applied to the measurement sample. After leaving in this state for 1 minute, the cock (3) is opened to allow the liquid to flow, and the time T 1 (second) until the liquid level in the cylinder (1) decreases by 20 mL is measured. The flow rate of physiological saline under pressure is calculated.
Flow rate under pressure (mL / min) = 20 × 60 / (T 1 −T 0 )
In the formula, T 1 (second) indicates the time required for 20 ml of physiological saline to pass with the absorbent polymer placed in the filtration cylindrical tube, and T 0 (second) indicates the absorbency in the filtration cylindrical tube. It shows the time required for 20 ml of physiological saline to pass with no polymer added.
The measurement was performed five times, and the average value of the remaining three points was taken as the measured value, except for the values at the upper and lower points.
(6)高吸水性ポリマーの吸水速度の測定
高吸水性ポリマーの吸水速度は、DW法によって測定した。DW法を実施する装置として図2に示す吸水速度の測定装置(10)(Demand Wettability Tester)を用い、生理食塩水Wの液面をビュレット(12)と等水位にセットしたポリマー散布台(11)(70mmφ、No.2濾紙をガラスフィルターNo.1に置いた台)上に、高吸水性ポリマーPを0.3g散布し、高吸水性ポリマーを散布した時点の吸水量を0とし、60秒後に、生理食塩水Wの水位の低下量をビュレット(12)の目盛りから読み取り吸水量を測定し、吸水速度(mL/min)とした。
(6) Measurement of water absorption rate of superabsorbent polymer The water absorption rate of superabsorbent polymer was measured by the DW method. As a device for carrying out the DW method, a water absorption rate measuring device (10) (Demand Wettability Tester) shown in FIG. 2 is used, and a polymer spray table (11) in which the surface of the physiological saline W is set at the same level as the burette (12). ) (70 mmφ, No. 2 filter paper placed on glass filter No. 1), 0.3 g of superabsorbent polymer P is sprayed, and the superabsorbent polymer is sprinkled with water absorption of 0, 60 After a second, the amount of decrease in the level of the physiological saline W was read from the scale of the burette (12), and the amount of water absorption was measured to obtain the water absorption rate (mL / min).
製造例1(イオン性基含有セルロース誘導体1の製造)
2Lセパラブルナスフラスコに、2−プロパノールを498g、水酸化ナトリウムを68.4g、イオン交換水を81.8g、イオン性基含有セルロース誘導体(日本製紙ケミカル株式会社製、カルボキシメチルセルロース、商品名:サンローズA300SH)を100g仕込み、室温で1時間攪拌した後、30分かけて60℃まで昇温した。ここへモノクロル酢酸107.75gと、2−プロパノール107gの混合物を添加し、60℃にて1時間反応攪拌を行ったのち、水酸化ナトリウム22.8g、イオン交換水15.2gの混合物を添加し、70℃にて90分間反応した。反応溶液を濾過し、得られた粉末を80%メタノール2L中で3回洗浄し、最後にメタノール2Lで洗浄し、60℃乾燥機中で12時間減圧乾燥し、白色粉末を得た。以上により得られた白色粉末100g(中和度100%)を、1Lビーカーにて500gの80%メタノール水溶液に分散させた。ここへ1M塩酸を60ml添加し、攪拌翼で30分攪拌を行った後、濾過を行い、得られた白色粉末を80%メタノール水溶液500mlで3回洗浄した。最後にメタノール500mlで洗浄し、50℃乾燥機中で4時間以上減圧乾燥し、イオン性基含有セルロース誘導体1を得た。
Production Example 1 (Production of ionic group-containing cellulose derivative 1)
In a 2 L separable flask, 498 g of 2-propanol, 68.4 g of sodium hydroxide, 81.8 g of ion-exchanged water, an ionic group-containing cellulose derivative (Nippon Paper Chemical Co., Ltd., carboxymethyl cellulose, trade name: Sun 100 g of Rose A300SH) was charged, stirred at room temperature for 1 hour, and then heated to 60 ° C. over 30 minutes. To this was added a mixture of 107.75 g of monochloroacetic acid and 107 g of 2-propanol, and after stirring for 1 hour at 60 ° C., a mixture of 22.8 g of sodium hydroxide and 15.2 g of ion-exchanged water was added. , Reacted at 70 ° C. for 90 minutes. The reaction solution was filtered, and the resulting powder was washed 3 times in 2 L of 80% methanol, finally washed with 2 L of methanol, and dried under reduced pressure in a 60 ° C. dryer for 12 hours to obtain a white powder. 100 g (100% neutralization degree) of the white powder obtained as described above was dispersed in 500 g of an 80% aqueous methanol solution in a 1 L beaker. 60 ml of 1M hydrochloric acid was added thereto, and after stirring for 30 minutes with a stirring blade, filtration was performed. The obtained white powder was washed with 500 ml of 80% aqueous methanol solution three times. Finally, it was washed with 500 ml of methanol and dried under reduced pressure for 4 hours or more in a 50 ° C. dryer to obtain an ionic group-containing
製造例2〜7(イオン性基含有セルロース誘導体2〜7の製造)
1Lビーカーにて、表1に記載の市販のイオン性基含有セルロース誘導体(日本製紙ケミカル株式会社製、カルボキシメチルセルロース、「サンローズ」シリーズ、又はダイセル化学工業株式会社製、カルボキシメチルセルロースナトリウム、商品名:アーネストガムFDM)100g(中和度100%)を500gの80%メタノール水溶液に分散させた。ここへ1M塩酸を所定量添加し、攪拌翼で30分攪拌を行った後、濾過を行い、得られた白色粉末を80%メタノール水溶液500mlで3回洗浄した。最後にメタノール500mlで洗浄し、50℃乾燥機中で4時間以上減圧乾燥し、イオン性基含有セルロース誘導体2〜7を得た。なお、添加する1M塩酸の量は、表1に示す中和度となるように調節した。
Production Examples 2 to 7 (Production of ionic group-containing cellulose derivatives 2 to 7)
In a 1 L beaker, commercially available ionic group-containing cellulose derivatives listed in Table 1 (Nippon Paper Chemical Co., Ltd., carboxymethylcellulose, “Sunrose” series, or Daicel Chemical Industries, Ltd., carboxymethylcellulose sodium, trade name: 100 g of Ernest gum FDM (degree of
実施例1〜10及び比較例1〜11(高吸水性ポリマーの製造)
250mlテフロン(登録商標)製容器に、イオン性基含有セルロース誘導体(A)として、製造例1〜7で得られたイオン性基含有セルロース誘導体1〜7、水溶性架橋剤(B)として、エチレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社社製、デナコールEX−810、エポキシ当量:113)、及びイオン交換水を表2の濃度、架橋剤量となるように仕込み、ハイブリッドミキサー(キーエンス社製、HM−500)にて10分間混合を行った。得られたイオン性基含有セルロース誘導体水溶液を70℃のオーブンにて表2に記載の時間、加熱することで反応を行った。反応後得られた含水ゲルを粉砕器にて粉砕し、含水ゲル砕片を得た。
含水ゲル砕片を、攪拌翼の付いたSUS製5L容器に仕込み、イオン交換水4.5Lを加えて30分間攪拌した後、濾過を行い、濾紙上の膨潤ゲルを回収した。膨潤ゲルを再びイオン交換水4.5L中へ浸漬し、30分後濾過を行って膨潤ゲルを回収した。回収した膨潤ゲルに対して2倍質量のアセトンを5Lビーカーに添加し、攪拌翼にて攪拌を行いながら、膨潤ゲルを添加し、1時間攪拌したのち濾過を行い、濾紙上の粉末状ゲルを回収した。得られた粉末状ゲルを1Lのアセトン中に浸漬し、1時間攪拌した後、濾過し、濾紙上の粉末状ゲルを回収した。得られた粉末状のゲルを粉砕器にて粉砕し、アセトン500gで2回洗浄して、高吸水性ポリマーの粉末状ゲルを得た。
得られた粉末状ゲルを目開き850μm及び106μmのふるいにて分級し、106μm以上850μm以下の粒径を持つ粉末状ゲルを得た。得られた粉末状ゲルに対し、0.5質量%のヒュームドシリカ(日本アエロジル株式会社製、商品名:アエロジル#200、平均一次粒子径:14nm、比表面積:200m2/g)を混合し、高吸水性ポリマー組成物を得た。高吸水性ポリマーの製造条件、遠心脱水後の吸水量、吸水速度を測定した結果を表2及び図3に示す。
Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 11 (Production of superabsorbent polymer)
In a 250 ml Teflon (registered trademark) container, as an ionic group-containing cellulose derivative (A), ionic group-containing
The hydrogel fragments were charged into a 5 L container made of SUS equipped with a stirring blade, added with 4.5 L of ion exchange water, stirred for 30 minutes, filtered, and the swollen gel on the filter paper was collected. The swollen gel was again immersed in 4.5 L of ion-exchanged water, and filtered after 30 minutes to collect the swollen gel. Add twice the mass of acetone to the collected swollen gel in a 5 L beaker, add the swollen gel while stirring with a stirring blade, stir for 1 hour, filter, and add the powdered gel on the filter paper. It was collected. The obtained powdered gel was immersed in 1 L of acetone, stirred for 1 hour, and then filtered to collect the powdered gel on the filter paper. The obtained powdery gel was pulverized with a pulverizer and washed twice with 500 g of acetone to obtain a powdery gel of a superabsorbent polymer.
The obtained powdery gel was classified with a sieve having an aperture of 850 μm and 106 μm, and a powdery gel having a particle size of 106 μm or more and 850 μm or less was obtained. 0.5% by mass of fumed silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., trade name:
表2及び図3から、実施例の高吸収性ポリマーは、比較例の高吸収性ポリマーと比べて、吸水速度は同等であるが、遠心脱水後の吸水量と加圧下通液速度に優れていることが分かる。 From Table 2 and FIG. 3, the superabsorbent polymer of the example has the same water absorption rate as that of the superabsorbent polymer of the comparative example, but is superior in the water absorption amount after centrifugal dehydration and the liquid passing rate under pressure. I understand that.
本発明の高吸水性ポリマーは、遠心脱水後の吸水量、吸水速度及び加圧下通液性に優れた高吸水性ポリマーである。従って、本発明の高吸水性ポリマーは、生理用ナプキン、紙おむつ、成人用シーツ、タンポン、及び衛生綿等の衛生材料に有用である。また、上記高吸水性ポリマーは、原料が植物由来であるために、製造時及び廃棄時の排出CO2量が少なく、地球環境への負荷が小さい。更に、上記高吸水性ポリマーは、天然物原料より製造されたことが重要視される化粧品への応用も期待される。 The superabsorbent polymer of the present invention is a superabsorbent polymer excellent in water absorption after centrifugal dehydration, water absorption speed and liquid permeability under pressure. Therefore, the superabsorbent polymer of the present invention is useful for sanitary materials such as sanitary napkins, disposable diapers, adult sheets, tampons, and sanitary cotton. In addition, since the raw material of the superabsorbent polymer is derived from a plant, the amount of CO 2 emitted during production and disposal is small, and the burden on the global environment is small. Furthermore, the superabsorbent polymer is expected to be applied to cosmetics where it is important to be manufactured from natural raw materials.
a:高吸水性ポリマーの加圧下通液速度測定装置の濾過円筒管 b:おもり棒
1:円筒 2.金網 3.コック 4.コック付き細管
5.金網 6.円柱棒 7.おもり
W:生理食塩水
P:高吸水性ポリマー
10:高吸水性ポリマーの吸水速度の測定装置
11:ポリマー散布台
12:ビュレット
a: Filtration cylindrical tube of measuring device for measuring the flow rate of superabsorbent polymer under pressure b: Weight bar 1: Cylinder
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