KR102541831B1 - Preparation method for super absorbent polymer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고흡수성 수지의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 고흡수성 수지의 제조 방법에 따르면, 향상된 초기 흡수 속도를 갖는 고흡수성 수지를 제공할 수 있다.The present invention relates to a method for preparing a superabsorbent polymer. According to the manufacturing method of the super absorbent polymer of the present invention, a super absorbent polymer having an improved initial absorption rate can be provided.
Description
본 발명은 고흡수성 수지의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 향상된 초기 흡수 속도를 갖는 고흡수성 수지의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for preparing a superabsorbent polymer. More specifically, it relates to a method for preparing a superabsorbent polymer having an improved initial absorption rate.
고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer, SAP)란 자체 무게의 5백 내지 1천 배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 고분자 물질로서, 개발업체마다 SAM(Super Absorbency Material), AGM(Absorbent Gel Material) 등 각기 다른 이름으로 명명하고 있다. 상기와 같은 고흡수성 수지는 생리용구로 실용화되기 시작해서, 현재는 어린이용 종이기저귀나 생리대 등 위생용품 외에 원예용 토양보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 식품유통분야에서의 신선도 유지제, 및 찜질용 등의 재료로 널리 사용되고 있다. Super Absorbent Polymer (SAP) is a synthetic high-molecular substance that has the ability to absorb moisture 500 to 1,000 times its own weight. Material), etc., are named by different names. The superabsorbent polymer as described above has begun to be put into practical use as a sanitary tool, and now, in addition to sanitary products such as paper diapers and sanitary napkins for children, soil retaining agents for gardening, water retention materials for civil engineering and construction, sheets for raising seedlings, and freshness retainers in the food distribution field It is widely used as a material for steaming, steaming, etc.
가장 많은 경우에, 이러한 고흡수성 수지는 기저귀나 생리대 등 위생재 분야에서 널리 사용되고 있는데, 이러한 용도를 위해 수분 등에 대한 높은 흡수력을 나타낼 필요가 있고, 외부의 압력에도 흡수된 수분이 빠져 나오지 않아야 하며, 이에 더하여, 물을 흡수하여 부피 팽창(팽윤)된 상태에서도 형태를 잘 유지하여 우수한 통액성(permeability)을 나타낼 필요가 있다. In most cases, these superabsorbent polymers are widely used in the field of sanitary materials such as diapers and sanitary napkins. In addition, it is necessary to exhibit excellent permeability by maintaining its shape well even in a volume expansion (swelling) state by absorbing water.
그런데, 상기 고흡수성 수지의 기본적인 흡수력 및 보수력을 나타내는 물성인 보수능(CRC)과, 외부의 압력에도 흡수된 수분을 잘 보유하는 특성을 나타내는 가압하 흡수능(AUL)은 함께 향상시키기 어려운 것으로 알려져 있다. 이는 고흡수성 수지의 전체적인 가교 밀도가 낮게 제어될 경우, 보수능은 상대적으로 높아질 수 있지만, 가교 구조가 성기게 되고 겔 강도가 낮아져 가압하 흡수능은 저하될 수 있기 때문이다. 반대로, 가교 밀도를 높게 제어하여 가압하 흡수능을 향상시키는 경우, 빽빽한 가교 구조 사이로 수분이 흡수되기 어려운 상태로 되어 기본적인 보수능이 저하될 수 있다. 상술한 이유로 인해, 보수능 및 가압하 흡수능이 함께 향상된 고흡수성 수지를 제공하는데 한계가 있다. However, it is known that it is difficult to improve both the water retention capacity (CRC), which is a physical property representing the basic absorption and water retention capacity of the superabsorbent polymer, and the absorbency under pressure (AUL), which represents a property of retaining moisture absorbed even under external pressure. . This is because when the overall crosslinking density of the superabsorbent polymer is controlled to be low, the water retention capacity may be relatively high, but the crosslinked structure becomes sparse and the gel strength is lowered, thereby reducing the absorbency under pressure. Conversely, when the absorbency under pressure is improved by controlling the crosslinking density to a high level, water is difficult to be absorbed between the dense crosslinked structures, and the basic water retention capacity may be deteriorated. For the above reasons, there is a limit to providing a superabsorbent polymer with improved water retention capacity and absorbency under pressure.
그러나, 최근 기저귀나 생리대 등과 같은 위생재의 박막화에 따라 고흡수성 수지에 보다 높은 흡수 성능이 요구되고 있다. 이 중에서도, 상반되는 물성인 보수능과 가압 흡수능의 동반 향상과 통액성의 개선 등이 중요한 과제로 대두되고 있다. However, with the recent thinning of sanitary materials such as diapers and sanitary napkins, higher absorption performance is required for superabsorbent polymers. Among these, the simultaneous improvement of the water retention capacity and the pressure absorption capacity, which are opposite physical properties, and the improvement of the liquid permeability, etc. are emerging as important tasks.
또한, 기저귀나 생리대 등의 위생재에 적용되는 고흡수성 수지가 액체를 흡수한 이후 표면이 축축해져 불쾌한 사용감을 줄 수 있는데 이를 방지하기 위해서는 고흡수성 수지가 빠른 초기 흡수 속도를 나타낼 것이 요구된다. 초기 흡수 속도가 빠를수록 액체에 의해 팽윤된 후에도 표면이 건조한 상태가 유지되므로 보다 쾌적한 사용 상태를 유지할 수 있다.In addition, after the surface of the super absorbent polymer applied to sanitary materials such as diapers or sanitary napkins absorbs liquid, the surface becomes damp to give an unpleasant feeling of use. To prevent this, the super absorbent polymer is required to exhibit a fast initial absorption rate. The faster the initial absorption rate, the more pleasant the use state can be maintained because the surface remains dry even after being swollen by the liquid.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 초기 흡수 속도가 빠른 고흡수성 수지의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to provide a method for preparing a super absorbent polymer having a fast initial absorption rate.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention,
산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, 발포제, 계면활성제, 내부 가교제, 및 중합 개시제를 포함하는 모노머 조성물을 중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계; forming a water-containing gel polymer by polymerizing a monomer composition including an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least partially neutralizing the acidic group, a foaming agent, a surfactant, an internal crosslinking agent, and a polymerization initiator;
상기 함수겔 중합체에 대하여 염기성 수용액을 혼합하여 분쇄하는 단계;mixing and pulverizing the water-containing gel polymer with a basic aqueous solution;
상기 분쇄된 중합체를 건조하여 베이스 수지를 제조하는 단계; 및preparing a base resin by drying the pulverized polymer; and
상기 베이스 수지에 대하여 표면 가교 반응을 수행하는 단계; performing a surface crosslinking reaction on the base resin;
를 포함하는 고흡수성 수지의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a superabsorbent polymer comprising a.
본 발명의 고흡수성 수지의 제조 방법에 따르면, 우수한 제반 흡수 물성을 나타내면서도 초기 흡수 속도가 향상된 고흡수성 수지를 제공할 수 있다.According to the manufacturing method of the super absorbent polymer of the present invention, it is possible to provide a super absorbent polymer with improved initial absorption rate while exhibiting excellent water absorption properties.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe exemplary embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise", "comprise" or "having" are intended to indicate that there is an embodied feature, step, component, or combination thereof, but one or more other features or steps; It should be understood that the presence or addition of components, or combinations thereof, is not previously excluded.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and various forms, specific embodiments will be exemplified and described in detail below. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, and includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 고흡수성 수지의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for preparing a superabsorbent polymer according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 구현예에 따른 고흡수성 수지의 제조방법은, A method for producing a superabsorbent polymer according to an embodiment of the present invention,
산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, 발포제, 계면활성제, 내부 가교제, 및 중합 개시제를 포함하는 모노머 조성물을 중합하여 함수겔 중합체를 형성하는 단계; 상기 함수겔 중합체에 대하여 염기성 수용액을 혼합하여 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 중합체를 건조하여 베이스 수지를 제조하는 단계; 및 상기 베이스 수지에 대하여 표면 가교 반응을 수행하는 단계를 포함한다. forming a water-containing gel polymer by polymerizing a monomer composition including an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least partially neutralizing the acidic group, a foaming agent, a surfactant, an internal crosslinking agent, and a polymerization initiator; mixing and pulverizing the water-containing gel polymer with a basic aqueous solution; preparing a base resin by drying the pulverized polymer; and performing a surface crosslinking reaction on the base resin.
참고로, 본 발명의 명세서에서 "중합체", 또는 "고분자"는 아크릴산계 단량체가 중합된 상태인 것을 의미하며, 모든 수분 함량 범위 또는 입경 범위를 포괄할 수 있다. 상기 중합체 중, 중합 후 건조 전 상태의 것으로 함수율(수분 함량)이 약 40 중량% 이상의 중합체를 함수겔 중합체로 지칭할 수 있다. For reference, in the specification of the present invention, "polymer" or "polymer" means a state in which acrylic acid-based monomers are polymerized, and may cover all moisture content ranges or particle size ranges. Among the polymers, a polymer having a water content (moisture content) of about 40% by weight or more in a state after polymerization and before drying may be referred to as a hydrogel polymer.
또한, "베이스 수지" 또는 "베이스 수지 분말"은 상기 중합체를 건조 및 분쇄하여 파우더(powder) 형태로 만든 것으로, 후술하는 표면 가교 단계를 수행하기 이전의 중합체를 의미한다.In addition, "base resin" or "base resin powder" refers to a polymer obtained by drying and pulverizing the polymer into a powder form, before performing a surface crosslinking step to be described later.
아크릴산계 단량체의 중합 반응에 의해 수득되는 함수겔상 중합체는 건조, 분쇄, 분급, 표면 가교 등의 공정을 거쳐 분말상의 제품인 고흡수성 수지로 시판된다. The water-containing gel polymer obtained by polymerization of acrylic acid-based monomers is commercially available as a superabsorbent polymer in powder form after going through processes such as drying, pulverization, classification, and surface crosslinking.
최근 들어 고흡수성 수지에서 흡수능, 통액성과 같은 제반 흡수 물성뿐 아니라 실제 기저귀가 사용되는 상황에서 표면의 건조(dryness) 상태가 얼마나 유지될 수 있는가가 기저귀 특성을 가늠하는 중요한 척도가 되고 있다. Recently, in superabsorbent polymers, not only various absorption properties such as absorbency and liquid permeability, but also how much dryness of the surface can be maintained in actual use of diapers has become an important criterion for estimating diaper characteristics.
본 발명의 일 구현예에 따른 제조방법에 의해 수득되는 고흡수성 수지는 보수능, 가압 흡수능, 통액성 등의 물성 측면에서 우수한 제반 흡수 성능을 나타내며, 초기 흡수 속도가 빨라 액체에 의해 팽윤된 후에도 건조한 상태가 유지될 수 있음을 확인하여 본 발명에 이르게 되었다.The superabsorbent polymer obtained by the manufacturing method according to one embodiment of the present invention exhibits excellent overall absorption performance in terms of physical properties such as water retention capacity, absorbency under pressure, liquid permeability, etc. It was confirmed that the state can be maintained, leading to the present invention.
본 발명의 고흡수성 수지의 제조 방법에서, 상기 고흡수성 수지의 원료 물질인 모노머 조성물은 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, 발포제, 계면활성제, 내부 가교제, 및 중합 개시제를 포함한다. In the method for preparing the super absorbent polymer of the present invention, the monomer composition, which is a raw material of the super absorbent polymer, includes an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group neutralized, a foaming agent, a surfactant, an internal crosslinking agent, and a polymerization initiator. include
이에 대해 하기에서 보다 상세히 설명한다. This will be described in more detail below.
먼저, 상기 아크릴산계 단량체는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다:First, the acrylic acid-based monomer is a compound represented by Formula 1 below:
[화학식 1][Formula 1]
R1-COOM1 R 1 -COOM 1
상기 화학식 1에서, In Formula 1,
R1은 불포화 결합을 포함하는 탄소수 2 내지 5의 알킬 그룹이고, R 1 is an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms including an unsaturated bond;
M1은 수소원자, 1가 또는 2가 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이다.M 1 is a hydrogen atom, a monovalent or divalent metal, an ammonium group, or an organic amine salt.
바람직하게는, 상기 아크릴산계 단량체는 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다. Preferably, the acrylic acid-based monomer includes at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, and monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, and organic amine salts thereof.
여기서, 상기 아크릴산계 단량체는 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 단량체를 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 등과 같은 알칼리 물질로 부분적으로 중화시킨 것이 사용될 수 있다. 이때, 상기 아크릴산계 단량체의 중화도는 40 내지 95 몰%, 또는 40 내지 80 몰%, 또는 45 내지 75 몰%일 수 있다. 상기 중화도의 범위는 최종 물성에 따라 조절될 수 있다. 그런데, 상기 중화도가 지나치게 높으면 중화된 단량체가 석출되어 중합이 원활하게 진행되기 어려울 수 있으며, 반대로 중화도가 지나치게 낮으면 고분자의 흡수력이 크게 떨어질 뿐만 아니라 취급하기 곤란한 탄성 고무와 같은 성질을 나타낼 수 있다.Here, the acrylic acid-based monomer may have an acidic group and at least a portion of the acidic group may be neutralized. Preferably, those obtained by partially neutralizing the monomers with alkali substances such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonium hydroxide may be used. In this case, the degree of neutralization of the acrylic acid-based monomer may be 40 to 95 mol%, or 40 to 80 mol%, or 45 to 75 mol%. The range of the degree of neutralization may be adjusted according to final physical properties. However, if the degree of neutralization is too high, neutralized monomers may precipitate out, making it difficult for the polymerization to proceed smoothly. Conversely, if the degree of neutralization is too low, the absorbency of the polymer is greatly reduced, and it may exhibit properties such as elastic rubber that are difficult to handle. there is.
상기 아크릴산계 단량체의 농도는, 상기 고흡수성 수지의 원료 물질 및 용매를 포함하는 모노머 조성물에 대해 약 20 내지 약 60 중량%, 바람직하게는 약 40 내지 약 50 중량%로 될 수 있으며, 중합 시간 및 반응 조건 등을 고려해 적절한 농도로 될 수 있다. 다만, 상기 단량체의 농도가 지나치게 낮아지면 고흡수성 수지의 수율이 낮고 경제성에 문제가 생길 수 있고, 반대로 농도가 지나치게 높아지면 단량체의 일부가 석출되거나 중합된 함수겔상 중합체의 분쇄 시 분쇄 효율이 낮게 나타나는 등 공정상 문제가 생길 수 있으며 고흡수성 수지의 물성이 저하될 수 있다. The concentration of the acrylic acid-based monomer may be about 20 to about 60% by weight, preferably about 40 to about 50% by weight, based on the monomer composition including the raw material of the superabsorbent polymer and the solvent, and the polymerization time and The concentration may be appropriate in consideration of the reaction conditions and the like. However, if the concentration of the monomer is too low, the yield of the superabsorbent polymer is low and economic problems may arise. Conversely, if the concentration is too high, a part of the monomer is precipitated or the pulverization efficiency of the polymerized water-containing gel polymer is low. Process problems may occur, and physical properties of the superabsorbent polymer may be deteriorated.
본 발명의 모노머 조성물은 발포제를 포함한다. The monomer composition of the present invention includes a blowing agent.
상기 발포제에 의해 중합시 발포가 일어나 함수겔 중합체 내 기공을 형성하여 표면적을 늘리는 역할을 한다. During polymerization by the foaming agent, foaming occurs and pores are formed in the water-containing gel polymer to increase the surface area.
상기 발포제로는 탄산염 발포제를 사용할 수 있으며, 상기 탄산염 발포제의 일례로 소디움 비카보네이트(sodium bicarbonate), 소디움 카보네이트(sodium carbonate), 포타슘 비카보네이트(potassium bicarbonate), 포타슘 카보네이트(potassium carbonate), 칼슘 비카보네이트(calcium bicarbonate), 칼슘 카보네이트(calcium bicarbonate), 마그네슘 비카보네이트(magnesiumbicarbonate) 또는 마그네슘 카보네이트(magnesium carbonate)를 사용할 수 있다. A carbonate foaming agent may be used as the foaming agent, and examples of the carbonate foaming agent include sodium bicarbonate, sodium carbonate, potassium bicarbonate, potassium carbonate, and calcium bicarbonate. (calcium bicarbonate), calcium bicarbonate, magnesium bicarbonate or magnesium carbonate may be used.
또한, 상기 발포제는 상기 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 약 0.01 내지 약 0.5 중량부, 또는 약 0.01 내지 약 0.3 중량부, 또는 약 0.01 내지 약 0.2 중량부의 함량으로 첨가될 수 있다. 상기 발포제의 사용량이 너무 많을 경우에는 기공이 너무 많아져 고흡수성 수지의 겔 강도가 떨어지고 밀도가 작아져 유통과 보관에 문제를 초래할 수 있다. 또한, 너무 적게 포함될 경우에는 발포제로서의 역할이 미미할 수 있다. In addition, the foaming agent may be added in an amount of about 0.01 to about 0.5 parts by weight, or about 0.01 to about 0.3 parts by weight, or about 0.01 to about 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic acid monomer. If the amount of the foaming agent used is too large, the number of pores increases, and the gel strength of the superabsorbent polymer decreases and the density decreases, causing problems in distribution and storage. In addition, when too little is included, the role as a foaming agent may be insignificant.
본 발명의 모노머 조성물은 계면활성제를 포함한다. The monomer composition of the present invention includes a surfactant.
상기 계면활성제는, 중합시 상기 단량체 조성물 내 성분들의 균일한 분포를 유도하고 발포제로 인하여 형성된 기포의 형태를 유지하면서 동시에 중합체 전 영역에 기포를 균일하게 분포시키는 역할을 할 수 있다. The surfactant may play a role of inducing uniform distribution of components in the monomer composition during polymerization and uniformly distributing the bubbles throughout the polymer while maintaining the shape of the bubbles formed by the foaming agent.
상기 계면 활성제로 바람직하게는 음이온성 계면활성제를 사용할 수 있다.As the surfactant, an anionic surfactant may be preferably used.
사용가능한 음이온성 계면활성제의 예로는, 소듐 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate), 소듐 스테아레이트(sodium stearate), 암모늄 라우릴 설페이트 (ammonium lauryl sulfate), 소디움 라우릴 에테르 설페이트 (sodium lauryl ether sulfate), 소디움 미레스 설페이트(sodium myreth sulfate), 또는 이들과 유사한 알킬에테르 설페이트계 화합물을 들 수 있다. 사용 가능한 음이온성 계면활성제가 이에 한정되지는 않으나, 바람직하게는 소듐 도데실 설페이트 또는 소듐 스테아레이트를 사용할 수 있다. Examples of usable anionic surfactants include sodium dodecyl sulfate, sodium stearate, ammonium lauryl sulfate, sodium lauryl ether sulfate, sodium myreth sulfate, or alkyl ether sulfate-based compounds similar thereto. Anionic surfactants that can be used are not limited thereto, but sodium dodecyl sulfate or sodium stearate may be preferably used.
상기 계면활성제는 상기 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 약 0.001 내지 약 0.5 중량부, 또는 약 0.002 내지 약 0.05 중량부로 첨가될 수 있다. 상기 계면활성제의 함량이 지나치게 낮을 경우 기포 안정제로서의 역할이 미미하여 흡수 속도 향상 효과를 달성하기 어렵고, 반대로 상기 함량이 지나치게 높을 경우 중합시 보수능 및 흡수 속도가 오히려 하락하여 바람직하지 않을 수 있다. The surfactant may be added in an amount of about 0.001 to about 0.5 parts by weight or about 0.002 to about 0.05 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic acid monomer. If the content of the surfactant is too low, it is difficult to achieve the effect of improving the absorption rate because the role as a cell stabilizer is insignificant.
본 발명의 모노머 조성물은 내부 가교제를 포함한다. 상기 내부 가교제로는 상기 아크릴산계 단량체와 반응할 수 있는 관능기를 1개 이상 가지면서, 에틸렌성 불포화기를 1개 이상 갖는 가교제; 혹은 상기 아크릴산계 단량체의 치환기 및/또는 단량체의 가수분해에 의해 형성된 치환기와 반응할 수 있는 관능기를 2개 이상 갖는 가교제를 사용할 수 있다. The monomer composition of the present invention includes an internal crosslinking agent. The internal crosslinking agent includes a crosslinking agent having at least one functional group capable of reacting with the acrylic acid monomer and at least one ethylenically unsaturated group; Alternatively, a crosslinking agent having two or more functional groups capable of reacting with substituents of the acrylic acid-based monomers and/or substituents formed by hydrolysis of the monomers may be used.
상기 내부 가교제의 구체적인 예로는, N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 다이(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 다이(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 부탄다이올다이(메타)아크릴레이트, 부틸렌글리콜다이(메타)아크릴레이트, 다이에틸렌글리콜 다이(메타)아크릴레이트, 헥산다이올다이(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 다이(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 다이(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 다이(메타)아크릴레이트, 다이펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트, 글리세린 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스톨 테트라아크릴레이트, 트리아릴아민, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 및 에틸렌카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. Specific examples of the internal crosslinking agent include N, N'-methylenebisacrylamide, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, and propylene glycol di (meth) acrylate. )Acrylate, polypropylene glycol (meth)acrylate, butanedioldi(meth)acrylate, butylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, hexanedioldi(meth)acrylate Acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, glycerin tri(meth)acrylate, pentaerythyl At least one selected from the group consisting of stall tetraacrylate, triarylamine, ethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol, glycerin, and ethylene carbonate may be used.
이러한 내부 가교제는 상기 모노머 조성물에 대하여 약 0.01 내지 약 0.5 중량%의 농도로 포함되어, 중합된 고분자를 가교시킬 수 있다. The internal crosslinking agent may be included in a concentration of about 0.01 to about 0.5% by weight based on the monomer composition to crosslink the polymerized polymer.
본 발명의 고흡수성 수지 제조 방법에서 중합시 사용되는 중합 개시제는 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않는다.The polymerization initiator used during polymerization in the method for preparing the super absorbent polymer of the present invention is not particularly limited as long as it is generally used in the preparation of the super absorbent polymer.
구체적으로, 상기 중합 개시제는 중합 방법에 따라 열중합 개시제 또는 UV 조사에 따른 광중합 개시제를 사용할 수 있다. 다만 광중합 방법에 의하더라도, 자외선 조사 등의 조사에 의해 일정량의 열이 발생하고, 또한 발열 반응인 중합 반응의 진행에 따라 어느 정도의 열이 발생하므로, 추가적으로 열중합 개시제를 포함할 수도 있다.Specifically, the polymerization initiator may be a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator according to UV irradiation according to a polymerization method. However, even with the photopolymerization method, since a certain amount of heat is generated by irradiation such as ultraviolet light irradiation and a certain amount of heat is generated according to the progress of the polymerization reaction, which is an exothermic reaction, a thermal polymerization initiator may be additionally included.
상기 광중합 개시제는 자외선과 같은 광에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 화합물이면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있다. As the photopolymerization initiator, any compound capable of forming radicals by light such as ultraviolet light may be used without limitation in its configuration.
상기 광중합 개시제로는 예를 들어, 벤조인 에테르(benzoin ether), 디알킬아세토페논(dialkyl acetophenone), 하이드록실 알킬케톤(hydroxyl alkylketone), 페닐글리옥실레이트(phenyl glyoxylate), 벤질디메틸케탈(Benzyl Dimethyl Ketal), 아실포스핀(acyl phosphine) 및 알파-아미노케톤(α-aminoketone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 한편, 아실포스핀의 구체예로, 상용하는 lucirin TPO, 즉, 2,4,6-트리메틸-벤조일-트리메틸 포스핀 옥사이드(2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide)를 사용할 수 있다. 보다 다양한 광개시제에 대해서는 Reinhold Schwalm 저서인 'UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application(Elsevier 2007년)' p115에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.Examples of the photopolymerization initiator include benzoin ether, dialkyl acetophenone, hydroxyl alkylketone, phenyl glyoxylate, and benzyl dimethyl ketal. Ketal), acyl phosphine, and alpha-aminoketone (α-aminoketone) may be used at least one selected from the group consisting of. On the other hand, as a specific example of acylphosphine, commercially available lucirin TPO, that is, 2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide (2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide) can be used. . More various photoinitiators are well described in 'UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Applications (Elsevier 2007)' p115, a book by Reinhold Schwalm, and are not limited to the above examples.
상기 광중합 개시제는 상기 모노머 조성물에 대하여 약 0.01 내지 약 1.0 중량%의 농도로 포함될 수 있다. 이러한 광중합 개시제의 농도가 지나치게 낮을 경우 중합 속도가 느려질 수 있고, 광중합 개시제의 농도가 지나치게 높으면 고흡수성 수지의 분자량이 작고 물성이 불균일해질 수 있다. The photopolymerization initiator may be included in a concentration of about 0.01 to about 1.0% by weight based on the monomer composition. If the concentration of the photopolymerization initiator is too low, the polymerization rate may be slowed down, and if the concentration of the photopolymerization initiator is too high, the molecular weight of the superabsorbent polymer may be small and physical properties may be non-uniform.
또한, 상기 열중합 개시제로는 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소 및 아스코르빈산으로 이루어진 개시제 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로, 과황산염계 개시제의 예로는 과황산나트륨(Sodium persulfate; Na2S2O8), 과황산칼륨(Potassium persulfate; K2S2O8), 과황산암모늄(Ammonium persulfate;(NH4)2S2O8) 등이 있으며, 아조(Azo)계 개시제의 예로는 2, 2-아조비스-(2-아미디노프로판)이염산염(2, 2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride), 2, 2-아조비스-(N, N-디메틸렌)이소부티라마이딘 디하이드로클로라이드(2,2-azobis-(N, N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride), 2-(카바모일아조)이소부티로니트릴(2-(carbamoylazo)isobutylonitril), 2, 2-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판] 디하이드로클로라이드(2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride), 4,4-아조비스-(4-시아노발레릭 산)(4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid)) 등이 있다. 보다 다양한 열중합 개시제에 대해서는 Odian 저서인 'Principle of Polymerization(Wiley, 1981)', p203에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.In addition, as the thermal polymerization initiator, at least one selected from the group consisting of a persulfate-based initiator, an azo-based initiator, hydrogen peroxide, and ascorbic acid may be used. Specifically, examples of the persulfate-based initiator include sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ), potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ), and ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 ), and examples of the azo-based initiator include 2, 2-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 2 , 2-azobis- (N, N-dimethylene) isobutyramidine dihydrochloride (2,2-azobis- (N, N-dimethylene) isobutyramidine dihydrochloride), 2- (carbamoyl azo) isobutyronitrile (2-(carbamoylazo)isobutylonitril), 2, 2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride (2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2- yl)propane] dihydrochloride), 4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid), and the like. More various thermal polymerization initiators are well described in Odian's 'Principle of Polymerization (Wiley, 1981)', p203, and are not limited to the above examples.
본 발명의 제조방법에서, 고흡수성 수지의 상기 모노머 조성물은 필요에 따라 증점제(thickener), 가소제, 보존안정제, 산화방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. In the manufacturing method of the present invention, the monomer composition of the superabsorbent polymer may further include additives such as a thickener, a plasticizer, a storage stabilizer, and an antioxidant, if necessary.
상술한 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, 광중합 개시제, 열중합 개시제, 내부 가교제 및 첨가제와 같은 원료 물질은 용매에 용해된 모노머 조성물 용액의 형태로 준비될 수 있다.Raw materials such as an acrylic acid-based monomer having an acidic group and neutralizing at least a portion of the acidic group, a photopolymerization initiator, a thermal polymerization initiator, an internal crosslinking agent, and additives may be prepared in the form of a monomer composition solution dissolved in a solvent.
이 때 사용할 수 있는 상기 용매는 상술한 성분들을 용해할 수 있으면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 물, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 부틸로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트 및 N,N-디메틸아세트아미드 등에서 선택된 1종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.The solvent that can be used at this time can be used without limitation in composition as long as it can dissolve the above-mentioned components, and for example, water, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-butanediol, Propylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl ethyl ketone, acetone, methyl amyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol At least one selected from ethyl ether, toluene, xylene, butyrolactone, carbitol, methyl cellosolve acetate, and N,N-dimethylacetamide may be used in combination.
상기 용매는 모노머 조성물의 총 함량에 대하여 상술한 성분을 제외한 잔량으로 포함될 수 있다.The solvent may be included in a residual amount excluding the components described above with respect to the total content of the monomer composition.
한편, 이와 같은 모노머 조성물을 열중합 또는 광중합하여 함수겔상 중합체를 형성하는 방법 또한 통상 사용되는 중합 방법이면, 특별히 구성의 한정이 없다. On the other hand, the method of forming a water-containing gel polymer by thermal polymerization or photopolymerization of such a monomer composition is also not particularly limited as long as it is a commonly used polymerization method.
구체적으로, 중합 방법은 중합 에너지원에 따라 크게 열중합 및 광중합으로 나뉘며, 통상 열중합을 진행하는 경우, 니더(kneader)와 같은 교반축을 가진 반응기에서 진행될 수 있으며, 광중합을 진행하는 경우, 이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 진행될 수 있으나, 상술한 중합 방법은 일 예이며, 본 발명은 상술한 중합 방법에 한정되지는 않는다.Specifically, the polymerization method is largely divided into thermal polymerization and photopolymerization according to the polymerization energy source. In the case of normal thermal polymerization, it can be carried out in a reactor having an agitation shaft such as a kneader, and in the case of photopolymerization, a movable Although it may proceed in a reactor equipped with a conveyor belt, the above polymerization method is an example, and the present invention is not limited to the above polymerization method.
일 예로, 상술한 바와 같이 교반축을 구비한 니더(kneader)와 같은 반응기에, 열풍을 공급하거나 반응기를 가열하여 열중합을 하여 얻어진 함수겔상 중합체는 반응기에 구비된 교반축의 형태에 따라, 반응기 배출구로 배출되는 함수겔상 중합체는 수 센티미터 내지 수 밀리미터 형태일 수 있다. 구체적으로, 얻어지는 함수겔상 중합체의 크기는 주입되는 모노머 조성물의 농도 및 주입속도 등에 따라 다양하게 나타날 수 있는데, 통상 중량 평균 입경이 2 내지 50 mm 인 함수겔상 중합체가 얻어질 수 있다.For example, as described above, the water-containing gel polymer obtained by thermal polymerization by supplying hot air to a reactor such as a kneader equipped with an agitation shaft or heating the reactor is directed to the outlet of the reactor according to the shape of the agitation shaft provided in the reactor. The discharged water-containing gel polymer may be in the form of several centimeters to several millimeters. Specifically, the size of the obtained water-containing gel polymer may vary depending on the concentration and injection speed of the monomer composition to be injected, and a water-containing gel polymer having a weight average particle diameter of 2 to 50 mm can usually be obtained.
또한, 상술한 바와 같이 이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 광중합을 진행하는 경우, 통상 얻어지는 함수겔상 중합체의 형태는 벨트의 너비를 가진 시트 상의 함수겔상 중합체일 수 있다. 이 때, 중합체 시트의 두께는 주입되는 단량체 조성물의 농도 및 주입속도에 따라 달라지나, 통상 약 0.5 내지 약 5cm의 두께를 가진 시트 상의 중합체가 얻어질 수 있도록 단량체 조성물을 공급하는 것이 바람직하다. 시트 상의 중합체의 두께가 지나치게 얇을 정도로 단량체 조성물을 공급하는 경우, 생산 효율이 낮아 바람직하지 않으며, 시트 상의 중합체 두께가 5cm를 초과하는 경우에는 지나치게 두꺼운 두께로 인해, 중합 반응이 전 두께에 걸쳐 고르게 일어나지 않을 수가 있다.In addition, as described above, when photopolymerization is performed in a reactor equipped with a movable conveyor belt, the form of a water-containing gel polymer usually obtained may be a sheet-like water-containing gel polymer having the width of a belt. At this time, the thickness of the polymer sheet varies depending on the concentration and injection rate of the monomer composition to be injected, but it is preferable to supply the monomer composition so that a polymer sheet having a thickness of about 0.5 to about 5 cm can be obtained. When the monomer composition is supplied to such an extent that the thickness of the polymer on the sheet is too thin, production efficiency is low, which is undesirable. When the thickness of the polymer on the sheet exceeds 5 cm, the polymerization reaction does not occur evenly over the entire thickness due to the excessively thick thickness. may not be
이때 이와 같은 방법으로 얻어진 함수겔상 중합체의 통상 함수율은 약 40 내지 약 80 중량%일 수 있다. 한편, 본 명세서 전체에서 "함수율"은 전체 함수겔상 중합체 중량에 대해 차지하는 수분의 함량으로 함수겔상 중합체의 중량에서 건조 상태의 중합체의 중량을 뺀 값을 의미한다. 구체적으로는, 적외선 가열을 통해 중합체의 온도를 올려 건조하는 과정에서 중합체 중의 수분증발에 따른 무게감소분을 측정하여 계산된 값으로 정의한다. 이때, 건조 조건은 상온에서 약 180℃까지 온도를 상승시킨 뒤 180℃에서 유지하는 방식으로 총 건조시간은 온도상승단계 5분을 포함하여 20분으로 설정하여, 함수율을 측정한다.At this time, the water-containing gel polymer obtained in this way may have a normal water content of about 40 to about 80% by weight. Meanwhile, throughout the present specification, "moisture content" refers to a value obtained by subtracting the weight of the dry polymer from the weight of the hydrogel polymer as the content of moisture with respect to the total weight of the hydrogel polymer. Specifically, it is defined as a value calculated by measuring the weight loss due to moisture evaporation in the polymer during drying by raising the temperature of the polymer through infrared heating. At this time, the drying condition is a method of raising the temperature from room temperature to about 180 ° C and then maintaining it at 180 ° C. The total drying time is set to 20 minutes including 5 minutes of the temperature raising step, and the moisture content is measured.
본 발명의 제조방법에 따르면, 상술한 방법으로 중합을 진행하여 조분쇄 전의 함수겔 중합체의 함수량이 40 내지 50%을 만족하도록 중합 조건을 조절하고, 또한 후술하는 분쇄 단계에서 공정 조건을 조절함으로써, 우수한 제반 흡수 물성을 나타내면서도 초기 흡수 속도가 빠른 우수한 품질의 고흡수성 수지를 제조할 수 있다. According to the manufacturing method of the present invention, polymerization is performed by the above-described method, and polymerization conditions are adjusted so that the water content of the water-containing gel polymer before coarse pulverization satisfies 40 to 50%, and process conditions are adjusted in the pulverization step described later, It is possible to manufacture a high-quality super-absorbent polymer with a fast initial absorption rate while exhibiting excellent overall absorbent properties.
다음에, 얻어진 함수겔상 중합체를 분쇄하는 단계를 수행한다. 상기 분쇄는, 먼저 상기 함수겔 중합체에 대하여 염기성 수용액을 혼합하고, 상기 염기성 수용액이 혼합된 함수겔 중합체를 쵸핑(chopping)하는 방법으로 수행될 수 있다.Next, a step of pulverizing the obtained hydrogel polymer is performed. The pulverization may be performed by first mixing a basic aqueous solution with the water-containing gel polymer and then chopping the water-containing gel polymer mixed with the basic aqueous solution.
상기와 같이 함수겔상 중합체에 염기성 수용액을 혼합하여 쵸핑한 후 건조한 상태에서 분쇄를 하게 되면, 상기 함수겔상 중합체의 표면이 이온성을 띠게 되며 이에 따라 함수겔 중합체의 친수성이 높아져 초기 흡수 속도가 빨라질 수 있다. 이렇게 빨라진 흡수 속도는 이후의 표면 가교 공정을 거쳐도 유지되어 고흡수성 수지가 흡수 속도 측면에서 최적화된 물성을 나타낼 수 있음을 확인하였다.As described above, when a basic aqueous solution is mixed with a water-containing gel polymer, chopped, and then pulverized in a dry state, the surface of the water-containing gel polymer becomes ionic, thereby increasing the hydrophilicity of the water-containing gel polymer and increasing the initial absorption rate. there is. It was confirmed that the faster absorption rate was maintained even through the subsequent surface crosslinking process, and thus the superabsorbent polymer could exhibit optimized physical properties in terms of absorption rate.
상기 염기성 수용액은 수산화칼륨(KOH), 탄산칼륨(K2CO3), 수산화나트륨(NaOH)과 같은 이온화도가 높은 염기성 물질을 포함할 수 있다. The basic aqueous solution may include a basic material having a high ionization degree, such as potassium hydroxide (KOH), potassium carbonate (K 2 CO 3 ), or sodium hydroxide (NaOH).
상기 염기성 수용액에 있어 염기성 물질의 농도는 약 0.1 내지 약 10 M, 또는 약 0.5 내지 약 8 M일 수 있다. 상기 염기성 수용액의 농도가 너무 낮으면, 상술한 효과를 달성하기 위해 많은 양의 물이 투입되어야 하는 문제가 발생할 수 있고, 농도가 너무 높을 경우 시트가 상당히 끈적거리고 흡수 속도가 저하될 수 있어, 이러한 관점에서 상기 범위의 농도로 사용하는 것이 바람직하다. The concentration of the basic material in the basic aqueous solution may be about 0.1 to about 10 M, or about 0.5 to about 8 M. If the concentration of the basic aqueous solution is too low, a problem in which a large amount of water must be injected to achieve the above-mentioned effect may occur, and if the concentration is too high, the sheet may become very sticky and the absorption rate may be reduced. From this point of view, it is preferable to use a concentration within the above range.
상기 염기성 수용액은 상기 함수겔상 중합체 100 중량부에 대해, 약 5 내지 약 20 중량부, 바람직하게는 약 5 내지 약 15 중량부, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 15 중량부가 되도록 혼합할 수 있다. 상기 염기성 수용액의 첨가량이 지나치게 적으면, 흡수 속도 개선의 효과가 거의 없으며, 너무 많이 첨가할 경우, 함수겔이 끈적거리는 현상이 나타날 수 있어, 이러한 관점에서 상기 범위로 사용하는 것이 바람직하다. The basic aqueous solution may be mixed in an amount of about 5 to about 20 parts by weight, preferably about 5 to about 15 parts by weight, and more preferably about 10 to about 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the water-containing gel polymer. If the amount of the basic aqueous solution added is too small, there is little effect of improving the absorption rate, and if too much is added, the water-containing gel may become sticky. From this point of view, it is preferable to use it within the above range.
다음에, 상술한 분쇄 단계를 거쳐 분쇄된 중합체를 건조하는 단계를 수행한다.Next, a step of drying the pulverized polymer through the pulverization step described above is performed.
상기 건조 단계의 건조 온도는 약 150 내지 약 250℃일 수 있다. 건조 온도가 150℃ 미만인 경우, 건조 시간이 지나치게 길어지고 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 우려가 있고, 건조 온도가 250℃를 초과하는 경우, 지나치게 중합체 표면만 건조되어, 추후 이루어지는 분쇄 공정에서 미분이 발생할 수도 있고, 최종 형성되는 고흡수성 수지의 물성이 저하될 우려가 있다. 따라서 바람직하게 상기 건조는 약 150 내지 약 200℃의 온도에서, 더욱 바람직하게는 약 160 내지 약 180℃의 온도에서 진행될 수 있다.A drying temperature in the drying step may be about 150 to about 250 °C. When the drying temperature is less than 150 ° C, the drying time is too long and there is a risk of deterioration in the physical properties of the finally formed super absorbent polymer, and when the drying temperature exceeds 250 ° C, only the surface of the polymer is excessively dried, resulting in a subsequent pulverization process There is a concern that fine powder may be generated in the water, and physical properties of the finally formed superabsorbent polymer may be deteriorated. Therefore, preferably, the drying may be performed at a temperature of about 150 to about 200 °C, more preferably at a temperature of about 160 to about 180 °C.
한편, 건조 시간의 경우에는 공정 효율 등을 고려하여, 약 20 내지 약 90분 동안 진행될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. Meanwhile, the drying time may be about 20 to about 90 minutes in consideration of process efficiency, but is not limited thereto.
상기 건조 단계의 건조 방법 역시 함수겔상 중합체의 건조 공정으로 통상 사용되는 것이면, 그 구성의 한정이 없이 선택되어 사용될 수 있다. 구체적으로, 열풍 공급, 적외선 조사, 극초단파 조사, 또는 자외선 조사 등의 방법으로 건조 단계를 진행할 수 있다. 이와 같은 건조 단계 진행 후의 중합체의 함수율은 약 0.1 내지 약 10 중량%일 수 있다.As long as the drying method of the drying step is also commonly used as a drying process for hydrogel polymers, the composition may be selected and used without limitation. Specifically, the drying step may be performed by a method such as hot air supply, infrared ray irradiation, microwave irradiation, or ultraviolet ray irradiation. The water content of the polymer after the drying step may be about 0.1 to about 10% by weight.
다음에, 이와 같은 건조 단계를 거쳐 얻어진 건조된 중합체를 분말 형태로 분쇄하는 단계를 수행한다. Next, a step of pulverizing the dried polymer obtained through such a drying step into a powder form is performed.
분쇄 단계 후 얻어지는 중합체 분말은 입경이 약 150 내지 약 850㎛ 일 수 있다. 이와 같은 입경으로 분쇄하기 위해 사용되는 분쇄기는 구체적으로, 핀 밀(pin mill), 해머 밀(hammer mill), 스크류 밀(screw mill), 롤 밀(roll mill), 디스크 밀(disc mill) 또는 조그 밀(jog mill) 등을 사용할 수 있으나, 상술한 예에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.The polymer powder obtained after the grinding step may have a particle size of about 150 to about 850 μm. The grinder used for grinding to such a particle size is specifically, a pin mill, a hammer mill, a screw mill, a roll mill, a disc mill, or a jog mill. A jog mill or the like may be used, but the present invention is not limited to the above example.
그리고, 이와 같은 분쇄 단계 이후 최종 제품화되는 고흡수성 수지 분말의 물성을 관리하기 위해, 분쇄 후 얻어지는 중합체 분말을 입경에 따라 분급하는 별도의 과정을 거칠 수 있으며, 상기 중합체 분말을 입경 범위에 따라 일정 중량비가 되도록 분급할 수 있다. In addition, in order to manage the physical properties of the superabsorbent polymer powder to be finalized after the pulverization step, a separate process of classifying the polymer powder obtained after pulverization according to the particle size may be performed, and the polymer powder is prepared at a certain weight ratio according to the particle size range. can be classified so that
다음에, 상기와 같이 얻어진 중합체, 즉 베이스 수지에 대해 표면 가교 반응을 수행하여 상기 분쇄된 중합체에 대해 표면 가교 반응 단계를 수행한다. Next, a surface crosslinking reaction is performed on the polymer obtained as described above, that is, the base resin, and a surface crosslinking reaction step is performed on the pulverized polymer.
일반적인 고흡수성 수지의 제조방법에서, 건조 및 분쇄된 중합체, 즉 베이스 수지에 표면 가교제를 포함하는 표면 가교 용액을 혼합한 다음, 이들 혼합물에 열을 가하여 승온함으로써 상기 분쇄된 중합체에 대해 표면 가교 반응을 수행한다.In a general method for producing superabsorbent polymers, a surface crosslinking solution containing a surface crosslinking agent is mixed with a dried and pulverized polymer, that is, a base resin, and then heated by heating the mixture to perform a surface crosslinking reaction for the pulverized polymer. carry out
상기 표면 가교 단계는 표면 가교제의 존재 하에 상기 분쇄된 중합체의 표면에 가교 반응을 유도함으로써, 보다 향상된 물성을 갖는 고흡수성 수지를 형성시키는 단계이다. 이러한 표면 가교를 통해 상기 분쇄된 중합체 입자의 표면에는 표면 가교층(표면 개질층)이 형성된다.The surface crosslinking step is a step of forming a superabsorbent polymer having more improved physical properties by inducing a crosslinking reaction on the surface of the pulverized polymer in the presence of a surface crosslinking agent. Through such surface cross-linking, a surface cross-linking layer (surface modification layer) is formed on the surface of the pulverized polymer particles.
일반적으로, 표면 가교제는 고흡수성 수지 입자의 표면에 도포되므로 표면 가교 반응은 고흡수성 수지 입자의 표면 상에서 일어나며, 이는 입자 내부에는 실질적으로 영향을 미치지 않으면서 입자의 표면 상에서의 가교 결합성은 개선시킨다. 따라서 표면 가교 결합된 고흡수성 수지 입자는 내부에서보다 표면 부근에서 더 높은 가교 결합도를 갖는다.In general, since the surface crosslinking agent is applied to the surface of the superabsorbent polymer particle, a surface crosslinking reaction occurs on the surface of the superabsorbent polymer particle, which improves the crosslinkability on the surface of the particle without substantially affecting the inside of the particle. Therefore, the surface cross-linked superabsorbent polymer particles have a higher degree of cross-linking in the vicinity of the surface than in the inside.
상기 표면 가교제로는 중합체가 갖는 관능기와 반응 가능한 화합물이라면 그 구성의 한정이 없다.The structure of the surface crosslinking agent is not limited as long as it is a compound capable of reacting with a functional group of a polymer.
바람직하게는 생성되는 고흡수성 수지의 특성을 향상시키기 위해, 상기 표면 가교제로 다가 알콜 화합물; 에폭시 화합물; 폴리아민 화합물; 할로에폭시 화합물; 할로에폭시 화합물의 축합 산물; 옥사졸린 화합물류; 모노-, 디- 또는 폴리옥사졸리디논 화합물; 환상 우레아 화합물; 다가 금속염; 및 알킬렌 카보네이트 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.Preferably, a polyhydric alcohol compound as the surface cross-linking agent in order to improve the properties of the resulting superabsorbent polymer; epoxy compounds; polyamine compounds; haloepoxy compounds; condensation products of haloepoxy compounds; oxazoline compounds; mono-, di- or polyoxazolidinone compounds; cyclic urea compounds; polyvalent metal salts; And at least one selected from the group consisting of alkylene carbonate compounds may be used.
구체적으로, 다가 알콜 화합물의 예로는 모노-, 디-, 트리-, 테트라- 또는 폴리에틸렌 글리콜, 모노프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 디프로필렌 글리콜, 2,3,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 폴리프로필렌 글리콜, 글리세롤, 폴리글리세롤, 2-부텐-1,4-디올, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 및 1,2-사이클로헥산디메탄올로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.Specifically, examples of polyhydric alcohol compounds include mono-, di-, tri-, tetra- or polyethylene glycol, monopropylene glycol, 1,3-propanediol, dipropylene glycol, 2,3,4-trimethyl-1,3 -pentanediol, polypropylene glycol, glycerol, polyglycerol, 2-butene-1,4-diol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, and At least one selected from the group consisting of 1,2-cyclohexanedimethanol may be used.
또한, 에폭시 화합물로는 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르 및 글리시돌 등을 사용할 수 있으며, 폴리아민 화합물류로는 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 폴리에틸렌이민 및 폴리아미드폴리아민로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 사용할 수 있다.In addition, as the epoxy compound, ethylene glycol diglycidyl ether and glycidol may be used, and as the polyamine compound, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetraamine, tetraethylenepentamine, and pentaethylenehexamine , At least one selected from the group consisting of polyethyleneimine and polyamide polyamine may be used.
그리고 할로에폭시 화합물로는 에피클로로히드린, 에피브로모히드린 및 ?-메틸에피클로로히드린을 사용할 수 있다. 한편, 모노-, 디- 또는 폴리옥사졸리디논 화합물로는 예를 들어 2-옥사졸리디논 등을 사용할 수 있다.In addition, epichlorohydrin, epibromohydrin, and ?-methylepichlorohydrin may be used as the haloepoxy compound. Meanwhile, as the mono-, di- or polyoxazolidinone compound, for example, 2-oxazolidinone or the like can be used.
그리고, 알킬렌 카보네이트 화합물로는 에틸렌 카보네이트 등을 사용할 수 있다. 이들을 각각 단독으로 사용하거나 서로 조합하여 사용할 수도 있다. 한편, 표면 가교 공정의 효율을 높이기 위해, 이들 표면 가교제 중에서 1 종 이상의 탄소수 2 내지 10의 다가 알코올 화합물류를 1 종 이상 포함하여 사용할 수 있다. In addition, ethylene carbonate or the like can be used as the alkylene carbonate compound. These may be used alone or in combination with each other. On the other hand, in order to increase the efficiency of the surface crosslinking process, one or more kinds of polyhydric alcohol compounds having 2 to 10 carbon atoms may be included and used among these surface crosslinking agents.
상기 첨가되는 표면 가교제의 함량은 구체적으로 추가되는 표면 가교제의 종류나 반응 조건에 따라 적절히 선택될 수 있지만, 통상 베이스 수지 100 중량부에 대해, 약 0.001 내지 약 5 중량부, 바람직하게는 약 0.01 내지 약 3 중량부, 더욱 바람직하게는 약 0.05 내지 약 2 중량부를 사용할 수 있다.The amount of the surface crosslinking agent added may be appropriately selected depending on the type of the surface crosslinking agent added or reaction conditions, but is usually about 0.001 to about 5 parts by weight, preferably about 0.01 to about 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the base resin. About 3 parts by weight, more preferably about 0.05 to about 2 parts by weight can be used.
표면 가교제의 함량이 지나치게 적으면, 표면 가교 반응이 거의 일어나지 않으며, 중합체 100 중량부에 대해, 5 중량부를 초과하는 경우, 과도한 표면 가교 반응의 진행으로 인해 흡수능력 및 물성의 저하 현상이 발생할 수 있다.If the content of the surface crosslinking agent is too small, surface crosslinking reaction hardly occurs, and when it exceeds 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer, excessive surface crosslinking reaction may cause deterioration in water absorption capacity and physical properties. .
한편, 상기 표면 가교 반응 단계는, 상기 표면 가교제와 분쇄된 중합체를 반응조에 넣고 혼합하는 방법, 분쇄된 중합체에 표면 가교제를 분사하는 방법, 연속적으로 운전되는 믹서에 분쇄된 중합체와 표면 가교제를 연속적으로 공급하여 혼합하는 방법 등 통상적인 방법으로 수행될 수 있다.On the other hand, the surface crosslinking reaction step includes a method of mixing the surface crosslinking agent and the pulverized polymer in a reaction tank, a method of spraying the surface crosslinking agent on the pulverized polymer, and continuously mixing the pulverized polymer and the surface crosslinking agent in a continuously operated mixer. It can be carried out by a conventional method such as supplying and mixing.
그리고, 상기 표면 가교 반응 단계는 100 내지 250℃의 온도 하에서 진행될 수 있다. 또한 상기 표면 가교 반응은 1분 내지 120분, 바람직하게는 1분 내지 100분, 보다 바람직하게는 10분 내지 60분 동안 진행할 수 있다. 즉, 최소 한도의 표면 가교 반응을 유도하면서도 과도한 반응시 중합체 입자가 손상되어 물성이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 상기 표면 가교 반응 단계는 전술한 조건으로 수행될 수 있다.In addition, the surface crosslinking reaction step may be performed at a temperature of 100 to 250 °C. In addition, the surface crosslinking reaction may proceed for 1 minute to 120 minutes, preferably 1 minute to 100 minutes, and more preferably 10 minutes to 60 minutes. That is, the surface crosslinking reaction step may be performed under the above-described conditions in order to induce a minimum surface crosslinking reaction and prevent polymer particles from being damaged and deteriorating physical properties during excessive reaction.
상기 본 발명의 제조방법으로 제조된 고흡수성 수지는, 보수능과 가압 흡수능 등의 물성을 저하시키지 않으면서 빠른 초기 흡수 속도를 가질 수 있다. The superabsorbent polymer prepared by the manufacturing method of the present invention may have a fast initial absorption rate without deteriorating physical properties such as water retention capacity and absorbency under load.
예를 들어, 상기 제조방법으로 제조된 고흡수성 수지는, EDANA 법 WSP 241.3에 따라 측정한 보수능(CRC)이 약 27 g/g 이상, 또는 약 29 g/g 이상, 또는 약 30 g/g 이상이면서, 약 40 g/g 이하, 또는 약 38 g/g 이하, 또는 약 35 g/g 이하의 범위를 가질 수 있다. For example, the superabsorbent polymer prepared by the above manufacturing method has a water retention capacity (CRC) of about 27 g/g or more, or about 29 g/g or more, or about 30 g/g, measured according to EDANA method WSP 241.3 or greater, but may range from about 40 g/g or less, or about 38 g/g or less, or about 35 g/g or less.
또한, 상기 제조방법으로 제조된 고흡수성 수지는, 흡수 속도(vortex time)가 30초 이하, 또는 약 25초 이하, 또는 약 22초 이하일 수 있다. 상기 흡수 속도는 그 값이 작을수록 우수하여 상기 흡수 속도의 하한은 이론상 0초이나, 일례로 약 5초 이상, 또는 약 10초 이상, 또는 약 12 초 이상일 수 있다.In addition, the superabsorbent polymer prepared by the above manufacturing method may have a vortex time of 30 seconds or less, about 25 seconds or less, or about 22 seconds or less. The absorption rate is excellent as the value is small, and the lower limit of the absorption rate is 0 seconds in theory, but may be, for example, about 5 seconds or more, about 10 seconds or more, or about 12 seconds or more.
상기 흡수 속도는 생리 식염수에 고흡수성 수지를 가하여 교반시켰을 때, 빠른 흡수에 의해 액체의 소용돌이(vortex)가 없어지는 시간(time, 단위: 초)을 의미하는 것으로서, 상기 시간이 짧을수록 고흡수성 수지가 빠른 초기 흡수 속도를 갖는 것으로 볼 수 있다. The absorption rate refers to the time (time, unit: seconds) at which the vortex of the liquid disappears due to rapid absorption when the superabsorbent polymer is added to physiological saline and stirred, and the shorter the time, the higher the superabsorbent polymer can be seen as having a fast initial absorption rate.
또한, 상기 고흡수성 수지 1g을 수도수 2L에 침지시켜 1분 동안 팽윤시켰을 때 1분 동안 상기 고흡수성 수지에 흡수되는 물의 중량으로 정의되는 1분 수도수 흡수능이 100g 이상, 또는 110g 이상, 또는 120g 이상이면서 200g 이하, 또는 190g 이하, 또는 180g 이하가 될 수 있다. In addition, when 1 g of the super absorbent polymer is immersed in 2 L of tap water and swollen for 1 minute, the water absorption capacity for 1 minute, defined as the weight of water absorbed by the super absorbent polymer for 1 minute, is 100 g or more, or 110 g or more, or 120 g It can be more than 200g, or 190g or less, or 180g or less.
상기 물성 평가에서 사용한 수도수는 전기 전도도가 170 내지 180 μS/cm이다. 수도수의 전기 전도도는 측정 물성에 큰 영향을 주기 때문에 동등한 수준의 전기 전도도를 갖는 수도수를 사용해서 물성을 측정할 필요가 있다.Tap water used in the evaluation of physical properties has an electrical conductivity of 170 to 180 μS/cm. Since the electrical conductivity of tap water has a great influence on the measured physical properties, it is necessary to measure the physical properties using tap water having the same electrical conductivity.
또한, 상기 고흡수성 수지 1g을 염수(0.9wt% NaCl 수용액) 150ml에 침지시켜 1분 동안 팽윤시켰을 때 1분 동안 상기 고흡수성 수지에 흡수되는 염수의 중량으로 정의되는 1분 염수 흡수능이 25g 이상, 또는 30g 이상, 또는 35g 이상이면서, 100g 이하, 또는 90g 이하, 또는 80g 이하가 될 수 있다. In addition, when 1 g of the super absorbent polymer is immersed in 150 ml of saline (0.9 wt% NaCl aqueous solution) and swollen for 1 minute, the 1-minute saline water absorption capacity defined as the weight of the saline absorbed by the super absorbent polymer for 1 minute is 25 g or more, or 30 g or more, or 35 g or more, and 100 g or less, or 90 g or less, or 80 g or less.
상기와 같이 본 발명의 고흡수성 수지는 우수한 흡수능을 가지며 특히 초기 흡수 속도가 빨라 고품질의 위생재를 제공할 수 있다.As described above, the superabsorbent polymer of the present invention has excellent absorbency and particularly has a fast initial absorption rate, so that high-quality sanitary materials can be provided.
본 발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. The present invention is explained in more detail in the following examples. However, the following examples are merely illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.
<실시예>- <Example>-
고흡수성 수지의 제조Manufacture of superabsorbent polymer
실시예 1Example 1
아크릴산 500g에 가교제로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(PEGDA, Mw=523) 1.5g, 광개시제로 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥시드 0.04g 을 첨가하여 용해시키고, 또 다른 베셀에 31.5% 가성소다(NaOH) 640g, 물 170 g을 혼합하여 교반시켰다. 30분 후 가성소다(NaOH)와 물 수용액을 아크릴산 혼합액 베셀로 펌프를 이용하여 넘기며 혼합하였다. 온도가 상승 후 45℃ 정도까지 내려가면 이 혼합액을 열개시제인 소디움 퍼설페이트(sodium persulfate; SPS) 0.4g, 발포제로 소디움 비카보네이트(sodium bicarbonate) 0.9 g, 계면활성제로 소디움 도데실설페이트(sodium dodecyl sulfate) 0.02 g이 들어있는 바틀에 드레인시켰다. 이 수용액을 가로 250mm, 세로 250mm, 높이 30mm의 스테인레스 재질의 용기에 가하고 자외선을 조사(조사량: 10mV/cm2)하여 60초 동안 UV중합을 실시하고 120초 동안 열을 가하여 함수겔상 중합체를 수득하였다. 수득한 함수겔상 중합체를 2mm * 2mm 크기로 분쇄한 후, 함수량을 측정한 결과 40.1%이었다. 500 g of acrylic acid, 1.5 g of polyethylene glycol diacrylate (PEGDA, Mw = 523) as a crosslinking agent, and 0.04 g of diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phosphine oxide as a photoinitiator. was added to dissolve, and 640 g of 31.5% caustic soda (NaOH) and 170 g of water were mixed in another vessel and stirred. After 30 minutes, caustic soda (NaOH) and an aqueous solution of water were mixed by passing through an acrylic acid mixture vessel using a pump. When the temperature rises and goes down to about 45℃, this mixture is mixed with 0.4 g of sodium persulfate (SPS) as a thermal initiator, 0.9 g of sodium bicarbonate as a foaming agent, and sodium dodecyl sulfate as a surfactant. sulfate) was drained into a bottle containing 0.02 g. This aqueous solution was added to a stainless steel container having a width of 250 mm, a length of 250 mm, and a height of 30 mm, and ultraviolet rays were irradiated (irradiation amount: 10 mV/cm 2 ) to perform UV polymerization for 60 seconds and heat was applied for 120 seconds to obtain a water-containing gel polymer. . After the obtained hydrogel polymer was pulverized to a size of 2 mm * 2 mm, the water content was measured and found to be 40.1%.
분쇄한 함수겔 중합체 1400g에 수산화칼륨 수용액(0.5M 농도 KOH) 200g을 투입하여 쵸핑한 후 얻어진 겔형 수지 1000g을 600㎛의 구멍 크기를 갖는 스테인레스 와이어 거즈 위에 약 30mm 두께로 펼쳐 놓고 180℃ 열풍 오븐에서 30분 동안 건조하였다. 이렇게 얻어진 건조 중합체를 분쇄기를 사용하여 분쇄하고, ASTM 규격의 표준 망체로 분급하여 150 내지 850㎛의 입자 크기를 갖는 베이스 수지를 얻었다. 200 g of aqueous potassium hydroxide solution (0.5 M KOH) was added to 1400 g of pulverized water-containing gel polymer, chopped, and 1000 g of the resulting gel-type resin was spread on a stainless wire gauze with a hole size of 600 μm to a thickness of about 30 mm and heated in a hot air oven at 180 ° C. Dry for 30 minutes. The thus-obtained dry polymer was pulverized using a grinder, and classified using an ASTM standard mesh sieve to obtain a base resin having a particle size of 150 to 850 μm.
상기 베이스 수지 100 중량부에 에틸렌카보네이트 1 중량부, 물 4 중량부, 실리카 0.02 중량부를 포함하는 표면 가교 용액을 분사하여 혼합하고 이를 교반기와 이중 자켓으로 이루어진 용기에 넣어 185℃에서 60분간 표면 가교 반응을 진행하였다. 이후 표면 처리된 분말을 ASTM 규격의 표준 망체로 분급하여 150 내지 850㎛의 입자 크기를 갖는 고흡수성 수지 분말을 얻었다.A surface crosslinking solution containing 1 part by weight of ethylene carbonate, 4 parts by weight of water, and 0.02 part by weight of silica is sprayed and mixed with 100 parts by weight of the base resin, and put into a container made of a stirrer and a double jacket, and surface crosslinking reaction at 185 ° C. for 60 minutes proceeded. Thereafter, the surface-treated powder was classified using an ASTM standard mesh sieve to obtain a superabsorbent polymer powder having a particle size of 150 to 850 μm.
실시예 2Example 2
실시예 1에서, 함수겔상 중합체의 분쇄시 수산화칼륨 수용액(1.5M 농도 KOH) 200g을 투입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 200 g of an aqueous solution of potassium hydroxide (1.5 M KOH) was added when the hydrogel polymer was pulverized.
실시예 3Example 3
실시예 1에서, 함수겔상 중합체의 분쇄시 수산화칼륨 수용액(2.5M 농도 KOH) 200g을 투입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 200 g of an aqueous solution of potassium hydroxide (2.5M KOH) was added when the hydrogel polymer was pulverized.
실시예 4Example 4
실시예 1에서, 함수겔상 중합체의 분쇄시 수산화칼륨 수용액(5M 농도 KOH) 200g을 투입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 200 g of an aqueous solution of potassium hydroxide (5M KOH) was added when the hydrogel polymer was pulverized.
실시예 5Example 5
실시예 1에서, 함수겔상 중합체의 분쇄시 수산화칼륨 수용액(7.5M 농도 KOH) 200g을 투입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 200 g of an aqueous solution of potassium hydroxide (7.5M KOH) was added when the hydrogel polymer was pulverized.
실시예 6Example 6
실시예 1에서, 함수겔상 중합체의 분쇄시 탄산칼륨 수용액(0.5M 농도 K2CO3) 200g을 투입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 200 g of an aqueous solution of potassium carbonate (0.5M K 2 CO 3 ) was added when the hydrogel polymer was pulverized.
실시예 7Example 7
실시예 1에서, 함수겔상 중합체의 분쇄시 탄산칼륨 수용액(1.5M 농도 K2CO3) 200g을 투입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 200 g of an aqueous solution of potassium carbonate (1.5M concentration K 2 CO 3 ) was added when the hydrogel polymer was pulverized.
실시예 8Example 8
실시예 1에서, 함수겔상 중합체의 분쇄시 탄산칼륨 수용액(2.5M 농도 K2CO3) 200g을 투입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 200 g of an aqueous solution of potassium carbonate (2.5 M concentration K 2 CO 3 ) was added when the hydrogel polymer was pulverized.
실시예 9Example 9
실시예 1에서, 함수겔상 중합체의 분쇄시 탄산칼륨 수용액(5M 농도 K2CO3) 200g을 투입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 200 g of an aqueous solution of potassium carbonate (5M K 2 CO 3 ) was added when the hydrogel polymer was pulverized.
실시예 10Example 10
실시예 1에서, 함수겔상 중합체의 분쇄시 탄산칼륨 수용액(7.5M 농도 K2CO3) 200g을 투입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다. In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 200 g of an aqueous solution of potassium carbonate (7.5M K 2 CO 3 ) was added when the hydrogel polymer was pulverized.
비교예 1Comparative Example 1
실시예 1에서, 함수겔상 중합체의 분쇄시 염기성 수용액을 투입하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고흡수성 수지를 제조하였다.In Example 1, a superabsorbent polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that the basic aqueous solution was not added when the hydrogel polymer was pulverized.
<실험예><Experimental example>
상기 실시예들 및 비교예들에서 제조한 고흡수성 수지에 대하여, 다음과 같은 방법으로 물성을 평가하였다.The physical properties of the superabsorbent polymers prepared in Examples and Comparative Examples were evaluated in the following manner.
다르게 표기하지 않는 한, 하기 물성 평가는 모두 상온(25℃)에서 진행하였고, 생리식염수 또는 염수는 0.9 중량% 염화나트륨(NaCl) 수용액을 의미한다. Unless otherwise indicated, all of the following physical property evaluations were conducted at room temperature (25° C.), and physiological saline or saline means a 0.9 wt% sodium chloride (NaCl) aqueous solution.
(1) 원심분리 보수능(CRC: Centrifuge Retention Capacity)(1) Centrifuge Retention Capacity (CRC)
각 수지의 무하중하 흡수 배율에 의한 보수능을 EDANA WSP 241.3에 따라 측정하였다. The water retention capacity by water absorption capacity under no load of each resin was measured according to EDANA WSP 241.3.
구체적으로, 고흡수성 수지 W0(g) (약 0.2g)을 부직포제의 봉투에 균일하게 넣고 밀봉(seal)한 후, 상온에서 생리식염수(0.9 중량%)에 침수시켰다. 30분 경과 후, 원심 분리기를 이용하여 250G의 조건 하에서 상기 봉투로부터 3분간 물기를 빼고, 봉투의 질량 W2(g)을 측정하였다. 또, 수지를 이용하지 않고 동일한 조작을 한 후에 그때의 질량 W1(g)을 측정하였다. 얻어진 각 질량을 이용하여 다음과 같은 식에 따라 CRC(g/g)를 산출하였다.Specifically, the superabsorbent polymer W 0 (g) (about 0.2 g) was uniformly put into a bag made of nonwoven fabric, sealed, and immersed in physiological saline (0.9% by weight) at room temperature. After 30 minutes, water was drained from the bag for 3 minutes under the condition of 250 G using a centrifuge, and the mass W 2 (g) of the bag was measured. Moreover, after carrying out the same operation without using resin, the mass W1 (g) at that time was measured. Using each obtained mass, CRC (g/g) was calculated according to the following equation.
[수학식 1][Equation 1]
CRC (g/g) = {[W2(g) - W1(g)]/W0(g)} - 1CRC (g/g) = {[W 2 (g) - W 1 (g)]/W 0 (g)} - 1
(2) 흡수속도 (Vortex time)(2) Absorption rate (Vortex time)
흡수 속도(vortex time)는 국제 공개 출원 제1987-003208호에 기재된 방법에 준하여 초 단위로 측정하였다.The absorption rate (vortex time) was measured in seconds according to the method described in International Publication No. 1987-003208.
구체적으로, 23℃ 내지 24℃의 50 mL의 생리 식염수에 2g의 고흡수성 수지를 넣고, 마그네틱 바(직경 8 mm, 길이 30 mm)를 600 rpm으로 교반하여 와류(vortex)가 사라질 때까지의 시간을 초 단위로 측정하여 산출되었다. Specifically, 2 g of superabsorbent polymer was added to 50 mL of physiological saline at 23 ° C to 24 ° C, and the magnetic bar (diameter 8 mm, length 30 mm) was stirred at 600 rpm, until the vortex disappeared. was calculated by measuring in seconds.
(3) 1분 수도수 흡수능 (3) Tap water absorption capacity for 1 minute
① 가로 15cm, 세로 30cm의 티백에 1g의 고흡수성 수지를 넣고 수도수(tap water) 2L를 부은 후 1분간 팽윤시켰다. ① 1g of superabsorbent polymer was put in a tea bag with a width of 15cm and a length of 30cm, and 2L of tap water was poured into the tea bag, followed by swelling for 1 minute.
② 1분 간 팽윤시킨 후 고흡수성 수지가 들어있는 티백을 수도수 밖으로 들어올려 1분이 경과한 후 수도수가 빠진 티백과 고흡수성 수지의 무게를 함께 측정한 후, 비어있는 티백의 무게를 빼준 값을 1분 수도수 흡수능으로 하였다. ② After swelling for 1 minute, lift the tea bag containing the super absorbent polymer out of the tap water, measure the weight of the tea bag and the super absorbent polymer together after 1 minute has elapsed, and then subtract the weight of the empty tea bag. It was set as 1 minute tap water absorption capacity.
이때 수도수는 Orion Star A222 (회사:Thermo Scientific)을 이용하여 측정하였을 때, 전기 전도도가 170 내지 180 μS/cm 인 것을 사용하였다.At this time, when measured using Orion Star A222 (Company: Thermo Scientific), tap water having an electrical conductivity of 170 to 180 μS/cm was used.
(4) 1분 염수 흡수능(4) 1 minute salt water absorption capacity
① 200ml 비이커에 고흡수성 수지 1g 넣고 염수 150ml를 부은 후 1분간 팽윤시켰다. ① 1 g of superabsorbent polymer was placed in a 200 ml beaker, poured with 150 ml of saline, and then swollen for 1 minute.
② 100메쉬의 내경 8cm 크기의 둥근 체에 팽윤된 고흡수성 수지를 올려 놓고 1분간 염수를 배출(drain)시켰다. 이 배출되는 염수는 다른 비이커에 모았다. ② The swollen superabsorbent polymer was placed on a 100 mesh round sieve with an inner diameter of 8 cm and saline was drained for 1 minute. This discharged brine was collected in another beaker.
③ 염수 150ml에서, ②에서 1분 동안 고흡수성 수지로부터 배출된 염수의 무게를 빼서 1분 염수 흡수능으로 계산하였다.③ From 150 ml of saline, the weight of the saline discharged from the superabsorbent polymer for 1 minute in ② was subtracted to calculate the saline absorption capacity for 1 minute.
상기 실시예들과 비교예들에 관한 물성값을 하기 표 1에 기재하였다.The physical property values of the Examples and Comparative Examples are listed in Table 1 below.
(g/g)CRC
(g/g)
흡수능
(g)1 minute tap water
absorption capacity
(g)
(sec)Vortex time
(sec)
(g/g)CRC
(g/g)
수도수
흡수능
(g)1 min
tap water
absorption capacity
(g)
염수
흡수능
(g)1 min
brine
absorption capacity
(g)
(sec)Vortex time
(sec)
표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들은 볼텍스법에 의한 측정시와 1분 수도수/염수 흡수능 측정시 모두 빠른 흡수 속도를 나타냄을 확인하였다.Referring to Table 1, it was confirmed that the examples of the present invention showed fast absorption rates both when measured by the vortex method and when measuring the absorption capacity of tap water/salt water for 1 minute.
반면 비교예는 1분 수도수 흡수능 및 1분 염수 흡수능으로 평가되는 초기 흡수 속도 및 볼텍스 법에 의한 흡수 속도가 모두 실시예 보다 좋지 않음을 알 수 있다.On the other hand, it can be seen that the comparative example has both the initial absorption rate evaluated by the 1-minute tap water absorption capacity and the 1-minute salt water absorption capacity and the absorption rate by the vortex method are worse than those of the Example.
Claims (11)
상기 함수겔 중합체에 대하여 염기성 수용액을 혼합하여 분쇄하는 단계;
상기 분쇄된 중합체를 건조하여 베이스 수지를 제조하는 단계; 및
상기 베이스 수지에 대하여 표면 가교 반응을 수행하는 단계;를 포함하고, 상기 염기성 수용액의 첨가량은 상기 함수겔 중합체 100 중량부에 대해 10 내지 15 중량부인, 고흡수성 수지의 제조방법.
forming a water-containing gel polymer by polymerizing a monomer composition including an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least partially neutralizing the acidic group, a foaming agent, a surfactant, an internal crosslinking agent, and a polymerization initiator;
mixing and pulverizing the water-containing gel polymer with a basic aqueous solution;
preparing a base resin by drying the pulverized polymer; and
and performing a surface crosslinking reaction on the base resin, wherein the basic aqueous solution is added in an amount of 10 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the water-containing gel polymer.
상기 발포제는 소디움 비카보네이트(sodium bicarbonate), 소디움 카보네이트(sodium carbonate), 포타슘 비카보네이트(potassium bicarbonate), 포타슘 카보네이트(potassium carbonate), 칼슘 비카보네이트(calcium bicarbonate), 칼슘 카보네이트(calcium bicarbonate), 마그네슘 비카보네이트(magnesiumbicarbonate) 및 마그네슘 카보네이트(magnesium carbonate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 고흡수성 수지의 제조방법.
According to claim 1,
The foaming agent is sodium bicarbonate, sodium carbonate, potassium bicarbonate, potassium carbonate, calcium bicarbonate, calcium bicarbonate, magnesium A method for producing a superabsorbent polymer comprising at least one selected from the group consisting of carbonate (magnesiumbicarbonate) and magnesium carbonate (magnesium carbonate).
상기 발포제는 상기 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.5 중량부로 포함되는, 고흡수성 수지의 제조방법.
According to claim 1,
The foaming agent is 0.01 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic acid monomer. Included, a method for producing a superabsorbent polymer.
상기 계면활성제는 소듐 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate), 소듐 스테아레이트(sodium stearate), 암모늄 라우릴 설페이트 (ammonium lauryl sulfate), 소디움 라우릴 에테르 설페이트 (sodium lauryl ether sulfate), 및 소디움 미레스 설페이트(sodium myreth sulfate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 고흡수성 수지의 제조방법.
According to claim 1,
The surfactant is sodium dodecyl sulfate, sodium stearate, ammonium lauryl sulfate, sodium lauryl ether sulfate, and sodium myreth sulfate ( A method for producing a superabsorbent polymer comprising at least one selected from the group consisting of sodium myreth sulfate).
상기 계면활성제는 상기 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 0.001 내지 0.5 중량부로 포함되는, 고흡수성 수지의 제조방법.
According to claim 1,
The surfactant is included in 0.001 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic acid-based monomer, a method for producing a super absorbent polymer.
상기 염기성 수용액은 수산화칼륨(KOH), 탄산칼륨(K2CO3), 및 수산화나트륨(NaOH)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 염기성 물질을 포함하는, 고흡수성 수지의 제조방법.
According to claim 1,
The basic aqueous solution includes at least one basic material selected from the group consisting of potassium hydroxide (KOH), potassium carbonate (K 2 CO 3 ), and sodium hydroxide (NaOH).
상기 염기성 수용액에서 염기성 물질의 농도는 0.1 내지 10 M인, 고흡수성 수지의 제조방법.
According to claim 1,
The concentration of the basic material in the basic aqueous solution is 0.1 to 10 M, a method for producing a super absorbent polymer.
상기 고흡수성 수지는, 상기 고흡수성 수지 1g을 수도수 2L에 침지시켜 1분 동안 팽윤시켰을 때 1분 동안 상기 고흡수성 수지에 흡수되는 물의 중량으로 정의되는 1분 수도수 흡수능이 100g 이상인, 고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The super absorbent polymer has a water absorption capacity of 100 g or more per minute, defined as the weight of water absorbed by the super absorbent polymer for 1 minute when 1 g of the super absorbent polymer is immersed in 2 L of tap water and swollen for 1 minute. A method for producing resin.
상기 고흡수성 수지는, 상기 고흡수성 수지 1g을 염수(0.9wt% NaCl 수용액) 150ml 에 침지시켜 1분 동안 팽윤시켰을 때 1분 동안 상기 고흡수성 수지에 흡수되는 염수의 중량으로 정의되는 1분 염수 흡수능이 25g 이상인, 고흡수성 수지의 제조 방법.
According to claim 1,
The super-absorbent polymer is 1-minute saline absorption capacity defined as the weight of saline absorbed by the super-absorbent polymer for 1 minute when 1 g of the super-absorbent polymer is immersed in 150 ml of saline (0.9 wt% NaCl aqueous solution) and swollen for 1 minute. A method for producing a superabsorbent polymer having a weight of 25 g or more.
상기 고흡수성 수지는 흡수 속도(vortex time)가 30초 이하인, 고흡수성 수지의 제조 방법.According to claim 1,
The super absorbent polymer has a vortex time of 30 seconds or less.
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