TW202102599A - 吸水性樹脂組成物、吸水性樹脂與其製作方法 - Google Patents
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Abstract
本發明有關於一種吸水性樹脂組成物、吸水性樹脂與其製作方法。此吸水性樹脂組成物具有含酸基單體水溶液、表面活性劑、交聯劑、聚合起始劑與溶劑。其中，含酸基單體水溶液的中和率不小於45莫耳百分比，且含酸基單體水溶液的pH值係小於7.0。藉由對此吸水性樹脂組成物進行懸浮聚合反應與烘乾製程，即可製得本發明之吸水性樹脂。所製得之吸水性樹脂具有吸收速度快與短時間吸收量高等特性。
Description
本發明係有關一種吸水性樹脂組成物，特別是提供一種具有良好吸水性與乾爽性之吸水性樹脂組成物。
吸水性樹脂廣泛地運用於農業或園藝方面的水保持劑、建築材料中的抗露珠凝結劑、移除石油中水份的材料，電纜線中的外層防水包覆劑，或者衛生用品(如尿布、婦女衛生用品、拋棄式的擦巾等)。其中，尤其使用於尿布上最為大宗。
紙尿褲主要須具有良好之吸收能力及乾爽性，其中除了嬰兒紙尿褲原有之需求量外，隨著高齡化世代之來臨，成人紙尿褲的需求量亦逐漸攀升。因此，吸水性樹脂的需求量越來越高。然而，當紙尿褲的主要原料(即吸水性樹脂)的吸收速度過慢，或者短時間之吸收量較低時，尿液無法及時被吸水性樹脂所吸收，而易導致滲漏之情形發生，進而降低其便利性。
因此，吸收速度快且短時間吸收量高的吸水性樹脂係持續被研究著，包括使用水溶性鏈轉移劑(國際公開專利第WO 2004101628A1號)反應所生產的吸水性樹脂；使用非離子型或陰離子型界面活性劑(大陸公開專利第1146997號)、兩階段反相懸浮聚合反應(國際公開專利第WO 2014156289A1號)，或者使用不同吸收速度的吸水性樹脂於含酸基單體水溶液中，並進行反相懸浮聚合反應(日本專利特開第平9-151224號)等方法。以上作法雖有助於加快吸水性樹脂的吸收速度，但生產工藝過於繁雜，製造成本偏高。另外，使用螺桿混合機搭配反相懸浮聚合反應(美國公開第20190001302號)雖可製備性能優良的吸水性樹脂，但生產過程切換頻率過高，導致生產效率不佳。此外，日本專利特開昭61-209201號提及，利用直鏈單烷基磷酸鹽(碳數為12至24)可以獲得大粒徑聚合物，但是直鏈單烷基磷酸鹽溶解性低，對聚合反應時可使用的含酸基單體水溶液量少，容易產生團聚塊狀物；使用磷酸酯類作為表面活性劑(日本專利特開第平11-005808號)雖可改善吸水性樹脂粒子團聚性，得到粒徑分布較窄的成品，藉此提升吸收速度，唯提升後之吸收速度仍無法滿足吸水性樹脂現階段之需求，且短時間吸收量也無明顯之提升。再者，日本住友精化使用HLB值為9至15之聚氧乙烯烷基醚磷酸酯作為表面活性劑(國際公開專利第WO 2017150108A1號)，其雖可製得粒徑分布較窄的成品，惟其平均粒徑為90μm至130μm，僅適用於電纜用止水材料，而無法適用於紙尿褲中。
有鑑於此，本發明的目的即在製備一種使用於紙尿褲上的吸水性樹脂，且同時具有吸收速度快及短時間吸收量高的特性。因此，使用本發明之吸水性樹脂的紙尿褲不僅具備良好的吸收特性，且其乾爽性亦大幅提升。
因此，本發明之一態樣是在提供一種吸水性樹脂組成物，其具有含酸基單體水溶液與表面活性劑，而可藉由聚合反應製得具有良好吸水性與乾爽性之吸水性樹脂。
本發明之另一態樣是在提供一種吸水性樹脂的製作方法，其藉由對前述之吸水性樹脂組成物進行反相懸浮聚合反應，而可製得吸水性樹脂。
本發明之又一態樣是在提供一種吸水性樹脂，其係藉由前述之製作方法所製得。
根據本發明之一態樣，提出一種吸水性樹脂組成物。此吸水性樹脂組成物具有含酸基單體水溶液、表面活性劑、交聯劑、聚合起始劑與溶劑。其中，含酸基單體水溶液之中和率不小於45莫耳百分比，且含酸基單體水溶液之pH值小於7.0。表面活性劑具有如下式(I)所示之結構。聚合起始劑包含熱分解型起始劑及/或氧化還原型起始劑：
於式(I)中，R代表碳數為1至20之烷基或
，其中R1代表伸乙烷基，且n代表0至5之整數；g代表1至3之整數；m代表0至2之整數；且g與m之總和為3。
依據本發明之一實施例，前述含酸基單體水溶液之中和率為45莫耳百分比至85莫耳百分比。
依據本發明之另一實施例，前述含酸基單體水溶液之pH值為5.0至6.5。
依據本發明之又一實施例，前述表面活性劑之酸價為50mgKOH/g至200mgKOH/g。
依據本發明之再一實施例，基於含酸基單體水溶液之使用量為100重量百分比，前述表面活性劑之使用量為0.005重量百分比至20重量百分比。
根據本發明之另一態樣，提出一種吸水性樹脂的製作方法。此製作方法係先提供如前所述之吸水性樹脂組成物。然後，對此吸水性樹脂組成物進行懸浮聚合反應，以形成凝膠體。其中，懸浮聚合反應係油包水型反相懸浮聚合反應。接著，對凝膠體進行烘乾製程，以製得吸水性樹脂。
依據本發明之一實施例，於進行前述之烘乾製程後，此製作方法可選擇性地藉由表面處理交聯劑來進行表面處理交聯製程。
依據本發明之另一實施例，基於吸水性樹脂之使用量為100重量份，前述表面處理交聯劑之使用量為0.001重量份至10重量份。
根據本發明之又一態樣，提出一種吸水性樹脂，其係藉由前述之製作方法所製得。
依據本發明之一實施例，前述吸水性樹脂之殼層自由吸水倍率不小於25g/g，吸收指數不大於1.8，且自由吸收速率係大於1.0g/g/sec。
應用本發明之吸水性樹脂組成物、吸水性樹脂與其製作方法，其藉由對具有特定組成之吸水性樹脂組成物進行懸浮聚合反應與烘乾製程，以形成內部為交聯結構且具有良好吸水性與乾爽性的吸水性樹脂。
100‧‧‧方法
110/120/130‧‧‧操作
為了對本發明之實施例及其優點有更完整之理解，現請參照以下之說明並配合相應之圖式。必須強調的是，各種特徵並非依比例描繪且僅係為了圖解目的。相關圖式內容說明如下：
〔圖1〕係繪示依照本發明之一實施例之吸水性樹脂的製作方法之流程圖。
以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的發明概念，其
可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。
請參照圖1，其係繪示依照本發明之一實施例之吸水性樹脂的製作方法之流程圖。方法100係先對吸水性樹脂組成物進行懸浮聚合反應，以形成凝膠體，如操作110所示。其中，吸水性樹脂組成物具有含酸基單體水溶液、表面活性劑、交聯劑、聚合起始劑與溶劑。
含酸基單體水溶液係將含酸基單體化合物溶解於水中。含酸基單體化合物可包含但不限於丙烯酸化合物、其他適當之含酸基單體化合物，或上述化合物之任意混合。在一些具體例中，丙烯酸化合物可包含但不限於丙烯酸及/或甲基丙烯酸等。在一些實施例中，含酸基單體化合物可選擇性地包含具有其他酸基與不飽和雙鍵之水溶性單體。舉例而言，具有其他酸基與不飽和雙鍵之水溶性單體可包含2-丙烯胺-2-甲基丙烷磺酸、順丁烯二酸、順丁烯二酸酐、反丁烯二酸、反丁烯二酸酐及/或其他適當之水溶性單體。在其他實施例中，含酸基單體化合物可選擇性地包含具有不飽和雙鍵之其他親水性單體。舉例而言，具有不飽和雙鍵之其他親水性單體可包含丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、丙烯酸-2-羧基乙酯、甲基丙烯酸-2-羧基乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、二甲胺丙基丙烯醯胺、氯化丙基丙烯醯胺基三甲銨及/或具有不飽和雙鍵之其他親水性單體。
含酸基單體水溶液可先以鹼性化合物進行中和，以提升所製得之吸水性樹脂的吸水性。在一些實施例
中，鹼性化合物可包含但不限於鹼金族化合物、鹼土族化合物、其他適當之鹼性化合物，或上述化合物之任意混合。在一些實施例中，鹼性化合物可包含具氫氧基之鹼性化合物、具碳酸基之化合物、其他適當之鹼性化合物，或上述材料之任意混合。在一些具體例中，鹼性化合物可包含但不限於氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀及/或氨類化合物。於進行中和後，含酸基單體水溶液中之部分羧酸基可形成鈉鹽、鉀鹽或銨鹽。其中，基於中和前之含酸基單體水溶液中的羧酸基含量為100莫耳百分比，含酸基單體水溶液之中和率(即含酸基單體水溶液中之羧酸基被中和的含量)可不小於45莫耳百分比，較佳為45莫耳百分比至85莫耳百分比，且更佳為60莫耳百分比至80莫耳百分比。換言之，含酸基單體水溶液之中和率越高，含酸基單體水溶液具有越少之羧酸基。若含酸基單體水溶液之中和率小於45莫耳百分比時，所製得之吸水性樹脂具有較差之吸水性，且其pH值較低，若與人體接觸時，易導致不良反應。在一些實施例中，當含酸基單體水溶液之中和率為45莫耳百分比至85莫耳百分比時，所製得之吸水性樹脂具有較適當之pH值，且具有較佳之吸水性與抑菌效果。
在一些實施例中，含酸基單體水溶液之pH值小於7.0，較佳為5.0至6.5，且更佳為5.0至6.0。若含酸基單體水溶液之pH值不小於7.0時，所製得之吸水性樹脂的吸水性將大幅降低。在一些實施例中，若含酸基單體水溶液之pH
值為5.0至6.0時，所製得之吸水性樹脂具有更佳之吸水效能。
在一些實施例中，含酸基單體水溶液可選擇性地包含水溶性高分子。在一些具體例中，水溶性高分子可包含但不限於部分皂化或完全皂化的聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯醯胺、澱粉及/或澱粉衍生物(例如：甲基纖維素、丙烯酸甲基纖維素及/或乙基纖維素)。較佳地，水溶性高分子可為澱粉及/或部分皂化或完全皂化的聚乙烯醇。基於含酸基單體水溶液之使用量為100重量百分比，水溶性高分子之使用量可為0重量百分比至20重量百分比，較佳為0重量百分比至10重量百分比，且更佳為0重量百分比至5重量百分比。若水溶性高分子之使用量大於20重量百分比時，過多之水溶性高分子會降低所製得之吸水性樹脂的吸水性。其中，水溶性高分子之分子量沒有特別的限制，但可理解的是所添加之水溶性高分子的分子量與其使用量不會影響所製得吸水性樹脂的吸水性。
於吸水性樹脂組成物中，含酸基單體水溶液之濃度沒有特別之限制，較佳可為20重量百分比至55重量百分比，且更佳為30重量百分比至45重量百分比。當含酸基單體水溶液之濃度為20重量百分比至55重量百分比時，所製得之凝膠體可具有較適當之機械性質，而有益於機械加工。其次，濃度為20重量百分比至55重量百分比之含酸基單體水溶液較易配製。
前述之表面活性劑可具有如下式(I)所示之結構：
於式(I)中，R代表碳數為1至20之烷基或
，其中R1代表伸乙烷基，且n代表0至5之整數；g代表1至3之整數；m代表0至2之整數；且g與m之總和為3。
在一些實施例中，表面活性劑可包含但不限於直鏈烷基磷酸酯、支鏈高級醇磷酸酯、烷基聚氧乙烯醚醇磷酸酯、其他適當之磷酸酯化合物，或上述化合物之任意混合。
表面活性劑之酸價可為50mgKOH/g至200mgKOH/g，其中表面活性劑之酸價係藉由美國材料試驗協會(American Society of Testing and Materials；ASTM)第D1980-87號之量測方法所測得。倘若表面活性劑之酸價小於50mgKOH/g時，後續進行之懸浮聚合反應的反應速率較慢，而易使所製得之吸水性樹脂的顆粒變大，進而降低吸收速度與自由吸收速率，且增加液體滲入時間與回滲量。若表面活性劑之酸價大於200mgKOH/g時，懸浮聚合反應的反應速率過快，易導致反應熱之短時間放熱量增加，而降低聚合反應之穩定性，故所製得之吸水性樹脂為團狀之塊體。
舉例而言，表面活性劑可包含但不限於台界化學製造，型號為ABLUPHAT ATP-15之脂肪醇乙氧基磷酸酯(脂肪醇之碳數為11至14，且酸價為113mgKOH/g)；Akzo Nobel製造，型號為PE169之異十三烷醇乙氧基化物磷酸酯(酸價為65mgKOH/g)；Akzo Nobel製造，型號為PE65之八碳醇醚磷酸鹽(酸價為90mgKOH/g)；中日合成製造，型號為SINONATE 1204P之聚氧乙烯十八烷基醚磷酸鹽(酸價為193mgKOH/g)；及/或中日合成製造，型號為SINONATE 1100HP之十二烷基聚氧乙醚磷酸鹽(酸價為182mgKOH/g)。
基於含酸基單體水溶液之使用量為100重量百分比，表面活性劑之使用量為0.005重量百分比至20重量百分比，較佳為0.005重量百分比至10重量百分比，且更佳為0.005重量百分比至5重量百分比。當表面活性劑之使用量為前述之範圍時，所形成之凝膠體的粒徑分布較窄，而具有較佳之吸水特性與應用性。
交聯劑可包含具有至少兩個不飽和雙鍵基團的化合物、具有至少兩個環氧基的化合物、其他適當之交聯劑，或上述化合物之任意混合。於進行懸浮聚合反應後，交聯劑可使所製得之凝膠體具有適當之交聯度，而具有適當之加工性。在一些具體例中，具有至少兩個不飽和雙鍵基團的化合物可包含但不限於N,N'-雙(2-丙烯基)胺、N,N'-次甲基雙丙烯醯胺、N,N'-次甲基雙甲基丙烯醯胺、丙烯酸丙烯酯、乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲
基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、甘油三甲基丙烯酸酯、甘油附加環氧乙烷之三丙烯酸酯、甘油附加環氧乙烷之三甲基丙烯酸酯、三甲醇丙烷附加環氧乙烷之三丙烯酸酯、三甲醇丙烷附加環氧乙烷之三甲基丙烯酸酯、三甲醇丙烷三甲基丙烯酸酯、三甲醇丙烷三丙烯酸酯、N,N,N-三(2-丙烯基)胺、二丙烯酸乙二醇酯、三丙烯酸聚氧乙烯甘油酯、三丙烯酸二乙基聚氧乙烯甘油酯及/或二丙烯三甘醇酯。在一些具體例中，具有至少兩個不飽和環氧基的化合物可包含但不限於山梨醇聚縮水甘油醚、聚丙三醇聚縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、二乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚及/或雙丙三醇聚縮水甘油醚。基於吸水性樹脂組成物中之固形物的使用量為100重量份，交聯劑之使用量可為0.001重量份至5重量份，且較佳為0.01重量份至3重量份。當交聯劑之使用量為0.001重量份至5重量份時，懸浮聚合反應所形成之凝膠體可具有較佳之機械性質，而有利於機械加工，且所製得之吸水性樹脂仍可具有較佳之吸水性。
聚合起始劑可分解產生自由基，而誘發懸浮聚合反應之自由基反應，進而形成凝膠體。本發明之聚合起始劑可包含但不限於熱分解型起始劑、氧化還原型起始劑、其他適當之聚合起始劑，或上述材料之任意混合。在一些具體例中，熱分解型起始劑可包含過氧化氫、二-第三丁基過氧化物、過氧化醯胺、過硫酸鹽(如銨鹽或鹼金屬鹽等)及/或偶氮化合物(如2,2'-偶氫基雙(2-脒基丙烷)二鹽酸鹽或
2,2'-偶氮基雙(N,N-二伸甲基異丁脒)二鹽酸鹽等)。在一些具體例中，氧化還原型起始劑可包含酸性亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽及/或抗壞血酸或亞鐵鹽。
當聚合起始劑同時含有熱分解型起始劑與氧化還原型起始劑時，氧化還原型起始劑可先分解產生自由基，而誘發懸浮聚合反應中第一階段之自由基反應。同時，第一階段之自由基反應所產生之反應熱可使熱分解型起始劑分解，而誘發第二階段之自由基反應，進而提升懸浮聚合反應之反應性。
基於羧酸鹽之重量(即被中和之含酸基單體化合物)為100重量百分比，聚合起始劑之重量為0.001重量百分比至10重量百分比，且較佳為0.1重量百分比至5重量百分比。當聚合起始劑之重量為0.001重量百分比至10重量百分比時，懸浮聚合反應中之自由基反應可具有適當之反應性，而較易控制，且可避免所形成之凝膠體的聚合度過高，而形成團狀之塊體。
本發明之溶劑沒有特別之限制，其僅須具備不影響聚合反應且不與水混合之限制條件即可。較佳地，本發明之溶劑為疏水性溶劑。在一些實施例中，溶劑可包含但不限於脂肪族烴類溶劑、芳香族烴類溶劑、其他適當之有機溶劑，或上述溶劑之任意混合。在一些具體例中，溶劑可包含但不限於正己烷、正庚烷、環戊烷、環己烷、環庚烷、甲基環戊烷、甲基環己烷、石油醚、苯、甲苯及/或二甲苯。較
佳地，為了兼顧品質穩定、取得之便利性與成本因素，溶劑可為正己烷、正庚烷或環己烷。
溶劑之使用量沒有特別之限制，其僅須可使懸浮聚合反應之反應系統形成油包水型之反相懸浮聚合反應即可。較佳地，基於反應熱之移除與便於控制聚合溫度之目的，溶劑之使用量可適當地被調整。在一些實施例中，基於含酸基單體化合物之使用量為100重量百分比，溶劑之使用量可為50重量百分比至500重量百分比，且較佳為100重量百分比至300重量百分比。
於進行懸浮聚合反應時，反應溫度較佳可為20℃至110℃，且更佳可為40℃至80℃。當反應溫度小於20℃時，聚合反應之速度過慢，而易延長反應時間，因此增加生產成本。若反應溫度大於110℃時，聚合反應之反應熱無法有效地移除，而降低反應之穩定性，進而使得所獲得之凝膠體形成團狀之塊體，故降低所製得吸水性樹脂之吸水性。
在一些實施例中，聚合反應之反應時間可為0.5小時至5小時。若反應時間小於0.5小時，為形成凝膠體，較短之反應時間須以較高之反應溫度進行懸浮聚合反應，故所形成之凝膠體易形成團狀之塊體。若反應時間大於5小時，過長之反應時間將增加反應之生產成本。
本發明之懸浮聚合反應可於批次反應器中進行，或者於輸送帶式反應器中進行。
請繼續參照圖1，於進行操作110後，對凝膠體進行烘乾製程，即可製得本發明之吸水性樹脂，如操作120
與操作130所示。當進行烘乾製程時，凝膠體中殘存之單體與交聯劑可進一步進行交聯反應，而提升所製得吸水性樹脂的交聯度。在一些實施例中，烘乾製程之溫度可為85℃至180℃。當烘乾製程之溫度為前述之範圍時，烘乾製程可有效地乾燥凝膠體，且所製得之吸水性樹脂的交聯度可被適當地控制，而可有效地去除殘存單體。
在一些實施例中，經烘乾製程處理後之吸水性樹脂的含水率可小於或等於5重量百分比，而可避免吸水性樹脂於運輸途中粉碎，進而有助於後端之應用。
所製得之吸水性樹脂的內部具有均勻的交聯架橋結構，故吸水性樹脂為不溶解化之親水性聚合體。為了進一步提升吸水性樹脂之吸收速率、膠體強度、抗結塊性與液體滲透性等吸水特性，可選擇性地對所製得之吸水性樹脂進行表面處理交聯製程，以於吸水性樹脂之表面進一步架橋。表面處理交聯製程所使用之表面處理交聯劑可包含能與酸基反應之多功能基交聯劑。表面處理交聯劑可包含但不限於多元醇、多元胺、具有至少兩個環氧基的化合物、碳酸亞烴酯、其他適當之交聯劑，上述材料之任意組合。在一些具體例中，表面處理交聯劑可包含但不限於丙三醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、乙二胺、二乙二胺、三乙二胺、山梨醇聚縮水甘油醚、聚丙三醇聚縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、二乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、雙丙三醇聚縮水甘油醚、乙二醇碳酸酯、4-甲基-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮、4,5-二甲基-1,3-二氧雜環
戊烷-2-酮、4,4-二甲基-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮、4-乙基-1,3-二氧雜環戊烷-2-酮、1,3-二氧雜環己烷-2-酮、4,6-二甲基-1,3-二氧雜環己烷-2-酮及/或1,3-二氧雜環庚烷-2-酮。
基於所製得吸水性之樹脂的使用量100重量份，表面處理交聯劑之使用量可為0.001重量份至10重量份，較佳為0.005重量份至5重量份。若表面處理交聯劑之使用量小於0.001重量份時，吸水性樹脂之表面的交聯效果較不明顯。若表面處理交聯劑之使用量大於10重量份時，吸水性樹脂之表面的交聯度過高，而降低吸水性樹脂之吸水特性。
依據表面處理交聯劑之形式，表面處理交聯劑可直接添加，或配製成交聯溶液來添加。其中，交聯溶液之溶劑可為水及/或親水性有機溶劑(例如：甲醇、乙醇、丙醇、異丁醇、丙酮、甲醚及/或乙醚)。在一些實施例中，親水性有機溶劑較佳可為甲醇或乙醇。
較佳地，表面處理交聯劑可配製為交聯溶液，而可使粉狀之吸水性樹脂分散均勻。
在一些具體例中，本發明所製得之吸水性樹脂可應用於如紙尿褲(例如：嬰兒紙尿褲或或成人紙尿褲)等衛生用品，且可大幅提升紙尿褲之吸水性與乾爽性。
在一些應用例中，本發明之吸收體包含纖維基材與前述之吸水性樹脂，且吸水性樹脂設置於纖維基材中。基於吸收體之重量為100重量百分比，吸水性樹脂之重量係
大於或等於20重量百分比且小於100重量百分比，較佳係大於或等於40重量百分比且小於100重量百分比，且更佳係大於或等於50重量百分比且小於100重量百分比。吸收體之製作係先將吸水性樹脂添加至纖維漿料中，待成形後，即可製得本發明之吸收體。其中，纖維基材可為親水性纖維所製得。較佳地，纖維基材有助於擴散傳遞液體，而進一步提升吸水性樹脂的吸水效能。
於實際應用中，所製得之吸收體可設置於不透液之聚乙烯膜上，且覆蓋透液之不織布於吸收體上，而可形成複合層狀之結構。
依據應用之要求，在其他應用例中，本發明之吸收體可不包含纖維基材。換言之，吸水性樹脂係設置於聚乙烯膜上，且不織布係覆蓋於吸水性樹脂上。在此些應用例中，鋪設於聚乙烯膜與不織布之間的吸水性樹脂不緊密堆疊，而使吸收液體後之吸水性樹脂具有膨脹之空間，而可更有效地吸收液體。
一般而言，本發明之吸收體的基重(單位面積重量)可為0.01g/cm2至0.30g/cm2，且吸收體厚度不大於30公釐。
在一些具體例中，本發明所製得之吸水性樹脂的吸水倍率不小於20g/g(即每公克之吸水性樹脂可吸收不小於20公克之水溶液)，且較佳為20g/g至35g/g。其次，本發明所製得之吸水性樹脂具有每秒大於1.0g/g的自由吸收速率與不大於1.8之吸收指數。
在一些應用例中，本發明之吸水性樹脂所製得的吸收體具有不大於1.5g之回滲量。
以下利用實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。
首先，將40.8g濃度為48重量百分比之氫氧化鈉水溶液緩慢加入裝有45.1g之丙烯酸及54.1g之水的圓錐瓶(容積為250c.c.)中，以進行中和反應。其中，氫氧化鈉與丙烯酸的滴加比率在0.85至0.95範圍內。於滴加過程中，保持瓶內之中和反應系統的溫度在15℃至40℃。於進行中和反應後，即可獲得單體濃度為40重量百分比之水溶液，其中80莫耳百分比之丙烯酸係被中和為丙烯酸鈉，且此水溶液之pH值為5.72。然後，添加0.08g之過硫酸鉀至此水溶液中。接著，添加0.014g的型號為EX810之環氧化合物至前述水溶液中，以調配成單體溶液，且溫度維持於10℃左右。
另一方面，在裝有迴流冷凝管、滴加管、溫度計、攪拌器及氮氣管的圓底燒瓶(容積為1000c.c.)中加入0.6g的八碳醇醚磷酸鹽(Akzo Nobel製造，且其型號為PE65)與300g之正己烷，並以300rpm之轉速進行攪拌，且通入氮氣。其中，反應系統之溫度控制為58℃。
以每分鐘2.5g至2.7g之滴加速度，將前述之單體溶液滴加至圓底燒瓶的正己烷中。於滴加完畢後，將反應系統之溫度調升至65℃，以進行懸浮聚合反應。經過1小時後，將溫度進一步提升至75℃，以脫除水份。其中，所形成之聚合物(即凝膠體)係與正己烷共沸，且聚合物之含水率為5重量百分比至7重量百分比。
然後，靜置上述含有聚合物之液體產物，以使聚合物顆粒沉澱。於分離沉澱之聚合物顆粒後，以90℃之溫度對此些聚合物顆粒進行烘乾製程，以去除殘留之正己烷與部分水份。烘乾1小時後，即可製得55g且含水率為3重量百分比之粉狀吸水性樹脂。
配製表面處理交聯劑，並將此表面處理交聯劑添加至40g之粉狀吸水性樹脂中，其中此表面處理交聯劑包含型號為EX810之環氧化合物、丙二醇及水，且其體積比為1：3：2.5。將混合後之溶液加熱至150℃。經過1小時，並於冷卻後，即可製得實施例1之吸水性樹脂。所製得之吸水性樹脂以下述保持力、自由吸收倍率、殼層自由吸水倍率、殼芯自由吸水倍率、離心吸收指數、壓力下吸水倍率、殘存單體與自由吸收速率等評價方法進行評估，所得之結果如第1表所示，在此不另贅述。
實施例2至實施例5與比較例1至比較例3之吸水性樹脂係使用與實施例1之吸水性樹脂相似之製造方法，不同之處在於實施例2係將八碳醇醚磷酸鹽變更為異十三烷醇
乙氧基化物磷酸酯(Akzo Nobel製造，且其型號為PE169)；實施例3係將八碳醇醚磷酸鹽變更為脂肪醇乙氧基磷酸酯(台界化學製造，且其型號為ABLUPHAT ATP-15)；實施例4係將八碳醇醚磷酸鹽之添加量增加至3.5g；實施例5係將八碳醇醚磷酸鹽之添加量降低至0.1g；比較例1係將八碳醇醚磷酸鹽變更為山梨糖醇單硬脂酸脂(型號為Span-60，且其酸價為7mgKOH/g)；比較例2係將八碳醇醚磷酸鹽變更為聚氧乙烯十三烷基醚磷酸鹽(德瑞克化工製造，且其酸價為231mgKOH/g)；比較例3係將八碳醇醚磷酸鹽變更為山梨糖醇單硬脂酸脂(型號為Span-80，且其酸價為8mgKOH/g)。
比較例4與比較例5之吸水性樹脂係使用與實施例4之吸水性樹脂相似之製造方法，不同之處在於比較例4係將八碳醇醚磷酸鹽變更為聚氧乙烯二乙基己基醚磷酸鈉鹽(中日合成製造，且其型號為SINONATE E8002PN；酸價為337mgKOH/g)；比較例5係將八碳醇醚磷酸鹽變更為烷基磷酸鹽(中日合成製造，且其型號為SINONATE 19P；酸價為340mgKOH/g)。其中，比較例5所製得之吸水性樹脂為團狀之塊體聚合物，故無法進一步進行後述之各評價項目。
前述實施例2至實施例5與比較例1至比較例4所製得之吸水性樹脂的保持力、自由吸收倍率、殼層自由吸水倍率、殼芯自由吸水倍率、離心吸收指數、壓力下吸水倍
率、殘存單體與自由吸收速率等評價方法進行評估，所得之結果如第1表所示，在此不另贅述。
使用吸收體成形機，將8.0公克之實施例1所製得的吸水性樹脂與16.0公克之粉碎木漿進行混合成形，成形網目為400目(38μm)的金屬網，且吸收體面積為160平方公分(即8公分×20公分)。然後，將成形後的吸收體放置於PE膜上方，並放置不織布後，對吸收體施加18.39kPa(面積160平方公分，重量30Kg)的壓力。經過5分鐘後，四周用白膠黏住，即可獲得實施例1之測試吸收體。所製得之吸收體以下述回滲量之評價方法進行評估，所得之結果如第2表所示，在此不另贅述。
實施例7至實施例10與比較例6至比較例9之吸收體係使用與實施例6之吸收體相似之製造方法，不同之處在於實施例7至實施例10與比較例6至比較例9分別係使用實施例2至實施例5與比較例6至比較例9所製得之吸水性樹脂來製作測試吸收體。
實施例7至實施例10與比較例6至比較例9所製得之吸收體的回滲量之評價結果如第2表所載，在此不另贅述。
為顯示本發明之吸水性樹脂的特性，於下述評價方式之量測過程中，除非另有說明，其試驗均在室溫(約23±2℃)及相對空氣濕度為45±10%下進行，且吸水性樹脂分析前應進行充分混合。
保持力(Centrifuge Retention Capacity；CRC)係依照歐洲不織布協會(European Disposables and Nonwovens Association；EDANA)所規範之ERT 441.3(10)的測定方法進行試驗。
自由吸收倍率(Free Swell Capacity；FSC)係依照歐洲不織布協會(EDANA)所規範之ERT 440.2(5)的測定方法進行試驗。
殼層自由吸水倍率(Surface Shell Free Swell Capacity；SS FSC)係依照前述自由吸收倍率之試驗方法，但將測試時間縮短至1分鐘，又稱短時間吸水倍率(Free Swell Capacity at Short Time)。
殼芯自由吸水倍率(Core Shell Free Swell Capacity；CS FSC)係依照前述自由吸收倍率之試驗方法，但將測試時間延長至240分鐘。
離心吸收指數(Index of CRC)為殼芯自由吸水倍率(CS FSC)與殼層自由吸水倍率(SS FSC)的比值。
壓力下吸水倍率(Absorption Against Pressure；AAP)係依照EDANA所規定之ERT 442.3(10)的測定方法進行試驗。在2.1kPa的壓力下，對於濃度為0.9重量百分比的氯化鈉水溶液測試60分鐘。
殘存單體(Residual Monomers；RAA)係依照EDANA所規定之ERT 410.3(10)的測定方法進行試驗。
自由吸收速率(Free Swell Rate；FSR)係依照美國公開專利第20070225422號第[0147]段所述之測定方法進行試驗。
放置4.8kPa(面積160平方公分，重量7.8Kg)的重物於測試用吸收體(均勻的作用於測試用吸收體上)後，將180毫升之合成尿液(如美國公開專利第20040106745號所述之合成尿液)分3次(每次間隔30分鐘)滴加於吸收體之中心點，並紀錄每次液體由滴加於中心點至完全滲入吸收體的時間(T)。其中，吸收體3次滲入之時間分別記錄為T1/T2/T3。
於滴加完全部合成尿液，且經過30分鐘後，除去測試用吸收體上方之重物，在測試用吸收體上放置已預先
測量總重量(W1)的30張濾紙(8公分×20公分)，並立即將4.8kPa的重物置於測試用吸收體上。經過5分鐘後，以濾紙吸收回滲之液體，並測定30張濾紙的重量(W2)。吸收體之合成尿液回滲量(g)即為W2與W1兩者之差值。
依據第1表與第2表所載之內容可知，本發明之吸水性樹脂具有每秒大於1.0g/g的自由吸收速率與不大於
1.8之吸收指數，且所製得之吸收體具有不大於1.5g之回滲量。因此，本發明之吸水性樹脂可有效地吸收液體，且於吸收液體後，其不易因外界所施加之壓力破損，而不會使得已被吸收之液體再次流出，且不易導致吸水性樹脂失去吸收液體之能力，進而可降低所形成之吸收體的回滲量(rewet)。據此，本發明之吸水性樹脂具有良好之吸水性與乾爽性。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧方法
110/120/130‧‧‧操作
Claims (10)
- 一種吸水性樹脂組成物，包含：一含酸基單體水溶液，其中該含酸基單體水溶液之一中和率不小於45莫耳百分比，且該含酸基單體水溶液之pH值小於7.0；一表面活性劑，具有如下式(I)所示之結構：
，其中R1代表伸乙烷基，且n代表0至5之整數；g代表1至3之整數；m代表0至2之整數；且g與m之總和為3；一交聯劑；一聚合起始劑，包含熱分解型起始劑及/或氧化還原型起始劑；以及一溶劑。
- 如申請專利範圍第1項所述之吸水性樹脂組成物，其中該含酸基單體水溶液之該中和率為45莫耳百分比至85莫耳百分比。
- 如申請專利範圍第1項所述之吸水性樹脂組成物，其中該含酸基單體水溶液之該pH值為5.0至6.5。
- 如申請專利範圍第1項所述之吸水性樹脂組成物，其中該表面活性劑之一酸價為50mgKOH/g至200mgKOH/g。
- 如申請專利範圍第1項所述之吸水性樹脂組成物，其中基於該含酸基單體水溶液之使用量為100重量百分比，該表面活性劑之使用量為0.005重量百分比至20重量百分比。
- 一種吸水性樹脂的製作方法，包含：提供如申請專利範圍第1至5項中之任一項所述之吸水性樹脂組成物；對該吸水性樹脂組成物進行一懸浮聚合反應，以形成一凝膠體，其中該懸浮聚合反應係油包水型反應；以及對該凝膠體進行一烘乾製程，以製得該吸水性樹脂。
- 如申請專利範圍第6項所述之吸水性樹脂的製作方法，於進行該烘乾製程後，該製作方法更包含：藉由一表面處理交聯劑進行一表面處理交聯製程。
- 如申請專利範圍第7項所述之吸水性樹脂的製作方法，其中基於該吸水性樹脂之使用量為100重量份，該表面處理交聯劑之使用量為0.001重量份至10重量份。
- 一種吸水性樹脂，藉由如申請專利範圍第6至8項中之任一項所述的製作方法所製得。
- 如申請專利範圍第9項所述之吸水性樹脂，其中該吸水性樹脂之殼層自由吸水倍率不小於25g/g，吸收指數不大於1.8，且自由吸收速率係大於1.0g/g/sec。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW108123861A TWI736927B (zh) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | 吸水性樹脂組成物、吸水性樹脂與其製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW108123861A TWI736927B (zh) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | 吸水性樹脂組成物、吸水性樹脂與其製作方法 |
Publications (2)
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