制备超吸收性聚合物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及制备超吸收性聚合物的方法。更具体地，本发明涉及制备具有高细粉 聚集强度的超吸收性聚合物的方法。
[0002] 本申请要求于2013年8月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请-.10_ 2013-0101915和于2014年7月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2014_ 0089911的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
【背景技术】
[0003] 超吸收性聚合物(Super Absorbent Polymer，SAP)是一种具有能够吸收其自身重 量约500至约1，000倍水分的功能的合成聚合物材料。各开发商将其命名为不同的名称，例 如SAM(Super Absorbency Material，超吸收材料）、AGM(Absorbent Gel Material，吸收性 凝胶材料)等。这样的超吸收性聚合物开始实际应用于清洁产品，现在其已经不仅广泛应用 于卫生产品如幼儿用纸尿裤等，而且还用于园艺用保水性土产品、土木工程和建筑用止水 材料、育苗用片材、食品流通领域的保鲜剂、泥敷剂用材料等。
[0004] 作为制备超吸收性聚合物的方法，已知的有反相悬浮聚合法、水溶液聚合法等。例 如，日本专利公开No . Sho56-161408、Sho57-158209和Sho57-198714等公开了反相悬浮聚 合。此外，对于水溶液聚合法，已知的有例如热聚合法和光聚合法等:在所述热聚合法中，使 聚合物凝胶聚合，同时在装备有多个轴的捏合机中使其破裂并冷却;在所述光聚合法中，在 带上用UV线照射高浓度的水溶液以同时进行聚合和干燥。
[0005] 通过所述聚合反应获得的水凝胶聚合物在经干燥和粉碎后通常作为粉末产品在 市场上销售。
[0006] 此时，在切割、粉碎和粉化经干燥的聚合物的步骤期间形成粒径为约180μπι或更小 的粉末(细粉）。将包含细粉的超吸收性聚合物颗粒应用于卫生产品如婴儿纸尿裤和成人尿 失禁装置被认为是不可取的，原因是其会在使用之前被移动或会显示出降低的物理特性。
[0007] 因此，需要用于排除细粉以使最终产品中不包含细粉的过程，或者用于使细粉聚 集为正常粒径的再集合过程。在这种情况下，重要的是具有高聚集强度以便在再集合过程 之后颗粒不被再次压碎。再集合过程一般在潮湿条件下进行以提高聚集强度。此时，细粉的 含水量越高，聚集强度越高，但在再集合过程期间不容易操作;而含水量越低，再集合方法 越容易，但聚集强度较低并因此在再集合之后细粉可轻易被再次压碎。
【发明内容】
[0008] 技术问题
[0009] 为了解决现有技术的前述问题，本发明的目的在于提供制备具有高细粉聚集强度 的超吸收性聚合物的方法。
[0010] 技术方案
[0011] 为了实现以上目的，本发明提供了制备超吸收性聚合物的方法，包括以下步骤:对 包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物进行热聚合或光聚合以形成水 凝胶聚合物；干燥所述水凝胶聚合物；粉碎经干燥的聚合物;使经粉碎的聚合物中粒径为 180μπι或更小的细粉与粒径为300μπι或更大的聚合物混合；以及向混合物中添加蒸汽以进行 再集合。
[0012]根据本发明的一个实施方案，粒径为180μπι或更小的细粉可以以按重量计50%至 98 %的量混合，并且粒径为300μπι或更大的聚合物可以以按重量计2 %至50 %的量混合。 [0013]发明效果
[0014] 根据本发明的制备方法，可通过简单的再集合步骤制备具有高细粉聚集强度的超 吸收性聚合物。
【具体实施方式】
[0015] 根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法包括以下步骤:对包含水溶性烯键式不 饱和单体和聚合引发剂的单体组合物进行热聚合或光聚合以形成水凝胶聚合物;干燥所述 水凝胶聚合物;粉碎经干燥的聚合物;使经粉碎的聚合物中粒径为180μπι或更小的细粉与粒 径为300μπι或更大的聚合物混合；以及向混合物中添加蒸汽以进行再集合。
[0016] 下文中，将详细描述根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法。
[0017] 在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，首先，对包含水溶性烯键式不饱 和单体和聚合引发剂的单体组合物进行热聚合或光聚合以形成水凝胶聚合物。
[0018] 单体组合物，超吸收性聚合物的原料，包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发 剂。
[0019] 作为水溶性烯键式不饱和单体，可使用通常用于制备超吸收性聚合物的任意单体 而没有限制。例如，可使用选自阴离子单体及其盐、非离子亲水性单体，以及包含氨基的不 饱和单体及其季铵化合物中的一种或更多种单体。
[0020] 具体地，可使用选自以下的一种或更多种化合物：阴离子单体，例如（甲基）丙烯 酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙磺酸、2-甲基丙烯酰基乙磺酸，或2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸或2_(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及其盐;非离子亲水单体，例如 (甲基)丙烯酰胺、Ν-取代（甲基)丙烯酸酯、2-羟乙基（甲基)丙烯酸酯、2-羟丙基（甲基)丙烯 酸酯、甲氧基聚乙二醇（甲基）丙烯酸酯或聚乙二醇（甲基）丙烯酸酯；以及包含氨基的不饱 和单体，例如(Ν，Ν)_二甲基氨乙基（甲基)丙烯酸酯或(Ν，Ν)_二甲基氨丙基（甲基)丙烯酸酯 及其季铵化合物。
[0021] 更优选地，可使用丙烯酸或其盐，例如，丙烯酸或其碱金属盐，如丙烯酸钠。通过使 用这种单体，可制备出具有优越物理特性的超吸收性聚合物。在将所述丙烯酸的碱金属盐 用作单体的情况下，可在用碱性化合物如氢氧化钠(NaOH)将丙烯酸中和后使用。
[0022] 基于所述包含超吸收性聚合物的原料和溶剂的单体组合物，水溶性烯键式不饱和 单体的浓度可为按重量计约20 %至约60 %，优选为按重量计约40 %至约50 %，并且鉴于聚 合时间和反应条件可将其控制为适当的浓度。然而，当所述单体的浓度过低时，超吸收性聚 合物的产率较低，进而可产生经济效率的问题。相反地，当浓度过高时，在过程中可导致这 样的问题:一部分单体被析出，或者在粉碎过程中出现所制备的水凝胶聚合物的粉碎效率 低，并因此超吸收性聚合物的物理特性可下降。
[0023] 在根据本发明的超吸收性聚合物的制备方法中，聚合期间使用的聚合引发剂没有 特别限制，只要其是超吸收性聚合物的制备中常规使用的即可。
[0024] 具体地，根据聚合方法，本文中可使用的聚合引发剂包括热聚合引发剂或者通过 UV照射的光聚合引发剂。然而，即使在使用光聚合方法的情况下，因为通过紫外线照射等产 生了一定量的热并且根据放热聚合反应进行产生了一定程度的热，所以可额外地包括热聚 合引发剂。
[0025] 可没有任何限制地使用光聚合引发剂，只要其是能够通过光如UV线形成自由基的 化合物。
[0026] 光聚合引发剂例如可包括选自以下的一种或更多种引发剂:安息香醚、二烷基苯 乙酮、羟基烷基酮、乙醛酸苯基酯、苄基二甲基酮、酰基膦和α-氨基酮。同时，酰基膦的具体 实例可包括常用的lucirin TP0，即，2，4,6_三甲基-苯甲酰基-三甲基氧化膦。Reinhold Schwalm的著作 "UV Coatings : Basics，Recent Developments and New Application (Elsevier2007年)"第115页中明确公开了更多的光引发剂，然而，光聚合引发剂并不限于 上述实例。
[0027]基于所述单体组合物，光聚合引发剂可以以按重量计约0.01 %至约1.0 %的浓度 包含在内。当光聚合引发剂的浓度过低时，聚合速率可变慢，而当光聚合引发剂的浓度过高 时，超吸收性聚合物的分子量变小并且其物理特性可变得不均匀。
[0028] 而且，作为热聚合引发剂，可使用选自过磺酸盐类引发剂、偶氮类引发剂、过氧化 氢和抗坏血酸中的一种或更多种引发剂。过硫酸盐类引发剂的具体实例可包括过硫酸钠 (Na 2S2〇8)、过硫酸钾(K2S2〇 8)、过硫酸铵（（NH4)2S2〇8)等;偶氮类引发剂的实例可包括2,2_偶 氮双-(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2_偶氮双-(N，N-二亚甲基)异丁基脒二盐酸盐、2-(氨基甲 酰偶氣)异丁臆、2，2-偶氣双[2_(2_咪唑啉_2_异)丙烷]二盐酸盐、4，4-偶氣双_(4_氛基戊 酸）等。Odian的著作"Principle of Polymerization(Wiley，1981)"第203页中明确公开了 更多种类的热聚合引发剂，然而，热聚合引发剂并不限于上述实例。
[0029] 基于所述单体组合物，热聚合引发剂可以以按重量计约0.001 %至约0.5 %的浓度 包含在