BR112013024775B1 - método para a produção de resina absorvente de água - Google Patents

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Abstract

MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE RESINA ABSORVENTE DE ÁGUA A presente invenção refere-se a um método para a produção de uma resina absorvente de água incluindo a etapa de submeter as partículas primárias obtidas por uma polimerização em suspensão de fase reversa da primeira etapa à aglomeração de acordo com uma polimerização em suspensão de fase reversa da segunda etapa, cada etapa usando um monômero solúvel em água etilenicamente insaturado adicionado ao agente de reticulação interna, caracterizado pelo fato de que A e B satisfazem as conexões de: A 5,0 x 10-3, e 2 B/A 10, em que uma quantidade do agente de reticulação interna adicionada aos monômeros da primeira etapa, com base em 100 mol do monômero solúvel em água etilenicamente insaturado usado na primeira etapa, é definida como A mol, e uma quantidade do agente de reticulação interna adicionado nos monômero da segunda etapa, com base em 100 mol do monômero solúvel em água etilenicamente insaturado usado na segunda etapa, é definida como B mol. De acordo com o método da presente invenção, uma resina absorvente de água tendo excelentes propriedades de escoamento, um material absorvente e um artigo absorvente contendo a resina absorvente de água podem ser fornecidos.

Description

CAMPO TÉCNICO
[0001]A presente invenção refere-se a um método para a produção de uma resina absorvente de água, e uma resina absorvente de água obtida da mesma. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um método para a produção de uma resina absorvente de água de acordo com a polimerização em suspensão de fase reversa, em que o método fornece uma resina absorvente de água tendo excelentes propriedades de escoamento, e uma resina absorvente de água obtida da mesma, e um material absorvente e um artigo absorvente que utiliza a resina absorvente de água.
TÉCNICA ANTERIOR
[0002]As resinas absorventes de água têm sido amplamente usadas nos últimos anos em várias áreas, incluindo materiais de higiene tais como fraldas descartáveis e absorventes femininos, materiais de horticultura tais como materiais de retenção de água e renovadores do solo, e materiais industriais tais como materiais de bloqueio e coletores de umidade. Entre essas áreas, as resinas absorventes de água são mais freqüentemente utilizadas especialmente em materiais de higiene tais como fralda descartável e absorvente feminino. Quanto às resinas absorventes de água como mencionadas acima, por exemplo, os hi- drolisados de copolímeros de enxerto de amido-acrilonitrila, os produtos neutralizados de polímeros de enxerto de amido-ácido acrílico, os produtos saponificados de copolímeros de acetato de vinil-éster de ácido acrílico, os polímeros reticulados de composto de ácido acrílico parcialmente neutralizado, e outros mais, têm sido conhecidos.
[0003]Os artigos absorventes representados por fraldas descartáveis ou similares possuem uma estrutura em que um material absorvente para a absorção de um líquido tal como um líquido corporal éintercalado com uma folha superficial flexível permeável a líquidos (folha superior) posicionada em um lado que entra em contato com um corpo e uma folha traseira impermeável a líquidos (folha posterior) posicionada em um lado oposto àquele de contato com o corpo. Geralmente, o material absorvente compreende uma mistura de uma resina absorvente de água e uma fibra hidrófila.
[0004]Nos últimos anos, tem sido crescente as demandas para aredução e leveza dos artigos absorventes, a partir do ponto de vista da concepção de propriedade e conveniência sobre o transporte, e eficiência na distribuição. Um método para a redução que é geralmente realizado em artigos absorventes, por exemplo, um método de redução de fibras hidrófilas tais como a polpa triturada de um material de madeira, que possui a função de fixar uma resina absorvente de água em um material absorvente, enquanto se aumenta uma resina absorvente de água.
[0005]Um material absorvente em que a proporção de uma fibrahidrófila que é grande em volume e possui baixa capacidade de absorção de água é reduzida, e uma resina absorvente de água que é menor em volume e de alta capacidade de absorção de água é usada em uma grande quantidade, é planejado para reduzir um material absorvente através da redução dos materiais tendo grandes volumes, enquanto obtém a capacidade de absorção que corresponde ao formato do artigo absorvente. No entanto, quando a distribuição ou a difusão de um líquido após o uso real em um artigo absorvente tal como fraldas descartáveis é considerada, existe uma desvantagem de que se uma grande quantidade de resina absorvente de água for formada em um estado semelhante ao gel macio por absorção, um assim chamado "fenômeno de bloqueio de gel" ocorre, por meio do qual a propriedade de escoamento é marcantemente reduzida, e um tempo de permeação de líquido e a capacidade de difusão de líquido do material absorventesão agravados.
[0006]Este "fenômeno de bloqueio de gel" é um fenômeno emque especialmente quando um material absorvente absorve um líquido onde as resinas absorventes de água são altamente densificadas, as resinas absorventes de água existentes próximas de uma camada superficial absorvem o líquido para formar géis macios que são ainda mais densificados perto da camada superficial, de modo que uma permeação de líquido em uma parte interna de um material absorvente é inibida, tornando assim a parte interna da resina absorvente de água incapaz de absorver eficientemente o liquido. Quanto maior for a proporção de pó fino na resina absorvente de água, tanto mais provável que este fenômeno ocorra. Em vista do acima, uma resina absorvente de água tendo uma alta propriedade de escoamento após a absorção de líquidos e intumescimento, em que o bloqueio de gel é menos provável de ocorrer, tem sido seriamente desejada.
[0007]As resinas absorventes de água têm sido principalmenteproduzidas por submeter um monômero solúvel em água etilenicamen- te insaturado a uma polimerização em suspensão de fase reversa ou a uma polimerização em solução aquosa. No entanto, na polimerização em suspensão de fase reversa convencional, existem algumas desvantagens de que uma resina absorvente de água tendo um tamanho de partícula grande é menos provável de ser produzida, tornando-a assim menos susceptível de se obter um tamanho de partícula apropriado que seja adequado para os materiais higiênicos.
[0008]Em vista do acima, de modo a obter uma resina absorventede água tendo um grande tamanho de partícula, alguns métodos de produção foram propostos. Por exemplo, um método para a produção de acordo com a polimerização em suspensão de fase reversa, incluindo as etapas de polimerização de monômeros da primeira etapa para formar uma resina absorvente de água, esfriamento, mais uma vez a adição de monômero em uma mistura de reação de polimerização em que as partículas poliméricas da primeira etapa são colocadas em suspensão em um estado em que um tensoativo é precipitado para se polimerizar imediatamente após, obtendo-se assim uma grande resina absorvente de água (ver a Publicação de Patente 1); um método incluindo as etapas de polimerização de monômeros da primeira etapa para formar uma resina absorvente de água, novamente a adição do mo- nômero em uma mistura de reação de polimerização em que as partículas poliméricas são colocadas em suspensão para se polimerizar imediatamente após, aglomerando assim as partículas poliméricas da primeira etapa (Publicação de Patente 2); um método incluindo as etapas de polimerização de monômeros da primeira etapa para formar uma resina absorvente de água, a adição de um tensoativo específico tendo o HLB de 7 ou mais em uma mistura de reação de polimerização em que as partículas poliméricas são colocadas em suspensão, novamente a adição do monômero para polimerizar, obtendo-se assim uma grande resina absorvente de água (ver a Publicação de Patente 3), um método que inclui as etapas de polimerização de monômeros da primeira etapa para formar uma resina absorvente de água, mais uma vez a adição do monômero em uma mistura de reação de polime- rização em que as partículas poliméricas são colocadas em suspensão na presença de um pó inorgânico para polimerizar, obtendo-se assim uma resina absorvente de água grande (ver a Publicação de Patente 4), e outros mais foram propostos. REFERÊNCIAS DA TÉCNICA ANTERIOR PUBLICAÇÕES DE PATENTE Publicação da Patente 1: Patente Japonesa Aberta à Inspeção Pública No. Hei-3-227301 Publicação de Patente 2: Patente Japonesa Aberta à Inspeção Pública No. Hei-5-017509 Publicação de Patente 3: Patente Japonesa Aberta à Inspeção Pública No. Hei-9-012613 Publicação de Patente 4: Patente Japonesa Aberta à Inspeção Pública No. Hei-9-077810
SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO
[0009]As resinas absorventes de água produzidas pelos métodosdescritos nas Publicações de Patente 1 a 4 não possuem propriedades de escoamento suficientemente satisfatórias, embora resinas tendo grandes tamanhos de partículas são obtidas. Portanto, um objetivo da presente invenção é fornecer um método para a obtenção de uma resina absorvente de água tendo excelentes propriedades de escoamento, e uma resina absorvente de água obtida da mesma, e um material absorvente e um artigo absorvente usando a resina absorvente de água.
MEIOS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS
[00010] Especificamente, o âmago da presente invenção refere-se a: 1]] um método para a produção de uma resina absorvente de água in-cluindo a etapa de submeter as partículas primárias obtidas por uma polimerização em suspensão de fase reversa da primeira etapa à aglomeração de acordo com a polimerização em suspensão de fase reversa da segunda etapa, cada uma usando um monômero solúvel em água etilenicamente insaturado adicionado ao agente de reticula- ção, caracterizado pelo fato de que A e B satisfazem as conexões de: A < 5,0 x 10-3, e 2 < B/A < 10, em que uma quantidade do agente de reticulação interna adicionado nos monômeros da primeira etapa, com base em 100 mol do monôme- ro solúvel em água etilenicamente insaturado usado na primeira etapa, é definida como A mol, e uma quantidade do agente de reticulação interna adicionado aos monômeros da segunda etapa, com base em 100 mol de monômero solúvel em água etilenicamente insaturado utilizado na segunda etapa, é definida como B mol; 2]] uma resina absorvente de água obtida pelo método como definido em [1] acima; 3]] um material absorvente contendo a resina absorvente de água como definido em [2] acima e uma fibra hidrófila. 4]] um artigo absorvente compreendendo o material absorvente como definido em [3] acima, mantido entre uma folha permeável a líquido e uma folha impermeável a líquido.
EFEITOS DA INVENÇÃO
[00011] De acordo com o método da presente invenção, uma resina absorvente de água tendo excelentes propriedades de escoamento, um material absorvente e um artigo absorvente contendo a resina absorvente de água podem ser fornecidos.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[00012] Figura 1: Uma vista esquemática que mostra uma constituição delineada de um mecanismo de medição para uma taxa de escoamento de uma solução aquosa de cloreto de sódio de 0,69% em massa.
MODOS PARA A REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO 1 Polimerização em Suspensão de Fase Reversa da Primeira Etapa
[00013] O método da presente invenção é realizado através da po- limerização em suspensão de fase reversa de duas etapas.Uma poli- merização em suspensão de fase reversa da primeira etapa será explicada mais adiante.
[00014] Na primeira etapa, em primeiro lugar, um monômero solúvel em água etilenicamente insaturado ao qual um agente de reticulação interna é adicionado, é submetido a uma polimerização em suspensão de fase reversa da primeira etapa com um iniciador de polimerização radical em um meio de dispersão em hidrocarboneto de petróleo na presença de um estabilizante de dispersão.
[00015] O monômero solúvel em água etilenicamente insaturado utilizado inclui, por exemplo, ácido (met)acrílico e/ou os sais derivados do mesmo (No presente relatório descritivo, "acril-" e "metacril-" são conjuntamente expressos como "(met)acril-"; em seguida referido ao mesmo), ácido 2-(met)acrilamida-2-metilpropanossulfônico e/ou os sais derivados do mesmo, monômeros não iônicos tais como (met)acrilamida,N,N-dimetil(met)acrilamida,2-hidroxietila (met)acrilato, N-metilol (met)acrilamida, e mono(met)acrilato de polieti- leno glicol; e monômeros insaturados contendo grupos de amino tais como (met)acrilato de N,N-dietilaminoetila, (met)acrilato de N,N- dietilaminopropila, e (met)acrilamida de N,N-dietilaminoetila, e um composto quaternário destes, e outros mais, e pelo menos um membro selecionado do grupo desses monômeros pode ser utilizado. Entre estes monômeros insaturados solúveis em água, o ácido (met)acrílico ou sais derivados do mesmo, (met)acrilamida e N,N-dimetilacrilamida, são preferíveis, e o ácido (met)acrílico ou sais derivados do mesmo, e acrilamida, são os mais preferíveis.
[00016] O monômero solúvel em água etilenicamente insaturado pode ser geralmente utilizado na forma de uma solução aquosa. A concentração de monômero na solução monomérica aquosa é de preferência 20% em massa ou mais elevado, e uma concentração saturada ou mais baixa, mais preferivelmente de 25 a 70% em massa, e ainda mais preferivelmente de 30 a 55% em massa.
[00017] No caso onde o monômero solúvel em água etilenicamente insaturado possui um grupo de ácido, como no caso do ácido (met)acrílico ou do ácido 2-(met)acrilamida-2-metilpropanossulfônico, o grupo de ácido pode ser anteriormente neutralizado com um agente de neutralização alcalino. O agente neutro alcalino como mencionado acima inclui as soluções aquosas de hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, amônia, e outros mais. Estes agentes de neutralização alcalinos podem ser usados isoladamente ou em combinação de dois ou mais tipos.
[00018] O grau de neutralização nos grupos de ácido inteiros do monômero solúvel em água etilenicamente insaturado com o agente de neutralização alcalino está preferivelmente na faixa de 10 a 100% em mol, e mais preferivelmente dentro da faixa de 30 a 80% em mol, a partir do ponto de vista de aumento da pressão osmótica da resina absorvente de água resultante, aumentando assim a capacidade absorvente de água e permitindo não provocar algumas desvantagens na segurança ou similar pela presença de um excesso de agente de neutralização alcalino.
[00019] O meio de dispersão de hidrocarboneto de petróleo inclui, por exemplo, hidrocarbonetos alifáticos tais como n-hexano, n- heptano, 2-metil-hexano, 3-metil-hexano, 2,3-dimetilpentano, 3- etilpentano, e n-octano; hidrocarbonetos alicíclicos tais como ciclo- hexano, metilciclo-hexano, ciclopentano, metilciclopentano, trans-1,2- dimetilciclopentano, cis-1,3-dimetilciclopentano, e trans-1,3- dimetilciclopentano; hidrocarbonetos aromáticos tais como benzeno, tolueno e xileno; e outros mais. Estes meios de dispersão de hidrocar- boneto de petróleo podem ser utilizados isoladamente ou em combinação de dois ou mais tipos. Entre estes meios de dispersão de hidro- carbonetos de petróleo, n-hexano, n-heptano, ciclo-hexano são preferivelmente utilizados, porque estes meios de dispersão estão pronta-mente disponíveis de forma industrial, são estáveis em qualidade e de baixo custo. Além disso, a partir do mesmo ponto de vista, como um exemplo da combinação acima mencionada de meio de dispersão de hidrocarboneto de petróleo, um heptano da Exxsol comercialmente disponível (fabricado pela ExxonMobile, contendo de 75 a 85% em massa de n-heptano e isômeros) é o preferido.
[00020] O meio de dispersão de hidrocarboneto de petróleo é geralmente usado em uma quantidade de preferivelmente 100 a 1200 partes em massa, e mais preferivelmente de 200 a 1000 partes em massa, com base em 100 partes em massa de monômero solúvel em água etilenicamente insaturado usado na polimerização da primeira etapa, a partir do ponto de vista de homogeneamente dispersar um monômero solúvel em água etilenicamente insaturado, facilitando assim o controle de uma temperatura de polimerização.
[00021] Quando ao estabilizante de dispersão, um tensoativo pode ser utilizado. O tensoativo inclui, por exemplo, ésteres de ácido graxo de sacarose, ésteres de ácido graxo de poliglicerol, ésteres de ácido graxo de sorbitano, ésteres de ácido graxo de polioxietileno sorbitano, ésteres de ácido graxo de polioxietileno glicerol, ésteres de ácido gra- xo de sorbitol, ésteres de ácido graxo de polioxietileno sorbitol, éteres polioxietileno alquílico, éteres polioxietileno alquilfenílicos, óleo de rícino de polioxietileno, óleo de rícino hidrogenado de polioxietileno, éteres de polioxietileno condensados por alquilalilformaldeído, copolímero de bloco de polioxietileno polioxipropileno, éteres polioxietileno polioxi- etileno alquílicos, ésteres de ácido graxo de polietileno glicol, glicosí- deos de alquila, gluconamidas de N-alquila, amidas de ácido graxo de polioxietileno, alquilaminas de polioxietileno, ésteres fosfóricos de éteres polioxietileno alquílicos, ésteres fosfóricos de éteres polioxietileno alquilalílicos, e outros mais.
[00022] Entre eles, os ésteres de ácido graxo de sorbitano, os ésteres de ácido graxo de poliglicerol e os ésteres de ácido graxo de sacarose são preferidos, a partir do ponto de vista de estabilidade de dispersão do monômero. Estes tensoativos podem ser usados isoladamente ou em combinação de dois ou mais tipos.
[00023] Além disso, como o estabilizante de dispersão, um agente de dispersão polimérico pode ser utilizado em conjunto com um tenso- ativo. O agente de dispersão polimérico a ser utilizado inclui, por exemplo, polietileno modificado por anidrido maleico, polipropileno modificado por anidrido maleico, copolímero de etileno-propileno modificado por anidrido maleico, EPDM modificado por anidrido maleico (terpolímero de etileno-propileno-dieno), polibutadieno modificado por anidrido maleico, copolímero de etileno-anidrido maleico, copolímero de anidrido maleico-propileno, copolímero de anidrido maleico-etileno- propileno, copolímero de anidrido maleico-butadieno, polietileno, poli- propileno, copolímero de etileno-propileno, polietileno oxidado, poli- propileno oxidado, copolímero de etileno-propileno oxidado, copolíme- ro de etileno-ácido acrílico, etil celulose, etil hidroxietila celulose, e outros mais.
[00024] Entre estes agentes de dispersão poliméricos, polietileno modificado por anidrido maleico, polipropileno modificado por anidrido maleico, copolímero de etileno-propileno modificado por anidrido ma- leico, copolímero de anidrido maleico-etileno, copolímero de anidrido maleico-propileno, copolímero de anidrido maleico-etileno-propileno, polietileno, polipropileno, copolímero de etileno-propileno, polietileno oxidado, polipropileno oxidado, e copolímero de etileno-propileno oxidado são os preferidos, a partir do ponto de vista da estabilidade da dispersão do monômero. Estes agentes de dispersão poliméricos podem ser usados isoladamente ou em combinação de dois ou mais tipos.
[00025] O estabilizante de dispersão é utilizado em uma quantidade de preferivelmente 0,1 a 5 partes em massa, e mais preferivelmente de 0,2 a 3 partes em massa, com base na quantidade de 100 partes em massa do monômero solúvel em água etilenicamente insaturado usado na polimerização da primeira etapa, a fim de manter um exce- lente estado de dispersão da solução aquosa do monômero no meio de dispersão hidrocarboneto de petróleo, e para obter um efeito de dispersão calculado para a quantidade utilizada.
[00026] O iniciador de polimerização radical inclui, por exemplo, persulfatos tais como persulfato de potássio, persulfato de amônio, e persulfato de sódio, peróxidos tais como peróxido de metil etil cetona, peróxido de metil isobutil cetona, peróxido de di-t-butila, peróxido de t- butil cumila, peroxiacetato de t-butila, peróxi-isobutirato de t-butila, pe- roxipivalato de t-butila e peróxido de hidrogênio; compostos azo tais como 2,2’-azobis(2-amidinopropano)dicloridreto, 2,2’-azobis[2-(N- fenilamidino)propano]dicloridreto,2,2’-azobis[2-(N-alilamidino)propano]dicloridreto, 2,2’-azo-bis-{2-[1-(2-hidroxietila)-2- imidazolin-2-il]propano}dicloridreto, e 2,2’-azobis{2-metil-N-[1,1-bis (hi- droximetil)-2-hidroxietila]propionamida}, 2,2’-azobis[2-metil-N-(2-hidroxietila)-propionamida] e 4,4’-azobis(ácido 4-cianovalérico), e outros mais.
[00027] Entre estes, o persulfato de potássio, persulfato de amônio, persulfato de sódio, e 2,2’-azobis(2-amidinopropano)dicloridreto são preferíveis, a partir do ponto de vista de serem facilmente disponíveis industrialmente e facilmente manipulados. Esses iniciadores de poli- merização radicais podem ser usados isoladamente ou em combinação de dois ou mais tipos.
[00028] O iniciador de polimerização radical é geralmente usado em uma quantidade de preferência de 0,005 a 1 mol, com base em 100 mol do monômero solúvel em água etilenicamente insaturado utilizado na polimerização da primeira etapa. Quando a quantidade do iniciador de polimerização radical utilizada for menor do que 0,005 mol, existe um risco de requerer uma grande quantidade de tempo para a reação de polimerização. Quando a quantidade do iniciador de polimerização radical usada excede a 1 mol, existe um risco de provocar uma reaçãode polimerização súbita.
[00029] Aqui, o iniciador de polimerização radical acima mencionado pode ser usado como um iniciador de polimerização de oxirredu- ção, juntamente com um agente redutor tal como sulfito de sódio, hi- drogenossulfito de sódio, sulfato ferroso, ou ácido L-ascórbico.
[00030] A temperatura de reação para a reação de polimerização difere dependendo do iniciador de polimerização radical usado. Geralmente, a temperatura de reação é preferivelmente de 20 a 110°C e mais preferivelmente de 40 a 90°C. Quando a temperatura de reação for mais baixa do que 20°C, a taxa de polimerização é retardada e o tempo de polimerização é prolongado, tornando-o economicamente desvantajoso. Quando a temperatura de reação for mais elevada do que 110°C, existe um risco de ficar difícil remover o calor da polimeri- zação, tornando-a assim difícil de realizar a reação suavemente. O tempo de reação é preferivelmente de 0,1 a 4 horas.
[00031] Como o agente de reticulação interna a ser adicionado ao monômero acima mencionado, por exemplo, um composto possuindo dois ou mais grupos insaturados polimerizáveis é utilizado. O agente de reticulação interna que inclui, por exemplo, éster di- ou tri(met)acrílico de polióis tais como (poli)etileno glicol [no presente relatório descritivo, por exemplo, "polietileno glicol" e "etileno glicol", podem ser expressos juntamente como "(poli)etileno glicol"; a seguir referido aos mesmos], (poli)propileno glicol, trimetilolpropano, glicerol poli- oxietileno glicol, polioxipropileno glicol, e (poli)glicerol; poliésteres insa- turados obtidos pela reação dos polióis acima mencionados com ácidos insaturados tais como ácido maleico e ácido fumárico; bisacrilami- das tais como N,N’-metilenobisacrilamida; ésteres de di- ou tri(met)acrilato obtidos pela reação de um poliepóxido com ácido (met)acrílico, ésteres carbamílicos de ácido di(met)acrílico obtido pela reação de um poli-isocianato tal como di-isocianato de tolileno ou di- isocianato de hexametileno com (met)acrilato de hidroxietila; amido submetido a alila, celulose submetida a alila, ftalato de dialila, N,N’,N"- isocianurato de trialila, divinilbenzeno, e outros mais.
[00032] Além disso, como o agente de reticulação interna que, além do composto acima mencionado tendo dois ou mais grupos insatura- dos polimerizáveis, um composto tendo dois ou mais grupos funcionais reativos podem ser usados. O composto inclui, por exemplo, compostos contendo grupos de glicidila, tais como éter diglicidílico de (po- li)etileno glicol, éter diglicidílico de (poli)propileno glicol, e éter diglicidí- lico de (poli)glicerol, (poli)etileno glicol, (poli)propileno glicol, (po- li)glicerol, pentaeritritol, etilenodiamina, polietilenoimina, e (met)acrilato de glicidila, e outros mais.
[00033] Estes agentes de reticulação interna podem ser usados isoladamente ou em combinação de dois ou mais tipos.
[00034] Entre estes agentes de reticulação interna, éter diglicidílico de (poli)etileno glicol, éter diglicidílico de (poli)propileno glicol, éter di- glicidílico de (poli)glicerol, e N,N’-metilenobis(met)acrilamida são preferidos, a partir do ponto de vista de ter excelente reatividade a baixas temperaturas.
[00035] Um dos aspectos da presente invenção reside no fato de que a quantidade A mol do agente de reticulação interna a ser adicionada com base (100 mol) no monômero utilizado na polimerização em suspensão de fase reversa da primeira etapa é de 5,0 x 10-3 mol ou menos, com base em 100 mol do monômero solúvel em água etileni- camente insaturado utilizado na polimerização da primeira etapa. A quantidade A mol é de preferência 4,8 x 10-3 mol ou menos, e mais preferivelmente 4,7 x 10-3 mol ou menos. Além disso, a quantidade A mol é preferivelmente 0,9 x 10-3 mol ou mais, mais preferivelmente 1,0 x 10-3 mol ou mais, ainda mais preferivelmente 1,4 x 10-3 mol ou mais, e ainda mais preferivelmente 1,6 x 10-3 mol ou mais. Consequente- mente, a quantidade A mol está preferivelmente dentro da faixa de 0,9 a 5,0 x 10-3 mol, mais preferencialmente dentro da faixa de 1,0 a 5,0 x 10-3 mol, ainda mais preferivelmente dentro da faixa de 1,4 a 4,8 x 10-3 mol, e ainda mais preferencialmente dentro da faixa de 1,6 a 4,7 x 10-3 mol.
[00036] Embora as razões pelas quais uma resina absorvente de água tendo excelentes propriedades de escoamento é obtida através da produção sob as condições como descritas acima não sejam elucidadas, é presumivelmente com base nas razões que se seguem.
[00037] Quando a quantidade A mol do agente de reticulação interna da primeira etapa excede 5,0 x 10-3 mol, a expansão das partículas primárias do polímero obtido pela polimerização em suspensão de fase reversa da primeira etapa após a absorção de líquido é inibida pela reticulação interna, de modo que o monômero a ser adicionado durante a polimerização da segunda etapa seja menos provável de ser capaz de ser suficientemente absorvida. Como um resultado, o monôme- ro que permanece não absorvido formaria uma resina absorvente de água na forma de pó fino que causa o fenômeno de bloqueio gel através de uma polimerização em suspensão de fase reversa da segunda etapa, diminuindo assim a propriedade de escoamento.
[00038] Além disso, a fim de controlar as propriedades absorventes de água da resina absorvente de água, um agente de transferência de cadeia pode ser adicionado a ela. O agente de transferência de cadeia como mencionado acima pode ser exemplificado por hipofosfitos, tióis, ácidos tiólicos, álcoois secundários, aminas e outros mais. 2 Polimerização em Suspensão de Fase Reversa da Segunda Etapa
[00039] A seguir, uma polimerização em suspensão de fase reversa da segunda etapa será explicada. Na polimerização em suspensão de fase reversa da segunda etapa, a uma pasta fluida dispersa com as partículas primárias obtidas pela polimerização em suspensão de fase reversa da primeira etapa é adicionado um monômeros solúvel em água etilenicamente insaturado agregado com o agente de reticulação interna para realizar uma reação de polimerização dos monômeros. Pela reação, as partículas primárias dispersas na pasta fluida são aglomeradas. Na polimerização em suspensão de fase reversa da segunda etapa, antes de realizar a reação de polimerização dos monômeros, a polime- rização em suspensão pode incluir a etapa de esfriamento de uma pasta fluida obtida na polimerização em suspensão de fase reversa da primeira etapa para precipitar um estabilizante de dispersão contido na pasta fluida. A temperatura de esfriamento não é particularmente limitada, e a temperatura de esfriamento pode ser geralmente definida em 10 a 50°C mais ou menos. A precipitação do estabilizante de dispersão pode ser confirmada pela turvação branca da pasta fluida, por exemplo, a turvação pode ser confirmada por um meio tal como a observação visual, um medidor de turvação, ou similar.
[00040] Quanto aos tipos, grau de neutralização, sais formados por neutralização, e concentração da solução aquosa monomérica dos monômeros solúveis em água etilenicamente insaturados utilizados na segunda etapa, é preferível que esses tipos e faixas numéricas descritos na explicação do monômero solúvel em água etilenicamente insa- turado da primeira etapa sejam empregados. Nesse caso, o monôme- ro solúvel em água etilenicamente insaturado utilizado na polimeriza- ção da primeira etapa pode ser lido como o monômero solúvel em água etilenicamente insaturado utilizado na polimerização da segunda etapa. Da mesma forma, neste caso, os tipos e os valores numéricos podem ser iguais ou diferentes daqueles da primeira etapa.
[00041] O monômero solúvel em água etilenicamente insaturado da segunda etapa é adicionado em uma quantidade de preferivelmente 80 a 200 partes em massa, e mais preferivelmente de 100 a 160 partes em massa, com base em 100 partes em massa do monômero solúvel em água etilenicamente insaturado da primeira etapa, a partir do ponto de vista da obtenção de uma resina absorvente de água tendo excelente propriedade de escoamento.
[00042] O iniciador de polimerização radical a ser adicionado ao monômero solúvel em água etilenicamente insaturado da segunda etapa e a quantidade usada podem ser adequadamente selecionados e utilizados daqueles exemplificados como o iniciador de polimeriza- ção radical usados na polimerização da primeira etapa e a quantidade utilizada. Nesse caso, o iniciador de polimerização radical usado na polimerização da primeira etapa pode ser lido como o iniciador de po- limerização radical usado na polimerização da segunda etapa. Também, neste caso, os tipos e os valores numéricos podem ser iguais ou diferentes daqueles da primeira etapa.
[00043] Embora a temperatura de reação na polimerização em suspensão de fase reversa da segunda etapa também difira dependendo do iniciador de polimerização radical usado, geralmente a temperatura de reação é preferivelmente de 20 a 110°C, e mais preferivelmente de 40 a 90°C.
[00044] Além disso, o agente reticulação interna que deve ser adicionado ao monômero solúvel em água etilenicamente insaturado da segunda etapa também pode ser selecionado daqueles exemplificados na polimerização da primeira etapa. Aqui, o agente de reticulação interna utilizado na polimerização da primeira etapa pode ser lido como o agente de reticulação interna utilizado na polimerização da segunda etapa. Além disso, neste caso, os tipos podem ser iguais ou diferentes daqueles da primeira etapa.Da mesma forma, um agente de transferência de cadeia pode ser adicionado.
[00045] Um dos aspectos da presente invenção consiste em que a quantidade B mol do agente de reticulação interna utilizado na polime- rização da segunda etapa a ser adicionada por (100 mol) do monôme- ro utilizado na segunda etapa satisfaz a relação em conexão com o A mol acima de 2 < B/A < 10. A faixa para B/A é de preferência 3 < B/A < 9, e mais preferivelmente 3 < B/A < 8.
[00046] Embora as razões pelas quais uma resina absorvente de água tendo excelentes propriedades de escoamento é obtida pela realização do método como descrito acima não sejam elucidadas, deduz- se com base nas seguintes razões.
[00047] A resina absorvente de água obtida pela polimerização em suspensão de fase reversa da presente invenção é obtida pela aglomeração de partículas primárias. Quando a relação da quantidade B mol do agente de reticulação interna da segunda etapa para a quantidade A mol do agente de reticulação interno da primeira etapa, isto é, B/A, é menor do que 2, a força de inibição da expansão das partículas é fraca, de modo que os espaços entre as partículas sejam facilmente obstruídos pela expansão das partículas após a absorção de água, tornando-as assim susceptíveis de reduzir as propriedades de escoa-mento. Por outro lado, quando B/A excede a 10, a força de aglomeração torna-se demasiada forte, de modo que os espaços entre as partículas tornam-se pequenos devido à ligação das partículas entre si, e que os espaços entre as partículas são facilmente obstruídos pela a expansão das partículas após a absorção de água, tornando-as susceptíveis de reduzir as propriedades de escoamento.
[00048] Na presente invenção, durante um período após a polimeri- zação da segunda etapa do monômero solúvel em água etilenicamen- te insaturado para a etapa de secagem, é preferível que um agente de pós-reticulação seja adicionado para submeter o polímero a um tratamento de pós-reticulação. Pelo tratamento, a resina absorvente de água possui uma maior densidade de reticulação perto da sua superfície, por meio da qual uma resina absorvente de água tendo proprieda- des aumentadas da capacidade de absorção de água sob uma carga, taxa de absorção de água, e resistência de gel, que são adequadas para as aplicações de material de higiene, pode ser obtida.
[00049] O agente de pós-reticulação como acima mencionado inclui os compostos que têm dois ou mais grupos funcionais reativos. Exemplos destes incluem os compostos contendo grupo de diglicidila tais como éter diglicidílico de (poli)etileno glicol, éter (poli)glicidílico de (po- li)glicerol, éter diglicidílico de (poli)propileno glicol, e éter diglicidílico de (poli)glicerol, (poli)etileno glicol, (poli)propileno glicol, (poli)glicerol, pentaeritritol, etilenodiamina e polietilenoimina, e outros mais. Entre estes agentes de pós-reticulação, o éter de diglicidílico de (poli)etileno glicol, o éter diglicidílico de (poli)propileno glicol e o éter diglicidílico de (poli)glicerol são os preferidos. Estes agentes de pós-reticulação podem ser usado isoladamente ou em combinação de dois ou mais tipos.
[00050] O agente de pós-reticulação é adicionado em uma quantidade na faixa de preferivelmente 0,005 a 1 mol, e dentro da faixa de mais preferivelmente 0,01 a 0,5 moles, com base em 100 mol de uma quantidade total de monômero água solúvel etilenicamente insaturado utilizado na polimerização, a partir do ponto de vista de aumentar a densidade de reticulação próximo da superfície da resina absorvente de água sem reduzir a capacidade de absorção de água da resina absorvente de água resultante, acentuando assim a várias propriedades.
[00051] O tempo de adição do agente de pós-reticulação pode ser a qualquer momento após o término da polimerização, sem ser particularmente limitado. O agente de pós-reticulação é preferivelmente adicionado na presença de água em uma quantidade dentro da faixa de 1 a 400 partes em massa, mais preferivelmente na presença de água em uma quantidade de 5 a 200 partes em massa, e ainda mais preferivelmente na presença de água em uma quantidade de 10 a 100 partes em massa, com base em 100 partes em massa de uma quantidade total do monômero solúvel em água etilenicamente insaturado, utilizado para a obtenção da resina absorvente de água. Como descrito acima, através do controle da quantidade de água após a adição do agente de pós-reticulação, a reticulação pode ser fornecida mais ade-quadamente perto da superfície da resina absorvente de água, e por meio da qual consequentemente uma excelente capacidade de absorção de água pode ser consumada.
[00052] Quando um agente de pós-reticulação é adicionado, o agente de pós-reticulação pode ser adicionado diretamente, ou pode ser adicionado na forma de uma solução aquosa. Além disso, um solvente orgânico hidrófilo pode ser utilizado, conforme a ocasião exija, como um solvente. Este solvente orgânico hidrófilo inclui, por exemplo, álcoois inferiores tais como álcool metílico, álcool etílico, álcool n- propílico e álcool isopropílico; cetonas tais como acetona e metil etil cetona, éteres tais como éter dietílico, dioxano e tetra-hidrofurano, amidas tais como N,N-dimetilformamida; sulfóxidos tais como dime- tilsulfóxido; e outros mais. Estes solventes orgânicos hidrófilos podem ser usados isoladamente ou em uma combinação de dois ou mais tipos, ou em um solvente misturado com água.
[00053] A temperatura durante a reação de pós-reticulação é de preferência de 50 a 250°C, ainda mais preferivelmente de 60 a 180°C, ainda mais preferivelmente de 60 a 140°C, e ainda mais preferivelmente de 70 a 120°C.
[00054] Na presente invenção, a etapa de secagem pode ser realizada em uma pressão normal ou sob uma pressão reduzida, ou a etapa de secagem pode ser realizada sob uma corrente de gás tal como nitrogênio, a fim de aumentar a eficiência de secagem. Em um caso onde a etapa de secagem é realizada em uma pressão normal, a temperatura de secagem é preferivelmente de 70 a 250°C, e mais preferivelmente de 80 a 180°C, ainda mais preferivelmente de 80 a 140°C, e ainda mais preferivelmente de 90 a 130°C. Além disso, em um caso onde a etapa de secagem é realizada sob uma pressão reduzida, a temperatura de secagem é de preferência de 60 a 100°C, e mais preferivelmente de 70 a 90°C.
[00055] A resina absorvente de água de acordo com a presente invenção assim obtida possui excelente propriedade de escoamento, de modo que a resina absorvente de água seja adequadamente utilizada em um material absorvente e um artigo absorvente usando o material absorvente.
3 Resina Absorvente de Água
[00056] A porcentagem de água da resina absorvente de água é preferivelmente de 20% em massa ou menos, e mais preferivelmente de 10% em massa ou menos, a partir do ponto de vista de manter a fluidez. Além disso, a fim de melhorar a fluidez, um pó de sílica amorfa pode ser adicionado à resina absorvente de água.
[00057] A resina absorvente de água possui uma capacidade de retenção de água da solução salina de preferivelmente 32 g/g ou menos, e mais preferivelmente de 27 a 31 g/g, a partir do ponto de vista de ter excelente propriedade de escoamento após a absorção de um líquido para permitir que a resina seja intumescida, e tendo uma elevada capacidade de absorção. A capacidade de retenção de água da solução salina da resina absorvente é um valor obtido de acordo com um método de medição descrito nos EXEMPLOS apresentados abaixo.
[00058] No presente relatório descritivo, a propriedade de escoamento da resina absorvente de água é expressa como uma taxa de escoamento de uma solução aquosa de cloreto de sódio a 0,69% em massa. A taxa de escoamento de uma solução aquosa de cloreto de sódio a 0,69% em massa da resina absorvente de água é preferivelmente de 100 [g/10 minutos] ou mais, e mais preferivelmente de 120 [g/10 minutos] ou mais, a partir do ponto de vista de aumentar propriedades tais como tempo de permeação de líquido e capacidade de difusão de líquido em um material absorvente usando a resina absorvente de água. A taxa de escoamento de uma solução aquosa de cloreto de sódio a 0,69% em massa da resina absorvente de água é um valor obtido de acordo com um método de medição descrito nos EXEMPLOS descritos abaixo.
[00059] A resina absorvente de água possui um tamanho médio de partícula de preferência de 200 a 600 pm, e ainda mais preferivelmente de 250 a 500 pm, e ainda mais preferivelmente de 300 a 450 pm.A resina absorvente de água tendo o tamanho de partícula médio definido é adequada para um material absorvente e um artigo absorvente usando o material absorvente. O tamanho médio de partícula da resina absorvente de água é um valor obtido de acordo com um método de medição descrito nos EXEMPLOS apresentados abaixo.
4 Material Absorvente e Artigo Absorvente
[00060] O material absorvente utilizando a resina absorvente de água de acordo com a presente invenção compreende uma resina absorvente de água e uma fibra hidrófila. A construção do material absorvente inclui, por exemplo, uma dispersão misturada obtido pela mistura de uma resina absorvente de água e uma fibra hidrófila em uma composição homogênea, uma estrutura em sanduíche em que uma resina absorvente de água é intercalada entre camadas de fibras hidrófilas, uma construção em que uma resina absorvente de água e uma fibra hidrófila são enroladas em torno do papel de tecido, e outros mais. A presente invenção não é limitada àqueles exemplificados aci-ma.
[00061] Outros componentes, por exemplo, aglutinantes adesivos para aumentar a retenção da forma do material absorvente, tais como fibras sintéticas fundível por calor, adesivos de fusão a quente, e emulsões adesivas podem ser adicionados ao material absorvente.
[00062] A fibra hidrófila inclui, por exemplo, fibras de celulose tais como polpas de algodão, polpas mecânicas, bombas químicas, polpas semiquímicas, e outras mais obtidas de madeira, fibras de celulose artificiais tais como raiom e acetato, fibras produzidas de resinas sintéticas tais como poliamida, poliésteres e poliolefinas tratadas de forma hidrófila, e outros mais.
[00063] O artigo absorvente utilizando a resina absorvente de água de acordo com a presente invenção possui uma estrutura em que o material absorvente acima é mantido entre uma folha permeável a líquidos e uma folha impermeável a líquidos.
[00064] A folha permeável a líquidos inclui, por exemplo, tecidos não tecidos permeáveis à passagem de ar , ligados por entrançamen- to, por ligação química ou perfurados por agulha produzidos de fibras de um polietileno, um polipropileno, um poliéster, ou similares.
[00065] A folha impermeável a líquidos inclui, por exemplo, películas de resina sintética produzidas de uma resina tal como um polietile- no, um polipropileno ou um cloreto de polivinila.
[00066] Os tipos dos artigos absorventes não são particularmente limitados. Exemplos representativos destes incluem, por exemplo, materiais de higiene tais como fraldas descartáveis, absorventes femininos, e tampões de incontinência; materiais absorventes de urina para animais domésticos; materiais para engenharia e construção civil tais como materiais de acondicionamento de alimentos; materiais de retenção do frescor de alimentos tais como absorventes de gotas e agentes de conservação do frio; artigos hortícolas tais como materiais de retenção de água para solos; e outros mais.
EXEMPLOS
[00067] A presente invenção será especificamente descrita mais adiante por meio dos Exemplos e dos Exemplos Comparativos, sem aintenção de limitar o escopo da presente invenção por estes.
[00068] O teor de água, a capacidade de retenção de água da solução salina, o tamanho médio de partícula, e a taxa de escoamento de uma solução aquosa de cloreto de sódio a 0,69% em massa da resina absorvente de água obtida em cada um dos Exemplos e Exemplos Comparativos foram avaliados pelos métodos mostrados mais abaixo. Teor de Água
[00069] Ao redor de 2 gramas de uma resina absorvente de água foi medida com precisão, isto é, Wa (g), em um caso de folha de alumínio (No. 8) da qual a massa foi anteriormente medida. A amostra anterior foi secada durante 2 horas com um secador de ar quente (fabricada pela ADVANTEC), a temperatura interna do qual foi definido para 105°C. Depois disso, a amostra seca foi deixada esfriar em um dessecador, e a massa Wb (g) da resina absorvente de água após a secagem foi medida. O teor de água da resina absorvente de água foi calculado a partir da seguinte fórmula: Teor de água (%) = [Wa - WB] / Wa x 100
Capacidade de Retenção de Água da Solução Salina
[00070] Quinhentos gramas de uma solução aquosa de cloreto de sódio a 0,9% em massa (solução salina) foram pesadas em um béquer de 500 ml. A quantidade de 2,0 g de uma resina absorvente de água foi adicionada a isso, enquanto se agita a solução em uma taxa de 600 r/min, para dispersar de modo a não provocar uma protuberância não intumescida da resina absorvente de água. De acordo com o estado de agitação, a dispersão foi deixada repousar durante 30 minutos, suficientemente produzir a resina absorvente de água intumescida. Depois disso, a dispersão foi despejada em um saco de algodão (Cotton Broadcloth No. 60, largura 100 mm x 200 mm de comprimento), e uma parte superior do saco de algodão foi amarrado com um elástico. O saco de algodão foi desidratado durante 1 minuto com um desidratante (fabricado pela Kokusan Enshinki Co., Ltd., número do produto: H-122) definido para ter uma força centrífuga de 167 G. A massa Wc (g) do saco de algodão contendo o gel intumescido foi medida após a desidratação. Os mesmos procedimentos foram realizados sem a adição de uma resina absorvente de água, e a massa vazia Wd (g) do saco de algodão após umedecer foi medida. A capacidade de retenção de água foi calculada a partir da seguinte fórmula: Capacidade de retenção de água de solução salina (g/g) = [WC - Wd] (g) / massa de resina absorvente de água (g) Tamanho Médio de Partícula
[00071] Com 50 g de uma resina absorvente de água foi misturado como um lubrificante de 0,25 g de sílica amorfa (Sipernat 200, Degus- sa Japan, K.K.), para fornecer uma resina absorvente de água para a medição.
[00072] Peneiras padrão JIS, uma peneira tendo uma abertura de 850 pm, uma peneira tendo uma abertura de 600 pm, uma peneira tendo uma abertura de 500 pm, uma peneira tendo uma abertura 425 pm, uma peneira tendo uma abertura de 300 pm, uma peneira tendo uma abertura de 250 pm, uma peneira tendo uma abertura de 150 pm, e uma bandeja de recepção foram combinadas em ordem a partir da parte superior. A resina absorvente de água para a medição foi colocada sobre uma peneira acima das peneiras combinadas, e agitada durante 20 minutos com uma máquina de agitação rotativa e derivativa para classificar a resina.
[00073] Após a classificação, as conexões entre a abertura da peneira e um integrante de uma porcentagem em massa da resina absorvente de água que permanece sobre a peneira, foram traçadas em gráfico em uma probabilidade logarítmica através do cálculo da massa da resina absorvente de água que permanece em cada peneira como uma porcentagem em massa de uma quantidade inteira, e do acúmulo das porcentagens em massa em ordem, começando a partir daqueles tendo diâmetros maiores de partículas. Um diâmetro de partícula que corresponde a uma porcentagem em massa acumulada a 50% em massa é definido como um tamanho médio de partícula mediante a união das parcelas sobre a probabilidade de papel em linha reta. Taxa de Escoamento da Solução Aquosa de Cloreto de Sódio a 0,69% em Massa
(a)Preparação de Urina Artificial
[00074] Dois gramas de cloreto de potássio, 2 g de sulfato de sódio anídrico, 0,19 g de cloreto de cálcio, 0,23 g de cloreto de magnésio, 0,85 g de di-hidrogenofosfato de amônio, 0,15 g de hidrogenofosfato de amônio, e uma quantidade apropriada de água destilada foram colocados em um recipiente de 1 L para dissolver completamente os componentes. Água destilada foi ainda adicionada para ajustar o volume da solução aquosa inteira em 1 L.
(b)Ajuste do Mecanismo de Medição
[00075] Como um mecanismo de medição, aquele tendo uma constituição delineada mostrada na Figura 1 foi usado. O mecanismo compreendia um tanque 11 equipado com um tubo de vidro 12 para o ajuste da pressão estática, em que uma extremidade inferior do tubo de vidro 12 é assim disposta de forma que a altura de uma interface de líquido dentro de um cilindro 22 de uma solução aquosa de cloreto de sódio a 0,69% em massa 13 pode ser mantida em uma altura de 5 cm a partir da parte inferior de um gel intumescido 25. A solução aquosa de cloreto de sódio a 0,69 em massa 13 no tanque 11 é fornecida para o interior do cilindro 22 através de um tubo em forma de L 14, equipado com uma torneira. Um recipiente 33 para a coleta de um líquido que passa disposto abaixo do cilindro 22, e o recipiente de coleta 33 foi colocado sobre a balança e escalas 34. O cilindro 22 tinha um diâmetro interno de 6 cm, uma parte inferior de uma parte mais baixa a qual foi suprida com gaze de arame de aço inoxidável No. 400 (abertura de peneira 38) 26. A parte mais baixa de um peso estilo pistão 21 é fornecida com orifícios 23 suficientes para permitir a permeação de líquido, e um filtro de vidro 24 tendo excelente transmitância foi fornecido na sua parte inferior de modo que uma resina absorvente de água ou um gel intumescido da mesma não entra nos orifícios 23.
(c)Medição da Taxa de Escoamento
[00076] Em um recipiente cilíndrico 20 foi uniformemente colocado 0.9 g de uma resina absorvente de água, e a resina absorvente de água foi deixada intumescer durante 60 minutos em uma urina sintética sob uma carga de 2,07 kPa, utilizando um peso estilo pistão 21, para formar um gel intumescido 25.
[00077] Depois, sob uma carga de 2,07 kPa, uma solução aquosa de cloreto de sódio a 0,69% em massa 13 foi fornecida a partir do tanque 11 até um gel intumescido 25 em uma pressão estática constante capaz de manter uma altura de uma interface de líquido dentro do cilindro 22 da solução aquosa 13 em uma altura 5 cm acima da parte inferior do gel intumescido 25.
[00078] A massa de solução aquosa a 13 que entra no recipiente de coleta 33 após passar através do gel intumescido 25 durante um período de 10 minutos a partir do início do fornecimento da solução aquosa 13 foi medida, e definida como uma taxa de escoamento ([g/10 minutos]). Esta medição foi realizada na temperatura ambiente (20 a 25°C).
Exemplo 1
[00079] Um frasco separável de fundo redondo cilíndrico de 2 L equipado com um agitador, lâminas duplas de pá, um condensador de refluxo, um funil de gotejamento, e um tubo de entrada de gás de nitrogênio foi fornecido. Este frasco foi carregado com 340 g de n- heptano e 0,92 g de estearato de sacarose (fabricado pela Mitsubishi- Kagaku Foods Corporation, éster de açúcar Ryoto S-370) e 0,92 g de um copolímero de etileno-propileno modificado por anidrido maleico (fabricado pela Mitsui Chemicals, Inc., Hi-wax 1105A) foi neles adicionado como estabilizantes de dispersão. A temperatura foi elevada para 80°C para dissolver o tensoativo, e depois disso a solução foi esfriada para 50°C.
[00080] Por outro lado, um frasco Erlenmeyer de 500 ml foi carregado com 92 g (1,02 mol) de uma solução aquosa a 80% em massa de ácido acrílico, e 146,0 g de hidróxido de sódio aquoso a 21% em massa também foram adicionados por gotejamento com esfriamento externo para neutralizar 75% em mol. Depois disso, 0,11 g (0,41 mmol) de persulfato de potássio como um iniciador de polimerização radical, e 1,6 mg (0,09 x 10-1 mmol, que corresponde a 0,9 x 10-3 mol por 100 mol dos monômeros para a primeira etapa) de éter diglicidílico de etileno glicol como um agente de reticulação interna foram adicionados para a dissolução, para se preparar uma solução aquosa de monômero para a primeira etapa.
[00081] Uma quantidade total da solução aquosa de monômero acima mencionada para a primeira etapa foi adicionada ao frasco separável mencionado acima, e parte interna do sistema foi suficientemente substituída com nitrogênio. Depois disso, o frasco foi imerso e aquecido em um banho de água mantido a 70°C, e uma polimerização da primeira etapa foi realizada durante 30 minutos, para fornecer uma mistura de reação para a polimerização da primeira etapa.
[00082] Por outro lado, outro frasco Erlenmeyer de 500 ml foi carregado com 128,8 g (1,43 mol) de uma solução aquosa a 80% em massa de ácido acrílico, e 159,0 g de um hidróxido de sódio aquoso a 27% em massa foram adicionados por gotejamento com o esfriamento externo para neutralizar 75% em mol. Depois disso, 0,16 g (0,59 mmol) de persulfato de potássio como um iniciador de polimerização radical, e 0,02 g (1,15 x 10-1 mmol, que corresponde a 8,0 x 10-3 mol por 100 mol dos monômeros para a segunda etapa) de éter diglicidílico de eti- leno glicol como um agente de reticulação interna também foram adicionados para a dissolução, para se preparar uma solução aquosa de monômero para a segunda etapa.
[00083] A solução aquosa de monômero acima mencionada para a primeira etapa foi depois esfriada para 22°C. A solução aquosa de monômero para a segunda etapa acima mencionada na mesma temperatura foi adicionada na parte interna do sistema para permitir que a solução aquosa de monômero seja absorvida durante 30 minutos e ao mesmo tempo a parte interna do sistema foi suficientemente substituída com nitrogênio. Depois disso, o frasco foi novamente imerso em um banho de água a 70°C, a temperatura foi elevada, e uma polimeriza- ção da segunda etapa foi realizada durante 30 minutos.
[00084] Após a polimerização da segunda etapa, a mistura de reação foi aquecida com um banho de óleo a 125°C, e n-heptano e água foram submetidos à destilação azeotrópica para remover 220 g de água na parte externa do sistema, enquanto se submete a refluxo o n- heptano. Depois, 8,17 g (0,94 mmol) de uma solução aquosa a 2% de éter diglicidílico de etileno glicol foram também adicionados, e uma reação de pós-reticulação foi realizada a 80°C durante 2 horas. Subsequentemente, a mistura de reação foi aquecida com um banho de óleo mantido a 125°C, e o n-heptano foi evaporado até à secura, para fornecer 228,2 g de uma resina absorvente de água (A). A resina absorvente de água resultante tinha um tamanho médio de partícula de 380 pm e um teor de água de 7,1%. Os resultados de medição para cada uma das propriedades são como mostrados na Tabela 1.
Exemplo 2
[00085] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 1 foram rea- lizados exceto que a quantidade do agente de reticulação interna para a primeira etapa foi alterada para 2,8 mg (0,16 x 10-1 mmol, o que corresponde a 1,6 x io-3 mol por 100 mol dos monômeros para a primeira etapa), e que a quantidade do agente de reticulação interna para a segunda etapa foi alterada para 0,03 g (1,72 x 10-1 mmol, que corresponde a 12,0 x 10-3 mol por 100 mol dos monômeros para a segunda etapa), para fornecer 230,1 g de uma resina absorvente de água (B). A resina absorvente de água resultante tinha um tamanho médio de partícula de 370 pm e um teor de água de 7,6%. Os resultados de medição para cada uma das propriedades são como mostrados na Tabela 1.
Exemplo 3
[00086] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 1 foram realizados exceto que o agente de reticulação interna foi alterado para N,N’-metilenobisacrilamida, em que a quantidade do agente de reticu- lação interna para a primeira etapa foi alterada para 4,6 mg (0,30 x 101 mmol, o que corresponde a 2,9 x 10-3 mol por 100 mol dos monôme- ros para a primeira etapa), e que a quantidade do agente de reticula- ção interna para a segunda etapa foi alterada para 0,03 g (1,95 x 10-1 mmol, o que corresponde a 13,6 x 10-3 mol por 100 mol dos monôme- ros para a segunda etapa), para fornecer 229,5 g de uma resina absorvente de água (C). A resina absorvente de água resultante tinha um tamanho médio de partícula de 350 pm e um teor de água de 7,5%. Os resultados de medição para cada uma das propriedades são como mostrados na Tabela 1.
[00087] Exemplo 4 Os mesmos procedimentos como no Exemplo 2 foram realizados exceto que a quantidade do agente de reticulação interna para a primeira etapa foi alterada para 8,3 mg (0,48 x 10-1 mmol, o que corresponde a 4,7 x 10-3 mol por 100 mol dos monômeros para o primeira etapa), para fornecer 227,9 g de uma resina absorven- te de água (D). A resina absorvente de água resultante tinha um tamanho médio de partícula de 330 pm e um teor de água de 7,3%. Os resultados de medição para cada uma das propriedades são como mostrados na Tabela 1.
Exemplo 5
[00088] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 4 foram realizados exceto que a quantidade do agente de reticulação interna para a segunda etapa foi alterada para 0,07 g (4,02 x 10-1 mmol, o que corresponde a 28,1 x io-3 mol por 100 mol dos monômeros para a segunda etapa), para fornecer 229,9 g de uma resina absorvente de água (E). A resina absorvente de água resultante tinha um tamanho médio de partícula de 320 pm e um teor de água de 7,5%. Os resultados de medição para cada uma das propriedades são como mostrados na Tabela 1.
Exemplo Comparativo 1
[00089] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 5 foram realizados exceto que a quantidade do agente de reticulação interna para a primeira etapa foi alterada para 0,01 g (0,57 x 10-1 mmol, o que corresponde a 5,6 x 10-3 mol por 100 mol dos monômeros para a primeira etapa), para fornecer 230,4 g de uma resina absorvente de água (F). A resina absorvente de água resultante tinha um tamanho médio de partícula de 280 pm e um teor de água de 7,7%. Os resultados de medição para cada uma das propriedades são como mostrados na Tabela 1.
Exemplo Comparativo 2
[00090] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 2 foram realizados exceto que a quantidade do agente de reticulação interna para a segunda etapa foi alterada para 4,0 mg (0,23 x 10-1 mmol, o que corresponde a 1,6 x 10-3 mol por 100 mol dos monômeros para a segunda etapa), para fornecer 225,8 g de uma resina absorvente de água (G). A resina absorvente de água resultante tinha um tamanho médio de partícula de 380 pm e um teor de água de 7,0%. Os resultados de medição para cada uma das propriedades são mostrados na Tabela 1. Exemplo Comparativo 3
[00091] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 4 foram realizados exceto que a quantidade do agente de reticulação interna para a segunda etapa foi alterada para 0,01 g (0,57 x 10-1 mmol, o que corresponde a 4,0 x io-3 mol por 100 mol dos monômeros para o segunda etapa), para fornecer 227,4 g de uma resina absorvente de água (H). A resina absorvente de água resultante tinha um tamanho médio de partícula de 310 pm e um teor de água de 7,2%. Os resultados de medição para cada uma das propriedades são como mostrados na Tabela 1.
Exemplo Comparativo 4
[00092] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 2 foram realizados exceto que a quantidade do agente de reticulação interna para a segunda etapa foi alterada para 0,05 g (2,87 x 10-1 mmol, que corresponde a 20,1 x 10-3 mol por 100 mol dos monômeros para a segunda etapa), para fornecer 229,1 g de uma resina absorvente de água (I). A resina absorvente de água resultante tinha um tamanho médio de partícula de 370 pm e um teor de água de 7,6%. Os resultados de medição para cada uma das propriedades são como mostrados na Tabela 1.
Exemplo Comparativo 5
[00093] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 4 foram realizados exceto que a quantidade do agente de reticulação interna para a segunda etapa foi alterada para 0,13 g (7,46 x 10-1 mmol, que corresponde a 52,2 x 10-3 mol por 100 mol dos monômeros para a segunda etapa), para fornecer 228,5 g de uma resina absorvente de água (J). A resina absorvente de água resultante tinha um tamanho médio de partícula de 310 pm e um teor de água de 7,5%. Os resultados de medição para cada uma das propriedades são mostrados na Tabela 1.Tabela 1
Figure img0001
a) Quantidade baseada em 100 moles de monômero solúvel em água etilenicamente insaturado.
[00094] Fica claro a partir da Tabela 1 que as resinas absorventes de água tendo excelente desempenho nas taxas de escoamento foram obtidas de acordo com os métodos dos Exemplos de 1 a 5.
[00095] Por outro lado, nos Exemplos Comparativos, no caso de um método onde a quantidade de um agente de reticulação interna para a primeira etapa é grande (Exemplo Comparativo 1), a quantidade de partículas na forma de pó fino é grande, de modo que uma resina absorvente de água tendo taxa de escoamento mais lenta foi obtida. Nos casos onde as quantidades de um agente de reticulação interna para a segunda etapa são pequenas (Exemplos Comparativos 2 e 3), os es- paços entre as partículas estão obstruídas devido à expansão das partículas, de modo que as resinas absorventes de água tendo taxa de escoamento mais lenta foram obtidas. Nos casos onde as proporções de um agente de reticulação interna para a segunda etapa são grandes (Exemplos Comparativos 4 e 5), os espaços entre as partículas são limitados, a fim de que as resinas absorventes tendo taxa de escoamento mais lenta foram obtidas.
[00096] Logo depois, os materiais absorventes e os artigos absorventes foram preparados usando as resinas absorventes de água obtidas nos Exemplos de 1 a 5 e nos Exemplos Comparativos de 1 a 5.
Exemplo 6
[00097] Dez gramas da resina absorvente de água (A) obtida no Exemplo 1 e 10 g de polpa de madeira triturada foram misturados a seco com um misturador, e a mistura foi pulverizada sobre o papel de tecido tendo tamanhos de 40 cm x 12 cm e um peso de 1 g. Depois disso, o papel de tecido tendo as mesmas dimensões e peso foi estendido em camadas a partir de uma parte superior, e transformado em uma folha. Uma carga de 196 kPa foi aplicada à folha inteira durante 30 segundos para pressionar a folha, fornecendo assim um material absorvente. O material absorvente resultante foi intercalado com uma folha permeável a líquidos porosa com passagem de ar de polieti- leno tendo dimensões de 40 cm x 12 cm e um peso de base de 20 g/m2, e uma folha impermeável a líquidos porosa com passagem de ar de polietileno tendo as mesmas dimensões e o mesmo peso de base.
Exemplo 7
[00098] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 6 foram realizados exceto que a resina absorvente de água (B) obtida no Exemplo 2 foi usada, para fornecer um material absorvente e um artigo absorvente usando o material absorvente.
Exemplo 8
[00099] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 6 foram realizados exceto que a resina absorvente de água (C) obtida no Exemplo 3 foi usada, para fornecer um material absorvente e um artigo absorvente usando o material absorvente.
Exemplo 9
[000100] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 6 foram realizados exceto que a resina absorvente de água (D) obtida no Exemplo 4 foi usada, para fornecer um material absorvente e um artigo absorvente usando o material absorvente.
Exemplo 10
[000101] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 6 foram realizados exceto que a resina absorvente de água (E) obtida no Exemplo 5 foi usada, para fornecer um material absorvente e um artigo absorvente usando o material absorvente.
Exemplo Comparativo 6
[000102] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 6 foram realizados exceto que a resina absorvente de água (F) obtida no Exemplo Comparativo 1 foi usada, para fornecer um material absorvente e um artigo absorvente usando o material absorvente.
Exemplo Comparativo 7
[000103] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 6 foram realizados exceto que a resina absorvente de água (G) obtida no Exemplo Comparativo 2 foi usada, para fornecer um material absorvente e um artigo absorvente usando o material absorvente.
Exemplo Comparativo 8
[000104] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 6 foram realizados exceto que a resina absorvente de água (H) obtida no Exemplo Comparativo 3 foi usada, para fornecer um material absorvente e um artigo absorvente usando o material absorvente.
Exemplo Comparativo 9
[000105] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 6 foram realizados exceto que a resina absorvente de água (I) obtida no Exemplo Comparativo 4 foi usada, para fornecer um material absorvente e um artigo absorvente usando o material absorvente.
Exemplo Comparativo 10
[000106] Os mesmos procedimentos como no Exemplo 6 foram realizados exceto que a resina absorvente de água (J) obtida no Exemplo Comparativo 5 foi usada, para fornecer um material absorvente e um artigo absorvente usando o material absorvente.
[000107] Cada um dos artigos absorventes obtidos foi avaliado de acordo com os seguintes métodos. Os resultados são apresentados na Tabela 2.
Avaliações dos Artigos Absorventes (a)Preparação das Soluções de Teste
[000108] Em um recipiente de 5 L foram colocados 30 g de cloreto de sódio, 0,9 g de di-hidrato de cloreto de cálcio, 1,8 g de hexa- hidratado de cloreto de magnésio, e uma quantidade apropriada de água destilada para dissolver completamente. A seguir, 7,5 g de uma solução aquosa de éter iso-octilfenílico de poli(oxietileno) a 1% em massa foram adicionados, e água destilada foi ainda adicionada para ajustar a massa da solução aquosa total em 3000 g. Depois disso, a solução misturada foi colorida com uma pequena quantidade de Azul No. 1 para preparar a solução de teste.
(b)Tempo de Permeação de Líquido
[000109] Um artigo absorvente foi colocado sobre uma mesa horizontal. Um cilindro cilíndrico tendo um diâmetro interno de 3 cm foi colocado perto da seção central deste artigo absorvente de líquidos do corpo, e uma solução de teste de 50 ml foi suprida na solução de uma só vez. Ao mesmo tempo, um período de tempo até que a solução de teste desaparecesse completamente foi medido com um cronometro, o qual é referido como um primeiro tempo de permeação de líquido (s). Em seguida, o cilindro acima foi removido, o artigo absorvente foi mantido nesse estado, o cilindro cilíndrico acima foi colocado na mesma posição como na primeira permeação de líquido após 30 minutos e após 60 minutos do início do fornecimento da primeira solução de teste, para medir o segundo e o terceiro tempo de permeação de líquido (s). Um total do número de segundos para o primeiro até o terceiro tempo de permeação de líquido é referido como um tempo de permea- ção de líquido total. Quanto mais curto o tempo de permeação de líquido total, tanto mais preferível o artigo absorvente. Por exemplo, o tempo de permeação de líquido total é preferivelmente de 70 segundos ou menos, e mais preferivelmente de 65 segundo ou menos.
(c)Quantidade de Reumedecimento
[000110] Após 60 minutos passados a partir do término da medição do tempo de permeação de líquido acima mencionado, o cilindro foi removido, cerca de 80 folhas de papel de filtro de 10 cm de cada lado, do qual a massa foi anteriormente medida (We (g), ao redor de 70 g), foram empilhadas próximo da posição de alimentação de líquido do artigo absorvente de líquidos do corpo, e um peso de 5 kg tendo uma dimensão de 10 cm x 10 cm foi colocado sobre eles. Após 5 minutos de aplicação de uma carga, a massa (Wf (g)) dos papéis de filtro foi medida, e um aumento da massa foi definido como a quantidade de reumedecimento (g) como se segue: Quantidade de Reumedecimento de líquido (g) = Wf - We
[000111] Quanto menor a quantidade de reumedecimento, pode-se dizer que é mais preferível como um artigo absorvente. Por exemplo, a quantidade de reumedecimento é de preferência de 30 g ou menos, e mais preferivelmente de 28 g ou menos.
(d)Comprimento da Difusão
[000112] O tamanho de difusão (cm) na direção longitudinal de cada um dos artigos absorventes em que a solução de teste permeado foi medida dentro de 5 minutos após a medição da quantidade acima de reumedecimento. Aqui, os algarismos numéricos abaixo da casa decimal foram arredondados para o número inteiro mais próximo.Quanto maior os algarismos numéricos para o comprimento de difusão, tanto mais favorável a capacidade de difusão da solução de teste, de modo que eles possam ser aqueles preferidos. Tabela 2
Figure img0002
[000113] Como fica claro a partir da Tabela 2, pode ser visto que os artigos absorventes dos Exemplos de 6 a 10 em que as resinas absorventes de água de (A) a (E) tendo excelentes propriedades de escoamento foram usadas, tiveram tempo de permeação de líquido curto e pequenas quantidades de reumedecimento.
[000114] Por outro lado, nos Exemplos Comparativos, todos os artigos absorventes, incluindo aquele tendo uma grande quantidade de um agente de reticulação interna para a primeira etapa e desempenho reduzido na taxa de escoamento (Exemplo Comparativo 6), aqueles tendo proporções menores de um agente de reticulação interna para a segunda etapa e desempenho reduzido nas taxas de escoamento (Exemplos Comparativos 7 e 8), e aqueles tendo maiores proporções de um agente de reticulação interno para a segunda etapa e desempenho reduzido nas taxas de escoamento (Exemplos Comparativos 9 e 10), tiveram desempenho piorado nas taxas de escoamento e comprimento de difusão dos artigos absorventes. Portanto, aqueles tendo capacidade de retenção da água reduzida de solução salina (Exemplos Comparativos 6 e 10) são mais propensos a ter maiores quantidades de reumedecimento.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
[000115] Visto que a resina absorvente de água obtida pelo método de acordo com a presente invenção possui uma excelente propriedade de escoamento, a resina absorvente de água é especialmente utilizada de forma adequada como materiais higiênicos tais como absorventes femininos finos e fraldas descartáveis.EXPLICAÇÃO DOS SÍMBOLOS NUMÉRICOS 11tanque 12tubo de vidro para o ajuste da pressão estática 13solução aquosa de cloretodesódioa 0,69% em massa 14tubo em forma de Lcomumaválvula 15válvula 20recipiente cilíndrico 21peso estilo pistão 22cilindro 23orifícios 24filtro de vidro 25gel intumescido 26gaze de arame de aço inoxidável 31funil suporte recipiente de coleta balança e escalas

Claims (7)

1.Método para a produção de uma resina absorvente de água que compreende submeter as partículas primárias obtidas por uma polimerização em suspensão de fase reversa da primeira etapa à aglomeração de acordo com uma polimerização em suspensão de fase reversa da segunda etapa, cada etapa usando um monômero solúvel em água etilenicamente insaturado adicionado ao agente de reticu- lação interna, caracterizado pelo fato de que A e B satisfazem as conexões de: A < 5,0 x 10-3, e 2 < B/A < 10, em que uma quantidade do agente de reticulação interna adicionado nos monômeros da primeira etapa, com base em 100 mol do monôme- ro solúvel em água etilenicamente insaturado usado na primeira etapa, é definida como A mol, e uma quantidade do agente de reticulação interna adicionado aos monômeros da segunda etapa, com base em 100 mol do monômero solúvel em água etilenicamente insaturado utilizado na segunda etapa, é definida como B mol.
2.Método para a produção de uma resina absorvente de água, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente de reticulação interna é pelo menos um membro selecionado do grupo que consiste em éter diglicidílico de (poli)etileno glicol, éter diglicidílico de (poli)propileno glicol, éter diglicidílico de (poli)glicerol, e N,N’-metilenobis(met)acrilamida.
3.Método para a produção de uma resina absorvente de água, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que após o término da polimerização em suspensão de fase reversa da segunda etapa do monômero solúvel em água etilenicamente insa- turado, um agente de pós-reticulação é adicionado para realizar a pós- reticulação.
4.Método para a produção de uma resina absorvente de água de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que monômero solúvel em água etilenicamente insa- turado é pelo menos um membro selecionado do grupo consistindo em ácido (met)acrílico ou em sais derivados do mesmo, (met)acrilamida, e N,N-dimetilacrilamida.
5.Resina absorvente de água, caracterizada pelo fato de ser obtida pelo método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.
6.Material absorvente, caracterizado pelo fato de que compreende a resina absorvente de água, como definida na reivindicação 5, e uma fibra hidrófila.
7.Artigo absorvente, caracterizado pelo fato de que compreende o material absorvente, como definido na reivindicação 6, mantido entre uma folha permeável a líquido e uma folha impermeável a líquido.
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