BR112018075570B1 - Método para produzir um polímero superabsorvente - Google Patents

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Abstract

A presente invenção refere-se a um polímero superabsorvente que exibe taxa de absorção e permeabilidade a líquido mais aprimorada, bem como tendo excelente desempenho de absorção básica, e um método para produzir o mesmo. O polímero superabsorvente compreende: um polímero de base em pó incluindo um primeiro polímero reticulado de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo pelo menos grupos ácidos parcialmente neutralizados; e uma camada de superfície reticulada formada sobre o polímero base em pó e incluindo um segundo polímero reticulado em que o primeiro polímero reticulado é ainda reticulado via um agente de reticulação de superfície, em que o polímero superabsorvente tem: uma altura de absorção fixa (FHA) (20 cm) para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio ) de 22,5 g/g a 29 g/g, uma condutividade de fluxo de solução salina (SFC) para uma solução salina fisiológica (0,685% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) de 35 (.10-7 cm3.s/g) ou mais, e T- 20 de 180 segundos ou menos que indica o tempo requerido para absorver 1 g do polímero superabsorvente a 20 g de solução aquosa de cloreto de sódio a 0,9% em peso e 0,01% em peso de álcool etoxilado tendo 12 a 14 átomos de (...).

Description

[Campo Técnico] REFERÊNCIA CRUZADA A(OS) PEDIDO(S) RELACIONADO(S)
[001] Este pedido reivindica a prioridade e o benefício do Pedido de Patente Coreano No. 10-2016-0178407 depositado em 23 de dezembro de 2016 com o Escritório Coreano de Propriedade Intelectual, a descrição do qual é aqui incorporada por referência em sua totalidade.
[002] A presente invenção refere-se a um polímero superabsorvente que exibe mais taxa de absorção aprimorada e permeabilidade a líquido, bem como tendo excelente desempenho de absorção básica, e um método para produzir o mesmo.
[Antecedente]
[003]Polímero superabsorvente (SAP) é um material polimérico sintético capaz de absorver umidade de cerca de 500 a cerca de 1000 vezes seu próprio peso, e cada fabricante tem denominado como nomes diferentes tais como SAM (Material de Superabsorvência), AGM (Material de Gel absorvente) ou semelhantes. Tais polímeros superabsorventes começaram a ser praticamente aplicados em produtos sanitários, e agora eles são amplamente usados para preparação de produtos de higiene, tais como, fraldas para crianças ou toalhas sanitárias, produtos de solo de retenção de água para jardinagem, materiais de parada água para a construção civil e construção, folhas para elevar mudas, recentemente mantendo agentes para campos de distribuição de alimentos, materiais para cataplasma ou semelhantes.
[004] Na maioria dos casos, estes polímeros superabsorventes têm sido amplamente usados no campo de materiais higiênicos tais como fraldas ou toalhas sanitárias. Para essas aplicações, os polímeros superabsorventes devem apresentar um alto desempenho de absorção com relação à umidade etc, eles não devem liberar a água absorvida mesmo em pressão externa, e adicionalmente deve assim reter a forma mesmo em um estado onde o volume é expandido (intumescido) por absorção de água, e, desse modo, exibem excelente permeabilidade a líquido.
[005] Nos últimos anos, como a demanda para uma fralda fina aumentou, a proporção do polímero absorvente na fralda tende a aumentar. Portanto, o polímero absorvente de água necessita ter o desempenho do material de fibra da fralda. Para isto, o polímero absorvente de água deve ter um alto desempenho de absorção de água, bem como uma alta taxa de absorção e uma permeabilidade líquida.
[006] No processo de produção do polímero absorvente de água, geralmente é necessário pulverizar o hidrogel preparado por polimerização do monômero do polímero absorvente de água. A pulverização do hidrogel é um processo requerido para produzir um polímero superabsorvente na forma de pó ou partícula, e este processo afeta grandemente as propriedades físicas do polímero superabsorvente.
[007] A este respeito, vários estudos foram realizados. Como um exemplo, Patente Japonesa No. 3415036 revela um método de preparação que minimiza danos ao hidrogel durante pulverização do hidrogel, de modo a reduzir conteúdos extraíveis que pode induzir uma redução na capacidade de absorção de água. Entretanto, o método acima pode alcançar um alto desempenho de absorção, mas é insuficiente para obter a taxa de absorção no nível recentemente requerido para fraldas.
[008] Como outro exemplo, o Pedido Internacional PCT-JP2011-058829 tentou alcançar uma alta taxa de absorção ajustando a energia de moagem de gel, porém neste caso, existe uma desvantagem que, por exemplo, a absorção sob pressão ou sem pressão é diminuída.
[009] Por estas razões, existe uma necessidade contínua de desenvolver uma técnica capaz de prover um polímero superabsorvente tendo maior capacidade de absorção de água aperfeiçoada, taxa de absorção e permeabilidade ao líquido enquanto mantendo excelente desempenho de absorção básica.
[Problema Técnico]
[010] É um objeto da presente invenção prover um polímero superabsorvente exibindo mais taxa de absorção aprimorada e permeabilidade a líquido, bem como tendo excelente desempenho de absorção básica, e um método para produzir o mesmo.
[Solução Técnica]
[011] A presente invenção provê um polímero superabsorvente compreendendo: um polímero de base em pó incluindo um primeiro polímero reticulado de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo pelo menos parcialmente grupos ácidos neutralizados; e uma camada de superfície reticulada formada sobre o pó de polímero base e incluindo um segundo polímero reticulado em que o primeiro polímero reticulado é ainda reticulado via um agente de reticulação de superfície, em que o polímero superabsorvente tem as seguintes características: uma altura de absorção fixa (FHA) (20 cm) para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio ) de 22,5 g/g a 29 g/g, uma condutividade de fluxo de solução salina (SFC) para uma solução salina fisiológica (0,685% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) de 35 (.10-7 cm3.s/g) ou mais, e T-20 de 180 segundos ou menos que indica o tempo requerido para absorver 1 g do polímero superabsorvente a 20 g de solução aquosa de cloreto de sódio a 0,9% em peso e 0,01% em peso de álcool etoxilado tendo 12 a 14 átomos de carbono sob pressão de 0,3 psi (2068 Pa).
[012] Como outro exemplo do polímero superabsorvente, a presente invenção provê um polímero superabsorvente compreendendo : um polímero de base em pó incluindo um primeiro polímero reticulado de um monômero solúvel em água etilenicamente insaturado tendo pelo menos parcialmente grupos ácidos neutralizados; e uma camada de superfície reticulada formada sobre o pó de polímero base e incluindo um segundo polímero reticulado em que o primeiro polímero reticulado é ainda reticulado via um agente de reticulação de superfície, em que o polímero superabsorvente tem as seguintes características: uma altura absorção fixa (FHA ) (20 cm) para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) de 22,5 g/g a 29 g/g, uma capacidade de retenção centrífuga (CRC) para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio ) por 30 minutos de 26 g/g a 34 g/g, uma condutividade de fluxo de solução salina (SFC) para uma solução salina fisiológica (0,685% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) de 35 (.10-7 cm3.s/g) ou mais, e uma taxa de intumescimento livre (FSR ) de 0,25 g/g/s a 0,40 g/g/s quando 1 g do polímero superabsorvente absorve 20 g de 0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio.
[013] Além disso, a presente invenção provê um método para produzir um polímero superabsorvente compreendendo as etapas de : realizando a polimerização por reticulação de um monómero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo pelo menos grupos ácidos parcialmente neutralizados na presença de um agente de reticulação interna para formar um polímero hidrogel contendo um primeiro polímero reticulado e tendo uma resistência de gel de 10000 Pa ou mais; realização de pulverização gel do polímero hidrogel, de modo que a resistência de gel depois da pulverização se torna 35% a 95% da resistência de gel antes da pulverização; secando por pulverização e classificando o polímero de hidrogel pulverizado para formar uma pó de polímero base; e tratamento térmico e reticulação de superfície do pó de polímero de base na presença de um agente de reticulação de superfície para formar uma partícula de polímero superabsorvente.
[014] Aqui em diante, um polímero superabsorvente de acordo com uma modalidade específica da presente invenção e um método de produção da mesma serão descritas em detalhes. No entanto, isto é meramente apresentada como exemplo da presente invenção, e serão evidentes para aqueles versados na técnica que o escopo da presente invenção não está limitado a estas modalidades, e várias modificações podem ser feitas às modalidades dentro do escopo da presente invenção.
[015] Além disso, a menos que atestado de outra forma através deste relatório, o termo "compreende" ou "contém" refere-se a inclusão de qualquer elemento constituinte (ou componente constituinte) sem limitação particular, e não pode ser interpretado como um significado de excluir uma adição de outro elemento constituinte (ou componente constituinte).
[016] De acordo com uma modalidade da invenção, é provido um polímero superabsorvente compreendendo: um polímero de base em pó incluindo um primeiro polímero reticulado de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo pelo menos parcialmente grupos ácidos neutralizados; e uma superfície reticulada formada sobre o pó de polímero base e incluindo um segundo polímero reticulado em que o primeiro polímero reticulado é ainda reticulado via um agente de reticulação de superfície, em que o polímero superabsorvente tem as seguintes características: uma altura de absorção fixa (FHA) (20 cm) para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio ) de 22,5 g/g a 29 g/g, uma condutividade de fluxo de solução salina (SFC) para uma solução salina fisiológica (0,685% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) de 35 (.10-7 cm3.s/g) ou mais, e T-20 de 180 segundos ou menos que indica o tempo requerido para absorver 1 g do polímero superabsorvente a 20 g de solução aquosa de cloreto de sódio a 0,9% em peso e 0,01% em peso de álcool etoxilado tendo 12 a 14 átomos de carbono sob pressão de 0,3 psi (2068 Pa).
[017] Como um resultado de estudos contínuos e experimentos, os presentes inventores descobriram que de acordo com um método de produção descrito posteriormente, ao controlar as condições de polimerização para obter um polímero de hidrogel tendo uma alta resistência de gel, controlando a condição de gel- pulverização, de modo que a resistência de gel após pulverização de gel é mantido em uma faixa apropriada e então produzindo um polímero superabsorvente através de um processo subsequente, é possível produzir e prover um polímero superabsorvente tendo não apenas excelente desempenho de absorção básica mas também permeabilidade ao líquido e taxa de absorção grandemente aperfeiçoada, completando assim a presente invenção.
[018] Isto é, por basicamente obter um polímero hidrogel tendo um gel de alta resistência e ajuste da condição de pulverização de gel de modo que a resistência de gel de polímero hidrogel pode ser mantida em um certo nível ou mais ainda após a pulverização de gel, é possível prover um polímero de base em pó e um polímero superabsorvente exibindo uma resistência de gel relativamente alta. Consequentemente, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode exibir excelente permeabilidade ao líquido definida por um SFC relativamente alto e excelente força de sucção sob pressão tal como absorção sob pressão definida por alta FHA e semelhantes.
[019] Além disso, descobriu-se que uma vez que o pó de polímero base e o polímero superabsorvente contendo um grande número de poros e tendo uma grande área de superfície pode ser obtida pelo progresso do gel de pulverização, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode exibir uma melhor taxa de absorção conforme definido, por exemplo, pelas propriedades físicas tais como T-20.
[020] Em adição, após basicamente obter um polímero hidrogel tendo uma alta resistência de gel, conforme a condição de gel-pulverização é controlada de modo que a resistência de gel depois de pulverização é mantida em um certo nível ou mais, o polímero superabsorvente de uma modalidade obtido através desse método pode reduzir a geração de conteúdo extraível e a deterioração de desempenho de absorção no curso de sua produção.
[021] Portanto, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode exibir taxa de absorção e permeabilidade a líquido mais aprimorada, enquanto mantendo excelente desempenho de absorção básica, e podem ser preferivelmente usados para materiais higiênicos tais como fraldas tendo uma espessura mais fina.
[022] A seguir, o polímero superabsorvente de uma modalidade será descrito em mais detalhes.
[023] Adicionalmente, o termo “polímero superabsorvente” como aqui usado refere-se a um polímero superabsorvente compreendendo: um polímero de base em pó incluindo um primeiro polímero reticulado de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo pelo menos grupos ácidos parcialmente neutralizados; e uma camada de superfície reticulada formada sobre o pó de polímero base e incluindo um segundo polímero reticulado em que o primeiro polímero reticulado é ainda reticulado via um agente de reticulação de superfície.
[024] O monômero etilenicamente insaturado solúvel em água pode ser qualquer monômero comumente utilizado na produção de um polímero superabsorvente. Como um exemplo não limitante, o monômero etilenicamente insaturado solúvel em água pode ser um composto representado pela seguinte Fórmula Química 1: [Fórmula Química 1] R1-COOM1 na Fórmula Química 1, R1 é um grupo alquila tendo 2 a 5 átomos de carbono, contendo uma ligação insaturada, e M1 é um átomo de hidrogênio, um metal monovalente ou divalente, um grupo amônio ou um sal de amina orgânico.
[025] Preferivelmente, o monômero descrito acima pode ser pelo menos um selecionado do grupo consistindo de ácido acrílico, ácido metacrílico, e um sal de metal monovalente, um sal de metal divalente, um sal de amônio, e um seu sal de amina orgânica. Quando ácido acrílico ou um seu sal é usado como o monômero etilenicamente insaturado solúvel em água, é vantajoso que um polímero superabsorvente tendo propriedade de absorção melhorada pode ser obtido. Além disso, o monômero acima mencionados usados aqui podem incluir pelo menos um selecionado do grupo consistindo de um monômero aniônico tal como anidrido maléico, ácido fumárico, ácido crotônico, ácido itacônico, ácido 2-acriloil etano sulfônico, ácido 2-metacriloil etano sulfônico, ácido 2-(met) acriloil propano sulfônico, ou ácido 2-(Met)acrilamida-2-metilpropano sulfônico, e um seu sal; um monômero hidrofílico não iônicos tais como (met)acrilamida, (met)acrilato N-substituído, 2- hidroxietil(met)acrilato, 2-hidroxipropil(met)acrilato, metoxipolietilenoglicol(met) acrilato, ou polietilenoglicol(met)acrilato; e um monômero insaturado contendo grupo amino tal como (N,N)-dimetilaminoetil (met) acrilato ou (N,N)-dimetilaminopropil (met) acrilamida, e um composto quaternário do mesmo.
[026] Aqui, o monômero etilenicamente insaturado solúvel em água pode ter um grupo ácido, em que pelo menos uma parte do grupo acídico é neutralizado. Preferivelmente, aquelas em que o monômero é parcialmente neutralizado com uma substância alcalina, tal como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de amônio ou semelhantes podem ser usados.
[027] Neste caso, o grau de neutralização do monômero pode ser de 40 a 95% em mol, ou de 40 a 80% em mol, ou de 45 a 75% em mol. A variação do grau de neutralização pode variar dependendo das propriedades físicas finais. Entretanto, um grau excessivamente alto de neutralização causa a precipitação dos monômeros neutralizados, e assim polimerização pode não ocorrer prontamente, enquanto um grau de neutralização excessivamente baixo não apenas grandemente deteriora o desempenho de absorção do polímero, mas também dota o polímero com propriedades difíceis de manipular, como borracha elástica.
[028] O “primeiro polímero reticulado” significa que os acima mencionados monômero etilenicamente insaturado solúvel em água é submetido a uma polimerização de reticulação na presença de um agente de reticulação interna, e o “pó de polímero base” significa uma substância contendo um primeiro polímero reticulado. Além disso, o “segundo polímero reticulado” significa uma substância em que o primeiro polímero reticulado é adicionalmente reticulado via um agente de reticulação de superfície, pelo que o segundo polímero reticulado é formado sobre o pó de polímero de base. O agente de reticulação de superfície será descrito mais tarde.
[029] O polímero superabsorvente de uma modalidade é excelente na capacidade de absorção de água, taxa de absorção e permeabilidade a líquido, que pode ser expressa pelas propriedades físicas tais como CRC, FHA, SFC, T-20 ou FSR.
[030] Especificamente, o polímero superabsorvente de uma modalidade tem uma capacidade de retenção centrífuga (CRC) para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) por 30 minutos de 26 g/g ou mais, preferivelmente 26,5 g/g ou mais, ou 27,0 g/g ou mais. Maior o valor de CRC, mais excelente ele é. Assim, o seu limite superior não é restrito, mas como um exemplo, ele é 34 g/g ou menos, 32 g/g ou menos, 30 g/g ou menos, ou 29,5 g/g ou menos. A capacidade de retenção centrífuga (CRC) para uma solução salina fisiológica pode ser calculado pela seguinte Equação 1 após absorver o polímero superabsorvente para uma solução salina fisiológica durante 30 minutos:
Figure img0001
na Equação 1, W0 (g) é um peso inicial (g) do polímero superabsorvente, W1 (g) é um peso da embalagem medido após impregnação de embalagem de tecido não contendo um polímero superabsorvente em uma solução salina fisiológica a temperatura ambiente por 30 minutos e então desidratando a mesma usando uma centrífuga a 250 G durante 3 minutos, e W2 (g) é um peso da embalagem medido após impregnar uma embalagem de tecido não tramado contendo um polímero superabsorvente em solução salina fisiológica a temperatura ambiente por 30 minutos e então desidratando a mesma usando uma centrífuga a 250 G durante 3 minutos.
[031] Além disso, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode ter uma alta absorção fixa (FHA) (20 cm) de 22,5 g/g ou mais, preferivelmente 23 g/g ou mais, 23,5 g/g ou mais, ou 23,7 g/g ou mais, conforme medido após absorver o mesmo em uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) por 1 hora sob pressão de 0,3 psi (2068 Pa). O limite superior da mesma não é restrito, mas como um exemplo, ele pode ser 29 g/g ou menos, 27 g/g ou menos, ou 26 g/g ou menos. A FHA pode ser medida e calculada pelo método descrito nos Exemplos da Patente Norte-Americana 7.108.916.
[032] Tal um FHA pode definir uma excelente força de sucção sob pressão exibida pelo polímero superabsorvente de uma modalidade. Como o polímero superabsorvente de uma modalidade inclui um polímero de base em pó que mantém uma resistência de gel relativamente alta, excelente FHA e absorção superior sob pressão como definida assim.
[033] Além disso, o polímero superabsorvente de uma modalidade tem uma condutividade de fluxo de solução salina (SFC, 10-7 cm3.s/g) para uma solução salina fisiológica (0,685% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) de 35 ou mais, preferivelmente 40 ou mais, 45 ou mais, ou 47 ou mais. O limite superior de SFC não é restrito, mas como um exemplo, é de 150 ou menos, 140 ou menos, 130 ou menos, 100 ou menos, ou 80 ou menos. A condutividade de fluxo de solução salina (SFC) pode ser medida e calculada de acordo com métodos bem conhecidos por aqueles versados na técnica, por exemplo, os métodos revelados nas colunas 54 a 59 da Patente Norte-Americana No. 5.562.646.
[034] O polímero superabsorvente inclui um polímero de base em pó que mantém uma alta resistência de gel, e inclui uma camada de superfície reticulada através de uma superfície de reticulação, e assim pode apresentar uma SFC aperfeiçoada e excelente permeabilidade ao líquido assim definido.
[035] Adicionalmente, o polímero superabsorvente de uma modalidade tem T- 20 de 180 segundos ou menos, 170 segundos ou menos, ou 160 segundos ou menos que indica o tempo requerido para absorver 1 g do polímero superabsorvente a 20 g de solução aquosa de cloreto de sódio e álcool etoxilado tendo de 12 a 14 átomos de carbono sob pressão de 0,3 psi (2068 Pa). O limite inferior de T-20 não é restrito, mas como um exemplo, é de 80 segundos ou mais, 90 segundos ou mais, 100 segundos ou mais, ou 120 segundos ou mais. 9 g de cloreto de sódio (0,9% em peso) e 0,1 g de Lorodac (componente principal: álcool etoxilato linear tendo de 12 a 14 átomos de carbono, CAS #68439-50-9) (0,01% em peso) são dissolvidos em 1 L de água destilada para fazer uma solução aquosa, e o T-20 pode ser calculado e medido com o tempo requerido para absorver 1 g do polímero superabsorvente para 20 g desta solução aquosa sob pressão de 0,3 psi (2068 Pa). Métodos de medição específica de T-20 são descritos em detalhes nas páginas 13 a 18 da Publicação de Patente Europeia N° 2.535.027.
[036] O polímero superabsorvente de uma modalidade pode incluir um polímero de base em pó tendo uma área de superfície grande por otimizar as condições de gel-pulverização do polímero hidrogel no seu processo de produção. Assim, o polímero superabsorvente pode apresentar uma melhor taxa de absorção do que previamente conhecido.
[037] Adicionalmente, o polímero superabsorvente de uma modalidade tem a taxa de intumescimento livre (FSR) de 0,25 g/g/s ou mais, preferivelmente 0,27 g/g/s ou mais, 0,28 g/g/s ou mais, ou 0,29 g/g/s ou mais, quando 1 g do polímero superabsorvente absorve 20 g de 0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio. O limite superior de FSR não é restrito, mas como um exemplo, ele é 0,40 g/g/s ou menos, 0,39 g/g/s ou menos, 0,38 g/g/s ou menos, 0,37 g/g/s ou menos, ou 0,36 g/g/s ou menos.
[038] Esta faixa de FSR pode também definir a alta taxa de absorção exibida pelo polímero superabsorvente de uma modalidade.
[039] Entretanto, no polímero superabsorvente de uma modalidade descrita acima, o primeiro polímero reticulado incluído no polímero base em pó pode ser um polímero em que o monômero é reticulado na presença de um primeiro agente reticulado interno com base em poliolpoli(met)acrilato selecionado do grupo consistindo de trimetilolpropano tri(met)acrilato, etileno glicol, di(met)acrilato, polietileno glicol(met)acrilato, propileno glicol di(met)acrilato, polipropileno glicoldi(met)acrilato, butanodiol, di(met)acrilato, butileno glicol di(met)acrilato, dietileno glicol, di(met)acrilato, hexanodiol di(met)acrilato, trietileno glicol di(met)acrilato, tripropileno glicol di(met)acrilato, tetraetileno glicol di(met)acrilato, dipentaeritritol pentacrilato, glicerina tri(met)acrilato, e tetraacrilato de pentaeritritol; e segundo agente de reticulação baseado em alil(met)acrilato. Aplicando estes dois ou mais agentes de reticulação interna específicos, o polímero superabsorvente de uma modalidade inclui um polímero de base em pó que mantém uma alta resistência de gel mesmo após realizar a pulverização de gel, pulverização ou semelhantes, e desse modo permeabilidade superior ao líquido e absorção sob pressão pode ser exibida.
[040] O polímero superabsorvente de uma modalidade descrita acima pode ter um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm. Mais especificamente, pelo menos 95% em peso do pó de polímero de base e o polímero superabsorvente contendo o mesmo pode ter um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm e um pó fino tendo um diâmetro de partícula menor que 150 μm pode ser menor do que 3% em peso.
[041] Entretanto, o polímero superabsorvente que satisfaz as várias propriedades mencionadas acima da modalidade pode ser produzido por um método de produção específico em que as condições de polimerização de hidrogel são controladas para obter um polímero hidrogel exibindo maior resistência de gel, e então as condições de gel pulverização e semelhantes são controladas para manter a resistência de gel depois de pulverização em um nível constante.
[042] De acordo com outra modalidade da presente invenção, é provido um processo para produzir o polímero superabsorvente acima mencionado. Tal método de produção pode incluir as etapas de: executar a polimerização por reticulação de um monômero solúvel em água etilenicamente insaturado tendo pelo menos grupos ácidos parcialmente neutralizado na presença de um agente de reticulação interna para formar um polímero hidrogel contendo um primeiro polímero reticulado e tendo uma resistência de gel pf 10000 Pa ou mais; fazendo pulverização gel do polímero hidrogel de modo que a resistência de gel depois da pulverização se torna 35% a 95% da resistência de gel antes da pulverização: secando, pulverizando e classificando o polímero de hidrogel gel pulverizado para formar um polímero base em pó; e tratamento térmico e reticulação de superfície do polímero de base em pó na presença de um agente de reticulação de superfície para formar uma partícula de polímero superabsorvente.
[043] A seguir, o método de produção acima será descrito em detalhes para cada etapa.
[044] Primeiro, o método de produção de outra modalidade inclui uma etapa de formação de um polímero de hidrogel por reticulação. Especificamente, esta é uma etapa de realizar polimerização térmica ou foto-polimerização de uma composição de monômero compreendendo um monômero solúvel em água etilenicamente insaturado e um iniciador de polimerização na presença de um agente de reticulação interna, para formar um polímero de hidrogel.
[045] O monômero solúvel em água etilenicamente insaturado contido na composição de monômero é o mesmo como descrito acima.
[046] Em adição, a composição de monômero pode incluir um iniciador de polimerização geralmente usado na produção de um polímero superabsorvente. Como um exemplo não-limitante, como o iniciador de polimerização, um iniciador de polimerização térmica, um iniciador de foto-polimerização ou semelhantes podem ser usados dependendo do método de polimerização. Entretanto, mesmo no caso do método de foto-polimerização, uma certa quantidade de calor é gerada por irradiação ultravioleta ou semelhantes, e uma certa quantidade de calor é gerada de acordo com o progresso da reação de polimerização, que é uma reação exotérmica e, então, um iniciador de polimerização térmica também pode ser incluído.
[047] O iniciador de foto-polimerização aqui usado pode incluir, por exemplo, um ou mais compostos selecionados do grupo que consiste de éter de benzoina, dialquil acetofenona, hidroxil alquil cetona, fenil glioxilato benzil dimetil cetal, acil fosfina e α-aminocetona. Entre eles, como um exemplo específico da acilfosfina, uma lucirina TPO comumente usada, isto é, óxido 2,4,6-trimetil-benzoil-trimetil-fosfina pode ser usado. Mais vários iniciadores de foto-polimerização são bem revelados em “UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application” escrito por Reinhold Schwalm, (Elsevier, 2007), p 115, o conteúdo da qual é aqui incorporado por referência.
[048] Além disso, como o iniciador de polimerização térmica, um ou mais compostos selecionados do grupo consistindo de um iniciador baseado em persulfato, um iniciador à base de azo, peróxido de hidrogênio e ácido ascórbico pode ser usado. Exemplos específicos do iniciador baseado em persulfato podem incluir persulfato de sódio (Na2S2O8), persulfato de potássio (K2S2O8), persulfato de amônio ((NH4)2S2O8), e semehantes. Além disso, exemplos do iniciador à base de azo podem incluir dicloridrato de 2,2-azobis (2-amidinopropano), dicloridrato de 2,2-azobis-(N,N- dimetileno) isobutiramidina, 2-(carbamoilazo)isobutilonitril, dicloridrato de 2,2-azobis [ 2-(2-imidazolin-2-il)propano, 4,4-azobis (ácido 4-cianovalérico) ou semelhantes. Mais vários iniciadores de polimerização térmica são bem revelados em “Principle of Polymerization” escrito por Odian, (Wiley, 1981), p 203, o conteúdo do qual é aqui incorporado por referência.
[049] O iniciador de polimerização pode ser incluído em uma concentração de cerca de 0,001 a 1% em peso com base na composição monomérica. Isto é, quando a concentração do iniciador de polimerização é muito baixa, a taxa de polimerização pode ficar lenta e uma grande quantidade de monômero residual pode ser extraído no produto final, que não é preferível. Por outro lado, quando a concentração do iniciador de polimerização for muito alta, as cadeias de polímero constituindo a rede se tornam curtas, e assim os conteúdos extraíveis são aumentados e propriedades físicas do polímero podem deteriorar tal como uma redução na absorção sob pressão.
[050] Entretanto, a composição monomérica pode incluir um agente de reticulação (“agente de reticulação interna”) para melhorar as propriedades físicas do polímero por polimerização do monômero etilenicamente insaturado solúvel em água. O agente de reticulação é usado para reticulação interna de polímero hidrogel, e é usado separadamente a partir de um agente de reticulação de superfície descrito abaixo.
[051] Particularmente, no método de produção da outra modalidade, dois ou mais agentes de reticulação interna acima mencionados, por exemplo, o primeiro agente de reticulação interna poliol poli(met)acrilato e o segundo agente de reticulação interna baseado em alil(met)acrilato podem ser usados juntos para obter um polímero hidrogel tendo uma maior resistência de gel, por exemplo, uma resistência de gel de 10000 Pa ou mais, ou 11000 Pa ou mais, ou 120000 Pa ou mais, e mas não particularmente limitada às mesmas, 50000 Pa ou menos, ou 40.000 Pa ou menos, ou 38.000 Pa ou menos.
[052] Mais especificamente, como o primeiro agente de reticulação interna, pelo menos um selecionado do grupo consistindo de trimetilolpropano tri(met)acrilato, etileno glicol di(met) acrilato, polietileno glicol di(met)acrilato, propileno glicol di (met) acrilato, polipropileno di(met)acrilato, butanodiol di(met)acrilato, butileno glicol di(met)acrilato, dietilenoglicol di(met)acrilato, hexanodiol di(met)acrilato, trietileno glicol di(met)acrilato, tripropileno glicol di(met) acrilato, tetraetileno glicol di(met)acrilato, dipentaeritritol pentacrilato, glicerina tri (met) acrilato e pentaeritritol tetracrilato podem ser usados, e como o segundo agente de reticulação interna, alil(met)acrilato, alilacrilato, e semelhantes podem ser usados.
[053]Ainda, o primeiro agente de reticulação interna pode ser adicionado em uma quantidade de 0,4 a 1 parte em peso, ou 0,5 a 0,9 partes em peso, ou 0,6 a 0,8 partes em peso, com base em 100 partes em peso de toda a composição de monômero incluindo o agente de reticulação interna, o monômero e semelhantes. O segundo agente de reticulação interna pode ser adicionado em uma quantidade de 0,008 a 0,5 partes em peso, ou de 0,01 a 0,1 partes em peso, ou de 0,01 a 0,05 partes em peso, com base em 100 partes em peso de toda a composição de monômero. Desta maneira, controlando a composição tal como o tipo e a variação do conteúdo do agente de reticulação interna e também controlando o teor de água do polímero de hidrogel a ser descrito posteriormente, um polímero hidrogel exibindo uma resistência de gel de 10000 Pa ou mais pode ser obtido mais efetivamente, e um polímero superabsorvente satisfazendo as propriedades físicas de uma modalidade pode ser obtido mais efetivamente. Entretanto, se o teor de agente de reticulação interna é excessivamente grande, o desempenho de absorção básica do polímero superabsorvente pode ser deteriorado.
[054] Em adição, a composição de monômero pode ainda incluir um aditivo tal como um espessante, um plastificante, um estabilizante de preservação, um antioxidante etc, se necessário.
[055] Ainda, tal composição monomérica pode ser preparada na forma de uma solução em que materiais brutos tais como o monômero acima descrito, iniciador de polimerização, agente de reticulação interna etc são dissolvidos em um solvente.
[056] Neste caso, qualquer solvente utilizável pode ser usado sem limitação na constituição desde que ele possa dissolver os materiais brutos acima mencionados. Exemplos do solvente podem incluir água, etanol, etilenoglicol, dietilenoglicol, trietileno glicol, 1,4-butanodiol, propilenoglicol, etilenoglicol monobutil éter, propilenoglicol monometil éter, propilenoglicol monometil éter acetato, metil etil cetona, acetona, metil amil cetona, cicloexanona, ciclopentanona, dietilenoglicol monometil éter, dietilenoglicol etiléter, tolueno, xileno, butirolactona, carbitol, metil celosolve, N,N-dimetilacetamida, ou uma mistura dos mesmos.
[057] Ainda, a formação do polímero de hidrogel através da polimerização da composição de monômero pode ser realizada por um processo de polimerização geral, e o processo não é particularmente limitado. Como um exemplo não limitante, o método de polimerização é amplamente classificado em uma polimerização térmica e uma foto-polimerização de acordo com o tipo de fonte de energia de polimerização, e a polimerização térmica pode ser realizada em um reator como um amassador equipado com agitação hastes e a foto-polimerização pode ser realizada em um reator equipado com uma correia transportadora móvel.
[058] Como um exemplo, a composição de monômero é injetada em um reator como um amassador equipado com as hastes de agitação, e polimerização térmica é realizada pela provisão de ar quente ao mesmo ou aquecimento do reator, obtendo- se assim o polímero hidrogel. Neste caso, o polímero de hidrogel, que é descarregado da saída do reator de acordo com o tipo de hastes agitadoras equipadas no reator, pode ser obtido como partículas com um tamanho de centímetros ou milímetros. Especificamente, o polímero hidrogel pode ser obtido de várias formas de acordo com a concentração da composição de monômero injetada nele, a velocidade de injeção, ou semelhante, e o polímero hidrogel tendo um diâmetro de partícula (peso médio) de 2 a 50 mm pode ser geralmente obtido.
[059] Como outro exemplo, quando a foto-polimerização da composição de monômero é realizada em um reator equipado com uma correia transportadora móvel, um polímero de hidrogel em forma de folha pode ser obtido. Neste caso, a espessura da folha pode variar, dependendo da concentração da composição de monômero injetada ao mesmo e a velocidade de injeção, e a folha de polímero é preferivelmente controlada para ter tipicamente uma espessura de 0,5 a 10 cm de modo a segurar a velocidade de produção ou semelhante, enquanto permitindo uma polimerização uniforme de toda a folha.
[060] Neste caso, o polímero hidrogel obtido pelo processo acima mencionado pode ter um teor de água de 38 a 60% em peso ou 40 a 55% em peso. O “teor de água” como aqui usado significa um peso ocupado pela umidade com respeito ao peso total de polímero hidrogel, que pode ser o valor obtido pela subtração do peso do polímero seco do peso a partir do peso do polímero hidrogel. Especificamente, o teor de água pode ser definido como um valor calculado medindo-se a perda de peso devido a evaporação de umidade no polímero no processo de secagem elevando a temperatura do polímero através de aquecimento de infravermelho. Neste momento, as condições de secagem podem ser determinadas como segue: a temperatura de secagem é aumentada da temperatura ambiente até cerca de 180° C e, então, a temperatura pode ser mantida a 180° C, e o tempo de secagem total pode ser ajustado para 20 minutos, incluindo 5 minutos para a etapa de aumento de temperatura.
[061] Não apenas o teor de água do polímero de hidrogel é ajustado para as variações descritas acima e assim a resistência de gel antes da pulverização de 10000 Pa descrito acima pode ser obtido mais efetivamente, mas também a pulverização de gel subsequente pode ser realizada mais efetivamente. Especificamente, o polímero de hidrogel é introduzido em um gel pulverizador no estado onde o conteúdo de água foi ajustado. Como as condições de pulverização de gel descritas abaixo são ajustadas, não apenas a variação da alta resistência de gel antes da pulverização de gel pode ser obtida mais facilmente, a resistência de gel após a pulverização de gel pode ser mantida a 35% a 95%, ou de 50% a 90%, ou de 60% a 88% da resistência de gel antes da pulverização. Como um resultado, a área de superfície interna do pó de polímero base e o polímero superabsorvente contendo o mesmo é alargado, onde o polímero superabsorvente exibe excelente taxa de absorção, e também o pó de polímero base e o polímero superabsorvente pode manter resistência elevada e assim exibir excelente permeabilidade ao líquido e semelhantes
[062]. Entretanto, depois do polímero de hidrogel ser formado pela polimerização de reticulação acima mencionada, o polímero de hidrogel com teor de água controlada é gel-pulverizado. Tal pulverização de gel pode ser realizada de modo que a resistência de gel após pulverização torna-se 35% a 95% da resistência de gel antes de pulverização. Em um exemplo específico, a resistência de gel após gel pulverização pode ser de 5000 Pa a 30000 Pa, ou de 10000 Pa a 28000 Pa. Assim, um polímero superabsorvente que satisfaz as propriedades físicas de uma modalidade pode ser mais efetivamente obtido.
[063] O dispositivo de pulverização usado na etapa de pulverização não é limitado em sua constituição, porém exemplos específicos destes podem incluir qualquer um selecionado dentre o grupo consistindo de um pulverizador vertical, um cortador turbo, um moedor turbo, um moinho de cortador rotativo, um moinho de cortador, um moinho de disco, um britador de retalho, um triturador, um cortador e um cortador de disco. Entretanto, ele não está limitado ao exemplo descrito acima.
[064] Por outro lado, durante a pulverização de gel do polímero de hidrogel, uma força de cisalhamento e uma força de compressão é aplicada ao polímero de hidrogel. No método de produção de uma outra modalidade, a variação de resistência de gel após o gel de pulverização descrito acima pode ser realizada controlando-se as condições de pulverização do gel.
[065] Mais especificamente, o gel de pulverização pode ser executado dentro de um pulverizador incluindo uma extrusora equipada com uma placa perfurada tal como uma extrusora de rosca. Neste momento, uma pluralidade de orifícios formados na placa perfurada pode ter um diâmetro de 9 a 18 mm, ou de 10 a 15 mm, pelo que o gel de pulverização pode ser realizado empurrando o polímero hidrogel através de uma placa perfurada e uma extrusora. Desse modo, o polímero de hidrogel pode manter um nível adequado de resistência de gel mesmo após gel pulverização, e a pulverização do gel é efetivamente realizada de modo que o polímero após pulverização pode ter uma grande área de superfície.
[066] Isto é, quando a gel-pulverização acima mencionada é realizada, a área de superfície do polímero de hidrogel pulverizado é notavelmente aumentada. Especificamente, no polímero de hidrogel pulverizado, a percentagem do número de partículas cisalhadas é 0,40 ou mais e 0,95 ou menos. A “partícula cisalhada” significa uma partícula tendo três ou mais porções côncavas ou orifícios com uma profundidade de 10 μm ou mais observada na partícula de polímero de hidrogel pulverizado, e a “razão numérica das partículas cisalhadas” significa o número das partículas cisalhadas em relação ao número total de partículas de polímero de hidrogel. Como descrito acima, as partículas cortadas são produzidas e a área de superfície é alargada, de modo que as propriedades físicas do polímero superabsorvente podem ser melhor aperfeiçoadas e o polímero superabsorvente que satisfaz as várias propriedades físicas de uma modalidade pode ser produzida mais efetivamente.
[067] Por outro lado, a pulverização do polímero hidrogel pode ser realizada tal que o polímero de hidrogel tem um diâmetro de partícula de 0,1 mm a 10 mm. Isto é, para aumentar a eficiência de secagem, o polímero de hidrogel é preferivelmente pulverizado em partículas com um tamanho de 10 mm ou menos. Entretanto, uma vez que um fenômeno de aglomeração entre partículas pode ocorrer durante pulverização excessiva, o polímero de hidrogel é preferivelmente pulverizado em partículas com um tamanho de 0,1 mm ou mais.
[068] Em adição, uma vez que a gel-pulverização do polímero de hidrogel é realizada em um estado de teor de água relativamente baixo, um fenômeno no qual o polímero de hidrogel adere à superfície do dispositivo de pulverização pode ocorrer. Para minimizar tal fenômeno, vapor, água, tensoativo, agente de prevenção de aglomeração (por exemplo, argila, sílica etc); iniciadores baseado em persulfato, iniciadores à base de azo, peróxido de hidrogênio, iniciador de polimerização térmica, agente de reticulação à base de epóxi, um agente de reticulação de diol, um agente de reticulação contendo acrilato difuncional, trifuncional ou polifuncionais superiores, agente de reticulação com mono-funcionalidade contendo um grupo hidroxila ou semelhante pode ser adicionado ao polímero hidrogel como necessário.
[069] Após a gel-pulverização descrita acima, o polímero de hidrogel pode ser seco. A secagem pode ser realizada a uma temperatura de 120 a 250° C, preferivelmente 140 a 200° C, mais preferivelmente 150 a 190° C. Neste caso, a temperatura de secagem pode ser definida como a temperatura do meio de aquecimento provido ao mesmo para secagem, ou a temperatura interna do reator de secagem, incluindo o meio de aquecimento e o polímero durante o processo de secagem. Se a temperatura de secagem é baixa, e, portanto, o tempo de secagem se torna longo, a eficiência do processo pode ser deteriorada. Para prevenir este problema, a temperatura de secagem é preferivelmente de 120° C ou mais alta. Em adição, quando a temperatura de secagem é maior do que a necessária, a superfície do polímero de hidrogel é excessivamente seca, e a ocorrência de pós finos pode ser aumentada durante o subsequente processo de pulverização e as propriedades físicas do polímero finalmente formado podem ser deterioradas. A fim de prevenir este problema, portanto, a temperatura de secagem é preferivelmente 250° C ou menos.
[070] Neste caso, o tempo de secagem na etapa de secagem não é particularmente limitado, mas pode ser controlado para 20 a 90 minutos na temperatura de secagem acima, em consideração do processo de eficiência e as propriedades físicas do polímero.
[071] A secagem poderá ser realizada usando um meio convencional, e por exemplo, a secagem pode ser realizada por métodos de submeter o polímero de hidrogel pulverizado a alimentação de ar quente, irradiação infravermelha, irradiação de micro-ondas, irradiação ultravioleta ou semelhantes.
[072] A secagem é preferivelmente conduzida de modo que o polímero seco tem um teor de água de cerca de 0,1% a 10% em peso. Isto é, se o teor de água do polímero seco é menor do que 0,1% em peso, os custos de produção podem ser aumentados devido à secagem excessiva e a degradação do polímero reticulado podem ocorrer, o que não é desejável. Em adição, se o teor de água do polímero é mais do que 10% em peso, defeitos podem ocorrer em um processo subsequente, que não é desejável.
[073] Após a secagem, o polímero seco pode ser pulverizado. Assim, o diâmetro de partícula e área de superfície do polímero pulverizado podem ser controladas dentro de uma faixa apropriada. A pulverização pode ser realizada de tal modo que o polímero pulverizado tem um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm.
[074] Exemplos do dispositivo de pulverização que podem ser usados aqui incluem um moinho de pino, um moinho de martelo, um moinho de parafuso, um moinho de rolo, um moinho de disco, um moinho de avanço ou semelhantes.
[075] Ainda, a fim de controlar as propriedades físicas do polímero superabsorvente finalmente produzidos, a etapa de seletivamente classificar partículas tendo um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm em partículas poliméricas obtidas através da etapa de pulverização acima mencionada pode ser ainda realizada.
[076] Por outro lado, através da classificação, partículas de polímero (pó fino) tendo um diâmetro de partícula de menos de 150 μm podem ser granuladas com um solvente (por exemplo, solvente aquoso tal como água) utilizáveis na etapa de reticulação da polimerização para preparar um pó fino de corpo granulado novamente. O pó fino de corpo granulado novamente pode ser adicionado e misturado com o polímero superabsorvente antes da secagem, por exemplo, para o polímero superabsorvente imediatamente antes ou imediatamente após a etapa de pulverização do gel, e entre a etapa de secagem.
[077] O pó fino de corpo granulado novamente pode ser misturado em uma quantidade de 10 a 30 partes em peso, ou 15 a 28 partes em peso baseado em 100 partes em peso do polímero de hidrogel antes da secagem. Devido a adição de pó fino de corpo granulado novamente, a área de superfície interna do pó de polímero base e o polímero superabsorvente pode ser mais larga e o polímero superabsorvente pode exibir uma taxa de absorção mais aperfeiçoada. Em adição, a resistência do pó de polímero base e o polímero superabsorvente é controlado para uma faixa apropriada pela introdução do pó fino de corpo granulado novamente dentro da faixa de conteúdo acima mencionada, e assim várias propriedades físicas de uma modalidade podem ser obtidas mais efetivamente.
[078] Por outro lado, após o pó de polímero base ser produzido através da etapa de classificação descrita acima, o pó de polímero de base pode ser submetido a tratamento de calor e reticulação de superfície na presença de um agente de reticulação de superfície para formar partículas de polímero superabsorvente.
[079] A reticulação de superfície induz uma reação de reticulação na superfície do pó de polímero de base na presença de um segundo agente de reticulação (agente de reticulação de superfície). Através de tal reticulação de superfície, uma camada de superfície modificada (camada de superfície reticulada) é formada sobre a superfície das partículas de polímero pulverizado.
[080] A reticulação de superfície pode ser executada por um método de misturar uma solução contendo um segundo agente de reticulação (agente de reticulação de superfície) com o polímero base em pó, seguido por uma reação de reticulação.
[081] Aqui, o agente de reticulação de superfície é um composto capaz de reagir com um grupo funcional do polímero, e pode ser um composto à base de carbonato de alquileno ou um composto à base de álcool poliídrico. Um carbonato de alquileno tendo de 2 a 5 átomos de carbono é preferível. Mais preferivelmente, carbonato de etileno pode ser usado como o agente de reticulação de superfície. Além do agente de reticulação de superfície, sílica, argila ou semelhantes podem ser também usados. Ainda, a fim de controlar a taxa de penetração e profundidade do agente de reticulação de superfície, um composto ácido, um polímero, ou semelhantes, podem ainda ser adicionados, se necessário.
[082] Neste momento, o teor do agente de reticulação de superfície pode ser apropriadamente controlada de acordo com o tipo de agente de reticulação, as condições de reação etc, e pode ser preferivelmente ajustado para 0,001 a 5 partes em peso com base em 100 partes em peso do pó de polímero base. Se o teor de agente de reticulação de superfície é excessivamente baixo, a modificação de superfície pode não ser apropriadamente realizada, e as propriedades físicas do polímero final podem ser deterioradas. Inversamente, se uma quantidade excessiva do agente de reticulação de superfície é usado, a capacidade de absorção básica do polímero pode em vez disso diminuir devido à excessiva reação de reticulação de superfície, que não é preferível.
[083] Por outro lado, a etapa de reticulação de superfície pode ser executada em um método convencional, tal como um método no qual a solução de reticulação de superfície contendo o agente de reticulação de superfície e o pó de polímero de base são adicionados a um reator e misturados, um método em que a solução de ligação reticulada de superfície contendo o agente de reticulação de superfície é aspergida sobre o pó de polímero base, um método em que o pó de polímero base e a solução de reticulação de superfície são continuamente alimentados em um misturador operando continuamente e misturados, e semelhantes.
[084] Além disso, quando adicionando o agente de reticulação de superfície, água pode ser ainda adicionada. Então, a adição do agente de reticulação de superfície e água juntos podem induzir a dispersão uniforme do agente de ligação reticulada de superfície, impedir o fenômeno de agregação do pó de polímero base, e ainda otimizar a profundidade de penetração do agente de reticulação de superfície para o pó de polímero base. Em consideração destes objetos e efeitos, o teor de água para ser adicionado junto com o agente de reticulação de superfície pode ser ajustada para 0,5 a 10 partes em peso com base em 100 partes em peso do pó de polímero base.
[085] A etapa de reticulação de superfície pode ser processada em uma temperatura de 100 a 250° C. Ainda, a reticulação de superfície pode ser prosseguida por 1 minuto a 120 minutos, preferivelmente de 1 minuto a 100 minutos, mais preferivelmente 10 minutos a 80 minutos. Isto é, a fim de prevenir que as partículas poliméricas sejam danificadas, desse modo, diminuindo suas propriedades físicas durante reação excessiva enquanto induzindo a reação de reticulação de superfície mínima, a etapa de reticulação de superfície pode ser realizada sob as condições mencionadas acima.
[086] O polímero superabsorvente de acordo com a presente invenção pode exibir mais taxa de absorção melhorada e permeabilidade a líquido, enquanto mantendo excelente desempenho de absorção básica, e assim é preferivelmente usado para materiais higiênicos tais como fraldas tendo uma espessura mais fina.
[Descrição Detalhada das Modalidades]
[087] A seguir, os exemplos preferidos são providos para melhor compreensão da invenção. Entretanto, esses Exemplos são dados para fins ilustrativos apenas e não se destinam a limitar o escopo da presente invenção aos mesmos.
Exemplo 1
[088] Como o aparelho de fabricação de um polímero superabsorvente, um aparelho de fabricação contínuo compreendendo uma etapa de polimerização, uma etapa de pulverização de hidrogel, uma etapa de secagem, uma etapa de pulverização, uma etapa de classificação, uma etapa de reticulação de superfície, uma etapa de resfriamento, uma etapa de classificação, e uma etapa de transporte conectando respectivas etapas podem ser usadas.
(Etapa 1)
[089] 0,7 partes em peso (7000 ppm) de diacrilato de polietileno glicol (peso molecular médio em peso: aproximadamente ~500 g/mol) como um agente de reticulação interna, 0,015 parte (150 ppm) de metacrilato de alila e 0,01 parte em peso de IRGACURE 819 como um fotoiniciador foram misturados para preparar uma solução de monômero. Subsequentemente, enquanto continuamente fornecendo a solução monomérica por uma bomba de medição, 160 partes em peso de 24% em peso de solução aquosa de hidróxido de sódio foram continuamente submetidas à mistura de linha para preparar uma solução aquosa de monômero. Neste momento, a temperatura aumentada pelo calor neutralizante foi ajustada para 40° C. Ainda, 6 partes em peso de uma solução aquosa a 4% em peso de persulfato de sódio foi continuamente submetida à linha de mistura, e então continuamente fornecida para um reator de polimerização contínuo tendo uma correia com uma polimerização planar com um reparo em cada extremidade. Subsequentemente, luz UV foi irradiada por 1 minuto, e adicionalmente a polimerização térmica foi realizada por 2 minutos para preparar um hidrogel. O teor de água do hidrogel foi confirmado a 45% em peso.
(Etapa 2)
[090] O hidrogel foi cortado para ter um tamanho médio de cerca de 300 mm ou menos, e então introduzido em um pulverizador (equipado com uma placa perfurada incluindo uma pluralidade de orifícios tendo um diâmetro de 11 mm) juntamente com um pó fino de corpo granulado novamente como mostrado na Tabela 1 abaixo e pulverizado sob as respectivas condições. Aqui, o pó fino de corpo granulado novamente usou o pó fino de corpo granulado novamente preparado na etapa 4 abaixo, e a razão de entrada é mostrada na Tabela 1 como 20% em peso em relação ao hidrogel.
(Etapa 3)
[091]Então, o hidrogel pulverizado na etapa 2 foi secado em um forno capaz de mudar o fluxo de ar para cima e para baixo. O hidrogel foi uniformemente seco por escoamento de ar quente a 180° C do fundo para o topo por 15 minutos e do topo para o fundo por 15 minutos, de modo que o produto seco tinha um teor de água de cerca de 2% ou menos.
(Etapa 4)
[092] O polímero seco na etapa 3 foi pulverizado usando um pulverizador e classificado para obter um polímero de base tendo um tamanho de 150 a 850 μm. Por outro lado, através da classificação acima, as partículas poliméricas tendo um tamanho de partícula menor que 150 μm foram granuladas com água e usadas para o pó fino de corpo granulado novamente da etapa 2 descrita acima.
(Etapa 5)
[093] Então, 100 partes em peso do polímero base preparado na etapa 4 foram misturadas com uma solução de agente de reticulação contendo 4 partes por peso de água e 1 parte em peso de carbonato de etileno e então submetidas a uma reação de reticulação de superfície a 180° C por 40 minutos. Então, o produto obtido foi resfriado e classificado para obter uma superfície reticulada de polímero superabsorvente tendo um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm.
Exemplos 2 a 8 e Exemplos Comparativos 1 a 4
[094]Um polímero superabsorvente foi preparado do mesmo modo que no Exemplo 1, exceto que a variação de conteúdo do agente de reticulação interna, o diâmetro de furo da placa perfurada provido no gel pulverizador, o teor de água do hidrogel e a razão de entrada do pó fino de corpo granulado novamente foram alteradas como mostrado na Tabela 1 abaixo.
[095] Nos seguintes Exemplos 1 a 8 e Exemplos Comparativos 1 a 4, a resistência de gel do hidrogel antes e após a gel-pulverização foi medida pelo método resumido a seguir, e os resultados de medição são resumidos e apresentados juntos na Tabela 1 abaixo.
*Método de medição da resistência de gel de hidrogel Preparação de amostras a serem medidas:
[096] Primeiro, uma amostra de hidrogel a ser medida (uma folha de hidrogel antes da gel-pulverização e um hidrogel após gel-pulverização) foi preparada para ter um diâmetro de cerca de 2,5 cm e uma espessura de cerca de 2 a 5 mm. A amostra preparada foi carregada sobre uma microbalança, e uma quantidade apropriada de água destilada foi uniformemente pulverizadas usando um pulverizador (neste momento, o teor de água inicial do hidrogel foi medido antecipadamente (condição do instrumento de medição do teor de água: 180° C, 40 minutos), e a quantidade de água necessária para combinar o teor de água inicial foi calculada. A fim de uniformemente ajustar o teor de água dentro da amostra, ele foi selado em vinil e armazenado em temperatura ambiente durante 12 horas ou mais.
B. Método de Medida:
[097]Uma amostra de hidrogel com teor de água controlado foi carregada entre duas placas do reômetro (ARES-G2), e o espaço entre as duas placas foi propriamente ajustado por pressionar as placas com uma força de 3 N de forma que a amostra foi colocada em contato com a face frontal da placa. Tempo de repouso foi dado por 5 minutos para estabilizar a amostra. No tempo de medida, primeiro, uma tensão na seção de regime viscoelástico linear onde o módulo de armazenamento (G’) e módulo de perda (G’’) foram constantes foram encontrados enquanto aumentando a tensão em uma frequência de 10 rad/s.
[098] Após descobrir o valor da tensão (usualmente 0,1%) na seção de regime linear, a viscoelasticidade (G’, G’’) foi medida por 60 segundos e uma frequência constante (10 rad/s). Após três ou mais medidas, o valor médio de G’ foi calculado como a resistência do gel (G’). Tabela 1
Figure img0002
Figure img0003
Agente de reticulação interna P/A: diacrilato de polietileno glicol/alimetacrilato
[099]Com referência à Tabela 1, foi confirmado que nos Exemplos 1 a 8, o tipo de conteúdo, teor de água e semelhantes do agente de reticulação interna são ajustados de modo que o hidrogel tem uma resistência de gel de 10000 Pa ou mais, e o diâmetro de orifício e o teor de água da placa perfurada do gel pulverizador são ajustados de modo que a resistência de gel após pulverização gel satisfaz a faixa de 35 a 95% da resistência de gel antes de gel de pulverização.
[0100] Em contraste, foi confirmado que no Exemplo Comparativo 1, o teor de água do hidrogel antes da gel-pulverização é excessivamente alto, de modo que o hidrogel antes e após pulverização mostra uma baixa resistência de gel. Ainda no Exemplo Comparativo 4, o teor de agente de reticulação interna é excessivamente baixo, de modo que o hidrogel antes da gel-pulverização mostra uma baixa resistência de gel. Ainda, nos Exemplos Comparativos 2 e 3, o diâmetro de furo da placa perfurada do gel pulverizador não é mantido em um nível apropriado, e assim a resistência de gel após o gel-pulverização se desvia da faixa apropriada.
Exemplo Experimental
[0101]As propriedades físicas do polímero superabsorvente preparados nos Exemplos e Exemplos Comparativos foram medidas e avaliadas pelos seguintes métodos.
(1) Capacidade de Retenção Centrífuga (CRC)
[0102] A capacidade de retenção centrífuga (CRC) pela capacidade de absorção de água sob uma condição de não carregamento foi medida para os polímeros superabsorventes dos Exemplos e Exemplos Comparativos de acordo com o método teste recomendado EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) No WSP 241.3. W0 (g, cerca de 0,2 g) do polímero superabsorvente foi uniformemente colocado em uma embalagem feita de tecido não tecido, seguido pela vedação. Então, a embalagem foi imersa em uma solução salina fisiológica composta de 0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio em temperatura ambiente. Após 30 minutos, a água foi removida da bolsa por centrifugação a 250 G durante 3 minutos, e o peso W2 (g) da embalagem foi então medido. Ainda, o mesmo procedimento foi realizado sem usar o polímero superabsorvente, e então o peso resultante W1 (g) foi medido. Usando os respectivos pesos assim obtidos, CRC (g/g) foi calculado de acordo com a seguinte Equação 1, desse modo confirmando a capacidade de retenção centrífuga. [Equação 1]
Figure img0004
(2) Condutividade de Fluxo de Solução Salina (SFC)
[0103] A condutividade de fluxo de solução salina fisiológica (SFC) foi medida e calculada de acordo com o método revelado nas colunas 54 a 59 da Patente Norte- Americana No. 5.562.646.
(3) T-20
[0104] 9 g de cloreto de sódio e 0,1 g de Lorodac (componente principal: etoxilato de álcool linear tendo de 12 a 14 átomos de carbono, CAS # 68439-50-9) foram dissolvidos em 1 L de água destilada para fazer uma solução aquosa, e o T -20 foi calculada e medida com o tempo requerido para absorver 1 g do polímero superabsorvente para 20 g desta solução aquosa sob pressão de 0,3 psi (2068 Pa). Métodos de medição específica de T-20 foram descritos em detalhes nas páginas 13 a 18 da Publicação da Patente Europeia N° 2535027.
(4) FSR (Taxa de Dilatação Livre)
[0105] A FSR do pó de polímero base ou polímero superabsorvente foi medida e calculada usando aqueles classificados em # 30 a # 50 (por exemplo, aqueles tendo um diâmetro de partícula de 300 a 600 μm) de acordo com o método revelado nas páginas 22 a 23 da Publicação de Patente Europeia N 2535027.
(5) FHA
[0106] A medição foi realizada após absorver o polímero superabsorvente para uma solução salina fisiológica (0,9% em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) sob pressão de 0,3 psi (2068 Pa), que foi medida e calculada como uma altura fixa de absorção (FHA) (20 cm). A outra medição específica e método de cálculo foram realizados de acordo com o método descrito nos Exemplos da Patente Norte- Americana 7.108.916.
[0107] Os valores de propriedades físicas dos Exemplos 1 a 8 e Exemplos Comparativos 1 a 4 medidos pelo método acima são resumidos na Tabela 2 abaixo. Tabela 2
Figure img0005
[0108] Com referência à Tabela 2, foi confirmado que no caso dos Exemplos 1 a 8, o desempenho de absorção básica definido pela CRC é excelente, a força de sucção sob pressão definida por FHA e a permeabilidade ao líquido definido pela SFC são excelentes, e as taxas de absorção definidas por T-20 ou FSR são também excelentes.
[0109]Em contraste, foi confirmado que no caso dos Exemplos Comparativos 1 a 4, pelo menos uma da permeabilidade ao líquido, a taxa de absorção ou a absorção sob pressão é pobre em comparação com Exemplos.

Claims (3)

1. Método para produzir um polímero superabsorvente CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: reticulação de um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água tendo grupos ácidos pelo menos parcialmente neutralizados na presença de um agente de reticulação interna para formar um polímero de hidrogel contendo um primeiro polímero reticulado e tendo uma resistência de gel de 10.000 Pa ou mais; realização de gel-pulverização do polímero de hidrogel de modo que a resistência de gel após pulverização torna-se 35% a 95% da resistência de gel antes da pulverização; secagem, pulverização e classificação do polímero de hidrogel gelpulverizado para formar um polímero de base em pó; e tratamento térmico e reticulação de superfície do polímero de base em pó na presença de um agente de reticulação de superfície para formar uma partícula de polímero superabsorvente, em que o agente de reticulação interna inclui um primeiro agente de reticulação interna baseado em poliolpoli(met)acrilato e um segundo agente de reticulação baseado em alil(met)acrilato, o primeiro agente de reticulação interna está contido em uma quantidade de 0,4 a 1 parte em peso, com base em 100 partes em peso da composição monomérica incluindo o agente de reticulação interna e o monômero, e o segundo agente de reticulação interna está contido em uma quantidade de 0,008 a 0,5 partes em peso, com base em 100 partes em peso da composição monomérica, e em que que na etapa de gel-pulverização, o polímero de hidrogel tem um teor de água de 38 a 60% em peso, e o polímero de hidrogel é submetido a uma gelpulverização através de uma extrusora equipada com uma placa perfurada tendo uma pluralidade de orifícios com um diâmetro de 9 a 18 mm.
2. Método para produção de um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda as etapas de: recuperar um pó fino tendo um diâmetro de partícula menor que 150 µm depois da etapa de classificação; granular novamente o pó fino na presença de um solvente aquoso; e misturar o pó fino de corpo granulado novamente com o hidrogel antes da secagem, em que o corpo granulado novamente é usado em uma quantidade de 10 a 30 partes em peso baseado em 100 partes em peso do polímero de hidrogel antes da secagem.
3. Método para produção de um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente de reticulação de superfície inclui um composto à base de carbonato de alquileno ou um composto à base de álcool poliídrico.
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