BR112020023271B1

BR112020023271B1 - Método de preparação de um polímero superabsorvente

Info

Publication number: BR112020023271B1
Application number: BR112020023271-8A
Authority: BR
Inventors: Tae Young Won; Hyemin Lee; Junwye Lee; Seongbeom Heo; Kwangin Shin; Chang Hun Han
Original assignee: Lg Chem, Ltd
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2024-02-06
Also published as: BR112020023271A2; JP7066006B2; US11891487B2; EP3763771A4; EP3763771A1; WO2020067705A1; CN112004865A; US20210230376A1; US20240110018A1; KR102637493B1; JP2021518877A; KR20200036606A

Abstract

a presente divulgação se refere a um método de preparação de um polímero superabsorvente tendo excelente absorvência básica e permeabilidade a líquidos ao mesmo tempo otimizando-se o grau de reticulação de um pó de resina de base e uma camada de superfície reticulada, e um polímero superabsorvente preparado a partir deste. o método de preparação de um polímero superabsorvente inclui as etapas de: formar um polímero de hidrogel por reticulação e polimerização de uma composição de monômero incluindo um monômero insaturado com base em etileno solúvel em água tendo pelo menos grupos ácidos parcialmente neutralizados e um agente de reticulação interno; secar, pulverizar e classificar o polímero de hidrogel para formar um pó de resina de base; e formar uma camada de superfície reticulada por reticulação adicional de uma superfície do pó de resina de base na presença de um agente de reticulação de superfície, em que o monômero insaturado com base em etileno solúvel em água tem um grau de neutralização de menos do que 70 % em mol na etapa de formar um polímero de hidrogel, e o método de preparação ainda inclui uma etapa de neutralização adicional do pó de resina de base por tratamento do pó de resina de base com uma solução básica durante a etapa de formar uma camada de superfície reticulada ou após a etapa de formar uma camada de superfície reticulada.

Description

CAMPO DA TÉCNICA Referência cruzada ao pedido relacionado

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Coreano N° 102018-0116453 depositado em 28 de setembro de 2018 com o Escritório de Propriedade Intelectual da Coréia, cujas divulgações são incorporadas neste documento por referência em sua totalidade.

[002] A presente divulgação se refere a um método de preparação de um polímero superabsorvente tendo excelente absorvência básica e permeabilidade líquida ao mesmo tempo otimizando-se o grau de reticulação de um pó de resina de base e uma camada de superfície reticulada, e um polímero superabsorvente preparado a partir deste.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[003] Um polímero superabsorvente (SAP) é um tipo de material polimérico sintético capaz de absorver 500 a 1.000 vezes seu próprio peso de umidade. Vários fabricantes o denominaram com nomes diferentes, como SAM (Material de Super Absorvência), AGM (Material de Gel Absorvente) e semelhantes. Esses polímeros superabsorventes começaram a ser aplicados na prática em produtos sanitários, e agora estão sendo amplamente utilizados não só para produtos de higiene, como fraldas descartáveis para crianças, etc., mas também para reter água de solo para jardinagem, materiais de retenção de água para a engenharia civil e construção, placas para o cultivo de mudas, agentes de conservação para campos de distribuição de alimentos, materiais para cataplasmas ou semelhantes..

[004] Na maioria dos casos, esses polímeros superabsorventes têm sido amplamente utilizados no campo de materiais higiênicos, como fraldas ou absorventes higiênicos. Para essas aplicações, o polímero superabsorvente deve apresentar alta absorção de umidade, não deve liberar a água absorvida mesmo na pressão externa (alta absorção sob pressão) e, além disso, deve manter bem a forma mesmo em um estado onde o volume é expandido (dilatado) pela absorção de água, exibindo assim excelente permeabilidade a líquidos.

[005] Nos últimos anos, à medida que aumenta a demanda por uma fralda fina, o conteúdo de materiais fibrosos, como a polpa, na fralda diminui e a proporção do polímero superabsorvente na fralda tende a aumentar. Portanto, o polímero superabsorvente precisa ter o desempenho do material fibroso da fralda. Para isso, o polímero superabsorvente deve ter alta absorção, assim como alta taxa de absorção e permeabilidade a líquidos. Particularmente, à medida que a fralda fica mais fina, o movimento do bebê aumenta o risco de vazamento de urina da fralda e, portanto, a demanda por uma alta taxa de absorção do polímero superabsorvente está aumentando.

[006] No entanto, sabe-se que é muito difícil melhorar simultaneamente a absorvência e a taxa de absorção, e a absorvência sob pressão e a permeabilidade a líquidos, devido às características estruturais do polímero superabsorvente. De modo a aumentar a absorvência sob pressão e a permeabilidade ao líquido, é necessário aumentar a densidade de reticulação de uma camada de superfície reticulada e a força do gel de partículas de polímero superabsorvente. No entanto, neste caso, uma densidade de reticulação interna do pó de resina de base dentro da camada de superfície reticulada é aumentada, e a absorção e a taxa de absorção tendem a diminuir.

[007] Como resultado, há uma necessidade contínua de desenvolver uma técnica capaz de otimizar o grau de reticulação de um pó de resina de base e uma camada de superfície reticulada e, simultaneamente, exibir a absorvência básica e a taxa de absorção, e a permeabilidade a líquidos e absorvência sob pressão.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Problema da Técnica

[008] A presente divulgação é para fornecer um método de preparação de um polímero superabsorvente tendo excelente absorvência básica e permeabilidade a líquidos ao mesmo tempo otimizando-se o grau de reticulação de um pó de resina de base e uma camada de superfície reticulada.

[009] A presente divulgação é também fornecer um polímero superabsorvente preparado pelo método acima, que tem excelente absorvência básica e permeabilidade a líquidos ao mesmo tempo.

Solução da Técnica

[010] Na presente divulgação, é fornecido um método de preparação de um polímero superabsorvente, incluindo as etapas de: formar um polímero de hidrogel por reticulação e polimerização de uma composição de monômero incluindo um monômero insaturado com base em etileno solúvel em água tendo pelo menos grupos ácidos parcialmente neutralizados e um agente de reticulação interna; secar, pulverizar e classificar o polímero de hidrogel para formar um pó de resina de base; e formar uma camada de superfície reticulada por reticulação adicional de uma superfície do pó de resina de base na presença de um agente de reticulação de superfície, em que o monômero insaturado com base em etileno solúvel em água tem um grau de neutralização de 72 % em mol ou menos na etapa de formar um polímero de hidrogel, e o método de preparação ainda inclui uma etapa de neutralização adicional do pó de resina de base por tratamento do pó de resina de base com uma solução básica durante a etapa de formar uma camada de superfície reticulada ou após a etapa de formar uma camada de superfície reticulada.

[011] Na presente divulgação, também é fornecido um polímero superabsorvente, incluindo um pó de resina de base contendo um primeiro polímero reticulado de um monômero insaturado com base em etileno solúvel em água tendo pelo menos grupos ácidos parcialmente neutralizados; e uma camada de superfície reticulada na qual o primeiro polímero reticulado é adicionalmente reticulada por um agente de reticulação de superfície no pó de resina de base, em que um grau de neutralização medido para componentes extraíveis do polímero superabsorvente é maior do que 70 % em mol, capacidade de retenção da centrífuga (CRC) para solução salina (0,9 % em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) por 30 min é 28 g/g ou mais, e condutividade de fluxo salino (0,685 % em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) (SFC; -10-7 cm3-s/g) é 30 (-10—7cm3-s/g) ou mais.

[012] A seguir, um polímero superabsorvente e um método de preparação do mesmo de acordo com as modalidades específicas da presente invenção serão descritos em detalhes. No entanto, isto é meramente apresentado como um exemplo da presente invenção e será evidente para aquelas pessoas versadas na técnica que o escopo da presente invenção não está limitado a essas modalidades e várias modificações podem ser feitas às modalidades dentro do escopo da presente invenção.

[013] Além disso, a menos que indicado de outra forma ao longo deste relatório descritivo, o termo “compreender” “incluir” ou “conter” se refere a incluir qualquer elemento constituinte (ou componente constituinte), sem limitação particular, e não pode ser interpretado como um significado de exclusão de uma adição de outro elemento constituinte (ou componente constituinte).

[014] De acordo com uma modalidade da presente divulgação, é fornecido um método de preparação de um polímero superabsorvente, incluindo as etapas de: formar um polímero de hidrogel por reticulação e polimerização de uma composição de monômero incluindo um monômero insaturado com base em etileno solúvel em água tendo pelo menos grupos ácidos parcialmente neutralizados e um agente de reticulação interna; secar, pulverizar e classificar o polímero de hidrogel para formar um pó de resina de base; e formar uma camada de superfície reticulada por reticulação adicional de uma superfície do pó de resina de base na presença de um agente de reticulação de superfície, em que o monômero insaturado com base em etileno solúvel em água tem um grau de neutralização de 72 % em mol ou menos na etapa de formar um polímero de hidrogel, e o método de preparação ainda inclui uma etapa de neutralização adicional do pó de resina de base por tratamento do pó de resina de base com uma solução básica durante a etapa de formar uma camada de superfície reticulada ou após a etapa de formar uma camada de superfície reticulada.

[015] O método de preparação de um polímero superabsorvente de uma modalidade prepara um pó de resina de base realizando-se um processo de neutralização inicial de monômeros para polimerização de reticulação tal que um grau de neutralização dos monômeros é 72 % em mol ou menos, 40 a 72 % em mol, ou 50 a 70 % em mol e, em seguida realizar a polimerização de reticulação. Além disso, na reticulação da superfície do pó de resina de base, uma etapa de neutralização usando uma solução básica é ainda realizada durante a etapa de formar uma camada de superfície reticulada ou após a etapa de formar uma camada de superfície reticulada.

[016] Como um resultado de experiências contínuas dos presentes inventores, verificou-se que o grau de reticulação de um pó de resina de base e uma camada de superfície reticulada é otimizada em conjunto, quando a camada de superfície reticulada é formada após a preparação do pó de resina de base controlando-se o grau de neutralização de monômeros para ser relativamente baixo, ou uma etapa de neutralização adicional é realizada após formar a camada de superfície reticulada. Em seguida, eles descobriram que um polímero superabsorvente com absorção e taxa de absorção básicas melhoradas e permeabilidade e absorção de líquido melhoradas sob pressão ao mesmo tempo pode ser preparado e completou a invenção.

[017] Isso ocorre porque o grau de neutralização do monômero, pó de resina de base e/ou polímero superabsorvente reticulado de superfície para a preparação de um polímero superabsorvente pode afetar o progresso de uma reação de reticulação ou o grau de reticulação. No entanto, uma vez que o processo de neutralização foi realizado apenas para o monômero antes da polimerização de reticulação no processo convencional, era difícil controlar o grau de neutralização durante/após a reticulação da superfície.

[018] No entanto, no método de preparação de uma modalidade, como o processo de neutralização adicional é realizado após o início da reação de reticulação de superfície, o grau de neutralização durante/após a reticulação de superfície pode ser adequadamente controlado e, como resultado, o grau de reticulação da camada de superfície reticulada no polímero superabsorvente reticulado de superfície, bem como no pó de resina de base pode ser controlado a um nível desejado.

[019] Como resultado, parece que o grau de neutralização/reticulação não apenas no pó de resina de base, mas também na camada de superfície reticulada do polímero superabsorvente preparado pelo método de uma modalidade é controlado a um nível desejado, e assim a permeabilidade e a absorção de líquidos sob pressão, bem como a absorção básica e a taxa de absorção, podem ser melhoradas em conjunto.

[020] Portanto, O Polímero Superabsorvente Preparado Pelo Método De Uma Modalidade Pode Exibir Excelentes Propriedades Físicas De Ambos Os Lados Juntos, Ao Contrário Do Senso Comum Convencional De Que É Difícil Melhorar A Absorvência Básica E A Taxa De Absorção E A Permeabilidade De Líquido E Absorvência Sob Pressão Em Conjunto. Assim, Pode Ser Aplicado Preferencialmente A Materiais Sanitários, Como Fraldas De Espessura Mais Fina.

[021] A seguir, um método de preparação de uma modalidade será descrito em mais detalhes em cada etapa.

[022] No método de preparação de um polímero superabsorvente de uma modalidade, uma composição de monômero, que é uma matéria-prima do polímero superabsorvente, incluindo um monômero à base de ácido acrílico tendo grupos ácidos pelo menos parcialmente neutralizados, um agente de reticulação interna e um iniciador de polimerização é polimerizado para formar um polímero de hidrogel e, em seguida, seco, pulverizado e classificado para formar um pó de resina de base.

[023] A composição de monômero, que é uma matéria-prima do polímero superabsorvente, inclui um monômero insaturado à base de etileno solúvel em água tendo grupos ácidos pelo menos parcialmente neutralizados, mais especificamente um monômero à base de ácido acrílico e um agente de reticulação interna.

[024] O monômero à base de ácido acrílico é um composto representado pela seguinte Fórmula Química 1: Fórmula Química 1 R1-COOM1 em Fórmula Química 1, R1 é um grupo alquila C2 a C5 tendo uma ligação insaturada, e M1 é um átomo de hidrogênio, um metal monovalente ou divalente, um grupo amônio ou um sal de amina orgânica.

[025] De preferência, o monômero à base de ácido acrílico inclui pelo menos um selecionado do grupo que consiste em ácido acrílico, ácido metacrílico e um sal de metal monovalente, um sal de metal divalente, um sal de amônio e um sal de amina orgânica dos mesmos.

[026] Aqui, os monômeros à base de ácido acrílico podem ser aqueles com grupos ácidos que são pelo menos parcialmente neutralizados. De preferência, os monômeros podem ser aqueles parcialmente neutralizados com uma substância alcalina, como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de amônio ou semelhantes. A este respeito, um grau de neutralização do monômero à base de ácido acrílico pode ser de 72 % molar ou menos, 40 a 72 % molar ou 50 a 70 % molar.

[027] Um grau excessivamente alto de neutralização precipita os monômeros neutralizados e, portanto, a polimerização pode não ocorrer prontamente. Além disso, o efeito da neutralização adicional após o início da reticulação de superfície é substancialmente eliminado, de modo que um grau de reticulação da camada de superfície reticulada não seja otimizado e a permeabilidade de líquido do polímero superabsorvente pode não ser suficiente . Pelo contrário, um grau de neutralização excessivamente baixo não só deteriora a absorvência do polímero, mas também confere ao polímero propriedades difíceis de manusear, como as de uma borracha elástica.

[028] A concentração do monômero pode ser de 20 a 60 % em peso, 30 a 55 % em peso ou 40 a 50 % em peso com base na composição do monômero, incluindo matérias-primas do polímero superabsorvente e um solvente, e adequadamente controlada em consideração ao tempo de polimerização e condições de reação. No entanto, quando a concentração do monômero é excessivamente baixa, o rendimento do polímero superabsorvente pode se tornar baixo e a eficiência econômica pode ser reduzida. Pelo contrário, quando a concentração do monômero é excessivamente alta, há um problema de processo em que uma parte dos monômeros é precipitada ou a eficiência da pulverização é reduzida após a pulverização do polímero de hidrogel polimerizado e as propriedades físicas do polímero superabsorvente pode estar deteriorado.

[029] No método de preparação de um polímero superabsorvente de uma modalidade, um iniciador de polimerização que foi geralmente usado para preparar um polímero superabsorvente pode ser aplicado sem limitações particulares.

[030] Especificamente, o iniciador de polimerização pode ser um iniciador para polimerização térmica ou um iniciador para fotopolimerização por radiação de UV de acordo com o método de polimerização. No entanto, mesmo quando o método de fotopolimerização é aplicado ao mesmo, uma certa quantidade de calor é gerada por radiação de UV e semelhantes, e algum calor ocorre conforme a reação de polimerização, uma reação exotérmica, progride. Portanto, a composição pode incluir adicionalmente o iniciador de polimerização térmica.

[031] Qualquer composto que possa formar um radical pela luz, como os raios UV, pode ser usado como o iniciador de fotopolimerização, sem limitação.

[032] Por exemplo, o iniciador de fotopolimerização pode ser um ou mais compostos selecionados do grupo que consiste em éter de benzoína, dialquilacetofenona, hidroxilalquilcetona, fenil glioxilato, benzil dimetil cetal, acil fosfina e α-aminocetona. Além disso, como exemplo específico de acilfosfina, pode ser usado lucirina TPO comercial, nomeadamente óxido de 2,4,6-trimetil-benzoil-trimetilfosfina. Mais vários iniciadores de fotopolimerização são bem divulgados em “UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application (Elsevier, 2007)” escrito por Reinhold Schwalm, página 115, e a presente invenção não está limitada a eles.

[033] A concentração do iniciador de fotopolimerização na composição de monômero pode ser de 0,01 a 1,0 % em peso, 0,1 a 0,9 % em peso ou 0,3 a 0,7 % em peso. Quando a concentração do iniciador de fotopolimerização é excessivamente baixa, a taxa de polimerização se torna lenta, e quando a concentração do iniciador de fotopolimerização é excessivamente alta, o peso molecular do polímero superabsorvente torna-se baixo e as propriedades podem ser desiguais.

[034] Além disso, como o iniciador de polimerização térmica, um ou mais iniciadores selecionados do grupo que consiste em um iniciador à base de persulfato, um iniciador à base de azo, peróxido de hidrogênio e ácido ascórbico podem ser usados. Especificamente, persulfato de sódio (Na2S2O8), persulfato de potássio (K2S2O8), persulfato de amônio ((NH4)2S2O8) e semelhantes podem ser usados como exemplos dos iniciadores à base de persulfato; e 2,2-azobis-(2-amidinopropano) dicloridrato, 2,2-azobis-(N, N-dimetileno) isobutiramidinidrocloreto, 2-(carbamoilazo) isobutilonitril, 2,2-azobis-[2-(2-imidazolin-2-il)propano]diclorato, 4,4-azobis-(ácido 4- cianovalérico) e semelhantes podem ser usados como exemplos de iniciadores com base em azo. Mais vários iniciadores de polimerização térmica são bem divulgados em “Principle of Polymerization (Wiley, 1981)” escrito por Odian, página 203, e a presente invenção não está limitada a eles.

[035] De acordo com uma modalidade da presente divulgação, a composição de monômero inclui um agente de reticulação interna como uma matéria-prima do polímero superabsorvente. O agente de reticulação interna é usado para reticular o interior de um polímero em que um monômero à base de ácido acrílico é polimerizado, isto é, uma resina de base, e é diferente do agente de reticulação de superfície para reticular a superfície do polímero.

[036] O tipo de agente de reticulação interna não é particularmente limitado, e qualquer agente de reticulação interna que tem sido geralmente usado para preparar um polímero superabsorvente pode ser aplicado sem limitações particulares. Exemplos específicos do agente de reticulação interna incluem compostos à base de poli(met)acrilato de um poliol C2 a C20, compostos à base de éter poliglicidílico de um poliol C2 a C20, compostos à base de alil(met)acrilato com 6 a 20 átomos de carbono e semelhantes.

[037] Exemplos mais específicos do agente de reticulação interna incluem trimetilolpropano tri(met)acrilato, etilenoglicol di(met)acrilato, polietilenoglicol di(met)acrilato, propilenoglicol di(met)acrilato, polipropilenoglicol di(met)acrilato, butanodiol di(met)acrilato)acrilato, butilenoglicol di(met)acrilato, dietilenoglicol di(met)acrilato, hexanodiol di(met)acrilato, trietilenoglicol di(met)acrilato, tripropilenoglicol di(met)acrilato, tetraetilenogliceril di(met)acrilato, tri-etilenogliceril di(met)acrilato (met)acrilato, tetra-acrilato de pentaeritritol, éter diglicidílico de etilenoglicol, éter diglicidílico de polietilenoglicol, éter poliglicidílico de glicerol, éter diglicidílico de propilenoglicol, éter diglicidílico de polipropilenoglicol e semelhantes, e vários outros compostos de reticulação polifuncional podem ser usados como agentes polifuncionais interns.

[038] O agente de reticulação interna está incluído em uma concentração de 0,01 a 1 % em peso, 0,05 a 0,8 % em peso ou 0,2 a 0,7 % em peso com base na composição de monômero, formando assim uma estrutura de reticulação dentro do polímero de hidrogel e o pó de resina de base formado deste.

[039] No método de preparação de uma modalidade, a composição de monômero pode incluir ainda um aditivo, como um espessante, um plastificante, um estabilizador de preservação, um antioxidante e semelhantes, se necessário.

[040] As matérias-primas, tais como o monômero com grupos ácidos pelo menos parcialmente neutralizados, o iniciador de fotopolimerização, o iniciador de polimerização térmica, o agente de reticulação interna e o aditivo podem ser preparados na forma de uma solução dissolvida em um solvente.

[041] Neste momento, qualquer solvente que pode dissolver os componentes pode ser usado sem limitação e, por exemplo, um ou mais solventes selecionados de água, etanol, etilenoglicol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, 1,4-butanodiol, propilenoglicol, etilenoglicol monobutiléter, propilenoglicol monometiléter , acetato de éter monometílico de propilenoglicol, metiletilcetona, acetona, metilamilcetona, ciclohexanona, ciclopentanona, éter monometílico de dietilenoglicol, éter etílico de dietilenoglicol, tolueno, xileno, butirolactona, carbitol, acetato de metilcelossolve e N, N-dimetilacetamida podem ser usados.

[042] O solvente pode ser incluído na composição do monômero em uma quantidade residual excluindo os componentes acima.

[043] Enquanto isso, o método de preparação do polímero de hidrogel por polimerização térmica ou fotopolimerização da composição de monômero não é particularmente limitado se for um método de polimerização comum.

[044] Especificamente, o método de polimerização é amplamente dividido em polimerização térmica e fotopolimerização de acordo com uma fonte de energia da polimerização. No caso da polimerização térmica, geralmente é realizada em um reator com um fuso de agitação, como um amassador. No caso de fotopolimerização, ela pode ser realizada em um reator equipado com uma correia transportadora móvel. No entanto, o método de polimerização é apenas um exemplo e a presente invenção não se limita a ele.

[045] Por exemplo, em um reator equipado com um fuso de agitação, como um amassador, o polímero de hidrogel obtido por polimerização térmica por fornecimento de ar quente ou aquecimento do reator pode ser descarregado para uma saída do reator na forma de vários centímetros a vários milímetros, dependendo de uma forma do fuso de agitação fornecido no reator. Especificamente, um tamanho do polímero de hidrogel obtido pode variar dependendo da concentração e da taxa de injeção da composição de monômero a ser injetada, e um polímero de hidrogel com um diâmetro de partícula médio ponderal de 2 a 50 mm ou 3 a 30 mm pode ser normalmente obtido.

[046] Além disso, quando a fotopolimerização é realizada no reator equipado com uma correia transportadora móvel como descrito acima, um polímero de hidrogel na forma de uma folha com uma largura de correia pode geralmente ser obtido. Neste momento, a espessura da folha de polímero pode variar dependendo da concentração e da taxa de injeção da composição de monômero a ser injetada, e é preferível fornecer a composição de monômero de modo que o polímero na forma de uma folha tenha uma espessura de 0,5 a 5 cm ou 1 a 3 cm. Quando a composição do monômero é fornecida a tal ponto que a espessura da folha de polímero é muito fina, a eficiência de produção pode ser baixa. Quando a espessura da folha de polímero excede 5 cm, a reação de polimerização pode não ocorrer uniformemente em toda a espessura devido à espessura excessivamente espessa.

[047] Geralmente, o teor de umidade do polímero de hidrogel obtido pelo método acima pode ser de 40 a 80 % em peso, ou 50 a 70 % em peso. Neste momento, “teor de umidade” na presente descrição é o teor de umidade em todo o peso do polímero de hidrogel e significa um valor do qual o peso do polímero seco é subtraído do peso do polímero de hidrogel. Especificamente, o teor de umidade é definido como um valor calculado a partir da perda de peso devido à evaporação da umidade do polímero no processo de aumento da temperatura do polímero e secagem do mesmo por meio de aquecimento infravermelho. Neste momento, a condição de secagem para medir o teor de umidade é que a temperatura seja aumentada para 180 °C e mantida a 180 °C, e o tempo total de secagem é de 20 min, incluindo 5 min de uma etapa de aquecimento. Posteriormente, o polímero de hidrogel é seco.

[048] Aqui, uma etapa de pulverização grosseira pode ser ainda incluída antes da etapa de secagem para aumentar a eficiência de secagem, se necessário.

[049] A máquina de pulverização usada não é particularmente limitada. Especificamente, pode incluir pelo menos um selecionado a partir do grupo consistindo em um pulverizador vertical, um cortador turbo, um triturador turbo, uma fresa rotativa, uma fresa, uma fresa em disco, um triturador de partícula, um britador, um picador, e um cortador em disco, mas não está limitado a isso.

[050] Na etapa de pulverização, o polímero de hidrogel pode ser triturado para ter um diâmetro de 2 a 10 mm ou de 3 a 8 mm. O diâmetro do polímero de hidrogel pode ser definido como a distância mais longa entre as distâncias lineares conectando pontos arbitrários na superfície do polímero de hidrogel.

[051] É tecnicamente difícil pulverizar o polímero de hidrogel para ter um diâmetro menor do que 2 mm devido ao seu alto teor de umidade, e pode haver um fenômeno de que as partículas trituradas aderem umas às outras. Enquanto isso, quando o polímero é triturado para ter um diâmetro maior do que 10 mm, o efeito de aumento da eficiência na etapa de secagem subsequente pode ser baixo.

[052] O polímero de hidrogel pulverizado como acima ou o polímero de hidrogel imediatamente após a polimerização sem a etapa de pulverização é submetido a secagem. Neste momento, a temperatura de secagem da etapa de secagem pode ser 150 a 250 °C. Quando a temperatura de secagem é menor do que 150 °C, o tempo de secagem pode se tornar excessivamente longo e as propriedades do polímero superabsorvente finalmente preparado podem diminuir. E quando a temperatura de secagem é maior do que 250 °C, a superfície do polímero é excessivamente seca para gerar pós finos em um processo de pulverização subsequente e as propriedades do polímero superabsorvente finalmente preparado podem diminuir. Portanto, o processo de secagem pode ser preferencialmente realizado a uma temperatura de 150 a 200 °C, mais preferencialmente a uma temperatura de 160 a 180 °C.

[053] Além disso, o tempo de secagem pode ser de 20 a 90 minutos, ou 30 a 70 minutos em consideração à eficiência do processo, mas não está limitado a isso.

[054] O método de secagem na etapa de secagem não é particularmente limitado se tiver sido geralmente usado no processo de secagem do polímero de hidrogel. Especificamente, a etapa de secagem pode ser realizada pelo método de fornecimento de ar quente, radiação infravermelha, radiação de micro-ondas, radiação de raios ultravioleta e semelhantes. O teor de umidade do polímero após a etapa de secagem pode ser de 0,1 a 10 % em peso, ou 1 a 8 % em peso. Quando o teor de umidade após a secagem é muito baixo, o polímero de hidrogel pode ser deteriorado durante o processo de secagem, degradando assim as propriedades físicas do polímero superabsorvente. Por outro lado, quando o teor de umidade é muito alto, o desempenho de absorção pode ser reduzido devido à grande quantidade de umidade no polímero superabsorvente, ou pode ser difícil realizar processos subsequentes.

[055] Posteriormente, é realizada uma etapa de pulverização do polímero seco obtido na etapa de secagem.

[056] O pó de polímero obtido após a etapa de pulverização pode ter um diâmetro de 150 a 850 μm. De modo a pulverizar o polímero em tal diâmetro, uma fresa de pino, uma fresa de martelo, uma fresa de parafuso, uma fresa em rolo, uma fresa em disco, ou uma fresa de jog pode ser usada como o pulverizador, mas não está limitado a eles.

[057] Além disso, de modo a controlar as propriedades do pó de polímero superabsorvente que é finalmente comercializado após a etapa de pulverização, um processo separado de classificação dos pós de polímero obtidos após a pulverização de acordo com o diâmetro da partícula pode ser realizado. Os pós de polímero podem ser classificados para terem uma razão de peso constante de acordo com o diâmetro da partícula.

[058] Depois de obter a resina de base na forma de pó através da etapa de classificação acima descrita, a resina de base é aquecida na presença de um agente de reticulação de superfície para realizar a reticulação de superfície.

[059] No método de preparação geral de um polímero superabsorvente, uma solução de reticulação de superfície contendo um agente de reticulação de superfície é misturada com um polímero seco, pulverizado e classificado, isto é, um pó de resina de base e, em seguida, a mistura é aquecida para realizar uma reação de reticulação de superfície do pó de resina de base.

[060] A etapa de reticulação de superfície é uma etapa de indução de uma reação de reticulação na superfície do polímero pulverizado na presença de um agente de reticulação de superfície para formar um polímero superabsorvente com propriedades físicas melhoradas. Através da reticulação de superfície, uma camada de reticulação de superfície é formada na superfície do pó de resina de base pulverizada e classificada.

[061] Geralmente, os agentes de reticulação de superfície são aplicados na superfície do pó de resina de base, de modo que as reações de reticulação de superfície ocorram na superfície do pó de resina de base, o que melhora a reticulação na superfície das partículas sem afetar substancialmente o interior das partículas. Portanto, as partículas de polímero superabsorvente reticuladas na superfície têm um grau mais alto de reticulação perto da superfície do que no interior, uma vez que o polímero reticulado na superfície do pó de resina de base é ainda reticulado.

[062] Enquanto isso, o agente de reticulação de superfície é um composto capaz de reagir com grupos funcionais da resina de base. Por exemplo, compostos à base de poliálcool, compostos à base de poliepóxi, compostos de poliamina, compostos de haloepóxi, condensados de compostos de haloepóxi, compostos à base de oxazolina, ou compostos à base de alquileno carbonato podem ser usados sem limitações particulares.

[063] Especificamente, o composto à base de poliálcool pode incluir um ou mais selecionados a partir do grupo consistindo em di-, tri-, tetra- ou polietilenoglicol, 1,3-propanodiol, dipropileno glicol, 2,3,4-trimetil-1,3-pentanodiol, polipropileno glicol, glicerol, poliglicerol, 2-buteno-1,4-diol, 1,4-butanodiol, 1,3-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol e 1,2-ciclohexano dimetanol.

[064] Além disso, o composto à base de poliepóxi pode incluir éter diglicidílico de etilenoglicol ou semelhantes. O composto de poliamina pode incluir um ou mais selecionados do grupo que consiste em etileno diamina, dietileno triamina, trietileno tetraamina, tetraetileno pentamina, pentaetileno hexamina, polietileno imina e poliamida poliamina.

[065] Além disso, o composto haloepóxi pode incluir epicloridrina, epibromohidrina ou α-metileficlorohidrina. Enquanto isso, o composto mono-, di- ou polioxazolidinona pode incluir, por exemplo, 2-oxazolidinona ou semelhantes.

[066] Além disso, o composto à base de carbonato de alquileno pode incluir carbonato de etileno, carbonato de propileno ou semelhantes. Eles podem ser usados sozinhos ou em combinação uns com os outros.

[067] A quantidade de agente de reticulação de superfície adicionado pode ser apropriadamente selecionada dependendo do tipo de agente de reticulação de superfície adicionado ou das condições de reação. No entanto, o agente de reticulação de superfície pode ser geralmente usado em uma quantidade de 0,001 a 5 partes em peso, 0,01 a 3 partes em peso ou 0,05 a 2 partes em peso com base em 100 partes em peso do pó de resina de base.

[068] Quando a quantidade do agente de reticulação de superfície é excessivamente pequena, a reação de reticulação de superfície dificilmente ocorre, e quando a quantidade é maior do que 5 partes em peso com base em 100 partes em peso do polímero, absorvência, como capacidade de retenção de água pode ser deteriorado devido à reação de reticulação de superfície excessiva.

[069] Quando o agente de reticulação de superfície é adicionado, a água pode ser posteriormente misturada e adicionada na forma de uma solução de reticulação de superfície. Quando a água é adicionada, há uma vantagem de que o agente de reticulação de superfície pode ser uniformemente disperso no polímero. Aqui, a quantidade adicionada de água é de preferência de 1 a 10 partes em peso com base em 100 partes em peso do polímero, a fim de otimizar uma profundidade de penetração da superfície do agente de reticulação de superfície, enquanto induz uma dispersão uniforme do agente de reticulação de superfície e impedindo o pó de polímero de agregar.

[070] Enquanto isso, a etapa de reticulação de superfície acima mencionada pode ainda usar pelo menos um selecionado do grupo que consiste em sais de metal polivalente, por exemplo, sais de alumínio, mais especificamente, sulfatos, sais de potássio, sais de amônio, sais de sódio e sais de cloridrato de alumínio, além do agente de reticulação de superfície.

[071] Como o sal de metal polivalente é adicionalmente usado, a permeabilidade ao líquido do polímero superabsorvente preparado pelo método de uma modalidade pode ser melhorada. O sal de metal polivalente pode ser adicionado à solução de reticulação de superfície juntamente com o agente de reticulação de superfície e pode ser usado em uma quantidade de 0,01 a 4 partes em peso com base em 100 partes em peso do pó de resina de base.

[072] Enquanto isso, o pó de resina de base é submetido à reticulação de superfície por aquecimento da mistura do pó de resina de base e da solução de reticulação de superfície.

[073] A etapa de reticulação de superfície pode ser realizada sob condições bem conhecidas, dependendo do tipo de agente de reticulação de superfície, por exemplo, a uma temperatura de 100 a 200 °C por 20 a 60 minutos. Em um exemplo mais específico, a etapa de reticulação de superfície pode ser realizada adicionando um agente de reticulação de superfície e semelhantes ao pó de resina de base com uma temperatura inicial de 20 °C a 80 °C, aumentando a temperatura até uma temperatura máxima de 140 °C a 200 °C ao longo de 10 minutos a 30 minutos, e mantendo a temperatura máxima por 5 a 60 minutos por tratamento com calor.

[074] Dependendo das condições de reticulação da superfície, características básicas de absorção, como capacidade de retenção de água do polímero superabsorvente e permeabilidade a líquidos e/ou absorvência sob pressão, podem ser otimizadas juntas.

[075] Os meios de aquecimento para a reação de reticulação de superfície não são particularmente limitados. É possível fornecer um meio térmico ao mesmo ou fornecer uma fonte de calor diretamente ao mesmo. Neste momento, os meios térmicos utilizáveis podem ser um fluido aquecido, como vapor, ar quente, óleo quente e semelhantes, mas a presente invenção não está limitada a eles. Além disso, a temperatura do meio térmico fornecido ao mesmo pode ser adequadamente selecionada em consideração aos meios do meio térmico, velocidade de aquecimento e temperatura alvo de aquecimento. Enquanto isso, um aquecedor elétrico ou um aquecedor a gás pode ser usado como fonte de calor fornecida diretamente, mas a presente invenção não está limitada a eles.

[076] Enquanto isso, o método de preparação de uma modalidade pode ainda incluir uma etapa de neutralização adicional do pó de resina de base por tratamento do pó de resina de base com uma solução básica durante a etapa de formar uma camada de superfície reticulada ou após a etapa de formar uma camada de superfície reticulada. Mais especificamente, a etapa de neutralização adicional pode incluir uma etapa de neutralização adicional do pó de resina de base por tratamento com uma solução básica contendo íons Na+ após uma reação de reticulação da superfície ser iniciada adicionando-se um agente de reticulação de superfície ao pó de resina de base e aquecendo-o a uma temperatura de 100 °C ou mais alta, ou após uma reação de reticulação da superfície ser concluída.

[077] Como a etapa de neutralização adicional é realizada a qualquer momento após a reação de reticulação de superfície ser iniciada ou após a reação de reticulação de superfície ser concluída, o grau de neutralização/reticulação não só no pó de resina de base, mas também na camada reticulada de superfície é controlada até um nível desejado e, assim, o polímero superabsorvente finalmente preparado pode exibir permeabilidade de líquido e absorvência sob pressão melhoradas, bem como absorção básica e taxa de absorção melhoradas.

[078] Na etapa de neutralização adicional, qualquer solução básica utilizável no processo de neutralização do monômero pode ser usada como a solução básica. Mais preferencialmente, pode ser usada uma solução aquosa básica contendo íons Na+, mais especificamente, uma solução aquosa de hidróxido de sódio, uma solução aquosa de hidrogenocarbonato de sódio ou uma solução aquosa de carbonato de sódio.

[079] Além disso, a solução básica pode ser usada em uma quantidade de 0,1 a 20 partes em peso, ou 1 a 10 partes em peso com base em 100 partes em peso do pó de resina de base, de modo que o grau de neutralização da camada de superfície reticulada e o polímero superabsorvente reticulado de superfície podem ser controlados em uma faixa apropriada.

[080] O polímero superabsorvente finalmente preparado através da etapa de neutralização adicional pode ter um grau de neutralização maior do que 70 % em mol, 70,5 a 80 % em mol, ou 70,5 a 75 % em mol, quando medido para componentes extraíveis do polímero superabsorvente. Como um resultado, o grau de neutralização e reticulação da camada de superfície reticulada e do polímero superabsorvente reticulado de superfície são otimizados, de modo que o polímero superabsorvente mantenha não apenas a absorção básica e a taxa de absorção, mas também uma excelente absorvência sob pressão e permeabilidade a líquidos.

[081] O polímero superabsorvente preparado pelo método descrito acima inclui um pó de resina de base contendo um primeiro polímero reticulado de um monômero insaturado com base em etileno solúvel em água tendo pelo menos grupos ácidos parcialmente neutralizados; e uma camada de superfície reticulada na qual o primeiro polímero reticulado é adicionalmente reticulada por um agente de reticulação de superfície no pó de resina de base, em que um grau de neutralização medido para componentes extraíveis do polímero superabsorvente é maior do que 70 % em mol, capacidade de retenção da centrífuga (CRC) para solução salina (0,9 % em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) por 30 min é 28 g/g ou mais, e condutividade de fluxo salino (0,685 % em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) (SFC; -10-7 cm3-s/g) é 30 (-10—7cm3-s/g) ou mais.

[082] Especificamente, o polímero superabsorvente pode ter a capacidade de retenção da centrífuga (CRC) de 28 g/g ou mais, 29 g/g ou mais, ou 30 g/g ou mais, e 40 g/g ou menos, 36 g/g ou menos, ou 34 g/g ou menos, quando medido de acordo com o método EDANA WSP 241.3.

[083] Além disso, o polímero superabsorvente de uma modalidade pode ter condutividade de fluxo salino (0,685 % em peso de solução aquosa de cloreto de sódio) (SFC, 10-7cm3-s/g) de 30 (■10-7cm3-s/g) ou mais, ou 50 (■10-7cm3-s/g) ou mais, e 100 (■10-7cm3-s/g) ou menos, ou 70 (-10’7cm3-s/g) ou menos.

[084] A condutividade de fluxo salino (SFC) pode ser medida e calculada de acordo com os métodos bem conhecidos pelas pessoas versadas na técnica, por exemplo, o método divulgado na Patente U.S. N° 5562646 nas colunas 54 a 59.

[085] O polímero superabsorvente preparado pelo método de uma modalidade pode exibir simultaneamente excelente permeabilidade a líquidos, capacidade de retenção de água e absorvência.

[086] Além disso, o polímero superabsorvente pode ter T-20 de 170 segundos ou menos, 165 segundos ou menos, ou 161 segundos ou menos, e 100 segundos ou mais, 110 segundos ou mais, ou 130 segundos ou mais, que representa o tempo necessário para 1 g do polímero absorver 20 g de uma solução aquosa de cloreto de sódio e etoxilato de álcool C12 a C14. Isso pode significar a alta taxa de absorção do polímero superabsorvente.

[087] Além disso, o polímero superabsorvente pode ter absorvência sob pressão (AUP) a 0,7 psi de 23 a 27 g/g, 23,5 a 26,5 g/g, ou 24 a 26 g/g, quando medido de acordo com o método EDANA WSP 242.3-10. Isso pode significar o excelente desempenho de absorção sob pressão do polímero superabsorvente.

[088] Além disso, o polímero superabsorvente pode conter partículas de polímero tendo um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm em uma quantidade de 90 % em peso ou mais, ou em uma quantidade de 90 a 98 % em peso, e partículas tendo um diâmetro de partícula de menos do que 150 μm em um quantidade de menos do que 2 % em peso, ou em uma quantidade de 0 a 1 % em peso.

[089] Conforme descrito acima, o polímero superabsorvente obtido de acordo com o método de uma modalidade mantém excelente absorvência, tal como capacidade de retenção de água e taxa de absorção, e satisfaz excelente absorvência sob pressão e permeabilidade de líquido ao mesmo tempo, satisfazendo assim várias propriedades físicas descritas acima. Como resultado, o polímero superabsorvente pode ser usado adequadamente em materiais higiênicos, como fraldas, em particular, materiais higiênicos ultrafinos com um teor de polpa reduzido.

EFEITOS VANTAJOSOS

[090] O polímero superabsorvente de acordo com a presente divulgação pode exibir taxa de absorção e permeabilidade a líquidos melhoradas, enquanto mantém excelente desempenho de absorção básica e, portanto, pode ser preferencialmente aplicado a materiais higiênicos, como fraldas com uma espessura mais fina.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[091] A seguir, a presente invenção será descrita em mais detalhes com referência a exemplos. No entanto, estes exemplos são apenas para fins ilustrativos e a invenção não se destina a ser limitada por estes exemplos.

Exemplo Comparativo 1: Preparação de polímero superabsorvente

[092] Uma solução aquosa de monômero tendo um grau de neutralização de ácido acrílico de 70 % em mol e uma concentração monômero de 45 % em peso foi preparada, na qual a solução aquosa de monômero inclui ácido acrílico, hidróxido de sódio, e diacrilato de polietilenoglicol (Mw = 523; 0,55 % em peso com base em ácido acrílico) como um agente de reticulação interna.

[093] Depois disso, 1 kg da solução aquosa de monômero foi primeiramente misturado com 31,0 g de um uma solução de ácido ascórbico 0,18% em peso e 33 g de uma solução de persulfato de sódio a 1 % em peso e, em seguida, misturado com 32 g de uma solução de peróxido de hidrogênio 0,15 % em peso realizar a polimerização enquanto é alimentado por uma parte de alimentação do reator de polimerização capaz de polimerização e amassamento contínuos. Neste momento, a temperatura do reator de polimerização foi mantida 80 °C, a temperatura máxima de a polimerização foi de 112 °C, e o tempo de polimerização foi 58 s. Depois disso, a polimerização e amassamento foram realizado por 20 minutos continuando a amassar. Aqui, o teor de umidade do polímero de hidrogel finalmente preparado era de 50,4 % em peso.

[094] Posteriormente, o polímero de hidrogel foi seco por 30 minutos em um secador de ar quente a uma temperatura de 190 °C, e o polímero de hidrogel seco foi pulverizado com uma fresa de pino. Em seguida, foi classificado com uma peneira em um polímero com um diâmetro de partícula de menos do que 150 μm e um polímero tendo um diâmetro de partícula de 150 μm a 850 μm.

[095] Depois disso, a superfície do polímero superabsorvente foi tratada por pulverização de uma solução de tratamento de superfície contendo 1,5 partes em peso de carbonato de etileno com base em 100 partes em peso do polímero de base preparado. Além disso, na etapa de tratamento da superfície, o pó de resina de base classificado foi alimentado a um reator de reticulação de superfície e uma reação de reticulação de superfície foi realizada a uma temperatura de 190 °C ou mais alta por 35 minutos.

[096] Posteriormente, o polímero superabsorvente reticulado de superfície foi naturalmente resfriado a 40 °C e seco lentamente e, em seguida, um polímero superabsorvente tratado de superfície com um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm foi obtido usando uma peneira. O pó fino com um diâmetro de partícula menos do que 150 μm estava contido no polímero superabsorvente em menos do que 2 % em peso.

Exemplo 1: Preparação de polímero superabsorvente

[097] Um pó de resina de base foi preparado da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1, e o processo de tratamento de superfície usando carbonato de etileno também foi realizado da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1.

[098] Após o tratamento de superfície, a temperatura do polímero superabsorvente foi resfriada a 90 °C, e misturada com 2,0 g de uma solução de hidróxido de sódio a 5 % em peso com base em 100 g do polímero superabsorvente para realizar um processo de neutralização adicional.

[099] Depois disso, o polímero superabsorvente neutralizado adicionalmente foi seco em um forno a 40 °C por 30 minutos, e um polímero superabsorvente tratado de superfície com um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm foi obtido usando uma peneira. O pó fino com um diâmetro de partícula de menos do que 150 μm estava contido no polímero superabsorvente em menos de 2 % em peso.

Exemplo 2: Preparação de polímero superabsorvente

[0100] Um pó de resina de base foi preparado da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1, e o processo de tratamento de superfície usando carbonato de etileno também foi realizado da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1.

[0101] Após o tratamento de superfície, a temperatura do polímero superabsorvente foi resfriada a 90 °C, e misturada com 10,0 g de uma solução de hidróxido de sódio a 5 % em peso com base em 100 g do polímero superabsorvente para realizar um processo de neutralização adicional.

[0102] Depois disso, o polímero superabsorvente neutralizado adicionalmente foi seco em um forno a 40 °C por 30 minutos, e um polímero superabsorvente de superfície tratado tendo um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm foi obtido usando uma peneira. O pó fino tendo um diâmetro de partícula de menos do que 150 μm estava contido no polímero superabsorvente em menos do que 2 % em peso.

Exemplo 3: Preparação de polímero superabsorvente

[0103] Um pó de resina de base foi preparado da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1, e o processo de tratamento de superfície usando carbonato de etileno também foi realizado da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1.

[0104] Após o tratamento de superfície, a temperatura do polímero superabsorvente foi resfriada a 90 °C, e misturada com 20,0 g de uma solução de hidróxido de sódio a 5 % em peso com base em 100 g do polímero superabsorvente para realizar um processo de neutralização adicional.

[0105] Depois disso, o polímero superabsorvente neutralizado adicionalmente foi seco em um forno a 40 °C por 30 minutos, e um polímero superabsorvente de superfície tratado tendo um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm foi obtido usando uma peneira. O pó fino tendo um diâmetro de partícula de menos do que 150 μm estava contido no polímero superabsorvente em menos do que 2 % em peso.

Exemplo 4: Preparação de polímero superabsorvente

[0106] Um pó de resina de base foi preparado da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1, e o processo de tratamento de superfície usando carbonato de etileno também foi realizado da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1.

[0107] Após o tratamento de superfície, a temperatura do polímero superabsorvente foi resfriada a 90 °C, e misturada com 2,0 g de uma solução de carbonato de sódio 7,2 % em peso com base em 100 g do polímero superabsorvente para realizar um processo de neutralização adicional.

[0108] Depois disso, o polímero superabsorvente neutralizado adicionalmente foi seco em um forno a 40 °C por 30 minutos, e um polímero superabsorvente de superfície tratado tendo um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm foi obtido usando uma peneira. O pó fino tendo um diâmetro de partícula de menos do que 150 μm estava contido no polímero superabsorvente em menos do que 2 % em peso.

Exemplo 5: Preparação de polímero superabsorvente

[0109] Um pó de resina de base foi preparado da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1, e o processo de tratamento de superfície usando carbonato de etileno também foi realizado da mesma maneira que no Exemplo Comparativo 1.

[0110] Após o tratamento de superfície, a temperatura do polímero superabsorvente foi resfriada a 90 °C, e misturada com 4,0 g de uma solução de carbonato de sódio 7,2 % em peso com base em 100 g do polímero superabsorvente para realizar um processo de neutralização adicional.

[0111] Depois disso, o polímero superabsorvente neutralizado adicionalmente foi seco em um forno a 40 °C por 30 minutos, e um polímero superabsorvente de superfície tratado tendo um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm foi obtido usando uma peneira. O pó fino tendo um diâmetro de partícula de menos do que 150 μm estava contido no polímero superabsorvente em menos do que 2 % em peso.

Exemplo 6: Preparação de polímero superabsorvente

[0112] Uma solução aquosa de monômero tendo um grau de neutralização de ácido acrílico de 72 % em mol e uma concentração monômero de 45 % em peso foi preparada, na qual a solução aquosa de monômero inclui ácido acrílico, hidróxido de sódio, diacrilato de polietilenoglicol (Mw = 523; 0,5 % em peso com base em ácido acrílico) como um agente de reticulação interna, e 0,033 g de óxido de difenil (2,4,6- trimetilbenzoil)-fosfina como um iniciador de UV.

[0113] Depois disso, 1 kg da solução aquosa de monômero foi primeiramente misturado com 3,0 g de uma solução de hidrogenocarbonato de sódio 0,17 % em peso, e a composição foi alimentada através de uma parte de alimentação de um reator de polimerização equipado com uma correia transportadora móvel. Em seguida, a polimerização UV foi realizada por 2 minutos irradiando raios ultravioleta (quantidade de irradiação: 2 mW/cm2) através de um dispositivo de irradiação de UV para preparar um polímero de hidrogel. Depois de transferir o polímero de hidrogel para um cortador, ele foi cortado com um comprimento máximo de 0,2 cm. Nesse momento, o teor de umidade do polímero de hidrogel cortado era de 50 % em peso.

[0114] Posteriormente, o polímero de hidrogel foi seco por 30 minutos em um secador de ar quente a uma temperatura de 190 °C, e o polímero de hidrogel seco foi pulverizado com uma fresa de pino. Em seguida, foi classificado com uma peneira em um polímero com um diâmetro de partícula de menos do que 150 μm e um polímero tendo um diâmetro de partícula de 150 μm a 850 μm.

[0115] Depois disso, a superfície do polímero superabsorvente foi tratada por pulverização de uma solução de tratamento de superfície contendo 1,5 partes em peso de carbonato de etileno com base em 100 partes em peso do polímero de base preparado. Além disso, na etapa de tratamento da superfície, o pó de resina de base classificado foi alimentado a um reator de reticulação de superfície e uma reação de reticulação de superfície foi realizada a uma temperatura de 190 °C ou mais alta por 35 minutos.

[0116] Após o tratamento de superfície, a temperatura do polímero superabsorvente foi resfriada a 90 °C, e misturada com 2,0 g de uma solução de hidróxido de sódio a 10 % em peso com base em 100 g do polímero superabsorvente para realizar um processo de neutralização adicional.

[0117] Depois disso, o polímero superabsorvente neutralizado adicionalmente foi seco em um forno a 40 °C por 30 minutos, e um polímero superabsorvente de superfície tratado tendo um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm foi obtido usando uma peneira. O pó fino tendo um diâmetro de partícula de menos do que 150 μm estava contido no polímero superabsorvente em menos do que 2 % em peso.

Exemplo 7: Preparação de polímero superabsorvente

[0118] Um pó de resina de base foi preparado da mesma maneira como no Exemplo 6, e o processo de tratamento de superfície usando carbonato de etileno também foi realizado da mesma maneira como no Exemplo 6.

[0119] Após o tratamento de superfície, a temperatura do polímero superabsorvente foi resfriada a 90 °C, e misturada com 10,0 g de uma solução de hidróxido de sódio a 10 % em peso com base em 100 g do polímero superabsorvente para realizar um processo de neutralização adicional.

[0120] Depois disso, o polímero superabsorvente neutralizado adicionalmente foi seco em um forno a 80 °C por 30 minutos, e um polímero superabsorvente de superfície tratado tendo um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm foi obtido usando uma peneira. O pó fino tendo um diâmetro de partícula de menos do que 150 μm estava contido no polímero superabsorvente em menos do que 2 % em peso.

Exemplo 8: Preparação de polímero superabsorvente

[0121] Um pó de resina de base foi preparado da mesma maneira como no Exemplo 6, e o processo de tratamento de superfície usando carbonato de etileno também foi realizado da mesma maneira como no Exemplo 6.

[0122] Após o tratamento de superfície, a temperatura do polímero superabsorvente foi resfriada a 90 °C, e misturada com 2,0 g de uma solução de carbonato de sódio 7,2 % em peso com base em 100 g do polímero superabsorvente para realizar um processo de neutralização adicional.

[0123] Depois disso, o polímero superabsorvente neutralizado adicionalmente foi seco em um forno a 40 °C por 30 minutos, e um polímero superabsorvente de superfície tratado tendo um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm foi obtido usando uma peneira. O pó fino tendo um diâmetro de partícula de menos do que 150 μm estava contido no polímero superabsorvente em menos do que 2 % em peso.

Exemplo 9: Preparação de polímero superabsorvente

[0124] Um pó de resina de base foi preparado da mesma maneira como no Exemplo 6, e o processo de tratamento de superfície usando carbonato de etileno também foi realizado da mesma maneira como no Exemplo 6.

[0125] Após o tratamento de superfície, a temperatura do polímero superabsorvente foi resfriada a 90 °C, e misturada com 2,0 g de uma solução de carbonato de sódio a 15,0 % em peso com base em 100 g do polímero superabsorvente para realizar um processo de neutralização adicional.

[0126] Depois disso, o polímero superabsorvente neutralizado adicionalmente foi seco em um forno a 40 °C por 30 minutos, e um polímero superabsorvente de superfície tratado tendo um diâmetro de partícula de 150 a 850 μm foi obtido usando uma peneira. O pó fino tendo um diâmetro de partícula de menos do que 150 μm estava contido no polímero superabsorvente em menos do que 2 % em peso.

Exemplos Experimentais

[0127] As propriedades físicas de cada polímero superabsorvente preparado nos Exemplos e Exemplo Comparativo, e várias propriedades no processo de fabricação foram medidas e avaliadas da seguinte maneira.

Avaliação do diâmetro de partícula

[0128] O diâmetro de partículas do pó de resina de base e o polímero superabsorvente usados nos exemplos e Exemplo Comparativo forma medidos de acordo com o método EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) WSP 220.3.

(2) Capacidade de retenção da centrífuga (CRC)

[0129] A capacidade de retenção da centrífuga (CRC) pela taxa de absorção em uma condição sem carga foi medida de acordo com o método EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) WSP 241.3. Depois de inserir W0 (g, cerca de 0,2 g) do polímero superabsorvente uniformemente em um envelope de tecido não tecido e selar o mesmo, foi embebido em solução salina (solução aquosa de cloreto de sódio a 0,9 % em peso) à temperatura ambiente. Após 30 min, o envelope foi centrifugado a 250 G por 3 minutos para drenar, e o peso W2 (g) do envelope foi medido. Além disso, após realizar a mesma operação sem usar o polímero superabsorvente, o peso W1 (g) do envelope foi medido. Em seguida, a CRC (g/g) foi calculada usando os valores de peso obtidos de acordo com a seguinte Equação 1, e a capacidade de retenção de água foi confirmada. Equação 1 CRC(g/g) = {[W2(g)- W1(g)- W0(g)]/W0(g)}

(3) Absorvência sob pressão (AUP)

[0130] A absorvência sob pressão (AUP) de cada polímero superabsorvente preparado nos Exemplos e Exemplos Comparativos foi medida de acordo com o método EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) WSP 242.3-10.

[0131] Primeiro, uma tela de aço inoxidável de 400 mesh foi instalada em um fundo cilíndrico de um plástico com um diâmetro interno de 60 mm. W0 (g, 0,90 g) do polímero preparado em cada um dos Exemplos e Exemplos Comparativos foi uniformemente espalhado na tela a uma temperatura de 23 ± 2 °C e uma umidade relativa de 45 %. Depois disso, um pistão que pode fornecer uniformemente uma carga de 4,83 kPa (0,7 psi) foi colocado no polímero. Aqui, o diâmetro externo do pistão era ligeiramente menor que 60 mm, não havia lacuna com a parede interna do cilindro e o jig-jog do cilindro não foi interrompido. Neste momento, o peso W3 (g) do dispositivo foi medido.

[0132] Posteriormente, um filtro de vidro com um diâmetro de 125 mm e uma espessura de 5 mm foi colocado em uma placa de Petri com um diâmetro de 150 mm e solução salina (0,90 % em peso de cloreto de sódio) foi vertida na placa. Neste momento, a solução salina foi derramada até que o nível da superfície da solução salina se tornasse igual à superfície superior do filtro de vidro. Depois que o dispositivo de medição foi montado no filtro de vidro, o líquido foi absorvido por 1 hora sob carga. Após 1 hora, o dispositivo de medição foi levantado e o peso W4 (g) foi medido.

[0133] Em seguida, a AUP (g/g) foi calculada usando os valores de peso obtidos de acordo com a seguinte Equação 2. Equação 2 AUP(g/g) = [W4(g) - W3(g)]/W0(g) Em Equação 2, W0 (g) é um peso inicial (g) do polímero superabsorvente, W3 (g) é uma soma de um peso do polímero superabsorvente e um peso do dispositivo que fornece uma carga ao polímero, e W4 (g) é uma soma de um peso do polímero superabsorvente e um peso do dispositivo que fornece uma carga ao polímero, após fazer com que o polímero superabsorvente absorva a solução salina por uma hora sob uma carga (0,7 psi).

(4) Condutividade de fluxo salino (SFC)

[0134] A condutividade do fluxo salino foi medida e calculada de acordo com o método divulgado na Patente US N° 5562646 nas colunas 54 a 59. Foi medida da mesma maneira que a Patente US acima, exceto que a quantidade do polímero superabsorvente usado no a medição foi alterada para 1,5 g em vez de 0,9 g.

(5) O grau de neutralização do polímero superabsorvente final

[0135] Para o polímero superabsorvente finalmente preparado através de um processo de tratamento de superfície ou um processo de neutralização adicional nos Exemplos e Exemplo Comparativo, os componentes extraíveis foram extraídos e seu conteúdo foi medido de acordo com a EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) WSP 270.3-10.

[0136] O grau final de neutralização foi calculado pelo seguinte método para esses componentes extraíveis. Carboxilato nCOOH (mols), nCOOH =(VNaOH,s - VNaOH,b) cNaOH

[0137] Aqui, VNaOH,s é a quantidade (ml) de NaOH necessária para titulação de uma solução de amostra filtrada para pH 10,0, e VNaOH,b é a quantidade (ml) de NaOH necessária para titulação de uma solução em branco sem polímero superabsorvente para pH 10.0. E, cNaOH representa a concentração (mol/ml) de NaOH usado para titulação. 2) ntot =(VHCl,s - VHCl,b) cHCl

[0138] Aqui, VHCl,s é a quantidade (ml) de HCl necessária para titulação de uma solução de amostra filtrada de pH 10,0 a pH 4,0, e VHCl,b é a quantidade (ml) de HCl necessária para titular uma solução em branco não contendo super polímero absorvente de pH 10,0 a pH 4,0, e, cHCl representa a concentração (mol/ml) de HCl usada para titulação. 3) nCOONa e o grau final de neutralização podem ser calculados pelas seguintes equações: nCOONa = ntot - nCOOH

[0139] O grau final de neutralização (% em mol) = nCOONa/ntot * 100 (6) T-20

[0140] Uma solução aquosa na qual 9 g de cloreto de sódio e 0,1 g de Lorodac (componente principal: etoxilato de álcool C12 a C14, CAS # 68439-50-9) foram dissolvidos em 1 L de água destilada foi preparada, e o tempo necessário para 1 Foi calculado e medido g do polímero superabsorvente para absorver 20 g da solução aquosa sob uma pressão de 0,3 psi. O método de medição específico de T-20 é descrito em detalhes nas páginas 13 a 18 da Publicação de Patente Europeia N° 2535027.

[0141] Os resultados das propriedades acima estão resumidos na Tabela 1 abaixo. Tabela 1

[0142] Com referência à Tabela 1, foi confirmado que os polímeros superabsorventes dos Exemplos tinham desempenho de absorção básico equivalente ou maior que o do Exemplo Comparativo e exibiam excelente permeabilidade ao líquido e taxa de absorção em comparação com o Exemplo Comparativo.

Claims

1. Método de preparação de um polímero superabsorvente, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: formar um polímero de hidrogel por reticulação e polimerização de uma composição de monômero compreendendo um monômero insaturado com base em etileno solúvel em água tendo pelo menos grupos ácidos parcialmente neutralizados e um agente de reticulação interna; secar, pulverizar e classificar o polímero de hidrogel para formar um pó de resina de base; e formar uma camada de superfície reticulada por reticulação adicional de uma superfície do pó de resina de base na presença de um agente de reticulação de superfície, em que o monômero insaturado com base em etileno solúvel em água tem um grau de neutralização de 72% em mol ou menos na etapa de formar um polímero de hidrogel, e o método de preparação compreende ainda uma etapa de neutralização adicional do pó de resina de base por tratamento do pó de resina de base com uma solução básica após a etapa de formar uma camada de superfície reticulada, em que um grau de neutralização medido para componentes extraíveis do polímero superabsorvente após a etapa de neutralização adicional é de 70,5% em mol a 75% em mol, em que os componentes extraíveis são extraídos e seu teor é medido de acordo com EDANA WSP 270.3-10, e o grau final de neutralização é medido conforme descrito no relatório descritivo.

2. Método de preparação de um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma etapa de neutralização adicional compreende uma etapa de neutralização adicional do pó de resina de base por tratamento com uma solução básica contendo íons Na+ após uma reação de reticulação da superfície ser iniciada adicionando-se um agente de reticulação de superfície ao pó de resina de base e aquecendo-o a uma temperatura de 100 °C ou mais alta.

3. Método de preparação de um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução básica é uma solução aquosa de hidróxido de sódio, uma solução aquosa de hidrogenocarbonato de sódio ou uma solução aquosa de carbonato de sódio.

4. Método de preparação de um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução básica é usada em uma quantidade de 0,1 a 20 partes em peso com base em 100 partes em peso do pó de resina de base.

5. Método de preparação de um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que um grau de neutralização medido para componentes extraíveis do polímero superabsorvente após uma etapa de neutralização adicional é maior do que 70% em mol.

6. Método de preparação de um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente de reticulação de superfície compreende pelo menos um selecionado a partir do grupo consistindo em compostos à base de poliálcool, compostos à base de poliepóxi, compostos de poliamina, compostos de haloepóxi, condensados de compostos de haloepóxi, compostos à base de oxazolina, e compostos à base de alquileno carbonato.

7. Método de preparação de um polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma etapa de reticulação de superfície é realizada aumentando-se uma temperatura inicial de 20 °C a 80 °C a uma temperatura máxima de 140 °C a 200 °C ao longo de 10 minutos a 30 minutos, e mantendo a temperatura máxima por 5 a 60 minutos por tratamento com calor.