JP2005075852A - 高吸収性樹脂の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 陰イオン性界面活性剤の存在下、有機ベントナイトを含有する疎水性有機溶媒に、分子内に少なくとも1つのエチレン性不飽和結合を有する水溶性単量体、及び必要により分子内に少なくとも1つのエチレン性不飽和二重結合を含有するポリ酸性アミノ酸及び/又は分子内にエチレン性不飽和二重結合を含有しないポリ酸性アミノ酸等を含有する水溶液を供給し、油中水滴型の逆相懸濁重合を行い、高吸収性樹脂を製造する。
【選択図】 なし
Description
しかし、これらの方法では、平均粒径の大きな樹脂粒子を製造することはできるが、生成した樹脂粒子が装置器壁に付着し易かったり、安定した重合を行える条件範囲が狭いなどの問題がある。又、高吸収性樹脂の主要用途である紙オムツや生理用品などの吸収性物品では、従来、使用される高吸収性樹脂の形状が、球状のものが多かった為に、それがパルプ等の基材に固定されにくく、吸収性能が変化したりし易い問題がある。
本発明において用いる分子内に少なくとも1つのエチレン性不飽和二重結合を有する水溶性単量体(以下水溶性不飽和単量体という)としては、高吸水性樹脂を与えることが知られている水溶性不飽和単量体であれば、いずれも原料として用いることができる。
ジグリシジルエーテル化合物の具体例としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、ポリグリセリンジグリシジルエーテル等が挙げられる。この中でもエチレングリコールジグリシジルエーテルが好ましい。
ハロエポキシ化合物としてはエピクロロヒドリン、β−メチルエピクロロヒドリン等が挙げられ、イソシアネート化合物としては2,4−トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。
これらの架橋剤の使用量は、前記水溶性不飽和単量体に対して通常0〜10重量%、好ましくは0〜5重量%である。
疎水性有機溶媒は、エチレン性不飽和単量体水溶液に対して、通常0.5〜10重量倍となるように用いられるが、0.8〜3重量倍用いるのが好ましい。疎水性有機溶媒の比率が小さすぎると、界面活性剤が存在していても樹脂粒子が凝集し易くなり、所望の粒径の高吸収性樹脂を得るのが困難になる。逆に、この比率が大きすぎると生産性が低下する。
本発明に使用する有機ベントナイトは、スメクタイト族のモンモリロナイト、ヘクトライト、バイデライト、ノントロナイト、サボナイト、ソーコナイト等を主成分とする天然産ベントナイト及び/又はそれらの合成品を含有するクレーを有機化して製造される。例えば、水中で十分に膨潤したスメクタイト含有クレーにカチオン性の有機化合物等を25〜95℃で混合し、スメクタイトの交換性無機カチオンをカチオン性有機化合物等で交換することにより製造される。
これらのカチオン性有機化合物で処理した市販の有機ベントナイトとしては、オルベン(白石工業製)、ベントン34,38, 27(ナショナルレッド社製)及びエスペン(豊順洋行社製)等が挙げられる。
ここで、塩としては、アルカリ金属塩、4級アンモニウム塩又はアミン塩が、通常用いられる。
一般式(1)中、R1は炭素数8〜30のフェニル基で置換されていてもよいアルキル基又はアルキル基で置換されていてもよいアリール基を示す。具体的にはオクチルフェニル基、ノニルフェニル基、ジノニルフェニル基、ドデシルフェニル基、ジスチレニルフェニル基、2−エチルヘキシル基、ラウリル基、トリデシル基、オクタデシル基等が挙げられる。
又、nは1〜30の整数を示すが、2〜15であるのが好ましい。更に、Mはアルカリ金属、4級アンモニウム又はアミン塩を示す。アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム等が挙げられ、アミン塩としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等が挙げられる。
更に、R2は−OM又はR1O−(CH2CH2O)n−(ここで、M及びnは前記と同様のものを示す)を示すが、後者の場合には、2つのR1O−(CH2CH2O)n−は同一であるのが好ましい。
かかる陰イオン性界面活性剤としては、例えばドデセン及びテトラデセン混合スルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、オクチルフェニル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ジアルキルスルホこはく酸ナトリウム等が挙げられる。
又、非イオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオクタデシルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリエチレングリコールラウリン酸エステル、ポリエチレングリコールオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール等が挙げられる。
かかるポリ酸性アミノ酸の高吸収性樹脂への導入により、更に吸血性能を向上させることが可能である。
マレイミド末端基を有するポリこはく酸イミドの加水分解物(a)は、上記で得られたポリこはく酸イミドを、通常アルカリ水溶液を加えて、加水分解することにより得られる。この時の反応温度は、好ましくは0〜100℃、より好ましくは20〜95℃の範囲である。
アルカリ水溶液は、これらの化合物の0.1〜40重量%水溶液を用いることが好ましい。またアルカリ化合物の使用量は、イミド環基1つに対して、0.4〜1.0モルを用いることが好ましい。
ポリ酸性アミノ酸としては、例えばポリアスパラギン酸及びポリグルタミン酸が挙げられる。これらの化合物は直鎖状構造であっても分岐状構造であってもよい。
更に、ポリ酸性アミノ酸の基本骨格中に、アミド結合、及びグルタミン酸、アスパラギン酸以外のアミノ酸単位を含んでいてもよい。
(式中、R1はアミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、カルボジイミド基、オキサゾリン基、イミノ基、イソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも1種類の基を示し、Qは炭素原子数が1〜10のアルキレン基を示し、R2は水素原子又は炭素原子数が1〜4のアルキル基を示す。)
有機ベントナイトを分散させた疎水性有機溶媒中に、陰イオン性界面活性剤、エチレン性不飽和単量体および架橋剤を含む水溶液と、ラジカル重合開始剤、好ましくは、ポリ酸性アミノ酸とを供給して油中に水溶液を液滴状に分散させて、油中水滴型の逆相懸濁重合を行い、得られる吸収性樹脂粒子にさらに表面架橋処理を施すことにより得ることができる。
エチレン性不飽和単量体を主体とする水溶液の供給は、通常は全重合時間の20%以上の時間、好ましくは40%以上の時間に亘って行う。
かかる公知の混合装置としては、例えば円筒型混合機、二重壁円錐型混合機、高速攪拌型混合機、V字型混合機、リボン型混合機、スクリュー型混合機、流動型炉ロータリーデスク型混合機、気流型混合機、双腕型ニーダー、内部混合機、粉砕型ニーダー、回転式混合機、スクリュー型押出機等の混合装置等を挙げることができる。これらの混合装置で混合するには、樹脂を攪拌しながら表面架橋剤を添加することが好ましく、さらに表面架橋剤を噴霧しながら添加することがより好ましい。
後記実施例で得られた吸収性樹脂粒子を、目開き16メッシュ(1000μm)、30メッシュ(500μm)、100メッシュ(150μm)、140メッシュ(106μm)、235メッシュ(63μm)のふるい(JIS−Z8801)、受け皿の順に組み合わせ、最上のふるいに樹脂粒子を約20g入れ、充分振とうさせた。各ふるいに残った樹脂粒子の重量を秤量し、全重量を100%として、重量分率より粒径分布を求め、重量基準の50%粒子径を平均粒子径とした。
内径95mmのシャーレ中の馬脱繊血(株式会社日本生物材料センターより入手)20mlに浸した15枚重ねのトイレットペーパー(55mm×75mm)上に、後記実施例で得られた吸収性樹脂粒子約1gを加え、5分間吸収させた後、樹脂の膨潤ゲルを採取してその重量を測定した。吸収後の膨潤ゲルの重量を、吸収前の樹脂粒子の重量で除して、血液吸引量(g/g)を算出した。
内径70mmのシャーレ中に、後記実施例で得られた吸収性樹脂粒子約0.5gを均一に散布し、次いで馬脱繊血2.5mlを加えた時、血液が樹脂粒子中に吸収されるまでの時間を血液吸収速度とした。又、この時の樹脂粒子と血液の親和性を目視で観察し、血液が殆ど樹脂粒子全体に浸透する場合を「親和性あり」、血液を散布した際に、血液が樹脂を押しのけたり、上部に乗ったまま殆ど浸透しない場合を「親和性なし」と判定した。
攪拌装置、温度計、還流装置、窒素ガス吹き込み装置を装着した1Lの4つ口フラスコに、無水マレイン酸96g、イオン交換水50gを加えた。その後、55℃に加温して無水マレイン酸を溶解させた後、一旦冷却して無水マレイン酸のスラリーを得た。再度系内を加温し、55℃になったところで、28%アンモニア水60.8gを添加した。その後、系内の温度を80℃に加温した。そして3時間反応させた後、得られた水溶液を乾燥して反応中間体を得た。
次に、2Lのナスフラスコにこの反応中間体100g及び85%リン酸10gを仕込み、エバポレーターを用い、オイルバス浴温200℃、減圧下に4時間反応させた。得られた生成物を水及びメタノールで数回洗浄した。得られたポリこはく酸イミドをGPCで測定した結果、重量平均分子量は3000であった。
攪拌装置、温度計、還流装置及び窒素ガス吹き込み装置を装着した500mlの4つ口フラスコに、水酸化ナトリウム20.6gを溶解させた水溶液75gを加えた後、参考例1で得たポリこはく酸イミドの粉末50gを添加することにより、ポリこはく酸イミドの水溶液を得た。次いで、温度を90℃に昇温した後、グリシジルメタクリレート5.0gを加え、1時間反応を行うことにより、メタクリロイル基を導入したポリこはく酸イミドの加水分解物を含有する水溶液を得た。
水酸化ナトリウム8.46gを溶解した水酸化ナトリウム水溶液77.3g中に、プライサーフA210G(ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルリン酸、第一工業製薬製、酸価約100)1.68gを溶解してナトリウム塩とした。
次に、この水溶液をアクリル酸30gを含有する500mlの三角フラスコ中に、外部より冷却しつつ滴下してアクリル酸の50モル%を中和した。更に、この液にN,N’−メチレンビスアクリルアミド0.047g、過硫酸アンモニウム0.1gを加えて溶解した。
N,N’−メチレンビスアクリルアミド量を0.141gに増加させた以外は、実施例1と同様の操作を行い、吸収性樹脂粒子を得た。逆相懸濁重合が終了した後のフラスコ内壁及び攪拌翼に付着した樹脂量は約1.6gであった。表面架橋して得られた吸収性樹脂粒子の顕微鏡観察を行ったところ、微細な一次粒子が融着した構造を有していた。本発明の吸収性樹脂の特性評価結果を表−1に示した。実施例2で得た吸収性樹脂は、融着構造により平均粒子径が大きく、血液吸引能力に優れ、血液に対して親和性を有することが判る。
水酸化ナトリウム水溶液に、プライサーフA210Gの代わりに、プライサーフA213B(ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸、第一工業製薬製、酸価約95) 1.68gを溶解して、ナトリウム塩化した以外は、実施例1と同様の操作により吸収性樹脂を得た。逆相懸濁重合終了後のフラスコ内壁及び攪拌翼に付着した樹脂量は約2.4gであった。表面架橋して得られた吸収性樹脂粒子の顕微鏡観察を行ったところ、一次粒子が融着した構造を有していた。本発明の吸収性樹脂の特性評価結果を表−1に示した。実施例3で得た吸収性樹脂は、融着構造により平均粒子径が大きく、血液吸引能力に優れ、血液に対して親和性を有することが判る。
参考例2で得られたメタクリロイル基を導入したポリアスパラギン酸水溶液の代わりに、メタクリロイル基を導入する以前のポリこはく酸イミドの粉末を溶解させただけのポリアスパラギン酸の水溶液7.8gを一括添加した以外は、実施例1と同様の操作により吸収性樹脂を得た。逆相懸濁重合終了後のフラスコ内壁及び攪拌翼に付着した樹脂量は約1.9gであった。表面架橋して得られた吸収性樹脂粒子の顕微鏡観察を行ったところ、一次粒子が融着した構造を有していた。本発明の吸収性樹脂の特性評価結果を表−1に示した。実施例4で得た吸収性樹脂は、融着構造により平均粒子径が大きく、血液吸引能力に優れ、血液に対して親和性を有することが判る。
アクリル酸モノマー水溶液中に、プライサーフA210Gの代わりに、エマール20C(ポリオキシエチレンドデシルエーテル硫酸エステルナトリウム塩25%水溶液、花王製)6.72gを用いた以外は、実施例1と同様の操作により、吸収性樹脂を得た。逆相懸濁重合終了後のフラスコ内壁及び攪拌翼に付着した樹脂量は約2.5gであった。表面架橋して得られた吸収性樹脂粒子の顕微鏡観察を行ったところ、一次粒子が融着した構造を有していた。本発明の吸収性樹脂の特性評価結果を表−1に示した。実施例5で得た吸収性樹脂は、やや平均粒子径は小さいものの、血液吸引能力に優れ、血液に対して親和性を有することがわかる。
水酸化ナトリウム水溶液中に、プライサーフA210Gを添加溶解することなく、且つシクロヘキサン中へのアクリル酸水溶液の滴下が終了した後に参考例2で得られたメタクリロイル基を導入したポリアスパラギン酸水溶液を添加しないこと以外は、実施例1と同様の操作により吸収性樹脂を得た。逆相懸濁重合終了後のフラスコ内壁及び攪拌翼に付着した樹脂量は約2.9gであった。表面架橋して得られた吸収性樹脂粒子の顕微鏡観察を行ったところ、一次粒子が融着した構造を有しておらず、細かい球状粒子のみであった。表−1に示すように、平均粒子径は小さく、優れた血液吸収能力も得ることは出来なかった。
500mlの三角フラスコ中で、水中に、エマルゲン106(ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB=10.5、花王製)1.68gを添加し溶解した以外は、全く比較例1と同様にして、50モル%中和のアクリル酸水溶液を調整した。
500mlの三角フラスコ中で、水中に、プライサーフA210G 1.68gを添加し溶解した以外は、全く比較例1と同様にして、50モル%中和のアクリル酸水溶液を調整した。
Claims (3)
- 陰イオン性界面活性剤の存在下、有機ベントナイトを含有する疎水性有機溶媒に、分子内に少なくとも1つのエチレン性不飽和二重結合を有する水溶性単量体を含有する水溶液を供給し、油中水滴型の逆相懸濁重合を行うことを特徴とする高吸収性樹脂の製造方法。
- 前記疎水性有機溶媒に、分子内に少なくとも1つのエチレン性不飽和二重結合を含有するポリ酸性アミノ酸及び/又は分子内にエチレン性不飽和二重結合を含有しないポリ酸性アミノ酸を供給する請求項1又は2に記載の高吸収性樹脂の製造方法。
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