JP2967952B2 - 多孔性ポリマーの製造方法 - Google Patents

多孔性ポリマーの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、見かけ比重が小さく、
水やアルコ−ル等の吸収性や、通気性に富み、吸収速度
が速く、ゲル強度も強い多孔性ポリマーの製造方法に関
する。吸水性ポリマーは自重の数百倍の水を吸収し、尿
や血液やアルコールに対しても高度の吸収能を有するの
で、生理用ナプキン、紙オムツ、医療用パップ剤、消毒
綿、創傷治療用伴創膏等に用いられる。また、ゲル強度
の高いことから、農園芸用の保水剤、土木建築用の掘削
用滑剤、吸水剤、止水剤、建築用吸湿壁紙、並びに野
菜、果物等の鮮度保持用の保水、調湿剤に使われる。
【0002】
【従来の技術】吸水性ポリマーとして種々のタイプが知
られているが、通常、粉末、顆粒、球状、繊維状のもの
が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、吸水性
ポリマ−を紙オムツ、生理用ナプキン等に用いる場合に
は、綿状パルプと混ぜ合わせて使うため、見かけ比重が
低いこと、血液、尿等の吸収が速く、吸収した後のゲル
が弾力性があること、さらに通気性がすぐれる事などが
要求されるがこれらを全て満たすものはなかった。
【0004】さらに医療用の湿布剤、パップ剤、消毒綿
などに使う場合は、吸水能、アルコール吸収能、高ゲル
強度等が要求されるが、従来知られている形状の吸水性
ポリマ−は必ずしもこれらの要求を十分に満たすもので
はなかった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、内部に空孔を
有する多孔性ポリマーを特定の方法により製造すること
により、上記問題点が解決されることを見出し本発明を
完成した。
【0006】即ち本発明は、多孔性ポリマーを製造する
にあたり、界面活性剤または高分子分散剤を用いて、分
散相が疎水性相であり、連続相が少なくとも一種の水溶
性重合性モノマーを含む水相であるO/Wエマルジョン
を形成させた後、重合し、乾燥させることを特徴とす
る、多孔水性ポリマーの製造方法、に関する。
【0007】本発明で用いられる水溶性重合性モノマー
としては、エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不
飽和スルホン酸、エチレン性不飽和アミン及びこれらの
塩等の重合性不飽和基を有するビニルモノマーが挙げら
れる。このうち、エチレン性不飽和カルボン酸及びその
塩としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイ
ン酸、フマル酸などの不飽和カルボン酸または、それら
のNa、K、Li等のアルカリ金属塩、アンモニウム
塩、アミン塩が挙げられる。
【0008】エチレン性不飽和スルホン酸及びその塩と
しては、例えば、アクリルアミドメチルプロパンスルホ
ン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸及びその
アルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩が挙げられ
る。エチレン性不飽和アミン及びその塩としては、例え
ば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、(メ
タ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム
クロライド、アリルアミン等の不飽和アミン、四級アン
モニウム塩が挙げられる。
【0009】本発明において、上記水溶性重合性モノマ
−と共重合しうる他のモノマ−を、上記水溶性重合性モ
ノマ−と併用することができる。他のモノマ−として
は、例えば(メタ)アクリルアミド、N−メチロ−ル
(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)ア
クリレ−ト、N−ビニルピロリドン、メチルビニルエ−
テル等の水溶性モノマ−や、例えば(メタ)アクリル酸
等の炭素数1〜18のアルキルエステル、(メタ)アク
リロニトリル、酢酸ビニル等の水不溶性のビニルモノマ
−等が挙げられ、これらの使用割合は、全モノマ−中0
〜50重量%占めるような割合であることが好ましい。
【0010】又、水やアルコ−ル等を吸収する吸収性の
多孔性ポリマ−とするために、架橋剤を用いることが出
来るが、架橋剤としては公知の種々のものが使用でき、
例えば重合前に添加するものとしては、ジビニルベンゼ
ン、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、エチレング
リコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコー
ル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ
(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリ
レート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレ
ート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレー
ト、ペンタエリスリトールテトラエチレンオキサイドテ
トラ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0011】又、重合前、重合中、重合後のいずれで添
加してもよい架橋剤としては、例えば、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等のポリグリシジルエーテル類、エ
ピクロルヒドリン、エピブロムヒドリン、αーメチルエ
ピクロルヒドリン等のハロエポキシ化合物、グリシドー
ル、エチレングリコールモノグルシジルエーテル、プロ
ピレングリコールモノグリシジルエーテル、グリセリン
モノグリシジルエーテル等のモノエポキシアルコール類
が挙げられる。
【0012】さらに、グルタールアルデヒド、グリオキ
ザール等のポリアルデヒド化合物、エチレングリコー
ル、グリセリン、トリエタノールアミン、ペンタエリス
リトール、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコ
ール等のポリオール、エチレンジアミン、ヘキサメチレ
ンテトラミン、モノエタノールアミン等のポリアミン、
Ca,Mg,Al等の多価金属イオンを生ずる無機塩、
または有機塩等も架橋剤として使用することが出来る。
【0013】本発明では重合前にモノマー水溶液中に界
面活性剤または高分子分散剤を用いて疎水性相を分散さ
せO/Wエマルジョンを形成させるが、モノマ−水溶液
中のモノマ−濃度は30重量%以上であることが好まし
く、特に35〜60重量%であることが好ましい。
【0014】界面活性剤としては、アニオン界面活性剤
例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、高級アルコー
ル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩
等の炭素数10〜18の硫酸エステル塩や、HLB7以
上のノニオン界面活性剤、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アルキルフェニル
エーテル等のアルキルエーテル類、ソルビタンモノラウ
レート、ソルビタンポリオキシエチレンラウレート、ス
テアリン酸ポリオキシエチレングリセリンエステル、ポ
リエチレングリコールモノステアレート、ポリオキシエ
チレンロジンエステル等の脂肪酸エステル類等が使用で
きる。
【0015】又、高分子分散剤としては、部分鹸化ポリ
ビニルアルコール、カルボキシル基変性ポリビニルアル
コール、ポリエチレンオキサイド、ヒドロキシエチルセ
ルロース等が使用できる。界面活性剤または高分子分散
剤は、モノマ−水溶液中の全モノマ−量に対して0.001
〜20重量%用いるのが好ましく、特に0.1 〜10重量
%用いるのが好ましい。
【0016】本発明においては、公知の重合開始剤を使
用することができ、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫
酸カリウム、過酸化水素、t−ブチルハイドロパ−オキ
サイド、2,2′−アゾビス(アミジノプロパン)の塩
酸塩等が挙げられる。又、重合開始剤の使用量は、モノ
マ−水溶液中の全モノマ−量に対して0.01〜10重量%
が好ましい。
【0017】本発明において、O/Wエマルジョンはど
の様にして作っても良いが、例えば上記水溶性重合性モ
ノマー、必要によりその他のモノマ−、架橋剤及び界面
活性剤または高分子分散剤と重合開始剤を含んだ水溶液
を調製しこれに疎水性有機溶剤を添加して撹拌しO/W
エマルジョンを形成する。
【0018】ここで用いられる疎水性有機溶剤としては
特に限定されず、例えばn−ペンタン、シクロペンタ
ン、n−ヘキサン,シクロヘキサン、n−ヘプタン、メ
チルシクロヘキサン、石油エーテル、リグロイン、ガソ
リン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン等の芳香
族炭化水素、n−ブチルアルコール、n−アミルアルコ
ール等の炭素数4〜6の脂肪族アルコール、メチルエチ
ルケトン、メチルイソブチルケトン等の脂肪族ケトン、
酢酸エチル、プロピオン酸メチル等の脂肪酸エステル等
を挙げることが出来、これらは1種または2種以上の混
合物としても用いることができる。疎水性有機溶剤の添
加量はモノマー水溶液に対して好ましくは1〜200重
量%特に好ましくは2〜50重量%である。
【0019】上記O/Wエマルジョンを好ましくは0〜
130℃で重合させる。以上のようにして重合したポリ
マーは重合後粉砕し、熱風乾燥機、減圧乾燥機等で乾燥
し、必要に応じて更に粉砕、造粒処理を施して使用する
ことが出来る。さらに、従来の吸水剤と同じように前記
架橋剤を用いて粒子表面をさらに架橋するなどの処理に
より、吸水速度の向上、ゲル強度の強化処理を行うこと
もできる。
【0020】本発明の方法を用いることにより、見かけ
比重が小さく、弾力性に富み、吸水能、通気性に富み、
しかも吸水速度も速く、ゲル強度の強い多孔性のポリマ
ーを得ることが出来る。従って、本発明の多孔性ポリマ
ーは生理用ナプキン、紙オムツ、衛生綿、湿布剤などに
使用できる。
【0021】又、ゲル強度の高いことから、農園芸用の
保水剤、土木建築用の止水剤、軟泥固化剤、吸放湿性壁
紙などにも使用できる。さらに、形状、弾力性、通気性
の重要視される化粧品、結露防止剤にも用いることが出
来る。
【0022】更に、従来のポリアクリル酸系吸水性樹脂
はアルコール類等の有機溶媒を吸うことはできないが、
本発明の多孔性ポリマーはメタノール、エタノール、イ
ソプロパノールはもちろん、酢酸エチル、サリチル酸メ
チル、メントールなどを吸収することが出来、その吸収
能力に優れ、又、吸収速度も速く、パップ剤、湿布剤、
消毒綿などに使うことにより、従来の吸水性ポリマーに
ない性能を発揮でき、利用範囲を大幅に広げることが出
来る。
【0023】
【実施例】以下、実施例において、本発明を更に具体的
に説明する。なお、実施例中の部は重量部を示す。
【0024】実施例1 水酸化ナトリウム43部を、水130部に溶解し、これ
にアクリル酸(AA)100部を加えて得た水溶液に過
硫酸アンモニウム0.16部,部分鹸化ポリビニルアル
コール(日本合成 GH−17)4部,メチレンビスア
クリルアミド0.2部、更にシクロヘキサン54部を加
えて撹拌し窒素ガスを吹き込んで溶存酸素を追い出して
モノマー水溶液のO/Wエマルジョンを調製した。これ
にL−アスコルビン酸0.03部を加えて10〜100
℃で靜置重合し、ゲル状含水重合体を得た。このゲル状
含水重合体を粗砕した後、170℃の熱風乾燥機で乾燥
し、粉砕して18メッシュの金網で篩分けし18メッシ
ュ通過物を得た。
【0025】この粉体40部に対し、コロイダルシリカ
(日産化学製スノーテックスO 20%水溶液)2部及
び、メタノール4部の混合物を加えて分散しこれに、グ
リシドール0.24部を水2.4部に溶かした溶液を加
え攪拌し、得られた混合物を、180℃の熱風乾燥機で
30分間加熱乾燥して表面処理を行い、多孔性のポリマ
ーを得た。
【0026】実施例2 部分鹸化ポリビニルアルコールの代わりにドデシルベン
ゼンスルホン酸ソーダ0.1部、シクロヘキサンの代わ
りにヘキサン40部をメチレンビスアクリルアミドの代
わりにグリシドール0.2部を用いた以外は実施例1と
同様の方法で重合、表面処理を行い、多孔性のポリマー
を得た。
【0027】実施例3 部分鹸化ポリビニルアルコールの代わりにアクリル酸2
エチルヘキシルエステル−アクリル酸の7:3共重合体
のNa塩5部、メチレンビスアクリルアミドの代わりに
ポリエチレングリコール400ジアクリレート0.4
部、シクロヘキサンの代わりに酢酸エチル30部を用い
て実施例1と同様の方法で重合、表面処理を行い、多孔
性のポリマーを得た。
【0028】実施例4 アクリル酸100部の代わりに、アクリル酸80部、ジ
メチルアミノエチルメタクリレート(DM)20部を用
い、水酸化ナトリウムを43部の代わりに30部用い、
部分鹸化ポリビニルアルコールの代わりにポリオキシエ
チレンソルビタンモノステアレート0.2部を用いた以
外は実施例1と同様の方法で重合、表面処理を行い、多
孔性のポリマーを得た。
【0029】実施例5 アクリル酸100部の代わりに、アクリル酸80部、ア
クリルアミドメチルプロパンスルホン酸20部を用い、
水酸化ナトリウムを43部の代わりに34部用いて、ま
た部分鹸化ポリビニルアルコールの代わりにポリエチレ
ングリコールモノラウレート0.3部を用いた以外は実
施例1と同様の方法で重合、表面処理を行い、多孔性の
ポリマーを得た。
【0030】比較例1 水酸化ナトリウム43部を水130部に溶解し、これに
アクリル酸(AA)100部を加えて出来た水溶液に過
硫酸アンモニウム0.16部、メチレンビスアクリルア
ミド0.2部を加えて撹拌し窒素ガスを吹き込んで溶存
酸素を追い出してこれにL−アスコルビン酸0.03部
を加えて10〜100℃で靜置重合し、ゲル状含水重合
体を得た。
【0031】このゲル状含水重合体を粗砕した後、17
0℃の熱風乾燥機で乾燥し、粉砕して18メッシュの金
網で篩分けし18メッシュ通過物を得た。この粉体40
部に対し、コロイダルシリカ(日産化学製スノーテック
スO 20%水溶液)2部及び、メタノール4部の混合
物を加えて分散しこれに、グリシドール0.24部を水
2.4部に溶かした溶液を加え攪拌した。得られた混合
物を、180℃の熱風乾燥機で30分間加熱乾燥し吸水
性ポリマーを得た。
【0032】比較例2 アクリル酸100部の代わりに、アクリル酸80部、ジ
メチルアミノエチルメタクリレート(DM)20部を用
い、水酸化ナトリウムを43部の代わりに30部用いた
以外は比較例1と同様の方法で重合、表面処理を行い、
吸水性ポリマーを得た。
【0033】比較例3 アクリル酸100部の代わりに、アクリル酸80部、ア
クリルアミドメチルプロパンスルホン酸20部を用い、
水酸化ナトリウムを43部の代わりに34部用いた以外
は比較例1と同様の方法で重合、表面処理を行い、吸水
性ポリマーを得た。
【0034】応用例 実施例1〜5で得られた多孔性ポリマー、及び比較例1
〜3で得られた吸水性ポリマーの吸水倍率、吸水速度及
び、ゲル強度、メタノール吸収量を表1に示した。
【0035】 表 1 高比重 吸水倍率 吸水速度 ゲル強度 メタノール ポリマ− 2分 20分 吸収率 実施例1 0.1 37 7.1 7.2 542 560 〃 2 0.25 48 6.1 7.0 465 470 〃 3 0.2 44 6.7 8.3 458 600 〃 4 0.15 53 5.3 6.5 378 980 〃 5 0.3 47 5.5 6.0 589 340 比較例1 0.8 40 3.6 6.3 136 0 〃 2 0.7 22 1.5 5.1 224 50 〃 3 0.9 64 4.5 7.5 174 0
【0036】なお、応用例において、吸水倍率、吸水速
度、ゲル強度は次のように測定した。 ○吸水倍率 ポリマー粉体0.5gに0.9%食塩水を200g加
え、1時間後200メッシュの金網で濾過し吸水した樹
脂の重量を秤り、これを粉体の重量で割って、吸水倍率
を求める。
【0037】○吸水速度(g/0.3g) 測定装置として径7cmのG1ガラスフィルターと径
1.4cmの目盛つき試験管をガラス管でU字に繋いだ
ものを使用した。ポリマー粉体0.3gをガラスフィル
ター上に均一に広げ、等水位に人工尿を加え、2分、2
0分後の吸収した量(g)を水位の下降を読取ることに
より測る。人工尿は尿素1.94g,食塩0.80g,
硫酸マグネシウム0.11g、塩化カルシウム0.06
gを純水97.09gに溶かして100gとする。
【0038】○ゲル強度(g/cm2 ) 200mlのビーカーにポリマー粉体2gを秤り取り、
2gのメタノールを加えて浸漬させた後、40gの純水
を一気に加えかき混ぜて、吸水ゲルを形成させる。その
後、ビーカー内の吸水ゲル上に径6cmの円柱状のアダ
プターを乗せ、テンシロンで圧縮して、ゲルが流動し始
めるときの強度を測定する。ゲル強度は円柱の単位面積
当たりの応力(g/cm2 )で表す。
【0039】○メタノール吸収率(%) ポリマー粉体1gにメタノール20gを加えて、1時間
後200メッシュの金網で濾過し吸収したメタノールの
重量を秤り、これを粉体の重量で割ってメタノール吸収
率(%)を求めた。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、吸水倍率、吸水速度及
びゲル強度とも良好な性能を示し、どの性質もバランス
のとれた、しかもポリアクリル酸系の吸水性ポリマーは
吸収しないメタノールをかなり吸収する、特異な樹脂を
得ることが出来る。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多孔性ポリマーを製造するにあたり、界面
    活性剤または高分子分散剤を用いて、分散相が疎水性相
    であり、連続相が少なくとも一種の水溶性重合性モノマ
    ーを含む水相であるO/Wエマルジョンを形成させた
    後、重合し、乾燥させることを特徴とする、多孔性ポリ
    マーの製造方法。
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