KR20070051868A - 농업용 초흡수성 중합체 - Google Patents

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스티븐 윌리엄 도안
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Abstract

농업용 초흡수성 중합체(SAP) 생성물, 및 이의 제조 방법 및 사용 방법이 개시된다. 특정한 SAP는 개시제의 존재 하에서 전분으로 그래프트 중합되어 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 형성하는, 아크릴로니트릴 외의 단량체 또는 단량체의 혼합물을 포함하고, SAP 생성물은 단리된다.
농업용 초흡수성 중합체, 그래프트 중합

Description

농업용 초흡수성 중합체{SUPERABSORBENT POLYMERS IN AGRICULTURAL APPLICATIONS}
본 개시내용은 초흡수성 중합체 생성물, 및 초흡수성 중합체 생성물의 제조 방법 및 사용 방법에 관한 것이다.
초흡수성 중합체(SAP)는 수성 유체 중에서 그들 자체 중량의 10배 이상을 빨아들이거나 흡수하고, 적정 압력 하에서 빨아들이거나 흡수된 수성 유체를 보유하는 물질이다. 빨아들이거나 흡수된 수성 유체는 얼마간 SAP 분자 구조에 수용되고, 그 후 유체가 압착(squeezing)에 의해 제거될 수 있는 세공 중에 함유된다. 일부 SAP는 수성 유체 중에서 그들의 중량의 1,000배까지 흡수할 수 있다.
농업용 SAP의 한 생산 방법은 개시제, 예를 들면 세륨(+4)염의 존재 하에서 아크릴로니트릴을 전분으로 그래프트 중합하여 전분 그래프트 공중합체를 형성하고, 알칼리 금속을 사용하여 니트릴 기를 비누화하여 알칼리 카르복실레이트 및 카르복사미드 기를 갖는 비누화물을 형성하는 것을 포함한다.
그러나, 비누화는 값비싼 기계를 필요로 할 수 있고, 부식성이고 제거 비용이 많이 들고 폐기가 값비싼 암모니아를 생성한다. 또한, 비누화 중 첨가된 수산화칼륨(KOH)은 비누화된 전분 그래프트 공중합체 혼합물을 염기성으로 만든다. 전 분 그래프트 공중합체 혼합물의 pH를 중화시키기 위해 산, 예를 들면 염산, 질산, 황산 또는 인산을 혼합물에 첨가한다. 첨가해야 할 산의 양이 상당한 경우, SAP의 흡수성은 감소한다. 또한, 생성되는 폐액은 칼륨염, 암모늄염 및 다른 이질성 염을 포함하기 때문에 폐기 비용이 많이 들 수 있다. 또한, 아크릴로니트릴은 유해하고 폐기 비용이 많이 들 수 있다.
발명의 요약
본 개시내용은 농업용 초흡수성 중합체(SAP) 생성물, SAP 생성물의 생산 방법 및 사용 방법을 제공한다.
개시된 SAP 생성물의 특정한 생산 방법은 아크릴로니트릴을 단량체로 사용할 필요가 없고 비누화 단계를 필요로 하지 않는다. 한 실시양태에 따르면, 상기 방법은 (1) 개시제의 존재 하에서 아크릴로니트릴 외의 단량체를 전분으로 그래프트 중합하여 전분 그래프트 공중합체를 형성하는 단계, (2) 예를 들면, 가교결합제, 예컨대 메틸렌 비스-아크릴아미드를 첨가함으로써 전분 그래프트 공중합체를 가교결합시키는 단계, 및 (3) 전분 그래프트 공중합체를 단리시키는 단계를 포함한다. 또한, 개시된 방법은 가교결합된 전분 그래프트 공중합체의 pH를 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 전분 그래프트 공중합체를 건조시켜 초흡수성 입자를 수득하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 과립화, 압출 및 펠릿화를 포함하며 이에 한정되지 않는 다양한 방법에 의해 초흡수성 중합체 생성물 입자를 단리시킬 수 있다.
상기 방법에 의해 생산된 SAP를 사용하여 농작물 생산을 증가시키는 특정한 방법이 개시된다. 한 방법은 SAP를 토양에 직접 가하는 것을 포함한다. 제2 방법은 SAP로 뿌리 또는 종자를 코팅하는 것을 포함한다. 제3 방법은 SAP 및 물(또는 또다른 액체)로 된 슬러리를 형성하고, 생성되는 슬러리를 식물, 뿌리, 종자, 묘목에 가하거나, 식물, 뿌리, 종자 또는 묘목 중 하나가 식재될 토양에 직접 가하는 것을 포함한다.
특정한 농업용 SAP 생성물도 개시된다. SAP 생성물은 단량체가 그래프트 중합되는, 전분 또는 셀룰로오스와 같은 다당류를 포함할 수 있다. 단량체는 예를 들면, 아크릴산 또는 메타크릴산일 수 있다. 또한, 단량체는 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드일 수 있다. 2-아크릴아미도-2-메틸-프로판술폰산(AMPS) 및 비닐 술폰산과 같은 술폰산도 적합할 수 있다. 또한, 에틸 아크릴레이트 및 칼륨 아크릴레이트와 같은 아크릴레이트도 사용될 수 있다. 앞서 나열된 단량체의 유도체 및 혼합물도 바람직할 수 있다.
도 1은 표 1에 기재된 성장 결과에 따른 샘플 높이를 비교한 것을 도시한 그래프이다.
도 2는 표 1에 기재된 성장 결과에 따른 샘플 폭을 비교한 것을 도시한 그래프이다.
도 3은 표 1에 기재된 성장 결과에 따른 샘플 질량을 비교한 것을 도시한 그래프이다.
당업자는 본 명세서에 개시된 방법 및 조성물을 기재된 상세 중 하나 이상을 사용하지 않고, 또는 다른 방법, 성분, 물질 등을 사용하여 실시할 수 있다는 점을 인식할 것이다. 일부 경우, 공지된 물질, 성분 또는 방법 단계를 나타내지 않거나 상술하지 않는다. 또한, 상기 방법 단계, 조성물 등을 하나 이상의 실시양태에서 임의의 적합한 방식으로 합칠 수 있다. 또한, 본 명세서에서 일반적으로 기재된 실시양태의 방법 및 조성물이 다양한 상이한 형태로 준비되고 고안될 수 있다는 점이 용이하게 이해될 것이다.
개시된 실시양태와 관련하여 기재된 방법의 단계 또는 실행 순서는 변할 수 있으며, 이는 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 상세한 설명에서의 임의의 순서는 오직 예시를 위한 것이며 요구되는 순서를 의미하는 것은 아니다.
대규모 농업용 초흡수성 중합체(SAP)의 제조 방법의 한 실시양태는 (1) 단량체를 개시제의 존재 하에서 전분으로 그래프트 중합하여 전분 그래프트 공중합체를 형성하는 단계, (2) 예를 들면, 메틸렌 비스-아크릴아미드와 같은 가교결합제를 첨가함으로써 전분 그래프트 공중합체를 가교결합시켜 전분 그래프트 공중합체를 가교결합시키는 단계, (3) 가교결합된 전분 그래프트 공중합체의 pH를 조정하는 단계, 예를 들면 중화, (4) 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 단리시키는 단계 및 (5) 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 건조시키는 단계를 포함한다.
상기 방법에 사용되는 예시적인 단량체는 아크릴산 또는 메타크릴산을 포함한다. 또한, 예시적인 단량체는 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드를 포함할 수 있다. 술폰산, 예를 들면 2-아크릴아미도-2-메틸-프로판술폰산(AMPS) 및 비닐 술폰산도 사용될 수 있다. 또한, 에틸 아크릴레이트 및 칼륨 아크릴레이트와 같은 아크릴레이트도 사용될 수 있다. 앞서 나열된 단량체의 유도체 및 혼합물도 바람직할 수 있다.
예를 들면, 일부 경우, 아크릴산을 단량체로 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 경우, 전분으로 그래프트 중합되는 아크릴산 및 아크릴아미드의 혼합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 별법상의 경우, 2-아크릴아미도-2-메틸-프로판술폰산을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
아크릴산을 사용하는 경우, 여기에 아크릴아미드를 첨가하는 것은 그래프트 중합 유도를 돕고, SAP의 흡수성을 높인다. 예로써, 아크릴산 대 아크릴아미드의 중량비는 약 2:1일 수 있다. 별법으로, 아크릴산 대 아크릴아미드 비는 9:1 이하 및 그 이상의 범위일 수도 있다. 아크릴아미드는 신경독으로 간주되기 때문에, 아크릴산의 그래프트 중합 유도를 돕도록 충분히 사용하면서 아크릴아미드 대 아크릴산의 상대량을 감소시키는 것이 바람직할 수 있다.
별법상의 경우, 아크릴산은 아크릴아미드의 보조없이 전분 또는 다른 다당류로 그래프트 중합될 수 있다. 예를 들면, 아크릴산은 열 및(또는) 압력 하에 놓인 경우 중합될 수 있다. 아크릴아미드를 첨가하지 않고 예를 들면, 단축 스크류 또는 이축 스크류와 같은 가열된 스크류 압출기에서 중합을 수행할 수 있다.
상기 방법에 사용되는 전분은 전분, 곡분 및 거친 가루를 포함한다. 더욱 구체적으로, 예시적인 전분은 천연 전분(예를 들면, 옥수수 전분(퓨어 푸드 파우더(Pure Food Powder), A.E. 스탈리(A.E. Staley)에 의해 제조됨), 나종 옥수수 전분(왁시(Waxy) 7350, A.E. 스탈리에 의해 제조됨), 밀 전분(미드솔(Midsol) 50, 미드웨스트 그레인 프로덕츠(Midwest Grain Products)에 의해 제조됨), 감자 전분(아베브(Avebe), A.E. 스탈리에 의해 제조됨), 덱스트린 전분(예를 들면, 스타덱스(Stadex) 9, A.E. 스탈리에 의해 제조됨), 덱스트란 전분(예를 들면, 그레이드 2P, 파마켐 코퍼레이션(Pharmachem Corp.)에 의해 제조됨), 옥수수 가루, 껍질을 벗긴 유카 뿌리, 껍질을 벗기지 않은 유카 뿌리, 귀리 곡분, 바나나 곡분 및 타피오카 곡분을 포함한다. 전분을 젤라틴화하여 최적 흡수성을 제공할 수 있다. 예시적인 전분으로는 젤라탄화된 옥수수 전분이 있다. 또한, 한 실시양태에 따르면, 전분 대 단량체의 중량비는 약 1:1 내지 약 1:6이다.
별법상의 실시양태에서, 다른 다당류, 예를 들면 셀룰로오스를 전분 대신에 사용할 수 있다. 따라서, 상기 단량체를 농업용 셀룰로오스로 그래프트 중합시킬 수 있다.
단량체를 개시제의 존재 하에서 전분으로 그래프트 중합시킬 수 있다. 상기 방법에 사용되는 예시적인 개시제는 세륨(+4)염, 예를 들면 세륨질산암모늄, 과황산암모늄, 과황산나트륨, 과황산칼륨, 과산화철, 황산암모늄철-과산화수소, L-아스코르브산 및 과망간산칼륨-아스코르브산을 포함한다. 당업자에게 공지된 다른 적합한 개시제, 예를 들면 별법상의 과황산화물 및 과산화물 뿐만 아니라, 바나듐, 망간 등을 사용할 수 있다. 사용되는 개시제의 양은 선택된 개시제, 선택된 단량체 및 선택된 전분에 따라 달라질 수 있다. 일부 개시제, 예를 들면 과황산화물은 열의 존재를 필요로 할 수 있다. 개시제를 단일 또는 다수의 단계에 첨가할 수 있고, 다수의 개시제를 사용할 수 있다.
가교결합제를 혼합물에 첨가하여 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 형성할 수 있다. 전분 그래프트 공중합체가 가교결합되기 전에 수성 유체에 용해되는 경우에는 전분 그래프트 공중합체가 가교결합되는 것이 바람직할 수 있다. 가교결합은 전분 그래프트 공중합체가 용해되지 않고 수성 유체를 흡수할 수 있는 한 방법이다. 그러나, 전형적으로, 첨가되는 가교결합제의 양은 생성되는 SAP 생성물의 흡수성에 간접적으로 비례한다. 예시적인 가교결합제는 글리세리드, 디에폭시드, 디글리시딜, 시클로헥사디아미드, 메틸렌 비스-아크릴아미드, 비스-히드록시알킬아미드, 예를 들면 비스-히드록시프로필 아디프아미드, 포름알데히드, 예를 들면 우레아-포름알데히드 및 멜라민-포름알데히드 수지, 디- 또는 트리-이소시아네이트를 비롯한 이소시아네이트, 에폭시 수지(전형적으로, 염기 촉매의 존재 하에서), 및 그들의 유도체 및 혼합물을 포함한다.
별법상의 가교결합 방법도 사용할 수 있다. 예를 들면, 고체 SAP 생성물은 조사, 예를 들면 감마선 또는 x선 전자기 방사선, 또는 전자빔 등에의 노출을 통해 가교결합될 수 있다. 조사는 공중합체 쇄 중에 자유 라디칼을 생성시킴으로써 전분 그래프트 공중합체의 가교결합을 용이하게 한다. 일부 경우, 조사 후, 아닐링(annealing) 또는 용융 공정을 가교결합된 공중합체 쇄를 재형성시키는 데 사용할 수 있다. 또한, 조사 공정을 비교적 산소를 함유하지 않는 분위기 중에서 수행하는 것이 바람직할 수 있다.
비록 SAP의 생산시 가교결합제를 첨가하는 것이 바람직할 수 있지만, 자가-가교결합 공중합체를 사용할 수도 있다. 자가-가교결합 공중합체에서, 단일 자체 반응성 관능기 또는 다수의 자체 반응성 관능기 또는 다수의 공반응성 관능기를 혼합물에 혼입시킨다. 한 예시적인 공반응성 관능기로는 아크릴산과 글리시딜 메타크릴레이트의 공중합체가 있다.
가교결합된 전분 그래프트 공중합체가 형성된 후, 가교결합된 전분 그래프트 공중합체의 pH를 특정 농업 분야에 바람직한 값으로 조정할 수 있다. 예를 들면, 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 중화시켜 카르복실기를 칼륨염으로 전환시킬 수 있다. 토양의 유형 및 생성되는 SAP가 가해질 농작물의 유형에 따라 별법상의 pH 값이 바람직할 수 있다. 전형적으로, 대부분의 농업 분야에 대해 초래되는 pH는 약 6.0 내지 약 8.0의 범위일 것이다. 바람직한 pH는 특정 농업 분야의 요건에 따라 이 범위보다 높거나 낮을 수 있다.
별법으로, 일부 실시양태에서, 가교결합 전 전분 그래프트 공중합체의 pH를 조정할 수 있다. 비누화를 필요로 하는 일부 별법상의 방법과는 달리, pH 조정/중화 단계는 비누화에 비해 상당히 신속하고, 용이하고 저렴할 수 있다. 또한, pH 조정은 암모니아와 같은 유해한 부식성 반응 부산물을 반드시 생성하지는 않는다. pH를 조정하는 데 사용할 수 있는 예시적인 용매는 수산화칼륨, 칼륨 메톡시드 또는 그들의 혼합물을 포함하며, 이들은 임의적으로 메탄올 또는 다른 용매 중에 희석될 수 있다.
별법상의 실시양태에서, pH 조정은 필요하지 않을 수 있다. 예를 들면, 칼륨 아크릴레이트를 아크릴산 대신에 단량체로 사용하는 경우, 생성되는 생성물은 이미 허용가능한 pH 범위 내에 존재할 수 있다.
한 실시양태에서, 그 다음, 생성되는 pH 조정된 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 단리시킬 수 있다. 한 예시적인 단리 방법은 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를, 예를 들면, 가열된 드럼 상에서 또는 공기 건조를 통해 건조시키는 것을 포함한다. 그 다음, 건조된 SAP 생성물을 당업자에게 공지된 펠릿화 방법에 따라 펠릿화시킬 수 있다.
비누화 단계를 필요로 하는 일부 별법상의 SAP 생산 방법에 비해, 본 명세서에 기재된 방법은 이질성 염이 매우 적은 pH 조정된 가교결합된 전분 그래프트 공중합체 반응 물질을 제공한다. 따라서, SAP 생성물을 건조하는 단계를 통해 무알코올 환경에서 단리를 수행할 수 있다. 반대로, 비누화를 필요로 하는 방법은 상당한 양의 이질성 염 및 암모니아를 갖는 전분 그래프트 공중합체를 생성하기 때문에, 메탄올로 처리해야만 한다. 메탄올 폐기는 비용이 많이 들 수 있기 때문에, 메탄올의 사용으로 SAP 생성물 생산 비용은 상당히 늘어날 수 있다.
또다른 실시양태에서, 전분 그래프트 공중합체를 단리시키는 단계는 예를 들면, 가열된 스크류를 통해 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 압출시켜 SAP 생성물 과립을 형성하는 것을 포함한다. 과립의 재응집을 최소화하기 위해, 과립을 서로 달라붙는 성향을 감소시키는 방착제로 코팅할 수 있다. 예시적인 방착제는 과립이 서로 달라붙는 것을 방지하는 셀룰로오스, 점토, 전분, 곡분, 및 다른 천연 또는 합성 중합체를 포함한다. 별법으로, 과립에 메탄올을 가볍게 분사하여 이들이 서로 달라붙는 것을 방지하고/하거나 고압 하에서 압출을 수행할 수 있다.
또한, 전분 그래프트 공중합체를 단리시키는 또다른 예시적인 방법은 알코올, 예를 들면 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 이소프로판올과 같은 수혼화성 용매를 사용하여 pH 조정된 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 침전시키는 것을 포함한다. 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 알코올에 침지시켜 알칼리 전분 그래프트 공중합체를 입자로 침지시킬 수 있고, 상기 입자는 건조 후 바람직한 크기로 추후 스크리닝된다. 알코올은 가교결합된 전분 그래프트 공중합체로부터 물 및 이질성 염을 제거한다.
이 침전 방법의 또다른 예시적인 실시는 충분한 메탄올을 pH 조정된 가교결합된 전분 그래프트 공중합체로 블렌딩하여 잘 섞인 분산물을 얻는 것을 포함한다. 그 다음, 상기 잘 섞인 분산물을, 잘 섞인 가교결합된 전분 그래프트 공중합체 분산물 중에서 펌핑하면서 메탄올을 격렬하게 혼합할 수 있는 교반 시스템을 포함할 수 있는 침전 탱크로 펌핑할 수 있다. 생성되는 메탄올 및 가교결합된 전분 그래프트 공중합체 입자를 혼합한 후, 따라 내거나 메탄올로 세척함으로써 수집하거나, 원심분리하고 수집한 다음, 약 1 ％ 내지 약 20 ％의 수분량으로 건조시킬 수 있다.
메탄올을 사용한 침전을 통한 단리 단계의 제3 실시는 가교결합된 전분 그래프트 공중합체의 표면을 소량의 메탄올로 습윤화시킨 다음, 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 서로 재접착하지 않을 큰 "덩어리(chunk)"로 자르는 것을 포함한다. 가교결합된 전분 그래프트 공중합체의 표면을 메탄올로 습윤화시킨 후, 생성되는 물질은 만지면 미끄럽고, 더 이상 끈적거리지 않는다. 이 효과는 고체 1 부당 메탄올 약 1 부 내지 약 2 부의 배합비를 사용함으로써 달성될 수 있다.
메탄올을 첨가한 후, 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 인라인 쵸퍼(in-line chopper)를 통해 펌핑하여 1 인치 미만의 직경을 갖는 덩어리를 형성하거나 또는 별법으로, 가위를 사용하여 손으로 자를 수 있다. 그 다음, 생성되는 혼합물을 가교결합된 전분 그래프트 공중합체 파운드 당 약 1.5 갤런 내지 약 2.0 갤런의 추가 메탄올을 갖는 탱크 또는 와링(Waring) 블렌더에 공급한다. 일부 실시양태에서, 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를, 특정 분야에 바람직한 대로 물체를 작은 조각으로 쪼개는 미분기, 예를 들면 인라인 혼합기 또는 파쇄기로 보낼 수 있다. 큰 탱크에서 메탄올을 고속을 낼 수 있는 카우레스(Cowles) 용해기 또는 다른 혼합기를 사용하여 교반할 수 있다.
메탄올을 사용한 침전을 통한 단리 단계의 제4 실시는 메탄올 침전 단계 전에 입도를 예비형성하는 것을 포함한다. 상이한 형상 및 직경을 갖는 스트랜드 또는 로드를 형성하는 데 다이를 사용하면 입도 형성 공정을 크게 개선시킬 수 있다. 이 제4 실시는 최종 입도의 조절을 향상시킨다. (중화 또는 중화되지 않은) 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 다양한 직경(예를 들면, 약 1/16 인치 내지 1/4 인치 초과) 및 다양한 형상(예를 들면, 원형, 성상형, 리본 등)의 구멍을 갖는 다이 판을 통해 가압할 수 있다.
가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 다이 판으로 가압하는 방법은 수동 작동 플런저, 스크류-공급, 어거링(auguring), 펌핑 및 임의의 다른 통상 공지된 방법을 사용하는 것을 포함한다. 생성되는 스트랜드 또는 로드를 예비혼합제로서 메탄올을 추가로 첨가하지 않고 침전 탱크에 넣을 수 있다. 예를 들면, 스트랜드 또는 로드를 습윤시키거나 또는 이에 메탄올을 분사하거나 또는 방착제, 예를 들면 셀룰로오스, 점토, 전분, 곡분, 또는 다른 천연 또는 합성 중합체를 사용하여 방착시킴으로써 이들이 달라붙는 것을 방지하도록 스트랜드 또는 로드를 처리할 수 있다. 생성되는 스트랜드 또는 로드를 교반된 메탄올을 사용하여 침전시키고, 탱크로부터 제거하고, 건조시킬 수 있다.
SAP 제조 방법의 또다른 단계는 단리된 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 바람직한 크기의 입자로 형성하고, 건조시키는 것을 포함한다. SAP 생성물은 약 200 메쉬(mesh) 미만의 입도를 가질 수 있다. 바람직한 입도는 의도하는 특정 농업 분야에 따라 좌우될 수 있다. 전분 그래프트 공중합체를 토양에 직접 침착시키는 농업 분야에 대한 한 실시양태에서, 입도는 50 메쉬 미만, 더욱 특히 약 5 메쉬 내지 50 메쉬, 또는 약 5 메쉬 내지 25 메쉬, 또는 약 8 메쉬 내지 약 25 메쉬일 수 있다. 전형적으로, 이 입도는 산업상 상업적으로 입수가능한 과립형 어플리케이터(applicator)와 양립가능하다. 통상의 도포 장치를 통해 흡수성 입자를 살포하거나 계량하기 위해, 세제곱 피트 당 약 30 파운드 내지 약 35 파운드의 밀도를 갖는 약 8 메쉬 내지 약 25 메쉬의 SAP 생성물을 사용할 수 있다.
다른 농업 분야, 예를 들면 종자 코팅 및 침근은 미세한 입도를 사용할 수 있다. 종자 코팅의 경우, 바람직한 입도는 약 75 메쉬 내지 약 300 메쉬, 예를 들면 약 200 메쉬일 수 있다. 침근의 경우, 바람직한 입도는 약 30 메쉬 내지 약 100 메쉬, 예를 들면 약 50 메쉬일 수 있다.
별법으로, 가교결합된 전분 그래프트 공중합체 생성물을 용매, 예를 들면 물과 혼합하여 슬러리를 형성할 수 있다. 생성되는 슬러리를 농업적 매개체, 예를 들면 식물, 뿌리, 종자, 묘목에 가하거나, 식물, 뿌리, 종자 또는 묘목 중 하나가 식재될 토양에 직접 가할 수 있다.
바람직한 입도를 형성할 수 있는 한 예시적인 방법은 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 로드-형상 형태로 전환시키고, 이 형태를 바람직한 입도로 건조시키는 것을 포함한다. 전형적으로, 다이 선택은 로드형 형태의 크기 및 형상을 지시한다. 로드의 직경은 단부 판에 예를 들면, 1/16-인치 내지 1/4-인치 직경의 구멍을 드릴링함으로써 조절된다. 예를 들면, 다이는 선택된 크기 및 형상의 구멍을 함유하도록 드릴링되거나 형성된 판이 된다.
다이로부터의 압출 후, 로드형 형태를 서로 달라붙는 성향 및 점착성을 감소시키는 방착제로 가볍게 코팅할 수 있다. 예시적인 방착제는 로드가 서로 달라붙는 것을 방지하는 셀룰로오스, 점토, 전분, 곡분, 및 다른 천연 또는 합성 중합체를 포함한다. 별법으로, 로드에 메탄올을 가볍게 분사하고/하거나 이를 압력 하에서 다이로부터 압출시킬 수 있다. 그 다음, 코팅된 입자를 건조시킨다. 예시적인 건조 방법은 공기 건조 또는 오븐 건조를 포함한다. 건조 후, 입자를 적합한 크기로 스크리닝할 수 있다.
바람직한 크기 입자를 형성할 수 있는 또다른 예시적인 방법에서, 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 미세한 분말로 분쇄한 다음, 바람직한 크기의 펠릿으로 형성시킬 수 있다. 펠릿화는 중합체 산업에서 통상적이며 당업자에게 공지되어 있다. 상기한 바와 같이, 생성되는 펠릿을 서로 달라붙는 성향 및 점착성을 감소시키는 방착제로 가볍게 코팅할 수 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 방법에 의해 제조된 SAP 생성물을 비료 및/또는 활성탄을 첨가하는 것을 포함하나, 이에 한정되지는 않는 당업자에게 공지된 임의의 착색 방법을 사용하여 착색할 수 있다. 또한, 비료 또는 미량 영양소를 SAP 생성물에 첨가할 수 있다. 비료 또는 미량 영양소를 과립형 SAP 생성물이 형성된 후 또는 가공 중 임의의 단계에 첨가할 수 있다.
상기 방법에 의해 제조된 SAP의 농업적 적용은 종자 발아 및/또는 개화를 앞당기고, 관개 필요성을 감소시키고, 증식을 증가시키고, 농작물 성장을 증가시키고, 농작물 생산을 증가시키고, 토양 피각화를 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 방법에 의해 제조된 SAP는 대규모 농업 분야에서 SAP를 형성하고 사용하는 데 바람직하다.
하기 실시예 1-3은 본 명세서에 기재된 방법(들)을 사용하여 SAP 생성물을 형성하는 데 사용된 예시적인 절차를 나타낸다.
실시예 1.
탈이온수(2,000 ml)를 3 리터 수지 탕관 중에서 옥수수 전분(200 g; 카르길 겔 인스탄트(Cargill Gel Instant) 12030, 미국 아이오와주 세다 라피즈 소재의 카르길 푸드 앤드 파마 스페셜티즈, 인크.(Cargill Food and Pharma Specialties, Inc.)에 의해 제조됨)에 첨가하였다. 조합물을 균일한 혼합물이 형성될 때까지 혼 합하였다. 아크릴산(200 g; 99％ 순도; 미국 코네티커트주 웨스트 하벤 소재의 시티 케미칼, 엘엘씨(City Chemical, LLC))을 냉각된 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 다음, 아크릴아미드(100 g; 99％ 순도; 미국 코네티커트주 웨스트 하벤 소재의 시티 케미칼, 엘엘씨)를 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 그 다음, 메틸렌 비스-아크릴아미드(0.5 g, 50 ml의 탈이온수 중에 용해됨; 분자 등급; 99％ 순도; 미국 위스콘신주 메디슨 소재의 프로메가 코퍼레이션(Promega Corporation)에 의해 제조됨)를 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 마지막으로, 과황산암모늄(0.5 g, 50 ml의 탈이온수 중에 용해됨; 분자 등급; 99％ 순도; 오레곤주 쉐어우드 소재의 케스케이드 콜롬비아 디스트리뷰션 캄파니(Cascade Columbia Distribution Co.)에 의해 제조됨)을 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 170℉로 가열하면서 교반하였다. 혼합물을 그 온도에서 방치하고, 대략 15분 동안 교반하였다. 생성되는 백색 점성질 물질은 3.7의 pH를 갖고, 점성질 물질로 된 작은 샘플의 질소 시험은 3.58％의 질소 함량을 나타내었다.
생성되는 점성질 물질이 산성이기 때문에, 혼합물을 실온에서 45％ 수산화칼륨(KOH)으로 적정함으로써 중화하였다. 적정을 pH가 7.0에 도달할 때까지 계속하였고, 이는 약 160 g 내지 170 g의 45％ KOH 첨가를 필요로 하였다.
그 다음, 중성 pH 반응 물질을 수 갤런의 메탄올에 첨가함으로써 가교결합된 SAP 생성물을 단리시켰다. 세제곱 인치당 6.6 그램의 밀도 및 9.1％의 수분 함량을 갖는 백색 과립형 SAP 생성물이 형성되도록, 생성되는 가교결합된 SAP 생성물을 텀블 건조기에서 건조시켰다. SAP 생성물의 질소 시험은 대략 3.19％의 질소 함량을 나타내었다. SAP 생성물은 수성 유체 중에서 자체 중량의 약 400 내지 약 500배를 빨아들이거나 흡수하고, 빨아들이거나 흡수된 수성 유체를 적정 압력 하에서 보유할 수 있는 능력을 나타내었다.
실시예 2.
탈이온수(2,000 ml)를 3 리터 수지 탕관 중에서 옥수수 전분(200 g; 콘 프로덕츠(Corn Products) #3005, 공업용 전분(펄 전분), 미국 일리노이주 웨스트체스터 소재의 씨피씨 인터네쇼날 인크.(CPC International, Inc.)에 의해 제조됨)에 첨가하였다. 조합물을 균일한 혼합물이 형성될 때까지 혼합하였다. 그 다음, 혼합물을 가열 재킷을 사용하여 약 185℉ 내지 약 190℉로 가열하였다. 혼합물을 이 온도에서 대략 30분 동안 유지시키고, 이때 가열 재킷을 끄고, 혼합물을 150℉로 냉각시켰다.
아크릴산(200 g; 99％ 순도; 미국 코네티커트주 웨스트 하벤 소재의 시티 케미칼, 엘엘씨)을 냉각된 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 다음, 아크릴아미드(100 g; 99％ 순도; 미국 코네티커트주 웨스트 하벤 소재의 시티 케미칼, 엘엘씨)를 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 그 다음, 메틸렌 비스-아크릴아미드(0.5 g, 50 ml의 탈이온수 중에 용해됨; 분자 등급; 99％ 순도; 미국 위스콘신주 메디슨 소재의 프로메가 코퍼레이션에 의해 제조됨)를 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 마지막으로, 과황산암모늄(0.5 g, 50 ml의 탈이온수 중에 용해됨; 분 자 등급; 99％ 순도; 미국 오레곤주 쉐어우드 소재의 케스케이드 콜롬비아 디스트리뷰션 캄파니에 의해 제조됨)을 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 170℉로 가열하면서 교반하였다. 혼합물을 그 온도에서 방치하고, 대략 15분 동안 교반하였다. 생성되는 백색 점성질 물질은 3.7의 pH를 갖고, 점성질 물질로 된 작은 샘플의 질소 시험은 3.58％의 질소 함량을 나타내었다.
생성되는 점성질 물질이 산성이기 때문에, 혼합물을 실온에서 45％ 수산화칼륨(KOH)으로 적정함으로써 중화하였다. 적정을 pH가 7.0에 도달할 때까지 계속하였고, 이는 약 160 g 내지 170 g의 45％ KOH 첨가를 필요로 하였다.
그 다음, 중성 pH 반응 물질을 수 갤런의 메탄올에 첨가함으로써 가교결합된 SAP 생성물을 단리시켰다. 백색 과립형 SAP 생성물이 형성되도록, 생성되는 가교결합된 SAP 생성물을 텀블 건조기에서 건조시켰다. SAP 생성물은 수성 유체 중에서 자체 중량의 약 400 내지 약 500배를 빨아들이거나 흡수하고, 빨아들이거나 흡수된 수성 유체를 적정 압력 하에서 보유할 수 있는 능력을 나타내었다.
실시예 3.
탈이온수(2,000 ml)를 3 리터 수지 탕관 중에서 예비젤라틴화된 황색 옥수수 가루(200 g; #01965-00, 미국 일리노이주 파리즈 소재의 카르길 드라인 콘 인그레디언츠, 인크.(Cargill Dry Corn Ingredients, Inc.)에 의해 제조됨)에 첨가하였다. 조합물을 균일한 혼합물이 형성될 때까지 혼합하였다. 아크릴산(200 g; 99％ 순도; 미국 코네티커트주 웨스트 하벤 소재의 시티 케미칼, 엘엘씨)을 냉각된 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 다음, 아크릴아미 드(100 g; 99％ 순도; 미국 코네티커트주 웨스트 하벤 소재의 시티 케미칼, 엘엘씨)를 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 그 다음, 메틸렌 비스-아크릴아미드(0.5 g, 50 ml의 탈이온수 중에 용해됨; 분자 등급; 99％ 순도; 미국 위스콘신주 메디슨 소재의 프로메가 코퍼레이션에 의해 제조됨)를 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 마지막으로, 과황산암모늄(0.5 g, 50 ml의 탈이온수 중에 용해됨; 분자 등급; 99％ 순도; 미국 오레곤주 쉐어우드 소재의 케스케이드 콜롬비아 디스트리뷰션 캄파니에 의해 제조됨)을 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 170℉로 가열하면서 교반하였다. 혼합물을 그 온도에서 방치하고, 대략 15분 동안 교반하였다. 생성되는 백색 점성질 물질은 3.7의 pH를 갖고, 점성질 물질로 된 작은 샘플의 질소 시험은 3.58％의 질소 함량을 나타내었다.
생성되는 점성질 물질이 산성이기 때문에, 혼합물을 실온에서 45％ 수산화칼륨(KOH)으로 적정함으로써 중화하였다. 적정을 pH가 7.0에 도달할 때까지 계속하였고, 이는 약 160 g 내지 170 g의 45％ KOH 첨가를 필요로 하였다.
그 다음, 중성 pH 반응 물질을 수 갤런의 메탄올에 첨가함으로써 가교결합된 SAP 생성물을 단리시켰다. 백색 과립형 SAP 생성물이 형성되도록, 생성되는 가교결합된 SAP 생성물을 텀블 건조기에서 건조시켰다. SAP 생성물은 수성 유체 중에서 자체 중량의 약 400 내지 약 500배를 빨아들이거나 흡수하고, 빨아들이거나 흡수된 수성 유체를 적정 압력 하에서 보유할 수 있는 능력을 나타내었다.
하기 실시예 4 및 5는 본 명세서에 기재된 방법(들)을 사용하여 SAP 생성물 을 형성하는 데 사용될 수 있는 예시적인 절차를 나타내는 가정적인 실시예이다. 실시예 4 및 5는 본래 가정적이지만 시험되고/되거나 고려된 실제 실험 설계에 기초한다.
실시예 4.
탈이온수(2,000 ml)를 3 리터 수지 탕관 중에서 옥수수 전분(200 g)에 첨가하였다. 조합물을 균일한 혼합물이 형성될 때까지 혼합하였다. 아크릴산(200 g; 99％ 순도)을 냉각된 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 다음, 아크릴아미드(100 g; 99％ 순도)를 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 그 다음, 메틸렌 비스-아크릴아미드(0.5 g, 50 ml의 탈이온수 중에 용해됨; 분자 등급; 99％ 순도)를 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 마지막으로, 과황산암모늄(0.5 g, 50 ml의 탈이온수 중에 용해됨; 분자 등급; 99％ 순도)을 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 170℉로 가열하면서 교반하였다. 혼합물을 그 온도에서 방치하고, 대략 15분 동안 교반하였다.
생성되는 물질을 실온에서 45％ 수산화칼륨(KOH)으로 적정함으로써 중화시켰다. 적정을 pH가 7.0에 도달할 때까지 계속하였다. 그 다음, 가교결합된 SAP 생성물을 텀블 건조기에서 건조시켰다.
실시예 5.
탈이온수(2,000 ml)를 3 리터 수지 탕관 중에서 옥수수 전분(200 g)에 첨가하였다. 조합물을 균일한 혼합물이 형성될 때까지 혼합하였다. 아크릴산(200 g; 99％ 순도)을 냉각된 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 다음, 아크릴아미드(100 g; 99％ 순도)를 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 그 다음, 메틸렌 비스-아크릴아미드(0.5 g, 50 ml의 탈이온수 중에 용해됨; 분자 등급; 99％ 순도)를 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 5분 동안 교반하였다. 마지막으로, 과황산암모늄(0.5 g, 50 ml의 탈이온수 중에 용해됨; 분자 등급; 99％ 순도)을 혼합물에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 대략 17O℉로 가열하면서 교반하였다. 혼합물을 그 온도에서 방치하고, 대략 15분 동안 교반하였다.
생성되는 물질을 실온에서 45％ 수산화칼륨(KOH)으로 적정함으로써 중화시켰다. 적정을 pH가 7.0에 도달할 때까지 계속하였다. 그 다음, 중화된 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 다양한 직경(1/16 인치 내지 1/4 인치)의 구멍을 갖는 다이 판을 통해 스크류 공급하였다. 스트랜드가 서로 달라붙는 것을 방지하기 위해 생성되는 스트랜드를 방착제로서 셀룰로오스를 사용하여 방착하였다. 그 다음, 생성되는 스트랜드를 텀블 건조기에서 건조시켰다.
비교 실험.
실시예 1에 기재된 방법을 사용하여 형성된 SAP 생성물의 효능을 다양한 입도를 갖는 다양한 별법상의 SAP 생성물 및 대조군과 비교하여 시험하고 분석하였다.
일반적인 시험 절차는 다음과 같았다. 배수구를 갖는 8개의 1 갤런 플라스틱 포트(pot)를 입수하였다. 포트 중 6개(샘플 B-E, G 및 H)를 10 g의 선택된 SAP 생성물 및 대략 0.5 갤런의 모래로 된 완전히 합쳐진 혼합물로 충전시키고, 포트 중 2개(샘플 A 및 F)는 평범한 비처리 모래로 충전된 대조군 포트였다. 포트(A 내지 H)의 배정은 랜덤하게 하였다. 모래는 식물을 성장시키는 데 어떠한 영양소도 제공하지 않기 때문에 먼지가 아닌 모래를 성장 배지로 선택하였다. 샘플 B-E, G 및 H를 다음과 같이 형성하였다.
샘플 B는 약 10 내지 약 20 메쉬의 입도를 갖고, 단량체로서 아크릴로니트릴을 사용하고 전분으로서 황색 옥수수 가루를 사용하여 제조된 별법상의 SAP 생성물을 포함하였다.
샘플 C는 실시예 1에 기재된 방법에 의해 형성되고, 약 8 내지 약 16 메쉬의 입도를 갖는 SAP 생성물을 포함하였다.
샘플 D는 약 8 메쉬의 입도를 갖고, 단량체로서 아크릴로니트릴을 사용하고 전분으로서 옥수수 전분을 사용하여 제조된 또다른 별법상의 SAP 생성물을 포함하였다.
샘플 E는 약 10 내지 약 20 메쉬의 입도를 갖고, 단량체로서 아크릴로니트릴을 사용하고 전분으로서 황색 옥수수 가루와 옥수수 전분의 50/50 혼합물을 사용하는 또다른 별법상의 SAP 생성물을 포함하였다.
샘플 G는 약 8 메쉬 초과의 입도를 갖고, 단량체로서 아크릴로니트릴을 사용하고 전분으로서 옥수수 전분을 사용하여 제조된 또다른 별법상의 SAP 생성물을 포함하였다.
샘플 H는 실시예 1에 기재된 방법에 의해 형성되고, 약 20 내지 약 40 메쉬 의 입도를 갖는 SAP 생성물을 포함하였다.
6 인치 높이의 한 제라늄을, 각 포트 중 최종 모래 높이가 포트 가장자리에서 대략 1인치 아래가 되도록 충전된 포트 각각에 식재하였다. 대략 2리터의 물을 각 포트에 첨가하고, 24시간 후, 또다시 대략 2리터의 물을 각 포트에 첨가하였다.
그 다음, 광원이 제라늄 상부에서 대략 14 인치 위에 존재하도록, 포트를 형광 광원 하에 위치한 플라스틱 풀(pool)에 위치시켰다. 각각의 제라늄이 동일한 양의 빛을 받도록 플라스틱 풀을 매일 약간 회전시켰다. 일주일에 1회, 식물을 풀 중에 재배열하여 각각의 제라늄이 동일한 양의 빛을 받도록 추가로 보장하였다. 제라늄에 추가의 물을 제공하지 않고, 65일 동안 성장시켰다. 65일 후, 제라늄을 수확하고, 하기 정보를 수집하였다.
성장 결과
샘플 높이￥(인치) 폭￡(인치) 질량(g)* 물리적 설명
A 4 3 24.3 시듦, 약간 황변, 작은 잎; 성장이 거의 관찰되지 않음; 최소한의 뿌리 성장
B 10 9 55.7 건강함; 새로운 성장 관찰됨; 큰 녹색 잎; 큰 식물
C 7 11 65.3 건강함; 새로운 성장 관찰됨; 큰 녹색 잎; 무성한 식물
D 8 7 45.1 비교적 건강함; 새로운 성장 관찰됨; 상단부에는 큰 녹색 잎, 하단부에 일부 황색 잎; 큰 식물
E 9 12 67.6 건강함; 새로운 성장 관찰됨; 큰 녹색 잎; 무성한 식물
F 4 3 22.2 시듦, 약간 황변, 작은 잎; 성장이 거의 관찰되지 않음; 최소한의 뿌리 성장
G 10 12 53.4 건강함; 새로운 성장 관찰됨; 큰 녹색 및 황색 잎; 크고 무성한 식물
H 9 10 65.3 건강함; 새로운 성장 관찰됨; 큰 녹색 잎; 크고 무성한 식물
￥식물의 높이는 모래의 상단부로부터 식물의 최고 상단부까지 측정한 것이다. ￡식물의 폭은 식물의 한 측면에서 가장 넓은 점으로부터 측정한 것이다. *질량은 전 식물(뿌리, 줄기 및 잎)을 포함하였다.
도 1은 샘플 높이의 비교를 나타내는 그래프이며, 여기서 x축은 각 샘플이고, y축은 인치 단위의 높이이다. 각 식물의 높이는 모래의 상단부로부터 식물의 최고 상단부까지 측정하였다. 도 2는 샘플 폭의 비교를 나타내는 그래프이며, 여기서 x축은 샘플명이고, y축은 인치 단위의 샘플 폭이다. 각 식물의 폭은 식물의 한 측면에서 가장 넓은 점으로부터 측정하였다. 도 3은 샘플 질량의 비교를 나타내는 그래프이며, 여기서 x축은 샘플명이고, y축은 그램 단위의 각 샘플의 질량이다. 질량은 전 식물(뿌리, 줄기 및 잎)의 질량을 포함하였다.
도 1 내지 3은 약 10 내지 약 20 메쉬의 입도를 갖고, 단량체로서 아크릴로니트릴을 사용하고 전분으로서 황색 옥수수 가루와 옥수수 전분의 50/50 혼합물을 사용하는 별법상의 SAP 생성물을 포함하는 샘플 E가 가장 높은 전체 질량(67.6 g)을 가졌음을 보여준다. 그러나, 실시예 1에 기재된 방법에 의해 형성된 SAP 생성물을 포함하는 샘플 C 및 H는 양쪽 모두 전체 질량이 두 번째로 컸다. 흥미롭게도, 샘플 C 및 H에 사용된 다양한 입도에 기초한 전체 질량은 큰 차이가 없었다. 가장 중요한 것은, 샘플 C 및 H가 양쪽 모두 대조군 샘플(A 및 F)에 비해 상당한 성장을 나타냈다는 점이다.
상기 실시양태의 상세에 대해 많은 변화가 이루어질 수 있다는 점이 당업자에게 자명할 것이다. 또한, 본 명세서에 개시된 방법은 상기한 방법을 수행하기 위한 하나 이상의 단계 또는 실행을 포함한다. 방법 단계 및/또는 실행은 서로 상호교환될 수 있다. 즉, 실시양태의 적합한 실시를 위해 단계 또는 실행의 구체적인 순서가 요구되지 않는다면, 특정 단계 및/또는 실행의 순서 및/또는 사용은 하기 청구되는 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 변형될 수 있다.

Claims (28)

  1. 다당류, 및
    개시제의 존재 하에서 다당류로 그래프트 중합되어 다당류 그래프트 중합체를 형성하는 단량체
    를 포함하며, 상기 다당류 그래프트 중합체는 가교결합되고, 무알코올 환경에서 추가로 단리되는 것인 초흡수성 중합체 생성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단량체가 아크릴산, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 2-아크릴아미도-2-메틸-프로판술폰산, 메타크릴산, 비닐 술폰산, 에틸 아크릴레이트, 칼륨 아크릴레이트, 및 그들의 유도체 및 혼합물 중 하나 이상인 초흡수성 중합체 생성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단량체가 아크릴산과 아크릴아미드의 혼합물인 초흡수성 중합체 생성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 혼합물이 약 2 중량부 이상의 아크릴산 대 약 1 중량부의 아크릴아미드인 초흡수성 중합체 생성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 단량체가 2-아크릴아미도-2-메틸-프로판술폰산 및 그 의 유도체인 초흡수성 중합체 생성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다당류가 전분인 초흡수성 중합체 생성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전분이 옥수수 전분, 나종 옥수수 전분, 밀 전분, 감자 전분, 덱스트린 전분, 덱스트란 전분, 옥수수 가루, 유카 뿌리, 귀리 곡분, 바나나 곡분 및 타피오카 곡분 중 하나 이상인 초흡수성 중합체 생성물.
  8. 제6항에 있어서, 상기 전분 대 단량체의 중량비가 약 1:1 내지 약 1:6 범위인 초흡수성 중합체 생성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 개시제가 과황산암모늄인 초흡수성 중합체 생성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 개시제가 세륨(+4)염, 과황산암모늄, 과황산나트륨, 과황산칼륨, 과산화철, 황산암모늄철-과산화수소, L-아스코르브산 및 과망간산칼륨-아스코르브산 중 하나 이상인 초흡수성 중합체 생성물.
  11. 개시제의 존재 하에서 단량체를 전분으로 그래프트 중합하여 전분 그래프트 공중합체를 형성하는 단계,
    전분 그래프트 공중합체를 가교결합시키는 단계, 및
    전분 그래프트 공중합체를 무알코올 환경에서 단리하는 단계
    를 포함하는 초흡수성 중합체의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 전분 그래프트 공중합체를 건조하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 전분 그래프트 공중합체의 pH를 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 pH가 약 6.0 내지 약 8.0 범위 내로 조정되는 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 전분 그래프트 공중합체를 단리하는 단계가 전분 그래프트 공중합체를 과립화시키는 것을 포함하는 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 전분 그래프트 공중합체를 단리하는 단계가 전분 그래프트 공중합체를 압출시키는 것을 포함하는 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 전분 그래프트 공중합체를 단리하는 단계가 전분 그래프트 공중합체를 펠릿화하는 것을 포함하는 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 전분 그래프트 공중합체를 단리하는 단계가 전분 그래프트 공중합체를 건조시키는 것을 포함하는 방법.
  19. 제11항에 있어서, 상기 단량체가 아크릴산과 아크릴아미드의 혼합물인 방법.
  20. 제11항에 있어서, 상기 단량체가 아크릴산, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 2-아크릴아미도-2-메틸-프로판술폰산, 메타크릴산, 비닐 술폰산, 에틸 아크릴레이트, 칼륨 아크릴레이트, 및 그들의 유도체 및 혼합물 중 하나 이상인 방법.
  21. 제11항에 있어서, 상기 전분 그래프트 공중합체를 가교결합시키는 단계가 가교결합제를 첨가하는 것을 포함하는 방법.
  22. 개시제의 존재 하에서 아크릴산과 아크릴아미드의 혼합물을 전분으로 그래프트 중합하여 전분 그래프트 공중합체를 형성하는 단계,
    가교결합제를 첨가하여 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 형성하는 단계,
    가교결합된 전분 그래프트 공중합체의 pH를 약 6.0 내지 약 8.0의 pH 범위 내로 조정하는 단계, 및
    가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 건조 또는 압출시킴으로써 초흡수성 중합체 생성물을 단리하는 단계
    를 포함하는, 농업용 초흡수성 중합체 생성물의 제조 방법.
  23. 무알코올 환경에서 단리된 가교결합된 전분 그래프트 공중합체 생성물을 수득하는 단계, 및
    가교결합된 전분 그래프트 공중합체 생성물을 농업적 매개체에 가하여 식물 성장을 증가시키는 단계
    를 포함하는, 초흡수성 중합체 생성물의 사용 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 가교결합된 전분 그래프트 공중합체 생성물을 농업적 매개체에 가하는 단계가 가교결합된 전분 그래프트 공중합체를 토양에 가하는 것을 포함하는 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 가교결합된 전분 그래프트 공중합체 생성물을 농업적 매개체에 가하는 단계가 가교결합된 전분 그래프트 공중합체로 종자를 코팅하는 것을 포함하는 방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 가교결합된 전분 그래프트 공중합체 생성물을 농업적 매개체에 가하는 단계가 과립화된 가교결합된 전분 그래프트 공중합체로 식물 뿌리를 코팅하는 것을 포함하는 방법.
  27. 제23항에 있어서, 가교결합된 전분 그래프트 공중합체 생성물과 용매의 슬러리를 형성하는 것을 더 포함하며, 상기 가교결합된 전분 그래프트 공중합체 생성물을 농업적 매개체에 가하는 단계가 상기 슬러리를 식물, 뿌리, 종자, 묘목 및 토양 중 하나 이상에 가하는 것을 포함하는 방법.
  28. 제23항에 있어서, 상기 가교결합된 전분 그래프트 공중합체 생성물이 전분으로 그래프트 중합되는 아크릴산과 아크릴아미드의 혼합물을 포함하는 것인 방법.
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