專利名稱：高吸水性樹(shù)脂的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高吸水性樹(shù)脂被廣泛地運(yùn)用于農(nóng)業(yè)或園藝方面的水保持劑、建筑材料 中的抗露珠凝結(jié)劑以及移除石油中水份的材料，或是電纜線中的外層防水 包覆劑以及衛(wèi)生用品如尿布、婦女衛(wèi)生用品、拋棄式的擦巾等。
背景技術(shù)：
吸水性樹(shù)脂被廣泛地運(yùn)用于農(nóng)業(yè)或園藝方面的水保持劑、建筑材料中 的抗露珠凝結(jié)劑以及移除石油中水份的材料，或是電纜線中的外層防水包 覆劑以及衛(wèi)生用品如尿布、婦女衛(wèi)生用品、拋棄式的擦巾等。
在本領(lǐng)域中目前己知的高吸水性樹(shù)脂的成分材料有遇水分解型的淀
粉-丙烯腈(hydrolyzed starchacrylonitrile)接枝聚合物(日本特許公報(bào)昭 49(1974)-43,395)，中和的淀粉-丙烯酸接枝聚合物(日本專利公開(kāi)公報(bào)昭 51 (1976)-125，468)，皂化乙烯醋酸-丙烯酯共聚物(日本專利公開(kāi)公報(bào)昭 52(1977)-14，689)，水解丙烯腈共聚物或丙烯酰胺共聚物(日本專利公報(bào)昭 53 (1978)-15，959 )，及部份中和聚丙烯酸(日本專利公開(kāi)公報(bào)昭 55(1980)-84,304)等。其中淀粉-丙烯腈接枝聚合物的原料中，因?yàn)楹刑?然的高分子一淀粉，會(huì)引起腐爛性的分解，所以無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間的保存；再者， 其制造方法又十分復(fù)雜，所以現(xiàn)今高吸水性樹(shù)脂的制備方式均以使用丙烯酸及丙烯酸鹽進(jìn)行交聯(lián)聚合所得的高吸水性樹(shù)脂占最大部份也最為經(jīng)濟(jì)， 其原因?yàn)楸┧猁}共聚物的原料-丙烯酸可迅速由商場(chǎng)上購(gòu)得，且制得的 高吸水性樹(shù)脂具有高的吸水能力，及具有制造成本低廉且最具經(jīng)濟(jì)效益以 及不會(huì)引起腐爛性的分解，故成為最普遍化的高吸水性樹(shù)脂。
聚合丙烯酸及丙烯酸鹽形成高吸水性樹(shù)脂的方法可由數(shù)種已知的方 法制得，如水溶液聚合反應(yīng)、逆相懸浮液聚合反應(yīng)、乳化聚合反應(yīng)或?qū)?體噴灑或涂覆于纖維基質(zhì)上進(jìn)行聚合反應(yīng)等方法。在這些方法中，逆相懸 浮液聚合反應(yīng)以及乳化聚合反應(yīng)必須使用到有機(jī)溶劑，但若無(wú)法有效的控 制聚合反應(yīng)時(shí)的溫度，有機(jī)溶劑將造成反應(yīng)系統(tǒng)的溫度以及壓力的增加， 產(chǎn)生起火現(xiàn)象甚至引發(fā)爆炸，進(jìn)而威脅到操作現(xiàn)場(chǎng)人員的安全以及造成環(huán) 境污染問(wèn)題，其成品也有有機(jī)溶劑殘留的疑慮。
高吸水性樹(shù)脂的顆粒因具有高吸濕的特性，無(wú)論在儲(chǔ)存或是用于制造 衛(wèi)生用品的過(guò)程中，會(huì)吸收空氣中的水氣而導(dǎo)致樹(shù)脂彼此黏著，因而無(wú)法 順利的從連續(xù)的定量供量設(shè)備中進(jìn)料，使得制造出的衛(wèi)生用品中，高吸水 性樹(shù)脂的含量不均，因此，改進(jìn)高吸水性樹(shù)脂吸濕后結(jié)塊問(wèn)題成為一項(xiàng)新 的研究趨勢(shì)。
至今仍有許多科學(xué)家一直為減少高吸水性樹(shù)脂的吸濕后結(jié)塊問(wèn)題而 努力，技藝界己有許多降低高吸水性樹(shù)脂的吸濕后結(jié)塊問(wèn)題的方法被開(kāi)發(fā) 出來(lái)，如使用具有氨基或是環(huán)氧基的變性硅油與吸水性樹(shù)脂進(jìn)行混合(國(guó)
際公布W095/33558)，添加比表面積50m"g以上平均粒徑0.05um以下的疏 水性二氧化硅于吸水性樹(shù)脂中(日本特開(kāi)昭56-133028)，以及另有使用二 氧化硅水合物、氧化鋁水合物或氧化鈦水合物添加于吸水性樹(shù)脂中(日本特開(kāi)昭59-80459)，亦有使用具有至少12烷基的陽(yáng)離子型界面活性劑噴灑 于吸水性樹(shù)脂表面(日本特開(kāi)昭61-69854)進(jìn)行表面處理后，再添加高溶 點(diǎn)的有機(jī)化合物粉末(如硬脂酸鈣)去達(dá)到降低吸水性樹(shù)脂吸濕后結(jié)塊問(wèn) 題。
上述使用具有氨基或是環(huán)氧基的變性硅油，由于黏度偏高，容易造成 清理時(shí)的困難，此外，使用疏水性二氧化硅于吸水性樹(shù)脂中的會(huì)降低吸水 性樹(shù)脂的吸收速度，而使用二氧化硅水合物、氧化鋁水合物或氧化鈦水合 物添加于吸水性樹(shù)脂的方法，雖然不會(huì)降低吸收速度，但是，由于此類水 合物是由無(wú)機(jī)鹽粉末所泡制，容易產(chǎn)生粉塵的問(wèn)題；利用陽(yáng)離子型界面活 性劑噴灑于吸水性樹(shù)脂表面的方法，則會(huì)降低吸水性樹(shù)脂的吸收倍率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高吸水性樹(shù)脂的制造方法。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的具有低發(fā)塵量及吸濕后抗結(jié)塊效果良 好之高吸水性樹(shù)脂的制造方法，該方法至少包括
(a) 使用一種含有丙烯酸(鹽)與/或丙烯酰胺(鹽)的水溶性不飽和單體， 中和比率在45至85摩爾％范圍內(nèi)，不飽和單體水溶液的濃度在20至55重量 份范圍重合反應(yīng)生成凝膠體；
(b) 將凝膠體，經(jīng)10(TC至18(TC溫度熱風(fēng)干燥、粉碎、成顆粒；
(c) 以表面交聯(lián)劑及無(wú)機(jī)鹽水溶液涂覆處理；
(d) 再以溫度80。C至23(TC加熱表面處理為特征之高吸水性樹(shù)脂的制造方法。所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，凝膠體切碎烘干后的顆粒直徑
以0.05 mm至1.50 mm范圍較佳。
所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，無(wú)機(jī)鹽水溶液的無(wú)機(jī)鹽為硫酸 鋁、碳酸鈣、氧化鎂、沸石、高嶺土、 二氧化鈦或二氧化硅粉末，可單獨(dú) 使用或合并兩種以上混合使用。
所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，無(wú)機(jī)鹽水溶液添加范圍在重量 百分比O.01 wt。/。至10.0wt。/。之間。
所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，無(wú)機(jī)鹽水溶液黏度范圍介于IO 至1400cPs。
所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，無(wú)機(jī)鹽水溶液在酸性條件下其 pH值范圍不小于2且不大于6。
所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，無(wú)機(jī)鹽水溶液在非酸性條件下 其pH值范圍不小于7且不大于12。
所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，無(wú)機(jī)鹽水溶液其pH值調(diào)整所使 用的酸液，可為含碳、氫、氧或硫的蟻酸、丙烯酸和醋酸等有機(jī)酸，或?yàn)?鹽酸、硫酸、硝酸等無(wú)機(jī)酸，此外尚可使用其它具有不飽合雙鍵的水溶性 酸液，如甲基丙烯酸、馬林酸、富馬酸、2-丙烯胺-2-甲基丙烷磺酸等，該 酸液可單獨(dú)使用一種或多種混合使用。
所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，無(wú)機(jī)鹽水溶液其pH值調(diào)整所使 用的堿液，可為周期表中堿金族或堿土族的氫氧化物或是碳酸化合物，如 氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀或氨類化合 物等；此堿液可單獨(dú)使用一種或多種混合使用。本發(fā)明提供的高吸水性樹(shù)脂的制造方法，該方法至少還包括
(a) 使用一種含有丙烯酸(鹽)與/或丙烯酰胺(鹽)的水溶性不飽和單體， 中和比率在45至85摩爾％范圍內(nèi)，不飽和單體水溶液的濃度在20至55重量 份的范圍重合反應(yīng)生成凝膠體；
(b) 凝膠體經(jīng)10(rC至18(TC溫度的熱風(fēng)干燥、粉碎、成顆粒；
(c) 以表面交聯(lián)劑涂覆處理后；
(d) 以8(TC至23(TC溫度加熱表面處理；
(e) 再以無(wú)機(jī)鹽水溶液涂覆處理為特征的高吸水性樹(shù)脂制造方法。
具體實(shí)施例方式
制造本發(fā)明的高吸水性樹(shù)脂，是以引發(fā)自由基進(jìn)行聚合反應(yīng)，其所需 的含酸基單體除丙烯酸外，尚可使用其它具有不飽合雙鍵的水溶性單體， 如甲基丙烯酸、馬林酸、富馬酸、2-丙烯胺-2-甲基丙烷磺酸等。單體的選 用不特定限制只可使用一種，亦可合并多種單體一起使用，亦可視情況需 要添加具有不飽和雙鍵其它親水性的單體，如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、 丙烯酸2-烴基乙酯、甲基丙烯酸2-烴基乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、 二甲胺丙烯丙烯酰胺、氯化丙烯酰胺基三甲銨等(美國(guó)專利4,057,521號(hào)、 4，062,817號(hào)、4,525,527號(hào)、4,286，082號(hào)及4，295,987號(hào))，但添加量以不破 壞高吸水性樹(shù)脂的物性為原則。
在進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)的前，單體水溶液濃度宜控制在重量百分比 20wt。/。至55wt。/。間，適當(dāng)濃度為30wt。/。至45wt。/。之間，濃度在重量百分比 20wt。/。以下時(shí)，聚合后水合膠體太軟且有黏性不利機(jī)械加工，添加濃度在重量百分比55wt。/。以上，過(guò)于接近飽和濃度時(shí)有不易調(diào)配問(wèn)題且反應(yīng)太快 反應(yīng)熱過(guò)多不易控制。
含酸基單體的羧酸基應(yīng)部份中和以控制成品的pH值，使呈中性或微酸
性。中和劑為周期表中堿金族或堿土族的氫氧化物或是碳酸化合物，如 氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀或氨類化合
物；中和劑可單獨(dú)使用一種或多種混合使用。含酸基單體的羧酸基部份中 和成鈉鹽或鉀鹽或銨鹽，中和濃度摩爾百分比為45mol。/。至85moP/a，較宜 為50mol。/。至75moP/。，中和濃度摩爾百分比為45mol。/。以下時(shí)成品的pH值 會(huì)偏低，中和濃度摩爾百分比為85mol。/。以上時(shí)成品的pH值會(huì)偏高，成品 pH值非呈中性或微酸性時(shí)，若不慎與人體接觸時(shí)均不太適合，也較不安全。
在進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)的前單體水溶液亦可添加水溶性高分子化合 物以降低成本，此等水溶性高分子化合物如部份皂化或完全皂化的聚乙 烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、淀粉或淀粉衍生物如甲基纖維 素，丙烯酸甲基纖維素，乙基纖維素等聚合物。此等水溶性高分子化合物 的分子量并不特別限定，其中較佳的水溶性高分子化合物為淀粉、部份皂 化或完全皂化的聚乙烯醇等可單獨(dú)或混合使用。高吸水性樹(shù)脂含此等添加 水溶性高分子化合物的適當(dāng)重量百分比為0至20wt。/。，但以0至10wt。/。較佳， 0至5wt。/。尤佳，添加超過(guò)20wt。/。時(shí)會(huì)影響物性，使物性變差。
在進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)前應(yīng)先添加自由基聚合反應(yīng)交聯(lián)劑于未反應(yīng) 單體溶液中，此自由基聚合反應(yīng)交聯(lián)劑可選用具有兩個(gè)或兩個(gè)以上不飽和 雙鍵的化合物，如N,N'-雙(2-丙烯基)胺、N，N，-次甲基雙丙烯酰胺、N,N'-次甲基雙甲基丙烯酰胺、丙烯酸丙烯酯、乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油三丙 烯酸酯、甘油三甲基丙烯酸酯、甘油附加環(huán)氧乙烷的三丙烯酸酯或三甲基 丙烯酸酯、三甲醇丙垸附加環(huán)氧乙烷的三丙烯酸酯或三甲基丙烯酸酯、三
甲醇丙烷三甲基丙烯酸酯、三甲醇丙垸三丙烯酸酯、N,N，N-三(2-丙烯基)
胺、二丙烯酸乙二醇酯、三丙烯酸聚氧乙烯甘油酯、三丙烯酸二乙基聚氧 乙烯甘油酯、二丙烯三甘醇酯等，亦可選用具有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基的 化合物，如山梨醇聚縮水甘油醚、聚丙三醇聚縮水甘油醚、乙二醇二縮水 甘油醚、二乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、雙丙三醇聚縮 水甘油醚等。在進(jìn)行自由基反應(yīng)后就可使高吸水性樹(shù)脂具有適當(dāng)交聯(lián)度而 使高吸水性樹(shù)脂膠體有適當(dāng)?shù)募庸ば?。自由基聚合反?yīng)交聯(lián)劑可單獨(dú)使用 或兩種以上混合使用。自由基聚合反應(yīng)交聯(lián)劑適當(dāng)?shù)奶砑觿┝吭谥亓堪俜?br> 比0.001wt。/。至5wt。/。之間(以反應(yīng)物總固形份為基準(zhǔn))，更適當(dāng)?shù)挠昧恐亓堪?分比在0.01wt。/。至3wt。/。之間，添加劑量在重量百分比0.001wt。/。以下聚合后 水合體太軟且有黏性不利機(jī)械加工，添加劑量在重量百分比5wt。/。以上吸水 性太低，降低樹(shù)脂性能。
聚合反應(yīng)由自由基聚合反應(yīng)起始劑的分解產(chǎn)生自由基開(kāi)始。自由基起 始劑可選用熱分解型起始劑，適合的熱分解型起始劑有過(guò)氧化物，如過(guò)氧 化氫、二-第三丁基過(guò)氧化物、過(guò)氧化酰胺或過(guò)硫酸鹽(銨鹽、堿金屬鹽)等， 及偶氮化合物如2.2'-偶氮基雙(2-脒基丙垸)二鹽酸鹽、2.2，-偶氮基雙(N,N-二伸甲基異丁脒)二鹽酸鹽；亦可使用還原劑，使成為氧化還原型起始劑， 如酸性亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽、抗壞血酸或亞鐵鹽；或?qū)⒀趸€原型起始 劑和熱分解型起始劑合并使用，首先氧化還原起始劑先進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生自由基，當(dāng)自由基轉(zhuǎn)移至單體上即引發(fā)聚合反應(yīng)的進(jìn)行，由于聚合反應(yīng)進(jìn)行時(shí) 會(huì)釋放出大量的熱量而使溫度升高，當(dāng)溫度到達(dá)熱分解型起始劑的分解溫 度時(shí)，又會(huì)引發(fā)第二段熱分解型起始劑的分解，而使整個(gè)聚合反應(yīng)更臻于
完全。 一般自由基聚合反應(yīng)起始劑適當(dāng)用量為重量百分比為0.001wt。/。至 10wt。/。(以中和丙烯酸鹽重量為基準(zhǔn))，更適當(dāng)用量則在0.1wt。/。至5wt。/。之 間，使用重量百分比0.001wt。/。以下時(shí)，反應(yīng)太慢不利經(jīng)濟(jì)效益，使用重量 百分比10wt。/。以上時(shí)，反應(yīng)太快反應(yīng)熱不易控制。
生產(chǎn)聚丙烯酸系的高吸水性樹(shù)脂，其聚合反應(yīng)一般是以傳統(tǒng)批次反應(yīng) 容器中，或于輸送帶式反應(yīng)器上進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)所得的高吸水性樹(shù)脂，先
利用絞碎機(jī)切成直徑20mm以下小凝膠體，直徑10mm以下更佳，再進(jìn)行篩 選。
篩選固定粒徑的凝膠體直徑以2.00 mm以下為宜，以0.05 mm至1.50 mm間較佳，粒徑大于2.00 mm的凝膠體則重新送回絞碎機(jī)進(jìn)行再次切碎。 粒徑0.03mm以下的凝膠體進(jìn)行烘干、粉碎處理時(shí)，易產(chǎn)生高成品細(xì)粉量， 粒徑2.00mm以上的凝膠體進(jìn)行烘干時(shí)，容易因?yàn)闊醾鲗?dǎo)效果不佳，導(dǎo)致成 品在殘存單體偏高，物性表現(xiàn)不佳的缺點(diǎn)。依據(jù)本發(fā)明，丙烯酸鹽凝膠體 的顆粒大小分布越窄，不僅可使凝膠體在烘干后物性表現(xiàn)達(dá)到最佳狀態(tài)， 而且有利于控制烘干的時(shí)間及溫度，篩選完成后再進(jìn)行烘干。
烘干溫度以溫度10(TC至18(rC進(jìn)行烘干為宜，烘干溫度10(TC以下烘 干時(shí)間太久，不具經(jīng)濟(jì)效益，烘干溫度18(TC以上烘干使交聯(lián)劑提早進(jìn)行 交聯(lián)反應(yīng)，使得后續(xù)的干燥過(guò)程中，因交聯(lián)度過(guò)高而無(wú)法有效的去除殘存 單體，達(dá)到降低殘存單體的效果。干燥后進(jìn)行粉碎、篩選固定粒徑，再進(jìn)行表面交聯(lián)劑涂覆處理。篩選
固定粒徑以0.06mm至1.00mm間為宜，以0.10mm至0.850mm間較佳，粒徑 0.06mm以下細(xì)粉使成品粉塵提高，粒徑1.00mm以上粒子使成品吸水速率 變慢。依據(jù)本發(fā)明，丙烯酸鹽聚合物的顆粒大小分布越窄越好。
涂覆處理表面交聯(lián)劑時(shí)，表面交聯(lián)劑的添加方式是依據(jù)表面交聯(lián)劑的 種類，分成表面交聯(lián)劑直接添加，或調(diào)成表面交聯(lián)劑水溶液添加，或調(diào)成 表面交聯(lián)劑親水性有機(jī)溶劑水溶液添加。親水性有機(jī)溶劑如甲醇、乙醇、 丙醇、異丁醇、丙酮、甲醚、乙醚等沒(méi)有特殊限制，可形成溶液即可，其 中以甲醇、乙醇較佳。
于表面交聯(lián)劑添加時(shí)高吸水樹(shù)脂中可添加惰性無(wú)機(jī)鹽粉末，以幫助溶 液分散。其惰性無(wú)機(jī)鹽粉末可為硫酸鋁、或二氧化硅，或氧化鋁，或氧化 鎂等或其混合物。其中以硫酸鋁、二氧化硅較佳。惰性無(wú)機(jī)鹽粉末的用法
可單獨(dú)使用或合并兩種以上混合使用。惰性無(wú)機(jī)鹽粉末添加范圍在重量百 分比0.005wt。/o至10.0wt。/。之間，其中以0.01wt。/o至4.0wt。/。較佳。
進(jìn)行表面交聯(lián)劑涂覆處理后，再以80。C至23(TC范圍內(nèi)進(jìn)行加熱處理， 使表面交聯(lián)劑能均勻而且快速的進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，并使內(nèi)部交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián) 反應(yīng)而達(dá)到本發(fā)明的效果。熱處理溫度8(TC以下交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間太久，不具 經(jīng)濟(jì)效益，熱處理溫度23(TC以上樹(shù)脂易劣化影響質(zhì)量，熱處理時(shí)間以2分 鐘至180分鐘為宜，依照欲獲得到的表面處理效果做熱處理溫度調(diào)整，熱 處理溫度高則熱處理時(shí)間短，熱處理溫度溫度低時(shí)，則熱處理溫度時(shí)間長(zhǎng)。
針對(duì)上述制造高吸水性樹(shù)脂的中間制程其篩選小于0.03mm粒徑以下 的凝膠體進(jìn)行烘干、粉碎處理時(shí)容易產(chǎn)生高成品細(xì)粉塵量，粒徑在2.00m以上則容易因熱傳導(dǎo)不佳而導(dǎo)致成品在殘存單體偏高，物性表現(xiàn)不良等缺 失。本發(fā)明人等經(jīng)長(zhǎng)期的試驗(yàn)及研究發(fā)現(xiàn)利用表面交聯(lián)劑及無(wú)機(jī)鹽水溶液 噴灑或涂覆于高吸水性樹(shù)脂表面，或?qū)o(wú)機(jī)鹽水溶液涂覆于完成表面改質(zhì) 的高吸水性樹(shù)脂表面，再經(jīng)由加熱表面處理過(guò)程，均能使無(wú)機(jī)鹽粉末充分 完全的黏著于與高吸水性樹(shù)脂表面，降低生產(chǎn)廠區(qū)以及高吸水性樹(shù)脂成品 的發(fā)塵量，減少對(duì)環(huán)境以及生物體的影響。
在這種利用無(wú)機(jī)鹽水溶液噴灑于吸水性樹(shù)脂的過(guò)程中，其溶液是否容 易噴灑是一極重要的關(guān)鍵，若其溶液的黏度過(guò)高，不易在噴灑的過(guò)程中均 勻散布于吸水性樹(shù)脂表面，將使得改質(zhì)抗結(jié)塊后成品的物性表現(xiàn)較差，再
者無(wú)機(jī)鹽水溶液的黏度是會(huì)隨著pH值的改變而變化，當(dāng)pH值在6至7之間 時(shí)，黏度會(huì)較同類型的無(wú)機(jī)鹽水溶液提升數(shù)倍乃至數(shù)百倍，達(dá)到200cPs、 甚至1400cPs以上，因而造成噴灑的過(guò)程中，無(wú)機(jī)鹽水溶液無(wú)法均勻散布 于吸水性樹(shù)脂的表面。
調(diào)整無(wú)機(jī)鹽水溶液的pH值的酸液，可為含碳、氫、氧或硫的蟻酸、丙 烯酸和醋酸等的有機(jī)酸，或?yàn)辂}酸、硫酸、硝酸等的無(wú)機(jī)酸，此外尚可使 用其它具有不飽合雙鍵的水溶性酸液，如:甲基丙烯酸、馬林酸、富馬酸、 2-丙烯胺-2-甲基丙烷磺酸等，其酸液可單獨(dú)使用一種或多種混合使用。而 調(diào)整無(wú)機(jī)鹽水溶液的pH值的堿液，可為周期表中堿金族或堿土族的氫氧化 物或是碳酸化合物，如氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、 碳酸氫鉀或氨類化合物；此堿液可單獨(dú)使用一種或多種混合使用。
依據(jù)本發(fā)明所使用的無(wú)機(jī)鹽水溶液是硫酸鋁、硫酸鎂、氧化鋁、氧化 鎂、氧化鋅、碳酸鈣、磷酸鈣、磷酸鋇、硅藻土、軟土、黏土、滑石粉、沸石、高嶺土、膨土、活性碳、二氧化硅、二氧化鈦的無(wú)機(jī)鹽粉末與水混 合所生成的水溶液，無(wú)機(jī)鹽粉末可單獨(dú)使用或合并兩種以上混合使用。無(wú)
機(jī)鹽水溶液的黏度范圍在10至1400cPs之間，添加范圍在重量百分比 0.01wt。/。至20.0wt。/。之間，其中以0.01wt。/。至10wt。/。較佳。無(wú)機(jī)鹽粉末的粒 子大小最好不大于10mm，適當(dāng)?shù)拇笮?.6mm以下。無(wú)機(jī)鹽水溶液在酸 性時(shí)所使用的pH值范圍在2至6，非酸性時(shí)所使用的pH值范圍在7至12之 間。吸水性樹(shù)脂以及無(wú)機(jī)鹽水溶液可在混合裝置中混合。所用的混合裝置 須能夠產(chǎn)生大的混合力，使混合充分均勻。適用于本發(fā)明的混合裝置可以 是V-型混合器、柱式混合器、高速攪拌混合器、螺旋式混合器、氣流混合 器、雙臂捏合機(jī)、雙臂錐形混合器、螺條混合器、密壁式混合器、粉碎捏 合機(jī)、旋轉(zhuǎn)混合器以及螺桿擠出機(jī)。
經(jīng)由本發(fā)明所制造的高吸水性樹(shù)脂，由于具有低發(fā)塵量的特性，所以 可降低對(duì)生物體與環(huán)境的影響，又能更適用于各種型式的衛(wèi)生用品、農(nóng)業(yè) 用及食品保鮮用的吸水劑。
為彰顯本發(fā)明的高吸水性樹(shù)脂的壓力下吸水倍率，本發(fā)明利用受壓吸 收重(壓力負(fù)荷20g/cm^來(lái)測(cè)定，受壓吸收量是根據(jù)歐洲專利0339461 A 號(hào)說(shuō)明書(shū)第七頁(yè)中所描述的方法測(cè)定；將初始重量的高吸水性樹(shù)脂放在有 篩底紋部的圓柱體中，對(duì)粉體加以20g/cn^的壓力，接著將此圓柱體置于吸 收性需求測(cè)試器上，讓此高吸水性樹(shù)脂吸收0.9%的氯化鈉水溶液一小時(shí)， 再將測(cè)吸水重量將所得數(shù)值除以高吸水性樹(shù)脂的重量，即得受壓吸收重?cái)?shù) 值。
本發(fā)明的保持力，是利用茶袋試驗(yàn)法測(cè)定并以五次量測(cè)結(jié)果去除最高值以及最低值后取平均值；將0.2g的高吸水性樹(shù)脂裝在茶袋里，并浸泡于 0.9%的氯化鈉水溶液20分鐘，然后將此浸泡后的茶袋置于離心機(jī)(直徑 23cm、轉(zhuǎn)速1400rpm)中離心三分鐘后秤重。所得的數(shù)值先減去未充填高 吸水性樹(shù)脂前的空白組茶袋重(以相同步驟操作)再除以聚合物重即得保持 力數(shù)值。
本發(fā)明的吸濕后結(jié)塊效果的判定，是利用3.0克高吸水性樹(shù)脂，置入直 徑6公分的培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿放入底部含有300mL凈水的抽氣裝置 (vacuum desiccator)內(nèi)，并利用抽氣泵將壓力抽至200mmHg抽氣l分鐘，關(guān) 閉抽氣泵，7分鐘后取出培養(yǎng)皿并緩慢旋轉(zhuǎn)180度后，以分析天平秤取殘留 在培養(yǎng)皿中的高吸水性樹(shù)脂(W)，當(dāng)W值小于0.4克，表示吸濕后抗結(jié)塊效 果良好，W值界于1.0-0.4克之間，表示吸濕后抗結(jié)塊效果尚可，當(dāng)W值大 于1.0克，表示吸濕后抗結(jié)塊效果不良。
本發(fā)明的發(fā)塵量是在密閉空間中，距離底部高度為60cm處放置一漏 斗，并利用隔板蓋住漏斗底部，將100g吸水性樹(shù)脂放置于漏斗內(nèi)，打開(kāi)隔 板，使吸水性樹(shù)脂落下，利用粉塵計(jì)HAZ-DUSTHD-1100型儀器，以雷射 光掃瞄方法測(cè)定粉塵濃度，并以五次量測(cè)結(jié)果，去除最高值以及最低值后 取平均值。
以下以實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明；但本發(fā)明的權(quán)利要求及技術(shù)范圍不受這些 實(shí)施例所限制。 實(shí)施例一
1)取48。/。氫氧化鈉水溶液218.7g緩慢加入270g丙烯酸及291.6g水的 500c.c圓錐瓶中，氫氧化鈉/丙烯酸的滴加比率在0.85至0.95范圍內(nèi)，滴加時(shí)間為2小時(shí)，并保持瓶?jī)?nèi)中和反應(yīng)系統(tǒng)的溫度在20。C至40。C范圍內(nèi)；此
時(shí)得單體濃度42wt。/。水溶液，其中70mol。/。(摩爾比)丙烯酸部份中和為丙烯酸鈉。
2) 再加入0.414g的N,N，-次甲基雙丙烯酰胺于水溶性不飽和單體溶液， 并維持溫度于2(TC左右。
3) 加入0.144g雙氧水，1.8g亞硫酸氫鈉及1.8g過(guò)硫酸銨以起始反應(yīng)。
4) 利用切式粉碎機(jī)將反應(yīng)后的凝膠體切碎，并篩選出粒徑大小為2mm 直徑以下的凝膠體。
5) 以130。C溫度干燥2小時(shí)；利用篩網(wǎng)篩選0.1mm 0.85mm固定粒徑， 得粉狀高吸水性樹(shù)脂。
6) 秤取此高吸水性樹(shù)脂100g，加入二氧化硅/水=1/9(重量比)溶液 4.0g(黏度二40cPs， pH值二5.0)，待混合均勻后再加入乙二醇碳酸酯/水/甲醇 二l/l/l(重量比)溶液3.9g，以20(TC溫度加熱處理15分鐘，冷卻后，即得高 性能高吸水性樹(shù)脂，測(cè)定保持力為31.2g/g， 20g/ciT^壓力下吸水倍率 29.6g/g， W值二0.20g(吸濕后抗結(jié)塊效果良好)，發(fā)塵量0.72mg/m3。
實(shí)施例二
秤取100g高吸水性樹(shù)脂(品名臺(tái)速保BC286LE)，加入二氧化硅/水 二l/9(重量比)溶液4.0g(黏度二40cPs， pH值二5,0)，測(cè)定保持力為30.4g/g, 20g/cn^壓力下吸水倍率29.2g/g， W值二0.11g(吸濕后抗結(jié)塊效果良好)，發(fā) 塵量0.53 mg/m3。
實(shí)施例三
重復(fù)實(shí)施例二，但高吸水性樹(shù)脂改用品名:臺(tái)速保BC283，加入二氧化硅水二l/9(重量比)溶液4.0g(黏度二40cps pH值二5.0)，測(cè)定保持力為30.5g/g， 20g/cr^壓力下吸水倍率29.4g/g， W值二0.07g(吸濕后抗結(jié)塊效果良好)，發(fā) 塵量0.42 mg/m3。 實(shí)施例四
重復(fù)實(shí)施例二，加入二氧化硅水為二氧化硅/水=2/8(重量比)溶液 2.0g(黏度90cPs， pH值ll)，測(cè)定保持力為30.1g/g， 20g/cm2壓力下吸水 倍率29.1g/g， W值二0.09g(吸濕后抗結(jié)塊效果良好)，發(fā)塵量0.42mg/m3。
實(shí)施例五
重復(fù)實(shí)施例二，但其二氧化硅改用高嶺土/水=2/8(重量比)溶液2.5§(黏 度二142cPs， pH值二8.5)，測(cè)定保持力為29.8g/g， 20g/cr^壓力下吸水倍率 28.9g/g， W值^.14g(吸濕后抗結(jié)塊效果良好)，發(fā)塵量0.37mg/m3。
實(shí)施例六
重復(fù)實(shí)施例四，其二氧化硅水溶液的添加量由2.0g提高至6.0g(黏度 =90cPs， pH值41)，測(cè)定保持力為28.9g/g， 20g/cm2壓力下吸水倍率28.7g/g， W值二0.09g(吸濕后抗結(jié)塊效果良好)，發(fā)塵量0.11mg/m3。
比較例一
重復(fù)實(shí)施例二，但先加入二氧化硅粉末0.4g，待混合均勻后，再添加 山梨糖醇/水二l/9(重量比)溶液3.8g(黏度二20cps， pH值7.4)，測(cè)定保持力 為29.4g/g， 20g/cn^壓力下吸水倍率28.3g/g， W值i.81g(吸濕后抗結(jié)塊效 果尚可)，發(fā)塵量6.71mg/m3。
比較例二
重復(fù)實(shí)施例二，先加入高嶺土粉末0.4g，待混合均勻后，再添加山梨糖醇/水二l/9(重量比)溶液3.8g(黏度二20cPs， pH值^.4)，測(cè)定保持力為 27.2g/g， 20g/cr^壓力下吸水倍率26.3g/g， W值-0.96g(吸濕后抗結(jié)塊效果 尚可)，發(fā)塵量8.44mg/m3。
比較例三
重復(fù)比較例一，其加山梨糖醇/水改用聚乙二醇(PEG-8000)/水二l/9(重 量比)溶液，測(cè)定保持力為26.3g/g， 20g/cn^壓力下吸水倍率24.1g/g， W值 =0.92§(吸濕后抗結(jié)塊效果尚可)，發(fā)塵量9.16mg/m3。
比較例四
重復(fù)實(shí)施例二，但其二氧化硅改為二氧化硅/水=1/9(重量比)溶液 4.0g(黏度二240cPs， pH值6.4)，測(cè)定保持力為27.4g/g， 20g/cm2壓力下吸水 倍率25.1g/g， W值二0.95g(吸濕后抗結(jié)塊效果尚可)，發(fā)塵量10.12.mg/m3。
比較例五
重復(fù)實(shí)施例二，但其二氧化硅改為高嶺土/水=1/9(重量比)溶液6.0g(黏 度二410cPs， pH值二6.7)，測(cè)定保持力為26.2g/g， 20g/cm2壓力下吸水倍率 24.3g/g， W值40.66g(吸濕后抗結(jié)塊效果尚可)，發(fā)塵量14.14mg/m3。
權(quán)利要求
1、一種具有低發(fā)塵量及吸濕后抗結(jié)塊效果良好之高吸水性樹(shù)脂的制造方法，該方法至少包括(a)使用一種含有丙烯酸(鹽)與/或丙烯酰胺(鹽)的水溶性不飽和單體，中和比率在45至85摩爾％范圍內(nèi)，不飽和單體水溶液的濃度在20至55重量份范圍重合反應(yīng)生成凝膠體；(b)將凝膠體，經(jīng)100℃至180℃溫度熱風(fēng)干燥、粉碎、成顆粒；(c)以表面交聯(lián)劑及無(wú)機(jī)鹽水溶液涂覆處理；(d)再以溫度80℃至230℃加熱表面處理為特征的高吸水性樹(shù)脂的制造方法。
2、 如權(quán)利要求l所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，凝膠體切碎烘 干后的顆粒直徑以0.05mm至1.50mm范圍。
3、 如權(quán)利要求l所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，無(wú)機(jī)鹽水溶液 的無(wú)機(jī)鹽為硫酸鋁、碳酸鈣、氧化鎂、沸石、高嶺土、 二氧化鈦或二氧化 硅粉末，可單獨(dú)使用或合并兩種以上混合使用。
4、 如權(quán)利要求l所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，無(wú)機(jī)鹽水溶液 添加范圍在重量百分比0.01wt。/。至10.0wt。/。之間。
5、 如權(quán)利要求l所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，無(wú)機(jī)鹽水溶液 黏度范圍介于10至1400cPs。
6、 如權(quán)利要求l所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，無(wú)機(jī)鹽水溶液 在酸性條件下其pH值范圍不小于2且不大于6。
7、 如權(quán)利要求l所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，無(wú)機(jī)鹽水溶液在非酸性條件下其pH值范圍不小于7且不大于12。
8、 如權(quán)利要求l所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，無(wú)機(jī)鹽水溶液 其pH值調(diào)整所使用的酸液，為含碳、氫、氧或硫的蟻酸、丙烯酸和醋酸的 有機(jī)酸，或?yàn)辂}酸、硫酸、硝酸的無(wú)機(jī)酸，此外尚可使用其它具有不飽合 雙鍵的水溶性酸液，如甲基丙烯酸、馬林酸、富馬酸、2-丙烯胺-2-甲基丙 烷磺酸，該酸液可單獨(dú)使用一種或多種混合使用。
9、 如權(quán)利要求l所述高吸水性樹(shù)脂的制造方法，其中，無(wú)機(jī)鹽水溶液 其pH值調(diào)整所使用的堿液，為周期表中堿金族或堿土族的氫氧化物或是碳 酸化合物，如氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫 鉀或氨類化合物；此堿液可單獨(dú)使用一種或多種混合使用。
10、 一種高吸水性樹(shù)脂的制造方法，該方法至少包括(a) 使用一種含有丙烯酸(鹽)與/或丙烯酰胺(鹽)的水溶性不飽和單體， 中和比率在45至85摩爾％范圍內(nèi)，不飽和單體水溶液的濃度在20至55重量 份的范圍重合反應(yīng)生成凝膠體；(b) 凝膠體經(jīng)10(rC至18(TC溫度的熱風(fēng)干燥、粉碎、成顆粒；(c) 以表面交聯(lián)劑涂覆處理后；(d) 以8(TC至23(TC溫度加熱表面處理；(e) 再以無(wú)機(jī)鹽水溶液涂覆處理為特征的高吸水性樹(shù)脂制造方法。
全文摘要
一種高吸水性樹(shù)脂制造方法，以中和比率在45至85摩爾％的范圍內(nèi)，不飽和單體水溶液的濃度在20至55重量份的范圍重合反應(yīng)所獲得的吸水性樹(shù)脂，再以表面交聯(lián)劑及無(wú)機(jī)鹽水溶液涂覆處理為特征的高吸水性樹(shù)脂，其物理性質(zhì)表現(xiàn)良好而且具有低發(fā)塵量及減少吸濕后結(jié)塊問(wèn)題的特性。
文檔編號(hào)C08F20/06GK101423576SQ20071016922
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者吳政璋, 周源城, 莊玉筵, 施凱耀, 游志賢, 謝益民, 鐘宏宗, 陳忠毅 申請(qǐng)人:臺(tái)灣塑膠工業(yè)股份有限公司