[發明專利]一種高吸水性樹脂的制造方法

有效

• 申請號: 200710153419.0
• 申請日: 2007-09-19
• 公開（公告）號: CN101392037A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 施凱耀;吳政璋;鐘宏宗;謝益民;周源城;陳忠毅;游志賢;莊玉筵
• 申請（專利權）人: 臺灣塑膠工業股份有限公司
• 主分類號: C08F20/06
• 分類號: C08F20/06;C08F22/04;C08F2/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周長興

技術領域

高吸水性樹脂被廣泛地運用于農業或園藝方面的水保持劑、建筑材料中的抗露珠凝結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生用品如尿布、婦女衛生用品、拋棄式的擦巾等。

上述高吸水性樹脂由于會直接與人體接觸，所以高吸水性樹脂的安全性變得十分重要。一般而言，高吸水性樹脂所必須具備的物理性質包括吸收速率、吸收力、壓力下吸收倍率、以及吸收后的凝膠力。優良的高吸水性樹脂不僅需要滿足上述的物理性質，更重要的是必須具備良好的安全性。

背景技術

眾所周知的高吸水性樹脂的成分材料，有遇水分解型的淀粉-丙烯腈(hydrolyzed?starchacrylonitrile)接枝聚合物(日本專利公開公報昭49(1974)-43,395)，中和的淀粉-丙烯酸接枝聚合物(日本專利公開公報昭51(1976)-125,468)，皂化乙烯醋酸-丙烯酯共聚物(日本專利公開公報昭52(1977)-14,689)，水解丙烯腈共聚物或丙烯酰胺共聚物(日本專利公報昭53(1978)-15,959)，及部份中和聚丙烯酸(日本專利公開公報昭55(1980)-84,304)等。其中淀粉-丙烯腈接枝聚合物，因為含有天然的高分子-淀粉，會引起腐爛性的分解，所以無法長時間保存；再者，其制造方法又十分復雜，所以現今高吸水性樹脂的制備方式均以使用丙烯酸及丙烯酸鹽進行交聯聚合所得的高吸水性樹脂占最大部份也最為經濟。其原因為丙烯酸鹽共聚物的原料-丙烯酸可迅速由商場上購得，且制得的高吸水性樹脂具有高的吸水能力，及具有制造成本低廉且最具經濟效益以及不會引起腐爛性的分解，故成為最普遍化的高吸水性樹脂。

聚合丙烯酸及丙烯酸鹽形成高吸水性樹脂的方法，可由數種已知的方法制得，如水溶液聚合反應、逆相懸浮液聚合反應、乳化聚合反應或將單體噴灑或涂覆于纖維基質上進行聚合反應等方法。在這些方法中，逆相懸浮液聚合反應以及乳化聚合反應必須使用到有機溶劑，但若無法有效的控制聚合反應時的溫度，有機溶劑將造成反應系統的溫度以及壓力的增加，會產生起火現象甚至引發爆炸，進而威脅到操作現場人員的安全以及造成環境污染問題，其成品也有有機溶劑殘留的疑慮。再者，使用逆相懸浮液聚合反應所制造出來的高吸水性樹脂，其形狀呈圓球型且粒徑不大使用于紙尿布時，無法有效的固定于紙漿或其它纖維狀的吸收體上，使用上十分不便。

利用水溶液聚合反應制造高吸水性樹脂，就沒有上述問題產生(美國專利4,625,001號)，水溶液聚合方式是將制造的高吸水性樹脂所需的水溶性不飽和單體與聚合引發劑，在具有旋轉攪拌器的容器中進行聚合反應時，一方面經由攪拌器的旋轉臂所產生的剪切力，將聚合反應后所生成的水凝膠體形成較小的顆粒，如此，可提高了生產效率，也可以獲得可溶出成份較少的高吸水性樹脂。可溶出成份，在吸水性樹脂與被吸收液體接觸后于所形成的水凝膠體中析出。當可溶出成份越多時，會大幅降低吸水性樹脂的吸收倍率以及液體的通液性能；但是，卻有高殘存未反應單體、低保持力及較高壓力下的吸收倍率特性偏低問題；而利用(美國專利4,654,039號)后段中和方式將特定中和比率的水溶性不飽和單體進行聚合反應制造出的高吸水性樹脂，有低可溶出成份及高吸收倍率的優點，然而，殘存未反應單體多，而且由于利用后段中和方式進行生產，操作性不佳；美國專利公開20020086956號，提供了一種控制聚合反應溫度的懸浮聚合制造方式，制備出具有較低的殘存未反應單體及低可溶出成份及高吸收倍率的吸水性樹脂，但問題是因以懸浮聚合的方式進行聚合反應，會溶劑殘留導致使用時對人體產生危害，而美國專利6693159號，則將聚合時的反應溫度控制在45-100℃的范圍內，并利用高生產成本的超臨界流體的方式，來控制吸水性樹脂孔洞的直徑，然而，此高生產成本是此制程的最大缺點。使用丙烯酸及丙烯酰胺的共聚物，并控制聚合時的反應溫度在50-110℃的范圍(美國專利5496890號)，可以制備出具有高吸收效率的吸水性樹脂，但是其丙烯酰胺殘留會導致使用時對人體產生危害的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種僅以量測控制聚合反應時的反應溫度，則聚合反應引發劑在水溶性不飽和單體中進行聚合反應生成不透明狀不飽和單體水溶液或水凝膠體時的中心與兩端的中點的溫度差的對數溫度差值，就可以制造出具有低可溶出成份及高吸收倍率的高吸水性樹脂的制造方法。

為實現上述目的，本發明提供的高吸水性樹脂的制造方法，該方法的特征在于：

a)使用一種含酸基單體的水溶性不飽和單體，其中和比率在45至85摩爾％的范圍內，不飽和單體水溶液的濃度在20至55重量份的范圍；