JPH059447B2 - - Google Patents
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- JPH059447B2 JPH059447B2 JP57049466A JP4946682A JPH059447B2 JP H059447 B2 JPH059447 B2 JP H059447B2 JP 57049466 A JP57049466 A JP 57049466A JP 4946682 A JP4946682 A JP 4946682A JP H059447 B2 JPH059447 B2 JP H059447B2
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Description
本発明は多量の水を吸収する能力を有するスル
ホン酸基含有アクリルアミド系架橋樹脂及びその
製造法に関するものである。
従来生理用品、おむつ、使い捨て雑巾などに不
織布、紙、パルプ、スポンジ状物質など物理的構
造的に吸水する材料が使用されてきたがこれら吸
水材料はその吸水能力が低く上記用途でも必ずし
も満足されるものではなかつた。
近年、上記用途に加え医療産業、食品工業ある
いは農芸分野の用途にも化学的に吸水能を有する
材料の利用が進み、特に水不溶性でかつ親水性ま
たは吸水性を有する高分子材料が各種のメンプラ
ンや液体クロマト担体などの分離精製材料、微生
物や植物の培地、コンタクトレンズや縫合部被覆
など医療用材料あるいは吸水性や保水性を必要と
する種々の用途が開けてきた。
このような用途に対する吸水材料が多々提案さ
れている。例えばポリエチレンオキシド、ポリビ
ニルピロリドン、スルホン化ポリスチレン等を架
橋せしめたもの、ポリアクリルアミドをメチレン
ビスアクリルアミドの如きジビニル化合物で架橋
せしめたもの、セルロース誘導体やでん粉にアク
リル酸やアクリロニトリルをグラフトさせたもの
のけん化物等の天然あるいは合成高分子物質を用
いた吸水材料が提案されている。しかしこれらの
材料のうちでん粉−アクリルロニトリルグラフト
重合体のけん化物を除けばその吸水能力は小さく
吸水材料としては満足しうるものではなく、また
比較的高吸水能力を有するでん粉−アクリロニト
リルグラフト重合体のけん化物の場合において
も、その製造方法に種々の改良が加えられている
が、工程が煩雑であつたり長期間に亘つて含水状
態を保つとでん粉成分が腐敗したりゲル構造が破
壊されるなど実用性に問題を残している。またア
クリル酸やメタクリル酸のアルカリ金属塩やアク
リルアミドなどの水溶性単量体をメチレンビスア
クリルアマイドやポリエチレンオキシジアクリレ
ートなどの架橋剤を少量添加して第二セリウム
塩、過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチロニト
リル、過硫酸アンモニウムなどのラジカル重合触
媒、過硫酸カリウムとアニリン、過硫酸アンモニ
ウムとモノエタノールアミンなどのレドツクス系
重合触媒を用いて懸濁重合又は乳化重合、更には
溶液重合して数十倍から数百倍の高吸水樹脂を得
る方法も提案されている。しかしかかる方法にお
いては高吸水性樹脂中にラジカル開始剤、懸濁
剤、乳化剤、溶媒などがどうしても残留し、それ
がために着色したり、解重合したり、耐蝕性、耐
薬品性、耐侯性の点でも好ましくないばかりか、
用途によつては吸水能力が不充分である。
一方、本発明者等は各種ビニル性単量体をプラ
ズマ開始重合法により重合することにより従来の
ものに比較して分子量が格段に大きい直鎖状の水
溶性直合体を得ており、その単量体として2−ア
クリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を
用いて同様の重合体を得これを繊維学会誌(繊維
と工業)の第37巻7号に発表したが、更に高吸水
性を有する樹脂を得べく鋭意研究の結果本発明を
完成したものである。
本発明の目的は非水溶性で数百倍から千数百倍
という高吸水性をもちかつ実質的に不純物を含ま
ないスルホン酸基含有アクリルアミド架橋樹脂及
びその製造法を提供するにある。
本発明は、2−アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸、そのアンモニウム塩、そのア
ルカリ金属塩、そのアルカリ土類金属塩及びその
遷移金属塩から選ばれた少なくとも1種の単量体
とビニル性単量体0〜59重量%と架橋成分1重量
%以下とよりなるモノマーを水性媒体中でイオン
化ガスプラズマの存在下で重合を開始した後、該
プラズマの不存在下で後重合することを特徴とす
る非水容性で自重の500倍以上の高吸水性を有す
るスルホン酸基含有アクリルアミド系架橋樹脂の
製造法である。
本発明方法によつて製造されるスルホン酸基含
有アクリルアミド系架橋樹脂は優れた吸水性を有
し、樹脂の自重に対し少なくとも500倍、好まし
くは800倍以上、最も好ましくは1000倍以上の吸
水倍率を有する。
本発明に適用される2−アクリルアミド−2−
メチルプロパンスルホン酸、又はそのアンモニウ
ム塩又はそのアルカリ金属塩、又はそのアルカリ
土類金属塩、又はその遷移金属塩(以下これらを
AMPSと略称する)のスルホン酸基含有アクリ
ルアミド系架橋樹脂中に含まれる量は40重量%以
上、好ましくは60重量%以上、更に好ましくは80
重量%以上、特に好ましくは99重量%以上であ
る。AMPS量が40重量%未満であると吸水能力
が不充分である。
本発明に於いて2−アクリルアミド−2−メチ
ルプロパンスルホン酸等の単量体にビニル性単量
体を併用して共重合させてもよい。
これらのビニル性単量体としてはラジカル重合
を行なうものであれば良く特に限定されない。一
般にはアクリロニトリル、アクリル酸エステル、
メタクリル酸エステル、スチレン、塩化ビニル、
塩化ビニリデン、酢酸ビニル、アクリルアミド、
メタクリルアミド、N−ビニルピロリドン、アク
リル酸、メタクリル酸、p−スチレンスルホン
酸、ビニルスルホン酸、2メタアクリロイルオキ
シスルホン酸、3−メタアクリロイルオキシ−2
−ヒドロキシプロピルスルホン酸、アリルスルホ
ン酸、メタクリルスルホン酸並びにこれらの酸の
アンモニウム塩及びアルカリ金属塩;ジメチルア
ミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチル
メタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレ
ート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、2
−ビニルピリジン及び4ビニルピリジンの塩酸、
硝酸、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、又は塩化エ
チルの4級化物などが挙げられる。
好ましいビニル性単量体は、水溶性であるが、
特に好ましくはアクリルアミド、メタクリルアミ
ド、N−ビニルピロリドン;アクリル酸、メタク
リル酸、P−スチレンスルホン酸、ビニルスルホ
ン酸、2−メタアクリロイルオキシエチルスルホ
ン酸、3−メタアクリロイルオキシ−2−ヒドロ
キシプロピルスルホン酸、アリルスルホン酸、メ
タクリルスルホン酸、並びにこれらの酸のアンモ
ニウム塩、及びアルカリ金属塩;ジメチルアミノ
エチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタ
クリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート
及びジエチルアミノエチルメタクリレート、2ビ
ニルピリジン及び4ビニルピリジンの塩酸、硝
酸、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸又は塩化エチル
の4級化物である。ビニル性単量体がアクリロニ
トリル、メタクリル酸メチルなどの非水溶性であ
ると得られたスルホン酸基含有アクリルアミド系
架橋樹脂の吸水能力が低下する傾向にあり、また
水溶性単量体であつてもAMPSに比し吸水能力
の低下をきたすのでビニル性単量体は高々59重量
%、好ましくは39重量%以下、更に好ましくは19
重量%以下の範囲である。
本発明に適用される架橋成分は1重量%以下、
好ましくは0.1重量%以下、更に好ましくは0.05
重量%以下、特に好ましくは0.0001〜0.02重量
%、最も好ましくは0.01重量%以下であり、架橋
させる為の必須成分である。架橋成分が1重量%
を超えると吸水能力が低下する。一般に架橋成分
が多くなると吸水倍率は低下する傾向にあり、高
吸水倍率を得たい場合は架橋成分を減らしていく
ことが多いが一般の重合開始方法、例えばラジカ
ル重合開始剤や紫外線を用いた乳化重合、懸濁重
合、又は溶液重合などでは得られた樹脂の分子量
が低いため架橋成分を0.1重量%以下にすると可
溶化したり、水膨潤状態で形くずれを起こしたり
ベトツク現象がみられる。しかし本発明の樹脂は
超高分子量であるため架橋成分が0.1重量%以下、
例えば0.0001重量%であつても水膨潤状態でも形
態はくずれずベトツキはみられない。
架橋成分としてはジビニルベンゼン、NN′−
メチレンビスアクリルアミド、ジアリルアミン、
ジアクリメタクリルアミド、ジエチレングリコー
ルジメタクリレート、ポリエチレングリコールジ
メタクリレート等のジビニル化合物、2ヒドロキ
シエチルアクリレート、2ヒドロキシエチルメタ
クリレート、2ヒドロキシプロピルアクリレー
ト、2ヒドロキシプロピルメタクリレート、グリ
シジルアクリレート、グリシジルメタクリレー
ト、メチロールアクリルアミド又はメチロールメ
タクリルアミドなどが挙げられるが、これらに限
定されることはない。架橋成分としてはNN′−
メチレンビスアクリルアミド、ジアクリルメタク
リルアミド、ポリエチレングリコールジメタクリ
レート、ジエチレングリコールジメタクリレー
ト、メチロールアクリルアミド等が好適である。
本発明に適用される重合方法はイオン化ガスプ
ラズマの存在下で重合を開始した後、該プラズマ
の不存在下で後重合させるという、所謂プラズマ
開始重合であり、しかも水性媒体中であることが
必須である。水性媒体としては水又は水とメタノ
ール、エタノール、ブタノールなどのアルコール
類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン
類などとの混合物が挙がられるが水単独媒体の方
が好ましい。水性媒体、特に水媒体を使用した場
合重合速度は著しく大となる。水性媒体中のモノ
マー濃度としては通常0.1〜90重量%、好ましく
は1〜65重量%、更に好ましくは10〜60重量%で
ある。
一般に水媒体の場合モノマー濃度として50モル
%の時が重合速度は極大となりそれ以下でもそれ
以上でも低下する傾向がみられる。また分子量も
重合速度と同一傾向がみられる。媒体として有機
溶媒を使用した場合は一般に重合速度が遅いばか
りか、本発明のように水溶性ポリマーの重合の場
合、有機溶媒を除去する必要があり経済的でな
い。
本発明に於けるプラズマ開始重合とは非平衡の
イオン化ガスプラズマを用いて重合を開始させか
つプラズマの不存在下に重合の大部分を完結させ
るものである。一般には高分子量で実質的に線状
のポリマーが生成されるが、本発明の場合は例え
ばジビニル性単量体等の架橋成分を使用するので
架橋構造のポリマーが生成される。イオン化ガス
プラズマの生成はかかるプラズマを生成するため
の公知方法のいずれによつても行なうことができ
る。例えばJ.R.ホラハン(Hollahan)とA.T.ベ
ル(Belll)版“プラズマ化学の応用技術”、ワイ
リー、ニユーヨーク1974およびM.シエン(Shen)
版“重合体のプラズマ化学”デツカー・ニユーヨ
ーク.1976に記載されている。即ち高周波発生器
に連結された平行板電極の間にモノマーを真空下
で入れ、真空室の外部又は内部のいずれかの平行
板を用いてプラズマを生成させることが出来る。
また外部誘導コイルによつて電場をつくらせ、イ
オン化ガスのプラズマを発生させてもよく、また
反対に荷電した電極に間隔をおいて直接真空室に
入れてプラズマを生成させてもよい。本発明にお
いては非蒸気相(液体及び/又は固体)の単量体
の重合をイオン化ガスプラズマの存在下で開始し
ついでプラズマの不存在下で後重合を行なう。こ
の二段階重合法により超高分子量の非水溶性で高
吸水能を有する樹脂を大量に、省エネルギーでつ
くることができる。
本発明方法を更に詳述に説明すれば液体窒素な
どによる冷媒で単量体水性媒体溶液を冷却して凍
結し脱気を10-1〜10-4トールで行なう。凍結した
単量体水性媒体溶液を徐々に暖ため液状の小滴が
現われる状態に達した時に非溶液部(即ち真空空
間部)に上記方法にてプラズマ照射を行なう。通
常は20〜200ワツト、好ましくは40〜100ワツトで
グロー放電をさせ水及び/又は単量体をプラズマ
化させる。照射時間は通常1〜3600秒、好ましく
は10〜60秒もあれば十分である。プラズマ照射を
行なつた後に上記単量体水性媒体溶液を一定の温
度下に数時間放置させ後重合を行なわせる。プラ
ズマ開始期間の重合率は後重合に比べて著しく小
さく、通常1〜2%を超えない。後重合温度及び
時間は使用する単量体種類によつて異なり特に限
定されないが通常温度は1.0〜60℃、時間は1〜
25時間で十分である。単量体種類によつては60℃
を超えると熱重合を起こし低分子のポリマーも生
成してくることがあるので注意を要する。
またプラズマ開始重合では、得られた高吸水性
樹脂中に単量体成分よりなるポリマー以外は何も
含まないことが他重合法と異なり大きな特長であ
る。即ち他重合法ではラジカル開始剤、懸濁剤、
乳化剤、溶媒などが残存しやすく完全に除去する
ことはむつかしいがプラズマ開始重合ではそれら
の添加剤を使用しないために必然的にポリマーの
みである。
かくして得られたスルホン酸基含有アクリルア
ミド系架橋樹脂は非水溶性で高吸水性を示す。即
ちこの樹脂は、例えば2−アクリルアミド−2−
メチルプロパンスルホン酸99.999重量%とメチレ
ンビスアクリルアミド0.001重量%とからなる本
発明方法により得られたものは、自重の1400倍と
いう吸水能力を示しまたその膨潤ゲルはベトツキ
もなく、型くずれすることもなく更に100℃の沸
水でもその形態を保持する非水溶性であり、しか
も何の不純物をも含まないという従来法では得ら
れない画期的な樹脂である。
本発明の樹脂は非水溶性であり、高吸水性を有
し、しかも不純物を含まないことから衛生材料、
医療産業、食品工業、農芸分野などに有用に用い
られる。
以下本発明を実施例にて詳細に説明する。なお
実施例中の吸水倍率は次の方法にて測定した。試
料0.5gを1の水に浸漬し、24時間室温にて静
置後、ガラスフイルターで吸引過して余分の水
を除去し、ガラスフイルターと含水試料との合計
重量を測定した。
吸水量(g)=(合計重量)
−(ガラスフイルター重量)
吸水倍率=吸水量/0.5
実施例 1
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスル
ホン酸0.4g、水10g及び架橋成分としてN,
N′−メチレンビスアクリルアミドを第1表の如
く変化させ100mlのアンプルに入れ10-3トールで
脱気後封管した。ついで液体窒素で凍結し、3回
脱気させた。
次に150ワツトの出力まで出るインターナシヨ
ナル・プラズマ・コーポレーシヨン・モデル3001
の高周波発生器に連結した一対の外部平行電極間
に挿入したこのアンプルを100ワツトの電力でグ
ロー放電プラズマを50秒間照射した。しかる後に
グロー放電を停止させ、封管後25℃の恒温槽に10
時間放置した。その後開封して多量の水中で膨潤
せしめ未反応モノマーを除去した後、多量のエタ
ノールで洗浄し真空乾燥させ、得られた樹脂の重
合体、吸水倍率を測定した。また2−アクリルア
ミド−2−メチルプロパンスルホン酸0.4g、水
10g及び架橋成分としてN,N↓メチレンビスア
クリルアミドを表1の如く変化させ過硫酸カリウ
ム0.004gを100mlのアンプルに入れ10-3トールで
真空脱気後封管し60℃で24時間重合させた樹脂の
吸水性を比較の為、示した。
The present invention relates to a sulfonic acid group-containing acrylamide crosslinked resin having the ability to absorb a large amount of water, and a method for producing the same. Conventionally, materials that physically absorb water, such as nonwoven fabrics, paper, pulp, and sponge-like substances, have been used in sanitary products, diapers, disposable wipes, etc. However, these water-absorbing materials have a low water-absorbing capacity and are not necessarily satisfactory for the above applications. It wasn't something. In recent years, in addition to the above-mentioned applications, materials with chemical water-absorbing ability have been increasingly used for applications in the medical industry, food industry, and agricultural fields. In particular, water-insoluble, hydrophilic, or water-absorbing polymeric materials have been used in various materials. It has found use in separation and purification materials such as planks and liquid chromatography carriers, microbial and plant culture media, medical materials such as contact lenses and suture coatings, and a variety of other uses that require water absorption or water retention. Many water-absorbing materials have been proposed for such uses. For example, crosslinked polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, sulfonated polystyrene, etc., polyacrylamide crosslinked with a divinyl compound such as methylenebisacrylamide, saponified products of cellulose derivatives and starch grafted with acrylic acid or acrylonitrile, etc. Water-absorbing materials using natural or synthetic polymeric substances have been proposed. However, among these materials, except for saponified starch-acrylonitrile graft polymers, their water-absorbing capacity is small and they are not satisfactory as water-absorbing materials. In the case of saponified products, various improvements have been made to the manufacturing method, but the process is complicated, and if the starch components remain in a hydrated state for a long period of time, the starch components will rot and the gel structure will be destroyed. There remain problems with practicality. In addition, water-soluble monomers such as alkali metal salts of acrylic acid and methacrylic acid and acrylamide are added with a small amount of crosslinking agents such as methylene bisacrylamide and polyethylene oxydiacrylate to produce ceric salts, benzoyl peroxide, azobisisomer, etc. Suspension polymerization or emulsion polymerization using radical polymerization catalysts such as butyronitrile and ammonium persulfate, redox polymerization catalysts such as potassium persulfate and aniline, ammonium persulfate and monoethanolamine, and even solution polymerization is carried out to increase the A method of obtaining a super absorbent resin several hundred times as large has also been proposed. However, in such methods, radical initiators, suspending agents, emulsifiers, solvents, etc. inevitably remain in the superabsorbent resin, which may cause discoloration, depolymerization, corrosion resistance, chemical resistance, and weather resistance. Not only is it unfavorable in terms of
Depending on the application, the water absorption capacity may be insufficient. On the other hand, the present inventors have obtained a linear water-soluble linear polymer with a much larger molecular weight than conventional polymers by polymerizing various vinyl monomers using a plasma-initiated polymerization method. A similar polymer was obtained using 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid as a polymer, and this was published in the Journal of the Japan Institute of Fiber Science and Technology (Textiles and Industry), Vol. 37, No. 7, but a resin with even higher water absorption The present invention has been completed as a result of intensive research aimed at achieving this goal. An object of the present invention is to provide a sulfonic acid group-containing crosslinked acrylamide resin that is water-insoluble, has high water absorption of several hundred to several thousand times, and is substantially free of impurities, and a method for producing the same. The present invention comprises at least one monomer selected from 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, its ammonium salt, its alkali metal salt, its alkaline earth metal salt, and its transition metal salt, and a vinyl monomer. Polymerization of a monomer consisting of 0 to 59% by weight of a polymer and a crosslinking component of 1% or less by weight is initiated in an aqueous medium in the presence of ionized gas plasma, and then postpolymerization is carried out in the absence of the plasma. This is a method for producing a sulfonic acid group-containing acrylamide crosslinked resin that is water-insoluble and has a high water absorption capacity of more than 500 times its own weight. The sulfonic acid group-containing acrylamide crosslinked resin produced by the method of the present invention has excellent water absorption, with a water absorption capacity of at least 500 times, preferably 800 times or more, and most preferably 1000 times or more relative to the resin's own weight. has. 2-acrylamide-2- applied to the present invention
Methylpropanesulfonic acid, or its ammonium salt, or its alkali metal salt, or its alkaline earth metal salt, or its transition metal salt (hereinafter referred to as these)
The amount of sulfonic acid group-containing acrylamide crosslinked resin (abbreviated as AMPS) is 40% by weight or more, preferably 60% by weight or more, and more preferably 80% by weight or more.
It is at least 99% by weight, particularly preferably at least 99% by weight. If the amount of AMPS is less than 40% by weight, the water absorption capacity will be insufficient. In the present invention, a vinyl monomer may be copolymerized with a monomer such as 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid. These vinyl monomers are not particularly limited as long as they undergo radical polymerization. Generally, acrylonitrile, acrylic ester,
Methacrylic acid ester, styrene, vinyl chloride,
vinylidene chloride, vinyl acetate, acrylamide,
Methacrylamide, N-vinylpyrrolidone, acrylic acid, methacrylic acid, p-styrenesulfonic acid, vinylsulfonic acid, 2-methacryloyloxysulfonic acid, 3-methacryloyloxy-2
- Hydroxypropylsulfonic acid, allylsulfonic acid, methacrylsulfonic acid and ammonium salts and alkali metal salts of these acids; dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl methacrylate, 2
- hydrochloric acid of vinylpyridine and 4-vinylpyridine,
Examples include nitric acid, dimethyl sulfate, diethyl sulfate, and quaternized products of ethyl chloride. Preferred vinylic monomers are water-soluble, but
Particularly preferred are acrylamide, methacrylamide, N-vinylpyrrolidone; acrylic acid, methacrylic acid, P-styrenesulfonic acid, vinylsulfonic acid, 2-methacryloyloxyethylsulfonic acid, 3-methacryloyloxy-2-hydroxypropylsulfonic acid , allylsulfonic acid, methacrylsulfonic acid, and ammonium salts and alkali metal salts of these acids; dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl acrylate and diethylaminoethyl methacrylate, hydrochloric acid of 2-vinylpyridine and 4-vinylpyridine, It is a quaternized product of nitric acid, dimethyl sulfate, diethyl sulfate, or ethyl chloride. If the vinyl monomer is water-insoluble, such as acrylonitrile or methyl methacrylate, the water absorption capacity of the obtained sulfonic acid group-containing acrylamide crosslinked resin tends to decrease; The vinyl monomer content is at most 59% by weight, preferably 39% by weight or less, and more preferably 19% by weight, as it lowers the water absorption capacity compared to AMPS.
The range is below % by weight. The crosslinking component applied to the present invention is 1% by weight or less,
Preferably 0.1% by weight or less, more preferably 0.05%
The amount is not more than 0.0001% by weight, particularly preferably 0.0001 to 0.02% by weight, and most preferably not more than 0.01% by weight, and is an essential component for crosslinking. 1% by weight crosslinking component
If it exceeds this, the water absorption capacity will decrease. In general, the water absorption capacity tends to decrease as the amount of crosslinked components increases, and if you want to obtain a high water absorption capacity, you often reduce the amount of crosslinked components. In polymerization, suspension polymerization, solution polymerization, etc., the molecular weight of the resin obtained is low, so if the crosslinking component is less than 0.1% by weight, it may become solubilized, lose its shape when swollen with water, or cause stickiness. However, since the resin of the present invention has an ultra-high molecular weight, the crosslinking component is less than 0.1% by weight.
For example, even if the concentration is 0.0001% by weight, the shape does not collapse even in a water-swollen state and no stickiness is observed. The crosslinking component is divinylbenzene, NN′-
methylenebisacrylamide, diallylamine,
Divinyl compounds such as diacrymethacrylamide, diethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, 2hydroxyethyl acrylate, 2hydroxyethyl methacrylate, 2hydroxypropyl acrylate, 2hydroxypropyl methacrylate, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, methylol acrylamide or methylol methacrylamide Examples include, but are not limited to, these. As a crosslinking component, NN′−
Preferred are methylene bisacrylamide, diacrylmethacrylamide, polyethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, methylol acrylamide, and the like. The polymerization method applied to the present invention is a so-called plasma-initiated polymerization in which polymerization is initiated in the presence of ionized gas plasma and then post-polymerized in the absence of the plasma, and it is essential that the polymerization be performed in an aqueous medium. It is. Examples of the aqueous medium include water or mixtures of water and alcohols such as methanol, ethanol, and butanol, and ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, but water alone is preferred. When an aqueous medium is used, especially an aqueous medium, the polymerization rate is significantly increased. The monomer concentration in the aqueous medium is usually 0.1 to 90% by weight, preferably 1 to 65% by weight, and more preferably 10 to 60% by weight. In general, in the case of an aqueous medium, the polymerization rate reaches its maximum when the monomer concentration is 50 mol%, and tends to decrease below or above that level. Furthermore, the molecular weight also shows the same tendency as the polymerization rate. When an organic solvent is used as a medium, not only the polymerization rate is generally slow, but also, in the case of polymerizing a water-soluble polymer as in the present invention, it is necessary to remove the organic solvent, which is not economical. Plasma-initiated polymerization in the present invention is one in which polymerization is initiated using non-equilibrium ionized gas plasma and most of the polymerization is completed in the absence of plasma. Generally, a substantially linear polymer having a high molecular weight is produced, but in the case of the present invention, a crosslinked structure polymer is produced because a crosslinking component such as a divinyl monomer is used. The generation of the ionized gas plasma can be accomplished by any of the known methods for generating such plasmas. For example, J.R. Hollahan and AT Bell, “Applied Techniques of Plasma Chemistry”, Wiley, New York 1974 and M. Shen.
Edition “Plasma Chemistry of Polymers” Detzker New York. Listed in 1976. That is, the monomer can be placed under vacuum between parallel plate electrodes connected to a high frequency generator, and the plasma can be generated using the parallel plates either outside or inside the vacuum chamber.
Alternatively, an electric field may be created by an external induction coil to generate a plasma of ionized gas, or a plasma may be generated by placing oppositely charged electrodes spaced apart directly into a vacuum chamber. In the present invention, polymerization of non-vapor phase (liquid and/or solid) monomers is initiated in the presence of an ionized gas plasma and postpolymerization is carried out in the absence of plasma. This two-step polymerization method allows the production of a large amount of ultra-high molecular weight, water-insoluble, highly water-absorbing resin with energy savings. To explain the method of the present invention in more detail, a monomer aqueous medium solution is cooled and frozen using a refrigerant such as liquid nitrogen, and deaeration is performed at 10 -1 to 10 -4 Torr. When the frozen monomer aqueous medium solution is gradually warmed to a state where liquid droplets appear, the non-solution area (ie, the vacuum space area) is irradiated with plasma using the above method. Glow discharge is usually performed at 20 to 200 watts, preferably 40 to 100 watts, to turn water and/or monomer into plasma. The irradiation time is usually 1 to 3600 seconds, preferably 10 to 60 seconds. After plasma irradiation, the monomer aqueous medium solution is left at a constant temperature for several hours to carry out post-polymerization. The polymerization rate during the plasma initiation period is significantly lower than the post-polymerization and usually does not exceed 1-2%. The post-polymerization temperature and time vary depending on the type of monomer used and are not particularly limited, but the usual temperature is 1.0-60°C and the time is 1-60°C.
25 hours is sufficient. 60℃ depending on the type of monomer
Caution is required when exceeding this temperature, as thermal polymerization may occur and low-molecular polymers may also be produced. Another major feature of plasma-initiated polymerization, unlike other polymerization methods, is that the superabsorbent resin obtained does not contain anything other than a polymer made of monomer components. That is, in other polymerization methods, radical initiators, suspending agents,
Emulsifiers, solvents, etc. tend to remain and are difficult to completely remove, but plasma-initiated polymerization does not use these additives, so only polymers are present. The thus obtained sulfonic acid group-containing acrylamide crosslinked resin is water-insoluble and exhibits high water absorption. That is, this resin is, for example, 2-acrylamide-2-
The product obtained by the method of the present invention, which consists of 99.999% by weight of methylpropanesulfonic acid and 0.001% by weight of methylenebisacrylamide, exhibits a water absorption capacity of 1400 times its own weight, and the swollen gel is neither sticky nor loses its shape. Furthermore, it is a water-insoluble resin that retains its shape even in boiling water at 100°C and does not contain any impurities, making it an epoch-making resin that cannot be obtained using conventional methods. The resin of the present invention is water-insoluble, has high water absorption, and does not contain impurities, so it can be used as a sanitary material.
It is usefully used in the medical industry, food industry, agricultural fields, etc. The present invention will be explained in detail below with reference to Examples. In addition, the water absorption capacity in Examples was measured by the following method. 0.5 g of the sample was immersed in 1 water, allowed to stand at room temperature for 24 hours, and then suctioned through a glass filter to remove excess water, and the total weight of the glass filter and the water-containing sample was measured. Water absorption amount (g) = (Total weight) - (Glass filter weight) Water absorption capacity = Water absorption amount / 0.5 Example 1 0.4 g of 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, 10 g of water, and N as a crosslinking component.
N'-methylenebisacrylamide was changed as shown in Table 1, placed in a 100 ml ampoule, degassed at 10 -3 Torr, and sealed. It was then frozen with liquid nitrogen and degassed three times. Next up is the International Plasma Corporation Model 3001, which outputs up to 150 watts.
This ampoule, which was inserted between a pair of external parallel electrodes connected to a high-frequency generator, was irradiated with glow discharge plasma for 50 seconds at a power of 100 watts. After that, the glow discharge was stopped, and after sealing the tube, it was placed in a constant temperature oven at 25℃ for 10 minutes.
I left it for a while. Thereafter, the package was opened and swollen in a large amount of water to remove unreacted monomers, washed with a large amount of ethanol, and vacuum dried, and the polymer and water absorption capacity of the resulting resin were measured. Also 0.4g of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, water
10g and N,N↓methylenebisacrylamide as a crosslinking component were changed as shown in Table 1, and 0.004g of potassium persulfate was placed in a 100ml ampoule, vacuum degassed at 10 -3 Torr, sealed, and polymerized at 60°C for 24 hours. The water absorbency of the resin is shown for comparison.
【表】
実施例 2
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスル
ホン酸(A)とアクリル酸(B)の比率(A/B)を第2
表の如く変化させN,N′−メチレンビスアクリ
ルアミドを0.001重量%添加させ全モノマー量を
4gとし水10gとする以外は実施例1と同一の方
法でプラズム開始重合をさせた。得られた樹脂を
実施例1と同一方法で洗浄し重合率、吸水倍率を
測定した。[Table] Example 2 The ratio (A/B) of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (A) and acrylic acid (B) was
Plasma-initiated polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.001% by weight of N,N'-methylenebisacrylamide was added, the total monomer amount was 4 g, and water was 10 g, as shown in the table. The obtained resin was washed in the same manner as in Example 1, and the polymerization rate and water absorption capacity were measured.
【表】【table】
【表】
実施例 3
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスル
ホン酸ナトリウム0.4g、ジエチレンオキサイド
ジメタクリレート0.00004gを第3表の如く10g
の溶媒に溶解させ100mlのアンプルに入れ液体窒
素で凍結させ10-4トールで脱気した。つぎに実施
例1のモデル3001の高周波発生器に連結し一対の
外部平行電極間に、挿入したこのアンプルに80ワ
ツトの出力でグロー放電を発生させ、30秒間照射
した。しかる後にグロー放電を停止させ封管後25
℃の恒温槽に15時間放置した。その後開封して水
で十分洗浄を行ない、未反応モノマーを除去した
後多量のエタノールで洗浄し乾燥して試料とし、
重合率、吸水倍率を測定した。[Table] Example 3 0.4 g of sodium 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonate and 0.00004 g of diethylene oxide dimethacrylate were added to 10 g as shown in Table 3.
The solution was dissolved in a solvent of 100 mL, placed in a 100 ml ampoule, frozen in liquid nitrogen, and degassed at 10 -4 Torr. Next, this ampoule was connected to the model 3001 high-frequency generator of Example 1 and inserted between a pair of external parallel electrodes, and a glow discharge was generated at an output of 80 watts, and the ampoule was irradiated for 30 seconds. After that, the glow discharge was stopped and the tube was sealed for 25 minutes.
It was left in a constant temperature bath at ℃ for 15 hours. After that, the package was opened and thoroughly washed with water to remove unreacted monomers, washed with a large amount of ethanol, dried, and used as a sample.
The polymerization rate and water absorption capacity were measured.
Claims (1)
ホン酸、そのアンモニウム塩、そのアルカリ金属
塩から選ばれた少なくとも1種の単量体とアクリ
ル酸、メタクリル酸、pスチレンスルホン酸、ビ
ニルスルホン酸、2メタアクリロイルオキシエチ
ルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタクリルス
ルホン酸並びにこれらの酸のアンモニウム塩及び
アルカリ金属塩から選ばれた少なくとも1種のビ
ニル系単量体、及び架橋成分とよりなるモノマー
を水性媒体中でイオン化ガスプラズマの存在下で
重合を開始した後、該プラズマの不存在下で後重
合することを特徴とする非水容性で自重の500倍
以上の高吸水性を有するスルホン酸基含有アクリ
ルアミド系架橋樹脂の製造法。1 At least one monomer selected from 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, its ammonium salt, and its alkali metal salt, and acrylic acid, methacrylic acid, p-styrenesulfonic acid, vinylsulfonic acid, 2-methacryloyloxy A monomer consisting of at least one vinyl monomer selected from ethyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, methacryl sulfonic acid, ammonium salts and alkali metal salts of these acids, and a crosslinking component is ionized in an aqueous medium with an ionized gas. A sulfonic acid group-containing acrylamide crosslinked resin that is water-insoluble and has a high water absorption capacity of 500 times or more its own weight, which is characterized by starting polymerization in the presence of plasma and then post-polymerizing in the absence of said plasma. manufacturing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4946682A JPS58167603A (en) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | Sulfonic group-containing acrylamide-based crosslinked resin and its preparation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4946682A JPS58167603A (en) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | Sulfonic group-containing acrylamide-based crosslinked resin and its preparation |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4293815A Division JP2511840B2 (en) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | Sulfonic acid group-containing acrylamide cross-linking resin |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58167603A JPS58167603A (en) | 1983-10-03 |
| JPH059447B2 true JPH059447B2 (en) | 1993-02-05 |
Family
ID=12831909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4946682A Granted JPS58167603A (en) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | Sulfonic group-containing acrylamide-based crosslinked resin and its preparation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58167603A (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3124008A1 (en) * | 1981-06-19 | 1983-01-27 | Chemische Fabrik Stockhausen & Cie, 4150 Krefeld | CROSSLINKED, WATER-SWELLABLE COPOLYMERS AND THEIR USE AS AN ABSORBENT FOR AQUEOUS BODY LIQUIDS LIKE URINE |
-
1982
- 1982-03-26 JP JP4946682A patent/JPS58167603A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58167603A (en) | 1983-10-03 |
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