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KR102814159B1 - Super absorbent polymer particle, composition indcluding the same, preparation method for of the same - Google Patents

Super absorbent polymer particle, composition indcluding the same, preparation method for of the same Download PDF

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KR102814159B1
KR102814159B1 KR1020200102001A KR20200102001A KR102814159B1 KR 102814159 B1 KR102814159 B1 KR 102814159B1 KR 1020200102001 A KR1020200102001 A KR 1020200102001A KR 20200102001 A KR20200102001 A KR 20200102001A KR 102814159 B1 KR102814159 B1 KR 102814159B1
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Abstract

본 발명은 고흡수성 수지 입자의 제조 방법 및 고흡수성 수지 입자에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명에서는, 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬기가 표면에 도입된 고흡수성 수지 입자 및 이러한 고흡수성 수지 입자가 유기 용매에 분산된 조성물을 제공한다.
또한, 특정 구조의 반응형 계면활성제(surfmer)의 존재 하에 역유화중합하여 상기 고흡수성 수지 입자를 제조하는 방법을 제공한다.
The present invention relates to a method for producing superabsorbent resin particles and superabsorbent resin particles.
Specifically, the present invention provides superabsorbent resin particles having a substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl group introduced to the surface and a composition in which the superabsorbent resin particles are dispersed in an organic solvent.
In addition, a method for producing the superabsorbent resin particles by reverse emulsification polymerization in the presence of a reactive surfactant (surfmer) of a specific structure is provided.

Description

고흡수성 수지 입자, 이를 포함하는 조성물, 및 이의 제조 방법{SUPER ABSORBENT POLYMER PARTICLE, COMPOSITION INDCLUDING THE SAME, PREPARATION METHOD FOR OF THE SAME}SUPER ABSORBENT POLYMER PARTICLE, COMPOSITION INDCLUDING THE SAME, PREPARATION METHOD FOR THE SAME

본 발명은 고흡수성 수지 입자, 이를 포함하는 조성물, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to superabsorbent resin particles, a composition comprising the same, and a method for producing the same.

고흡수성 수지(Super Absorbent Polymer, SAP)란 자체 무게의 5백 내지 1천 배 정도의 수분을 흡수할 수 있는 기능을 가진 합성 고분자 물질로서, 개발 업체마다 SAM(Super Absorbency Material), AGM(Absorbent Gel Material) 등 각기 다른 이름으로 명명하고 있다. Super Absorbent Polymer (SAP) is a synthetic polymer material that can absorb 500 to 1,000 times its own weight in moisture. Different developers call it by different names, such as SAM (Super Absorbency Material) and AGM (Absorbent Gel Material).

이러한 고흡수성 수지는 아크릴산(Acrylic acid) 등 수용성 에틸렌계 불포화 단량체로부터 제조할 수 있고, 그 제조 방법으로는 용액법, 역상 현탁 중합법, 분산 중합법, 광중합법 등 다양한 중합 방법이 알려져 있으나, 일반적으로 용액 중합에 의한 방법이 사용된다. These superabsorbent resins can be manufactured from water-soluble ethylenically unsaturated monomers such as acrylic acid, and various polymerization methods are known for their manufacturing, including solution polymerization, reverse phase suspension polymerization, dispersion polymerization, and photopolymerization, but generally, a method using solution polymerization is used.

용액 중합을 이용할 경우, 물에 용해되어 있는 흡습성 고분자 단량체를 가교제와 함께 벌크 중합(bulk polymerization)하여 함수젤을 얻은 뒤, 이를 건조, 분쇄 및 분급하여 고흡수성 수지를 얻게 된다. When using solution polymerization, a hygroscopic high molecular weight monomer dissolved in water is bulk polymerized together with a crosslinking agent to obtain a hydrogel, which is then dried, pulverized, and classified to obtain a superabsorbent resin.

보다 작은 고흡수성 수지 입자를 얻기 위하여 현탁 중합(suspension polymerization) 등의 다른 방법을 이용할 수 있으나, 입자 표면에 다량의 수분이 함유된 고흡수성 수지 입자가 생성되면서 입자간의 비가역적 응집이 일어나고, 입자를 물리적으로 파쇄하여 사용하게 된다.Other methods, such as suspension polymerization, can be used to obtain smaller superabsorbent resin particles, but when superabsorbent resin particles containing a large amount of moisture on the particle surface are created, irreversible aggregation occurs between the particles, and the particles are physically crushed before use.

물리적 분쇄 또는 파쇄 시, 입자의 크기가 균일하게 제어되지 않고, 입자의 크기는 일반적으로 150 내지 850 ㎛ 정도로, 나노 수준 범위의 지름을 갖는 입자를 수득할 수 없는 문제가 있다.During physical crushing or pulverization, the particle size is not uniformly controlled, and the particle size is generally about 150 to 850 ㎛, so there is a problem that particles with a diameter in the nano-level range cannot be obtained.

본 발명에서는, 전술한 문제를 해결하기 위해, 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬기가 표면에 도입된 고흡수성 수지 입자 및 이러한 고흡수성 수지 입자가 유기 용매에 분산된 조성물을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides superabsorbent resin particles having a substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl group introduced to the surface and a composition in which the superabsorbent resin particles are dispersed in an organic solvent.

또한, 특정 구조의 반응형 계면활성제(surfmer)의 존재 하에 역유화중합하여 상기 고흡수성 수지 입자를 제조하는 방법을 제공한다.In addition, a method for producing the superabsorbent resin particles by reverse emulsification polymerization in the presence of a reactive surfactant (surfmer) of a specific structure is provided.

구체적으로, 본 발명의 일 구현예에서는, 구체적으로, 상기 일 구현예의 제조 방법에서는, 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체의 가교 중합체; 및 상기 가교 중합체의 표면 작용기와 결합되고, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물;을 포함하는, 고흡수성 수지 입자를 제공한다:Specifically, in one embodiment of the present invention, specifically, in the manufacturing method of the one embodiment, a superabsorbent resin particle is provided, which comprises a crosslinked polymer of an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a part of the acidic group being neutralized; and a compound bonded to a surface functional group of the crosslinked polymer and represented by the following chemical formula 1:

[화학식 1]

Figure 112020085483914-pat00001
[Chemical Formula 1]
Figure 112020085483914-pat00001

상기 화학식 1에서, n은 1 내지 10의 정수이고, R은 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬이고, 점선은 상기 가교 중합체의 표면 작용기와의 결합을 의미한다.In the chemical formula 1 above, n is an integer from 1 to 10, R is a substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl, and the dotted line indicates a bond with a surface functional group of the crosslinked polymer.

본 발명의 다른 일 구현예에서는, 유기 용매; 및 상기 유기 용매에 분산된 상기 고흡수성 수지 입자;를 포함하는 고흡수성 수지 조성물을 제공한다.In another embodiment of the present invention, a superabsorbent resin composition is provided, comprising: an organic solvent; and superabsorbent resin particles dispersed in the organic solvent.

본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, 중합 개시제 및 내부 가교제를 포함하는 단량체 혼합물을 제조하는 단계; In another embodiment of the present invention, there is provided a step of preparing a monomer mixture comprising an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group being neutralized, a polymerization initiator, and an internal cross-linking agent;

상기 단량체 100 중량부 기준으로, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 단독; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 비반응형 계면활성제의 혼합물;을 60 내지 190 중량부 포함하는 계면활성제 용액을 제조하는 단계; A step for preparing a surfactant solution containing 60 to 190 parts by weight of a compound represented by the following chemical formula 2 alone; or a mixture of a compound represented by the following chemical formula 2 and a non-reactive surfactant; based on 100 parts by weight of the above monomer;

상기 계면활성제 용액을 상기 단량체 혼합물과 혼합하여, 프리에멀젼을 형성하는 단계; 및 A step of forming a pre-emulsion by mixing the above surfactant solution with the above monomer mixture; and

상기 프리에멀젼 내 단량체 혼합물을 중합시켜, 고흡수성 수지 입자를 포함하는 조성물을 수득하는 단계;를 포함하는, A step of polymerizing a monomer mixture in the above pre-emulsion to obtain a composition including superabsorbent resin particles; comprising;

고흡수성 수지 입자의 제조 방법을 제공한다:Provided is a method for producing superabsorbent resin particles:

[화학식 2]

Figure 112020085483914-pat00002
[Chemical formula 2]
Figure 112020085483914-pat00002

상기 화학식 2에서, n은 1 내지 5의 정수이고, R은 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬이다.In the above chemical formula 2, n is an integer from 1 to 5, and R is a substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl.

상기 일 구현예의 제조 방법에 따르면, 다른 중합법을 이용하거나, 역유화중합법을 이용하되 상기 화학식 2과 상이한 구조의 계면활성제를 사용한 경우에 대비하여, 입자 크기가 작고 그 분포가 균일하며, 유기 용매 내에서의 분산성이 향상된 고흡수성 수지 입자가 제조될 수 있다.According to the manufacturing method of the above embodiment, superabsorbent resin particles having a small particle size, a uniform distribution, and improved dispersibility in an organic solvent can be manufactured, compared to cases where other polymerization methods are used or where a reverse emulsification polymerization method is used but a surfactant having a structure different from that of the above chemical formula 2 is used.

이러한 고흡수성 수지를 이용하면, 체액을 빠르게 흡수하여 보송보송한 감촉을 부여할 수 있는 기저귀나 생리대 등의 위생재를 제공할 수 있다. By using these superabsorbent resins, sanitary materials such as diapers and sanitary pads can be provided that can quickly absorb body fluids and provide a soft feel.

도 1은 실시예 1의 최종 수득물에 대한 FE-SEM 이미지이다.
도 2는 실시예 2의 최종 수득물에 대한 FE-SEM 이미지이다.
도 3은 실시예 3의 최종 수득물에 대한 FE-SEM 이미지이다.
도 4는 실시예 4의 최종 수득물에 대한 FE-SEM 이미지이다.
도 5은 실시예 5의 최종 수득물에 대한 FE-SEM 이미지이다.
도 6은 비교예 1의 최종 수득물에 대한 FE-SEM 이미지이다.
도 7은 비교예 2의 최종 수득물에 대한 FE-SEM 이미지이다.
Figure 1 is an FE-SEM image of the final product of Example 1.
Figure 2 is an FE-SEM image of the final product of Example 2.
Figure 3 is an FE-SEM image of the final product of Example 3.
Figure 4 is an FE-SEM image of the final product of Example 4.
Figure 5 is an FE-SEM image of the final product of Example 5.
Figure 6 is an FE-SEM image of the final product of Comparative Example 1.
Figure 7 is an FE-SEM image of the final product of Comparative Example 2.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 목적으로만 사용된다. In the present invention, the terms first, second, etc. are used to describe various components, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. Additionally, the terminology used herein is for the purpose of describing exemplary embodiments only and is not intended to limit the present invention.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합을 설명하기 위한 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 이들의 조합 또는 부가 가능성을 배제하는 것은 아니다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "comprises," "includes," or "has" are intended to describe implemented features, numbers, steps, components, or combinations thereof, but do not exclude the possibility of one or more other features, numbers, steps, components, combinations, or additions thereof.

또한 본 명세서에 있어서, 각 층 또는 요소가 각 층들 또는 요소들의 "상에" 또는 "위에" 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층 또는 요소가 직접 각 층들 또는 요소들의 위에 형성되는 것을 의미하거나, 다른 층 또는 요소가 각 층 사이, 대상체, 기재 상에 추가적으로 형성될 수 있음을 의미한다. Additionally, in this specification, when each layer or element is referred to as being formed “on” or “over” each of the layers or elements, it means that each layer or element is formed directly on each of the layers or elements, or that other layers or elements may be additionally formed between each of the layers, on the object, or on the substrate.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "공중합"이란 블록 공중합, 랜덤 공중합, 그래프트 공중합 또는 교호 공중합을 의미할 수 있고, "공중합체"란 블록 공중합체, 랜덤 공중합체, 그래프트 공중합체 또는 교호 공중합체를 의미할 수 있다.Unless otherwise defined herein, “copolymerization” may mean a block copolymer, a random copolymer, a graft copolymer or an alternating copolymer, and “copolymer” may mean a block copolymer, a random copolymer, a graft copolymer or an alternating copolymer.

또한, 본 명세서에서 (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 모두 포함하는 의미이다.Additionally, in this specification, (meth)acrylate means both acrylate and methacrylate.

본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 사이클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 N, O 및 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.The term "substituted or unsubstituted" as used herein means a group which is unsubstituted or substituted with one or more substituents selected from the group consisting of deuterium; a halogen group; a nitrile group; a nitro group; a hydroxy group; a carbonyl group; an ester group; an imide group; an amino group; a phosphine oxide group; an alkoxy group; an aryloxy group; an alkylthioxy group; an arylthioxy group; an alkylsulfoxy group; an arylsulfoxy group; a silyl group; a boron group; an alkyl group; a cycloalkyl group; an alkenyl group; an aryl group; an aralkyl group; an aralkenyl group; an alkylaryl group; an alkylamine group; an aralkylamine group; a heteroarylamine group; an arylamine group; an arylphosphine group; or a heterocyclic group containing at least one of N, O, and S atoms, or a substituted or unsubstituted group in which two or more of the above-mentioned substituents are linked. For example, the "substituent linked with two or more substituents" can be a biphenyl group. That is, the biphenyl group can be an aryl group, or it can be interpreted as a substituent in which two phenyl groups are connected.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태로 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention may have various modifications and may take various forms, and specific embodiments are exemplified and described in detail below. However, this does not limit the present invention to a specific disclosed form, but should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

본 명세서 전체에서, 생리 식염수라 함은, 생리 식염수 (0.9% NaCl)를 의미한다. Throughout this specification, saline solution means saline solution (0.9% NaCl).

이하, 본 발명의 구현예들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

고흡수성 수지Superabsorbent resin

본 발명의 일 구현예에서는, 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체의 가교 중합체; 및 상기 가교 중합체의 표면 작용기와 결합되고, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물;을 포함하는, 고흡수성 수지 입자를 제공한다:In one embodiment of the present invention, a superabsorbent resin particle is provided, which comprises a crosslinked polymer of an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group being neutralized; and a compound bonded to a surface functional group of the crosslinked polymer and represented by the following chemical formula 1:

[화학식 1]

Figure 112020085483914-pat00003
[Chemical Formula 1]
Figure 112020085483914-pat00003

상기 화학식 1에서, n은 1 내지 10의 정수이고, R은 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬이고, 점선은 상기 가교 중합체의 표면 작용기와의 결합을 의미한다.In the chemical formula 1 above, n is an integer from 1 to 10, R is a substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl, and the dotted line indicates a bond with a surface functional group of the crosslinked polymer.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 메타크릴레이트 작용기(methacrylate group)를 매개로 상기 가교 중합체의 표면 작용기와 결합된 결과로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 말단의 알킬 체인(즉, 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬기)이 고흡수성 수지 입자의 외부 표면을 소수성으로 개질하게 하고, 고흡수성 수지 입자의 분산성을 향상시키는 데 기여한다.The compound represented by the above chemical formula 1 is bonded to the surface functional group of the cross-linked polymer via a methacrylate functional group, and as a result, the alkyl chain (i.e., a substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl group) at the terminal of the compound represented by the above chemical formula 1 hydrophobically modifies the outer surface of the superabsorbent resin particle and contributes to improving the dispersibility of the superabsorbent resin particle.

이러한 고흡수성 수지를 이용하면, 체액을 빠르게 흡수하여 보송보송한 감촉을 부여할 수 있는 기저귀나 생리대 등의 위생재를 제공할 수 있다. By using these superabsorbent resins, sanitary materials such as diapers and sanitary pads can be provided that can quickly absorb body fluids and provide a soft feel.

구체적으로, 상기 일 구현예의 고흡수성 수지 입자는, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물의 존재 하에 역유화중합되어, 입자 크기가 작고 그 분포가 균일하며, 유기 용매 내에서의 분산성이 향상된 것일 수 있다:Specifically, the superabsorbent resin particles of the above embodiment may be polymerized in reverse emulsification in the presence of a compound represented by the following chemical formula 2, so as to have a small particle size, a uniform distribution, and improved dispersibility in an organic solvent:

[화학식 2]

Figure 112020085483914-pat00004
[Chemical formula 2]
Figure 112020085483914-pat00004

상기 화학식 2에서, n은 1 내지 10의 정수이고, R은 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬이다.In the above chemical formula 2, n is an integer from 1 to 10, and R is a substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl.

보다 구체적으로, 상기 일 구현예의 고흡수성 수지 입자는, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 단독; 또는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 비반응형 계면활성제의 혼합물;의 존재 하에 역유화중합된 것일 수 있다. 후자의 경우, 비반응형 계면활성제(surfactant)는 소르비탄 모노올레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.More specifically, the superabsorbent resin particles of the above embodiment may be reverse-emulsified in the presence of a compound represented by the above chemical formula 2 alone; or a mixture of the compound represented by the above chemical formula 2 and a non-reactive surfactant. In the latter case, the non-reactive surfactant may be sorbitan monooleate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, or a mixture thereof.

상기 화학식 2로 표시되는 화합물은, 역유화중합 반응에 참여 가능한, 반응형 계면활성제(surfmer)의 일종이다. The compound represented by the above chemical formula 2 is a type of reactive surfactant (surfmer) capable of participating in a reverse emulsification polymerization reaction.

이에, 상기 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체가 가교 중합체로 합성되는 과정에서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 내 메타크릴레이트 작용기(methacrylate group)는 상기 가교 중합체의 표면 작용기와 반응할 수 있다. Accordingly, in the process of synthesizing an acrylic acid monomer having the acidic group and at least a portion of the acidic group being neutralized into a crosslinked polymer, the methacrylate functional group in the compound represented by the chemical formula 2 can react with the surface functional group of the crosslinked polymer.

또한, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 내 에틸렌옥 사이드 반복단위의 다른 한 말단과 결합된 알킬 체인(즉, 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬기)은, 상기 고흡수성 수지 입자의 외부 표면을 향할 수 있다.Additionally, the alkyl chain (i.e., a substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl group) bonded to the other terminal of the ethylene oxide repeating unit in the compound represented by the chemical formula 2 may face the outer surface of the superabsorbent resin particle.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이 상기 가교 중합체의 표면 작용기와 결합된 형태에 해당된다.The compound represented by the above chemical formula 1 corresponds to a form in which the compound represented by the above chemical formula 2 is combined with a surface functional group of the above cross-linked polymer.

상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 비롯하여, 상기 일 구현예의 고흡수성 수지 입자의 제조 시 사용된 물질들에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.A detailed description of the materials used in the manufacture of the superabsorbent resin particles of the above embodiment, including the compound represented by the above chemical formula 2, will be provided below.

상기 일 구현예의 고흡수성 수지 입자는, 크기가 0.1 내지 20 ㎛, 구체적으로 0.1 내지 10 ㎛, 예컨대 0.1 내지 5 ㎛일 수 있다.The superabsorbent resin particles of the above embodiment may have a size of 0.1 to 20 μm, specifically 0.1 to 10 μm, for example 0.1 to 5 μm.

여기서, 고흡수성 수지 입자의 크기는, 고흡수성 수지 입자의 지름일 수 있다. 예컨대, 60 ℃의 진공 오븐에서 고흡수성 수지 입자를 건조시킨 뒤, FE-SEM. (Field Emission Scanning Electron Microscope, 제품명: S-4800, 제조사: Hitachi)기기를 이용하여 고흡수성 수지 입자의 외부 표면 이미지를 촬영하고, 그 촬영 이미지에서 크기(지름)를 확인할 수 있다.Here, the size of the superabsorbent resin particles may be the diameter of the superabsorbent resin particles. For example, after drying the superabsorbent resin particles in a vacuum oven at 60°C, an image of the external surface of the superabsorbent resin particles is taken using a FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope, product name: S-4800, manufacturer: Hitachi), and the size (diameter) can be confirmed from the taken image.

고흡수성 수지 조성물Superabsorbent resin composition

본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 유기 용매; 및 상기 유기 용매에 분산된, 전술한 고흡수성 수지 입자;를 포함하는, 고흡수성 수지 조성물을 제공한다.In another embodiment of the present invention, a superabsorbent resin composition is provided, comprising: an organic solvent; and the superabsorbent resin particles described above dispersed in the organic solvent.

전술한 고흡수성 수지 입자 내 상기 알킬 체인(즉, 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬기)은, 상기 가교 중합체의 표면과 결합되는 방식으로 고흡수성 수지 입자의 도입되어 그 표면을 소수성으로 개질하고, 고흡수성 수지 입자의 분산성을 향상시키는 데 기여한다.The alkyl chain (i.e., substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl group) in the superabsorbent resin particles described above is introduced into the superabsorbent resin particles in a manner that it bonds with the surface of the crosslinked polymer, thereby modifying the surface thereof to be hydrophobic and contributing to improving the dispersibility of the superabsorbent resin particles.

따라서, 상기 고흡수성 수지 조성물 내에서, 전술한 고흡수성 수지 입자의 분산성이 분산성이 우수하게 나타날 수 있다.Accordingly, in the superabsorbent resin composition, the dispersibility of the superabsorbent resin particles described above can be excellent.

예컨대, 전술한 고흡수성 수지 입자는, 알칸(alkane) 계열의 유기 용매 내서, 전체 용액의 중량(100 중량%) 중 5 중량% 이상 분산될 수 있다.For example, the above-mentioned superabsorbent resin particles can be dispersed in an alkane series organic solvent at a content of 5 wt% or more of the total solution weight (100 wt%).

다만, 이는 예시이며, 상기 알칸(alkane) 계열의 유기 용매가 가진 탄소수나 이에 대한 고흡수성 수지 입자의 분산도는 특별히 한정되지 않는다.However, this is an example, and the number of carbon atoms in the alkane series organic solvent or the degree of dispersion of the superabsorbent resin particles therein are not particularly limited.

고흡수성 수지의 제조 방법Method for producing superabsorbent resin

본 발명의 일 구현예에서는, 특정 구조의 메타크릴레이트 화합물 존재 하에 역유화중합하여 고흡수성 수지 입자를 제조하는 방법을 제공한다.In one embodiment of the present invention, a method for producing superabsorbent resin particles by reverse emulsification polymerization in the presence of a methacrylate compound having a specific structure is provided.

구체적으로, 상기 일 구현예의 제조 방법에서는, Specifically, in the manufacturing method of the above embodiment,

산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, 중합 개시제 및 내부 가교제를 포함하는 단량체 혼합물을 제조하는 단계; A step of preparing a monomer mixture comprising an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group being neutralized, a polymerization initiator, and an internal cross-linking agent;

상기 단량체 100 중량부 기준으로, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 단독; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 비반응형 계면활성제의 혼합물;을 60 내지 190 중량부 포함하는 계면활성제 용액을 제조하는 단계; A step for preparing a surfactant solution containing 60 to 190 parts by weight of a compound represented by the following chemical formula 2 alone; or a mixture of a compound represented by the following chemical formula 2 and a non-reactive surfactant; based on 100 parts by weight of the above monomer;

상기 계면활성제 용액을 상기 단량체 혼합물과 혼합하여, 프리에멀젼을 형성하는 단계; 및 A step of forming a pre-emulsion by mixing the above surfactant solution with the above monomer mixture; and

상기 프리에멀젼 내 단량체 혼합물을 중합시켜, 고흡수성 수지 입자를 포함하는 조성물을 수득하는 단계;를 포함하는, A step of polymerizing a monomer mixture in the above pre-emulsion to obtain a composition including superabsorbent resin particles; comprising;

고흡수성 수지 입자의 제조 방법을 제공한다:Provided is a method for producing superabsorbent resin particles:

[화학식 2]

Figure 112020085483914-pat00005
[Chemical formula 2]
Figure 112020085483914-pat00005

상기 화학식 2에서, n은 1 내지 5의 정수이고, R은 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬이다.In the above chemical formula 2, n is an integer from 1 to 5, and R is a substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl.

역유화중합reverse emulsification polymerization

역유화중합(Inverse Emulsion Polymerization)이란, 단량체를 물에 녹여 분산상의 수용액을 제조하고, 이를 연속상의 유기 매질 속에서 유화시켜 프리에멀젼(역유화에멀젼)을 형성한 뒤, 프리에멀젼 내에서 중합시키는 방법을 의미한다.Inverse emulsion polymerization refers to a method of dissolving a monomer in water to produce an aqueous dispersion, emulsifying it in a continuous organic medium to form a pre-emulsion (inverse emulsion emulsion), and then polymerizing it within the pre-emulsion.

구체적으로, 역유화중합법은, 물에 용해된 모노머가 계면활성제에 의해 안정화되어 모노머 액적(droplet)을 형성하고, 통상적인 유화 중합 (Oil-in- water emulsion polymerization)과 동일한 과정으로 반응 개시 - 성장 - 종결의 매커니즘으로 반응을 진행시키는 것이다.Specifically, the reverse emulsion polymerization method is a method in which a monomer dissolved in water is stabilized by a surfactant to form monomer droplets, and the reaction proceeds through a mechanism of reaction initiation - growth - termination in the same process as conventional oil-in-water emulsion polymerization.

이와 같은 역유화중합법은, 유기 용매 혹은 오일을 연속상으로 사용하여 친수성 모노머를 중합할 수 있다. 그러나, 유화 중합과 비교하여 에멀젼 안정성이 낮아 중합 반응 중 에멀젼의 뭉침 현상이 쉽게 발생할 수 있기 때문에, 적절한 계면활성제를 사용함으로써, 용액 중합법이나 현탁 중합법 대비 작고 균일한 입자를 형성할 수 있다. 즉, 적절한 계면활성제를 포함하는 역유화중합법의 경우, 합성되는 입자 크기가 작고 그 분포가 균일하며, 유기 용매 내에서의 분산성이 향상된 형태의 고흡수성 수지 입자를 수득할 수 있다.This reverse emulsion polymerization method can polymerize a hydrophilic monomer using an organic solvent or oil as a continuous phase. However, since the emulsion stability is low compared to emulsion polymerization, the emulsion can easily clump during the polymerization reaction, so by using an appropriate surfactant, small and uniform particles can be formed compared to solution polymerization or suspension polymerization. That is, in the case of the reverse emulsion polymerization method including an appropriate surfactant, superabsorbent resin particles having a small synthesized particle size, a uniform distribution, and improved dispersibility in an organic solvent can be obtained.

화학식 2로 표시되는 메타크릴레이트 화합물 (반응형 계면활성제)Methacrylate compound represented by chemical formula 2 (reactive surfactant)

한편, 역유화중합법을 사용하더라도, 연속상의 유기 매질에 첨가되는 계면활성제에 따라 최종 수득물(고흡수성 수지 입자)의 입자 크기 및 그 분포, 분산성 등이 달라질 수 있다.Meanwhile, even if the reverse emulsification polymerization method is used, the particle size, distribution, and dispersibility of the final product (superabsorbent resin particles) may vary depending on the surfactant added to the organic medium in the continuous phase.

구체적으로, 비반응형 계면활성제(surfactant)는 고온에서 에멀젼 계면에서의 흡착 안정성이 낮아져, 중합 과정 중 프리에멀젼(역유화에멀젼)을 안정적으로 형성하지 못하여, 입자 크기의 편차가 큰 고흡수성 수지 입자를 형성하게 된다. Specifically, non-reactive surfactants have low adsorption stability at the emulsion interface at high temperatures, and thus fail to form a stable pre-emulsion (reverse emulsion) during the polymerization process, resulting in the formation of superabsorbent resin particles with a large variation in particle size.

이에, 에멀젼 계면에서 단량체와 반응함으로써 고온에서 보다 안정한 반응형 계면활성제(surfmer)를 사용할 필요가 있다. 특히, 이 경우 친수성의 고흡수성 수지 입자의 유기 용매 내 분산성이 향상되어, 중합 전 후의 입자의 뭉침 현상이 최소화되는 장점이 있다.Accordingly, it is necessary to use a reactive surfactant (surfmer) that is more stable at high temperatures by reacting with the monomer at the emulsion interface. In particular, in this case, the dispersibility of hydrophilic superabsorbent resin particles in an organic solvent is improved, so that the agglomeration of particles before and after polymerization is minimized.

한편, 반응형 계면활성제(surfmer) 중, 분자 내 방향족 고리를 포함하는 경우, π(pi)- π(pi) 상호 작용(interaction), 반데르발스 인력 등에 의하여 중합 전 후에 에멀젼 계면에 존재하는 반응형 계면활성제간의 뭉침 현상이 일어나, 나노 크기의 고흡수성 수지 입자를 형성하지 못하게 된다. 이에, 분자 내 방향족 고리를 포함하는 반응형 계면활성제를 지양할 필요가 있다.Meanwhile, among reactive surfactants, if the surfactant contains an aromatic ring in the molecule, agglomeration occurs between the reactive surfactants present at the emulsion interface before and after polymerization due to π(pi)-π(pi) interaction, van der Waals attraction, etc., preventing the formation of nano-sized superabsorbent resin particles. Therefore, it is necessary to avoid reactive surfactants containing an aromatic ring in the molecule.

또한, 반응형 계면활성제는 비이온성 계면활성제에 관능기를 도입하는 구조를 갖는다. 만약 이온성 계면활성제를 이용하게 되면, HLB 값이 높아 역유화중합에 적합하지 않다. 또한, 비이온성 계면활성제의 친수성기에 에틸렌 옥사이드(EO) 반복 단위가 포함되지 않고, 아민이나 황이 포함되는 경우에도, HLB 값이 높아 역유화중합에 적합하지 않다. 이에, 역유화중합에 적합한 HLB를 가질 수 있도록, 에틸렌 옥사이드(EO) 반복 단위를 포함하는 반응형 계면활성제를 사용할 필요가 있다,In addition, the reactive surfactant has a structure that introduces a functional group to a nonionic surfactant. If an ionic surfactant is used, the HLB value is high and it is not suitable for reverse emulsion polymerization. In addition, even if the hydrophilic group of the nonionic surfactant does not contain an ethylene oxide (EO) repeating unit and contains an amine or sulfur, the HLB value is high and it is not suitable for reverse emulsion polymerization. Therefore, it is necessary to use a reactive surfactant containing an ethylene oxide (EO) repeating unit so that it can have an HLB suitable for reverse emulsion polymerization.

이와 관련하여, 상기 일 구현예의 제조 방법에서는, 분자 내 방향족 고리를 포함하지 않으면서, 1 내지 10의 에틸렌 옥사이드(EO) 반복 단위를 포함하는 반응형 계면활성제을 사용하기로 하였다. 이러한 반응형 계면활성제는, 상기 화학식 2로 표시되는 메타크릴레이트 화합물에 해당된다:In this regard, in the manufacturing method of the above embodiment, it is decided to use a reactive surfactant containing 1 to 10 ethylene oxide (EO) repeating units without including an aromatic ring in the molecule. This reactive surfactant corresponds to a methacrylate compound represented by the above chemical formula 2:

상기 화학식 2로 표시되는 메타크릴레이트 화합물은, 분자 내 방향족 고리를 포함하지 않아 중합 반응 중 뭉침 현상이 일어나지 않고, 1 내지 10의 에틸렌 옥사이드(EO) 반복 단위를 포함하여 역유화중합에 적합한 HLB를 가지면서, 상기 화학식 2의 알킬 체인(즉, 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬기)을 고흡수성 수지 입자의 외부 표면에 도입하여 그 표면을 소수성으로 개질하고, 고흡수성 수지 입자의 분산성을 향상시키는 데 기여한다.The methacrylate compound represented by the above chemical formula 2 does not contain an aromatic ring in the molecule, so that agglomeration does not occur during a polymerization reaction, and has an HLB suitable for reverse emulsion polymerization by containing 1 to 10 ethylene oxide (EO) repeating units, and introduces an alkyl chain of the above chemical formula 2 (i.e., a substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl group) to the outer surface of a superabsorbent resin particle, thereby modifying the surface to be hydrophobic and contributing to improving the dispersibility of the superabsorbent resin particle.

상기 화학식 2에서, 에틸렌 옥사이드(EO) 반복 단위의 수(즉, n)는 1 내지 10의 정수, 구체적으로 1 내지 5의 정수일 수 있고; 알킬 체인(즉, R)은 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬, 구체적으로 치환 또는 비치환된 C10-20 알킬일 수 있다.In the above chemical formula 2, the number of ethylene oxide (EO) repeating units (i.e., n) can be an integer from 1 to 10, specifically an integer from 1 to 5; and the alkyl chain (i.e., R) can be a substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl, specifically a substituted or unsubstituted C 10-20 alkyl.

이 범위 내에서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은, HLB(Hydrophile-Lipophile Balance) 값이 1 내지 8, 구체적으로 3 내지 7, 예컨대 4 내지 6.5으로, 역유화중합에 적합한 HLB를 가질 수 있다. Within this range, the compound represented by the chemical formula 2 may have an HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) value of 1 to 8, specifically 3 to 7, for example 4 to 6.5, which is suitable for reverse emulsion polymerization.

이 경우, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은, (알킬 체인(R)의 탄소수)/n이 2 내지 10, 구체적으로 5 내지 10, 예컨대 8 내지 10일 수 있다.In this case, the compound represented by the chemical formula 2 may have (the number of carbon atoms in the alkyl chain (R))/n of 2 to 10, specifically 5 to 10, for example 8 to 10.

예컨대, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은, 하기 화학식 2-1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2-2로 표시되는 화합물, 또는 하기 화학식 2-3으로 표시되는 화합물일 수 있고, 이의 HLB 값은 4 내지 6.5이며, (알킬 체인(R)의 탄소수)/n은 8 내지 10일 수 있다. 물론 이들을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다:For example, the compound represented by the above chemical formula 2 may be a compound represented by the following chemical formula 2-1, a compound represented by the following chemical formula 2-2, or a compound represented by the following chemical formula 2-3, and its HLB value may be 4 to 6.5, and (the number of carbon atoms in the alkyl chain (R))/n may be 8 to 10. Of course, it is also possible to use them in mixture:

[화학식 2-1]

Figure 112020085483914-pat00006
.[Chemical Formula 2-1]
Figure 112020085483914-pat00006
.

[화학식 2-2] [Chemical Formula 2-2]

[화학식 2-3] [Chemical Formula 2-3]

계면활성제 용액Surfactant solution

상기 계면활성제 용액은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 유동 파라핀과 혼합하고, 경우에 따라 비반응형 계면활성제를 혼합 첨가하여 제조할 수 있다. The above surfactant solution can be prepared by mixing the compound represented by the above chemical formula 2 with liquid paraffin and, if necessary, adding a non-reactive surfactant.

다만, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 단독으로 사용할 때, 그 사용량이 180 중량부를 초과할 경우, 알킬 사슬 사이의 인력으로 에멀젼 간 뭉침 현상이 발생하게 될 수 있다. However, when the compound represented by the chemical formula 2 is used alone and the amount used exceeds 180 parts by weight, a clumping phenomenon may occur between emulsions due to the attractive force between the alkyl chains.

또한, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 단독으로 사용할 때, 그 사용량이 60 중량부 미만일 경우, 구형의 고흡수성 입자 자체는 제조되나, 입자 크기가 비교적 크게 제조되어 유기 용매 내 분산성이 저하될 수 있다. In addition, when the compound represented by the above chemical formula 2 is used alone and the amount used is less than 60 parts by weight, spherical superabsorbent particles themselves are produced, but the particle size is produced to be relatively large, so that the dispersibility in the organic solvent may be reduced.

한편, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 비반응형 계면활성제의 혼합물을 사용할 때, 비반응형 계면활성제의 혼합량이 증가하여 상기 혼합물의 총량이 180 중량부를 초과할 경우, 계면활성제들 사이의 일부 뭉침 현상이 발생하여 입자 크기 분포가 넓어지고, 상기 화학식 2로 표시되는 메타크릴레이트 화합물이 각각의 입자 표면에 도입되기 어려워 분산성이 일부 저하될 수 있다.Meanwhile, when using a mixture of a compound represented by the above chemical formula 2 and a non-reactive surfactant, if the amount of the non-reactive surfactant increases and the total amount of the mixture exceeds 180 parts by weight, some agglomeration occurs between the surfactants, widening the particle size distribution, and the methacrylate compound represented by the above chemical formula 2 is difficult to introduce to the surface of each particle, so that dispersibility may be somewhat reduced.

따라서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 단독; 또는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 비반응형 계면활성제의 혼합물은, 상기 단량체 100 중량부 기준으로, 60 내지 190 중량부, 구체적으로 65 내지 185 중량부, 예컨대 70 내지 180 중량부를 사용할 필요가 있다.Therefore, the compound represented by the above chemical formula 2 alone; or the mixture of the compound represented by the above chemical formula 2 and a non-reactive surfactant needs to be used in an amount of 60 to 190 parts by weight, specifically 65 to 185 parts by weight, for example 70 to 180 parts by weight, based on 100 parts by weight of the above monomer.

상기 범위 내에서는 입자 크기가 균일하고, 입자 간 뭉침 현상이 억제된 고흡수성 수지 입자가 제조될 수 있다.Within the above range, superabsorbent resin particles having a uniform particle size and suppressing agglomeration between particles can be manufactured.

상기 계면활성제 용액에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 시판되는 제품을 구입하여 사용할 수도 있고, 직접 제조하여 사용할 수도 있다.In the above surfactant solution, the compound represented by the chemical formula 2 can be purchased as a commercially available product or can be manufactured directly and used.

후자의 경우, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 계면활성제 용액을 상기 단량체 혼합물과 혼합하여, 프리에멀젼을 형성하는 단계; 이전에, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the latter case, the step of forming a pre-emulsion by mixing a surfactant solution containing a compound represented by the chemical formula 2 with the monomer mixture may further include a step of preparing a compound represented by the chemical formula 2 beforehand.

구체적으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 단계는, 하기 화학식 2-1-1로 표시되는 화합물을 메타크릴로일 클로라이드(methacryloyl chloride)와 반응시키는 단계일 수 있다.Specifically, the step of preparing the compound represented by the chemical formula 2 may be a step of reacting the compound represented by the chemical formula 2-1-1 below with methacryloyl chloride.

[화학식 2-1-1]

Figure 112020085483914-pat00009
[Chemical Formula 2-1-1]
Figure 112020085483914-pat00009

상기 화학식 2-1-1에서, n 및 R의 정의는 화학식 2과 같다. 즉, n은 1 내지 10의 정수이고, R은 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬이다.In the above chemical formula 2-1-1, the definitions of n and R are as in chemical formula 2. That is, n is an integer from 1 to 10, and R is a substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl.

보다 구체적으로, 상기 화학식 2-1-1로 표시되는 화합물을 메타크릴로일 클로라이드(methacryloyl chloride)와 반응시켜, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조할 수 있다. 이러한 반응은, 트리에틸아민(triethylamine, TEA) 및 디클로로메탄 (dichloromethane, DCM)의 존재 하에 수행될 수 있고, 하기 반응식 1로 표시될 수 있다.More specifically, a compound represented by the chemical formula 2-1-1 can be reacted with methacryloyl chloride to produce a compound represented by the chemical formula 2. This reaction can be performed in the presence of triethylamine (TEA) and dichloromethane (DCM), and can be represented by the following reaction scheme 1.

[반응식 1]

Figure 112020085483914-pat00010
[Reaction Formula 1]
Figure 112020085483914-pat00010

예컨대, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 중에서도 상기 화학식 2-1로 표시되는 화합물, 하기 화학식 2-2로 표시되는 화합물, 또는 하기 화학식 2-3으로 표시되는 화합물을 제조하고자 할 경우, 하기 반응식 1-1 내지 1-3을 이용할 수 있다:For example, when it is desired to prepare a compound represented by the chemical formula 2-1, a compound represented by the chemical formula 2-2 below, or a compound represented by the chemical formula 2-3 below among the compounds represented by the chemical formula 2 above, the following reaction formulas 1-1 to 1-3 can be used:

[반응식 1-1] [Reaction Formula 1-1]

[반응식 1-2] [Reaction Formula 1-2]

[반응식 1-3][Reaction Formula 1-3]

다만, 상기 반응식 1-1 내지 1-3은 예시일 뿐이고, 상기 반응식 1을 활용하고, 특히 반응 물질인 상기 화학식 2-1-1로 표시되는 화합물의 알킬기 및 에틸렌 옥사이드 반복단위 수 등을 적절히 조절하여, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조할 수 있다. 또한, 반응 온도 및 시간 등의 조건은 당업계 상식에 따라 조절 가능하다.However, the above reaction schemes 1-1 to 1-3 are only examples, and by utilizing the above reaction scheme 1, and particularly by appropriately controlling the number of alkyl groups and ethylene oxide repeating units of the compound represented by the above chemical formula 2-1-1, which is a reactant, the compound represented by the above chemical formula 2 can be manufactured. In addition, conditions such as reaction temperature and time can be controlled according to common sense in the art.

상기 계면활성제 용액은, 상기 단량체 100 중량부 기준으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 단독; 또는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 비반응형 계면활성제의 혼합물; 60 내지 190 중량부를 포함함과 동시에, 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3000 내지 4000 중량부를 포함하는 연속상의 오일일 수 있다.The surfactant solution may be a continuous oil comprising 60 to 190 parts by weight of a compound represented by the chemical formula 2 alone or a mixture of a compound represented by the chemical formula 2 and a non-reactive surfactant, based on 100 parts by weight of the monomer, and 3,000 to 4,000 parts by weight of liquid paraffin.

상기 범위 내에서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량이 증가할수록 계면활성제들 사이의 일부 뭉침 현상이 발생하여 입자 크기 분포가 넓어지고, 상기 화학식 2로 표시되는 메타크릴레이트 화합물이 각각의 입자 표면에 도입되기 어려워 분산성이 일부 저하될 수 있다.Within the above range, as the content of the compound represented by the above chemical formula 2 increases, some agglomeration phenomenon occurs between surfactants, which widens the particle size distribution, and the methacrylate compound represented by the above chemical formula 2 is difficult to introduce to the surface of each particle, which may result in some reduction in dispersibility.

이와 같은 경향성을 고려하여, 상기 단량체 100 중량부 기준으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량을 60 중량부 이상, 65 중량부 이상, 또는 70 중량부 이상으로 하면서, 190 중량부 이하, 185 중량부 이하, 또는 180 중량부 이하로 조절할 수 있다.Considering this tendency, the content of the compound represented by the chemical formula 2 can be adjusted to 60 parts by weight or more, 65 parts by weight or more, or 70 parts by weight or more, and 190 parts by weight or less, 185 parts by weight or less, or 180 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the monomer.

상기 비반응형 계면활성제는, 용매 내에 존재하는 수지 입자의 용매에 대한 용해도(water solubility)를 감소시켜 수지 입자간의 응집을 방지하는 역할을 할 수 있다.The above non-reactive surfactant can play a role in preventing aggregation between resin particles by reducing the water solubility of resin particles present in the solvent.

상기 비반응형 계면활성제의 종류는, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물과의 관계를 고려하여 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 비반응형 계면활성제는 탄소수 10 내지 40의 알코올류, 알칸류, 머캡탄류, 카르복실산류, 케톤류, 아민류, 및 HLB(Hydrophile-Lipophile Balance) 값이 11 이하인 비이온 계면활성제를 포함하는 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다. The type of the non-reactive surfactant may be selected in consideration of the relationship with the compound represented by the chemical formula 2. Specifically, the non-reactive surfactant may be at least one compound selected from the group including alcohols, alkanes, mercaptans, carboxylic acids, ketones, amines, and nonionic surfactants having a HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) value of 11 or less having 10 to 40 carbon atoms.

구체적으로, 상기 비반응형 계면활성제는 헥사데칸, 세틸 알코올, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 아민, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에스테르, 폴리옥시에틸렌 모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 탄소수 10 내지 20의 에톡시화 알코올, 에톡시화 옥틸페놀, 에톡시화 지방 에스테르, 소르비탄 라우레이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 프로필렌글리콜 모노스테아레이트, 에틸렌글리콜 모노스테아레이트, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르 또는 이들의 혼합물일 수 있다.Specifically, the non-reactive surfactant may be hexadecane, cetyl alcohol, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene stearyl amine, polyoxyethylene stearyl ester, polyoxyethylene monostearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, polyoxyethylene lauryl ether, an ethoxylated alcohol having 10 to 20 carbon atoms, ethoxylated octylphenol, an ethoxylated fatty ester, sorbitan laurate, sorbitan monostearate, propylene glycol monostearate, ethylene glycol monostearate, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, or a mixture thereof.

예컨대, 상기 비반응형 게면활성제는, 소르비탄 모노올레이트 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트가 5:1 내지 1:5, 구체적으로 3:1 내지 1: 3의 중량비로 혼합된 혼합물일 수 있다.For example, the non-reactive surfactant may be a mixture of sorbitan monooleate and polyoxyethylene sorbitan monooleate in a weight ratio of 5:1 to 1:5, specifically 3:1 to 1:3.

보다 구체적으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 단독으로 사용할 때, 상기 계면활성제 용액은, 상기 단량체 100 중량부 기준으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 60 내지 90 중량부(예컨대, 70 중량부 내지 80 중량부) 및 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3000 내지 4000 중량부로 이루어진 용액일 수 있다.More specifically, when the compound represented by the chemical formula 2 is used alone, the surfactant solution may be a solution composed of 60 to 90 parts by weight (e.g., 70 to 80 parts by weight) of the compound represented by the chemical formula 2 and 3,000 to 4,000 parts by weight of liquid paraffin, based on 100 parts by weight of the monomer.

이와 달리, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 비반응형 계면활성제의 혼합물을 사용할 때(즉, 비반응형 계면활성제 및 반응형 계면활성제 혼합), 상기 단량체 100 중량부 기준으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 1 내지 90 중량부(예컨대, 5 내지 80 중량부), 소르비탄 모노올레이트 60 내지 90 중량부(예컨대, 70 내지 80 중량부), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트 10 내지 40 중량부(20 내지 30 중량부), 및 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3000 내지 4000 중량부로 이루어진 용액일 수 있다. 단, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 비반응형 계면활성제의 혼합물은 총 60 내지 190 중량부의 범위 내에 있어야 한다.In contrast, when using a mixture of a compound represented by the chemical formula 2 and a non-reactive surfactant (i.e., a mixture of a non-reactive surfactant and a reactive surfactant), the solution may be composed of 1 to 90 parts by weight (e.g., 5 to 80 parts by weight) of the compound represented by the chemical formula 2, 60 to 90 parts by weight (e.g., 70 to 80 parts by weight) of sorbitan monooleate, 10 to 40 parts by weight (e.g., 20 to 30 parts by weight) of polyoxyethylene sorbitan monooleate, and 3,000 to 4,000 parts by weight of liquid paraffin, based on 100 parts by weight of the monomer. However, the mixture of the compound represented by the chemical formula 2 and the non-reactive surfactant should be within a total range of 60 to 190 parts by weight.

이와 같이 계면활성제 함량을 제어할 때, 입자 크기가 보다 균일하고, 입자 간 뭉침 현상이 현저히 억제될 수 있다.When the surfactant content is controlled in this way, the particle size can be made more uniform and the agglomeration phenomenon between particles can be significantly suppressed.

단량체Monomer

상기 일 구현예의 제조 방법에서는, 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체를 사용한다.In the manufacturing method of the above embodiment, an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group being neutralized is used.

이러한 단량체는 수용성이므로, 연속상이 수용액 (water phase)인 유화 중합 (oil in water (O/w) emulsion polymerization)에는 사용할 수 없다.Since these monomers are water-soluble, they cannot be used in oil in water (O/w) emulsion polymerization, where the continuous phase is an aqueous solution (water phase).

상기 단량체는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다:The above monomer may be a compound represented by the following chemical formula 4:

[화학식 4] R1-COOM1[Chemical Formula 4] R1-COOM1

상기 화학식 4에서, R1은 불포화 결합을 포함하는 탄소수 2 내지 5의 알킬 그룹이고; M1은 수소원자, 1가 또는 2가 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이다.In the above chemical formula 4, R1 is an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms containing an unsaturated bond; M1 is a hydrogen atom, a monovalent or divalent metal, an ammonium group, or an organic amine salt.

상기 단량체는, 예를 들어, 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. The above monomer may include, for example, at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, and monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, and organic amine salts thereof.

여기서, 상기 단량체는 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 단량체를 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 등과 같은 염기성 물질로 부분적으로 중화시킨 것이 사용될 수 있다. 이때, 상기 아크릴산계 단량체의 중화도는, 약 85 몰% 미만, 혹은 약 40 내지 약 80 몰%, 혹은 약 50 내지 약 70 몰%로 조절될 수 있다. Here, the monomer has an acidic group, and at least a portion of the acidic group may be neutralized. Preferably, the monomer partially neutralized with a basic substance such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide, etc. may be used. At this time, the degree of neutralization of the acrylic acid-based monomer may be adjusted to less than about 85 mol%, or about 40 to about 80 mol%, or about 50 to about 70 mol%.

상기 중화도가 지나치게 높으면 중화된 단량체가 석출되어 중합이 원활하게 진행되기 어려울 수 있으며, 더 나아가, 표면 가교 개시 이후의 추가 중화에 따른 효과가 실질적으로 없어져, 표면 가교 층의 가교 정도가 최적화되지 못하고, 고흡수성 수지의 통액성 등이 충분치 못하게 될 수 있다. 반대로 중화도가 지나치게 낮으면 고분자의 흡수력이 크게 떨어질 뿐만 아니라 취급하기 곤란한 탄성 고무와 같은 성질을 나타낼 수 있다.If the degree of neutralization is too high, the neutralized monomer may precipitate, making it difficult for polymerization to proceed smoothly. Furthermore, the effect of additional neutralization after the initiation of surface crosslinking is substantially eliminated, so that the degree of crosslinking of the surface crosslinking layer is not optimized, and the liquid permeability of the superabsorbent resin may become insufficient. On the other hand, if the degree of neutralization is too low, not only is the absorbency of the polymer greatly reduced, but it may also exhibit properties like elastic rubber that are difficult to handle.

이와 관련하여, 상기 단량체 혼합물을 제조하는 단계; 이전에,수용성 에틸렌계 불포화 단량체를 알칼리 용액과 혼합하여, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체의 산성기 중 적어도 일부를 중화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.In this regard, the step of preparing the monomer mixture may further include a step of mixing a water-soluble ethylenically unsaturated monomer with an alkaline solution to neutralize at least a portion of the acidic groups of the water-soluble ethylenically unsaturated monomer.

상기 단량체의 농도는, 상기 고흡수성 수지의 원료 물질 및 용매를 포함하는 단량체 혼합물에 대해 약 20 내지 약 60 중량%, 혹은 약 30 내지 약 55 중량%, 혹은 약 40 내지 약 50 중량%로 될 수 있으며, 중합 시간 및 반응 조건 등을 고려해 적절하게 조절될 수 있다. The concentration of the above monomer may be about 20 to about 60 wt%, or about 30 to about 55 wt%, or about 40 to about 50 wt% with respect to the monomer mixture including the raw material of the superabsorbent resin and the solvent, and may be appropriately adjusted in consideration of the polymerization time and reaction conditions.

상기 단량체의 농도가 지나치게 낮아지면, 고흡수성 수지의 수율이 낮아져 경제성에 문제가 생길 수 있고, 반대로 단량체의 농도가 지나치게 높아지면, 단량체의 일부가 석출되거나 중합된 중합체의 분쇄 시, 분쇄 효율이 낮아지는 등 공정상 문제가 생길 수 있으며 고흡수성 수지의 물성이 저하될 수 있다.If the concentration of the above monomer is too low, the yield of the superabsorbent resin may be low, which may cause problems with economic feasibility. On the other hand, if the concentration of the monomer is too high, some of the monomer may be precipitated, or the pulverization efficiency may be low when the polymerized polymer is pulverized, which may cause problems in the process, and the physical properties of the superabsorbent resin may be deteriorated.

단량체 혼합물의 제조 공정Manufacturing process of monomer mixture

상기 일 구현예의 제조 방법에서는, 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, 중합 개시제 및 내부 가교제를 포함하는 단량체 혼합물을 제조한다.In the manufacturing method of the above embodiment, a monomer mixture including an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group being neutralized, a polymerization initiator, and an internal cross-linking agent is manufactured.

상기 단량체 혼합물은, 물에 상기 단량체, 중합 개시제 및 내부 가교제가 분산된 상태의, 단량체 혼합물 수용액의 형태로 준비될 수 있다.The above monomer mixture can be prepared in the form of a monomer mixture aqueous solution in which the monomer, polymerization initiator, and internal cross-linking agent are dispersed in water.

상기 중합 개시제는 상기 분산상의 수용액에 녹는 것을 사용할 때, 후술되는 연속상의 유기 매질에 녹는 것을 사용하는 경우에 대비하여, 제조된 프리에멀젼이 더욱 안정할 수 있다.When the above polymerization initiator is used as one that dissolves in the aqueous solution of the above-described dispersed phase, the manufactured pre-emulsion can be more stable compared to when the polymerization initiator is used as one that dissolves in the organic medium of the continuous phase described later.

상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 한쪽 말단이 탄소 10개 이상으로 소수성이기 때문에, 이를 연속상의 오일에 첨가하지 않고 분산상의 수용액인 단량체 혼합물에 첨가할 경우, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물끼리 뭉치고 단량체 혼합물과 상분리가 일어날 수 있다.Since the compound represented by the above chemical formula 2 is hydrophobic with one end having 10 or more carbon atoms, when it is added to a monomer mixture, which is a dispersed aqueous solution, rather than to a continuous oil, the compounds represented by the above chemical formula 2 may clump together and phase separate from the monomer mixture.

중합 개시제polymerization initiator

상기 일 구현예의 제조 방법에서 사용되는 중합 개시제는 고흡수성 수지의 제조에 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않는다.The polymerization initiator used in the manufacturing method of the above embodiment is not particularly limited as long as it is generally used in the manufacturing of superabsorbent resins.

구체적으로, 상기 중합 개시제는 중합 방법에 따라 열 중합 개시제 또는 UV 조사에 따른 광 중합 개시제를 사용할 수 있다. 다만 광 중합 방법에 의하더라도, 자외선 조사 등에 의해 일정량의 열이 발생할 수 있고, 또한 발열 반응인 중합 반응의 진행에 따라 어느 정도의 열이 발생할 수 있으므로, 추가적으로 열 중합 개시제를 포함할 수도 있다.Specifically, the polymerization initiator may be a thermal polymerization initiator or a photopolymerization initiator by UV irradiation depending on the polymerization method. However, even if the photopolymerization method is used, a certain amount of heat may be generated by UV irradiation, etc., and a certain amount of heat may be generated depending on the progress of the polymerization reaction, which is an exothermic reaction. Therefore, a thermal polymerization initiator may be additionally included.

상기 광 중합 개시제는 자외선과 같은 광에 의해 라디칼을 형성할 수 있는 화합물이면 그 구성의 한정이 없이 사용될 수 있다. The above photopolymerization initiator can be used without limitation in its composition as long as it is a compound that can form radicals by light such as ultraviolet light.

상기 광 중합 개시제로는 예를 들어, 벤조인 에테르(benzoin ether), 디알킬아세토페논(dialkyl acetophenone), 하이드록실 알킬케톤(hydroxyl alkylketone), 페닐글리옥실레이트(phenyl glyoxylate), 벤질디메틸케탈(Benzyl Dimethyl Ketal), 아실포스핀(acyl phosphine) 및 알파-아미노케톤(α-aminoketone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 한편, 아실포스핀의 구체예로, 상용하는 lucirin TPO, 즉, 2,4,6-트리메틸-벤조일-트리메틸 포스핀 옥사이드(2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide)를 사용할 수 있다. 보다 다양한 광개시제에 대해서는 Reinhold Schwalm 저서인 'UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Application(Elsevier 2007년)' p115에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.As the photopolymerization initiator, for example, at least one selected from the group consisting of benzoin ether, dialkyl acetophenone, hydroxyl alkylketone, phenyl glyoxylate, benzyl dimethyl ketal, acyl phosphine, and α-aminoketone can be used. Meanwhile, as a specific example of the acylphosphine, commercially available lucirin TPO, i.e., 2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide, can be used. A more detailed description of the various photoinitiators is given in Reinhold Schwalm's book 'UV Coatings: Basics, Recent Developments and New Applications (Elsevier 2007)' p115, and is not limited to the examples described above.

또한, 상기 열 중합개시제로는 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소 및 아스코르빈산으로 이루어진 개시제 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로, 과황산염계 개시제의 예로는 과황산나트륨(Sodium persulfate; Na2S2O8), 과황산칼륨(Potassium persulfate; K2S2O8), 과황산암모늄(A mmonium persulfate;(NH4)2S2O8) 등이 있으며, 아조(Azo)계 개시제의 예로는 2, 2-아조비스-(2-아미디노프로판)이염산염(2, 2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride), 2, 2-아조비스-(N, N-디메틸렌)이소부티라마이딘 디하이드로클로라이드(2,2-azobis-(N, N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride), 2-(카바모일아조)이소부티로니트릴(2-(carbamoylazo)isobutylonitril), 2, 2-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판] 디하이드로클로라이드(2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride), 4,4-아조비스-(4-시아노발레릭 산)(4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid)) 등이 있다. 보다 다양한 열 중합개시제에 대해서는 Odian 저서인 'Principle of Polymerization(Wiley, 1981)', p203에 잘 명시되어 있으며, 상술한 예에 한정되지 않는다.In addition, as the thermal polymerization initiator, at least one selected from the group of initiators consisting of a persulfate-based initiator, an azo-based initiator, hydrogen peroxide, and ascorbic acid can be used. Specifically, examples of persulfate initiators include sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ), potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ), and ammonium persulfate (A mmonium persulfate; (NH 4 ) 2 S 2 O 8 ), and examples of azo initiators include 2, 2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride, 2, 2-azobis-(N, N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride, Examples thereof include 2-(carbamoylazo)isobutylonitril, 2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride, and 4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid). A more diverse range of thermal polymerization initiators is described in Odian's book, 'Principle of Polymerization (Wiley, 1981),' p203, and is not limited to the examples described above.

이러한 중합 개시제는 상기 단량체 혼합물 전체 중량에 대하여 약 0.001 내지 1 중량%, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.9 중량%의 농도로 첨가될 수 있다. 상기 중합 개시제의 농도가 지나치게 낮을 경우 중합 속도가 느려질 수 있고 최종 제품에 잔존 모노머가 다량으로 추출될 수 있어 바람직하지 않다. 반대로, 상기 중합 개시제의 농도가 상기 범위 보다 높을 경우 네트워크를 이루는 고분자 체인이 짧아져 수가용 성분의 함량이 높아지고 가압 흡수능이 낮아지는 등 수지의 물성이 저하될 수 있고, 중합 속도가 지나치게 빨라 프리에멀젼(역유화에멀젼)이 안정화되지 않은 상태에서 중합이 진행되어 입자간 뭉침이 발생할 수 있어, 바람직하지 않다.Such polymerization initiator may be added at a concentration of about 0.001 to 1 wt%, preferably about 0.1 to about 0.9 wt%, based on the total weight of the monomer mixture. If the concentration of the polymerization initiator is too low, the polymerization rate may be slow and a large amount of residual monomer may be extracted from the final product, which is not preferable. On the other hand, if the concentration of the polymerization initiator is higher than the above range, the polymer chains forming the network may become shorter, which may increase the content of water-soluble components and lower the pressure absorbency, thereby deteriorating the properties of the resin, and the polymerization rate may be too fast, so that the polymerization proceeds in a state where the pre-emulsion (reverse emulsion) is not stabilized, which may cause agglomeration between particles, which is not preferable.

예컨대, 상기 일 구현에에서는, 상기 에틸렌계 불포화 단량체 100 중량부 기준으로, 열중합 개시제인 과황산암모늄(A mmonium persulfate;(NH4)2S2O8)를 0.1 내지 10 중량부 사용할 수 있다.For example, in the above-described embodiment, 0.1 to 10 parts by weight of ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 ), which is a thermal polymerization initiator, may be used based on 100 parts by weight of the ethylenically unsaturated monomer.

내부 가교제Internal crosslinker

상기 단량체 혼합물은 고흡수성 수지의 원료 물질로, 특별한 화학 구조를 가지는 내부 가교제를 포함한다. The above monomer mixture is a raw material for a superabsorbent resin and contains an internal cross-linking agent having a special chemical structure.

이러한 내부 가교제는 아크릴산계 단량체가 중합된 중합체, 즉, 베이스 수지의 내부를 가교시키기 위한 것으로서, 상기 중합체의 표면을 가교시키기 위한 표면 가교제와 구분된다.These internal cross-linking agents are for cross-linking the interior of a polymer in which an acrylic acid monomer is polymerized, i.e., a base resin, and are distinguished from surface cross-linking agents for cross-linking the surface of the polymer.

이 때, 상기 가교 결합은, 디올디아크릴레이트 계 가교제, 알킬렌 카보네이트 계 가교제, 비스(메트)아크릴아미드 계 가교제, 폴리올의 폴리(메트)아크릴레이트계 가교제, 및 폴리올의 폴리(메트)알릴에테르계 가교제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 가교제에 의해 형성되는 것이 바람직할 수 있다. At this time, it may be preferable that the cross-linking bond is formed by at least one cross-linking agent selected from the group consisting of a diol diacrylate cross-linking agent, an alkylene carbonate cross-linking agent, a bis(meth)acrylamide cross-linking agent, a polyol poly(meth)acrylate cross-linking agent, and a polyol poly(meth)allyl ether cross-linking agent.

상기 디올디아크릴레이트 계 가교제는, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 부탄다이올디(메타)아크릴레이트, 부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 헥산디올디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 및 테트라에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. Examples of the above diol diacrylate crosslinking agent include ethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, butanediol di(meth)acrylate, butylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, hexanediol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, and tetraethylene glycol di(meth)acrylate.

알킬렌 카보네이트 계 가교제는, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트 등, 직쇄 또는 분지쇄의 2가 알킬렌 그룹과, 카보네이트 단위를 포함하는 화합물 등을 들 수 있다. Examples of the alkylene carbonate crosslinking agent include compounds containing a straight-chain or branched divalent alkylene group and a carbonate unit, such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate.

그리고, 그 외의 가교제로는, N,N'-메틸렌비스(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥시(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌옥시(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥시(메타)아크릴레이트, 글리세린 디아크릴레이트, 글리세린 트리아크릴레이트, 트리메티롤 트리아크릴레이트, 트리알릴아민, 트리아릴시아누레이트, 트리알릴이소시아네이트, 폴리에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 및 프로필렌글리콜 등을 들 수 있다.In addition, other crosslinking agents include N,N'-methylenebis(meth)acrylate, ethyleneoxy(meth)acrylate, polyethyleneoxy(meth)acrylate, propyleneoxy(meth)acrylate, glycerin diacrylate, glycerin triacrylate, trimethylol triacrylate, triallylamine, triaryl cyanurate, triallyl isocyanate, polyethylene glycol, diethylene glycol, and propylene glycol.

예컨대, 상기 일 구현예의 제조 방법에서는, N', N'-메틸렌비스(아크릴아미드)(N,N’-methylenebis(acrylamide)를 내부 가교제로 사용할 수 있다. 이는, 역유화중합에 적합하며, 입자 크기가 작고 그 분포 균일하며, 유기 용매 내에서의 분산성이 향상된 고흡수성 수지 입자를 제조하는 데 기여할 수 있다.For example, in the manufacturing method of the above embodiment, N', N'-methylenebis(acrylamide) can be used as an internal cross-linking agent. This can contribute to manufacturing superabsorbent resin particles that are suitable for reverse emulsion polymerization, have a small particle size, uniform distribution, and improved dispersibility in an organic solvent.

상기 내부 가교제는, 상기 단량체 100 중량부 기준으로, 3 내지 4 중량부, 구체적으로 3.2 내지 3.7 중량부가 사용될 수 있다.The internal cross-linking agent may be used in an amount of 3 to 4 parts by weight, specifically 3.2 to 3.7 parts by weight, based on 100 parts by weight of the monomer.

이러한 내부 가교제는 상기 단량체 혼합물 전체 중량에 대하여 약 0.01 내지 약 2 중량%, 혹은 약 0.05 내지 약 1.8 중량%, 혹은 약 0.2 내지 약 1.5 중량%의 농도로 포함되어, 가교 중합체 및 이로부터 형성되는 베이스 수지 분말 내부에 가교 구조를 도입할 수 있다. These internal cross-linking agents are included in a concentration of about 0.01 to about 2 wt%, or about 0.05 to about 1.8 wt%, or about 0.2 to about 1.5 wt% based on the total weight of the monomer mixture, and can introduce a cross-linking structure into the cross-linked polymer and the base resin powder formed therefrom.

상기 내부 가교제의 농도가 지나치게 낮을 경우, 고흡수성 수지의 흡수 속도가 낮아지고 겔 강도가 약해질 수 있어 바람직하지 않다. 반대로, 상기 내부 가교제의 농도가 지나치게 높을 경우, 고흡수성 수지의 흡수력이 낮아져 흡수체로서는 바람직하지 않게 될 수 있다.If the concentration of the internal cross-linking agent is too low, the absorption rate of the superabsorbent resin may be low and the gel strength may be weakened, which is not desirable. Conversely, if the concentration of the internal cross-linking agent is too high, the absorption capacity of the superabsorbent resin may be low, which is not desirable as an absorbent.

프리에멀젼의 제조 공정Manufacturing process of pre-emulsion

상기 일 구현예의 제조 방법에서는, 분산상의 수용액인 상기 단량체 혼합물과, 연속상의 오일인 상기 계면활성제 용액을 혼합하여, 프리에멀젼을 형성한다.In the manufacturing method of the above embodiment, the monomer mixture, which is an aqueous solution in a dispersed phase, and the surfactant solution, which is an oil in a continuous phase, are mixed to form a pre-emulsion.

여기서, 상기 계면활성제 용액을 상기 단량체 혼합물과 혼합하고, 300 내지 800 rpm, 구체적으로 400 내지 600 rpm의 회전 속도로 교반할 수 있다.Here, the surfactant solution may be mixed with the monomer mixture and stirred at a rotation speed of 300 to 800 rpm, specifically 400 to 600 rpm.

여기서 상기 프리에멀젼은, 질소 퍼징 조건하에서 이루어질 수 있다.Here, the above pre-emulsion can be formed under nitrogen purging conditions.

중합 공정Polymerization process

상기 일 구현예의 제조 방법에서, 상기 프리에멀젼 내 단량체 혼합물을 중합시키는 중합 방법이면, 특별히 구성의 한정이 없다. In the manufacturing method of the above embodiment, if it is a polymerization method for polymerizing the monomer mixture in the pre-emulsion, there is no particular limitation on the composition.

구체적으로, 중합 방법은 중합 에너지원에 따라 크게 열 중합 및 광 중합으로 나뉠 수 있다. Specifically, polymerization methods can be broadly divided into thermal polymerization and photopolymerization depending on the polymerization energy source.

예컨대, 상기 프리에멀젼 내 단량체 혼합물의 중합은 열 중합으로 진행되며, 50 내지 90 ℃, 구체적으로 60 내지 80 ℃의 온도 범위에서; 1 내지 30 시간, 구체적으로 3 내지 18 시간 동안 수행될 수 있다.For example, the polymerization of the monomer mixture in the pre-emulsion may be carried out by thermal polymerization and may be performed at a temperature range of 50 to 90° C., specifically 60 to 80° C., for 1 to 30 hours, specifically 3 to 18 hours.

반응기의 경우, 위와 같은 반응 조건을 구현할 수 있는 반응기라면, 특별히 한정되지 않는다.In the case of a reactor, there is no particular limitation as long as it is a reactor that can implement the above reaction conditions.

중합 이후의 공정Process after polymerization

상기 일 구현예의 제조 방법에 따르면, 가교 중합체인 고흡수성 수지 입자를 포함하는 조성물이 수득된다.According to the manufacturing method of the above embodiment, a composition including superabsorbent resin particles which are crosslinked polymers is obtained.

상기 조성물로부터 고흡수성 수지 입자를 얻기 위해, 상기 고흡수성 수지 입자를 포함하는 조성물을 수득하는 단계; 이후에, 상기 고흡수성 수지 입자를 포함하는 조성물로부터 액체를 분리하여, 상기 고흡수성 수지 입자를 회수하는 단계; 상기 회수된 고흡수성 수지 입자를 세척하는 단계; 및 상기 세척된 고흡수성 수지 입자를 건조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In order to obtain superabsorbent resin particles from the composition, the method may further include: a step of obtaining a composition including the superabsorbent resin particles; thereafter, a step of separating a liquid from the composition including the superabsorbent resin particles to recover the superabsorbent resin particles; a step of washing the recovered superabsorbent resin particles; and a step of drying the washed superabsorbent resin particles.

다만, 입자 크기가 작고 그 분포 균일하며, 유기 용매 내에서의 분산성이 향상된 고흡수성 수지 입자가 수득되므로, 추가적인 분쇄 공정은 불필요하다.However, since superabsorbent resin particles having a small particle size, uniform distribution, and improved dispersibility in an organic solvent are obtained, an additional grinding process is unnecessary.

상기 고/액 분리 공정, 세척 공정, 및 건조 공정은, 당업계에 일반적으로 알려진 방법을 이용할 수 있고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The above solid/liquid separation process, washing process, and drying process can utilize methods generally known in the art, and a detailed description thereof is omitted.

상기 일 구현예의 제조 방법은, 표면 가교 단계를 더 포함할 수도 있다. The manufacturing method of the above embodiment may further include a surface cross-linking step.

상기 표면 가교 단계는 표면 가교제를 포함하는 표면 가교액의 존재 하에 상기 분쇄된 중합체의 표면에 가교 반응을 유도함으로써, 보다 향상된 물성을 갖는 고흡수성 수지를 형성시키는 단계이다. 이러한 표면 가교를 통해 상기 분쇄 및 분급된 베이스 수지 분말의 표면에는 표면 가교 층이 형성된다.The above surface cross-linking step is a step of forming a superabsorbent resin having improved physical properties by inducing a cross-linking reaction on the surface of the pulverized polymer in the presence of a surface cross-linking solution containing a surface cross-linking agent. Through this surface cross-linking, a surface cross-linking layer is formed on the surface of the pulverized and classified base resin powder.

다만, 역유화중합법을 이용하여 고흡수성 수지 입자를 제조한 뒤 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 표면 가교 용액을 이용하여 표면 가교층을 형성하는 것은 지양한다.However, the process of manufacturing superabsorbent resin particles using a reverse emulsification polymerization method and then forming a surface cross-linking layer using a surface cross-linking solution containing a compound represented by the chemical formula 2 is avoided.

표면 가교 용액이 대부분 수용액 상태이기 때문에 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이 잘 분산되지 않을 뿐만 아니라, 입자가 부풀어(swelling) 사용하기 어려울 수 있다. 또한 상기 고흡수성 수지 제조를 위한 단량체의 관능기가 중합 과정에서 모두 소모되어 수지와의 반응성이 미미하다. Since the surface cross-linking solution is mostly in an aqueous state, not only is the compound represented by the chemical formula 2 not well dispersed, but the particles may swell, making it difficult to use. In addition, the functional groups of the monomer for producing the superabsorbent resin are all consumed during the polymerization process, so the reactivity with the resin is minimal.

이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.Hereinafter, the operation and effect of the invention will be described in more detail through specific examples of the invention. However, these examples are presented only as examples of the invention, and the scope of the invention's rights is not determined thereby.

<반응형 계면활성제 (surfmer) 합성><Synthesis of reactive surfactant (surfmer)>

하기 문헌을 참고하여, 반응형 계면활성제를 제조하였다.A reactive surfactant was prepared by referring to the following literature.

Li, Y., & Ren, Q. (2018). Synthesis, characterization, and solution properties of a surface-active hydrophobically associating polymer. Journal of Applied Polymer Science, 135(32), 46569. Li, Y., & Ren, Q. (2018). Synthesis, characterization, and solution properties of a surface-active hydrophobically associating polymer. Journal of Applied Polymer Science, 135(32), 46569.

제조예 1(surfmer 1): 화학식 2-1로 표시되는 메타크릴레이트 화합물(Brij93-methacrylate; HLB: 4.14)Manufacturing example 1 (surfmer 1): Methacrylate compound represented by chemical formula 2-1 (Brij93-methacrylate; HLB: 4.14)

20 mmol의 Brij 93 (Mn ~357 g/mol)을 디클로로메탄(DCM) 100mL에 녹여 질소 분위기 하에서 300 rpm으로 교반하면서 24 mmol의 트리에틸아민(TEA)을 첨가한다. 상기 용액이 들어있는 플라스크를 ice bath에 담가 온도가 5℃ 이하로 떨어지면 메타크릴로일 클로라이드(MAC) 22mmol을 50mL의 DCM에 용해시킨 것을 시린지 펌프를 이용하여 30분동안 후첨한다. 이 때 시린지 펌프의 속도는 1.67 ml/min으로 하며, 반응 시간 동안 온도가 10℃ 이하로 유지되도록 한다. 혼합 용액은 상온에서 24시간동안 교반하고, 반응이 끝난 후 회전증발기로 용매를 증발시킨 후 감압 여과를 통해 부산물로 생긴 TEA염을 제거한다. 이후 유기 상의 pH 값이 7이 될 때까지 포화-염화나트륨 수용액을 이용하여 수세하고, 분리해 낸 유기 상에 무수 황산 나트륨을 첨가하여 1시간 동안 교반하면서 유기 상에 남아있는 수분을 제거해 준다. 용액 내 황산 나트륨은 감압 여과를 통해 제거하고, 회전 증발기를 이용하여 용매를 증발시켜 최종적으로 노란색의 메타크릴레이트 화합물을 얻으며, 합성한 물질은 액체 크로마토그래피(liquid chromatography, LC) 분석을 통해 확인하였다.20 mmol of Brij 93 (Mn ~357 g/mol) is dissolved in 100 mL of dichloromethane (DCM), and 24 mmol of triethylamine (TEA) is added while stirring at 300 rpm under a nitrogen atmosphere. The flask containing the above solution is immersed in an ice bath, and when the temperature drops below 5°C, 22 mmol of methacryloyl chloride (MAC) dissolved in 50 mL of DCM is added using a syringe pump for 30 minutes. The syringe pump speed is 1.67 ml/min, and the temperature is maintained below 10°C during the reaction. The mixed solution is stirred at room temperature for 24 hours, and after the reaction is complete, the solvent is evaporated using a rotary evaporator, and then the TEA salt formed as a by-product is removed through reduced pressure filtration. Afterwards, the organic phase was washed with a saturated sodium chloride aqueous solution until the pH value of the organic phase became 7, and anhydrous sodium sulfate was added to the separated organic phase and stirred for 1 hour to remove the moisture remaining in the organic phase. The sodium sulfate in the solution was removed through reduced pressure filtration, and the solvent was evaporated using a rotary evaporator to finally obtain a yellow methacrylate compound, and the synthesized material was confirmed through liquid chromatography (LC) analysis.

[화학식 2-1][Chemical Formula 2-1]

Figure 112020085483914-pat00015
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제조예 2(surfmer 2): 화학식 2-2로 표시되는 메타크릴레이트 화합물(Brij S2-methacrylate; HLB: 4.91)Manufacturing Example 2 (surfmer 2): Methacrylate compound represented by chemical formula 2-2 (Brij S2-methacrylate; HLB: 4.91)

20 mmol의 Brij S2 (Mn 358.6 g/mol)을 디클로로메탄(DCM) 100 mL에 녹여 질소 분위기 하에서 300 rpm으로 교반하면서 24 mmol의 트리에틸아민(TEA)을 첨가한다. 상기 용액이 들어있는 플라스크를 ice bath에 담가 온도가 5℃ 이하로 떨어지면 메타크릴로일 클로라이드(MAC) 22 mmol을 50 mL의 DCM에 용해시킨 것을 시린지 펌프를 이용하여 30분동안 후첨한다. 이 때 시린지 펌프의 속도는 1.67 ml/min으로 하며, 반응 시간 동안 온도가 10℃ 이하로 유지되도록 한다. 혼합 용액은 상온에서 24시간 동안 교반하고, 이후 과정은 상기 surfmer 1 합성 방법과 동일하다.20 mmol of Brij S2 (Mn 358.6 g/mol) is dissolved in 100 mL of dichloromethane (DCM), and 24 mmol of triethylamine (TEA) is added while stirring at 300 rpm under a nitrogen atmosphere. The flask containing the above solution is immersed in an ice bath, and when the temperature drops below 5°C, 22 mmol of methacryloyl chloride (MAC) dissolved in 50 mL of DCM is added using a syringe pump for 30 minutes. The speed of the syringe pump is 1.67 ml/min, and the temperature is maintained at 10°C or lower during the reaction time. The mixed solution is stirred at room temperature for 24 hours, and the subsequent process is the same as the surfmer 1 synthesis method.

[화학식 2-2][Chemical Formula 2-2]

제조예 3(surfmer 3): 화학식 2-3으로 표시되는 메타크릴레이트 화합물(Brij 52-methacrylate; HLB: 5.33)Manufacturing Example 3 (surfmer 3): Methacrylate compound represented by chemical formula 2-3 (Brij 52-methacrylate; HLB: 5.33)

20 mmol의 Brij 52 (Mn 330 g/mol)을 디클로로메탄(DCM) 100 mL에 녹여 질소 분위기 하에서 300 rpm으로 교반하면서 24 mmol의 트리에틸아민(TEA)을 첨가한다. 상기 용액이 들어있는 플라스크를 ice bath에 담가 온도가 5℃ 이하로 떨어지면 메타크릴로일 클로라이드(MAC) 22 mmol을 50 mL의 DCM에 용해시킨 것을 시린지 펌프를 이용하여 30분동안 후첨한다. 이 때 시린지 펌프의 속도는 1.67 ml/min으로 하며, 반응 시간 동안 온도가 10℃ 이하로 유지되도록 한다. 혼합 용액은 상온에서 24시간 동안 교반하고, 이후 과정은 상기 surfmer 1 합성 방법과 동일하다.20 mmol of Brij 52 (Mn 330 g/mol) is dissolved in 100 mL of dichloromethane (DCM), and 24 mmol of triethylamine (TEA) is added while stirring at 300 rpm under a nitrogen atmosphere. The flask containing the above solution is immersed in an ice bath, and when the temperature drops below 5°C, 22 mmol of methacryloyl chloride (MAC) dissolved in 50 mL of DCM is added using a syringe pump for 30 minutes. The speed of the syringe pump is 1.67 ml/min, and the temperature is maintained at 10°C or lower during the reaction time. The mixed solution is stirred at room temperature for 24 hours, and the subsequent process is the same as the surfmer 1 synthesis method.

[화학식 2-3][Chemical Formula 2-3]

제조예 4: 화학식 3으로 표시되는 메타크릴레이트 화합물(Triton X-45 methacrylate; HLB: 9.8)Manufacturing Example 4: Methacrylate compound represented by chemical formula 3 (Triton X-45 methacrylate; HLB: 9.8)

10 mmol의 Triton X-45 (Mn 426.6 g/mol)을 디클로로메탄(DCM) 100 mL에 녹여 질소 분위기 하에서 300 rpm으로 교반하면서 12 mmol의 트리에틸아민(TEA)을 첨가한다. 상기 용액이 들어있는 플라스크를 ice bath에 담가 온도가 5℃ 이하로 떨어지면 메타크릴로일 클로라이드(MAC) 10 mmol을 50 mL의 DCM에 용해시킨 것을 시린지 펌프를 이용하여 30분동안 후첨한다. 이 때 시린지 펌프의 속도는 1.67 ml/min으로 하며, 반응 시간 동안 온도가 10℃ 이하로 유지되도록 한다. 혼합 용액은 상온에서 24시간 동안 교반하고, 이후 과정은 상기 surfmer 1 합성 방법과 동일하다.10 mmol of Triton X-45 (Mn 426.6 g/mol) is dissolved in 100 mL of dichloromethane (DCM), and 12 mmol of triethylamine (TEA) is added while stirring at 300 rpm under a nitrogen atmosphere. The flask containing the above solution is immersed in an ice bath, and when the temperature drops below 5°C, 10 mmol of methacryloyl chloride (MAC) dissolved in 50 mL of DCM is added using a syringe pump for 30 minutes. At this time, the speed of the syringe pump is 1.67 ml/min, and the temperature is maintained at 10°C or lower during the reaction time. The mixed solution is stirred at room temperature for 24 hours, and the subsequent process is the same as the surfmer 1 synthesis method.

[화학식 3][Chemical Formula 3]

Figure 112020085483914-pat00021
Figure 112020085483914-pat00021

실시예 1Example 1

아크릴산(Acrylic acid) 100 중량부에 대해, 중화도 (Degree of neutralization) 70%가 되도록 하는 수산화나트륨(NaOH) 수용액 190 중량부를 혼합하여 적어도 일부가 중화된 산성기를 갖는 아크릴산 수용액(이하, "중화용액"이라 함)을 제조하였다.An acrylic acid aqueous solution having at least a portion of acidic groups neutralized was prepared by mixing 190 parts by weight of a sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution having a degree of neutralization of 70% with 100 parts by weight of acrylic acid (hereinafter referred to as a “neutralized solution”).

상기 중화된 수용액에, 내부 가교제인 N', N'-메틸렌비스(아크릴아미드)(N,N’-methylenebis(acrylamide) 3.5 중량부를 넣어 녹인 후, 열중합 개시제인 과황산암모늄(Ammonium persulfate;(NH4)2S2O8) 1 중량부를 넣고 혼합하여, 분산상의 수용액을 준비한다.In the neutralized aqueous solution above, 3.5 parts by weight of N', N'-methylenebis(acrylamide), an internal cross-linking agent, is dissolved, and then 1 part by weight of ammonium persulfate ((NH4)2S2O8), a thermal polymerization initiator, is added and mixed to prepare an aqueous dispersion solution.

상기 분산상의 수용액과 별도로, 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3400 중량부에, 상기 제조예 1의 화합물 75 중량부를 넣고 혼합하여, 연속상의 오일(계면활성제 용액)을 준비하였다.Separately from the above-mentioned aqueous dispersion, 75 parts by weight of the compound of Manufacturing Example 1 was added to 3400 parts by weight of liquid paraffin and mixed to prepare a continuous oil (surfactant solution).

온도계, 환류 냉각기, 냉각용 칠러 및 교반기를 장착한 1L 반응기 내에서, 상기 분산상의 수용액과 상기 연속상의 오일을 혼합하고 각각 10 여분 이상 질소 퍼징을 한 후, 500 rpm의 회전 속도로 고속 교반하여 프리에멀젼(역유화에멀젼)을 형성하였다.In a 1 L reactor equipped with a thermometer, a reflux condenser, a cooling chiller, and a stirrer, the aqueous solution of the dispersed phase and the oil of the continuous phase were mixed, each was purged with nitrogen for more than 10 minutes, and then stirred at high speed at a rotation speed of 500 rpm to form a pre-emulsion (reverse emulsion).

상기 반응기의 내부 온도가 70 ℃에 도달할 때까지 승온시킨 뒤, 70 ℃를 유지하며 상기 프리에멀젼(역유화에멀젼)을 18 시간 동안 중합시켰다.The internal temperature of the reactor was increased to 70°C, and the pre-emulsion (reverse emulsion) was polymerized for 18 hours while maintaining the temperature at 70°C.

중합 반응 완료 후, 상기 반응기 내부 온도가 상온에 도달할 때까지 냉각시키고 여과하여 고체 입자를 수득한 뒤, n-헥산(n-hexane) 500 g 및 메탄올 500 g을 이용하여 3회 이상 세척(wash)하여 실시예 1의 고흡수성 수지 입자를 수득하였다.After completion of the polymerization reaction, the reactor was cooled until the internal temperature reached room temperature, filtered to obtain solid particles, and washed three or more times using 500 g of n-hexane and 500 g of methanol to obtain superabsorbent resin particles of Example 1.

실시예 2Example 2

실시예 2에서는, 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3400 중량부에, 상기 제조예 1의 화합물 10 중량부, 75 중량부의 Span 80 및 25 중량부의 Tween 80을 넣고 혼합하여, 연속상의 오일을 제조하였다.In Example 2, 10 parts by weight of the compound of Preparation Example 1, 75 parts by weight of Span 80, and 25 parts by weight of Tween 80 were added to 3400 parts by weight of liquid paraffin and mixed to produce a continuous oil.

상기 실시예 1의 연속상 오일 대신 상기 실시예 2의 연속상 오일을 사용하고, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 2의 고흡수성 수지 입자를 수득하였다.The continuous oil of Example 2 was used instead of the continuous oil of Example 1, and the remainder was the same as Example 1, thereby obtaining superabsorbent resin particles of Example 2.

실시예 3Example 3

실시예 3에서는, 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3400 중량부에, 상기 제조예 1의 화합물 75 중량부, 75 중량부의 Span 80 및 25 중량부의 Tween 80을 넣고 혼합하여, 연속상의 오일을 제조하였다.In Example 3, 75 parts by weight of the compound of Manufacturing Example 1, 75 parts by weight of Span 80, and 25 parts by weight of Tween 80 were added to 3400 parts by weight of liquid paraffin and mixed to produce a continuous oil.

상기 실시예 1의 연속상 오일 대신 상기 실시예 3의 연속상 오일을 사용하고, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 3의 고흡수성 수지 입자를 수득하였다.Instead of the continuous oil of the above Example 1, the continuous oil of the above Example 3 was used, and the remainder was the same as in the above Example 1, to obtain superabsorbent resin particles of the above Example 3.

실시예 4Example 4

실시예 4에서는, 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3400 중량부에, 상기 제조예 2의 화합물 75 중량부를 넣고 혼합하여, 연속상의 오일을 제조하였다.In Example 4, 75 parts by weight of the compound of Manufacturing Example 2 was added to 3400 parts by weight of liquid paraffin and mixed to produce a continuous oil.

상기 실시예 1의 연속상 오일 대신 상기 실시예 4의 연속상 오일을 사용하고, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 4의 고흡수성 수지 입자를 수득하였다.Instead of the continuous oil of the above Example 1, the continuous oil of the above Example 4 was used, and the remainder was the same as in the above Example 1, to obtain superabsorbent resin particles of the above Example 4.

실시예 5Example 5

실시예 5에서는, 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3400 중량부에, 상기 제조예 2의 화합물 10 중량부, 제조예 2넣고 혼합하여, 연속상의 오일을 제조하였다.In Example 5, 10 parts by weight of the compound of Manufacturing Example 2 was added to 3400 parts by weight of liquid paraffin and mixed to produce a continuous oil.

상기 실시예 1의 연속상 오일 대신 상기 실시예 5의 연속상 오일을 사용하고, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 5의 고흡수성 수지 입자를 수득하였다.Instead of the continuous oil of the above Example 1, the continuous oil of the above Example 5 was used, and the remainder was the same as in the above Example 1, to obtain superabsorbent resin particles of the above Example 5.

실시예 6Example 6

실시예 6에서는, 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3400 중량부에, 상기 제조예 3의 화합물 75 중량부를 넣고 혼합하여, 연속상의 오일을 제조하였다.In Example 6, 75 parts by weight of the compound of Preparation Example 3 was added to 3400 parts by weight of liquid paraffin and mixed to produce a continuous oil.

상기 실시예 1의 연속상 오일 대신 상기 실시예 6의 연속상 오일을 사용하고, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 6의 고흡수성 수지 입자를 수득하였다.Instead of the continuous oil of the above Example 1, the continuous oil of the above Example 6 was used, and the remainder was the same as in the above Example 1, to obtain superabsorbent resin particles of the above Example 6.

비교예 1Comparative Example 1

비교예 1에서는, 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3400 중량부에, 75 중량부의 Span 80 및 25 중량부의 Tween 80를 넣고 혼합하여, 연속상의 오일을 제조하였다.In Comparative Example 1, 3400 parts by weight of liquid paraffin was mixed with 75 parts by weight of Span 80 and 25 parts by weight of Tween 80 to produce a continuous oil.

상기 실시예 1의 연속상 오일 대신 상기 비교예 1의 연속상 오일을 사용하고, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 비교예 1의 흡수성 입자를 수득하였다.Instead of the continuous oil of Example 1, the continuous oil of Comparative Example 1 was used, and the rest was the same as Example 1, to obtain absorbent particles of Comparative Example 1.

비교예 2Comparative Example 2

비교예 2에서는, 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3400 중량부에, 상기 제조예 1의 화합물 71 중량부 및 상기 제조예 4의 화합물 29 중량부를 넣고 혼합하여, 연속상의 오일을 제조하였다.In Comparative Example 2, 71 parts by weight of the compound of Manufacturing Example 1 and 29 parts by weight of the compound of Manufacturing Example 4 were added to 3400 parts by weight of liquid paraffin and mixed to produce a continuous oil.

상기 실시예 1의 연속상 오일 대신 상기 비교예 2의 연속상 오일을 사용하고, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하였으나, 비교예 2에서는 입자가 제조되지 못하였다.Instead of the continuous oil of Example 1, the continuous oil of Comparative Example 2 was used, and the rest was the same as Example 1, but no particles were produced in Comparative Example 2.

비교예 3Comparative Example 3

비교예 3에서는, 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3400 중량부에, 상기 제조예 1의 화합물 200 중량부를 넣고 혼합하여, 연속상의 오일을 준비하였다.In Comparative Example 3, 200 parts by weight of the compound of Manufacturing Example 1 was added to 3400 parts by weight of liquid paraffin and mixed to prepare a continuous oil.

상기 실시예 1의 연속상 오일 대신 상기 비교예 3의 연속상 오일을 사용하고, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 비교예 3의 고흡수성 수지 입자를 수득하였다.Instead of the continuous oil of Example 1, the continuous oil of Comparative Example 3 was used, and the rest was the same as Example 1, to obtain superabsorbent resin particles of Comparative Example 3.

비교예 4Comparative Example 4

비교예 4에서는, 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3400 중량부에, 상기 제조예 1의 화합물 50 중량부를 넣고 혼합하여, 연속상의 오일을 제조하였다.In Comparative Example 4, 50 parts by weight of the compound of Manufacturing Example 1 was added to 3400 parts by weight of liquid paraffin and mixed to produce a continuous oil.

상기 실시예 1의 연속상 오일 대신 상기 비교예 4의 연속상 오일을 사용하고, 나머지는 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 비교예 4의 고흡수성 수지 입자를 수득하였다.Instead of the continuous oil of Example 1, the continuous oil of Comparative Example 4 was used, and the remainder was the same as Example 1, to obtain superabsorbent resin particles of Comparative Example 4.

상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4의 제조 공정 중 사용된 각 물질의 함량을 하기 표 1에 정리하였다.The contents of each material used in the manufacturing processes of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 are summarized in Table 1 below.

참고로, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4의 제조 공정 중 사용된 반응형 계면활성제 용액의 친수성 밸런스(HLB)는 하기 식 1에 따라 구하였으며, 여러 개의 계면활성제를 함께 사용한 경우 하기 식 2에 따라 구하여, 하기 표 1 및 2에 기록하였다. For reference, the hydrophilic balance (HLB) of the reactive surfactant solutions used in the manufacturing processes of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 was obtained according to Equation 1 below, and when multiple surfactants were used together, it was obtained according to Equation 2 below, and recorded in Tables 1 and 2 below.

[식 1] HLB= 20 * (Mh/M)[Formula 1] HLB = 20 * (M h /M)

M h : molecular weight of hydrophilic groups M h : molecular weight of hydrophilic groups

M: molecular weight of the whole molecule M : molecular weight of the whole molecule

[식 2] HLBmix = {(C1*HLB1) + (C2*HLB2) + (C3*HLB3) + …}/CTotal [Formula 2] HLB mix = {(C 1 *HLB 1 ) + (C 2 *HLB 2 ) + (C 3 *HLB 3 ) + … }/C Total

C1, C2, C3, …: component proportion, %C 1 , C 2 , C 3 , … : component proportion, %

CTotal: total proportion, %CTotal: total proportion, %

HLB1, HLB2, HLB3, …:: HLB value for the componentHLB 1 , HLB 2 , HLB 3 , … ::HLB value for the component

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 단량체Monomer 아크릴산Acrylic acid 100 중량부100 weight parts 수산화나트륨 수용액Sodium hydroxide solution 수산화나트륨sodium hydroxide 39 중량부 (중화도70%)39 weight parts (70% neutralization) water 150 중량부150 weight parts 내부 가교제Internal crosslinker MBAMBA 3.5 중량부3.5 weight parts 반응형
계면활성제
Responsive
Surfactant
메타크릴레이트 화합물
(화학식 2-1)
Methacrylate compounds
(Chemical Formula 2-1)
75
중량부
75
Weight part
10
중량부
10
Weight part
75
중량부
75
Weight part
-- -- --
메타크릴레이트 화합물
(화학식 2-2)
Methacrylate compounds
(Chemical Formula 2-2)
-- -- -- 75
중량부
75
Weight part
10
중량부
10
Weight part
--
메타크릴레이트 화합물(화학식 2-3)Methacrylate compound (chemical formula 2-3) -- -- -- -- -- 75
중량부
75
Weight part
메타크릴레이트 화합물
(화학식 3)
Methacrylate compounds
(chemical formula 3)
-- -- -- -- -- --
비반응형
계면활성제
Non-responsive
Surfactant
Span 80Span 80 -- 75
중량부
75
Weight part
75
중량부
75
Weight part
-- 75
중량부
75
Weight part
--
Tween 80Tween 80 -- 25
중량부
25
Weight part
25
중량부
25
Weight part
-- 25
중량부
25
Weight part
--
계면활성제 용액의
친수성 밸런스(HLB)
Surfactant solution
Hydrophilic Balance (HLB)
4.144.14 6.386.38 5.555.55 4.914.91 6.456.45 5.335.33
열중합
개시제
Thermal polymerization
Initiator
APSAPS 1 중량부1 weight part
유동 파라핀Liquid paraffin 3400 중량부3400 weight parts

비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 단량체Monomer 아크릴산Acrylic acid 100 중량부100 weight parts 수산화나트륨 수용액Sodium hydroxide solution 수산화나트륨sodium hydroxide 39 중량부 (중화도70%)39 weight parts (70% neutralization) water 150 중량부150 weight parts 내부 가교제Internal crosslinker MBAMBA 3.5 중량부3.5 weight parts 반응형
계면활성제
Responsive
Surfactant
메타크릴레이트 화합물
(화학식 2-1)
Methacrylate compounds
(Chemical Formula 2-1)
-- 71
중량부
71
Weight part
200
중량부
200
Weight part
50
중량부
50
Weight part
메타크릴레이트 화합물
(화학식 2-2)
Methacrylate compounds
(Chemical Formula 2-2)
-- -- -- --
메타크릴레이트 화합물(화학식 2-3)Methacrylate compound (chemical formula 2-3) -- -- -- -- 메타크릴레이트 화합물
(화학식 3)
Methacrylate compounds
(chemical formula 3)
-- 29
중량부
29
Weight part
-- --
비반응형
계면활성제
Non-responsive
Surfactant
Span 80Span 80 75
중량부
75
Weight part
75
중량부
75
Weight part
-- --
Tween 80Tween 80 25
중량부
25
Weight part
25
중량부
25
Weight part
-- --
계면활성제 용액의
친수성 밸런스(HLB)
Surfactant solution
Hydrophilic Balance (HLB)
6.66.6 5.525.52 4.144.14 4.144.14
열중합
개시제
Thermal polymerization
Initiator
APSAPS 1 중량부1 weight part
유동 파라핀Liquid paraffin 3400 중량부3400 weight parts

상기 표 1에서, MBA 는 N,N’-methylenebis(acrylamide)이고, APS는 Ammonium persulfate이다.In Table 1 above, MBA is N,N’-methylenebis(acrylamide) and APS is ammonium persulfate.

시험예 1Test Example 1

다음과 같은 방법으로, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4의 고흡수성 수지 입자를 평가하였다.The superabsorbent resin particles of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 were evaluated in the following manner.

입자 크기: 60 ℃의 진공 오븐에서 고흡수성 수지 입자를 건조시킨 뒤, FE-SEM. (Field Emission Scanning Electron Microscope, 제품명: S-4800, 제조사: Hitachi)기기를 이용하여 고흡수성 수지 입자의 외부 표면 이미지를 촬영하고, 그 촬영 이미지에서 크기(지름)를 확인하였다. Particle size : After drying the superabsorbent resin particles in a vacuum oven at 60℃, the external surface images of the superabsorbent resin particles were taken using a FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope, product name: S-4800, manufacturer: Hitachi), and the size (diameter) was confirmed from the taken images.

실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4의 고흡수성 수지 입자에 대한 FE-SEM 이미지는 도 1 내지 도 7에 나타내고, 그로부터 구한 입자 크기(지름)를 평균하여 하기 표 2에 기록하였다.FE-SEM images of the superabsorbent resin particles of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in FIGS. 1 to 7, and the particle sizes (diameters) obtained therefrom are averaged and recorded in Table 2 below.

입자 분산도 : 고흡수성 수지 입자와 n-헥산(n-hexane)을 혼합하여, 전체 용액(100 중량%) 중 고흡수성 수지 입자의 함량이 5 중량%가 되는 용액을 제조하였다. 상기 용액 내에서 고흡수성 수지 입자가 가라앉는 시간을 측정하다. 그 측정 결과, 고흡수성 수지 입자가 가라앉는 데 10 분 이상의 시간이 소요되는 경우 '상', 3분 이상 10분 미만의 시간이 소요되는 경우 '중', 3분 이하의 시간이 소요되는 경우 '하'로 평가하였다. Particle Dispersion : Superabsorbent Resin Particles and By mixing n-hexane, A solution was prepared in which the content of superabsorbent resin particles was 5 wt% of the total solution (100 wt%). The time for the superabsorbent resin particles to settle in the solution was measured. As a result of the measurement, if it took 10 minutes or more for the superabsorbent resin particles to settle, it was evaluated as 'high', if it took 3 minutes or more but less than 10 minutes, it was evaluated as 'medium', and if it took 3 minutes or less, it was evaluated as 'low'.

실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4의 고흡수성 수지 입자에 대한 분산도 평가 결과는 하기 표 3 및 4에 기록하였다.The results of the dispersion evaluation for the superabsorbent resin particles of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 are recorded in Tables 3 and 4 below.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 반응형
계면활성제
Responsive
Surfactant
메타크릴레이트 화합물
(화학식 2-1)
Methacrylate compounds
(Chemical Formula 2-1)
75
중량부
75
Weight part
10
중량부
10
Weight part
75
중량부
75
Weight part
-- -- --
메타크릴레이트 화합물
(화학식 2-2)
Methacrylate compounds
(Chemical Formula 2-2)
-- -- -- 75
중량부
75
Weight part
10
중량부
10
Weight part
--
메타크릴레이트 화합물(화학식 2-3)Methacrylate compound (chemical formula 2-3) -- -- -- -- -- 75
중량부
75
Weight part
메타크릴레이트 화합물
(화학식 3)
Methacrylate compounds
(chemical formula 3)
-- -- -- -- -- --
비반응형
계면활성제
Non-responsive
Surfactant
Span 80Span 80 -- 75
중량부
75
Weight part
75
중량부
75
Weight part
-- 75
중량부
75
Weight part
--
Tween 80Tween 80 -- 25
중량부
25
Weight part
25
중량부
25
Weight part
-- 25
중량부
25
Weight part
--
계면활성제 용액의
친수성 밸런스(HLB)
Surfactant solution
Hydrophilic Balance (HLB)
4.144.14 6.386.38 5.555.55 4.914.91 6.456.45 5.335.33
입자 지름Particle diameter 0.3 ㎛0.3 ㎛ 1~3㎛1~3㎛ 0.5~3㎛0.5~3㎛ 0.5~2㎛0.5~2㎛ 1~5㎛1~5㎛ 0.5~3㎛0.5~3㎛ 분산도Dispersion award middle under award middle middle

비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 반응형
계면활성제
Responsive
Surfactant
메타크릴레이트 화합물
(화학식 2-1)
Methacrylate compounds
(Chemical Formula 2-1)
-- 71
중량부
71
Weight part
200
중량부
200
Weight part
50
중량부
50
Weight part
메타크릴레이트 화합물
(화학식 2-2)
Methacrylate compounds
(Chemical Formula 2-2)
-- -- -- --
메타크릴레이트 화합물(화학식 2-3)Methacrylate compound (chemical formula 2-3) -- -- -- -- 메타크릴레이트 화합물
(화학식 3)
Methacrylate compounds
(chemical formula 3)
-- 29
중량부
29
Weight part
-- --
비반응형
계면활성제
Non-responsive
Surfactant
Span 80Span 80 75
중량부
75
Weight part
75
중량부
75
Weight part
-- --
Tween 80Tween 80 25
중량부
25
Weight part
25
중량부
25
Weight part
-- --
계면활성제 용액의
친수성 밸런스(HLB)
Surfactant solution
Hydrophilic Balance (HLB)
6.66.6 5.525.52 4.144.14 4.144.14
입자 지름Particle diameter 10~40 ㎛10~40 ㎛ 5~50 ㎛
(비정형)
5~50 ㎛
(Atypical)
50 ㎛ 이상
(비정형)
50 ㎛ or more
(Atypical)
10~40 ㎛10~40 ㎛
분산도Dispersion under under under under

도 1 내지 6, 상기 표 3 및 4에 따르면, 실시예 1 내지 6의 고흡수성 수지 입자는, 비교예 1 내지 4에 대비하여, 입자 크기가 균일하고, 입자 간 뭉침 현상이 억제된 것으로 확인된다.According to FIGS. 1 to 6 and Tables 3 and 4 above, the superabsorbent resin particles of Examples 1 to 6 were confirmed to have a uniform particle size and suppressed agglomeration between particles, compared to Comparative Examples 1 to 4.

비교예 1의 경우, 당업계에서 널리 사용되는 2종의 비반응형 계면활성제 혼합물을 사용한 결과, 5~50 ㎛로 입자 크기의 편차가 큰 고흡수성 수지 입자가 수득되었다.In Comparative Example 1, a mixture of two non-reactive surfactants widely used in the art was used, and superabsorbent resin particles with a large particle size deviation of 5 to 50 ㎛ were obtained.

여기서, 2종의 비반응형 계면활성제는 에멀젼을 형성하는 저온에서는 혼합비율에 따라 구조적으로 안정하게 계면을 형성하나 중합하기 위하여 승온된 고온 조건에서는 자유도가 높아져 계면 흡착 안정성이 낮아지면서 계면활성제의 기능을 잃어버리게 되어, 입자 크기의 편차가 큰 고흡수성 수지 입자가 제조된 것으로 추론된다. 이러한 비교예 1의 고흡수성 수지 입자는 비정형이며, 유기 용매 내 분산성도 거의 없다.Here, it is inferred that the two non-reactive surfactants form a structurally stable interface depending on the mixing ratio at a low temperature for forming an emulsion, but under high temperature conditions for polymerization, the degree of freedom increases, so that the interface adsorption stability decreases and the surfactant function is lost, resulting in the production of superabsorbent resin particles with a large deviation in particle size. The superabsorbent resin particles of Comparative Example 1 are amorphous and have almost no dispersibility in organic solvents.

이에, 당업계에서 널리 사용되는 2종의 비반응형 계면활성제를 대체하는 계면활성제가 요구된다.Accordingly, there is a need for a surfactant that replaces two types of non-reactive surfactants widely used in the art.

상기 비교예 2에서는 상기 화학식 2(구체적으로, 화학식 2-1)로 표시되는 메타크릴레이트 화합물과 상기 화학식 3으로 표시되는 메타크릴레이트 화합물의 혼합물을 사용하여 고흡수성 수지 입자를 제조하고자 하였으나, 입자 자체가 형성되지 않았다.In the above Comparative Example 2, a mixture of a methacrylate compound represented by the chemical formula 2 (specifically, chemical formula 2-1) and a methacrylate compound represented by the chemical formula 3 was used to manufacture superabsorbent resin particles, but the particles themselves were not formed.

이는, π(pi)- π(pi) 상호 작용(interaction), 반데르발스 인력 등에 의하여 상기 화학식 3으로 표시되는 메타크릴레이트 화합물들의 뭉침 현상이 일어나, 중합 반응에 참여하지 못한 결과로 추론된다.This is inferred to be the result of the aggregation of methacrylate compounds represented by the chemical formula 3 due to π(pi)-π(pi) interaction, van der Waals attraction, etc., and thus their inability to participate in the polymerization reaction.

이에, 상기 화학식 3과 같이 분자 내 방향족 고리를 포함하는 반응형 계면활성제를 지양할 필요가 있다.Accordingly, it is necessary to avoid a reactive surfactant containing an aromatic ring in the molecule as in the chemical formula 3 above.

그에 반면, 상기 실시예 1 내지 6에서는, 상기 화학식 2(구체적으로, 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나)로 표시되는 메타크릴레이트 화합물 단독; 또는 이의 비반응형 계면활성제와의 혼합물;을 60 내지 190 중량부 사용한 결과, 입자 크기가 비교적 균일한 고흡수성 수지 입자가 제조되었다.In contrast, in Examples 1 to 6, when 60 to 190 parts by weight of a methacrylate compound represented by the chemical formula 2 (specifically, any one of the chemical formulas 2-1 to 2-3) alone or a mixture thereof with a non-reactive surfactant was used, superabsorbent resin particles having a relatively uniform particle size were produced.

상기 화학식 2(구체적으로, 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나)로 표시되는 메타크릴레이트 화합물을 포함하는 계면활성제 용액의 HLB 값은 4 내지 6.5의 범위 내에 있고, (알킬 체인(R)의 탄소수)/n의 비가 8 내지 10의 범위 내에 있어, 역유화중합에 적합한 것이다.The HLB value of a surfactant solution containing a methacrylate compound represented by the above chemical formula 2 (specifically, any one of chemical formulas 2-1 to 2-3) is within a range of 4 to 6.5, and the ratio of (the number of carbon atoms in the alkyl chain (R))/n is within a range of 8 to 10, making it suitable for reverse emulsion polymerization.

특히, 상기 화학식 2(구체적으로, 화학식 2-1 내지 2-3 중 어느 하나)로 표시되는 메타크릴레이트 화합물의 알킬 체인은, 고흡수성 수지 입자의 외부 표면에 도입되어 그 표면을 소수성으로 개질하고, 고흡수성 수지 입자의 분산성을 향상시키는 데 기여한다. In particular, the alkyl chain of the methacrylate compound represented by the chemical formula 2 (specifically, any one of chemical formulas 2-1 to 2-3) is introduced to the outer surface of the superabsorbent resin particle to modify the surface to be hydrophobic and contribute to improving the dispersibility of the superabsorbent resin particle.

이와 같은 효과는, 당업계에서 널리 사용되는 2종의 비반응형 계면활성제 혼합물을 상기 화학식 2로 표시되는 메타크릴레이트 화합물과 혼합하여 사용하는 경우에도 구현될 수 있다.Such an effect can also be achieved when a mixture of two non-reactive surfactants widely used in the art is mixed with a methacrylate compound represented by the chemical formula 2.

다만, 비교예 3과 같이 상기 화학식 2(구체적으로, 화학식 2-1)로 표시되는 메타크릴레이트 화합물의 사용량이 증가하는 경우, 알킬 사슬 사이의 인력으로 에멀젼 간 뭉침 현상이 발생하게 될 수 있다. 또한, 비교예 4의 경우 상기 화학식 2(구체적으로, 화학식 2-1)로 표시되는 메타크릴레이트 화합물을 사용하여 구형의 고흡수성 입자가 제조되었으나, 그 사용량이 적어 입자 크기가 비교적 크게 제조되며 유기 용매 내 분산성이 저하될 수 있다. However, when the amount of the methacrylate compound represented by the chemical formula 2 (specifically, chemical formula 2-1) increases as in Comparative Example 3, a clumping phenomenon may occur between emulsions due to the attractive force between the alkyl chains. In addition, in the case of Comparative Example 4, although spherical superabsorbent particles were produced using the methacrylate compound represented by the chemical formula 2 (specifically, chemical formula 2-1), the amount used was small, so the particle size was produced relatively large and the dispersibility in the organic solvent may be reduced.

한편, 비교예 2와 같이 비반응형 계면활성제의 혼합량이 증가할 경우, 계면활성제들 사이의 일부 뭉침 현상이 발생하여 입자 크기 분포가 넓어지고, 상기 화학식 2-1로 표시되는 메타크릴레이트 화합물이 각각의 입자 표면에 도입되기 어려워 분산성이 일부 저하될 수 있다.Meanwhile, when the amount of non-reactive surfactant mixed increases as in Comparative Example 2, some agglomeration occurs between the surfactants, which broadens the particle size distribution and makes it difficult for the methacrylate compound represented by the chemical formula 2-1 to be introduced to the surface of each particle, which may result in some reduction in dispersibility.

이에, 입자 크기의 균일성을 높이며 분산성을 향상시키고자 한다면, 실시예 1 내지 6와 같이, 상기 화학식 2로 표시되는 메타크릴레이트 화합물 단독; 또는 이의 비반응형 계면활성제와의 혼합물;을 60 내지 190 중량부 범위 내로 사용할 필요가 있다.Accordingly, in order to increase the uniformity of particle size and improve dispersibility, it is necessary to use, as in Examples 1 to 6, a methacrylate compound represented by the chemical formula 2 alone; or a mixture thereof with a non-reactive surfactant; in an amount of 60 to 190 parts by weight.

Claims (20)

산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체의 가교 중합체; 및
상기 가교 중합체의 표면 작용기와 결합되고, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물;을 포함하는,
고흡수성 수지 입자:
[화학식 1]
Figure 112020085483914-pat00022

상기 화학식에서,
n은 1 내지 10의 정수이고,
R은 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬이고,
점선은 상기 가교 중합체의 표면 작용기와의 결합을 의미한다.
A crosslinked polymer of an acrylic acid monomer having an acid group and at least a portion of the acid group being neutralized; and
A compound comprising a surface functional group of the above cross-linked polymer and represented by the following chemical formula 1;
Superabsorbent resin particles:
[Chemical Formula 1]
Figure 112020085483914-pat00022

In the above chemical formula,
n is an integer from 1 to 10,
R is substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl,
The dotted line indicates bonding with the surface functional group of the cross-linked polymer.
제1항에 있어서,
상기 고흡수성 수지 입자는,
하기 화학식 2로 표시되는 화합물의 존재 하에, 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체가 역유화중합된 것인,
고흡수성 수지 입자:
[화학식 2]
Figure 112020085483914-pat00023

상기 화학식 2에서,
n은 1 내지 10의 정수이고,
R은 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬이다.
In the first paragraph,
The above superabsorbent resin particles are,
In the presence of a compound represented by the following chemical formula 2, an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group being neutralized is reverse-emulsion polymerized.
Superabsorbent resin particles:
[Chemical formula 2]
Figure 112020085483914-pat00023

In the above chemical formula 2,
n is an integer from 1 to 10,
R is substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl.
제2항에 있어서,
상기 고흡수성 수지 입자는,
상기 화학식 2로 표시되는 화합물 단독; 또는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 비반응형 계면활성제의 혼합물;의 존재 하에, 상기 산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체가 역유화중합된 것인,
고흡수성 수지 입자.
In the second paragraph,
The above superabsorbent resin particles are,
In the presence of a compound represented by the above chemical formula 2 alone; or a mixture of a compound represented by the above chemical formula 2 and a non-reactive surfactant; an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group being neutralized is reverse-emulsified.
Superabsorbent resin particles.
제1항에 있어서,
상기 고흡수성 수지 입자의 크기는,
0.1 내지 20 ㎛인 것인,
고흡수성 수지 입자.
In the first paragraph,
The size of the above superabsorbent resin particles is
0.1 to 20 ㎛,
Superabsorbent resin particles.
유기 용매; 및
상기 유기 용매에 분산된 제1항의 고흡수성 수지 입자;를 포함하는,
고흡수성 수지 조성물.
organic solvent; and
Comprising the superabsorbent resin particles of claim 1 dispersed in the organic solvent;
Superabsorbent resin composition.
산성기를 가지며 상기 산성기의 적어도 일부가 중화된 아크릴산계 단량체, 중합 개시제 및 내부 가교제를 포함하는 단량체 혼합물을 제조하는 단계;
상기 단량체 100 중량부 기준으로, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 단독; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 비반응형 계면활성제의 혼합물;을 60 내지 190 중량부 포함하는 계면활성제 용액을 제조하는 단계;
상기 계면활성제 용액을 상기 단량체 혼합물과 혼합하여, 프리에멀젼을 형성하는 단계; 및
상기 프리에멀젼 내 단량체 혼합물을 중합시켜, 고흡수성 수지 입자를 포함하는 조성물을 수득하는 단계;를 포함하는,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법:
[화학식 2]
Figure 112020085483914-pat00024

상기 화학식 2에서,
n은 1 내지 10의 정수이고,
R은 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬이다.
A step of preparing a monomer mixture comprising an acrylic acid-based monomer having an acidic group and at least a portion of the acidic group being neutralized, a polymerization initiator, and an internal cross-linking agent;
A step for preparing a surfactant solution containing 60 to 190 parts by weight of a compound represented by the following chemical formula 2 alone; or a mixture of a compound represented by the following chemical formula 2 and a non-reactive surfactant; based on 100 parts by weight of the above monomer;
A step of forming a pre-emulsion by mixing the above surfactant solution with the above monomer mixture; and
A step of polymerizing a monomer mixture in the above pre-emulsion to obtain a composition including superabsorbent resin particles; comprising;
Method for producing superabsorbent resin particles:
[Chemical formula 2]
Figure 112020085483914-pat00024

In the above chemical formula 2,
n is an integer from 1 to 10,
R is substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl.
제6항에 있어서,
상기 화학식 2로 표시되는 화합물은,
HLB(Hydrophile-Lipophile Balance) 값이 1 내지 8인,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법.
In Article 6,
The compound represented by the above chemical formula 2 is
HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) value is 1 to 8,
A method for producing superabsorbent resin particles.
제6항에 있어서,
상기 화학식 2로 표시되는 화합물은,
(R의 탄소수)/n이 2 내지 10인 것인,,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법.
In Article 6,
The compound represented by the above chemical formula 2 is
(Carbon number of R)/n is 2 to 10,
A method for producing superabsorbent resin particles.
제6항에 있어서,
상기 계면활성제 용액은, 상기 단량체 100 중량부 기준으로,
상기 화학식 2로 표시되는 화합물 단독; 또는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 비반응형 계면활성제의 혼합물; 60 내지 190 중량부를 포함함과 동시에,
유동 파라핀(Liquid paraffin) 3000 내지 4000 중량부를 포함하는 것인,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법.
In Article 6,
The above surfactant solution is, based on 100 parts by weight of the above monomer,
A compound represented by the chemical formula 2 alone; or a mixture of a compound represented by the chemical formula 2 and a non-reactive surfactant; containing 60 to 190 parts by weight,
Containing 3000 to 4000 parts by weight of liquid paraffin,
A method for producing superabsorbent resin particles.
제6항에 있어서,
상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 계면활성제 용액을 상기 단량체 혼합물과 혼합하여, 프리에멀젼을 형성하는 단계; 이전에,
상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 단계를 더 포함하는 것인,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법.
In Article 6,
A step of forming a pre-emulsion by mixing a surfactant solution containing a compound represented by the above chemical formula 2 with the above monomer mixture; before,
It further comprises a step of preparing a compound represented by the chemical formula 2.
A method for producing superabsorbent resin particles.
제10항에 있어서,
상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 단계는, 하기 화학식 2-1-1로 표시되는 화합물을 메타크릴로일 클로라이드(methacryloyl chloride)와 반응시켜, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 단계인,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법:
[화학식 2-1-1]
Figure 112020085483914-pat00025

상기 화학식 2-1-1에서,
n은 1 내지 10의 정수이고,
R은 치환 또는 비치환된 C10-30 알킬이다.
In Article 10,
The step of preparing the compound represented by the above chemical formula 2 is a step of preparing the compound represented by the above chemical formula 2 by reacting the compound represented by the following chemical formula 2-1-1 with methacryloyl chloride.
Method for producing superabsorbent resin particles:
[Chemical Formula 2-1-1]
Figure 112020085483914-pat00025

In the above chemical formula 2-1-1,
n is an integer from 1 to 10,
R is substituted or unsubstituted C 10-30 alkyl.
제11항에 있어서,
상기 화학식 2-1-1로 표시되는 화합물을 메트(아크릴로일) 클로라이드((meth)acryloyl chloride)와 반응시켜, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 단계는, 트리에틸아민(triethylamine, TEA) 및 디클로로메탄 (dichloromethane, DCM)의 존재 하에 수행되는 것인,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법.
In Article 11,
The step of preparing the compound represented by the chemical formula 2 by reacting the compound represented by the chemical formula 2-1-1 with meth(acryloyl) chloride is performed in the presence of triethylamine (TEA) and dichloromethane (DCM).
A method for producing superabsorbent resin particles.
제6항에 있어서,
상기 비반응형 계면활성제는,
탄소수 10 내지 40의 알코올류, 알칸류, 머캡탄류, 카르복실산류, 케톤류, 아민류, 및 HLB(Hydrophile-Lipophile Balance) 값이 11 이하인 비이온 계면활성제를 포함하는 군에서 선택된 1종 이상인 것인,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법.
In Article 6,
The above non-reactive surfactant is,
At least one selected from the group consisting of alcohols, alkanes, mercaptans, carboxylic acids, ketones, amines, and nonionic surfactants having an HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) value of 11 or less, having 10 to 40 carbon atoms.
A method for producing superabsorbent resin particles.
제6항에 있어서,
상기 비반응형 계면활성제는,
소르비탄 모노올레이트 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트가 5:1 내지 1:5의 중량비로 혼합된 혼합물인 것인,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법.
In Article 6,
The above non-reactive surfactant is,
A mixture in which sorbitan monooleate and polyoxyethylene sorbitan monooleate are mixed in a weight ratio of 5:1 to 1:5,
A method for producing superabsorbent resin particles.
제6항에 있어서,
상기 계면활성제 용액은,
상기 단량체 100 중량부 기준으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 60 중량부 내지 90 중량부 및 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3000 내지 4000 중량부로 이루어진 용액이거나;
상기 단량체 100 중량부 기준으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 1 내지 90 중량부, 소르비탄 모노올레이트 60 내지 90 중량부, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트 10 내지 40 중량부, 및 유동 파라핀(Liquid paraffin) 3000 내지 4000 중량부로 이루어지되, 상기 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 비반응형 계면활성제의 혼합물은 총 60 내지 190 중량부의 범위 내인 용액인 것인,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법.
In Article 6,
The above surfactant solution is,
A solution composed of 60 to 90 parts by weight of the compound represented by the chemical formula 2 and 3,000 to 4,000 parts by weight of liquid paraffin, based on 100 parts by weight of the monomer;
A solution comprising 1 to 90 parts by weight of a compound represented by the chemical formula 2, 60 to 90 parts by weight of sorbitan monooleate, 10 to 40 parts by weight of polyoxyethylene sorbitan monooleate, and 3,000 to 4,000 parts by weight of liquid paraffin, based on 100 parts by weight of the monomer, wherein the mixture of the compound represented by the chemical formula 2 and the non-reactive surfactant is in a total range of 60 to 190 parts by weight.
A method for producing superabsorbent resin particles.
제6항에 있어서,
상기 내부 가교제는,
상기 단량체 100 중량부 기준으로, 3 내지 4 중량부가 사용되는 것인,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법.
In Article 6,
The above internal cross-linking agent is,
Based on 100 parts by weight of the above monomer, 3 to 4 parts by weight are used.
A method for producing superabsorbent resin particles.
제6항에 있어서,
상기 중합 개시제는
상기 아크릴산계 단량체 100 중량부 기준으로, 0.1 내지 10 중량부가 사용되는 것인,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법.
In Article 6,
The above polymerization initiator
Based on 100 parts by weight of the above acrylic acid monomer, 0.1 to 10 parts by weight is used.
A method for producing superabsorbent resin particles.
제6항에 있어서,
상기 프리에멀젼을 형성하는 단계;에서,
상기 계면활성제 용액을 상기 단량체 혼합물과 혼합하고, 300 내지 800 rpm의 회전 속도로 교반하는 것인,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법.
In Article 6,
In the step of forming the above pre-emulsion;
The surfactant solution is mixed with the monomer mixture and stirred at a rotation speed of 300 to 800 rpm.
A method for producing superabsorbent resin particles.
제6항에 있어서,
상기 프리에멀젼 내 단량체 혼합물의 중합은,
50 내지 90 ℃에서 수행되는 것인,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법.
In Article 6,
Polymerization of the monomer mixture in the above pre-emulsion is
It is performed at 50 to 90 ℃,
A method for producing superabsorbent resin particles.
제6항에 있어서,
상기 고흡수성 수지 입자를 포함하는 조성물을 수득하는 단계; 이후에,
상기 고흡수성 수지 입자를 포함하는 조성물로부터 액체를 분리하여, 상기 고흡수성 수지 입자를 회수하는 단계;
상기 회수된 고흡수성 수지 입자를 세척하는 단계; 및
상기 세척된 고흡수성 수지 입자를 건조하는 단계;를 더 포함하는 것인,
고흡수성 수지 입자의 제조 방법.
In Article 6,
A step of obtaining a composition comprising the above superabsorbent resin particles; thereafter,
A step of separating a liquid from a composition containing the superabsorbent resin particles and recovering the superabsorbent resin particles;
A step of washing the recovered superabsorbent resin particles; and
A step of drying the washed superabsorbent resin particles is further included.
A method for producing superabsorbent resin particles.
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