制备包含超吸收性树脂的细粉再组装体的超吸收性树脂的方法以及由此制备的超吸收性树脂

摘要

公开了一种制备超吸收性聚合物的方法和由此制备的超吸收性聚合物，所述超吸收性聚合物包含细粉再造粒料并且由于使用添加剂而具有改善的特性，其中与在细粉再造粒料形成期间未使用添加剂时相比，所述超吸收性聚合物可以表现出改善的特性，包括高的离心保留容量(CRC)和细粉聚集强度，而不降低压力下吸收度(AUP)和渗透性，此外，细粉被再循环，因此减少了过程成本，从而产生经济效益。

说明书

技术领域

本申请要求于2015年6月9日提交的韩国专利申请第KR10-2015-0081161号的权益，其通过引用整体并入本申请。

本发明涉及一种制备超吸收性聚合物的方法以及由此制备的超吸收性聚合物，所述超吸收性聚合物包含所述超吸收性聚合物的细粉再造粒料。

背景技术

超吸收性聚合物(Superabsorbent Polymer，SAP，或超吸收性树脂)是能够吸收自身重量的约500至1000倍水分的合成聚合物材料。这样的超吸收性聚合物开始实际用于卫生物品应用，而现在不仅广泛地用于卫生产品如一次性婴儿尿布等，而且还用于园艺应用用土壤调节剂、土木工程应用用止水剂、育苗用板材、食品流通用保鲜剂、热敷材料等。

这样的超吸收性聚合物可通过反相悬浮聚合或水性聚合来制备。通常对通过聚合反应获得的水凝胶聚合物进行干燥，然后研磨，并且其粉末产品是市售的。在此，在粉碎经干燥的聚合物的过程中，产生了颗粒尺寸为约150μm或更小(落在正常颗粒尺寸范围之外)的细粉。这样的细粉不能作为正常产品出售。当将含有这样的细粉的超吸收性聚合物颗粒应用于产品时，所述超吸收性聚合物颗粒可能在使用之前移动或者可能表现出劣化的特性。

因此，从最终聚合物产品中除去这样的细粉或者使这样的细粉经受用于聚集细料的再造粒过程以落在正常颗粒尺寸范围内。因此，经再造粒的细粉必须具有高的聚集强度，以免于重新解聚。通常，为了提高聚集强度，在湿态下进行再造粒过程。就此而言，韩国专利申请公开第2014-0063457号公开了一种制备超吸收性聚合物的方法，该方法包括在不使用添加剂的情况下仅使用细粉和水形成细粉再造粒料，但是该方法是有问题的，原因是与不使用细粉的超吸收性聚合物相比，这种超吸收性聚合物的特性可能劣化。

公开内容

技术问题

因此，本发明是考虑到现有技术中遇到的上述问题而做出的，并且本发明的目的是提供一种制备超吸收性聚合物的方法以及由此制备的超吸收性聚合物，其中可将由于使用添加剂而具有改善的特性的细粉再造粒料添加至制备过程中并因此可有效地再循环所述细粉再造粒料，而且即使在再循环所述细粉时，超吸收性聚合物的特性也不劣化。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供了一种制备超吸收性聚合物的方法，包括以下步骤：1)使包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物进行热聚合或光聚合，由此获得水凝胶聚合物；2)干燥并粉碎步骤1)的所述水凝胶聚合物的一部分，然后分级成颗粒尺寸为150μm至850μm的基体聚合物和颗粒尺寸小于150μm的第一细粉；3)将所述第一细粉的一部分、步骤1)的所述水凝胶聚合物的一部分和添加剂混合，由此制备细粉再造粒料；4)将所述细粉再造粒料与步骤1)的所述水凝胶聚合物的一部分混合，然后进行干燥并粉碎，接着分级成颗粒尺寸为150μm至850μm的超吸收性聚合物和颗粒尺寸小于150μm的第二细粉，由此获得所述超吸收性聚合物；以及5)将所述第二细粉与所述第一细粉的一部分、步骤1)的所述水凝胶聚合物的一部分和添加剂混合，由此形成细粉再造粒料，其中将所述细粉再造粒料再循环回到步骤4)。

此外，本发明提供了通过上述方法制备的超吸收性聚合物。

有益效果

在根据本发明的超吸收性聚合物及其制备方法中，在细粉再造粒的过程中使用添加剂，并且与未使用添加剂时相比，所得的超吸收性聚合物具有改善的特性如高的离心保留容量(CRC)和高的聚集强度，而不降低压力下吸收度(AUP)或渗透性。因为细粉被再循环，所以可以减少过程成本，从而产生经济效益。

最佳实施方式

本发明涉及一种制备超吸收性聚合物的方法。在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，细粉可被再循环，因此减少了过程成本，从而产生经济效益。此外，在细粉再造粒料形成期间使用添加剂，产生了具有改善的特性(例如，高的CRC、AUP、吸收速度等)以及高的细粉聚集强度的超吸收性聚合物。

下文中，将给出本发明的详细描述。

根据本发明，制备超吸收性聚合物的方法包括以下步骤：1)使包含水溶性烯键式不饱和单体和聚合引发剂的单体组合物进行热聚合或光聚合，由此获得水凝胶聚合物；2)干燥并粉碎步骤1)的所述水凝胶聚合物的一部分，然后分级成颗粒尺寸为150μm至850μm的基体聚合物和颗粒尺寸小于150μm的第一细粉；3)将所述第一细粉的一部分、步骤1)的所述水凝胶聚合物的一部分和添加剂混合，由此制备细粉再造粒料；4)将所述细粉再造粒料与步骤1)的所述水凝胶聚合物的一部分混合，然后进行干燥并粉碎，接着分级成颗粒尺寸为150μm至850μm的超吸收性聚合物和颗粒尺寸小于150μm的第二细粉，由此获得所述超吸收性聚合物；以及5)将所述第二细粉与所述第一细粉的一部分、步骤1)的所述水凝胶聚合物的一部分和添加剂混合，由此形成细粉再造粒料，其中将所述细粉再造粒料再循环回到步骤4)。

为了获得根据本发明的超吸收性聚合物，可通过本领域中通常使用的步骤和方法制备聚合物。具体地，在根据本发明的超吸收性聚合物制备中，单体组合物包含聚合引发剂。根据聚合方法，在光聚合时可使用光聚合引发剂，在热聚合时可使用热聚合引发剂。即使在进行光聚合时，由于用UV光照射并且还由于聚合(其为放热反应)而产生了预定量的热，因此也可额外地包含热聚合引发剂。

在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，热聚合引发剂没有特别限制，但是优选地包括选自以下的至少一种：基于过硫酸盐的引发剂、基于偶氮的引发剂、过氧化氢和抗坏血酸。具体地，基于过硫酸盐的引发剂的实例可包括过硫酸钠(Na₂S₂O₈)、过硫酸钾(K₂S₂O₈)和过硫酸铵((NH₄)₂S₂O₈)；并且基于偶氮的引发剂的实例可包括2，2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2，2-偶氮双-(N，N-二亚甲基)异丁基脒二盐酸盐、2-(氨基甲酰偶氮)异丁腈、2，2-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐和4，4-偶氮双-(4-氰基戊酸)。

在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，光聚合引发剂没有特别限制，但是优选地包括选自以下的至少一种：安息香醚、二烷基苯乙酮、羟基烷基酮、乙醛酸苯酯、苄基二甲基缩酮、酰基膦和α-氨基酮。酰基膦的具体实例可包括市售的Lucirin TPO，即，2，4，6-三甲基-苯甲酰基-三甲基氧化膦。

在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，水溶性烯键式不饱和单体没有特别限制，只要其是通常用于合成超吸收性聚合物的单体即可，并且优选地包括选自以下的任一种或更多种：阴离子单体及其盐、非离子亲水性单体、以及含氨基的不饱和单体及其季铵盐。具体可用的为选自以下的至少一种：阴离子单体及其盐，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸、2-丙烯酰基乙磺酸、2-甲基丙烯酰基乙磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸和2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；非离子亲水性单体，例如(甲基)丙烯酰胺、N-取代的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯和聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯；以及含氨基的不饱和单体及其季铵盐，例如(N，N)-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯和(N，N)-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺。更优选地，使用丙烯酸或其盐。当使用丙烯酸或其盐作为单体时，可有利地获得吸收性提高的超吸收性聚合物。

在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，单体组合物的水溶性烯键式不饱和单体的浓度可根据聚合时间和反应条件适当地确定，并且优选地设定为40重量％至55重量％。如果水溶性烯键式不饱和单体的浓度低于40重量％，则没有经济效益。另一方面，如果其浓度超过55重量％，则水凝胶聚合物的粉碎效率可能降低。

使用热聚合还是光聚合来由单体组合物制备水凝胶聚合物没有限制，只要其是通常可用的即可。具体地，根据用于聚合的能量源，聚合方法大致分为热聚合和光聚合。通常，热聚合使用具有搅拌轴的反应器(如捏合机)进行，光聚合使用具有可移动传送带的反应器进行。然而，上述聚合方法仅仅是举例说明的，并且本发明不限于这些聚合方法。例如，向具有搅拌轴的反应器(如捏合机)供给热空气或者加热该反应器以进行热聚合，产生水凝胶聚合物，然后，所述水凝胶聚合物可根据反应器的搅拌轴的形状以数毫米至数厘米的尺寸通过反应器的出口排出。具体地，水凝胶聚合物的尺寸可根据所供给的单体组合物的浓度和其供给速率而变化，并且通常可获得颗粒尺寸为2mm至50mm的水凝胶聚合物。

另外，当使用具有可移动传送带的反应器进行光聚合时，可产生宽度与带相同的片状水凝胶聚合物。在此，聚合物片的厚度可根据所供给的单体组合物的浓度和其供给速率而变化，但是优选地供给单体组合物使得形成厚度为0.5cm至5cm的聚合物片。在供给单体组合物以致形成非常薄的聚合物片的程度的情况下，生产效率可能不期望地降低。如果聚合物片的厚度大于5cm，则聚合可能不能在太厚的整个片上均匀地进行。

由此获得的水凝胶聚合物的含水量通常为30重量％至60重量％。如本文中所使用的术语“含水量”是指基于水凝胶聚合物的总重量的水分的量，即，从水凝胶聚合物的重量中减去经干燥的聚合物的重量的值。(具体地，其定义为通过测量在通过IR加热在高温下干燥聚合物时由于水分蒸发引起的聚合物的重量损失而计算的值。在此，以如下方式进行干燥：将温度从室温升高至180℃，然后保持在180℃，并将总干燥时间设定为20分钟，包括升高温度所需的5分钟。)

将通过热聚合或光聚合获得的水凝胶聚合物干燥，并且干燥温度优选地设定为150℃至250℃。如本文中所使用的术语“干燥温度”是指提供用于干燥过程的加热介质的温度或者在干燥过程中容纳加热介质和聚合物的干燥反应器的温度。如果干燥温度低于150℃，则干燥时间可能变得过长，并且最终超吸收性聚合物的特性可能因此劣化。另一方面，如果干燥温度高于250℃，则仅聚合物的表面可能被过度干燥，因此在后续粉碎过程中可能产生细粉，并且最终超吸收性聚合物的特性可能劣化。干燥优选地在150℃至250℃，并且更优选地在160℃至200℃的温度下进行。

干燥时间没有限制，但是考虑到过程效率，可设定为20分钟至90分钟。此外，干燥过程没有限制，只要其是通常用于干燥水凝胶聚合物的即可。具体地，干燥过程可使用热空气供给、IR照射、微波照射或UV照射进行。干燥过程之后，聚合物的含水量可为0.1重量％至10重量％。此外，根据需要，根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法在干燥过程之前还可包括简单粉碎过程以提高干燥效率。在干燥过程之前进行简单粉碎过程以使水凝胶聚合物的颗粒尺寸落在1mm至15mm的范围内。由于水凝胶聚合物的高含水量，在技术上难以将聚合物粉碎至小于1mm的颗粒尺寸，并且经研磨的颗粒可能聚集。另一方面，如果将聚合物研磨成大于15mm的颗粒尺寸，则通过该粉碎过程提高干燥效率的效果可能变得不显著。

在干燥过程之前的简单粉碎过程中，可没有限制地使用任何粉碎机(或研磨机)。其具体实例可包括但不限于选自以下的任一种：立式粉碎机、涡轮切割机、涡轮研磨机、旋转式磨碎机、磨碎机、盘式磨机、碎片破碎机、破碎机、切碎机和盘式切割机。

当在干燥过程之前以这种方式进行粉碎过程以提高干燥效率时，具有高含水量的聚合物可能粘附在粉碎机(或研磨机)的表面。因此，为了提高水凝胶聚合物在干燥过程之前的粉碎效率，可在粉碎时额外地使用能够防止粘附的添加剂。可用的添加剂的具体种类没有限制，并且其实例可包括但不限于细粉聚集抑制剂，例如蒸汽、水、表面活性剂和无机粉末(如粘土或二氧化硅)；热聚合引发剂，例如基于过硫酸盐的引发剂、基于偶氮的引发剂、过氧化氢和抗坏血酸；以及交联剂，例如基于环氧的交联剂、基于二醇的交联剂、双官能或三官能或更高官能的丙烯酸酯、和具有羟基的单官能化合物。

在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中的干燥过程之后，研磨经干燥的聚合物。由这样的粉碎过程得到的聚合物的颗粒尺寸为150μm至850μm。在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，用于获得这样的颗粒尺寸的粉碎机(或研磨机)可包括但不限于针磨机、锤磨机、螺旋式磨机、辊磨机、盘式磨机或点动式磨机。

在本发明的一个实施方案中，步骤3)中使用的添加剂可包含选自以下的至少一种，并且优选地包含选自以下的至少两种：氢氧化钠(NaOH)、过硫酸钠(SPS)、以及i)BET比表面积为300m²/g至1500m²/g且ii)孔隙率为50％或更大的颗粒。由于任何添加剂均与水一起使用，因此其最终以水溶液的形式提供。当使用氢氧化钠作为添加剂时，可提高CRC。当使用过硫酸钠(SPS)时，可提高凝胶强度。当使用颗粒时，可提高渗透性。当使用全部的上述三种添加剂组分时，可最大化本发明的效果。

在使用包含氢氧化钠、过硫酸钠和颗粒的添加剂的情况下，基于添加剂的总重量(包含一起添加的水)，氢氧化钠的量为1重量％至5重量％，过硫酸钠(SPS)的量为0.05重量％至0.5重量％，并且颗粒的量为0.01重量％至0.4重量％。另外，当使用包含氢氧化钠和过硫酸钠的添加剂时，基于添加剂的总重量，氢氧化钠和过硫酸钠的添加量可分别为1重量％至5重量％和0.05重量％至0.5重量％。另外，当使用包含氢氧化钠和颗粒的添加剂时，基于添加剂的总重量，氢氧化钠和颗粒的添加量可分别为1重量％至5重量％和0.01重量％至0.4重量％。另外，当使用包含过硫酸钠和颗粒的添加剂时，基于添加剂的总重量，过硫酸钠和颗粒的添加量可分别为0.05重量％至0.5重量％和0.01重量％至0.4重量％。

颗粒的BET比表面积可为300m²/g至1500m²/g，优选地500m²/g至1500m²/g，并且更优选地700m²/g至1500m²/g。颗粒可具有水接触角为125°或更大，优选地140°或更大，并且更优选地145°或更大的超疏水性。颗粒的孔隙率可为50％或更大，优选地90％或更大，并且颗粒尺寸可为2nm至50μm。本发明中使用的颗粒没有限制，只要其具有上述特性i)和ii)即可。颗粒的具体实例可包括但不限于：无机氧化物如二氧化硅(SiO₂)、氧化铝、二氧化钛(TiO₂)，和碳，无机化合物，有机聚合物，离子交换树脂，金属，金属盐等。优选可用的是二氧化硅(SiO₂)。

在本发明的另一个实施方案中，第一细粉优选地以大于第二细粉的重量的量使用，但是本发明并不限于此。

在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，基于100重量份步骤3)的细粉再造粒料，以100重量份至2000重量份，优选地300重量份至2000重量份，并且更优选地900重量份至2000重量份的量混合水凝胶聚合物，但是本发明并不限于此。

根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法还可包括在将与步骤2)的水凝胶聚合物混合的第一细粉和第二细粉再循环至步骤2)和3)的步骤4)之后，使用表面交联剂使超吸收性聚合物表面交联。表面交联剂可包括选自以下的任一种或更多种：水；多元醇化合物；环氧化合物；多胺化合物；卤代环氧化合物；卤代环氧化合物的缩合产物；唑啉化合物；单唑烷酮化合物、二唑烷酮化合物或多唑烷酮化合物；环脲化合物；多价金属盐；i)BET比表面积为300m²/g至1500m²/g且ii)孔隙率为50％或更大的颗粒；有机羧酸化合物；以及碳酸亚烃酯化合物。优选可用的是选自以下的至少一种：水、甲醇、i)BET比表面积为300m²/g至1500m²/g且ii)孔隙率为50％或更大的颗粒、以及草酸。

具体地，颗粒优选地包括选自以下的至少一种：二氧化硅、氧化铝、碳和二氧化钛。最优选可用的是二氧化硅。具体地，多元醇化合物可包括选自以下的至少一种：单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇或聚乙二醇，单丙二醇，1，3-丙二醇，二丙二醇，2，3，4-三甲基-1，3-戊二醇，聚丙二醇，甘油，聚甘油，2-丁烯-1，4-二醇，1，4-丁二醇，1，3-丁二醇，1，5-戊二醇，1，6-己二醇和1，2-环己烷二甲醇。另外，环氧化合物的实例可包括乙二醇二缩水甘油醚和缩水甘油，并且多胺化合物可包括选自以下的至少一种：乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、聚乙烯亚胺和聚酰胺多胺。

卤代环氧化合物的实例可包括表氯醇、表溴醇和α-甲基表氯醇。单唑烷酮化合物、二唑烷酮化合物或多唑烷酮化合物可由2-唑烷酮来例示。碳酸亚烃酯化合物可包括碳酸亚乙酯。这些化合物可单独使用或组合使用。表面交联剂优选地包括但不限于至少一种多元醇化合物，并且更优选具有2至10个碳原子的多元醇化合物。

在本发明的一个实施方案中，添加用于处理聚合物颗粒表面的表面交联剂的量可根据表面交联剂的种类或反应条件适当地确定，并且基于100重量份聚合物，设定为0.001重量份至5重量份，优选地0.01重量份至3重量份，并且更优选地0.05重量份至2重量份。如果表面交联剂的量太少，则不能容易地进行表面交联反应。另一方面，如果其量基于100重量份聚合物超过5重量份，则超吸收性聚合物的特性可能由于过度的表面交联反应而劣化。在此，将表面交联剂添加至聚合物中的方法没有限制。具体地，可将表面交联剂和聚合物粉末放入反应浴中并混合，可将表面交联剂喷洒到聚合物粉末上，或者可连续地供给聚合物和交联剂并使用反应浴(例如，持续运行的混合器)混合。

在添加表面交联剂时，聚合物自身的温度可为20℃至90℃，以在表面交联剂的存在下使温度在1分钟至60分钟内升高至反应温度以进行表面交联。为了实现聚合物自身的上述温度，在干燥过程(在相对较高的温度下进行)之后连续地进行该过程，并且可缩短该过程时间。可替代地，在难以缩短该过程时间时可单独加热聚合物。在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，可加热添加至聚合物的表面交联剂以在表面交联剂的存在下使温度在1分钟至60分钟内升高至反应温度以进行表面交联。

在本发明的另一个实施方案中，在添加表面交联剂时，聚合物的表面温度优选地落在60℃至90℃的范围内，并且表面交联剂的温度优选地落在5℃至40℃的范围内，但是本发明并不限于此。更具体地，在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，当在1分钟至60分钟内将温度升高至反应温度以准备表面交联之后进行表面交联反应时，可提高表面交联过程的效率。最终，可最小化最终超吸收性聚合物的残留单体含量，并且可得到具有优异特性的超吸收性聚合物。在此，将添加的表面交联剂的温度调节为5℃至60℃，并且优选地10℃至40℃。如果表面交联剂的温度低于5℃，则在使用表面交联剂通过加热来实现表面交联反应方面，加热速率减小的影响可能变得不显著。另一方面，如果表面交联剂的温度高于60℃，则表面交联剂可能不能均匀地分散在聚合物中。如本文中所使用的表面交联反应温度可定义为聚合物和添加用于交联反应的表面交联剂的组合温度。用于表面交联反应的加热元件没有限制。具体地，可供给加热介质，或者可使用电进行直接加热，但是本发明并不限于此。热源的具体实例可包括蒸汽、电、UV光和IR光，并且还可使用经加热的热流体。

在根据本发明的制备超吸收性聚合物的方法中，在加热以进行交联反应之后，交联反应进行1分钟至120分钟，优选地5分钟至40分钟，并且更优选地10分钟至20分钟。如果交联反应时间比1分钟短，则交联反应可能不能充分地进行。另一方面，如果交联时间比60分钟长，则超吸收性聚合物的特性可能由于过度的表面交联反应而劣化，并且由于长时间停留在反应器中而可能发生聚合物的破裂。

此外，可进一步研磨通过使水凝胶聚合物与表面交联剂反应而产生的超吸收性聚合物。由此研磨的超吸收性聚合物的颗粒尺寸为150μm至850μm。用于获得这样的颗粒尺寸的粉碎机(或研磨机)的具体实例可包括但不限于针磨机、锤磨机、螺旋式磨机、辊磨机、盘式磨机和点动式磨机。

此外，本发明涉及通过上述方法制备的超吸收性聚合物。当使用EDANA方法WSP 241.2测量时，超吸收性聚合物可表现出40g/g至60g/g的CRC，并且其渗透率为1,200秒或更大，但是本发明并不限于此。

具体实施方式

通过以下实施例可获得对本发明的更好理解，提出这些实施例是为了举例说明而不应解释为限制本发明的范围。本发明的范围通过权利要求给出，并且还包括在与权利要求等同的含义和范围内的所有修改。

<实施例>

制备例

[制备例1]基体聚合物和第一细粉的制备

将100g丙烯酸、0.3g作为交联剂的聚乙二醇二丙烯酸酯、0.033g作为引发剂的二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-氧化膦、38.9g氢氧化钠(NaOH)和103.9g水混合，由此制备单体浓度为50重量％的单体混合物。然后将单体混合物放在连续移动的传送带上并用UV光(2mW/cm²)照射以进行UV聚合2分钟，由此获得水凝胶聚合物。将水凝胶聚合物切成5×5mm的尺寸，在热空气烘箱中在170℃下干燥2小时，使用针磨机粉碎，然后基于ASTM标准使用标准筛进行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的基体聚合物和颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒。

[制备例2]第二细粉的制备

使制备例1中获得的基体聚合物在水中溶胀。在使用高速旋转搅拌器将经溶胀的基体聚合物和细粉颗粒混合时，在其上喷洒包含3重量％氢氧化钠、0.15重量％(1500ppm)过硫酸钠(SPS)和0.1重量％(1000ppm)二氧化硅气凝胶(AeroZel^TM，由JIOS制造)的水溶液，产生细粉再造粒料。将该细粉再造粒料与制备例1的水凝胶聚合物一起搅拌，由此提供包含细粉再造粒料的水凝胶聚合物。将水凝胶聚合物切成5×5mm的尺寸，在热空气烘箱中在170℃下干燥2小时，使用针磨机粉碎，然后基于ASTM标准使用标准筛进行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的基体聚合物和颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒。

[制备例3]不含添加剂的细粉颗粒的制备

使制备例1中获得的基体聚合物在水中溶胀。在使用高速旋转搅拌器将经溶胀的基体聚合物和细粉颗粒混合时，在其上喷洒水，产生细粉再造粒料。将该细粉再造粒料与制备例1的水凝胶聚合物一起搅拌，由此提供包含细粉再造粒料的水凝胶聚合物。将水凝胶聚合物切成5×5mm的尺寸，在热空气烘箱中在170℃下干燥2小时，使用针磨机粉碎，然后基于ASTM标准使用标准筛进行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的基体聚合物和颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒。

[制备例4]包含氢氧化钠添加剂的细粉颗粒的制备

使制备例1中获得的基体聚合物在水中溶胀。在使用高速旋转搅拌器将经溶胀的基体聚合物和细粉颗粒混合时，在其上喷洒包含3重量％氢氧化钠的水溶液，产生细粉再造粒料。将该细粉再造粒料与制备例1的水凝胶聚合物一起搅拌，由此提供包含细粉再造粒料的水凝胶聚合物。将水凝胶聚合物切成5×5mm的尺寸，在热空气烘箱中在170℃下干燥2小时，使用针磨机粉碎，然后基于ASTM标准使用标准筛行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的基体聚合物和颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒。

参照例

[参照例1]在不使用细粉再造粒料的情况下制备的超吸收性聚合物

将100g丙烯酸、0.3g作为交联剂的聚乙二醇二丙烯酸酯、0.033g作为引发剂的二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-氧化膦、38.9g氢氧化钠(NaOH)和103.9g水混合，由此制备单体浓度为50重量％的单体混合物。然后将单体混合物放在连续移动的传送带上并用UV光(2mW/cm²)照射以进行UV聚合2分钟，由此获得水凝胶聚合物。将由此获得的水凝胶聚合物切成5×5mm的尺寸，在热空气烘箱中在170℃下干燥2小时，使用针磨机粉碎，然后使用筛进行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的超吸收性聚合物。其后，使用3.5％乙二醇二缩水甘油醚使超吸收性聚合物表面交联，使其在120℃下反应1小时，粉碎，并使用筛进行分级，由此产生表面经处理的颗粒尺寸为150μm至850μm的超吸收性聚合物。

[参照例2至5]在不使用第二细粉(使用添加剂)的情况下制备的超吸收性聚合物

[参照例2]

(1)细粉再造粒料的制备

使800g制备例1中获得的基体聚合物在1500g水中溶胀。在使用高速旋转搅拌器将2300g经溶胀的基体聚合物和200g制备例1的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒混合时，在其上喷洒包含氢氧化钠、过硫酸钠(SPS)和二氧化硅气凝胶(AeroZel^TM，由JIOS制造)的水溶液，由此产生细粉再造粒料。

(2)包含再造粒料的基体聚合物的制备

以5∶95的重量比将以上(1)中获得的细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶放入高速旋转搅拌器中，然后搅拌，由此获得包含细粉再造粒料的水凝胶聚合物。将水凝胶聚合物切成5×5mm的尺寸，在热空气烘箱中在170℃下干燥2小时，使用针磨机粉碎，然后基于ASTM标准使用标准筛进行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的聚合物粉末。

(3)最终超吸收性聚合物的表面交联和制备

将100g以上(2)中获得的聚合物粉末与包含0.3g碳酸亚乙酯、3.5g甲醇、3.0g水、0.22g草酸和0.01g气凝胶的混合物溶液均匀地混合，并使所得混合物于在热空气烘箱中在160℃下干燥60分钟的同时反应。基于ASTM标准使用标准筛将经干燥的粉末分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的最终超吸收性聚合物。

[参照例3]

以与参照例2中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在参照例2的(2)中以10∶90的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

[参照例4]

以与参照例2中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在参照例2的(2)中以25∶75的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

[参照例5]

以与参照例2中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在参照例2的(2)中以50∶50的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

[参照比较例1]在不使用第二细粉(不使用添加剂)的情况下制备的超吸收性聚合物

(1)细粉再造粒料的制备

使800g制备例1中获得的基体聚合物在1500g水中溶胀。在使用高速旋转搅拌器将2300g经溶胀的基体聚合物和200g制备例1的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒混合时，在其上喷洒水，由此产生细粉再造粒料。

(2)包含再造粒料的基体聚合物的制备

使以上(1)中制成的细粉再造粒料在水中溶胀以产生水凝胶聚合物。将水凝胶聚合物切成5×5mm的尺寸，在热空气烘箱中在170℃下干燥2小时，使用针磨机粉碎，然后基于ASTM标准使用标准筛进行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的聚合物粉末。

(3)最终超吸收性聚合物的表面交联和制备

将100g以上(2)中获得的聚合物粉末与包含0.3g碳酸亚乙酯、3.5g甲醇、3.0g水、0.22g草酸和0.01g气凝胶的混合物溶液均匀地混合，并使所得混合物在在热空气烘箱中在160℃下干燥60分钟的同时反应。基于ASTM标准使用标准筛将经干燥的粉末分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的最终超吸收性聚合物。

实施例(本发明)

[实施例11

(1)细粉再造粒料的制备

以8∶2的重量比将制备例1的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒和制备例2的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒混合，然后使用高速旋转搅拌器进一步与经溶胀的基体聚合物混合，由此制备细粉再造粒料。

(2)包含再造粒料的基体聚合物的制备

以5∶95的重量比将以上(1)中获得的细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶放入高速旋转搅拌器中并搅拌，由此获得包含细粉再造粒料的水凝胶聚合物。将水凝胶聚合物切成5×5mm的尺寸，在热空气烘箱中在170℃下干燥2小时，使用针磨机粉碎，然后基于ASTM标准使用标准筛进行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的聚合物粉末。

(3)最终超吸收性聚合物的表面交联和制备

将100g以上(2)中获得的聚合物粉末与包含0.3g碳酸亚乙酯、3.5g甲醇、3.0g水、0.22g草酸和0.01g二氧化硅气凝胶(AeroZel^TM，由JIOS制造)的混合物溶液均匀地混合，并使所得混合物在在热空气烘箱中在160℃下干燥60分钟的同时反应。基于ASTM标准使用标准筛将经干燥的粉末分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的最终超吸收性聚合物。

[实施例2]

以与实施例1中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在实施例1的(2)中以10∶90的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

[实施例3]

以与实施例1中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在实施例1的(2)中以25∶75的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

[实施例4]

以与实施例1中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在实施例1的(2)中以50∶50的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

[实施例5]

(1)细粉再造粒料的制备

使800g制备例1的基体聚合物在1500g水中溶胀。以7∶3的重量比将制备例1的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒和制备例2的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒混合，然后使用高速旋转搅拌器进一步与经溶胀的基体聚合物混合，由此制备细粉再造粒料。

(2)包含再造粒料的基体聚合物的制备

以5∶95的重量比将以上(1)中获得的细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶放入高速旋转搅拌器中并搅拌，由此获得包含细粉再造粒料的水凝胶聚合物。将水凝胶聚合物切成5×5mm的尺寸，在热空气烘箱中在170℃下干燥2小时，使用针磨机粉碎，然后基于ASTM标准使用标准筛进行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的聚合物粉末。

(3)最终超吸收性聚合物的表面交联和制备

将100g以上(2)中获得的聚合物粉末与包含0.3g碳酸亚乙酯、3.5g甲醇、3.0g水、0.22g草酸和0.01g二氧化硅气凝胶(AeroZel^TM，由JIOS制造)的混合物溶液均匀地混合，并使所得混合物于在热空气烘箱中在160℃下干燥60分钟的同时反应。基于ASTM标准使用标准筛将经干燥的粉末分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的最终超吸收性聚合物。

[实施例6]

以与实施例5中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在实施例5的(2)中以10∶90的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

[实施例7]

以与实施例5中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在实施例5的(2)中以25∶75的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

[实施例8]

以与实施例5中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在实施例5的(2)中以50∶50的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

[实施例9]

(1)细粉再造粒料的制备

使800g制备例1的基体聚合物在1500g水中溶胀。以6∶4的重量比将制备例1的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒和制备例2的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒混合，然后使用高速旋转搅拌器进一步与经溶胀的基体聚合物混合，由此制备细粉再造粒料。

(2)包含再造粒料的基体聚合物的制备

以5∶95的重量比将以上(1)中获得的细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶放入高速旋转搅拌器中并搅拌，由此获得包含细粉再造粒料的水凝胶聚合物。将水凝胶聚合物切成5×5mm的尺寸，在热空气烘箱中在170℃下干燥2小时，使用针磨机粉碎，然后基于ASTM标准使用标准筛进行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的聚合物粉末。

(3)最终超吸收性聚合物的表面交联和制备

将100g以上(2)中获得的聚合物粉末与包含0.3g碳酸亚乙酯、3.5g甲醇、3.0g水、0.22g草酸和0.01g二氧化硅气凝胶(AeroZel^TM，由JIOS制造)的混合物溶液均匀地混合，并使所得混合物于在热空气烘箱中在160℃下干燥60分钟的同时反应。基于ASTM标准使用标准筛将经干燥的粉末分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的最终超吸收性聚合物。

[实施例10]

以与实施例9中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在实施例9的(2)中以10∶90的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

[实施例11]

以与实施例9中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在实施例9的(2)中以25∶75的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

[实施例12]

以与实施例9中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在实施例9的(2)中以50∶50的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

比较例

[比较例1至4]在不使用添加剂的情况下通过再循环细粉制备的超吸收性树脂

[比较例1]

(1)细粉再造粒料的制备

使800g制备例1的基体聚合物在1500g水中溶胀。以8∶2的重量比将制备例1的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒和制备例3的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒混合，然后使用高速旋转搅拌器进一步与经溶胀的基体聚合物混合，由此制备细粉再造粒料。

(2)包含再造粒料的基体聚合物的制备

以5∶95的重量比将以上(1)中获得的细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶放入高速旋转搅拌器中并搅拌，由此获得包含细粉再造粒料的水凝胶聚合物。将水凝胶聚合物切成5×5mm的尺寸，在热空气烘箱中在170℃下干燥2小时，使用针磨机粉碎，然后基于ASTM标准使用标准筛进行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的聚合物粉末。

(3)最终超吸收性聚合物的表面交联和制备

将100g以上(2)中获得的聚合物粉末与包含0.3g碳酸亚乙酯、3.5g甲醇、3.0g水、0.22g草酸和0.01g二氧化硅气凝胶(AeroZel^TM，由JIOS制造)的混合物溶液均匀地混合，并使所得混合物在在热空气烘箱中在160℃下干燥60分钟的同时反应。基于ASTM标准使用标准筛将经干燥的粉末分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的最终超吸收性聚合物。

[比较例2]

以与比较例1中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在比较例1的(2)中以10∶90的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

[比较例3]

以与比较例1中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在比较例1的(2)中以25∶75的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

[比较例4]

以与比较例1中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在比较例1的(2)中以50∶50的重量比添加细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶。

[比较例5至8]在不与基体聚合物混合的情况下仅使用细粉再造粒料制备的超吸收性聚合物

[比较例5]

(1)细粉再造粒料的制备

使800g制备例1的基体聚合物在1500g水中溶胀。以8∶2的重量比将制备例1的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒和制备例2的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒混合，然后使用高速旋转搅拌器进一步与经溶胀的基体聚合物混合，由此制备细粉再造粒料。

(2)包含再造粒料的基体聚合物的制备

使100g以上(1)中获得的细粉再造粒料在水中溶胀以产生水凝胶聚合物。将水凝胶聚合物切成5×5mm的尺寸，在热空气烘箱中在170℃下干燥2小时，使用针磨机粉碎，然后基于ASTM标准使用标准筛进行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的聚合物粉末。

(3)最终超吸收性聚合物的表面交联和制备

将100g以上(2)中获得的聚合物粉末与包含0.3g碳酸亚乙酯、3.5g甲醇、3.0g水、0.22g草酸和0.01g二氧化硅气凝胶(AeroZel^TM，由JIOS制造)的混合物溶液均匀地混合，并使所得混合物在在热空气烘箱中在160℃下干燥60分钟的同时反应。基于ASTM标准使用标准筛将经干燥的粉末分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的最终超吸收性聚合物。

[比较例6]

以与比较例1中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在比较例5的(1)中以7∶3的重量比将制备例1的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒和制备例2的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒混合。

[比较例7]

以与比较例1中相同的方式获得超吸收性聚合物，不同之处在于：在比较例5的(1)中以6∶4的重量比将制备例1的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒和制备例2的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒混合。

[比较例8]

(1)细粉再造粒料的制备

使800g制备例1的基体聚合物在1500g水中溶胀。以8∶2的重量比将制备例1的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒和制备例3的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒混合，然后使用高速旋转搅拌器进一步与经溶胀的基体聚合物混合，由此制备细粉再造粒料。

(2)包含再造粒料的基体聚合物的制备

在水中将以上(1)中获得的细粉再造粒料溶胀以产生水凝胶聚合物。将水凝胶聚合物切成5×5mm的尺寸，在热空气烘箱中在170℃下干燥2小时，使用针磨机粉碎，然后基于ASTM标准使用标准筛进行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的聚合物粉末。

(3)最终超吸收性聚合物的表面交联和制备

将100g以上(2)中获得的聚合物粉末与包含0.3g碳酸亚乙酯、3.5g甲醇、3.0g水、0.22g草酸和0.01g二氧化硅气凝胶(AeroZel^TM，由JIOS制造)的混合物溶液均匀地混合，并使所得混合物在在热空气烘箱中在160℃下干燥60分钟的同时反应。基于ASTM标准使用标准筛将经干燥的粉末分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的最终超吸收性聚合物。

[比较例9]在使用氢氧化钠添加剂的情况下通过再循环细粉制备的超吸收性树脂

(1)细粉再造粒料的制备

使800g制备例1的基体聚合物在1500g水中溶胀。以8∶2的重量比将制备例1的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒和制备例4的颗粒尺寸小于150μm的细粉颗粒混合，然后使用高速旋转搅拌器进一步与经溶胀的基体聚合物混合，由此制备细粉再造粒料。

(2)包含再造粒料的基体聚合物的制备

以5∶95的重量比将以上(1)中获得的细粉再造粒料和制备例1中制成的水凝胶放入高速旋转搅拌器中并搅拌，由此获得包含细粉再造粒料的水凝胶聚合物。将水凝胶聚合物切成5×5mm的尺寸，在热空气烘箱中在170℃下干燥2小时，使用针磨机粉碎，然后基于ASTM标准使用标准筛进行分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的聚合物粉末。

(3)最终超吸收性聚合物的表面交联和制备

将100g以上(2)中获得的聚合物粉末与包含0.3g碳酸亚乙酯、3.5g甲醇、3.0g水、0.22g草酸和0.01g二氧化硅气凝胶(AeroZel^TM，由JIOS制造)的混合物溶液均匀地混合，并使所得混合物在在热空气烘箱中在160℃下干燥60分钟同时的反应。基于ASTM标准使用标准筛将经干燥的粉末分级，由此获得颗粒尺寸为150μm至850μm的最终超吸收性聚合物。

[测试例]特性评估

为了评估参照例1至5、比较参照例1、实施例1至12和比较例1至9的超吸收性聚合物的特性，进行以下测试。

[测试例1]离心保留容量(CRC)

在表面交联之前和之后测量参照例1至5、比较参照例1、实施例1至12和比较例1至9的超吸收性聚合物的CRC。使用EDANA方法WSP241.3测量CRC。具体地，将0.2g所制备的颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物样品放入茶袋中，然后浸入0.9％盐水溶液中30分钟。其后，在250G(重力)的离心力下进行脱水3分钟，并测量被吸收的盐水溶液的量。结果示于下表1中。

[测试例2]压力下吸收度(AUP)

测量参照例1至5、比较参照例1、实施例1至12和比较例1至9的超吸收性聚合物的AUP。使用EDANA方法WSP 241.3测量AUP。具体地，根据EDANA将0.9g所制备的颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物样品放入圆筒中，并使用活塞和砝码施加0.7psi的压力。其后，测量60分钟内被吸收的0.9％盐水溶液的量。结果示于下表1中。

[测试例3]吸收速度

测量参照例1至5、比较参照例1、实施例1至12和比较例1至9的超吸收性聚合物的吸收速度(涡旋)。将50mL盐水和磁棒一起放入100mL烧杯中，并使用搅拌器以600rpm进行搅拌。在将2.0g超吸收性聚合物添加到搅拌的盐水中时，测量直至烧杯中的涡旋消失所需的时间。结果示于下表1中。

[测试例4]渗透率

测量参照例1至5、比较参照例1、实施例1至12和比较例1至9的超吸收性聚合物的渗透率。

为了防止在色谱柱下部中的活栓与玻璃过滤器之间产生气泡，在反方向上将约10mL水添加到柱中，并用盐水将柱洗涤2次或3次，然后装入至少40mL的0.9％盐水。将活塞放入色谱柱中，打开下部的阀，并记录液面从40mL移动至20mL所需的时间(B：秒)，由此完成空白测试。将0.2g所制备的颗粒尺寸为300μm至600μm的超吸收性聚合物样品放入柱中，然后添加盐水使得所得盐水的总量为50mL，之后，将样品放置30分钟以使超吸收性聚合物充分溶胀。其后，将具有砝码的活塞(0.3psi)放入色谱柱中，然后将其放置1分钟。打开色谱柱底部的活栓，并记录液面从40mL移动至20mL所需的时间(T1：秒)。结果示于下表1中。根据以下等式1确定渗透率。

[等式1]

渗透率＝T1-B

[测试例5]超吸收性聚合物的颗粒尺寸

测量参照例1至5、比较参照例1、实施例1至12和比较例1至9的超吸收性聚合物的颗粒尺寸。使用EDANA方法WSP 240.3测量超吸收性聚合物的颗粒尺寸。使用来自Pan的850μm、600μm、300μm和150μm网筛在振幅为1.44mm和振动频率为50Hz的条件下将100g超吸收性聚合物振动10分钟，之后，测定各个筛上剩余的量。

[表1]

如从表1的实施例2至9和比较例1至4的结果明显可见，当使用添加剂时，表现出优异的CRC和AUP，高的吸收速度以及高的渗透率。随着细粉再造粒料的比例增加，特性劣化。当通过再循环细粉来制备超吸收性聚合物时，可能出现特性可能劣化的问题。因此，参照例(未再循环细粉的超吸收性聚合物)的特性是最期望的。在通过再循环细粉来制备超吸收性聚合物的情况下，可减少过程成本，从而产生经济效益。因此，为了在再循环细粉时使特性的劣化最小化，本发明人使用了添加剂。

根据表1的实施例1至4和比较例1至4的结果，当使用添加剂时，超吸收性聚合物(实施例1至4)的特性优于以相同方式制备而不同之处在于未使用添加剂的超吸收性聚合物(比较例1至4)的特性。与比较例1至4不同，实施例1至4表现出与参照例1的超吸收性聚合物相似的特性。当使用本发明的添加剂时，特性与使用细粉的常规超吸收性聚合物的特性相比可以改善，并且再循环的细粉的量可以增加。此外，在比较例9中，仅使用氢氧化钠作为添加剂，CRC与使用全部添加剂组分的实施例1相似，但是其他特性比实施例1差。因此，可以看出，在可能的情况下，本发明中使用的添加剂优选地包含全部的三种组分(氢氧化钠、过硫酸钠和颗粒)。