JPH0256362B2 - - Google Patents

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JPH0256362B2
JPH0256362B2 JP315084A JP315084A JPH0256362B2 JP H0256362 B2 JPH0256362 B2 JP H0256362B2 JP 315084 A JP315084 A JP 315084A JP 315084 A JP315084 A JP 315084A JP H0256362 B2 JPH0256362 B2 JP H0256362B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
monoallylamine
polymerization
initiator
acid
inorganic acid
Prior art date
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Expired
Application number
JP315084A
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Japanese (ja)
Other versions
JPS60147409A (en
Inventor
Sei Shimizu
Hajime Serizawa
Susumu Harada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Boseki Co Ltd
Original Assignee
Nitto Boseki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Boseki Co Ltd filed Critical Nitto Boseki Co Ltd
Priority to JP315084A priority Critical patent/JPS60147409A/en
Priority to EP19840307460 priority patent/EP0145220B1/en
Priority to DE8484307460T priority patent/DE3471664D1/en
Priority to AU34823/84A priority patent/AU553136B2/en
Priority to US06/669,319 priority patent/US4540760A/en
Priority to CA000467215A priority patent/CA1220897A/en
Publication of JPS60147409A publication Critical patent/JPS60147409A/en
Publication of JPH0256362B2 publication Critical patent/JPH0256362B2/ja
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  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Polymerization Catalysts (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、モノアリルアミン(CH2=
CHCH2NH2)の重合体の製造方法に関するもの
である。 周知のように、アリル化合物は通常のラジカル
系開始剤によつては重合し難く、一般に低重合度
の重合体を低収率で生成するだけである。 このことは、アリル化合物の一種であるモノア
リルアミンについても例外でなく、モノアリルア
ミンは通常のラジカル系開始剤またはイオン系開
始剤によつては殆んど重合せず、下記のような特
別な条件下での二、三の重合例が報告されている
にすぎない。 1 テトラフルオロヒドラジンを触媒とする気相
重合により、褐色の樹脂状ポリ−モノアリルア
ミン(以下単にポリアリルアミンと記す)を得
る方法(米国特許第3062798号明細書)。 2 モノアリルアミンの塩酸塩に少量の水を加え
て、80〜85℃で融解状態にし、過酸化水素を少
量ずつ添加しながら重合し分子量950〜1000の
樹脂状(黒褐色)のポリアリルアミン塩酸塩を
得る方法〔V.V.Zykova他Tr.Inst.Khim
Nauk、Akad.Nauk Kaz.SSR、11、89〜94
(1964)、Chem.Abst.61、14855(1964)〕。 3 モノアリルアミン塩酸塩を、ジエチルホスフ
アイト共存下、第三−ブチルアルコール−クロ
ルベンゼン混合溶媒中に溶解し、アゾビスイソ
ブチロニトリルを開始剤として、溶媒の還流温
度で重合処理する方法〔ドイツ特許公開第
2946550号公報およびその対応日本出願である
特開昭56−82807号公報参照〕。 上述の、1、2及び3の方法は、ラジカル開
始剤などの触媒を使用するモノアリルアミンの
重合例であるが、1と2の方法では、得られた
重合体は、いずれも粘ちような樹脂状であつて
高重合度のものは得られていない。 ドイツ公開公報に記載された3の方法はモノ
アリルアミン塩酸塩の単独重合及び共重合方法
であるが、同公報中に記載されている実施例
は、一例を除いて、全て、重合しやすいビニル
単量体(アクリルアミド、アクリル酸、アクリ
ル酸エステル、アクリロニトリルなど)との共
重合例であり、同公報の第36頁に記載された唯
一の単独重合例では、85%の収率でポリアリル
アミン塩酸塩が得られている。しかし得られた
重合体の形状や重合度についての記載はなく、
単に全PH領域で水溶性であると記載されている
だけである。そして本発明者らが追試した結
果、その記載とは異なり、約0.6%の収率で吸
湿性の低分子量生成物が得られるだけであつた
(後述する比較例参照)。ちなみに上記した対応
日本特許出願(特開昭56−82807号公報)の明
細書中には、アリルアンモニウム塩の単独重合
の実施例は見当らない。 次にモノアリルアミンの重合方法として下記
のような放射線重合法も提案されており、この
方法によれば、ラジカル触媒を使用する方法よ
りも高重合度のモノアリルアミン重合体が得ら
れている。すなわち 4 プロトン酸(りん酸、硫酸、塩酸)中でのガ
ンマ線または過酸化水素共存下での紫外線照射
によりモノアリルアミンを重合する方法〔V.
A.Kabanov他、Vysokomol.Soed.、18、No.9
1957〜1962(1976)及び18、No.10、2233〜
2238(1976)〕。 5 モノアリルアミン、アリルシアニドまたはア
リルメルカプタンを、無機酸または周期率表第
族または第族の金属の無機酸塩の存在下、
各種放射線(ガンマ線、電子線、X線、紫外
線)の照射により重合する方法(L.S.Polak、
V.A.Kabanov他、ソ連特許第296423号明細
書)。この特許には、ラジカル触媒による重合
方法も含まれているが、実施例中には、塩化亜
鉛存在下での過酸化ベンゾイルによるアリルシ
アニドの重合方法と、塩化カルシウムの存在下
での過酸化水素によるアリルメルカプタンの重
合方法が記載されているだけであつて、モノア
リルアミンをラジカル触媒により重合する例は
記載されていない。 以上述べたモノアリルアミンの重合法は、いず
れも大量かつ簡単に、ポリアリルアミンを得る方
法とはいい難い。極く最近になつて、本発明者ら
の一人(原田)は、モノアリルアミンの無機酸塩
を、極性溶媒中で、分子中にカチオン性窒素原子
を持つ基を含むアゾ系ラジカル開始剤を用いて重
合させると、容易に重合体の得られることを見出
し、これを特願昭58−54988号として特許出願し
ている。この特願昭58−54988号明細書ではモノ
アリルアミンの無機酸塩の重合を容易に遂行させ
る条件として、「単量体も開始剤も共に、重合系
中で電荷を持つていることが重要」と述べられて
いる。この場合、開始剤に関してはその特許請求
の範囲から陽電荷を持つ窒素原子を指しているこ
とは明らかである。 本発明者らはモノアリルアミンの無機酸塩を極
性溶媒中で重合させるに際し、さらに有効なる重
合開始剤の探索を行つたところ、つぎの一般式
〔〕および〔〕で示される化合物をラジカル
開始剤として用いると非常に良好であることを見
出し本発明を完成した。 (一般式〔〕および〔〕中、nは0〜4の整
数を表わし、R1およびR2は同一または異なる基
であつて、炭素数1〜4の直鎖または分岐アルキ
ル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、フエニ
ル基またはベンジル基を表わす。) ところで、上記一般式〔〕および〔〕で示
されるラジカル開始剤は、前述の特願昭58−
54988号の発明に用いられるラジカル開始剤と比
較して次の点で異つている。即ち、本発明のラジ
カル開始剤においてはアゾ基以外の窒素原子とし
てはアミドオキシム基あるいはヒドロキサム酸に
含まれる窒素原子であるが、この窒素原子は、前
記の特願昭58−54988号の発明における窒素原子
に比して著しくその塩基度が小さく、むしろ陰電
荷としての性質を持つている。加えて、本発明の
開始剤〔〕および〔〕には、酸としての性質
を示す−COOH基が含まれている。勿論重合は
主に極性溶媒中、強酸の存在下で行われるのであ
るから、開始剤〔〕および〔〕のカルボキシ
ル基は−COO +H のように陰電荷の形とし
て存在し難いとはいうもののこの種のイオン解離
が皆無という訳ではない。以上の諸性質を考慮す
ると、本発明の開始剤〔〕および〔〕を、モ
ノアリルアミンの無機酸塩の重合に開始剤として
適用したとしても全然効果がないと予想されたに
も拘わらず、顕著な効果が認められるのは誠に驚
くべきことといえる。 次に、具体的に本発明を述べる。 本発明において使用されるモノアリルアミンの
無機酸塩として好適なものは、塩酸塩、硫酸塩、
亜硫酸塩、りん酸塩などである。 重合は極性媒体中、すなわち、水、無機酸(塩
酸、硫酸、りん酸、ポリ−りん酸など)、または
その水溶液、有機酸(ぎ酸、酢酸、プロピオン
酸、乳酸など)またはその水溶液、アルコール、
ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、
無機酸の塩(塩化亜鉛、塩化カルシウム、塩化マ
グネシウムなど)の水溶液中で行われる。 重合に際して、前記モノアリルアミンの無機酸
塩は、単離された結晶の形で使用するのが普通で
あるが、上記極性溶媒中にモノアリルアミンと無
機酸とを加えてその系中で塩を生成させてもよ
い。言うまでもなく、無機酸またはその水溶液を
重合媒体として使用する場合には、所定量のモノ
アリルアミンを無機酸またはその水溶液中に加
え、そのまま重合させることができる。 本発明において用いられる、一般式〔〕およ
び〔〕で示される開始剤の内、特に望ましい化
合物は、 2,2′−アゾビス−(2−カルボキシメチル−プ
ロピオアミドキシム) 2,2′−アゾビス−(2−カルボキシエチル−プ
ロピオアミドキシム) 3,3′−アゾビス−(3−カルボキシエチル−ブ
チロアミドキシム) 2,2′−アゾビス−(2−カルボキシメチル−プ
ロピオンヒドロキサム酸) 2,2′−アゾビス−(2−カルボキシエチル−プ
ロピオンヒドロキサム酸) 3,3′−アゾビス−(3−カルボキシエチル−ブ
チルヒドロキサム酸) などである。 本発明で用いられる開始剤の量は、モノアリル
アミンの無機酸塩に対し、0.1〜10重量%、通常
1〜6重量%である。 重合温度は、開始剤の化学構造により異なる
が、30゜〜100℃、通常40゜〜70℃である。重合時
間は通常100時間以内である。 出発単量体濃度は、その溶解度の範囲内で高い
方が望ましいが、通常10〜85重量%の濃度であ
る。 重合は、空気中の酸素により若干阻害されるの
で、窒素などの不活性気体中で行う方が望まし
い。 以下に本発明の実施例及び比較例を記載する
が、これらの例においては、原料単量体であるモ
ノアリルアミン(以下MAAと略記する)として
シエル化学(Shell Chemical Co.,USA)製
MAAを、粒状か性ソーダ上で乾燥し、窒素下で
精留して得た沸点52.5〜53℃の留分を使用した。
ガスクロマトグラフ法で調べた結果、この留分中
には、ジアリルアミン及びトリアリルアミンを全
く含んでいないことが判明した。 実施例 1 本実施例は、2,2′−アゾビス−(2−カルボ
キシエチル−プロピオアミドキシム)(開始剤−
1)を開始剤とするモノアリルアミンのりん酸中
での重合によるモノアリルアミンの重合体の製造
例を示す。 最初に開始剤−1の合成法を説明する。 水200ml中に、苛性ソーダ12g(0.3モル)を溶
かし、氷冷し、かきまぜながら、硫酸ヒドロキシ
ルアミン24.6g(0.15モル)を加える。この系
に、4,4′−アゾビス(4−シアノ吉草酸)16.8
g(0.06モル)を加え、30〜35℃で20時間反応さ
せる。反応後、混合物を30℃以下で減圧濃縮乾固
する。これをアセトン500mlに溶かし、得られた
アセトン溶液のアセトンを留去する。残渣を酢酸
エチルで洗浄し、減圧乾燥する。収量10.2g(49
%)。元素分析、IRおよびNMR分析、酸度の測
定から、この生成物は開始剤−1であることが確
かめられた。 次に、撹拌機、温度計、逆流冷却器、滴下ロー
トを備えた2の丸底フラスコ中に、85%のりん
酸922.3g(8モル)を入れる。これに、モノア
リルアミン(MAA)224.8g(4モル)を、かき
まぜながら滴下する。この時、系の温度を10〜30
℃に保つ。滴下後、かきまぜながら、60℃まで加
温する。この様にして、得られたMAA−りん酸
塩のりん酸溶液中に11.0gの開始剤−1を、85%
りん酸40gに溶かして加える。次いで60±2℃で
72時間重合させる。重合後無色透明で粘ちような
溶液が得られる。この溶液を多量の水中に加える
と重合体(ポリアリルアミン−りん酸塩)が餅状
になつて沈殿して来る。この沈殿を十分水洗した
後、濃塩酸550mlに溶かし、ポリアリルアミン−
りん酸塩を塩酸塩にする。この溶液を多量のメタ
ノール中に加え、析出した沈殿を濾取し、ソツク
スレー抽出器を用いてメタノールで抽出して、未
重合の単量体とりん酸を除去する。沈殿を50℃で
減圧乾燥し、225g(約60%)の重合体を得た。
この重合体は、元素分析、赤外スペクトル分析、
1H−NMR分析の結果、ポリアリルアミンの塩
酸塩(PAA−HCl)であることが確かめられた。
この重合体の 1H−NMRスペクトル(重水中、
270MHz、TSP内部規準)を添付図面に示す。ま
た食塩水溶液中での浸透圧測定で求めたこの
PAA−HCLの数平均分子量nは、22000であ
つた。 このPAA−HClは、水及び酸水溶液には良く
溶けるが、有機溶媒には不溶である。その水溶液
の粘度は、典型的な高分子電解質の挙動を示す。 またこのPAA−HClは空気中で加熱すると融
解することなく300℃以上で分解する。 次にPAA−HClから遊離のポリアリルアミン
(PAA)を調製した。すなわち、PAA−HCl、
30gを蒸留水270gに溶かし、強塩基性イオン交
換樹脂(アンバーライト−IRA−402)を通して
塩酸を除去し、濾液を凍結乾燥すると、白色の
PAA16.5gが得られる。このPAAは、水及びメ
タノールに易溶で、ジメチルスルホキシドとピリ
ジンにより膨潤するが、通常の有機溶媒には溶け
ない。このPAAは空気中に放置すると二酸化炭
素と水分を吸収し炭酸塩を生成する。 実施例 2 本実施例は2,2′−アゾビス−(2−カルボキ
シエチル−プロピオンヒドロキサム酸)(開始剤
−2)を開始剤とする、モノアリルアミン塩酸塩
の水溶液中での重合によるモノアリルアミン重合
体の製造例を示す。 開始剤−2の合成:2,2′−アゾビス−(2−
カルボキシエチル−プロピオアミドキシム)(実
施例1でその合成法を示した開始剤−1)5.19g
(0.015モル)に、冷却した濃塩酸15gを加え、0
℃で20分かきまぜる。反応後、反応混合液をアセ
トン約1中に注入する。生じた沈澱を濾取し、
アセトンで洗浄したあと、減圧乾燥すると、2.77
g(53%)の白色粉末が得られる。この粉末の元
素分析、IRおよびNMR分析、酸度の測定値か
ら、これが開始剤−2であることが確かめられ
た。 次に、濃塩酸(35重量%)1.1Kg中に、氷冷下
5〜10℃で、かきまぜながらMAA570g(10モ
ル)を滴下する。滴下終了後ロータリーエバポレ
ーターを用いて、水銀柱20mmの減圧下、60℃で水
及び過剰の塩化水素を留去し、白色の結晶を得
る。この結晶を、乾燥用シリカゲル上、水銀柱5
mmの減圧下、80℃で乾燥し、MAA−HCl980g
を得る。このMAA−HClは、約5%の水分を含
む。 撹拌機、温度計、逆流冷却器、窒素ガス導入管
を備えた500mlの丸底フラスコ中に、上記MAA
−HCl98gと蒸留水36gを入れ、かきまぜて溶解
させMAA−HClの70%水溶液とする。窒素ガス
を通しながら、50℃に加温する。次に上記開始剤
−24.5gを直接加え、48〜50℃で70時間静置重合
する。かくして得られた無色透明で粘ちような溶
液を多量のメタノール中に加えると白色の重合体
が沈殿して来る。この沈殿を濾取し、メタノール
で洗浄後、減圧下50℃で乾燥すると、73g(約
74.5%)のPAA−HClが得られる。食塩水溶液中
での浸透圧測定で求めたこのPAA−HClの数平
均分子量nは、5500であつた。 実施例 3 実施例−2で調製したMAA−HClの70%水溶
液100gを200ml共栓付三角フラスコ内に入れ、実
施例−1で合成した開始剤1または実施例−2で
合成した開始剤−2を添加し、60℃、50時間静置
重合させた。重合後実施例−2と同様の操作を行
いポリアリルアミン塩酸塩を得た。その結果をま
とめて、以下に示す。
The present invention uses monoallylamine (CH 2 =
The present invention relates to a method for producing a polymer of CHCH 2 NH 2 ). As is well known, allyl compounds are difficult to polymerize using common radical initiators, and generally only polymers with a low degree of polymerization are produced in low yields. This is no exception for monoallylamine, which is a type of allyl compound; monoallylamine hardly polymerizes with ordinary radical or ionic initiators, and under special conditions such as the following. Only a few polymerization examples below have been reported. 1. A method for obtaining brown resinous poly-monoallylamine (hereinafter simply referred to as polyallylamine) by gas phase polymerization using tetrafluorohydrazine as a catalyst (US Pat. No. 3,062,798). 2. Add a small amount of water to monoallylamine hydrochloride, bring it to a molten state at 80-85℃, and polymerize while adding hydrogen peroxide little by little to obtain resin-like (blackish brown) polyallylamine hydrochloride with a molecular weight of 950-1000. How to obtain [VVZykova et al. Tr.Inst.Khim
Nauk, Akad.Nauk Kaz.SSR, 11 , 89–94.
(1964), Chem.Abst. 61 , 14855 (1964)]. 3 A method in which monoallylamine hydrochloride is dissolved in a mixed solvent of tert-butyl alcohol and chlorobenzene in the coexistence of diethyl phosphite, and polymerized at the reflux temperature of the solvent using azobisisobutyronitrile as an initiator [Germany method] Patent publication no.
2946550 and its corresponding Japanese application, JP-A-56-82807]. Methods 1, 2, and 3 above are examples of monoallylamine polymerization using a catalyst such as a radical initiator, but in methods 1 and 2, the resulting polymers are all sticky. A resin-like product with a high degree of polymerization has not been obtained. Method 3 described in the German publication is a homopolymerization and copolymerization method of monoallylamine hydrochloride, but all of the examples described in the publication, with the exception of one, are based on easily polymerized vinyl monomers. This is an example of copolymerization with polymers (acrylamide, acrylic acid, acrylic ester, acrylonitrile, etc.), and the only homopolymerization example described on page 36 of the same publication, polyallylamine hydrochloride was produced with a yield of 85%. is obtained. However, there is no description of the shape or degree of polymerization of the obtained polymer.
It simply states that it is water-soluble over the entire PH range. As a result of additional tests by the present inventors, contrary to the description, only a hygroscopic low molecular weight product was obtained with a yield of about 0.6% (see Comparative Example described below). Incidentally, no examples of homopolymerization of allyl ammonium salts are found in the specification of the above-mentioned corresponding Japanese patent application (JP-A-56-82807). Next, as a method for polymerizing monoallylamine, the following radiation polymerization method has also been proposed, and according to this method, a monoallylamine polymer having a higher degree of polymerization can be obtained than a method using a radical catalyst. Namely, 4. A method of polymerizing monoallylamine by irradiation with gamma rays in protonic acid (phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid) or ultraviolet rays in the presence of hydrogen peroxide [V.
A. Kabanov et al., Vysokomol.Soed., 18 , No.9
1957-1962 (1976) and 18 , No. 10, 2233-
2238 (1976)]. 5. Monoallylamine, allyl cyanide or allyl mercaptan in the presence of an inorganic acid or an inorganic acid salt of a metal of group 1 or group of the periodic table,
Polymerization method by irradiation with various radiations (gamma rays, electron beams, X-rays, ultraviolet rays) (LSPolak,
VAKabanov et al., USSR Patent No. 296423). This patent also includes a radical-catalyzed polymerization method, but examples include polymerization of allyl cyanide with benzoyl peroxide in the presence of zinc chloride and hydrogen peroxide in the presence of calcium chloride. It only describes a method for polymerizing allyl mercaptan, but does not describe an example of polymerizing monoallyl amine using a radical catalyst. None of the monoallylamine polymerization methods described above can be said to be methods for easily obtaining polyallylamine in large quantities. Very recently, one of the inventors (Harada) developed an inorganic acid salt of monoallylamine in a polar solvent using an azo radical initiator containing a group with a cationic nitrogen atom in the molecule. They discovered that a polymer could be easily obtained by polymerizing the same, and filed a patent application for this in Japanese Patent Application No. 58-54988. This Japanese Patent Application No. 58-54988 states that "it is important that both the monomer and the initiator have an electric charge in the polymerization system" as a condition for facilitating the polymerization of inorganic acid salts of monoallylamine. It is stated that. In this case, it is clear from the claims that the initiator refers to a positively charged nitrogen atom. The present inventors searched for a more effective polymerization initiator when polymerizing an inorganic acid salt of monoallylamine in a polar solvent, and found that compounds represented by the following general formulas [] and [] were used as radical initiators. The present invention was completed based on the discovery that it is very effective when used as a compound. (In the general formulas [] and [], n represents an integer of 0 to 4, R 1 and R 2 are the same or different groups, and are a straight chain or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a straight chain or branched alkyl group having 3 carbon atoms, -6 represents a cycloalkyl group, phenyl group or benzyl group.) By the way, the radical initiators represented by the above general formulas [] and [] are disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 1983-
It differs from the radical initiator used in the invention of No. 54988 in the following points. That is, in the radical initiator of the present invention, the nitrogen atom other than the azo group is an amidoxime group or a nitrogen atom contained in a hydroxamic acid. Its basicity is significantly lower than that of a nitrogen atom, and rather it has the properties of a negative charge. In addition, the initiators [ ] and [ ] of the present invention contain a -COOH group that exhibits acidic properties. Of course, since polymerization is mainly carried out in a polar solvent in the presence of a strong acid, the carboxyl groups of the initiators [] and [] are unlikely to exist in the form of a negative charge like -COO +H. This does not mean that there is no ion dissociation of species. Considering the above properties, it was predicted that the initiators [ ] and [ ] of the present invention would have no effect at all even if applied as an initiator to the polymerization of an inorganic acid salt of monoallylamine. It is truly surprising that such an effect has been observed. Next, the present invention will be specifically described. Suitable inorganic acid salts of monoallylamine used in the present invention include hydrochloride, sulfate,
These include sulfites and phosphates. Polymerization takes place in polar media, i.e. water, inorganic acids (hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, poly-phosphoric acid, etc.) or their aqueous solutions, organic acids (formic acid, acetic acid, propionic acid, lactic acid, etc.) or their aqueous solutions, alcohols. ,
dimethyl sulfoxide, dimethyl formamide,
It is carried out in an aqueous solution of salts of inorganic acids (zinc chloride, calcium chloride, magnesium chloride, etc.). During polymerization, the inorganic acid salt of monoallylamine is usually used in the form of an isolated crystal, but monoallylamine and an inorganic acid are added to the polar solvent to form a salt in the system. You may let them. Needless to say, when an inorganic acid or its aqueous solution is used as a polymerization medium, a predetermined amount of monoallylamine can be added to the inorganic acid or its aqueous solution and polymerized as it is. Among the initiators represented by the general formulas [] and [] used in the present invention, particularly desirable compounds are: 2,2'-Azobis-(2-carboxymethyl-propioamidoxime) 2,2'-azobis-(2-carboxyethyl-propioamidoxime) 3,3'-azobis-(3-carboxyethyl-butyroamidoxime) 2,2'-azobis-(2-carboxymethyl-propionhydroxamic acid) 2,2'-azobis-(2-carboxyethyl-propionhydroxamic acid) 3,3'-azobis-(3-carboxyethyl-butylhydroxamic acid) and the like. The amount of initiator used in the present invention is 0.1 to 10% by weight, usually 1 to 6% by weight, based on the inorganic acid salt of monoallylamine. The polymerization temperature varies depending on the chemical structure of the initiator, but is usually 30° to 100°C, usually 40° to 70°C. Polymerization time is usually within 100 hours. The concentration of the starting monomer is preferably as high as possible within the range of its solubility, but is usually in the range of 10 to 85% by weight. Since polymerization is somewhat inhibited by oxygen in the air, it is preferable to carry out the polymerization in an inert gas such as nitrogen. Examples and comparative examples of the present invention are described below.
The fraction with a boiling point of 52.5-53°C obtained by drying MAA over granulated caustic soda and rectifying it under nitrogen was used.
As a result of gas chromatography, it was found that this fraction contained no diallylamine or triallylamine at all. Example 1 This example uses 2,2'-azobis-(2-carboxyethyl-propioamidoxime) (initiator-
An example of producing a monoallylamine polymer by polymerizing monoallylamine in phosphoric acid using 1) as an initiator will be shown. First, the method for synthesizing initiator-1 will be explained. Dissolve 12 g (0.3 mol) of caustic soda in 200 ml of water, cool on ice, and add 24.6 g (0.15 mol) of hydroxylamine sulfate while stirring. In this system, 4,4′-azobis(4-cyanovaleric acid) 16.8
g (0.06 mol) and reacted at 30-35°C for 20 hours. After the reaction, the mixture is concentrated to dryness under reduced pressure below 30°C. Dissolve this in 500 ml of acetone, and distill off the acetone from the resulting acetone solution. The residue is washed with ethyl acetate and dried under reduced pressure. Yield 10.2g (49
%). Elemental analysis, IR and NMR analysis, and acidity measurements confirmed that this product was initiator-1. Next, 922.3 g (8 moles) of 85% phosphoric acid are placed in two round bottom flasks equipped with a stirrer, thermometer, countercurrent condenser, and addition funnel. 224.8 g (4 mol) of monoallylamine (MAA) is added dropwise to this while stirring. At this time, set the temperature of the system to 10 to 30
Keep at ℃. After dropping, heat to 60℃ while stirring. In this way, 11.0 g of initiator-1 was added to the phosphoric acid solution of the obtained MAA-phosphate at 85%
Dissolve in 40g of phosphoric acid and add. Then at 60±2℃
Polymerize for 72 hours. After polymerization, a colorless, transparent and viscous solution is obtained. When this solution is added to a large amount of water, the polymer (polyallylamine-phosphate) becomes cake-like and precipitates. After thoroughly washing this precipitate with water, it was dissolved in 550 ml of concentrated hydrochloric acid and polyallylamine-
Converts phosphate to hydrochloride. This solution is added to a large amount of methanol, the precipitate is collected by filtration, and extracted with methanol using a Soxhlet extractor to remove unpolymerized monomers and phosphoric acid. The precipitate was dried under reduced pressure at 50°C to obtain 225g (about 60%) of a polymer.
This polymer was analyzed by elemental analysis, infrared spectroscopy,
As a result of 1 H-NMR analysis, it was confirmed that it was polyallylamine hydrochloride (PAA-HCl).
1 H-NMR spectrum of this polymer (in heavy water,
270MHz (TSP internal standard) is shown in the attached drawing. In addition, this value was determined by measuring osmotic pressure in a saline solution.
The number average molecular weight n of PAA-HCL was 22,000. This PAA-HCl is well soluble in water and acid aqueous solutions, but insoluble in organic solvents. The viscosity of the aqueous solution exhibits typical polyelectrolyte behavior. Furthermore, when heated in air, this PAA-HCl decomposes at temperatures above 300°C without melting. Next, free polyallylamine (PAA) was prepared from PAA-HCl. That is, PAA−HCl,
Dissolve 30g in 270g of distilled water, remove hydrochloric acid through a strongly basic ion exchange resin (Amberlite-IRA-402), and freeze-dry the filtrate.
16.5g of PAA is obtained. This PAA is easily soluble in water and methanol, swells with dimethyl sulfoxide and pyridine, but is insoluble in common organic solvents. When left in the air, this PAA absorbs carbon dioxide and moisture and produces carbonates. Example 2 This example describes the polymerization of monoallylamine by polymerization in an aqueous solution of monoallylamine hydrochloride using 2,2'-azobis-(2-carboxyethyl-propionhydroxamic acid) (initiator-2) as an initiator. An example of manufacturing the combination is shown below. Synthesis of initiator-2: 2,2'-azobis-(2-
carboxyethyl-propioamidoxime) (initiator-1, the synthesis method of which was shown in Example 1) 5.19 g
(0.015 mol), add 15 g of cooled concentrated hydrochloric acid,
Stir for 20 minutes at °C. After the reaction, the reaction mixture is poured into about 1 liter of acetone. The resulting precipitate was collected by filtration,
After washing with acetone and drying under reduced pressure, the result is 2.77
g (53%) of white powder is obtained. Elemental analysis, IR and NMR analysis, and acidity measurements of this powder confirmed that it was Initiator-2. Next, 570 g (10 mol) of MAA is added dropwise to 1.1 kg of concentrated hydrochloric acid (35% by weight) at 5 to 10° C. under ice cooling with stirring. After the dropwise addition is completed, water and excess hydrogen chloride are distilled off at 60°C under a reduced pressure of 20 mm of mercury using a rotary evaporator to obtain white crystals. The crystals were dried on silica gel with 5 mercury columns.
Dry at 80℃ under vacuum of mm, MAA-HCl980g
get. This MAA-HCl contains approximately 5% water. In a 500 ml round-bottomed flask equipped with a stirrer, thermometer, countercurrent condenser, and nitrogen gas inlet tube, add the above MAA.
- Add 98 g of HCl and 36 g of distilled water and stir to dissolve to make a 70% aqueous solution of MAA-HCl. Heat to 50°C while passing nitrogen gas. Next, 24.5 g of the above initiator was directly added, and polymerization was allowed to stand at 48 to 50°C for 70 hours. When the colorless, transparent and viscous solution thus obtained is added to a large amount of methanol, a white polymer precipitates out. This precipitate was collected by filtration, washed with methanol, and dried at 50°C under reduced pressure.
74.5%) of PAA-HCl is obtained. The number average molecular weight n of this PAA-HCl determined by osmotic pressure measurement in a saline solution was 5500. Example 3 100g of the 70% aqueous solution of MAA-HCl prepared in Example-2 was placed in a 200ml Erlenmeyer flask with a stopper, and initiator 1 synthesized in Example-1 or initiator- synthesized in Example-2 was added. 2 was added thereto, and polymerization was allowed to stand at 60°C for 50 hours. After polymerization, the same operation as in Example 2 was carried out to obtain polyallylamine hydrochloride. The results are summarized below.

【表】 次に比較例としてドイツ特許公開第2946550号
公報に示された、ジエチルホスフアイト共存下、
2,2′−アゾビスイソブチロニトリルによる
MAA−HClの重合例の、本発明者による追試結
果を示す。 比較例 ドイツ特許公開第2946550号公報の第36頁に記
載された方法に従つて、1丸底フラスコに窒素
を導入しながらら100mlのt−ブタノールを加え
撹拌下加熱還流させた。500mlのt−ブタノール
に46.8gのMAA−HClと0.5gのジエチルホスフ
アイトを溶解して得た溶液および50mlのクロロベ
ンゼンに0.3gのアゾビスイソブチロニトリル
(AIBN)を溶解して得た溶液を同時に上記フラ
スコ内のt−ブタノール中に滴下した。2つの溶
液の滴下に要した時間は約60分であつた。その後
反応混合物を3時間還流させた。この3時間のう
ちの最初の2時間において50mlのクロロベンゼン
に0.3gのAIBNを溶解して得た溶液を更に加え
た。反応混合物を20℃に冷却し、濾過し、酢酸エ
チルで洗浄した後、60℃で減圧乾燥させて黄色の
吸湿性生成物0.25g(収率0.53%)を得た。生成
物量が少量であつたので、生成物の重合度を測定
することができなかつたが、生成物が吸湿性であ
ることは、この生成物が比較的に低重合度である
ことを意味する。
[Table] Next, as a comparative example, in the coexistence of diethyl phosphite, as shown in German Patent Publication No. 2946550,
With 2,2'-azobisisobutyronitrile
The results of a follow-up test by the inventor of the polymerization example of MAA-HCl are shown. Comparative Example According to the method described on page 36 of German Patent Publication No. 2946550, 100 ml of t-butanol was added to a round bottom flask while nitrogen was being introduced, and the mixture was heated to reflux with stirring. A solution obtained by dissolving 46.8 g MAA-HCl and 0.5 g diethyl phosphite in 500 ml t-butanol and a solution obtained by dissolving 0.3 g azobisisobutyronitrile (AIBN) in 50 ml chlorobenzene. was simultaneously dropped into the t-butanol in the flask. The time required for dropping the two solutions was approximately 60 minutes. The reaction mixture was then refluxed for 3 hours. During the first two hours of this three hour period, a further solution of 0.3 g of AIBN in 50 ml of chlorobenzene was added. The reaction mixture was cooled to 20° C., filtered, washed with ethyl acetate, and dried under reduced pressure at 60° C. to obtain 0.25 g (0.53% yield) of a yellow hygroscopic product. Due to the small amount of product, it was not possible to measure the degree of polymerization of the product, but the hygroscopic nature of the product means that it has a relatively low degree of polymerization. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の方法により得られたモノアリル
アミンの重合体の 1H−NMRスペクトルである。
The drawing is a 1 H-NMR spectrum of a monoallylamine polymer obtained by the method of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 モノアリルアミンの無機酸塩を、極性溶媒中
で、次の一般式〔〕または〔〕で示されるア
ゾ系開始剤の存在下で重合させることを特徴とす
るモノアリルアミンの重合体の製造方法。 (一般式〔〕および〔〕中、nは0〜4の整
数を表わし、R1およびR2は、同一または異なる
基であつて、炭素数1〜4の直鎖または分岐アル
キル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、フエ
ニル基またはベンジル基を表わす。)
[Scope of Claims] 1. A monoallylamine inorganic acid salt characterized by polymerizing an inorganic acid salt of monoallylamine in a polar solvent in the presence of an azo initiator represented by the following general formula [] or []. Method for producing polymers. (In the general formulas [] and [], n represents an integer of 0 to 4, R 1 and R 2 are the same or different groups, and are a straight chain or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a carbon number 3 to 6 cycloalkyl group, phenyl group or benzyl group.)
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AU34823/84A AU553136B2 (en) 1983-11-10 1984-10-30 Azo initiators for monoallylamine polymerisation
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6811839B2 (en) 2000-11-09 2004-11-02 Canon Kabushiki Kaisha Recording medium and image forming process using the same

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