JPH049163B2 - - Google Patents

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JPH049163B2
JPH049163B2 JP56062021A JP6202181A JPH049163B2 JP H049163 B2 JPH049163 B2 JP H049163B2 JP 56062021 A JP56062021 A JP 56062021A JP 6202181 A JP6202181 A JP 6202181A JP H049163 B2 JPH049163 B2 JP H049163B2
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  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、アクリルアミド系単量体の水溶液重
合における新規な重合方法に関するものである。 重合性単量体を重合させて水溶性重合体を得る
方法については、種々の方法が知られているが、
高分子量体が得られやすいこと及び製造装置の保
守が容易な事などから水溶液重合法が最も良く採
用されている。 水溶液重合によつて取得した重合体の外観的特
徴は、重合時の単量体濃度、重合開始温度、単量
体組成、重合開始剤の種類及びその量などによつ
て変化することは良く知られている。 一般により高い重合度の重合体を得ようとする
ときは、重合開始温度をできるだけ低くし及び/
又は重合開始剤の使用量を減じて重合を行なわせ
ることにより、その目的を達し得ることも良く知
られている。 しかしながら、重合開始温度を低くしたり及
び/又は重合開始剤の使用量を少なくしていつた
系で重合を行なわせると、誘導期間(以下、I.P.
と略記する)の大幅な遅延現象を起すばかりでな
くモノマー中の不純物や溶存酸素などの量の変化
によつてI.P.それ自体に大きな変化が生ずる。従
つて重合完了までの全操作に要する時間も当然長
びくことになり、生産性の上で好ましいものでは
なく、場合によつては産業上全く利用できないと
いう事態にもなりかねない。 このような不都合な現象を回避するために考え
られた方法の一つに例えば特公昭47−26430号公
報記載の如くアゾ系重合開始剤にレドツクス系重
合開始剤を併用してI.P.の短縮を図る方法があ
る。しかしこの方法では、レドツクス系重合開始
剤が、単量体中の微量不純物によつて影響を受
け、重合開始という本来の目的を果す場面で重合
挙動を左右するという本質的な問題を抱えてお
り、末だこの点に関して充分な解決策が与えられ
ていない。 また同様の目的から、紫外線を利用した重合方
法も知られるようになつた。例えば、特公昭41−
13271号公報では紫外線を照射して重合時間の短
縮化を図つている。ところでこの技術は、紫外線
を単量体等に均一に照射させる必要から単量体
(水)溶液をフイルム状に保持して光エネルギー
がフイルム厚さ方向にも一様に届くようにする必
要があり、このことは重合装置に広大な敷地面積
を必要とする。 また、この紫外線照射による重合は、重合反応
速度が著しく速いことから分子量の調節が極めて
難かしく、特に高分子量体の重合体を得ようとす
るときに難点がある。 本発明は、原料単量体中に存在する重合防止剤
の種類や量、その他微量の不純物が重合反応へ与
える影響を殆ど無視し得るまでに抑制し、また比
較的大きな容積で高分子量重合体を均一に且つ比
較的短時間で製造する方法について検討し完成し
たものである。 即ち本発明は、アクリルアミド系重合体を水溶
液重合によつて取得するに際し、重合開始剤の存
在下で撹拌しながら紫外線を照射して重合を開始
せしめ、後は撹拌及び光線の照射を停止し、重合
反応を開始剤により完結させることを特徴とする
水溶性で高重合度の重合体を取得する水溶液重合
方法に関する。 このような構成から成る本発明では、紫外線照
射を行なつている間重合容器内の内容物は撹拌が
維持されていることから、紫外線照射位置がたと
え限られた一定場所であつても被照射面は常に更
新されていることになり、従つて結果的には重合
容器内容物は、均一に光エネルギーの照射を受け
たと同じ効果を有し不均一照射に基づくと考えら
れる不利な現象は起らない。 被照射物に対する紫外線照射量の測定は、特に
本発明の要件の一つを形成している場面である撹
拌下にある水性物質における照射量の測定をミク
ロ的に実施するのは困難である。しかし本発明に
おける紫外線照射期間は、単量体等の水溶液が水
性(の如き粘度)の時にのみ行い、かつその置換
混合性が充分に高い時にのみ行うのであるから、
従つて水性溶液量全体に対する照射量即ち照射エ
ネルギー量をもつて比較することができる。 本発明で使用する光線は、200〜400nmの波長
帯域を主成分とするものであり、またI.P.短縮を
効率よく行なうことから高出力のものを用いるこ
とが好ましい。この目的に合致するものとして、
例えば高圧水銀燈がある。 そして水銀燈のエネルギー量としては、経験的
事実から単量体等の水溶液1Kgに対しておよそ
0.1cal/sec(通常の高圧水銀燈の出力では約0.4w
に相当する)ないしそれ以上とすることが好まし
い。 勿論この場合水銀燈の出力によつて与えられる
エネルギー量が0.1cal/sec/Kg水溶液以下のと
きは全く無効であるというのではなく、I.P.の短
縮効果が充分に期待できないという意味あいの限
定根拠である。 水銀燈によつて得られるエネルギー量とI.P.の
関係を具体的に示すと次の通りである。 即ち、約0.1cal/secのエネルギーを1Kgの単
量体水溶液に照射したときのI.P.が約60分である
単量体水溶液に対し、約0.36cal/secのエネルギ
ーを照射するとI.P.は約25分となり、同様に約
0.53cal/secのときはI.P.は約10分まで短縮でき
るのである。 実際の工場規模の重合では、当然のことながら
I.P.はできるだけ短かい方が生産性向上につなが
り好ましいが、通常は約60分以内、好ましくは30
分以内に設定する。 具体的には、エネルギー照射量が約0.1cal/
sec/Kg水溶液程度ないしそれ以上であれば適当
なI.P.が得られるが、最も好ましい量は約0.48〜
0.72cal/sec/Kg水溶液程度である。 本発明では、このように紫外線照射を行なうこ
とによつてI.P.を適当な時間まで短縮させ、実際
の重合は一般的なラジカル重合開始剤たとえばア
ゾ系重合開始剤により重合を完結させている。 ここで使用するアゾ系重合開始剤の具体例とし
ては、2,2′−(2−アミジノプロパンハイドロ
クロライド)、2−シアノ−2−プロピラゾフオ
ルムアミド、4,4′−アゾビス(4−シアノワレ
リアン酸)などの水溶性アゾ系重合開始剤である
が、水溶性であることは必ずしも必要ではなく、
例えばアゾビスイソブチロニトリルなども適宜分
散させて使用することができる。 重合開始温度は、上述のアゾ系重合開始剤が活
性を示しかつ充分長時間その活性を維持すること
のできる温度が好ましく具体的には約30℃以下が
最も一般的である。 本発明でいうアクリアミド系重合体とは、非置
換アクリルアミドのほかにそのα−ないしβ−あ
るいはN−置換されたアクリルアミド誘導体の単
独またはそれら相互あるいはこれらと少量の他の
水溶性単量体との相互重合体を指すが、場合によ
り少量の架橋剤により架橋されたものであつても
良い。 このようなアクリルアミド系重合体を構造する
単量体としては、具体的には、アクリルアミド、
メタクリルアミド、アクリル酸、アクリル酸塩、
メタクリル酸、メタクリル酸塩、アクリル酸ない
しメタクリル酸のアルキル(C1〜4)エステル、ア
クリル酸ないしメタクリル酸のアルキル(C1〜4
アミノエステル、2−アクリルアミド−2−アル
キル(C1〜4)プロパンスルホン酸ないしその塩な
どを挙げることができる。 実際に重合体を取得するには、その目的とする
特性が得られるよう前記単量体の群の中の1種ま
たは2種以上を組合せて、また場合によつては具
体的に例示していない公知の単量体と組合せて使
用する。 重合反応を行なわせるにあたつては、単量体の
濃度は任意に選択し得るが、最終的に取得する重
合体が含水ゲル状を構成するように大略20重量%
以上の濃度で実施することが望ましい。 本発明の一具体例を以下に説明する。 重合槽に単量体水溶液ないし水分散液を仕込
み、水溶液重合の常法に従つて脱酸素を行なつた
のち、重合開始剤を加え撹拌下に紫外線を照射す
る。初期時間(紫外線照射量及び/又は単量体な
どとの関係によつて異なるが、一般的にはI.P.が
60分以内であるように調節することが好ましい)
経過後、溶液の増粘と共に温度上昇の兆が現れ重
合開始が認識できる。 重合開始約2分後、撹拌及び紫外線照射を停止
し、その後は添加しておいた重合開始剤により重
合を断熱状態で進行させるのであるが、このよう
にすることにより、概ね60〜300分で重合が完結
する。この際、必要あるときは、一般に光増感性
物質とされているベンゾインメチルエーテル、ベ
ンゾインエチルエーテル等を併用することは勿論
可能である。 紫外線の照射方法は、重合槽の上面、側面域は
底面のいずれからでも良く、また液密のランプケ
ースを形成することができれば紫外線ランプを被
照射液中に浸漬させることもできる。 このような構成からなる本発明方法は、従来の
方式例えば連続式シート状重合の場合の如くシー
ト全幅に亘つて均一に紫外線を照射しなければな
らないという特別な煩わしさは全くなく、通常の
回分式重合容器に紫外線照射のための窓ないしは
浸漬装置を付与するという若干の改変を加えるの
みで容易に実施することができる。 本発明方法で得たゲル状またはペースト状重合
体は、その後必要に応じて直接乾燥、溶媒(例え
ばメタノールなど)による脱水など公知の乾燥手
段・方法により乾燥させ、その後粉砕処理して粉
末製品とすることができる。 以下実施例によつて本発明を説明する。 実施例 1 アクリルアミド(以下AA)及びジメチルアミ
ノエチルメタクリレート(以下DMAEMA、表
示量のメチルハイドロキノン(MEHQ)含有)
の等量混合物(重量比)の25重量%を含む水溶液
のPHを3.5に調整し、その液温を25℃に維持し重
合容器内をN2ガスで30分間脱酸素のため置換し
た。 これに2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパ
ンハイドロクロライド)の300ppm(対液)相当量
及びベンゾイルメチルエーテル100ppm(対液)相
当量を加え約10分間N2ガスで置換を行なつた後
0.4cal/sec/Kg−水溶液(即ち1・6w/Kg−水
溶液)相当の出力を有する水銀燈を単量体水溶液
中に浸漬して点燈した。点燈10分後に水溶液の温
度上昇を認めたので撹拌及び光照射を中止した。
その後断熱的に重合を進行させたところ約250分
経過後にピーク温度に達した。DMAEMA中の
重合防止剤量に拘らず重合挙動は略同じものであ
り、重合防止剤量の変化による影響は認められな
かつた。尚、比較のため紫外線を照射しない系を
併列的に実施したが、11時間経過しても重合が完
結しなかつた。
【表】 実施例 2 AA20重量%、メタクリロイルオキシエチルト
リメチルアンモニウムクロリド(以下
DMAEMA4級塩)80重量%からなる単量体45重
量%水溶液のPHを3.7に調節し、液温を20℃とし
て窒素置換を30分行い、2,2′−アゾビス(2−
アミジノプロパンハイドロクロライド)400ppm
(対液)及びアゾビスイソブチロニトリル100ppm
(対液)を加えさらに10分間窒素置換を続け、撹
拌下で水溶液中に浸漬してある水銀燈を点燈し単
位水溶液量当りのエネルギー量とI.P.の関係を下
表の如く得た。
【表】 実施例 3 AA50重量%、DMAEMA20重量%、
DMAEMA4級塩30重量%からなる単量体の30重
量%水溶液濃度のものをPH3.5に調節した。この
水溶液200Kgを重合槽に仕込み28℃に温度を設定
し窒素置換を30分実施しベンゾイルエチルエーテ
ル50ppm(対液)及び表示量の2,2′−アゾビス
(2−アミジノプロパンハイドロクロライド)を
加え直ちに撹拌下に出力400wの高圧水銀燈を重
合槽上部(液面より20cm上部)より照射した。5
〜10分で内部温度の上昇が認められ直ちに窒素導
入、撹拌及び光照射を中止した。 開始剤量と重合挙動及び重合物の性状は次表の
通りであつた。
【表】 実施例 4 内容量2m3の重合槽にAA360Kg、2−アクリ
ルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸ナトリ
ウム100Kg、イオン交換水1340Kgを仕込み、PH7.0
に調節した。液中に窒素を吹き込み脱酸素を30分
実施しつつ液温を20℃に保ち、2,2′−アゾビス
(2−アミジノプロパンハイドロクロライド)を
液全体に対して200ppm添加し撹拌を行なつた。
10分後重合槽上部のマンホールの紫外線照射装置
から出力2kwで紫外線を照射した(ランプー単量
体水溶液々面間距離80cm)。 紫外線照射を開始して3分後に内温が1℃上昇
し、重合開始を認めた。直ちに撹拌、窒素吹き込
み及び紫外線照射を中止した。120分後に91℃の
ピーク温度に達し重合が完結した。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 アクリルアミド系重合体を水溶液重合によつ
    て取得するに際し、重合開始剤の存在下で撹拌し
    ながら紫外線を照射して重合を開始せしめ、後は
    撹拌及び紫外線の照射を停止し、重合反応を重合
    開始剤により完結させることを特徴とする水溶性
    で高重合度の重合体を取得する水溶液重合方法。
JP6202181A 1981-04-24 1981-04-24 Polymerization of aqueous solution Granted JPS57177008A (en)

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