JPH05186528A - 粒状のカチオン系水溶性ポリマーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ジアルキルアミノアルキルアクリレートなど
のカチオン系モノマーを水溶液中、炭酸塩および／また
は重炭酸塩の存在下で重合し、得られたポリマーゲル
を、特定量のポリアルキレングリコールの存在下で造粒
した粒状のカチオン系水溶性ポリマーの製造方法。 【効果】 本発明の方法により製造される粒状ポリマー
は、水に溶解させ水溶液状態で保存しても粘度の低下が
少なく、凝集性能が維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカチオン系水溶性ポリマ
ーの製法に関するものであり、詳しくは、特に都市下水
用処理剤として用いた場合に優れた濾水及び脱水効果を
発揮する水溶性ポリマーの製法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ジアルキルアミノアルキルアクリレー
ト、ジアルキルアミノアルキルメタアクリレートまたは
それらの中和塩もしくは四級化物（以下、これらをＤＡ
Ａと総称する）を含有するモノマー水溶液を重合して得
たカチオン系水溶性ポリマーは、例えば、都市下水用処
理剤、製紙用薬剤などとして広く利用されている。この
カチオン系水溶性ポリマーの製造法として、モノマー水
溶液を重合開始剤の存在下、攪拌することなく、静置状
態で重合することにより含水ポリマーゲルを得、次い
で、これを乾燥する方法が知られている。この方法の場
合、含水ポリマーゲルが一体化した塊状物として得られ
るので、これを細粒化した後、乾燥して製品化する必要
がある。ところが、この細粒化乃至それ以降の工程でポ
リマー粒子が装置や他のポリマー粒子と付着しやすく、
細粒化が難しいことが知られている。一方、このポリマ
ー粒子の付着を防止するためにポリアルキレングリコー
ルを添加すればよいことが知られている（特公昭５９−
１０６９４号等）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリアルキレ
ングリコールを添加すると製品カチオン系水溶性ポリマ
ーの凝集性能が経時的に劣化することも知られている。
（特開昭６０−１４１７２６号）。従って、上記細粒化
工程の操作性を向上させるためには、水溶性ポリマーと
しての性能をある程度、犠牲にする必要があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等はポ
リアルキレングリコール添加による凝集性能の経時劣化
の防止につき鋭意検討した結果、重合時にモノマー水溶
液、重合開始剤と共に炭酸塩および／または重炭酸塩を
存在させて重合したポリマーを用いると凝集性能の経時
劣化を防止できることを見出し本発明に到達した。

【０００５】すなわち、本発明の要旨はジアルキルアミ
ノアルキルアクリレート、ジアルキルアミノアルキルメ
タアクリレートまたはそれらの中和塩もしくは四級化物
を含有するモノマーの水溶液中で重合開始剤並びに炭酸
塩および／または重炭酸塩化合物の存在下で重合し、次
いで、重合によって得られたポリマーゲルを、該ポリマ
ーゲルに対して０．２〜１０重量％のポリアルキレング
リコールの存在下で造粒することを特徴とする粒状のカ
チオン系水溶性ポリマーの製造方法に存する。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いられるＤＡＡとしては、ジメチルアミノエチルアク
リレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエ
チルアミノエチルアクリレート、ジブチルアミノエチル
アクリレートなどのジアルキルアミノアルキルアクリレ
ート及びジアルキルアミノアルキルメタアクリレート並
びに下記一般式〔Ｉ〕

【０００７】

【化１】

【０００８】（式中、Ｒ¹ は水素原子またはメチル基を
示し、Ｒ² 及びＲ³ は炭素数１〜４のアルキル基を示
し、Ｒ⁴ は水素原子、炭素数１〜８のアルキル基、炭素
数１〜４のヒドロキシ置換アルキル基またはベンジル基
を示し、Ｙは炭素数２〜４のアルキレン基またはヒドロ
キシ置換アルキレン基を示し、Ｘ^- はハロゲンイオン、
硫酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、カルボン酸イ
オン、スルホン酸イオンまたは炭素数１〜８のアルキル
基を有するアルキル硫酸イオンを示す）で表される化合
物が挙げられる。一般式〔Ｉ〕で表される化合物の具体
的な例としては、ジアルキルアミノアルキルアクリレー
トまたはジアルキルアミノアルキルメタアクリレートと
塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、プロピオン酸、ベン
ゼンスルホン酸等との中和塩、および、β−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ライド、
β−メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウ
ムメチルサルフェート、β−メタクリロイルオキシエチ
ルジメチルエチルアンモニウムブロマイド、β−メタク
リロイルオキシエチルジメチルエチルアンモニウムモノ
エチルサルフェート、β−メタクリロイルオキシエチル
ジメチルベンジルアンモニウムクロライド、β−アクリ
ロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライ
ド、β−アクリロイルオキシエチルトリエチルアンモニ
ウムブロマイド、２−ヒドロキシ−３−メタクリロイル
オキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド等の
ジアルキルアミノアルキルアクリレートまたはジアルキ
ルアミノアルキルメタアクリレートの四級化物が挙げら
れる。

【０００９】なお、ＤＡＡとの共重合に供されるコモノ
マーとしては、例えばアクリルアミド、メタクリルアミ
ド、アクリル酸、アクリル酸エステル、アクリロニトリ
ルなどが挙げられるが、好ましくはアクリルアミドまた
はメタクリルアミドである。これらのコモノマーの割合
は、通常９５モル％以下の範囲から選ばれるが、好まし
くは０〜８０モル％の範囲、特に０〜５０モル％の範囲
が好ましい。

【００１０】本発明においてＤＡＡ含有モノマー水溶液
の重合に使用される重合開始剤の例としては、アゾビス
（２−アミジノプロパン）塩酸塩、４，４′−アゾビス
−４−シアノワレリアン酸などのアゾ系化合物、過硫酸
カリ、過硫酸アンモニウム、過酸化水素等の過酸化物も
しくはこれらの過酸化物と還元剤とを組合せたレドック
ス系重合開始剤などが挙げられる。これら重合開始剤の
使用量は、モノマーに対して、通常１００〜５０００pp
m 、好ましくは５００〜１０００ppm である。この使用
量があまり少ないと重合を良好に行うことができず、ま
た、あまり多いと高分子量で粘度の高い水溶性ポリマー
を得ることができない。

【００１１】炭酸塩および重炭酸塩としてはアンモニウ
ム塩やアルカリ金属の塩が挙げられ、具体的には炭酸ア
ンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ア
ンモニウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウムなどが
例示される。炭酸塩および／または重炭酸塩はモノマー
１００重量部に対し、通常、０．１〜５重量部、好まし
くは０．５〜４重量部使用される。この使用量が少なす
ぎると本発明の効果が得られず、多すぎるとポリマーの
体積膨張が大きいため、モノマー水溶液の仕込み量を減
らす必要があり、生産性が低下し、また、場合によって
はポリマー純度低下による性能低下の要因にもなるので
好ましくない。

【００１２】重合は、通常、ＤＡＡ含有水溶液に重合開
始剤と炭酸塩および／または重炭酸塩を加え、系内を窒
素ガスで曝気したのち、密閉容器内で通常１〜４時間重
合する。重合温度は反応が進行するにつれて反応熱によ
り上昇するので、通常は、重合開始温度やモノマー濃度
などを調整することにより、重合温度が最高で６５〜９
５℃の範囲になるように制御することが好ましい。具体
的には、たとえば、１５〜６０重量％のモノマー水溶液
を用い、−５〜２５℃の温度で重合を開始すればよい。
この重合方法により、含水量が８５〜４０重量％（固形
分１５〜６０重量％）の一体化した含水ゲル状のポリマ
ー塊状物（以下「ポリマーゲル」という。）が得られ
る。

【００１３】本発明で用いる重合槽としては、通常、合
成樹脂製又は合成樹脂ライニングを施したものが望まし
く、合成樹脂としては、例えば、四弗化エチレン樹脂、
フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリ
プロピレンなどが挙げられる。重合を終えたポリマーゲ
ルを含有する重合槽は通常、重合槽の上下を逆転させ自
重により、また、必要に応じて、重合槽内壁とポリマー
ゲルの間に水あるいは空気を注入するなどの補助操作を
行ない、ポリマーゲルを落下させ回収することができ
る。本発明ではポリマーゲルの落下時間が速く、また、
重合槽内壁へのポリマー付着もないので好ましい。

【００１４】次に、回収されたポリマーゲルを通常、肉
挽型スクリュー押出機などを用いて粒径０．２〜５mm程
度に造粒するが、この造粒工程に先立ちポリアルキレン
グリコールを添加する。また、造粒機に直接、ポリアル
キレングリコールを添加してもよい。ポリアルキレング
リコールとしては、通常、ポリエチレングリコール、ポ
リプロピレングリコールなどが使用でき、分子量２００
０〜２００００のポリエチレングリコールが特に好まし
い。

【００１５】ポリアルキレングリコールの添加量は、ポ
リマーゲルに対して０．２〜１０重量％、好ましくは
０．５〜７重量％であり、特に工業的に好ましい範囲と
しては１〜４重量％である。０．２重量％未満ではポリ
マー粒子の付着が防止できず、１０重量％を超えると純
度が低下し、ポリマーの凝集能力が低下するので好まし
くない。ポリアルキレングリコールは通常水溶液として
添加されるが粉末状で添加してもよい。造粒後は、公知
方法に従って、例えば、５０〜１００℃の温度でポリマ
ーの含水量が１５重量％以下となるまで熱風乾燥するこ
とにより粒状ポリマーが得られる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明はその趣旨を超えない限り、実施例によ
り限定されるものではない。 実施例１，２ ７８％のジメチルアミノエチルアクリレートの４級化物
の水溶液９２３０ｇと脱塩水６１０ｇ及び表−１に示す
１０％の炭酸塩又は重炭酸塩水溶液２１６０ｇを１５Ｌ
の密閉型重合槽に仕込んだ。窒素ガス０．２ｍ³ を水溶
液中に吹き込み完全に脱気したのち、液温２０℃にて先
ず、２，２′−アゾビス（２−アミジノプロパン）塩酸
塩１０００ppm を添加し、次いで、過硫酸アンモニウム
２０ppm及び硫酸第１鉄１４ppm を順次、添加混合し、
密閉系で放置し、断熱的に重合を行った。この際、重合
温度は最高で８０℃に達していた。

【００１７】２時間後にポリマーゲルを取り出し、該ポ
リマーゲルに、ポリエチレングリコール（分子量６００
０）を６％添加して押出造粒機にて平均粒径３mmに造粒
し、次いで、粒状物を８０℃の熱風により２時間乾燥処
理した。得られた粉末ポリマーを１ｇ秤量し、４９９ｇ
の水に、３時間攪拌溶解した０．２％ポリマー水溶液に
ついて、性能の変化（ポリマー水溶液の粘度変化）を試
験した結果を表−１に示す。

【００１８】比較例１ 実施例１において、炭酸塩を添加しないで、実施例１と
同様な方法で重合を行ない、同様にポリエチレングリコ
ールを添加して造粒し、乾燥処理した。得られた粉末ポ
リマーを０．２％水溶液に溶解して性能の変化を試験し
た結果を表−１に示す。

【００１９】比較例２ 実施例１において、炭酸塩の代わりに、硫酸アンモニウ
ムを使用して実施例１と同様な方法で重合を行ない、同
様にポリエチレングリコールを添加して造粒し、乾燥処
理した。得られた粉末ポリマーを０．２％水溶液に溶解
して性能の変化を試験した結果を表−１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、ポリアルキレングリコ
ールの添加により発生するポリマー水溶液を調製した場
合の粘度低下、すなわち、凝集性能低下が炭酸塩又は重
炭酸塩の添加により防止することができる。特に、ポリ
マー水溶液を保存した場合の粘度低下を大幅に抑制する
ことができるので、実用上極めて好ましいものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ジアルキルアミノアルキルアクリレー
   ト、ジアルキルアミノアルキルメタアクリレートまたは
   それらの中和塩もしくは四級化物を含有するモノマーを
   水溶液中で重合開始剤並びに炭酸塩および／または重炭
   酸塩の存在下で重合し、次いで、重合によって得られた
   ポリマーゲルを、該ポリマーゲルに対して０．２〜１０
   重量％のポリアルキレングリコールの存在下で造粒する
   ことを特徴とする粒状のカチオン系水溶性ポリマーの製
   造方法。