JPH0617389B2 - アニオン交換樹脂の製造方法 - Google Patents
アニオン交換樹脂の製造方法Info
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Landscapes
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、改良されたアニオン交換樹脂の製造方法に関
するものである。
するものである。
(従来の技術) イオン交換樹脂は、水の軟水化や純水製造用(例えば海
水の淡水化、河川、湖沼水の浄水化など)、廃水処理用
(例えば、工業廃水の脱重金属工程、家庭廃水の浄化、
写真現像処理システム廃液の脱銀工程など)、工業製品
・中間体の精製用(化学製品、食料品、医薬品からの不
純物抽出あるいは目的化合物の抽出など)、イオン交換
クロマトグラフィーへの応用による工程、環境管理用
(メッキ浴中のイオン濃度管理、クールダウン水中のイ
オン濃度分析、海水、湖沼水の管理など)さらに、相間
移動触媒として幅広い分野で利用されている。
水の淡水化、河川、湖沼水の浄水化など)、廃水処理用
(例えば、工業廃水の脱重金属工程、家庭廃水の浄化、
写真現像処理システム廃液の脱銀工程など)、工業製品
・中間体の精製用(化学製品、食料品、医薬品からの不
純物抽出あるいは目的化合物の抽出など)、イオン交換
クロマトグラフィーへの応用による工程、環境管理用
(メッキ浴中のイオン濃度管理、クールダウン水中のイ
オン濃度分析、海水、湖沼水の管理など)さらに、相間
移動触媒として幅広い分野で利用されている。
イオン交換樹脂、特にアニオン交換樹脂では、溶液中に
多種のアニオンが共存する場合、吸着を行なわせたいア
ニオンを共存する他種のアニオンと供に樹脂に吸着して
しまう。従ってこの対策のため使用する樹脂の量は除去
したいアニオンよりも過剰に用いなくてはならず、コス
トアップの原因となっていた。また、本来除去されるべ
きでないアニオンまでも樹脂に吸着されてしまい、溶液
中の、除去を目的としないアニオンの濃度までも低下さ
せてしまう。これは、不純物アニオンの除去を目的とし
て、樹脂を精製工程に用いた場合、精製物の収率の低下
を招き、化合物の抽出を目的として樹脂を精製工程に用
いた場合、精製物の純度の低下を招く原因となってい
た。このため目的とするアニオンを選択的に吸着し、他
のイオンについては実質的に不活性であるようなアニオ
ン交換樹脂の開発が望まれていた。
多種のアニオンが共存する場合、吸着を行なわせたいア
ニオンを共存する他種のアニオンと供に樹脂に吸着して
しまう。従ってこの対策のため使用する樹脂の量は除去
したいアニオンよりも過剰に用いなくてはならず、コス
トアップの原因となっていた。また、本来除去されるべ
きでないアニオンまでも樹脂に吸着されてしまい、溶液
中の、除去を目的としないアニオンの濃度までも低下さ
せてしまう。これは、不純物アニオンの除去を目的とし
て、樹脂を精製工程に用いた場合、精製物の収率の低下
を招き、化合物の抽出を目的として樹脂を精製工程に用
いた場合、精製物の純度の低下を招く原因となってい
た。このため目的とするアニオンを選択的に吸着し、他
のイオンについては実質的に不活性であるようなアニオ
ン交換樹脂の開発が望まれていた。
このような要望は、ハロゲン化銀カラー写真感光材料の
処理方法の分野すなわち、発色現像液などの現像液、漂
白液、定着液、漂白定着液などの写真用処理液からの溶
存イオンの除去にする技術分野でも顕著であった。
処理方法の分野すなわち、発色現像液などの現像液、漂
白液、定着液、漂白定着液などの写真用処理液からの溶
存イオンの除去にする技術分野でも顕著であった。
従来、この分野において、ハロゲン化物イオンの除去に
関してはOLS−2717674号、同2916836
号、US−3253920号、特開昭52−10582
0、同57−146249号、同61−95352号に
イオン交換樹脂、イオン交換膜を用いて現像液を再生す
る方法が記されている。しかしながら、ヨウ化物イオン
以外に数多くのアニオン成分を含有する定着液または漂
白定着液からのヨウ化物イオンの除去は必ずしも満足で
きるものではなかった。
関してはOLS−2717674号、同2916836
号、US−3253920号、特開昭52−10582
0、同57−146249号、同61−95352号に
イオン交換樹脂、イオン交換膜を用いて現像液を再生す
る方法が記されている。しかしながら、ヨウ化物イオン
以外に数多くのアニオン成分を含有する定着液または漂
白定着液からのヨウ化物イオンの除去は必ずしも満足で
きるものではなかった。
従って、多くの共存するアニオンの中からハロゲン化物
イオン、特にヨウ化物イオンを選択的に除去できるアニ
オン交換体の開発が望まれていた。アニオン交換体でな
いが、四級アンモニウム基、あるいは四級ホスホニウム
基から成るカチオン性基を有する化合物では一般にアニ
オンがヨウ化物イオンや過塩素酸イオンの場合には、カ
チオン性基周辺構造を疎水的にすることでアニオンとの
相互作用が著しく向上することが知られている。それら
の事実は例えば、高分子化合物では、マクロモレキュラ
ー ケミストリー フイジツクス(Makromolecular Che
mistry.Physics)/82巻 349頁(1981年)
に、低分子化合物ではカナデイアン ジャーナル オブ
ケミストリー(Canadian Journal of Chemistry)5
8巻 1412頁(1980年)に報告されており、高
分子化合物、低分子化合物を問わず官能基に特定される
一般的な特性である。
イオン、特にヨウ化物イオンを選択的に除去できるアニ
オン交換体の開発が望まれていた。アニオン交換体でな
いが、四級アンモニウム基、あるいは四級ホスホニウム
基から成るカチオン性基を有する化合物では一般にアニ
オンがヨウ化物イオンや過塩素酸イオンの場合には、カ
チオン性基周辺構造を疎水的にすることでアニオンとの
相互作用が著しく向上することが知られている。それら
の事実は例えば、高分子化合物では、マクロモレキュラ
ー ケミストリー フイジツクス(Makromolecular Che
mistry.Physics)/82巻 349頁(1981年)
に、低分子化合物ではカナデイアン ジャーナル オブ
ケミストリー(Canadian Journal of Chemistry)5
8巻 1412頁(1980年)に報告されており、高
分子化合物、低分子化合物を問わず官能基に特定される
一般的な特性である。
しかしながら、これらの疎水的なカチオン性基含有の高
分子化合物を、アニオン交換樹脂として製造化すること
は非常に困難であった。すなわち、アニオン交換樹脂の
一般的合成方法である反応性ハロゲン原子を有する架橋
有機高分子マトリックス(以下、前駆体樹脂という)へ
のアミンあるいはホスフインによる四級化反応を経るア
ニオン交換樹脂の製造方法として例えば特開昭59−3
9347号、米国特許2,874,132号、同3,2
97,648号、同3,549,562号、同3,63
7,535号、同3,817,878号、同3,84
3,566号、同2,630,427号、同2,63
0,429号、西独特許1,151,127号、特公昭
32−4143号、同46−19044号、同46−2
0054号、同53−5294号、同33−2796
号、同33−7397号に記載の方法が知られており、
実際、アミンとして親水的三級アミン(例えばトリメチ
ルアミン、ジメチルアミン等)を用いると、速やかに反
応し、良好な四級化率を示すものの、目的とする上記一
般式(I)で表わされるような疎水的なアミンあるいは
ホスフインの場合には、四級化反応の進行は非常に遅
く、また、反応率(四級化率)も低いままで停止してし
まうものであり現実的な樹脂の製造法ではない。又、さ
らに、ポリマーマトリツクス中の活性ハロゲンとアミン
との反応は、アミンの疎水性の向上に伴って四級化反応
速度が極端に低下することが、工業化学雑誌第66巻
第6号 123頁(1963年)に報告されていること
から、何らかの新しい技術的な打開なしには上記一般式
(I)で表わされる疎水的アミンあるいはホスフインを
用いて、上記の特許に記載のあるアニオン交換樹脂の一
般的合成方法をそのまま用いて疎水的カチオンサイトを
有するアニオン交換樹脂を良好な四級化率で合成するこ
とができないことは明白である。
分子化合物を、アニオン交換樹脂として製造化すること
は非常に困難であった。すなわち、アニオン交換樹脂の
一般的合成方法である反応性ハロゲン原子を有する架橋
有機高分子マトリックス(以下、前駆体樹脂という)へ
のアミンあるいはホスフインによる四級化反応を経るア
ニオン交換樹脂の製造方法として例えば特開昭59−3
9347号、米国特許2,874,132号、同3,2
97,648号、同3,549,562号、同3,63
7,535号、同3,817,878号、同3,84
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0054号、同53−5294号、同33−2796
号、同33−7397号に記載の方法が知られており、
実際、アミンとして親水的三級アミン(例えばトリメチ
ルアミン、ジメチルアミン等)を用いると、速やかに反
応し、良好な四級化率を示すものの、目的とする上記一
般式(I)で表わされるような疎水的なアミンあるいは
ホスフインの場合には、四級化反応の進行は非常に遅
く、また、反応率(四級化率)も低いままで停止してし
まうものであり現実的な樹脂の製造法ではない。又、さ
らに、ポリマーマトリツクス中の活性ハロゲンとアミン
との反応は、アミンの疎水性の向上に伴って四級化反応
速度が極端に低下することが、工業化学雑誌第66巻
第6号 123頁(1963年)に報告されていること
から、何らかの新しい技術的な打開なしには上記一般式
(I)で表わされる疎水的アミンあるいはホスフインを
用いて、上記の特許に記載のあるアニオン交換樹脂の一
般的合成方法をそのまま用いて疎水的カチオンサイトを
有するアニオン交換樹脂を良好な四級化率で合成するこ
とができないことは明白である。
反応溶媒を工夫して一般式(I)で表わされるような疎
水的アミンを活性化ハロゲンを有する低分子化合物と四
級化する試みが、「有機反応機構」第5版、89頁(東
京化学同人 1984年)に記載されている。しかしな
がら、これらの非プロトン性有機溶媒を本樹脂の製造に
用いた場合、四級化反応に用いる上記一般式(I)で表
わされるアミン、あるいはホスフインはこれらの非プロ
トン性有機溶媒に不溶であり、反応系の不均一化を招
き、得られる樹脂の四級化率は到底満足のできるもので
はなかった。
水的アミンを活性化ハロゲンを有する低分子化合物と四
級化する試みが、「有機反応機構」第5版、89頁(東
京化学同人 1984年)に記載されている。しかしな
がら、これらの非プロトン性有機溶媒を本樹脂の製造に
用いた場合、四級化反応に用いる上記一般式(I)で表
わされるアミン、あるいはホスフインはこれらの非プロ
トン性有機溶媒に不溶であり、反応系の不均一化を招
き、得られる樹脂の四級化率は到底満足のできるもので
はなかった。
(本発明が解決しようとする課題) 本発明の目的の第1は前駆体樹脂の四級化反応による疎
水的カチオンサイトを有するアニオン交換樹脂の製造に
おいて、高い四級化率を得ることのできる合成方法を提
供することにある。
水的カチオンサイトを有するアニオン交換樹脂の製造に
おいて、高い四級化率を得ることのできる合成方法を提
供することにある。
本発明の目的の第2は安価な高選択的アニオン交換樹脂
の合成方法を提供することにある。
の合成方法を提供することにある。
本発明の目的の第3は製造容易な高選択的アニオン交換
樹脂の合成方法を提供することにある。
樹脂の合成方法を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、鋭意検討の結果、製造方法として下記に
示した方法を用いることにより、上記目的を達成できる
ことを見い出した。
示した方法を用いることにより、上記目的を達成できる
ことを見い出した。
反応性ハロゲン原子を有する架橋有機高分子マトリツク
スと、下記一般式(I)で表わされるアミンまたはホス
フインとを用いて四級化反応を行ない、アニオン交換樹
脂を製造する方法において、反応溶媒として(1)非プロ
トン性有機溶媒と(2)下記一般式(I)で表わされるア
ミンあるいはホスフインを溶解しかつ前記非プロトン性
有機溶媒と混合し得る極性有機溶媒を併用することを特
徴とするアニオン交換樹脂の製造方法。
スと、下記一般式(I)で表わされるアミンまたはホス
フインとを用いて四級化反応を行ない、アニオン交換樹
脂を製造する方法において、反応溶媒として(1)非プロ
トン性有機溶媒と(2)下記一般式(I)で表わされるア
ミンあるいはホスフインを溶解しかつ前記非プロトン性
有機溶媒と混合し得る極性有機溶媒を併用することを特
徴とするアニオン交換樹脂の製造方法。
一般式(I) 式中Dは窒素原子あるいはリン原子を表わす。R1、R
2およびR3は、それぞれ同じであっても異なっていて
もよいアルキル基またはアリール基であり、互いに結合
して環構造を形成してもよく、かつR1、R2、R
3は、下記一般式(II)で表わされる化合物のオクタノ
ール/水の分配係数Pの対数(log P)が−1以上と
なる基を表わす。
2およびR3は、それぞれ同じであっても異なっていて
もよいアルキル基またはアリール基であり、互いに結合
して環構造を形成してもよく、かつR1、R2、R
3は、下記一般式(II)で表わされる化合物のオクタノ
ール/水の分配係数Pの対数(log P)が−1以上と
なる基を表わす。
一般式(II) Pの計算式 さらに詳細に説明すると、本発明の好ましいアニオン交
換樹脂の製造方法において、上記非プロトン性有機溶媒
の好ましい例は、ニトリル類(例えばアセトニトリル、
シアノエタン、ベンゾニトリル)、アミド類(例えばジ
メチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチル
安息香酸アミド、ジエチルホルムアミド)、スルホキシ
ド類(例えばジメチルスルホキシド)、スルホン類(例
えばジメチルスルホン、スルホラン)、リン酸アミド類
(例えばテトラメチルリン酸トリアミド)等であり、こ
れらの溶媒の2種以上を併用してもよい。これらのう
ち、アセトニトリル、シアノエタン、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドが
好ましい。特に好ましいのは、アセトニトリル、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスル
ホキシドである。
換樹脂の製造方法において、上記非プロトン性有機溶媒
の好ましい例は、ニトリル類(例えばアセトニトリル、
シアノエタン、ベンゾニトリル)、アミド類(例えばジ
メチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチル
安息香酸アミド、ジエチルホルムアミド)、スルホキシ
ド類(例えばジメチルスルホキシド)、スルホン類(例
えばジメチルスルホン、スルホラン)、リン酸アミド類
(例えばテトラメチルリン酸トリアミド)等であり、こ
れらの溶媒の2種以上を併用してもよい。これらのう
ち、アセトニトリル、シアノエタン、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドが
好ましい。特に好ましいのは、アセトニトリル、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスル
ホキシドである。
上記極性有機溶媒は、上記一般式(I)で表わされるア
ミンあるいはホスフインを溶解し、上記非プロトン性有
機溶媒と混合するもので、その好ましい例は、アルコー
ル類(例えばエチルアルコール、n−プロピルアルコー
ル、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコー
ル)、含ハロゲン溶媒(例えばジクロロメタン、クロロ
ホルム、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジ
クロロベンゼン、1,1,1−トリクロロエタン、クロ
ロプロパン)、ケトン類(アセトン、ジエチルケトン、
メチルエチルケトン、アセトフエノン等)、飽和カルボ
ン酸エステル類(酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル
等)、等であり、これらの溶媒の2種以上を併用しても
よい。これらのうち、エチルアルコール、イソプロピル
アルコール、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、
アセトン、メチルエチルケトンが好ましく、特に、エチ
ルアルコール、イソプロピルアルコール、1,2−ジク
ロロエタン、メチルエチルケトンが好ましい。
ミンあるいはホスフインを溶解し、上記非プロトン性有
機溶媒と混合するもので、その好ましい例は、アルコー
ル類(例えばエチルアルコール、n−プロピルアルコー
ル、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコー
ル)、含ハロゲン溶媒(例えばジクロロメタン、クロロ
ホルム、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジ
クロロベンゼン、1,1,1−トリクロロエタン、クロ
ロプロパン)、ケトン類(アセトン、ジエチルケトン、
メチルエチルケトン、アセトフエノン等)、飽和カルボ
ン酸エステル類(酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル
等)、等であり、これらの溶媒の2種以上を併用しても
よい。これらのうち、エチルアルコール、イソプロピル
アルコール、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、
アセトン、メチルエチルケトンが好ましく、特に、エチ
ルアルコール、イソプロピルアルコール、1,2−ジク
ロロエタン、メチルエチルケトンが好ましい。
また誘電率としては、5以上が好ましい。
上記一般式(I)で表わされる化合物は、これを2種以
上混合して用いてもよい。
上混合して用いてもよい。
上記一般式(I)および(II)中、Dは窒素原子あるい
はリン原子であり特に窒素原子が好ましい。
はリン原子であり特に窒素原子が好ましい。
上記一般式(I)および(II)中、R1、R2およびR
3は好ましくは、それぞれ同じであっても異なっていて
もよい炭素数4以上のアルキル基(例えば、n−ブチ
ル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、
n−ペンチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ペ
プチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、フエ
ノキシエチル、ベンジル、フエネチル、クロロベンジ
ル、メチルベンジル、メトキシベンジル)、炭素数6以
上のアリール基(フエニル、ナフチル、トルイル、メト
キシフエニル、クロロフエニル)であり、特に好ましく
は炭素数4〜10のアルキル基、フエニル基、及びベン
ジル基である。
3は好ましくは、それぞれ同じであっても異なっていて
もよい炭素数4以上のアルキル基(例えば、n−ブチ
ル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、
n−ペンチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ペ
プチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、フエ
ノキシエチル、ベンジル、フエネチル、クロロベンジ
ル、メチルベンジル、メトキシベンジル)、炭素数6以
上のアリール基(フエニル、ナフチル、トルイル、メト
キシフエニル、クロロフエニル)であり、特に好ましく
は炭素数4〜10のアルキル基、フエニル基、及びベン
ジル基である。
本発明の架橋有機高分子マトリツクスは、エチレン性不
飽和基を分子内に少なくとも2つ有するモノマーを含
む、混合モノマー液を重合させて得られるものが好まし
い。架橋有機高分子マトリツクスを形成する高分子化合
物は、共重可能な、エチレン性不飽和基を分子内に1つ
有しているモノマーを共重合して得られる繰り返し単位
を含んでいてもよい。上記の共重合可能なモノマーは、
2種以上のモノマーの混合物であってもよい。
飽和基を分子内に少なくとも2つ有するモノマーを含
む、混合モノマー液を重合させて得られるものが好まし
い。架橋有機高分子マトリツクスを形成する高分子化合
物は、共重可能な、エチレン性不飽和基を分子内に1つ
有しているモノマーを共重合して得られる繰り返し単位
を含んでいてもよい。上記の共重合可能なモノマーは、
2種以上のモノマーの混合物であってもよい。
共重合可能なエチレン性不飽和基を分子内に2つ以上有
しているモノマーの例は、o−ジビニルベンゼン、m−
ジビニルベンゼン、p−ジビニルベンゼン、エチレング
リコールメタクリレート、ジエチレングリコールジメタ
クリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、
1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート等であり、
これらのうち2種以上を混合して用いることも好まし
い。このうち、o−ジビニルベンゼン、m−ジビニルベ
ンゼン、p−ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ
メタクリレートが特に好ましい。これらの共重合可能な
エチレン性不飽和基を分子内に2つ以上有しているモノ
マーは、樹脂の全量に対してモル百分率で1ないし40
パーセントの値をとり、好ましくは、1ないし20パー
セント、特に好ましくは5ないし15パーセントであ
る。
しているモノマーの例は、o−ジビニルベンゼン、m−
ジビニルベンゼン、p−ジビニルベンゼン、エチレング
リコールメタクリレート、ジエチレングリコールジメタ
クリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、
1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート等であり、
これらのうち2種以上を混合して用いることも好まし
い。このうち、o−ジビニルベンゼン、m−ジビニルベ
ンゼン、p−ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ
メタクリレートが特に好ましい。これらの共重合可能な
エチレン性不飽和基を分子内に2つ以上有しているモノ
マーは、樹脂の全量に対してモル百分率で1ないし40
パーセントの値をとり、好ましくは、1ないし20パー
セント、特に好ましくは5ないし15パーセントであ
る。
共重合可能なエチレン性不飽和基を分子内に1つ有して
いるモノマーの例は、エチレン、塩化ビニル、塩化ビニ
リデン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、スチレ
ン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、o−エチル
スチレン、m−エチルスチレン、p−エチルスチレン、
p−ビニルアセトフエノン、o−クロロメチルスチレ
ン、m−クロロメチルスチレン、p−クロロメチルスチ
レン、ヒドロキシメチルスチレン、脂肪族酸のモノエチ
レン性不飽和エステル(例えば、酢酸ビニル、酢酸アリ
ル)、エチレン性不飽和モノカルボン酸もしくはジカル
ボン酸のアミド、(例えば、N−イソプロピルアクリル
アミド、N−ブチルアクリルアミド、N−tertブチ
ルアクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド、
N−tertオクチルアクリルアミド、ジアセトンアク
リルアミド、N,N′−ジベンジルマレイン酸ジアミ
ド)、エチレン性不飽和モノカルボン酸もしくはジカル
ボン酸のエステル(例えば、メチルメタクリレート、エ
チルメタクリレート、n−ブチルメチクリレート、n−
ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレー
ト、ベンジルメタクリレート、1−アダマンチルメチク
リレート、1−(3,5−ジメチルアダマンチル)メタ
クリレート、n−ブチルアクリレート、n−ヘキシルア
クリレート、2−エチルヘキシルアクリレート)、モノ
エチレン性不飽和化合物(例えば、アクリロニトリル、
メタクリロニトリル、メチルビニルケトン、エチルビニ
ルケトン)または、ジエン類(例えば、ブタジエン、イ
ソプレン)等であり、これらのうち2種以上を混合して
用いることも好ましい。このうち、スチレン、α−メチ
ルスチレン、o−エチルスチレン、m−エチルスチレ
ン、p−エチルスチレン、o−クロロメチルスチレン、
m−クロロメチルスチレン、p−クロロメチルスチレ
ン、ヒドロキシメチルスチレン、メチルメタクリレー
ト、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メタクリロニ
トリル、メチルビニルケトン等が特に好ましい。これら
のうち、一般式(I)で表わされる化合物を用いた四級
化反応で導入されるカチオンを含有しない共重合可能な
エチレン性不飽和基を1つ有しているモノマーを重合し
て得られる繰り返し単位は、樹脂の全量に対してモル百
分率で0ないし40パーセントの値をとり、好ましくは
0ないし20パーセント、特に好ましくは0ないし10
パーセントである。
いるモノマーの例は、エチレン、塩化ビニル、塩化ビニ
リデン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、スチレ
ン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、o−エチル
スチレン、m−エチルスチレン、p−エチルスチレン、
p−ビニルアセトフエノン、o−クロロメチルスチレ
ン、m−クロロメチルスチレン、p−クロロメチルスチ
レン、ヒドロキシメチルスチレン、脂肪族酸のモノエチ
レン性不飽和エステル(例えば、酢酸ビニル、酢酸アリ
ル)、エチレン性不飽和モノカルボン酸もしくはジカル
ボン酸のアミド、(例えば、N−イソプロピルアクリル
アミド、N−ブチルアクリルアミド、N−tertブチ
ルアクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド、
N−tertオクチルアクリルアミド、ジアセトンアク
リルアミド、N,N′−ジベンジルマレイン酸ジアミ
ド)、エチレン性不飽和モノカルボン酸もしくはジカル
ボン酸のエステル(例えば、メチルメタクリレート、エ
チルメタクリレート、n−ブチルメチクリレート、n−
ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレー
ト、ベンジルメタクリレート、1−アダマンチルメチク
リレート、1−(3,5−ジメチルアダマンチル)メタ
クリレート、n−ブチルアクリレート、n−ヘキシルア
クリレート、2−エチルヘキシルアクリレート)、モノ
エチレン性不飽和化合物(例えば、アクリロニトリル、
メタクリロニトリル、メチルビニルケトン、エチルビニ
ルケトン)または、ジエン類(例えば、ブタジエン、イ
ソプレン)等であり、これらのうち2種以上を混合して
用いることも好ましい。このうち、スチレン、α−メチ
ルスチレン、o−エチルスチレン、m−エチルスチレ
ン、p−エチルスチレン、o−クロロメチルスチレン、
m−クロロメチルスチレン、p−クロロメチルスチレ
ン、ヒドロキシメチルスチレン、メチルメタクリレー
ト、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メタクリロニ
トリル、メチルビニルケトン等が特に好ましい。これら
のうち、一般式(I)で表わされる化合物を用いた四級
化反応で導入されるカチオンを含有しない共重合可能な
エチレン性不飽和基を1つ有しているモノマーを重合し
て得られる繰り返し単位は、樹脂の全量に対してモル百
分率で0ないし40パーセントの値をとり、好ましくは
0ないし20パーセント、特に好ましくは0ないし10
パーセントである。
一般式(I)で表わされる化合物を用いた四級化反応で
導入されるカチオンは、樹脂の全量に対して百分率で5
0ないし99パーセントまでの繰り返し単位に含まれて
いてもよく、好ましくは、60ないし95パーセントま
で、特に好ましくは65ないし90パーセントまでであ
る。
導入されるカチオンは、樹脂の全量に対して百分率で5
0ないし99パーセントまでの繰り返し単位に含まれて
いてもよく、好ましくは、60ないし95パーセントま
で、特に好ましくは65ないし90パーセントまでであ
る。
オクタノール/水、分配係数Pは、下記測定方法及び計
算式で与えられるオクタノールと水へのある一つの化合
物の分配を示す値である。logPは、数値の小さい程、
水溶性の高い(親水的)化合物であり、数値の大きい
程、油溶性の高い(疎水的)化合物であることを示す。
算式で与えられるオクタノールと水へのある一つの化合
物の分配を示す値である。logPは、数値の小さい程、
水溶性の高い(親水的)化合物であり、数値の大きい
程、油溶性の高い(疎水的)化合物であることを示す。
測定方法;試料5×10−5モルを水50mlに溶解し、
これにオクタノール50mlを加え20℃に保ちながら2
時間振とうする。振とう停止後、静置し、オクタノー
ル、水、各相中の試料の濃度をUVスペクトルにより測
定する。得られた濃度の値から、下記式にてオクタノー
ル/水、分配係数Pを算出する。
これにオクタノール50mlを加え20℃に保ちながら2
時間振とうする。振とう停止後、静置し、オクタノー
ル、水、各相中の試料の濃度をUVスペクトルにより測
定する。得られた濃度の値から、下記式にてオクタノー
ル/水、分配係数Pを算出する。
計算式 本発明において、上記一般式(II)で表わされる化合物
はlogPの値が−1以上であり、好ましくは−1から1
0までの値をとり、特に好ましくは−0.5から8まで
である。
はlogPの値が−1以上であり、好ましくは−1から1
0までの値をとり、特に好ましくは−0.5から8まで
である。
本発明のアニオン交換樹脂の製造方法において、四級化
反応に用いられる上記一般式(I)で表わされるアミン
あるいはホスフインの量は、前駆体樹脂中の反応性ハロ
ゲン原子に対して1/10倍モル以上から用いることが
できる。好ましくは、1/2倍モル以上10倍モルまで
特に好ましくは等モル以上5倍モルまでである。
反応に用いられる上記一般式(I)で表わされるアミン
あるいはホスフインの量は、前駆体樹脂中の反応性ハロ
ゲン原子に対して1/10倍モル以上から用いることが
できる。好ましくは、1/2倍モル以上10倍モルまで
特に好ましくは等モル以上5倍モルまでである。
本発明のアニオン交換樹脂の製造方法において、四級化
反応に用いられる上記極性有機溶媒の量は使用する上記
一般式(I)で表わされるアミンはホスフインの重量に
対して1/5倍量以上から用いることができる。好まし
くは1/2倍量以上10倍量まで、特に好ましくは1倍
量以上5倍量までである。
反応に用いられる上記極性有機溶媒の量は使用する上記
一般式(I)で表わされるアミンはホスフインの重量に
対して1/5倍量以上から用いることができる。好まし
くは1/2倍量以上10倍量まで、特に好ましくは1倍
量以上5倍量までである。
本発明のアニオン交換樹脂の製造方法において、四級化
反応に用いられる上記非プロトン性有機溶媒の量は、使
用する上記極性有機溶媒の重量に対して1/10倍量以
上から用いることができる。好ましくは1/5倍量以上
3倍量までであり、これらのうち、特に、使用する上記
一般式(I)で表わされるアミンあるいはホスフイン、
及び使用する上記極性有機溶媒と混合した場合、均一な
溶液を与える範囲が好ましい。
反応に用いられる上記非プロトン性有機溶媒の量は、使
用する上記極性有機溶媒の重量に対して1/10倍量以
上から用いることができる。好ましくは1/5倍量以上
3倍量までであり、これらのうち、特に、使用する上記
一般式(I)で表わされるアミンあるいはホスフイン、
及び使用する上記極性有機溶媒と混合した場合、均一な
溶液を与える範囲が好ましい。
四級化反応の温度は0℃〜200℃までで行なうことが
出来る。このうち好ましくは40℃以上120℃までで
あり、特に好ましくは60℃以上、溶媒の還流温度まで
である。
出来る。このうち好ましくは40℃以上120℃までで
あり、特に好ましくは60℃以上、溶媒の還流温度まで
である。
本発明のアニオン交換樹脂の製造方法において、使用さ
れる上記前駆体樹脂は、一般に特開昭59−39347
号、米国特許2,874,132号、同3,297,6
48号、同3,549,562号、同3,637,53
5号、同3,817,878号、同3,843,566
号、同2,630,427号、同2,630,429
号、西独国特許1,151,127号、特公昭32−4
143号、同46−19044号、同46−20054
号、同53−5294号、同33−2796号、同33
−7397号に記載の各方法及び、これに類似の方法に
より合成されたものである。
れる上記前駆体樹脂は、一般に特開昭59−39347
号、米国特許2,874,132号、同3,297,6
48号、同3,549,562号、同3,637,53
5号、同3,817,878号、同3,843,566
号、同2,630,427号、同2,630,429
号、西独国特許1,151,127号、特公昭32−4
143号、同46−19044号、同46−20054
号、同53−5294号、同33−2796号、同33
−7397号に記載の各方法及び、これに類似の方法に
より合成されたものである。
(実施例) 以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが
本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
なお、実施例で用いたアミンのベンジルクロライド四級
化物(一般式(II)に対応)のlogPは以下の通りであ
る。
化物(一般式(II)に対応)のlogPは以下の通りであ
る。
実施例1 (前駆体樹脂(I)の合成) 前駆体樹脂(I):ポリ(ジビニルベンゼン−コ−クロ
ロメチルスチレン) 攪拌装置、温度計、及び冷却管を取り付けた3三ツ口
フラスコ中に室温下で水1500g、ポリビニルアルコ
ール(日本合成化学工業株式会社よりゴーセノールとし
て市販のもの)2.5g、塩化ナトリウム80gを加
え、充分に攪拌、溶解させた。この溶液に、クロロメチ
ルスチレン(セイミケミカル株式会社よりCMS−AM
として市販のもの)206g、ジビニルベンゼン19.
5g、過酸化ベンゾイル4.0gをトルエン200gに
溶解した溶液を室温下で加え、1分間に110回転の速
度で、窒素気流下、1時間攪拌する。これを70℃まで
昇温し、7時間反応させた後、得られた樹脂球を取
し、50℃の温水に5に浸漬して、30分間超音波洗
浄した。同様にメタノール2、アセトン2、酢酸エ
チル2で洗浄し、減圧下100℃で乾燥、粒子径1mm
以下の球状樹脂221.2gを得た。樹脂は元素分析に
より塩素含量を求め、1g樹脂あたり、5.89×10
−3モルの塩素量を確認した。
ロメチルスチレン) 攪拌装置、温度計、及び冷却管を取り付けた3三ツ口
フラスコ中に室温下で水1500g、ポリビニルアルコ
ール(日本合成化学工業株式会社よりゴーセノールとし
て市販のもの)2.5g、塩化ナトリウム80gを加
え、充分に攪拌、溶解させた。この溶液に、クロロメチ
ルスチレン(セイミケミカル株式会社よりCMS−AM
として市販のもの)206g、ジビニルベンゼン19.
5g、過酸化ベンゾイル4.0gをトルエン200gに
溶解した溶液を室温下で加え、1分間に110回転の速
度で、窒素気流下、1時間攪拌する。これを70℃まで
昇温し、7時間反応させた後、得られた樹脂球を取
し、50℃の温水に5に浸漬して、30分間超音波洗
浄した。同様にメタノール2、アセトン2、酢酸エ
チル2で洗浄し、減圧下100℃で乾燥、粒子径1mm
以下の球状樹脂221.2gを得た。樹脂は元素分析に
より塩素含量を求め、1g樹脂あたり、5.89×10
−3モルの塩素量を確認した。
(前駆体樹脂(II)の合成) 前駆体樹脂(II):ポリ(ジビニルベンゼン−コ−スチ
レン−コ−クロロメチルスチレン) 攪拌装置、温度計及び冷却管を取り付けた5三ツ口フ
ラスコ中に室温下で水300g、ポリビニルアルコール
(上記のものに同じ)5.0g、塩化ナトリウム160
gを加え、充分に攪拌し、溶解させた。この溶液にクロ
ロメチルスチレン(上記のものに同じ)412g、スチ
レン52.1g、ジビニルベンゼン43.4g、過酸化
ベンゾイル8.0gをトルエン500gに溶解した溶液
を室温下で加え、1分間に120回転の速度で窒素気流
下30分間攪拌を続けた後、70℃まで昇温し、7時間
反応させた。その後、反応系を室温にまで冷却し、固形
分(球状粒子)を取した。この樹脂球を50℃の温水
に浸漬し、超音波洗浄を30分間行なった後、メタノー
ル2、アセトン2、酢酸エチル2、アセトン2
の順に溶媒を用いて超音波洗浄を各20分づつ行ない減
圧下100℃で乾燥し、球状樹脂490gを得た。樹脂
は元素分析により塩素含量を求め、樹脂1g当り5.3
2×10−3モルの塩素含量を確認した。
レン−コ−クロロメチルスチレン) 攪拌装置、温度計及び冷却管を取り付けた5三ツ口フ
ラスコ中に室温下で水300g、ポリビニルアルコール
(上記のものに同じ)5.0g、塩化ナトリウム160
gを加え、充分に攪拌し、溶解させた。この溶液にクロ
ロメチルスチレン(上記のものに同じ)412g、スチ
レン52.1g、ジビニルベンゼン43.4g、過酸化
ベンゾイル8.0gをトルエン500gに溶解した溶液
を室温下で加え、1分間に120回転の速度で窒素気流
下30分間攪拌を続けた後、70℃まで昇温し、7時間
反応させた。その後、反応系を室温にまで冷却し、固形
分(球状粒子)を取した。この樹脂球を50℃の温水
に浸漬し、超音波洗浄を30分間行なった後、メタノー
ル2、アセトン2、酢酸エチル2、アセトン2
の順に溶媒を用いて超音波洗浄を各20分づつ行ない減
圧下100℃で乾燥し、球状樹脂490gを得た。樹脂
は元素分析により塩素含量を求め、樹脂1g当り5.3
2×10−3モルの塩素含量を確認した。
(前駆体樹脂の四級化) 上記で合成した前駆体樹脂を用いて本発明の製造方法に
よりトリブチルアミンによる四級化反応行なった。用い
た極性溶媒及び非極性溶媒の組み合わせと使用量さらに
四級化率は第1表に示した。比較のため、それぞれの溶
媒単独の場合、及び、本発明の製造方法外の溶媒を用い
た場合の同じ反応条件下での四級化率を第2表に示し
た。反応操作及び条件は下記に示した。
よりトリブチルアミンによる四級化反応行なった。用い
た極性溶媒及び非極性溶媒の組み合わせと使用量さらに
四級化率は第1表に示した。比較のため、それぞれの溶
媒単独の場合、及び、本発明の製造方法外の溶媒を用い
た場合の同じ反応条件下での四級化率を第2表に示し
た。反応操作及び条件は下記に示した。
反応操作及び条件;上記で合成した前駆体樹脂(I)お
よび(II)の所定量を攪拌装置、温度計、冷却管を取り
付けた500ml三ツ口フラスコに秤りとり、溶媒及びト
リブチルアミンを加え室温下で攪拌しながら30分間膨
潤させた。これを80℃に加熱し、7時間反応させた。
その後、反応系を室温にまで冷却し、固形分を取し
た。この樹脂球を50℃の温水に浸漬し、超音波洗浄を
30分間行なった後、メタノール2、アセトン2、
酢酸エチル2、アセトン2の順に溶媒を用いて超音
波洗浄を各30分づつ行ない、減圧下、120℃で乾燥
し、球状樹脂を得た。
よび(II)の所定量を攪拌装置、温度計、冷却管を取り
付けた500ml三ツ口フラスコに秤りとり、溶媒及びト
リブチルアミンを加え室温下で攪拌しながら30分間膨
潤させた。これを80℃に加熱し、7時間反応させた。
その後、反応系を室温にまで冷却し、固形分を取し
た。この樹脂球を50℃の温水に浸漬し、超音波洗浄を
30分間行なった後、メタノール2、アセトン2、
酢酸エチル2、アセトン2の順に溶媒を用いて超音
波洗浄を各30分づつ行ない、減圧下、120℃で乾燥
し、球状樹脂を得た。
塩化物イオン含量は、粉砕した樹脂を1N硝酸ナトリウ
ム中で膨潤させ、0.1N硝酸銀を用いて銀電極を検出
器とした滴定により算出した。
ム中で膨潤させ、0.1N硝酸銀を用いて銀電極を検出
器とした滴定により算出した。
第1表と第2表の比較より明らかな様に、本発明の製造
方法は、前駆体樹脂の四級化率を大幅に高め、結果、高
いアニオン交換容量を有するトリブチルアンモニウムサ
イトを有したアニオン交換樹脂を簡単な反応操作により
与える。他の溶媒を用いた製造方法では四級化率の低い
疎水的カチオンサイトを有する樹脂しか得ることができ
ない。
方法は、前駆体樹脂の四級化率を大幅に高め、結果、高
いアニオン交換容量を有するトリブチルアンモニウムサ
イトを有したアニオン交換樹脂を簡単な反応操作により
与える。他の溶媒を用いた製造方法では四級化率の低い
疎水的カチオンサイトを有する樹脂しか得ることができ
ない。
実施例2 実施例1で合成した前駆体樹脂(I)および(II)を用
いて、本発明の製造方法によりイソプロピルアルコール
80gとアセトニトリル60gの混合溶媒として上記一
般式(I)で表わされるアミンを用いて四級化反応を行
なった。用いたアミン、量及び得られた樹脂の四級化率
は第3表に示した。比較のため、アセトニトリル、イソ
プロピルアルコールを単独に溶媒として用いた場合、無
溶媒の場合及びアミンとして親水的アミン(トリメチル
アミン、ジメチルヒドロキシエチルアミン)を用いた場
合の同じ反応条件下での四級化率を同じく第3表に示し
た。
いて、本発明の製造方法によりイソプロピルアルコール
80gとアセトニトリル60gの混合溶媒として上記一
般式(I)で表わされるアミンを用いて四級化反応を行
なった。用いたアミン、量及び得られた樹脂の四級化率
は第3表に示した。比較のため、アセトニトリル、イソ
プロピルアルコールを単独に溶媒として用いた場合、無
溶媒の場合及びアミンとして親水的アミン(トリメチル
アミン、ジメチルヒドロキシエチルアミン)を用いた場
合の同じ反応条件下での四級化率を同じく第3表に示し
た。
反応操作及び条件は実施例1に同じである。
第3表より明らかな様に、本発明の製造方法は上記一般
式(I)で表わされるアミンの種類に依らず高いアニオ
ン交換容量を有する疎水的カチオンサイトを有したアニ
オン交換樹脂を、一段階の反応で簡単に与えることがわ
かる。
式(I)で表わされるアミンの種類に依らず高いアニオ
ン交換容量を有する疎水的カチオンサイトを有したアニ
オン交換樹脂を、一段階の反応で簡単に与えることがわ
かる。
しかし、上記一般式(I)で表わされるアミン以外の親
水的アミン(トリメチルアミン、ジメチルヒドロキシル
アミン)では、本発明の製造方法の溶媒系の方が四級化
率が低い。このことは、疎水的アミンによる前駆体樹脂
の四級化反応において特にその効果が顕著であることを
示している。
水的アミン(トリメチルアミン、ジメチルヒドロキシル
アミン)では、本発明の製造方法の溶媒系の方が四級化
率が低い。このことは、疎水的アミンによる前駆体樹脂
の四級化反応において特にその効果が顕著であることを
示している。
上記2例の実施より、本発明の極性有機溶媒と非プロト
ン性有機溶媒から成る混合溶媒を用いたアニオン交換樹
脂の合成方法は、上記一般式(I)で表わされる疎水的
アミンあるいはホスフインを用いた四級化反応の反応率
を高め、高いイオン選択率を有する疎水的カチオンサイ
トを有する樹脂を得るに非常に有効な方法であることが
明らかとなった。
ン性有機溶媒から成る混合溶媒を用いたアニオン交換樹
脂の合成方法は、上記一般式(I)で表わされる疎水的
アミンあるいはホスフインを用いた四級化反応の反応率
を高め、高いイオン選択率を有する疎水的カチオンサイ
トを有する樹脂を得るに非常に有効な方法であることが
明らかとなった。
Claims (1)
- 【請求項1】反応性ハロゲン原子を有する架橋有機高分
子マトリックスと下記一般式(I)で表わされるアミン
あるいはホスフインとを用いて、四級化反応を行ない、
アニオン交換樹脂を製造する方法において、反応溶媒と
して(1)非プロトン性有機溶媒と(2)下記一般式(I)で
表わされるアミンあるいはホスフインを溶解しかつ前記
非プロトン性有機溶媒と混合し得る極性有機溶媒とを併
用することを特徴とするアニオン交換樹脂の製造方法。 一般式(I) (Dは窒素原子あるいはリン原子を表わす。R1、R2
およびR3はそれぞれ同じであつても異なつていてもよ
く、アルキル基またはアリール基であり、互いに結合し
て環構造を形成してもよく、かつR1、R2、R3は下
記一般式(II)で表わされる化合物のオクタノール/水
の分配係数Pの対数(log P)が−1以上となる基を
表わす。 一般式(II) Pの計算式
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63135995A JPH0617389B2 (ja) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | アニオン交換樹脂の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63135995A JPH0617389B2 (ja) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | アニオン交換樹脂の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01304052A JPH01304052A (ja) | 1989-12-07 |
| JPH0617389B2 true JPH0617389B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=15164733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63135995A Expired - Fee Related JPH0617389B2 (ja) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | アニオン交換樹脂の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0617389B2 (ja) |
-
1988
- 1988-06-02 JP JP63135995A patent/JPH0617389B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01304052A (ja) | 1989-12-07 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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