JPH11292908A - N−ビニルカルボン酸アミドの重合方法、重合体及び重合体の製造方法 - Google Patents
N−ビニルカルボン酸アミドの重合方法、重合体及び重合体の製造方法Info
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Abstract
を、任意の調節された分子量で得ること。またこれらの
ポリマーを加水分解し、分子量の調節されたポリビニル
アミンを得ること。 【解決手段】 N−ビニルカルボン酸アミドの一種以上
を重合する際、またはN−ビニルカルボン酸アミドの一
種以上と他の一種以上のモノマーとを、全モノマー中の
30重量%以上をN−ビニルカルボン酸アミドを用いて
共重合する際において、次亜燐酸塩類の存在下に重合を
行うことを特徴とする重合方法、該重合方法によって得
られる、1規定食塩水中0.1g/dl濃度での25℃
における還元粘度が0.5dl/g以下である重合体及
びその製造方法、並びに該重合体を更に加水分解するこ
とにより得られるポリビニルアミン系重合体を提供す
る。
Description
ン酸アミドを用いた重合方法、及び重合体、並びに重合
方法に関し、次亜燐酸塩類の存在下に重合を行うことに
より、分子量が制御された重合体を安価に収率よく得る
方法に関するものである。
般式
表す)で示され、N−ビニルアミドあるいはN−ビニル
アシルアミドとも呼ばれている重合性に富む化合物であ
り、具体的にはN−ビニルホルムアミドやN−ビニルア
セトアミドなどが例示される。該化合物は、N−ビニル
カルボン酸アミドの一種以上を重合させるか、又は他の
ビニル化合物等のモノマーと共重合させて、種々の特性
を有する重合物を得ることができる。またこの重合物を
加水分解して、そのアミド基を1級アミノ基に転換し
て、ポリビニルアミン等の水溶性ポリマーを得ることも
できる。
ポリビニルアミン等の水溶性ポリマーは、高分子凝集
剤、紙力増強剤、染料固着剤、スケール防止剤、金属イ
オン封鎖剤などをはじめとする広い分野に有用である。
これらの用途は、該水溶性ポリマーが他の物質と強い相
互作用を有することを利用したものであるが、期待され
る性能は、通常、分子量に大きく依存する。例えば、高
分子凝集剤においては、水溶性ポリマーの分子量が大き
いほど、フロックの沈降性が大きく、有効である。逆
に、紙力増強剤においては、分子量が大きすぎると繊維
が過度に凝集し、製紙後の地合乱れを生じるため、低分
子量の製品が特に有用である。このように、これら水溶
性ポリマーは、その用途に応じて分子量を適切に制御す
る必要がある。
の高い重合活性のため、容易に高分子量体が生成する。
従って、従来低分子量の重合体を得る場合には、希薄な
モノマー濃度において大量の重合開始剤を用いて重合を
行っていた。この場合、得られる製品濃度が低下し、ま
た高価な重合開始剤が大量に必要であるという問題点が
あった。
ける分子量調節剤には、連鎖移動剤を用いる。しかし連
鎖移動剤の種類によっては、再開始を妨げることによっ
て、重合速度を遅らせたり、重合体の収率を低下させる
場合がある。従って、重合系に応じた適切な連鎖移動剤
を用いなければ、初期の目的を達し得ない。例えば、一
般的に分子量調節剤として使用されるチオール類等はN
−ビニルカルボン酸アミドの分子量調節剤としてはあま
り有効ではない。このようにN−ビニルカルボン酸アミ
ドを主たるモノマーとして含む重合系においては、効果
的な連鎖移動剤は未だ見出されていなかった。
題を解決すべく鋭意検討の結果、調節された分子量を有
するN−ビニルカルボン酸アミド重合体を容易に得る方
法を見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は、
N−ビニルカルボン酸アミドの一種以上を重合する際、
またはN−ビニルカルボン酸アミドの一種以上と他の一
種以上のモノマーとを、全モノマー中の30重量%以上
をN−ビニルカルボン酸アミドを用いて共重合する際に
おいて、次亜燐酸塩類の存在下に重合を行うことを特徴
とする重合方法に関する。
ボン酸アミドの一種以上のモノマー、または全モノマー
中の30重量%以上としてN−ビニルカルボン酸アミド
の一種以上を用い、これと他の一種以上のモノマーと
を、次亜燐酸塩類の存在下に重合を行って得られる、1
規定食塩水中0.1g/dl濃度での25℃における還
元粘度が0.5dl/g以下である重合体とその製造方
法に関し、更に他の発明は、該重合体を更に加水分解す
ることにより得られるポリビニルアミン系重合体に関す
るものである。
する。本発明で使用するN−ビニルカルボン酸アミド
は、一種類のN−ビニルカルボン酸アミド、もしくは2
種以上のN−ビニルカルボン酸アミドの混合物、あるい
はN−ビニルカルボン酸アミドと他のモノマーとの混合
物のいずれであってもよい。N−ビニルカルボン酸アミ
ドの種類は特に限定されないが、N−ビニルホルムアミ
ド、N−ビニルアセトアミドを挙げることができる。こ
れらN−ビニルホルムアミド、またはN−ビニルアセト
アミドの単独重合体、及びこれらの共重合体、並びにそ
れらの加水分解物は水溶性高分子として様々な用途に有
用である。
モノマーとしては、特に制限はないが、N−ビニルカル
ボン酸アミドとの共重合性の良いモノマーとして、特に
アクリロニトリル、酢酸ビニル、(メタ)アクリルアミ
ド、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)ア
クリル酸及びその塩、2−アクリルアミド−2−メチル
プロパンスルホン酸及びその塩等を挙げることができ
る。特にこれらの中で、アクリロニトリル、酢酸ビニ
ル、(メタ)アクリルアミド、及び(メタ)アクリル酸
アルキルエステルから選ばれる少なくとも一種との共重
合体の加水分解物は、負電荷を持っていないため、カチ
オン性ポリマーとしての効果が大きく、製紙用添加剤、
化粧品添加剤、凝集剤等を始めとする様々な用途に、特
に有用である。
ーとの共重合体の場合、通常得られるポリマーの性質は
その組成比によって変化する。本発明ではN−ビニルカ
ルボン酸アミドの特徴が効果的に現れる、全モノマー中
に含まれるN−ビニルカルボン酸アミドの量が30重量
%以上の範囲を選択し、この範囲は好ましくは50重量
%以上、さらに好ましくは80重量%以上である。
酸)塩類とは、下記化学式
る。N−ビニルカルボン酸アミドは酸性条件で加水分解
を受けやすいため、次亜燐酸塩類は中和されていること
が好ましい。中和の対イオンである上記化学式中のMの
種類は特に限定されないが、ナトリウム、カリウム等の
アルカリ金属塩、アンモニウム、カルシウム、マグネシ
ウム等が好ましい。これら次亜燐酸塩類は、多くの場合
水和塩として得られるが、乾燥して用いてもよく、また
水和塩のまま使用してもよい。
に制限はないが、モノマーの総量に対して、燐として
0.001〜20重量%の範囲で添加することが好まし
く、なお好ましくは0.01〜10重量%であり、さら
に好ましくは0.02〜5重量%である。添加量は目標
とする分子量に応じて決定すればよいが、添加量が上記
の範囲より少なすぎると分子量調節剤としての効果が小
さい。また多すぎる場合には分子量が小さくなりすぎ、
またコスト的にも無駄である。さらに、分子量調節に関
与しなかった過剰の次亜燐酸塩類が、系中で亜燐酸塩
類、または燐酸塩類に変化して残留し、得られた重合体
を加水分解してポリビニルアミン等に変換した場合に、
架橋反応を起こす可能性があるため好ましくない。
いては特に限定はないが、重合反応中に、モノマーと共
存している必要がある。具体的には重合系中に予め添加
しておく方法、重合系に連続的に供給する方法、あるい
はそれらの併用法によるのが好ましい。重合反応を行う
際の形式については特に限定されないが、塊状重合の場
合には重合熱の除去が難しく、しばしば重合体の劣化を
招くことがある。このため通常は溶液重合、沈澱重合、
分散重合、懸濁重合、乳化重合などの方法が用いられ
る。これらの重合の際の溶媒は一般的な重合溶媒が使用
され得る。例えば、水、メタノール、エタノール、2−
プロパノール等のアルコール類、シクロヘキサン、ヘキ
サン、トルエン等の炭化水素類、あるいはそれらの混合
物が使用され得る。特に水、メタノール、2−プロパノ
ール、あるいはそれらの混合溶媒や、水−シクロヘキサ
ン懸濁または乳化系が好ましい。
分子化合物が添加されていてもよい。界面活性剤として
は、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系、ポリオキ
シエチレンアルキルエーテル等のノニオン系、アルキル
トリメチルアンモニウム等のカチオン系のいずれでも好
適に使用されうるが、特にノニオン系が好ましい。また
高分子化合物としては、ポリエチレングリコール、ポリ
アクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリ
ドン等が使用され得るが、特にポリエチレングリコール
が好ましい。
ノマー濃度が5重量%以上であるのが好ましく、特に好
ましいのは10〜50重量%であり、さらに好ましいの
は20〜40重量%である。モノマー濃度が低すぎる場
合には生産効率が低下し、また高すぎる場合には製品の
取扱性が悪くなるのでいずれも好ましくない。重合を開
始する方法は、熱重合によっても可能であるが、適当な
開始剤を用いることが好ましい。このような開始剤とし
ては、公知のラジカル重合開始剤が使用され得る。特に
水溶性のアゾ化合物が好適に使用される。このような化
合物としては、例えば2,2’−アゾビス(2−アミジ
ノプロパン)2塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2
−イミダゾリン−2−イル)プロパン]2塩酸塩、4,
4’−アゾビス−4−シアノ吉草酸2ナトリウム塩等が
挙げられる。その他の開始剤としては、例えば、過酸化
水素、過硫酸塩、アルキルヒドロパーオキサイド、ジア
ルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パー
オキシジカーボネート、パーオキシエステル等の過酸化
物が使用されうる。また上記の過酸化物は適当な還元
剤、例えば第一鉄塩、アミン類、亜硫酸塩等と組み合わ
てレドックス系としても使用され得る。これらの開始剤
の使用量は特に限定されないが、モノマーの総重量に対
して10ppm〜5%の範囲が好ましく、特に好ましく
は0.1%〜2%の範囲である。
加されていてもよい。安定剤としては塩化アンモニウム
やリン酸ナトリウム等が使用され得る。このような安定
剤は通常モノマーの総重量に対して0.1〜20%、好
ましくは1〜15%の範囲で使用される。重合温度は通
常0〜100℃、好ましくは30〜90℃、さらに好ま
しくは50〜70℃である。重合に際して発生する重合
熱は、通常、重合系を外部から冷却することによって除
熱し、重合温度を上記範囲に保持する方法をとることが
好ましい。重合時間は通常0.5〜10時間、好ましく
は1〜8時間である。重合系は、窒素等の不活性気体に
よって溶存酸素を置換除去することが好ましいが、重合
を阻害しない範囲で溶存酸素が存在していてもよい。
特に限定されないが、たとえば、重合前にモノマー全量
を重合系に仕込んでおく方法、連続的に重合系に供給す
る方法、あるいはそれらを併用する方法が好ましい。上
記の重合方法により得られたポリマーは、酸又はアルカ
リを変性剤として用いて加熱下に容易に加水分解され、
対応するポリビニルアミン類に変換することができる。
は、たとえば塩酸、臭素酸、弗化水素酸、硫酸、硝酸、
燐酸、アルカンスルホン酸等が使用されうる。アルカリ
としては、苛性ソーダ、苛性カリ等が使用され得る。こ
れらの変性剤は目的の変性率に応じて適当な量使用され
る。反応温度は特に制限されないが、重合体の劣化を避
けるため、通常30〜120℃、特に好ましくは50〜
100℃の条件で実施される。
て得たポリマーは、その加水分解反応をなんら阻害する
ことなく、対応するポリビニルアミン類に変換すること
ができる。従って、次亜燐酸塩類を用いて、分子量の制
御された、好ましくは所望の低分子量のN−ビニルカル
ボン酸アミド(共)重合体を得、さらにこの加水分解に
よって、分子量の制御された、対応するビニルアミン
(共)重合体に変換することができる。
る0.1g/dl濃度での還元粘度として、従来の方法
では得ることが困難であった0.5dl/g以下の領域
の製品を、安価に収率よく得ることができる。
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。なお、実施例におい
て「%」は、「重量%」を意味する。
(α−メトキシエチル)ホルムアミドの熱分解反応液
を、減圧下に薄膜蒸発器を用いて蒸留し、メタノール等
の軽沸不純物と高沸の分解物を除去してN−ビニルホル
ムアミドを得た。液体クロマトグラフィーによりこのN
−ビニルホルムアミドの組成を分析したところ、N−ビ
ニルホルムアミド91%、ホルムアミド4%、メタノー
ル2%、その他有機物3%であった。以下の実施例およ
び比較例では、この粗N−ビニルホルムアミドを原料と
して用いた。
から沈殿させて回収し、乾燥して精製した。これを1N
−NaCl水溶液に0.1g/dlの濃度に溶解し、オ
ストワルド粘度計を用いて25℃における還元粘度を測
定した。
/0.1 (式中、T0=1N−NaClの降下時間、T=ポリマ
ー溶液の降下時間)
2000mlセパラブルフラスコに、脱塩水495.5
gを入れ、窒素ガスを流通させて充分に脱酸素を行っ
た。別途、粗N−ビニルホルムアミド330g(N−ビ
ニルホルムアミドとして300g)、次亜燐酸ナトリウ
ム1水和物1.5g、脱塩水168.5gからなるモノ
マー水溶液を調製し、窒素ガスを流通させて充分に脱酸
素を行った。セパラブルフラスコのジャケット温度を7
0℃に保って加熱し、内温が70℃に到達した時点で、
2,2−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩を
4.5g添加した。ついで直ちにモノマー溶液を3時間
かけて連続的に供給した。モノマー溶液供給終了後、さ
らに3時間重合反応を継続した。反応終了後のN−ビニ
ルホルムアミドの転化率は99.7%であった。上記の
ようにしてポリN−ビニルホルムアミド(以下PNV
F)水溶液を得た。得られたポリマーの還元粘度を表に
示す。
和物を用いない以外は実施例1と同様の操作を行い、P
NVF水溶液を得た。NVFの転化率は99.7%であ
った。得られたポリマーの還元粘度を表に示す(比較例
1)。また次亜燐酸ナトリウム1水和物の代わりに、下
記表に示した、一般的に分子量調整剤として用いられる
含硫黄化合物(チオール類)を用いて実施例1と同様の
操作を行い、PNVF水溶液を得た。NVFの転化率は
いずれも99.6%以上であった。得られたポリマーの
還元粘度を表に示す(比較例2、3)。
2000mlセパラブルフラスコに、脱塩水495.5
gを入れ、窒素ガスを流通させて充分に脱酸素を行っ
た。別途、粗N−ビニルホルムアミド165g(N−ビ
ニルホルムアミドとして150g)、アクリルアミド1
50g、脱塩水182g、次亜燐酸ナトリウム1水和物
3gからなるモノマー水溶液を調製し、窒素ガスを流通
させて充分に脱酸素を行った。セパラブルフラスコのジ
ャケット温度を70℃に保って加熱し、内温が70℃に
到達した時点で、2,2−アゾビス(2−アミジノプロ
パン)塩酸塩を4.5g添加した。ついで直ちにモノマ
ー溶液を3時間かけて連続的に供給した。モノマー溶液
供給終了後、さらに3時間重合反応を継続し、ポリ(N
−ビニルホルムアミド−アクリルアミド)共重合体(以
下PNVF−AAM)水溶液を得た。反応終了後のN−
ビニルホルムアミドの転化率は99.5%、アクリルア
ミドの転化率は99.9%であった。得られたポリマー
の還元粘度を表に示す。
を用いない以外は実施例2と同様の操作を行い、PNV
F−AAM水溶液を得た。得られたポリマーの還元粘度
を表に示す。 (実施例3)還流冷却器と撹拌機を備えた2000ml
セパラブルフラスコに、脱塩水473gとポリエチレン
グリコール(分子量20000)22.5gを入れ、窒
素ガスを流通させて充分に脱酸素を行った。別途、粗N
−ビニルホルムアミド189g(N−ビニルホルムアミ
ドとして172g)、アクリロニトリル128g、脱塩
水181.5g、次亜燐酸ナトリウム1水和物1.5g
からなるモノマー水溶液を調製し、窒素ガスを流通させ
て充分に脱酸素を行った。セパラブルフラスコのジャケ
ット温度を70℃に保って加熱し、内温が70℃に到達
した時点で、2,2−アゾビス(2−アミジノプロパ
ン)塩酸塩を4.5g添加した。ついで直ちにモノマー
溶液を3時間かけて連続的に供給した。重合の進行に従
ってポリマーが析出し、内容物はスラリーになった。モ
ノマー溶液供給終了後、さらに3時間重合反応を継続
し、ポリ(N−ビニルホルムアミド−アクリロニトリ
ル)共重合体(以下PNVF−AN)の水分散スラリー
を得た。反応終了後のN−ビニルホルムアミドの転化率
は99.2%、アクリロニトリルの転化率は99.9%
であった。
パラブルフラスコに、上記のPNVF−ANスラリー5
0gを入れ、70℃に加熱した。ここに35%HCl水
溶液8.2gを加え、70℃で1時間、次いで90℃で
3時間加熱して加水分解を行い、ポリ(N−ビニルホル
ムアミド−ビニルアミン−アクリロニトリル)共重合体
(以下PVAM−AN)水溶液を得た。上記のようにし
て得られたポリマーの還元粘度を表に示す。
を用いない以外は実施例3と同様の操作を行い、PVA
M−AN水溶液を得た。得られたポリマーの還元粘度を
表に示す。
アミドを含むポリマーを、任意の調節された分子量で得
ることが可能となる。またこれらのポリマーを加水分解
し、分子量の調節されたポリビニルアミンを得ることが
できる。
Claims (9)
- 【請求項1】 N−ビニルカルボン酸アミドの一種以上
を重合する際、またはN−ビニルカルボン酸アミドの一
種以上と他の一種以上のモノマーとを、全モノマー中の
30重量%以上をN−ビニルカルボン酸アミドを用いて
共重合する際において、次亜燐酸塩類の存在下に重合を
行うことを特徴とする重合方法。 - 【請求項2】 モノマーの実質的全量が、N−ビニルカ
ルボン酸アミドの一種又は2種以上であることを特徴と
する請求項1に記載の重合方法。 - 【請求項3】 N−ビニルカルボン酸アミドの一種以上
と、他の一種以上のモノマーとして、アクリロニトリ
ル、酢酸ビニル、(メタ)アクリルアミド、(メタ)ア
クリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸及びそ
の塩、並びに2−アクリルアミド−2−メチルプロパン
スルホン酸及びその塩から選ばれる少なくとも一種以上
のモノマーとを共重合することを特徴とする請求項1に
記載の重合方法。 - 【請求項4】 N−ビニルカルボン酸アミドの一種以上
と、他の一種以上のモノマーとして、アクリロニトリ
ル、酢酸ビニル、(メタ)アクリルアミド、及び(メ
タ)アクリル酸アルキルエステルから選ばれる少なくと
も一種以上のモノマーとを共重合することを特徴とする
請求項1又は3に記載の重合方法。 - 【請求項5】 N−ビニルカルボン酸アミドが、N−ビ
ニルホルムアミド又はN−ビニルアセトアミド、あるい
はそれらの混合物であることを特徴とする請求項1ない
し4のいずれかに記載の重合方法。 - 【請求項6】 次亜燐酸塩類が、次亜燐酸ナトリウム、
次亜燐酸カリウム、次亜燐酸アンモニウム、次亜燐酸カ
ルシウム、又は次亜燐酸マグネシウム、あるいはそれら
の2種類以上の混合物からなることを特徴とする請求項
1ないし5のいずれかに記載の重合方法。 - 【請求項7】 N−ビニルカルボン酸アミドの一種以上
のモノマー、または全モノマー中の30重量%以上とし
てN−ビニルカルボン酸アミドの一種以上を用い、これ
と他の一種以上のモノマーとを、次亜燐酸塩類の存在下
に重合を行って得られる、1規定食塩水中0.1g/d
l濃度での25℃における還元粘度が0.5dl/g以
下である重合体。 - 【請求項8】 N−ビニルカルボン酸アミドの一種以上
のモノマー、または全モノマー中の30重量%以上とし
てN−ビニルカルボン酸アミドの一種以上を用い、これ
と他の一種以上のモノマーとを、次亜燐酸塩類の存在下
に重合することを特徴とする1規定食塩水中0.1g/
dl濃度での25℃における還元粘度が0.5dl/g
以下である重合体の製造方法。 - 【請求項9】 N−ビニルカルボン酸アミドの一種以上
のモノマー、または全モノマー中の30重量%以上とし
てN−ビニルカルボン酸アミドの一種以上を用い、これ
と他の一種以上のモノマーとを、次亜燐酸塩類の存在下
に重合を行って得られる重合体を、加水分解することに
より得られるポリビニルアミン系重合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9870398A JPH11292908A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | N−ビニルカルボン酸アミドの重合方法、重合体及び重合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9870398A JPH11292908A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | N−ビニルカルボン酸アミドの重合方法、重合体及び重合体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11292908A true JPH11292908A (ja) | 1999-10-26 |
Family
ID=14226873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9870398A Pending JPH11292908A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | N−ビニルカルボン酸アミドの重合方法、重合体及び重合体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11292908A (ja) |
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-
1998
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| JPWO2016051922A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2017-07-20 | 東亞合成株式会社 | アクリル酸系重合体水溶液及びその製造方法 |
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