JPS6050810B2 - アクリルアミド重合体の製造法 - Google Patents

アクリルアミド重合体の製造法

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JPS6050810B2
JPS6050810B2 JP5130176A JP5130176A JPS6050810B2 JP S6050810 B2 JPS6050810 B2 JP S6050810B2 JP 5130176 A JP5130176 A JP 5130176A JP 5130176 A JP5130176 A JP 5130176A JP S6050810 B2 JPS6050810 B2 JP S6050810B2
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acrylamide
aqueous solution
copper
water
polymer
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JP5130176A
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賢治 江間
純 斎藤
隆俊 三石
照男 村石
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアクリルアミド重合体の製造法に関するもので
ある。
詳しくはアクリロニトリルを銅含有触媒の存在下に接触
水和して得られるアクリルアミド水溶液より、水溶解性
の良好なアクリルアミド重合体の製造する方法に関する
ものである。従来アクリルアミドの製造は、アクリロニ
トリルを硫酸と反応させてアクリルアミド硫酸塩を製造
し引続きこれを中和する方法が採用されていたが、近年
アクリロニトリルを銅含有触媒の存在下に直接水和して
アクリルアミドを製造する方法が開発され、一般に広く
採用されることとなつた。この方法はアクリルアミドを
水溶液として取得でき、そのまゝ重合反応に供すること
が出来る点で極めて有利である。しカル乍ら、アクリロ
ニトリルを硫酸と反応させて得られるアクリルアミドは
、dd’アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、
ベンゾイルパーオキサイド等の有機系過酸化物、および
過硫酸塩、過炭酸塩および塩素酸塩等の無機系過酸化物
等を用いて重合可能てあるが、とりわけ水溶解性および
凝集特性の良好なアクリルアミド凝集沈澱剤を得るため
には過硫酸塩と亜硫酸系化合物とを重合開始剤として共
用することが好ましい。
しかるに銅含有触媒の存在下アクリロニトリルと水とを
反応させて得られるアクリルアミドは、上記過硫酸塩お
よび亜硫酸系化合物を使用して重合体を製造する場合、
得られるアクリルアミド重合体の水溶解性および凝集剤
特性は何れも十分ではなく、良好なアクリルアミド凝集
沈澱剤が得られない。本発明者らは銅含有触媒の存在下
アクリロニトリルと水とを反応させて得られるアクリル
アミド水溶液より過硫酸塩と亜硫酸系化合物とを重合開
始剤として使用するアクリルアミド重合体の製造方法、
特に得られる重合体の改質について鋭意検討を重ねた結
果、重合体の製造に用いられるアクリルアミド水溶液中
の特定物の存在量を特定量以J下とすることによつて得
られるアクリルアミド重合体の性質を著るしく改善し得
ることを見出し本発明に到達した。
即ち、本発明は銅含有触媒の存在下アクリロニトリルと
水とを反応させて得られるアクリルアミタド水溶液中の
3、3’、3’−ニトリロトリスプロピオン酸(以下T
NPAと略称する)をアクリルアミドに対して0.1p
μm以下としたのち過硫酸塩と亜硫酸系化合物とを重合
開始剤としてアクリルアミドを重合せしめるアクリルア
ミド重合体の製造方法である。
本発明の方法に適用されるアクリルアミド水溶液の製造
に用いられる銅含有触媒として公知の銅含有触媒の何れ
も採用し得るが、例えば酸化銅、水酸化銅、銅塩等の銅
化合物を水素または一酸化炭素などで還元して得られる
還元銅、およびアルミニウム、亜鉛、またはマグネシウ
ムなどと銅とからなるラネー合金を展関して得られるラ
ネー銅があげられる。
而して、アクリロニトリルと水との反応は上記した銅含
有触媒の存在下、固定床あるいは懸濁床て室温ないし3
00℃、特に50〜150の温度範囲で通常行なわれる
。アクリロニトリルに対する水の使用量はアクリロニト
リルの水に対する溶解度が左程大きくないために均一液
相で反応を行うためには通常アクリロニトリルに対し4
倍モルから数十倍モルの範囲で使用される。上記の方法
により得られるアクリルアミド水溶液は、通常残存する
微量の金属イオンを除去するために、強酸性陽イオン交
換樹脂、弱酸性陽イオン交換樹脂および巨大網状型陽,
イオン交換樹脂等を用いて精製処理される。上記した銅
含有触媒の存在下アクリロニトリルと水とを反応させて
得られるアクリルアミド水溶液中には通常生成したアク
リルアミドに対して0.5ppm以上の量のTNPAが
存在し、そのまま過硫酸塩と亜硫酸系化合物とを重合開
始剤として重合せしめる場合は、アクリルアミドの重合
時の挙動、重合して得られる重合体自体の性質および得
.られる重合体の応用特性に悪影響が認められ、時とし
て得られるアクリルアミド重合体の商品価値を著るしく
そこなう。
この様な現象は前記した過硫酸塩と亜硫酸系化合物とを
重合開始剤として用いる方法以外には認5められないも
のであり、本発明において使用される重合開始剤におい
て特異的なものである。
而して銅含有触媒の存在下アクリロニトリルと水とを反
応させて得られるアクリルアミド水溶液から過硫酸塩と
亜硫酸系化合物とを重合開始剤と4してアクリルアミド
重合体を製造する際に許容され丁■PA量は、該水溶液
中のアクリルアミドに対して0.1ppm以下の領域で
あり、この様な微量の特定物が極めて重大な悪影響を与
えることはこの様な現象が本発明に使用される重合開始
剤において特異的であることと共に驚くべきことである
。銅含有触媒の存在下アクリロニトリルと水とを反応さ
せて得られたアクリルアミド水溶液からTNPAを除去
してアクリルアミドに対して0.1ppm以下とするT
NPA除去方法としては、その方法に関して特に制限は
ないが、例えばあらかじめ硫酸銅水溶液などを用いて銅
イオンを吸着せフしめたキレート樹脂、同様に銅イオン
含有液で処理したスルホン化カーボン、また同じく銅イ
オン含有液で処理した強酸性陽イオン交換樹脂および弱
酸性陽イオン交換樹脂等が使用される。
而してこの際吸着される銅イオンは通常交換容量の20
〜780%の範囲のものが好ましいが、具体的手段とし
ては、例えば吸着塔の上段に吸着度の高い樹脂などを使
用し、下段に吸着度の低い樹脂など、あるいは銅イオン
を吸着させないものを使用することも可能である。以上
に記した方法によりTNPA含有量を0.1ppm以下
に減少せしめたアクリルアミド水溶液(以下改質アクリ
ルアミド水溶液と称す)は、次いで過硫酸塩および亜硫
酸系化合物を重合開始剤として使用してアクリルアミド
重合体に誘導される。
而して重合開始剤として使用される過硫酸塩としては、
例えは過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アン
モニウムなどがあり、その使用量はアクリルアミドに対
し通常0.001〜10重量%好ましくは0.001〜
0.05重量%の範囲である。
また、重合開始剤として使用される亜硫酸系化合物とし
ては、亜ニチオン酸系、亜硫酸系、チオ亜硫酸系、ピロ
亜硫酸系およびチオ硫酸系の各種化合物があり、これら
の代表的な化合物としては、例えば亜ニチオン酸アンモ
ニウム、亜二チオン酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、
亜硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸水素ナト
リウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水素アンモニウム
、チオ亜硫酸メチルエステル、チオ亜硫酸エチルエステ
ル、ピロ亜硫酸ナトリウム、ピロ亜硫酸カリウム、ピロ
亜硫酸アンモニウム、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カ
リウム、チオ硫酸アンモニウム、ナトリウムホルムアル
デヒドスルホキシレート等があり、中でも亜硫酸水素ナ
トリウムが特に好ましい。而してこれらの亜硫酸系化合
物の使用量は、過硫酸塩1.0モルに対し亜硫酸系化合
物は0.1〜10モル好ましくは0.25〜1.0モル
の範囲である。本発明による改質アクリルアミド水溶液
は、単t独重合体としてまたメタアクリルアミド、メチ
ロールアクリルアミド、メタアクリル酸、アクリル酸、
ジメチルアミノエチルメタアクリレートおよびジメチル
アミノエチルメタアクリレートの塩化メチル4級塩等の
使用による共重合体としても使1用でき、また上記アク
リルアミド重合体は下水などの如き各種廃水処理用、紙
処理用、増粘剤用などに用いることが、特に各種廃水処
理用に適している。
以下実施例により本発明を更に説明する。
なlお、実施例におけるTNPAの定量は次の方法によ
つた。アクリルアミド水溶液中のTNPAの定量:0.
5m01/fの硫酸銅水溶液にてあらかじめ交換容量の
60%の銅イオンを吸着させたキレート樹脂2(ユニチ
カ社製、商品名 ユニセレツク30)30m1を、内径
10.4T0tのカラムに充填した。
しかるのちに定量すべきアクリルアミド水溶液10eを
1時間1.8′の割合で通液した。その後キレート樹脂
はイオン交換水で充分に洗浄し、次いで5重量%濃ノ度
の苛性ソーダ水溶液100mLによりキレート樹脂に付
着している化合物を溶出した。溶出させた苛性ソーダ水
溶液は塩酸水溶液にて中和したのち蒸発乾固して得られ
る固形物を三弗化硼素を含むメチルアルコール100m
tと共にメチルアルコール還.流下に加熱しエステル化
した。次いでこのメチルアルコール溶液を全量約1Tr
L1まで濃縮し、これを四塩化炭素溶液とした。この四
塩化炭素溶液を濃苛性ソーダ水溶液で洗浄した後、0.
5乃至1mtの一定量に濃縮してガスクロ分析に供した
。ガスクロ分析は水素炎型検出器を具えた装置を用い、
PEG2OMカラム注入温度250置C1カラム温度1
00′Cから220℃へ4゜C/Mjnで昇温する条件
で定量を行なつた。
なお、TNPA−メチルエステル含有量の算出は別途T
NPA−メチルエステルにより求めておいた検量線との
対比により行なつた。実施例アクリルアミド水溶液の製
造: 100eの反応器に常法により展開水洗したラネー銅2
kgを窒素雰囲気下に装入し、これに予め窒素吹込によ
り溶存酸素を除去したアクリロニトリル25k9および
イオン交換水25k9を加え、70℃で2時間反応させ
、触媒を分離した後、真空蒸溜により濃縮し粗アクリル
アミド得た。
次いで東京有機化学工業社製アンパーライトIR−12
0B(商品名)陽イオン交換樹脂の水素型を充填したカ
ラムに通して銅イオンを除去し30wt%濃度のアクリ
ルアミド水溶液Aを得た。このアクリルアミド水溶液A
は、TNPAを定量した結果、アクリルアミドに対して
0.56ppm含まれていた。
友質アクリルアミド水溶液: 0.5m101/e(7)CUsO休溶液にてあらかじ
め交換容量の60%のCuイオンを吸着処理したバイエ
ル社製のレバチツト′n)207(商品名)キレート樹
脂30m1を上段に、さらに未処理のレバチツト′IP
2O7の15m1を下段になるように内径10.4r!
nのカラムに充填し、しかるのちにTNPAO.56p
pmを含有する上記アクリルアミド水溶液Aの10eを
1時間1.8eの割合で通液処理した。
えられたアクリルアミド水溶液1はTNPAを定量した
ところほs′0.0ppmであつた。
さらに上記アクリルアミド水溶液1を使用してアクリル
アミド水溶液Aを稀釈し′VNPA量を0.06ppm
に調整したアクリルアミド水溶液を得、これをアクリル
アミド水溶液■とした。さらに同様にしてTNPA量を
0.20ppmに調整したアクリルアミド水溶液を得、
これをアクリルアミド水溶液■とした。アクリルアミド
重合体の製造: 前記アクリルアミド水溶液を20wt%濃度のアクリル
アミド水溶液に希釈し、水酸化ナトリウム水溶液でPH
7に調整した。
この溶液298yを取り、1時間窒素でバブリングして
溶存酸素を除去したのち過硫酸アンモニウム水溶液1m
1(2.7×10−5m01を含む)過硫酸水素ナトリ
ウム水溶液1wL1(1.35×10−5m101を含
む)を重合開始剤として添加し、窒素雰囲気で断熱的に
重合せしめた。重合終了後直ちに湯浴で90℃2時間加
熱した。得られた重合体ゲルはメタノールで水抽出した
のち、50℃IOlT]MHgの減圧下で3紛乾燥し、
乾燥粉末とした。えられた乾燥粉末は次に擬集沈澱剤と
しての擬集特性を評価し、アクリルアミドに対するTN
PAの量と重合時間、および平均分子量および水不溶解
分に関するアクリルアミド重合体の性質と共に下表に示
した。
なお、上表における夫々の評価は次のように行なつた。
平均分子量:重合体粉末を1規定硝酸ナトリウム水溶液
に溶解し、毛細管粘度計て粘度を測定し、極限粘度から
分子量を算出した。
重合体の水溶解分: アクリルアミド重合体粉末を水に溶解して0.1Wt%
濃度の水溶液としたものを200メッシュの炉布に通し
、p過後枦布に残存するゲル状物をよく洗滌した後乾燥
し、秤量して水不溶解分を求めた。
凝集特性: クラフトバルブ廃水に硫酸バンド400ppmを加えP
H6で、これにアクリルアミド重合体粉末を上記廃水に
対し1ppmとなるように添加してジヤーテスターで常
法により擬集させ、このとき生成したフロックの大きさ
により判定した。
なお上表において、o印は直径3〜47mのフロックを
形成しているこ とを示し、Δ印は直径1〜3瓢のフロ
ックを形成しているこ とを示し、×印は直径1?未満
のフロックを形成しているこ とを示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 銅含有触媒の存在下アクリロニトリルと水とを反応
    させて得られるアクリルアミド水溶液中の3,3′,3
    ″−ニトリロトリスプロピオン酸をアクリルアミドに対
    して0.1ppm以下としたのち、過硫酸塩と亜硫酸系
    化合物とを重合開始剤としてアクリルアミドを重合せし
    めることを特徴とするアクリルアミド重合体の製造法。
JP5130176A 1976-05-07 1976-05-07 アクリルアミド重合体の製造法 Expired JPS6050810B2 (ja)

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