JPS63309501A - 水溶性重合体の製造方法 - Google Patents

水溶性重合体の製造方法

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JPS63309501A
JPS63309501A JP14408987A JP14408987A JPS63309501A JP S63309501 A JPS63309501 A JP S63309501A JP 14408987 A JP14408987 A JP 14408987A JP 14408987 A JP14408987 A JP 14408987A JP S63309501 A JPS63309501 A JP S63309501A
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JP
Japan
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polymer
water
soluble
light
irradiation
Prior art date
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Pending
Application number
JP14408987A
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English (en)
Inventor
Yukio Obana
小花 幸生
Hideaki Habara
英明 羽原
Kenichi Inukai
健一 犬飼
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Dia Furotsuku Kk
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Dia Furotsuku Kk
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/46Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
    • C08F2/48Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光重合による水溶性重合体の製造方法に関し
、より詳しくは光重合による残存単量体の少ない水溶性
重合体の製造方法に関する。
水溶性重合体は多くの産業分野において広く用いられ、
産業上重要な位置を占めている。その用途の代表例とし
ては、製造工程での固液分離、工業廃水処理における凝
集沈殿剤、下水、凍原処理における汚泥の脱水助剤、紙
力増強剤、填料歩留り向上剤等の製紙用薬剤、土壌改良
剤、増粘剤、石油回収用薬剤等があげられる。
[従来の技術] 水溶性重合体の製造には各種の方法が用いられているが
、最も一般的には水溶性重合法が用いられる。
水溶液重合を工業的に製造する方法として、特開昭52
−126494号公報および特開昭53−133287
号公報には、光重合によってシート状で得る方法が開示
されている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記方法で水溶性重合体を製造した場合
、重合容器内壁と接した重合体底面、特に堰内壁と接し
た重合体面に、未反応単量体が多く残存し、未反応単量
体量の少ないものを得ることができなかった。製品中に
残存単量体が多く存在すると、それを例えば凝集剤とし
て使用した場合、汚泥の凝集処理後、廃水中に混入し、
環境を汚染させるという問題がある。また、表面に粘着
性があるので、装置へ付着するという問題も起きている
[問題点を解決するための手段] 本発明者らは、上述した如き従来技術に鑑み鋭意研究し
た結果、本発明を完成するに到った。
本発明の水溶性重合体の製造方法は。
(1)  光重合開始剤を含む水溶性単量体溶液を、容
器中にて、該水溶性単量体溶液の層の厚さが50mm以
下となるようにして、光照射下に重合せしめてゲル状重
合体とし、 (11)  該ゲル状重合体の容器内壁との接触面に再
度の光照射を行い、該ゲル状重合体表面の残存単量体を
重合せしめることを特徴とする。
本発明は2つの工程よりなり、第1の工程では、水溶性
単量体溶液に光照射し、重合反応を行ってゲル状重合体
を得、第2の工程では、得られたゲル状重合体の容器と
の接触面に残存する単量体を、再度の光照射により重合
せしめ、重合体表面の残存単量体量を減少させるもので
ある。
まず、第1の工程において使用する水溶性単量体は、水
溶性重合体を生成せしめるものあれば、いかなるもので
もよい。
水溶性単量体としては例えば、アクリルアミド、メタク
リルアミド、ジメチルアクリルアミド、ヒドロキシエチ
ルメタクリレート等のノニオン性単量体;ジメチルアミ
ノエチル(メタ)アクリレート及びその塩、ジエチルア
ミノエチル(メタ)アクリレート及びその塩、3−ジメ
チルアミン−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレ
ート及びその塩、ジメチルアミノプロピル(メタ)アク
リルアミド及びその塩、及び上記3級アミンをメチルク
ロライド、メチルブロマイド、メチルヨーダイト、ジメ
チル硫醜等で4級化したモノマー、ジメチルジアリルア
ンモニウムの塩、ジエチルジアリルアンモニウムの塩等
のカチオン性単量体、(メタ)アクリル酸及びその塩、
アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸及びその塩等
のアニオン性単量体等があげられる。
これらの単量体は、一種でまたは二種以上を併用して用
いることができる。また必要に応じて、本発明の目的を
阻害しない範囲で、他の単量体、例えばアクリロニトリ
ル、酢酸ビニル、等も添加して使用することもできる。
これらの単量体を必要に応じ加熱・攪拌して水に溶解さ
せ、単量体溶液を調製する。その濃度は特に限定されな
いが、25重量%〜90重量%、好ましくは40重量%
以上である。単量体濁度が低い場合には、乾燥と輸送の
ためのコストが高く、さらに高分子量の重合体を得るの
に長時間要する。一方単量体濃度が高すぎると系の均一
性が保持出来なくなる。
また、単量体溶液のpHは重合反応に好適なpHに適宜
調整することができる。
水溶性単量体の重合に使用される光重合開始剤としては
、一般に公知である光重合開始剤が使用できる。その例
としてベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル、アン
トラキノン誘導体等があげられる。光重合開始剤の使用
量は、水溶性単量体溶液に対して10〜2000 pp
mの範囲であればよい、光重合開始剤の使用量が上記範
囲外であると重合に極めて長時間を要したり得られる重
合体を着色させたり、あるいは水溶性を低下させたりす
る。
上記の光重合開始剤を含む水溶性重合体溶液は、反応容
器中で、液層の厚さが50mm以下となるようにする。
液層の厚さが50m■を超えると、重合工程での温度制
御が難しくなり、また光の照射が十分に行えず均一性の
高い重合体を得ることができなくなる。
重合反応に使用される容器としては、水溶性単量体溶液
が50mm以下の層を形成しうるちのであれば特に限定
されないが、501以下の堰をもつ箱型の容器、もしく
はエンドレスベルトの両端に5001111以下の堰を
設けた連続爪金型容器等が好ましく使用できる。光透過
性のフィルムの袋などを用いて厚みを50mm以下とし
てもよい。
光重合開始剤を含む水溶性単量体溶液は、上記した反応
容器中で光照射され、重合反応(以下、主重合反応と称
す)を行わしめられるが、その際には、重合反応を妨害
することの多い大気中の酸素の混入を避けるため、窒素
等の不活性ガス雰囲気中で反応させるか、または容器の
開口部の大気との接触面を光透過性フィルム等で覆う。
主重合反応において用いられる光としては、光重合開始
剤との組合せにより、各種の波長の光があるが、七ツマ
ー自身による吸収、光量子エネルギーの面から見て、3
00〜500nmの領域の波長の光が望ましい、300
〜500nmの光を与える光源としては、高圧水銀灯、
超高圧水銀灯。
蛍光ケミカルランプ等があげられる。特に好ましい光源
としては三菱電気株製蛍光ケミカルランプが挙げられる
光照射を0.1〜20W/m’の照射強度で5〜200
分、さらにlO〜100W/m′で5〜60分行うこと
により、主重合反応が終了し、ゲル状重合体が得られる
なお、本願明細書における照射強度は、東京光学機械■
のUVR−4を用いて測定したものである。
次に第2の工程について述べる。
主重合反応が終了した後、重合体の表面、特に残存単量
体のより多い表面、すなわち容器内壁との接触面に再度
光を照射する。
再度の光照射による重合体表面の重合反応の場合には、
主重合反応のときと異り、特に雰囲気を選ばず、酸素が
混入していてもよい。その際の光照射は、主重合反応時
より強い照射条件とし、次式: %式% [式中、Wはランプの照射強度(kW/m″)を表し、
Tは時間(分)を表すJ で示される範囲で行うのが好ましい。
光の照射量は、重合のためにO、l (kW・win/
m’)以上必要であり、生産効率を考慮すれば、0 、
2 (kWa ll1n/m″)以上とすることがさら
に好ましい。
また、過剰に照射すれば被照射部が着色し、また不溶化
物を多く発生する。実質的に重合体の性状を変化せしめ
ないためには、照射量は10(kW・win/rn″)
以下とする必要があり、表面の残存単量体量を内部の重
合体の残存単量体量を同等とするための照射量は5 (
kW会min/m″)程度以下で充分である。
その際に重合体へ照射する光としては、紫外線が好まし
く、紫外線ランプの波長は、主重合工程と同等の範囲で
充分であるが、蛍光ケミカルランプでは、必要な照射量
をえるには、長時間を要し、実質的でない。
300〜500nmを与える光源としては、高圧水銀灯
、超高圧水銀灯等があげられる。市販品の一例は、ウシ
オ電気■製の高圧水銀灯等である。
再度の光照射前の堰接触面の水溶性重合体表面には、1
.0〜4.0%程度の七ツマ−が残存するが、再度の光
照射によって残存上ツマ−を1.0%以下に低下させる
ことができる。また、ブルックフィールド型粘度計によ
り測定した1%水溶液の塩粘度(1%77g)は20〜
1500cpsであり、再度の照射強度が前記範囲内で
あれば、その前後で粘度は実質的に変化しない。
以下に実施例に基づき、本発明を更に詳しく説明するが
、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
[実施例] 実施例1 80%のジエチルアミノエチルメタクリレートのメチル
クロライド4級塩水溶液629gと50%のアクリルア
ミド水溶液671gを採取し、混合した。
光重合開始剤としてベンゾインエチル二一テルが110
0pp、エチレンジアミン4酢酸2ナトリウム塩が50
ppm、亜リン酸が500pps+いずれも単量体溶液
に対し添加した。この単量体溶液を30℃にして、攪拌
しなからION硫酸を加えてp)Iを4.5±0.1に
調整し、次いで窒素置換を30分行った。ステンレス板
に深さが20謬曽となるような堰を作り、表面にポリ四
フッ化エチレンフィルムを粘着し底面が約23cs+X
23c■の容器とし、これに上記の溶液を注ぎ、その上
をポリエチレンテレフタレートにポリ塩化ビニリデンを
塗布したフィルム(12+4g)で覆った。上方より三
菱電気■製蛍光ケミカルランプを用い2W/m″の照射
強度で50分、その後、50W/rn’で10分間紫外
線を照射した。ゲル状の重合体を容器より取りだし、フ
ィルム剥離し5.側堰より50■長さ10cmの大きさ
で試料を切り出した。試料を堰に接した面が高圧水銀灯
と平行になるように固定し、ウシオ電気■製400Wの
高圧水銀灯を表面より5cmで(照射強度的1kW/m
”) 、  0 。
0.5,1,5,10.25分照射した。
この試料から、堰接触面が5履mX25+amの大きさ
で、堰接触面より重合体内側へ51℃mの幅の角柱を切
断し、60℃で12時間乾燥して、粉砕しサンプルとし
た。
このサンプルを高分子凝集剤懇話会による分析法に従い
残存アクリルアミドを測定した。
また、これらのサンプル5gを495gの純水に加え、
240〜260 rpmで4時間攪拌し、薬局方食塩5
.84gを加えて、さらに1時間攪拌した後、ブルック
フィールド型粘度計により1%水溶液の塩粘度(1%η
S)を測定した。
照射処理後の重合体の外観、残存アクリルアミド、1%
ηSの結果は次のようであった。
第1表 実施例2 実施例1のジメチルアミノエチルメタクリレートのメチ
ルクロライド4級塩水溶液の代わりに、ジメチルアミノ
エチルアクリレートのメチルクロライド4級塩水溶液を
用いたことを除いては、実施例1と同様に調整した単量
体溶液を、窒素雰囲気下で、無端ベルト状で底面、増面
にポリ四フッ化エチレンフィルムを粘着し、上面を実施
例1で使用したのと同様のフィルムでカバーされた連続
重合装置に、深さ20m■のシート状の重合体をうるよ
うに連続的に送り込んだ。
上面より、実施例1で用いたのと同じ蛍光ケミカルラン
プを用い、 0 、2W/m″の照射強度で、40分、
さらに20W/m″の照射強度で10分間照射した。引
続きその状態のまま、実施例1で用いたと同じ高圧水銀
灯を用い、連続的に、堰接触面と平行で、その距離を1
0cmとなし、照射時間が0.0.5,1,2.10分
となるようなスリットを固定し光照射し、それぞれを約
1時間連続的に重合した。
堰接触面が5mmX25m−の大きさで、堰接触面より
重合体内側へ5mmの幅の角柱状に粗裁して、実施例1
と同様に乾燥し、評価した。その結果は第2表の通りで
ある。
第2表 実施例3 50%アクリルアミド水溶液1200g、30%アクリ
ル酸ナトリウム100gを採取した。
この溶液に対してベンゾインエチルエーテルが200p
pm、エチレンジアミン4酢酸2ナトリウム塩が50p
pm、亜硫酸ナトリウムが50ppm。
尿素が0.5%となるように添加し、ION硫酸でpH
を7.5に調整した。
この溶液を窒素置換を60分行い24cmX24cmの
ポリエチレンテレフタレートに塩化ビニリデンを塗布し
たフィルムで作った袋の中に、厚みが最大の中心部で大
略20mmであるようなシート状に注入し、袋を密閉し
た。
この袋を30℃の恒温水槽にほぼ水平に、上面が液面下
約10m嘗となるようにステンレス製の網の上に静置し
た。その、上方より、三菱電気■蛍光ケミカルランプを
用い、水槽の液面で、4W/rn’ノ照度で50分、そ
の後、60W/rrfテ10分紫外線を照射した。
ゲル状となった重合物を袋からとりだし、中心部の周辺
を5cmX10cmの大きさに切断し、上方より、ウシ
オ電気■製400Wの高圧水銀灯を表面より5cmに固
定し、それぞれ、0,0.5゜1.0,5,10.25
分照射した。表層が5m腫の厚みとなるように切断し、
以下、実施例1と同様に処理した。
但し、1%水溶液の塩粘度の測定は次の通りとした。
サンプル5gを475gの純水に加え240〜260 
rpmで4時間攪拌し、薬局方食塩20gを加えて、さ
らに1時間攪拌した後、ブルックフィールド型粘度計に
より塩粘度(1%ηS)を測定した。
第3表 [発明の効果] 本発明によれば、調整された照射量の紫外線により、重
合体表面に残存する単量体を短時間にしかも、重合体の
実質的性能を変えずに減少しえる。
残存単量体は、例えば、汚泥の凝集処理後、廃水中に混
入し易く、重合体より環境、生態系に与える影響は大き
いと考えられているので、その評価は極めて高い。
また、重合工程の時間を短縮することができると共に、
単量体の装置への付着による工程上のトラブルもなくな
り、長時間の連続生産が可能である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)光重合によって水溶性重合体を製造する方法にお
    いて、 (i)光重合開始剤を含む水溶性単量体溶液を、容器中
    にて、該水溶性単量体溶液の層の厚さが50mm以下と
    なるようにして、光照射下に重合せしめてゲル状重合体
    とし、 (ii)該ゲル状重合体の容器内壁との接触面に再度の
    光照射を行い、該ゲル状重合体表面の残存単量体を重合
    せしめることを特徴とする水溶性重合体の製造方法。 (2)再度の光照射が、次式: 0.1≦W×T≦10 [式中、Wはランプの照射強度(kw/m^2)を表し
    、Tは時間(分)を表す] で示される範囲で行なわれる特許請求の範囲第1項記載
    の水溶性重合体の製造方法。
JP14408987A 1987-06-11 1987-06-11 水溶性重合体の製造方法 Pending JPS63309501A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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