JP3156342B2 - 粉末状のカチオン系水溶性ポリマー組成物とその製造法 - Google Patents
粉末状のカチオン系水溶性ポリマー組成物とその製造法Info
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Description
性ポリマー組成物及びその製造法に関する。詳しくは、
N−ビニルカルボン酸アミドの(共)重合体を酸性加水
分解することにより得られる粉末状のカチオン系水溶性
ポリマーに特定の酸を配合した組成物及びその製造法に
関する。
水溶性ポリマーは、従来品に対して卓越した効果を有す
る凝集剤、紙用薬剤としての利用が期待されている。該
カチオン系水溶性ポリマーは、N−ビニルカルボン酸ア
ミド単独、または、それと他のエチレン性不飽和モノマ
ーを重合し、次いで、強酸を用いて加水分解することに
より製造する方法が一般的である(特公昭63−952
3、特開昭62−74902、特開昭63−21871
8等)。
の一つとして、加水分解の際に用いる強酸の一部がポリ
マー中に残存し、該ポリマーを製品化する際の分離、乾
燥、移送等の工程で装置類等を腐食しやすいという点が
ある。そこで、かかる課題を解決するため、加水分解後
のポリマーに塩基性化合物を添加し、残留する酸を中和
することが考えられる。
方法を採用した製品カチオン系水溶性ポリマーは、水中
での安定性が低下するという欠点がある。すなわち、カ
チオン系水溶性ポリマーは、通常、使用時に水に溶解
し、長時間放置する場合が多いが、塩基性化合物による
中和処理を施したポリマーにおいて、水溶液中でカチオ
ン化率が経時的に低下する傾向があり、凝集性能等の該
ポリマーに期待される諸物性が低下するという問題があ
る。
鑑み鋭意検討した結果、加水分解後のポリマー中に残留
する強酸を一旦、塩基性化合物で中和し、更に、回収後
の粉末状ポリマーに特定の酸を加えることにより、該ポ
リマーの水中における安定性が確保されることを見い出
した。
されるN−ビニルカルボン酸アミドの(共)重合体の塩
酸加水分解物と、スルファミン酸とから成る粉末状のカ
チオン系水溶性ポリマー組成物、に存する。
されるN−ビニルカルボン酸アミドを含有するモノマー
を重合し、強酸で加水分解して粉末状のカチオン系水溶
性ポリマーを製造する方法において、前記加水分解後、
加水分解系内に残留する強酸に対して当量以上の塩基性
化合物を添加し、次いで分離回収された粉末状ポリマー
に固体の水溶性有機酸を配合することを特徴とする粉末
状のカチオン系水溶性ポリマー組成物の製造法、に存す
る。
用いられる一般式
示されるN−ビニルカルボン酸アミドとしてはN−ビニ
ルホルムアミドおよびN−ビニルアセトアミドが挙げら
れるが、N−ビニルカルボン酸アミド重合体の変性物を
得る目的のためには重合体の加水分解性の良いことから
N−ビニルホルムアミドが好ましい。
マーは、上記のN−ビニルカルボン酸アミドを含有する
モノマーを重合し、得られた重合物を引き続き酸性加水
分解することにより変性した物である。原料モノマー中
のN−ビニルカルボン酸アミドの含有割合は、通常20
モル%以上、好ましくは40モル%以上である。また、
コモノマー成分としては、アクリロニトリル、メタアク
リロニトリル、アクリルアミド、メタアクリルアミド、
アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタ
クリル酸エステル、酢酸ビニルなどが挙げられるが、好
ましくはアクリロニトリルである。
状重合、水溶液沈殿重合、懸濁重合のいずれも行なうこ
とができるが、モノマーを溶媒中で重合させる方法が好
ましい。水溶液中で重合する方法としては、モノマー濃
度5〜20重量%の条件で溶液状で重合を開始し、重合
体を沈殿物として得る方法、モノマー濃度20〜60重
量%の条件下重合を開始し、重合物の含水ゲル状物また
は重合物の析出物として得る方法が例示される。
の水溶液濃度を、通常5〜95重量%、好ましくは20
〜80重量%とし、該水溶液に対して、通常0.5〜1
0重量倍、好ましくは1〜5重量倍の水不溶性炭化水素
溶媒が分散媒として使用され、均一な粒状の重合物を得
ることができる。炭化水素系分散媒としては水と共沸す
る炭化水素が好ましい。例えばn−ヘキサン、n−ヘプ
タン、n−オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ド
デカンなどの鎖状飽和炭化水素、沸点65〜250℃の
石油留分好ましくは沸点80℃〜180℃の石油留分、
シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環族炭
化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼ
ンなどの芳香族炭化水素が挙げられる。
定剤として、油溶性高分子、または、一般的な界面活性
剤が使用される。非乳化性油溶性高分子としては、エチ
ルセルロースやヒドロキシエチルセルロース等の油溶性
セルロース、オレフィン類と無水マレイン酸との付加物
が例示される。また、界面活性剤としては、好ましくは
H.L.B.が9以上程度のノニオン系界面活性剤、例
えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキ
シエチレンアルキルフェニルエーテル等が用いられる。
以上の分散安定剤の使用量は、分散媒に対して、通常
0.01〜5重量%、好ましくは0.05〜1重量%で
ある。
カル重合開始剤を用いることができるが、アゾ化合物が
好ましい。特に好ましくは水溶性のアゾ化合物であり、
2,2′−アゾビス−2−アミジノプロパンの塩酸塩、
硫酸塩および酢酸塩、アゾビス−N,N′−ジメチレン
イソブチルアミジンの塩酸塩、硫酸塩および酢酸塩、
4,4′−アゾビス−4−シアノ吉草酸のアルカリ金属
塩およびアンモニウム塩などが例示される。ラジカル重
合開始剤は、原料ビニル化合物に対して重量基準で通常
100〜10000ppm 、好ましくは500〜5000
ppm の範囲で用いられる。
また、重合時間は、0.5〜10時間、好ましくは1〜
8時間である。なお、重合に際しては、重合熱が発生す
るので、通常、重合系を冷却することにより、重合温度
が前記範囲内に保持されるように調節される。以上の方
法で得られた重合体は、続いて、強酸の存在下で加水分
解に供される。強酸としては、例えば、塩化水素、臭化
水素、フッ化水素、硫酸、硝酸等が挙げられるが、好ま
しくは塩化水素であり(本発明では塩化水素を用いた加
水分解を広く「塩酸加水分解」と定義する。)、反応系
の導入形態はガス状でも、塩酸水溶液状でもよい。強酸
の使用量は重合体のホルミル基またはアセトアミド基に
対して、通常0.5〜4倍当量、好ましくは1〜2倍当
量である。
含む溶液または分散液中に強酸を添加し、撹拌処理する
方法、または、粉体として回収した重合体に強酸をスプ
レースするか、ガス状の強酸を流通させる方法などが挙
げられる。加水分解の温度としては、通常20〜150
℃、好ましくは60〜130℃であり、反応時間は通常
0.5〜10時間の範囲から適宜選択される。
に塩基性化合物を添加することを要件とするものであ
る。すなわち、系内に残留する強酸を中和し、加水分解
されたポリマーをその後の工程で取扱う際の装置腐食を
防止しようとするものである。塩基性化合物としては、
通常、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の炭酸塩
又は重炭酸塩などの弱塩基性塩が挙げられ、炭酸カルシ
ウムが特に好ましい。ここで用いる塩基性化合物の添加
量としては加水分解後の系内に残留する強酸に対して当
量以上、好ましくは1〜5倍当量である。この塩基性化
合物の添加処理は通常、加水分解後のポリマーに直接添
加し均一混合するのがよい。例えば、分散媒中で加水分
解した場合には、この分散媒中に所定量の塩基性化合物
を添加し混合処理すればよい。この混合処理温度は、通
常20〜90℃である。
次いで、必要に応じて公知法に従い、脱水、濾過、造
粒、乾燥などの処理を施し、製品となる粉末状のカチオ
ン系水溶性ポリマーとして分離回収するが、本発明にお
いては、この粉末状ポリマーに対し常温で固体の水溶性
有機酸を添加する方法が好ましい。この水溶性の有機酸
としては、スルファミン酸、シュウ酸、フマル酸、コハ
ク酸、マロン酸、クエン酸、アジピン酸などが例示され
るが、臭気と価格の点からスルファミン酸が好ましい。
性化合物の量に応じて決定されるが、本発明のカチオン
系ポリマーを水に溶かして0.1重量%水溶液とした際
に、pHが通常6以下、好ましくは5以下になるような
量を添加すればよい。添加量の上限は特に規定はない
が、通常該ポリマーと酸の合計量に対して、0.1〜2
0重量%、好ましくは0.5〜10重量%である。酸の
添加量が少なくてpHが6以上の場合はポリマーの安定
化効果が小さくなる。
特に限定されないが、通常水溶性の有機酸を粉末状で添
加し混合するドライブレンド法により行うことができ
る。工業的には、回転ドラムなどにてポリマーを撹拌し
ながら、酸を添加する方法が例示される。以上の方法で
製造される組成物は、通常0.01〜30重量%の水溶
液にして凝集剤などとして用いられる。
るが本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に制
約されない。 実施例1〜6、比較例1 撹拌機、冷却管、滴下ロートおよび窒素ガス導入管を備
えた2lの4ッ口フラスコに、シクロヘキサン400
g、ポリオキシエチレンオレイルエーテル(第一工業製
薬(株)商品名「ノイゲンET140E」、H.L.
B.=14.0)2.6g、塩化アンモニウム5.5g
を入れ、撹拌下60℃に昇温した。
2′−アゾビス−2−アミジノプロパン2塩酸塩0.1
2g、N−ビニルホルムアミド(純度=91.5%)6
0g、アクリロニトリル(純度=99.5%)45gの
混液を、撹拌下、3時間かけて滴下した。その後、更に
反応を2.5時間続けた。更に、N−ビニルホルムアミ
ドに対し1.2倍当量の塩化水素ガスを吹き込み、密封
系にて、100℃に昇温し、撹拌下で4時間加水分解を
行った。
の過剰分(N−ビニルホルムアミドに対し0.2倍当
量)の約2倍当量の炭酸カルシウムを添加し中和した
後、共沸脱水にて水を除き、更に濾過して粉末状のポリ
マーを回収した。得られたポリマーにつき、表−1に示
す酸を添加混合した後、0.1重量%水溶液としたもの
についての調製時のpH、およびポリマーのカチオン化
率の調製後の経時変化を調べた結果を表−1に示す。
である。すなわち、上記の試料液5.0gを脱塩水にて
2200mlに希釈し、希塩酸を用いて溶液のpHを3.
0に調整した後、1/400規定のポリビニル硫酸カリ
ウムを用い、トルイジンブルーを指示薬としたコロイド
滴定法によりカチオン化率を算出する。
性能試験を実施した。すなわち、商業的な活性汚泥処理
設備の余剰汚泥(固型分1.51%)100mlを200
mlのビーカーに入れ、次いで、前記のポリマー水溶液
(調製後4時間と24時間のもの)をそれぞれ10ml添
加した。先端に直径5mm、長さ20mmの丸棒を3本付し
た撹拌棒を用いて1000r.p.m で10秒間撹拌した。
凝集汚泥を重力濾過により60メッシュのナイロン濾布
で濾過し、濾過時間60秒で濾過できる量(濾水量)を
測定した。
ル製モノフィラメント濾布(日本フィルコン製OLh−
C)2枚にはさみ、更にこれを水ぬけの溝を有するポリ
塩化ビニル板にはさみピストン径20mmの油圧プレスに
てピストン圧50kg/cm2の加圧条件を保ち、30秒間プ
レス脱水した。脱水汚泥の重量と120℃で3時間乾燥
後の汚泥固型分の重量から脱水汚泥の含水率を求めた。
この濾水量及び含水率の測定結果を表−2に示す。
性ポリマーは、凝集剤等の用途において優れた性能を有
し、かつ、該性能はポリマー水溶液の状態でも安定に維
持されるので大変実用的である。
Claims (2)
- 【請求項1】 一般式 【化1】CH2 =CHNHCOR (式中、Rは水素原子またはメチル基を表わす。)で示
されるN−ビニルカルボン酸アミドの(共)重合体の塩
酸加水分解物と、スルファミン酸とから成る粉末状のカ
チオン系水溶性ポリマー組成物。 - 【請求項2】 一般式 【化2】CH2 =CHNHCOR (式中、Rは水素原子またはメチル基を表わす。)で示
されるN−ビニルカルボン酸アミドを含有するモノマー
を重合し、強酸で加水分解して粉末状のカチオン系水溶
性ポリマーを製造する方法において、前記加水分解後、
加水分解系内に残留する強酸に対して当量以上の塩基性
化合物を添加し、次いで分離回収された粉末状ポリマー
に固体の水溶性有機酸を配合することを特徴とする粉末
状のカチオン系水溶性ポリマー組成物の製造法。
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JPH05255565A JPH05255565A (ja) | 1993-10-05 |
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