JPS5918405B2 - カチオン性重合体の製造方法 - Google Patents

カチオン性重合体の製造方法

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JPS5918405B2
JPS5918405B2 JP54011977A JP1197779A JPS5918405B2 JP S5918405 B2 JPS5918405 B2 JP S5918405B2 JP 54011977 A JP54011977 A JP 54011977A JP 1197779 A JP1197779 A JP 1197779A JP S5918405 B2 JPS5918405 B2 JP S5918405B2
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JP
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water
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alcohol
cationic polymer
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JP54011977A
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JPS55106206A (en
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末男 町
功 石垣
利実 岡田
重昭 鷲尾
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NIPPON GENSHIRYOKU KENKYUSHO
TAKI KAGAKU KK
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NIPPON GENSHIRYOKU KENKYUSHO
TAKI KAGAKU KK
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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
    • C08F20/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/10Esters
    • C08F20/34Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate

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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)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水溶性のカチオン性重合体を製造する方法に
関し、更に詳しくはアミノアルキル(メタ)アクリレー
トの第三ないしは第四級塩単独もしくは混合物又はこれ
止アクリルアミドの高濃度水溶液に特定のアルコールの
存在下で電離性放射線を照射することにより水溶性で実
質的に固体状のカチオン性重合体を製造する方法に関す
る。
一般式;R1 OR2 l1/ 〔H2C■C−C−O−Y−N−R3〕…x(−)\ (式中R1は水素またはメチル基、R2は水素または炭
素数1〜4のアルキル基、R3及びR4は炭素数1〜4
のアルキル基、Yは炭素数1〜4のアルキレン基、Xは
アニオンを示す。
)で示されるアミノアルキル(メタ)アクリレートの第
三ないし第四級塩のカチオン性重合体及びこれとアクリ
ルアミドのカチオン性共重合体は高分子凝集剤として工
業用水、上下水道、鉱業、土木等に於いて、懸濁液中の
微細粒子の沈降または浮上促進。廃水の清澄化スラッジ
の脱水助剤等に有用である。従来、これらのカチオン性
共重合体の製造は放射線または重合開始剤すなわち過酸
化物やレドックス系触媒によつて水溶液重合させる方法
が知られている。しかしながらこれらの重合方法は比較
的低いモノマー濃度で行なわれているため、重合体は多
量の水を含有したゲル状の溶液として得られ、従つて経
時的に分子量が低下し、更にゲル状溶液であるため、輸
送上の経済的不利を逸れ得ないものであつた。そのため
水を含有したゲル状の溶液からこれらの重合体を固体と
して分離する方法、例えばメタノールやアセトンのよう
な有機溶媒中で重合体を析出させる方法、熱風乾燥によ
り水分を除去する方法等が提案され、実施されているが
、いずれの方法においても水溶液重合後複雑な工程が必
要であり工業的にこれらの点に関し改善が望まれていた
本発明者らは、放射線重合によるカチオン性重合体の製
造研究を重ねた結果、アミノアルキル(メタ)アクリレ
ートの第三及び第四級塩またはこれとアクリルアミドの
高濃度水溶液に放射線を照射すれば重合率100%でし
かも実質的に固体状の重合体が得られることを見出した
のであるが、該重合体は水不溶性であり、工業的利用価
値にとぼしいことが難点であつた。
そこで本発明者らは重合体の不溶化を防止せんがために
更に研究を重ねた結果、後述する水溶性アルコールを含
有した高濃度単量体水溶液に、電離性放射線を照射すれ
ば水溶性の重合体が得られることを発見し、これに基い
て本発明を達成した。
即ち本発明は一般式:n八 (式中R,は水素又はメチル基、R2は水素又は炭素数
1〜4のアルキル基、R3及びR4は炭素数1〜4のア
ルキル基、Yは炭素数1〜4のアルキレン基、Xはアニ
オンを示す。
)で示されるアミノエステル単独または該アミノエステ
ルとアクリルアミドの混合物を50重量%以上含有し、
かつ一般式;/ρT1 ) −V′ (ただし〜Y及びZ″はHまたは0Hで、X′YZ″の
うち少なくともひとつは0Hを示し、T.mおよびnは
自然数を示す。
)で示されるアルコールを少なくとも0.1重量%以上
含有している水溶液に電離性放射線を照射することを特
徴とするカチオン性重合体の製造方法に関する。本発明
のカチオン性重合体は一般式; で示されるアミノエステル単独、該アミノエステルの混
合物、あるいは該アミノエステルのうち少なくともひと
つとアクリルアミドの混合物から製造することができる
上記一般式中R1は水素又はメチル基、R2は水素又は
炭素数1〜4のアルキル基、R3及びR4は炭素数1〜
4のアルキル基、Yは炭素数1〜4のアルキレン基、X
はアニオンを示す。具体的にはジメチルアミノエチル(
メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)ア
クリレートの塩酸塩、硫酸塩、酢酸塩等の第三級塩およ
び塩化メチル、ジメチル硫酸あるいはジエチル硫酸で四
級化された第四級塩などである。ところでアミノエステ
ル単量体とアクリルアミドの共重合により共重合体を製
造するときは両者の使用割合をかれることにより所望す
るところのカチオン強度を有する重合体を製造すること
ができる。
すなわちアクリルアミドは本質的には非イオン性の単量
体であるからアクリルアミドの使用割合を少なくすれば
カチオン強度の高いカチオン性重合体を製造するこがで
きる。重合開始時の単量体の濃度に関して言えば、単量
体濃度は生成する重合体の分子量や状態に影響する。
すなわち単量体の濃度が高ければ高い程生成する重合体
の分子量は大きくなりまた含有する水分が少なくなるた
め生成する重合体は固体に近くなる。本発明における単
量体濃度は水溶液総重量に対して50重量%以上が好ま
しくより取扱いを容易にするためには70重量%以上が
望ましい。
下限を大きく下回ると分子量が低下し、かつ固体状の重
合体を得ることができない。一方上限に関して述べれば
、単量体の水溶液飽和濃度以下にするのが好適であり上
限を越えると操業が不可能となる。本発明は上記濃度範
囲にある単量体水溶液に特定の水溶性アルコールの存在
下で電離性放射線を照射することにより固体状の水溶性
のカチオン性重合体を製造するものであつて、使用する
水溶性アルコールは一般式;で示され、一般式中XY′
及びZ′はHまたは0HでXYZ″のうち少なくともひ
とつは0Hを示し、t、mおよびnは正の整数を示す。
上記一般式に相当するアルコールを例示すればイソプロ
ピルアルコール、イソブチルアルコール、セカンダリー
ブチルアルコール、グリセリン、プロピレングリコール
等をあげることができる。無論これらのアルコールは2
種以上混合して使用してもよい。尚メタノール、エタノ
ール、n−プロパノール等のアルマルアコールでは不溶
化防止効果はほとんど認められない。
本発明で使用するアルコールの使用量は使用するアルコ
ールの種類、使用する単量体の種類および放射線の照射
条件、更には所望する分子量等によつて若干異なるが、
概ね容液の全重量に対して0.1〜20重量%である。
上述の下限以下では本発明の効果は期待できない。上述
の上限を越えると、分子量が大幅に減少して実用に供し
難い。更に本発明は土述した特定のアルコールと少なく
ともひとつのアミノエステル単量体を含む水溶液に電離
性放射線を照射するものであるが、使用する電離性放射
線としては、ガンマ一線、加速電子線、およびX線等で
ある。照射線量率は得られる重合体の分子量に影響する
一般には、より高分子量の重合体を得るためには、より
低い照射線量率が用いられる。すなわち、他の条件が全
て同一ならぱカチオン性重合体の溶液粘度は線量率が低
い程高くなる傾向にある。また線量率が高い程、単量体
から重合体・\の転化が完結するのに要する時間は短か
くなる。水処理剤としてのカチオン性重合体を工業的に
所望するときは、照射線量率は一時間当り500〜20
0,000radの範囲がよく、照射総線量は1000
〜300,000一,.,]Iiな口エlレ′〜以下に
本発明の実施例を掲げ更に説明する。
実施例 1脱イオン水20m1を200m1のビーカ一
に添加後、ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化
メチル塩80およびイソプロピルアルコール49を加え
溶解した。
次いで溶液を照射容器に入れ20分間窒素を吹込んだ。
溶液を30℃に調整して、コバルト60からのガンマ一
線を5000radA1rの線量率で3時間その溶液に
照射した。単量体の重合体への転化率は97.8%であ
つた。重合体を粉砕器で粉砕して得られた粉砕生成物は
蒸留水中に可溶であり、30℃で1N−NaNO3中で
測定した濃度が0.59/Dtのときの還元粘度は8.
5dV9であつた。参考例 実施例1の方法においてイソプロピルアルコールの代り
にエタノール49を使用した実施例と同じ条件で同様の
試験を行つて得られた重合体0.59に蒸溜水1009
を加え30℃に保温して2時間撹拌したが重合体はわず
かに膨潤するだけで水に不溶であつた。
実施例 2 脱イオン水20m1を200m1のビーカ一に添加後ジ
メチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル塩40
9、アクリルアミド409およびイソブチルアルコール
49を加え溶解した。
次いで溶液を照射容器に入れ20分間窒素を吹込んだ。
溶液を30℃に調整してコバルト60からのガンマ一線
5000rad/Hrの線量率で3時間その溶液に照射
した。単量体の重合体・\の転化率は95.3(f)で
あつた。
重合体の粉砕生成物は蒸留水中に可溶であり、30℃で
1N−NaNO3中で測定した重合体濃度が0.59/
Dtのときの還元粘度は8.2dt/flであつた。実
施例 3 脱イオン水207n1を200m1のビーカ一に添加後
ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル塩6
09、アクリルアミド209及びイソブチルアルコール
29を加え溶解した。
次いで溶液を照射容器に入れ20分間窒素を吹き込んだ
。溶液を30℃に調整してセシウム137からのガンマ
一線を5000ra0rの線量率で5時間その溶液に照
射した。単量体の重合体・\の転化率は95.7%であ
つた。重合体の粉砕生成物は蒸留水中に可溶性であり.
30℃で1N−NaNO3中で測定した濃度が0.59
/Dtのときの還元粘度は10.6dt/9であつた。
実施例 4 脱イオン水20m1を200Tn1のビーカ一に添加後
ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル塩4
09とアクリルアミド409及びグリセリン109を加
え溶解した。
次いで溶液を照射容器に入れコバルト60からのガンマ
一線を5000rad/Hrの線量率で3時間、その溶
液に照射した。単量体の重合体・\の転化率は94.3
%であつた。重合体の粉砕生成物は蒸留水に可溶性であ
り、30℃で1N−NaNO3中で測定した濃度が0.
59/Dtのときの還元粘度は14.5dν9であつた
。実施例 5〜15脱イオン水の所定量に単量体及びア
ルコールを所定量添加し、溶解させた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中R_1は水素またはメチル基、R_2は水素また
    は炭素数1〜4のアルキル基、R_3及びR_4は炭素
    数1〜4のアルキル基、Yは炭素数1〜4のアルキレン
    基、Xはアニオンを示す。 )で示されるアミノエステル単独または該アミノエステ
    ルとアクリルアミドの混合物を50重量%以上含有する
    水溶液に電離性放射線を照射してカチオン性重合体を製
    造する方法において、一般式▲数式、化学式、表等があ
    ります▼ (ただしX′Y′及びZ′はHまたはOHでX′Y′Z
    ′のうち少なくともひとつはOHを示し、l、mおよび
    nは正の整数を示す。 )で示されるアルコールを0.1〜20重量%該水溶液
    に添加することを特徴とする前記方法。
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