JP2709710B2 - Radical curable water-soluble polymer - Google Patents
Radical curable water-soluble polymerInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規にして有用なエチレン性不飽和二重結合
を含有する水溶性重合体、さらに詳しくはレドックス開
始剤や光照射法によって硬化し、止水剤、酵素固定化
剤、バインダーおよび画像形成材料等の主成分あるいは
架橋剤成分となり得るラジカル硬化性水溶性重合体に関
する。The present invention relates to a novel and useful water-soluble polymer containing an ethylenically unsaturated double bond, and more particularly to a water-soluble polymer cured by a redox initiator or a light irradiation method. The present invention relates to a radical-curable water-soluble polymer which can be a main component or a cross-linking agent component such as a water stopping agent, an enzyme fixing agent, a binder and an image forming material.
ラジカル硬化可能な水溶性重合体のある種のものが、
水溶性モノマーおよびラジカル発生剤と組合せて、各種
バインダー、土壌硬化剤、止水剤および酵素固定化剤な
どの分野に利用されている。Some of the radically curable water-soluble polymers are
In combination with a water-soluble monomer and a radical generator, it is used in the fields of various binders, soil hardeners, waterstopping agents, enzyme fixing agents, and the like.
また、各種のコーティング剤、画像形成材料、インク
などに油性のラジカル硬化性組成物が広く用いられてき
ているが、これらも、そこに含まれるモノマー成分や溶
剤の引火性あるいは作業環境汚染性の面から、近年、水
系の組成物への転換が望まれている。In addition, oil-based radical-curable compositions have been widely used in various coating agents, image forming materials, inks, etc. In view of this, in recent years, conversion to an aqueous composition has been desired.
ラジカル硬化性組成物においては、分子の網目構造を
形成するために、1分子中にエチレン性不飽和二重結合
を2ケ以上有する多官能性化合物の配合を必要とする。In the radical curable composition, in order to form a network of molecules, it is necessary to blend a polyfunctional compound having two or more ethylenically unsaturated double bonds in one molecule.
そのような多官能化合物として、一般に、架橋剤とよ
ばれる低分子化合物もしばしば用いられるが、分子量が
数千の多官能性オリゴマーあるいはさらに分子量の大き
い多官能性重合体は特に有用である。すなわち、低分子
量架橋剤に比べて、分子量の大きい多官能性化合物は、
それ自身被膜形成性があったり、硬化速度が速いなどの
特長を示す。As such a polyfunctional compound, a low-molecular compound called a cross-linking agent is often often used, but a polyfunctional oligomer having a molecular weight of several thousand or a polyfunctional polymer having a higher molecular weight is particularly useful. That is, compared to the low molecular weight crosslinking agent, a polyfunctional compound having a large molecular weight is
The film itself has characteristics such as film forming property and high curing speed.
しかしながら、多官能性の水溶性重合体で工業的に実
用化されているものは意外に少ない。具体的にはポリエ
チレングリコールジアクリレートおよびポリエチレング
リコールジメタクリレートの類が市販されており、酵素
の固定化や下水管侵入水止水剤の主成分として利用され
ているが、被膜形成性に乏しくコーティングや画像の形
成には使用されない。また、価格も高価である。However, there are surprisingly few polyfunctional water-soluble polymers that are industrially practically used. Specifically, polyethylene glycol diacrylates and polyethylene glycol dimethacrylates are commercially available, and are used as a main component of immobilizing enzymes and water-stopping agents for infiltration into sewer pipes. Not used for image formation. Also, the price is expensive.
ポリビニルアルコール(PVA)に種々の感光基を導入
したものは良く知られているが、大部分は光二量化型感
光基てあって、通常のラジカル連鎖反応を行う形のもの
ではない。PVAへのアクリル基、メタクリル基等の導入
も、種々知られているが、DMF等の有機溶媒中で導入反
応を行う必要があり、製造コストの安いものではなく、
実用に供されているものは少ない。Polyvinyl alcohol (PVA) in which various photosensitive groups are introduced is well known, but most of them are photodimerized photosensitive groups, and are not of the type that performs a normal radical chain reaction. Various introduction of acrylic group, methacrylic group, etc. into PVA is also known, but it is necessary to carry out the introduction reaction in an organic solvent such as DMF, and the production cost is not low.
Few are practically used.
このように、従来からも2,3の水溶性の多官能性重合
体が知られているが、水に溶かして使用するにもかかわ
らず、二重結合導入反応を有機溶剤中で行うため安価に
製造することができないものや、充分な分子量を持たな
いため膜としての物理的性質の劣るものなどで、特に最
近の被膜を利用する分野での要求を満足し得ない。As described above, a few water-soluble polyfunctional polymers have been known, but the double bond introduction reaction is carried out in an organic solvent, despite being used after being dissolved in water. The film cannot be produced in any way, or has poor physical properties as a film because it does not have a sufficient molecular weight.
本発明者らは、上記の問題点を解決することを目的と
して、広い範囲の任意の分子量と充分な二重結合含量を
有する重合体を水性媒体中の反応で比較的安価に合成す
るべく鋭意検討を行い、本発明を完成するに至った。The present inventors have eagerly aimed at solving the above problems by synthesizing a polymer having a wide range of arbitrary molecular weights and a sufficient double bond content by a reaction in an aqueous medium at a relatively low cost. The present inventors have conducted studies and completed the present invention.
すなわち、本発明は、水性媒体中でアクリルアミドま
たはメタアクリルアミド99〜70モル%とジメチルアミノ
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、ジメチルアミノプロピル(メ
タ)アクリレート、ジエチルアミノプロピル(メタ)ア
クリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリル
アミドおよびジエチルアミノプロピル(メタ)アクリル
アミドからなる群から選ばれる第3級アミノ基を有する
カチオン性ビニルモノマー1〜30モル%を反応させてな
る共重合体の塩の第3級アミノ基に水性媒体中でグリシ
ジル基含有ビニルモノマーを反応させて得られる分子量
500から100万のラジカル硬化性水溶性重合体である。That is, the present invention relates to 99 to 70 mol% of acrylamide or methacrylamide in an aqueous medium and dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate, diethylaminopropyl (meth) acrylate, Tertiary copolymer salt formed by reacting 1 to 30 mol% of a cationic vinyl monomer having a tertiary amino group selected from the group consisting of dimethylaminopropyl (meth) acrylamide and diethylaminopropyl (meth) acrylamide Molecular weight obtained by reacting glycidyl group-containing vinyl monomer with amino group in aqueous medium
Five to one million radical-curable water-soluble polymers.
本発明の重合体の主鎖は、アクリルアミドまたはメタ
アクリルアミド〔以下、(メタ)アクリルアミドと略
す〕と第3級アミノ基を有するカチオン性ビニルモノマ
ーとの共重合体によって形成される。(メタ)アクリル
アミドを主成分とする重合体は架橋ゲル体とすると、そ
のアミド基の水素結合能のため良好な機械的強度のゲル
を形成する。また、重合体水溶液を塗布、乾燥後硬化す
ると強固な膜となる。The main chain of the polymer of the present invention is formed by a copolymer of acrylamide or methacrylamide (hereinafter abbreviated as (meth) acrylamide) and a cationic vinyl monomer having a tertiary amino group. When a polymer containing (meth) acrylamide as a main component is a crosslinked gel, a gel having good mechanical strength is formed due to the hydrogen bonding ability of the amide group. When a polymer aqueous solution is applied, dried, and cured, a strong film is formed.
第3級アミノ基を有するカチオン性ビニルモノマーと
しては、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、ジメチル
アミノプロピル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノ
プロピル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピ
ル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル
(メタ)アクリルアミドなどが挙げられる。Examples of the cationic vinyl monomer having a tertiary amino group include dimethylaminoethyl (meth) acrylate,
Examples thereof include diethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate, diethylaminopropyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, and diethylaminopropyl (meth) acrylamide.
カチオン性ビニルモノマーと(メタ)アクリルアミド
との共重合比は、最終製品の二重結合含量を支配する。
共重合体中のカチオン性ビニルモノマー単位は、1〜30
モル%、好ましくは2〜10モル%である。なお、重合に
際しては、これらモノマーと共重合可能な他のビニルモ
ノマーを添加併用してもよい。The copolymerization ratio of the cationic vinyl monomer and (meth) acrylamide governs the double bond content of the final product.
The cationic vinyl monomer unit in the copolymer has 1 to 30 units.
Mol%, preferably 2 to 10 mol%. At the time of polymerization, another vinyl monomer copolymerizable with these monomers may be added and used.
共重合反応は水性媒体中で適当な開始剤を用いる方
法、あるいは光照射法により実施される。水性媒体は、
通常、水であるが、製品の使用目的によってはアルコー
ルなどの水と混合可能な有機溶剤を含む水溶液であって
も、モノマーや生成重合体が可溶な範囲で使用すること
ができる。The copolymerization reaction is carried out by a method using an appropriate initiator in an aqueous medium or by a light irradiation method. The aqueous medium is
Usually, it is water, but depending on the purpose of use of the product, even an aqueous solution containing an organic solvent such as alcohol, which can be mixed with water, can be used in a range in which the monomer and the produced polymer are soluble.
重合に使用する開始剤の種類と量を選び、必要により
連鎖移動剤を用いることによって、所望の分子量の重合
体が得られる。アクリルアミドは水中の重合によって容
易に高分子量の重合体を与えるが、ラジカル硬化反応に
用いる多官能性重合体としては、作業性などの点から数
千〜数万の一般にオリゴマーと呼ばれる適度な分子量の
ものが望ましい場合が多い。その場合、チオグリコール
酸、β−メルカプトプロピオン酸などの連鎖移動剤を用
いて重合を行えば、所望の分子量の重合体が得られる。A polymer having a desired molecular weight can be obtained by selecting the type and amount of the initiator used for the polymerization and, if necessary, using a chain transfer agent. Acrylamide easily gives a high molecular weight polymer by polymerization in water, but as a polyfunctional polymer used for a radical curing reaction, it has an appropriate molecular weight of several thousand to tens of thousands in general called an oligomer in terms of workability and the like. Things are often desirable. In this case, a polymer having a desired molecular weight can be obtained by performing polymerization using a chain transfer agent such as thioglycolic acid or β-mercaptopropionic acid.
重合におけるモノマーの濃度は、生産性や製品の輸送
コストの点から5%以上で濃い方が望ましいが、重合体
溶液の粘度の増大により撹拌が困難になること、および
重合熱の除去がむずかしくなることなどから制限を受
け、5〜50重量%、好ましくは10〜30重量%程度であ
る。It is desirable that the concentration of the monomer in the polymerization is as high as 5% or more from the viewpoint of productivity and the cost of transporting the product, but it becomes difficult to stir due to an increase in the viscosity of the polymer solution, and it becomes difficult to remove the heat of polymerization. Therefore, the content is limited to 5 to 50% by weight, preferably about 10 to 30% by weight.
次いで、この共重合体に二重結合を導入するため、グ
リシジル基含有ビニルモノマーとの反応を行う。この反
応には、上記共重合体水溶液をそのまま使用するするこ
とができる。Next, in order to introduce a double bond into the copolymer, a reaction with a glycidyl group-containing vinyl monomer is performed. In this reaction, the aqueous copolymer solution can be used as it is.
グリシジル基含有ビニルモノマーとしては、例えば、
グリシジル(メタ)アクリレート、N−グリシジル(メ
タ)アクリルアミドなどを用いることができる。As the glycidyl group-containing vinyl monomer, for example,
Glycidyl (meth) acrylate, N-glycidyl (meth) acrylamide, or the like can be used.
ここに云うグリシジル基とは、 の基を示すが、その水素の一部が低級アルキル基などで
置換されているものも含む。The glycidyl group referred to here is Which includes those in which a part of the hydrogen is substituted by a lower alkyl group or the like.
グリシジル基含有ビニルモノマーの使用量は、共重合
体中のアミノ基をもとに決められ、通常、アミノ基に対
し0.5〜5倍モルの範囲である。The amount of the glycidyl group-containing vinyl monomer to be used is determined based on the amino group in the copolymer, and is usually in the range of 0.5 to 5 moles per mole of the amino group.
本発明のラジカル硬化性水溶性重合体におけるエチレ
ン性不飽和二重結合の含有量は、共重合カチオン性ビニ
ルモノマーの含量とグリシジル基含有ビニルモノマーの
使用量によって決り、使用目的に応じて選択されるが、
単位重合体重量当りの二重結合モル数として、0.2〜1.5
meq/g程度が適当である。The content of the ethylenically unsaturated double bond in the radical-curable water-soluble polymer of the present invention is determined depending on the content of the copolymerized cationic vinyl monomer and the amount of the glycidyl group-containing vinyl monomer, and is selected according to the purpose of use. But
As a double bond mole number per unit polymer weight, 0.2 to 1.5
About meq / g is appropriate.
共重合体へのグリシジル基含有ビニルモノマーの導入
は、共重合体中の第3級アミノ基を有するカチオン性ビ
ニルモノマーのアミノ基とグリシジル基との反応により
行われるが、この反応を行うには該カチオン性ビニルモ
ノマー成分を塩酸等の添加により塩の形にしておくこと
が必要である。The glycidyl group-containing vinyl monomer is introduced into the copolymer by a reaction between an amino group of a cationic vinyl monomer having a tertiary amino group in the copolymer and a glycidyl group. It is necessary to keep the cationic vinyl monomer component in a salt form by adding hydrochloric acid or the like.
反応は、通常、40〜100℃の温度で数時間撹拌しなが
ら行う。液のpHは、著しい酸性やアルカリ性はアミド基
およびエステル基の加水分解を招く恐れがあるので、3
〜10の範囲が良い。The reaction is usually carried out at a temperature of 40 to 100 ° C. with stirring for several hours. The pH of the solution is set to 3 because significant acidity or alkalinity may cause hydrolysis of the amide group and ester group.
A range of ~ 10 is good.
本発明の重合体の分子量は、実質的に主鎖である共重
合体の分子量に左右され、目的に応じて広い範囲で任意
に選ぶことができる。例えば、止水剤として土壌に注入
する場合には、土中への浸透性を良くするため粘度が低
い方が適しており、約500から5万の範囲である。一
方、乾燥硬化被膜を形成させる場合には、良好な膜物性
のものを得るために約1万〜10万の分子量のものが望ま
しい。さらに用途によっては、分子量100万程度のもの
まで使用可能である。しかし、あまり分子量が大きいと
他のモノマー成分との混合や塗布に際しての作業性を悪
くする。The molecular weight of the polymer of the present invention depends on the molecular weight of the copolymer which is substantially the main chain, and can be arbitrarily selected within a wide range according to the purpose. For example, when injected into soil as a water-stopping agent, a lower viscosity is suitable for improving permeability into the soil, and is in a range of about 500 to 50,000. On the other hand, when a dried and cured film is formed, a film having a molecular weight of about 10,000 to 100,000 is desirable in order to obtain good film properties. Further, depending on the application, it can be used up to a molecular weight of about 1,000,000. However, if the molecular weight is too large, the workability at the time of mixing or coating with other monomer components is deteriorated.
本発明のラジカル硬化性重合体は、特殊な用途にはメ
タノールによる再沈澱を行い精製して使用することもで
きるが、大部分の用途にはグリシジル基含有ビニルモノ
マーとの反応の後、その反応液に直接ラジカル発生剤等
の他の成分を添加して硬化反応に用いることができる。The radical-curable polymer of the present invention can be purified and used by reprecipitation with methanol for special uses, but for most uses, the reaction with the glycidyl group-containing vinyl monomer is followed by the reaction. Other components such as a radical generator can be directly added to the liquid and used for the curing reaction.
このラジカル硬化性重合体は、その水溶液とラジカル
発性剤、例えばレドックス開始剤のみで硬化することも
できるが、他の水溶性ビニルモノマーと混合して用いる
ことにより一層容易に硬化させることができる。This radical-curable polymer can be cured with only its aqueous solution and a radical-generating agent, for example, a redox initiator, but can be more easily cured by being mixed with another water-soluble vinyl monomer. .
この目的に用いるモノマーとしては、水性媒体に溶解
した本発明のラジカル硬化性重合体と混合可能なもので
あれば良く、具体的には(メタ)アクリル酸ならびにそ
の塩、(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メ
タ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリ
レートあるいはN−ビニルピロリドンなどのN−ビニル
置換含窒素複素環化合物などが挙げられる。また、N,N
−ジアルキルアミノエチル(メタ)アクリレートおよび
その3級塩や4級化物、N,N−ジアルキルアミノプロピ
ル(メタ)アクリルアミドおよびその3級塩や4級化物
も使用することができる。当然のことながら、これらの
モノマーは硬化物の機能をより高め得るならば、数種類
組合せて用いることもできる。The monomer used for this purpose may be any monomer that can be mixed with the radical-curable polymer of the present invention dissolved in an aqueous medium, and specifically includes (meth) acrylic acid and a salt thereof, (meth) acrylamide, hydroxy Examples thereof include N-vinyl-substituted nitrogen-containing heterocyclic compounds such as ethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, and N-vinylpyrrolidone. Also, N, N
-Dialkylaminoethyl (meth) acrylate and its tertiary salt and quaternary compound, and N, N-dialkylaminopropyl (meth) acrylamide and its tertiary salt and quaternary compound can also be used. Naturally, these monomers can be used in combination of several types if they can enhance the function of the cured product.
硬化反応のラジカル発生源としては、熱、光あるいは
酸化還元反応などにより、ラジカルを発生する種々の化
合物が利用される。熱を用いる場合、硬化すべき系全体
を一定の温度まで昇温するための熱エネルギーと時間を
要し、ラジカル硬化反応の利点が失われることが多い
が、特殊な場合には2,2′−アゾビス(2−アミジノプ
ロパン)塩酸塩や過酢酸などの熱開始剤を用いて硬化す
ることができる。As a radical generation source of the curing reaction, various compounds that generate a radical by heat, light, an oxidation-reduction reaction, or the like are used. When heat is used, heat energy and time are required to raise the entire system to be cured to a certain temperature, and the advantage of the radical curing reaction is often lost, but in special cases 2,2 ' -Can be cured using a thermal initiator such as azobis (2-amidinopropane) hydrochloride or peracetic acid.
光照射による硬化は、本発明の重合体を含む組成物の
乾燥被膜の硬化にも、また水溶液状での硬化にも有利に
利用できる。この場合には、一般に光開始剤あるいは増
感剤と呼ばれている種々の化合物が利用される。光開始
剤として知られているベンゾインエーテル類、ベンゾフ
ェノン類は水に溶けにくいものが多いが、本発明の重合
体のような有機物共存下ではある程度溶解し、使用する
ことができる。また、アンスラキノン−β−スルホン酸
塩、4−カルボキシベンゾフェノン塩などの水溶性の光
開始剤が有利に利用できる。Curing by light irradiation can be advantageously used for curing a dried film of the composition containing the polymer of the present invention, and also for curing in an aqueous solution. In this case, various compounds generally called a photoinitiator or a sensitizer are used. Many benzoin ethers and benzophenones known as photoinitiators are hardly soluble in water, but can be dissolved and used to some extent in the presence of an organic substance such as the polymer of the present invention. In addition, water-soluble photoinitiators such as anthraquinone-β-sulfonate and 4-carboxybenzophenone can be advantageously used.
酸化還元系、すなわちレドックス開始剤は、主として
水溶液のままゲル化を行う場合に利用できる。種々の公
知のレドックス系、例えば、過硫酸塩と亜硫酸水素ソー
ダ、第一鉄塩、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシ
レートなどの種々の還元剤を組合せたもの、あるいはハ
イドロパーオキサイドとアミンの組合せなどが利用でき
る。An oxidation-reduction system, that is, a redox initiator can be used mainly when gelation is performed in an aqueous solution. Various known redox systems, for example, a combination of various reducing agents such as persulfate and sodium bisulfite, ferrous salt, sodium formaldehyde sulfoxylate, or a combination of hydroperoxide and amine can be used. .
本発明のラジカル硬化性重合体は、必要に応じて他の
汎用の水溶性樹脂、例えば、ポリビニルアルコール、ポ
リアクリル酸、ポリビニルピロリドン、カルボキシメチ
ルセルローズ、ゼラチンなどと混合して使用できる。ま
た、ポリ酢酸ビニル樹脂エマルジョン、スチレン−ブタ
ジエン共重合体エマルジョンなどの水分散型樹脂と混合
して用いることもできる。The radical-curable polymer of the present invention can be used by mixing with other general-purpose water-soluble resins, for example, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyvinylpyrrolidone, carboxymethyl cellulose, gelatin, and the like, if necessary. Further, it can be used by mixing with a water-dispersible resin such as a polyvinyl acetate resin emulsion or a styrene-butadiene copolymer emulsion.
本発明のラジカル硬化性重合体は、広い範囲の分子量
と二重結合含量の中から使用目的に応じて任意の構造の
物を選ぶことができ、硬化性組成物の成分として広い応
用範囲に有用である。The radical-curable polymer of the present invention can have a desired structure from a wide range of molecular weight and double bond content according to the intended use, and is useful as a component of the curable composition for a wide range of applications. It is.
また、上述のごとく、その製造は全て水性媒体中で行
われ、そのまま単離することなく使用できるので経済的
に有利であり、また製造から使用までの全過程で引火、
大気汚染などの心配がない。In addition, as described above, all of the production is performed in an aqueous medium, and can be used without isolation as it is, which is economically advantageous.
There is no worry about air pollution.
この硬化性重合体は、ラジカル発生源のほかにモノマ
ーその他種々の添加物を目的に応じて混合して使用され
るが、その使用場面としては、土壌を硬化させることに
よる安定化、下水管侵入水の止水、酵素や菌体の固定化
など含水ゲル生成に基づく硬化がある。また、乾燥被膜
として硬化する場面としては、紙、木製品、金属板等の
コーティング、印刷インク、フォトレジストなどが挙げ
られる。その他各種バインダー接着剤、糊料などの成分
として有用である。This curable polymer is used by mixing monomers and other various additives according to the purpose in addition to the radical generating source, but it is used for stabilization by hardening the soil, penetration of sewer pipes, etc. There is hardening based on formation of hydrogel, such as water stoppage and immobilization of enzymes and cells. Examples of the scene where the film is cured as a dry film include a coating of paper, a wooden product, a metal plate, and the like, a printing ink, a photoresist, and the like. In addition, it is useful as a component for various binder adhesives and pastes.
以下の実験例中、濃度および添加量の%表示は特にこ
とわらない限り重量に関する。In the following experimental examples, the percentages of the concentration and the amount of addition relate to weight unless otherwise specified.
実施例1〜6 市販アクリルアミド(AAm)50%水溶液288g、ジメチ
ルアミノプロピルメタクリルアミド(DMAPMA)16gおよ
び2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩1.6
gを1の純水に溶解し、希塩酸で液のpHを3.5に調整し
たのち、さらに純水を加えて全量を1,600gとした。Examples 1 to 6 288 g of a 50% aqueous solution of commercially available acrylamide (AAm), 16 g of dimethylaminopropylmethacrylamide (DMAPMA) and 1.6 g of 2,2'-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride
g was dissolved in 1 pure water, the pH of the solution was adjusted to 3.5 with dilute hydrochloric acid, and then pure water was further added to adjust the total amount to 1,600 g.
このモノマー溶液を3ケ用意し、その各々に表1に示
した量のβ−メルカプトプロピオン酸(MPA)を添加し
た。容量1,800mlで100Wの高圧水銀灯(理工科学産業
(株)製UVL−100HA)を内装したUV反応容器に移し、窒
素曝気による酵素置換を行ったのち、UV照射を6時間行
って重合した。Three monomer solutions were prepared, and the amount of β-mercaptopropionic acid (MPA) shown in Table 1 was added to each of them. The mixture was transferred to a UV reaction vessel equipped with a 100 W high-pressure mercury lamp (UVL-100HA manufactured by Riko Kagaku Sangyo Co., Ltd.) having a capacity of 1,800 ml, and subjected to enzyme replacement by nitrogen aeration, followed by UV irradiation for 6 hours to polymerize.
反応後、反応液(固形分10%)の粘度をB型粘度計で
測定した(BLアダプター使用)。また、高速液体クロマ
トグラフにより、未反応モノマーを定量し転化率を計算
した。生成重合体の分子量はGPC法で求め、ポリエチレ
ンオキサイド換算の値として計算した。結果を表1に示
す。After the reaction, the viscosity of the reaction solution (solid content: 10%) was measured with a B-type viscometer (using a BL adapter). Unreacted monomers were quantified by high performance liquid chromatography to calculate the conversion. The molecular weight of the produced polymer was determined by the GPC method and calculated as a value in terms of polyethylene oxide. Table 1 shows the results.
次に上記重合液各500gを採り、表2に示すように試薬
グリシジルメタクリレート(GMA)の添加量を変えて反
応を行った。重合液のpHはGMA添加前に苛性ソーダ水溶
液で約7.5に調整した。GMAとの反応は70℃で3時間行っ
た。反応液を1液放置後、コロイド滴定を行って重合体
中のアミノ基を定量した。結果を表2に示す。コロイド
滴定値は重合体単位重量当りのアミノ基モル数(meq/
g)で示してある。pH4での滴定結果は重合体中の全アミ
ノ基を、また、pH11での値はGMAにより4級化されたア
ミノ基を示している。従って、pH11での値のpH4での値
に対する比はカチオン性ビニルモノマーに由来するアミ
ノ基中GMAと反応したものの割合を示す。また、pH11で
の値は重合体中の二重結合含有量である。 Next, 500 g of each of the above polymerization solutions was taken, and the reaction was carried out while changing the amount of reagent glycidyl methacrylate (GMA) as shown in Table 2. Before the addition of GMA, the pH of the polymerization solution was adjusted to about 7.5 with an aqueous sodium hydroxide solution. The reaction with GMA was performed at 70 ° C. for 3 hours. After leaving one reaction solution, colloid titration was performed to quantify amino groups in the polymer. Table 2 shows the results. The colloid titration value is the number of moles of amino groups per unit weight of polymer (meq /
g). The titration results at pH 4 indicate all amino groups in the polymer, and the values at pH 11 indicate amino groups quaternized by GMA. Thus, the ratio of the value at pH 11 to the value at pH 4 indicates the percentage of amino groups derived from the cationic vinyl monomer that have reacted with GMA. The value at pH 11 is the double bond content in the polymer.
実施例7〜12 アクリルアミド(50%水溶液)とジメチルアミノエチ
ルメタクリレート(DMAEMA)とを表3のように90/10〜7
0/30(重量)の比率で混合し、希硫酸でpHを2.5とした
後、2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩
0.1%を含む液50mlを調整した。全モノマー濃度は、連
鎖移動剤添加量の少ないもののみ5%とし、他は20〜25
%とした。 Examples 7 to 12 Acrylamide (50% aqueous solution) and dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) were mixed with 90/10 to 7 as shown in Table 3.
After mixing at a ratio of 0/30 (weight) and adjusting the pH to 2.5 with dilute sulfuric acid, 2,2'-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride
50 ml of a liquid containing 0.1% was prepared. The total monomer concentration was set to 5% only when the amount of the chain transfer agent was small, and 20 to 25 for the others.
%.
この液50mlに表3に示した量のメルカプト酢酸(MA
C)を連鎖移動剤として加え、100ml試験管中で窒素曝気
の後、80℃の湯浴に浸して2時間重合を行った。The amount of mercaptoacetic acid (MA
C) was added as a chain transfer agent, and after aeration with nitrogen in a 100 ml test tube, polymerization was carried out for 2 hours by immersion in a water bath at 80 ° C.
重合後、実施例1と同様にしてモノマーの転化率と生
成重合体の分子量を求めた。After the polymerization, the conversion of the monomer and the molecular weight of the produced polymer were determined in the same manner as in Example 1.
次に、この重合液のpHを苛性ソーダ液で7.5に調整
し、含有アミノ基当り2倍モル量のGMAを加え、50℃で
4時間撹拌した。一夜室温で放置後、コロイド滴定でア
ミノ基を定量した。pH11と4とのコロイド滴定値の比か
ら、アミノ基の約80%がGMAと反応したと考えられる。
分子量は約2,000から100万のものが得られた。Next, the pH of this polymerization solution was adjusted to 7.5 with sodium hydroxide solution, and a 2-fold molar amount of GMA was added per amino group contained, followed by stirring at 50 ° C. for 4 hours. After standing overnight at room temperature, amino groups were quantified by colloid titration. From the ratio of the colloid titration values of pH 11 and 4, it is considered that about 80% of the amino groups reacted with GMA.
Molecular weights of about 2,000 to 1 million were obtained.
実施例13〜16および比較例1 止水剤あるいは土壌安定剤としての性能を試すため、
本願の硬化性重合体とアクリル酸ソーダ塩およびレドッ
クス開始剤からなる硬化性組成物を用い、砂を硬化させ
その硬化物(砂ゲル)の圧縮試験を行った。 Examples 13 to 16 and Comparative Example 1 In order to test the performance as a water stopping agent or a soil stabilizer,
Using a curable composition comprising the curable polymer of the present application, sodium acrylate and a redox initiator, sand was cured and a compression test of the cured product (sand gel) was performed.
先ず、実施例2〜5の硬化性重合体溶液とアクリル酸
ソーダ塩(AA−Na)水溶液とを表4の割合で混合し、こ
れに還元剤トリエチルアミン(TEA)および純水を加え
て全量を19.2mlとした。First, the curable polymer solutions of Examples 2 to 5 and an aqueous solution of sodium acrylate (AA-Na) were mixed in the proportions shown in Table 4, and the reducing agent triethylamine (TEA) and pure water were added thereto to adjust the total amount. It was 19.2 ml.
一方、25mmφ×100mmHの塩ビ管の底をゴム栓で封じた
ものに豊浦標準砂70gを入れたものを用意した。On the other hand, a 25 mmφ × 100 mmH PVC pipe whose bottom was sealed with a rubber stopper and in which 70 g of Toyoura standard sand was put was prepared.
上記硬化剤組成物19.2mlに、さらに25%過硫酸アンモ
ン(APS)溶液0.8mlを素早く混ぜ、塩ビ管に移して砂へ
浸透させた。1〜2分で全体が硬化した。1夜養生の
後、塩ビ管より径のやや小さい棒で生成した砂ゲルを押
出し、東洋ボールドウイン社製テンシロンにて5mm/min
の速度で圧縮試験を行った。Further, 0.8 ml of a 25% ammonium persulfate (APS) solution was quickly mixed with 19.2 ml of the above-mentioned curing agent composition, and the mixture was transferred to a polyvinyl chloride pipe and permeated into sand. The whole cured in 1-2 minutes. After curing overnight, extrude the sand gel produced with a rod slightly smaller in diameter than the PVC pipe and use Toyo Baldwin's Tensilon at 5 mm / min.
The compression test was performed at the following speed.
ゲル化剤全量20ml中の有効分(モノマー+硬化性重合
体)は約10%である。また、その中のモノマー/硬化性
重合体の比は50/50(重量)である(但し、硬化性重合
体中のGMAはモノマー側に計算)。The effective component (monomer + curable polymer) in a total of 20 ml of the gelling agent is about 10%. The ratio of monomer / curable polymer therein is 50/50 (weight) (however, GMA in the curable polymer is calculated on the monomer side).
なお、比較のため、NKエステル23G〔ポリエチレング
リコール(#1000)ジメタクリレート,二重結合含有量
1.8meq/g,新中村化学(株)製〕についても同様の操作
を行った。For comparison, NK ester 23G [polyethylene glycol (# 1000) dimethacrylate, double bond content
1.8 meq / g, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.].
圧縮試験の結果は表4に示した。これより、高価なポ
リエチレングリコールジメタクリレート(NKエステル23
G)を用いた場合と同等、ないしはより優れた強度の砂
ゲルが本発明の硬化性重合体によって得られることが分
かる。実施例2〜4の重合体の二重結合含量は、比較例
1(NKエステル23G)のものより低いにもかかわらず、
力学的強度が劣らないのは、アミド基の水素結合による
2次的架橋や分子量の効果によると思われる。なお、比
較例1のゲル化剤組成物は下水管侵入止水剤として市販
されているものと類似のものである。Table 4 shows the results of the compression test. From this, expensive polyethylene glycol dimethacrylate (NK ester 23
It can be seen that a sand gel having a strength equivalent to or better than that obtained by using G) can be obtained by the curable polymer of the present invention. Although the double bond content of the polymers of Examples 2 to 4 is lower than that of Comparative Example 1 (NK ester 23G),
It is considered that the mechanical strength is not inferior due to the effect of secondary cross-linking due to hydrogen bonding of the amide group and the molecular weight. In addition, the gelling agent composition of Comparative Example 1 is similar to a commercially available one as a sewer pipe penetration waterproofing agent.
実施例17〜19および比較例2〜4 本発明の重合体による乾燥被膜の光硬化特性を次のよ
うにして調べた。 Examples 17 to 19 and Comparative Examples 2 to 4 The photocuring properties of the dried film of the polymer of the present invention were examined as follows.
実施例11の重合体溶液(有効分21.3%)、ヒドロキシ
エチルメタクリレート(HEMA)および27%PVA溶液(重
合度500、ケン化度86.5%)を混合、さらに光開始剤ベ
ンジルケタール(BK)を加えて、各成分の濃度が表5の
ような組成の溶液を調整した。これを砂目立アルミ板に
スピンナーで塗布し、80℃で2時間乾燥した(膜厚約20
μ)。The polymer solution of Example 11 (effective content: 21.3%), hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and 27% PVA solution (polymerization degree: 500, saponification degree: 86.5%) were mixed, and a photoinitiator benzyl ketal (BK) was added. Thus, a solution having the composition shown in Table 5 was prepared. This was applied to a grained aluminum plate with a spinner and dried at 80 ° C for 2 hours (film thickness of about 20).
μ).
この乾燥被膜を500W超高圧水銀ランプ直下15cmの位置
で段階露光し、次いでイオン交換水で現像した。また、
比較のためにNKエステル23GおよびNKエステルA−200
〔ポリエチレングリコール(#200)ジアクリレート,
二重結合含有量6.5meq/g,新中村化学(株)製〕を用い
て上記と同様の光硬化試験を行った。段階露光で得られ
たパターンから硬化の始まる時間と完了する時間(それ
以上照射しても、もはや変化のない時間)を記録し、こ
れを表5に示した。This dried film was exposed stepwise at a position 15 cm below a 500 W ultra-high pressure mercury lamp, and then developed with ion-exchanged water. Also,
For comparison, NK ester 23G and NK ester A-200
[Polyethylene glycol (# 200) diacrylate,
Double bond content 6.5 meq / g, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.]. From the pattern obtained in the stepwise exposure, the time at which curing started and the time at which it was completed (the time at which there was no longer any change after further irradiation) were recorded and are shown in Table 5.
本発明の重合体は、二重結合含量が少ないにもかかわ
らず、硬化速度が速い。また、ポリエチレングリコール
系硬化性重合体はPVAなどの他の樹脂分と併用しないと
良好な乾燥被膜を形成しない。The polymer of the present invention has a high curing rate despite a low double bond content. In addition, unless the polyethylene glycol-based curable polymer is used in combination with another resin such as PVA, a good dry film is not formed.
Claims (1)
クリルアミド99〜70モル%と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、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレー
ト、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ジ
メチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドおよびジ
エチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドからなる
群から選ばれる第3級アミノ基を有するカチオン性ビニ
ルモノマー1〜30モル%を反応させてなる共重合体の塩
の第3級アミノ基に水性媒体中でグリシジル基含有ビニ
ルモノマーを反応させて得られる分子量500から100万の
ラジカル硬化性水溶性重合体。1. An aqueous medium comprising 99 to 70 mol% of acrylamide or methacrylamide and dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate, diethylaminopropyl (meth) acrylate, dimethyl Tertiary amino of a salt of a copolymer obtained by reacting 1 to 30 mol% of a cationic vinyl monomer having a tertiary amino group selected from the group consisting of aminopropyl (meth) acrylamide and diethylaminopropyl (meth) acrylamide A radical-curable water-soluble polymer having a molecular weight of 500 to 1,000,000, obtained by reacting a glycidyl group-containing vinyl monomer with a vinyl group in an aqueous medium.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63017255A JP2709710B2 (en) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | Radical curable water-soluble polymer |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH01193307A JPH01193307A (en) | 1989-08-03 |
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