JP4830177B2 - Soil modifier and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌改質剤及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
アクリロニトリルとスチレン及び/又は共役ジエンとを含有する樹脂としては、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)樹脂、SAN(スチレン−アクリロニトリル)樹脂、ASA(アクリロニトリル−スチレン−アクリレート)樹脂等に代表されるポリスチレン系樹脂と、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)の合成ゴムとが挙げられる。これらの樹脂は、比較的安価であり、特に、前者のポリスチレン系樹脂は、剛性、寸法安定性、加工性等の特性に優れるため、各種用途のカバーやケース、電気機器や自動車の筐体及び各種部品材料等の樹脂材料として多用されている。
【0003】
このような状況中で、これらの材料は、更なる用途拡大が期待されており、より付加価値の高いものへの改質に関する検討が望まれている。
【0004】
また、上述のような材料が用いられた製品は、生産量の増加に伴い、廃材として多大量に発生してしまう。近年では、これらの材料からなる廃材の発生量も増加する傾向があり、地球環境保全の関心の高まりから、廃材の有効利用についてのニーズも高まってきている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高分子系の廃材は、大きくわけて、埋め立て、焼却、再溶融の3種類の手法にて処理されている。この中でも、国内では、埋め立てと焼却が全体の約9割を占め、ほとんどがリサイクルされていないのが現状である。
【0006】
また、この高分子廃材のリサイクル方法としては、加熱溶融し再成型する(但し、熱可塑性樹脂のみ)のが一般的に行われているが、この際、熱による品質の劣化(分子量低下、樹脂の酸化等)や、ゴミ等の異物の混入、又は、種々の着色剤を含有した樹脂が混入することにより色合わせが必要になる等の多くの問題があった。このように、高分子廃棄物を加熱溶融によりリサイクルする場合、処理技術やコストが大きな障害となっていた。
【0007】
本発明は、上述したような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、これらアクリロニトリルとスチレン又は共役ジエンを含有する高分子材料もしくは同使用済み廃材が、より付加価値の高い材料として有効に用いられる土壌改質剤及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の土壌改質剤は、アクリロニトリルとスチレン及び/又は共役ジエンとを構成ユニットとして含有する高分子材料が酸で処理されたことにより当該高分子材料中に酸基が形成されるとともに、当該酸基が塩とされてなる高分子体と、上記酸の残留遊離酸の塩とを含有し、酸基は、スルホン酸基であり、塩は、ナトリウム塩、アンモニウム塩、カリウム塩にいずれかであり、酸基は、高分子体の全ユニットに対して、25モル%以上、42モル%以下であり、残留遊離酸の塩は、高分子体に対して1.2重量%以上、1.9重量%以下の割合で含有されている。
【0009】
上述したような本発明の土壌改質剤では、上記高分子材料が酸で処理されたことにより当該高分子材料中にスルホン酸基が形成されるとともに当該スルホン酸基がナトリウム塩、アンモニウム塩、カリウム塩のいずれかにより塩とされてなる高分子体と、上記酸の残留遊離酸のナトリウム塩、アンモニウム塩、カリウム塩のいずれかを含有し、酸基は、高分子体の全ユニットに対して、25モル%以上、42モル%以下であり、残留遊離酸の塩は、高分子体に対して1.2重量%以上、1.9重量%以下の割合で含有されているので、良好な吸水性及び土壌改良性を示すものとなる。
【0010】
また、本発明の土壌改質剤の製造方法は、アクリロニトリルとスチレン及び/又は共役ジエンとを構成ユニットとして含有する高分子材料を酸で処理して酸基を形成する酸処理工程と、上記酸処理工程で上記高分子材料に形成された上記酸基及び当該酸の残留遊離酸を塩にする塩化処理工程とを有し、上記酸基は、スルホン酸基であり、上記塩は、ナトリウム塩、アンモニウム塩、カリウム塩のいずれかであり、上記酸処理工程では、上記酸基を上記高分子体の全ユニットに対して、25モル%以上、42モル%以下導入し、上記残留遊離酸の塩は、上記高分子体に対して1.2重量%以上、1.9重量%以下の割合で含有されている土壌改質剤を製造する。
【0011】
上述したような本発明の土壌改質剤の製造方法では、上記高分子材料を酸で処理してスルホン酸基を形成し、さらに当該スルホン酸基をナトリウム塩、アンモニウム塩、カリウム塩のいずれかの塩と、残留遊離酸のナトリウム塩、アンモニウム塩、カリウム塩のいずれかを含有し、スルホン酸基を高分子体の全ユニットに対して、25モル%以上、42モル%以下とし、残留遊離酸の塩を高分子体に対して1.2重量%以上、1.9重量%以下の割合で含有する土壌改質剤を得ているので、当該高分子材料の有効利用が図られる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0013】
本発明者は、上述したような目的を達成せんものと鋭意検討を重ねた結果、所定量のアクリロニトリルとスチレン及び/又は共役ジエンとを含有する高分子材料を酸処理し、当該酸処理によって形成された酸基及び当該酸の残留遊離酸を塩にすることによって、上記高分子材料を土壌改質剤に改変できることを見出した。
【0014】
このようにして得られる土壌改質剤は、後述するようにアクリロニトリルとスチレン及び/又は共役ジエンとを含有する高分子材料中に、酸処理によって酸基が形成され、さらにこの酸基及び当該酸の残留遊離酸が例えばカリウム又はアンモニウムを主体にした塩とされた高分子体を含有しているため、電解質水溶液においても良好な吸水性を示し、且つ、ニトリル基の一部が残留することにより水溶性を示すことなく、ゲル強度が高く、かつ土壌改良成分を含有した土壌改質剤を得ることができる。
【0015】
本発明の土壌改質剤の材料となる、アクリロニトリルとスチレン及び/又は共役ジエンとを含有する高分子材料としては、当該高分子中にアクリロニトリル単位を5〜80モル%、好ましくは10〜60モル%、さらに好ましくは20〜50モル%の割合で含有しているものが望ましい。アクリロニトリル単位の含有量がこれより少ないと酸処理をした際に水溶性を示し、土壌改質剤として不適となる。また、アクリロニトリル単位の含有量が多すぎると、当該高分子材料が硬くなり、小片に粉砕するのが困難になったり、また、当該高分子材料中のスチレン及び/又は共役ジエン部の含有量が少なくなり塩基の導入率も低下することから土壌改質効果も低下してしまう。
【0016】
さらに、この高分子材料は、アクリロニトリル以外の構成単位としてスチレン又は共役ジエン(ブタジエン、イソプレン)の少なくとも1種類以上を、20〜95モル%、好ましくは40〜85モル%、さらに好ましくは50〜80モル%の割合で含有していることが望ましい。
【0017】
これらのスチレン及び/又は共役ジエンの構成単位は、本発明の酸処理と、それに引き続く塩形成、例えばカリウムならびにアンモニウムを主体にした塩の形成を行うことにより親水性基が当該材料中に導入されるところとなり、生成する土壌改質剤の親水性吸水性を向上させる上で必要となる。
【0018】
また、この高分子材料は、上記アクリロニトリルやスチレン、共役ジエンが所定量導入されていれば、更に別の構成単位が分子中に含有されていてもよい。
【0019】
このような他の構成単位としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、α−メチルスチレン、アクリルアミド、メタアクリルアミド、アクリル酸又はアクリル酸エステル(炭素数:1〜10の飽和又は不飽和炭化水素)、メタアクリル酸又はメタアクリル酸エステル(炭素数:1〜10の飽和又は不飽和炭化水素)、酢酸ビニル、塩化ビニル、エチレン、プロピレン、ブチレン、ビニルピロリドン、ビニルピリジン等を挙げることができる。
【0020】
上記高分子材料の分子量(Mw)としては、重量平均分子量(Mw)が1,000〜20,000,000であることが好ましく、さらには、10,000〜1,000,000であることが好ましい。分子量がこれより低いと、酸処理とそれに引き続く塩形成、例えばカリウム並びにアンモニウムを主体にした塩の形成をした際に水溶性を示すところとなり、求める土壌改質剤を得ることができなくなる。また、分子量がこれより高いと、酸処理とそれに引き続くカリウム並びにアンモニウムを主体にした塩の形成の際の反応速度が遅くなり実用的ではない。
【0021】
このような、アクリロニトリルとスチレン及び/又は共役ジエンとを含有する高分子材料としては、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)樹脂、SAN(スチレン−アクリロニトリル)樹脂、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)樹脂、ASA(アクリレート−スチレン−アクリロニトリル)樹脂、ACS樹脂(アクリロニトリル−塩素化ポリエチレン−スチレン樹脂)等が好適である。
【0022】
これらの高分子材料は、新たに製造されたバージン材であってもよいし、樹脂原料や成型品の生産過程での排出品(半端品)や、電気製品や自動車等に使用された筐体や各種部品材料、又はチューブやホース、各種緩衝材から特定の用途を目的として成型された使用済み廃材であってもよい。排出場所としては、工場や販売店、家庭等からのいずれであってもよいが、家庭等からの一般廃棄物よりは、工場や販売店等から回収されたものの方が比較的組成がそろったものが多いためより望ましい。
【0023】
また、上記高分子材料は、他の樹脂とのアロイ物であってもよく、顔染料や安定剤、難燃剤、可塑剤、充填剤、その他補助剤等の添加剤を含んだ廃材であってもよい。又は、使用済み廃材とバージン材料との混合物であってもよい。
【0024】
上記高分子材料と混合可能な他の樹脂としては、本発明の酸処理と、それに引き続く塩形成、例えばカリウム並びにアンモニウムを主体にした塩の形成を阻害しない樹脂であることが望ましく、例えばポリフェニレンエーテル、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエステル等が挙げられる。なお、これらの樹脂は当該高分子材料に対して60重量%以下に混合されることが望ましい。これらの樹脂の含有量が多くなると、酸処理と、それに引き続く塩形成、例えばカリウム並びにアンモニウムを主体にした塩の形成反応が阻害されることになる。
【0025】
そして、上記アクリロニトリルとスチレン及び/又は共役ジエンの少なくとも1種類以上を構成ユニットとして含有する高分子材料に対して酸処理を行い、それに引き続いて塩形成を行い、例えばカリウム又はアンモニウムを主体にした塩とすることで本発明の土壌改質剤が得られる。
【0026】
なお、高分子材料に対して第一段階の酸処理をする前に、予め当該高分子材料を小片にしておくことが望ましい。高分子材料を小片にする方法としては、以下のものを挙げることができる。
【0027】
(1)粉砕器による粉砕→ふるい分け
当該高分子材料がゴム成分を含んでいる場合、凍結処理後に粉砕すると好適である。
【0028】
(2)加熱溶融して微小なビーズ状にペレタイズする。
【0029】
なお、上記高分子材料の小片のサイズとしては、3.5メッシュ以下にすることが好ましい。上記径より大きいサイズとなると、被反応物の表面積が小さくなり酸処理されにくくなるため、反応時間がかかり実用的でないと共に、土壌改質剤としての必要な性能の吸水性が大幅に低下することになる。
【0030】
ここで、土壌改質剤の原料となる高分子材料中に、無機顔料(カーボンブラック、酸化チタン等)が含有されていると、反応時に無機顔料が当該高分子材料からはずれて酸が同材料表面に浸透しやすくなり、無機顔料周辺が酸処理されやすくなり酸処理が促進される。このため、土壌改質剤の吸水効果が向上されるところとなる。
【0031】
これらのカーボンブラックや酸化チタンは、元々当該高分子材料中に含まれているものであっても良いし、又は、土壌改質剤に個別に添加、混合させたものでもよいが、前者の方が生成する土壌改質剤の性能向上に於いて望ましい。これらのカーボンブラックや酸化チタンは、プラスチックの着色剤や補強剤、電気伝導性付与材として一般に用いられているもので良い。
【0032】
カーボンブラックは、チャンネル法、ファーネス法、サーマル法のいずれの方法によって製造されたものでもよく、それぞれの単独及び/又は複数の併用で用いてもよい。なお平均粒子径としては5〜500mμで、好ましくは10〜50mμである。
【0033】
酸化チタンは、ルチル型、アナターゼ型、超微粒子チタンのいずれのタイプでもよく、それぞれの単独及び/又は複数の併用で用いてもよい。なお平均粒子径としては0.01〜50mμで、好ましくは0.05〜10mμである。
【0034】
当該土壌改質剤中に含まれる上記カーボンブラックや酸化チタンの含有量は、乾燥重量に対して0.01〜20重量%の割合であり、好ましくは、0.05〜10重量%の割合である。
【0035】
そして、上記アクリロニトリルとスチレン及び/又は共役ジエンの少なくとも1種類以上を構成ユニットとして含有する高分子材料に対する酸処理に使用する酸としては、無機酸が好適である。無機酸の仕込量としては、当該高分子材料の重量に対して1倍〜500倍であり、好ましくは10倍〜200倍である。無機酸の添加量がこれよりも少ないと、スチレンや共役ジエンへの酸基の導入率やアクリロニトリル基の加水分解率が低下するところとなり、土壌改質剤として必要とされる吸水性が低下することになる。また、無機酸の添加量がこれよりも多いと、過剰分の酸の処理が必要となり、経済的にも、作業的にも不利となる。
【0036】
上記無機酸としては、濃硫酸、無水硫酸、発煙硫酸、クロロスルホン酸等のスルホン化剤や、硝酸、発煙硝酸、リン酸、塩化リン、酸化リン等が挙げられる。これらのなかでも、濃硫酸、無水硫酸、発煙硫酸、クロロスルホン酸が好ましく、特に、70重量%以上の濃硫酸が好ましい。
【0037】
また、これらの無機酸はそれぞれ単独で使用しても良いし、2種類以上で使用しても良い。2種類以上を使用する場合は、混合しても良いし、逐次添加してもよい。例えば、当該高分子材料を最初濃硫酸で処理した後、無水硫酸を添加することにより、水系で形状安定な吸水性を得ることができる。これは、濃硫酸の処理によりまず当該高分子材料中のニトリル部分が主に加水分解され、次に、無水硫酸で処理することによりスチレンや共役ジエン部が強制的にスルホン化されることによりスルホン化度の高い土壌改質剤が得られるためである。
【0038】
なお、上記酸処理は無機酸中で行ってもよいが、有機溶媒を用いた系で行っても良い。使用可能な有機溶媒としては、炭素数が1〜2の脂肪族ハロゲン化炭化水素(好ましくは例えば1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、ジクロロメタン、1,1−ジクロロエタン等が挙げられる。)、脂肪族環状炭化水素(好ましくは例えばシクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロペンタン等が挙げられる。)、ニトロメタン、ニトロベンゼン、二酸化イオウ、パラフィン系炭化水素(炭素数1〜7)、アセトニトリル、二硫化炭素、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、アセトン、メチルエチルケトン、チオフェン等が挙げられる。好ましくは、炭素数が1〜2の脂肪族ハロゲン化炭化水素、脂肪族環状炭化水素、ニトロメタン、ニトロベンゼン、二酸化硫黄である。これら溶媒はそのもの単体で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。上記溶媒内での混合においては、その混合比率は特に制限はない。
【0039】
これら有機溶媒は、当該高分子材料の重量に対して200倍未満が好適である。有機溶媒の添加量がこれより多いと、酸処理の反応率が低くなるとともに、経済的にも不利となる。
【0040】
なお、上記高分子材料に対する酸処理の際には必要に応じてルイス酸基を用いても良い。ルイス酸基としては、アルキルフォスフェート(トリエチルフォスフェート、トリメチルフォスフェート)、ジオキサン、無水酢酸、酢酸エチル、パルチミン酸エチル、ジエチルエーテル、チオキサン等が挙げられる。
【0041】
なお、上記酸処理に一度使用した無機酸や有機溶媒は、反応終了後回収してそのまま、又は抜き取りや蒸留等の方法により回収して再度反応に使用してもよい。
【0042】
このように、高分子材料に対して上述したような酸処理をすることで、当該高分子材料中のスチレン及び/又は共役ジエンユニットには酸基が導入され、一方、アクリロニトリルユニットは加水分解によりアミド化して親水性の樹脂に改質される。上記酸処理によりスチレン又は共役ジエンユニットに導入される酸基としては、スルホン酸、−PO(OH)2、−CH2PO(OH)2等を挙げることができる。
【0043】
上記酸基としてスルホン酸基を導入する場合は、当該高分子材料と前述の濃硫酸、無水硫酸、発煙硫酸、クロロスルホン酸等のスルホン化剤と、そのまま、又は溶媒中で反応させることでできる。また、−PO(OH)2基を導入するには、溶媒中に三酸化リンを添加し、さらに加水分解することにより可能となる。なお、これらの酸基の中では、スルホン酸基が好ましい。これら酸基は単独でもよいし、2種類以上が当該高分子材料に導入されていてもよい。
【0044】
ただし、土壌改質剤としての性質を満足するには、当該高分子材料中に含有される同酸基の量は、全ユニットに対して5〜95モル%、好ましくは10〜70モル%である。これより酸基の量が多くなると、当該高分子材料の酸処理物が水溶性を示してしまい土壌改質剤として使用できなくなってしまう。一方、酸基の量がこれより低いと透水性、吸水性(特に電解質水溶液に対して)が低下し、これに続く塩形成、例えばカリウム又はアンモニウムのイオン交換処理が進まず、有効な土壌改質剤とならない。
【0045】
上記酸処理は、以下の条件で行うことにより、当該高分子材料に所定量のイオン基を導入することが可能となる。
【0046】
酸処理の反応温度は、有機溶媒の使用の有無で大きく異なるが、概ね0〜200℃であり、好ましい反応温度は30〜120℃である。反応温度が低すぎると反応速度が遅くなり実用的でないと共に、良好な性能を有するが土壌改質剤得られなくなる。また、反応温度が高すぎると、熱分解により当該高分子材料の分子鎖が切断されやすくなり、水に対して溶解してしまう。
【0047】
反応時間は、反応温度によって大きく異なるが、概ね1分間〜40時間であり、好ましくは5分〜2時間である。反応時間が短すぎると反応が十分に進行しない。また、反応時間が長すぎると生産効率が悪くなる。
【0048】
そして、以上のようにして酸処理によって上記高分子材料中に導入された酸基及び当該酸の残留遊離酸を、例えばカリウム又はアンモニウムを主体にしたカチオンで中和して塩を形成することで、目的とする本発明の土壌改質剤が得られる。なお、ここで残留遊離酸とは、上記高分子材料を酸処理して酸基を当該高分子材料中に酸基を導入する際に用いた酸であって、上記酸処理反応後の残留酸のことである。
【0049】
上記酸処理の酸基及び当該酸の残留遊離酸に塩を形成する方法としては、上記酸処理における反応系の反応物を、まずフィルター等でろ過し、多量の水で洗浄してから塩基性物質あるいはその塩を添加する方法や、塩基性物質あるいはその塩の水溶液に上記反応生成液系をそのまま加える方法等で行うことができる。
【0050】
なお、上記塩形成反応で使用する塩基性物質あるいはその塩としては、アンモニウム、アルカリ金属(ナトリウム、リチウム、カリウム等)やアルカリ土類金属(マグネシウム、カルシウム等)の酸化物、水酸化物、炭酸塩、酢酸塩、硫酸塩、リン酸塩等の化合物が挙げられる。
【0051】
土壌改質剤に含有される残留遊離酸塩の量は、形成された酸基が塩となされた高分子材料の乾燥重量の0.01重量%以上であり、好ましくは0.1重量%以上である。残留遊離酸塩の含有量が少なすぎると、土壌のイオン濃度に基づく浸透圧が勝り、土壌のイオン濃度を低下させ土壌のイオンバランスを破壊するおそれがあり、また、植物の根の吸水性を阻害するおそれがある。
【0052】
以上のように、塩形成反応で得られる反応物はゲル状であり、この後、天日、加熱、減圧、遠心、プレス等の乾燥を行うことにより、目的とする土壌改質剤を得ることができる。
【0053】
以上に示した処理方法により、ニトリル基と加水分解物、及び、酸で処理されたことにより高分子材料中に酸基が形成されるとともに当該酸基が塩とされてなる高分子体と、当該酸の残留遊離酸塩とを含有する土壌改質剤を得ることができる。この土壌改質剤は、未反応のニトリル基を有することにより非水溶性とゲル強度の向上が得られる。また、同ニトリル基の加水分解物と塩になった酸基により吸水性が高められ、水に対してゲル化することになり、更に、上記残留遊離酸塩の塩成分が土壌に作用することにより土壌改質効果が得られる。
【0054】
【実施例】
ここで、実際に本発明に係る土壌改質剤として実施例1〜実施例4及び比較例1の試料を作製しその評価を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0055】
〈実施例1〉
濃硫酸(96重量%)の30重量部中に、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)樹脂廃材を冷凍シュレッダーにより16〜32メッシュに粉砕・分級したものの1重量部を加え、80℃で20分間反応させた。なお、このABS樹脂廃材は、8mmカセットテープガードパネルの黒色部分であり、スチレンが52モル%と、アクリロニトリルが28モル%と、ブタジエンが20モル%とにて構成され、さらに、カーボンブラックを2重量%含有するものである。
【0056】
反応終了後、系中の固形物をグラスフィルターでろ過し、水洗の後、1規定の水酸化ナトリウム溶液の50重量部で中和し、さらに十分な水で水洗し、ろ液のpHが8以下になったところで取り出し、循風乾燥器にて105℃で2時間乾燥を行った。この操作により黒色の固形物が得られた。
【0057】
この固形物を、当該固形物1重量部に対し2000重量部の純水に浸漬し、十分に膨潤させ、時々撹拌しながら36時間撹拌し、その上澄みを分析した。硫酸ナトリウムの遊離量は、上記固形物の1.2重量%であった。
【0058】
上記固形物硫黄の元素分析結果及び上記溶出量の結果より、この固形物中のスルホン酸基は、全モノマーユニット中の33モル%であることが確認された。また、ナトリウムの含有量は、スルホン酸基でほぼ等モル比であった。
【0059】
〈実施例2〉
濃硫酸(96重量%)中に、SAN(スチレン−アクリロニトリル)樹脂廃材を冷凍シュレッダーにより16〜32メッシュに粉砕・分級したものの1重量部を加え、80℃で20分間反応させた。なお、このSAN樹脂廃材は、8mmカセットテープガードパネルの透明部分であり、スチレンが60モル%と、アクリロニトリルが40モル%とにて構成されるものである。
【0060】
反応終了後、系中の固形物をグラスフィルターでろ過し、水洗の後、濃アンモニア水30重量部で中和し、十分にろ過し、循風乾燥器にて100℃で3時間乾燥を行った。この操作により褐色の固形物が得られた。この固形物について実施例1と同様の方法で分析した硫酸アンモニウムの遊離量は、当該固形物の2.6重量%であった。
【0061】
また、上記固形物中のスルホン酸基は、全モノマーユニット中の36モル%であった。アンモニウム化は、ほぼ等モルと考えられる。
【0062】
〈実施例3〉
濃硫酸(96重量%)の90重量部中に、ABS樹脂廃材を冷凍シュレッダーにより16〜32メッシュに粉砕・分級したものの3.5重量部を加え、60℃で60分間反応させた。その後、発煙硫酸(SO3:60重量%含有)の0.5重量部を追加添加し、さらに30分間反応を行った。なお、このABS樹脂廃材は、パソコン筐体の白色部分であり、スチレンが46モル%と、アクリロニトリルが39モル%と、ブタジエンが13モル%とから構成され、さらに、酸化チタン1重量%を含有するものである。
【0063】
反応終了後、系中の固形物をろ過し、水洗の後、濃アンモニア水30重量部で中和し、ろ過し、そこに1規定水酸化カリウム水溶液を10重量部注いでろ過し、水洗いし、ろ過した。これを乾燥器にて2時間乾燥を行った。この操作により固形物が得られた。この固形物について実施例1と同様の方法で分析した硫酸アンモニウムの遊離量は、当該固形物の1.9重量%であり、硫酸カリウムの遊離量は、上記固形物の0.9重量%であった。
【0064】
また、上記固形物中のスルホン酸基は、全モノマーユニット中の42モル%であった。カリウムの含有量は、スルホン酸基とモル比0.35であった。残部はアンモニウム化されていると考えられる。
【0065】
〈実施例4〉
シクロヘキサンの70重量部に実施例1で用いたABS樹脂廃材の3重量部を添加したものに、30℃に保った状態で無水硫酸の4.2重量部を滴下した。その後、30±2℃の温度に保ち2時間反応を行った。
【0066】
反応終了後、系中の固形物をろ過し、水洗の後、乾燥を行った。これを濃アンモニア水30重量部で中和し、ろ過し、そこに1規定水酸化カリウム水溶液を10重量部注いでろ過し、水洗いした。これを乾燥器にて2時間乾燥を行い固形物を得た。この固形物について実施例1と同様の方法で分析した硫酸アンモニウムの遊離量は、当該固形物の1.1重量%であり、硫酸カリウムの遊離量は、上記固形物の0.8重量%であった。
【0067】
また、上記固形物中のスルホン酸基は、全モノマーユニット中の25モル%であった。カリウムの含有量は、スルホン酸基とモル比0.42であった。残部はアンモニウム化されていると考えられる。
【0068】
〈比較例1〉
実施例1で得られた黒色の固形物を、この固形物1重量部に対し2000重量部の純水に浸漬し、十分に膨潤させ、時々撹拌しながら36時間放置し、ろ過した。さらに、これに純水を加え、2000重量部とし同様に撹拌放置を2回繰り返し、その上澄みを分析した。硫酸ナトリウムの遊離量は、上記固形物の90ppmであった。これを乾燥器にて2時間乾燥を行った。
【0069】
以上のようにして得られた実施例1〜実施例4及び比較例1の固形物の土壌改質剤としての性能を評価した。
【0070】
得られた固形物の土壌改質剤としての性能評価は、横浜市内の関東ローム層の土壌に、ナス(Solanum mclongcna L.)の5葉の苗を植えることにより行った。
【0071】
実施例1〜実施例4で得られた固形物を上記関東ローム層の土壌100重量部に1重量部混合して混合土壌とした。この混合土壌を苗の根元に2cm程度盛り土し、5月上旬と6月上旬とにおける当該ナスの平均葉数を調べた。
【0072】
実施例1〜実施例4及び比較例1で得られた固形物が混合された土壌での、5月上旬と6月上旬とにおける当該ナスの平均葉数を表1に示す。また、固形物の非混合土壌を同様に盛り土したものを比較例2として表1中に示した。
【0073】
【表1】
【0074】
表1から明らかなように、実施例1〜実施例4で得られた固形物が混合された土壌での、6月上旬におけるナスの平均葉数は、いずれも、比較例1及び比較例2の場合に比べて多くなっていることがわかる。これは、土壌中に混合された固形物が、水分を保持する機能を有し、ナスの生育を促進したためと考えられる。特に、その効果は、残留遊離酸塩の量が、固形物に対して0.01重量%以上のときに良好である。
【0075】
従って、アクリロニトリルとスチレン又は共役ジエンとを構成ユニットとして含有する高分子材料に対して酸処理を行い、それに引き続いて塩形成を行うことにより得られた高分子体と、当該酸の残留遊離酸の塩との混合体は、土壌改質剤として優れた性能を示すことがわかった。
【0076】
【発明の効果】
本発明では、植物生育を促進する土壌改質剤を得ることができる。この土壌改質剤は、使用済みとなった廃プラスチック材から製造することができるため、資源の有効利用につながり、地球の環境保全に貢献することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a soil modifier and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
Examples of the resin containing acrylonitrile and styrene and / or conjugated diene include polystyrene (ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) resin, SAN (styrene-acrylonitrile) resin, ASA (acrylonitrile-styrene-acrylate) resin). And a synthetic rubber of NBR (acrylonitrile-butadiene rubber). These resins are relatively inexpensive, and in particular, the former polystyrene resin is excellent in properties such as rigidity, dimensional stability, and processability, and therefore, covers and cases for various uses, casings of electrical equipment and automobiles, It is widely used as a resin material for various component materials.
[0003]
Under such circumstances, these materials are expected to be further expanded in application, and studies on reforming to those with higher added value are desired.
[0004]
In addition, products using the above-mentioned materials are generated in large quantities as waste materials as the production amount increases. In recent years, the amount of waste materials made of these materials has also been increasing, and the need for effective use of waste materials has increased due to the growing interest in global environmental conservation.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, polymer waste materials are roughly divided into three types of methods: landfilling, incineration, and remelting. Among them, in Japan, landfill and incineration account for about 90% of the total, and most of them are not recycled.
[0006]
In addition, as a recycling method of this polymer waste material, heating, melting, and remolding (however, only thermoplastic resin) is generally performed. At this time, quality degradation due to heat (decrease in molecular weight, resin) Etc.), contamination of foreign matters such as dust, or mixing of resins containing various colorants required color matching. As described above, when polymer waste is recycled by heating and melting, the processing technique and cost have been a major obstacle.
[0007]
The present invention has been proposed in view of the above-described conventional situation, and these acrylonitrile and styrene or conjugated diene-containing polymer materials or used waste materials are effectively used as higher value-added materials. It aims at providing the soil modifier used and its manufacturing method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the soil modifier of the present invention, an acid group is formed in the polymer material by treating the polymer material containing acrylonitrile and styrene and / or conjugated diene as constituent units with an acid. Containing a polymer in which the acid group is made into a salt, and a salt of the residual free acid of the acid,The acid group is a sulfonic acid group, the salt is any of a sodium salt, an ammonium salt, and a potassium salt, and the acid group is 25 mol% or more and 42 mol% or less with respect to all units of the polymer. The residual free acid salt is contained in a proportion of 1.2% by weight or more and 1.9% by weight or less based on the polymer.
[0009]
In the soil conditioner of the present invention as described above, the polymer material is treated with an acid, so that the polymer material containsSulfonic acidAs the group is formedSulfonic acidGroupDepending on sodium salt, ammonium salt or potassium saltA polymer formed as a salt and the residual free acid of the acidSodium salt, ammonium salt or potassium saltContainingThe acid group is 25 mol% or more and 42 mol% or less with respect to all units of the polymer, and the residual free acid salt is 1.2 wt% or more and 1.9 wt% with respect to the polymer. % Or lessTherefore, it exhibits good water absorption and soil improvement.
[0010]
The method for producing a soil modifier of the present invention includes an acid treatment step of forming an acid group by treating a polymer material containing acrylonitrile and styrene and / or conjugated diene as constituent units with an acid, and the acid A chlorination treatment step for salting the acid groups formed in the polymer material in the treatment step and the residual free acid of the acid,The acid group is a sulfonic acid group, and the salt is any one of a sodium salt, an ammonium salt, and a potassium salt, and in the acid treatment step, the acid group is added to all units of the polymer. 25 mol% or more and 42 mol% or less are introduced, and the residual free acid salt is contained in a proportion of 1.2 wt% or more and 1.9 wt% or less with respect to the polymer. The agent is manufactured.
[0011]
In the method for producing the soil modifier of the present invention as described above, the polymer material is treated with an acid.SulfoneForming acid groups, andSulfoneAcid groupOne of sodium salt, ammonium salt, potassium saltSalt and residual free acidSodium salt, ammonium salt or potassium saltContaining, sulfoneThe acid group is 25 mol% or more and 42 mol% or less with respect to all units of the polymer, and the residual free acid salt is 1.2 wt% or more and 1.9 wt% or less with respect to the polymer. Contained in proportionSince the soil modifier is obtained, the polymer material can be effectively used.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0013]
As a result of intensive studies with the inventors that have achieved the above-mentioned object, the present inventor formed an acid treatment of a polymer material containing a predetermined amount of acrylonitrile and styrene and / or conjugated diene, and formed by the acid treatment. The present inventors have found that the polymer material can be modified into a soil modifier by converting the formed acid group and the residual free acid of the acid into a salt.
[0014]
The soil modifier thus obtained has an acid group formed by acid treatment in a polymer material containing acrylonitrile and styrene and / or conjugated diene as described later. Since the residual free acid contains a polymer composed mainly of potassium or ammonium, for example, it exhibits good water absorption even in an aqueous electrolyte solution, and a part of the nitrile group remains. A soil modifier having high gel strength and containing a soil improving component can be obtained without showing water solubility.
[0015]
As a polymer material containing acrylonitrile and styrene and / or conjugated diene, which is a material for the soil modifier of the present invention, 5-80 mol%, preferably 10-60 mol, of acrylonitrile units in the polymer. %, More preferably 20 to 50 mol%. If the content of the acrylonitrile unit is less than this, it becomes water-soluble during acid treatment and is not suitable as a soil modifier. Further, if the content of acrylonitrile units is too large, the polymer material becomes hard and it becomes difficult to pulverize into small pieces, or the content of styrene and / or conjugated diene part in the polymer material is small. Since the introduction rate of the base decreases and the soil improvement effect also decreases.
[0016]
Further, this polymer material contains at least one kind of styrene or conjugated diene (butadiene, isoprene) as a structural unit other than acrylonitrile, 20 to 95 mol%, preferably 40 to 85 mol%, more preferably 50 to 80. It is desirable to contain in the ratio of mol%.
[0017]
These styrene and / or conjugated diene structural units are introduced with hydrophilic groups into the material by the acid treatment of the present invention and subsequent salt formation, for example, salt formation mainly composed of potassium and ammonium. Therefore, it is necessary to improve the hydrophilic water absorption of the resulting soil modifier.
[0018]
In addition, this polymer material may contain another structural unit in the molecule as long as a predetermined amount of the acrylonitrile, styrene, or conjugated diene is introduced.
[0019]
Such other structural units include maleic anhydride, itaconic anhydride, α-methylstyrene, acrylamide, methacrylamide, acrylic acid or acrylic acid ester (saturated or unsaturated hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms), Examples include methacrylic acid or methacrylic acid ester (saturated or unsaturated hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms), vinyl acetate, vinyl chloride, ethylene, propylene, butylene, vinylpyrrolidone, vinylpyridine, and the like.
[0020]
As the molecular weight (Mw) of the polymer material, the weight average molecular weight (Mw) is preferably 1,000 to 20,000,000, and more preferably 10,000 to 1,000,000. preferable. If the molecular weight is lower than this, the acid treatment and subsequent salt formation, for example, formation of salts mainly composed of potassium and ammonium will show water solubility, making it impossible to obtain the desired soil modifier. On the other hand, if the molecular weight is higher than this, the reaction rate at the time of acid treatment and subsequent formation of a salt mainly composed of potassium and ammonium becomes slow, which is not practical.
[0021]
Examples of the polymer material containing acrylonitrile and styrene and / or conjugated diene include ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) resin, SAN (styrene-acrylonitrile) resin, NBR (acrylonitrile-butadiene rubber) resin, ASA. (Acrylate-styrene-acrylonitrile) resin, ACS resin (acrylonitrile-chlorinated polyethylene-styrene resin) and the like are preferable.
[0022]
These polymer materials may be newly manufactured virgin materials, discharged products (half-finished products) in the production process of resin raw materials and molded products, and casings used for electrical products and automobiles. It may also be used waste materials molded for a specific purpose from various component materials, tubes, hoses, and various cushioning materials. The place of discharge may be from a factory, retail store, home, etc., but those collected from the factory, retail store, etc. have a relatively better composition than general waste from the home, etc. It is more desirable because there are many things.
[0023]
The polymer material may be an alloy with another resin, and is a waste material containing additives such as facial dyes, stabilizers, flame retardants, plasticizers, fillers, and other auxiliary agents. Also good. Alternatively, it may be a mixture of used waste material and virgin material.
[0024]
The other resin that can be mixed with the polymer material is preferably a resin that does not inhibit the acid treatment of the present invention and subsequent salt formation, for example, salt formation mainly composed of potassium and ammonium, such as polyphenylene ether. , Polycarbonate, polyphenylene sulfide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyamide, polyester and the like. In addition, it is desirable that these resins are mixed to 60% by weight or less with respect to the polymer material. When the content of these resins is increased, acid treatment and subsequent salt formation, for example, salt formation reaction mainly composed of potassium and ammonium are inhibited.
[0025]
Then, the polymer material containing at least one of acrylonitrile and styrene and / or conjugated diene as a constituent unit is subjected to acid treatment, followed by salt formation, for example, a salt mainly composed of potassium or ammonium. By doing so, the soil modifier of the present invention is obtained.
[0026]
In addition, it is desirable to make the said polymeric material into a small piece beforehand, before performing the acid treatment of a 1st step with respect to a polymeric material. Examples of the method of making the polymer material into small pieces include the following.
[0027]
(1) Crushing with a pulverizer → Sieving
When the polymer material contains a rubber component, it is preferable to grind after the freezing treatment.
[0028]
(2) Heat-melt and pelletize into fine beads.
[0029]
The size of the polymer material piece is preferably 3.5 mesh or less. When the size is larger than the above diameter, the surface area of the reactant becomes small and it is difficult to be acid-treated, so the reaction time is not practical and the water absorption of the necessary performance as a soil modifier is greatly reduced. become.
[0030]
Here, if an inorganic pigment (carbon black, titanium oxide, etc.) is contained in the polymer material that is the raw material of the soil modifier, the inorganic pigment is removed from the polymer material during the reaction, and the acid is the same material. It becomes easy to permeate the surface, and the periphery of the inorganic pigment is easily treated with acid, thereby promoting the acid treatment. For this reason, the water absorption effect of the soil modifier is improved.
[0031]
These carbon black and titanium oxide may be originally contained in the polymer material, or may be individually added to and mixed with a soil modifier. This is desirable in improving the performance of soil modifiers that produce water. These carbon black and titanium oxide may be those generally used as plastic colorants, reinforcing agents, and electrical conductivity-imparting materials.
[0032]
Carbon black may be produced by any of the channel method, the furnace method, and the thermal method, and may be used alone and / or in combination. The average particle diameter is 5 to 500 mμ, preferably 10 to 50 mμ.
[0033]
Titanium oxide may be any type of rutile type, anatase type, and ultrafine particle titanium, and each may be used alone and / or in combination. The average particle size is 0.01 to 50 mμ, preferably 0.05 to 10 mμ.
[0034]
The content of the carbon black and titanium oxide contained in the soil modifier is 0.01 to 20% by weight, preferably 0.05 to 10% by weight, based on the dry weight. is there.
[0035]
And as an acid used for the acid treatment with respect to the polymeric material which contains at least 1 or more types of the said acrylonitrile, styrene, and / or conjugated diene as a structural unit, an inorganic acid is suitable. The amount of the inorganic acid charged is 1 to 500 times, preferably 10 to 200 times the weight of the polymer material. If the amount of inorganic acid added is less than this, the rate of introduction of acid groups into styrene and conjugated dienes and the rate of hydrolysis of acrylonitrile groups will be reduced, reducing the water absorption required as a soil modifier. It will be. On the other hand, if the amount of the inorganic acid added is larger than this, it is necessary to treat the excess acid, which is disadvantageous in terms of economy and work.
[0036]
Examples of the inorganic acid include sulfonating agents such as concentrated sulfuric acid, sulfuric anhydride, fuming sulfuric acid, and chlorosulfonic acid, and nitric acid, fuming nitric acid, phosphoric acid, phosphorus chloride, phosphorus oxide, and the like. Among these, concentrated sulfuric acid, sulfuric anhydride, fuming sulfuric acid, and chlorosulfonic acid are preferable, and concentrated sulfuric acid of 70% by weight or more is particularly preferable.
[0037]
These inorganic acids may be used alone or in combination of two or more. When using 2 or more types, you may mix and may add sequentially. For example, after the polymer material is first treated with concentrated sulfuric acid, anhydrous sulfuric acid is added to obtain a water-absorbing shape-stable water absorption. This is because the nitrile portion in the polymer material is mainly hydrolyzed by the treatment with concentrated sulfuric acid, and then the styrene or conjugated diene portion is forcibly sulfonated by treatment with sulfuric anhydride. This is because a soil modifier having a high degree of conversion can be obtained.
[0038]
The acid treatment may be performed in an inorganic acid, but may be performed in a system using an organic solvent. Usable organic solvents are aliphatic halogenated hydrocarbons having 1 to 2 carbon atoms (preferably, for example, 1,2-dichloroethane, chloroform, dichloromethane, 1,1-dichloroethane, etc.), aliphatic cyclic. Hydrocarbon (preferably, for example, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclopentane, etc.), nitromethane, nitrobenzene, sulfur dioxide, paraffinic hydrocarbon (carbon number 1 to 7), acetonitrile, carbon disulfide, tetrahydrofuran, 1, 2 -Dimethoxyethane, acetone, methyl ethyl ketone, thiophene and the like. Preferred are aliphatic halogenated hydrocarbons having 1 to 2 carbon atoms, aliphatic cyclic hydrocarbons, nitromethane, nitrobenzene, and sulfur dioxide. These solvents may be used alone or as a mixture of plural kinds. In mixing in the solvent, the mixing ratio is not particularly limited.
[0039]
These organic solvents are preferably less than 200 times the weight of the polymer material. When the addition amount of the organic solvent is larger than this, the reaction rate of the acid treatment is lowered and it is economically disadvantageous.
[0040]
In the acid treatment for the polymer material, a Lewis acid group may be used as necessary. Examples of Lewis acid groups include alkyl phosphates (triethyl phosphate, trimethyl phosphate), dioxane, acetic anhydride, ethyl acetate, ethyl palmitate, diethyl ether, thioxan, and the like.
[0041]
The inorganic acid or organic solvent once used for the acid treatment may be recovered after completion of the reaction and may be recovered as it is, or may be recovered by a method such as extraction or distillation and used again for the reaction.
[0042]
Thus, by performing the acid treatment as described above on the polymer material, an acid group is introduced into the styrene and / or conjugated diene unit in the polymer material, while the acrylonitrile unit is hydrolyzed. It is amidated and modified to a hydrophilic resin. Acid groups introduced into the styrene or conjugated diene unit by the acid treatment include sulfonic acid and -PO (OH).2, -CH2PO (OH)2Etc.
[0043]
When a sulfonic acid group is introduced as the acid group, the polymer material can be reacted with a sulfonating agent such as concentrated sulfuric acid, sulfuric anhydride, fuming sulfuric acid or chlorosulfonic acid as it is or in a solvent. . -PO (OH)2The introduction of the group is made possible by adding phosphorus trioxide in a solvent and further hydrolyzing. Of these acid groups, sulfonic acid groups are preferred. These acid groups may be used alone or two or more of them may be introduced into the polymer material.
[0044]
However, in order to satisfy the properties as a soil modifier, the amount of the acid group contained in the polymer material is 5 to 95 mol%, preferably 10 to 70 mol%, based on all units. is there. If the amount of acid groups increases, the acid-treated product of the polymer material becomes water-soluble and cannot be used as a soil modifier. On the other hand, if the amount of acid groups is lower than this, water permeability and water absorption (especially with respect to the aqueous electrolyte solution) will be reduced, and subsequent salt formation, for example, potassium or ammonium ion exchange treatment will not proceed, and effective soil modification will not occur. Not a quality agent.
[0045]
By performing the acid treatment under the following conditions, a predetermined amount of ionic groups can be introduced into the polymer material.
[0046]
The reaction temperature of the acid treatment varies greatly depending on whether or not an organic solvent is used, but is generally 0 to 200 ° C., and a preferable reaction temperature is 30 to 120 ° C. If the reaction temperature is too low, the reaction rate becomes slow and impractical, and it has good performance but no soil modifier can be obtained. On the other hand, if the reaction temperature is too high, the molecular chain of the polymer material is easily cleaved due to thermal decomposition and dissolves in water.
[0047]
The reaction time varies greatly depending on the reaction temperature, but is generally about 1 minute to 40 hours, preferably 5 minutes to 2 hours. If the reaction time is too short, the reaction does not proceed sufficiently. Moreover, when reaction time is too long, production efficiency will worsen.
[0048]
Then, the acid group introduced into the polymer material by the acid treatment and the residual free acid of the acid as described above are neutralized with a cation mainly composed of potassium or ammonium to form a salt. The intended soil conditioner of the present invention is obtained. Here, the residual free acid is an acid used for acid treatment of the polymer material to introduce acid groups into the polymer material, and the residual acid after the acid treatment reaction. That is.
[0049]
As a method of forming a salt in the acid group of the acid treatment and the residual free acid of the acid, the reaction product in the acid treatment is first filtered with a filter or the like, washed with a large amount of water, and then basic. It can be performed by a method of adding a substance or a salt thereof, a method of adding the reaction product liquid system as it is to an aqueous solution of a basic substance or a salt thereof, and the like.
[0050]
The basic substance or salt thereof used in the salt formation reaction includes ammonium, oxides of alkali metals (sodium, lithium, potassium, etc.) and alkaline earth metals (magnesium, calcium, etc.), hydroxides, carbonates. Examples include salts, acetates, sulfates, phosphates and the like.
[0051]
The amount of residual free acid salt contained in the soil modifier is 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more of the dry weight of the polymer material in which the formed acid groups are converted into salts. It is. If the residual free acid salt content is too low, the osmotic pressure based on the ionic concentration of the soil will be superior, which may reduce the ionic concentration of the soil and destroy the ionic balance of the soil. May interfere.
[0052]
As described above, the reaction product obtained by the salt formation reaction is in the form of a gel, and thereafter, the desired soil modifier is obtained by drying such as sun, heating, decompression, centrifugation, and pressing. Can do.
[0053]
By the treatment method shown above, a polymer body in which an acid group is formed in the polymer material by being treated with a nitrile group, a hydrolyzate, and an acid, and the acid group is converted into a salt; A soil modifier containing the residual free acid salt of the acid can be obtained. This soil modifier has an unreacted nitrile group, so that water-insolubility and improved gel strength can be obtained. In addition, the hydrolyzate of the same nitrile group and the acid group that has become a salt increase water absorption, gelling with respect to water, and further, the salt component of the residual free acid salt acts on the soil. The soil improvement effect is obtained.
[0054]
【Example】
Here, although the samples of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were actually prepared and evaluated as soil modifiers according to the present invention, the present invention is not limited thereto.
[0055]
<Example 1>
To 30 parts by weight of concentrated sulfuric acid (96% by weight), add 1 part by weight of ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) resin waste material crushed and classified to 16-32 mesh with a freezing shredder, and react at 80 ° C. for 20 minutes. I let you. This ABS resin waste material is a black part of an 8 mm cassette tape guard panel, which is composed of 52 mol% of styrene, 28 mol% of acrylonitrile, 20 mol% of butadiene, and 2 carbon black. It is contained by weight.
[0056]
After completion of the reaction, the solid matter in the system is filtered through a glass filter, washed with water, neutralized with 50 parts by weight of 1N sodium hydroxide solution, and further washed with sufficient water. When it became the following, it took out and dried at 105 degreeC with the circulating air dryer for 2 hours. By this operation, a black solid was obtained.
[0057]
This solid was immersed in 2000 parts by weight of pure water with respect to 1 part by weight of the solid, sufficiently swollen, stirred for 36 hours with occasional stirring, and the supernatant was analyzed. The free amount of sodium sulfate was 1.2% by weight of the solid.
[0058]
From the result of elemental analysis of the solid sulfur and the result of the elution amount, it was confirmed that the sulfonic acid group in the solid was 33 mol% in all monomer units. The content of sodium was approximately equimolar in terms of sulfonic acid groups.
[0059]
<Example 2>
In concentrated sulfuric acid (96% by weight), 1 part by weight of SAN (styrene-acrylonitrile) resin waste material crushed and classified to 16 to 32 mesh by a freezing shredder was added and reacted at 80 ° C. for 20 minutes. This SAN resin waste material is a transparent part of an 8 mm cassette tape guard panel, and is composed of 60 mol% of styrene and 40 mol% of acrylonitrile.
[0060]
After completion of the reaction, the solid matter in the system is filtered through a glass filter, washed with water, neutralized with 30 parts by weight of concentrated aqueous ammonia, sufficiently filtered, and dried at 100 ° C. for 3 hours in a circulating air dryer. It was. By this operation, a brown solid was obtained. The amount of liberated ammonium sulfate analyzed by the same method as in Example 1 for this solid was 2.6% by weight of the solid.
[0061]
Moreover, the sulfonic acid group in the solid was 36 mol% in the total monomer units. Ammoniumation is considered to be approximately equimolar.
[0062]
<Example 3>
In 90 parts by weight of concentrated sulfuric acid (96% by weight), 3.5 parts by weight of the ABS resin waste material pulverized and classified to 16 to 32 mesh with a freezing shredder was added and reacted at 60 ° C. for 60 minutes. Then, fuming sulfuric acid (SOThree: 0.5% by weight) was added, and the reaction was further carried out for 30 minutes. This ABS resin waste material is a white part of a personal computer casing, which is composed of 46 mol% of styrene, 39 mol% of acrylonitrile, 13 mol% of butadiene, and further contains 1 wt% of titanium oxide. To do.
[0063]
After completion of the reaction, the solid matter in the system is filtered, washed with water, neutralized with 30 parts by weight of concentrated aqueous ammonia, filtered, and 10 parts by weight of 1N aqueous potassium hydroxide solution is poured into it, followed by washing with water. And filtered. This was dried in a dryer for 2 hours. A solid was obtained by this operation. The amount of released ammonium sulfate analyzed for the solid in the same manner as in Example 1 was 1.9% by weight of the solid, and the amount of released potassium sulfate was 0.9% by weight of the solid. It was.
[0064]
Moreover, the sulfonic acid group in the solid was 42 mol% in all monomer units. The potassium content was 0.35 relative to the sulfonic acid group. The balance is considered to be ammoniumated.
[0065]
<Example 4>
To 70 parts by weight of cyclohexane, 3 parts by weight of the ABS resin waste material used in Example 1 was added, and 4.2 parts by weight of sulfuric anhydride was added dropwise while maintaining the temperature at 30 ° C. Thereafter, the reaction was carried out for 2 hours while maintaining the temperature at 30 ± 2 ° C.
[0066]
After completion of the reaction, the solid matter in the system was filtered, washed with water and then dried. This was neutralized with 30 parts by weight of concentrated aqueous ammonia and filtered, and 10 parts by weight of a 1N aqueous potassium hydroxide solution was poured into the solution, followed by washing with water. This was dried in a dryer for 2 hours to obtain a solid. The amount of released ammonium sulfate analyzed for the solid in the same manner as in Example 1 was 1.1% by weight of the solid, and the amount of released potassium sulfate was 0.8% by weight of the solid. It was.
[0067]
Moreover, the sulfonic acid group in the solid was 25 mol% in the total monomer units. The potassium content was 0.42 with respect to the sulfonic acid group. The balance is considered to be ammoniumated.
[0068]
<Comparative example 1>
The black solid obtained in Example 1 was immersed in 2000 parts by weight of pure water with respect to 1 part by weight of the solid, sufficiently swollen, allowed to stand for 36 hours with occasional stirring, and filtered. Further, pure water was added thereto to make 2000 parts by weight, and the mixture was left to stir twice in the same manner, and the supernatant was analyzed. The free amount of sodium sulfate was 90 ppm of the solid. This was dried in a dryer for 2 hours.
[0069]
The performance of the solid materials of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 obtained as described above as soil modifiers was evaluated.
[0070]
The performance evaluation of the obtained solid as a soil modifier was performed by planting five leaf seedlings of eggplant (Solanum mclongcna L.) in the soil of the Kanto Loam Formation in Yokohama City.
[0071]
1 part by weight of the solid matter obtained in Examples 1 to 4 was mixed with 100 parts by weight of the soil of the Kanto Loam layer to obtain mixed soil. This mixed soil was filled with about 2 cm at the root of the seedling, and the average leaf number of the eggplant in early May and early June was examined.
[0072]
Table 1 shows the average number of leaves of the eggplant in the beginning of May and the beginning of June in the soil mixed with the solid matter obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1. Moreover, what filled up the solid non-mixed soil similarly was shown in Table 1 as the comparative example 2.
[0073]
[Table 1]
[0074]
As is apparent from Table 1, the average number of eggplant leaves in early June in the soil mixed with the solid matter obtained in Examples 1 to 4 is Comparative Example 1 and Comparative Example 2. It can be seen that the number is larger than in the case of. This is considered because the solid substance mixed in the soil has a function of retaining moisture and promotes the growth of eggplant. In particular, the effect is good when the amount of residual free acid salt is 0.01% by weight or more based on the solid.
[0075]
Accordingly, a polymer material containing acrylonitrile and styrene or conjugated diene as a constituent unit is subjected to an acid treatment, followed by salt formation, and a residual free acid of the acid is obtained. It was found that the mixture with salt showed excellent performance as a soil modifier.
[0076]
【The invention's effect】
In the present invention, a soil modifier that promotes plant growth can be obtained. Since this soil modifier can be manufactured from the used waste plastic material, it leads to the effective use of resources and can contribute to the global environmental conservation.
Claims (10)
上記酸の残留遊離酸の塩とを含有し、
上記酸基は、スルホン酸基であり、上記塩は、ナトリウム塩、アンモニウム塩、カリウム塩のいずれかであり、
上記酸基は、上記高分子体の全ユニットに対して、25モル%以上、42モル%以下であり、
上記残留遊離酸の塩は、上記高分子体に対して1.2重量%以上、1.9重量%以下の割合で含有されている土壌改質剤。A polymer material containing acrylonitrile and styrene and / or conjugated diene as a constituent unit is treated with an acid, whereby an acid group is formed in the polymer material, and the acid group is converted into a salt. Molecular bodies,
A residual free acid salt of the above acid,
The acid group is a sulfonic acid group, and the salt is a sodium salt, an ammonium salt, or a potassium salt,
The acid group is 25 mol% or more and 42 mol% or less with respect to all units of the polymer.
The soil modifying agent, wherein the residual free acid salt is contained in a proportion of 1.2% by weight or more and 1.9% by weight or less based on the polymer .
上記酸処理工程で上記高分子材料に形成された上記酸基及び当該酸の残留遊離酸を塩にする塩化処理工程とを有し、
上記酸基は、スルホン酸基であり、上記塩は、ナトリウム塩、アンモニウム塩、カリウム塩のいずれかであり、
上記酸処理工程では、上記酸基を上記高分子体の全ユニットに対して、25モル%以上、42モル%以下導入し、
上記残留遊離酸の塩は、上記高分子体に対して1.2重量%以上、1.9重量%以下の割合で含有されている土壌改質剤を製造する土壌改質剤の製造方法。An acid treatment step in which a polymer material containing acrylonitrile and styrene and / or conjugated diene as a constituent unit is treated with an acid to form an acid group;
A chlorination treatment step for salting the acid groups formed in the polymer material in the acid treatment step and the residual free acid of the acid,
The acid group is a sulfonic acid group, and the salt is a sodium salt, an ammonium salt, or a potassium salt,
In the acid treatment step, the acid group is introduced in an amount of 25 mol% or more and 42 mol% or less with respect to all units of the polymer.
The method for producing a soil modifier , wherein a salt of the residual free acid is contained in a proportion of 1.2% by weight or more and 1.9% by weight or less with respect to the polymer .
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