JP6512591B2 - Method for producing purified polyvinylamine - Google Patents
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Description
本発明は精製したポリビニルアミンの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of producing purified polyvinylamine.
ポリビニルアミンは潜在的にラミネートアンカー剤、接着剤、染料固着剤、帯電防止剤等様々な用途に用いることができるが、製造過程で副生成物が発生し、これを効率よく取り除くことができないためにこれらの用途に用いることが難しかった。ポリビニルアミンを生成する方法については、アルカリ条件下で析出させる方法(特許文献1)、限外濾過膜で生成する方法(特許文献2)が検討されている。このうちアルカリ条件下で析出させる方法では、析出物中のポリマー分が60%前後と低く、不十分であった。限外濾過膜で生成する方法では、特に分画分子量を小さくすると処理速度が遅くなり、精製に時間が掛かるという問題がある。そのため、不純物を含まない精製したポリビニルアミンの効率的な製造方法が要望されている。 Polyvinylamine can potentially be used in various applications such as laminating anchors, adhesives, dye binders, antistatic agents, etc., but by-products are generated during the manufacturing process and can not be removed efficiently. It was difficult to use for these applications. About the method of producing | generating polyvinylamine, the method (patent document 1) of making it precipitate on alkaline conditions, and the method (patent document 2) of producing with an ultrafiltration membrane are examined. Among them, in the method of depositing under alkaline conditions, the polymer content in the deposit was as low as about 60%, which was insufficient. In the method of producing with an ultrafiltration membrane, there is a problem that, particularly when the molecular weight cut-off is reduced, the treatment speed is slowed and purification takes time. Therefore, there is a need for an efficient method of producing purified polyvinylamine free of impurities.
本発明の課題は、不純物をほとんど含まない精製したポリビニルアミンを簡便な操作で効率よく得ることにある。 An object of the present invention is to efficiently obtain a purified polyvinylamine containing few impurities by a simple operation.
前記課題を達成するために検討した結果、予め架橋したポリビニルアミン架橋共重合体を得ることにより水洗で容易に不純物を取り除くことができ、その後、酸化分解することにより容易に精製したポリビニルアミンが得られることを見出した。 As a result of examining in order to achieve the above-mentioned subject, impurities can be easily removed by washing with water by obtaining a crosslinked polyvinylamine cross-linked copolymer in advance, and then polyvinylamine which is easily purified by oxidative decomposition is obtained. Found out that
即ち、本発明における精製したポリビニルアミンの製造方法は、N−ビニルカルボン酸アミドとポリビニル化合物を共重合し架橋共重合体を得た後に、該架橋共重合体を加水分解することによりポリビニルアミン架橋共重合体とし、更に水洗により副生物等の残留化合物を洗浄除去し、その後酸化分解により精製したポリビニルアミンの製造方法に関する。 That is, according to the method for producing purified polyvinylamine in the present invention, polyvinylamine crosslinking is carried out by hydrolyzing the crosslinked copolymer after copolymerizing N-vinylcarboxylic acid amide and a polyvinyl compound to obtain a crosslinked copolymer. The present invention relates to a method for producing a polyvinylamine which is converted to a copolymer and washed and removed from residual compounds such as by-products by water washing, and then purified by oxidative decomposition.
本発明によれば、製造過程で生成する副生成物等を容易に取り除くことができ、精製したポリビニルアミンを簡便に効率よく製造することができる。 According to the present invention, by-products and the like produced in the production process can be easily removed, and purified polyvinylamine can be produced conveniently and efficiently.
以下本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.
N−ビニルカルボン酸アミドとポリビニル化合物との架橋共重合体を得る方法としては特に制限はないが、公知の溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法、塊状重合法等が適宜に適用される。 There is no particular limitation on the method for obtaining the cross-linked copolymer of N-vinyl carboxylic acid amide and polyvinyl compound, but known solution polymerization method, suspension polymerization method, emulsion polymerization method, bulk polymerization method, etc. may be appropriately applied. Ru.
逆相懸濁重合法による架橋共重合体の製造方法について説明する。逆相懸濁重合は、N−ビニルカルボン酸アミド、ポリビニル化合物、重合開始剤、必要に応じて水を混合し、水と非混和性の炭化水素からなる油状物質の有機溶媒中で分散安定剤を使用して撹拌することによりモノマー液滴を発生させ、ラジカル重合することにより行うことができる。 The method for producing a crosslinked copolymer by the reverse phase suspension polymerization method will be described. In the reverse phase suspension polymerization, an N-vinylcarboxylic acid amide, a polyvinyl compound, a polymerization initiator, and optionally water are mixed, and the dispersion stabilizer is contained in an organic solvent of an oil-like substance consisting of water and a non-miscible hydrocarbon. The reaction can be carried out by generating monomer droplets by stirring and using radical polymerization.
N−ビニルカルボン酸アミド単量体の例としては、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−メチル−N−ビニルホルムアミド、N−メチル−N−ビニルアセトアミドが挙げられるが、特にN−ビニルホルムアミドを使用することが好ましい。 Examples of N-vinylcarboxylic acid amide monomers include N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-methyl-N-vinylformamide, N-methyl-N-vinylacetamide, in particular N-vinylamide. It is preferred to use formamide.
ポリビニル化合物としては、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルトルエン等の芳香族ポリビニル化合物、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等のポリ(メタ)アクリレート、メチレンビスアクリルアミド等を用いることもできる。しかし、ポリ(メタ)アクリレートやメチレンビスアクリルアミド等は加水分解され易いので、芳香族ジビニル化合物を用いるのが好ましい。最も好ましいのはジビニルベンゼンである。ポリビニル化合物の量は全重合性単量体に対し0.01〜10質量%が好ましい。また、0.1〜5質量%が更に好ましい。 As polyvinyl compounds, aromatic polyvinyl compounds such as divinylbenzene, trivinylbenzene, divinyltoluene, etc., ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, glycerol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) It is also possible to use poly (meth) acrylates such as acrylate, methylene bis acrylamide and the like. However, it is preferable to use an aromatic divinyl compound because poly (meth) acrylate, methylene bis acrylamide and the like are easily hydrolyzed. Most preferred is divinylbenzene. The amount of the polyvinyl compound is preferably 0.01 to 10% by mass with respect to all the polymerizable monomers. Moreover, 0.1-5 mass% is still more preferable.
重合開始剤としてはアゾ系やパーオキサイド系の重合開始剤、例えば2、2’−アゾビス(2、4−ジメチルバレロニトリル)、2、2’−アゾビス(4−メトキシ−2、4−ジメチルバレロニトリル)、2、2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、2、2’−アゾビス−2−アミジノプロパン塩酸塩、4、4−アゾビス−4−シアノバレリン酸、2、2’−アゾビス[2−(5−メチル−イミダゾリン−2−イル)プロパン]塩酸塩、2、2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]塩酸塩等、ペルオキソ二硫酸アンモニウム或いはカリウム、過酸化水素、ベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、オクタノイルペルオキサイド、サクシニックペルオキサイド、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート等が挙げられる。その使用量はモノマーに対し通常0.02〜5質量%、好ましくは0.05〜2質量%である。 Examples of the polymerization initiator include azo-based and peroxide-based polymerization initiators such as 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) and 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvalero). Nitrile), 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile), 2,2'-azobis-2-amidinopropane hydrochloride, 4, 4-azobis-4-cyanovaleric acid, 2,2'-azobis [ 2- (5-Methyl-imidazolin-2-yl) propane] hydrochloride, 2, 2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] hydrochloride etc., ammonium or potassium peroxodisulfate, peroxide Hydrogen, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, octanoyl peroxide, succinic peroxide, t-butylperoxy-2- Chill hexanoate, and the like. The amount thereof used is usually 0.02 to 5% by mass, preferably 0.05 to 2% by mass, based on the monomer.
水と非混和性の炭化水素からなる油状物質の例としては、パラフィン類あるいは灯油、軽油、中油等の鉱油、あるいはこれらと実質的に同じ範囲の沸点や粘度等の特性を有する炭化水素系合成油、あるいはこれらの混合物が挙げられる。含有量としては、懸濁媒体の全量に対して50〜100質量%である。 Examples of oil-like substances composed of hydrocarbons immiscible with water include paraffins or kerosene, light oil, mineral oil such as medium oil, or hydrocarbon-based synthesis having characteristics such as boiling point and viscosity substantially in the same range as these Oils or mixtures thereof are mentioned. The content is 50 to 100% by mass with respect to the total amount of the suspension medium.
分散安定剤としては、エチルセルロースやソルビタンモノオレエート等が用いられる。添加率は懸濁媒体の有機溶媒に対し通常0.05〜5質量%、好ましくは0.1〜2質量%である。 As a dispersion stabilizer, ethyl cellulose, sorbitan monooleate, etc. are used. The addition rate is usually 0.05 to 5% by mass, preferably 0.1 to 2% by mass, with respect to the organic solvent of the suspension medium.
重合反応は、通常温度30℃〜100℃、時間は1時間〜15時間で行う。 The polymerization reaction is usually carried out at a temperature of 30 ° C. to 100 ° C. for 1 hour to 15 hours.
重合終了後、有機溶媒は、共沸除去、アセトン等の溶媒で洗浄除去することができる。分散安定剤の除去はアセトン等の溶媒洗浄で除去することができる。 After completion of the polymerization, the organic solvent can be removed by azeotropic removal or washing with a solvent such as acetone. The dispersion stabilizer can be removed by washing with a solvent such as acetone.
N−ビニルカルボン酸アミドとポリビニル化合物との架橋共重合体を得る別の方法としては、塩水溶液中での懸濁重合法により製造することができる。 As another method of obtaining the cross-linked copolymer of N-vinyl carboxylic acid amide and a polyvinyl compound, it can manufacture by the suspension polymerization method in salt solution.
塩水溶液中での懸濁重合は、N−ビニルカルボン酸アミド、ポリビニル化合物、重合開始剤、及び分散安定剤を塩水中で懸濁させ、撹拌することによりモノマー液滴を発生させ、ラジカル重合することにより行うことができる。モノマー液滴の粒径は分散安定剤、撹拌強度で制御されるが、0.01mm〜10mm、好ましくは0.1mm〜5mmである。 Suspension polymerization in aqueous salt solution generates monomer droplets by suspending N-vinyl carboxylic acid amide, polyvinyl compound, polymerization initiator, and dispersion stabilizer in brine and stirring to generate radical polymerization. It can be done by The particle diameter of the monomer droplet is controlled by the dispersion stabilizer and the stirring strength, and is 0.01 mm to 10 mm, preferably 0.1 mm to 5 mm.
N−ビニルカルボン酸アミド単量体の例としては、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−メチル−N−ビニルホルムアミド、N−メチル−N−ビニルアセトアミドが挙げられるが、特にN−ビニルホルムアミドを使用することが好ましい。 Examples of N-vinylcarboxylic acid amide monomers include N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-methyl-N-vinylformamide, N-methyl-N-vinylacetamide, in particular N-vinylamide. It is preferred to use formamide.
ポリビニル化合物としては、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルトルエン等の芳香族ポリビニル化合物、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等のポリ(メタ)アクリレート、メチレンビスアクリルアミド等を用いることもできる。しかし、ポリ(メタ)アクリレートやメチレンビスアクリルアミド等は加水分解され易いので、芳香族ジビニル化合物を用いるのが好ましい。最も好ましいのはジビニルベンゼンである。ポリビニル化合物の量は全重合性単量体に対し0.01〜10質量%が好ましい。また、0.1〜5質量%が更に好ましい。 As polyvinyl compounds, aromatic polyvinyl compounds such as divinylbenzene, trivinylbenzene, divinyltoluene, etc., ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, glycerol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) It is also possible to use poly (meth) acrylates such as acrylate, methylene bis acrylamide and the like. However, it is preferable to use an aromatic divinyl compound because poly (meth) acrylate, methylene bis acrylamide and the like are easily hydrolyzed. Most preferred is divinylbenzene. The amount of the polyvinyl compound is preferably 0.01 to 10% by mass with respect to all the polymerizable monomers. Moreover, 0.1-5 mass% is still more preferable.
重合開始剤としてはアゾ系やパーオキサイド系の重合開始剤、例えば2、2’−アゾビス(2、4−ジメチルバレロニトリル)、2、2’−アゾビス(4−メトキシ−2、4−ジメチルバレロニトリル)、2、2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、2、2’−アゾビス−2−アミジノプロパン塩酸塩、4、4−アゾビス−4−シアノバレリン酸、2、2’−アゾビス[2−(5−メチル−イミダゾリン−2−イル)プロパン]塩酸塩、2、2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]塩酸塩等、ペルオキソ二硫酸アンモニウム或いはカリウム、過酸化水素、ベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、オクタノイルペルオキサイド、サクシニックペルオキサイド、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート等が挙げられる。その使用量はモノマーに対し通常0.02〜5質量%、好ましくは0.05〜2質量%である。 Examples of the polymerization initiator include azo-based and peroxide-based polymerization initiators such as 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) and 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvalero). Nitrile), 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile), 2,2'-azobis-2-amidinopropane hydrochloride, 4, 4-azobis-4-cyanovaleric acid, 2,2'-azobis [ 2- (5-Methyl-imidazolin-2-yl) propane] hydrochloride, 2, 2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] hydrochloride etc., ammonium or potassium peroxodisulfate, peroxide Hydrogen, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, octanoyl peroxide, succinic peroxide, t-butylperoxy-2- Chill hexanoate, and the like. The amount thereof used is usually 0.02 to 5% by mass, preferably 0.05 to 2% by mass, based on the monomer.
塩としては、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、塩化アンモニウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム等が挙げられ、これらのものを単独で用いても、混合して用いてもよい。添加率は水に対し50〜100質量%の範囲であり、50質量%より少ないとN−ビニルカルボン酸アミドが二相に分離せず、100質量%で塩による効果が十分である。 Examples of the salt include ammonium sulfate, sodium sulfate, ammonium chloride, sodium chloride, calcium chloride and the like, and these may be used alone or in combination. The addition rate is in the range of 50 to 100% by mass with respect to water, and if less than 50% by mass, the N-vinylcarboxylic acid amide does not separate into two phases, and the effect by the salt is sufficient at 100% by mass.
分散安定剤としては、高分子分散剤が好ましい。高分子分散剤としては、イオン性あるいは非イオン性とも使用可能であるが、好ましくはイオン性である。イオン性高分子としては、カチオン性単量体である(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物、ジメチルジアリルアンモニウム塩化物などを重合したものであるが、これらカチオン性単量体と非イオン性単量体との共重合体も使用可能である。非イオン性単量体の例としては、アクリルアミド、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドン、N、N−ジメチルアクリルアミド、アクリロニトリル、ジアセトンアクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのなどが挙げられる。非イオン性分散剤としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールポリアクリルアミド等が挙げられる。添加率は懸濁媒体の有機溶媒に対し通常0.05〜5質量%、好ましくは0.1〜2質量%である。 As a dispersion stabilizer, a polymer dispersant is preferable. As the polymeric dispersant, either ionic or non-ionic can be used, but is preferably ionic. Examples of the ionic polymer include those obtained by polymerizing (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, dimethyldiallylammonium chloride and the like which are cationic monomers. Copolymers with mer can also be used. Examples of nonionic monomers include acrylamide, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-vinylpyrrolidone, N, N-dimethylacrylamide, acrylonitrile, diacetoneacrylamide, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate Etc. Examples of nonionic dispersants include polyvinyl alcohol and polyethylene glycol polyacrylamide. The addition rate is usually 0.05 to 5% by mass, preferably 0.1 to 2% by mass, with respect to the organic solvent of the suspension medium.
重合反応は、通常温度30℃〜100℃、時間は1時間〜15時間で行う。 The polymerization reaction is usually carried out at a temperature of 30 ° C. to 100 ° C. for 1 hour to 15 hours.
重合後、水洗により塩、分散安定剤、未反応単量体等を除去することができる。 After polymerization, the salt, dispersion stabilizer, unreacted monomer and the like can be removed by washing with water.
その他、N−ビニルカルボン酸アミドとポリビニル化合物との架橋共重合体を得る方法としては、塊状重合法等も用いることができる。塊状重合の場合には、重合終了後粉砕粒状化し、必要に応じて減圧乾燥等により残存モノマーを除去し、次工程に進むことができる。 In addition, as a method of obtaining the cross-linked copolymer of N-vinyl carboxylic acid amide and a polyvinyl compound, bulk polymerization method etc. can also be used. In the case of bulk polymerization, after completion of the polymerization, it is pulverized and granulated, and if necessary, residual monomers can be removed by vacuum drying or the like to proceed to the next step.
架橋共重合体粒子は上述の方法で精製され、加水分解に供される。架橋共重合体粒子であるポリビニルカルボン酸アミドの加水分解は、塩基性、酸性条件下で行うことができるが、遊離型のポリビニルアミンを得るには、塩基性条件下で加水分解することが好ましい。 The crosslinked copolymer particles are purified as described above and subjected to hydrolysis. The hydrolysis of the cross-linked copolymer particles polyvinylcarboxylic acid amide can be carried out under basic conditions, acidic conditions, but in order to obtain free polyvinylamine, it is preferable to hydrolyze under basic conditions .
加水分解のために適当な塩基としては、加水分解の際にpHを8〜14の範囲とすることができれば制限はなく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアの水溶液を用いることが最も好ましい。添加率は、ポリマーのホルミル基に対し0.05〜2、さらに好ましくは0.4〜1.2当量の範囲で加えることが好ましい。 The base suitable for the hydrolysis is not particularly limited as long as the pH can be in the range of 8 to 14 during the hydrolysis, and it is most preferable to use an aqueous solution of sodium hydroxide, potassium hydroxide or ammonia. The addition rate is preferably 0.05 to 2, more preferably 0.4 to 1.2 equivalents based on the formyl group of the polymer.
加水分解のために適当な酸としては、加水分解の際にpHを0〜5の範囲とすることができれば制限はなく、ハロゲン化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸といった無機酸、炭素数1〜5の範囲のモノおよびジカルボン酸、スルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸といった有機酸が例示でき、特にハロゲン化水素酸およびハロゲン化水素のガスを用いることが好ましく、ハロゲン化水素酸を用いることが最も好ましい。添加率は、ポリマーのホルミル基に対し0.05〜2、さらに好ましくは0.4〜1.2当量の範囲で加えることが好ましい。 The acid suitable for the hydrolysis is not limited as long as the pH can be in the range of 0 to 5 during the hydrolysis, and inorganic acids such as hydrohalic acid, sulfuric acid, nitric acid and phosphoric acid, C 1 carbon number Examples of organic acids such as mono and dicarboxylic acids, sulfonic acids, benzenesulfonic acids and toluenesulfonic acids in the range of 1 to 5 can be exemplified, and it is particularly preferable to use a gas of hydrohalic acid and hydrogen halide, and use hydrohalic acid Is most preferred. The addition rate is preferably 0.05 to 2, more preferably 0.4 to 1.2 equivalents based on the formyl group of the polymer.
加水分解後、副生成物を水等で洗浄することにより、精製したポリビニルアミン共重合体を得ることができる。塩基加水分解の場合には遊離型のポリビニルアミン共重合体粒子が、酸加水分解の場合には塩型のポリビニルアミン共重合体粒子が得られる。 After hydrolysis, the by-product is washed with water or the like to obtain a purified polyvinylamine copolymer. In the case of base hydrolysis, free polyvinylamine copolymer particles are obtained, and in the case of acid hydrolysis, salt type polyvinylamine copolymer particles are obtained.
次に、酸化分解反応工程について述べる。ポリビニルアミン共重合体粒子を酸化剤により酸化分解することにより粒子は液状となり、ポリビニルアミンを得ることができる。酸化分解は、過酸化水素、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩等を使用することができるが、残留物を考慮すると過酸化水素が好ましい。酸化剤の量はポリビニルアミン共重合体粒子乾燥質量に対し、0.1〜10g/g、好ましくは0.3〜5g/gである。酸化反応の温度は、反応時間によるが、30℃〜100℃が好ましい。 Next, the oxidative decomposition reaction process is described. By oxidatively decomposing the polyvinylamine copolymer particles with an oxidizing agent, the particles become liquid, and polyvinylamine can be obtained. For oxidative decomposition, hydrogen peroxide, persulfates such as ammonium persulfate and the like can be used, but in view of the residue, hydrogen peroxide is preferred. The amount of the oxidizing agent is 0.1 to 10 g / g, preferably 0.3 to 5 g / g based on the dry weight of the polyvinylamine copolymer particles. The temperature of the oxidation reaction depends on the reaction time, preferably 30 ° C. to 100 ° C.
得られるポリビニルアミンの組成、即ち、ビニルアミン単位のモル分率は、N−ビニルカルボン酸アミド重合体の加水分解率により適宜調整される。酸アミド基をアミノ基に変換することによりカチオン化するが、加水分解率、即ち、アミノ化度は本発明に適用されるものは、10〜100モル%の範囲である。 The composition of the resulting polyvinylamine, that is, the mole fraction of vinylamine units, is appropriately adjusted by the hydrolysis rate of the N-vinylcarboxylic acid amide polymer. The acid amide group is cationized by converting it to an amino group, but the degree of hydrolysis, that is, the degree of amination, is in the range of 10 to 100 mol% as applied to the present invention.
本発明の製造方法によって得られるポリビニルアミンの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)でのポリエチレングリコール換算による測定した値では、1000〜100000の範囲である。 The weight average molecular weight of the polyvinylamine obtained by the production method of the present invention is in the range of 1000 to 100000 as measured by gel permeation chromatography (GPC) in terms of polyethylene glycol.
本発明によれば、簡便で効率的な方法で、極めて精製した遊離型のポリビニルアミンあるいは塩型のポリビニルアミンを得ることができる According to the present invention, highly purified free polyvinylamine or salt type polyvinylamine can be obtained by a simple and efficient method.
以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に制約されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.
(実施例1)
(重合反応)300mLのセパラブルフラスコにナフテン系炭化水素油(エクソールD110、エクソンモービル製)100g、分散安定剤ソルビタンモノオレエート0.4g、エチルセルロース0.2gを投入し、撹拌し、重合浴とした。N−ビニルホルムアミド49.9g、ジビニルベンゼン(純分55質量%)0.2g、脱塩水1g、アゾ系重合開始剤2、2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]塩酸塩(VA−044、和光純薬工業(株)製)0.20gを混合し、モノマー溶液とした。モノマー溶液と重合浴を混合し、窒素でフラスコ内を置換しながら300rpmで撹拌した。30分後、50℃で4時間、60℃で2時間重合した。重合後濾過によりオイルを除去した後、アセトンで洗浄し、真空乾燥し、37.9gの乾燥したポリビニルホルムアミド粒子を得た。
Example 1
(Polymerization reaction) In a 300 mL separable flask, 100 g of naphthenic hydrocarbon oil (Exhol D110, Exxon Mobil), 0.4 g of dispersion stabilizer sorbitan monooleate and 0.2 g of ethylcellulose are added, stirred, did. 49.9 g of N-vinylformamide, 0.2 g of divinylbenzene (55% by mass of pure content), 1 g of demineralized water, azo polymerization initiator 2, 2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] 0.20 g of hydrochloride (VA-044, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was mixed to obtain a monomer solution. The monomer solution and the polymerization bath were mixed and stirred at 300 rpm while displacing the flask with nitrogen. After 30 minutes, polymerization was carried out at 50 ° C. for 4 hours and at 60 ° C. for 2 hours. After polymerization, the oil was removed by filtration, washed with acetone and vacuum dried to obtain 37.9 g of dried polyvinylformamide particles.
(加水分解反応)乾燥したポリビニルホルムアミド粒子10gを4口フラスコに入れ、脱塩水100g、48質量%水酸化ナトリウム14.1gを加え塩基性条件下とした。80℃で4時間保持した後室温まで放冷した。その後、濾過、水洗を3回繰り返し、副生成物を除去した。濾過後123gの精製した含水状態のポリビニルアミン粒子を得た。 (Hydrolysis reaction) 10 g of dried polyvinylformamide particles were placed in a four-necked flask, and 100 g of demineralized water and 14.1 g of 48% by mass sodium hydroxide were added to obtain basic conditions. After holding at 80 ° C. for 4 hours, it was allowed to cool to room temperature. Thereafter, filtration and washing with water were repeated three times to remove by-products. After filtration, 123 g of purified water-containing polyvinylamine particles were obtained.
(酸化分解反応)含水状態のポリビニルアミン粒子103.4gに35質量%過酸化水素10.0gを添加し70℃で2時間保持した。その後、更に35質量%過酸化水素1.0gを添加し、6時間保持した。ポリビニルアミン粒子は酸化分解され、透明均一な溶液が得られた。過酸化水素は分解し、酸素と水になるため、不純物は発生しない。得られた遊離型の精製ポリビニルアミン水溶液を酸性下(pH4)コロイド滴定することによりイオン基密度を求めたところ、11.0meq/gであった。 (Oxidative decomposition reaction) 10.0 g of 35 mass% hydrogen peroxide was added to 103.4 g of polyvinylamine particles in a water-containing state, and kept at 70 ° C. for 2 hours. After that, 1.0 g of 35 mass% hydrogen peroxide was further added and maintained for 6 hours. The polyvinylamine particles were oxidatively decomposed to obtain a transparent uniform solution. Hydrogen peroxide decomposes into oxygen and water, so no impurities are generated. The obtained free purified aqueous polyvinylamine solution was subjected to colloid titration under acidic conditions (pH 4) to determine the ion group density, which was 11.0 meq / g.
(実施例2)
(重合反応)300mLセパラブルフラスコに脱塩水50.1g、硫酸アンモニウム32.0g、ポリアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物水溶液(ポリマー濃度20質量%、重量平均分子量80万)1.0gを添加し、均一溶液とした。ここに、ビニルホルムアミド30.0g、ジビニルベンゼン(純分55質量%)0.15g、アゾ系重合開始剤2、2’−アゾビス(4−メトキシ−2、4−ジメチルバレロニトリル)(V−70、和光純薬工業(株)製)0.09gを均一溶液としたモノマー溶液を添加し、300rpmで撹拌しながら、30分間窒素置換した。その後、40℃で1.5時間、60℃で1.5時間重合した。重合後、水洗、濾過を繰り返し、硫酸アンモニウム、ポリアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物を除去した。固形分換算23.7gの含水状態のポリビニルホルムアミド粒子364gを得た。
(Example 2)
(Polymerization reaction) 50.1 g of demineralized water, 32.0 g of ammonium sulfate, and 1.0 g of an aqueous solution of polyacryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride (polymer concentration 20 mass%, weight average molecular weight 800,000) are added to a 300 mL separable flask and homogenized. It was a solution. Here, 30.0 g of vinyl formamide, 0.15 g of divinylbenzene (55% by mass of pure content), azo polymerization initiator 2, 2′-azobis (4-methoxy-2, 4-dimethylvaleronitrile) (V-70) A monomer solution in which 0.09 g of Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was made into a uniform solution was added, and nitrogen substitution was performed for 30 minutes while stirring at 300 rpm. Thereafter, polymerization was carried out at 40 ° C. for 1.5 hours and at 60 ° C. for 1.5 hours. After polymerization, washing with water and filtration were repeated to remove ammonium sulfate and polyacryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride. As a result, 33.7 g of polyvinyl formamide particles in a water-containing state in solid conversion of 23.7 g were obtained.
(加水分解反応)300mlセパラブルフラスコに、含水状態のポリビニルホルムアミド粒子154g(固形分換算10g)、48質量%水酸化ナトリウム水溶液17.6gを投入し、塩基性条件下とし80℃で5時間保持した。室温まで放冷後、濾過、水洗を3回繰り返し、副生成物を除去した。濾過後、233gの精製した含水状態のポリビニルアミン粒子を得た。 (Hydrolysis reaction) In a 300 ml separable flask, 154 g of polyvinyl formamide particles in a wet state (10 g in terms of solid content) and 17.6 g of a 48% by mass aqueous solution of sodium hydroxide are charged, and kept at 80 ° C. for 5 hours under basic conditions. did. After cooling to room temperature, filtration and washing with water were repeated three times to remove by-products. After filtration, 233 g of purified water-containing polyvinylamine particles were obtained.
(酸化分解反応)含水状態のポリビニルアミン粒子102.6gに35質量%過酸化水素5.0gを添加し60℃で8時間保持した。ポリビニルアミン粒子は酸化分解され、透明均一な溶液が得られた。過酸化水素は分解し、酸素と水になるため、不純物は発生しない。得られた遊離型の精製ポリビニルアミン水溶液を酸性下(pH4)コロイド滴定することによりイオン基密度を求めたところ、16.7meq/gであった。 (Oxidative decomposition reaction) 5.0 g of 35 mass% hydrogen peroxide was added to 102.6 g of polyvinylamine particles in a water-containing state, and kept at 60 ° C. for 8 hours. The polyvinylamine particles were oxidatively decomposed to obtain a transparent uniform solution. Hydrogen peroxide decomposes into oxygen and water, so no impurities are generated. The obtained free purified aqueous polyvinylamine solution was subjected to colloid titration under acidic conditions (pH 4) to determine the ion group density, which was 16.7 meq / g.
(実施例3)
(重合反応)300mLセパラブルフラスコに脱塩水50.0g、硫酸アンモニウム32.1g、ポリアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物水溶液(ポリマー濃度20質量%、重量平均分子量80万)1.1gを添加し、均一溶液とした。ここに、ビニルホルムアミド29.7g、ジビニルベンゼン(純分55質量%)0.29g、アゾ系重合開始剤2、2’−アゾビス(4−メトキシ−2、4−ジメチルバレロニトリル)(V−70、和光純薬工業(株)製)0.09gを均一溶液としたモノマー溶液を添加し、300rpmで撹拌しながら、30分間窒素置換した。その後、45℃で3時間、60℃で2時間重合した。重合後、水洗、濾過を繰り返し、硫酸アンモニウム、ポリアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物を除去した。固形分換算29.7gの含水状態のポリビニルホルムアミド粒子322gを得た。
(Example 3)
(Polymerization reaction) 50.0 g of demineralized water, 32.1 g of ammonium sulfate, and 1.1 g of a polyacryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride aqueous solution (polymer concentration 20 mass%, weight average molecular weight 800,000) are added to a 300 mL separable flask and homogenized. It was a solution. Here, 29.7 g of vinyl formamide, 0.29 g of divinyl benzene (55 mass% of pure part), azo polymerization initiator 2, 2'-azobis (4-methoxy-2, 4-dimethyl valeronitrile) (V-70) A monomer solution in which 0.09 g of Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was made into a uniform solution was added, and nitrogen substitution was performed for 30 minutes while stirring at 300 rpm. Thereafter, polymerization was carried out at 45 ° C. for 3 hours and at 60 ° C. for 2 hours. After polymerization, washing with water and filtration were repeated to remove ammonium sulfate and polyacryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride. As a result, 322 g of polyvinyl formamide particles in a water-containing state in solid conversion of 29.7 g were obtained.
(加水分解反応)300mLセパラブルフラスコに、含水状態のポリビニルホルムアミド粒子107.4g(固形分換算10g)、48質量%水酸化ナトリウム水溶液19.0gを投入し塩基性条件下とし、80℃で5時間保持した。室温まで放冷後、濾過、水洗を3回繰り返し、副生成物を除去した。濾過後、115.2gの精製した含水状態のポリビニルアミン粒子を得た。 (Hydrolysis reaction) In a 300 mL separable flask, 107.4 g (10 g solid equivalent) of water-containing polyvinylformamide particles and 19.0 g of a 48 mass% aqueous solution of sodium hydroxide are added, and the basic conditions are I kept it for a while. After cooling to room temperature, filtration and washing with water were repeated three times to remove by-products. After filtration, 115.2 g of purified water-containing polyvinylamine particles were obtained.
(酸化分解反応)含水状態のポリビニルアミン粒子50.5gに35質量%過酸化水素5.0gを添加し70℃で11時間保持した。ポリビニルアミン粒子は酸化分解され、透明均一な溶液が得られた。過酸化水素は分解し、酸素と水になるため、不純物は発生しない。得られた遊離型のポリビニルアミン水溶液を酸性下(pH4)コロイド滴定することによりイオン基密度を求めたところ、14.2meq/gであった。 (Oxidative decomposition reaction) 5.0 g of 35 mass% hydrogen peroxide was added to 50.5 g of polyvinylamine particles in a water-containing state, and kept at 70 ° C. for 11 hours. The polyvinylamine particles were oxidatively decomposed to obtain a transparent uniform solution. Hydrogen peroxide decomposes into oxygen and water, so no impurities are generated. The obtained free polyvinylamine aqueous solution was subjected to colloid titration under acidic conditions (pH 4) to determine the ion group density, which was 14.2 meq / g.
(実施例4)
(重合反応)300mLセパラブルフラスコに脱塩水50.0g、硫酸アンモニウム32.2g、ポリアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物水溶液(ポリマー濃度20質量%、重量平均分子量80万)1.2gを添加し、均一溶液とした。ここに、ビニルホルムアミド29.4g、ジビニルベンゼン(純分55質量%)0.6g、アゾ系重合開始剤2、2’−アゾビス(4−メトキシ−2、4−ジメチルバレロニトリル)(V−70、和光純薬工業(株)製)0.09gを均一溶液としたモノマー溶液を添加し、300rpmで撹拌しながら、30分間窒素置換した。その後、45℃で3時間、60℃で2時間重合した。重合後、水洗、濾過を繰り返し、硫酸アンモニウム、ポリアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物を除去した。固形分換算27.9gの含水状態のポリビニルホルムアミド粒子219gを得た。
(Example 4)
(Polymerization reaction) 50.0 g of desalted water, 32.2 g of ammonium sulfate, and 1.2 g of an aqueous solution of polyacryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride (polymer concentration 20 mass%, weight average molecular weight 800,000) are added to a 300 mL separable flask It was a solution. Here, 29.4 g of vinyl formamide, 0.6 g of divinylbenzene (55 mass% of pure content), azo polymerization initiator 2, 2'-azobis (4-methoxy-2, 4-dimethyl valeronitrile) (V-70) A monomer solution in which 0.09 g of Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was made into a uniform solution was added, and nitrogen substitution was performed for 30 minutes while stirring at 300 rpm. Thereafter, polymerization was carried out at 45 ° C. for 3 hours and at 60 ° C. for 2 hours. After polymerization, washing with water and filtration were repeated to remove ammonium sulfate and polyacryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride. As a result, 219 g of polyvinyl formamide particles in a water-containing state in solid content conversion of 27.9 g were obtained.
(加水分解反応)300mLセパラブルフラスコに、含水状態のポリビニルホルムアミド粒子78.5g(固形分換算10g)、48質量%水酸化ナトリウム水溶液18.4gを投入して塩基性条件下とし、80℃で5時間保持した。室温まで放冷後、濾過、水洗を3回繰り返し、副生成物を除去した。濾過後、84.6gの精製した含水状態のポリビニルアミン粒子を得た。 (Hydrolysis reaction) In a 300 mL separable flask, 78.5 g (10 g solid content conversion) of water-containing polyvinylformamide particles and 18.4 g of a 48 mass% aqueous sodium hydroxide solution are added to make basic conditions at 80 ° C. Hold for 5 hours. After cooling to room temperature, filtration and washing with water were repeated three times to remove by-products. After filtration, 84.6 g of purified water-containing polyvinylamine particles were obtained.
(酸化分解反応)含水状態のポリビニルアミン粒子50.1gに35質量%過酸化水素8.0gを添加し70℃で10時間保持した。ポリビニルアミン粒子は酸化分解され、少量の不溶物を濾過した後、透明均一な溶液が得られた。過酸化水素は分解し、酸素と水になるため、不純物は発生しない。得られた遊離型のポリビニルアミン水溶液を酸性下(pH4)コロイド滴定することによりイオン基密度を求めたところ、10.9meq/gであった。 (Oxidative decomposition reaction) 8.0 g of 35% by mass hydrogen peroxide was added to 50.1 g of water-containing polyvinylamine particles, and maintained at 70 ° C. for 10 hours. The polyvinylamine particles were oxidatively degraded, and after filtering a small amount of insoluble matter, a clear homogeneous solution was obtained. Hydrogen peroxide decomposes into oxygen and water, so no impurities are generated. The obtained free polyvinylamine aqueous solution was subjected to colloid titration under acidic conditions (pH 4) to determine the ion group density, which was 10.9 meq / g.
(比較例1)
(重合反応)300mLセパラブルフラスコに脱塩水50.1g、硫酸アンモニウム32.0g、ポリアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物水溶液(ポリマー濃度20質量%、重量平均分子量80万)1.0gを添加し、均一溶液とした。ここに、ビニルホルムアミド30.0g、アゾ系重合開始剤2、2’−アゾビス(4−メトキシ−2、4−ジメチルバレロニトリル)(V−70、和光純薬工業(株)製)0.09gを均一溶液としたモノマー溶液を添加し、300rpmで撹拌しながら、30分間窒素置換した。その後、40℃で1.5時間、60℃で1.5時間重合した。重合後、水で洗浄すると得られたポリマーが溶解してしまい濾過できなかった。
(Comparative example 1)
(Polymerization reaction) 50.1 g of demineralized water, 32.0 g of ammonium sulfate, and 1.0 g of an aqueous solution of polyacryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride (polymer concentration 20 mass%, weight average molecular weight 800,000) are added to a 300 mL separable flask It was a solution. Here, 30.0 g of vinyl formamide, azo polymerization initiator 2, 2'-azobis (4-methoxy-2, 4-dimethyl valeronitrile) (V-70, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.09 g The monomer solution was added to a homogeneous solution, and the system was purged with nitrogen for 30 minutes while stirring at 300 rpm. Thereafter, polymerization was carried out at 40 ° C. for 1.5 hours and at 60 ° C. for 1.5 hours. After polymerization, when washed with water, the obtained polymer was dissolved and could not be filtered.
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