JP2000159971A - 水溶性ポリマーを含むスラリー組成物と粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉末化した際に、分級が必要無くまた粉立ち
等の問題をおこさず、凝集剤等として使用するために再
溶解した際、粘度低下等の問題のない水溶性ポリマーを
粉末化するための方法を提供する。 【解決手段】一般式ＣＨ₂ ＝ＣＨＮＨＣＯＲ （式中、Ｒは水素原子又はアルキル基を表す。）で示さ
れるＮ−ビニルカルボン酸アミドを含有するモノマーを
重合し、酸で加水分解した後、塩基性化合物を添加する
水溶性ポリマーを含むスラリー組成物の製造方法におい
て、前記塩基性化合物を添加する際の温度Ｔ（℃）を下
記範囲以内で行うことを特徴とするスラリー組成物の製
造方法及び該スラリー組成物の溶剤を除去することによ
り、水溶性ポリマーを含む粉末を製造するポリマー組成
物の製造方法。 −２．２６Ｗ＋５９≦Ｔ≦−２．２６Ｗ＋８９ （Ｗは塩基性化合物添加時の水溶性ポリマーが含有する
揮発分（％））

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水溶性ポリマーを
含むスラリー組成物の製造方法及びそれにより得られる
スラリー組成物の溶剤を除去して粉末状の水溶性ポリマ
ー組成物を製造する方法に関する。詳しくは粉末化によ
る粘度低下することなく、水溶性ポリマー組成物を造
粒、粉末化するのに適した方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水溶性ポリマーの製造の際、例えばポリ
ビニルアミジンを製造する場合、シクロヘキサン等の分
散媒中、Ｎ−ビニルホルムアミドを含むモノマーを重合
反応し、ガス状の塩酸等の強酸にて加水分解することに
より製造する方法が知られている。これを乾燥して粉末
とする際、未反応の塩酸による機器の腐食を防止する方
法として、塩基性塩を添加して塩酸を中和する方法が知
られている（特開平５−２５５５６５号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水溶性
ポリマーが不溶化したり、又は添加した塩基性塩が粒子
のままで存在して、製品の取り扱いにおいて、分級や粉
立ち等の問題が発生する等の問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題点を解決すべく検討した結果、温度が高くて水分の多
いところでは水溶性ポリマーの不溶化がおこり、逆に水
分が少なくて温度が低いところでは添加した塩基性塩が
粒子のままで存在するという知見が得られ、その知見か
ら下式で示される水分と温度の条件下で、塩基性化合物
を添加することによって、水溶性ポリマーが良好に造粒
され、かつ造粒した粒子が安定に保たれることを見いだ
した。 −２．２６Ｗ＋５９≦Ｔ≦−２．２６Ｗ＋８９ （Ｗは塩基性化合物添加時の水溶性ポリマーが含有する
揮発分（％））

【０００５】すなわち、本発明の要旨は、 一般式ＣＨ
₂ ＝ＣＨＮＨＣＯＲ（式中、Ｒは水素原子又はアルキル
基を表す。）で示されるＮ−ビニルカルボン酸アミドを
含有するモノマーを重合し、酸で加水分解した後、塩基
性化合物を添加する水溶性ポリマーを含むスラリー組成
物の製造方法において、前記塩基性化合物を添加する際
の温度Ｔ（℃）を下記範囲以内で行うことを特徴とする
スラリー組成物の製造方法 −２．２６Ｗ＋５９≦Ｔ≦−２．２６Ｗ＋８９ （Ｗは塩基性化合物添加時の水溶性ポリマーが含有する
揮発分（％）） 及び該スラリー組成物の溶剤を除去することにより、水
溶性ポリマーを含む粉末を製造することを特徴とする粉
末状の水溶性ポリマー組成物の製造方法に存する。

【０００６】

【発明の実施の態様】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で製造する水溶性ポリマーは、まず一般式ＣＨ₂
＝ＣＨＮＨＣＯＲ（式中、Ｒは水素原子又はアルキル基
を表す。）で示されるＮ−ビニルカルボン酸アミドを含
有するモノマーを重合する。Ｎ−ビニルカルボン酸アミ
ドとしては、Ｎ−ビニルカルボン酸アミド、Ｎ−ビニル
アセトアミド、Ｎ−ビニルフタルイミド、Ｎ−ビニルス
クシニルイミド、Ｎ−ビニルウレタン等を挙げることが
できる。

【０００７】特に好ましくは、Ｎ−ビニルホルムアミド
及びＮ−ビニルアセトアミドであり、最も好ましくはＮ
−ビニルホルムアミドである。無論、複数のＮ−ビニル
カルボン酸アミドを併用することもできる。また、本発
明で使用するポリマーは、上記のＮ−ビニルカルボン酸
アミドの単独重合体であってもよく、また他のモノマー
成分との共重合体であってもよい。共重合成分となる他
のモノマーとしては、使用するＮ−ビニルカルボン酸ア
ミドと共重合体を形成するものであれば特に制限はない
が、例えば、アクリル酸及びその塩、メタクリル酸及び
その塩、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、
アクリルアミド、メタアクリルアミド、酢酸ビニル、ア
クリロニトリル、メタアクリロニトリル、Ｎ−ビニルピ
ロリドン、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンス
ルホン酸及びその塩等を挙げることができる。好ましく
は、アクリロニトリル、アクリルアミドである。共重合
体の場合のＮ−ビニルカルボン酸アミドと他のモノマー
のモル比は、通常２０：８０〜９５：５、好ましくは３
０：７０〜９０：１０、更に好ましくは４０：６０〜８
０：２０である。

【０００８】ポリマー中におけるＮ−ビニルカルボン酸
アミド部分の一部又は全部は、酸やアルカリにて加水分
解されていてもよい。例えば、カルボン酸アミド部分は
酸による加水分解によって−ＮＨ₂ や−ＮＨ₃ ⁺ に変換
される。また、アクリルニトリルとの共重合体を加水分
解処理すると、Ｎ−ビニルカルボン酸アミド単位とアク
リロニトリル単位が隣接した部位で、分子内化学変性に
より環状のアミジン構造単位が生成するが、これもＮ−
ビニルカルボン酸アミドをモノマー成分として含む水溶
性ポリマーの好ましい例である（ポリビニルアミジンと
言うことがある）。このようなアミジン構造単位がポリ
マーの全構造単位中、３５モル％以上の比率を有するポ
リマーが好ましい。このアミジン構造単位を有するポリ
マーの詳細は特開平５−１９２５１３号公報に記載され
ている。

【０００９】原料モノマーを重合する方法としては、塊
状重合、水溶液沈殿重合、懸濁重合のいずれも行なうこ
とができるが、モノマーを溶媒中で重合させる方法が好
ましい。水溶液中で重合する方法としては、モノマー濃
度５〜２０重量％の条件で溶液状で重合を開始し、重合
体を沈殿物として得る方法、モノマー濃度２０〜６０重
量％の条件下重合を開始し、重合物の含水ゲル状物また
は重合物の析出物として得る方法が例示される。

【００１０】また、懸濁重合法としては、原料モノマー
の水溶液濃度を、通常５〜９５重量％、好ましくは２０
〜８０重量％とし、該水溶液に対して、通常０．５〜１
０重量倍、好ましくは１〜５重量倍の水不溶性炭化水素
溶媒が分散媒として使用され、均一な粒状の重合物を得
ることができる。炭化水素系分散媒としては水と共沸す
る炭化水素が好ましい。例えばｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプ
タン、ｎ−オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ド
デカンなどの鎖状飽和炭化水素、沸点６５〜２５０℃の
石油留分好ましくは沸点８０〜１８０℃の石油留分、シ
クロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環族炭化
水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン
などの芳香族炭化水素が挙げられる。

【００１１】更に、懸濁重合に際しては、通常、分散安
定剤として、油溶性高分子、または一般的な界面活性剤
が使用される。非乳化性油溶性高分子としては、エチル
セルロースやヒドロキシエチルセルロース等の油溶性セ
ルロース、オレフィン類と無水マレイン酸との付加物が
例示される。また、界面活性剤としては、好ましくは
Ｈ．Ｌ．Ｂ．が９以上程度のノニオン系界面活性剤、例
えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキ
シエチレンアルキルフェニルエーテル等が用いられる。
以上の分散安定剤の使用量は、分散媒に対して、通常
０．０１〜５重量％、好ましくは０．０５〜１重量％で
ある。

【００１２】次に、重合開始剤としては、一般的なラジ
カル重合開始剤を用いることができるが、アゾ化合物が
好ましい。特に好ましくは水溶性のアゾ化合物であり、
２，２′−アゾビス−２−アミジノプロパンの塩酸塩、
硫酸塩および酢酸塩、アゾビス−Ｎ，Ｎ′−ジメチレン
イソブチルアミジンの塩酸塩、硫酸塩および酢酸塩、
４，４′−アゾビス−４−シアノ吉草酸のアルカリ金属
塩およびアンモニウム塩などが例示される。ラジカル重
合開始剤は、原料ビニル化合物に対して重量基準で通常
１００〜１００００ｐｐｍ、好ましくは５００〜５００
０ｐｐｍの範囲で用いられる。

【００１３】重合温度は、通常３０〜１００℃であり、
また、重合時間は、０．５〜１０時間、好ましくは１〜
８時間である。なお、重合に際しては、重合熱が発生す
るので、通常、重合系を冷却することにより、重合温度
が前記範囲内に保持されるように調節される。以上の方
法で得られた重合体は、続いて、酸の存在下で加水分解
に供される。酸としては強酸が好ましく、例えば、塩化
水素、臭化水素、フッ化水素、硫酸、硝酸等が挙げられ
るが、好ましくは塩化水素であり、反応系への導入形態
はガス状でも、塩酸水溶液状でもよい。酸の好ましい使
用量は重合体のホルミル基またはアセトアミド基に対し
て、通常０．５〜４倍当量、好ましくは１〜２倍当量で
ある。

【００１４】加水分解の具体的方法としては、重合体を
含む溶液または分散液中に酸を添加し、撹拌処理する方
法、または、粉体として回収した重合体に酸をスプレー
するか、ガス状の酸を流通させる方法などが挙げられ
る。加水分解の温度としては、通常２０〜１５０℃、好
ましくは６０〜１３０℃であり、反応時間は通常０．５
〜１０時間の範囲から適宜選択される。

【００１５】本発明では上記の加水分解後の反応混合物
に塩基性化合物を添加することを要件とするものであ
る。すなわち、系内に残留する酸を中和し、加水分解さ
れたポリマーをその後の工程で取扱う際の装置腐食を防
止しようとするものである。塩基性化合物としては、通
常、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の炭酸塩又
は重炭酸塩などの弱塩基性塩が挙げられ、炭酸カルシウ
ムが特に好ましい。ここで用いる塩基性化合物の添加量
としては加水分解後の系内に残留する酸に対して当量以
上、好ましくは１〜５倍当量である。また、この添加量
はモノマーであるＮ−ビニルカルボン酸アミドに対して
０．１〜５重量％が好ましく、更に１〜３重量％がより
好ましい。この塩基性化合物の添加処理は通常、加水分
解後のポリマーに直接添加し均一混合するのがよい。例
えば、分散媒中で加水分解した場合には、この分散媒中
に所定量の塩基性化合物を添加し混合処理すればよい。

【００１６】本発明では前記塩基性化合物を添加する際
の温度Ｔ（℃）を下記範囲以内で行うことを特徴とす
る。 −２．２６Ｗ＋５９≦Ｔ≦−２．２６Ｗ＋８９ Ｗは水溶性ポリマーが含有する水、溶媒等の揮発分であ
り、具体的には実施例に記載したように、水溶性ポリマ
ーを含む溶媒から一部を分取し、溶媒除去（減圧濾過後
に４０℃で３０分乾燥）した後の水溶性ポリマーを１１
０℃で２時間置いた時の重量減少分として得られる。

【００１７】この揮発分量は特に限定されないが、得ら
れた粉末状、水溶性ポリマーを凝集剤等の用途に使用す
るために溶剤に再溶解する際に、揮発分が多すぎると充
分な粘度が得られず、またここで揮発分が著しく少なく
なると品質悪化（溶解性悪化）が生じることが懸念され
る。従って乾燥前のポリマーに対して０．１〜１０重量
％とすることが好ましく、特に１〜８重量％、更には４
〜７重量％が好ましい。

【００１８】この揮発分の調整方法は、特に限定されな
いが一般的に知られている熱風乾燥による方法や、水溶
性ポリマーを含む溶媒全体に対して分散媒との共沸脱水
を行う方法がある。本発明で使用される水溶性ポリマー
の０．２％水溶液粘度は、通常３０〜１２０ｍｐａ・ｓ
程度、好ましくは４０〜１００ｍｐａ・ｓ程度、さらに
好ましくは５０〜８０ｍｐａ・ｓ程度である。

【００１９】塩基性塩の添加量は、０．１〜５重量％で
ある。好ましくは１．０〜３．０％である。多くなると
水溶液ｐＨが高くなり、安定性が悪く性能が低下する。
一方少ないと中和に充分に効果が発揮できずに腐食が進
行する。塩基性化合物の添加を終えたポリマーは、次い
で、必要に応じて公知法に従い、脱水、濾過、造粒、乾
燥などの処理を施し、製品となる粉末状のカチオン系水
溶性ポリマーとして分離回収される。本発明のポリマー
粉末中には、その製造工程中や製造後に添加することに
よって、他の成分が含有されていてもよい。

【００２０】

【実施例】以下本発明を実施例により具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例により何ら限定されるもので
はない。 実施例１ 攪拌機、還流冷却器、窒素出入り口及び導入装置を備え
ている重合反応器中で、シクロヘキサン７５０ｇと分散
媒としてポリオキシエチレンオレイルエーテル（第一工
業製薬（株）製品 商品名「ノイゲンＥＴ−１４０
Ｅ」）７．５ｇを撹拌混合しつつ５０℃に昇温し、窒素
置換する。アクリロニトリルとＮ−ビニルホルムアミド
（５５／５５モル比）２４０ｇの混合物に脱塩水１６０
ｇと１０％２−２−アゾビス−２−アミジノプロパン・
２塩酸塩水溶液５．３ｍｌを３時間で連続供給して重合
を行いＮ−ビニルホルムアミドのポリマーを得た。

【００２１】次いで、この水不溶性のポリ−Ｎ−ビニル
ホルムアミドを加水分解するため、反応器を昇温し、ガ
ス状塩酸を導入して１１０℃、２ｋｇ／ｃｍ³ の圧力で
３時間封じ込めて反応させ、６ｍｅｑ／ｇカチオン当量
のポリビニルアミジンを得た。続いて、上記の装置を用
いて、外部加熱温度を１２０℃一定において、常圧、共
沸脱水を開始し、脱水を開始してから、１、２、４、６
時間後のサンプルを各々サンプリングした。 Ａ処方（脱水時間＝１時間） Ｂ処方（脱水時間＝２時間） Ｃ処方（脱水時間＝４時間） Ｄ処方（脱水時間＝６時間）

【００２２】各々の処方におけるサンプルから一部を揮
発分測定用に分取した。すなわち、分取したスラリーを
減圧濾過してシクロヘキサンを除いた後、４０℃の熱風
乾燥器にて３０分間乾燥して、シクロヘキサン中のポリ
ビニルアミジン量を算出した。続いてこのポリビニルア
ミジン中の揮発分を下記の測定方法で測定した。 （揮発分の測定方法）秤量瓶に上記のサンプル（ポリビ
ニルアミジン）２．０００ｇを正確に秤量して、１１０
℃の乾燥器に入れて２．０時間後に取り出してデシケー
タで３０分間冷却してから重量を測定し、減少した重量
を揮発分重量として求めた。

【００２３】（造粒効果の判定方法）Ａ〜Ｄ各々の処方
（脱水時間）のシクロヘキサン中のポリビニルアミジン
の温度を段階的に昇温し、これに粉末ＣａＣＯ₃ をポリ
ビニルアミジン純量に対して２重量％添加し、造粒状態
を観察した。シクロヘキサン中のポリアミジンにＣａＣ
Ｏ₃ を添加したときは、シクロヘキサンに分散した状態
で白く濁っているが、ポリアミジン中に含まれて造粒さ
れるとシクロヘキサンが透明になる。

【００２４】（不溶解分の測定方法）一方、各々の温度
に於ける一部のサンプルを抜き出して、減圧濾過し、シ
クロヘキサンを除いた後、４０℃の熱風乾燥器にて３０
分間乾燥したものについて、不溶解分を測定した。５０
０ｍｌのビーカーに純水を４９７．５ｇ仕込み、ポリマ
ー粉末２．５ｇを正確に秤量して、３００ｒｐｍで撹拌
しながら添加し３時間かけて撹拌溶解させた。これを目
開き０．１８ｍｍの篩にて濾過し、篩に残った不溶解分
量を測定した。造粒効果、不溶解分の結果をまとめて次
に示す。

【００２５】

【表１】 揮発分（％） 温度（℃） 造粒効果 不溶解分（ｇ） Ａ−１ １４．６ ２０ × 白濁 ○ １．０以下 Ａ−２ １４．６ ３０ ○ 透明 ○ １．０以下 Ａ−３ １４．６ ４０ ○ 透明 ○ １．０以下 Ａ−４ １４．６ ５０ ○ 透明 ○ １．０以下 Ａ−５ １４．６ ６０ ○ 透明 × ４．６ 揮発分（％） 温度（℃） 造粒効果 不溶解分（ｇ） Ｂ−１ ９．７ ３０ × 白濁 ○ １．０以下 Ｂ−２ ９．７ ４０ ○ 透明 ○ １．０以下 Ｂ−３ ９．７ ５０ ○ 透明 ○ １．０以下 Ｂ−４ ９．７ ６０ ○ 透明 ○ １．０以下 Ｂ−５ ９．７ ７０ ○ 透明 × ５．６ 揮発分（％） 温度（℃） 造粒効果 不溶解分（ｇ） Ｃ−１ ６．３ ４０ × 白濁 ○ １．０以下 Ｃ−２ ６．３ ５０ ○ 透明 ○ １．０以下 Ｃ−３ ６．３ ６０ ○ 透明 ○ １．０以下 Ｃ−４ ６．３ ７０ ○ 透明 ○ １．０以下 Ｃ−５ ６．３ ８０ ○ 透明 × ４．３ 揮発分（％） 温度（℃） 造粒効果 不溶解分（ｇ） Ｄ−１ ３．２ ４０ × 白濁 ○ １．０以下 Ｄ−２ ３．２ ５０ × 白濁 ○ １．０以下 Ｄ−３ ３．２ ６０ ○ 透明 ○ １．０以下 Ｄ−４ ３．２ ７０ ○ 透明 ○ １．０以下 Ｄ−５ ３．２ ８０ ○ 透明 ○ １．０以下

【００２６】また、これらの結果を横軸揮発分、縦軸温
度としてグラフに表わす（図１）。なお、グラフ中、○
は不溶解分が１．０ｇ以下で、かつ造粒効果測定で透明
であったサンプル、×印は不溶解分が１．０ｇを越える
か、造粒効果測定で白濁状態であったサンプルを表わ
す。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、水溶性ポリマーを含む
スラリー組成物から溶剤を除去して粉末化する際に、分
級が必要なくまた粉立ちによる発塵等を起こさず、操作
が容易であり、また粉末化した水溶性ポリマーも安定
で、これを凝集剤等の実際の用途に使用する場合に、粘
度が低下する等の現象が抑えられるという効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の結果を水溶性ポリマーの揮発分を横軸
にとり、塩基性化合物の添加温度を縦軸にとったグラフ
に示したものである。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 BJ00W FD206 HA09 4J100 AM02Q AM15Q AN04P AQ07P BA11P BA13P BA14P BA15P BA27H BC43P CA01 CA04 CA31 DA38 EA05 GC13 HA08 HB25 HB26 HB27 HB44 HB52

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般式ＣＨ₂ ＝ＣＨＮＨＣＯＲ （式中、Ｒは水素原子又はアルキル基を表す。）で示さ
   れるＮ−ビニルカルボン酸アミドを含有するモノマーを
   重合し、酸で加水分解した後、塩基性化合物を添加する
   水溶性ポリマーを含むスラリー組成物の製造方法におい
   て、前記塩基性化合物を添加する際の温度Ｔ（℃）を下
   記範囲以内で行うことを特徴とするスラリー組成物の製
   造方法。 −２．２６Ｗ＋５９≦Ｔ≦−２．２６Ｗ＋８９ （Ｗは塩基性化合物添加時の水溶性ポリマーが含有する
   揮発分（％））
2. 【請求項２】 請求項１の製造方法で製造したスラリー
   組成物の溶剤を除去することにより水溶性ポリマーを含
   む粉末を製造することを特徴とする粉末状の水溶性ポリ
   マー組成物の製造方法。