JP2001122916A - Method for producing water-soluble polymer - Google Patents

Method for producing water-soluble polymer

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JP2001122916A
JP2001122916A JP30352399A JP30352399A JP2001122916A JP 2001122916 A JP2001122916 A JP 2001122916A JP 30352399 A JP30352399 A JP 30352399A JP 30352399 A JP30352399 A JP 30352399A JP 2001122916 A JP2001122916 A JP 2001122916A
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JP
Japan
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water
monomer
soluble polymer
azobis
producing
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JP30352399A
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Inventor
Kenji Ito
賢司 伊藤
Tetsuya Tsuzuki
哲也 都築
Juichi Goto
寿一 後藤
Susumu Miho
享 美保
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Toagosei Co Ltd
Original Assignee
Toagosei Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/04Polymerisation in solution
    • C08F2/10Aqueous solvent

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a water-soluble polymer having a high-molecular weight, excellent water solubility and a low content of remaining monomer. SOLUTION: In this method for producing the high-molecular weight water-soluble polymer by irradiating a vinyl-based monomer with light rays, the method for producing the water-soluble polymer is characterized by using both a compound (A) containing a cycloalkanol structure in the molecule and an azo compound (B) as a photoinitiator. An especially preferable example as a component (A) is 1-benzoyl-2-hydroxycyclohexane. An especially preferable example as the component (B) is an azo compound having <=90 deg.C temperature of half-life of 10 hours. Acrylamide only or a monomer mixture containing >=10 mol% acrylamide is preferable as the vinyl-based monomer. A cationic monomer containxng >=5 mol% of one or more kinds of tertiary and quaternary salts of dimethylaminoethyl (meth)acrylate is preferably as the vinyl-based monomer to be used with acrylamide.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水溶性重合体の製
造方法に関するものであり、更に詳しくは特定の光開始
剤を含有するビニル系単量体の水溶液に光照射すること
によって水溶性重合体を得るための製造方法に関するも
のである。本発明に係る特定の光開始剤を用いた水溶性
重合体の製造方法によると、高分子量でありながら溶解
性が良好な、そして特に残存モノマーの含有量が低減さ
れた、高分子凝集剤などの用途に好適な水溶性重合体を
得ることができる。
The present invention relates to a method for producing a water-soluble polymer, and more particularly to a method for producing a water-soluble polymer by irradiating an aqueous solution of a vinyl monomer containing a specific photoinitiator with light. The present invention relates to a manufacturing method for obtaining coalescence. According to the method for producing a water-soluble polymer using the specific photoinitiator according to the present invention, a polymer having a high molecular weight and good solubility, and particularly having a reduced residual monomer content, such as a polymer flocculant Thus, a water-soluble polymer suitable for the above application can be obtained.

【0002】水溶性重合体は、廃水などの液体中の懸濁
物質を凝集させて沈降させるなどの目的で使用される高
分子凝集剤の他、抄紙用薬剤、増粘剤などに広く利用さ
れているが、いずれの用途においても水溶性重合体の分
子量が高く、溶解性が良好であること、かつ残存モノマ
ーが少ないことが必要である。例えば、凝集剤用途にお
いては、分子量が低い場合には凝集性能が低下し、水溶
性が不良の場合には溶解した純分が減少し凝集性能が悪
化するという問題が生じる。また抄紙用途では、高分子
量でないと紙の歩留まりが低くなり、水溶性の不良は紙
表面の品質不均一やザラツキの原因となる。増粘剤用途
では、分子量が低いと増粘効果が低下し、水溶性が不良
の場合には均一な増粘効果が得られ難く、外観的にも不
都合である。残存モノマーが多い場合には、いずれの用
途においても水溶性重合体を扱う作業者の安全上の点、
例えば皮膚刺激性等で危険性があって好ましくない。
[0002] Water-soluble polymers are widely used as polymer flocculants used for the purpose of flocculating and suspending suspended substances in liquids such as wastewater, as well as papermaking chemicals and thickeners. However, in all applications, it is necessary that the molecular weight of the water-soluble polymer is high, the solubility is good, and the residual monomer is small. For example, in the use of a flocculant, when the molecular weight is low, the flocculation performance is deteriorated, and when the water solubility is poor, the dissolved pure component is reduced and the flocculation performance is deteriorated. In papermaking applications, if the molecular weight is not high, the yield of the paper is low, and poor water solubility causes unevenness in the quality of the paper surface and roughness. In thickener applications, if the molecular weight is low, the thickening effect decreases, and if the water solubility is poor, it is difficult to obtain a uniform thickening effect, which is inconvenient in appearance. If there are many residual monomers, safety points for workers handling water-soluble polymers in any applications,
For example, there is a danger due to skin irritation, etc.

【0003】[0003]

【従来の技術】残存モノマーの含有量を低減する方法と
して、従来、特定の光開始剤を使用する方法と光照射工
程の装置や条件を工夫する方法とが知られている。例え
ば、特開昭57−115409号公報には、光開始剤と
してベンジルジメチルケタールを含有することを特徴と
する水溶性高分子量重合体の製造方法が開示されてい
る。しかし、この方法により得られる重合体は、架橋反
応が生じ易いために溶解性が十分ではなく、また残存モ
ノマー含有量の低減の点でも満足できるものではなかっ
た。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for reducing the content of residual monomers, a method using a specific photoinitiator and a method devising a device and conditions for a light irradiation step are known. For example, JP-A-57-115409 discloses a method for producing a water-soluble high-molecular-weight polymer, which comprises benzyldimethylketal as a photoinitiator. However, the polymer obtained by this method is insufficient in solubility because the crosslinking reaction is likely to occur, and is not satisfactory in terms of reducing the residual monomer content.

【0004】一方、特開昭63−295604号公報や
特開昭63−309501号公報には、1段目で特定の
照射強度の光で重合を開始した後、2段目で1段目より
強い照射強度の光を照射する等の特定の光照射方法が開
示されている。これらの方法は、ある程度の残存モノマ
ー低減効果はあるものの十分とはいえず、また高分子量
の重合体が得られ難いという問題があった。特開平11
−35612号公報には、2段目以降の後照射で、光強
度を漸増しながら光照射重合を行う方法が開示されてい
るが、装置および操作が複雑になるため好ましくない。
On the other hand, JP-A-63-295604 and JP-A-63-309501 disclose polymerization starting with light having a specific irradiation intensity in the first stage, and then in the second stage starting from the first stage. A specific light irradiation method such as irradiation with light having a high irradiation intensity is disclosed. Although these methods have some residual monomer reduction effect, they cannot be said to be sufficient, and there is a problem that it is difficult to obtain a high molecular weight polymer. JP 11
Japanese Patent Publication No. 35612 discloses a method of performing light irradiation polymerization while gradually increasing the light intensity in the second and subsequent post-irradiations, but it is not preferable because the apparatus and operation become complicated.

【0005】さらに特開平10−279615号公報お
よび特開平10−298215号公報には、1段目に特
定の波長を含まない光を照射した後、2段目以降に当該
波長を含む光を照射する方法が提案されている。しか
し、これらの方法では実質的にフィルター類を通じて特
定の波長を含まない光とする必要があり、装置が複雑に
なるばかりか、光エネルギーが無駄になり、かつフィル
ター類が光エネルギーの吸収によって極度に過熱し、場
合によっては火災の危険性があるため好ましくない。
Further, JP-A-10-279615 and JP-A-10-298215 disclose that the first stage is irradiated with light not containing a specific wavelength, and then the second and subsequent stages are irradiated with light containing the wavelength. A way to do that has been proposed. However, in these methods, light that does not include a specific wavelength needs to be substantially passed through filters, which not only complicates the apparatus but also wastes light energy, and the filters are extremely absorbed by the light energy. Overheating and, in some cases, there is a risk of fire.

【0006】上記以外の従来技術の中で、水溶性重合体
の製造に使用される光開始剤として、アゾ系化合物を用
いるものが古くから知られており、例えば特公昭53−
22544号公報や特公昭57−19121号公報には
特定組成のアゾ化合物を光開始剤として用いた光重合方
法が開示されているが、これらの方法ではいずれも高分
子量の重合体が得られ難く、凝集剤等の用途で満足でき
るものではなかった。また、特公平4−57682号公
報や特公平7−10895号公報にはベンゾイン誘導体
等特定の光開始剤とアゾ系光開始剤を併用する方法が開
示されているが、これらの方法により得られる重合体
は、架橋反応が生じ易いために溶解性が十分とは言え
ず、また残存モノマーの低減という点でも不十分であっ
た。さらに特願平11−084952号において、本願
発明者等は水溶性重合体の製造に使用する光開始剤とし
て、シクロアルカノール構造を有する化合物を提案して
おり、この光開始剤の使用によって高重合度と溶解性の
両立は可能となっているが、残存モノマー含有量の低減
という点では十分満足できるものではなかった。
Among the prior arts other than the above, those using an azo compound as a photoinitiator used for producing a water-soluble polymer have been known for a long time.
Japanese Patent Publication No. 22544 and Japanese Patent Publication No. 57-19121 disclose photopolymerization methods using an azo compound having a specific composition as a photoinitiator, but in any of these methods, it is difficult to obtain a high molecular weight polymer. It was not satisfactory for use as a flocculant. In addition, Japanese Patent Publication No. 4-57682 and Japanese Patent Publication No. 7-10895 disclose a method in which a specific photoinitiator such as a benzoin derivative is used in combination with an azo-based photoinitiator. The polymer was not sufficiently soluble because the crosslinking reaction was liable to occur, and the polymer was insufficient in reducing the residual monomer. Further, in Japanese Patent Application No. Hei 11-084952, the present inventors have proposed a compound having a cycloalkanol structure as a photoinitiator used for producing a water-soluble polymer. Although both degree of solubility and solubility can be achieved, they have not been sufficiently satisfactory in terms of reducing the residual monomer content.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高分
子量で水に対する溶解性が良好でありかつ残存モノマー
の含有量が少ない水溶性重合体の製造方法を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a process for producing a water-soluble polymer having a high molecular weight, good solubility in water, and a low residual monomer content.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ビニル系
単量体水溶液に光照射することによって高分子量の水溶
性重合体を得る製造方法において、光開始剤として特定
の2種の化合物を併用することにより、光ラジカル重合
中における架橋反応が抑制されて、高分子量でありなが
ら不溶解分が少なく、かつ残存モノマーの含有量が低い
高分子凝集剤、抄紙用薬剤、増粘剤などの用途に好適な
水溶性重合体が得られることを見出した。
Means for Solving the Problems In the production method of obtaining a water-soluble polymer having a high molecular weight by irradiating an aqueous solution of a vinyl monomer with light, the present inventors have specified two kinds of compounds as photoinitiators. By using together, the crosslinking reaction during the photoradical polymerization is suppressed, the insoluble content is small while having a high molecular weight, and the residual monomer content is low, such as a polymer flocculant, a papermaking drug, a thickener, etc. It has been found that a water-soluble polymer suitable for the use of the above can be obtained.

【0009】すなわち、本願発明において、第1発明の
水溶性重合体の製造方法は、光開始剤を含有するビニル
系単量体水溶液に光照射することによる、高分子量の水
溶性重合体の製造方法であって、光開始剤として分子中
にシクロアルカノール構造を有する化合物(A)とアゾ
系化合物(B)を併用することを特徴とする。
That is, in the present invention, the method for producing a water-soluble polymer according to the first invention comprises producing a high-molecular-weight water-soluble polymer by irradiating an aqueous solution of a vinyl monomer containing a photoinitiator with light. A method comprising using a compound (A) having a cycloalkanol structure in a molecule and an azo compound (B) in combination as a photoinitiator.

【0010】本願発明において使用される光開始剤
(A)は、第2発明のように1−ベンゾイルー1−ヒド
ロキシシクロヘキサンであることが好ましい。
The photoinitiator (A) used in the present invention is preferably 1-benzoyl-1-hydroxycyclohexane as in the second invention.

【0011】また上記の光開始剤(B)として特に好ま
しい化合物は、第3発明のように10時間半減期温度が
90℃以下のアゾ化合物である。
A particularly preferred compound as the photoinitiator (B) is an azo compound having a 10-hour half-life temperature of 90 ° C. or less as in the third invention.

【0012】本願発明において使用される上記ビニル系
単量体は、第4発明のように、アクリルアミドのみであ
るか、またはアクリルアミドが10モル%以上含有する
単量体混合物であることが好ましく、さらにこの場合、
第5発明のようにアクリルアミドと併用するビニル系単
量体または単量体混合物が、ジメチルアミノエチル(メ
タ)アクリレートの3級塩および4級塩の1種または2種
以上のカチオン系単量体5モル%以上とを含有するカチ
オン系単量体およびカチオン系単量体混合物であること
が特に好ましい。
The vinyl monomer used in the present invention is, as in the fourth invention, preferably acrylamide alone or a monomer mixture containing 10 mol% or more of acrylamide. in this case,
The vinyl monomer or monomer mixture used in combination with acrylamide as in the fifth invention is one or more cationic monomers of tertiary and quaternary salts of dimethylaminoethyl (meth) acrylate Particularly preferred are cationic monomers and cationic monomer mixtures containing at least 5 mol%.

【0013】本願発明の第6発明は、第1から第5発明
の水溶性重合体の製造法において、液深が50mm以上
の単量体水溶液に、300〜400nmの波長の光を用
い、まず第1段目で0.5〜100W/m2の範囲の照
射強度で照射した後、さらに第2段目で10分間以上の
照射によって光量が70,000J/m2以上となるよ
うに光照射を行う製造方法である。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for producing a water-soluble polymer according to the first to fifth aspects, light having a wavelength of 300 to 400 nm is used for an aqueous monomer solution having a liquid depth of 50 mm or more. After irradiating with the irradiation intensity in the range of 0.5 to 100 W / m 2 in the first stage, and further irradiating for 10 minutes or more in the second stage, light irradiation is performed so that the light amount becomes 70,000 J / m 2 or more. This is a manufacturing method for performing.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。 (1)光開始剤 本願発明の水溶性重合体の製造方法においては、光開始
剤として分子中にシクロアルカノール構造を有する化合
物(A)と、アゾ化合物(B)を併用する。上記化合物
(A)とは、シクロアルカンの1個の水素原子を水酸基
で置換して生成する脂環式第二級アルコールを有する化
合物であり、下記構造式(1)で表される化合物である
ことが好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. (1) Photoinitiator In the method for producing a water-soluble polymer of the present invention, a compound (A) having a cycloalkanol structure in a molecule and an azo compound (B) are used in combination as a photoinitiator. The compound (A) is a compound having an alicyclic secondary alcohol formed by substituting one hydrogen atom of a cycloalkane with a hydroxyl group, and is a compound represented by the following structural formula (1). Is preferred.

【0015】[0015]

【化1】 Embedded image

【0016】[ただし、上記式(1)において、XはA
r−C(=O)−またはCy−N=N−であって、Ar
はフェニル基または−Cl、−Br、−OH、−Alk
もしくは−OAlk(ここで、Alkは炭素原子数1〜
6のアルキル基を示す)の一種または二種以上で置換さ
れたフェニル基であり、Cyは下記式(2)に示す構造
式で表される基であり、YおよびZは−OH、−N(A
lk)2、−OAlk、−O−Si(Alk)3または−
CNであり、R1およびR3は−H、−OH、または炭素
原子数1〜6のアルキル基であり、R2およびR4は−H
または炭素原子数1〜6のアルキル基であり、Yが−O
Hであるときaは0〜11の整数で、bは1〜11の整
数であり、Yが−OHではないときaおよびbは1〜1
1の整数であり、かつ、a+bは2〜11の整数であ
り、Zが−OHであるときcは0〜11の整数で、dは
1〜11の整数であり、Zが−OHではないときcおよ
びdは1〜11の整数であり、かつ、c+dは2〜11
の整数である。
[In the above formula (1), X is A
r—C (= O) — or Cy—N = N— and Ar
Is a phenyl group or -Cl, -Br, -OH, -Alk
Or -OAlk (where Alk has 1 to 1 carbon atoms)
6 represents an alkyl group), Cy is a group represented by a structural formula represented by the following formula (2), and Y and Z are -OH, -N (A
lk) 2 , -OAlk, -O-Si (Alk) 3 or-
CN, R 1 and R 3 are —H, —OH, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 2 and R 4 are —H
Or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, wherein Y is -O
When H, a is an integer of 0 to 11, b is an integer of 1 to 11, and when Y is not -OH, a and b are 1 to 1.
Is an integer of 1, and a + b is an integer of 2 to 11, and when Z is -OH, c is an integer of 0 to 11, d is an integer of 1 to 11, and Z is not -OH. And c and d are integers of 1 to 11, and c + d is 2 to 11
Is an integer.

【0017】[0017]

【化2】 Embedded image

【0018】上記化合物(A)として特に好ましい化合
物は、上記構造式(1)で表される化合物において、X
がAr−C(=O)、Yが−OH、aが0、bが4又は
5、R1およびR2が−Hである化合物である。
Particularly preferred as the compound (A) is a compound represented by the structural formula (1)
There Ar-C (= O), Y is -OH, a is is 0, b is 4 or 5, R 1 and R 2 is a compound that is -H.

【0019】更にまた、本願発明における上記化合物
(A)の中で、架橋を生じ難く、高重合度で溶解性に優
れた重合体が得られ易いこと、安価な汎用な化合物とし
て市販されている点において格別に好ましいものは、1
―ベンゾイルー1−ヒドロキシシクロヘキサンである。
Furthermore, among the above-mentioned compounds (A) in the present invention, it is difficult to form a crosslink, a polymer having a high degree of polymerization and excellent in solubility is easily obtained, and it is commercially available as an inexpensive general-purpose compound. Particularly preferred in this regard is 1
—Benzoyl-1-hydroxycyclohexane.

【0020】一方、本願発明の製造方法において用いら
れるアゾ化合物(B)としては、光照射によってラジカ
ルを発生し、重合開始剤としての機能を持つアゾ系化合
物がすべて使用できる。具体的なアゾ系光開始剤として
は、例えば2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオン
酸)、2,2'−アゾビス(2−エチルー4−メトキシ
吉草酸)、2,2'−アゾビス〔2−(2−クロルシク
ロヘキシル)ラウリル酸〕、2,2'−アゾビス(2−
フェニル酢酸)、2,2'−アゾビス〔2−(3−ヒド
ロキシフェニル)酪酸〕、2,2'−アゾビス〔2−
(4−アミノフェネチル)イソ吉草酸〕、4,4'−ア
ゾビス(4−シアノ吉草酸)等の遊離の酸およびそのL
i、Na、K、Fe、Al、NH4、Mg、Ca、Ba
等の塩である。
On the other hand, as the azo compound (B) used in the production method of the present invention, any azo compound which generates a radical by light irradiation and has a function as a polymerization initiator can be used. Specific azo-based photoinitiators include, for example, 2,2′-azobis (2-methylpropionic acid), 2,2′-azobis (2-ethyl-4-methoxyvaleric acid), 2,2′-azobis [ 2- (2-chlorocyclohexyl) lauric acid], 2,2'-azobis (2-
Phenylacetic acid), 2,2'-azobis [2- (3-hydroxyphenyl) butyric acid], 2,2'-azobis [2-
(4-aminophenethyl) isovaleric acid] and free acids such as 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid)
i, Na, K, Fe, Al, NH 4 , Mg, Ca, Ba
And the like.

【0021】また、2,2'−アゾビス(2−アミジノ
プロパン)、2,2'−アゾビス(2−N―フェニルア
ミノアミジノプロパン)、1,1'−アゾビス(1−ア
ミジノー1−シクロプロピルエタン)、2,2'―アゾ
ビス(2−アミジノー4−メチルペンタン)、2,2'
−アゾビスー(N,N'−ジメチレンイソブチルアミジ
ン)、2,2'−アゾビス(1−イミノー2−メチルー
1−フェニルヒドラジノプロパン)、1,1'−アゾビ
ス(1−アミジノー1−シクロヘキシルエタン)、2,
2'−アゾビス(1−イミノ−1−エチルアミノー2−
メチルプロパン)、2,2'−アゾビス(1−アリルア
ミノー1−イミノー2−メチルブタン)、2,2'−ア
ゾビス(1−イミノー1−シクロヘキシルアミノー2−
シクロヘキシルプロパン)、2,2'−アゾビス(1−
イミノー1−ラウリルアミノー2−エチルプロパン)、
2,2'−アゾビス(1−イミノー1−フェニルアミノ
ー2,4−ジメチルペンタン)、2,2'−アゾビス
(1−イミノー1−ベンジルアミノ−2−シクロペンチ
ルプロパン)、2,2'−アゾビス(1−イミノー1−
パラクロルベンジルアミノー2−メチルブタン)、2,
2'−アゾビス(2−シクロヘキシルプロピオン酸ヒド
ラジド)、2,2'−アゾビスイソ酪酸ヒドラジドなど
の化合物およびそれらの鉱酸塩である。
Further, 2,2'-azobis (2-amidinopropane), 2,2'-azobis (2-N-phenylaminoamidinopropane), 1,1'-azobis (1-amidino-1-cyclopropylethane) ), 2,2′-azobis (2-amidino-4-methylpentane), 2,2 ′
-Azobis- (N, N'-dimethyleneisobutylamidine), 2,2'-azobis (1-iminor 2-methyl-1-phenylhydrazinopropane), 1,1'-azobis (1-amidino-1-cyclohexylethane) , 2,
2'-azobis (1-imino-1-ethylamino-2-
Methylpropane), 2,2′-azobis (1-allylamino-1-iminor 2-methylbutane), 2,2′-azobis (1-iminor 1-cyclohexylamino-2-)
Cyclohexylpropane), 2,2′-azobis (1-
Imino 1-laurylamino-2-ethylpropane),
2,2′-azobis (1-iminor 1-phenylamino-2,4-dimethylpentane), 2,2′-azobis (1-iminor 1-benzylamino-2-cyclopentylpropane), 2,2′-azobis (1-Iminnow 1-
Parachlorobenzylamino-2-methylbutane), 2,
Compounds such as 2'-azobis (2-cyclohexylpropionic acid hydrazide), 2,2'-azobisisobutyric acid hydrazide, and mineral salts thereof.

【0022】更に、2,2'−アゾビス(2−カルバモ
イルプロパン)、2,2'−アゾビス〔2−(N―エチ
ルカルバモイル)プロパン〕、2,2'−アゾビス(2
−メチル−N―プロピル酪酸アミド)、2,2'−アゾ
ビス(N−メチルー2−シクロプロピルプロピオン酸ア
ミド)、アゾジスルフォン酸、アゾビス(メタンスルホ
ン酸)、アゾビス(α―メチルブチロニトリルー4−ス
ルホン酸)、アゾビス(α―メチルーβ―エトキシカル
ボニルブチロニトリルー4−スルホン酸)、4,4'−
アゾビスー4−シアノバレリアン酸、2,2'−アゾビ
ス(2−メチルプロピオン酸)、3,3'−アゾビス
(3−シアノ酪酸)、4,4'−アゾビス(4−シアノ
レプリン酸)等の化合物およびそれらの塩である。
Further, 2,2'-azobis (2-carbamoylpropane), 2,2'-azobis [2- (N-ethylcarbamoyl) propane], 2,2'-azobis (2
-Methyl-N-propylbutyric acid amide), 2,2'-azobis (N-methyl-2-cyclopropylpropionic acid amide), azodisulfonic acid, azobis (methanesulfonic acid), azobis (α-methylbutyronitrile) 4-sulfonic acid), azobis (α-methyl-β-ethoxycarbonylbutyronitrile 4-sulfonic acid), 4,4′-
Compounds such as azobis-4-cyanovaleric acid, 2,2′-azobis (2-methylpropionic acid), 3,3′-azobis (3-cyanobutyric acid), and 4,4′-azobis (4-cyanolepric acid) These are their salts.

【0023】また更に、2−(カルバモイルアゾ)イソ
ブチロニトリル、2,2'−アゾビス(イソブチルアミ
ド)およびその水和物、2,2'−アゾビス〔2−メチ
ル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミ
ド〕、2,2'−アゾビス〔2−メチル−N−(1,1
−ビス(ヒドロキシメチル)エチル)プロピオンアミ
ド〕、2,2'−アゾビス〔2−メチル−N−(1,1
−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル)
プロピオンアミド〕などの化合物が挙げられる。
Further, 2- (carbamoylazo) isobutyronitrile, 2,2'-azobis (isobutylamide) and its hydrate, 2,2'-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxy Ethyl) propionamide], 2,2'-azobis [2-methyl-N- (1,1
-Bis (hydroxymethyl) ethyl) propionamide], 2,2'-azobis [2-methyl-N- (1,1
-Bis (hydroxymethyl) -2-hydroxyethyl)
And propionamide].

【0024】これらのアゾ化合物の中でも、10時間半
減期温度が90℃以下のアゾ化合物は、光照射後に得ら
れる重合体中の残存モノマーが少ないという長所があ
り、好ましいものである。具体的な10時間半減期温度
が90℃以下である好ましいアゾ化合物としては、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−シアノ吉草酸)、2,2'−アゾビ
ス〔N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピ
オンアミジン〕、ジメチル2,2'−アゾビスイソブチ
レート、2,2−アゾビスイソブチロニトリル、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(2−メチルブチロニトリル)、
1,1'−アゾビス(シクロヘキサンー1−カルボニト
リル)、2,2'−アゾビス{2−メチル−N−〔2−
(1−ヒドロキシブチル)〕プロピオンアミド}、2,
2'−アゾビス〔2−メチルーN−(2―ヒドロキシエ
チル)―プロピオンアミド〕、2,2'−アゾビス〔2
−(5−メチルー2−イミダゾリンー2−イル)プロパ
ン〕塩酸塩、2,2'−アゾビス〔2−(2−イミダゾ
リンー2−イル)プロパン〕塩酸塩、2,2'−アゾビ
ス〔2−(2−イミダゾリンー2−イル)プロパン〕硫
酸塩、2,2'−アゾビス〔2−(3,4,5,6−テ
トラヒドロピリミジンー2−イル)プロパン〕塩酸塩、
2,2'−アゾビス{2−〔1−(2−ヒドロキシエチ
ル)−2−イミダゾリンー2−イル〕プロパン}塩酸塩
および2,2'−アゾビス〔2−(2−イミダゾリンー
2−イル)プロパン〕等がある。
Among these azo compounds, an azo compound having a 10-hour half-life temperature of 90 ° C. or less is preferable since it has an advantage that a residual monomer in a polymer obtained after light irradiation is small. Specific preferred azo compounds having a 10-hour half-life temperature of 90 ° C. or less include 2,2.
2′-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride, 4,
4'-azobis (4-cyanovaleric acid), 2,2'-azobis [N- (2-carboxyethyl) -2-methylpropionamidine], dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate, 2,2 Azobisisobutyronitrile, 2,
2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile),
2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile),
1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2′-azobis {2-methyl-N- [2-
(1-hydroxybutyl)] propionamide {, 2,
2′-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) -propionamide], 2,2′-azobis [2
-(5-methyl-2-imidazolin-2-yl) propane] hydrochloride, 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] hydrochloride, 2,2'-azobis [2- (2 -Imidazolin-2-yl) propane] sulfate, 2,2'-azobis [2- (3,4,5,6-tetrahydropyrimidin-2-yl) propane] hydrochloride,
2,2'-azobis {2- [1- (2-hydroxyethyl) -2-imidazolin-2-yl] propane} hydrochloride and 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] Etc.

【0025】本願発明において光開始剤として併用され
る、分子中にシクロアルカノール構造を有する化合物
(A)とアゾ化合物(B)との配合比率は、(A)/
〔(A)+(B)〕(重量比)が1/300〜1/2が
好ましく、1/100〜1/3が更に好ましい範囲であ
る。上記比率が1/300未満であると化合物(A)の
効果が少ないため、架橋が生じ易く、得られる重合体の
溶解性が損なわれやすい。また上記比率が1/2を超え
ると化合物(B)の効果が弱すぎて残存モノマーが多め
になり易い。
The compounding ratio of the compound (A) having a cycloalkanol structure in the molecule and the azo compound (B) used together as a photoinitiator in the present invention is (A) /
[(A) + (B)] (weight ratio) is preferably 1/300 to 1/2, and more preferably 1/100 to 1/3. When the above ratio is less than 1/300, the effect of the compound (A) is small, so that crosslinking is likely to occur, and the solubility of the obtained polymer tends to be impaired. On the other hand, when the above ratio is more than 1/2, the effect of the compound (B) is too weak and the amount of the residual monomer tends to increase.

【0026】(2)ビニル系単量体 本願発明において用いられるビニル系単量体(以下、単
に「単量体」ということもある)としては、水溶性単量
体が好ましく、例えば(メタ)アクリルアミド、(メ
タ)アクリル酸およびこれらの酸のナトリウム塩等のア
ルカリ金属塩またはアンモニウム塩、アクリルアミドー
2−メチルプロパンスルホン酸等のアクリルアミドアル
カンスルホン酸およびそのアルカリ金属塩またはアンモ
ニウム塩、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート
等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、
これらの塩酸塩および硫酸塩等の3級塩または4級塩、
N,N'―ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリル
アミドおよびこれらの塩酸塩および硫酸塩等の3級塩ま
たは4級塩、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド
等のジアルキルジアリルアンモニウム塩等が挙げられ
る。また、得られる重合体の水溶性を損なわない範囲
で、水溶性単量体に、アクリロニトリル、アクリルアミ
ドのN置換誘導体、スチレンなどの非水溶性単量体を併
用しても良い。これらの単量体は、一種単独で用いても
よく、2種以上を混合して用いてもよい。尚、本明細書
においては、アクリルアミドまたはメタクリルアミドを
(メタ)アクリルアミドと表し、アクリル酸またはメタ
クリル酸を(メタ)アクリル酸と表し、アクリレートま
たはメタクリレートを(メタ)アクリレートと表す。
(2) Vinyl Monomer As the vinyl monomer (hereinafter sometimes simply referred to as “monomer”) used in the present invention, a water-soluble monomer is preferable. Acrylamide, (meth) acrylic acid and alkali metal salts or ammonium salts such as sodium salts of these acids, acrylamidoalkanesulfonic acid such as acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and alkali metal salts or ammonium salts thereof, dimethylaminoethyl ( Dialkylaminoalkyl (meth) acrylates such as (meth) acrylate;
Tertiary or quaternary salts such as hydrochlorides and sulfates thereof,
And tertiary or quaternary salts such as N, N'-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide and their hydrochlorides and sulfates, and dialkyldiallylammonium salts such as dimethyldiallylammonium chloride. Further, a water-insoluble monomer such as acrylonitrile, an N-substituted derivative of acrylamide, or styrene may be used in combination with the water-soluble monomer as long as the water-soluble property of the obtained polymer is not impaired. These monomers may be used alone or in a combination of two or more. In this specification, acrylamide or methacrylamide is represented as (meth) acrylamide, acrylic acid or methacrylic acid is represented as (meth) acrylic acid, and acrylate or methacrylate is represented as (meth) acrylate.

【0027】本発明において使用するビニル系単量体と
しては、請求項4に記載のように、アクリルアミドのみ
からなるか、あるいはアクリルアミド10モル%以上
(より好ましくは15モル%以上)およびこれと共重合
可能な他のビニル系単量体からなる単量体混合物が好ま
しい。この場合の他のビニル系単量体としては、ジアル
キルアミノアルキル(メタ)アクリレートの3級塩およ
び/または4級塩が好ましく、その中でもジメチルアミ
ノエチル(メタ)アクリレートの3級塩および/または
4級塩が特に好ましい。さらに、アクリルアミド10モ
ル%以上とジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート
の3級塩および4級塩の一種または二種以上(その合計
濃度が好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モ
ル%以上)およびこれらとは別のビニル系単量体とから
なる単量体混合物も、本願発明にとり特に好ましいビニ
ル系単量体である。
The vinyl monomer used in the present invention may be composed of acrylamide alone, or 10 mol% or more (more preferably 15 mol% or more) of acrylamide or a mixture thereof. A monomer mixture comprising another polymerizable vinyl monomer is preferred. In this case, the other vinyl monomer is preferably a tertiary salt and / or quaternary salt of dialkylaminoalkyl (meth) acrylate, and among them, a tertiary salt and / or tertiary salt of dimethylaminoethyl (meth) acrylate is preferable. Grade salts are particularly preferred. Further, one or two or more tertiary and quaternary salts of acrylamide (more than 10 mol% and dimethylaminoethyl (meth) acrylate) (the total concentration thereof is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more) and A monomer mixture comprising another vinyl monomer other than these is also a particularly preferred vinyl monomer in the present invention.

【0028】(3)水溶性重合体の製造方法 上記のビニル系単量体と、特定の2種の光開始剤を含む
水溶液に光照射して重合させることにより、高分子量で
ありながら不溶解分の極めて少なく、かつ特に残存モノ
マーの含有量の低い水溶性重合体を得ることができる。
本願発明において、分子中にシクロアルカノール構造を
有する化合物(A)とアゾ化合物(B)とを、光開始剤
として含むビニル系単量体水溶液に光照射する場合の具
体的方法については特に制限されるものではなく、一般
的な光重合方法で実施が可能である。本願発明の製造方
法において、単量体水溶液を容器に溜めて光照射するこ
とでバッチ式で重合することも、連続的に重合すること
も可能であり、例えば可動式ベルト上に単量体水溶液を
連続的に供給し、光照射することによってもできる。単
量体水溶液中の単量体濃度は通常20〜90重量%の範
囲とすることが好ましく、25〜80重量%の範囲とす
ることがさらに好ましい。単量体濃度が90重量%を超
えると、重合熱の除去が困難となり、重合反応を制御し
難くなるので好ましくない。一方、単量体濃度が20重
量%未満では、生産性および粉末状製品とする場合の乾
燥効率が低くなる。
(3) Method for Producing Water-Soluble Polymer The above-mentioned vinyl-based monomer and an aqueous solution containing two specific photoinitiators are polymerized by irradiating them with light to obtain a high-molecular-weight insoluble polymer. And a water-soluble polymer having an extremely low content of residual monomer and particularly low residual monomer content.
In the present invention, a specific method of irradiating a compound (A) having a cycloalkanol structure in a molecule and an azo compound (B) to a vinyl monomer aqueous solution containing a photoinitiator as light is particularly limited. However, it can be carried out by a general photopolymerization method. In the production method of the present invention, the monomer aqueous solution can be polymerized in a batch manner by irradiating the monomer aqueous solution in a container and irradiating the monomer aqueous solution. Can be continuously supplied and irradiated with light. The monomer concentration in the aqueous monomer solution is usually preferably in the range of 20 to 90% by weight, and more preferably in the range of 25 to 80% by weight. If the monomer concentration exceeds 90% by weight, it is difficult to remove the heat of polymerization, and it becomes difficult to control the polymerization reaction. On the other hand, when the monomer concentration is less than 20% by weight, the productivity and the drying efficiency in the case of forming a powdery product are low.

【0029】また、光開始剤の濃度は、得ようとする水
溶性重合体の分子量や組成などを考慮して決定される
が、通常では化合物(A)の濃度は単量体に対して重量
基準で1〜1,000ppmが好ましく、より好ましく
は2〜500ppm、さらに好ましくは3〜200pp
mである。また化合物(B)の濃度は単量体に対して重
量基準で10〜10,000ppmが好ましく、より好
ましくは20〜5,000ppm、さらに好ましくは3
0〜2,000ppmである。光源としては、蛍光ケミ
カルランプ、蛍光青色ランプ、メタルハライドランプ、
高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプなどを使用することが
でき、これらの光源から得られる紫外線および可視光線
を利用できるが、300〜400nmの波長を選択的に
含む光源を使用することが、光開始剤を効率的に作用さ
せる点で好ましい。光照射の強度は、開始剤濃度、得よ
うとする水溶性重合体の分子量、重合時間などを考慮し
て決定されるが、第1段目照射では通常0.5〜100
W/m2の範囲であることが好ましい。照射強度は重合
中一定としてもよく、重合途中で変化させてもよい。ま
た第2段目の照射強度は、通常50〜2,000W/m
2の範囲で使用できる。光照射時間(連続式の場合には
滞留時間)は、第1段目においては通常0.5〜120
分間、好ましくは3〜90分間、さらに好ましくは5〜
60分間であり、第2段目においては、10分以上が好
ましく、さらに好ましくは10〜60分、特に好ましく
は10〜30分である。
The concentration of the photoinitiator is determined in consideration of the molecular weight and composition of the water-soluble polymer to be obtained, but usually, the concentration of the compound (A) is based on the weight of the monomer. 1 to 1,000 ppm is preferable on the basis, more preferably 2 to 500 ppm, and still more preferably 3 to 200 pp.
m. The concentration of the compound (B) is preferably from 10 to 10,000 ppm, more preferably from 20 to 5,000 ppm, still more preferably from 3 to 10 ppm by weight based on the monomer.
0 to 2,000 ppm. Light sources include fluorescent chemical lamps, fluorescent blue lamps, metal halide lamps,
High-pressure mercury lamps, low-pressure mercury lamps, and the like can be used, and ultraviolet light and visible light obtained from these light sources can be used. However, the use of a light source that selectively includes a wavelength of 300 to 400 nm can be used as a photoinitiator. Is preferred in that it works efficiently. The intensity of the light irradiation is determined in consideration of the initiator concentration, the molecular weight of the water-soluble polymer to be obtained, the polymerization time, and the like.
It is preferably in the range of W / m 2 . The irradiation intensity may be constant during the polymerization or may be changed during the polymerization. The irradiation intensity of the second stage is usually 50 to 2,000 W / m.
2 can be used. The light irradiation time (residence time in the case of the continuous type) is usually 0.5 to 120 in the first stage.
Minutes, preferably 3 to 90 minutes, more preferably 5 to 90 minutes.
It is 60 minutes, and in the second stage, it is preferably 10 minutes or more, more preferably 10 to 60 minutes, and particularly preferably 10 to 30 minutes.

【0030】重合開始時における反応系の好ましい温度
は40℃以下であり、25℃以下とすることが好まし
く、15℃以下の範囲とすることがさらに好ましい。重
合開始温度が40℃を超えると、枝分かれ反応の頻度が
増加して不溶解分が増加したり、あるいは平均分子量が
低下したりする場合がある。重合開始温度の下限は特に
限定されないが、操作性およびエネルギー効率の点から
−10℃以上であることが好ましい。また、重合中にお
ける系内の到達最高温度は100℃未満とすることが好
ましく、95℃未満とすることがより好ましい。この溶
液重合方法において、残存モノマーの含有量を低減させ
るためには、波長が300〜400nmである光を選択
した上で、深液が50mm以上である単量体水溶液に、
2段階で光照射することによって行われることが好まし
い。まず第1段目においてその照射強度が0.5〜10
0W/m2の範囲である光を実質的に重合が完結するま
で照射される。重合が完結したかどうかは、重合熱によ
る液温の上昇が停止することによって確認される。引続
き実施される第2段目における照射条件としては、第2
段目における光量が70,000J/m2以上となるよ
うに10分間以上照射を行うことが好ましい。その水溶
液の深さ即ち液深は、光重合性と生産性に関与する。液
深が50mm未満の場合は、生産性が悪く好ましくな
い。
The preferred temperature of the reaction system at the start of the polymerization is 40 ° C. or lower, preferably 25 ° C. or lower, more preferably 15 ° C. or lower. When the polymerization initiation temperature is higher than 40 ° C., the frequency of the branching reaction may increase to increase the amount of insolubles or the average molecular weight may decrease. Although the lower limit of the polymerization initiation temperature is not particularly limited, it is preferably −10 ° C. or higher from the viewpoint of operability and energy efficiency. Further, the maximum temperature reached in the system during the polymerization is preferably less than 100 ° C, more preferably less than 95 ° C. In this solution polymerization method, in order to reduce the content of the residual monomer, a light having a wavelength of 300 to 400 nm is selected, and then a deep liquid is added to a monomer aqueous solution of 50 mm or more.
It is preferable to perform the irradiation by light irradiation in two stages. First, in the first stage, the irradiation intensity is 0.5 to 10
Light in the range of 0 W / m 2 is irradiated until the polymerization is substantially completed. Whether or not the polymerization is completed is confirmed by stopping the rise in the liquid temperature due to the heat of polymerization. The irradiation conditions in the second stage to be continuously performed include the second condition.
It is preferable to perform irradiation for 10 minutes or more so that the light amount at the stage becomes 70,000 J / m 2 or more. The depth of the aqueous solution, that is, the liquid depth, affects photopolymerization and productivity. If the liquid depth is less than 50 mm, the productivity is low, which is not preferable.

【0031】本願発明の製造方法によって得られる水溶
性重合体の分子量は、4重量%塩化ナトリウム水溶液中
の0.5重量%濃度の25℃における粘度(B型粘度計
により測定された値。以下、「0.5%塩粘度」ともい
う。)によって表現され、その数値が10mPa・S以
上であることが好ましく、30mPa・S以上であるこ
とがより好ましい。このような高分子量の水溶性重合体
は、高分子凝集剤に使用した場合、廃水や汚泥に対して
少量の添加で優れた凝集性能を発揮することができる。
0.5%塩粘度の上限は特に限定されないが、通常は2
00mPa・s以下である。また、本願発明の製造方法
によって得られる水溶性重合体は、重合体サンプルをイ
オン交換水に溶解して0.1重量%濃度の重合体溶液を
400ml作製し、この溶液全量を83メッシュの篩で
濾過した場合において、篩上に残った不溶解分の容量が
溶液全量に対して5容量%以下であることが好ましく、
1容量%以下であることがより好ましく、不溶解分のな
いことが最も好ましい。本発明によれば、上記のような
高分子量であっても、不溶解分がほとんど生成せず、単
量体のロスのない経済的なものとなり、かつ不溶解分が
パイプ等に目詰まりすることがないため、製品の使用時
に安定な操業が可能となる。
The molecular weight of the water-soluble polymer obtained by the production method of the present invention is a viscosity of 0.5% by weight in a 4% by weight aqueous sodium chloride solution at 25 ° C. (a value measured by a B-type viscometer. , Which is also referred to as “0.5% salt viscosity”), and the numerical value is preferably 10 mPa · S or more, more preferably 30 mPa · S or more. When such a high-molecular-weight water-soluble polymer is used as a polymer flocculant, excellent flocculation performance can be exhibited by adding a small amount to wastewater or sludge.
The upper limit of the 0.5% salt viscosity is not particularly limited, but is usually 2%.
00 mPa · s or less. The water-soluble polymer obtained by the production method of the present invention was prepared by dissolving a polymer sample in ion-exchanged water to prepare 400 ml of a 0.1% by weight polymer solution. When filtered through, the volume of the insoluble matter remaining on the sieve is preferably 5% by volume or less based on the total amount of the solution,
The content is more preferably 1% by volume or less, and most preferably no insoluble content. According to the present invention, even in the case of the high molecular weight as described above, almost no insoluble matter is generated, it is economical with no loss of monomer, and the insoluble matter is clogged in a pipe or the like. As a result, stable operation is possible when the product is used.

【0032】なお、本願発明の製造方法においては、光
開始剤として上記化合物(A)および化合物(B)の他
に、他の開始剤、たとえばベンゾフェノン、ベンゾイ
ン、ベンゾインアルキルエーテル、アセトフェノン系、
アシルホスフィンオキサイド系などの光開始剤、トリエ
タノールアミン、メチルジエタノールアミンなどのアミ
ン系などの光増感剤、過硫酸塩、過酸化物などの熱重合
開始剤またはレドックス系開始剤を併用してもよい。
In the production method of the present invention, other initiators such as benzophenone, benzoin, benzoin alkyl ether, acetophenone, and the like may be used as the photoinitiator in addition to the compounds (A) and (B).
Even when a photoinitiator such as an acylphosphine oxide type, a photosensitizer such as an amine type such as triethanolamine or methyldiethanolamine, a thermal polymerization initiator such as a persulfate or a peroxide, or a redox initiator is used in combination. Good.

【0033】以上に述べた製造方法により得られた重合
体の乾燥、粉砕などの工程については、常法に従って行
えばよい。本願発明により得られる水溶性重合体は、種
々の用途に使用可能であり、具体的には高分子凝集剤、
抄紙用薬剤および増粘剤等が挙げられ、特に、高分子凝
集剤として好適に使用できる。
The steps of drying and pulverizing the polymer obtained by the above-mentioned production method may be carried out according to a conventional method. The water-soluble polymer obtained by the present invention can be used for various applications, specifically, a polymer flocculant,
Examples thereof include a papermaking agent and a thickener, and in particular, can be suitably used as a polymer flocculant.

【0034】[0034]

【実施例】以下、実施例により本願発明を更に具体的に
説明する。 (実施例1)アクリルアミド75モル%、ジメチルアミ
ノエチルアクリレートのメチルクロライドによる四級化
塩(以下、「DAC」という。)25モル%の単量体混
合物に、全重量850g、単量体濃度35重量%となる
ように蒸留水を加えた。これを内径146mmの円筒型
ガラス容器(反応器)に仕込み、pHを4.0に調整し
た後、水溶液の温度を10℃に保ちながら30分間窒素
バブリングして単量体水溶液を得た。このとき液深は5
5mmであった。次いで、この単量体水溶液に、単量体
純分に対して重量基準で、光開始剤としての1−ベンゾ
イル−1−ヒドロキシシクロヘキサン(化合物(A))
40ppmおよび2,2'−アゾビス(2−アミジノプ
ロパン)塩酸塩(10時間半減期温度=56℃)600
ppmを添加し、さらに2分間窒素バブリングした。そ
の後、反応器の上方から、100Wブラックライト(株
式会社東芝製、商品名「H100BL」。中心波長は3
65nmである。)を用いて、16W/m2の照射強度
で20分間照射(第1段目の光量19,200J/
2)した。引き続いて第2段目に入り、116W/m2
の照射強度で30分間照射(第2段目の光量は209,
000J/m2)して含水ゲル状の重合物を得た。この
含水ゲルを粒径3mm程度の塊に細断し、次いで熱風乾
燥機にて80℃で5時間乾燥した後、粉砕機で粉砕して
粉末状の重合体を得た。得られた重合体を、下水汚泥に
添加し凝集剤としての効果を試験したところ、良好なフ
ロックを形成し、またフロック形成後の汚泥は濾過性に
優れ、濾過後の濾物を脱水して得られるケーキは、含水
率の低いものであった。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. (Example 1) A monomer mixture of 75 mol% of acrylamide and 25 mol% of a quaternized salt of dimethylaminoethyl acrylate with methyl chloride (hereinafter referred to as "DAC") was 850 g in total weight and had a monomer concentration of 35 mol%. Distilled water was added to give a weight percent. This was charged into a cylindrical glass container (reactor) having an inner diameter of 146 mm, the pH was adjusted to 4.0, and nitrogen bubbling was performed for 30 minutes while maintaining the temperature of the aqueous solution at 10 ° C to obtain an aqueous monomer solution. At this time, the liquid depth is 5
5 mm. Next, 1-benzoyl-1-hydroxycyclohexane (compound (A)) as a photoinitiator was added to this aqueous monomer solution on a weight basis with respect to the monomer pure content.
40 ppm and 2,2′-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride (10 hour half-life temperature = 56 ° C.) 600
ppm was added and nitrogen was bubbled for an additional 2 minutes. Then, from above the reactor, a 100 W black light (trade name “H100BL” manufactured by Toshiba Corporation; center wavelength: 3)
65 nm. ) At a radiation intensity of 16 W / m 2 for 20 minutes (the first stage light amount of 19,200 J /
m 2 ). Then, go to the second stage, 116W / m 2
For 30 minutes (irradiation intensity of the second stage is 209,
000 J / m 2 ) to obtain a hydrogel polymer. This hydrogel was cut into chunks having a particle size of about 3 mm, dried at 80 ° C. for 5 hours with a hot air drier, and then pulverized with a pulverizer to obtain a powdery polymer. When the obtained polymer was added to sewage sludge and tested for its effect as a flocculant, a good floc was formed, and the sludge after the floc formation was excellent in filterability. The resulting cake had a low moisture content.

【0035】(実施例2)実施例1において、光開始剤
である化合物(B)として2,2'−アゾビス(2−ア
ミジノプロパン)塩酸塩の代わりに、4,4'−アゾビ
ス(4−シアノ吉草酸)(10時間半減期温度=69
℃)600ppmを添加した以外は、実施例1と同様に
して粉末状の重合体を得た。得られた重合体を、下水汚
泥に添加し凝集剤としての効果を試験したところ、良好
なフロックを形成し、またフロック形成後の汚泥は濾過
性に優れ、濾過後の濾物を脱水して得られるケーキは、
含水率の低いものであった。
(Example 2) In Example 1, instead of 2,2'-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride as the compound (B) as a photoinitiator, 4,4'-azobis (4- (Cyanovaleric acid) (10-hour half-life temperature = 69)
(C) A powdery polymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that 600 ppm was added. When the obtained polymer was added to sewage sludge and tested for its effect as a flocculant, a good floc was formed, and the sludge after the floc formation was excellent in filterability. The resulting cake is
The water content was low.

【0036】(比較例1)実施例1において、光開始剤
として化合物(B)を添加せず、1−ベンゾイル−1−
ヒドロキシシクロヘキサン(化合物(A))のみを、単
量体純分に対して重量基準で40ppmを添加した以
外、実施例1と同一の方法によって粉末状の重合体を得
た。
(Comparative Example 1) In Example 1, the compound (B) was not added as a photoinitiator, but 1-benzoyl-1-
A powdery polymer was obtained in the same manner as in Example 1, except that only hydroxycyclohexane (compound (A)) was added in an amount of 40 ppm by weight based on the monomer pure content.

【0037】(比較例2)実施例1において、光開始剤
として、1−ベンゾイル−1−ヒドロキシシクロヘキサ
ンを添加しなかったこと以外は、実施例1と全く同様の
方法により粉末状の重合体を得た。
Comparative Example 2 A powdery polymer was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1-benzoyl-1-hydroxycyclohexane was not added as a photoinitiator. Obtained.

【0038】実施例1,2および比較例1,2で得られ
た重合体について次の物性を測定し、その結果を表1に
記載した。 (物性測定法) <0.5%塩粘度>各重合体を4重量%塩化ナトリウム
水溶液に溶解して、0.5重量%濃度の重合体溶液を作
成し、B型粘度計にて25℃、60rpmの条件で5分
後の粘度を測定した。 <不溶解分>各重合体をイオン交換水に溶解して0.1
重量%濃度の重合体溶液を400ml調製し、この溶液
全量を直径20cm、83メッシュの篩でろ過した後、
篩上に残った不溶解物を集めてその容積を測定した。 <残存モノマー量>各重合体2.0gを80/20vo
l%のアセトン/水混合溶媒20mlに加えて16時間
以上放置して抽出を行った。抽出後の上澄み液を採取
し、ガスクロマトグラフィーにより残存モノマー量を測
定した。
The following physical properties of the polymers obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were measured, and the results are shown in Table 1. (Measurement Method of Physical Properties) <0.5% Salt Viscosity> Each polymer was dissolved in a 4% by weight aqueous sodium chloride solution to prepare a 0.5% by weight polymer solution, which was then measured at 25 ° C. using a B-type viscometer. After 5 minutes, the viscosity was measured under the conditions of 60 rpm. <Insoluble content> Each polymer was dissolved in ion-exchanged water to obtain 0.1%.
A 400% by weight polymer solution was prepared, and the whole solution was filtered through a 20-cm diameter, 83-mesh sieve.
The insoluble material remaining on the sieve was collected and its volume was measured. <Amount of residual monomer> 2.0 g of each polymer was 80/20 vo.
The mixture was added to 20 ml of a 1% acetone / water mixed solvent and allowed to stand for 16 hours or more to perform extraction. The supernatant liquid after the extraction was collected, and the amount of residual monomer was measured by gas chromatography.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】表1の結果から判るように、本願発明に係
る重合体の製造方法に従って製造した実施例1、2の重
合体は、いずれも0.5%塩粘度が90mPa・S以上
と高く、高分子量であることを示している。また不溶解
分を全く含まず、残存モノマーも0.2重量%以下と非
常に低い水溶性重合体であった。これに対して、光開始
剤として化合物(A)のみを使用した比較例1では0.
5%塩濃度が高く高分子量であり、かつ不溶解分を全く
含まないものの、残存モノマー濃度は実施例1,2に比
べて10倍以上となっている。一方、化合物(B)のみ
を使用して重合した比較例2では、残存モノマーは低い
ものの、重合体に含まれる不溶解分が70mlと著しく
多く、しかも0.5%塩粘度は実施例1、2に比べて明
らかに低かった。
As can be seen from the results in Table 1, the polymers of Examples 1 and 2 produced according to the method for producing the polymer according to the present invention have a high 0.5% salt viscosity of 90 mPa · S or more. High molecular weight is shown. Further, it was a water-soluble polymer containing no insoluble content and having a very low residual monomer content of 0.2% by weight or less. On the other hand, in Comparative Example 1 in which only the compound (A) was used as the photoinitiator, the content was 0.1%.
Although the 5% salt concentration is high and the molecular weight is high and does not contain any insoluble components, the residual monomer concentration is 10 times or more as compared with Examples 1 and 2. On the other hand, in Comparative Example 2 in which only the compound (B) was used for polymerization, although the residual monomer was low, the insoluble content contained in the polymer was remarkably large at 70 ml, and the salt viscosity of Example 1 was 0.5%. It was clearly lower than 2.

【0041】なお、本願発明においては、前記具体的実
施例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本願発
明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。
It should be noted that the present invention is not limited to the specific embodiments described above, but can be variously modified within the scope of the present invention in accordance with the purpose and application.

【0042】[0042]

【発明の効果】本願発明の水溶性重合体の製造方法は、
光ラジカル重合中における架橋反応を抑制するととも
に、高い重合反応率で反応を進める効果を有しており、
高分子量でありながら不溶解分が少なく、かつ残存モノ
マーが低減された重合体を得ることができるため、広い
用途、特に高分子凝集剤の用途に好適な水溶性重合体を
得ることが可能である。
The method for producing the water-soluble polymer of the present invention is as follows:
It has the effect of suppressing the crosslinking reaction during photo-radical polymerization and promoting the reaction at a high polymerization reaction rate.
Since it is possible to obtain a polymer having a high molecular weight and a small amount of insoluble components and a reduced amount of residual monomers, it is possible to obtain a water-soluble polymer suitable for a wide range of uses, particularly for a polymer flocculant. is there.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 美保 享 愛知県名古屋市港区船見町1番地の1 東 亞合成株式会社名古屋総合研究所内 Fターム(参考) 4J011 QA06 QA07 QA38 SA61 SA79 UA01 UA06 VA06 4J100 AL08Q AM15P BA31Q BA32Q CA01 CA04 FA03 FA41  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor: Miho Miho 1Funamicho, Minato-ku, Nagoya-shi, Aichi F-term (reference) in Nagoya Research Laboratory, Toagosei Co., Ltd. 4J011 QA06 QA07 QA38 SA61 SA79 UA01 UA06 VA06 4J100 AL08Q AM15P BA31Q BA32Q CA01 CA04 FA03 FA41

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光開始剤を含有するビニル系単量体水溶
液に光照射することによる水溶性重合体の製造方法にお
いて、分子中にシクロアルカノール構造を有する化合物
(A)とアゾ化合物(B)とからなる光開始剤を用いる
ことを特徴とする水溶性重合体の製造方法。
1. A method for producing a water-soluble polymer by irradiating an aqueous solution of a vinyl monomer containing a photoinitiator with light, wherein a compound (A) having a cycloalkanol structure in the molecule and an azo compound (B) A method for producing a water-soluble polymer, comprising using a photoinitiator comprising:
【請求項2】 上記光開始剤(A)が、1−ベンゾイル
ー1−ヒドロキシシクロヘキサンである請求項1記載の
水溶性重合体の製造方法。
2. The method for producing a water-soluble polymer according to claim 1, wherein the photoinitiator (A) is 1-benzoyl-1-hydroxycyclohexane.
【請求項3】 上記光開始剤(B)が、10時間半減期
温度が90℃以下のアゾ化合物である請求項1または2
記載の水溶性重合体の製造方法。
3. The photoinitiator (B) is an azo compound having a 10-hour half-life temperature of 90 ° C. or less.
A method for producing the water-soluble polymer according to the above.
【請求項4】 上記ビニル系単量体が、アクリルアミド
のみであるか、またはアクリルアミドを10モル%以上
含有する単量体混合物である請求項1、2または3に記
載の水溶性重合体の製造方法。
4. The production of a water-soluble polymer according to claim 1, wherein the vinyl monomer is acrylamide alone or a monomer mixture containing acrylamide in an amount of 10 mol% or more. Method.
【請求項5】 アクリルアミドと併用するビニル系単量
体または単量体混合物が、ジメチルアミノエチル(メ
タ)アクリレートの3級塩および4級塩の1種または2
種以上を5モル%以上含有するカチオン系単量体である
請求項4記載の水溶性重合体の製造方法。
5. A vinyl monomer or monomer mixture used in combination with acrylamide, wherein one or two of a tertiary salt and a quaternary salt of dimethylaminoethyl (meth) acrylate are used.
5. The method for producing a water-soluble polymer according to claim 4, wherein the monomer is a cationic monomer containing at least 5 mol% of at least one species.
【請求項6】 液深が50mm以上の単量体水溶液に、
300〜400nmの波長の光を用い、まず第1段目で
0.5〜100W/m2の範囲の照射強度で照射した
後、更に第2段目で10分間以上の照射を光量が70,
000J/m2以上となるように光照射を行なう請求項
1〜5記載の水溶性重合体の製造方法。
6. A monomer aqueous solution having a liquid depth of 50 mm or more,
Using light having a wavelength of 300 to 400 nm, first irradiation is performed at an irradiation intensity in the range of 0.5 to 100 W / m 2 in the first step, and then irradiation for 10 minutes or more is performed in the second step at a light intensity of 70,
000J / m 2 or more and a manufacturing method of the water-soluble polymer of claims 1 to 5, wherein performing the light irradiation so.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021524513A (en) * 2018-05-16 2021-09-13 ソレニス・テクノロジーズ・エル・ピー Adiabatic gel polymerization method for the production of water-soluble polyelectrolytes

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