JP2003292537A - ビニルピロリドン系重合体 - Google Patents
ビニルピロリドン系重合体Info
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Abstract
リドン系重合体を提供する。 【解決手段】 本発明にかかるビニルピロリドン系重合
体は、N−ビニルピロリドンを含む重合性単量体成分
を、−C(CH3)2−N=N−C(CH3)2−で表され
る化学構造を有するアゾ系開始剤、および/または、2
5℃の水またはエチルアルコールに3重量%以上溶解す
る有機過酸化物系開始剤を用いて重合して得られる、5
%水溶液のハーゼン値が30以下かつK値が60以下の
ビニルピロリドン系重合体である。
Description
系重合体に関する。さらに詳しくは、色調や耐熱黄変性
に優れた新規なビニルピロリドン系重合体に関する。
ン共重合体等のビニルピロリドン系重合体は、生体適合
性、安全性、親水性等の長所、利点があることから、医
薬品、化粧品、粘接着剤、塗料、分散剤、インキ、電子
部品等の種々の分野で広く用いられている。また、ビニ
ルピロリドン系重合体の架橋体は、吸水・保水を要する
各種用途、例えば紙おむつ等の吸水性樹脂としても有用
なものである。
ビニルピロリドン系重合体は、上記の長所、利点を有す
る反面、色調や耐熱黄変性の劣ったものしか得られない
という欠点があった。このため、塗料、樹脂改質剤、表
面処理剤、インク受容層、各種プライマー、各種バイン
ダーなど、優れた色調や耐熱黄変性が要求される用途に
おいては、従来のビニルピロリドン系重合体を用いるこ
とに対して抵抗があった。したがって、本発明が解決し
ようとする課題は、優れた色調と耐熱黄変性を有するビ
ニルピロリドン系重合体を提供することにある。
解決するべく鋭意検討を行った。その結果、N−ビニル
ピロリドンを含む重合性単量体成分を重合してビニルピ
ロリドン系重合体を得る際に特定の開始剤を用いること
により、上記課題が解決できることを見出した。すなわ
ち、本発明にかかるビニルピロリドン系重合体は、N−
ビニルピロリドンを含む重合性単量体成分を、−C(C
H3)2−N=N−C(CH3)2−で表される化学構造を
有するアゾ系開始剤、および/または、25℃の水また
はエチルアルコールに3重量%以上溶解する有機過酸化
物系開始剤を用いて重合して得られる、5%水溶液のハ
ーゼン値が30以下かつK値が60以下のビニルピロリ
ドン系重合体である。
系重合体は、N−ビニルピロリドンを含む重合性単量体
成分を、特定の開始剤を用いて重合して得られる。前記
重合性単量体成分中に必須に含まれるN−ビニルピロリ
ドンは、どのような製造方法で得られたものでも使用可
能であるが、本発明の効果を十分に発現させるために
は、アセチレンを使用しない方法で製造されたN−ビニ
ルピロリドンが好ましく、より具体的には、N−ヒドロ
キシエチルピロリドンを気相脱水反応させて得られたN
−ビニルピロリドンが好ましい。
めには、前記気相脱水反応させるN−ヒドロキシエチル
ピロリドンは、無水マレイン酸、ブタジエン、1,4−
ブタンジオールから選ばれる少なくとも1種から誘導さ
れたγ−ブチロラクトンをモノエタノールアミンと反応
させて得られたものが好ましい。N−ヒドロキシエチル
ピロリドンを気相脱水反応させる具体的な方法について
は、特に制限はなく、例えば、特開平8−141402
号公報や特許第2939433号公報で報告された方法
を採用すればよい。また、無水マレイン酸、ブタジエ
ン、1,4−ブタンジオールから選ばれる少なくとも1
種から誘導されたγ−ブチロラクトンをモノエタノール
アミンと反応させてN−ヒドロキシエチルピロリドンを
得る具体的な方法については、特に制限はなく、例え
ば、特開2001−226431で報告された方法を採
用すればよい。
ビニルピロリドンを含有していれば特に制限されるもの
ではなく、例えば、N−ビニルピロリドンを単独で用い
てもよいし、N−ビニルピロリドンと共重合可能な任意
の重合性単量体を併用してもよい。なお、N−ビニルピ
ロリドン以外の重合性単量体を共重合させる場合、重合
性単量体成分中のN−ビニルピロリドン含有量は、特に
限定されるものではないが、例えば、前記重合性単量体
成分中のN−ビニルピロリドン含有量を50重量%以上
とすることが好ましく、60重量%以上とすることがよ
り好ましく、70重量%以上とすることがさらにより好
ましく、80重量%以上とすることが特に好ましい。
性単量体としては、特に限定されることはなく、具体的
には、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)ア
クリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)
アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ヒドロ
キシエチル等の、(メタ)アクリル酸エステル類;(メ
タ)アクリルアミド、および、N−モノメチル(メタ)
アクリルアミド、N−モノエチル(メタ)アクリルアミ
ド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド等の、
(メタ)アクリルアミド誘導体;(メタ)アクリル酸ジ
メチルアミノエチル、ジメチルアミノエチル(メタ)ア
クリルアミド、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等
の、塩基性不飽和単量体およびその塩または第4級化
物;ビニルホルムアミド、ビニルアセトアミド、ビニル
オキサゾリドン等の、ビニルアミド類;(メタ)アクリ
ル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等の、カルボ
キシル基含有不飽和単量体およびその塩;無水マレイン
酸、無水イタコン酸等の、不飽和無水物類;酢酸ビニ
ル、プロピオン酸ビニル等の、ビニルエステル類;ビニ
ルエチレンカーボネートおよびその誘導体;スチレンお
よびその誘導体;(メタ)アクリル酸−2−スルホン酸
エチルおよびその誘導体;ビニルスルホン酸およびその
誘導体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテ
ル、ブチルビニルエーテル等の、ビニルエーテル類;エ
チレン、プロピレン、オクテン、ブタジエン等の、オレ
フィン類;などが挙げられる。これらのうち、N−ビニ
ルピロリドンとの共重合性等の点からは、(メタ)アク
リル酸エステル類、(メタ)アクリルアミド、(メタ)
アクリルアミド誘導体、塩基性不飽和単量体およびその
塩または第4級化物、ビニルアミド類、カルボキシル基
含有不飽和単量体およびその塩、ビニルエステル類、ビ
ニルエチレンカーボネートおよびその誘導体が特に好適
である。これらは、1種のみを用いてもよいし、2種以
上を混合してN−ビニルピロリドンと共重合させてもよ
い。
を得るための重合反応の方法は、特に制限されるもので
はなく、例えば、溶液重合、乳化重合、懸濁重合、沈殿
重合等の従来公知の方法によって行うことができる。前
記重合反応に用いる溶媒としては、好ましくは水が挙げ
られるが、水に溶解する溶媒、例えば、メチルアルコー
ル、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−
ブチルアルコール、ジエチレングリコール等のアルコー
ル類等から選ばれる単独あるいは2種以上を水と混合し
て用いることもできる。特に、イソプロピルアルコー
ル、n−ブチルアルコール等の溶媒を水と混合して使用
すると、共沸作用により水の沸点、すなわち重合温度が
低くなるので、副反応を抑制する点から好ましい。
度や圧力等の反応条件は、特に制限されるものではな
い。例えば、反応温度は、20〜150℃、反応系内の
圧力は、常圧または減圧とすることが好ましい。本発明
にかかるビニルピロリドン系重合体を得るための重合反
応においては、−C(CH3)2−N=N−C(CH3)2
−で表される化学構造を有するアゾ系開始剤、および/
または、25℃の水またはエチルアルコールに3重量%
以上溶解する有機過酸化物系開始剤を用いることが重要
であり、本発明の特徴の一つである。
で表される化学構造を有するアゾ系開始剤としては、例
えば、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−N−(2−ヒドロキシエ
チル)プロピオンアミド]、2,2’−アゾビス[N−
(2−プロペニル)−2−メチルプロピオンアミド]、
2,2’−アゾビス[N−ブチル−2−メチルプロピオ
ンアミド]、2,2’−アゾビス[N−シクロヘキシル
−2−メチルプロピオンアミド]、2,2’−アゾビス
[2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロ
パン]2塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダ
ゾリン−2−イル)プロパン]2塩酸塩、2,2’−アゾ
ビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]2硫
酸塩2水和物、2,2’―アゾビス[2−(3,4,
5,6−テトラヒドロピリジン−2−イル)プロパン]
2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−2−イル)プロパン]
2塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン
−2−イル)プロパン]2塩酸塩、2,2’−アゾビス
(2−アミジノプロパン)2塩酸塩、2,2’−アゾビ
ス[2−(N−(2−カルボキシエチル)アミジノ)プ
ロパン]2塩酸塩、ジメチル−2,2’−アゾビス(2
−メチルプロピオネート)等が挙げられ、これらの中で
も、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピ
オネート)が好ましい。これらは、1種のみを用いても
よいし、2種以上を併用してもよい。
量%以上溶解する有機過酸化物系開始剤としては、例え
ば、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、ジクミ
ルペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシヘキサヒド
ロテレフタレート、ジ−t−ブチルペルオキシド、t−
ブチルヒドロペルオキシド、t−ブチルペルオキシピバ
レート、t−アミルペルオキシ−2−エチルヘキサノエ
ート、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。これらの中でも、t−アミルペルオ
キシ−2−エチルヘキサノエートが好ましい。これら
は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用しても
よい。
3)2−で表される化学構造を有するアゾ系開始剤と、2
5℃の水またはエチルアルコールに3重量%以上溶解す
る有機過酸化物系開始剤とは、組み合わせて用いても良
い。前記開始剤の使用量については、特に限定されない
が、重合性単量体成分に対して0.01〜10重量%が
好ましく、0.1〜5重量%がさらに好ましく、0.5
〜3重量%がさらにより好ましい。前記重合反応を行う
際には、重合反応の促進あるいはN−ビニルピロリドン
の加水分解を防止する目的で、従来公知の塩基性pH調
節剤を使用することもできる。pH調節剤の添加は任意
の方法で行うことができ、例えば、重合初期より系内に
仕込んでおいてもよいし、重合中に逐次添加してもよ
い。pH調節剤としては、具体的には、アンモニア、脂
肪族アミン、芳香族アミン、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム等が挙げられ、これらの中でも特にアンモニア
が好ましい。これらは、1種のみを用いてもよいし、2
種以上を併用してもよい。pH調節剤を用いる場合、そ
の使用量については特に限定されないが、重合時の溶液
が5〜10のpH領域、好ましくは7〜9のpH領域と
なるように使用するのがよい。
進等の目的で、従来公知の遷移金属塩を使用することも
できる。遷移金属塩としては、具体的には、銅、鉄、コ
バルト、ニッケル等のカルボン酸塩や塩化物等が挙げら
れ、これらは、1種のみを用いてもよいし、2種以上を
併用してもよい。遷移金属塩を用いる場合、その使用量
については特に限定されないが、重合性単量体成分に対
して重量比で0.1〜20000ppbが好ましく、1
〜5000ppbがさらに好ましい。前記重合反応を行
う際には、前記重合開始剤および必要に応じて前記pH
調節剤、前記遷移金属塩の他に、必要に応じて、任意の
連鎖移動剤、緩衝剤等を用いることもできる。
み成分の添加方法は特に限定されず、回分式や連続式等
の任意の方法で行うことができる。本発明にかかるビニ
ルピロリドン系重合体は、優れた色調と耐熱黄変性を有
する重合体であり、5%水溶液のハーゼン値が30以下
であることを特徴とする。5%水溶液のハーゼン値は、
より好ましくは20以下、さらに好ましくは15以下、
さらにより好ましくは10以下である。5%水溶液のハ
ーゼン値が30を超えると、本発明の効果である優れた
色調と耐熱黄変性が発揮できない。本発明にかかるビニ
ルピロリドン系重合体は、さらに、5%水溶液のK値が
60以下であることを特徴とする。
合体を、ビニルピロリドン系重合体が溶解する任意の溶
媒に10重量%以下の濃度で溶解させ、その溶液の粘度
を25℃において毛細管粘度計によって測定し、これら
の測定値を用いてフィケンチャー式により示される値で
ある。フィケンチャー式は以下の通りである。 (logηrel)/C=[(75K0 2)/(1+1.5
K0C)]+K0 K=1000K0 (ここで、Cは、溶液100ml中のビニルピロリドン
系重合体のg数を示し、ηrelは、溶媒に対する溶液の
粘度を示す。) 5%水溶液のK値は、より好ましくは50以下、さらに
好ましくは40以下、さらにより好ましくは30以下で
ある。5%水溶液のK値が60を超えると、溶融粘度が
高すぎるため、樹脂改質等の用途に適さなくなる。ま
た、溶液粘度が高すぎるために、塗料などの塗工して用
いる用途に適さなくなる。
系重合体は、空気雰囲気下において雰囲気温度150℃
で30分間の熱履歴を経過した後の5%水溶液のハーゼ
ン値が100以下であることがより好ましい。空気雰囲
気下において雰囲気温度150℃で30分間の熱履歴を
経過した後の5%水溶液のハーゼン値は、さらに好まし
くは80以下、さらにより好ましくは60以下、特に好
ましくは50以下である。空気雰囲気下において雰囲気
温度150℃で30分間の熱履歴を経過した後の5%水
溶液のハーゼン値が100を超えると、本発明の効果で
ある優れた色調と耐熱黄変性が十分に発揮できないおそ
れがある。
は、以上述べたように、優れた色調と耐熱黄変性を有し
ているので、塗料、樹脂改質剤、表面処理剤、インク受
容層、各種プライマー、各種バインダーなどの種々の用
途で用いることができる。
説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限
されるものではない。なお、特に断らない限り、以下に
おいて「部」は「重量部」を表すものとする。 [合成例1]イオン交換水65部を反応容器に仕込み、
窒素を吹き込みながら還流温度(100℃)まで昇温し
た。攪拌しながら、N−ビニルピロリドン30部と、ジ
メチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネー
ト)(和光純薬製、V−601)1.5部をエタノール
5部に溶解した溶液とを、それぞれ2時間かけて同時に
滴下した。滴下終了後、さらに還流状態を保ったまま2
時間反応を継続し、K値=30のポリビニルピロリドン
を得た。
は、無水マレイン酸から誘導されたγ−ブチロラクトン
をモノエタノールアミンと反応させてN−ヒドロキシエ
チルピロリドンとし、該N−ヒドロキシエチルピロリド
ンを気相脱水反応させて得られたN−ビニルピロリドン
を用いた。 [合成例2]開始剤として、ジメチル−2,2’−アゾ
ビス(2−メチルプロピオネート)の代わりに、t−ア
ミルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート(化薬アク
ゾ製、トリゴノックス121)0.75部を用いた以外
は合成例1と同様にし、K値=39のポリビニルピロリ
ドンを得た。
て、1,4−ブタンジオールから誘導されたγ−ブチロ
ラクトンとアンモニアを反応させてN−ヒドロキシエチ
ルピロリドンとし、該N−ヒドロキシエチルピロリドン
にアセチレンを付加反応して得られたN−ビニルピロリ
ドンを用いた以外は合成例1と同様にし、K値=30の
ポリビニルピロリドンを得た。 [合成例4]N−ビニルピロリドンとして、1,4−ブ
タンジオールから誘導されたγ−ブチロラクトンとアン
モニアを反応させてN−ヒドロキシエチルピロリドンと
し、該N−ヒドロキシエチルピロリドンにアセチレンを
付加反応して得られたN−ビニルピロリドンを用いた以
外は合成例2と同様にし、K値=39のポリビニルピロ
リドンを得た。
1%硫酸銅水溶液1部を反応容器に仕込み、窒素を吹き
込みながら還流温度(100℃)まで昇温した。攪拌し
ながら、N−ビニルピロリドン30部と、t−ブチルヒ
ドロペルオキシド(カヤブチルH、化薬アクゾ製)5%
水溶液10部を2時間かけて滴下した。滴下終了後、さ
らに還流状態を保ったまま2時間反応を継続し、K値=
30のポリビニルピロリドンを得た。なお、上記N−ビ
ニルピロリドンとしては、無水マレイン酸から誘導され
たγ−ブチロラクトンをモノエタノールアミンと反応さ
せてN−ヒドロキシエチルピロリドンとし、該N−ヒド
ロキシエチルピロリドンを気相脱水反応させて得られた
N−ビニルピロリドンを用いた。
1%硫酸銅水溶液1部を反応容器に仕込み、窒素を吹き
込みながら還流温度(100℃)まで昇温した。攪拌し
ながら、N−ビニルピロリドン30部と、1%過酸化水
素水10部を1時間かけて滴下した。滴下の間、アンモ
ニア水を適宜添加しながら、反応系中のpHを7.5〜
8.5の範囲に調節した。滴下終了後、さらに還流状態
を保ったまま2時間反応を継続し、K値=30のポリビ
ニルピロリドンを得た。なお、上記N−ビニルピロリド
ンとしては、1,4−ブタンジオールから誘導されたγ
−ブチロラクトンとアンモニアを反応させてN−ヒドロ
キシエチルピロリドンとし、該N−ヒドロキシエチルピ
ロリドンにアセチレンを付加反応して得られたN−ビニ
ルピロリドンを用いた。
ゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を用いた以外は
合成例3と同様にし、K値=29のポリビニルピロリド
ンを得た。 [実施例1〜5、比較例1〜2]合成例1〜7で得られ
たポリビニルピロリドンについて、5%水溶液のハーゼ
ン値(初期ハーゼン値)、および、空気雰囲気下におい
て雰囲気温度150℃で30分間の熱履歴を経過した後
の5%水溶液のハーゼン値(150℃ハーゼン値)を測
定した。結果を表1に示した。
ゼン値)と空気雰囲気下において雰囲気温度150℃で
30分間の熱履歴を経過した後の5%水溶液のハーゼン
値(150℃ハーゼン値)の測定方法は以下の通りであ
る。 (初期ハーゼン値)ポリビニルピロリドンをイオン交換
水に溶解し、5%水溶液を調製してハーゼン値を求め
た。ハーゼン値の測定は、JIS K0071に準じて
行った。 (150℃ハーゼン値)ポリビニルピロリドンの粉体1
gを150℃の熱風乾燥機で30分間熱処理した後、イ
オン交換水に溶解し、5%水溶液を調製してハーゼン値
を求めた。ハーゼン値の測定は、JIS K0071に
準じて行った。
性を有するビニルピロリドン系重合体を提供することが
できる。
Claims (3)
- 【請求項1】N−ビニルピロリドンを含む重合性単量体
成分を、−C(CH3)2−N=N−C(CH3)2−で表
される化学構造を有するアゾ系開始剤、および/また
は、25℃の水またはエチルアルコールに3重量%以上
溶解する有機過酸化物系開始剤を用いて重合して得られ
る、5%水溶液のハーゼン値が30以下かつK値が60
以下のビニルピロリドン系重合体。 - 【請求項2】空気雰囲気下において雰囲気温度150℃
で30分間の熱履歴を経過した後の5%水溶液のハーゼ
ン値が100以下である、請求項1に記載のビニルピロ
リドン系重合体。 - 【請求項3】無水マレイン酸、ブタジエン、1,4−ブ
タンジオールから選ばれる少なくとも1種から誘導され
たγ−ブチロラクトンをモノエタノールアミンと反応さ
せてN−ヒドロキシエチルピロリドンとし、該N−ヒド
ロキシエチルピロリドンを気相脱水反応させて得られる
N−ビニルピロリドンを用いる、請求項1または2に記
載のビニルピロリドン系重合体。
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Cited By (6)
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