JP2003508601A - 架橋ポリアリルアミンポリマーの製造方法 - Google Patents
架橋ポリアリルアミンポリマーの製造方法Info
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Abstract
Description
ポリアリルアミンポリマーの水溶液と多官能性架橋剤からの架橋ポリアリルアミ
ンポリマーの製造方法およびそれから製造される架橋ポリアリルアミンポリマー
組成物に関する。
る。例えば、胆汁酸の再吸収を減少させることにより血液中のコレステロールレ
ベルを減少させることについては国際公開第98/57652号、特開平7−3
09766号公報並びに米国特許第5,618,530号、第5,679,71
7号、第5,693,675号および第5,607,669号明細書を、胃腸管
からの食物中の鉄分の吸収を減少させることについては米国特許第5,702,
696号明細書を、並びに胃腸管からホスフェートを除去することについては国
際公開96/21454号および米国特許第5,496,545号明細書を参照
されたい。さらに、特開平5−244915号公報には、食品防腐剤として架橋
ポリアミンポリマーを使用することが開示されている。
よび米国特許第4,605,701号、ドイツ国特許出願公開第4227019
A1号およびヨーロッパ特許出願公開第732352 A1号を参照されたい
。これらの参考文献には、ポリアリルアミンポリマーと適切な架橋剤とを苛性ア
ルカリ水溶液中または苛性アルカリ水溶液と不混和性溶剤との混合物中で反応さ
せることによりポリアリルアミンポリマーを架橋させることが開示されている。
ロセスで、困難で費用のかかる取扱いおよび浄化手順をもたらす。例えば、米国
特許第5,618,530号、第5,679,717号、第5,693,675
号、第5,702,696号および第5,607,669号において、架橋ポリ
アリルアミンは、凝固した後に反応容器内で連続的な塊を形成し、これは大規模
では実際的でない。さらに、架橋反応が塩基性水溶液中で起きる場合に、塩、例
えば塩化ナトリウム、並びに未反応のアリルアミンモノマー、低分子量ポリアリ
ルアミンポリマー、アリルアミンモノマーの遊離基重合の間および後における開
始剤の分解に由来する低分子量化合物、溶剤等の望ましくない不純物の除去は、
固体の不溶性架橋ポリアリルアミンポリマーに対して行わなければならないため
に、非常に複雑である。さらに、国際公開第98/57652号に開示されてい
るような塩基性水溶液と分散体の溶剤混合物を使用する場合、溶剤、例えばアセ
トニトリルを再生するか処分しなくてはならない。本発明は、これらの問題に取
り組んだものであり、これらの問題に対するより実際的な解決法を与える。
能性架橋剤、好ましくはエピクロロヒドリンとを反応させて架橋ポリアリルアミ
ンポリマーを生じさせる工程を含む架橋ポリアリルアミンポリマーの製造方法に
関する。
ルアミン塩酸塩ポリマーの水溶液をイオン交換または電気脱イオン化により中和
して、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を生じさせる工程を含
む。
液をナノ濾過または限外濾過して、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの
水溶液を生じさせる工程を含む。 さらなる態様において、本発明は、上記工程により製造される塩を減少させた
ポリアリルアミンポリマーの水溶液の組成物に関する。 さらなる態様において、本発明は、架橋に先立って、塩を減少させたポリアリ
ルアミンポリマーの水溶液を濃縮する工程を含む。
ルまたはアルコール/水の溶液で洗浄する工程を含む。 さらなる態様において、本発明は、架橋ポリアリルアミンポリマーを乾燥させ
る工程を含む。 さらなる態様において、本発明は、高粘度加工用に設計された反応器、好まし
くはLIST反応器を前記架橋および/または乾燥工程で使用することを含む。 さらなる態様において、本発明は、上記方法により製造される架橋ポリアリル
アミンポリマーの組成物を含む。
の製造方法を提供する。この方法は、塩を減少させたポリアリルアミンポリマー
の水溶液中に存在するアミノ基の一部を、分子中に第1級アミノ基と反応し得る
官能基を少なくとも2個有する化合物と架橋反応させること、および前記架橋し
たポリアリルアミンポリマーを提供することを含む。
および米国特許第4,528,347号明細書から周知である。一般的に、モノ
アリルアミンは、アゾ型遊離基開始剤の存在下で、モノアリルアミンの単量体無
機酸塩(例えば、塩酸塩、硫酸塩等)として重合する。本発明において使用され
るポリアリルアミン酸塩ポリマーは、典型的には約2,000を超える分子量(
Mw)を有し、より好ましくは約20,000を超える分子量を有する。本発明
において使用されるポリアリルアミンポリマーは、典型的には約200,000
以下、より好ましくは約100,000以下の分子量を有する。モノアリルアミ
ンの塩酸塩から得られる重合生成物であるポリアリルアミン塩酸塩ポリマーが好
ましいポリアリルアミン酸塩ポリマーである。
和されたポリアリルアミンポリマーは、時にはポリアリルアミンポリマーと呼ば
れる。本発明において使用されるポリアリルアミンポリマーの水溶液は、上記方
法により得られたポリアリルアミン酸塩ポリマーを水または他の適切な溶剤に溶
解させることにより調製される。任意の適切な塩基、例えば水酸化アンモニウム
、好ましくは水酸化ナトリウムを用いて、イオン交換、電気脱イオン化により、
または他の適切な方法によって中和を達成できる。
はない。その意図する用途に応じて、部分中和も差し支えなく、望ましい架橋レ
ベル、pH、架橋ポリアリルアミンポリマーの特性および有効性をもたらすには
往々にして望ましい。ポリアリルアミン酸塩ポリマーを中和することによって、
ポリアリルアミン酸塩ポリマー中のアミノ基の少なくとも約50%が中和される
ことが好ましく、少なくとも約60%が中和されることがより好ましく、少なく
とも約65%が中和されることがさらに好ましく、少なくとも約70%が中和さ
れることがよりいっそう好ましく、少なくとも約71%が中和されることが最も
好ましい。ポリアリルアミン酸塩ポリマーを中和することによって、ポリアリル
アミン酸塩ポリマー中のアミノ基の約100%が中和されることが好ましく、約
90%以下が中和されることがより好ましく、約80%以下が中和されることが
さらに好ましく、約75%以下が中和されることがよりいっそう好ましく、約7
3%以下が中和されることがさらにいっそう好ましく、約72%が中和されるこ
とが最も好ましい。
によるポリアリルアミン塩酸塩の中和、特に商業規模での中和は、多量の無機酸
塩、例えば塩化ナトリウムの形成をもたらす。塩化ナトリウム等の塩は最終的な
架橋ポリアリルアミン、特に治療用途用のポリアリルアミンにおいて望ましくな
い。本発明において、架橋に先立つ塩化ナトリウム等の塩の除去によって、架橋
ポリアリルアミンからの困難かつ費用のかかる塩を除去するプロセスが除かれる
。
せたポリアリルアミンポリマーの水溶液である。塩を減少させたポリアリルアミ
ンの水溶液を架橋させることによって、架橋ポリアリルアミンポリマーの取扱い
、浄化および単離が容易になる。塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水
溶液が、未反応のアリルアミンモノマー、低分子量ポリアリルアミンポリマー、
アリルアミンモノマーの遊離基重合の間および後の開始剤の分解に由来する低分
子量化合物および溶剤等の不純物を低いレベルで有することが好ましい。
、ポリアリルアミン塩酸塩から直接、塩が減少したポリアリルアミンポリマーの
水溶液を与える。イオン交換による中和は良く知られている。イオン交換ポリマ
ーおよび用途についての詳しい論説は、Encyclopedia of Polymer Science and
Engineering, 1988, Volume 8, pp. 341-393に含まれている。
成されることが好ましい。電気脱イオン化は、回分式操作または連続式プロセス
として行うことができる。電気脱イオン化は、望ましい溶液を中和(または脱塩
)するためにイオン選択膜を通してイオンを移動させる起電力(“EMF”)の
使用を含む。例えば、水の脱塩および塩の付随生産(concomitant production)
は電気脱イオン化のよく知られた用途である。別の用途には、オレンジジュース
のような柑橘ジュースの脱酸(スイートニング)がある(Voss, J. Membrane Sc
i., 27, 165-171 (1986)およびHwang and Kammermeyer, Techniques of Chemist
ry, Wiley, vol VII, 494 (1975))。電気脱イオン化の別の用途は、エチレンジ
アミン二塩酸塩についてエチレンジアミンへの変換(Chang, J. App. Electroch
em., 9, 731-736 (1976))が行われたように、ポリアンモニウム塩をアミン類に
変換するものである。さらに別の例である有機物分離技術が、発酵培養液中のラ
クテートから乳酸を回収し精製することに関して米国特許第4,885,247
号明細書に開示されている。柑橘ジュースの脱酸、アミン類の生産および乳酸の
精製において、有機アニオンが膜を横切って処理実施時の流れ効率(current ef
ficiency)を低下させる。好ましくは、本発明の電気脱イオン化方法は、高分子
アミンを2枚のアニオン交換膜の間に留める。EMFは、これら2枚のアニオン
交換膜の1つから出る塩化物イオンの移動をもたらすとともに、水酸化物イオン
を別の膜に通過させ、ポリアリルアミン塩酸塩を正味で中和させる(図1に例示
したセル構成)。水分離膜を具備する他のセル構成(例えば、Chang)も可能で
あり、水酸化ナトリウムの消費の代わって酸が生成するであろう。いずれの構成
においても電気脱イオン化は、塩濃度が減少した高pHポリアリルアミンポリマ
ー溶液を与える。
)によるポリアリルアミン塩酸塩ポリマーの水溶液の中和は、高レベルの塩(例
えば、塩化ナトリウム)を含むポリアリルアミンポリマーの水溶液をもたらす。
しかしながら、本発明に係る塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液
を提供するために、塩を除去するための手段、例えばイオン交換、透析、ナノ濾
過または限外濾過を使用することができる。
ポリマー中の塩のレベルを減少させることが限外濾過により行われることが好ま
しい。限外濾過は、分子スケールで起こる圧力駆動式の濾過分離法であり、当該
技術分野でよく知られている。典型的には、溶解および/または懸濁した物質を
含むプロセス流体が多孔質膜の片側に接触する。膜を横切る方向に圧力勾配を生
じさせる。小さな溶解した分子(例えば、未反応のアリルアミンおよび低分子量
のポリアリルアミンポリマー)およびイオン(例えば、塩)を含む液体を細孔に
強制的に通過させる。コロイド、懸濁した固形物、および大きな溶解した分子(
例えば、ポリアリルアミンポリマー)は篩分け作用により保持される。限外濾過
についての詳しい論説はEncyclopedia of Polymer Science and Engineering, 1
988, Volume 17, pp. 75-107に含まれている。
法によりポリアリルアミンポリマーおよび/または水溶液に対して実験的に求め
ることができる。さらに、塩含有量は、反応物と生成物の物質収支に基づいて理
論的に計算することにより求めることができる。さらに、電気脱イオン化および
/または限外濾過により中和される場合に、塩含有量は、電気脱イオン化および
限外濾過プロセスの既知の操作条件により求めることができる。例えば、電気脱
イオン化の場合、塩濃度は、製造者により示された膜のイオン選択性により求め
られ、連続添加モード(con-add mode)での限外濾過の場合には、塩の濃度は系
を溶出させるために使用される反応器容積数に対して指数関数的に減少する(En
cyclopedia of Polymer Science and Engineering, 1988, Volume 17, page 97,
式(13)参照)。
場合、ポリアリルアミン酸塩ポリマー中のアミノ基の(部分)中和から生じる理
論量未満の量で塩が存在することが好ましく、例えば、水酸化ナトリウムによる
ポリアリルアミン塩酸塩の100%中和は、中和したポリアリルアミンポリマー
の質量を基準にして約51%の塩化ナトリウムをもたらすであろう。中和の後で
あるが架橋前に、ポリアリルアミンポリマー水溶液中の塩の量は、(部分)中和
したポリアリルアミンポリマーの質量を基準にして約51%以下であり、好まし
くは約45%以下であり、より好ましくは約35%以下であり、さらに好ましく
は約25%以下であり、いっそう好ましくは約15%以下であり、もっと好まし
くは約10%以下であり、よりいっそう好ましくは約5%以下であり、さらにい
っそう好ましくは約3%以下であり、それ以上に好ましくは約1%以下であり、
さらに好ましくは約0.5%以下であり、さらにいっそう好ましくは約0.3%
以下であり、最も好ましくは約0.1%以下である。
子量カットオフ等の限外濾過装置の操作条件をもとに、電気脱イオン化および/
または限外濾過によりポリアリルアミンポリマーの水溶液から低分子量不純物を
除去することができる。低分子量不純物の例は、アリルアミンモノマー、開始剤
分解生成物、例えばテトラメチルスクシンアミド(“TMS”)、および統計的
には望ましい水不溶性生成物を形成するように架橋しにくいポリアリルアミンポ
リマーの低分子量画分である。
に、濃縮限外濾過または減圧下高温でのフラッシュ蒸発等の当該技術分野で周知
の任意の手段により濃縮することが好ましい。塩を減少させた水溶液が、少なく
とも約1.5ミリ当量毎溶液1グラム(“meq/g”)のポリアリルアミンポリマ
ーを含むことが好ましく、少なくとも約2.0meq/gのポリアリルアミンポリマ
ーを含むことがより好ましく、少なくとも約2.5meq/gのポリアリルアミンポ
リマーを含むことがさらに好ましく、少なくとも約3.0meq/gのポリアリルア
ミンポリマーを含むことがいっそう好ましく、少なくとも約3.5meq/gのポリ
アリルアミンポリマーを含むことがもっと好ましく、少なくとも約4.0meq/g
のポリアリルアミンポリマーを含むことがよりいっそう好ましく、少なくとも約
4.5meq/gのポリアリルアミンポリマーを含むことがさらにいっそう好ましい
。塩を減少させた水溶液が、溶液1グラム当たり約9.0meq以下のポリアリル
アミンポリマーを含むことが好ましく、約8.5meq/g以下のポリアリルアミン
ポリマーを含むことがより好ましく、約8.0meq/g以下のポリアリルアミンポ
リマーを含むことがさらに好ましく、約7.5meq/g以下のポリアリルアミンポ
リマーを含むことがよりいっそう好ましく、約7.0meq/g以下のポリアリルア
ミンポリマーを含むことがもっと好ましく、約6.5meq/g以下のポリアリルア
ミンポリマーを含むことがよりいっそう好ましく、約6.0meq/g以下のポリア
リルアミンポリマーを含むことが最も好ましい。
せ、濃縮したポリアリルアミンの水溶液とを、混合(好ましくは室温で)し、反
応させる。適切な架橋剤の例としては、塩化アクリロール、エピクロロヒドリン
、ブタンジオールジグリシジルエーテル、好ましくは、1,4−ブタンジオール
ジグリシジルエーテル、エタンジオールジグリシジルエーテル、好ましくは1,
2−エタンジオールジグリシジルエーテル、1,3−ジクロロプロパン、1,2
−ジクロロエタン、1,3−ジブロモプロパン、1,2−ジブロモエタン、スク
シニルジクロリド、ジメチルスクシネート、トルエンジイソシアネート、および
ピロメリト酸二無水物が挙げられる。好ましい架橋剤はエピクロロヒドリンであ
る。なぜなら、エピクロロヒドリンが安価であるからである。エピクロロヒドリ
ンは、それが低分子量であることおよび親水性であり、ポリアリルアミンポリマ
ーゲルの水膨潤性およびホスフェート結合能を維持する点からも有利である。
される場合に、架橋のレベルはポリマーを不溶性にするとともに吸収および分解
に対して実質的に抵抗性のあるものにするものである。架橋剤は、(部分)中和
したポリアリルアミンポリマーと架橋剤の合計質量を基準にして約0.1質量%
以上の量で存在することが好ましく、約0.5質量%以上の量で存在することが
より好ましく、約1.0質量%以上の量で存在することがさらに好ましく、約2
.0質量%以上の量で存在することがさらにいっそう好ましく、約5.0質量%
以上の量で存在することが最も好ましい。架橋剤は、(部分)中和したポリアリ
ルアミンポリマーと架橋剤の合計質量を基準にして、典型的には約75質量%以
下の量で存在し、約50質量%以下の量で存在することがより好ましく、約25
質量%以下の量で存在することがさらに好ましく、約20質量%以下の量で存在
することがさらにいっそう好ましく、約10質量%以下の量で存在することが最
も好ましい。
応器は、反応を回分式または連続式で行えるものである。ゲル化に先立って反応
物を混合することができるとともに、ゲル化後にゲルを小さな断片またはかけら
に破壊することのできる攪拌手段を有する高粘度加工用に設計された反応器がよ
り好ましい。高粘度加工用に設計された好ましい反応器の1つの例はList Inc.
により製造されたLIST-DISCOTHERM Bである。このLIST-DISCOTHERM Bは、回分式
または連続式操作に合わせて供給されることがある。これは、架橋ポリアリルア
ミンポリマーのような粘稠、ペースト状、固いまたはゲル状の物質を加工するの
に混合または混練が必要な、乾燥または反応等の熱プロセスに特に有用である。
基本ユニットは、水平なシリンダー状ハウジングと、周縁混合/混練棒を有する
軸に対して垂直なディスク要素を具備する同心攪拌機シャフトとから成る。シェ
ル内に据え付けられた固定されたフック形状の棒は、シャフトおよびディスク要
素が回転している際にそれらのシャフトおよびディスク要素と相互作用して、そ
れらのシャフトおよびディスク要素を浄化する。シェル、シャフトおよびディス
ク要素は、全て熱伝達に寄与し、加熱または冷却することができる。このユニッ
トは、概して、反応器容量の60〜75%の充填レベルで動作する。典型的なシ
ャフト速度は、高いインストールトルク(installed torque)で5〜100回転
毎分(“rpm”)である。強力混合混練作用と熱交換面の自己浄化との複合効
果は、高い熱および物質移動速度をもたらす。回分式ユニットでは、混合棒は、
任意の混合を行うように配列される。連続工程の場合に、内部構造の配列の仕方
で材料のプラグフロー移動がもたらされる。しかしながら、軸方向の搬送速度は
攪拌機回転速度にほとんど依存せず、熱および物質移動を最適化する高攪拌機回
転速度で運転することができる。さらに、ディスク要素の位置決めによって、乾
燥生成物の再循環をせずに液体供給原料を固体フリーの流動性物質に直接加工す
ることができる。LIST反応器の他に類のない設計によって、単一の連続的な
凝固した塊の形成がなくなる。ゲル化が起こる際、自己浄化作用のある同心攪拌
シャフトおよびディスク要素はゲルの凝集塊の処理を容易にする。
がゲル化するまで、好ましくは約60〜約100rpm、より好ましくは約80
rpmで攪拌する。混合物がいったんゲル化したら、反応を続けさせる。これは
時によって硬化と呼ばれる。硬化の間に、架橋ポリマーの剪断分解を最低限に抑
えるために、攪拌速度を減少させるか、断続的または不連続的にし、攪拌を約2
0rpmで連続的および/または断続的(オン/オフ)に行うことが好ましい。
硬化の間に、長時間、例えば5〜20時間の間、反応温度を増加、例えば約70
℃〜80℃の間に増加させることが好ましい。
れる。剪断分解した架橋ポリアリルアミンポリマーは、可溶性オリゴマーの別の
供給源である。常法、すなわちポリアリルアミンの高塩水溶液から生じた架橋ポ
リアリルアミンポリマーは、特に、ポリマーから塩を除去するために必要な困難
な浄化処理からもたらされる剪断分解を受けやすい。可溶性オリゴマーは最終的
な架橋ポリアリルアミンポリマーにおいては望ましくない。架橋ポリアリルアミ
ンポリマーを洗浄して望ましくない可溶性オリゴマーを除去することが好ましい
。いかなる媒体も使用できるが、架橋ポリアリルアミンが媒体に可溶でない一方
で、可溶性オリゴマーが可溶であることを条件とする。水、メタノール、エタノ
ール、プロパノール、イソプロピルアルコール等の1種以上のアルコール、およ
びこれらの1種以上の混合物を使用することが好ましい。可溶性オリゴマーを所
望のレベルまで減少させるため、架橋ポリアリルアミンポリマーを1回以上洗浄
することが好ましい。可溶性オリゴマーが最終的な架橋ポリアリルアミンポリマ
ー中に存在する場合には、可溶性オリゴマーが、ポリアリルアミンポリマーの質
量を基準にして、約1質量%未満の量で存在することが好ましく、約0.8質量
%未満の量で存在することが好ましく、約0.6質量%未満の量で存在すること
がさらに好ましく、約0.5質量%未満の量で存在することが最も好ましい。
により乾燥させる。例えば、架橋ポリアリルアミンポリマーを濾過または遠心分
離により水溶液から分離し、次に減圧オーブンまたはLIST乾燥機内で乾燥さ
せる。架橋ポリアリルアミンポリマーを、減圧下、約80℃未満の温度で乾燥さ
せることが好ましい。乾燥したポリアリルアミンポリマーを任意の適切な方法、
例えば乳鉢と乳棒、Retsch Mill、またはFitzMillにより粉砕することが好まし
い。 本発明の実施態様を示すために、好ましい態様の例を以下に示す。しかしなが
ら、これらの例は、けっして本発明の範囲を限定するものではない。
び/または限外濾過条件をまとめたものを下記表1に示す。表1において: “PAAHCl”は、約10,000〜約30,000の平均分子量を有し、H
Cl塩として約93.6g毎モル(g/mol)であり、ポリアリルアミン塩酸塩ポ
リマーを基準にして約5質量%の量の単量体アリルアミンを含むポリアリルアミ
ン塩酸塩ポリマーの50質量%水溶液である。ポリアリルアミンポリマーは、Al
drich Chemical Company, Inc.(米国ワイオミング州ミルウォーキー,ウェスト
・セイントポール・アヴェニュー,1001)から市販されている。
ンチメートル(cm2)の活性領域を有する2区画フロースルーセルを形成する
ようにIonac MA3475アニオン交換膜がゴムガスケットの間に挟まれた実験室用セ
ル内でポリアリルアミン塩酸塩ポリマーを中和するために使用した電気脱イオン
化方法である。アノード液は25%ギ酸ナトリウム(“ホルメート”)水溶液か
ら成っていた。カソード液は、水で稀釈した市販の50%PAAHCl水溶液から
成っていた。このPAAHClを中和してアミン塩酸塩の約72質量%を遊離アミ
ンに変換した。時によって定電流条件と呼ばれる電流規制条件のもとで電気脱イ
オン化を行った。望ましい反応時間に応じて、規制電流(“I”)を一定に保つ
か(例えば0.9ミリアンペア(“mA”))、または中和の間変化させた(例
えば0.9〜0.6mA)。PAAHClをその終点の72%まで中和するための
電荷の計算はファラデーの法則: Q=0.72×nFmols (式中、Qは、PAAHClを中和させるために電荷量(クーロン)であり、nは
中和される物質の当量/モル(eq/モル)であり(PAAHClの場合にn=1
)、molsは中和されるモル数であり、Fはファラデー定数(96485C/モル
)である) を使用した。
Ann Arbor))から入手可能なAmicon 8400磁気攪拌槽内で、約50ポンド毎平方
インチ(“psi”)の圧力を加えて、後述する限外濾過膜の1つを使用して行
った。各限外濾過工程は、水性ポリアリルアミンポリマーを水で容積約350m
l(初期容積“VI”)に稀釈し、そして約60mlの溶液(最終容積“VF”)
または未透過物(retenate)が残るまで溶液を濾過することから成っていた。濃
縮係数はVI/VFである。
000のAmicon YM10限外濾過膜であり; “YM30”は、Gelmanから市販されているMwカットオフ30,000のAmi
con YM30限外濾過膜であり; “PW”は、Osmonicsから市販されているMwカットオフ10,000のOSM-P
W限外濾過膜であり; “MX50”は、Osmonicsから市販されているMwカットオフ10,000のO
SM-MX50限外濾過膜であり;
M限外濾過膜であり; EDIおよび/またはUFにより調製したポリアリルアミンポリマー(“PA
A”)の塩を減少させた水溶液の“フラッシュ”濃度は、減圧下高温でのフラッ
シュ蒸発により得られたものであり; “固形分(%)”は、Mettler LJ16湿度分析器により120℃で求めたもので
、EDIおよび/またはUFにより調製した後にフラッシュ蒸発によりPAAの
塩を減少させた最終濃度の水溶液の固形分(%)であり;
反応物と生成物の物質収支をもとにして、電気脱イオン化および/または限外濾
過により中和した場合に、電気脱イオン化および限外濾過プロセスの既知の操作
条件でポリアリルアミンポリマーの水溶液について計算したもので、PAAの質
量を基準にした質量%として表したものである。
アミンポリマーを架橋させるための反応条件、並びに例1〜15および比較例A
〜Oの得られた架橋ポリアリルアミンポリマーの特性を下記表2に示す。表2に
おいて、 “[PAA]”は水溶液1グラム当たりのアミンのミリ当量(meq)で表し
たポリアリルアミンポリマーの濃度である。アミンの当量は、ポリマー(すなわ
ち、アリルアミン/アリルアミン塩酸塩分子)中のアミン含有反復単位の分子量
に等しい。アリルアミンは57.1のMwを有し、アリルアミン塩酸塩は93.
6のMwを有するため、72%中和したPAA水溶液の1meq/gのアミンは、溶液
1g当たり0.067gのPAAに等しい。 [(0.72×57)+(0.28×93.5)]/1000=0.067 “EPI”はAldrich and Acrosから市販されている99%エピクロロヒドリ
ンであり; 架橋ポリアリルアミンポリマー(“PAAx”)試料を、乳鉢と乳棒(“M&
P”)または4インチRetschミル(“Retsch”)により粉砕して粉末にした。
とめた。 膨潤度は、0.1gの乾燥ポリアリルアミンポリマーを2個構成の遠心分離管
に入れ、そして5mlの水と2時間攪拌することにより求めた。その後、スラリ
ーを遠心分離し、得られたゲル塊の質量を量って膨潤度を求めた。 膨潤度=(最終質量−初期質量)/初期質量
の両方の濃度の決定に使用した。 可溶性オリゴマー(SO)は、McLeanにより発表された方法(J. D. McLean,V
. A. Stenger, R. E. Reim, M. W. LongおよびT. A. Hiller, Anal. Chem., 50,
1309 (1978))の変法により求めた。抽出物の一部をホルムアルデヒドにより誘
導体化し、次にシッフ塩基の還元によりポーラログラフ法で求め、スパイク試料
(spiked sample)と比較した。 架橋ポリアリルアミンポリマー中の塩化ナトリウム(“NaCl”)を、抽出
物の一部についてナトリウムイオン選択電極を用いる分析によって求めた。 ホスフェート結合能(“PO4”)は、分光光度法というよりはむしろクロマ
トグラフ法によって検出を行ったことを除き、米国特許第5,496,545号
明細書で公開されたものと同じ方法により求めた。
リマー溶液を337gの水で稀釈した。混合物を攪拌し、そして76.5gの5
0質量%水酸化ナトリウム水溶液を添加することによりpHを調節して前記アミ
ン塩酸塩の約72質量%を遊離アミンに変換した。得られた混合物を室温に冷却
し、そして溶液のpHを求めたところ10.2であった。6つの120mlガラ
ス容器(比較例A〜F)の各々に66.4g(134meq)の部分的に中和さ
れたポリアリルアミンポリマーの水溶液を加えた。各容器に攪拌しながらエピク
ロロヒドリン架橋剤を一度に加えた。得られた混合物を、それらがゲル化するま
で攪拌した。容器に蓋をし、そして室温(“rt”)で15時間反応させて硬化
させた。ゲルを減圧下90℃で24時間乾燥させた。冷却後、固形物を乳鉢と乳
棒を使用して粉砕した。
混合物を攪拌し、そして76.5gの50質量%水酸化ナトリウム水溶液を添加
することによりpHを調節して前記アミン塩酸塩の約72質量%を遊離アミンに
変換した。得られた混合物を室温に冷却し、そして溶液のpHを求めたところ1
0.1であった。8つの120mlガラス容器の各々に37.7g(134me
q)の部分的に中和されたポリアリルアミンポリマーの水溶液を加え、そして水
で稀釈して望ましい濃度にした(比較例G〜N)。各容器に攪拌しながらエピク
ロロヒドリン架橋剤を一度に加えた。得られた混合物を、それらがゲル化するま
で攪拌した。例G〜Jを、蓋をして室温で15時間硬化させた。例K〜Nを、7
0℃で15時間蓋をして硬化させた。ゲルを減圧下90℃で71時間乾燥させた
。冷却後、固形物を乳鉢と乳棒を使用して粉砕した。
ル水ジャケット付き容器内に入れた337gの水で250gのポリアリルアミン
塩酸塩ポリマー溶液を稀釈した。混合物を200rpmで攪拌し、そして76.
5gの50質量%水酸化ナトリウム水溶液を添加することによりpHを調節して
前記アミン塩酸塩の約72質量%を遊離アミンに変換した。得られた混合物を室
温に冷却し、そして溶液のpHを求めたところ10.1であった。600gのア
セトニトリルを加え、続いて11.8gのエピクロロヒドリンを一度に加えた。
攪拌速度を500rpmに増加させ、温度を25℃に調節した。2時間後、2相
の液/液反応分散体はゲル/液分散体に変化した。反応を室温で合計21時間続
け、その後、容器を分解して内容物を3リットルの粗いフリットフィルター漏斗
に注ぎ入れ、減圧濾過した。540gの母液を回収した。この母液は、2.3mS
/cmの電導度を有し、約84%のアセトニトリル(アセトニトリル回収率75%
)と大きな百分率でアリルアミンを含み、このアセトニトリルは約30ppmの
エピクロロヒドリンを含んでいた。濾過により単離して得られた架橋PAA(6
80g)は不純物を高レベルで含んでいた(例えば、塩化ナトリウム約56g、
残留アセトニトリル、未反応アリルアミン、未架橋ポリアリルアミン等)。不純
物を除去するために、架橋PAAを5リットルの水中に懸濁させて30分間磁気
攪拌し、続いて粗いガラスフリット3リットル漏斗を通して濾過することを5回
繰り返すことにより洗浄した。それぞれ16mS/cm、2.6mS/cm、0.4mS/cm
、0.03mS/cmおよび0.01mS/cmの電導度を有する得られた濾液を各5リッ
トルの水で洗浄した。洗浄したポリアリルアミン(2250g)を減圧下60℃
で乾燥させると105.5gの架橋ポリアリルアミンが得られた。冷却後、固形
物を乳鉢と乳棒で粉砕した。
液の電気脱イオン化を上記方法(EDI1)により行った。PAAHClを中和する
のに必要な電荷をファラデーの法則を用いて計算した。 0.72×1eq/mol×(122g×0.518g/g/93.56g/mol)×96485C/eq)/=46924C 72%クーロメトリック中和の理論電荷の96.3%が達成されるまで、規制
電流を0.9mAから0.6mAまでで変化させた。カソード液をセルの外に出
して、計量し(204g)、9.80のpHを有すると求められた。溶液が20
.8質量%の固形分を含むこと、または理論物質収支の93%を含むと求められ
た。中和したポリアリルアミンポリマー水溶液の一部86.4gを70℃でのフ
ラッシュ蒸発により濃縮し、固形分濃度を26.7質量%(67.3gの溶液)
とした。中和したポリアリルアミンポリマー水溶液の別の一部43.2gを70
℃でのフラッシュ蒸発により濃縮し、固形分濃度を30.6質量%(29.4g
の溶液)とした。得られた塩を減少させた溶液、すなわち30.6質量%溶液(
例1)、26.7質量%溶液を2等分にしたもの(例2および4)、および20
.8質量%溶液(例3)を、各容器が134meqのPAAを含むように4つの
120mlガラス容器に入れた。各容器に、エピクロロヒドリン架橋剤を攪拌し
ながら一度に入れた。得られた混合物を、それらがゲル化するまで攪拌した。例
1〜4を、蓋をして80℃で一晩硬化させた。ゲルを減圧下80℃で24時間乾
燥させた。冷却後、固形物を乳鉢と乳棒を用いて粉砕した。
ロメトリック中和の理論電荷の100%が実現するまで0.5mAの規制電流を
流した。カソード液をセルの外に出して、計量し(211.9g)、9.90の
pHを有すると求められた。溶液は16.89質量%の固形分を含むか、または
理論物質収支の96.0%を含むと求められた。EDIにより中和したポリアリ
ルアミンポリマー水溶液に由来する水を70℃でのフラッシュ蒸発により除去し
、次に、水を再添加して固形分29.3質量%の溶液を得た。3つの120ml
ガラス容器(例5〜7)に、30.7gのポリアリルアミンポリマーの部分的に
中和した塩を減少させた水溶液を加えた(134meq)。各容器にエピクロロ
ヒドリン架橋剤を攪拌しながら一度に加えた。得られた混合物を、それらがゲル
化するまで攪拌した。例5〜7を、蓋をして70℃で6時間硬化させた。ゲルを
減圧下80℃で一晩乾燥させた。冷却後、固形物をスパチュラにより砕き、4イ
ンチRetschミルで粉砕した。
0gの水で稀釈した。混合物を攪拌し、そして76.5gの50質量%水酸化ナ
トリウム水溶液を添加することによりpHを調節して約72質量%のアミン塩酸
塩を遊離アミンに変換した。得られた混合物の10分の1(134meq)を、
6の濃縮係数(VI/VF)を有するAmicon YM10膜を使用して上記のように限外
濾過(UF1)した。最終的な濾液の電導度は0.12ミリシーメンス(mS)
であった。ポリアリルアミン水溶液をセルから出して、固形分7.57質量%ま
たは理論収量の83%で溶液102gが得られた。減圧下70℃でのフラッシュ
蒸発により水を除去した。水の添加により固形分を再び溶解させて、固形分31
.0質量%の溶液とした。部分的に中和したポリアリルアミンポリマーの塩を減
少させた水溶液の一部(111meq)を120リットルガラス容器に入れた。
エピクロロヒドリン架橋剤を攪拌しながら一度に加えた。得られた混合物を、そ
れがゲル化するまで攪拌した。蓋をして反応を80℃で16時間進行させた。ゲ
ルを減圧下80℃で72時間乾燥させた。冷却後、固形物をスパチュラで砕き、
そして4インチRetschミルで粉砕した。
ーロメトリック中和の理論電荷の100%が達成されるまで規制電流を0.9m
Aから0.2mAまでで変化させた。カソード液をセルの外に出して、計量し(
181.2g)、9.98のpHを有すると求められた。溶液は18.27質量
%の固形分を含むか、または理論物質収支の94.0%を含むと求められた。E
DIにより中和したポリアリルアミンポリマー水溶液63.8gを、3の濃縮係
数(VI/VF)を有するYM10膜(例9、171meq)を使用して限外濾過
した。EDIにより中和したポリアリルアミンポリマー水溶液44.3gを、3
の濃縮係数(VI/VF)を有するYM30膜(例10、120meq)を使用し
て限外濾過した。ポリアリルアミンポリマーの水溶液を、70℃でのフラッシュ
蒸発により見かけ上固形分30質量%に濃縮した。残りのEDI中和したポリア
リルアミンポリマー水溶液を限外濾過を用いずに70℃でのフラッシュ蒸発によ
り固形分32.4質量%に濃縮し、29.1g(140meq)の試料を例11
として使用した。ポリアリルアミンポリマーの部分的に中和した塩を減少させた
水溶液の各々を120mlガラス容器に入れた。例9として移し入れた部分は1
30meqのPAAを含み、例10として移し入れた部分は81meqのPAA
を含み、例11として定量的に移し入れた部分は140meqのPAAを含んで
いた。各容器にエピクロロヒドリン架橋剤を攪拌しながら一度に加えた。得られ
た混合物を、それらがゲル化するまで攪拌した。例9〜11を、蓋をして80℃
で16時間硬化させた。ゲルを減圧下80℃で72時間乾燥させた。冷却後、固
形物をスパチュラにより砕き、4インチRetschミルで粉砕した。
ーロメトリック中和の理論電荷の100%が達成されるまで0.9mAの規制電
流を流した。カソード液をセルの外に出して、計量し(253.2g)、9.9
8のpHを有すると求められた。溶液は17.3質量%の固形分を含むか、また
は理論物質収支の94.0%を含むと求められた。ポリアリルアミンポリマー水
溶液の部分を、濃縮係数(VI/VF)がそれぞれ2.8、4.2および3である
OSM-PW膜(例12、167meq)、OSM-MX50膜(例13、156meq)およ
びDESAL-GM膜(例14、161meq)を使用して限外濾過した。未透過物は見
かけ上約10質量%の固形分を含み、それらを80℃でのフラッシュ蒸発により
28〜30質量%の固形分に濃縮した。ポリアリルアミンポリマー水溶液の一部
を、限外濾過を用いずに80℃でのフラッシュ蒸発により固形分30.8質量%
に濃縮した(例15、125meq)。塩を減少させたポリアリルアミンポリマ
ーの水溶液を120mlガラス容器に入れた。例12として移し入れた部分は1
07meqのPAAを含み、例13として移し入れた部分は119meqのPA
Aを含み、例14として移し入れた部分は137meqのPAAを含み、例15
として定量的に移し入れた部分は125meqのPAAを含んでいた。各容器に
エピクロロヒドリン架橋剤を攪拌しながら一度に加えた。得られた混合物を、そ
れらがゲル化するまで攪拌した。反応物を、蓋をして80℃で12時間硬化させ
た。ゲルを減圧下80℃で16時間乾燥させた。冷却後、固形物をスパチュラに
より砕き、4インチRetschミルで粉砕した。
表4において、“EDI2”は、市販のセルスタック(Electrosynthesis Co.製
のElectroSyn-A/B Cell)から作り上げたEDI装置でポリアリルアミン塩酸塩
ポリマーを中和するために使用した電気脱イオン化方法である。このプレート−
フレームセルを、バイポーラー設定の30アンペア、80ボルトの整流器を用い
て動作させた。活性電極(および単一膜)面積は100cm2であった。セル構
成を図2に示す。ステンレススチールカソードおよびニッケルアノードを使用し
た。Nafionカチオン交換膜(+)およびIonac MA3475アニオン交換膜(−)を使
用した。 それぞれ遠心ポンプを備え付けた3つの18.9リットル容器から溶液をED
Iセルを通して再循環させた。アノード液、カソード液およびNaOHを1つの
18.9リットル容器(“V−1”)に入れ、セル隔壁1,4および7を通して
並流的に循環させた(図2参照)。PAAHClを別の18.9リットル容器(“
V−2”)に入れ、隔壁3および6を通して並流的に循環させた。NaCl溶出
液を第3の18.9リットル容器(“V−3”)に入れ、隔壁2および5を通し
て並流的に循環させた。 EDI2中和PAAのNaClレベルは、イオン選択電極により求めたPAA
(NaClPPA)の塩を減少させた水溶液中のナトリウム含有量から導き出した
。NaClレベルは、部分的に中和したポリアリルアミンポリマーの質量に基づ
く質量%として表した。
2540PW限外濾過要素を使用して行う限外濾過方法である。114リットル
ポリプロピレン貯蔵容器をWilden空気ポンプに利用した。供給圧力を調節するた
めに要素の後方に、背圧調節器を供給流れに対して使用した。透過物流量(“流
束”)を調節するために、透過物アウトプット側にバルブを使用した。供給流れ
が18.9リットル毎分(“lpm”)となるように操作条件を設定した。限外
濾過の間に、PAAの濃度は、(1)透過物の減少分を埋め合わせるようにリザ
ーバーに水を添加することによりほぼ一定に保ち(“連続添加”)、および/ま
たは(2)透過物−水の減少分を補わないことにより濃縮した(“濃縮”)。限
外濾過を使用する例の場合に、連続添加モードで添加した水の量を、1kgのP
AA当たりの水のkg数として報告する。限外濾過前の水溶液のmeq/g単位での
PAA濃度(PAAinitial)および限外濾過後の水溶液のmeq/g単位でのPAA
濃度(PAAfinal)を報告する。 例16〜28の架橋条件の要約を表5にまとめた。表5において、LIST Inc.
製のステンレススチールDisco Therm B-6.3 LIST反応器をブロックゲル化、硬化
および乾燥に利用した。 “IPA WASH”はイソプロピルアルコール(“ipa”)洗浄である。20リッ
トルガラス容器内のイソプロピルアルコールと水の混合物に、LIST反応器か
らのゲルを加えた。混合物をおだやかに1時間攪拌した。イソプロピルアルコー
ルが約60〜80質量%、好ましくは約69質量%となるように上澄みの濃度を
調節した。その後、IPAで湿っているゲルをガラスフリット・ブフナー漏斗で
濾過した。この材料を、乾燥のためにLIST反応器に戻した。 Fitzpatrick Companyから入手したミニプラントL1AベンチトップFitzMillを使
用して例16〜27を粉砕した。この装置を35メッシュスクリーンを用いて8
715rpmで動作させた。各乾燥したポリマーバッチの125g分を粉砕し、
続いて80メッシュスクリーンで篩い分けした。大きすぎるものを再粉砕し、材
料の75%超が80メッシュスクリーンを通り抜けるようにこのプロセスを合計
6回繰り返した。 125gの試料の一部を、塩化ナトリウム、可溶性オリゴマー、膨潤度および
ホスフェート結合について分析した。結果を表6にまとめた。
の電気脱イオン化を、上記方法により成し遂げた。ただし、V−1は16kgの
水と1.50kgのNaOHを含み、V−2は16.0kgの水と3.3kgの
PAAHClを含み(50%溶液)、V−3を水16kg中の100gのNaCl
により播種した。温度調節せずに規制電流電解(10.0アンペア)を行った。
膜および電解液中を流れる電流によって抵抗加熱が起こり、このため温度が室温
から約35℃まで上昇した。脱イオン化時間は17.7時間であった。PAA溶
液が9.64のpHを有し、1.80meq/gのPAA(理論物質収支の92.5
%)を含み、溶液1g当たり0.91mgのNaCl(PAA中にNaClが0
.75質量%)を含むと求められた。塩を減少させ濃縮した得られたPAA水溶
液をさらに10リットルのロトエバポレーターにより減圧下52℃で4.36me
q/gに濃縮した。1.95kgの得られた溶液をLIST反応器に移し入れた。
この溶液に891gの脱イオン水を加え、続いて77.2gのエピクロロヒドリ
ンを加えた。反応器を23℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機を約80rp
mで回転させた。ゲル化時間は23分間であった。攪拌を20rpmに減少させ
、反応を60℃で2.5時間続けて硬化させた。架橋ポリアリルアミンをLIS
T反応器内で200水銀柱ミリメートル(mmHg)減圧下80℃で3時間、そして
50mmHg減圧下でさらに2時間乾燥させて、架橋ポリアリルアミンポリマーを得
た。PAAxの125gの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
イオン化時間は18時間であった。溶液が9.65のpHを有し、1.81meq/
gのPAA(理論物質収支の91.1%)を含み、溶液1g当たり0.68mg
のNaCl(PAA中にNaClが0.56質量%)を含むと求められた。塩を
減少させたPAA水溶液をさらに10リットルのロトエバポレーターにより減圧
下52℃で5.80meq/gに濃縮した。2.39kgの得られた溶液をLIST
反応器に移し入れた。この溶液に771.6gの脱イオン水を加え、続いて12
3.2gのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を25℃に保ち、そしてゲル化
の時まで攪拌機を約80rpmで回転させた。ゲル化時間は9分間であった。攪
拌を20rpmに減少させ、反応を60℃で3時間続けて硬化させた。架橋ポリ
アリルアミンをLIST反応器内で70mmHg減圧下65℃で5.5時間乾燥させ
ると、787gの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。PAAxの125
gの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
した。脱イオン化時間は24.6時間であった。溶液が9.90のpHを有し、
1.88meq/gのPAA(理論物質収支の90.1%)を含み、溶液1g当たり
0.58mgのNaCl(PAA中にNaClが0.46質量%)を含むと求め
られた。塩を減少させた得られたPAA水溶液8.64リットル(16.25当
量(“eq”)のPAA)を上記UF2法による限外濾過のために87リットル
(溶液1g当たりPAAが0.187meq)に稀釈した。流束を0.58gp
mに設定し、温度を17℃に一定に保った。塩を減少させたPAA水溶液を1.
5時間を要して0.99meq/g(固形分6.62%)に濃縮した。塩を減少させ
濃縮した得られたPAA水溶液を10リットルのロトエバポレーターにより減圧
下52℃で5.34meq/gにさらに濃縮した。1.96kgの得られた溶液をL
IST反応器に移し入れた。この溶液に418.2gの脱イオン水を加え、続い
て91.9gのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を20℃に保ち、そしてゲ
ル化の時まで攪拌機を約80rpmで回転させた。ゲル化時間は10分間であっ
た。攪拌を20rpmに減少させ、反応を60℃で3時間続けて硬化させた。架
橋ポリアリルアミンをLIST反応器内で200mmHg減圧下80℃で8時間乾燥
させ、25mmHgの減圧下さらに3時間乾燥させると、786gの架橋ポリアリル
アミンポリマーが得られた。PAAxの125gの試料をFitzMill粉砕機で粉砕
した。
6時間であった。溶液が9.69のpHを有し、1.80meq/gのPAA(理論
物質収支の89.2%)を含み、溶液1g当たり0.56mgのNaCl(PA
A中にNaClが0.46質量%)を含むと求められた。塩を減少させたPAA
水溶液を10リットルのロトエバポレーターにより減圧下77℃で5.06meq/
gに濃縮した。2.33kgの得られた溶液をLIST反応器に移し入れた。こ
の溶液に355.5gの脱イオン水を加え、続いて104gのエピクロロヒドリ
ンを加えた。反応器を20℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機を約80rp
mで回転させた。ゲル化時間は13分間であった。攪拌を20rpmに減少させ
、反応を60℃で3時間続けて硬化させた。2.124kgの架橋ポリアリルア
ミンポリマーゲルを3.5kgのイソプロピルアルコールおよび893gの水で
洗浄し、1.804kgのIPAで湿ったゲルを得、このゲルをLIST反応器
内で20mmHg減圧下80℃で3.5時間乾燥させると、804.7gの架橋ポリ
アリルアミンポリマーが得られた。PAAxの125gの試料をFitzMill粉砕機
で粉砕した。
の脱イオン化時間は17.6時間であった。組み合わせた溶液が9.85の平均
pHを有し、平均して1.83meq/gのPAA(理論物質収支の90.7%)を
含み、溶液1g当たり0.57mgのNaCl(PAA中にNaClが0.46
質量%)を含むと求められた。塩を減少させた得られたPAAの水溶液26.7
リットルを、上記UF2法による限外濾過のために、87リットル(溶液1g当
たり0.56meqのPAA)に稀釈した。流束を0.25gpmに設定し、そ
して温度を40℃に一定に保った。限外濾過を連続添加モードで6.5時間行い
、その間、1kgのPAA当たり113kgの水を加えた。塩を減少させたPA
Aの水溶液を、次に、2.8時間を要して0.90meq/g(固形分6.04%)
に濃縮した。塩を減少させ濃縮した得られたPAAの水溶液を10リットルのロ
トエバポレーターにより減圧下52℃で6.22meq/gに濃縮した。
移し入れた。この溶液に691gの脱イオン水を加え、続いて91.5gのエピ
クロロヒドリンを加えた。反応器を20℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機
を約80rpmで回転させた。ゲル化時間は9分間であった。攪拌を20rpm
で断続的に行い、反応物を60℃で3時間硬化させた。2.278kgの架橋ポ
リアリルアミンポリマーゲルを7.9kgのイソプロピルアルコールおよび2.
7kgの水で洗浄し、1.995kgのIPAで湿ったゲルを得、このゲルをL
IST反応器内で50mmHgの減圧下80℃で3.5時間乾燥させると、829.
2gの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。PAAxの125gの試料をF
itzMill粉砕機で粉砕した。
移し入れた。この溶液に1.25kgの脱イオン水を加え、続いて64.2gの
エピクロロヒドリンを加えた。反応器を20℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪
拌機を約80rpmで回転させた。ゲル化時間は25分間であった。攪拌を20
rpmで断続的に行い、反応物を60℃で3時間硬化させた。2.225kgの
架橋ポリアリルアミンポリマーゲルを5.0kgのイソプロピルアルコールおよ
び1.0kgの水で洗浄し、1.352kgのIPAで湿ったゲルを得、このゲ
ルをLIST反応器内で100mmHgの減圧下80℃で4時間乾燥させると、52
0gの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。PAAxの125gの試料をF
itzMill粉砕機で粉砕した。
移し入れた。この溶液に1.59kgの脱イオン水を加え、続いて58.8gの
エピクロロヒドリンを加えた。反応器を20℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪
拌機を約80rpmで回転させた。ゲル化時間は27分間であった。攪拌を20
rpmで断続的に行い、反応物を60℃で3時間硬化させた。2.47kgの架
橋ポリアリルアミンポリマーゲルを5.2kgのイソプロピルアルコールおよび
777gの水で洗浄し、1.419kgのIPAで湿ったゲルを得、このゲルを
LIST反応器内で200mmHgの減圧下100℃で3.5時間乾燥させると、4
76.3gの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。PAAxの125gの
試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
移し入れた。この溶液に717gの脱イオン水を加え、続いて95.4gのエピ
クロロヒドリンを加えた。反応器を20℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機
を約80rpmで回転させた。ゲル化時間は10分間であった。攪拌を20rp
mで断続的に行い、反応物を60℃で3時間硬化させた。2.33kgの架橋ポ
リアリルアミンポリマーゲルを8.6kgのイソプロピルアルコールおよび3.
1kgの水で洗浄し、2.05kgのIPAで湿ったゲルを得、このゲルをLI
ST反応器内で200mmHgの減圧下60℃で3.5時間、100mmHgの減圧下6
0℃で1時間、50mmHgの減圧下80℃で1時間、次いで25mmHgの減圧下80
℃で1時間乾燥させると、687.8gの架橋ポリアリルアミンポリマーが得ら
れた。PAAxの125gの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
6gの50%水酸化ナトリウムにより中和した。得られたPAA水溶液(11.
04eqのPAA、溶液1g当たり0.13meqのPAA)を上記UF2法に
より限外濾過した。流束を0.53gpmに設定し、温度を23℃に一定に保っ
た。限外濾過を連続添加モードで3時間行い、その間、1kgのPAA当たり4
86kgの水を加えた。塩を減少させたPAAの水溶液を、次に、2.5時間を
要して0.78meq/g(固形分5.26%)に濃縮した。塩を減少させた得られ
たPAAの水溶液を10リットルのロトエバポレーターにより減圧下52℃で5
.29meq/gにさらに濃縮した。1.38kgの得られた溶液をLIST反応器
に移し入れた。この溶液に279gの脱イオン水を加え、続いて64.9gのエ
ピクロロヒドリンを加えた。反応器を20℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌
機を約80rpmで回転させた。ゲル化時間は11分間であった。攪拌を20r
pmに減少させ、反応物を60℃で3時間硬化させた。架橋ポリアリルアミンを
LIST反応器内で20mmHgの減圧下80℃で2時間乾燥させると、572gの
架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。PAAxの125gの試料をFitzMil
l粉砕機で粉砕した。
39kgの50%水酸化ナトリウムにより中和した。得られたPAA水溶液(4
1.47eqのPAA、溶液1g当たり0.47meqのPAA)を上記UF2
法により限外濾過した。流束を0.29gpmに設定し、温度を23℃に一定に
保った。限外濾過を連続添加モードで5時間行い、その間、1kgのPAA当た
り118kgの水を加えた。塩を減少させたPAAの水溶液を、次に、8.5時
間を要して0.79meq/g(固形分5.28%)に濃縮した。塩を減少させ濃縮
した得られたPAAの水溶液を10リットルのロトエバポレーターにより減圧下
54℃で6.92meq/gにさらに濃縮した。
をLIST反応器に移し入れた。この溶液に890gの脱イオン水を加え、続い
て95.5gのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を20℃に保ち、そしてゲ
ル化の時まで攪拌機を約80rpmで回転させた。ゲル化時間は11分間であっ
た。攪拌を20rpmに減少させ、反応物を60℃で3時間硬化させた。架橋ポ
リアリルアミンをLIST反応器内で30mmHgの減圧下80℃で5時間乾燥させ
ると、876gの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。PAAxの125
gの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
をLIST反応器に移し入れた。この溶液に887gの脱イオン水を加え、続い
て94.9gのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を10℃に保ち、そしてゲ
ル化の時まで攪拌機を約80rpmで回転させた。ゲル化時間は25分間であっ
た。攪拌を20rpmに減少させ、反応物を60℃で3時間硬化させた。架橋ポ
リアリルアミンをLIST反応器内で20mmHgの減圧下80℃で2.5時間乾燥
させると、836gの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。PAAxの1
25gの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
をLIST反応器に移し入れた。この溶液に1.09kgの脱イオン水を加え、
続いて91.1gのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を20℃に保ち、そし
てゲル化の時まで攪拌機を約80rpmで回転させた。ゲル化時間は13分間で
あった。攪拌を20rpmに減少させ、反応物を60℃で3時間硬化させた。架
橋ポリアリルアミンをLIST反応器内で20mmHgの減圧下80℃で4時間乾燥
させると、823gの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。PAAxの1
25gの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
めの電気脱イオン化セル構成を示す略図である。
めの反復単位を有する電気脱イオン化プレートとフレームのセルスタックの略図
である。
Claims (34)
- 【請求項1】 塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液と多官能
性架橋剤とを反応させて架橋ポリアリルアミンポリマーを生じさせる工程を含む
架橋ポリアリルアミンポリマーの製造方法。 - 【請求項2】 イオン交換または電気脱イオン化によりポリアリルアミン塩
酸塩ポリマーの水溶液を部分的に中和して、塩を減少させたポリアリルアミンポ
リマーの水溶液を生じさせる工程をさらに含む請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液をナノ濾
過または限外濾過する工程をさらに含む請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 塩を減少させたポリアリルアミンの水溶液を限外濾過する工
程をさらに含む請求項2記載の方法。 - 【請求項5】 ポリアリルアミン塩酸塩ポリマーの水溶液を電気脱イオン化
により部分的に中和して、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を
生じさせる工程をさらに含む請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液をナノ濾
過または限外濾過する工程をさらに含む請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を限外濾
過する工程をさらに含む請求項5記載の方法。 - 【請求項8】 (a)ポリアリルアミン塩酸塩ポリマーを適切な塩基により
部分的に中和する工程;および (b)部分的に中和したポリアリルアミンポリマーの水溶液を限外濾過して塩
を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を生じさせる工程; をさらに含む請求項1記載の方法。 - 【請求項9】 塩基が水酸化ナトリウムである請求項8記載の方法。
- 【請求項10】 塩を減少させたポリアリルアミンポリマー組成物。
- 【請求項11】 ポリアリルアミン塩酸塩の水溶液を電気脱イオン化、イオ
ン交換または適切な塩基の添加により中和した後、限外濾過またはナノ濾過する
ことにより製造される、塩を減少させたポリアリルアミンポリマー組成物。 - 【請求項12】 塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を濃縮
する工程をさらに含む請求項1記載の方法。 - 【請求項13】 架橋ポリアリルアミンポリマーをアルコールまたはアルコ
ール/水の溶液で洗浄する工程をさらに含む請求項1記載の方法。 - 【請求項14】 架橋ポリアリルアミンポリマーを乾燥させる工程をさらに
含む請求項1記載の方法。 - 【請求項15】 架橋ポリアリルアミンポリマーを減圧下で乾燥させる工程
をさらに含む請求項1記載の方法。 - 【請求項16】 架橋ポリアリルアミンポリマーを粉砕して篩分けする工程
をさらに含む請求項1記載の方法。 - 【請求項17】 反応が高粘度加工用に設計された反応器内で起こる請求項
1記載の方法。 - 【請求項18】 反応器がLIST反応器である請求項17記載の方法。
- 【請求項19】 乾燥が高粘度加工用に設計された反応器内で起こる請求項
14記載の方法。 - 【請求項20】 反応器がLIST反応器である請求項19記載の方法。
- 【請求項21】 減圧下での乾燥が高粘度加工用に設計された反応器内で起
こる請求項15記載の方法。 - 【請求項22】 反応器がLIST反応器である請求項21記載の方法。
- 【請求項23】 (a)ポリアリルアミン塩酸塩ポリマーの水溶液を水酸化
ナトリウムにより部分的に中和する工程; (b)部分的に中和したポリアリルアミンポリマーの水溶液を限外濾過し、塩
を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を生じさせる工程; (c)塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を濃縮する工程; (d)塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液と多官能性架橋剤と
を高粘度加工用に設計された反応器内で反応させて架橋ポリアリルアミンポリマ
ーを生じさせる工程; (e)高粘度加工用に設計された反応器内で架橋ポリアリルアミンポリマーを
乾燥させる工程; (f)架橋ポリアリルアミンポリマーを粉砕し篩分けする工程;及び (g)架橋ポリアリルアミンポリマーを単離する工程; を含む架橋ポリアリルアミンポリマーの製造方法。 - 【請求項24】 (a)ポリアリルアミン塩酸塩ポリマーの水溶液を電気脱
イオン化により部分的に中和し、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水
溶液を生じさせる工程; (b)任意選択的に、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を限
外濾過する工程; (c)塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を濃縮する工程; (d)塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液と多官能性架橋剤と
を高粘度加工用に設計された反応器内で反応させて架橋ポリアリルアミンポリマ
ーを生じさせる工程; (d)任意選択的に、架橋ポリアリルアミンポリマーの水溶液をアルコール/
水の溶液で洗浄する工程; (e)高粘度加工用に設計された反応器内で架橋ポリアリルアミンポリマーを
乾燥させる工程; (f)架橋ポリアリルアミンポリマーを粉砕し篩分けする工程;及び (g)架橋ポリアリルアミンポリマーを単離する工程; を含む架橋ポリアリルアミンポリマーの製造方法。 - 【請求項25】 ポリマーと架橋剤の合計質量を基準にして約0.1〜約7
5質量%の量で架橋剤が存在する請求項1記載の方法。 - 【請求項26】 ポリマーと架橋剤の合計質量を基準にして約2〜約20質
量%の量で架橋剤が存在する請求項1記載の方法。 - 【請求項27】 架橋剤が塩化アクリロール、エピクロロヒドリン、ブタン
ジオールジグリシジルエーテル、またはエタンジオールジグリシジルエーテルか
らなる群から選ばれる請求項1記載の方法。 - 【請求項28】 架橋剤がエピクロロヒドリンである請求項1記載の方法。
- 【請求項29】 アルコールがエチルアルコール、n−プロパノールまたは
イソプロピルアルコールからなる群から選ばれる請求項13記載の方法。 - 【請求項30】 アルコールがイソプロピルアルコールである請求項13記
載の方法。 - 【請求項31】 架橋剤がエピクロロヒドリンであり、高粘度加工用に設計
された反応器がLIST反応器である請求項23記載の方法。 - 【請求項32】 架橋剤がエピクロロヒドリンであり、高粘度加工用に設計
された反応器がLIST反応器であり、アルコールがイソプロピルアルコールで
ある請求項24記載の方法。 - 【請求項33】 塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液と多官
能性架橋剤との反応により製造される架橋ポリアリルアミンポリマー組成物。 - 【請求項34】 架橋剤がエピクロロヒドリンである請求項33記載の架橋
ポリアリルアミンポリマー組成物。
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