JP2005023308A - 水溶性重合体およびその製造方法と用途 - Google Patents

水溶性重合体およびその製造方法と用途 Download PDF

Info

Publication number
JP2005023308A
JP2005023308A JP2004172918A JP2004172918A JP2005023308A JP 2005023308 A JP2005023308 A JP 2005023308A JP 2004172918 A JP2004172918 A JP 2004172918A JP 2004172918 A JP2004172918 A JP 2004172918A JP 2005023308 A JP2005023308 A JP 2005023308A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
soluble polymer
monomer
polymerization
salt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004172918A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihiko Kanzaki
明彦 神崎
Akiko Henmi
暁子 逸見
Giichi Fujii
義一 藤井
Shigeru Yamaguchi
繁 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Shokubai Co Ltd filed Critical Nippon Shokubai Co Ltd
Priority to JP2004172918A priority Critical patent/JP2005023308A/ja
Publication of JP2005023308A publication Critical patent/JP2005023308A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

【課題】 高硬度水を使用する状況下において、高いカルシウム捕捉能および高いクレー分散能を発揮し得る水溶性重合体、および、このような水溶性重合体を容易に且つ生産性よく製造する方法を提供する。
【解決手段】 本発明にかかる水溶性重合体は、(1)カルシウムイオン捕捉能が470mgCaCO/g以上であり、かつ、カルシウム濃度が炭酸カルシウム換算で50ppmである試験液中でのクレー分散能が0.90以上であるか、あるいは、(2)カルシウムイオン捕捉能が430mgCaCO/g以上であり、かつ、カルシウム濃度が炭酸カルシウム換算で100ppmである試験液中でのクレー分散能が0.70以上である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、特定の機能を有する水溶性重合体およびその製造方法と用途に関する。詳しくは、高いキレート能(カルシウム捕捉能)と高い無機粒子(クレー)分散能とを兼ね備えるため洗剤組成物等の用途に用い得る水溶性重合体およびその製造方法と用途に関する。
従来、洗剤組成物等の主成分となる界面活性剤として、アニオン系の界面活性剤が主に使用されている。ここで、洗剤組成物とは、最終製品たる洗剤そのものであるほか、洗剤になる前の中間品をも指す。
アニオン系の界面活性剤は、カルシウムイオンやマグネシウムイオン等の硬度成分が存在すると、これらと塩を形成し不溶化してしまうため、洗浄力等の効果が顕著に低下する。そこで、予めこれら硬度成分を捕捉しておくために、例えば、高いカルシウムイオン捕捉能を有する水溶性重合体をビルダーとして洗剤に添加している。上記水溶性重合体としては、洗剤組成物等の用途も考慮し、泥汚れ等の元となる無機粒子を水中に分散させる作用(クレー分散能)を有するものが用いられる。クレー分散能の高さは、白布に対する再汚染防止作用として顕著に表れる。
これらカルシウムイオン捕捉能およびクレー分散能を有する重合体としては、水溶性ポリカルボン酸系重合体が特徴あるものとして知られており、上述した洗剤組成物用途の他、分散剤、凝集剤、スケール防止剤、キレート剤および繊維処理剤等の広範囲の用途に使用される(例えば、特許文献1参照。)。
水溶性ポリカルボン酸系重合体としては、例えば、アクリル酸系重合体(例えば、特許文献2〜3参照。)やマレイン酸/アクリル酸系共重合体(例えば、特許文献4〜7参照。)等が挙げられ、これらはカルシウムイオン捕捉能およびクレー分散能において優れた性能を発揮し、上記各種用途において有用である。
近年、前述した水溶性重合体の製造における様々な新規知見および技術進歩によって、優れたビルダーを得るための新たな改良や開発が次々となされるに伴い、水溶性重合体の使用について、従来想定していなかったさらに広範囲な使用状況に拡大しており、その上で、使用者側のニーズも、カルシウムイオン捕捉能およびクレー分散能においてより一層高い性能を発揮し得るものを得たい、という方向に急速に移行しつつある。具体的には、水溶性重合体の使用は世界の各地にまで拡がり、その結果として、以前に比べさらにカルシウムイオン等の濃度が高いなど、比較的硬度の高い水(高硬度水)を用いた使用状況を考慮する必要性が出てきている。
こういった硬度の上昇に対しては、硬度の高さに合わせて単純にそれに見合う量の水溶性重合体(ビルダー)を増量使用するのではなく、できれば、これまでと同じ量で用い得るか、硬度に対する使用量割合を少しでも減少させて用い得ることが、環境面やコスト面等からの要請とも相まって強く望まれており、カルシウムイオン捕捉能およびクレー分散能のいずれにおいても、より少ない使用量で、従来の増量使用時と同様またはそれ以上の性能を発揮し得る水溶性重合体が求められている。
特開平11−35989号公報 特開昭62−270605号公報 特開平5−239114号公報 特開平5−247143号公報 特公平3−2167号公報 特公平3−14046号公報 特許第2574144号公報
しかしながら、これまで、カルシウムイオン捕捉能およびクレー分散能の両性能において前述したニーズを満たし得る有用な水溶性重合体は無かった。例えば、カルシウムイオン捕捉能において、前述した高い性能を発揮し得る水溶性重合体を得ようとすれば、その分子量を非常に大きくしなければならず、生産性等の面において工業的に非現実的である上、この高分子化だけでは、クレー分散能についての前述した高い性能をも兼ね備えたものを得ることはできないのである。その逆の場合もまた、あり得る。
そこで、本発明の解決しようとする課題は、例えば、前述した高硬度水を使用する状況下においても、高いカルシウム捕捉能および高いクレー分散能を発揮し得る水溶性重合体、および、このような水溶性重合体を容易に且つ生産性よく製造する方法、さらにこのような水溶性重合体の用途を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を行った。その過程において、洗剤組成物等のビルダー用途に用いた場合に、より一層高い硬度の水を使用する状況下でも非常に高い洗浄力等を発揮させるためには、高硬度水下においても、ビルダーとして、カルシウムイオン捕捉能およびクレー分散能のいずれについても特定の高いレベルで有する水溶性重合体を見出すことが重要と考えた。その結果、上記水溶性重合体の備える物性について、(1)カルシウムイオン捕捉能が470mgCaCO/g以上であり、かつ、カルシウム濃度が炭酸カルシウム換算で50ppmである試験液中でのクレー分散能が0.90以上である、あるいは、(2)カルシウムイオン捕捉能が430mgCaCO/g以上であり、かつ、カルシウム濃度が炭酸カルシウム換算で100ppmである試験液中でのクレー分散能が0.70以上である、という高い性能であれば、例えば洗剤組成物用の水溶性重合体として非常に有用であり、上記課題を一挙に解決し得ることを見出し、そのことを確認して、本発明を完成するに至った。
このような水溶性重合体は、モノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体および/またはモノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体を必須とする単量体成分の重合反応を、過酸化水素を必須としその他の開始剤をも含んでなる2種以上の重合開始剤を用いて行うにあたり、(i)特定の温度下で行うようにするか、(ii)モノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体(m)とモノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体(d)とのモル比(d/m)が特定の範囲を満たすようにし、初期仕込みに供するモノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体が特定の中和率を満たすようにし、さらに、重合開始剤としての過酸化水素とその他の開始剤とを特定の重量比で用いて行うか、あるいは、その他の開始剤の添加を特定の添加速度の下で行うようにするか、または、(iii)単量体成分中のモノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体(m)とモノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体(d)とのモル比(d/m)が特定の範囲を満たすようにし、初期仕込みに供するモノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体が特定の中和率を満たすようにし、さらに、重合開始剤としての過酸化水素とその他の開始剤とを特定の重量比で用いて行うようにすれば、容易に得られ、上記課題を一挙に解決し得ることを見出し、それを確認して、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明にかかる水溶性重合体は、カルシウムイオン捕捉能が470mgCaCO/g以上であり、かつ、カルシウム濃度が炭酸カルシウム換算で50ppmである試験液中でのクレー分散能が0.90以上である。
本発明にかかる別の水溶性重合体は、カルシウムイオン捕捉能が430mgCaCO/g以上であり、かつ、カルシウム濃度が炭酸カルシウム換算で100ppmである試験液中でのクレー分散能が0.70以上である。
本発明にかかる水溶性重合体は、上記において、
重量平均分子量が50,000以下、8,000以上であることができ、
モノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体由来の構造単位(M)、および/または、モノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体由来の構造単位(D)を必須の構造単位として含む水溶性ポリカルボン酸系重合体であることができ、
前記構造単位(M)と前記構造単位(D)とを共に有するものであり、これら2つの構造単位は、その合計含有割合が90重量%以上、相互のモル比(D/M)が35/65〜65/35であることができ、
より好ましくは、前記モル比(D/M)が40/60〜60/40であることができる。
本発明にかかる水溶性重合体の製造方法は、モノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体および/またはモノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体を必須とする単量体成分を重合させることにより水溶性重合体を得る方法であって、そのうち、
第1の方法については、過酸化水素を必須とする2種以上の重合開始剤を用いて前記重合を行うこととし、前記重合の際の反応温度を99℃以下、80℃以上とすることを特徴とし、
第2の方法については、前記単量体(m)と前記単量体(d)とのモル比(d/m)が35/65〜65/35であり、
過酸化水素を必須とする2種以上の重合開始剤を用いて前記重合を行うこととし、前記重合開始剤の添加前に仕込んでおく前記単量体(d)の中和率が70〜95モル%であり、かつ、
前記重合の際における前記重合開始剤中の過酸化水素とその他の開始剤との重量比(過酸化水素/その他の開始剤)を1.80以上とするか、および/または、前記その他の開始剤の添加速度を1.40g/モル・h以下とすることを特徴とし、
第3の方法については、前記単量体(m)と前記単量体(d)とのモル比(d/m)が35/65〜65/35であり、
過酸化水素を必須とする2種以上の重合開始剤を用いて前記重合を行うこととし、前記重合開始剤の添加前に仕込んでおく前記単量体(d)の中和率が90モル%以上であり、かつ、
前記重合の際における前記重合開始剤中の過酸化水素とその他の開始剤との重量比(過酸化水素/その他の開始剤)を0.4〜1.1とすることを特徴とする。
本発明にかかる洗剤組成物は、上記本発明の水溶性重合体を必須成分とする。
本発明にかかる分散剤は、上記本発明の水溶性重合体を必須成分とする。
本発明にかかる水処理剤は、上記本発明の水溶性重合体を必須成分とする。
本発明によれば、高硬度水を使用する状況下においても、高いカルシウム捕捉能および高いクレー分散能を発揮し得る水溶性重合体、および、このような水溶性重合体を容易に且つ生産性よく製造する方法、さらにこのような水溶性重合体の用途を提供することができる。
以下、本発明にかかる水溶性重合体およびその製造方法と用途について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更実施し得る。
本発明にかかる水溶性重合体は、(1)カルシウムイオン捕捉能が470mgCaCO/g以上であり、かつ、カルシウム濃度が炭酸カルシウム換算で50ppmである試験液中でのクレー分散能が0.90以上である、あるいは、(2)カルシウムイオン捕捉能が430mgCaCO/g以上であり、かつ、カルシウム濃度が炭酸カルシウム換算で100ppmである試験液中でのクレー分散能が0.70以上である、ことを特徴とし、高硬度水を用いる場合においても、上述の優れた性能を効率的に発揮することができる。
以下、上記(1)の水溶性重合体を第1の水溶性重合体、上記(2)の水溶性重合体を第2の水溶性重合体と称することがある。また、単に水溶性重合体と称する場合は、第1の水溶性重合体と第2の水溶性重合体の両方を意味する。
カルシウムイオン捕捉能(mgCaCO/g)とは、水溶性重合体1gが捕捉するカルシウムイオンを炭酸カルシウムの量で換算したmg数として定義され、水溶性重合体が水中のカルシウムイオンをどれだけ多く捕捉するかを示す指標である。洗剤組成物等の用途において主成分として用いられる界面活性剤は、水中のカルシウムイオンと結合すると不溶化し、その界面活性効果が顕著に低下する。ここで、界面活性剤と共にカルシウムイオン捕捉能が高い水溶性重合体を用いると、界面活性剤の不溶化が防止され、洗浄力向上等の効果が大きくなり十分に発揮される。カルシウムイオン捕捉能の値は測定条件によって異なるが、本発明の水溶性重合体はカルシウムイオン捕捉能が高いので、本発明でいうカルシウムイオン捕捉能の値は、後述する実施例において記載した方法および条件で測定される値であるとする。
第1の水溶性重合体においては、カルシウムイオン捕捉能は、前述のごとく470mgCaCO/g以上であることが重要であるが、好ましくは475mgCaCO/g以上、さらに好ましくは480mgCaCO/g以上である。上記カルシウムイオン捕捉能が高いほど、水溶性重合体の洗剤ビルダー等としての能力が高まり好ましい。上記カルシウムイオン捕捉能が、470mgCaCO/g未満であると、洗浄力の向上効果が小さくなるおそれがある。
第2の水溶性重合体においては、カルシウムイオン捕捉能は、前述のごとく430mgCaCO/g以上であることが重要であるが、好ましくは450mgCaCO/g以上、より好ましくは470mgCaCO/g以上、さらに好ましくは475mgCaCO/g以上、特に好ましくは480mgCaCO/g以上である。上記カルシウムイオン捕捉能が高いほど、水溶性重合体の洗剤ビルダー等としての能力が高まり好ましい。上記カルシウムイオン捕捉能が、430mgCaCO/g未満であると、洗浄力の向上効果が小さくなるおそれがある。
クレー分散能とは、洗濯時における泥汚れ等を引きはがして、均一に分散させ、クレーを沈殿しにくくするという効果を見る指標である。具体的には、白布に対する再汚染防止作用の効果を見る指標となる。本発明でいうクレー分散能の値は、後述する実施例において記載した方法および条件で測定される値であるとし、詳しくは、カルシウム濃度が炭酸カルシウム換算で50ppmである試験液中でのクレー分散能(以下、「硬度50ppm下でのクレー分散能」と称する。)の値と、カルシウム濃度が炭酸カルシウム換算で100ppmである試験液中でのクレー分散能(以下、「硬度100ppm下でのクレー分散能」と称する。)の値がある。
第1の水溶性重合体においては、硬度50ppm下でのクレー分散能は、前述のごとく0.90以上であることが重要であるが、好ましくは1.0以上、より好ましくは1.1以上である。上記クレー分散能が高いほど、洗剤用ビルダー等としての能力が高まり好ましい。上記クレー分散能が、0.90未満であると、泥汚れに対する再汚染防止の効果が小さくなるおそれがある。
第2の水溶性重合体においては、硬度100ppm下でのクレー分散能が0.70以上であることが重要であるが、より好ましくは0.80以上、さらに好ましくは0.90以上である。上記クレー分散能が高いほど、洗剤用ビルダー等としての能力が高まり好ましい。上記クレー分散能が、0.70未満であると、泥汚れに対する再汚染防止の効果が小さくなるおそれがある。
本発明の水溶性重合体は、限定はされないが、その重量平均分子量Mwが50,000以下であり、かつ、8,000以上であることが好ましい。より好ましくは、45,000以下、9,000以上であり、さらに好ましくは40,000以下、10,000以上であり、特に好ましくは39,000以下、12,000以上である。重量平均分子量Mwが上記範囲内であると、カルシウムイオン捕捉能とクレー分散性とを高いレベルで両立できるといった優れた効果を得ることができる。また、重量平均分子量Mwが50,000を超えると、各種クレー分散能が低下する他、水への溶解速度が遅くなり、その結果、十分な効果が得られなくなるおそれがあり、8,000未満であると、カルシウムイオン捕捉能が低下するおそれがある。
本発明の水溶性重合体の組成(すなわち単量体由来の構造単位の組成)については、限定はされず、モノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体由来の構造単位(M)、および/または、モノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体由来の構造単位(D)を必須とすることが好ましく、本発明の水溶性重合体は、このような構造単位を有する水溶性ポリカルボン酸系重合体であることが好ましい。本発明の水溶性重合体が、このような水溶性ポリカルボン酸系重合体であることによって、カルシウムイオン等をキレートする能力を有することに加え、クレー等を分散させる能力を発揮するなどの優れた効果が得られる。
構造単位(M)の由来元となる、モノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体としては、モノエチレン性不飽和モノカルボン酸およびその塩のいずれか一方であってもよいし、これらの混合物であってもよく、限定はされない。
モノエチレン性不飽和モノカルボン酸としては、限定はされないが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−ヒドロキシアクリル酸、クロトン酸、などが好ましく挙げられる。なかでも、アクリル酸、メタクリル酸がより好ましい。これらは1種のみ用いても、2種以上を併用してもよく、限定はされない。
モノエチレン性不飽和モノカルボン酸塩としては、上記列挙したモノエチレン性不飽和モノカルボン酸の、ナトリウム塩およびカリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩およびマグネシウム塩等のアルカリ土類金属塩、ならびに、アンモニウム塩、モノエタノールアミン塩およびトリエタノールアミン塩等の有機アミン塩等が挙げられる。なかでも、ナトリウム塩およびカリウム塩等のアルカリ金属塩が好ましく、より好ましくはナトリウム塩である。これらは1種のみ用いても、2種以上を併用してもよく、限定はされない。なお、本明細書においては、「塩」とは、酸型でも、部分塩型でも、完全塩型でも、あるいはこれらの混合物でもよいとする。
構造単位(D)の由来元となる、モノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体としては、モノエチレン性不飽和ジカルボン酸およびその塩のいずれか一方であってもよいし、これらの混合物であってもよく、限定はされない。
モノエチレン性不飽和ジカルボン酸としては、限定はされないが、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、および/または、これらの酸無水物などが好ましく挙げられる。なかでも、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸がより好ましい。これらは1種のみ用いても、2種以上を併用してもよく、限定はされない。
モノエチレン性不飽和ジカルボン酸塩としては、上記列挙したモノエチレン性不飽和ジカルボン酸の、ナトリウム塩およびカリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩およびマグネシウム塩等のアルカリ土類金属塩、ならびに、アンモニウム塩、モノエタノールアミン塩およびトリエタノールアミン塩等の有機アミン塩等が挙げられる。なかでも、ナトリウム塩およびカリウム塩等のアルカリ金属塩が好ましく、より好ましくはナトリウム塩である。これらは1種のみ用いても、2種以上を併用してもよく、限定はされない。
本発明の水溶性重合体を構成し得る、構造単位(M)および構造単位(D)については、いずれか一方のみを含んでいても、いずれも含んでいてもよく、限定はされないが、構造単位(M)および構造単位(D)を共に含むものが、カルシウムイオン捕捉能を高めることができる点で好ましい。また、本発明の水溶性重合体は、その分子構造中に、構造単位(M)および/または構造単位(D)を、90重量%以上含むものであることが好ましく、より好ましくは95重量%以上、さらに好ましくは98重量%以上である。上記含有割合を満たすことによって、カルシウムイオン捕捉能が高い水溶性重合体を容易に得ることが可能となるなどの優れた効果が得られる。
なかでも、本発明の水溶性重合体は、構造単位(M)と構造単位(D)とを共に有するものであって、構造単位(M)と構造単位(D)との合計含有割合が90重量%以上であり、かつ、構造単位(M)と構造単位(D)とのモル比(D/M)が35/65〜65/35であることが好ましい。上記合計含有割合およびモル比を満たすことによって、カルシウムイオン捕捉能、クレー分散能ともに高い水溶性重合体を得ることが可能となるといった優れた効果が得られる。特に、上記合計含有割合については、95重量%以上であることがより好ましく、さらに好ましくは98重量%以上である。また、上記モル比(D/M)については、35/65〜60/40であることがより好ましく、さらに好ましくは38/62〜55/45であり、特に好ましくは40/60〜50/50であり、最も好ましくは43/57〜47/53である。上記合計含有割合が90重量%未満であると、カルシウムイオン捕捉能が低下するおそれがある。上記モル比(D/M)が、35/65未満であると、カルシウムイオン捕捉能が高い水溶性重合体を得ることが困難となるおそれがあり、65/35を超えると、重合性が悪くなり、また、得られた水溶性重合体の各種クレー分散能が低下するおそれがある。なお、構造単位(M)と構造単位(D)とのモル比(D/M)については、未反応のモノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体とモノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体が固形分中に3重量%以下と少なければ、水溶性重合体の製造時に単量体成分として使用した、モノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体とモノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体とのモル比と同様であると言える。
本発明の水溶性重合体は、構造単位(M)と構造単位(D)以外にも、共重合可能な他の単量体由来の構造単位を含んでいてもよい。他の単量体由来の構造単位を含む場合は、その含有割合の範囲は、前述した構造単位(M)および/または構造単位(D)の合計含有割合の範囲を満たした上での範囲であることが好ましい。
共重合可能な他の単量体としては、限定はされないが、スルホン酸(塩)基を含有するモノエチレン性不飽和単量体(塩)や水酸基を含有するモノエチレン性不飽和単量体などの水溶性モノエチレン性不飽和単量体等を挙げることができる。なかでも、スルホン酸(塩)基を含有するモノエチレン性不飽和単量体(塩)を用いることにより、本発明の水溶性重合体中にスルホン酸基を導入することで、場合によっては高硬度水下におけるクレー分散能が非常に向上することがある。
スルホン酸(塩)基を含有するモノエチレン性不飽和単量体(塩)としては、例えば、ビニルスルホン酸(塩)、アリルスルホン酸(塩)、メタリルスルホン酸(塩)、スルホエチルアクリレート、スルホエチルメタクリレート、スルホプロピルアクリレート、スルホプロピルメタクリレート、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸(塩)、スチレンスルホン酸(塩)、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(塩)、2−ヒドロキシ−3−ブテンスルホン酸(塩)、2−ヒドロキシスルホプロピル(メタ)アクリレートおよびスルホエチルマレイミド等の不飽和スルホン酸基含有単量体ならびにその塩等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種以上の混合物で用いても良い。好ましくは、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸(塩)、スルホエチルアクリレート、スルホエチルメタクリレートおよび2−ヒドロキシ−3−ブテンスルホン酸(塩)などを挙げることができる。
水酸基を含有するモノエチレン性不飽和単量体としては、例えば、3−メチル−3−ブテン−1−オール(イソプレノール)、3−メチル−2−ブテン−1−オール(プレノール)および2−メチル−3−ブテン−2−オール(イソプレンアルコール)、ならびに、これら単量体1モルに対してエチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドを1〜100モル付加した単量体等の不飽和水酸基含有単量体(例えば、ポリエチレングリコールモノイソプレノールエーテル、ポリプロピレングリコールモノイソプレノールエーテルなど);2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアリルエーテル、グリセロールモノアリルエーテル、α−ヒドロキシアクリル酸、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、ビニルアルコール、α−ヒドロキシアルキルアクリレート等を挙げることができる。
前記水溶性モノエチレン性不飽和単量体としては、上記列挙したものの他にも、例えば、酢酸ビニル;グリセロールモノアリルエーテルならびにこの単量体1モルに対してエチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドを1〜100モル付加した単量体等の不飽和(メタ)アリルエーテル系単量体;炭素数1〜20のアルキルアルコール1モルに対してエチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドを0〜100モル付加したアルコールと(メタ)アクリル酸およびクロトン酸等の不飽和モノカルボン酸系単量体、または、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸およびアコニット酸等の不飽和多カルボン酸系単量体とのモノエステル、その塩ならびにジエステル等の、末端アルキル基含有エステル系不飽和単量体;(メタ)アクリル酸およびクロトン酸等の不飽和モノカルボン酸系単量体1モルに対して、エチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドを1〜100モル付加したモノエステル系単量体、または、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸およびアコニット酸等の不飽和多カルボン酸系単量体1モルに対して、エチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドを1〜100モル付加したモノエステル、その塩ならびにジエステル系単量体等の、エステル系不飽和単量体;などを挙げることができる。
前述した本発明の水溶性重合体を製造する方法は、限定はされず、適宜、水溶性重合体製造の分野における従来公知の技術を採用できる。なかでも、本発明にかかる水溶性重合体の製造方法(以下、本発明の製造方法と称することがある。)として前述した第1、第2および第3の方法が好ましく適用でき、本発明にかかる水溶性重合体を容易に且つ生産性よく得ることができる。
以下、本発明の製造方法を実施するにあたっての、一般的な水溶性重合体の製造方法を説明するとともに、合わせて第1、第2および第3の方法における特徴(重要となる必須条件)についても個別に詳しく説明する。
本発明の製造方法においては、使用する単量体成分としては、限定はされないが、例えば、モノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体(m)、および/または、モノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体(d)を必須として用いることが好ましい。これら単量体の例示としては、前述した本発明の水溶性重合体についての説明が適用できる。なお、以下においては、モノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体を、単に「単量体(m)」と、モノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体を、単に「単量体(d)」と称することがある。
本発明の製造方法においては、使用する単量体成分の全量に対する、単量体(m)および/または単量体(d)の合計使用量の割合は、限定はされないが、90重量%以上とすることが好ましく、より好ましくは95重量%以上、さらに好ましくは98重量%以上である。上記合計使用量の割合が90重量%未満であると、カルシウムイオン捕捉能が低下し、洗浄力が低下するおそれがある。
本発明の製造方法においては、使用する単量体(m)と単量体(d)との配合割合は、限定はされないが、これらのモル比(d/m)が、35/65〜65/35とすることが好ましく、より好ましくは35/65〜60/40、さらに好ましくは38/62〜55/45、特に好ましくは40/60〜50/50である。なかでも、第3の方法において、上記モル比(d/m)の範囲を満たすようにすることが重要である。上記モル比(d/m)が35/65未満であると、カルシウムイオン捕捉能が高い水溶性重合体を得ることが困難となるおそれがあり、65/35を超えると、重合性が悪くなり、また、得られた水溶性重合体の各種クレー分散能が低下するおそれがある。
単量体(m)については、その全使用量の好ましくは50重量%以上、より好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは全量を重合開始後滴下により反応器に供給する。反応前に仕込み50重量%を超える量を仕込むと、単量体(d)に比べ非常に重合性が高いため、分子量、分子量分布の制御が著しく困難となるおそれがある。滴下時間は反応開始後30〜300分とすることが好ましく、より好ましくは60〜180分である。上記滴下時間の範囲内で滴下すると、得られる水溶性重合体の分子量分布が狭くなり、カルシウムイオン捕捉能、クレー分散性能が向上するため好ましい。生産性を向上させるためにも、短時間で滴下するのがよいが、30分未満の滴下では、重合終了後の残存単量体(d)の量が増加したり、多量の反応熱が短時間に放出されて、除熱が困難になる可能性がある。また300分を超える滴下では、生産性が著しく低下し、コスト的に不利となるおそれがある。
単量体(d)については、その全使用量の好ましくは50重量%以上、より好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは全量を反応前(重合開始剤の添加前)の反応容器に仕込んでおく(初期仕込みしておく)。反応前の仕込み量(初期仕込み量)が50重量%未満であると、重合終了後の残存単量体(d)の量が増加するおそれがある。また、重合開始時の単量体(d)の濃度は、40重量%以上が好ましく、より好ましくは45重量%以上、さらに好ましくは50重量%以上である。仕込み濃度が40重量%未満では、重合終了後の残存単量体(d)の量が増加するおそれがある。
本発明の製造方法においては、重合開始剤の添加前の初期仕込みしておく単量体(d)の中和率については、限定はされず、適宜調整しておき使用することができるが、単量体(d)の全使用量の少なくとも一部、好ましくは上述した範囲の量を、重合開始剤の添加前に初期仕込みしておくとともに、この初期仕込みしておく単量体(d)の中和率が、例えば、70〜95モル%であることが好ましく、より好ましくは72〜93モル%、さらに好ましくは75〜90モル%である。なかでも、第2の方法において、上記中和率の範囲を満たすようにすることが重要である。上記中和率が70モル%未満であると、単量体(d)がブロック的に重合するため、カルシウムイオン存在下での各種クレー分散能が低下するおそれがあり、95モル%を超える場合は、単量体(d)の導入効率が低下することにより、カルシウムイオン捕捉能が低下し、洗浄力が低下するおそれがある。
本発明の製造方法においては、また、上記の重合開始剤の添加前の初期仕込みしておく単量体(d)の中和率が、90モル%以上であることが好ましいと言うこともでき、より好ましくは90〜100モル%である。なかでも、第3の方法において、上記中和率の範囲を満たすようにすることが重要である。
単量体(m)や単量体(d)とともに、他の単量体(前述した水溶性モノエチレン性不飽和単量体など)をも重合に用いる場合は、単量体(m)や単量体(d)の使用量や、上記他の単量体の重合反応性を十分考慮した上で、その初期仕込み量および滴下量等を適宜設定することができる。他の単量体については、滴下時間についても適宜設定できるが、単量体(m)の滴下より早く終了させるようにすることが好ましい。
本発明の製造方法においては、限定はされないが、水系溶媒中での撹拌均一重合を採用することが好ましい。上記撹拌均一重合を行うにあたっては従来公知の技術および条件を適用できる。重合反応に際し、反応溶媒として用いる水系溶媒としては、好ましくは水が80重量%以上の水系溶媒であり、より好ましくは水100重量%である。水系溶媒として水と併用できる親水性有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノールおよびイソプロピルアルコール等の低級アルコール、ジエチルホルムアミド等のアミド類、ならびに、ジエチルエーテル等のエーテル類等が挙げられる。これらは1種のみ用いても2種以上を混合して併用してもよい。
本発明の製造方法においては、反応容器に仕込んだ単量体成分等に重合開始剤を添加することにより、該重合開始剤の存在下で単量体成分の重合を行うようにする。重合開始剤としては、水溶性の重合開始剤を用いるようにし、具体的には、過酸化水素を必須として用いるようにする。
上記過酸化水素の添加(滴下供給)は、生産設備の簡素化、低コスト化、および、重合終了時の残存過酸化水素の低減効果の観点から、単量体(m)の滴下終了より20分以上早く終了させることが好ましい。上記の製造条件により、重合終了時に残存する過酸化水素の濃度を反応液全量に対して好ましくは2重量%以下、より好ましくは1重量%以下、さらに好ましくは0.5重量%以下とすることができる。また、重合終了時の残存単量体(d)の量を反応液全量に対して好ましくは3重量%以下、より好ましくは1重量%以下とすることができる。残存単量体(d)の量が3重量%を超えると、冬季寒冷地で単量体(d)の結晶が析出するといった問題が起きる可能性があり好ましくない。
本発明の製造方法においては、上述した過酸化水素を必須とするとともに、さらに他の水溶性重合開始剤(その他の開始剤)をも含んでなる2種以上の重合開始剤を用いるようにすることが重要であるが、上記過酸化水素およびその他の開始剤は、同時に用いるようにしてもよいし、それぞれ少なくとも一部を異なるタイミングで用いるようにしてもよく、限定はされない。
上記他の水溶性重合開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩;2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩、4,4’−アゾビス−(4−シアノバレリン酸)、アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系化合物;過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酢酸、過コハク酸、ジ第3級ブチルパーオキサイド、第3級ブチルヒドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等の有機過酸化物が挙げられる。なかでも、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウムおよび過硫酸カリウム等の過硫酸塩が好ましい。これら他の水溶性重合開始剤は、1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
これら他の水溶性重合開始剤の添加については、その全量が滴下により反応容器に供給されることが好ましい。滴下の開始時間や終了時間は適宜設定できるが、好ましくは単量体(m)の滴下終了後10〜20分後に終了させるようにすることが好ましい。これにより、残存単量体(m)の量を非常に低減できる。
本発明の製造方法においては、上記単量体成分を重合させる際の反応温度は、限定はされず、適宜設定することができるが、単量体(m)および/または単量体(d)を必須とする単量体成分を重合させるにあたり、前記重合の反応温度を99℃以下、80℃以上とすることが好ましく、より好ましくは97℃以下、82℃以上、さらに好ましくは95℃以下、85℃以上である。なかでも、第1の方法において、上記反応温度の範囲を満たすようにすることが重要である。単量体成分の重合を、上記反応温度範囲を満たす条件で行うことにより、本発明の水溶性重合体を容易に、かつ、生産性良く得ることができ、また、重合時の発泡が抑制されるなどの効果が得られる。一方、上記反応温度が99℃を超えると、重合時の発泡が激しくなるおそれがあり、80℃未満であると、重合終了時の過酸化水素の残存量が増加するおそれがある。
本発明の製造方法において、重合開始剤として用いる過酸化水素とその他の開始剤とのうち、過酸化水素の使用量については、限定はされず、適宜設定することができるが、例えば、使用する単量体成分の総量に対する重量で、4g/mol以下とすることが好ましく、より好ましくは3.5g/mol以下、さらに好ましくは3g/mol以下である。過酸化水素を上記使用量範囲で用いることにより、本発明の水溶性重合体を容易に、かつ、生産性良く得ることができる等の効果が得られる。一方、過酸化水素の使用量が4g/molを超えると、重合時の発泡が激しくなるおそれがある。
本発明の製造方法において、重合開始剤として用いる過酸化水素とその他の開始剤との重量比(過酸化水素/その他の開始剤)、および、重合開始剤として用いる前記その他の開始剤の添加速度については、限定はされず、適宜設定することができる。
具体的には、上記重量比に関しては、単量体(m)および/または単量体(d)を必須とする単量体成分を重合開始剤の存在下で重合させるにあたり、過酸化水素とその他の開始剤との重量比(過酸化水素/その他の開始剤)を、例えば、1.80以上とすることが好ましく、より好ましくは1.85〜4.50、さらに好ましくは1.90〜4.00である(条件a)。上記重量比の範囲を満たす重合開始剤を使用することにより、重合反応終了時の残存単量体(d)の量を低減することができることや、本発明の水溶性重合体を容易に且つ生産性良く得ることができるなどの効果が得られる。一方、上記重量比が1.80未満であると、特に、単量体成分中の単量体(d)の比率が高い場合には残存単量体(d)の量が多くなるおそれがあり、上記重量比が大きすぎると、重合時の発泡が激しくなるおそれがある。
上記重量比に関しては、また、過酸化水素とその他の開始剤との重量比(過酸化水素/その他の開始剤)を0.4〜1.1とすることが好ましいと言うこともでき、より好ましくは0.5〜1.0、さらに好ましくは0.6〜0.9である(条件b)。上記重量比が0.4未満であると、残存単量体(d)の量が多くなるおそれがあり、1.1を超えると、重合時の発泡が多くなるおそれがある。
上記添加速度に関しては、使用する重合開始剤のうち、過酸化水素以外の前記その他の開始剤について、その添加速度を1.40g/モル・h以下とすることが好ましく、より好ましくは1.38g/モル・h以下、0.20g/モル・h以上、さらに好ましくは1.35g/モル・h以下、0.25g/モル・h以上である。上記添加速度の範囲を満たすように前記その他の開始剤を添加することにより、カルシウムイオン捕捉能を高めることができるなどの効果が得られる。一方、上記添加速度が1.40g/モル・hを超えると、カルシウムイオン捕捉能が低下するおそれがあり、上記添加速度が小さすぎると、各種クレー分散能が低下するおそれがある。
なかでも、第2の方法においては、上記重量比に関して上記特定の範囲(条件a)を満たすようにするか、および/または、上記添加速度に関して上記特定の範囲を満たすようにする、ことが重要である。また、第3の方法においては、上記重量比に関して上記特定の範囲(条件b)を満たすようにすることが重要である。
本発明の製造方法においては、使用する重合開始剤の分解効率を上げるため、必要に応じてさらに多価金属を使用することもできる。使用できる有効な多価金属イオンとしては、例えば、鉄イオン、バナジウム原子含有イオンおよび銅イオンが挙げられる。なかでも、多価金属イオンとしては、Fe3+、Fe2+、Cu、Cu2+、V2+、V3+、VO2+が好ましく、Fe3+、Cu2+、VO2+がより好ましい。これら多価金属イオンは、1種のみ使用しても、2種以上を併用してもよい。多価金属イオンの濃度としては、重合反応液の全量に対して0.1〜100ppmが好ましい。0.1ppm未満では多価金属イオンの効果がほとんど得られず、100ppmを超えて使用した場合は、得られる水溶性重合体の着色度が大きく、洗剤組成物等の用途に使用できないおそれがある。
多価金属イオンの供給形態については、限定はされないが、重合反応系内でイオン化するものであれば、どのような金属化合物や金属であってもよい。このような金属化合物や金属としては、例えば、オキシ三塩化バナジウム、三塩化バナジウム、シュウ酸バナジウム、硫酸バナジウム、無水バナジン酸、メタバナジン酸アンモニウム、硫酸アンモニウムハイポバナダス[(NHSO・VSO・6HO]、硫酸アンモニウムバナダス[(NH)V(SO・12HO]、酢酸銅(II)、臭化銅(II)、銅(II)アセチルアセテート、塩化第二銅、塩化銅アンモニウム、炭酸銅、塩化銅(II)、クエン酸銅(II)、ギ酸銅(II)、水酸化銅(II)、硝酸銅、ナフテン酸銅、オレイン酸銅(II)、マレイン酸銅、リン酸銅、硫酸銅(II)、塩化第1銅、シアン化銅(I)、ヨウ化銅、酸化銅(I)、チオシアン酸銅、鉄アセチルアセトナート、クエン酸鉄アンモニウム、シュウ酸第二鉄アンモニウム、硫酸第一鉄アンモニウム、硫酸第二鉄アンモニウム、クエン酸鉄、フマル酸鉄、マレイン酸鉄、乳酸第一鉄、硝酸第二鉄、鉄ペンタカルボニル、リン酸第二鉄、ピロリン酸第二鉄等の水溶性金属塩;五酸化バナジウム、酸化銅(II)、酸化第一鉄、酸化第二鉄などの金属酸化物;硫化銅(II)、硫化鉄などの金属硫化物;その他銅粉末、鉄粉末を挙げることができる。このような金属化合物や金属を反応容器に仕込むのは、反応が終了するまでであればいつでもよいが、好ましくは反応開始前に反応容器に仕込まれる。
本発明の製造方法においては、重合反応時の反応液のpHについても適宜設定することができるが、単量体(d)の重合性を上げるため、重合開始時のpHを5〜13とすることが好ましく、重合反応の進行に伴ってpHを低下させるのがより好ましい。重合反応中のpH調整に用いる中和用塩基性化合物としては、例えば、ナトリウム、カリウムおよびリチウム等のアルカリ金属の水酸化物や炭酸塩;アンモニア;モノメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジメチルアミンおよびトリエチルアミン等のアルキルアミン類;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミンおよび第2級ブタノールアミン等のアルカノールアミン類;ピリジンなどを挙げることができる。これらは1種のみ用いても2種以上を併用してもよい。
本発明の製造方法においては、単量体成分、重合開始剤、水性溶媒および必要に応じて用いられるその他の各種原料を、重合終了後の理論固形分濃度が40重量%以上となるような使用量で用いることが好ましい。理論固形分濃度が40重量%未満であると、得られる水溶性重合体の分子量分布が広くなるため、カルシウムイオン捕捉能およびクレー分散能に悪影響を及ぼすおそれがある。
本発明の製造方法においては、その他の重合条件として、例えば、重合反応時の圧力は限定はされず、適宜、常圧(大気圧)、加圧および減圧のいずれを選択することもできる。
本発明の水溶性重合体の用途について、以下に説明する。
本発明の水溶性重合体は、洗剤組成物、分散剤、凝集剤、スケール防止剤、キレート剤、水処理剤および繊維処理剤等の各種広範な用途に使用することができる。なかでも、洗剤組成物、分散剤、水処理剤に用いることが好ましい。
本発明の洗剤組成物としては、本発明の水溶性重合体と界面活性剤とを必須としてなる。本発明の洗剤組成物においては、当該洗剤組成物全量に対して、水溶性重合体の配合量が0.1〜20重量%であり、界面活性剤の配合量が5〜70重量%であるのが好ましく、より好ましくは、当該洗剤組成物全量に対して、水溶性重合体の配合量が0.5〜15重量%であり、界面活性剤の配合量が20〜60重量%である。
界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、両性界面活性剤およびカチオン界面活性剤のいずれも使用可能である。
アニオン界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルまたはアルケニルエーテル硫酸塩、アルキルまたはアルケニル硫酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、α−スルホ脂肪酸またはエステル塩、アルカンスルホン酸塩、飽和または不飽和脂肪酸塩、アルキルまたはアルケニルエーテルカルボン酸塩、アミノ酸型界面活性剤、N−アシルアミノ酸型界面活性剤、アルキルまたはアルケニルリン酸エステルまたはその塩等を挙げることができる。
ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルまたはアルケニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、高級脂肪酸アルカノールアミドまたはそのアルキレンオキサイド付加物、ショ糖脂肪酸エステル、アルキルグリコキシド、脂肪酸グリセリンモノエステル、アルキルアミンオキサイド等を挙げることができる。
両性界面活性剤としては、カルボキシ型またはスルホベタイン型両性界面活性剤等を挙げることができ、カチオン界面活性剤としては、第4級アンモニウム塩等を挙げることができる。
本発明の水溶性重合体を含む洗剤組成物においては、必要に応じて酵素を配合しても良い。配合される酵素としては、プロテアーゼ、リパーゼ、セルラーゼ等が挙げられる。特に、アルカリ洗浄液中で活性が高いプロテアーゼ、アルカリリパーゼおよびアルカリセルラーゼが好ましい。酵素の配合量は、洗剤組成物全量に対して0.01〜5重量%が好ましい。この範囲を外れると、界面活性剤とのバランスがくずれ、洗浄力を向上させることができない。さらに本発明の水溶性重合体を含む洗剤組成物には、必要に応じて、公知のアルカリビルダー、キレートビルダー、再付着防止剤、ソイルリリース剤、色移り防止剤、柔軟剤、蛍光剤、漂白剤、漂白助剤、香料等の洗剤組成物に常用される成分を配合してもよい。また、ゼオライトを配合してもよい。アルカリビルダーとしては、珪酸塩、炭酸塩、硫酸塩等を用いることができる。キレートビルダーとしては、ジグリコール酸、オキシカルボン酸塩、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)、DTPA(ジエチレントリアミン五酢酸)、クエン酸等を必要に応じて使用することができる。公知の水溶性ポリカルボン酸系ポリマーを本発明の効果を損なわない範囲で使用してもよい。
本発明の分散剤としては、例えば、無機顔料分散剤などが挙げられ、本発明の水溶性重合体のみからなるものであってもよいし、性能、効果に影響しない範囲で、他の配合剤として公知の水溶性重合体を用いてもよく、例えば、他の配合剤として、重合リン酸およびその塩、ホスホン酸およびその塩、ポリビニルアルコール等を用いてもよい。本発明の水溶性重合体を分散剤に用いる場合、分散剤に対する本発明の水溶性重合体の含有量は、限定はされないが、好ましくは、5〜100重量%である。いずれの場合でも、紙コーティングに用いられる重質ないしは軽質炭酸カルシウム、クレー等の無機顔料の分散剤として良好な性能を発揮する。本発明の水溶性重合体を含む分散剤を無機顔料に少量添加して水中に分散することにより、低粘度でしかも高流動性を有し、かつ、それらの性能の経日安定性が良好な、たとえば、高濃度炭酸カルシウムスラリーのような、高濃度無機顔料スラリーを製造することができる。無機顔料分散剤として用いる場合、無機顔料分散剤の使用量は、無機顔料100重量部に対して0.05〜2.0重量部の割合が好ましい。無機顔料分散剤の使用量が0.05重量部より少ないと、十分な分散効果が得られず、逆に2.0重量部を超えると、もはや添加量に見合った効果が得られず、経済的にも不利となる恐れがあるため好ましくない。
本発明の水処理剤としては、本発明の水溶性重合体のみからなるものであってもよいし、重合リン酸塩、ホスホン酸塩、防食剤、スライムコントロール剤、キレート剤等を配合した組成物とすることもできる。性能、効果に影響しない範囲で公知の水溶性重合体を含んでもよい。いずれの場合でも、冷却水循環系、ボイラー水循環系、海水淡水化装置、パルプ蒸解釜、黒液濃縮釜等でのスケール防止に有用である。
繊維処理剤としては、本発明の水溶性重合体と、染色剤、過酸化物および界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1つとを含んでなることが好ましい。本発明の水溶性重合体を繊維処理剤に用いる場合、繊維処理剤に対する本発明の水溶性重合体の含有量は、限定はされず、好ましくは、1〜100重量%であり、より好ましくは5〜100重量%である。性能、効果に影響しない範囲で公知の水溶性重合体を含んでもよい。しかし、物性を考慮して、繊維処理剤中の重合体成分としては、本発明の水溶性重合体からなる、繊維処理剤の形態がより好ましい。以下に、より実施形態に近い形での、本発明の水溶性重合体を用いた繊維処理剤の配合例を示す。この繊維処理剤は、繊維処理における精錬、染色、漂白、ソーピングの工程で使用することができる。染色剤、過酸化物および界面活性剤としては繊維処理剤に通常使用されるものが挙げられる。本発明の水溶性重合体と、染色剤、過酸化物および界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1つとの比率は、例えば、繊維の白色度、色むら、染色けんろう度の向上のためには、本発明の水溶性重合体1重量部に対して、染色剤、過酸化物および界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1つを0.1〜100重量部という割合で配合される。このような比率で配合された繊維処理剤を所定濃度の水溶液状態で使用することが、繊維処理剤の好ましい実施形態の1つである。この所定濃度は、使用形態、使用目的により、適宜決定することができ、限定はされない。繊維処理剤を使用できる繊維は、限定はされないが、たとえば、木綿、麻等のセルロース系繊維;ナイロン、ポリエステル等の化学繊維;羊毛、絹糸等の動物性繊維;人絹等の半合成繊維およびこれらの織物および混紡品が挙げられる。繊維処理剤を精錬工程に適用する場合は、本発明の水溶性重合体と、アルカリ剤および界面活性剤とを配合することが好ましい。繊維処理剤を漂白工程に適用する場合では、本発明の水溶性重合体と、過酸化物と、アルカリ性漂白剤の分解抑制剤としての珪酸ナトリウム等の珪酸系薬剤とを配合するのが好ましい。
以下に、実施例および比較例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、以下では、便宜上、「リットル」を単に「L」と、「モル」を「mol」と記すことがある。また、「重量%」を「wt%」と記すことがある。
実施例および比較例における測定方法を以下に示す。
<重量平均分子量(Mw)>
GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)により以下の条件の下で測定した。
・カラム:GF−7MHQ(昭和電工社製)
・カラム温度:35℃
・溶離液:リン酸水素二ナトリウム12水和物34.5gおよびリン酸二水素ナトリウム2水和物46.2g(いずれの試薬も特級である。以下の各種測定に用いる試薬は全て特級を使用する。)に純水を加えて全量を5,000gとし、その後、フィルター孔径0.45μmのメンブランフィルターで濾過した水溶液
・検出器:UV 214nm(日本ウォーターズ(株)製、モデル481型)
・流量:0.5mL/min
・検量線:ポリアクリル酸ナトリウム標準サンプル(創和科学社製)。
<カルシウムイオン捕捉能>
(1a) まず、塩化カルシウム・2水和物を用いて、Ca2+イオン濃度が0.01mol/L、0.002mol/L、0.001mol/L、0.0001mol/Lの水溶液を50mLずつ調製し、各々について1wt%の水酸化ナトリウム水溶液でpH10±0.5に調整した後、塩化カリウムの4mol/L水溶液を1mL加えることにより、カルシウムイオン標準水溶液(検量線用水溶液)を準備した。
(2a) 次に、固形分換算で10mgの重合体水溶液を100mLのビーカーに秤量し、塩化カルシウム・2水和物を用いて調製した0.002mol/Lのカルシウムイオン水溶液を50mL加え、スターラーで均一に撹拌した後、1wt%の水酸化ナトリウム水溶液でpH10±0.5に調整し、塩化カリウムの4mol/L水溶液を1mL加えることにより、測定サンプルの水溶液を調製した。
(3a) 測定は、オリオン社製イオンアナライザーEA920を用いて、オリオン社製カルシウムイオン電極93−20により行った。
(4a) 検量線およびサンプル(重合体)の測定値から、サンプルが捕捉したカルシウムイオン量を求め、重合体固形分1g当りの捕捉量を炭酸カルシウム換算のmg数で表し、その値をカルシウムイオン捕捉能値(mgCaCO/g)とした。
<硬度50ppm下でのクレー分散能>
(1b) まず、グリシン67.56g、塩化ナトリウム52.6g、1N−NaOH60mLにイオン交換水を加えて600gとしたグリシン緩衝溶液を調製した。
(2b) 塩化カルシウム・2水和物0.0817gを、(1b)の緩衝溶液60gに溶解させ、イオン交換水を加えて1000gとし、分散液を調製した。
(3b) 次に、得られた水溶性重合体(pH7に調整)の水溶液を、固形分換算濃度で0.1wt%となるように調製した。
(4b) 試験管に、JIS試験用粉体Iの11種(関東ローム、超微粒:日本粉体工業技術協会製)のクレー0.3gを入れ、(2b)の調製液27g、(3b)の調製液3gを添加した。この時、試験液のカルシウム濃度は炭酸カルシウム換算で50ppmとなっていた。
(5b) 試験管をパラフィルムで密封した後、クレーが全体に分散するように軽く振り、その後さらに、上下に20回振った。
(6b) この試験管を直射日光の当たらないところに20時間静置し、その後分散液の上澄みをホールピペットで5mL採取した。
(7b) この液をUV分光器を用いて、波長380nm、1cmのセルで吸光度(ABS)を測定し、この値を硬度50ppm下でのクレー分散能とした。
<硬度100ppm下でのクレー分散能>
(1c) まず、グリシン67.56g、塩化ナトリウム52.6gおよび1N−NaOH60mLにイオン交換水を加えて600gとしたグリシン緩衝溶液を調製した。
(2c) 塩化カルシウム・2水和物0.1634gを、(1c)の緩衝溶液60gに溶解させ、イオン交換水を加えて1000gとし、分散液を調製した。
(3c) 次に、得られた水溶性重合体(pH7に調整)の水溶液を、固形分換算濃度で0.1wt%となるように調製した。
(4c) 試験管に、JIS試験用粉体Iの11種(関東ローム、超微粒:日本粉体工業技術協会製)のクレー0.3gを入れ、(2c)の調製液27g、(3c)の調製液3gを添加した。この時、試験液のカルシウム濃度は炭酸カルシウム換算で100ppmとなっていた。
(5c) 試験管をパラフィルムで密封した後、クレーが全体に分散するように軽く振り、その後さらに、上下に20回振った。
(6c) この試験管を直射日光の当たらないところに20時間静置し、その後分散液の上澄みをホールピペットで5mL採取した。
(7c) この液をUV分光器を用いて、波長380nm、1cmのセルで吸光度(ABS)を測定し、この値を硬度100ppm下でのクレー分散能とした。
<洗浄率>
(1d) 白布として、Test fabric社より入手した綿ニット布を10×10cmに裁断したものを作製した。人工汚染布として、サイエンティフィック・サービス(Scientific service)社より入手した綿布(STC GC C)を4.5×7cmに裁断したものを作製した。白布および人工汚染布は、予め、日本電色工業社製の測色色差計SE2000を用いて、白色度を反射率で測定した。
(2d) 塩化カルシウム2水和物1.47gに純水を加えて10kgとし、硬水を調製した。
(3d) ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(LAS)12.5g、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム(AES)12.5g、炭酸ナトリウム25gに純水を加えて全体で1000gとし、界面活性剤水溶液を調製した。
(4d) ターゴットメーターを25℃にセットし、硬水500mL、ゼオライト0.20g、重合体水溶液(固形分換算0.5wt%)5mL、(3d)で調製した界面活性剤水溶液4.8mL、人工汚染布5枚および白布5枚をポットに入れ、100rpm、30分間攪拌した。
(5d) 人工汚染布および白布をポットから取り出し、人工汚染布および白布の水分を手で切った。ポットに硬水500mLを入れ、水分を切った人工汚染布および白布を仕込み、100rpmで2分間攪拌した。
(6d) 白布と人工汚染布をポットから取り出し、手で水分を切ったあと、白布と人工汚染布に当て布をして、アイロンでしわを伸ばしながら乾燥させた。乾燥した白布と人工汚染布を上記測色色差計で白色度を反射率で測定した。
(7d) 上記方法により測定された値と下式により洗浄率(%)を求めた。
洗浄率(%)=
(洗浄後の人工汚染布の白色度−洗浄前の人工汚染布の白色度)
÷(洗浄前の白布の白色度−洗浄前の人工汚染布の白色度)×100
〔実施例1〕
温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた容量2.5LのSUS製セパラブルフラスコに、イオン交換水(以下、純水と記す。)78.0g、48wt%水酸化ナトリウム水溶液(以下、48%NaOHと記す。)283.3gおよび無水マレイン酸(以下、無水MAと記す。)196.0gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は85モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80wt%アクリル酸水溶液(以下、80%AAと記す。)180.0g、35wt%過酸化水素水(以下、35%Hと記す。)11.4g、15wt%過硫酸ナトリウム水溶液(以下、15%NaPSと記す。)32.0gおよび純水200.0gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、重合開始剤としての過酸化水素および過硫酸ナトリウムの使用量は、それぞれ1.0g/mol、1.2g/molであり、その重量比(以下、単に「H/NaPS」と記す。)は、0.83であり、アクリル酸およびマレイン酸の使用量のモル比(マレイン酸/アクリル酸)(以下、単に「MA/AA」と記す。)は、50/50であった。
80%AAおよび35%Hについては、それぞれ全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSおよび純水については、それぞれ全量を重合開始から150分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は0.48g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、30分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH7.5、固形分濃度40wt%の水溶性重合体(1)を得た。
水溶性重合体(1)については、カルシウムイオン捕捉能は454mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.13、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.95であり、重量平均分子量は27,300であった。
実施例1の条件、結果について表1にまとめた。
〔実施例2〕
実施例1と同様のフラスコに、純水70.6g、48%NaOH255.0gおよび無水MA176.4gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は85モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80%AA198.0g、35%H45.7g、15%NaPS80.0gおよび純水131.8gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、HとNaPSの使用量は、それぞれ4.0g/mol、3.0g/molであり、H/NaPSは1.33であり、MA/AAは45/55であった。
80%AAについては、その全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下し、35%Hおよび純水については、それぞれ全量を重合開始から50分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSについては、その全量を重合開始から130分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は1.38g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、20分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH7.5、固形分濃度45wt%の水溶性重合体(2)を得た。
水溶性重合体(2)については、カルシウムイオン捕捉能は436mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は0.93、硬度100ppm下でのクレー分散能は1.20であり、重量平均分子量は12,300であった。
実施例2の条件、結果について表1にまとめた。
〔実施例3〕
実施例1と同様のフラスコに、純水70.6g、48%NaOH255.0gおよび無水MA176.4gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は85モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80%AA198.0g、35%H22.9g、15%NaPS53.3gおよび純水173.4gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、HとNaPSの使用量は、それぞれ2.0g/mol、2.0g/molであり、H/NaPSは1.00であり、MA/AAは45/55であった。
80%AAについては、その全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下し、35%Hおよび純水については、それぞれ全量を重合開始から50分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSについては、その全量を重合開始から130分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は0.92g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、20分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH7.5、固形分濃度45wt%の水溶性重合体(3)を得た。
水溶性重合体(3)については、カルシウムイオン捕捉能は452mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.14、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.82であり、重量平均分子量は17,000であった。また、水溶性重合体(3)の洗浄率は、45%であった。
実施例3の条件、結果について表1にまとめた。
〔実施例4〕
実施例1と同様のフラスコに、純水78.0g、48%NaOH283.3g、無水MA196.0gおよびモール塩0.008gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を95℃まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は85モル%であった。
次いで、撹拌下、95℃を維持しながら、80%AA180.0g、35%H44.0g、15%NaPS53.3gおよび純水173.4gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、HとNaPSの使用量は、それぞれ3.85g/mol、2.0g/molであり、H/NaPSは1.92であり、MA/AAは50/50であった。
80%AAについては、その全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下し、35%Hについては、その全量を重合開始から50分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSおよび純水については、それぞれ全量を重合開始50分後から130分後までの80分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は1.50g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、20分間にわたり95℃を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH7.5、固形分濃度45wt%の水溶性重合体(4)を得た。
水溶性重合体(4)については、カルシウムイオン捕捉能は450mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.50、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.33であり、重量平均分子量は13,400であった。
実施例4の条件、結果について表1にまとめた。
〔実施例5〕
実施例4において、モール塩を用いないようにした以外は、実施例4と同様の操作を行い、水溶性重合体(5)を得た。
水溶性重合体(5)については、カルシウムイオン捕捉能は450mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.53、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.28であり、重量平均分子量は15,900であった。
実施例5の条件、結果について表1にまとめた。
〔実施例6〕
実施例1と同様のフラスコに、純水61.0g、48%NaOH300.0gおよび無水MA235.2gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は75モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80%AA144.0g、35%H68.6g、15%NaPS53.3gおよび純水101.0gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、重合開始剤としての過酸化水素および過硫酸ナトリウムの使用量は、それぞれ6.0g/mol、2.0g/molであり、H/NaPSは、3.00であり、MA/AAは60/40であった。
80%AAについては、その全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下し、35%Hおよび純水については、それぞれ全量を重合開始から50分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSについては、その全量を重合開始50分後から130分後までの80分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は1.50g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、20分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH7.5、固形分濃度50wt%の水溶性重合体(6)を得た。
水溶性重合体(6)については、カルシウムイオン捕捉能は456mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.22であり、重量平均分子量は9,300であった。
実施例6の条件、結果について表2にまとめた。
〔比較例1〕
実施例1と同様のフラスコに、純水132.8g、48%NaOH400.0gおよび無水MA235.2gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は100モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80%AA216.0g、35%H57.6g、15%NaPS96.0gおよび純水160.0gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、重合開始剤としての過酸化水素および過硫酸ナトリウムの使用量は、それぞれ4.2g/mol、3g/molであり、H/NaPSは1.40であり、MA/AAは50/50であった。
80%AAについては、その全量を重合開始から180分間にわたり連続的に滴下した。35%Hについては、その全量を重合開始から50分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSおよび純水については、それぞれの全量を重合開始90分後から190分後までの100分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は1.80g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、30分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH7.5、固形分濃度45wt%の比較水溶性重合体(A)を得た。
比較水溶性重合体(A)については、カルシウムイオン捕捉能は460mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.25、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.40であり、重量平均分子量は10,000であった。また、比較水溶性重合体(A)の洗浄率は、43%であった。
比較例1の条件、結果について表2にまとめた。
〔比較例2〕
実施例1と同様のフラスコに、純水83.0g、48%NaOH250.0gおよび無水MA147.0gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は100モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80%AA315.0g、15%NaPS66.7gおよび純水393.3gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、重合開始剤としての過硫酸ナトリウムの使用量は2g/molであり、H/NaPSは0であり、MA/AAは30/70であった。
80%AAについては、その全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下した。15%NaPSおよび純水については、それぞれの全量を重合開始から130分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は0.92g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、30分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH7.5、固形分濃度40wt%の比較水溶性重合体(B)を得た。
比較水溶性重合体(B)については、カルシウムイオン捕捉能は468mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は0.75、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.57であり、重量平均分子量は50,000であった。また、比較水溶性重合体(B)の洗浄率は、39%であった。
比較例2の条件、結果について表2にまとめた。
〔実施例7〕
実施例1と同様のフラスコに、純水107.9g、48%NaOH325.0gおよび無水MA191.1gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は100モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80%AA274.5g、35%H14.3g、15%NaPS66.7gおよび純水200.0gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、重合開始剤としての過酸化水素および過硫酸ナトリウムの使用量は、それぞれ1.0g/mol、2.0g/molであり、H/NaPSは、0.50であり、MA/AAは39/61であった。
80%AA、35%Hおよび純水については、その全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSについては、その全量を重合開始から130分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は0.92g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、50分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH6.7、固形分濃度46wt%の水溶性重合体(7)を得た。
水溶性重合体(7)については、カルシウムイオン捕捉能は472mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.26であり、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.91であり、重量平均分子量は31,000であった。また、水溶性重合体(7)の洗浄率は、46%であった。
実施例7の条件、結果について表2にまとめた。
〔実施例8〕
実施例1と同様のフラスコに、純水107.9g、48%NaOH325.0gおよび無水MA191.1gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は100モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80%AA274.5g、35%H21.4g、15%NaPS100.0gおよび純水181.6gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、重合開始剤としての過酸化水素および過硫酸ナトリウムの使用量は、それぞれ1.5g/mol、3.0g/molであり、H/NaPSは、0.50であり、MA/AAは39/61であった。
80%AA、35%Hおよび純水については、その全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSについては、その全量を重合開始から130分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は1.38g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、50分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH6.8、固形分濃度45wt%の水溶性重合体(8)を得た。
水溶性重合体(8)については、カルシウムイオン捕捉能は474mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.37であり、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.99であり、重量平均分子量は23,000であった。また、水溶性重合体(8)の洗浄率は、46%であった。
実施例8の条件、結果について表2にまとめた。
〔実施例9〕
実施例1と同様のフラスコに、純水170.0g、48%NaOH333.3gおよび無水MA196.0gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は100モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80%AA270.0g、35%H14.3g、15%NaPS66.7gおよび純水152.6gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、重合開始剤としての過酸化水素および過硫酸ナトリウムの使用量は、それぞれ1.0g/mol、2.0g/molであり、H/NaPSは、0.50であり、MA/AAは40/60であった。
80%AAについては、その全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下し、35%Hおよび純水については、それぞれ全量を重合開始から90分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSについては、その全量を重合開始から130分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は0.92g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、50分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH6.8、固形分濃度45wt%の水溶性重合体(9)を得た。
水溶性重合体(9)については、カルシウムイオン捕捉能は480mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.39であり、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.87であり、重量平均分子量は24,000であった。また、水溶性重合体(9)の洗浄率は、45%であった。
実施例9の条件、結果について表3にまとめた。
〔実施例10〕
実施例1と同様のフラスコに、純水170.0g、48%NaOH333.3gおよび無水MA196.0gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は100モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80%AA270.0g、35%H14.3g、15%NaPS50.0gおよび純水162.7gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、重合開始剤としての過酸化水素および過硫酸ナトリウムの使用量は、それぞれ1.0g/mol、1.5g/molであり、H/NaPSは、0.67であり、MA/AAは40/60であった。
80%AAについては、その全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下し、35%Hおよび純水については、それぞれ全量を重合開始から90分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSについては、その全量を重合開始から130分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は0.69g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、50分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH6.8、固形分濃度45wt%の水溶性重合体(10)を得た。
水溶性重合体(10)については、カルシウムイオン捕捉能は481mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.45であり、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.86であり、重量平均分子量は26,000であった。また、水溶性重合体(10)の洗浄率は、45%であった。
実施例10の条件、結果について表3にまとめた。
〔実施例11〕
実施例1と同様のフラスコに、純水110.7g、48%NaOH333.3gおよび無水MA196.0gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は100モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80%AA270.0g、35%H6.5g、15%NaPS38.7gおよび純水237.2gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、重合開始剤としての過酸化水素および過硫酸ナトリウムの使用量は、それぞれ0.5g/mol、1.2g/molであり、H/NaPSは、0.42であり、MA/AAは40/60であった。
80%AAについては、その全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下し、35%Hおよび純水については、それぞれ全量を重合開始から90分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSについては、その全量を重合開始から130分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は0.55g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、50分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH6.9、固形分濃度45wt%の水溶性重合体(11)を得た。
水溶性重合体(11)については、カルシウムイオン捕捉能は460mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.39であり、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.87であり、重量平均分子量は32,000であった。また、水溶性重合体(11)の洗浄率は、45%であった。
実施例11の条件、結果について表3にまとめた。
〔実施例12〕
実施例1と同様のフラスコに、純水52.5g、48%NaOH333.3gおよび無水MA196.0gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は100モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80%AA270.0g、35%H14.3g、15%NaPS33.3gおよび純水247.0gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、重合開始剤としての過酸化水素および過硫酸ナトリウムの使用量は、それぞれ1.0g/mol、1.0g/molであり、H/NaPSは、1.00であり、MA/AAは40/60であった。
80%AAについては、その全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下し、35%Hおよび純水については、それぞれ全量を重合開始から90分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSについては、その全量を重合開始から130分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は0.46g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、50分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH6.9、固形分濃度47wt%の水溶性重合体(12)を得た。
水溶性重合体(12)については、カルシウムイオン捕捉能は460mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.59であり、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.87であり、重量平均分子量は30,000であった。また、水溶性重合体(12)の洗浄率は、45%であった。
実施例12の条件、結果について表3にまとめた。
〔実施例13〕
実施例1と同様のフラスコに、純水52.5g、48%NaOH333.3gおよび無水MA196.0gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は100モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80%AA270.0g、35%H14.3g、15%NaPS33.3gおよび純水247.0gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、重合開始剤としての過酸化水素および過硫酸ナトリウムの使用量は、それぞれ1.0g/mol、1.0g/molであり、H/NaPSは、1.00であり、MA/AAは40/60であった。
80%AAについては、その全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下し、35%Hについては、その全量を重合開始から90分間にわたり連続的に滴下し、純水については、その全量を重合開始90分後から130分後までの40分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSについては、その全量を重合開始から130分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は0.46g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、50分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH7.0、固形分濃度47wt%の水溶性重合体(13)を得た。
水溶性重合体(13)については、カルシウムイオン捕捉能は465mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.49であり、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.88であり、重量平均分子量は47,000であった。また、水溶性重合体(13)の洗浄率は、45%であった。
実施例13の条件、結果について表3にまとめた。
〔実施例14〕
実施例1と同様のフラスコに、純水52.5g、48%NaOH333.3gおよび無水MA196.0gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は100モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80%AA270.0g、35%H14.3g、15%NaPS33.3gおよび純水247.0gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、重合開始剤としての過酸化水素および過硫酸ナトリウムの使用量は、それぞれ1.0g/mol、1.0g/molであり、H/NaPSは、1.00であり、MA/AAは40/60であった。
80%AAについては、その全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下し、35%Hについては、その全量を重合開始から90分間にわたり連続的に滴下し、純水については、その全量を重合開始60分後から130分後までの70分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSについては、その全量を重合開始から130分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は0.46g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、50分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH6.9、固形分濃度47wt%の水溶性重合体(14)を得た。
水溶性重合体(14)については、カルシウムイオン捕捉能は468mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.32であり、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.98であり、重量平均分子量は39,000であった。また、水溶性重合体(14)の洗浄率は、46%であった。
実施例14の条件、結果について表4にまとめた。
〔実施例15〕
実施例1と同様のフラスコに、純水52.5g、48%NaOH333.3gおよび無水MA196.0gを初期仕込みし、撹拌下、この水溶液を沸点還流状態まで昇温した。なお、初期仕込みした水溶液中のMAの中和率は100モル%であった。
次いで、撹拌下、還流状態を維持しながら、80%AA270.0g、35%H10.0g、15%NaPS33.3gおよび純水247.0gを、それぞれ別々の滴下ノズルから滴下した。なお、重合開始剤としての過酸化水素および過硫酸ナトリウムの使用量は、それぞれ0.7g/mol、1.0g/molであり、H/NaPSは、0.70であり、MA/AAは40/60であった。
80%AAについては、その全量を重合開始から120分間にわたり連続的に滴下し、35%Hについては、その全量を重合開始から90分間にわたり連続的に滴下し、純水については、その全量を重合開始60分後から130分後までの70分間にわたり連続的に滴下し、15%NaPSについては、その全量を重合開始から130分間にわたり連続的に滴下した。このとき、15%NaPSの滴下速度(添加速度)は0.46g/mol・hであった。
さらに、上記すべての滴下が終了した後、50分間にわたり沸点還流状態を維持して、重合を完了した。
重合終了後、pHおよび濃度調整を行い、pH6.9、固形分濃度47wt%の水溶性重合体(15)を得た。
水溶性重合体(15)については、カルシウムイオン捕捉能は472mgCaCO/g、硬度50ppm下でのクレー分散能は1.38であり、硬度100ppm下でのクレー分散能は0.89であり、重量平均分子量は45,000であった。また、水溶性重合体(15)の洗浄率は、45%であった。
実施例15の条件、結果について表4にまとめた。
Figure 2005023308
Figure 2005023308
Figure 2005023308
Figure 2005023308
本発明の水溶性重合体は、例えば、洗剤組成物、分散剤、凝集剤、スケール防止剤、キレート剤、水処理剤および繊維処理剤等の各種広範な用途に好適である。
本発明の製造方法は、本発明の水溶性重合体を容易に且つ生産性よく製造する方法として好適である。

Claims (12)

  1. カルシウムイオン捕捉能が470mgCaCO/g以上であり、かつ、カルシウム濃度が炭酸カルシウム換算で50ppmである試験液中でのクレー分散能が0.90以上である、水溶性重合体。
  2. カルシウムイオン捕捉能が430mgCaCO/g以上であり、かつ、カルシウム濃度が炭酸カルシウム換算で100ppmである試験液中でのクレー分散能が0.70以上である、水溶性重合体。
  3. 重量平均分子量が50,000以下、8,000以上である、請求項1または2に記載の水溶性重合体。
  4. モノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体由来の構造単位(M)、および/または、モノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体由来の構造単位(D)を必須の構造単位として含む水溶性ポリカルボン酸系重合体である、請求項1から3までのいずれかに記載の水溶性重合体。
  5. 前記構造単位(M)と前記構造単位(D)とを共に有するものであり、これら2つの構造単位は、その合計含有割合が90重量%以上、相互のモル比(D/M)が35/65〜65/35である、請求項4に記載の水溶性重合体。
  6. 前記モル比(D/M)が40/60〜60/40である、請求項5に記載の水溶性重合体。
  7. モノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体(m)および/またはモノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体(d)を必須とする単量体成分を重合させることにより水溶性重合体を得る方法であって、
    過酸化水素を必須とする2種以上の重合開始剤を用いて前記重合を行うこととし、前記重合の際の反応温度を99℃以下、80℃以上とする、
    ことを特徴とする、水溶性重合体の製造方法。
  8. モノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体(m)および/またはモノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体(d)を必須とする単量体成分を重合させることにより水溶性重合体を得る方法であって、
    前記単量体(m)と前記単量体(d)とのモル比(d/m)が35/65〜65/35であり、
    過酸化水素を必須とする2種以上の重合開始剤を用いて前記重合を行うこととし、前記重合開始剤の添加前に仕込んでおく前記単量体(d)の中和率が70〜95モル%であり、かつ、
    前記重合の際における前記重合開始剤中の過酸化水素とその他の開始剤との重量比(過酸化水素/その他の開始剤)を1.80以上とするか、および/または、前記その他の開始剤の添加速度を1.40g/モル・h以下とする、
    ことを特徴とする、水溶性重合体の製造方法。
  9. モノエチレン性不飽和モノカルボン酸(塩)単量体(m)および/またはモノエチレン性不飽和ジカルボン酸(塩)単量体(d)を必須とする単量体成分を重合させることにより水溶性重合体を得る方法であって、
    前記単量体(m)と前記単量体(d)とのモル比(d/m)が35/65〜65/35であり、
    過酸化水素を必須とする2種以上の重合開始剤を用いて前記重合を行うこととし、前記重合開始剤の添加前に仕込んでおく前記単量体(d)の中和率が90モル%以上であり、かつ、
    前記重合の際における前記重合開始剤中の過酸化水素とその他の開始剤との重量比(過酸化水素/その他の開始剤)を0.4〜1.1とする、
    ことを特徴とする、水溶性重合体の製造方法。
  10. 請求項1から6までのいずれかに記載の水溶性重合体を必須成分とする洗剤組成物。
  11. 請求項1から6までのいずれかに記載の水溶性重合体を必須成分とする分散剤。
  12. 請求項1から6までのいずれかに記載の水溶性重合体を必須成分とする水処理剤。
JP2004172918A 2003-06-12 2004-06-10 水溶性重合体およびその製造方法と用途 Withdrawn JP2005023308A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004172918A JP2005023308A (ja) 2003-06-12 2004-06-10 水溶性重合体およびその製造方法と用途

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003168212 2003-06-12
JP2004172918A JP2005023308A (ja) 2003-06-12 2004-06-10 水溶性重合体およびその製造方法と用途

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005023308A true JP2005023308A (ja) 2005-01-27

Family

ID=34197028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004172918A Withdrawn JP2005023308A (ja) 2003-06-12 2004-06-10 水溶性重合体およびその製造方法と用途

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005023308A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102627425A (zh) * 2012-04-20 2012-08-08 武汉汉星盛新型建材有限公司 一种聚羧酸减水剂及其制备方法
JP2013194158A (ja) * 2012-03-21 2013-09-30 Nippon Shokubai Co Ltd ポリカルボン酸系重合体組成物およびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013194158A (ja) * 2012-03-21 2013-09-30 Nippon Shokubai Co Ltd ポリカルボン酸系重合体組成物およびその製造方法
CN102627425A (zh) * 2012-04-20 2012-08-08 武汉汉星盛新型建材有限公司 一种聚羧酸减水剂及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5750265B2 (ja) スルホン酸基含有マレイン酸系水溶性共重合体水溶液および乾燥して得られる粉体
US6444771B1 (en) Acrylic acid-maleic acid copolymer (or its salt), its production process and use, and production process for aqueous maleic salt solution with low impurity content
JP5178008B2 (ja) アミノ基含有水溶性共重合体
WO1995003342A1 (fr) Copolymere maleique, son procede d'obtention et son utilisation
JP4408158B2 (ja) 特定機能を有する、スルホン酸基含有マレイン酸系水溶性共重合体と、その製造方法及びその用途
JP2008303347A (ja) ポリアルキレングリコール系化合物とその製造方法ならびにその用途
JP5722460B2 (ja) アクリル酸(塩)−マレイン酸(塩)系共重合体組成物、その製造方法及び洗剤組成物
JP3398837B2 (ja) アクリル酸(塩)−マレイン酸(塩)系共重合体、その製造方法および洗剤組成物
JP2008535933A (ja) 水溶性重合体組成物
JP3564082B2 (ja) 低分子量(メタ)アクリル酸(塩)系重合体、その製造方法および用途
JP4323700B2 (ja) 新規水溶性共重合体とその製造方法、用途
JP5506175B2 (ja) (メタ)アクリル酸系重合体の製造方法
JP2934391B2 (ja) マレイン酸/(メタ)アクリル酸系共重合体およびその用途
JP2008266637A (ja) ポリアルキレングリコール系単量体とそれを含んでなるポリアルキレングリコール系重合体、及び、その用途
JP2005023308A (ja) 水溶性重合体およびその製造方法と用途
JP2009001808A (ja) 硫黄含有不飽和カルボン酸重合体およびその用途
JP4750935B2 (ja) 水溶性重合体組成物及びその用途
JP3112454B2 (ja) アクリル酸−マレイン酸共重合体(塩)、その製造方法および用途
JP3809037B2 (ja) 不純物の少ないマレイン酸塩水溶液とその用途
JP5371028B2 (ja) (メタ)アクリル酸系重合体の製造方法
JP2004091635A (ja) 水溶性重合体及びその用途
US20070043178A1 (en) Water-soluble polymer and its production process and uses
JP2574144B2 (ja) マレイン酸系共重合体,その製造方法および用途
WO2023008367A1 (ja) エステル結合含有ポリカルボン酸(塩)及びその製造方法
JP3739483B2 (ja) 重合体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070112

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20081127