JP2005529203A - 高吸収性ポリマーの合成法 - Google Patents
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Abstract
Description
それらの用途が幅広く多数であるため、毎年多量の高吸収性ポリマーが合成されている。1998年には、901,000トン(メートル法)の高吸収性ポリアクリレートポリマーが製造されたと推定されている。
高吸収性ポリアクリレートポリマーを製造する従来の方法は、アクリレートモノマー及び架橋モノマーを共通溶媒に溶解させることにより溶液を形成することを必要とした。次いで溶液を重合して架橋ポリマーを形成した。この方法は、モノマーから共通溶媒を用いて形成されうる高吸収性ポリアクリレートポリマーについては条件を満たしているが、1種以上のモノマーが望ましい共通溶媒に十分に溶解しないモノマーから製造される高吸収性ポリアクリレートポリマーの製造については不可能である。望ましい溶媒中でいずれかのモノマーが十分に溶解できない場合には、望ましい特性を有する高吸収性ポリアクリレートポリマーの製造が妨げられてしまう。
本発明のこれら及びその他の特徴、利点及び目的は、以下の明細書及び特許請求の範囲を参照することにより当業者により更に理解され認められるであろう。
本明細書において、“溶媒”という用語は、1種以上のモノマーを溶解させうるモノマー以外の物質を意味する。溶媒という用語は、希釈剤を含むと定義されている。
“溶媒の存在しない”溶液は、“溶媒”という用語が前述のように定義されている溶媒が対象溶液に意図的に添加されていないことを意味する。
“単官能性モノマー”は、ラジカル重合に関与しうる不飽和炭素−炭素結合を1個だけ含むモノマーと定義される。アクリル酸は単官能性モノマーの例である。
“多官能性モノマー”は、ラジカル重合に関与しうる不飽和炭素−炭素結合を2個以上含むモノマーと定義される。トリエチレングリコールジビニルエーテルは多官能性モノマーの例である。
“溶解する”という用語は、溶液が形成されるような、第一の物質が第二の物質に溶解される状態を意味すると定義される。本明細書において使用されているように、熱、圧力または物理的攪拌を過度に使用することなく第一の物質が第二の物質に容易に溶解する場合に、第一の物質は第二の物質に溶解する、と使用される。
“共通溶媒”という用語は、単官能性モノマー及び多官能性モノマーの両方が溶解する、“溶媒”という用語が前述のように定義されている溶媒を意味すると定義される。
“高吸収性ポリマー”は、水中において自重の50%以上を容易に吸収しうる架橋性ポリマーである。B. F. Goodrich Companyにより製造された市販の架橋性ポリアクリレートポリマーである、Carpol(登録商標)C940は高吸収性ポリマーの例である。
一般的には、本発明は、溶媒の不在下において1種以上の単官能性モノマーを1種以上の多官能性モノマーと混合して溶媒の存在しない溶液を形成し、次いでラジカル重合を開始するエネルギー源にそれを暴露することにより架橋ポリマーを創成することにより高吸収性ポリマーを製造する方法である。重合を容易にするために、溶液をエネルギー源に暴露する前にラジカル開始剤をモノマーの溶液に添加してもよい。単官能性モノマー及び多官能性モノマーは、相互に溶解するように選択される。ラジカル重合を開始するのに使用しうる典型的なエネルギー源は紫外線(UV)である。単官能性モノマーの多官能性モノマーに対するモル比は、約0.0001:100乃至約100:0.0001である。好ましくは、モノマーの合計質量は、溶液の総質量の90%以上である。更に好ましくは、モノマーの合計質量は、溶液の総質量の95%以上である。最も好ましくは、モノマーの合計質量は、溶液の総質量の99%以上である。
本発明は、相互に溶解するがラジカル重合を支持しうる共通溶媒を持たない単官能性モノマー及び多官能性モノマーから高吸収性ポリマーを合成する方法を初めて提供する。本発明は、望ましくない溶媒の必要性並びに、典型的には高吸収性ポリマーの製造時に使用される乾燥工程の必要性を除去する。更に、すでに公知の方法では達成できない物理的特性を有する高吸収性ポリマーの製造が可能になった。以下の実施例は本発明を実施する方法を説明する。
前述の記載は、一実施例のそれだけと考えられる。当業者及び本発明者または本発明の使用者には本発明の改良が考えられるであろう。例えば、モノマー溶液を紫外線に暴露する時間は、単官能性モノマー、多官能性モノマー、酸素の濃度または開始剤の量における変化を調整するために変化させうる。したがって、前述の実施態様は単に実例のためであって、本発明の範囲を限定する意図はなく、本発明の範囲は、等価なもの原則を含む、特許法の原則にしたがって解釈される特許請求の範囲により定義されることが理解される。
Claims (42)
- a)単官能性モノマーを提供する工程、
b)前記単官能性モノマーと相互に溶解する多官能性モノマーを提供する工程、
c)前記単官能性モノマー及び前記多官能性モノマーを溶媒の不在下で混合して溶媒の存在しない溶液を形成する工程、及び
d)前記モノマーを重合させるエネルギー源に前記溶媒の存在しない溶液を暴露する工程、
を含む高吸収性ポリマーを合成する方法。 - 2種以上の単官能性モノマーが提供される請求項1記載の方法。
- 2種以上の多官能性モノマーが提供される請求項1記載の方法。
- 前記モノマーの合計質量が溶液の総質量の90%以上である請求項1記載の方法。
- 前記モノマーの合計質量が溶液の総質量の95%以上である請求項1記載の方法。
- 前記モノマーの合計質量が溶液の総質量の99%以上である請求項1記載の方法。
- 前記単官能性モノマーが、アクリレートモノマー、メタクリレートモノマー及びビニルモノマーからなる群から選択される請求項1記載の方法。
- 前記アクリレートモノマーが、アクリル酸、2-ヒドロキシエチルアクリレート、アクリルアミド、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート及びグリセロールモノアクリレートからなる群から選択される請求項7記載の方法。
- 前記メタクリレートモノマーが、メタクリル酸、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-エトキシエチルメタクリレート、及びグリセロールモノメタクリレートからなる群から選択される請求項7記載の方法。
- 前記ビニルモノマーが、酢酸ビニル、ビニルスルホン酸、ビニルメチルスルホン、ビニルメチルアセトアミド、酪酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニル尿素、2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン及びビニル-2-ピロリドンからなる群から選択される請求項7記載の方法。
- 前記多官能性モノマーが、ペンタエリトリトールトリアリルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,1,1-トリメチロールプロパンジアリルエーテル、アリルスクロース、ジビニルベンゼン、ジペンタエリトリトールペンタアクリレート、N,N'-メチレンビスアクリルアミド、トリアリルアミン、トリアリルシトレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ジ-トリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、及びビニルアクリレートからなる群から選択される請求項1記載の方法。
- 前記モノマーの溶液を酸素の存在しない環境下で前記エネルギー源に暴露させる請求項1記載の方法。
- 前記エネルギー源が、紫外線、電子線、X線及びガンマ線からなる群から選択される請求項1記載の方法。
- 請求項1記載の方法にしたがって製造されるポリマー。
- a)単官能性モノマーを提供する工程、
b)多官能性モノマーを提供する工程、
c)活性化によりラジカルを形成するラジカル開始剤を提供する工程、
d)前記単官能性モノマー、前記多官能性モノマー及び前記ラジカル開始剤を混合して溶液を形成する工程、及び
e)前記ラジカル開始剤を活性化させて前記モノマーを重合させるエネルギー源に前記溶液を暴露する工程、
を実質的に含む高吸収性ポリマーを合成する方法。 - 前記単官能性モノマーが、アクリレートモノマー、メタクリレートモノマー及びビニルモノマーからなる群から選択される請求項15記載の方法。
- 前記アクリレートモノマーが、アクリル酸、2-ヒドロキシエチルアクリレート、アクリルアミド、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート及びグリセロールモノアクリレートからなる群から選択される請求項16記載の方法。
- 前記メタクリレートモノマーが、メタクリル酸、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-エトキシエチルメタクリレート、及びグリセロールモノメタクリレートからなる群から選択される請求項16記載の方法。
- 前記ビニルモノマーが、酢酸ビニル、ビニルスルホン酸、ビニルメチルスルホン、ビニルメチルアセトアミド、酪酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニル尿素、2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン及びビニル-2-ピロリドンからなる群から選択される請求項16記載の方法。
- 前記多官能性モノマーが、ペンタエリトリトールトリアリルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,1,1-トリメチロールプロパンジアリルエーテル、アリルスクロース、ジビニルベンゼン、ジペンタエリトリトールペンタアクリレート、N,N'-メチレンビスアクリルアミド、トリアリルアミン、トリアリルシトレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ジ-トリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、及びビニルアクリレートからなる群から選択される請求項15記載の方法。
- 2種以上の単官能性モノマーが提供される請求項15記載の方法。
- 2種以上の多官能性モノマーが提供される請求項15記載の方法。
- 前記ラジカル開始剤が感光性である請求項15記載の方法。
- 前記感光性開始剤がベンゾフェノンである請求項23記載の方法。
- 前記ラジカル開始剤が熱的に活性化される請求項15記載の方法。
- 前記モノマー及びラジカル開始剤の溶液を酸素の存在しない環境下で前記エネルギー源に暴露させる請求項15記載の方法。
- 前記エネルギー源が、紫外線、電子線、X線及びガンマ線からなる群から選択される請求項15記載の方法。
- 請求項15記載の方法にしたがって製造されるポリマー。
- a)単官能性モノマーを提供する工程、
b)多官能性モノマーを提供する工程、
c)活性化によりラジカルを形成するラジカル開始剤を提供する工程、
d)前記単官能性モノマー、前記多官能性モノマー及び前記ラジカル開始剤を混合して溶液を形成する工程、及び
d)前記ラジカル開始剤を活性化させて前記モノマーを重合させるエネルギー源に前記溶液を暴露する工程、
を含むポリマーを合成する方法。 - 前記単官能性モノマーが、アクリレートモノマー、メタクリレートモノマー及びビニルモノマーからなる群から選択される請求項29記載の方法。
- 前記アクリレートモノマーが、アクリル酸、2-ヒドロキシエチルアクリレート、アクリルアミド、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート及びグリセロールモノアクリレートからなる群から選択される請求項30記載の方法。
- 前記メタクリレートモノマーが、メタクリル酸、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-エトキシエチルメタクリレート、及びグリセロールモノメタクリレートからなる群から選択される請求項30記載の方法。
- 前記ビニルモノマーが、酢酸ビニル、ビニルスルホン酸、ビニルメチルスルホン、ビニルメチルアセトアミド、酪酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニル尿素、2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン及びビニル-2-ピロリドンからなる群から選択される請求項30記載の方法。
- 前記多官能性モノマーが、ペンタエリトリトールトリアリルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、1,1,1-トリメチロールプロパンジアリルエーテル、アリルスクロース、ジビニルベンゼン、ジペンタエリトリトールペンタアクリレート、N,N'-メチレンビスアクリルアミド、トリアリルアミン、トリアリルシトレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ジ-トリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、及びビニルアクリレートからなる群から選択される請求項29記載の方法。
- 2種以上の単官能性モノマーが提供される請求項29記載の方法。
- 2種以上の多官能性モノマーが提供される請求項29記載の方法。
- 前記ラジカル開始剤が感光性である請求項29記載の方法。
- 前記感光性開始剤がベンゾフェノンである請求項37記載の方法。
- 前記ラジカル開始剤が熱的に活性化される請求項29記載の方法。
- 前記モノマー及びラジカル開始剤の溶液を酸素の存在しない環境下で前記エネルギー源に暴露させる請求項29記載の方法。
- 前記エネルギー源が、紫外線、電子線、X線及びガンマ線からなる群から選択される請求項29記載の方法。
- 請求項29記載の方法にしたがって製造されるポリマー。
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