JP2008517101A - 変性ジアリル−n、n−二置換ハロゲン化アンモニウムポリマー類の調製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)1以上のジアリル−N、N−二置換ハロゲン化アンモニウムモノマー類と、約15から約95パーセントのアクリルアミドモノマー総量とを含む水溶液を調製すること;
(b)モノマー類の重合を開始すること;
(c)少なくとも約5パーセントのジアリル−N、N−二置換ハロゲン化アンモニウムモノマー変換および少なくとも約20パーセントのアクリルアミドモノマー変換まで、重合を進行させること;および
(d)残りのアクリルアミドモノマーを添加し、所望の終点(endpoint)まで重合を進行させ、前記重合はモノマーベースで約0.1から約150,000ppmの1以上の連鎖移動剤(chain transfer agent)および、任意で、モノマーベースで約1から約30,000ppmの1以上の架橋剤の存在下で行なわれること、を含む方法である。
「アクリルアミドモノマー」は下記の式のモノマーを意味する。
変性ジアリル−N、N−二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーは、後述するように、1以上の連鎖移動剤、および、任意の、1以上の架橋剤が存在するフリーラジカル形成条件下において、1以上のジアリル−N、N−二置換ハロゲン化アンモニウムモノマーおよび1以上のアクリルアミドモノマーを重合させることにより調製される。
未変性70/30モルパーセントアクリルアミド/ジアリルジメチル塩化アンモニウムコポリマー分散物(ポリマーI)の調製
メカニカルスターラー、熱電対、コンデンサ、窒素パージチューブ、添加ポートが取り付けられた1500mlの反応フラスコに、アクリルアミドの49.4パーセント水溶液(ナルコカンパニー(Nalco Company)、イリノイ州ナパービル)を28.0g、ジアリルジメチル塩化アンモニウム(ナルコカンパニー(Nalco Company)、イリノイ州ナパービル)の63パーセント水溶液を175.0g、ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル第四塩(ナルコカンパニー(Nalco Company)、イリノイ州ナパービル)のホモポリマーの15パーセント水溶液を44.0g、ギ酸ナトリウムを0.66g、エチレンジアミン四酢酸を0.44g、四ナトリウム塩、硫酸アンモニウムを220.0g、硫酸ナトリウムを44.0g、ポリシラン消泡剤(ナルコカンパニー(Nalco Company)、イリノイ州ナパービル)を0.20g、および脱イオン水を332.0g添加した。得られた混合物を攪拌し、42℃まで加熱した。42℃になったら、2,2´−アゾビズ[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩(VA−044、ワコーケミカル(Wako Chemicals)、テキサス州ダラス)の10.0パーセント水溶液を5.0g上記反応混合物に添加し、1000mL/分の速度で窒素パージを開始した。開始剤の添加の45分後、アクリルアミドの49.4パーセント水溶液を194.7g、6時間かけて反応混合物に添加した。開始剤の添加から8時間後に、反応混合物は室温まで冷却された。製造物は、1500cPのバルク粘度および4.5dL/gの還元比粘度(30℃で、1.0N硝酸ナトリウム水溶液中の、ポリマーの0.045パーセント溶液)の、滑らかで乳状の白い分散物であった。得られたポリマーの電荷密度は、3.6ミリ当量/gポリマーであった。
変性70/30モルパーセントアクリルアミド/ジアリルジメチル塩化アンモニウムコポリマー分散物(ポリマーII)の調製
実施例1に記載された反応フラスコに、アクリルアミドの49.4パーセント水溶液を129.2g、ジアリルジメチル塩化アンモニウムの63パーセント水溶液を162.1g、ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル第四塩のホモポリマーの15パーセント水溶液を60.6g、ギ酸ナトリウムを0.25g、エチレンジアミン四酢酸を0.41g、四ナトリウム塩、硫酸アンモニウムを240.4g、硫酸ナトリウムを32.1g、ポリシラン消泡剤を0.23g、および脱イオン水を277.7g添加した。得られた混合物を攪拌し、42℃まで加熱した。42℃になったら、VA−044の10.0パーセント水溶液を4.7g上記反応混合物に添加し、1000mL/分の速度で窒素パージを開始した。最初の開始剤の添加の2時間後、VA−044の10.0パーセント水溶液を4.7g上記反応混合物に添加した。最初の開始剤の添加の4時間後、VA−044の10.0パーセント水溶液を3.4g、および、次亜リン酸ナトリウムを0.05g上記反応混合物に添加した。3回目の開始剤添加後、アクリルアミドの49.4パーセント水溶液を84.3g、6時間かけて反応混合物に添加した。最初の開始剤の添加から12時間後に、反応混合物は室温まで冷却された。製造物は、910cPのバルク粘度および5.7dL/gの還元比粘度(30℃で、1.0N硝酸ナトリウム水溶液中の、ポリマーの0.045パーセント溶液)の、滑らかで乳状の白い分散物であった。上記変性ポリマーは、4.1ミリ当量/gポリマーの電荷密度を有した。
変性70/30モルパーセントアクリルアミド/ジアリルジメチル塩化アンモニウムコポリマー分散物(ポリマーIII)の調製
実施例1に記載された反応フラスコに、アクリルアミドの49.4パーセント水溶液を129.2g、ジアリルジメチル塩化アンモニウムの63パーセント水溶液を162.1g、ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル第四塩のホモポリマーの15パーセント水溶液を60.6g、ギ酸ナトリウムを0.25g、エチレンジアミン四酢酸を0.41g、四ナトリウム塩、硫酸アンモニウムを240.4g、硫酸ナトリウムを32.1g、ポリシラン消泡剤を0.23g、および脱イオン水を277.7g添加した。得られた混合物を攪拌し、42℃まで加熱した。42℃になったら、VA−044の10.0パーセント水溶液を4.7g上記反応混合物に添加し、1000mL/分の速度で窒素パージを開始した。最初の開始剤の添加の2時間後、VA−044の10.0パーセント水溶液を4.7g上記反応混合物に添加した。最初の開始剤の添加の4時間後、VA−044の10.0パーセント水溶液を3.4g上記反応混合物に添加した。3回目の開始剤添加後、アクリルアミドの49.4パーセント水溶液を84.3g、6時間かけて反応混合物に添加した。最初の開始剤の添加から12時間後に、反応混合物は室温まで冷却された。製造物は、1300cPのバルク粘度および2.4dL/gの還元比粘度(30℃で、1.0N硝酸ナトリウム水溶液中の、ポリマーの0.045パーセント溶液)の、滑らかで乳状の白い分散物であった。上記変性ポリマーは、2.6ミリ当量/gポリマーの電荷密度を有した。
変性60/40モルパーセントアクリルアミド/ジアリルジメチル塩化アンモニウムコポリマー分散物(ポリマーV)の調製
メカニカルスターラー、熱電対、コンデンサ、窒素パージチューブ、添加ポートが取り付けられた1500mlの反応フラスコに、アクリルアミドの49.4パーセント水溶液を121.9g、ジアリルジメチル塩化アンモニウムの63パーセント水溶液を218.6g、ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル第四塩のホモポリマーの15パーセント水溶液を57.6g、ギ酸ナトリウムを0.24g、エチレンジアミン四酢酸を0.45g、四ナトリウム塩、硫酸アンモニウムを227.0g、硫酸ナトリウムを30.0g、ポリシラン消泡剤を0.20g、および脱イオン水を281.7g添加した。得られた混合物を攪拌し、42℃まで加熱した。42℃になったら、VA−04の10.0パーセント水溶液を4.5g上記反応混合物に添加し、1000mL/分の速度で窒素パージを開始した。最初の開始剤の添加の2時間後、VA−044の10.0パーセント水溶液を4.5g上記反応混合物に添加した。最初の開始剤の添加の4時間後、VA−044の10.0パーセント水溶液を3.3g上記反応混合物に添加した。3回目の開始剤添加後、アクリルアミドの49.4パーセント水溶液を50.0g、6時間かけて反応混合物に添加した。最初の開始剤の添加から12時間後に、反応混合物は室温まで冷却された。製造物は、2300cPのバルク粘度および4.1dL/gの還元比粘度(30℃で、1.0N硝酸ナトリウム水溶液中の、ポリマーの0.045パーセント溶液)の、滑らかで乳状の白い分散物であった。上記変性ポリマーは、3.7ミリ当量/gポリマーの電荷密度を有した。
変性60/40モルパーセントアクリルアミド/ジアリルジメチル塩化アンモニウムコポリマー分散物(ポリマーVII)の調製
実施例1に記載された反応フラスコに、アクリルアミドの49.4パーセント水溶液を121.9g、ジアリルジメチル塩化アンモニウムの63パーセント水溶液を218.6g、ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル第四塩のホモポリマーの15パーセント水溶液を57.6g、ギ酸ナトリウムを0.24g、エチレンジアミン四酢酸を0.45g、四ナトリウム塩、硫酸アンモニウムを227.0g、硫酸ナトリウムを30.0g、ポリシラン消泡剤を0.20g、および脱イオン水を281.7g添加した。得られた混合物を攪拌し、42℃まで加熱した。42℃になったら、VA−044の10.0パーセント水溶液を4.5g上記反応混合物に添加し、1000mL/分の速度で窒素パージを開始した。最初の開始剤の添加の2時間後、VA−044の10.0パーセント水溶液を4.5g上記反応混合物に添加した。最初の開始剤の添加の4時間後、VA−044の10.0パーセント水溶液を3.3g、および、次亜リン酸ナトリウムを0.04g上記反応混合物に添加した。3回目の開始剤添加後、アクリルアミドの49.4パーセント水溶液を50.0g、6時間かけて反応混合物に添加した。最初の開始剤の添加から12時間後に、反応混合物は室温まで冷却された。製造物は、2725cPのバルク粘度および4.7dL/gの還元比粘度(30℃で、1.0N硝酸ナトリウム水溶液中の、ポリマーの0.045パーセント溶液)の、滑らかで乳状の白い分散物であった。上記変性ポリマーは、4.8ミリ当量/gポリマーの電荷密度を有した。
変性および未変性ポリマー類の比較
400mLビーカー内の、ケージスターラーを用いて800rpmで攪拌されている198gの水に、上述した実施例1から5にしたがって調製したポリマー組成物を2g渦に沿って注入し、30分攪拌することによって、1パーセントポリマー溶液を調製した。得られた製品溶液を、下記のコロイド滴定に用いた。上記コロイド滴定は、溶液の調製後4時間以内に行われなければならない。
表3から7は、従来の微粒子および高分子量凝集剤と比較した、代表的な変性ポリマー類で処理された軽量被覆(Light Weight Coated (LWC))および新聞紙の製紙完成紙料における保持試験の結果を示す。
表9および10は、従来の微粒子が存在する状態および存在しない状態において、代表的な変性ポリマー類および高分子量凝集剤で処理されたLWC製紙完成紙料の、排水試験の結果を示す。
Claims (32)
- 約1から約99モルパーセントのカチオン電荷を有する変性ジアリル−N、N−二置換ハロゲン化アンモニウムポリマー(modified diallyl-N,N-disubstituted ammonium halide polymer)の調製方法であって、
(a)1以上のジアリル−N、N−二置換ハロゲン化アンモニウムモノマー類と、約15から約95パーセントのアクリルアミドモノマー総量とを含む水溶液を調製すること;
(b)モノマー類の重合を開始すること;
(c)少なくとも約5パーセントのジアリル−N、N−二置換ハロゲン化アンモニウムモノマー変換および少なくとも約20パーセントのアクリルアミドモノマー変換まで、重合を進行させること;および
(d)残りのアクリルアミドモノマーを添加し、所望の終点(endpoint)まで重合を進行させ、前記重合はモノマーベースで約0.1から約150,000ppmの1以上の連鎖移動剤(chain transfer agent)および、任意で、モノマーベースで約1から約30,000ppmの1以上の架橋剤の存在下で行なわれること、を含む方法。 - 前記変性ジアリル−N、N−二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーが、約0.2から約12dL/gのRSV、約7ミリ当量/gポリマー未満の電荷密度を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記変性ジアリル−N、N−二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーが、逆エマルジョンポリマー類、分散ポリマー類、溶液ポリマー類、およびゲルポリマー類からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ジアリル−N、N−二置換ハロゲン化アンモニウムモノマーがジアリルジメチル塩化アンモニウムであり、前記アクリルアミドモノマーがアクリルアミドであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記変性ジアリル−N、N−二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーが、約20から約80モルパーセントのカチオン電荷を有することを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記変性ジアリル−N、N−二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーが、約1から約10dL/gのRSVを有することを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記連鎖移動剤が、ギ酸ナトリウムおよび次亜リン酸ナトリウムから選択されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記重合が、モノマーベースで約0.1から約50,000ppmのギ酸ナトリウムの存在下で行なわれることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記重合が、モノマーベースで約0.1から約30,000ppmのギ酸ナトリウムの存在下で行なわれることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記重合が、モノマーベースで約0.1から約10,000ppmのギ酸ナトリウムの存在下で行なわれることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記重合が、モノマーベースで約0.1から約3,000ppmのギ酸ナトリウムの存在下で行なわれることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記重合が、モノマーベースで約0.1から約150,000ppmの連鎖移動剤、および、モノマーベースで約1から約30,000ppmの架橋剤の存在下で行なわれることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記重合が、モノマーベースで約0.1から約50,000ppmの連鎖移動剤、および、モノマーベースで約1から約2,000ppmの架橋剤の存在下で行なわれることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記重合が、モノマーベースで約0.1から約10,000ppmの連鎖移動剤、および、モノマーベースで約5から約500ppmの架橋剤の存在下で行なわれることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記連鎖移動剤がギ酸ナトリウムであり、前記架橋剤がN、N−メチレンビスアクリルアミドであることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記変性ジアリル−N、N−二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーが、約30から約70モルパーセントのジアリルジメチル塩化アンモニウムモノマー、および、約30から約70モルパーセントのアクリルアミドモノマーでできており、約7ミリ当量/gポリマー未満の電荷密度、および、約10dL/g未満のRSVを有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法によって調製された、効果的な量の変性ジアリル−N、N−二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーと;効果的な量の1以上の、高分子量で、水溶性のカチオン、アニオン、非イオン、双性イオン(zwitterionic)、または両性イオン(amphoteric)ポリマー凝集剤類(flocculants)とを完成紙料に添加することを含む、製紙完成紙料(papermaking furnish)における保持(retention)および排水(drainage)を増加させる方法。
- 前記高分子量で、水溶性のカチオン、アニオン、非イオン、双性イオン(zwitterionic)、または両性イオン(amphoteric)ポリマー凝集剤類が、少なくとも約3dL/gのRSVを有することを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記高分子量で、水溶性のカチオン、アニオン、非イオン、双性イオン(zwitterionic)、または両性イオン(amphoteric)ポリマー凝集剤類が、少なくとも約10dL/gのRSVを有することを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記高分子量で、水溶性のカチオン、アニオン、非イオン、双性イオン(zwitterionic)、または両性イオン(amphoteric)ポリマー凝集剤類が、少なくとも約15dL/gのRSVを有することを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記ポリマー凝集剤が、ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル第四塩−アクリルアミドコポリマー類からなる群から選択されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記ポリマー凝集剤が、アクリル酸ナトリウム−アクリルアミドコポリマー類および加水分解ポリアクリルアミドポリマー類からなる群から選択されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- さらに、1以上の凝固剤類(coagulants)を完成紙料に添加することを含む請求項17に記載の方法。
- 前記凝固剤が、EPI/DMA、架橋NH3、ポリ(ジアリルジメチル塩化アンモニウム)およびポリ塩化アルミニウム類から選択されることを特徴とする請求項23に記載の方法。
- 前記変性−N、N−ジアリル二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーおよびポリマー凝集剤が、薄いストック(thin stock)に添加されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記変性−N、N−ジアリル二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーが、前記ポリマー凝集剤の前に添加されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記変性−N、N−ジアリル二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーが、前記ポリマー凝集剤の後に添加されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記変性−N、N−ジアリル二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーがトレー水(tray water)に添加され、前記ポリマー凝集剤が薄いストックライン(thin stock line)に添加されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記変性−N、N−ジアリル二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーが希釈ヘッドボックス流(dilution head box stream)に添加され、前記ポリマー凝集剤が薄いストックラインに添加されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記変性−N、N−ジアリル二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーが濃いストック(thick stock)に添加され、前記ポリマー凝集剤が薄いストックラインに添加されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記変性−N、N−ジアリル二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーおよび前記ポリマー凝集剤が、薄いストックに同時に添加されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記変性−N、N−ジアリル二置換ハロゲン化アンモニウムポリマーおよび前記ポリマー凝集剤が、希釈ヘッドボックス流に同時に添加されることを特徴とする請求項17に記載の方法。
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