JP2008544107A5

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Info

Publication number: JP2008544107A5
Application number: JP2008518120A
Authority: JP
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2011-06-23
Anticipated expiration: 2025-12-22

Description

本発明の目的に適うよう、“開始剤の個別付加”とは、重合反応をスタートさせるべく、開始剤の最初のアリコートを付加した後、およびモノマーの残留レベルを工業的に容認しうるレベルにまで低下させるべく、開始剤の使果しのためのアリコート(burnout aliquots)の付加がなされる前に行われる開始剤の複数回付加を意味している。使果しのためのアリコートは、反応が約95%より大きく進行した後に付加されるアリコートである。

当業界で行われているように、逆エマルジョンの重合は、数種の開始剤のうちの1種を使用して開始される。従来、開始剤を加えると反応が進行し、ある時間にわたって発熱を伴う場合が多い。この1回の開始剤導入により反応をスタートさせ、ラジカルが全て消費されるまで反応が継続される。反応が終わる時点にて、モノマーの殆ど(95%以上)がポリマー中に組み込まれている。しかしながら、残留モノマーが、モル基準にて数万ppmのレベルで存在することがある。残留モノマーを重合させる(しばしば使果しと呼ばれる)には、開始剤の第2の(より多量であることが多い)アリコートを加える。この工程により、より分子量の低い物質がつくり出される。追加のアリコートを加えて、モノマーのレベルを、モル基準にて数百ppmのレベルに低下させることができる(これも使果しであると考えられる)。

本発明の方法は、反応の初期時間中に開始剤の個別アリコートをある間隔で加えるという点で、標準的なやり方から逸脱している。本発明の目的に適うよう、開始剤混合物は、いかなる追加物質も組み込むことなく重合混合物に加えられる。開始剤混合物は、開始剤とキャリヤー溶媒との混合物である。いったん重合が開始されたら、追加のモノマーを開始剤と共に加えることはしない。例えば、一般的もしくは標準的な重合反応では、開始剤の初期アリコートを導入した後に4時間反応させ、この4時間の反応時にさらなる開始剤は加えず、この間に90%以上のモノマーが反応する。一般には、この4時間の反応時間の後に、反応混合物に開始剤の最終アリコートを加え、これにより反応が完了して(95%以上が反応)残留モノマーを使果すと考えられている。本発明においては、使果しのためのアリコートを加える前に、反応時間中に開始剤のアリコートを2回以上加えることができる。これらの付加は、モノマーの最終使果しに関わりのない個別の付加である。例えば、重合を開始させるために初期アリコートを加え、1時間後に開始剤の第2のアリコートを加え、そして2時間後に開始剤の第3のアリコートを加える。本発明のこの工程は、反応の最初の2時間において、最大で5回の、好ましくは最大で3回の、そしてさらに好ましくは2回の、開始剤の追加アリコートを使用して、バッチ中にまだ相当量のモノマーが存在しているときに新たなラジカルを生成させることであり、これにより殆どのモノマーが反応して、種々の用途に使用可能な高分子量物質(a high molar mass product)が形成される。

ラジカル開始剤の複数回の個別付加は、ポリマーの性能特性に対して大きな影響を及ぼす。本発明の目的に適うよう、“開始剤の個別付加”という用語は、重合反応をスタートさせるのに使用される開始剤の初期付加を含まず、また開始剤の１回又は複数回の使果しのためのアリコートの付加も含まない。開始剤は、ラジカルが形成される速度、および/またはラジカルの相対濃度に影響を及ぼす。何らかの理論で拘束されるつもりはないが、このことは結果として、ポリマーのモル質量、コポリマー組成、および他の物理的特性に影響を及ぼすことがある、と考えられる。さらに、ラジカルが形成される速度、ラジカルの相対濃度、および/または開始剤の反応性は、使用する開始剤の量に影響を及ぼすことがあり、このことは結果として、ポリマーのモル質量と他の物理的特性に影響を及ぼすことがある。

Claims

式
(式中、Bは、1種以上のエチレン性不飽和非イオン性モノマーの重合から形成された非イオン性ポリマーセグメントであり;Fは、少なくとも１種のエチレン性不飽和アニオン性モノマーもしくはエチレン性不飽和カチオン性モノマーの重合から形成されたポリマーセグメントであり;B:Fのモルパーセント比が95:5〜5:95である)を含む会合性ポリマーを製造する方法であって、が、ジブロック高分子界面活性剤もしくはトリブロック高分子界面活性剤から選択される少なくとも1種の乳化用界面活性剤を使用する油中水乳化重合技術であり、前記少なくとも1種のジブロック界面活性剤もしくはトリブロック界面活性剤の量と、モノマーの量との比が少なくとも約3:100であり、
前記油中水エマルジョン重合技術が、
(a)モノマーの水溶液を作製する工程;
(b)界面活性剤もしくは界面活性剤混合物を含有する炭化水素液体と前記水溶液とを接触させて、逆エマルジョンを形成させる工程;および
(c)エマルジョン中のモノマーを、約2から7未満のpH範囲にて、開始剤によって、ラジカル重合によって重合させる工程、ここで開始剤の最初の添加後であってモノマーが９５％以上反応した場合に加える最終アリコートの添加前に、１回以上の個別の開始剤アリコートを添加する;
を含む
前記方法。
会合性ポリマーが、アクリルアミド、メタクリルアミド、N-ジアルキルアクリルアミド、N-アルキルアクリルアミド、N-ビニルメタアセトアミド、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルメチルホルムアミド、N-ビニルピロリドン、およびこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種の非イオン性モノマーを含むモノマーから作製される、請求項1に記載の方法。
会合性ポリマーが、遊離のアクリル酸もしくはアクリル酸の塩、遊離のメタクリル酸もしくはメタクリル酸の塩、スチレンスルホン酸ナトリウム、遊離の2-アクリルアミド-2-アルキルスルホン酸もしくは2-アクリルアミド-2-アルキルスルホン酸の塩(このときアルキル基は、1〜6個の炭素原子を含有する)、またはこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種のアニオン性モノマーをさらに含むモノマーから作製される、請求項2に記載の方法。
開始剤の個別添加の1回以上が、反応が約1%〜約90%進行した時点で行われる、請求項1に記載の方法。
開始剤の個別付加の1回以上が、反応が約5%〜約60%進行した時点で行われる、請求項1に記載の方法。
アニオン性モノマーがアクリル酸を含む、請求項1に記載の方法。
非イオン性モノマーがアクリルアミドを含む、請求項1に記載の方法。
アニオン性モノマーがアクリル酸を含み、非イオン性モノマーがアクリルアミドを含む、請求項1に記載の方法。
請求項１〜９のいずれかに記載の方法によって得られる会合性ポリマー。
歩留り向上剤及び／または水切れ助剤としての製紙工程における請求項１０に記載の会合性ポリマーの使用。