JP2009001641A - Method for producing acrylic polymer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an acrylic polymer, which mixes a polymerization initiator with an acrylic monomer and polymerizing the mixed solution without using a stirring blade. <P>SOLUTION: An aqueous solution of an acrylic monomer such as a deoxidized acrylamide etc. , is mixed with a polymerization initiator, for example, by using the flow energy of the aqueous solution of the acrylic monomer and the mixed solution is polymerized in a stationary state. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、アクリル系重合体の製造に関する。   The present invention relates to the production of acrylic polymers.

紙力増強剤や高分子凝集剤に用いられるポリアクリルアミドを初めとするアクリル系重合体の製造方法としては、例えば、アクリルアミドなどのアクリル系単量体の水溶液を過硫酸塩等の過酸化結合含有開始剤や、これと亜硫酸塩とを組み合わせたレドックス開始剤、アゾ系開始剤などの重合開始剤の存在下で重合させる方法が知られている。   Examples of a method for producing an acrylic polymer such as polyacrylamide used for a paper strength enhancer and a polymer flocculant include, for example, an aqueous solution of an acrylic monomer such as acrylamide containing a peroxide bond such as persulfate. A method of polymerizing in the presence of a polymerization initiator such as an initiator, a redox initiator obtained by combining this with a sulfite, or an azo initiator is known.

その重合にあたっては、生成ポリマーの均一性を確保するため、通常、アクリル系単量体の水溶液と重合開始剤とは、重合に先立って十分に攪拌混合しておくことが好ましい。   In the polymerization, in order to ensure the uniformity of the produced polymer, it is usually preferable that the aqueous solution of the acrylic monomer and the polymerization initiator are sufficiently stirred and mixed prior to the polymerization.

この攪拌混合にあたっては、例えば、図3(a)のような密閉型重合槽1にアクリル系単量体の水溶液3を投入して、曝気管4から供給する窒素ガスにより曝気した後、攪拌翼2を回転させることで攪拌しながら、上記の重合開始剤を投入して、重合を行う方法が用いられている。このような方法は、例えば特許文献1に記載されている。   In this stirring and mixing, for example, an acrylic monomer aqueous solution 3 is put into a closed polymerization tank 1 as shown in FIG. 3A and aerated with nitrogen gas supplied from an aeration tube 4. While stirring by rotating 2, the above polymerization initiator is added to perform polymerization. Such a method is described in Patent Document 1, for example.

特開平8−109220号公報JP-A-8-109220

しかしながら、特にアクリルアミドやこれを主体とするアクリル系単量体が重合してアクリル系重合体となると、流動性が少ない含水ゲルが生じるために攪拌翼2に付着、あるいは攪拌翼2を取り込んでゲル状化してしまう。このため、重合後に重合槽1を分解して、図3(b)のように含水ゲルから攪拌翼2を抜き出すのは困難であり、場合によっては攪拌翼2が破損してしまうおそれがあった。また、取り出すことができたとしても、攪拌翼2にはアクリル系重合体が付着しているため、洗浄しなければならなかった。このため重合槽の構造は複雑になり、工程を自動化して効率的な生産を行うのは困難であった。   However, especially when acrylamide or an acrylic monomer mainly composed of this polymer is polymerized to form an acrylic polymer, a hydrous gel with less fluidity is produced, so that it adheres to the stirring blade 2 or takes the stirring blade 2 into the gel. It will become. For this reason, it is difficult to disassemble the polymerization tank 1 after polymerization and extract the stirring blade 2 from the hydrogel as shown in FIG. 3B, and in some cases, the stirring blade 2 may be damaged. . Even if it could be taken out, it had to be washed because the acrylic polymer was adhered to the stirring blade 2. For this reason, the structure of the polymerization tank becomes complicated, and it has been difficult to automate the process and perform efficient production.

そこでこの発明は、反応混合液中に攪拌翼などの攪拌装置を浸漬させずにアクリルアミド等のアクリル系単量体を重合できる、容易に自動化可能なアクリル系重合体の製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides an easily polymerized acrylic polymer production method that can polymerize acrylic monomers such as acrylamide without immersing a stirring device such as a stirring blade in the reaction mixture. Objective.

この発明は、脱酸素処理したアクリル系単量体の水溶液と重合開始剤とを混合した上で、その混合液を静置状態として重合を行うことにより、上記の課題を解決したのである。   The present invention solves the above-mentioned problem by mixing an aqueous solution of a deoxygenated acrylic monomer and a polymerization initiator, and then carrying out the polymerization while leaving the mixed solution in a stationary state.

アクリルアミドを初めとするアクリル系単量体は、重合開始剤と十分に混合しておけば、外部から攪拌装置での攪拌を行わずに静置しておいても、重合を進行させることができる。   If acrylic monomers such as acrylamide are sufficiently mixed with the polymerization initiator, the polymerization can proceed even if the acrylic monomer is left without being stirred by a stirrer from the outside. .

すなわち、攪拌翼や曝気管などの攪拌装置による攪拌を行わずに、上記アクリル系単量体の水溶液と重合開始剤とを予め混合した後で、その混合液を静置状態として重合を行えば、重合後に得られる含水ゲルであるアクリル系重合体が、上記の攪拌装置を内包せずに済む。このようなアクリル系重合体の含水ゲルは、取り出しに際して邪魔になる攪拌装置を取り込んでいないので、重合槽から容易に取り出すことができる。   That is, without mixing with a stirring device such as a stirring blade or an aeration tube, after mixing the aqueous solution of the acrylic monomer and the polymerization initiator in advance, the mixture is allowed to stand for polymerization. The acrylic polymer, which is a water-containing gel obtained after polymerization, does not need to include the above stirring device. Such a water-containing gel of an acrylic polymer can be easily taken out from the polymerization tank because a stirrer that does not disturb the take-out is not taken in.

予め上記アクリル系単量体の水溶液と上記重合開始剤との混合を行う方法としては、上記アクリル系単量体の水溶液が流動することで有している流動エネルギーを用いて行う方法がある。上記重合開始剤を重合槽に仕込み、又は、上記アクリル系単量体の水溶液を重合槽に仕込む際に、上記アクリル系単量体の水溶液が流動エネルギーを有していると、その流動エネルギーによって、仕込まれた上記重合開始剤や、上記アクリル系単量体の水溶液が攪拌されて混合することとなる。   As a method of previously mixing the aqueous solution of the acrylic monomer and the polymerization initiator, there is a method of using flow energy possessed by the flow of the aqueous solution of the acrylic monomer. When the polymerization initiator is charged into a polymerization tank or the aqueous solution of the acrylic monomer is charged into the polymerization tank, the aqueous solution of the acrylic monomer has flow energy. Then, the charged polymerization initiator and the acrylic monomer aqueous solution are stirred and mixed.

上記アクリル系単量体の水溶液を、予め重合を行う重合槽よりも高い位置にある溶解槽で調整し、かつ、上記水溶液の上記重合槽への仕込みを、前記溶解槽と前記重合槽との高低差を用いて行うと、上記アクリル系単量体の水溶液は、その高低差の位置エネルギーを運動エネルギーに変えて前記重合槽に仕込まれる。その運動エネルギーは、前記重合槽に入ってもしばらくは持続する流動エネルギーとなる。すなわち、この高低差から生じる流動エネルギーによって上記アクリル系単量体の水溶液と上記重合開始剤とを混合することによって、上記攪拌装置を必要とせずに十分な混合を行うことができる。   An aqueous solution of the acrylic monomer is adjusted in advance in a dissolution tank that is higher than a polymerization tank in which polymerization is performed, and charging of the aqueous solution into the polymerization tank is performed between the dissolution tank and the polymerization tank. When the height difference is used, the acrylic monomer aqueous solution is charged into the polymerization tank by changing the position energy of the height difference to kinetic energy. The kinetic energy becomes fluid energy that lasts for a while even after entering the polymerization tank. That is, by mixing the aqueous solution of the acrylic monomer and the polymerization initiator by the flow energy generated from the height difference, sufficient mixing can be performed without the need for the stirring device.

上記のような高低差を利用して混合することで、重合を行う重合槽自体には攪拌装置を有していないものを用いることができ、攪拌装置自体が無いものを用いると、得られる上記アクリル系重合体に攪拌装置が取り込まれることがなくなる。   By mixing using the difference in height as described above, the polymerization tank itself for carrying out the polymerization can be used without the stirring device, and when the one without the stirring device itself is used, the above obtained The stirrer is not taken into the acrylic polymer.

この発明で用いる上記アクリル系単量体としては、アクリルアミドや、アクリルアミドを主体とする重合性単量体の混合物を用いて、上記の静置状態での重合によるアクリル系重合体の製造を行うことができる。   As the acrylic monomer used in the present invention, an acrylic polymer is produced by polymerization in the above stationary state using acrylamide or a mixture of polymerizable monomers mainly composed of acrylamide. Can do.

この発明にかかる製造方法によると、攪拌翼や曝気管などの攪拌装置を用いることがなく、アクリル系重合体のみの水性ゲルを容易に得ることが出来る。また、従来必要としていた曝気管の洗浄が不要であるので、複数の装置を用いて時間をずらして並列的に作業をすすめることで容易に工程を自動化することができる。さらに、攪拌翼などが水性ゲルに取り込まれることが無いので、得られた水性ゲルを攪拌装置から引きはがす作業を省略して、簡便に高品質の水性ゲルを得ることができる。   According to the production method of the present invention, an aqueous gel composed only of an acrylic polymer can be easily obtained without using a stirring device such as a stirring blade or an aeration tube. In addition, since it is not necessary to clean the aeration tube, which has been conventionally required, the process can be easily automated by moving the work in parallel at different times using a plurality of devices. Furthermore, since a stirring blade or the like is not taken into the aqueous gel, the work of peeling off the obtained aqueous gel from the stirring device can be omitted, and a high-quality aqueous gel can be easily obtained.

以下この発明について詳細に説明する。
この発明は、アクリル系単量体を、重合開始剤を用いて重合してアクリル系重合体を製造するにあたり、脱酸素処理したアクリル系単量体の水溶液と重合開始剤とを混合した上で、その混合液を静置状態として重合を行う、アクリル系重合体の製造方法である。
The present invention will be described in detail below.
In the present invention, when an acrylic monomer is polymerized using a polymerization initiator to produce an acrylic polymer, an aqueous solution of a deoxygenated acrylic monomer and a polymerization initiator are mixed. And a method for producing an acrylic polymer, in which the mixed liquid is allowed to stand for polymerization.

この発明で用いるアクリル系単量体とは、アクリルアミドやアクリル酸、アクリル酸のナトリウム塩やカリウム塩などの水溶性塩などの、アクリル基を有する単量体や、それらの単量体を主成分とする重合性単量体の混合物をいい、その中でも特に、アクリルアミドや、アクリルアミドを主体とする重合性単量体の混合物のような、水との親和性が高く、重合が進むと含水ゲルを生成しやすい単量体又はそれらの混合物が好適に用いられる。混合物に含まれるその他の単量体としては、アクリルアミド、アクリル酸、アクリル酸塩と共重合可能な化合物を用いることができ、例えば、メタクリルアミド、メチロールアクリルアミド、メタクリル酸、あるいはこれらのナトリウム塩やカリウム塩などの水溶性塩類、エステル類、アクリロニトリル、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化エチル四級塩、ジメチルアミノエチルメタクリレートのジメチル硫酸四級塩などが挙げられる。上記混合物は、アクリルアミド以外にこれらの化合物を1種類のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。なお、アクリルアミドを主体とする、とは、アクリルアミドが単量体の混合物中に最大割合で存在していることを言い、好ましくは、全体の50重量%以上を占めていることをいう。   The acrylic monomer used in the present invention is a monomer having an acrylic group such as acrylamide, acrylic acid, a water-soluble salt such as sodium salt or potassium salt of acrylic acid, or the main component of these monomers. In particular, acrylamide and a mixture of polymerizable monomers mainly composed of acrylamide have a high affinity with water, and when the polymerization proceeds, a water-containing gel is used. Monomers that easily form or mixtures thereof are preferably used. As the other monomer contained in the mixture, a compound copolymerizable with acrylamide, acrylic acid, or acrylate can be used. For example, methacrylamide, methylolacrylamide, methacrylic acid, or a sodium salt or potassium thereof. Water-soluble salts such as salts, esters, acrylonitrile, dimethylaminoethyl acrylate, ethyl chloride quaternary salt of dimethylaminoethyl methacrylate, dimethyl sulfate quaternary salt of dimethylaminoethyl methacrylate, and the like. The above mixture may contain only one kind of these compounds in addition to acrylamide, or may contain two or more kinds. The phrase “mainly composed of acrylamide” means that acrylamide is present in a maximum proportion in the monomer mixture, and preferably represents 50% by weight or more of the whole.

上記アクリル系単量体の水溶液中の上記アクリル系単量体の濃度は、用途に応じて任意であり、特に限定されないが、10重量%以上であると好ましく、20重量%以上であると好ましい。10重量%未満であると、得られるアクリル系重合体を単離する際に乾燥時間が長くなり、乾燥負荷が大きくなりすぎるためである。一方で32重量%以下であることが好ましく、30重量%以下であることがより好ましい。32重量%を超えると、重合の進行に伴う液の粘度上昇が速やかに起こるため、反応熱の除熱効率が低下して、上記水溶液が沸騰してしまったり、得られる重合体の品質を低下させてしまう場合がある。   The concentration of the acrylic monomer in the aqueous solution of the acrylic monomer is arbitrary depending on the application and is not particularly limited, but is preferably 10% by weight or more, and preferably 20% by weight or more. . This is because when it is less than 10% by weight, the drying time becomes longer when the resulting acrylic polymer is isolated, and the drying load becomes too large. On the other hand, it is preferably 32% by weight or less, and more preferably 30% by weight or less. If it exceeds 32% by weight, the viscosity of the liquid rises rapidly with the progress of the polymerization, so the heat removal efficiency of the reaction heat decreases, the aqueous solution boils, and the quality of the polymer obtained is lowered. May end up.

またこの他に、後の工程で安定的に上記アクリル系重合体を生産し、また、生産後の取り出し等を容易にしたり、あるいは、得られる重合体の性質を調整するために、上記水溶液は添加剤を含有させてもよい。このような添加剤としては、硫酸銅、硫酸マンガン、チオ尿素などの重合防止剤や、乳化剤、消泡剤、ポリエチレングリコール、尿素などの離型剤、メチオニン、メルカプトベンゾチアゾールなどの耐熱防止剤などが挙げられる。これら添加物は、上記重合槽に導入する前に上記アクリル系単量体の水溶液に含有させておいてもよいし、上記重合開始剤と同様に投入して自己攪拌により混合させてもよい。   In addition to this, in order to stably produce the acrylic polymer in a later step, to facilitate removal after production, etc., or to adjust the properties of the obtained polymer, the aqueous solution is An additive may be contained. Examples of such additives include polymerization inhibitors such as copper sulfate, manganese sulfate and thiourea, emulsifiers, antifoaming agents, mold release agents such as polyethylene glycol and urea, and heat resistance inhibitors such as methionine and mercaptobenzothiazole. Is mentioned. These additives may be contained in an aqueous solution of the acrylic monomer before being introduced into the polymerization tank, or may be added in the same manner as the polymerization initiator and mixed by self-stirring.

この発明において重合を開始する前に、上記水溶液は、曝気槽で不活性ガスにより脱酸素しておくと好ましい。このような曝気をしておかないと、重合開始までの誘導期が長くなりすぎてしまい、反応が効率的に行えなくなるためである。曝気にあたっては、窒素など一般的な不活性ガスを用いることができ、上記水溶液が入った曝気槽の内部に設けた気体放出孔から気体を放出して曝気を行うことができる。   In this invention, before the polymerization is started, the aqueous solution is preferably deoxygenated with an inert gas in an aeration tank. Without such aeration, the induction period until the start of polymerization becomes too long, and the reaction cannot be performed efficiently. For aeration, a general inert gas such as nitrogen can be used, and aeration can be performed by releasing a gas from a gas discharge hole provided in the aeration tank containing the aqueous solution.

この発明で上記アクリル系重合体を製造する際に用いる重合方法としては、沈殿重合、塊状重合、分散重合、エマルジョン重合、水溶液重合などが挙げられる。   Examples of the polymerization method used in producing the acrylic polymer in the present invention include precipitation polymerization, bulk polymerization, dispersion polymerization, emulsion polymerization, and aqueous solution polymerization.

この発明で重合に用いる重合開始剤は、特に限定されないが、例えば、酸化剤系の開始剤、或いは、これと還元剤とを組み合わせたレドックス開始剤、及びアゾ系開始剤の少なくとも一種類を使用する。また、レドックス開始剤に加えてアゾ系開始剤を含有させると、反応が更に促進されるのでより好ましい。   The polymerization initiator used for polymerization in the present invention is not particularly limited. For example, at least one of an oxidizer-based initiator, a redox initiator in combination with a reducing agent, and an azo-based initiator is used. To do. Moreover, it is more preferable to contain an azo initiator in addition to the redox initiator because the reaction is further accelerated.

上記のアゾ系開始剤としては例えば、2,2−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩、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)、1,1−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)などが挙げられ、この中でも特に、水溶性で使いやすく、高分子量のアクリル系重合体を得やすいため、2,2−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩が好ましい。   Examples of the azo initiator include 2,2-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride, azobisisobutyronitrile, 2,2-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 1,1-azobis (cyclohexanecarbonitrile) and the like. Among them, 2,2-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride is particularly preferable because it is water-soluble and easy to use, and it is easy to obtain a high molecular weight acrylic polymer. Is preferred.

上記のアゾ系開始剤の添加量は、上記アクリル系単量体に対して、100重量ppm以上であることが好ましく、400重量ppm以上であることがより好ましい。100重量ppm未満であると、重合が進行しないことがある。一方で、5000重量ppm以下であることがましく、1500重量ppm以下であることがより好ましい。5000重量ppmを超えると、反応の制御性が悪化し、また、得られるポリマーの分子量が低下するので好ましくない。   The addition amount of the azo-based initiator is preferably 100 ppm by weight or more, and more preferably 400 ppm by weight or more with respect to the acrylic monomer. If it is less than 100 ppm by weight, polymerization may not proceed. On the other hand, it is preferably 5000 ppm by weight or less, and more preferably 1500 ppm by weight or less. If it exceeds 5000 ppm by weight, the controllability of the reaction is deteriorated, and the molecular weight of the resulting polymer is undesirably reduced.

上記の酸化剤系の開始剤とは、通常、過酸化物結合(パーオキシ結合)を有し、これが分解して生成するラジカルが重合開始剤として作用する開始剤であり、具体的な化合物としては、例えば過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、過臭素酸ナトリウム、過臭素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウムなどの過臭素酸塩又は過塩素酸塩、過酸化ベンゾイル、tert−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、ジtert−ブチルパーオキサイドなどの有機パーオキシ化合物、過ホウ酸ナトリウム、炭酸化ナトリウム、過酸化水素等の過酸化結合含有化合物を用いることができる。   The above-mentioned oxidant-based initiator is usually an initiator having a peroxide bond (peroxy bond), and a radical generated by decomposition thereof acting as a polymerization initiator. As specific compounds, For example, persulfates such as ammonium persulfate and potassium persulfate, perbromate or perchlorate such as sodium perbromate, potassium perbromate, sodium perchlorate, potassium perchlorate, benzoyl peroxide, tert Organic peroxide compounds such as butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, and di-tert-butyl peroxide, and peroxidic bond-containing compounds such as sodium perborate, sodium carbonate, and hydrogen peroxide can be used.

上記酸化剤系の開始剤の添加量は、上記アクリル系単量体に対して1重量ppm以上であることが好ましく、3重量ppm以上であることがより好ましく、10重量ppm以上であることが更に好ましい。添加量が1重量ppm未満であると、重合が進行しないことがある。一方で500重量ppm以下であることが好ましく、200重量ppm以下であることがより好ましく、100重量ppm以下であることが更に好ましい。500重量ppmを超えると、反応の制御性が悪化し、また、得られるアクリル系重合体の分子量が低下するので好ましくない。   The addition amount of the oxidizer-based initiator is preferably 1 ppm by weight or more, more preferably 3 ppm by weight or more, and more preferably 10 ppm by weight or more with respect to the acrylic monomer. Further preferred. When the addition amount is less than 1 ppm by weight, polymerization may not proceed. On the other hand, it is preferably 500 ppm by weight or less, more preferably 200 ppm by weight or less, and still more preferably 100 ppm by weight or less. If it exceeds 500 ppm by weight, the controllability of the reaction is deteriorated, and the molecular weight of the resulting acrylic polymer is lowered, which is not preferable.

上記の還元剤は、上記の酸化剤と組み合わせることによりレドックス開始剤として作用するものであり、具体的な化合物としては、例えば、硫酸第1鉄、塩化第1鉄、亞ニチオン酸ナトリウム、亞ニチオン酸アンモニウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水素アンモニウム、ピロ亜硫酸ナトリウム、ピロ亜硫酸アンモニウム、重亜硫酸ナトリウム、メタ亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸アンモニウム、亜硝酸塩などの無機還元剤や、トルエンスルフィン酸、ジメチルアニリン、フェニルヒドラジンなどの、スルフィン基、第3アミノ基、ヒドラジン基などの還元性の官能基を含む有機還元剤を挙げることができる。このうち、無機還元剤の方が、多くの場合、重合速度および重合率の点から望ましい。   The above reducing agent acts as a redox initiator in combination with the above oxidizing agent, and specific compounds include, for example, ferrous sulfate, ferrous chloride, sodium nithionate, and nithione. Inorganic reducing agents such as ammonium acid, sodium sulfite, potassium sulfite, ammonium sulfite, potassium hydrogen sulfite, ammonium hydrogen sulfite, sodium pyrosulfite, ammonium pyrosulfite, sodium bisulfite, sodium metasulfite, sodium thiosulfate, ammonium thiosulfate, nitrite And organic reducing agents containing a reducing functional group such as a sulfinic group, a tertiary amino group, and a hydrazine group, such as toluenesulfinic acid, dimethylaniline, and phenylhydrazine. Of these, inorganic reducing agents are more desirable in terms of polymerization rate and polymerization rate in many cases.

上記還元剤の使用量は、上記酸化剤の使用量に応じて適宜調整すればよいが、一般に、1〜500重量ppm程度、好ましくは10〜100重量ppmである。   The amount of the reducing agent used may be appropriately adjusted according to the amount of the oxidizing agent used, but is generally about 1 to 500 ppm by weight, preferably 10 to 100 ppm by weight.

このようなレドックス開始剤としては、tert−ブチルヒドロパーオキサイドと亜硫酸水素ナトリウムとの組み合わせからなるレドックス開始剤を用いると、反応制御がし易く好ましい。   As such a redox initiator, a redox initiator comprising a combination of tert-butyl hydroperoxide and sodium hydrogen sulfite is preferably used because the reaction can be easily controlled.

また、重合に際しては、必要に応じて、上記のレドックス開始剤とアゾ系開始剤とを併用して用いることが好ましい。上記レドックス開始剤は、初期、低温重合開始剤として適しており、上記アゾ系開始剤は、高温での重合及び重合を完結するに適しているためである。すなわち、上記レドックス開始剤のみで最後まで重合を完結しようとすると、重合が進むにつれ開始能力が低下してしまい、結果として未反応モノマーが多量に残ることになる。これにアゾ系開始剤を共存させると高温状況下、すなわち反応後期での開始能力が高いため、最後まで重合を完結することが可能となる。   In the polymerization, it is preferable to use the redox initiator and the azo initiator in combination as necessary. This is because the redox initiator is suitable as a low temperature polymerization initiator at the beginning, and the azo initiator is suitable for completing polymerization and polymerization at a high temperature. That is, if the polymerization is to be completed only with the redox initiator, the starting ability decreases as the polymerization proceeds, and as a result, a large amount of unreacted monomer remains. When an azo initiator is coexisted with this, the initiation ability in a high temperature state, that is, the late stage of the reaction is high, so that the polymerization can be completed to the end.

重合反応時に際して、これらの重合開始剤を上記アクリル系単量体の水溶液と混合させる必要がある。ただし、重合反応を行う重合槽は、攪拌翼などの攪拌装置を備えている場合、重合後に得られる水性ゲルがそれらの攪拌装置を取り込んでしまうので、分離に手間がかかることから、攪拌装置を有していないものが好ましい。すなわち、混合後の混合液に外部からの力を加えることなく、静置状態として重合を行うことができるものであることが好ましい。   During the polymerization reaction, it is necessary to mix these polymerization initiators with the aqueous solution of the acrylic monomer. However, when the polymerization tank for carrying out the polymerization reaction is equipped with a stirring device such as a stirring blade, the aqueous gel obtained after the polymerization takes in the stirring device, so it takes time to separate the stirring device. What it does not have is preferable. That is, it is preferable that the polymerization can be performed in a stationary state without applying external force to the mixed liquid after mixing.

上記のような攪拌装置を備えていない重合槽において、上記アクリル系単量体の水溶液に重合開始剤を混合する方法としては、前述のように本発明においては、上記アクリル系単量体の水溶液を重合槽に投入するときに、水溶液が投入速度に応じて有することとなる流動エネルギーにより、上記アクリル系単量体の水溶液と重合開始剤とを混合する方法を用いることが好ましい。すなわち、投入によって流動状態となった重合槽内に、別に用意した重合開始剤を加えるか、又は、投入中或いは投入前に重合開始剤を加えるのがよい。   In the polymerization tank not equipped with the stirring device as described above, as a method for mixing the polymerization initiator into the aqueous solution of the acrylic monomer, as described above, in the present invention, the aqueous solution of the acrylic monomer is used. It is preferable to use a method in which the acrylic monomer aqueous solution and the polymerization initiator are mixed by the flow energy that the aqueous solution has in accordance with the charging speed when the is charged into the polymerization tank. That is, it is preferable to add a separately prepared polymerization initiator into the polymerization tank that has become fluidized by charging, or to add a polymerization initiator during or before charging.

なお、上記アクリル系単量体の水溶液と上記重合開始剤とを混合する別の方法として、上記重合槽自体を、外部から振動、揺動させることで攪拌を行う方法があるが、これだけで十分な攪拌を行うのは難しいため、上記アクリル系単量体の水溶液を、高低差を利用して流動エネルギーを生じさせるように導入することと併用することが好ましい。   In addition, as another method of mixing the aqueous solution of the acrylic monomer and the polymerization initiator, there is a method in which the polymerization tank itself is vibrated and shaken from the outside, but this is sufficient. Since it is difficult to perform agitation, it is preferable to use an aqueous solution of the acrylic monomer together with introducing an aqueous solution so as to generate a flow energy using a difference in height.

混合の具体的方法としては、例えば、重合槽を1m程度とした場合には、重合槽への投下にかかる合計時間は、5分以上15分以下で行うと好ましい。15分を超えて時間をかけるようにすると、時間あたりの流量が減るために、高低差により生じる時間あたり運動エネルギーが小さくなる分、流動エネルギーも小さくなり、重合槽内の流速が遅くなってしまい、開始剤が十分に混合されなくなるので、得られるアクリル系重合体の品質が低下するおそれがある。一方、5分未満であると、添加剤の添加を急がなければならず、上記アクリル系単量体の水溶液を投入する時間が短いことから、開始剤と混合させる時間も短くなり、十分に混合されなくなってしまう場合がある。 As a specific method of mixing, for example, when the polymerization tank is about 1 m 3 , the total time required for dropping into the polymerization tank is preferably 5 minutes or more and 15 minutes or less. If it takes more than 15 minutes, the flow rate per hour decreases, so the kinetic energy per hour caused by the difference in height decreases, so the flow energy also decreases and the flow rate in the polymerization tank slows down. Since the initiator is not sufficiently mixed, the quality of the resulting acrylic polymer may be deteriorated. On the other hand, if it is less than 5 minutes, the addition of the additive must be rushed, and since the time for adding the aqueous solution of the acrylic monomer is short, the time for mixing with the initiator is also short, It may stop mixing.

また、上記のそれぞれの重合開始剤の好ましい仕込み時間は、上記アクリル系単量体の水溶液の投入に要する時間によって変動するが、アゾ系開始剤の投入に1〜5分、酸化剤に10〜60秒、還元剤に10〜60秒であると好ましい。酸化剤と還元剤の仕込み時間が60秒を超えると、得られるアクリル系重合体が不均一になるおそれがある。一方で、10秒未満だと、混合が不十分となるおそれがある。   Further, the preferable charging time of each of the above polymerization initiators varies depending on the time required for charging the aqueous solution of the acrylic monomer, but it is 1 to 5 minutes for charging the azo initiator and 10 to 10% for the oxidizing agent. 60 seconds and 10 to 60 seconds for the reducing agent are preferred. If the charging time of the oxidizing agent and the reducing agent exceeds 60 seconds, the resulting acrylic polymer may become non-uniform. On the other hand, if it is less than 10 seconds, mixing may be insufficient.

この発明にかかるアクリル系重合体の製造方法を実施するための製造装置は、図1に記載のように、アクリル系単量体の重合を行う重合槽12より上方に、アクリル系単量体AAと水とを混合して水溶液を調製する溶解槽10を設け、アクリル系単量体を含む水溶液を重合槽12の上部へ落下させて導入可能な導入管13を有するものが好ましい。   As shown in FIG. 1, the production apparatus for carrying out the method for producing an acrylic polymer according to the present invention is arranged above the polymerization tank 12 for carrying out the polymerization of the acrylic monomer. It is preferable to provide a dissolution tank 10 for preparing an aqueous solution by mixing water and water, and having an introduction tube 13 that can be introduced by dropping an aqueous solution containing an acrylic monomer onto the polymerization tank 12.

この発明にかかる製造方法では、溶解槽10から上記水溶液を落下させて重合槽12へ投入し、その際に生じる液流を利用することが好ましく、位置エネルギーを持たせるため、重合槽12の液面より上方に溶解槽10が存在しているものが好ましい。   In the production method according to the present invention, it is preferable to drop the aqueous solution from the dissolution tank 10 and put it into the polymerization tank 12, and to utilize the liquid flow generated at that time. It is preferable that the dissolution tank 10 exists above the surface.

また、溶解槽10と重合槽12との間に、曝気装置11aを備えた曝気槽11を備えていると、溶解槽10で調整した溶液を曝気して酸素濃度を減少させることができる。この場合、曝気槽11から重合槽12へ落下させて流動エネルギーを起こさせるため、曝気槽11も重合槽12より上方に位置している。一方、曝気槽11と重合槽12とを繋ぐ導入管13は必要な上記水溶液の投下量を適宜調整できる弁14を有すると好ましい。   Moreover, when the aeration tank 11 provided with the aeration apparatus 11a is provided between the dissolution tank 10 and the polymerization tank 12, the solution adjusted in the dissolution tank 10 can be aerated to reduce the oxygen concentration. In this case, the aeration tank 11 is also positioned above the polymerization tank 12 in order to cause flow energy to drop from the aeration tank 11 to the polymerization tank 12. On the other hand, it is preferable that the introduction pipe 13 that connects the aeration tank 11 and the polymerization tank 12 has a valve 14 that can appropriately adjust the required dropping amount of the aqueous solution.

さらに、各々の設備が使用されていない時間を少しでも減らすため、図1のように重合槽12の他に重合槽12’を備える等、重合槽を複数基備えて、これら複数の重合槽で時間をずらして反応を並行的に進めることができると好ましい。これは例えば、重合槽12に上記水溶液を投下し始めてから重合を完了して水性ゲルを取り出し、次の上記水溶液を投下可能とするまで4時間かかる場合、重合槽が一つであれば曝気槽11から重合槽へ投下を行うのは4時間のうちのわずか5分から10分であり、その間に一回しかアクリル系重合体の水性ゲルを得られない。しかし、重合槽が複数あり、それぞれ時間を30分から数時間ずつずらして上記水溶液や上記開始剤を投下するようにすれば、曝気させた上記水溶液を、重合が終わって開いた重合槽へ次々と投下することができ、設備が止まっている時間が少なくなり、生産効率を向上させることができる。   Furthermore, in order to reduce the time when each equipment is not used as much as possible, a plurality of polymerization tanks are provided such as a polymerization tank 12 ′ in addition to the polymerization tank 12 as shown in FIG. It is preferable if the reaction can be carried out in parallel at different times. For example, when it takes 4 hours from the start of dropping of the aqueous solution to the polymerization tank 12 until the polymerization is completed and the aqueous gel is taken out and the next aqueous solution can be dropped, the aeration tank can be used if there is only one polymerization tank. The polymerization tank 11 is dropped into the polymerization tank for only 5 to 10 minutes in 4 hours, and an acrylic polymer aqueous gel can be obtained only once during that period. However, if there are a plurality of polymerization tanks and each time is shifted from 30 minutes to several hours and the aqueous solution and the initiator are dropped, the aerated aqueous solution is successively transferred to the polymerization tank opened after the polymerization is completed. It can be dropped, and the time when the equipment is stopped can be reduced and the production efficiency can be improved.

また、少なくとも重合槽12、12’は、上記の開始剤を別個に投下する開始剤投入装置15を備えていると好ましい。レドックス開始剤を用いる場合、少なくとも酸化剤と還元剤とは別個に投入する必要があり、また、最後にアゾ系開始剤を添加する場合は、その添加タイミングを的確に指定でき、それ以前に添加する開始剤と明確に区分することができるためである。なお、最後の開始剤は、上記水溶液1mに対して、5%水溶液で100ml程度を自動注入すると、反応が制御しやすく好ましい。 Moreover, it is preferable that at least the polymerization tanks 12 and 12 ′ include an initiator charging device 15 for dropping the above-described initiator separately. When using a redox initiator, it is necessary to add at least the oxidizing agent and the reducing agent separately, and when adding an azo-based initiator at the end, the timing of the addition can be specified accurately and added before that. This is because it can be clearly distinguished from the initiator. The last initiator is preferably about 100 ml of a 5% aqueous solution that is automatically injected with respect to 1 m 3 of the aqueous solution so that the reaction is easily controlled.

一方で、曝気槽11は、酸素が少なくなり開始剤が無くても上記アクリル系単量体が重合しやすくなるために生じうる局部的な重合を防止するため、微量の銅やマンガンなどの重合防止剤を添加する添加物投入装置16を有していると好ましい。このような重合防止剤は、曝気槽11より前の、上記アクリル系単量体の水溶液の調整を行う溶解槽10などの工程で添加してもよい。   On the other hand, the aeration tank 11 is designed to polymerize trace amounts of copper, manganese, etc. in order to prevent local polymerization that can occur because the acrylic monomer is easily polymerized even if there is less oxygen and no initiator. It is preferable to have an additive charging device 16 for adding an inhibitor. Such a polymerization inhibitor may be added in a process such as the dissolution tank 10 that adjusts the aqueous solution of the acrylic monomer before the aeration tank 11.

また、導入管13の途中で上記水溶液に開始剤を混入できるように、導入管13に繋がるように開始剤投入装置15を設けても良い。この場合、上記水溶液と共に落下した開始剤は、重合槽12で液流状態となり、混合される。   In addition, an initiator charging device 15 may be provided so as to be connected to the introduction tube 13 so that the initiator can be mixed into the aqueous solution in the middle of the introduction tube 13. In this case, the initiator dropped together with the aqueous solution becomes a liquid flow state in the polymerization tank 12 and is mixed.

さらに、上記の添加剤を添加する装置を、上記の曝気槽11、又は、溶解槽10などの曝気槽11以前の工程に設けてもよい。   Furthermore, you may provide the apparatus which adds said additive in the process before aeration tank 11 such as said aeration tank 11 or dissolution tank 10. FIG.

ここで、それぞれの開始剤投入装置15は、個々の開始剤ごとに重合槽12への導入管を有して別個に添加できるものであると好ましい。開始剤を予め混合しておくとラジカルの発生に影響を与える場合があるためである。   Here, each initiator charging device 15 preferably has an introduction pipe to the polymerization tank 12 for each initiator and can be added separately. This is because mixing the initiator in advance may affect the generation of radicals.

この発明にかかる製造方法では、上記の開始剤と上記水溶液の量にもよるが、一般に上記の開始剤を投下完了し、上記水溶液の投下が完了してから、発熱を伴う重合が5分から60分ほど続き、重合が進行してアクリル系重合体の水性ゲルが得られる。さらにその後、0.5時間以上5時間以下程度の時間に亘って静置して重合を完全に進行させる重合熟成を行うと、得られるアクリル系重合体の分子量が十分に高いものとなるので好ましい。   In the production method according to the present invention, although depending on the amount of the initiator and the aqueous solution, generally the dropping of the initiator is completed, and after the dropping of the aqueous solution is completed, the polymerization with exotherm takes 5 to 60 minutes. Polymerization proceeds and a water-based acrylic polymer gel is obtained. Further, when the polymerization aging is carried out so that the polymerization is allowed to proceed completely by standing for 0.5 hours or more and 5 hours or less, the resulting acrylic polymer has a sufficiently high molecular weight, which is preferable. .

この発明にかかる製造装置の重合槽12で得られたアクリル系重合体は、導入された水溶液に接触しうる攪拌装置を備えないので、重合して固まる際に攪拌翼などを取り込むことがなく、得られる樹脂の固体を容易に取り出して、そのまま粗砕して製品とすることができる。同様の理由により、攪拌装置に限らず、最終的に生成する水性ゲルが取り込む可能性がある突起部なども有していないことが好ましい。従って、導入管13を備えた上蓋18は、内部に向けて面一であると好ましく、重合槽12の内壁も面一であると好ましい。   The acrylic polymer obtained in the polymerization tank 12 of the production apparatus according to the present invention does not include a stirring device that can come into contact with the introduced aqueous solution. The obtained resin solid can be easily taken out and crushed as it is to obtain a product. For the same reason, it is preferable not to have not only a stirrer but also a protrusion that may be taken in by the finally produced aqueous gel. Therefore, the upper lid 18 provided with the introduction pipe 13 is preferably flush with the inside, and the inner wall of the polymerization tank 12 is also flush.

なお、導入管13や開始剤投入装置15からの投入管17は、上蓋18に予め固定してあると、得られた重合体の固まりを重合槽12から取り外し、また上蓋18を閉めるという作業にあたって、導入管13及び投入管17の上蓋18からの取り外しと再接続を行う必要がなく、作業を簡略化できるので好ましい。ただしその場合、上蓋18を取り外す際に邪魔にならないように、導入管13及び投入管17は自在に動くフレキシブルチューブであることが好ましい。また、上蓋18は、重合槽12に機械的に取り付けて固定するのではなく、重合槽12に対して自重により密着できるように、重合槽12と接する箇所にシール材を有するものであると、上蓋18の取り付け及び取り外しが、単純に載せて引き上げるだけでできるので好ましい。さらに、得られるアクリル系重合体の水性ゲルを容易に取り出せるようにするため、重合槽12は図1に記載のように、上方が広く下方が狭まった広口形状をしていると好ましい。また、前記の水性ゲルを取り出しやすくするため、上記重合槽は転動可能な機構を有するか、又は転動させる装置と容易に接続可能であると好ましい。   When the introduction pipe 13 and the introduction pipe 17 from the initiator introduction apparatus 15 are fixed to the upper lid 18 in advance, the obtained polymer mass is removed from the polymerization tank 12 and the upper lid 18 is closed. This is preferable because it is not necessary to remove and reconnect the inlet tube 13 and the inlet tube 17 from the upper lid 18, and the operation can be simplified. However, in that case, it is preferable that the introduction tube 13 and the introduction tube 17 are flexible tubes that can move freely so as not to obstruct the removal of the upper lid 18. In addition, the upper lid 18 is not mechanically attached and fixed to the polymerization tank 12, but has a sealing material at a position in contact with the polymerization tank 12 so that it can be adhered to the polymerization tank 12 by its own weight. The attachment and removal of the upper lid 18 is preferable because it can be simply put on and pulled up. Furthermore, it is preferable that the polymerization tank 12 has a wide-mouthed shape in which the upper part is wide and the lower part is narrowed as shown in FIG. 1 so that the aqueous gel of the acrylic polymer obtained can be easily taken out. Moreover, in order to make it easy to take out the aqueous gel, it is preferable that the polymerization tank has a rollable mechanism or can be easily connected to a rolling device.

この発明にかかる製造方法は、従来の製造方法と違って水性ゲルが攪拌装置等を取り込む心配がなく、アクリル系重合体が一つの水性ゲルの固まりとして得られ、その他の部品に付着することがないため、重合の度に設備を清掃、洗浄する必要が無い。このため、必要とする設備は従来よりも簡略化でき、かつ、人の手や目に依らなければならない箇所が無いため、工程の全てをコンピュータ制御により自動化することが容易にできる。すなわち、例えば図2に記載のような運用計画で複数の曝気槽及び重合槽を運用し、それぞれにおいて上記に示したようなタイミングで上記水溶液や上記開始剤の添加を開始及び停止するように制御することが可能となる。   Unlike the conventional manufacturing method, the manufacturing method according to the present invention does not have to worry about the aqueous gel taking in a stirrer or the like, and the acrylic polymer can be obtained as one mass of the aqueous gel and adhere to other parts. Therefore, it is not necessary to clean and wash the equipment every time polymerization is performed. For this reason, since the necessary equipment can be simplified as compared with the conventional equipment and there is no place that has to depend on human hands or eyes, all of the steps can be easily automated by computer control. That is, for example, a plurality of aeration tanks and polymerization tanks are operated according to an operation plan as shown in FIG. 2, and the addition of the aqueous solution and the initiator is controlled to start and stop at the timings shown above. It becomes possible to do.

例として、上記の重合槽12を5つ備えた製造装置で製造する場合の、タイムライン上での製造工程の推移を図2に示す。重合槽1号機から5号機におけるそれぞれの矢印は重合槽12への上記水溶液の添加開始から、最終的に得られる水性ゲルの取り出し完了までの、重合槽12の占有時間を示す。また、曝気槽1号機及び2号機におけるそれぞれの矢印は曝気槽11への水溶液の投下開始から曝気処理の終了までの曝気槽11の占有時間を示す。この場合は図2のように曝気槽11を2つ備えているとより好ましい。曝気槽11での曝気には10分から30分ほど掛けることが好ましく、曝気が完了した上記水溶液の、一つの重合槽12への投下にも5分から10分ほどかかるため、さらにその後空になった曝気槽11に上記水溶液を補給する時間と、それぞれの工程の切替に要する時間とを考えると曝気槽11が曝気した上記水溶液を一回送り出すのに30分以上かかることになる。従って、曝気槽11が1基では曝気槽11がボトルネックとなってしまうが、曝気槽11が2基あって、それぞれの曝気槽11がそれぞれの重合槽12に上記水溶液を送り込めるようにすれば、このボトルネックが解消され、かつ、それぞれの設備が動いていない時間を最小限に留めることができる。   As an example, FIG. 2 shows the transition of the manufacturing process on the timeline when the manufacturing apparatus is provided with five polymerization tanks 12 described above. Each arrow in the polymerization tank No. 1 to No. 5 indicates the occupation time of the polymerization tank 12 from the start of the addition of the aqueous solution to the polymerization tank 12 until the completion of the removal of the finally obtained aqueous gel. Each arrow in the aeration tank No. 1 and No. 2 indicates the occupation time of the aeration tank 11 from the start of dropping of the aqueous solution into the aeration tank 11 until the end of the aeration process. In this case, it is more preferable that two aeration tanks 11 are provided as shown in FIG. It is preferable that the aeration in the aeration tank 11 takes about 10 to 30 minutes, and the dropping of the aqueous solution after completion of the aeration to the one polymerization tank 12 also takes about 5 to 10 minutes, so that it is further emptied thereafter. Considering the time for supplying the aqueous solution to the aeration tank 11 and the time required for switching between the respective processes, it takes 30 minutes or more to send out the aqueous solution aerated by the aeration tank 11 once. Therefore, if one aeration tank 11 is used, the aeration tank 11 becomes a bottleneck, but there are two aeration tanks 11 so that each aeration tank 11 can feed the aqueous solution to each polymerization tank 12. For example, this bottleneck is eliminated, and the time during which the respective facilities are not moving can be minimized.

この発明について、実施例を挙げてより具体的に説明する。まず、用いる原料と薬剤について記載する。まずアクリル系単量体として、アクリルアミド及びアクリル酸を用い、後述するそれぞれの重量混合比で混合した、26重量%の水溶液を調製した。   The present invention will be described more specifically with reference to examples. First, the raw materials and chemicals used are described. First, acrylamide and acrylic acid were used as an acrylic monomer, and a 26 wt% aqueous solution was prepared by mixing at respective weight mixing ratios described later.

<薬剤>
・アゾ系開始剤……2,2−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩(以下、「ABAP」と略記する。)
・酸化剤系開始剤……tert−ブチルヒドロパーオキサイド(日本油脂(株)製:69重量%、以下、「BHP」と略記する。)
・還元剤……ソディウムハイドロサルファイト(和光純薬工業(株)製:NSO粉末、以下、「NSO」と略記する。)
・重合防止剤……硫酸銅水溶液(2.5重量%に調製したものを使用する。)
<Drug>
Azo initiator: 2,2-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride (hereinafter abbreviated as “ABAP”)
Oxidant initiator: tert-butyl hydroperoxide (Nippon Yushi Co., Ltd .: 69% by weight, hereinafter abbreviated as “BHP”)
Reducing agent: sodium hydrosulfite (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: NSO powder, hereinafter abbreviated as “NSO”)
・ Polymerization inhibitor: Copper sulfate aqueous solution (use 2.5% by weight)

次に、用いる製造装置について説明する。内容量1000リットルの曝気槽の下部に、200リットル/minで水溶液を導入可能である弁のついた導入管を繋げ、その先端を、床面に固定した内容量1000リットルの重合槽の上蓋に設けた投入口に接続した。この導入管は自在に曲げることのできるフレキシブルチューブとした。また上蓋は、重合槽の本体に上から載せることで、重合槽との接触部分に設けたシール材により重合槽を密閉できるものとした。なお、曝気槽の底弁から重合槽の上蓋までの高さは3メートルとした。重合槽には一切の攪拌装置を設けず、重合槽内部の壁面はフラットなものとした。   Next, the manufacturing apparatus to be used will be described. An inlet pipe with a valve capable of introducing an aqueous solution at 200 liters / min is connected to the lower part of an aeration tank with an internal capacity of 1000 liters, and the tip of the pipe is attached to the upper lid of the polymerization tank with an internal capacity of 1000 liters fixed on the floor surface. Connected to the provided inlet. The introduction tube was a flexible tube that could be bent freely. Further, the upper lid was placed on the main body of the polymerization tank from above so that the polymerization tank could be sealed with a sealing material provided at a contact portion with the polymerization tank. The height from the bottom valve of the aeration tank to the upper lid of the polymerization tank was 3 meters. The polymerization tank was not provided with any stirring device, and the wall surface inside the polymerization tank was flat.

さらに、アゾ系開始剤、酸化剤系開始剤、還元剤をそれぞれ蓄えた開始剤投入装置を設け、それぞれの開始剤投入装置から、重合槽の上蓋の投入口に接続管を繋げてそれぞれの開始剤を個別に添加可能とした。この接続管も自在に曲げることのできるフレキシブルチューブとした。さらに、曝気槽には重合防止剤を導入可能である添加物投入装置を設けた。なお、曝気槽には液中に窒素をバブリングする曝気装置を設けた。   In addition, an initiator charging device that stores azo-based initiator, oxidant-based initiator, and reducing agent is provided, and each initiator is connected by connecting a connecting pipe to the inlet of the upper lid of the polymerization tank. The agent can be added individually. This connecting tube is also a flexible tube that can be bent freely. Further, an additive charging apparatus capable of introducing a polymerization inhibitor was provided in the aeration tank. The aeration tank was provided with an aeration device for bubbling nitrogen in the liquid.

(実施例1)
アクリル系単量体としてアクリルアミド(AAM)のみを用いた水溶液1000リットルを曝気槽に導入し、添加物投入装置16から重合防止剤;硫酸銅水溶液25mlを添加し、20分間かけて窒素バブリングさせて曝気を行った。曝気槽内での重合は認められなかった。また、これと並行して空の状態の重合槽に上蓋をセットし、20分間かけて窒素置換した。曝気した水溶液を毎分100リットルの速さで導入管を通して、勢いを付けて重合槽に投入開始して重合槽内で水流を発生させた。なお、導入する際の水溶液の温度は0℃とした。重合槽に水溶液が100リットル導入された時点(約1分)の流動状態で12%ABAP水溶液の添加を開始し、5分程度で3リットルを添加した。次に、重合槽に水溶液が600リットル導入された時点で10重量%BHP水溶液0.1リットルを30秒で添加した。さらに、重合槽に水溶液が700リットル導入された時点で5重量%NSO水溶液0.1リットルを30秒で添加した。重合槽に水溶液が1000リットル導入された時点、すなわちNSOの添加終了から2.5分後に水溶液の投入を停止した。
Example 1
1000 liters of an aqueous solution using only acrylamide (AAM) as an acrylic monomer was introduced into an aeration tank, a polymerization inhibitor; 25 ml of an aqueous copper sulfate solution was added from the additive charging device 16, and nitrogen was bubbled for 20 minutes. Aeration was performed. Polymerization in the aeration tank was not observed. In parallel with this, an upper lid was set in an empty polymerization tank, and the atmosphere was replaced with nitrogen over 20 minutes. The aerated aqueous solution was vigorously passed through the introduction pipe at a rate of 100 liters per minute and started to be charged into the polymerization tank to generate a water flow in the polymerization tank. The temperature of the aqueous solution during introduction was 0 ° C. Addition of 12% ABAP aqueous solution was started in a fluidized state when 100 liters of aqueous solution was introduced into the polymerization tank (about 1 minute), and 3 liters were added in about 5 minutes. Next, when 600 liters of aqueous solution was introduced into the polymerization tank, 0.1 liter of 10 wt% BHP aqueous solution was added in 30 seconds. Furthermore, when 700 liters of aqueous solution was introduced into the polymerization tank, 0.1 liter of 5 wt% NSO aqueous solution was added in 30 seconds. The introduction of the aqueous solution was stopped when 1000 liters of the aqueous solution was introduced into the polymerization tank, that is, 2.5 minutes after the end of the addition of NSO.

水溶液の投入終了から10分後より、20分間に亘って重合発熱を確認し、その後静置して3時間に亘って重合熟成を行った。それから、重合槽の上蓋を、開始剤添加装置からの接続管及び導入管と繋げたまま取り外し、重合槽内の固化したアクリルアミド重合体を約90度傾けて、重合体の自重により重合槽壁面との間に隙間を空けて剥がれ易くした後、天地逆転となるように転倒させて、転倒の途中でアクリルアミド重合体の水性ゲルがひとりでに飛び出してくるようにした。   After 10 minutes from the end of the addition of the aqueous solution, the polymerization exotherm was confirmed over 20 minutes, and then allowed to stand and polymerized for 3 hours. Then, the upper lid of the polymerization tank is removed while being connected to the connection pipe and the introduction pipe from the initiator addition device, the solidified acrylamide polymer in the polymerization tank is tilted by about 90 degrees, and the polymerization tank wall surface is separated by its own weight. After making a gap between them and making it easy to peel off, it was turned over so that it would turn upside down, so that an aqueous acrylamide polymer gel jumped out alone during the fall.

取り出したアクリルアミド重合体の、水性ゲルである固まりを、容易に乾燥できるように、粒径2〜3mmに細粒化した。この細粒化された水性ゲルを100℃の熱風乾燥機により水分含有量を10重量%以下にまで乾燥させた後でさらに粉砕して、粒径1mm以下の粉末とした。この粉末の品質について、以下の分析を行った。   The mass of the acrylamide polymer taken out, which is an aqueous gel, was finely divided to a particle size of 2 to 3 mm so that it could be easily dried. The finely divided aqueous gel was dried with a hot air dryer at 100 ° C. to a water content of 10% by weight or less, and then pulverized to obtain a powder having a particle size of 1 mm or less. The quality of the powder was analyzed as follows.

<1%塩粘度測定>
500mlビーカーに水475gを取り、280rpmで攪拌しながら、上記の粉末を5.0g投入して4時間かけて溶解させた。これに食塩を20g添加してさらに30分間攪拌した後、回転粘度計(BROOKFIELD型:モデルDV−I)により粘度を測定したところ、3000mPa・sであった。なお、粘度測定は、温度25℃、ローターNo.2,回転数6rpmの条件で実施した。
<1% salt viscosity measurement>
To a 500 ml beaker, 475 g of water was taken, and 5.0 g of the above powder was added and dissolved over 4 hours while stirring at 280 rpm. After adding 20 g of sodium chloride to this and stirring for another 30 minutes, the viscosity was measured by a rotational viscometer (BROOKFIELD type: model DV-I) and found to be 3000 mPa · s. The viscosity was measured at a temperature of 25 ° C. and rotor No. 2, It implemented on condition of rotation speed 6rpm.

<不溶解分測定>
500mlビーカーに水499.5gをとり、280rpmで攪拌しながら、上記の粉末0.5gを投入して4時間かけて溶解させた。これに食塩を5g添加してさらに5分間攪拌した後、83メッシュの篩で濾過し、不溶解分の重量を測定したところ、3gであった。
<Measurement of insoluble matter>
499.5 g of water was placed in a 500 ml beaker, and 0.5 g of the above powder was added and dissolved over 4 hours while stirring at 280 rpm. 5 g of sodium chloride was added thereto, and the mixture was further stirred for 5 minutes, filtered through an 83 mesh screen, and the weight of insoluble matter was measured to find 3 g.

(実施例2〜7)
アクリルアミドとアクリル酸(ACA)とを、それぞれ表1に記載の混合比で混合して26重量%の水溶液1000リットルを得た。それぞれの水溶液を実施例1と同じ速度で曝気槽から重合槽に投入し、実施例1と同様のタイミング及び所要時間で、表1に記載の量のそれぞれの開始剤の添加を開始し、表1に記載の時間をかけて添加を行った。なお、投入量が実施例1と異なるものは、投入開始のタイミングと投入速度を実施例1と同じとし、投入終了の時間が異なるようにした。それ以外は実施例1と同様の手順によりアクリル系重合体を得て、実施例1と同様に取り出して測定を行った。その結果を表1に示す。なお、表中の重合誘導期は、最後に投入する開始剤の投入開始から重合による発熱で0.2〜0.3℃程度の温度上昇が確認されるまでの時間である。
(Examples 2 to 7)
Acrylamide and acrylic acid (ACA) were mixed at the mixing ratios shown in Table 1 to obtain 1000 liters of a 26 wt% aqueous solution. Each aqueous solution was charged into the polymerization tank from the aeration tank at the same rate as in Example 1, and at the same timing and required time as in Example 1, addition of each initiator in the amount shown in Table 1 was started. The addition was carried out over the time described in 1. In addition, when the input amount is different from that in Example 1, the input start timing and the input speed are the same as those in Example 1, and the input end time is different. Otherwise, an acrylic polymer was obtained by the same procedure as in Example 1, and was taken out and measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. The polymerization induction period in the table is the time from the start of the introduction of the last initiator to the time when a temperature rise of about 0.2 to 0.3 ° C. is confirmed due to heat generated by the polymerization.

Figure 2009001641
Figure 2009001641

この発明にかかる製造方法を実施するための製造装置の概念図The conceptual diagram of the manufacturing apparatus for enforcing the manufacturing method concerning this invention 五つの重合槽で重合を行う際のタイムラインの概念図Conceptual diagram of the timeline when performing polymerization in five polymerization tanks (a)攪拌翼を有する従来のアクリル系重合体を得るための製造装置の概略図、(b)重合後の取り出しの際の概念図(A) Schematic diagram of a production apparatus for obtaining a conventional acrylic polymer having a stirring blade, (b) Conceptual diagram at the time of taking out after polymerization

符号の説明Explanation of symbols

1 重合槽
2 攪拌翼
3 水溶液
4 曝気管
10 溶解槽
11 曝気槽
11a 曝気装置
12 重合槽
13 導入管
14 弁
15 開始剤投入装置
16 添加物投入装置
17 投入管
18 上蓋
AA アクリル系単量体(水溶液)
WATER 水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polymerization tank 2 Stirring blade 3 Aqueous solution 4 Aeration pipe 10 Dissolution tank 11 Aeration tank 11a Aeration apparatus 12 Polymerization tank 13 Introduction pipe 14 Valve 15 Initiator introduction apparatus 16 Additive introduction apparatus 17 Injection pipe 18 Top cover AA Acrylic monomer ( Aqueous solution)
WATER water

Claims (6)

アクリル系単量体を、重合開始剤を用いて重合して、アクリル系重合体を製造するにあたり、
脱酸素処理したアクリル系単量体の水溶液と重合開始剤とを混合した上で、その混合液を静置状態として重合を行うことを特徴とするアクリル系重合体の製造方法。
In producing an acrylic polymer by polymerizing an acrylic monomer using a polymerization initiator,
A method for producing an acrylic polymer, comprising mixing an aqueous solution of a deoxygenated acrylic monomer and a polymerization initiator, and then performing polymerization while leaving the mixed solution in a stationary state.
上記アクリル系単量体の水溶液と上記重合開始剤との混合を、その一方又は両方を重合槽に仕込む際に上記アクリル系単量体の水溶液が有している流動エネルギーを用いて行うことを特徴とする請求項1に記載のアクリル系重合体の製造方法。   When mixing one or both of the acrylic monomer aqueous solution and the polymerization initiator in the polymerization tank, the flow energy of the acrylic monomer aqueous solution is used. The method for producing an acrylic polymer according to claim 1, wherein 上記アクリル系単量体の水溶液を、予め、重合を行う重合槽よりも高い位置にある溶解槽で調整し、かつ、上記水溶液の前記重合槽への仕込みを、前記溶解槽と前記重合槽との高低差を用いて行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のアクリル系重合体の製造方法。   The aqueous solution of the acrylic monomer is adjusted in advance in a dissolution tank at a position higher than the polymerization tank in which the polymerization is performed, and charging of the aqueous solution into the polymerization tank is performed with the dissolution tank and the polymerization tank. The method for producing an acrylic polymer according to claim 1 or 2, wherein the difference in height is used. 重合を行う重合槽として、攪拌装置を有していない重合槽を用いることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載のアクリル系重合体の製造方法。   The method for producing an acrylic polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein a polymerization tank that does not have a stirrer is used as a polymerization tank for performing polymerization. 上記重合開始剤として、上記アクリル系単量体に対して、100重量ppm以上500重量ppm以下のアゾ系開始剤、及び、1重量ppm以上500重量ppm以下の酸化剤と1重量ppm以上500重量ppm以下の還元剤とを組み合わせたレドックス系開始剤を用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のアクリル系重合体の製造方法。   As the polymerization initiator, with respect to the acrylic monomer, an azo initiator of 100 ppm to 500 ppm by weight, an oxidizing agent of 1 ppm to 500 ppm and an oxidizing agent of 1 ppm to 500 ppm. The method for producing an acrylic polymer according to any one of claims 1 to 4, wherein a redox initiator combined with a reducing agent of not more than ppm is used. 上記アクリル系単量体が、アクリルアミド、又はアクリルアミドを主体とする重合性単量体の混合物である請求項1乃至5のいずれかに記載のアクリル系重合体の製造方法。   The method for producing an acrylic polymer according to any one of claims 1 to 5, wherein the acrylic monomer is acrylamide or a mixture of polymerizable monomers mainly composed of acrylamide.
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