JP2009242593A - Preparation of (meth)acrylic acid polymer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、(メタ)アクリル酸系重合体の製造方法に関する。特に本発明は、洗剤ビルダーとして用いられた場合に優れた性能を発揮しうる(メタ)アクリル酸系重合体を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a (meth) acrylic acid polymer. In particular, the present invention relates to a method of producing a (meth) acrylic acid polymer that can exhibit excellent performance when used as a detergent builder.
従来、例えば衣料の洗濯時には、合成洗剤が広く用いられている。かような合成洗剤には、洗浄能力を発揮する界面活性剤などに加えて、界面活性剤の洗浄能力を向上させることを目的として、洗剤ビルダー(洗浄助剤)が添加されるのが一般的である。 Conventionally, for example, when washing clothes, synthetic detergents have been widely used. In general, detergent builders (cleaning aids) are added to such synthetic detergents in order to improve the cleaning ability of surfactants in addition to surfactants that exhibit cleaning ability. It is.
上述したような洗剤ビルダーは、その構造から無機ビルダー、多価カルボン酸塩、高分子カルボン酸塩に大別されるが、単位重量あたりの性能に優れることから、現在の主流は高分子カルボン酸塩である。なお、洗剤ビルダーの洗浄効果の指標としては、例えば、カルシウムイオン捕捉能や、高分子カルボン酸塩には泥汚れなどの汚れ粒子の分散能(クレー分散能)が用いられている。 The detergent builders as described above are roughly classified into inorganic builders, polyvalent carboxylates, and polymer carboxylates because of their structures, but because of their superior performance per unit weight, the current mainstream is polymer carboxylic acids. Salt. In addition, as an index of the cleaning effect of the detergent builder, for example, calcium ion scavenging ability and dispersibility of dirt particles such as mud dirt (clay dispersibility) are used for the polymer carboxylate.
洗剤ビルダーとしての高分子カルボン酸塩としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和カルボン酸系(共)重合体などの水溶性重合体が知られている。 As polymer carboxylates as detergent builders, for example, water-soluble polymers such as unsaturated carboxylic acid (co) polymers such as acrylic acid and methacrylic acid are known.
従来公知の(メタ)アクリル酸系重合体の製造方法では、例えば、1種または2種以上の水溶性の単量体成分のほか、重合開始剤(例えば、過硫酸塩)や連鎖移動剤(例えば、重亜硫酸塩)などの添加剤成分を、重合温度まで加熱しておいた溶媒(水)中に所定時間かけて滴下し、その後一定の時間(熟成時間)をかけて重合を完結させる。その後、使用用途に応じて重合終了後に反応液を放冷し、中和剤を反応液に徐々に滴下して所定の中和度またはpHに調整して、所望の重合体を水溶液の形態で得ている(特許文献1および特許文献2)。なお、反応に用いられる各成分は、必要に応じて反応容器内に予め仕込まれる場合もある(初期仕込み)。 In a conventionally known method for producing a (meth) acrylic acid polymer, for example, in addition to one or two or more water-soluble monomer components, a polymerization initiator (for example, persulfate) or a chain transfer agent ( For example, an additive component such as bisulfite is dropped into a solvent (water) heated to the polymerization temperature over a predetermined time, and then polymerization is completed over a certain period of time (aging time). Thereafter, the reaction solution is allowed to cool after completion of polymerization according to the intended use, and a neutralizing agent is gradually added dropwise to the reaction solution to adjust to a predetermined degree of neutralization or pH, so that the desired polymer is in the form of an aqueous solution. (Patent Document 1 and Patent Document 2). In addition, each component used for reaction may be previously prepared in a reaction container as needed (initial preparation).
かような(メタ)アクリル酸系重合体(水溶液)の製造は、連続式で行なわれる場合もあれば、バッチ(回分)式で行なわれる場合もある。連続式で製造された重合体水溶液は、連続的にタンク等の貯蔵手段へと移送され、出荷や製品化等の次工程まで貯蔵される。一方、バッチ式で製造された重合体(水溶液)は、一般的に、製造される度に貯蔵手段へと移送され、それまでの製造分と混合されて、同様に貯蔵される。 The production of such a (meth) acrylic acid polymer (aqueous solution) may be carried out in a continuous manner or in a batch (batch) manner. The polymer aqueous solution produced in a continuous manner is continuously transferred to a storage means such as a tank and stored until the next process such as shipment or commercialization. On the other hand, a polymer (aqueous solution) produced in a batch system is generally transferred to a storage means every time it is produced, mixed with the previous production, and similarly stored.
ところで、上述のようにバッチ式で製造される重合体(水溶液)は、どのバッチで製造されたものでも全て同様の組成を有し、同様の性能(例えば、洗剤ビルダーとして用いられた場合のクレー分散能)を示す、というのが従来の当業者にとっての技術常識である。かような技術常識に基づくと、最終的に貯蔵手段に貯蔵されている重合体(水溶液)の組成・性能も各バッチのそれぞれの重合体水溶液と同一であるということになる。 By the way, as described above, the polymers (aqueous solutions) produced in a batch system have the same composition regardless of whether they are produced in any batch, and have the same performance (for example, clay when used as a detergent builder). It is a common technical knowledge for those skilled in the art to show dispersibility). Based on such technical common sense, the composition and performance of the polymer (aqueous solution) finally stored in the storage means are the same as the respective polymer aqueous solutions in each batch.
なお、バッチ式で重合体(水溶液)を製造する場合、あるバッチからの重合体(水溶液)の抜き出し後には、通常、直前に製造された重合体(水溶液)の0.1質量%以上が反応装置中に残存する。特許文献1に記載のような外部冷却装置を用いて製造を行なう場合には、1質量%以上の水溶液が反応装置中に残存する場合もある。 In addition, when producing a polymer (aqueous solution) in a batch mode, after extracting the polymer (aqueous solution) from a certain batch, usually 0.1% by mass or more of the polymer (aqueous solution) produced immediately before is reacted. It remains in the device. When manufacturing using an external cooling device as described in Patent Document 1, an aqueous solution of 1% by mass or more may remain in the reaction apparatus.
このように、同一の重合体水溶液を繰り返しバッチ式で製造する場合、前バッチで製造された水溶液の一部が残存するにもかかわらず、従来、各バッチ間での洗浄工程は行なわれていない。これは、上述した通り各バッチにおいて得られる重合体水溶液の性能は同一であると考えられているためである。また、洗浄工程を行なうことがそのまま生産効率の低下につながることや、洗浄に起因して発生する排水の処理に必要なコストが別途発生することなども、洗浄工程を行なわない他の理由として挙げられる。
近年、衣料などの汚れを効率よく除去しうる洗剤に対する要望は強まる一方である。かような要望に応えるべく、(メタ)アクリル酸系重合体を用いた種々の洗剤ビルダーが報告されている。しかしながら、従来公知の洗剤ビルダーの性能(特に、クレー分散能)は未だ満足できるものではなく、優れたクレー分散能を発揮しうる洗剤ビルダーの開発への要望は依然として強い。 In recent years, there has been an increasing demand for detergents that can efficiently remove dirt such as clothing. In order to meet such demands, various detergent builders using (meth) acrylic acid polymers have been reported. However, the performance (particularly, clay dispersibility) of conventionally known detergent builders is still unsatisfactory, and there is still a strong demand for the development of detergent builders that can exhibit excellent clay dispersibility.
そこで、本発明は、洗剤ビルダーのクレー分散能をより一層向上させうる手段を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the means which can improve the clay dispersibility of a detergent builder still more.
背景技術の欄において説明したような技術常識が存在する状況下において、本発明者らは、上述した目的を達成するために鋭意検討を行なった。その結果、驚くべきことに、従来の技術常識が事実に反することを見出した。すなわち、従来は各バッチで得られるそれぞれの重合体(水溶液)の組成・性能は同様であると考えられていた。これに対し、本発明者らは、初回バッチにおいて得られる重合体(水溶液)のクレー分散能が、2回目以降のバッチにおいて得られる重合体(水溶液)と比較して格段に優れることを見出したのである。かような現象が生じる原因は完全には明らかではないが、2回目以降のバッチの製造開始前には、前バッチからの重合体(水溶液)が既に反応装置中に存在していることから、この残存水溶液が次回のバッチで得られる水溶液のクレー分散能に何らかの影響を及ぼしていると推測される。 In the situation where technical common sense as described in the background art column exists, the present inventors have intensively studied to achieve the above-described object. As a result, it has been surprisingly found that conventional technical common sense is contrary to the fact. That is, conventionally, it has been considered that the composition and performance of each polymer (aqueous solution) obtained in each batch are the same. In contrast, the present inventors have found that the clay dispersibility of the polymer (aqueous solution) obtained in the first batch is remarkably superior to the polymer (aqueous solution) obtained in the second and subsequent batches. It is. The cause of such a phenomenon is not completely clear, but the polymer (aqueous solution) from the previous batch is already present in the reactor before the start of production of the second and subsequent batches. It is assumed that this residual aqueous solution has some influence on the clay dispersibility of the aqueous solution obtained in the next batch.
かような知見に基づき、本発明者らは、バッチ式で(メタ)アクリル酸系重合体の製造を行なうにあたり、あるバッチでの重合体(水溶液)の製造終了後に反応装置を一旦洗浄して前バッチの重合体(水溶液)を除去し、続いて再度バッチで重合体(水溶液)を製造し、各バッチで得られたそれぞれの重合体(水溶液)を混合することで、最終的にクレー分散能に優れた高品質の重合体(水溶液)が製造されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。 Based on such knowledge, the present inventors once washed the reaction apparatus after the completion of the production of the polymer (aqueous solution) in a certain batch when producing the (meth) acrylic acid-based polymer in a batch system. The polymer (aqueous solution) in the previous batch is removed, then the polymer (aqueous solution) is produced again in batches, and the respective polymers (aqueous solution) obtained in each batch are mixed to finally disperse the clay. The inventors have found that a high-quality polymer (aqueous solution) excellent in performance can be produced, and have completed the present invention.
すなわち、本発明の(メタ)アクリル酸系重合体の製造方法は、重合反応器と、重合反応器に接続された貯蔵手段とを有する重合装置を用い、重合反応器内で、過硫酸塩および重亜硫酸塩の存在下、(メタ)アクリル酸を含む単量体成分をバッチ式で重合して第1の重合体を得て、当該第1の重合体を貯蔵手段に移送し、その後に重合反応器を洗浄し、その後に再度、重合反応器内で、過硫酸塩および重亜硫酸塩の存在下、(メタ)アクリル酸を含む単量体成分をバッチ式で重合して第2の重合体を得て、当該第2の重合体を再度貯蔵手段に移送して第1の重合体と混合する。 That is, the method for producing a (meth) acrylic acid polymer of the present invention uses a polymerization apparatus having a polymerization reactor and storage means connected to the polymerization reactor, and in the polymerization reactor, the persulfate and In the presence of bisulfite, a monomer component containing (meth) acrylic acid is batch-polymerized to obtain a first polymer, and the first polymer is transferred to a storage means and then polymerized. The reactor is washed, and then again in the polymerization reactor, the monomer component containing (meth) acrylic acid is batch-polymerized in the presence of persulfate and bisulfite to form a second polymer. And the second polymer is transferred again to the storage means and mixed with the first polymer.
本発明によれば、各バッチ毎で製造される(メタ)アクリル酸系重合体の性能にばらつきが少なく、かつ当該重合体は高性能であるため、工業スケールで大量に高性能の(メタ)アクリル酸系重合体を製造することができる。 According to the present invention, there is little variation in the performance of the (meth) acrylic acid polymer produced for each batch, and the polymer has high performance. An acrylic acid polymer can be produced.
以下、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
本発明は、重合反応器と、前記重合反応器に接続された貯蔵手段とを有する重合装置を用いた(メタ)アクリル酸系重合体の製造方法であって、前記重合反応器内で、過硫酸塩および重亜硫酸塩の存在下、(メタ)アクリル酸を含む単量体成分をバッチ式で重合して第1の重合体を得る第1の重合工程と、前記第1の重合体を前記貯蔵手段に移送する移送工程と、移送後に、前記重合反応器を洗浄する洗浄工程と、洗浄後に、前記重合反応器内で、過硫酸塩および重亜硫酸塩の存在下、(メタ)アクリル酸を含む単量体成分をバッチ式で重合して第2の重合体を得る第2の重合工程と、前記第2の重合体を前記貯蔵手段に移送して、前記第1の重合体と混合する混合工程とを含む、(メタ)アクリル酸系重合体の製造方法である。以下、本発明の製造方法を詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、下記の具体的な形態によって制限されるべきではない。 The present invention relates to a method for producing a (meth) acrylic acid polymer using a polymerization apparatus having a polymerization reactor and a storage means connected to the polymerization reactor. A first polymerization step in which a monomer component containing (meth) acrylic acid is polymerized batchwise in the presence of sulfate and bisulfite to obtain a first polymer; and A transfer step of transferring to the storage means, a cleaning step of cleaning the polymerization reactor after the transfer, and after cleaning, (meth) acrylic acid in the presence of persulfate and bisulfite in the polymerization reactor. A second polymerization step of batch-polymerizing the monomer component to obtain a second polymer, and transferring the second polymer to the storage means and mixing with the first polymer. It is a manufacturing method of a (meth) acrylic-acid type polymer including a mixing process. Hereinafter, although the manufacturing method of this invention is demonstrated in detail, the technical scope of this invention should be defined based on description of a claim, and should not be restrict | limited by the following specific form.
[反応装置]
まず、本発明の製造方法を実施するために好適に用いられる反応装置について説明する。本発明の製造方法において用いられる反応装置は、重合反応器と、これに接続された貯蔵手段とを有する。その他の形態について特に制限はない。以下、本発明において用いられうる好ましい反応装置について、図1を参照しつつ詳細に説明する。
[Reactor]
First, a reaction apparatus suitably used for carrying out the production method of the present invention will be described. The reaction apparatus used in the production method of the present invention has a polymerization reactor and storage means connected thereto. There is no restriction | limiting in particular about another form. Hereinafter, a preferred reaction apparatus that can be used in the present invention will be described in detail with reference to FIG.
図1に示す反応装置は、重合反応器としての重合釜101と、貯蔵手段としてのタンク123とを有する。重合釜101は、重合工程(中和工程を含む)に用いられる。
The reaction apparatus shown in FIG. 1 has a
重合釜101には、撹拌機111が設置されている。この撹拌機111は、重合工程(中和工程を含む)において、重合釜101内の温度および濃度の偏在化を防止し、重合反応および中和処理が均等になされるように、重合釜101内の溶液を撹拌するための撹拌手段として機能する。
In the
重合釜101本体の側面(さらには底面)外周部には、外部ジャケット113が周設されている。この外部ジャケット113は、重合工程(中和工程を含む)において、重合釜101内の反応液の温度を調整するための温度調整手段として機能する。図1に示す実施形態では、外部ジャケット113に、重合反応時には熱媒を、中和工程では冷媒を通じることができるように、適当な切替機構(図示せず)が設けられている。
An
かような装置構成を有することで、とりわけ中和工程での所要時間を著しく短縮化し生産性を飛躍的に向上することができ、また製造コストを大幅に低減できる。そのため、従来の水溶性重合体製品に比してその性能を損なうことなくより安価に製品が提供されうる。その結果、水系の分散剤、スケール防止剤、あるいは洗剤ビルダーなどの用途における、利用価値(製品価値)を大幅に高めることができる。特に、重合反応と中和工程とを同一の反応器(重合釜101)を用いて行なうことで、装置の共用化による製造時間の短縮化、装置の小型化などが図れる点で有利である。 By having such an apparatus configuration, it is possible to remarkably shorten the time required for the neutralization process, and to dramatically improve the productivity, and to greatly reduce the manufacturing cost. Therefore, the product can be provided at a lower cost without impairing its performance as compared with the conventional water-soluble polymer product. As a result, the utility value (product value) can be significantly increased in applications such as aqueous dispersants, scale inhibitors, and detergent builders. In particular, the polymerization reaction and the neutralization step are performed using the same reactor (polymerization kettle 101), which is advantageous in that the production time can be shortened and the apparatus can be downsized by sharing the apparatus.
なお、重合工程(中和工程を含む)に必要な温度、圧力、流量などの測定装置、制御装置などが適宜設けられていることが好ましい。 In addition, it is preferable that a measuring device such as a temperature, pressure, and flow rate necessary for the polymerization step (including the neutralization step), a control device, and the like are appropriately provided.
反応装置が反応液の外部循環経路および当該外部循環経路を循環する反応液を除熱するための除熱装置を有することにより、重合熱の効率的な除熱が可能となる。かような形態によれば、コンデンサを用いた溶剤の潜熱を利用する除熱や、ジャケットを用いて外部から冷却する場合と比較して、マイルドな条件で重合反応を行なうことが可能となる。また、厳密な温度制御も可能となる。これらに起因して、得られる重合体のクレー分散能が向上するため、反応装置は反応液の外部循環経路および当該外部循環経路を循環する反応液を除熱するための除熱装置を有することが特に好ましい。 When the reaction apparatus has an external circulation path for the reaction liquid and a heat removal device for removing heat from the reaction liquid circulating in the external circulation path, it is possible to efficiently remove the heat of polymerization. According to such a form, it is possible to perform the polymerization reaction under mild conditions as compared with heat removal using the latent heat of the solvent using a condenser and cooling from the outside using a jacket. In addition, strict temperature control is possible. Due to these reasons, since the clay dispersibility of the resulting polymer is improved, the reactor has an external circulation path for the reaction liquid and a heat removal device for removing heat from the reaction liquid circulating in the external circulation path. Is particularly preferred.
さらに、図1に示す実施形態では、上述した装置構成に加えて、さらに、重合釜101の下部(詳細には、重合釜内の液面よりも下部)に、外部循環経路115が連結されている。この外部循環経路115は、重合工程や中和工程において重合釜101内の反応液を外部循環するための循環手段として機能する。また、外部循環経路115上には、該経路内を流れる反応液を冷却するための除熱装置117が設けられている。
Further, in the embodiment shown in FIG. 1, in addition to the above-described apparatus configuration, an
さらに、重合釜101内部に重合用組成物の各成分および中和剤を供給することができるように、重合用組成物の各成分および中和剤の貯蔵部(図示せず)からの各供給経路の先端ノズル部が重合釜101内の反応液の液面よりも上方空間部に位置するように設けられている。ただし、先端ノズル部121は反応液の液中に位置してもよい。図1では、便宜上、ただ1つの供給経路119およびその先端ノズル部121のみが図示されているが、実際には、それぞれの成分を個別に添加できるように、重合に用いる各成分(例えば、単量体、重合開始剤、連鎖移動剤、中和剤など)のそれぞれに対応した(全体では複数の)供給経路119および先端ノズル部121が設置されている。また、上記各供給経路のほか、留出物循環経路および外部循環経路上には、必要に応じて、各種ポンプやバルブが適宜設けられていてもよい。
Further, each component of the polymerization composition and each supply from the storage unit (not shown) of the neutralization agent so that each component of the polymerization composition and the neutralizing agent can be supplied into the
また、図1に示す実施形態の反応装置では、重合釜101とは別に、得られた重合体を貯蔵するための貯蔵手段として、タンク123が設けられている。このタンク123には、重合釜101の下部底面に接続された反応液抜き出し経路125の他端が接続されている。反応液抜き出し経路上にも、必要に応じて、各種ポンプやバルブが適宜設置されうる。反応液抜き出し経路125は、重合釜101で製造された(メタ)アクリル酸系重合体をタンク123へと移送するための移送手段として機能する。
In the reaction apparatus of the embodiment shown in FIG. 1, a
タンク123は、外部ジャケットやヒータ等の内温調節機構を有することが好ましい。また、タンク123は攪拌装置を有することが好ましい。かような攪拌装置としては、例えば、軸を介して攪拌翼を回転させる装置や、外部に設置したポンプにより重合体水溶液を循環させることによって混合する装置などが挙げられる。
The
以上、本発明の製造方法に用いられうる反応装置について簡単に説明したが、この装置を構成する個々の構成要素の具体的な形態や、留出物循環経路および外部循環経路の具体的な構成・使用形態について特に制限はなく、例えば特開2003−268037などの従来公知の知見が適宜参照されうる。 As mentioned above, although the reaction apparatus which can be used for the manufacturing method of this invention was demonstrated easily, the specific form of each component which comprises this apparatus, and the specific structure of a distillate circulation path and an external circulation path | route -There is no restriction | limiting in particular about a usage form, For example, conventionally well-known knowledge, such as Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-268037, can be referred suitably.
例えば、重合釜101には、重合中に重合釜から留出する留出物を液化凝縮させて再び重合釜内に戻すための留出物循環経路が設けられてもよい。かような形態では、通常、当該留出物循環経路内を流れるガス状の留出物を液化凝縮させるためのコンデンサを、当該経路上に設ける。また、コンデンサには、冷却液を導入するための導入経路および熱交換後の冷却液を排出するための排出経路をそれぞれ連結する形態が例示されうる。
For example, the
[製造方法]
本発明の製造方法は、概説すれば、重合反応器(図1に示す重合釜)でバッチ式で重合を行い、得られた重合体を貯蔵手段(図1に示すタンク)に移送し、重合反応器(重合釜)を洗浄した後に次バッチの重合を行い、得られた重合体を再度貯蔵手段(タンク)に移送し、複数のバッチで得られた重合体を混合して、混合された(メタ)アクリル酸系重合体を得るというものである。
[Production method]
The production method of the present invention can be summarized as follows. The polymerization is carried out batchwise in a polymerization reactor (polymerization kettle shown in FIG. 1), and the resulting polymer is transferred to storage means (tank shown in FIG. 1). After washing the reactor (polymerization kettle), the next batch was polymerized, the polymer obtained was transferred again to the storage means (tank), and the polymers obtained in multiple batches were mixed and mixed A (meth) acrylic acid polymer is obtained.
本発明の製造方法は、2回の連続したバッチ式の重合工程を必須に含む。本発明の製造方法は、この2回の連続した重合工程間で重合反応器を洗浄する点、および、それぞれの重合工程において得られた重合体を混合して最終製品を得る点に特徴を有する。なお、上述した2回の連続した重合工程のうち先に行なわれる工程を「第1の重合工程」とも称し、後に行なわれる工程を「第2の重合工程」とも称する。また、第1の重合工程で得られる重合体を「第1の重合体」とも称し、第2の重合工程で得られる重合体を「第2の重合体」とも称する。さらに、実際の工業規模での製造においては、バッチ式での重合工程が非常に多くの回数繰り返されるが、第1の重合工程および第2の重合工程はこれら非常に多くの連続した重合工程のうちの任意の連続した2回を意味し、「第1の」および「第2の」という語それ自体に格別の意味はない。 The production method of the present invention essentially includes two continuous batch polymerization steps. The production method of the present invention is characterized in that the polymerization reactor is washed between the two successive polymerization steps, and the final product is obtained by mixing the polymers obtained in the respective polymerization steps. . Of the two successive polymerization steps described above, the first step is also referred to as a “first polymerization step”, and the subsequent step is also referred to as a “second polymerization step”. Further, the polymer obtained in the first polymerization step is also referred to as “first polymer”, and the polymer obtained in the second polymerization step is also referred to as “second polymer”. In addition, in actual industrial scale production, the batch polymerization process is repeated a great number of times, but the first polymerization process and the second polymerization process are those of many consecutive polymerization processes. It means any two consecutive times, and the words “first” and “second” themselves have no special meaning.
以下、本発明の製造方法について、工程順に詳細に説明する。 Hereinafter, the production method of the present invention will be described in detail in the order of steps.
[第1の重合工程]
第1の重合工程では、重合反応器内で、過硫酸塩および重亜硫酸塩の存在下、(メタ)アクリル酸を含む単量体成分をバッチ式で重合する。これにより、(メタ)アクリル酸系重合体(第1の重合体)が得られる。
[First polymerization step]
In the first polymerization step, a monomer component containing (meth) acrylic acid is polymerized in a batch manner in the presence of persulfate and bisulfite in a polymerization reactor. Thereby, a (meth) acrylic acid polymer (first polymer) is obtained.
本工程において用いられる単量体成分は、(メタ)アクリル酸系重合体を重合することができる1種または2種以上の単量体からなるものであればよく、特に制限されない。少なくとも(メタ)アクリル酸(以下、「単量体(I)」とも称する)を含有するものであればよいが、必要があれば(メタ)アクリル酸に共重合可能な水溶性モノエチレン性不飽和単量体(以下、「単量体(II)」とも称する)および/または他の単量体(以下、「単量体(III)」とも称する)が含まれていてもよい。ここでいう単量体は、単量体成分で構成されるものであって、重合の際に用いる他の成分である溶媒や開始剤その他の添加剤は含まない。 The monomer component used in this step is not particularly limited as long as it is composed of one or more monomers capable of polymerizing the (meth) acrylic acid polymer. It is sufficient that it contains at least (meth) acrylic acid (hereinafter also referred to as “monomer (I)”), but if necessary, a water-soluble monoethylenic copolymer that can be copolymerized with (meth) acrylic acid. A saturated monomer (hereinafter also referred to as “monomer (II)”) and / or another monomer (hereinafter also referred to as “monomer (III)”) may be contained. A monomer here is comprised by a monomer component, Comprising: The solvent which is other components used in superposition | polymerization, an initiator, and other additives are not included.
単量体(I)としては、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸が挙げられる。これらは、1種単独であってもよいし、組み合わせてもよい。好ましくは、アクリル酸が単独で、またはメタクリル酸と所定比率で混合された混合物の形態で用いられる。 Specific examples of the monomer (I) include acrylic acid and methacrylic acid. These may be used alone or in combination. Preferably, acrylic acid is used alone or in the form of a mixture mixed with methacrylic acid at a predetermined ratio.
単量体成分中の単量体(I)の配合量は、単量体成分の全量に対して、好ましくは50〜100モル%であり、より好ましくは70〜100モル%であり、さらに好ましくは90〜100モル%である。単量体(I)の配合量が50モル%以上であれば、キレート能および分散能に優れた重合体が得られる。一方、上限については、100モル%、すなわち全量(メタ)アクリル酸であってもよい。さらに、単量体(I)としてアクリル酸およびメタクリル酸を併用する場合には、メタクリル酸の配合量は、単量体成分の全量に対して、好ましくは5モル%以下であり、より好ましくは0.5〜4モル%であり、さらに好ましくは1〜3モル%である。メタクリル酸の配合量が5モル%以下であれば、重合体のキレート能の低下が防止されうる。 The compounding amount of the monomer (I) in the monomer component is preferably 50 to 100 mol%, more preferably 70 to 100 mol%, and still more preferably based on the total amount of the monomer component. Is 90 to 100 mol%. When the blending amount of the monomer (I) is 50 mol% or more, a polymer excellent in chelating ability and dispersing ability can be obtained. On the other hand, about an upper limit, 100 mol%, ie, the whole quantity (meth) acrylic acid, may be sufficient. Furthermore, when acrylic acid and methacrylic acid are used in combination as the monomer (I), the blending amount of methacrylic acid is preferably 5 mol% or less, more preferably, based on the total amount of the monomer components. It is 0.5-4 mol%, More preferably, it is 1-3 mol%. If the blending amount of methacrylic acid is 5 mol% or less, a decrease in the chelating ability of the polymer can be prevented.
なお、単量体(I)は、後述する溶媒(好ましくは水)に溶解されて単量体(I)の溶液(好ましくは水溶液)の形態で用いられうる。単量体(I)を溶液(好ましくは水溶液)として用いる場合の当該溶液中の単量体(I)の濃度は、好ましくは10〜100質量%であり、より好ましくは30〜95質量%であり、さらに好ましくは50〜90質量%である。ここで、単量体(I)溶液の濃度が10質量%以上であれば、製品の濃度低下が防止され、輸送および保管が簡便となる。一方、当該濃度の上限は特に制限されず、100質量%(すなわち、全量)単量体(I)、すなわち、無溶媒であってもよい。 The monomer (I) can be used in the form of a solution (preferably an aqueous solution) of the monomer (I) after being dissolved in a solvent (preferably water) described later. When the monomer (I) is used as a solution (preferably an aqueous solution), the concentration of the monomer (I) in the solution is preferably 10 to 100% by mass, more preferably 30 to 95% by mass. Yes, more preferably 50 to 90% by mass. Here, if the concentration of the monomer (I) solution is 10% by mass or more, a decrease in the concentration of the product is prevented, and transportation and storage are simplified. On the other hand, the upper limit of the concentration is not particularly limited, and may be 100% by mass (that is, the total amount) of monomer (I), that is, no solvent.
単量体(II)、すなわち(メタ)アクリル酸に共重合可能な水溶性モノエチレン性不飽和単量体としては、具体的には、単量体(I)の(メタ)アクリル酸をナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属により部分中和した塩、または完全中和した塩;単量体(I)をアンモニアもしくはモノエタノールアミンやトリエタノールアミンなどの有機アミン類により部分中和した塩、または完全中和した塩;クロトン酸、α−ヒドロキシアクリル酸などのモノエチレン性不飽和脂肪族モノカルボン酸;前記モノエチレン性不飽和脂肪族モノカルボン酸をアルカリ金属により部分中和した塩、または完全中和した塩;前記モノエチレン性不飽和脂肪族モノカルボン酸をアンモニアもしくはモノエタノールアミンやトリエタノールアミンなどの有機アミン類により部分中和した塩、または完全中和した塩;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのモノエチレン性不飽和脂肪族ジカルボン酸;前記モノエチレン性不飽和脂肪族ジカルボン酸をアルカリ金属により部分中和した塩、または完全中和した塩;前記モノエチレン性不飽和脂肪族ジカルボン酸をアンモニアもしくはモノエタノールアミンやトリエタノールアミンなどの有機アミン類により部分中和した塩、または完全中和した塩;2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸などのスルホン酸基を有するモノエチレン性不飽和単量体;前記モノエチレン性不飽和単量体をアルカリ金属により部分中和した塩、または完全中和した塩;前記モノエチレン性不飽和単量体をアンモニアもしくはモノエタノールアミンやトリエタノールアミンなどの有機アミン類により部分中和した塩、または完全中和した塩;(メタ)アリルアルコール、3−メチル−2−ブテン−1−オール(プレノール)、3−メチル−3−ブテン−1−オール(イソプレノール)などの水酸基を含有する不飽和単量体やこれらにアルキレンオキサイドが付加重合されてなる単量体;などが挙げられる。ただし、これらのみに限定されない。 Monomer (II), ie, a water-soluble monoethylenically unsaturated monomer copolymerizable with (meth) acrylic acid, specifically, (meth) acrylic acid of monomer (I) is sodium Salt partially neutralized with an alkali metal such as potassium or potassium, or salt completely neutralized; salt obtained by partially neutralizing monomer (I) with ammonia or organic amines such as monoethanolamine or triethanolamine, or completely Neutralized salt; monoethylenically unsaturated aliphatic monocarboxylic acid such as crotonic acid and α-hydroxyacrylic acid; salt obtained by partially neutralizing the monoethylenically unsaturated aliphatic monocarboxylic acid with an alkali metal, or completely A monoethylenically unsaturated aliphatic monocarboxylic acid such as ammonia or an organic amine such as monoethanolamine or triethanolamine; A salt partially neutralized or completely neutralized with an amine; a monoethylenically unsaturated aliphatic dicarboxylic acid such as maleic acid, fumaric acid or itaconic acid; the monoethylenically unsaturated aliphatic dicarboxylic acid with an alkali metal Partially neutralized salt or completely neutralized salt; salt obtained by partially neutralizing the monoethylenically unsaturated aliphatic dicarboxylic acid with ammonia or organic amines such as monoethanolamine and triethanolamine, or completely neutralized A monoethylenically unsaturated monomer having a sulfonic acid group such as 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, vinylsulfonic acid, (meth) allylsulfonic acid, 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid; A salt obtained by partially neutralizing the monoethylenically unsaturated monomer with an alkali metal, or completely A salt obtained by partially neutralizing the monoethylenically unsaturated monomer with ammonia or an organic amine such as monoethanolamine or triethanolamine, or a salt completely neutralized; (meth) allyl alcohol, 3- Unsaturated monomers containing a hydroxyl group such as methyl-2-buten-1-ol (prenol) and 3-methyl-3-buten-1-ol (isoprenol), and a monomer obtained by addition polymerization of these with alkylene oxide. And the like. However, it is not limited only to these.
単量体(II)としては、上記に列挙した各化合物から必要に応じて1種または2種以上が適宜選択されて用いられうる。また、上述した化合物の中でも、特に、キレート能、分散能、耐ゲル化能等に優れる場合があることから、不飽和脂肪族ジカルボン酸、スルホン酸基を含有する不飽和炭化水素、およびそれらの部分または完全中和塩より選択される1種または2種以上の化合物が好ましく用いられる。 As the monomer (II), one type or two or more types may be appropriately selected from the above-listed compounds as necessary. Further, among the above-mentioned compounds, since they may be particularly excellent in chelating ability, dispersibility, gel resistance, etc., unsaturated aliphatic dicarboxylic acids, unsaturated hydrocarbons containing sulfonic acid groups, and their One or more compounds selected from partially or completely neutralized salts are preferably used.
単量体成分中の単量体(II)の配合量は、単量体成分の全量に対して、好ましくは0〜50モル%であり、より好ましくは0〜30モル%であり、さらに好ましくは0〜10モル%である。単量体(II)の配合量が50モル%以下であれば、単量体(I)の配合量が十分に確保される結果、キレート能や分散能に優れた重合体が得られる。一方、単量体(II)は任意成分であることから、その配合量の下限値は0モル%である。すなわち、単量体(II)を用いなくとも、単量体(I)成分による単独重合体(ホモポリマー)や共重合体(コポリマー)であれば、各種用途に好ましい作用効果を十分に発現する。 The blending amount of the monomer (II) in the monomer component is preferably 0 to 50 mol%, more preferably 0 to 30 mol%, further preferably based on the total amount of the monomer component. Is 0 to 10 mol%. When the amount of monomer (II) is 50 mol% or less, a sufficient amount of monomer (I) is ensured, and as a result, a polymer excellent in chelating ability and dispersibility is obtained. On the other hand, since the monomer (II) is an optional component, the lower limit of the blending amount is 0 mol%. That is, even if the monomer (II) is not used, if it is a homopolymer (homopolymer) or a copolymer (copolymer) based on the monomer (I) component, the advantageous effects that are preferable for various applications are sufficiently expressed. .
単量体(II)もまた、後述する溶媒(好ましくは水)に溶解されて単量体(II)の溶液(好ましくは水溶液)の形態で用いられうる。単量体(II)溶液(好ましくは水溶液)として用いる場合の当該溶液中の単量体(II)の濃度は、好ましくは10〜100質量%であり、より好ましくは20〜95質量%であり、さらに好ましくは30〜90質量%である。ここで、単量体(II)溶液の濃度が10質量%以上であれば、製品の濃度低下が防止され、輸送および保管が簡便となる。一方、上限については特に制限されず、100質量%(すなわち、全量)単量体(II)、すなわち、無溶媒であってもよい。 Monomer (II) can also be used in the form of a solution (preferably an aqueous solution) of monomer (II) dissolved in a solvent (preferably water) described later. When the monomer (II) solution (preferably an aqueous solution) is used, the concentration of the monomer (II) in the solution is preferably 10 to 100% by mass, more preferably 20 to 95% by mass. More preferably, it is 30-90 mass%. Here, if the concentration of the monomer (II) solution is 10% by mass or more, a decrease in the concentration of the product is prevented, and transportation and storage are simplified. On the other hand, the upper limit is not particularly limited, and may be 100% by mass (that is, the total amount) of monomer (II), that is, no solvent.
単量体(I)、(II)以外の他の単量体(III)は、特に制限されない。例えば、酢酸ビニル、ビニルピロリドン、ビニルエーテル類、スチレン、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル等の(メタ)アクリル酸エステルなどの疎水性単量体が用いられうる。これらの単量体(III)は、必要に応じて1種または2種以上が適宜選択されて用いられうる。単量体(III)として疎水性単量体を用いると、疎水性化合物の分散性の点で優れるものの、得られる(メタ)アクリル酸系重合体の耐ゲル性を悪化させることがある。このため、使用用途に応じて、その配合量を制限する必要がある。 The monomer (III) other than the monomers (I) and (II) is not particularly limited. For example, hydrophobic monomers such as vinyl acetate, vinyl pyrrolidone, vinyl ethers, styrene, (meth) acrylic acid esters such as methyl (meth) acrylate and ethyl (meth) acrylate can be used. One or more of these monomers (III) can be appropriately selected and used as necessary. When a hydrophobic monomer is used as the monomer (III), the gel resistance of the resulting (meth) acrylic acid polymer may be deteriorated although it is excellent in the dispersibility of the hydrophobic compound. For this reason, it is necessary to restrict | limit the compounding quantity according to a use application.
単量体(III)として疎水性単量体を配合する場合、単量体(III)の配合量は、単量体成分の全量に対して、好ましくは40モル%未満であり、より好ましくは0〜20モル%であり、さらに好ましくは0〜10モル%である。換言すれば、単量体(I)および単量体(II)を合わせた親水性単量体(すなわち、(メタ)アクリル酸を50モル%以上含む親水性単量体)の配合量は、単量体成分の全量に対して好ましくは60モル%以上であり、より好ましくは80〜100モル%であり、さらに好ましくは90〜100モル%である。単量体(III)としての疎水性単量体の配合量が40モル%以上の場合(=上記単量体(I)および単量体(II)を合わせた親水性単量体の配合量が60モル%未満の場合)には、米国特許第3,646,099号に開示されているように、得られる重合体は水溶性とはならない。また、耐ゲル性に優れた(メタ)アクリル酸系重合体を得られない虞がある。 When a hydrophobic monomer is blended as the monomer (III), the blending amount of the monomer (III) is preferably less than 40 mol%, more preferably based on the total amount of the monomer components. It is 0-20 mol%, More preferably, it is 0-10 mol%. In other words, the blending amount of the monomer (I) and the monomer (II) combined with a hydrophilic monomer (that is, a hydrophilic monomer containing (meth) acrylic acid of 50 mol% or more) is: Preferably it is 60 mol% or more with respect to the whole quantity of a monomer component, More preferably, it is 80-100 mol%, More preferably, it is 90-100 mol%. When the amount of the hydrophobic monomer as the monomer (III) is 40 mol% or more (= the amount of the hydrophilic monomer combined with the monomer (I) and the monomer (II)) Is less than 60 mol%), the resulting polymer is not water soluble, as disclosed in US Pat. No. 3,646,099. Moreover, there exists a possibility that the (meth) acrylic-acid type polymer excellent in gel resistance cannot be obtained.
単量体(III)もまた、後述する溶媒(好ましくは有機溶媒を含む)に溶解されて単量体(III)の溶液の形態で用いられうる。単量体(III)溶液として用いる場合の当該溶液中の単量体(III)の濃度は、好ましくは10〜100質量%であり、より好ましくは20〜95質量%であり、さらに好ましくは30〜90質量%である。単量体(III)溶液の濃度が10質量%以上であれば、製品の濃度低下が防止され、輸送および保管が簡便となる。一方、上限については特に制限されず、100質量%(すなわち、全量)単量体(III)、すなわち、無溶媒であってもよい。 The monomer (III) can also be used in the form of a solution of the monomer (III) after being dissolved in a solvent (preferably containing an organic solvent) described later. When used as a monomer (III) solution, the concentration of the monomer (III) in the solution is preferably 10 to 100% by mass, more preferably 20 to 95% by mass, and still more preferably 30 It is -90 mass%. When the concentration of the monomer (III) solution is 10% by mass or more, a decrease in the concentration of the product is prevented, and transportation and storage are simplified. On the other hand, the upper limit is not particularly limited, and 100% by mass (that is, the total amount) of monomer (III), that is, no solvent may be used.
本工程では、上述した各種の単量体を含有する単量体成分を水溶液中で重合することが好ましい。一実施形態において、当該水溶液は、溶媒、開始剤、その他の添加剤を含む。 In this step, it is preferable to polymerize the monomer components containing the various monomers described above in an aqueous solution. In one embodiment, the aqueous solution includes a solvent, an initiator, and other additives.
単量体成分を水溶液中で重合する際に重合反応系に用いられる溶媒は、水、アルコール、グリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール類などの水性の溶媒であることが好ましく、特に好ましくは水である。これらは1種が単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。また、単量体成分の溶媒への溶解性を向上させるために、各単量体の重合に悪影響を及ぼさない範囲で有機溶媒が適宜添加されうる。 The solvent used in the polymerization reaction system when the monomer component is polymerized in an aqueous solution is preferably an aqueous solvent such as water, alcohol, glycol, glycerin, or polyethylene glycol, and particularly preferably water. These may be used alone or in combination of two or more. Further, in order to improve the solubility of the monomer component in the solvent, an organic solvent can be appropriately added as long as it does not adversely affect the polymerization of each monomer.
前記有機溶媒としては、具体的には、メタノール、エタノールなどの低級アルコール;ジメチルホルムアルデヒドなどのアミド類;ジエチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル類;などから、1種または2種以上を適宜選択されて用いられうる。 Specific examples of the organic solvent include lower alcohols such as methanol and ethanol; amides such as dimethylformaldehyde; ethers such as diethyl ether and dioxane; Can be.
溶媒の使用量は、単量体成分の全量に対して、好ましくは40〜200質量%であり、好ましくは45〜180質量%であり、さらに好ましくは50〜150質量%である。溶媒の使用量が10質量%以上であれば、分子量の増大が抑制されうる。一方、溶媒の使用量が200質量%以下であれば、製造された(メタ)アクリル酸系重合体の濃度低下が防止され、溶媒除去等の別工程が不要となる。なお、溶媒の多くまたは全量を、重合初期に反応容器内に仕込んでもよい。溶媒の一部は、単独で重合中に反応系内に適当に添加(滴下)されてもよい。あるいは、単量体成分や開始剤成分やその他の添加剤を予め溶媒に溶解させた形で、溶媒をこれらの成分と共に重合中に反応系内に適当に添加(滴下)してもよい。 The amount of the solvent used is preferably 40 to 200% by mass, preferably 45 to 180% by mass, and more preferably 50 to 150% by mass with respect to the total amount of the monomer components. When the amount of the solvent used is 10% by mass or more, an increase in molecular weight can be suppressed. On the other hand, if the usage-amount of a solvent is 200 mass% or less, the density | concentration fall of the manufactured (meth) acrylic-acid type polymer will be prevented, and another processes, such as solvent removal, will become unnecessary. Note that most or all of the solvent may be charged into the reaction vessel at the beginning of the polymerization. A part of the solvent may be appropriately added (dropped) to the reaction system alone during the polymerization. Alternatively, a monomer component, an initiator component, and other additives may be dissolved in a solvent in advance, and the solvent may be appropriately added (dropped) to the reaction system together with these components during the polymerization.
なお、重合形態は上述の形態のみには制限されない。例えば、前記水溶液重合以外にも懸濁重合や乳化重合が採用されてもよい。また、反応装置の観点からは、撹拌重合やニーダー重合などが採用されうる。 In addition, a superposition | polymerization form is not restrict | limited only to the above-mentioned form. For example, suspension polymerization or emulsion polymerization may be employed in addition to the aqueous solution polymerization. Further, from the viewpoint of the reaction apparatus, stirring polymerization, kneader polymerization, or the like can be employed.
本工程において、重合は、過硫酸塩および重亜硫酸塩の存在下で行なわれる。重合中、過硫酸塩は重合開始剤として機能する。また、重亜硫酸塩は連鎖移動剤として機能する。これらの組み合わせの重合開始剤/連鎖移動剤を用いることで、得られる重合体の末端にスルホン酸基が定量的に導入され、分散能やキレート能に加えて耐ゲル性にも優れた(メタ)アクリル酸系重合体が得られる。かような重合体は、各種用途に適した作用効果を有効に発現しうる。また、かような形態によれば、後述するように、重合濃度が高くても得られる重合体が必要以上に高分子量化することが抑制され、低分子量の重合体が効率よく製造されうる。 In this step, the polymerization is carried out in the presence of persulfate and bisulfite. During polymerization, persulfate functions as a polymerization initiator. Bisulfite also functions as a chain transfer agent. By using a polymerization initiator / chain transfer agent of these combinations, a sulfonic acid group is quantitatively introduced at the end of the obtained polymer, and in addition to dispersibility and chelate ability, the gel resistance is excellent (meta ) An acrylic acid polymer is obtained. Such a polymer can effectively express the effects suitable for various uses. Moreover, according to such a form, as will be described later, the polymer obtained can be prevented from having an excessively high molecular weight even when the polymerization concentration is high, and a low molecular weight polymer can be produced efficiently.
このように過硫酸塩および重亜硫酸塩の存在下で重合を行なうと、得られる重合体の、硬度の高い水中におけるクレー分散能が向上するという観点からも好ましい。さらに、かような構成とすることで、他の重合開始剤系を用いて得られる同分子量の重合体と比較して、得られる重合体が水溶液の形態の場合の当該水溶液の粘度が低下する傾向にある。よって、別バッチで製造された重合体水溶液をタンク内で混合する場合に均一な混合を達成することが可能となり、製品性能が安定するという利点もある。 Polymerization in the presence of persulfate and bisulfite in this manner is also preferred from the viewpoint of improving the clay dispersibility of the resulting polymer in high hardness water. Furthermore, such a configuration reduces the viscosity of the aqueous solution when the obtained polymer is in the form of an aqueous solution as compared to a polymer of the same molecular weight obtained using another polymerization initiator system. There is a tendency. Therefore, uniform mixing can be achieved when the aqueous polymer solution produced in a separate batch is mixed in the tank, and there is also an advantage that the product performance is stabilized.
過硫酸塩としては、具体的には、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムおよび過硫酸アンモニウムなどが挙げられる。また、重亜硫酸塩としては、具体的には、重亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸カリウムおよび重亜硫酸アンモニウムなどが挙げられる。なお、水和により重亜硫酸塩を形成しうる二亜硫酸ナトリウム等のピロ亜硫酸塩が重亜硫酸塩として用いられてもよい。 Specific examples of the persulfate include sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate. Specific examples of the bisulfite include sodium bisulfite, potassium bisulfite, and ammonium bisulfite. In addition, pyrosulfites such as sodium disulfite capable of forming a bisulfite upon hydration may be used as the bisulfite.
重亜硫酸塩の添加量は、過硫酸塩1質量部に対して、好ましくは0.5〜20質量部であり、より好ましくは1〜12質量部であり、さらに好ましくは2〜5質量部である。過硫酸塩1質量部に対して重亜硫酸塩が0.5質量部以上であれば、重亜硫酸塩による効果が十分に得られる。すなわち、重合体の末端に十分にスルホン酸基が導入され、分散能やキレート能に加えて耐ゲル性にも優れた(メタ)アクリル酸系重合体が得られる。また、(メタ)アクリル酸系重合体の重量平均分子量の増大も防止される。一方、過硫酸塩1質量部に対して重亜硫酸塩が20質量部以下であれば、重合反応系における重亜硫酸塩の無駄な消費が防止される。その結果、過剰な重亜硫酸塩の分解に起因する亜硫酸ガスの発生量の増大も防止される。そのほか、(メタ)アクリル酸系重合体中の不純物の生成も抑制され、重合体の性能低下や低温保持時の不純物析出も防止されうる。 The addition amount of bisulfite is preferably 0.5 to 20 parts by mass, more preferably 1 to 12 parts by mass, and further preferably 2 to 5 parts by mass with respect to 1 part by mass of persulfate. is there. If bisulfite is 0.5 mass part or more with respect to 1 mass part of persulfate, the effect by bisulfite is fully acquired. That is, a sulfonic acid group is sufficiently introduced at the end of the polymer, and a (meth) acrylic acid polymer excellent in gel resistance in addition to dispersibility and chelate ability is obtained. In addition, an increase in the weight average molecular weight of the (meth) acrylic acid polymer is also prevented. On the other hand, if bisulfite is 20 parts by mass or less with respect to 1 part by mass of persulfate, useless consumption of bisulfite in the polymerization reaction system is prevented. As a result, an increase in the amount of sulfurous acid gas generated due to the decomposition of excess bisulfite is also prevented. In addition, the generation of impurities in the (meth) acrylic acid polymer can be suppressed, and deterioration of the polymer performance and precipitation of impurities during holding at low temperatures can be prevented.
過硫酸塩および重亜硫酸塩の添加量は、単量体成分1モルに対して、過硫酸塩および重亜硫酸塩の合計量が、好ましくは2〜20gであり、より好ましくは4〜15gであり、さらに好ましくは5〜12gであり、特に好ましくは5〜9gである。当該添加量が上述した範囲内の値であれば、製造過程での亜硫酸ガスの発生や不純物の発生が低減されうる。このため、得られる(メタ)アクリル酸系重合体の末端や側鎖にスルホン酸基等の硫黄含有基が十分に導入されうる。そのほか、得られる(メタ)アクリル酸系重合体の性能低下や低温保持時の不純物析出も防止される。また、過硫酸塩および重亜硫酸塩の合計添加量が2g以上であれば、得られる重合体の分子量の増大が抑制されうる。一方、添加量が20g以下であれば、添加量に見合った過硫酸塩および重亜硫酸塩の効果が得られ、重合体の純度低下などの悪影響も防止される。 The added amount of persulfate and bisulfite is preferably 2 to 20 g, more preferably 4 to 15 g, with respect to 1 mol of the monomer component, the total amount of persulfate and bisulfite. More preferably, it is 5-12g, Most preferably, it is 5-9g. If the added amount is a value within the above-described range, the generation of sulfurous acid gas and the generation of impurities during the production process can be reduced. Therefore, a sulfur-containing group such as a sulfonic acid group can be sufficiently introduced into the terminal or side chain of the obtained (meth) acrylic acid polymer. In addition, performance deterioration of the obtained (meth) acrylic acid polymer and precipitation of impurities at low temperature holding are prevented. Moreover, if the total addition amount of a persulfate and a bisulfite is 2 g or more, the increase in the molecular weight of the polymer obtained can be suppressed. On the other hand, if the addition amount is 20 g or less, the effects of persulfate and bisulfite corresponding to the addition amount can be obtained, and adverse effects such as a decrease in the purity of the polymer can be prevented.
過硫酸塩は、上述した溶媒(好ましくは水)に溶解されて過硫酸塩の溶液(好ましくは水溶液)の形態で用いられうる。過硫酸塩溶液(好ましくは水溶液)として用いる場合の当該溶液中の過硫酸塩の濃度は、好ましくは1〜35質量%であり、より好ましくは5〜35質量%であり、さらに好ましくは10〜30質量%である。ここで、過硫酸塩溶液の濃度が1質量%以上であれば、製品の濃度低下が防止され、輸送および保管が簡便となる。一方、過硫酸塩溶液の濃度が35質量%以下であれば、過硫酸塩の析出が防止されうる。 The persulfate can be used in the form of a persulfate solution (preferably an aqueous solution) after being dissolved in the above-described solvent (preferably water). When used as a persulfate solution (preferably an aqueous solution), the concentration of persulfate in the solution is preferably 1 to 35% by mass, more preferably 5 to 35% by mass, and still more preferably 10 to 10%. 30% by mass. Here, when the concentration of the persulfate solution is 1% by mass or more, a decrease in the concentration of the product is prevented, and transportation and storage are simplified. On the other hand, if the concentration of the persulfate solution is 35% by mass or less, precipitation of persulfate can be prevented.
重亜硫酸塩もまた、上述した溶媒(好ましくは水)に溶解されて重亜硫酸塩の溶液(好ましくは水溶液)の形態で用いられうる。重亜硫酸塩溶液(好ましくは水溶液)として用いる場合の当該溶液中の重亜硫酸塩の濃度は、好ましくは10〜40質量%であり、より好ましくは20〜40質量%であり、さらに好ましくは30〜40質量%である。ここで、重亜硫酸塩溶液の濃度が10質量%以上であれば、製品の濃度低下が防止され、輸送および保管が簡便となる。一方、重亜硫酸塩溶液の濃度が40質量%以下であれば、重亜硫酸塩の析出が防止されうる。 Bisulfite can also be used in the form of a bisulfite solution (preferably an aqueous solution) dissolved in the above-described solvent (preferably water). When used as a bisulfite solution (preferably an aqueous solution), the concentration of bisulfite in the solution is preferably 10 to 40% by mass, more preferably 20 to 40% by mass, and even more preferably 30 to 30%. 40% by mass. Here, if the concentration of the bisulfite solution is 10% by mass or more, a decrease in the concentration of the product is prevented, and transportation and storage are simplified. On the other hand, if the concentration of the bisulfite solution is 40% by mass or less, precipitation of bisulfite can be prevented.
なお、本工程においては、さらに他の重合開始剤や連鎖移動剤が併用されてもよい。必要であれば、本発明の作用効果に悪影響を及ぼさない範囲で、各種の化合物が適宜使用されうる。 In this step, another polymerization initiator or chain transfer agent may be used in combination. If necessary, various compounds can be appropriately used as long as the effects of the present invention are not adversely affected.
併用されうる他の重合開始剤(連鎖移動剤を含む)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、4,4’−アゾビス−4−シアノパレリン酸、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、ジ−t−ブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等の有機過酸化物、および過酸化水素が挙げられる。 Examples of other polymerization initiators (including chain transfer agents) that can be used in combination include 2,2′-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride, 4,4′-azobis-4-cyanoparellic acid, azobisiso Azo compounds such as butyronitrile, 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, peracetic acid, di-t-butyl peroxide, cumene hydro Organic peroxides such as peroxides, and hydrogen peroxide may be mentioned.
これらの化合物もまた、上述した溶媒(好ましくは水)に溶解されて溶液(好ましくは水溶液)の形態で用いられうる。溶液(好ましくは水溶液)として用いる場合の当該溶液中の上記化合物の濃度は、本発明の効果を損なわない範囲であればよく、通常は、上述した過硫酸塩や重亜硫酸塩の溶液と同程度の濃度に適宜決定される。 These compounds can also be used in the form of a solution (preferably an aqueous solution) dissolved in the above-described solvent (preferably water). The concentration of the compound in the solution when used as a solution (preferably an aqueous solution) may be in a range that does not impair the effects of the present invention, and is usually about the same as the above-described persulfate or bisulfite solution. The concentration is appropriately determined.
本工程において用いられうる他の添加剤としては、本発明の作用効果に影響を与えない範囲で適当な添加剤を適量添加されうる。かような添加剤としては、例えば、重金属濃度調整剤、有機過酸化物、H2O2/金属塩などが挙げられる。 As other additives that can be used in this step, an appropriate amount of an appropriate additive can be added as long as the effects of the present invention are not affected. Examples of such additives include heavy metal concentration adjusting agents, organic peroxides, H 2 O 2 / metal salts, and the like.
重金属濃度調整剤としては、特に制限されないが、多価金属化合物または単体が挙げられる。具体的には、オキシ三塩化バナジウム、三塩化バナジウム、シュウ酸バナジル、硫酸バナジル、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[(NH4)2SO4・VSO4・6H2O]、硫酸アンモニウムバナダス[(NH4)V(SO4)2・12H2O]、酢酸銅(II)、銅(II)、臭化銅(II)、銅(II)アセチルアセテート、塩化第二銅アンモニウム、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)、塩化第一銅、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多価金属塩;五酸化バナジウム、酸化銅(II)、酸化第一鉄、酸化第二鉄等の多価金属酸化物;硫化鉄(III)、硫化鉄(II)、硫化銅等の多価金属硫化物;銅粉末、鉄粉末が挙げられる。 Although it does not restrict | limit especially as a heavy metal concentration regulator, A polyvalent metal compound or a simple substance is mentioned. Specifically, vanadium oxytrichloride, vanadium trichloride, vanadyl oxalate, vanadyl sulfate, vanadic acid anhydride, ammonium metavanadate, ammonium sulfate hypo-nosed Das [(NH 4) 2 SO 4 · VSO 4 · 6H 2 O], Ammonium sulfate vanadas [(NH 4 ) V (SO 4 ) 2 · 12H 2 O], copper (II) acetate, copper (II), copper (II) bromide, copper (II) acetyl acetate, cupric ammonium chloride , Copper ammonium chloride, copper carbonate, copper (II) chloride, copper (II) citrate, copper (II) formate, copper hydroxide (II), copper nitrate, copper naphthenate, copper (II) oleate, maleic acid Copper, copper phosphate, copper (II) sulfate, cuprous chloride, copper (I) cyanide, copper iodide, copper (I) oxide, copper thiocyanate, iron acetylacetonate, iron citrate Monium, ferric ammonium oxalate, ammonium iron sulfate, ammonium ferric sulfate, iron citrate, iron fumarate, iron maleate, ferrous lactate, ferric nitrate, iron pentacarbonyl, ferric phosphate Water-soluble polyvalent metal salts such as ferric pyrophosphate; polyvalent metal oxides such as vanadium pentoxide, copper (II) oxide, ferrous oxide, ferric oxide; iron (III) sulfide, iron sulfide (II), polyvalent metal sulfides such as copper sulfide; copper powder and iron powder.
上述した重金属濃度調整剤を用いると、得られる(メタ)アクリル酸系重合体における重金属イオン濃度が0.05〜10質量ppm程度に抑えられうるため、好ましい。また、既存の鋼鉄(スチール)製や銅基合金製の反応容器内壁面に耐腐食性に優れるグラスライニング加工等された反応容器やSUS(ステンレス)製の容器や撹拌器などを用いると、本発明の製造条件下においては、重金属イオン(特に鉄イオン)が、容器等の材質であるSUSから反応溶液中に溶出することが知られている。これは、費用対効果の面から有利である。本発明では、こうしたSUS製の反応容器や撹拌翼などの反応装置を利用する場合には、上記重金属濃度調整剤を添加する場合と同様の作用効果を奏しうる。なお、既存の鋼鉄(スチール)製や銅基合金製の反応容器であっても問題はないが、重金属イオンが多く溶出する虞がある。そうした場合には、重金属による色がでてしまうため、こうした重金属イオンを除去する操作が必要となり、不経済である。また、グラスライニング加工等された反応容器であっても問題はなく、必要に応じて、重金属濃度調整剤を使用すればよい。 Use of the heavy metal concentration adjusting agent described above is preferable because the heavy metal ion concentration in the obtained (meth) acrylic acid polymer can be suppressed to about 0.05 to 10 ppm by mass. In addition, if you use a reaction vessel made of glass lining, etc. with excellent corrosion resistance on the inner wall of an existing reaction vessel made of steel or copper base alloy, a SUS (stainless steel) vessel, a stirrer, etc. Under the production conditions of the invention, it is known that heavy metal ions (especially iron ions) elute into the reaction solution from SUS, which is a material of containers and the like. This is advantageous in terms of cost effectiveness. In the present invention, when using a reaction apparatus such as a SUS reaction vessel or a stirring blade, the same effects can be obtained as in the case of adding the heavy metal concentration adjusting agent. Although there is no problem even if the reaction vessel is made of existing steel or copper base alloy, there is a possibility that a lot of heavy metal ions are eluted. In such a case, since a color due to heavy metal appears, an operation for removing such heavy metal ions is necessary, which is uneconomical. Moreover, there is no problem even if the reaction vessel is subjected to glass lining processing or the like, and a heavy metal concentration adjusting agent may be used if necessary.
本工程における重合温度は、通常25〜99℃であり、好ましくは50〜95℃であり、より好ましくは60〜92℃であり、特に好ましくは70〜89℃である。重合温度が25℃以上であれば、分子量の上昇や不純物の増加などの問題の発生が抑制される。そのほか、重合時間の延長が防止され、生産性の低下も防ぐことができる。一方、重合温度が99℃以下であれば、重亜硫酸塩の分解が抑えられ、亜硫酸ガスの多量発生やこれに伴う不純物量の増大が防止される。また、系外への亜硫酸ガスの排出に起因する回収処理コストの高騰も抑止できる。そのほか、重亜硫酸塩が亜硫酸ガスとして抜けてしまうことに起因する効果の減少、すなわち、分子量の増大も防止されうる。なお、「重合温度」とは、反応系における反応溶液の温度を意味する。 The polymerization temperature in this step is usually 25 to 99 ° C, preferably 50 to 95 ° C, more preferably 60 to 92 ° C, and particularly preferably 70 to 89 ° C. When the polymerization temperature is 25 ° C. or higher, problems such as an increase in molecular weight and an increase in impurities are suppressed. In addition, the extension of the polymerization time can be prevented, and the productivity can be prevented from decreasing. On the other hand, if the polymerization temperature is 99 ° C. or lower, the decomposition of bisulfite is suppressed, and the generation of a large amount of sulfurous acid gas and the accompanying increase in the amount of impurities are prevented. In addition, it is possible to suppress an increase in recovery processing cost due to the discharge of sulfurous acid gas outside the system. In addition, a decrease in the effect due to the bisulfite being released as sulfite gas, that is, an increase in molecular weight can be prevented. The “polymerization temperature” means the temperature of the reaction solution in the reaction system.
重合温度は、重合中、常に略一定に保持する必要はなく、本発明の作用効果を損なわない範囲であれば、重合温度のプロファイルに特に制限はない。例えば、室温(25℃未満であってもよい。すなわち、上述した重合温度の範囲を一時的に外れることがあっても本発明の技術的範囲を外れるものではない)から重合を開始し、適当な昇温時間(または昇温速度)で設定温度まで昇温し、その後、反応系を当該設定温度に保持してもよい。あるいは、単量体や開始剤などの滴下成分ごとに滴下時間を変えてもよい。滴下の仕方によっては、重合途中に上記温度範囲内で経時的に温度変動(昇温または降温)させてもよい。 The polymerization temperature does not have to be kept substantially constant during the polymerization, and the profile of the polymerization temperature is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, the polymerization may be started from room temperature (may be less than 25 ° C., that is, even if temporarily out of the above-mentioned polymerization temperature range is not outside the technical scope of the present invention). The temperature of the reaction system may be raised to a preset temperature with a proper temperature rise time (or rate of temperature rise), and then the reaction system may be maintained at the preset temperature. Or you may change dripping time for every dripping components, such as a monomer and an initiator. Depending on the manner of dripping, the temperature may be changed (temperature increase or decrease) over time within the above temperature range during the polymerization.
特に、室温から重合を開始する方法(室温開始法)の場合には、例えば、300分処方であれば、好ましくは120分以内に、より好ましくは0〜90分間で、さらに好ましくは0〜60分間で設定温度に達するようにする。昇温時間がかような範囲内の値であれば、得られる重合体の高分子量化が抑制されうる。なお、反応系の温度が設定温度に達した後は、重合終了まで反応系を当該設定温度に維持することが好ましい。ここでは重合時間が300分の例を示したが、重合時間の処方が異なる場合には当該例を参照に、重合時間に対する昇温時間の割合が同様になるように昇温時間を設定すればよい
単量体成分の重合に際して、反応系内の圧力は、特に限定されない。常圧(大気圧)下、減圧下、加圧下のいずれの圧力下であってもよい。好ましくは、重合中、亜硫酸ガスの放出を防ぎ、低分子量化を可能にするため、常圧または、反応系内を密閉し、加圧下で行うのがよい。また、常圧(大気圧)下で重合を行うと、加圧装置や減圧装置を併設する必要がなく、また耐圧製の反応容器や配管を用いる必要がない。このため、製造コストの観点からは、常圧(大気圧)が好ましい。すなわち、得られる(メタ)アクリル酸系重合体の使用目的によって、適宜最適な圧力条件を設定すればよい。
In particular, in the case of a method of starting polymerization from room temperature (room temperature starting method), for example, if the formulation is 300 minutes, it is preferably within 120 minutes, more preferably 0 to 90 minutes, and even more preferably 0 to 60. Allow to reach set temperature in minutes. When the temperature rise time is within such a range, the resulting polymer can be prevented from increasing in molecular weight. In addition, after the temperature of a reaction system reaches preset temperature, it is preferable to maintain a reaction system at the said preset temperature until the completion | finish of superposition | polymerization. Here, the example of the polymerization time is 300 minutes, but when the polymerization time is different, referring to the example, if the temperature increase time is set so that the ratio of the temperature increase time to the polymerization time is the same In the polymerization of the good monomer component, the pressure in the reaction system is not particularly limited. The pressure may be any of normal pressure (atmospheric pressure), reduced pressure, and increased pressure. Preferably, during polymerization, in order to prevent the release of sulfurous acid gas and to reduce the molecular weight, it is preferable to carry out the reaction under normal pressure or with the inside of the reaction system sealed and under pressure. In addition, when polymerization is performed under normal pressure (atmospheric pressure), it is not necessary to provide a pressurizing device or a decompressing device, and it is not necessary to use a pressure-resistant reaction vessel or pipe. For this reason, normal pressure (atmospheric pressure) is preferable from the viewpoint of production cost. That is, optimal pressure conditions may be set as appropriate depending on the intended use of the resulting (meth) acrylic acid polymer.
反応系内の雰囲気は、空気雰囲気でもよいが、不活性雰囲気とするのがよい。例えば、重合開始前に系内を窒素などの不活性ガスで置換することが好ましい。これにより、反応系内の雰囲気ガス(例えば、酸素ガスなど)が液相内に溶解して重合禁止剤として作用することが抑制される。その結果、重合開始剤である過硫酸塩が失活して低減するのが防止され、重合体のより一層の低分子量化が可能となる。 The atmosphere in the reaction system may be an air atmosphere, but is preferably an inert atmosphere. For example, the inside of the system is preferably replaced with an inert gas such as nitrogen before the start of polymerization. Thereby, it is suppressed that atmospheric gas (for example, oxygen gas etc.) in a reaction system melt | dissolves in a liquid phase, and acts as a polymerization inhibitor. As a result, the persulfate as a polymerization initiator is prevented from being deactivated and reduced, and the polymer can be further reduced in molecular weight.
本工程では、単量体成分の重合反応は、酸性条件下で行うことが好ましい。酸性条件下で重合を行うことによって、重合反応系の水溶液の粘度の上昇が抑制される。その結果、低分子量の(メタ)アクリル酸系重合体が良好に製造されうる。しかも、従来よりも高濃度の条件下で重合反応を進行させることができるため、製造効率を大幅に上昇させることができる。特に、重合中の中和度を1〜25モル%と低くすることで、不純物の低減効果を格段に向上させることができる。具体的には、重合中の反応溶液の25℃でのpHは、好ましくは1〜6であり、より好ましくは1〜5であり、さらに好ましくは1〜4である。反応溶液のpHが1以上であれば、亜硫酸ガスの発生や装置の腐食といった問題の発生が抑制されうる。一方、pHが6以下であれば、重亜硫酸塩の作用効率の低下が抑制され、分子量の増大が防止される。また、上述したような酸性条件下で重合反応を行うことにより、高濃度かつ一段で重合を行うことができる。そのため、従来の製造方法では場合によっては必要であった濃縮工程が省略されうる。それゆえ、(メタ)アクリル酸系重合体の生産性が大幅に向上し、製造コストの上昇も抑制されうる。 In this step, the polymerization reaction of the monomer component is preferably performed under acidic conditions. By performing the polymerization under acidic conditions, an increase in the viscosity of the aqueous solution in the polymerization reaction system is suppressed. As a result, a low molecular weight (meth) acrylic acid polymer can be produced satisfactorily. In addition, since the polymerization reaction can proceed under a higher concentration condition than before, the production efficiency can be significantly increased. In particular, by reducing the degree of neutralization during polymerization to 1 to 25 mol%, the effect of reducing impurities can be significantly improved. Specifically, the pH of the reaction solution during polymerization at 25 ° C. is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 5, and further preferably 1 to 4. When the pH of the reaction solution is 1 or more, problems such as generation of sulfurous acid gas and corrosion of the apparatus can be suppressed. On the other hand, if pH is 6 or less, the fall of the working efficiency of bisulfite will be suppressed and the increase in molecular weight will be prevented. Moreover, it can superpose | polymerize by a high concentration and one step by performing a polymerization reaction under the acidic conditions as mentioned above. Therefore, the concentration step that was necessary in some cases in the conventional manufacturing method can be omitted. Therefore, the productivity of the (meth) acrylic acid polymer is greatly improved, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
重合中の反応溶液のpHを調整するためのpH調整剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、アンモニア、モノエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機アミン塩等が挙げられる。これらは1種が単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。これらの中で、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物が好ましく、水酸化ナトリウムが特に好ましい。本明細書では、これらのものを単に「pH調整剤」あるいは「中和剤」と称する場合がある。 Examples of the pH adjuster for adjusting the pH of the reaction solution during the polymerization include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, and alkaline earth metals such as calcium hydroxide and magnesium hydroxide. Examples thereof include organic amine salts such as hydroxide, ammonia, monoethanolamine, and triethanolamine. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide are preferable, and sodium hydroxide is particularly preferable. In the present specification, these may be simply referred to as “pH adjusting agent” or “neutralizing agent”.
上述した通り、重合中の中和度は好ましくは1〜25モル%であるが、重合に用いられる単量体成分が単量体(I)のみからなる場合には、重合中の中和度は、好ましくは2〜15モル%であり、より好ましくは3〜10モル%である。単量体成分が単量体(I)に加えて単量体(II)を含む場合には、単量体(II)の一部または全量を初期に仕込むことが可能であるが、このときの重合中の中和度は、好ましくは1〜25モル%であり、より好ましくは3〜10モル%である。重合中の中和度がかような範囲内の値であれば、単量体成分が単量体(I)のみからなる場合であっても、単量体(I)と単量体(II)とが含まれる場合であっても、最も良好に(共)重合を行なうことが可能である。また、重合反応系の水溶液の粘度上昇が最小限に抑制され、低分子量の重合体が良好に製造されうる。しかも、従来よりも高濃度の条件下で重合反応を進行させることができるため、製造効率を大幅に上昇させることができる。なお、重合中の中和度が1モル%以上であれば、亜硫酸ガスの発生量の増大が抑制され、分子量の増大が防止される。一方、重合中の中和度が25モル%以下であれば、重亜硫酸塩の連鎖移動効率が十分に確保され、同様に分子量の増大が防止される。そのほか、重合の進行に伴う重合反応系の水溶液の粘度上昇も抑制される。その結果、やはり低分子量の重合体が得られる。さらに、上述した中和度低減による効果が十分に発揮され、不純物の発生が大幅に低減されうる。 As described above, the degree of neutralization during the polymerization is preferably 1 to 25 mol%. However, when the monomer component used for the polymerization consists only of the monomer (I), the degree of neutralization during the polymerization. Is preferably 2 to 15 mol%, more preferably 3 to 10 mol%. When the monomer component contains monomer (II) in addition to monomer (I), it is possible to charge a part or all of monomer (II) initially, The degree of neutralization during the polymerization is preferably 1 to 25 mol%, more preferably 3 to 10 mol%. If the degree of neutralization during polymerization is within such a range, the monomer (I) and the monomer (II) can be used even if the monomer component is composed only of the monomer (I). ), The (co) polymerization can be carried out most favorably. Further, the increase in viscosity of the aqueous solution of the polymerization reaction system is suppressed to a minimum, and a low molecular weight polymer can be produced satisfactorily. In addition, since the polymerization reaction can proceed under a higher concentration condition than before, the production efficiency can be significantly increased. If the degree of neutralization during polymerization is 1 mol% or more, an increase in the amount of sulfurous acid gas generated is suppressed, and an increase in molecular weight is prevented. On the other hand, if the degree of neutralization during polymerization is 25 mol% or less, the bisulfite chain transfer efficiency is sufficiently ensured, and the increase in molecular weight is similarly prevented. In addition, an increase in the viscosity of the aqueous solution in the polymerization reaction system accompanying the progress of the polymerization is also suppressed. As a result, a low molecular weight polymer is also obtained. Furthermore, the effect of reducing the degree of neutralization described above is sufficiently exhibited, and the generation of impurities can be greatly reduced.
なお、中和の方法は特に制限されない。中和剤として、例えば、(メタ)アクリル酸ナトリウムなどのアルカリ性の単量体(II)を利用してもよい。あるいは、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物などを用いてもよい。これらが併用されてもよい。また、中和の際の中和剤の添加形態は、固体の形態であってもよいし、適当な溶媒(好ましくは水)に溶解された溶液の形態であってもよい。溶液を用いる場合の溶液中の中和剤の濃度は、好ましくは10〜60質量%であり、より好ましくは20〜55質量%であり、さらに好ましくは30〜50質量%である。当該濃度が10質量%以上であれば、製品の濃度低下が防止され、輸送および保管が簡便となる。一方、60質量%以下であれば、中和剤の析出の虞が低減され、かつ粘度も低く抑えられるため、送液も簡便である。 The neutralization method is not particularly limited. As the neutralizing agent, for example, an alkaline monomer (II) such as sodium (meth) acrylate may be used. Alternatively, an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide may be used. These may be used in combination. The neutralizing agent may be added in the form of a solid or a solution dissolved in an appropriate solvent (preferably water). The concentration of the neutralizing agent in the solution when the solution is used is preferably 10 to 60% by mass, more preferably 20 to 55% by mass, and further preferably 30 to 50% by mass. If the said density | concentration is 10 mass% or more, the density | concentration fall of a product will be prevented and transportation and storage will become easy. On the other hand, if it is 60 mass% or less, since the possibility of precipitation of the neutralizing agent is reduced and the viscosity can be kept low, liquid feeding is also simple.
重合に際しては、単量体、過硫酸塩および重亜硫酸塩その他の添加剤は、通常、これらを予め適当な溶媒(好ましくは被滴下液用の溶媒と同種の溶媒)に溶解し、単量体溶液、過硫酸塩溶液および重亜硫酸塩溶液その他の添加剤溶液とする。そして、それぞれを反応容器内に仕込んだ(水性の)溶媒(必要があれば所定の温度に調節したもの)に対して、所定の滴下時間に亘って連続的に滴下しながら重合することが好ましい。さらに水性の溶媒の一部についても、反応系内の容器に予め仕込んでなる初期仕込みの溶媒とは別に、後から滴下してもよい。ただし、他の形態も採用されうる。例えば、滴下方法に関しては、連続的に滴下しても、断続的に何度かに小分けして滴下してもよい。単量体(II)は、一部または全量を初期仕込みしてもよい(この場合には、重合開始時に一時に全量またはその一部を滴下したものと見なすこともできる)。また、単量体(II)の滴下速度(滴下量)も、滴下の開始から終了まで常に一定(一定量)として滴下してもよいし、あるいは重合温度等に応じて経時的に滴下速度(滴下量)を変化させてもよい。また、全ての滴下成分を同じように滴下せずとも、滴下成分ごとに開始時や終了時をずらしたり、滴下時間を短縮させたり延長させてもよい。このように、本発明の製造方法は、本発明の作用効果を損なわない範囲で適当に変更可能である。また、溶液の形態で各成分を滴下する場合には、反応系内の重合温度と同程度まで滴下溶液を加温しておいてもよい。こうしておくと、重合温度を一定に保持する場合に、温度変動が少なく温度調整が容易である。 In the polymerization, the monomer, persulfate, bisulfite and other additives are usually dissolved in a suitable solvent (preferably the same type of solvent as the liquid to be dripped) in advance. Solutions, persulfate solutions and bisulfite solutions and other additive solutions. Then, it is preferable to perform polymerization while continuously dropping over a predetermined dropping time with respect to each (aqueous) solvent (one adjusted to a predetermined temperature if necessary) charged in the reaction vessel. . Further, a part of the aqueous solvent may be added dropwise later, separately from the initially charged solvent prepared in advance in a container in the reaction system. However, other forms can be employed. For example, regarding the dropping method, it may be dropped continuously or may be dropped in several portions intermittently. Monomer (II) may be initially charged in part or in whole (in this case, it may be considered that the whole or part of the monomer (II) is dropped at once at the start of polymerization). Further, the dropping rate (dropping amount) of the monomer (II) may also be dropped constantly (constant amount) from the start to the end of dropping, or the dropping rate (dropping rate over time depending on the polymerization temperature etc.) The dripping amount) may be changed. Moreover, even if it does not dripping all the dripping components similarly, you may shift the start time and the end time for every dripping component, or you may shorten or extend dripping time. Thus, the manufacturing method of this invention can be changed suitably in the range which does not impair the effect of this invention. Moreover, when each component is dripped in the form of a solution, you may heat a dripped solution to the same extent as the polymerization temperature in a reaction system. In this way, when the polymerization temperature is kept constant, temperature variation is small and temperature adjustment is easy.
単量体(I)、(II)および/または(III)を(共)重合する場合、単量体それぞれの重合性に応じて滴下時間を制御するとよい。例えば、重合性の低い単量体を用いる場合には、滴下時間を短くしてもよい。また、予め単量体の一部または全量を反応系内の容器に仕込んでおいてもよい。 When the monomers (I), (II) and / or (III) are (co) polymerized, the dropping time may be controlled according to the polymerizability of each monomer. For example, when using a monomer having low polymerizability, the dropping time may be shortened. In addition, a part or the whole amount of the monomer may be charged in a container in the reaction system in advance.
さらに、重合体の分子量については、重合初期の分子量が最終分子量に大きく影響する。このため、重合体の初期分子量を低下させるために、重合開始より60分以内、好ましくは30分以内、より好ましくは10分以内に重亜硫酸塩またはその溶液を5〜20質量%添加(滴下)することが好ましい。当該形態は、室温から重合を開始する場合には特に有効である。 Furthermore, regarding the molecular weight of the polymer, the molecular weight at the initial stage of polymerization greatly affects the final molecular weight. Therefore, in order to reduce the initial molecular weight of the polymer, 5 to 20% by mass of bisulfite or a solution thereof is added (dropping) within 60 minutes, preferably within 30 minutes, more preferably within 10 minutes from the start of polymerization. It is preferable to do. This form is particularly effective when polymerization is started from room temperature.
また、重合に際しては、重合温度を低くして亜硫酸ガスの発生を抑え、不純物の形成を防止することがより重要である。このため、重合の際の総滴下時間は、好ましくは30〜360分であり、より好ましくは60〜300分であり、さらに好ましくは90〜240分である。総滴下時間が30分以上であれば、過硫酸塩/重亜硫酸塩による効果が十分に発揮されうる。一方、総滴下時間が360分(上限値)以下であれば、生産性の低下が抑制されうる。なお、「総滴下時間」とは、最初の滴下成分(1成分とは限らない)の滴下開始時から最後の滴下成分(1成分とは限らない)を滴下完了するまでの時間をいう。 In the polymerization, it is more important to lower the polymerization temperature to suppress the generation of sulfurous acid gas and prevent the formation of impurities. For this reason, the total dropping time in the polymerization is preferably 30 to 360 minutes, more preferably 60 to 300 minutes, and further preferably 90 to 240 minutes. If the total dropping time is 30 minutes or more, the effect of persulfate / bisulfite can be sufficiently exhibited. On the other hand, if the total dropping time is 360 minutes (upper limit) or less, a decrease in productivity can be suppressed. The “total dropping time” refers to the time from the start of dropping the first dropping component (not necessarily one component) to the completion of dropping the last dropping component (not necessarily one component).
また、重合の際の滴下成分のうち、過硫酸塩(溶液)の滴下終了時間については、単量体(I)(溶液)の滴下終了時間よりも、好ましくは1〜30分、より好ましくは1〜20分、さらに好ましくは1〜15分遅らせる。これにより、重合終了後に残存する単量体成分量を低減できるなど、残存モノマーに起因する不純物を格段に低減することができる。 Moreover, about the completion | finish time of dripping of a persulfate (solution) among the dripping components in the case of superposition | polymerization, Preferably it is 1 to 30 minutes from the dripping completion time of monomer (I) (solution), More preferably Delay for 1-20 minutes, more preferably 1-15 minutes. Thereby, the amount of monomer components remaining after the completion of polymerization can be reduced, and impurities caused by the remaining monomers can be significantly reduced.
ここで、過硫酸塩(溶液)の滴下終了が単量体(I)(溶液)の滴下終了よりも1分以上遅ければ、重合終了後の単量体成分の残存が防止されうる。その結果、不純物の形成が有効かつ効果的に抑制されうる。一方、過硫酸塩(溶液)の滴下終了が単量体(I)(溶液)の滴下終了から30分以内であれば、重合終了後の過硫酸塩またはその分解物の残存が抑制され、これに起因する不純物の発生が防止されうる。 Here, if completion | finish of dripping of a persulfate (solution) is 1 minute or more later than completion | finish of dripping of a monomer (I) (solution), the remainder of the monomer component after superposition | polymerization completion can be prevented. As a result, the formation of impurities can be effectively and effectively suppressed. On the other hand, if the dropping of the persulfate (solution) is within 30 minutes from the completion of the dropping of the monomer (I) (solution), the remaining of the persulfate or the decomposition product after the polymerization is suppressed. Occurrence of impurities due to the above can be prevented.
各成分の滴下が終了し、重合反応系における重合反応が終了した時点での水溶液中の固形分濃度(すなわち単量体の重合固形分濃度)は、好ましくは35質量%以上であり、より好ましくは40〜70質量%であり、さらに好ましくは45〜65質量%である。このように重合反応終了時の固形分濃度が35質量%以上であれば、高濃度かつ一段で重合を行うことができる。そのため、効率よく低分子量の(メタ)アクリル酸系重合体を得ることができる。例えば、従来の製造方法では場合によっては必要であった濃縮工程を省略することができる。それゆえ、その製造効率を大幅に上昇させたものとすることができる。その結果、(メタ)アクリル酸系重合体の生産性が大幅に向上し、製造コストの上昇も抑制することが可能となる。 The solid content concentration in the aqueous solution (that is, the polymerization solid content concentration of the monomer) at the time when the dropping of each component is completed and the polymerization reaction in the polymerization reaction system is completed is preferably 35% by mass or more, more preferably. Is 40-70 mass%, More preferably, it is 45-65 mass%. Thus, if the solid content concentration at the end of the polymerization reaction is 35% by mass or more, the polymerization can be carried out at a high concentration and in one stage. Therefore, a (meth) acrylic acid polymer having a low molecular weight can be obtained efficiently. For example, the concentration step that was necessary in some cases in the conventional manufacturing method can be omitted. Therefore, the manufacturing efficiency can be greatly increased. As a result, the productivity of the (meth) acrylic acid polymer is greatly improved, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
重合反応系において固形分濃度を高くすると、従来の方法では、重合反応の進行に伴う反応溶液の粘度の上昇が顕著となり、得られる重合体の重量平均分子量も大幅に高くなるという問題点を生じていた。しかしながら、開始剤として過硫酸塩/重亜硫酸塩を用いた重合反応を酸性側(25℃でのpHが1〜6であり、中和度が1〜25モル%の範囲)で行なうと、重合反応の進行に伴う反応溶液の粘度の上昇が抑制されうる。それゆえ、重合反応を高濃度の条件下で行っても低分子量の重合体を得ることができ、重合体の製造効率を大幅に上昇させることができる。 When the solid content concentration is increased in the polymerization reaction system, the conventional method causes a problem that the viscosity of the reaction solution increases remarkably as the polymerization reaction proceeds, and the weight average molecular weight of the resulting polymer also increases significantly. It was. However, when the polymerization reaction using persulfate / bisulfite as an initiator is carried out on the acidic side (pH at 25 ° C. is 1 to 6 and the degree of neutralization is in the range of 1 to 25 mol%), polymerization is performed. An increase in the viscosity of the reaction solution accompanying the progress of the reaction can be suppressed. Therefore, a polymer having a low molecular weight can be obtained even when the polymerization reaction is carried out under a high concentration condition, and the production efficiency of the polymer can be greatly increased.
ここで、重合反応が終了した時点とは、全ての滴下成分の滴下が終了した後、所定の熟成時間を経過し(重合が完結し)た時点を意味する。 Here, the time point when the polymerization reaction is completed means a time point when a predetermined aging time has elapsed (polymerization is completed) after the completion of dropping of all the dropping components.
熟成時間は、通常1〜120分間であり、好ましくは5〜60分間であり、より好ましくは10〜30分間である。熟成時間が1分間以上であれば、熟成が十分になされ、単量体成分の残存やこれに伴う不純物の生成・性能低下などが防止されうる。一方、熟成時間が120分間以内であれば、重合体溶液の着色の虞が低減されうる。そのほか、重合完結後に徒に熟成時間を延長することは不経済である。 The aging time is usually 1 to 120 minutes, preferably 5 to 60 minutes, and more preferably 10 to 30 minutes. If the aging time is 1 minute or longer, aging is sufficient, and the remaining of the monomer component and the accompanying generation of impurities and performance deterioration can be prevented. On the other hand, if the aging time is within 120 minutes, the risk of coloring the polymer solution can be reduced. In addition, it is uneconomical to extend the aging time after completion of polymerization.
また、熟成中は、重合反応期間内であるため、上述した重合温度が適用される。したがって、ここでの温度も一定温度(好ましくは滴下終了時点での温度)で保持してもよいし、熟成中に経時的に温度を変化させてもよい。したがって、重合時間とは、上述した総滴下時間+熟成時間をいい、最初の滴定開始時点から熟成終了時点までに要した時間を意味することとなる。 Moreover, since it is within a polymerization reaction period during aging, the above-described polymerization temperature is applied. Therefore, the temperature here may also be maintained at a constant temperature (preferably the temperature at the end of dropping), or the temperature may be changed over time during aging. Therefore, the polymerization time refers to the above total dropping time + ripening time, and means the time required from the first titration start point to the ripening end point.
[中和工程]
上述した通り、重合工程では、重合は、酸性条件下(重合中の反応溶液の25℃でのpHが1〜6であり、重合中の中和度が1〜25モル%である)で行われることが好ましい。かような形態では、重合が終了した後に、後処理として適当なアルカリ成分を適宜添加することにより、得られる(メタ)アクリル酸系重合体を部分的にまたは完全に中和して、重合体の中和度(最終中和度)を所定の範囲に設定する。
[Neutralization process]
As described above, in the polymerization step, the polymerization is performed under acidic conditions (the pH of the reaction solution during the polymerization is 1 to 6 and the degree of neutralization during the polymerization is 1 to 25 mol%). Are preferred. In such a form, after the polymerization is completed, by appropriately adding an appropriate alkali component as a post-treatment, the resulting (meth) acrylic acid polymer is partially or completely neutralized to obtain a polymer. The neutralization degree (final neutralization degree) is set to a predetermined range.
重合体の最終中和度は、その使用用途によって異なるため特に制限されず、1〜100モル%の極めて広範囲に設定可能である。例えば、素肌に優しいといわれている弱酸性洗剤などに、洗剤ビルダーとして利用するような場合には、酸性のまま中和せずに使用してもよい。また、中性洗剤やアルカリ洗剤などに使用するような場合には、後処理としてアルカリ成分で中和して中和度90モル%以上に中和して使用してもよい。特に酸性の重合体として使用される場合の重合体の最終中和度は、好ましくは1〜75モル%であり、より好ましくは5〜70モル%である。また、中性・アルカリ性の重合体として使用される場合の重合体の最終中和度は、好ましくは75〜100モル%であり、より好ましくは85〜99モル%である。なお、中性・アルカリ性の重合体として使用される場合の重合体の最終中和度が99モル%以下であれば、重合体水溶液の着色が防止されうる。 The final neutralization degree of the polymer is not particularly limited because it varies depending on the intended use, and can be set in a very wide range of 1 to 100 mol%. For example, when used as a detergent builder for a weakly acidic detergent said to be gentle to the skin, it may be used without being neutralized while remaining acidic. Moreover, when using for neutral detergent, an alkaline detergent, etc., you may neutralize with an alkali component as a post-process, and you may use after neutralizing to 90 mol% or more of neutralization degree. In particular, the final neutralization degree of the polymer when used as an acidic polymer is preferably 1 to 75 mol%, more preferably 5 to 70 mol%. Further, the final neutralization degree of the polymer when used as a neutral / alkaline polymer is preferably 75 to 100 mol%, more preferably 85 to 99 mol%. In addition, when the final neutralization degree of the polymer when used as a neutral / alkaline polymer is 99 mol% or less, coloring of the aqueous polymer solution can be prevented.
中和工程で用いられうるアルカリ成分としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物;アンモニア、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などの有機アミン類で代表されるようなものが挙げられる。上記アルカリ成分は1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。 Examples of the alkali component that can be used in the neutralization step include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide and magnesium hydroxide; ammonia, Examples thereof include those represented by organic amines such as monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine. As for the said alkali component, only 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together.
中和剤の供給形態は、特に制限されないが、局所的に急激に大量の中和熱が発生するのを防止する観点からは、適当な溶媒に溶解して中和剤溶液の形態で供給することが好ましい。ただし、中和剤のみ(すなわち、無溶媒の形態)で供給してもよい。中和剤溶液として用いる場合の溶液濃度は、使用目的に応じて適宜決定され、特に制限されない。 Although the supply form of the neutralizing agent is not particularly limited, it is dissolved in an appropriate solvent and supplied in the form of a neutralizing agent solution from the viewpoint of preventing a large amount of heat of neutralization from being generated locally. It is preferable. However, you may supply only with a neutralizing agent (namely, a solvent-free form). The solution concentration when used as a neutralizer solution is appropriately determined according to the purpose of use, and is not particularly limited.
中和剤の供給方法もまた、特に限定されないが、重合反応器内に中和剤の供給経路を通じて供給、好ましくは先端ノズル部より連続的に滴下する方法が好ましい。また、中和剤成分が2種以上の場合には、別々の供給経路を通じてそれぞれの中和剤成分を供給するのが好ましい。ただし、別々の供給経路を途中で合流させ、各中和剤成分を混合して反応器内に供給するようにしてもよいし、供給元の貯蔵タンク内で予め各中和剤成分を混合して1つの供給経路を通じて供給するようにしてもよい。 The method for supplying the neutralizing agent is also not particularly limited, but a method in which the neutralizing agent is supplied into the polymerization reactor through the supply path of the neutralizing agent, preferably dripped continuously from the tip nozzle portion is preferable. When there are two or more neutralizing agent components, it is preferable to supply each neutralizing agent component through separate supply paths. However, separate supply paths may be joined in the middle, and each neutralizer component may be mixed and supplied into the reactor, or each neutralizer component may be mixed in advance in the storage tank of the supply source. Alternatively, the supply may be made through one supply path.
中和剤の供給速度は使用目的に応じて適宜決定され、特に制限されない。 The supply rate of the neutralizing agent is appropriately determined according to the purpose of use, and is not particularly limited.
中和剤を供給して反応液の中和度の調整を行う間、反応器内の反応液の温度は、発生する中和熱の除熱が充分でなく、反応液の大量の蒸発が起こったり、反応液に気泡が混ざるようになり、外部循環経路や外部除熱装置の内壁や管壁面に付着し熱交換効率の低下を招くことのないように、適宜最適な反応液温度を決定すればよく、特に制限されない。 While the neutralization agent is supplied and the neutralization degree of the reaction solution is adjusted, the temperature of the reaction solution in the reactor is not sufficient to remove the generated heat of neutralization, and a large amount of reaction solution is evaporated. The reaction temperature is appropriately determined so that bubbles do not mix with the reaction solution and adhere to the internal circulation or the wall surface of the external circulation path or external heat removal device, resulting in a decrease in heat exchange efficiency. There is no particular limitation.
なお、従来の完全中和方式や部分中和方式で得られる(メタ)アクリル酸塩系重合体を脱塩処理することで、最終中和度を設定することも可能ではある。しかし、この場合には、脱塩工程の追加により製造工程が煩雑化し、製造コストも上昇することになる。このため、使用用途が制限される場合がある。 In addition, it is also possible to set a final neutralization degree by desalting the (meth) acrylate polymer obtained by the conventional complete neutralization method or the partial neutralization method. However, in this case, the addition of the desalting step complicates the manufacturing process and increases the manufacturing cost. For this reason, a use application may be restrict | limited.
また、上述したように酸性のまま中和せずに使用するような場合には、反応系内が酸性のため、反応系内の雰囲気中に毒性のある亜硫酸ガス(SO2ガス)が残存している場合がある。こうした場合には、過酸化水素などの過酸化物を添加して分解するか、あるいは空気や窒素ガスを導入(ブロー)して追い出しておくことが好ましい。 In addition, when the reaction system is used without being neutralized as described above, since the inside of the reaction system is acidic, toxic sulfurous acid gas (SO 2 gas) remains in the atmosphere in the reaction system. There may be. In such a case, it is preferable to decompose by adding a peroxide such as hydrogen peroxide, or to expel it by introducing (blowing) air or nitrogen gas.
上述したように、本発明の製造方法の実施に用いられる反応装置は、外部循環経路および除熱装置を有することが好ましい。よって、装置上の制約から、重合工程と中和工程の一部または全部とを同一の反応装置で行なうことが好ましい。重合工程と中和工程とを別々の反応装置において行なうと、設備コストが増大し、これに伴って製品コストも増加する虞がある。 As described above, the reaction apparatus used for carrying out the production method of the present invention preferably has an external circulation path and a heat removal apparatus. Therefore, it is preferable to perform the polymerization process and a part or all of the neutralization process in the same reaction apparatus because of restrictions on the apparatus. When the polymerization step and the neutralization step are performed in separate reactors, the equipment cost increases, and the product cost may increase accordingly.
[移送工程]
次いで、上述した重合工程(中和工程を含む)において製造された(メタ)アクリル酸系重合体(水溶液)を、重合釜101からタンク123へと移送する。移送には、移送手段としての反応液抜き出し経路125が用いられる。移送された重合体(水溶液)は、(場合によっては既に貯蔵されていた重合体(水溶液)と混合されて)タンク中に貯蔵される。
[Transfer process]
Next, the (meth) acrylic acid polymer (aqueous solution) produced in the above-described polymerization step (including the neutralization step) is transferred from the
移送工程の具体的な形態について特に制限はなく、従来公知の知見が適宜参照されうる。一例を挙げると、移送される重合体(好ましくは重合体水溶液)の温度(タンクへ流入する際の温度)は、好ましくは20〜90℃であり、より好ましくは30〜80℃であり、さらに好ましくは40〜70℃である。移送される重合体(水溶液)の温度が20℃以上であれば、水溶液の粘度が低く抑えられ、ポンプ等の移送手段にかかる負担の増大が防止されうる。一方、移送される重合体(水溶液)の温度が90℃以下であれば、移送される重合体(水溶液)の着色が防止されうる。なお、重合工程(中和工程を含む)後の反応液を上記範囲内の温度に調節した後に移送工程を行なってもよいし、移送とともに上記範囲内の温度に調節してもよい。 There is no restriction | limiting in particular about the specific form of a transfer process, A conventionally well-known knowledge can be referred suitably. As an example, the temperature of the polymer to be transferred (preferably an aqueous polymer solution) (temperature when flowing into the tank) is preferably 20 to 90 ° C, more preferably 30 to 80 ° C, Preferably it is 40-70 degreeC. If the temperature of the polymer (aqueous solution) to be transferred is 20 ° C. or higher, the viscosity of the aqueous solution can be kept low, and an increase in the burden on transfer means such as a pump can be prevented. On the other hand, if the temperature of the transferred polymer (aqueous solution) is 90 ° C. or lower, coloring of the transferred polymer (aqueous solution) can be prevented. In addition, a transfer process may be performed after adjusting the reaction liquid after a polymerization process (a neutralization process is included) to the temperature within the said range, and you may adjust to the temperature within the said range with transfer.
移送工程においては、通常、可能な限り多くの重合体(水溶液)を重合釜101から抜き出すことが試みられる。しかしながら、反応装置を用いて重合工程を行なうための反応装置はある一定のサイズを有していることから、完全に全ての重合体(水溶液)を重合釜101から抜き出すことは不可能である。換言すれば、移送工程後に、ある一定量の重合体(水溶液)が反応装置中に残存することはやむを得ない。かような反応装置への重合体(水溶液)の残存は、重合釜101以外にも各種の構成要素(留出物循環経路103や外部循環経路115)を有する図1に示す形態の反応装置を用いた場合に特に顕著である。なお、移送工程後に反応装置に残存する重合体(水溶液)の量については装置により異なる場合もあるが、通常は、直前に製造された重合体水溶液に対して0.1質量%以上である。
In the transfer step, it is usually attempted to extract as much polymer (aqueous solution) as possible from the
ここで、背景技術の欄でも説明した通り、バッチ式で製造される重合体(水溶液)は、どのバッチで製造されたものでも全て同一の組成を有し、よって全て同一の性能を示すというのが従来の当業者にとっての技術常識であった。かような技術常識やコストの観点から、従来、各バッチ間での洗浄工程は行なわれていなかった。 Here, as explained in the background art section, the polymer (aqueous solution) produced in a batch system has the same composition regardless of whether it is produced in any batch, and thus shows the same performance. This is the common technical knowledge for those skilled in the art. From the viewpoint of such technical common sense and cost, conventionally, a cleaning process between batches has not been performed.
このような従来の状況にもかかわらず、本発明者らは、従来の常識に反して、あるバッチでの重合体水溶液の製造終了後に反応装置を一旦洗浄し、続いて再度バッチで重合体水溶液を製造し、各バッチで得られたそれぞれの重合体水溶液を混合することを試みた。その結果、後述する実施例において示されているように、最終的に極めてクレー分散能に優れた高品質の重合体(水溶液)が製造されうるという驚くべき結果を手にし、本発明を完成させるに至ったのである。 Despite the conventional situation, the present inventors, contrary to conventional common sense, once washed the reactor after completion of the production of the aqueous polymer solution in a batch, and then again in the batch the aqueous polymer solution. Was tried to mix each polymer aqueous solution obtained in each batch. As a result, as shown in the examples described later, the present invention is completed with the surprising result that a high-quality polymer (aqueous solution) having extremely excellent clay dispersibility can be finally produced. It came to.
本発明において、アクリル酸系重合体水溶液は、重合工程(中和工程を含む)後、直接タンクへと移送することが最も好ましい。しかしながら、1)アクリル酸系重合体水溶液の1バッチ分またはその一部を、温度調節等の目的で、中継タンク(図示せず)に一時的に貯蔵してからタンクへと移送する形態や、2)中継タンクにおいて、2バッチ分以上を予備混合した後に、タンクへと移送する形態もまた、本発明の技術的範囲に包含されうる。かような形態に用いられる中継タンクには、外部ジャケットやヒータ等の内温調節機構、攪拌装置などが設置されていてもよい。 In the present invention, the acrylic acid polymer aqueous solution is most preferably transferred directly to the tank after the polymerization step (including the neutralization step). However, 1) One batch or part of an acrylic acid polymer aqueous solution is temporarily stored in a relay tank (not shown) for the purpose of temperature control, etc., and then transferred to the tank, 2) In the relay tank, a form in which two batches or more are premixed and then transferred to the tank can also be included in the technical scope of the present invention. The relay tank used in such a form may be provided with an internal temperature adjusting mechanism such as an external jacket or a heater, a stirring device, or the like.
[洗浄工程]
上述した通り、本発明の製造方法では、第1の重合工程で得られた第1の重合体の移送後、第2の重合工程の前に、反応装置を洗浄する。洗浄の具体的な形態について特に制限はなく、従来全てのバッチの終了後に反応装置を洗浄するのに用いられている形態が同様に採用されうる。
[Washing process]
As described above, in the production method of the present invention, the reactor is washed after the transfer of the first polymer obtained in the first polymerization step and before the second polymerization step. There is no particular limitation on the specific form of washing, and the form conventionally used for washing the reactor after completion of all batches can be similarly employed.
洗浄の具体的な形態の一例を説明すると、まず、洗浄箇所は、反応装置の少なくとも一部であればよいが、好ましくは少なくとも重合釜101を洗浄する。より好ましくは外部循環経路をも洗浄し、さらに好ましくは供給経路をも洗浄する。外部循環経路や供給経路を洗浄することにより、得られる重合体のクレー分散能が向上するため、好ましい。
An example of a specific form of washing will be described. First, the washing portion may be at least a part of the reaction apparatus, but at least the
洗浄液の組成について特に制限はないが、好ましくは水が用いられうる。また、洗浄液の温度は、通常、20〜90℃程度である。洗浄時間も制限されないが、通常は10〜60分間程度である。なお、場合によっては水蒸気(スチーム)を用いて洗浄を行なってもよい。 Although there is no restriction | limiting in particular about the composition of a washing | cleaning liquid, Preferably water can be used. Moreover, the temperature of a washing | cleaning liquid is about 20-90 degreeC normally. Although the washing time is not limited, it is usually about 10 to 60 minutes. In some cases, the cleaning may be performed using steam.
[第2の重合工程]
第2の重合工程は、上述した第1の重合工程/第1の重合体の移送工程/洗浄工程の後に行なわれる重合工程であり、その具体的な形態は上述した第1の重合工程について説明した形態が同様に採用されうる。このため、詳細な説明はここでは省略する。第2の重合工程において採用される単量体成分や過硫酸塩/重亜硫酸塩等の反応原料の種類や組成、重合反応や中和工程における各種条件は、第1の重合工程と同一であってもよいし、少なくとも一部が異なっていてもよい。ただし、同一の組成の重合体(水溶液)製品を安定的に得るという観点からは、第2の重合工程においても第1の重合工程と同一の原料組成や反応条件が採用される(後述する実施例1および2を参照)。
[Second polymerization step]
The second polymerization step is a polymerization step performed after the above-described first polymerization step / first polymer transfer step / washing step, and its specific form is described for the above-described first polymerization step. The above forms can be similarly adopted. Therefore, detailed description is omitted here. The types and composition of monomer components and persulfate / bisulfite used in the second polymerization step, and various conditions in the polymerization reaction and neutralization step were the same as those in the first polymerization step. Or at least part of them may be different. However, from the viewpoint of stably obtaining a polymer (aqueous solution) product having the same composition, the same raw material composition and reaction conditions as those in the first polymerization step are also employed in the second polymerization step (implementation described later). See Examples 1 and 2.)
[混合工程]
本工程においては、第2の重合工程において得られた第2の重合体(水溶液)が、上述したのと同様の手法によりタンク123に移送され、既にタンク中に貯蔵されていた第1の重合体(水溶液)と混合される。この混合により得られる重合体(水溶液)の混合物が、本発明の製造方法により製造される最終結果物である。以下、当該混合物を単に「(メタ)アクリル酸系重合体(水溶液)」とも称する。
[Mixing process]
In this step, the second polymer (aqueous solution) obtained in the second polymerization step is transferred to the
移送の具体的な形態は上述した通りであるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、混合の具体的な形態についても特に制限はなく、従来公知の知見が適宜参照されうる。タンクへと第2の重合体(水溶液)を移送して第1の重合体と混合した後はそのまま放置してもよいし、場合によってはタンクに適当な撹拌手段を設置して、適宜撹拌することにより均一な混合を達成してもよい。 Since the specific form of the transfer is as described above, detailed description is omitted here. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also about the specific form of mixing, A conventionally well-known knowledge can be referred suitably. After the second polymer (aqueous solution) is transferred to the tank and mixed with the first polymer, it may be left as it is, or in some cases, an appropriate stirring means is installed in the tank and stirred appropriately. Uniform mixing may be achieved.
なお、上述した通り、「第1の」および「第2の」という語に格別の意味はない。よって、例えば、「第2の重合工程」の後にさらに移送工程および洗浄工程が行なわれ、その後に「さらなる重合工程」が行なわれる場合には、前記「第2の重合工程」はまた別の『第1の重合工程』と解釈され、前記「さらなる重合工程」はこれに対応する別の『第2の重合工程』と解釈されうる。従って、例えば、後述する実施例1および2に記載のように、それぞれのバッチ式重合工程の間に移送工程および洗浄工程を挟むように10回のバッチ式重合工程が行なわれる場合には、それぞれの連続する2回の重合工程(例えば、第1回目の重合工程と第2回目の重合工程、第2回目の重合工程と第3回目の重合工程、以下同様)が、それぞれ本発明における「第1の重合工程」および「第2の重合工程」に該当することとなる。 As described above, the words “first” and “second” have no special meaning. Thus, for example, when the “second polymerization step” is followed by a transfer step and a washing step, followed by a “further polymerization step”, the “second polymerization step” is another “ The “first polymerization step” can be interpreted, and the “further polymerization step” can be interpreted as another “second polymerization step” corresponding thereto. Therefore, for example, as described in Examples 1 and 2 described later, when 10 batch polymerization steps are performed so as to sandwich the transfer step and the washing step between the respective batch polymerization steps, The two continuous polymerization steps (for example, the first polymerization step and the second polymerization step, the second polymerization step and the third polymerization step, and so on) It corresponds to “the first polymerization step” and “the second polymerization step”.
[(メタ)アクリル酸系重合体]
本発明の製造方法により得られる(メタ)アクリル酸系重合体は、不可避的不純物が混入しうること以外は純粋な重合体のみの形態であってもよいし、上述したように水溶液重合によって得られる場合などには、水溶液の形態であってもよい。
[(Meth) acrylic acid polymer]
The (meth) acrylic acid polymer obtained by the production method of the present invention may be in the form of a pure polymer except that inevitable impurities can be mixed, or obtained by aqueous solution polymerization as described above. In some cases, it may be in the form of an aqueous solution.
本発明により製造される重合体の重量平均分子量(Mw)について特に制限はない。ただし、重合体の重量平均分子量は、好ましくは1000〜100000であり、より好ましくは1500〜50000であり、さらに好ましくは2000〜30000であり、特に好ましくは2500〜10000である。本発明の製造方法では、これらの重量平均分子量の範囲を外れる重合体を得ることもできるが、重量平均分子量がかような範囲内の値であれば、高キレート能および高分散能が両立されうる。なお、重量平均分子量(Mw)の値としては、後述する実施例に記載の測定方法により得られる値を採用するものとする。 There is no restriction | limiting in particular about the weight average molecular weight (Mw) of the polymer manufactured by this invention. However, the weight average molecular weight of the polymer is preferably 1000 to 100,000, more preferably 1500 to 50000, still more preferably 2000 to 30000, and particularly preferably 2500 to 10,000. In the production method of the present invention, it is possible to obtain a polymer outside the range of these weight average molecular weights. However, if the weight average molecular weight is a value within such a range, high chelating ability and high dispersibility are compatible. sell. In addition, as a value of a weight average molecular weight (Mw), the value obtained by the measuring method as described in the Example mentioned later shall be employ | adopted.
本発明の製造方法により製造される(メタ)アクリル酸系重合体(水溶液)は、優れたクレー分散能を示す。具体的には、得られる重合体(水溶液)のクレー分散能は、好ましくは0.63以上であり、より好ましくは0.65以上であり、さらに好ましくは0.69以上である。なお、クレー分散能の値としては、後述する実施例に記載の測定方法により得られる値を採用するものとする。 The (meth) acrylic acid polymer (aqueous solution) produced by the production method of the present invention exhibits excellent clay dispersibility. Specifically, the clay dispersibility of the obtained polymer (aqueous solution) is preferably 0.63 or more, more preferably 0.65 or more, and further preferably 0.69 or more. In addition, as a value of a clay dispersibility, the value obtained by the measuring method as described in the Example mentioned later shall be employ | adopted.
本発明においては、上述したように、過硫酸塩の滴下終了を単量体の滴下終了よりも一定時間遅らせる等の操作を施すことで、得られる重合体中の残存単量体量を低減させることが可能である。具体的には、純分換算において5000質量ppm以下、好ましい実施形態では4000質量ppm以下とすることができる。 In the present invention, as described above, the amount of residual monomer in the resulting polymer is reduced by performing an operation such as delaying the end of dropping of persulfate for a certain time from the end of dropping of monomer. It is possible. Specifically, it can be 5000 mass ppm or less in terms of pure content, and can be 4000 mass ppm or less in a preferred embodiment.
本発明においては、上述したように、開始剤/連鎖移動剤等の単量体以外の成分を必要以上に添加しない、または適切な重合温度で重合を行なう等の操作を施すことで、得られる重合体中の不純物(残存単量体を除く)量を低減させることも可能である。具体的には、使用用途によって、不純物と見なすか、有用成分と見なすかが異なる成分もあるため、一義的に規定することは困難であるが、純分換算において10000質量ppm以下とすることが好ましい。なお、使用用途によって、不純物と見なすか、有用成分と見なすかが異なる成分としては、重金属成分などが該当する。例えば、漂白剤を配合する洗剤組成物に用いる場合に、微量の重金属成分の存在であっても漂白剤を分解するため不純物となるが、漂白剤を配合しない洗剤組成物では、微量の重金属成分の存在により残存する他の不純物である過酸化物の量を低減でき、該過酸化物による皮膚刺激性の問題を解消できるため有効成分として機能するという具合である。 In the present invention, as described above, it can be obtained by adding an unnecessary component other than a monomer such as an initiator / chain transfer agent or performing an operation such as polymerization at an appropriate polymerization temperature. It is also possible to reduce the amount of impurities (excluding residual monomers) in the polymer. Specifically, depending on the intended use, there are components that may be regarded as impurities or useful components, so it is difficult to define them unambiguously. preferable. In addition, a heavy metal component etc. correspond as a component from which it considers as an impurity or a useful component depending on a use application. For example, when used in a detergent composition containing a bleaching agent, it is an impurity to decompose the bleaching agent even in the presence of a trace amount of heavy metal component, but in a detergent composition not containing a bleaching agent, a trace amount of heavy metal component The amount of peroxide, which is another impurity remaining due to the presence of, can be reduced, and the problem of skin irritation caused by the peroxide can be solved, so that it functions as an active ingredient.
[用途]
本発明の製造方法により得られる重合体(水溶液)は、その特徴を活かして、洗剤ビルダー、洗剤組成物、無機顔料分散剤、スケール防止剤、キレート剤、繊維処理剤、木材パルプ漂白助剤等の用途に用いられうる。各種用途での使用時には、それぞれの使用目的に応じて、その他の原料を配合すればよい。
[Usage]
The polymer (aqueous solution) obtained by the production method of the present invention makes use of its characteristics, such as detergent builder, detergent composition, inorganic pigment dispersant, scale inhibitor, chelating agent, fiber treatment agent, wood pulp bleaching aid, etc. It can be used for What is necessary is just to mix | blend another raw material according to each use purpose at the time of use for various uses.
本発明の製造方法により得られる重合体(水溶液)の好適な用途である洗剤ビルダーは、当該重合体(水溶液)を含有してなるものであればよい。これにより、(メタ)アクリル酸系重合体が本来有する極めて優れた分散能、キレート能、耐ゲル性を発現できる水溶性の洗剤ビルダーが極めて安価に提供されうる。 The detergent builder which is a suitable use of the polymer (aqueous solution) obtained by the manufacturing method of this invention should just contain the said polymer (aqueous solution). Thereby, the water-soluble detergent builder which can express the extremely superior dispersibility, chelate ability, and gel resistance inherent to the (meth) acrylic acid polymer can be provided at a very low cost.
なお、本発明の洗剤ビルダーにおける上記重合体(水溶液)以外の他の配合成分や配合比率に関しては、特に制限はなく、洗剤ビルダーに従来有効に適用されている各種成分およびその配合比率に基づき、洗剤ビルダーとしての作用効果を損なわない範囲で、適宜適用(利用)されうる。ただし、好ましくは、本発明の製造方法により得られる重合体(水溶液)がそのまま洗剤ビルダーとして用いられる。 In addition, with respect to the other blending components and blending ratios other than the polymer (aqueous solution) in the detergent builder of the present invention, there is no particular limitation, based on various components and blending ratios that have been effectively applied to the detergent builder conventionally, As long as the effects of the detergent builder are not impaired, it can be applied (utilized) as appropriate. However, the polymer (aqueous solution) obtained by the production method of the present invention is preferably used as a detergent builder as it is.
上述した洗剤ビルダーは、洗浄能力を発揮しうる界面活性剤等の洗剤成分と混合されて、洗剤組成物を構成しうる。洗剤組成物における上記洗剤ビルダーの配合量は、重合体(水溶液)の固形分換算で、洗剤組成物に対して、好ましくは0.1〜20質量%である。重合体の配合量が0.1質量%以上であれば、洗剤ビルダーとしての効果が十分に発揮されうる。一方、重合体の配合量が20質量%以下であれば、添加量に見合っただけの効果が得られ、経済的にも好ましい。また、界面活性剤の配合量は、洗剤組成物全体の1〜70質量%であると好ましく、場合により酵素が5質量%以下の範囲で配合されうる。洗剤組成物の主剤である界面活性剤の量がかような範囲内の値であれば、他の成分とのバランスに優れ、洗剤組成物の洗浄力が十分に確保されうる。また、酵素の配合量については、5質量%以下で十分に添加効果が得られ、経済的にも好ましい。 The above-mentioned detergent builder can be mixed with a detergent component such as a surfactant capable of exerting a cleaning ability to constitute a detergent composition. The blending amount of the detergent builder in the detergent composition is preferably 0.1 to 20% by mass with respect to the detergent composition in terms of solid content of the polymer (aqueous solution). If the blending amount of the polymer is 0.1% by mass or more, the effect as a detergent builder can be sufficiently exhibited. On the other hand, when the blending amount of the polymer is 20% by mass or less, an effect corresponding to the addition amount is obtained, which is economically preferable. Moreover, the compounding quantity of surfactant is preferable in it being 1-70 mass% of the whole detergent composition, and an enzyme may be mix | blended in the range of 5 mass% or less depending on the case. If the amount of the surfactant, which is the main component of the detergent composition, is a value within such a range, the balance with other components is excellent, and the cleaning power of the detergent composition can be sufficiently secured. Moreover, about the compounding quantity of an enzyme, the addition effect will fully be acquired if it is 5 mass% or less, and it is economically preferable.
界面活性剤の具体的な種類としては、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が挙げられる。 Specific types of surfactants include anionic surfactants, nonionic surfactants, amphoteric surfactants and cationic surfactants.
アニオン界面活性剤としては、特には限定されないが、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が挙げられる。 Examples of the anionic surfactant include, but are not limited to, alkylbenzene sulfonate, alkyl or alkenyl ether sulfate, alkyl or alkenyl sulfate, α-olefin sulfonate, α-sulfo fatty acid or ester salt, alkane sulfone. Examples thereof include acid salts, saturated or unsaturated fatty acid salts, alkyl or alkenyl ether carboxylates, amino acid type surfactants, N-acyl amino acid type surfactants, alkyl or alkenyl phosphate esters or salts thereof.
ノニオン界面活性剤としては、特には限定されないが、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が挙げられる
両性界面活性剤としては、特には限定されないが、例えば、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が挙げられ、カチオン界面活性剤としては、特には限定されないが、例えば、第4級アンモニウム塩等が挙げられる。
The nonionic surfactant is not particularly limited, and examples thereof include polyoxyalkylene alkyl or alkenyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, higher fatty acid alkanolamide or alkylene oxide adduct thereof, sucrose fatty acid ester, alkylglycoxide fatty acid. Examples of amphoteric surfactants include glycerin monoesters and alkylamine oxides, but are not particularly limited, and examples include carboxy-type or sulfobetaine-type amphoteric surfactants, and cationic surfactants include Although not limited, For example, a quaternary ammonium salt etc. are mentioned.
洗剤組成物に配合される酵素としては、例えば、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。 As an enzyme mix | blended with a detergent composition, protease, lipase, a cellulase etc. are mentioned, for example. In particular, proteases, alkaline lipases and alkaline cellulases that are highly active in the alkaline cleaning solution are preferred.
さらに、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が配合されてもよい。 Furthermore, for the detergent composition, known alkali builder, chelate builder, anti-redeposition agent, soil release agent, color transfer inhibitor, softener, fluorescent agent, bleaching agent, bleaching aid, fragrance, etc. Ingredients commonly used in other detergent compositions may be blended.
アルカリビルダーとしては、珪酸塩、炭酸塩、硫酸塩等が挙げられる。キレートビルダーとしては、ゼオライト、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)、クエン酸等が必要に応じて使用されうる。あるいは公知の水溶性ポリカルボン酸系ポリマーが本発明の効果を損なわない範囲で使用されてもよい。 Examples of the alkali builder include silicate, carbonate, sulfate and the like. As the chelate builder, zeolite, diglycolic acid, oxycarboxylate, EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), DTPA (diethylenetriaminepentaacetic acid), citric acid and the like can be used as necessary. Or a well-known water-soluble polycarboxylic acid-type polymer may be used in the range which does not impair the effect of this invention.
水処理剤は、好ましくは本発明により提供される(メタ)アクリル酸系重合体(水溶液)のみからなる。ただし、必要に応じて、他の配合剤として重合リン酸塩、ホスホン酸塩、防食剤、スライムコントロール剤、キレート剤を配合した組成物の形態であってもよい。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。また、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。 The water treatment agent preferably comprises only the (meth) acrylic acid polymer (aqueous solution) provided by the present invention. However, if necessary, it may be in the form of a composition in which polymerized phosphate, phosphonate, anticorrosive, slime control agent, and chelating agent are blended as other compounding agents. In any case, it is useful for scale prevention in a cooling water circulation system, a boiler water circulation system, a seawater desalination apparatus, a pulp digester, a black liquor concentration tank, and the like. Moreover, you may contain a well-known water-soluble polymer in the range which does not affect performance and an effect.
顔料分散剤は、好ましくは本発明により提供される(メタ)アクリル酸系重合体(水溶液)のみからなる。ただし、必要に応じて、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を配合した組成物の形態であってもよい。いずれの場合においても、顔料分散剤は、紙コーティングに用いられる重質または軽質炭酸カルシウム、クレー等の無機顔料等の分散剤として良好な性能を発揮する。例えば、顔料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、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。顔料分散剤の使用量は、顔料100質量部に対して、好ましくは0.05〜2.0質量部である。使用量が0.05質量部以上であれば、十分な分散効果が得られる。一方、2.0質量部以下であれば、添加量に見合った効果が得られ、経済的にも好ましい。 The pigment dispersant preferably comprises only the (meth) acrylic acid polymer (aqueous solution) provided by the present invention. However, if necessary, it may be in the form of a composition in which polymerized phosphoric acid and its salt, phosphonic acid and its salt, and polyvinyl alcohol are blended as other compounding agents. In any case, the pigment dispersant exhibits good performance as a dispersant for inorganic pigments such as heavy or light calcium carbonate and clay used for paper coating. For example, by adding a small amount of a pigment dispersant to an inorganic pigment and dispersing it in water, a high-concentration calcium carbonate slurry that has low viscosity and high fluidity and good performance over time. A high concentration inorganic pigment slurry can be produced. The amount of the pigment dispersant used is preferably 0.05 to 2.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment. If the amount used is 0.05 parts by mass or more, a sufficient dispersion effect can be obtained. On the other hand, if it is 2.0 mass parts or less, the effect corresponding to the addition amount will be acquired and it is economically preferable.
繊維処理剤は、本発明により提供される(メタ)アクリル酸系重合体(水溶液)を単独で使用してもよいが、染色剤、過酸化物、および界面活性剤等の添加剤を配合した組成物として使用することもできる。上記添加剤としては、繊維処理剤に通常使用されるものが挙げられる。上記重合体と上記添加剤との配合比率は特に限定されないが、重合体1質量部に対して、上記添加剤を、好ましくは0.1〜100質量部、より好ましくは0.2〜80質量部、さらに好ましくは1〜50質量部という割合で配合する。上記添加剤の配合量が0.1質量部以上であれば、十分な添加効果が得られる。一方、100質量部以下であれば、重合体が含有されることによる効果が十分に確保される。また、上記重合体を含む繊維処理剤は、性能や効果を阻害しない範囲で、さらに、上記重合体以外の他の重合体を含んでいてもかまわない。本発明により提供される重合体の繊維処理剤中への配合量は、特に限定されないが、繊維処理剤の全量に対して、好ましくは1〜100質量%であり、より好ましくは5〜100質量%である。上述した織維処理剤を使用できる織維は特に限定されないが、例えば、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などが挙げられる。上述した繊維処理剤を精錬工程に利用する場合には、本発明により提供される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。漂白工程に適用する場合には、上記重合体に加えて、過酸化物、および、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をさらに配合することが好ましい。 As the fiber treatment agent, the (meth) acrylic acid polymer (aqueous solution) provided by the present invention may be used alone, but additives such as a dye, a peroxide, and a surfactant are blended. It can also be used as a composition. As said additive, what is normally used for a fiber treatment agent is mentioned. The blending ratio of the polymer and the additive is not particularly limited, but the additive is preferably 0.1 to 100 parts by weight, more preferably 0.2 to 80 parts by weight with respect to 1 part by weight of the polymer. Parts, more preferably 1 to 50 parts by mass. If the compounding amount of the additive is 0.1 parts by mass or more, a sufficient additive effect can be obtained. On the other hand, if it is 100 mass parts or less, the effect by containing a polymer is fully ensured. Moreover, the fiber treatment agent containing the said polymer may also contain other polymers other than the said polymer in the range which does not inhibit performance and an effect. The blending amount of the polymer provided by the present invention in the fiber treatment agent is not particularly limited, but is preferably 1 to 100% by mass, more preferably 5 to 100% by mass with respect to the total amount of the fiber treatment agent. %. Although the woven fabric which can use the woven fabric treatment agent mentioned above is not specifically limited, For example, Cellulosic fibers, such as cotton and hemp; Chemical fibers, such as nylon and polyester; Animal fibers, such as wool and silk; Synthetic fibers and their woven fabrics and blended products are exemplified. When the fiber treatment agent described above is used in the refining process, it is preferable to blend the polymer provided by the present invention with an alkali agent and a surfactant. When applied to the bleaching step, it is preferable to further add a peroxide and a silicic acid-based agent such as sodium silicate as a decomposition inhibitor for the alkaline bleaching agent in addition to the polymer.
以下に、実施例および比較例を挙げて、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。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例および比較例で得られた重合体の物性は以下の方法で測定した。 The physical properties of the polymers obtained in Examples and Comparative Examples were measured by the following methods.
〔固形分測定〕
固形分は、熱風乾燥機を用いて1gの(共)重合体溶液を170℃で1時間乾燥させた後の不揮発分とした。詳細には、予め秤量したアルミカップ(質量をA(g)とする)に1gの(共)重合体溶液を採取してカップごと秤量し(質量をB(g)とする)、純水3gを加えて希釈した後、170℃の熱風乾燥機中で1時間乾燥させた。その後、デシケータ中で5分間放置した後に秤量した(質量をC(g)とする)。下記数式1に従って、固形分を算出した。
(Solid content measurement)
The solid content was a non-volatile content after 1 g of the (co) polymer solution was dried at 170 ° C. for 1 hour using a hot air dryer. Specifically, 1 g of (co) polymer solution was collected in an aluminum cup (mass is A (g)) weighed in advance and weighed together with the cup (mass is B (g)). And then diluted for 1 hour in a hot air dryer at 170 ° C. Thereafter, the sample was allowed to stand in a desiccator for 5 minutes and then weighed (the mass was C (g)). Solid content was computed according to following Numerical formula 1.
〔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。
[Weight average molecular weight (Mw)]
It measured under the following conditions by GPC (gel permeation chromatography).
・カラム:G−3000PWXL(東ソー株式会社製)
・カラム温度:35℃
・移動相: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った。また、以下の各種測定に用いた試薬は全て特級であった。)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(波長:214nm)
・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)
〔クレー分散能〕
1)まず、グリシン67.56g、塩化ナトリウム52.6g、1mol/L水酸化ナトリウム水溶液60mL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。
Column: G-3000PWXL (manufactured by Tosoh Corporation)
-Column temperature: 35 ° C
-Mobile phase: 34.5 g of disodium hydrogen phosphate dodecahydrate and 46.2 g of sodium dihydrogen phosphate dihydrate (both reagents were special grades. The reagents used in the following various measurements were All were special grades.) Pure water was added to make a total amount of 5,000 g, and then filtered through a membrane filter with a filter pore size of 0.45 μm. Detector: UV (wavelength: 214 nm)
・ Flow rate: 0.5mL / min
・ Calibration curve: Sodium polyacrylate standard sample
[Clay dispersibility]
1) First, a glycine buffer solution was prepared by adding ion exchange water to 60.56 g of glycine, 52.6 g of sodium chloride, and 60 mL of a 1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution to make 600 g.
2)また、塩化カルシウム・2水和物を0.3268g、および上記の1)で調製したグリシン緩衝溶液60gをそれぞれ秤量し、さらにイオン交換水を加えて1000gとして、分散液を調製した。 2) Further, 0.3268 g of calcium chloride dihydrate and 60 g of the glycine buffer solution prepared in the above 1) were weighed, and ion-exchanged water was further added to make 1000 g to prepare a dispersion.
3)一方、得られた重合体の水溶液(pH7に調整)を、固形分換算濃度で0.1質量%となるように調製した。 3) On the other hand, an aqueous solution of the polymer obtained (adjusted to pH 7) was prepared so as to be 0.1% by mass in terms of solid content.
4)試験管に、JIS試験用粉体I、8種(関東ローム、微粒:日本粉体工業技術協会製)のクレー0.3gを入れ、上記の2)で調製した分散液27g、上記の3)で調製した水溶液3gを添加した。この際、試験液のカルシウム濃度は炭酸カルシウム換算で200ppmであった。 4) Into a test tube, put 0.3 g of JIS test powder I, 8 types (Kanto loam, fine particles: manufactured by Japan Powder Industrial Technology Association), 27 g of the dispersion prepared in 2) above, 3 g of the aqueous solution prepared in 3) was added. At this time, the calcium concentration of the test solution was 200 ppm in terms of calcium carbonate.
5)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。 5) After sealing the test tube with parafilm, it was shaken lightly so that the clay was dispersed throughout, and then further shaken up and down 20 times.
6)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。 6) The test tube was left in a place not exposed to direct sunlight for 20 hours, and then 5 mL of the supernatant of the dispersion was collected with a whole pipette.
8)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、この値をクレー分散能とした。 8) Absorbance (ABS) of this liquid was measured with a cell having a wavelength of 380 nm and 1 cm using a UV spectrometer, and this value was defined as clay dispersibility.
<実施例1>
重合釜(SUS製、容積2m3)と、当該重合釜に備えられた温度計、撹拌機(パドル翼)、外部留出物循環経路、ジャケット、供給経路(重合用組成物用および中和剤用)、並びに、外部循環冷却装置(外部反応液循環経路および除熱装置)を有する反応装置(図1を参照)を準備した。なお、反応装置の内部は洗浄されていた。
<Example 1>
Polymerization kettle (made by SUS, volume 2 m 3 ), thermometer, stirrer (paddle blade), external distillate circulation path, jacket, supply path (for polymerization composition and neutralizing agent) And a reaction device (see FIG. 1) having an external circulation cooling device (external reaction liquid circulation path and heat removal device). In addition, the inside of the reactor was washed.
続いて、重合釜に、各供給経路を通じて先端ノズルより、純水175.0kg、およびモール塩0.0081kgを流下して仕込んだ。その後、重合釜内の水溶液を撹拌しながら、常圧下、外部ジャケットにより水溶液の温度を85℃まで昇温させた。 Subsequently, 175.0 kg of pure water and 0.0081 kg of Mole salt were poured into the polymerization kettle from the tip nozzle through each supply path. Thereafter, the temperature of the aqueous solution was raised to 85 ° C. with an external jacket under normal pressure while stirring the aqueous solution in the polymerization kettle.
次に、80質量%アクリル酸水溶液(以下、「80%AA」とも称する)450.0kg、48質量%水酸化ナトリウム水溶液(以下、「48%NaOH」とも称する)20.83kg、35質量%亜硫酸水素ナトリウム水溶液(以下、「35%SBS」とも称する)67.1kg、および15質量%過硫酸ナトリウム水溶液(以下、「15%NaPS」とも称する)60.0kgをそれぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより、80%AAおよび48%NaOHは180分間に亘って、35%SBSは80%AAと同時に滴下を開始して175分間に亘って(すなわち、80%AAの滴下終了5分前まで)、15%NaPSは80%AAと同時に滴下を開始して185分間に亘って(すなわち、80%AAの滴下終了5分後まで)滴下した。それぞれの成分の滴下は、一定の滴下速度で連続的に行なった。全ての滴下終了後、さらに30分間、反応系を85℃に維持して熟成を行い、重合を完成させた。なお、重合の間、常に反応液を外部循環させながら、除熱装置によって当該反応液を冷却した。重合後の反応液中のポリアクリル酸ナトリウムの中和度は5.0%であり、反応液の固形分濃度は51.5質量%であった。 Next, 80 mass% acrylic acid aqueous solution (hereinafter also referred to as “80% AA”) 450.0 kg, 48 mass% sodium hydroxide aqueous solution (hereinafter also referred to as “48% NaOH”) 20.83 kg, 35 mass% sulfurous acid 67.1 kg of aqueous sodium hydrogen solution (hereinafter also referred to as “35% SBS”) and 60.0 kg of 15 mass% sodium persulfate aqueous solution (hereinafter also referred to as “15% NaPS”) are respectively supplied from the tip nozzle through separate supply paths. 80% AA and 48% NaOH for 180 minutes, 35% SBS starts dropping at the same time as 80% AA for 175 minutes (ie, until 5 minutes before the end of dropping 80% AA), 15 % NaPS starts dropping at the same time as 80% AA and drops over 185 minutes (that is, until 5 minutes after the end of dropping 80% AA). It was. The dropping of each component was continuously performed at a constant dropping rate. After completion of all the dropwise additions, the reaction system was kept at 85 ° C. for another 30 minutes for ripening to complete the polymerization. During the polymerization, the reaction solution was cooled by a heat removal device while always circulating the reaction solution externally. The degree of neutralization of sodium polyacrylate in the reaction solution after polymerization was 5.0%, and the solid content concentration of the reaction solution was 51.5% by mass.
その後、反応液を50℃まで冷却し、48質量%水酸化ナトリウム水溶液383.3kgをその供給経路を通じて先端ノズルより重合釜内に60分間かけて徐々に滴下して、重合体を中和した。なお、重合体を中和する間、常に反応液を外部循環させながら、除熱装置によって当該反応液を冷却した。 Thereafter, the reaction solution was cooled to 50 ° C., and 383.3 kg of a 48 mass% sodium hydroxide aqueous solution was gradually dropped from the tip nozzle into the polymerization vessel through the supply path over 60 minutes to neutralize the polymer. During the neutralization of the polymer, the reaction solution was cooled by a heat removal device while always circulating the reaction solution externally.
このようにして、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液(1−1)1156.31kgを得た。得られた水溶液(1−1)中のポリアクリル酸ナトリウムの中和度は97.0%であり、水溶液(1−1)の固形分濃度(理論値)は43.17質量%であった。なお、上述した装置・重合処方を用いてポリアクリル酸ナトリウム水溶液(1−1)を得る手法を、「合成例1」とも称する。合成例1の重合処方を下記の表1に示す。 Thus, 1156.31 kg of sodium polyacrylate aqueous solution (1-1) was obtained. The degree of neutralization of sodium polyacrylate in the obtained aqueous solution (1-1) was 97.0%, and the solid content concentration (theoretical value) of the aqueous solution (1-1) was 43.17% by mass. . In addition, the method of obtaining the sodium polyacrylate aqueous solution (1-1) using the apparatus and polymerization prescription described above is also referred to as “Synthesis Example 1”. The polymerization formulation of Synthesis Example 1 is shown in Table 1 below.
得られたポリアクリル酸ナトリウム水溶液(1−1)を重合釜から抜き出し、重合釜に接続されたタンクへと移送した。重合釜から抜き出した水溶液(1−1)の量を上記合成例1で製造された水溶液(1−1)の量から減ずることにより、移送後に反応装置中に残存した水溶液(1−1)の量を算出したところ、11.6kg(合成例1で製造された水溶液(1−1)に対して1.0質量%)であった。詳細には、上述した差の値が11.6kgとなるように、抜き出した水溶液(1−1)を重合釜に不足分投入することにより、残存水溶液量を微調整した。 The obtained sodium polyacrylate aqueous solution (1-1) was extracted from the polymerization kettle and transferred to a tank connected to the polymerization kettle. By subtracting the amount of the aqueous solution (1-1) extracted from the polymerization kettle from the amount of the aqueous solution (1-1) produced in Synthesis Example 1, the aqueous solution (1-1) remaining in the reaction apparatus after transfer When the amount was calculated, it was 11.6 kg (1.0 mass% with respect to the aqueous solution (1-1) manufactured by the synthesis example 1). Specifically, the amount of the remaining aqueous solution was finely adjusted by introducing the extracted aqueous solution (1-1) into the polymerization kettle in an insufficient amount so that the above-described difference value was 11.6 kg.
続いて、水洗により反応装置を洗浄した。詳細には、攪拌羽根に十分にかかる程度に水を投入しつつ外部循環および攪拌を行ない、重合釜および外部循環経路を洗浄した。洗浄液(水)を抜き出し、洗浄液量および固形分量を測定したところ、洗浄液の抜き出し量は定量的であった。 Subsequently, the reactor was washed with water. Specifically, external circulation and agitation were performed while adding water to the extent that the stirring blades were sufficiently applied, and the polymerization kettle and the external circulation path were washed. When the cleaning liquid (water) was extracted and the amount of the cleaning liquid and the solid content were measured, the amount of the cleaning liquid extracted was quantitative.
その後、上記で洗浄された反応装置を用いて、上記合成例1と同様の重合処方により、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液(1−2)を得た。次いでこれを重合釜から抜き出し、上記と同様の手法により、重合釜に接続されたタンクへと移送して、既に貯蔵されている水溶液(1−1)と混合した。この際、タンク内を40℃に保温するとともに、タンク中の水溶液を常に循環させることにより水溶液を均一に混合した。 Then, the sodium polyacrylate aqueous solution (1-2) was obtained by the polymerization prescription | regulation similar to the said synthesis example 1 using the reactor wash | cleaned above. Next, this was extracted from the polymerization kettle, transferred to a tank connected to the polymerization kettle by the same method as described above, and mixed with the aqueous solution (1-1) already stored. At this time, the inside of the tank was kept at 40 ° C., and the aqueous solution in the tank was constantly circulated to uniformly mix the aqueous solution.
上述した洗浄−水溶液の製造−移送の操作を繰り返すことにより、さらにポリアクリル酸ナトリウム水溶液(1−3)〜(1−10)を製造し、タンクへと移送して、水溶液(1−1)〜水溶液(1−10)の混合物の形態で、本実施例のポリアクリル酸ナトリウム水溶液(1)を得た。得られた水溶液(1)に含まれるポリアクリル酸ナトリウムの重量平均分子量(Mw)は、5400であった。また、水溶液(1)のクレー分散能は、0.72であった。これらの結果を下記の表2に示す。 By repeating the above-described washing-manufacture-transfer operation, sodium polyacrylate aqueous solutions (1-3) to (1-10) are further manufactured, transferred to a tank, and the aqueous solution (1-1) A sodium polyacrylate aqueous solution (1) of this example was obtained in the form of a mixture of an aqueous solution (1-10). The weight average molecular weight (Mw) of sodium polyacrylate contained in the obtained aqueous solution (1) was 5400. Moreover, the clay dispersibility of aqueous solution (1) was 0.72. These results are shown in Table 2 below.
<実施例2>
実施例1で用いたのと同様の反応装置を準備した。なお、反応装置の内部は洗浄されていた。
<Example 2>
A reactor similar to that used in Example 1 was prepared. In addition, the inside of the reactor was washed.
続いて、35%SBSの滴下量を61.4kgとしたこと以外は、上述した合成例1と同様の手法により、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液(2−1)1150.60kgを得た。得られた水溶液(2−1)中のポリアクリル酸ナトリウムの中和度は97.0%であり、水溶液(2−1)の固形分濃度(理論値)は43.21質量%であった。なお、上述した装置・重合処方を用いてポリアクリル酸ナトリウム水溶液(2−1)を得る手法を、「合成例2」とも称する。合成例2の重合処方を下記の表1に示す。 Subsequently, a sodium polyacrylate aqueous solution (2-1) 1150.60 kg was obtained by the same method as in Synthesis Example 1 except that the dripping amount of 35% SBS was changed to 61.4 kg. The degree of neutralization of sodium polyacrylate in the obtained aqueous solution (2-1) was 97.0%, and the solid content concentration (theoretical value) of the aqueous solution (2-1) was 43.21% by mass. . In addition, the method of obtaining the sodium polyacrylate aqueous solution (2-1) using the above-described apparatus / polymerization recipe is also referred to as “synthesis example 2”. The polymerization formulation of Synthesis Example 2 is shown in Table 1 below.
得られたポリアクリル酸ナトリウム水溶液(2−1)を重合釜から抜き出し、重合釜に接続されたタンクへと移送した。重合釜から抜き出した水溶液(2−1)の量を上記合成例1で製造された水溶液(2−1)の量から減ずることにより、移送後に反応装置中に残存した水溶液(2−1)の量を算出したところ、17.3kg(合成例2で製造された水溶液(2−1)に対して1.5質量%)であった。詳細には、上述した差の値が17.3kgとなるように、抜き出した水溶液(2−1)を重合釜に不足分投入することにより、残存水溶液量を微調整した。 The obtained sodium polyacrylate aqueous solution (2-1) was extracted from the polymerization kettle and transferred to a tank connected to the polymerization kettle. By subtracting the amount of the aqueous solution (2-1) extracted from the polymerization kettle from the amount of the aqueous solution (2-1) produced in Synthesis Example 1, the aqueous solution (2-1) remaining in the reaction apparatus after transfer The amount calculated was 17.3 kg (1.5% by mass with respect to the aqueous solution (2-1) produced in Synthesis Example 2). Specifically, the amount of the remaining aqueous solution was finely adjusted by introducing the extracted aqueous solution (2-1) into the polymerization kettle so that the difference value described above was 17.3 kg.
続いて、水洗により反応装置を洗浄した。詳細には、攪拌羽根に十分にかかる程度に水を投入しつつ外部循環および攪拌を行ない、重合釜および外部循環経路を洗浄した。洗浄液(水)を抜き出し、洗浄液量および固形分量を測定したところ、洗浄液の抜き出し量は定量的であった。 Subsequently, the reactor was washed with water. Specifically, external circulation and agitation were performed while adding water to the extent that the stirring blades were sufficiently applied, and the polymerization kettle and the external circulation path were washed. When the cleaning liquid (water) was extracted and the amount of the cleaning liquid and the solid content were measured, the amount of the cleaning liquid extracted was quantitative.
その後、上記で洗浄された反応装置を用いて、上記合成例2と同様の重合処方により、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液(2−2)を得た。次いでこれを重合釜から抜き出し、上記と同様の手法により、重合釜に接続されたタンクへと移送して、既に貯蔵されている水溶液(2−1)と混合した。この際、タンク内を40℃に保温するとともに、タンク中の水溶液を常に循環させることにより水溶液を均一に混合した。 Then, the sodium polyacrylate aqueous solution (2-2) was obtained by the polymerization prescription | regulation similar to the said synthesis example 2 using the reactor wash | cleaned above. Subsequently, this was extracted from the polymerization kettle, transferred to a tank connected to the polymerization kettle in the same manner as described above, and mixed with the aqueous solution (2-1) already stored. At this time, the inside of the tank was kept at 40 ° C., and the aqueous solution in the tank was constantly circulated to uniformly mix the aqueous solution.
上述した洗浄−水溶液の製造−移送の操作を繰り返すことにより、さらにポリアクリル酸ナトリウム水溶液(2−3)〜(2−10)を製造し、タンクへと移送して、水溶液(2−1)〜水溶液(2−10)の混合物の形態で、本実施例のポリアクリル酸ナトリウム水溶液(2)を得た。得られた水溶液(2)に含まれるポリアクリル酸ナトリウムの重量平均分子量(Mw)は、6200であった。また、水溶液(2)のクレー分散能は、0.76であった。これらの結果を下記の表2に示す。 By repeating the above-described washing-aqueous solution production-transfer operation, sodium polyacrylate aqueous solutions (2-3) to (2-10) are further produced, transferred to a tank, and an aqueous solution (2-1). -A sodium polyacrylate aqueous solution (2) of this example was obtained in the form of a mixture of an aqueous solution (2-10). The weight average molecular weight (Mw) of the sodium polyacrylate contained in the obtained aqueous solution (2) was 6200. Moreover, the clay dispersibility of aqueous solution (2) was 0.76. These results are shown in Table 2 below.
<比較例1>
各バッチ間での洗浄工程を行なわなかったこと以外は、上述した実施例1と同様の手法により、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液(C1)を得た。すなわち、第2バッチ〜第10バッチでの水溶液の製造は、前バッチからの残存水溶液(11.6kg)の存在下で行なった。なお、本比較例の第2バッチ〜第10バッチにおいてポリアクリル酸ナトリウム水溶液を得る手法を、「合成例3」とも称する。合成例3の重合処方を下記の表1に示す。
得られた水溶液(C1)に含まれるポリアクリル酸ナトリウムの重量平均分子量(Mw)は、6200であった。また、水溶液(C1)のクレー分散能は、0.61であった。これらの結果を下記の表2に示す。
<Comparative Example 1>
A sodium polyacrylate aqueous solution (C1) was obtained by the same method as in Example 1 described above, except that the cleaning step between batches was not performed. That is, the aqueous solutions in the second batch to the tenth batch were produced in the presence of the remaining aqueous solution (11.6 kg) from the previous batch. In addition, the method of obtaining sodium polyacrylate aqueous solution in the 2nd batch-10th batch of this comparative example is also called "synthesis example 3." The polymerization formulation of Synthesis Example 3 is shown in Table 1 below.
The weight average molecular weight (Mw) of sodium polyacrylate contained in the obtained aqueous solution (C1) was 6200. Moreover, the clay dispersibility of aqueous solution (C1) was 0.61. These results are shown in Table 2 below.
<比較例2>
第2バッチ〜第10バッチの重合処方として、35%SBSの滴下量が72.9kgと変更された合成例1の処方を採用したこと以外は、上記比較例1と同様の手法により、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液(C2)を得た。ここで、第2バッチ〜第10バッチの開始時における反応装置中の前バッチからの残存水溶液の量は、いずれも11.6kgであった。なお、本比較例の第2バッチ〜第10バッチにおいてポリアクリル酸ナトリウム水溶液を得る手法を、「合成例4」とも称する。合成例4の重合処方を下記の表1に示す。得られた水溶液(C2)に含まれるポリアクリル酸ナトリウムの重量平均分子量(Mw)は、5400であった。また、水溶液(C2)のクレー分散能は、0.58であった。これらの結果を下記の表2に示す。
<Comparative Example 2>
Polyacrylic was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the prescription of Synthesis Example 1 in which the dripping amount of 35% SBS was changed to 72.9 kg was adopted as the polymerization prescription for the second batch to the tenth batch. A sodium acid aqueous solution (C2) was obtained. Here, the amount of the remaining aqueous solution from the previous batch in the reactor at the start of the second batch to the tenth batch was 11.6 kg. In addition, the method of obtaining sodium polyacrylate aqueous solution in the 2nd batch-10th batch of this comparative example is also called "synthesis example 4." The polymerization formulation of Synthesis Example 4 is shown in Table 1 below. The weight average molecular weight (Mw) of sodium polyacrylate contained in the obtained aqueous solution (C2) was 5400. The clay dispersibility of the aqueous solution (C2) was 0.58. These results are shown in Table 2 below.
<比較例3>
第1バッチの重合処方として上述した合成例2の処方を採用し、第2バッチ〜第10バッチの重合処方として、35%SBSの滴下量が71.4kgと変更された合成例2の処方を採用したこと以外は、上記比較例1と同様の手法により、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液(C3)を得た。ここで、第2バッチ〜第10バッチの開始時における反応装置中の前バッチからの残存水溶液の量は、いずれも17.3kgであった。なお、本比較例の第2バッチ〜第10バッチにおいてポリアクリル酸ナトリウム水溶液を得る手法を、「合成例5」とも称する。合成例5の重合処方を下記の表1に示す。得られた水溶液(C3)に含まれるポリアクリル酸ナトリウムの重量平均分子量(Mw)は、6200であった。また、水溶液(C3)のクレー分散能は、0.61であった。これらの結果を下記の表2に示す。
<Comparative Example 3>
The formulation of Synthesis Example 2 described above is adopted as the polymerization formulation of the first batch, and the formulation of Synthesis Example 2 in which the dripping amount of 35% SBS is changed to 71.4 kg as the polymerization formulation of the second batch to the 10th batch. A sodium polyacrylate aqueous solution (C3) was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that it was adopted. Here, the amount of the remaining aqueous solution from the previous batch in the reactor at the start of the second batch to the tenth batch was 17.3 kg. In addition, the method of obtaining the sodium polyacrylate aqueous solution in the second batch to the tenth batch of this comparative example is also referred to as “synthesis example 5”. The polymerization formulation of Synthesis Example 5 is shown in Table 1 below. The weight average molecular weight (Mw) of sodium polyacrylate contained in the obtained aqueous solution (C3) was 6200. Moreover, the clay dispersibility of aqueous solution (C3) was 0.61. These results are shown in Table 2 below.
表2に示す結果のうち、実施例と比較例とを比べると、各バッチ間の洗浄工程を行なうことにより、最終的に得られるポリアクリル酸ナトリウム水溶液のクレー分散能が劇的に向上することが示される。 Of the results shown in Table 2, comparing the examples and the comparative examples, the clay dispersibility of the finally obtained sodium polyacrylate aqueous solution is dramatically improved by performing the washing step between the batches. Is shown.
以上のことから、本発明によれば、洗剤ビルダーのクレー分散能をより一層向上させうる手段が提供されることが示される。 From the above, according to the present invention, it is shown that a means capable of further improving the clay dispersibility of the detergent builder is provided.
101 重合釜、
111 撹拌機、
113 外部ジャケット、
115 外部循環経路、
117 除熱装置、
119 供給経路、
121 先端ノズル部、
123 タンク、
125 反応液抜き出し経路。
101 polymerization kettle,
111 stirrer,
113 External jacket,
115 external circulation path,
117 heat removal device,
119 supply route,
121 tip nozzle,
123 tanks,
125 Reaction liquid extraction route.
Claims (5)
前記重合反応器に接続された貯蔵手段と、
を有する重合装置を用いた(メタ)アクリル酸系重合体の製造方法であって、
前記重合反応器内で、過硫酸塩および重亜硫酸塩の存在下、(メタ)アクリル酸を含む単量体成分をバッチ式で重合して第1の重合体を得る第1の重合工程と、
前記第1の重合体を前記貯蔵手段に移送する移送工程と、
移送後に、前記重合反応器を洗浄する洗浄工程と、
洗浄後に、前記重合反応器内で、過硫酸塩および重亜硫酸塩の存在下、(メタ)アクリル酸を含む単量体成分をバッチ式で重合して第2の重合体を得る第2の重合工程と、
前記第2の重合体を前記貯蔵手段に移送して、前記第1の重合体と混合する混合工程と、
を含む、(メタ)アクリル酸系重合体の製造方法。 A polymerization reactor;
Storage means connected to the polymerization reactor;
A method for producing a (meth) acrylic acid polymer using a polymerization apparatus having
In the polymerization reactor, in the presence of persulfate and bisulfite, a first polymerization step of obtaining a first polymer by batch polymerization of a monomer component containing (meth) acrylic acid;
A transfer step of transferring the first polymer to the storage means;
A cleaning step of cleaning the polymerization reactor after transfer;
After the washing, in the polymerization reactor, in the presence of persulfate and bisulfite, a monomer component containing (meth) acrylic acid is batch-polymerized to obtain a second polymer. Process,
A mixing step of transferring the second polymer to the storage means and mixing with the first polymer;
A process for producing a (meth) acrylic acid polymer.
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