JP2013533321A - ポリカルボン酸ポリマーの調節された連続重合 - Google Patents
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Abstract
Description
のうちの1つ以上を有するモノマーを供給する工程;
(b)モノマー(I)、(II)及び/又は(III)のうちの少なくとも1つと溶媒とを組み合わせ、存在するカルボン酸官能基1モルに対して、25.0モル%から85.0モル%の量でカルボン酸官能基を部分的に中和して、露出表面積(SAPM)及び密度(DPM)を有するモノマー/溶媒の重合媒体を提供する工程;
(c)前記モノマーを重合して重合の発熱(ΔHp)をもたらし、前記溶媒を蒸発させて蒸発の吸熱(ΔHv)をもたらす工程であって、ΔHp及びΔHvが前記重合の温度を50.0℃から150℃に維持する工程;及び
(d)SAPMを増加させ、DPMを減少させ、前記重合の温度を50.0℃から150℃に維持する工程
を含む重合方法が提供される。(d)工程に続いて、その後DPMの値が増加して50.0℃以上の重合の温度を維持してもよい。生成したポリマーは、20,000g/モル以上の質量平均分子量及び/又は58%を超える13C NMRのシンジオタクティシティ(syndiotacticity)を有してもよい。
比較的より効率的な重合、特に比較的高い転換率(例えば、モノマーの75質量%以上の転換率)を提供するために、本明細書において特定されるモノマー(上記のI、II又はIII)は、好ましくは、選択された条件下で最初に中和されて、続いて起きる重合が最適化され、これはその後、転換率の値及び/又は分子量の値を改善することが見出された。改善された分子量は、数平均分子量(Mn)及び/又は質量平均分子量(Mw)を含んでもよい。
中和に続いて、例えば時間及び温度の示された範囲における、本明細書に記載した部分的な中和の使用によって、重合を開始してもよい。最初に、本明細書に記載した酸性官能基を含有するビニルモノマー(上記のI、II又はIIIを参照)を溶媒中で組み合わせて、1.0質量%の増分の全ての値を含む、50質量%から90質量%の固形分を提供してもよい。固形分含有量は、より好ましくは、60質量%から80質量%、又は65質量%から75質量%の範囲であってもよい。固形分含有量は、用いられる溶媒中のモノマーの質量%として理解される。
本明細書において生成されるポリマーは、20,000g/モル以上の質量平均分子量(Mw)及び5,000g/モル以上の数平均分子量(Mn)を有することが分かった。より具体的には、本明細書において得られるMwの値は、1000の増分の全ての値を含む、20,000から1,000,000g/モルの範囲であってもよい。例えば、本明細書において得られ得るMwの値は、20,000から350,000g/モルの範囲であり得る。同様に、Mnの値は、1000の増分の全ての値を含む、5,000から25,000g/モルの範囲であり得る。
13C NMRを、45°のパルス角、パルス/再磁化と3000の蓄積の間の12秒の遅延を有するVarian(500MHz 1H)で得た。実験を、5mm直径のNMRチューブでT=25℃で行った。NMRのサンプルは、D2O中で約0.25g/gの濃度を有した。参照(67.4ppmにおけるピーク)として、1滴の1,4−ジオキサンをそれぞれのサンプルに加えた。pHを、12Nの塩酸で調整した。全てのサンプルは、0.2から1.5の間のpHを有した。立体規則性を、以下の割り当てによるベータカルボニルからのトライアドの化学シフトから決定した。
178.2ppmのmrトライアド(h−アタクチック又はヘテロタクチック)
177.6ppmのmmトライアド(i−イソタクチック)
100グラムのイタコン酸及び50グラムの脱イオン水を250mlのプラスチックビーカーに加え、ビーカーを氷浴で冷たく保ちながら、30.8グラムの水酸化ナトリウムをゆっくりと手動で攪拌しながら加えた。その後、溶液を、メカニカルスターラー、窒素供給ライン、水冷却凝縮器、及び温度計を備えた250ミリリットルの3口丸底フラスコに加えた。1mlの70%tert−ブチルヒドロペルオキシド水溶液を、フラスコの含有物を100℃まで加熱した後に加えた。その後、反応を2時間半保ち、その後冷却した。
0.5ミリリットルの70%tert−ブチルヒドロペルオキシドを、反応混合物が100℃に達した後に加えたことを除いて、実施例Iの手順を繰り返した。その後、反応を160分間保ち、その後冷却した。得られた溶液は、NMRによって72.5%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は20,150g/モルであり、数平均分子量(Mn)は7,930g/モルであった。
2ミリリットルの70%tert−ブチルヒドロペルオキシドを、100℃に達した後に加えたことを除いて、実施例Iの手順を繰り返した。その後、反応を155分間保ち、その後冷却した。得られた溶液は、NMRによって90.3%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は7,690g/モルであり、数平均分子量(Mn)は3,390g/モルであった。
30.8グラムの水酸化ナトリウムを冷却せずに素早く加え、開始剤として0.5ミリリットルの70%tert−ブチルヒドロペルオキシドを、100℃に達した後に加えたことを除いて、実施例Iの手順を繰り返した。その後、反応を80分間保ち、その後冷却した。得られたポリマー溶液は、NMRによって67.4%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は11,820g/モルであり、数平均分子量(Mn)は5,410g/モルであった。
100グラムのイタコン酸及び50グラムの脱イオン水をフラスコに加え、その後攪拌し、30.8グラムの水酸化ナトリウムを氷浴によって冷却しながらゆっくりと加えた。溶液を、メカニカルスターラー及び温度計を備えた反応熱量計(Chemisens CPA 200)に加えた。反応の前に窒素をパージした。開始剤として0.5ミリリットルの70%tert−ブチルヒドロペルオキシドを、含有物を90℃まで加熱した後に加えた。その後、反応を130分間保ち、その後冷却し、パッケージした。
70グラムの脱イオン水を加え、0.5ミリリットルの70%tert−ブチルヒドロペルオキシドを、100℃に達した後に加えたことを除いて、実施例Iの手順を繰り返した。その後、反応を2時間半保ち、その後冷却した。
100グラムの脱イオン水を加え、0.5ミリリットルの70%tert−ブチルヒドロペルオキシドを、100℃に達した後に加えたことを除いて、実施例Iの手順を繰り返した。その後、反応を85分間保ち、その後冷却した。得られたポリマー溶液は、NMRによって30.8%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は15,110g/モルであり、数平均分子量(Mn)は6,840g/モルであった。
100グラムのイタコン酸及び50グラムの脱イオン水を250mlのビーカーに加え、ビーカーを氷浴で冷たく保ちながら、30.8グラムの水酸化ナトリウムをゆっくりと加えた。その後、溶液を、メカニカルスターラー、窒素供給ライン、水冷却凝縮器、及び温度計を備えた250ミリリットルの3口丸底フラスコに加えた。0.5mlの70%tert−ブチルヒドロペルオキシドを、反応混合物が100℃に達した後一度に加えた。反応を100℃で160分間保ち、その後冷却した。得られた物質は、1H−NMRによって分析して、72.5%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は20,150g/モルであり、数平均分子量(Mn)は7,930g/モルであった。
100グラムのイタコン酸及び50グラムの脱イオン水を、メカニカルスターラー、窒素供給ライン、水冷却凝縮器、及び温度計を備えた250ミリリットルの3口丸底フラスコに加えた。0.5mlの70%tert−ブチルヒドロペルオキシドを、反応混合物が100℃に達した後すぐに加えた。反応を100℃で150分間保ち、その後冷却した。得られた溶液は、1H−NMRによって分析して、26.8%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。
ビーカーを氷浴で冷たく保ちながら、18.6グラムの水酸化ナトリウムを手動で攪拌しながらゆっくりと加えたことを除いて、実施例VIIIの手順を繰り返した。反応を100℃で150分間保ち、その後冷却した。得られた溶液は、1H−NMRによって分析して、48.5%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。
ビーカーを氷浴で冷たく保ちながら、43.1グラムの水酸化ナトリウムを手動で攪拌しながらゆっくりと加えたことを除いて、実施例VIIIの手順を繰り返した。反応を100℃で150分間保ち、その後冷却した。得られた溶液は、1H−NMRによって分析して、64.9%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。
ビーカーを氷浴で冷たく保ちながら、61.6グラムの水酸化ナトリウムを手動で攪拌しながらゆっくりと加えたことを除いて、実施例VIIIの手順を繰り返した。反応を100℃で150分間保ち、その後冷却した。得られた溶液は、1H−NMRによって分析して、26.2%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。
5000グラムのイタコン酸及び500グラムの脱イオン水を、10Lのニーダー反応器に50℃で入れた。3077グラムの水中の50質量%水酸化ナトリウムを、15分間にわたって加えた。71グラムの70%tert−ブチルヒドロペルオキシドを一度に加えた。反応器を、窒素で大気圧より0.5bar高い圧力まで圧力をかけ、その後90℃まで加熱した。混合及び加熱を130分間維持し、その後反応器を冷却した。得られた物質は、1H−NMRによって分析して、95%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は29,136g/モルであり、数平均分子量(Mn)は8,003g/モルであった。
4000グラムのイタコン酸を、10Lのニーダー反応器に70℃で入れた。2462グラムの水中の50質量%水酸化ナトリウムを、15分間にわたって加えた。60グラムのテトラエチレングリコールジアクリレートを加えた。反応器を、窒素で大気圧より0.5bar高い圧力まで圧力をかけ、その後100℃まで加熱した。57グラムの70%tert−ブチルヒドロペルオキシドを圧力下で一度に加えた。混合及び加熱を100分間維持し、その後反応器を冷却した。得られた物質は、1H−NMRによって分析して、97%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は78,532g/モルであり、数平均分子量(Mn)は6,866g/モルであった。
4000グラムのイタコン酸を、10Lのニーダー反応器に70℃で入れた。2462グラムの水中の50質量%水酸化ナトリウムを、12分間にわたって加えた。170グラムの70%tert−ブチルヒドロペルオキシドを一度に加えた。反応器を、窒素で大気圧より0.5bar高い圧力まで圧力をかけ、その後100℃まで加熱した。混合及び加熱を65分間維持し、その後反応器を冷却した。得られた物質は、1H−NMRによって分析して、99%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。177〜178ppm領域におけるトライアドの13C−NMR分析により、pH=0.82において64%のシンジオタクティシティが得られた。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は18,586g/モルであり、数平均分子量(Mn)は4,364g/モルであった。
5000グラムのイタコン酸を、10Lのニーダー反応器に70℃で入れた。3077グラムの水中の50質量%水酸化ナトリウムを、15分間にわたって加えた。100グラムのテトラエチレングリコールジアクリレート及び71グラムの70%tert−ブチルヒドロペルオキシドを一度に加えた。反応器を、窒素で大気圧より0.5bar高い圧力まで圧力をかけ、その後90℃まで加熱した。混合及び加熱を80分間維持し、その後反応器を冷却した。得られた物質は、1H−NMRによって分析して、95%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。得られたポリマーは架橋されており、脱イオン水で自身の質量の120倍に膨潤した。
650グラムのイタコン酸及び400グラムの50質量%水酸化ナトリウム水溶液を、窒素雰囲気下で機械的に攪拌しながら、70℃で1Lのジャケット付きの反応器に15分間にわたって一緒に加えた。その後、反応器を100℃まで加熱し、80mlの水中の70質量%tert−ブチルヒドロペルオキシドを一度に加えた。混合及び加熱を120分間維持し、その後反応器を冷却した。得られた物質は、1H−NMRによって分析して、98.7%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。177〜178ppm領域におけるトライアドの13C−NMR分析により、62%のシンジオタクティシティが得られた。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は12,800g/モルであり、数平均分子量(Mn)は4,574g/モルであった。
650グラムのイタコン酸及び400グラムの50質量%水酸化ナトリウム水溶液を、窒素雰囲気下で機械的に攪拌しながら、70℃で1Lのジャケット付きの反応器に15分間にわたって一緒に加えた。その後、反応器を110℃まで加熱し、20mlの水中の70質量%tert−ブチルヒドロペルオキシドを一度に加えた。混合及び加熱を120分間維持し、その後反応器を冷却した。図7は、D2O中のポリ(イタコン酸、ナトリウム塩)の1H NMRスペクトルを示す。図8は、D2O中のポリ(イタコン酸)の13C NMRスペクトルを示す。得られた物質は、1H−NMRによって分析して、99.7%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。177〜178ppm領域におけるトライアドの13C−NMR分析により、61%のシンジオタクティシティが得られた。立体規則性を、図8における拡大で見られる、177〜178ppm範囲のピーク領域のトライアドを積算することによって測定した。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は27,687g/モルであり、数平均分子量(Mn)は7,867g/モルであった。
650グラムのイタコン酸及び400グラムの50質量%水酸化ナトリウム水溶液を、窒素雰囲気下で機械的に攪拌しながら、70℃で1Lのジャケット付きの反応器に15分間にわたって一緒に加えた。その後、反応器を90℃まで加熱し、60mlの水中の50質量%過酸化水素を一度に加えた。混合及び加熱を60分間維持し、その後反応器を冷却した。得られた物質は、1H−NMRによって分析して、94%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は10,975g/モルであり、数平均分子量(Mn)は3,795g/モルであった。
650グラムのイタコン酸及び400グラムの50質量%水酸化ナトリウム水溶液を、窒素雰囲気下で機械的に攪拌しながら、70℃で1Lのジャケット付きの反応器に15分間にわたって一緒に加えた。その後、反応器を100℃まで加熱し、40mlの水中の50質量%過酸化水素を一度に加えた。混合及び加熱を120分間維持し、その後反応器を冷却した。得られた物質は、1H−NMRによって分析して、95%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は17,520g/モルであり、数平均分子量(Mn)は6,540g/モルであった。
80℃に設定された1.3Lの連続攪拌タンク反応器に、窒素雰囲気下で機械的に攪拌しながら、イタコン酸を2600グラム/時間の速度で均一に供給した。同じ反応器に、50質量%の水酸化ナトリウム水溶液を1600グラム/時間で均一に一緒に供給した。この最初の反応器の含有物を、反応器の量を1Lで一定に維持しながら、4200g/時間の速度で連続的にポンプで送り出した。50質量%過酸化水素水溶液を、60ml/時間の速度で、前の流れと一緒に、混合領域に均一に一緒に供給した。得られた溶液を、コイルを巻いた775mlのチューブ型の反応器(1.24cmの直径による6.0メートルの長さ)を通して、90℃で加熱された槽に送り出した。チューブ型の反応器から連続的に流れ出した得られた生成物を、室温に冷却した。定常状態の条件に達した際に、それぞれのサンプルの材料は、52%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した(GPCによって推算)。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は168,440g/モルであり、数平均分子量(Mn)は17,653g/モルであった。
67.7グラムのイタコン酸、23.0グラムの50質量%水酸化ナトリウム水溶液、及び9.3グラムの純粋な水酸化ナトリウムを、250mlの丸底フラスコに、窒素雰囲気下で磁気的に攪拌しながら80℃で15分間にわたって一緒に加えた。その後、反応器を100℃まで加熱し、3.1mlの水中の70%tert−ブチルヒドロペルオキシドを一度に加えた。混合及び加熱を60分間維持し、その後反応器を冷却した。得られた物質は、1H−NMRによって分析して、98.1%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した。177〜178ppm領域におけるトライアドの13C−NMR分析により、pH=0.20において62%のシンジオタクティシティが得られた。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は9,159g/モルであり、数平均分子量(Mn)は3,573g/モルであった。
80℃に設定された1.3Lの連続攪拌タンク反応器に、窒素雰囲気下で機械的に攪拌しながら、イタコン酸を1450グラム/時間の速度で均一に供給した。同じ反応器に、50質量%の水酸化ナトリウム水溶液を890グラム/時間で均一に一緒に供給した。この最初の反応器の含有物を、反応器の量を1Lで一定に維持しながら、2340g/時間の速度で連続的にポンプで送り出した。50質量%過酸化水素水溶液を、120ml/時間の速度で、前の流れと一緒に、混合領域に均一に一緒に供給した。得られた溶液を、コイルを巻いた774mlのチューブ型の反応器(2.22cmの直径による2.0メートルの長さ)を通して、90℃で加熱された槽に送り出した。チューブ型の反応器から連続的に流れ出した得られた生成物を、室温に冷却した。定常状態の条件に達した際に、代表的なサンプルの材料は、92%のイタコン酸からポリマーへの転換率を示した(GPCによって推算)。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は318,000g/モルであり、数平均分子量(Mn)は28,900g/モルであった。
ポリ(イタコン酸)を、Monomer−Polymer and Dajac Labs, Inc.から利用可能とし、分析した。商業的なポリマーは、1H−NMRによって分析して、ポリマーにおいて48%の純度を示した。13C−NMR分析を行うために、精製/濃縮が必要であり、遠心分離によって3000MWCOフィルターで行った。177〜178ppm領域におけるトライアドの13C−NMR分析により、52%のシンジオタクティシティが得られた(pH=0.94)。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は、19,600g/モルであり、数平均分子量(Mn)は3,700g/モルであった。
還流凝縮器及びマグネチックスターラーを備えた1口ガラス丸底フラスコに、50mlの0.5M HCl、10gのイタコン酸、及び0.60gの過硫酸カリウムを加えた。含有物を68時間60℃で加熱した。ポリマー溶液をアセトン中で沈殿させた(HPLCグレード)。濾過を行い、得られた固体をオーブン中で50℃で乾燥した。177〜178ppm領域におけるトライアドの13C−NMR分析により、46.5%のシンジオタクティシティが得られた(pH=1.05)。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は17,800g/モルであり、数平均分子量(Mn)は8,800g/モルであった。この比較重合Iは、「Polymerization of Itaconic Acid In Aqueous Solution: Structure Of The Polymer And Polymerization Kinetics At 25℃ Studied By Carbon−13 NMR」、Gresposら、Makromolekulare Chemie、Rapid Communications(1984)、5(9)、489〜494に報告されている方法Aに基づいていることに注意されたい。
還流凝縮器、マグネチックスターラーを備えた3口ガラス丸底フラスコに、窒素雰囲気下で、83mlのm−キシレン、7.5gのイタコン酸無水物、及び0.17gのAIBNを加えた。反応混合物を2時間60℃で加熱した。得られたポリ(イタコン酸無水物)を濾過し、m−キシレン及びエチルエーテルで洗浄した。その後、固体(4.6g)を15mlの水と終夜混合した。溶液を50℃で真空下(10mmHg)で乾燥した。得られた物質は、1H−NMRによって分析して、ポリマーにおいて83%の純度を示した。177〜178ppm領域におけるトライアドの13C−NMR分析により、34%のシンジオタクティシティが得られた(pH=0.88)。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は7,505g/モルであり、数平均分子量(Mn)は2,915g/モルであった。この比較重合IIは、「Polymerization of Itaconic Acid In Aqueous Solution: Structure Of The Polymer And Polymerization Kinetics At 25℃ Studied By Carbon−13 NMR」、Gresposら、Makromolekulare Chemie、Rapid Communications(1984)、5(9)、489〜494に報告されている方法Cに基づいていることに注意されたい。
還流凝縮器、マグネチックスターラーを備えた3口ガラス丸底フラスコに、窒素雰囲気下で、11.6mlの脱イオン水を加えた。このフラスコを90℃で加熱した。20.45gのイタコン酸、12.35gの50%NaOH、及び7gのDI水のモノマー溶液を調製した。1.75gの過硫酸カリウム及び25.8gの水の開始剤溶液も調製した。モノマー溶液及び開始剤溶液を、混合物を還流し続けるために十分な温度である約100℃にフラスコを維持しながら、2時間にわたって直線的及び別々にフラスコに供給した。加え終わった際、ポリマー溶液をさらに30分間その温度で保った。得られたポリマー溶液は、35%の転換率を示した(GPCによって推算)。この溶液をアセトン中で沈殿させた。固体を50℃で乾燥した。良質のNMRのデータを得るために、さらに精製をする必要があった。1gの生成物を2gのD2O中に溶解し、3000MWフィルターの遠心分離チューブに導入した。10分間8000rpmで遠心分離した後、残余分を1mlのD2Oで2回洗浄し、pHを0.53に調整した。177〜178ppm領域におけるトライアドの13C−NMR分析により、49%のシンジオタクティシティが得られた。ゲル浸透クロマトグラフィーに基づいて、ポリアクリル酸等価分子量で、質量平均分子量(Mw)は1,400g/モルであり、数平均分子量(Mn)は1,000g/モルであった。この比較重合IIIは、米国特許第5336744号における実施例Iに基づいていることに注意されたい。
還流凝縮器を備えた3口ガラス丸底フラスコに、磁気的に攪拌しながら窒素雰囲気下で、23.95mlの脱イオン水、20.45gのイタコン酸、及び12.35gの50質量%NaOHを加えた。1.54gの過硫酸ナトリウム及び5.79mlの脱イオン水の開始剤溶液も調製した。開始剤溶液を、混合物を還流し続けるために十分な温度である約100℃にフラスコを維持しながら、2時間にわたってフラスコに供給した。加え終わった際、ポリマー溶液をさらに30分間その温度で保った。得られたポリマー溶液は、36%の転換率を示した(GPCによって推算)。得られたポリマー溶液をアセトン中で沈殿させた。固体を50℃で乾燥した。得られた物質をさらに精製した。1gの生成物を2gのD2O中に溶解し、3000MWフィルターの遠心分離チューブに導入した。10分間8000rpmで遠心分離した後、残余分を1mlのD2Oで2回洗浄し、pHを0.75に調整した。177〜178ppm領域におけるトライアドの13C−NMR分析により、53%のシンジオタクティシティが得られた。この比較重合IVは、米国特許第5336744号における実施例IIに基づいていることに注意されたい。
本明細書において開示されたモノマーの調節された連続重合は、好ましくは、図9に例示した手順に従って達成されてもよい。示した通り、最初の工程において、本明細書で記載したいずれかの重合溶液(水、モノマー、無機塩基)を調製し、25.0モル%から85モル%の量におけるカルボン酸官能基の部分的な中和を達成してもよい。これは、好ましくは、粉末供給装置を備えたジャケット付きの反応器内で起こり、固体のモノマー及び液体を連続的に受け取り、中和する塩基溶液を連続的に供給してもよい。その後、このような重合溶液を、重合開始剤(例えばフリーラジカル開始剤)を導入した定量ポンプを介してスタティックミキサーに導入してもよい。このような開始剤の濃度は、好ましくは、0.05質量%〜15.0質量%であってもよい。その後、開始剤を含む重合溶液は、好ましくは、チューブ型の反応器の底に導入される。
10リットルのジャケット付きの反応器に、3.81kgのイタコン酸、及び2.36kgの水酸化ナトリウムの50質量%溶液を、同時に均一に加えた。反応器を機械的に攪拌し、窒素ガスを反応器内にスパージした。80℃の温度に達した際、0.573kgの過硫酸ナトリウムの33質量%水溶液を反応器に加えた。得られたポリマーは、1H−NMRによって測定して98%の転換率、水性ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定して、ポリアクリル酸較正標準を使用して7,319g/モルの数平均分子量及び2,148g/モルの数平均分子量を有した。ポリマーはまた、58%を超えるシンジオタクティシティを有する13C NMRトライアドを示す。
10リットルのジャケット付きの反応器に、4.08kgのイタコン酸、及び2.54kgの水酸化ナトリウムの50質量%溶液を、同時に均一に加えた。反応器を機械的に攪拌し、窒素ガスを反応器内にスパージした。80℃の温度に達した際、0.107kgのポリエチレングリコールジアクリレート、続けて0.422kgの過硫酸ナトリウムの33質量%水溶液を反応器に加えた。得られたポリマーは、水中に溶解しなかったが、0.9PSIの圧力下で、ポリマー1gあたり1.0質量%の塩化ナトリウムを含む4.7gの水の比率でヒドロゲル状態まで膨潤した。ポリマーはまた、58%を超えるシンジオタクティシティを有する13C NMRトライアドを示す。
10リットルのジャケット付きの反応器に、4.08kgのイタコン酸、及び2.54kgの水酸化ナトリウムの50質量%溶液を、同時に均一に加えた。反応器を機械的に攪拌し、窒素ガスを反応器内にスパージした。80℃の温度に達した際、0.294kgのポリエチレングリコールジアクリレート、続けて0.434kgの過硫酸ナトリウムの33質量%水溶液を反応器に加えた。得られたポリマーは、水中に溶解しなかったが、0.9PSIの圧力下で、ポリマー1gあたり1.0質量%の塩化ナトリウムを含む2.3gの水の比率でヒドロゲル状態まで膨潤した。ポリマーはまた、58%を超えるシンジオタクティシティを有する13C NMRトライアドを示す。
10リットルのジャケット付きの反応器に、2.49kgのイタコン酸、及び1.54kgの水酸化ナトリウムの50質量%溶液を、同時に均一に加えた。反応器を機械的に攪拌し、窒素ガスを反応器内にスパージした。80℃の温度に達した際、0.178kgのポリエチレングリコールジアクリレート、続けて0.168kgの過硫酸ナトリウムの33質量%水溶液を反応器に加えた。得られたポリマーは、水中に溶解しなかったが、0.9PSIの圧力下で、ポリマー1gあたり1.0質量%の塩化ナトリウムを含む5.7gの水の比率でヒドロゲル状態まで膨潤した。ポリマーはまた、58%を超えるシンジオタクティシティを有する13C NMRトライアドを示す。
10リットルのジャケット付きの反応器に、32.38kg/時間でイタコン酸、及び19.38kg/時間で水酸化ナトリウムの50質量%溶液を、同時に均一に加えた。反応器を機械的に攪拌し、窒素ガスを反応器内にスパージした。反応器の温度を85℃から95℃の間に維持した。得られた溶液を、第一の反応器中が定常状態の条件となる速度で反応器から送り出し、4.9kg/時間の速度で過硫酸ナトリウムの33質量%水溶液と連続的に混合した。反応溶液を、6分間第一段階の反応器を通して送り出し、その後、0.2m2/kgの重合媒体の冷却表面を利用して図9に示す通り反応させた(図9における工程VI)。得られたポリマーは、1H−NMRによって測定して98%の転換率、水性ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定して、ポリアクリル酸較正標準を使用して7,781g/モルの数平均分子量及び2,366g/モルの数平均分子量を有した。ポリマーはまた、58%を超えるシンジオタクティシティを有する13C NMRトライアドを示す。
10リットルのジャケット付きの反応器に、31.17kg/時間でイタコン酸、及び16.77kg/時間で水酸化ナトリウムの50質量%溶液を、同時に均一に加えた。反応器を機械的に攪拌し、窒素ガスを反応器内にスパージした。反応器の温度を85℃から95℃の間に維持した。得られた溶液を、第一の反応器中が定常状態の条件となる速度で反応器から送り出し、2.32kg/時間の速度で過硫酸ナトリウムの33質量%水溶液と連続的に混合した。反応溶液を、6分間第一段階のチューブ型の反応器を通して送り出し、その後、0.22m2/kgの冷却表面を有する連続的な冷却機構で図9に示す通り反応させた。得られたポリマーは、1H−NMRによって測定して89%の転換率、水性ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定して、ポリアクリル酸較正標準を使用して29,699g/モルの数平均分子量及び6,646g/モルの数平均分子量を有した。ポリマーはまた、58%を超えるシンジオタクティシティを有する13C NMRトライアドを示す。
Claims (44)
- (a)以下の構造:
のうちの1つ以上を有するモノマーを供給する工程;
(b)モノマー(I)、(II)及び/又は(III)のうちの少なくとも1つと溶媒とを組み合わせ、存在するカルボン酸官能基1モルに対して、25.0モル%から85.0モル%の量でカルボン酸官能基を部分的に中和して、露出表面積(SAPM)及び密度(DPM)を有するモノマー/溶媒の重合媒体を提供する工程;
(c)前記モノマーを重合して重合の発熱(ΔHp)をもたらし、前記溶媒を蒸発させて蒸発の吸熱(ΔHv)をもたらす工程であって、ΔHp及びΔHvが前記重合の温度を50.0℃から150℃に維持する工程;及び
(d)SAPMを増加させ、DPMを減少させ、前記重合の温度を50.0℃から150℃に維持する工程
を含む重合方法。 - (d)工程の後、DPMの値を増加させて、重合の温度を50.0℃以上に維持する、請求項1に記載の方法。
- (c)工程における前記モノマーの前記重合が、3.0分間から60.0分間にわたって起きる、請求項1に記載の方法。
- 前記溶媒が、1.0分間から15.0分間にわたって蒸発することができる、請求項1に記載の方法。
- (c)工程において、DPMの値が減少する、請求項1に記載の方法。
- (c)工程において、SAPMの値が10%から500%増加する、請求項1に記載の方法。
- (d)工程において、前記重合媒体が、重合媒体の0.03m2/kgから1.0m2/kgの露出表面積を有する、請求項1に記載の方法。
- 転換率が50%から99.9%である、請求項1に記載の方法。
- 前記モノマーが、50質量%から90質量%の固形分含有量で前記溶媒中に存在する、請求項1に記載の方法。
- 前記カルボン酸官能基の前記中和が、カルボン酸1モルに対して40モル%から60モル%である、請求項1に記載の方法。
- 前記カルボン酸官能基の前記中和が、カルボン酸1モルに対して45モル%から55モル%である、請求項1に記載の方法。
- 前記重合により、20,000g/モル以上の質量平均分子量(Mw)を有するポリマーが提供される、請求項1に記載の方法。
- 前記重合により、20,000g/モルから1,000,000g/モルの質量平均分子量(Mw)を有するポリマーが提供される、請求項1に記載の方法。
- 前記重合により、58.0%を超えるシンジオタクティシティを有する13C NMRトライアドを示すポリマーが提供される、請求項1に記載の方法。
- 前記部分的な中和が、2.0時間を超えない時間で起きる、請求項1に記載の方法。
- 前記部分的な中和が、1.0時間を超えない時間で起きる、請求項1に記載の方法。
- 前記重合が、0.05質量%から15.0質量%の量で存在するフリーラジカル開始剤によって開始される、請求項1に記載の方法。
- 前記重合が、0.1質量%から6.0質量%の量で存在するフリーラジカル開始剤によって開始される、請求項1に記載の方法。
- 前記重合が、0.20質量%から4.0質量%の量で存在するフリーラジカル開始剤によって開始される、請求項1に記載の方法。
- 前記モノマーがイタコン酸である、請求項1に記載の方法。
- 前記モノマーは非重合モノマーに異性化することができ、非重合モノマーの量が、存在する酸性モノマー1モルに対して、20.0モル%以下の量に維持される、請求項1に記載の方法。
- 前記重合が連続的に行われる、請求項1に記載の方法。
- (a)以下の構造:
を有するモノマーを供給する工程;
(b)前記モノマーと溶媒とを組み合わせ、存在するカルボン酸官能基1モルに対して、25.0モル%から85.0モル%の量でカルボン酸官能基を部分的に中和して、露出表面積(SAPM)及び密度(DPM)を有するモノマー/溶媒の重合媒体を提供する工程;
(c)前記モノマーを重合して重合の発熱(ΔHp)をもたらし、前記溶媒を蒸発させて蒸発の吸熱(ΔHv)をもたらす工程であって、ΔHp及びΔHvが前記重合の温度を50.0℃から150℃に維持する工程;及び
(d)SAPMを増加させ、DPMを減少させ、前記重合の温度を50.0℃から150℃に維持する工程
を含む重合方法。 - (d)工程の後、DPMの値を増加させて、重合の温度を50.0℃以上に維持する、請求項23に記載の方法。
- (c)工程における前記モノマーの前記重合が、3.0分間から60.0分間にわたって起きる、請求項23に記載の方法。
- 前記溶媒が、1.0分間から15.0分間にわたって蒸発することができる、請求項23に記載の方法。
- (c)工程において、DPMの値が減少する、請求項23に記載の方法。
- (d)工程において、前記重合媒体が、重合媒体の0.03m2/kgから1.0m2/kgの露出表面積を有する、請求項23に記載の方法。
- 転換率が50%から99.9%である、請求項23に記載の方法。
- 前記モノマーが、50質量%から90質量%の固形分含有量で前記溶媒中に存在する、請求項23に記載の方法。
- 前記カルボン酸官能基の前記中和が、カルボン酸1モルに対して40モル%から60モル%である、請求項23に記載の方法。
- 前記カルボン酸官能基の前記中和が、カルボン酸1モルに対して45モル%から55モル%である、請求項23に記載の方法。
- 前記重合により、20,000g/モル以上の質量平均分子量(Mw)を有するポリマーが提供される、請求項23に記載の方法。
- 前記重合により、20,000g/モルから1,000,000g/モルの質量平均分子量(Mw)を有するポリマーが提供される、請求項23に記載の方法。
- 前記重合により、58.0%を超えるシンジオタクティシティを有する13C NMRトライアドを示すポリマーが提供される、請求項23に記載の方法。
- 前記部分的な中和が、2.0時間を超えない時間で起きる、請求項23に記載の方法。
- 前記部分的な中和が、1.0時間を超えない時間で起きる、請求項23に記載の方法。
- 前記重合が、0.05質量%から15.0質量%の量で存在するフリーラジカル開始剤によって開始される、請求項23に記載の方法。
- 前記重合が、0.1質量%から6.0質量%の量で存在するフリーラジカル開始剤によって開始される、請求項23に記載の方法。
- 前記重合が、0.20質量%から4.0質量%の量で存在するフリーラジカル開始剤によって開始される、請求項23に記載の方法。
- 前記モノマーがイタコン酸である、請求項23に記載の方法。
- 前記モノマーは非重合モノマーに異性化することができ、非重合モノマーの量が、存在する酸性モノマー1モルに対して、20.0モル%以下の量に維持される、請求項23に記載の方法。
- 前記重合が連続的に行われる、請求項23に記載の方法。
- (a)以下の構造:
のうちの1つ以上を有するモノマーを供給する工程;
(b)モノマー(I)、(II)及び/又は(III)のうちの少なくとも1つと溶媒とを組み合わせ、存在するカルボン酸官能基1モルに対して、25.0モル%から85.0モル%の量でカルボン酸官能基を部分的に中和して、露出表面積(SAPM)及び密度(DPM)を有するモノマー/溶媒の重合媒体を提供する工程;
(c)前記モノマーを重合して重合の発熱(ΔHp)をもたらし、前記溶媒を蒸発させて蒸発の吸熱(ΔHv)をもたらす工程であって、ΔHp及びΔHvが前記重合の温度を50.0℃から150℃に維持する工程;及び
(d)SAPMを増加させ、DPMを減少させ、前記重合の温度を50.0℃から150℃に維持する工程
を含む重合方法であって、(1)20,000g/モル以上の質量平均分子量;及び/又は(2)58.0%を超える13C NMRトライアドのシンジオタクティシティを有するポリマーへのモノマーの転換率が50%から99.9%である、重合方法。
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