JP2021155675A - Manufacturing method of high purity cationic polymer - Google Patents

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Abstract

To provide a manufacturing method of a high purity cationic polymer capable of not only reducing a residual amount of impurities derived from a polymerization initiator such as TMSI and so on but also capable of effectively reducing a residual amount of metal ions such as sodium ions and so on.SOLUTION: A manufacturing method of high purity cationic polymers that comprises: a) a step of polymerizing the acid addition salt of a cationic monomer under the presence of a radical polymerization initiator comprising an additive salt of azobis (amidinoalkane) in an aqueous solvent; b) a step of neutralizing the polymer obtained in step a) with an alkali, and c) a step of removing a neutralized salt generated c) and b) steps, in which after the step b), before the step c), a step of heating within a range of temperature of 40 to 90°C is further added, and, a ratio x:y of a total molar number y of alkali added until the end of the step c) from the start of the step b), relative to a molar number x of the an acid additive salt of the cationic monomer supplied to the step a) is within the range of 1:1.08 to 1:1.5.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、高純度のカチオン系重合体の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、特に高純度が求められる電子材料用原料や医薬品原料等に好適な高純度のカチオン系重合体を製造する方法及びその応用に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a high-purity cationic polymer. More specifically, the present invention relates to a method for producing a high-purity cationic polymer suitable for raw materials for electronic materials, raw materials for pharmaceuticals, etc., which are particularly required to have high purity, and its application.

アリルアミン系(共)重合体に代表されるカチオン系重合体は水溶性であることを活かして様々な分野に幅広く用いられており、例えば凝集剤や汚泥脱水剤をはじめ、接着剤、製紙用薬剤、帯電防止剤、塗料、アンカーコート剤、染料固着剤、インクジェット式印刷用薬剤などの各種機能性材料の原料に利用されている。
カチオン系重合体の製造は、通常、カチオン系単量体であるモノアリルアミン塩酸塩等の重合性単量体の酸付加塩を、重合開始剤(例えば、2,2’−アゾビス−2−メチルプロピオンアミジン等の無機酸塩または有機酸塩)の存在下に重合させ、得られたアリルアミン系(共)重合体の塩酸塩等のカチオン系重合体の酸付加塩を、アルカリで中和処理し、副生する中和塩を除去するため透析等の精製手段に付する。これにより、遊離の(酸付加塩を実質的に有さない)アリルアミン系(共)重合体等の遊離のカチオン系重合体を製造することができる。
Cationic polymers represented by allylamine-based (co) polymers are widely used in various fields due to their water solubility. For example, coagulants, sludge dehydrating agents, adhesives, and papermaking agents. It is used as a raw material for various functional materials such as antistatic agents, paints, anchor coating agents, dye fixing agents, and inkjet printing agents.
In the production of a cationic polymer, an acid addition salt of a polymerizable monomer such as monoallylamine hydrochloride, which is a cationic monomer, is usually used as a polymerization initiator (for example, 2,2'-azobis-2-methyl). The acid addition salt of the cationic polymer such as the hydrochloride of the allylamine-based (co) polymer obtained by polymerizing in the presence of an inorganic acid salt such as propionamidine or an organic acid salt) is neutralized with an alkali. , It is subjected to purification means such as dialysis to remove the neutralizing salt produced as a by-product. This makes it possible to produce a free cationic polymer such as a free (substantially free of acid addition salt) allylamine-based (co) polymer.

より高純度のカチオン系重合体を得るため、上記製造方法への種々の改良が提案されている。例えば、アリルアミン系(共)重合体の製造においては、重合開始剤に由来するテトラメチルサクシンイミド(TMSI)等のサクシンイミド誘導体を除去するために、イオン交換膜電気透析で除去可能な無機塩を加えて電気透析を行うことが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
また、重合開始剤と次亜リン酸やその塩の存在下でカチオン系単量体を重合させることや、重合開始剤の存在下でカチオン系単量体を重合させた後、次亜リン酸やその塩を添加して加熱処理することで、重合開始剤やそれ由来の変性物をサクシンイミド誘導体などに変換し、ろ別により除去する方法も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
In order to obtain a higher-purity cationic polymer, various improvements to the above-mentioned production method have been proposed. For example, in the production of an allylamine-based (co) polymer, an inorganic salt that can be removed by ion exchange membrane electrodialysis is added in order to remove a succinimide derivative such as tetramethylsuccinimide (TMSI) derived from a polymerization initiator. It has been proposed to perform electrodialysis (see, for example, Patent Document 1).
In addition, the cationic monomer is polymerized in the presence of a polymerization initiator and hypophosphoric acid or a salt thereof, or the cationic monomer is polymerized in the presence of a polymerization initiator, and then hypophosphoric acid is used. A method has also been proposed in which a polymerization initiator or a modified product derived from the polymerization initiator is converted into a succinimide derivative or the like by adding or a salt thereof and heat-treated, and then removed by filtration (see, for example, Patent Document 2). ..

電子材料用原料や医薬品原料等の用途においては、特に高純度のカチオン系重合体が求められており、TMSI等の重合開始剤由来の不純物の残存量低減だけでなく、金属イオンの残存量低減も重要となっている。上記で提案されている改良手法は、重合開始剤由来の不純物の低減には一定の有効性を有するものの、必ずしも残存の金属イオン量を十分に低減することができない。 In applications such as raw materials for electronic materials and raw materials for pharmaceuticals, particularly high-purity cationic polymers are required, and not only the residual amount of impurities derived from polymerization initiators such as TMSI is reduced, but also the residual amount of metal ions is reduced. Is also important. Although the improved method proposed above has a certain effect in reducing impurities derived from the polymerization initiator, it cannot always sufficiently reduce the amount of residual metal ions.

特開2010−43174号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-43174 特開2001−253905号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-253905

本発明は上記の背景技術に鑑みてなされたものであり、TMSI等の重合開始剤由来の不純物の残存量が低減できるだけでなく、ナトリウムイオン等の金属イオンの残存量をも効果的に低減することができる、高純度カチオン系重合体の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above background techniques, and not only can the residual amount of impurities derived from the polymerization initiator such as TMSI be reduced, but also the residual amount of metal ions such as sodium ions can be effectively reduced. An object of the present invention is to provide a method for producing a high-purity cationic polymer capable of producing the same.

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、カチオン系単量体の酸付加塩を重合して得られた重合体をアルカリで中和処理し、次いで透析等の精製工程に付して副生した中和塩を除去する従来の製造方法において、アルカリでの中和処理後に加温工程を加えること、及びカチオン系単量体の酸付加塩に対するアルカリの割合を適宜調整することで、開始剤由来の不純物と、不純物として含まれる金属イオンとを、ともに効率よく低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
[1]
a)水系溶媒中において、アゾビス(アミジノアルカン)の付加塩からなるラジカル重合開始剤の存在下、カチオン系単量体の酸付加塩を重合する工程;
b)工程a)で得られた重合体を、アルカリで中和処理する工程;及び
c)工程b)で生じた中和塩を除去する工程;
を有する、高純度カチオン系重合体の製造方法において、
工程b)の後、工程c)の前に、温度40〜90℃の範囲内に加温する工程を更に有し、且つ、
工程a)に供される前記カチオン系単量体の酸付加塩のモル数xに対する、工程b)の開始から工程c)の終了までに添加したアルカリの合計モル数yの比x:yが、1:1.08〜1:1.5の範囲内である、
上記高純度カチオン系重合体の製造方法、である。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors neutralized the polymer obtained by polymerizing an acid addition salt of a cationic monomer with an alkali, and then subjected to dialysis and the like. In the conventional production method for removing the neutralized salt produced as a by-product in the purification step, a heating step is added after the neutralization treatment with alkali, and the ratio of alkali to the acid addition salt of the cationic monomer is adjusted. We have found that both the impurities derived from the initiator and the metal ions contained as impurities can be efficiently reduced by making appropriate adjustments, and have completed the present invention.
That is, the present invention
[1]
a) A step of polymerizing an acid addition salt of a cationic monomer in the presence of a radical polymerization initiator composed of an addition salt of azobis (amidinoalkane) in an aqueous solvent;
b) A step of neutralizing the polymer obtained in step a) with an alkali; and c) a step of removing the neutralized salt generated in step b);
In the method for producing a high-purity cationic polymer having
After the step b) and before the step c), there is further a step of heating in the temperature range of 40 to 90 ° C.
The ratio x: y of the total number of moles y of the alkali added from the start of step b) to the end of step c) with respect to the number x of moles of the acid addition salt of the cationic monomer used in step a) is , Is in the range of 1: 1.08 to 1: 1.5.
The method for producing a high-purity cationic polymer.

また、下記[2]から[9]は、いずれも本発明の好ましい一態様又は一実施形態である。
[2]
上記カチオン系単量体の酸付加塩が、アリルアミン系単量体の塩酸塩である、[1]に記載の高純度カチオン系重合体の製造方法。
[3]
前記アゾビス(アミジノアルカン)が、下記一般式式(I)で表される構造を有する、[1又は2に記載の高純度カチオン系重合体の製造方法

Figure 2021155675

(式中、RおよびRは、それぞれ炭素数1〜3のアルキル基を示し、それらはたがいに同一であっても異なっていてもよい。)。
[4]
前記ラジカル重合開始剤が2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)付加塩である[1]又は[2]に記載の高純度カチオン系重合体の製造方法。
[5]
工程c)における中和塩の除去を電気透析で行なう、[1]から[4]のいずれか一項に記載の高純度カチオン系重合体の製造方法。
[6]
サクシンイミド誘導体の含有量が、1,500ppm以下であり、Naイオン含有量が、10ppm以下である、高純度カチオン系重合体溶液。
[7]
サクシンイミド誘導体の含有量が、1,500ppm以下であり、NHイオン含有量が、15ppm以下である、高純度カチオン系重合体溶液。
[8]
サクシンイミド誘導体の含有量が、1,500ppm以下であり、Clイオン含有量が、500ppm以下である、高純度カチオン系重合体溶液。
[9]
アリルアミン系(共)重合体溶液である、[6]から[8]のいずれか一項に記載の高純度カチオン系重合体溶液。 In addition, the following [2] to [9] are all preferred embodiments or embodiments of the present invention.
[2]
The method for producing a high-purity cationic polymer according to [1], wherein the acid addition salt of the cationic monomer is a hydrochloride of an allylamine-based monomer.
[3]
The method for producing a high-purity cationic polymer according to [1 or 2], wherein the azobis (amidinoalkane) has a structure represented by the following general formula (I).
Figure 2021155675

(In the formula, R 1 and R 2 each represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and they may be the same or different from each other).
[4]
The method for producing a high-purity cationic polymer according to [1] or [2], wherein the radical polymerization initiator is an addition salt of 2,2'-azobis (2-amidinopropane).
[5]
The method for producing a high-purity cationic polymer according to any one of [1] to [4], wherein the neutralized salt is removed by electrodialysis in step c).
[6]
A high-purity cationic polymer solution having a succinimide derivative content of 1,500 ppm or less and a Na ion content of 10 ppm or less.
[7]
The content of succinimide derivative, or less 1,500 ppm, NH 4 ion content is 15ppm or less, a high purity cationic polymer solution.
[8]
A high-purity cationic polymer solution having a succinimide derivative content of 1,500 ppm or less and a Cl ion content of 500 ppm or less.
[9]
The high-purity cationic polymer solution according to any one of [6] to [8], which is an allylamine-based (co) polymer solution.

本発明の高純度カチオン系重合体の製造方法は、TMSI等の開始剤由来の不純物を低減できるだけでなく、原料由来の不純物である金属イオンをも同時に低減することができるので、電子材料用原料や医薬品原料等の、特に高純度のカチオン系重合体が要求される用途向けのカチオン系重合体の製造において特に好適に用いられる。また、本発明の高純度カチオン系重合体の製造方法は、加温やアルカリの添加等の比較的簡単な操作を追加するだけで、従来のカチオン系重合体の製造方法の設備を、そのまま或いは比較的簡単な改良のみで使用することができるので、工業化に適し、コストや品質の安定性の観点でも高い実用的価値を有する。更に、特殊な添加剤等を加える必要がないため、他の不純物の混入リスクも極めて低い。 The method for producing a high-purity cationic polymer of the present invention can not only reduce impurities derived from an initiator such as TMSI, but also simultaneously reduce metal ions, which are impurities derived from raw materials, and thus can be used as raw materials for electronic materials. It is particularly preferably used in the production of cationic polymers for applications requiring particularly high-purity cationic polymers such as raw materials for pharmaceuticals and pharmaceuticals. Further, in the method for producing a high-purity cationic polymer of the present invention, the equipment of the conventional method for producing a cationic polymer can be used as it is or by simply adding relatively simple operations such as heating and addition of alkali. Since it can be used with only relatively simple improvements, it is suitable for industrialization and has high practical value in terms of cost and quality stability. Furthermore, since it is not necessary to add special additives or the like, the risk of contamination with other impurities is extremely low.

本発明の高純度カチオン系重合体の製造方法は、
a)水系溶媒中において、アゾビス(アミジノアルカン)の付加塩からなるラジカル重合開始剤の存在下、カチオン系単量体の酸付加塩を重合する工程;
b)工程a)で得られた重合体を、アルカリで中和処理する工程;及び
c)工程b)で生じた中和塩を除去する工程;
を有する。
以下、上記工程a)からc)について、その好ましい形態を説明する。
The method for producing a high-purity cationic polymer of the present invention is
a) A step of polymerizing an acid addition salt of a cationic monomer in the presence of a radical polymerization initiator composed of an addition salt of azobis (amidinoalkane) in an aqueous solvent;
b) A step of neutralizing the polymer obtained in step a) with an alkali; and c) a step of removing the neutralized salt generated in step b);
Have.
Hereinafter, preferred forms of the above steps a) to c) will be described.

工程a)
本発明の製造方法を構成する工程a)においては、水系溶媒中において、アゾビス(アミジノアルカン)の付加塩からなるラジカル重合開始剤の存在下、カチオン系単量体の酸付加塩を重合する。
Step a)
In the step a) constituting the production method of the present invention, the acid addition salt of the cationic monomer is polymerized in the presence of a radical polymerization initiator composed of an addition salt of azobis (amidinoalkane) in an aqueous solvent.

ここで、水系溶媒としては、水、水と親和性を有する各種溶媒、及びそれらの組み合わせのいずれを用いてもよいが、その好ましい例としては、例えば水を始め、塩酸、硫酸、リン酸、ポリリン酸などの無機酸またはその水溶液、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸などの有機酸またはその水溶液、アルコール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、さらには塩化亜鉛、塩化カルシウム、塩化マグネシウムなどの無機酸塩の水溶液などが挙げられる。これらは1種用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。 Here, as the aqueous solvent, water, various solvents having an affinity for water, or a combination thereof may be used, and preferred examples thereof include water, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and the like. Inorganic acids such as polyphosphate or aqueous solutions thereof, organic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, lactic acid or aqueous solutions thereof, alcohols, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, and inorganic acid salts such as zinc chloride, calcium chloride, magnesium chloride. Examples include an aqueous solution. These may be used alone or in combination of two or more.

工程a)で用いられるアゾビス(アミジノアルカン)の付加塩としては、下記一般式(I)で表されるアゾビス(アミジノアルカン)の付加塩を用いることが好ましい。

Figure 2021155675

上記一般式(I)におけるRおよびRはそれぞれ炭素数1〜3のアルキル基であり、具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基などを挙げることができる。RおよびRは、たがいに同一でも異なっていてもよい。 As the azobis (amidino alkane) addition salt used in the step a), it is preferable to use the azobis (amidino alkane) addition salt represented by the following general formula (I).
Figure 2021155675

R 1 and R 2 in the above general formula (I) are alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, respectively, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an isopropyl group. R 1 and R 2 may be the same or different from each other.

この一般式(I)表されるアゾビス(アミジノアルカン)の具体例としては、2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)、2,2′−アゾビス(2−アミジノブタン)、2,2′−アゾビス(2−アミジノペンタン)、2,2′−アゾビス(2−アミジノ−3−メチルブタン)、3,3′−アゾビス(3−アミジノペンタン)、3,3′−アゾビス(3−アミジノヘキサン)、3,3′−アゾビス(3−アミジノ−4−メチルペンタン)、4,4′−アゾビス(4−アミジノヘプタン)などが挙げられる。
工程a)においては、ラジカル重合開始剤として、これらの化合物の付加塩が用いられるが、特に2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)付加塩が好適である。
付加塩のうち好適なものとしては、例えば塩酸塩、硫酸塩、リン酸塩、アルキル硫酸塩、p−トルエンスルホン酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩などの無機酸付加塩または有機酸付加塩を挙げることができる。
工程a)においては、上記アゾビス(アミジノアルカン)の付加塩は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Specific examples of the azobis (amidinoalkane) represented by the general formula (I) include 2,2'-azobis (2-amidinopropane), 2,2'-azobis (2-amidinobutane), and 2,2'-. Azobis (2-amidinopentane), 2,2'-azobis (2-amidino-3-methylbutane), 3,3'-azobis (3-amidinopentane), 3,3'-azobis (3-amidinohexane), Examples thereof include 3,3'-azobis (3-amidino-4-methylpentane) and 4,4'-azobis (4-amidinoheptane).
In step a), addition salts of these compounds are used as the radical polymerization initiator, and 2,2'-azobis (2-amidinopropane) addition salts are particularly preferable.
Suitable addition salts include inorganic acid addition salts such as hydrochloride, sulfate, phosphate, alkyl sulfate, p-toluene sulfonate, formate, acetate, propionate and other inorganic acid addition salts or organic acids. Additional salts can be mentioned.
In step a), the azobis (amidinoalkane) addition salt may be used alone or in combination of two or more.

工程a)において用いられるカチオン系単量体の酸付加塩を与えるカチオン系単量体としては、特に制限はなく、カチオン性を有し、水系溶媒中において、アゾビス(アミジノアルカン)の付加塩からなるラジカル重合開始剤の存在下に重合しうる化合物を適宜使用することができる。
このようなカチオン系単量体としては、アリルアミン系単量体が好ましく、例えば、モノアリルアミン、N−メチルアリルアミン、N,N−ジメチルアリルアミン、N−シクロヘキシルアリルアミン、N,N−(メチル)シクロヘキシルアリルアミン、N,N−ジシクロヘキシルアリルアミン、ジアリルアミン、N−メチルジアリルアミン、N−ベンジルジアリルアミンなどのアリルアミン類の付加塩、さらには塩化ジアリルジメチルアンモニウム、臭化ジアリルジメチルアンモニウム、ヨウ化ジアリルジメチルアンモニウム、メチル硫酸ジアリルジメチルアンモニウム、塩化ジアリルメチルベンジルアンモニウム、臭化ジアリルメチルベンジルアンモニウム、ヨウ化ジアリルメチルベンジルアンモニウム、メチル硫酸ジアリルメチルベンジルアンモニウム、塩化ジアリルジベンジルアンモニウム、臭化ジアリルジベンジルアンモニウム、ヨウ化ジアリルジベンジルアンモニウム、メチル硫酸ジアリルジベンジルアンモニウムなどのジアリルアミンの四級アンモニウム塩などを好適に使用することができる。
アリルアミン系単量体以外のカチオン系単量体としては、N,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート類、N,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド類、ビニルアミンなどを例示できる。
上記付加塩としては、例えば塩酸塩、臭化水素酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、リン酸塩などが挙げられ、なかでも塩酸塩が好ましい。
The cationic monomer that gives the acid addition salt of the cationic monomer used in step a) is not particularly limited, has cationic properties, and is derived from the addition salt of azobis (amidinoalcan) in an aqueous solvent. A compound that can be polymerized in the presence of the radical polymerization initiator can be appropriately used.
As such a cationic monomer, an allylamine-based monomer is preferable, and for example, monoallylamine, N-methylallylamine, N, N-dimethylallylamine, N-cyclohexylammonium, N, N- (methyl) cyclohexylallylamine. , N, N-dicyclohexylallylamine, diallylamine, N-methyldialylamine, N-benzyldiallylamine and other allylamine addition salts, as well as diallyldimethylammonium chloride, diallyldimethylammonium bromide, diallyldimethylammonium iodide, diallyldimethylmethylsulfate. Ammonium, diallylmethylbenzylammonium chloride, diallylmethylbenzylammonium bromide, diallylmethylbenzylammonium iodide, diallylmethylbenzylammonium methylsulfate, diallyldibenzylammonium chloride, diallyldibenzylammonium bromide, diallyldibenzylammonium iodide, methyl A quaternary ammonium salt of diallylamine such as diallyldibenzylammonium sulfate can be preferably used.
Examples of cationic monomers other than allylamine-based monomers include N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylates, N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamides, and vinylamine.
Examples of the additional salt include hydrochloride, hydrobromide, sulfate, sulfite, phosphate and the like, and among them, hydrochloride is preferable.

これらのカチオン系単量体の酸付加塩は1種のみを用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、カチオン系単量体の酸付加塩のみを重合してもよいし、それ以外の単量体と共重合してもよい。
後者の場合のそれ以外の単量体としては、酸付加塩を有さないカチオン系単量体、二酸化硫黄、ジカルボン酸、不飽和カルボン酸、不飽和スルホン酸やその塩をはじめとするアニオン性単量体等を挙げることができる。
それ以外の単量体の使用量にも特に制限は無いが、本発明の効果を十分に発揮する観点からは、カチオン系単量体の酸付加塩の使用量が、全ての単量体を基準として50モル%以上であることが好ましく、100モル%以上であることが特に好ましい。
Only one type of acid addition salt of these cationic monomers may be used, or two or more types may be used in combination.
Further, only the acid addition salt of the cationic monomer may be polymerized, or may be copolymerized with other monomers.
In the latter case, other monomers include cationic monomers having no acid addition salt, sulfur dioxide, dicarboxylic acid, unsaturated carboxylic acid, unsaturated sulfonic acid and salts thereof. Examples include monomers.
The amount of the other monomers used is not particularly limited, but from the viewpoint of fully exerting the effect of the present invention, the amount of the acid addition salt of the cationic monomer used is the amount of all the monomers used. As a reference, it is preferably 50 mol% or more, and particularly preferably 100 mol% or more.

重合に際して、前記のカチオン系単量体の付加塩は、単離された結晶の形で使用されるのが普通であるが、上記の単量体またはその水溶液と酸とを混合させて、仕込み系中でその付加塩を生成させてもよい。言うまでもなく、酸の水溶液を重合媒体として使用する場合には、所定量のカチオン系単量体と酸の水溶液とを混合し、そのまま重合させることができる。 At the time of polymerization, the addition salt of the above-mentioned cationic monomer is usually used in the form of an isolated crystal, but the above-mentioned monomer or an aqueous solution thereof is mixed with an acid and charged. The additional salt may be produced in the system. Needless to say, when an aqueous acid solution is used as a polymerization medium, a predetermined amount of the cationic monomer and the aqueous acid solution can be mixed and polymerized as they are.

工程a)における重合温度は、使用するカチオン系単量体の種類や水系溶媒の種類などにより異なるが、通常50℃〜還流温度、好ましくは60〜100℃の範囲である。また、重合時間は、使用するカチオン系単量体の種類、重合温度、ラジカル重合開始剤の量などに左右され、一概に定めることはできないが、通常200時間以内で十分である。カチオン系単量体の濃度は、その溶解度の範囲で高いほうが望ましいが、通常30重量%以上、好ましくは50〜90重量%である。
工程a)における重合度には特に制限は無いが、用途等との関係から、10〜2,600であることが好ましく、17〜900であることが特に好ましい。
上記好ましい重合度は、重量平均分子量に換算すると概ね500〜150,000に相当し、上記特に好ましい重合度は、重量平均分子量に換算すると概ね1,000〜50,000に相当する。
The polymerization temperature in step a) varies depending on the type of cationic monomer used, the type of aqueous solvent, and the like, but is usually in the range of 50 ° C. to reflux temperature, preferably 60 to 100 ° C. The polymerization time depends on the type of cationic monomer used, the polymerization temperature, the amount of the radical polymerization initiator, and the like, and cannot be unconditionally determined, but usually 200 hours or less is sufficient. The concentration of the cationic monomer is preferably high within the range of its solubility, but is usually 30% by weight or more, preferably 50 to 90% by weight.
The degree of polymerization in the step a) is not particularly limited, but is preferably 10 to 2,600, particularly preferably 17 to 900, in view of the intended use.
The preferred degree of polymerization corresponds to approximately 500 to 150,000 in terms of weight average molecular weight, and the particularly preferred degree of polymerization corresponds to approximately 1,000 to 50,000 in terms of weight average molecular weight.

工程a)においてアゾビス(アミジノアルカン)の付加塩からなるラジカル重合開始剤の存在下カチオン系単量体を重合すると、ラジカル重合開始剤の多くがサクシンイミド誘導体に変換されうる。例えば、上記一般式(I)で表されるアゾビス(アミジノアルカン)の付加塩からなるラジカル重合開始剤は、その多くが一下記般式(II)で表されるサクシンイミド誘導体に変換されうる。

Figure 2021155675

(式中、RおよびRは、上記一般式(I)について説明したものと同様である。) When a cationic monomer is polymerized in the presence of a radical polymerization initiator composed of an azobis (amidinoalkane) addition salt in step a), most of the radical polymerization initiators can be converted into succinimide derivatives. For example, most of the radical polymerization initiators composed of the addition salt of azobis (amidinoalkane) represented by the above general formula (I) can be converted into the succinimide derivative represented by the following general formula (II).
Figure 2021155675

(In the formula, R 1 and R 2 are the same as those described in the above general formula (I).)

反応液(カチオン系重合体水系溶液)を冷却することにより、該サクシンイミド誘導体が結晶化して析出するので、この析出物を常法に従ってろ過などの手段により固液分離することにより、不純物であるサクシンイミド誘導体を一定程度除去することができる。
しかしながら、該サクシンイミド誘導体の相当量は水系溶媒中に残存するので、これだけではサクシンイミド誘導体を十分に除去することは困難である。また、該サクシンイミド誘導体の結晶化及び析出には相当の時間を要するので、生産性の観点からもこの方法のみでのサクシンイミド誘導体の除去には限界がある。
一方、析出せずに溶存しているサクシンイミド誘導体を例えば電気透析、好ましくはイオン交換膜電気透析、に付すことにより、サクシンイミド誘導体不純物を更に低レベルになるまで除去することができる。本発明においては、後述の工程c)においてサクシンイミド誘導体不純物を更に除去することが可能であり、その際の条件として、後述の特定のアルカリ添加量(工程a)に供される前記カチオン系単量体の酸付加塩のモル数に対する、アルカリのモル数の比)を満たすことで、サクシンイミド誘導体不純物を効果的に除去することができる。
By cooling the reaction solution (cationic polymer aqueous solution), the succinimide derivative crystallizes and precipitates. Therefore, by solid-liquid separation of this precipitate by means such as filtration according to a conventional method, succinimide, which is an impurity, is used. Derivatives can be removed to some extent.
However, since a considerable amount of the succinimide derivative remains in the aqueous solvent, it is difficult to sufficiently remove the succinimide derivative by this alone. Further, since it takes a considerable amount of time to crystallize and precipitate the succinimide derivative, there is a limit to the removal of the succinimide derivative by this method alone from the viewpoint of productivity.
On the other hand, by subjecting the succinimide derivative dissolved without precipitation to, for example, electrodialysis, preferably ion exchange membrane electrodialysis, the succinimide derivative impurities can be removed until the level becomes lower. In the present invention, it is possible to further remove the succinimide derivative impurity in the step c) described later, and as a condition at that time, the cationic single amount to be applied to the specific alkali addition amount (step a) described later. By satisfying the ratio of the number of moles of alkali to the number of moles of acid addition salt in the body), impurities of succinimide derivative can be effectively removed.

工程b)
本発明の製造方法を構成する工程b)においては、工程a)で得られた重合体を、アルカリで中和処理する。
これによりカチオン系重合体の付加塩である工程a)で得られた重合体から、遊離のカチオン系重合体を製造することができる。
一方で、工程b)の中和処理により、付加塩部分とアルカリとから中和塩が副生する。当該中和塩は、後述の工程c)において除去される。
Step b)
In the step b) constituting the production method of the present invention, the polymer obtained in the step a) is neutralized with an alkali.
As a result, a free cationic polymer can be produced from the polymer obtained in step a), which is an addition salt of the cationic polymer.
On the other hand, by the neutralization treatment in step b), a neutralized salt is by-produced from the added salt portion and the alkali. The neutralized salt is removed in step c) described later.

工程b)で用いるアルカリの形態には特に制限はないが、工程a)における水系溶媒との親和性の観点から水系溶媒溶液、特に水溶液の形態であることが好ましい。
また、アルカリの種類にも特に制限はなく、無機アルカリ、有機アルカリのいずれであってもよいが、コストや水系溶媒への溶解性等の観点から無機アルカリであることが好ましい。例えば水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、水酸化バリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、アンモニア水又はこれらの混合物を好ましい例として挙げることができ、なかでも水酸化ナトリウム水溶液又は水酸化カリウム水溶液が好ましく、水酸化ナトリウム水溶液が特に好ましい。
The form of the alkali used in step b) is not particularly limited, but the form of an aqueous solvent solution, particularly an aqueous solution, is preferable from the viewpoint of compatibility with the aqueous solvent in step a).
The type of alkali is not particularly limited and may be either an inorganic alkali or an organic alkali, but it is preferably an inorganic alkali from the viewpoint of cost and solubility in an aqueous solvent. For example, sodium hydroxide aqueous solution, potassium hydroxide aqueous solution, lithium hydroxide aqueous solution, barium hydroxide aqueous solution, sodium hydrogen carbonate aqueous solution, potassium carbonate aqueous solution, sodium carbonate aqueous solution, ammonia water or a mixture thereof can be mentioned as preferable examples. However, an aqueous solution of sodium hydroxide or an aqueous solution of potassium hydroxide is preferable, and an aqueous solution of sodium hydroxide is particularly preferable.

工程b)の温度にも特に制限は無いが、反応熱による過度の温度上昇を抑制し、かつ中和塩の過度の析出を抑制する観点から、通常は35〜85℃で行われ、45〜75℃で行うことが好ましく、50〜70℃で行なうことがより好ましい。工程b)の反応時間は、反応温度等の条件により適宜選択できるが、30分間〜100時間が好ましく、4〜80時間がより好ましく、10〜50時間がさらに好ましい。 The temperature in step b) is also not particularly limited, but is usually carried out at 35 to 85 ° C. from the viewpoint of suppressing an excessive temperature rise due to the heat of reaction and suppressing excessive precipitation of the neutralized salt, and is usually performed at 45 to 85 ° C. It is preferably carried out at 75 ° C., more preferably at 50 to 70 ° C. The reaction time in step b) can be appropriately selected depending on the conditions such as the reaction temperature, but is preferably 30 minutes to 100 hours, more preferably 4 to 80 hours, and even more preferably 10 to 50 hours.

工程c)
本発明の製造方法を構成する工程c)においては、工程b)で生じた中和塩が重合体溶液から除去される。工程c)における中和塩の除去手段としては透析が好ましく、透析としては電気透析が特に好ましく、イオン交換膜電気透析が最も好適である。
Step c)
In step c) constituting the production method of the present invention, the neutralized salt produced in step b) is removed from the polymer solution. Dialysis is preferable as a means for removing the neutralized salt in step c), electrodialysis is particularly preferable as dialysis, and ion exchange membrane electrodialysis is most preferable.

上述のように、工程c)においては中和塩のみならず、TMSI等の開始剤由来の不純物も除去される。本発明においては、工程b)と工程c)との間に加温工程を設けること、及び工程c)に至るまでのアルカリ添加量(工程a)に供される前記カチオン系単量体の酸付加塩のモル数に対する、アルカリのモル数の比)を特定数値範囲内とすることで、TMSI等の開始剤由来の不純物を効果的に除去することができる。 As described above, in step c), not only the neutralizing salt but also impurities derived from the initiator such as TMSI are removed. In the present invention, the heating step is provided between the step b) and the step c), and the acid of the cationic monomer used for the amount of alkali added (step a) up to the step c). By setting the ratio of the number of moles of alkali to the number of moles of the added salt within a specific numerical range, impurities derived from the initiator such as TMSI can be effectively removed.

工程c)を行う温度には特に制限は無いが、電気透析を行なう場合には通常5〜60℃であり、10〜45℃であることが好ましく、15〜35℃であることが特に好ましい。
工程c)を行う時間にも特に制限は無いが、電気透析を行なう場合には通常1〜100時間であり、2〜80時間であることが好ましく、3〜60時間であることが特に好ましい。
The temperature at which step c) is performed is not particularly limited, but when electrodialysis is performed, it is usually 5 to 60 ° C, preferably 10 to 45 ° C, and particularly preferably 15 to 35 ° C.
The time for performing step c) is also not particularly limited, but when performing electrodialysis, it is usually 1 to 100 hours, preferably 2 to 80 hours, and particularly preferably 3 to 60 hours.

本発明においては、工程a)に供される前記カチオン系単量体の酸付加塩のモル数xに対する、工程b)の開始から工程c)の終了までに添加したアルカリの合計モル数yの比x:yが、1:1.08〜1:1.5の範囲内であることを要する。上記モル比x:yは、1:1.09〜1:1.4の範囲内であることが好ましく、1:1.1〜1:1.3の範囲内であることが特に好ましい。
モル比x:yが上記範囲内であることで、TMSI等の開始剤由来の不純物が効果的に除去されるメカニズムは必ずしも明確ではないが、所定量のアルカリの添加で実現される透析時の溶液の酸性度と、後述の所定の温度での加温との組み合わせにより、不純物イオンがイオン交換膜をより通過し難く、より分離され易い状態になり得ることと、なんらかの関係があるものと推定される。
In the present invention, the total number of moles of alkali added from the start of step b) to the end of step c) with respect to the number of moles x of the acid addition salt of the cationic monomer used in step a). The ratio x: y needs to be in the range of 1: 1.08 to 1: 1.5. The molar ratio x: y is preferably in the range of 1: 1.09 to 1: 1.4, and particularly preferably in the range of 1: 1.1 to 1: 1.3.
When the molar ratio x: y is within the above range, the mechanism by which impurities derived from the initiator such as TMSI are effectively removed is not always clear, but it is realized by adding a predetermined amount of alkali during dialysis. It is presumed that the combination of the acidity of the solution and the heating at a predetermined temperature, which will be described later, has something to do with the fact that impurity ions can be more difficult to pass through the ion exchange membrane and more easily separated. Will be done.

Figure 2021155675

工程a)に供されるxモルのカチオン系単量体の酸付加塩が、すべて重合体に取り込まれれば、上記式左辺の様に、xモルのカチオン系単量体の酸付加塩(ここでは、一例としてアリルアミン塩酸塩を示す。)由来の構成単位を有する重合体が得られる。これに同じく左辺に示す様にyモルのアルカリ(ここでは一例として、NaOHを示す。)を添加すると、もし全てのアルカリが酸付加塩と反応すれば、上記式右辺に示す様に、yモルの遊離のアリルアミン単位と、x−yモルのアリルアミン塩酸塩単位とを有する共重合体が得られる。
実際の反応では、必ずしも全てのアルカリが酸付加塩と反応しないので、過剰のアルカリ、すなわちy>xとなる量のアルカリを加える場合がある。本発明は、x:yのモル比をその様なアルカリ過剰な場合を含む特定の数値範囲に設定し、これを特定の条件下の加温工程と組み合わせることで、TMSI等の重合開始剤由来の不純物の残存量が低減できるだけでなく、ナトリウムイオン等の金属イオンの残存量をも効果的に低減することができる、という新たな知見に基づくものである。
Figure 2021155675

If all the acid addition salts of the x-mol cationic monomer used in the step a) are incorporated into the polymer, as shown on the left side of the above formula, the acid addition salt of the x-mol cationic monomer (here). Then, an allylamine hydrochloride is shown as an example.) A polymer having a constituent unit derived from the above can be obtained. Similarly, when y mol of alkali (here, NaOH is shown as an example) is added as shown on the left side, if all the alkali reacts with the acid addition salt, y mol as shown on the right side of the above formula. A copolymer having xy moles of allylamine hydrochloride units and free allylamine units of is obtained.
In the actual reaction, not all alkalis react with the acid addition salt, so an excess alkali, that is, an amount of alkali such that y> x may be added. The present invention is derived from a polymerization initiator such as TMSI by setting the molar ratio of x: y to a specific numerical range including such an excess of alkali and combining this with a heating step under specific conditions. This is based on a new finding that not only the residual amount of impurities in the above can be reduced, but also the residual amount of metal ions such as sodium ions can be effectively reduced.

上記モル比を実現するためには、工程b)において所要の量のアルカリを全て添加してもよいし、工程b)でのアルカリの添加に加えて、工程c)に先立って及び/又は工程c)において、更にアルカリを添加してもよい。いずれの場合においても、工程a)に供される前記カチオン系単量体の酸付加塩のモル数xに対する、工程b)の開始から工程c)の終了までに添加したアルカリの合計モル数yの比x:yが、1:1.08〜1:1.5の範囲内となることで、本発明の効果を実現できる。 In order to achieve the above molar ratio, the required amount of alkali may be added in step b), or in addition to the addition of alkali in step b), prior to step c) and / or step. In c), an alkali may be further added. In any case, the total number of moles of alkali added from the start of step b) to the end of step c) with respect to the number of moles x of the acid addition salt of the cationic monomer used in step a). The effect of the present invention can be realized when the ratio x: y of is in the range of 1: 1.08 to 1: 1.5.

本発明の製造方法は、上記工程b)と工程c)との間に加温工程を有する。加温工程においては、工程b)においてアルカリで中和処理された重合体(遊離の重合体)を含む水系溶液を、温度40〜90℃の範囲内に加温する。加温工程の温度は、50〜80℃であることが好ましく、55〜75℃であることがより好ましい。
加温工程を行う時間にも特に制限は無いが、通常1〜48時間であり、3〜42時間であることが好ましく、6〜36時間であることが特に好ましい。
当該加温工程を有することで、TMSI等の開始剤由来の不純物が効果的に除去されるメカニズムは必ずしも明確ではないが、所定の温度での加温と上述の所定量のアルカリの添加により、不純物イオンがイオン交換膜をより通過し難く、より分離され易い状態になり得ることと、なんらかの関係があるものと推定される。
The production method of the present invention has a heating step between the above steps b) and c). In the heating step, the aqueous solution containing the polymer (free polymer) neutralized with alkali in step b) is heated within the temperature range of 40 to 90 ° C. The temperature of the heating step is preferably 50 to 80 ° C, more preferably 55 to 75 ° C.
The time for performing the heating step is also not particularly limited, but is usually 1 to 48 hours, preferably 3 to 42 hours, and particularly preferably 6 to 36 hours.
The mechanism by which impurities derived from the initiator such as TMSI are effectively removed by having the heating step is not always clear, but by heating at a predetermined temperature and adding the above-mentioned predetermined amount of alkali, the mechanism is not always clear. It is presumed that there is some relationship with the fact that impurity ions can be more difficult to pass through the ion exchange membrane and more easily separated.

本発明の製造方法により得られる高純度カチオン系重合体は、通常水系溶媒溶液である溶液の形態で得られる。当該溶液中のTMSI等のサクシンイミド誘導体の含有量は従来技術と比較して大幅に低減されたものであり、例えば1,500ppm以下であり、好ましくは1,200ppm以下であり、特に好ましくは900ppm以下である。
当該溶液中の金属イオン含有量も、従来技術と比較して大幅に低減されたものであり、例えば100ppm以下であり、好ましくは50ppm以下であり、特に好ましくは30ppm以下である。特に、Naイオン含有量については、通常、10ppm以下であり、好ましくは9ppm以下であり、特に好ましくは7ppm以下である。
また、NHイオン含有量については、通常15ppm以下であり、好ましくは10ppm以下であり、特に好ましくは8ppm以下である。
更に、Clイオン含有量については、通常500ppm以下であり、好ましくは400ppm以下であり、特に好ましくは300ppm以下である。
The high-purity cationic polymer obtained by the production method of the present invention is usually obtained in the form of a solution which is an aqueous solvent solution. The content of the succinimide derivative such as TMSI in the solution is significantly reduced as compared with the prior art, for example, 1,500 ppm or less, preferably 1,200 ppm or less, and particularly preferably 900 ppm or less. Is.
The metal ion content in the solution is also significantly reduced as compared with the prior art, for example, 100 ppm or less, preferably 50 ppm or less, and particularly preferably 30 ppm or less. In particular, the Na ion content is usually 10 ppm or less, preferably 9 ppm or less, and particularly preferably 7 ppm or less.
Also, the NH 4 ion content is usually 15ppm or less, preferably 10ppm or less, particularly preferably not more than 8 ppm.
Further, the Cl ion content is usually 500 ppm or less, preferably 400 ppm or less, and particularly preferably 300 ppm or less.

用途
本発明の高純度カチオン系重合体の製造方法により得られる高純度カチオン系重合体は、TMSI等の開始剤由来の不純物と、原料由来の不純物である金属イオンとが、ともに従来技術の限界を超えて大幅に低減されているので、電子材料用原料や医薬品原料等の、特に高純度のカチオン系ポリマーが要求される用途において特に好適に使用される。また、それ以外にも、製紙処理剤、インク、塗料、接着剤、ディスプレイ用材料、光透過性材料をはじめとする各用途においても、好適に使用することができる。これら各種用途において、不純物が少ないことで、色調の改善や、保存安定性の向上等の優れた効果が実現される。
Applications The high-purity cationic polymer obtained by the method for producing a high-purity cationic polymer of the present invention has limitations of both prior art, that is, impurities derived from an initiator such as TMSI and metal ions which are impurities derived from a raw material. Since it is significantly reduced beyond the above, it is particularly preferably used in applications requiring particularly high-purity cationic polymers such as raw materials for electronic materials and raw materials for pharmaceuticals. In addition, it can be suitably used in various applications such as paper processing agents, inks, paints, adhesives, display materials, and light-transmitting materials. In these various applications, excellent effects such as improvement of color tone and improvement of storage stability are realized by reducing impurities.

以下、本発明を実施例/比較例を参照しながらさらに詳細に説明するが、本発明は、これにより何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples / Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

以下の実施例/比較例において、物性/特性の評価は下記の方法で行った。
(重合体の重量平均分子量)
重合体の重量平均分子量(Mw)は、日立ハイテクサイエンス製Chromaster(登録商標) 5450高速液体クロマトグラフを使用し、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC法)によって測定した。
検出器はRI示差屈折率検出器、カラムはショーデックスアサヒパックの水系ゲル濾過タイプのGS−220HQ(排除限界分子量3,000)とGS−620HQ(排除限界分子量200万)とを直列に接続したものを用いた。サンプルは溶離液で0.5g/100mlの濃度に調製し、20μLを用いた。溶離液には、0.4mol/Lの塩化ナトリウム水溶液を使用した。カラム温度は30℃で、流速は1.0ml/分で実施した。
標準物質として、分子量106、194、440、600、1470、4100、7100、10300、12600、23000などのポリエチレングリコールを用いて較正曲線を求め、その較正曲線を基に重合体の重量平均分子量(Mw)を求めた。
In the following Examples / Comparative Examples, the physical properties / characteristics were evaluated by the following method.
(Weight average molecular weight of polymer)
The weight average molecular weight (Mw) of the polymer was measured by gel permeation chromatography (GPC method) using a Chromaster® 5450 high performance liquid chromatograph manufactured by Hitachi High-Tech Science.
The detector was an RI differential refractive index detector, and the column was a Shodex Asahi pack water-based gel filtration type GS-220HQ (exclusion limit molecular weight 3,000) and GS-620HQ (exclusion limit molecular weight 2 million) connected in series. I used the one. Samples were prepared with eluent to a concentration of 0.5 g / 100 ml and 20 μL was used. A 0.4 mol / L sodium chloride aqueous solution was used as the eluent. The column temperature was 30 ° C. and the flow rate was 1.0 ml / min.
A calibration curve was obtained using polyethylene glycol having a molecular weight of 106, 194, 440, 600, 1470, 4100, 7100, 10300, 12600, 23000 or the like as a standard substance, and the weight average molecular weight (Mw) of the polymer was obtained based on the calibration curve. ) Was asked.

(重合体の重合収率)
GPC法により得られたチャート中のピーク面積比により求めた。
(Polymerization yield of polymer)
It was determined by the peak area ratio in the chart obtained by the GPC method.

(TMSI(テトラメチルサクシンイミド)濃度)
TMSI含有量の測定は、東ソー(株)L−8020型高速液体クロマトグラフを使用して行った。検出器はUV−8020型紫外可視検出器(波長210nm)、カラムは東ソー(株)TSKgel α−2500とTSKgel αガードカラムとを直列に接続したものを用いた。溶離液には50mMリン酸ナトリウム水溶液を用い、カラム温度は40℃、流速は1.0ml/分の条件で実施した。サンプルは溶離液で処理液を10倍に希釈調整したものを20μl注入した。
(TMSI (Tetramethylsuccinimide) Concentration)
The TMSI content was measured using a Tosoh Corporation L-8020 high performance liquid chromatograph. The detector used was a UV-8020 type ultraviolet-visible detector (wavelength 210 nm), and the column used was a TSKgel α-2500 manufactured by Tosoh Corporation and a TSKgel α guard column connected in series. A 50 mM aqueous sodium phosphate solution was used as the eluent, and the column temperature was 40 ° C. and the flow rate was 1.0 ml / min. As a sample, 20 μl of a treatment solution diluted 10-fold with an eluent was injected.

(金属イオン濃度)
ナトリウムイオン含有量の測定は、サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)ICS−1100型陽イオンクロマトグラフを使用して行った。検出器は電気伝導度検出器、カラムはサーモフィッシャーサイエンティフィック(株)IonPac CG−14を用い、カラム温度は30℃とした。溶離液には関東化学(株)製10mMメタンスルホン酸水溶液を用い、流速は1.0ml/分、サプレッサーにはCERS500 4mmを用い、電流値は30mAの条件で実施した。サンプルは溶離液で処理液を100倍に希釈調整したものを25μl注入した。
(Metal ion concentration)
The sodium ion content was measured using a Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. ICS-1100 cation chromatograph. An electric conductivity detector was used as a detector, and Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. IonPac CG-14 was used as a column, and the column temperature was 30 ° C. A 10 mM methanesulfonic acid aqueous solution manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. was used as an eluent, a flow rate of 1.0 ml / min was used, a CERS500 of 4 mm was used as a suppressor, and a current value of 30 mA was used. As a sample, 25 μl of a treatment solution diluted 100-fold with an eluent was injected.

(比較例1)
温度計、撹拌機、冷却管を備えた2Lセパラブルフラスコに、57.88%モノアリルアミン塩酸塩水溶液646.58g、及び蒸留水223.75gを仕込み、60℃に加温した。内温安定後、開始剤V−50(2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩)16.84gを添加し、計48時間重合反応を行った。重合後、水冷して48時間放置後、25%NaOH水溶液691.20gを添加して中和し(モル比x:y=
1:1.07)、中和後にエバポレーターによる脱モノマー(45℃、1時間)を行った。脱モノマー後、濃度12.7〜13%に調整して電気透析による脱塩(約3時間、電導度が下がりきってから1時間後に終了)を行い、モノアリルアミン重合体を得た。
評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
A 2 L separable flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a cooling tube was charged with 646.58 g of a 57.88% monoallylamine hydrochloride aqueous solution and 223.75 g of distilled water, and heated to 60 ° C. After stabilizing the internal temperature, 16.84 g of the initiator V-50 (2,2'-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride) was added, and the polymerization reaction was carried out for a total of 48 hours. After polymerization, it was cooled with water and left for 48 hours, and then neutralized by adding 691.20 g of a 25% NaOH aqueous solution (molar ratio x: y =).
1: 1.07) After neutralization, demonomerization (45 ° C., 1 hour) with an evaporator was performed. After demonomerization, the concentration was adjusted to 12.7 to 13%, and desalting by electrodialysis (about 3 hours, finished 1 hour after the conductivity was completely lowered) was carried out to obtain a monoallylamine polymer.
The evaluation results are shown in Table 1.

(比較例2)
NaOH添加による中和の後であってエバポレーターによる脱モノマーの前に、65℃で90時間加熱したことを除くほか、比較例1と同様にして、モノアリルアミン重合体を得た。
評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
A monoallylamine polymer was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that it was heated at 65 ° C. for 90 hours after neutralization with NaOH and before demonomerization with an evaporator.
The evaluation results are shown in Table 1.

(実施例1)
NaOH添加による中和の後の加熱の条件を65℃48時間に変更したこと、及び電気透析前にNaOHを66g追加してモル比x:yを1:1.20に変更したことを除くほか、比較例2と同様にして、モノアリルアミン重合体を得た。
評価結果を表1に示す。
(Example 1)
Except that the heating conditions after neutralization by adding NaOH were changed to 65 ° C. for 48 hours, and 66 g of NaOH was added before electrodialysis to change the molar ratio x: y to 1: 1.20. , A monoallylamine polymer was obtained in the same manner as in Comparative Example 2.
The evaluation results are shown in Table 1.

(実施例2)
電気透析中(開始から40分、80分及び120分)にNaOHを添加し、その結果モル比x:yが通算で1:1.18となったことを除くほか、実施例1と同様にして、モノアリルアミン重合体を得た。
評価結果を表1に示す。
(Example 2)
The same as in Example 1 except that NaOH was added during electrodialysis (40 minutes, 80 minutes and 120 minutes from the start), resulting in a total molar ratio x: y of 1: 1.18. To obtain a monoallylamine polymer.
The evaluation results are shown in Table 1.

(比較例3)
温度計、撹拌機、冷却管を備えた10Lセパラブルフラスコに、57.88%モノアリルアミン塩酸塩水溶液4041.12g、及び蒸留水1398.42gを仕込み、60℃に加温した。内温安定後、開始剤V−50(2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩)105.26gを添加し、計72時間重合反応を行った。重合後、水冷して、25%NaOH水溶液4320.00gを添加して中和し(モル比x:y=1:1.2)、中和後にエバポレーターによる脱モノマー(50℃、18時間)を行った。脱モノマー後、濃度12.6%に調整して電気透析による脱塩(約3時間、電導度が下がりきってから1時間後に終了)を行い、モノアリルアミン重合体を得た。
評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
A 10 L separable flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a cooling tube was charged with 4041.12 g of a 57.88% monoallylamine hydrochloride aqueous solution and 1398.42 g of distilled water, and heated to 60 ° C. After stabilizing the internal temperature, 105.26 g of the initiator V-50 (2,2'-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride) was added, and the polymerization reaction was carried out for a total of 72 hours. After polymerization, it is cooled with water and neutralized by adding 4320.00 g of a 25% NaOH aqueous solution (molar ratio x: y = 1: 1.2), and after neutralization, demonomerization by an evaporator (50 ° C., 18 hours) is performed. went. After demonomerization, the concentration was adjusted to 12.6% and desalting by electrodialysis (about 3 hours, finished 1 hour after the conductivity was completely lowered) was performed to obtain a monoallylamine polymer.
The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2021155675
Figure 2021155675

各実施例に示すように、本発明に規定する、中和処理工程後中和塩除去工程前の加温工程と、特定の酸付加塩対アルカリのモル比とを組み合わせることで、TMSI濃度及び金属イオン濃度を大幅に低減することができた。比較例2に示すように中和処理工程後中和塩除去工程前の加温工程のみ、又は比較例3に示すように特定のモル比のみ、でも若干のTMSI濃度低減が認められたが、本発明による低減効果には及ばなかった。 As shown in each example, the TMSI concentration and the TMSI concentration and the molar ratio of the specific acid addition salt to the alkali are combined with the heating step after the neutralization treatment step and before the neutralization salt removal step specified in the present invention. The metal ion concentration could be significantly reduced. Although a slight reduction in TMSI concentration was observed only in the heating step after the neutralization treatment step and before the neutralizing salt removal step as shown in Comparative Example 2 or only in a specific molar ratio as shown in Comparative Example 3. It did not reach the reduction effect of the present invention.

本発明の高純度カチオン系重合体の製造方法は、比較的簡単な操作を追加するだけで、TMSI等の開始剤由来の不純物を低減できるだけでなく、原料由来の不純物である金属イオンをも同時に低減することができるので、電子材料用原料や医薬品原料等の、特に高純度のカチオン系ポリマーが要求される用途向けのカチオン系重合体の製造において特に好適に用いられ、化学産業、製紙産業、電気電子産業をはじめとする産業の各分野において、高い利用可能性を有する。 The method for producing a high-purity cationic polymer of the present invention can not only reduce impurities derived from initiators such as TMSI, but also simultaneously add metal ions, which are impurities derived from raw materials, by adding a relatively simple operation. Since it can be reduced, it is particularly preferably used in the production of cationic polymers for applications requiring particularly high-purity cationic polymers, such as raw materials for electronic materials and pharmaceutical raw materials, and is used in the chemical industry, paper manufacturing industry, etc. It has high utility in various fields of industry including the electrical and electronic industry.

Claims (9)

a)水系溶媒中において、アゾビス(アミジノアルカン)の付加塩からなるラジカル重合開始剤の存在下、カチオン系単量体の酸付加塩を重合する工程;
b)工程a)で得られた重合体を、アルカリで中和処理する工程;及び
c)工程b)で生じた中和塩を除去する工程;
を有する、高純度カチオン系重合体の製造方法において、
工程b)の後、工程c)の前に、温度40〜90℃の範囲内に加温する工程を更に有し、且つ、
工程a)に供される前記カチオン系単量体の酸付加塩のモル数xに対する、工程b)の開始から工程c)の終了までに添加したアルカリの合計モル数yの比x:yが、1:1.08〜1:1.5の範囲内である、
上記高純度カチオン系重合体の製造方法。
a) A step of polymerizing an acid addition salt of a cationic monomer in the presence of a radical polymerization initiator composed of an addition salt of azobis (amidinoalkane) in an aqueous solvent;
b) A step of neutralizing the polymer obtained in step a) with an alkali; and c) a step of removing the neutralized salt generated in step b);
In the method for producing a high-purity cationic polymer having
After the step b) and before the step c), there is further a step of heating in the temperature range of 40 to 90 ° C.
The ratio x: y of the total number of moles y of the alkali added from the start of step b) to the end of step c) with respect to the number x of moles of the acid addition salt of the cationic monomer used in step a) is , Is in the range of 1: 1.08 to 1: 1.5.
The method for producing the above-mentioned high-purity cationic polymer.
上記カチオン系単量体の酸付加塩が、アリルアミン系単量体の塩酸塩である、請求項1に記載の高純度カチオン系重合体の製造方法。 The method for producing a high-purity cationic polymer according to claim 1, wherein the acid addition salt of the cationic monomer is a hydrochloride of an allylamine-based monomer. 前記アゾビス(アミジノアルカン)が、下記一般式式(I)で表される構造を有する、請求項1又は2に記載の高純度カチオン系重合体の製造方法
Figure 2021155675

(式中、RおよびRは、それぞれ炭素数1〜3のアルキル基を示し、それらはたがいに同一であっても異なっていてもよい。)。
The method for producing a high-purity cationic polymer according to claim 1 or 2, wherein the azobis (amidinoalkane) has a structure represented by the following general formula (I).
Figure 2021155675

(In the formula, R 1 and R 2 each represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and they may be the same or different from each other).
前記ラジカル重合開始剤が2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)付加塩である請求項1又は2に記載の高純度カチオン系重合体の製造方法。 The method for producing a high-purity cationic polymer according to claim 1 or 2, wherein the radical polymerization initiator is a 2,2'-azobis (2-amidinopropane) -added salt. 工程c)における中和塩の除去を電気透析で行なう、請求項1から4のいずれか一項に記載の高純度カチオン系重合体の製造方法。 The method for producing a high-purity cationic polymer according to any one of claims 1 to 4, wherein the neutralized salt is removed by electrodialysis in step c). サクシンイミド誘導体の含有量が、1,500ppm以下であり、Naイオン含有量が、10ppm以下である、高純度カチオン系重合体溶液。 A high-purity cationic polymer solution having a succinimide derivative content of 1,500 ppm or less and a Na ion content of 10 ppm or less. サクシンイミド誘導体の含有量が、1,500ppm以下であり、NHイオン含有量が、15ppm以下である、高純度カチオン系重合体溶液。 The content of succinimide derivative, or less 1,500 ppm, NH 4 ion content is 15ppm or less, a high purity cationic polymer solution. サクシンイミド誘導体の含有量が、1,500ppm以下であり、Clイオン含有量が、500ppm以下である、高純度カチオン系重合体溶液。 A high-purity cationic polymer solution having a succinimide derivative content of 1,500 ppm or less and a Cl ion content of 500 ppm or less. アリルアミン系(共)重合体溶液である、請求項6から8のいずれか一項に記載の高純度カチオン系重合体溶液。
The high-purity cationic polymer solution according to any one of claims 6 to 8, which is an allylamine-based (co) polymer solution.
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