JP2732683B2 - Method for producing fumaric acid copolymer - Google Patents

Method for producing fumaric acid copolymer

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JP2732683B2 JP26287289A JP26287289A JP2732683B2 JP 2732683 B2 JP2732683 B2 JP 2732683B2 JP 26287289 A JP26287289 A JP 26287289A JP 26287289 A JP26287289 A JP 26287289A JP 2732683 B2 JP2732683 B2 JP 2732683B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水処理剤、洗剤ビルダー、各種キレート剤
等として有用なフマル酸共重合体の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for producing a fumaric acid copolymer useful as a water treatment agent, a detergent builder, various chelating agents, and the like.

詳細には、分子量分布が狭く金属イオン補足能にも優
れたフマル酸共重合体を水性媒体中にて効率よく製造す
る方法に関するものである。
More specifically, the present invention relates to a method for efficiently producing a fumaric acid copolymer having a narrow molecular weight distribution and excellent metal ion capturing ability in an aqueous medium.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から、フマル酸共重合体は、例えば水処理剤、洗
剤添加剤及び各種キレート剤等の分野で用いられてい
る。この様なフマル酸共重合体の水系での製造方法に関
する公知文献としては、特開昭62−218407号を挙げるこ
とができる。
Conventionally, fumaric acid copolymers have been used in the fields of, for example, water treatment agents, detergent additives, and various chelating agents. As a publicly known document on such an aqueous production method of the fumaric acid copolymer, JP-A-62-218407 can be mentioned.

しかし、該文献記載の方法では、pH2以上の中和した
状態で反応を行うことが必要であるが、この条件下では
反応は充分進まず、残存単量体が多量に残るという問題
点を有していた。また、得られたフマル酸共重合体も分
子量分布の広いものとなり、水中のCaイオン等のカチオ
ンとの錯化作用によりゲル化を起しやすい等、水処理
剤、洗剤添加剤としての効果も充分なものではなかっ
た。また特開昭59−12908号には、フマル酸とアリル系
アルコールとの共重合体の製造方法についての記載があ
るが、この方法においても、残存フマル酸が多量に残
り、分子量分布も広い欠点を解決するものではなかっ
た。
However, in the method described in the literature, it is necessary to carry out the reaction in a neutralized state of pH 2 or more, but under this condition, the reaction does not proceed sufficiently and there is a problem that a large amount of residual monomer remains. Was. In addition, the obtained fumaric acid copolymer also has a broad molecular weight distribution, and tends to gel due to complexation with cations such as Ca ions in water, and also has an effect as a water treatment agent and a detergent additive. It was not enough. JP-A-59-12908 describes a method for producing a copolymer of fumaric acid and an allylic alcohol, but also in this method, a large amount of residual fumaric acid remains and the molecular weight distribution is wide. Was not the solution.

また、特公昭56−54005号には水性媒体中でのモノフ
マル酸塩を用いたフマル酸共重合体の製造方法に関する
記載があるが、この方法によっても、分子量分布の狭い
重合体を得ることが出来なかった。また、特開昭56−99
212号には、溶剤系において、高収率でフマル酸/アク
リル酸共重合体が得られるとの記載がある。
JP-B-56-54005 describes a method for producing a fumaric acid copolymer using a monofumarate salt in an aqueous medium.However, even with this method, a polymer having a narrow molecular weight distribution can be obtained. I could not do it. Also, JP-A-56-99
No. 212 describes that a fumaric acid / acrylic acid copolymer can be obtained at a high yield in a solvent system.

しかし、この製造方法はトルエン、クロルベンゼン等
の有機溶剤中で重合を行うために、工程が多くなるだけ
でなく、防災面、コスト面ならびに省資源の観点からも
有利な方法とは言えなかった。また、製品中にトルエ
ン、クロルベン等の溶剤が残留し、安全性の面からも問
題を残すものであった。
However, this production method is not an advantageous method from the viewpoints of disaster prevention, cost, and resource saving, because not only the number of steps is increased but also polymerization is performed in an organic solvent such as toluene and chlorobenzene. . In addition, solvents such as toluene and chlorbene remain in the product, leaving a problem in terms of safety.

従って、水系において、分子量分布が狭く、水処理
剤、洗剤添加剤として有用なフマル酸共重合体を高収率
で得る技術が求められていた。
Therefore, there has been a demand for a technique for obtaining a high yield of a fumaric acid copolymer having a narrow molecular weight distribution and being useful as a water treatment agent and a detergent additive in an aqueous system.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく
なされたものであって、水処理剤や洗剤添加剤として有
用な、特に分子量が低く且つ分子量分布の狭いフマル酸
共重合体を、簡素な工程で経済的に製造する方法の提供
を目的とするものである。
The present invention has been made to solve such problems of the prior art, useful fumaric acid copolymer having a low molecular weight and a narrow molecular weight distribution, particularly useful as a water treatment agent and a detergent additive, It is an object of the present invention to provide a method for economical production with simple steps.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、 フマル酸(a)30〜70重量%及び他の水溶性不飽和単量
体(b)70〜30重量%(但しフマル酸(a)と水溶性不
飽和単量体(b)の合計は100重量%である。)からな
る単量体成分を水性媒体中で重合するに際し、単量体に
対して0.5〜500ppmのバナジウム原子含有イオン、鉄イ
オン及び銅イオンからなる群より選ばれる1種又は2種
以上の金属イオンの存在下、重合触媒として過酸化水素
を3〜100g(対単量体成分1モル)用い、重合時のpHが
2未満であることを特徴とするフマル酸共重合体の製造
方法に関する。
The present invention relates to 30 to 70% by weight of fumaric acid (a) and 70 to 30% by weight of another water-soluble unsaturated monomer (b) (however, fumaric acid (a) and water-soluble unsaturated monomer (b) Is 100% by weight.) In the polymerization of the monomer component consisting of the following components in an aqueous medium, the monomer component is selected from the group consisting of vanadium atom-containing ions, iron ions and copper ions in an amount of 0.5 to 500 ppm based on the monomers. Characterized in that, in the presence of one or more metal ions, 3-100 g of hydrogen peroxide (1 mol relative to the monomer component) is used as a polymerization catalyst, and the pH during polymerization is less than 2. The present invention relates to a method for producing an acid copolymer.

本発明で用いることの出来る水性媒体をとしては、例
えば、水と炭素数1〜4の一価アルコール又は炭素数3
〜4の混合溶媒等を挙げることが出来る。
Examples of the aqueous medium that can be used in the present invention include water and a monohydric alcohol having 1 to 4 carbon atoms or 3 carbon atoms.
To 4 mixed solvents.

使用されるアルコールとしては、例えば、メタノー
ル、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノー
ル、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノー
ル、ter−ブタノール等を挙げることが出来る。また、
使用されるケトンとしては、例えばアセトン、メチルエ
チルケトン等を挙げることが出来る。
Examples of the alcohol used include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, ter-butanol and the like. Also,
Examples of the ketone used include acetone, methyl ethyl ketone, and the like.

但し、残存単量体の低減と分子量分布の狭いフマル酸
共重合体を得る目的で、共重合は、完全な水系で行うこ
とが好ましい。
However, in order to reduce the residual monomer and obtain a fumaric acid copolymer having a narrow molecular weight distribution, the copolymerization is preferably carried out in a completely aqueous system.

本発明において、フマル酸共重合体を製造する場合の
フマル酸(a)の共重合成分として用いられる他の水溶
性不飽和単量体(b)としては、特に制限はないが、例
えばアクリル酸、メタクリル酸、α−ヒドロキシアクリ
ル酸、クロトン酸等の不飽和モノカルボン酸系単量体及
びそれらの塩;マレイン酸、イタコン酸、シトラコン
酸、アコニット酸等の不飽和多カルボン酸系単量体及び
それらの塩:酢酸ビニル; 一般式(1) (ただし式中、R1及びR2はそれぞれ独立に水素又はメチ
ル基を表わし且つR1及びR2は同時にメチル基となること
はなく、R3は−CH2−、−(CH2−又は−C(CH3
−を表わし且つR1、R2及びR3中の合計炭素数は3であ
り、Yは炭素数2〜3のアルキレン基を表わし、nは0
または1〜100の整数である。)で示される、例えば3
−メチル−3−ブテン−1−オール(イソプレノー
ル)、3−メチル−2−ブテン−1−オール(プレノー
ル)、2−メチル−3−ブテン−2−オール(イソプレ
ンアルコール)及びこれら単量体1モルに対してエチレ
ンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイドを1
〜100モル付加した単量体等の不飽和水酸基含有単量
体; 一般式(2) (ただし式中、R1は水素またはメチル基を表わし、a,b,
dおよびfはそれぞれ独立に0又は1〜100の整数を表わ
し且つa+b+d+f=0〜100であり、−0C2H4−単位
と−0C3H6−単位とはどのような順序に結合してもよ
く、d+fが0である場合にZは水酸基、スルホン酸基
及び(亜)リン酸基を表わし、またd+fが1〜100の
正の整数である場合にZは水酸基を表わす。)で示され
る、例えば3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンス
ルホン酸及びその塩;グリセロールモノアリルエーテル
及びこれら単量体1モルに対してエチレンオキサイドお
よび/またはプロピレンオキサイドを1〜100モル付加
した単量体等の不飽和(メタ)アリルエーテル系単量
体;ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルス
ルホン酸、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−
2−メチルプロパンスルホン酸、スルホエチル(メタ)
アクリレート、スルホプロピル(メタ)アクリレート、
2−ヒドロキシスルホプロピル(メタ)アクリレート、
スルホエチルマレイミド等の不飽和スルホン酸基含有単
量体及びそれらの塩:炭酸数1〜20のアルキルアルコー
ルにエチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキ
サイドを0〜100モル付加したアルコールと(メタ)ア
クリル酸、クロトン酸等のモノエステルまたは、マレイ
ン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、アコニッ
ト酸等とのモノエステルあるいは、それらの塩、または
ジエステル等の末端アルキル基含有エステル系不飽和単
量体;(メタ)アクリル酸、クロトン酸等の不飽和カル
ボン酸系単量体に対して、エチレンオキサイドおよび/
またはプロピレンオキサイドを1〜100モル付加したモ
ノエステル系単量体または、マレイン酸、フマル酸、イ
タコン酸、シトラコン酸、アコニット酸等不飽和多カル
ボン酸系単量体に対して、エチレンオキサイドおよび/
またはプロピレンオキサイドを1〜100モル付加したモ
ノエステルあるいはそれらの塩、またはジエステル系単
量体等のエステル系不飽和単量体等を挙げることがで
き、これらの群から選ばれる1種又は2種以上を使用す
ることができる。
In the present invention, the other water-soluble unsaturated monomer (b) used as a copolymerization component of fumaric acid (a) in producing the fumaric acid copolymer is not particularly limited, but for example, acrylic acid , Methacrylic acid, α-hydroxyacrylic acid, crotonic acid and other unsaturated monocarboxylic acid monomers and salts thereof; maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, aconitic acid and other unsaturated polycarboxylic acid monomers And salts thereof: vinyl acetate; general formula (1) (Wherein, R 1 and R 2 each independently represent hydrogen or a methyl group, R 1 and R 2 are not simultaneously a methyl group, and R 3 is —CH 2 —, — (CH 2 ) 2 - or -C (CH 3)
2 - represents and R 1, the total number of carbons in R 2 and R 3 are 3, Y represents an alkylene group having 2 to 3 carbon atoms, n represents 0
Or an integer of 1 to 100. ), For example, 3
-Methyl-3-buten-1-ol (isoprenol), 3-methyl-2-buten-1-ol (prenol), 2-methyl-3-buten-2-ol (isoprene alcohol) and these monomers 1 1 mole of ethylene oxide and / or propylene oxide per mole
Unsaturated hydroxyl group-containing monomer such as a monomer having an addition of 100 to 100 mol; General formula (2) (Wherein, R 1 represents hydrogen or a methyl group, and a, b,
d and f are and a + b + d + f = 0~100 represent each independently an integer of 0 or 1~100, -0C 2 H 4 - unit and -0C 3 H 6 - is a unit attached to any order When d + f is 0, Z represents a hydroxyl group, a sulfonic acid group and a (phosphite) phosphoric acid group, and when d + f is a positive integer of 1 to 100, Z represents a hydroxyl group. For example, 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid and a salt thereof; glycerol monoallyl ether and a monomer obtained by adding 1 to 100 moles of ethylene oxide and / or propylene oxide to 1 mole of these monomers (Meth) allyl ether-based monomers such as isomers; vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, methallylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, 2-acrylamide-
2-methylpropanesulfonic acid, sulfoethyl (meth)
Acrylate, sulfopropyl (meth) acrylate,
2-hydroxysulfopropyl (meth) acrylate,
Unsaturated sulfonic acid group-containing monomers such as sulfoethylmaleimide and salts thereof: an alcohol obtained by adding 0 to 100 moles of ethylene oxide and / or propylene oxide to an alkyl alcohol having 1 to 20 carbon atoms, and (meth) acrylic acid; Monoester such as crotonic acid or monoester with maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, aconitic acid or the like, or an ester-based unsaturated monomer having a terminal alkyl group such as a salt or diester; For unsaturated carboxylic acid monomers such as (meth) acrylic acid and crotonic acid, ethylene oxide and / or
Alternatively, ethylene oxide and / or monoester monomer to which 1 to 100 mol of propylene oxide is added, or unsaturated polycarboxylic acid monomer such as maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, and aconitic acid are used.
Or a monoester to which 1 to 100 mol of propylene oxide is added, or a salt thereof, or an ester-based unsaturated monomer such as a diester-based monomer, and one or two kinds selected from these groups. The above can be used.

フマル酸(a)と他の水溶性不飽和単量体(b)の使
用比率は、前者30〜70重量%、後者70〜30重量%の範囲
とする必要がある。フマル酸(a)が70%を超えた場
合、残存単量体が増加する。フマル酸(a)が30%未満
の場合、得られたフマル酸共重合体の分子量分布が広が
る。
The proportion of fumaric acid (a) to other water-soluble unsaturated monomer (b) must be in the range of 30 to 70% by weight of the former and 70 to 30% by weight of the latter. When fumaric acid (a) exceeds 70%, the residual monomer increases. When the fumaric acid (a) is less than 30%, the molecular weight distribution of the obtained fumaric acid copolymer is widened.

次に本発明で使用される金属イオンとしては、鉄イオ
ン、バナジウム原子含有イオン、銅イオンを挙げること
ができ、中でもFe3+,Fe2+,Cu+,Cu2+,V2+,V3+,V02+,V03 -
が好ましい。特に好ましい金属イオンはFe3+,Cu2+,V02+
であり、これらの金属イオンの群から選ばれる1種ある
いは2種以上を使用することができる。金属イオンは、
単量体成分に対して0.5〜500ppmの範囲で用いる必要が
あり、好ましくは、5〜100ppmとすることが望まれる。
金属イオンの量がこの範囲より少ない場合は、共重合率
が向上しない。また、金属イオンをこの範囲よりも多量
に使用した場合、製品を汚染し、着色の問題を引き起こ
すのみならず、製造されるフマル酸共重合体の分子量分
布が拡がり、水処理剤および洗剤添加剤としての性能が
低下する。
Next, examples of the metal ions used in the present invention include iron ions, vanadium atom-containing ions, and copper ions, among which Fe 3+ , Fe 2+ , Cu + , Cu 2+ , V 2+ , V 3+, V0 2+, V0 3 -
Is preferred. Particularly preferred metal ions are Fe 3+ , Cu 2+ , V02 +
One or two or more selected from the group of these metal ions can be used. Metal ions are
It is necessary to use it in the range of 0.5 to 500 ppm with respect to the monomer component, and it is desirable to use 5 to 100 ppm.
If the amount of the metal ion is less than this range, the copolymerization ratio will not be improved. In addition, when metal ions are used in an amount larger than this range, not only does the product contaminate and cause coloration problems, but the molecular weight distribution of the produced fumaric acid copolymer expands, and water treatment agents and detergent additives are used. As the performance is reduced.

金属イオンの供給形態については特に制限はなく、要
は重合反応系内でイオン化するものでありさえすれば用
いることができる。この様な金属化合物としては、例え
ば、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[(NH42SO4・VSO4・6H2O]、硫酸アンモニウムバ
ナダス[(NH4)V(SO4・12H2O]、酢酸銅(I
I)、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、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、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
セテート、クエン酸鉄アンモニウム、シュウ酸第二鉄ア
ンモニウム、硫酸第一鉄アンモニウム、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、酸化第二鉄などの
金属酸化物;硫化銅(II)、硫化鉄などの金属硫化物;
その他銅粉末、鉄粉末などを挙げることができる。
There is no particular limitation on the supply form of the metal ions, and any metal ions can be used as long as they can be ionized in the polymerization reaction system. Examples of such a metal compound include vanadium oxytrichloride, vanadium trichloride, vanadyl oxalate, vanadyl sulfate, vanadic anhydride, ammonium metavanadate, and ammonium hypovanadas sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 .VSO 4. 6H 2 O], ammonium sulfate vanadas [(NH 4 ) V (SO 4 ) 2 · 12H 2 O], copper acetate (I
I), copper (II) bromide, copper (II) acetylacetate, cupric ammonium chloride, copper carbonate, copper (II) chloride, copper (II) citrate, copper (II) formate, copper (II) hydroxide ), Copper nitrate,
Copper naphthenate, copper oleate, copper maleate, copper phosphate, copper (II) sulfate, cuprous chloride, copper (I) cyanide, copper iodide, copper (I) oxide, copper thiocyanate, iron acetyl Acetate, ferric ammonium citrate, ferric ammonium oxalate, ferrous ammonium sulfate, ferric ammonium sulfate, iron citrate, iron fumarate, iron maleate, ferrous lactate, ferric nitrate, iron penta Water-soluble metal salts such as carbonyl, ferric phosphate and ferric pyrophosphate; metal oxides such as vanadium pentoxide, copper (II) oxide, ferrous oxide and ferric oxide; copper (II) sulfide Metal sulfides, such as iron sulfide;
Other examples include copper powder and iron powder.

さらに金属イオンの濃度調整を行なうために例えば、
ピロリン酸、ヘキサメタリン酸、トリポリリン酸などの
縮合リン酸系:エチレンジアミン四酢酸、ニトリロトリ
酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸などのアミノカルボ
ン酸系:1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン
酸、2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸など
のホスホン酸系:リンゴ酸、クエン酸、イタコン酸、シ
ュウ酸、クロトン酸などの有機酸系:ポリアクリル酸な
どのポリカルボン酸系等の錯形成剤を上記金属イオンと
併用することも可能である。
In order to further adjust the concentration of metal ions, for example,
Condensed phosphoric acid systems such as pyrophosphoric acid, hexametaphosphoric acid, and tripolyphosphoric acid: aminocarboxylic acid systems such as ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, and diethylenetriaminepentaacetic acid: 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, 2-phosphonobutane-1, Phosphonic acid system such as 2,4-tricarboxylic acid: organic acid system such as malic acid, citric acid, itaconic acid, oxalic acid, crotonic acid; complex forming agent such as polycarboxylic acid system such as polyacrylic acid; It is also possible to use together.

重合温度は、50〜160℃、より好ましくは70〜160℃の
範囲が重合時間短縮の目的で好ましい。さらに好ましく
は、85〜150℃である。50℃未満においては、重合の進
行が阻害されることがある。一方、160℃を超えると熱
分解反応が予想される。重合時固形分濃度については広
い範囲で実施可能であるが、20〜70%、より好ましくは
30〜60%の範囲が残存フマル酸をさらに低減できるので
好ましい。
The polymerization temperature is preferably in the range of 50 to 160 ° C, more preferably 70 to 160 ° C, for the purpose of shortening the polymerization time. More preferably, it is 85 to 150 ° C. If the temperature is lower than 50 ° C., the progress of polymerization may be inhibited. On the other hand, when the temperature exceeds 160 ° C., a thermal decomposition reaction is expected. The concentration of the solid content at the time of polymerization can be carried out in a wide range, but 20 to 70%, more preferably
The range of 30 to 60% is preferable because the residual fumaric acid can be further reduced.

重合時pHは2未満で行うことが必要であり、pH1.5以
下がより好ましい。pH2以上で重合を行った場合、分子
量分布が拡がり水処理剤としての性能も充分でなくな
る。
It is necessary to carry out the polymerization at a pH of less than 2, and more preferably pH 1.5 or less. When the polymerization is carried out at pH 2 or more, the molecular weight distribution is widened and the performance as a water treatment agent is not sufficient.

重合時pH2未満に保つために用いる中和用塩基性化合
物としては、特に制限はないが、例えばナトリウム、カ
リウム、リチウム等のアルカリ金属の水酸化物や炭酸
塩;アンモニア;モノメチルアミン、ジエチルアミン、
トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジメチルアミ
ン、トリエチルアミン等のアルキルアミン類;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、イソプロパノールアミン、第2級ブタノールアミ
ン等のアルカノールアミン類;ピリジン等を挙げること
ができる。
The basic compound for neutralization used to maintain the pH at less than 2 during the polymerization is not particularly limited. For example, hydroxides and carbonates of alkali metals such as sodium, potassium and lithium; ammonia; monomethylamine, diethylamine,
Alkylamines such as trimethylamine, monoethylamine, dimethylamine and triethylamine; alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, isopropanolamine and secondary butanolamine; and pyridine.

また、フマル酸(a)及び他の水溶性単量体(b)
は、これらの塩として使用することも勿論可能である。
Also, fumaric acid (a) and other water-soluble monomers (b)
Can of course be used as these salts.

本発明においては、重合触媒として過酸化水素を使用
する。本発明における過酸化水素の使用量は単量体成分
1モル当たり3〜100g用いることが必要であり、より望
ましい範囲は単量体成分1モルに対して8〜80gであ
り、最も好ましい範囲は11〜50gである。過酸化水素が3
gより少ない場合、残存単量体量が増加する。逆に100g
より多く用いても、過酸化水素の増量に見合った効果が
得られないだけでなく、製品中への過酸化水素残留の問
題を引き起こす。
In the present invention, hydrogen peroxide is used as a polymerization catalyst. It is necessary to use 3 to 100 g of hydrogen peroxide per 1 mol of the monomer component in the present invention. A more preferable range is 8 to 80 g per 1 mol of the monomer component, and the most preferable range is 11 to 50 g. Hydrogen peroxide is 3
If it is less than g, the amount of residual monomer increases. Conversely 100g
Even if it is used more, not only the effect corresponding to the increased amount of hydrogen peroxide is not obtained, but also a problem of hydrogen peroxide remaining in the product is caused.

過酸化水素を重合系内に供給する方法としては、特に
制限がなく、例えば反応系内へ初期一括仕込みをしても
良く、又、反応中に連続投入を行っても良い。場合によ
っては、分割して投入することも出来る。但し、重合反
応をより円滑に進行させるためには連続投入によるのが
好ましい。
The method for supplying hydrogen peroxide into the polymerization system is not particularly limited. For example, initial batch charging may be performed in the reaction system, or continuous charging may be performed during the reaction. In some cases, it is possible to divide and input. However, in order to make the polymerization reaction proceed more smoothly, it is preferable to use continuous feeding.

本発明において過酸化水素以外の重合触媒例えば過硫
酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等
の過硫酸塩;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−シアノバレリン酸、ア
ゾビスイソブチロニトリル、2,2′−アソビス(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、過
コハク酸、ジターシャリーブチルパーオキサイド、ター
シャリーブチルヒドロパーオキサイド、クメンヒドロパ
ーオキサイド等の有機過酸化物を本発明の効果をそこな
わない範囲で、過酸化水素とともに使用することは可能
である。
In the present invention, a polymerization catalyst other than hydrogen peroxide, for example, persulfates such as ammonium persulfate, sodium persulfate and potassium persulfate; 2,2'-azobis (2-amidinopropane)
Azo compounds such as hydrochloride, 4,4'-azobis-4-cyanovaleric acid, azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile, benzoyl peroxide, Organic peroxides such as lauroyl peroxide, peracetic acid, persuccinic acid, ditertiary butyl peroxide, tertiary butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, etc., together with hydrogen peroxide, as long as the effects of the present invention are not impaired. It is possible to use.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように構成される本発明方法によって得られる
フマル酸共重合体は、数平均分子量が30〜5000、好まし
くは400〜4000であり、且つ分子量分布を表わすD値(M
W/MN)〔MWは重量平均分子量、MNは数平均分子量であ
る〕が2.5以下、好ましくは2.0以下の特性を備えるもの
である。
The fumaric acid copolymer obtained by the method of the present invention configured as described above has a number average molecular weight of 30 to 5000, preferably 400 to 4000, and a D value (M
(W / MN) [MW is a weight average molecular weight, MN is a number average molecular weight] and has characteristics of 2.5 or less, preferably 2.0 or less.

本発明の方法では、上記した特徴を持つフマル酸共重
合体を水性媒体中で高収率にて経済的に製造する方法を
提供するものであり、前述した水処理剤、洗剤添加剤並
びに、セルロース繊維用精錬助剤、セルロース繊維用漂
白助剤、セルロース繊維用染色助剤、パルプ漂白前処理
剤、ベントナイト系泥水用調整剤、鉄、銅、マンガン、
亜鉛等の多価金属と組み合わせた脱臭剤、無機顔料分散
剤、古紙再生用脱墨助剤、キレート剤等の幅広い用途に
非常に好適に使用できるものである。
The method of the present invention provides a method for economically producing a fumaric acid copolymer having the above characteristics in an aqueous medium at a high yield, and the above-described water treatment agent, detergent additive, and Refining aid for cellulose fiber, bleaching aid for cellulose fiber, dyeing aid for cellulose fiber, pulp bleaching pretreatment agent, adjuster for bentonite muddy water, iron, copper, manganese,
It can be very suitably used for a wide range of applications such as a deodorant, an inorganic pigment dispersant, a deinking aid for recycling used paper, and a chelating agent in combination with a polyvalent metal such as zinc.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、
本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
なお、例中の%及び部は、それぞれ重量%および重量部
を示す。
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples.
The present invention is not limited to these examples.
In addition,% and part in an example show a weight% and weight part, respectively.

実施例1 温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた5の四つ
口フラスコにフマル酸1160部、イオン交換水1000部、硫
酸鉄(II)アンモニウム・6水和物0.163部(Fe2+とし
て10ppm;仕込単量体成分全重量に対して)を仕込んだ
後、撹拌しながら、該分散体を常圧下で沸騰温度まで昇
温した。次に撹拌下に80%アクリル酸水溶液1450部及び
60%過酸化水素水867部(20g;仕込単量体成分1モルに
対して)を各々別々の滴下ノズルより3時間に亘って連
続的に滴下し、共重合を行なった。滴下終了後、系の沸
騰温度でさらに1時間撹拌し、共重合反応を完結し、固
形分51.8%の均質なフマル酸共重合体(1)を得た。重
合時のpH(原液、80℃で測定)は、0〜0.5であった。
Example 1 In a five-necked four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, 1160 parts of fumaric acid, 1000 parts of ion-exchanged water, 0.163 parts of ammonium iron (II) sulfate hexahydrate (Fe 2+ And the dispersion was heated to the boiling temperature under normal pressure while stirring. Next, 1450 parts of an aqueous 80% acrylic acid solution and
867 parts of a 60% aqueous hydrogen peroxide solution (20 g; based on 1 mole of the charged monomer component) were continuously dropped from respective dropping nozzles continuously over 3 hours to carry out copolymerization. After the completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred at the boiling temperature of the system for 1 hour to complete the copolymerization reaction, thereby obtaining a homogeneous fumaric acid copolymer (1) having a solid content of 51.8%. The pH during polymerization (stock solution, measured at 80 ° C.) was 0 to 0.5.

得られたフマル酸共重合体(1)の分子量及び分子量
分布をゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用い
て測定した。結果は第1表に示す通りであった。
The molecular weight and molecular weight distribution of the obtained fumaric acid copolymer (1) were measured by using gel permeation chromatography. The results were as shown in Table 1.

尚カラムは、東ソー社製G−3000PW(XL)+G−2500
PW(XL)を用い、溶離液には、リン酸塩緩衝液(pH7)
を用いた。分子量標準サンプルとしてはポリエチレング
リコール(ゼネラルサイエンス社製)を用いた。
The column is Tosoh G-3000PW (XL) + G-2500
Use PW (XL) as eluent, phosphate buffer (pH 7)
Was used. Polyethylene glycol (manufactured by General Science) was used as a molecular weight standard sample.

実施例2〜8 実施例1において用いた金属イオンの種類、使用量、
過酸化水素の使用量及び滴下する80%アクリル酸水溶液
の使用量を第1表に示した通りとした他は、実施例1と
全く同様にしてフマル酸共重合体(2)〜(8)を得
た。得られたフマル酸共重合体(2)〜(8)を実施例
1と同様に分析し、その結果を第1表に示した。
Examples 2 to 8 Kinds and amounts of metal ions used in Example 1,
The fumaric acid copolymers (2) to (8) were prepared in exactly the same manner as in Example 1 except that the amount of hydrogen peroxide used and the amount of the 80% aqueous acrylic acid solution added dropwise were as shown in Table 1. I got The obtained fumaric acid copolymers (2) to (8) were analyzed in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

実施例9 実施例1において、仕込み時48%水酸化ナトリウム水
溶液100部を投入した他は、実施例1と全く同様にして
フマル酸共重合体(9)を得た。得られたフマル酸共重
合体(9)を実施例1と同様に分析し、その結果を第1
表に示した。
Example 9 A fumaric acid copolymer (9) was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that 100 parts of a 48% aqueous sodium hydroxide solution was charged during the preparation. The obtained fumaric acid copolymer (9) was analyzed in the same manner as in Example 1, and the result was analyzed by the first method.
It is shown in the table.

実施例10〜16 実施例1において、用いる水溶性不飽和単量体(b)
の種類、用いる金属イオン種の種類及び量を第1表に示
した通りとした他は、実施例1と全く同様にしてフマル
酸共重合体(10)〜(16)を得た。得られたフマル酸共
重合体(10)〜(16)を実施例1と同様に分析し、その
結果を第1表に示した。
Examples 10 to 16 In Example 1, the water-soluble unsaturated monomer (b) used
The fumaric acid copolymers (10) to (16) were obtained in exactly the same manner as in Example 1, except that the kind of the metal ion used and the kind and amount of the metal ion used were as shown in Table 1. The obtained fumaric acid copolymers (10) to (16) were analyzed in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

実施例17 実施例1において、仕込み時48%水酸化ナトリウム水
溶液200部を投入した他は、実施例1と全く同様にして
フマル酸共重合体(17)を得た。得られたフマル酸共重
合体(17)を実施例1と同様に分析し、その結果を第1
表に示した。
Example 17 A fumaric acid copolymer (17) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 200 parts of a 48% aqueous sodium hydroxide solution was charged at the time of charging. The obtained fumaric acid copolymer (17) was analyzed in the same manner as in Example 1, and the result was analyzed as
It is shown in the table.

実施例18 実施例1において、仕込み時イソプロパノール50部を
投入した以外は、実施例1と全く同様にしてフマル酸共
重合体(18)を得た。得られたフマル酸共重合体(18)
を実施例1と同様に分析し、その結果を第1表に示し
た。
Example 18 A fumaric acid copolymer (18) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 50 parts of isopropanol was charged during the preparation. The obtained fumaric acid copolymer (18)
Was analyzed in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

比較例1 実施例1において、硫酸鉄(II)アンモニウム・6水
和物を全く用いなかった以外は、実施例1と全く同様に
して比較フマル酸共重合体(1)を得た。得られた比較
フマル酸共重合体(1)を実施例1と同様に分析し、そ
の結果を第2表に示した。
Comparative Example 1 A comparative fumaric acid copolymer (1) was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that ammonium iron (II) sulfate hexahydrate was not used at all. The obtained comparative fumaric acid copolymer (1) was analyzed in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.

比較例2〜4 実施例1において用いた金属イオンの種類及び量を第
2表に示した通りとした他は、実施例1と全く同様にし
て比較フマル酸共重合体(2)〜(4)を得た。得られ
た比較フマル酸共重合体(2)〜(4)を実施例1と同
様に分析し、その結果を第2表に示した。
Comparative Examples 2 to 4 Comparative fumaric acid copolymers (2) to (4) were prepared in exactly the same manner as in Example 1 except that the types and amounts of metal ions used in Example 1 were as shown in Table 2. ) Got. The obtained comparative fumaric acid copolymers (2) to (4) were analyzed in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.

比較例5,6 実施例1において、仕込時48%水酸化ナトリウム水溶
液1214部を投入し、金属イオンの種類及び量を第2表に
示した通りとした他は、実施例1と全く同様にして比較
フマル酸共重合体(5),(6)を得た。得られた比較
フマル酸共重合体(5),(6)を実施例1と同様に分
析し、その結果を第2表に示した。
Comparative Examples 5 and 6 In the same manner as in Example 1, except that 1214 parts of a 48% aqueous sodium hydroxide solution was charged at the time of preparation and the types and amounts of metal ions were as shown in Table 2, Thus, comparative fumaric acid copolymers (5) and (6) were obtained. The obtained comparative fumaric acid copolymers (5) and (6) were analyzed in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.

比較例7,8 実施例1において用いたアクリル酸の量を第2表に示
した通りとした他は、実施例1と全く同様にして比較フ
マル酸共重合体(7),(8)を得た。得られた比較フ
マル酸共重合体(7),(8)を実施例1と同様に分析
し、その結果を第2表に示した。
Comparative Examples 7 and 8 Comparative fumaric acid copolymers (7) and (8) were prepared in exactly the same manner as in Example 1 except that the amount of acrylic acid used in Example 1 was as shown in Table 2. Obtained. The obtained comparative fumaric acid copolymers (7) and (8) were analyzed in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.

実施例19〜36 実施例1〜18で得られたフマル酸共重合体(1)〜
(18)のスケール防止剤としての性能を評価するために
以下の試験を行なった。容量225mlのガラスビンに水を1
70gを入れ、1.56%塩化カルシウム2水塩水溶液10g、及
びフマル酸共重合体(1)〜(18)の0.02%水溶液3g
(得られる過飽和水溶液に対して3ppm)を混合し、さら
に3%重炭酸ナトリウム水溶液10g及び水7gを加え全量
を200gとした。得られた炭酸カルシウム530ppmの過飽和
水溶液を密栓して、70℃で3時間加熱処理した。次い
で、冷却したのち沈殿物を0.1μメンブランフィルター
で濾過し、濾液をJIS K0101に従って分析した。
Examples 19 to 36 Fumaric acid copolymers (1) obtained in Examples 1 to 18
The following test was performed to evaluate the performance of (18) as a scale inhibitor. Fill a 225 ml glass bottle with water
70 g, 10 g of 1.56% calcium chloride dihydrate aqueous solution, and 3 g of 0.02% aqueous solution of fumaric acid copolymers (1) to (18)
(3 ppm based on the resulting supersaturated aqueous solution), and 10 g of a 3% aqueous sodium bicarbonate solution and 7 g of water were added to make a total amount of 200 g. The obtained 530 ppm supersaturated aqueous solution of calcium carbonate was sealed and heated at 70 ° C. for 3 hours. Next, after cooling, the precipitate was filtered with a 0.1 μm membrane filter, and the filtrate was analyzed according to JIS K0101.

下式により炭酸カルシウムスケール抑制率(%)を求
めた。得られた結果を第3表に示した。
The calcium carbonate scale inhibition rate (%) was determined by the following equation. The results obtained are shown in Table 3.

A:試験前の液中に溶解していたカルシウム濃度 B:スケール防止剤無添加濾液中のカリシウム濃度 C:試験後濾液中のカルシウム濃度 比較例9〜16 実施例18〜34と全く同様にして比較例1〜8で得られ
た比較フマル酸共重合体(1)〜(8)のスケール防止
剤としての性能評価を行なった。得られた結果を第4表
に示した。
A: The concentration of calcium dissolved in the solution before the test B: The potassium concentration in the filtrate without the scale inhibitor C: The calcium concentration in the filtrate after the test Comparative Examples 9 to 16 In exactly the same manner as in Examples 18 to 34 The comparative fumaric acid copolymers (1) to (8) obtained in Comparative Examples 1 to 8 were evaluated for performance as scale inhibitors. Table 4 shows the obtained results.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入江 好夫 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地 の1 日本触媒化学工業株式会社姫路研 究所内 (72)発明者 藤原 晃明 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地 の1 日本触媒化学工業株式会社姫路研 究所内 審査官 原 賢一 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshio Irie 992, Nishioki, Okahama-ku, Himeji-shi, Hyogo Pref. Address No. 1 Kenichi Hara, Examiner, Himeji Laboratory, Nippon Shokubai Chemical Industry Co., Ltd.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】フマル酸(a)30〜70重量%及び他の水溶
性不飽和単量体(b)70〜30重量%(但しフマル酸
(a)と水溶性不飽和単量体(b)の合計は100重量%
である。)からなる単量体成分を、水性媒体中で重合す
るに際し、該単量体成分に対して0.5〜500ppmのバナジ
ウム原子含有イオン、鉄イオン及び銅イオンからなる群
より選ばれる1種又は、2種以上の金属イオンの存在
下、重合触媒として過酸化水素を3〜100g(対単量体成
分1モル)用い、重合時のpHが2未満であることを特徴
とするフマル酸共重合体の製造方法。
(1) 30 to 70% by weight of fumaric acid (a) and 70 to 30% by weight of another water-soluble unsaturated monomer (b) (provided that fumaric acid (a) and water-soluble unsaturated monomer (b) ) Is 100% by weight
It is. ) Is polymerized in an aqueous medium, and is selected from the group consisting of 0.5 to 500 ppm of a vanadium atom-containing ion, an iron ion and a copper ion with respect to the monomer component. A fumaric acid copolymer, characterized in that 3 to 100 g of hydrogen peroxide (based on 1 mol of monomer component) is used as a polymerization catalyst in the presence of at least one kind of metal ion, and the pH during polymerization is less than 2; Production method.
【請求項2】水溶性不飽和単量体(b)が、(メタ)ア
クリル酸(塩)である請求項1記載のフマル酸共重合体
の製造方法。
2. The method for producing a fumaric acid copolymer according to claim 1, wherein the water-soluble unsaturated monomer (b) is (meth) acrylic acid (salt).
【請求項3】重合時のpHが1.5以下である請求項1,2いず
れか一項に記載のフマル酸共重合体の製造方法。
3. The method for producing a fumaric acid copolymer according to claim 1, wherein the pH during the polymerization is 1.5 or less.
【請求項4】水性媒体が水である請求項1〜3のいずれ
か一項に記載のフマル酸共重合体の製造方法。
4. The method for producing a fumaric acid copolymer according to claim 1, wherein the aqueous medium is water.
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