JP3066464B2 - 感熱性離水剤及びその製造方法 - Google Patents
感熱性離水剤及びその製造方法Info
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Description
いては水溶液状態になっているが、それよりも高い温度
においては増粘、ゲル化し、水を放出して収縮し、固形
化する性質をもつ離水剤及びその製造方法に関するもの
である。
逆的に変化する感熱性高分子が機能材料の1種として広
く注目されるようになり、例えば非イオン界面活性剤の
吸着剤、感温遮光剤、感温増粘剤、防染剤、海洋防汚材
料、人工筋肉、ドラッグデリバリーシステム材料などと
しての用途開発が研究されている。
ミド系の重合体又は共重合体については、所定温度以下
においては水に可溶であるがそれ以上になると水に不溶
となる、いわゆる感熱性水溶性−水不溶性可逆変化を示
すことが知られており、この性質を利用して遮光材料と
することも試みられている(特開昭58−78758号
公報)。
と、他のN‐置換アクリルアミドの共重合体の水溶液
が、コイル・グロビュール転移に基づく相転移を起す物
性を有し、転移温度以上において2相に分離して、共重
合体分子の濃度に不均一分布を生じ微細なパターンを形
成するため強い光散乱を呈することが知られている
[「J.Phys.Chem.」,第93巻,第331
1ページ(1989)、「高分子論文集」,第46巻
(7),第437ページ(1989)、同誌,第47巻
(6),第467ページ(1990)]。
を分離して容積が収縮する現象をシネレシス(syne
resis)といい、ヨーグルトを長時間放置すると上
面に水が析出したり、寒天の表面に汗をかく現象として
知られている。しかしながら、前記したN‐アルキルア
クリルアミド系の重合体又は共重合体について、このよ
うなシネレシス現象を示すものは、これまで知られてい
ない。
現象を示す合成高分子化合物、すなわち、その水溶液を
加熱すると自然に高分子化合物が水を放出して収縮し、
水と高分子化合物とが明確に分離する性質をもつ合成高
分子化合物を得ることを目的としてなされたものであ
る。
ルアクリルアミドとN‐ブチルアクリルアミドとの共重
合体について種々研究を重ねた結果、N‐プロピルアク
リルアミド単位の割合が多く、しかも高分子量の共重合
体は、所定温度以下においては水溶液状態になっている
が、それよりも高い温度においては増粘、ゲル化し、水
を放出して収縮し、固形化するいわゆるシネレシス現象
を示し、したがってこれを利用して離水剤として用いう
ることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至
った。
ルアミド単位60〜90モル%とN‐ブチルアクリルア
ミド単位40〜10モル%を構成単位とし、メタノール
溶液としたときの27℃における極限粘度[η]が2.
0以上に相当する分子量を有する共重合体から成る感熱
性離水剤を提供するものである。
アミド単位とN‐ブチルアクリルアミド単位から構成さ
れることが必要であり、これと類似の構造をもつ共重合
体、例えばN‐プロピルメタクリルアミド単位とN‐ブ
チルアクリルアミド単位あるいはN‐プロピルアクリル
アミド単位とN‐ブチルメタクリルアミド単位から構成
されるものは、高分子量とすることができなかったり、
また水に不溶になるためシネレシス現象を示さず、離水
剤として用いることはできない。
クリルアミド60〜90モル%とN‐ブチルアクリルア
ミド40〜10モル%とから成る単量体を含む水溶液
に、カチオン性界面活性剤又はアニオン性界面活性剤を
臨界ミセル濃度以上の濃度で添加し、ラジカル重合開始
剤の存在下その転移温度以上の温度において、27℃に
おけるメタノール溶液の極限粘度[η]が2.0以上に
なるまでミセル内共重合を行わせることによって製造す
ることができる。この際のラジカル重合開始剤として
は、特に過酸化物系のものが好ましい。
は、N‐プロピルアクリルアミド単位とN‐ブチルアク
リルアミド単位とから構成されるが、このN‐プロピル
アクリルアミド単位のプロピル基、N‐ブチルアクリル
アミド単位のブチル基は、直鎖状、枝分れ状、環状のい
ずれでもよい。すなわちプロピル基としては、n‐プロ
ピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基のいずれで
もよく、またブチル基としては、n‐ブチル基、イソブ
チル基、sec‐ブチル基、tert‐ブチル基、シク
ロブチル基、シクロプロピルメチル基、メチルシクロプ
ロピル基のいずれでもよい。
合体は、N‐n‐プロピルアクリルアミド単位、N‐イ
ソプロピルアクリルアミド単位及びN‐シクロプロピル
アクリルアミド単位の中から選ばれた少なくとも1種の
構成単位又はそれと、N‐n‐ブチルアクリルアミド単
位、N‐イソブチルアクリルアミド単位、N‐sec‐
ブチルアクリルアミド単位、N‐tert‐ブチルアク
リルアミド単位、N‐シクロブチルアクリルアミド単
位、N‐シクロプロピルメチル単位及びN‐メチルシク
ロプロピルアクリルアミド単位の中から選ばれた少なく
とも1種の構成単位から成っている。
N‐プロピルアクリルアミド単位60〜90モル%と前
記N‐ブチルアクリルアミド単位40〜10モル%とか
ら成る共重合体を用いることが必要である。これらの範
囲外のモル比で構成されたものは、実用的温度におい
て、水に不溶となる。
クリルアミドすなわちN‐n‐プロピルアクリルアミ
ド、N‐イソプロピルアクリルアミド及びN‐シクロプ
ロピルアクリルアミドの中から選ばれた少なくとも1種
又はそれとN‐ブチルアクリルアミドすなわちN‐n‐
ブチルアクリルアミド、N‐イソブチルアクリルアミ
ド、N‐sec‐ブチルアクリルアミド、N‐tert
‐ブチルアクリルアミド、N‐シクロブチルアクリルア
ミド、N‐シクロプロピルメチルアクリルアミド、又は
N‐メチルシクロプロピルアクリルアミドの中から選ば
れた少なくとも1種とを共重合させることによって製造
される。この際用いるN‐プロピルアクリルアミド及び
N‐ブチルアクリルアミドは、それぞれ単独のものを用
いてもよいし、また2種以上の単量体混合物を用いても
よい。
チルアクリルアミドとの共重合は、反応媒体として水を
用い、カチオン性界面活性剤又はアニオン性界面活性剤
の存在下、通常のラジカル共重合の場合と同じようにし
て行うことができる。水中における単量体全量の濃度と
しては、2〜15重量%の範囲が適当である。
えばトリメチルステアリルアンモニウムクロリド、トリ
メチルセチルアンモニウムクロリド、トリメチルセチル
アンモニウムブロミド、トリメチルn‐テトラデシルア
ンモニウムクロリドなどが用いられるが、その他のトリ
低級アルキル長鎖アルキルアンモニウム塩も用いること
ができる。
は、例えばドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、4
‐n‐オクチルベンゼンスルホン酸ナトリウムのような
アルキルベンゼンスルホン酸塩、ノニルフェノール硫酸
エステルナトリウムのような硫酸エステル塩、ジオクチ
ルスルホコハク酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム
のような慣用のアニオン性界面活性剤などが用いられ
る。これらのカチオン性界面活性剤又はアニオン性界面
活性剤は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上組
み合わせて用いてもよい。
ン性界面活性剤は、臨界ミセル濃度以上の濃度で反応媒
体としての水に添加する。単量体のN‐プロピルアクリ
ルアミド及びN‐ブチルアクリルアミドはいずれも水に
対し不溶性であるが、これらの界面活性剤を臨界ミセル
濃度以上で存在させることにより反応媒体中に均一に分
散する。
重合方法に従い、例えば放射線又は電子線を照射する、
ラジカル重合開始剤の存在下に加熱する、あるいは光増
感剤の存在下に光照射する。これらの方法の中で特に有
利なのはラジカル重合開始剤の存在下に加熱する方法で
ある。この際のラジカル重合開始剤としては、水溶性の
ものであればよく、特に制限はない。このようなものと
しては、例えば過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、
過酸化水素、tert‐ブチルヒドロパーオキシドなど
の過酸化物、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、硝酸第二セリウ
ムアンモニウムなどのレドックス系開始剤、2,2′‐
アゾビス‐2‐アミジノプロパン塩酸塩、2,2′‐ア
ゾビス‐2,4‐ジメチルバレロニトリル、4,4′‐
アゾビス‐4‐シアノバレリン酸及びその塩などのアゾ
化合物などを用いることができる。これらのラジカル重
合開始剤は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わ
せて用いてもよく、また、その使用量は、単量体の合計
量に対して、通常0.01〜100重量%、好ましくは
0.05〜8重量%の範囲である。また、重合温度は、
使用する単量体及び開始剤の種類により異なるが、通常
0〜100℃の範囲で、かつ重合で生成する高分子水溶
液の転移温度以上の温度である。
で起こり共重合体が効率よく得られる。重合終了後、反
応溶液を転移温度より低い温度に冷却し、さらにメタノ
ールやエタノールを加えてミセル構造を破壊したのち、
この水溶液を転移温度以上に加熱すると高分子が疎水化
し、析出する。析出した高分子を純水に溶かし、加熱し
高分子を析出させる。この操作を繰り返すことにより界
面活性剤及び未反応単量体が完全に除去された共重合体
を得ることができる。
を加熱するとき自然に水と高分子が二相に分離して収縮
し、脱水機能を有しており、機能材料として、例えば脱
水剤、増粘材などに有用である。また、本発明方法によ
ると、この感熱性離水剤を効率よく製造することができ
る。
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。
リットルの三角フラスコ中に、蒸留水500g、N‐イ
ソプロピルアクリルアミド24.55g、N‐tert
‐ブチルアクリルアミド4.78g及びハードドデシル
ベンゼンスルホン酸ナトリウム1.76gを加え、窒素
ガスを30分間激しく通じた。次いで、過硫酸アンモニ
ウム0.07gを加え、窒素気流下にかきまぜながら、
60℃に加熱して重合を開始した。60℃で2時間重合
を行ったのち、空気を吹き込んで重合を停止し、共重合
体を形成させた。
セル構造を破壊したのち、この水溶液を転移温度以上に
加熱すると高分子が疎水化し、析出する。このようにし
て得られた共重合体はミセル内に存在するので、粘度が
低い状態にある。これを転移温度以下に冷却すると、ミ
セル内の高分子はミセル構造がこわれ水溶液になる。こ
の水溶液を転移温度以上に加熱すると高分子が疎水化
し、析出する。析出した高分子を純水に溶かし、加熱
し、高分子を析出させ、界面活性剤及び未反応単量体が
完全に除去された共重合体25.99gを得た。この共
重合体におけるN‐イソプロピルアクリルアミド単位と
t‐ブチルアクリルアミド単位とのモル比は84.2:
14.8であった。
し、ウベローデ粘度計を用いて27℃粘度測定を行い極
限粘度を求めたところ、3.20であった。また、転移
温度を水溶液の温度変化に伴う光透過率の測定から求め
た。すなわち、1重量%濃度の水溶液を調製して、温度
コントローラー付分光光度計を用いて、昇温速度1℃/
min、波長500nmでの光透過率を測定した。転移
温度は光透過率が初期透過率の1/2となる温度
(TL)として24℃であった。
4.5403gを試料管に入れ、10℃で溶解させ、こ
の水溶液を調製した。これを50℃の恒温槽に2時間保
ち、離水させた。試料管から離水した水の重量を測定し
たところ、4.30gであった。
ットルの三角フラスコ中に、蒸留水200g、N‐n‐
プロピルアクリルアミド9.67g、N‐tert‐ブ
チルアクリルアミド1.91g及びハードドデシルベン
ゼンスルホン酸ナトリウム0.70gを加え、窒素ガス
を30分間激しく通じた。次いで、過硫酸アンモニウム
0.05gを加え、窒素気流下にかきまぜながら、60
℃に加熱して重合を開始した。60℃で2時間重合を行
ったのち、空気を吹き込んで重合を停止し、共重合体を
形成させた。
行った。界面活性剤及び未反応単量体が完全に除去され
た共重合体11.50gを得た。この共重合体における
N‐n‐プロピルアクリルアミド単位とt‐ブチルアク
リルアミド単位とのモル比は85:15であった。
7℃での極限粘度及び転移温度は実施例1と同様にして
求めたところ、それぞれ3.00と19℃であった。
5.4008gを試料管に入れ、10℃で溶解させ、こ
の水溶液を調製した。これを50℃の恒温槽に2時間保
ち、離水させた。試料管から離水した水の重量を測定し
たところ、5.00gであった。
リットルの三角フラスコ中に、蒸留水500g、N‐イ
ソプロピルアクリルアミド50.92g、N‐tert
‐ブチルアクリルアミド6.35g及びハードドデシル
ベンゼンスルホン酸ナトリウム1.75gを加え、窒素
ガスを30分間激しく通じた。次いで、過硫酸アンモニ
ウム0.055gを加え、窒素気流下にかきまぜなが
ら、60℃に加熱して重合を開始した。60℃で2時間
重合を行ったのち、空気を吹き込んで重合を停止し、共
重合体を形成させた。
行った。界面活性剤及び未反応単量体が完全に除去され
た共重合体57.10gを得た。この共重合体における
N‐イソプロピルアクリルアミド単位とt‐ブチルアク
リルアミド単位とのモル比は90:10であった。
7℃での極限粘度及び転移温度は実施例1と同様にして
求めたところ、それぞれ3.80と26℃であった。
5.94gを試料管に入れ、10℃で溶解させ、この水
溶液を調製した。これを50℃の恒温槽に2時間保ち、
離水させた。試料管から離水した水の重量を測定したと
ころ5.80gであった。
の三角フラスコ中に、メタノール792.90g、N‐
イソプロピルアクリルアミド203.69g、N‐te
rt‐ブチルアクリルアミド25.44g及びアゾビス
イソブチロニトリル0.50gを加え、窒素ガス雰囲気
下で60℃に加熱して重合を開始した。60℃で2.5
時間重合を行ったのち、空気を吹き込んで重合を停止
し、共重合体を形成させた。
行った。界面活性剤及び未反応単量体が完全に除去され
た共重合体169.98gを得た。この共重合体におけ
るN‐イソプロピルアクリルアミド単位とt‐ブチルア
クリルアミド単位とのモル比は90:10であった。
7℃での極限粘度及び転移温度は実施例1と同様にして
求めたところ、それぞれ1.32と26.5℃であっ
た。
重量%水溶液を調製した。この水溶液を50℃の恒温槽
にいれた。増粘、離水現象は観測されず、白濁現象が観
測された。
Claims (2)
- 【請求項1】 N‐プロピルアクリルアミド単位60〜
90モル%とN‐ブチルアクリルアミド単位40〜10
モル%を構成単位とし、メタノール溶液としたときの2
7℃における極限粘度[η]が2.0以上に相当する分
子量を有する共重合体から成る感熱性離水剤。 - 【請求項2】 N‐プロピルアクリルアミド60〜90
モル%とN‐ブチルアクリルアミド40〜10モル%と
から成る単量体を含む水溶液に、カチオン性界面活性剤
又はアニオン性界面活性剤を臨界ミセル濃度以上の濃度
で添加し、ラジカル重合開始剤の存在下その転移温度以
上の温度において、27℃におけるメタノール溶液の極
限粘度[η]が2.0以上になるまでミセル内共重合を
行わせることを特徴とする感熱性離水剤の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9207226A JP3066464B2 (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 感熱性離水剤及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9207226A JP3066464B2 (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 感熱性離水剤及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1135641A JPH1135641A (ja) | 1999-02-09 |
JP3066464B2 true JP3066464B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=16536337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9207226A Expired - Fee Related JP3066464B2 (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 感熱性離水剤及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3066464B2 (ja) |
-
1997
- 1997-07-16 JP JP9207226A patent/JP3066464B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH1135641A (ja) | 1999-02-09 |
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