JP3282642B2 - 高純度2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の製造方法 - Google Patents
高純度2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の製造方法Info
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体用単量体やアクリル繊維染色性改善剤等として有用な
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を
高純度で効率よく製造する方法に関するものである。
ルプロパンスルホン酸は、合成原料と反応溶媒を兼ねた
過剰のアクリロニトリルと、所定量の硫酸または発煙硫
酸、およびイソブチレンを反応させ、反応混合物より結
晶状で析出した2−アクリルアミド−2−メチルプロパ
ンスルホン酸を分離することにより製造される(特公昭
50−30059号公報)。
スルホン酸はそれ自体が各種用途に使用され、また単独
重合体または共重合体として繊維化され、または例えば
抄紙用分散剤、凝集剤等に有用される高分子電解質とし
て各種用途に利用されるが、着色が無く、また高分子量
でかつ溶解性の高い水溶性重合体を得る等の目的のため
に高純度のものが要求されている。
30059号公報に記載された方法を追試した結果で
は、反応中に副生したイソブチレンのスルホン化物また
は硫酸エステル等が2−アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸に不純物として含まれ、着色したり、
あるいは得られた結晶をアクリルニトリル、アクリルア
ミド等と共重合させると、分子量が低かったり水不溶解
性のゲルが生成したりして、満足に使用し得るに至らな
かった。
アミド−2−メチルプロパンスルホン酸結晶中の不純物
を除去する方法として、特公昭56−53306号公報
には、反応混合物より分離取得した2−アクリルアミド
−2−メチルプロパンスルホン酸結晶を含水酢酸で再結
晶し、精製する方法が提案されている。しかし、このよ
うな再結晶の実施は設備費、労務費の増加、製品取得量
の低下をもたらし、経済的に好ましくない。
メチルプロパンスルホン酸を含水率1.0wt%以上のアク
リロニトリルで洗浄する事を特徴とする高純度2−アク
リルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の製造方法
が提案されている(特開平5−163235号公報)。
この方法によれば、上記再結晶法に比較して、反応時に
副生したイソブチレンのスルホン化物あるいは硫酸エス
テル等をより経済的に除去出来る。
イソブチレンのスルホン化物や、硫酸エステル等を除去
することはできるが、未だ着色があったり、重合体にし
た場合に分子量が低く、また水不溶解性のゲルが生成す
ることがある。
の点、すなわち着色したり、また重合体にした場合に分
子量が低く、また水不溶解性のゲルが生成する原因の解
明について鋭意検討したところ、その原因が2−アクリ
ルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸中に不純物と
して含まれている鉄にあることを見出し、その解決手段
につき鋭意研究した結果、本発明を完成した。
リル、日本工業規格K1321に規定された精製濃硫酸
またはそれと同等以上の品質を有する硫酸以外の硫酸ま
たは発煙硫酸、およびイソブチレンを用いて2−アクリ
ルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を製造するに
際し、鉄の含有量が0〜20ppmである硫酸または発
煙硫酸を用いることを特徴とする高純度2−アクリルア
ミド−2−メチルプロパンスルホン酸の製造方法であ
る。
ものではなく、一般に市販されている工業品でよいが、
含水率が0.2重量%以下、より好ましくは0.05重
量%以下のアクリロニトリルを用いると、硫酸エステル
等の副生を抑制し2−アクリルアミド−2−メチルプロ
パンスルホン酸の収率を高めることができるので好まし
い。
硫酸は等モル量でも反応が進行するが、反応の進行と共
にスラリー濃度が増大し、攪拌が困難となる恐れがある
ため、アクリロニトリルを反応溶媒としても機能させる
ことが望ましく、その場合は硫酸または発煙硫酸1モル
に対してアクリロニトリルを4.0モル以上用いること
が好ましい。
煙硫酸は、日本工業規格(以下JIS規格という)K1
321に規定された精製濃硫酸またはそれと同等以上の
品質を有する硫酸以外の硫酸または発煙硫酸であって、
かつ鉄の含有量が0〜20ppmのものである。JIS
規格で精製硫酸と規定されるような高純度の硫酸は、通
常価格が普通の硫酸の2倍以上であり、硫酸を主原料の
一つとして使用する本発明においては生産コストの抑制
のために、かかる高純度硫酸は使用しない。鉄の含有量
が20ppmを超えると得られる2−アクリルアミド−
2−メチルプロパンスルホン酸中の鉄が約10ppm以
上となり、着色の問題が生じ、またアクリロニトリル、
アクリルアミド等と重合した場合、分子量が低くなる
か、あるいは水に不溶解のゲルが生成する。
00ppm以下で販売されており、特に精製した硫酸と
して、鉄1ppm以下の精製硫酸がある。また発煙硫酸
の製造方法は三酸化硫黄を硫酸に吸収させて製造するの
が一般的であるが、その場合は発煙硫酸中の鉄の量は基
本的には吸収用硫酸中の鉄の量に依存する。
チルプロパンスルホン酸が着色したり、重合体にした場
合に分子量が低くなったり、水不溶解性のゲルが生成す
る原因が該化合物中の不純物である鉄に起因することの
みならず、更にその含有量は、原料の一つである硫酸も
しくは発煙硫酸中の鉄の含有量と相関関係があり、その
他の原料における鉄の含有量は支配的因子にならないと
いう予想外の事実を見出し、本発明を完成したものであ
る。
を基準とし、鉄Agを含有する硫酸又は発煙硫酸をBモ
ル用い、原料及び反応溶媒としての過剰のアクリロニト
ルを反応させ、得られた反応スラリーを分離、乾燥して
得た2−アクリルアミドー2ーメチルプロパンスルホン
酸をCモルとすると、2−アクリルアミド−2−メチル
プロパンスルホン酸中の鉄は概略、(A×C)/(B×
C×207.2)=A/(B×207.2)で表され
る。従って、硫酸または発煙硫酸中の鉄の含有量を制御
することにより、得られる2−アクリルアミド−2−メ
チルプロパンスルホン酸の鉄の含有量が制御出来、前述
したような種々の課題を一挙に解決することが出来るこ
とが明らかになったのである。
度に換算して95%以上であることが好ましく、より好
ましくは98〜102%である。硫酸濃度が95%未満
では、硫酸エステル等の副生により、2−アクリルアミ
ド−2−メチルプロパンスルホン酸の収率の低下につな
がり、硫酸濃度が102%より高いと、イソブチレンの
スルホン化物が副生し、2−アクリルアミド−2−メチ
ルプロパンスルホン酸結晶が着色する恐れがある。
1モル当たり0.8〜1.2モル、より好ましくは0.
8〜1.0モルである。イソブチレンの添加割合が硫酸
1モル当たり0.8モルより少ないと2−アクリルアミ
ド−2−メチルプロパンスルホン酸結晶が着色すること
があり、1.2モルを越えるとtert- ブチルアクリルア
ミド等の副生物が生成する恐れがある。
よびイソブチレンの反応条件については特に限定される
ものではないが、例えばアクリロニトリルと硫酸又は発
煙硫酸を混合し、次いでイソブチレンを添加し反応させ
る二段連続反応、及び三成分を一度に混合して反応させ
る一段連続反応が挙げられ、好ましい反応温度は−10
℃〜70℃、より好ましくは30℃〜50℃である。反
応温度が70℃より高いとイソブチレンスルホン化物の
副生成物量が増大し、生成物が着色する傾向にあり、逆
に反応温度が−10℃より低いと硫酸エステルが副生す
るため、収率が低下する傾向にある。
アミド−2−メチルプロパンスルホン酸を含む反応スラ
リーからは、通常の濾過分離や遠心分離により、過剰の
アクリロニトリルを分離した後、必要により、結晶をア
クリロニトリル又は含水アクリロニトリルで洗浄し、次
いで常法により常圧乾燥または減圧乾燥して、粉末状高
純度結晶として2−アクリルアミド−2−メチルプロパ
ンスルホン酸を得る事が出来る。
主成分とし、未反応硫酸、反応時の副生物を含む。この
濾液はそのまま廃液として処理する事も可能であるが、
経済的ではなく、アクリロニトリルを回収、再利用する
事が望ましい。アクリロニトリルの回収方法は常法の如
く行う事が出来る。例えば、濾液中の酸分を適宜中和後
そのまま再利用するか、あるいはアクリロニトリルの重
合を防止するため、重合防止剤を添加しながら、蒸留に
より精製して、再利用する。
に説明する。実施例で示した単位は重量%であり、又、
鉄の含有量、APHA、共重合体の粘度及び不溶解物は
次の方法により得た測定し、また重合方法は下記の通り
である。
て、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン
酸の25%水溶液で測定した。なお、大きな値である程
強く着色していることを示す指標である。 ・共重合体の粘度 下記の重合方法で得た共重合体の粉末を水溶液にして、
以下の条件で粘度を測定した。 (条件) 粘度計:B型粘度計 ロータ回転速度:6rpm 水溶液の濃度:0.1%水溶液 水溶液の温度:25℃ ・不溶解物量 下記の重合方法で得た共重合体の粉末0.3gを水30
0mlに溶解し、これを80メッシュの網で濾過したと
きに網に残る容量を測定し、不溶解物量を求めた。 ・重合方法 2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸結
晶40gを水60gに溶解し、16%NaOH水溶液を
加えてpH8に調整後、アクリルアミド123gを混合
し、さらに水を加えてモノマー濃度を20%に調整し
た。この水溶液を窒素置換後、過硫酸カリウム200p
pm、亜硫酸ナトリウム200ppmを加え、20℃で
重合を開始した。10時間後に共重合体を取り出し、こ
れを100℃で4時間真空乾燥後、粉砕した。
機および入口管と出口管を備えたガラス反応器を2個連
結し、下記条件下で、第1反応器にアクリロニトリルお
よび発煙硫酸を導入して、アクリロニトリルと硫酸の混
合工程を行い、第1反応器における混合物を第2反応器
に導き、第2反応器にはイソブチレンガスを導入するこ
とにより反応を連続して行った。
酸を用い、その1モルに対してアクリロニトリルを10
モル、イソブチレンを0.9モルの割合で供給した。な
お、発煙硫酸の濃度は9%(硫酸濃度に換算すると10
2%)である。また、第1反応器は−5℃〜−15℃に
維持し、滞留時間は10分とし、第2反応器は30℃〜
50℃に維持し、滞留時間は40分であった。
濾過し、反応液が付着した2−アクリルアミド−2−メ
チルプロパンスルホン酸を得、結晶と等量のアクリロニ
トリルで洗浄後、減圧乾燥して、2−アクリルアミド−
2−メチルプロパンスルホン酸を取得した。
2−メチルプロパンスルホン酸を用いて前記の通り重合
体を製造した。
ルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の収率、発煙
硫酸および2−アクリルアミド−2−メチルプロパンス
ルホン酸結晶中の鉄の含有量、APHA、共重合体水溶
液の粘度および不溶解物は表1および表2の通りであ
る。
−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を簡
単に効率的に製造することが出来、またこの2−アクリ
ルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を用いた場
合、分子量が高く、また水不溶解性のゲルが生成しない
かまたは僅少量しか生成しない重合体を製造することが
出来る。
Claims (1)
- 【請求項1】 アクリロニトリル、日本工業規格K13
21に規定された精製濃硫酸またはそれと同等以上の品
質を有する硫酸以外の硫酸または発煙硫酸、およびイソ
ブチレンを用いて2−アクリルアミド−2−メチルプロ
パンスルホン酸を製造するに際し、鉄の含有量が0〜2
0ppmである硫酸または発煙硫酸を用いることを特徴
とする高純度2−アクリルアミド−2−メチルプロパン
スルホン酸の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35048293A JP3282642B2 (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 高純度2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35048293A JP3282642B2 (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 高純度2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07196596A JPH07196596A (ja) | 1995-08-01 |
JP3282642B2 true JP3282642B2 (ja) | 2002-05-20 |
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JP35048293A Expired - Fee Related JP3282642B2 (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 高純度2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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---|---|---|---|---|
JP7484116B2 (ja) * | 2018-10-02 | 2024-05-16 | 東亞合成株式会社 | 重合体の製造方法 |
-
1993
- 1993-12-29 JP JP35048293A patent/JP3282642B2/ja not_active Expired - Fee Related
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