JP3357887B2 - ポリビニルアルコール系耐水性樹脂組成物 - Google Patents

ポリビニルアルコール系耐水性樹脂組成物

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禎 石田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリビニルアルコ
ール系耐水性樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、ポリビニルアルコール系樹脂
を耐水化する方法として、ポリビニルアルコール系樹脂
に金属塩類、尿素、アルデヒド類等の架橋剤を反応させ
て耐水化する方法が知られている。しかしながら、金属
塩類を用いて架橋したポリビニルアルコール系樹脂は加
熱時の着色が著しく、熱安定性が極めて悪いという問題
があり、尿素、アルデヒド類を用いて耐水化したポリビ
ニルアルコール系樹脂は、樹脂中にホルムアルデヒドが
残留するなどの問題があった。また、これらの架橋剤は
架橋反応速度が低いため、接着剤として使用する場合、
圧締時間が長くかかるなど工業的に不利で、より反応性
の高い架橋剤が求められていた。
【0003】これらの問題点を解決する方法として、ポ
リビニルアルコール系樹脂にアセトアセチル基を導入し
たアセトアセチル化ポリビニルアルコールの水溶液にカ
ルボジヒドラジドやアジピン酸ジヒドラジドなどのヒド
ラジン類を反応させて耐水化する方法が特公平1−60
192号公報に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アセト
アセチル基を導入したポリビニルアルコールにヒドラジ
ン類を反応させる従来の方法によるものは、常温架橋性
を有するものの耐水性が十分でないという問題がある。
【0005】本発明は、このような従来技術の欠点を解
消し、優れた耐水性を有するポリビニルアルコール系耐
水性樹脂組成物を提供することを目的とするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するものであって、側鎖にジアセトン基を0.1〜
20モル%含有するポリビニルアルコール系樹脂100
重量部と、数平均重合度が30以上であるNーアミノポ
リアクリルアミド0.1〜20重量部とからなることを
特徴とするポリビニルアルコール系耐水性樹脂組成物を
要旨とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0008】本発明において使用する側鎖にジアセトン
基を含有するポリビニルアルコール系樹脂は、ポリビニ
ル主鎖に結合する側鎖としてジアセトン基を有するポリ
ビニルアルコールであって、上記のジアセトン基は、主
鎖に直接結合するほか、さらにアミド基やカルボキシル
基などを介して結合するものであってもよい。
【0009】本発明において使用する側鎖にジアセトン
基を含有するポリビニルアルコール系樹脂は、共重合、
後変性などの方法により製造することができ、特に共重
合で製造する方法が望ましい。共重合により側鎖にジア
セトン基を含有するポリビニルアルコール系樹脂を製造
する方法としては、ジアセトン基を含有する単量体とビ
ニルエステルとの共重合体を鹸化する方法が採用され
る。
【0010】上記の共重合体に使用されるビニルエステ
ルとして、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニ
ル、ピバリン酸ビニル、バ−サチック酸ビニルなどが挙
げられ、中でも酢酸ビニルが工業的に好ましい。
【0011】また、上記の共重合に使用するジアセトン
基を有する単量体としては、例えばジアセトンアクリル
アミド、ジアセトンアクリレ−ト、ジアセトンメタクリ
レ−トなどが挙げられるが、工業的には、ジアセトンア
クリルアミドが好ましい。
【0012】上記ビニルエステルとジアセトン基を有す
る単量体との共重合方法としては、従来より公知のバル
ク重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などの各種の重
合方法が可能であり、中でもメタノ−ルを溶剤として用
いる溶液重合が工業的に好ましい。
【0013】ビニルエステルとジアセトン基を有する単
量体との共重合体の鹸化方法としては、従来より公知で
あるアルカリ鹸化および酸鹸化を適用することができ、
中でもメタノ−ル中で水酸化アルカリを使用して加アル
コ−ル分解する方法が好ましい。
【0014】本発明における側鎖にジアセトン基を含有
するポリビニルアルコール系樹脂としては、本発明の効
果を阻害しない範囲で、ビニルエステルまたはジアセト
ン基を有する単量体と共重合可能な、例えば、クロトン
酸、アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和モノカルボ
ン酸およびエステル・塩・無水物・アミド・ニトリル
類、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸などの不飽和ジ
カルボン酸およびその塩、マレイン酸モノメチル、イタ
コン酸モノメチル等の不飽和二塩基酸モノアルキルエス
テル類、炭素数2〜30のα−オレフィン類、アルキル
ビニルエ−テル類、ビニルピロリドン類とともに共重合
したものであっても良い。この他、得られたポリビニル
アルコール系樹脂をアセタ−ル化、ウレタン化、エ−テ
ル化、グラフト化、リン酸エステル化などの反応によっ
て後変性したものを使用することも可能である。
【0015】本発明で使用されるポリビニルアルコール
系樹脂中のジアセトン基を有する変性基の含有量は、
0.1〜20モル%の範囲であり、好ましくは0.5〜
15モル%である。変性基の含有量が0.1モル%未満
であると、耐水化の目的を達成することができない。ま
た、変性基の含有量が20モル%を超えても、耐水化効
果は飽和状態になるだけでなく、反応を均一に行うこと
が難しいという問題が生じる。
【0016】また、本発明で使用されるポリビニルアル
コール系樹脂の重合度、鹸化度は特に制限されないが、
数平均重合度300〜3,000、鹸化度85モル%以
上が工業的に好ましい。
【0017】次に、本発明において使用されるNーアミ
ノポリアクリルアミドは次の化学式で示されるものであ
る。
【0018】
【化1】
【0019】このNーアミノポリアクリルアミドは、ポ
リアクリルアミドにヒドラジンヒドラ−トを反応させる
ことにより製造することができる。この場合において、
ポリアクリルアミドのアミド基のすべてがヒドラジンヒ
ドラートと反応していても、未反応のアミド基が残存し
ていてもよい。すなわち、本発明のNーアミノポリアク
リルアミドは、次の化学式に示すようなものであっても
よい。
【0020】
【化2】
【0021】なお、上記の化学式において、n=0.1
〜100モル%、m=0〜99.9モル%であることが
望ましい。すなわち、この場合のN−アミノポリアクリ
ルアミドにおけるヒドラジノ基の含有量は、0.1モル
%以上であることが望ましく、さらに好ましくは1モル
%以上である。
【0022】N−アミノポリアクリルアミドの数平均重
合度は30〜300,000であり、好ましくは50〜
100,000である。数平均重合度が30未満では耐
水化効果が低く、また300,000を超える場合には
N−アミノポリアクリルアミドの分子鎖が立体障害とな
って、架橋反応が十分に起こらない。
【0023】また、N−アミノポリアクリルアミドの添
加量は、ポリビニルアルコール系樹脂100重量部に対
して、0.1〜20重量部であり、好ましくは0.5〜
15重量部である。N−アミノポリアクリルアミドの添
加量が0.1重量部未満の場合には、耐水化が達成され
ず、また20重量部を超える場合には耐水化効果が飽和
状態になる。
【0024】本発明のジアセトン基を含有するポリビニ
ルアルコール系樹脂とN−アミノポリアクリルアミドと
の組成物は、その混合水溶液を乾燥することなどにより
両者が反応する。その際、常温でも、加熱乾燥してもポ
リビニルアルコールの耐水化の目的を達成することがで
きる。また、ポリビニルアルコール系樹脂とN−アミノ
ポリアクリルアミドの混合物を水に投入して溶解して
も、あらかじめポリビニルアルコール系樹脂とN−アミ
ノポリアクリルアミドを別々に溶解したものを混合して
も、また、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液にN−
アミノポリアクリルアミドを添加して溶解しても良い。
そのほかに、ポリビニルアルコール系樹脂をあらかじめ
各種の形状に成形した成形物にN−アミノポリアクリル
アミドの溶液を噴霧、塗布、浸漬した後に乾燥する方法
などが挙げられる。
【0025】本発明では、N−アミノポリアクリルアミ
ド中のヒドラジノ基がポリビニルアルコール系樹脂中の
ジアセトン基のカルボニル基と架橋反応することによ
り、水溶性のポリビニルアルコール系樹脂が耐水化され
ることとなる。本発明において架橋剤として使用するN
−アミノポリアクリルアミドは高分子であるため、低分
子の架橋剤に比べ安全性が高く、架橋した場合、分子鎖
同士の相互作用が大きいため耐水化効果が高くなると考
えられる。
【0026】
【実施例】次に、本発明の実施例によって具体的に説明
する。
【0027】実施例中の水不溶分率は、試料(乾燥重量
1 )を95℃の熱水に1時間浸漬して可溶成分を溶解
させ、不溶残留物を105℃で乾燥し、その重量W2
測定して下記の式(1)により算出した。 水不溶分率(%)=(W2 /W1 )×100 (1)
【0028】側鎖にジアセトン基を含有するポリビニル
アルコール系樹脂の合成例 合成例1 攪拌機、温度計、および滴下ロ−ト還流冷却器を取り付
けたフラスコ中に、酢酸ビニル672重量部、ジアセト
ンアクリルアミド10重量部、およびメタノ−ル178
重量部を仕込み、系内の窒素置換を行った後、内温を6
0℃まで昇温した。この系に2,2−アゾビスイソブチ
リロニトリル1重量部をメタノール50重量部に溶解し
た溶液を添加し、重合を開始した。重合開始後、5時間
かけてジアセトンアクリルアミド55重量部をメタノー
ル35重量部に溶解した溶液を一定速度で滴下し、6時
間後に重合禁止剤としてm−ジニトロベンゼンを添加
し、重合を停止した。重合収率は78%であった。得ら
れた反応混合物にメタノ−ル蒸気を加えながら残存する
酢酸ビニルを留出し、ジアセトンアクリルアミド共重合
成分を含有する酢酸ビニル系共重合体の50%メタノ−
ル溶液を得た。この混合物500重量部にメタノ−ル5
0重量部と水酸化ナトリウムの4%メタノ−ル溶液10
重量部とを加えてよく混合し、40℃で鹸化反応を行っ
た。得られたゲル状物を粉砕し、メタノ−ルでよく洗浄
した後に乾燥して、ジアセトンアクリルアミド共重合変
性ポリビニルアルコール系樹脂を得た。また、元素分析
測定により、この樹脂中のジアセトンアクリルアミド成
分の含有率は5.0モル%であることが判明した。この
樹脂の重合度は1780、鹸化度は98.4モル%であ
った。
【0029】合成例2〜4 仕込み組成を変えることにより、合成例1と同様にして
表1のようなポリビニルアルコール系樹脂を得た。
【0030】
【表1】
【0031】実施例1 合成例1で得られたジアセトンアクリルアミド共重合変
性ポリビニルアルコール(重合度1,780、鹸化度9
8.4モル%、変性度5.0モル%)100重量部を9
00重量部の水に溶解した水溶液と、N−アミノポリア
クリルアミド(大塚化学社製、ポリアクリル酸ヒドラジ
ドLタイプ、重合度100、ヒドラジノ基変性度10.
0モル%)5重量部を45重量部の水に溶解した水溶液
とを混合し、ポリエチレンテレフタレート製のシ−ト上
に流延して20℃で乾燥し、厚み100μの透明なキャ
ストフィルムを作製した。このフィルムの水不溶分率を
測定したところ、98.6%という良好な値であった。
【0032】実施例2 重合度100のN−アミノポリアクリルアミドにかえ
て、重合度40,000のN−アミノポリアクリルアミ
ドを用いた以外は実施例1と同様にして、キャストフィ
ルムを作製し、水不溶分率を測定したところ、96.8
%という良好な値であった。
【0033】実施例3 ジアセトンアクリルアミド共重合変性ポリビニルアルコ
ール(重合度1,780、鹸化度98.4モル%、変性
度5.0モル%)にかえて、合成例2で得られたジアセ
トンアクリルアミド共重合変性ポリビニルアルコール
(重合度1,710、鹸化度98.4モル%、変性度
0.5モル%)を用いた以外は実施例1と同様にして、
キャストフィルムを作製し、水不溶分率を測定したとこ
ろ、90.4%という良好な値であった。
【0034】実施例4 ジアセトンアクリルアミド共重合変性ポリビニルアルコ
ール(重合度1,780、鹸化度98.4モル%、変性
度5.0モル%)にかえて、合成例3で得られたジアセ
トンアクリルアミド共重合変性ポリビニルアルコール
(重合度1,730、鹸化度98.5モル%、変性度1
5.0モル%)を用いた以外は実施例1と同様にして、
キャストフィルムを作製し、水不溶分率を測定したとこ
ろ、98.9%という良好な値であった。
【0035】実施例5 N−アミノポリアクリルアミドの添加量を5重量部から
0.5重量部に変更した以外は実施例1と同様にしてキ
ャストフィルムを作製し、水不溶分率を測定したとこ
ろ、95.5%という良好な値であった。
【0036】実施例6 N−アミノポリアクリルアミドの添加量を5重量部から
15重量部に変更した以外は実施例1と同様にして、キ
ャストフィルムを作製し、水不溶分率を測定したとこ
ろ、98.7%という良好な値であった。
【0037】比較例1 合成例1で得られたジアセトンアクリルアミド共重合変
性ポリビニルアルコール(重合度1,780、鹸化度9
8.4モル%、変性度5.0モル%)100重量部を9
00重量部の水に溶解した水溶液と、アジピン酸ジヒド
ラジド5重量部を45重量部の水に溶解した水溶液とを
混合し、ポリエチレンテレフタレート製のシ−ト上に流
延して20℃で乾燥し、厚み100μの透明なキャスト
フィルムを作製した。このフィルムの水不溶分率を測定
したところ、86.3%という不良の値であった。
【0038】比較例2 重合度100のN−アミノポリアクリルアミドにかえ
て、重合度10のN−アミノポリアクリルアミドを用い
た以外は実施例1と同様にして、キャストフィルムを作
製し、水不溶分率を測定したところ、87.4%という
不良の値であった。
【0039】比較例3 N−アミノポリアクリルアミドを添加しない以外は実施
例1と同様にして、キャストフィルムを作製し、水不溶
分率を測定したところ、0%(すべて溶解)という極め
て不良の値であった。
【0040】比較例4 N−アミノポリアクリルアミドの添加量を5重量部から
25重量部に変更した以外は実施例1と同様にして、キ
ャストフィルムを作製しようとしたが、水溶液が一部ゲ
ル化し、均一なキャストフィルムを作製することができ
なかった。
【0041】比較例5 ジアセトンアクリルアミド共重合変性ポリビニルアルコ
ール(重合度1,780、鹸化度98.4モル%、変性
度5.0モル%)にかえて、合成例4で得られたジアセ
トンアクリルアミド共重合変性ポリビニルアルコール
(重合度1,690、鹸化度98.9モル%、変性度2
5.0モル%)を用いた以外は実施例1と同様にして、
キャストフィルムを作製しようしたが、水溶液が一部ゲ
ル化し、均一なキャストフィルムを作製することができ
なかった。
【0042】比較例6 ジアセトンアクリルアミド共重合変性ポリビニルアルコ
ール(重合度1,780、鹸化度98.4モル%、変性
度5.0モル%)にかえて、未変性のポリビニルアルコ
ール(重合度1,740、鹸化度98.6モル%)を用
いた以外は実施例1と同様にして、キャストフィルムを
作製し、水不溶分率を測定したところ、0%(すべて溶
解)という極めて不良の値であった。
【0043】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のポリビニルアルコール系耐水性樹脂組成物は、従来の
ものに比べてポリビニルアルコール系樹脂の耐水化効果
が大きく、またN−アミノポリアクリルアミドが高分子
であるため、安全性が高く、接着剤、紙コ−ト剤、包装
用フィルム等の広い用途で有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C08L 33:26) (56)参考文献 特開 平8−113687(JP,A) 特開 平8−151412(JP,A) 特開 平1−234416(JP,A) 特開 昭55−6535(JP,A) 特開 平5−98071(JP,A) 特開 平2−175742(JP,A) 特公 平1−60192(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 29/02 - 29/04 C08L 33/26 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 側鎖にジアセトン基を0.1〜20モル
    %含有するポリビニルアルコール系樹脂100重量部
    と、数平均重合度が30以上であるNーアミノポリアク
    リルアミド0.1〜20重量部とからなることを特徴と
    するポリビニルアルコール系耐水性樹脂組成物。
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