JP3442514B2 - カチオン性重合体の製造方法 - Google Patents
カチオン性重合体の製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
Description
造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、排水の凝
集剤、汚泥の脱水剤、紙用添加剤などとして優れた効果
を示す、疎水性を有するカチオン性重合体の簡便な製造
方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】都市下水し尿処理や工場排水などの活性
汚泥処理が広く行われているが、発生する有機汚泥は含
水率が高いので、廃棄、焼却及び肥料化するために、効
率よく脱水処理することが必要である。特に、近年、下
水道の整備などにより、汚泥の発生量が増加しているこ
とや、汚泥中の有機物量の増加、腐敗などによる汚泥性
状の悪化が進んでいることから、汚泥の脱水処理に用い
た場合、凝集力にすぐれ、強度の高い凝集フロックを与
え、汚泥中の懸濁物質が分離液中に漏出することがな
く、機械脱水により含水率が低くかつ剥離性の良好な脱
水ケーキを得ることができ、安定した汚泥の脱水処理が
可能な高分子凝集剤が求められている。本発明者らは、
かかる好ましい性質を有する高分子凝集剤を開発すべく
研究を重ね、先に、N−ベンジルビニルアミン単位を全
構成単位に対し2〜30モル%の割合で有するポリマー
からなる高分子凝集剤が、上記の性質を有することを見
いだした。これまで、下記構造単位[1] 【化1】 を有するカチオン性重合体の合成方法は、下記に示すよ
うに、N−ビニルカルボン酸アミド単位[2] 【化2】 (ただし、式中、Rは水素又は炭素数1〜4のアルキル
基である。)を有する重合体を合成した後、塩酸などの
鉱酸を用いて加水分解を行い、ビニルアミン単位を有す
る重合体[3] 【化3】 (ただし、式中、Xはハロゲンである。)を得、その
後、アルカリ存在下にハロゲン化ベンジルと反応してN
−ベンジル化し、[1]の構造単位を有する重合体を得
るのが一般的である。この構造を有する重合体はすぐれ
た高分子凝集剤であるが、上記の合成方法では、N−ビ
ニルカルボン酸アミド単位を有する重合体を酸で加水分
解した後、アルカリ中でベンジル化を行うため、2段階
の反応が必要となり、製造に手間、労力及び合成費用が
かかるため、より簡便な製造方法が求められていた。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、ビニルアミ
ン単位及びN−ベンジルビニルアミン単位を有するカチ
オン性重合体を、N−ビニルカルボン酸アミド単位又は
N−ビニルカルボン酸イミド単位を有する重合体より、
1段階の反応で容易かつ簡便に得ることができる製造方
法を提供することを目的としてなされたものである。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、N−ビニルカル
ボン酸アミド単位又はN−ビニルカルボン酸イミド単位
を有する重合体をアルカリ条件下にハロゲン化ベンジル
と反応することにより、その目的を達成し得ることを見
いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至っ
た。すなわち、本発明は、N−ビニルカルボン酸アミド
単位又はN−ビニルカルボン酸イミド単位を有する重合
体に、アルカリ条件下、ハロゲン化ベンジルを反応させ
ることを特徴とするビニルアミン単位とN−ベンジルビ
ニルアミン単位を有するカチオン性重合体の製造方法を
提供するものである。 【0005】本発明に用いるN−ビニルカルボン酸アミ
ド単位又はN−ビニルカルボン酸イミド単位を有する重
合体とは、N−ビニルカルボン酸アミド若しくはN−ビ
ニルカルボン酸イミドの単独重合体又はN−ビニルカル
ボン酸アミド若しくはN−ビニルカルボン酸イミドとこ
れらと共重合可能な他の単量体との共重合体である。N
−ビニルカルボン酸アミドとしては、例えば、N−ビニ
ルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニル
プロピオンアミド、N−ビニルブチルアミド、N−ビニ
ルバレルアミドなどを挙げることができる。また、N−
ビニルカルボン酸イミドとしては、例えば、N−ビニル
こはく酸イミド、N−ビニルグルタルイミドなどを挙げ
ることができる。本発明に用いるN−ビニルカルボン酸
アミド又はN−ビニルカルボン酸イミドと共重合可能な
他の単量体としては、適当な単量体反応性比を有するも
のであれば制限なく使用することができ、例えば、(メ
タ)アクリルアミド、スチレン、メチル(メタ)アクリ
レート、エチル(メタ)アクリレート、酢酸ビニル、
(メタ)アクリロニトリル、N−ビニルピロリドンなど
のノニオン性単量体、(メタ)アクリル酸若しくはその
アルカリ金属塩、又はビニルスルホン酸、2−アクリル
アミド−2−メチルプロパンスルホン酸、スチレンスル
ホン酸などのスルホン基を有する単量体若しくはそのア
ルカリ金属塩などのアニオン性単量体、ジメチルアミノ
エチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル
(メタ)アクリルアミドの三級塩若しくは四級アンモニ
ウム塩などのカチオン性単量体を挙げることができる。
N−ビニルカルボン酸アミド若しくはN−ビニルカルボ
ン酸イミドの単独重合、又はこれらと他の単量体との共
重合の方法には特に制限はなく、使用する単量体及び生
成する重合体の溶解性などに応じて、溶液重合、懸濁重
合、乳化重合などを選ぶことができる。例えば、使用す
る単量体が水に可溶であって生成する重合体も水に十分
な親和性を有する場合には、水溶液重合が可能であり、
単量体及び水溶性重合開始剤を水に溶解し、加熱するこ
とによって重合体を得ることができる。水溶液重合によ
り得られた重合体は、そのまま又は単離したのち、アル
カリ条件下のハロゲン化ベンジルとの反応に供すること
ができる。また、使用する単量体の水への溶解度が小さ
いときは、懸濁重合、乳化重合などを用いることができ
る。乳化重合においては、水中に単量体、乳化剤、水溶
性の重合開始剤などを加え、撹拌下に加熱することによ
り重合体を得る。 【0006】本発明においては、N−ビニルカルボン酸
アミド単位又はN−ビニルカルボン酸イミド単位を有す
る重合体を、アルカリ条件下にハロゲン化ベンジルと反
応させる。アルカリの使用量及び種類は、酸アミド単位
又は酸イミド単位の所望の加水分解の程度、ハロゲン化
ベンジルの添加量、反応条件などにより選ぶことができ
る。アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、炭酸ナトリウムなどを使用することがで
きる。ハロゲン化ベンジルとしては、塩化ベンジルを特
に好適に使用することができる。反応条件には特に制限
はないが、例えば、重合体、アルカリ及びハロゲン化ベ
ンジルを水に溶解又は分散し、40〜100℃に加熱す
ることにより行うことができる。この反応により、N−
ビニルカルボン酸アミド単位又はN−ビニルカルボン酸
イミド単位は、下記の式[4]及び[5]に示すよう
に、ビニルアミン単位及びN−ベンジルビニルアミン単
位となるが、一部が酸アミド又は酸イミド単位のまま残
る場合もある。なお、式[4]及び[5]は、これらの
重合体が、それぞれ式中の3種の構造単位を有すること
を示すものであり、これらの重合体がブロック共重合体
的構造を有することを意味するものではない。 【化4】 (ただし、式中、R1は水素又は炭素数1〜4のアルキ
ル基である。) 【化5】 (ただし、式中、R2はエチレン基、プロピレン基又は
トリメチレン基である。)本発明によれば、N−ビニルカ
ルボン酸アミド単位又はN−ビニルカルボン酸イミド単
位を有する重合体より、1段階の反応で一挙にビニルア
ミン単位及びN−ベンジルビニルアミン単位を有するカ
チオン性重合体を製造することができる。さらに必要に
応じて、このカチオン性重合体に塩酸などの鉱酸を添加
してビニルアミン単位をアミンの酸性塩とすることがで
きる。上記の反応により得られたビニルアミン単位及び
N−ベンジルビニルアミン単位を有するカチオン性重合
体の水溶液は、そのまま排水の凝集剤、汚泥の脱水剤、
紙用添加剤などとして使用することができ、あるいはカ
チオン性重合体の水溶液をアセトンなどの有機溶媒と混
合し、カチオン性重合体を沈殿せしめた後、分離乾燥し
て粉末化することができる。本発明方法により得られる
カチオン性重合体のベンジル化率、すなわち、重合体中
の全単量体単位に対するN−ベンジルビニルアミン単位
の割合は、1H−NMR測定を行い、7ppm付近のベンゼ
ン環のプロトンのシグナルと2ppm付近の主鎖メチレン
のプロトンのシグナルの面積比により決定することがで
きる。 【0007】 【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。 実施例1 (1)ベースポリマーの合成 N−ビニルホルムアミド204.8gを蒸留水に溶解し
て1000mlとし、pHを7に調整した。窒素ガス導入
管、ジムロート冷却管を備えた2000mlセパラブルフ
ラスコにこのモノマー水溶液を移し、30分間窒素バブ
リングを行ったのち、2,2'−アゾビスシアノアミジノ
プロパン・塩酸塩0.54gを加え、50℃にて10時
間重合を行った。生成した含水ゲル状ポリマーを多量の
アセトン中に投入し、脱水、粉砕後、白色粉末ポリマー
として、ポリ(N−ビニルホルムアミド)を得た。収率
は100%であった(このポリマーをポリマーAとす
る)。 (2)ポリマーAの加水分解及びベンジル化 (1)で得たポリマーA5.0gを、撹拌機を備えたセパ
ラブルフラスコに入れ、蒸留水170mlを加え撹拌し、
溶解した。次いで、15重量%水酸化ナトリウム水溶液
28.7gを加えた後、50℃に昇温し、さらに塩化ベ
ンジル0.8gを加え、撹拌しつつ、50℃で24時間
反応した。反応終了後、(1)と同様にして、アセトンに
より脱水、精製、粉末化してポリマー5.5gを得た
(このポリマーをポリマーBとする)。 (3)ポリマーBの構造の決定 ポリマーBについて1H−NMR測定を行い、7ppm付近
のベンゼン環のプロトンのシグナルと2ppm付近の主鎖
メチレンのプロトンのシグナルの面積比よりベンジル化
率を求めた。ベンジル化率は5.6モル%であった。ま
た、ポリマーBのpH=3におけるコロイド当量値は5.
4meq/gであり、ポリマーBはビニルアミン単位33
モル%を有していた。 比較例1 (1)ポリ(N−ビニルホルムアミド)の加水分解 実施例1(1)で得たポリマーA53.3gを、撹拌機、
冷却管を備えたセパラブルフラスコに入れ、蒸留水80
0mlを加え、撹拌し、溶解した。次いで、35重量%濃
塩酸117.6gを加え、60℃に昇温して、撹拌下1
0時間加水分解を行った。反応物を多量のアセトン中に
入れ、脱水、粉砕後、白色粉末ポリマーとして、ポリ
(N−ビニルホルムアミド)の部分加水分解物55.9
gを得た(このポリマーをポリマーCとする)。ポリマ
ーCのpH=3のときのコロイド当量値は5.4meq/gで
あり、加水分解率は40モル%であった。加水分解反応
の収率は100%であった。 (2)ベンジル化 ポリマーC5.0gを撹拌機、冷却管を備えたセパラブ
ルフラスコに入れ、水200mlを加え、均一溶液とし、
15重量%水酸化ナトリウム水溶液29.2gを加えた
後、50℃に昇温し、塩化ベンジル0.7gを加え、撹
拌下50℃で24時間反応を続けた。反応後は、多量の
アセトン中に入れ、脱水、精製、粉砕し、粉末状のポリ
マー5.4gを得た(このポリマーをポリマーDとす
る)。1H−NMR測定の結果より、ポリマーDのベン
ジル化率は5.1モル%であった。実施例1及び比較例
1の結果を比較すると、加水分解及びベンジル化を1段
階で行って得たポリマーBと、加水分解及びベンジル化
を別々に2段階で行ったポリマーDがほぼ同じ特性を有
することが分かる。 【0008】 【発明の効果】本発明によれば、N−ビニルカルボン酸
アミド単位又はN−ビニルカルボン酸イミド単位を有す
る重合体より、ビニルアミン単位とN−ベンジルビニル
アミン単位を有するカチオン性重合体を1段階の反応で
製造することができ、反応時間、工数、ユーティリティ
ーなどを節減することができる。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】N−ビニルカルボン酸アミド単位又はN−
ビニルカルボン酸イミド単位を有する重合体に、アルカ
リ条件下、ハロゲン化ベンジルを反応させることを特徴
とするビニルアミン単位とN−ベンジルビニルアミン単
位を有するカチオン性重合体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30961394A JP3442514B2 (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | カチオン性重合体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30961394A JP3442514B2 (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | カチオン性重合体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08143626A JPH08143626A (ja) | 1996-06-04 |
JP3442514B2 true JP3442514B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=17995144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30961394A Expired - Lifetime JP3442514B2 (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | カチオン性重合体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3442514B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005011708B3 (de) * | 2005-03-11 | 2007-03-01 | Atotech Deutschland Gmbh | Polyvinylammoniumverbindung und Verfahren zu deren Herstellung sowie diese Verbindung enthaltende saure Lösung und Verfahren zum elektrolytischen Abscheiden eines Kupferniederschlages |
-
1994
- 1994-11-18 JP JP30961394A patent/JP3442514B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08143626A (ja) | 1996-06-04 |
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