JP3823369B2 - Reaction product of sulfonated amino resin and amino group-containing substance and process for producing the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はスルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物及びその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】
スルホン基含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物を有効成分とする抄紙用のゼーターポテンシャル調整剤が特開昭60−259699号公報に提案されている。この明細書の中にはスルホン基含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物として、メラミン又はメラミンと他の縮合可能な化合物との混合物1モル部と、ホルムアルデヒド2〜4モル部又は相当するモル量のホルムアルデヒド供与化合物、ならびに重亜硫酸塩及び亜硫酸塩0.5〜2モル部又は相当するモル量の重亜硫酸塩もしくは亜硫酸塩を供与する化合物とを、ホルムアルデヒド対重亜硫酸塩もしくは亜硫酸塩のモル比が4.5:1〜2:1において縮合させることによって得られることが記載されている。
【0003】
コンクリート減水剤として使用するスルホン化アミノ樹脂については多くの提案がなされている。特公昭52−13991号公報にはメラミン−尿素混合物、ホルムアルデヒドおよび亜硫酸アルカリをモル比1:2.7〜3.2:0.9〜1.1で水溶液中で反応させることによるスルホン基を存するメラミン−ホルムアルデヒド縮合生成物の水溶液が提案されている。また、特公平1−43699号公報にはメラミン、ホルムアルデヒド及び亜硫酸塩を水媒体中でモル比1:2.2〜3.2:0.3〜1.0の割合で縮合反応させることにより得られるスルホン基含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記スルホン基含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物は抄紙工程における歩留まり向上剤としては歩留まり向上効果が小さく、またコンクリート減水剤としては非常に効果的ではあるが、スランプ保持力に劣るという欠点を持っている。また、このスルホン基含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物は遊離のホルマリンが残存することから使用分野及び使用量が制限されるなどの欠点を持っている。更に上記特許に記載されたような方法では高粘度のスルホン基含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物を製造することは困難である。
【0005】
スルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物については報告されていない。
本発明は上記従来技術の欠点を解消し、幅広い用途に耐え得る新規な材料であるスルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応させて得られる生成物及びその製造法を提供することにある。
【0006】
即ち、本発明は、セルロース繊維又はこれと無機質填料を主成分とする紙の製造における歩留まり向上剤、廃液処理における凝集剤、セメントや石膏などによる水硬性無機質部材の製造における減水剤、シールド工法用掘削助剤、塗料における分散剤などの幅広い産業分野に利用することが出来るスルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物及びそのゾル並びにそれらの製造方法を提供しようとするものである。
【0007】
本発明者らは、スルホン化アミノ樹脂水溶液にメラミンなどのアミノ基含有物質が容易に溶解することを見いだし、鋭意検討を行った結果、本発明を完成した。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、スルホン化アミノ樹脂と、メラミンを、1:0.05〜3の重量比で反応して得られる生成物であり、且つ1〜100nmの1次粒子径を有する該生成物の粒子を液状媒体に分散させたゾル。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明に使用するスルホン化アミノ樹脂は、スルホン酸塩含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物を好ましく用いる事が出来る。上記スルホン酸塩はアルカリ金属塩であり、特にナトリウム塩が好ましい。上記のスルホン酸塩含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物は水溶液として市販されているものを使用する事が出来る。このスルホン酸塩含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物水溶液は、公知の方法で製造された如何なるものも使用する事が出来る。例えば、特公平2−43763号公報には、メラミンを主成分とするアミノ基含有物質をアミノ基1モルに対しホルムアルデヒド0.9〜1.1モル及び亜硫酸塩0.3〜0.4モルと、水媒体中pH10〜13、温度60〜80℃で20〜60分加熱反応させた後、この反応混合物にアミドスルホン酸及び/又は硫酸を加えてpHを4〜6に調節し温度40〜60℃で50〜300分加熱し、直ちにpHを11.5〜13.5に調節した後冷却する高濃度スルホン酸塩含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物水溶液の製造法が挙げられ、この方法で得られたスルホン酸塩含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物水溶液を本発明に用いる事が出来る。この方法では、メラミンを主成分とするアミノ基含有物質は、メラミン単独又はメラミンとこれに対し20重量%以下の割合の含アミノ基化合物、例えば、尿素、グアナミン類、ジシアンジアミド、アミン、酸アミド、フェノール、レゾルシン等との混合物である。またホルムアルデヒドは、ホルマリン、パラホルムアルデヒド等であり、更に亜硫酸塩は、亜硫酸ソーダ、亜硫酸アンモニウム、重亜硫酸ソーダ、重亜硫酸アンモニウム、ピロ亜硫酸ソーダ等であり、pH調節には苛性ソーダ等のアルカリ性物質の添加により行われるものである。このスルホン化アミノ樹脂の分子量は特に限定されないが、2000〜200000のものが好ましい。
【0010】
本発明に使用するアミノ基含有物質は、メラミン単独又はメラミンと尿素、グアナミン類、ジシアンジアミド、アミン、酸アミド、フェノール、レゾルシンなどの混合物として使用する事が出来る。特にメラミン(C3 H6 N6 )を単独で用いる事が好ましい。上記のメラミンは、通常市販品の粉末状で使用する事が出来る。
【0011】
本願発明のスルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物の製造方法は、スルホン化アミノ樹脂水溶液とアミノ基含有物質を、1:0.05〜3の固形分重量比に混合する事と、50〜150℃の温度に加熱する事から成るものである。上記の製造方法では、スルホン化アミノ樹脂水溶液とアミノ基含有物質を予め混合した後に加熱する方法や、加温されたスルホン化アミノ樹脂水溶液にアミノ基含有物質を添加する方法があるが、スルホン化アミノ樹脂同士の縮合反応を防止する為に、スルホン化アミノ樹脂水溶液とアミノ基含有物質を予め混合した後に加熱する方法がより好ましい。この反応では、上記温度に加熱する事によりスルホン化アミノ樹脂中のメチロール基やスルホン基と、アミノ基含有物質のアミノ基との間で脱水反応が起こり、縮合反応が進行して縮合生成物が得られるものである。上記反応は、硫酸、塩酸などの鉱酸、スルファミン酸及びギ酸、酢酸などの有機酸等を触媒として添加する事により縮合反応が効率よく進行する。上記の触媒は、スルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を含有する水性液のpHを5〜10とする様に添加する事が好ましい。また、一般にスルホン化アミノ樹脂中には硫酸、スルファミン酸のアルカリ塩が存在していることから、このアルカリを陽イオン交換する事によりpHを5〜10にする事ができる。
【0012】
本願発明では、スルホン化アミノ樹脂水溶液とアミノ基含有物質から成る溶液に更に硫酸等の触媒を添加した溶液を、50〜150℃の温度で5〜6時間加熱した後、水希釈やアルカリ物質の添加による安定化を行って製造することが出来る。また、スルホン化アミノ樹脂水溶液とアミノ基含有物質を含有する溶液を、50〜150℃の温度に昇温した後、硫酸等の触媒を添加して5〜6時間加熱した後、水希釈やアルカリ物質の添加による安定化を行って製造することが出来る。
【0013】
本発明においてスルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物は、スルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質との重量比に換算して1:0.05〜3である。上記の生成物の重量比は元素分析によって測定する事が出来る。アミノ基含有物質はスルホン化アミノ樹脂に対する割合が3を越えると生成物は形成するものの過剰のアミノ基含有物質の析出が起こり、好ましくない。また、0.05未満では生成物の生成量が少なくなり好ましくない。本発明のスルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物の製造において、スルホン化アミノ樹脂水溶液とアミノ基含有物質を混合した液の濃度は1〜50重量%として使用することが出来る。1重量%未満では生産効率が低下し、好ましくない。50重量%を越えると得られる液の粘度が高くなりすぎるため好ましくない。5〜20重量%が特に好ましい。
【0014】
スルホン化アミノ樹脂水溶液とアミノ基含有物質を混合した液から縮合生成物を得る時の反応温度は50〜150℃が好ましい。水性媒体の沸点以上の温度で反応を行う場合は、オートクレーブ装置を用いて行う事が出来る。反応温度が50℃未満では生成物の生成が不十分となり好ましくない。また150℃を越えても生成物の生成は可能であるが、反応のコントロールが難しく、好ましくない。60〜100℃が特に好ましい。この生成物を生成する為の反応時間は反応温度によって異なるが、10分〜20時間である。10分未満では生成物の生成が不十分であり、また20時間で反応を終了させる事ができ、それ以上長くなると経済的ではない。
【0015】
本発明において、スルホン化アミノ樹脂水溶液とアミノ基含有物質を混合した液を50〜150℃で加熱し得られた生成物を含有する液に、更にスルホン化アミノ樹脂水溶液又はアミノ基含有物質を添加して50〜150℃で加熱することも出来る。
本願発明のスルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物は、基本的には粒子性を有するコロイド物質であり、本発明により得られる生成物の溶液はコロイド溶液(ゾル)ということが出来る。この生成物のコロイド粒子の1次粒子径は1〜100nm(ナノメートル)であり、これが単独又は凝集した形で存在しているため、生成物のコロイド溶液は透明なものから透明性コロイド色を呈するものまである。本発明では、スルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物であって、且つ1〜100nmの1次粒子径を有する粒子を液状媒体に分散させたゾルが得られる。上記の液状媒体は、水性媒体である事が好ましい。ここで、1次粒子径とは、凝集形態にある粒子の直径ではなく、個々に分離した時の1個の粒子の直径であり、本願発明では電子顕微鏡観察によって測定する事ができる。この1次粒子が集合して凝集体を形成する。この凝集体の粒子径は動的光散乱法によって求められ、例えば、コールター社製のN4 装置により測定する事ができる。また、この生成物のコロイド溶液の粘度は生成物の10重量%液で1.5〜10000mPa・Sであり、コロイド溶液であることに起因するゲル化現象を示す。
【0016】
上記生成物のコロイドはスルホン基により負の電荷を有するが、アミノ基によるカチオンサイトを有していることから、基本的には両性であるということが出来る。ゼーターポテンシャルは0〜マイナス60mVである。
本発明において、生成物の溶液にアルカリ金属水酸化物、アルミン酸ソーダ、ケイ酸ソーダ、アンモニア、アミンなどを添加することによりpH7〜12に調整することが出来る。また、反応する時の加熱によりスルホン化アミノ樹脂水溶液中に存在する遊離のホルムアルデヒドは、アミノ基含有物質と反応してアミノ樹脂になるために、得られる生成物溶液中には遊離ホルムアルデヒドは実質的に存在しない。
【0017】
本発明のスルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物の溶液は必要に応じて蒸発法、限外濾過法などの方法により濃縮することが出来る。特に限外濾過法は溶液中の硫酸ナトリウムの様な塩を同時に除去できる。また、この溶液をスプレードライヤー、ドラムドライヤーなどを用いて乾燥粉末にすることが出来る。この乾燥粉末は水に再度分散することにより、上記の生成物の粒子が水に分散したコロイド溶液(ゾル)となる。
【0018】
一般にスルホン化アミノ樹脂水溶液は苛性ソーダで安定化されている。本発明においてもスルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物の溶液は苛性ソーダで安定化されているが、この溶液をアンモニア、アミン、カルシウムなどのカチオンで交換した陽イオン交換樹脂を充填したカラムに通液することにより、アンモニア、アミン、カルシウムなどで安定化された上記生成物の溶液を得ることが出来る。本発明の生成物の溶液にナフタレンスルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩などの界面活性剤、シリカゾル、ベントナイト、アニオン性ポリアクリルアマイドなどのアニオン性ポリマー、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどの水溶性高分子を混合することが出来る。
【0019】
スルホン化アミノ樹脂は一般に平均分子量2000〜200000であり、2次元方向に縮重合したもので、スルホン基により負に帯電しており、通常、無色透明なポリマー水溶液として得られる。このスルホン化アミノ樹脂水溶液にメラミンなどの水に対する溶解度の小さいアミノ基含有物質を溶解度以上に加え、加熱することにより驚くべきことにアミノ基含有物質は溶解し、冷却してもアミノ基含有物質の析出は起こらない。これは単に正の電荷を有するアミノ基含有物質が負の電荷を有するスルホン化アミノ樹脂表面に吸着されるというだけでは説明がつかない。これはスルホン化アミノ樹脂がアミノ基含有物質の存在下に加熱されることにより解重合して、アミノ基含有物質と化学結合し、スルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物が形成されることによると考えるべきである。即ち、スルホン化アミノ樹脂中のメチロール基(−CH2 OH)やスルホン基(−SO3 H)と、アミノ基含有物質のアミノ基(−NH2 )との間で脱水反応が起こり化学結合が形成されるものと考えられる。アミノ基含有物質が2つ以上のアミノ基を有する場合には3次元方向に伸びたスルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質の反応生成物が形成される。従って、この生成物は基本的には粒子性を有するコロイド物質であり、本発明により得られる生成物の溶液はコロイド溶液(ゾル)ということが出来る。
【0020】
本発明のスルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物は基本的には負に帯電しているが、スルホン基とアミノ基を含有するため両性の性質を有しており、1次粒子径が1〜100nmの微小コロイド粒子の単分散体又は凝集体である。そのため、アニオン性、カチオン性のいずれの粒子にもよく吸着し、優れた分散性を示す。また、カチオン性ポリマーにもよく吸着し、ゼーターポテンシャルを低下させることにより著しい凝集性を示す。
【0021】
従来のスルホン酸塩含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物(SMF)は線状の水溶性高分子であって水中では溶解している。一方、本願発明のスルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物は、負のサイトを有するスルホン化アミノ樹脂オリゴマーに、正のサイトを有するメラミン等のアミノ基含有物質を組み合わせる事によりコロイドレベルの粒子径を有するミクロな凝集体が形成されるものである。本発明により得られる生成物溶液は安定なコロイド溶液(ゾル)であるが、セルロース繊維、無機質填料、イオン性ポリマーを成分とするパルプスラリーからの抄紙工程に上記の生成物の溶液を添加した場合は、その生成物はカチオンサイトやアニオンサイトを有すると共に大きな比表面積によってパルプスラリー中のイオン性成分に吸着し著しい凝集性を示しフロックを形成するので、歩留り向上剤として優れたものとなる。従来の水に溶解した状態のスルホン酸塩含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物に比べて、本願発明のコロイド状態の上記生成物を用いる事によりフロック形成が容易に行われる為に、本願発明の生成物は抄紙用添加剤として極めて有用である。
【0022】
【実施例】
実施例1
還流冷却器、攪拌装置及び温度計を備えた2リットルの4つ口フラスコに公知の方法により製造されたスルホン化アミノ樹脂水溶液〔スルホン酸ソーダ含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物水溶液、比重1.214(20℃で測定)、pH8.50、粘度23.9mPa・S(20℃で測定)、電導度31.00mS/cm、スルホン化アミノ樹脂固形分32.9重量%(メラミンとして14.4重量%)、ホルムアルデヒド/スルホン酸のモル比3.6、遊離ホルムアルデヒド(滴定法で測定)0.7重量%、ホルムアルデヒド/メラミンのモル比3.50、平均分子量15000、透過率(L値)99.8%の無色透明液である。〕200g(スルホン化アミノ樹脂として65.8g含む)、純水690gを投入し、攪拌下に10%硫酸3.5gを添加した後、メラミン〔日産化学工業(株)製〕39.0gを添加した。このスルホン化アミノ樹脂とメラミンの混合液の樹脂の合計の固形分は11.2重量%、メラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比0.593、pH7.50であった。この混合液を加熱して98℃2時間反応した後、冷却してスルホン化アミノ樹脂とメラミンが反応して得られた生成物溶液932.5gを得た。上記混合液は加熱により80〜90℃でメラミンは完全に溶解し、透明な液となり、加熱を続けることによりコロイド色を呈してきた。
【0023】
得られた生成物溶液は、比重1.056(25℃で測定)、pH8.13、粘度2.4mPa・S(25℃で測定)、生成物の固形分11.2重量%、メラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比0.593、ホルムアルデヒド/スルホン酸のモル比3.6、ホルムアルデヒド/メラミンのモル比1.49、動的光散乱法による平均粒子径〔コールター社製、コールターN4 により測定〕16.1nm、ゼーターポテンシャルはマイナス10mVでわずかにコロイド色を呈する透明な溶液であった。電子顕微鏡観察により粒子が観察され、1次粒子径は5〜10nmであった。またこの溶液は遊離ホルムアルデヒドが滴定法では全く検出されず、室温で6ヶ月以上安定であった。
【0024】
実施例2
還流冷却器、攪拌装置及び温度計を備えた2リットルの4つ口フラスコに実施例1で使用したスルホン化アミノ樹脂水溶液〔スルホン酸ソーダ含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物水溶液〕120g(スルホン化アミノ樹脂として39.5g含有する。)、純水615gを投入し、攪拌下に10%硫酸4.3gを添加した後、メラミン〔日産化学工業(株)製〕21.4gを添加した。このスルホン化アミノ樹脂とメラミンの混合液の樹脂の合計の固形分は8.0重量%、メラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比0.542、pH6.75であった。この混合液を98℃、2.5時間加熱して反応した。得られた生成物溶液はコロイド色を呈していた。更に実施例1で使用したスルホン化アミノ樹脂水溶液を36g(スルホン化アミノ樹脂として11.8g含有する。)加え、98℃で3.5時間反応した後、10%苛性ソーダ水溶液2.6gを加え、98℃で10分間加熱した後、冷却してスルホン化アミノ樹脂とメラミンが反応して得られた生成物溶液920.7gを得た。
【0025】
得られた生成物溶液は、比重1.039(25℃で測定)、pH9.62、粘度5.2mPa・S(25℃で測定)、電導度13.30mS/cm、生成物の固形分7.90重量%、メラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比0.417、ホルムアルデヒド/スルホン酸のモル比3.6、ホルムアルデヒド/メラミンのモル比1.79、動的光散乱法による平均粒子径103nm、ゼーターポテンシャルはマイナス12mV、透過率(L値)86.7%で、遊離ホルムアルデヒドは滴定法では全く検出されず、コロイド色を呈する透明性の高い溶液であった。電子顕微鏡観察により粒子が観察され、1次粒子径は5〜10nmであった(図1)。また、この溶液は室温で6ヶ月以上安定であった。
【0026】
実施例3
還流冷却器、攪拌装置及び温度計を備えた2リットルの4つ口フラスコに実施例1で使用したスルホン化アミノ樹脂水溶液〔スルホン酸ソーダ含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物水溶液〕200g(スルホン化アミノ樹脂として65.8g含有する。)、純水589gを投入し、攪拌下に10%硫酸4.0gを添加した後、メラミン〔日産化学工業(株)製〕39.0gを添加した。このスルホン化アミノ樹脂とメラミンの混合液の樹脂の合計の固形分は12.6重量%、メラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比0.593、pH7.31であった。この混合液を加熱して98℃、2時間反応した後、10%苛性ソーダ2gと更に実施例1で使用したスルホン化アミノ樹脂水溶液を40g(スルホン化アミノ樹脂として13.2g含有する。)を添加し、更に98℃で1.5時間反応した後、冷却してスルホン化アミノ樹脂とメラミンが反応して得られた生成物溶液912gを得た。
【0027】
得られた生成物溶液は、比重1.067(25℃で測定)、pH8.79、粘度2.6mPa・S(25℃で測定)、電導度17.90mS/cm、生成物の固形分12.9重量%、メラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比0.494、ホルムアルデヒド/スルホン酸のモル比3.6、ホルムアルデヒド/メラミンのモル比1.64、動的光散乱法による平均粒子径16.3nm、ゼーターポテンシャルはマイナス12mV、透過率(L値)96.9%で、遊離ホルムアルデヒドは滴定法では全く検出されず、わずかにコロイド色を呈する透明な溶液であった。電子顕微鏡観察により粒子が観察され、1次粒子径は5〜10nmであった。この溶液は室温で6ヶ月以上安定であった。
【0028】
実施例4
還流冷却器、撹拌装置及び温度計を備えた2リットルの4つ口フラスコに実施例1で使用したスルホン化アミノ樹脂水溶液〔スルホン酸ソーダ含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物水溶液〕600g(スルホン化アミノ樹脂として197.4gを含む)、純水1200gを投入し、撹拌下に10%硫酸24gを添加した後、メラミン〔日産化学工業(株)製〕81gを添加した。このスルホン化アミノ樹脂とメラミンの混合液の樹脂とメラミンの合計の固形分は14.6重量%、メラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比0.41、pH6.83であった。この混合液を加熱して92℃6時間反応した後、純水960gを加えた後冷却し、更に10重量%のNaOH水溶液16gを加えてスルホン化アミノ樹脂とメラミンが反応して得られた生成物溶液2881gを得た。上記混合液は加熱により80〜90℃でメラミンは完全に溶解し、透明な液となり、加熱を続けることによりコロイド色を呈してきた。
【0029】
得られた生成物溶液は、比重1.044(25℃で測定)、pH10.38、粘度65mPa・S(25℃で測定)、生成物の固形分10.0重量%、メラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比0.41、ホルムアルデヒド/スルホン酸のモル比3.6、ホルムアルデヒド/メラミンのモル比1.81、動的光散乱法による平均粒子径〔コールター社製、コールターN4により測定〕179nm、ゼーターポテンシャルはマイナス10mVでわずかにコロイド色を呈する透明な溶液であった。電子顕微鏡観察により粒子が観察され、1次粒子径は5〜10nmであった。またこの溶液は遊離ホルムアルデヒドは滴定法では全く検出されず、室温で6ヶ月以上安定であった。
【0030】
実施例5
還流冷却器、撹拌装置及び温度計を備えた2リットルの4つ口フラスコに実施例1で使用したスルホン化アミノ樹脂水溶液〔スルホン酸ソーダ含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物水溶液〕600g(スルホン化アミノ樹脂として197.4gを含む)、純水1000gを投入し、撹拌下に10%硫酸24gを添加した後、メラミン〔日産化学工業(株)製〕69gを添加した。このスルホン化アミノ樹脂とメラミンの混合液の樹脂とメラミンの合計の固形分は15.7重量%、メラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比1.40、pH6.65であった。この溶液を加熱して93℃7時間反応した後、48℃に加温した純水1083gを加えて82℃1時間保持した後冷却し、60℃で10%NaOH水溶液14gを加えた後冷却し、スルホン化アミノ樹脂とメラミンが反応して得られた生成物溶液2790gを得た。上記混合液は加熱により80〜90℃でメラミンは完全に溶解し、透明な液となり、加熱を続けることによりコロイド色を呈してきた。
【0031】
得られた生成物溶液は、比重1.042(25℃で測定)、pH9.73、粘度17.8mPa・S(25℃で測定)、生成物の固形分10.0重量%、メラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比1.40、ホルムアルデヒド/スルホン酸のモル比3.6、ホルムアルデヒド/メラミンのモル比1.95、動的光散乱法による平均粒子径〔コールター社製、コールターN4により測定〕135nm、ゼーターポテンシャルはマイナス12mVでわずかにコロイド色を呈する透明な溶液であった。電子顕微鏡観察により粒子が観察され、1次粒子径は5〜10nmであった。またこの溶液は遊離ホルムアルデヒドは滴定法では全く検出されず、室温で6ヶ月以上安定であった。
【0032】
実施例6
還流冷却器、攪拌装置及び温度計を備えた2リットルの4つ口フラスコに実施例1で使用したスルホン化アミノ樹脂水溶液〔スルホン酸ソーダ含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物水溶液〕400g(スルホン化アミノ樹脂として131.6g含有する。)、純水360gを投入し、攪拌下にメラミン〔日産化学工業(株)製〕14.0gを添加した。このスルホン化アミノ樹脂とメラミンの混合液の樹脂の合計の固形分は18.8重量%、メラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比0.106、pH8.4であった。この混合液を加熱して70℃、3時間反応し、冷却した後、10%苛性ソーダ5gを添加し、室温で30分間攪拌を行い、スルホン化アミノ樹脂とメラミンが反応して得られた生成物溶液779gを得た。
【0033】
得られた生成物溶液は、比重1.110(25℃で測定)、pH11.90、粘度3.0mPa・S(25℃で測定)、生成物の固形分18.7重量%、メラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比0.106、ホルムアルデヒド/スルホン酸のモル比3.6、ホルムアルデヒド/メラミンのモル比2.82、動的光散乱法による平均粒子径5.8nm、無色透明な溶液であった。電子顕微鏡観察により粒子が観察され、1次粒子径は5〜10nmであった。この溶液は室温で6ヶ月以上安定であった。
【0034】
比較例1
還流冷却器、攪拌装置及び温度計を備えた2リットルの4つ口フラスコに実施例1で使用したスルホン化アミノ樹脂水溶液〔スルホン酸ソーダ含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物水溶液〕140g(スルホン化アミノ樹脂として46.1g含有する。)、純水700gを投入し、攪拌下に10%硫酸5.0gを添加した後、メラミン〔日産化学工業(株)製〕25gを添加した。このスルホン化アミノ樹脂とメラミンの混合液の樹脂の合計の固形分は8.18重量%、メラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比0.542、pH6.75であった。この混合液を加熱して40℃、12時間反応を行ったが、添加したメラミンは溶解せず、混合液は樹脂水溶液とメラミンの混合スラリーのままであった。
【0035】
比較例2
還流冷却器、攪拌装置及び温度計を備えた2リットルの4つ口フラスコに実施例1で使用したスルホン化アミノ樹脂水溶液〔スルホン酸ソーダ含有メラミン−ホルムアルデヒド縮合物水溶液〕14g(スルホン化アミノ樹脂として4.6g含有する。)、純水700g、メラミン〔日産化学工業(株)製〕50gを投入した。このスルホン化アミノ樹脂とメラミンの混合液の樹脂の合計の固形分は7.15重量%、メラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比10.9、pH9.60であった。この混合液を加熱して98℃、6時間反応後冷却した。加熱後2時間で透明となったが、6時間加熱してもコロイド色は出ず、透明のままであったが、冷却により、メラミンが多量に析出し沈降したため、2層に分離し、均一な複合体溶液を得ることが出来なかった。上層はコロイド色を呈し、生成物の生成が認められたが、そのメラミン/スルホン化アミノ樹脂の重量比は3.0であった。
【0036】
【発明の効果】
本発明のスルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物はセルロース繊維又はこれと無機質填料を含有する製紙原液から、これを抄紙し、脱水し、乾燥する製紙方法においてカチオンデンプン、カチオン性ポリアクリルアマイド誘導体、両性デンプン、両性ポリアクリルアマイド誘導体などのカチオン性を有するポリマーと共に使用することにより歩留まり向上剤として使用することが出来る。また、この生成物は耐火物、顔料などの無機粉末、フェノール樹脂などの有機物粉末の分散剤、シリカパウダーなど各種パウダーの粉立ち防止剤、紙、繊維、プラスチックス、フィルムなどの帯電防止剤などに使用することが出来る。更にこの生成物はコンクリートや石膏の減水剤、シールド工法用掘削助剤、シリカゾルと併用することによるグラウト剤、廃液、排水浄化における凝集剤、無機繊維成形用凝集剤などに使用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例2で作成したスルホン化アミノ樹脂とアミノ基含有物質を反応して得られる生成物のコロイド粒子の粒子構造を示す透過型電子顕微鏡写真で、倍率は20万倍である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a product obtained by reacting a sulfonated amino resin with an amino group-containing substance and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-259699 has proposed a zeta potential regulator for papermaking which contains a sulfone group-containing melamine-formaldehyde condensate as an active ingredient. In this specification, as the sulfone group-containing melamine-formaldehyde condensate, 1 mol part of a mixture of melamine or melamine and other condensable compounds and 2 to 4 mol parts of formaldehyde or a corresponding molar amount of formaldehyde donating compound , And 0.5 to 2 mole parts of bisulfite and sulfite or a compound that provides a corresponding molar amount of bisulfite or sulfite, with a molar ratio of formaldehyde to bisulfite or sulfite of 4.5: It is described that it is obtained by condensation in 1-2: 1.
[0003]
Many proposals have been made on sulfonated amino resins used as concrete water reducing agents. Japanese Patent Publication No. 52-13991 has a sulfone group by reacting a melamine-urea mixture, formaldehyde and alkali sulfite in an aqueous solution at a molar ratio of 1: 2.7 to 3.2: 0.9 to 1.1. An aqueous solution of a melamine-formaldehyde condensation product has been proposed. JP-B-1-43699 discloses a melamine, formaldehyde, and sulfite that are condensed in an aqueous medium at a molar ratio of 1: 2.2 to 3.2: 0.3 to 1.0. Sulfone group-containing melamine-formaldehyde condensates have been proposed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The sulfone group-containing melamine-formaldehyde condensate has a drawback that the yield improving effect is small as a yield improver in the papermaking process and is very effective as a concrete water reducing agent, but it has a poor slump holding power. In addition, this sulfone group-containing melamine-formaldehyde condensate has disadvantages such as the use field and the amount of use being limited because free formalin remains. Furthermore, it is difficult to produce a highly viscous sulfone group-containing melamine-formaldehyde condensate by the method as described in the above patent.
[0005]
There has been no report on a product obtained by reacting a sulfonated amino resin with an amino group-containing substance.
An object of the present invention is to provide a product obtained by reacting a sulfonated amino resin, which is a novel material that can withstand a wide range of uses, and an amino group-containing substance, and a method for producing the same, which eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art.
[0006]
That is, the present invention relates to a yield improver in the production of cellulose fiber or paper mainly composed of this and an inorganic filler, a flocculant in waste liquid treatment, a water reducing agent in the production of hydraulic inorganic members such as cement or gypsum, and the shield method. A product obtained by reacting a sulfonated amino resin with an amino group-containing substance, which can be used in a wide range of industrial fields such as drilling aids and dispersants in paints, a sol thereof, and a method for producing the same It is.
[0007]
The present inventors have found that an amino group-containing substance such as melamine is easily dissolved in a sulfonated amino resin aqueous solution, and as a result of intensive studies, the present invention has been completed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention comprises a sulfonated amino resin,Melamine,1: a product obtained by reacting at a weight ratio of 0.05 to 3,A sol in which particles of the product having a primary particle size of 1 to 100 nm are dispersed in a liquid medium.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As the sulfonated amino resin used in the present invention, a sulfonate-containing melamine-formaldehyde condensate can be preferably used. The sulfonate is an alkali metal salt, and a sodium salt is particularly preferable. As the sulfonate-containing melamine-formaldehyde condensate, those commercially available as an aqueous solution can be used. Any sulfonic acid salt-containing melamine-formaldehyde condensate aqueous solution produced by a known method can be used. For example, JP-B-2-43763 discloses that an amino group-containing substance containing melamine as a main component is 0.9 to 1.1 mol of formaldehyde and 0.3 to 0.4 mol of sulfite with respect to 1 mol of amino group. The reaction mixture is heated at a pH of 10 to 13 and a temperature of 60 to 80 ° C. for 20 to 60 minutes in an aqueous medium, and then amidosulfonic acid and / or sulfuric acid is added to the reaction mixture to adjust the pH to 4 to 6 and a temperature of 40 to 60. A method for producing a high-concentration sulfonate-containing melamine-formaldehyde condensate aqueous solution, which is heated at 50 ° C. for 50 to 300 minutes, immediately adjusted to pH 11.5 to 13.5 and then cooled, was obtained by this method. A sulfonate-containing melamine-formaldehyde condensate aqueous solution can be used in the present invention. In this method, the amino group-containing substance mainly composed of melamine is melamine alone or melamine and an amino-containing compound in a proportion of 20% by weight or less, such as urea, guanamines, dicyandiamide, amine, acid amide, It is a mixture with phenol, resorcin, etc. Formaldehyde is formalin, paraformaldehyde, etc., and sulfite is sodium sulfite, ammonium sulfite, sodium bisulfite, ammonium bisulfite, sodium pyrosulfite, etc. Is to be done. The molecular weight of the sulfonated amino resin is not particularly limited, but is preferably 2000-200000.
[0010]
The amino group-containing substance used in the present invention can be used as melamine alone or as a mixture of melamine and urea, guanamines, dicyandiamide, amine, acid amide, phenol, resorcin and the like. Especially melamine (CThree H6 N6 ) Is preferably used alone. The melamine can be used in the form of a commercially available powder.
[0011]
The method for producing a product obtained by reacting a sulfonated amino resin and an amino group-containing substance of the present invention comprises a sulfonated amino resin aqueous solution and an amino group-containing substance in a solid content weight ratio of 1: 0.05-3. It consists of mixing and heating to a temperature of 50-150 ° C. In the above production method, there are a method in which an aqueous sulfonated amino resin solution and an amino group-containing substance are mixed in advance and then heating, and a method in which an amino group-containing substance is added to a heated aqueous sulfonated amino resin solution. In order to prevent a condensation reaction between amino resins, a method of heating after mixing a sulfonated amino resin aqueous solution and an amino group-containing substance in advance is more preferable. In this reaction, by heating to the above temperature, a dehydration reaction occurs between the methylol group or sulfone group in the sulfonated amino resin and the amino group of the amino group-containing substance, and the condensation reaction proceeds to produce a condensation product. It is obtained. In the above reaction, the condensation reaction proceeds efficiently by adding a mineral acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid, an organic acid such as sulfamic acid, formic acid or acetic acid as a catalyst. The catalyst is preferably added so that the pH of the aqueous liquid containing the sulfonated amino resin and the amino group-containing substance is 5 to 10. In general, since sulfonated amino resins contain sulfuric acid and sulfamic acid alkali salts, the pH can be adjusted to 5 to 10 by cation exchange.
[0012]
In the present invention, a solution obtained by further adding a catalyst such as sulfuric acid to a solution composed of an aqueous sulfonated amino resin solution and an amino group-containing substance is heated at a temperature of 50 to 150 ° C. for 5 to 6 hours, and then diluted with water or an alkaline substance. It can be manufactured by stabilization by addition. Moreover, after heating the solution containing a sulfonated amino resin aqueous solution and an amino group-containing substance to a temperature of 50 to 150 ° C., a catalyst such as sulfuric acid is added and heated for 5 to 6 hours, and then diluted with water or alkali. It can be manufactured by stabilization by addition of a substance.
[0013]
In the present invention, the product obtained by reacting the sulfonated amino resin with the amino group-containing substance is 1: 0.05 to 3 in terms of the weight ratio of the sulfonated amino resin and the amino group-containing substance. The weight ratio of the above products can be measured by elemental analysis. When the ratio of the amino group-containing substance to the sulfonated amino resin exceeds 3, an excessive amino group-containing substance precipitates although a product is formed, which is not preferable. On the other hand, if it is less than 0.05, the production amount of the product decreases, which is not preferable. In the production of a product obtained by reacting the sulfonated amino resin of the present invention with an amino group-containing substance, the concentration of the mixture of the sulfonated amino resin aqueous solution and the amino group-containing substance should be 1 to 50% by weight. I can do it. If it is less than 1% by weight, the production efficiency is lowered, which is not preferable. If it exceeds 50% by weight, the viscosity of the resulting liquid becomes too high, which is not preferable. 5 to 20% by weight is particularly preferred.
[0014]
The reaction temperature for obtaining a condensation product from a liquid obtained by mixing an aqueous sulfonated amino resin solution and an amino group-containing substance is preferably 50 to 150 ° C. When the reaction is performed at a temperature equal to or higher than the boiling point of the aqueous medium, it can be performed using an autoclave apparatus. If the reaction temperature is less than 50 ° C., the production of the product is insufficient, which is not preferable. Moreover, although the product can be produced even when the temperature exceeds 150 ° C., it is difficult to control the reaction, which is not preferable. 60-100 degreeC is especially preferable. The reaction time for producing this product varies depending on the reaction temperature, but is 10 minutes to 20 hours. If it is less than 10 minutes, the production of the product is insufficient, the reaction can be completed in 20 hours, and if it is longer, it is not economical.
[0015]
In the present invention, a sulfonated amino resin aqueous solution or an amino group-containing substance is further added to a liquid containing a product obtained by heating a solution obtained by mixing a sulfonated amino resin aqueous solution and an amino group-containing substance at 50 to 150 ° C. It is also possible to heat at 50 to 150 ° C.
The product obtained by reacting the sulfonated amino resin of the present invention with an amino group-containing substance is basically a colloidal substance having a particle property, and the product solution obtained by the present invention is a colloidal solution (sol). It can be said. The primary particle size of the colloidal particles of this product is 1 to 100 nm (nanometers), and the colloidal solution of the product has a transparent colloid color from a transparent one because it exists alone or in an aggregated form. There are things to present. In the present invention, a sol in which particles obtained by reacting a sulfonated amino resin and an amino group-containing substance and having a primary particle diameter of 1 to 100 nm are dispersed in a liquid medium is obtained. The liquid medium is preferably an aqueous medium. Here, the primary particle diameter is not the diameter of the particles in the aggregated form but the diameter of one particle when individually separated, and can be measured by observation with an electron microscope in the present invention. The primary particles aggregate to form an aggregate. The particle size of the aggregate is determined by a dynamic light scattering method, for example, NFour It can be measured by the device. Moreover, the viscosity of the colloidal solution of this product is 1.5-10000 mPa * S in the 10 weight% liquid of a product, and shows the gelatinization phenomenon resulting from being a colloidal solution.
[0016]
The colloid of the product has a negative charge due to the sulfone group, but has a cation site due to the amino group, so it can basically be said to be amphoteric. The zeta potential is 0 to minus 60 mV.
In the present invention, the pH can be adjusted to 7 to 12 by adding an alkali metal hydroxide, sodium aluminate, sodium silicate, ammonia, amine or the like to the product solution. In addition, since free formaldehyde present in the sulfonated amino resin aqueous solution reacts with the amino group-containing substance to form an amino resin by heating at the time of reaction, free formaldehyde is substantially contained in the resulting product solution. Does not exist.
[0017]
The solution of the product obtained by reacting the sulfonated amino resin of the present invention with an amino group-containing substance can be concentrated by a method such as evaporation or ultrafiltration if necessary. In particular, the ultrafiltration method can simultaneously remove salts such as sodium sulfate in the solution. Further, this solution can be made into a dry powder using a spray dryer, a drum dryer or the like. This dry powder is dispersed again in water to form a colloidal solution (sol) in which the product particles are dispersed in water.
[0018]
In general, a sulfonated amino resin aqueous solution is stabilized with caustic soda. Also in the present invention, the product solution obtained by reacting the sulfonated amino resin with the amino group-containing substance is stabilized with caustic soda, and this solution is exchanged with a cation such as ammonia, amine, calcium, etc. By passing through a column filled with resin, a solution of the above product stabilized with ammonia, amine, calcium, or the like can be obtained. Surfactant such as naphthalene sulfonate, lignin sulfonate, alkylbenzene sulfonate, anionic polymers such as silica sol, bentonite, anionic polyacrylamide, polyvinyl alcohol, hydroxyethyl cellulose, carboxy A water-soluble polymer such as methyl cellulose can be mixed.
[0019]
A sulfonated amino resin generally has an average molecular weight of 2,000 to 200,000, is a polycondensation polymer in two dimensions, is negatively charged by a sulfone group, and is usually obtained as a colorless and transparent polymer aqueous solution. Surprisingly, the amino group-containing substance is dissolved in this sulfonated amino resin aqueous solution by adding a substance having a low solubility in water, such as melamine, to the solubility or higher. Precipitation does not occur. This cannot be explained simply by the fact that an amino group-containing substance having a positive charge is adsorbed on the surface of a sulfonated amino resin having a negative charge. This is a product obtained by depolymerizing a sulfonated amino resin when heated in the presence of an amino group-containing substance, chemically bonding with the amino group-containing substance, and reacting the sulfonated amino resin with the amino group-containing substance. It should be considered that the thing is formed. That is, a methylol group (—CH in the sulfonated amino resin).2 OH) or sulfone group (-SOThree H) and an amino group (-NH) of the amino group-containing substance2 )) And a chemical bond is considered to be formed. When the amino group-containing substance has two or more amino groups, a reaction product of the sulfonated amino resin extending in the three-dimensional direction and the amino group-containing substance is formed. Therefore, this product is basically a colloidal substance having particle properties, and the product solution obtained by the present invention can be called a colloidal solution (sol).
[0020]
The product obtained by reacting the sulfonated amino resin of the present invention with an amino group-containing substance is basically negatively charged, but has amphoteric properties because it contains a sulfone group and an amino group. It is a monodisperse or aggregate of fine colloidal particles having a primary particle diameter of 1 to 100 nm. Therefore, it adsorbs well to both anionic and cationic particles and exhibits excellent dispersibility. It also adsorbs well to cationic polymers and exhibits significant cohesiveness by lowering the zeta potential.
[0021]
A conventional sulfonate-containing melamine-formaldehyde condensate (SMF) is a linear water-soluble polymer and is dissolved in water. On the other hand, the product obtained by reacting the sulfonated amino resin of the present invention with an amino group-containing substance combines a sulfonated amino resin oligomer having a negative site with an amino group-containing substance such as melamine having a positive site. As a result, a micro-aggregate having a colloidal particle size is formed. The product solution obtained by the present invention is a stable colloidal solution (sol), but the above product solution is added to the papermaking process from pulp slurry containing cellulose fiber, inorganic filler, and ionic polymer as components. Since the product has a cation site and an anion site and adsorbs to an ionic component in the pulp slurry due to a large specific surface area, and exhibits remarkable cohesiveness to form a floc, it is excellent as a yield improver. Compared to the conventional sulfonate-containing melamine-formaldehyde condensate dissolved in water, the use of the colloidal product of the present invention facilitates floc formation. It is extremely useful as an additive for papermaking.
[0022]
【Example】
Example 1
Sulfonated amino resin aqueous solution produced by a known method (sodium sulfonate-containing melamine-formaldehyde condensate aqueous solution, specific gravity 1.214 (20), in a 2 liter four-necked flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, and a thermometer. ), PH 8.50, viscosity 23.9 mPa · S (measured at 20 ° C.), conductivity 31.00 mS / cm, sulfonated amino resin solid content 32.9% by weight (14.4% by weight as melamine) , Formaldehyde / sulfonic acid molar ratio 3.6, free formaldehyde (measured by titration method) 0.7% by weight, formaldehyde / melamine molar ratio 3.50, average molecular weight 15000, transmittance (L value) 99.8% It is a colorless and transparent liquid. ] 200 g (containing 65.8 g as a sulfonated amino resin) and 690 g of pure water were added, and 3.5 g of 10% sulfuric acid was added with stirring, followed by addition of 39.0 g of melamine (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.). did. The total solid content of the resin mixture of the sulfonated amino resin and melamine was 11.2% by weight, the melamine / sulfonated amino resin weight ratio was 0.593, and the pH was 7.50. The mixture was heated and reacted at 98 ° C. for 2 hours, and then cooled to obtain 932.5 g of a product solution obtained by reacting the sulfonated amino resin and melamine. The above mixed solution was completely dissolved by heating at 80 to 90 ° C. to become a transparent solution, and continued to be heated to exhibit a colloidal color.
[0023]
The resulting product solution has a specific gravity of 1.056 (measured at 25 ° C.), pH 8.13, viscosity of 2.4 mPa · S (measured at 25 ° C.), solid content of product 11.2% by weight, melamine / sulfone Weight ratio of fluorinated amino resin 0.593, molar ratio of formaldehyde / sulfonic acid 3.6, molar ratio of formaldehyde / melamine 1.49, average particle diameter by dynamic light scattering method (Coulter N, Coulter NFour It was 16.1 nm, the zeta potential was minus 10 mV, and it was a transparent solution showing a slightly colloidal color. Particles were observed by electron microscope observation, and the primary particle diameter was 5 to 10 nm. In this solution, no free formaldehyde was detected by the titration method, and the solution was stable for more than 6 months at room temperature.
[0024]
Example 2
120 g of a sulfonated amino resin aqueous solution [sodium sulfonate-containing melamine-formaldehyde condensate aqueous solution] used in Example 1 in a 2 liter four-necked flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, and a thermometer (as sulfonated amino resin) 39.5 g.), 615 g of pure water was added, 4.3 g of 10% sulfuric acid was added with stirring, and then 21.4 g of melamine (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was added. The total solid content of the resin in the mixture of the sulfonated amino resin and melamine was 8.0% by weight, the melamine / sulfonated amino resin weight ratio was 0.542, and the pH was 6.75. The mixture was reacted by heating at 98 ° C. for 2.5 hours. The resulting product solution had a colloidal color. Further, 36 g of a sulfonated amino resin aqueous solution used in Example 1 (containing 11.8 g as a sulfonated amino resin) was added, reacted at 98 ° C. for 3.5 hours, and then 2.6 g of 10% sodium hydroxide aqueous solution was added. After heating at 98 ° C. for 10 minutes, the product was cooled to obtain 920.7 g of a product solution obtained by reacting the sulfonated amino resin and melamine.
[0025]
The resulting product solution had a specific gravity of 1.039 (measured at 25 ° C.), pH 9.62, viscosity 5.2 mPa · S (measured at 25 ° C.), conductivity 13.30 mS / cm, product solid content 7 90% by weight, melamine / sulfonated amino resin weight ratio 0.417, formaldehyde / sulfonic acid molar ratio 3.6, formaldehyde / melamine molar ratio 1.79, average particle size 103 nm by dynamic light scattering method, The zeta potential was minus 12 mV, the transmittance (L value) was 86.7%, free formaldehyde was not detected at all by the titration method, and the solution was a highly transparent solution exhibiting a colloidal color. Particles were observed by electron microscope observation, and the primary particle diameter was 5 to 10 nm (FIG. 1). This solution was stable for more than 6 months at room temperature.
[0026]
Example 3
200 g of a sulfonated amino resin aqueous solution [sodium sulfonate-containing melamine-formaldehyde condensate aqueous solution] used in Example 1 in a 2-liter four-necked flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, and a thermometer (as sulfonated amino resin) 65.8 g of pure water), 589 g of pure water was added, 4.0 g of 10% sulfuric acid was added with stirring, and then 39.0 g of melamine (Nissan Chemical Industries, Ltd.) was added. The total solid content of the resin mixture of the sulfonated amino resin and melamine was 12.6% by weight, the melamine / sulfonated amino resin weight ratio was 0.593, and the pH was 7.31. The mixture was heated and reacted at 98 ° C. for 2 hours, after which 2 g of 10% sodium hydroxide and 40 g of a sulfonated amino resin aqueous solution used in Example 1 (containing 13.2 g as a sulfonated amino resin) were added. After further reaction at 98 ° C. for 1.5 hours, cooling was performed to obtain 912 g of a product solution obtained by reacting the sulfonated amino resin and melamine.
[0027]
The resulting product solution had a specific gravity of 1.067 (measured at 25 ° C.), pH 8.79, viscosity of 2.6 mPa · S (measured at 25 ° C.), conductivity of 17.90 mS / cm, product solid content of 12 0.9% by weight, melamine / sulfonated amino resin weight ratio 0.494, formaldehyde / sulfonic acid molar ratio 3.6, formaldehyde / melamine molar ratio 1.64, average particle size by dynamic light scattering method 16. It was 3 nm, the zeta potential was minus 12 mV, and the transmittance (L value) was 96.9%. Free formaldehyde was not detected at all by the titration method, and it was a transparent solution having a slightly colloidal color. Particles were observed by electron microscope observation, and the primary particle diameter was 5 to 10 nm. This solution was stable for more than 6 months at room temperature.
[0028]
Example 4
600 g of a sulfonated amino resin aqueous solution [sodium sulfonate-containing melamine-formaldehyde condensate aqueous solution] used in Example 1 in a 2-liter four-necked flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, and a thermometer (as sulfonated amino resin) In addition, after adding 1200 g of pure water with stirring and adding 24 g of 10% sulfuric acid with stirring, 81 g of melamine (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was added. The total solid content of the resin and melamine in the mixture of the sulfonated amino resin and melamine was 14.6% by weight, the melamine / sulfonated amino resin weight ratio was 0.41, and the pH was 6.83. After heating this mixed liquid and reacting at 92 ° C. for 6 hours, 960 g of pure water was added and then cooled, and further 16 g of 10% by weight NaOH aqueous solution was added to react the sulfonated amino resin and melamine. 2881 g of product solution was obtained. The above mixed solution was completely dissolved by heating at 80 to 90 ° C. to become a transparent solution, and continued to be heated to exhibit a colloidal color.
[0029]
The resulting product solution has a specific gravity of 1.044 (measured at 25 ° C.), a pH of 10.38, a viscosity of 65 mPa · S (measured at 25 ° C.), a solid content of 10.0% by weight, and a melamine / sulfonated amino acid. Resin weight ratio 0.41, formaldehyde / sulfonic acid molar ratio 3.6, formaldehyde / melamine molar ratio 1.81, average particle diameter by dynamic light scattering method (Coulter, Coulter NFourIt was a transparent solution with a slightly colloidal color at 179 nm and a zeta potential of minus 10 mV. Particles were observed by electron microscope observation, and the primary particle diameter was 5 to 10 nm. In this solution, no free formaldehyde was detected by the titration method, and the solution was stable for more than 6 months at room temperature.
[0030]
Example 5
600 g of a sulfonated amino resin aqueous solution [sodium sulfonate-containing melamine-formaldehyde condensate aqueous solution] used in Example 1 in a 2-liter four-necked flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, and a thermometer (as sulfonated amino resin) 19 g), and 1000 g of pure water were added, 24 g of 10% sulfuric acid was added with stirring, and then 69 g of melamine (Nissan Chemical Industry Co., Ltd.) was added. The total solid content of the resin and melamine in the mixture of the sulfonated amino resin and melamine was 15.7% by weight, the melamine / sulfonated amino resin weight ratio was 1.40, and the pH was 6.65. The solution was heated and reacted at 93 ° C. for 7 hours, then 1083 g of pure water heated to 48 ° C. was added and held for 1 hour at 82 ° C., then cooled, and 14 g of 10% NaOH aqueous solution was added at 60 ° C. and cooled. 2790 g of a product solution obtained by reacting a sulfonated amino resin with melamine was obtained. The above mixed solution was completely dissolved by heating at 80 to 90 ° C. to become a transparent solution, and continued to be heated to exhibit a colloidal color.
[0031]
The resulting product solution has a specific gravity of 1.042 (measured at 25 ° C.), pH 9.73, viscosity of 17.8 mPa · S (measured at 25 ° C.), 10.0% by weight of the solid content of the product, melamine / sulfone Amino acid resin weight ratio 1.40, formaldehyde / sulfonic acid molar ratio 3.6, formaldehyde / melamine molar ratio 1.95, average particle diameter by dynamic light scattering method (Coulter N, Coulter NFourIt was a transparent solution with a slightly colloidal color at 135 nm and a zeta potential of minus 12 mV. Particles were observed by electron microscope observation, and the primary particle diameter was 5 to 10 nm. In this solution, no free formaldehyde was detected by the titration method, and the solution was stable for more than 6 months at room temperature.
[0032]
Example 6
400 g of a sulfonated amino resin aqueous solution [sodium sulfonate-containing melamine-formaldehyde condensate aqueous solution] used in Example 1 in a 2-liter four-necked flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, and a thermometer (as sulfonated amino resin) 131.6 g.), 360 g of pure water was added, and 14.0 g of melamine [manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.] was added with stirring. The total solid content of the resin in the mixed solution of the sulfonated amino resin and melamine was 18.8% by weight, the melamine / sulfonated amino resin weight ratio was 0.106, and the pH was 8.4. This mixture was heated to react at 70 ° C. for 3 hours, cooled, then added with 5 g of 10% sodium hydroxide, stirred at room temperature for 30 minutes, and the product obtained by reacting the sulfonated amino resin and melamine 779 g of solution was obtained.
[0033]
The resulting product solution has a specific gravity of 1.110 (measured at 25 ° C.), a pH of 11.90, a viscosity of 3.0 mPa · S (measured at 25 ° C.), a solid content of 18.7% by weight, melamine / sulfone. This was a colorless and transparent solution having a weight ratio of fluorinated amino resin of 0.106, a molar ratio of formaldehyde / sulfonic acid of 3.6, a molar ratio of formaldehyde / melamine of 2.82, an average particle diameter of 5.8 nm by dynamic light scattering method. It was. Particles were observed by electron microscope observation, and the primary particle diameter was 5 to 10 nm. This solution was stable for more than 6 months at room temperature.
[0034]
Comparative Example 1
140 g of a sulfonated amino resin aqueous solution [sodium sulfonate-containing melamine-formaldehyde condensate aqueous solution] used in Example 1 in a 2 liter four-necked flask equipped with a reflux condenser, a stirrer, and a thermometer (as sulfonated amino resin) 46.1 g.), 700 g of pure water was added, 5.0 g of 10% sulfuric acid was added with stirring, and then 25 g of melamine [Nissan Chemical Industry Co., Ltd.] was added. The total solid content of the resin of the mixed solution of the sulfonated amino resin and melamine was 8.18% by weight, the melamine / sulfonated amino resin weight ratio was 0.542, and the pH was 6.75. The mixture was heated and reacted at 40 ° C. for 12 hours. However, the added melamine did not dissolve, and the mixture remained as a mixed slurry of an aqueous resin solution and melamine.
[0035]
Comparative Example 2
14 g of a sulfonated amino resin aqueous solution [sodium sulfonate-containing melamine-formaldehyde condensate aqueous solution] used in Example 1 in a 2 liter four-necked flask equipped with a reflux condenser, a stirrer and a thermometer (as sulfonated amino resin) 4.6 g), 700 g of pure water, and 50 g of melamine (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) were added. The total solid content of the sulfonated amino resin / melamine resin mixture was 7.15% by weight, the melamine / sulfonated amino resin weight ratio was 10.9, and the pH was 9.60. The mixture was heated and reacted at 98 ° C. for 6 hours and then cooled. Although it became transparent in 2 hours after heating, it remained transparent even after 6 hours of heating, but remained transparent, but due to cooling, a large amount of melamine precipitated and settled, so it separated into two layers and became uniform A complex solution could not be obtained. The upper layer had a colloidal color and product formation was observed, but the melamine / sulfonated amino resin weight ratio was 3.0.
[0036]
【The invention's effect】
The product obtained by reacting the sulfonated amino resin of the present invention with an amino group-containing substance is a cationic starch in a papermaking method in which papermaking is performed from cellulose fiber or a papermaking stock solution containing this and an inorganic filler, followed by dehydration and drying. It can be used as a yield improver by using it together with a cationic polymer such as a cationic polyacrylamide derivative, amphoteric starch, and an amphoteric polyacrylamide derivative. In addition, this product includes refractories, inorganic powders such as pigments, organic powder dispersants such as phenolic resins, anti-dusting agents for various powders such as silica powder, antistatic agents such as paper, fiber, plastics, and films. Can be used. Further, the product can be used as a water reducing agent for concrete or gypsum, a drilling aid for shield method, a grout agent used in combination with silica sol, a waste liquid, a flocculant in drainage purification, a flocculant for forming inorganic fibers, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a transmission electron micrograph showing the particle structure of a colloidal particle of a product obtained by reacting a sulfonated amino resin prepared in Example 2 with an amino group-containing substance, and the magnification is 200,000 times.
Claims (3)
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