JP4158145B2 - Papermaking additive and method for producing papermaking additive - Google Patents

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Description

【技術分野】
【0001】
本発明は、製紙用添加剤及び製紙用添加剤の製造方法に関し、詳しくは、酸性、中性、ないしは、アルカリ性領域での抄紙系で、優れた濾水性、歩留まり及び紙力増強効果を発現しうるポリアクリルアミド系共重合体の製紙用添加剤、及び、その製紙用添加剤の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より製紙工程において、抄紙機の高速化に伴う生産性の向上、あるいは紙の品質向上を図る為に種々の製紙用添加剤が用いられてきた。とりわけ、紙力増強剤は紙質向上及び生産性向上を図る上で重要な薬品であり、その使用範囲は益々広まると共に、薬品の改良が進んでいる。
【0003】
紙力増強剤としては、ポリアクリルアミド系共重合体が広く用いられており、そのイオン性の観点から、アニオン性、カチオン性及び、両性の共重合体に分類されている。まず、1960年代に、アニオン性ポリアクリルアミド系共重合体が硫酸バンドと併用されるようになった。次いで、1970〜80年代に、濾水や歩留りの改善を目的に、カチオン性を導入したマンニッヒ変性アクリルアミド系ポリマーや、ホフマン変性アクリルアミド系ポリマーが使用されるようになった。しかし、これらの変性アクリルアミド系ポリマーは、製品安定性が悪く、マンニッヒ変性アクリルアミド系ポリマーの場合、製品中にホルマリンを含有するといった問題があった。
【0004】
次いで、1980年代から、アニオン性、及びカチオン性のビニル化合物をアクリルアミドと共重合した両性のポリアクリルアミド系共重合体が使用されるようになった(特開昭60−94697号公報)。この両性ポリアクリルアミド系共重合体は単独で、又はアニオン性ポリアクリルアミド系共重合体と併用されている。上記のポリアクリルアミド系共重合体は、所定の温度で、モノマー溶液に重合開始剤を添加し、重合を行うことにより製造されてきた。
【0005】
近年、ポリアクリルアミド系共重合体の紙力向上効果を高めるべく、重合方法の改良が行われている。例えば、予めポリアクリルアミドを合成し、そのポリアクリルアミドの存在下で、アクリルアミド類のモノマー溶液の重合を行う方法(特開平3−227485号公報)や、ポリアクリルアミドにアクリルアミド等のモノマーを滴下して重合(特開平5−195485号公報)し、グラフト構造を導入する方法が開示されている。これらの方法は、予めポリアクリルアミドを合成した後で、更にアクリルアミドの重合を行うので生産性が劣るという欠点があった。また、架橋性置換基を側鎖に有するモノマーを含むモノマーを全量滴下重合することで、ポリマー中の分岐・架橋を進め、高分子量化を図り、紙力を向上させる方法が開示されている(特開平7−133599号公報、特開平7−188351号公報、特開平11−228641号公報、特開平8−67715号公報)。更に、アニオン性ポリアクリルアミド系共重合体、及びカチオン性ポリアクリルアミド系共重合体を2段階の滴下重合で連続的に合成し、いわゆるイオンコンプレックスを形成させることで、性能を向上する方法が開示されている(特開平6−199965号公報、特開平7−90797号公報)。 しかし、近年、製紙原料の品質の振れに伴う抄紙する際におけるパルプスラリーのpHの変動や、古紙の使用量の増加、系のクローズド化の進展に伴う夾雑物の混入、微細繊維の増加等により、従来のポリアクリルアミド系共重合体製紙用添加剤では十分な効果が得られなくなってきている。このような状況下、生産性の向上や紙力の向上を図る為に、更なる製紙用添加剤の改良が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、抄紙する際におけるパルプスラリーのpHの変動、製紙原料の悪化に伴う夾雑物の混入、抄紙白水の電導度の増加、及び微細繊維の増加等により紙力増強効果が得られにくい状況においても、優れた紙力増強効果を発揮する製紙用添加剤、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者は、上記の課題を解決する為、鋭意研究を重ねた結果、ポリアクリルアミド系共重合体の製紙用添加剤を製造する際において、モノマー類の重合を開始後、特定の反応率に達した時点で残りのモノマー類を添加し、重合することで、紙力増強効果に優れる製紙用添加剤が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
すなわち前記課題を解決するための手段である本発明は、(1)(a)(メタ)アクリルアミド、(b)カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有するビニルモノマー及びその塩類、(c)3級アミノ基又は4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマー、並びに、(d)多官能性モノマーのみ含有するモノマー類(A)に重合開始剤を加え、重合を開始した後、モノマー類(A)の反応率が20〜96.5%に達した時点で、さらに(a)(メタ)アクリルアミド、(b)カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有するビニルモノマー及びその塩類、(c)3級アミノ基又は4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマー、並びに(d)多官能性モノマーより成る群から選択される少なくとも1種のモノマーのみを含有するモノマー類(B)を、滴下して重合することを特徴とする製紙用添加剤の製造方法、
(2)前記(1)における滴下するモノマー類(B)が、(b)カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有するビニルモノマー及びその塩類から成る前記(1)の製紙用添加剤の製造方法、
(3)前記(1)における滴下するモノマー類(B)が、(c)3級アミノ基又は4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマーから成る前記(1)の製紙用添加剤の製造方法、
(4)前記(1)における滴下するモノマー類(B)が、(b)カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有するビニルモノマー及びその塩類、並びに(c)3級アミノ基又は4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマーから成る前記(1)の製紙用添加剤の製造方法、
(5)前記(1)における滴下するモノマー類(B)が、(a)(メタ)アクリルアミド、(b)カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有するビニルモノマー及びその塩類、(c)3級アミノ基又は4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマー、並びに(d)架橋性モノマーから成る前記(1)の製紙用添加剤の製造方法、
(6)前記モノマー類(A)の反応率が30〜90%に達した時点で、前記モノマー類(B)を滴下して重合することを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の製紙用添加剤の製造方法、及び
(7)尿素類化合物の存在下で重合することを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれか一つに記載の製紙用添加剤の製造方法を提供するものである。
【0009】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明は、(a)〜(d)成分のモノマーを含有するモノマー類(A)に重合開始剤を加え、重合を開始した後、モノマー類(A)の反応率が20〜96.5%に達した時点で、さらに(a)〜(d)成分の少なくとも1種のモノマーを含有するモノマー類(B)を、滴下することにより重合する製紙用添加剤の製造方法に関する。
【0010】
本発明で用いることができる(a)(メタ)アクリルアミドはアクリルアミド、又はメタクリルアミドであり、これらは、粉体でも、水溶液でも使用することができる。
【0011】
本発明で用いることができる(b)カルボキシル基を有するビニルモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、及びクロトン酸等の不飽和モノカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、及びムコン酸等の不飽和ジカルボン酸、アコニット酸、3−ブテン−1,2,3−トリカルボン酸、4−ペンテン−1,2,4−トリカルボン酸等の不飽和トリカルボン酸が挙げられる。スルホン酸基を有するビニルモノマーとしては、例えば、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−フェニルプロパンスルホン酸等が挙げられる。また、カルボキシル基を有するビニルモノマー及びスルホン酸基を有するビニルモノマーの塩類としては、前記カルボキシル基を有するビニルモノマー、又は、前記スルホン酸基を有するビニルモノマーのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、及びアンモニウム塩等が挙げられる。これらは、1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
【0012】
本発明で用いることができる(c)3級アミノ基を有するビニルモノマーとしては、例えばジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、及びジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート類、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、及びジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド類、前記3級アミノ基を有するビニルモノマーの塩酸塩、及び硫酸塩等の無機酸塩類、並びに前記3級アミノ基を有するビニルモノマーのギ酸塩、及び酢酸塩等の有機酸塩類が挙げられる。
【0013】
また、4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマーとしては、前記3級アミノ基を有するビニルモノマーと4級化剤との反応によって得られるビニルモノマーが挙げられる。前記4級化剤としては、メチルクロライド、及びメチルブロマイド等のアルキルハライド、ベンジルクロライド、及びベンジルブロマイド等のアラルキルハライド、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、エピクロロヒドリン、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、並びにグリシジルトリアルキルアンモニウムクロライド等が挙げられる。これらの3級アミノ基、又は4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマーは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
【0014】
本発明において(d)架橋性モノマーとしては、例えば、ジ(メタ)アクリレート類、ビス(メタ)アクリルアミド類、ジビニルエステル類等の2官能性モノマー、3官能性モノマー、4官能性モノマー等の多官能性モノマー、等を挙げることができ、これらは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。前記(d)成分としては、前記の他に水溶性アジリジニル化合物、水溶性多官能エポキシ化合物、シリコン系化合物等も挙げることができ、これらは、1種単独で用いても良いし、2種以上を併用してもよい。
【0015】
前記ジ(メタ)アクリレート類としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、及びグリセリンジ(メタ)アクリレート等を挙げることができ、これらは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。前記ビス(メタ)アクリルアミド類としては、例えばN,N'−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、エチレンビス(メタ)アクリルアミド、ヘキサメチレンビス(メタ)アクリルアミド、N,N'−ビスアクリルアミド酢酸、N,N'−ビスアクリルアミド酢酸メチル、N,N−ベンジリデンビスアクリルアミド、N,N'−ビス(アクリルアミドメチレン)尿素等を挙げることができ、これらは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。前記ジビニルエステル類としては、例えば、アジピン酸ジビニル、セバシン酸ジビニル、ジアリルフタレート、ジアリルマレート、ジアリルサクシネート等を挙げることができ、これらは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。前記以外の2官能性モノマーとしては、例えば、アリル(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、ジイソプロペニルベンゼン、N−メチロールアクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、ジアリルジメチルアンモニウム塩、ジアリルアミン、ジアリルクロレンデート、グリシジル(メタ)アクリレート、シリコン系化合物等を挙げることができ、これらは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
【0016】
前記3官能性モノマーとしては、例えば、トリアクリルホルマール、トリアリルイソシアヌレート、N,N−ジアリルアクリルアミド、N,N−ジアリルメタクリルアミド、トリアリルアミン、トリアリルトリメリテート等を挙げることができ、これらは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
【0017】
前記4官能性モノマーとしては、例えば、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、テトラアリルピロメリテート、N,N,N',N'−テトラアリル−1,4−ジアミノブタン、テトラアリルアミン塩、テトラアリルオキシエタン等を挙げることができ、これらは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
【0018】
前記水溶性アジリジニル化合物としては、例えば、テトラメチロールメタン−トリ−β−アジリジニルプロピオネート、トリメチロールプロパン−トリ−β−アジリジニルプロピオネート、4,4'−ビス(エチレンイミンカルボニルアミノ)ジフェニルメタン等を挙げることができ、これらは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。前記水溶性多官能エポキシ化合物としては、例えば、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、(ポリ)プロピレングリコールジグリシジルエーテル、(ポリ)グリセリンジグリシジルエーテル、(ポリ)グリセリントリグリシジルエーテル等を挙げることができ、これらは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。前記シリコン系化合物としては、例えば、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルジメトキシメチルシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジクロロシラン、3−(メタ)アクリロキシオクタデシルトリアセトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシ−2,5−ジメチルヘキシルジアセトキシメチルシラン、ビニルジメチルアセトキシシラン等を挙げることができ、これらは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
【0020】
前記、N置換(メタ)アクリルアミドとしては、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、及びN−t−オクチル(メタ)アクリルアミド等を挙げることができる。
【0021】
本発明における、尿素類化合物としては例えば、尿素、及びグアニジル尿素のリン酸塩、硫酸塩等が挙げられる。これらは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。中でも、尿素が好ましい。尿素類化合物はモノマー類(A)、モノマー類(B)あるいはその両方に加えて、重合を行う。尿素類化合物の一部を重合後、添加しても良い。また、尿素類化合物の全量を重合終了後に添加してもよいが、紙力増強効果の面から見て、モノマー類(A)に加えるのが望ましい。
【0022】
モノマー類(A)中における上記(a)〜(d)の各成分の配合量は、得られるポリアクリルアミド共重合体を含有する製紙用添加剤を使用して紙を製造した場合における、紙の内部結合強度、破裂強度等の紙力や、抄紙時の濾水性や微細繊維、填料等の歩留等の性能を十分に考慮して決定する事ができる。
【0023】
紙力の面からは、(a)〜(d)の総和100モル%に対し、(a)成分が通常99.795〜55モル%、好ましくは97.99〜79モル%、(b)成分が通常0.1〜20モル%、好ましくは1〜10モル%、(c)成分が通常0.1〜20モル%、好ましくは1〜10モル%、(d)成分が通常0.005〜5モル%、好ましくは0.01〜1モル%である。また、(a)〜(d)のモノマーと共重合することができる前記以外の他のモノマー(e)は、5モル%以下で使用する事ができる。
【0024】
重合途中において、滴下するモノマー類(B)は、前記(a)〜(d)成分の少なくとも一成分を含有するモノマーであればよい。中でも、前記(b)成分を単独で含有するモノマー溶液、前記(c)成分を単独で含有するモノマー溶液、前記(b)及び(c)成分を含有するモノマー溶液、前記(a)、(b)、及び(c)成分を含有するモノマー溶液、前記(a)〜(d)成分を含有するモノマー溶液が好ましい。
【0025】
尿素類化合物の添加量は、全モノマーの重量に対して、固形分の30重量%以下、より好ましくは10重量%以下が望ましい。尿素類化合物の存在下で、本発明の重合を行うことにより、更に紙力等の効果に優れるポリアクリルアミド共重合体が合成できる。また、本発明は、これらの尿素類化合物を添加することにより、製紙用添加剤の粘度安定性が向上するという特長も併せ持つ。
【0026】
本発明に用いる重合開始剤としては、従来公知慣用の重合開始剤を用いる事が出来る。具体的には、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、過酸化ベンゾイル、過酸化水素、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド等の過酸化物、臭素酸ナトリウム、臭素酸カリウム等の臭素酸塩、過ホウ素酸ナトリウム、過ホウ素酸アンモニウム等の過ホウ素酸塩、過炭酸ナトリウム、過炭酸カリウム、過炭酸アンモニウム等の過炭酸塩、過リン酸ナトリウム、過リン酸カリウム、過リン酸アンモニウム等の過リン酸塩を使用することができる。この場合、1種単独でも使用できるが、2種以上組み合わせて使用しても良く、また、還元剤と併用してレドックス系重合剤として使用することが挙げられる。還元剤としては、亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸塩、亜硫酸水素ナトリウム等の亜硫酸水素塩、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン等の有機アミン、及びアルドース等の還元糖等を挙げることができる。また、これらの還元剤は1種を単独で用いても良いし、2種以上併用しても良い。また、上記以外として、アゾビスイソブチロニトリル、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−シアノ吉草酸及びその塩等のアゾ系重合開始剤を用いる事も出来る。通常、重合開始剤を、モノマー溶液であるモノマー類(A)に添加し重合を開始する。但し、残存モノマーの低減を目的として、重合開始剤の一部を重合途中に追添加しても良い。
【0027】
また、必要に応じて従来公知の連鎖移動剤をモノマー類(A)、モノマー類(B)に併せて適宜使用できる。従来公知の連鎖移動剤としては、分子内に1個ないし複数個の水酸基を有する化合物、例えばエタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール、グリセリンアルコール類、ポリエチレンオキサイド、ポリグリセリン等のオリゴマー及びポリマー類、グルコース、アスコルビン酸、ショ糖等の糖類やビタミン類を挙げることができる。また、分子内に1個または複数個のメルカプト基を含む化合物として、例えば、ブチルメルカプタン、メルカプトエタノール、チオグリコール酸及びそのエステル、メルカプトプロピオン酸及びそのエステル、チオグリセリン、システアミン及びその塩等を挙げることができる。また、分子内に1個または複数個の炭素―炭素不飽和結合を有する化合物として、例えば(メタ)アリルアルコール及びそのエステル誘導体、(メタ)アリルアミン、ジアリルアミン、ジメタリルアミン及びそのアミド誘導体、トリアリルアミン、トリメタリルアミン、(メタ)アリルスルホン酸及びその塩、アリルスルフィド類、アリルメルカプタン類を挙げることができる。更に、次亜リン酸を挙げることができる。
【0028】
本発明におけるポリアクリルアミド系共重合体の合成は、通常、次のように行われる。まず、窒素等の不活性ガス雰囲気下、所定の反応容器にモノマー類(A)と、溶媒である水(有機溶媒を併用することがあっても良い)、必要に応じて上記連鎖移動剤を仕込み、攪拌下、上記重合開始剤を加え重合を開始する。次いで、上記モノマー類(A)の反応率(以下「コンバージョン」と称することがある。)が20〜96.5%に達した時、好ましくは30〜90%に達した時、モノマー類(B)を滴下する。滴下後、更に加熱、重合することで、本発明のポリアクリルアミド系共重合体を得る。
【0029】
コンバージョンは、モノマー類(A)及びモノマー類(B)における(a)〜(d)の各成分の種類、配合量並びに得られたポリアクリルアミド系共重合体を含有する製紙用添加剤を使用して紙を製造した場合における、紙の内部結合強度、破裂強度等の紙力や抄紙時の濾水性や微細繊維、填料等の歩留り等の性能を十分に考慮して上記範囲内で決定することができる。コンバージョンが上記範囲でない場合は、得られたポリアクリルアミド系共重合体を含有する製紙用添加剤を使用して紙を製造した場合における上記の性能が十分でない。
【0030】
モノマー類(A)とモノマー類(B)との合計を100モル%としてモノマー類(B)の滴下量は、通常、モノマー類(B)が(a)成分を含まない場合は、通常0.1〜40モル%、好ましくは1〜20モル%であり、モノマー類(B)が(a)成分を含む場合は、通常10〜70モル%、好ましくは20〜60モル%である。滴下時間は、通常5〜60分、好ましくは10〜30分である。モノマー類(B)が複数のモノマー成分からなる場合は複数のモノマーの混合物として滴下しても良いし、あるいは各々のモノマーをそれぞれ滴下しても良い。
【0031】
重合温度は、通常のラジカル重合が起こる範囲であれば特に制限はないが、通常は50〜95℃の範囲で行われる。
【0032】
コンバージョンを測定する方法としては、例えば「高分子合成の実験法、(大津隆行、木下雅悦 著)に記述されているような、従来公知の技術を用いる事が出来る。本願発明でのコンバージョンの値は、1H‐NMRで測定した値である。
【0033】
重合により合成されるポリアクリルアミド系共重合体の固形分は通常5〜30重量%であり、ブルックフィールド回転粘度計にて測定した25℃における粘度は、通常は、20,000mPa・s以下である。
【0034】
本発明では、モノマー類(A)の重合途中で、モノマー類(B)を滴下し、重合するので、ポリアクリルアミド系共重合体の存在下で、アクリルアミド類のモノマー溶液の重合をする方法やモノマーの全量を滴下して重合する方法等の従来の方法と比べて、短時間でポリアクリルアミド系共重合体の製造が可能である。
【0035】
本発明により製造されるポリアクリルアミド系共重合体が従来の方法で製造したポリアクリルアミド系共重合体に比べて、紙力等の効果が優れる理由は、不明であるが、重合途中で滴下する為、最初、比較的低分子量のアクリルアミド系ポリマーが生成し、次いで、重合系に残存する重合開始剤ラジカルによるポリマー中の水素引き抜きによりポリアクリルアミド系共重合体が高分子量化する為、高分岐ポリマーが生成しやすいことや、イオンバランスの最適化が可能であること等が理由ではないかと考えられる。
【0036】
本発明により製造されるポリアクリルアミド系共重合体を含有する製紙用添加剤は、紙を製造する際に、パルプスラリーに添加することで紙力増強効果を発揮する。パルプ原料として、クラフトパルプ及びサルファイトパルプ等の晒、又は未晒化学パルプ、砕木パルプ、機械パルプ及びサーモメカニカルパルプ等の晒、又は未晒高収率パルプ、並びに新聞古紙、雑誌古紙、段ボール古紙及び脱墨古紙等の古紙パルプのいずれも使用することができる。
【0037】
本発明により製造されるポリアクリルアミド系共重合体を含有する製紙用添加剤は、パルプスラリーの電導度による影響が従来の製紙用添加剤に比べ少なく、特にパルプスラリーの電導度が800μS/cm以上の時に従来の製紙用添加剤との性能差が大きい。
【0038】
また、各々の紙種に要求される物性を発現させるために、本発明により製造される製紙用添加剤に、他の製紙用添加剤を併用させることもできる。併用される他の製紙用添加剤としては、例えば、填料、染料、酸性抄紙用ロジン系サイズ剤、中性抄紙用ロジン系サイズ剤、アルキルケテンダイマー系サイズ剤、アルケニルコハク酸無水物系サイズ剤、特殊変性ロジン系サイズ剤等の弱酸性、中性、及びアルカリ性抄紙用サイズ剤、湿潤紙力向上剤、歩留り向上剤、濾水性向上剤、嵩高剤、並びに消泡剤等が挙げられる。これらは1種単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。填料としては、クレー、タルク、酸化チタン、重質又は軽質炭酸カルシウム等を挙げることができる。
【0039】
また、本発明の製紙用添加剤には、本発明により合成された前記ポリアクリルアミド系共重合体を単独で含有しても良いし、アニオン性ポリアクリルアミド系共重合体、マンニッヒ変性アクリルアミド系ポリマー、ホフマン変性アクリルアミド系ポリマー、及び硫酸バンド等も含有していても良い。また、本発明の製紙用添加剤は、単独で使用しても良いし、アニオン性ポリアクリルアミド系共重合体、マンニッヒ変性アクリルアミド系ポリマー、ホフマン変性アクリルアミド系ポリマー、及び硫酸バンド等と併用しても良い。
【0040】
本発明のポリアクリルアミド系共重合体を含有させた紙は、例えば上述した本発明の製紙用添加剤を用いた抄紙により得られるが、その得られる紙としては、例えば、PPC用紙、インクジェット記録用紙、レーザープリンター用紙、フォーム用紙、アート紙、キャスト紙、上質コート紙等の印刷情報用紙、写真用印画紙、クラフト紙、純白ロール紙等の包装用紙、その他のノート用紙、書籍用紙、印刷用紙、新聞用紙等の洋紙、マニラボール、白ボール、チップボール、高級白板等の紙器用板紙、ライナー、中芯原紙、紙管原紙等が挙げられる。
【実施例】
【0041】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものでは無い。尚、%は特に表示がない限り、重量基準による。また、モル%は特に表示がない限り、モノマー類(A)とモノマー類(B)との合計を100モル%としたときの値を示している。
【0042】
(ポリアクリルアミド系共重合体の合成)
実施例1(モノマーBが(b)成分よりなる合成法)
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水413.36g、モノマー類(A)として、50%アクリルアミド水溶液305.39g(89.62モル%)、ジメチルアミノエチルメタクリレート11.30g(3.0モル%)、76%メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液26.85g(3.0モル%)、イタコン酸1.87g(0.6モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液28.05g(0.37モル%)、N,N’-ジメチルアクリルアミド 2.38g(1.0モル%)、0.5%トリアクリルホルマール11.95g(0.01モル%)を仕込み、30%硫酸水溶液でpH2.5に調整した。次いで、窒素ガス雰囲気下、60℃に昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液5.77gを加え、20分で80℃まで昇温した。これら1段目モノマー(モノマー類(A))のコンバージョンが33%になった時点で、水179.24g、イタコン酸7.48g(2.4モル%)から成るモノマー水溶液(B)を20分かけて滴下し、80℃で重合を行った。25℃における推定粘度が6,000〜8,000mPa・sになった時点で、冷却し反応を停止した。固形分20.3%、pH3.3、粘度(25℃、ブルックフィールド回転粘度計使用)7,300mPa・sのポリマー溶液を得た。
【0043】
本実施例では、モノマー類(B)の滴下を行う直前にサンプリングした共重合物について、1H‐NMR測定を行い、モノマーとポリマー由来のピークの強度比よりコンバージョンを算出した。
【0044】
実施例2〜6(モノマーBが(b)成分よりなる合成法)
モノマー溶液(B)を滴下する際の、モノマー類(A)のコンバージョン、及び、イタコン酸の分割添加比(モノマー類(A)中/モノマー類(B)中)を変更した点を除き、実施例1と同様に行った。コンバージョン、イタコン酸の添加方法(分割添加比)、及び得られたポリアクリルアミド系共重合体の性状を表1に示す。
【0045】
比較例1
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水592.26g、50%アクリルアミド水溶液305.39g(89.62モル%)、ジメチルアミノエチルメタクリレート11.30g(3.0モル%)、76%メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液26.85g(3.0モル%)、イタコン酸9.35g(3.0モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液28.05g(0.37モル%)、N,N’-ジメチルアクリルアミド 2.38g(1.0モル%)、0.5%トリアクリルホルマール11.95g(0.01モル%)を仕込み、30%硫酸水溶液でpH2.5に調整した。次いで、窒素ガス雰囲気下、60℃に昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液5.77gを加え、20分で80℃まで昇温し、そのまま80℃で重合を行った。25℃における推定粘度が6,000〜8,000mPa・sになった時点で、冷却し反応を停止した。固形分20.2%、pH3.4、粘度(25℃、ブルックフィールド回転粘度計使用)7,120mPa・sのポリマー溶液を得た。
表1
【0046】
【表1】

Figure 0004158145
【0047】
実施例7
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水413.40g、イソプロピルアルコール60.0g、50%アクリルアミド水溶液346.96g(91.29モル%)、76%メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液13.98g(1.4モル%)、フマル酸4.03g(1.3モル%)、0.5%トリアクリルホルマール13.33g(0.01モル%)を仕込んだ。次いで、窒素ガス雰囲気下、60℃に昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液4.88gを加え、20分で80℃まで昇温した。これら1段目モノマー(モノマー類(A))のコンバージョンが35%になった時点で、水128.79g、80%アクリル酸14.45g(6.0mol%)から成るモノマー水溶液を20分かけて滴下し、80℃で2時間重合を行った。25℃における推定粘度が5,000〜7,000mPa・sになった時点で、冷却し反応を停止した。固形分20.3%、pH3.3、粘度(25℃、ブルックフィールド回転粘度計使用)6,360mPa・sのポリマー溶液を得た。
【0048】
実施例8〜11(モノマー類(B)が(b)成分よりなる合成法)
モノマー類(A)、及びモノマー類(B)、連鎖移動剤を表2の様に変えた以外は、実施例7と同様に合成反応を行った。得られたポリアクリルアミド系共重合体の性状を表3に示す。
【0049】
比較例2、3
モノマー類(A)、連鎖移動剤を表2の様に変えた以外は、比較例1と同様に合成反応を行なった。得られたポリアクリルアミド系共重合体の性状を表3に示す。
表2
【0050】
【表2】
Figure 0004158145
【0051】
表3
【0052】
【表3】
Figure 0004158145
【0053】
実施例12(モノマーBが(c)成分よりなる合成法)
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水494.15g、モノマー類(A)として、50%アクリルアミド水溶液305.06g(90.62モル%)、76%アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液25.22g(3.0モル%)、イタコン酸9.24g(3.0モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液27.71g(0.37モル%)、N,N’-ジメチルアクリルアミド 2.35g(1.0モル%)、0.5%トリアクリルホルマール11.81g(0.01モル%)を仕込んだ。次いで、窒素ガス雰囲気下、60℃に昇温した。5%過硫酸アンモニウム水溶液10.80gを加え、重合を開始するとともに85℃まで昇温した。これら1段目モノマー(モノマー類(A))のコンバージョンが20.4%になった時点で、水90.08g、及び76%アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液16.81g(2.0モル%)から成るモノマー水溶液(B)を20分かけて滴下し、80℃で保温した。25℃における推定粘度が6,000〜9,000mPa・sになった時点で、冷却し反応を停止した。固形分20.4%、pH3.2、粘度(25℃、ブルックフィールド回転粘度計使用)6,240mPa・sのポリマー溶液を得た。
【0054】
実施例13〜20(モノマーBが(c)成分よりなる合成法)
モノマー溶液(B)を滴下する際の、モノマー類(A)のコンバージョン、及び、76%アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライドの分割添加比(モノマー類(A)中/モノマー類(B)中)を変更した点を除き、実施例7と同様に行った。コンバージョン、76%アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライドの分割添加比、及び得られたポリアクリルアミド系共重合体の性状を表4に示す。
【0055】
比較例4
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水536.89g、50%アクリルアミド水溶液305.06g(90.62モル%)、76%アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液42.03g(5.0モル%)、イタコン酸9.24g(3.0モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液27.71g(0.37モル%)、N,N’-ジメチルアクリルアミド 2.35g(1.0モル%)、0.5%トリアクリルホルマール11.81g(0.01モル%)を仕込んだ。その他は、比較例1と同様に合成反応を行い、固形分20.2%、pH3.3、粘度(25℃、ブルックフィールド回転粘度計使用)8,200mPa・sのポリマー溶液を得た。
表4
【0056】
【表4】
Figure 0004158145
【0057】
実施例21(モノマーBが(b)、及び(c)成分よりなる合成法)
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水603.53g、モノマー類(A)として、50%アクリルアミド水溶液266.43g(94.28モル%)、ジメチルアミノエチルメタクリレート8.44g(2.7モル%)、イタコン酸4.97g(1.92モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液18.55g(0.30モル%)、0.5%トリアクリルホルマール19.82g(0.02モル%)を仕込み、30%硫酸でpH2.5に調整した。次いで、窒素ガス雰囲気下、60℃に昇温した。5%過硫酸アンモニウム水溶液4.54gを加え、重合を開始するとともに85℃まで昇温した。これら1段目モノマー(モノマー類(A))のコンバージョンが30.2%になった時点で、水73.79g、ジメチルアミノエチルメタクリレート0.94g(0.30モル%)、イタコン酸1.24g(0.48モル%)から成るモノマー水溶液(B)を20分かけて滴下し、80℃で保温した。25℃における推定粘度が7,000〜8,000mPa・sになった時点で、冷却し反応を停止した。固形分15.4%、pH3.5、粘度(25℃、ブルックフィールド回転粘度計使用)7,900mPa・sのポリマー溶液を得た。
【0058】
実施例22〜23 (モノマーBが(b)、及び(c)成分よりなる合成法)
モノマー類(B)を滴下する際の、モノマー類(A)のコンバージョンを変更した点を除き、実施例21と同様に行った。滴下時のモノマー類(A)のコンバージョン、及び得られたポリアクリルアミド系共重合体の性状を表5に示す。
【0059】
比較例5
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水675.32g、50%アクリルアミド水溶液266.46g(94.28モル%)、ジメチルアミノエチルメタクリレート9.38g(3.0モル%)、イタコン酸6.21g(2.4モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液18.55g(0.30モル%)、0.5%トリアクリルホルマール19.82g(0.02モル%)を仕込み、30%硫酸でpH2.5に調整した。その他は、比較例1と同様に合成反応を行った。得られたポリアクリルアミド系共重合体の性状を表5に示す。
表5
【0060】
【表5】
Figure 0004158145
【0061】
実施例24(モノマーBが(a)、(b)、(c)、及び(d)成分よりなる合成法)
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水382.80g、モノマー類(A)として、50%アクリルアミド水溶液198.60g(56.24モル%)、ジメチルアミノエチルメタクリレート4.69g(1.2モル%)、イタコン酸7.27g(2.25モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液23.57g(0.30モル%)、1%N,Nメチレンビスアクリルアミド3.83g(0.01モル%)を仕込み、30%硫酸でpH3.0に調整した。次いで、窒素ガス雰囲気下、60℃に昇温した。5%過硫酸アンモニウム水溶液4.54gを加え、重合を開始するとともに85℃まで昇温した。これら1段目モノマー(モノマー類(A))のコンバージョンが21.0%になった時点で、水196.63g、50%アクリルアミド水溶液130.27g(36.89モル%)、76%メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液25.97g(2.8モル%)、イタコン酸0.81g(0.25モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液3.93g(0.05モル%)、1%N,Nメチレンビスアクリルアミド3.83g(0.01モル%)から成るモノマー水溶液(B)を20分かけて滴下し、80℃で20分保温した。更に、5%過硫酸アンモニウム水溶液9.06gを加え、そのまま80℃で保温した。25℃における推定粘度が6,000〜9,000mPa・sになった時点で、冷却し反応を停止した。固形分20.4%、pH3.6、粘度(25℃、ブルックフィールド回転粘度計使用)6,500mPa・sのポリマー溶液を得た。
【0062】
実施例25〜29(モノマーBが(a)、(b)、(c)、及び(d)成分よりなる合成法)
モノマー類(B)を滴下する際の、モノマー類(A)のコンバージョンを変更した点を除いて、実施例24と同様に行った。滴下時のモノマー類(A)のコンバージョン、及び得られたポリアクリルアミド系共重合体の性状を表6に示す。
【0063】
比較例6
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水579.43g、50%アクリルアミド水溶液328.87g(93.13モル%)、ジメチルアミノエチルメタクリレート4.69g(1.2モル%)、76%メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液25.97g(2.8モル%)、イタコン酸8.08g(2.5モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液27.50g(0.35モル%)、1%N,Nメチレンビスアクリルアミド7.66g(0.02モル%)を仕込み、30%硫酸でpH3.0に調整した。その他は、比較例1と同様に合成反応を行った。得られたポリアクリルアミド系共重合体の性状を表6に示す。
【0064】
比較例7
モノマー類(B)を滴下する際の、モノマー類(A)のコンバージョンを15%に変更した点を除いて、実施例24と同様に行った。滴下時のモノマー類(A)のコンバージョン、及び得られたポリアクリルアミド系共重合体の性状を表6に示す。
【0065】
実施例30(尿素を含有する合成法)
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水382.80g、モノマー類(A)として、尿素9.96g、50%アクリルアミド水溶液188.68g(56.24モル%)、ジメチルアミノエチルメタクリレート4.69g(1.2モル%)、イタコン酸7.27g(2.25モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液23.57g(0.30モル%)、1%N,Nメチレンビスアクリルアミド3.83g(0.01モル%)を仕込み、30%硫酸でpH3.0に調整した。次いで、窒素ガス雰囲気下、60℃に昇温した。5%過硫酸アンモニウム水溶液5.38gを加え、重合を開始するとともに85℃まで昇温した。これら1段目モノマー(モノマー類(A))のコンバージョンが90.3%になった時点で、水227.12g、50%アクリルアミド水溶液123.77g(36.89モル%)、76%メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液25.97g(2.8モル%)、イタコン酸0.81g(0.25モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液3.93g(0.05モル%)、1%N,Nメチレンビスアクリルアミド3.83g(0.01モル%)から成るモノマー水溶液を加えつつ80℃まで冷却し、80℃で保温した。25℃における推定粘度が6,000〜9,000mPa・sになった時点で、冷却し反応を停止した。固形分20.3%、pH3.6、粘度(25℃、ブルックフィールド回転粘度計使用)6,450mPa・sのポリマー溶液を得た。
【0066】
実施例31(尿素を含有する合成法)
モノマー類(B)を滴下する際の、モノマー類(A)のコンバージョンを変更した点を除いて、実施例30と同様に行った。滴下時のモノマー類(A)のコンバージョン、及び得られたポリアクリルアミド系共重合体の性状を表6に示す。
【0067】
比較例8
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水418.35g、モノマー類(A)として、50%アクリルアミド水溶液197.64g(56.24モル%)、ジメチルアミノエチルメタクリレート4.66g(1.2モル%)、イタコン酸7.24g(2.25モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液23.57g(0.30モル%)、1%N,Nメチレンビスアクリルアミド3.81g(0.01モル%)を仕込み、30%硫酸でpH3.0に調整した。次いで、窒素ガス雰囲気下、40℃に昇温した。10%過硫酸アンモニウム水溶液7.90g、10%亜硫酸水素ナトリウム水溶液4.63gを加え、重合を開始するとともに85℃まで昇温した。85℃で2時間重合後、別途仕込んでおいた水127.60g、50%アクリルアミド水溶液129.64g(36.89モル%)、76%メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液25.85g(2.8モル%)、イタコン酸0.80g(0.25モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液3.91g(0.05モル%)、1%N,Nメチレンビスアクリルアミド3.81g(0.01モル%)、3%過硫酸カリウム水溶液44.57gをそれぞれ1時間かけて滴下した。滴下終了後、更に85℃で1時間保温し、固形分20.4%、pH4.3、粘度(25℃、ブルックフィールド回転粘度計使用)5,500mPa・sのポリマー溶液を得た。
【0068】
比較例9
ビーカーに50%アクリルアミド水溶液310.55g(93.13モル%)、ジメチルアミノエチルメタクリレート4.42g(1.2モル%)、76%メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液24.52g(2.8モル%)、イタコン酸7.64g(2.5モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液25.97g(0.35モル%)、1%N,Nメチレンビスアクリルアミド7.24g(0.02モル%)を仕込みpH4.5に調整、モノマーA溶液とした。攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水496.85gを仕込み、1%硫酸でpH4.5に調整し、窒素ガス雰囲気下、50℃に昇温した。次いで、モノマーA溶液、1%過硫酸アンモニウム水溶液61.55g、0.2%亜硫酸水素ナトリウム水溶液61.27gを、それぞれ、反応容器に70分かけて連続滴下した。滴下中は、内温を50℃に保った。滴下終了後、更に、50℃で110分重合反応を行い、固形分20.4%、pH3.8、粘度(25℃、ブルックフィールド回転粘度計使用)5,050mPa・sのポリマー溶液を得た。
【0069】
比較例10
ビーカーに水49.65g、50%アクリルアミド水溶液19.42g(5.82モル%)、イタコン酸7.63g(2.5モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液25.99g(0.35モル%)を仕込み、30%水酸化ナトリウム水溶液でpH4.5に調整し、1段目モノマー溶液とした。別のビーカーに50%アクリルアミド水溶液291.25g(87.29モル%)、ジメチルアミノエチルメタクリレート4.43g(1.2モル%)、76%メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液24.54g(2.8モル%)、及び1%N,Nメチレンビスアクリルアミド7.24g(0.02モル%)を仕込み、30%硫酸でpH4.5に調整し、第2モノマー溶液とした。攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水446.85g、1%N,Nメチレンビスアクリルアミド5.55g(0.02モル%)を仕込み、1%硫酸でpH4.5に調整し、窒素ガス雰囲気下、50℃に昇温した。次いで、1段目モノマー溶液、0.2%過硫酸アンモニウム水溶液61.60g、1%亜硫酸水素ナトリウム水溶液61.30gを、それぞれ、反応容器に14分かけて連続滴下した。滴下中は、内温を50℃に保った。滴下終了後、50℃で10分保持した後、モノマー溶液(B)を56分かけて滴下した。滴下終了後、50℃で100分重合反応を行い、固形分20.4%、pH4.6、粘度(25℃、ブルックフィールド回転粘度計使用)5,760mPa・sのポリマー溶液を得た。
表6
【0070】
【表6】
Figure 0004158145
【0071】
実施例32(モノマーBが(a)、(b)、及び(c)成分よりなる合成法)
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口水495.68g、フラスコにモノマーAとして、50%アクリルアミド水溶液277.05g(81.10モル%)、76%アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液29.85g(3.5モル%)、イタコン酸6.25g(2.0モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液29.64g(0.39モル%)、N,N’-ジメチルアクリルアミド 2.38g(1.0モル%)、0.5%トリアクリルホルマール11.98g(0.01モル%)を仕込み、30%水酸化ナトリウムでpH3.0に調整した。次いで、窒素ガス雰囲気下、60℃に昇温した。5%過硫酸アンモニウム水溶液5.48gを加え、重合を開始するとともに85℃まで昇温した。これら1段目モノマー(モノマー類(A))のコンバージョンが約50%になった時点で、別途仕込んでおいた水93.31g、50%アクリルアミド水溶液34.16g(10.0モル%)、76%アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液12.79g(1.5モル%)、イタコン酸1.56g(0.50モル%)を20分かけて滴下し、80℃で20分保温した。更に、5%過硫酸アンモニウム水溶液9.06gを加え、そのまま80℃で保温した。25℃における推定粘度が6,000〜9,000mPa・sになった時点で、冷却し反応を停止した。固形分20.5%、pH3.7、粘度(25℃、ブルックフィールド回転粘度計使用)6,050mPa・sのポリマー溶液を得た。
【0072】
実施例33〜34(モノマーBが(a)、(b)、及び(c)成分からなる合成法)
モノマー類(B)を滴下する際の、モノマー類(A)のコンバージョンを変更した点を除いて、実施例32と同様に行った。滴下時のモノマー類(A)のコンバージョン、及び得られたポリアクリルアミド系共重合体の性状を表7に示す。
【0073】
比較例11〜12
モノマー類(B)を滴下する際の、モノマー類(A)のコンバージョンを変更した点を除き、実施例32と同様に行った。滴下時のモノマー類(A)のコンバージョン、及び得られたポリアクリルアミド系共重合体の性状を表7に示す。
表7
【0074】
【表7】
Figure 0004158145
【0075】
実施例35(尿素を含有する合成法)
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水439.66g、尿素10.00g、モノマー類(A)として、50%アクリルアミド水溶液239.39g(56.275モル%)、ジメチルアミノエチルメタクリレート5.65g(1.2モル%)、イタコン酸7.79g(2.0モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液47.32g(0.50モル%)、及び1%N,Nメチレンビスアクリルアミド11.53g(0.025モル%)を仕込み、30%硫酸でpH2.5に調整した。次いで、窒素ガス雰囲気下、60℃に昇温した。5%過硫酸アンモニウム水溶液6.82gを加え、重合を開始するとともに85℃まで昇温した。これら1段目モノマー(モノマー類(A))のコンバージョンが89.2%になった時点で、水33.46g、50%アクリルアミド水溶液155.68g(36.60モル%)、76%メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液31.29g(2.8モル%)、イタコン酸1.95g(0.50モル%)、及び5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液9.46g(0.10モル%)から成るモノマー水溶液を加えつつ80℃まで冷却し、80℃で保温した。25℃における推定粘度が6,000〜9,000mPa・sになった時点で、冷却し反応を停止した。固形分25.2%、pH4.1、粘度(25℃、ブルックフィールド回転粘度計使用)8,820mPa・sのポリマー溶液を得た。
【0076】
比較例13(尿素を含有する合成法)
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を付した1リットル四つ口フラスコに水473.12g、尿素10g、50%アクリルアミド水溶液395.07g(92.875モル%)、ジメチルアミノエチルメタクリレート5.65g(1.2モル%)、76%メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド水溶液31.29g(2.8モル%)、イタコン酸9.74g(2.5モル%)、5%メタリルスルホン酸ナトリウム水溶液56.78g(0.60モル%)、1%N,Nメチレンビスアクリルアミド11.53g(0.025モル%)を仕込み、30%硫酸でpH2.5に調整した。その他は、比較例1と同様に合成反応を行い、固形分25.5%、pH4.2、粘度(25℃、ブルックフィールド回転粘度計使用)8,110mPa・sのポリマー溶液を得た。
【0077】
(紙の作製と物性測定)
応用例1
段ボール古紙を叩解しカナディアン・スタンダード・フリーネス(CSF)411、電導度1500μS/cmに調整した濃度2.4%のパルプスラリーに、硫酸バンドをパルプ固形分に対し1.0%添加した。その後、実施例1で製造したポリアクリルアミド系共重合体をパルプ固形分に対し0.5%添加し、更に1分間攪拌した。攪拌の後、このパルプスラリーを電導度3000μS/cmの水で0.8%に希釈した後、ノーブルアンドウッド製シートマシンにて抄紙して、湿紙を得た。この湿紙を、プレス後、ドラムドライヤーで乾燥して80g/m2の手抄き紙を得た。得られた手抄き紙を20℃、RH65%の条件下で24時間調湿した後、各種測定を行った。測定結果を表8に示す。物性の測定は、以下の方法に準じて行った。
【0078】
比破裂強度 ・・・JIS P−8112に準拠した。
内部結合強度 ・・・JAPAN−TAPPI紙パルプ試験法No.54に準拠した。
裂断長 ・・・JIS P−8113に準拠した。
DDT ・・・Tappi、第56巻、第10号(1973年)の第46頁に記載されている「ダイナミック ドライネッジ ジャー(Dynamic Drainage Jar)」用と同様な装置を用いて、希釈後のパルプスラリー(濃度0.8%)500mlを直径7.5cmのジャーに注ぎ、600rpmの攪拌をさせながら下部コックを開き、100メッシュの金網にてろ過させ、一定のろ液量になるまでの時間を測定するものであり、濾水性の評価に用いることができる。ろ液量が250gに達するまでの時間を測定した。数値が小さいほど、濾水性が良いことを示している。
【0079】
応用例2〜6、比較応用例1
応用例1において、実施例2〜6、比較例1で製造したポリアクリルアミド系共重合体を用いた点を除いて、応用例1と同様の操作を行った。測定結果を表8に示す。
【0080】
比較応用例2
応用例1において、ポリアクリルアミド系共重合体を用いない点を除いて、応用例1と同様の操作を行った。測定結果を表8に示す。
表8
【0081】
【表8】
Figure 0004158145
【0082】
応用例7〜8、比較応用例3
応用例1において、ダンボール古紙を叩解したCSF360、電導度1500μS/cmに調整したパルプスラリーに実施例7〜8、比較例2で製造したポリアクリルアミド系共重合体を対パルプ固形分で0.6%用いた点を除いて、応用例1と同様の操作を行った。測定結果を表9に示す。
表9
【0083】
【表9】
Figure 0004158145
【0084】
応用例9
段ボール古紙を叩解しカナディアン・スタンダード・フリーネス(CSF)363、電導度1500μS/cmに調整した濃度2.4%のパルプスラリーに、実施例9で製造したポリアクリルアミド系共重合体を対パルプ固形分0.15%添加し、更に1分間攪拌した。攪拌の後、このパルプスラリーをpH7.5、電導度1000μS/cmの水で0.8%に希釈した後、歩留り剤ハイモロックNR−12MLS(ハイモ(株)製)0.03%を添加し、ノーブルアンドウッド製シートマシンにて抄紙して、湿紙を得た。この湿紙を、プレス後、ドラムドライヤーで乾燥して80g/m2の手抄き紙を得た。得られた手抄き紙を20℃、RH65%の条件下で24時間調湿した後、各種測定を行った。測定結果を表10に示す。
【0085】
応用例10〜11、比較応用例4
応用例9で、実施例10〜11、比較例3で製造したポリアクリルアミド系共重合体を用いた点を除いて、応用例9と同様の操作を行った。測定結果を表10に示す。
表10
【0086】
【表10】
Figure 0004158145
【0087】
応用例12〜20、比較応用例5
段ボール古紙を叩解しカナディアン・スタンダード・フリーネス(CSF)380、電導度1500μS/cm、pH7.1に調整した濃度2.4%のパルプスラリーに、硫酸バンドをパルプ固形分に対し3.0%添加した。その後、実施例12〜20、比較例4で製造したポリアクリルアミド系共重合体をパルプ固形分に対し0.45%添加し、更に1分間攪拌した。攪拌の後、このパルプスラリーを電導度5000μS/cm、pH6.0の水で0.8%に希釈した後、ノーブルアンドウッド製シートマシンにて抄紙して、湿紙を得た。この湿紙を、プレス後、ドラムドライヤーで乾燥して80g/m2の手抄き紙を得た。得られた手抄き紙を20℃、RH65%の条件下で24時間調湿した後、比破裂強度の測定を行った。DDTの結果と共に測定結果を表11に示す。
表11
【0088】
【表11】
Figure 0004158145
【0089】
応用例21〜23、比較応用例6
BKP(L/N=8/2)をカナディアン・スタンダード・フリーネス(CSF)402に調整した濃度2.4%のパルプスラリーに、パルプ固形分に対し、炭酸カルシウム(タマパール121S:奥多摩工業(株)製)10%、実施例21〜23、比較例5で製造したポリアクリルアミド系共重合体0.8%、硫酸バンド2.0%を攪拌下、1分間隔で順次添加した。このパルプスラリーをpH7の水で0.8%に希釈し、歩留り剤ハイモロックNR−12MLS(ハイモ(株)製)0.015%を添加し、ノーブルアンドウッド製シートマシンにて抄紙して、湿紙を得た。この湿紙を、プレス後、ドラムドライヤーで乾燥して60g/m2の手抄き紙を得た。得られた手抄き紙を20℃、RH65%の条件下で24時間調湿した後、比破裂強度、内部結合強度、裂断長を測定した。得られた結果を表12に示す。
【0090】
比較応用例7
応用例21において、ポリアクリルアミド系共重合体を用いない以外は、応用例21と同様の操作を行った。測定結果を表12に示す。
表12
【0091】
【表12】
Figure 0004158145
【0092】
応用例24〜31、比較応用例8〜12
段ボール古紙を叩解しカナディアン・スタンダード・フリーネス(CSF)378、硫酸カルシウムで電導度1500μS/cmに調整した濃度2.4%のパルプスラリーに、硫酸バンドをパルプ固形分に対し1.0%添加した。その後、実施例24〜31、比較例6〜10で製造したポリアクリルアミド系共重合体をパルプ固形分に対し0.4%添加し、更に1分間攪拌した。
【0093】
攪拌後、このパルプスラリーをpH5、硫酸カルシウムで電導度1500μS/cmに調整した水で0.8%に希釈した後、ノーブルアンドウッド製シートマシンにて抄紙して、湿紙を得た。この湿紙を、プレス後、ドラムドライヤーで乾燥して80g/m2の手抄き紙を得た。得られた手抄き紙を23℃、RH50%の条件下で24時間調湿した後、内部結合強度を測定した。測定結果をDDTの結果と共に表13に示す。
【0094】
比較応用例13
応用例24において、ポリアクリルアミド系共重合体を用いない以外は、応用例24と同様の操作を行った。測定結果を表13に示す。
表13
【0095】
【表13】
Figure 0004158145
【0096】
応用例32〜34、比較応用例14〜15
応用例1において、実施例32〜34、比較例11〜12で製造したポリアクリルアミド系共重合体をパルプ固形分に対し0.4%添加し、硫酸バンドを2.0%添加する点を除いて応用例1と同様の操作を行った。比破裂強度の測定結果を表14に示す。
【0097】
比較応用例16
応用例32において、ポリアクリルアミド系共重合体を用いない点を除いて、応用例32と同様の操作を行った。測定結果を表14に示す。
表14
【0098】
【表14】
Figure 0004158145
【0099】
応用例35、比較応用例17
脱墨パルプ(DIP)に硫酸バンドをパルプ固形分に対し3.0%添加し、1分間攪拌した。その後、実施例35、比較例13で製造したポリアクリルアミド系共重合体をパルプ固形分に対し0.2%添加し、更に1分間攪拌した。
【0100】
このパルプスラリーをpH4.5、硫酸カルシウムで電導度2000μS/cmに調整した水で0.8%に希釈した後、ノーブルアンドウッド製シートマシンにて抄紙して、湿紙を得た。この湿紙を、プレス後、ドラムドライヤーで乾燥して43g/m2の手抄き紙を得た。得られた手抄き紙を23℃、RH50%の条件下で24時間調湿した後、内部結合強度、裂断長を測定した。測定結果を表15に示す。
【0101】
比較応用例18
応用例35において、ポリアクリルアミド系共重合体を用いない以外は、応用例35と同様の操作を行った。測定結果を表15に示す。
表15
【0102】
Figure 0004158145
【産業上の利用の可能性】
【0103】
本発明により製造した製紙用添加剤は、表7〜15に示すように、従来公知の製造方法で製造したポリアクリルアミド系共重合体と比較して、バランスよく優れた紙力増強効果、及び濾水性を与えることができる。【Technical field】
[0001]
The present invention Papermaking additive and method for producing papermaking additive In particular, in the papermaking system in the acidic, neutral or alkaline region, a polyacrylamide copolymer papermaking additive capable of exhibiting excellent drainage, yield and paper strength enhancing effect, And a method for producing the paper additive About.
[Background]
[0002]
Conventionally, in the papermaking process, various papermaking additives have been used in order to improve productivity accompanying the increase in the speed of a paper machine or improve paper quality. In particular, the paper strength enhancer is an important chemical for improving the paper quality and productivity, and the range of use thereof is further widened and the improvement of the chemical is progressing.
[0003]
Polyacrylamide copolymers are widely used as paper strength enhancers, and are classified into anionic, cationic, and amphoteric copolymers from the viewpoint of ionicity. First, in the 1960s, an anionic polyacrylamide copolymer was used in combination with a sulfuric acid band. Subsequently, in the 1970s and 80s, for the purpose of improving drainage and yield, a Mannich modified acrylamide polymer into which cationic property was introduced and a Hoffman modified acrylamide polymer were used. However, these modified acrylamide polymers have poor product stability, and the Mannich modified acrylamide polymer has a problem that it contains formalin in the product.
[0004]
Subsequently, since the 1980's, amphoteric polyacrylamide copolymers obtained by copolymerizing anionic and cationic vinyl compounds with acrylamide have been used (Japanese Patent Laid-Open No. 60-94697). This amphoteric polyacrylamide copolymer is used alone or in combination with an anionic polyacrylamide copolymer. The polyacrylamide copolymer has been produced by adding a polymerization initiator to a monomer solution at a predetermined temperature and performing polymerization.
[0005]
In recent years, polymerization methods have been improved in order to enhance the paper strength improvement effect of polyacrylamide copolymers. For example, a method in which polyacrylamide is synthesized in advance and a monomer solution of acrylamide is polymerized in the presence of the polyacrylamide (Japanese Patent Laid-Open No. 3-227485), or a monomer such as acrylamide is dropped into polyacrylamide for polymerization. (JP-A-5-195485) and a method for introducing a graft structure is disclosed. These methods have a disadvantage that productivity is inferior because polyacrylamide is further synthesized after previously synthesizing polyacrylamide. In addition, a method is disclosed in which all monomers including a monomer having a crosslinkable substituent in the side chain are dropped and polymerized to advance branching / crosslinking in the polymer, increase the molecular weight, and improve paper strength ( JP-A-7-133599, JP-A-7-188351, JP-A-11-228641, JP-A-8-67715). Furthermore, a method for improving the performance by continuously synthesizing an anionic polyacrylamide copolymer and a cationic polyacrylamide copolymer by two-step dropping polymerization to form a so-called ion complex is disclosed. (JP-A-6-199965, JP-A-7-90797). However, in recent years, due to fluctuations in the pH of the pulp slurry during papermaking due to fluctuations in the quality of papermaking raw materials, increase in the amount of used paper, contamination due to the progress of closed systems, increase in fine fibers, etc. However, sufficient effects cannot be obtained with conventional polyacrylamide copolymer paper additive. Under such circumstances, in order to improve productivity and paper strength, further improvement of papermaking additives is required.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0006]
The present invention is a situation in which it is difficult to obtain a paper strength enhancing effect due to fluctuations in pH of the pulp slurry during papermaking, mixing of impurities due to deterioration of the papermaking raw material, increase in electric conductivity of papermaking white water, increase in fine fibers, etc. The purpose of the present invention is to provide an additive for papermaking that exhibits an excellent effect of enhancing paper strength and a method for producing the same.
[Means for Solving the Problems]
[0007]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has made a specific reaction rate after starting polymerization of monomers when producing a paper additive for a polyacrylamide copolymer. At that time, the remaining monomers were added and polymerized to find that a paper additive having an excellent paper strength enhancing effect was obtained, and the present invention was completed.
[0008]
That is, the present invention, which is a means for solving the above problems, comprises (1) (a) (meth) acrylamide, (b) a vinyl monomer having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group and salts thereof, and (c) tertiary. A vinyl monomer having an amino group or a quaternary ammonium salt, and (d) Multifunctional monomer only The In the monomer (A) contained After the polymerization initiator was added and the polymerization was started, when the reaction rate of the monomers (A) reached 20 to 96.5%, (a) (meth) acrylamide, (b) a carboxyl group and / or Vinyl monomer having sulfonic acid group and salts thereof, (c) vinyl monomer having tertiary amino group or quaternary ammonium salt, and (d) Multifunctional monomer Selected from the group consisting of At least one monomer only Contains Do A method for producing an additive for papermaking, wherein the monomers (B) are dropped and polymerized;
(2) The method for producing a papermaking additive according to (1), wherein the dropped monomer (B) in (1) comprises (b) a vinyl monomer having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group and salts thereof,
(3) The method for producing a papermaking additive according to (1), wherein the monomer (B) to be dropped in (1) comprises (c) a vinyl monomer having a tertiary amino group or a quaternary ammonium salt,
(4) The dropped monomers (B) in (1) are (b) a vinyl monomer having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group and salts thereof, and (c) a tertiary amino group or a quaternary ammonium salt. (1) a method for producing a papermaking additive comprising a vinyl monomer having
(5) The dropped monomers (B) in (1) are (a) (meth) acrylamide, (b) a vinyl monomer having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group, and salts thereof, (c) tertiary amino A method for producing a paper additive of (1), comprising a vinyl monomer having a group or a quaternary ammonium salt, and (d) a crosslinkable monomer,
(6) Any of the above (1) to (5), wherein the monomers (B) are dropped and polymerized when the reaction rate of the monomers (A) reaches 30 to 90% Or a method for producing a paper additive according to claim 1, and
(7) A method for producing an additive for papermaking as described in any one of (1) to (6) above, wherein polymerization is carried out in the presence of a urea compound.
[0009]
Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present invention, after adding a polymerization initiator to the monomers (A) containing the monomers of the components (a) to (d) and starting the polymerization, the reaction rate of the monomers (A) is 20 to 96.5%. Further, the present invention relates to a method for producing a papermaking additive that is polymerized by adding dropwise monomers (B) containing at least one monomer of components (a) to (d).
[0010]
The (a) (meth) acrylamide that can be used in the present invention is acrylamide or methacrylamide, and these can be used in a powder or an aqueous solution.
[0011]
Examples of the vinyl monomer (b) having a carboxyl group that can be used in the present invention include unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, And unsaturated dicarboxylic acids such as muconic acid, aconitic acid, 3-butene-1,2,3-tricarboxylic acid, and 4-pentene-1,2,4-tricarboxylic acid. Examples of the vinyl monomer having a sulfonic acid group include vinyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, and 2-acrylamido-2-phenylpropane sulfonic acid. Can be mentioned. Moreover, as the vinyl monomer having a carboxyl group and the vinyl monomer having a sulfonic acid group, the vinyl monomer having the carboxyl group, or the alkali metal salt, alkaline earth metal salt of the vinyl monomer having the sulfonic acid group, And ammonium salts. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
[0012]
Examples of the vinyl monomer (c) having a tertiary amino group that can be used in the present invention include dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate, and diethylaminopropyl (meta). ) Dialkylaminoalkyl (meth) acrylates such as acrylate, dialkylaminoalkyl (meth) acrylamides such as dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, and diethylaminopropyl (meth) acrylamide, hydrochloric acid of vinyl monomer having the tertiary amino group Examples thereof include inorganic acid salts such as salts and sulfates, and organic acid salts such as formates of vinyl monomers having a tertiary amino group and acetates.
[0013]
Moreover, as a vinyl monomer which has quaternary ammonium salt, the vinyl monomer obtained by reaction of the vinyl monomer which has the said tertiary amino group, and a quaternizing agent is mentioned. Examples of the quaternizing agent include alkyl halides such as methyl chloride and methyl bromide, aralkyl halides such as benzyl chloride and benzyl bromide, dimethyl sulfate, diethyl sulfate, epichlorohydrin, 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethyl. Ammonium chloride, glycidyl trialkyl ammonium chloride, etc. are mentioned. These vinyl monomers having a tertiary amino group or a quaternary ammonium salt may be used alone or in combination of two or more.
[0014]
In the present invention, the (d) crosslinkable monomer includes, for example, difunctional monomers such as di (meth) acrylates, bis (meth) acrylamides and divinyl esters, trifunctional monomers, tetrafunctional monomers and the like. A functional monomer etc. can be mentioned, These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Examples of the component (d) include water-soluble aziridinyl compounds, water-soluble polyfunctional epoxy compounds, silicon compounds and the like in addition to the above, and these may be used alone or in combination of two or more. May be used in combination.
[0015]
Examples of the di (meth) acrylates include ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, and glycerin di (meth). An acrylate etc. can be mentioned, These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Examples of the bis (meth) acrylamides include N, N′-methylenebis (meth) acrylamide, ethylenebis (meth) acrylamide, hexamethylenebis (meth) acrylamide, N, N′-bisacrylamideacetic acid, N, N ′. -Methyl bisacrylamide, N, N-benzylidenebisacrylamide, N, N'-bis (acrylamidomethylene) urea, etc. can be mentioned, and these may be used alone or in combination of two or more. May be. Examples of the divinyl esters include divinyl adipate, divinyl sebacate, diallyl phthalate, diallyl malate, diallyl succinate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. You may use together. Examples of other bifunctional monomers include allyl (meth) acrylate, divinylbenzene, diisopropenylbenzene, N-methylol acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, and N, N-diethyl (meth) acrylamide. , Diallyldimethylammonium salt, diallylamine, diallylchlorendate, glycidyl (meth) acrylate, silicon compounds, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. .
[0016]
Examples of the trifunctional monomer include triacryl formal, triallyl isocyanurate, N, N-diallylacrylamide, N, N-diallylmethacrylamide, triallylamine, triallyl trimellitate, and the like. May be used alone or in combination of two or more.
[0017]
Examples of the tetrafunctional monomer include tetramethylol methane tetraacrylate, tetraallyl pyromellitate, N, N, N ′, N′-tetraallyl-1,4-diaminobutane, tetraallylamine salt, tetraallyloxyethane, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
[0018]
Examples of the water-soluble aziridinyl compound include tetramethylolmethane-tri-β-aziridinylpropionate, trimethylolpropane-tri-β-aziridinylpropionate, 4,4′-bis (ethyleneiminecarbonyl). Amino) diphenylmethane and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. Examples of the water-soluble polyfunctional epoxy compound include (poly) ethylene glycol diglycidyl ether, (poly) propylene glycol diglycidyl ether, (poly) glycerin diglycidyl ether, and (poly) glycerin triglycidyl ether. These may be used alone or in combination of two or more. Examples of the silicon compound include 3- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, 3- (meth) acryloxypropyldimethoxymethylsilane, 3- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, and 3- (meth). Examples include acryloxypropylmethyldichlorosilane, 3- (meth) acryloxyoctadecyltriacetoxysilane, 3- (meth) acryloxy-2,5-dimethylhexyldiacetoxymethylsilane, vinyldimethylacetoxysilane, and the like. You may use individually by 1 type and may use 2 or more types together.
[0020]
Examples of the N-substituted (meth) acrylamide include N-methyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, and N-isopropyl. (Meth) acrylamide, Nt-octyl (meth) acrylamide, etc. can be mentioned.
[0021]
Examples of the urea compounds in the present invention include urea and guanidylurea phosphates and sulfates. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, urea is preferable. The urea compound is polymerized in addition to the monomer (A), the monomer (B), or both. A part of the urea compound may be added after polymerization. Further, the entire amount of the urea compound may be added after the completion of the polymerization, but it is desirable to add it to the monomers (A) from the viewpoint of the paper strength enhancing effect.
[0022]
The amount of each of the components (a) to (d) in the monomers (A) is the same as that of the paper when the paper is produced using the resulting paper additive containing the polyacrylamide copolymer. The paper strength such as the internal bond strength and the burst strength, and the performance such as the drainage at the time of papermaking, the yield of fine fibers, fillers and the like can be determined.
[0023]
From the viewpoint of paper strength, the component (a) is usually 99.795 to 55 mol%, preferably 99.99 to 79 mol%, and the component (b) with respect to 100 mol% of the total of (a) to (d). Is usually 0.1 to 20 mol%, preferably 1 to 10 mol%, component (c) is usually 0.1 to 20 mol%, preferably 1 to 10 mol%, and component (d) is usually 0.005 to 0.005 mol%. 5 mol%, preferably 0.01 to 1 mol%. The other monomer (e) that can be copolymerized with the monomers (a) to (d) can be used at 5 mol% or less.
[0024]
In the middle of the polymerization, the dropped monomers (B) may be any monomer containing at least one of the components (a) to (d). Among them, the monomer solution containing the component (b) alone, the monomer solution containing the component (c) alone, the monomer solution containing the components (b) and (c), (a), (b And a monomer solution containing the component (c) and a monomer solution containing the components (a) to (d) are preferred.
[0025]
The addition amount of the urea compound is preferably 30% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, based on the weight of all monomers. By carrying out the polymerization of the present invention in the presence of a urea compound, a polyacrylamide copolymer having further excellent effects such as paper strength can be synthesized. The present invention also has a feature that the viscosity stability of the paper additive is improved by adding these urea compounds.
[0026]
As the polymerization initiator used in the present invention, conventionally known polymerization initiators can be used. Specifically, persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate and ammonium persulfate, peroxides such as benzoyl peroxide, hydrogen peroxide, tert-butyl hydroperoxide, di-tert-butyl peroxide, bromine Bromate such as sodium acid, potassium bromate, perborate such as sodium perborate, ammonium perborate, percarbonate such as sodium percarbonate, potassium percarbonate, ammonium percarbonate, sodium perphosphate, Perphosphates such as potassium perphosphate and ammonium perphosphate can be used. In this case, one kind can be used alone, but two or more kinds may be used in combination, and use as a redox polymerization agent in combination with a reducing agent may be mentioned. Examples of the reducing agent include sulfites such as sodium sulfite, bisulfites such as sodium bisulfite, organic amines such as N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, and reducing sugars such as aldose. it can. Moreover, these reducing agents may be used individually by 1 type, and may be used together 2 or more types. Other than the above, azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis-2-amidinopropane hydrochloride, 2,2′-azobis-2,4′-dimethylvaleronitrile, 4,4′-azobis- Azo polymerization initiators such as 4-cyanovaleric acid and its salts can also be used. Usually, a polymerization initiator is added to the monomer (A) which is a monomer solution, and polymerization is started. However, for the purpose of reducing the residual monomer, a part of the polymerization initiator may be additionally added during the polymerization.
[0027]
Moreover, a conventionally well-known chain transfer agent can be suitably used together with monomers (A) and monomers (B) as needed. Conventionally known chain transfer agents include compounds having one or more hydroxyl groups in the molecule, such as oligomers and polymers such as ethanol, isopropyl alcohol, butanol, ethylene glycol, glycerin alcohols, polyethylene oxide, polyglycerin, Examples thereof include sugars such as glucose, ascorbic acid, and sucrose, and vitamins. Examples of the compound containing one or more mercapto groups in the molecule include butyl mercaptan, mercaptoethanol, thioglycolic acid and its ester, mercaptopropionic acid and its ester, thioglycerin, cysteamine and its salt. be able to. Examples of compounds having one or more carbon-carbon unsaturated bonds in the molecule include (meth) allyl alcohol and its ester derivatives, (meth) allylamine, diallylamine, dimethallylamine and its amide derivatives, triallylamine, Examples include methallylamine, (meth) allylsulfonic acid and salts thereof, allyl sulfides, and allyl mercaptans. Furthermore, mention may be made of hypophosphorous acid.
[0028]
The synthesis of the polyacrylamide copolymer in the present invention is usually performed as follows. First, in an inert gas atmosphere such as nitrogen, the monomers (A) and water as a solvent (an organic solvent may be used in combination) in a predetermined reaction vessel, and the chain transfer agent as necessary While charging and stirring, the polymerization initiator is added to start the polymerization. Next, when the reaction rate of the monomers (A) (hereinafter sometimes referred to as “conversion”) reaches 20 to 96.5%, preferably 30 to 90%, the monomers (B ) Is dripped. After dropping, the polyacrylamide copolymer of the present invention is obtained by further heating and polymerization.
[0029]
Conversion uses the types of each component (a) to (d) in the monomers (A) and the monomers (B), the blending amount, and a paper additive containing the obtained polyacrylamide copolymer. When the paper is manufactured, the paper strength such as the internal bond strength and burst strength of the paper and the performance such as the yield of paper making, paper drainage, fine fiber, filler, etc. should be determined within the above range. Can do. When the conversion is not within the above range, the above performance is not sufficient when paper is produced using the paper additive containing the obtained polyacrylamide copolymer.
[0030]
When the total amount of the monomers (A) and the monomers (B) is 100 mol%, the dropping amount of the monomers (B) is usually 0.00 when the monomers (B) do not contain the component (a). 1-40 mol%, Preferably it is 1-20 mol%, and when monomers (B) contain (a) component, it is 10-70 mol% normally, Preferably it is 20-60 mol%. The dropping time is usually 5 to 60 minutes, preferably 10 to 30 minutes. When the monomers (B) are composed of a plurality of monomer components, they may be dropped as a mixture of a plurality of monomers, or each monomer may be dropped.
[0031]
The polymerization temperature is not particularly limited as long as normal radical polymerization occurs. Usually, the polymerization temperature is in the range of 50 to 95 ° C.
[0032]
As a method for measuring the conversion, for example, a conventionally known technique such as described in “Experimental Method of Polymer Synthesis” (written by Takayuki Otsu and Masami Kinoshita) can be used. value is, 1 It is a value measured by 1 H-NMR.
[0033]
The solid content of the polyacrylamide copolymer synthesized by polymerization is usually 5 to 30% by weight, and the viscosity at 25 ° C. measured with a Brookfield rotational viscometer is usually 20,000 mPa · s or less. .
[0034]
In the present invention, since the monomers (B) are dropped and polymerized during the polymerization of the monomers (A), a method or monomer for polymerizing a monomer solution of acrylamides in the presence of a polyacrylamide copolymer is used. Compared with conventional methods such as a method in which the total amount of is dropped and polymerized, a polyacrylamide copolymer can be produced in a short time.
[0035]
The reason why the polyacrylamide copolymer produced according to the present invention is superior in effect such as paper strength compared to the polyacrylamide copolymer produced by the conventional method is unknown, but is dropped during polymerization. First, a relatively low molecular weight acrylamide polymer is formed, and then the polyacrylamide copolymer becomes high molecular weight due to hydrogen abstraction in the polymer by the polymerization initiator radical remaining in the polymerization system. It is thought that the reason is that it is easy to generate and that ion balance can be optimized.
[0036]
The papermaking additive containing the polyacrylamide copolymer produced according to the present invention exhibits a paper strength enhancing effect by being added to the pulp slurry when the paper is produced. As raw materials for pulp, bleached or unbleached chemical pulp, groundwood pulp, bleached or unbleached pulp such as mechanical pulp and thermomechanical pulp, etc. And waste paper pulp such as deinked waste paper can be used.
[0037]
The paper additive containing the polyacrylamide copolymer produced according to the present invention is less affected by the electrical conductivity of the pulp slurry than the conventional paper additive, and in particular, the electrical conductivity of the pulp slurry is 800 μS / cm or more. At that time, the performance difference from the conventional paper additive is large.
[0038]
Moreover, in order to express the physical property requested | required of each paper type, the other papermaking additive can also be used together with the papermaking additive manufactured by this invention. Examples of other papermaking additives used in combination include fillers, dyes, rosin sizing agents for acidic papermaking, rosin sizing agents for neutral papermaking, alkyl ketene dimer sizing agents, and alkenyl succinic anhydride sizing agents. Examples include weakly acidic, neutral and alkaline papermaking sizing agents such as specially modified rosin sizing agents, wet paper strength improvers, yield improvers, freeness improvers, bulkiness agents, and antifoaming agents. These may be used alone or in combination of two or more. Examples of the filler include clay, talc, titanium oxide, heavy or light calcium carbonate, and the like.
[0039]
The paper additive of the present invention may contain the polyacrylamide copolymer synthesized according to the present invention alone, an anionic polyacrylamide copolymer, a Mannich modified acrylamide polymer, A Hoffman-modified acrylamide polymer and a sulfuric acid band may also be contained. The paper additive of the present invention may be used alone or in combination with an anionic polyacrylamide copolymer, a Mannich modified acrylamide polymer, a Hoffman modified acrylamide polymer, and a sulfuric acid band. good.
[0040]
The paper containing the polyacrylamide copolymer of the present invention is obtained, for example, by paper making using the above-mentioned papermaking additive of the present invention. Examples of the paper obtained include PPC paper and inkjet recording paper. Laser printer paper, form paper, art paper, cast paper, high-quality coated paper and other printing information paper, photographic printing paper, kraft paper, pure white roll paper and other packaging paper, other notebook paper, book paper, printing paper, Examples include western paper such as newspaper, manila balls, white balls, chip balls, paperboard boards such as high-grade white boards, liners, core base paper, and paper tube base paper.
【Example】
[0041]
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to the following Example. % Is based on weight unless otherwise indicated. Moreover, unless otherwise indicated, mol% has shown the value when the sum total of monomers (A) and monomers (B) is 100 mol%.
[0042]
(Synthesis of polyacrylamide copolymer)
Example 1 (Synthesis method in which monomer B comprises component (b))
In a 1 liter four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, and a nitrogen gas inlet tube, 413.36 g of water and 305.39 g (89.62 mol%) of a 50% acrylamide aqueous solution as monomers (A) Dimethylaminoethyl methacrylate 11.30 g (3.0 mol%), 76% methacryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride aqueous solution 26.85 g (3.0 mol%), itaconic acid 1.87 g (0.6 mol%), 5% aqueous sodium methallylsulfonate solution 28.05 g (0.37 mol%), N, N′-dimethylacrylamide 2.38 g (1.0 mol%), 0.5% triacryl formal 11.95 g (0. 01 mol%) and adjusted to pH 2.5 with a 30% aqueous sulfuric acid solution. Next, the temperature was raised to 60 ° C. in a nitrogen gas atmosphere, 5.77 g of 5% ammonium persulfate aqueous solution was added, and the temperature was raised to 80 ° C. in 20 minutes. When the conversion of these first-stage monomers (monomers (A)) reached 33%, an aqueous monomer solution (B) consisting of 179.24 g of water and 7.48 g (2.4 mol%) of itaconic acid was added for 20 minutes. The solution was added dropwise and polymerized at 80 ° C. When the estimated viscosity at 25 ° C. reached 6,000 to 8,000 mPa · s, the reaction was stopped by cooling. A polymer solution having a solid content of 20.3%, pH of 3.3, and a viscosity (25 ° C., using Brookfield rotary viscometer) of 7,300 mPa · s was obtained.
[0043]
In this example, for the copolymer sampled immediately before the dropping of the monomers (B), 1 H-NMR measurement was performed, and conversion was calculated from the intensity ratio of the peak derived from the monomer and the polymer.
[0044]
Examples 2 to 6 (Synthesis method in which monomer B is composed of component (b))
Except that the monomer (A) conversion and the itaconic acid split addition ratio (in monomers (A) / monomers (B)) were changed when the monomer solution (B) was dropped. Performed as in Example 1. Table 1 shows the conversion, the itaconic acid addition method (partition addition ratio), and the properties of the resulting polyacrylamide copolymer.
[0045]
Comparative Example 1
In a 1 liter four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, and a nitrogen gas inlet tube, water 593.26 g, 50% acrylamide aqueous solution 305.39 g (89.62 mol%), dimethylaminoethyl methacrylate 11. 30 g (3.0 mol%), 76% methacryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride aqueous solution 26.85 g (3.0 mol%), itaconic acid 9.35 g (3.0 mol%), 5% sodium methallylsulfonate 28.05 g (0.37 mol%) of an aqueous solution, 2.38 g (1.0 mol%) of N, N′-dimethylacrylamide, 11.95 g (0.01 mol%) of 0.5% triacryl formal, The pH was adjusted to 2.5 with a 30% aqueous sulfuric acid solution. Next, the temperature was raised to 60 ° C. in a nitrogen gas atmosphere, 5.77 g of 5% ammonium persulfate aqueous solution was added, the temperature was raised to 80 ° C. in 20 minutes, and polymerization was carried out at 80 ° C. as it was. When the estimated viscosity at 25 ° C. reached 6,000 to 8,000 mPa · s, the reaction was stopped by cooling. A polymer solution having a solid content of 20.2%, a pH of 3.4, and a viscosity (25 ° C., using a Brookfield rotational viscometer) of 7,120 mPa · s was obtained.
Table 1
[0046]
[Table 1]
Figure 0004158145
[0047]
Example 7
In a 1 liter four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen gas inlet tube, water 413.40 g, isopropyl alcohol 60.0 g, 50% acrylamide aqueous solution 346.96 g (91.29 mol%), 76% methacryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride aqueous solution 13.98 g (1.4 mol%), fumaric acid 4.03 g (1.3 mol%), 0.5% triacryl formal 13.33 g (0.01 mol%) ). Next, the temperature was raised to 60 ° C. in a nitrogen gas atmosphere, 4.88 g of 5% ammonium persulfate aqueous solution was added, and the temperature was raised to 80 ° C. in 20 minutes. When the conversion of these first-stage monomers (monomers (A)) reached 35%, an aqueous monomer solution consisting of 128.79 g of water and 14.45 g (6.0 mol%) of 80% acrylic acid was added over 20 minutes. The solution was added dropwise and polymerization was carried out at 80 ° C. for 2 hours. When the estimated viscosity at 25 ° C. reached 5,000 to 7,000 mPa · s, the reaction was stopped by cooling. A polymer solution having a solid content of 20.3%, a pH of 3.3, and a viscosity (25 ° C., using Brookfield rotary viscometer) of 6,360 mPa · s was obtained.
[0048]
Examples 8 to 11 (Synthesis method in which monomers (B) are composed of component (b))
The synthesis reaction was performed in the same manner as in Example 7 except that the monomers (A), the monomers (B), and the chain transfer agent were changed as shown in Table 2. Table 3 shows the properties of the obtained polyacrylamide copolymer.
[0049]
Comparative Examples 2 and 3
The synthesis reaction was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the monomers (A) and the chain transfer agent were changed as shown in Table 2. Table 3 shows the properties of the obtained polyacrylamide copolymer.
Table 2
[0050]
[Table 2]
Figure 0004158145
[0051]
Table 3
[0052]
[Table 3]
Figure 0004158145
[0053]
Example 12 (Synthesis method in which monomer B comprises component (c))
In a 1-liter four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen gas inlet tube, 494.15 g of water and, as monomers (A), 305.06 g (90.62 mol%) of 50% acrylamide aqueous solution , 76% acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride aqueous solution 25.22 g (3.0 mol%), itaconic acid 9.24 g (3.0 mol%), 5% sodium methallylsulfonate aqueous solution 27.71 g (0.37 Mol%), 2.35 g (1.0 mol%) of N, N′-dimethylacrylamide, and 11.81 g (0.01 mol%) of 0.5% triacryl formal were charged. Next, the temperature was raised to 60 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. 10.80 g of 5% ammonium persulfate aqueous solution was added to initiate polymerization, and the temperature was raised to 85 ° C. When the conversion of these first-stage monomers (monomers (A)) reached 20.4%, 90.08 g of water and 16.81 g of 76% acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride aqueous solution (2.0 mol%) The monomer aqueous solution (B) consisting of) was added dropwise over 20 minutes and kept at 80 ° C. When the estimated viscosity at 25 ° C. reached 6,000 to 9,000 mPa · s, the reaction was stopped by cooling. A polymer solution having a solid content of 20.4%, a pH of 3.2, and a viscosity (25 ° C., using Brookfield rotary viscometer) of 6,240 mPa · s was obtained.
[0054]
Examples 13 to 20 (Synthesis method in which monomer B is composed of component (c))
Conversion of monomers (A) when adding monomer solution (B) dropwise, and split addition ratio of 76% acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride (in monomers (A) / monomers (B)) The same operation as in Example 7 was performed except for the changed points. Table 4 shows the conversion, the split addition ratio of 76% acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride, and the properties of the resulting polyacrylamide copolymer.
[0055]
Comparative Example 4
In a 1-liter four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen gas inlet tube, water 536.89 g, 50% aqueous acrylamide solution 305.06 g (90.62 mol%), 76% acryloyloxyethyldimethyl Benzylammonium chloride aqueous solution 42.03 g (5.0 mol%), itaconic acid 9.24 g (3.0 mol%), 5% sodium methallylsulfonate aqueous solution 27.71 g (0.37 mol%), N, N 2.35 g (1.0 mol%) of '-dimethylacrylamide and 11.81 g (0.01 mol%) of 0.5% triacryl formal were charged. Otherwise, the synthesis reaction was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a polymer solution having a solid content of 20.2%, pH 3.3, and viscosity (25 ° C., using Brookfield rotary viscometer) 8,200 mPa · s.
Table 4
[0056]
[Table 4]
Figure 0004158145
[0057]
Example 21 (Synthesis method in which monomer B comprises components (b) and (c))
In a 1-liter four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen gas inlet tube, 603.53 g of water and 266.43 g (94.28 mol%) of 50% acrylamide aqueous solution as monomers (A) Dimethylaminoethyl methacrylate, 8.44 g (2.7 mol%), itaconic acid 4.97 g (1.92 mol%), 5% aqueous sodium methallylsulfonate solution 18.55 g (0.30 mol%), 19.82 g (0.02 mol%) of 5% triacryl formal was charged and adjusted to pH 2.5 with 30% sulfuric acid. Next, the temperature was raised to 60 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. 4.54 g of 5% aqueous ammonium persulfate solution was added to initiate polymerization, and the temperature was raised to 85 ° C. When the conversion of these first-stage monomers (monomers (A)) reached 30.2%, water 73.79 g, dimethylaminoethyl methacrylate 0.94 g (0.30 mol%), itaconic acid 1.24 g A monomer aqueous solution (B) composed of (0.48 mol%) was added dropwise over 20 minutes and kept at 80 ° C. When the estimated viscosity at 25 ° C. reached 7,000 to 8,000 mPa · s, the reaction was stopped by cooling. A polymer solution having a solid content of 15.4%, a pH of 3.5, and a viscosity (25 ° C., using Brookfield rotational viscometer) of 7,900 mPa · s was obtained.
[0058]
Examples 22 to 23 (Synthesis method in which monomer B is composed of components (b) and (c))
It carried out like Example 21 except the point which changed conversion of monomers (A) at the time of dropping monomers (B). Table 5 shows the conversion of the monomers (A) at the time of dropping and the properties of the obtained polyacrylamide copolymer.
[0059]
Comparative Example 5
In a 1 liter four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, and a nitrogen gas inlet tube, 675.32 g of water, 266.46 g (94.28 mol%) of a 50% acrylamide aqueous solution, dimethylaminoethyl methacrylate, 9. 38 g (3.0 mol%), 6.21 g (2.4 mol%) itaconic acid, 18.55 g (0.30 mol%) 5% aqueous sodium methallylsulfonate, 0.5% triacryl formal 19. 82 g (0.02 mol%) was charged and adjusted to pH 2.5 with 30% sulfuric acid. Otherwise, the synthesis reaction was performed in the same manner as in Comparative Example 1. Table 5 shows the properties of the obtained polyacrylamide copolymer.
Table 5
[0060]
[Table 5]
Figure 0004158145
[0061]
Example 24 (Synthesis method in which monomer B comprises components (a), (b), (c), and (d))
In a 1 liter four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen gas inlet tube, 382.80 g of water and 198.60 g (56.24 mol%) of 50% acrylamide aqueous solution as monomers (A) Dimethylaminoethyl methacrylate 4.69 g (1.2 mol%), itaconic acid 7.27 g (2.25 mol%), 5% sodium methallylsulfonate aqueous solution 23.57 g (0.30 mol%), 1% N, N methylenebisacrylamide (3.83 g, 0.01 mol%) was charged, and the pH was adjusted to 3.0 with 30% sulfuric acid. Next, the temperature was raised to 60 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. 4.54 g of 5% aqueous ammonium persulfate solution was added to initiate polymerization, and the temperature was raised to 85 ° C. When the conversion of these first-stage monomers (monomers (A)) reached 21.0%, water 196.63 g, 50% aqueous acrylamide solution 130.27 g (36.89 mol%), 76% methacryloyloxyethyl Dimethylbenzylammonium chloride aqueous solution 25.97 g (2.8 mol%), itaconic acid 0.81 g (0.25 mol%), 5% sodium methallylsulfonate aqueous solution 3.93 g (0.05 mol%), 1% An aqueous monomer solution (B) consisting of 3.83 g (0.01 mol%) of N, N methylenebisacrylamide was added dropwise over 20 minutes, and the mixture was kept at 80 ° C. for 20 minutes. Further, 9.06 g of 5% ammonium persulfate aqueous solution was added, and the mixture was kept at 80 ° C. as it was. When the estimated viscosity at 25 ° C. reached 6,000 to 9,000 mPa · s, the reaction was stopped by cooling. A polymer solution having a solid content of 20.4%, a pH of 3.6, and a viscosity (25 ° C., using Brookfield rotary viscometer) of 6,500 mPa · s was obtained.
[0062]
Examples 25 to 29 (Synthesis method in which monomer B is composed of components (a), (b), (c), and (d))
The same procedure as in Example 24 was performed, except that the conversion of the monomers (A) when the monomers (B) were dropped was changed. Table 6 shows the conversion of the monomers (A) at the time of dropping and the properties of the obtained polyacrylamide copolymer.
[0063]
Comparative Example 6
In a 1 liter four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, and a nitrogen gas introduction tube, water 579.43 g, 50% acrylamide aqueous solution 328.87 g (93.13 mol%), dimethylaminoethyl methacrylate 4. 69 g (1.2 mol%), 76% methacryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride aqueous solution 25.97 g (2.8 mol%), itaconic acid 8.08 g (2.5 mol%), 5% sodium methallylsulfonate 27.50 g (0.35 mol%) of an aqueous solution, 7.66 g (0.02 mol%) of 1% N, N methylenebisacrylamide were charged, and the pH was adjusted to 3.0 with 30% sulfuric acid. Otherwise, the synthesis reaction was performed in the same manner as in Comparative Example 1. Table 6 shows the properties of the obtained polyacrylamide copolymer.
[0064]
Comparative Example 7
The same procedure as in Example 24 was performed except that the conversion of the monomers (A) when the monomers (B) were dropped was changed to 15%. Table 6 shows the conversion of the monomers (A) at the time of dropping and the properties of the obtained polyacrylamide copolymer.
[0065]
Example 30 (Synthesis method containing urea)
In a 1-liter four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen gas inlet tube, 382.80 g of water and 9.96 g of urea as a monomer (A), 188.68 g of 50% acrylamide aqueous solution (56 .24 mol%), 4.69 g (1.2 mol%) of dimethylaminoethyl methacrylate, 7.27 g (2.25 mol%) of itaconic acid, 23.57 g (0.30 mol) of 5% aqueous solution of sodium methallylsulfonate %), 1.83 g (0.01 mol%) of 1% N, N methylenebisacrylamide was charged, and the pH was adjusted to 3.0 with 30% sulfuric acid. Next, the temperature was raised to 60 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. 5.38 g of 5% ammonium persulfate aqueous solution was added to initiate polymerization, and the temperature was raised to 85 ° C. When the conversion of these first stage monomers (monomers (A)) reached 90.3%, water 227.12 g, 50% acrylamide aqueous solution 123.77 g (36.89 mol%), 76% methacryloyloxyethyl Dimethylbenzylammonium chloride aqueous solution 25.97 g (2.8 mol%), itaconic acid 0.81 g (0.25 mol%), 5% sodium methallylsulfonate aqueous solution 3.93 g (0.05 mol%), 1% While adding an aqueous monomer solution consisting of 3.83 g (0.01 mol%) of N, N methylenebisacrylamide, the mixture was cooled to 80 ° C. and kept at 80 ° C. When the estimated viscosity at 25 ° C. reached 6,000 to 9,000 mPa · s, the reaction was stopped by cooling. A polymer solution having a solid content of 20.3%, pH of 3.6, and a viscosity (25 ° C., using Brookfield rotary viscometer) of 6,450 mPa · s was obtained.
[0066]
Example 31 (Synthesis method containing urea)
It carried out similarly to Example 30 except the point which changed the conversion of the monomers (A) at the time of dripping the monomers (B). Table 6 shows the conversion of the monomers (A) at the time of dropping and the properties of the obtained polyacrylamide copolymer.
[0067]
Comparative Example 8
In a 1-liter four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen gas inlet tube, 418.35 g of water and 197.64 g (56.24 mol%) of 50% acrylamide aqueous solution as monomers (A) 4.66 g (1.2 mol%) of dimethylaminoethyl methacrylate, 7.24 g (2.25 mol%) of itaconic acid, 23.57 g (0.30 mol%) of 5% aqueous sodium methallylsulfonate, 1% 3.81 g (0.01 mol%) of N, N methylenebisacrylamide was charged and adjusted to pH 3.0 with 30% sulfuric acid. Next, the temperature was raised to 40 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. 7.90 g of 10% aqueous ammonium persulfate solution and 4.63 g of 10% aqueous sodium hydrogen sulfite solution were added to initiate polymerization, and the temperature was raised to 85 ° C. After polymerization at 85 ° C. for 2 hours, 127.60 g of water separately charged, 129.64 g (36.89 mol%) of 50% aqueous acrylamide solution, 25.85 g (2.8%) of 76% methacryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride aqueous solution Mol%), itaconic acid 0.80 g (0.25 mol%), 5% sodium methallylsulfonate aqueous solution 3.91 g (0.05 mol%), 1% N, N methylenebisacrylamide 3.81 g (0. 01 mol%) 44.57 g of 3% potassium persulfate aqueous solution was added dropwise over 1 hour. After completion of dropping, the mixture was further kept at 85 ° C. for 1 hour to obtain a polymer solution having a solid content of 20.4%, pH 4.3, and viscosity (25 ° C., using Brookfield rotary viscometer) 5,500 mPa · s.
[0068]
Comparative Example 9
In a beaker, 31.55 g (93.13 mol%) of 50% acrylamide aqueous solution, 4.42 g (1.2 mol%) of dimethylaminoethyl methacrylate, 24.52 g (2.8 mol) of 76% methacryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride aqueous solution. %), 7.64 g (2.5 mol%) itaconic acid, 25.97 g (0.35 mol%) of 5% aqueous sodium methallylsulfonate, 7.24 g (0.02 g) of 1% N, N methylenebisacrylamide Mol%) was adjusted to pH 4.5 to prepare a monomer A solution. A 1 liter four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen gas inlet tube was charged with 496.85 g of water, adjusted to pH 4.5 with 1% sulfuric acid, and adjusted to 50 ° C. under a nitrogen gas atmosphere. The temperature rose. Subsequently, the monomer A solution, 61.55 g of 1% ammonium persulfate aqueous solution and 61.27 g of 0.2% sodium hydrogensulfite aqueous solution were continuously added dropwise to the reaction vessel over 70 minutes. During the dropping, the internal temperature was kept at 50 ° C. After completion of the dropping, a polymerization reaction was further performed at 50 ° C. for 110 minutes to obtain a polymer solution having a solid content of 20.4%, pH 3.8, and viscosity (25 ° C., using Brookfield rotary viscometer) 5,050 mPa · s. .
[0069]
Comparative Example 10
In a beaker 49.65 g of water, 19.42 g (5.82 mol%) of 50% aqueous acrylamide solution, 7.63 g (2.5 mol%) itaconic acid, 25.9 g of aqueous 5% sodium methallylsulfonate (0.35 g) Mol%) and adjusted to pH 4.5 with a 30% aqueous sodium hydroxide solution to obtain a first-stage monomer solution. In a separate beaker, 291.25 g (87.29 mol%) of 50% aqueous acrylamide, 4.43 g (1.2 mol%) of dimethylaminoethyl methacrylate, 24.54 g (2.nd) of 76% methacryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride. 8 mol%) and 7.24 g (0.02 mol%) of 1% N, N methylenebisacrylamide were charged and adjusted to pH 4.5 with 30% sulfuric acid to obtain a second monomer solution. A 1 liter four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen gas inlet tube was charged with 446.85 g of water, 5.55 g (0.02 mol%) of 1% N, N methylenebisacrylamide, The pH was adjusted to 4.5 with 1% sulfuric acid, and the temperature was raised to 50 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. Next, the first stage monomer solution, 61.60 g of 0.2% ammonium persulfate aqueous solution and 61.30 g of 1% sodium hydrogensulfite aqueous solution were continuously added dropwise to the reaction vessel over 14 minutes. During the dropping, the internal temperature was kept at 50 ° C. After completion of dropping, the mixture was kept at 50 ° C. for 10 minutes, and then the monomer solution (B) was dropped over 56 minutes. After completion of the dropping, a polymerization reaction was carried out at 50 ° C. for 100 minutes to obtain a polymer solution having a solid content of 20.4%, pH 4.6, and viscosity (25 ° C., using Brookfield rotary viscometer) 5,760 mPa · s.
Table 6
[0070]
[Table 6]
Figure 0004158145
[0071]
Example 32 (Synthesis method in which monomer B comprises components (a), (b), and (c))
495.68 g of 1 liter four-necked water equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen gas inlet tube, 277.05 g (81.10 mol%) of 50% acrylamide aqueous solution as monomer A in the flask, 76% acryloyl 29.85 g (3.5 mol%) oxyethyldimethylbenzylammonium chloride aqueous solution, 6.25 g (2.0 mol%) itaconic acid, 29.64 g (0.39 mol%) 5% aqueous sodium methallylsulfonate, 2.38 g (1.0 mol%) of N, N′-dimethylacrylamide and 11.98 g (0.01 mol%) of 0.5% triacryl formal were charged and adjusted to pH 3.0 with 30% sodium hydroxide. . Next, the temperature was raised to 60 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. 5.48 g of 5% ammonium persulfate aqueous solution was added to initiate polymerization, and the temperature was raised to 85 ° C. When the conversion of these first-stage monomers (monomers (A)) reached about 50%, 93.31 g of water and 34.16 g (10.0 mol%) of 50% acrylamide aqueous solution were charged separately, 76 % Acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride aqueous solution 12.79 g (1.5 mol%) and itaconic acid 1.56 g (0.50 mol%) were added dropwise over 20 minutes, and the mixture was kept at 80 ° C. for 20 minutes. Further, 9.06 g of 5% ammonium persulfate aqueous solution was added, and the mixture was kept at 80 ° C. as it was. When the estimated viscosity at 25 ° C. reached 6,000 to 9,000 mPa · s, the reaction was stopped by cooling. A polymer solution having a solid content of 20.5%, a pH of 3.7, and a viscosity (25 ° C., using Brookfield rotary viscometer) of 6,050 mPa · s was obtained.
[0072]
Examples 33 to 34 (Synthesis method in which monomer B is composed of components (a), (b), and (c))
The same procedure as in Example 32 was performed except that the conversion of the monomers (A) when the monomers (B) were dropped was changed. Table 7 shows the conversion of the monomers (A) at the time of dropping and the properties of the obtained polyacrylamide copolymer.
[0073]
Comparative Examples 11-12
The same operation as in Example 32 was performed except that the conversion of the monomers (A) when the monomers (B) were dropped was changed. Table 7 shows the conversion of the monomers (A) at the time of dropping and the properties of the obtained polyacrylamide copolymer.
Table 7
[0074]
[Table 7]
Figure 0004158145
[0075]
Example 35 (Synthesis method containing urea)
In a 1 liter four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen gas inlet tube, 439.66 g of water, 10.00 g of urea, and 239.39 g of a 50% acrylamide aqueous solution as monomers (A) (56 275 mol%), 5.65 g (1.2 mol%) of dimethylaminoethyl methacrylate, 7.79 g (2.0 mol%) itaconic acid, 47.32 g (0.50 mol) of 5% aqueous solution of sodium methallylsulfonate. %), And 11.53 g (0.025 mol%) of 1% N, N methylenebisacrylamide were charged and adjusted to pH 2.5 with 30% sulfuric acid. Next, the temperature was raised to 60 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. 6.82 g of 5% ammonium persulfate aqueous solution was added to initiate polymerization, and the temperature was raised to 85 ° C. When the conversion of these first-stage monomers (monomers (A)) reached 89.2%, water 33.46 g, 50% acrylamide aqueous solution 155.68 g (36.60 mol%), 76% methacryloyloxyethyl Comprising 31.29 g (2.8 mol%) of aqueous dimethylbenzylammonium chloride, 1.95 g (0.50 mol%) of itaconic acid, and 9.46 g (0.10 mol%) of 5% aqueous sodium methallylsulfonate. While adding the monomer aqueous solution, the mixture was cooled to 80 ° C. and kept at 80 ° C. When the estimated viscosity at 25 ° C. reached 6,000 to 9,000 mPa · s, the reaction was stopped by cooling. A polymer solution having a solid content of 25.2%, a pH of 4.1, and a viscosity (25 ° C., using Brookfield rotary viscometer) of 8,820 mPa · s was obtained.
[0076]
Comparative Example 13 (Synthesis method containing urea)
In a 1 liter four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser, and nitrogen gas inlet tube, water 473.12 g, urea 10 g, 50% acrylamide aqueous solution 395.07 g (92.875 mol%), dimethylaminoethyl 5.65 g (1.2 mol%) of methacrylate, 31.29 g (2.8 mol%) of 76% methacryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride aqueous solution, 9.74 g (2.5 mol%) itaconic acid, 5% methallyl An aqueous sodium sulfonate solution 56.78 g (0.60 mol%), 11.53 g (0.025 mol%) of 1% N, N methylenebisacrylamide were charged, and the pH was adjusted to 2.5 with 30% sulfuric acid. Otherwise, the synthesis reaction was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a polymer solution having a solid content of 25.5%, pH 4.2, and viscosity (25 ° C., using Brookfield rotary viscometer) 8,110 mPa · s.
[0077]
(Production of paper and measurement of physical properties)
Application example 1
Sulfuric acid band was added to 1.0% of pulp solid content to pulp slurry having a concentration of 2.4% adjusted to Canadian Standard Freeness (CSF) 411 and conductivity of 1500 μS / cm by beating used corrugated paper. Thereafter, 0.5% of the polyacrylamide copolymer produced in Example 1 was added to the pulp solid content, and the mixture was further stirred for 1 minute. After stirring, the pulp slurry was diluted to 0.8% with water having an electric conductivity of 3000 μS / cm, and then paper was made with a sheet machine made by Noble and Wood to obtain a wet paper. The wet paper is pressed and dried with a drum dryer at 80 g / m. 2 Hand-made paper was obtained. The obtained handmade paper was conditioned at 20 ° C. and RH 65% for 24 hours, and then various measurements were performed. Table 8 shows the measurement results. The physical properties were measured according to the following methods.
[0078]
Specific burst strength: Based on JIS P-8112.
Internal bond strength: JAPAN-TAPPI paper pulp test method no. 54.
Breaking length: Based on JIS P-8113.
DDT ・ ・ ・ Tappi, Vol. 56, No. 10 (1973), p. 46, using the same apparatus as that for “Dynamic Drainage Jar”, diluted pulp slurry (Concentration 0.8%) Pour 500 ml into a 7.5 cm diameter jar, open the bottom cock while stirring at 600 rpm, filter through a 100 mesh wire mesh, and measure the time until a constant filtrate volume is reached It can be used to evaluate drainage. The time until the filtrate amount reached 250 g was measured. The smaller the value, the better the drainage.
[0079]
Application examples 2-6, comparative application example 1
In Application Example 1, the same operations as in Application Example 1 were performed except that the polyacrylamide copolymer produced in Examples 2 to 6 and Comparative Example 1 was used. Table 8 shows the measurement results.
[0080]
Comparative application example 2
In Application Example 1, the same operation as in Application Example 1 was performed except that the polyacrylamide copolymer was not used. Table 8 shows the measurement results.
Table 8
[0081]
[Table 8]
Figure 0004158145
[0082]
Application examples 7-8, comparative application example 3
In Application Example 1, the polyacrylamide copolymer produced in Examples 7 to 8 and Comparative Example 2 was added to a pulp slurry adjusted to a CSF 360 beaten from corrugated cardboard paper and an electric conductivity of 1500 μS / cm to 0.6 pulp solids. The same operation as in Application Example 1 was performed except that% was used. Table 9 shows the measurement results.
Table 9
[0083]
[Table 9]
Figure 0004158145
[0084]
Application example 9
The polyacrylamide copolymer produced in Example 9 was added to a pulp slurry having a concentration of 2.4% adjusted to Canadian Standard Freeness (CSF) 363 and conductivity of 1500 μS / cm by beating waste corrugated paper. 0.15% was added and the mixture was further stirred for 1 minute. After stirring, the pulp slurry was diluted to 0.8% with water having a pH of 7.5 and an electric conductivity of 1000 μS / cm, and then the yield agent Hymorlock NR-12MLS (manufactured by Hymo Co., Ltd.) 0.03% was added. Papermaking was performed with a Noble and Wood sheet machine to obtain wet paper. The wet paper is pressed and dried with a drum dryer at 80 g / m. 2 Hand-made paper was obtained. The obtained handmade paper was conditioned at 20 ° C. and RH 65% for 24 hours, and then various measurements were performed. Table 10 shows the measurement results.
[0085]
Application examples 10-11, comparative application example 4
The same operations as in Application Example 9 were performed except that the polyacrylamide copolymer produced in Examples 10 to 11 and Comparative Example 3 was used in Application Example 9. Table 10 shows the measurement results.
Table 10
[0086]
[Table 10]
Figure 0004158145
[0087]
Application examples 12-20, comparative application example 5
Sulfuric acid band is added to pulp solid content by 3.0% to pulp slurry of 2.4% concentration adjusted to Canadian Standard Freeness (CSF) 380, conductivity 1500μS / cm, pH 7.1 by beating used corrugated paper did. Thereafter, 0.45% of the polyacrylamide copolymer produced in Examples 12 to 20 and Comparative Example 4 was added to the pulp solid content, and the mixture was further stirred for 1 minute. After stirring, the pulp slurry was diluted to 0.8% with water having an electric conductivity of 5000 μS / cm and pH 6.0, and then paper was made with a sheet machine made by Noble and Wood to obtain a wet paper. The wet paper is pressed and dried with a drum dryer at 80 g / m. 2 Hand-made paper was obtained. The obtained handmade paper was conditioned at 20 ° C. and RH 65% for 24 hours, and then the specific burst strength was measured. Table 11 shows the measurement results together with the DDT results.
Table 11
[0088]
[Table 11]
Figure 0004158145
[0089]
Application Examples 21-23, Comparative Application Example 6
To a pulp slurry having a concentration of 2.4% prepared by adjusting BKP (L / N = 8/2) to Canadian Standard Freeness (CSF) 402, calcium carbonate (Tama Pearl 121S: Okutama Industry Co., Ltd.) (Product) 10%, 0.8% of the polyacrylamide copolymer prepared in Examples 21 to 23 and Comparative Example 5 and 2.0% of sulfuric acid band were sequentially added at intervals of 1 minute with stirring. This pulp slurry was diluted to 0.8% with water at pH 7, and 0.015% of the retention agent Hymorlock NR-12MLS (manufactured by Hymo Co., Ltd.) was added. I got paper. This wet paper is pressed and dried with a drum dryer at 60 g / m. 2 Hand-made paper was obtained. The resulting handmade paper was conditioned for 24 hours under the conditions of 20 ° C. and RH 65%, and then the specific burst strength, internal bond strength, and fracture length were measured. The results obtained are shown in Table 12.
[0090]
Comparative application example 7
In Application Example 21, the same operation as in Application Example 21 was performed except that the polyacrylamide copolymer was not used. Table 12 shows the measurement results.
Table 12
[0091]
[Table 12]
Figure 0004158145
[0092]
Application examples 24-31, comparative application examples 8-12
Sulfuric acid band was added to 1.0% of pulp solids to pulp slurry of 2.4% concentration adjusted to Canadian Standard Freeness (CSF) 378, calcium sulfate and conductivity of 1500μS / cm . Thereafter, 0.4% of the polyacrylamide copolymer produced in Examples 24-31 and Comparative Examples 6-10 was added to the pulp solid content, and the mixture was further stirred for 1 minute.
[0093]
After stirring, this pulp slurry was diluted to 0.8% with water adjusted to have a conductivity of 1500 μS / cm with pH 5 and calcium sulfate, and then paper was made with a Noble and Wood sheet machine to obtain a wet paper. The wet paper is pressed and dried with a drum dryer at 80 g / m. 2 Hand-made paper was obtained. The resulting handmade paper was conditioned for 24 hours under conditions of 23 ° C. and RH 50%, and then the internal bond strength was measured. The measurement results are shown in Table 13 together with the DDT results.
[0094]
Comparative application example 13
In Application Example 24, the same operation as in Application Example 24 was performed, except that the polyacrylamide copolymer was not used. Table 13 shows the measurement results.
Table 13
[0095]
[Table 13]
Figure 0004158145
[0096]
Application examples 32-34, comparative application examples 14-15
In application example 1, 0.4% of the polyacrylamide copolymer produced in Examples 32-34 and Comparative Examples 11-12 is added to the pulp solid content, except that 2.0% sulfuric acid band is added. The same operation as in Application Example 1 was performed. Table 14 shows the measurement results of the specific burst strength.
[0097]
Comparative application example 16
In Application Example 32, the same operation as in Application Example 32 was performed except that a polyacrylamide copolymer was not used. Table 14 shows the measurement results.
Table 14
[0098]
[Table 14]
Figure 0004158145
[0099]
Application Example 35, Comparative Application Example 17
A sulfuric acid band was added to deinked pulp (DIP) at 3.0% based on the pulp solid content, and the mixture was stirred for 1 minute. Subsequently, 0.2% of the polyacrylamide copolymer produced in Example 35 and Comparative Example 13 was added to the pulp solid content, and the mixture was further stirred for 1 minute.
[0100]
This pulp slurry was diluted to 0.8% with water adjusted to a conductivity of 2000 μS / cm with pH 4.5 and calcium sulfate, and then papermaking was performed with a Noble and Wood sheet machine to obtain a wet paper. This wet paper is pressed and dried with a drum dryer at 43 g / m 2 Hand-made paper was obtained. The obtained handmade paper was conditioned for 24 hours under the conditions of 23 ° C. and RH 50%, and then the internal bond strength and tear length were measured. Table 15 shows the measurement results.
[0101]
Comparative application example 18
In Application Example 35, the same operation as in Application Example 35 was performed, except that the polyacrylamide copolymer was not used. Table 15 shows the measurement results.
Table 15
[0102]
Figure 0004158145
[Possibility of industrial use]
[0103]
As shown in Tables 7 to 15, the papermaking additive produced according to the present invention has a well balanced paper strength enhancing effect and filtration compared with the polyacrylamide copolymer produced by a conventionally known production method. Aqueous can be given.

Claims (7)

(a)(メタ)アクリルアミド、(b)カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有するビニルモノマー及びその塩類、(c)3級アミノ基又は4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマー、並びに、(d)多官能性モノマーのみ含有するモノマー類(A)に重合開始剤を加え、重合を開始した後、モノマー類(A)の反応率が20〜96.5%に達した時点で、さらに(a)(メタ)アクリルアミド、(b)カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有するビニルモノマー及びその塩類、(c)3級アミノ基又は4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマー、並びに(d)多官能性モノマーより成る群から選択される少なくとも1種のモノマーのみを含有するモノマー類(B)を、滴下して重合することを特徴とする製紙用添加剤の製造方法。(A) (meth) acrylamide, (b) a vinyl monomer having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group and salts thereof, (c) a vinyl monomer having a tertiary amino group or a quaternary ammonium salt, and (d) many After adding a polymerization initiator to the monomers (A) containing only functional monomers and starting the polymerization, when the reaction rate of the monomers (A) reaches 20 to 96.5%, further (a) (meth) acrylamide, from (b) vinyl monomers and salts thereof having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group, (c) a vinyl monomer having a tertiary amino group or quaternary ammonium salts, and (d) a polyfunctional monomer comprising monomers containing only at least one monomer selected from the group of (B), the papermaking additive, which comprises polymerizing dropwise Production method. 請求項1における滴下するモノマー類(B)が、(b)カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有するビニルモノマー及びその塩類から成ることを特徴とする請求項1に記載の製紙用添加剤の製造方法。  2. The paper additive according to claim 1, wherein the dropped monomer (B) in claim 1 comprises (b) a vinyl monomer having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group and salts thereof. Method. 請求項1における滴下するモノマー類(B)が、(c)3級アミノ基又は4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマーから成ることを特徴とする請求項1に記載の製紙用添加剤の製造方法。  2. The method for producing an additive for papermaking according to claim 1, wherein the dropped monomer (B) in claim 1 comprises (c) a vinyl monomer having a tertiary amino group or a quaternary ammonium salt. 請求項1における滴下するモノマー類(B)が、(b)カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有するビニルモノマー及びその塩類、並びに(c)3級アミノ基又は4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマーから成ることを特徴とする請求項1に記載の製紙用添加剤の製造方法。  The dropped monomers (B) according to claim 1 are (b) a vinyl monomer having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group and salts thereof, and (c) a vinyl monomer having a tertiary amino group or a quaternary ammonium salt. The method for producing an additive for papermaking according to claim 1, wherein 請求項1における滴下するモノマー類(B)が、(a)(メタ)アクリルアミド、(b)カルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有するビニルモノマー及びその塩類、(c)3級アミノ基又は4級アンモニウム塩類を有するビニルモノマー、並びに(d)架橋性モノマーから成ることを特徴とする請求項1に記載の製紙用添加剤の製造方法。  The dropped monomers (B) in claim 1 are (a) (meth) acrylamide, (b) a vinyl monomer having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group and salts thereof, (c) a tertiary amino group or a quaternary. The method for producing an additive for papermaking according to claim 1, comprising a vinyl monomer having an ammonium salt and (d) a crosslinkable monomer. 前記モノマー類(A)の反応率が30〜90%に達した時点で、前記モノマー類(B)を滴下して重合することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の製紙用添加剤の製造方法。Claim 1-5 Neu Zureka 1 wherein the reaction rate had reached 30% to 90%, characterized by polymerizing dropwise the monomers (B) of the monomers (A) A method for producing a paper additive. 尿素類化合物の存在下で重合することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の製紙用添加剤の製造方法。  The method for producing an additive for papermaking according to any one of claims 1 to 6, wherein the polymerization is carried out in the presence of a urea compound.
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