JP5170758B2 - Water-soluble block copolymer and dilatancy composition for inducing dilatancy - Google Patents

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本発明は水溶液系に対しダイラタンシー性を誘起する水溶性ブロック状共重合体、及びダイラタンシー性組成物に関する。また、流動によりゲル化する組成物に関する。本発明の水溶性ブロック状共重合体及び組成物は、衝撃吸収材、その他水溶液系の粘性調節剤、流動によるゲル化組成物として有用である。本発明においてダイラタンシー性とは、流動により粘度が上昇し、流動性が低下することをさす。 The present invention relates to a water-soluble block copolymer that induces dilatancy to an aqueous solution system, and a dilatancy composition. The present invention also relates to a composition that gels by flow. The water-soluble block copolymer and composition of the present invention are useful as impact absorbers, other aqueous viscosity regulators, and gelling compositions by flow. In the present invention, the dilatancy means that the viscosity increases due to flow and the fluidity decreases.

水溶性高分子水溶液は、一般に高せん断下で粘度が低下する。一方微細粒子を含む液体は、高せん断下で粘度が上昇するダイラタンシー性を示す場合がある。特許文献1には微粒子と分散剤と液体の系についてダイラタンシー性の報告がされている。特許文献2、非特許文献1には油滴と水溶性高分子の系について、ダイラタンシー性を示す報告があるが、いずれも油滴等を含む不均一な系であり、この場合には界面活性剤等を加えることにより油滴等を乳化、安定化する必要があることなどの問題があった。
特許第3922370号 特許第4098967号 THE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS 127号 144507
A water-soluble polymer aqueous solution generally decreases in viscosity under high shear. On the other hand, a liquid containing fine particles may exhibit dilatancy that increases in viscosity under high shear. Patent Document 1 reports a dilatancy property for a system of fine particles, a dispersant, and a liquid. Patent Document 2 and Non-Patent Document 1 have reports on the dilatancy of oil droplets and water-soluble polymer systems, but both are heterogeneous systems containing oil droplets and the like. There is a problem that it is necessary to emulsify and stabilize oil droplets by adding an agent.
Japanese Patent No. 3922370 Patent No. 4098967 THE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS 127 No. 144450

本発明の目的は、水溶液系に対しダイラタンシー性を誘起する水溶性ブロック状共重合体、及びダイラタンシー性を示す安定性に優れた水溶液組成物を提供することにある。また、流動によりゲル化する水溶液組成物を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a water-soluble block copolymer that induces dilatancy to an aqueous solution system, and an aqueous solution composition that exhibits dilatancy and has excellent stability. Another object of the present invention is to provide an aqueous solution composition that gels by flow.

両端に同イオン性のイオン性ブロックを有し、中央部分に非イオン性親水性ブロックを有する水溶性ブロック状共重合体と、該水溶性ブロック状共重合体とは反対のイオン性を有するイオン性水溶性高分子を含有する均一な高分子水溶液がダイラタンシー性を示すことを見出した。また、両端に同イオン性のイオン性ブロックを有し、中央部分に非イオン性親水性ブロックを有する水溶性ブロック状共重合体と、該水溶性ブロック状共重合体とは反対のイオン性を有するイオン性水溶性高分子を含有する均一な高分子水溶液が流動によりゲル化することを見出した。 A water-soluble block copolymer having the same ionic block at both ends and a nonionic hydrophilic block at the center, and an ion having an ionicity opposite to that of the water-soluble block copolymer It was found that a uniform aqueous polymer solution containing a water-soluble polymer exhibits dilatancy. In addition, a water-soluble block copolymer having the same ionic block at both ends and a nonionic hydrophilic block in the central portion, and an ionicity opposite to that of the water-soluble block copolymer It has been found that a uniform aqueous polymer solution containing an ionic water-soluble polymer has gelation by flow.

本発明のダイラタンシー性を誘起する水溶性ブロック状共重合体は、反対の電荷を有するイオン性水溶性高分子等を含有する水溶液に添加されることにより、水系でダイラタンシー性を示す。本組成物は、均一系であり、分散安定剤、界面活性剤等を必要とせず、保存安定性にも優れ、1%以下の低濃度でもダイラタンシー性を示すという特徴がある。また、流動刺激を与えない場合には、低粘性の均一な水溶液であるが、流動刺激を加えることにより、急激に高粘性となり、流動性が低下し、ゲル化するという特徴を持つ。 The water-soluble block copolymer for inducing dilatancy of the present invention exhibits dilatancy in an aqueous system when added to an aqueous solution containing an ionic water-soluble polymer having an opposite charge. This composition is homogeneous, does not require a dispersion stabilizer, a surfactant and the like, has excellent storage stability, and exhibits dilatancy even at a low concentration of 1% or less. In addition, when no flow stimulus is applied, the solution is a low-viscosity uniform aqueous solution. However, when the flow stimulus is applied, the solution rapidly has a high viscosity, the fluidity is lowered, and gelation occurs.

以下、本発明をさらに詳述する。本発明において、イオン性ブロックとはイオン性単量体単位からなる部分、或いはイオン性単量体単位と非イオン性親水性単量体単位の混在した部分をさす。イオン性単量体単位からなる部分は、同イオン性であれば異なる種類の単量体の混合物から生成したブロックでもよく、同様に非イオン性親水性単量体単位からなる部分も異なる種類の単量体の混合物から生成したブロックであっても良い。本発明において非イオン性親水性ブロックとは非イオン性親水性単量体単位からなる部分をさす。非イオン性親水性単量体単位からなる部分は、異なる種類の単量体の混合物から生成したブロックであっても良い。 Hereinafter, the present invention will be described in further detail. In the present invention, the ionic block refers to a portion composed of ionic monomer units, or a portion where ionic monomer units and nonionic hydrophilic monomer units are mixed. The portion consisting of ionic monomer units may be a block formed from a mixture of different types of monomers as long as they are of the same ionic type, and the portion consisting of nonionic hydrophilic monomer units is also of a different type. It may be a block generated from a mixture of monomers. In the present invention, the nonionic hydrophilic block refers to a portion composed of a nonionic hydrophilic monomer unit. The portion composed of the nonionic hydrophilic monomer unit may be a block formed from a mixture of different types of monomers.

両端に同イオン性のイオン性ブロックを有し、中央部分に非イオン性親水性ブロックを有する水溶性ブロック状共重合体は、リビングアニオン重合、Atom transfer radical polymerization、Nitroxide mediated polymerization、可逆的付加脱離連鎖移動重合(Reversible Addition−Fragmentation Chain Transfer Polymerization、以下RAFT重合と略記する)等により得ることができる。以下RAFT重合の場合について詳細に説明する。 A water-soluble block copolymer having the same ionic block at both ends and a nonionic hydrophilic block at the central portion is used for living anionic polymerization, atom transfer radical polymerization, nitroxide mediated polymerization, reversible addition / desorption. It can be obtained by chain transfer polymerization (Reverseable Addition-Fragmentation Chain Transfer Polymerization, hereinafter abbreviated as RAFT polymerization). Hereinafter, the case of RAFT polymerization will be described in detail.

RAFT重合では、通常のラジカル重合の反応系中にRAFT重合連鎖移動剤を添加することにより実施する。通常、ジチオエステル基、トリチオカルボナート基等を含むRAFT重合連鎖移動剤が使用される。それらのうち水溶性のものが好ましく、例としては、4−シアノペンタン酸ジチオベンゾエート、S−Ethyl−S‘−(α,α‘−dimethyl−α“−acetic acid)−trithiocarbonate等が挙げられる。これらの他にビスジチオエステル類、ビストリチオカルボナート類を使用することも可能である。 RAFT polymerization is carried out by adding a RAFT polymerization chain transfer agent to a normal radical polymerization reaction system. Usually, a RAFT polymerization chain transfer agent containing a dithioester group, a trithiocarbonate group or the like is used. Of these, water-soluble ones are preferred, and examples thereof include 4-cyanopentanoic acid dithiobenzoate, S-Ethyl-S ′-(α, α′-dimethyl-α “-acetic acid) -trithiocarbonate. In addition to these, it is also possible to use bisdithioesters and bistrithiocarbonates.

重合時使用する単量体のうち、アニオン性単量体の例としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、スチレンスルホン酸、アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸、及びそれらの塩などがあげられる。これらのうちアクリル酸およびその塩がより好ましい。 Among the monomers used during polymerization, examples of anionic monomers include (meth) acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, styrene sulfonic acid, acrylamide 2-methylpropane sulfonic acid, and salts thereof. can give. Of these, acrylic acid and its salts are more preferred.

カチオン性単量体のうち三級アミノ基含有カチオン性単量体の例としてはジメチルアミノエチル(メタ)アクリレ−ト、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレ−ト、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、及びそれらの塩などが挙げられる。また四級アンモニウム塩基含有カチオン性単量体の例としては(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、(メタ)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リド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルオキシ2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、ジアリルジメチルアンモニウムクロリドなどが挙げられる。また、一級アミンとしてはアリルアミン、二級アミンとしては、ジアリルメチルアミンなどが挙げられる。 Among the cationic monomers, examples of tertiary amino group-containing cationic monomers include dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, and diethylaminopropyl. (Meth) acrylamide and salts thereof may be mentioned. Examples of quaternary ammonium base-containing cationic monomers include (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyl. Examples thereof include aminopropyldimethylbenzylammonium chloride, (meth) acryloyloxy 2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride, diallyldimethylammonium chloride and the like. Examples of the primary amine include allylamine, and examples of the secondary amine include diallylmethylamine.

非イオン性親水性単量体の例としては(メタ)アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ビニルピロリドン、ビニルホルムアミド、ビニルアセトアミド、グリセロール(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。重合のしやすさなどからアクリルアミドがより好ましい。 Examples of nonionic hydrophilic monomers are (meth) acrylamide, dimethylacrylamide, diethylacrylamide, isopropylacrylamide, hydroxyethylacrylamide, vinylpyrrolidone, vinylformamide, vinylacetamide, glycerol (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) An acrylate etc. are mentioned. Acrylamide is more preferable because of ease of polymerization.

重合開始はラジカル重合開始剤を使用する。これら開始剤は水溶性であることが好ましく、アゾ系,レドックス系、過酸化物系いずれでも重合することが可能である。水溶性アゾ系開始剤の例としては、2、2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩化水素化物、2、2’−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩化水素化物、4、4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)などが挙げられる。またレドックス系の例としては、過硫酸アンモニウムと亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、トリメチルアミン、テトラメチルエチレンジアミンなどとの組み合わせが挙げられる。さらに過酸化物の例としては、過硫酸アンモニウムあるいはカリウム、過酸化水素などを挙げることができる。これらのうち、水溶性アゾ系開始剤が好ましい。 For the initiation of polymerization, a radical polymerization initiator is used. These initiators are preferably water-soluble and can be polymerized in any of azo, redox and peroxide systems. Examples of water-soluble azo initiators include 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dichloride, 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] And hydrogen chloride, 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid), and the like. Examples of redox systems include a combination of ammonium persulfate and sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, trimethylamine, tetramethylethylenediamine and the like. Further, examples of peroxides include ammonium or potassium persulfate, hydrogen peroxide, and the like. Of these, water-soluble azo initiators are preferred.

重合条件は通常、使用する単量体や重合開始剤等により適宜決めていく。温度としては0〜100℃の範囲で行う。重合は通常3段階に分けて行う。1段目の重合時に、イオン性単量体(混合物)と非イオン性親水性単量体(混合物)の混合物の重合を実施する。イオン性単量体(混合物)のみの重合であっても良い。イオン性単量体(混合物)は、単一の種類であっても良いし,同イオン性の複数種類のイオン性単量体の混合物であっても良い。非イオン性親水性単量体(混合物)は単一の種類であっても良いし、複数種類の混合物であっても良い。イオン性単量体(混合物)と非イオン性親水性単量体(混合物)の混合物の水溶液に連鎖移動剤、重合開始剤を添加し、系内を十分窒素置換後第1の重合を開始する。重合の時間は1〜30時間程度である。必要に応じ、塩酸等を添加し、pHを調節することが好ましい。連鎖移動剤の量は全重合を通して使用する重合性単量体に対し、20〜20000ppm程度である。これより少ないと重合の進行が遅く、この範囲より多いと得られる重合体の分子量が小さくなりすぎる。重合開始剤の量は、連鎖移動剤に対し5〜100モル%程度である。第1の重合が十分完結した後に、非イオン性親水性単量体と必要に応じ水を添加し、更に重合開始剤を添加し、系内を十分窒素置換後第2の重合を開始する。重合の時間は1〜30時間程度である。重合開始剤の量は、第1の重合の際添加した連鎖移動剤の量に対し5〜100%程度である。第2の重合が十分完結した後に、イオン性単量体(混合物)と非イオン性親水性単量体(混合物)を添加し、更に重合開始剤を添加し、系内を十分窒素置換後第3の重合を開始する。イオン性単量体(混合物)のみの重合であっても良い。重合の時間は1〜30時間程度である。重合開始剤の量は、第1の重合の際に添加した連鎖移動剤の量に対し5〜100%程度である。重合性単量体の全体の量は特に制限は無いが、最終的に生成した水溶液の粘度、経済性を考慮すれば全体の5〜30%程度が好ましい。第1、第2の重合後、透析法、沈殿法、抽出法等により未反応の単量体を取り除くことも可能である。   The polymerization conditions are usually appropriately determined according to the monomer used, the polymerization initiator, and the like. As temperature, it carries out in the range of 0-100 degreeC. The polymerization is usually carried out in three stages. During the first stage polymerization, polymerization of a mixture of an ionic monomer (mixture) and a nonionic hydrophilic monomer (mixture) is performed. Polymerization of only an ionic monomer (mixture) may be used. The ionic monomer (mixture) may be a single type or a mixture of plural types of ionic monomers having the same ionicity. The nonionic hydrophilic monomer (mixture) may be a single type or a mixture of a plurality of types. A chain transfer agent and a polymerization initiator are added to an aqueous solution of a mixture of an ionic monomer (mixture) and a nonionic hydrophilic monomer (mixture), and the first polymerization is started after the system is sufficiently purged with nitrogen. . The polymerization time is about 1 to 30 hours. If necessary, it is preferable to adjust the pH by adding hydrochloric acid or the like. The amount of the chain transfer agent is about 20 to 20000 ppm based on the polymerizable monomer used throughout the entire polymerization. If it is less than this, the progress of the polymerization is slow, and if it is more than this range, the molecular weight of the resulting polymer becomes too small. The amount of the polymerization initiator is about 5 to 100 mol% with respect to the chain transfer agent. After the first polymerization is sufficiently completed, a nonionic hydrophilic monomer and water as necessary are added, a polymerization initiator is further added, and after the system is sufficiently purged with nitrogen, the second polymerization is started. The polymerization time is about 1 to 30 hours. The amount of the polymerization initiator is about 5 to 100% with respect to the amount of the chain transfer agent added during the first polymerization. After the second polymerization is sufficiently completed, an ionic monomer (mixture) and a nonionic hydrophilic monomer (mixture) are added, a polymerization initiator is further added, and the system is sufficiently purged with nitrogen. 3 polymerization is started. Polymerization of only an ionic monomer (mixture) may be used. The polymerization time is about 1 to 30 hours. The amount of the polymerization initiator is about 5 to 100% with respect to the amount of the chain transfer agent added during the first polymerization. Although there is no restriction | limiting in particular in the whole quantity of a polymerizable monomer, About 5 to 30% of the whole is preferable if the viscosity and economical efficiency of the finally produced aqueous solution are considered. After the first and second polymerizations, it is possible to remove unreacted monomers by a dialysis method, a precipitation method, an extraction method or the like.

第1の重合時及び第3の重合時に使用するイオン性単量体の量は、それぞれ単量体総量に対し1モル%以上であることが好ましい。これよりも少ないとダイラタンシー性が低下する。また、第1の重合時及び第3の重合時に使用する非イオン性親水性単量体のモル数とイオン性単量体モル数の比は、それぞれ、
0≦ (非イオン性親水性単量体のモル数)/(イオン性単量体モル数) ≦5
を満たすことが好ましい。5よりも大きくなるとダイラタンシー性が低下する。第1の重合及び第3の重合は、イオン性単量体(混合物)のみの重合であっても良い。第2の重合の際に使用する単量体(混合物)のモル数は、第1の重合の際に使用する単量体(混合物)のモル数と第3の重合の際に使用する単量体(混合物)のモル数の和以上となることが好ましい。これより少ないとダイラタンシー性が低下する。第1と第3の重合におけるイオン性単量体の種類は同イオン性であれば異なっていても良い。最終的に得られる共重合体の分子量は5000〜300万であることが好ましい。更に好ましくは1万から300万である。これよりも大きい分子量のものを得るためには、RAFT重合連鎖移動剤、重合開始剤の添加量を少なくする必要があるが、その場合重合に長時間を要する等の問題が起こる。分子量はRAFT重合連鎖移動剤の量により制御することができる。
The amount of the ionic monomer used during the first polymerization and the third polymerization is preferably 1 mol% or more based on the total amount of monomers. If it is less than this, the dilatancy property is lowered. Further, the ratio of the number of moles of nonionic hydrophilic monomers and the number of moles of ionic monomers used during the first polymerization and the third polymerization is as follows.
0 ≦ (number of moles of nonionic hydrophilic monomer) / (number of moles of ionic monomer) ≦ 5
It is preferable to satisfy. When it is larger than 5, dilatancy is lowered. The first polymerization and the third polymerization may be polymerization of only an ionic monomer (mixture). The number of moles of the monomer (mixture) used in the second polymerization is the number of moles of the monomer (mixture) used in the first polymerization and the single amount used in the third polymerization. It is preferable to be equal to or greater than the sum of the number of moles of the body (mixture). If it is less than this, the dilatancy property is lowered. The types of ionic monomers in the first and third polymerizations may be different as long as they are the same ionic. The molecular weight of the finally obtained copolymer is preferably 5,000 to 3,000,000. More preferably, it is 10,000 to 3 million. In order to obtain a molecular weight larger than this, it is necessary to reduce the addition amount of the RAFT polymerization chain transfer agent and the polymerization initiator. In this case, however, problems such as a long time for polymerization occur. The molecular weight can be controlled by the amount of RAFT polymerization chain transfer agent.

RAFT重合連鎖移動剤としてビスジチオエステル類、ビストリチオカルボナート類を使用することも可能である。これらのものを使用すると、2段階の重合で、本発明の水溶性ブロック状共重合体を得ることが可能である。 It is also possible to use bisdithioesters and bistrithiocarbonates as RAFT polymerization chain transfer agents. When these are used, the water-soluble block copolymer of the present invention can be obtained by two-stage polymerization.

ダイラタンシー性を発現させるために、水溶性ブロック状共重合体と組み合わせるイオン性高分子は、該水溶性ブロック状共重合体とは逆のイオン性を持つイオン性水溶性高分子である。たとえば、前記イオン性単量体を通常の方法で重合すること、または前記イオン性単量体と前記非イオン性親水性単量体とを通常の方法で共重合することにより得られる。他に天然のイオン性高分子、天然高分子にイオン性基を導入したものであっても良い。 In order to develop dilatancy, the ionic polymer combined with the water-soluble block copolymer is an ionic water-soluble polymer having an ionic property opposite to that of the water-soluble block copolymer. For example, it can be obtained by polymerizing the ionic monomer by an ordinary method, or copolymerizing the ionic monomer and the nonionic hydrophilic monomer by an ordinary method. In addition, natural ionic polymers and those obtained by introducing ionic groups into natural polymers may be used.

水溶性ブロック状共重合体と逆イオン性であるイオン性水溶性高分子との水溶液中での混合比は、重量比で20〜80:80〜20の範囲にあることが特に好ましい。この範囲よりも小さいかまたは大きいと、ダイラタンシー性が低下する。また水溶液中の水溶性ブロック状共重合体とイオン性高分子を足し合わせた濃度は、0.001重量%〜20重量%が好ましい。0.001重量%以下の場合、ダイラタンシー性は低下し、20重量%以上であると流動刺激を加えない場合でも高粘度となる。更に好ましくは0.01重量%〜1重量%である。また、水溶液中に、ブロック状共重合体、イオン性水溶性高分子の溶解性を低下させない程度に、メタノール、エタノール等の水混和性溶媒を含有しても良い。 The mixing ratio of the water-soluble block copolymer and the ionic water-soluble polymer that is counterionic in an aqueous solution is particularly preferably in the range of 20 to 80:80 to 20 by weight. If it is smaller or larger than this range, the dilatancy is lowered. The concentration of the water-soluble block copolymer and the ionic polymer in the aqueous solution is preferably 0.001 to 20% by weight. When the amount is 0.001% by weight or less, the dilatancy is lowered, and when it is 20% by weight or more, the viscosity becomes high even when no flow stimulus is applied. More preferably, it is 0.01 weight%-1 weight%. Further, a water-miscible solvent such as methanol or ethanol may be contained in the aqueous solution to such an extent that the solubility of the block copolymer and the ionic water-soluble polymer is not lowered.

(実施例)
以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に制約されるものではない。実施例中、粘度はブルックフィールド粘度計を用い回転数100rpm、No2ローターで測定した(25℃にて測定)。
(Example)
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not restrict | limited to a following example, unless the summary is exceeded. In the examples, the viscosity was measured using a Brookfield viscometer with a rotation speed of 100 rpm and a No. 2 rotor (measured at 25 ° C.).

攪拌機、還流冷却管、および窒素導入管を備えた4つ口300mlセパラブルフラスコに60%アクリル酸水溶液1.67g、1N−NaOH12.0g、4−シアノペンタン酸ジチオベンゾエート0.005gを添加し均一な混合溶液とした。温度を20℃に保ち、攪拌しながら窒素導入管より窒素を導入し、系内を窒素置換した。次に1%2、2’−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩化水素化物水溶液0.1gを添加し、温度を50℃になるようにフラスコを加熱し、第1の重合を開始させた。8時間後に第1の重合反応を終了した。その後室温まで冷却し、50%アクリルアミド水溶液を16g、脱イオン水18.4g、1%2、2’−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩化水素化物水溶液0.1gを添加し、温度を50℃になるように加熱し第2の重合を開始させた。16時間後に第2の重合反応を終了した。室温まで冷却後、60%アクリル酸水溶液1.67g、脱イオン水50g、1%2、2’−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩化水素化物水溶液0.1gを添加し、温度を50℃になるように加熱し第3の重合を開始させた。22時間後に第3の重合を終了した。得られたものを水溶性ブロック状共重合体1とする。 To a four-necked 300 ml separable flask equipped with a stirrer, reflux condenser, and nitrogen inlet tube was added 1.67 g of 60% aqueous acrylic acid solution, 12.0 g of 1N-NaOH, and 0.005 g of 4-cyanopentanoic acid dithiobenzoate. A mixed solution. While maintaining the temperature at 20 ° C., nitrogen was introduced from the nitrogen introduction tube while stirring, and the system was purged with nitrogen. Next, 0.1 g of 1% 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride aqueous solution was added, and the flask was heated to a temperature of 50 ° C. 1 polymerization was started. The first polymerization reaction was completed after 8 hours. After cooling to room temperature, 16 g of 50% aqueous acrylamide solution, 18.4 g of deionized water, 1% 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride aqueous solution 0.1 g And heated to a temperature of 50 ° C. to initiate the second polymerization. After 16 hours, the second polymerization reaction was completed. After cooling to room temperature, 1.67 g of 60% aqueous acrylic acid solution, 50 g of deionized water, 1 g of 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride aqueous solution 0.1 g The third polymerization was started by adding and heating to a temperature of 50 ° C. The third polymerization was terminated after 22 hours. The resulting product is designated as water-soluble block copolymer 1.

メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドホモポリマー(p−MMCQ、MALSによる重量平均分子量90万)を1%になるように脱イオン水に溶解した。前記水溶性ブロック状共重合体1を1%になるように脱イオン水に溶解した。1%p−MMCQ水溶液2gと1%水溶性ブロック状共重合体1水溶液2gを混合後、36gの脱塩水を添加しトータルの濃度が0.1%になるように希釈した。1日静置後の粘度を測定したところ、4.8mPa・s(25℃において測定、以下同様)であった。次に50mLのサンプル瓶に入れ、振幅約10cm、振動数4回/Sで5秒間シェイク後測定した粘度は38.4mPa・sであり、粘度は8倍に上昇した。また、サンプル瓶の壁に透明な固形物が付着し、一部ゲルが生じた。
A methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride homopolymer (p-MMCQ, weight average molecular weight of 900,000 by MALS) was dissolved in deionized water to 1%. The water-soluble block copolymer 1 was dissolved in deionized water so as to be 1%. After mixing 2 g of 1% p-MMCQ aqueous solution and 2 g of 1% water-soluble block copolymer 1 aqueous solution, 36 g of demineralized water was added to dilute the total concentration to 0.1%. When the viscosity after standing for 1 day was measured, it was 4.8 mPa · s (measured at 25 ° C., the same applies hereinafter). Next, it was put into a 50 mL sample bottle, the viscosity measured after shaking for 5 seconds at an amplitude of about 10 cm and a frequency of 4 times / S was 38.4 mPa · s, and the viscosity increased 8 times. Moreover, a transparent solid substance adhered to the wall of the sample bottle, and a part of the gel was generated.

攪拌機、還流冷却管、および窒素導入管を備えた4つ口300mlセパラブルフラスコに60%アクリル酸水溶液1.67g、1N−NaOH12.0g、4−シアノペンタン酸ジチオベンゾエート0.01gを添加し均一な混合溶液とした。温度を20℃に保ち、攪拌しながら窒素導入管より窒素を導入し、系内を窒素置換した。次に1%2、2’−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩化水素化物水溶液0.2gを添加し、温度を50℃になるようにフラスコを加熱し、第1の重合を開始させた。8時間後に第1の重合反応を終了した。その後室温まで冷却し、50%アクリルアミド水溶液を16g、脱イオン水68.4g、1%2、2’−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩化水素化物水溶液0.2gを添加し、温度を50℃になるように加熱し第2の重合を開始させた。16時間後に第2の重合反応を終了した。室温まで冷却後、60%アクリル酸水溶液1.67g、1%2、2’−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩化水素化物水溶液0.2gを添加し、温度を50℃になるように加熱し第3の重合を開始させた。22時間後に第3の重合を終了した。得られたものを水溶性ブロック状共重合体2とする。 To a four-necked 300 ml separable flask equipped with a stirrer, reflux condenser, and nitrogen inlet tube was added 1.67 g of 60% aqueous acrylic acid, 12.0 g of 1N-NaOH, and 0.01 g of 4-cyanopentanoic acid dithiobenzoate. A mixed solution. While maintaining the temperature at 20 ° C., nitrogen was introduced from the nitrogen introduction tube while stirring, and the system was purged with nitrogen. Next, 0.2 g of 1% 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride aqueous solution was added, and the flask was heated to a temperature of 50 ° C. 1 polymerization was started. The first polymerization reaction was completed after 8 hours. After cooling to room temperature, 16 g of 50% acrylamide aqueous solution, 68.4 g of deionized water, 1% 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride aqueous solution 0.2 g And heated to a temperature of 50 ° C. to initiate the second polymerization. After 16 hours, the second polymerization reaction was completed. After cooling to room temperature, 1.67 g of 60% aqueous acrylic acid solution, 0.2 g of 1% 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride aqueous solution was added, and the temperature was adjusted. The third polymerization was started by heating to 50 ° C. The third polymerization was terminated after 22 hours. The resulting product is designated as water-soluble block copolymer 2.

1%p−MMCQ水溶液3gと1%水溶性ブロック状共重合体2水溶液6gを混合後、36gの脱塩水を添加しトータルの濃度が0.2%になるように希釈した。
1日静置後の粘度を測定したところ、4.8mPa・sであった。次に50mLのサンプル瓶に入れ、振幅約10cm、振動数4回/Sで5秒間シェイク後測定した粘度は41.1mPa・sであり、粘度は8.6倍に上昇した。また、サンプル瓶の壁に透明な固形物が付着し、一部ゲルが生じた。
After mixing 3 g of 1% p-MMCQ aqueous solution and 6 g of 1% water-soluble block copolymer 2 aqueous solution, 36 g of demineralized water was added to dilute the total concentration to 0.2%.
The viscosity after standing for 1 day was measured and found to be 4.8 mPa · s. Next, it was put in a 50 mL sample bottle, the viscosity measured after shaking for 5 seconds at an amplitude of about 10 cm and a frequency of 4 times / S was 41.1 mPa · s, and the viscosity increased 8.6 times. Moreover, a transparent solid substance adhered to the wall of the sample bottle, and a part of the gel was generated.

1%2、2’−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩化水素化物水溶液を0.1g、第3の重合時に加えるアクリル酸の量を3.3gとしたほかは、実施例3と同じ条件で重合を行った。得られたものを水溶性ブロック状共重合体3とする。 1% 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride aqueous solution was 0.1 g, and the amount of acrylic acid added during the third polymerization was 3.3 g. Polymerization was carried out under the same conditions as in Example 3. The obtained product is designated as water-soluble block copolymer 3.

1%p−MMCQ水溶液0.8gと1%水溶性ブロック状共重合体3水溶液の1.2gを混合後、38gの脱塩水を添加しトータルの濃度が0.05%になるように希釈した。1日静置後の粘度を測定したところ、8.7mPa・sであった。次に50mLのサンプル瓶に入れ、振幅約10cm、振動数4回/Sで5秒間シェイク後測定した粘度は21.1mPa・sであり、粘度は2.4倍に上昇した。
また、サンプル瓶の壁に透明な固形物が付着し、一部ゲルが生じた。
After mixing 0.8 g of 1% p-MMCQ aqueous solution and 1.2 g of 1% water-soluble block copolymer 3 aqueous solution, 38 g of demineralized water was added to dilute to a total concentration of 0.05%. . The viscosity after standing for 1 day was measured and found to be 8.7 mPa · s. Next, it was put into a 50 mL sample bottle, the viscosity measured after shaking for 5 seconds with an amplitude of about 10 cm and a frequency of 4 times / S was 21.1 mPa · s, and the viscosity increased 2.4 times.
Moreover, a transparent solid substance adhered to the wall of the sample bottle, and a part of the gel was generated.

(比較例1)
攪拌機、還流冷却管、および窒素導入管を備えた4つ口300mlセパラブルフラスコに60%アクリル酸水溶液3.4g、1N−NaOH12.0g、50%アクリルアミド水溶液16.0g、脱イオン水67.7gを添加し均一な混合溶液とした。温度を20℃に保ち、攪拌しながら窒素導入管より窒素を導入し、系内を窒素置換した。次に1%2、2’−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩化水素化物水溶液1.0gを添加し、温度を50℃になるようにフラスコを加熱し、重合を開始させた。10時間後に重合を終了した。
得られたものをランダム共重合体1とする。
(Comparative Example 1)
In a four-neck 300 ml separable flask equipped with a stirrer, reflux condenser, and nitrogen inlet tube, 3.4% 60% acrylic acid aqueous solution, 12.0 g 1N-NaOH, 16.0 g 50% aqueous acrylamide solution, 67.7 g deionized water Was added to obtain a uniform mixed solution. While maintaining the temperature at 20 ° C., nitrogen was introduced from the nitrogen introduction tube while stirring, and the system was purged with nitrogen. Next, 1.0 g of 1% 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride aqueous solution was added, and the flask was heated to a temperature of 50 ° C. to polymerize. Was started. The polymerization was terminated after 10 hours.
The resulting product is referred to as random copolymer 1.

(比較例2)
メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドホモポリマー(p−MMCQ、MALSによる重量平均分子量90万)を1%になるように脱イオン水に溶解した。比較例1のランダム共重合体1を1%になるように脱イオン水に溶解した。1%p−MMCQ水溶液2gと1%ランダム共重合体1水溶液2gを混合後、36gの脱塩水を添加しトータルの濃度が0.1%になるように希釈した。白濁沈殿物を生じ、粘性を示さなかった。




(Comparative Example 2)
A methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride homopolymer (p-MMCQ, weight average molecular weight of 900,000 by MALS) was dissolved in deionized water to 1%. Random copolymer 1 of Comparative Example 1 was dissolved in deionized water to 1%. After mixing 2 g of 1% p-MMCQ aqueous solution and 2 g of 1% random copolymer 1 aqueous solution, 36 g of demineralized water was added and diluted so that the total concentration was 0.1%. A cloudy precipitate was formed and showed no viscosity.




Claims (3)

両端に同イオン性のイオン性ブロックを有し、中央部分に非イオン性親水性ブロックを有する水溶性ブロック状共重合体と、該水溶性ブロック状共重合体とは反対のイオン性を有するイオン性水溶性高分子及び水を含有するダイラタンシー性組成物。 A water-soluble block copolymer having the same ionic block at both ends and a nonionic hydrophilic block at the center, and an ion having an ionicity opposite to that of the water-soluble block copolymer A dilatant composition containing a water- soluble polymer and water . 両端に同イオン性のイオン性ブロックを有し、中央部分に非イオン性親水性ブロックを有する水溶性ブロック状共重合体と、該水溶性ブロック状共重合体とは反対のイオン性を有するイオン性水溶性高分子及び水を含有し、流動によりゲル化する組成物。 A water-soluble block copolymer having the same ionic block at both ends and a nonionic hydrophilic block at the center, and an ion having an ionicity opposite to that of the water-soluble block copolymer A composition that contains a water- soluble polymer and water and gels by flow. 前記水溶性ブロック状共重合体が、一方のイオン性ブロック中のイオン性単量体のモル数をa、非イオン性親水性単量体のモル数をb、中央の非イオン性親水性ブロック中の非イオン性親水性単量体のモル数をc、もう一方のイオン性ブロック中のイオン性単量体のモル数をd、非イオン性親水性単量体のモル数をeとしたとき、
a/(a+b+c+d+e)≧0.01、
d/(a+b+c+d+e)≧0.01、
0≦b/a≦5、0≦e/d≦5、
c≧(a+b+d+e)
である請求項あるいはに記載の組成物。
In the water-soluble block copolymer, the number of moles of an ionic monomer in one ionic block is a, the number of moles of a nonionic hydrophilic monomer is b, and the central nonionic hydrophilic block is The number of moles of the nonionic hydrophilic monomer in the inside is c, the number of moles of the ionic monomer in the other ionic block is d, and the number of moles of the nonionic hydrophilic monomer is e. When
a / (a + b + c + d + e) ≧ 0.01,
d / (a + b + c + d + e) ≧ 0.01,
0 ≦ b / a ≦ 5, 0 ≦ e / d ≦ 5,
c ≧ (a + b + d + e)
The composition according to claim 1 or 2 .
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