JP5781048B2 - N−ビニルカルボン酸アミドの水溶性ポリマーの水性分散液、その製造及びその使用 - Google Patents
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Description
(A)水溶性でN−ビニルホルムアミド単位及び/又はN−ビニルアセトアミド単位を有するポリマー5〜80質量部及び
(B)水溶液中の水溶性ポリマー(A)と不相溶性である少なくとも1つの高分子分散剤1〜50質量部
の50nm〜2μm粒子を含有する場合に達成されることが見出された。
(A)N−ビニルホルムアミド単位及び/又はN−ビニルアセトアミド単位を含有する水溶性ポリマー10〜50質量部及び
(B)水溶液中の水溶性ポリマー(A)と不相溶性である少なくとも1つの高分子分散剤5〜40質量部
を含有する。
(A)水溶性ポリマーを一緒に形成する他のモノエチレン系不飽和モノマーを有していてもよい、N−ビニルホルムアミド及び/又はN−ビニルアセトアミド5〜80質量部、及び
(B)モノマー(A)から形成されるポリマーと水溶液中で不相溶性である少なくとも1つの高分子分散剤1〜50質量部を、
水100質量部中で、30〜95℃の温度で、使用されるモノマーに対して、重合条件下でラジカルを形成する重合開始剤0.001〜5.0質量%の存在でラジカル重合にかける。
(A)水溶性ポリマーを一緒に形成する他のモノエチレン系不飽和モノマーを有していてもよい、N−ビニルホルムアミド及び/又はN−ビニルアセトアミド10〜50質量部、及び
(B)モノマー(A)から形成されるポリマーと水溶液中で不相溶性である少なくとも1つの高分子分散剤5〜40質量部を、
水100質量部中で、40〜70℃の温度で、重合で使用されるモノマーに対して重合条件下にラジカルに分解するアゾ化合物0.5〜2.0質量%を用いて重合される。
(A)他のモノエチレン系不飽和モノマーを有していてもよい、N−ビニルホルムアミド、及び
(B)ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン又はその混合物を
40〜55℃の温度で水溶性アゾ開始剤を用いて重合される。高分子分散剤(B)として好ましくはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール及びプロピレングリコールからの共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピリジン、ポリビニルイミダゾール、ポリビニルスクシンイミド、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ポリエチレンイミン及びその混合物が当てはまる。これらのポリマーのモル質量は好ましくは1500〜50000である。
アンカー撹拌機、窒素供給路、蒸留橋及び減圧調節装置を備えた2 lのガラス容器中に、水800g、リン酸二水素ナトリウム二水和物5g、ポリビニルピロリドン150g(K値30、1%の水溶液中で測定)及びモル質量1500を有するポリエチレングリコール150gを秤量し、撹拌することにより均質な溶液に加工した。N−ビニルホルムアミド500gを添加し、ついで25%の水酸化ナトリウム水溶液を添加することにより溶液のpHを6.5に調節した。持続的に窒素を反応混合物に通し、かつ水100g中の2,2’−アゾビス(2−アミノプロパン)ジヒドロクロリド2.5gの溶液を添加し、かつ反応混合物を重合のために50℃の温度に加熱した。重合をこの温度及び130ミリバールの圧力で実施し、その際、生じた反応熱を蒸発冷却によって除去した。重合時間は13時間であった。この時間内で、44%の固体含有量を有する水性分散液が得られる量の水を留去した。これは、15600mPasの粘度、140のK値(5%のNaCl水溶液中の0.1%の溶液として測定)及び0.1%のN−ビニルホルムアミドの残留モノマー含有量を有していた。
アンカー撹拌機、窒素供給路、蒸留橋及び減圧調節装置を備えた2 lガラス容器中に、水1200g、リン酸二水素ナトリウム二水和物5g、ポリビニルピロリドン150g(K値30、1%の水溶液中で測定)及び1500のモル質量を有するポリエチレングリコール150gを装入した。混合物を撹拌し、かつN−ビニルホルムアミド643gを添加した。反応混合物のpHを、25%の水酸化ナトリウム水溶液を添加することにより6.5に調節した。窒素を反応混合物に連続的に通し、かつ水100g中の溶液の形の2,2’−アゾビス(2−アミノプロパン)ジヒドロクロリド2.5gを添加し、かつバッチを50℃の重合温度に加熱した。重合を130ミリバールの圧力で実施し、その際、生じる重合熱を13時間かけて蒸発冷却によって除去し、かつ反応混合物から44.1%の固体含有量及び25%のポリビニルホルムアミドフラクションを有する水性分散液が得られる量の水を留去した。水性分散液の粘度は5800mPasであった。ポリマーのK値は148であり、かつN−ビニルホルムアミド残留モノマー含有量は0.2%であった。
例1に記載された装置中で、まず最初に、水1200g、リン酸二水素ナトリウム二水和物5g、ポリビニルピロリドン150g(K値30、1%の水溶液で測定)及び1500のモル質量を有するポリエチレングリコール150gの溶液を製造し、ついでN−ビニルホルムアミド500gを添加し、かつ25%の水酸化ナトリウム水溶液を、溶液のpHが6.5になるような量で添加した。窒素を、連続的に溶液に通し、かつ水100g中の2,2’−アゾビス(2−アミノプロパン)ジヒドロクロリド2.5gの水溶液を添加し、かつ混合物を50℃の温度に加熱した。重合を13時間かけて130ミリバールの圧力で実施し、その際、41.0%の固体含有量を有する水性ポリマー分散液が得られるような量の水を蒸発冷却によって留去した。分散液の粘度は3075mPasであった。分散したポリビニルホルムアミドの割合は20%であった。ポリマーは138のK値(5%のNaCl水溶液中の0.1%の溶液として測定)及び0.2%の残留モノマー含有量を有していた。
例1に記載した装置中で、水1044g、リン酸二水素ナトリウム二水和物5g、加水分解度86%を有する部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニル200g及び1500のモル質量を有するポリエチレングリコール100gの溶液を製造し、かつN−ビニルホルムアミド500gを撹拌しながら添加した。ついで25%の水酸化ナトリウム水溶液を、pHが6.5になるような量で添加した。窒素を反応混合物に通し、かつ水1000g中に溶解した2,2’−アゾビス(2−アミノプロパン)ジヒドロクロリド2.5gの溶液を添加し、かつ反応混合物を50℃の重合温度に加熱した。重合を、130ミリバールの圧力下に13時間に亘り、かつ蒸発冷却により重合熱を除去しながら実施した。36%の固体含有量を有する水性分散液が得られる量の水を留去した。ポリマーは130のK値(5%のNaCl水溶液中の0.1%のポリマー濃度で測定)及び0.1%の残留モノマー含有量を有していた。分散した粒度は200nmであった。
例1で記載された装置中にまず最初に水溶液を導き、その際、水836g、リン酸二水素ナトリウム二水和物5g、45000のモル質量を有する1:1のモル比のN−ビニルカプロラクタム及びN−ビニルメチルアセトアミドからなる共重合体150g及び1500のモル質量を有するポリエチレングリコール150gを装入し、N−ビニルホルムアミド500gを撹拌しながら添加し、かつ25%の水酸化ナトリウム水溶液の添加により溶液のpHを6.5に調節した。ついで連続的に窒素を混合物に通し、水100g中の2,2’−アゾビス(2−アミノプロパン)ジヒドロクロリド2.5gの溶液を添加し、かつ混合物を、重合が実施される50℃の温度に加熱した。同時に、130ミリバールの圧力に調節し、かつ生じる重合熱を蒸発冷却によって除去した。その際、13時間に亘り43%の固体含有量を有している水性ポリマー分散液が生じる量の水を留去した。ポリビニルホルムアミド含有量は26.9%であった。水溶液は8700mPasの粘度を有していた。ポリマーは110.2のK値(0.1%のポリマー濃度で5%のNaCl水溶液中で測定)及び0.2%のN−ビニルホルムアミド残留モノマー含有量を有していた。分散したポリマーの粒度は200nmであった。
例1により製造した水性ポリマー分散液216.7gを、ガス入口管、還流冷却器及び撹拌機を備えており、250mlの容量を有する三つ口フラスコ中に装入した。撹拌しながら気体状塩化水素4gを10分間かけて通した。その際、反応混合物を50℃に加熱し、かつこの温度で5時間撹拌した。その後、ポリマーの加水分解度は10.1%であり、即ちポリマーがビニルアミン単位10.1%を含有していた。アンモニアガス2.2gを通すことにより反応混合物を中和した。pHは7.5であった。分散液は16600mPasの粘度を有していた。分散した粒子の平均粒度は250nmであった。ポリマーは900000ダルトンのモル質量を有していた。
例3により製造した水性分散液206gを、ガス入口管、還流冷却器及び撹拌機を備えた容量250mlを有する三つ口フラスコ中に装入した。ついで塩化水素ガス20.3gを、25分間かけて撹拌しながら通した。反応混合物を75℃に加熱し、ついでこの温度で2時間撹拌した。ポリ−N−ビニルホルムアミドの加水分解度は75%であった。分散液は7040mPasの粘度を有していた。分散液の粒度は300nmであった。ポリマーのモル質量は500000ダルトンであった。
例3により得た分散液212gを、容量250mlを有する三つ口フラスコ中に装入した。ついで気体状塩化水素2.8gを、撹拌しながら通し、かつ反応混合物を50℃に加熱した。ついで混合物をこの温度で6.5時間撹拌した。その後、ポリマーの加水分解度は8.5%であった。水性分散液は4800mPasの粘度を有していた。分散した粒子の粒度は200nmであった。ポリマーは1.2・106ダルトンのモル質量を有していた。
例3により製造したポリマー分散液217.8gを、250mlの容量を有する三つ口フラスコ中に装入した。ついで気体状塩化水素8gを撹拌しながら通し、かつ反応混合物を50℃の温度に加熱した。ついで混合物をこの温度で7時間撹拌した。その後、ポリマーの加水分解度は27.4%であった。水性分散液は4950mPasの粘度を有していた。分散した粒子の粒度は370nmであり、かつモル質量は1.07・106ダルトンであった。
(脱水時間の測定)
脱水時間を、Schopper-Riegler試験機中で、試験すべき1 lの繊維懸濁液をその中で脱水しかつそのつど水700mlの通過後の脱水時間を測定することによって測定した。
白水の光透過率は微細物質及び填料の歩留まりの尺度である。これらを光度計を用いて決定し、かつパーセントで記載した。光透過率の値が高ければ高いほど、歩留まりはより良好である。次の出発物質を使用した:
先行技術との比較のためにポリマーI及びIIを用いた。
エチレンアミンでグラフトし、かつα,ω−ジクロロポリエチレングリコールエーテル(米国特許第4144123号明細書によるカチオン性脱水剤及び歩留まり向上剤)で架橋した、アジピン酸及びジエチレントリアミンからのポリアミドアミン。
アクリルアミド70%及びジメチルアミノエチルアクリレートクロリド30%からの市販のカチオン性共重合体、共重合体のK値250。
市販のカチオン性ポリアクリルアミド(Praesterat(R) K 350)
本発明による使用すべきポリマー:
例8により得られた水性分散液(N−ビニルホルムアミド単位91.5%及びビニルアミン単位8.5%からの共重合体)。
2g/lのコンシステンシーを有しているパルプを脱インキした古紙から製造し、かつ紙料に0.2g/lのチャイナクレーをなお付加的に添加した。紙料はpH 7を有していた。最初に白水の脱水速度及びついで光透過率を測定した。脱水時間のゼロ値は79秒であった。ついで、表1及び2に記載したポリマーを、乾燥繊維に対して0.02、0.04及び0.08%の量で繊維懸濁液に添加し、かつ脱水時間及び白水の光透過率を決定した。表1及び2に示した結果が測定された。
Claims (4)
- N−ビニルホルムアミドの水溶性ポリマーの水性分散液において、分散液が、水100質量部に対して、
(A)N−ビニルホルムアミドのホモポリマー5〜80質量部及び
(B)ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコール及びプロピレングリコールの共重合体、ポリ酢酸ビニル及びポリビニルピロリドンからなる群から選択されている少なくとも1つの高分子分散剤1〜50質量部
の50nm〜2μm粒子を含有していることを特徴とする、N−ビニルホルムアミドの水溶性ポリマーの水性分散液。 - 分散液が、水100質量部に対して、
(A)N−ビニルホルムアミドのホモポリマー10〜50質量部及び
(B)少なくとも1つの高分子分散剤5〜40質量部
を含有している、請求項1記載の水溶性ポリマーの水性分散液。 - ホモポリマー(A)のN−ビニルホルムアミド単位が、酸又は塩基での加水分解によって部分的に又は完全にビニルアミン単位を含有するポリマーに変換されている、請求項1又は2記載の水溶性ポリマーの水性分散液。
- 脱水剤、歩留まり向上剤、乾燥紙力増強剤又は製紙の際の固定剤としての、請求項1から3までのいずれか1項記載の水溶性ポリマーの水性分散液の使用。
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