JP5815733B2 - ヒドロキシルアミン溶液からのヒドラジンの除去方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ヒドロキシルアミン及び精製されたヒドロキシルアミン溶液からのヒドラジンの除去方法に関する。
ヒドロキシルアミンは多くの用途において;例えば特許文献1及び特許文献2に記載されている通りヒドロキサメート化ポリアクリルアミドの製造において用いられる。ヒドロキシルアミン溶液はヒドロキシルアミン塩、特にサルフェート又はクロリド塩の形態の下に、あるいはヒドロキシルアミン遊離塩基として商業的に入手可能である。ヒドロキシルアミン遊離塩基により、NH2−OHを意味する。ヒドロキシルアミン遊離塩基は、例えば50%水溶液として商業的に入手可能である。
出願人等は、より少量のヒドラジンを含有するヒドロキシルアミン遊離塩基の使用によりこれらの問題を除去できることを見出した。
X1及びX2は、それぞれ個々にH、OH、NR”2、OR”’、SH、ハライド又は場合により置換されていることができるヒドロカルビル基であり、但しX1及びX2の両方がOH基であることはなく、ここで各R”はそれぞれH又は場合により置換されていることができるヒドロカルビル基であり、R”’は場合により置換されていることができるヒドロカルビル基であり、ここで2個のR”’基は場合により置換されていることができる環系を形成することもできるか;あるいはR”’はアルカリ金属(特にNa)又はNRV 4であり、ここで各RVはそれぞれH又は場合により置換されていることができるヒドロカルビル基であり;
X3はO、NR’、S又はPR’であり、ここでR’はH、OH、アルカリ金属(特にNa又はK)、NRIV 2又はアルキルであり、ここで各RIVはそれぞれH又は場合により置換されていることができるヒドロカルビル基であり;
RはCR1R2であり、ここでR1及びR2はそれぞれ独立してH又は場合により置換されていることができるヒドロカルビル基であり、ここでR1及びR2は場合により置換されていることができる環を形成することもできるか、あるいはRはR3C=CR4であり、ここでR3及びR4は一緒になって場合により置換されていることができる環、好ましくは場合により置換されていることができる芳香環を形成するか、あるいはRはR5R6C−CR7R8であり、ここでR5及びR7は一緒になって場合により置換されていることができる環を形成し、R6及びR8はそれぞれ独立してH又は場合により置換されていることができるヒドロカルビル基であり、但しR1はX1と環系を形成することができる]
の化合物から選ばれるスキャベンジャーで処理することにより、ヒドラジンを含有するヒドロキシルアミン遊離塩基からヒドラジンの量を減少させるための方法に関する。
を含有するヒドロキシルアミン遊離塩基溶液に関する。副生成物塩により、ヒドロキシルアミンサルフェート、サルファイト、ホスフェート、クロリド、アセテート、プロピオネートなどのようなヒドロキシルアミン塩の、水酸化ナトリウムのような塩基を用いる中和から生ずる塩を称するものとする。
一般に本発明において用いられるヒドロキシルアミン遊離塩基は、一般に約50重量%かもしくはそれより少量のヒドロキシルアミン遊離塩基を含有する水溶液の形態で用いられる。
ンジオン及びピロメリト酸ジイミドである。
,681号明細書のいずれからも得られ得る。
ドロキシルアミン、過剰の塩基及び安定剤を前駆体ビニルポリマー微粒分散系に直接加え、それに追加の油及び乳化剤を撹拌しながら加えることができる。さらに、各個別の成分、すなわちヒドロキシルアミン、過剰の塩基及び安定剤を個別のエマルションに調製し、そのまま前駆体ビニルポリマー微粒分散系に加えることができる。
SV=exp.{ln30rpm粘度−0.162}
を用いて60rpmにおける値に変換する。SVはmPa.sで言われる。溶液粘度は、ヒドロキサメート化ポリマーの分子量に関連する尺度である。ポリマーの溶液粘度と分子量の間の関係を、サイズ排除クロマトグラフィー、光散乱及び当該技術分野における熟練者に既知の他の方法により決定することができる。本発明に従う方法は、約2.0mPa.sより高い、特に少なくとも10mPa.sの溶液粘度を有するヒドロキサメート化ビニルポリマー油中水型微粒分散系を得ることを可能にする。そのようなポリマーは、特にバイヤー法において非常に有効な凝集剤であることが知られてきた。ポリマーを複数の他の用途にために用いることもできる。
塩を含有する。油中水型微粒分散系は、より好ましくは上記で定義した副生成物塩を実質的に含有しない。
以下の実施例は、本発明の独特の性質を示す。下記の実施例において、以下の分析法が用いられた:
ヒドロキシルアミン遊離塩基中のヒドラジン含有率の決定は、G.W.Watt,and J.D.Chrisp著,Analytical Chemistry,24,2006(1952)の方法に従って決定された。用いられる呈色試薬(color reagent)は以下の組成を有した:p−ジメチルアミノベンズアルデヒド,0.4g;エタノール,20.0ml;及び濃塩酸,2.0ml。50%ヒドロキシルアミン遊離塩基溶液を、分析のために一般に1:10に希釈した。10mlのメスフラスコ中に2mlの呈色試薬及び50μlの希釈されたヒドロキシルアミン遊離塩基溶液を入れ、脱イオン水を印まで入れた。フラスコを振り、少なくとも10分間放置して呈色が完了するのを保証した。吸光度を454nmの波長で測定し、ヒドラジン濃度をキャリブレーション曲線に基づいて算出する。約1ppmのヒドラジン濃度の下限を得るために、25μlの希釈されない試料を4mlの呈色試薬と一緒に用いた。試料中のヒドラジン及びヒドロキシルアミンの両方と反応するのに十分なp−ジメチルアミノベンズアルデヒドを用い、正しい呈色反応(color response)を得るのが重要である。
1.0gのフタルアミド酸(純度97%,Aldrich)を、650ppmのヒドラジン(ヒドロキシルアミンHAに基づいて1300ppmである)を含有する50%のヒドロキシルアミン遊離塩基(Aldrichから商業的に入手可能)を含有する20gの水溶液に加える。溶液を60℃で4時間撹拌する。処理の後、ヒドロキシルアミン遊離塩基溶液中のヒドラジンレベルは大体0ppmであることが決定された。
31.83%のポリマー固体を有する超高分子量(>1500万)の油中水型逆相(inverse)ポリアクリルアミド微粒分散系を、米国特許第4,587,306号明細書(Vio)中の記載に従って調製する。この微粒分散系を、以下に記載する通りにヒドロキサメート化ポリマー微粒分散系の製造のために用いる。263.2gのポリアクリルアミド微粒分散系、31.5gのパラフィン油及び1.75gのエトキシル化脂肪アミン乳化剤を反応器中に装入する。均一な分散系に達するまで、微粒分散系を撹拌する。一方で、実施例1で得られた16.65gの予備−処理されたヒドロキシルアミン遊離塩基溶液、1.0gの脱イオン水及び9.3gのチオ硫酸ナトリウムを混合することにより、ポリマーのヒドロキサメート化のための溶液を別の容器中で調製する。この溶液に、86.43gの50%水酸化ナトリウム溶液を撹拌しながらゆっくり装入する。水酸化ナトリウムの添加の間、温度を30℃より低く制御する。ヒドロキサメート化を行うために、ヒドロキサメート化溶液を反応器中のポリアクリルアミド微粒分散系中に16分かけてゆっくり加える。ヒドロキサメート化溶液を装入してから15分後、3.4gのエトキシル化ノニルフェノール界面活性剤を装入する。30分後、2.5gの30%硫化水素ナトリウム溶液を加え、微粒分散系をさらに1時間撹拌して反応を完了させる。ヒドロキサメート化−ポリアクリルアミド生成物は、20.15重量%のポリマー固体を有する(ポリアクリルアミドに基づいて算出)。得られる安定なゲル−非含有微粒分散系は、1日後に11.1mPa.s及び1週間後に9.5mPa.sの溶液粘度(SV)を有する。
たヒドロキサメート化ポリマー分散系より有意に高い。米国特許第6,020,418号明細書の先行技術の実施例3を再現した:ヒドロキサメート化ポリマー分散系は16重量%のポリマー固体を有した(ポリアクリルアミドに基づいて算出)。
この比較実施例の製造のために、実施例2におけると同じ方法を行う。唯一の相違は、予備−処理されたヒドロキシルアミン溶液の代わりに未処理のヒドロキシルアミン遊離塩基溶液を用いることである。得られる安定なゲル−非含有微粒分散系は、1日後に2.5mPa.s及び1週間後に2.8mPa.sの溶液粘度を有する。この実施例は、有効なヒドラジンスキャベンジャーを用いてヒドロキシルアミン遊離塩基を処理しないと、製造されるヒドロキサメート化ポリアクリルアミド微粒分散系は実質的により低い溶液粘度を有することを示している。
約688ppmのヒドラジン(HAに基づいて1376ppm)を含有する50%のヒドロキシルアミン遊離塩基を含有する水溶液を、室温で撹拌しながら0.1gのピロメリト酸ジイミドで処理した。1時間15分後、溶液のヒドラジン含有率は100ppm(ヒドロキシルアミンに基づいて200ppm)であった。
約955ppmのヒドラジン(HAに基づいて1910ppm)を含有する50%のヒドロキシルアミン遊離塩基(HA)を含有する20gの水溶液を、室温で撹拌下に、表1に示す種々の反応物で、及び種々の時間の間、処理した。処理の後、ヒドラジンの量を測定した。
970ppmのヒドラジン(HAに基づいて1940ppm)を含有する15gの50%ヒドロキシルアミン遊離塩基水溶液(BASFから得た)を、表2に示す条件下でフタルイミドを用いて処理し、ヒドラジン除去に関する有効性へのヒドラジンに基づく化学量論、時間及び温度の影響を調べた。結果を表2に示す。
フタルイミドをそれぞれ3−メチル−2,4−ペンタジオン及びフタルアミド酸により置き換える以外は、実施例7を繰り返した。結果を表3及び4に示す。
フタルアミド酸を表5に記載する試薬により置き換え、表5に記載する処理条件を用いる以外は、実施例1を繰り返した。処理の後、ヒドラジンの残留量を測定した。
実施例26〜42及び比較実施例43は、実施例1のヒドロキシルアミン遊離塩基の代わりに表6に記載される試薬を用い、且つ表6に記載される条件下で予備−処理された市販のヒドロキシルアミン遊離塩基溶液(初期には溶液中に650ppmのヒドラジンあるいはヒドロキシルアミンに基づいて1300ppmを含んでなる)を用いる以外は、実施
例2に記載された通りに製造されたヒドロキサメート化ポリアクリルアミド微粒分散系である。表6は、得られるヒドロキサメート化ポリマー微粒分散系の1日後及び1週間後に測定された溶液粘度をまとめている。
31.83%のポリマー固体を有する高分子量(>1500万)油中水型逆相ポリアクリルアミド微粒分散系を、実施例2に記載した通りに製造する。別の容器中に、室温において1%のフタルイミドを用いて16時間予備−処理された15.72gのヒドロキシルアミン遊離塩基溶液、1.27gの脱イオン水及び11.83gのチオ硫酸ナトリウムを加えた。この溶液に、温度を30℃より低く保ちながら、86.43gの50%水酸化ナトリウム溶液を撹拌しながらゆっくり装入した。このヒドロキサメート化溶液を反応器中のポリアクリルアミド微粒分散系中に16分かけてゆっくり加えた。15分の撹拌の後、3.4gのエトキシル化ノニルフェノール界面活性剤を装入した。30分後、2.5gの30%硫化水素ナトリウム溶液を加え、微粒分散系をさらに1時間撹拌して反応を完了させた。ヒドロキサメート化ポリアクリルアミド生成物は、20.19%のポリマー固体を有する(ポリアクリルアミドに基づいて算出)。得られる安定なゲル−非含有微粒分散系は、1日後に13.3mPa.s及び3日後に12.8mPa.sの溶液粘度を有する。
256gのアルミン酸ナトリウム、66gの水酸化ナトリウム及び40gの炭酸ナトリウムを水に加えて合計1000mlとし、100℃に加熱することにより、合成バイヤー液を調製する。沈降試験のために、赤泥固体(典型的に運転中のバイヤープラントにおいて排出されて廃棄される(discharged to waste)泥スラリから得られる)を合成液と混合し、一般的に約40g/lの懸濁固体を含有するスラリを与える。メスシリンダー中に含有されるスラリ中に、孔あきプランジャー(perforated
plunger)を用いて希薄試薬を混合し、凝集固体に関する沈降速度を算出できるように、ある決められた距離を沈降するための時間を測定する。30分後、上澄み液の試料を採取し、濾過する;フィルター上に集められる固体を次いで洗浄し、乾燥して、上澄み液の透明性の尺度を与える。
和から生成する3.35%の硫酸ナトリウムも含有する、より低固体のヒドロキサメート化ポリマー微粒分散系(主鎖ポリアクリルアミドに基づいて16.7%ポリマー固体,米国特許第6,608,137号明細書に開示されたHeitner and Rylesの方法により製造された)と比較した。結果を下記の表に示す:
実施例46において、36.9%のポリマー固体を有する超高分子量(>1500万)油中水型逆相ポリアクリルアミド微粒分散系を用いる以外は、実施例2に記載された通りにヒドロキサメート化ポリアクリルアミドを製造した。このポリアクリルアミド微粒分散系は、実施例2に記載されたポリアクリルアミド微粒分散系を45℃において5時間、真空蒸留に供することにより得られる。0.6%フタルイミドを用いて40℃において2時間予備−処理されたヒドロキシルアミン遊離塩基溶液を用いる以外は、実施例2において記載された通りにヒドロキサメート化を行う。最終的な生成物は、22.5重量%のポリマー固体(ポリアクリルアミドに基づいて算出)及び10.5mPa.sのSVを有する安定なヒドロキサメート化ポリマー微粒分散系である。
Claims (6)
- ヒドラジンを含有するヒドロキシルアミン−遊離塩基からヒドラジンの量を減少させるための方法であって、
該ヒドロキシルアミン−遊離塩基を式II
Rは、
R1及びR2のそれぞれが独立して、H又は非置換若しくは置換されているヒドロカルビル基から選ばれ、ここでR1及びR2は一緒になって非置換若しくは置換されている環を形成することもできるCR1R2;
R3及びR4が一緒になって非置換若しくは置換されている環を形成するR3C=CR4;ならびに
R5及びR7が一緒になって非置換若しくは置換されている環を形成し、R6及びR8のそれぞれが独立して、H又は非置換若しくは置換されているヒドロカルビル基から選ばれるR5R6C−CR7R8
から選ばれる]
の化合物から選ばれるスキャベンジャーを用いて処理することを含んでなる方法。 - スキャベンジャーが、X3がO、NH又はN−OHである式IIの化合物
より成る群のメンバーから選ばれる請求項1に記載の方法。 - スキャベンジャーが、式IIの化合物から選ばれ、ここでRはa)R1及びR2のそれぞれが独立して、H又はアルキル基から選ばれるCR1R2;あるいはb)R3及びR4が一緒になって非置換若しくは置換されている芳香環系を形成するR3C=CR4である請求項1又は2に記載の方法。
- スキャベンジャーが、フタルイミド;芳香環上に1個もしくはそれより多い電子供与基を保有する置換されたフタルイミド;N−置換されたフタルイミド;及びピロメリト酸ジイミドより成る群から選ばれる少なくとも1つのメンバーから選ばれる請求項1に記載の方法。
- スキャベンジャーを用いるヒドロキシルアミン−遊離塩基の処理を5℃〜90℃の温度で行う請求項1〜4のいずれか1つに記載の方法。
- 用いられるスキャベンジャーの量がヒドロキシルアミン−遊離塩基中に存在するヒドラジンのモル当たり0.5〜200モルである請求項1〜5のいずれか1つに記載の方法。
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