JP5996117B2 - ポリマーの製造方法 - Google Patents
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Description
i) モノエチレン性不飽和のモノマーまたはモノエチレン性不飽和モノマーの混合物を含む水性混合物を、第一の反応器装置(2)に少なくとも1つの入口を通じて供給する段階、
ii) 単数または複数のモノマーを部分的に重合し、且つ、重合中のモノマーまたはモノマー混合物を、第一の反応器装置(2)の入口から出口(3)へと移送して、部分的に重合された生成物を準備する段階、
iii) 前記の部分的に重合された生成物を第一の反応器装置(2)の出口(3)から流出させ、その際、第一の反応器装置(2)の出口を出る時点で、部分的に重合された生成物中で60%以下のモノマーまたはモノマー混合物が重合されており、且つ、入口および出口(6)を有するさらなる反応器装置(5)にそれを移送する段階、
iv) さらなる反応器装置(5)内で重合を継続し、且つポリマー生成物をさらなる反応器装置(5)の出口(6)から取り出す段階
を含み、第一の反応器装置(2)が容積移送式ポンプを含むことを特徴とする。
i) 第一の反応器装置(2)、および
ii) 入口および出口(6)を有するさらなる反応器装置(5)
を有し、前記第一の反応器装置(2)が容積移送式ポンプを有する、前記装置も提供される。
R1、R2およびR3は同一または異なり、且つ、水素、C1〜C2−アルキル、カルボキシまたはカルボキシで置換されたC1〜C2−アルキルである]、
R7、R8およびR9は同一または異なり、且つ水素またはC1〜C2−アルキルであり、EはC2〜C5−アルキレンであり、R4、R5およびR6は同一または異なり、且つC1〜C4−アルキルであり、且つ、Xは適したアニオンである]、
以下の式のアミド:
R7、R8、R9、E、R4、R5、R6およびXは上記で示されたものと同じ意味を有し、R10は水素またはメチルであり、LはC2〜C5−アルキレンであり、且つMは適したカチオンである]、
ビニル誘導体またはジアリルアンモニウム誘導体
であってよい。
以下の式のカルボン酸またはその塩:
R1、R2およびR3は同一または異なり、且つ、水素またはメチル、カルボキシ、またはカルボキシで置換されたメチルである]、
以下の式のエステル:
R7、R8およびR9は同一または異なり、且つ水素またはメチルであり、EはC2〜C3−アルキレンであり、R4、R5およびR6は同一または異なり、且つC1〜C3−アルキルであり、且つ、Xは適したアニオンである]、
以下の式のアミド:
R7、R8、R9、E、R4、R5、R6およびXは上記で示されたものと同じ意味を有し、R10は水素またはメチルであり、LはC2〜C5−アルキレンであり、且つMは適したカチオンである]。
以下の式のカルボン酸またはその塩:
R1は水素またはメチルであり、且つ、R2およびR3は両方とも水素である]、
以下の式のエステル:
R7は水素またはメチルであり、且つ、R8およびR9は両方とも水素であり、Eはエチレンであり、R4、R5およびR6は同一または異なり、且つC1〜C2−アルキルであり、且つXはハロゲン化物イオン、硫酸イオンまたはC1〜C4−アルキル硫酸イオンである]、
以下の式のアミド:
R7、R8、R9、E、R4、R5、R6およびXは上記で示されたものと同じ意味を有し、R10は水素またはメチルであり、LはC2〜C5−アルキレンであり、且つMは水素、アンモニウムまたはアルカリ金属である]。
アクリル酸またはそれらの塩、以下の式のエステル:
R7、R8およびR9は水素であり、Eはエチレンであり、R4、R5およびR6は同一または異なり、且つC1〜C2−アルキルであり、且つXは塩化物イオン、硫酸イオンまたはC1〜C4−アルキル硫酸イオンである]、
アクリルアミドおよび以下の式のアミド:
R7、R8、R9は上記で示されたものと同じ意味を有し、LはC2〜C4−アルキレンであり、R10は水素であり、且つMは水素、アンモニウムまたはアルカリ金属である]。
R7、R8およびR9は水素であり、Eはエチレンであり、R4、R5およびR6は同一または異なり、且つC1〜C2−アルキルであり、且つXは塩化物イオン、硫酸イオンまたはC1〜C4−アルキル硫酸イオンである]。
R7、R8およびR9は水素であり、Eはエチレンであり、R4、R5およびR6は同一または異なり、且つC1〜C2−アルキルであり、且つXは塩化物イオン、硫酸イオンまたはC1〜C4−アルキル硫酸イオンである]
のエステルからなる群から選択される水溶性モノエチレン性不飽和モノマーとの混合物中のアクリルアミドの量は、モノマー混合物の質量に対して少なくとも30質量%である。
水性モノマー溶液を5Lのガラス製のジャケット付き容器内で調製し、その際、前記容器は15分間、溶液から酸素除去するための窒素の入口を備えている。水性モノマー溶液は、アクリルアミドの50質量%水溶液2128g、2−プロペン酸のナトリウム塩1232.43g、2−(アゾ(1−シアノ−1−メチルエチル))−2−メチルプロパンニトリル1.5g、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)1.5g、2−メチルプロパン−2−ペルオキソールの70質量%水溶液3ppm、および脱塩水1150gを含有する。溶液を約0℃の温度に冷却する。プランジャー型の往復ポンプは、円筒形のフッ素処理された本体と、内部空間内を移動するプランジャーとから構成される。脱気された水溶液をプランジャーポンプに上から供給する。その後、混合物を撹拌し、開始させ、且つ温度プローブを用いて測定して20質量%の変換の後すぐに、プランジャー型の往復予備反応器を135°、反時計回りに動かし、且つ内容物を受け容れ容器に向かって押し、そこで完了するまで反応を継続させる。プランジャー容器は、内径60mmおよび長さ250mmを有する。完全な変換後、ポリマーを乾燥した粉末に変換し、そこから未反応のモノマーをHPLCを使用して分析する。未反応のモノマーは0.10質量%未満である。
アクリルアミド、アクリル酸、およびアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドの混合物を混合し、且つ脱気し、引き続き第一の反応器内で、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)と、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリドと臭素酸カリウムとの混合物を通じて開始させる。予備重合された混合物を引き続き、第一の反応器の出口に位置する第二の容器へと搬送する。第一の反応器の出口での温度は20℃であり、且つ、第二の反応器に粘度2300mPasで入る(差圧測定によって見積もり)。反応の第一の部分は、10rpmの速度で回転する27個の空洞部を有する一軸ねじポンプ内で起き、且つ、重合の残りは第二の容器内で継続する。第一の反応器内での滞留時間は8分であり、且つ第二の反応器内は4時間である。プレポリマーの状態から分析して、未反応のモノマーは、有効なポリマーに対して0.10質量%未満であり、このことは未反応のモノマーによる生成物の汚染が回避され、且つ後重合処理が必要とされなかったことを示唆する。
アクリルアミド溶液を、アクリル酸およびアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドに、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)と、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリドと臭素酸カリウムとの混合物と一緒に混入し、且つギアポンプを使用して、内径6mmおよび長さ3.2mを有する管状反応器を通じてポンプ搬送する。該混合物を15分間脱気し、−1℃に冷却する。その後、ギアポンプの出口で重合を開始させ、管状反応器内でそれが粘度1000mPasに達するまで継続する。この点で、重合が第2の容器内で、バッチ式で継続する。管状反応器の端部での温度は7℃であり、且つ、重合の最後では90℃である。
アクリルアミド水溶液の混合物を、2−プロペン酸のナトリウム塩溶液と混合し、且つ、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)および第三ブチルヒドロペルオキシドを用いて開始させる。この点で、該混合物を15分間脱気し、−1℃に冷却する。12個の空洞部を有する一軸ねじポンプを使用して、毎秒48.6kgの重合中のモノマー混合物を、第二の反応容器に向かって搬送し、そこで反応の残りが行われる。ポリマーは、温度17℃で1分未満の滞留時間後にポンプを離れる。この場合、分析は、第二の容器の後の未反応のモノマーが0.10質量%未満であったことを示した(粉末粒子へのポリマーの粉砕後に試験)。
Claims (11)
- ポリマー生成物の製造方法であって、以下の段階:
i) モノエチレン性不飽和のモノマーまたはモノエチレン性不飽和モノマーの混合物を含む水性混合物を、第一の反応器装置(2)に少なくとも1つの入口を通じて供給する段階、
ii) 単数または複数のモノマーを部分的に重合し、且つ、重合中のモノマーまたはモノマー混合物を、第一の反応器装置(2)の入口から出口(3)へと移送して、部分的に重合された生成物を準備する段階、
iii) 前記の部分的に重合された生成物を出口(3)から流出させ、その際、第一の反応器装置(2)の出口(3)を出る時点で、部分的に重合された生成物中で30%以下のモノマーまたはモノマー混合物が重合されており、且つ、入口および出口(6)を有するさらなる反応器装置(5)にそれを移送する段階、
iv) さらなる反応器装置(5)内で重合を継続し、且つポリマー生成物をさらなる反応器装置(5)の出口(6)から取り出す段階
を含み、第一の反応器装置(2)が容積移送式ポンプを含むことを特徴とする前記方法。 - 第一の反応器装置(2)が、ステーター内のローターおよびローターとステーターとの間に形成される複数の空洞部を含み、そこにモノマーまたはモノマー混合物が入り、その中で前記モノマーまたはモノマー混合物が、部分的に重合中の単数または複数のモノマーとして第一の反応器装置(2)の入口から出口(3)へと移送される、請求項1に記載の方法。
- 部分的に重合された生成物が第一の反応器装置(2)の出口(3)を出る時点での粘度が、50,000mPas以下である、請求項1または2に記載の方法。
- 重合中のモノマーまたはモノマー混合物の、第一の反応器装置(2)の入口から出口(3)までの滞留時間が20秒〜10分である、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
- 第一の反応器装置(2)のローターが、1〜15rpmで回転する、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
- さらなる反応器装置(5)が、少なくとも1つの管状の部分または少なくとも1つの円錐形の部分またはそれらの組み合わせを含む、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。
- さらなる反応器装置(5)が、さらなる反応器装置の上面直径(d1)と反応器の内壁との間の角度(α)が90°未満であるが45°より大きい、1つの垂直の完全円錐形の反応器であるか、または、垂直の完全円錐形の部品が互いの上に2〜5個接続されて構成され、その各々が部品の上面直径と内壁との間の角度が90°未満であるが45°より大きいかのいずれかである、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
- モノエチレン性不飽和モノマーが、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−ビニルピロリドン、2−ヒドロキシエチルアクリレート、アクリル酸(またはそれらの塩)、メタクリル酸(またはそれらの塩)、イタコン酸(またはそれらの塩)、マレイン酸(またはそれらの塩)、2−アクリルアミド−2−プロパンスルホン酸(またはそれらの塩)、ビニルスルホン酸(またはそれらの塩)、アリルスルホン酸(またはそれらの塩)、ジメチルアミノエチルアクリレート(またはそれらの酸塩または四級アンモニウム塩)、ジメチルアミノエチルメタクリレート(またはそれらの酸塩または四級アンモニウム塩)、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド(またはそれらの酸塩または四級アンモニウム塩)、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド(またはそれらの酸塩または四級アンモニウム塩)および上記のいずれかの組み合わせからなる群から選択される、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
- 1つまたはそれより多くのモノエチレン性不飽和モノマーが、化学的に触媒された方法、生物学的に触媒された方法、または生物学的な方法によって調製されている、請求項8に記載の方法。
- モノエチレン性不飽和モノマーがアクリルアミドであり、且つ前記アクリルアミドが生物学的に触媒された方法または生物学的な方法によって調製されている、請求項9に記載の方法。
- 連続式で実施される、請求項1から10までのいずれか1項に記載の方法。
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