JP6006595B2 - スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、スルホン酸基含有エーテル化合物を含む組成物およびその製造方法に関する。
スルホン酸（塩）基及びエーテル結合を有するスルホン酸基含有エーテル化合物としては、３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸ナトリウム（以下、「ＨＡＰＳ」とも称する。）が知られている。ＨＡＰSは、重合体の原料として使用されている（例えば特許文献１）。
一方、特許文献２には、下記一般式（Ｒ１）で表されるスルホン酸基含有エーテル化合物を含む組成物であって、該組成物は、ｐＨ１０以上であり、該組成物中の下記一般式（Ｒ２）で表される化合物の割合は、下記一般式（Ｒ１）で表される化合物１００モル％に対し、１０モル％未満であることを特徴とするスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物が開示されている。
一方、特許文献２には、下記一般式（Ｒ１）で表されるスルホン酸基含有エーテル化合物を含む組成物であって、該組成物は、ｐＨ１０以上であり、該組成物中の下記一般式（Ｒ２）で表される化合物の割合は、下記一般式（Ｒ１）で表される化合物１００モル％に対し、１０モル％未満であることを特徴とするスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物が開示されている。
（式中、Ｒ１は、単結合、ＣＨ２基又はＣＨ２ＣＨ２基を表す。Ｒ２は、Ｈ又はＣＨ３基を表す。Ｘ及びＹは、同一若しくは異なって、水酸基又はスルホン酸（塩）基を表し、Ｘ及びＹのうち少なくとも一方は、スルホン酸（塩）基を表す。）
引用文献２には、上記スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物は、不純物の含有量が少なく、かつ良好なラジカル（共）重合性を有するものであるので、重合体原料として使用した場合に、スケール防止能（スケール抑制能）に特に優れた重合体を得ることができる。したがって、このような重合体は、水処理剤、洗剤用ビルダー、洗剤組成物、分散剤、洗浄剤等の用途に特に好適なものとなることが開示されている。
引用文献２には、上記スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物は、不純物の含有量が少なく、かつ良好なラジカル（共）重合性を有するものであるので、重合体原料として使用した場合に、スケール防止能（スケール抑制能）に特に優れた重合体を得ることができる。したがって、このような重合体は、水処理剤、洗剤用ビルダー、洗剤組成物、分散剤、洗浄剤等の用途に特に好適なものとなることが開示されている。
上述したように、従来、様々なスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物が報告されているものの、従来のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物を重合体の原料として使用した場合に、使用するスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物の製造ロットにより、得られる重合体の分子量に差異が生じる場合があった。得られる重合体の分子量が変化すると、目的とする物性にばらつきが生じて望ましくないので、使用するスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物の製造ロットにより、重合処方を微調整する必要があった。また、使用するスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物の製造ロットを新しくした場合に、重合処方の微調整が完了する前に製造した重合体が無駄になる場合があった。
そこで、本発明は、重合体の原料として用いた場合に、ロットぶれの原因を取り除き、分子量の誤差を少なくすることが可能なスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、重合体の原料として用いた場合に、ロットぶれの原因を取り除き、分子量の誤差を少なくすることが可能なスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために様々なスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物について鋭意検討を行なった結果、特定の成分の存在量を制限したスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物を用いると、重合体の分子量の誤差を少なくすることができることを見出した。上記知見に基づいて、本発明を完成した。
すなわち、本発明の組成物は、下記一般式（１）で表わされる化合物を含む組成物であって、該一般式（１）で表わされる化合物に対する亜硫酸（塩）と重亜硫酸（塩）の合計の存在量が、重亜硫酸換算で０〜０．１質量％である、スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物である。
一般式（１）中、Ｒ１は、単結合、ＣＨ２、ＣＨ２ＣＨ２基のいずれかを表し、Ｒ２は、Ｈ、またはＣＨ３基を表し、Ｘ、Ｙは水酸基またはスルホン酸（塩）基を表す（ただし、Ｘ、Ｙのいずれか一方は水酸基を表し、他の一方はスルホン酸（塩）基を表す。
本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物を重合体の製造原料として使用することにより、製造ロット間の分子量の差異を低減することが可能となる。
以下に本発明を詳述する。なお、以下において段落に分けて記載される本発明の好ましい形態の２つ又は３つ以上を組み合わせたものも本発明の好ましい形態である。
［スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物］
本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（以下、「本発明の組成物」ということもある。）は、下記一般式（１）で表わされる化合物（スルホン酸基含有エーテル化合物）を必須として含有する。
［スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物］
本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（以下、「本発明の組成物」ということもある。）は、下記一般式（１）で表わされる化合物（スルホン酸基含有エーテル化合物）を必須として含有する。
一般式（１）中、Ｒ１は、単結合、ＣＨ２、ＣＨ２ＣＨ２基、のいずれかを表し、Ｒ２は、Ｈ、またはＣＨ３基を表し、Ｘ、Ｙは水酸基またはスルホン酸（塩）基を表す（ただし、Ｘ、Ｙのいずれか一方は水酸基を表し、他の一方はスルホン酸（塩）基を表す。）。上記スルホン酸（塩）基における塩とは、金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩である。金属塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩が好ましい。
上記スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物を重合体の原料として使用した場合に、得られる重合体のスケール防止能が向上する傾向にあることから、上記一般式（１）におけるＲ１は、ＣＨ２、ＣＨ２ＣＨ２基であることが好ましい。
本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物は、上記一般式（１）で表わされる化合物を本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物１００質量％に対し、例えば１〜９９質量％含む。好ましくは５〜７５質量％であり、より好ましくは１０〜７０質量％であり、さらに好ましくは１５〜６５質量％であり、よりさらに好ましくは２０〜６０質量％であり、特に好ましくは２５〜５５質量％であり、さらに特に好ましくは３０〜５０質量％であり、最も好ましくは３５〜４５質量％である。上記の範囲で上記一般式（１）で表わされる化合物を含むことにより、取り扱い性、保存安定性が良好となる傾向にある。
上記スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物を重合体の原料として使用した場合に、得られる重合体のスケール防止能が向上する傾向にあることから、上記一般式（１）におけるＲ１は、ＣＨ２、ＣＨ２ＣＨ２基であることが好ましい。
本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物は、上記一般式（１）で表わされる化合物を本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物１００質量％に対し、例えば１〜９９質量％含む。好ましくは５〜７５質量％であり、より好ましくは１０〜７０質量％であり、さらに好ましくは１５〜６５質量％であり、よりさらに好ましくは２０〜６０質量％であり、特に好ましくは２５〜５５質量％であり、さらに特に好ましくは３０〜５０質量％であり、最も好ましくは３５〜４５質量％である。上記の範囲で上記一般式（１）で表わされる化合物を含むことにより、取り扱い性、保存安定性が良好となる傾向にある。
本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物は、該スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物に含まれる上記一般式（１）で表わされる化合物１００質量％に対する亜硫酸（塩）と重亜硫酸（塩）の合計の存在量が、重亜硫酸換算で０質量％以上、０．１質量％以下であることを特徴としている。上記範囲であることにより、本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物を重合体の製造原料として使用した場合の製造ロット間の分子量の差異が顕著に低減する傾向にある。上記本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物に含まれる上記一般式（１）で表わされる化合物１００質量％に対する亜硫酸（塩）と重亜硫酸（塩）の合計の存在量は、好ましくは０質量％以上、０．１質量％以下であり、さらに好ましくは０質量％以上、０．０１質量％以下であり、最も好ましくは０質量％である。上記重亜硫酸換算とは亜硫酸（塩）および重亜硫酸（塩）の存在量を算出するときに、重亜硫酸（Ｈ２ＳＯ３）として質量を計算することをいう。
なお、亜硫酸（塩）や重亜硫酸（塩）は、上記一般式（１）で表わされる化合物の製造原料として用いられるものである。本発明において重亜硫酸（塩）としては、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム等が例示され、亜硫酸（塩）としては、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウム等が例示される。
なお、亜硫酸（塩）や重亜硫酸（塩）は、上記一般式（１）で表わされる化合物の製造原料として用いられるものである。本発明において重亜硫酸（塩）としては、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム等が例示され、亜硫酸（塩）としては、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウム等が例示される。
本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物は、上記一般式（１）で表わされる化合物、任意であるが上記重亜硫酸（塩）、に加え、水等の溶媒や、副生成物等を含んでいても良い。
上記スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物が水を含有する場合、該組成物１００質量％に対し、水の含有量を１〜９９質量部とすることが好ましく、２５〜９５質量％とすることがより好ましく、３０〜９０質量％とすることがさらに好ましく、３５〜８５質量％とすることがよりさらに好ましく、４０〜８０質量％とすることが特に好ましく、４５〜７５質量％とすることがより特に好ましく、５０〜７０質量％とすることがさらに特に好ましく、５５〜６５質量％とすることが最も好ましい。
上記スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物が水を含有する場合、該組成物１００質量％に対し、水の含有量を１〜９９質量部とすることが好ましく、２５〜９５質量％とすることがより好ましく、３０〜９０質量％とすることがさらに好ましく、３５〜８５質量％とすることがよりさらに好ましく、４０〜８０質量％とすることが特に好ましく、４５〜７５質量％とすることがより特に好ましく、５０〜７０質量％とすることがさらに特に好ましく、５５〜６５質量％とすることが最も好ましい。
下記一般式（２）で表される化合物は、上記一般式（１）で表される化合物を製造する際に副生しやすい化合物であるが、上記スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物中の上記一般式（２）で表される化合物の含有割合は、上記一般式（１）で表される化合物１００モル％に対し、１０モル％未満であることが適当である。このようなスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物を重合体原料として使用した場合に、スケール防止能（スケール抑制能）に特に優れた重合体を得ることが可能になる。このような重合体の性能面及びスルホン酸基含有エーテル化合物の重合性の観点から、上記一般式（２）で表される化合物の含有割合は１０モル％未満であることが適当である。好ましくは５モル％未満であり、更に好ましくは３モル％未満である。
（一般式（２）中、Ｒ１は、単結合、ＣＨ２基又はＣＨ２ＣＨ２基を表す。Ｒ２は、Ｈ又はＣＨ３基を表す。）
一般式（２）中、Ｒ１は、ＣＨ２基又はＣＨ２ＣＨ２基であることが好ましい。
［スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物の製造方法］
本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物の製造方法は、通常、下記一般式（３）で表わされる化合物と重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）を反応させる工程（以下、単に「反応工程」とも称する）を含む。
一般式（２）中、Ｒ１は、ＣＨ２基又はＣＨ２ＣＨ２基であることが好ましい。
［スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物の製造方法］
本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物の製造方法は、通常、下記一般式（３）で表わされる化合物と重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）を反応させる工程（以下、単に「反応工程」とも称する）を含む。
（一般式（３）中、Ｒ１は、単結合、ＣＨ２基又はＣＨ２ＣＨ２基を表す。Ｒ２は、Ｈ又はＣＨ３基を表す。）
一般式（３）中、Ｒ１は、ＣＨ２基又はＣＨ２ＣＨ２基であることが好ましい。
一般式（３）中、Ｒ１は、ＣＨ２基又はＣＨ２ＣＨ２基であることが好ましい。
上記反応工程は、限定されないが、アルカリ性物質を用いて反応系のｐＨを５．５以上に調整する工程（以下、「ｐＨ調整工程」とも称す。）と、亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）が存在する反応器に上記一般式（３）で表される化合物を添加する工程（以下、「添加工程」とも称す。）とを含むことが好ましい。
上記ｐＨ調整工程においては、アルカリ性物質として、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物；水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物；アンモニア；アミン類等の１種又は２種以上を用いてｐＨを調整することが好ましい。
上記反応工程においては、重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）を使用することになるが、重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）を反応器に添加しても良いし、重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）を発生し得る化合物を添加しても良い。上記重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）を発生し得る化合物としては、ピロ亜硫酸（塩）、亜ジチオン酸（塩）等である。重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）を反応器に添加することがより好ましい。
上記重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）（または重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）を発生し得る化合物）は、その全使用量のうち、一部又は全部を、反応開始前に反応器に添加（初期仕込み）しておくことが好適である。例えば、全使用量を１００モル％とすると、その５０モル％以上を初期仕込みしておくことが好適であり、より好ましくは８０モル％以上、更に好ましくは１００モル％（すなわち、全量を初期仕込みすること）である。また、初期仕込みする代わりに、反応の極初期（反応開始後の極初期）に、例えば、上記一般式（３）で表される化合物の全量１００モル％中の５０モル％を添加する前に、重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）の全使用量１００モル％中の８０モル％以上を添加することも好適であり、より好ましくは１００モル％（全量）である。
上記重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）の使用量としては、上記一般式（３）で表される化合物１モルに対して、化学量論量で０．９モル以上、１．３モル以下であることが好ましい。「化学量論量で」とは、例えば、重亜硫酸（塩）として亜硫酸水素ナトリウムを用いる場合であれば、上記一般式（３）で表される化合物１モルに対して１モルが反応するため、０．９モル以上、１．３モル以下が好ましいことを意味する。化学量論量で０．９モル未満であれば、未反応の上記一般式（３）で表される化合物が増加したり、副生成物が多く副生するおそれがあリ、重合体の原料として使用した場合に得られる重合体の物性が低下するおそれがある。また、１．３モルを超えると、重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）に由来する副生成物が多くなるおそれがある。上記重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）の使用量としてより好ましくは、上記一般式（３）で表される化合物１モルに対して、化学量論量で０．９５モル以上であり、更に好ましくは０．９７以上である。また、化学量論量で１．２モル以下がより好ましく、更に好ましくは１．１モル以下である。
上記添加工程では、重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）が存在する反応器に上記一般式（３）で表される化合物の一部または全部を添加することが好ましい。その場合、副反応が抑えられ、上記一般式（１）で表される化合物の収率が向上する傾向にある。上記一部または全部を添加する場合には、上記一般式（１）で表される化合物の収率向上の観点からは、全使用量１００モル％中の６０モル％以上を反応開始以後に反応器に添加することが好ましい。より好ましくは８０モル％以上、更に好ましくは１００モル％、すなわち全量を反応開始以後に反応器に添加することである。なお、「反応開始以後」とは、反応開始と同時又は反応開始後であることを意味する。
上記反応工程は、通常溶媒中で行われる。溶媒としては、特に限定されないが、少なくとも水を含む溶媒（水単独溶媒、又は、水と有機溶剤とを含む混合溶媒）が好ましい。より好ましくは、溶媒の総量１００質量％中、水が５０質量％以上であり、更に好ましくは７０質量％以上、最も好ましくは１００質量％、すなわち水単独溶媒である。また、反応時の固形分濃度（反応終了時の固形分濃度）は、２０質量％以上、８０質量％以下であることが好ましい。
上記反応工程は、反応温度３０℃以上、８０℃未満で行われることが好適である。８０℃未満であれば、副生成物の生成を減少させることができ、また、３０℃以上であれば、上記一般式（１）で表される化合物の収率が向上する傾向にある。より好ましくは、５０℃以上７５℃未満、更に好ましくは５８℃以上６８℃未満である。
本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物の製造方法は、上記一般式（１）で表される化合物を含む反応液に過酸化水素を添加する工程（以下、「過酸化水素処理工程」とも称する）を含む。本工程を含むことにより、スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物中の重亜硫酸（塩）の含有量を低減することが可能になり、本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物を重合体の製造原料として使用した場合の製造ロット間の分子量の差異を顕著に低減することが可能となる。
上記過酸化水素処理工程は、反応工程の終了より後に、過酸化水素処理工程を終了させることが好ましい。
上記過酸化水素処理工程は、反応工程の終了より後に、過酸化水素処理工程を終了させることが好ましい。
上記過酸化水素処理工程における過酸化水素の添加量は、重亜硫酸（塩）および亜硫酸（塩）の全使用量１００モル％に対して、５〜５０モル％とすることがより好ましく、７〜３０モル％とすることがよりさらに好ましく、１０〜２０モル％とすることが特に好ましい。
上記過酸化水素処理工程は、反応温度３０℃以上、８０℃未満で行われることが好適である。上記範囲であれば、効果的に亜硫酸（塩）を低減することができる。より好ましくは、５０℃以上７５℃未満、更に好ましくは５８℃以上６８℃未満である。
発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物の製造方法は、上記過酸化水素処理工程で添加した過酸化水素の残存量を低減するための熱分解工程を含むことが好ましい。熱分解工程は、上記過酸化水素添加工程終了後に加熱または保温することにより行われ、例えば上記過酸化水素添加工程終了後にそのまま反応液の液温を保持することにより行われる。
［スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物の用途］
本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（本発明の組成物）は、重合体の原料として使用することができる。本発明の組成物を使用して得られた重合体を本発明の重合体という。
本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（本発明の組成物）は、重合体の原料として使用することができる。本発明の組成物を使用して得られた重合体を本発明の重合体という。
本発明の組成物を重合原料として使用する場合には、本発明の組成物に含まれる単量体以外の単量体（その他の単量体という）をさらに含めて重合しても良い。その他の単量体としては、特に制限はないが、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、２−メチレングルタル酸及びこれらの塩等のカルボキシル基含有単量体；ポリアルキレングリコール（メタ）アクリレート、モノアルコキシポリアルキレングリコール（メタ）アクリレート、ビニルアルコール、（メタ）アリルアルコール、イソプレノール等の不飽和アルコールにアルキレンオキシドが１〜３００モル付加した構造を有する単量体等のポリアルキレングリコール鎖含有単量体；ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジアリルジメチルアミンビニルピリジン、ビニルイミダゾール及びこれらの４級化物等のアミノ基含有単量体；ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等が例示される。
使用する全単量体１００モル％に対して、上記一般式（１）で表わされる化合物を２〜５０モル％、その他の単量体を５０〜９８モル％使用することが好ましい。その場合（すなわちカルボキシル基含有単量体を含むその他の単量体の合計の使用量が５０〜９８モル％の場合）、カルボキシル基含有単量体を５０〜９８モル％使用することがより好ましい。
使用する全単量体１００モル％に対して、上記一般式（１）で表わされる化合物を２〜５０モル％、その他の単量体を５０〜９８モル％使用することが好ましい。その場合（すなわちカルボキシル基含有単量体を含むその他の単量体の合計の使用量が５０〜９８モル％の場合）、カルボキシル基含有単量体を５０〜９８モル％使用することがより好ましい。
本発明の重合体は、重合開始剤（開始剤とも言う）の存在下に単量体（本発明の組成物に含まれる単量体とその他の単量体）を重合することにより製造することが好ましい。上記重合開始剤としては公知のものを使用することができ、例えば、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）；過酸化水素；ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）塩酸塩、等のアゾ系化合物；過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酢酸、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等の有機過酸化物等が好適である。これらの重合開始剤は、単独で使用されてあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。重合体の分子量分布が小さくなる傾向にあるので、１種のみを使用することが好ましい。重合開始剤の使用量は、特に言及する場合を除き、全単量体成分１モルに対して、１５ｇ以下、より好ましくは０．１〜１２ｇであることが好ましい。
本発明の重合体の製造においては、重合開始剤の他に、連鎖移動剤を使用することも可能である。この際使用できる連鎖移動剤としては、分子量の調節ができる化合物であれば特に制限されず、公知の連鎖移動剤が使用できる。具体的には、チオグリコール酸、メルカプトプロピオン酸、ｎ−ドデシルメルカプタン等のチオール系連鎖移動剤；イソプロパノール、グリセリン等の第２級アルコール；亜リン酸（塩）、次亜リン酸（塩）、及びこれらの水和物；重亜硫酸（塩）、ピロ亜硫酸（塩）、亜ジチオン酸（塩）；等が挙げられる。上記連鎖移動剤は、単独で使用されてもあるいは２種以上の混合物の形態で使用されてもよい。連鎖移動剤の添加量は、特に言及する場合を除き、全単量体成分１モルに対して、１〜２０ｇ、より好ましくは２〜１５ｇである。
本発明の重合体の製造においては、重合開始剤の他に、重合開始剤の分解触媒や還元性化合物を使用しても良い。重合開始剤の分解触媒や還元性化合物として作用する化合物として、重金属イオン（あるいは重金属塩）が挙げられる。上記重金属塩としては、モール塩（Ｆｅ（ＮＨ４）２（ＳＯ４）２・６Ｈ２Ｏ）、硫酸第一鉄・７水和物、塩化第一鉄、塩化第二鉄、塩化マンガン等が例示される。
本発明の重合体の製造においては、（ｉ）過硫酸（塩）と重亜硫酸（塩）との組み合わせ、または、（ｉｉ）過硫酸（塩）と重亜硫酸（塩）と重金属塩との組み合わせ、を使用することが製造ロット間の分子量の差異が低減する傾向にあることから好ましい。
本発明の重合体の重量平均分子量は、具体的には、好ましくは５００〜１，０００．０００であり、より好ましくは２０００〜５００，０００であり、さらに好ましくは５０００〜２００，０００である。なお、本発明の重量平均分子量の値としては、後述する実施例に記載の手法により測定される値を採用するものとする。
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「％」は「質量％」を意味するものとする。
＜アクリル酸（塩）および３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸（塩）の定量方法＞
アクリル酸（塩）の定量は、下記条件にて高速クロマトグラフィーを用いて行った。
測定装置：株式会社日立製作所製 Ｌ−７０００シリーズ
検出器：株式会社日立製作所製 ＵＶ検出器 Ｌ−７４００
カラム：昭和電工株式会社製 ＳＨＯＤＥＸ ＲＳｐａｋ ＤＥ−４１３Ｌ
温度：４０．０℃
溶離液：０．１％リン酸水溶液
流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ．
＜重合体の重量平均分子量の測定方法＞
重合体の重量平均分子量の測定は、下記条件にて行った。
装置：東ソー製高速ＧＰＣ装置（ＨＬＣ−８３２０ＧＰＣ）
検出器：ＲＩ
カラム：昭和電工社製 ＳＨＯＤＥＸ Ａｓａｈｉｐａｋ ＧＦ−３１０−ＨＱ， ＧＦ−７１０−ＨＱ， ＧＦ−１Ｇ ７Ｂ
カラム温度：４０℃
流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
検量線：創和科学株式会社製 ＰＯＬＹＡＣＲＹＬＩＣ ＡＣＩＤ ＳＴＡＮＤＡＲＤ
溶離液：０．１Ｎ酢酸ナトリウム／アセトニトリル＝３／１（質量比）。
アクリル酸（塩）の定量は、下記条件にて高速クロマトグラフィーを用いて行った。
測定装置：株式会社日立製作所製 Ｌ−７０００シリーズ
検出器：株式会社日立製作所製 ＵＶ検出器 Ｌ−７４００
カラム：昭和電工株式会社製 ＳＨＯＤＥＸ ＲＳｐａｋ ＤＥ−４１３Ｌ
温度：４０．０℃
溶離液：０．１％リン酸水溶液
流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ．
＜重合体の重量平均分子量の測定方法＞
重合体の重量平均分子量の測定は、下記条件にて行った。
装置：東ソー製高速ＧＰＣ装置（ＨＬＣ−８３２０ＧＰＣ）
検出器：ＲＩ
カラム：昭和電工社製 ＳＨＯＤＥＸ Ａｓａｈｉｐａｋ ＧＦ−３１０−ＨＱ， ＧＦ−７１０−ＨＱ， ＧＦ−１Ｇ ７Ｂ
カラム温度：４０℃
流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
検量線：創和科学株式会社製 ＰＯＬＹＡＣＲＹＬＩＣ ＡＣＩＤ ＳＴＡＮＤＡＲＤ
溶離液：０．１Ｎ酢酸ナトリウム／アセトニトリル＝３／１（質量比）。
＜固形分の測定＞
重合体組成物や重合体水溶液の固形分の測定は、下記の条件で行った。
窒素雰囲気下、１３０℃に加熱したオーブンで、重合体組成物（または重合体水溶液）１．０ｇに水３．０ｇを加えたものを１時間放置して乾燥処理した。乾燥前後の質量変化から、固形分（％）と揮発成分（％）とを算出した。
重合体組成物や重合体水溶液の固形分の測定は、下記の条件で行った。
窒素雰囲気下、１３０℃に加熱したオーブンで、重合体組成物（または重合体水溶液）１．０ｇに水３．０ｇを加えたものを１時間放置して乾燥処理した。乾燥前後の質量変化から、固形分（％）と揮発成分（％）とを算出した。
＜過酸化水素濃度の定量方法＞
サンプル溶液中の過酸化水素濃度の測定は以下の手順にしたがって行った。
１００ｍＬビーカーに、ヨウ化カリウム１．０ｇを秤りとり、純水７０ｇを加え、マグネチックスターラーで撹拌する。ここへ、撹拌下、ホールピペットで１８Ｎ硫酸１５ｍＬを加えた後、さらに、サンプル溶液を、褐色に変色するまで加え（Ｚｇ）、２分撹拌する。
ここへ、撹拌下、ホールピペットで１％デンプン１ｍＬを加え、溶液が黒褐色に変色するのを確認する。変色確認後、ただちに、撹拌下、自動滴定装置（平沼産業株式会社製ＣＯＭ−１７００）を用いて０．１Ｍチオ硫酸ナトリウム水溶液で滴定し、色が消えたところを終点（ＡｍＬ）とする。別途、ブランクとして、サンプル溶液を添加しないものについても滴定し、終点（ＢｍＬ）を求めておく。各測定値を下式に入力することにより、過酸化水素濃度を算出する。
過酸化水素濃度（％）＝（Ａ−Ｂ）×０．１７×（０．１Ｍチオ硫酸ナトリウム水溶液のファクター）／Ｚ
＜亜硫酸（塩）、重亜硫酸（塩）の定量方法＞
スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物中の亜硫酸（塩）と重亜硫酸（塩）濃度の測定は以下の手順に従って行った。
０．１％過酸化水素水を十分な量調製し、上記＜過酸化水素濃度の測定＞にしたがって、正確な濃度（Ｓ％）を算出しておく。５０ｍＬスクリュー管に、固形分４０％に調整したスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物３．０ｇ（正確な重量をＸｇとする）および０．１％過酸化水素水１５ｇ（正確な重量をＹｇとする）秤りとり、マグネチックスターラーで１０分撹拌し、これを溶液Ｃとする。１００ｍＬビーカーに、ヨウ化カリウム１．０ｇを秤りとり、純水７０ｇを加え、マグネチックスターラーで撹拌する。このビーカーに、撹拌下、ホールピペットで１８Ｎ硫酸１５ｍＬを加えた後、溶液Ｃを褐色に変色するまで（Ｚｇ）加え、２分撹拌する。さらに、撹拌下、ホールピペットで１％デンプン１ｍＬを加え、溶液が黒褐色に変色するのを確認する。変色確認後、ただちに、撹拌下、自動滴定装置（平沼産業株式会社製ＣＯＭ−１７００）を用いて０．１Ｍチオ硫酸ナトリウム水溶液で滴定し、色が消えたところを終点（ＡｍＬ）とする。別途、ブランクとして、溶液Ｃを添加しないサンプルの終点（ＢｍＬ）を求めておく。各測定値を下式に入力することにより、過酸化水素濃度を算出する。ただし、Ｆは０．１Ｍチオ硫酸ナトリウム水溶液のファクターを示す。
亜硫酸（塩）、重亜硫酸（塩）濃度（ｐｐｍ）＝３０６００（Ｘ＋Ｙ）／Ｘ（ＳＹ／（Ｘ＋Ｙ）−０．１７Ｆ（Ａ−Ｂ）／Ｚ）
＜実施例１＞
温度計、攪拌機、窒素流入管と窒素流出口に冷却トラップを備えたＳＵＳ製反応容器に、窒素を導入しながら、脱イオン水１６１．９ｇ、４８％水酸化ナトリウム水溶液７６．３ｇを仕込み、これに３５％亜硫酸水素ナトリウム水溶液５４９．０ｇを添加した。液温を６３℃に昇温し、アリルグリシジルエーテル２１２．９ｇを２２５分かけて滴下した。アリルグリシジルエーテルの滴下終了後、反応液の温度を６３℃で３０分間維持した。
サンプル溶液中の過酸化水素濃度の測定は以下の手順にしたがって行った。
１００ｍＬビーカーに、ヨウ化カリウム１．０ｇを秤りとり、純水７０ｇを加え、マグネチックスターラーで撹拌する。ここへ、撹拌下、ホールピペットで１８Ｎ硫酸１５ｍＬを加えた後、さらに、サンプル溶液を、褐色に変色するまで加え（Ｚｇ）、２分撹拌する。
ここへ、撹拌下、ホールピペットで１％デンプン１ｍＬを加え、溶液が黒褐色に変色するのを確認する。変色確認後、ただちに、撹拌下、自動滴定装置（平沼産業株式会社製ＣＯＭ−１７００）を用いて０．１Ｍチオ硫酸ナトリウム水溶液で滴定し、色が消えたところを終点（ＡｍＬ）とする。別途、ブランクとして、サンプル溶液を添加しないものについても滴定し、終点（ＢｍＬ）を求めておく。各測定値を下式に入力することにより、過酸化水素濃度を算出する。
過酸化水素濃度（％）＝（Ａ−Ｂ）×０．１７×（０．１Ｍチオ硫酸ナトリウム水溶液のファクター）／Ｚ
＜亜硫酸（塩）、重亜硫酸（塩）の定量方法＞
スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物中の亜硫酸（塩）と重亜硫酸（塩）濃度の測定は以下の手順に従って行った。
０．１％過酸化水素水を十分な量調製し、上記＜過酸化水素濃度の測定＞にしたがって、正確な濃度（Ｓ％）を算出しておく。５０ｍＬスクリュー管に、固形分４０％に調整したスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物３．０ｇ（正確な重量をＸｇとする）および０．１％過酸化水素水１５ｇ（正確な重量をＹｇとする）秤りとり、マグネチックスターラーで１０分撹拌し、これを溶液Ｃとする。１００ｍＬビーカーに、ヨウ化カリウム１．０ｇを秤りとり、純水７０ｇを加え、マグネチックスターラーで撹拌する。このビーカーに、撹拌下、ホールピペットで１８Ｎ硫酸１５ｍＬを加えた後、溶液Ｃを褐色に変色するまで（Ｚｇ）加え、２分撹拌する。さらに、撹拌下、ホールピペットで１％デンプン１ｍＬを加え、溶液が黒褐色に変色するのを確認する。変色確認後、ただちに、撹拌下、自動滴定装置（平沼産業株式会社製ＣＯＭ−１７００）を用いて０．１Ｍチオ硫酸ナトリウム水溶液で滴定し、色が消えたところを終点（ＡｍＬ）とする。別途、ブランクとして、溶液Ｃを添加しないサンプルの終点（ＢｍＬ）を求めておく。各測定値を下式に入力することにより、過酸化水素濃度を算出する。ただし、Ｆは０．１Ｍチオ硫酸ナトリウム水溶液のファクターを示す。
亜硫酸（塩）、重亜硫酸（塩）濃度（ｐｐｍ）＝３０６００（Ｘ＋Ｙ）／Ｘ（ＳＹ／（Ｘ＋Ｙ）−０．１７Ｆ（Ａ−Ｂ）／Ｚ）
＜実施例１＞
温度計、攪拌機、窒素流入管と窒素流出口に冷却トラップを備えたＳＵＳ製反応容器に、窒素を導入しながら、脱イオン水１６１．９ｇ、４８％水酸化ナトリウム水溶液７６．３ｇを仕込み、これに３５％亜硫酸水素ナトリウム水溶液５４９．０ｇを添加した。液温を６３℃に昇温し、アリルグリシジルエーテル２１２．９ｇを２２５分かけて滴下した。アリルグリシジルエーテルの滴下終了後、反応液の温度を６３℃で３０分間維持した。
その後、反応液の温度を６３℃に保持したまま、３５％過酸化水素水５．１ｇを添加して３００分間維持した（このようにして得た本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物を、「スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（１）」と言う。）。
上記スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（１）中、３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸ナトリウム（上記一般式（１）で表わされる化合物）の収率（アリルグリシジルエーテルベース）は、９５％（であった。また、スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（１）に含まれる亜硫酸（塩）と重亜硫酸（塩）の合計の存在量は０質量％であった。
上記スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（１）中、３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸ナトリウム（上記一般式（１）で表わされる化合物）の収率（アリルグリシジルエーテルベース）は、９５％（であった。また、スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（１）に含まれる亜硫酸（塩）と重亜硫酸（塩）の合計の存在量は０質量％であった。
＜実施例２＞
実施例１と同様にして、本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（２）と言う）を得た。
実施例１と同様にして、本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（２）と言う）を得た。
上記スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（２）中、３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸ナトリウム（上記一般式（１）で表わされる化合物）の収率（アリルグリシジルエーテルベース）は、９５％であった。また、スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（２）に含まれる亜硫酸（塩）と重亜硫酸（塩）の合計の存在量は０質量％であった。
＜比較例１＞
「３５％過酸化水素水５．１ｇを添加して３００分間維持」する処理を行わない以外は、実施例１と同様にして、比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（３）と言う）を得た。
「３５％過酸化水素水５．１ｇを添加して３００分間維持」する処理を行わない以外は、実施例１と同様にして、比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（３）と言う）を得た。
上記比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（３）中、３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸ナトリウム（上記一般式（１）で表わされる化合物）の収率（アリルグリシジルエーテルベース）は、９５％であった。また、比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（３）に含まれる亜硫酸（塩）と重亜硫酸（塩）の合計の存在量は重亜硫酸換算で３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸ナトリウム（酸型換算）１００質量％に対し３．５質量％であった。
＜比較例２＞
実施例１と同様にして、本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（４）と言う）を得た。
実施例１と同様にして、本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（４）と言う）を得た。
上記比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（４）中、３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸ナトリウム（上記一般式（１）で表わされる化合物）の収率（アリルグリシジルエーテルベース）は、９５％であった。また、比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（４）に含まれる亜硫酸（塩）と重亜硫酸（塩）の合計の存在量は重亜硫酸換算で３−アリルオキシ−２−ヒドロキシ−１−プロパンスルホン酸ナトリウム（酸型換算）１００質量％に対し１．９質量％であった。
＜重合例１＞
温度計、還流冷却器、攪拌機を備えたＳＵＳ３１６製のセパラブルフラスコに、純水１８３．４ｇと、モール塩０．０３４６ｇ（総仕込み量に対する鉄（ＩＩ）の質量（ここで、総仕込み量とは、重合完結後の中和工程を含む、全ての投入物重量をいう。以下同様とする。）に換算すると３ｐｐｍ）を仕込み、攪拌下、８５℃に昇温した（初期仕込み）。
次いで攪拌下、８５℃一定状態の重合反応系中に８０質量％アクリル酸水溶液（以下、８０％ＡＡと称す）５４０．０ｇ、上記スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（１）３００．５ｇ、１５質量％過硫酸ナトリウム水溶液（以下１５％ＮａＰＳと称す）１５２．９ｇ、３５質量％重亜硫酸ナトリウム水溶液（以下、３５％ＳＢＳと称す）１７．４ｇ、をそれぞれ別個の滴下ノズルより滴下した。それぞれの滴下時間は、８０％ＡＡを１８０分間、スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（１）を１２０分間、３５％ＳＢＳを１７５分間，１５％ＮａＰＳを２１０分間とした。また、滴下開始時間に関しては各滴下液はすべて同時に滴下を開始した。
滴下終了後、さらに３０分間に渡って反応溶液を８５℃に保持して熟成し重合を完結せしめた。
その後、４８％水酸化ナトリウム水溶液４４９．６ｇを添加した。
このようにして、固形分濃度が４３質量％の重合体組成物（１）を得た（含まれる重合体を重合体（１）とする）。
温度計、還流冷却器、攪拌機を備えたＳＵＳ３１６製のセパラブルフラスコに、純水１８３．４ｇと、モール塩０．０３４６ｇ（総仕込み量に対する鉄（ＩＩ）の質量（ここで、総仕込み量とは、重合完結後の中和工程を含む、全ての投入物重量をいう。以下同様とする。）に換算すると３ｐｐｍ）を仕込み、攪拌下、８５℃に昇温した（初期仕込み）。
次いで攪拌下、８５℃一定状態の重合反応系中に８０質量％アクリル酸水溶液（以下、８０％ＡＡと称す）５４０．０ｇ、上記スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（１）３００．５ｇ、１５質量％過硫酸ナトリウム水溶液（以下１５％ＮａＰＳと称す）１５２．９ｇ、３５質量％重亜硫酸ナトリウム水溶液（以下、３５％ＳＢＳと称す）１７．４ｇ、をそれぞれ別個の滴下ノズルより滴下した。それぞれの滴下時間は、８０％ＡＡを１８０分間、スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（１）を１２０分間、３５％ＳＢＳを１７５分間，１５％ＮａＰＳを２１０分間とした。また、滴下開始時間に関しては各滴下液はすべて同時に滴下を開始した。
滴下終了後、さらに３０分間に渡って反応溶液を８５℃に保持して熟成し重合を完結せしめた。
その後、４８％水酸化ナトリウム水溶液４４９．６ｇを添加した。
このようにして、固形分濃度が４３質量％の重合体組成物（１）を得た（含まれる重合体を重合体（１）とする）。
＜重合例２＞
スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（１）にかえて、スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（２）を使用する以外は重合例１と同様にして、固形分濃度が４３質量％の重合体組成物（２）を得た（含まれる重合体を重合体（２）とする）。
スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（１）にかえて、スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（２）を使用する以外は重合例１と同様にして、固形分濃度が４３質量％の重合体組成物（２）を得た（含まれる重合体を重合体（２）とする）。
＜比較重合例１＞
温度計、還流冷却器、攪拌機を備えたＳＵＳ３１６製のセパラブルフラスコに、純水１８３．４ｇと、モール塩０．０３４６ｇ（総仕込み量に対する鉄（ＩＩ）の質量（ここで、総仕込み量とは、重合完結後の中和工程を含む、全ての投入物重量をいう。以下同様とする。）に換算すると３ｐｐｍ）を仕込み、攪拌下、８５℃に昇温した（初期仕込み）。
次いで攪拌下、８５℃一定状態の重合反応系中に８０質量％アクリル酸水溶液（以下、８０％ＡＡと称す）５４０．０ｇ、上記比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（３）３００．５ｇ、１５質量％過硫酸ナトリウム水溶液（以下１５％ＮａＰＳと称す）１５２．９ｇ、３５質量％重亜硫酸ナトリウム水溶液（以下、３５％ＳＢＳと称す）９．４ｇ、をそれぞれ別個の滴下ノズルより滴下した。それぞれの滴下時間は、８０％ＡＡを１８０分間、比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（３）を１２０分間、３５％ＳＢＳを１７５分間，１５％ＮａＰＳを２１０分間とした。また、滴下開始時間に関しては各滴下液はすべて同時に滴下を開始した。
滴下終了後、さらに３０分間に渡って反応溶液を８５℃に保持して熟成し重合を完結せしめた。
その後、４８％水酸化ナトリウム水溶液４４９．６ｇを添加した。
このようにして、固形分濃度が４３質量％の比較重合体組成物（３）を得た（含まれる重合体を比較重合体（３）とする）。
温度計、還流冷却器、攪拌機を備えたＳＵＳ３１６製のセパラブルフラスコに、純水１８３．４ｇと、モール塩０．０３４６ｇ（総仕込み量に対する鉄（ＩＩ）の質量（ここで、総仕込み量とは、重合完結後の中和工程を含む、全ての投入物重量をいう。以下同様とする。）に換算すると３ｐｐｍ）を仕込み、攪拌下、８５℃に昇温した（初期仕込み）。
次いで攪拌下、８５℃一定状態の重合反応系中に８０質量％アクリル酸水溶液（以下、８０％ＡＡと称す）５４０．０ｇ、上記比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（３）３００．５ｇ、１５質量％過硫酸ナトリウム水溶液（以下１５％ＮａＰＳと称す）１５２．９ｇ、３５質量％重亜硫酸ナトリウム水溶液（以下、３５％ＳＢＳと称す）９．４ｇ、をそれぞれ別個の滴下ノズルより滴下した。それぞれの滴下時間は、８０％ＡＡを１８０分間、比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（３）を１２０分間、３５％ＳＢＳを１７５分間，１５％ＮａＰＳを２１０分間とした。また、滴下開始時間に関しては各滴下液はすべて同時に滴下を開始した。
滴下終了後、さらに３０分間に渡って反応溶液を８５℃に保持して熟成し重合を完結せしめた。
その後、４８％水酸化ナトリウム水溶液４４９．６ｇを添加した。
このようにして、固形分濃度が４３質量％の比較重合体組成物（３）を得た（含まれる重合体を比較重合体（３）とする）。
＜比較重合例２＞
比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（３）にかえて、比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（４）を使用する以外は比較重合例１と同様にして、固形分濃度が４３質量％の比較重合体組成物（４）を得た（含まれる重合体を比較重合体（４）とする）。
比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（３）にかえて、比較スルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物（４）を使用する以外は比較重合例１と同様にして、固形分濃度が４３質量％の比較重合体組成物（４）を得た（含まれる重合体を比較重合体（４）とする）。
表１から明らかなように、本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物は、従来のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物と比較して、重合体の分子量のロットぶれを低く抑えることができる。よって、本発明のスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物は、重合体の原料として好適に使用することができる。
Claims (3)
- 下記一般式（３）で表わされる化合物と重亜硫酸（塩）および／または亜硫酸（塩）を反応させる工程と、
下記一般式（１）で表される化合物を含む反応液に過酸化水素を添加する工程とを含む、重合体の製造工程に供するためのスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物の製造方法。
- 過酸化水素の熱分解工程を含む、請求項１に記載の重合体の製造工程に供するためのスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物の製造方法。
- 請求項１又は２に記載の重合体の製造工程に供するためのスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物の製造方法で得られたスルホン酸基含有エーテル化合物含有組成物に対して過酸化水素の添加を開始する工程と、スルホン酸基含有エーテル化合物の重合反応を行う工程とを含むことを特徴とする重合体の製造方法。
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