JP6216927B2 - クラム脱水工程用喰込み性改良剤及びゴム状重合体の製造方法 - Google Patents

クラム脱水工程用喰込み性改良剤及びゴム状重合体の製造方法 Download PDF

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本発明はクラム脱水工程用喰込み性改良剤及びゴム状重合体の製造方法に関する。
クラム脱水工程用喰込み性改良剤として、ポリエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体及びカルボキシル基含有する水溶性高分子化合物からなる分散剤が知られている(特許文献1)。
特開昭57−143303号公報
従来の分散剤(クラム脱水工程用喰込み性改良剤)では、クラム脱水工程において、クラムの脱水機への喰込み性が不十分であり、脱水に長時間を要するという問題がある。
本発明の目的は、クラム脱水工程において、クラムの脱水機への喰込み性に優れ、短時間に脱水できるクラム脱水工程用喰込み性改良剤を提供することである。
本発明のクラム脱水工程用喰い込み性改良剤の特徴は、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)を必須構成単量体とする共重合体(A1)を含有してなり、
エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)が(メタ)アクリル酸(塩)であり、
ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位のモル数に基づいて、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位の含有量が10〜80モル%、エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位の含有量が20〜90モル%であるか;

ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)
(a2)を構成単量体とする共重合体(A2)を含有してなり、
エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)がマレイン酸カリウム塩、マレイン酸アンモニウム塩又はフマル酸ナトリウム塩であり、
ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位のモル数に基づいて、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位の含有量が40〜70モル%、エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位の含有量が30〜60モル%であるか;又は

ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)、エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)及びエチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)を構成単量体とする共重合体(A3)を含有してなり、
ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位のモル数に基づいて、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位の含有量が25〜70モル%、エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位の含有量が30〜75モル%エチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)単位の含有量が0.1〜233モル%である点(1分子中に各々5〜50個のカルボキシル基とスルホン基の両方を含む水溶性ポリアニオン化合物及びスチレン・マレイン酸共重合物ナトリウム塩のいずれも含まない。)を要旨とする。
本発明のゴム状重合体の製造方法の特徴は、上記のクラム脱水工程用喰込み性改良剤の存在下で、ゴム状重合体及び有機溶媒からなる溶液又はスラリーにスチームを導入することにより有機溶媒をスチームストリッピングしてクラム分散体を得るストリッピング工程と、クラム分散体を脱水してゴム状重合体からなるクラムを得る脱水工程とを含む点を要旨とする。
本発明のクラム脱水工程用喰込み性改良剤を用いると、クラム脱水工程において、クラムの脱水機への喰込み性に優れ、短時間に脱水できる。
本発明のゴム状重合体の製造方法によると、上記のクラム脱水工程用喰込み性改良剤を用いるので、クラムの脱水機への喰込み性に優れ、短時間に脱水できる。
ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)としては、炭素数8〜12のビニル基含有芳香族炭化水素等が含まれ、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、エチルスチレン、ビニルキシレン、ブロモスチレン、ビニルベンジルクロリド、p−t−ブチルスチレン、クロロスチレン、アルキルスチレン、ジビニルベンゼン及びトリビニルベンゼン等が挙げられる。
これらのビニル基含有芳香族炭化水素のうち、喰込み性の観点から、スチレン、α−メチルスチレン及びp−メチルスチレンが好ましく、さらに好ましくはスチレンである。
エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)としては、炭素数3〜17のエチレン性不飽和モノカルボン酸、炭素数4〜18のエチレン性不飽和ジカルボン酸及びこれらの塩等が含まれる。なお、エチレン性不飽和カルボン酸(塩)は、エチレン性不飽和カルボン酸及び/又はエチレン性不飽和カルボン酸の塩を意味する。
エチレン性不飽和モノカルボン酸としては、脂肪族エチレン性不飽和モノカルボン酸、脂環式エチレン性不飽和モノカルボン酸及び芳香族エチレン性不飽和モノカルボン酸等が使用できる。
脂肪族エチレン性不飽和モノカルボン酸としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、3−ブテン酸、2−ペンテン酸、3−ペンテン酸、4−ペンテン酸、3−メチル−2−ブテン酸、3−メチル−3−ブテン酸、2−メチル−3−ブテン酸、2−メチル−2−ブテン酸、2−エチル−2−プロペン酸、2−ヘキセン酸、4−メチル−2−ペンテン酸、2−メチル−2−ペンテン酸、2−ヘプテン酸、4,4−ジメチル−2−ペンテン酸、2−オクテン酸、3−メチル−2−ヘプテン酸、2−ノネン酸、3−メチル−2−オクテン酸、2−デケン酸及び2−ヒドロキシプロペン酸等が挙げられる。
「(メタ)アクリ・・」とは、メタクリ・・、アクリ・・を意味する(以後も同様とする)。
脂環式エチレン性不飽和モノカルボン酸としては、1−シクロペンテンカルボン酸、3−シクロペンテンカルボン酸、4−シクロペンテンカルボン酸、1−シクロヘキセンカルボン酸、3−シクロヘキセンカルボン酸、4−シクロヘキセンカルボン酸、1−シクロヘプテンカルボン酸、3−シクロヘプテンカルボン酸、4−シクロヘプテンカルボン酸、5−シクロヘプテンカルボン酸、1−シクロオクテンカルボン酸、3−シクロオクテンカルボン酸、4−シクロオクテンカルボン酸、5−シクロオクテンカルボン酸、1−シクロノネンカルボン酸、3−シクロノネンカルボン酸、4−シクロノネンカルボン酸、5−シクロノネンカルボン酸、1−シクロデケンカルボン酸、3−シクロデケンカルボン酸、4−シクロデケンカルボン酸及び5−シクロデケンカルボン酸等が挙げられる。
芳香族エチレン性不飽和モノカルボン酸としては、o−スチレンカルボン酸、p−スチレンカルボン酸、桂皮酸、アトロパ酸、5−ビニル−1−ナフタレンカルボン酸、4−ビニル−1−ナフタレンカルボン酸及び4−ビニル−1−アントラキノンカルボン酸等が挙げられる。
エチレン性不飽和ジカルボン酸としては、脂肪族エチレン性不飽和ジカルボン酸、脂環式エチレン性不飽和ジカルボン酸、芳香族エチレン性不飽和ジカルボン酸及びこれらの酸無水物(分子内で縮合したもの)等が含まれる。
脂肪族エチレン性不飽和ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、ブテン二酸、2−ペンテン二酸、3−ペンテン酸、4−ペンテン酸、2−メチル−2−ブテン二酸、2−エチル−2−プロペン酸、2−ヘキセン二酸、2−ヘプテン二酸、2−オクテン酸、3−メチル−2−ヘプテン二酸、2−ノネン二酸、2−デケン二酸及び2−ヒドロキシプテンロ二酸等が挙げられる。
脂環式エチレン性不飽和ジカルボン酸としては、1,2−シクロペンテンジカルボン酸、1,3−シクロペンテンジカルボン酸、1,4−シクロペンテンジカルボン酸、1,2−シクロヘキセンジカルボン酸、1,3−シクロヘキセンジカルボン酸、1,4−シクロヘキセンジカルボン酸、1,2−シクロヘプテンジカルボン酸、1,3−シクロヘプテンジカルボン酸、1,4−シクロヘプテンジカルボン酸、1,5−シクロヘプテンジカルボン酸、1,2−シクロオクテンジカルボン酸、1,3−シクロオクテンジカルボン酸、1,4−シクロオクテンジカルボン酸、1,5−シクロオクテンジカルボン酸、1,2−シクロノネンジカルボン酸、1,3−シクロノネンジカルボン酸、1,4−シクロノネンジカルボン酸、1,5−シクロノネンジカルボン酸、1,2−シクロデケンジカルボン酸、1,3−シクロデケンジカルボン酸、1,4−シクロデケンジカルボン酸及び1,5−シクロデケンジカルボン酸等が挙げられる。
芳香族エチレン性不飽和ジカルボン酸としては、o,p−スチレンジカルボン酸、o,p−スチレンジカルボン酸、4−ビニル−1,2−ナフタレンジカルボン酸及び4−ビニル−1,3−アントラキノンジカルボン酸等が挙げられる。
エチレン性不飽和ジカルボン酸の酸無水物としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸及び無水シトラコン酸等が挙げられる。
これらのエチレン性不飽和カルボン酸のうち、喰込み性の観点等から、脂肪族エチレン性不飽和モノカルボン酸、脂肪族エチレン性不飽和ジカルボン酸及び脂肪族エチレン性不飽和ジカルボン酸の酸無水物が好ましく、さらに好ましくは(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸及び無水マレイン酸、特に好ましくはマレイン酸及び無水マレイン酸である。
エチレン性不飽和カルボン酸の塩としては、エチレン性不飽和カルボン酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン塩(第一〜第三級有機アンモニウム塩)、アンモニウム(NH)塩及び第四級有機アンモニウム塩等が含まれる。
アルカリ金属塩としては、リチウム、カリウム又はナトリウム等の塩が挙げられる。アルカリ土類金属塩としては、カルシウム又はマグネシウム等の塩が挙げられる。アミン塩としては、炭素数2〜6の脂肪族アミン、炭素数3〜6の脂環式アミン又は炭素数6〜8の芳香族アミン等の塩が使用できる。
脂肪族アミンとしては、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2−アミノ−2−メチルプロパノール、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン及びエチレンジアミン等が挙げられる。
脂環式アミンとしては、シクロプロピルアミン、シクロブチルアミン、シクロペンチルアミン及びシクロへキシルアミン等が挙げられる。
芳香族アミンとしては、アニリン、ピリジン、ピペリジン、ベンジルアミン及びフェニレンジアミン等が挙げられる。
第4級有機アンモニウム塩としては、炭素数4〜8の有機アンモニウム塩等が使用でき、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、トリメチルエチルアンモニウム塩、N−メチルピリジニウム塩及びN−メチルイミダゾリウム塩等が挙げられる。
これらの塩のうち、アルカリ金属塩、アミン塩及びアンモニウム塩が好ましく、さらに好ましくはリチウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩及びアンモニウム塩、特に好ましくはナトリウム塩及びカリウム塩である。
エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)としてエチレン性不飽和カルボン酸とエチレン性不飽和カルボン酸塩とを含む場合、これらの単量体の含有比率は任意でよいが、エチレン性不飽和カルボン酸単位の含有量(モル%)はエチレン性不飽和カルボン酸単位及びエチレン性不飽和カルボン酸塩単位のモル数に基づいて、0.1〜80が好ましく、さらに好ましくは1〜65、特に好ましくは2〜50である。また、この場合、エチレン性不飽和カルボン酸塩単位の含有量(モル%)はエチレン性不飽和カルボン酸単位及びエチレン性不飽和カルボン酸塩単位のモル数に基づいて、20〜99.9が好ましく、さらに好ましくは35〜99、特に好ましくは50〜98である。
ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位の含有量(モル%)は、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位のモル数に基づいて、10〜80が好ましく、さらに好ましくは25〜75、特に好ましくは40〜70である。この範囲であると、喰込み性がさらに良好となる。
エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位の含有量(モル%)は、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位のモル数に基づいて、20〜90が好ましく、さらに好ましくは25〜75、特に好ましくは30〜60である。この範囲であると、喰込み性がさらに良好となる。
共重合体(A)は、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)以外に、エチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)を構成単量体として含むことができる。
エチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)としては、エチレン性不飽和カルボン酸の脂肪族炭化水素エステル、エチレン性不飽和カルボン酸の芳香族炭化水素エステル及び一般式(1)で表される(ポリ)オキシアルキレン鎖含有エチレン性不飽和カルボン酸が含まれる。なお、(ポリ)オキシアルキレン・・・は、オキシアルキレン・・・及び/又はポリオキシアルキレン・・・を意味する。

Q−{O(−AO)n−R}m (1)
式中、AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基、nは1〜90の整数、Qはエチレン性不飽和カルボン酸のカルボキシル基からヒドロキシル基(OH基)を除いた残基、Rは水素原子、脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基、mは1又は2の整数を表す。
エチレン性不飽和カルボン酸の脂肪族炭化水素エステル及び一般式(1)で表される(ポリ)オキシアルキレン鎖含有エチレン性不飽和カルボン酸において、脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜30の脂肪族炭化水素基が含まれ、炭素数1〜30の直鎖アルキル基、炭素数5〜10の環状アルキル基及び炭素数3〜30の分岐鎖アルキル基等が含まれる。
炭素数1〜30の直鎖アルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、へキシル、へプチル、オクリル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、イコシル、ヘニコシル、ドコシル、トリコシル、オクタコシル、ノナコシル及びトリアコンシル等が挙げられる。
炭素数5〜10の環状アルキル基としては、シクロペンチル、シクロへキシル及びシクロデセニル等が挙げられる。
炭素数3〜30の分岐鎖アルキル基としては、イソプロピル、イソブチル、t−ブチル、イソペンチル、ネオペンチル、イソへキシル、2−エチルヘキシル、イソトリデシル、イソオクタデシル及びイソトリアコンシルオキシ等が挙げられる。
エチレン性不飽和カルボン酸の芳香族炭化水素エステル及び一般式(1)で表される(ポリ)オキシアルキレン鎖含有エチレン性不飽和カルボン酸において、芳香族炭化水素基としては、ベンゼン環を1個もつ炭化水素基、独立したベンゼン環を2個以上もつ炭化水素基及び縮合環をもつ炭化水素基等が含まれる。
ベンゼン環を1個もつ炭化水素基としては、フェニル、メチルフェニル、ジメチルフェニル、トリメチルフェニル、テトラメチルフェニル、ペンタメチルフェニル、エチルフェニル、プロピルフェニル、ブチルフェニル、ヘキシルフェニル、オクチルフェニル、ノニルフェニル、ドデシルフェニル、ジオクチルフェニル、ベンジル、フェネチル(2−フェニルエチル)、ヒドロシンナミル(3−フェニルプロピル)、α−クミル(2−フェニルプロパン−2−イル)、スチリル(2−フェニルビニル)、シンナミル(3−フェニルアリル)、チミル(2−イソプロピル−5−メチルフェニル)、カルバクリル(5−イソプロピル−2−メチルフェニル)、クミニル(4−イソプロピルベンジル)及びネオフィル(2−メチル−2−フェニルプロピル)等が挙げられる。
独立したベンゼン環を2個以上もつ炭化水素基としては、キセニル(ビフェニル−4−イル)、ベンジルフェニル、ジベンジルフェニル、トリベンジルフェニル、フェネチルフェニル、スチリルフェニル、クメニルフェニル、ヒドロシンナミルフェニル、シンナミルフェニル、チミルフェニル、カルバクリルフェニル、クミニルフェニル、ネオフィルフェニル、クミルフェニル、モノスチレン化フェニル{1−フェニルエチルフェニル}、ジスチレン化フェニル{ビス(1−フェニルエチル)フェニル}、トリスチレン化フェニル{トリス(1−フェニルエチル)フェニル}、ベンズヒドリル(ジフェニルメチル)及びトリチル(トリフェニルメチル)等が挙げられる。
縮合環をもつ炭化水素基としては、ナフチル、アントリル、フェナントリル及びピレニル等が挙げられる。
これらの脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基のうち、喰込み性の観点から、脂肪族炭化水素基が好ましく、さらに好ましくは炭素数1〜30の直鎖アルキル基、特に好ましくは炭素数1〜18の直鎖アルキル基、最も好ましくは炭素数1〜4の直鎖アルキル基である。
一般式(1)において、エチレン性不飽和カルボン酸のカルボキシル基からヒドロキシル基(OH基)を除いた残基(Q)を構成できるエチレン性不飽和カルボン酸としては、前記のエチレン性不飽和モノカルボン酸及びエチレン性不飽和ジカルボン酸が好ましく、さらに好ましくは(メタ)アクリル酸及びマレイン酸である。
オキシアルキレンとしては、炭素数2〜4のオキシアルキレン(オキシエチレン、オキシプロピレン及びオキシブチレン)が含まれる。これらのうち、オキシエチレン基及びオキシプロピレン基が好ましい。
ポリオキシアルキレンは、1種のオキシアルキレンから構成されてもよく、又は2種以上のオキシアルキレンから構成されてもよい。2種以上のオキシアルキレンから構成される場合、結合様式はブロック、ランダム及びこれの混合のいずれでもよい。
nは、1〜90の整数が好ましく、さらに好ましくは2〜60の整数、特に好ましくは4〜40の整数である。
mは、1〜2の整数が好ましく、さらに好ましくは1の整数である。
(ポリ)オキシアルキレン鎖含有エチレン性不飽和カルボン酸としては、脂肪族エチレン性不飽和カルボン酸とポリオキシアルキレンアルコールとのエステルが含まれる。
ポリオキシアルキレンアルコールとしては、オキシアルキレン(炭素数2〜4)グリコール(エチレングリコール、プロピレングリコール及びブチレングリコール等)、ポリ(n=2〜90)オキシアルキレン(炭素数2〜4)グリコール及びポリ(n=2〜90)オキシアルキレン(炭素数2〜4)グリコールのモノアルキル(炭素数1〜30)エーテル等が含まれる。これらのうち、ポリ(n=2〜90)オキシアルキレン(炭素数2〜4)グリコールのモノアルキル(炭素数1〜30)エーテルが好ましく、さらに好ましくはポリ(n=4〜60)オキシアルキレングリコールモノアルキル(炭素数1〜18)エーテルである。
これらのエチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)のうち、喰込み性の観点から、エチレン性不飽和カルボン酸と脂肪族炭化水素とのエステル及び一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン鎖含有エチレン性不飽和カルボン酸が好ましく、さらに好ましくはエチレン性不飽和カルボン酸の炭素数1〜30直鎖アルキルエステル、エチレン性不飽和カルボン酸とポリオキシアルキレングリコールとのエステル及びエチレン性不飽和カルボン酸とポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルとのエステル、特に好ましくはエチレン性不飽和カルボン酸の炭素数1〜18直鎖アルキルエステル及びエチレン性不飽和カルボン酸とポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルとのエステル、最も好ましくはエチレン性不飽和カルボン酸とポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルとのエステルである。
エチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)は、公知の方法で得ることができる。たとえば、エチレン性不飽和モノカルボン酸を公知の酸触媒にてエステル化反応させて得る方法、エチレン性不飽和ジカルボン酸を公知の酸触媒にて部分又は完全エステル化反応させて得る方法、エチレン性不飽和ジカルボン酸酸無水物を開環部分又は完全エステル化反応させて得る方法が挙げられる。
エチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)は、市場からも容易に入手でき、商品名として、「ブレンマー LMA、SMA、LA、PMEシリーズ、PSEシリーズ、PPシリーズ、AEシリーズ等」(日油株式会社製、「ブレンマー」は日油株式会社の登録商標である。)、「ライトアクリレートBO−A、EC−A、MTG−A、EHDG−A、130A、DMP−A」(共栄社化学株式会社製)、「ライトエステルBO、BC、MTG、130MA、041MA」(共栄社化学株式会社製)、「NKエステル M−20G、M−40G、M−90G、M−230G、AMP−10G、AMP−20G、AMP−60G、AM−90G、LA等」(新中村化学工業株式会社製)等が挙げられる。
共重合体(A)がエチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)単位を含む場合、エチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)単位の含有量(モル%)は、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位のモル数に基づいて、0.1〜233が好ましく、さらに好ましくは1〜100、特に好ましくは5〜50である。この範囲内であると、喰込み性がさらに良好となる。
共重合体(A)は、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)、エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)及びエチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)以外に、さらに他のエチレン性不飽和単量体(a4)を構成単量体として含むことができる。
他のエチレン性不飽和単量体(a4)としては、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)、エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)及び/又はエチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)と共重合できれば特に制限はなく、エチレン性不飽和エーテル、オレフィン、エチレン性不飽和ニトリル及びエチレン性不飽和アミド等が含まれる。
エチレン性不飽和エーテルとしては、アリルグリコール、エチレングリコールモノアリルグリコール、ポリエチレングリコールアリルグリコール等が挙げられる。
オレフィンとしては、炭素数2〜20のα−オレフィン(エチレン、プロピレン、ブチレン、へキシレン、オクチレン、ウンデシレン、テトラデシレン及びノナデシレン等)、ジイソブチレン、ブタジエン、ピペリレン、クロロプレン、ピネン、リモネン、インデン、シクロペンタジエン、ビシクロペンタジエン及びエチリデンノルボルネン等が挙げられる。
エチレン性不飽和ニトリルとしては、(メタ)アクリロニトリル、シアノプロペン及びシアノペンテン等が挙げられる。
エチレン性不飽和アミドとしては、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−2−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−(2−アミノエチル)(メタ)アクリルアミド及びN−(2−ジメチルアミノエチル)(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
共重合体(A)が他のエチレン性不飽和単量体(a4)単位を含む場合、他のエチレン性不飽和単量体(a4)単位の含有量(モル%)は、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位及びエチレン性不飽和カルボン酸塩(a2)単位に基づいて、0.1〜30が好ましく、さらに好ましくは1〜20である。この範囲内であると、喰込み性がさらに良好となる。
共重合体(A)の重量平均分子量(Mw)は、喰込み性の観点から、2,000〜100,000が好ましく、さらに好ましくは3,000〜50,000、特に好ましくは4,000〜20,000、最も好ましくは、5,000〜10,000である。
なお、重量平均分子量(Mw)は、分子量既知の(ポリ)エチレングリコールを標準物質として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定される(カラム温度40℃、溶離液 メタノール:イオン交換水:酢酸ナトリウム=800:1200:15(重量比)、流速0.8ml/分、試料濃度:0.4重量%溶離液溶液)。
共重合体(A)は、通常のビニルモノマーの重合方法を用いて得ることができ、重合方法としては懸濁重合、塊状重合及び溶液重合等が適用でき、生産性の観点等から、溶液重合が好ましい。
共重合体(A)は、以下の(方法A1)〜(方法A4)等により得ることができる。
(方法A1)
ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)、エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)並びに必要により、エチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)及び/又は他のエチレン性不飽和単量体(a4)を共重合して製造する方法。
(方法A2)
ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)、エチレン性不飽和カルボン酸並びに必要により、エチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)及び/又は他のエチレン性不飽和単量体(a4)を共重合して共重合体を得てから、この共重合体を塩基(アルカリ金属水酸化物、アンモニア及びアミン等)で中和(完全中和又は部分中和)して製造する方法。
(方法A3)
ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)、エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)並びに必要により他のエチレン性不飽和単量体(a4)を共重合して共重合体を得てから、この(共)重合体とアルコール又は(ポリ)オキシアルキレンアルコールとをエステル化反応(部分エステル化)させて製造する方法。
(方法A4)
ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)、エチレン性不飽和カルボン酸並びに必要により他のエチレン性不飽和単量体(a4)を共重合して共重合体を得てから、この共重合体とアルコール又は(ポリ)オキシアルキレンアルコールとをエステル化反応(部分エステル化)させ、続いて塩基(アルカリ金属水酸化物、アンモニア及びアミン等)で中和(完全中和又は部分中和)して製造する方法。
(方法A1)〜(方法A4)を併用する方法でも得ることができる。
(方法A1)〜(方法A4)における重合には、重合触媒を使用することができる。重合触媒としては、通常の重合触媒等が用いられ、アゾ化合物、過硫酸塩、無機過酸化物、レドックス触媒及び有機過酸化物等が含まれる。アゾ化合物としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、4,4’−アゾビス−4−シアノバレリン酸、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−アルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、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−(ヒドロキシメチル)プロピオニトリル]及び1,1’−アゾビス(1ーアセトキシー1−フェニルエタン)等が挙げられる。過硫酸塩としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム及び過硫酸ナトリウム等が挙げられる。無機過酸化物としては、過硼酸塩及び過酸化水素等が挙げられる。レドックス触媒としては、アスコルビン酸−過酸化水素等が挙げられる。有機過酸化物としては、過酸化ベンゾイル等が挙げられる。これらの重合触媒は、単独又は混合して用いられてもよい。これらのうち、過硫酸塩及びアゾ化合物が好ましく、さらに好ましくは過硫酸塩及び2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、特に好ましくは過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム及び2,2’−アゾビスイソブチロニトリルである。
重合触媒を使用する場合、重合触媒の使用量(重量%)は、構成単量体の重量に基づいて、0.1〜100が好ましく、さらに好ましくは1〜80、特に好ましくは3〜50、最も好ましくは5〜30である。
必要によりラジカル重合用連鎖移動剤を使用してもよい。連鎖移動剤としては、チオカルボン酸(n−ラウリルメルカプタン、メルカプトエタノール及びメルカプトプロパノール等)、チオール酸(チオグリコール酸及びチオリンゴ酸等)、2級アルコール(イソプロパノ−ル等)、アミン(ジブチルアミン等)、次亜燐酸塩(次亜燐酸ナトリウム等)等が挙げられる。
連鎖移動剤を使用する場合、連鎖移動剤の使用量(重量%)は、構成単量体の重量に基づいて、0.01〜10が好ましく、さらに好ましくは0.05〜5、特に好ましくは0.1〜1である。
溶液重合及び懸濁重合の場合、重合溶媒としては、水(水道水、イオン交換水及び工業用水等)、アルコール溶剤(メタノール、エタノール及びイソプロピルアルコール等)、ケトン溶剤(メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びジイソブチルケトン等)及び/又は芳香族溶剤(トルエン及びキシレン等)等が使用できる。これらのうち、水、水及びアルコール溶剤の混合溶媒並びにケトン溶剤が好ましく、さらに好ましくは水とアルコールとの混合溶媒及びケトン溶剤、特に好ましくはイオン交換水とイソプロピルアルコールとの混合溶媒及びメチルエチルケトンである。
重合溶媒を使用する場合、この使用量(重量%)は、構成単量体の全重量に基づいて、50〜900が好ましく、さらに好ましくは60〜800、特に好ましくは100〜600である。
重合反応温度は、40〜130℃程度が好ましく、重合反応時間は、1〜48時間程度が好ましい。
なお、構成単量体の全量又は一部を滴下しながら重合してもよい。また、重合触媒の全量又は一部を滴下しながら重合してもよい。また、重合溶媒の全量又は一部を構成単量体又は重合触媒と共に滴下しながら重合してもよい。一方、重合溶媒の全量を重合槽に仕込んでおき重合溶媒を除去しながら重合してもよい。これらのうち、生産性の観点等から、構成単量体と重合触媒との全量を滴下する方法及び重合溶媒の一部を構成単量体又は重合触媒と共に滴下する方法が好ましく、さらに好ましくは構成単量体と重合触媒との全量を重合溶媒の一部と共に滴下する方法である。
(方法A3)及び(方法A4)において、アルコール又は(ポリ)オキシアルキレンアルコールとのエステル化反応には、反応溶媒を使用することが好ましく、反応溶媒としては芳香族溶剤(トルエン及びキシレン等)及び炭素数3〜6のケトン(メチルイソブチルケトン及びアセトン等)等が使用できる。
エステル化反応の温度は、80〜130℃程度が好ましく、反応時間は1〜15時間程度が好ましい。エステル化反応には触媒を使用することが好ましく、酸触媒(パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等)等公知のエステル化触媒が使用できる。
共重合体(A)の形態としては特に限定はなく、液状でも、固状でもよい。
共重合体(A)が液状の場合、希釈溶媒に共重合体(A)が溶解又は分散した状態を意味する。この場合、共重合体(A)を懸濁重合又は溶液重合等によって得て、重合溶媒をすべて除去しないで得ても(重合溶媒の全量又は一部を残しても)よいし、塊状重合等によって得た共重合体(A)を希釈溶媒に溶解又は分散させて得てもよい。
希釈溶媒としては、水、炭素数1〜6のアルコール(エチルアルコール、メチルアルコ−ル、エチレングリコール及びジエチレングリコール等)及び炭素数1〜6のケトン(メチルイソブチルケトン及びアセトン等)等が挙げられ、これらは単独又は混合して用いてもよい。
希釈溶媒を含有する場合、この含有量(重量%)は、共重合体(A)の重量に基づいて、10〜1000が好ましく、さらに好ましくは50〜900、特に好ましくは100〜700である。
一方、共重合体(A)が固状の場合、共重合体(A)からなる固体であってもよく、液状の共重合体(A)を粉体に担持させた粉であってもよい。
共重合体(A)からなる固体の場合、塊状重合によって得てもよいし、共重合体(A)を含む溶液又は分散液を懸濁重合又は溶液重合等によって得てから、溶媒を除去することにより得てもよい。
共重合体(A)を含む溶液又は分散液から溶媒を除去する方法としては、乾燥粉砕法、凍結粉砕法、スプレイドライヤー法及びドラムドライヤー法等の公知の方法を用いることができる。これらのうち、乾燥粉砕法及びスプレイドライヤー法が好ましい。
固状の共重合体(A)の大きさ(mm;最大長)は、喰込み性の観点等から、0.01〜5が好ましく、さらに好ましくは0.05〜3、特に好ましくは0.08〜1である。
液状の共重合体(A)を粉体に担持させる場合、粉体としては、活性炭、炭酸カルシウム、シリカ、ゼオライト、シラスバルーン及びベントナイト等が挙げられる。
これらの粉体に液状の共重合体(A)を担持させる方法としては、公知の撹拌混合機(リボンミキサー及びヘンシェルミキサー等)を使用して、粉体と液状の共重合体(A)とを撹拌混合する方法等が適用できる。
共重合体(A)の形態のうち、液状が好ましく、さらに好ましくは希釈溶媒に共重合体(A)が溶解した状態である。
本発明の喰込み性改良剤は、共重合体(A)以外に、必要に応じ、他の添加剤{消泡剤、分散剤、乳化剤、浸透剤、反応停止剤、酸化防止剤、分散助剤、その他(軟化剤、補強剤、可塑剤、無機顔料、着色剤、導電性付与剤、帯電防止剤、難燃剤)}等を本発明の効果が損なわれない範囲で含んでいてもよい。
消泡剤としては、公知の消泡剤が含まれ、脂肪酸エステル、シリコーンオイル及び/又はポリエーテル等を含む消泡剤が挙げられる。分散剤としては、公知のクラム分散剤が含まれ、ポリアクリル酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック共重合体及び/又はジイソブチレン−マレイン酸ナトリウム等が挙げられる。乳化剤、浸透剤としては、高級アルコール硫酸エステル類及び/又は脂肪族アミン及び脂肪族アマイドの硫酸塩等のアニオン性界面活性剤、脂肪族の第4級アンモニウム塩類及び/又はアルキルピリジニウム塩類等のカチオン性界面活性剤、ポリオキシアルキレングリコール脂肪酸エステル化合物及び/又はポリオキシアルキレンアルキルアミン等のノニオン性界面活性剤、高級アルキルアミノプロピオン酸塩及び/又は高級アルキルジメチルベタイン等の両性界面活性剤が挙げられる。反応停止剤としては、水、エタノール、リン酸及び/又は酢酸等が挙げられる。酸化防止剤としては、フェノール系安定剤、リン系安定剤及び/又はイオウ系安定剤等が挙げられる。分散助剤としては、カルシウム、バリウム、コバルト及び/又はニッケル等の金属イオンが挙げられる。
本発明の喰込み性改良剤に、共重合体(A)以外の他の添加剤を含有させる場合、共重合体(A)と他の添加剤とを均一混合(均一溶解又は均一混合)することにより得られる。
たとえば、共重合体(A)が液状の場合、他の添加剤は、希釈溶媒と共に共重合体(A)と均一混合(均一溶解又は均一分散)してもよい。また、共重合体(A)が固状の場合、共重合体(A)は、他の添加剤と均一混合(均一溶解又は均一分散)されてもよい。また、本発明の喰込み性改良剤は、液状の共重合体(A)と他の添加剤を均一混合した液体を粉体に担持させた粉であってもよい。
本発明のクラム脱水工程用喰込み性改良剤をクラム脱水工程で使用する場合、喰込み性改良剤の使用量(重量%)は、ゴム状重合体の重量に基づいて、0.005〜3が好ましく、さらに好ましくは0.01〜2、特に好ましくは0.05〜1である。この範囲であると、喰込み性がさらに良好となる。
ゴム状重合体としては、単一単量体の重合により得られたゴム状重合体又は二種以上の単量体の共重合により得られるゴム状重合体が含まれ、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、ブタジエン−イソプレン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、イソブチレン−イソプレン共重合体、ポリペンテナマー、ポリピペリレン及びブタジエン−ピペリレン共重合体等が挙げられる。これらのうち、喰込み性改良剤の効果をより発現できるという観点から、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体及びイソブチレン−イソプレン共重合体が好ましく、さらに好ましくはスチレン−ブタジエン共重合体及びスチレン−イソプレン共重合体、特に好ましくはスチレン−ブタジエン共重合体である。
本発明のゴム状重合体の製造方法において、ストリッピング工程において、上記のクラム脱水工程用喰込み性改良剤の存在下で、ゴム状重合体及び有機溶媒からなる溶液又はスラリーにスチームを導入することにより有機溶媒をスチームストリッピングしてクラム分散体を得るが、スチームストリッピングの方法は公知の方法(新ポリマー製造プロセス、工業調査会、1994)がそのまま適用できる。
ストリッピング工程において、必要に応じて、他の添加剤{消泡剤、分散剤、乳化剤、浸透剤、反応停止剤、酸化防止剤、分散助剤、その他(軟化剤、補強剤、可塑剤、無機顔料、着色剤、導電性付与剤、帯電防止剤、難燃剤)}等を本発明の効果が損なわれない範囲で存在させてもよい。
クラム分散体を脱水してゴム状重合体からなるクラムを得る脱水工程において、脱水方法は公知の方法(新ポリマー製造プロセス、工業調査会、1994)がそのまま適用できる。
脱水工程において使用される脱水機としては、遠心型脱水機、圧縮型脱水機{ロール、バンバリー式脱水機及びスクリュー型脱水機等}等が挙げられる。これらのうち、喰込み性改良剤の効果をより発現できるという観点から、圧縮型脱水機が好ましく、さらに好ましくはロール及びスクリュー型脱水機であり、特に好ましくはスクリュー型脱水機である。
次に、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下、特記しない限り部は重量部を、%は重量%を意味する。
重量平均分子量は以下の条件で測定した。
(重量平均分子量)
機 種:東ソー株式会社製 HPLC−8020
検 出 器:東ソー株式会社製 RI−8021
解析ソフト:GPC−8020 model II
溶 離 液:メタノール:イオン交換水:酢酸ナトリウム=300:700:5(重量比)
溶離液流速:0.8ml/min
カラム温度:40℃
試料濃度 :0.4%溶離液溶液
カ ラ ム:東ソー株式会社製 TSKgel GuardColumnα+α6000+α3000
標準物質 :ポリエチレングリコール、重量平均分子量(Mw)540000、300000、101000、50000、4000、1000
乾燥重量の測定は、JIS K0067−1992 化学製品の減量及び残分試験方法 4.1乾燥減量試験、4.1.4(1)「第1法 大気圧下で加熱乾燥する方法」に準拠して乾燥温度130±3℃にて行った。
<実施例1>
滴下ライン、撹拌装置及び温度計付きの耐圧反応容器に、イオン交換水70部及びイソプロピルアルコール1部を投入し、密閉下で撹拌しながら100℃に加熱した後、95〜100℃を保ったまま撹拌しながら、スチレン10部及びアクリル酸62.3部の混合モノマーと、40%過硫酸ナトリウム水溶液0.5部とをそれぞれ別々の滴下ラインから一定速度で2時間かけて滴下した。滴下終了後、密閉下で95〜100℃で3時間維持した後、95〜100℃を維持しながら、徐々に圧力を抜きながらイソプロピルアルコールを留去した。イソプロピルアルコールの留去が無くなった後、95〜100℃を維持したままイオン交換水50部を滴下した。続いて95〜100℃を維持したまま減圧にしてイソプロピルアルコールの留去を完結させた。イソプロピルアルコールの留去が無くなった後に30℃まで冷却した(留去したイソプロピルアルコールの合計重量は1部であった。)。続いて、撹拌下で48%水酸化ナトリウム水溶液[試薬特級、関東化学(株)製]72.1部を40℃以上にならないように徐々に滴下した後、イオン交換水を加えて乾燥重量が20%となるように濃度を調整して、本発明の喰込み性改良剤(j1)[スチレン(10モル%)−アクリル酸ナトリウム塩(90モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、50,000であった。
<実施例2>
滴下ライン、撹拌装置及び温度計付きの耐圧反応容器に、イオン交換水6部、イソプロピルアルコール740部及び2−メルカプトエタノール1部を投入し、密閉下で撹拌しながら100℃に加熱した後、95〜100℃を保ったまま撹拌しながら、スチレン80部及びアクリル酸13.8部の混合モノマーと、40%過硫酸ナトリウム水溶液164.2部とをそれぞれ別々の滴下ラインから一定速度で2時間かけて滴下した。滴下終了後、密閉下で95〜100℃で3時間維持した後、95〜100℃を維持しながら、徐々に圧力を抜きながらイソプロピルアルコールを留去した。イソプロピルアルコールの留去が無くなった後、95〜100℃を維持したままイオン交換水50部を滴下した。続いて95〜100℃を維持したまま減圧にしてイソプロピルアルコールの留去させた。イソプロピルアルコールの留去が無くなった後に30℃まで冷却した(留去したイソプロピルアルコールの合計重量は740部であった。)。続いて、撹拌下で48%水酸化ナトリウム水溶液16部を40℃以上にならないように徐々に滴下した。続いて、イオン交換水を加えて乾燥重量が60%となるように濃度を調整した後、希釈溶媒であるプロピレングリコールを加えて仕込んだ単量体の合計重量が20%となるように濃度を調整し、本発明の喰込み性改良剤(j2)[スチレン(80モル%)−アクリル酸ナトリウム塩(20モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、2,000であった。
<実施例3>
滴下ライン、撹拌装置及び温度計付きの反応容器に無水マレイン酸56.5部及びメチルエチルケトン460部を投入し、密閉下で撹拌しながら70〜80℃で3時間加熱して無水マレイン酸を溶解させた後、70〜80℃の温度を維持したまま、スチレン40部と、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液32.2部とをそれぞれ別々の滴下ラインから一定速度で2時間かけて滴下した。滴下終了後、密閉下で80〜100℃まで加熱し、この温度を8時間維持した。続いて、80〜100℃を維持しながら徐々に圧力を抜きながらメチルエチルケトンを留去し、同時にイオン交換水50部を滴下ラインから投入した(イオン交換水の滴下速度の制御は行わなかった)。メチルエチルケトンの留去が無くなった後に30℃まで冷却した(留去したメチルエチルケトンの合計重量は460部であった。)。続いて撹拌下で28%アンモニア水溶液[試薬特級、ナカライテスク(株)製]17.5部を40℃以上にならないように徐々に滴下した後、イオン交換水を加えて乾燥重量が20%となるように濃度を調整して、本発明の喰込み性改良剤(j3)[スチレン(40モル%)−マレイン酸(30モル%)ーマレイン酸アンモニウム塩(30モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、7,500であった。
<実施例4>
「無水マレイン酸56.5部、メチルエチルケトン460部、スチレン40部、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液32.2部及び28%アンモニア水溶液17.5部」を、「フマル酸[試薬特級、和光純薬(株)製]26部、メチルエチルケトン450部、スチレン70部、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液35.2部及び48%水酸化ナトリウム水溶液37.4部」に変更したこと以外、実施例3と同様にして、本発明の喰込み性改良剤(j4)[スチレン(70モル%)−フマル酸ナトリウム塩(30モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、6,000であった。
<実施例5>
「イオン交換水70部、イソプロピルアルコール1部、スチレン10部、アクリル酸62.3部、40%過硫酸ナトリウム水溶液0.5部及び48%水酸化ナトリウム水溶液72.1部」を、「イオン交換水35部、イソプロピルアルコール0部、スチレン25部、アクリル酸51.9部、40%過硫酸ナトリウム水溶液0.2部及び48%水酸化ナトリウム水溶液12部」に変更したこと以外、実施例1と同様にして、本発明の喰込み性改良剤(j5)[スチレン(25モル%)−アクリル酸(60モル%)ーアクリル酸ナトリウム塩(15モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、100,000であった。
<実施例6>
「無水マレイン酸56.5部、メチルエチルケトン460部、スチレン40部、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液32.2部及び28%アンモニア水溶液17.5部」を、「マレイン酸[試薬特級、和光純薬(株)製]33.5部、メチルエチルケトン600部、スチレン70部、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液151.7部及び50%水酸化カリウム水溶液[試薬特級、和光純薬(株)製]64.6部」に変更したこと以外、実施例3と同様にして、本発明の喰込み性改良剤(j6)[スチレン(70モル%)−マレイン酸カリウム塩(30モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、3,000であった。
<実施例7>
滴下ライン、撹拌装置及び温度計付きの耐圧反応容器にイオン交換水100部及びイソプロピルアルコール100部を投入し、密閉下で撹拌しながら100℃に加熱した後、95〜100℃を保ったまま撹拌しながら、スチレン50部、メタクリル酸33.1部及びメタクリル酸メチル[試薬特級、関東化学(株)製]9.6部の混合モノマーと、40%過硫酸ナトリウム水溶液5.8部とをそれぞれ別々の滴下ラインから一定速度で2時間かけて滴下した。滴下終了後、密閉下で95〜100℃で3時間維持した。続いて、95〜100℃を維持しながら、徐々に圧力を抜きながらイソプロピルアルコールを留去した。イソプロピルアルコールの留去が無くなった後、95〜100℃を維持したままイオン交換水50部を滴下した。続いて95〜100℃を維持したまま減圧にしてイソプロピルアルコールの留去を完結させた。イソプロピルアルコールの留去が無くなった後に30℃まで冷却した(留去したイソプロピルアルコールの合計重量は100部であった。)。続いて、撹拌下で50%水酸化カリウム水溶液43.1部を40℃以上にならないように徐々に滴下した後、イオン交換水を加えて乾燥重量が20%となるように濃度を調整して、本発明の喰込み性改良剤(j7)[スチレン(55.6モル%)−メタクリル酸カリウム塩(44.4モル%)ーメタクリル酸メチル(11モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、20,000であった。
なお、[スチレン(55.6モル%)−メタクリル酸カリウム塩(44.4モル%)ーメタクリル酸メチル(11モル%)共重合体]の表記について、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2){本実施例の場合、スチレン及びメタクリル酸カリウム塩}のモル数に基づいた含有量を示す(以下についても同様である。)。
<実施例8>
「イソプロピルアルコール100部、スチレン50部、メタクリル酸33.1部、メタクリル酸メチル9.6部、40%過硫酸ナトリウム水溶液5.8部及び50%水酸化カリウム水溶液43.1部」を、「イソプロピルアルコール300部、スチレン40部、アクリル酸41.5部、アクリル酸ブチル[試薬特級、関東化学(株)製]0.1部、40%過硫酸ナトリウム水溶液11.3部及び2−メチルー2アミノー1−プロパノール[試薬特級、東京化成工業(株)製]56.8部」に変更したこと以外、実施例7と同様にして、本発明の喰込み性改良剤(j8)[スチレン(40モル%)−アクリル酸(6.1モル)ーアクリル酸2−メチルー2アミノープロパノール塩(53.9モル%)ーアクリル酸ブチル(0.1モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、5,000であった。
<実施例9>
滴下ライン、撹拌装置及び温度計付きの反応容器に無水マレイン酸57.3部及びメチルエチルケトン450部を投入し、密閉下で撹拌しながら70〜80℃で3時間加熱して無水マレイン酸を溶解させた後、70〜80℃の温度を維持したまま、αーメチルスチレン[試薬特級、米山薬品工業(株)製]30部及びアクリル酸オクタデシル[試薬特級、関東化学(株)製]2.7部の混合モノマーと、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液27部とをそれぞれ別々の滴下ラインから一定速度で2時間かけて滴下した。滴下終了後、密閉下で80〜100℃まで加熱し、この温度を8時間維持した。続いて、80〜100℃を維持しながら徐々に圧力を抜きながらメチルエチルケトンを留去し、同時にイオン交換水50部を滴下ラインから投入した(イオン交換水の滴下速度の制御は行わなかった)。メチルエチルケトンの留去が無くなった後に30℃まで冷却した(留去したメチルエチルケトンの合計重量は450部であった。)。続いて撹拌下で48%水酸化ナトリウム水溶液97.5部を40℃以上にならないように徐々に滴下した後、イオン交換水を加えて乾燥重量が20%となるように濃度を調整して、本発明の喰込み性改良剤(j9)[αーメチルスチレン(30.3モル%)−マレイン酸ナトリウム塩(69.7モル%)ーアクリル酸オクタデシル(1モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、8,000であった。
<実施例10>
滴下ライン、撹拌装置及び温度計付きの反応容器に無水マレイン酸47.1部及びエチレングリコールモノブチルエーテル[試薬特級、東京化成工業(株)製]28.4部を投入し、密閉下で撹拌しながら70〜90℃で3時間加熱した後、撹拌下でメチルエチルケトン350部を投入した。続いて、70〜80℃の温度を維持したまま、スチレン50部及び30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液4.2部とをそれぞれ別々の滴下ラインから一定速度で2時間かけて滴下した。滴下終了後、密閉下で80〜100℃まで加熱し、この温度を8時間維持した。続いて、80〜100℃を維持しながら徐々に圧力を抜きながらメチルエチルケトンを留去し、同時にイオン交換水50部を滴下ラインから投入した(イオン交換水の滴下速度の制御は行わなかった)。メチルエチルケトンの留去が無くなった後に30℃まで冷却した(留去したメチルエチルケトンの合計重量は350部であった。)。続いて撹拌下で28%アンモニウム水溶液43.8部を40℃以上にならないように徐々に滴下した後、イオン交換水を加えて乾燥重量が20%となるように濃度を調整して、本発明の喰込み性改良剤(j10)[スチレン(66.7モル%)−マレイン酸アンモニウム塩(33.3モル%)ーマレイン酸モノブトキシエチレングリコールエステルアンモニウム塩(33.3モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、20,000であった。
<実施例11>
「無水マレイン酸57.3部、メチルエチルケトン450部、αーメチルスチレン30部、アクリル酸オクタデシル2.7部、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液27部及び48%水酸化ナトリウム水溶液97.5部」を、「無水マレイン酸23.6部、メチルエチルケトン350部、スチレン25部、アクリル酸ポリオキシエチレン(オキシエチレン;2モル)[ブレンマーAE−90、日油(株)製]エステル76.9部、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液14.6部及び48%水酸化ナトリウム水溶液16部」に変更したこと以外、実施例9と同様にして、本発明の喰込み性改良剤(j11)[スチレン(50モル%)−マレイン酸(10モル%)ーマレイン酸ナトリウム塩(40モル%)ーアクリル酸ポリオキシエチレン(オキシエチレン;2モル)エステル(100モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、10,000であった。
<実施例12>
「無水マレイン酸57.3部、メチルエチルケトン450部、αーメチルスチレン30部、アクリル酸オクタデシル2.7部、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液27部及び48%水酸化ナトリウム水溶液97.5部」を、「無水マレイン酸18.9部、メチルエチルケトン600部、スチレン10部、メタクリル酸メトキシポリオキシエチレン(オキシエチレン;90モル)[ブレンマーPME−4000、日油(株)製]エステル2400部、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液20.2部及び48%水酸化ナトリウム水溶液0.016部」に変更したこと以外、実施例9と同様にして、本発明の喰込み性改良剤(j12)[スチレン(33.3モル%)−マレイン酸(66.63モル%)ーマレイン酸ナトリウム塩(0.07モル%)ーメタクリル酸メトキシポリオキシエチレン(オキシエチレン;90モル)エステル(233モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、40,000であった。
<実施例13>
「無水マレイン酸47.1部、エチレングリコールモノブチルエーテル28.4部、スチレン50部、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液4.2部及び28%アンモニウム水溶液43.8部」を、「無水マレイン酸70.7部、ポリオキシプロピレン(オキシプロピレン;4〜5モル)モノブチルエーテル[ニューポール LBー65、三洋化成工業(株)製]32.7部、スチレン25部、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液15部及び48%水酸化ナトリウム水溶液112.4部」に変更したこと以外、実施例10と同様にして、本発明の喰込み性改良剤(j13)[スチレン(27.8モル%)−マレイン酸ナトリウム塩(72.2モル%)ーマレイン酸モノブトキシポリオキシプロピレン(オキシプロピレン;4〜5モル)エステルナトリウム塩(11モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、10,000であった。
<実施例14>
「エチレングリコールモノブチルエーテル28.4部、メチルエチルケトン350部、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液4.2部及び28%アンモニウム水溶液43.8部」を、「ポリオキシプロピレン(オキシプロピレン;40モル)モノブチルエーテル[ニューポール LBー1715、三洋化成工業(株)製]115.4部、メチルエチルケトン600部、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液7.1部及び48%水酸化ナトリウム水溶液76.1部」に変更したこと以外、実施例10と同様にして、本発明の喰込み性改良剤(j14)[スチレン(52.6モル%)ーマレイン酸ナトリウム塩(47.4モル%)ーマレイン酸モノブトキシポリオキシプロピレン(オキシプロピレン;40モル)エステルナトリウム塩(5.2モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、20,000であった。
<実施例15>
「無水マレイン酸57.3部、メチルエチルケトン450部、αーメチルスチレン30部、アクリル酸オクタデシル2.7部、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液27部及び48%水酸化ナトリウム水溶液97.5部」を、「無水マレイン酸37.7部、メチルエチルケトン600部、スチレン40部、アクリル酸オクタデシルポリオキシエチレン(オキシエチレン;30モル)エステル[ブレンマーPSE−1300、日油(株)製]316部、30%2,2’−アゾビスイソブチロニトリルメチルエチルケトン溶液13.1部及び48%水酸化ナトリウム水溶液64.1部」に変更したこと以外、実施例9と同様にして、本発明の喰込み性改良剤(j15)[スチレン(50モル%)−マレイン酸ナトリウム(50モル%)ーアクリル酸オクタデシルポリオキシエチレン(オキシエチレン;30モル)エステル(25モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、20,000であった。
<比較例1>
「イオン交換水70部、イソプロピルアルコール1部、スチレン10部、アクリル酸62.3部、40%過硫酸ナトリウム水溶液0.5部及び48%水酸化ナトリウム水溶液72.1部」を、「イオン交換水100部、イソプロピルアルコール100部、スチレン1部、アクリル酸68.5部、40%過硫酸ナトリウム水溶液6.1部及び48%水酸化ナトリウム水溶液79.3部」に変更したこと以外、実施例1と同様にして、比較用の喰込み性改良剤(h1)[スチレン(1モル%)ーアクリル酸ナトリウム塩(99モル%)共重合体]を得た。重量平均分子量は、10,000であった。
<比較例2>
「イオン交換水70部、イソプロピルアルコール1部、スチレン10部、アクリル酸62.3部、40%過硫酸ナトリウム水溶液0.5部及び48%水酸化ナトリウム水溶液72.1部」を、「イオン交換水100部、イソプロピルアルコール100部、スチレン0部、アクリル酸100部、40%過硫酸ナトリウム水溶液8.8部及び48%水酸化ナトリウム水溶液115.7部」に変更したこと以外、実施例1と同様にして、比較用の喰込み性改良剤(h2)[ポリアクリル酸ナトリウム塩(99モル%)]を得た。重量平均分子量は、10,000であった。
<比較例3>
ポリエチレンオキサイドープロピレンオキサイドブロック共重合体(ニューポールPEー64、三洋化成工業(株)製、「ニューポール」は同社の登録商標である。)10部、ジイソブチレンーマレイン酸ナトリウム共重合体(ポリスターOM、日油(株)製、「ポリスター」は同社の登録商標である。)40部を均一混合し、イオン交換水を加えて乾燥重量が20%となるように濃度を調整して、特許文献1の実施例1を想定した比較用の喰込み性改良剤(h3)とした。
実施例及び比較例で得た喰込み性改良剤(j1)〜(j15)及び(h1)〜(h3)を用いて、以下のようにして応力測定試験を行い、これらの結果を以下に示す。
<評価用水溶液(喰込み性改良剤水溶液)の調製>
110mLガラス瓶に評価試料(実施例及び比較例で得た喰込み性改良剤)0.5gと、イオン交換水99.5gとを投入した後、スターラーピース及びマグネチックスターラーにて30分混合し、評価試料(喰込み性改良剤)を均一溶解させて、評価用水溶液(喰込み性改良剤水溶液)を得た。
<クラム分散体の調製>
スチレンブタジエンゴム{Nipol NS116R 日本ゼオン(株)製}を10mgの塊になるように切りとり、全量で100mg(塊10個分)を評価用水溶液(喰込み性改良剤水溶液)100gに投入して30分間、80℃にて混合撹拌してクラム分散体を得た。
<応力測定方法>
ANTONPAAR社製粘弾性測定装置MCR301を用いて、測定台を80℃に調整した後、クラム分散体からクラムを10mg(塊1個分)取り出し、測定台上にのせてから、パラレルプレート(PP25;プレート径25mm)をのせて(ギャップ位置d=1mm)、ひずみ100%、角周波数10(1/s)の条件下120秒かけてひずみを生じさせた際の応力を測定し、120秒後の応力(Pa)を読み取った。この操作を10mgの塊10個分について繰り返して、10個のデータの平均値を算出した。これらの結果を表1に示す。数値の大きい方が喰込み性が高いことを意味し好ましい。
クラム分散体のゴム状重合体の表面には評価試料(喰込み性改良剤)が吸着しており、これを金属プレートで挟み、ひずみを生じさせた際の応力を測定することによって、クラムが脱水機表面の金属と接触した際の抵抗力(すなわち、喰込み性)と相関があると考えられる。すなわち、応力値が小さければ、クラムの脱水機表面における抵抗力が小さく、クラムが脱水機へ入り込みにくいことを示し、一方、応力値が大きいほどクラムの脱水機表面における抵抗力が大きく、クラムが脱水機へ入り込みやすく喰込み性が良好であると考えられる。
Figure 0006216927
本発明の喰込み性改良剤(実施例1〜15)の120秒後の応力は大きく、比較用の喰込み性改良剤(比較例1〜3)に比べ、喰込み性が優れることが示唆された。

Claims (2)

  1. ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)を必須構成単量体とする共重合体(A1)を含有してなり、
    エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)が(メタ)アクリル酸(塩)であり、
    ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位のモル数に基づいて、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位の含有量が10〜80モル%、エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位の含有量が20〜90モル%であるか;

    ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)
    (a2)を構成単量体とする共重合体(A2)を含有してなり、
    エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)がマレイン酸カリウム塩、マレイン酸アンモニウム塩又はフマル酸ナトリウム塩であり、
    ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位のモル数に基づいて、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位の含有量が40〜70モル%、エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位の含有量が30〜60モル%であるか;又は

    ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)、エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)及びエチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)を構成単量体とする共重合体(A3)を含有してなり、
    ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位及びエチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位のモル数に基づいて、ビニル基含有芳香族炭化水素(a1)単位の含有量が25〜70モル%、エチレン性不飽和カルボン酸(塩)(a2)単位の含有量が30〜75モル%エチレン性不飽和カルボン酸エステル(a3)単位の含有量が0.1〜233モル%であることを特徴とするクラム脱水工程用喰込み性改良剤(1分子中に各々5〜50個のカルボキシル基とスルホン基の両方を含む水溶性ポリアニオン化合物及びスチレン・マレイン酸共重合物ナトリウム塩のいずれも含まない。)。
  2. 請求項1に記載されたクラム脱水工程用喰込み性改良剤の存在下で、ゴム状重合体及び有機溶媒からなる溶液又はスラリーにスチームを導入することにより有機溶媒をスチームストリッピングしてクラム分散体を得るストリッピング工程と、
    クラム分散体を脱水してゴム状重合体からなるクラムを得る脱水工程とを含むことを特徴とするゴム状重合体の製造方法。
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