JP6506072B2 - N−ビニルラクタム系重合体およびn−ビニルラクタム系重合体の製造方法 - Google Patents

N−ビニルラクタム系重合体およびn−ビニルラクタム系重合体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、N−ビニルラクタム系重合体の製造方法に関する。より詳しくは、低分子量のN−ビニルラクタム系重合体を効率よく製造することが可能なN−ビニルラクタム系重合体の製造方法に関するものである。
N−ビニルラクタム系重合体、例えばポリビニルピロリドンは、安全な機能性ポリマーとして、幅広い分野で用いられている。例えば、化粧品、医農薬中間体、食品添加物、感光性電子材料、粘着付与剤などの用途や、種々の特殊工業用途(例えば、中空糸膜の製造)に用いられている。
N−ビニルラクタム系重合体の製造方法に関して、例えば、特許文献1には、ビニルピロリドン単量体を溶液中でラジカル重合開始剤を用いて重合させるビニルピロリドン重合体の製造方法において、ラジカル重合開始剤として有機過酸化物及び/又はアゾ系化合物を用い、さらに分子量調整剤として過酸化水素を用いることを特徴とするビニルピロリドン重合体の製造方法が開示されている。特許文献1にはさらに、上記製造方法によれば、ロット間のK値のバラツキの極めて小さいビニルピロリドン重合体が得られることが開示されている。
また特許文献2には、ビニルピロリドン重合体の製造方法においてラジカル重合開始剤として過酸化水素を用い、さらにpH調整剤として水酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウムを用いることを特徴とするビニルピロリドン重合体の製造方法が開示されている。
特開2007−231135号公報 特開昭62−62804号公報
従来より、N−ビニルラクタム系重合体の分子量を調整するために、重合開始剤の使用量を調整する方法や、連鎖移動剤(分子量調整剤)を使用する方法が良く知られている。中でも低分子量のN−ビニルラクタム系重合体を製造する場合には、多量の重合開始剤若しくは連鎖移動剤の存在下で、N−ビニルラクタムを重合する方法が、一般的に採用される。
しかし、重合時に多量の重合開始剤若しくは連鎖移動剤を使用した場合、単量体に由来する副生成物の副生量が増加する傾向にある。これらの副生成物の安全性は十分とは言い難いことから、用途によっては副生成物の除去のために、複雑な工程が必要になったり、コストが増大するなどして、煩雑である。
そこで本発明は、重合開始剤や連鎖移動剤の使用量を低減し、副生成物の生成を抑制しつつ、低分子量のN−ビニルラクタム系重合体を簡便に製造することが可能な、N−ビニルラクタム系重合体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行った。その結果、特定の工程を含み、N−ビニルラクタム系重合体を製造することにより、副生成物の生成が効果的に抑制され、容易に低分子量のN−ビニルラクタム系重合体を製造することが可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明にかかるN−ビニルラクタム系重合体の製造方法は、全単量体成分1モルに対して、0.05g〜15gの重合開始剤ならびに0g以上2g以下の連鎖移動剤を使用して、N−ビニルラクタムから、フィケンチャー法によるK値が85以上120以下であるN−ビニルラクタム系重合体を製造する重合工程と;該重合工程で得られたK値が85以上120以下であるN−ビニルラクタム系重合体100質量%に対し0.01質量%以上500質量%以下の過酸化水素の存在下で、K値が85以上120以下であるN−ビニルラクタム系重合体を、K値が10以上50以下になるように、反応温度25℃以上150℃以下で低分子量化する工程と;を含むか、または、全単量体成分1モルに対して、0.05g〜15gの重合開始剤ならびに0g以上2g以下の連鎖移動剤を使用して、N−ビニルラクタムから、フィケンチャー法によるK値が30以上120以下であるN−ビニルラクタム系重合体を製造する重合工程と;該重合工程で得られたK値が30以上120以下であるN−ビニルラクタム系重合体100質量%に対し0.01質量%以上500質量%以下の過酸化水素と、モール塩(Fe(NH(SO・6HO)、硫酸第一鉄・7水和物、塩化第一鉄、塩化マンガンからなる群から選択された少なくとも1つの重金属化合物との存在下で、K値が30以上120以下であるN−ビニルラクタム系重合体を、K値が10以上50以下になるように、反応温度25℃以上150℃以下で低分子量化する工程と;を含む、N−ビニルラクタム系重合体の製造方法である。
本発明の製造方法によれば、副生成物の生成を抑制しつつ、低分子量のN−ビニルラクタム系重合体を簡便に製造することが可能となる。
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
[N−ビニルラクタム系重合体]
本発明においてN−ビニルラクタム系重合体とは、N−ビニルラクタムに由来する構造単位を有する重合体をいう。ここで、N−ビニルラクタムに由来する構造単位とは、N−ビニルラクタムがラジカル重合して形成される構造単位を言い、具体的にはN−ビニルラクタムの重合性炭素炭素二重結合が炭素炭素単結合になった構造単位である。
N−ビニルラクタムとしては、環状のラクタム環を有する単量体であり、例えば、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、およびこれらの水素原子の1つまたは2つ以上が、置換基で置換された構造を有する化合物が例示される。置換基としては、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20のカルボキシエステル基、炭素数1〜20のアミノ基、水酸基、カルボン酸(塩)基、スルホン酸(塩)基、次亜リン酸(塩)基、等が例示される。
N−ビニルラクタムの中でも、本発明の製造方法による低分子量化の効果が顕著であり、例えば重合体を中空糸の製造に好ましく使用できる傾向にあることから、から、N−ビニルピロリドン、および/またはN−ビニルカプロラクタムを必須とすることが好ましい。
上記N−ビニルラクタム系重合体は、N−ビニルラクタムに由来する構造単位に加え、N−ビニルラクタム以外の単量体(以下、「その他の単量体」という)に由来する構造単位を有していても良い。
上記その他の単量体としては、具体的には、アクリル酸、メタアクリル酸、クロトン酸、αーヒドロキシアクリル酸、α−ヒドロキシメチルアクリル酸、及びこれらの塩、及びその誘導体等の、不飽和モノカルボン酸系単量体;イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、2−メチレングルタル酸、及びこれらの塩(一塩であっても二塩であっても良い)等の不飽和ジカルボン酸系単量体;3−アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、イソプレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸及びこれらの塩等のスルホン酸系単量体;ビニルピリジン、ビニルイミダゾール、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリレート、アミノエチルメタクリレート、ジアリルアミン、ジアリルジメチルアミン、およびこれらの4級化物や塩等のアミノ基含有単量体;N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニル−N−メチルホルムアミド、N−ビニル−N−メチルアセトアミド、N−ビニルオキサゾリドン等のN−ビニル単量体;(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド等のアミド系単量体;3−(メタ)アリルオキシ−1,2−ジヒドロキシプロパン、3−アリルオキシ−1,2−ジヒドロキシプロパン、(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系単量体;上記不飽和アルコール系単量体にアルキレンオキシドを付加した構造を有するポリアルキレングリコール系単量体;ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル系単量体;スチレン、インデン、ビニルアニリン等のビニルアリール単量体;イソブチレン、オクテン等のアルケン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のカルボン酸ビニル類;が挙げられる。また、上記他の単量体は、1種を単独で使用してもあるいは2種以上を併用しても良い。上記塩としては、金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩が例示される。
本発明において、その他の単量体に由来する構造単位とは、その他の単量体が重合して形成される構造単位であり、具体的には、その他の単量体の重合性の炭素炭素二重結合が単結合になった構造である。例えば、その他の単量体がアクリル酸ブチル(CH=CHCOOC)である場合、その他の単量体に由来する構造単位は、−CH−CH(COOC)−、で表すことができる。
上記N−ビニルラクタム系重合体は、N−ビニルラクタム系重合体に含まれる全単量体に由来の構造単位(N−ビニルラクタムに由来する構造単位とその他の単量体に由来する構造単位の総量)100モル%に対するN−ビニルラクタムに由来する構造単位の割合(モル%)は、本発明の製造方法による低分子量化の効果が顕著であり、例えば重合体を中空糸の製造に好ましく使用できる傾向にあることから、50モル%以上、100モル%以下であることが好ましく、80モル%以上、100モル%以下であることがより好ましく、90モル%以上、100モル%以下であることがさらに好ましく、100モル%であることがもっとも好ましい。
上記N−ビニルラクタム系重合体は、N−ビニルラクタム系重合体に含まれる全単量体に由来の構造単位100モル%に対するその他の単量体に由来する構造単位の割合(モル%)が、0モル%以上、50モル%以下であることが好ましく、0モル%以上、20モル%以下であることがより好ましく、0モル%以上、10モル%以下であることがさらに好ましく、0モル%であることがもっとも好ましい。
上記N−ビニルラクタム系重合体が共重合体の場合には、各構成単位は、ブロック状であっても、ランダム状であっても、規則的に存在していても構わない。
上記N−ビニルラクタム系重合体は、重合開始剤や連鎖移動剤に由来する構造単位を含んでいても良い。
本発明で製造されるN−ビニルラクタム系重合体は、例えば後述する方法により製造することによって、高分子量領域の重合体の含有量を少なくすることが可能となる。すなわち、本発明で製造されるN−ビニルラクタム系重合体は、分子量分布の小さいN−ビニルラクタム系重合体でもある。
本発明で製造されるN−ビニルラクタム系重合体は、フィケンチャー法によるK値が10以上である。また、フィケンチャー法によるK値が50以下である。なお、フィケンチャー法によるK値については後述する。
本発明で製造されるN−ビニルラクタム系重合体は、多分散度(z平均分子量(Mz)/重量平均分子量(Mw))が、2.35以下であることが好ましく、2.32以下であることがより好ましい。多分散度の下限値としては、特に制限は無いが、例えば1.00であり、好ましくは1.50である。
[本発明のN−ビニルラクタム系重合体の製造方法]
本発明のN−ビニルラクタム系重合体の製造方法(以下、「本発明の製造方法」ともいう)は、過酸化水素の存在下で、N−ビニルラクタム系重合体を低分子量化する工程(以下、「低分子量化工程」ともいう)を含む。
<低分子量化工程>
低分子量化工程で使用するN−ビニルラクタム系重合体(低分子量前のN−ビニルラクタム系重合体)は、任意の方法で製造することができる。上記N−ビニルラクタム系重合体は、市販のものを購入して使用しても良いし、例えば後述する「重合工程」を経て製造したものを使用しても良い。すなわち、本発明の製造方法は、後述する「重合工程」を含んでも良いし、含まなくても良い。
上記低分子量化工程では、N−ビニルラクタム系重合体の分子量(フィケンチャー法によるK値)が、好ましくは5以上、より好ましくは10以上、さらに好ましくは20以上、低下する。上記範囲で低下することにより、副生成物が効果的に低減する傾向にある。分子量の低減の上限は、特に制限は無いが、120以下であることが好ましく、110以下であることがより好ましく、100以下であることがさらに好ましい。上記範囲で低下することにより、低分子量化工程の所要時間が低減できる傾向にある。
上記低分子量化工程では、使用するN−ビニルラクタム系重合体(低分子量前のN−ビニルラクタム系重合体)のフィケンチャー法によるK値は、20以上、150以下であることが好ましく、25以上、130以下であることが好ましく、30以上、120以下であることがより好ましい。
上記低分子量化工程では、生成するN−ビニルラクタム系重合体(低分子量後のN−ビニルラクタム系重合体)のフィケンチャー法によるK値は、10以上、50以下である。
上記フィケンチャー法によるK値は、以下の測定方法によって求めることができる。K値が20未満である場合には5%(g/100ml)溶液の粘度を測定し、K値が20以上の場合は1%(g/100ml)溶液の粘度を測定する。試料濃度は乾燥物換算する。K値が20以上の場合、試料は1.0gを精密に計りとり、100mlのメスフラスコに入れ、室温で蒸留水を加え、振とうしながら完全に溶かして蒸留水を加えて正確に100mlとする。この試料溶液を恒温槽(25±0.2℃)で30分放置後、ウベローデ型粘度計を用いて測定する。溶液が2つの印線の間を流れる時間を測定する。数回測定し、平均値をとる。相対粘度を測定するために、蒸留水についても同様に測定する。2つの得られた流動時間をハーゲンバッハ−キュッテ(Hagenbach−Couette)の補正に基づいて補正する。
Figure 0006506072
上記式中、Zは濃度Cの溶液の相対粘度(ηrel)、Cは濃度(%:g/100ml)である。
相対粘度ηrelは次式により得られる。
ηrel=(溶液の流動時間)÷(水の流動時間).
上記低分子量化工程は、過酸化水素の存在下で行われる。上記低分子量化工程における過酸化水素の使用量は、N−ビニルラクタム系重合体の使用量100質量%に対し、0.01質量%以上、500質量%以下であり、0.05質量%以上、300質量%以下使用することが好ましい。上記範囲で使用することにより、N−ビニルラクタム系重合体の低分子量化が効率よく進行する傾向にある。
上記低分子量化工程は、過酸化水素に加え、重金属イオンの存在下で行うことが好ましい。本発明で重金属イオンとは、比重が4g/cm以上の金属のイオンを意味する。重金属イオンを使用することで、ヒドロキシラジカルが効果的に発生し、N−ビニルラクタム系重合体の低分子量化反応が効率よく進行する傾向にある。上記重金属イオンは、例えば重金属化合物を溶解して発生させることができる。上記重金属化合物としては、モール塩(Fe(NH(SO・6HO)、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。
上記重金属イオンの使用量としては、重合反応液全量に対して、0ppm以上、100ppm以下であることが好ましく、0ppm以上、50ppm以下であることがより好ましい。
上記低分子量化工程は、通常は溶剤の存在下で行われる。溶剤の使用量は、N−ビニルラクタム系重合体100質量部に対して、15質量部以上、2000部以下使用することが好ましく、20質量部以上、1000質量部以下使用することがより好ましい。
上記低分子量化工程で使用可能な溶剤としては、水;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等の低級ケトン類;ジメチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類;ジメチルホルムアルデヒド等のアミド類が挙げられる。これらの溶剤の中でも、水を必須とする溶剤が好ましく、水を溶剤100質量%に対して、50〜100質量%含む溶剤がより好ましく、水を70〜100質量%含む溶剤がさらに好ましい。
上記低分子量化工程は、反応温度25℃以上、150℃以下で行、35℃以上、130℃以下で行うことが好ましく、40℃以上、100℃以下で行うことがより好ましい。
上記反応温度は、反応中、常にほぼ一定に保持する必要はなく、変動させても良い。
上記低分子量化工程は、副生成物の生成が抑制される傾向にあることから、N−ビニルラクタムの含有量が、N−ビニルラクタム系重合体100質量%に対し、0質量%以上、1質量%以下の条件下で行うことが好ましく、0質量%以上、0.5質量%以下の条件下で行うことがより好ましく、0質量%以上、0.1質量%以下の条件下で行うことがさらに好ましい。
上記低分子量化工程は、反応時間を5分以上、400分以下とすることが好ましく、10分以上、200分以下とすることがより好ましい。
上記低分子量化工程は、静置条件下で行っても良いが、撹拌条件下で行うことが好ましい。
本発明の製造方法は、低分子量化工程を含むことにより、連鎖移動剤の使用量を比較的低減しても、低分子量のN−ビニルラクタム系重合体を製造することが可能となる。このようなことにも起因して、本発明の製造方法は、残存単量体や副生成物の生成を低く抑えることが可能となる。
本発明の製造方法により得られるN−ビニルラクタム系重合体(組成物)は、2−ピロリドンやε−カプロラクタムの含有量を低く抑えることが可能である。上記N−ビニルラクタム系重合体(組成物)における、2−ピロリドンとε−カプロラクタムの合計の含有量は、N−ビニルラクタム系重合体100質量%に対して、0質量%以上、1.0質量%以下であることが好ましく、0質量%以上、0.8質量%以下であることがより好ましい。
本発明の製造方法により得られるN−ビニルラクタム系重合体(組成物)は、N−ビニルラクタムの含有量を低く抑えることが可能である。上記N−ビニルラクタム系重合体(組成物)における、N−ビニルラクタム(2種以上存在する場合にはその合計)の含有量は、N−ビニルラクタム系重合体100質量%に対して、0質量%以上、0.1質量%以下であることが好ましく、0質量%以上、0.05質量%以下であることがより好ましい。
<重合工程>
本発明の製造方法は、任意であるが、N−ビニルラクタムを重合する工程(以下、「重合工程」ともいう)を含んでも良い。
上記重合工程においては、重合開始剤の存在下でN−ビニルラクタムを必須とする単量体成分を重合することが好ましい。
上記単量体成分は、N−ビニルラクタム以外にその他の単量体を含んでいても良いが、全単量体(N−ビニルラクタムとその他の単量体)に対するN−ビニルラクタムの使用割合は、本発明の製造方法による低分子量化の効果が顕著であり、例えば重合体を中空糸の製造に好ましく使用できる傾向にあることから、50モル%以上、100モル%以下であることが好ましく、80モル%以上、100モル%以下であることがより好ましく、90モル%以上、100モル%以下であることがさらに好ましく、100モル%であることがもっとも好ましい。
全単量体に対するその他の単量体の使用割合は、0モル%以上、50モル%以下であることが好ましく、0モル%以上、20モル%以下であることがより好ましく、0モル%以上、10モル%以下であることがさらに好ましく、0モル%であることがもっとも好ましい。
上記重合工程で使用可能な重合開始剤は任意であるが、副生成物が低減する傾向にあることから、例えば水溶性アゾ化合物や水溶性有機過酸化物を使用することが好ましい。
ここで、アゾ系重合開始剤とは、アゾ結合を有し熱などによりラジカルを発生する化合物を言う。上記重合する工程で使用可能な水溶性アゾ系重合開始剤としては、2,2’−ビス(2−イミダゾリン−2−イル)[2,2’−アゾビスプロパン]二塩酸塩、2,2’−ビス(2−イミダゾリン−2−イル)[2,2’−アゾビスプロパン]二硫酸塩、2,2’−アゾビス−2−アミジノプロパン二塩酸塩、2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]、2,2’−アゾビス{2−[1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリン−2−イル]プロパン}二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、2,2’−アゾビス(1−イミノ−1−ピロリジノ−2−メチルプロパン)二塩酸塩等が例示される。
上記アゾ系重合開始剤は、10時間半減温度が30℃以上90℃以下であるものが好ましく、より好ましくは10時間半減温度が40℃以上70℃以下であるものである。
上記重合工程で使用可能な水溶性有機過酸化物としては、ターシャリーブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ターシャリーヘキシルヒドロペルオキシド、p−メンタンヒドロペルオキシド等のアルキルヒドロペルオキシド;ターシャリーブチルペルオキシアセテート、ジスクシノイルペルオキシド、過酢酸等が例示される。
上記有機過酸化物は、10時間半減温度が30℃以上180℃以下であるものが好ましく、より好ましくは10時間半減温度が40℃以上170℃以下であるものである。
上記重合工程で使用する重合開始剤の使用量(複数種使用する場合はその総量)は、目的とするN−ビニルラクタム系重合体の分子量等にもよるが、全単量体成分1モルに対して、0.05g〜15gであり、0.1〜12gであることが好ましい。本発明の製造方法によれば、所定の分子量のN−ビニルラクタム系重合体を製造するために必要な重合開始剤の使用量を少なくできる傾向にある。
上記重合工程においては、必要に応じて連鎖移動剤を用いても良い。連鎖移動剤としては、具体的には、メルカプトエタノール、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;四塩化炭素、塩化メチレン、ブロモホルム、ブロモトリクロロエタン等の、ハロゲン化物;イソプロパノール、グリセリン等の、第2級アルコール;次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム等の次亜リン酸(塩)(これらの水和物を含む);亜リン酸、亜リン酸ナトリウム等の亜リン酸(塩);亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム等の亜硫酸(塩);亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム等の重亜硫酸(塩);亜ジチオン酸ナトリウム等の亜ジチオン酸(塩);ピロ亜硫酸カリウム等のピロ亜硫酸(塩);などが挙げられる。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。
連鎖移動剤の使用量としては、目的とするN−ビニルラクタム系重合体の分子量等にもよるが、単量体(N−ビニルラクタムおよびその他の単量体)の使用量1モルに対して、0g以上、2g以下であり、0g以上、1g以下であることが好ましく、0g以上、0.5g以下であることがより好ましい。本発明の製造方法によれば、所定の分子量のN−ビニルラクタム系重合体を製造するために必要な連鎖移動剤の使用量を少なくできる傾向にある。
上記重合工程は、溶媒を使用することが好ましい。溶媒としては、上記低分子量化工程の説明で例示した溶剤と同様の物質が例示される。
溶媒の使用量としては、単量体100質量%に対して40〜200質量%が好ましい。より好ましくは、45質量%以上であり、更に好ましくは、50質量%以上である。また、より好ましくは、180質量%以下であり、更に好ましくは、150質量%以下である。溶媒の使用量が40質量%未満であると、得られる重合体の分子量が高くなるおそれがあり、200質量%を超えると、得られる重合体の濃度が低くなり、保管等のコストが高額になるおそれがある。
上記重合工程における重合は、通常、0℃以上で行われることが好ましく、また、150℃以下で行われることが好ましい。より好ましくは、40℃以上であり、更に好ましくは、60℃以上であり、特に好ましくは、80℃以上である。また、より好ましくは、120℃以下であり、更に好ましくは、110℃以下である。
上記重合温度は、重合反応において、常にほぼ一定に保持する必要はなく、例えば、室温から重合を開始し、適当な昇温時間又は昇温速度で設定温度まで昇温し、その後、設定温度を保持するようにしてもよいし、単量体成分や開始剤等の滴下方法に応じて、重合反応中に経時的に温度変動(昇温又は降温)させてもよい。
上記重合工程における重合時間は特に制限されないが、好ましくは30〜540分であり、より好ましくは45〜510分であり、さらに好ましくは60〜480分であり、最も好ましくは90〜450分である。なお、本発明において、「重合時間」とは、特に断らない限り、単量体を添加している時間を表す。
上記重合工程における反応系内の圧力としては、常圧(大気圧)下、減圧下、加圧下の何れであってもよいが、得られる重合体の分子量の点で、常圧下、又は、反応系内を密閉し、加圧下で行うのが好ましい。また、加圧装置や減圧装置、耐圧性の反応容器や配管等の設備の点で、常圧(大気圧)下で行うのが好ましい。反応系内の雰囲気としては、空気雰囲気でもよいが、不活性雰囲気であっても良く、例えば、重合開始前に系内を窒素等の不活性ガスで置換しても良い。
上記N−ビニルラクタム系重合体は、任意であるが、上述した工程以外の工程を含んで製造しても構わない。例えば、熟成工程、pH調整工程、重合開始剤や連鎖移動剤の失活工程、希釈工程、乾燥工程、濃縮工程、精製工程等が挙げられる。
以下に実施例を掲げて本発明をさら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「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。
<重合体水溶液の固形分測定方法>
窒素雰囲気下、150℃に加熱したオーブンで重合体水溶液2.0g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(%)を算出した。
<単量体及び副生成物の分析>
単量体及び副生成物の分析は、以下の条件で、液体クロマトグラフィーを用いて分析した。
装置:資生堂「NANOSPACESI−2」
カラム:資生堂「CAPCELLPAK C18 UG120」、20℃
溶離液:LC用メタノール(和光純薬工業株式会社製)/超純水=1/24(質量比)、1−ヘプタンスルホン酸0.4質量%添加
流速:100μL/min。
<重合平均分子量の測定条件>
本発明において、ポリマーの重量平均分子量Mw、数平均分子量Mn、そしてZ平均分子量Mzは、ゲルパーミエーションクロマトグラフ法(以下、GPC法)で測定され、ポリエチレンオキサイド換算値として示される。
数平均分子量Mnは、高分子化合物に含まれる低分子量物による寄与を反映する。これに対して、MwとMzは高分子量物による寄与を反映し、Mzは、より高分子量物の寄与を大きく反映する。そのため、分子量分布Mw/Mnや多分散度Mz/Mwを用いることにより分子量分布の広がりを評価することができる。Mw/Mnが1であるとき単分散であり、大きくなるにつれて分子量分布が低分子量側を中心にブロードになることを示す。一方、Mz/Mwは大きくなるにつれて、分子量分布が高分子量側を中心にブロードになることを示す。
上記のように、Mw/MnとMz/Mwの示す分子量分布の広がりは異なるため、Mw/Mnが大きい場合でも、Mz/Mwが同様に大きくなるとは限らない。
本発明においては多分散度Mz/Mwを用いて分子量分布の広がりを評価した。
装置:日立製作所製 LaChrom
検出器:RI
カラム:東ソー製 TSK−GEL ALPHA−M
カラム温度:40℃
流速:0.8ml/min
検量線:TSKgel standard Poly(ethylene oxide)
溶離液:アセトニトリルと0.8M 硝酸ナトリウム水溶液とを1:4で混合した溶液。
<実施例1>
二枚パドル型の攪拌翼、ガラス製の蓋、撹拌シール付の撹拌器、温度センサーを備えたガラス製反応容器に、19.5%のポリビニルピロリドン水溶液(K値85)25.5質量部を仕込み、35%の過酸化水素水7.1質量部と1000ppmの硫酸第一鉄・7水和物水溶液0.5質量部とを加えて200rpmで撹拌した。その後90℃まで昇温して、300分撹拌を続けて反応を完結させて目的の低分子量体Aを得た。
得られた低分子量体AのK値は33.0、Mz/Mw=2.25、副生成物の量はポリビニルピロリドンに対して0.3質量%であった。
<実施例2>
二枚パドル型の攪拌翼、ガラス製の蓋、撹拌シール付の撹拌器、温度センサーを備えたガラス製反応容器に、2%のポリビニルピロリドン水溶液(K値85)15.0質量部とイオン交換水14.7質量部を仕込み、1NのHSO水溶液を加えてpH3とした。さらに12%の過酸化水素水0.03質量部と1000ppmの硫酸第一鉄・7水和物水溶液0.3質量部とを加えて200rpmで撹拌した。その後90℃まで昇温して、300分撹拌を続けて反応を完結させて目的の低分子量体Bを得た。
得られた低分子量体BのK値は39.0、Mz/Mw=2.09、副生成物の量はポリビニルピロリドンに対して0.3質量%であった。
参考例3>
二枚パドル型の攪拌翼、ガラス製の蓋、撹拌シール付の撹拌器、温度センサーを備えたガラス製反応容器に、2%のポリビニルピロリドン水溶液(K値85)15.0質量部とイオン交換水13.5質量部を仕込み、12%の過酸化水素水0.03質量部と1000ppmの硫酸第一鉄・7水和物水溶液1.5質量部とを加えて200rpmで撹拌した。その後40℃まで昇温して、300分撹拌を続けて反応を完結させて目的の低分子量体Cを得た。
得られた低分子量体BのK値は59.2、Mz/Mw=2.32、副生成物の量はポリビニルピロリドンに対して0.4質量%であった。
<比較例1>
マックスブレンド(住友重機械工業社の登録商標)型の攪拌翼、ガラス製の蓋、撹拌シール付の撹拌器、窒素導入管、温度センサーを備えたSUS製反応容器に、イオン交換水604.1質量部を仕込み、窒素気流下200rpmで撹拌して、還流するまで昇温した。
単量体水溶液として、N−ビニルピロリドン(以下、「NVP」と記す)285.0質量部を用意した。
開始剤水溶液として5%過酸化水素水溶液(和光純薬工業社製、以下、「5%H水」と記す)57.0質量部を、重合調整剤水溶液として25%アンモニア水溶液(和光純薬工業社製、以下、「25%NH水」と記す)3.4質量部と0.001%硫酸銅水溶液以下(「0.001%CuSO水」と記す)0.6質量部を加えた溶液とを調製した。撹拌器の内温を60℃に保ちながら、上記で調製を行った単量体水溶液、開始剤水溶液、重合調整剤水溶液を0−180分間連続的に滴下した。
引き続き5%H水11.5質量部を投入した。投入後120分間、60℃に保って重合反応を完結させて比較低分子量体Dの水溶液を得た。得られた重合体のK値は29.6、Mz/Mw=2.41、副生成物の量はポリビニルピロリドンに対して1.7質量%であった。
Figure 0006506072
表1に示した結果から、本発明の製造方法によれば、副生成物の生成を抑制しつつ、低分子量のN−ビニルラクタム系重合体を簡便に製造することが明らかになった。

Claims (4)

  1. 全単量体成分1モルに対して、0.05g〜15gの重合開始剤ならびに0g以上2g以下の連鎖移動剤を使用して、N−ビニルラクタムから、フィケンチャー法によるK値が85以上120以下であるN−ビニルラクタム系重合体を製造する重合工程と
    該重合工程で得られたK値が85以上120以下であるN−ビニルラクタム系重合体100質量%に対し0.01質量%以上500質量%以下の過酸化水素の存在下で、K値が85以上120以下であるN−ビニルラクタム系重合体を、K値が10以上50以下になるように、反応温度25℃以上150℃以下で低分子量化する工程とを含むか、または
    全単量体成分1モルに対して、0.05g〜15gの重合開始剤ならびに0g以上2g以下の連鎖移動剤を使用して、N−ビニルラクタムから、フィケンチャー法によるK値が30以上120以下であるN−ビニルラクタム系重合体を製造する重合工程と
    該重合工程で得られたK値が30以上120以下であるN−ビニルラクタム系重合体100質量%に対し0.01質量%以上500質量%以下の過酸化水素と、モール塩(Fe(NH(SO・6HO)、硫酸第一鉄・7水和物、塩化第一鉄、塩化マンガンからなる群から選択された少なくとも1つの重金属化合物との存在下で、K値が30以上120以下であるN−ビニルラクタム系重合体を、K値が10以上50以下になるように、反応温度25℃以上150℃以下で低分子量化する工程を含む、
    N−ビニルラクタム系重合体の製造方法。
  2. 前記低分子量化する工程は、N−ビニルラクタムの含有量が、前記N−ビニルラクタム系重合体100質量%に対し、0質量%以上1質量%以下の条件下で行う、
    請求項1に記載のN−ビニルラクタム系重合体の製造方法。
  3. 前記低分子量化する工程で得られたN−ビニルラクタム系重合体の多分散度(Mz/Mw)が、1.00以上、2.35以下である、
    請求項1または2に記載のN−ビニルラクタム系重合体の製造方法。
  4. 前記低分子量化する工程で得られたN−ビニルラクタム系重合体組成物の2−ピロリドンとε−カプロラクタムの合計の含有量は、前記N−ビニルラクタム系重合体100質量%に対して、0質量%以上1.0質量%以下である、
    請求項1〜3の何れか1項に記載のN−ビニルラクタム系重合体の製造方法。
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DE2514127C3 (de) * 1975-03-29 1981-05-14 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten des N-vinylpyrrolidon-2
DE3532747A1 (de) * 1985-09-13 1987-03-26 Basf Ag Verfahren zur herstellung von polyvinylpyrrolidon
JP3672489B2 (ja) * 2000-11-20 2005-07-20 第一工業製薬株式会社 ビニルピロリドン重合体の製造方法
JP3808731B2 (ja) * 2001-08-01 2006-08-16 株式会社日本触媒 ビニルピロリドン重合体の製造方法
JP5268256B2 (ja) * 2004-11-05 2013-08-21 株式会社日本触媒 ビニルピロリドン系重合体溶液とその製造方法、及び、ビニルピロリドン系重合体の取り扱い方法
JP4838016B2 (ja) * 2006-02-28 2011-12-14 第一工業製薬株式会社 ビニルピロリドン重合体の製造方法
JP2008255147A (ja) * 2007-04-02 2008-10-23 Nippon Shokubai Co Ltd ポリビニルピロリドンの製造方法

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