JP6756842B2 - 硫酸(塩)エステル基含有共重合体及びその製造方法 - Google Patents

硫酸(塩)エステル基含有共重合体及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、硫酸(塩)エステル基含有共重合体に関する。より詳しくは、水処理剤、洗剤用途等に好適に用いられる硫酸(塩)エステル基含有共重合体に関する。
冷却水系、熱交換装置等の配管において、水中の炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、水酸化亜鉛、ケイ酸マグネシウム等が析出すると、配管の閉塞や腐食、熱交換効率の低下など様々な障害の原因となる。特に、鉄を用いた配管の場合、腐食防止剤としてリン酸化合物等を多量に使用する必要性があり、その場合、リン酸カルシウムからなる析出物(スケール)が問題となる。
従来のスケール防止剤として特許文献1〜2には、ポリアルキレングリコール系単量体に由来する構造単位を有する重合体が開示されている。
特許文献3には、所定の構造の水溶性又は水分散性ポリマーを含んでなる組成物が開示されている。
特開2004−75977号公報 特開2010−111792号公報 特表2004−528439号公報
上述のとおり、種々のポリアルキレングリコールを有する重合体が開示されているが、リン酸カルシウムスケール防止能が充分でなく、改善の余地があった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、優れたリン酸カルシウムスケール防止能を発揮することができる重合体を提供することを目的とする。
本発明者は、リン酸カルシウムのスケール防止能に優れる重合体について種々検討したところ、特定の構造を有する硫酸(塩)エステル基含有単量体と不飽和カルボン酸系単量体との共重合体が、リン酸カルシウムスケール防止能に優れることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち本発明は、下記式(1);
Figure 0006756842
(式中、AOは、オキシアルキレン基を表す。mは、2〜5の数を表す。nは、オキシアルキレン基の平均付加モル数を表し、1〜300の数である。Mは、陽イオンを表す。)で表される硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)由来の構造単位(a)と不飽和カルボン酸系単量体(B)由来の構造単位(b)とを有する硫酸(塩)エステル基含有共重合体である。
以下に本発明を詳述する。
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。
本発明の共重合体は、上記式(1)で表される硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)由来の構造単位(a)と不飽和カルボン酸系単量体(B)由来の構造単位(b)とを有する。これにより、リン酸カルシウムスケールの溶解性に優れ、リン酸カルシウムのスケール抑制(防止)能に優れる。また、カルシウムイオン捕捉能にも優れ、更に硬度成分(カルシウムイオン等)の存在下でも析出し難い性能(耐ゲル性)にも優れる。
上記式(1)におけるmは、2〜5の数である。これにより、硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)の炭素数が好適な範囲であるため、本発明の共重合体は、疎水性物質への溶解性が向上し、界面活性剤との相溶性に優れることとなる。また、本発明の共重合体は疎水性物質の分散性にも優れるため、洗浄力にも優れる。
好ましくはmは2〜3であり、より好ましくは2である。すなわち、上記式(1)において、mが2である硫酸(塩)エステル基含有共重合体は、本発明の好ましい実施形態の1つである。
上記式(1)における−(AO)−で表されるオキシアルキレン基は、炭素数2〜18のオキシアルキレン基であり、オキシアルキレン基が2種以上存在する場合には、ランダム付加、ブロック付加、交互付加等のいずれの付加形態であってもよい。
上記−(AO)−で表されるオキシアルキレン基は、炭素数2〜8のオキシアルキレン基が好ましく、より好ましくは、炭素数2〜4のオキシアルキレン基である。
これらのオキシアルキレン基は、アルキレンオキシド付加物であり、このようなアルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、1−ブテンオキシド、2−ブテンオキシド、スチレンオキシド等が挙げられる。より好ましくは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドであり、更に好ましくは、エチレンオキシド、プロピレンオキシドであり、特に好ましくはエチレンオキシドである。
上記式(1)における−(AO)−で表されるオキシアルキレン基が、エチレンオキシドが付加したオキシエチレン基を含むものである場合、全オキシアルキレン基100モル%中にオキシエチレン基を50〜100モル%含むことが好ましい。より好ましくは60〜100モル%、更に好ましくは70〜100モル%であり、より更に好ましくは80〜100モル%であり、特に好ましくは90〜100モル%であり、最も好ましくは100モル%である。
上記式(1)におけるnは、オキシアルキレン基の平均付加モル数を表し、1〜300の数である。オキシアルキレン基の平均付加モル数は、1〜300であることが好ましい。nが上記好ましい範囲であれば、水処理剤等の水系用途に好適に用いることができる。より好ましくは、1〜100であり、更に好ましくは、2〜50である。すなわち、式(1)において、nが2〜50である硫酸(塩)エステル基含有共重合体は、本発明の好ましい実施形態の1つである。平均付加モル数として特に好ましくは、3〜25であり、一層好ましくは、5〜15であり、最も好ましくは、5〜10である。
上記式(1)におけるMは、陽イオンである。
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体が、2以上の硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)由来の構造単位(a)を有する場合、上記式(1)におけるMは、同一であっても、異なっていてもよい。
上記陽イオンとしては、水素イオンや下記の陽イオンが挙げられる。
水素イオン以外の陽イオンとしては、硫酸基と塩形成可能であれば特に限定はなく、金属イオン、アンモニウムイオン、有機アミンの酸塩からなるイオン等が挙げられる。
上記金属イオンには主として1〜3価の金属イオンを用いることができる。好ましくは、1価又は2価の金属イオンである。より好ましくは水素イオン、1価の金属イオンである。
1価の金属イオンの具体例としては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、ルビジウムイオン、セシウムイオン等のアルカリ金属イオン、又は、銅イオン、銀イオンが挙げられる。好ましくは、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンである。
2価の金属イオンの具体例としては、ベリリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、スカンジウムイオン、バリウムイオン等の第2族元素イオン、又は、鉄イオン、亜鉛イオン、銅イオン、マンガンイオン、ニッケルイオンが挙げられる。好ましくは、ベリリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオンである。
有機アミンの具体例としては、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン等のアルキルアミン;ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のアルカノールアミン;モルホリン、ピロール等の環状アミン類が挙げられる。
上記Mとしては、ナトリウムイオン、アンモニウムイオンが好ましく、アンモニウムイオンがより好ましい。
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体は、不飽和カルボン酸系単量体(B)由来の構造単位(b)を有している。
上記不飽和カルボン酸系単量体(B)は、不飽和モノカルボン酸系単量体や不飽和ジカルボン酸系単量体等が好適である。
不飽和モノカルボン酸系単量体としては、分子内に不飽和基とカルボアニオンを形成しうる基とを1つずつ有する単量体であればよく、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、チグリン酸、3−メチルクロトン酸、2−メチル−2−ペンテン酸、イタコン酸等;これらの1価金属塩、2価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩;下記不飽和ジカルボン酸系単量体と炭素数1〜22のアルコール又は炭素数2〜4のグリコールとのハーフエステル;不飽和ジカルボン酸系単量体と炭素数1〜22のアミンとのハーフアミド等が挙げられる。
不飽和ジカルボン酸系単量体としては、分子内に不飽和基を1つとカルボアニオンを形成しうる基を2つとを有する単量体であればよく、マレイン酸、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、フマル酸等や、それらの1価金属塩、2価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩等、それらの無水物が挙げられる。
上記不飽和カルボン酸系単量体としては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸が好ましい。より好ましくは(メタ)アクリル酸である。最も好ましくはアクリル酸である。
上記不飽和カルボン酸系単量体(B)を2種以上併用してもよく、この場合、(メタ)アクリル酸とマレイン酸とを併用することが好ましい。
上記硫酸(塩)エステル基含有共重合体が(メタ)アクリル酸及びマレイン酸由来の構造単位を有する形態もまた、本発明の好ましい実施形態の1つである。
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体は、硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)及び不飽和カルボン酸系単量体(B)以外のその他の単量体(E)由来の構造単位(e)を有していてもよい。
その他の単量体(E)としては、特に制限されないが、ビニルスルホン酸及びその塩、スチレンスルホン酸及びその塩、(メタ)アリルスルホン酸及びその塩、イソプレンスルホン酸及びその塩、3−(メタ)アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸及びその塩、3−(メタ)アリルオキシ−1−ヒドロキシプロパンスルホン酸及びその塩、2−(メタ)アリルオキシエチレンスルホン酸及びその塩、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸及びその塩;ビニルピリジン、ビニルイミダゾール、モルホリン、ビニルピロール等の環状アミン構造を有する、ビニル環状アミン系単量体;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等のアミノアルキル(メタ)アクリレート類;ジアリルアミン、ジアリルジメチルアミン等のアリルアミン類;(メタ)アリルグリシジルエーテル、イソプレニルグリシジルエーテル、ビニルグリシジルエーテルのエポキシ環に、1〜3級のアミン(塩)類を反応させることにより得られる単量体及びこれらのアミノ基を四級化した構造の単量体等のアミノ基含有単量体(上記アミン類としては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン等のアルキルアミン;ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のアルカノールアミン;モルホリン、ピロール等の環状アミン類が挙げられる。上記アミノ基の四級化に用いられる四級化剤としては、ハロゲン化アルキルや、ジアルキル硫酸等が挙げられる。上記3級アミン塩としては、具体的にはトリメチルアミン塩酸塩、トリエチルアミン塩酸塩等が挙げられる。塩としては、塩酸塩や有機酸塩等が挙げられる。);
N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニル−4−ブチルピロリドン等の環状N−ビニルラクタム系単量体;(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸−ヒドロキシメチル等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート系単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、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)アクリル酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等のカルボン酸ビニル;スチレン、インデン等のビニルアリール単量体;イソブチレン等のアルケン類;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−ビニル環状アミド単量体;(メタ)アクリルアミド、(メタ)イソプロピルアクリルアミド等のアクリルアミド類;(メタ)アリルアルコールやイソプレノール等の水酸基含有単量体にアルキレンオキサイドを1〜200モル付加した単量体や、アルコキシポリアルキレングリコールの(メタ)アクリル酸エステル等のポリアルキレングリコール鎖含有単量体;マレイン酸等の不飽和ジカルボン酸と炭素数1〜22のアルコールとのジエステル、不飽和ジカルボン酸と炭素数1〜22のアミンとのジアミド、不飽和ジカルボン酸と炭素数2〜4のグリコールとのジエステル等が挙げられる。
上記塩としては、特に制限されないが、金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩(有機アンモニウム塩)等が挙げられる。
好ましくは、3−アリルオキシ−2−ヒドロキシ−プロパンスルホン酸ナトリウム、イソプレノールへのエチレンオキサイド付加物であり、最も好ましくはイソプレノールへのエチレンオキサイド付加物である。
上記その他の単量体(E)を2種以上併用してもよく、この場合、3−アリルオキシ−2−ヒドロキシ−プロパンスルホン酸ナトリウムとイソプレノールへのエチレンオキサイド付加物とを併用することが好ましい。
上記硫酸(塩)エステル基含有共重合体が3−アリルオキシ−2−ヒドロキシ−プロパンスルホン酸ナトリウム及びイソプレノールへのエチレンオキサイド付加物由来の構造単位を有する形態もまた、本発明の好ましい実施形態の1つである。
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体は、硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)由来の構造単位(a)の割合が、全構造単位100モル%に対して1〜20モル%であることが好ましい。
上記硫酸(塩)エステル基含有共重合体における構造単位(a)の割合が上記好ましい範囲であれば、リン酸カルシウムスケールの抑制により優れることとなる。
構造単位(a)の割合としてより好ましくは2〜18モル%であり、更に好ましくは5〜15モル%であり、特に好ましくは7〜12モル%であり、最も好ましくは8〜11モル%である。
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体は、不飽和カルボン酸系単量体(B)由来の構造単位(b)の割合が、全構造単位100モル%に対して80〜99モル%であることが好ましい。これにより、重合体中の酸量が好適な範囲となり、クレーやカオリン等の分散性により優れることになる。より好ましくは82〜98モル%であり、更に好ましくは85〜95モル%であり、特に好ましくは88〜93モル%であり、最も好ましくは89〜92モル%である。
不飽和カルボン酸系単量体(B)として(メタ)アクリル酸(B−1)とこれ以外の不飽和カルボン酸系単量体(B−2)とを併用する場合、(メタ)アクリル酸(B−1)由来の構造単位(b−1)の割合は、全構造単位100モル%に対して40〜97モル%であることが好ましい。より好ましくは45〜95モル%である。上記の場合の(メタ)アクリル酸以外の不飽和カルボン酸系単量体(B−2)由来の構造単位(b−2)の割合は、全構造単位100モル%に対して1〜59モル%であることが好ましい。より好ましくは3〜54モル%である。
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体は、その他の単量体(E)由来の構造単位(e)の割合が、全構造単位100モル%に対して0〜20モル%であることが好ましい。より好ましくは0〜10モル%であり、更に好ましくは0〜5モル%であり、特に好ましくは0〜2モル%である。その他の単量体(E)としてイソプレノールへのエチレンオキサイド付加物とこれ以外のその他の単量体(E)とを併用する場合、イソプレノールへのエチレンオキサイド付加物由来の構造単位の割合は、全構造単位100モル%に対して0.5〜18モル%であることが好ましい。より好ましくは2〜10モル%である。上記の場合のイソプレノールへのエチレンオキサイド付加物以外のその他の単量体(E)由来の構造単位の割合は、全構造単位100モル%に対して1〜18モル%であることが好ましい。より好ましくは1〜10モル%である。
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体は、その他の単量体(E)由来の構造単位(e)を有しない形態であってもよく、この場合、構造単位(a)、(b)の好ましい割合(a)/(b)(モル%)は、1〜20/80〜99であり、より好ましくは2〜18/82〜98であり、更に好ましくは7〜12/88〜93であり、特に好ましくは8〜11/89〜92である。
上記硫酸(塩)エステル基含有共重合体が構造単位(e)を有する場合、構造単位(a)、(b)、(e)の好ましい割合(a)/(b)/(e)(モル%)は、0.5〜18/80〜99/0.5〜18であり、より好ましくは1〜10/80〜98/1〜10であり、特に好ましくは1〜5/90〜98/1〜5であり、最も好ましくは1〜4/92〜98/1〜4である。
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体は、重量平均分子量が500〜1,000,000であることが好ましい。より好ましくは1,000〜500,000であり、更に好ましくは2,000〜200,000であり、より更に好ましくは2,000〜100,000であり、特に好ましくは3,000〜50,000であり、最も好ましくは5,000〜30,000である。
上記共重合体の重量平均分子量は実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体は、少なくとも1の主鎖末端にスルホン酸(塩)基又は次亜リン酸(塩)基を有することが好ましい。より好ましくは次亜リン酸(塩)基を有することである。主鎖末端に次亜リン酸(塩)基を有することにより、リン酸カルシウムのスケール抑制(防止)能により優れることとなる。
主鎖末端にスルホン酸(塩)基を有する重合体は、例えば硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)及び不飽和カルボン酸系単量体(B)を含む単量体成分を、連鎖移動剤として、後述する亜硫酸、亜硫酸水素、亜二チオン酸、メタ重亜硫酸及びその塩の存在下で重合することにより製造することができる。
主鎖末端に次亜リン酸(塩)基を有する重合体は、例えば硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)及び不飽和カルボン酸系単量体(B)を含む単量体成分を、連鎖移動剤として、後述する次亜リン酸(塩)の存在下で重合することにより製造することができる。
<硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)の製造方法>
硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)の製造は特に制限されないが、不飽和アルコールのアルキレンオキシド付加物を硫酸化剤にて硫酸エステル化する方法により製造することが好ましい。硫酸化剤は特に限定されないが、例えば、クロロ硫酸、発煙硫酸、硫酸、三酸化硫黄及びスルファミン酸等が挙げられる。上記製造方法では、1段階の反応により硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)を製造することができるため、硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)の製造コストを大幅に削減することができる。これにより本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体を安価に製造することができる。また、特開昭62−11534号公報を参考に、本発明の硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)を製造することができる。更に、以下の(a)〜(f)の製造方法により、本発明の硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)を製造することができる。
(a)低分子三級アミン、特にトリメチルアミンの存在において硫酸化を行う方法(特公昭38−14718号公報)。
(b)硫酸エステル化する際に、一般式RCONR(式中、R,R,Rは水素、メチル基またはエチル基である。)で表される化合物の存在下に、さらに必要に応じてこの反応を不活性溶剤中で反応させる方法(特公昭39−464号公報)。
(c)スルファミン酸(x)と酸性硫安(y)とを、重量比で、x/y=98/2〜75/25の割合で含有する組成物を硫酸化剤として用いる方法(特公昭43−15168号公報)。
(d)尿素と水素イオンとを供与する無機酸、有機酸もしくは芳香族スルホン酸を組み合わせた触媒を用いる方法(特開昭54−122224号公報)。
(e)少なくとも60メッシュ(目開き250μm)の篩を通過したスルファミン酸を反応させる方法(特開昭56−133256号公報)。
(f)少なくとも200メッシュ(目開き75μm)の篩を通過したスルファミン酸を反応させる方法(特開昭57−192354号公報)。
上記硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)の製造に用いられる不飽和アルコールは、下記式(2);
Figure 0006756842
(式中、mは、2〜5の数を表す。)で表される化合物であることが好ましい。
上記式(2)におけるmは、硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)におけるmと同様である。
上記不飽和アルコールとしては、イソプレノールが好ましい。
上記製造方法により得られた硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)を含む反応物をそのまま硫酸(塩)エステル基含有共重合体の製造の原料として使用しても、脱溶媒や精製等を行ってから使用してもよい。また、上記製造方法により得られた硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)について、エステルが分解しない範囲で酸処理、又は、イオン交換を実施することにより、上記式(1)におけるMを水素イオン、金属イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオン、有機アミンの酸塩からなるイオン等に置換することができる。
<硫酸(塩)エステル基含有共重合体の製造方法>
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体の製造は特に制限されないが、単量体成分を重合することにより製造することができ、各単量体成分の具体例及び好ましい例並びに好ましい割合は、共重合体における各構造単位において述べたとおりである。
本発明はまた、硫酸(塩)エステル基含有共重合体を製造する方法であって、上記製造方法は、硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)と不飽和カルボン酸系単量体(B)とを含む単量体成分を重合する工程を含む硫酸(塩)エステル基含有共重合体の製造方法である。
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体を、上記製造方法により製造することにより、共重合体の製造コストを大幅に削減することができる。
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体の製造における重合方法としては、例えば、溶液重合やバルク重合、懸濁重合、乳化重合、リビング重合やグラフト重合等の方法で行うことができ、特に限定されるものではないが、溶液重合が好ましい。溶媒としては、水;メタノール、エタノール、イソプロパノール等の1価のアルコール類;グリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール等の多価アルコール類;ジメチルホルムアルデヒド等のアミド類;ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類等が挙げられる。上記溶媒は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。溶媒としては、水、1価のアルコール類、多価アルコール類等の水性の溶媒が好ましく、より好ましくは水である。水のみを使用する場合には、場合によっては脱溶剤工程を省略できる点で好適である。
上記溶媒の使用量は、全単量体の総量100質量部に対して、好ましくは40〜300質量部、より好ましくは45〜200質量部、更に好ましくは50〜150質量部である。溶媒の使用量が全単量体の総量100質量部に対して40質量部以上であれば、得られる重合体の分子量が高くなりすぎることを充分に抑制することができる。溶媒の使用量が全単量体の総量100質量部に対して300質量部以下であれば、得られる重合体の濃度が低くなりすぎることを充分に抑制し、場合によっては脱溶剤工程を省略することができる。
上記共重合体は、上記単量体成分を重合開始剤の存在下で重合する方法により製造することが好ましい。単量体成分を重合させる際には、重合方法に応じて重合開始剤を適宜用いることができる。上記重合開始剤としては、通常用いられるものを使用することができ、例えば、過酸化水素;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;2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩、4,4’−アゾビス−4−シアノバレリン酸、アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)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−ブチルパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド等の有機過酸化物等が挙げられる。これらの重合開始剤のうち、過酸化水素、過硫酸塩、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩が好ましく、過硫酸塩、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩がより好ましい。
これらの重合開始剤は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記重合開始剤の使用量は、上記単量体成分の重合を開始できる量であれば特に制限されないが、全単量体成分の総量1モルに対して、通常1〜20gであり、好ましくは2〜10gであり、より好ましくは2〜8gである。
上記製造方法においては、必要に応じ重合体の分子量調整剤として連鎖移動剤を用いてもよい。連鎖移動剤として、具体的には、メルカプトエタノール、チオグリセロール、チオグリコール酸、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸等の、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;亜リン酸、次亜リン酸およびその塩(次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム等)や、亜硫酸、亜硫酸水素、亜二チオン酸、メタ重亜硫酸及びその塩(亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸カリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸カリウム等)等の、低級酸化物およびその塩等が挙げられる。好ましくは次亜リン酸及びその塩である。上記連鎖移動剤は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
連鎖移動剤として次亜リン酸及びその塩を用いた場合、反応温度を沸点まで上げることができ、反応温度の制御が容易になるため、共重合体の製造が容易になる。また、次亜リン酸及びその塩を用いた場合、配管等の設備がさび等で劣化することもより充分に抑制することができる。
上記連鎖移動剤の使用量は、特に制限されないが、全単量体成分の総量1モルに対して、通常0.1〜20gであり、好ましくは0.5〜10gであり、より好ましくは1〜5gであることが好ましい。
上記溶液重合法の反応形態としては、特に制限されず、通常用いられる形態により反応を行うことができるが、例えば、反応系内に予め仕込まれた溶媒中に、上記単量体と、重合開始剤(以下、「開始剤」ともいう。)を滴下して、反応を行う形態等が挙げられる。そのような反応形態において、上記滴下する各溶液の濃度は、特に制限されず、任意の適切な濃度を採用することができる。
上記反応系内に予め仕込まれた溶媒中に、上記単量体と開始剤とを滴下して反応を行う形態としては、例えば、単量体成分、開始剤成分、及び、必要に応じてその他の添加剤をそれぞれ溶媒に溶解し、又は、溶媒に溶解させずにそのままで、重合中に反応系内に適当に添加(滴下)して重合を行う形態が挙げられる。また、該反応形態においては、単量体成分の全使用量の一部又は全部を、重合開始前に予め反応系内に添加(初期仕込み)することもできる。好ましくは硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)の全使用量の一部もしくは全部を滴下して反応を行うことである。これにより、単量体成分における不飽和カルボン酸系単量体(B)の割合が多い場合であっても、ポリアクリル酸が生成することを充分に抑制し、不飽和カルボン酸系単量体(B)の割合が少ない場合であっても、未反応の硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)の残存量を充分に抑制することができる。すなわち、上記反応系内に予め仕込まれた溶媒中に、上記単量体と開始剤とを滴下して反応を行うことにより、各単量体成分の割合によらず、より均一な組成の重合体を製造することができる。
反応形態としてより好ましくは単量体成分の使用量の全部を滴下して反応を行うことである。
重合の際の温度は特に限定されないが、通常50〜120℃であり、好ましくは60〜110℃である。重合時の温度が上記範囲であれば、残存単量体成分が少なくなる傾向にある。なお、重合時の温度は、重合反応の進行中において、常に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、重合反応の進行中に経時的に重合温度を変動(昇温又は降温)させてもよい。また、単量体成分を重合させる際には、単量体成分が均一に重合するようにするために、適宜、撹拌することが好ましい。
重合時間は特に制限されず、重合反応の進行状況に応じて適宜設定すればよいが、通常、2〜9時間程度である。なお、本発明において、「重合時間」とは単量体を添加している時間及び熟成時間を表す。
反応系内の圧力としては、常圧(大気圧)下、減圧下、加圧下のいずれであってもよい。反応系内の雰囲気としては、空気雰囲気でも不活性雰囲気でもどちらでもよい。
上記重合反応系における重合反応が終了した時点での水溶液中の固形分濃度(すなわち単量体の重合固形分濃度)は、20質量%以上が好ましく、25〜80質量%であることがより好ましい。このように重合反応終了時の固形分濃度が20質量%以上と高ければ、高濃度かつ一段で重合を行うことができる。そのため、従来の製造方法では場合によっては必要であった濃縮工程を省略することができるなど、効率よく共重合体を得ることができる。それゆえ、その製造効率を大幅に上昇させたものとすることができ、その結果、本発明の共重合体の生産性を大幅に向上し、製造コストの上昇も抑制することが可能となる。
本発明の共重合体の製造方法は、全ての使用原料の添加が終了した以後に、単量体の重合率を上げること等を目的として熟成工程を設けても良い。熟成時間は、通常0〜120分間、好ましくは1〜60分間、より好ましくは1〜30分間である。熟成時間が1分間未満の場合には、熟成不十分につき単量体成分が残ることがあり、残存単量体に起因する毒性や臭気などが問題となる場合がある。
また、熟成工程における好ましい重合体溶液の温度は、上記重合温度と同様の範囲である。したがって、ここでの温度も一定温度(好ましくは上記滴下が終了した時点での温度)で保持してもよいし、熟成中に経時的に温度を変化させてもよい。
上記共重合体は、重合中に存在するイオン(水素イオン、ナトリウムイオン等の金属イオン、有機アンモニウムイオン等)により、構造単位(a)の上記式(1)におけるMの一部、もしくは全部が、これらのイオンに置換される場合がある。さらに、上記製造方法により得られた共重合体について、エステルが分解しない範囲で酸処理、又は、イオン交換を実施することにより、構造単位(a)の上記式(1)におけるMの一部、もしくは全部を水素イオン、金属イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオン、有機アミンの酸塩からなるイオン等に置換することができる。
<硫酸(塩)エステル基含有共重合体組成物>
本発明は、本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体と硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)及び/又は不飽和カルボン酸系単量体(B)とを含み、上記硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)の含有量が硫酸(塩)エステル基含有共重合体100質量%に対して1.5質量%以下であり、上記不飽和カルボン酸系単量体(B)の含有量が硫酸(塩)エステル基含有共重合体100質量%に対して2質量%以下である硫酸(塩)エステル基含有共重合体組成物でもある。
硫酸(塩)エステル基含有共重合体を硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)及び不飽和カルボン酸系単量体(B)を重合させて製造した場合、硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)及び不飽和カルボン酸系単量体(B)が未反応の単量体として残存しうるが、上記好ましい製造方法により製造した場合、これらの未反応の単量体の量を充分に抑制することができる。
上記硫酸(塩)エステル基含有共重合体組成物は、硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)と不飽和カルボン酸系単量体(B)とを含み、上記硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)及び不飽和カルボン酸系単量体(B)の含有量が硫酸(塩)エステル基含有共重合体100質量%に対してそれぞれ1.5質量%以下、2質量%以下である形態もまた、本発明の好ましい実施形態の1つである。
上記硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)の含有量としてより好ましくは1質量%以下であり、更に好ましくは0.5質量%以下である。
上記不飽和カルボン酸系単量体(B)の含有量としてより好ましくは1.0質量%以下であり、更に好ましくは0.7質量%以下である。
上記不飽和カルボン酸系単量体(B)が(メタ)アクリル酸の場合、不飽和カルボン酸系単量体(B)の含有量は、0.7質量%以下であることが好ましい。より好ましくは0.5質量%以下である。
上記硫酸(塩)エステル基含有共重合体組成物は、スルファミン酸の含有量が硫酸(塩)エステル基含有共重合体100質量%に対して10質量%以下であることが好ましい。より好ましくは5質量%以下であり、更に好ましくは1質量%以下である。
<硫酸(塩)エステル基含有共重合体の用途>
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体は、凝固剤、凝集剤、印刷インク、接着剤、土壌調整(改質)剤、難燃剤、スキンケア剤、ヘアケア剤、シャンプー・ヘアースプレー・石鹸・化粧品用添加剤、アニオン交換樹脂、繊維・写真用フィルムの染料媒染剤や助剤、製紙における顔料展着剤、紙力増強剤、乳化剤、防腐剤、織物・紙の柔軟剤、潤滑油の添加剤、水処理剤、繊維処理剤、分散剤、洗剤用添加剤、スケール防止剤(スケール抑制剤)、金属イオン封止剤、増粘剤、各種バインダー、乳化剤等として用いることができる。
<水処理剤>
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体は、水処理剤用途に用いられることが好ましい。すなわち、硫酸(塩)エステル基含有共重合体を水処理剤として使用する方法もまた本発明の1つである。
本発明はまた、本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体を含む水処理剤でもある。
上記水処理剤には、必要に応じて、他の配合剤として、重合リン酸塩、ホスホン酸塩、防食剤、スライムコントロール剤、キレート剤、pH調整剤を用いてもよい。
上記水処理剤は、冷却水循環系、ボイラー水循環系、海水淡水化装置、パルプ蒸解釜、黒液濃縮釜等でのスケール防止に有用である。また、性能、効果に影響しない範囲で、任意の適切な水溶性重合体を含んでもよい。
<洗剤>
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体は、洗剤用途に用いられることができる。
すなわち、硫酸(塩)エステル基含有共重合体を洗剤として使用する方法もまた本発明の1つである。
本発明は、本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体を含む洗剤ビルダーでもある。
上記共重合体は、洗剤ビルダーとして衣料用、食器用、住居用、毛髪用、身体用、歯磨き用、及び自動車用など、様々な用途の洗剤に添加されて使用されうる。
本発明はまた、本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体を含む洗剤組成物でもある。
上記洗剤組成物における上記共重合体の含有量は特に制限されないが、優れたビルダー性能を発揮しうるという観点からは、洗剤組成物の全量100質量%に対して、好ましくは0.1〜15質量%であり、より好ましくは0.3〜10質量%であり、更に好ましくは0.5〜5質量%である。
上記洗剤組成物には、通常、洗剤に用いられる界面活性剤や添加剤が含まれる。
本発明はまた、本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体と界面活性剤とを含む洗剤組成物でもある。
これらの界面活性剤や添加剤の具体的な形態は特に制限されず、洗剤分野において一般的に知られている知見が適宜参照されうる。また、上記洗剤組成物は、粉末洗剤組成物であってもよいし、液体洗剤組成物であってもよい。
界面活性剤は、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群から選択される1種または2種以上である。
上記界面活性剤の配合割合は、通常、洗剤組成物の全量100質量%に対して10〜60質量%であり、好ましくは15〜50質量%であり、更に好ましくは20〜45質量%であり、特に好ましくは25〜40質量%である。界面活性剤の配合割合が10質量%以上であれば、充分な洗浄力を発揮でき、60質量%以下であれば、経済性が低下することを充分に抑制することができる。
添加剤としては、アルカリビルダー、キレートビルダー、カルボキシメチルセルロースナトリウム等の汚染物質の再沈着を防止するための再付着防止剤、ベンゾトリアゾールやエチレン−チオ尿素等の汚れ抑制剤、ソイルリリース剤、色移り防止剤、柔軟剤、pH調節のためのアルカリ性物質、香料、可溶化剤、蛍光剤、着色剤、起泡剤、泡安定剤、つや出し剤、殺菌剤、漂白剤、漂白助剤、酵素、染料、溶媒等が好適である。また、粉末洗剤組成物の場合にはゼオライトを配合することが好ましい。
上記洗剤組成物は、本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体に加えて、他の洗剤ビルダーを含んでもよい。他の洗剤ビルダーとしては、特に制限されないが、例えば、炭酸塩、炭酸水素塩、珪酸塩等のアルカリビルダーや、トリポリリン酸塩、ピロリン酸塩、ボウ硝、ニトリロトリ酢酸塩、エチレンジアミンテトラ酢酸塩、クエン酸塩、ポリ(メタ)アクリル酸(塩)、(メタ)アクリル酸の共重合体(塩)、アクリル酸−マレイン酸共重合体(塩)、フマル酸(塩)、ゼオライト等のキレートビルダー、カルボキシメチルセルロース等の多糖類のカルボキシル誘導体等が挙げられる。上記ビルダーに用いられる対塩としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、アンモニウム、アミン等が挙げられる。
上記添加剤及び他の洗剤用ビルダーの合計の配合割合は、洗浄剤組成物100質量%に対して0.1〜50質量%が好ましい。より好ましくは0.2〜40質量%であり、更に好ましくは0.3〜35質量%であり、特に好ましくは0.4〜30質量%であり、最も好ましくは0.5〜20質量%以下である。添加剤及び他の洗剤ビルダーの合計の配合割合が0.1質量%以上であれば、充分な洗浄力を発揮でき、50質量%以下であれば、経済性が低下することを充分に抑制することができる。
なお、上記洗剤組成物の概念には、家庭用洗剤の合成洗剤、繊維工業その他の工業用洗剤、硬質表面洗浄剤のほか、その成分の1つの働きを高めた漂白洗剤等の特定の用途にのみ用いられる洗剤も含まれる。
本発明の硫酸(塩)エステル基含有共重合体は、上述の構成よりなり、優れたリン酸カルシウムスケール防止能を発揮することができるため、水処理剤、洗剤用途等に好適に用いることができる。
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。
<重量平均分子量の測定条件(GPC)>
装置:東ソー株式会社製 HLC−8320GPC
検出器:RI
カラム:昭和電工株式会社製 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 ポリアクリル酸標準
溶離液:0.1N酢酸ナトリウム水溶液
<不揮発分の測定>
120℃に加熱したオーブンで、重合体(組成物)を2時間放置して乾燥処理した。乾燥前後の重量変化から、不揮発分(質量%)と揮発成分(質量%)を算出した。
<単量体の残存量>
単量体等の定量は、特に言及した場合を除き、下記条件にて液体クロマトグラフィーを用いて行った。
測定装置:東ソー株式会社製 8020シリーズ
カラム:株式会社資生堂製 CAPCELL PAK C1 UG120(3本)
温度:40.0℃
溶離液:10mmol/Lリン酸水素二ナトリウム・12水和物水溶液
(リン酸でpH7に調整)/アセトニトリル=45/55(体積比)
流速:1.0ml/min
検出器:RI
測定装置:Waters Corporation製 e−2695
検出器:UV検出器 (200nm)
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
結果を表1に示した。
<リン酸カルシウムのスケール抑制(防止)能(%)>
225mlのネジ口瓶に、脱イオン水、ホウ酸−ホウ酸ナトリウムpH緩衝液、塩化カルシウム水溶液、実施例・比較例で得られる重合体水溶液、リン酸ナトリウム水溶液をこの順に添加し、pH=8.6、重合体濃度が不揮発分換算で6mg/Lもしくは7mg/L、カルシウム硬度=200mgCaCO/L、リン酸イオン=10mgPO 3−/Lの試験液100mlを調製した。密封した後、60℃、24時間の条件で静置した。試験液を孔径0.1μmの濾紙で濾過し、濾液中の残留リン酸イオン濃度を分析した。ブランクとして、上記の試験液から重合体を除いたブランク試験液を用意し、同様の操作を行って、残留リン酸イオン濃度を分析した。下記式によって、リン酸カルシウムスケール抑制率を求めた。結果を表1に示した。
リン酸カルシウムスケール抑制率(%)=100×(R−Q)/(P−Q)
P:仕込みリン酸イオン濃度(mg/L)
Q:ブランクの残留リン酸イオン濃度(mg/L)
R:残留リン酸イオン濃度(mg/L)
<キレート能(カルシウムイオン捕捉能)の測定>
容量100mLのビーカーに、0.001mol/Lの塩化カルシウム水溶液50gを採取し、共重合体を固形分換算で10mg添加した。次に、この水溶液のpHを希水酸化ナトリウムで9〜11に調整した。その後、撹拌下、カルシウムイオン電極安定剤として、4mol/Lの塩化カリウム水溶液1mlを添加した。
イオンアナライザー(EA920型,オリオン社製)及びカルシウムイオン電極(93−20型,オリオン社製)を用いて、遊離のカルシウムイオンを測定し、共重合体1g当たり、炭酸カルシウム換算で何mgのカルシウムイオンがキレートされたか(キレート能の1種であるカルシウムイオン捕捉能)を計算で求めた。カルシウムイオン捕捉能の単位は「mgCaCO/g」である。
<カーボンブラック分散能>
グリシン67.56g、塩化ナトリウム52.6g、1mol/Lの塩化ナトリウム水溶液60mLにイオン交換水を加えて600gにしたグリシン緩衝溶液を調製した。
塩化カルシウム2水和物0.3268g、及び、グリシン緩衝溶液60gに、純水を加えて1000gとし、分散液を調製した。
試験管(マルエム社製、リム付き試験管、目安入り30mL:直径18mm×高さ180mm)に、カーボンブラック0.03gを入れた後、分散液27g、試験サンプル(重合体組成物)の0.1重量%水溶液(固形分換算)3gを加え、密封した。試験管を振り、カーボンブラックを均一に分散させた。その後、試験管を静置し、1週間経過後の様子を、後ろに模様のある紙を置いて目視にて確認し、以下の基準でそれぞれ評価した。結果を表2に示した。
<評価基準>
○:分散液の色が黒色であった。
△:分散液の色が薄いグレーであり、後ろの模様が透けて見えた。
×:分散液の色が透明であった。
なお、分散液の色が濃く、かつ後ろの模様が透けて見えないほど、カーボンブラック分散性に優れると判断することができる。
<クレイ(クレー)分散能>
グリシン67.56g、塩化ナトリウム52.6g、1mol/lのNaOH水溶液60mlにイオン交換水を加えて600gとしたグリシン緩衝溶液を調製した。
塩化カルシウム2水和物0.3268g、及び、上記グリシン緩衝溶液60gに、純水を加えて1000gとし、分散液を調製した。
また、固形分換算で0.1%の重合体水溶液を調製した。容積約30ccの実験に用いる一般的な試験管に、JIS試験用粉体I,8種(関東ローム,微粒:日本粉体工業技術協会)のクレー0.3g、上記分散液27g、及び、上記0.1%重合体水溶液3gを添加し、試験液を調製した。
この時、試験液のカルシウム濃度は炭酸カルシウム換算で200ppmである。
試験管をパラフィルムで密封した後、クレーが全体に分散するように軽く振り、さらに上下に20回振った。
この試験管を直射日光の当たらないところに20時間静置した後、試験液の上澄みをホールピペットで5ml採取した。
この上澄み液を光路長1cmのセルに添加し、UV分光器(SHIMADZU UV−1800)を用いて、波長380nmの条件で、吸光度(ABS)を測定し、この値を高硬度水でのクレー分散能値とした。結果を表2に示した。
<相溶性>
(1)ポリオキシエチレンアルキルエーテル(炭素数12〜14の第2級アルコールにエチレンオキサイドを平均9モル付加したもの)1gと重合体組成物の水溶液(30質量%又は5質量%)1gとを混合し、常温で1時間静置した。
(2)濁りがない場合を○、濁りや分離が見られる場合を×とした。濁りがないことは、重合体組成物を添加した洗剤が長期間にわたって均一に保たれうることを示す。結果を表2に示した。
<合成例1:硫酸(塩)エステル基含有単量体(1)>
イソプレノールのエチレンオキシド10モル付加物(以下、「IPN10」とも称する。)を硫酸化剤で常法(三井出版、堀口博著、「新界面活性剤」322〜326頁、1975年。槙書店出版、小田良平、幸村一広共著、「界面活性剤、合成編I」105〜110頁、1965年)により硫酸化した後、80%水溶液になるように水希釈して単量体組成物(1)を得た。
<合成例2:比較例用単量体組成物(2):IPES10>
攪拌翼、温度計、冷却管を備えた5L4つ口フラスコに、イソプレノールのエチレンオキシド平均10モル付加物(以下、「IPN10」とも称する。水酸基価106.5(mgKOH/g))を1737g、エピクロルヒドリン1692g、48%NaOH411gを仕込み、50℃に保ちながら6時間攪拌させて、反応させた。反応後、生成する塩を除去した後、残った有機層からエピクロルヒドリンと水を除去して、中間体(A)(前記一般式(1)において、nが平均10であり、RがCHCH基であり、RがCHCH基であり、RがCH基である構造の化合物)を含む反応液を1779g得た。液体クロマトグラフィーによる分析の結果、中間体(A)が1467g、IPN10が108g含まれていた。次に、攪拌翼、温度計、冷却管、滴下漏斗を備えた5L4つ口フラスコに、上記反応液を、中間体(A)が1247gになるように仕込み、撹拌しながら、内温50℃に加熱した。ここに、48%NaOH90.4g、純水1796.8g、SO2換算で64%の亜硫酸水素ナトリウム(以下、「SBS」とも称する。)269.9g、亜硫酸水素ナトリウムに対して2500ppmの4H−TEMPOの混合液を、内温50℃に維持しながら、1時間かけてゆっくり滴下し、さらに4時間撹拌することにより、単量体(2)(以下、IPESと称する)を主成分とする単量体組成物(2)の溶液を3671g得た。
<実施例1:共重合体1>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水170.9g、0.6%モール塩水溶液1.8gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%アクリル酸水溶液(以下、「80%AA」とも称する。)を122.1g、48%苛性ソーダ(以下、「48%NaOH」とも称する。)を6.0g、単量体組成物(1)の80%水溶液を127.1g、15%過硫酸ナトリウム水溶液(以下、「15%NaPS」とも称する。)を52.6g、35%SBSを19.4g、それぞれ別々のノズルより滴下した。各溶液は同時に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAと48%NaOHは180分、80%単量体組成物(1)は160分、15%NaPSは210分、35%SBSは170分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、共重合体(1)の水溶液を得た。共重合体(1)の重量平均分子量は9,000であった。
<実施例2:共重合体2>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水99.5g、0.6%モール塩水溶液1.4gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを92.9g、40%の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水溶液(以下、「40%HAPS」とも称する。)を49.6g、80%単量体組成物(1)を76.8g、15%NaPSを64.8g、35%SBSを14.9g、それぞれ別々のノズルより滴下した。各溶液は同時に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAは180分、40%HAPSは16.5gを最初の30分、33.1gを引き続き90分の計120分、80%単量体組成物(1)は170分、15%NaPSは、24.3gを最初の120分、40.5gを引き続き80分の計200分、35%SBSは170分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、共重合体(2)の水溶液を得た。共重合体(2)の重量平均分子量は9,500であった。
<実施例3:共重合体3>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水142.1g、0.6%モール塩水溶液1.8gを仕込み、攪拌しながら、沸点に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを150.7g、48%NaOHを7.0g、単量体組成物(1)の75%水溶液を155.4g、15%NaPSを25.9g、45%次亜リン酸ナトリウム水溶液(以下、「45%SHP」とも称する。)を17.3g、それぞれ別々のノズルより滴下した。各溶液は同時に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAと48%NaOHは180分、75%単量体組成物(1)は170分、15%NaPSは19.4gを最初の180分、6.5gを引き続き30分の計210分、45%SHPは180分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を沸点に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、共重合体(3)の水溶液を得た。共重合体(3)の重量平均分子量は9,500であった。
<実施例4:共重合体4>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水142.1g、0.6%モール塩水溶液1.8gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを150.7g、48%NaOHを7.0g、単量体組成物(1)の75%水溶液を155.4g、15%NaPSを25.9g、45%SHPを17.3g、それぞれ別々のノズルより滴下した。各溶液は同時に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAと48%NaOHは180分、75%単量体組成物(1)は170分、15%NaPSは19.4gを最初の180分、6.5gを引き続き30分の計210分、45%SHPは180分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、共重合体(4)の水溶液を得た。共重合体(4)の重量平均分子量は10,500であった。
<実施例5:共重合体5>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水105.4g、0.6%モール塩水溶液1.8gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを147.1g、48%NaOHを7.2g、単量体組成物(1)の75%水溶液を151.7g、15%NaPSを63.4g、35%SBSを23.4g、それぞれ別々のノズルより滴下した。各溶液は同時に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAと48%NaOHは180分、80%単量体組成物(1)は170分、15%NaPSは210分、35%SBSは170分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、共重合体(5)の水溶液を得た。共重合体(5)の重量平均分子量は10,500であった。
<実施例6:共重合体6>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水138.0g、0.6%モール塩水溶液1.8gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを169.4g、48%NaOHを8.3g、単量体組成物(1)の75%水溶液を136.7g、15%NaPSを27.2g、35%SBSを18.5g、それぞれ別々のノズルより滴下した。各溶液は同時に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAと48%NaOHは180分、75%単量体組成物(1)は170分、15%NaPSは210分、35%SBSは170分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、共重合体(6)の水溶液を得た。共重合体(6)の重量平均分子量は22,000であった。
<実施例7:共重合体7>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水136.3g、0.6%モール塩水溶液1.8gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを165.6g、48%NaOHを7.7g、単量体組成物(1)の80%水溶液を124.6g、15%NaPSを27.9g、35%SBSを35.4g、それぞれ別々のノズルより滴下した。各溶液は同時に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAと48%NaOHは180分、80%単量体組成物(1)は170分、15%NaPSは20.9gを最初の180分、7.0gを引き続き30分の計210分、35%SBSは170分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、共重合体(7)の水溶液を得た。共重合体(7)の重量平均分子量は16,500であった。
<実施例8:共重合体8>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水117.0g、0.6%モール塩水溶液1.8gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを186.2g、48%NaOHを8.6g、単量体組成物(1)の80%水溶液を103.0g、15%NaPSを61.4g、35%SBSを22.0g、それぞれ別々のノズルより滴下した。各溶液は同時に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAと48%NaOHは180分、80%単量体組成物(1)は175分、15%NaPSは210分、35%SBSは170分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、共重合体(8)の水溶液を得た。共重合体(8)の重量平均分子量は12,500であった。
<実施例9:共重合体9>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水173.2g、0.6%モール塩水溶液1.8gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを128.6g、48%NaOHを6.0g、80%単量体組成物(1)を95.6g、イソプレノールへのエチレンオキサイド10モル付加物(以下、IPN10)を19.1g、15%NaPSを55.3g、35%SBSを20.4g、それぞれ別々のノズルより滴下した。各溶液は同時に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAと48%NaOHは180分、80%単量体組成物(1)とIPN10は175分、15%NaPSは210分、35%SBSは170分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、共重合体(9)の水溶液を得た。共重合体(9)の重量平均分子量は8,000であった。
<比較例1:比較共重合体1>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水299.6g、0.6%モール塩水溶液2.8gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを217.3g、48%NaOHを10.1g、IPN10を141.4g、15%NaPS85.8g、35%SBSを40.8g、それぞれ別々のノズルより滴下した。各溶液は同時に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAと48%NaOHは180分、IPN10は150分、15%NaPSは、41.1gを最初の130分、44.7gを引き続き70分の計200分、35%SBSは170分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、比較共重合体(1)の水溶液を得た。比較共重合体(1)の重量平均分子量は9,000であった。
<比較例2:比較共重合体2>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水150.8g、0.6%モール塩水溶液1.8gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを89.5g、40%HAPSを90.4g、IPN10を87.3g、15%NaPS61.9g、35%SBSを18.4g、それぞれ別々のノズルより滴下した。各溶液は同時に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAは180分、40%HAPSは40分、IPN10は170分、15%NaPSは、29.2gを最初の130分、32.7gを引き続き70分の計200分、35%SBSは170分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、比較共重合体(2)の水溶液を得た。比較共重合体(2)の重量平均分子量は11,000であった。
<比較例3:比較共重合体3>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水51.2、0.6%モール塩水溶液1.8gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを70.7g、単量体組成物(2)を304.5g、15%NaPSを51.1g、35%SBSを20.6g、それぞれ別々のノズルより滴下した。各溶液は同時に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAは180分、単量体組成物(2)は170分、15%NaPSは、19.2gを最初の120分、31.9gを引き続き80分の計200分、35%SBSは170分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、比較重合体(3)の水溶液を得た。比較重合体(3)の重量平均分子量は11,000であった。
<比較例4:比較共重合体4>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水53.0g、0.6%モール塩水溶液2.1gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを85.3g、40%HAPSを86.1g、単量体組成物(2)を278.9g、15%NaPSを67.4g、35%SBSを27.2g、それぞれ別々のノズルより滴下した。各溶液は同時に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAは180分、40%HAPSは30分、単量体組成物(2)は170分、15%NaPSは、25.3gを最初の120分、42.1gを引き続き80分の計200分、35%SBSは170分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、比較重合体(4)の水溶液を得た。比較重合体(4)の重量平均分子量は13,000であった。
<比較例5:比較共重合体5>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水103.3g、0.6%モール塩水溶液1.8gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを186.0g、40%HAPSを247.2g、15%NaPSを67.2g、35%SBSを28.8g、35%過酸化水素(以下、HPと称す)を1.8gそれぞれ別々のノズルより滴下した。HP以外の各溶液は同時に滴下を開始し、HPは他の原料の滴下開始185分後に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAは180分、40%HAPSは61.8gを最初の20分、185.4を引き続き120分の計140分、15%NaPSは、31.9gを最初の130分、35.3gを引き続き70分の計200分、35%SBSは170分、HPは5分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、比較重合体(5)の水溶液を得た。比較重合体(5)の重量平均分子量は10,500であった。
<比較例6:比較共重合体6>
温度計、攪拌機、および還流冷却器を備えた容量2.5リットルのSUS製セパラブルフラスコに純水149.8g、0.6%モール塩水溶液1.2gを仕込み、攪拌しながら85℃まで昇温した。次いで、攪拌下、80%AAを385.1g、48%NaOHを17.8g、15%NaPSを51.8g、35%SBSを63.6g、それぞれ別のノズルより滴下した。各溶液は同時に滴下を開始し、各溶液の滴下時間は、80%AAは180分、15%NaPSは185分、5%SBSは175分とした。15%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)し、48%NaOH330.7gを添加して中和した。このようにして、比較重合体(6)の水溶液を得た。比較重合体(6)の重量平均分子量は7,000であった。
<比較例7:比較共重合体7>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水72.4g、0.6%モール塩水溶液2.1gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを131.2g、40%HAPSを340.4g、30%NaPSを24.3g、35%SBSを28.2g、35%過酸化水素(以下、HPと称す)1.5をそれぞれ別々のノズルより滴下した。HP以外の各溶液は同時に滴下を開始し、HPは他の原料の滴下開始185分後に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAは180分、40%HAPSは170.2gを最初の30分、170.2を引き続き90分の計120分、30%NaPSは、14.6gを最初の130分、9.7gを引き続き70分の計200分、35%SBSは170分、HPは5分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。30%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、比較重合体(7)の水溶液を得た。比較重合体(7)の重量平均分子量は9,000であった。
<比較例8:比較共重合体8>
還流冷却器、攪拌機(パドル翼)を備えた容量1000mLのガラス製セパラブルフラスコに、純水73.9g、0.6%モール塩水溶液2.1gを仕込み、攪拌しながら、87℃に昇温した。次に、攪拌下、80%AAを141.6g、40%HAPSを422.2g、30%NaPSを27.4g、35%SBSを31.8g、35%過酸化水素(以下、HPと称す)1.7gをそれぞれ別々のノズルより滴下した。HP以外の各溶液は同時に滴下を開始し、HPは他の原料の滴下開始185分後に滴下を開始した。各溶液の滴下時間は、80%AAは180分、40%HAPSは211.1gを最初の20分、211.1gを引き続き40分の計60分、30%NaPSは、16.4gを最初の130分、11.0gを引き続き70分の計200分、35%SBSは170分、HPは5分とした。また、各溶液の滴下速度は一定とし、各溶液の滴下は連続的に行った。30%NaPSの溶液の滴下終了後、更に30分間、前記重合反応溶液を87℃に保持(熟成)して重合を終了した。このようにして、比較重合体(8)の水溶液を得た。比較重合体(8)の重量平均分子量は10,000であった。
Figure 0006756842
Figure 0006756842

Claims (17)

  1. 下記式(1);
    Figure 0006756842
    (式中、AOは、オキシアルキレン基を表す。mは、2〜5の数を表す。nは、オキシアルキレン基の平均付加モル数を表し、1〜300の数である。Mは、陽イオンを表す。)で表される硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)由来の構造単位(a)と不飽和カルボン酸系単量体(B)由来の構造単位(b)とを有し、重量平均分子量が500〜1,000,000であり、水溶性であることを特徴とする硫酸(塩)エステル基含有共重合体。
  2. 前記式(1)において、mが2であることを特徴とする請求項1に記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体。
  3. 前記式(1)において、nが2〜50であることを特徴とする請求項1又は2に記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体。
  4. 前記共重合体は、溶液重合により製造された共重合体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体。
  5. 前記共重合体は、水性溶媒を用いて製造された共重合体であることを特徴とする請求項4に記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体。
  6. 前記共重合体は、構造単位(a)の割合が、全構造単位100モル%に対して1〜20モル%であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体。
  7. 前記共重合体は、構造単位(b)の割合が、全構造単位100モル%に対して80〜99モル%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体。
  8. 前記共重合体は、硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)及び不飽和カルボン酸系単量体(B)以外のその他の単量体(E)由来の構造単位(e)を有していてもよく、該構造単位(e)の割合が、全構造単位100モル%に対して0〜20モル%であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体。
  9. 前記共重合体は、重量平均分子量が2,000〜200,000であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体。
  10. 前記共重合体は、式(1)におけるAOがオキシエチレン基であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体。
  11. 前記共重合体は、少なくとも1の主鎖末端にスルホン酸(塩)基又は次亜リン酸(塩)基を有することを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体。
  12. 前記共重合体は、水処理剤用途に用いられることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体。
  13. 前記共重合体は、洗剤用途に用いられることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体。
  14. 請求項1〜11のいずれかに記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体を含むことを特徴とする水処理剤。
  15. 請求項1〜11のいずれかに記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体を含むことを特徴とする洗剤組成物。
  16. 請求項1〜11のいずれかに記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体と硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)及び/又は不飽和カルボン酸系単量体(B)とを含み、
    該硫酸(塩)エステル基含有単量体(A)の含有量が硫酸(塩)エステル基含有共重合体100質量%に対して1.5質量%以下であり、該不飽和カルボン酸系単量体(B)の含有量が硫酸(塩)エステル基含有共重合体100質量%に対して2質量%以下であることを特徴とする硫酸(塩)エステル基含有共重合体組成物。
  17. 前記硫酸(塩)エステル基含有共重合体組成物は、スルファミン酸の含有量が硫酸(塩)エステル基含有共重合体100質量%に対して10質量%以下であることを特徴とする請求項16に記載の硫酸(塩)エステル基含有共重合体組成物。
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