JP6974410B2 - Aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition and a cured product formed from the composition. - Google Patents

Aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition and a cured product formed from the composition. Download PDF

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Description

本発明は、帯電防止塗膜や繊維処理剤として有用な水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物及び当該組成物から形成される硬化物に関する。 The present invention relates to an aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition useful as an antistatic coating film and a fiber treatment agent, and a cured product formed from the composition.

ポリスチレンスルホン酸(又はその塩)は芳香族系の水溶性ポリマーであり、優れた耐熱性、化学的安定性、吸着性を有することから、炭素材料の分散、各種洗浄剤、帯電防止剤、繊維処理剤、合成糊剤など幅広い産業分野で利用されている。 Polystyrene sulfonic acid (or a salt thereof) is an aromatic water-soluble polymer and has excellent heat resistance, chemical stability, and adsorptivity. Therefore, it disperses carbon materials, various cleaning agents, antistatic agents, and fibers. It is used in a wide range of industrial fields such as treatment agents and synthetic glues.

ポリスチレンスルホン酸(又はその塩)に対する改良ニーズはいくつかあるが、例えば、繊維処理剤、炭素材料の分散、帯電防止剤において、架橋可能なポリスチレンスルホン酸(及びその塩)が強く求められている。例えば、ポリマー中にカチオン性基を有するビスコースレーヨンをポリスチレンスルホン酸ナトリウムの水溶液に浸漬することによって、ビスコースレーヨン表面にポリスチレンスルホン酸ナトリウムが保持されてなる抗アレルゲン繊維が製造できることが知られている(例えば、特許文献1参照)。 There are some improvements to polystyrene sulfonic acid (or salts thereof), but there is a strong demand for crosslinkable polystyrene sulfonic acid (and salts thereof), for example, in fiber treatment agents, dispersion of carbon materials, and antistatic agents. .. For example, it is known that by immersing viscose rayon having a cationic group in a polymer in an aqueous solution of sodium polystyrene sulfonate, an anti-allergen fiber in which sodium polystyrene sulfonate is retained on the surface of viscose rayon can be produced. (See, for example, Patent Document 1).

しかしながら、ポリスチレンスルホン酸ナトリウムは静電相互作用のみでビスコースレーヨン表面に保持されているため、洗濯等によって水溶性のポリスチレンスルホン酸ナトリウムが脱落する課題があった。 However, since sodium polystyrene sulfonate is retained on the surface of viscose rayon only by electrostatic interaction, there is a problem that water-soluble sodium polystyrene sulfonate is shed by washing or the like.

また、例えば、ポリスチレンスルホン酸ナトリウムで表面を被覆した黒鉛質粒子が、非水系二次電池負極用の炭素材として使用できることが知られている(例えば、特許文献2参照)。 Further, for example, it is known that graphitic particles whose surface is coated with sodium polystyrene sulfonate can be used as a carbon material for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery (see, for example, Patent Document 2).

しかしながら、ポリスチレンスルホン酸ナトリウムの被膜が未架橋であり、電解液溶媒による膨潤が避けられないため、黒鉛質粒子表面と電解液との間の副反応を十分抑制できない課題があった。 However, since the film of sodium polystyrene sulfonate is uncrosslinked and swelling due to the electrolytic solution solvent is unavoidable, there is a problem that a side reaction between the surface of the graphite particles and the electrolytic solution cannot be sufficiently suppressed.

また、例えば、特定の反応性基を導入したポリスチレンスルホン酸ナトリウムを用いて帯電防止薄膜を作製する際に、架橋剤として水溶性エポキシ樹脂を添加し、130℃で加熱乾燥することにより、耐溶剤性や耐水性に優れたポリスチレンスルホン酸(又はその塩)の帯電防止薄膜を形成できることが知られている(例えば、特許文献3参照)。 Further, for example, when preparing an antistatic thin film using sodium polystyrene sulfonate having a specific reactive group introduced therein, a water-soluble epoxy resin is added as a cross-linking agent, and the mixture is heated and dried at 130 ° C. to withstand a solvent. It is known that an antistatic thin film of polystyrene sulfonic acid (or a salt thereof) having excellent properties and water resistance can be formed (see, for example, Patent Document 3).

しかしながら、ポリスチレンスルホン酸ナトリウムに反応性基を導入するためには4−ビニル安息香酸、4−アミノスチレン及び4−ヒドロキシスチレンなど、汎用性が極めて低い特殊モノマーの共重合と架橋剤として多量のエポキシ樹脂の添加が必要であり、また、高温で長時間の加熱を必要とするなどの課題があった。上記用途等における課題を解決するため、簡便且つ効率良く架橋できるポリスチレンスルホン酸(又はその塩)が強く求められていた。 However, in order to introduce a reactive group into sodium polystyrene sulfonate, it is possible to copolymerize special monomers such as 4-vinylbenzoic acid, 4-aminostyrene and 4-hydroxystyrene, which have extremely low versatility, and to use a large amount of epoxy as a cross-linking agent. There are problems such as the need to add a resin and the need for long-term heating at a high temperature. In order to solve the problems in the above applications, polystyrene sulfonic acid (or a salt thereof) that can be easily and efficiently crosslinked has been strongly demanded.

特許5385692号公報Japanese Patent No. 5385692 特開2014−186955号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-186955 特開2016−204646号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-204646

簡便に効率良く架橋できる水溶性のポリスチレンスルホン酸(又はその塩)は殆ど知られておらず、簡便で架橋効率が高く、且つ塗工性(流動性)に優れた水性のポリスチレンスルホン酸(又はその塩)硬化性組成物が強く求められていた。 Little is known about water-soluble polystyrene sulfonic acid (or a salt thereof) that can be easily and efficiently crosslinked, and water-based polystyrene sulfonic acid (or a salt thereof) that is simple, has high crosslinking efficiency, and has excellent coatability (fluidity). The salt) curable composition has been strongly sought.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、(メタ)アクリル酸などの汎用性モノマーで変性したポリスチレンスルホン酸(又はその塩)、複数個のオキサゾリン基を含有するポリマー、及び特定構造の親水性溶剤を含む水性組成物が、塗工性(流動性)に優れ、簡便に効率良く架橋できるポリスチレンスルホン酸硬化性組成物となることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors have made polystyrene sulfonic acid (or a salt thereof) modified with a general-purpose monomer such as (meth) acrylic acid, and a polymer containing a plurality of oxazoline groups. , And a polystyrene sulfonic acid curable composition containing a hydrophilic solvent having a specific structure, which has excellent coatability (fluidity) and can be easily and efficiently crosslinked, was found to complete the present invention. It came.

すなわち本発明は、
下記(A)〜(D)成分を含む水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物に係る。
(A)下記一般式(1)で表される構造単位(a)及び一般式(2)で表される構造単位(b)を含み、構造単位(a)及び構造単位(b)の合計に対する構造単位(b)のモル比が2モル%〜60モル%であるポリスチレンスルホン酸
構造単位(a);
一般式(1)
That is, the present invention
The present invention relates to an aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition containing the following components (A) to (D).
(A) Including the structural unit (a) represented by the following general formula (1) and the structural unit (b) represented by the general formula (2), with respect to the total of the structural unit (a) and the structural unit (b). Polystyrene sulfonic acid structural unit (a) in which the molar ratio of the structural unit (b) is 2 mol% to 60 mol%;
General formula (1)

Figure 0006974410
Figure 0006974410

(式(1)中、Mはプロトン、アンモニウムイオン、第四級アンモニウムカチオン、第四級ホスホニウムカチオン、アルカリ金属カチオン又はアルカリ土類金属カチオンを示す。)で表されるスチレンスルホン酸構造単位、及び
構造単位(b);
一般式(2)
(In the formula (1), M 1 represents a proton, an ammonium ion, a quaternary ammonium cation, a quaternary phosphonium cation, an alkali metal cation or an alkaline earth metal cation). And structural unit (b);
General formula (2)

Figure 0006974410
Figure 0006974410

(式(2)中、Qはカルボキシル基を有するラジカル重合性モノマー残基を表す。)で表されるカルボキシル基含有モノマー構造単位、
(B)複数のオキサゾリン基を含むポリマー、
(C)グリコールエーテル及び炭素数1〜4のアルコールからなる群より選ばれる1種又は2種以上の組合せとなる親水性溶剤、及び
(D)水
(但し、上記(A)成分と(B)成分の配合割合は、カルボキシル基とオキサゾリン基の当量比で10:2〜2:10であり、(A)〜(D)成分の合計量に対する(A)成分及び(B)成分の配合割合は0.5wt%〜30wt%であり、(C)成分及び(D)成分の合計量に対する(C)成分の配合割合は10wt%〜70wt%)である。)
(Equation (2), Q 1 represents a radical polymerizable monomer residue having a carboxyl group.) A carboxyl group-containing monomer structural unit represented by,
(B) A polymer containing a plurality of oxazoline groups,
(C) A hydrophilic solvent selected from the group consisting of glycol ethers and alcohols having 1 to 4 carbon atoms, or a combination of two or more kinds, and (D) water (provided that the above component (A) and (B) are used. The compounding ratio of the components is 10: 2 to 2:10 in terms of the equivalent ratio of the carboxyl group and the oxazoline group, and the compounding ratio of the components (A) and (B) to the total amount of the components (A) to (D) is It is 0.5 wt% to 30 wt%, and the blending ratio of the component (C) to the total amount of the component (C) and the component (D) is 10 wt% to 70 wt%). )

また本発明は、下記(A’)成分、(B)成分、(C)成分及び(D)成分を含む水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物に係る。
(A’)下記一般式(3)で表される構造単位(a)、一般式(4)で表される構造単位(b)及び一般式(5)で表される構造単位(c)を含み、構造単位(a)、構造単位(b)及び構造単位(c)の合計に対する構造単位(b)のモル比が2モル%〜60モル%であり、構造単位(a)、構造単位(b)及び構造単位(c)の合計に対する構造単位(c)のモル比が1モル%〜30モル%であるポリスチレンスルホン酸
構造単位(a);
一般式(3)
The present invention also relates to an aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition containing the following components (A'), (B), (C) and (D).
(A') The structural unit (a) represented by the following general formula (3), the structural unit (b) represented by the general formula (4), and the structural unit (c) represented by the general formula (5). Including, the molar ratio of the structural unit (b) to the total of the structural unit (a), the structural unit (b) and the structural unit (c) is 2 mol% to 60 mol%, and the structural unit (a) and the structural unit ( The polystyrene sulfonic acid structural unit (a) in which the molar ratio of the structural unit (c) to the sum of b) and the structural unit (c) is 1 mol% to 30 mol%;
General formula (3)

Figure 0006974410
Figure 0006974410

(式(3)中、Mはプロトン、アンモニウムイオン、第四級アンモニウムカチオン、第四級ホスホニウムカチオン、アルカリ金属カチオン又はアルカリ土類金属カチオンを示す。)で表されるスチレンスルホン酸構造単位、
構造単位(b);
一般式(4)
(In the formula (3), M 1 represents a proton, an ammonium ion, a quaternary ammonium cation, a quaternary phosphonium cation, an alkali metal cation or an alkaline earth metal cation).
Structural unit (b);
General formula (4)

Figure 0006974410
Figure 0006974410

(式(4)中、Qはカルボキシル基を有するラジカル重合性モノマー残基を表す。)で表されるカルボキシル基含有モノマー構造単位、及び
構造単位(c);
一般式(5)
(. Equation (4), Q 1 is representative of the radical polymerizable monomer residue having a carboxyl group) carboxyl group-containing monomer structural units represented by, and the structural unit (c);
General formula (5)

Figure 0006974410
Figure 0006974410

(式(5)中、Qはカルボキシル基を含まないラジカル重合性モノマー残基を表す。)で表されるカルボキシル基を含まないモノマーの構造単位、
(B)複数個のオキサゾリン基を含むポリマー、
(C)グリコールエーテル及び炭素数1〜4のアルコールからなる群より選ばれる1種又は2種以上の組合せとなる親水性溶剤、及び
(D)水
(但し、上記(A’)成分と(B)成分の配合割合は、カルボキシル基とオキサゾリン基の当量比で10:2〜2:10であり、(A’)成分、(B)成分、(C)成分及び(D)成分の合計量に対する(A’)成分及び(B)成分の配合割合は0.5wt%〜30wt%であり、(C)成分及び(D)成分の合計量に対する(C)成分の配合割合は10wt%〜70wt%)である。)
(Equation (5) in, Q 2 represents. A radical polymerizable monomer residues containing no carboxyl group) structure units of a monomer containing no carboxyl group represented by,
(B) A polymer containing a plurality of oxazoline groups,
(C) A hydrophilic solvent selected from the group consisting of glycol ethers and alcohols having 1 to 4 carbon atoms, or a combination of two or more kinds, and (D) water (provided that the above (A') component and (B). The blending ratio of the component) is 10: 2 to 2:10 in terms of the equivalent ratio of the carboxyl group to the oxazoline group, with respect to the total amount of the component (A'), the component (B), the component (C) and the component (D). The blending ratio of the component (A') and the component (B) is 0.5 wt% to 30 wt%, and the blending ratio of the component (C) to the total amount of the components (C) and (D) is 10 wt% to 70 wt%. ). )

また本発明は、Qがメタクリル酸(塩)残基、アクリル酸(塩)残基、マレイン酸(塩)残基、シトラコン酸(塩)残基及びイタコン酸(塩)残基からなる群より選ばれる少なくとも1種又は2種以上の組合せとなるラジカル重合性モノマー残基である上記した水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物に係る。 The present invention, Q 1 is methacrylic acid (salt) residues, acrylic acid (salt) residue, maleic acid (salt) residue, the group consisting of citraconic acid (salt) residues and itaconic acid (salt) residues The present invention relates to the above-mentioned aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition which is a radically polymerizable monomer residue which is a combination of at least one kind or a combination of two or more kinds selected.

また、本発明は、Qがスチレン残基、メタクリル酸メチル残基、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル残基、メタクリルアミド残基、N−フェニルマレイミド残基からなる群より選ばれる少なくとも1種又は2種以上の組合せとなるラジカル重合性モノマー残基である上記した水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物に係る。 Further, the present invention, Q 2 is styrene residue, methyl methacrylate residues, 2-hydroxyethyl residues methacrylate, methacrylamide residue, at least one selected from the group consisting of N- phenylmaleimide residue or 2 The present invention relates to the above-mentioned aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition which is a radically polymerizable monomer residue which is a combination of species or more.

また本発明は、ポリスチレンスルホン酸のゲル浸透クロマトグラフィーで求めた重量平均分子量が5000ダルトン(Da)〜4000000ダルトン(Da)である上記した水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物に係る。 The present invention also relates to the above-mentioned aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition having a weight average molecular weight of 5000 daltons (Da) to 4000 thousand daltons (Da) determined by gel permeation chromatography of polystyrene sulfonic acid.

また本発明は、グリコールエーテルが、メトキシエタノール、エトキシエタノール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、1,2−ジメトキシプロパン、酢酸2−メトキシ−1−メチルエチル、酢酸2−メトキシメチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、1(又は2)−[2−メトキシ(メチル)エトキシ]プロパノール、ビス(3−ヒドロキシプロピル)エーテル、ビス(2−ヒドロキシプロピル)エーテル及びジプロピレングリコールモノメチルエーテルからなる群より選ばれる少なくとも一つである、上記した水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物に係る。 Further, in the present invention, the glycol ether is methoxyethanol, ethoxyethanol, ethylene glycol monopropyl ether, 1-methoxy-2-propanol, 1,2-dimethoxypropane, 2-methoxy-1-methylethyl acetate, 2-methoxy acetate. Methyl, propylene glycol monomethyl ether, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, 1 (or 2)-[2-methoxy (methyl) ethoxy] propanol, bis (3-hydroxypropyl) ether, bis (2-hydroxy) The present invention relates to the above-mentioned aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition, which is at least one selected from the group consisting of propyl) ether and dipropylene glycol monomethyl ether.

また本発明は、アルコールがメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール及びブタノールからなる群より選ばれる少なくとも一つである、上記した水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物に係る。 The present invention also relates to the above-mentioned aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition, wherein the alcohol is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, ethylene glycol, propylene glycol and butanol. Related.

また本発明は、上記した水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物から形成され、下記一般式(6)で表される水に不溶なポリスチレンスルホン酸硬化物に関する。
一般式(6)
The present invention also relates to a water-insoluble polystyrene sulfonic acid cured product formed from the above-mentioned aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition and represented by the following general formula (6).
General formula (6)

Figure 0006974410
Figure 0006974410

(式(6)中、Mは上記式(1)と同じであり、Qは上記式(4)と同じであり、Qは上記(B)成分である複数のオキサゾリン基を有するポリマーの主鎖を表す。n、m及びkは1以上の整数を表す。) (In the formula (6), M 1 is the same as the above formula (1), Q 1 is the same as the above formula (4), and Q 3 is a polymer having a plurality of oxazoline groups which is a component of the above (B). Represents the main chain of. N, m and k represent integers greater than or equal to 1.)

本発明の水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物は、(メタ)アクリル酸などの汎用性モノマーで変性したポリスチレンスルホン酸(又はその塩)、複数個のオキサゾリン基を含有するポリマー及び特定構造の親水性溶剤を含む水性の硬化性組成物であり、塗工性(流動性)と硬化性が優れるため、繊維処理、帯電防止剤、炭素材料の被覆など幅広い産業分野で極めて有用である。 The aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition of the present invention comprises polystyrene sulfonic acid (or a salt thereof) modified with a general-purpose monomer such as (meth) acrylic acid, a polymer containing a plurality of oxazoline groups, and hydrophilicity having a specific structure. It is an aqueous curable composition containing a sex solvent and has excellent coatability (fluidity) and curability, so that it is extremely useful in a wide range of industrial fields such as fiber treatment, antistatic agents, and coating of carbon materials.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の本実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜変形して実施できる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments. The present invention can be appropriately modified and carried out within the scope of the gist thereof.

本発明で用いるポリスチレンスルホン酸(又はその塩)は、架橋サイトとして複数個のカルボキシル基を有するポリスチレンスルホン酸(以下、カルボキシル変性PSSという)である。カルボキシル変性PSSを含む水溶液に複数もしくは複数個のオキサゾリン基を含有するポリマー(以下、ポリオキサゾリンという)を配合し、当該混合溶液をシャーレなどの容器に広げ、加熱乾燥すると、水に不溶なカルボキシル変性PSSの硬化物が形成される。カルボキシル基で変性されたポリマーがポリオキサゾリンで架橋できることは公知である(例えば、特許3191978号公報、特許3259147号公報参照)。 The polystyrene sulfonic acid (or a salt thereof) used in the present invention is a polystyrene sulfonic acid having a plurality of carboxyl groups as cross-linking sites (hereinafter referred to as carboxyl-modified PSS). A polymer containing a plurality or a plurality of oxazolines (hereinafter referred to as polyoxazoline) is mixed with an aqueous solution containing a carboxyl-modified PSS, the mixed solution is spread in a container such as a chalet, and when heated and dried, the carboxyl-modified is insoluble in water. A cured product of PSS is formed. It is known that a polymer modified with a carboxyl group can be crosslinked with polyoxazoline (see, for example, Japanese Patent No. 3191978 and Japanese Patent No. 3259147).

しかしながら、本発明者らがカルボキシル変性PSSなど、スチレンスルホン酸構造単位を主成分とするポリマーの水溶液にポリオキサゾリンを配合したところ、激しく増粘して流動性が損なわれ、基材への塗工が困難であることが判明した。 However, when the present inventors mixed polyoxazoline in an aqueous solution of a polymer containing a styrene sulfonic acid structural unit as a main component, such as carboxyl-modified PSS, the viscosity was violently increased and the fluidity was impaired, so that the coating on the substrate was applied. Turned out to be difficult.

本発明者らは、上記混合溶液に特定構造の親水性溶剤を配合することにより、増粘が抑制されて流動性が回復し、良好な塗工性が発現することを見出し、本発明に至った。 The present inventors have found that by adding a hydrophilic solvent having a specific structure to the mixed solution, thickening is suppressed, fluidity is restored, and good coatability is exhibited, leading to the present invention. rice field.

まず本発明のカルボキシル変性PSSについて説明する。 First, the carboxyl-modified PSS of the present invention will be described.

カルボキシル変性PSSとは、ポリマーに含まれるスチレンスルホン酸構造単位とカルボン酸モノマー構造単位の合計に対して、カルボン酸モノマー構造単位を2モル%〜60モル%含有するポリスチレンスルホン酸(又はその塩)である。ポリスチレンスルホン酸本来の特性維持と架橋性の観点から、カルボン酸変性PSS中のカルボン酸モノマー構造単位は5モル%〜50モル%であるのがより好ましい。 The carboxyl-modified PSS is a polystyrene sulfonic acid (or a salt thereof) containing 2 mol% to 60 mol% of a carboxylic acid monomer structural unit with respect to the total of the styrene sulfonic acid structural unit and the carboxylic acid monomer structural unit contained in the polymer. Is. From the viewpoint of maintaining the original properties of polystyrene sulfonic acid and crosslinkability, the structural unit of the carboxylic acid monomer in the carboxylic acid-modified PSS is more preferably 5 mol% to 50 mol%.

カルボン酸変性PSSの製造法は二つに大別できる。 The method for producing a carboxylic acid-modified PSS can be roughly divided into two.

<第一の製法>
第一の製法は、スチレンスルホン酸とカルボン酸モノマーをラジカル共重合する方法である。
<First manufacturing method>
The first production method is a method of radically copolymerizing styrene sulfonic acid and a carboxylic acid monomer.

用いられるスチレンスルホン酸としては、例えば、スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸カリウム、スチレンスルホン酸アンモニウム、スチレンスルホン酸リチウム、スチレンスルホン酸エステル等が挙げられ、カルボン酸モノマーとしてはメタクリル酸、アクリル酸、ビニル安息香酸、(無水)マレイン酸、(無水)シトラコン酸、イタコン酸、フマル酸等が挙げられる。これらの内でも、入手性の観点から、スチレンスルホン酸ナトリウム又はスチレンスルホン酸リチウムが好ましく、汎用性のあるスチレンスルホン酸ナトリウムがより好ましい。 Examples of the styrene sulfonic acid used include sodium styrene sulfonate, potassium styrene sulfonate, ammonium styrene sulfonate, lithium styrene sulfonate, styrene sulfonic acid ester and the like, and examples of the carboxylic acid monomer include methacrylic acid and acrylic acid. Examples thereof include vinyl benzoic acid, (anhydrous) maleic acid, (anhydrous) citraconic acid, itaconic acid, and fumaric acid. Among these, sodium styrene sulfonate or lithium styrene sulfonate is preferable, and sodium styrene sulfonate, which is versatile, is more preferable from the viewpoint of availability.

用いられるカルボン酸モノマーとしては、共重合性と入手性の観点から、メタクリル酸、アクリル酸又はマレイン酸がより好ましい。これらのカルボン酸モノマーは、アンモニア、アミン、金属酸化物などの塩基で中和されていても良いが、ポリオキサゾリンとの反応性を考慮すると、未中和もしくはアンモニアなど低沸点の塩基で中和又は部分中和されているのが好ましい。中和又は部分中和は、スチレンスルホン酸とカルボン酸モノマーの重合時、又は重合後に実施すれば良い。 As the carboxylic acid monomer used, methacrylic acid, acrylic acid or maleic acid is more preferable from the viewpoint of copolymerizability and availability. These carboxylic acid monomers may be neutralized with bases such as ammonia, amines and metal oxides, but are neutralized with unneutralized or low boiling point bases such as ammonia in consideration of reactivity with polyoxazoline. Alternatively, it is preferably partially neutralized. Neutralization or partial neutralization may be carried out during or after the polymerization of the styrene sulfonic acid and the carboxylic acid monomer.

第二の製造法は、スチレンと上記したカルボン酸モノマーを共重合した後、ハロゲン化溶媒など、スルホン化反応に対して不活性な溶媒中、三酸化イオウや発煙硫酸などのスルホン化剤を用いてスチレン単位をスルホン化する方法である。 In the second production method, after copolymerizing styrene with the above-mentioned carboxylic acid monomer, a sulfonate agent such as sulfur trioxide or fuming sulfuric acid is used in a solvent inert to the sulfonate reaction such as a halogenated solvent. This is a method of sulfonation of styrene units.

以下、カルボン酸変性PSSの製造法を説明するが、まず、第一の方法について詳しく説明する。 Hereinafter, a method for producing a carboxylic acid-modified PSS will be described, but first, the first method will be described in detail.

カルボン酸変性PSSの製造法について、第一の製造法は、スチレンスルホン酸とカルボン酸モノマーをラジカル共重合する方法である。このスチレンスルホン酸とカルボン酸モノマーをラジカル共重合する方法は特に限定されない。 Regarding the method for producing a carboxylic acid-modified PSS, the first production method is a method for radically copolymerizing a styrene sulfonic acid and a carboxylic acid monomer. The method for radically copolymerizing the styrene sulfonic acid and the carboxylic acid monomer is not particularly limited.

例えば、反応に用いられるモノマー、重合開始剤、重合溶媒及び、必要に応じて分子量調節剤あるいは連鎖移動剤を重合容器に一括で仕込んで重合する一括添加重合法、モノマーあるいはモノマーと分子量調節剤との混合溶液と重合開始剤を重合容器へ逐次添加しながら重合する逐次添加重合法などが挙げられる。これらの内でも、重合熱の除去が容易な逐次添加重合法が好ましく用いられる。但し、リビングラジカル重合法を利用する場合、逐次添加重合法よりも全一括添加重合の方が、重合転化率や分子量制御性の面で好ましい場合もある。 For example, a batch addition polymerization method in which a monomer used for a reaction, a polymerization initiator, a polymerization solvent, and if necessary, a molecular weight adjuster or a chain transfer agent are collectively charged into a polymerization container and polymerized, a monomer or a monomer and a molecular weight adjuster are used. Examples thereof include a sequential addition polymerization method in which the mixed solution of the above and the polymerization initiator are sequentially added to the polymerization vessel to polymerize. Among these, the sequential addition polymerization method, in which the heat of polymerization can be easily removed, is preferably used. However, when the living radical polymerization method is used, the total batch addition polymerization may be preferable to the sequential addition polymerization method in terms of the polymerization conversion rate and the molecular weight controllability.

本発明で用いられるポリスチレンスルホン酸は、基本的に上記したスチレンスルホン酸構造単位を主成分とし、カルボン酸モノマー構造単位を架橋サイトとして有する共重合体であるが、ポリスチレンスルホン酸の特性を損なわず且つカルボキシル基とオキサゾリン基の架橋反応を損なわない範囲であれば、上記以外のモノマー、すなわち前記一般式(5)において示されるQを形成するモノマーに相当するモノマーを共重合しても良い。 The polystyrene sulfonic acid used in the present invention is basically a copolymer having the above-mentioned styrene sulfonic acid structural unit as a main component and a carboxylic acid monomer structural unit as a cross-linking site, but does not impair the characteristics of the polystyrene sulfonic acid. as long as it and does not impair the crosslinking reaction of the carboxyl group and an oxazoline group, a monomer other than the above, i.e. may be copolymerized a monomer corresponding to the monomer to form the Q 2 to which represented in the general formula (5).

本発明において、共重合に用いるコモノマーとしては、例えば、N−シクロヘキシルマレイミド、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N―(クロロフェニル)マレイミド、N―(メチルフェニル)マレイミド、N―(イソプロピルフェニル)マレイミド、N―(スルフォフェニル)マレイミド、N−メチルフェニルマレイミド、N−ブロモフェニルマレイミド、N−ナフチルマレイミド、N−ヒドロキシフェニルマレイミド、N−メトキシフェニルマレイミド、N−カルボキシフェニルマレイミド、N−(ニトロフェニル)マレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−(4−アセトキシ−1−ナフチル)マレイミド、N−(4−オキシ−1−ナフチル)マレイミド、N−(3−フルオランチル)マレイミド、N−(5−フルオレセイニル)マレイミド、N −(1−ピレニル)マレイミド、N−(2 ,3−キシリル)マレイミド、N−(2 ,4−キシリル)マレイミド、N−(2 ,6−キシリル)マレイミド、N−(アミノフェニル)マレイミド、N−(トリブロモフェニル)マレイミド、N−[4−(2−ベンゾイミダゾリル)フェニル]マレイミド、N−(3 ,5−ジニトロフェニル)マレイミド、N−(9−アクリジニル)マレイミド等のマレイミド類、フマル酸ジブチル、フマル酸ジプロピル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジシクロヘキシルなどのフマル酸ジエステル類、フマル酸ブチル、フマル酸プロピル、フマル酸エチルなどのフマル酸モノエステル類、マレイン酸ジブチル、マレイン酸ジプロピル、マレイン酸ジエチルなどのマレイン酸ジエステル類、マレイン酸ブチル、マレイン酸プロピル、マレイン酸エチル、マレイン酸ジシクロヘキシルなどのマレイン酸モノエステル類、フマル酸、メサコン酸などの二塩基酸、スチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、フロロスチレン、トリフロロスチレン、ニトロスチレン、シアノスチレン、α−メチルスチレン、p−クロロメチルスチレン、p−シアノスチレン、p−アセトキシスチレン、塩化p−スチレンスルホニル、エチルp−スチレンスルホニル、メチルp−スチレンスルホニル、プロピルp−スチレンスルホニル、p−ブトキシスチレン、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、3−イソプロペニル−α ,α ’−ジメチルベンジルイソシアネートなどのスチレン類、ブチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、2− フェニルビニルアルキルエーテル、ニトロフェニルビニルエーテル、シアノフェニルビニルエーテル、クロロフェニルビニルエーテルなどのビニルエーテル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸デシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ボルニル、アクリル酸2−エトキシエチル、アクリル酸2―ブトキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸メトキシエチレングリコール、アクリル酸エチルカルビトール、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸4−ヒドロキシブチル、アクリル酸3−(トリメトキシシリル) プロピル、ポリエチレングリコールアクリレート、アクリル酸グリシジル、2−(アクリロイルオキシ)エチルフォスフェート、アクリル酸2,2,3,3−テトラフロロプロピル、アクリル酸2,2,2−トリフロロエチル、アクリル酸2,2,3,3,3−ペンタフロロプロピル、アクリル酸2,2,3,4,4,4−ヘキサフロロブチルなどのアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸s e c−ブチル、メタクリル酸i−ブチル、メタクリル酸i−プロピル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ボルニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸グリシジル、ポリエチレングリコールメタクリレート、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸メトキシエチレングリコール、メタクリル酸エチルカルビトール、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸4−ヒドロキシブチル、2−(メタクリロイルオキシ)エチルフォスフェート、メタクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル、メタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル、メタクリル酸3−(ジメチルアミノプロピル、メタクリル酸2−(イソシアナート)エチル、メタクリル酸2,4,6−トリブロモフェニル、メタクリル酸2,2,3,3−テトラフロロプロピル、メタクリル酸2,2,2−トリフロロエチル、メタクリル酸2,2,3,3,3−ペンタフロロプロピル、メタクリル酸2,2,3,4,4,4−ヘキサフロロブチルなどのメタクリル酸エステル類、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエン、2−シアノ−1,3−ブタジエン、1−クロロ−1,3−ブタジエン、2−(N−ピペリジルメチル)−1,3−ブタジエン、2−トリエトキシメチル−1,3−ブタジエン、2−(N ,N−ジメチルアミノ)−1,3−ブタジエン、N−(2−メチレン−3−ブテノイル)モルホリン、2−メチレン−3−ブテニルホスホン酸ジエチルなどの1 ,3−ブタジエン類、その他、アクリルアミド、メタクリルアミド、スルフォフェニルアクリルアミド、スルフォフェニルイタコンイミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、フマロニトリル、塩化ビニル、α−シアノエチルアクリレート、無水シトラコン酸、ビニル酢酸、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサミック酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、フマル酸、モノ2−(メタクリロイルオキシ)エチルフタレート、モノ2−(メタクリロイルオキシ)エチルサクシネート、モノ2−(アクリロイルオキシ)エチルサクシネート、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルジメトキシシラン、アクロレイン、ジアセトンアクリルアミド、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ジアセトンメタクリレート、ビニルスルホン酸、イソプレンスルホン酸、アリルスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−1−メチルスルホン酸、2−メタクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルピロリドン、デヒドロアラニン、二酸化イオウ、イソブテン、N−ビニルカルバゾール、ビニリデンジシアニド、パラキノジメタン、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ノルボルネン、N−ビニルカルバゾール等が挙げられる。これらの中で、スチレンスルホン酸塩との共重合性、入手性などを考慮すると、スチレン類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、N−置換マレイミド類が好ましい。 In the present invention, examples of the comonomer used for copolymerization include N-cyclohexylmaleimide, N-methylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-phenylmaleimide, N- (chlorophenyl) maleimide, N- (methylphenyl) maleimide, and N. -(Isopropylphenyl) maleimide, N- (sulfophenyl) maleimide, N-methylphenylmaleimide, N-bromophenylmaleimide, N-naphthylmaleimide, N-hydroxyphenylmaleimide, N-methoxyphenylmaleimide, N-carboxyphenylmaleimide , N- (nitrophenyl) maleimide, N-benzylmaleimide, N- (4-acetoxy-1-naphthyl) maleimide, N- (4-oxy-1-naphthyl) maleimide, N- (3-fluoranchil) maleimide, N -(5-Fluoresenyl) maleimide, N- (1-pyrenyl) maleimide, N- (2,3-xylyl) maleimide, N- (2,4-xsilyl) maleimide, N- (2,6-xsilyl) maleimide, N- (aminophenyl) maleimide, N- (tribromophenyl) maleimide, N- [4- (2-benzoimidazolyl) phenyl] maleimide, N- (3,5-dinitrophenyl) maleimide, N- (9-acrydinyl) Maleimides such as maleimide, dibutyl fumarate, dipropyl fumarate, diethyl fumarate, dicyclohexyl fumarate and other fumarate diesters, butyl fumarate, propyl fumarate, ethyl fumarate and other fumarate monoesters, dibutyl maleate , Maleic acid diesters such as dipropyl maleate, diethyl maleate, butyl maleate, propyl maleate, ethyl maleate, dicyclohexyl maleic acid and other maleic acid monoesters, fumaric acid, dibasic acid such as mesaconic acid, styrene , Chlorostyrene, dichlorostyrene, bromostyrene, dibromostyrene, fluorostyrene, trifluorostyrene, nitrostyrene, cyanostyrene, α-methylstyrene, p-chloromethylstyrene, p-cyanostyrene, p-acetoxystyrene, p-chloride Stylylsulfonyl, ethyl p-styrenesulfonyl, methylp-styrenesulfonyl, propyl p-styrenesulfonyl, p-butoxystyrene, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 3-isopropenyl-α, α'-dimethylbenzyl isocyanate, etc. Stylines, butyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, 2-phenylvinyl alkyl ether, nitrophenyl vinyl ether, cyanophenyl vinyl ether, vinyl ethers such as chlorophenyl vinyl ether, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, acrylic acid. Pentyl, hexyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, octyl acrylate, dodecyl acrylate, stearyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, cyclohexyl acrylate, bornyl acrylate, 2-ethoxyethyl acrylate, 2 acrylate -Butoxyethyl, 2-hydroxyethyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, methoxyethylene glycol acrylate, ethyl carbitol acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 3- (trimethoxy) acrylate Cyril) propyl, polyethylene glycol acrylate, glycidyl acrylate, 2- (acryloyloxy) ethyl phosphate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, acrylic acid Acrylic acid esters such as 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl, acrylic acid 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyl, methyl methacrylate, t-butyl methacrylate, methacrylic acid s e c-butyl, i-butyl methacrylate, i-propyl methacrylate, decyl methacrylate, lauryl methacrylate, octyl methacrylate, dodecyl methacrylate, stearyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, Bornyl methacrylate, benzyl methacrylate, Phenyl methacrylate, glycidyl methacrylate, polyethylene glycol methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, methoxyethylene glycol methacrylate, ethyl carbitol methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate , 2- (methacryloyloxy) ethyl phosphate, 2- (dimethylamino) ethyl methacrylate, 2- (diethylamino) ethyl methacrylate, 3- (dimethylaminopropyl, 2- (isocyanato) ethyl methacrylate) methacrylic Acrylic acid 2,4,6-tribromophenyl, me Tacrylate 2,2,3,3-tetrafluoropropyl, methacrylate 2,2,2-trifluoroethyl, methacrylate 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl, methacrylate 2,2,3 Methacrylate esters such as 4,4,4-hexafluorobutyl, 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene, 2,3-dichloro-1, 3-butadiene, 2-cyano-1,3-butadiene, 1-chloro-1,3-butadiene, 2- (N-piperidylmethyl) -1,3-butadiene, 2-triethoxymethyl-1,3-butadiene , 2- (N, N-dimethylamino) -1,3-butadiene, N- (2-methylene-3-butenoyl) morpholine, 1,3-butadienes such as 2-methylene-3-butenylphosphonate diethyl, etc. , Acrylamide, methacrylic acid, sulfophenylacrylamide, sulfophenylitaconimide, acrylonitrile, methacrylonitrile, fumaronitrile, vinyl chloride, α-cyanoethyl acrylate, citraconic acid anhydride, vinyl acetic acid, vinyl propionate, vinyl pivalate, versamic acid Vinyl, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, fumaric acid, mono2- (methacryloyloxy) ethylphthalate, mono2- (methacryloyloxy) ethylsuccinate, mono2- (acryloyloxy) ethylsuccinate, methacryl Loxypropyltrimethoxysilane, methacryloxypropyldimethoxysilane, acrolein, diacetoneacrylamide, vinylmethylketone, vinylethylketone, diacetonemethacrylate, vinylsulfonic acid, isoprene sulfonic acid, allylsulfonic acid, 2-acrylamide-2-methylpropane Sulfonic acid, 2-acrylamide-1-methylsulfonic acid, 2-methacrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, vinylpyrrolidone, dehydroalanine, sulfur dioxide, isobutene, N-vinylcarbazole, vinylidene dicyanide, paraquinodimethane, chlorotri Fluoroethylene, tetrafluoroethylene, norbornene, N-vinylcarbazole and the like can be mentioned. Among these, styrenes, acrylic acid esters, methacrylic acid esters, and N-substituted maleimides are preferable in consideration of copolymerizability with styrene sulfonate and availability.

本発明において用いられる重合溶媒としては、上記モノマー混合物を均一に溶解できるものであれば特に制限はないが、例えば、水、メタノール、エタノール、メトキシエタノール、エトキシエタノール、プロパノール、1−プロパノール、2−プロパノール、エチレングリコール等のアルコール類、メトキシエタノール、エトキシエタノール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、1,2−ジメトキシプロパン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、1(又は2)−[2−メトキシ(メチル)エトキシ]プロパノール、ビス(3−ヒドロキシプロピル)エーテル、ビス(2−ヒドロキシプロピル)エーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、酢酸2−メトキシ−1−メチルエチル、酢酸エチル等のエステル類、アセトニトリル、アセトン、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミドなどの他、これらの混合溶媒が挙げられる。 The polymerization solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve the above-mentioned monomer mixture, but for example, water, methanol, ethanol, methoxyethanol, ethoxyethanol, propanol, 1-propanol, 2-. Alcohols such as propanol and ethylene glycol, methoxyethanol, ethoxyethanol, ethylene glycol monopropyl ether, 1-methoxy-2-propanol, 1,2-dimethoxypropane, propylene glycol monomethyl ether, 3-methoxy-3-methyl-1 -Butanol, 1 (or 2)-[2-methoxy (methyl) ethoxy] propanol, bis (3-hydroxypropyl) ether, bis (2-hydroxypropyl) ether, glycol ethers such as dipropylene glycol monomethyl ether, tetrahydrofuran , Ethers such as dioxane, esters such as 2-methoxy-1-methylethyl acetate and ethyl acetate, acetonitrile, acetone, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, dimethylacetamide and the like, as well as mixed solvents thereof. Can be mentioned.

本発明において用いられるラジカル重合開始剤としては、例えば、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジラウリルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−シクロヘキサン、シクロヘキサノンパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、クミルパーオキシオクトエート、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素などのパーオキサイド系化合物、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(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、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−カルボニトリル)、1−[(1−シアノ−1−メチルエチル)アゾ]ホルムアミド、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、4,4’−アゾビス(4−シアノバレリックアシッド)、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1’−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス{2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]ジハイドロクロライド、2,2’−アゾビス{2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]ジサルフェートジハイドレート、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]}ジハイドロクロライド、2,2’−アゾビス(1−イミノ−1−ピロリジノ−2−メチルプロパン)ジハイドロクロライド、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジハイドロクロライド、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]テトラハイドレート、1,1’−アゾビス(1−アセトキシ−1−フェニルメタン)、4,4’−ジアゼンジイルビス(4−シアノペンタン酸)・α−ヒドロ−ω−ヒドロキシポリ(オキシエチレン)重縮合物などのアゾ化合物等があげられる。これらの中で、リビングラジカル重合法を利用する場合には、制御性の観点から、パーオキサイド系開始剤よりもアゾ系開始剤が好ましい。経済性の観点から上記したパーオキサイド系重合開始剤を使用する場合、必要に応じて、アスコルビン酸、エリソルビン酸、アニリン、三級アミン、ロンガリット、ハイドロサルファイト、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、次亜リン酸ナトリウムなどの還元剤を併用することができる。 Examples of the radical polymerization initiator used in the present invention include di-t-butyl peroxide, dicumyl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, benzoyl peroxide, dilauryl peroxide, cumene hydroperoxide, and t-. Butylhydroperoxide, 1,1-bis (t-butylperoxy) -3,5,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (t-butylperoxy) -cyclohexane, cyclohexanone peroxide, t-butylper Oxybenzoate, t-butylperoxyisobutyrate, t-butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanoate, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, t-butylperoxyisopropylcarbonate, Peroxide compounds such as cumyl peroxyoctate, potassium persulfate, ammonium persulfate, hydrogen peroxide, 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis ( 2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile), 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1'-azobis (cyclohexane-1- Carbonitrile), 1-[(1-cyano-1-methylethyl) azo] formamide, dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate), 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid) ), 2,2'-azobis (2,4,4-trimethylpentane), 2,2'-azobis {2-methyl-N- [1,1'-bis (hydroxymethyl) -2-hydroxyethyl] propion Amid}, 2,2'-azobis {2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2'-azobis {2- (2-imidazolin-2-yl) propane] disulfatedi Hydrate, 2,2'-azobis {2- [1- (2-hydroxyethyl) -2-imidazolin-2-yl) propane]} dihydrochloride, 2,2'-azobis (1-imino-1-) Pyrrolidino-2-methylpropane) dihydrochloride, 2,2'-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2'-azobis [N- (2-carboxyethyl) -2-methylpropionamidine] Tetrahydrate, 1,1'-azobis (1-acetoxy-1-phenylmethane), 4,4'-dia Examples thereof include azo compounds such as Zendiylbis (4-cyanopentanoic acid) and α-hydro-ω-hydroxypoly (oxyethylene) polycondensate. Among these, when the living radical polymerization method is used, an azo-based initiator is preferable to a peroxide-based initiator from the viewpoint of controllability. When the above-mentioned peroxide-based polymerization initiator is used from the viewpoint of economy, ascorbic acid, erythorbic acid, aniline, tertiary amine, longalit, hydrosulfite, sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, and thiosulfite are used, if necessary. A reducing agent such as sodium or sodium hypophosphate can be used in combination.

ラジカル重合開始剤の使用量は、全モノマーに対し、通常、0.01〜10モル%であり、目的物の純度を考慮すると、0.01〜5モル%がより好ましい。 The amount of the radical polymerization initiator used is usually 0.01 to 10 mol% with respect to all the monomers, and 0.01 to 5 mol% is more preferable in consideration of the purity of the target product.

本発明において用いられる分子量調節剤(連鎖移動剤)は、特に限定されるものではないが、例えば、チオグリコール酸、チオリンゴ酸、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸、チオサリチル酸、3−メルカプト安息香酸、4−メルカプト安息香酸、チオマロン酸、ジチオコハク酸、チオマレイン酸、チオマレイン酸無水物、ジチオマレイン酸、チオグルタール酸、システイン、ホモシステイン、5−メルカプトテトラゾール酢酸、3−メルカプト−1−プロパンスルホン酸、3−メルカプトプロパン−1,2−ジオール、メルカプトエタノール、1 ,2−ジメチルメルカプトエタン、2−メルカプトエチルアミン塩酸塩、6−メルカプト−1−ヘキサノール、2−メルカプト−1−イミダゾール、3−メルカプト−1,2,4−トリアゾール、システイン、N−アシルシステイン、グルタチオン、N−ブチルアミノエタンチオール、N,N−ジエチルアミノエタンチオールなどのメルカプタン類、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルチウラムジスルフィド、2,2’−ジチオジプロピオン酸、3,3’−ジチオジプロピオン酸、4,4’−ジチオジブタン酸、2,2’−ジチオビス安息香酸などのジスルフィド類、ヨードホルムなどのハロゲン化炭化水素、ベンジルジチオベンゾエート、2−シアノプロプ−2−イルジチオベンゾエート、4−シアノ−4−(チオベンゾイルチオ)ペンタン酸、4−シアノ−4−(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニルペンタン酸、S,S−ジベンジルトリチオカーボネート、3−((((1−カルボキシエチル)チオ)カーボノチオイル)チオ)プロパン酸、シアノメチル(3,5−ジメチル−1H−ピラゾール)カルボジチオエートなどのチオカルボニルチオ化合物、α−ヨードベンジルシアニド、1−ヨードエチルベンゼン、エチル2−ヨード−2−フェニルアセテート、2−ヨード−2−フェニル酢酸、2−ヨードプロパン酸、2−ヨード酢酸などの沃化アルキル化合物、ジフェニルエチレン、p−クロロジフェニルエチレン、p−シアノジフェニルエチレン、α−メチルスチレンダイマー、有機テルル化合物、イオウなどが挙げられる。これらの中で、リビングラジカル重合によって分子量分布を狭くしたい場合には、制御性の観点から、連鎖移動剤としてチオカルボニルチオ化合物や沃化アルキル化合物が好ましい。 The molecular weight regulator (chain transfer agent) used in the present invention is not particularly limited, and is, for example, thioglycolic acid, thioapple acid, 2-mercaptopropionic acid, 3-mercaptopropionic acid, thiosalicylic acid, 3-. Mercapto benzoic acid, 4-mercapto benzoic acid, thiomalonic acid, dithiosuccinic acid, thiomaleic acid, thiomaleic acid anhydride, dithiomaleic acid, thioglutaric acid, cysteine, homocysteine, 5-mercaptotetrazole acetate, 3-mercapto-1-propanesulfone Acid, 3-mercaptopropane-1,2-diol, mercaptoethanol, 1,2-dimethylmercaptoethane, 2-mercaptoethylamine hydrochloride, 6-mercapto-1-hexanol, 2-mercapto-1-imidazole, 3-mercapto -1,2,4-triazole, cysteine, N-acylcysteine, glutathione, N-butylaminoethanethiol, N, N-diethylaminoethanethiol and other mercaptans, diisopropylxanthogen disulfide, diethylxantogen disulfide, diethylthiuram disulfide, 2 , 2'-dithiodipropionic acid, 3,3'-dithiodipropionic acid, 4,4'-dithiodibutanoic acid, 2,2'-dithiobisbenzoic acid and other disulfides, iodoform and other halogenated hydrocarbons, benzyldithio Benzoate, 2-cyanoprop-2-yldithiobenzoate, 4-cyano-4- (thiobenzoylthio) pentanoic acid, 4-cyano-4- (dodecylsulfanylthiocarbonyl) sulfanylpentanoic acid, S, S-dibenzyltrithio Thiocarbonylthio compounds such as carbonate, 3-((((1-carboxyethyl) thio) carbonothio oil) thio) propanoic acid, cyanomethyl (3,5-dimethyl-1H-pyrazole) carbodithioate, α-iodobenzyl Alkiolated alkyl compounds such as cyanide, 1-iodoethylbenzene, ethyl2-iodo-2-phenylacetate, 2-iodo-2-phenylacetic acid, 2-iodopropanoic acid, 2-iodoacetic acid, diphenylethylene, p-chloro Examples thereof include diphenylethylene, p-cyanodiphenylethylene, α-methylstyrene dimer, organic tellurium compound, and sulfur. Among these, when it is desired to narrow the molecular weight distribution by living radical polymerization, a thiocarbonylthio compound or an alkyl iodide compound is preferable as a chain transfer agent from the viewpoint of controllability.

本発明において、重合温度は通常のラジカル重合と同様、10℃〜100℃であり、より好ましくは40℃〜90℃で、重合転化率の観点から、さらに好ましくは60℃〜90℃である。 In the present invention, the polymerization temperature is 10 ° C. to 100 ° C., more preferably 40 ° C. to 90 ° C., and further preferably 60 ° C. to 90 ° C. from the viewpoint of the polymerization conversion rate, as in the case of ordinary radical polymerization.

重合時間は、2時間〜30時間が好ましく、さらに好ましくは2時間〜10時間である。逐次添加法にて重合する場合、分子量調節剤を含むモノマー混合物と重合開始剤の連続添加を行う時間は、通常1時間〜4時間である。 The polymerization time is preferably 2 hours to 30 hours, more preferably 2 hours to 10 hours. In the case of polymerization by the sequential addition method, the time for continuous addition of the monomer mixture containing the molecular weight modifier and the polymerization initiator is usually 1 hour to 4 hours.

上記したリビングラジカル重合法の場合、ドーマント種から可逆的にラジカルを生成しながら重合が進行し、暴走反応が起こり難いため、逐次添加重合法よりも全一括添加重合の方が、重合転化率や分子量制御性の面で好ましい場合もある。 In the case of the above-mentioned living radical polymerization method, the polymerization proceeds while reversibly generating radicals from the Dormant species, and a runaway reaction is unlikely to occur. In some cases, it is preferable in terms of molecular weight controllability.

<第二の製法>
次にポリスチレンスルホン酸(又はその塩)の第二の製法について詳しく説明する。
<Second manufacturing method>
Next, a second method for producing polystyrene sulfonic acid (or a salt thereof) will be described in detail.

第二の製法では、例えば、スチレンと上記したカルボン酸モノマーをトルエン、ベンゼン、キシレン、メチルシクロヘキサン、アセトン、ジオキサン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、テトラヒドロフランなどの非ハロゲン系溶媒、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、1,1,2−トリクロロエタンなどのハロゲン系溶媒など、モノマー混合物を溶解できる溶媒に溶解し、上記したラジカル重合法によりカルボン酸変性ポリスチレンを製造する方法である。 In the second production method, for example, styrene and the above-mentioned carboxylic acid monomer are used in a non-halogen solvent such as toluene, benzene, xylene, methylcyclohexane, acetone, dioxane, methylethylketone, ethyl acetate, and tetrahydrofuran, 1,2-dichloroethane, chloroform, etc. This is a method for producing a carboxylic acid-modified polystyrene by dissolving a monomer mixture in a solvent capable of dissolving the monomer mixture, such as a halogen-based solvent such as 1,1,2-trichloroethane, and the above-mentioned radical polymerization method.

第二の製法では重合溶媒として有機溶媒を用いるため、水性溶媒では加水分解により使用が難しい無水マレイン酸や無水シトラコン酸など、カルボン酸無水物モノマーも使用できる。 Since an organic solvent is used as the polymerization solvent in the second production method, a carboxylic acid anhydride monomer such as maleic anhydride or citraconic anhydride, which is difficult to use due to hydrolysis in an aqueous solvent, can also be used.

重合溶媒として非ハロゲン系溶媒を用いた場合、重合溶液の強制乾燥や貧溶媒の添加によりポリマーを単離し、上記したハロゲン系溶媒に再溶解した後、無水硫酸や発煙硫酸などのスルホン化剤でポリマー中のスチレン部位をスルホン化することにより、カルボン酸変性ポリスチレンスルホン酸を含むハロゲン化溶媒の溶液が得られる。ここへ水を注入し、水溶性のカルボキシル変性ポリスチレンを水相へ抽出することにより、カルボキシル変性ポリスチレンの水溶液を製造できる。 When a non-halogen solvent is used as the polymerization solvent, the polymer is isolated by forced drying of the polymerization solution or addition of a poor solvent, redissolved in the halogen-based solvent described above, and then with a sulfonate such as anhydrous sulfuric acid or fuming sulfuric acid. By sulfonated the styrene moiety in the polymer, a solution of the halogenated solvent containing the carboxylic acid-modified polystyrene sulfonic acid is obtained. An aqueous solution of carboxyl-modified polystyrene can be produced by injecting water into this and extracting the water-soluble carboxyl-modified polystyrene into the aqueous phase.

<本発明のポリスチレンスルホン酸(又はその塩)>
本発明のポリスチレンスルホン酸(又はその塩)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量として5000ダルトン(Da)〜4000000ダルトン(Da)であることが好ましい。さらに硬化性と塗布性のバランスを考慮すると、20000ダルトン(Da)〜1000000ダルトン(Da)がより好ましい。
<Polystyrene sulfonic acid (or salt thereof) of the present invention>
The polystyrene sulfonic acid (or a salt thereof) of the present invention preferably has a weight average molecular weight of 5000 daltons (Da) to 4000 thousand daltons (Da) as measured by gel permeation chromatography (GPC). Further, considering the balance between curability and coatability, 20,000 Dalton (Da) to 1,000,000 Dalton (Da) are more preferable.

次に本発明の架橋剤であるポリオキサゾリンについて説明する。 Next, polyoxazoline, which is a cross-linking agent of the present invention, will be described.

本発明において用いられるポリオキサゾリン化合物は、ポリマー中に複数もしくは複数個のオキサゾリン基を含有するポリマーであり、本発明の水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物に溶解又は分散するものであれば特に制限はない。 The polyoxazoline compound used in the present invention is a polymer containing a plurality of or a plurality of oxazoline groups in the polymer, and is particularly limited as long as it dissolves or disperses in the aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition of the present invention. There is no.

例えば、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリンなどのラジカル重合性オキサゾリンと(メタ)アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸ナトリウムなどの(メタ)アクリル系モノマーとの共重合体(例えば、特開平6−32844号公報参照)、オキサゾリン基含有ポリマー(例えば株式会社日本触媒製;商品名エポクロス(登録商標)参照)が挙げられる。 For example, radically polymerizable oxazolines such as 2-vinyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-2-oxazoline and (meth) methoxypolyethylene glycol, (meth) acrylamide. , Polymers with (meth) acrylic monomers such as sodium (meth) acrylate (see, for example, JP-A-6-32844), oxazoline group-containing polymers (eg, manufactured by Nippon Catalyst Co., Ltd .; trade name Epocross (registered) See (trademark)).

次にカルボキシル変性PSSとポリオキサゾリンを含む組成物の増粘を抑制し、流動性を回復させるための親水性溶媒について説明する。 Next, a hydrophilic solvent for suppressing thickening of the composition containing carboxyl-modified PSS and polyoxazoline and restoring fluidity will be described.

上記したように、スチレンスルホン酸構造単位を主成分とするポリマーとポリオキサゾリン化合物を水溶液として混合すると、著しく増粘して流動性を失い、塗工が困難になる。理由は定かではないが、ポリスチレンスルホン酸のベンゼンスルホン酸(又はその塩)構造単位とオキサゾリン構造単位の間の強い相互作用によって増粘すると推測される。本発明で用いられる親水性溶媒はその相互作用を弱め、流動性を回復させるものと推測される。 As described above, when a polymer containing a styrene sulfonic acid structural unit as a main component and a polyoxazoline compound are mixed as an aqueous solution, the viscosity is significantly increased and the fluidity is lost, which makes coating difficult. For unknown reasons, it is speculated that the viscosity is increased by the strong interaction between the benzenesulfonic acid (or salt thereof) structural unit of polystyrene sulfonic acid and the oxazoline structural unit. It is presumed that the hydrophilic solvent used in the present invention weakens the interaction and restores the fluidity.

本発明において用いられる親水性溶剤としては、メトキシエタノール、エトキシエタノール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、1,2−ジメトキシプロパン、酢酸2−メトキシ−1−メチルエチル、酢酸2−メトキシメチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、1(又は2)−[2−メトキシ(メチル)エトキシ]プロパノール、ビス(3−ヒドロキシプロピル)エーテル、ビス(2−ヒドロキシプロピル)エーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル類、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオールなどのアルコール類、テトラヒドロフランやアセトンなどの親水性溶媒が挙げられる。これらの中でも、流動性と組成物の透明性の観点からエタノール、メトキシエタノール、エトキシエタノール、1−プロパノール、1−メトキシ−2−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、1,2−ジメトキシプロパンがより好ましい。 Examples of the hydrophilic solvent used in the present invention include methoxyethanol, ethoxyethanol, ethylene glycol monopropyl ether, 1-methoxy-2-propanol, 1,2-dimethoxypropane, 2-methoxy-1-methylethyl acetate, and 2 acetate. -Methoxymethyl, propylene glycol monomethyl ether, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, 1 (or 2)-[2-methoxy (methyl) ethoxy] propanol, bis (3-hydroxypropyl) ether, bis (2) -Hydroxypropyl) ethers, glycol ethers such as dipropylene glycol monomethyl ether, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-methoxy-2-propanol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol , Alcohols such as 1,2-butanediol, and hydrophilic solvents such as tetrahydrofuran and acetone. Among these, ethanol, methoxyethanol, ethoxyethanol, 1-propanol, 1-methoxy-2-propanol, propylene glycol monomethyl ether, and 1,2-dimethoxypropane are more preferable from the viewpoint of fluidity and transparency of the composition.

本発明において、ポリスチレンスルホン酸硬化性組成物中の親水性溶媒の濃度は、全溶媒に対して10wt%〜70wt%である。10wt%より少ないと増粘抑制効果が十分得られないことがあり、70wt%より多いとポリスチレンスルホン酸(又はその塩)の溶解度が低下し、組成物が白濁するなどの不具合が生じることがある。さらに増粘抑制効果と組成物の透明性の観点から、20wt%〜50wt%がより好ましい。 In the present invention, the concentration of the hydrophilic solvent in the polystyrene sulfonic acid curable composition is 10 wt% to 70 wt% with respect to the total solvent. If it is less than 10 wt%, the effect of suppressing thickening may not be sufficiently obtained, and if it is more than 70 wt%, the solubility of polystyrene sulfonic acid (or a salt thereof) may decrease, and problems such as clouding of the composition may occur. .. Further, from the viewpoint of the thickening suppressing effect and the transparency of the composition, 20 wt% to 50 wt% is more preferable.

また、ポリオキサゾリンによるカルボキシル変性PSSの架橋反応を促進させるため、本発明のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物に、燐酸二アンモニウム、塩化アンモニウム、パラトルエンスルホン酸アンモニウムなど、酸性化合物のアミン塩などを触媒として添加しても良い。触媒の添加量はカルボキシル変性PSSに対して通常0.1wt%〜5wt%とするとよい。 Further, in order to promote the cross-linking reaction of carboxyl-modified PSS by polyoxazoline, the polystyrene sulfonic acid curable composition of the present invention is catalyzed with an amine salt of an acidic compound such as diammonium phosphate, ammonium chloride or ammonium paratoluenesulfonate. May be added as. The amount of the catalyst added is usually preferably 0.1 wt% to 5 wt% with respect to the carboxyl-modified PSS.

本発明のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物は、種々の基材表面に塗布したり、あるいは繊維表面にコーティングした後、風乾、減圧乾燥又は加熱乾燥により溶媒を飛ばした後、60℃〜150℃で加熱することにより、基材や繊維表面にポリスチレンスルホン酸の硬化膜を形成できる。高温下では水分が架橋反応を阻害するため、組成物中のポリマー分が低い場合には、低温である程度水分を飛ばした後、加熱するのが好ましい。 The polystyrene sulfonic acid curable composition of the present invention is applied to the surface of various substrates or coated on the surface of fibers, and then the solvent is removed by air drying, vacuum drying or heat drying, and then the temperature is 60 ° C to 150 ° C. By heating, a cured film of polystyrene sulfonic acid can be formed on the surface of the base material or the fiber. Since water inhibits the cross-linking reaction at high temperature, when the polymer content in the composition is low, it is preferable to remove the water to some extent at low temperature and then heat the composition.

以下の実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何らの制限を受けるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited by these examples.

<ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によるポリマーの分析>
東ソー株式会社製 HLC−8320を用いて原料モノマーと重合物の定量(面積%)を行った。試料を水またはアセトニトリルまたはその混合溶媒に溶解し、0.1wt%溶液を調製し、以下の条件でGPC測定を行った。モノマー由来のピーク面積(a)と重合物由来のピーク面積(b)から、下式により重合物の転化率を算出した。
重合物の転化率(面積%)=100×[1−{a/(a+b)}]
カラム=TSK ガードカラムAW−H+TSK AW6000+TSK AW3000
溶離液=硫酸ナトリウム水溶液(0.05mol/L)/アセトニトリル=90/10(Vol比)溶液
流速・注入量・カラム温度=0.6ml/min、注入量=10μl、カラム温度=40℃
検出器=UV検出器(波長230nm)
検量線=標準ポリスチレンスルホン酸ナトリウム(創和科学製)を用いて、ピークトップ分子量と溶出時間から作成した。
<Analysis of Polymer by Gel Permeation Chromatography (GPC)>
The raw material monomer and the polymer were quantified (area%) using HLC-8320 manufactured by Tosoh Corporation. The sample was dissolved in water or acetonitrile or a mixed solvent thereof to prepare a 0.1 wt% solution, and GPC measurement was performed under the following conditions. From the peak area (a) derived from the monomer and the peak area (b) derived from the polymer, the conversion rate of the polymer was calculated by the following formula.
Polymer conversion rate (% of area) = 100 × [1- {a / (a + b)}]
Column = TSK Guard column AW-H + TSK AW6000 + TSK AW3000
Eluent = sodium sulfate aqueous solution (0.05 mol / L) / acetonitrile = 90/10 (Vol ratio) solution Flow velocity / injection amount / column temperature = 0.6 ml / min, injection amount = 10 μl, column temperature = 40 ° C.
Detector = UV detector (wavelength 230 nm)
Calibration curve = standard polystyrene sulfonate (manufactured by Sowa Kagaku) was used to prepare from the peak top molecular weight and elution time.

<ポリスチレンスルホン酸硬化性組成物の粘度測定>
ブルックフィールド粘度計LVDV2T(英弘精機株式会社製)を用い常温で測定した。
<Viscosity measurement of polystyrene sulfonic acid curable composition>
The measurement was performed at room temperature using a Brookfield viscometer LVDV2T (manufactured by Eiko Seiki Co., Ltd.).

<ポリスチレンスルホン酸の硬化性の評価>
赤外線水分計(株式会社ケット科学研究所製FD−720)のアルミ皿(直径13cm)にポリスチレンスルホン酸硬化性組成物を4〜5g採取して薄く広げ、120℃で30分加熱乾燥することによりポリスチレンスルホン酸組成物の乾燥物を得た。
100mlガラス規格瓶に上記乾燥物を0.4〜0.5g精秤し(=重量A)、純水を約90ml加えて密閉後、振とう器を用いて常温で3日間振とうした。
3日間振とうした上記溶液を予め重量を測定した100メッシュのSUS製金網(=重量B)で濾別した後、金網上のゲルに100mlの純水を注いで洗浄した。余分な水分を産業用紙ワイパで拭きとり、水膨潤ゲルが入った金網の重量(=重量C)を測定した。
上記水膨潤ゲルが入った金網を3日間風乾した後、真空乾燥機を用いて110℃で5時間真空乾燥して重量(=重量D)を測定した。
下式よりポリスチレンスルホン酸のゲル分と水膨潤度を算出した。
ゲル分(wt%) =100×(D−B)/A
水膨潤度(wt%)=100×(C−B)/(D−B)
<Evaluation of curability of polystyrene sulfonic acid>
By collecting 4 to 5 g of the polystyrene sulfonic acid curable composition on an aluminum plate (diameter 13 cm) of an infrared moisture meter (FD-720 manufactured by Kett Science Institute Co., Ltd.), spreading it thinly, and heating and drying it at 120 ° C. for 30 minutes. A dried product of the polystyrene sulfonic acid composition was obtained.
0.4 to 0.5 g of the dried product was precisely weighed in a 100 ml glass standard bottle (= weight A), about 90 ml of pure water was added, and the mixture was sealed and shaken at room temperature for 3 days using a shaker.
The solution shaken for 3 days was filtered off with a 100-mesh SUS wire mesh (= weight B) whose weight was measured in advance, and then 100 ml of pure water was poured into the gel on the wire mesh for washing. The excess water was wiped off with an industrial paper wiper, and the weight (= weight C) of the wire mesh containing the water swelling gel was measured.
The wire mesh containing the water swelling gel was air-dried for 3 days, and then vacuum-dried at 110 ° C. for 5 hours using a vacuum dryer to measure the weight (= weight D).
The gel content and water swelling degree of polystyrene sulfonic acid were calculated from the following formula.
Gel content (wt%) = 100 × (DB) / A
Water swelling degree (wt%) = 100 × (CB) / (DB)

<使用試薬>
実施例に記載の化合物は下記を使用したが、本発明はこれらの実施例により何らの制限を受けるものではない。
パラスチレンスルホン酸ナトリウム;東ソー・ファインケム株式会社製(純度89.1%)
パラスチレンスルホン酸リチウム;東ソー・ファインケム株式会社製
パラスチレンスルホン酸アンモニウム;東ソー・ファインケム株式会社製
メタクリル酸;富士フイルム和光純薬株式会社製、特級
アクリル酸;富士フイルム和光純薬株式会社製、特級
メタクリル酸2−ヒドロキシエチル;富士フイルム和光純薬株式会社製、一級
2,2‘−アゾビス−(2−アミジノプロパン)二塩酸塩;富士フイルム和光純薬株式会社製(商品名V−50)
3−メルカプト−1,2−プロパンジオール;富士フイルム和光純薬株式会社製
エポクロス(登録商標)WS−700(株式会社日本触媒製 水溶性ポリオキサゾリン、不揮発分24.9wt%、官能基濃度4.5mmol/g−樹脂分)
エポクロス(登録商標)WS−500(株式会社日本触媒製 水溶性ポリオキサゾリン、不揮発分38.9wt%、官能基濃度4.5mmol/g−樹脂分)
エポクロス(登録商標)WS−300(株式会社日本触媒製 水溶性ポリオキサゾリン、不揮発分10.2wt%、官能基濃度7.7mmol/g−樹脂分)
<Reagents used>
The compounds described in the examples used the following, but the present invention is not limited by these examples.
Sodium parastyrene sulfonate; manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd. (purity 89.1%)
Lithium parastyrene sulfonate; manufactured by Toso Finechem Co., Ltd. Ammonium parastyrene sulfonate; manufactured by Toso Finechem Co., Ltd. Methacrylic acid; manufactured by Fujifilm Wako Junyaku Co., Ltd., special grade acrylic acid; manufactured by Fujifilm Wako Junyaku Co., Ltd., special grade 2-Hydroxyethyl methacrylate; manufactured by Fujifilm Wako Junyaku Co., Ltd., first-class 2,2'-azobis- (2-amidinopropane) dihydrochloride; manufactured by Fujifilm Wako Junyaku Co., Ltd. (trade name V-50)
3-Mercapto-1,2-propanediol; Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Epocross (registered trademark) WS-700 (Nippon Shokubai Co., Ltd. water-soluble polyoxazoline, non-volatile content 24.9 wt%, functional group concentration 4. 5 mmol / g-resin content)
Epocross (registered trademark) WS-500 (water-soluble polyoxazoline manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., non-volatile content 38.9 wt%, functional group concentration 4.5 mmol / g-resin content)
Epocross (registered trademark) WS-300 (water-soluble polyoxazoline manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., non-volatile content 10.2 wt%, functional group concentration 7.7 mmol / g-resin content)

合成例1 ポリスチレンスルホン酸(PSS−1)の製造
還流冷却管、窒素導入管、パドル型撹拌機を取り付けた1Lガラス製四つ口フラスコに、純水52.00gを仕込み、窒素雰囲気下、85℃のオイルバスで加熱した。ここに、別途調製したパラスチレンスルホン酸ナトリウム水溶液〔パラスチレンスルホン酸ナトリウム100.00g、メタクリル酸4.15gを純水451.66gに溶解し、アスピレーターによる減圧と窒素導入を繰返して脱酸素処理したもの〕を180分、開始剤水溶液〔2,2’−アゾビス−(2−アミジノプロパン)二塩酸塩0.19gを純水30.20gに溶解したもの〕を200分かけて滴下しながら重合を行った。開始剤滴下終了後、バス温を90℃に昇温し、そのまま2時間熟成することにより、カルボキシル基を含むポリスチレンスルホン酸ナトリウムの水溶液(PSS−1)を得た。各モノマーの重合転化率は100%であった。
Synthesis Example 1 Production of polystyrene sulfonic acid (PSS-1) 52.00 g of pure water was charged into a 1 L glass four-necked flask equipped with a reflux condenser, a nitrogen introduction tube, and a paddle-type stirrer, and 85 in a nitrogen atmosphere. Heated in an oil bath at ° C. Here, a separately prepared sodium parastyrene sulfonate aqueous solution [100.00 g of sodium parastyrene sulfonate and 4.15 g of methacrylic acid were dissolved in 451.66 g of pure water, and deoxidized treatment was repeated by repeating depressurization and introduction of nitrogen by an aspirator. Initiator aqueous solution [2,2'-azobis- (2-amidinopropane) dihydrochloride 0.19 g dissolved in 30.20 g of pure water] is added dropwise over 200 minutes for 180 minutes. went. After the completion of dropping the initiator, the bath temperature was raised to 90 ° C. and aged for 2 hours as it was to obtain an aqueous solution of sodium polystyrene sulfonate (PSS-1) containing a carboxyl group. The polymerization conversion rate of each monomer was 100%.

仕込みから計算した水溶液中のポリマー濃度は14.61wt%、ポリマー中のスルホン酸モノマー構造単位とカルボン酸モノマー構造単位の合計に対するカルボン酸モノマー構造単位の含量は10.1モル%、GPCで求めたポリマーの数平均分子量は242500(Da)、重量平均分子量は586200(Da)、pH(常温)は5.4、B型粘度計で測定した溶液粘度は460mPa・sだった。 The polymer concentration in the aqueous solution calculated from the charge was 14.61 wt%, and the content of the carboxylic acid monomer structural unit with respect to the total of the sulfonic acid monomer structural unit and the carboxylic acid monomer structural unit in the polymer was 10.1 mol%, which was determined by GPC. The number average molecular weight of the polymer was 242,500 (Da), the weight average molecular weight was 586200 (Da), the pH (normal temperature) was 5.4, and the solution viscosity measured by the B-type viscometer was 460 mPa · s.

合成例2 ポリスチレンスルホン酸(PSS−2)の製造
還流冷却管、窒素導入管、パドル型撹拌機を取り付けた2Lガラス製四つ口フラスコに、純水61.00gを仕込み、窒素雰囲気下、85℃のオイルバスで加熱した。ここに、別途調製したパラスチレンスルホン酸ナトリウム水溶液〔パラスチレンスルホン酸ナトリウム270.00g、メタクリル酸102.50gを純水1101.70gに溶解し、アスピレーターによる減圧と窒素導入を繰返して脱酸素処理したもの〕を180分、開始剤水溶液〔2,2’−アゾビス−(2−アミジノプロパン)二塩酸塩5.64gを純水39.77gに溶解したもの〕を200分かけて滴下しながら重合を行った。開始剤滴下終了後、バス温を90℃に昇温し、そのまま2時間熟成することにより、カルボキシル基を含むポリスチレンスルホン酸ナトリウムの水溶液(PSS−2)を得た。各モノマーの重合転化率は100%だった。
Synthesis Example 2 Production of polystyrene sulfonic acid (PSS-2) 61.00 g of pure water was charged into a 2 L glass four-necked flask equipped with a reflux condenser, a nitrogen introduction tube, and a paddle-type stirrer, and 85 in a nitrogen atmosphere. Heated in an oil bath at ° C. Here, a separately prepared sodium parastyrene sulfonate aqueous solution [270.00 g of sodium parastyrene sulfonate and 102.50 g of methacrylic acid was dissolved in 1101.70 g of pure water, and deoxidized treatment was repeated by repeating depressurization and introduction of nitrogen by an aspirator. Initiator aqueous solution [2,2'-azobis- (2-amidinopropane) dihydrochloride in 5.64 g dissolved in pure water 39.77 g] was added dropwise over 200 minutes for 180 minutes. went. After completion of the dropping of the initiator, the bath temperature was raised to 90 ° C. and aged for 2 hours as it was to obtain an aqueous solution of sodium polystyrene sulfonate (PSS-2) containing a carboxyl group. The polymerization conversion rate of each monomer was 100%.

仕込みから計算した水溶液中のポリマー濃度は21.70wt%、ポリマー中のスルホン酸モノマー構造単位とカルボン酸モノマー構造単位の合計に対するカルボン酸モノマー構造単位の含量は50.62モル%、GPCで求めたポリマーの数平均分子量は75100(Da)、重量平均分子量は164200(Da)、pH(常温)は4.3、B型粘度計で測定した溶液粘度は78mPa・sだった。 The polymer concentration in the aqueous solution calculated from the charge was 21.70 wt%, and the content of the carboxylic acid monomer structural unit with respect to the total of the sulfonic acid monomer structural unit and the carboxylic acid monomer structural unit in the polymer was 50.62 mol%, which was determined by GPC. The number average molecular weight of the polymer was 75100 (Da), the weight average molecular weight was 164200 (Da), the pH (normal temperature) was 4.3, and the solution viscosity measured by the B-type viscometer was 78 mPa · s.

合成例3 ポリスチレンスルホン酸(PSS−3)の製造
還流冷却管、窒素導入管、パドル型撹拌機を取り付けた1Lガラス製四つ口フラスコに、純水52.00gを仕込み、窒素雰囲気下、85℃のオイルバスで加熱した。ここに、別途調製したパラスチレンスルホン酸ナトリウム水溶液〔パラスチレンスルホン酸ナトリウム100.00g、アクリル酸5.60gを純水451.66gに溶解し、アスピレーターによる減圧と窒素導入を繰返して脱酸素処理したもの〕を180分、開始剤水溶液〔2,2’−アゾビス−(2−アミジノプロパン)二塩酸塩0.19gを純水30.50gに溶解したもの〕を200分かけて滴下しながら重合を行った。開始剤滴下終了後、バス温を90℃に昇温し、そのまま2時間熟成することにより、カルボキシル基を含むポリスチレンスルホン酸ナトリウムの水溶液(PSS−3)を得た。各モノマーの重合転化率は100%であった。
Synthesis Example 3 Production of polystyrene sulfonic acid (PSS-3) 52.00 g of pure water was charged into a 1 L glass four-necked flask equipped with a reflux condenser, a nitrogen introduction tube, and a paddle-type stirrer, and 85 in a nitrogen atmosphere. Heated in an oil bath at ° C. Here, a separately prepared sodium parastyrene sulfonate aqueous solution [100.00 g of sodium parastyrene sulfonate and 5.60 g of acrylic acid were dissolved in 451.66 g of pure water, and deoxidation treatment was performed by repeating depressurization and introduction of nitrogen by an aspirator. Initiator aqueous solution [2,2'-azobis- (2-amidinopropane) dihydrochloride 0.19 g dissolved in pure water 30.50 g] is added dropwise over 200 minutes for 180 minutes. went. After completion of the dropping of the initiator, the bath temperature was raised to 90 ° C. and aged for 2 hours as it was to obtain an aqueous solution of sodium polystyrene sulfonate (PSS-3) containing a carboxyl group. The polymerization conversion rate of each monomer was 100%.

仕込みから計算した水溶液中のポリマー濃度は16.08wt%、ポリマー中のスルホン酸モノマー構造単位とカルボン酸モノマー構造単位の合計に対するカルボン酸モノマー構造単位の含量は15.11モル%、GPCで求めたポリマーの数平均分子量は261200(Da)、重量平均分子量は605600(Da)、pH(常温)は4.6、B型粘度計で測定した溶液年度は650mPa・sだった。 The polymer concentration in the aqueous solution calculated from the charge was 16.08 wt%, and the content of the carboxylic acid monomer structural unit with respect to the total of the sulfonic acid monomer structural unit and the carboxylic acid monomer structural unit in the polymer was 15.11 mol%, which was determined by GPC. The number average molecular weight of the polymer was 261200 (Da), the weight average molecular weight was 605600 (Da), the pH (normal temperature) was 4.6, and the solution year measured with a B-type viscometer was 650 mPa · s.

合成例4 ポリスチレンスルホン酸(PSS−4)の製造
還流冷却管、窒素導入管、パドル型撹拌機を取り付けた1Lガラス製四つ口フラスコに、純水52.00gを仕込み、窒素雰囲気下、85℃のオイルバスで加熱した。ここに、別途調製したパラスチレンスルホン酸ナトリウム水溶液〔パラスチレンスルホン酸ナトリウム100.00g、メタクリル酸4.15g、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル3.15gを純水465.00gに溶解し、アスピレーターによる減圧と窒素導入を繰返して脱酸素処理したもの〕を180分、開始剤水溶液〔2,2’−アゾビス−(2−アミジノプロパン)二塩酸塩0.12gを純水30.21gに溶解したもの〕を200分かけて滴下しながら重合を行った。開始剤滴下終了後、バス温を90℃に昇温し、そのまま2時間熟成することにより、カルボキシル基を含むポリスチレンスルホン酸ナトリウムの水溶液(PSS−4)を得た。各モノマーの重合転化率は100%であった。
Synthesis Example 4 Production of polystyrene sulfonic acid (PSS-4) 52.00 g of pure water was charged into a 1 L glass four-necked flask equipped with a reflux condenser, a nitrogen introduction tube, and a paddle-type stirrer, and 85 in a nitrogen atmosphere. Heated in an oil bath at ° C. Here, a separately prepared aqueous solution of sodium parastyrene sulfonate [100.00 g of sodium parastyrene sulfonate, 4.15 g of methacrylic acid, and 3.15 g of 2-hydroxyethyl methacrylate are dissolved in 465.00 g of pure water, and the pressure is reduced by an aspirator. Deoxidized by repeating introduction of nitrogen] for 180 minutes, an aqueous initiator solution [0.12 g of 2,2'-azobis- (2-amidinopropane) dihydrochloride dissolved in 30.21 g of pure water] The polymerization was carried out while dropping the mixture over 200 minutes. After completion of the dropping of the initiator, the bath temperature was raised to 90 ° C. and aged for 2 hours as it was to obtain an aqueous solution of sodium polystyrene sulfonate (PSS-4) containing a carboxyl group. The polymerization conversion rate of each monomer was 100%.

仕込みから計算した水溶液中のポリマー濃度は14.73wt%、ポリマー中のスルホ基含有モノマー構造単位、カルボキシル基含有モノマー構造単位及びカルボキシル基を含まないモノマー構造単位の合計に対するカルボキシル基含有モノマー構造単位の含量は9.56モル%であり、ポリマー中のスルホ基含有モノマー構造単位、カルボキシル基含有モノマー構造単位及びカルボキシル基を含まないモノマー構造単位の合計に対するカルボキシル基を含まないモノマー構造単位の含量は4.80モル%であった。 The polymer concentration in the aqueous solution calculated from the charge is 14.73 wt%, and the carboxyl group-containing monomer structural unit relative to the total of the sulfo group-containing monomer structural unit, the carboxyl group-containing monomer structural unit and the carboxyl group-free monomer structural unit in the polymer. The content is 9.56 mol%, and the content of the carboxyl group-free monomer structural unit is 4 with respect to the total of the sulfo group-containing monomer structural unit, the carboxyl group-containing monomer structural unit and the carboxyl group-free monomer structural unit in the polymer. It was .80 mol%.

また、GPCで求めたポリマーの数平均分子量は324000(Da)、重量平均分子量は759000(Da)、pH(常温)は5.3、B型粘度計で測定した溶液粘度は690mPa・sだった。 The number average molecular weight of the polymer determined by GPC was 324,000 (Da), the weight average molecular weight was 759000 (Da), the pH (normal temperature) was 5.3, and the solution viscosity measured by a B-type viscometer was 690 mPa · s. ..

比較例1 PSS−1硬化性組成物の調製と評価
合成例1で得たPSS−1(溶液粘度460mPa・s)51.12g(カルボキシル基含量3.87mmol)及び水性ポリオキサゾリン(株式会社日本触媒製エポクロス(登録商標)WS−700)3.63g(オキサゾリン基含量3.28mmol)を100及び200mlガラス規格瓶に採取し、スパチュラで激しくかき混ぜ、水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物を調製した。この組成物はスパチュラに巻き付く(ワイゼンベルク効果)ほど増粘が激しく、流動性が乏しかった(溶液粘度74,300mPa・s)。
Comparative Example 1 Preparation and evaluation of PSS-1 curable composition 51.12 g (carboxyl group content 3.87 mmol) of PSS-1 (solution viscosity 460 mPa · s) obtained in Synthesis Example 1 and aqueous polyoxazoline (Nippon Catalyst Co., Ltd.) 3.63 g (oxazoline group content 3.28 mmol) manufactured by Epocross (registered trademark) WS-700 was collected in 100 and 200 ml glass standard bottles and stirred vigorously with a spatula to prepare an aqueous polystyrene sulfonate curable composition. This composition was vigorously thickened and had poor fluidity (solution viscosity 74,300 mPa · s) so that it could be wrapped around a spatula (Weissenberg effect).

当該組成物に純水を加えて希釈(樹脂分は低下)したが、顕著な粘度低下は見られず、流動性は回復しなかった(表1参照)。加熱乾燥後の組成物はゲル化(硬化)していたが、種々の基材に対する塗布が困難であり、本発明の硬化性組成物として不適なことが明らかである。
尚、PPS−1のみを同様の条件で乾燥し、ゲル分を測定した結果は0%だった。
Pure water was added to the composition to dilute it (the resin content decreased), but no significant decrease in viscosity was observed, and the fluidity did not recover (see Table 1). Although the composition after heat-drying was gelled (cured), it is difficult to apply it to various substrates, and it is clear that the composition is not suitable as the curable composition of the present invention.
Only PPS-1 was dried under the same conditions, and the gel content was measured and found to be 0%.

実施例1 PSS−1硬化性組成物の調製と評価
合成例1で得たPSS−1(水溶液)51.12g(カルボキシル基含量3.87mmol)及び水性ポリオキサゾリン(株式会社日本触媒製エポクロス(登録商標)WS−700)3.63g(オキサゾリン基含量3.28mmol)を100及び200mlガラス規格瓶に採取し、スパチュラで激しくかき混ぜ、水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物を調製した。この組成物はスパチュラに巻き付く(ワイゼンベルク効果)ほど増粘が激しく、流動性が乏しかったが、水の代わりに親水性溶媒の一種である1−プロパノールを加えて行くと(樹脂分は低下し、全溶媒中の親水性溶媒の比率が増加)、粘度が低下し、流動性が大きく回復した。
Example 1 Preparation and evaluation of PSS-1 curable composition 51.12 g (carboxyl group content 3.87 mmol) of PSS-1 (aqueous solution) obtained in Synthesis Example 1 and aqueous polyoxazoline (Epocross manufactured by Nippon Catalyst Co., Ltd. (registered) 3.63 g (oxazoline group content 3.28 mmol) of WS-700) was collected in 100 and 200 ml glass standard bottles and stirred vigorously with a spatula to prepare an aqueous polystyrene sulfonate curable composition. This composition had a high viscosity and poor fluidity as it wrapped around the spatula (Weisenberg effect), but when 1-propanol, which is a kind of hydrophilic solvent, was added instead of water (the resin content decreased). , The ratio of hydrophilic solvent in all solvents increased), the viscosity decreased, and the fluidity was greatly restored.

1−プロパノールを含むポリスチレンスルホン酸組成物の硬化性を評価した結果、水に不溶なゲルが高収率で得られた。また組成物を調製後、少なくとも7時間経過しても硬化性は変わらないことを確認した。当該組成物は、種々の基材に対する塗布性と硬化性が良好なポリスチレンスルホン酸組成物であることが明らかである(表1参照)。 As a result of evaluating the curability of the polystyrene sulfonic acid composition containing 1-propanol, a water-insoluble gel was obtained in high yield. It was also confirmed that the curability did not change even after at least 7 hours had passed since the composition was prepared. It is clear that the composition is a polystyrene sulfonic acid composition having good coatability and curability on various substrates (see Table 1).

実施例2 PSS−1硬化性組成物の調製と評価
実施例1において、1−プロパノールの代わりに1−メトキシ−2−プロパノールを加えても同様に粘度が低下し、流動性が大きく回復した。
1−メトキシ−2−プロパノールを含むポリスチレンスルホン酸組成物の硬化性を評価した結果、水に不溶なゲルが高収率で得られた。また組成物を調製後、少なくとも7時間経過しても硬化性は変わらないことを確認した。当該組成物は、種々の基材に対する塗布性と硬化性が良好なポリスチレンスルホン酸組成物であることが明らかである(表1参照)。
Example 2 Preparation and evaluation of PSS-1 curable composition In Example 1, even if 1-methoxy-2-propanol was added instead of 1-propanol, the viscosity was similarly reduced and the fluidity was greatly restored.
As a result of evaluating the curability of the polystyrene sulfonic acid composition containing 1-methoxy-2-propanol, a water-insoluble gel was obtained in high yield. It was also confirmed that the curability did not change even after at least 7 hours had passed since the composition was prepared. It is clear that the composition is a polystyrene sulfonic acid composition having good coatability and curability on various substrates (see Table 1).

実施例3 PSS−1硬化性組成物の調製と評価
実施例1において、1−プロパノールの代わりに1,2−ジメトキシプロパンを加えても同様に粘度が低下し、流動性が大きく回復した。
1,2−ジメトキシプロパンを含むポリスチレンスルホン酸組成物の硬化性を評価した結果、水に不溶なゲルが高収率で得られた。また組成物を調製後、少なくとも7時間経過しても硬化性は変わらないことを確認した。当該組成物は、種々の基材に対する塗布性と硬化性が良好なポリスチレンスルホン酸組成物であることが明らかである(表1参照)。
Example 3 Preparation and evaluation of PSS-1 curable composition In Example 1, even if 1,2-dimethoxypropane was added instead of 1-propanol, the viscosity was similarly reduced and the fluidity was greatly restored.
As a result of evaluating the curability of the polystyrene sulfonic acid composition containing 1,2-dimethoxypropane, a water-insoluble gel was obtained in high yield. It was also confirmed that the curability did not change even after at least 7 hours had passed since the composition was prepared. It is clear that the composition is a polystyrene sulfonic acid composition having good coatability and curability on various substrates (see Table 1).

比較例2 PSS−2硬化性組成物の調製と評価
合成例2で得たPSS−2(溶液粘度78mPa・s)51.12g(カルボキシル基含量38.55mmol)及び水性ポリオキサゾリン(株式会社日本触媒製エポクロス(登録商標)WS−700)10.00g(オキサゾリン基含量24.90mmol)を100及び200mlガラス規格瓶に採取し、スパチュラで激しくかき混ぜ、水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物を調製した。この組成物はスパチュラに巻き付く(ワイゼンベルク効果)ほど増粘が激しく、流動性が乏しかった(溶液粘度23,100mPa・s)。
Comparative Example 2 Preparation and evaluation of PSS-2 curable composition 51.12 g (carboxyl group content 38.55 mmol) of PSS-2 (solution viscosity 78 mPa · s) obtained in Synthesis Example 2 and aqueous polyoxazoline (Nippon Catalyst Co., Ltd.) 10.00 g (oxazoline group content 24.90 mmol) manufactured by Epocross (registered trademark) WS-700 was collected in 100 and 200 ml glass standard bottles and stirred vigorously with a spatula to prepare an aqueous polystyrene sulfonate curable composition. This composition was vigorously thickened and had poor fluidity (solution viscosity 23,100 mPa · s) so that it could be wrapped around a spatula (Weissenberg effect).

当該組成物に純水を加えて希釈したが、顕著な粘度低下は見られず、流動性は回復しなかった(表1参照)。加熱乾燥後の組成物はゲル化(硬化)していたが、種々の基材に対する塗布が困難であり、本発明の硬化性組成物として不適なことが明らかである。
尚、PPS−2のみを同様の条件で乾燥し、ゲル分を測定した結果は0%だった。
Pure water was added to the composition to dilute it, but no significant decrease in viscosity was observed, and the fluidity did not recover (see Table 1). Although the composition after heat-drying was gelled (cured), it is difficult to apply it to various substrates, and it is clear that the composition is not suitable as the curable composition of the present invention.
Only PPS-2 was dried under the same conditions, and the gel content was measured and found to be 0%.

実施例4 PSS−2硬化性組成物の調製と評価
合成例2で得たPSS−2(水溶液)51.12g(カルボキシル基含量38.55mmol)及び水性ポリオキサゾリン(株式会社日本触媒製エポクロス(登録商標)WS−700)10.00g(オキサゾリン基含量24.90mmol)を100及び200mlガラス規格瓶に採取し、スパチュラで激しくかき混ぜ、水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物を調製した。この組成物はスパチュラに巻き付く(ワイゼンベルク効果)ほど増粘が激しく、流動性が乏しかったが、水の代わりに親水性溶媒の一種である1−メトキシ−2−プロパノールを加えて行くと、粘度が低下し、流動性が大きく回復した。
Example 4 Preparation and evaluation of PSS-2 curable composition 51.12 g (carboxyl group content 38.55 mmol) of PSS-2 (aqueous solution) obtained in Synthesis Example 2 and aqueous polyoxazoline (Epocross manufactured by Nippon Catalyst Co., Ltd. (registered) 10.00 g (oxazolline group content 24.90 mmol) of WS-700) was collected in 100 and 200 ml glass standard bottles and stirred vigorously with a spatula to prepare an aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition. This composition was so viscous that it wrapped around a spatula (Weisenberg effect) and had poor fluidity, but when 1-methoxy-2-propanol, which is a kind of hydrophilic solvent, was added instead of water, the viscosity became high. Decreased and liquidity recovered significantly.

1−メトキシ−2−プロパノールを含むポリスチレンスルホン酸組成物の硬化性を評価した結果、水に不溶なゲルが高収率で得られた。また組成物を調製後、少なくとも7時間経過しても硬化性は変わらないことを確認した。当該組成物は、種々の基材に対する塗布性と硬化性が良好なポリスチレンスルホン酸組成物であることが明らかである(表1参照)。 As a result of evaluating the curability of the polystyrene sulfonic acid composition containing 1-methoxy-2-propanol, a water-insoluble gel was obtained in high yield. It was also confirmed that the curability did not change even after at least 7 hours had passed since the composition was prepared. It is clear that the composition is a polystyrene sulfonic acid composition having good coatability and curability on various substrates (see Table 1).

比較例3 PSS−3硬化性組成物の調製と評価
合成例3で得たPSS−3(溶液粘度650mPa・s)51.12g(カルボキシル基含量6.75mmol)及び水性ポリオキサゾリン(株式会社日本触媒製エポクロス(登録商標)WS−700)4.50g(オキサゾリン基含量74.76mmol)を100及び200mlガラス規格瓶に採取し、スパチュラで激しくかき混ぜ、水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物を調製した。この組成物はスパチュラに巻き付く(ワイゼンベルク効果)ほど増粘が激しく、流動性が乏しかった(溶液粘度88,700mPa・s)。
Comparative Example 3 Preparation and evaluation of PSS-3 curable composition 51.12 g (carboxyl group content 6.75 mmol) of PSS-3 (solution viscosity 650 mPa · s) obtained in Synthesis Example 3 and aqueous polyoxazoline (Nippon Catalyst Co., Ltd.) 4.50 g (oxazoline group content 74.76 mmol) manufactured by Epocross (registered trademark) WS-700 was collected in 100 and 200 ml glass standard bottles and stirred vigorously with a spatula to prepare an aqueous polystyrene sulfonate curable composition. This composition was vigorously thickened and had poor fluidity (solution viscosity 88,700 mPa · s) so that it could be wrapped around a spatula (Weissenberg effect).

当該組成物に純水を加えて希釈したが、顕著な粘度低下は見られず、流動性は回復しなかった(表1参照)。加熱乾燥後の組成物はゲル化(硬化)していたが、種々の基材に対する塗布が困難であり、本発明の硬化性組成物として不適なことが明らかである。
尚、PPS−3のみを同様の条件で乾燥し、ゲル分を測定した結果は0%だった。
Pure water was added to the composition to dilute it, but no significant decrease in viscosity was observed, and the fluidity did not recover (see Table 1). Although the composition after heat-drying was gelled (cured), it is difficult to apply it to various substrates, and it is clear that the composition is not suitable as the curable composition of the present invention.
Only PPS-3 was dried under the same conditions, and the gel content was measured and found to be 0%.

実施例5 PSS−3硬化性組成物の調製と評価
合成例3で得たPSS−3(水溶液)51.12g(カルボキシル基含量6.75mmol)及び水性ポリオキサゾリン(株式会社日本触媒製エポクロス(登録商標)WS−700)4.50g(オキサゾリン基含量74.76mmol)を100及び200mlガラス規格瓶に採取し、スパチュラで激しくかき混ぜ、水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物を調製した。この組成物はスパチュラに巻き付く(ワイゼンベルク効果)ほど増粘が激しく、流動性が乏しかったが、水の代わりに親水性溶媒の一種である1,2−ジメトキシプロパンを加えて行くと、粘度が低下し、流動性が大きく回復した。
Example 5 Preparation and evaluation of PSS-3 curable composition 51.12 g (carboxyl group content 6.75 mmol) of PSS-3 (aqueous solution) obtained in Synthesis Example 3 and aqueous polyoxazoline (Epocross manufactured by Nippon Catalyst Co., Ltd. (registered) 4.50 g (oxazoline group content 74.76 mmol) of WS-700) was collected in 100 and 200 ml glass standard bottles and stirred vigorously with a spatula to prepare an aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition. This composition was so viscous that it wrapped around a spatula (Weisenberg effect) and had poor fluidity, but when 1,2-dimethoxypropane, which is a kind of hydrophilic solvent, was added instead of water, the viscosity became high. It declined and liquidity recovered significantly.

1,2−ジメトキシプロパンを含むポリスチレンスルホン酸組成物の硬化性を評価した結果、水に不溶なゲルが高収率で得られた。また組成物を調製後、少なくとも7時間経過しても硬化性は変わらないことを確認した。当該組成物は、種々の基材に対する塗布性と硬化性が良好なポリスチレンスルホン酸組成物であることが明らかである(表1参照)。 As a result of evaluating the curability of the polystyrene sulfonic acid composition containing 1,2-dimethoxypropane, a water-insoluble gel was obtained in high yield. It was also confirmed that the curability did not change even after at least 7 hours had passed since the composition was prepared. It is clear that the composition is a polystyrene sulfonic acid composition having good coatability and curability on various substrates (see Table 1).

実施例6
実施例4において、1,2−ジメトキシプロパンの代わりにエトキシエタノールを加えても同様に粘度が低下し、流動性が大きく回復した。
エトキシエタノールを含むポリスチレンスルホン酸組成物の硬化性を評価した結果、水に不溶なゲルが高収率で得られた。また組成物を調製後、少なくとも7時間経過しても硬化性は変わらないことを確認した。当該組成物は、種々の基材に対する塗布性と硬化性が良好なポリスチレンスルホン酸組成物であることが明らかである(表1参照)。
Example 6
In Example 4, even if ethoxyethanol was added instead of 1,2-dimethoxypropane, the viscosity was similarly reduced and the fluidity was greatly restored.
As a result of evaluating the curability of the polystyrene sulfonic acid composition containing ethoxyethanol, a water-insoluble gel was obtained in high yield. It was also confirmed that the curability did not change even after at least 7 hours had passed since the composition was prepared. It is clear that the composition is a polystyrene sulfonic acid composition having good coatability and curability on various substrates (see Table 1).

比較例4 PSS−4硬化性組成物の調製と評価
合成例4で得たPSS−4(溶液粘度690mPa・s)51.12g(カルボキシル基含量3.77mmol)及び水性ポリオキサゾリン(株式会社日本触媒製エポクロス(登録商標)WS−700)3.15g(オキサゾリン基含量3.53mmol)を100及び200mlガラス規格瓶に採取し、スパチュラで激しくかき混ぜ、水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物を調製した。この組成物はスパチュラに巻き付く(ワイゼンベルク効果)ほど増粘が激しく、流動性が乏しかった(溶液粘度101,300mPa・s)。
Comparative Example 4 Preparation and evaluation of PSS-4 curable composition 51.12 g (carboxyl group content 3.77 mmol) of PSS-4 (solution viscosity 690 mPa · s) obtained in Synthesis Example 4 and aqueous polyoxazoline (Nippon Catalyst Co., Ltd.) 3.15 g (oxazoline group content 3.53 mmol) manufactured by Epocross (registered trademark) WS-700 was collected in 100 and 200 ml glass standard bottles and stirred vigorously with a spatula to prepare an aqueous polystyrene sulfonate curable composition. This composition was vigorously thickened and had poor fluidity as it wrapped around the spatula (Weisenberg effect) (solution viscosity 101,300 mPa · s).

当該組成物に純水を加えて希釈したが、顕著な粘度低下は見られず、流動性は回復しなかった(表1参照)。加熱乾燥後の組成物はゲル化(硬化)していたが、種々の基材に対する塗布が困難であり、本発明の硬化性組成物として不適なことが明らかである。
尚、PPS−4のみを同様の条件で乾燥し、ゲル分を測定した結果は0%だった。
Pure water was added to the composition to dilute it, but no significant decrease in viscosity was observed, and the fluidity did not recover (see Table 1). Although the composition after heat-drying was gelled (cured), it is difficult to apply it to various substrates, and it is clear that the composition is not suitable as the curable composition of the present invention.
Only PPS-4 was dried under the same conditions, and the gel content was measured and found to be 0%.

実施例7 PSS−4硬化性組成物の調製と評価
合成例4で得たPSS−4(水溶液)51.12g(カルボキシル基含量3.77mmol)及び水性ポリオキサゾリン(株式会社日本触媒製エポクロス(登録商標)WS−700)3.15g(オキサゾリン基含量3.53mmol)を100及び200mlガラス規格瓶に採取し、スパチュラで激しくかき混ぜ、水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物を調製した。この組成物はスパチュラに巻き付く(ワイゼンベルク効果)ほど増粘が激しく、流動性が乏しかったが、水の代わりに親水性溶媒の一種であるエタノールを加えて行くと、粘度が低下し、流動性が大きく回復した。
Example 7 Preparation and evaluation of PSS-4 curable composition 51.12 g (carboxyl group content 3.77 mmol) of PSS-4 (aqueous solution) obtained in Synthesis Example 4 and aqueous polyoxazoline (Epocross manufactured by Nippon Catalyst Co., Ltd. (registered) 3.15 g (oxazoline group content 3.53 mmol) of WS-700) was collected in 100 and 200 ml glass standard bottles and stirred vigorously with a spatula to prepare an aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition. This composition had a high viscosity and poor fluidity as it wrapped around a spatula (Weisenberg effect), but when ethanol, which is a kind of hydrophilic solvent, was added instead of water, the viscosity decreased and the fluidity decreased. Has recovered significantly.

エタノールを含むポリスチレンスルホン酸組成物の硬化性を評価した結果、水に不溶なゲルが高収率で得られた。また組成物を調製後、少なくとも7時間経過しても硬化性は変わらないことを確認した。当該組成物は、種々の基材に対する塗布性と硬化性が良好なポリスチレンスルホン酸組成物であることが明らかである(表1参照)。
As a result of evaluating the curability of the polystyrene sulfonic acid composition containing ethanol, a water-insoluble gel was obtained in high yield. It was also confirmed that the curability did not change even after at least 7 hours had passed since the composition was prepared. It is clear that the composition is a polystyrene sulfonic acid composition having good coatability and curability on various substrates (see Table 1).

Figure 0006974410
Figure 0006974410

本発明の水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物は、(メタ)アクリル酸などの汎用性モノマーで変性したポリスチレンスルホン酸(又はその塩)、複数個のオキサゾリン基を含有するポリマー及び特定構造の親水性溶剤を含む水性の硬化性組成物であり、塗工性(流動性)と硬化性が優れる。形成されたポリスチレンスルホン酸硬化膜はアニオン性の電解質膜であり、各種機材表面の改質、炭素材料の被覆など幅広い産業分野で極めて有用である。 The aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition of the present invention comprises polystyrene sulfonic acid (or a salt thereof) modified with a general-purpose monomer such as (meth) acrylic acid, a polymer containing a plurality of oxazoline groups, and hydrophilicity having a specific structure. It is an aqueous curable composition containing a sex solvent, and has excellent coatability (fluidity) and curability. The formed polystyrene sulfonic acid cured film is an anionic electrolyte membrane, and is extremely useful in a wide range of industrial fields such as modification of the surface of various equipment and coating of carbon materials.

Claims (6)

下記(A)〜(D)成分を含む水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物。
(A)下記一般式(1)で表される構造単位(a)及び一般式(2)で表される構造単位(b)を含み、構造単位(a)及び構造単位(b)の合計に対する構造単位(b)のモル比が2モル%〜60モル%であり、ゲル浸透クロマトグラフィーで求めた重量平均分子量が160000ダルトン(Da)〜4000000ダルトン(Da)であるポリスチレンスルホン酸
構造単位(a);
一般式(1)
Figure 0006974410
(式(1)中、Mはプロトン、アンモニウムイオン、第四級アンモニウムカチオン、第四級ホスホニウムカチオン、アルカリ金属カチオン又はアルカリ土類金属カチオンを示す。)で表されるスチレンスルホン酸構造単位、及び
構造単位(b);
一般式(2)
Figure 0006974410
(式(2)中、Qはカルボキシル基を有するラジカル重合性モノマー残基を表す。)で表されるカルボキシル基含有モノマー構造単位、
(B)複数のオキサゾリン基を含むポリマー、
(C)グリコールエーテル及び炭素数1〜4のアルコールからなる群より選ばれる1種又は2種以上の組合せとなる親水性溶剤、及び
(D)水
(但し、上記(A)成分と(B)成分の配合割合は、カルボキシル基とオキサゾリン基の当量比で10:2〜2:10であり、(A)〜(D)成分の合計量に対する(A)成分及び(B)成分の配合割合は0.5wt%〜30wt%であり、(C)成分及び(D)成分の合計量に対する(C)成分の配合割合は10wt%〜70wt%)である。)
An aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition containing the following components (A) to (D).
(A) Including the structural unit (a) represented by the following general formula (1) and the structural unit (b) represented by the general formula (2), with respect to the total of the structural unit (a) and the structural unit (b). molar ratio of 2 mol% to 60 mol% der of the structural unit (b) is, weight average molecular weight determined by gel permeation chromatography 160,000 daltons (Da) ~4000000 daltons (Da) a is polystyrene sulfonic acid structural units ( a);
General formula (1)
Figure 0006974410
(In the formula (1), M 1 represents a proton, an ammonium ion, a quaternary ammonium cation, a quaternary phosphonium cation, an alkali metal cation or an alkaline earth metal cation). And structural unit (b);
General formula (2)
Figure 0006974410
(Equation (2), Q 1 represents a radical polymerizable monomer residue having a carboxyl group.) A carboxyl group-containing monomer structural unit represented by,
(B) A polymer containing a plurality of oxazoline groups,
(C) A hydrophilic solvent selected from the group consisting of glycol ethers and alcohols having 1 to 4 carbon atoms, or a combination of two or more kinds, and (D) water (provided that the above component (A) and (B) are used. The compounding ratio of the components is 10: 2 to 2:10 in terms of the equivalent ratio of the carboxyl group and the oxazoline group, and the compounding ratio of the components (A) and (B) to the total amount of the components (A) to (D) is It is 0.5 wt% to 30 wt%, and the blending ratio of the component (C) to the total amount of the component (C) and the component (D) is 10 wt% to 70 wt%). )
下記下記(A’)成分、(B)成分、(C)成分及び(D)成分を含む水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物。
(A’)下記一般式(3)で表される構造単位(a)、一般式(4)で表される構造単位(b)及び一般式(5)で表される構造単位(c)を含み、構造単位(a)、構造単位(b)及び構造単位(c)の合計に対する構造単位(b)のモル比が2モル%〜60モル%であり、構造単位(a)、構造単位(b)及び構造単位(c)の合計に対する構造単位(c)のモル比が1モル%〜30モル%であり、ゲル浸透クロマトグラフィーで求めた重量平均分子量が160000ダルトン(Da)〜4000000ダルトン(Da)であるポリスチレンスルホン酸
構造単位(a);
一般式(3)
Figure 0006974410
(式(3)中、Mはプロトン、アンモニウムイオン、第四級アンモニウムカチオン、第四級ホスホニウムカチオン、アルカリ金属カチオン又はアルカリ土類金属カチオンを示す。)で表されるスチレンスルホン酸構造単位、
構造単位(b);
一般式(4)
Figure 0006974410
(式(4)中、Qはカルボキシル基を有するラジカル重合性モノマー残基を表す。)で表されるカルボキシル基含有モノマー構造単位、及び
構造単位(c);
一般式(5)
Figure 0006974410
(式(5)中、Qはカルボキシル基を含まないラジカル重合性モノマー残基を表す。)で表されるカルボキシル基を含まないモノマーの構造単位
(B)複数のオキサゾリン基を含むポリマー、
(C)グリコールエーテル及び炭素数1〜4のアルコールからなる群より選ばれる1種又は2種以上の組合せとなる親水性溶剤、及び
(D)水
(但し、上記(A’)成分と(B)成分の配合割合は、カルボキシル基とオキサゾリン基の当量比で10:2〜2:10であり、(A’)成分、(B)成分、(C)成分及び(D)成分の合計量に対する(A’)成分及び(B)成分の配合割合は0.5wt%〜30wt%であり、(C)成分及び(D)成分の合計量に対する(C)成分の配合割合は10wt%〜70wt%)である。)
An aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition containing the following components (A'), (B), (C) and (D).
(A') The structural unit (a) represented by the following general formula (3), the structural unit (b) represented by the general formula (4), and the structural unit (c) represented by the general formula (5). Including, the molar ratio of the structural unit (b) to the total of the structural unit (a), the structural unit (b) and the structural unit (c) is 2 mol% to 60 mol%, and the structural unit (a) and the structural unit ( The molar ratio of the structural unit (c) to the total of b) and the structural unit (c) is 1 mol% to 30 mol%, and the weight average molecular weight determined by gel permeation chromatography is 160000 daltons (Da) to 4000 thousand daltons (Da) to 4000 thousand daltons (da). Da) Polystyrene sulfonic acid structural unit (a);
General formula (3)
Figure 0006974410
(In the formula (3), M 1 represents a proton, an ammonium ion, a quaternary ammonium cation, a quaternary phosphonium cation, an alkali metal cation or an alkaline earth metal cation).
Structural unit (b);
General formula (4)
Figure 0006974410
(. Equation (4), Q 1 is representative of the radical polymerizable monomer residue having a carboxyl group) carboxyl group-containing monomer structural units represented by, and the structural unit (c);
General formula (5)
Figure 0006974410
(Equation (5) in, Q 2 represents. A radical polymerizable monomer residues containing no carboxyl group) polymers comprising structural units (B) a plurality of oxazoline groups in the monomers that do not contain a carboxyl group represented by,
(C) A hydrophilic solvent selected from the group consisting of glycol ethers and alcohols having 1 to 4 carbon atoms, or a combination of two or more kinds, and (D) water (provided that the above (A') component and (B). The blending ratio of the component) is 10: 2 to 2:10 in terms of the equivalent ratio of the carboxyl group to the oxazoline group, with respect to the total amount of the component (A'), the component (B), the component (C) and the component (D). The blending ratio of the component (A') and the component (B) is 0.5 wt% to 30 wt%, and the blending ratio of the component (C) to the total amount of the components (C) and (D) is 10 wt% to 70 wt%. ). )
がメタクリル酸(塩)残基、アクリル酸(塩)残基、マレイン酸(塩)残基、シトラコン酸(塩)残基、イタコン酸(塩)残基からなる群より選ばれる少なくとも1種又は2種以上の組合せとなるラジカル重合性モノマー残基である請求項1又は請求項2に記載した水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物。 Q 1 is methacrylic acid (salt) residues, acrylic acid (salt) residue, maleic acid (salt) residues, citraconic acid (salt) residue, at least one selected from the group consisting of itaconic acid (salt) residues The aqueous polystyrene citraconic acid curable composition according to claim 1 or claim 2, which is a radically polymerizable monomer residue which is a species or a combination of two or more kinds. がスチレン残基、メタクリル酸メチル残基、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル残基、メタクリルアミド残基及びN−フェニルマレイミド残基からなる群より選ばれる少なくとも1種又は2種以上の組合せとなるラジカル重合性モノマー残基である請求項2に記載した水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物。 Q 2 is a styrene residue, consisting of methyl methacrylate residues, 2-hydroxyethyl residues methacrylate, and at least one or more combinations selected from the group consisting of methacrylamide residues and N- phenyl maleimide residue The aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition according to claim 2, which is a radically polymerizable monomer residue. グリコールエーテルが、メトキシエタノール、エトキシエタノール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、1,2−ジメトキシプロパン、酢酸2−メトキシ−1−メチルエチル、酢酸2−メトキシメチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、1(又は2)−[2−メトキシ(メチル)エトキシ]プロパノール、ビス(3−ヒドロキシプロピル)エーテル、ビス(2−ヒドロキシプロピル)エーテル及びジプロピレングリコールモノメチルエーテルからなる群より選ばれる少なくとも一つである、請求項1又は請求項2に記載の水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物。 Glycol ethers are methoxyethanol, ethoxyethanol, ethylene glycol monopropyl ether, 1-methoxy-2-propanol, 1,2-dimethoxypropane, 2-methoxy-1-methylethyl acetate, 2-methoxymethyl acetate, propylene glycol monomethyl. Ether, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, 1 (or 2)-[2-methoxy (methyl) ethoxy] propanol, bis (3-hydroxypropyl) ether, bis (2-hydroxypropyl) ether and di The aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition according to claim 1 or 2, which is at least one selected from the group consisting of propylene glycol monomethyl ether. 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載した水性のポリスチレンスルホン酸硬化性組成物から形成され、下記一般式(6)で表される水に不溶なポリスチレンスルホン酸硬化物。
一般式(6)
Figure 0006974410
(式(6)中、Mは上記式(1)と同じであり、Qは上記式(4)と同じであり、Qは上記成分(B)である複数のオキサゾリン基を有するポリマーの主鎖を表す。n、m及びkは1以上の整数を表す。)
A water-insoluble polystyrene sulfonate cured product represented by the following general formula (6), which is formed from the aqueous polystyrene sulfonic acid curable composition according to any one of claims 1 to 5.
General formula (6)
Figure 0006974410
(In the formula (6), M 1 is the same as the above formula (1), Q 1 is the same as the above formula (4), and Q 3 is a polymer having a plurality of oxazoline groups which is the above component (B). Represents the main chain of. N, m and k represent integers greater than or equal to 1.)
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