JP7135394B2 - Crosslinked polymer flocculant and method for producing the same - Google Patents

Crosslinked polymer flocculant and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、架橋型高分子凝集剤及びその製造方法に関する。詳しくは、水溶液において、所定の粘弾性を満たす含水物を有する架橋型高分子凝集剤及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a crosslinked polymer flocculant and a method for producing the same. More specifically, it relates to a crosslinked polymer flocculant having a water-containing substance that satisfies predetermined viscoelasticity in an aqueous solution, and a method for producing the same.

近年、水溶性重合体の高分子凝集剤としての用途の場合、有機性汚泥の脱水に関して、発生する汚泥量の増加から脱水処理速度アップのニーズが高まってきており、より強いフロック強度を形成する高分子凝集剤が望まれている。また、脱水ケーキを焼却処分する際の焼却処分費用の高騰、脱水ケーキをそのまま埋め立て処分する際の埋め立て地の逼迫した状況から、脱水ケーキ中含水率の低減を実現することができる高分子凝集剤が望まれている。このような凝集性能を示す高分子凝集剤として、重合体の構造のコントロールによる分岐型または架橋型ポリマーが提案されている。 In recent years, in the case of the use of water-soluble polymers as polymer flocculants, there has been an increasing need for faster dewatering treatment due to the increase in the amount of sludge generated in the dewatering of organic sludge. A polymeric flocculant is desired. In addition, due to the soaring cost of incineration when incinerating dehydrated cake and the shortage of landfill sites when dehydrated cake is disposed of as it is, a polymer flocculant that can reduce the moisture content in the dehydrated cake. is desired. As a polymer flocculant exhibiting such flocculating properties, a branched or crosslinked polymer has been proposed by controlling the structure of the polymer.

例えば、特許文献1では、水溶液が所定の粘弾性を有する架橋型水溶性高分子を高分子凝集剤として使用することが提案されている。また特許文献2では、重合性の異なる架橋性単量体を用いた分岐型もしくは架橋型水溶性高分子を高分子凝集剤として使用することが提案されている。 For example, Patent Document 1 proposes the use of a crosslinked water-soluble polymer whose aqueous solution has a predetermined viscoelasticity as a polymer flocculant. Patent Document 2 proposes the use of a branched or crosslinked water-soluble polymer using crosslinkable monomers with different polymerizability as a polymer flocculant.

特開2017-100111号公報JP 2017-100111 A 国際公開第2017/209105号WO2017/209105

しかしながら、特許文献1に記載の高分子凝集剤は、主として逆相乳化重合での製造となるためコストがかかる。また、単に架橋剤を用いるだけの高分子であり、3次元網目構造の水不溶の膨潤ゲルが得られやすく、コントロールされた適度な分岐を有する水溶性あるいは水分散性の重合体を製造するのは困難である。特許文献2に記載の高分子凝集剤は、分岐効果が高く、かつ不溶化物の少ない重合体ではあるが、不溶解分がある程度必要とされる用途には不十分であった。 However, the polymer flocculant described in Patent Literature 1 is mainly produced by inverse emulsion polymerization, and thus is costly. In addition, it is a polymer that simply uses a cross-linking agent, and it is easy to obtain a water-insoluble swollen gel with a three-dimensional network structure. It is difficult. Although the polymer flocculant described in Patent Document 2 is a polymer with a high branching effect and a small amount of insoluble matter, it is insufficient for applications requiring a certain amount of insoluble matter.

本発明者は、上記実情に鑑み鋭意検討の結果次のような結論を得た。すなわち、本発明は、水溶液において特定の弾性率を満たす含水物を有する架橋型高分子凝集剤及びその製造方法である。
[1] ゲル状の含水物を有する、架橋型高分子凝集剤であって、
前記架橋型高分子凝集剤の0.5質量%水溶液の不溶解分である前記ゲル状の含水物に対して、レオメータを用いて25℃にて歪み率依存性測定で測定した場合の貯蔵弾性率G1(Pas)の最大値が下記式(1)を満たす架橋型高分子凝集剤。
3<G1<800・・・式(1)
[2] 分子内に下記式(I)由来の構造を有する架橋性単量体(a)成分を含む、前記[1]に記載の架橋型高分子凝集剤。

Figure 0007135394000001
1、R2:それぞれ独立に炭素-炭素不飽和結合をもたない炭素、酸素、窒素および水素から選ばれる群からなる原子で構成される直鎖若しくは分岐を有する鎖状の官能基である。
W:15族の非金属元素である。
X、Y:それぞれ炭素、酸素、窒素および水素から選ばれる群からなる原子で構成される直鎖若しくは分岐を有する鎖状の官能基であって、かつそれぞれ炭素-炭素不飽和結合を少なくとも1つ持つ。ただし、XとYは異なる構造を有する。
Z:塩素イオン、臭素イオンまたはヨウ素イオンである。
[3] 前記架橋性単量体(a)成分の濃度が、0.0035~0.025質量%である、前記[1]または[2]に記載の架橋型高分子凝集剤。
[4] 前記架橋型高分子凝集剤の0.5質量%水溶液500g中の不溶解分量が、前記架橋型高分子凝集剤の0.5質量%水溶液500gに対して60g以上400g以下である、前記[1]~[3]のいずれかに記載の架橋型高分子凝集剤。
[5] 分子内に重合性不飽和結合を1つ有する水溶性不飽和単量体(b)由来成分を、一種類もしくは二種類以上をさらに含む、前記[1]~[4]のいずれかに記載の架橋型高分子凝集剤。
[6] 前記架橋性単量体(a)が、下記式(II)で表される構造を有する、前記[2]に記載の架橋型高分子凝集剤。
Figure 0007135394000002
1、R2:それぞれ独立にCH3またはC25である。
X、Y:下記式で表されるものである。
Figure 0007135394000003
3: HまたはCH3
4: OまたはNH
5: CnH2n(n=1~6)
6: 水素原子、メチル基または炭素数1~6の直鎖、分岐状若しくは環状構造を有するアルキルエステル基である。
Z:塩素イオン、臭素イオンまたは表されるヨウ素イオンである。
[7] 分子内に下記式(I)由来の構造を有する架橋性単量体(a)成分を含む、架橋型高分子凝集剤成分を水に溶解して均一系で重合を行う、架橋型高分子凝集剤の製造方法。
Figure 0007135394000004
1、R2:それぞれ独立に炭素-炭素不飽和結合をもたない炭素、酸素、窒素および水素から選ばれる群からなる原子で構成される直鎖若しくは分岐を有する鎖状の官能基である。
W:15族の非金属元素である。
X、Y:それぞれ炭素、酸素、窒素および水素から選ばれる群からなる原子で構成される直鎖若しくは分岐を有する鎖状の官能基であって、かつそれぞれ炭素-炭素不飽和結合を少なくとも1つ持つ。ただし、XとYは異なる構造を有する。
Z:塩素イオン、臭素イオンまたはヨウ素イオンである。
[8] さらに、水溶性不飽和単量体(b)を水に溶解して均一系で重合を行う、[7]に記載の架橋型高分子凝集剤の製造方法。 The inventor of the present invention made the following conclusions as a result of intensive studies in view of the above-mentioned circumstances. That is, the present invention is a crosslinked polymer flocculant having a hydrous substance that satisfies a specific elastic modulus in an aqueous solution, and a method for producing the same.
[1] A crosslinked polymer flocculant having a gel-like water-containing substance,
Storage elasticity when measured by strain rate dependence measurement at 25 ° C. using a rheometer for the gel-like water-containing material that is an insoluble portion of a 0.5% by mass aqueous solution of the cross-linked polymer flocculant A crosslinked polymer flocculant in which the maximum value of the rate G1 (Pas) satisfies the following formula (1).
3<G1<800 Expression (1)
[2] The crosslinkable polymer flocculant according to [1] above, which contains a crosslinkable monomer (a) component having a structure derived from the following formula (I) in the molecule.
Figure 0007135394000001
R 1 , R 2 : Linear or branched functional groups each independently composed of atoms selected from the group consisting of carbon, oxygen, nitrogen and hydrogen which do not have a carbon-carbon unsaturated bond. .
W: A group 15 non-metallic element.
X, Y: each a linear or branched chain functional group composed of atoms selected from the group selected from carbon, oxygen, nitrogen and hydrogen, and each having at least one carbon-carbon unsaturated bond have However, X and Y have different structures.
Z: chlorine ion, bromide ion or iodine ion.
[3] The crosslinkable polymer flocculant according to [1] or [2], wherein the crosslinkable monomer (a) component has a concentration of 0.0035 to 0.025% by mass.
[4] The amount of insoluble matter in 500 g of a 0.5% by mass aqueous solution of the crosslinkable polymer flocculant is 60 g or more and 400g or less with respect to 500g of the 0.5% by mass aqueous solution of the crosslinked polymer flocculant. The crosslinked polymer flocculant according to any one of [1] to [3].
[5] Any of the above [1] to [4], further comprising one or more water-soluble unsaturated monomer (b)-derived components having one polymerizable unsaturated bond in the molecule. The crosslinked polymer flocculant according to .
[6] The crosslinkable polymer flocculant according to [2] above, wherein the crosslinkable monomer (a) has a structure represented by the following formula (II).
Figure 0007135394000002
R 1 , R 2 : each independently CH 3 or C 2 H 5 ;
X, Y: Those represented by the following formulas.
Figure 0007135394000003
R3 : H or CH3
R4 : O or NH
R 5 : CnH 2n (n=1-6)
R 6 : A hydrogen atom, a methyl group, or an alkyl ester group having a linear, branched or cyclic structure with 1 to 6 carbon atoms.
Z: chloride ion, bromide ion or iodine ion as indicated.
[7] A cross-linking type in which a cross-linkable polymer flocculant component containing a cross-linkable monomer (a) component having a structure derived from the following formula (I) in the molecule is dissolved in water and polymerized in a homogeneous system. A method for producing a polymer flocculant.
Figure 0007135394000004
R 1 , R 2 : Linear or branched functional groups each independently composed of atoms selected from the group consisting of carbon, oxygen, nitrogen and hydrogen which do not have a carbon-carbon unsaturated bond. .
W: A group 15 non-metallic element.
X, Y: each a linear or branched chain functional group composed of atoms selected from the group selected from carbon, oxygen, nitrogen and hydrogen, and each having at least one carbon-carbon unsaturated bond have However, X and Y have different structures.
Z: chlorine ion, bromide ion or iodine ion.
[8] The method for producing a crosslinked polymer flocculant according to [7], further comprising dissolving the water-soluble unsaturated monomer (b) in water and conducting homogenous polymerization.

本発明のような、水溶液において特定の弾性率を満たす含水物を有する架橋型高分子凝集剤を用いると、強度が高く、粗大なフロックが形成される。さらに、均一な水溶液系であっても分岐もしくは架橋構造を有する水溶性、水分散性の重合体が得られ、安価な製造に適している。 When a crosslinked polymer flocculant having a water content that satisfies a specific elastic modulus in an aqueous solution, such as that of the present invention, is used, high strength and coarse flocs are formed. Furthermore, even in a uniform aqueous solution system, a water-soluble or water-dispersible polymer having a branched or crosslinked structure can be obtained, which is suitable for inexpensive production.

以下に発明の詳細を説明する。
本発明の高分子凝集剤は、架橋型高分子凝集剤であって、下記条件を満たすゲル状の含水物を有する。
(条件)
前記架橋型高分子凝集剤の0.5質量%水溶液の不溶解分であるゲル状の含水物に対して、レオメータを用いて25℃にて歪み率依存性測定で測定した場合の貯蔵弾性率G1(Pas)の最大値が下記式(1)を満たす架橋型高分子凝集剤である。
3<G1<800・・・式(1)
The details of the invention are described below.
The polymer flocculant of the present invention is a crosslinked polymer flocculant and has a gel-like water-containing substance that satisfies the following conditions.
(conditions)
Storage elastic modulus when measured by strain rate dependence measurement at 25 ° C. using a rheometer for a gel-like water-containing material that is an insoluble content of a 0.5% by mass aqueous solution of the crosslinked polymer flocculant The maximum value of G1 (Pas) is a crosslinked polymer flocculant that satisfies the following formula (1).
3<G1<800 Expression (1)

ゲル状の含水物の貯蔵弾性率G1の最大値が3Pas以下であると、架橋型高分子の架橋が不十分であり、その性質は直鎖型高分子の性質に近くなる。その結果、粗大なフロックが形成されない、ろ過速度が向上しない、などの現象が生じる。また、貯蔵弾性率G1の最大値が800Pas以上であると、架橋型高分子の架橋度が高くなり過ぎて、粗大なフロックが形成出来ないなどの現象が生じる。
貯蔵弾性率G1の最大値は、凝集性能(高フロック強度、フロックの粗大化及び脱水ケーキの低含水率化)の観点から、5Pas以上780Pas以下が好ましく、10Pas以上750Pas以下がさらに好ましく、15Pas以上750Pas以下が特に好ましい。
If the maximum value of the storage elastic modulus G1 of the gel-like hydrous material is 3 Pas or less, the crosslinking of the crosslinked polymer is insufficient, and its properties approach those of a linear polymer. As a result, phenomena such as failure to form coarse flocs and failure to improve the filtration rate occur. Further, when the maximum value of the storage elastic modulus G1 is 800 Pas or more, the degree of cross-linking of the cross-linking polymer becomes too high, and a phenomenon such as failure to form coarse flocs occurs.
The maximum value of the storage elastic modulus G1 is preferably 5 Pas or more and 780 Pas or less, more preferably 10 Pas or more and 750 Pas or less, and 15 Pas or more, from the viewpoint of aggregation performance (high floc strength, coarsening of flocs, and low water content of dehydrated cake). 750 Pas or less is particularly preferred.

含水物を得る方法としては、特に制限されることはないが、例えば、本発明における架橋型高分子凝集剤の水溶液を所定の篩に通し、篩の上に残存した含水物を取り出して得るなどの方法が挙げられる。 The method for obtaining the hydrous material is not particularly limited, but for example, passing the aqueous solution of the cross-linking polymer flocculant in the present invention through a predetermined sieve and removing the hydrous material remaining on the sieve. method.

本発明の架橋型高分子凝集剤は、分子内に下記式(I)由来の構造を有する架橋性単量体(a)成分を含む、架橋型高分子凝集剤が望ましい。 The crosslinkable polymer flocculant of the present invention is preferably a crosslinkable polymer flocculant containing a crosslinkable monomer (a) component having a structure derived from the following formula (I) in its molecule.

Figure 0007135394000005
1、R2:それぞれ独立に炭素-炭素不飽和結合をもたない炭素、酸素、窒素および水素から選ばれる群からなる原子で構成される直鎖若しくは分岐を有する鎖状の官能基である。
W:15族の非金属元素である。
X、Y:それぞれ炭素、酸素、窒素および水素から選ばれる群からなる原子で構成される直鎖若しくは分岐を有する鎖状の官能基であって、かつそれぞれ炭素-炭素不飽和結合を少なくとも1つ持つ。ただし、XとYは異なる構造を有する。
Z:塩素イオン、臭素イオンまたはヨウ素イオンである。
Figure 0007135394000005
R 1 , R 2 : Linear or branched functional groups each independently composed of atoms selected from the group consisting of carbon, oxygen, nitrogen and hydrogen which do not have a carbon-carbon unsaturated bond. .
W: A group 15 non-metallic element.
X, Y: each a linear or branched chain functional group composed of atoms selected from the group selected from carbon, oxygen, nitrogen and hydrogen, and each having at least one carbon-carbon unsaturated bond have However, X and Y have different structures.
Z: chlorine ion, bromide ion or iodine ion.

炭素-炭素不飽和結合をもたない鎖状の官能基において、メチル基、エチル基、プロピル基、i‐プロピル基、n-ブチル基、i‐ブチル基、カルボニル基などが挙げられる。
Wは、15族の非金属元素であり、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、ビスマスが挙げられる。
炭素‐炭素不飽和結合を少なくとも1つもつ鎖状の官能基とは、(メタ)アクリロイル基、クロトノイル基、ビニルエーテル基などが挙げられる。
Chain functional groups having no carbon-carbon unsaturated bond include methyl group, ethyl group, propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, carbonyl group and the like.
W is a Group 15 non-metallic element, including nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth.
A chain-like functional group having at least one carbon-carbon unsaturated bond includes a (meth)acryloyl group, a crotonoyl group, a vinyl ether group, and the like.

分子内に式(I)由来の構造を有することにより、主鎖の伸長と分岐架橋に反応性差があるためその構造制御がきわめて容易になり、その結果均一な水溶液系でも分岐構造を有し、かつ、水に溶けやすいの重合体が容易に製造できる。 By having a structure derived from formula (I) in the molecule, there is a difference in reactivity between elongation of the main chain and branched cross-linking, making it extremely easy to control the structure. Moreover, a water-soluble polymer can be easily produced.

本発明における架橋型高分子凝集剤は、下記式(II)由来の構造を有する架橋性単量体(a)を含むことが好ましい。 The crosslinkable polymer flocculant in the present invention preferably contains a crosslinkable monomer (a) having a structure derived from formula (II) below.

Figure 0007135394000006
1、R2は、それぞれ独立にCH3またはC25であり、X、Yは、下記式で表されるものである。
Figure 0007135394000006
R 1 and R 2 are each independently CH 3 or C 2 H 5 , and X and Y are represented by the following formulae.

Figure 0007135394000007
ここで、R3は、水素原子又はメチル基であり、R4はOまたはNHであり、R5はCnH2n(n=1~6)である。
例えば、XのR3が水素原子、R4がOである(メタ)アクリル基や、XのR3が水素原子、R4がNHである(メタ)アクリルアミド基を有する構造であることが好ましい。
(メタ)アクリル基や(メタ)アクリルアミド基を有する構造であると、共重合性に優れる。
Figure 0007135394000007
Here, R 3 is a hydrogen atom or a methyl group, R 4 is O or NH, and R 5 is CnH 2 n (n=1-6).
For example, a structure having a (meth)acryl group in which R 3 of X is a hydrogen atom and R 4 is O, or a (meth)acrylamide group in which R 3 of X is a hydrogen atom and R 4 is NH is preferable. .
A structure having a (meth)acryl group or a (meth)acrylamide group is excellent in copolymerizability.

Figure 0007135394000008
ここで、R6は、水素原子、メチル基または炭素数1~6の直鎖、分岐状若しくは環状構造を有するアルキルエステル基である。
Figure 0007135394000008
Here, R 6 is a hydrogen atom, a methyl group, or an alkylester group having a linear, branched or cyclic structure having 1 to 6 carbon atoms.

式(II)由来の構造を有する架橋性単量体(a)を含むことで、架橋型高分子の構造制御がきわめて容易になり、その結果均一な水溶液系でも、所望の貯蔵弾性率を満たす含水物を有する架橋型高分子凝集剤を容易に得ることができる。 By containing the crosslinkable monomer (a) having a structure derived from formula (II), it becomes extremely easy to control the structure of the crosslinked polymer, and as a result, even in a uniform aqueous solution system, the desired storage elastic modulus is satisfied. A crosslinked polymer flocculant containing water can be easily obtained.

本発明において、式(II)由来の架橋性単量体(a)の構造が、下記式(III)であることが好ましい。 In the present invention, the structure of the crosslinkable monomer (a) derived from formula (II) is preferably the following formula (III).

Figure 0007135394000009
ここで、R10及びR11は、それぞれ独立して炭素数1~6の直鎖又は分岐のあるアルキル基であり、R7は、水素原子又はメチル基であり、R8はOまたはNHであり、R9はCnH2n(n=1~6)であり、R12は、水素原子、メチル基または炭素数1~6の直鎖、分岐状若しくは環状構造を有するアルキルエステル基である。
Figure 0007135394000009
Here, R 10 and R 11 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 7 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 8 is O or NH. and R 9 is CnH 2 n (n=1-6), and R 12 is a hydrogen atom, a methyl group or an alkyl ester group having a linear, branched or cyclic structure having 1-6 carbon atoms.

式(II)由来の構造が、式(III)であることにより、反応性差が顕著に現れ、分岐/架橋度のコントロールが容易となる。 When the structure derived from formula (II) is formula (III), the difference in reactivity appears remarkably, and the degree of branching/crosslinking can be easily controlled.

本発明における架橋性単量体(a)としては、以下式(III-1)~(III-12)で示される各単量体が例示できる。これらは単独で使用しても良く、二種類以上で併用しても良い。 Examples of the crosslinkable monomer (a) in the present invention include monomers represented by the following formulas (III-1) to (III-12). These may be used alone or in combination of two or more.

Figure 0007135394000010
Figure 0007135394000010

本発明の架橋性単量体成分の濃度は、0.0035~0.025質量%であることが好ましく、0.0040~0.020質量%であることがより好ましく、0.0045~0.015質量%であることがさらに好ましい。
前記濃度が、0.0035質量%以上であると、架橋型高分子の架橋が十分であり、0.0025質量%以下であると、架橋型高分子の架橋度が高くなり過ぎない。
The concentration of the crosslinkable monomer component of the present invention is preferably 0.0035 to 0.025% by mass, more preferably 0.0040 to 0.020% by mass, and more preferably 0.0045 to 0.0045% by mass. 015% by mass is more preferable.
When the concentration is 0.0035% by mass or more, the crosslinking of the crosslinkable polymer is sufficient, and when it is 0.0025% by mass or less, the degree of crosslinking of the crosslinkable polymer does not become too high.

本発明の架橋型高分子凝集剤の0.5質量%水溶液500g中の不溶解分量は、前記架橋型高分子凝集剤の0.5質量%水溶液500gに対して60g以上400g以下であることが好ましく、70g以上350g以下であることがより好ましく、80g以上300g以下であることがさらに好ましい。
架橋型高分子凝集剤の0.5質量%水溶液500g中の不溶解分量は、前記架橋型高分子凝集剤の0.5質量%水溶液500gに対して60g以上であると、架橋型高分子の架橋が十分であり、400g以下であると、不溶解分と溶解分のバランスがいい。
The amount of insoluble matter in 500 g of a 0.5% by mass aqueous solution of the crosslinked polymer flocculant of the present invention is 60 g or more and 400 g or less with respect to 500 g of a 0.5% by mass aqueous solution of the crosslinked polymer flocculant. It is preferably 70 g or more and 350 g or less, and even more preferably 80 g or more and 300 g or less.
The amount of insoluble matter in 500 g of a 0.5% by mass aqueous solution of the crosslinked polymer flocculant is 60 g or more with respect to 500 g of the 0.5% by mass aqueous solution of the crosslinked polymer flocculant. When the cross-linking is sufficient and the weight is 400 g or less, the balance between the insoluble matter and the soluble matter is good.

本発明の架橋型高分子凝集剤の製造方法は、前記架橋性単量体(a)と、分子内に重合性不飽和結合を1つ有する水溶性不飽和単量体(b)を水に溶解して均一系で重合を行う架橋型高分子凝集剤の製造方法である。 In the method for producing a crosslinkable polymer flocculant of the present invention, the crosslinkable monomer (a) and a water-soluble unsaturated monomer (b) having one polymerizable unsaturated bond in the molecule are added to water. This is a method for producing a crosslinked polymer flocculant in which the solution is dissolved and polymerized in a homogeneous system.

本発明における架橋性単量体(a)の製造方法としては、特に制限されることはないが、例えば、以下のような方法が上げられる。
まず、重合性不飽和結合を有する3級アミンを有機溶剤に溶解させた溶液(A)と、重合性不飽和結合を有するハロゲン化物を有機溶剤に溶解させた溶液(B)をそれぞれ準備する。次に、溶液(A)をビーカー中で撹拌した状態で、滴下漏斗を用いて溶液(B)をビーカーに滴下し、そのまま撹拌し続ける。その際、撹拌時間や滴下時のビーカーの温度は任意に設定して良い。
The method for producing the crosslinkable monomer (a) in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include the following methods.
First, a solution (A) in which a tertiary amine having a polymerizable unsaturated bond is dissolved in an organic solvent and a solution (B) in which a halide having a polymerizable unsaturated bond is dissolved in an organic solvent are prepared. Next, while the solution (A) is being stirred in the beaker, the solution (B) is dropped into the beaker using a dropping funnel, and the stirring is continued. At that time, the stirring time and the temperature of the beaker during dropping may be set arbitrarily.

架橋性単量体(a)の添加量は、凝集性能(高フロック強度、フロックの粗大化、及び脱水ケーキの低含水率化)および得られるポリマーの水に対する溶解性の観点から、水溶性不飽和単量体(b)の100質量%に対して、0.001質量%以上1.0質量%以下が好ましく、0.003質量%以上0.7質量%以下がさらに好ましく、0.005質量%以上0.5質量%以下が特に好ましい。 The amount of the crosslinkable monomer (a) to be added is water-soluble insoluble in terms of cohesion performance (high floc strength, coarsening of flocs, and low water content of dehydrated cake) and solubility in water of the resulting polymer. With respect to 100% by mass of the saturated monomer (b), 0.001% by mass or more and 1.0% by mass or less is preferable, 0.003% by mass or more and 0.7% by mass or less is more preferable, and 0.005% by mass % or more and 0.5 mass % or less is particularly preferable.

本発明における架橋型高分子凝集剤は、分子内に重合性不飽和結合を1つ有する水溶性不飽和単量体(b)を1種類もしくは2種類以上含むことが望ましい。水溶性不飽和単量体(b)は、水100g(20℃)に対する溶解度が5g以上の不飽和単量体を意味し、下記が挙げられる。 The crosslinked polymer flocculant in the present invention desirably contains one or more water-soluble unsaturated monomers (b) having one polymerizable unsaturated bond in the molecule. The water-soluble unsaturated monomer (b) means an unsaturated monomer having a solubility of 5 g or more in 100 g of water (20° C.), and includes the following.

水溶性不飽和単量体(b)は、例えば下記が挙げられる。
(b1)ノニオン性モノマー
下記の(b1-1)~(b1-3)及びこれらの混合物が例示される。
(b1-1)水酸基またはニトリル基含有(メタ)アクリレート
例えば、炭素数5~25の水酸基含有化合物[具体的には、(ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリグリセロールモノ(メタ)アクリレート等]、またはニトリル基含有化合物[2-シアノエチル(メタ)アクリレート等]が挙げられる。
Examples of water-soluble unsaturated monomers (b) include the following.
(b1) Nonionic Monomer The following (b1-1) to (b1-3) and mixtures thereof are exemplified.
(b1-1) hydroxyl group- or nitrile group-containing (meth) acrylates, for example, hydroxyl group-containing compounds having 5 to 25 carbon atoms [specifically, (hydroxyethyl (meth) acrylate, diethylene glycol mono (meth) acrylate, polyethylene glycol mono ( meth)acrylate, polyglycerol mono(meth)acrylate, etc.], or nitrile group-containing compounds [2-cyanoethyl(meth)acrylate, etc.].

(b1-2)(メタ)アクリルアミド化合物
例えば、(メタ)アクリルアミド、N-アルキル(メタ)アクリルアミド、N-メチル-、エチル-およびイソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジメチル-、ジエチル-およびジイソプロピル(メタ)アクリルアミド]およびN-アルキロール、(メタ)アクリルアミド[N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジメチロール(メタ)アクリルアミド等]が挙げられる。
(b1-2) (meth)acrylamide compounds such as (meth)acrylamide, N-alkyl(meth)acrylamide, N-methyl-, ethyl- and isopropyl(meth)acrylamide, N,N'-dimethyl-, diethyl- and diisopropyl(meth)acrylamide] and N-alkylol, (meth)acrylamide [N-methylol(meth)acrylamide, N,N′-dimethylol(meth)acrylamide, etc.].

(b1-3)(b1-1)および(b1-2)以外の窒素原子含有ビニルモノマー
例えば、アクリロニトリル、N-ビニルホルムアミド、N-ビニル-2-ピロリドン、ビニルイミダゾール、N-ビニルスクシンイミドおよびN-ビニルカルバゾールなどが挙げられる。
(b1-3) Nitrogen atom-containing vinyl monomers other than (b1-1) and (b1-2), such as acrylonitrile, N-vinylformamide, N-vinyl-2-pyrrolidone, vinylimidazole, N-vinylsuccinimide and N- vinylcarbazole and the like.

(b2)カチオン性モノマー
下記の(b2-1)~(b2-5)、及びこれらの塩が例示できる。これらの塩のとしては、例えば、無機酸(塩酸、硫酸、リン酸および硝酸等)塩、第4級アンモニウム塩(例えばメチルクロライド塩、ジメチル硫酸塩およびベンジルクロライド塩、およびこれらの混合物)が挙げられる。
(b2) Cationic monomer The following (b2-1) to (b2-5) and salts thereof can be exemplified. These salts include, for example, inorganic acid (hydrochloric, sulfuric, phosphoric and nitric acid, etc.) salts, quaternary ammonium salts (such as methyl chloride, dimethyl sulfate and benzyl chloride salts, and mixtures thereof). be done.

(b2-1)3級アミノ基含有(メタ)アクリレート
例えば、N,N-ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート[具体的には、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートおよびN,N-ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等、およびN-モルホリノエチル(メタ)アクリレート等のN-モルホリノアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。
(b2-1) tertiary amino group-containing (meth)acrylates such as N,N-dialkylaminoalkyl (meth)acrylates [specifically, N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-dimethyl N-morpholinoalkyl (meth)acrylates such as aminopropyl (meth)acrylate, N,N-diethylaminoethyl (meth)acrylate and N,N-diethylaminopropyl (meth)acrylate, and N-morpholinoethyl (meth)acrylate. mentioned.

(b2-2)3級アミノ基含有(メタ)アクリルアミド化合物
例えば、N,N-ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド[具体的には、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミドおよびN,N-ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等、およびN-モルホリノエチル((メタ)アクリルアミド等のN-モルホリノアルキル(メタ)アクリルアミドが挙げられる。
(b2-2) Tertiary amino group-containing (meth)acrylamide compound For example, N,N-dialkylaminoalkyl (meth)acrylamide [specifically, N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylamide, N,N- Dimethylaminopropyl (meth)acrylamide, N,N-diethylaminoethyl (meth)acrylamide and N,N-diethylaminopropyl (meth)acrylamide, and N-morpholinoethyl (N-morpholinoalkyl (meth)acrylamide such as (meth)acrylamide Acrylamide can be mentioned.

(b2-3)1級または2級アミノ基を有するビニル化合物
例えばビニルアニリン、アリルアミン、N-メチルビニルアミン等の、炭素数3~12のアミノ基を有するビニル化合物が挙げられる。
(b2-3) Vinyl Compounds Having Primary or Secondary Amino Group Examples thereof include vinyl compounds having an amino group having 3 to 12 carbon atoms, such as vinylaniline, allylamine, and N-methylvinylamine.

(b2-4)アミンイミド基を有する化合物
例えば、1,1,1-トリメチルアミン(メタ)アクリルイミド、1,1-ジメチル-1-エチルアミン(メタ)アクリルイミド、1,1-ジメチル-1-(2’-フェニル-2’-ヒドロキシエチル)アミン(メタ)アクリルイミドおよび1,1,1-トリメチルアミン(メタ)アクリルイミド、が挙げられる。
(b2-4) compounds having an amine imide group, such as 1,1,1-trimethylamine (meth)acrylimide, 1,1-dimethyl-1-ethylamine (meth)acrylimide, 1,1-dimethyl-1-(2) '-Phenyl-2'-hydroxyethyl)amine (meth)acrylimide and 1,1,1-trimethylamine (meth)acrylimide.

(b2-5)(b2-1)~(b2-4)以外の窒素原子含有ビニル化合物
例えば、2-ビニルピリジン、3-ビニルピペリジン、ビニルピラジンおよびビニルモルホリン等が挙げられる。
(b2-5) Nitrogen atom-containing vinyl compounds other than (b2-1) to (b2-4) Examples include 2-vinylpyridine, 3-vinylpiperidine, vinylpyrazine and vinylmorpholine.

(b3)アニオン性モノマー
例えば、アルカリ金属(リチウム、ナトリウム、カリウム等)又はアルカリ土類金属(マグネシウム、カルシウム等)の塩、アンモニウム塩および炭素数1~20のアミン類、およびこれらの混合物が挙げられる。
(b3) anionic monomers Examples include salts of alkali metals (lithium, sodium, potassium, etc.) or alkaline earth metals (magnesium, calcium, etc.), ammonium salts, amines having 1 to 20 carbon atoms, and mixtures thereof. be done.

(b3-1)不飽和カルボン酸(無水物も含む)
例えば、(メタ)アクリル酸、ビニル安息香酸又はアリル酢酸等のモノカルボン酸、ジ(無水)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸が挙げられる。
(b3-1) unsaturated carboxylic acid (including anhydride)
Examples thereof include monocarboxylic acids such as (meth)acrylic acid, vinylbenzoic acid and allylacetic acid, and dicarboxylic acids such as di(anhydride) maleic acid, fumaric acid and itaconic acid.

(b3-2)不飽和スルホン酸
例えば、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸等のスルホン酸基を有する不飽和炭化水素、2-(メタ)アクリロイルオキシエタンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、3-(メタ)アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルオキシブタンスルホン酸、4-(メタ)アクリロイルオキシブタンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルオキシ-2,2-ジメチルエタンスルホン酸、またはp-(メタ)アクリロイルオキシメチルベンゼンスルホン酸等の、スルホン酸基を有する(メタ)アクリレート;2-(メタ)アクリロイルアミノエタンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルアミノプロパンスルホン酸、3-(メタ)アクリロイルアミノプロパンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルアミノブタンスルホン酸、4-(メタ)アクリロイルアミノブタンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2-ジメチルエタンスルホン酸およびp-(メタ)アクリロイルアミノメチルベンゼンスルホン酸等のスルホン酸基を有する(メタ)アクリルアミド、炭素数5~20の(メタ)アリルスルホコハク酸エステル等が挙げられる。
(b3-2) Unsaturated sulfonic acid, for example, unsaturated hydrocarbon having a sulfonic acid group such as vinylsulfonic acid and styrenesulfonic acid, 2-(meth)acryloyloxyethanesulfonic acid, 2-(meth)acryloyloxypropanesulfone acid, 3-(meth)acryloyloxypropanesulfonic acid, 2-(meth)acryloyloxybutanesulfonic acid, 4-(meth)acryloyloxybutanesulfonic acid, 2-(meth)acryloyloxy-2,2-dimethylethanesulfone acids, or (meth)acrylates having a sulfonic acid group such as p-(meth)acryloyloxymethylbenzenesulfonic acid; 2-(meth)acryloylaminoethanesulfonic acid, 2-(meth)acryloylaminopropanesulfonic acid, 3 -(meth)acryloylaminopropanesulfonic acid, 2-(meth)acryloylaminobutanesulfonic acid, 4-(meth)acryloylaminobutanesulfonic acid, 2-(meth)acryloylamino-2,2-dimethylethanesulfonic acid and p (meth)acrylamides having a sulfonic acid group such as -(meth)acryloylaminomethylbenzenesulfonic acid, and (meth)allyl sulfosuccinate esters having 5 to 20 carbon atoms.

上記(b)の中で好ましいのは、より高分子量にできる観点から(b1-1)、(b2-1)、(b2-2)、(b3-1)および(b3-2)の内のスルホン酸基含有(メタ)アクリレートおよびスルホン酸基含有(メタ)アクリルアミドであり、最も好ましいのは(b1-2)の内の(メタ)アクリルアミド、(b1-3)の内のアクリロニトリル、N-ビニルホルムアミド、(b2-1)の内のN,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートおよびこれらの塩、(b3-1)の内の(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、イタコン酸およびこれらのアルカリ金属(リチウム、ナトリウム、カリウム等)塩、(b3-2)の内の2-(メタ)アクリロイルオキシエタンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、3-(メタ)アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2-ジメチルエタンスルホン酸およびこれらのアルカリ金属塩である。
また、これらの(b)は、単独で重合してもよく、任意に共重合してもよい。
Of the above (b), preferred are (b1-1), (b2-1), (b2-2), (b3-1) and (b3-2) from the viewpoint of achieving a higher molecular weight Sulfonic acid group-containing (meth)acrylates and sulfonic acid group-containing (meth)acrylamides, most preferably (b1-2) (meth)acrylamide, (b1-3) acrylonitrile, N-vinyl Formamide, N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate and salts thereof in (b2-1), (meth)acrylic acid, (anhydride) maleic acid, itaconic acid and these in (b3-1) alkali metal (lithium, sodium, potassium, etc.) salts, 2-(meth)acryloyloxyethanesulfonic acid, 2-(meth)acryloyloxypropanesulfonic acid, 3-(meth)acryloyloxy in (b3-2) propanesulfonic acid, 2-(meth)acryloylamino-2,2-dimethylethanesulfonic acid and alkali metal salts thereof.
Moreover, these (b) may be polymerized alone or optionally copolymerized.

上記(b)は、必要によりその他のモノマー(x)を併用してもよく、その場合(x)の割合(モル%)は、モノマー(b)と(x)の全モル数に対して、通常0以上、好ましくは0.1以上、さらに好ましくは0.5以上であり、通常40以下、好ましくは20以下さらに好ましくは10以下である。
ここにおいてその他のモノマーとは、水(20℃)100gに対する溶解度が5g未満のモノマーを意味する。
If necessary, the above (b) may be used in combination with another monomer (x). In that case, the ratio (mol %) of (x) is It is usually 0 or more, preferably 0.1 or more, more preferably 0.5 or more, and usually 40 or less, preferably 20 or less, more preferably 10 or less.
Other monomers here mean monomers having a solubility of less than 5 g in 100 g of water (20° C.).

その他のモノマー(x)としては、例えば以下のものが挙げられる。
下記の(x1)~(x5)、及びこれらの混合物
(x1)C4~23の(メタ)アクリレート
例えば、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、オクタデシル(メタ)アクリレートおよびシクロヘキシル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等の炭素数6~20のエポキシ基含有(メタ)アクリレートが挙げられる。
Other monomers (x) include, for example, the following.
(x1) to (x5) below, and mixtures thereof (x1) C4-23 (meth)acrylates such as methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, octadecyl (meth)acrylate and epoxy group-containing (meth)acrylates having 6 to 20 carbon atoms such as cyclohexyl (meth)acrylate and glycidyl (meth)acrylate.

(x2)ポリプロピレングリコール
例えば、不飽和カルボン酸モノエステルモノオールまたはジオールのプロピレンオキシド(以下、POと略記)の付加物が挙げられる。具体的には、モノオール(エタノール、プロパノール、ブタノール等)をPOに付加した(メタ)アクリル酸エステル[ω-メトキシプロピレンオキシド、エトキシプロピレンオキシド、プロポキシプロピレンオキシド、ブトキシプロピレンオキシドおよびシクロヘキソキシプロピレンオキシドおよびフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)クリレート]等が考えられる。
(x2) Polypropylene glycol For example, adducts of unsaturated carboxylic acid monoester monools or diols with propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO) can be mentioned. Specifically, (meth)acrylic acid esters obtained by adding monools (ethanol, propanol, butanol, etc.) to PO [ω-methoxypropylene oxide, ethoxypropylene oxide, propoxypropylene oxide, butoxypropylene oxide and cyclohexoxypropylene oxide and phenoxypolypropylene glycol (meth)acrylate] and the like.

(x3)不飽和炭化水素
例えば、エチレン、ノネン、スチレン、1-メチルスチレン等炭素数2~30の不飽和炭化水素が挙げられる。
(x3) Unsaturated hydrocarbon Examples include unsaturated hydrocarbons having 2 to 30 carbon atoms such as ethylene, nonene, styrene, and 1-methylstyrene.

(x4)不飽和アルコール
例えば、ビニルアルコール、(メタ)アリルアルコール等の炭素数3~20の不飽和アルコールや、酢酸ビニル等のこれらのアルコール由来のエステルが挙げられる。
(x4) Unsaturated alcohol Examples include unsaturated alcohols having 3 to 20 carbon atoms such as vinyl alcohol and (meth)allyl alcohol, and esters derived from these alcohols such as vinyl acetate.

(x5)ハロゲン含有化合物
例えば塩化ビニル、臭化ビニル等が挙げられる。
(x5) Halogen-containing compounds Examples include vinyl chloride and vinyl bromide.

本発明における重合の方法としては、特に制限されることはないが、例えば、バルク重合、水溶液重合、沈殿重合、懸濁重合、乳化重合、さらにはマイクロエマルション重合等が挙げられる。このうち、最も簡易で安価に製造出来るという観点から、水溶液系での重合が好ましい。 The method of polymerization in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include bulk polymerization, aqueous solution polymerization, precipitation polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, and microemulsion polymerization. Among these, polymerization in an aqueous solution system is preferable from the viewpoint that it can be produced most easily and at a low cost.

本発明の重合方法においては、まず、架橋性単量体(a)を水中に溶解させ、所望により水溶性不飽和単量体(b)も水中に溶解させる。次に、重合開始剤および必要に応じて連鎖移動剤などを加えた後、窒素ガスを吹き込んで反応性単量体溶液とする。この反応性単量体溶液について、加えた重合開始剤が熱重合開始剤であればウォーターバスによる熱重合を実施し、加えた重合開始剤が光重合開始剤であればUVやケミカルランプによる光重合を実施する。 In the polymerization method of the present invention, first, the crosslinkable monomer (a) is dissolved in water, and if desired, the water-soluble unsaturated monomer (b) is also dissolved in water. Next, after adding a polymerization initiator and, if necessary, a chain transfer agent, etc., nitrogen gas is blown in to obtain a reactive monomer solution. For this reactive monomer solution, if the added polymerization initiator is a thermal polymerization initiator, thermal polymerization is performed using a water bath. Polymerization is carried out.

本発明の重合方法を行うことにより、簡便で安価に架橋型高分子凝集剤が製造出来る。 By carrying out the polymerization method of the present invention, a crosslinked polymer flocculant can be produced easily and inexpensively.

また、通常のラジカル開始剤による重合が使え、ラジカル開始剤としては一般的なアゾ系開始剤や過酸化物系開始剤、光増感剤を用いた光重合開始剤、レドックス開始剤等が例示される。アゾ系開始剤や過酸化物系開始剤、光増感剤を用いた光重合開始剤、レドックス開始剤等は単独でもよいしこれらを併用してもよい。 In addition, polymerization using ordinary radical initiators can be used, and examples of radical initiators include general azo initiators, peroxide initiators, photopolymerization initiators using photosensitizers, and redox initiators. be done. An azo initiator, a peroxide initiator, a photopolymerization initiator using a photosensitizer, a redox initiator, etc. may be used alone or in combination.

アゾ系開始剤や過酸化物系開始剤としては、例えば、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンテン)、2-シアノ-2-プロピラゾホルムアミド、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、ジ-t-ブチルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ-3,3,5-トリメチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシラウレート、t-ブチルパーオキシアセテート、ジ-t-ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、ジ-t-ブチルパーオキシアゼレート、t-ブチルパーオキシアリルカーボネート、t-ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、1,1-ジ-t-ブチルパーオキシシクロヘキサン、1,1-ジ-t-ブチルパ-オキシ-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ジ-t-ヘキシルパ-オキシ-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチル-4メトキシバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、クミルパーオキシネオデカノエート、ジ-イソプロピルパーオキシカーボネート、ジ-アリルパーオキシジカーボネート、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート、ジ-ミリスチルパーオキシジカーボネート、クミルパーオキシネオヘキサノエート、ジ(2-エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、ジ(メトキシイソプロピル)パーオキシジカーボネート、ジ(2-エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、t-ヘキシルパーオキシネオデカネート、ジ(3-メチル-3-メトキシブチル)パーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ヘキシルパーオキシネオヘキサノエート、t-ブチルパーオキシネオヘキサノエート、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、t-ヘキシルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシピバレート、3,5,5-トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、クミルパーオキシオクトエート、アセチルパーオキサイドなどが挙げられる。これらは併用することも出来る。 Examples of azo initiators and peroxide initiators include 1,1′-azobis(cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2′-azobis(2,4,4-trimethylpentene), 2- Cyano-2-propyrazoformamide, dicumyl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butylperoxy-3,3,5-trimethylhexanoate, t-butylperoxy Laurate, t-butyl peroxyacetate, di-t-butyl peroxyhexahydroterephthalate, di-t-butyl peroxyazelate, t-butyl peroxyallyl carbonate, t-butyl peroxy isopropyl carbonate, 1,1 -di-t-butylperoxycyclohexane, 1,1-di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-di-t-hexylperoxy-3,3,5-trimethyl Cyclohexane, 2,2'-azobis(2,4-dimethyl-4-methoxyvaleronitrile), 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2 , 2'-azobis(2-methylbutyronitrile), acetylcyclohexylsulfonyl peroxide, isobutyryl peroxide, cumyl peroxyneodecanoate, di-isopropyl peroxycarbonate, di-allyl peroxydicarbonate, di- n-propyl peroxydicarbonate, di-myristyl peroxydicarbonate, cumyl peroxyneohexanoate, di(2-ethoxyethyl) peroxydicarbonate, di(methoxyisopropyl) peroxydicarbonate, di(2- ethylhexyl)peroxydicarbonate, t-hexylperoxyneodecanate, di(3-methyl-3-methoxybutyl)peroxydicarbonate, t-butylperoxyneodecanoate, t-hexylperoxyneohexano ate, t-butyl peroxyneohexanoate, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, t-hexyl peroxypivalate, t-butyl peroxypivalate, 3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide, octa noyl peroxide, decanoyl peroxide, lauroyl peroxide, cumyl peroxyoctoate, acetyl peroxide and the like. These can also be used together.

光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジル、ベンゾフェノン、p-メトキシベンゾフェノン、2,2-ジエトキシアセトフェノン、α,α-ジメトキシ-α-フェニルアセトフェノン、メチルフェニルグリオキシレート、エチルフェニルグリオキシレート、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン等のカルボニル化合物;テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド等の硫黄化合物;2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ベンゾイルジエトキシフォスフィンオキサイド等が挙げられる。これらは併用することも出来る。 Examples of photopolymerization initiators include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, benzyl, benzophenone, p-methoxybenzophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, α,α-dimethoxy- carbonyl compounds such as α-phenylacetophenone, methylphenylglyoxylate, ethylphenylglyoxylate, 4,4′-bis(dimethylamino)benzophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one; sulfur compounds such as tetramethylthiuram monosulfide and tetramethylthiuram disulfide; 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide and benzoyldiethoxyphosphine oxide; These can also be used together.

レドックス系の開始剤としては、例えば、過酸化水素/第一鉄塩、過硫酸塩/酸性亜硫酸ナトリウム、クメンヒドロペルオキシド/第一鉄塩、過酸化ベンゾイル/ジメチルアニリン、過酸化物(過酸化水素、ヒドロペルオキシド、など)/有機金属アルキル(トリエチルアンモニウム、トリエチル硼素、ジエチル亜鉛、など)、酸素/有機金属アルキルなどが挙げられる。 Redox initiators include, for example, hydrogen peroxide/ferrous salt, persulfate/sodium sulfite, cumene hydroperoxide/ferrous salt, benzoyl peroxide/dimethylaniline, peroxide (hydrogen peroxide , hydroperoxide, etc.)/organometallic alkyls (triethylammonium, triethylboron, diethylzinc, etc.), oxygen/organometallic alkyls and the like.

重合開始剤の添加量は、本発明の凝集剤、紙力増強剤等として最適な分子量を得る観点から架橋性単量体(a)、水溶性不飽和単量体(b)、及び必要によりその他モノマー(x)の合計重量に基づいて、0.0001質量%以上0.05質量%以下が好ましく、0.0005質量%以上0.02質量%以下がさらに好ましく、0.001質量%以上0.01質量%以下が特に好ましい。 The amount of the polymerization initiator to be added is, from the viewpoint of obtaining the optimum molecular weight as the flocculant, paper strength agent, etc. of the present invention, the crosslinkable monomer (a), the water-soluble unsaturated monomer (b), and if necessary Based on the total weight of other monomers (x), it is preferably 0.0001% by mass or more and 0.05% by mass or less, more preferably 0.0005% by mass or more and 0.02% by mass or less, and 0.001% by mass or more and 0 0.01% by mass or less is particularly preferred.

また、必要により連鎖移動剤を使用してもよい。連鎖移動剤としては、特に制限されることはないが、例えば、有機酸[4-ペンテン酸、5-ヘキセン酸、6-ヘプテン酸、7-オクテン酸、8-ノネン酸、9-デセン酸、10-ウンデセン酸、11-ドデセン酸、p-ビニルベンゾイック酸、p-アリルベンゾイック酸、3-ビニルフェニル酢酸、4-ビニルフェニル酢酸、4-アリルフェニル酢酸]、無機酸[硫酸、亜硫酸、硝酸、亜硝酸、リン酸、亜リン酸、ジ亜リン酸、ホスホン酸]、分子内に1つまたは2つ以上の水酸基を有する化合物[例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコールおよびポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン共重合体]、分子内に1つまたは2つ以上のアミノ基を有する化合物[例えば、アンモニア、アミン(例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミンおよびプロパノールアミン、エチレンジアミン、ポリエチレンイミン]、分子内に1つまたは2つ以上のチオール基を有する化合物、等が挙げられる。 A chain transfer agent may also be used if necessary. The chain transfer agent is not particularly limited, and examples include organic acids [4-pentenoic acid, 5-hexenoic acid, 6-heptenoic acid, 7-octenoic acid, 8-nonenoic acid, 9-decenoic acid, 10-undecenoic acid, 11-dodecenoic acid, p-vinylbenzoic acid, p-allylbenzoic acid, 3-vinylphenylacetic acid, 4-vinylphenylacetic acid, 4-allylphenylacetic acid], inorganic acids [sulfuric acid, sulfurous acid, Nitric acid, nitrous acid, phosphoric acid, phosphorous acid, diphosphorous acid, phosphonic acid], compounds having one or more hydroxyl groups in the molecule [e.g., methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol , polyethylene glycol and polyoxyethylene-polyoxypropylene copolymers], compounds having one or more amino groups in the molecule [e.g., ammonia, amines (e.g., methylamine, dimethylamine, triethylamine and propanolamine , ethylenediamine, polyethyleneimine], compounds having one or more thiol groups in the molecule, and the like.

連鎖移動剤を使用する場合の使用量としては、本発明の架橋型高分子凝集剤、紙力増強剤等として最適な分子量を得る観点から、架橋性単量体(a)、水溶性不飽和単量体(b)及びその他モノマー(x)の合計重量に基づいて、0.0001質量%以上0.05質量%以下が好ましく、0.0005質量%以上0.02質量%以下がさらに好ましく、0.001質量%以上0.01質量%以下が特に好ましい。 When a chain transfer agent is used, the amount used is the crosslinkable monomer (a), water-soluble unsaturated Based on the total weight of the monomer (b) and other monomers (x), preferably 0.0001% by mass or more and 0.05% by mass or less, more preferably 0.0005% by mass or more and 0.02% by mass or less, 0.001% by mass or more and 0.01% by mass or less is particularly preferable.

さらにリビングラジカル重合法と併用してもよい。リビングラジカル重合法としては、特に制限されないが、例えば、ニトロキシド化合物を用いた方法、遷移金属錯体を用いた方法、付加開裂型の連鎖移動剤を用いた方法などが挙げられる。 Furthermore, it may be used in combination with a living radical polymerization method. The living radical polymerization method is not particularly limited, but includes, for example, a method using a nitroxide compound, a method using a transition metal complex, a method using an addition-fragmentation type chain transfer agent, and the like.

重合する際のモノマー水溶液中のモノマー濃度としては、水溶液重合では前記モノマー水溶液の質量に基づいて、20質量%以上80質量%以下が好ましく、25質量%以上75質量%以下がさらに好ましく、30質量%以上70質量%以下が特に好ましい。 The monomer concentration in the aqueous monomer solution during polymerization is preferably 20% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 25% by mass or more and 75% by mass or less, based on the mass of the aqueous monomer solution in aqueous solution polymerization, and 30% by mass. % or more and 70 mass % or less is particularly preferable.

得られた重合体は水溶液のまま、あるいはそれを希釈して使用に供してもよいし、得られた重合体を一度粉末化し、使用時に水溶液にすることもできる。 The obtained polymer may be used as an aqueous solution or after dilution, or the obtained polymer may be pulverized once and made into an aqueous solution at the time of use.

本態様の重合体が水溶液の状態である場合、この重合体の25℃にて回転粘度計で測定される粘度は、5mPa・s以上10000mPa・s以下が好ましく、10mPa・s以上9000mPa・s以下がより好ましく、15mPa・s以上8000mPa・s以下が更に好ましい。
重合体の粘度が、5mPa・s以上10000mPa・s以下であると、汚泥との親和性が高く、粗大で強固なフロックを形成することが出来る。
When the polymer of this embodiment is in the state of an aqueous solution, the viscosity of the polymer measured with a rotational viscometer at 25° C. is preferably 5 mPa·s or more and 10000 mPa·s or less, and 10 mPa·s or more and 9000 mPa·s or less. is more preferable, and 15 mPa·s or more and 8000 mPa·s or less is even more preferable.
When the viscosity of the polymer is 5 mPa·s or more and 10000 mPa·s or less, it has a high affinity with sludge and can form coarse and firm flocs.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、例中の「%」は、特に断らない限りは質量%を示す。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these. In addition, "%" in an example shows the mass % unless otherwise indicated.

実施例および比較例における、架橋型高分子凝集剤の0.5%粘度、0.5%塩粘度、0.5質量%水溶液の不溶解分量、含水物の貯蔵弾性率の測定値は、粉末状の架橋型高分子凝集剤を対象に、以下に示す方法で測定することによって得られた。 In Examples and Comparative Examples, the 0.5% viscosity of the crosslinked polymer flocculant, the 0.5% salt viscosity, the insoluble content of the 0.5% by mass aqueous solution, and the storage elastic modulus of the water-containing material were measured. It was obtained by measuring by the method shown below for a crosslinked polymer flocculant with a shape.

(0.5%粘度の測定)
サンプル2.5gを水に溶解し、0.5%ポリマー水溶液500gを調製した。このポリマー水溶液に対し、B型粘度計(東機産業社製)を用い、温度25℃、回転速度60rpmの条件で、5分後のポリマー水溶液の粘度を測定した。
(Measurement of 0.5% viscosity)
2.5 g of sample was dissolved in water to prepare 500 g of 0.5% polymer aqueous solution. Using a Brookfield viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), the viscosity of the aqueous polymer solution was measured after 5 minutes at a temperature of 25° C. and a rotational speed of 60 rpm.

(0.5%塩粘度の測定)
サンプル2.5gを4%の塩化ナトリウム水溶液に溶解し、0.5%ポリマー水溶液500gを調製した。このポリマー水溶液に対し、B型粘度計(東機産業社製)を用い、温度25℃、回転速度60rpmの条件で、5分後のポリマー水溶液の塩粘度を測定した。
(Measurement of 0.5% salt viscosity)
2.5 g of sample was dissolved in 4% aqueous sodium chloride solution to prepare 500 g of 0.5% aqueous polymer solution. Using a Brookfield viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), the salt viscosity of the aqueous polymer solution was measured after 5 minutes at a temperature of 25° C. and a rotational speed of 60 rpm.

(0.5質量%水溶液の不溶解分量の測定)
先に得られた0.5%ポリマー水溶液の全量(500g)を、直径20cm、目開き180μm四方の篩で濾過し、水分を拭き取り、篩の上に残った不溶解分を集め、その質量を測定した。
(Measurement of insoluble content in 0.5% by mass aqueous solution)
The entire amount (500 g) of the 0.5% aqueous polymer solution obtained above was filtered through a sieve with a diameter of 20 cm and an opening of 180 μm square, and water was wiped off. It was measured.

(ゲル状含水物の貯蔵弾性率)
先に得られた篩の上に残った架橋型高分子凝集剤の0.5質量%水溶液の不溶解分であるゲル状含水物に対して、レオメータ(HAAKE社製MARSIII)を用いて、歪み率依存性測定法で貯蔵弾性率を測定した。具体的には、温度25℃、治具パラレルプレート(20mmφ、刻み付)、周波数1Hzにおいてひずみ率0.001%から10%をかけた場合の貯蔵弾性率G1(Pas)を測定した。
(Storage elastic modulus of hydrous gel)
Using a rheometer (MARS III manufactured by HAAKE), strain was applied to the gel-like water-containing material, which is the insoluble portion of the 0.5% by mass aqueous solution of the crosslinked polymer flocculant remaining on the sieve obtained earlier. The storage modulus was measured by the modulus dependent measurement method. Specifically, the storage elastic modulus G1 (Pas) was measured at a temperature of 25° C., a jig parallel plate (20 mmφ, notched), and a strain rate of 0.001% to 10% at a frequency of 1 Hz.

<合成例1>
臭化アリル10.0gおよびテトラヒドロフラン(THF)40.0gを100mLビーカーに投入し、臭化アリルのTHF溶液を得た。得られた臭化アリルのTHF溶液を100mLの滴下漏斗に移液した。次に、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド(DMPAA)10.85gおよびテトラヒドロフラン(THF)40.0gを200mLナスフラスコに投入し、DMPAAのTHF溶液を得た。
さらに、DMPAAのTHF溶液をマグネティックスターラーで撹拌しながら、臭化アリルのTHF溶液を20分かけてDMPAAのTHF溶液中に滴下し、滴下終了後、2時間撹拌を続け、沈殿物を得た。撹拌終了後、12時間静置し、上澄みを除去した後、THF200mLでデカンテーションした。
その後、得られた沈殿物を減圧乾燥し、白色~淡黄色の架橋性単量体(a)を得た。
<Synthesis Example 1>
10.0 g of allyl bromide and 40.0 g of tetrahydrofuran (THF) were put into a 100 mL beaker to obtain a THF solution of allyl bromide. The resulting THF solution of allyl bromide was transferred to a 100 mL dropping funnel. Next, 10.85 g of dimethylaminopropylacrylamide (DMPAA) and 40.0 g of tetrahydrofuran (THF) were put into a 200 mL eggplant flask to obtain a THF solution of DMPAA.
Further, the THF solution of allyl bromide was added dropwise to the THF solution of DMPAA over 20 minutes while stirring the THF solution of DMPAA with a magnetic stirrer. After stirring was completed, the mixture was allowed to stand for 12 hours, the supernatant was removed, and the mixture was decanted with 200 mL of THF.
Thereafter, the resulting precipitate was dried under reduced pressure to obtain a white to pale yellow crosslinkable monomer (a).

[試験1:カチオン型高分子凝集剤の製造]
以下に示す方法によって、各実施例および各比較例のカチオン型高分子凝集剤を製造した。また、表1および以下の記述における重合性単量体および共重合可能な単量体成分の略語の内容は、次に示す通りである。
AAm:アクリルアミド(和光純薬社製)
DME:ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド塩(大阪有機社製)
MBAAM:メチレンビスアクリルアミド(東京化成社製)
[Test 1: Production of cationic polymer flocculant]
Cationic polymer flocculants of each example and each comparative example were produced by the method shown below. Abbreviations of polymerizable monomers and copolymerizable monomer components in Table 1 and the following description are as follows.
AAm: acrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
DME: methyl chloride salt of dimethylaminoethyl acrylate (manufactured by Osaka Organic Co., Ltd.)
MBAAM: methylene bisacrylamide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)

<実施例1-1>
AAm250.0g、および架橋性単量体(a)0.015gを1000mL褐色瓶に投入し、全単量体濃度50%、総質量500gになるように蒸留水を加え、単量体反応液(AAm/架橋性単量体(a)=99.99/0.01(%))を調製した。
さらに、光開始剤としてDAROCUR-1173(以下、「D-1173」と略す。)(Ciba社製)、および連鎖移動剤として次亜リン酸(以下、「HPA」と略す。)(関東化学社製)を、単量体反応液の総質量に対して、それぞれ20ppmおよび60ppmとなるように投入し、これに窒素ガスを15分間吹き込みながら溶液温度を25℃に調節した。その後、単量体反応液をステンレス反応容器に移し、ケミカルランプを0.2W/m2の照射強度で20分間照射し、重合を行った。これにより、含水ゲル状の重合体を得た。
この含水ゲル状の重合体を容器から取り出し、小型ミートチョッパーを使用して解砕した。これを温度70℃で16時間乾燥後、粉砕して粉末状の重合体(A-1)を得た。
<Example 1-1>
250.0 g of AAm and 0.015 g of crosslinkable monomer (a) are put into a 1000 mL brown bottle, and distilled water is added so that the total monomer concentration is 50% and the total mass is 500 g, and the monomer reaction solution ( AAm/crosslinkable monomer (a)=99.99/0.01(%)) was prepared.
Furthermore, DAROCUR-1173 (hereinafter abbreviated as "D-1173") (manufactured by Ciba) as a photoinitiator, and hypophosphorous acid (hereinafter abbreviated as "HPA") as a chain transfer agent (Kanto Chemical Co., Ltd.) ) was added to the total mass of the monomer reaction solution so as to be 20 ppm and 60 ppm, respectively, and the solution temperature was adjusted to 25° C. while nitrogen gas was blown therein for 15 minutes. Thereafter, the monomer reaction solution was transferred to a stainless reaction vessel and irradiated with a chemical lamp at an irradiation intensity of 0.2 W/m 2 for 20 minutes to carry out polymerization. As a result, a hydrous gel-like polymer was obtained.
This hydrous gel-like polymer was taken out from the container and crushed using a small meat chopper. This was dried at a temperature of 70° C. for 16 hours and pulverized to obtain a powdery polymer (A-1).

<実施例1-2>
HPA量を30ppmに変更した以外は、実施例1-1と同様の操作を行い、重合体(A-2)を得た。
<Example 1-2>
Polymer (A-2) was obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the amount of HPA was changed to 30 ppm.

<実施例1-3>
架橋性単量体(a)の投入量を0.0375g(AAm/架橋性単量体(a)=99.985/0.015(%))に変更した以外は、実施例1-1と同様の操作を行い、重合体を得た。
<Example 1-3>
Example 1-1 except that the amount of crosslinkable monomer (a) was changed to 0.0375 g (AAm/crosslinkable monomer (a) = 99.985/0.015 (%)). A similar operation was performed to obtain a polymer.

<実施例1-4>
AAm45g、80wt%のDME水溶液318.75g、および架橋性単量体(III-1)0.035gを1000mL褐色瓶に投入し、全単量体濃度60%、総質量500gになるように蒸留水を加え、単量体反応液(AAm/DME/架橋性単量体(III-1)=14.998/84.990/0.012(%))を調製した。
さらに、光開始剤としてD-1173、および連鎖移動剤として次亜リン酸を、単量体反応液の総質量に対して、それぞれ130ppmおよび30ppmとなるように投入し、これに窒素ガスを15分間吹き込みながら溶液温度を25℃に調節した。
その後、単量体反応液をステンレス反応容器に移し、ケミカルランプを0.2W/m2の照射強度で20分間照射し、重合を行った。これにより、含水ゲル状の重合体を得た。
この含水ゲル状の重合体を容器から取り出し、小型ミートチョッパーを使用して解砕した。これを温度70℃で16時間乾燥後、粉砕して粉末状の重合体(A-3)を得た。
<Example 1-4>
AAm 45 g, 80 wt% DME aqueous solution 318.75 g, and crosslinkable monomer (III-1) 0.035 g were put into a 1000 mL brown bottle, and distilled water was added so that the total monomer concentration was 60% and the total mass was 500 g. was added to prepare a monomer reaction solution (AAm/DME/crosslinkable monomer (III-1)=14.998/84.990/0.012(%)).
Furthermore, D-1173 as a photoinitiator and hypophosphorous acid as a chain transfer agent were added so as to be 130 ppm and 30 ppm, respectively, with respect to the total mass of the monomer reaction solution, and 15% nitrogen gas was added. The solution temperature was adjusted to 25°C while bubbling for 1 minute.
Thereafter, the monomer reaction solution was transferred to a stainless reaction vessel and irradiated with a chemical lamp at an irradiation intensity of 0.2 W/m 2 for 20 minutes to carry out polymerization. As a result, a hydrous gel-like polymer was obtained.
This hydrous gel-like polymer was taken out from the container and crushed using a small meat chopper. This was dried at a temperature of 70° C. for 16 hours and pulverized to obtain a powdery polymer (A-3).

<比較例1-1>
架橋性単量体(a)の投入量を0.075g(AAm/架橋性単量体(a)=99.97/0.03(%))に変更した以外は、実施例1-1と同様の操作を行い、重合体(B-1)を得た。
<Comparative Example 1-1>
Example 1-1 except that the amount of crosslinkable monomer (a) was changed to 0.075 g (AAm/crosslinkable monomer (a) = 99.97/0.03 (%)). A polymer (B-1) was obtained by performing the same operation.

<比較例1-2>
架橋性単量体(a)の投入量を0.25g(AAm/架橋性単量体(a)=99.9/0.1(%))に変更した以外は、実施例1-1と同様の操作を行い、重合体を得た。
<Comparative Example 1-2>
Example 1-1 except that the amount of crosslinkable monomer (a) was changed to 0.25 g (AAm/crosslinkable monomer (a) = 99.9/0.1 (%)). A similar operation was performed to obtain a polymer.

<比較例1-3>
架橋性単量体をMBAAMに変更(AAm/MBAAM=99.9966/0.0034)した以外は、実施例1-1と同様の操作を行い、重合体(B-2)を得た。
<Comparative Example 1-3>
Polymer (B-2) was obtained in the same manner as in Example 1-1 except that the crosslinkable monomer was changed to MBAAM (AAm/MBAAM=99.9966/0.0034).

<比較例1-4>
架橋性単量体(a)の投入量を0.14g(AAm/DME/架橋性単量体(III-1)=14.970/84.940/0.090(%))に変更した以外は、実施例1-4と同様の操作を行い、重合体(B-3)を得た。
<Comparative Example 1-4>
Except for changing the input amount of the crosslinkable monomer (a) to 0.14 g (AAm / DME / crosslinkable monomer (III-1) = 14.970/84.940/0.090 (%)) performed the same operation as in Example 1-4 to obtain a polymer (B-3).

実施例1-1~1-4、比較例1-1~1-4で得られた各(共)重合体について、0.5%粘度、0.5%塩粘度、0.5質量%水溶液の不溶解分量および含水物の貯蔵弾性率G1(Pas)を測定した。結果を表1に示す。 For each (co)polymer obtained in Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Examples 1-1 to 1-4, 0.5% viscosity, 0.5% salt viscosity, 0.5% by mass aqueous solution The insoluble content and the storage elastic modulus G1 (Pas) of the hydrous material were measured. Table 1 shows the results.

Figure 0007135394000011
Figure 0007135394000011

[試験2:汚泥処理]
汚泥のモデルサンプルとして、1%のカオリナイト水溶液を用意し、このカオリナイト水溶液300mLを500mLのビーカーに採取した。次いで、表2に示す種類の重合体を蒸留水にて0.5%ポリマー水溶液とし、このポリマー水溶液を表2に示す添加量にてカオリナイト水溶液に添加した。次いで、このカオリナイト水溶液を金属製のスパチュラで10回転攪拌し、フロックを生成させ、前記フロックを2mm四方の目の篩にかけて、網目を通過したものは、フロック粒径が2mm未満、通過しなかったものは、フロック粒径が2mm以上であると判定した。また、フロックの沈降時間を判定した。フロックの粒径および沈降時間を表2に示す。
[Test 2: Sludge treatment]
A 1% kaolinite aqueous solution was prepared as a model sample of sludge, and 300 mL of this kaolinite aqueous solution was collected in a 500 mL beaker. Then, the types of polymers shown in Table 2 were added to a 0.5% aqueous polymer solution with distilled water, and this aqueous polymer solution was added to the aqueous kaolinite solution in the amount shown in Table 2. Next, this kaolinite aqueous solution is stirred 10 times with a metal spatula to generate flocs, and the flocs are passed through a 2 mm square sieve. The others were determined to have a floc grain size of 2 mm or more. The floc settling time was also determined. The floc particle size and settling time are shown in Table 2.

Figure 0007135394000012
Figure 0007135394000012

さらに、汚泥のサンプルとして、ある下水処理場の消化汚泥を用意し、この消化汚泥300mLを500mLのビーカーに採取した。次いで、表3に示す種類の重合体を蒸留水にて0.5%ポリマー水溶液とし、このポリマー水溶液を表3に示す添加量にて消化汚泥に添加した。次いで、この消化汚泥を、スリーワンモーターを用いて回転数800rpmで20秒撹拌した後、さらにスパチュラで10回転撹拌し、フロックを生成させ、前記フロックを15mm四方の目の篩にかけて、フロックが網目を通過したものは、フロック粒径が15mm未満、通過しなかったものは、フロック粒径が15m以上であると判定した。 Furthermore, as a sludge sample, digested sludge from a certain sewage treatment plant was prepared, and 300 mL of this digested sludge was collected in a 500 mL beaker. Then, the types of polymers shown in Table 3 were added to a 0.5% polymer aqueous solution with distilled water, and this aqueous polymer solution was added to the digested sludge in the amounts shown in Table 3. Next, the digested sludge is stirred with a three-one motor at a rotation speed of 800 rpm for 20 seconds, and then stirred with a spatula for 10 rotations to generate flocs. Those that passed were judged to have a floc particle size of less than 15 mm, and those that did not pass were judged to have a floc particle size of 15 m or more.

また、フロック強度を以下の通り判定した。フロックの粒径および強度を表3に示す。
(フロック強度)
A:フロックを手でつぶすと、跳ね返るような弾力を感じる。
B:フロックを手でつぶすと、跳ね返らず弾力を感じない。
In addition, the floc strength was determined as follows. Table 3 shows the particle size and strength of the flocs.
(Floc strength)
A: When the flock is crushed by hand, it feels like it bounces back.
B: When the flock is crushed by hand, it does not rebound and does not feel elastic.

Figure 0007135394000013
Figure 0007135394000013

表2より明らかなように、実施例1-1で得られた重合体(A-1)と、実施例1-2で得られた重合体(A-2)を用いてモデル汚泥を凝集した場合(実施例2-1、2-2)は、得られるフロックの粒径が大きく、沈降時間が早く、水切れが良好であった。
また、表3からも明らかなように、実施例1-4で得られた重合体(A-3)を用いて実際の汚泥を凝集処理した場合(実施例2-3)は、得られるフロックの粒径が大きく、強度も高かった。よって、実施例1-1、実施例1-2、および実施例1-4で得られた重合体は、凝集性能に優れていると確認された。
一方、比較例1-1で得られた重合体(B-1)、比較例1-3で得られた重合体(B-2)を用いた場合(比較例2-1、2-2)は、実施例に比べてフロックの粒径が小さく、沈降速度が遅く、水切れが悪かった。さらに、比較例1-4で得られた重合体(B-3)を用いた場合(比較例2-3)は、実施例に比べてフロックの粒径が小さく、強度も低かった。よって、比較例1-1、比較例1-2、比較例1-3で得られた重合体は、実施例に比べて凝集性能に劣っていた。
As is clear from Table 2, model sludge was flocculated using the polymer (A-1) obtained in Example 1-1 and the polymer (A-2) obtained in Example 1-2. In the cases (Examples 2-1 and 2-2), the resulting flocs had a large particle size, a fast sedimentation time, and good drainage.
Further, as is clear from Table 3, when the actual sludge was flocculated using the polymer (A-3) obtained in Example 1-4 (Example 2-3), the obtained floc The grain size was large and the strength was high. Therefore, it was confirmed that the polymers obtained in Examples 1-1, 1-2, and 1-4 had excellent aggregation performance.
On the other hand, when using the polymer (B-1) obtained in Comparative Example 1-1 and the polymer (B-2) obtained in Comparative Example 1-3 (Comparative Examples 2-1 and 2-2) had a smaller particle size of flocs, a lower sedimentation velocity, and poor drainage compared to those of Examples. Furthermore, when the polymer (B-3) obtained in Comparative Example 1-4 was used (Comparative Example 2-3), the particle size of the flocs was smaller and the strength was lower than in Examples. Therefore, the polymers obtained in Comparative Examples 1-1, 1-2, and 1-3 were inferior in flocculation performance to those of Examples.

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、粗大なフロックを生成でき、また分岐された重合体は分子量の割に水溶液粘度が低く取扱い性にも優れるので、汚濁水や汚泥と速やかに混合する必要がある架橋型高分子凝集剤や、紙力剤製紙薬剤等の分野で有用である。 As described in detail above, according to the present invention, coarse flocs can be generated, and the branched polymer has a low aqueous solution viscosity relative to its molecular weight and is excellent in handleability. It is useful in fields such as cross-linked polymer flocculants that need to be mixed in, and paper strength agents.

Claims (5)

ゲル状の含水物を有する、架橋型高分子凝集剤であって、
前記架橋型高分子凝集剤の0.5質量%水溶液の全量(500g)を、直径20cm、目開き180μm四方の篩で濾過し、水分を拭き取り、篩の上に残った不溶解分である前記ゲル状の含水物に対して、レオメータを用いて25℃、治具パラレルプレート(20mmφ、刻み付)、周波数1Hzにおいてひずみ率0.001%から10%をかけた場合の歪み率依存性測定で測定した場合の貯蔵弾性率G1(Pas)の最大値が下記式(III-1)を満たし、前記架橋型高分子凝集剤の0.5質量%水溶液500g中の全量(500g)を、直径20cm、目開き180μm四方の篩で濾過し、水分を拭き取り、篩の上に残った不溶解分量が、前記架橋型高分子凝集剤の0.5質量%水溶液500gに対して、60g以上400g以下であり、分子内に下記式(III-1)由来の構造を有する架橋性単量体(a)成分、並びにアクリルアミド及びジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド塩のうちの少なくとも1種の水溶性不飽和単量体(b)を含む、架橋型高分子凝集剤。
3<G1<800・・・式(1)
Figure 0007135394000014
A crosslinked polymer flocculant having a gel-like water-containing substance,
The total amount (500 g) of the 0.5% by mass aqueous solution of the crosslinked polymer flocculant is filtered through a sieve with a diameter of 20 cm and an opening of 180 μm square, and the moisture is wiped off. Strain rate dependence measurement when applying a strain rate of 0.001% to 10% at a frequency of 1 Hz with a jig parallel plate (20 mmφ, notched) at 25 ° C. using a rheometer against a gel-like water-containing material. The maximum value of the storage elastic modulus G1 (Pas) when measured satisfies the following formula (III-1) , and the total amount (500 g) in 500 g of a 0.5% by mass aqueous solution of the crosslinked polymer flocculant is measured to have a diameter of 20 cm. , Filter through a 180 μm square sieve, wipe off moisture, and the amount of insoluble matter remaining on the sieve is 60 g or more and 400 g or less with respect to 500 g of a 0.5% by mass aqueous solution of the crosslinked polymer flocculant. A crosslinkable monomer (a) component having a structure derived from the following formula (III-1) in the molecule, and at least one water-soluble unsaturated monomer selected from methyl chloride salts of acrylamide and dimethylaminoethyl acrylate A crosslinked polymer flocculant containing the polymer (b).
3<G1<800 Expression (1)
Figure 0007135394000014
前記架橋性単量体(a)成分の濃度が、前記水溶性不飽和単量体(b)の100質量%に対して、0.0035~0.025質量%である、請求項1に記載の架橋型高分子凝集剤。 The concentration of the crosslinkable monomer (a) component is 0.0035 to 0.025% by mass with respect to 100% by mass of the water-soluble unsaturated monomer (b), according to claim 1 crosslinked polymer flocculant. 分子内に重合性不飽和結合を1つ有する水溶性不飽和単量体(b)由来成分を、一種類もしくは二種類以上をさらに含む、請求項1又は2に記載の架橋型高分子凝集剤。 The crosslinked polymer flocculant according to claim 1 or 2, further comprising one or more water-soluble unsaturated monomer (b)-derived components having one polymerizable unsaturated bond in the molecule. . 分子内に下記式(III-1)由来の構造を有する架橋性単量体(a)成分、並びにアクリルアミド及びジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド塩のうちの少なくとも1種の水溶性不飽和単量体(b)を含む、架橋型高分子凝集剤成分を水に溶解して均一系で重合を行う、架橋型高分子凝集剤の製造方法であって、
前記架橋型高分子凝集剤の0.5質量%水溶液500g中の全量(500g)を、直径20cm、目開き180μm四方の篩で濾過し、水分を拭き取り、篩の上に残った不溶解分量が、前記架橋型高分子凝集剤の0.5質量%水溶液500gに対して、60g以上400g以下である、架橋型高分子凝集剤の製造方法。
Figure 0007135394000015
A crosslinkable monomer (a) component having a structure derived from the following formula (III-1) in the molecule, and at least one water-soluble unsaturated monomer selected from acrylamide and methyl chloride salts of dimethylaminoethyl acrylate A method for producing a crosslinked polymer flocculant, comprising dissolving a crosslinked polymer flocculant component containing (b) in water and polymerizing it in a homogeneous system,
The total amount (500 g) in 500 g of a 0.5% by mass aqueous solution of the crosslinked polymer flocculant was filtered through a sieve with a diameter of 20 cm and an opening of 180 μm square, and water was wiped off. A method for producing a crosslinked polymer flocculant, wherein the amount is 60 g or more and 400 g or less with respect to 500 g of a 0.5% by mass aqueous solution of the crosslinked polymer flocculant.
Figure 0007135394000015
さらに、水溶性不飽和単量体(b)を水に溶解して均一系で重合を行う、請求項に記載の架橋型高分子凝集剤の製造方法。 5. The method for producing a crosslinked polymer flocculant according to claim 4 , further comprising dissolving the water-soluble unsaturated monomer (b) in water and conducting homogenous polymerization.
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