JPH0127085B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0127085B2
JPH0127085B2 JP54014422A JP1442279A JPH0127085B2 JP H0127085 B2 JPH0127085 B2 JP H0127085B2 JP 54014422 A JP54014422 A JP 54014422A JP 1442279 A JP1442279 A JP 1442279A JP H0127085 B2 JPH0127085 B2 JP H0127085B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chelatable
polymerization
impurity
cationic species
inert
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP54014422A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS54120695A (en
Inventor
Mitsucheru Robinson Piitaa
Uiruamu Kotsuton Kobiiru Maikeru
Uiruamu Dekusutaa Robin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wyeth Holdings LLC
Original Assignee
American Cyanamid Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US05/909,320 external-priority patent/US4145495A/en
Application filed by American Cyanamid Co filed Critical American Cyanamid Co
Publication of JPS54120695A publication Critical patent/JPS54120695A/en
Publication of JPH0127085B2 publication Critical patent/JPH0127085B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00Polymerisation catalysts
    • C08F4/40Redox systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/12Polymerisation in non-solvents
    • C08F2/16Aqueous medium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、水性媒体中で水溶性重合体を製造す
る改良された方法に関する。更に詳しくは、本発
明は、反応媒体中に不純物として存在するキレー
ト化可能の金属陽イオンによつて惹き起こされる
悪影響が最小となる様な方法に関する。 ポリ(アクリル酸)、ポリアクリルアミド及び
これらの共重合体の如き水溶性重合体を製造する
普通の方法は遊離基重合開始剤を用いて水性媒体
中で重合する方法である。分子量が1000000乃至
100000000の如く非常に高分子量で且つ水溶性の
重合体を製造する場合には、重合体が架橋性網目
構造を含まず、重合媒体中の水の百分率が出来る
だけ低く、最終生成物の未反応単量体含量が出来
る限り少ないことが望ましい。 これらの非常に高分子量の重合体を製造する一
つの方法においては、製造された重合体溶液は撹
拌するには余りにも粘度が高過ぎるゲル状態とな
り、従つてその結果重合反応中に相当な温度上昇
即ち70℃またはそれ以上の温度上昇を来す。この
ような広い範囲の温度で使用可能な遊離基反応開
始剤として酸化還元系が用いられて来た。しかし
ながら、この型の反応開始剤を用いる方法に於て
は、上記の好ましい結果を同時に達成することは
難しい、というのは非常に大きな分子量の物質を
製造するためには反応開始剤の濃度は低いことが
必要であるが、このことは重合が完了しないため
に遊離の単量体含量の増加を来す傾向を持ち、更
に重合媒体中の固体含有率が高くなるにつれて最
終温度が高くなり、多くの酸化還元系、例えば過
硫酸塩/亜硫酸塩系の成分が重合体と高温で反応
して架橋を形成するからである。 1971年3月30日に与えられたGillの米国特許第
3573263号明細書中にはこのような重合反応を実
施するための改良方法が教示されているが、ここ
で使用される反応開始剤は酸化還元系とアゾ化合
物遊離基源とを包含し、酸化還元系は水性媒体中
に存在するエチレン系不飽和単量体含有物の重合
を完了させるには不十分な量で存在し、アゾ化合
物遊離基源は重合反応を完結させるのに十分な量
で存在する。該特許の明細書に記載された好まし
い酸化還元系はアンモニウム、カリウムまたはナ
トリウムの過硫酸塩とNaH〔Fe+2(EDTA)〕、ま
たは過酸化水素とNaH〔Fe+2(EDTA)〕から成る
系である。典型的にはアゾ化合物遊離基源は例え
ばアゾビスイソブチロニトリルであることが出来
る。EDTAはエチレンジアミン四酢酸であり、
或る種の金属陽イオンに対するキレート化剤であ
る。 NaH〔Fe+2(EDTA)〕と共に過硫酸塩又は過酸
化物を用い、水性媒体中でエチレン系不飽和単量
体の重合法を実施するに当り、重合時間と重合体
の分子量に関して再現性を得ることを困難ならし
めるいくつかの問題がある。酸化還元系に於て
は、酸化剤は第1鉄イオン(Fe+2)を第2鉄イ
オン(Fe+3)にする。第1鉄イオンは重合を促
進するが、第2鉄イオンは重合体分子を連鎖停止
させて重合を阻止する。第2鉄イオンはキレート
化剤のエチレンジアミン四酢酸により、より急速
に錯化するが、第1鉄イオンも亦第2鉄イオンよ
りは遅いが錯化する。キレート化剤が過剰に存在
する場合には、重合の反応時間は錯化していない
第2鉄イオンの抑制作用によつて不当に引き延ば
され、重合体分子量は低くなる。これらの結論は
不純物陽イオンの作用が無視されている結果に基
づくものである。 更により大きな問題が、重合反応を上記の酸化
還元系を用いて工業規模で実施する場合に起こ
る。これは工業規格の単量体が少量ではあるが
様々な量の不純物を含み、水性重合媒体を作るた
めに用いられる水がまた不純であり不純物含量に
ついて様々であるためである。特定の問題を惹き
起こす不純物は第2鉄イオン(Fe+3)で、前記
に如く重合反応を阻止する。この不純物が存在す
る結果として、その含量は工程から工程へ広く変
化し、前記の型の酸化還元系を用いる反応時間と
重合体の分子量に関して、再現性を得ることは実
際的に不可能である。 従つて酸化還元系を用いる水性媒体中でエチレ
ン系不飽和単量体を重合する場合に、重合体の分
子量と、実質的に重合を完了させるための反応時
間の両者を調整するための改良方法が要請されて
いる。このような方法を提供することは長い間の
要望をみたし、当該技術における目ざましい進歩
を構成する。 本発明により、還元型ならびに酸化型を有する
キレート化可能の金属還元剤および酸化剤から成
る酸化還元系の存在下において且つ該重合体反応
を阻止する不純物キレート化可能陽イオンの存在
下において水性重合媒体中で遊離基重合によつて
エチレン系不飽和単量体から水溶性重合体を製造
する方法の改善が与えられる。この改良は(1)前記
の重合媒体に、前記キレート化可能金属還元剤の
還元型よりも早い速度で前記不純物キレート化可
能陽イオン種を錯化するキレート化剤を加えるこ
と、ただし茲に添加される該キレート化剤の量は
前記不純物キレート化可能陽イオン種の抑制作用
を克服するのに有効な量であるものとする、(2)ま
た該重合媒体にこの重合反応に不活性なキレート
化可能陽イオン種を添加し、該不活性キレート陽
イオン種は該不純物キレート化可能陽イオン種よ
りも遅い速度であるが、しかし、該キレート化可
能金属還元剤の該還元型と同等又は早い速度で錯
化され、添加される該不活性キレート化可能陽イ
オン種は該キレート化剤の全錯化容量を超えてい
る。 本発明によつて提供される方法は、未反応の単
量体の低含有率を維持し乍ら反応時間と重合体分
子量における再現性の構成を可能にする点におい
て改良されている。重合反応について不活性なキ
レート化可能陽イオン種が重合反応の再現性を調
整するために使用出来ることは予想も出来ないこ
とである。 本発明の改良方法を実施する場合、ホモ重合ま
たは共重合することの出来るエチレン系不飽和単
量体の水溶性は大きなものから小さなものまで広
範囲に亘つており、それには(a)アクリル系単量体
例えばアクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミ
ドおよびアクリル酸とメタクリル酸のエステル並
に塩、(b)ビニルアルキルエーテルおよび(c)ビニル
スルホン酸塩が含まれる;これらの三群に入る単
量体の例としては例えば、アクリル酸、メタクリ
ル酸、アクリルアミド、アクリル酸及びメタクリ
ル酸のアルキル及びアミノアルキルエステル例え
ばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタク
リル酸メチル、メタクリル酸エチル及びアクリル
酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸またはメタ
クリル酸とグリコールとのモノエステル例えばメ
タクリル酸のヒドロキシエチル、アクリル酸及び
メタクリル酸のアルカリ金属及びアンモニウム
塩、アクリル酸及びメタクリル酸のアミノアルキ
ルエステルの第四級アンモニウム誘導体例えばメ
タクリル酸メチルジエチルアミノエチルメトサル
フエート、ビニルメチルエーテル、ビニルエチル
エーテル及びビニルスルホン酸のアルカリ金属及
びアンモニウム塩がある。 本発明の改良方法で有用な酸化還元系は、酸化
剤及びキレート化可能の金属還元剤を基礎とした
ものである。酸化剤としては過硫酸アンモニウ
ム、ナトリウム又はカリウムの如き過硫酸塩又は
過酸化水素を用いるのが好ましいが、これらを必
ず必要とするものではない。キレート化可能の金
属還元剤としては、還元型及び酸化型を有するも
のが用いられる。好ましいキレート化可能の還元
剤は硫酸第一鉄の如き塩又は硫酸アンモニウム第
一鉄の如き複塩である。本発明の原理は記載の型
の他のキレート化可能の金属還元剤と同様他の酸
化剤組成物に適用される。 本発明においてはアゾ化合物遊離基源を酸化還
元系と共に使用することを必要としないが、若し
必要ならばそのようにすることも出来る。適当な
アゾ化合物遊離基源には例えばアゾビス(イソブ
チロニトリル)がある。他の周知のアゾ化合物も
亦有用である。 本発明はまた還元型のキレート化可能の金属還
元剤を錯化するよりも早い速度で不純物キレート
化可能の陽イオン種を錯化するキレート化剤を必
要とする。多くのキレート化剤がこれらの要求を
満たすのに使用することが出来る。好ましいキレ
ート化剤はエチレンジアミン四酢酸である。重合
開始時に重合媒体に添加さるべきキレート化剤の
量は、不純物キレート化可能陽イオン種を抑制す
る効果を減ずるのに有効な量でえる。不純物キレ
ート化可能陽イオン種の量は容易に決定すること
が出来、そしこの量の少くとも半量を錯化するで
あろう量のキレート化剤を使用出来る。好ましい
具体例では、使われるキレート化剤の量は不純物
キレート化可能陽イオン種の全量を錯化するのに
必要な量に少なくとも等しいかまたはそれ以上で
ある。不活性なキレート化可能陽イオン種のキレ
ート化剤の錯化容量以上の過剰が又添加されるの
で、そうして用いられる過剰のキレート化剤は重
合反応に悪影響をもたらさないであろう。 本発明はまた重合媒体中での重合について不活
性なキレート化可能の陽イオン種をキレート化剤
と共に使用することを必要とする。この陽イオン
種は不純物キレート化可能陽イオン種よりも遅い
速度で錯化されねばならないが、還元型のキレー
ト化可能金属還元剤と同等またはこれよりも早い
速度で錯化される必要がある。重合反応を促進も
せず抑制もしない任意のキレート化可能の金属陽
イオン種が使用可能である。好ましい種は亜鉛陽
イオン(Zn+2)である。使用さるべき不活性陽
イオン種の量は、少なくともキレート化剤の全錯
化容量に等しい量であり、過剰が使われるのが好
ましい。キレート化剤の錯化容量の少なくとも2
倍又はそれ以上の過剰が好ましい事が判明した。
鉛の如き他のイオンおよびPH3―6において
Fe+3/EDTAよりも低い安定度定数を有するイ
オンを使用することも出来る。 重合を抑制する不純物キレート化可能陽イオン
種は主として第二鉄(Fe+3)及び第二銅(Cu+2
イオンであるが、他の陽イオン種を亦同様であ
る。不純物陽イオン種の量は通常重合媒体の約
0.1乃至約1.5ppm部と広く変化し得る。本発明
は、不純物陽イオン種が存在してもしなくても有
効である方法を提供するものである。しかしなが
ら、工業規模に運転する場合、不純物陽イオンの
生ずるのを防止することは実際上不可能であるの
で、この方法は一般にこの様な不純物の存在下で
行なわれる。不純物は使用される単量体含有物お
よび重合媒体を与えるのに使用される水またはそ
の両者に由来し得る。不純物の内容は分析によつ
て決定し得るが、このような分析の結果を待つこ
となくして操作出来ることが望ましい。本発明は
広い範囲の不純物含量許容範囲を有するが、それ
でもなお改良された方法であることに変りがな
い。 前述の如く、水性重合媒体は単一の単量体例え
ばアクリルアミド、または共重合性単量体の混合
物例えばメタクリル酸ジメチルアミノエチルおよ
びアクリルアミドを含有し得る。 水性媒体中に存在する単量体含有物の重合は該
技術において用いられる条件の下に行なうことが
出来る。このようにして例えば或る方法では単量
体を含む水性媒体および使用する装置は、重合開
始剤を添加する前にN2またはCO2若しくは他の
不活性ガスでパージする。 本発明を以下の実施例によつて更に説明する。
これらの実施例においては特にことわらない限り
すべての部および百分率は重量による。 比較実施例 A 下記の重合開始剤を用い米国特許第3573263号
の実施例3の手順をくり返した。 塩化メチルで四級化したメタクリル酸ジメチル
アミノエチル15モル%、その残りはアクリルアミ
ドより成る32.5%水溶液をPH3.0で作つた。真空
フラスコに入れた本溶液200gを窒素でパージし
て、次の開始剤を添加した: 21ppm FeSO4・(NH42SO4・6H2O 12ppm過硫酸アンモニウム 200ppmアゾビスイソブチロニトリル 重合反応系は不純物として0.3ppmのFe+3を含
有していた。 重合には300分を要し、64℃の発熱があつた。
生成重合体は標準粘度3.55cpsを示すことが、1M
NaCl中0.1%重合体水溶液としてブルツクフイー
ルド粘度計を用い、25℃で、測定することによつ
て判明した。 比較実施例B,C及びD 追加の3実施例に於て、各実施例でFe+3陽イ
オンの量を増加して重合開始剤と共に添加した点
を除き、比較実施例Aの手順をくり返した。その
詳細およびその結果を第1表に示す。
The present invention relates to an improved method of producing water-soluble polymers in an aqueous medium. More particularly, the present invention relates to a process in which adverse effects caused by chelatable metal cations present as impurities in the reaction medium are minimized. A common method for preparing water-soluble polymers such as poly(acrylic acid), polyacrylamide, and their copolymers is by polymerization in an aqueous medium using free radical polymerization initiators. Molecular weight is 1,000,000 to
When producing very high molecular weight and water-soluble polymers, such as 100000000, it is important that the polymers do not contain crosslinkable networks and that the percentage of water in the polymerization medium is as low as possible to avoid unreacted products in the final product. It is desirable that the monomer content be as low as possible. In one method of producing these very high molecular weight polymers, the produced polymer solution is in a gel state that is too viscous to stir, thus resulting in significant temperatures during the polymerization reaction. ie, a temperature increase of 70°C or more. Redox systems have been used as free radical initiators that can be used over such a wide range of temperatures. However, in processes using this type of initiator, it is difficult to simultaneously achieve the above favorable results, since in order to produce very large molecular weight substances, the concentration of initiator is low. This tends to lead to an increase in free monomer content due to non-completion of polymerization, and further increases the final temperature as the solids content in the polymerization medium increases and This is because redox system components, such as persulfate/sulfite systems, react with the polymer at high temperatures to form crosslinks. Gill U.S. Patent No. 30, 1971
No. 3,573,263 teaches an improved method for carrying out such polymerization reactions, in which the initiator used includes a redox system and a source of azo compound free radicals, The reducing system is present in an amount insufficient to complete the polymerization of the ethylenically unsaturated monomer content present in the aqueous medium, and the azo compound free radical source is present in an amount sufficient to complete the polymerization reaction. exist. Preferred redox systems described in the patent specification consist of ammonium, potassium or sodium persulfates and NaH [Fe +2 (EDTA)], or hydrogen peroxide and NaH [Fe +2 (EDTA)]. It is a system. Typically the azo compound free radical source can be, for example, azobisisobutyronitrile. EDTA is ethylenediaminetetraacetic acid;
It is a chelating agent for certain metal cations. When carrying out the polymerization process of ethylenically unsaturated monomers in aqueous media using persulfates or peroxides together with NaH [Fe +2 (EDTA)], reproducibility in terms of polymerization time and molecular weight of the polymer There are several issues that make it difficult to obtain. In a redox system, an oxidizing agent converts ferrous ions (Fe +2 ) into ferric ions (Fe +3 ). Ferrous ions promote polymerization, while ferric ions chain terminate polymer molecules and prevent polymerization. Ferric ions complex more rapidly with the chelating agent ethylenediaminetetraacetic acid, but ferrous ions also complex, although slower than ferric ions. If the chelating agent is present in excess, the reaction time of the polymerization is unduly prolonged due to the inhibiting effect of uncomplexed ferric ions, and the polymer molecular weight becomes low. These conclusions are based on results in which the effects of impurity cations are ignored. An even greater problem arises when polymerization reactions are carried out on an industrial scale using the above redox systems. This is because industry standard monomers contain small but varying amounts of impurities, and the water used to make the aqueous polymerization medium is also impure and varies in impurity content. An impurity that poses a particular problem is ferric ion (Fe +3 ), which inhibits the polymerization reaction as described above. As a result of the presence of this impurity, its content varies widely from process to process and it is practically impossible to obtain reproducibility with respect to reaction time and molecular weight of the polymer using redox systems of the type mentioned above. . Therefore, an improved method for adjusting both the molecular weight of the polymer and the reaction time to substantially complete the polymerization when polymerizing ethylenically unsaturated monomers in an aqueous medium using a redox system. is requested. Providing such a method would satisfy a long-held need and constitute a significant advance in the art. According to the present invention, aqueous polymerization is carried out in the presence of a redox system consisting of a chelatable metal reducing agent and an oxidizing agent having reduced and oxidized forms and in the presence of an impurity chelatable cation that inhibits the polymer reaction. An improved process for producing water-soluble polymers from ethylenically unsaturated monomers by free radical polymerization in a medium is provided. This improvement consists of (1) adding to the polymerization medium a chelating agent that complexes the impurity chelatable cationic species at a faster rate than the reduced form of the chelatable metal reducing agent; The amount of said chelating agent used shall be an amount effective to overcome the inhibiting effect of said impurity chelatable cationic species; (2) said polymerization medium also contains a chelate inert to said polymerization reaction; adding a chelatable cationic species, the inert chelating cationic species having a slower rate than the impurity chelatable cationic species, but comparable or faster than the reduced form of the chelatable metal reducing agent. The rate at which the inert chelatable cationic species is added exceeds the total complexing capacity of the chelating agent. The process provided by the present invention is improved in that it allows reproducible configuration of reaction times and polymer molecular weights while maintaining a low content of unreacted monomer. It is unexpected that chelatable cation species that are inert to the polymerization reaction can be used to adjust the reproducibility of the polymerization reaction. When carrying out the improved method of the present invention, the water solubility of the ethylenically unsaturated monomers that can be homopolymerized or copolymerized ranges over a wide range from large to small, including (a) acrylic monomers; (b) vinyl alkyl ethers and (c) vinyl sulfonates; Examples include, for example, acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide, alkyl and aminoalkyl esters of acrylic acid and methacrylic acid, such as methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate and diethylaminoethyl acrylate, acrylic acid or methacrylate. Monoesters of acids and glycols, such as hydroxyethyl methacrylate, alkali metal and ammonium salts of acrylic acid and methacrylic acid, quaternary ammonium derivatives of aminoalkyl esters of acrylic acid and methacrylic acid, such as methyl diethylaminoethyl methosulfate methacrylate. , vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, and the alkali metal and ammonium salts of vinyl sulfonic acid. Redox systems useful in the improved method of the present invention are those based on an oxidizing agent and a chelatable metal reducing agent. As the oxidizing agent, persulfates such as ammonium persulfate, sodium or potassium persulfate, or hydrogen peroxide are preferably used, but these are not necessarily required. As the metal reducing agent capable of chelating, those having a reduced type and an oxidized type are used. Preferred chelatable reducing agents are salts such as ferrous sulfate or double salts such as ferrous ammonium sulfate. The principles of the invention apply to other oxidant compositions as well as other chelatable metal reducing agents of the type described. The present invention does not require the use of an azo compound free radical source in conjunction with a redox system, although this can be done if desired. Suitable azo compound free radical sources include, for example, azobis(isobutyronitrile). Other well known azo compounds are also useful. The present invention also requires a chelating agent that complexes the impurity chelatable cationic species at a faster rate than it complexes the reduced form of the chelatable metal reducing agent. Many chelating agents can be used to meet these requirements. A preferred chelating agent is ethylenediaminetetraacetic acid. The amount of chelating agent to be added to the polymerization medium at the beginning of the polymerization can be any amount effective to reduce the effect of inhibiting impurity chelatable cationic species. The amount of impurity chelatable cationic species can be easily determined, and an amount of chelating agent that will complex at least half of this amount can be used. In preferred embodiments, the amount of chelating agent used is at least equal to or greater than the amount required to complex the total amount of impurity chelatable cationic species. An excess of the inert chelatable cationic species over the complexing capacity of the chelating agent is also added so that the excess chelating agent so used will not have an adverse effect on the polymerization reaction. The present invention also requires the use of a chelatable cationic species with a chelating agent that is inert to polymerization in the polymerization medium. This cationic species must be complexed at a slower rate than the impurity chelatable cationic species, but at a rate comparable to or faster than the reduced chelatable metal reducing agent. Any chelatable metal cation species that neither promotes nor inhibits the polymerization reaction can be used. A preferred species is the zinc cation (Zn +2 ). The amount of inert cationic species to be used is at least equal to the total complexing capacity of the chelating agent, preferably in excess. At least 2 of the complexing capacity of the chelating agent
A double or higher excess has been found to be preferable.
Other ions such as lead and at pH 3-6
Ions with lower stability constants than Fe +3 /EDTA can also be used. The impurity chelatable cationic species that inhibit polymerization are primarily ferric (Fe +3 ) and cupric (Cu +2 )
ion, but the same applies to other cationic species. The amount of impurity cation species is usually approximately
It can vary widely from 0.1 to about 1.5 ppm parts. The present invention provides a method that is effective with or without the presence of impurity cation species. However, when operating on an industrial scale, it is practically impossible to prevent the formation of impurity cations, so the process is generally carried out in the presence of such impurities. Impurities may originate from the monomer content used and/or the water used to provide the polymerization medium. Although the impurity content can be determined by analysis, it is desirable to be able to operate without waiting for the results of such analysis. Although the present invention has a wide range of impurity content tolerances, it remains an improved process. As mentioned above, the aqueous polymerization medium can contain a single monomer, such as acrylamide, or a mixture of copolymerizable monomers, such as dimethylaminoethyl methacrylate and acrylamide. Polymerization of the monomer-containing material present in the aqueous medium can be carried out under conditions used in the art. Thus, for example, in some methods the aqueous medium containing the monomers and the equipment used are purged with N 2 or CO 2 or other inert gas before adding the polymerization initiator. The invention will be further illustrated by the following examples.
In these examples, all parts and percentages are by weight unless otherwise specified. Comparative Example A The procedure of Example 3 of US Pat. No. 3,573,263 was repeated using the polymerization initiator described below. A 32.5% aqueous solution consisting of 15 mol% dimethylaminoethyl methacrylate quaternized with methyl chloride and the remainder acrylamide was prepared at pH 3.0. 200 g of this solution in a vacuum flask was purged with nitrogen and the following initiators were added: 21 ppm FeSO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 6H 2 O 12 ppm ammonium persulfate 200 ppm azobisisobutyronitrile Polymerization reaction The system contained 0.3 ppm Fe +3 as an impurity. Polymerization took 300 minutes and generated an exotherm of 64°C.
The resulting polymer exhibits a standard viscosity of 3.55 cps, 1M
This was determined by measuring a 0.1% aqueous solution of the polymer in NaCl using a Bruckfield viscometer at 25°C. Comparative Examples B, C, and D In three additional examples, the procedure of Comparative Example A was repeated, except that in each example an increased amount of Fe +3 cation was added with the polymerization initiator. Ta. The details and results are shown in Table 1.

【表】 この結果は少量のFe+3が重合体の標準粘度
(分子量を表わす)を減じ、重合反応を完了させ
るのに要する時間を増し、発熱温度を下げること
を示している。 比較実施例 E―J 更に8つの試験において比較実施例Aの手順を
繰り返した。この別々の試験においては加えた
Fe+3イオンの水準を一定にして様々の水準の
Zn+2/EDTAを錯化合物(complex)を添加し
た。その詳細および結果を第2表に示す。 なおZn+2/EDTAの添加は、重合前に、所要
量の水溶性Zn塩(例:硫酸亜鉛[zincsulfate])
とEDTAを反応媒体中に添加し、その場で錯化
合物を生成させる方法により行われた。以下の実
施例でも同様である。
[Table] The results show that small amounts of Fe +3 reduce the standard viscosity (indicative of molecular weight) of the polymer, increase the time required to complete the polymerization reaction, and lower the exothermic temperature. Comparative Examples E-J The procedure of Comparative Example A was repeated in eight additional tests. In this separate test, we added
Various levels of Fe +3 ions are maintained at a constant level.
A complex of Zn +2 /EDTA was added. The details and results are shown in Table 2. Note that Zn +2 /EDTA is added by adding the required amount of water-soluble Zn salt (e.g. zinc sulfate) before polymerization.
The method was carried out by adding EDTA and EDTA to the reaction medium to generate a complex compound in situ. The same applies to the following examples.

【表】 これらの結果は、Zn+2/EDTA錯化合物を用
いると反応時間と粘度が増大することを示す。 実施例1および2 更に追加の三試験例において比較実施例Aの手
順を繰り返した。その一つの試験例では標準の製
法を繰り返し、第2の試験例ではFe+3イオンを
添加しないがZn+2/EDTAと過剰のZn+2イオン
とを使用し、その第3の試験例ではFe+3イオン、
Zn+2/EDTAおよび過剰のZn+2イオンを添加し
て使用した。その詳細と試験結果とを第3表に示
す。
[Table] These results show that the reaction time and viscosity increase when using the Zn +2 /EDTA complex compound. Examples 1 and 2 The procedure of Comparative Example A was repeated in three additional test examples. One test example repeats the standard process, the second test example uses Zn +2 /EDTA and excess Zn +2 ions without the addition of Fe +3 ions, and the third test example uses Zn +2 /EDTA and excess Zn +2 ions. Fe +3 ion,
Zn +2 /EDTA and excess Zn +2 ions were added. The details and test results are shown in Table 3.

【表】 これらの結果は、十分なZn+2/EDTA錯化合
物を過剰のZn+2と共に用いることは、反応時間
をより短縮すると共に、再現性のある高い粘度を
与えることを示すものである。 実施例 3―10 単量体の内容は塩化メチルを以つて四級化した
25モル%のメタクリル酸ジメチルアミノエチルと
75モル%のアクリルアミドであり、その単量体溶
液は単量体を40%含有しているものである点を除
き実施例1と2の手順を繰り返した。その詳細と
結果を第4表に示す。
[Table] These results demonstrate that using sufficient Zn +2 /EDTA complexes together with excess Zn +2 results in shorter reaction times and reproducible higher viscosities. . Example 3-10 Monomer content was quaternized with methyl chloride
25 mol% dimethylaminoethyl methacrylate and
The procedure of Examples 1 and 2 was repeated except that the monomer solution was 75 mole percent acrylamide and the monomer solution contained 40 percent monomer. The details and results are shown in Table 4.

【表】【table】

【表】 * 低過ぎて測定不能
これらの結果は、不純物のFe+3イオンの存在
下では、Zn+2/EDTAと過剰のZn+2の組み合せ
が重合時間を短縮させて粘度を増すことを示す。 実施例 11―18 塩化メチルを用いて四級化したメタクリル酸ジ
メチルアミノエチ15モル%とアクリルアミド85モ
ル%とを用いて実施例1と2の手順を繰り返し
た。反応開始剤系は3ppm Fe+2、12ppm過硫酸
アンモニウムおよび200ppmアゾビスイソブチロ
ニトリルであつた。一連の六つの実施例は一定含
有率のZn+2/EDTAと過剰のZn+2イオンを用い、
添加される不純物Fe+2イオンの量を変化させて
行なわれた。対照試験も亦行なわれた。その結果
と詳細とを第5表に示す。
[Table] * Too low to measure These results indicate that in the presence of impurity Fe +3 ions, the combination of Zn +2 /EDTA and excess Zn +2 shortens polymerization time and increases viscosity. show. Examples 11-18 The procedure of Examples 1 and 2 was repeated using 15 mole % dimethylaminoethyl methacrylate quaternized with methyl chloride and 85 mole % acrylamide. The initiator system was 3 ppm Fe +2 , 12 ppm ammonium persulfate and 200 ppm azobisisobutyronitrile. A series of six examples uses a constant content of Zn +2 /EDTA and an excess of Zn +2 ions.
This was done by varying the amount of impurity Fe +2 ions added. A control study was also performed. The results and details are shown in Table 5.

【表】 これらの結果はより高い粘度とより短い反応時
間が本発明改良方法によつて達成出来ることを示
す。 実施例 19―24 実施例1および2で使用される第4級単量体10
モル%と残りアクリルアミドを使つて、実施例1
および2の手順を繰り返した。反応混合物は40重
量%の単量体を含んでいた。用いられた開始剤系
は3ppm Fe+2,12ppm過硫酸アンモニウム及び
400ppmのアゾビスイソブチロニトリルであつた。
初期のPHは3.0で初期温度は5℃であつた。その
詳細と試験結果を第6表に示す。
TABLE These results show that higher viscosities and shorter reaction times can be achieved with the improved process of the present invention. Examples 19-24 Quaternary monomer 10 used in Examples 1 and 2
Example 1 using mole % and remaining acrylamide
Steps 2 and 2 were repeated. The reaction mixture contained 40% by weight monomer. The initiator system used was 3ppm Fe +2 , 12ppm ammonium persulfate and
It was 400 ppm azobisisobutyronitrile.
The initial pH was 3.0 and the initial temperature was 5°C. The details and test results are shown in Table 6.

【表】 この結果は過剰の亜鉛イオンを含むキレート化
剤の量を増加すると、標準粘度を増して反応時間
を短縮することを示している。 実施例 25―32 再び実施例1および2の手順に従い、塩化メチ
ルで4級化されたメタクリル酸ジメチルアミノエ
チル25モル%と、残りはアクリルアミドを用い、
40重量%の単量体を含有する反応媒体を用いて一
連の試験を行なつた。初期のPHは3.0で初期の温
度は0℃であつた。その詳細と結果を第7表に示
す。 これらの結果は本発明によつて与えられた増大
した標準粘度と短縮された反応時間を再び示して
いる。
[Table] The results show that increasing the amount of chelating agent containing excess zinc ions increases the standard viscosity and shortens the reaction time. Example 25-32 Again following the procedures of Examples 1 and 2, using 25 mol% of dimethylaminoethyl methacrylate quaternized with methyl chloride and the remainder acrylamide,
A series of tests were carried out using a reaction medium containing 40% by weight of monomer. The initial pH was 3.0 and the initial temperature was 0°C. The details and results are shown in Table 7. These results again demonstrate the increased standard viscosity and shortened reaction time afforded by the present invention.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 酸化剤と、還元型及び酸化型を有するキレー
ト化可能の金属還元剤とを含有して成る酸化還元
触媒系の存在下にて且つ又、単量体及び/又は重
合触媒中に含まれている、重合を抑制する不純物
キレート化可能陽イオン種の存在下にて、水性重
合媒体中で遊離基重合によつてエチレン系不飽和
単量体から水溶性重合体を製造する方法に於て、 (1)該重合媒体に、該キレート化可能還元剤の還
元型よりも早い速度で該不純物キレート化可能陽
イオン種を錯化するキレート化剤を該不純物キレ
ート化可能陽イオン種の抑制作用を克服するのに
有効な量で添加し、(2)更に該重合媒体に該重合に
不活性なキレート化可能陽イオン種を添加し、但
し該不活性キレート化可能陽イオン種は該不純物
キレート化可能陽イオン種よりも遅いが、該キレ
ート化可能金属還元剤の還元型と同等又はより早
い速度で錯化し、該不活性キレート化可能陽イオ
ン種の量が該キレート化剤の全錯化容量を超える
量である水溶性重合体を製造する改良方法。 2 該キレート化可能金属還元剤が硫酸アンモニ
ウム第一鉄である特許請求の範囲第1項記載の方
法。 3 該不活性キレート化可能陽イオン種がZn+2
である特許請求の範囲第1項記載の方法。 4 該重合媒体がアゾ化合物遊離基源を含む特許
請求の範囲第1項記載の方法。 5 該アゾ化合物遊基源がアゾビスイソブチロニ
トリルである特許請求の範囲第1項記載の方法。 6 エチレン系不飽和単量体含有物が塩化メチル
で四級化されたメタクリル酸ジメチルアミノエチ
ルとアクリルアミドとの混合物である特許請求の
範囲第1項記載の方法。 7 該キレート化剤がエチレンジアミン四酢酸で
ある特許請求の範囲第1項記載の方法。
[Scope of Claims] 1. In the presence of a redox catalyst system comprising an oxidizing agent and a chelating metal reducing agent having a reduced form and an oxidized form, and also monomer and/or polymerization Production of water-soluble polymers from ethylenically unsaturated monomers by free radical polymerization in an aqueous polymerization medium in the presence of polymerization-inhibiting impurity chelatable cationic species contained in the catalyst (1) adding a chelating agent to the polymerization medium that complexes the impurity chelatable cation species at a faster rate than the reduced form of the chelatable reducing agent; (2) further adding to said polymerization medium a chelatable cationic species inert to said polymerization, with the proviso that said inert chelatable cation species complex at a rate slower than said impurity chelatable cationic species but comparable or faster than the reduced form of said chelatable metal reducing agent, and the amount of said inert chelatable cationic species is less than said chelatable cationic species. An improved method of producing a water-soluble polymer in an amount that exceeds the total complexing capacity of the agent. 2. The method of claim 1, wherein the chelatable metal reducing agent is ferrous ammonium sulfate. 3 The inert chelatable cation species is Zn +2
The method according to claim 1. 4. The method of claim 1, wherein the polymerization medium comprises a source of azo compound free radicals. 5. The method according to claim 1, wherein the azo compound radical source is azobisisobutyronitrile. 6. The method according to claim 1, wherein the ethylenically unsaturated monomer-containing material is a mixture of dimethylaminoethyl methacrylate quaternized with methyl chloride and acrylamide. 7. The method of claim 1, wherein the chelating agent is ethylenediaminetetraacetic acid.
JP1442279A 1978-02-13 1979-02-13 Preparation of water soluble polymer Granted JPS54120695A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US87714678A 1978-02-13 1978-02-13
US05/909,320 US4145495A (en) 1978-02-13 1978-05-24 Aqueous free-radical polymerization using redox system initiator that avoids adverse effects of polymerization inhibiting cations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS54120695A JPS54120695A (en) 1979-09-19
JPH0127085B2 true JPH0127085B2 (en) 1989-05-26

Family

ID=27128432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1442279A Granted JPS54120695A (en) 1978-02-13 1979-02-13 Preparation of water soluble polymer

Country Status (7)

Country Link
JP (1) JPS54120695A (en)
DE (1) DE2905454C2 (en)
FI (1) FI65625C (en)
FR (1) FR2416902B1 (en)
GB (1) GB2014161B (en)
IT (1) IT1115783B (en)
NL (1) NL186166C (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0593362U (en) * 1992-05-28 1993-12-21 トーソー株式会社 Combination of magnet runner and stopper

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB830011A (en) * 1956-11-30 1960-03-09 Courtaulds Ltd Improvements in and relating to the polymerisation of vinyl compounds
US3332922A (en) * 1963-05-13 1967-07-25 Calgon Corp Acrylamide polymers prepared in the presence of a redox catalyst system wherein a constant free-radical concentration is maintained
GB1193635A (en) * 1966-07-06 1970-06-03 Edward Arthur Gill Improvements in or relating to the Manufacture of Water-Soluble Synthetic Polymers
GB1225983A (en) * 1968-02-12 1971-03-24
GB1279321A (en) * 1969-03-31 1972-06-28 Ici Ltd New polymerisation process
US3573235A (en) * 1969-09-22 1971-03-30 Toyo Boseki Polymerization of acrylonitrile in a concentrated solution of zinc chloride comprising the use of zinc sulfite as the reducing agent of a redox initiator
DE2139959A1 (en) * 1971-08-10 1973-02-22 Cassella Farbwerke Mainkur Ag PROCESS FOR THE PRODUCTION OF POLYMERIZES
BE791829A (en) * 1971-11-26 1973-05-23 Bayer Ag SYNDIOTACTIC POLYVINYL CHLORIDE FILAMENTS AND FIBERS
ZA73603B (en) * 1972-03-21 1974-09-25 Lubrizol Corp Improved acrylonitrile polymerization method and products thereof
JPS5144556B2 (en) * 1973-01-25 1976-11-29
JPS5945684B2 (en) * 1975-02-17 1984-11-08 第一工業製薬株式会社 Production method of water-soluble acrylamide polymer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0593362U (en) * 1992-05-28 1993-12-21 トーソー株式会社 Combination of magnet runner and stopper

Also Published As

Publication number Publication date
FI790143A (en) 1979-08-14
NL186166B (en) 1990-05-01
JPS54120695A (en) 1979-09-19
FI65625B (en) 1984-02-29
NL186166C (en) 1990-10-01
FR2416902A1 (en) 1979-09-07
GB2014161B (en) 1982-05-19
IT1115783B (en) 1986-02-03
GB2014161A (en) 1979-08-22
FI65625C (en) 1984-06-11
FR2416902B1 (en) 1986-03-21
NL7812014A (en) 1979-08-15
DE2905454A1 (en) 1979-08-16
IT7947856A0 (en) 1979-02-01
DE2905454C2 (en) 1985-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4473689A (en) Process for the aqueous polymerization of acrylamide
US9975980B2 (en) Preparation of hydrophilic polymers of high mass by controlled radical polymerization
US4622356A (en) Polyacrylamide and polyacrylic acid polymers
JP3357126B2 (en) Amine-thiol chain transfer agent
EP0066332A2 (en) Aqueous phase polymerization of water miscible monomers
US4145495A (en) Aqueous free-radical polymerization using redox system initiator that avoids adverse effects of polymerization inhibiting cations
JPH0127085B2 (en)
JP2002155108A (en) Process for preparing vinylpyrrolidone polymer
US5932671A (en) Polymerization process
JPH0212246B2 (en)
US4536326A (en) Treatment of acrylamide and related compounds
WO1998030600A1 (en) Process for the production of acrylamide polymer dispersion
JP4642316B2 (en) Method for producing (meth) acrylic acid polymer
JPH0212245B2 (en)
JP3668692B2 (en) Method for producing alkali-soluble polymer aqueous dispersion
JPS5933312A (en) Polymerization of n-vinylcarboxamide
US4568731A (en) Polyacrylamide and polyacrylic acid polymers
JP3364092B2 (en) Method for controlling polymerization of compound having carbon-carbon double bond
US4551266A (en) Treatment of substantially metallic ion free acrylamide and related compounds
JPH0676458B2 (en) Method for producing poly-N-vinylformamide
EP0065078B1 (en) A process for improving the polymerizability of acrylonitrile, acrylamide, acrylic acid and mixtures thereof
JPH0316363B2 (en)
JP3313652B2 (en) Production method of water-soluble polymer
JPH039905A (en) Preparation of low molecular weight water-soluble acrylic polymer
JP3420852B2 (en) Method for producing acrylamide polymer