JPH04124164A - Production of aqueous solution of unsaturated quaternary ammonium salt - Google Patents

Production of aqueous solution of unsaturated quaternary ammonium salt

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JPH04124164A
JPH04124164A JP24260690A JP24260690A JPH04124164A JP H04124164 A JPH04124164 A JP H04124164A JP 24260690 A JP24260690 A JP 24260690A JP 24260690 A JP24260690 A JP 24260690A JP H04124164 A JPH04124164 A JP H04124164A
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JP
Japan
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quaternary ammonium
ammonium salt
methyl chloride
aqueous solution
acrylate
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JP24260690A
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Hiroyuki Nanba
寛行 難波
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Abstract

PURPOSE:To obtain the subject aqueous solution having high quality in high yield by supplying methyl chloride to a region separated into two layers and formed by combining a (meth)acrylate used as a raw material, water and an unsaturated quaternary ammonium salt at specific ratios. CONSTITUTION:An aqueous solution of an unsaturated quaternary ammonium salt is produced by reacting dimethylaminoethyl acrylate or dimethylaminoethyl methacrylate with methyl chloride. In the above process, the reaction is carried out by supplying methyl chloride to a region enclosed with lines connecting the points (75, 25, 5), (85, 10, 5), (20, 15, 65) and (20, 20, 60) in the triangular diagram of the charging compositions (pts.wt.) of the (meth)acryiate (DAA), water and quaternary ammonium salt (DAC).

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、不飽和第4級アンモニウム塩の製造方法に関
するものであり、更に詳しくはジメチルアミンエチルア
クリレート又はジメチルアミノエチルメタクリレートの
メチルクロライド第4級アンモニウム塩の水溶液を工業
的に有利且つ高純度で製造する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for producing an unsaturated quaternary ammonium salt, more specifically, a method for producing an unsaturated quaternary ammonium salt, and more specifically, a method for producing a quaternary methyl chloride of dimethylamine ethyl acrylate or dimethylaminoethyl methacrylate. The present invention relates to an industrially advantageous method for producing an aqueous solution of a grade ammonium salt with high purity.

不飽和第4級アンモニウム塩は、カチオン系ポリマーの
原料等であり、高分子凝集剤、紙力増強剤、帯電防止剤
等の広範な分野で用いられる工業的に有用な物質である
。中でも、高分子凝集剤の原料に用いられるカチオン性
モノマーとしては、ジメチルアミノエチルアクリレート
又はジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロ
ライド第4級アンモニウム塩が広く用いられている。
Unsaturated quaternary ammonium salts are raw materials for cationic polymers, and are industrially useful substances used in a wide range of fields such as polymer flocculants, paper strength agents, and antistatic agents. Among these, methyl chloride quaternary ammonium salts of dimethylaminoethyl acrylate or dimethylaminoethyl methacrylate are widely used as cationic monomers used as raw materials for polymer flocculants.

(従来の技術と課題点) カチオン系ポリマーの原料となるカチオン性モノマーと
しては、第3級アミノ基を有するビニルモノマーを塩酸
、硫酸等の酸、又はメチルクロライド、ジメチル硫酸、
ベンジルクロライド等の4級化剤で処理して得られる不
飽和第4級アンモニウム塩が用いられる。該カチオン性
モノマーは、単独で重合させるか、又はアクリルアミド
等と共重合させてカチオン系高分子凝集剤を製造しその
用途に供される。
(Prior art and problems) As a cationic monomer that is a raw material for a cationic polymer, a vinyl monomer having a tertiary amino group can be used with an acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, or with an acid such as methyl chloride, dimethyl sulfuric acid,
An unsaturated quaternary ammonium salt obtained by treatment with a quaternizing agent such as benzyl chloride is used. The cationic monomer is polymerized alone or copolymerized with acrylamide or the like to produce a cationic polymer flocculant for use.

この重合反応は、水溶液の状態で行われるので、不飽和
第4級アンモニウム塩は水溶液の形で得るのが一般的で
ある。
Since this polymerization reaction is carried out in the form of an aqueous solution, the unsaturated quaternary ammonium salt is generally obtained in the form of an aqueous solution.

不飽和第4級アンモニウム塩は、メンシュドキン反応と
呼ばれる4級化反応により合成されるが、発熱反応であ
り、温度が高くなると不飽和第4級アンモニウム塩の熱
重合が起こりやすいこと、また不飽和第4級アンモニウ
ム塩そのものが固体で取り扱いにくいこと等が工業プロ
セス上、問題となる。
Unsaturated quaternary ammonium salts are synthesized by a quaternization reaction called the Menschudkin reaction, but it is an exothermic reaction, and as the temperature increases, thermal polymerization of unsaturated quaternary ammonium salts tends to occur. The fact that the quaternary ammonium salt itself is solid and difficult to handle poses problems in industrial processes.

従って、−船釣にジメチルアミノエチルアクリレート又
はジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロラ
イド第4級アンモニウム塩を合成する場合には、溶媒と
して有機化合物又は水の存在下、4級化剤のメチルクロ
ライドを徐々に供給し、反応熱を除熱しながら反応させ
る手法が採られている。
Therefore, when synthesizing methyl chloride quaternary ammonium salt of dimethylaminoethyl acrylate or dimethylaminoethyl methacrylate for boat fishing, gradually add methyl chloride as a quaternizing agent in the presence of an organic compound or water as a solvent. A method is adopted in which the reaction is carried out while supplying the reaction heat and removing the reaction heat.

二の反応で溶媒に水を用いた場合には、溶解度が大きい
ために、不飽和第4級アンモニウム塩を析出させずに高
濃度水溶液を得ることができるが、その反面ジメチルア
ミノエチルアクリレート又はジメチルアミノエチルメタ
クリレートの加水分解が起こり易く、その加水分解物に
起因する不純物のために、目的とする不飽和第4級アン
モニウム塩の品質及び収率低下をきたすという問題があ
る。特に製品純度の低下は、最終的な用途であるカチオ
ン系ポリマーの原料としては重合度の低下をきたす点で
不都合である。従って、水溶媒下での第3級アミノ基を
有するビニルモノマーの4級化に際しては、加水分解を
極力抑えることが重要であり、そのための方法が種々提
案されている。
When water is used as a solvent in the second reaction, it is possible to obtain a highly concentrated aqueous solution without precipitating the unsaturated quaternary ammonium salt due to its high solubility; however, on the other hand, dimethylaminoethyl acrylate or dimethyl There is a problem in that aminoethyl methacrylate is easily hydrolyzed, and impurities resulting from the hydrolyzate deteriorate the quality and yield of the desired unsaturated quaternary ammonium salt. In particular, a decrease in product purity is disadvantageous in that it causes a decrease in the degree of polymerization when used as a raw material for a cationic polymer, which is the final use. Therefore, when quaternizing a vinyl monomer having a tertiary amino group in an aqueous solvent, it is important to suppress hydrolysis as much as possible, and various methods have been proposed for this purpose.

例えば、特開昭51−76216では、50℃以下、特
に10〜30℃の温度で反応させることが開示されてい
る。特開昭52−3’1O16、及び特開昭52−31
017では、あらかじめ不飽和第4級アンモニウム塩を
存在させること、及び原料の初濃度を80%以上とする
こと、更に25〜40℃の温度で反応させるのが好まし
いこと等が開示されている。また、特開昭57−126
452では4級化剤の添加と並行して水を断続的又は連
続的に供給することが開示されており、更に加水分解抑
制のために比較的低い20〜40℃の温度で反応させる
ことが推奨されている。
For example, JP-A-51-76216 discloses that the reaction is carried out at a temperature of 50°C or lower, particularly 10 to 30°C. JP-A-52-3'1O16 and JP-A-52-31
No. 017 discloses that an unsaturated quaternary ammonium salt should be present in advance, that the initial concentration of the raw materials should be 80% or more, and that it is preferable to carry out the reaction at a temperature of 25 to 40°C. Also, JP-A-57-126
452 discloses that water is supplied intermittently or continuously in parallel with the addition of a quaternizing agent, and that the reaction can be carried out at a relatively low temperature of 20 to 40 °C to suppress hydrolysis. Recommended.

これらの4級化方法では、温度が低い場合には原料の加
水分解速度をある程度低下させることはできるが、同時
に目的とする4級化反応の速度も低下し、不飽和第4級
アンモニウム塩の空時収率が著しく低下すると云う問題
がある。また、原料の初濃度が高い場合には、過飽和状
態での反応のために不飽和第4級アンモニウム塩の析出
やスケールの発生が起こりやすく、反応液の攪拌負荷の
増大や反応温度の制御が困難であるという問題がある。
In these quaternization methods, when the temperature is low, the hydrolysis rate of the raw material can be reduced to some extent, but at the same time, the rate of the target quaternization reaction is also reduced, and the formation of unsaturated quaternary ammonium salts is reduced. There is a problem that the space-time yield is significantly reduced. In addition, if the initial concentration of the raw materials is high, the reaction occurs in a supersaturated state, which tends to cause the precipitation of unsaturated quaternary ammonium salts and the formation of scale, making it difficult to increase the stirring load of the reaction solution and control the reaction temperature. The problem is that it is difficult.

 また、特開昭55−127351では、反応液のpH
を6〜9に維持して反応させることを提案しており、具
体的な方法として、あらかじめ4級化剤を前置しておき
、原料ビニルモノマーと水を系内のpHを6〜9に維持
するように供給していく方法が開示されている。
In addition, in JP-A-55-127351, the pH of the reaction solution is
It is proposed that the reaction be carried out while maintaining the pH at 6 to 9. As a specific method, a quaternizing agent is placed in advance, and the raw vinyl monomer and water are mixed to a pH of 6 to 9. A method is disclosed for supplying the water so as to maintain it.

しかしながら、4級化剤がメチルクロライドの場合には
、より高圧の反応器が必要となり、工業的には不利な方
法となる。また、特開昭61−50947では、ジメチ
ルアミノエチルアクリレートを原料とする場合には、ア
クリル酸の副生を抑制するために水と水に相溶性を有す
るアブロティツクな低沸点有機溶媒との混合液を断続的
又は連続的に供給しながらアルキル(メタ)アクリレー
トとメチルクロライドとを反応させる方法を提案してい
る。しかしながら有機溶媒を併用した場合には、溶媒の
分離回収操作が不可欠であり、更に溶媒をリサイクル使
用するためには溶媒の精製工程が必要となり、工業的に
は工程が複雑化するとともにエネルギーコスト的にも不
利な方法となる。
However, when the quaternizing agent is methyl chloride, a higher pressure reactor is required, making the method industrially disadvantageous. Furthermore, in JP-A No. 61-50947, when dimethylaminoethyl acrylate is used as a raw material, in order to suppress the by-product of acrylic acid, a mixture of water and an abrotic low-boiling organic solvent that is compatible with water is used. A method is proposed in which an alkyl (meth)acrylate and methyl chloride are reacted while being supplied intermittently or continuously. However, when organic solvents are used together, it is essential to separate and recover the solvent, and in order to reuse the solvent, a solvent purification process is required, which complicates the process industrially and reduces energy costs. It is also a disadvantageous method.

これまで提案されている方法は、比較的加水分解しにく
いメタクリレート類に対しては、加水分解をある程度抑
制できても、より加水分解しやすいアクリレート類に対
しては、加水分解抑制効果は不充分なものばかりである
Although the methods proposed so far can suppress hydrolysis to some extent for methacrylates, which are relatively difficult to hydrolyze, they are insufficiently effective in suppressing hydrolysis for acrylates, which are more easily hydrolyzed. It's full of things.

以上述べたように、ジメチルアミンエチルアクリレート
又はジメチルアミノエチルメタクリレートをメチルクロ
ライドにより4級化するに際して、原料の加水分解を極
力抑え、且つ工業的にも満足される効率的な製造方法は
、未だ開発されていないのが現状である。
As mentioned above, when quaternizing dimethylamine ethyl acrylate or dimethylaminoethyl methacrylate with methyl chloride, an efficient production method that minimizes hydrolysis of the raw material and is also industrially satisfactory has yet to be developed. The current situation is that this has not been done.

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、前述したような従来法の種々の欠点に鑑み、
ジメチルアミンエチルアクリレート又はジメチルアミノ
エチルメタクリレートのメチルクロライド第4級アンモ
ニウム塩の水溶液を、高純度且つ工業的に有利に得る方
法を提供するものである。
Means for Solving Problems〉 In view of the various shortcomings of the conventional methods as described above, the present invention solves the following problems:
The present invention provides a method for obtaining a highly pure and industrially advantageous aqueous solution of methyl chloride quaternary ammonium salt of dimethylamine ethyl acrylate or dimethylaminoethyl methacrylate.

本発明者等は、ジメチルアミノエチルメタクリレートに
比べて、より加水分解しやすいジメチルアミノエチルア
クリレートを原料とし、水の存在下、メチルクロライド
による4級化反応について検討したところ反応温度が高
くなると加水分解の程度が大きくなること、反応速度が
低下するので好ましくないが反応温度を30tE下で実
施せざるを得ないこと、及びこのような低温下の反応に
おいても加水分解の抑制は充分ではないこと等が判明し
た。
The present inventors used dimethylaminoethyl acrylate as a raw material, which is more easily hydrolyzed than dimethylaminoethyl methacrylate, and investigated the quaternization reaction with methyl chloride in the presence of water. The degree of oxidation increases, the reaction rate decreases, which is undesirable, but the reaction must be carried out at a temperature of 30 tE, and even in reactions at such low temperatures, hydrolysis is not sufficiently suppressed. There was found.

そこで加水分解を抑制する方法について種々検討した結
果、原料アクリレート又はメタアクリレート、水、及び
該不飽和第4級アンモニウム塩をある特定の割合で混合
した場合に、二層に分離する領域が存在すること、及び
その領域の内さらに特定の領域に対してメチルクロライ
ドによる4級化反応を反応実施した場合に加水分解が抑
制されることを見出し本発明を完成させるに至った。
As a result of various studies on ways to suppress hydrolysis, we found that when raw material acrylate or methacrylate, water, and the unsaturated quaternary ammonium salt are mixed at a certain ratio, there is a region where they separate into two layers. We have completed the present invention by discovering that hydrolysis can be suppressed when a quaternization reaction using methyl chloride is carried out on a specific region within the region.

即ち本発明は、原料のジメチルアミノエチルアクリレー
ト又はジメチルアミノエチルメタクリレートとメチルク
ロライドを反応させて該アクリレート又はメタクリレー
トのメチルクロライド第4級アンモニウム塩を製造する
に当たり、予め該原料アクリレート又はメタクリレート
、水、及び該不飽和第4級アンモニウム塩なる三成分を
、二層分離が起こる組成割合で仕込み、この状態でメチ
ルクロライドを反応させることにより、原料の該アクリ
レート又はメタクリレートの加水分解を抑制することが
でき、高収率を以て高品質の該不飽和第4級アンモニウ
ム塩を得る方法を提供するものである。
That is, in the present invention, when producing a methyl chloride quaternary ammonium salt of the acrylate or methacrylate by reacting the raw material dimethylaminoethyl acrylate or dimethylaminoethyl methacrylate with methyl chloride, the raw material acrylate or methacrylate, water, and By preparing the three components of the unsaturated quaternary ammonium salt at a composition ratio that causes two-layer separation and reacting with methyl chloride in this state, hydrolysis of the acrylate or methacrylate as a raw material can be suppressed, The present invention provides a method for obtaining the unsaturated quaternary ammonium salt with high yield and high quality.

以下に、本発明の方法について更に説明する。The method of the present invention will be further explained below.

本発明の方法に係る仕込時の原料アクリレート又はメタ
クリレート、水、及び該第4級アンモニウム塩の二層分
離領域を形成する組合せ組成は、第1図に示される領域
である。
The combined composition of the raw material acrylate or methacrylate, water, and the quaternary ammonium salt forming the two-layer separation region during charging according to the method of the present invention is the region shown in FIG.

この領域内では、液は二層に分離し、上層部が原料アク
リレート又はメタクリレート、下層部が該第4級アンモ
ニウム塩の水溶液である。
In this region, the liquid is separated into two layers, the upper layer being the raw material acrylate or methacrylate and the lower layer being an aqueous solution of the quaternary ammonium salt.

この範囲外では、例えば、該第4級アンモニウム塩の割
合が相対的に大きくなると結晶が溶解せず、又4級化反
応に際して生成する該第4級アンモニウム塩も結晶とし
て析出し、攪拌負荷が増大したり除熱が困難となり好ま
しくない。 また、水の割合が相対的に大きくなると液
は二層に分離せずに均一層となり、4級化反応において
加水分解率が著しく高くなり好ましくない。
Outside this range, for example, if the proportion of the quaternary ammonium salt is relatively large, the crystals will not dissolve, and the quaternary ammonium salt produced during the quaternization reaction will also precipitate as crystals, resulting in an increase in stirring load. This is not preferable because it increases the temperature and makes it difficult to remove heat. Moreover, if the proportion of water is relatively large, the liquid will not be separated into two layers but will form a uniform layer, which will result in a significantly high hydrolysis rate in the quaternization reaction, which is not preferable.

更に本発明発明の方法を詳しく説明する。Further, the method of the present invention will be explained in detail.

上記三成分組合せによる二層分離領域においては原料ア
クリレート又はメタクリレートと該第4級アンモニウム
塩水溶液との界面が存在する状態が形成される。即ち、
原料アクリレート又はメタクリレートに対して水は該第
4級アンモニウム塩の水溶液の形でその界面で接触して
いる。従って、原料と水が均一層である領域とは異なり
、水は原料アクリレート又はメタクリレートに対して制
限された状態にある。 この状態でメチルクロライドを
供給し4級化反応を実施する場合には、原料の加水分解
率は自ずと抑制され、且つ生成した該第4級アンモニウ
ム塩は自動的に下層に水溶液として移動し、加水分解を
極力抑制しつつ高品質の該第4級アンモニウム塩水溶液
を得ることができる。
In the two-layer separation region resulting from the above three-component combination, a state is formed in which an interface exists between the raw material acrylate or methacrylate and the quaternary ammonium salt aqueous solution. That is,
Water is in contact with the raw material acrylate or methacrylate at its interface in the form of an aqueous solution of the quaternary ammonium salt. Therefore, unlike the region where the raw material and water are a homogeneous layer, the water is in a restricted state relative to the raw material acrylate or methacrylate. When methyl chloride is supplied in this state and the quaternization reaction is carried out, the hydrolysis rate of the raw material is naturally suppressed, and the generated quaternary ammonium salt automatically moves to the lower layer as an aqueous solution, A high quality aqueous solution of the quaternary ammonium salt can be obtained while suppressing decomposition as much as possible.

本発明の方法を好適に実施する為の二層分離領域は、原
料ジメチルアミンエチルアクリレート又はジメチルアミ
ノエチルメタクリレート、水、及び該不飽和第4級アン
モニウム塩の各成分仕込み比(重量部)が、それぞれ(
75,25、及び5)、(85,10、及び5)、(2
0,15、及び65)、(20,20、及び60)で囲
まれ第1図に示す特定の二層分離領域であり、この領域
の該原料アクリレートに対してメチルクロライドを導入
し4級化反応を実施することにより、高収率を以て加水
分解を抑制した高品質の該不飽和第4級アンモニウム塩
水溶液が得られる。
In the two-layer separation region for suitably carrying out the method of the present invention, the charging ratios (parts by weight) of the raw materials dimethylamine ethyl acrylate or dimethylaminoethyl methacrylate, water, and the unsaturated quaternary ammonium salt are as follows: Each(
75, 25, and 5), (85, 10, and 5), (2
This is a specific two-layer separation region shown in Figure 1 surrounded by By carrying out the reaction, a high quality aqueous solution of the unsaturated quaternary ammonium salt with suppressed hydrolysis can be obtained with a high yield.

本発明の方法における二層分離領域形成の為に最初に用
いる該不飽和第4級アンモニウム塩は、別途合成した高
品質の物を用いるのが好ましく、例えば非水系で合成し
、結晶で取り出した後、水に溶解させた物を用いること
ができる。それ以後は、本発明の方法で合成した製品の
第4級アンモニウム塩水溶液を反応系に一部残して使用
することができる。
The unsaturated quaternary ammonium salt initially used to form the two-layer separation region in the method of the present invention is preferably a high quality product synthesized separately. After that, a solution dissolved in water can be used. Thereafter, a portion of the quaternary ammonium salt aqueous solution of the product synthesized by the method of the present invention can be left in the reaction system for use.

本発明の方法において、二層分離なる反応系への4級化
剤のメチルクロライドの供給は、ガス状でも液状でもよ
く、又二層分離の上層でも下層でもよが下層への導入が
好ましい結果を与える。 メチルクロライドの供給量は
、該原料アクリレート又はメタクリレートに対して、等
モル以上、好ましくは1.01〜1.05モル倍の量を
使用するのがよい。
In the method of the present invention, the quaternizing agent methyl chloride may be supplied to the reaction system for two-layer separation in either gaseous or liquid form, and it may be preferably introduced into the upper or lower layer of the two-layer separation. give. The amount of methyl chloride to be supplied is preferably equal to or more than the same mole, preferably 1.01 to 1.05 times the mole of the raw material acrylate or methacrylate.

また、反応中に必要に応じて適量の水を1回だけ添加す
ることにより、該不飽和第4級アンモニウム塩の析出を
防ぐことができる。
Further, by adding an appropriate amount of water only once during the reaction as necessary, precipitation of the unsaturated quaternary ammonium salt can be prevented.

本発明の方法に適用される反応温度は、35〜55℃、
特に40〜50℃の範囲が好ましい。
The reaction temperature applied to the method of the present invention is 35-55°C,
Particularly preferred is a temperature range of 40 to 50°C.

本発明の方法においては、比較的高い温度で反応させる
為に重合禁止剤を用いるのが好ましく、−船釣なp−メ
トキシフェノール等を用いるのがよく、該アクリレート
又はメタクリレートに対する重合禁止剤の添加量は、1
000〜4000ppmの範囲が好ましい。
In the method of the present invention, it is preferable to use a polymerization inhibitor in order to carry out the reaction at a relatively high temperature, and it is preferable to use p-methoxyphenol or the like. The amount is 1
The range of 000 to 4000 ppm is preferred.

上記の如く本発明の方法において4級化反応を実施した
後、反応生成液に対して空気等でのバブリング操作を行
い、若干過剰のメチルクロライドを除去することにより
、高品質の該アクリレート又はメタクリレートのメチル
クロライド第4級アンモニウム塩水溶液を効率よく得る
ことができる。また、製品水溶液の濃度は、その用途に
応じて常法により水を除いたり、追加したりして調整す
ることができる。
After carrying out the quaternization reaction in the method of the present invention as described above, the reaction product liquid is bubbled with air or the like to remove slightly excess methyl chloride, thereby producing high quality acrylate or methacrylate. An aqueous solution of methyl chloride quaternary ammonium salt can be efficiently obtained. Furthermore, the concentration of the aqueous product solution can be adjusted by removing or adding water in a conventional manner depending on the intended use.

(実施例) 以下に、本発明の方法を実施例及び比較例を以て更に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
(Examples) The method of the present invention will be further explained below using Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

尚、ジメチルアミノエチルアクリレートが加水分解する
と、ジメチルアミノエタノールとアクリル酸になり、一
部はジメチルアミノエタノールとアクリル酸の塩を形成
し、また一部はメチルクロライドで4級化されて第4級
アンモニウム塩を形成する。
Note that when dimethylaminoethyl acrylate is hydrolyzed, it becomes dimethylaminoethanol and acrylic acid, some of which forms salts of dimethylaminoethanol and acrylic acid, and some of which are quaternized with methyl chloride to form quaternary Forms ammonium salts.

4級化反応終了後、ジメチルアミノエチルアクリレート
の加水分解率を次の方法で評価した。
After the quaternization reaction was completed, the hydrolysis rate of dimethylaminoethyl acrylate was evaluated by the following method.

反応生成液を液体クロマトグラフにより分析し、副生じ
た遊離のジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエ
タノールとアクリル酸の塩、及びジメチルアミノエタノ
ールとメチルクロライドの4級塩等を定量し、加水分解
率を算出した。
Analyze the reaction product liquid by liquid chromatography, quantify by-product free dimethylaminoethanol, salt of dimethylaminoethanol and acrylic acid, quaternary salt of dimethylaminoethanol and methyl chloride, etc., and calculate the hydrolysis rate. did.

実施例1 撹拌機を備えた内容積11のガラスオートクレーブに、
重合禁止剤p−メトキシフェノール2000ppmを含
む純度99.7 W t%のジメチルアミノエチルアク
リレ−)143.5g(1モル)とアセトン350gを
仕込み、密閉して40℃に加熱した。
Example 1 In a glass autoclave with an internal volume of 11 equipped with a stirrer,
143.5 g (1 mol) of dimethylaminoethyl acrylate with a purity of 99.7 Wt% containing 2000 ppm of polymerization inhibitor p-methoxyphenol and 350 g of acetone were charged, the container was sealed and heated to 40°C.

次に、撹拌下、メチルクロライド53g(1,05モル
)を定速で4時間かけて供給した。反応温度は40〜4
5℃に制御した。反応生成液を2時間熟成後、オートク
レーブを開放し未反応メチルクロライドをパージした。
Next, 53 g (1.05 mol) of methyl chloride was fed at a constant rate over 4 hours while stirring. The reaction temperature is 40-4
The temperature was controlled at 5°C. After aging the reaction product solution for 2 hours, the autoclave was opened and unreacted methyl chloride was purged.

得られたスラリーを吸引濾過し、減圧乾燥してジメチル
アミンエチルアクリレートのメチルクロライド第4級ア
ンモニウム塩の結晶163.9g(0,864モル)を
得た。
The resulting slurry was suction filtered and dried under reduced pressure to obtain 163.9 g (0,864 mol) of crystals of methyl chloride quaternary ammonium salt of dimethylamine ethyl acrylate.

この結晶を水に溶かして得た3 9wt%水溶液48g
と水48g1重合禁止剤p−メトキシフェノール200
0ppmを含んだジメチルアミノエチルアクリレ−)2
87.8g(2モル)、重合禁止剤p−メトキシフェノ
ール0.488 gを同様のガラスオートクレーブに仕
込み、密閉して45℃に加熱した。
48g of 39wt% aqueous solution obtained by dissolving these crystals in water
and 48g of water 1 polymerization inhibitor p-methoxyphenol 200g
Dimethylaminoethyl acrylate (containing 0 ppm)2
87.8 g (2 moles) and 0.488 g of p-methoxyphenol, a polymerization inhibitor, were placed in a similar glass autoclave, which was then sealed and heated to 45°C.

この時の各成分の組成は、第1図に示すA点であり、液
は二層に分離した状態であった。
The composition of each component at this time was at point A shown in FIG. 1, and the liquid was in a state of being separated into two layers.

次に、撹拌下、メチルクロライド104g(2,06モ
ル)を5時間かけて定速で供給した。メチルクロライド
供給開始3時間後に水48.8 gを添加した。
Next, 104 g (2.06 mol) of methyl chloride was fed at a constant rate over 5 hours while stirring. Three hours after the start of methyl chloride supply, 48.8 g of water was added.

この間反応温度は42〜46℃に制御した。 反応生成
液を3時間熟成後、エアレーションにより過剰のメチル
クロライドを除去し、ジメチルアミンエチルアクリレー
トのメチルクロライド第4級アンモニウム塩水溶液を5
28.7 g得た。この製品水溶液は、濃度79.7 
w t%であり、該アクリレートの加水分解率は1モル
%と低く抑えることができた。
During this time, the reaction temperature was controlled at 42-46°C. After aging the reaction product solution for 3 hours, excess methyl chloride was removed by aeration, and an aqueous solution of methyl chloride quaternary ammonium salt of dimethylamine ethyl acrylate was added for 5 hours.
28.7 g was obtained. This product aqueous solution has a concentration of 79.7
wt%, and the hydrolysis rate of the acrylate could be kept as low as 1 mol%.

実施例2 実施例1と同様の反応器に、同様のジメチルアミノエチ
ルアクリレート215.4 g  (1,5モル)と水
38、8 g、実施例1で得た7 9.7 W t%の
該アクリレート第4級アンモニウム塩水溶液198.6
 g及び重合禁止剤p−メトキシフェノール0.657
 gを仕込み、密閉して43℃に加熱した。この時の各
成分の組成は、第1図B点であり、液は二層に分離して
いる状態であった。
Example 2 In a reactor similar to Example 1, 215.4 g (1.5 mol) of the same dimethylaminoethyl acrylate and 38.8 g of water, 79.7 W t% obtained in Example 1 were added. The acrylate quaternary ammonium salt aqueous solution 198.6
g and polymerization inhibitor p-methoxyphenol 0.657
g, and the mixture was sealed and heated to 43°C. The composition of each component at this time was at point B in Figure 1, and the liquid was in a state of being separated into two layers.

次に、撹拌下、メチルクロライド78.3g(1,55
モル)を3時間かけて定速で供給した。反応温度は43
〜47℃に制御した。反応生成液を3時間熟成後、水3
2.5 gを添加した後、エアレーションにより過剰の
メチルクロライドを除去し、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第4級アンモニウム塩水溶
液556gを得た。この製品水溶液は濃度3 Qwt%
であり、加水分解率は1.1モル%であった。
Next, under stirring, 78.3 g of methyl chloride (1,55
mol) was fed at a constant rate over 3 hours. The reaction temperature is 43
The temperature was controlled at ~47°C. After aging the reaction product solution for 3 hours, add 3 hours of water.
After adding 2.5 g, excess methyl chloride was removed by aeration to obtain 556 g of a methyl chloride quaternary ammonium salt aqueous solution of dimethylaminoethyl acrylate. This product aqueous solution has a concentration of 3 Qwt%
The hydrolysis rate was 1.1 mol%.

比較例1 実施例1と同様の反応器に、同様のジメチルアミンエチ
ルアクリレート287.4g(2モル)と水96.3g
、重合禁止剤p−メトキシフェノール0.879gを仕
込み、密閉して45℃に加熱した。この時の各成分の組
成は、第1図C点であり、液は二層に分離せず均一層で
あった。
Comparative Example 1 In the same reactor as in Example 1, 287.4 g (2 mol) of the same dimethylamine ethyl acrylate and 96.3 g of water were added.
, 0.879 g of p-methoxyphenol, a polymerization inhibitor, was charged, the container was sealed and heated to 45°C. The composition of each component at this time was point C in Figure 1, and the liquid was not separated into two layers but was a uniform layer.

次に、撹拌下、メチルクロライド104..2 g (
2゜06モル)を約5時間かけて定速で供給した。反応
温度は43〜46℃に制御した。反応生成液を3時間熟
成後、エアレーションにより過剰のメチルクロライドを
除去し、ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルク
ロライド第4級アンモニウム塩水溶液463、8 gを
得た。この製品水溶液は濃度47.7 wt%であり、
加水分解率は17.0モル%と大幅に悪化した。 実施
例1及び2と比較して収率は大きく低下し、加水分解率
は大きく増大し、品質からみても製品としては不適当な
ものであった。
Next, under stirring, methyl chloride 104. .. 2 g (
2.06 mol) was fed at a constant rate over about 5 hours. The reaction temperature was controlled at 43-46°C. After aging the reaction product solution for 3 hours, excess methyl chloride was removed by aeration to obtain 463.8 g of a methyl chloride quaternary ammonium salt aqueous solution of dimethylaminoethyl acrylate. This product aqueous solution has a concentration of 47.7 wt%,
The hydrolysis rate significantly deteriorated to 17.0 mol%. Compared to Examples 1 and 2, the yield was significantly lower and the hydrolysis rate was significantly increased, making the product unsuitable in terms of quality.

比較例2 実施例1と同様の反応器に、同様のジメチルアミノエチ
ルアクリレ−) 289.5 g (2,02モル)、
水95.3g、実施例1で得た7 9.7 w t%の
該アクリレート第4級アンモニウム塩水溶液150.6
g及び重合禁止剤p−メトキシフェノール0.92 g
を仕込み、密閉して42℃で加熱した。この時の各成分
の組成は第1図り点であり、液は二層に分離しいる状態
であった。
Comparative Example 2 In the same reactor as in Example 1, 289.5 g (2.02 mol) of the same dimethylaminoethyl acrylate,
95.3 g of water, 150.6 g of the 79.7 wt% aqueous solution of the acrylate quaternary ammonium salt obtained in Example 1;
g and polymerization inhibitor p-methoxyphenol 0.92 g
was charged, sealed and heated at 42°C. At this time, the composition of each component was at the first target point, and the liquid was in a state where it was separated into two layers.

次に撹拌下、メチルクロライド104.5g(2,07
モル)を4.8時間かけて定速で供給した。反応温度は
40〜43℃に制御した。反応生成液を3時間熟成後、
エアレーションにより過剰のメチルクロライドを除去し
、ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライ
ド第4級アンモニウム塩水溶液613、4 gを得た。
Next, while stirring, 104.5 g (2,07 g) of methyl chloride
mol) was fed at a constant rate over 4.8 hours. The reaction temperature was controlled at 40-43°C. After aging the reaction product solution for 3 hours,
Excess methyl chloride was removed by aeration to obtain 613.4 g of a methyl chloride quaternary ammonium salt aqueous solution of dimethylaminoethyl acrylate.

この製品水溶液は濃度58.7 W t%であり、加水
分解率は13.8モル%とであった。
This product aqueous solution had a concentration of 58.7 Wt% and a hydrolysis rate of 13.8 mol%.

実施例1及び2と比較して収率及び加水分解率は悪化す
る傾向にあった。
Compared to Examples 1 and 2, the yield and hydrolysis rate tended to be worse.

比較例3 実施例1と同様の反応器に、同様のジメチルアミノエチ
ルアクリレ−t−143,6g(1モル)と水321、
8 g、実施例1で得た7 9.7 W t%の該アク
リレート第4級アンモニウム塩水溶液107.8g及び
重合禁止剤p−メトキシフェノール1.259gを仕込
み、密閉して45℃に加熱した。この時の各成分の組成
は、第1図E点であり、液は二層に分離せず均一層であ
った。
Comparative Example 3 In the same reactor as in Example 1, 143.6 g (1 mol) of the same dimethylaminoethyl acrylate and 321 g of water,
8 g, 107.8 g of the acrylate quaternary ammonium salt aqueous solution of 79.7 Wt% obtained in Example 1, and 1.259 g of p-methoxyphenol as a polymerization inhibitor, and the mixture was sealed and heated to 45°C. . The composition of each component at this time was at point E in Figure 1, and the liquid was not separated into two layers but was a uniform layer.

次に、撹拌下、メチルクロライド52g(1,03モル
)を5時間かけて定速で供給した。反応温度は43〜4
6℃に制御した。反応生成液を3時間熟成後、エアレー
ションにより過剰のメチルクロライドを除去し、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第4級
アンモニウム塩水溶液604゜6gを得た。この製品水
溶液は濃度38.2 W t%であり、加水分解率は2
5.1モル%と大幅に悪化した。
Next, 52 g (1.03 mol) of methyl chloride was fed at a constant rate over 5 hours while stirring. The reaction temperature is 43-4
The temperature was controlled at 6°C. After aging the reaction product solution for 3 hours, excess methyl chloride was removed by aeration to obtain 604.6 g of an aqueous solution of methyl chloride quaternary ammonium salt of dimethylaminoethyl acrylate. This product aqueous solution has a concentration of 38.2 W t% and a hydrolysis rate of 2
It significantly deteriorated to 5.1 mol%.

実施例1及び2と比較して収率は大きく低下し、加水分
解率は大きく増大し、品質からみても製品としては不適
当なものであった。
Compared to Examples 1 and 2, the yield was significantly lower and the hydrolysis rate was significantly increased, making the product unsuitable in terms of quality.

(発明の効果) 本発明の方法は、ジメチルアミノエチルアクリレート又
はジメチルアミノエチルメタクリレートにメチルクロラ
イドを反応させ、該アクリレート又はメタクリレートの
メチルクロライド第4級アンモニウム塩水溶液を製造す
るに当たり、予め該原料アクリレート又はメタクリレー
ト、水、及び該不飽和第4級アンモニウム塩の特定量比
において二層分離の状態を形成させた状態に対してメチ
ルクロライドを反応させることにり、加水分解を抑制し
、高収率を以て高品質の該不飽和第4級アンモニウム塩
水溶液を製造する方法であり、その工業的意義は大きい
(Effects of the Invention) The method of the present invention involves reacting dimethylaminoethyl acrylate or dimethylaminoethyl methacrylate with methyl chloride to produce a methyl chloride quaternary ammonium salt aqueous solution of the acrylate or methacrylate. By reacting methyl chloride with a state of two-layer separation formed at a specific ratio of methacrylate, water, and the unsaturated quaternary ammonium salt, hydrolysis is suppressed and a high yield is obtained. This is a method for producing a high quality unsaturated quaternary ammonium salt aqueous solution and has great industrial significance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、原料ジメチルアミノエチルアクリレート、水
、及び該4級アンモニウム塩の三成分からなる二層分離
領域、及び本発明の実施領域を示す。 図中のA及びB点は実施例1及び2を示し、C1D及び
E点は比較例1.2及び3を示す。 (各成分組成の単位は重量部である)。 手続補正帯(方式) 平成2年12月4日
FIG. 1 shows a two-layer separation region consisting of three components: raw material dimethylaminoethyl acrylate, water, and the quaternary ammonium salt, and an implementation region of the present invention. Points A and B in the figure indicate Examples 1 and 2, and points C1D and E indicate Comparative Examples 1.2 and 3. (The unit of each component composition is parts by weight). Procedural amendment band (method) December 4, 1990

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ジメチルアミノエチルアクリレート又はジメチルアミノ
エチルメタクリレートにメチルクロライドを供給して反
応させ、該アクリレート又はメタクリレートのメチルク
ロライド第4級アンモニウム塩水溶液を製造するに当た
り、予め該原料アクリレート又はメタクリレート、水、
及び該不飽和第4級アンモニウム塩の三成分を組合せて
なる二層分離の状態を形成させ、且つ該アクリレート又
はメタクリレート、水、及び該不飽和第4級アンモニウ
ム塩の仕込み組成(重量部)が、それぞれ(75、25
、及び5)、(85、10、及び5)、(20、15、
及び65)、(20、20、及び60)で囲まれた二層
分離領域において、メチルクロライドを反応させること
を特徴とする該不飽和第4級アンモニウム塩水溶液の製
造方法。
When supplying methyl chloride to dimethylaminoethyl acrylate or dimethylaminoethyl methacrylate and reacting it to produce a methyl chloride quaternary ammonium salt aqueous solution of the acrylate or methacrylate, the raw material acrylate or methacrylate, water,
and the unsaturated quaternary ammonium salt are combined to form a two-layer separated state, and the charging composition (parts by weight) of the acrylate or methacrylate, water, and the unsaturated quaternary ammonium salt is , respectively (75, 25
, and 5), (85, 10, and 5), (20, 15,
and 65), a method for producing the unsaturated quaternary ammonium salt aqueous solution, which comprises reacting methyl chloride in the two-layer separation region surrounded by (20, 20, and 60).
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