JPH04187663A

JPH04187663A - 新規カチオン性モノマー及びその重合体

Info

Publication number: JPH04187663A
Application number: JP31574990A
Authority: JP
Inventors: Akimoto Nagamoto; 明元永本
Original assignee: Kohjin Holdings Co Ltd; Kohjin Co
Current assignee: Kohjin Holdings Co Ltd; Kohjin Co
Priority date: 1990-11-22
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1992-07-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、新規なカチオン性モノマー化合物、及びそれ
を重合して得られる新規カチオン性重合体に関するもの
であり、この重合体は製紙時の各種充填物の填料歩留向
上剤、抄紙時の濾水向上剤、白水の回収薬剤、繊維バル
ブの加工剤、汚泥の絶過助剤あるいは高分子凝集剤とし
て極めて有用なものである。又、分散剤として、例えは
樹脂の水への分散剤、化粧品組成物の水への分散剤、水
性ディスバージョン型塗料の分散剤、オイル添加剤への
利用、塗料組成としてアクリル系や、ウレタン系カチオ
ン電着塗料、水性焼付は塗料、その他アクリロニトリル
系樹脂、繊維の染色性改善、アニオン交換樹脂、導電性
ポリマー、水中コンクリート、高吸収性樹脂、増粘剤、
イオン交換膜、写真用媒染剤組成、写真フィルムの帯電
防止組成物ポリウレタン用の触媒、メラミン樹脂添加剤
組成、土壌の表層保護剤組成、医薬品のコーチインク剤
、感光性樹脂と広い分野で利用できるものである。

（従来の技術）水溶性のカチオン性ポリマーは凝集剤、製紙用内添薬等
に広く利用されている。カチオン性ポリマーは一般にア
クリルアミドとカチオン性モノマーとを共重合するか、
若しくはポリアクリルアミドをポリマー反応によりカチ
オン化する事によって合成される。従来、共重合により
カチオン性ポリマーを合成する場合、カチオン性モノマ
ーとしてはジメチルアミンエチルメタクリレート及びそ
の４級塩か広く用いられてきた。しかし、最近になって
カチオン性モノマーの化学構造によって得られるカチオ
ン性ポリマーの性能に違いか生ずる事が明らかになって
きた事もあり、新しいカチオン性モノマー及びそれを用
いた新しいカチオン性ポリマーか数多く提案されている
。例えはジエチルアミノエチルアクリレート及びその４
級塩（特公昭５８−１５４９１号公報）、ジメチルアミ
ノプロピル（メタ）アクリルアミド及びその４級塩（特
公平２−２９０８２号公報）、ポリアリルアミン（特開
平１−２６１４０６号公報）、ポリアリルアミン（特開
昭５９−２０１８１１号公報）等がある。

（発明が解決しようとする課題）しかしなから、凝集剤、製紙用内添薬としてのカチオン
性ポリマーに対する市場の要求は増々厳しく、かつ細分
化されており、前記のカチオン性ポリマーてはこれらに
充分に対応する事か困難である。例えは、凝集剤の分野
では都市排水処理場の多糸路からの排水集中化により、
汚泥の濃度か変化し易く、かつ年々増加する排水量に刻
し汚泥滞留時間か短くなっている為、常に安定して凝集
・脱水性を発揮する事は困難になってきている。更に最
近では、凝集剤処理後の脱水ケーキを焼却処分する所か
多くなってきており、ケーキの含水率か直接、燃料コス
トにはね返る為、少じても脱水性能に優れたポリマーか
求められている。

（課題を解決する為の手段）本発明者らは、前記の状況に鑑み、安定した凝集性及び
脱水性等を有する、新しいタイプのカチオン性モノマー
を原料とするカチオン性ポリマーを開発すへく検討を進
めた結果、一般式（１）で示さる新規なカチオン性モノ
マーを繰り返し単位として含む新規なカチオン性重合体
か安定した凝集性及び脱水性等を有することを見い出し
、本発明に到達したものである。

即ち本発明は一般式（Ｉ）で示さる新規カチオン性モノ
マー化合物一般式（Ｉ）（式中Ｒ１、Ｒ２は各々独立に炭素数１〜４のアルキル
基、ｎはθ〜５の整数、Ｘ−はアニオンを表わす。　）及び一般式（Ｉ）で示される化合物を繰り返し単位とし
て含む新規なカチオン性重合体を要旨とするものである
。

このカチオン性モノマーは一般式（ＩＩ）で示される化
合物とプロトン酸の混合物を溶媒中で反応させる事によ
り合成できる。

一般式（Ｉ［）０　ＨＲ２（式中、Ｒ１及びＲ２は各々独立に炭素数１〜２のアル
キル基を表わす。）プロトン酸はホウ酸より強い酸であれは何でもよいが、
強酸程反応が速く、一般には硫酸、塩酸が好ましい。一
般式（ＩＩ）で示される化合物としては、ジエチルアミ
ノプロビルアクリルアミド、ジエチルアミノプロビルア
クリルアミド等か例示される。

一般式（１）て示さるカチオン性モノマーを繰り返し単
位として含む重合体は、例えは一般式（Ｉ）で示さる化
合物とアクリルアミド及び／又は一般式（［［）で示さ
れる化合物とを水溶液中で通常の水溶性ラジカル重合開
始剤を用いて重合する事により合成される。

一般式（ｍ）／（式中、Ｒ３及びＲ４は各々独立に炭素数１〜２のアル
キル基を、ｐは２〜４の整数を表わす。）重合体におけ
る一般式（Ｉ）で示される化合物の繰り返し単位の割合
は、目的とする用途・性能に応して任意に設定できるか
、汚泥脱水剤の用途には概ね一般式（１）で示さる化合
物を繰り返し単位として３０重量％以上含むことか好ま
しい。

（実施例）以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。

実施例１温度計、攪拌機を付けた反応容器に、３５重揶：％硫酸
４０００重量部、ｐ−メトキシフェノール９．１重量部
、シュウ酸ナトリウム２．３重量部を入れ、遮光攪拌下
、ジメチルアミノプロピルアクリルアミＦ’　４０６６
重量部を２０℃以下の温度に保ちつつ滴下した。滴下終
了後、５０℃で１２時間反応を行ない、反応液にイソプ
ロピルアルコール２０００重量部を添加する事により、
白色沈澱物を得た。

得られた沈澱物をケルパーミェーションクロマトクラフ
ィーにより分画した所、６個のピークに分画された。そ
の中で最も大きなピークを分取し、ＦＴ−ＩＲ，＋’＝
ｃ−ＮＭＲ１’Ｈ−ＮＭＲスペクトルを測定した。

ＦＴ−ＩＲスペクトルチャートを図１に、′３Ｃ−ＮＭ
Ｒスペクトルチャート及びその帰属を図２に、’Ｈ−Ｎ
ＭＲスペクトルチャート及びその帰属を図３に示し・た
。図３の’Ｈ−ＮＭＲスペクトルチャートのピークａと
ｂの積分値比により、ｎ＝１の下記の式で示されるカチ
オン性モノマーか得られた事を確認した。

　Ｈ３実施例２実施例１て合成したカチオン性モノマー１０ｇに純水１
０ｇを加え、５℃に冷却後、温度センサー、窒素導入管
及びカス排気口付５０ｍ１３つロセバラブルフラスコに
入れ、遮光攪拌下、高純度窒素により系内を置換した。

次いで重合開始剤として、１重量％過硫酸アンモニウム
０．０５ｍ１．１重量％亜硫酸水素ナトリウム０．０５
ｍ１．１重量％２．２′−アゾヒス（２−アミジノプロ
パン）二塩酸塩０．１ｍｌを添加し、窒素バブリングし
ながら重合を行なった。重合温度か最高値を記録した後
、４時間残反応を行ない、重合反応を終了した。

得られたポリマー０．２ｇをＩＮ塩化ナトリウム水溶液
１００ｍ１に溶解し、キャノンフェンスケ型粘度計を用
いて、２５℃に於ける極限粘度［ηコを求めた。得られ
たポリマーの極限粘度［η］は３．５６であった。

実施例３仕込みモノマーを、実施例１て合成したカチオン性モノ
マー５ｇ、シメチルアミノブロビルアクリルアミト硫酸
塩（以下、ＤＭＡＰＡＡ−硫酸塩と称す）５ｇ、アクリ
ルアミド５ｇに代えた以外は実施例２と同様にしてポリ
マーを合成した。

得られたポリマーの極限粘度［ηコは５．５０であった
。

実施例４固形分０．７５重量％、ｐＨ６，８の下水消化汚泥２０
０重量部に対し、実施例２て得られたポリマーの０．２
重量％水溶液を、汚泥純分に対してポリマーか０．５．
０．７５．１．５重量％になる様に添加し、シャーテス
ターで３０秒攪拌した後、Ｃ３Ｔ（キャピラリー・サク
ション・タイム）評価装置により汚泥の脱水速度を、又
簡易ヘルドブレス装置により、ケーキの含水率を測定し
た。結果を表１に示す。

実施例５実施例２て得られたポリマーに代えて、実施例３て得ら
れたポリマーを用いた以外、実施例４と同様にして脱水
テストを行なった。結果を表１に示す。

比較例１〜４本発明のモノマーに代え、ＤＭＡＰＡＡ　　ｆａ酸塩、
ジメチルアミノエチルアクリレート・塩化メチル４級塩
（以下、ＤＭＡＥＡ−Ｑと称す）、ジメチルアミノエチ
ルメタクリレート・塩化メチル４級塩（以下、ＤＭＡＥ
ＭＡ−Ｑと称す）を用い表１に示す組成及び極限粘度の
ポリマーを合成し、実施例４と同様に脱水テストを行な
った。結果を表１に示した。

表１の結果より、本発明の新規なカチオン性ポリマーは
汚泥脱水剤として用いた場合、従来のカチオン性ポリマ
ーに比較して、極めて優れた脱水性能を示すことが明ら
かである。従来のカチオン性ポリマーでは汚泥に対して
最適添加量の前後では急激に凝集性能が低下するのに比
べて、本発明のカチオン性ポリマーは安定した凝集性能
を示している。換言すれば、汚泥濃度の変動に対しても
、有効に凝集性能を示す事を示唆している。本発明のカ
チオン性ポリマーが優れた汚泥脱水性を示すのは、側鎖
に複数のカチオン基とアミド基を有し、これか汚泥コロ
イドの荷電中和とアミドの水素結合による橋かけにバラ
ンスよく作用しているためと考えられる。

（発明の効果）本発明の新規なカチオン性モノマーを用いた新規なポリ
マーは、例えば従来のカチオン性モノマーを用いたポリ
マーに比べて、汚泥の濃度変動に対して安定した良好な
凝集性能結果を与え、又ケーキ含水率を有効に低下させ
る事かできる事より、本発明のカチオン性モノマーを用
いたポリマーを凝集剤或は紙薬品として用いれば、安定
した優れた凝集・脱水性能を示すとともに、脱水ケーキ
の焼却燃料コストも大幅に低減させるものと期待される
。

【図面の簡単な説明】

図１は実施例１て得られた本発明のカチオン性モノマー
のＦＴ−ＩＲチャートであり、図２は同じ＜　１３Ｃ−
ＮＭＲスペクトル、図３は同じくＩＨ−ＮＭＲスペクト
ルを示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一般式（ I ）で示される新規カチオン性モノマ
ー化合物。一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中Ｒ＿１、Ｒ＿２は各々独立に炭素数１〜４のアル
キル基、ｎは０〜５の整数、Ｘ＾−はアニオンを表わす
。）
（２）一般式（ I ）で示される化合物を繰り返し単位
として含む、新規なカチオン性重合体。