JPH0420584A - 増粘剤 - Google Patents

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】 イ）発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は増粘剤に関し、更に詳しくは高濃度電解質水溶
液に対して優れた溶解性と増粘性を示し、且つ、高温度
環境下においても減粘、ゲル化せずその性能を保持する
耐熱耐塩性増粘剤に関するものである。

このような特長を持った本発明の増粘剤は、例えば、紙
加工、セラミック、顔料製造、塗料、建材用基材などの
広範な分野において利用され、従来の増粘剤に無い優れ
た効果を示す。

［従来の技術〕 現在、様々な産業分野において種々の増粘剤が利用され
ている。たとえば、水性エマルション塗料の増粘、繊維
処理用捺染ペーストの増粘、カーペット裏地用ラテック
ス塗料の増粘、紙加工用コーティングカラーの増粘、化
粧品・トイレタリー用品製造工程における界面活性剤水
溶液の増粘、印刷用ペーストの増粘、農薬組成物製造に
おける増粘、接着剤の増粘等の分野又は工程において、
増粘剤として例えば、カルボキシメチルセルロース、メ
チルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロ
キシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、デン
プン、キサンタンガム、カゼイン、アルギン酸ソーダ、
グアーガム、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミ
ド、ポリエチレンオキサイド、脂肪酸エステル誘導体、
ポリウレタン等が使用されている。

上記に例示したように、増粘剤は通常電解質を多量に含
んだ系の増粘を目的として利用されることが多い。例え
ば、化粧品・トイレタリー用品の製造工程における界面
活性剤水溶液の増粘等においては、増粘させる対象それ
自体が界面活性剤水溶液、或いは無機塩類水溶液であり
電解質を多量に含んでいる。又、水性エマルション塗料
の増粘、カーペット裏地用ラテックス塗料の増粘、紙加
工用コーティングカラーの増粘、農薬製造における増粘
等の分野又は工程においては、系中に含まれる顔料、染
料などの粉体からイオンが溶出し、電解質を多量に含ん
だ系が形成される。又、これらの場合に限らず一般に、
増粘させるべき組成物中には分散剤、湿潤剤、安定剤、
保護コロイド剤などの各種添加剤が存在し、それら添加
剤によって、電解質を多量に含んだ系が形成されている
。

更に、上記に例示したような分野、工程においては、増
粘剤が粉末形態で供給されることが多いため、その溶解
作業の必要上、並びに工程の簡略化の為、系に熱履歴が
かかる場合が多い。

［発明が解決しようとする課題ｊ 上記のような背景から、種々の分野において高濃度電解
質水溶液に対して優れた溶解性と増粘性を示し、且つ高
温度環境下においても減粘、ゲル化せず、その性能を保
持する耐熱耐塩性増粘剤が求められている。

この様な要望に対して、たとえば、特開昭６３−７５０
９８、特開昭６４−１４２７６、特表昭６３−５０２９
９４　、特開昭６２−５７４０８、特開昭６１−２２８
０８１　、特開昭６１−８１４１７、特開昭５９−１８
２８８１　、特開平１−２１７０１７で提案されている
ような、新規の増粘剤が開発されているが、これらの増
粘剤は、高濃度電解質水溶液に対する溶解性、増粘性が
低いか、或いは耐熱性がないために、高温度環境下にお
いて減粘したり、又は変性してゲル化する等の欠点があ
り、何れもその使用範囲は限定されており、満足できる
ものではなかった。

本発明者らは前記のような問題点を鑑み、それらの問題
のない優れた増粘剤を求めるべく鋭意検討したのである
。

〔問題を解決するための手段〕

本発明者らはカチオン性ビニル単量体と特定のビニル単
量体を構成成分とする共重合体からなる増粘剤が、高濃
度電解質水溶液に対して優れた熔解性と増粘性を示し、
且つ、高温度環境下においても減粘、ゲル化せず、その
性能を保持する耐熱耐塩性増粘剤にになることを見出し
て本発明を完成したのである。

すなわち、本発明はカチオン性ビニル単量体と下記構造
式で表されるビニル単量体を構成成分とする共重合体か
らなることを特徴とする増粘剤に関するものである。

ＣＨ２＝ＣＨＮ　　Ｒ＋ ０＝Ｃ−Ｒ。

又は 但し、式中のＲ，、Ｒ２はＣ１〜Ｃ４のアルキル基、Ｒ
１はトリメチレン又はペンタメチレンを意味する。

本発明を更に詳しく説明する。

本発明におけるカチオン性ビニル単量体としては、Ｎ−
（メタ）アクリロキシエチルトリメチルアンモニウムク
ロリド、３−（アクリロイルアミノ）プロピルトリメチ
ルアンモニウムクロリド、Ｎ−（３−スルホプロピル）
−Ｎ−メタクリロキシエチル−ＮＮ−ジメチルアンモニ
ウムヘタイン、Ｎ−（３−スルホプロピル）−Ｎ−メタ
クリロイルアミドプロピル−Ｎ、Ｎ−ジメチルアンモニ
ウムベタイン、１−（３−スルホプロピル）−２−ビニ
ルピリジミウムベタイン、１．１−ジメチル−１（２−
ヒドロキシプロピル）アミンメタクリルイミド、ジメチ
ルジアリルアンモニウムクロリド、３−（メタクリロキ
シ）−２−ヒドロキジプロピルトリメチルアンモニウム
クロリド等の四級塩型或いは、ベタイン型モノマー、並
びに、ＮＮ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレー
ト塩酸塩、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルアミノエチル（メタ
）アクリレート塩酸塩等の三級塩型モノマー、並びに、
ｔ−ブチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ、Ｎ
−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ア
ミノエチルビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニ
ルエーテル、２−ビニルピリジン等のアミン型上ツマー
等カチオン性を有するビニル単量体が挙げられる。

これらのカチオン性ビニル単量体は、高濃度電解質水溶
液に対する優れた溶解性と増粘性を重合体に付与する目
的で選ばれた構成成分であり、この点から好ましいもの
は四級塩型或いはベタイン型モノマーである。

本発明における前記特定の構造式で示されるビニル単量
体としては、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルピロ
リドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−メチル−Ｎ−
ビニルプロピオン酸アミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルア
セトアミド等が挙げられる。これらのビニル単量体は、
高濃度電解質水溶液に対する優れた耐熱性を重合体に付
与する目的で選ばれた構成成分であり、好ましいものは
Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルアセト
アミド、Ｎ−ビニルカプロラクタムである。

本発明の共重合体を得るために、前記のカチオン性ビニ
ル単量体並びに前記構造式で表されるビニル単量体は、
それぞれ１種類を用いてもよいし、又数種類を組み合わ
せて用いてもよい。共重合体を得るために好ましいカチ
オン性ビニル単量体と前記構造式で示されるビニル単量
体の比率は、各々の単量体の重量の比率で９０／１０〜
１０／９０であり、更に好ましくは７０／３０〜３０／
７０である。前記構成比率がここに示した範囲を逸脱し
た場合、例えばカチオン性ビニル単量体の構成比率が、
ここに示した範囲より過剰になった場合には、高濃度電
解質水溶液に対する耐熱性が付与された共重合体とする
ことが困難となり、又、前記構造式で表されるビニル単
量体の構成比率が、ここに示したより過剰になった場合
には、高濃度電解質水溶液に対する溶解性と増粘性を付
与した共重合体とすることが困難になり、結局、所望の
耐熱耐塩性を有する増粘剤を得ることが難しくなる。

本発明における共重合体は、前記の二種類の必須単量体
を構成成分とする共重合体であるが、これらの他、これ
ら前記単量体と共重合可能な単量体も構成成分とするこ
とができる。例えば、（メタ）アクリル酸、マレイン酸
、イタコン酸等のカルボン酸型モノマー、又は、アクリ
ル酸エステル、メタアクリル酸エステル、酢酸ビニル等
のエステル型モノマー、又は、スチレン、塩化ビニル、
アクリルアミド等との共重合体とすることも出来、特に
ポリアルキレンゲリコールモノ（メタ）アクリレート、
メチレンビスアクリルアミド、ジビニルヘンセン、トリ
メチロールプロパンリアクリレート等の架橋性モノマー
を用いて、共重合体を適当に架橋すると、共重合体の耐
熱性をさらに向上できるので併用される構成成分として
好ましい。

必須単量体以外の単量体の使用量は、共重合体の水溶性
や増粘剤としての能力を低下させる恐れのない範囲内で
使用されるべきであり、特に架橋性モノマーを併用する
ときの量は必須単量体及び架橋性モノマー以外の共重合
可能な単量体の合計１００重量部あたり０．００１〜１
重量部が好ましく、より好ましくは０．００５〜０．５
重量部である。

本発明の共重合体は、増粘剤としての能力を充分に発揮
させるために、その分子量（重量平均分子量）がｉｏｏ
、ｏｏｏ〜１０，０００，０００であるものが好ましく
、より好ましくは５００．０００〜５．０００．０００
のものである。

本発明の共重合体は、従来より公知の方法、例えば、水
性媒体中で単量体混合物を、過硫酸塩或いはアゾ化合物
のような重合開始剤を用いて共重合し、生成したゲル状
物質を乾燥・粉末化して製造する等の方法で製造できる
。

本発明の増粘剤は、前記のような様々な分野又は工程で
利用できる。使用に当たっては様々な態様が想定される
ので、使用条件を特定することば容易でないが、一般的
に増粘しようとする対象物に対して、０．０１〜５．０
重量％の使用量が適当でアル。又、本発明の増粘剤と例
えばセルロース誘導体、ポリアクリルアミド、デンプン
、ポリエチレンオキサイド等の従来の汎用増粘剤を併用
することも出来る。

以上説明した様に、本発明の増粘剤は、前記の分野例え
ば紙加工、セラミック、顔料製造、塗料、建材用基材な
との広範な分野において利用され、前記の様な従来の増
粘剤に無い優れた効果を示す。

〔作用〕

本発明の共重合体が増粘剤として優れた能力を有する理
由は次のように考えられる。

一般的に重合体が増粘剤としての能力を有する為には、
先ずその重合体が高分子量であり且つ溶媒中で重合体の
分子鎖が充分に広がることが必要である。ところが、カ
ルボキシル基、スルホン基の様な造塩能力のあるアニオ
ン性基を含有する重合体は、高濃度電解質水溶液中で上
記の官能基がイオンによって封鎖され、電気的に中和さ
れる結果、重合体の分子鎖が充分に広がることが不可能
になり、結局増粘作用を発現できなくなる。そこで、上
記のような欠点がないカチオン性単量体、或いはノニオ
ン性単量体を主体として重合体を構成することが必要に
なる。

しかし、カチオン性単量体単独で重合体を構成した場合
には、重合体は溶解性と増粘性に優れるものの、カチオ
ン基が加水分解のような変性を受は易く耐熱性に劣る。

同様に、ノニオン性成分単独で重合体を構成した場合に
は、重合体は耐熱性に優れるものの、これらノニオン性
成分は水和能力が低いために水中で分子鎖が充分に広が
ることが出来ず増粘性に劣り、又、現在多用されている
アクリルアミドの様なノニオン性単量体は、高温度環境
下でアミド結合が加水分解を受は変性される為、重合体
に充分な耐熱性を付与することが出来ない。そこで、ノ
ニオン性成分としては加水分解の様な変性を受けない、
前記構造式で示される単量体が必要になる。

即ち、イオンの影響を受けにくいカチオン性単量体と、
前記構造式で示されるノニオン性単量体とを併用して重
合体を構成し、お互いの欠点を補うことにより、高濃度
電解質水溶液に対する溶解性と増粘性、並びに耐熱性を
付与した共重合体とすることが可能になったわけである
。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明す
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。

夫隻拠土二ｌ、北較■土二土 飽和食塩水及び３５％塩化カルシウム水溶液を、増粘さ
せるべき対象液として、下記方法で得た本発明の増粘剤
とその他の増粘剤の性能を比較した。

（１）溶解性 対象液１００ｇを秤量びんに採り、スターラーで攪拌し
ながら、増粘剤を２ｇ添加しつつ溶解状態を目視にて観
察した。

（２）増粘性 上記溶解液の粘度を、２５°ＣにおいてＢＭ型粘度計を
用いて、ローターＮｏ、　４．６０ｒｐｍの条件で測定
した。

（３）耐熱性 上記熔解液の入った秤量びんに栓をして、水分が蒸発し
ないようにし、９０°Ｃの恒温槽に１０日間浸漬した後
の溶解液の粘度を、２５°ＣにおいてＢＭ型粘度計を用
いて、ローターＮ０１４．６０ｒｐｍの条件で測定した
。

これらの結果を表１に示す。

讃Ｉ」Ｉ」も１桝 以下の記載で用いる略号は、次の化合物を示す。

ＤＭＣ；Ｎ−メタアクリロキシエチルトリメチルアンモ
ニウムクロリド ＤＭＰＱｉ３−（アクリロイルアミノ）プロピルトリメ
チルアンモニウムクロリド ＤＭＨ、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチルメタアクリレー
ト塩酸塩 ＤＭＡ、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミンエチルメタアクリレー
ト ＭＶＡＤ　、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルアセトアミＶＰ　
　　、Ｎ−ビニルピロリドン ＡＭＤ　　、アクリルアミド ＰＥＧＭ、ポリエチレングリコールジメタアクリレ−ト ス１１」１ 温度計、攪拌機、窒素導入管、及び還流冷却管を備えた
重合用フラスコ（内容積Ｉｆ）に、ＤＭＣ水溶液（７２
％濃度）３８９ｇ、ＶＰ１２０ｇ及びイオン交換水２９
１ｇを仕込み、全体を攪拌しつつ系内に窒素を導入し溶
存酸素を除去した。

内温を１５°Ｃに調整し攪拌を停止して、１％過硫酸ア
ンモニウム水溶液０．５ｇと１％亜硫酸ナトリウム水溶
液０．５ｇを仕込んだ。約２分後に内温の上昇が認めら
れ重合反応が始まったので、窒素の導入を止めた。約４
５分後には内温か最高９５°Ｃに達した。内温が最高温
度に達した２時間後に、生成したゲル状物を取り出し、
切断機にて微小片に切断したのち、１００°Ｃで３時間
乾燥し水分を除去した。乾燥終了後乾燥物を粉砕し、Ｄ
ＭＣ７Ｏ重量％とＶＰ３０重量％の組成の共重合体から
なる粉末状の増粘剤を得た。

１皇±１ 実施例１と同様にして、ＤＭＰＱ　（１５重量％）／Ｍ
ＶＡＤ　（８５重量％）の組成の共重合体からなる粉末
状の増粘剤を得た。

１隻貫主 実施例１と同様にして、ＤＭＨ（５０重量％）／ＭＶＡ
Ｄ（５０重量％）／ＰＥＧＭ　（０，０１重量％）の組
成の共重合体からなる粉末状の増粘剤を得た。

実施■土 実施例１と同様にして、ＤＭＡ（２５重量％）／ＤＭＣ
（７０重量％）／ＶＰ（５重量％）の組成の共重合体か
らなる粉末状の増粘剤を得た。

１隻■工 実施例１と同様にして、ＤＭＰＱ（４０重量％）／ＭＶ
ＡＤ　（４０重量％）／ＡＭＤ　（２０重量％）の組成
の共重合体からなる粉末状の増粘剤を得た。

且１２４１１ ヒドロキシエチルセルロース（重量平均分子量−１０万
、平均置換度＝０．９〜１，０）を増粘剤とした。

北較尉■ ポリビニルピロリドン（重量平均分子量＝５００万）を
増粘剤とした。

止較尉主 ＤＭＣホモポリマー（重量平均分子量−６００万）を増
粘剤とした。

１較拠土 ポリアクリル酸ナトリウム（重量平均分子量＝１０００
万）を増粘剤とした。

以上の表１に示されるように、本発明の増粘剤は高濃度
電解質水溶液に対して優れた溶解性と増粘性を示し、且
つ、高温度環境下においても減粘、ゲル化せずその性能
を保持する、優れた耐熱耐塩性増粘剤である。

ハ）効果 本発明の増結剤は高濃度電解質水溶液に対して優れた溶
解性と増粘性を示し、且つ、高温度環境下においても減
粘、ゲル化せずその性能を保持する優れた耐熱耐塩性増
粘剤であり、例えば、紙加工、セラミック、顔料製造、
塗料、建材用基材などの広範な分野において利用され、
従来の増結剤に無い優れた効果を示す。

特許出願人　　株式会社　チルナイト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、カチオン性ビニル単量体と下記構造式で表されるビ
   ニル単量体を構成成分とする共重合体からなることを特
   徴とする増粘剤。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 又は ▲数式、化学式、表等があります▼ 但し、式中のＲ＿１、Ｒ＿２はＣ＿１〜Ｃ＿４のアルキ
   ル基、Ｒ＿３はトリメチレン又はペンタメチレンを意味
   する。