JPH04266904A - 低分子量（メタ）アクリル酸塩系重合体の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低分子量（メタ）アクリ
ル酸塩系重合体の製造方法に関するもので、本発明によ
り得られる低分子量（メタ）アクリル酸塩系重合体は、
顔料の分散剤として製紙又は塗料業界で、清缶剤として
水処理業界で、ビルダーとして洗剤業界でという様に利
用されるものであり、本発明はこれらの業界及びその製
造を行う化学業界で幅広く利用されるものである。

【０００２】

【従来技術】一般に、低分子量（メタ）アクリル酸塩系
重合体（以下代表的な化合物であるアクリル酸ソーダ低
重合体で代表させて説明する）は、アクリル酸を水溶液
重合することによりアクリル酸低重合体水溶液を得た後
に、該水溶液を苛性ソーダで中和するという方法により
製造されている。

【０００３】前記方法により高濃度のアクリル酸低重合
体水溶液を得ることは難しく、単に、高濃度のアクリル
酸水溶液で重合を行うと、分子量の高いアクリル酸重合
体が得られるだけである。

【０００４】そのため、高濃度のアクリル酸ソーダ低重
合体水溶液を得る方法として各種の方法が提案されてき
ている。例えば、■　　重合時間を長くする。■　　重
合開始剤を増量する。■　　連鎖移動剤を使用する。■
　　重合温度を高くする。■　　アクリル酸ソーダ水溶
液としてから重合する。などである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
提案のいずれも解決しなければならない以下の様な課題
を有しているものである。■　　重合時間を長くするこ
とは製造施設・装置の面から制限を受けるだけでなく、
当然に製造費の上昇を招く。■　　多量の重合開始剤の
使用は重合開始剤の断片等、例えば過硫酸塩の場合は芒
硝、による製品純分の低下を招く。■　　連鎖移動剤の
使用は製品に臭気を付加する、例えばメルカプト系連鎖
移動剤による臭気、或いはアルコール等の有機溶媒を用
いた場合には重合終了後に該アルコール等を除去する工
程が必要になる。■　　高温での重合の場合は耐圧装置
を用い加圧下に行わなければならず、設備面での制限や
、得られる製品が着色する傾向にある。■　　アクリル
酸ソーダを使用する場合はアクリル酸ソーダの溶解度の
関係から濃縮工程を採用しなければ３６％以上のものは
得られない。

【０００６】本発明者等は、これらの問題を解決し、着
色の少ない高濃度のアクリル酸ソーダ低重合体水溶液を
得るべく種々検討を行ったのである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は種々検討し
た結果、アクリル酸を原料として、有機溶媒等の連鎖移
動剤を使用せず、着色の極めて少ない、重合度１００以
下のアクリル酸ソーダ低重合体の高濃度の水溶液を得る
方法を見出して本発明を完成したのである。

【０００８】即ち、本発明はアクリル酸又はメタクリル
酸を主体とする単量体を、水媒体中で、アルカリにより
中和しながら重合すると共に、反応系で発生する熱によ
り重合媒体である水を反応系外に蒸発留去することを特
徴とする低分子量（メタ）アクリル酸塩系重合体の製造
方法に関するものである。

【０００９】本発明において用いられるアクリル酸又は
メタクリル酸を主体とする単量体とは、アクリル酸又は
メタクリル酸の単独又はそれらの混合物或いはそれらに
イタコン酸、マレイン酸等の水溶性ビニル単量体、水溶
性を損なわない範囲のその他のビニル単量体との混合物
であってよく、最終の製品に求められる特性に応じて選
択され、それらの使用及び割合は、当業者にとり公知の
ものである。

【００１０】重合は、アクリル酸又はメタクリル酸を主
体とする単量体をアルカリにより中和しながら行うもの
であり、その際に発生する重合熱、中和熱及びアルカリ
の希釈熱等による発熱をもって、重合媒体である水を蒸
発させ系外に除去することを行うのである。

【００１１】重合は、これらの発熱によって、反応媒体
である水が、沸騰若しくはそれに近い状態のもとで行わ
れる。

【００１２】アクリル酸又はメタクリル酸を主体とする
単量体は、水溶液として反応容器に仕込み、アルカリ及
び重合開始剤を連続又は断続的に添加し重合させること
も、重合開始剤も最初に仕込み、アルカリを連続又は断
続的に添加し重合させることも出来るが、得られる重合
体水溶液の着色防止の面からは、重合反応、特に反応初
期は出来るだけ弱酸性、具体的には　ｐＨ６〜７で行う
のが好ましいため、反応容器に媒体である水のみをまず
仕込み、アクリル酸又はメタクリル酸を主体とする単量
体、アルカリ及び重合開始剤を、反応の進行具合を見な
がら、連続又は断続的に、且つ、同時に又は別々に添加
し重合させる方法が本発明にとり好ましい。

【００１３】媒体としての水は、多い程、低分子量の重
合体が得られるのであるが、当然のこととして、水が多
いと、最終製品の重合体水溶液の濃度が低くなるので、
単量体と同量（重量比）程度使用するのが好ましい。

【００１４】アルカリとしては、苛性ソーダ、苛性カリ
が具体的に挙げられ、希釈熱の利用と媒体である水の増
加を防止するため、出来るだけ高濃度の水溶液として使
用するのが好ましく、飽和に近い水溶液を用いるのが特
に好ましい。

【００１５】重合開始剤としては、アクリル酸又はメタ
クリル酸の重合で用いられている公知のものが同様に適
用され、例えば過酸化物としては過酸化水素、ｔ−ブチ
ルハイドロパーオキサイド、レドックス触媒の酸化剤と
して、過硫酸カリ、過硫酸ソーダ、過硫酸アンモニウム
等の過硫酸塩、還元剤として、蓚酸ソーダ、亜硫酸ソー
ダ、亜硫酸水素ナトリウム、ｌ−アスコルビン酸ソーダ
、カリ明礬等が挙げられ、本発明においては過酸化物、
特に過酸化水素と過硫酸塩、特に過硫酸ソーダを組み合
わせて使用するのが好ましく、還元剤としては、カリ明
礬又はｌ−アスコルビン酸ソーダを用いるのが好ましい
。

【００１６】過酸化物、特に過酸化水素と過硫酸塩、特
に過硫酸ソーダからなる重合開始剤は、本発明における
重合反応温度の様な高温、なかんずく水の沸点において
も有効に作用するとともに、製品である重合体の着色を
防止するという優れた性能を有しており本発明にとり好
ましいものである。

【００１７】過酸化水素と過硫酸塩、特に過硫酸ソーダ
の併用割合としては、重量比で過酸化水素１に対し過硫
酸塩０．２５〜２の範囲が好ましい。この範囲をはずれ
ると製品である重合体が着色する恐れが強くなる。又、
両者合わせて、単量体１００重量部あたり５〜１５重量
部使用するのが好ましい。

【００１８】還元剤の使用量としては、重量比で過酸化
物１に対し０．０５〜１の範囲が好ましい。この範囲を
はずれると低分子量の重合体が得られ難くなる。

【００１９】重合温度としては、前記した様に、水を沸
騰させながら行うのが水の留出効率の面から最も好まし
いものであるが、必ずしも水の沸点即ち１００℃に限定
されるものではなく、例えば、９０℃程度の温度で実施
することも可能である。特に熱量の乏しいときは、減圧
下で１００℃以下の沸点で、又熱量の多いときは、加圧
下で１００℃以上の沸点で行うのが好ましい。

【００２０】重合時間は６〜１０時間に収まる様に行う
のが好ましい。

【００２１】重合に際して、酢酸ソーダ（３水和剤）等
のｐＨ緩衝剤を添加するのも、製品である重合体の着色
を防止し且つ低重合度とするために好ましいことである
。添加する際の量としては０．５部以下で十分である。

【００２２】

【作用】本発明の製造方法は、酸を中和しながら重合し
、それによって発生する重合熱、中和熱及び希釈熱を利
用して反応媒体である水を留出させる重合方法であり、
換言すれば、アクリル酸を原料としてアクリル酸ソーダ
低重合体を得る際に発生する熱を集中し、その熱により
水を除去しながら重合しアクリル酸ソーダ低重合体を得
る方法である。

【００２３】本発明における重合反応温度は、水の沸点
ないしはそれに近い高温になるにもかかわらず、理由は
不明であるが、予想される重合開始剤の失活、分解が少
なく、得られる重合体は極めて着色が少なく、有機溶媒
或いは連鎖移動剤を使用しないにもかかわらず、十分に
低重合度のものが得られ、又、濃縮という別工程を設け
ずとも濃度の高い水溶液として製品が得られるのである
。

【００２４】この様な結果がどの様な作用機構により奏
されるのかは不明であるが、従来の常識では考え得なか
った方法で、優れた製品が得られるのである。

【００２５】

【実施例】以下に本発明を更に具体的に説明するために
本発明者等が行った実施例について示す。

【００２６】実施例１ オートクレーブに水１１３．２部、レドツクス剤として
のカリ明礬２．４３部いれ、沸点まで内温を上昇させた
後、初期開始剤として過酸化水素１．６７部を入れ、更
に過酸化水素５．８２部、過硫酸ソーダ２．０３部の混
合開始剤、アクリル酸１００部及び濃度４８ｗｔ％の苛
性ソーダ１０７．０部を８時間掛けて供給し、アクリル
酸を中和しながら重合した。オートクレーブ内で発生し
た熱（重合熱、中和熱及び希釈熱）により水を留出せた
。系外に留出した水は４４．９部であった。得られた重
合体の重合率は９９．９％以上、重量平均分子量は１４
８５０で、分子量分布は狭く、粘度は５４８．０　ｃｐ
ｓ（ＢＭ型粘度計）、固形分は４３．８％であり、水溶
液の色調はＡＰＨＡで８であった。

【００２７】実施例２ オートクレーブへの水１２４．９部、カリ明礬０．６１
部、初期開始剤としての過酸化水素０．８８部、混合開
始剤における過酸化水素６．６１部とした以外は実施例
１と同様に重合した。得られた重合体の重合率は９９．
９％以上、重量平均分子量は６４９０で、分子量分布は
狭く、粘度は７８２．０　ｃｐｓ（ＢＭ型粘度計）、固
形分は４２．１％であり、水溶液の色調はＡＰＨＡで７
であった。

【００２８】実施例３ オートクレーブに水１１０．７８部、レドツクス剤とし
てのカリ明礬２．４３部と酢酸ソーダ（３水和物）０．
３２部いれ、沸点まで内温を上昇させた後、初期開始剤
として過酸化水素１．４０部を入れ、更に過酸化水素６
．１０部、過硫酸ソーダ２．０３部の混合開始剤、アク
リル酸１００部及び濃度４８ｗｔ％の苛性ソーダ１０７
．０部を８時間掛けて供給し、アクリル酸を中和しなが
ら重合した。オートクレーブ内で発生した熱（重合熱、
中和熱及び希釈熱）により水を留出せた。系外に留出し
た水は４５．０部であった。得られた重合体の重合率は
９９．９％以上、重量平均分子量は６７５０で、分子量
分布は狭く、粘度は４９４．０　ｃｐｓ（ＢＭ型粘度計
）、固形分は４４．２％であり、水溶液の色調はＡＰＨ
Ａで１０であった。

【００２９】比較例１ オートクレーブに張る水を６３．６部にし、混合開始剤
を過酸化水素８．４３部、過硫酸ソーダ２．８１部のも
のとし、カリ明礬を使用せず又水も留出させずに、実施
例１に準じて重合を行った。得られた重合体の重合率は
９９．９％以上、分子量分布は狭かったが、平均分子量
は３４０６０であり、粘度は１０４０　ｃｐｓ（ＢＭ型
粘度計）、固形分は４１．９％であり、水溶液の色調は
ＡＰＨＡで５０であった。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、反応系で発生する熱を
有効に活用しつつ、低重合度で、重合度分布が狭く、且
つ着色の少ない低分子量（メタ）アクリル酸塩系重合体
を、高濃度水溶液として製造することができ、得られる
重合体は、その有する優れた特性即ち分散能やキレート
能の故に、顔料分散剤、洗剤、清缶剤に広く使用される
ものであるため、本発明はそれらを製造する或いは使用
する業界において非常に有用なものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　アクリル酸又はメタクリル酸を主
   体とする単量体を、水媒体中で、アルカリにより中和し
   ながら重合すると共に、反応系で発生する熱により重合
   媒体である水を反応系外に蒸発留去することを特徴とす
   る低分子量（メタ）アクリル酸塩系重合体の製造方法。