JPH0450209A - 水溶性増粘剤・凝集剤 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、水処理剤、紙加工剤、土壌改質剤、繊維加工
剤、油水分離剤、石油掘削剤、石油回収剤などの用途に
使用される（メタ）アクリル系合成系の水溶性増粘剤・
凝集剤に関するものである。

【従来の技術】

従来の（メタ）アクリル系合成系の水溶性増粘剤・凝集
剤としては、分子量が高く、増粘性能の大きい、例えば
ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミド部分加水分解
物、ポリアクリルアミド／アクリル酸塩共重合物、ポリ
アクリル酸塩等が挙げられる。

【発明が解決しようとする課題】

水溶性増粘剤や凝集剤の使用に際しては、その経済的効
率の面から少量添加で高性能を有する、より高分子量の
ポリマーが選定されるケースが多い。 しかしながら、増粘剤の水溶液が溶解時等において剪断
によって機械的劣化をすると、水溶液が粘性低下を起こ
し、増粘効果が悪くなる。 更に増粘を達成するためにポリマーの分子量増大の努力
がなされてきたが、分子量を大きくしようとすると、生
成される重合体は過度の架橋によって、水不溶物が増加
し、逆に増粘作用を妨げる結果となり、分子量は一定限
度以上増大することができなかった。 本発明は水不溶成分を増加させることなく、分子量を増
大させると共に、耐剪断性を向上させることにより、よ
り経済的に性能を発揮できる水溶性増粘剤・凝集剤を提
供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
ものである。すなわち、 （ａｌ一般式（Ｉ） ＣＨ，＝Ｃ−Ｃ−０−Ｒ２−０Ｈ−（Ｉ　　）（式中Ｒ
１は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ２はメチレン、エ
チレン、プロピレン、イソプロピレン、ブチレン、イン
ブチレン、ヒドロキシ（イソ）プロピレン又はヒドロキ
シ（イソ）ブチレン基を示す。）で表わされるノニオン
性ビニルモノマーの少なくとも一種、（ｂ）アクリル酸
（塩）メタクリル酸（塩）、２−アクリルアミド−２−
メチルプロパンスルホン酸（塩）及びビニルスルホンＭ
（塩）から選ばれた少なくとも一種のアニオン性ビニル
モノマー及び、（ｃｌアクリルアミド、メタクリルアミ
ド又はこれらの混合物を必須成分とするモノマーを重合
してなる共重合体からなる水溶性増粘剤・凝集剤である
。 （手段を構成する要件） 本発明の水溶性増粘剤・凝集剤は下記ｆａｔ　ｆｂｌ　
（ｃ）の３つモノマーを必須成分とする三元共重合物か
らなる。 ｆａｔのモノマー １つの必須成分であるモノマーは下記一般式（Ｉ）で表
わされる少なくとも１種のノニオン性ビニルモノマーで
ある。 式中Ｒ１は水素原子又はメチル基を示す。Ｒ２はメチレ
ン、エチレン、プロピレン、イソプロピレン、ブチレン
、イソブチレン、ヒドロキシ（イソ）プロピレン又はヒ
ドロキシ（イソ）ブチレン基を示す。 一般式（Ｉ）のモノマーはアクリル酸やアクリロニトリ
ルを出発原料とし、公知の方法によって得られたもので
ある。 （ｂｌの七ツマ− アクリル酸（塩）、メタクリル酸（塩）、２−アクリル
アミド−２−メチルプロパンスルホン酸（塩）及びビニ
ルスルホン酸（塩）の群の内から選ばれた少なくとも１
種のアニオン性ビニルモノマーであり、酸型のままでも
塩でもよい。塩はアルカリ、アルカリ金属塩又はアルカ
リ土類金属塩が挙げられる。 ｆｃｌのモノマー アクリルアミド、メタクリルアミド又はこれらの混合物
である。 上記３つのモノマーのほかに、水溶性を損なわない範囲
で、アクリロニトリル、ジメチルアミノエチルメタクリ
レート３級塩、その４級化物、アクリル酸低級アルキル
エステル等を共重合成分としてもよい。さらに上記共重
合反応により製造されたものだけに限らず、重合後種々
の化学反応によりアミド基を他の官能基に変換したもの
、例えばアルカリにより加水分解したり、メチロール化
したものも本発明の増粘剤として使用できる。 上記！ａ）　［ｂ）　（ｃ）のモノマーの共重合方法は
、例えばレドックス系やアゾ系の開始剤を使用した熱重
合方法や紫外線による光重合方法などがあるが、その方
法に限定はない。 更に一般式（Ｉ）のモノマーの全モノマー組成に対する
割合は、０．０５モル％〜１０．０モル％であり、好ま
しくば○、１〜５０モル％である。この組成割合が多く
なりすぎても、逆に不湾性が増大し、目的を果たさなく
なる。 本発明の水溶性増粘剤・凝集剤は所定量を各種（塩）水
溶液に渚解し石油掘削剤、石油回収剤、土壌改良剤、繊
維加工剤、水処理剤等に増結剤あるいは凝集剤として使
用される。

【作用】

一般式（Ｉ）のモノマーを全モノマー組成に対して一定
量加えることにより、分子量の増加及び不溶解分の低下
が図れる。これは一般式（Ｉ）が増粘剤成分の高分子量
化に有効に作用しているためであろう。 本発明品を用いた水溶液は、同一主成分組成の従来品に
比較し高い剪断安定性能を有する等の作用がある。

【実施例】

実施例により本発明を更に詳細に説明する。 Ｕ五土二Ａ 窒素吹込管、温度計および冷却ジャケットが取付けられ
た箱型重合装置（１００ｍｍＸ　１００ｍｍ　ｘ　１０
０ｍｍ）を窒素ガスの充満したチャンバー内に設置した
。 この重合装置内にアクリルアミド、アクリル酸、ヒドロ
キシプロピルメタクリレートを表１−１に示すモル比で
混合し、各々２７０　ｍ　１２の蒸留水に溶解し、以下
の手順でそれらモノマー溶液の重合を行なった。 （モノマー重合手順） 調製したモノマー溶液を仕込み、次いで窒素吹込管より
窒素ガスを吹込んで水溶液中に含まれる溶存酸素を除去
する。ここにベンゾインメチルエーテルを加えて均一に
撹拌した後、チャンバ内で重合装置の上部に設置した紫
外線照射装置を用いて、５０Ｗ／ｒｔｊ″の光強度（紫
外線照度計による測定値）で冷却ジャケット内に２０℃
の水を通じつつ、３０分間重合を行ない重合物を得る。 １〜３　　び　　　　　１ 上記手法で得た各モノマー組成比の重合物を、蒸留水、
４％ＮａＣｊ２溶液、モデル塩水Ｉ　　（９０ｇ／４２
　　ＮａＣ！２＋２０ｇ／Ｉ２　ＣａＣｆｆｚ）の各溶
液に溶解し、各々０．１％のポリマー溶液を調製し、２
５℃の恒温槽で温度を一定とした後、Ｂ型粘度計（ブル
ックフィールド型、以下Ｂ型粘度計と略称する）で粘度
を測定した結果を表１２に示した。 モノマー組成にヒドロキシプロピルメタクリレートを配
合したものは、無配合のものに比較しどの溶媒組成にお
いても、増粘効果が大であった。　　　　　　　　　　
　　（以下余白）製ｊＬ鯉ｊ二二五 窒素吹込管、温度計および冷却ジャケットが取付けられ
た箱型重合装置（１００ｍｍｘ　ｌ（１０ｍｍ　Ｘ　１
０（１ｍｍｌを窒素ガスの充満したチャンバー内に設置
した。 この重合装置内にアクリルアミド、アクリル酸、２−ヒ
ドロキシエチルメタクリレートを表２−１に示すモル比
で混合し、各々２７０ｍｆｆの蒸留水に渚解し、以下の
手順でそれらモノマー溶液の重合を行なった。 （モノマー重合手順） 調製したモノマー溶液を仕込み、次いで窒素吹込管より
窒素ガスを吹込んで水溶液中に含まれる溶存酸素を除去
する。ここにベンゾインメチルエーテル１％アクリル酸
溶液１．５ｍｆ２を加えて均一に撹拌した後、チャンバ
ー内で重合装置の上部に設置した紫外線照射装置を用い
て、５０Ｗ／ｒｒ１″の光強度（紫外線照度計による測
定値）で冷却ジャケット内に２０℃の水を通じつつ、３
０分間重合を行ない、重合物を得る。 ４〜６　　び　　　　　　２ 上記手法で得た各モノマー組成比の重合物を５００ｍ９
のモデル塩水ＩＩ（１５０ｇ／４２　　ＮａＣｆｆ＋３
５ｇ／ｆｆ　　ＣａＣｆｆ１）に固型分換算で０６５ｇ
溶解する。 なお、溶解にはスターラーバーを用い、約１１００ｒｐ
の速度で一夜間撹拌を続けた。 その後得られたポリマー溶液を２００ｍｅｓｈのステン
レススクリーンで濾過し、スクリーン上に残った未溶物
を１０５℃の乾燥器中で３Ｈｒ乾燥し、重量を測定した
。 また、スクリーンを通過したポリマー溶液は２５℃恒温
槽で温度を一定とした後、スクリーンビスコメーターに
て粘性を測定した。スクリーンビスコメーターは、約３
０ｍρの流体容積を持ち、５枚の０．２５インチ径の１
００ｍｅｓｈステンレススチール製金網からなるスクリ
ーン粘度計である。これらの結果を表２−２に示した。 モノマー組成に２−ヒドロキシエチルメタクリレートを
配合した重合物は、他の重合物に比較し不溶解骨が少な
く、かつ高い粘性を有する重合物であることが確認でき
た。 １１五亙ニユユ 窒素吹込管、温度計および冷却ジャケットが取付けられ
た箱型重合装置（１００ｍｍＸ　１００ｍｍ　ｘ　１０
０ｍｍ）を窒素ガスの充満したチャンバー内に設置した
。 この重合装置内にアクリルアミド、２−アクリルアミド
−２−メチルプロパンスルホン酸、２−ヒドロキシプロ
ピルアクリレートを表３−１に示すモル比で混合し、各
々２７０ｍｊ２の蒸留水に溶解し、以下の手順でそれら
千ツマー溶液の重合を行なった。 （モノマー重合手順） 調製したモノマー溶液を仕込み、次いで窒素吹込管より
窒素ガスを吹込んで水溶液中に含まれる溶存酸素を除去
する。ここにベンゾインメチルエーテル１％アクリル酸
溶液１．５ｍβを加えて均一に撹拌した後、チャンパル
内で重合装置の上部に設置した紫外線照射装置を用いて
、５０Ｗ／ｒｄの光強度（紫外線照度計による測定値）
で冷却ジャケット・内に２０°Ｃの水を通じつつ、３０
分間重合を行ない、重合物を得る。 例７〜９　び　　例３ 得られた重合物を５００ｍＩ２．のモデル塩水■（１５
０ｇ／ｇ　　ＮａＣｆｆ＋３５ｇ／ｆｆ　　ＣａＣｌ２
２）に固型分換算で０．５ｇ溶解する。溶解したポリマ
ー溶液を実施例４〜６の手順で未溶解物を除去し、温度
を２５℃に保つ。 上記ポリマー溶液２００ｍＩ２を内径６ｃｍ、高さ１５
ｃｍの円筒ガラス容器に入れ、直径４ｃｍ、幅１．５ｃ
ｍの撹拌羽根を用い２００Ｏｒｐｍで５分間ポリマー溶
液を剪断劣化させる。 剪断劣化前後のブルックフィールド型粘度測定結果は表
３−２に示す通りであった。 モノマー組成に２−ヒドロキシプロピルアクリレートを
配合したものは無配合のものに比較し剪断に対中し、よ
り安定であった。 製　告　　１１３　〜１５ アクリルアミド、アクリル酸ナトリウム及び２−ヒドロ
キシエチルアクリレート又は２，３−ジヒドロキシプロ
ピルメタクリレートを表４−１に示すモル比で純水に溶
解して１００ｇとし、更に重合開始剤として過硫酸アン
モニウムを加λて、窒素置換しながら４０℃にて熱重合
させた。得られた重合物を大量のメタノール中に投入し
、沈殿をろ別乾燥して粉末ポリマーを得た。 １０　１１　　び　　　　　４ 上記手法で得た各モノマー組成比の重合物を人工海水に
溶解し、各々Ｏ，１％のポリマー溶液を調製し、得られ
たポリマー溶液を２００ｍｅｓｈのステンレススクリー
ンで濾過し、濾過溶液は２５℃恒温槽で温度を一定とし
た後、スクリーンビスコメーターにて粘性を測定した。 その結果を表４−２に示した。 モノマー組成に２−ヒドロキシエチルアクリレート、２
３−ジヒドロキシプロピルメタクリレートを配合した重
合物は、無配合の重合物に比較し高い粘性を有する重合
物であることが確認できた。 １２〜１４　　び　　　　　５ 表１−１記載の製造Ｎｏ例１〜４のポリマーを使用し、
河砂利洗浄廃水の凝集試験を行ない、その結果を表−５
に示す。 （凝集テスト方法） １００ｔｎｊ２容目盛付き試験管に検体を１００ｍ！採
取する。０．０４重量％の各ポリマー溶液１ｍｆｆを添
加する。この試験管を１０回転倒撹拌後、下記評価を行
なう。尚、河砂利の５ｕｓｐｅｎｄｅｄＳｏｌｉｄは６
．０％、ｐＨは７．０である。 （凝集効果評価項目） 沈降速度：転倒撹拌後、直ちに１分間に凝集物の沈降す
る高さを測定する。 フロック径：目視にてフロック径を対比する。比較例を
標準とし相対比較したもので、十が標準よりも大きく、
十十は更に大きいことを示す。 表５−１ 表５−１の結果より実施例のサンプルがより凝集効果が
大きいことがわかる。

【発明の効果】

本発明による水溶性増粘剤・凝集剤を用いることにより （１）粘性の高い水溶液を経済的に調製することができ
、より高分子量ポリマーを調整でき、凝集効果が大きい
。 （２）シかも不溶分が従来のものと比較し少ないために
、不溶物の除去が簡単である。 （３）剪断に対する安定性が優れるため、使用時に高い
剪断力をかけても、粘性及び凝集性能の低下が少ない。 等の効果が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ） （式中Ｒ＿１は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ＿２は
   メチレン、エチレン、プロピレン、イソプロピレン、ブ
   チレン、イソブチレン、ヒドロキシ（イソ）プロピレン
   又はヒドロキシ（イソ）ブチレン基を示す。）で表わさ
   れるノニオン性ビニルモノマーの少なくとも一種 （ｂ）アクリル酸（塩）、メタクリル酸（塩）、２−ア
   クリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（塩）及
   びビニルスルホン酸（塩）から選ばれた少なくとも一種
   のアニオン性ビニルモノマー及び （ｃ）アクリルアミド、メタクリルアミド又はこれらの
   混合物 を必須成分とするモノマーを重合してなる共重合体から
   なる水溶性増粘剤・凝集剤。