JPH06136225A - 水溶性高分子化合物の水分散液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種工業における増粘剤、保水剤もしくは凝
集剤として、使用に際しては水に対する溶解が迅速であ
り、比較的長期間安定に液状を保ち、低粘性でポンプに
よる輸送が可能であるなど優れた作業性を有すると共
に、安価に製造できて安全性の高い水溶性高分子化合物
の水分散液の提供。 【構成】 重合度１５００以下の不飽和カルボン酸
（共）重合体および／またはその一価塩、２５℃におけ
る１％水溶液の粘度が５ポイズである水溶性高分子化合
物および水からなる、水溶性高分子化合物の水分散体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種工業用増粘剤や凝
集剤に用いられる水溶性高分子化合物の水分散液に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】水溶性高分子化合物は水に対する優れた
増粘作用や凝集作用を有しており、各種増粘剤あるいは
凝集剤などとして年々諸工業への用途が拡大している。
一般に水溶性高分子化合物は高濃度の水溶液を作成しよ
うとした場合、ペースト状あるいはゲル状となり、取り
扱い作業性が著しく低下するため、通常は粉末状もしく
は顆粒状などの固体あるいは低濃度の水溶液として提供
されている。しかしながら水溶性高分子化合物を粉末状
などの固体や低濃度の液体で使用する場合においても
粉末状のものを水に溶解する際、粉末粒子同士が互いに
水中でくっつき、いわゆるママコを形成して溶解が遅く
なる、低濃度の水溶液として使用する場合は水溶性高
分子化合物の純分濃度が低いため、水溶液の使用量が多
くなり不経済であるなどの問題点を抱えている。 か
かる問題点を解決するための手段として、油中水型エマ
ルションの中に水溶性高分子化合物を溶解または分散さ
せる方法が知られている（例えば、特公昭５２−１８２
２４号、特公昭６１−３２０４７号、特公昭５２−３９
４１７号各公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、油中水
型エマルション中に水溶性高分子化合物を溶解させる方
法によるものは、水、乳化剤および疎水性有機液体を
使用して所定の油中水型エマルションを作成し、その中
に水溶性高分子化合物の粉末を添加する方法において
は、エマルションの安定性を維持するために使用できる
水溶性高分子化合物の粒子径が微細なものに制限される
ため、水溶性高分子化合物固体の微粉砕工程ならびに分
級工程を必要とし、工業的に不利である；単量体を含
む油中水型エマルションを作成し、重合触媒を使用して
重合反応を行い、水溶性高分子化合物を含む油中水型エ
マルションを得る方法においては、エマルションの安定
性は確保できるものの、製造工程が複雑であるところか
ら製造工程の管理や品質管理が難しく、製造に時間を要
するなどして不経済である；疎水性の有機液体は消防
法上の危険物に相当するため、取り扱いに注意を要す
る；疎水性の有機液体を使用すると強い油臭を放ち、
作業環境上好ましくない；などの問題点がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、使用時に
は水溶性高分子化合物を水中に迅速に溶解させることが
でき、安価に製造が可能であり、低粘度の液体で取り扱
いが容易で作業性に優れた水溶性高分子化合物の水分散
液を得るべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。

【０００５】すなわち本発明は、重合度１５００以下の
不飽和カルボン酸（共）重合体および／またはその一価
塩（Ａ）、２５℃における１％水溶液の粘度が５ポイズ
以上である水溶性高分子化合物（Ｂ）および水（Ｃ）か
らなる水溶性高分子化合物の水分散液である。

【０００６】本発明において重合度１５００以下の不飽
和カルボン酸（共）重合体および／またはその一価塩
（Ａ）としては例えば、不飽和カルボン酸（アクリル
酸、メタクリル酸、クロトン酸などの不飽和モノカルボ
ン酸；フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などの不飽和
ジカルボン酸など）およびその無水物（無水マレイン酸
など）の（共）重合体および／またはその一価塩が挙げ
られるが、特にアクリル酸およびメタクリル酸（共）重
合体および／またはその一価塩が好ましい。一価塩を形
成する塩基としては、アルカリ金属塩（ナトリウム塩、
カリウム塩など）、アンモニウム塩およびアミン塩〔モ
ノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノ
ールアミン、アルキル（Ｃ1〜Ｃ4）アミン塩など〕が挙
げられる。これらのうち好ましいものはナトリウム塩お
よびカリウム塩である。中和度は（共）重合体のカルボ
キシル基に対し、通常３０〜１００モル％、好ましくは
５０〜１００モル％である。

【０００７】不飽和カルボン酸（共）重合体および／ま
たはその一価塩（Ａ）は重合してから一価塩にしてもよ
く、単量体の一価塩を（共）重合してもよい。

【０００８】（Ａ）の重合度は通常１５００以下、好ま
しくは５０〜７００である。重合度が１５００を超える
と系の粘性が増大し、水溶性高分子化合物粉末の分散性
が低下して長期間の安定性が確保できなくなると共に、
ポンプによる輸送性が困難となり作業性が低下する。

【０００９】（Ａ）には上記単量体と共に必要により、
他の親水性単量体、例えばスルホン酸基含有単量体〔ビ
ニルスルホン酸、アリールスルホン酸、ビニルトルエン
スルホン酸、スチレンスルホン酸、２-アクリルアミド-
２-メチルプロパンスルホン酸およびその一価塩な
ど〕、ヒドロキシル基含有単量体〔アリルアルコール、
ヒドロキシエチル（メタ）アリレート、ポリエチレング
リコール（メタ）アクリレートなど〕、アミド基含有単
量体〔（メタ）アクリルアミド、Ｎ-メチル（メタ）ア
クリルアミド、Ｎ-ヒドロキシエチル（メタ）アクリル
アミド、Ｎ-ビニルピロリドンなど〕、アミノ基含有単
量体〔ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、モ
ルホリノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノ
エチルフマレート、２-ビニルピリジン、４-ビニルピリ
ジン、Ｎ-ビニルピリジン、Ｎ-ビニルイミダゾリンな
ど〕、四級アンモニウム塩含有単量体〔Ｎ，Ｎ，Ｎ-ト
リメチル-Ｎ-アクリロイルオキシエチルアンモニウムク
ロライドなど〕；および弱親水性単量体、例えばニトリ
ル基含有単量体、アルカン酸ビニルエステル類、ビニル
エーテル類など；から選ばれる少なくとも１種が共重合
されていてもよい。これらのうち特に好ましいものはス
ルホン酸基含有単量体である。

【００１０】共重合に用いる場合の他の親水性単量体の
量は、全単量体の重量に基づいて通常４０重量％以下、
好ましくは２０重量％以下である。また、弱親水性単量
体の量は、全単量体の重量に基づいて通常１５重量％以
下、好ましくは５重量％以下である。

【００１１】本発明において、２５℃における１％水溶
液の粘度が５ポイズ以上である水溶性高分子化合物
（Ｂ）としては、例えばデンプン、グアーガム、キサ
ンタンガム、ローカストビーンガム、アルギン酸ソー
ダ、ゼラチン、デキストランなどの天然系水溶性高分子
化合物；デンプン誘導体（可溶性デンプン、カルボキ
シル化デンプン、ブリティッシュゴム、ジアルデヒドデ
ンプン、デキストリン、カチオンデンプンなど）、セル
ロース誘導体（ビスコース、メチルセルロース、エチル
セルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシ
エチルセルロースなど）などの半合成系水溶性高分子化
合物；ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリド
ン、ポリカルボン酸（ポリアクリル酸など）およびこれ
らの塩（ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属塩、
カルシウム、マグネシウム、アルミニウムなどのアルカ
リ土類金属によりカルボキシル基の部分または全部が置
換した水溶性金属塩、アンモニウム塩など）、ポリエチ
レンオキサイドなどのポリオキシアルキレン、本出願人
の出願に係る特公平３−２４７８号公報明細書に記載の
（メタ）アクリルアミド（共）重合体などの合成系水溶
性高分子化合物；およびこれらの２種以上の混合物が挙
げられる。これらのうち好ましいものは半合成系高分子
化合物、（メタ）アクリルアミド（共）重合体、ポリエ
チレンオキサイドなどのポリオキシアルキレンおよびこ
れらの２種以上の混合物である。

【００１２】本発明において、水（Ｃ）としては特に限
定はしないが、例えば水道水、イオン交換水、蒸留水、
河川水、海水などが挙げられる。これらのうち好ましい
ものは水道水、イオン交換水、蒸留水およびこれらの２
種以上の併用である。

【００１３】本発明の水溶性高分子化合物の水分散液に
おいて、（Ａ）成分と（Ｃ）成分の重量比は通常（２：
９８）〜（５０：５０）、好ましくは（５：９５）〜
（４０：６０）であり、（Ａ）成分と（Ｃ）成分の合計
重量に対する（Ｂ）成分の重量割合は通常３〜３０重量
％、好ましくは５〜２０重量％である。（Ａ）成分の重
量比が５０を超えると水分散液の粘性が増大し、通常の
ポンプ輸送が困難になるなど作業性の低下をきたし、２
未満では（Ｂ）成分の分散安定性が不十分となるため、
長期間の安定性が確保できない。また（Ｂ）成分の量が
３０重量％を超えると水分散液の粘性が増大し、通常の
ポンプ輸送が困難となるなど作業性の低下をきたす。

【００１４】本発明の水分散液は上記（Ａ）、（Ｂ）お
よび（Ｃ）を必須成分とするものであるが、必要により
分散解膠剤（例えばニトロフミン酸ソーダ、タンニン
類、リグニンスルホン酸塩、縮合リン酸塩、オキシカル
ボン酸塩など）や界面活性剤（例えばアミン型カチオン
界面活性剤などのカチオン界面活性剤、高級アルコール
硫酸エステル塩などのアニオン界面活性剤、ポリエチレ
ングリコール型界面活性剤などの非イオン界面活性剤、
スルホン酸型両性界面活性剤などの両性界面活性剤な
ど）などを適宜併用することも可能である。

【００１５】本発明の水分散液には必要に応じて、安息
香酸や安息香酸ナトリウムあるいは市販の各種防腐剤あ
るいは殺菌剤などの任意成分を適宜併用することも可能
である。

【００１６】本発明の水分散液を製造する方法は特に限
定されないが、例えば（Ａ）成分と（Ｃ）成分を予め配
合槽や容器の中に投入してから混合、攪拌した後、
（Ｂ）成分を投入し攪拌、混合する方法が挙げられる。
その他の成分を併用する場合は（Ｂ）成分投入後に加え
るのが望ましいが、（Ａ）成分や（Ｃ）成分に予め混合
しておいてもよく、その他の成分が水を含有する形態で
ある以外は（Ｂ）成分に混合しておいてもよい。

【００１７】本発明の水分散液を製造するための装置と
しては例えばグラスライニングを施した配合槽、ステン
レス製の配合槽、その他樹脂製の容器など一般に使用さ
れている各種の配合槽や容器を使用することができる。
攪拌装置としては例えばホモミキサーや佐竹式攪拌装置
など一般に使用されている各種のものが使用できる。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例中
の部および％はそれぞれ重量部および重量％を示す。

【００１９】実施例１ 内容量２ｌのガラス製ビーカーに重合度１００のポリア
クリル酸ナトリウム塩を４０％含有する水溶液６２.５
部および水道水３７.５部を投入し、室温で攪拌して均
一に溶解させた。次いで、重合度７００、エーテル化度
０.６〜０.８のカルボキシメチルセルロースナトリウム
粉末１０部を加えて再び攪拌を行い、均一に分散させて
水分散液を得た。得られた水分散液について粘度、水溶
性高分子化合物の溶解によるゲル状化に対する安定性、
水溶解性を測定した。その結果を表１に示す。ここで、
粘度はＢ型粘度計による方法；水分散液のゲル状化に対
する安定性は１００ｍｌガラス瓶に密封保存し、室温に
おいて静置した水分散液のゲル状化の有無を肉眼で判定
する方法；水溶解性はマグネチックスターラーを使用
し、２５℃において水溶性高分子化合物１％濃度相当量
の分散液がイオン交換水に完全に溶解するまでの時間を
測定する方法により測定を行った。

【００２０】実施例２ 実施例１において重合度１００のポリアクリル酸ナトリ
ウム塩を４０％含有する水溶液６２.５部および水道水
３７.５部に代えて、重合度３００のメタクリル酸（７
０％）−クロトン酸（３０％）共重合体カリウム塩を４
０％含有する水溶液２５部および水道水７５部を用いる
以外は全く同様の方法で水溶性高分子化合物の水分散液
を得た。このものの性能測定結果を表１に示す。

【００２１】実施例３ 実施例１において重合度１００のポリアクリル酸ナトリ
ウム塩を４０％含有する水溶液６２.５部および水道水
３７.５部に代えて、重合度２００のアクリル酸（８０
％）−フマル酸（２０％）共重合体ナトリウム塩を４０
％含有する水溶液８０部および水道水２０部を用いる以
外は全く同様の方法で水溶性高分子化合物の水分散液を
得た。このものの性能測定結果を表１に示す。

【００２２】実施例４ 内容量１ｌのステンレス製ビーカーに重合度７００のポ
リメタクリル酸ナトリウム塩を４０％含有する水溶液６
２.５部および水道水３７.５部を投入し、室温で攪拌混
合を行い均一に溶解させた。次いで重合度７００、エー
テル化度０.６〜０.８のカルボキシメチルセルロースナ
トリウム粉末１０部と分子量約６００万のポリアクリル
アミド粉末１０部を攪拌を加えながら投入し、均一に分
散させて水分散液を得た。このものの性能測定結果を表
１に示す。

【００２３】実施例５ 内容量１ｌのステンレス製ビーカーに重合度９００のア
クリル酸（６０％）−メタクリル酸（４０％）共重合体
ナトリウム塩を４０％含有する水溶液６２.５部および
水道水３７.５部を投入し、室温で攪拌混合を行い均一
に溶解させた。次いで分子量２５０〜３００万のポリエ
チレンオキサイド粉末１０部を攪拌を加えながら投入
し、均一に分散させて水分散液を得た。このものの性能
測定結果を表１に示す。

【００２４】実施例６ 内容量２ｌのポリプロピレン製ビーカーに重合度１００
のメタクリル酸（５０％）−イタコン酸（５０％）共重
合体カリウム塩を４０％含有する水溶液１００部を室温
で攪拌しながら、重合度７００、エーテル化度０.６〜
０.８のカルボキシメチルセルロースナトリウム粉末１
０部を投入し、均一に分散させた。さらにこの中に、ポ
リオキシエチレンノニルフェニルエーテルエチレンオキ
サイド７モル付加物１２部を投入し、攪拌を行い均一に
分散させて水分散液を得た。このものの性能測定結果を
表１に示す。

【００２５】比較例１ 実施例１において重合度１００のポリアクリル酸ナトリ
ウム塩に代えて、重合度１８００のポリアクリル酸ナト
リウム塩を４０％含有する水溶液を用いる以外は全く同
様の方法で水溶性高分子化合物の水分散液を得た。この
ものの性能測定結果を表１に示す。

【００２６】比較例２ 実施例１において重合度１００のポリアクリル酸ナトリ
ウム塩に代えて、重合度２０００のメタクリル酸（７０
％）−クロトン酸（３０％）共重合体カリウム塩を４０
％含有する水溶液２５部および水道水７５部を用いる以
外は全く同様の方法で水溶性高分子化合物の水分散液を
得た。このものの性能測定結果を表１に示す。

【００２７】比較例３ 実施例５において重合度９００のアクリル酸（６０％）
−メタクリル酸（４０％）共重合体ナトリウム塩を４０
％含有する水溶液に代えて、重合度１８００のアクリル
酸（５０％）−イタコン酸（５０％）共重合体ナトリウ
ム塩を４０％含有する水溶液を用いる以外は全く同様の
方法で水溶性高分子化合物の水分散液を得た。このもの
の性能測定結果を表１に示す。

【００２８】比較例４ 特公昭５２−１８２２４号公報明細書に記載されている
実施例に従い、水とトルエンの合計重量に対して、水が
７２重量％、トルエンが２８重量％である混合液にさら
にオクチルフェノールエチレンオキサイド３モル付加物
をトルエン重量に対して１５重量％加え、ホモジナイザ
ーによって強攪拌を行い、油中水型エマルションを作成
した。次いで粒径を７０ミクロン以下に分級したポリア
クリルアミド粉末を該油中水型エマルションに加えて再
び強攪拌を行い、水溶性高分子化合物を含有する油中水
型エマルションを得た。尚、ポリアクリルアミドの量は
水、トルエン、オクチルフェノールエチレンオキサイド
３モル付加物およびポリアクリルアミドの合計重量に対
して、３５重量％とした。このものの性能測定結果を表
１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明の水溶性高分子化合物の水分散液
は以下の効果を奏する。 （１）水に対する溶解が迅速である。本発明の水溶性高
分子化合物の水分散液は、水溶性高分子化合物を未溶解
のまま分散、安定化させたものである。従って水溶性高
分子化合物の粉末は水と共存しながら溶解寸前の状態を
保っているため、過剰の水を添加した場合、迅速に溶解
することが可能である。 （２）低粘性の液状であるため、通常のポンプ輸送が可
能である。本発明の水溶性高分子化合物の水分散液は通
常、常温において数１００から数１０００センチポイズ
の粘度であるため、通常液体輸送に使用されている各種
の定量ポンプの使用が可能である。 （３）比較的長期間液状を保ち、安定である。 （４）簡単に製造できるため、安価であり、経済性に優
れる。 （５）有機溶剤を含まないので安全性が高い。 以上の効果を奏することから、本発明の水溶性高分子化
合物の水分散液は各種産業における増粘剤、保水剤、水
処理関連の高分子凝集剤などに極めて有用である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重合度１５００以下の不飽和カルボン酸
   （共）重合体および／またはその一価塩（Ａ）、２５℃
   における１％水溶液の粘度が５ポイズ以上である水溶性
   高分子化合物（Ｂ）および水（Ｃ）からなる水溶性高分
   子化合物の水分散液。
2. 【請求項２】 （Ａ）がアクリル酸および／またはメタ
   クリル酸（共）重合体および／またはその一価塩である
   請求項１記載の水分散液。
3. 【請求項３】 （Ａ）がアルカリ金属塩、アンモニウム
   塩およびアミン塩からなる群より選ばれる少なくとも１
   種である請求項１または２記載の水分散液。
4. 【請求項４】 （Ｂ）がセルロース誘導体、（メタ）ア
   クリルアミド共重合体およびポリオキシエチレンからな
   る群より選ばれる少なくとも１種である請求項１〜３い
   ずれか記載の水分散液。
5. 【請求項５】 （Ａ）：（Ｃ）の重量比が（２：９８）
   〜（５０：５０）であり、かつ（Ｂ）の量が（Ａ）と
   （Ｃ）の合計重量に対し３〜３０重量％である請求項１
   〜４いずれか記載の水分散液。