JPH0696839B2 - 製紙用添加剤 - Google Patents

製紙用添加剤

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JPH0696839B2
JPH0696839B2 JP19904285A JP19904285A JPH0696839B2 JP H0696839 B2 JPH0696839 B2 JP H0696839B2 JP 19904285 A JP19904285 A JP 19904285A JP 19904285 A JP19904285 A JP 19904285A JP H0696839 B2 JPH0696839 B2 JP H0696839B2
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恵紹 長谷川
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    • D21H17/33Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はポリアクリルアミド系カチオン変性物を主成分
とする製紙用添加剤に関するものである。
従来の技術 従来、ポリアクリルアミドと次亜ハロゲン酸塩とをアル
カリ性領域において反応させた、ポリアクリルアミドカ
チオン変性物は知られており、特に例えば紙力増強剤、
濾水性向上剤、填料歩留り剤、サイズ定着助剤、凝集剤
などの製紙用添加剤として広く使用されている。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記ポリアクリルアミドカチオン変性物は
不安定なものであって、数日の内にその効果が失われて
しまうものであった。すなわち前記ポリアクリルアミド
カチオン変性物を、その調整直後に製紙用添加剤として
使用した場合には、一応の効果が見られるのであるが、
これを調整した後10日後に使用した場合には、全く効果
を失っているのである。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、ポリ
アクリルアミド系カチオン変性物の製紙用添加剤として
の効果を高め、さらにその効果を長期間に亙って維持す
ることのできるポリアクリルアミド変性物を提供するこ
とを目的とするものである。
また、アクリルアミド系重合体と次亜ハロゲン酸塩とを
アルカリ性領域にある水溶液中で反応せしめた反応生成
物を得るに当って、使用するか性アルカリの量を多くす
ると、アクリルアミド系重合体の酸アミド基の加水分解
によって多量のカルボキシル基が生成して、得られるカ
チオン変性物の前述したような作用、効果が低下すると
いう弊害が生ずるし、また、使用するか性アルカリの量
を少なくすれば水溶液が不安定となり、反応が未だ完結
しないうちにさえもゲル化が起りやすくなる。従ってこ
の反応を遂行するにあたっては、多量のか性アルカリを
使用して、しかもカルボキシル基の生成を押えなければ
ならないために、極めて低温で反応させることが必要で
ある関係上、冷却装置等に多大の設備が必要であるばか
りか、いきおい反応時間が長くなり、生産効率が極めて
悪い等の難点を伴うものである。
本発明のポリアクリルアミド系カチオン変性物の製造方
法は、ホフマン反応を行うに当り、後述するカチオン性
化合物を添加することによって、少量のか性アルカリの
存在下並びに亜硫酸ソーダ少量添加時においても、ゲル
化の弊害を伴うことなく、反応を遂行させて製造を行う
ことを目的とするものである。
問題点を解決する手段 而して本発明は、アルカリ性領域においてアクリルアミ
ド系重合体と次亜ハロゲン酸塩とを反応させた反応生成
物と、前記アクリルアミドのアミド基に対して1〜10モ
ル%相当量の、一般構造式 (ただし、R1は水素又はメチル基、R2はアミノ基又は水
酸基、−Aは一般構造式 (ただし、R3、R4、R5、R6及びR7はそれぞれ同じか又は
異なるアルキル基又はベンジル基、X-は種々のアニオン
を表わす。) で示される基を表わし、nは2〜6の整数、mは1〜4
の整数を表わす。)で示されるカチオン性化合物とより
なるポリアクリルアミド系カチオン変性物を主成分とす
るものである。
アクリルアミド系重合体と次亜ハロゲン酸塩との反応生
成物は、この両者をアルカリ性領域において反応させて
アクリルアミド系重合体をホフマン分解反応せしめたも
のであって、アクリルアミド系重合体中のカルボン酸ア
ミド基の一部が分解されて、イソシアネート基を経てカ
チオン性のアミノ基となっている。
またカチオン性化合物は、一般構造式 (ただし、R1は水素又はメチル基、R2はアミノ基又は水
酸基、−Aは一般構造式 (ただし、R3、R4、R5、R6及びR7はそれぞれ同じか又は
異なるアルキル基又はベンジル基、X-は種々のアニオン
を表わす。) で示される基を表わし、nは2〜6の整数、mは1〜4
の整数を表わす。)で示されるものであって、カチオン
性の三級アミノ基又は四級アンモニウム基及び、反応性
の水酸基又は一級アミノ基を有している。
而して本発明においては、前記カチオン性化合物を、前
記アクリルアミド系重合体のアミド基に対し、1〜10モ
ル%の割合で使用する。カチオン性化合物の割合が1モ
ル%以下では効果が少なく、また10モル%以上になる
と、不経済であるばかりでなく、製紙用添加剤として使
用した場合に、紙の地合に悪影響を与える。
またこのポリアクリルアミド系カチオン変性物を製造す
るには、ジアミン又はアミノアルコールに、一般構造式 (ただし、R1は水素又はメチル基、−Aは一般構造式 (ただし、R3、R4、R5、R6及びR7はそれぞれ同じか又は
異なるアルキル基又はベンジル基、X-は種々のアニオン
を表わす。) で示される基を表わし、mは1〜4の整数を表わす。)
で示されるカチオン性モノマーを添加して、ミカエル付
加反応により一般構造式 (ただし、R1は水素又はメチル基、R2はアミノ基又は水
酸基、−Aは一般構造式 (ただし、R3、R4、R5、R6及びR7はそれぞれ同じか又は
異なるアルキル基又はベンジル基、X-は種々のアニオン
を表わす。) で示される基を表わし、nは2〜6の整数、mは1〜4
の整数を表わす。)で示されるカチオン性化合物を得、
一方、アルカリ性領域下においてアクリルアミド系重合
体の水溶液に次亜ハロゲン酸塩を添加して反応させ、そ
の反応生成物に前記カチオン性化合物を前記アクリルア
ミド系重合体のアミド基に対して1〜10モル%添加す
る。
すなわちアルカリ性領域においてポリアクリルアミド系
水溶液に次亜ハロゲン酸塩を添加して、ホフマン分解反
応によりアクリルアミド系重合体中のカルボン酸アミド
基を分解して、イソシアネート基を経てアミノ基とし、
カチオン性に変性する。然る後その水溶液にカチオン性
化合物を添加するものである。而してそのカチオン性化
合物は、一般構造式 (ただし、R1は水素又はメチル基、R2はアミノ基又は水
酸基、−Aは一般構造式 (ただし、R3、R4、R5、R6及びR7はそれぞれ同じか又は
異なるアルキル基又はベンジル基、X-は種々のアニオン
を表わす。) で示される基を表わし、nは2〜6の整数、mは1〜4
の整数を表わす。)で示されるものである。
而して該カチオン性化合物は、ジアミン又はアミノアル
コールに、一般構造式 (ただし、R1は水素又はメチル基、−Aは一般構造式 (ただし、R3、R4、R5、R6及びR7はそれぞれ同じか又は
異なるアルキル基又はベンジル基、X-は種々のアニオン
を表わす。) で示される基を表わし、mは1〜4の整数を表わす。)
で示されるカチオン性モノマーを添加して、ミカエル付
加反応により、前記カチオン性モノマーの二重結合に、
前記ジアミン又はアミノアルコールのアミノ基を付加す
ることにより合成する。
上記一般式で示されるカチオン性モノマーのかわりに、
エステル結合を有するカチオン性モノマーを使用した場
合には、ミカエル付加反応及びホフマン反応時における
アルカリ条件によりエステル結合が切れるため、目的と
するものが得られない。
本発明に用いるアクリルアミド系重合体は、場合により
アクリルアミドの他に共重合可能な任意のモノマーと共
重合して使用することも可能である。共重合可能なモノ
マーとしては、例えばアクリルニトリル、スチレン、メ
タアクリルアミド等のノニオン性モノマー又は少量のア
ルクル酸、メタクリル酸、ビニルスルホン酸等のアニオ
ン性モノマー等も使用可能である。
作用 本発明において、ポリアクリルアミドカチオン変性物の
水溶液中において、カチオン性化合物がいかなる作用を
しているのかは必ずしも明確ではないが、次のような作
用によるものと推定される。すなわち、アクリルアミド
系重合体と次亜ハロゲン酸塩との反応において、アクリ
ルアミド系重合体のホフマン分解反応の過程においてイ
ソシアネート基が生じ、アルカリ濃度を低下させた場合
該イソシアネート基がカチオン変性物中に多く残存す
る。そしてpH調整時にこのイソシアネート基が架橋し、
水溶液がゲル化するなどして効果が低下するものと思わ
れる。
これに対し本発明のポリアクリルアミドカチオン変性物
においては、前記イソシアネート基に、カチオン性化合
物における反応性の水酸基又はアミノ基が反応して、ポ
リアクリルアミドの主鎖にカチオン性化合物の側鎖を生
じ、該側鎖における三級アミノ基又は四級アンモニウム
基が安定なカチオン性の基として作用することによるも
のと思われる。
それによって、一級及び二級アミノ基だけでは不十分な
高いpH域においても、充分な定着性及びカチオン性発現
に優れたカチオン性重合体が得られる。
発明の効果 本発明によれば、ポリアクリルアミドカチオン変性物は
長期間に亙って安定であって、これを製紙用の添加剤と
して使用した場合、製紙用添加剤として優れた効果を発
揮すると共に、長期間に亙って製紙用添加剤としての優
れた性能を維持するのである。
実施例 実施例1 撹拌機、温度計、冷却機及び滴下ロートを備えた四つ口
フラスコにエチレンジアミン15gを仕込み、温度が40℃
以上にならないように注意しながら、ジメチルアミノプ
ロピルメタアクリルアミド85.2gを滴下する。滴下終了
後、40℃で1時間、さらに55℃で2時間反応させて反応
を完結させ、カチオン性化合物を得る。
一方、平均分子量80万のポリアクリルアミドの15重量%
水溶液180gを冷却、撹拌しながら、次亜塩素酸ソーダ水
溶液(有効塩素13%)41.5gと、か性ソーダ3.8gとを含
むアルカリ性次亜塩素酸ソーダ水溶液90gを滴下し、滴
下終了後さらに60分間25℃に保存して反応を終了させ
る。次いで前記カチオン性化合物4.4gを加えて20分間反
応させ、塩酸でpH4.5に調整し、ポリアクリルアミド系
カチオン変性物を得た。
実施例2 ジメチルアミノプロピルメタアクリルアミドに変えてメ
タアクリルアミドトリメチルプロピルアンモニウムクロ
ライドの50重量%水溶液111gを使用する以外は実施例1
と同様に操作して、ポリアクリルアミドカチオン変性物
を得た。
実施例3 エチレンジアミンに変えてモノエタノールアミン15.2g
を使用する以外は実施例1と同様に操作して、ポリアク
リルアミドカチオン変性物を得た。
比較例1 平均分子量80万のポリアクリルアミドの15重量%水溶液
180gを冷却、撹拌しながら、次亜塩素酸ソーダ水溶液
(有効塩素13%)41.5gと、か性ソーダ6.2gとを含むア
ルカリセイ次亜塩素酸ソーダ水溶液90gを滴下し、滴下
終了後さらに60分間25℃に保存して反応を終了させる。
次いで亜硫酸ソーダの15重量%水溶液10gを加え、塩酸
でpH4.5に調整し、ポリアクリルアミドカチオン変性物
を得た。
比較例2 か性ソーダ6.2gを3.8gに減らす以外は比較例1と同様の
操作を行ったが、塩酸にてpH4.5に調整する時に反応溶
液はゲル化してしっまった。
試験 上記各実施例及び比較例で得られたポリアクリルアミド
カチオン変性物の製紙用添加剤としての性能を見るた
め、該ポリアクリルアミドカチオン変性物の合成直後及
び、40℃で10日間保管した後の、全カチオン基量並び
に、pH5.5の酸性抄紙系における紙の濾水性及び破裂強
度を測定した。なお40℃で10日間保管した後の紙の濾水
性及び破裂強度については、pH9.0のアルカリ抄紙系の
場合についても試験した。
全カチオン基の定量 トルイジンブルーを指示薬として、ポリビニルスルホン
酸カリウムで滴定して、全カチオン基を定量した。
濾水性 パルプ(新聞故紙)の2.5%水性分散液に前記重合体を
対パルプ0.25%添加し、カナディアンフリーネステスタ
ーにより水温18℃で濾水性試験を行った。
破裂強度 パルプ(新聞故紙)の2.5%水性分散液に前記重合体を
対パルプ0.25%添加し、タッピンスタンダードシートマ
シンを用いて坪量160g/m2となるように抄紙した。次い
で4kg/cm2で1分間プレス脱水し、表面温度105℃の回転
ドライヤーで4分間乾燥後調湿して紙を得た。そしてJI
SP8131により破裂強度を測定した。
試験結果 以上の試験による酸性抄紙系(硫酸バンド1%添加)に
おける試験結果を表−1に示す。またアルカリ抄紙系に
おける濾水性及び破裂強度の試験結果を、表−2に示
す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルカリ性領域においてアクリルアミド系
    重合体と次亜ハロゲン酸塩とを反応させた反応生成物
    と、前記アクリルアミドのアミド基に対して1〜10モル
    %相当量の、一般構造式 (ただし、R1は水素又はメチル基、R2はアミノ基又は水
    酸基、−Aは一般構造式 (ただし、R3、R4、R5、R6及びR7はそれぞれ同じか又は
    異なるアルキル基又はベンジル基、X-は種々のアニオン
    を表わす) で示される基を表わし、nは2〜6の整数、mは1〜4
    の整数を表わす) で示されるカチオン性化合物とよりなるポリアクリルア
    ミド系カチオン変性物を主成分とする、製紙用添加剤
JP19904285A 1985-09-09 1985-09-09 製紙用添加剤 Expired - Lifetime JPH0696839B2 (ja)

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US11084974B2 (en) 2018-08-29 2021-08-10 Championx Usa Inc. Use of multiple charged cationic compounds derived from polyamines for clay stabilization in oil and gas operations

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