JPH07224111A - ポリ−α−ヒドロキシアクリル酸塩水溶液の合成方法 - Google Patents
ポリ−α−ヒドロキシアクリル酸塩水溶液の合成方法Info
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Abstract
−ヒドロキシアクリル酸塩水溶液を短時間で直接、得る
ことができ、且つ、副生物の生成率の少ない当該水溶液
の合成方法を見出す。 【構成】 ポリ−α−ヒドロキシアクリル酸に対応する
ポリラクトン化合物をアルカリ水溶液と反応させて、ポ
リ−α−ヒドロキシアクリル酸塩水溶液を合成する方法
において、過酸化水素、あるいは水溶液中で過酸化水素
を発生する過酸化物を含有するアルカリ水溶液とポリ−
α−ヒドロキシアクリル酸に対応するポリラクトン化合
物とを反応させる。
Description
アクリル酸塩水溶液の合成方法に関し、特に、濃度25
重量%以上の高濃度水溶液の合成方法に関する。ポリ−
α−ヒドロキシアクリル酸ソーダ(以下、PHASと呼
ぶ)に代表されるポリ−α−ヒドロキシアクリル酸塩
(以下、PHA塩と呼ぶ)は、紙パルプや繊維品の過酸
化水素漂白安定剤、洗剤用ビルダー、キレート剤、表面
処理剤等として、工業的に重要な物質である。
リル酸に対応するポリラクトン化合物(以下、PLAC
と呼ぶ)を、対応するアルカリ物質と反応させる事によ
って得られる事が知られている。
Marvel等の論文(J.A.C.S.62,349
5頁,1940年)を初めとして、その他に、例えばソ
ルヴェー社の出願による特公昭54−5839号、同じ
く特公昭54−20995号、あるいは、ヘンケル社に
よるドイツ特許出願2,061,585号等がすでに提
案されている。
現される物質であり、
る。しかしながら、実際には、フリーの−COOH、−
OH基を持っており、全体の2/3程度がラクトン構造
を持っている。従って、現実のユニット式量は、76に
なるものと計算され、本発明の方法においても、PLA
Cのユニット式量は、76として計算している。
2,000〜1,000,000の範囲のものが対象とな
るが、さらには、平均分子量5,000〜200,000
の範囲のもの、特には、平均分子量10,000〜10
0,000のものが対象となる。平均分子量が2,000
以下、特には、1,000以下のものは過酸化水素の安
定化等のPHA塩特有の性能が期待されない。
は、従来、対応するアルカリ物質の水溶液中に、PLA
Cを投入して反応させる事が知られている。しかしなが
ら、この方法は、投入したPLACが、PHA塩として
溶解するまでには多大の時間を要するため、工業的に実
施するには、大きな問題となっている。
96803号は、PLACを水中に分散しておき、そこ
にアルカリを加える方法を提案している。
ACをスラリー化させるための水量に限度があるため、
25重量%以上のPHA塩水溶液を得る事は困難であ
る。また、アルカリ水溶液中に、PLACを単に投入す
る方法においては、上述したように、溶解に長時間を要
する他、高濃度PHA塩水溶液を得ようとする場合に
は、副反応が起こり、分子量1,000以下の分解生成
物を生じてしまうという致命的な問題がある。従って、
従来方法で、25重量%以上の高濃度品を得るには、低
濃度品を濃縮するというエネルギー的に極めて不利な方
法を取らざるを得なかった。
する課題は、濃縮工程を経る事なく、直接的に高濃度品
のPHA塩水溶液を得、しかもその際に副生物を生ずる
事なく、かつ短時間に行える方法を見出す事にある。
−ヒドロキシアクリル酸塩水溶液の製造工程を鋭意検討
した結果、アルカリ水溶液中に、過酸化水素あるいは水
溶液中で過酸化水素を発生する過酸化物を含有させてお
き、その中に、PLACを投入させると、副生物の発生
が少なく、しかも短時間に溶解させられる事を見出し、
本発明を完成するに至った。
シアクリル酸に対応するラクトン化合物(PLAC)を
アルカリ水溶液と反応させて、ポリ−α−ヒドロキシア
クリル酸塩水溶液を合成する際、過酸化水素あるいは水
溶液中で過酸化水素を発生する過酸化物を含有するアル
カリ水溶液と、PLACとを反応させる事を特徴とする
ポリ−α−ヒドロキシアクリル酸塩水溶液の合成方法に
関する。
ル酸を水中で重合させ、水不溶性の湿潤ケーキとして得
られる。必要があれば、それを乾燥して、乾燥PLAC
を得る事も可能である。しかしながら、PHA塩水溶液
の形態で最終製品とする場合には、一般的には、PLA
Cを乾燥する必要はなく、湿潤ケーキの形で後工程にま
わすのが通常である。
は、乾燥品であっても、湿潤ケーキであっても、どちら
でも実施可能であるが、湿潤ケーキを扱う場合におい
て、特に本発明の方法の有利性が発揮される。
事はなく、苛性ソーダ、苛性カリ、炭酸ソーダ、炭酸水
素ナトリウム、アンモニア等の無機アルカリ類、ジメチ
ルアミン、ジエチルアミン、ジエタノールアミン等の有
機アルカリ物質が使用可能であり、特に苛性ソーダが代
表的である。
業製品で良く、使用する際の形態としての濃度は、限定
される事は無いが、20%〜65%の範囲のものを使用
するのが良い。本発明が対象とする水溶液中で過酸化水
素を発生する過酸化物は、炭酸ソーダ−過酸化水素付加
物(通常過炭酸ソーダとも呼ばれている。)、尿素−過
酸化水素付加物、硫酸ソーダ−塩化ナトリウム−過酸化
水素付加物、過硼酸ソーダ等を言うが、中でも、炭酸ソ
ーダ−過酸化水素付加物が代表的である。これらの過酸
化物は、水中において溶解した際には、過酸化水素を遊
離させるため、本発明における化学的働きは、過酸化水
素と同等であるので、便宜上、以下過酸化水素を代表と
して説明する。
ト式量に対して0.005〜2.00倍モルの範囲で使
用するのが良く、特には、0.01〜1.00倍モル、
さらには、0.02〜0.5倍モルの範囲が良い。過酸
化水素の使用量が、PLACのユニット式量に対して
0.005倍モル以下の場合には、本発明の目的を果た
す事は困難である。また、過酸化水素のモル比が、2.
00倍以上とする事は、仕込みの都合上、現実に困難で
あり、しかも不経済である。
熱を伴う。工程中の温度範囲は、10〜60℃が良く、
さらには、15〜50℃、特には、20〜40℃の範囲
にコントロールするのが良い。過酸化水素が充分に含有
されていれば、副生物の発生の面からは、特に温度コン
トロールする必要はないが、温度60℃を越えて運転し
た場合には、SUS製の反応器を使用した時に錆の発生
が見られる事がある。温度50℃の場合でも、使用する
アルカリ量が少ないと、錆の発生が起こる。
PLACのユニット式量に対して0.5〜1.70倍モ
ルが良く、さらには、0.8〜1.2倍、特には、0.
95〜1.1倍が良い。アルカリの使用量が1.0倍モ
ル以下であると、SUS製反応器に錆の発生が見られる
事がある。また、アルカリの使用量が1.7倍モル以上
であると、副生物が生成しやすくなる。
めて重要である。すなわち、本発明の方法においては、
過酸化水素を含んだアルカリ水溶液中に、PLACを投
入する事が不可欠であり、後の比較例で示されるよう
に、この添加方法から逸脱した場合には、副生物が生成
するという致命的な欠陥が生じる。
液を得ようとした場合、特開平2−296803の方法
(PLACをスラリー化し、そこにアルカリ液を投入す
る方法。)を採用しても、スラリー化は出来ず、実際上
撹拌は不可能である。さらに、強引に反応させても、副
反応が起こり、収率の低下は避けられない。
入する方法でも、過酸化水素無しで行った場合には、副
反応が起こり、収率の低下が起こる。
中に予め過酸化水素を添加しておく事が基本的な手法で
あるが、反応の途中で過酸化水素を追加する事も可能で
ある。さらに、過酸化水素の添加方法として、PLAC
と同時に添加する事も可能である。また、湿潤PLAC
ケーキ中に、過酸化水素を含ませておき、それによっ
て、反応系内に過酸化水素を供給する方法も可能であ
る。
ラクトン環のアルカリ加水分解であるが、PLACがP
HA塩に変化するまでの過程においては、固−液共存系
であり、しかも過渡的にPLAC表面に濃厚PHA塩液
が生成するため、現実には複雑な現象を伴う。
の途中において、ラクトンの一部が加水分解を受け、ラ
クトン部とカルボキシレート部が共存する状態となり、
この時の界面付近の高分子溶液側の粘性が、後に完全溶
解した際のPHA塩溶液の粘性よりも高く、この高粘性
薄膜状物質で、PLACの固体表面が覆われると、液側
と固体側との接触が著しく阻害される。
水溶液中にPLACを投入するが、その際、PLAC固
体表面に、この高粘性膜が生じ、固体内部と液側との接
触が阻害され、そのために、完全溶解させるには、多大
の時間を必要とする。
とアルカリが接触すると、副生物として、分子量1,0
00以下のカルボン酸類(ピルビン酸、酢酸等)が副生
し、これらは、PHA塩としての性能(過酸化水素の安
定化作用等)を持たないため、これらは、収率上のロス
となる。副生物の発生は、特に温度が高い時、及びアル
カリ濃度が高い時に著しい。
明らかではないが、ラクトン環を効率良く開かせるよう
な触媒作用を持っているものと推定される。すなわち、
過酸化水素無しで、単にアルカリと接触させた場合に
は、ラクトン環のラクトン部位の開裂(正規な反応)の
他に、炭素−炭素結合部位の方が開裂してしまうような
副反応が起こり、それによって、モノマーあるいはダイ
マー単位での副生物が生成するものと思われる。それに
対し、過酸化水素が存在すると、ラクトン部位の開裂が
優先的に、しかも速やかに起こり、モノマー単位あるい
はダイマー単位での主鎖切断は起こり難くなるものと推
定される。
ら、NaCl等の塩素化合物を不純物として含有してお
り、このため過酸化水素と反応させた際、若干の塩素ガ
スが発生する。これにより、条件によっては、SUS製
容器や撹拌装置に腐食が起こる。腐食を避けるために
は、前述したように、反応温度を40℃以下にコントロ
ールする事や、アルカリ量を充分使用する事が必要であ
る。
濃縮して水分を蒸発させるというエネルギー的に見て不
経済な工程を経ないで、直接高濃度のPHA塩水溶液を
効率良く得る事が可能であると共に、副生物の生成も極
めて少ないため、本発明は、工業的に大きな意義あるも
のとなる。
の)、温度計、コンデンサーを具備した500ml容量
の四つ口フラスコに29.6%のNaOH水110.6
g(0.8182モル)、所定量の水(実施例1の場合
98.66g)、所定量の60%過酸化水素(実施例
1の場合、4.64g)を入れ、これに純分含有率7
2.2%の湿潤PLAC86.1g(0.8182ユニ
ット式量相当)を10分間で添加した。全体の仕込み量
は、300gであり、目標とするPHAS濃度は30%
である。(実施例2〜13の仕込み量については、全体
の仕込み数量を300gとし、必要な過酸化水素液量、
PLAC量、NaOH量の合計値を差し引いた分を水の
量とする。実施例7の場合には、過酸化水素の代わりに
炭酸ソーダ−過酸化水素付加物を使用した。) 液温度は、初め20℃であったが、発熱による温度上昇
後は40℃を保った。1hr以内に、均一系となった。
反応後、HPLCにて分析し、PHAS濃度と、副生物
の濃度を求め、PHASの収率と、副生物の生成率を計
算した。また、撹拌羽根及び撹拌棒の腐食の様子を観察
し、錆の発生を調べた。得られた結果を表1に示す。
の)、温度計、コンデンサーを具備した500ml容量
の四つ口フラスコに29.6%のNaOH水147.4
g(1.0909モル)、所定量の水(実施例14の場
合、31.6g)、所定量の60%過酸化水素(実施例
14の場合、6.2g)を入れ、これに純分含有率7
2.2%の湿潤PLAC114.8g(1.0909ユ
ニット式量相当)を20分間で添加した。(全体の仕込
み量=300g、PHASの目標濃度は、40%であ
る。) (実施例15〜17の仕込みについては、、全体の仕込
み数量を300gとし、必要な過酸化水素液量、PLA
C量、NaOH量の合計値を差し引いた分を水の量とす
る。) 液温度は、初め20℃であったが、発熱による温度上昇
後は40℃を保った。1hr以内に、均一系となった。
反応後、HPLCにて分析し、PHAS濃度と、副生物
の濃度を求め、PHASの収率と、副生物の生成率を計
算した。また、撹拌棒及び羽根に対する錆の発生を観察
した。得られた結果を表1に示す。
加しておくのではなく、PLACの供給と同時に系内に
添加する他は、実施例1と同様にして反応させた。1h
r以内に均一系となった。得られた結果を表1に示す。
4と全く同様にして行った。均一系になるには、8hr
を要した。得られた結果を表2に示す。
と全く同様にして行った。均一系になるには、8hrを
要した。得られた結果を表2に示す。
AC114.8g(1.0909ユニット式量相当)、
水 37.8g、を入れた。これを撹拌しようと試みた
が、回転不可能であり、スラリー化は全く出来なかっ
た。撹拌羽根の位置を上げ、固形分の上で回転させるよ
うにし、29.6%NaOH147.4g(1.090
9モル)を10分間で添加した。系内は、ガム状とな
り、温度コントロール不可能となった。均一系になるに
は、12hrを要した。得られた結果を表2に示す。
(K2S2O8) を使用した他は、実施例7と同様にして行っ
た。均一系になるには、2hrを要した。得られた結果
を表2に示す。
同様にして行った。均一系になるには、2hrを要し
た。得られた結果を表2に示す。
水溶液の合成方法
Claims (5)
- 【請求項1】 ポリ−α−ヒドロキシアクリル酸に対応
するポリラクトン化合物をアルカリ水溶液と反応させ
て、ポリ−α−ヒドロキシアクリル酸塩水溶液を合成す
る際、過酸化水素、あるいは水溶液中で過酸化水素を発
生する過酸化物を含有するアルカリ水溶液とポリ−α−
ヒドロキシアクリル酸に対応するポリラクトン化合物と
を反応させる事を特徴とするポリ−α−ヒドロキシアク
リル酸塩水溶液の合成方法。 - 【請求項2】 過酸化水素、あるいは水溶液中で過酸化
水素を発生する過酸化物の使用量が、ポリ−α−ヒドロ
キシアクリル酸に対応するポリラクトン化合物のユニッ
ト式量に対して、0.005〜2.00倍モルである事
を特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 アルカリの使用量が、ポリ−α−ヒドロ
キシアクリル酸に対応するポリラクトン化合物のユニッ
ト式量に対して、0.5〜1.7倍モルである事を特徴
とする請求項1〜2記載の方法。 - 【請求項4】 反応温度が、10〜60℃である事を特
徴とする請求項1〜3項記載の方法。 - 【請求項5】 得られるポリ−α−ヒドロキシアクリル
酸塩水溶液の濃度が、25重量%以上である請求項1〜
4記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03757194A JP3516477B2 (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | ポリ−α−ヒドロキシアクリル酸塩水溶液の合成方法 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07224111A true JPH07224111A (ja) | 1995-08-22 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1288231A1 (en) * | 2001-08-27 | 2003-03-05 | Nippon Peroxide Co., Ltd. | Method for preparing poly-alpha-hydroxyacrylate aqueous solution |
JP2007262159A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Nippon Shokubai Co Ltd | ポリビニルピロリドンの製造方法 |
CN113754808A (zh) * | 2020-06-01 | 2021-12-07 | 山东泰和水处理科技股份有限公司 | 一种聚α-羟基丙烯酸的制备方法 |
-
1994
- 1994-02-14 JP JP03757194A patent/JP3516477B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1288231A1 (en) * | 2001-08-27 | 2003-03-05 | Nippon Peroxide Co., Ltd. | Method for preparing poly-alpha-hydroxyacrylate aqueous solution |
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JP2007262159A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Nippon Shokubai Co Ltd | ポリビニルピロリドンの製造方法 |
CN113754808A (zh) * | 2020-06-01 | 2021-12-07 | 山东泰和水处理科技股份有限公司 | 一种聚α-羟基丙烯酸的制备方法 |
CN113754808B (zh) * | 2020-06-01 | 2022-11-01 | 山东泰和水处理科技股份有限公司 | 一种聚α-羟基丙烯酸的制备方法 |
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