JPH11263815A - Water-soluble copolymer (salt) containing sulfo group and carboxy group - Google Patents

Water-soluble copolymer (salt) containing sulfo group and carboxy group

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JPH11263815A
JPH11263815A JP8825598A JP8825598A JPH11263815A JP H11263815 A JPH11263815 A JP H11263815A JP 8825598 A JP8825598 A JP 8825598A JP 8825598 A JP8825598 A JP 8825598A JP H11263815 A JPH11263815 A JP H11263815A
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JP
Japan
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salt
acid group
copolymer
water
concentration
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Withdrawn
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JP8825598A
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Japanese (ja)
Inventor
Taro Kanamori
太郎 金森
Keiichi Bessho
啓一 別所
Makoto Higami
誠 樋上
Katsuhiro Ishikawa
克廣 石川
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Original Assignee
JSR Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wafer-soluble copolymer (salt) comprising a sulfo group and a carboxy group which shows an extremely good dispersibility and dispersion stability in a superfine particle dispersion. SOLUTION: This is a copolymer (salt) obtd. by copolymerizing monomer components comprising a sulfo acid group-contg. monomer and a carboxy group contg.-monomer, with a wt. average mol.wt. of 10,000-500,000 and an allowable concn. of insol. calcium of 200 mg/L or more when 100 mg/L of this copolymer (salt) is added under the condition of a temp. of 90 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、分散性に優れたス
ルホン酸基およびカルボン酸基含有水溶性共重合体
(塩)に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a water-soluble copolymer (salt) containing a sulfonic acid group and a carboxylic acid group and having excellent dispersibility.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、炭酸カルシウム、クレー、酸化チ
タン、アルミナなどの無機顔料、セメント、石膏などの
水硬性無機材料、石炭、コークス、ピッチなどの燃料、
染料などを水に分散させるための分散剤として、水性分
散剤が一般に広く用いられている。これらの水性分散剤
としては、例えばポリアクリル酸、およびその共重合
体、エチレン、イソブチレン、アミレン、ヘキセン、ジ
イソブチレンなどのオレフィン類と無水マレイン酸で代
表されるα,β−不飽和ジカルボン酸無水物との共重合
体、ポリマレイン酸などのポリカルボン酸系重合体など
のポリカルボン酸系分散剤のほか、ナフタレンスルホン
酸の縮合物の塩、リグニンスルホン酸ナトリウム、ポリ
スチレンスルホン酸ナトリウムなどのスルホン酸系分散
剤が知られている。このように、水溶性高分子は、その
特性を利用して微粒子分散剤として工業的に広く利用さ
れており、近年さらに超微粒子化への要望が高まってい
る。しかしながら、従来の水溶性高分子分散剤の超微粒
子に対する分散能は、いまだ充分とはいえない。
2. Description of the Related Art Conventionally, inorganic pigments such as calcium carbonate, clay, titanium oxide, and alumina; hydraulic inorganic materials such as cement and gypsum; fuels such as coal, coke, and pitch;
Aqueous dispersants are generally widely used as dispersants for dispersing dyes and the like in water. Examples of these aqueous dispersants include polyacrylic acid, copolymers thereof, α, β-unsaturated dicarboxylic anhydrides represented by olefins such as ethylene, isobutylene, amylene, hexene, diisobutylene and maleic anhydride. Polycarboxylic acid-based dispersants, such as copolymers with polysaccharides, polycarboxylic acid-based polymers such as polymaleic acid, and salts of condensates of naphthalenesulfonic acid, sulfonic acids such as sodium ligninsulfonate and sodium polystyrenesulfonate System dispersants are known. As described above, the water-soluble polymer is widely used industrially as a fine particle dispersant utilizing its properties, and in recent years, the demand for ultrafine particles has been increasing. However, the dispersing ability of the conventional water-soluble polymer dispersant to ultrafine particles is not yet sufficient.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
的課題を背景になされたものであり、超微粒子分散にお
いて極めて優れた分散性、分散安定性を有するスルホン
酸基およびカルボン酸基含有水溶性共重合体(塩)を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the conventional technical problems, and has a sulfonic acid group and a carboxylic acid group having extremely excellent dispersibility and dispersion stability in ultrafine particle dispersion. It is intended to provide a water-soluble copolymer (salt).

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、スルホン酸基
含有単量体およびカルボン酸基含有単量体を含む単量体
成分を共重合して得られる共重合体(塩)であって、重
量平均分子量が1万〜50万、かつ、90℃の条件下
で、この共重合体(塩)を100mg/L添加した場合
のカルシウムの不溶化濃度が200mg/L以上、好ま
しくは280mg/L以上であることを特徴とするスル
ホン酸基およびカルボン酸基含有水溶性共重合体(塩)
を提供するものである。ここで、本発明の共重合体
(塩)は、シリカ濃度210mg/L(SiO2
算)、マグネシウム濃度49mg/L(Mg換算)、炭
酸水素ナトリウム濃度420mg/L(NaHCO3
算)、pH9、70℃の条件下で、この共重合体(塩)
を100mg/L添加した場合の140時間後に生成し
ている析出物の平均粒径が1,000nm以下であるこ
とが好ましい。
The present invention relates to a copolymer (salt) obtained by copolymerizing a monomer component containing a sulfonic acid group-containing monomer and a carboxylic acid group-containing monomer. When the weight average molecular weight is 10,000 to 500,000 and the copolymer (salt) is added at 100 mg / L under the condition of 90 ° C., the insolubilizing concentration of calcium is 200 mg / L or more, preferably 280 mg / L. Water-soluble copolymer (salt) containing a sulfonic acid group and a carboxylic acid group
Is provided. Here, the copolymer (salt) of the present invention has a silica concentration of 210 mg / L (in terms of SiO 2 ), a magnesium concentration of 49 mg / L (in terms of Mg), a sodium hydrogencarbonate concentration of 420 mg / L (in terms of NaHCO 3 ), a pH of 9, Under the condition of 70 ° C., this copolymer (salt)
Is preferably 140 nm or less after addition of 100 mg / L, and the average particle size of the precipitate is preferably 1,000 nm or less.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明のスルホン酸基およびカル
ボン酸基含有水溶性共重合体(塩)を構成するスルホン
酸基含有単量体としては、スルホン酸基を含み重合可能
な二重結合をする単量体であれば特に限定されないが、
例えば、下記一般式(I)で表される共役ジエンスルホ
ン酸(例えば、2−メチル−1,3−ブタジエン−1−
スルホン酸) (式中、R1 〜R6 は水素原子、炭素数1〜8のアルキ
ル基、炭素数6〜20のアリ−ル基または−SO3 Xで
あり、ここでXは水素原子、金属原子、アンモニウム
基、もしくはアミノ基であり、R1 〜R6 の少なくとも
一つは−SO3 Xである)、(メタ)アクリルアミド−
2−メチルプロパンスルホン酸、下記一般式(II) で表
される不飽和(メタ)アリルエーテル系単量体(例え
ば、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン
酸、3−メタアリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスル
ホン酸)、
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The sulfonic acid group-containing monomer constituting the sulfonic acid group- and carboxylic acid group-containing water-soluble copolymer (salt) of the present invention includes a sulfonic acid group-containing polymerizable double bond. The monomer is not particularly limited as long as
For example, a conjugated diene sulfonic acid represented by the following general formula (I) (for example, 2-methyl-1,3-butadiene-1-
Sulfonic acid) (Wherein, R 1 to R 6 are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms or —SO 3 X, wherein X is a hydrogen atom, a metal atom, An ammonium group or an amino group, and at least one of R 1 to R 6 is —SO 3 X), (meth) acrylamide—
2-methylpropanesulfonic acid, an unsaturated (meth) allyl ether monomer represented by the following general formula (II) (for example, 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, 3-methallyloxy-2-hydroxypropane) Sulfonic acid),

【0006】[0006]

【化1】 Embedded image

【0007】〔式中、R7 は水素原子または炭素数1〜
8のアルキル基、a〜dは同一または異なり、0または
1〜100の整数を示し(ただし、a+b+c+d=0
〜100)、(OC2 4 )単位と(OC3 6 )単位
とは、任意の順序で結合しており、Y,Zはスルホン酸
基または水酸基であり、Y,Zの少なくとも一方はスル
ホン酸基である〕、2−ヒドロキシ−3−アクリルアミ
ドプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、メタリル
スルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、イ
ソアミレンスルホン酸、またはこれらの塩類などが挙げ
られる。好ましくは、2−メチル−1,3−ブタジエン
−1−スルホン酸、(メタ)アクリルアミド−2−メチ
ルプロパンスルホン酸、3−アリロキシ−2−ヒドロキ
シプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、またはこ
れらの塩類である。これらのスルホン酸基を含み重合可
能な二重結合を有する単量体は、1種単独で使用するこ
とも、あるいは2種以上を混合して用いることもでき
る。これらのスルホン酸基を含み重合可能な二重結合を
有する単量体の使用量は、単量体成分中に、2〜80モ
ル%、好ましくは5〜50モル%、さらに好ましくは1
0〜35モル%であり、2モル%未満では、得られる共
重合体(塩)の界面活性能、分散能、繊維処理能などが
充分でなく、一方、80モル%を超える場合にも同様に
これらの性能が満足されない場合がある。
[Wherein R 7 is a hydrogen atom or a group having 1 to 1 carbon atoms.
8 are the same or different, and represent 0 or an integer of 1 to 100 (provided that a + b + c + d = 0
-100), the (OC 2 H 4 ) unit and the (OC 3 H 6 ) unit are bonded in an arbitrary order, Y and Z are sulfonic acid groups or hydroxyl groups, and at least one of Y and Z is Sulfonic acid group], 2-hydroxy-3-acrylamidopropanesulfonic acid, styrenesulfonic acid, methallylsulfonic acid, vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, isoamylenesulfonic acid, or salts thereof. Preferably, 2-methyl-1,3-butadiene-1-sulfonic acid, (meth) acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, styrenesulfonic acid, or salts thereof. is there. These monomers containing a sulfonic acid group and having a polymerizable double bond can be used alone or in combination of two or more. The amount of the monomer having a polymerizable double bond containing a sulfonic acid group is 2 to 80 mol%, preferably 5 to 50 mol%, and more preferably 1 to 50 mol% in the monomer component.
0 to 35 mol%, and if it is less than 2 mol%, the resulting copolymer (salt) will not have sufficient surface activity, dispersing ability, fiber treatment ability, etc. In some cases, these performances are not satisfied.

【0008】また、カルボン酸を構成単位として含む単
量体としては、カルボン酸基を含み重合可能な二重結合
を有する単量体であれば特に限定されないが、例えば、
アクリル酸、メタクリル酸、α−ハロアクリル酸、マレ
イン酸、イタコン酸、ビニル酢酸、アリル酢酸、フマル
酸、フォスフィノカルボン酸、β−カルボン酸、または
これらの塩類などが挙げられる。好ましくは、アクリル
酸、メタクリル酸、またはこれらの塩類が良い。これら
のカルボン酸基を含み重合可能な二重結合を有する単量
体は、1種単独で使用することも、あるいは2種以上を
混合して用いることもできる。これらのカルボン酸基を
含み重合可能な二重結合を有する単量体の使用量は、9
8〜20モル%、好ましくは95〜50モル%、さらに
好ましくは90〜65モル%であり、20モル%未満で
は、得られる共重合体(塩)の界面活性能、分散能、繊
維処理能などが充分でなく、一方、98モル%を超える
場合にも、同様にこれらの性能が満足されない場合があ
る。
The monomer containing a carboxylic acid as a constituent unit is not particularly limited as long as it contains a carboxylic acid group and has a polymerizable double bond.
Examples include acrylic acid, methacrylic acid, α-haloacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, vinyl acetic acid, allyl acetic acid, fumaric acid, phosphinocarboxylic acid, β-carboxylic acid, and salts thereof. Preferably, acrylic acid, methacrylic acid, or salts thereof are good. These monomers containing a carboxylic acid group and having a polymerizable double bond can be used alone or in combination of two or more. The amount of the monomer having a polymerizable double bond containing a carboxylic acid group is 9
It is from 8 to 20 mol%, preferably from 95 to 50 mol%, more preferably from 90 to 65 mol%, and if it is less than 20 mol%, the obtained copolymer (salt) has surface activity, dispersing ability and fiber treatment ability. However, when the content is not sufficient, and when the content exceeds 98 mol%, these properties may not be similarly satisfied.

【0009】さらに、本発明のスルホン酸基およびカル
ボン酸基を有する水溶性共重合体(塩)において、スル
ホン酸基、カルボン酸基を構成単位として含む単量体以
外に、これらと共重合可能な他の単量体を1種または2
種以上共重合することも可能である。この共重合可能な
他の単量体としては、例えば、ビニルアルコール、アリ
ルアルコール、メチルビニルアルコール、エチルビニル
アルコール、ビニルグリコール酸などの不飽和アルコー
ル類、ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、ヒドロ
キシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル
(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ
(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ
(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アク
リレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、ポリ
テトラメチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、
ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレー
ト、ブタンジオール(メタ)アクリレート、ヘキサンジ
オール(メタ)アクリレートなどの水酸基含有(メタ)
アクリル酸エステル類、スチレン、α−メチルスチレ
ン、ビニルトルエン、p−メチルスチレンなどの芳香族
ビニル化合物、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)ア
クリル酸エチル、(メタ)アクリル酸オクチルなどの
(メタ)アクリル酸アルキルエステル類、ブタジエン、
イソプレン、2−クロル−1,3−ブタジエン、1−ク
ロル−1,3−ブタジエンなどの脂肪族共役ジエン、
(メタ)アクリロニトリルなどのビニルシアン化合物な
どが挙げられる。これらの他の単量体を共重合させる場
合には、単量体成分中に、30モル%以下であることが
好ましい。
Further, in the water-soluble copolymer (salt) having a sulfonic acid group and a carboxylic acid group of the present invention, in addition to a monomer containing a sulfonic acid group and a carboxylic acid group as constituent units, it is possible to copolymerize with these. One or two other monomers
It is also possible to copolymerize more than one kind. Examples of the other copolymerizable monomer include unsaturated alcohols such as vinyl alcohol, allyl alcohol, methyl vinyl alcohol, ethyl vinyl alcohol, and vinyl glycolic acid, hydroxymethyl (meth) acrylate, and hydroxyethyl (meth). ) Acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, glycerol mono (meth) acrylate, glycerol di (meth) acrylate, polytetramethylene glycol mono (meth) acrylate,
Hydroxyl-containing (meth) such as polytetramethylene glycol di (meth) acrylate, butanediol (meth) acrylate, and hexanediol (meth) acrylate
Acrylic esters, aromatic vinyl compounds such as styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, and p-methylstyrene; (meth) methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, and octyl (meth) acrylate ) Alkyl acrylates, butadiene,
Aliphatic conjugated dienes such as isoprene, 2-chloro-1,3-butadiene and 1-chloro-1,3-butadiene;
Examples thereof include vinyl cyanide compounds such as (meth) acrylonitrile. When these other monomers are copolymerized, the content is preferably 30 mol% or less in the monomer components.

【0010】本発明において提供されるスルホン酸基お
よびカルボン酸基含有水溶性共重合体(塩)の製造方法
は、下記のとおりである。例えば、上記単量体を過酸化
水素、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムなどの公知の
重合開始剤の存在下、反応温度を、通常、20〜200
℃、好ましくは40〜150℃で、0.1〜20時間、
好ましくは1〜15時間にわたり重合反応させ共重合体
(塩)を製造することができる。90℃の条件下でこの
共重合体(塩)を100mg/L添加した場合のカルシ
ウムの不溶化濃度(ゲル化することなく可溶化できる最
大許容濃度)を200mg/L以上とするために、重合
処方を調整することができる。その処方には種々の方法
が使用できるが、一つの処方として、重合に使用する単
量体成分を逐次添加し重合を行うことができる。ここ
で、逐次重合とは、単位時間あたり一定量で、あるいは
添加量を変量させて単量体成分を重合系に所定時間内に
投入することである。通常、逐次添加時間は、1時間以
上、好ましくは4時間以上、さらに好ましくは8時間以
上である。逐次添加を行うと、得られる共重合体(塩)
の組成分布幅が狭くなり、90℃の条件下でこの共重合
体(塩)を100mg/L添加した場合のカルシウムの
不溶化濃度を高めることができる。
The method for producing the water-soluble copolymer (salt) containing a sulfonic acid group and a carboxylic acid group provided in the present invention is as follows. For example, the reaction temperature of the above monomer in the presence of a known polymerization initiator such as hydrogen peroxide, sodium persulfate and potassium persulfate is usually adjusted to 20 to 200.
° C, preferably at 40 to 150 ° C for 0.1 to 20 hours,
Preferably, the polymerization reaction is carried out for 1 to 15 hours to produce a copolymer (salt). In order to make the calcium insolubilizing concentration (maximum permissible concentration that can be solubilized without gelling) 200 mg / L or more when 100 mg / L of this copolymer (salt) is added at 90 ° C., Can be adjusted. Various methods can be used for the prescription, but as one prescription, the polymerization can be carried out by sequentially adding the monomer components used for the polymerization. Here, the term "sequential polymerization" means to introduce a monomer component into a polymerization system in a predetermined amount per unit time or in a variable amount. Usually, the sequential addition time is 1 hour or more, preferably 4 hours or more, and more preferably 8 hours or more. Copolymer (salt) obtained by successive addition
Of the composition distribution becomes narrower, and the concentration of calcium insolubilized when 100 mg / L of this copolymer (salt) is added at 90 ° C. can be increased.

【0011】上記共重合反応において、反応を円滑に行
うため重合溶媒を用いることができ、この重合溶媒とし
ては、水、または、水と混合可能な有機溶剤と水との混
合物などを用いることができる。この有機溶剤の具体例
としては、水と混合可能であれば特に限定されないが、
例えばテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、アル
コール類などが挙げられる。
In the above copolymerization reaction, a polymerization solvent can be used in order to smoothly carry out the reaction. As the polymerization solvent, water or a mixture of water and an organic solvent miscible with water can be used. it can. Specific examples of the organic solvent are not particularly limited as long as they can be mixed with water,
Examples include tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, alcohols and the like.

【0012】本発明では、共重合体(塩)濃度100m
g/L、90℃の条件下で、カルシウムの不溶化濃度を
200mg/L以上、好ましくは280mg/L以上と
する必要があり、カルシウムの不溶化濃度が200mg
/L未満であると、組成分布幅が広いため、界面活性
能、分散能、繊維処理能が不充分となる。
In the present invention, the copolymer (salt) concentration is 100 m
Under the conditions of g / L and 90 ° C., the calcium insolubilizing concentration needs to be 200 mg / L or more, preferably 280 mg / L or more.
If it is less than / L, the composition distribution width is wide, so that the surface activity, dispersing ability, and fiber treating ability are insufficient.

【0013】また、本発明の共重合体(塩)は、シリカ
濃度210mg/L(SiO2 換算)、マグネシウム濃
度49mg/L(Mg換算)、炭酸水素ナトリウム濃度
420mg/L(NaHCO3 換算)、pH9、70℃
の条件下で、この共重合体(塩)を100mg/L添加
した場合の140時間後に生成している析出物の平均粒
径を好ましくは1,000nm以下、さらに好ましくは
800nm以下、特に好ましくは500nm以下とする
ことが望ましい。1,000nmを超えると、分散能、
分散安定能が不充分となる。この析出物の平均粒径の調
整は、例えば上記のような逐次重合などによって達成す
ることができる。
The copolymer (salt) of the present invention has a silica concentration of 210 mg / L (in terms of SiO 2 ), a magnesium concentration of 49 mg / L (in terms of Mg), a sodium hydrogen carbonate concentration of 420 mg / L (in terms of NaHCO 3 ), pH 9, 70 ° C
Under the conditions described above, the average particle size of the precipitate formed 140 hours after the addition of 100 mg / L of the copolymer (salt) is preferably 1,000 nm or less, more preferably 800 nm or less, and particularly preferably. It is desirable that the thickness be 500 nm or less. If it exceeds 1,000 nm, the dispersing ability,
Dispersion stability becomes insufficient. The adjustment of the average particle size of the precipitate can be achieved by, for example, the above-described sequential polymerization.

【0014】さらに、本発明において提供されるスルホ
ン酸基およびカルボン酸基含有水溶性共重合体(塩)の
分子量は、1万〜50万、好ましくは2万〜30万、さ
らに好ましくは4万〜30万である。1万未満では、安
定した分散能、繊維処理能が得られない場合があり、一
方、50万を超えると、ゲル化などを伴い取り扱いが困
難となる。
Further, the molecular weight of the water-soluble copolymer (salt) containing a sulfonic acid group and a carboxylic acid group provided in the present invention is 10,000 to 500,000, preferably 20,000 to 300,000, more preferably 40,000. ~ 300,000. If it is less than 10,000, stable dispersing ability and fiber treatment ability may not be obtained. On the other hand, if it exceeds 500,000, handling becomes difficult due to gelation and the like.

【0015】なお、このようにして得られる本発明のス
ルホン酸基およびカルボン酸基含有水溶性共重合体
(塩)のカチオン種は、特に限定されるものでないが、
水溶性にするためには、水素、アルカリ金属、アルカリ
土類金属、アンモニウム、アミンなどが好ましい。上記
アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウムなどを、
アミンとしてはメチルアミン、エチルアミン、プロピル
アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチル
アミン、ブチルアミンジブチルアミン、トリブチルアミ
ンなどのアルキルアミン、エチレンジアミン、ジエチレ
ントリアミン、トリエチレンテトラミンなどのポリアミ
ン、モルホリン、ピペリジンなどを、アルカリ土類金属
としてはカルシウム、マグネシウムなどを例示すること
ができる。好ましくは、水素、ナトリウム、カリウムで
ある。また、これらのカチオン種は、種々のイオン交換
技法により他種のカチオン種と相互に交換することが可
能である。
The cation type of the water-soluble copolymer (salt) containing a sulfonic acid group and a carboxylic acid group of the present invention thus obtained is not particularly limited.
In order to make the compound water-soluble, hydrogen, an alkali metal, an alkaline earth metal, ammonium, an amine and the like are preferable. Examples of the alkali metal include sodium and potassium.
Examples of the amine include alkylamines such as methylamine, ethylamine, propylamine, dimethylamine, diethylamine, triethylamine, butylamine dibutylamine and tributylamine; polyamines such as ethylenediamine, diethylenetriamine and triethylenetetramine; morpholine and piperidine; and alkaline earth metals. Examples thereof include calcium and magnesium. Preferably, they are hydrogen, sodium, and potassium. These cation species can be exchanged with other cation species by various ion exchange techniques.

【0016】本発明のスルホン酸基およびカルボン酸基
含有水溶性共重合体(塩)は、スルホン酸基含有単量体
およびカルボン酸基含有単量体以外の単量体に基づく構
成成分が導入されることにより、分散剤分子の広がり、
有機材料および無機材料への吸着能力が制御されるなど
の作用が得られ、種々の微粒子において、分散能、分散
安定能などが改善される場合がある。本発明のスルホン
酸基およびカルボン酸基含有水溶性共重合体(塩)は、
分散剤として種々の分散体の分散に使用され、分散体組
成物として使用される。この分散体としては、固形燃
料、セメント、染料及び/または顔料、金属酸化物、あ
るいはボイラー、熱交換機、凝縮器、配管に生成スケー
ルが挙げられる。また、本発明のスルホン酸基およびカ
ルボン酸基含有水溶性共重合体(塩)は、従来と同様に
水に溶解、あるいは乳化して繊維処理剤として用いるこ
とができる。さらに、本発明のスルホン酸基およびカル
ボン酸基含有水溶性共重合体(塩)は、上記用途以外に
もカーボンブラック、炭素繊維の分散剤、農薬、肥料、
飼料などの界面活性剤、合成ゴム、合成樹脂、エマルジ
ョン用乳化剤、化粧品用界面活性剤などの分野に使用す
ることができる。
The water-soluble copolymer (salt) containing a sulfonic acid group and a carboxylic acid group of the present invention contains a component based on a monomer other than the sulfonic acid group-containing monomer and the carboxylic acid group-containing monomer. The spread of the dispersant molecules,
An effect such as control of the adsorption ability to an organic material and an inorganic material is obtained, and in various kinds of fine particles, the dispersing ability, the dispersion stabilizing ability and the like may be improved. The sulfonic acid group and carboxylic acid group-containing water-soluble copolymer of the present invention (salt)
It is used as a dispersant in the dispersion of various dispersions and is used as a dispersion composition. Such dispersions include solid fuels, cements, dyes and / or pigments, metal oxides, or scales formed in boilers, heat exchangers, condensers, and piping. Further, the water-soluble copolymer (salt) containing a sulfonic acid group and a carboxylic acid group of the present invention can be dissolved or emulsified in water and used as a fiber treatment agent as in the conventional case. Furthermore, the water-soluble copolymer (salt) containing a sulfonic acid group and a carboxylic acid group of the present invention may be used for carbon black, carbon fiber dispersant, agricultural chemical, fertilizer,
It can be used in fields such as surfactants for feeds, synthetic rubbers, synthetic resins, emulsifiers for emulsions and surfactants for cosmetics.

【0017】[0017]

【実施例】以下、実施例を挙げ、本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもの
ではない。なお、実施例中の%および部は、特に断らな
い限り重量基準である。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples. The percentages and parts in the examples are on a weight basis unless otherwise specified.

【0018】実施例中の重量平均分子量(Mw)は、ゲ
ルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によ
って判定した結果を、ポリスチレンスルホン酸ナトリウ
ムを標準サンプルとして作成した検量線を用いて換算し
たものである。ここで、GPCの測定条件は、下記のと
おりである。 カラム;G3000PWXL〔東ソー(株)製〕 カラム;GMPWXL 〔東ソー(株)製〕 カラム;GMPWXL 〔東ソー(株)製〕 カラムを〜の順に直列につなぎ、カラム側より試
料を導入する。 検出器;示差屈折計RI−8021 〔東ソー(株)
製〕 溶離液;水/アセトニトリル/硫酸ナトリウム=2,1
00/900/15(重量比) 流速;1.0ml/分 温度;40℃ サンプル濃度;0.2% サンプル注入量;400μl
The weight-average molecular weight (Mw) in the examples is obtained by converting the result determined by gel permeation chromatography (GPC) using a calibration curve prepared using sodium polystyrene sulfonate as a standard sample. Here, the measurement conditions of GPC are as follows. Column: G3000PWXL [manufactured by Tosoh Corporation] Column: GMPWXL [manufactured by Tosoh Corporation] Column: GMPWXL [manufactured by Tosoh Corporation] The columns are connected in series in the order of 〜, and a sample is introduced from the column side. Detector: Differential refractometer RI-8021 [Tosoh Corporation
Eluent: water / acetonitrile / sodium sulfate = 2,1
00/900/15 (weight ratio) Flow rate; 1.0 ml / min Temperature; 40 ° C. Sample concentration; 0.2% Sample injection volume; 400 μl

【0019】90℃の条件下で共重合体(塩)を100
mg/L添加した場合のカルシウムの不溶化濃度測定条
件は、下記のとおりである。300ml三角フラスコを
用い、共重合体(塩)濃度100mg/L、カルシウム
濃度(塩化カルシウム・2水和物により調整)40mg
/L、全量200mlになるように調整する。このと
き、ホウ酸緩衝液により、上記水溶液pHを8.6とす
る。これを90℃の恒温水槽に1時間保存直後の380
nmの吸光度を、分光光度計U1100〔(株)日立製
作所製〕で測定した。カルシウム濃度を80、120、
160、200、240、280、320、360、4
00mg/Lと変量し、上記と同様の方法で吸光度を測
定した。吸光度が0.01を超えたカルシウム濃度最小
値を、不溶化カルシウム濃度とした。
Under the condition of 90 ° C., 100 parts of the copolymer (salt) was added.
The conditions for measuring the calcium insolubilization concentration when mg / L was added are as follows. Using a 300 ml Erlenmeyer flask, copolymer (salt) concentration 100 mg / L, calcium concentration (adjusted by calcium chloride dihydrate) 40 mg
/ L, adjust to a total volume of 200 ml. At this time, the pH of the aqueous solution is adjusted to 8.6 with a borate buffer. This was stored in a water bath at 90 ° C. for 1 hour immediately after 380
The absorbance in nm was measured with a spectrophotometer U1100 (manufactured by Hitachi, Ltd.). Calcium concentration 80, 120,
160, 200, 240, 280, 320, 360, 4
The amount was changed to 00 mg / L, and the absorbance was measured in the same manner as described above. The calcium concentration minimum value at which the absorbance exceeded 0.01 was defined as the insolubilized calcium concentration.

【0020】シリカ濃度210mg/L(SiO2
算)、マグネシウム濃度49mg/L(Mg換算)、炭
酸水素ナトリウム濃度420mg/L(NaHCO3
算)、pH9、70℃の条件下で、共重合体(塩)を1
00mg/L添加した場合の140時間後に生成してい
る析出物平均粒径測定条件は、下記のとおりである。す
なわち、500mlビーカーを用い、シリカ濃度210
mg/L(SiO2換算、メタケイ酸ナトリウム・9水
和物により調整)、マグネシウム濃度49mg/L(M
g換算、硫酸マグネシウム・7水和物により調整)、炭
酸水素ナトリウム濃度420mg/L(NaHCO3
算、炭酸水素ナトリウムにより調整)、共重合体(塩)
濃度100mg/L、pH9(硫酸、水酸化ナトリウム
により調整)、全量500mlになるように調整する。
この溶液を密閉できる250mlポリエチレン製容器に
空気が混入しないように仕込み密閉し、70℃、140
時間静置後の析出物平均粒径を、レーザー粒径解析シス
テム;LPA−3000/3100〔大塚電子(株)
製〕で測定した。
Under the conditions of a silica concentration of 210 mg / L (in terms of SiO 2 ), a magnesium concentration of 49 mg / L (in terms of Mg), a sodium hydrogencarbonate concentration of 420 mg / L (in terms of NaHCO 3 ), pH 9, and 70 ° C., the copolymer ( Salt)
Conditions for measuring the average particle size of the precipitate formed 140 hours after the addition of 00 mg / L are as follows. That is, using a 500 ml beaker, a silica concentration of 210
mg / L (in terms of SiO 2 , adjusted by sodium metasilicate 9-hydrate), magnesium concentration 49 mg / L (M
g conversion, adjusted by magnesium sulfate heptahydrate), sodium hydrogen carbonate concentration 420 mg / L (converted to NaHCO 3 , adjusted by sodium hydrogen carbonate), copolymer (salt)
The concentration is adjusted to 100 mg / L, pH 9 (adjusted with sulfuric acid and sodium hydroxide), and the total amount is adjusted to 500 ml.
This solution was sealed in a 250 ml polyethylene container capable of sealing so that no air was mixed in, and sealed at 70 ° C. and 140 ° C.
The average particle size of the precipitate after standing for a period of time is measured using a laser particle size analysis system; LPA-3000 / 3100 [Otsuka Electronics Co., Ltd.
Manufactured).

【0021】参考例1 40%濃度の2−メチル−1,3−ブタジエン−1−ス
ルホン酸ナトリウム水溶液593g、80%濃度のアク
リル酸水溶液462g、メタクリル酸−2−ヒドロキシ
エチル95g、水90gに35%過酸化水素水10gを
溶解したものを、水450gを仕込んだ内容積2Lの容
器に、還流下で撹拌しながら10時間かけて均等に滴下
した。滴下終了後、2時間還流下で保ち共重合体(塩)
を得た。
REFERENCE EXAMPLE 1 593 g of a 40% aqueous solution of sodium 2-methyl-1,3-butadiene-1-sulfonate, 462 g of an 80% aqueous solution of acrylic acid, 95 g of 2-hydroxyethyl methacrylate, and 35 g of water in 90 g of water. A solution of 10 g of an aqueous solution of 10% hydrogen peroxide was uniformly dropped over a period of 10 hours while stirring under reflux in a 2 L internal vessel charged with 450 g of water. After the completion of the dropwise addition, the copolymer (salt) is kept under reflux for 2 hours.
I got

【0022】参考例2 40%濃度の2−メチル−1,3−ブタジエン−1−ス
ルホン酸ナトリウム水溶液593g、80%濃度のアク
リル酸水溶液462g、メタクリル酸−2−ヒドロキシ
エチル95g、水85gに35%過酸化水素水15g溶
解したものを、水450gを仕込んだ内容積2Lの容器
に、還流下で撹拌しながら10時間かけて均等に滴下し
た。滴下終了後、2時間還流下で保ち共重合体(塩)を
得た。
Reference Example 2 593 g of a 40% aqueous solution of sodium 2-methyl-1,3-butadiene-1-sulfonate, 462 g of an 80% aqueous solution of acrylic acid, 95 g of 2-hydroxyethyl methacrylate, and 35 g of water in 85 g of water. A solution prepared by dissolving 15 g of an aqueous solution of 15% hydrogen peroxide was added dropwise to a container having an internal volume of 2 L charged with 450 g of water over 10 hours while stirring under reflux. After completion of the dropwise addition, the mixture was kept under reflux for 2 hours to obtain a copolymer (salt).

【0023】参考例3 内容積2Lの容器に、水1,063g、アクリルアミド
−2−メチルプロパンスルホン酸167g、80%濃度
のアクリル酸水溶液323g、メタクリル酸−2−ヒド
ロキシエチル67g、35%過酸化水素水30gを仕込
み、4時間、還流下で重合を行い、共重合体(塩)を得
た。
Reference Example 3 In a container having an inner volume of 2 L, 1,063 g of water, 167 g of acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 323 g of an 80% strength aqueous solution of acrylic acid, 67 g of 2-hydroxyethyl methacrylate, 35% peroxide 30 g of hydrogen water was charged and polymerization was performed under reflux for 4 hours to obtain a copolymer (salt).

【0024】参考例4 内容積2Lの容器に、水740g、40%濃度の3−ア
リロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸水溶液5
98g、80%濃度のアクリル酸水溶液333g、35
%過酸化水素水70gを仕込み、4時間還流下で重合を
行い共重合体(塩)を得た。
Reference Example 4 740 g of water and a 40% strength aqueous solution of 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid 5 were placed in a container having an inner volume of 2 L.
98 g, 333 g of 80% strength aqueous acrylic acid solution, 35
% Hydrogen peroxide solution was charged, and polymerization was carried out under reflux for 4 hours to obtain a copolymer (salt).

【0025】ポリマーA 40%濃度のアクリルアミド−2−メチルプロパンスル
ホン酸水溶液403g、80%濃度のアクリル酸水溶液
462g、35%過酸化水素水100gを、水810g
を仕込んだ内容積2Lの容器に、還流下でそれぞれ別々
に10時間かけて均等に滴下した。滴下終了後、2時間
還流下に保ち共重合体(塩)を得た。 ポリマーB ポリアクリル酸
Polymer A 403 g of an aqueous solution of acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid having a concentration of 40%, 462 g of an aqueous solution of acrylic acid having a concentration of 80%, and 100 g of a 35% hydrogen peroxide solution were mixed with 810 g of water.
Was separately added dropwise over 10 hours under reflux to a container having an inner volume of 2 L. After completion of the dropwise addition, the mixture was kept under reflux for 2 hours to obtain a copolymer (salt). Polymer B polyacrylic acid

【0026】以上の参考例1〜4および比較例で使用す
るポリマーA〜Bの重量平均分子量(Mw)、90℃の
条件下で共重合体(塩)を100mg/L添加した場合
のカルシウムの不溶化濃度を表1に示す。
The weight average molecular weights (Mw) of the polymers A and B used in the above Reference Examples 1 to 4 and Comparative Examples, and the content of calcium when adding 100 mg / L of the copolymer (salt) at 90 ° C. Table 1 shows the insolubilization concentration.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】実施例1〜4、比較例1〜3 表2に記載した分散剤を添加した水100gに、四三酸
化鉄〔和光純薬(株)製の試薬〕10gを入れ、10分
間振とうし、24時間静置後の沈降体積を測定すること
により、分散性、シリカ析出物粒径を評価した。結果を
表2に示す。表2から明らかなように、本発明のスルホ
ン酸基およびカルボン酸基含有水溶性共重合体(塩)
は、分散性に優れていることが分かる。
Examples 1-4 and Comparative Examples 1-3 10 g of iron tetroxide [a reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.] was added to 100 g of water to which a dispersant described in Table 2 was added, and shaken for 10 minutes. By measuring the sedimentation volume after standing for 24 hours, the dispersibility and the particle size of the silica precipitate were evaluated. Table 2 shows the results. As is clear from Table 2, the water-soluble copolymer (salt) containing a sulfonic acid group and a carboxylic acid group of the present invention.
It can be seen that is excellent in dispersibility.

【0029】[0029]

【表2】 [Table 2]

【0030】実施例5〜8、比較例4〜5 表3に記載した分散剤を添加した水100gに、二酸化
チタン(TITONER−21、ルチル型、一次粒子径
180nm)10gを入れ、5,000rpmで5分間
撹拌後の平均粒径を測定することにより、分散性を評価
した。なお、粒径は、レーザー粒径解析システム;LP
A−3000/3100〔大塚電子(株)製〕で測定し
た。結果を表3に示す。表3から明らかなように、本発
明のスルホン酸基およびカルボン酸基含有水溶性共重合
体(塩)は、分散性に優れていることが分かる。
Examples 5-8, Comparative Examples 4-5 10 g of titanium dioxide (TITONER-21, rutile type, primary particle diameter 180 nm) was added to 100 g of water to which a dispersant described in Table 3 was added. The dispersibility was evaluated by measuring the average particle size after stirring for 5 minutes. In addition, the particle size is a laser particle size analysis system; LP
A-3000 / 3100 [manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.]. Table 3 shows the results. As is clear from Table 3, the water-soluble copolymer (salt) containing a sulfonic acid group and a carboxylic acid group of the present invention has excellent dispersibility.

【0031】[0031]

【表3】 [Table 3]

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明のスルホン酸基およびカルボン酸
基含有水溶性共重合体(塩)は、有機材料、無機材料、
無機顔料、金属酸化物などにおいて優れた分散性を付与
することができる。
The water-soluble copolymer (salt) containing a sulfonic acid group and a carboxylic acid group of the present invention can be used for organic materials, inorganic materials,
Excellent dispersibility can be imparted to inorganic pigments, metal oxides and the like.

フロントページの続き (72)発明者 石川 克廣 東京都中央区築地二丁目11番24号 ジェイ エスアール株式会社内Continuation of the front page (72) Inventor Katsuhiro Ishikawa 2-11-24 Tsukiji, Chuo-ku, Tokyo Inside JSR Corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スルホン酸基含有単量体およびカルボン
酸基含有単量体を含む単量体成分を共重合して得られる
共重合体(塩)であって、重量平均分子量が1万〜50
万、かつ、90℃の条件下で、この共重合体(塩)を1
00mg/L添加した場合のカルシウムの不溶化許容濃
度が200mg/L以上であることを特徴とするスルホ
ン酸基およびカルボン酸基含有水溶性共重合体(塩)。
1. A copolymer (salt) obtained by copolymerizing a monomer component containing a sulfonic acid group-containing monomer and a carboxylic acid group-containing monomer, and having a weight average molecular weight of 10,000 to 50
Under the conditions of 10,000 and 90 ° C., this copolymer (salt) is
A water-soluble copolymer (salt) containing a sulfonic acid group and a carboxylic acid group, wherein the allowable concentration of calcium insolubilized when added at 00 mg / L is 200 mg / L or more.
【請求項2】 シリカ濃度210mg/L(SiO2
算)、マグネシウム濃度49mg/L(Mg換算)、炭
酸水素ナトリウム濃度420mg/L(NaHCO3
算)、pH9、70℃の条件下で、この共重合体(塩)
を100mg/L添加した場合の140時間後に生成し
ている析出物の平均粒径が1,000nm以下である請
求項1のスルホン酸基およびカルボン酸基含有水溶性共
重合体(塩)。
2. Under the conditions of a silica concentration of 210 mg / L (in terms of SiO 2 ), a magnesium concentration of 49 mg / L (in terms of Mg), a sodium hydrogencarbonate concentration of 420 mg / L (in terms of NaHCO 3 ), pH 9, and 70 ° C. Polymer (salt)
The sulfonic acid group- and carboxylic acid group-containing water-soluble copolymer (salt) according to claim 1, wherein the average particle size of the precipitate formed after 140 hours when 100 mg / L is added is 1,000 nm or less.
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