JPS58122906A - 水溶性共重合物の製造法 - Google Patents

水溶性共重合物の製造法

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JPS58122906A
JPS58122906A JP436882A JP436882A JPS58122906A JP S58122906 A JPS58122906 A JP S58122906A JP 436882 A JP436882 A JP 436882A JP 436882 A JP436882 A JP 436882A JP S58122906 A JPS58122906 A JP S58122906A
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acid
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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】 本発明は水溶性共重合物の製造法に関するものである。
従来、数多くの水溶性共重合物が公知であり。
とくにアクリル酸系共重合物、無水マレイン酸系加水分
解共重合物などのポリカルボン酸型共重合物が知られて
いる。しかt7これらのものは各種粉体などを水(とく
に月1,1を含/しだ水)に分散させる場合その分散力
が充分なものではなかった3゜これらの欠点を解決する
ために近年、水酸基を有する共重合物たとえば酢酸ビニ
ル共重合物の加水分解物などが種々検潤されているが充
分な成果を得ていない。
不発明番らはこれらの欠点を解消することを目的に鋭意
検討した結果本発明に到達した。すなわち本発明はトリ
オールのモノ(メタ)アリルエーテル(モノアリルエー
テルおよび/またはモノメタアリルエーテルをいう。以
下同様の記載を用いる。)と、マレイノ酸類<:、・と
、必要により他の不飽和単量体11iとを水性溶液中で
共重合することを特徴とするトリオールのモノ(メタ)
アリルエーテル単位6=) 、マレイン酸類単位(1)
)および必要により他の不飽和11量体単位(())を
有する水溶性共重合物(A)の製造法である。
本発明におけるトリオールのモノ(メタ)アリルエーテ
ルとしては、一般式 (式中、川は11:したは(HI3. Y、は1へリオ
ール残基である。) で示される化合物があげられる。i・リオールの残基と
は1〜リオールから3個の水酸基を除いた基をいう。
1−リオールのモノ(メタ)アリルエーテルにおけるト
リオールとしては、脂肪族トリオールおよび/またはそ
のアルキレンオキシド付加物があげられる。脂肪族1−
リオールとしては炭素数1〜8の脂肪族トリオールたと
えばグリセリン、1,2,4−フタントリオール、1〜
リメチロール店タン、トリメチロールプロパン、1,2
.6−ヘキサンドリオールおよびそれらめ二種具]二の
混合物があげられる。またアルキレンオキシド伺加物と
してはエチレンオキシドお、土び/まtこはプロピレン
オキシド伺加物があげられる。アルキレンオキシドの付
加モル数は通常1〜20.好ましくは1〜5である。
上記−トリオールのうち好ましいものはクリセリンおよ
びトリメチロールプロパンである。
l・リオールのモノ(メタ)アリルエーテルとしては下
記一般式 (1 (4) 〔式中用は一般式(1) 0) lt+と同様の基;場
はCI+’、。
またはC2II、である。Aは炭素数2〜3のアルキレ
ン基+ rl r 111. n2はその合計が0また
は1〜20となる正のの整数; III、 、 m□は
1〜4の整数である。〕で示されろ化合物があげられる
。」二記一般式(2)。
(3)、および(4)において、 J 、 +12が0
のものが化合物の製造の容易さの点から好ましい。
具体的な化合物と]7ては1−(メタ)アリルオキシ−
2,3−ジヒドロキシプロパン、2−(メタ)アリルオ
キシ−1,3−ジヒドロキシプロノくン逼2−(メタ)
アリルオキシメチル−2−メチル−1,3−ジヒドロキ
シプロパン;1−(メタ)アリルオキシエトキシ−2,
3−ジヒドロキシブタンくン;2− (メタ) y I
J ルオキシ−ノ、j−a;(z−t)”o〒+zx)
−’tシ)ro+syアリルオキシ−3,4−ジヒドロ
キシブタン;2−(メタ)アリルオキシメチル−2−エ
チル−1,3−ジヒドロキシプロパンおよびこれらの二
種以上の混合物がJ)げられる。
このI・リオールのモノ(メタ)アリルエーテルは種々
の方法で合成することができる。一般的な合成法として
は(1,) I−リオールを直接(メタ)アリルエーテ
ル化する方法、 (2) l−リオールをアセタール化
した後(メタ)アリルエーテル化し、更にアセタールを
加水分解する方法、(3)モノ(メタ)アリルエーテル
モノエポキシ化合物のエポキシ基を水で開環する万lへ
f、l:どかJ)げらねる。
1−1記(+) 、 (2)に4、;ける(メタ)アリ
ルエーテル化は公知の方法、たとえば(メタ)アリルエ
ーテル化し3J:うとする物質〔トす」−−ルトリオダ
−ルノ のアセタール化なと〕と(メタ)アリルクロライドとを
アルカリ存在F9反応させる方法により容易に行うこと
かできる。アルカリとしてはNa0frおよびKOJl
が、多)ぼられる。アルカリのJiは(メタ)アリルエ
ーテル化し3]:うとする物質に対して通常05〜5モ
ル、好ましくは1〜3モルである。反応温度は通常30
〜100°C2好ましくは50〜80゛″(−1である
。反応は必要により溶媒の存在下1行うこともてきろ。
また触媒も使用することができ、相聞移動触媒(特願昭
55 68863 、特願昭55−[14719゜特願
昭55−37166、お、1′び特願昭55−3716
7にそれぞれ記載のものたとえば第四級アンモニウム塩
クラウンエーテル類)が好7)、シい。その便用]↑1
:は(メ々)アリルエーテル化しようとする物質に対1
ツて通常1〜20重1且%、a7 yF、 +ッくは1
〜10重里%である。
上記(2)におけるアセタール化も公知の方法、たとえ
ばアセタール化しようとする物質〔トリオール、(メタ
)アリルエーテルモノエボキン化合物なト) ヲ酸11
11+ 媒のrr存在下ポルムアルテヒド、アセドアJ
レテ1ニド、ゾロビ′オシアルチーニドなどのアルテヒ
ド類またはアセトンなどのケトン類と反応させることに
より容易に行うことかできろ。]−記酸触W トL/ 
でハ鉱m (”” 、”2SO+’、J: (!: )
 b J: ヒ有機酸(パラI・ルエンスルポン酸など
)があげられる。
酸触媒の111はアセクール化し、l:うとする物質に
対して通常01〜5重IT(%好ましくは01〜2重星
%で/ J)る。反応沼1度は通常、室温〜120°C好ましく
は50〜100°CてJ)ろ。反応は必要により溶媒(
トルエンなと)の存在下行うこともできる。反応終了後
、アルカリ(Na(川、 KOJIなど)で中和してア
セタールを得る。
I−記(2)におけろアセクールの加水分解も一般に知
られた方法によって行なうことができる。通常は水に適
当I計の酸(llCl 、 IT280. 、酸性イオ
ン交換樹脂など)を添加することにより極めて容易に加
好まL <はO”〜5時間てJ)る。
このトリオールのモノ(メタ)アリルエーテルの合成法
のうノ)で好ましいのは(2)の方法である。
マレイン酸類としては71/イン酸、およびマレイン酸
塩、がJ〕げられる。またマレイン酸無水物は水の存(
E下で容易に加水分解を受けるので、マレイン酸のかわ
りにマレイン酸無水物を重合に供することもできる。
71/イン酸塩における塩としてはアルカリ金属塩(す
トリウム塩、カリウノ・塩、リチウム塩など)アンモニ
ラ” jllil 、アミン塩(炭素数1〜5のアルキ
ル基を有するモノ、ジおよびトリアルキルアミン、トリ
アルカノールアミンなどのモノ、ジ、トリアルカノール
アミン;ピリジンなどの複素環式アミンかあげられる。
こI]らのうち好ましい塩はアルカリ金IM塩およびア
ンモニウム塩でJ)りとくに好ましくはす1−リウノ・
塩およびアンモニラl、塩でJ)る。
必要により用いられる他の不飽和単量体としては共重合
物(A)が水溶性を作つものであれば任意に選ぶことか
できる。この不飽和単量体としてはF記のものがJ)ぼ
られる。
(])親水性不飽和111爪体または加水分解により親
水性となる不飽和単量体 1)モノエチレン性不飽和モノ−またはポリ−カルボン
酸系単iY1体 モノエチレン性不飽和モノ−またはポリ−カルボン酸(
’(メタ)アクリル酸、クロトン酸、フマル酸、イタコ
ン酸、マレイン酸モノメチルエステルなど〕;モノエヂ
レン性不飽和ポリカルボン酸無水物(無水イタコン酸な
ど);モノエチレン性。
不飽和モノ−またはポリカルボン酸の水溶性塩(アルカ
リ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩など)〔(メタ)
アクリル酸すトリウム、(メタ)アクリル酸トリメチル
アミン塩、(メタ)アクリル酸I・リエタノールアミン
塩など〕など2)モノエチレン性不飽和スルホン酸系単
量体:脂肪族または芳否族モノエチレン性不飽和スルホ
ン酸類タトエハヒニルスルホン酸;スチレンスルホン酸
:(メタ)アリルスルポン酸類((メタ)アリルスルホ
ノ酸、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アリロギシプロパ
ンスルポン酸なと〕;(メタ)アクリルスルポン酸類(
スルポブロビル(メタ)アクリレ−1−,2−1ニトロ
キシ−3−(メタ)アクリロキシプロピルスルポン酸、
2−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2−ジメヂルエ
タンスルホン酸など);−に記スルホン酸のアルカリ金
属塩。
アンモニウム塩、アミン塩1r、ど 3)モノエチレン性不飽和アルコール2(メタ)アリル
アルコールなど 4)モノエチレン性不fM 和モノ−またはポリ−カル
ボン酸のポリオール(アルキレングリコール。
グリセリン、ポリオ:1−ジアルキレングリコールなど
)エステル: 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−1−、l−リエチレノクリコ
ール(メタ)アクリレ−1−ナト5)モノエチレン性不
飽和カルボン酸の低級アルキルエステル: メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレ
−1・、マレイノ酸ジエチルエステル、2−エチルヘキ
シル(メタ)アクリレ−1−、I’デシル(メタ)アク
リレート、ステアリル(メタ)アクリレートなど 6)モノエヂレン性不飽和アεド: (メタ)アクリルアミド;N−アルキル(メタ)アクリ
ルアミドたとえばN−メチル(メタ)アクリルアミド;
N−1ニトロキシアルキルクリルアミド;N,N−ジヒ
ドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド;N−ヒニル
ビロリドンなど 7)モノエチレン性不飽和アルコールのエステル: 酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酢酸(メタ)アリル
なと 8)モノエチレン性不飽和二トリルニ (メタ)アクリロニトリルなと (2) K油性単量体 】)芳香族モノエチレン性不飽和1.11 1’ilx
体:スチレン.nーアルギルスチレンたとえばα−メチ
ルスチレンなど 2)モノエチレン性不飽和エーテル系単行1体:ヒニル
エチルエーテル,ヒニルブロビルエーテル。
ヒニルイソフチルエーテル,アリルエチルエーテルなど 3)ハロケノ含有単爪体:塩化ビニル、塩化ビニリチン
など これらの他の不飽和単量体のうちで好ましいものは(メ
タ)アクリル酸,イタコン酸,ヒニルスルホン酸,スチ
レンスルホン酸,(メタ)アリルアルコール、(メタ)
アクリルア、ニド、酢酸ヒニル,スチレンおよび塩化ビ
ニルである。
共重合物(A)の製造においてトリオールのモノ(メタ
)アリルエーテルとマレイン酸類と必要により用いる他
の不飽和111単体のモル割合は、共重合により得られ
るトリオールのモノ(メタ)アリルエーテル単位(ル)
、マレイン酸類単位(Iりおよび必要により他の不飽和
t1111単11位((])を有する水溶性共重合物(
A)中のにl)と(I))のモル割合が通常(a) :
 (1+) =1 : 0.5〜1:10好ワI’. 
L <は1:1〜1:5になるJ−ラな割合でJ)る。
上記モル割合において(1〕)が0、5未満では(IL
)が系内に残り易くなり完全に共重合させることが困難
でJ)す、10を越えると得られる水溶性共重合物(A
)の水酸基の効果が減少する。
(特に高濃度の塩水溶液や濃厚な酸溶液への溶解性が減
少し、また熱硬化させた時の硬度が低下する。)。また
(A)中の(IL)と(11)の合計は(A)の重量に
基づいて,通常50%以1三好ましくは65%以上であ
る。
(他の不飽和単量体の量は水溶性共重合物(A)の重量
に基づいて他の不飽和111量体単位((X)の星が通
常50%以下,好ましくは35%以下になる量である。
)(+l)と(I))の合計が50%J:す少い場合は
得られる水溶性共重合物(A)の水酸基の効果が低下す
る。
l・リオールのモノ(メタ)アリルエーテル、マレイン
酸類および心安に」:り他の単量体との共重合物(A)
は通7J l−リオールのモノ(メタ)アリルエーテル
、マレイン酸類および必要により他の単量体などの原料
用爪体を熱重合,光重合または放射線重合7+’とのラ
ンカル1h合やイオン1ド合などの重合方υ二に従−)
で塊状、溶液、乳化J)るいは懸濁なとの状態てJ(重
合させることに、1−り製造できる。
好;t(2い重合方法は水溶液中ラジカル開始剤を使用
したランカルjT′i合法(溶液重合法)でJ)る。こ
の溶液重合の場合、使用さねろ水溶液としては通常水単
独であるが必留に応じて酸(11にI 、 II、SO
,など)、アルカリ(N++011 、 KOIIなど
) J)るいは塩(N+lCl 、4 級アノモニウノ
・塩など)を加えろこともてきる。土たI・リオールの
モノ(メタ)アリルエーテル、 −ll/イン酸類以外
の甲j% (4<とじて親油性11け体を使用−・Lる
場合は水と水溶性有機溶剤を併用し均一な水性溶液とし
て共重合−することが望ましい。水溶性何機溶剤として
は脂肪族アルコール(炭素数1〜4の脂肪族j′ルコー
ルたとえばメチルアル ルアルコールなど) 、 脂11/j Iljエーテル
(ジオ;1−リン、テト”>lニド「フランなと)、I
lffnh族4rl〜ノ(アセトン、メヂルコーチルケ
ト)、ジメチルスルホアε1・( +)へ4 1′’ 
) 、ジメチルスルホl〕−ど) :1.3よびこれら
の二神以−にの混合溶剤があげられる。水性溶液(水,
水と水溶性有機溶剤との併用物を含む)の絵別単垣体の
総重量に対する割合は任意に選択できるか通常02:1
ないし20:1。
好ましくは0.’ : 1ないし5二1でJ)る。
ラジカル重合反応を行なう場合,使用されるラジカル開
始剤としてはアゾ系化合物[2,2′−アゾヒス(2−
アミジノプロパン)2NM塩.4.4’ーアゾヒスー4
−シアノバレリツクHj..r ト) 、 過酸化PJ
 ( t−フヂルパーオキシマレイン酸,tーブチルハ
イド自パ−オキーリイド,過硫酸アンモニウノ・など)
およびレドックス系化合物(過硫酸すトリウド− 化第1鉄など)かあげられる。好ましいのはアゾ系化合
物お」:び過酸化物てJ〕る。
ラジカル開始剤の113用1且は使用する原料単重体に
34−り神々変えることができるが,全単量体の総組i
且に対して通常0.’ − 80%,好ましくは02−
20%である。
ラジカル重合反応での重合1’1.lF度は便用する原
料単重体お.1ひラジカル開始剤の種類に4j″って種
々変えることかできるが、通常(]−2 0 0°C好
:F ly <は30 −1 4 0”(]てJ)る。
重合時間もラジカル開始剤の種類,市合濡度などによっ
て異なるか通常05−10時間好FF. L <は】〜
8時間でlF)る3。
溶液重合で行なう場合,ラジカル重合反応に,上り生成
しt二共重合物(A)は水性溶液中,均一な溶液状[序
で得られろ。水性溶液と]7て水j[1独の場合(6を
後処理することなくそのままで製品として便用すること
かできる1ツ、水とともに水溶性有機溶剤を用いtコ場
合も必恕により蒸発などて水溶性有機溶剤を除去し製品
として便用才ることができる。ンVた低温で水を蒸発さ
せることによ1)共重合物(A)を小細することもてき
る。
共重合物(A)の塩を1し成させる場合その方法と17
では■あらかじめマIーイン酸に」7.、i基性物質を
加え塩を形成させてから重合する方法お」゛ひ■共重合
物(A)に塩基性物質を加え塩を形成させる方法がJ)
げられる。好;Eしくは■の方法てJ)る。(二記塩基
性物質としてはアルカリ金属の水酸化物もしくは炭酸塩
;アンモニア;アミンおよびこれらの二種以トの混合物
かあげられろ。
本発明で省fられる水溶性共重合物(A)はトリオール
のモノ(メタ)アリルエーテル141 位(cl) 、
マレイン酸類11i位山)お34′び必ヴにより他の不
飽和単量体111位((2)を有するものてJ)す、一
般式(式中, +1.、は11″.1.たはClF3,
Y,はトリオール残基, M, 、 M2は11,アル
カリ金属,アンモニウムまたはアミンカチオンてJ)る
。■)は前述した親水性不飽和単尾体または加水分解に
より親水性となる不飽和中111体の単位および親MI
+性不飽和単N体の単位からなる11′「より選ばれろ
単位である。)で示されろ単重<rを有するものである
その分子j7jは通常500〜100. 00’0 、
好ましくは1200〜20000  である。分子用は
水系のO 、 P 、 C 。
(ケルバーメーノヨンクロマトクラフ)あルいは蒸気圧
77透J1て測定できる。
本発明の製造法により下記の効果を有する水溶性共重合
物が製造できる。すなイ)ち、(1)各種粉体(酸化チ
タン、炭酸力ルンウノ・、クレー、カーボンフラソクな
ど)を水に分散させる場合、この共重合物を使用すると
粉体の優れた分散効果が得られる。たとえば酸化チタン
の場合、従来の水溶性共重合物と比べ約1/2の添加令
で同等の分散効果を示す、、j(2)塩(たとえば塩化
すトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸
アルミニウムなど)を含む水溶液(とくに5−10%の
高濃度の水溶液)に対する溶解性が良くまた濃厚な酸(
[El 、 ll2S04など)溶液に対する溶解性も
良い。
したがってこのような溶液での各種粉体の分散効果が優
れている;(3)水溶性共重合物の水溶液を加熱乾燥、
するだけで容易に堅固な三次元架橋ポリエステル樹脂を
形成しうるという熱硬化性を有している。このものは1
)カラス、セルロース類などとの親和力か強い、11)
耐薬品性に優れている。 1ii)鉛醪硬度611以上
の硬さを有するなどの性能を持つ。」二記効果を奏する
ことから各種粉体の水に対する分散効果が優れているこ
とを利用して塗料・顔料・農薬の分散剤、乳化重合用分
散剤などの各種分散剤9紙用−リイズ剤9紙・塗料用湿
潤剤、粘度低下剤;ビルダーなどに用いることができる
また塩を含む水溶液に対する溶解性のよいことを利用し
て海水淡水化ブラントでの塩スケール付着できる。さら
には熱硬化性を有することを利用してm維硬化仕上剤9
紙力増強剤、接着剤1表面処理剤、コーティング剤、各
種バインダー、樹脂改質剤、絶縁体などに用いることが
できる。そのほか染色助剤、架橋剤、金属補集剤、惺入
れ剤などに用いることができる。
以下実施例により本発明をさらに説明するが本発明はこ
れ≠限定されるものではない。
実施例1 1eの4つ目フラスコに攪拌機、温度計2滴下〇−ト+
窒素ガス導入管おJ:び還流冷却管を取りつケ、ソこへ
1−アリフレオキシ−2,3−ジ【ニトロキシプロパン
ta2g、マレイン酸116gおよび水280gを仕込
ノ1.だ。別にビーカーに過硫酸アンモニウム1[’を
取り水90gを加え均一に溶解させた開始剤水溶液を滴
下ロー1・に取った。窒素ガスにより系内の酸累を取り
除いた後、フラスコ内の1ii量体水溶液を80°Cに
加温し1滴下ロー1・より開始剤水溶液を30分で滴F
した。引き続き80°Cで1時間更に還流条件下で1時
間重合させ、透明均一な水溶性共重合物の水溶液625
gを得た。該水溶液の固体含有率は41%(W/W)、
分子口(はOI”Cより2800であった。
実施例2 実施例1と同様な4つ目フラスコにマレイン酸232g
および水200gを仕込んだ。別にビーカーにグリセリ
ンをアセI・アルデヒドでアナクール化した後、アリル
クロライドでアリルエーテル化し。
更に加水分解することにJ−り得られた1−アリルオキ
シ−2,3−ジヒドロキシプロパンと2−アリルオキシ
−1,3−ジヒドロキシプロパンの混合物182g、 
2.2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩
36ダおJ:び水260gを取り、均一に溶解にした。
そこへさきのグリセリンのモノアリルエーテルおよび開
始剤の水溶液を1時間で滴下し。
引き続き還流条件下で1時間重合させ透明均一な水溶性
共重合物の水溶液852gを得た。該水溶液の固体含有
率は46%(W/W)、分子量はGPCより1500で
J)った。
実施例3 実施例1と同様な4つロフラスコに1−アリルオキシ壬
トキシー2.3−ジヒドロキシプロパン88g、マレイ
ン酸87FおJ:び水300gを取り、水酸化すトリウ
ムにて1山−4に調整した。別にビーカーにメタクリル
酸221Vおよび水160yを取りそこへ水酸化すトリ
ウ入水溶液を加えpH=4にした後。
更に過硫酸アンモニウム2gを加え均一に溶解させ滴下
ロー1・に入れた。窒素ガスにより系内の酸素を取り除
いた後、フーンスコ内のff1l Ifを80”(冒(
=加njA シソこへさきの7タクリル酸お、1:び開
始剤の水溶液を30分−C滴トシた。引き続き80°(
:で30分史に還流条件トで1時間重合させ透明均一な
水溶1f1.共重合物の水溶液689yをt(Iた1、
該水溶液の同口・含有率は30%(W/W )、分子I
71は(−H’(: j:す8700てJ〕つtこ。
実施例4

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、トリオールのモノ(メタ)アリルエーテルとマレイ
    ノ酸類と必要により他の不飽和t11[且体とを水性溶
    液中て共重合することを特徴とするトリオールのモノ(
    メタ)アリルエーテル1.li (iγ(a) 、71
    ツイン酸類111位(1りおよび必要により他の不飽和
    用爪体単位(e)を有する水溶性J(重合物(A)の製
    造法。 2(+1)と山)のモル割合が(a) : (1+) 
    = 1: o″〜1:】0であろ特許請求の範囲第1項
    記載の製造法。 3、  (+l)と(]))の合羽か(A)の重量に基
    づいて50%以−にである特許請求の範囲第1項または
    第2項記載の製造法。 4、  (A) ノ分子JJt カ500 ’= 10
    0,000 テh ル特許請求の範囲第1項〜第3項の
    いずれかに記載の製造法。 5トリオールが脂肪族トリオールおよび/)したはその
    アルキレンオキシトイ」加物である持1r1−請求の範
    囲第1項〜第4項のいずれかに記載の製造法。 6、脂肪族トリオールかグリセリン、1,2゜4−フタ
    ントリオール、1,2.6−ヘキサンドリオール、1〜
    リメヂロ−ルエタンおよびトリメチロールプロパンから
    なる群より選ばれる化合物である特許請求の範囲第5項
    記載の製造法。 7、 アルキレンオキシトイ」加物がエチレンオキシド
    および/またはブロビレンオギシドイ1加物である特許
    請求の範囲第5項;トたは第6項記載の製造法。
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