JPS58152004A - Production of novel cationic polymer - Google Patents

Production of novel cationic polymer

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JPS58152004A
JPS58152004A JP3542182A JP3542182A JPS58152004A JP S58152004 A JPS58152004 A JP S58152004A JP 3542182 A JP3542182 A JP 3542182A JP 3542182 A JP3542182 A JP 3542182A JP S58152004 A JPS58152004 A JP S58152004A
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JP
Japan
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group
polymer
quaternary ammonium
groups
acrylamide
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Application number
JP3542182A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuyoshi Nakao
中尾 光良
Masato Nakajima
正人 中島
Katsutoshi Shinmen
新免 勝利
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Arakawa Rinsan Kagaku Kogyo KK
Arakawa Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Arakawa Rinsan Kagaku Kogyo KK
Arakawa Chemical Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Arakawa Rinsan Kagaku Kogyo KK, Arakawa Chemical Industries Ltd filed Critical Arakawa Rinsan Kagaku Kogyo KK
Priority to JP3542182A priority Critical patent/JPS58152004A/en
Publication of JPS58152004A publication Critical patent/JPS58152004A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:The reaction of an acrylamide polymer containing quaternary ammonium groups with a hypohalite salt in the presence of alkali gives the titled polymer with high stability to shelf tests, having cationic groups introduced efficiently. CONSTITUTION:An acrylamide polymer containing quaternary ammonium groups obtained from acrylamide and a monomer containing a quaternary ammonium group is made to react with 50-70mol%, based on 100mol% of amide groups in the acrylamide polymer, of a hypohalite salt or a substance capable of forming a hypohalite salt in the presence of an alkali to produce the objective polymer containing 5-70mol% of primary amino groups and 2-20mol% of quaternary ammonium groups.

Description

【発明の詳細な説明】 関する。さらに詳しくは、本発明は側鎖に第1級アミノ
基および第4級アンモニウム基を有する新規なカチオン
性重合体の製造法に関する。
[Detailed Description of the Invention] Related. More specifically, the present invention relates to a method for producing a novel cationic polymer having a primary amino group and a quaternary ammonium group in its side chain.

従来、アクリルアミド系重合体に苛性ソーダおよび次亜
塩素酸ソーダを水中で反応(ホ7マン分解反応)させる
ことにより、第1級アミノ基が導入でき、またその生成
物は、製紙N11品として使用しうろことが知られてい
る。しかしかかる生成物を水fII液として保存すると
、生成したアミノ基がきわめて不安定であるためか、室
温で数日間放置するうちにその大半が消失してしまうと
いう問題がある。したがって該ホフマン分解生成物を製
紙用痢品として用いたばあい、充分満足できる性能が発
現されるものではない。
Conventionally, primary amino groups can be introduced into acrylamide polymers by reacting them with caustic soda and sodium hypochlorite in water (Ho7man decomposition reaction), and the resulting product can be used as a papermaking N11 product. It is known to be scaly. However, when such a product is stored as an aqueous flI solution, there is a problem in that most of the amino groups disappear after being left at room temperature for several days, probably because the produced amino groups are extremely unstable. Therefore, when the Hofmann degradation product is used as a paper-making diarrhea product, it does not exhibit sufficiently satisfactory performance.

かかる問題を除来するために種々の提案がなされてきて
いる。たとえば特公昭54−15.791号、特開昭5
5−108,405号および特開昭54−144,29
6号の各公報には、アクリルアミド系重合体をホフマン
分解せしめて第1級アミノ基を生成させる際に、第4級
アンモニウム基を有する低分子化合物を添加し、それを
重合体と反応させて第1級アミノ基と第4級アンモニウ
ム基とを併せ有するものとされた重合体およびその製造
法に関する開示がなされている。該重合体のばあいには
、その含有せられた第4級アンモニウム基が第1級アミ
7基にくらべて安定性にすぐれているため、その重合体
自体も前記の第1級アミノ基のみを有するアクリルアミ
ドのホフマン分解生成物にくらべて良好な放置安定性を
有する。
Various proposals have been made to eliminate this problem. For example, Japanese Patent Publication No. 54-15.791, Japanese Patent Publication No. 54-15.
No. 5-108,405 and JP-A-54-144,29
Each publication No. 6 discloses that when an acrylamide polymer is subjected to Hoffmann decomposition to generate a primary amino group, a low-molecular compound having a quaternary ammonium group is added and then reacted with the polymer. A polymer having both a primary amino group and a quaternary ammonium group and a method for producing the same have been disclosed. In the case of this polymer, since the quaternary ammonium group contained therein has superior stability compared to the primary amine 7 group, the polymer itself also contains only the above-mentioned primary amino group. It has better storage stability than Hofmann decomposition products of acrylamide.

しかしながら、第4級アンモニウム基を有する低分子量
化合物は、重合体への反応率が低く、そのため重合体に
安定なカチオン性基(第4級アンモニウム基)を効率よ
く導入することが困難であり、生成物中の第4級アンモ
ニウム基含有率が不充分である。したがって該重合体を
製紙用薬品として使用したばあい、放置安定性および性
能の面で前述の第1級アミノ基のみを有するアクリルア
ミド系重合体のばあいと殆んど大差がなく、製品として
は未だ満足しうるものではない。さらには該重合体を製
紙用薬品として使用したばあい、未反応のまま残留した
低分子化合物に起因して、製紙工程における白水の汚染
を招くことがある。
However, low molecular weight compounds having a quaternary ammonium group have a low reaction rate to polymers, making it difficult to efficiently introduce stable cationic groups (quaternary ammonium groups) into polymers. The content of quaternary ammonium groups in the product is insufficient. Therefore, when this polymer is used as a papermaking chemical, there is almost no difference in storage stability and performance from the aforementioned acrylamide polymer having only primary amino groups, and as a product it is I'm still not satisfied with it. Furthermore, when the polymer is used as a paper-making chemical, unreacted residual low-molecular compounds may contaminate white water during the paper-making process.

また特開昭54145.790号公報には、ポリアクリ
ルアミド類をホフマン分解反応させる際に、ポリアミン
を添加することによってポリアクリルアミドのカチオン
変性物を収得しうることが開示されている。しかしなが
ら、かかる方法によってもポリアミンと重合体との反応
性が低いために、効率よくカチオン性基を導入すること
ができない。またかかる方法によりえられるカチオン変
性物は第1〜3級のアミ7基を有するものであり、第1
級および第2級アミ7基が多いばあいはもちろん、たと
え第6級アミ7基が多く導入されたばあいでも高pH域
においては、これら重合体のカチオン性の発現が殆んど
認められない。そのため娘カチオン性変性物を製紙用薬
品として使用するばあい、パルプへの定着性の観点から
適正使用しつる坪域は狭い範囲に制限されている。
Further, JP-A-54145.790 discloses that a cationically modified polyacrylamide can be obtained by adding a polyamine when subjecting polyacrylamide to a Hoffmann decomposition reaction. However, even with such a method, the cationic group cannot be efficiently introduced because the reactivity between the polyamine and the polymer is low. In addition, the cationic modified product obtained by this method has 7 primary to tertiary amide groups, and
Not only when a large number of primary and secondary amine 7 groups are introduced, but even when a large number of 6th class amine 7 groups are introduced, the expression of cationic properties of these polymers is hardly observed in the high pH range. do not have. Therefore, when the daughter cationic modified product is used as a papermaking chemical, the area in which it can be used properly is limited to a narrow range from the viewpoint of fixability to pulp.

仮止のごとく、従来公知のポリアクリルアミド類のホフ
マン分解生成物またはその誘導体は放置安定性、高pH
域におけるカチオン性の発現度、パルプへの定着性など
の項目を同時にすべて満足するものではなく、昨今、製
紙業界においてさらにすぐれた製紙用薬品の開発が切望
されている。
Like temporary fixing, Hofmann decomposition products of conventionally known polyacrylamides or their derivatives are stable on storage and have high pH.
These days, there is a strong desire in the paper industry for the development of even better paper-making chemicals.

本発明者らは、仮止のごとき従来における問題点の解決
せられたすぐれた製紙用薬品を開発すべく、鋭意研究を
重ねた結果、あらかじめ第4級アンモニウム基を含有す
るアクリルアミド系重合体をホフマン分解せしめること
により、放置安定性にすぐれ、カチオン性基が効率よく
導入せられ、かつ製紙用製品として使用したばあいにパ
ルプへの定着性および高戸域でのカチオン性発現にもす
ぐれるカチオン性重合体かえられるという驚くべき事実
を見出し、本発明を完成するにいたった。
The inventors of the present invention have conducted intensive research in order to develop an excellent papermaking chemical that solves the conventional problems such as temporary fixing. By Hofmann decomposition, cationic groups have excellent storage stability, efficiently introduce cationic groups, and when used as papermaking products, they have excellent fixation to pulp and cationic properties in the Takato region. This discovery led to the completion of the present invention.

、すなわち本発明は、第4級アンモニウム基を有するア
クリルアミド系重合体と次亜ハロゲン酸塩または次亜ハ
ロゲン酸塩を形成することができる物質とをアルカリの
存在下で反応させることを特徴とする重合体側鎖に第1
級アミノ基および第4級アンモニウム基を有するカチオ
ン性重合体の製造法に関する。
That is, the present invention is characterized in that an acrylamide-based polymer having a quaternary ammonium group and a hypohalite or a substance capable of forming a hypohalite are reacted in the presence of an alkali. first on the polymer side chain
The present invention relates to a method for producing a cationic polymer having a primary amino group and a quaternary ammonium group.

本発明に用いる。第、4級アンモニウム基を有するアク
リルアミド系重合体(以下、#!4級カチオン性重合体
という)は、(a)アクリルアミドと(b)第4級アン
モニウム基を有する単量体とな少なくとも含有する単量
体混合物を共重合せしめることによりえられる。また所
望により、該共重合に際してlc)前記(a)および(
b)と共重合可能な任意の単量体を用いることも可能で
ある。
Used in the present invention. The acrylamide-based polymer having quaternary ammonium groups (hereinafter referred to as #!quaternary cationic polymer) contains at least (a) acrylamide and (b) a monomer having quaternary ammonium groups. It can be obtained by copolymerizing a monomer mixture. Also, if desired, during the copolymerization, lc) the above (a) and (
It is also possible to use any monomer copolymerizable with b).

前記(b)の単量体には・たとえばつぎの一般式%式%
(: (1) (式中、R□は水素原子またはメチル基、Aは炭素数2
〜4のフルキレン基または水酸基含有アルキレン基、B
は炭素数1〜4のアルキレン基、R2、R3、R4、R
5、R6、R7J8、R15よびRIOはアルキル基ま
たは水最基含有アルキル基、R工、は水素原子またはア
ルキル基、X−は塩素イオン、臭素イオン、硫酸イオン
、メチル硫酸イオンまたはp−トルエンスルホン酸イオ
ン)で表わされる第4級アンモニウム塩が用いられる。
For example, the monomer of (b) has the following general formula % formula %
(: (1) (In the formula, R□ is a hydrogen atom or a methyl group, A has a carbon number of 2
~4 fullkylene group or hydroxyl group-containing alkylene group, B
is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, R2, R3, R4, R
5, R6, R7J8, R15 and RIO are alkyl groups or alkyl groups containing a water group, R is a hydrogen atom or an alkyl group, X- is a chlorine ion, bromide ion, sulfate ion, methylsulfate ion or p-toluenesulfone A quaternary ammonium salt represented by an acid ion) is used.

前記一般式(1)で表わされる化合物はアクリル酸また
はメタクリル酸のジアルキルアミノアルキルエステルの
第4級アンモニウム塩であり、かかるジアルキルアミノ
アルキルエステル基の具体例として番ま、ジメチルアミ
ノメチル基、ジエチルアミノメチル基、ジメチルアミノ
エチル基、ジエチルアミノエチル基、6−ジエチルアミ
ノプロビル基、2−ジメチルアミノイソプシピル基など
があげられる。
The compound represented by the general formula (1) is a quaternary ammonium salt of dialkylaminoalkyl ester of acrylic acid or methacrylic acid, and specific examples of such dialkylaminoalkyl ester group include banma, dimethylaminomethyl group, diethylaminomethyl group. group, dimethylaminoethyl group, diethylaminoethyl group, 6-diethylaminopropyl group, 2-dimethylaminoisopropyl group, and the like.

前記一般式(1)で表わされる化合物はアクリル酸アミ
ドまたはメタクリル酸アミドのN−ジアルキルアミノア
ルキル置換体の第4級アンモニウム塩であり、かかるジ
アルキルアミノアルキル置換基の具体例としては、ジメ
チルアミノエチル基、ジメチルアミノプロピル基、ジメ
チルアミノブチル基、ジエチルアミノプロビル基、ジエ
チルアミノブチル基、ジーn−プ四ビルアミノエチル基
、ジーn、プロピルアミツブ四ビル基などがあげられる
The compound represented by the general formula (1) is a quaternary ammonium salt of an N-dialkylaminoalkyl substituent of acrylic amide or methacrylic amide, and specific examples of such dialkylaminoalkyl substituent include dimethylaminoethyl group, dimethylaminopropyl group, dimethylaminobutyl group, diethylaminopropyl group, diethylaminobutyl group, g-n-tetrabyl aminoethyl group, g-n, propylaminobutyl group, and the like.

前記一般式(1)で表わされる化合物はジアリルアミン
から誘導される第4級アンモニウム塩であり、〜または
〜の具体例としては、メチル基、エチル基1 n−プロ
ピル基、ヒドロキシエチル基、ベンジル基などがあげら
れる。
The compound represented by the general formula (1) is a quaternary ammonium salt derived from diallylamine, and specific examples of ~ or ~ include methyl group, ethyl group 1 n-propyl group, hydroxyethyl group, benzyl group etc.

前記一般式(ト)で表わされる化合物はビニルピリジン
類から誘導される第4級アンモニウム塩(ピリジニウム
塩)であり、かかるビニルピリジン類としては2−ビニ
ルピリジン、4−ビニルピリジン、2−ビニル−6−メ
チルビリジン、2−ビニル−5−エチルヒ゛リジンなど
があげられる。
The compound represented by the general formula (g) is a quaternary ammonium salt (pyridinium salt) derived from vinylpyridines, and examples of such vinylpyridines include 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, and 2-vinylpyridine. Examples include 6-methylpyridine and 2-vinyl-5-ethylpyridine.

仮止のごとき第4級アンモニウム塩を製造する際に用い
られる4級化剤としては、臭化エチル、臭化ブチル、臭
化ベンジル、塩化メチル、塩化エチル、塩化ベンジル、
ヨウ化メチルなどのアルキルハライドもしくはアルアル
キルハライドまたは硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、亜硫
醗ジメチル、リン学ジメチルなどの無機酸エステルなど
があげられる。
Quaternizing agents used in producing quaternary ammonium salts such as temporary fixing include ethyl bromide, butyl bromide, benzyl bromide, methyl chloride, ethyl chloride, benzyl chloride,
Examples thereof include alkyl halides or aralkyl halides such as methyl iodide, and inorganic acid esters such as dimethyl sulfate, diethyl sulfate, dimethyl sulfite, and dimethyl phosphorus.

また前記To)の単量体の具体例としては、たとえばア
クリル酸、メタクリル酸、ビニルスルホン酸、スチレ、
ンスルホン酸などの7ニオン性単量体または炭素Wk1
〜8のアルコールとアクリル酸もしくはメタクリル酸と
のエステル、メタクリルアミド、アクリロニトリル、ス
チレン、酢酸ビニル、メチルビニルエーテルナトの7ニ
オン性単量体などがあげられる。
Further, as specific examples of the monomer of the above To), for example, acrylic acid, methacrylic acid, vinylsulfonic acid, styrene,
7-ionic monomer such as sulfonic acid or carbon Wk1
-8 esters of alcohols with acrylic acid or methacrylic acid, 7-ionic monomers such as methacrylamide, acrylonitrile, styrene, vinyl acetate, and methyl vinyl ether.

本発明に用いる第4級カチオン性態合体は、前述した方
法のはか(つぎの方法によってもうろことができる。す
なわち、前記(b)の第4級アンモニウム基を有する単
量体をそれに対応する第3級アミン類の単量体に代えて
、前記(&)と(および所望により(c)を加えて)共
重合せしめ、そののちえられた共重合体中の第6級アミ
ノ基な前記4級化剤によって4級化せしめることによっ
て第4級カチオン性重合体とすることができる。
The quaternary cationic polymer used in the present invention can be prepared by the method described above (i.e., by the following method. In other words, the quaternary ammonium group-containing monomer of (b) above is added to the corresponding monomer having a quaternary ammonium group. Instead of the tertiary amine monomer, the above (&) is copolymerized (and (c) is added if desired), and then the 6th amino group in the resulting copolymer is A quaternary cationic polymer can be obtained by quaternizing with the quaternizing agent.

本発明に用いるfs4級カチオン性重合体をつるだめの
共重合反応は、従来公知の各種方法により実施できる。
The copolymerization reaction of suspending the fs quaternary cationic polymer used in the present invention can be carried out by various conventionally known methods.

たとえば過酸化水素、過硫酸カリ、過硫酸アンモニウム
などの水溶性ラジカル発生触媒を前記モノマー混合物1
00%(重量%、以下同様)に対して0.05〜5%使
用し、水媒体中でモノマー濃度5〜50%とし、温度約
50〜95°0 で1〜10時間攪拌下に行なえばよい
。この際水溶性の各種薬品、たとえば炭酸水素ナトリウ
ム、第一リン酸ナトリウムまたは第ニリン酸ナトリウム
などの緩衝剤、ジメチルアミン、チオ硫酸ナトリウムな
どの還元剤、イソプ貸ビルアルコール、アリルアルコー
ルなどの連鎖移動剤な適宜使用しつることも従来方法と
同様に可能である。
For example, a water-soluble radical generating catalyst such as hydrogen peroxide, potassium persulfate, or ammonium persulfate is added to the monomer mixture 1.
If used in an aqueous medium with a monomer concentration of 5 to 50% and stirred for 1 to 10 hours at a temperature of about 50 to 95° good. At this time, chain transfer of various water-soluble chemicals such as buffering agents such as sodium bicarbonate, sodium monophosphate or sodium diphosphate, reducing agents such as dimethylamine and sodium thiosulfate, isoprene alcohol, allyl alcohol, etc. It is also possible to use a suitable agent in the same manner as in the conventional method.

本発明の方法によれば、前記第4級カチオン性重合体を
えたのち、それと次亜ハロゲン階塩または次亜ハロゲン
ガスを形成できる物質とをアルカリの存在下で反応せし
めて該重合体に第1級アミ7基を導入することを必須と
する。該反応工程には、いわゆるホフマン分解反応とし
て知られている従来公知の反応方法を採用することがで
きる。すなわち、前記第4級カチオン性重合体に次亜ハ
ロゲン酸塩またはそれを形成できる物質(たとえばハロ
ゲンガスと無機アルカリの混合物)を反応せしめる方法
などによって行なわれる。その際の温度は、次亜ハロゲ
ン酸塩の分解、ホフマン分解による第1級アミノ基の生
成およびポリマーの架橋の抑制の観点から低温であるほ
どよく、好ましく番よ一10〜+50句、さらに好まし
くは0〜25°0の範囲が適当であり、それによって短
時間のうちに反応が終了し、アクリルアミド系重合体に
第1級アミノ基が導入される。
According to the method of the present invention, after obtaining the quaternary cationic polymer, it is reacted with a hypohalogen salt or a substance capable of forming hypohalogen gas in the presence of an alkali to form a quaternary cationic polymer. It is essential to introduce 7 primary amide groups. For this reaction step, a conventionally known reaction method known as so-called Hofmann decomposition reaction can be employed. That is, it is carried out by a method of reacting the quaternary cationic polymer with a hypohalite or a substance capable of forming it (for example, a mixture of halogen gas and an inorganic alkali). The temperature at this time is preferably as low as possible from the viewpoint of decomposing the hypohalite, generating primary amino groups by Hofmann decomposition, and suppressing crosslinking of the polymer, preferably 10 to +50, more preferably is suitably in the range of 0 to 25°0, whereby the reaction is completed in a short time and primary amino groups are introduced into the acrylamide polymer.

本発明において用いる次亜ハロゲン階塩としてはまたと
えば次亜ハロゲン酸ソーダ、次亜臭素酸ソーダ、次亜塩
素酸カリウムなどがあげられ、その使用量は、好ましく
はアクリルアミド系重合体に含まれるアミド基100例
に対して約5〜70モルグの範囲で任意に採用され、要
求される最終生成物の性質、性能に応じて適宜決定され
る。
Examples of hypohalite salts used in the present invention include sodium hypohalite, sodium hypobromite, and potassium hypochlorite. The amount is arbitrarily adopted in the range of about 5 to 70 mol per 100 examples, and is determined as appropriate depending on the required properties and performance of the final product.

また本発明に用いつる次亜ハロゲン酸塩を形成できる物
質の代表的なものは、ハロゲンガスと無機アルカリの混
合物である。かかるばあいに使用するハロゲンガスの具
体例としては、たとえばフッ素ガス、塩素ガス、臭素ガ
ス、ヨウ素ガスがあげられ、無機アルカリの具体例とし
ては、たとえば苛性カリ、苛性ソーダ、炭醸リチウムな
どがあげられる。
Further, a typical substance capable of forming the hypohalite used in the present invention is a mixture of a halogen gas and an inorganic alkali. Specific examples of halogen gases used in such cases include fluorine gas, chlorine gas, bromine gas, and iodine gas, and specific examples of inorganic alkalis include caustic potash, caustic soda, and charcoal lithium. .

本発明の方法によってえられる第4級カチオン性重合体
は製紙用添加剤(たとえば紙力増強剤、p水性向上剤、
填料歩留り剤、サイズ定着助剤、凝集剤など)として有
効に使用できる。
The quaternary cationic polymer obtained by the method of the present invention can be used as a papermaking additive (e.g., a paper strength enhancer, a p-aqueous property improver,
It can be effectively used as a filler retention agent, size fixing aid, flocculant, etc.).

該重合体をかかる用途に使用するばあいには、パルプや
填料への定着性の面から、通常該重合体中、第1級アミ
ノ基を有する単量体単位が5〜70モル%、好ましくは
15〜405〜40モル%カチオン性基を有する単量体
単位が2〜20モル%、好ましくは2〜10モル%とす
るのが適当である。
When the polymer is used for such purposes, the monomer unit having a primary amino group is usually 5 to 70 mol%, preferably 5 to 70 mol%, from the viewpoint of fixability to pulp or filler. It is appropriate that the proportion of monomer units having a cationic group is 2 to 20 mol%, preferably 2 to 10 mol%.

前記(a)の単量体成分は、前述したように本発明の方
法に用いる重合体中に含有せられる必須成分ではない。
As mentioned above, the monomer component (a) is not an essential component contained in the polymer used in the method of the present invention.

しかし前記用途に#114級カチオン性重合体を供する
際に、それぞれの用途に応じてその性質を変える目的で
前記(o)の単量体成分が好適に用いられつる。このば
あい、前記アニオン性単量体は、えら、れる重合体中の
カルボキシル基含有単量体単位が20モル第まで、好ま
しくは10モル弧となる量まで用いられ、また前記ノニ
オン性単量体はえられる重合体が水溶性を保持できる範
囲の量、通常は60モル襲まで用いることが可能である
However, when providing the #114 cationic polymer for the above uses, the monomer component (o) is preferably used to change its properties depending on the use. In this case, the anionic monomer is used in an amount such that the number of carboxyl group-containing monomer units in the polymer is up to 20 moles, preferably up to 10 moles, and the nonionic monomer is The amount can be used as long as the resulting polymer remains water soluble, usually up to 60 molar.

第4級カチオン性重合体中の第1級アミノ基含有単量体
単位の含有率が5モル外に満たないばあいには、製紙用
添加剤としての定着性におとるものとなり、一方70モ
ル襲よりも高くしても定着性および薬品性能(たとえば
紙力効果、−水性など)に関してとくに顕著な向上が認
められるわけではない。
If the content of primary amino group-containing monomer units in the quaternary cationic polymer is less than 5 moles, it will have poor fixing properties as a papermaking additive; Even if the molar strength is increased, no particularly significant improvement is observed in terms of fixing properties and chemical performance (for example, paper strength effect, water resistance, etc.).

また第4級カチオン重合体中の第4級カチオン性基含有
単量体単位の含有率が、2モル憾に満たないばあいには
、高pH城での使用においてカカチオン性の発現に乏し
く、一方20モル−を超えて使用しても高押域での定着
性がとくに向上するわけではなく、むしろ経済的な観点
から不利となるため、いずれのばあいも好ましくない。
Furthermore, if the content of the quaternary cationic group-containing monomer unit in the quaternary cationic polymer is less than 2 moles, the cationic property will be poorly expressed when used in a high pH environment. On the other hand, if more than 20 mol is used, the fixing properties in the high press area will not be particularly improved, and it will be disadvantageous from an economic point of view, so either case is not preferable.

さらにまた第4級カチオン性重合体中に前記アニオン性
単量体が含有せられるばあい、それが前記範囲、すなわ
ち20モル%を超えると紙力増強効果および(または)
P水性向上効果が低下するため好ましくない。
Furthermore, when the anionic monomer is contained in the quaternary cationic polymer, if it exceeds the above range, that is, 20 mol%, the paper strength enhancing effect and/or
This is not preferable because the effect of improving P water properties is reduced.

つぎに参考例、実施例および試験例をあげて本発明の方
法およびそれによりえられた第4級カチオン性重合体の
製紙用薬剤としての性質をより詳細に説明するが、本発
明はそれらの実施例のみに限定されるものではない。な
お以下にあげる参考例Gま、本発明の方法に用いる第4
級アンモニウム基を有するアクリルアミド糸重合体(ベ
ースポリマー)の製造例である。
Next, the method of the present invention and the properties of the quaternary cationic polymer obtained thereby as a paper-making agent will be explained in more detail by reference examples, examples, and test examples. It is not limited only to the examples. In addition, reference example G listed below is used in the method of the present invention.
This is an example of producing an acrylamide yarn polymer (base polymer) having grade ammonium groups.

参考例1 攪拌機、温度計、冷却器およびチッ素導入管を備えた四
ツロコルペンに軟水23009、アクリルアミド446
gおよびメタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニ
ウムクロライド154りを仕込み、チッ素ガス気流下で
65oCJに昇温し、過硫醗アンモニウムの10%水溶
液18gおよび醗性亜硫醗ソーダの10%水溶液89を
加えて重合反応を開始した。攪拌しながら80°Oで3
時間保温して重合反応を完結させたのち、軟水1080
9を加えて不揮発分濃度15%、粘度9!00cPのア
クリルアミド−メタクリルアミドプロピルトリメチルア
ンモニウムクロライド(モル比90/10)共重合体(
以下、P工という)溶液をえた。
Reference Example 1 Soft water 23009, acrylamide 446 in a Yotsurokorpen equipped with a stirrer, thermometer, cooler and nitrogen introduction tube
g and methacrylamide propyltrimethylammonium chloride (154 g) were charged, the temperature was raised to 65° CJ under a nitrogen gas flow, and 18 g of a 10% aqueous solution of ammonium persulfite and 89 g of a 10% aqueous solution of aqueous sodium sulfite were added to polymerize. The reaction started. 3 at 80°O with stirring
After completing the polymerization reaction by keeping it warm for an hour, use soft water with 1080
9 to form an acrylamide-methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride (molar ratio 90/10) copolymer with a nonvolatile concentration of 15% and a viscosity of 9!00 cP (
A solution (hereinafter referred to as P) was obtained.

参考例2〜7 使用単量体の種類および使用量を第1表に示すごとく代
えたほかは実施例1と同様にして重合反応を行ない、不
揮発分濃度15%の共重合体く以下、それぞれP2、P
3、P4、P5、P6、Pヮという)溶液をえた。えら
れた各共重合体溶液の粘度を第1表に示した。
Reference Examples 2 to 7 Polymerization reactions were carried out in the same manner as in Example 1, except that the types and amounts of monomers used were changed as shown in Table 1. P2, P
3, P4, P5, P6, Pwa) solutions were obtained. Table 1 shows the viscosity of each copolymer solution obtained.

なお第1表中で用いた略記号はそれぞれつぎのちのを示
すものである。
The abbreviations used in Table 1 indicate the following, respectively.

MAP  :  メタクリルアミドプロビルトIJメチ
ルア。
MAP: methacrylamide probilt IJ methyla.

ンモニウムクロライド DMO:  メタクリロイルオキシュチルト9メチルア
ンモニウムクロライド QA:2−ヒドロキシ−3−メタク1ノルオキシプロピ
ルFリメチルアンモニウムクロライド DMD  : ジメチルジアリルアンモニウムクロライ
ド vp:2−ビニルピリジン−N−メチルクロライド AM ニアクリルアミド AAニアクリル酸 実IM側1 攪拌機、温度計および滴下ロートを備えた四ツロコルベ
ンに前記参考例1でえたPよの水溶液300g(0,5
2モル)を仕込み、温度を1500に調節し、ついで純
度12.5%の次亜塩素酸ソータ51.29(0,05
2モル)と 48%苛性ソーダ水溶液5 、2 g(0
,062モル)とを混合した水溶液を30分間かけて滴
下した。攪拌しながら25°0で2時間保ち、反応を完
結させたのち、10%塩酸を加えてpi(4,5に調節
し、ついで水を加えてベースポリマー換算で7%の第4
級カチオン性重合体(以下、C工という)溶液をえた。
Ammonium chloride DMO: Methacryloyloxysutyl 9-methylammonium chloride QA: 2-Hydroxy-3-methac 1-noroxypropyl F trimethylammonium chloride DMD: Dimethyldiallylammonium chloride vp: 2-vinylpyridine-N-methylchloride AM Niacrylamide AA Niacrylic Acid IM Side 1 300 g (0,5
2 mol), the temperature was adjusted to 1500, and then a 12.5% pure hypochlorous acid sorter 51.29 (0.05
2 mol) and 48% caustic soda aqueous solution 5.2 g (0
, 062 mol) was added dropwise over 30 minutes. After the reaction was completed by keeping it at 25°0 for 2 hours with stirring, 10% hydrochloric acid was added to adjust the pi (pi) to 4.5, and then water was added to give a
A solution of grade cationic polymer (hereinafter referred to as C grade) was obtained.

該重合体溶液の2500における粘度は950cpであ
った。またC0中の第1級アミ7基含有単量体単位の含
有率は10−モル%であり、第4級アンモニウム基含有
単量体単位の含有率は10モル%であった。
The viscosity of the polymer solution at 2500 was 950 cp. Further, the content of monomer units containing 7 primary amine groups in C0 was 10-mol%, and the content of monomer units containing quaternary ammonium groups was 10-mol%.

実施例2〜8 使用ベースポリマーの種類、ベースポリマーに対する次
亜塩素酸ソーダおよび苛性ソーダの使用量(モル%)の
いずれか少なくとも1つを第2表に示すごとく代えたほ
かは実施例1と同様にして実験を行ない、第4級カチオ
ン性重合体(以下それぞれ02、C3、C4,05、C
6,07、C8という)の7慢溶液をえた。えられた0
□〜8の7%溶液の粘度および02〜8中の第1級アミ
7基含有単量体単位の含有率(以下、アミノ基含有率と
いう)および第4級アンモニウム基含有単量体単位の含
有率(以下、アンモニウム基含有率という)を第2表に
示す。
Examples 2 to 8 Same as Example 1 except that at least one of the type of base polymer used and the amount (mol%) of sodium hypochlorite and caustic soda used relative to the base polymer was changed as shown in Table 2. Experiments were conducted using quaternary cationic polymers (02, C3, C4,05, C
6,07, C8) was obtained. Got 0
□The viscosity of the 7% solution of ~8, the content of the monomer unit containing 7 primary amine groups in 02~8 (hereinafter referred to as the amino group content), and the content of the monomer unit containing the quaternary ammonium group The content rates (hereinafter referred to as ammonium group content rates) are shown in Table 2.

比較例1 1拌機、温度計およびチッ素導入管を備えた四ツロコル
ベンに軟水2500gおよびアクリルアミド600gを
仕込み、チッ素ガス気流下で55aOに昇温し、過硫酸
アンモニウムの10%水溶液1+6Fと酸性亜硫酸ソー
ダの10%水溶液7gを加えて重合を開始した。攪拌し
ながら80°0で3時間保温して重合反応を完結させた
のち、・軟水1083gを加えて不揮発分濃度15%、
粘度7800cPのアクリルアミド重合体溶液をえた。
Comparative Example 1 2,500 g of soft water and 600 g of acrylamide were charged in a four-wheel colben equipped with a stirrer, a thermometer, and a nitrogen inlet tube, and the temperature was raised to 55 aO under a nitrogen gas flow, and a 10% aqueous solution of ammonium persulfate 1+6F and acidic sulfite were added. Polymerization was started by adding 7 g of a 10% aqueous solution of soda. After completing the polymerization reaction by keeping the temperature at 80°0 for 3 hours while stirring, add 1083 g of soft water to make a non-volatile concentration of 15%.
An acrylamide polymer solution with a viscosity of 7800 cP was obtained.

つぎに攪拌機、温度計および滴下ロートを備えた四ツロ
コルベンに仮止のアクリルアミド重合体溶液2469 
(0,52モル)を仕込み、温度を1500に調節し、
ついで純度12.5%の次亜塩素酸ソーダ62.4g(
0,104モル)と48%苛性ソーダ10.49(0,
124モル)とを混合した水溶液を30分間かけて滴下
した。25oOで攪拌しながら2時間保ち、反応を完結
させたのち、10幅塩酸を加えてpH4、5に調節し、
ついで水を加えてベースポリマー換算で7%の第1級ア
ミ7基含有重合体(以下、D□という)溶液をえた。該
りよ溶液の25°Oにおける粘度は790opであり、
D0中のアミ7基含有率は18モル外であった。
Next, the acrylamide polymer solution 2469 was temporarily fixed in a Yotsurokolben equipped with a stirrer, a thermometer, and a dropping funnel.
(0.52 mol) and adjusted the temperature to 1500℃,
Next, 62.4g of sodium hypochlorite with a purity of 12.5% (
0,104 mol) and 48% caustic soda 10.49 (0,
124 mol) was added dropwise over 30 minutes. After the reaction was completed by keeping it at 25oC for 2 hours with stirring, the pH was adjusted to 4 or 5 by adding 10% hydrochloric acid.
Then, water was added to obtain a 7% primary amide 7 group-containing polymer (hereinafter referred to as D□) solution in terms of base polymer. The viscosity of the solution at 25°O is 790 op,
The amide 7 group content in D0 was outside 18 moles.

比較例2 有効成分12.5%の次亜塩素酸ソーダの使用量を12
4.8 F (0,208モル)とし、48%苛性ソー
ダ水溶液の添加量を20.89 (0,248モル)と
したほかは比較例1と同様にして実験を行ない、ベース
ポリマー換算で7%の第1級アミノ基含有重合体(以下
、D2という)なえた。該D2溶液の25’Oにおける
粘度は210 oPであり、D2中のアミ7基含有率は
57モル外であった〇 なお仮止の参考例、実施例および比較例においてえられ
た各ポリマー中のアミノ基含有率およびアンモニウム基
含有率の定量はつぎの方法にしたがって行なった。
Comparative Example 2 The amount of sodium hypochlorite with an active ingredient of 12.5% was 12.
The experiment was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, except that the amount of 48% caustic soda aqueous solution was 20.89 (0,248 mol), and 7% in terms of base polymer. The primary amino group-containing polymer (hereinafter referred to as D2) was dried up. The viscosity of the D2 solution at 25'O was 210 oP, and the content of amide 7 groups in D2 was outside of 57 moles. The amino group content and ammonium group content of were determined according to the following method.

(13ベースポリマー中のアンモニウム基含有率の定量 トルイジンブルーを指示薬とし、アルカリ性条件下でポ
リビニルスルホン酸カリウム(PV8K)を用いて滴下
し、定量した(日中、高分子論文集、vol、 35 
SNo、 6,309(1976)参照)0(2)ホフ
マン分解後のカチオン性重合体中のアンモニウム基含有
率とアミノ基含有率の総和の定量 (1)の方法と同様にして定量した。
(13 Determination of ammonium group content in base polymer Toluidine blue was used as an indicator, and potassium polyvinylsulfonate (PV8K) was added dropwise under alkaline conditions to determine the content.
S No. 6, 309 (1976)) 0 (2) Determination of the sum of the ammonium group content and amino group content in the cationic polymer after Hoffman decomposition The amount was determined in the same manner as in method (1).

(8)ホフマン分解後のカチオン性重合体中のアミノ基
含有率の定量 前記(2)の測定値から前記(1)の測定値を差し引い
たときの値とした。
(8) Determination of the amino group content in the cationic polymer after Hoffman decomposition The value obtained by subtracting the measured value in (1) from the measured value in (2) above was taken as the value.

ここで第4級カチオン性基がホフマン分解により化学的
変化をうけないことはつぎの分析によって確認した。す
なわち、ホフマン分解後のカチオン性重合体を酸性下に
メタノールで沈殿させ、ついで精製乾燥を行なったのち
、これを重水(D20)中に再溶解させ、’H−NMR
でJ値6.5ppI!Iのピーク(第4級アンモニウム
基のトOH,にもとづく)を定量し、化学的に安定であ
ることを確認した。
It was confirmed by the following analysis that the quaternary cationic group was not chemically changed by Hoffmann decomposition. That is, the cationic polymer after Hofmann decomposition was precipitated with methanol under acidic conditions, then purified and dried, and then redissolved in heavy water (D20) and 'H-NMR.
So the J value is 6.5ppI! The I peak (based on the OH of the quaternary ammonium group) was quantified, and it was confirmed that it was chemically stable.

つぎに仮止の実施例および比較例でえられた重合体の製
紙用添加剤としての試験例をあげる。
Next, test examples of the polymers obtained in the temporary fixing examples and comparative examples as papermaking additives will be given.

なお以下の緒特性の試験はつぎの方法に準拠して行なっ
た。
In addition, the following tests of mechanical properties were carried out in accordance with the following methods.

(1)引張強度  J工s p 8115(2)内部強
度  Tappi RO508Internalbon
d te8ter (3)破裂強度  J工s p 8131(4)圧縮強
度  J工s p 8126(5)ステキヒトサイズ度
     J工S  P  81125叩■、3時間と
した。) (7)P   水  性     J工s  p  8
121試験例1(中性抄紙試験) パルプ(L−BKP/N−BKP=85/15.500
csf )の1%水性分散液に、0ILOO3を対バル
ブ20%、前記実施例1〜8または比較例1〜2でえら
れた重合体を対パルプ0.4%および5TK−900(
荒用化学工業(株)製のアルキルクテンダイマーサイズ
剤)を対バルブ0.1%添加し、タッピ・スタンダード
・シート・マシンを用いて坪量60g//′□となるよ
うに抄紙した。抄紙時のpHは8.0であった。
(1) Tensile strength J engineering sp 8115 (2) Internal strength Tappi RO508Internalbon
dte8ter (3) Bursting strength J Engineering SP 8131 (4) Compressive strength J Engineering SP 8126 (5) Steckigt sizing degree J Engineering SP 81125 for 3 hours. ) (7) P water-based J-engineering p 8
121 Test Example 1 (Neutral Paper Making Test) Pulp (L-BKP/N-BKP=85/15.500
csf), 20% of 0ILOO3 was added to the pulp, 0.4% of the polymer obtained in Examples 1 to 8 or Comparative Examples 1 to 2 was added to the pulp, and 5TK-900 (
0.1% of an alkylcutene dimer sizing agent manufactured by Arayo Kagaku Kogyo Co., Ltd. was added to the paper, and the paper was made to have a basis weight of 60 g//'□ using a Tappi Standard Sheet Machine. The pH at the time of paper making was 8.0.

ついで7kg/Cm2で3分間および10に910m2
で2分間プレス脱水し、表面温度100%の回転1’ 
ライーy−で1分間乾燥後、調湿して紙をえた。えられ
紙の特定試験結果を第3表に示す。
Then 7kg/Cm2 for 3 minutes and 10 to 910m2
Press and dehydrate for 2 minutes at
After drying with Lye Y- for 1 minute, the humidity was adjusted and paper was obtained. Table 3 shows the specific test results for the paper produced.

第   6   !!! ※ブランク試験 試験例2(酸性抄紙試験) パルプ(L−BKPs 460aa! )の1%水性分
散液にタルクを対パルプ15%、強化ロジン剤を対パル
プ0.6%、前記実施例1〜8または比較例1〜2でえ
られた重合体を対パルプ0.5%および硫酸バンドを対
パルプ1%添加し、タツビ・スタンダード・シート・マ
シンを用いて坪量559/dとなるように抄紙した。抄
紙時の坪は5.0であった。ついで前記試験例1と同様
にしてプレス脱水、乾燥および調湿を行ない、紙をえた
。見られた紙の特性試験の結果を第4表に示す。
Sixth! ! ! *Blank test test example 2 (acidic papermaking test) In a 1% aqueous dispersion of pulp (L-BKPs 460aa!), talc was added to the pulp at 15%, and a reinforcing rosin agent was added to the pulp at 0.6%, Examples 1 to 8 above. Or add 0.5% of the polymer obtained in Comparative Examples 1 and 2 to the pulp and 1% of sulfuric acid to the pulp, and make paper using a Tatsubi Standard Sheet Machine to have a basis weight of 559/d. did. The tsubo at the time of paper making was 5.0. Then, press dehydration, drying and humidity control were carried out in the same manner as in Test Example 1 to obtain paper. The results of the paper property tests observed are shown in Table 4.

第    4    表 試験例5(?”水性試験) パルプ(L−UKP 580mj asf )の1%水
性分散液に硫酸バンドを対パルプ6%添加し、ついで前
記実施例1〜8または比較例でえられた重合体を対パル
プ0.01%添加し、カナディアンプリ−ネステスター
によりr水性試験を行なった。見られた結果を第5表に
示す。
Table 4 Test Example 5 (Aqueous Test) To a 1% aqueous dispersion of pulp (L-UKP 580mja asf) was added 6% of sulfuric acid based on the pulp, and then sulfuric acid was added to a 1% aqueous dispersion of pulp (L-UKP 580mj asf), 0.01% of the above-mentioned polymer was added to the pulp, and an aqueous test was conducted using a Canadian Prenes tester.The results are shown in Table 5.

第  5  表 ※ブランク試験Table 5 *Blank test

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第4級アンモニウム基を有するアクリルアミド系重
合体と次亜ハロゲン酸塩または次亜ハ冒ゲン酸塩を形成
することができる物質とをアルカリの存在下で反応させ
ることを特徴とする重合体側鎖に第1級アミノ基および
第4級アンモニウム基を有するカチオン性重合体の製造
法。
1. A polymer side chain characterized by reacting an acrylamide-based polymer having a quaternary ammonium group with a hypohalite or a substance capable of forming a hypohalite in the presence of an alkali. A method for producing a cationic polymer having a primary amino group and a quaternary ammonium group.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02175706A (en) * 1988-12-28 1990-07-09 Mitsui Toatsu Chem Inc Production of cationic acrylamide polymer and its use
US5239014A (en) * 1988-12-28 1993-08-24 Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. Cationic acrylamide polymers and the applications of these polymers
US5292821A (en) * 1988-12-28 1994-03-08 Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. Catonic acrylamide polymers and the applications of these polymers

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