JPS5841846A - ハロヒドロキシプロピル第4アンモニウムモノマ− - Google Patents

ハロヒドロキシプロピル第4アンモニウムモノマ−

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JPS5841846A
JPS5841846A JP57136445A JP13644582A JPS5841846A JP S5841846 A JPS5841846 A JP S5841846A JP 57136445 A JP57136445 A JP 57136445A JP 13644582 A JP13644582 A JP 13644582A JP S5841846 A JPS5841846 A JP S5841846A
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    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • C08F20/36Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate containing oxygen in addition to the carboxy oxygen, e.g. 2-N-morpholinoethyl (meth)acrylate or 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate

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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)

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、酢酸ビニルと容易に重合して、低エネルギ
ー硬化可能なラテックスを生成するモノエチレン的不飽
和第4モノマー (quaternary mono−
mer ) pc関する6また本発明はこの糧モノマー
から成る付加4リマーならびにこれら七ツマ−およびポ
リマー双方の製造方法に関する、これらモノマーおよび
ポリマーは酸性pHfiiにおいて安定であ・る。アル
カリ性、H値において、それらは自己反応性となり、そ
の結果これらポリマーは室温においてさえ、緩慢に架橋
し、そしてこの架橋は加熱により迅速に進行する。これ
らポリマー扛、とりわけ製紙における湿潤強度付与剤と
して有用である。
米国特許第3.678.098号および第3.702.
799号嫁、若干詳細にエピハpヒ〆リンが数多くの異
なった有機化合物と反応して多種類の生成物を提供する
技術O状!!IlKつbて論述している。上に具体的に
示し次特許は、アクリルまたはメタクリル*t−含む不
飽和酸エステルモノマーであって、付加重合によりビニ
ル不飽和を有するモノマーと反応し得るM用毒第4アン
モニウムモノマーを生成するものの製造に、より詳細に
関している。
前述した特許およびその中に引用された先行技術Fi、
i用な化合物を提供するものであるが、これらの生成物
は酢酸ビニルとの所望の反応性を有しておらず、t7を
第4アンモニウム化合物によって提供される低エネルギ
ー硬化特性の導入によって共重合を許容する類似のビニ
ルモノマーtも包含していない。
本発明は、酢酸ビニルタイプモノマーと有効に共重合し
て%低エネルギー硬化可能なコポリマーを生成する第4
アンモニウムタイプのエチレン的不飽和モノマーから成
る#を提供するものである。
これらの第4アンモニウムモノマーは、対応するメタク
リレートおよびアクリレート第4アンモニウムモノマー
と比較すると、特に有利であり、そして酢酸ビニルコポ
リマーに関する経験線、たとえ低レベルにお込てさえ、
メタクリレートおよびアクリレートモノマーの配合が困
難であることを示しており、更にこのようなモノマーは
系全体について阻害および/または遅延効果をもたらす
ものである。従って1本発明は前記米国特許中に開示さ
れたのと同様なモノマーおよびプリマーの発展をもたら
すものであるが、具体的な適用要件に合致する改良性能
を備えたものである。
本発明によって、適当なジアルキルアミンの水素酸塩(
hydrogen acid 5alt )t!−適切
な条件下で式: (但し1式中XはハロイP、すなわち塩累、臭素または
ヨウ素のようなハロゲノである)で示されるエビハロヒ
ーリンと反応させて式: で示されるハ々ヒドロキシデpピルジアルキル第4アン
モニウム化合物を形底する。
上記構造において、Xは前述の遡りであり1口はC1友
は1.Yは陰イオン、好ま(7くは拠化物。
塩化物、硝酸塩、硫酸塩および酢酸塩η為ら氏る群から
選択されるものであり BlはC1乃至C4厘鎖ア5ル
キルおよびヒPロキシ置換C1乃至C4@鎖アルキルか
ら成る群から選択され、R”はHまたはOH,そして凡
3扛孤立したビニル基と官能的に均等な二重結合を有す
るアリル基オたはカルパルケノキシ基を含むアルケノキ
シ基である。術語「孤立した」は1本Il!3#fB書
において、この二重結合t、共役ま九は累積二重結合と
区別するために用いるものである。従って、たとえばア
クリレートおよびメタクリレートはカルメニル基に共役
したビニル基を有するが、これに対し3−ノテノエート
に孤立し几ビニル基を含むものである。しかしながら、
を元これは末端の孤立した二重結合を有することを本質
とするもりではないことが理解されるべきであり、従っ
て術語「官能的に均等」は2−置換5−ノルlルネン化
合物を包含すること七意図する4Q)である。同様に、
二重に共役する二重結合もまた。孤立したビニル基と官
能的に均等に作用するものであり、このタイプの典型的
な構造は2個のカルダニル間に閉じ込められたビニレン
基から取るものであることが理解されるべきである。決
定的な要件は、この種の基が付加コポリマーを形取する
それらの能力に関連し危ときに第4化合物の一般的特性
を妨害しないことであり、そしてこの種のコポリマーの
能力は以下に述べる目的のために架橋を行うことである
これら第4アンモニウムモノマーの乳化重合にとって特
に有用である不発明り・冥施聾様において。
対イオンY社水中で表面活性を示す陰イオンである。
不発明は、前記式中のnが1であり、その場合Blがメ
チルJ Blが−OHそしてRsがアリロキシであり、
この場合XがりcJI:Iであり、またYが硝酸塩 □
である発明のスペーシズ(5pecies )について
以下に説明するものとする。このことは不発明の範囲に
対する限定として解釈されるべきではなく。
巣なる例示目的に過ぎず、不発明は前述した術語の、よ
り広い範囲内に広範に適用し得るものである。
これらの七ツマ−は水素酸塩に転化される。対応する第
3アミンから適切に調製されるものである。次に、この
酸性塩は、米国特許第3.678.098号中に記載さ
れるのと同様な制御された条件下で注意深く反応させて
第4アンモニウム七ツマ−を生成することができる。要
約すれば、このモノマーの製造法は第3アばンの水嵩酸
塩の転化として理解することが可能であり、不質的な中
性条件(すなわち、pH6乃至8)下で、水素酸塩とエ
ビハロヒドリンとの反応が引続き、更に酸性化およびモ
ノマー溶液の最終用途にとって望ましい1111i11
υレベルへの希釈が引続く。一度、第3アミンの水嵩酸
塩が形放されると、エピハロヒドリンとの反応は前述の
米国特許第3.678.098号、特にそυ実施例なら
びに第1欄、第68行から始tり、ta2欄第17行で
終了部分に記載され几如何なる方法によっても行えるこ
とが理解されるべきであり。
この要旨は不明aS中に参考として引用するものとする
本発明の目的の定めに用いられるエピハロヒドリンはエ
ビョードヒrリン或いはエビブロモヒドリンであっても
よい。しかしながら、エビクロロヒドリンを用いるのが
好ましい、 (エピハロヒドリンとアミン水素酸塩との
)反応速度およびアミノ窒素上のR1構収体の性質間に
は成る関係のあることが見出されている。この理由によ
り、一般的にR1はメチルであることが好ましい。それ
にも拘らず、上記のよりなR1の選定を厳守すれば、如
何なるエピハロヒドリンによってもアミン塩について受
は入れ得る反応速度が得られるものである。
特足の水素酸塩の選定は決足的な%lので扶なくて、と
ドロよう化物ま几扛ヒドロ臭化物のいずれかが有用であ
り、一般的には塩酸または硝酸の酸性塩を剛いることが
好ましい。硫酸ま几は酢酸によって形成姑れる水嵩酸塩
は利用可能であるが。
好ましいl!lI類という訳ではない。
実施例から理解されるように、不発明のモノマーは水#
v!液として適切に調製され、そして貯蔵されるもので
ある。しかし、これは臨界的な限定ではなく、所望によ
り1反応媒質からこれら溶液を濃縮および/ま九は単離
することができ、その場合これらの問題は水を除去する
こと、典型的には真空下の気化により解決される、 以下の実施例において、装置は攪拌機、温匿針。
、Ht極、還流凝縮器および添加用−斗を備えたフラス
コから収っている。実施例全体t−通じて脱イオン水を
用いる、 実施例1 40m水性ジメチルアミン675r(6モル)を水浴上
で冷却した2tフラスコに装入する。次いで、これにア
リルグリシジルエーテル496t(4,35モル)を、
約籍5℃未満に保持した温度で2時間に亘り添加す、る
。2時間の期間の末期に。
追加v40ts水性ジメチルアミ7ン226.f’に添
加し、フラスコの円谷物を40〜50℃で3時間加温す
る。次に反応混合物1−73℃かつ水!柱25■で、黄
色液俸640fVcm縮する。生成物、第3アンンl−
アリロキシニ3−ジメチールアミノ−2−ヒドロキシプ
ロパンを滴定し、そしてダラム当95.67ミリ当貢の
アミンを含有していることが判明した。またC、 1i
l、No、についての計算値はグラム当96.29ミリ
当皺であり1本生底物の純度a 90.1 %で委^こ
とが一定されている8第2の2tフラスコを、氷水45
61.68優硝M315F(3,4モル)および上に説
明し次第3アミン、62.7 t (3,56モル)を
もって装填するーこのアミノは温度1256未満に保ち
ながら約1/2時間の期間に亘って添加する。そのpH
は約7.0である6次に混合物t−39℃に加熱し、そ
してエビクロロヒドリン3.63 f (3,92モ、
ル)t−50分間で添加する。この添加の間、その発熱
反応を水浴で和らげて反応温度を37〜44℃の範囲内
に維持する、反応混合物を一晩放置すると。
pHはI#7.2となり、エビクロロヒドリンの濃度は
7.2 %となる。次いでクラスb内容物を5時間に\
□ 亘り40〜45℃に加熱し、−万一は第3アミンの周期
的添加によって6.5乃至7.3の範@ik保持される
。通常は合計10fが必要とされる一6時間後、エビク
ロロヒドリンの濃度t13.6係であり。
そして満足は未第4級化アミンのグラム当り約0.07
ミリ当il′t−示す。7112の部分を減圧下で濃縮
して5619とする。濃動物は、エピクロロヒドリンに
ついて0.22%、塩化物イオン0.149ミリ当*/
1.合計塩化物(10’A熱水諏化ナトリウムによる加
水分>3)2.37ミリ当°敏/lお工び固形分80.
9 優と分析され、そして生成物の濃度は1.配合した
塩素含有量基準で69.7 %である。
第3アミン線下記の第1表に示す酸基のメチルエステル
からアミノアルコール、たとえばジメチルアミノエタノ
ールにぶるエステル交換によって調製される、次にこの
第3アミン’twmガIU第2の部分におけるように、
硝酸およびエビクロロヒドリンで逃理して、先に示した
一般式に4fする。
対応スるクロロヒドロキシグロピルIE47ンモニウム
モノマーを調製する。これらの実施例においては、前述
した式に関し Bl扛CHI 、 nは0、Xは塩化物
、そしてYは硝酸塩である。nが00場合 amは存在
しない。3つV実施例の各々についてのamはal1表
中に示す。
第1表 実施fI    R”         名2    
)1cmCOOCHa    マレイン酸のモノメチル
隙】−α(−エステルから取るエステル3   H@ 
C= C)jet−1,α)0−  酢酸υビニルエス
テルアクリル酸ノチル2241.酢酸ビニル871.4
t、イタコンm2.24Fおよび実施IpHlの濃縮第
4アンモニウム化合物41.5 fから成るモノマー混
合物を調製する。このモノマー混合物を、第3ブチルヒ
ドロペルオキシドとホルムアルデヒドスルホキシル畝ナ
トリウムを開始剤として用いる漸次添加レドックス法に
よって乳化重合する。この水性1g!−エマルノヨン系
tt−オクチル−フェノキシポリエトキシエタノール(
オキシエチレン基40)5−で安定化する。その結果得
られ几エマルジョンポリマーは固形分4811t−含有
している。
このエマルジョンプリマーの一部を固形分4016に希
釈し、そして次に25ft)試料を15%セスキ炭酸ナ
トリウム水溶液1fで活性化する。ポリ!−の風乾ペレ
ットを調製し、そしてツメチルホルムアミドおよびクロ
ロベンゼン中で膨潤させる。
容量膨潤比はポリマーベレットの*g4重111カラ計
算され、そして災側値は26 (DMF)および251
0@H@O4)である。もし、エマルジョンポリマーが
セスキ炭酸ナトリウムによって活性化されなければ、風
乾ペレットミツメチルホルムアミドおLびクロロベンゼ
ン中に溶解する。
実施例6 実施例5の手順を反覆する。但し、イタコン酸の代りに
アクリルt12.24tt−使用する。活性化エマルジ
ョンプリマーの膨潤比は、ジメチルホルムアミドま几は
クロロベンゼン中゛のいずれにおいても22であること
が判明している。未活性エマルジョンプリマーからのペ
レットはlIm#l#IIII媒中に溶屏する、 実施IPI17乃至12 実施例5および6t−反覆する。但し、各々の場合に用
いられる第4アンモニウム化合物は実施例2.3および
4の第4アンモニウム化合物に夫々対応している。それ
らの結果は 11部分に基づいて予告し得る差異を除重
て、第1表に示されたそれらの部分と□本質的に同一で
ある。
アンノ窒素上の構成体4反応速に′&よびこれらの新規
な第4アンモニウムモノマーの生成ト顕著な関係を有し
てhる。従って、たとえば二英・施例1のジメチル化合
物が有用であり、そして反応が自然に進行する場合には
ジエチル、ジイソプロピルおよびジヒp o′キシエチ
ルアξンは所望のタイオンア建ンを製造するには適切で
はない。第37建ン窒素上の置換基の1個がメチルであ
り、そして第2Qものが余り長くないものである限り、
すなわち炭素数的4を超えなければ、付加的な加熱に゛
より有効な反応速反とすることができる。
実施例13乃至17 第■表に掲げ几第2アミンを用いて実施例1會反覆して
対応する第4モノマーを生成する。第4級化反応を開始
し、そして維持するために、若干の付加的加熱を行わね
ばならないが、この加熱の必要性はR1炭嵩鎖が長くな
るに従って増加する。
第■表 実施例       第2アミン 13    ヒドロキシエチル メチルアミン14  
  エチル メチルアミン 15     i−プロピル メチルアミン16   
 ブチル メチルアミン 17    ヒドロキシプロピル メチルアミンいずれ
の1a合においても、その1g41I!に化において過
剰のエビクロロヒドリンを用いることは有益であること
が一般に見出されている一 第3アミン中のエチレン的不飽和基お工びアミン室累間
の鎖中リアルケン基の数を増加すると。
アミン化合物上の長鎖アルキル基を用いたときに観られ
るのと幾分類似の結果を生ずる。すなわち。
反応を開始するのは若干より困難となり、そして反応は
幾分より長くかか心L5になる。この結果は、アミノ窒
素上の残存基の双方がメチル以外の場合におけるように
は判断できない、 実施例18乃至21 エビクロロヒドリンの代りにエビブロモヒト9リンを用
い、実施例1〜4に反覆して本質的には実施Ml〜4に
おけるような第4級化を行う。反応性或騒は、反応速匿
における変化は成るハロヒドリン會他に代えて使用する
のを正当化するに足る結果をも危らすものではなく、ま
たその選定は生成物における所望の特性ならびに反応体
のコストにより予め決足されるものである。
前述の実施例咳おいて、硝酸を塩酸で置き換えると1反
応速度或いは反応V範囲において殆ど変化はなく、アミ
ン塩を生成するため1C第3アミンと酸を反応させる場
合に通常遭遇する何らかの相違を生ずる。酸アミンの特
別な選択は、得られる七ツマ−が用いられるであろう系
ならびに陰イオンがその系に対して有す心であろう結果
に工9予め指示される。
不発明の第4アンモニウム七ツマ−は重合可能であり、
そしてこの目的のために、それらの水沁液は直接利用可
能である。水性系において有効である遊離基タイ!■如
何なる周知の重合開始剤も使用可能である。具体例には
、t−ノチルヒト°ロペルオキシド、過硫酸アンモニウ
ムおよび、過硫酸アルカリ金属、たとえば過硫酸ナトリ
ウムまたはカリウムがある。それらは慣用の用量、七ツ
マー重重基準で0.1乃至2重皺嚢で用いらnゐ。これ
らの重合開始剤はレト°ツクス系において、ヒト°ロ亜
硫酸ナトIJウムまたはその他の還元剤と共に用いても
よい。或いは重合を化学級で行う、こともできる。
乳化重合手順は第4アンモニウムモノマーの1合に関し
特に有効であ−る。乳化剤としては、約10乃至50以
上のオキシエチレン基を有す/)t−オクチルtNはt
−ノニルフェノキシポリエトキシエタノール、硫酸オク
タデシルアミン、硫酸シ、クロヘキシルジエチル(Pr
シル)アミン、A化オクタfジルトリメチル〜アンモニ
ウム、Iリエトキシアミン或いは2種類以上のこの種乳
化剤から放る混合物がある。
基: ti、c*c< を有する如何なるエチレン的不飽和モノマーも。
重合媒体が酸性条件、好ましくhptis未満に保持さ
れる条件下で不発明の第4モノマーと重合させることが
′できる。従って、この方法により本発明の第4モノマ
ーと前述の米国特許第3.678.098号の第4七ツ
マ−とから得られるホモIリマーおよび/また懺コポリ
マーを生成することが可能となる。更に、不発明の新規
な七ツマーt、米国特許第3.702.799号中、第
4偵第51行から始まり第5欄第22−行までに継続し
て記載される如何なるモノ1.エチレン的不飽和モノマ
ーと共重合させることもでき、そしてこの開示は本明細
豊中に蚕考として引用するものとする。
先に述べたように、経験によれば、たとえ低いレベルに
おいても、メタクリレートモノマー等を酢酸ビニルコポ
リマー中に配合するのは困難であつ友。更に、この困難
性は全系に対する抑制および/を友は遅延効果によって
複雑なものとされる。
不発明のモノマーは塩基による処理によって、町成り目
的に叶った反応特性を有し、酢酸ビニルと容易に共重合
し、そして容易にグリシジルアミンの反応性第4級塩に
転化することが可能となる。
従って1本発明の第4モノマーは、米国特許第3.67
8.098号または第3.702.799号の第4モノ
マーと比較すると、酢酸ビニル系と共に優れた活性を示
す。本発明の第4アンモニウムモノマーと反応させるた
めの適切なビニル系を固定するに際してi、モ“ツマ−
の反応性比および/またはアルフレー−プライスのQ−
e式に従って決足されたQおよびe値に対し、注意を払
うべきである。これらの術語は当該技術分野において、
一般に知ら“れているうそれらの可成り詳細な説明は。
1溶液中の遊離′基(Free Radicals I
n 8o1uNon)”チェアズ・ウオーリング著(1
957年)、ジョーク・ワイリイー・アンド・サンズ・
インコーポレーテツド、ニューヨーク、NY、 第41
 %に第100〜106.第116〜120および第1
40〜144ページ中に見出すことができる。
同様な情報は1ポリマーハンドブック#J、プランPラ
ップおよびE、H,イマーガット著(1967年]、イ
ンターサイエンス・パブリツシャーズ。
ニューヨーク、NY、表題“共重合の反応比(Copo
lymerization Reactivity 1
tatios ) ”  の下の、特にIf−249〜
ll−257ページの参照により得ることができる。こ
の種の情報を利用するに際して、ビニルモノマー(好ま
しくは酢酸ビニル)および第4アンモニウム七ツマ−の
反応比r1およびr2は10乗未満と0乗ではないよう
に相異させるべきであることが理解できる、第4アンモ
ニウムモノマーのq−emhビニルモノマーのQ−1!
lと類似であるべきである。
第■表嫁、少童のかつ酢酸ビニルと不発明q、)新規な
紀4モノマーとの混合物における共重合用の好ましいコ
ポリマーのリストを示している。反応扛本質的には、前
記実施料に記載したように進行゛するが、対応゛するコ
ポリマ」の生既を伴う@第■表 アクリル酸メチル アクリル酸エチル アクリル鐵ブチ、ル メタクリル酸メチル/スチレン、L:1(電量基準)メ
タクリル酸 アク、リル酸 アクリル鐵ブチル/、スチレン、1 : 1 (NIM
準)アクリロニトリル 本発明の第4モノマーは共重合におけるのと。
本質的に同一条件下でホモ重合もまた。なし得゛ること
を理解すべきである。しかし、′この樵のホモ4リマー
の利用は可成り制約□的゛なもの′となる。それはホモ
重合が、共重合′によ0得られるポリマー特性における
大きな変動を許容しないからである。
米国特許第3.702.799号、第7欄、@10〜3
7行に記載される利用は、この種のホモyN リフ−1
利用して紙の湿潤強直付与剤および凝集剤を改良するこ
とを示している。その中に示されてい、る情報は、不発
明ホモ4リマーにも等しく適用可能であり、そしてこれ
は参考として本明細書中に引用するものとする6tた。
米国特許第3,702.799号には、・繊維における
各種ポリマーの利用が、特に繊維の静電防止染色および
水分率特性(第5欄。
第23〜41行1、ここに参考として引用)に間違する
tのとじて記・載されており、そして不発明のコポリマ
ーは同一の・方法で(勿論、ポリマー構、進中υフェニ
レン環の存在により生ずる性能の変更を伴って)用いる
ことができる。
本発明コポリマーの主九る用途は紙の製造において見出
され、この場合これらのコf!−!jマーは湿潤強度付
与剤および静電像再生系用の各種導電性紙の製輯におけ
る導電助剤として利用するとと′ができる。
明細書全体t−通じて1本発明において用いられた方法
の各種の特徴および詳細に対する技術の知識に一般的に
関連する数多(の先行技術特許が参照されている。これ
らの開示は、この技術に関する一般知識の不必要な列挙
を回避する几め1本明細書中に参考として引用するもの
とする。
次にこの発明の好ましい実施の態様を列挙すれば、以下
の通りである。
1、 陰イオンYが、臭素、塩素、硝酸塩、硫酸塩およ
び酢酸塩から収る群から選択される特許請求の範囲記載
の化合物。
2、R3が、アリルアルコールのエーテルまftBマレ
イン酸、ビニル酢酸、および5−ノルゲルネンー2−カ
ルlン酸のモノメチルエステルカラ成る鮮場Oエステル
から成る群の構底員を生成するために選択される実施態
様第1項記載の化合物。
3、少量の実施態様第1項記載の化合物と大量e)。
式: %式% で示される基を有する。少くとも1fif類のその他の
モノエチレン的不飽和モノマーと力・う成るコIリマー
4、 少量の実施態様第2項記載の化合物と大量の。
式; %式% で示される基を有する。少くとも1種類のその他のモノ
エチレン的不飽和モノマーとから成るコポリマー。
5、 前記モノエチレン的不飽和モノマーが支配的に酢
酸ビニルである実施態様第3まtは第4項記載のコポリ
マー、 %許出j1人   ローム アン2 ノ)−スカ7−ヒ
−313

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 式: (但し1式中 R1はC1乃至C4[鎖アルキルおよびヒPロキシ置換
    C1乃至C41F鎖アルキルから成る群から選択され。 nは0またはlであり。 R3はHまたは開fあり。 ala、孤立し九末熾二重結合と官能的に均等な二重結
    合を有するア・リル基また嫁カルパルケノキシ基會含む
    アルケノキシ基であり。 Xはハロイドであり、そして Yは陰イオンである)で示されることを特徴とするハロ
    ヒドロキシプロピル第4アンモニウムモノマー。
JP57136445A 1981-08-07 1982-08-06 ハロヒドロキシプロピル第4アンモニウムモノマ− Granted JPS5841846A (ja)

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US3678098A (en) * 1969-04-04 1972-07-18 Rohm & Haas Unsaturated quaternary monomers and polymers

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