JPS6042357A - 陽イオン単量体及びその重合体 - Google Patents

陽イオン単量体及びその重合体

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JPS6042357A
JPS6042357A JP59143394A JP14339484A JPS6042357A JP S6042357 A JPS6042357 A JP S6042357A JP 59143394 A JP59143394 A JP 59143394A JP 14339484 A JP14339484 A JP 14339484A JP S6042357 A JPS6042357 A JP S6042357A
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JP
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monomer
acrylate
methylene chloride
monomers
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JP59143394A
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English (en)
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エドワード・エンズ・マツクエンタイア
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Texaco Development Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/52Amides or imides
    • C08F20/54Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F20/60Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide containing nitrogen in addition to the carbonamido nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/10Esters
    • C08F20/34Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (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、新規なアクリル酸及びメタクリル酸の第4ク
ロロメチルアンモニウムクロライド並びにその単重合体
及び共重合体に関する。
本発明の重合体は、側鎖としてぶら下った第4級アンモ
ニウム基を含む。これらの重合体は、水質汚濁、製紙、
繊維仕上げ等において問題となる液−因分離を解決する
のに有用である。この新しい種類の単量体は水の浄化用
の凝集剤として特に有用である。これらは、又水蒸気を
使ってタールサンドから石油を製造する際形成されるエ
マルジョンを破壊するのにも利用出来る。
アクリル酸及びメタクリル酸の第4級アンモニウムクロ
ライドとしては、知られる限りに於いて、今までに、例
えばメタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム
クロライドの様な物が製造されているが、第4級化され
た窒素原子に結合したクロロメチル基を含有するアクリ
ル酸及びメタクリル酸単量体は、今まで製造されていな
かった。
本発明の目的の一つは、一般式: %式% (1) Xは酸素原子又は式: NR2(式中、Rは水素原子又
は炭素原子数l〜4のアルキル基を表わす)で示される
基を表わし;R3及びR4は、それぞれ、炭素原子数1
〜4のアルキル基を表わし;nは2〜6である〕 の新規なアクリル酸及びメタクリル酸の第4級クロロメ
チルアンモニウムクロライドを提供することである。
本発明の今一つの目的は、塩化メチレンと式:[式中、
Rは水素原子又はメチル基を表わし;Xは酸素原子又は
式:NR2(式中、Rは水素原子又は炭素原子数1〜4
のアルキル基を表わす)で示される基を表わし;R3及
びR4ぼ、それぞれ、炭素原子数1〜4のアルキル基を
表わし;nは2〜6である] を有する出発物質との反応による、新規なアクリル酸及
びメタクリル酸単量体の製造法を提供することである。
単量体と塩化メチレンの間の反応は、不活性雰囲気中で
、約20°C〜約100℃の穏やかな温度範囲で、触媒
なしで進行する。
更に本発明の目的は、本発明に係る新規な単量体の単重
合体又は共重合体の製造法を提供することにある。重合
体は、当業者に公知の型の既知の溶液、懸濁又は乳化型
アクリル酸重合反応により製造することができる。共重
合体の製造に使用しうる共重合用単量体の中には、n−
アルキルエステル、t52級及び分岐鎖のアルキルエス
テル、オレフィン系アルコールのエステル、アミノアル
キルエステル、エーテルアルコールのエステル、シクロ
アルキルエステル、ハロゲン化アルコールエステル等の
単量体がある。代表的な共重合用単量体としては、メチ
ルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリ
レート、ブチルアクリレ−1・、ヘキシルアクリレート
、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、ドデ
シルアクリレート、ヘキサデシルアクリレート、イソプ
ロピルアクリレート、インブチルアクリレート、 5e
c−ブチルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレ
ート、アルキルアクリレ−)、2−(ジメチルアミノ)
エチルアクリレート、2−(ジエチルアミノ)エチルア
クリレ−h、2−(ジブチルアミノ)エチルアクリレー
ト、2−メトキシエチルアクリレート、2−エトキシエ
チルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2−
ブロモエチルアクリレート、2−クロロエチルアクリレ
ート等及びこれに相当するメタクリレートが挙げられる
他のビニル単量体としては、N−置換アクリルアミド、
アクリルアミド、N、N−ジメチルアクリルアミI・、
N−ビニルピロリドン、アクリル酸、メタクリル酸、ス
チレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、メタ
クリレートリル等のようなアクリル酸及びメタクリル酸
エステル共重合体の製造用単量体として知られる物が使
用されてもよい。
1以上の共重合単量体が、混合されて、所望するランダ
ム、交互、ブロック及びグラフト共重合体に用いられる
。この様に、これらの重合体は、まず、アミン含有単量
体を重合して単重合体又は共重合体を生成させることに
より製造される。次いで、これらの重合体を塩化メチレ
ンと反応させ、側鎖にクロロメチルアンモニウム基がぶ
ら下った目的の重合体を得る。かくの如く、当業者であ
れば、その者の選択に於いて、本発明の重合体を製造す
るに当り、彼が好ましいと思う反応順序を選ぶことが出
来るであろう。
本発明の重合体は、良好な水溶性を有する点に特徴を有
し、それ故、紙及び繊維の処理並びに塗膜、イオン交換
樹脂等の製造用として有用である。
本発明の新規な単量体は、前記の式(2)の化合物から
製造され、この化合物は、約り0℃〜約100℃の温度
で、塩化メチレンと触媒なしで反応する。約50℃の温
度が特に好ましいことが解った。
不活性雰囲気下で反応を行う−ことが好ましいが、これ
は必須ではない。
反応は、例えば、適当な反応容器中で、塩化メチレンに
単量体原料を溶解し、その反応容器を不活性雰囲気で覆
い、次いで塩化メチレンと、アミン含有単量体中の第3
級アミン基とが少なくとも部分反応するに適当なる時間
、所望の温度に反応容器を加熱することにより行うこと
が出来る。
反応完結に要する時間は、アミンの反応性及び使用する
反応温度により変化しよう。
反応期間の最後に、過剰の塩化メチレンは、当業者に公
知のある適当な手段により、蒸発又は除去され、少量の
未反応原料の単量体を含有する。
大部分が本発明の目的の新規な単量体である混合物が得
られよう。得られた混合物は、更に溶剤抽出により精製
することが出来る。残渣アミンは、望むならば追加の第
4級化合物を造るのに再循環出来る。
もう一つのそれに代る精製方法としては、反応の終了時
、反応混合物を水性アルカリ性条件下。
塩化メチレンにより段階的に処理して、未反応原料の単
量体を抽出してもよい、未反応原料単量体のほとんど全
てが抽出された時、新規な単量体は、得られた塩化メチ
レン溶液から、水及び塩化メチレンを蒸発させるか又は
、他の適当な技術により回収出来る。
本発明の一面によれば、本発明に係る新規な単量体は、
単重合体及び共重合体の製造にも利用される。
重合は、アゾ触媒、有機過酸化物及び亜硫酸塩−過硫酸
塩系の様なレドックス重合触媒等の既知の重合触媒を利
用して、溶液重合、懸濁重合又は乳化重合といった、当
業者に既知の所望の方法で行うことが出来る。
約58のN−(3−ジメチルアミノプロピル)メタクリ
ルアミドを約20gの塩化メチレンに溶解した。
この溶液を、′蒸気の洩れない容器に密封し、約50℃
の温度で、72時間加熱した。その時間の最後で冷却し
、相分離が起きた所で上相を除去した。
残液をジューチリウム化トリクロロメタン及びジメチル
スルホキシドの混合溶液中で陽電子核磁気共鳴分光分析
で分析した。試料は、出発単量体のクロロメチル誘導体
、出発単量体及び塩化メチレンを、モル比で、約1:0
.15:3.8の割合で含有することが解った。クロロ
メチル第4級誘導体のプロトン核磁気共鳴スペクトルは
、次の様な帯(bands)を示した。
表 I 口1違j10 乏」L度 証−3 8,25三重線 B1 5.87 多重線 ZビニルCH 5,30多重線 Eビニルct3 5.70 −重線 CICB2N@ 3.70 多重線 CH2Cl21P 3.37 −、ffi 線C113NS3.30 多重
線 coNocH2 2,12多重WiA CH2C!i2 CH21,85
多重線 CC!lU3 本テトラメチルシラン 上記の如く同定した情報を基に、製造された化合物は次
式を有する化合物であったと結論された。
C[=C;C0NH(J20H,,0H2Ne CH2
Cl C1e2 CH3 C13のNMRスペクトルも得られ、上記の式が確認さ
れた。
丈」U吐ヱ 2gの 2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート
とlOgの塩化メチレンを蒸気の洩れない容器中で混ぜ
合せ、50°Cで、約60時間加熱した。残渣の分析は
、約58%の単量体が反応したことを示した。核磁気共
鳴スペクトルは、ジューチリウム化トリクロロメタン溶
液中で生成物の試料を分析して得た。その分析結果の帯
を表IIに示す。
表 II υμs工りと0 多」L度 割 当 6.15 多重線 ZビニルCH 5,70多重線 EビニルCH 8,03−−i線 CIC!12Nf194.70 多
重線 ocB2cH2s694.29 多重線 0CH
2C:H2N”3.88 − ffi線 CH3Ne 1.94 多重線 CH−3に の新規な単量体に割当てられた構造は次の通りであった
CH3 裏JU釧J カラス容器を18.58gのN−(3−ジメチルアミノ
プロピル)アクリルアミドと96.35gの塩化メチレ
ンで充填し、密封し、50 ’Cで38時間加熱した。
上部の粘着層を、更に塩化メチレンを用いて抽出した。
塩化メチレンを除去する為、真空で生成物を蒸発させ、
残渣を赤外線分析で分析した結果、不飽和第2級アミド
であることが示された。陽電子及びC13の核磁気共鳴
スペクI・ルは、次式の生成物の構造に一致した。又、
イオンクロマトグラフィーによるイオン性塩化物及びイ
オンクロマトグラフィーによる全塩化物分析の為、残液
をイオングロマトグラフィー燃焼技術で分析した。
イオン性塩化物の含有量は試料重量の約13%、全塩化
物は約26%であった。試料はケルダール分析により、
約 10.88%の窒素を含むことが解った。
丈Jj江A 3gのジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、約6
gの塩化メチレン及び約2gのメタノールの混合物を密
封し゛た反応容器中で混ぜ合せ、約50℃で約36時間
加熱した。次いで、溶剤を法発させ、約4.57gの生
成物を得た。この物は、所望の供給中量体のクロロメチ
ル第4級誘導体と供給単量体自身の、モル比6:1の混
合物と同定された。これは、核磁気共鳴分光分析で決め
られた。メタノールを約1.2gの水で置換し、上述の
様に加熱するとニー相混合物が得られた。上部の水相は
、本発明に係る所望のクロロメチル第4級化合物と未反
応の供給単争体とを13:1のモル比で含んでいた。
支鼻遣」 約300gのジメチルアミノプロピルメタクリルアミド
、300gの塩化メチレン及び381gの水を反応容器
に密封し、50℃で約50時間加熱した。その時間の最
後で、水層の内の215gを10%の水酸化ナトリウム
でp)110とし、100muづつの塩化メチレンを用
いて、4回抽出した。本発明のクロロメチル第4級化合
物の純度は、未反応単量体が除去されるにつれて増加し
た。初期の純度は約94.1%であったが、4回目の抽
出後、純度は約97.4%の水準に達した。残った塩化
メチレンは、約40 ’Cで真空蒸発で除去された。
磁気攪拌機、温度計、ガス人出口を備えた重合釜に、実
施例5の水溶液(固形分89.7%) 100g及びイ
オン除去水132gを入れ、溶液のpHを10%リン酸
で約5.5とした。次いで、0.25gの2.2°−ア
ゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩を加えた。真空
排気で溶液な脱気し、次いで窒素で覆った。反応容器を
、約50℃の温度に保った。約5時間後、25°Cで約
4660センチストークスの粘度を有する粘稠な液体が
得られた。単量体の重合体への転換は、酸化ジューチリ
ウム溶液中の重合体の核磁気分光分析で示される様に、
約75%であった。分子量は、標準物質として酸化プロ
ピレンを用いた液体クロマトグラフィー分析で、740
 、Q(10と推定された。水中での生成物の0.5%
溶液の粘度は、25℃で’5.58センチストークスで
あった。
水中に、コロイド状カリオン粉末約0.2重量%懸濁さ
せたものを、容器中で、重合体濃度的0.0037%の
実施例6の重合体の水溶液で処理した。試験管中のカオ
リン懸濁液サンプル25ccを種々の濃度で処理した。
この一連の試験結果は次表の通りである。
表−一茸 0.28g 0.4 変化なし 表■かられかる様に、本発明の重合体は、凝集によって
水から懸濁した粘土を除去するのに有効である。
上述の実施例は単なる例示であり、添付した特許請求の
範囲で定義した本発明の範囲を限定するものではない。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 !1式: %式% [式中、R1は水素原子又はメチル基を表わし;Xは酸
    素原子又は式: NR2(式中、R2は水素原子又は炭
    素原子数1〜4のアルキル基を表わす)で示される基を
    衣わし;R及びR4は、それぞれ、炭素原子数1〜4の
    アルキル基を表わし;nは2〜6である] で示される化合物。 2、塩化メチレンと式: [式中、R1は水素原子又はメチル基を表わし;Xは酸
    素原子又は式:NR2(式中、R2は水素原子又は炭素
    原子数1〜4のアルキル基を表わす)で示される基を表
    わし、R3及びR4は、それぞれ、炭素原子数1〜4の
    アルキル基を表わし;nは2〜6である] で示される供給化合物とを触媒なしに反応させることか
    ら成る、式: %式% (式中、R1、R2、R3、R4及びnは先に定義した
    とおりである) で示される化合物の製造方法。 3、式: %式% [式中、R1は水素原子又はメチル基を表わし;Xは酸
    素原子又は式: NR2(式中、R2は水素原子又は炭
    素原子数1〜4のアルキル基を表わす)で示される基を
    表わし;R3及びR4は、それぞれ、炭素原子数1〜4
    のアルキル基を表わし;nは2〜6である] で示される化合物の単重合体又は共重合体。
JP59143394A 1983-07-25 1984-07-12 陽イオン単量体及びその重合体 Pending JPS6042357A (ja)

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