JPS604503A - カチオン性共重合体の製造方法 - Google Patents

カチオン性共重合体の製造方法

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JPS604503A
JPS604503A JP11103083A JP11103083A JPS604503A JP S604503 A JPS604503 A JP S604503A JP 11103083 A JP11103083 A JP 11103083A JP 11103083 A JP11103083 A JP 11103083A JP S604503 A JPS604503 A JP S604503A
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cationic
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Tomohiko Nomura
智彦 野村
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保男 谷口
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリビニルアルコール(以下、PVAと略記
する)鎖中に、カチオン性基を導入したカチオン性共重
合体及びその製造方法に関する。
〔従来技術〕
近年カチオン性重合体は、高分子凝集剤、紙力増強剤等
の製紙用薬剤、経糸サイジング用糊剤、帯電防止剤、繊
維染色性改良剤、防菌剤、防カビ剤、イオン父換樹脂の
原料ペースとして注目されている。
PVAは、古くから紙の表面サイジングや繊維の経糸サ
イジング等ではその強度の向上に利用されてきたが、最
近は、内添方式による紙力、サイズ性、f水性及びてん
科歩留向上等の期待かにわかに高まってきた。
このような期待にもがかわらず、カチオン化ポリビニル
アルコールが、いまだに実用化されていないのは、P’
ti’Aに対するカチオン基の導入が困難であることに
ほかならない0 PvAのカチオン基の導入法としては、下記のものが従
来法として開示されている。
A0重合体を後変性する方法 イ)%公昭30−5561号公報、高分子論文集、土ん
、843(1977)に示されているPVAのアミノア
セタール化にょるアミノ基の導入。
o)%公昭57−34842号公報にはグリシジルトリ
メチルアンモニウムクロライドをアルカリ触媒の存在下
でPVAと反応させ、第4級アンモニウム塩を含むカチ
オン性P’VA o製造法が示されている。また同様に
グリシジル基を開環させた6−クロロ−2−ヒドロキシ
ゾロピルトリメチルアンモニウムクロライドとPVAと
を反応させた報告もある。
ハ)日本化学会誌、1975年(11)p、1955〜
2000ではPVAにエビクロロヒドリンを反応させ、
更にポリエチレンポリアミンを反応させてカチオン化P
VAを得ている。
B、共重合による方法 イ)高分子化学、8,467(1951)に報告されて
いる方法では酢酸ビニルとビニルピリジンとの共重合体
をけん化してPVA ’ii得ている。
口)特開昭56−14504号、特開昭56−8841
3号、特開昭56−118997号各公報においてアミ
ノアルキル(メタ)アクリルアミド、アミノアルキル(
メタ)アクリレート(又はその第4級アンモニウム塩)
と酢酸ビニルとの共重合体をけん化してカチオン化ff
Aを得る方法が開示されている。
しかしながらA法の後変性にょシカチオン基を導入する
製造方法は、小規模実験では可能であるが、工業的に製
造しようとすると以下に挙げる各種の問題点が生じる。
(1)均一に反応を行うためには、PVAの溶解工程が
必要となる。
(2)一定の変性度のものを製造することが一般に困難
である。
(3)シばしば架橋反応を伴い、高分子化合物がrル化
しやすい。
その点B法の共重合による方法では上記の欠点を克服し
てコスト的にも十分工業化は可能ではあるが、 (1) ビニルピリジンと酢酸ビニルとの共重合速度が
極めて遅い (2) アミノアルキル(メタ)アクリルアミVはアミ
ド基を有するため、重合体中にカチオン性単量体が導入
できたとしてもけん化工程や水溶液を経るうちにカチオ
ン基が消失若しくは減少する (3) アミノアルキル(メタ)アクリルアミドと酢酸
ビニルとの共重合体においては、その単量体の反応性比
から判断して、アミノアルキル(メタ)アクリルアミド
のホモポリマーが非常にできやすく、仕込単量体に対し
て、酢酸ビニルとの共重合体中にカチオン性単量体が含
有される比率が非常に低い ということが予想されやはシ工業的には不向きであると
言える。その他、カチオン性単量体としてはアミノアル
キル(メタ)アクリレート及びその第4級アンモニウム
塩が工業的にも製造されているが、これらの単量体はビ
ニルエステル殊に酢酸ビニルとは共重合させうるが、そ
の共重合体をけん化する過程においてカチオン性単量体
のエステル納金も同時にけん化されてPVA中にカチオ
ン性基を導入することができない。
以上要するに、従来技術では、カチオン化剤の低反応性
、又は均一な変性度のものを製造することの困難性のた
め、また、カチオン性基を導入することができたとして
も、カチオン性構造単位の不安定性に基因する、カチオ
ン性基の部分的又は完全な脱離等があったため、工業化
に至っていないのが現状である。
〔発明の目的〕
本発明は、前記した従来技術の欠点を補うため研究を重
ねた結果なされたものであり、その目的は、カチオン性
基を安定に保持したカチオン性共重合体及びその製造方
法を提供することにある。
〔発明の構成〕
本発F3Aを概説すれば、本発明は、カチオン性共重合
体の製造法に関するものであシ、下記一般式(): %式% R1は同−又は異なる低級アルキル基を、Xeはアニオ
ンを意味する〕 で表される単量体と、下記一般式(■):CH2= C
H−0−Co−R2・・・・・・(II)(式中R2は
水素又は低級アルキル基を示す)で表されるビニルエス
テルとを共重合させる工程、得られる共重合体を部分的
又は完全にけん化する工程及び該カチオン性共重合体を
水溶液として酸を加えるか又はアルキル化4級化剤を加
えて第4級化を行う工程の各工程を包含することを特徴
とするカチオン性共重合体の製造方法である。
本発明で使用する前記式Iで表されるカチオン性単量体
を例示すると、N−(6−アリルオキシ−2−ヒドロキ
シプロピル)ジメチルアミン、N−(5−アリルオキシ
−2−ヒドロキシ−2−メチルゾロピル)ジメチルアミ
ン、N−(4−アリルオキシ−6−ヒドロキシブチル)
ジメチルアミン、N−(5−アリルオキシ−2−ヒドロ
キシゾロビル)ジエチルアミン、N−(3−アリルオキ
シ−2−ヒドロキシ−2−メチルプロピル)ジエチルア
ミン、N−(4−アリルオキシ−6−ヒドロキシブチル
)ジエチルアミン及びそれらの適当な酸の塩、例えば塩
酸塩、酢酸塩、硫酸塩等の単量体があげられる。
前記式■で表されるビニルエステルとしてはイ酸ビニル
、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等であり、酢酸ビニ
ルが特に好ましい。
共重合法については溶液重合、乳化重合等どのような重
合方法も可能であるが現在PVAの工業的製造に行われ
ている、ラジカル重合開始剤として2.2′−アゾビス
インブチロニトリル又は過酸化ベンゾイル等を用いたメ
タノール溶液重合が実用化しやすい。アミン基は第4級
アンモニウム塩の形であることがカチオン性能を示す点
で多くの場合望ましいが、6級アミノ基すなわちd −
N′R1\R] の形が重要となる場合もある。
第4級アミンの単量体を重合時に適当な酸の塩、例えば
塩酸塩、酢酸塩、硫酸塩等にして用いる場合、共重合後
ケン化工程を経るうちにカチオン性共重合体の塩がアル
カリのために6級アミンに戻るが、6級アミン基型のカ
チオン性共重合体全水溶液とし、前記の適当な酸を加え
て第4級化反応を行なう、か又はハロダン化アルキル、
橡酸ジアルキル及びp−トルエンスルホン酸アルキル等
ノ低級アルキル化剤を用いて第4級化反応を行なうこと
もできる。アルキル4級化反応の場合、コスト及び工程
の管理上最適のアルキル化剤は塩化メチルであり、塩化
メチルガスを共重合体の水溶液中にバブリングさせるだ
けで、はぼ100チのアルキル1144級化が可能であ
る。
重合温度は50℃〜沸点でよく、また重合度、カチオン
性基量については特に制限はないが重合度600〜30
00、カチオン性基含有量0.01〜20モルチが望ま
しい。未反応の武装で表されるビ゛ニルエステル単量体
は蒸留等で除去することが可能であるが、弐葦で表わさ
れるカチオン性単量体は特にケン化工程において残留し
ていても羊。
支えない。
得られる共重合体のケン化工程は常法で行ってよく、特
に現在のPVAの工業的製造で利用されている方法をそ
のまま用いるのが好適である。すなわちアルコール溶液
中、アルカリ触媒を用いるケン化方法である。アルカリ
触媒の例としてはナトリウム又はカリウムの水酸化物及
びアルコラード等であるが、経済的にはメタノール溶液
中、水酸化ナトリウム触媒を用いる方法が望ましい。ま
たケン化する前にペーストを中和してからケン化しても
よい。アルカリ触媒量はビニルエステル単位に対しテ0
.001〜0.1モル当辰が好ましい。ケン化度は目的
に応じて種々変えてもよいが工業的に有利に製造できる
範囲として65〜10oモゆから選択される。
共重合体中のXθで表されるアニオンの例としては、(
Je、 Brθ、CH3cooO1so42e、cH3
osO3e。
CH3−C3H4−803e等があるが、コスト面及び
安全面の点から(Jeが好適である。
以上説明したように本発明のカチオン性共重合体は特に
カチオン性構造単位が安定なエーテル結合を有するため
に、水溶液中でのケン化工程を経てもそのカチオン性基
が十分に安定に保持されているという特徴と利点をもっ
ている。
本発明によるカチオン化PVAは高分子凝集剤、紙力増
強、サイズ性向上、歩留向上等の製紙用薬剤、経糸サイ
ジング用糊剤、繊維染色性改良剤、帯電防止剤、イオン
交換樹脂、エマルジョン重合乳化安定剤、防錆剤、防カ
ビ剤、ガラス繊維等のバインダー、接着剤等に利用する
ことができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、不発
uAはこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例中、「部」は重量部を意味する。なお添付図面は
、実施例における目的共重合体のプロトン核磁気共鳴ス
ペクトル図である。この測定における溶媒はD20、基
準物質はトリメチルシリルゾロピオン酸−41ナトリウ
ム塩である。また各側における粘度はB型粘度計を用い
た、20 ’O14チ水溶液のゾルツクフィールr粘度
値であり、重合度に対応する。
実施例1 攪拌機、温度計、滴下漏斗、還流冷却管を備えた5Lセ
パラブルフラスコに酢酸ビニル2700部、メタノール
300部、 2−2’−アゾビスイソブチロニトリル1
.5部を仕込み、窒素ガスを60分バブリングして脱酸
素後N−(6−アリルオキシ−2−ヒドロキシプロピル
)ジメチルアミン酢酸塩165部を滴下させなから60
 ”0で6時間共重合させた。共重合体の固形分濃度は
51.4重量%であった。
重合反応液中にメタノール蒸気を吹込んで未反応酢酸ビ
ニルを除去した後に共重合体の60℃、3017)メタ
ノール溶液を調製した。このメタノール溶液3400部
に2.4Nの水酸化ナトリウムのメタノール溶液200
部を添加して混合すると61分後に系が粘稠とな9粒子
が析出した。メタノールで洗浄後、乾燥して白色の共重
合体を得た。
酢酸ビニル単位のケン化度は99.6モル係であった。
この共重合体の粘度は45.3 cpsであった。この
共重合体のプロトン核磁気共鳴スペクトルを第1図に示
す。2.65 ppmの吸収はN−(6−アリルオキシ
−2−ヒドロキシゾロビル)ジメチルアミン構造単位の
窒素原子に結合した。2個のメチル基に帰属されその強
度よ、DN−(3−アリルオキシ−2−ヒドロキシゾロ
ビル)ジメチルアミン単位は2.6モル係含有されてい
ることが判明した。
実施例2 実施例1で得た共重合体を10%水溶液とし、1%酢酸
水溶液を加えてpH7,5〜71C調製してN−(3〜
アリルオキシ−2−ヒドロキシゾロピル)ジメチルアミ
ン酢酸塩構造単位を含むカチオン性共重合体を得た。
実施例3 実施例1で得た共重合体を10チ水溶液とし、これを攪
拌機、ガス導入管、還流冷却管のついた反応容器に仕込
み、40°Cで2時間塩化メチルガスをバブリングしな
がら攪拌させた。この共重合体の核磁気共鳴スペクトル
を第2図に示す。第2図よりN−(3−アリルオキシ−
2−ヒドロキシゾロビル)ジメチルアミン構造単位のア
ミン基ハ完全に第4級化されてN−(6−アリルオキシ
−2−ヒドロキシプロピル)トリメチルアンモニウムク
ロリド単位となっておシ、その3.22 ppmの強度
より該単位は2.6モルチ含有されていることが確認さ
れた。
実施例4 実施例1と同様に酢酸ビニルとN−(6−アリルオキシ
−2−ヒPロキシー2−メチルプロピル)ジメチルアミ
ン塩酸塩を7時間共重合させた。共重合体の固形分濃度
は57.6重量%であった。
60℃、濃度を60%に調製した該共重合体メタノール
溶液4500部に2.4N水酸化ナトリウムのメタノー
ル溶液188部を添加、混合してケン化したところ65
分後に系は粘稠となジ白色粒子が析出した。実施例1と
同様に洗浄したこの共重合体のプロトン核磁気共鳴スペ
クトルからめたN−(6−アリルオキシ−2−ヒドロキ
シ−2−メチルプロビル)ジメチルアミン構造単位の含
有量は1.1モルチであった。ケン化度は98.9七ゆ
であり、粘度は58.5 cpsであった。
実施例5 実施例4で得た共重合体を10多水溶液とし、1%塩酸
水溶液を加えてpH7,5〜7に調製してN−(6−ア
リルオキシ−2−ヒ10キシー2−メチルプロピル)ジ
メチルアミン塩酸塩構造単位を含むカチオン性共重合体
を得た。
実施例6 実施例1と同様にして酢酸ビニルとN−(4−アリルオ
キシ−6−ヒげロキシブチル)ジメチルアミン酢酸塩を
4時間共重合させた。共重合体の固形分損度は69.7
重量%であった。該共重合体の60°C130%メタノ
ール溶液を調製し、この1070部に2.4Nの水酸化
ナトリウムのメタノール溶液を129部添加、混合して
ケン化すると、40分後に系が粘稠となシ白色粒子が析
出した。
更に2.4Nの水酸化ナトリウムのメタノール溶液65
部を添加、混合して2次ヶノ化を行った。実施例1と同
様に洗浄したこの共重合体のプロトン核磁気共鳴スペク
トルよりめたN−(4−アリルオキシ−3−ヒドロキシ
ジチル)ジメチルアミン構造単位の含有量は、0.76
モル係であった。
ケン化度は100モルモルあシ、粘度は32.0cps
であった。
実施例7 実施例6で得た共重合体を10%水溶液とし、これを攪
拌機、ガス導入管、還流冷却管のついた反応容器に仕込
み、40°Cで2時間塩化メチルガスをバブリングしな
がら攪拌させた。この共重合体のプロトン核磁気共鳴ス
ペクトルよ、!l−(4−アリルオキシ−6−ヒドロキ
シジチル)ジメチルアミン構造単位のアミン基は完全に
第4級化されてN −(’4−アリルオキシ−6−ヒト
ロキシゾチル)トリメチルアンモニウムクロリド単位と
なってお9、その3.22 ppmの強度より該単位は
0.76モル係含有されていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
第1〜2図は、実施例1及び4に示した本発明のカチオ
ン性共重合体のプロトン核磁気共鳴スペクトル図である
。 特許出願人 電気化学工業株式会社 手続補正書 昭和58年7月28日 昭和58年特許願第111030号 2、発明の名称 カチオン性共重合体の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区有楽町1丁目4番1号明細書の特
許請求の範囲の欄及び発明の詳細な説明の欄 5、補正の内容 1)第1〜2、特許請求の範囲を別紙の通9訂正する0
2)第7頁第8行の「及びそ」を削除する。 6)第7頁式(1)の 4)第9頁第2行の「及びそれら」を「等」と訂正する
。 5)第14頁第6行の「結合した。2個の」を「結合し
た2個の」と訂正する。 6)第17頁第17行の「実施例1及び4」を「実施例
1及び6」と訂正する。 特許請求の範囲 「1)下記一般式(I): c2 OH3 0H0H −OH−CH2−OH2−を示し、 磐 OH R1は同−又は異なる低級アルキル基を、X○はアニオ
ンを意味する〕 で表される単量体と、下記一般式(■):OH,== 
0H−0−00−R2・・・・・・(II)(式中R2
は水素又は低級アルキル基を示す)で表されるビニルエ
ステルとを共重合させる工程、得られる共重合体を部分
的又は完全にけん化する工程及び該カチオン性共重合体
を水溶液として酸を加えるか又はアルキル化4級化剤を
加えて第4級化を行う工程の各工程を包含することを特
徴とするカチオン性共重合体の製造方法。 2)該一般式(1)で表されるビニルエステルが、酢酸
ビニルである特許請求の範囲第1)項記載のカチオン性
共重合体の製造方法0」

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)下記一般式(I): CH3 〔式中Aは−CH−CH2−1−C−CH2−又は1 0H0H −CH−CH2−CH2−を示し、 CH R4は同−又は異なる低級アルキル基を、Xθはアニオ
    ンを意味する〕 で表される単量体と、下記一般式(■):CH2= C
    H−0−Co−R2・・・・・・(II)(式中R2は
    水素又は低級アルキル基を示す)で表されるビニルエス
    テルとを共重合させる工程、得られる共重合体を部分的
    又は見金にけん化する工程及び該カチオン性共重合体を
    水溶液として酸を加えるか又はアルキル化4級化剤を加
    えて第4級化を行う工程の各工程を包含することを特徴
    とするカチオン性共重合体の製造方法0 2)該一般式(…)で表されるビニルエステルが、酢酸
    ビニルである特許請求の範囲第1)項記載のカチオン性
    共重合体の製造方法。
JP11103083A 1983-06-22 1983-06-22 カチオン性共重合体の製造方法 Granted JPS604503A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4818787A (en) * 1984-12-21 1989-04-04 Kuraray Co., Ltd. Process for producing polyvinyl ester having a high degree of polymerization and process for producing polyvinyl alcohol having a high degree of polymerization
US4868263A (en) * 1983-10-26 1989-09-19 Betz Laboratories, Inc. Novel amine-containing copolymers and their use

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