JPS61120802A - 異相分散反応方法 - Google Patents

異相分散反応方法

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JPS61120802A
JPS61120802A JP24179184A JP24179184A JPS61120802A JP S61120802 A JPS61120802 A JP S61120802A JP 24179184 A JP24179184 A JP 24179184A JP 24179184 A JP24179184 A JP 24179184A JP S61120802 A JPS61120802 A JP S61120802A
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reaction
polar solvent
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emulsion
polymer substance
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Norinaga Fujishige
昇永 藤重
Rikio Numajiri
沼尻 利喜男
Masahiro Iegi
家木 正広
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Kashima Oil Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
Kashima Oil Co Ltd
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (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】 産業上の利用分野 本発明は、異相分散反応方法に関し、さらに詳しくいえ
ば、粘ちょうな水溶液を形成する高分子物質に対して、
例えばアルコキシ化反応、架橋化反応、アセタール化又
はケタール化反応、脱アセチル化反応、加水分解反応な
どを施すに際し、これらの反応−2w10型エマルジョ
ンとして分散させた状態で行うことにより、極めて円滑
にかつ効果的に該反応を進行させる方法に関するもので
ある。
従来の技術 従来、粘ちょう水溶液を形成する高分子物質としては、
例えばΦサンタンガム、プルラン、カードラン、グアー
ガム、ローカストビンガムなど生物により産出されるい
わゆるバイオポリマー、カルボキシメチルセルロース(
CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEO)、ヒ
ドロキシプロピルグアーガム、カルボキシメチルヒドロ
キシエチルセルロースなどのバイオポリマー改質物、ポ
リアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニル
ピロリドン、ポリアクリルアミド部分加水分解物、アク
リルアミドと無水マレイン酸との共重合体、アクリルア
ミドとアクリル酸もしくはメチルアクリレート又はメチ
ルメククリレ−1・との共重合体のような合成水溶性ポ
リマーなどが知られている。
これらの高分子物質はマイセラーポリマー攻法などの石
油の高次回収に不可欠な材料であり、特に均一にアルコ
キシ化、アセクール化、部分加水分解などを施したもの
は、耐菌性や耐熱性に優れる上に、水分散性が良好であ
って溶解に際して塊りができないなどのために、現場に
おける取り扱いが極めて容易であり、今後その実用が期
待され゛ている。
特に、バイオポリマーは、通常化学的分解や微生物によ
る生物学的分解を受けやすいが、前記のような改質処理
を施すことにより、耐薬品性や耐菌性が優れたものとな
って、化学的分解や生物学的分解を受けにくくなるため
、改質処理を施したバイオポリマーは、例えば魚、肉類
の保存用コーティング剤、動物用医薬品のバインダー、
あるいは除草剤、殺虫剤などの農薬や肥料の乳化安定剤
として有用である。
また、前記のような改質処理を施した該高分子物質は、
ゲル化剤として、例えばスラリー爆薬ゲルタイプクリー
ナー、ゲル状芳香剤、ゲル状農薬、コーティング剤、電
池などにも利用しうる。
ところで、粘ちょうな水溶液を形成する高分子物質の化
学反応は、従来主として固相や希薄な濃度の液相(例え
ば特開昭59−91183号公報参照)において行われ
ている。しかしながら、同相で反応を行う場合、大量処
理が可能であると同時に反応試薬は気体又は液体の状態
で反応系に加えられるが、触媒の分布が不均一であるた
め、反応が均一かつ円滑に進行しないという欠点がある
。また、このような欠点を改良するために、反応系に微
量の水を加えて、該高分子物質を膨潤させて反応を行う
方法(特開昭57−30701号公報)が提案されてい
るが、前記の欠点を改良する方法として必ずしも満足し
うる方法とはいえない。
一方、液相反応においては、該高分子物質を水に溶解さ
せた状態で反応が行われるが、この際、水溶液の濃度が
高いと高粘度となるため、系のかきまぜが困難となって
、反応は円滑に進行し々い。
したがって、液相で反応を行う場合、せいぜい数千pp
m程度の低濃度においてしか反応させることができず、
工業的処理法としては不適当である。
そのため、該高分子物質の改質は、工業的にはこれまで
固相法による気−同反応又は液−同反応を利用して行わ
れてきた。しかしながら、同相法においては、前記した
ように触媒の分布が不均一のため、反応が円滑に進行せ
ず、この方法では所望の性質を有する改質高分子物質を
得ることが困難である。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、このような事情に鑑み、粘ちような水
溶液を形成する高分子物質に対して、例えばアルコキシ
化反応、架橋化反応、アセタール化又はケタール化反応
、脱アセチル化反応、加水分解反応などを施して所望の
性質を有する改質高分子物質を得るのに、極めて工業的
に有利な反応方法を提供することにある。
問題点を解決するだめの手段 本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、該高分子物質に
対する各種反応ヲ、W10型エマルジョンとして分散さ
せた状態で行うことによシ、その目的を達成しうろこと
を見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至っ
た。
すなわち、本発明は、粘ちょうな水溶液を形成する高分
子物質とこれに反応性を有する化合物とを反応させるに
当り、該高分子物質100重量部に対し、100重量部
以上の有機極性溶媒及び20〜300重量部の水を用い
、該高分子物質を均一に溶解又は分散させて極性溶媒相
を形成させ、この極性溶媒相を非極性溶媒相中にW10
型エマルジョンとして分散させたのち、該高分子物質と
該化合物とを前記分散状態において反応させることを特
徴とする異相分散反応方法を提供するものである。
ここでW10型エマルジョンとは、粘ちょうな水溶液全
形成する高分子物質等を含む水及び極性溶媒混合物が非
極性溶媒中に分散したものをいう。
本発明方法において用いられる、粘ちょうな水溶液を形
成する高分子物質としては、キサンタンガム、フルラン
、カートラン、グアーガム、ローカストビンガムなどの
バイオポリマー、カルボキシメチルセルロース、ヒドロ
キンエチルセルロース、ヒドロキシプロピルグアーガム
、カルボキシメチルヒドロキンエチルセルロース々どの
バイオポリマー改質物、ポリアクリルアミド、ポリビニ
ルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルア
ミド部分加水分解物、アクリルアミドと無水マレイン酸
との共重合体、アクリルアミドとアクリル酸もしくはメ
チルアクリレート又はメチルメタクリレートとの共重合
体のような合成水溶性ポリマーなどが挙げられる。
本発明方法において、極性溶媒相の形成に用いられる有
機極性溶媒としては、例えばジメチルスルホキン)’(
DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチ
ルアセトアミド(DMAO)  などが好適である。こ
れらの極性溶媒は単独で用いてもよいし、2種以上混合
して用いてもよい。
極性溶媒相の形成は、前記の高分子物質100重量部に
対し、100重量部以上の前記有機極性溶媒及び20〜
300重量部の水を用い、20〜90℃の温度で該高分
子物質を均一に溶解又は分散させることによって行われ
る。有機極性溶媒の量が100重量部未満では粘度が高
くなりすぎて反応が円滑に進行せず、また水の量が前記
範囲を逸脱すると反応は円滑に進行しない。
第1図〜第4図は高分子物質−有機極性溶媒−1図はキ
サンタンガム−DMSO−水系、第2図はキサンタンガ
ム−DMF−水系、第3図はポリビニルアルコール(P
VA)−DMAO−水系、第4図はCMO−DMAO−
水系の場合を表わす。なお、図中〇印で示される区域が
良好な割合であり、一方△印の区域は不良、・印の区域
は不可の混合割合を示す。
本発明に用いる非極性溶媒としては、例えばケロシン、
イソオクタン、ヘキサン、メチルシクロヘキサンなどが
好ましく挙げられる。本発明においては、これらの非極
性溶媒と前記のようにして形成された極性溶媒相とをか
きまぜながら混合して、W/○型エマルジョンとして分
散させる。非極性溶媒と極性溶媒相との割合は、非極性
溶媒や有機極性溶媒の種類、極性溶媒相における各成分
の混合割合々どによって適宜選ばれる。
なお、本発明においては、水の添加は、高分子物質を極
性溶媒に溶解したのち、非極性溶媒を加える前に行って
もよいし、あるいは非極性溶媒を添加後行ってもよい。
また、極性溶媒相中において、該高分子物質の高次構造
を保持するために、必要に応じ塩類を加えてもよい。
このようにして調製されたVO型エマルジョンとして分
散させた状態において、該高分子物質に8一 対して、アルコキシ化反応、架橋化反応、アセタール化
又はケタール化反応、脱アセチル化反応、加水分解反応
などの各種反応を施すことにより、所望の性能を有する
改質高分子物質が得られる。
し11えば、高次構造により棒状の形態を有する高分子
物質に対して、その高次構造を保持した−1:ま分子内
架橋反応を行うことによシ、高次構造を化学結合によシ
固定化することができ、したがって高温においても高次
構造が安定に保持されるため、水溶液の状態でも耐熱性
の良好な改質高分子物質が得られる。こ′のような分子
内架橋反応は、例えばエピクロルヒドリンのような架橋
剤又はホルムアルデヒドやグリオキザールのようなアセ
クール化剤などにより行うことができる。また、非棒状
鋼体高分子物質の場合、アルコキシ化、アセタール化、
アクリル系モノマーとのグラフト化反応などを行うこと
によシ、耐熱性の改善されたものが得られる。
さらに、高分子物質の周囲を均一に化学修飾することに
より、適度の親水性を有した冷水分散性の良好なものを
得ることができるし、また、耐薬品性や耐菌性に優れて
いて、化学的分解や生物学的分解を受けにくいものも得
ることができる。
発明の効果 本発明方法においては、W10型エマルジョンとして分
散させた状態で、粘ちょうな水溶液を形成する高分子物
質に対して、アルコキシ化反応、分子内又は分子間架橋
反応、アセタール化又はケタール化反応、脱アセチル化
反応、加水分解反応などの各種反応を行うので、反応系
の粘度を低く維持することができ、その結果、かき寸ぜ
や反応系の温度コントロールが容易と々す、また反応速
度を大きく保つことができ、反応を均一かつ円滑に進行
させることができる。例えば、高分子物質としてキサン
タンガムを用いる場合、従来法では数千ppin程度の
濃度でも高粘性のためかきまぜが不均一となシ、・反応
を均一に行うことが不可能であったが、本発明方法によ
ると5万ppm’e超える濃度でも反応させることが可
能である。
本発明方法により化学修飾された改質高分子物質は、そ
の性能に応じ種々の分野において有効に用いられる。例
えば石油の高次回収用ポリマーとして、まだ、魚、肉類
の保存用コーティング剤、動物用医薬品のバインダー、
農薬や肥料の乳化安定剤などとして使用が可能であり、
さらに、ゲル化剤として、スラリー爆薬、ゲルタイプク
リーナー、ゲル状芳香剤、ゲル状農薬、コーティング剤
、電池などにも利用しうる。
実施例 次に実施例によって、本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 エタノール洗浄した固形キサンタンガム100りとDM
SO1,1tf丸底フラスコに入れ、窒素によりフラス
コ内を置換したのち、かきまぜ寿から、ケロシン500
m/!’に加え、昇温全開始する。次いで水100mA
1徐々に加え、40℃まで昇温後、50分間その温度で
かきまぜてW10型エマルジョンを形成させる。次いで
5N水酸化ナトリウム水溶液5〜2’0m1f徐々に加
え、さらに10分間同温度を維持したのち、エピクロル
上ビリフ1重量係濃度のDMSO溶液15.6−を徐々
に加え、40℃で60分間反応させる。
反応終了後、室温まで冷却し、デカンティションによシ
上澄液を除去する。次いで、アセトン。
500mA1加えて十分かきまぜたのち、デカンティシ
ョンにより、上澄液を除去する。この操作を2回繰り返
したのち、メタノールを加えて残存する水酸化ナトリウ
ムを十分除去したのち、吸引ろ過して一夜乾燥し、生成
物98.Oii”i得た。
このようにして得られた生成物゛における置換度は2.
0であった。
実施例2 固形キサンタンガム6.4りとI)MSO50mlfフ
ラ名コに入れ、窒素置換後、かきまぜながらイソオクタ
ン200m1’i加え、60℃に昇温抜水11+++7
!を徐々に加える。次いで50分間かきまぜ々から同温
度を維持したのち、lNNaOH水溶液でpI(全10
〜12に調整し、さらに10分間同温度でかきまぜ、W
10型エマルジョンを形成させる。次にエチレンクロル
上ドリフ1重量%濃度のDMSO溶液5−を加えて、6
0℃で60分間反応させたのち、実施例1と同様にして
後処理を行い生成物6.01を得た。
このようにして得られた生成物における置換度は3.0
であった。
実施例3 実施例J及び2において、固形キサンタンガムを用いる
代シに、ローカストビンガム、カードラン、水溶性CM
c1ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリ
ビニルピロリドン、アクリルアミド部分加水分解物、ア
クリルアミドと無水マレイン酸またはメチルアクリレー
トの共重合体をそれぞれ用い、実施例1及び2と同様に
反応を行い、ヒドロキシアルキル化高分子物質を得た。
これらは、実施例1及び2で得られたものと同様に均一
にヒドロキンアルキル化されていた。
実施例4 xpノールで洗浄したプルラン100 F’ トDla
s。
i、i、alフラスコに入れ、窒素置換後、かきまぜな
がらイソオクタン500mを加え、45℃まで昇温する
。次いで水120m1を徐々に加えたのち、5係塩酸1
滴加えて親水相のpH”k弱酸性とし、さらに塩化ナト
リウム0.361i”e加えて溶解し、10分間45℃
でかきまぜてw/Q型エマルジョン全形成させる。次に
40%グリオキザール溶液(和光純薬玉業■製)5m/
!i加え、15分間45℃で反応させたのち、室温捷で
冷却して実施例1と同様に後処理し、アセタール化プル
ラン96.2f’i得た。
このもののアセタール化度は2.0であった。
実施例5 エタノール洗浄したグアーガム6.41とジメチルアセ
トアミド50m1をセパラブルフラスコに入れ、窒素置
換後、かきまぜながらイソオクタン200m/!’i加
え60℃まで昇温する。次いで水10m1f徐々に加え
て50分間同温度でかきまぜたのち、l N NaOH
水溶液でpH1,0〜12に調整し、さらに10分間同
温度でかきまぜて、W10型エマルジョンを調製する。
次にプロピレンクロルヒビ9フ1 加えて、60分間60℃で反応させたのち、実施例1と
同様にして後処理を行い、ヒドロキンプロピル化グアー
ガム6、O?’z得た。
この生成物における倣換度は25であった。
実施例6 固形キサンクンガム1002とジメチルアセトアミド1
.1t−i2tフラスコに入れ、窒素置換後、かきまぜ
ながらイソオクタン5 0 0 mlを加え、60℃壕
で昇温したのち、塩化ナトリウム0.375 P i加
える。次いで水120m1を加えたのち、IN塩酸でp
H5〜6に調整し、1時間60℃でかきまぜてW10型
エマルジョンを形成させる。次に40係グリオキザール
溶液15.6m/!を加えて60℃で15分間反応させ
る。反応終了後、アセトン500m1で3回デカンティ
ションしたのち、吸引ろ過し、300m1のメタノール
で洗浄後乾燥して、アセタール化キサンタンガム9 7
.3 f ’i得た。このものについて重亜硫酸法によ
り、キサンクンガム分子1単位(分子量900)当シの
,アセタール結合を求めたところ1個であった。このこ
とよジアセタール化度は1.0であることが分る。
実施例7 固形キサンタンガム100 ft’及びDMSO ]、
、 1 t fフラスコに入れ、窒素置換後、かきまぜ
ながらイソオクタン500−”!r加え、60℃まで昇
温する。
次いで塩化ナトリウム0.3 7 5 f、水100m
1及び5N水酸化ナトリウム20fn1.を加え、十分
かきまぜテW10型エマルジョンを形成させて加水分解
反応を行う。60℃で1時間反応したのち、アセトン5
00mA、メタノール5 0 0 mlで3回ずつデカ
ンティションし、吸引ろ過後、減圧乾燥して加水分解生
成物90.02を得た。このものはキサンクンガム分子
1単位当り0.9個のエステル基が加水分解されており
、加水分解崩は09である。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図及び第4図は高分子物質−有機
極性溶媒−水系の極性溶媒相における各成分の混合割合
について、適、不適の例を示した三角座標図であり、第
1図はキサンタンガム−DMSO−水系、第2図はキサ
ンタンガム−DMF−水系、第3図はポリビニルアルコ
ール−DMAO−水系及び第4図は(!MC!  DM
AC−水系の場合を示す。 特許出願人 工業技術院長 等々力 達(ほか1名) 復代理人 阿 形    明 第1図 第2図 MF 。。@。 Δ 第3図 第4図 蕎廿・19・ノー?7、°′−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 粘ちよう水溶液を形成する高分子物質とこれに反応
    性を有する化合物とを反応させるに当り、該高分子物質
    100重量部に対し、100重量部以上の有機極性溶媒
    及び20〜300重量部の水を用い、該高分子物質を均
    一に溶解又は分散させて極性溶媒相を形成させ、この極
    性溶媒相を非極性溶媒相中にW/O型エマルジョンとし
    て分散させたのち、該高分子物質と該化合物とを前記分
    散状態において反応させることを特徴とする異相分散反
    応方法。 2 反応がアルコキシ化反応である特許請求の範囲第1
    項記載の方法。 3 反応が分子内又は分子間架橋反応である特許請求の
    範囲第1項記載の方法。 4 反応がアセタール化又はケタール化反応である特許
    請求の範囲第1項記載の方法。 5 反応が脱アセチル化反応である特許請求の範囲第1
    項記載の方法。 6 反応が加水分解反応である特許請求の範囲第1項記
    載の方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5141090A (ja) * 1974-08-07 1976-04-06 American Cyanamid Co
JPS59232575A (ja) * 1983-06-17 1984-12-27 ブラザー工業株式会社 釦供給装置を備えた釦付けミシンのための制御装置

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