JPS62174209A - 膨潤性物質の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は高い吸水能力を保持し、可逆的な吸水・放水性
を右する水膨潤性物質の製造方法に関する。

アクリル酸、アクリル酸アルカリ金属塩およびアクリル
酸アンモニウム塩の重合法やｍ合物の物性については既
によく知られＣおり、重合の条件によっては水不溶性あ
るいは水膨潤性の重合物が生成し得ることも知られてい
るが、これらはｍ金時の異常反応に伴なう現采として認
識されているもので、吸水能力の高い膨潤性高分子物質
を生産する目的での有効な提案はされていない。

一般的に高性能な膨潤性高分子を得る方法として、ジビ
ニルベンゼンやメヂレンビスアクリルアミドの如き架橋
剤を利用する方法と、ニスデル共重合物から誘導する方
法が知られている。

適当な架橋度を有する完全中和ポリアクリル酸は、非イ
オン水中に於て最高１０００倍を越えろ膨潤率を示すか
、従来知られている方法−〇は生産性が低く経済的では
ないと共に、架橋剤の利用は安全衛生上問題を生ずる恐
れもおる。

本発明はアクリル酸モノマーを中和し、重合することに
より、安全衛生上問題がなく生産性・経済性に優れた自
己架橋にＪ：る膨潤性物質の￥Ｊ造方法を提供するにあ
る。

アクリル酸の重合に際し、重合温度が異常に上弄すると
架ｍか生じ、水不溶付重合体となる。水発明者は、適足
の一価の陽イオンの存在下での手合ｔごより得られた重
合体は水膨潤性を示し、−価の陽イオンが多けに存在す
る状ｒ沢で重合した重合体は水可溶性を示すことを知っ
たが、この事実は一価の陽イオンがポリアクリル酸、の
架橋を制御することを示しているものである。

本発明者１はアクリル散水溶液中にアンモニウムイオン
か存在し、ＰＨが３・〜９の範囲に保つよう調整し、手
合反応中のピーク温度が１０６°Ｃ以上になるよう手合
した場合に、水膨潤性の手合体が１”４られることを発
見し、本発明方法に到達した。

本発明方法では、アクリル酸の中和にはアンモニウム即
ら水酸化アンモニウム、炭酸アンモニウム、アンモニウ
ム又はその仙の塩を用い、アクリル酸水溶液のｐＨが３
・〜９の範囲になるようにする。史にアン−しニウム化
合物を主体にこれにアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩又
は単炭酸塩を添加して水）８液のＰＨをコントロールす
ることも出来る。

本発明方法では、重合温度を１０６°Ｃ以上とし、重合
温度か高くなると小合物の分子足が低下する故２００’
Ｃまでに制御し、実用上１６０’Ｃ以内の重合温度とす
る。アクリル酸の重合熱は１８．５）（ｃａ４／ｍｏ４
　（８１２５°Ｃ）であり、アクリル酸ソーダの重合熱
もぞれより若干低い程度の発熱を示すため、重合温度を
一定温度範囲に保持するには重合熱の除去などの制御を
する必要がある。

水溶液系でアクリル酸の重合を行なう場合、手合系内の
水分の蒸発潜熱と、アクリル酸の重合に伴なう発熱量と
のバランスによって重合温度は制御される。すなわち、
重合系内のアクリル酸モノマー量が多い程発生する手合
熱量は大きく、温度は上背の傾向を示し、手合系内の水
分が多い程、水分の蒸発潜熱量が大きくなり、温度上背
を阻止する傾向がでる。

しかし、重合系内の圧力の変化は水の蒸発温度、ひいて
は手合体の温１宴に影響し、ざらに重合反応装置の形状
などによっても外部温度の影響の程度が変動し、反応系
で蒸発した水分の凝縮還流け、外部への熱の放散量等か
影響を受り、ひいては重合温度に著しい影響を与える。

適切な重合温度は、重合生成物に要求される保水１生能
ヤ〕重合水溶液のＰＨ域によって変動するが、温度’１
０６℃〜１６０’Ｃの範囲内で選択することにより、高
性能の重合物を安定して生産し得る。

しかして本発明方法では重合液のアクリル酸の開、アン
モニウム化合物のけ、水分の己は、重合の際に到達する
ピークの重合温度と１〜めで密接な関係におり、ぞれら
の）穴択調整という簡単な手法でピークの単合温１宴を
現制し、よって所望の膨潤性能を４１する〈■合物を得
るものである。

本発明方法では、手合に際してヘンシイルバーΔギリ′
イト、アセトンパーオキサイド、アゾビスイソブヂロニ
１−リルなどの開始剤、過酸化物、過硫酸塩と亜ｇｌ酸
」ｎ等のレドックス系ｍ：媒、鉄、錫ニッケル、マグネ
シウム等から選択された触媒を用いる。

さらに本発明方法では手合すぺぎ−Ｅツマー水溶液中に
、アクリルアミドの如ぎモノマーを添加し、これを重合
する方法や、該水溶液に特願昭５３−１０８３６２号特
許出願明細書に記載のアルカリ性を示す物質の塩類を添
加し重合する方法も有効で必る。

また、本発明方法を実施する場合、重合すべき七ツマー
水溶液を紙や繊維などの基材に含浸させた後重合すれば
、それら紙や繊維等と膨潤性物質との複合体も容易に作
ることができる。

本発明方法の実ｈ１！！にあたり、単槽の反応容器内で
手合を完結させる非連続的方法、複数の反応容器を用い
小合液を連続的に順次これら反応８器内を移動させて行
く間に手合を完結ｕしめる方法のほか、加熱ロールを使
用する方法、ヘルｌ〜コンベアーを使用するなどが採用
される１ｑる。

ベル１へコンベアーを利用した連続重合方法ではモノマ
ー及び添加塩溶液を夫々の槽から流♀調整弁により所定
配合比に調整しながら溶液槽に供給し、可溶性の触媒は
予め溶液として前記溶液槽から供給される溶液に対し流
聞調整しながら添加する。触媒を添加された溶液は最終
段の溶液槽から流量調整弁により所定流徂でベルトコン
ペ）ノー上に供給する。ベルトコンベアー上の重合工程
域は外覆により囲むことができ、この場合には外覆内の
未反応上ツマ−や水分（いずれも蒸気相）を吸引回収し
、前記最終段溶液槽内又はベル１〜コンベアー上への溶
液供給部へ戻すことができる。重合開始に必要な熱は作
業開始時のみ適当な手段で与えるようにすれば良く、重
合が開始すれば重合熱が生じるので外部より熱を供給す
る必要はない。

ベルトコンベアー上で重合が完了すれば、必要に応じて
次段の乾燥又は冷却工程に重合物が移るようにすれば良
い。加熱による乾燥が不要なように条件設定できるので
、冷却工程とし、この工程域を外覆で囲ってその内部よ
り吸気することにより負圧状態とすれば、冷却と同時に
脱水することができる。前記溶液槽は必要により冷却す
ることができる。又、水分は予め添加塩溶液の濃度で調
整することができるが、別に水分のみを供給しても良い
。　上記のようなベルトコンベアーを利用した重合方法
においては、このベル１〜コンベアー上への溶）（夕の
供給流量調整（流量調整弁の制御）とコンベアーベルト
の移動速度調整とによって、反応系におりる重合溶液け
を決定する事ができる。

又、紙や繊維等に手合物を含浸した製品を必要とする場
合は被含浸物をベルト上に置けば良い。勿論、容器に所
定量の溶液を入れてベルトコンベアーで移送しながら重
合させても良いし、ベルトコンベアーの代りに容器を無
端状に連結させたパンコンベアーを用いることもできる
。

本発明方法を噴霧重合方法により実施することもできる
。この場合、密閉槽内で無端ベルト又はローラーを回転
させ、噴霧した溶液をそのベルト面又はローラー面に仁
義させて重合後に槽外に搬出し、スクレーパーで取り出
すようにすることが−Ｃきる。又、前記槽内は重合物の
温度が必要な温度となるように加熱されるが、前記ベル
ト又はローラーを加熱することににり温度制御が容易に
行なえる。　以下に本特許発明の実施の態様を明らかに
するための実施例ならびに比較例における重合条件とそ
の生成物の吸水性能とを、第１表ならびに第２表にぞれ
ぞれ示すが、本特許発明方法はこれらの実施例に限定さ
れるものではない。

実施例の結果では、一般的に重合温度が比較的低い温度
での生成物に吸水性能の良好なものが多かった。

電解質を含む水溶）１夕についての吸水性能については
、重合時のＰＨが高い時の重合体よりも低い時の重合体
の方が一般的に良好であった。

ＰＨが中性近辺の重合液を高温にて重合した重合体は一
般的に吸水速度が大ぎいが、これは重合度の大きざに関
連するものと思われる。重合体の板氷膨潤速度を向上さ
せる手段としては、ほかに重合体に脂肪酸エステルを適
宜混和する方法もある。

以上の如く、本発明方法ではアクリル酸モノマーに適量
のアンモニウム化合物と水とを加え、簡単な方法で高性
能の膨潤性高分子物質を得るもので、簡単な製造装置で
安全に高い生産性で操業し得るものである。

また、ポリアクリル酸アンモニウムは安全毒性の点で信
頼性の高いもので、特に架橋剤を添加せず、化学構造の
類似している本発明方法による高分子物質は、医療産業
、食品工業、農園芸分野、その他産業分野、消費材など
広範な分野において利用し得るものである。

本発明方法は、このように各種産業分野において、吸水
剤、保水剤、湿度調整剤、耐火・消火剤、凝集剤、廃水
処理剤、イオン交換剤などとして広く利用されることが
期待される、産業上極めて有用な物質を供するものであ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アクリル酸に、アンモニウムと水分とを加えた溶
   液をＰＨが３〜９の範囲で重合温度が１０６℃〜１６０
   ℃の範囲となるように、各成分の量及び重合溶液量を調
   整し、架橋剤の不存在下に重合させる事を特徴とする膨
   潤性物質の製造方法。
2. （２）アンモニウムが水酸化アンモニウム、炭酸アンモ
   ニウム又は重炭酸アンモニウムである特許請求の範囲（
   １）記載の方法。
3. （３）前記溶液にアクリル酸以外のモノマー又は無機塩
   類を加える特許請求の範囲（１）又は（２）記載の方法
   。