WO1997003128A1 - Composition de polymere carboxylee - Google Patents

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WO1997003128A1
WO1997003128A1 PCT/JP1996/001930 JP9601930W WO9703128A1 WO 1997003128 A1 WO1997003128 A1 WO 1997003128A1 JP 9601930 W JP9601930 W JP 9601930W WO 9703128 A1 WO9703128 A1 WO 9703128A1
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vinylpyrrolidone
carboxyl group
polymer
containing polymer
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PCT/JP1996/001930
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Masato Fujikake
Shinji Kobayashi
Shigeki Hamamoto
Mitsutaka Tabata
Tomoki Kawakita
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Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd.
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    • C08L39/06Homopolymers or copolymers of N-vinyl-pyrrolidones
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    • C08L71/00Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L71/02Polyalkylene oxides

Definitions

  • the present invention relates to a carboxyl group-containing polymer composition which is suitable for use as a thickener for various aqueous solutions, and has excellent solubility and high viscosity and flow characteristics.
  • Crosslinked carboxyl group-containing polymers have been conventionally used as thickeners for various aqueous solutions.
  • these crosslinked type carboxyl group-containing polymers include copolymers of ⁇ , / 9-unsaturated carboxylic acid such as acrylic acid and polyallyl ether (US Pat. No. 2,923,692). Specification), a copolymer of ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid and hexanolinolemethylene trisulfone (US Pat. No. 2,958,679), ⁇ , 3-unsaturated carboxylic acid A copolymer of an acid and triaryl phosphate (US Pat. No.
  • carboxy-type carboxyl group-containing polymers are once dissolved in water and then neutralized with an alkali to form a neutralized viscous liquid, and a suspension stabilizer such as a thickener, emulsion, suspension, etc. Used for applications. Therefore, it is first necessary to obtain a uniform aqueous solution. Therefore, the first priority is to prevent the formation of lumps (mamako) when dissolving in water. Once the mako is formed, gel-like eyebrows are formed on the surface of the lump, and the speed at which water diffuses into the lump becomes slow, making it difficult to obtain a uniform aqueous solution.
  • the higher the yield value of the flow properties for example, the higher the yield value, the wider the use as a suspension stabilizer such as emulsion and suspension, and the higher the commercial value.
  • the present invention provides a carboxyl group-containing polymer composition which is excellent in solubility in water and excellent in viscosity and flowability of a neutralized viscous liquid obtained after neutralizing the aqueous solution. That is the purpose.
  • the gist of the present invention is that a carboxyl group-containing polymer composition is formed by crosslinking a CL, ⁇ -unsaturated carboxylic acid (a) and a compound (b) having at least two ethylenically unsaturated groups. It consists of the polymer (A), and at least one of (B) a polymer and a polyethylene oxide which essentially contain vinylpyrrolidone.
  • the ⁇ , 5-unsaturated carboxylic acid (a) used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid, and other olefin-based compounds. Unsaturated carboxylic acids and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, acrylic acid is preferred because it is inexpensive, easily available, and can provide a polymer having excellent performance.
  • the compound (b) having at least two ethylenically unsaturated groups used in the present invention is not particularly limited as long as it can be dissolved in an inert solvent described below.
  • Propylene glycol, 2-substituted or higher acrylates of polyols such as polyoxyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, glycerin, polyglycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, saccharose, and sorbitol; 2-substituted or higher of these polyols Methacrylic acid esters of these polyols; di- or higher-substituted aryl ethers of these polyols; diaryl phthalate, triallyl phosphate, aryl methacrylate, tetraaryloxetane, triaryl cyanurate, divinyl adipate, vinyl crotonate, 1,5 — Hexadiene, divinylbenzene, etc.
  • Pentaerisuri tall tetra ⁇ Lil ether, Tetoraariru Okishetan, triallyl phosphate, polyallyl saccharose are two chromatic least the preferred c ethylenically unsaturated group
  • the amount of the compound (b) to be added is preferably 0.05 to 10% by weight in the crosslinked polymer (A).
  • the content is 0.1 to 3% by weight, but the optimum addition amount is determined by various conditions.
  • the polymer containing vinylpyrrolidone as an essential component for use in the present invention is not particularly limited.
  • polyvinylpyrrolidone vinylpyrrolidone-monoacetate vinyl copolymer, vinylpyrrolidone-hexadecene copolymer, vinylpyrrolidone-eicosene are preferred in that a polymer having excellent performance can be obtained. Copolymers are preferred.
  • the content of at least one kind (B) of the polymer containing vinylpyrrolidone as an essential component and the poly (ethylene oxide) used in the present invention varies depending on the kind, molecular weight and other conditions.
  • the amount is 0.01 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer (A). If the amount is less than 0.01 part by weight, the effect of the addition cannot be obtained, and if it exceeds 60 parts by weight, the viscosity effect of the obtained carboxyl group-containing polymer composition decreases. More preferably, it is 0.1 to 10 parts by weight.
  • the carboxyl group-containing polymer composition of the present invention can be produced, for example, by the following method.
  • the amount of the raw materials for polymerization, a, —unsaturated carboxylic acid (a) and the compound (b) having at least two ethylenically unsaturated groups is 1 to 30% based on the total weight of the charged materials. % By weight is preferred. If the amount exceeds 30% by weight, the precipitation of the polymer becomes remarkable as the polymerization reaction proceeds, and it becomes difficult to stir the reactants uniformly. More preferably, it is 5 to 25% by weight. After uniform stirring and mixing, nitrogen gas is blown into the solution to remove the acid clot dissolved in the upper space of the reaction vessel, raw materials and solvent.
  • the polymerization reaction in a water bath or the like, 2 0 ⁇ 1 2 0 e C preferably initiated by heating child to 3 0-9 0.
  • the polymerization reaction is completed in 2 to 10 hours.
  • the mixture After completion of the polymerization reaction, the mixture is heated at 50 to 160 ° C. to remove the inert solvent, thereby obtaining a carboxyl group-containing polymer composition as a fine white powder.
  • the carboxyl group-containing polymer composition of the present invention comprises, after charging ⁇ , 8-unsaturated carboxylic acid (a) and a compound having at least two ethylenically unsaturated groups (b), vinyl pyrrolidone as an essential component. It can also be obtained by polymerizing while continuously adding at least one (B) of the polymer and polyethylene oxide to be used.
  • the carboxyl group-containing polymer composition of the present invention is obtained by first polymerizing a na-unsaturated carboxylic acid (a) and a compound (b) having at least two ethylenically unsaturated groups.
  • the slurry can also be produced by adding at least one powder (B) of a polymer and polyethylene oxide containing vinyl vinyl oxide as an essential component to the slurry after the completion.
  • the carboxyl group-containing polymer composition of the present invention is obtained by first polymerizing a, / 9 monounsaturated carboxylic acid ( a ) and a compound (b) having at least two ethylenically unsaturated groups. It is also produced by dry blending the dried crosslinked polymer (A) with a powder of at least one polymer (B) of a polymer containing vinylvirolidone as an essential component and polyethylene oxide. be able to.
  • the inert solvent is not particularly limited as long as it is a solvent that dissolves the raw material monomer and does not dissolve the obtained carboxyl group-containing polymer composition.
  • the inert solvent is not particularly limited as long as it is a solvent that dissolves the raw material monomer and does not dissolve the obtained carboxyl group-containing polymer composition.
  • ethylene dichloride normal hexane, cyclohexane, normal heptane, and ethyl dihydrochloride are preferable in terms of stable quality and easy availability.
  • the radical polymerization catalyst is not particularly limited, and examples thereof include, ⁇ ′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis-1,2,4-dimethylnoreronitrile, dimethyl-2,2′-azobisisotriol
  • examples thereof include petitate, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, cumenide peroxide, tertiary butyl hydroperoxide, and the like.
  • the amount of the radical polymerization catalyst to be added varies depending on the type and the temperature of use, but is usually based on the total amount of the carboxylic acid (a) and the compound (b) having at least two ethylenically unsaturated groups. On the other hand, 0.1 to 10% by weight is preferable. If the amount is less than 0.1% by weight, the polymerization reaction rate is too slow, which is not economical. If the amount is more than 10% by weight, the polymerization reaction proceeds extremely quickly, so that it becomes difficult to remove heat. It becomes difficult to maintain the reaction temperature. More preferably, it is 0.3 to 3% by weight.
  • the carboxyl group-containing polymer composition can be copolymerized with the above-mentioned ⁇ -unsaturated carboxylic acid (a) and the above-mentioned compound (b) having at least two ethylenically unsaturated groups. ⁇ , iS-unsaturated compound.
  • the above-mentioned 9-unsaturated compound is not particularly limited, and examples thereof include methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, and petit acrylate.
  • Acrylates such as acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, stearyl acrylate, glycidyl acrylate; and the like
  • Glycidyl ethers such as vinyl glycidyl ether, isopropenyl dalicydyl ether, aryl glycidyl ether, butenyl dalicydyl ether, etc .: acrylamide, N-methylacrylamide, N-methylacrylamide Acrylamides such as medo and N-t-butylacrylamide; methacrylamides corresponding thereto; and vinyl esters such as vinyl oxalate, vinyl propionate, and but
  • the amount of the ⁇ , / 3-unsaturated compound to be added is preferably 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the crosslinked polymer (A).
  • the amount is less than 0.1 part by weight, the effect of adding the ⁇ , -unsaturated compound is not obtained, and when the amount exceeds 20 parts by weight, the effect corresponding to the added amount of the na, / 8-unsaturated compound is not seen. It is economically disadvantageous. More preferably, it is 1 to 10 parts by weight.
  • the carboxyl group-containing polymer composition obtained in the present invention has a carboxyl group, it is excellent in that it is dissolved in water and neutralized with a sufficient amount of sodium hydroxide, triethanolamine or the like. A neutralized viscous liquid with viscous and fluid properties is obtained. As a result, a plastic fluid having a higher yielding value and a higher yield value is formed as compared with the tannin type lipoxyl group-containing polymer obtained by the conventional technique. In general, the factor that stabilizes the emulsion and suspension is dominated by the yield value rather than the apparent viscosity of the dispersion medium, and the carboxyl group-containing polymer composition of the present invention exhibits a high yield value. Therefore, it has excellent suspension stabilization performance.
  • the carboxyl group-containing polymer composition of the present invention can be prepared by a conventional technique. Compared to the resulting cross-linked carboxyl group-containing polymer, it is difficult to form mamoko and so on. It is soluble and has a low viscosity of the aqueous solution before neutralization, so that it can be easily dissolved at a high concentration.
  • the mechanism by which the carboxyl group-containing polymer composition of the present invention exhibits excellent solubility, ⁇ ⁇ thickening effect, excellent flow characteristics, etc. is not clear, but it is not clear that the linear composition such as polyvinylpyrrolidone is used.
  • the polymer forms an association with the carboxylic acid in the cross-linked carboxyl group-containing polymer, thereby suppressing the initial hydration of the crosslinked carboxyl group-containing polymer particles, and as a result, it is difficult to form maco It is presumed to exhibit excellent solubility such as.
  • Ethylene dichloride as an inert solvent
  • azobisisobutyronitrile hereinafter AIBN
  • pentaerythritol tetraaryl ether and vinylpyrrolidone as cross-linking agents are essential components.
  • Polyvinylpyrrolidone (K-90) was used as the polymer to be produced, and the amount of polyvinylpyrrolidone added was changed to produce a polymer composition containing acrylic acid and a cross-linkable lipoxyl group.
  • the resulting slurry after the completion of the polymerization reaction was heated to about 110 ° C. to remove the inert solvent.
  • aqueous solution prepared by the above method or by the same method
  • the viscosity of the prepared 1.0% by weight aqueous solution was measured at 25 ° C. and 20 rpm using a B-type rotational viscometer.
  • a 0.5% by weight aqueous solution made of silk by the above method was neutralized to pH 7 using a sodium hydroxide aqueous solution to prepare a 0.5% by weight neutralized viscous liquid.
  • the viscosity of this neutralized viscous wave was measured at 25 and 20 rpm using a B-type rotational viscometer.
  • the viscosity of the neutralized viscous liquid having a concentration of 0.5% by weight produced by the above method was measured using a B-type rotational viscometer. C, 0.5 rpm, 25. C, each was measured at 1.0 rpm, and the yield value was estimated by the following equation.
  • Example 11 Polymerization was carried out under the same conditions as in Example 11 without adding polyvinylpyrrolidone (K-90) to obtain a cross-linked carboxyl group-containing polymer of acrylic acid as a white mold powder.
  • K-90 polyvinylpyrrolidone
  • the dissolution time, aqueous solution viscosity, neutralized viscous solution viscosity, and yield value of this polymer were measured in the same manner as in Example 11-11. Table 1 shows the results.
  • Example 11 Polymerization was carried out under the same conditions as in Example 11 except that the amount of polyvinylpyrrolidone (K-90) was changed to 0.02 g. A bridged carboxyl group-containing polymer composition was obtained. The dissolution time, aqueous solution viscosity, neutralized viscous liquid viscosity, and yield value of the obtained bridged carboxyl group-containing polymer composition were measured in the same manner as in Example 11-11. Table 1 shows the results.
  • Polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1-1, except that the amount of polyvinylpyrrolidone (K-90) was changed to 28.0 g. A group-containing polymer composition was obtained.
  • Polymerization was carried out under the same conditions as in Examples 1-2, except that the molecular weight of polyvinylpyrrolidone was changed to the one shown in Table 2, and the composition of a cross-linked carboxylic acid-containing polymer of acrylic acid as fine white powder was obtained. About 40 g of the product was obtained.
  • ethylene dichloride as an inert solvent
  • AIBN as a radical polymerization catalyst
  • pentaerythritol tetraaryl ether as a cross-linking agent
  • Table 3 a polymer or polyethylene containing vinylpyrrolidone as an essential component.
  • the type of the cycide was changed, and acrylic acid crosslinked polymer compositions were respectively manufactured.
  • Ethylene dichloride 366 g After the start of polymerization, a mixed solution consisting of 2.0 g or 0.4 g of polymer or polyethylene oxide containing butylpyrrolidone as an essential component and 107 g of ethylene dichloride is added. It was added continuously over about 3 hours, and further kept under reflux of ethylene chloride for 30 minutes. Next, the resulting slurry after the completion of the polymerization reaction was heated to about 10 ° C. to remove the inert solvent.
  • Comparative Example 4 Polymerization was carried out under the same conditions as in Example 3-1 without using a polymer containing bulpyrrolidone as an essential component or polyethylene oxide, and a crosslinked carboxyl group-containing polymer of acrylic acid as a white fine powder was obtained. A coalescence was obtained.
  • Example 11-11 The dissolution time, aqueous solution viscosity, neutralized viscous liquid viscosity, and yield value of the obtained cross-linked carboxyl group-containing polymer composition were measured in the same manner as in Example 11-11.
  • Table 3 shows the results.
  • 1) represents a vinylpyrrolidone-1-hexadecene copolymer
  • 2) represents a vinylbi-lidone-eicosene copolymer
  • 3) represents a vinylpyrrolidone-monoacetate vinyl copolymer.
  • Normal hexane as an inert solvent, AIBN as a radical polymerization catalyst, polyallyl saccharose and bierpyrrolidone as crosslinkers are essential components.
  • a vinylpyrrolidone-hexadecene copolymer (Antar 0nV-216; manufactured by GAF) was used as a polymer to be used as a polymer to prepare a cross-linkable lipoxyl group-containing polymer composition of acrylic acid. .
  • Polymerization was carried out under the same conditions as in Example 4 without adding the vinylpyrrolidone-hexadecene copolymer to obtain about 40 g of a white fine powder of a crosslinked carboxyl group-containing polymer composition of acrylic acid. .
  • the dissolution time of this polymer composition is 60 minutes
  • the viscosity of an aqueous solution at 1.0 fi% 3 ⁇ 4 is 250 cps
  • the viscosity of a neutralized viscous liquid at a concentration of 0.5% by weight and the yield value are 3 1 0 0 0 cp S, 7 0 0.
  • the present invention relates to a crosslinked carboxyl group-containing compound obtained by a conventionally known technique.
  • the present invention provides a carboxyl group-containing polymer composition having higher solubility in water and more excellent viscosity and flow characteristics than the polymer.
  • the product when dissolved in water and neutralized with a suitable base, exhibits a higher viscosity even at a low concentration and a plastic fluid having a higher yield value, as compared with the known carboxy-type carboxyl group-containing polymer. It has characteristics such as formation.

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Description

明細睿 カルボキシル基含有重合体組成物 技術分野
本発明は、 各種水溶液の增粘剤として使用するのに適し、 溶解性並び に增粘性及び流動特性に優れたカルボキシル基含有重合体組成物に関す
背景技術
架橋型カルボキシル基含有重合体は、 従来、 各種水溶液の増粘剤とし て使用されている。 これらの架橋型カルボキシル基含有重合体としては、 例えば、 アク リル酸等の α , /9—不飽和カルボン酸とポリアリルエーテ ルとの共重合体 (米国特許第 2 9 2 3 6 9 2号明細書) 、 α, ^—不飽 和カルボン酸とへキサァ リ ノレ トルメチレン ト リ スルホンとの共重 合体 (米国特許第 2 9 5 8 6 7 9号明細書) 、 α , 3—不飽和カルボン 酸とリ ン酸トリァリルとの共重合体 (米国特許第 3 4 2 6 0 0 4号明細 書) 、 α, ー不飽和カルボン酸とグリシジルメタク リ レー 卜等の共重 合体 (特開昭 5 8 - 8 4 8 1 9号公報) 等を举げることができる。
これらの架橘型カルボキシル基含有重合体は、 いったん水に溶解させ た後、 アルカリで中和して中和粘稠液とし、 增粘剤、 ェマルジヨ ン、 サ スペンジョ ン等の懸濁安定剤等の用途に用いられる。 従って、 まず、 均 —な水溶液を得ることが必要であり、 そのため水に溶解させる際に塊状 物 (ママコ) の生成を防ぐことが第一となる。 いったんママコを生成さ せると、 塊の表面にゲル状の眉が形成され、 塊の内部に水が拡散する速 度が遅くなるため、 均一な水溶液を得ることが困難となるためである。 また、 中和粘稱波の粘度はその粘度が髙いものほど、 增粘剤としての 用途は広くなり、 使用量も少なくてすむ。 また、 その流動特性、 例えば. 降伏値はその降伏値が高いものほど、 ェマルジヨ ン、 サスペンジョ ン等 の懸濁安定剤としての用途は広くなり、 その商品価値は高くなる。 発明の要約
本発明は、 上記に鹺み、 水への溶解性に優れ、 その水溶液を中和した 後得られる中和粘稠液の增粘性、 流動特性に優れたカルボキシル基含有 重合体組成物を提供することをその目的とするものである。
本発明の要旨は、 カルボキシル基含有重合体組成物を、 CL , β -不飽 和カルボン酸 (a ) 、 及び、 エチレン性不飽和基を少なく とも 2個有す る化合物 (b ) からなる架橋重合体 (A ) 、 並びに、 ビニルピロリ ドン を必須成分 する重^体及びポリエチレンォキサイ ドのうち少なく とも 1種 (B ) により構成するところに存する。 発明の詳細な開示
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明で使用される α , 5—不飽和カルボン酸 (a ) としては特に限 定されず、 例えば、 アクリル酸、 メタクリル酸、 クロ トン酸、 マレイン 酸、 ィタコン酸、 フマル酸、 その他ォレフィ ン系不飽和カルボン酸等を 挙げることができる。 これらは単独で使用してもよく、 2種以上を併用 してもよい。 なかでも、 安価で入手が容易であり、 優れた性能を有する 重合体を得ることができる点において、 ァクリル酸が好ましい。
本発明で使用されるェチレン性不飽和基を少なく とも 2個有する化合 物 (b ) としては、 後述の不活性溶剤に溶解可能であるものであれば特 に限定されず、 例えば、 ヱチレングリコール、 プロピレングリ コール、 ポリオキシエチレングリコール、 ポリオキシプロピレングリコール、 グ リセリ ン、 ポリ グリセリ ン、 ト リ メチロールプロパン、 ペンタエリスリ トール、 サッカロース、 ソルビトール等のポリオールの 2置換以上のァ ク リル酸エステル類; これらポリオールの 2置換以上のメタァクリル酸 エステル類; これらポリオールの 2置換以上のァリルエーテル類; フタ ル酸ジァリル、 リン酸トリアリル、 メタクリル酸ァリル、 テトラァリル ォキシェタン、 トリァリルシアヌ レー ト、 アジピン酸ジビニル、 クロ ト ン酸ビニル、 1 , 5 —へキサジェン、 ジビニルベンゼン等を举げること ができる。 なかでも、 優れた性能を有する重合体を得ることができる点 において、 ペンタエリスリ トールテトラァリルエーテル、 テトラァリル ォキシェタン、 リン酸トリアリル、 ポリアリルサッカロースが好ましい c 上記エチレン性不飽和基を少なく とも 2個有する化合物 (b ) の添加 量は、 架橘重合体 (A ) 中、 0 . 0 5 〜 1 0重量%が好ま しい。
0 . 0 5重最%未満であると、 添加による効果が得られず、 1 0重量% を超えると、 三次元化が進み、 不溶性のゲルが生成する。 より好ましく は、 0 . 1〜 3重量%であるが、 最適添加量は、 諸条件により決定され る。
本発明で使用されるビニルピロリ ドンを必須成分とする重合体として は特に限定されず、 ポリ ビエルピロリ ドン、 ビエルピロリ ドン—酢酸ビ 二ル共重合体、 ビニルピロリ ドンーステアリル (メタ) ァク リ レー ト共 重合体、 ビニルピロ リ ドンージメチルア ミ ノエチル (メタ) ァク リ レー ト共重合体、 ビニルピロリ ドン一ジメチルァミ ノエチルメタク リル酸共 重合体のジェチル硫酸塩、 ビニルピロリ ドン一へキサデセン共重合体、 ビニルピロ リ ドン—エイコセン共重合体、 ビニルピロ リ ドン—スチレン 共重合体、 ビニルピロ リ ドン一ビニルアルコール共重合体、 ビニルピロ リ ドン一ビュルカブロラクタムージメチルアミノエチル (メタ) ァクリ レート三元共重合体、 ビュルピロリ ドン一メタクリルァミ ドプロピル塩 化トリメチルアンモニゥム共重合体等を挙げることができる。 なかでも, 籩れた性能を有する重合体を得ることができる点において、 ポリ ビニル ピロ リ ドン、 ビニルピロリ ドン一酢酸ビニル共重合体、 ビニルピロ リ ド ン—へキサデセン共重合体、 ビニルビロ リ ドン一エイコセン共重合体が 好ましい。
本発明で使用されるビニルピロリ ドンを必須成分とする重合体及びポ リエチレンォキサイ ドのうち少なく とも 1種 (B ) の含有量は、 その種 類、 分子量、 その他の条件により異なるが、 架橘重合体 (A ) 1 0 0重 量部に対し、 0 . 0 1〜6 0重量部である。 0 . 0 1重量部未満である と、 添加による効果を得ることができず、 6 0重量部を超えると、 得ら れるカルボキシル基含有重合体組成物の增粘効果が減少する。 より好ま しくは、 0 . 1〜 1 0重量部である。
本発明のカルボキシル基含有重合体組成物は、 例えば、 以下のような 方法で製造することができる。
攬拌機、 温度計、 窒素の吹込管及び冷却管を備えた反応器に、 α , β 一不飽和カルボン酸 (a:) 、 エチレン性不飽和基を少なく とも 2個有す る化合物 (b ) 、 ラジカル重合触媒、 不活性溶剤、 及び、 ビニルピロリ ドンを必須成分とする重合体及びポリエチレンオキサイ ドのうち少なく とも 1種 (B ) を仕込む。
この際、 重合原料である a, —不飽和カルボン酸 (a ) 及びェチレ ン性不飽和基を少なく とも 2個有する化合物 (b ) の仕込量は、 仕込全 重量に対して、 1〜 3 0重量%が好ましい。 3 0重量%を超えると、 重 合反応が進行するにつれ、 重合体の析出が著しくなるとともに、 反応物 を均一に攪拌することが困難になる。 より好ましくは 5〜 2 5重量%で あ Ό。 均一に攪拌、 混合した後、 反応容器上部空間、 原料及び溶媒中に溶解 している酸索を除去するため、 溶液中に窒素ガスを吹き込む。 重合反応 は温浴等で、 2 0〜 1 2 0 eC、 好ましくは、 3 0〜 9 0でに加熱するこ とにより開始される。 重合反応は 2〜 1 0時間で終了する。
重合反応終了後、 5 0〜 1 6 0 °Cで加熱し、 不活性溶剤を除去するこ とにより白色微粉末のカルボキシル基含有重合体組成物を得る。
本発明のカルボキシル基含有重合体組成物は、 α , 8—不飽和カルボ ン酸 ( a ) 及びェチレン性不飽和基を少なく とも 2個有する化合物 ( b ) を仕込んだ後、 ビニルピロリ ドンを必須成分とする重合体及びポ リエチレンォキサイ ドのうち少なく とも 1種 (B ) を連続的に添加しな がら重合することによつても得ることができる。
また、 本発明のカルボキシル基含有重合体組成物は、 な, ー不飽和 カルボン酸 (a ) 及びエチレン性不飽和基を少なく とも 2個有する化合 物 (b ) を先に重合させ、 当該重合工程が終了したスラ リーにビニルビ 口リ ドンを必須成分とする重合体及びポリエチレンォキサイ ドのうち少 なく とも 1種 (B ) の粉体を添加することによつても製造することがで きる。
更に、 本発明のカルボキシル基含有重合体組成物は、 a, /9一不飽和 カルボン酸 ( a ) 及びエチレン性不飽和基を少なく とも 2個有する化合 物 (b ) を先に重合させ、 得られた架橘重合体 (A ) を乾燥さたものに ビニルビロリ ドンを必須成分とする重合体及びポリエチレンォキサイ ド のうち少なく とも 1種 (B ) の粉体をドライブレンドすることによって も製造することができる。
上記不活性溶剤としては、 原料の単虽体は溶解し、 得られるカルボキ シル基含有重合体組成物は溶解しない溶剤であれば特に限定されず、 例 えば、 ノルマルペンタン、 ノルマルへキサン、 イソへキサン、 ノルマル へブタン、 ノルマルオクタン、 イソオクタン、 シクロペンタン、 メチル シクロペンタン、 シクロへキサン、 メチルシクロへキサン、 ベンゼン、 トルエン、 キンレン、 クロ口ベンゼン、 エチレンジクロライ ド、 酔酸ェ チル、 酢酸イソプロピル、 メチルェチルケ トン、 メチルイソブチルケ ト ン等を挙げることができる。 これらは単独で使用してもよく、 2種以上 を併用してもよい。 なかでも、 品質が安定しており、 入手が容易である 点において、 エチレンジクロライ ド、 ノルマルへキサン、 シクロへキサ ン、 ノルマルヘプタン、 齚酸ェチルが好ましい。
上記ラジカル重合触媒としては特に限定されず、 例えば、 , α ' — ァゾビスイソブチロニトリル、 2, 2 ' ーァゾビス一 2 , 4—ジメチル ノ レロニトリル、 ジメチル— 2, 2 ' ―ァゾビスイソプチレー ト、 過酸 化べンゾィル、 ラウロイルパーォキシド、 クメンハイ ド口パーォキシ ド、 第三級ブチルハイ ドロパーォキシド等を挙げることができる。
上記ラジカル重合触媒の添加量は、 その種類や使用温度によって異な るが、 通常、 , ー不飽和カルボン酸 (a ) とエチレン性不飽和基を 少なく とも 2個有する化合物 (b ) の合計量に対し、 0 . 1〜 1 0重量 %が好ましい。 0 . 1重量%未満であると、 重合反応速度が遅くなりす ぎ、 経済的ではなく、 1 0重量%を超えると、 重合反応が極めて速く進 行するので、 除熱が困難となり、 所望の反応温度に維持することが困難 となる。 より好ましくは、 0 . 3〜 3重量%である。
本発明において、 カルボキシル基含有重合体組成物には、 上記な, β 一不飽和カルボン酸 (a ) 、 及び、 上記エチレン性不飽和基を少なく と も 2個有する化合物 (b ) と共重合可能である α, iS—不飽和化合物を 含有することができる。
上記な, 9—不飽和化合物としては特に限定されず、 例えば、 メチル アタ リ レー ト、 ェチルァク リ レー ト、 ィソプロピルァク リ レー ト、 プチ ルァク リ レー ト、 ォクチルアタ リ レー ト、 2 —ェチルへキシルァク リ レ 一ト、 デシルァク リ レー ト、 ラウ リルァク リ レー ト、 ステアリルァク リ レー ト、 グリシジルァク リ レー ト等のァクリル酸エステル類 ; これらに 相当するメ タク リル酸エステル類 ; ビニルグリ シジルエーテル、 イソプ ロぺニルダリ シジルエーテル、 ァリルグリ シジルエーテル、 ブテニルダ リ シジルエーテル等のグリ シジルエーテル類 : アク リルアミ ド、 N—メ チルァク リルァ ミ ド、 N—ェチルァク リルァ ミ ド、 N— t ーブチルァク リルァミ ド等のァク リルァミ ド類 ; これらに相当するメ タク リルァミ ド 類 ;齚酸ビニル、 プロピオン酸ビニル、 安息香酸ビュル等のビニルエス テル類等を挙げることができる。 これらは単独で使用してもよく、 2種 以上を併用してもよい。
上記 α , /3—不飽和化合物の添加量は、 架橋重合体 (A ) 1 0 0重量 部に対し、 0 . 1 〜 2 0重量部が好ま しい。 0 . 1 重量部未満で あると、 α, ー不飽和化合物の添加の効果がなく、 2 0重量部を超え ると、 な, /8—不飽和化合物の添加量に見合う効果がみられず、 経済的 に不利である。 より好ましくは、 1〜 1 0重量部である。
本発明で得られたカルボキシル基含有重合体組成物はカルボキシル基 を持っているため、 水に溶解後、 水酸化ナトリウム、 トリエタノールァ ミ ン等の堪基で中和することにより、 優れた增粘性、 流動特性を有する 中和粘稠液が得られる。 その結果、 従来の技術により得られる架橘型力 ルポキシル基含有重合体に比べ、 より高い増粘効果を発現するとと もに、 より高い降伏値を有する塑性流動液を形成する。 一般に、 ェマル ジョ ン、 サスペンジョ ンを安定化する要因は、 分散媒の見掛けの粘度よ りもむしろ降伏値が支配的であり、 本発明のカルボキシル基含有重合体 組成物は、 高い降伏値を示すため、 優れた懸濁安定化性能を有する。 し かも、 本発明のカルボキシル基含有重合体組成物は、 従来の技術により 得られる架棰型カルボキシル基含有重合体に比べ、 ママコが発生しにく い等、 溶解性に侵れ、 中和前の水溶液粘度が小さいので、 高濃度での溶 解が容易である。
本発明のカルボキシル基含有重合体組成物が、 優れた溶解性、 髙ぃ増 粘効果、 儍れた流動特性等を発現する作用機構については明らかではな いが、 ポリビニルピロリ ドン等の直鎖状重合体が架橋型カルボキシル基 含有重合体中のカルボン酸と会合体を形成することにより、 架橘型カル ボキシル基含有重合体粒子の初期の水和を抑制し、 その結果、 ママコが 生成しにくい等の摄れた溶解性を発現するものと推察される。
更に、 ポリ ビニル.ピロリ ドン等の直鎖状重合体が、 水素結合、 イオン 結合等で架橘型カルボキシル基含有重合体粒子間を適度に三次元化する ため、 架橋型カルボキシル基含有重合体を単独で使用した場合に比べ、 より高い增粘効果を発現するとともに、 より高い降伏値を有する塑性流 動液を形成するものと推察される。 発明を実施するための最良の形態
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、 本発明はこれ らに限定されるものではない。
実施例 1 一 1一 1 一 4
不活性溶剤として、 エチレンジクロライ ド、 ラジカル重合触媒として、 ァゾビスイソプチロニ卜リル (以下、 A I B Nとする。 ) 、 架橋剤とし て、 ペンタエリスリ トールテトラァリルエーテル、 ビニルピロリ ドンを 必須成分とする重合体として、 ポリ ビニルピロリ ドン (K— 9 0 ) を用 い、 ポリ ビニルピロリ ドンの添加量を変更して、 アクリル酸の架橘型力 ルポキシル基含有重合体組成物を製造した。
5 0 .0 m L 4つ口フラスコに予め上記溶剤を仕込み、 ついで、 α, β 一不飽和カルボン酸、 架構剤、 ラジカル重合触媒を下記の割合で仕込み、 ポリビニルピロリ ドン (K一 9 0 ) を表 1に示した割合で仕込み、 重合 を行った。 アクリル酸 4 0 g
ペンタエリスリ トールテ トラァリルエーテル 0. 3 6 g
A I B N 0. 1 3 g
エチレンジクロライ ド 3 6 6 g 反応は窒素雰囲気下で擐拌下、 5 5〜 6 0 に保持して 3時間行い、 更にエチレンジクロライ ドの還流下で 3 0分保持した。
ついで、 重合反応が終了した生成スラ リーを約 1 1 0 °Cに加熱し、 不 活性溶剤を除去した。
かく して、 白色微粉末のァク リル酸の架橘型カルボキシル基含有重合 体組成物約 4 0〜6 0 gを得た。 この重合体組成物の溶解時間、 水溶液 粘度、 中和粘稠液粘度、 降伏値を以下の方法により測定した。 結果を表 1に示す。 溶解時問測定
容量 5 0 O mLのビーカーにイオン交換水 2 9 8. 5 gを入れ、 4枚 羽根パドル (¾径 5 0 mm) を備えた攬拌機を用い、 5 0 0 r pmの回 転速度で攪拌し、 重合体組成物 1. 5 gを一括で投入する。 その後、 溶 解を目視により判断し、 0. 5重量%濃度の水溶液となるまでの溶解時 58を測定した。
水溶液粘度の測定
上記の方法により調製した 0. 5重量%水溶液又は同様の方法により 調製した 1. 0重量%水溶液の粘度を、 B型回転粘度計により 2 5°C、 2 0 r pmで測定した。
中和粘稠液粘度の測定
上記の方法により綢製した 0. 5重量%水溶液を水酸化ナト リゥム水 溶液を用いて、 P H 7まで中和し、 0. 5重量%濃度の中和粘稠液を調 し 。
この中和粘稠波の粘度を、 B型回転粘度計により 2 5 、 2 0 r pm で測定した。
中和粘稠液の降伏值測定
上記の方法により親製した 0. 5重量%濃度の中和粘稠液の粘度を、 B型回転粘度計により 2 5。C、 0. 5 r pmと、 2 5。C、 1. 0 r p m で各々測定し、 下記の式により降伏値を概算した。
(0.5r pmでの見掛け粘度) —(l.Or p mでの見掛け粘度) 降伏値:
1 0 0 比較例 1
ポリ ビニルピロリ ドン (K— 9 0 ) を添加することなく、 実施例 1 一 1 と同一条件にて重合を行い、 白色黴粉末のァクリル酸の架橋型カルボ キシル基含有重合体を得た。 この重合体の溶解時間、 水溶液粘度、 中和 粘稠液粘度、 降伏値を実施例 1一 1 と同様にして測定した。 結果を表 1 に示す。
比較例 2
ポリ ビニルピロリ ドン (K一 9 0 ) の添加量を 0. 0 0 2 gに変更し たこと以外は、 実施例 1一 1 と同一条件にて重合を行い、 白色微粉末の ァク リル酸の架橘型カルボキシル基含有重合体組成物を得た。 得られた架棰型カルボキシル基含有重合体組成物の溶解時間、 水溶液 粘度、 中和粘稠液粘度、 降伏値を実施例 1 一 1 と同様にして測定した。 結果を表 1に示す。
比較例 3
ポリビニルピロリ ドン (K一 9 0 ) の添加量を 2 8 . 0 gに変更した こと以外は、 実施例 1— 1 と同一条件にて重合を行い、 白色微粉末のァ クリル酸の架橋型カルボキシル基含有重合体組成物を得た。
得られた架橘型カルボキシル基含有重合体組成物の溶解時間、 水溶液 粘度、 中和粘稠液粘度、 降伏値を実施例 1一 1 と同様にして測定した。 桔果を表 1に示す。
Figure imgf000014_0001
実施例 2 — 1〜 2 — 3
ポリビニルピロリ ドンの分子量を表 2に示したものに変更したこと以 外は、 実施例 1 _ 2と同一条件にて重合を行い、 白色微粉末のァクリル 酸の架橘型カルボキシル基含有重合体組成物約 4 0 gを得た。
得られた架檷型カルボキシル基含有重合体組成物の溶解時間、 水溶液 粘度、 中和粘稠液粘度、 降伏値を実施例 1一 1 と同様にして測定した。 結果を表 2に示す。
0 5 S¾ 0 4% 0
Cg) (分) 度
(CP S) (cps〉 m ボリビニルビロリドン 40000 2. 0 30 380 50000 2200
2- 1 (K-30)
wm\ポリビニルピロリドン. 630000 2. 0 30 90 5.2500 3000
2-2 (K-90)
wmボリビニルピロリドン 450000 2. 0 20 75 54000 3200
2-3 (K一 120)
実施例 3— 1〜 3 - 7
不活性溶剤としてエチレンジクロライ ド、 ラジカル重合触媒として A I B N、 架橘剤としてペンタエリスリ トールテ トラァリルエーテルを使 用し、 表 3に示したようにビニルピロリ ドンを必須成分とする重合体も しくはポリエチレンォキサイ ドの種類を変更し、 各々ァクリル酸架橋重 合体組成物を製造した。
5 0 0 mL 4つ口フラスコに予め上記溶剤を仕込み、 ついで、 下記の 量の , 一不飽和カルボン酸、 架橘剤、 ラジカル重合触媒を仕込み、 5 5 - 6 0 °Cで重合を行った。 ァクリル酸 4 0 g
ペンタエリスリ トールテ トラァリルエーテル 0. 4 g
A I B N 0. 1 3 g
エチレンジクロライ ド 3 6 6 g 重合開始後、 ビュルピロリ ドンを必須成分とする重合体又はポリェチ レンオキサイ ド 2. 0 gも し く は 0. 4 g、 エチレンジク ロライ ド 1 0 7 gからなる混合溶液を約 3時間かけて連続的に添加し、 更にェチ レンジクロライ ドの還流下で 3 0分保持した。 ついで、 重合反応が終了 した生成スラ リーを約 1 i 0 °Cに加熱し不活性溶剤を除去した。
かく して、 白色微粉末のアクリル酸の架橘型カルボキシル基含有重合 体組成物約 4 0 gを得た。
得られた架橘型カルボキシル甚含有重合体組成物の溶解時間、 水溶液 粘度、 中和粘稠液粘度、 降伏値を実施例 1 一 1 と同様にして測定した。 結果を表 3に示す。
比較例 4 ビュルピロリ ドンを必須成分とする重合体又はボリエチレンォキサイ ドを使用することなく、 実施例 3— 1 と同一条件にて重合を行い、 白色 微粉末のァク リル酸の架橋型カルボキシル基含有重合体を得た。
得られた架桷型カルボキシル基含有重合体組成物の溶解時間、 水溶液 粘度、 中和粘稠液粘度、 降伏値を実施例 1一 1 と同様にして測定した。 結果を表 3に示す。 表 3中、 1 ) は、 ビニルピロリ ドン一へキサデセン 共重合体を表し、 2 ) は、 ビニルビ口リ ドン一エイコセン共重合体を表 し、 3 ) は、 ビニルピロリ ドン一酢酸ビニル共重合体を表す。
表 3
Figure imgf000019_0001
実施例 4
不活性溶剤としてノルマルへキサン、 ラジカル重合触媒として A I B N、 架橘剤としてポリアリルサッカロース、 ビエルピロリ ドンを必須成 分とする重合体としてビニルピロリ ドン一へキサデセン共重合体 (An t a r 0 n V— 2 1 6。 G A F社製) を用い、 ァク リル酸の架橋型力 ルポキシル基含有重合体組成物を製造した。
5 0 0 mL 4つ口フラスコに予めノルマルへキサン 2 2 3 gを仕込み, ついで、 アクリル酸 4 0 g、 A I BN 0. 1 4 g、 ビニルピロリ ドン一 へキサデセン共重合体 0. 4 gを仕込み、 5 5〜 6 0 °Cで重合させた。 重合開始後、 ポリァリルサッカロース 0. 4 5 g、 ノルマルへキサン 1 0 gからなる混合溶液を約 2時間かけて滴下し、 その後、 1時間重合 を継統した後、 更にノルマルへキサンの還流下で 3 0分保持した。 つい で、 重合反応が終了した生成スラ リーを約 1 1 0てに加熱し、 不活性溶 剤を除去した。
かく して、 白色微粉末のァクリル酸の架橋型カルボキシル基含有重合 体組成物約 4 0 gを得た。 この重合体組成物の溶解時間は 1 0分、 1. 0重量%澳度の水溶液粘度は 5 0 c p s、 0. 5重量%澳度の中和 粘稠液粘度及び降伏値は、 それぞれ 3 8 5 0 0 c p s、 1 3 5 0であつ 比較例 5
ビニルピロリ ドン—へキサデセン共重合体を添加することなく、 実施 例 4 と同一条件にて重合を行い、 白色微粉末のァクリル酸の架橋型カル ボキシル基含有重合体組成物約 4 0 gを得た。 この重合体組成物の溶解 時間は 6 0分、 1. 0重 fi%¾度の水溶液粘度は 2 5 0 c p s、 0. 5 重量%濃度の中和粘稠液粘度及び降伏値は、 それぞれ 3 1 0 0 0 c p S , 7 0 0であつた。 産業上の利用可能性
本発明は、 従来公知の技術により得られる架橘型カルボキシル基含有 重合体と比べ、 より優れた水への溶解性を有し、 かつ、 增粘性、 流動特 性に優れたカルボキシル基含有重合体組成物を提供するもので、 本発明 のカルボキシル基含有重合体組成物は、 水に溶解し、 適当な塩基で中和 すると、 公知の架橘型カルボキシル基含有重合体に比べ、 低濃度であつ てもより高い粘度を示し、 降伏値のより高い塑性流動液を形成する等の 特性を有している。 このような特性を生かして、 石膏, セメ ント等の固 体懸濁安定剤、 水溶性塗料及びェマルジヨ ン塗料の增粘剤、 繊維工業に おける捺染等の糊剤等の工業用分野; ク リーム、 ローショ ン、 シャンプ 一、 歯磨き粉等の化粧品及びトイレタリ一分野;軟膏、 錠剤等の医薬品 分野等、 種々の分野で使用することができる。

Claims

請求の範囲
1 . , ー不飽和カルボン酸 (a ) 、 及び、 エチレン性不飽和基を 少なく とも 2個有する化合物 (b ) からなる架槽重合体 (A ) 、 並びに. ビニルピロリ ドンを必須成分とする重合体及びポリエチレンォキサイ ド のうち少なく とも 1種 (B ) からなることを特徴とするカルボキシル甚 含有重合体組成物。
2 . ビニルピロリ ドンを必須成分とする重合体が、 ポリ ビニルピロリ ドン、 ビニルピロ リ ドン一酢酸ビュル共重合体、 ビニルピロ リ ドン一へ キサデセン共重合体、 及び、 ビニルビロリ ドン—エイコセン共重合体か らなる群より選択される少なく とも 1種である請求の範囲 1記載のカル ボキシル基含有重合体組成物。
3 . ビニルピロリ ドンを必須成分とする重合体及びポリエチレンォキ サイ ドのうち少なく とも 1種 (B ) の含有量が、 架橋重合体 (A )
1 0 0重量部に対し、 0 . 0 1〜6 0重量部である請求の範囲 1記載の 力ルポキシル基含有重合体組成物。
4 . a , —不飽和カルボン酸 (a ) が、 アクリル酸である請求の範 囲 1記載のカルボキシル基含有重合体組成物。
5 . エチレン性不飽和基を少なく とも 2個有する化合物 (b ) が、 ぺ ンタエリスリ トールテ トラァリルエーテル、 テ 卜ラァリルォキンエタン. リン酸ト リアリル、 及び、 ポリアリルサッカロ一スからなる群より選択 される少なく とも 1種である請求の範囲 1記載のカルボキシル基含有重 合体組成物。
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