JP2011052235A - (meth)acrylic acid-based copolymer, process for production and application of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、(メタ)アクリル酸系共重合体、その製造方法及びその用途に関する。より詳しくは、各種用途に好適な基本性能を有する(メタ)アクリル酸系共重合体、その製造方法及びその用途に関する。 The present invention relates to a (meth) acrylic acid copolymer, a method for producing the same, and a use thereof. More specifically, the present invention relates to a (meth) acrylic acid copolymer having basic performance suitable for various uses, a method for producing the same, and uses thereof.
(メタ)アクリル酸系共重合体は、(メタ)アクリル酸系単量体をその他の単量体と共重合させて得られる共重合体であり、種々の工業分野において活用されている有用な工業原料の一つであり、例えば、(メタ)アクリル酸系単量体をアリル系等の単量体と共重合したものが用いられている。 The (meth) acrylic acid copolymer is a copolymer obtained by copolymerizing a (meth) acrylic acid monomer with other monomers, and is useful in various industrial fields. One of industrial raw materials, for example, a copolymer of a (meth) acrylic acid monomer and an allyl monomer is used.
従来の(メタ)アクリル酸系共重合体としては、特定のスルホン酸基含有単量体およびカルボン酸基含有単量体を含む単量体成分を共重合して得られる共重合体(塩)を主成分とし、共重合体(塩)の重量平均分子量が2万〜50万であるスケール防止剤(例えば、特許文献1参照。)、(a)スルホン酸基を有する構成単位、(b)カルボン酸基を有する構成単位を含み、重量平均分子量が5万を超え300万以下である水溶性共重合体(塩)(例えば、特許文献2参照。)、スルホン酸基含有単量体およびカルボン酸基含有単量体を含む単量体成分を共重合して得られる共重合体(塩)であって、重量平均分子量が1万〜50万であるスルホン酸基およびカルボン酸基含有水溶性共重合体(塩)(例えば、特許文献3参照。)が開示されている。しかしながら、(メタ)アクリル酸系共重合体を各種分野において好適に用いられる高品質の(メタ)アクリル酸系共重合体とする工夫の余地があった。 As a conventional (meth) acrylic acid copolymer, a copolymer (salt) obtained by copolymerizing a monomer component containing a specific sulfonic acid group-containing monomer and a carboxylic acid group-containing monomer And a copolymer (salt) having a weight average molecular weight of 20,000 to 500,000 (for example, see Patent Document 1), (a) a structural unit having a sulfonic acid group, (b) A water-soluble copolymer (salt) containing a structural unit having a carboxylic acid group and having a weight average molecular weight of more than 50,000 and not more than 3,000,000 (for example, see Patent Document 2), a sulfonic acid group-containing monomer and a carboxylic acid A copolymer (salt) obtained by copolymerizing a monomer component containing an acid group-containing monomer, and having a weight average molecular weight of 10,000 to 500,000 and containing a sulfonic acid group and a carboxylic acid group A copolymer (salt) (for example, see Patent Document 3) is disclosed. There. However, there has been room for contrivance to use the (meth) acrylic acid copolymer as a high-quality (meth) acrylic acid copolymer that is suitably used in various fields.
従来の(メタ)アクリル酸系共重合体の製造方法としては、3−アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸(酸型のHAPS)とアクリル酸(AA)、過酸化水素を加えた水を還流下10時間かけて均等に滴下する製法により、AA/HAPS共重合体(重量平均分子量:Mw=132,000)が得られることが開示されている(参考例1、特許文献1参照)。しかしながら、重合に10時間もかかり、酸型のHAPSを製造するのに手間がかかりコストアップとなることから、生産性の向上の点について、工夫の余地があった。 As a conventional method for producing a (meth) acrylic acid copolymer, 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid (acid-type HAPS), acrylic acid (AA), and water added with hydrogen peroxide are refluxed. It is disclosed that an AA / HAPS copolymer (weight average molecular weight: Mw = 132,000) can be obtained by a production method in which the solution is uniformly dropped over 10 hours (see Reference Example 1 and Patent Document 1). However, it takes 10 hours for the polymerization, and it takes time to produce acid-type HAPS, resulting in an increase in cost. Therefore, there is room for improvement in terms of improving productivity.
また酸型のHAPSとAA、過酸化水素、水を初期仕込みし、4時間還流下で重合する製法により、AA/HAPS共重合体(重量平均分子量:Mw=98,000)が得られることが開示されている(参考例8、特許文献1参照)。同様に、原料の単量体を初期に一括して仕込む方法が開示されている(例えば、特許文献2、3参照。)。しかしながら、反応性の高いAAと重合開始剤を全量初期仕込みとしていることから、重合反応が急速に進行するため短時間に大量の反応熱が発生する。除熱が追いつかない場合には、突沸により反応容器を破壊するおそれがあることから、突沸を防ぐために高性能な除熱装置が必要となり、コストアップとなる。更に、酸型のHAPSを製造するのに手間がかかりコストアップとなることから、生産性の向上(コストの削減)の点について、工夫の余地があった。 In addition, an AA / HAPS copolymer (weight average molecular weight: Mw = 98,000) can be obtained by a production method in which acid type HAPS, AA, hydrogen peroxide, and water are initially charged and polymerized under reflux for 4 hours. It is disclosed (see Reference Example 8, Patent Document 1). Similarly, a method of charging raw material monomers all at once in the initial stage is disclosed (for example, see Patent Documents 2 and 3). However, since all of the highly reactive AA and the polymerization initiator are initially charged, a large amount of reaction heat is generated in a short time because the polymerization reaction proceeds rapidly. If the heat removal cannot catch up, the reaction vessel may be destroyed by bumping. Therefore, a high-performance heat removal device is required to prevent bumping, resulting in an increase in cost. Furthermore, since it takes time and cost to manufacture acid-type HAPS, there is room for improvement in terms of productivity improvement (cost reduction).
また重合体を製造するにあたり、重合中、スプレー噴霧で反応系に液体を添加することにより反応系から熱を除くようにする方法であって、前記重合体が、水溶性重合体であり、前記重合が、攪拌溶液水系重合であって沸点近傍の重合温度で還流状態にして重合させ、前記スプレー噴霧が、前記反応系の液面全体に前記液体として水を噴霧する重合体の製造方法が開示されている(例えば、特許文献4参照。)。実施例1には、水、水酸化ナトリウム、無水MAを初期仕込みし、AAを0〜120分、過酸化水素を0〜50分、過硫酸ナトリウムを50〜130分滴下し、水を50〜130分スプレーする製法により、(AA/マレイン酸(MA)共重合体:Mw=9,000)を得たことが開示されている。また、実施例2、3では、AA滴下開始と同時に水をスプレー開始する製法が開示されている。しかしながら、種々の工業分野において好適に用いることができる共重合体を生産性よく得る方法とする工夫の余地があった。 Further, in the production of the polymer, during the polymerization, a method of removing heat from the reaction system by adding a liquid to the reaction system by spraying, wherein the polymer is a water-soluble polymer, Disclosed is a method for producing a polymer in which the polymerization is stirred solution water-based polymerization and polymerized by refluxing at a polymerization temperature near the boiling point, and the spray spraying sprays water as the liquid over the entire liquid surface of the reaction system. (For example, refer to Patent Document 4). In Example 1, water, sodium hydroxide and anhydrous MA are initially charged, AA is added for 0 to 120 minutes, hydrogen peroxide is added for 0 to 50 minutes, sodium persulfate is added dropwise for 50 to 130 minutes, and water is added for 50 to 50 minutes. It is disclosed that (AA / maleic acid (MA) copolymer: Mw = 9,000) was obtained by a production method of spraying for 130 minutes. Moreover, in Example 2, 3, the manufacturing method which starts spraying water simultaneously with AA dripping start is disclosed. However, there has been room for contrivance as a method for obtaining a copolymer with good productivity that can be suitably used in various industrial fields.
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、各種性能に優れた品質の高い(メタ)アクリル酸系共重合体及び生産性に優れた(メタ)アクリル酸系共重合体の製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above situation, and a method for producing a high-quality (meth) acrylic acid copolymer excellent in various performances and a (meth) acrylic acid copolymer excellent in productivity. Is intended to provide.
本発明者等は、(メタ)アクリル酸系共重合体について種々検討したところ、(メタ)アクリル酸系単量体と、特定の単量体に由来する構成単位とを、共重合体の構成単位とすると、重量平均分子量を高くすることができ、分子量分布を狭くすることができ、更に、残存単量体を少なくすることができ、各種性能に優れた共重合体とすることができることを見いだした。また、(メタ)アクリル酸系単量体及び希釈水の添加方法を特定のものとすることにより、反応容器の壁面でアクリル酸等の反応性の高い単量体の一部が単独で重合(ゲル化)することによる壁面への固着を抑制できることも見いだした。更に、開始剤を特定の方法で添加することにより、重合反応性が低い単量体の残存を少なくすることができ、短時間で効率よく生産できることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到した。更に、種々の工業分野において、例えば、スケール防止剤、洗浄剤添加物等として活用することができることも見いだし、本発明に到達したものである。 As a result of various studies on (meth) acrylic acid-based copolymers, the present inventors have found that a (meth) acrylic acid-based monomer and a structural unit derived from a specific monomer are composed of the copolymer. As a unit, the weight average molecular weight can be increased, the molecular weight distribution can be narrowed, the residual monomer can be decreased, and a copolymer excellent in various performances can be obtained. I found it. Also, by making the addition method of (meth) acrylic acid monomer and dilution water specific, a part of highly reactive monomer such as acrylic acid is polymerized alone on the wall of the reaction vessel ( It has also been found that adhesion to the wall surface due to gelation can be suppressed. Furthermore, by adding an initiator by a specific method, it is possible to reduce the residue of monomers with low polymerization reactivity, and to find that production can be efficiently performed in a short time, and to solve the above-mentioned problems brilliantly. I came up with what I can do. Furthermore, in various industrial fields, it has been found that it can be used as, for example, a scale inhibitor, a detergent additive, and the like, and the present invention has been achieved.
本発明の製造方法によると、従来の(メタ)アクリル酸系単量体の製造方法では得ることができなかった、優れた基本性能を有する共重合体を生産性よく製造することができる。すなわち、本発明では、アリル系等の単量体は重合反応性が低いため、高分子量の重合体を得る手法として、アクリル酸等の重合反応性の高い単量体との共重合が行われる。従来の(メタ)アクリル酸系単量体を全量初期仕込みとする方法や、希釈水を添加しない方法では、得られる共重合体の分子量を高分子量とするために単量体濃度を高くすると、高分子量の共重合体の生成に伴い、粘度が上昇する重合反応後半に、反応性の高い(メタ)アクリル酸系単量体が優先的に重合し、反応性の低い単量体が大量に残存するため、得られる共重合体は、残存単量体が多く、分子量分布が大きくなる。また、希釈水の添加開始が早い場合、重合系の粘度が低い上に重合系中の単量体濃度が低下するため高分子量の共重合体が得られない。しかしながら本発明では、高い固形分濃度で重合しても反応性の高い(メタ)アクリル酸系単量体がゲルとして付着することなく、重量平均分子量が高く、分子量分布が狭く、残存単量体が少ない共重合体を生産性よく製造することができる。 According to the production method of the present invention, a copolymer having excellent basic performance, which could not be obtained by the conventional production method of (meth) acrylic acid monomers, can be produced with high productivity. That is, in the present invention, since allyl monomers and the like have low polymerization reactivity, copolymerization with monomers having high polymerization reactivity such as acrylic acid is performed as a technique for obtaining a high molecular weight polymer. . In the method of initially charging the entire amount of the conventional (meth) acrylic acid monomer and the method without adding dilution water, when the monomer concentration is increased in order to increase the molecular weight of the copolymer to be obtained, High-reactivity (meth) acrylic monomers are preferentially polymerized in the latter half of the polymerization reaction when the viscosity increases as a high-molecular-weight copolymer is produced, resulting in a large amount of low-reactivity monomers. Since it remains, the resulting copolymer has a large amount of residual monomer and a large molecular weight distribution. Further, when the addition of diluting water is started early, the viscosity of the polymerization system is low and the monomer concentration in the polymerization system is lowered, so that a high molecular weight copolymer cannot be obtained. However, in the present invention, a highly reactive (meth) acrylic acid-based monomer does not adhere as a gel even when polymerized at a high solid content concentration, the weight average molecular weight is high, the molecular weight distribution is narrow, and the residual monomer Can be produced with high productivity.
すなわち下記一般式(1); That is, the following general formula (1);
(式中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。Xは、水素原子、金属原子、アンモニウム基又は有機アミン基を表す。)で表される(メタ)アクリル酸系単量体由来の構成単位(a)、及び、下記一般式(2); (In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. X represents a hydrogen atom, a metal atom, an ammonium group, or an organic amine group.) Structural unit (a) and the following general formula (2);
(式中、R2、R3及びR4は、同一若しくは異なって、水素原子又はメチル基を表す。R5は、−CH2−、−CH2−CH2−、−CH2−O−CH2−、−CH=CH−又は−CCH3=CH−を表す。Yは、−SO3M、−CHR6−CH2R7、−OH又は−O(AO)nR8を表す。ただし、Mは、水素原子、金属原子、アンモニウム基又は有機アミン基を表す。R6及びR7は、同一若しくは異なって、−OH、−SO3M、−N(CH2−COOM)2、−N(CH2CH2OH)2を表す。AOは、1種又は2種以上の炭素数2〜4のオキシアルキレン基を表す。nは、オキシアルキレンの平均付加モル数であり、1〜300の整数である。R8は、水素原子又は炭素数1〜30の炭化水素基を表す。)で表される不飽和単量体由来の構成単位(b)を有する共重合体であって、上記共重合体は、重量平均分子量(Mw)が、6万〜100万であり、構成単位(b)の(モル%)×(Mw)の式により求められる値が、100万以上であり、分子量分布(Mw/Mn)が、25未満である共重合体である。
以下に本発明を詳述する。
(In the formula, R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a methyl group. R 5 represents —CH 2 —, —CH 2 —CH 2 —, —CH 2 —O—. CH 2 —, —CH═CH— or —CCH 3 ═CH—, Y represents —SO 3 M, —CHR 6 —CH 2 R 7 , —OH or —O (AO) n R 8 . M represents a hydrogen atom, a metal atom, an ammonium group, or an organic amine group, and R 6 and R 7 are the same or different and represent —OH, —SO 3 M, —N (CH 2 —COOM) 2 , —N (CH 2 CH 2 OH) 2 represents AO represents one or more oxyalkylene groups having 2 to 4 carbon atoms, n is the average number of moles of oxyalkylene, 300 is an integer of .R 8 is a hydrogen atom or a hydrocarbon of 1 to 30 carbon atoms And a copolymer having a structural unit (b) derived from an unsaturated monomer represented by the formula (1), wherein the copolymer has a weight average molecular weight (Mw) of 60,000 to 1,000,000. The copolymer is a copolymer having a value determined by the formula (mol%) × (Mw) of the structural unit (b) of 1 million or more and a molecular weight distribution (Mw / Mn) of less than 25.
The present invention is described in detail below.
本発明は、構成単位(a)及び構成単位(b)を有し、(i)重量平均分子量(Mw)、(ii)構成単位(b)の(モル%)×(Mw)の式により求められる値、(iii)分子量分布(Mw/Mn)が特定の範囲である共重合体(以下、共重合体(1)ともいう。)である。
上記共重合体(1)を構成する構成単位(a)としては、上記一般式(1)においてXが水素原子である(メタ)アクリル酸;Xが金属原子等である(メタ)アクリル酸塩等の1種又は2種以上が好適である。
The present invention has the structural unit (a) and the structural unit (b), and is obtained by the formula (i) weight average molecular weight (Mw), (ii) (mol%) of the structural unit (b) × (Mw). (Iii) a copolymer having a molecular weight distribution (Mw / Mn) in a specific range (hereinafter also referred to as copolymer (1)).
The structural unit (a) constituting the copolymer (1) includes (meth) acrylic acid in which X is a hydrogen atom in the general formula (1); (meth) acrylic acid salt in which X is a metal atom or the like 1 type or 2 types or more of these etc. are suitable.
上記構成単位(a)が塩の形態である場合、上記一般式(1)のXとしては、金属原子、アンモニウム基又は有機アミン基を表す。上記金属原子としては、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子等のアルカリ金属原子;カルシウム原子、マグネシウム原子等のアルカリ土類金属原子等の1種又は2種以上が好適である。上記有機アンモニウム基(有機アミン基)としては、エタノールアミン基、ジエタノールアミン基、トリエタノールアミン基等のアルカノールアミン基や、トリエチルアミン基が好適である。これらの中でも、ナトリウム塩の形態であることが好ましい。
上記単量体(a)としては、アクリル酸、アクリル酸ナトリウムが好ましく、アクリル酸がより好ましい。
When the structural unit (a) is in the form of a salt, X in the general formula (1) represents a metal atom, an ammonium group, or an organic amine group. As said metal atom, 1 type, or 2 or more types, such as alkali metal atoms, such as a lithium atom, a sodium atom, and a potassium atom; Alkaline earth metal atoms, such as a calcium atom and a magnesium atom, are suitable. As the organic ammonium group (organic amine group), an alkanolamine group such as an ethanolamine group, a diethanolamine group, or a triethanolamine group, or a triethylamine group is preferable. Among these, the form of sodium salt is preferable.
As said monomer (a), acrylic acid and sodium acrylate are preferable and acrylic acid is more preferable.
上記構成単位(b)は、上記一般式(2)で表される不飽和単量体(以下、単量体(b)ともいう。)に由来する1種又は2種以上のものであり、上記一般式(2)におけるR2〜R8、Y、M、AO及びnは、上述のものを表す。
上記R2、R3及びR4としては、R2、R3、R4の全てが水素原子、R2、R3が水素原子でR4がメチル基であることが好ましく、R2、R3、R4の全てが水素原子であることがより好ましい。
上記R5としては、−CH2−O−CH2−、−C(CH3)=CH−であることが好ましく、−CH2−O−CH2−であることがより好ましい。
上記R6及びR7としては、同一若しくは異なって、−OH、−SO3Mであることが好ましく、より好ましくは、R6が−OH、R7が−SO3Mである。Mとしては、ナトリウム原子、カリウム原子が好ましく、ナトリウム原子がより好ましい。
The structural unit (b) is one or more derived from an unsaturated monomer represented by the general formula (2) (hereinafter also referred to as monomer (b)), R 2 to R 8 , Y, M, AO and n in the above general formula (2) represent the above-mentioned ones.
As the R 2, R 3 and R 4, preferably R 2, R 3, all R 4 are hydrogen atoms, R 2, R 3 is R 4 a hydrogen atom is a methyl group, R 2, R 3 and R 4 are more preferably hydrogen atoms.
R 5 is preferably —CH 2 —O—CH 2 —, —C (CH 3 ) ═CH—, and more preferably —CH 2 —O—CH 2 —.
R 6 and R 7 are the same or different and are preferably —OH or —SO 3 M, and more preferably R 6 is —OH and R 7 is —SO 3 M. As M, a sodium atom and a potassium atom are preferable, and a sodium atom is more preferable.
上記Yとしては、−SO3M、−CHR6−CH2R7であることが好ましく、−CHR6−CH2R7であることがより好ましい。
上記Mとしては、上述した一般式(1)のXにおいて例示したものと同様のものが好適である。これらの中でも、ナトリウム原子、カリウム原子が好ましく、ナトリウム原子がより好ましい。
上記AOとしては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基が好ましい。より好ましくは、オキシエチレン基である。上記nとしては、3〜100が好ましく、より好ましくは、5〜50である。
上記R8の炭素数1〜30の炭化水素基としては、メチル基、エチル基等のアルキル基やフェニル基等のアリール基が好適である。好ましくは、メチル基、エチル基、フェニル基であり、より好ましくは、メチル基、フェニル基である。
Y is preferably —SO 3 M or —CHR 6 —CH 2 R 7 , and more preferably —CHR 6 —CH 2 R 7 .
As said M, the thing similar to what was illustrated in X of the general formula (1) mentioned above is suitable. Among these, a sodium atom and a potassium atom are preferable, and a sodium atom is more preferable.
As said AO, an oxyethylene group and an oxypropylene group are preferable. More preferably, it is an oxyethylene group. As said n, 3-100 are preferable, More preferably, it is 5-50.
The hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms of R 8 is preferably an alkyl group such as a methyl group or an ethyl group, or an aryl group such as a phenyl group. Preferred are a methyl group, an ethyl group, and a phenyl group, and more preferred are a methyl group and a phenyl group.
上記共重合体(1)は、(i)重量平均分子量(Mw)が、6万〜100万である。Mwが6万未満であると、キレート力が低下する等の結果、例えば、スケール防止剤や洗浄剤添加剤として使用した際に充分な効果が得られないおそれがあり、100万を超えると、分散力が低下する等の結果、例えば、スケール防止剤や洗浄剤添加剤として使用した際に充分な効果が得られないになるおそれがある。Mwとしては、8万〜50万が好ましく、より好ましくは、9〜30万である。
上記Mwの測定条件は、以下のとおりである。
The copolymer (1) has (i) a weight average molecular weight (Mw) of 60,000 to 1,000,000. When Mw is less than 60,000, as a result of decreasing chelating power, for example, there is a possibility that a sufficient effect may not be obtained when used as a scale inhibitor or a detergent additive. As a result of a decrease in the dispersion force, for example, there is a possibility that a sufficient effect cannot be obtained when used as a scale inhibitor or a detergent additive. As Mw, 80,000-500,000 are preferable, More preferably, it is 90-300,000.
The measurement conditions for Mw are as follows.
重量平均分子量(Mw)の測定方法
(1)GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定した。測定に用いたカラムはGF−7M HQ(昭和電工株式会社製)であり、移動相はリン酸水素二ナトリウム12水和物34.5g及びリン酸二水素ナトリウム2水和物46.2g(何れも試薬特級、以下測定に用いる試薬は全て特級を使用)に純水を加えて全量を5000gとし、その後0.45ミクロンのメンブランフィルターで濾過した水溶液を用いた。
Measuring method of weight average molecular weight (Mw) (1) It was measured by GPC (gel permeation chromatography). The column used for the measurement was GF-7MHQ (manufactured by Showa Denko KK), and the mobile phase was 34.5 g of disodium hydrogen phosphate dodecahydrate and 46.2 g of sodium dihydrogen phosphate dihydrate (any In addition, pure water was added to make a total amount of 5000 g, and an aqueous solution filtered through a 0.45 micron membrane filter was used.
(2)ポンプはL−7110(株式会社日立製作所製)を使用し、移動相の流量を0.5ml/分に設定して、検出器としてはUV(株式会社日立製作所製L−2400)で波長214nmとした。その際、カラム温度は35℃一定とした。
(3)更に検量線としては、ポリアクリル酸ナトリウム標準サンプル(創和科学株式会社製)を用いた。
(4)サンプルを移動相の溶媒で希釈し0.1質量%サンプル溶液を調製した。
(5)解析ソフトには、sic480II(昭和電工株式会社製)を用いた。これらにより共重合体の重量平均分子量を測定した。
(2) The pump uses L-7110 (manufactured by Hitachi, Ltd.), the mobile phase flow rate is set to 0.5 ml / min, and the detector is UV (L-2400, manufactured by Hitachi, Ltd.). The wavelength was 214 nm. At that time, the column temperature was kept constant at 35 ° C.
(3) Further, as a calibration curve, a sodium polyacrylate standard sample (manufactured by Sowa Kagaku Co., Ltd.) was used.
(4) A sample was diluted with a mobile phase solvent to prepare a 0.1% by mass sample solution.
(5) As analysis software, sic480II (manufactured by Showa Denko KK) was used. By these, the weight average molecular weight of the copolymer was measured.
上記共重合体(1)は、また、(ii)構成単位(b)の(モル%)×(Mw)の式により求められる値が、100万以上である。このような範囲とすることにより、構成単位(b)の割合が高くかつ分子量が高い共重合体とすることができ、例えば、スケール抑制剤として使用する場合、優れた効果を発揮することができる。好ましくは、150万以上であり、より好ましくは、200万以上である。 In the copolymer (1), the value obtained by the formula (ii) (mol%) × (Mw) of the structural unit (b) is 1 million or more. By setting it as such a range, it can be set as the copolymer with a high ratio of a structural unit (b), and a high molecular weight, for example, when using as a scale inhibitor, the outstanding effect can be exhibited. . Preferably, it is 1.5 million or more, more preferably 2 million or more.
上記共重合体(1)は、(iii)分子量分布(Mw/Mn)が、25未満である。分子量分布を25未満とすることにより、高い品質を有することからスケール防止剤、洗浄剤添加物等の各種用途に用いる場合に優れた基本性能を発揮することができる。好ましくは、24未満であり、より好ましくは、23未満である。 The copolymer (1) has (iii) a molecular weight distribution (Mw / Mn) of less than 25. When the molecular weight distribution is less than 25, high basic quality can be exhibited when used in various applications such as scale inhibitors and detergent additives. Preferably it is less than 24, more preferably less than 23.
上記共重合体(1)は、構成単位(a)と構成単位(b)との割合が、構成単位(a)70〜90モル%、構成単位(b)10〜30モル%であることが好ましい。
このように、上記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸系単量体由来の構成単位(a)、及び、上記一般式(2)で表される不飽和単量体由来の構成単位(b)を有する共重合体であって、上記共重合体は、構成単位(a)と構成単位(b)との割合が、構成単位(a)70〜95モル%、構成単位(b)5〜30モル%であり、重量平均分子量(Mw)が、6万〜100万であり、構成単位(b)の(モル%)×(Mw)の式により求められる値が、100万以上であり、分子量分布(Mw/Mn)が、25未満である共重合体もまた、本発明の好ましい形態の一つである。
上記割合として好ましくは、構成単位(a)72〜88モル%、構成単位(b)12〜28モル%であり、より好ましくは、構成単位(a)74〜86モル%、構成単位(b)14〜26モル%である。なお、上記割合は、(a)+(b)=100モル%とする場合のものであり、共重合体(1)が構成単位(a)及び構成単位(b)以外の構成単位を含んでいてもよい。
In the copolymer (1), the proportion of the structural unit (a) and the structural unit (b) is 70 to 90 mol% of the structural unit (a) and 10 to 30 mol% of the structural unit (b). preferable.
Thus, the structural unit (a) derived from the (meth) acrylic acid monomer represented by the general formula (1) and the unsaturated monomer represented by the general formula (2) A copolymer having a structural unit (b), wherein the copolymer has a proportion of the structural unit (a) to the structural unit (b) of 70 to 95 mol%, b) 5 to 30 mol%, the weight average molecular weight (Mw) is 60,000 to 1,000,000, and the value obtained by the formula of (mol%) × (Mw) of the structural unit (b) is 1,000,000. A copolymer having a molecular weight distribution (Mw / Mn) of less than 25 is also a preferred embodiment of the present invention.
The proportion is preferably 72 to 88 mol% of the structural unit (a) and 12 to 28 mol% of the structural unit (b), more preferably 74 to 86 mol% of the structural unit (a) and (b) of the structural unit. 14 to 26 mol%. In addition, the said ratio is a thing when it is set as (a) + (b) = 100 mol%, and a copolymer (1) contains structural units other than a structural unit (a) and a structural unit (b). May be.
上記その他の構成単位を構成する単量体(他の単量体(1))としては、上記単量体(a)及び単量体(b)と共重合可能な単量体であればよく、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等のビニルエーテル;エチレン、プロピレン等のα−オレフィン;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル等のハロゲン含有α,β−不飽和脂肪族炭化水素;スチレン、α−メチルスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウム、アクリロニトリル等のα,β−不飽和芳香族炭化水素等;N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニル−N−メチルホルムアミド、N−ビニル−N−メチルアセトアミド、N−ビニルオキサゾリン等のN−ビニル単量体;(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド等のアミド系単量体;イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸等の不飽和ジカルボン酸、これらの塩及びこれらの酸無水物;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル等の(メタ)アクリル酸エステル系単量体等の1種又は2種以上が好適である。
上記その他の構成単位の含有割合としては、全構成単位中、0〜20モル%であることが好適である。好ましくは、0〜10モル%であり、より好ましくは、0モル%である。
The monomer constituting the other structural unit (other monomer (1)) may be any monomer that can be copolymerized with the monomer (a) and the monomer (b). For example, vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate; vinyl ethers such as methyl vinyl ether and ethyl vinyl ether; α-olefins such as ethylene and propylene; and halogen-containing α, β-nots such as vinyl chloride, vinylidene chloride and vinyl fluoride Saturated aliphatic hydrocarbons; α, β-unsaturated aromatic hydrocarbons such as styrene, α-methylstyrene, sodium styrenesulfonate, acrylonitrile; N-vinylpyrrolidone, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N- N-vinyl simple substances such as vinyl-N-methylformamide, N-vinyl-N-methylacetamide, N-vinyloxazoline Amide monomers such as (meth) acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide; unsaturated dicarboxylic acids such as itaconic acid, fumaric acid, maleic acid, citraconic acid, salts thereof and the like Acid anhydride; (meth) acrylic such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate One type or two or more types such as acid ester monomers are preferred.
As a content rate of the said other structural unit, it is suitable that it is 0-20 mol% in all the structural units. Preferably, it is 0-10 mol%, More preferably, it is 0 mol%.
本発明はまた、上記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸系単量体由来の構成単位(a)、及び、上記一般式(2)で表される不飽和単量体由来の構成単位(b)を有する共重合体であって、上記共重合体は、重量平均分子量(Mw)が、6万〜100万であり、構成単位(b)の(モル%)×(Mw)の式により求められる値が、100万以上であり、残存単量体が、固形分100質量%に対し、2質量%未満である共重合体でもある。すなわち、上記共重合体は、構成単位(a)及び構成単位(b)を有し、(i)重量平均分子量(Mw)、(ii)構成単位(b)の(モル%)×(Mw)の式により求められる値、(iv)残存単量体が特定の範囲である共重合体(以下、共重合体(2)ともいう。)でもある。 The present invention is also derived from the structural unit (a) derived from the (meth) acrylic acid monomer represented by the general formula (1) and the unsaturated monomer represented by the general formula (2). The copolymer has a weight average molecular weight (Mw) of 60,000 to 1,000,000, and (mol%) of the structural unit (b) × (Mw). ) Is a copolymer which is 1 million or more and the residual monomer is less than 2% by mass with respect to 100% by mass of the solid content. That is, the copolymer has a structural unit (a) and a structural unit (b), and (i) weight average molecular weight (Mw), (ii) (mol%) of the structural unit (b) × (Mw) (Iv) a copolymer having a residual monomer in a specific range (hereinafter also referred to as copolymer (2)).
上記共重合体(2)が有する構成単位(a)及び構成単位(b)、(i)重量平均分子量(Mw)及び(ii)構成単位(b)の(モル%)×(Mw)の式により求められる値については、共重合体(1)において上述した範囲であることが好適である。
上記共重合体(2)はまた、(iv)残存単量体が、固形分100質量%に対し、2質量%未満である。残存単量体が2質量%以上であると、例えば、スケール防止剤や洗浄剤添加物等に使用した際に、残存単量体は不純物となることからコストパフォーマンスの低下を招くおそれがあり、更に、場合によっては性能に悪影響を及ぼすおそれがある。好ましくは、1.5質量%未満であり、より好ましくは、1.0質量%未満である。
The structural unit (a) and structural unit (b), (i) weight average molecular weight (Mw) and (ii) (mol%) of the structural unit (b) × (Mw) About the value calculated | required by (1), it is suitable that it is the range mentioned above in the copolymer (1).
In the copolymer (2), (iv) the residual monomer is less than 2% by mass relative to 100% by mass of the solid content. When the residual monomer is 2% by mass or more, for example, when used in a scale inhibitor or a detergent additive, the residual monomer becomes an impurity, which may cause a decrease in cost performance. In some cases, the performance may be adversely affected. Preferably, it is less than 1.5 mass%, More preferably, it is less than 1.0 mass%.
上記共重合体(2)においては、共重合体(2)が構成単位(a)と構成単位(b)とからなる場合、単量体(a)と単量体(b)を共重合することによっても得られるが、この場合、単量体(a)と単量体(b)の重合速度の遅い単量体が残存することになる。通常、単量体(a)の方が単量体(b)よりも重合速度が速いことから、単量体(b)が残存する。なお、固形分とは、共重合体(2)を製造した場合に、最終固形物として得られるものであり、共重合体、残存した単量体、その他の成分を含むものである。固形分の測定方法としては、例えば、重合反応が終了した時点での重合溶液の全部又は一部を120℃で2時間乾燥させ、その蒸発残分を測定して、下記式(1)より求めることができる。
固形分(%)=〔乾燥後の蒸発残分(g)/乾燥前の重合溶液の質量(g)〕×100 (式1)
上記重合反応が終了した時点とは、例えば、上述した各成分の滴下終了後であってもよいし、また、より具体的には、上述した各成分の滴下終了後、更に30分間、反応溶液を各成分滴下時の温度に保持(熟成)した後であってもよい。
In the copolymer (2), when the copolymer (2) is composed of the structural unit (a) and the structural unit (b), the monomer (a) and the monomer (b) are copolymerized. In this case, a monomer having a slow polymerization rate of the monomer (a) and the monomer (b) remains. Usually, monomer (a) has a higher polymerization rate than monomer (b), so monomer (b) remains. The solid content is obtained as a final solid when the copolymer (2) is produced, and includes a copolymer, a remaining monomer, and other components. As a method for measuring the solid content, for example, all or a part of the polymerization solution at the time when the polymerization reaction is completed is dried at 120 ° C. for 2 hours, the evaporation residue is measured, and obtained from the following formula (1). be able to.
Solid content (%) = [Evaporation residue after drying (g) / Mass of polymerization solution before drying (g)] × 100 (Formula 1)
The time point when the polymerization reaction is completed may be, for example, after completion of the dropping of each component described above, or more specifically, after the completion of the dropping of each component described above, the reaction solution is further added for 30 minutes. May be maintained (aged) at the temperature at the time of dropping each component.
上記共重合体(2)において、構成単位(a)と構成単位(b)との割合としては、共重合体(1)において例示した割合と同様の範囲であることが好ましい。このように、上記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸系単量体由来の構成単位(a)、及び、上記一般式(2)で表される不飽和単量体由来の構成単位(b)を有する共重合体であって、上記共重合体は、構成単位(a)と構成単位(b)との割合が、構成単位(a)70〜95モル%、構成単位(b)5〜30モル%であり、重量平均分子量(Mw)が、6万〜100万であり、構成単位(b)の(モル%)×(Mw)の式により求められる値が、100万以上であり、残存単量体が、固形分100質量%に対し、2質量%未満である共重合体もまた、本発明の好ましい形態の一つである。 In the copolymer (2), the proportion of the structural unit (a) and the structural unit (b) is preferably in the same range as the proportion exemplified in the copolymer (1). Thus, the structural unit (a) derived from the (meth) acrylic acid monomer represented by the general formula (1) and the unsaturated monomer represented by the general formula (2) A copolymer having a structural unit (b), wherein the copolymer has a proportion of the structural unit (a) to the structural unit (b) of 70 to 95 mol%, b) 5 to 30 mol%, the weight average molecular weight (Mw) is 60,000 to 1,000,000, and the value obtained by the formula of (mol%) × (Mw) of the structural unit (b) is 1,000,000. A copolymer in which the residual monomer is less than 2% by mass with respect to 100% by mass of the solid content is also one of the preferred embodiments of the present invention.
上記共重合体(1)又は(2)は、構成単位(a)及び構成単位(b)を上述した範囲で有するものであれば特に限定されないが、上記一般式(2)のYが、−SO3M、又は、−CHR6−CH2R7であり、R6及びR7のいずれか一方が−SO3Mであることが好ましい。より好ましくは、−CHR6−CH2R7であり、R6及びR7のいずれか一方が−SO3Mの場合であり、更に好ましくは、−CHR6−CH2R7であり、R6が−OHでR7が−SO3Mの場合である。 The copolymer (1) or (2) is not particularly limited as long as it has the structural unit (a) and the structural unit (b) in the range described above, but Y in the general formula (2) is − SO 3 M, or a -CHR 6 -CH 2 R 7, is preferably one of R 6 and R 7 are -SO 3 M. More preferably, it is —CHR 6 —CH 2 R 7 , and any one of R 6 and R 7 is —SO 3 M, more preferably —CHR 6 —CH 2 R 7 , R This is the case where 6 is —OH and R 7 is —SO 3 M.
上記共重合体(1)又は(2)において、上記一般式(2)のY及びR5の組み合わせとしては、Yが、−CHR6−CH2R7であり、R6が−OHでR7が−SO3Mの場合であり、すなわち、Yが、−CH(OH)−CH2SO3Mであり、R5が、−CH2−O−CH2−であることが好ましい。すなわち、構成単位(b)を構成する不飽和単量体(単量体(b))が、3−アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム(HAPS)であることが好ましい。HAPSを用いることで、共重合体分子中にスルホン酸基と水酸基を同時に導入することができ、例えば、スケール防止剤や洗浄剤添加剤として使用した際に優れた効果を発揮することができるという利点がある。 In the copolymer (1) or (2), as the combination of Y and R 5 in the general formula (2), Y is —CHR 6 —CH 2 R 7 , R 6 is —OH and R It is preferable that 7 is —SO 3 M, that is, Y is —CH (OH) —CH 2 SO 3 M, and R 5 is —CH 2 —O—CH 2 —. That is, the unsaturated monomer (monomer (b)) constituting the structural unit (b) is preferably sodium 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonate (HAPS). By using HAPS, a sulfonic acid group and a hydroxyl group can be simultaneously introduced into the copolymer molecule, and, for example, an excellent effect can be exhibited when used as a scale inhibitor or a detergent additive. There are advantages.
上記共重合体(1)及び(2)としては、上述した要件を満たすものであれば特に限定されず、上記単量体(a)及び単量体(b)の組み合わせとしては、上記例示の単量体(a)及び単量体(b)のなかから適宜選択することができるが、アクリル酸、HAPSの組み合わせ、アクリル酸ナトリウム、HAPSの組み合わせであることが好ましく、アクリル酸、HAPSの組み合わせがより好ましい。すなわち、上記共重合体(1)及び(2)としては、下記式(3); The copolymers (1) and (2) are not particularly limited as long as they satisfy the above-described requirements. The combination of the monomer (a) and the monomer (b) Although it can select suitably from a monomer (a) and a monomer (b), it is preferable that they are a combination of acrylic acid and HAPS, a sodium acrylate, and a combination of HAPS, and a combination of acrylic acid and HAPS Is more preferable. That is, as said copolymer (1) and (2), following formula (3);
(式中、m及びnは、構造単位の繰り返し数を表す整数である。)で表される構成単位を有するものであることが好ましい。
上記式(3)で表される構成単位としては、共重合体100質量%に対して、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%以上であることが更に好ましい。
(In the formula, m and n are integers representing the number of repeating structural units.) The structural unit is preferably represented.
The structural unit represented by the above formula (3) is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and 100% by mass or more with respect to 100% by mass of the copolymer. More preferably it is.
本発明は更に、上記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸系単量体由来の構成単位、及び、上記(メタ)アクリル酸系単量体よりも単独重合の重合速度が遅い単量体由来の構成単位を有し、重量平均分子量(Mw)が、6万〜100万である共重合体を製造する方法であって、上記製造方法は、(メタ)アクリル酸系単量体の全使用量のうち50質量%以上を重合溶液に逐次添加し、(メタ)アクリル酸系単量体の全逐次添加時間の45%経過時点以降に希釈水を重合溶液に添加する工程を含む共重合体の製造方法でもある。以降、製造方法(1)ともいう。 In the present invention, the structural unit derived from the (meth) acrylic acid monomer represented by the general formula (1) and the polymerization rate of homopolymerization are slower than those of the (meth) acrylic monomer. A method for producing a copolymer having a monomer-derived constitutional unit and having a weight average molecular weight (Mw) of 60,000 to 1,000,000, wherein the production method comprises a (meth) acrylic acid-based monomer The step of sequentially adding 50% by mass or more of the total use amount of the body to the polymerization solution, and adding dilution water to the polymerization solution after 45% of the total sequential addition time of the (meth) acrylic acid monomer It is also a method for producing a copolymer. Hereinafter, it is also referred to as manufacturing method (1).
上記共重合体は、(メタ)アクリル酸系単量体由来の構成単位(構成単位(a)とも言う。)と上記(メタ)アクリル酸系単量体よりも単独重合の重合速度が遅い単量体由来の構成単位(以降、構成単位(c)とも言う。)とを有するものであり、構成単位(a)としては、上述の単量体(a)から構成されることが好適である。
上記構成単位(c)としては、構成単位(a)を構成する単量体(a)よりも単独重合の重合速度が遅い単量体(以降、単量体(c)ともいう。)に由来するものであることが好ましい。なお、単量体(c)としては、単量体(a)より単独重合の重合速度が遅い(例えば、ラジカルの安定性や立体障害等により、ラジカル重合反応性が低い)ものが好ましく、単独重合しない単量体も含まれる。
The copolymer is a single unit having a lower rate of homopolymerization than a structural unit derived from a (meth) acrylic acid monomer (also referred to as a structural unit (a)) and the (meth) acrylic acid monomer. It has a structural unit derived from a monomer (hereinafter also referred to as a structural unit (c)), and the structural unit (a) is preferably composed of the monomer (a) described above. .
As said structural unit (c), it originates in the monomer (henceforth a monomer (c)) whose polymerization rate of homopolymerization is slower than the monomer (a) which comprises a structural unit (a). It is preferable that The monomer (c) is preferably a monomer having a slower rate of homopolymerization than the monomer (a) (for example, radical polymerization reactivity is low due to radical stability or steric hindrance). Monomers that do not polymerize are also included.
上記単量体(c)としては、例えば、上述の単量体(b)、これら以外の他の単量体(他の単量体(2))等の1種又は2種以上が好適である。
上記他の単量体(2)としては、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、これらの塩及びこれらの酸無水物等が好適である。なお、上記単量体(2)が塩の形態である場合、好適な例等については、上述と同様である。
As said monomer (c), 1 type (s) or 2 or more types, such as the above-mentioned monomer (b) and other monomers (other monomer (2)) other than these, are suitable, for example. is there.
As said other monomer (2), itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, these salts, these acid anhydrides, etc. are suitable. In addition, when the said monomer (2) is a salt form, about a suitable example etc., it is the same as that of the above-mentioned.
上記単量体(c)としてより好ましくは、単量体(b)、マレイン酸であり、更に好ましくは、単量体(b)である。上記単量体(c)が単量体(b)である場合の好ましい単量体(b)、単量体(a)と単量体(b)の好ましい組み合わせとしては、上述のとおりである。 The monomer (c) is more preferably a monomer (b) or maleic acid, and more preferably a monomer (b). Preferred monomers (b) when the monomer (c) is the monomer (b), and preferred combinations of the monomer (a) and the monomer (b) are as described above. .
上記共重合体の構成単位(a)と構成単位(c)との割合としては、構成単位(a)50〜90モル%、構成単位(c)10〜50モル%であることが好ましい。構成単位(c)が10モル%未満になると、共重合体としての優れた特性が発揮されず、また、構成単位(c)が50モル%を超えると重合反応性が悪い単量体の比率が大きすぎて高分子量の共重合体を得ることができない。より好ましくは、構成単位(a)60〜85モル%、構成単位(c)15〜40モル%であり、更に好ましくは、構成単位(a)70〜80モル%、構成単位(c)20〜30モル%である。
上記共重合体において、重量平均分子量(Mw)については、共重合体(1)において上述したとおりである。
The proportions of the structural unit (a) and the structural unit (c) of the copolymer are preferably 50 to 90 mol% of the structural unit (a) and 10 to 50 mol% of the structural unit (c). When the structural unit (c) is less than 10 mol%, excellent properties as a copolymer are not exhibited, and when the structural unit (c) exceeds 50 mol%, the ratio of the monomer having poor polymerization reactivity. Is too large to obtain a high molecular weight copolymer. More preferably, they are 60-85 mol% of structural units (a), 15-40 mol% of structural units (c), More preferably, 70-80 mol% of structural units (a), 20-20 of structural units (c) 30 mol%.
In the copolymer, the weight average molecular weight (Mw) is as described above for the copolymer (1).
上記共重合体の製造方法は、(メタ)アクリル酸系単量体の全使用量のうち50質量%以上を重合溶液に逐次添加することが好ましい。50質量%以上を重合溶液に逐次添加することにより、単独重合の重合速度が速い(メタ)アクリル酸系単量体(単量体(a))のみが重合することなく、好適な共重合体を得ることができる。逐次添加する量としては、単量体(a)中、60質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、全量を逐次添加することが最も好ましい。なお、単量体(a)の全量を逐次添加しない場合、逐次添加しない単量体(a)は、予め反応容器に仕込んでおくことが好ましい。 In the method for producing the copolymer, it is preferable that 50% by mass or more of the total amount of the (meth) acrylic acid monomer is sequentially added to the polymerization solution. By sequentially adding 50% by mass or more to the polymerization solution, a suitable copolymer can be obtained without polymerizing only the (meth) acrylic acid monomer (monomer (a)) having a high polymerization rate of homopolymerization. Can be obtained. The amount to be added sequentially is preferably 60% by mass or more, more preferably 80% by mass or more in the monomer (a), and most preferably the whole amount is added sequentially. In addition, when not adding the whole quantity of monomer (a) sequentially, it is preferable to prepare the monomer (a) which is not added sequentially in a reaction container previously.
上記単量体(a)の添加方法としては、滴下、スプレー噴霧、重合溶液中に投入口を設けた液中フィード等を好適に用いることができ、中でも、設備の初期投資やメンテナンスの容易さ等の点から、滴下により添加することが好ましい。
上記単量体(a)の添加速度としては、製造設備の規模等によって適宜設定することができ、添加時間中変更してもよく、一定であってもよいが、分子量分布の狭い好適な共重合体を得るためには、添加速度は一定であることが好ましい。
上記単量体(a)の添加時間としては、反応条件により適宜設定することができるが、例えば、単量体(a)の添加を開始する時点を基準として、30〜300分であることが好ましい。より好ましくは、45〜180分であり、更に好ましくは、60〜120分である。
As the method for adding the monomer (a), dripping, spraying, submerged feed provided with a charging port in the polymerization solution, etc. can be suitably used. From the viewpoint of the above, it is preferable to add by dropping.
The addition rate of the monomer (a) can be appropriately set depending on the scale of production equipment, etc., may be changed during the addition time, may be constant, but is suitable for a narrow molecular weight distribution. In order to obtain a polymer, the addition rate is preferably constant.
The addition time of the monomer (a) can be appropriately set depending on the reaction conditions. For example, the addition time of the monomer (a) is 30 to 300 minutes on the basis of the time when the addition of the monomer (a) is started. preferable. More preferably, it is 45-180 minutes, More preferably, it is 60-120 minutes.
上記製造方法は、(メタ)アクリル酸系単量体の全逐次添加時間の45%経過時点以降に希釈水を重合溶液に添加することが好ましい。希釈水をこのように添加することにより、高分子量の共重合体の生成に伴い粘度が上昇する重合反応後半に、重合系の粘度を減少させ、重合溶液の運動が制限されてゲル化物が生成しやすい、重合容器壁面近くの重合系液面の上昇速度をアップさせることができる。このため、重合溶液の攪拌のみでは充分には抑制できないおそれのある製造装置へのゲル化物の付着を効果的に抑制することができる。 In the above production method, it is preferable to add dilution water to the polymerization solution after 45% of the total sequential addition time of the (meth) acrylic acid monomer. By adding dilution water in this way, the viscosity of the polymerization reaction is increased in the latter half of the polymerization reaction, where the viscosity increases with the formation of a high molecular weight copolymer, and the movement of the polymerization solution is restricted to produce a gelled product. It is possible to increase the rising speed of the liquid surface of the polymerization system near the polymerization vessel wall. For this reason, it is possible to effectively suppress the adhesion of the gelled product to the production apparatus that may not be sufficiently suppressed only by stirring the polymerization solution.
上記希釈水の添加時間としては、単量体(a)の全逐次添加時間の50%経過時点以降であることがより好ましく、55%経過時点以降であることが更に好ましい。
上記希釈水の添加量としては、重合総仕込み量に対して、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましい。上記希釈水としては、イオン交換水、蒸留水等が好適である。
上記希釈水添加方法としては、上述の単量体(a)の添加方法と同様である。
The addition time of the dilution water is more preferably after 50% of the total sequential addition time of the monomer (a), and more preferably after 55%.
The addition amount of the dilution water is preferably 5% by mass or more and more preferably 10% by mass or more with respect to the total amount of polymerization. As said dilution water, ion-exchange water, distilled water, etc. are suitable.
The dilution water addition method is the same as the monomer (a) addition method described above.
上記製造方法においては、希釈水の添加に加えて、重合溶液を攪拌することが好ましい。重合溶液を攪拌することにより、重合物が反応容器の壁に固着するのを防ぐことができ、製造装置へのゲル化物の付着が抑制される。
上記攪拌装置としては、攪拌翼に代表されるモーター駆動型、シェイカー等に代表される面駆動型、噴射衝突型、超音波分散型、モーションレスミキサー等を利用することができる。中でも設備の初期投資やメンテナンスの容易さ等の点から、攪拌翼を使用することが好ましい。なお、攪拌速度は、装置の規模等によって適宜設定することができる。攪拌は、一時的に、又は、連続的にすることができるが、ゲル化物の付着の抑制、反応の促進の観点から、連続的に反応時間中継続して行うことが好ましい。
In the above production method, it is preferable to stir the polymerization solution in addition to the addition of dilution water. By stirring the polymerization solution, it is possible to prevent the polymer from adhering to the wall of the reaction vessel, and the adhesion of the gelled product to the production apparatus is suppressed.
As the stirring device, a motor drive type represented by a stirring blade, a surface drive type represented by a shaker or the like, a jet collision type, an ultrasonic dispersion type, a motionless mixer, or the like can be used. Among them, it is preferable to use a stirring blade from the viewpoint of initial investment of equipment and ease of maintenance. The stirring speed can be set as appropriate depending on the scale of the apparatus. Stirring can be performed temporarily or continuously, but it is preferable that the stirring is continuously performed during the reaction time from the viewpoint of suppressing the adhesion of the gelled product and promoting the reaction.
上述したように、上記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸系単量体由来の構成単位(a)、及び、上記(メタ)アクリル酸系単量体よりも単独重合の重合速度が遅い単量体由来の構成単位(c)を有し、構成単位(a)と構成単位(c)との割合が、構成単位(a)50〜90モル%、構成単位(c)10〜50モル%であり、重量平均分子量(Mw)が、6万〜100万である共重合体を製造する方法であって、上記製造方法は、(メタ)アクリル酸系単量体の全使用量のうち50質量%以上を重合溶液に逐次添加し、(メタ)アクリル酸系単量体の全逐次添加時間の45%経過時点以降に希釈水を重合溶液に添加する工程を含む共重合体の製造方法もまた、本発明の好ましい形態の一つである。 As described above, the structural unit (a) derived from the (meth) acrylic acid monomer represented by the general formula (1) and the polymerization of homopolymerization than the (meth) acrylic acid monomer. It has a structural unit (c) derived from a monomer having a low speed, and the proportion of the structural unit (a) to the structural unit (c) is 50 to 90 mol% of the structural unit (a) and the structural unit (c) 10 Is a method for producing a copolymer having a weight average molecular weight (Mw) of 60,000 to 1,000,000, wherein the production method comprises all use of a (meth) acrylic monomer A copolymer comprising a step of sequentially adding 50% by mass or more of the amount to the polymerization solution and adding dilution water to the polymerization solution after 45% of the total sequential addition time of the (meth) acrylic monomer This manufacturing method is also one of the preferred embodiments of the present invention.
本発明の製造方法は、また、開始剤と希釈水とを重合溶液に添加する工程を含むことが好ましい。上記開始剤は、予め反応容器に仕込んでおいてもよいが、反応過程で重合溶液に逐次添加することが好ましい。逐次添加量としては、使用する開始剤のうち、60質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、全量を逐次添加することが最も好ましい。上記開始剤の添加方法としては、上述の単量体(a)の添加方法と同様である。 The production method of the present invention preferably includes a step of adding an initiator and dilution water to the polymerization solution. The initiator may be charged in the reaction vessel in advance, but it is preferable to sequentially add to the polymerization solution during the reaction process. As the sequential addition amount, among the initiators used, 60% by mass or more is preferable, 80% by mass or more is more preferable, and it is most preferable to add the entire amount sequentially. The method for adding the initiator is the same as the method for adding the monomer (a) described above.
上記開始剤の添加速度としては、希釈水添加開始時間の15分前の時点での開始剤の添加速度を基準として、希釈水添加開始時間の15分経過以降における開始剤の添加速度を1.5〜5倍にすることが好適である。このように添加速度を変化させることにより、重合反応性が低い単量体(単量体(c))の残存を少なくすることができる。希釈水添加開始時間の15分経過以降における開始剤の添加速度としては、1.5〜5倍が好ましく、2〜4.5倍がより好ましく、2.5〜4倍が更に好ましい。 As the addition rate of the initiator, the addition rate of the initiator after the lapse of 15 minutes of the dilution water addition start time is defined as 1. on the basis of the addition rate of the initiator 15 minutes before the dilution water addition start time. It is preferable to use 5 to 5 times. By changing the addition rate in this way, it is possible to reduce the remaining monomer (monomer (c)) having low polymerization reactivity. The addition rate of the initiator after 15 minutes of the dilution water addition start time is preferably 1.5 to 5 times, more preferably 2 to 4.5 times, and even more preferably 2.5 to 4 times.
上記希釈水の添加時間としては、単量体(a)を逐次添加する場合は、上述した場合と同様である。単量体(a)を逐次添加しない場合は、単量体(a)と単量体(c)と開始剤とが最初に反応容器に仕込まれた時点を「反応開始時」として、単量体の残存量が低減しなくなる合点を「反応終了時」とすると、「反応開始時」から「反応終了時」までの全反応時間の45%経過時点以降に希釈水を添加することが好ましく、50%経過時点以降であることがより好ましい。
上記希釈水は、上述したものと同様である。
The addition time of the dilution water is the same as that described above when the monomer (a) is added sequentially. When the monomer (a) is not added sequentially, the time when the monomer (a), the monomer (c) and the initiator are initially charged in the reaction vessel is defined as “at the start of the reaction”. When the point at which the remaining amount of the body does not decrease is “at the end of reaction”, it is preferable to add dilution water after 45% of the total reaction time from “at the start of reaction” to “at the end of reaction”, More preferably, it is after 50% has elapsed.
The dilution water is the same as described above.
上記開始剤としては特に限定されず、例えば、2,2´−アゾビス(2−アミノプロパン)塩酸塩、2,2´−アゾビス〔2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−プロピオンアミド〕等のアゾ化合物;過酸化水素、tert−ブチルヒドロキシパーオキシド等の過酸化物等の1種又は2種以上を使用することができる。中でも、重合率向上、残存単量体量低減の点から、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩を用いることが好ましい。
上記重合開始剤の使用量としては特に限定されず、例えば、全単量体成分100質量%に対し、下限が0.001質量%、上限が10質量%とすることが好適である。
The initiator is not particularly limited, and examples thereof include 2,2′-azobis (2-aminopropane) hydrochloride and 2,2′-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) -propionamide]. 1 type, or 2 or more types, such as peroxides, such as hydrogen peroxide and tert- butylhydroxy peroxide, can be used. Among these, it is preferable to use a persulfate such as sodium persulfate, potassium persulfate, or ammonium persulfate from the viewpoint of improving the polymerization rate and reducing the amount of residual monomer.
It does not specifically limit as the usage-amount of the said polymerization initiator, For example, it is suitable that a minimum is 0.001 mass% and an upper limit is 10 mass% with respect to 100 mass% of all the monomer components.
上記一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸系単量体由来の構成単位、及び、上記(メタ)アクリル酸系単量体よりも単独重合の重合速度が遅い単量体由来の構成単位を有し、重量平均分子量(Mw)が、6万〜100万である共重合体を製造する方法であって、上記製造方法は、開始剤と希釈水とを重合溶液に添加する工程を含み、希釈水添加開始時間の15分前の時点での開始剤の添加速度を基準として、希釈水添加開始時間の15分経過以降における開始剤の添加速度を1.5〜5倍にする共重合体の製造方法もまた、本発明の一つである。以降、製造方法(2)ともいう。 The structural unit derived from the (meth) acrylic acid monomer represented by the general formula (1), and the monomer derived from a monomer having a slower polymerization rate than the (meth) acrylic acid monomer. A method for producing a copolymer having a structural unit and having a weight average molecular weight (Mw) of 60,000 to 1,000,000, wherein the production method comprises adding an initiator and dilution water to a polymerization solution. And the addition rate of the initiator after 15 minutes of the dilution water addition start time is increased 1.5 to 5 times based on the addition rate of the initiator at the time 15 minutes before the dilution water addition start time A method for producing a copolymer is also one aspect of the present invention. Hereinafter, it is also referred to as manufacturing method (2).
上記製造方法(2)においては、(メタ)アクリル酸系単量体由来の構成単位(a)と(メタ)アクリル酸系単量体よりも単独重合の重合速度が遅い単量体由来の構成単位(c)との割合としては、製造方法(1)において例示した割合と同様の範囲であることが好ましい。このように、一般式(1)で表される(メタ)アクリル酸系単量体由来の構成単位(a)、及び、上記(メタ)アクリル酸系単量体よりも単独重合の重合速度が遅い単量体由来の構成単位(c)を有し、構成単位(a)と構成単位(c)との割合が、構成単位(a)50〜90モル%、構成単位(c)10〜50モル%であり、重量平均分子量(Mw)が、6万〜100万である共重合体を製造する方法であって、上記製造方法は、開始剤と希釈水とを重合溶液に添加する工程を含み、希釈水添加開始時間の15分前の時点での開始剤の添加速度を基準として、希釈水添加開始時間の15分経過以降における開始剤の添加速度を1.5〜5倍にする共重合体の製造方法もまた、本発明の好ましい形態の一つである。 In the production method (2), the constitutional unit derived from the (meth) acrylic acid monomer and the monomer derived from a monomer having a slower polymerization rate than the (meth) acrylic acid monomer. The ratio with the unit (c) is preferably in the same range as the ratio exemplified in the production method (1). Thus, the structural unit (a) derived from the (meth) acrylic acid monomer represented by the general formula (1) and the polymerization rate of homopolymerization than the above (meth) acrylic acid monomer are higher. It has a structural unit (c) derived from a slow monomer, and the proportion of the structural unit (a) to the structural unit (c) is 50 to 90 mol% of the structural unit (a) and 10 to 50 structural unit (c). It is a method for producing a copolymer having a mol% and a weight average molecular weight (Mw) of 60,000 to 1,000,000, wherein the production method comprises a step of adding an initiator and dilution water to a polymerization solution. In addition, the initiator addition rate after 15 minutes of the dilution water addition start time is 1.5 to 5 times based on the initiator addition rate 15 minutes before the dilution water addition start time. A method for producing a polymer is also one of the preferred embodiments of the present invention.
本発明の製造方法(1)、(2)は、それぞれ独立に実施することができるが、両方を実施する形態がより好ましい。両方を実施することにより、単量体(a)を逐次添加し、重合後半より希釈水を加え、開始剤滴下速度を上げることとなるため、短時間で、しかも製造装置へのゲル化物の付着といった問題を起こさずに、分子量分布が比較的狭く、残存単量体の少ない共重合体を得ることができ、スケール抑制剤や洗浄剤添加物等として、優れた基本性能を有する共重合体とすることができる。 Production methods (1) and (2) of the present invention can be carried out independently, but a form in which both are carried out is more preferred. By carrying out both, the monomer (a) is added sequentially, dilution water is added from the latter half of the polymerization, and the initiator dropping rate is increased, so that the gelled product adheres to the production apparatus in a short time. Copolymer having a relatively narrow molecular weight distribution and a small amount of residual monomer, and having excellent basic performance as a scale inhibitor, detergent additive, etc. can do.
上記製造方法(1)及び/又は(2)において、重合反応が終了した時点での重合溶液中の固形分濃度が30質量%以上であることが好ましい。固形分、固形分の測定方法、重合反応が終了した時点としては、上述と同様である。固形分濃度は、上述と同様にして求めることができる。
上記固形分濃度が30質量%未満であると、単量体(c)として、重合反応性の低いアリル系等の単量体を用いた場合、得られる共重合体が充分には高分子量化できないおそれがあるが、固形分濃度を30質量%以上とすると、重合反応性の低いアリル系等の単量体に由来する構成単位を有する共重合体を高分子量化することができる。すなわち、重合系中の単位時間当たりの単量体濃度を高くすることでより高分子量の共重合体を製造することが可能である。より好ましくは、34質量%以上であり、更に好ましくは、38質量%以上である。
In the said manufacturing method (1) and / or (2), it is preferable that solid content concentration in the polymerization solution at the time of superposing | polymerizing reaction is 30 mass% or more. The solid content, the method for measuring the solid content, and the time when the polymerization reaction is completed are the same as described above. The solid content concentration can be determined in the same manner as described above.
When the solid content concentration is less than 30% by mass, when the monomer (c) is an allyl monomer having low polymerization reactivity, the resulting copolymer has a sufficiently high molecular weight. Although it may not be possible, when the solid content concentration is 30% by mass or more, a copolymer having a structural unit derived from an allylic monomer having low polymerization reactivity can be increased in molecular weight. That is, it is possible to produce a higher molecular weight copolymer by increasing the monomer concentration per unit time in the polymerization system. More preferably, it is 34 mass% or more, More preferably, it is 38 mass% or more.
上記製造方法(1)及び(2)においては、重合方法として、例えば、溶液重合やバルク重合、懸濁重合、乳化重合等の通常用いられる方法で行うことができ、特に限定されるものではない。しかし、重合体の種類が水溶性重合体である場合や水系の重合方法に適応させた場合に、本発明の効果が最も顕著であるので、溶液重合であることが好ましい。
共重合反応の際の溶媒としては、特に限定されず、例えば、水や、イソプロピルアルコール等の炭素原子数1〜4の低級アルコールを用いることが好ましく、これらは単独溶媒であっても混合溶媒であってもよい。中でも、脱溶剤工程を省略できる点で、水を溶媒に用いることがより好適である。
In the said manufacturing method (1) and (2), it can carry out by the method used normally, such as solution polymerization, bulk polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, etc. as a polymerization method, It does not specifically limit. . However, when the type of the polymer is a water-soluble polymer or when the polymer is adapted to an aqueous polymerization method, the effect of the present invention is most remarkable, and thus solution polymerization is preferable.
The solvent for the copolymerization reaction is not particularly limited. For example, it is preferable to use water or a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms such as isopropyl alcohol. These may be a single solvent or a mixed solvent. There may be. Especially, it is more suitable to use water for a solvent at the point which can skip a solvent removal process.
重合体の製造は、安全性の面と、経済性の観点から、水系溶媒で、高温下、なるべくは沸点近傍で行うことが一般的である。そのため、除熱能力の悪化は、直ちに激しい発泡、すなわち、激しい沸騰状態を招き、攪拌効果が失われて、終には反応液が重合釜からあふれ、重合自体の続行が不可となってしまうと言う問題を引き起こす。近年は、生産効率を高める関係上、原料濃度を高くする傾向にあり、なおさら、激しい発泡、すなわち、激しい沸騰状態を招きやすくなって来た。本発明においては、上述の構成よりなることから、これらの問題を生じることなく、好適に共重合体を製造することができる。 The production of the polymer is generally carried out with an aqueous solvent at a high temperature, preferably in the vicinity of the boiling point, from the viewpoints of safety and economy. Therefore, the deterioration of the heat removal capability immediately causes severe foaming, that is, a severe boiling state, the stirring effect is lost, and eventually the reaction liquid overflows from the polymerization vessel, making it impossible to continue the polymerization itself. Cause a problem to say. In recent years, there has been a tendency to increase the raw material concentration in order to increase production efficiency, and it has become more likely to cause severe foaming, that is, intense boiling. In this invention, since it consists of the above-mentioned structure, a copolymer can be manufactured suitably, without producing these problems.
上記共重合反応において、共重合の際の反応温度としては特に限定はされないが、例えば、50〜150℃とすることが好適である。50℃未満であると、共重合反応性が充分とはならず、未反応の単量体を充分に低減することができないおそれがあり、150℃を超えると、副反応を充分に抑制することができず、反応制御を簡便にすることができないおそれがある。より好ましくは、70〜120℃であり、最も好ましくは、80〜110℃である。なお、上記共重合反応は、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行ってもよいし、大気下で行ってもよい。また、重合溶液のpHとしては、特に限定されないが、例えば、pH5未満の条件で行うことが好適である。pH5未満とすることで、単量体(a)の重合反応性が向上し、より高分子量の共重合体が得られやすくなる。pH4.5未満であることがより好ましい。 In the said copolymerization reaction, although it does not specifically limit as reaction temperature in the case of copolymerization, For example, it is suitable to set it as 50-150 degreeC. If it is less than 50 ° C, the copolymerization reactivity may not be sufficient, and unreacted monomers may not be sufficiently reduced. If it exceeds 150 ° C, side reactions are sufficiently suppressed. There is a possibility that reaction control cannot be simplified. More preferably, it is 70-120 degreeC, Most preferably, it is 80-110 degreeC. In addition, the said copolymerization reaction may be performed in inert gas atmosphere, such as nitrogen and argon, and may be performed in air | atmosphere. In addition, the pH of the polymerization solution is not particularly limited, but for example, it is preferable to perform the polymerization under a condition of less than pH 5. When the pH is less than 5, the polymerization reactivity of the monomer (a) is improved, and a higher molecular weight copolymer is easily obtained. More preferably, the pH is less than 4.5.
本発明の製造方法における好ましい実施形態としては、(1)必要に応じて水等の重合溶媒や構成単位(c)を構成する単独重合速度の遅い単量体(単量体(c))を初期仕込みとして、反応容器に仕込む工程、(2)(メタ)アクリル酸系単量体(単量体(a))、開始剤、及び、必要に応じて上記単量体(c)を逐次添加する工程、(3)希釈水を添加する工程、(4)開始剤の添加速度を上昇する工程、の順に操作を行う実施形態が挙げられる。
上記(2)工程における単量体(a)等の添加速度、上記(3)の工程における水の添加速度、添加開始時点、上記(4)の工程における開始剤の添加速度の上昇時点としては、上述したものが好適である。
As a preferred embodiment in the production method of the present invention, (1) a monomer having a slow homopolymerization rate (monomer (c)) constituting a polymerization solvent such as water or the structural unit (c) as necessary. Step of charging into reaction vessel as initial charge, (2) (meth) acrylic acid monomer (monomer (a)), initiator, and if necessary, monomer (c) is added sequentially Embodiment which performs operation in order of the process to perform, (3) The process of adding dilution water, (4) The process of increasing the addition rate of an initiator is mentioned.
The addition rate of the monomer (a) and the like in the step (2), the addition rate of water in the step (3), the start point of addition, and the rise time of the addition rate of the initiator in the step (4) The above-described ones are preferable.
本発明はまた、上記共重合体を含んでなるスケール防止剤又は洗浄剤添加物でもある。このような共重合体としては、上述の共重合体(1)及び(2)の少なくとも一つを含むものであればよく、また、含有量としては、用途に応じて適宜設定することができる。 The present invention is also a scale inhibitor or a detergent additive comprising the above copolymer. As such a copolymer, what is necessary is just to contain at least one of the above-mentioned copolymers (1) and (2), and as content, it can set suitably according to a use. .
本発明の(メタ)アクリル酸系共重合体及びその製造方法は、上述の構成よりなり、スケール防止剤、洗浄剤添加物等として活用することができる有用な工業原料の一つである(メタ)アクリル酸系共重合体及び生産性に優れた(メタ)アクリル酸系共重合体の製造方法である。 The (meth) acrylic acid copolymer of the present invention and the method for producing the same are one of useful industrial raw materials that have the above-described configuration and can be used as scale inhibitors, detergent additives, and the like (meta). ) A method for producing an acrylic acid copolymer and a (meth) acrylic copolymer excellent in productivity.
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “mass%”.
実施例1
還流冷却器、攪拌機を備えた容量25LのSUS製反応容器に、40質量%3−アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液(以下、40%HAPSと略す)6024gを装入し、攪拌下で沸点還流状態まで昇温した。次いで攪拌下、沸点還流状態の重合反応系中に、80質量%アクリル酸水溶液(以下、80%AAと略す)5670gと40%HAPS:6024g、15質量%過硫酸ナトリウム水溶液(以下、15%NaPSと略す)2128g(単量体成分中の単量体1モルに対して3.8gに相当)を滴下した。80%AAの添加を開始する時点を基準(0分)として、80%AAを0分〜90分の間、40%HAPSを0分〜60分の間、それぞれ一定速度で滴下した。開始剤である15%NaPSは、添加速度9.7g/分で滴下し、開始55分で添加速度を3倍の29.1g/分に変更し、0分〜110分の間滴下した。次いで、脱イオン水(希釈水)4940gを50分〜90分の間、一定速度で滴下した。それぞれ別個のノズルから滴下し、反応液は、攪拌下、沸点還流状態に保った。なお、80%AAの滴下時間に対して56%経過時点から水の滴下を開始したことになる。
Example 1
A SUS reaction vessel having a capacity of 25 L equipped with a reflux condenser and a stirrer was charged with 6024 g of a 40% by mass aqueous sodium 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonate (hereinafter abbreviated as 40% HAPS) under stirring. The temperature was raised to the boiling point reflux state. Next, in a polymerization reaction system under a boiling point reflux state with stirring, 5670 g of an 80% by mass acrylic acid aqueous solution (hereinafter abbreviated as 80% AA) and 40% HAPS: 6024 g, a 15% by mass sodium persulfate aqueous solution (hereinafter, 15% NaPS). 2128 g (corresponding to 3.8 g with respect to 1 mol of the monomer in the monomer component) was added dropwise. 80% AA was added dropwise at a constant rate from 0 minutes to 90 minutes and 40% HAPS was added from 0 minutes to 60 minutes, with the time point at which addition of 80% AA was started as a reference (0 minutes). 15% NaPS, which is an initiator, was dropped at an addition rate of 9.7 g / min, the addition rate was changed to 39.1 g / min, which was tripled at 55 minutes, and dropped from 0 to 110 minutes. Next, 4940 g of deionized water (diluted water) was added dropwise at a constant rate for 50 minutes to 90 minutes. The solution was dropped from separate nozzles, and the reaction solution was kept at the boiling point reflux state with stirring. In addition, the dripping of water was started from the time of 56% lapse with respect to the dripping time of 80% AA.
上記15%NaPSの滴下終了後、更に30分間、上記反応液を沸点還流状態に保持(熟成)し、重合を完結させた。重合反応が終了した時点(80%AAの添加を開始してから140分)で、反応容器にゲルの付着はなく、また、重合溶液中の固形分濃度は、40質量%であった。残存単量体(残存HAPS)は、固形分100質量%に対し、0.9質量%であった。得られた共重合体(共重合体(A))の重量平均分子量は95000であり、分子量分布は21.9であった。 After completion of the dropwise addition of 15% NaPS, the reaction solution was kept (ripened) at the boiling point reflux for 30 minutes to complete the polymerization. When the polymerization reaction was completed (140 minutes after starting the addition of 80% AA), no gel adhered to the reaction vessel, and the solid content concentration in the polymerization solution was 40% by mass. The residual monomer (residual HAPS) was 0.9% by mass with respect to 100% by mass of the solid content. The obtained copolymer (copolymer (A)) had a weight average molecular weight of 95,000 and a molecular weight distribution of 21.9.
比較例1
還流冷却器、攪拌機を備えた容量25LのSUS製反応容器に、酸型の40質量%3−アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液(以下、酸型40%HAPSと略す)8372g、80%AA:4662g、開始剤である35質量%過酸化水素(以下、35%HPと略す)980g、イオン交換水:10360gを装入し、攪拌下で沸点還流状態まで昇温した。次いで4時間沸点還流状態で重合させた。
4時間後、反応容器にゲルの付着が見られ、また、重合溶液中の固形分濃度は、30質量%であった。残存単量体(残存HAPS)は、固形分100質量%に対し、15質量%であった。得られた共重合体(共重合体(B))の重量平均分子量は、102000であり、分子量分布は、35.1であった。
Comparative Example 1
In a 25 L SUS reaction vessel equipped with a reflux condenser and a stirrer, 8372 g of acid type 40 mass% sodium 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonate (hereinafter abbreviated as acid type 40% HAPS) 8372 g, 80% AA: 4662 g, 35 mass% hydrogen peroxide (hereinafter abbreviated as 35% HP) 980 g as an initiator, and ion exchange water: 10360 g were charged, and the temperature was raised to a boiling point reflux state with stirring. Subsequently, it was polymerized at the boiling point reflux condition for 4 hours.
After 4 hours, gel adhesion was observed in the reaction vessel, and the solid content concentration in the polymerization solution was 30% by mass. The residual monomer (residual HAPS) was 15% by mass relative to 100% by mass of the solid content. The weight average molecular weight of the obtained copolymer (copolymer (B)) was 102000, and the molecular weight distribution was 35.1.
比較例2
水の滴下を行わない他は、実施例1と同様に行った。80%AAの滴下を開始してから70分後の反応容器には、ゲルの付着が見られ、また、重合溶液中の固形分濃度は、50質量%であった。残存単量体(残存HAPS)は、固形分100質量%に対し、2.4質量%であった。得られた共重合体(共重合体(C))の重量平均分子量は、128000であり、分子量分布は、30.6であった。
Comparative Example 2
The same procedure as in Example 1 was performed except that no water was dropped. Gel adhesion was observed in the reaction vessel 70 minutes after the start of dropping of 80% AA, and the solid content concentration in the polymerization solution was 50% by mass. The residual monomer (residual HAPS) was 2.4% by mass relative to 100% by mass of the solid content. The weight average molecular weight of the obtained copolymer (copolymer (C)) was 128000, and the molecular weight distribution was 30.6.
(スケール抑制能)
下記方法により、実施例1及び比較例1、2で得られた共重合体(A)〜(C)のスケール抑制能を評価した。
〔スケール抑制能試験〕
250mlの内容積のポリプロピレン製容器にシリカ濃度=210mg/L(SiO2換算、メタケイ酸ナトリウム・9水和物で調整)、マグネシウム濃度=200mg/L(CaCO3換算、硫酸マグネシウム・7水和物で調整)、Mアルカリ度=500mg/L(CaCO3換算、炭酸水素ナトリウムで調整)の試験水と、添加濃度を固形分換算で100mg/Lとなるように共重合体とを入れ、pH8.5、全量が200mlになるように調製した。この溶液を、密閉可能な120mlの内容積のポリプロピレン製容器中に空気が混入しないように仕込んで密閉し、60℃で40時間静置した。その後、0.1μmメンブランフィルターを用いてろ過し、プラズマ発光分光分析装置(ICP)(セイコー電子工業株式会社製SPS4000)を使用して、ろ液のSi濃度を定量し、SiO2濃度に換算して、下記式によりスケール抑制率(%)を算出した。
(Scale suppression ability)
The scale inhibiting ability of the copolymers (A) to (C) obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 was evaluated by the following method.
[Scale inhibition test]
Silica concentration = 210 mg / L (SiO 2 equivalent, adjusted with sodium metasilicate · 9 hydrate), magnesium concentration = 200 mg / L (CaCO 3 equivalent, magnesium sulfate · 7 hydrate) in a polypropylene container with an internal volume of 250 ml ), M alkalinity = 500 mg / L (CaCO 3 conversion, adjusted with sodium hydrogen carbonate) test water and a copolymer so that the added concentration is 100 mg / L in terms of solid content, and pH 8. 5. The total amount was adjusted to 200 ml. This solution was sealed in a polypropylene container having an internal volume of 120 ml that could be sealed so that air was not mixed therein, and was allowed to stand at 60 ° C. for 40 hours. It was filtered through a 0.1μm membrane filter, using a plasma emission spectroscopic analyzer (ICP) (Seiko Instruments Co., Ltd. SPS4000), to quantify the Si concentration of the filtrate, in terms of SiO 2 concentration Then, the scale inhibition rate (%) was calculated by the following formula.
スケール抑制率(%)={(X−Y)/(Z−Y)}×100
X:試験後のろ液中のSiO2濃度(mg/L)
Y:ポリマー無添加で試験したろ液中のSiO2濃度(mg/L)
Z:試験前のSiO2濃度(mg/L)
評価結果を下表に示す。
Scale inhibition rate (%) = {(XY) / (ZY)} × 100
X: SiO 2 concentration (mg / L) in the filtrate after the test
Y: SiO 2 concentration (mg / L) in the filtrate tested without addition of polymer
Z: SiO 2 concentration before testing (mg / L)
The evaluation results are shown in the table below.
Claims (4)
該共重合体は、
重量平均分子量(Mw)が、6万〜100万であり、
構成単位(b)の(モル%)×(Mw)の式により求められる値が、100万以上であり、
残存単量体が、固形分100質量%に対し、2質量%未満であることを特徴とする共重合体。 The following general formula (1);
The copolymer is
The weight average molecular weight (Mw) is 60,000 to 1,000,000,
The value determined by the formula (mol%) × (Mw) of the structural unit (b) is 1 million or more,
A copolymer, wherein the residual monomer is less than 2% by mass with respect to 100% by mass of the solid content.
該製造方法は、(メタ)アクリル酸系単量体の全使用量のうち50質量%以上を重合溶液に逐次添加し、(メタ)アクリル酸系単量体の全逐次添加時間の45%経過時点以降に希釈水を重合溶液に添加する工程を含むことを特徴とする共重合体の製造方法。 The following general formula (1);
In the production method, 50% by mass or more of the total amount of (meth) acrylic acid monomer used is sequentially added to the polymerization solution, and 45% of the total sequential addition time of (meth) acrylic acid monomer has elapsed. A method for producing a copolymer, comprising a step of adding dilution water to the polymerization solution after the time point.
該製造方法は、開始剤と希釈水とを重合溶液に添加する工程を含み、
希釈水添加開始時間の15分前の時点での開始剤の添加速度を基準として、希釈水添加開始時間の15分経過以降における開始剤の添加速度を1.5〜5倍にすることを特徴とする共重合体の製造方法。 The following general formula (1);
The production method includes a step of adding an initiator and dilution water to a polymerization solution,
The addition rate of the initiator after 15 minutes of the dilution water addition start time is 1.5 to 5 times based on the addition rate of the initiator at the time 15 minutes before the dilution water addition start time. A method for producing a copolymer.
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