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JP2001002738A - Anion exchanger and method for producing the same - Google Patents

Anion exchanger and method for producing the same

Info

Publication number
JP2001002738A
JP2001002738A JP11170537A JP17053799A JP2001002738A JP 2001002738 A JP2001002738 A JP 2001002738A JP 11170537 A JP11170537 A JP 11170537A JP 17053799 A JP17053799 A JP 17053799A JP 2001002738 A JP2001002738 A JP 2001002738A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
carbon atoms
anion exchanger
graft
general formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11170537A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiko Kudo
慶子 工藤
Hirohisa Kubota
裕久 久保田
Jiyunya Watanabe
純哉 渡辺
Naoko Honda
直子 本多
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP11170537A priority Critical patent/JP2001002738A/en
Publication of JP2001002738A publication Critical patent/JP2001002738A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 物理的性質にすぐれ、用途に適した形状への
成形加工が容易で優れた特性を有すると共に耐熱性に優
れ、溶出の少ない陰イオン交換体ならびにその製造方法
を提供する。 【解決手段】 高分子基材上に 少なくとも下記一般式
(1)又は(2)で表される構造単位をグラフト重合し
てなる陰イオン交換体。 【化1】 (上記式中、Aは炭素数3〜8のアルキレン基又は炭素
数4〜8のアルコキシメチレン基を示し、R1 、R2
3 はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数6以下のアル
キル基又はアルカノール基を示し、Xはアンモニウム塩
の対イオンを示す。環a、bは更に置換されていてもよ
い。)
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an anion exchanger excellent in physical properties, easy to mold into a shape suitable for use, excellent in characteristics, excellent in heat resistance, and less dissolved, and a method for producing the same. provide. An anion exchanger obtained by graft-polymerizing at least a structural unit represented by the following general formula (1) or (2) on a polymer substrate. Embedded image (In the above formula, A represents an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms or an alkoxymethylene group having 4 to 8 carbon atoms, and R 1 , R 2 ,
R 3 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 6 or less carbon atoms or an alkanol group, and X represents a counter ion of an ammonium salt. Rings a and b may be further substituted. )

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、グラフト重合技術
を利用した新しい陰イオン交換体ならびにその製造法に
かかわるものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a new anion exchanger utilizing a graft polymerization technique and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】陰イオン交換体の官能基として最もよく
知られたスチレン重合体に導入されたトリメチルアンモ
ニウム基は、高温下では脱離しやすいことはよく知られ
ている。一方、特開平4−349941号及び特開平7
−289921号公報には、従来のスチレン系陰イオン
交換体の官能基であるメチレン基を介してベンゼン環に
結合したアミノ基又はアンモニウム基の代わりに、ベン
ゼン環とアミノ基又はアンモニウム基の間に炭素数3以
上のアルキレン基或いはアルキレンオキシメチレン基か
らなるスペーサー基を導入したスチレン系重合体が、高
温においても官能基の脱離が少ない耐熱性イオン交換体
であることが開示されている。上記公報は、耐熱性イオ
ン交換体は繊維或いは膜等の種々の形状が可能である旨
記載しているが、具体的に開示されているのは、粒状の
イオン交換樹脂のみであり、他の形状のイオン交換体に
関する記載はない。
2. Description of the Related Art It is well known that a trimethylammonium group introduced into a styrene polymer, which is best known as a functional group of an anion exchanger, is easily desorbed at high temperatures. On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
JP-289921 discloses that between a benzene ring and an amino group or an ammonium group instead of an amino group or an ammonium group bonded to a benzene ring via a methylene group which is a functional group of a conventional styrene-based anion exchanger. It is disclosed that a styrene-based polymer into which a spacer group consisting of an alkylene group having 3 or more carbon atoms or an alkyleneoxymethylene group has been introduced is a heat-resistant ion exchanger in which functional groups are hardly eliminated even at a high temperature. Although the above-mentioned publication states that the heat-resistant ion exchanger can be in various shapes such as fibers or membranes, the specific disclosure is only a granular ion-exchange resin. There is no description about the ion exchanger in the form.

【0003】従来、イオン交換繊維の製造法としては、
いくつかの方法が知られている。その1つは、イオン交
換基を有するモノマーを重合し繊維化する方法あるいは
モノマーを重合、繊維化後官能基を導入する方法等であ
るが、ポリスチレンに代表される芳香族モノビニル化合
物のポリマーは、単独では繊維化の際の作業性(紡糸
性)が著しく悪く、得られた繊維の強度が低く成形性が
劣る。ポリスチレンが基材(matrix)又は海で、ポリエチ
レンが基材内のフィラメント状の多芯又は島である多芯
構造の繊維の基材部分にイオン交換基を導入したもの
や、ポリビニルアルコール繊維を焼成したものにイオン
交換基を導入したイオン交換繊維も知られているが、こ
れらは、基材として使用されるポリマーが繊維加工可能
なもので、且つ、イオン交換基を導入出来るという性質
を兼ね備えている必要が有り、使用できるポリマーが制
限される。
[0003] Conventionally, as a method for producing ion exchange fibers,
Several methods are known. One of them is a method of polymerizing a monomer having an ion-exchange group to form a fiber or a method of polymerizing the monomer and introducing a functional group after the formation of a fiber, and a polymer of an aromatic monovinyl compound represented by polystyrene is, When used alone, the workability (spinnability) during fiberization is extremely poor, and the strength of the obtained fiber is low, resulting in poor moldability. Polystyrene is a matrix (matrix) or sea, and polyethylene is a filamentous multifilament or multifilamentary fiber in the substrate. There are also known ion-exchange fibers in which an ion-exchange group has been introduced, but these polymers have the property that the polymer used as the base material can be processed into fibers, and that the ion-exchange group can be introduced. And the polymers that can be used are limited.

【0004】高分子基材上にグラフト重合により重合性
単量体を重合させた機能材が製造され、多くの分野で使
用されている。グラフト重合の利点は、使用する高分子
基材の種類、形状に制限がないため、成形加工が比較的
容易な点である。高分子基材と重合性単量体の両者の特
性を併せ持つ機能材を加工することが出来る。機能材の
中でも、イオン交換材や吸着材などの分離機能性材料
は、一般に表面積が大きい程交換速度や吸着速度が大き
く有利といわれている。そのため、表面積の大きな繊維
状の基材をイオン交換材や吸着材として使用する頻度が
増えており、グラフト重合によるこれらイオン交換体、
吸着剤の製造は、この繊維状基材の特性を活かすのに適
している(特開平5−64726号、特開平6−142
439等)。
A functional material obtained by polymerizing a polymerizable monomer on a polymer base material by graft polymerization has been manufactured and used in many fields. The advantage of graft polymerization is that there is no restriction on the type and shape of the polymer base material used, so that the molding process is relatively easy. A functional material having both characteristics of a polymer base material and a polymerizable monomer can be processed. Among functional materials, separation functional materials such as ion-exchange materials and adsorbents are generally said to have greater exchange rate and adsorption speed as the surface area is larger. Therefore, the frequency of using a fibrous base material having a large surface area as an ion exchange material or an adsorbent is increasing, and these ion exchangers by graft polymerization,
The production of the adsorbent is suitable for utilizing the characteristics of the fibrous base material (JP-A-5-64726, JP-A-6-142).
439).

【0005】しかし、グラフト重合法による製造にも欠
点がある。スチレンを重合性単量体としてグラフト重合
しイオン交換繊維とする場合には、カチオン交換基の導
入のためには硫酸、クロルスルホン酸による長時間にわ
たる苛酷な条件下での反応が必要であり、基材の損傷劣
化を伴う。この損傷が強度低下原因や発塵原因となる。
また、アニオン交換基の導入には発ガン性物質のクロロ
メチルメチルエーテルを使用するクロロメチル化が必要
であり、クロロメチル化後に4級アンモニウム基の導入
反応を行うため、反応が2段となり煩雑となる。反応工
程が多くなると、反応後に使用した溶剤、反応助剤等を
除去する工程も必須となり、経済性が悪いだけでなく、
除去しきれなかったこれらの物質が機能材性能を低下さ
せる原因にもなる。すなわち、グラフト重合した重合性
単量体の反応性が、機能材としての性能に大きく影響を
与える。
However, the production by the graft polymerization method also has disadvantages. When styrene is graft-polymerized as a polymerizable monomer into ion-exchange fibers, sulfuric acid and chlorosulfonic acid require a long-term and severe reaction under long-term conditions for the introduction of cation exchange groups. Accompanying damage and deterioration of the substrate. This damage causes a reduction in strength and a generation of dust.
In addition, the introduction of an anion exchange group requires chloromethylation using chloromethyl methyl ether as a carcinogenic substance. Since the introduction reaction of a quaternary ammonium group is performed after the chloromethylation, the reaction becomes two-stage and complicated. Becomes When the number of reaction steps increases, a step of removing the solvent used after the reaction, the reaction aid, etc. is also indispensable.
These substances that could not be removed also cause the performance of the functional material to deteriorate. That is, the reactivity of the graft-polymerized polymerizable monomer greatly affects the performance as a functional material.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑み成されたものであって、その目的は、強度などの物
理的性質にすぐれ、用途に適した形状への成形加工が容
易で優れた特性を有すると共に耐熱性に優れ、溶出の少
ない新しい陰イオン交換体ならびにその製造方法を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a material having excellent physical properties such as strength and easy to form into a shape suitable for use. Another object of the present invention is to provide a new anion exchanger having excellent properties, excellent heat resistance, and low elution, and a method for producing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、高分子
基材上に 少なくとも下記一般式(1)又は(2)で表
される構造単位をグラフト重合してなる陰イオン交換
体、その製造方法及び製造中間体に存する。
The gist of the present invention is to provide an anion exchanger obtained by graft-polymerizing at least a structural unit represented by the following general formula (1) or (2) on a polymer substrate. In the production method and production intermediate.

【0008】[0008]

【化5】 Embedded image

【0009】(上記式中、Aは炭素数3〜8のアルキレ
ン基又は炭素数4〜8のアルコキシメチレン基を示し、
1 、R2 、R3 はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数
1〜6のアルキル基又はアルカノール基を示し、Xはア
ンモニウム塩の対イオンを示す。環a、bは更に置換さ
れていても良い。)
(In the above formula, A represents an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms or an alkoxymethylene group having 4 to 8 carbon atoms;
R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkanol group, and X represents a counter ion of an ammonium salt. Rings a and b may be further substituted. )

【0010】[0010]

【発明実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。本
発明の陰イオン交換体は、高分子基材上に少なくとも前
記一般式(1)又は(2)で表される構造単位のいずれ
かをグラフト重合されたものである。前記一般式(1)
又は(2)において、Aは炭素数3〜8のアルキレン基
又は炭素数4〜8のアルコキシメチレン基を表す。アル
キレン基としては直鎖状、分岐状、環状のプロピレン
基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基、ヘプチ
レン基などが挙げられ、アルコキシメチレン基として
は、これらに対応するアルキレンオキシメチレン基が挙
げられるが、好ましくは直鎖状のアルキレン基である。
特に炭素数3〜4の直鎖状アルキレン基が好ましい。A
がメチレン、エチレン鎖の場合、アンモニウム基がホフ
マン分解により分解脱離し易いため、化学的に不安定で
あり、又Aが炭素数8を越えると、構造単位当たりの分
子量が大きくなり、陰イオン交換体の単位重量当たりの
交換容量が減少するので好ましくない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail. The anion exchanger of the present invention is obtained by graft-polymerizing at least one of the structural units represented by the general formula (1) or (2) on a polymer substrate. The general formula (1)
Alternatively, in (2), A represents an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms or an alkoxymethylene group having 4 to 8 carbon atoms. Examples of the alkylene group include linear, branched, and cyclic propylene groups, butylene groups, pentylene groups, hexylene groups, heptylene groups, and the like.Alkoxymethylene groups include the corresponding alkyleneoxymethylene groups. Is preferably a linear alkylene group.
Particularly, a linear alkylene group having 3 to 4 carbon atoms is preferable. A
In the case where is a methylene or ethylene chain, the ammonium group is chemically unstable because it is easily decomposed and desorbed by Hoffman decomposition, and when A has more than 8 carbon atoms, the molecular weight per structural unit increases, and anion exchange occurs. This is not preferred because the exchange capacity per unit weight of the body is reduced.

【0011】一般式(1)又は(2)中のAは、スチレ
ン残基の置換位置、o−、m−、p−位のいずれに位置
してもかまわないが、m−位あるいはp−位が好まし
い。アニオン交換基のR1 、R2 、R3 は、水素原子、
メチル基、エチル基,n−プロピル基,i−プロピル
基、n−ブチル基、tーブチル基等の炭素数1〜6、好
ましくは1〜4のアルキル基、あるいはヒドロキシエチ
ル基、ヒドロキシプロピル基等の炭素数1〜6、好まし
くは1〜4のアルカノール基である。R1 、R2 、R3
は、同じであっても良い。しかして単位重量当たりのイ
オン交換容量を大きくしたり、耐熱性を考慮すると、R
1 、R2 、R3 はメチル基であることが好ましく、特に
一般式(2)の構造単位がトリメチルアンモニウム基を
有することが好ましい。
A in the general formula (1) or (2) may be located at any of the styrene residue substitution positions, o-, m- and p-positions. Position is preferred. R 1 , R 2 and R 3 of the anion exchange group are a hydrogen atom,
An alkyl group having 1 to 6, preferably 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, or a hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group, etc. Is an alkanol group having 1 to 6, preferably 1 to 4 carbon atoms. R 1 , R 2 , R 3
May be the same. However, if the ion exchange capacity per unit weight is increased or heat resistance is taken into consideration, R
1 , R 2 and R 3 are preferably a methyl group, and particularly preferably the structural unit of the general formula (2) has a trimethylammonium group.

【0012】アンモニウム塩の対イオンであるXとし
ては、例えば,OH- 、HCO3 -、CO3 2- 、C
- 、Br- 、SO4 2- 、CH3 COO- 等が挙げられ
る。環a、bは更にアルキル基、ハロゲン原子などで置
換されていても良い。アルキル基としてはメチル基、エ
チル基等の低級アルキル基が挙げられ、ハロゲン原子と
しては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ
る。
[0012] As X over a counterion of the ammonium salt, for example, OH -, HCO 3 -, CO 3 2-, C
l -, Br -, SO 4 2-, CH 3 COO - , and the like. Rings a and b may be further substituted with an alkyl group, a halogen atom, or the like. Examples of the alkyl group include lower alkyl groups such as a methyl group and an ethyl group, and examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

【0013】上述の構造単位をグラフト重合させる高分
子基材の材質としては、特に限定されるものではない
が、ポリオレフィンやハロゲン化ポリオレフィン系のも
のが好適である。具体的には、エチレン、プロピレン、
ブテン、ヘキセン、テトラフルオロエチレン、クロロト
リフルオロエチレン等の重合体または共重合体が挙げら
れ、より具体的にはポリエチレン、ポリブテン、ポリス
チレン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−プロ
ピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン三次元
共重合体、プロピレン−ブチレン共重合体、テトラフル
オロエチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体等
が挙げられる。又、各種ビニルモノマーからなる重合体
又は共重合体、例えばポリスチレン、ポリビニルトルエ
ン、スチレンービニルトルエン共重合体、スチレンーア
クリロニトリル共重合体、スチレンーブタジエンーアク
リロニトリル共重合体、ポリアクリレート、ポリメタク
リレート等が挙げられる。
The material of the polymer substrate on which the above-mentioned structural units are graft-polymerized is not particularly limited, but polyolefin and halogenated polyolefin-based materials are preferred. Specifically, ethylene, propylene,
Polymers or copolymers such as butene, hexene, tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene and the like, more specifically, polyethylene, polybutene, polystyrene, polytetrafluoroethylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene -Butene three-dimensional copolymer, propylene-butylene copolymer, tetrafluoroethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer and the like. Also, polymers or copolymers composed of various vinyl monomers, such as polystyrene, polyvinyl toluene, styrene-vinyl toluene copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene butadiene-acrylonitrile copolymer, polyacrylate, polymethacrylate, etc. Is mentioned.

【0014】又、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレ
タン等の重縮合物、多糖類、蛋白質、ポリペプチド等の
高分子も基材として使用出来る。これらは、単独で使用
するだけでなく、2種以上のポリマーのブレンドであっ
てもよく、或いは、接着、溶融又は融合によって相互に
結合されでいる種々のポリマーであってもよい。基材の
形状は用途に応じて広い範囲から選択できる。好ましい
基材の形状としては、単繊維、織布もしくは不織布、ま
たは前記の単繊維もしくは織布、不織布の加工品、中空
糸及びその加工品、膜状材料及びその加工品、板状材料
及びその加工品が挙げられる。本発明に係わる陰イオン
交換体の製造法は特に限定されるものではないが、以下
の何れかの方法が好ましい。 高分子基材に下記一般式(3)
Polycondensates such as polyesters, polyamides and polyurethanes, and polymers such as polysaccharides, proteins and polypeptides can also be used as the base material. These may not only be used alone, but also be a blend of two or more polymers, or they may be various polymers which are interconnected by adhesion, fusion or fusion. The shape of the substrate can be selected from a wide range depending on the application. Preferred shapes of the substrate include a single fiber, a woven or non-woven fabric, or a single fiber or a woven fabric, a processed product of a non-woven fabric, a hollow fiber and a processed product thereof, a film material and a processed product thereof, a plate-like material and Processed goods. The method for producing the anion exchanger according to the present invention is not particularly limited, but any of the following methods is preferable. General formula (3) below for polymer base

【0015】[0015]

【化6】 Embedded image

【0016】(式中、Aは炭素数3〜8のアルキレン基
又は炭素数4〜8のアルコキシメチレン基を示し、Zは
ハロゲン原子又は水酸基を表す。環cは更に置換されて
いても良い。)で示される重合性単量体をグラフト重合
し、次いで該グラフト重合体に陰イオン交換基を導入す
る方法。 高分子基材に、下記一般式(4)又は(5)
Wherein A represents an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms or an alkoxymethylene group having 4 to 8 carbon atoms, and Z represents a halogen atom or a hydroxyl group. Ring c may be further substituted. A) graft-polymerizing the polymerizable monomer represented by the formula (1), and then introducing an anion exchange group into the graft polymer. The polymer represented by the following general formula (4) or (5)

【0017】[0017]

【化7】 Embedded image

【0018】(式中、Aは炭素数3〜8のアルキレン基
又は炭素数4〜8のアルコキシメチレン基を、R1 、R
2 ,R3 は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6
のアルキル基又はアルカノール基を示し、Xはアンモニ
ウム塩の対イオンを表す。環d、eは更に置換されてい
ても良い。)で表される重合性単量体をグラフト重合さ
せる方法。
[0018] (In the formulas, A represents an alkylene group or an alkoxy methylene group having 4 to 8 carbon atoms having 3 to 8 carbon atoms, R 1, R
2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, a carbon number of 1 to 6;
X represents a counter ion of an ammonium salt. Rings d and e may be further substituted. A) a method of graft-polymerizing the polymerizable monomer represented by the formula (1).

【0019】また一般式(2)の構造単位をグラフト重
合してなる陰イオン交換体には、高分子基材上に一般式
(4)で表される重合性単量をグラフト重合させ、次い
でそのイオン交換基を4級化する方法によっても得られ
る。一般式(3)、(4)、(5)において、A、R
1 、R2 ,R3、X及び環c〜eの置換基の具体例は、一
般式(1)、(2)で示したものと同様のものが挙げら
れる。Zがハロゲン原子の場合は、塩素原子、臭素原
子、ヨウ素原子が用いられ、特に臭素原子が好ましい。
On the anion exchanger obtained by graft-polymerizing the structural unit of the general formula (2), a polymerizable monomer represented by the general formula (4) is graft-polymerized on a polymer substrate. It can also be obtained by a method of quaternizing the ion exchange group. In the general formulas (3), (4) and (5), A and R
Specific examples of the substituents of 1 , R 2 , R 3, X and rings c to e are the same as those shown in formulas (1) and (2). When Z is a halogen atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom are used, and a bromine atom is particularly preferable.

【0020】一般式(3)で表される前駆体となる重合
性単量体は、いくつかの方法で合成することが出来る。
例えば、クロロスチレンのグリニャール試薬と1,ω−
ジハロゲノアルカンを反応させることにより合成するこ
とが出来る。或いは特開平4−349941或いは特開
平7−289921号に記載されている方法でも良い。
重合性単量体として一般式(3)の単量体を使用した場
合は、高分子基材上に下記一般式(6)の構造単位を有
するグラフト化物が生成する。
The polymerizable monomer as the precursor represented by the general formula (3) can be synthesized by several methods.
For example, Grignard reagent of chlorostyrene and 1, ω-
It can be synthesized by reacting a dihalogenoalkane. Alternatively, the method described in JP-A-4-34991 or JP-A-7-289921 may be used.
When a monomer represented by the general formula (3) is used as the polymerizable monomer, a graft having a structural unit represented by the following general formula (6) is formed on a polymer substrate.

【0021】[0021]

【化8】 Embedded image

【0022】(式中,Aは炭素数3〜8のアルキレン基
又は炭素数4〜8のアルコキシメチレン基を示し、Zは
ハロゲン原子又は水酸基を表す。環fは更に置換されて
いても良い) このグラフト重合体に公知の方法に従って、アンモニア
又はアミンを反応させ、必要に応じ更にアルキル化剤を
作用させて末端官能基Zをアミノ基又はアンモニウム基
に変換すると本発明の陰イオン交換体が得られる。
Wherein A represents an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms or an alkoxymethylene group having 4 to 8 carbon atoms, Z represents a halogen atom or a hydroxyl group, and the ring f may be further substituted. The graft polymer is reacted with ammonia or an amine according to a known method and, if necessary, further reacted with an alkylating agent to convert the terminal functional group Z into an amino group or an ammonium group, thereby obtaining the anion exchanger of the present invention. Can be

【0023】一般式(4)、(5)の重合性単量体は、
一般式(3)の単量体にアンモニア又はアミンを反応さ
せ、Zをアミノ基又はアンモニウム基に変換することに
より得られる。更に一般式(5)の単量体は、一般式
(4)の単量体をアルキルハライド等のアルキル化剤で
処理することによっても得られる。一般式(3)又は
(6)において、官能基Zをアミノ基又はアンモニウム
基に変換する方法は、公知の方法に従って行うことが出
来る。すなわちZがハロゲン原子の場合、アンモニア、
メチルアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミン、ジ
メチルエタノールアミン等のアルキルアミン類と反応さ
せればよい。Zが水酸基の場合には、一度ハロゲン原子
に変換した後、上記のアンモニア或いはアルキルアミン
類と反応させればよい。
The polymerizable monomers of the general formulas (4) and (5) are
It is obtained by reacting ammonia or an amine with the monomer of the general formula (3) to convert Z into an amino group or an ammonium group. Further, the monomer of the general formula (5) can be obtained by treating the monomer of the general formula (4) with an alkylating agent such as an alkyl halide. In the general formula (3) or (6), the method of converting the functional group Z into an amino group or an ammonium group can be performed according to a known method. That is, when Z is a halogen atom, ammonia,
What is necessary is just to make it react with alkylamines, such as methylamine, dimethylamine, triethylamine, and dimethylethanolamine. When Z is a hydroxyl group, it may be once converted into a halogen atom and then reacted with the above-mentioned ammonia or alkylamines.

【0024】上記アミノ基及びアンモニウム基を導入す
る際、溶媒を用いるのが一般的である。具体的には、
水、メタノール、アセトン、1,2−ジクロロエタン、
ジオキサン、ジオキサン、トルエン等が挙げられる。反
応温度は、反応様式、官能基の種類、溶媒の種類により
異なるが、20〜100℃が一般的である。一般式
(3)〜(5)で表される重合性単量体をグラフト重合
させる高分子基材としては前述の各種基材が挙げられ
る。
In introducing the amino group and the ammonium group, a solvent is generally used. In particular,
Water, methanol, acetone, 1,2-dichloroethane,
Examples include dioxane, dioxane, and toluene. The reaction temperature varies depending on the reaction mode, the type of the functional group, and the type of the solvent, but is generally 20 to 100 ° C. Examples of the polymer base material on which the polymerizable monomers represented by the general formulas (3) to (5) are graft-polymerized include the above-described various base materials.

【0025】グラフト重合の方法としては、公知の種々
の方法が利用可能である。例えば、過酸化物開始剤を高
分子基材と接触させることで高分子の幹上に活性点を導
入し、これらを重合開始点としてグラフト化する方法
(化学的グラフト法)、高分子基材をオゾン処理し活性
点を高分子の幹上に生成させ、これを重合開始点として
グラフト化する方法(オゾングラフト法)、高分子基材
を高温プラズマと接触させて活性点を高分子の幹上に生
成させ、これを重合開始点としてグラフト化するプラズ
マ法(高温プラズマグラフト法)等が挙げられる。
Various known methods can be used for the graft polymerization. For example, a method in which an active site is introduced onto a polymer trunk by bringing a peroxide initiator into contact with a polymer base material, and these are grafted as a polymerization start point (chemical grafting method); Ozone treatment to generate active sites on the polymer trunk and grafting the active sites as polymerization initiation points (ozone grafting method). A plasma method (high-temperature plasma graft method) in which the polymer is formed on the substrate and grafted with the polymerization start point is used.

【0026】重合開始剤を高分子基材と接触させる化学
的グラフト法は、高分子基材の材質、開始剤の組み合わ
せにおいて各種材料に対する応用が可能なため、工業的
に有用である。重合開始剤を高分子基材と接触させる方
法では、高分子基材に重合開始剤と一般式(3)〜
(5)で表される重合性単量体を含浸させた後、加熱し
て重合を開始する。加熱する温度は、重合開始剤の分解
温度、重合性単量体の種類、特に重合性単量体の沸点に
よって異なるが、好ましくは、15〜100℃、さらに
好ましくは25〜90℃である。重合開始剤としては、
過酸化物、アゾ系化合物等、具体的にはベンゾイルパー
オキサイドやアゾビスイソブチロニトリル等が好まし
い。
The chemical grafting method in which a polymerization initiator is brought into contact with a polymer substrate is industrially useful because it can be applied to various materials in combination of the material of the polymer substrate and the initiator. In the method in which the polymerization initiator is brought into contact with the polymer base material, the polymerization initiator is added to the polymer base material according to the general formulas (3) to (3).
After impregnating the polymerizable monomer represented by (5), the polymerization is started by heating. The heating temperature varies depending on the decomposition temperature of the polymerization initiator, the type of the polymerizable monomer, particularly the boiling point of the polymerizable monomer, but is preferably 15 to 100 ° C, more preferably 25 to 90 ° C. As the polymerization initiator,
Peroxides, azo compounds and the like, specifically, benzoyl peroxide and azobisisobutyronitrile are preferred.

【0027】また、レドックス系開始剤の使用も可能
で、硝酸第二セリウムアンモニウム塩、H22 /Fe
系などのフェントン試薬、マンガン塩系化合物、バナジ
ウム塩系化合物、コバルト錯体などを使用することが可
能で、これと組み合わせて酸などの種々化合物を添加し
ても構わない。高分子基材に、重合開始剤を含浸させる
際は、重合開始剤、重合性単量体を溶解する溶媒や、こ
れらを懸濁あるいは乳化させる溶媒を使用することも可
能である。具体的には、水、有機溶媒としてアルコール
系、エーテル系、芳香族系、脂肪族系、エステル系、ハ
ロゲン系等の各種溶媒が使用可能で、これら単独で用い
ても、混合して用いてもどちらでもかまわない。具体的
にはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコー
ル、トルエン、ベンゼン、キシレン、ヘキサン、シクロ
ヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、塩化メチレンなど
が挙げられる。有機溶媒はグラフト重合時に基体材料を
溶解しないものが好ましい。
Further, a redox initiator can be used, and ceric ammonium nitrate, H 2 O 2 / Fe
It is possible to use a Fenton's reagent such as a system, a manganese salt-based compound, a vanadium salt-based compound, a cobalt complex and the like, and various compounds such as an acid may be added in combination therewith. When impregnating the polymer base material with the polymerization initiator, it is also possible to use a solvent for dissolving the polymerization initiator and the polymerizable monomer, and a solvent for suspending or emulsifying these. Specifically, water and various solvents such as alcohols, ethers, aromatics, aliphatics, esters, and halogens can be used as organic solvents, and these can be used alone or as a mixture. Can be either. Specific examples include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, toluene, benzene, xylene, hexane, cyclohexane, ethyl acetate, butyl acetate, and methylene chloride. Preferably, the organic solvent does not dissolve the base material during the graft polymerization.

【0028】重合開始剤と高分子基材を接触させてグラ
フト重合する基体は、分子内あるいは基体表面にヒドロ
キシ基、アルデヒド基やアミノ基などの還元性基や不飽
和二重結合などの重合可能な基を有する場合、より効率
良くグラフト重合が起こり、好ましい。特に、レドック
ス系の重合開始剤を用いた系においてはヒドロキシ基、
アルデヒド基やアミノ基などの還元性基を有する材料が
好ましい。
The substrate to be graft-polymerized by contacting the polymerization initiator with the polymer substrate is capable of polymerizing a reducing group such as a hydroxy group, an aldehyde group or an amino group or an unsaturated double bond in the molecule or on the surface of the substrate. When the compound has a suitable group, graft polymerization occurs more efficiently, which is preferable. Particularly, in a system using a redox polymerization initiator, a hydroxy group,
Materials having a reducing group such as an aldehyde group or an amino group are preferred.

【0029】また本発明に於ける陰イオン交換体のグラ
フト重合による製造においては、一般式(3)〜(5)
で表される単量体以外の重合性単量体が共存していても
かまわない。この第2の重合性単量体としては、不飽和
性炭化水素を2個以上持つ架橋性単量体、1個持つ重合
性単量体から選ばれる。具体的には、ジビニルベンゼ
ン、ポリビニルベンゼン、ポリビニルベンゼン、アルキ
ルジビニルベンゼン、ジアルキルジビニルベンゼン、ビ
ス(アルキルスチレン)、エチレングリコールジ(メ
タ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メ
タ)アクリレート、ポリエチレンビス(メタ)アクリル
アミド、スチレン、アルキルスチレン、(メタ)アクリ
ル酸エステル、(メタ)アクリル酸、アクリロニトリ
ル、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ビニルピ
ロリドン、ジメチルアクリルアミド等が挙げられる。
In the production of the anion exchanger by graft polymerization in the present invention, the general formulas (3) to (5)
A polymerizable monomer other than the monomer represented by may be present. The second polymerizable monomer is selected from a crosslinkable monomer having two or more unsaturated hydrocarbons and a polymerizable monomer having one unsaturated hydrocarbon. Specifically, divinylbenzene, polyvinylbenzene, polyvinylbenzene, alkyldivinylbenzene, dialkyldivinylbenzene, bis (alkylstyrene), ethylene glycol di (meth) acrylate, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene bis ( Examples thereof include (meth) acrylamide, styrene, alkylstyrene, (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, acrylonitrile, hydroxyethyl (meth) acrylate, vinylpyrrolidone, and dimethylacrylamide.

【0030】これらの第2の重合性単量体は、イオン交
換体の機能を低減させない範囲において添加することが
出来る。その含有率は、重合性単量体に対して0〜50
重量%、好ましくは0〜20重量%で用いられる。かく
して得られた本発明の陰イオン交換体は、ベンゼン環と
アミノ基又はアンモニウム基の間に炭素数3以上のスペ
ーサーが存在するため高温におけるイオン交換基の脱離
が少ない。また、従来のスチレン系陰イオン交換体のグ
ラフト化物に比し、緩やかな条件でイオン交換基を導入
でき、或いは、イオン交換基を導入した単量体をグラフ
ト化できるので、アミン等の溶出も少なく、高分子基材
の損傷、劣化が少ない。更に、使用する高分子基材を選
択することにより、種々の形状のイオン交換体を得るこ
とが出来、又用途に合わせた性質の基材を選ぶこと、或
いは成形加工することも可能である等の種々の利点を有
している。従って、本発明の陰イオン交換体は、広範囲
の用途に供することができる。
These second polymerizable monomers can be added as long as the function of the ion exchanger is not reduced. The content is 0 to 50 relative to the polymerizable monomer.
%, Preferably 0-20% by weight. In the anion exchanger of the present invention thus obtained, since a spacer having 3 or more carbon atoms exists between the benzene ring and the amino group or the ammonium group, elimination of the ion exchange group at high temperatures is small. Also, as compared with the conventional styrene-based anion exchanger grafted product, an ion-exchange group can be introduced under mild conditions, or a monomer having an ion-exchange group introduced can be grafted, so elution of amines and the like can be prevented. Less damage and deterioration of the polymer substrate. Further, by selecting a polymer base material to be used, it is possible to obtain ion exchangers of various shapes, and it is also possible to select a base material having properties suitable for the intended use, or to perform a molding process. Have various advantages. Therefore, the anion exchanger of the present invention can be used for a wide range of applications.

【0031】例えば、本発明のイオン交換体は、一般的
な水処理の様に液体からイオンを除去する用途で使用す
ることが出来る。具体的には、電力・原子力発電、電子
産業、医薬品製造業等における純水製造、食品製造業や
化学品製造業におけるプロセス中の脱塩等で利用でき
る。本発明のイオン交換体は空気中のガス成分を吸着す
る用途にも使用できる。具体的には、脱臭を目的とした
フィルター、クリーンルームの微量な汚染物質を浄化す
るフィルター等が挙げられる。
For example, the ion exchanger of the present invention can be used for removing ions from a liquid as in general water treatment. Specifically, it can be used for pure water production in electric power / nuclear power generation, electronics industry, pharmaceutical manufacturing industry, etc., and desalination in processes in food manufacturing industry and chemical manufacturing industry. The ion exchanger of the present invention can also be used for adsorbing gas components in air. Specific examples include a filter for the purpose of deodorization, a filter for purifying a small amount of pollutants in a clean room, and the like.

【0032】本発明のイオン交換体は、電気再生式脱塩
装置に充填するイオン交換体や、電池用セパレーター等
にも使用することも可能である。なお、一般式(6)で
示される構造単位を有するグラフト化物に、上述の陰イ
オン交換基を導入する代わりに、イミノ二リン酸基、ア
ミノリン酸基等のキレート形成基を導入すれば、重金属
吸着剤が得られる。或いは、抗体、基質等の配位子を簡
便に結合できる、エポキシ基、アミノ基、カルボニル基
などの活性末端を導入すればアフィニティークロマト用
の担体を得ることが出来る。
The ion exchanger of the present invention can also be used for an ion exchanger packed in an electric regeneration type desalination apparatus, a battery separator, and the like. In addition, instead of introducing the above-mentioned anion exchange group into the grafted product having the structural unit represented by the general formula (6), if a chelate-forming group such as an iminodiphosphate group or an aminophosphate group is introduced, a heavy metal can be obtained. An adsorbent is obtained. Alternatively, a carrier for affinity chromatography can be obtained by introducing an active terminal such as an epoxy group, an amino group, or a carbonyl group to which a ligand such as an antibody or a substrate can be easily bound.

【0033】[0033]

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の例
に限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比
較例においてmeq/gは乾燥イオン交換体重量あたり
のミリ当量を示す。また、アニオン交換体の交換容量
は、ダイヤイオンマニュアル(三菱化学(株)発行)に
従って測定した。また、 1H−NMR及び13C−NMR
の測定は、Varian Unity-300を用いて、モノマーをCDCl
3 に溶解し、TMS を基準とし、単位δ/ppmで示した。な
お、単量体の製法を参考例として示した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist. In the following Examples and Comparative Examples, meq / g indicates a milliequivalent per dry ion exchanger weight. The exchange capacity of the anion exchanger was measured according to Diaion Manual (issued by Mitsubishi Chemical Corporation). In addition, 1 H-NMR and 13 C-NMR
The measurement of the monomer was performed using Varian Unity-300
3 and dissolved in δ / ppm based on TMS. In addition, the manufacturing method of the monomer was shown as a reference example.

【0034】参考例1:トリメチルビニルフェニルブチ
ルアンモニウムブロマイドの合成 冷却管、撹拌羽根を備えた1Lの4ツ口フラスコに、メ
タノール200ml、4−(4−ブロモブチル)スチレ
ン40g(0. 167モル)、30%トリメチルアミン
水溶液39g(0. 20モル)を添加溶解し、ジフェニ
ルピクリルヒドラジル(重合禁止剤)100ppmの存
在下、30℃で5時間反応した。終了後、減圧下でメタ
ノールと水を留去すると、白色の結晶が析出した。この
白色の結晶に、エタノールと2−プロパノールの混合溶
媒を添加し再結晶して、無色鱗片状結晶を得た。下記の
分析結果からトリメチルビニルフェニルブチルアンモニ
ウムブロマイドと同定した。
Reference Example 1: Synthesis of trimethylvinylphenylbutylammonium bromide In a 1 L four-necked flask equipped with a cooling tube and stirring blades, 200 ml of methanol, 40 g (0.167 mol) of 4- (4-bromobutyl) styrene, 39 g (0.20 mol) of a 30% aqueous solution of trimethylamine was added and dissolved, and reacted at 30 ° C. for 5 hours in the presence of 100 ppm of diphenylpicrylhydrazyl (polymerization inhibitor). After the completion, methanol and water were distilled off under reduced pressure, whereby white crystals were deposited. A mixed solvent of ethanol and 2-propanol was added to the white crystals and recrystallized to obtain colorless scaly crystals. The powder was identified as trimethylvinylphenylbutylammonium bromide from the following analysis results.

【0035】1H−NMR測定:アンモニウム基のメチ
ル基3.42(S) 、アンモニウム基に隣接するα位メチレン
鎖3.65(t),β、γ位メチレン鎖位水素1.74(m) 、ベンジ
ル位メチレン鎖水素2.69(t) 、ビニル基β位トランス位
水素5.22(dd )、ビニル基β位シス位水素5.70(dd)、ビ
ニル基α位水素6.68(dd)、芳香族水素(2,6位水素)7.14
(d)、3,5 位水素7.3(d)
1 H-NMR measurement: methyl group 3.42 (S) of ammonium group, methylene chain at α-position 3.65 (t), β adjacent to ammonium group, hydrogen 1.74 (m) at methylene chain at γ-position, methylene chain at benzyl position Hydrogen 2.69 (t), vinyl group β-position trans hydrogen 5.22 (dd), vinyl group β-cis hydrogen 5.70 (dd), vinyl group α-position hydrogen 6.68 (dd), aromatic hydrogen (2,6-position hydrogen) 7.14
(d), 3,5-position hydrogen 7.3 (d)

【0036】参考例2:N,N―ジメチルアミノブチル
スチレンの合成 冷却管、撹拌羽根を備えた1Lの4ツ 口フラスコに、メ
タノール500ml、4−(4−ブロモブチル)スチレ
ン40g(0. 167モル)、50%ジメチルアミン水
溶液0. 75モルを溶解し、50℃で5時間反応した。終
了後、減圧下でメタノール、水を留去した。この反応溶
液に0.1N−NaOH水溶液300mlで弱塩基性と
し、分液し、水相中のビスジメチルビニルフェニルブチ
ルアンモニウムブロマイドを抽出した。この操作を2回
繰り返し、副生したアンモニウム塩を除去した。油相を
回収した。ジフェニルピクリルヒドラジル(重合禁止
剤)100ppmを添加し、減圧下で蒸留(97℃/0.4mm
Hg)した。真空蒸留直後は淡黄色透明溶液であったが、
空気中にさらすとオレンジ色透明溶液となった。
Reference Example 2: Synthesis of N, N-dimethylaminobutylstyrene In a 1 L four-necked flask equipped with a cooling tube and stirring blades, 500 ml of methanol and 40 g of 4- (4-bromobutyl) styrene (0.167 mol) were added. ) And 0.75 mol of a 50% aqueous dimethylamine solution were dissolved and reacted at 50 ° C. for 5 hours. After completion, methanol and water were distilled off under reduced pressure. The reaction solution was made weakly basic with 300 ml of a 0.1 N NaOH aqueous solution, separated, and bisdimethylvinylphenylbutylammonium bromide in the aqueous phase was extracted. This operation was repeated twice to remove by-product ammonium salts. The oil phase was recovered. Diphenylpicrylhydrazyl (polymerization inhibitor) 100 ppm was added and distilled under reduced pressure (97 ° C / 0.4mm
Hg). Immediately after vacuum distillation, it was a pale yellow transparent solution,
Exposure to air resulted in a clear orange solution.

【0037】1H−NMR分析:アミノ基のメチル基水
素2.20(S) 、アミノ基に隣接するメチレン鎖水素2.26
(t) 、β、γ位メチレン鎖水素1.63(m) 、1.49(m) 、ベ
ンジル位メチレン鎖水素2.62(t) 、ビニル基βトランス
位水素5.19(dd )、ビニル基βシス位水素5.70(dd)、ビ
ニル基α位水素6.69(dd)、芳香族水素(2,6位水素)7.13
(d)、3,5 位水素7.31(d)13 C−NMR測定:メチル基炭素45.2、アミノ基の隣接
メチレン鎖炭素59.4、β、γ位メチレン鎖炭素27.1,28.
8 、ベンジル位メチレン鎖炭素35.2、ビニル基β位炭素
112.2 、ビニル基α位炭素141.8 、芳香族水素炭素125.
8,128.2,136.4,、1位(ビニル基イプソ位)炭素134.8
1 H-NMR analysis: methyl hydrogen of amino group 2.20 (S), hydrogen hydrogen of methylene chain adjacent to amino group 2.26
(t), β, γ position methylene chain hydrogen 1.63 (m), 1.49 (m), benzyl position methylene chain hydrogen 2.62 (t), vinyl group β trans position hydrogen 5.19 (dd), vinyl group β cis position hydrogen 5.70 ( dd), vinyl group α-position hydrogen 6.69 (dd), aromatic hydrogen (2,6-position hydrogen) 7.13
(d), hydrogen at 3,5-position 7.31 (d) 13 C-NMR measurement: methyl group carbon 45.2, methylene chain carbon adjacent to amino group 59.4, β, γ-position methylene chain carbon 27.1, 28.
8, methylene chain carbon at benzyl position 35.2, β-position carbon at vinyl group
112.2, vinyl group α-position carbon 141.8, aromatic hydrogen carbon 125.
8,128.2,136.4, 1st (vinyl group ipso position) carbon 134.8

【0038】実施例1 セロファンフイルム片(厚み約25μm、大きさ1cm
×1cm、比重約1.2)100gを撹拌装置付き反応
容器に入れ、これに有機溶媒であるトルエン350ml
を加えた。反応容器内を窒素置換し、以後の工程は窒素
下で実施した。重合開始剤として硝酸第二セリウムアン
モニウム塩1.35g、2N―硝酸水溶液6ml(両者
を合わせた開始剤溶液として約7.2ml)を、界面活
性剤としてソルゲン50(ソルビタンモノステアレー
ト:第一工業製薬製)0.4gを溶解したトルエン溶液
50mlに窒素下で混合し、撹拌して懸濁溶液とした後
反応容器内に添加し、2分間撹拌し、セロファンフイル
ム片と接触、反応させた。その後反応容器は25℃に設
定した恒温バスに設置し、4−ブロモブチルスチレンを
100g加え、5時間グラフト重合を行った。重合終了
後、試料を蒸留水で洗浄し、乾燥させた。反応終了後の
グラフト化率は70%であった。グラフト化されたセロ
ファンフィルムを、30%トリメチルアミン水溶液中で
50℃、5時間反応させ、4級アンモニウム化されたイ
オン交換体を得た。得られたイオン交換体を水酸化ナト
リウム水溶液、続いて塩化ナトリウム水溶液で処理しイ
オン交換基の対イオンをClイオンに変換した後、イオ
ン交換容量を測定したところ、イオン交換容量は1.6
5meq/gであった。
Example 1 Cellophane film pieces (thickness: about 25 μm, size: 1 cm)
× 1 cm, specific gravity about 1.2) 100 g was placed in a reaction vessel equipped with a stirrer, and 350 ml of toluene as an organic solvent was added thereto.
Was added. The inside of the reaction vessel was replaced with nitrogen, and the subsequent steps were performed under nitrogen. 1.35 g of ceric ammonium nitrate as a polymerization initiator, 6 ml of a 2N-nitric acid aqueous solution (about 7.2 ml as a combined initiator solution), and Sorgen 50 (sorbitan monostearate: Daiichi Kogyo Co., Ltd.) as a surfactant 0.4 g of a pharmaceutical solution was dissolved in 50 ml of a toluene solution in which nitrogen was dissolved, and the mixture was stirred to form a suspension. After that, the suspension was added to the reaction vessel, stirred for 2 minutes, and allowed to contact and react with a piece of cellophane film. Thereafter, the reaction vessel was placed in a thermostatic bath set at 25 ° C., and 100 g of 4-bromobutylstyrene was added, and graft polymerization was performed for 5 hours. After completion of the polymerization, the sample was washed with distilled water and dried. After the completion of the reaction, the grafting ratio was 70%. The grafted cellophane film was reacted in a 30% aqueous solution of trimethylamine at 50 ° C. for 5 hours to obtain a quaternary ammonium ion exchanger. The obtained ion exchanger was treated with an aqueous solution of sodium hydroxide and then with an aqueous solution of sodium chloride to convert the counter ion of the ion exchange group into Cl ion, and the ion exchange capacity was measured. The ion exchange capacity was 1.6.
It was 5 meq / g.

【0039】比較例1 実施例1で用いた4−ブロモブチルスチレンの代わりに
クロロメチルスチレン(CMS)を用いる以外は実施例
1と同様の方法で、CMSのグラフト化物を得た。重合
終了後、試料を蒸留水で洗浄し、乾燥させた。反応終了
後のグラフト化率は68%であった。グラフト化された
セロファンフィルムを、30%トリメチルアミン水溶液
中で50℃、5時間反応させ、4級アンモニウム化され
たイオン交換体を得た。得られたイオン交換体を水酸化
ナトリウム水溶液、続いて塩化ナトリウム水溶液で処理
し、イオン交換基の対イオンをClイオンに変換した
後、イオン交換容量を測定したところ、イオン交換容量
は 2.30meq/gであった。
Comparative Example 1 A grafted product of CMS was obtained in the same manner as in Example 1 except that chloromethylstyrene (CMS) was used instead of 4-bromobutylstyrene used in Example 1. After completion of the polymerization, the sample was washed with distilled water and dried. After the completion of the reaction, the grafting ratio was 68%. The grafted cellophane film was reacted in a 30% aqueous solution of trimethylamine at 50 ° C. for 5 hours to obtain a quaternary ammonium ion exchanger. The obtained ion exchanger was treated with an aqueous solution of sodium hydroxide and then with an aqueous solution of sodium chloride to convert the counter ion of the ion exchange group into Cl ion. Then, the ion exchange capacity was measured. The ion exchange capacity was 2.30 meq. / G.

【0040】実施例2 実施例1ならびに比較例1で得られたイオン交換体を、
水酸化ナトリウム水溶液でOH形に変換した後、125
mlのカラムに詰めた。このカラムに超純水(全有機炭
素量 TOC=0.3ppb)を室温でSV30で24
時間通水した後、80℃の温超純水をSV30で通水し
た。通水した水をサンプリングしTOCを測定した結果
は、下記表ー1の通りで、本発明のイオン交換体は、極
めて溶出が少なかった。
Example 2 The ion exchanger obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was
After conversion to the OH form with aqueous sodium hydroxide, 125
ml. Ultrapure water (total organic carbon content TOC = 0.3 ppb) was added to this column at room temperature by SV30 for 24 hours.
After passing water for an hour, warm ultrapure water at 80 ° C. was passed through SV30. The results of measuring the TOC by sampling the passed water are shown in Table 1 below, and the ion exchanger of the present invention showed very little elution.

【0041】[0041]

【表1】表ー1 陰イオン交換体の溶出性 イオン交換体 TOC(ppb) 実施例1 100 比較例1 1000Table 1 Dissolution properties of anion exchanger Ion exchanger TOC (ppb) Example 1 100 Comparative Example 1 1000

【0042】比較例1の陰イオン交換体は、ベンゼン環
にトリメチルアンモニウムメチレン基が結合した汎用の
陰イオン交換体であり、実施例1の本発明陰イオン交換
体に比し、単位重量当たりのイオン交換容量は大きいも
のの、有機炭素の溶出量も極めて大きい。
The anion exchanger of Comparative Example 1 is a general-purpose anion exchanger in which a trimethylammonium methylene group is bonded to a benzene ring, and has a smaller weight per unit weight than the anion exchanger of the present invention of Example 1. Although the ion exchange capacity is large, the amount of organic carbon eluted is also extremely large.

【0043】実施例3 実施例1と同様のセロファンフイルム片100gを撹拌
装置付き反応容器に入れ、これに水を350ml加え
た。反応容器内を窒素置換し、以後の工程は窒素下で実
施した。重合開始剤として硝酸第二セリウムアンモニウ
ム塩1.35g、2N―硝酸水溶液6ml(開始剤溶液
として約7.2ml)を溶解した水溶液50mlを窒素
下で混合した後反応容器内に添加し、2分間撹拌して、
セロファンフイルム片と反応させた。その後反応容器は
25℃に設定した恒温バスに設置し、参考例1で得られ
たトリメチルビニルフェニルブチルアンモニウムブロマ
イドを100g加え、5時間グラフト重合を行った。重
合終了後、試料を蒸留水で洗浄し、乾燥させた。反応終
了後のグラフト化率は40%であった。得られたイオン
交換体を水酸化ナトリウム水溶液、続いて塩化ナトリウ
ム水溶液で処理しイオン交換基の対イオンをClイオン
に変換した後、イオン交換容量を測定したところ、イオ
ン交換容量は0.93meq/gであった。
Example 3 100 g of cellophane film pieces as in Example 1 were placed in a reaction vessel equipped with a stirrer, and 350 ml of water was added thereto. The inside of the reaction vessel was replaced with nitrogen, and the subsequent steps were performed under nitrogen. 1.35 g of ceric ammonium nitrate as a polymerization initiator, 50 ml of an aqueous solution of 6 ml of a 2N-nitric acid aqueous solution (about 7.2 ml as an initiator solution) were mixed under nitrogen, and then added to the reaction vessel. Stir,
It was reacted with a piece of cellophane film. Thereafter, the reaction vessel was placed in a thermostatic bath set at 25 ° C., and 100 g of trimethylvinylphenylbutylammonium bromide obtained in Reference Example 1 was added, and graft polymerization was performed for 5 hours. After completion of the polymerization, the sample was washed with distilled water and dried. After the completion of the reaction, the grafting ratio was 40%. The obtained ion exchanger was treated with an aqueous solution of sodium hydroxide and subsequently with an aqueous solution of sodium chloride to convert the counter ion of the ion exchange group into Cl ion, and then the ion exchange capacity was measured. The ion exchange capacity was 0.93 meq /. g.

【0044】実施例4 実施例1と同様のセロファンフィルム片に、実施例1と
同様の方法で参考例2で得られたN,N―ジメチルアミ
ノブチルスチレンをグラフト重合させた。但し用いた有
機溶媒は、メタノールであった。25℃、5時間グラフ
ト重合を行った後、試料を蒸留水で洗浄し、乾燥させ
た。反応終了後のグラフト化率は50%であった。この
イオン交換体の弱塩基交換容量は1.60meq/gで
あった。
Example 4 The same cellophane film piece as in Example 1 was graft-polymerized with the N, N-dimethylaminobutylstyrene obtained in Reference Example 2 in the same manner as in Example 1. However, the organic solvent used was methanol. After performing the graft polymerization at 25 ° C. for 5 hours, the sample was washed with distilled water and dried. After the completion of the reaction, the graft ratio was 50%. The weak base exchange capacity of this ion exchanger was 1.60 meq / g.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明のイオン交換体は アニオン交換基が熱安定性に優れている。 イオン交換基の導入に伴う副生物の発生量が最小限に
抑えられ、高分子基材の損傷劣化も少ない。 という大きな特色を有しているため、非常にクリーンな
陰イオン交換体であり、使用する際に、処理される水、
空気等の汚染を最小限に出来るという利点がある。ま
た、本発明のイオン交換体は高温環境での使用が可能な
他、グラフト重合を利用したことにより成形加工が容易
であることから、工業的価値は顕著である。
The ion exchanger of the present invention has an anion-exchange group having excellent thermal stability. The amount of by-products generated due to the introduction of ion-exchange groups is minimized, and damage and deterioration of the polymer substrate are small. It is a very clean anion exchanger because it has a great feature that, when used, water to be treated,
There is an advantage that contamination such as air can be minimized. In addition, the ion exchanger of the present invention can be used in a high-temperature environment, and can be easily molded by utilizing graft polymerization. Therefore, the industrial value is remarkable.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 純哉 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社横浜総合研究所内 (72)発明者 本多 直子 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社横浜総合研究所内 Fターム(参考) 4F071 AA09C AA14C AA22 AA33C AA43C AA53C AA54C AA77 FA01 FA10 FB02 FC06 FD02 4J026 AA02 AA11 AA12 AA13 AA14 AA17 AA26 AA55 AB02 AB07 AB28 AC01 AC02 AC11 AC12 BA08 BB01 DB03 DB09 DB12 DB15 DB16 FA01 GA01 GA08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Junya Watanabe 1000 Kamoshita-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Mitsubishi Chemical Corporation Yokohama Research Laboratory (72) Inventor Naoko Honda 1000-Kamoshita-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Mitsubishi Chemical Co., Ltd. Yokohama Research Laboratory F-term (reference) 4F071 AA09C AA14C AA22 AA33C AA43C AA53C AA54C AA77 FA01 FA10 FB02 FC06 FD02 4J026 AA02 AA11 AA12 AA13 AA14 AA17 AA26 AA55 DB02 AC01 DB02 AC02 FA01 GA01 GA08

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高分子基材上に、少なくとも下記一般式
(1)又は(2)で表される構造単位をグラフト重合し
てなる陰イオン交換体。 【化1】 (上記式中、Aは炭素数3〜8のアルキレン基又は炭素
数4〜8のアルコキシメチレン基を示し、R1 、R2
3 はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアル
キル基又はアルカノール基を示し、Xはアンモニウム塩
の対イオンを示す。環a、bは更に置換されていても良
い。)
1. An anion exchanger obtained by graft-polymerizing at least a structural unit represented by the following general formula (1) or (2) on a polymer substrate. Embedded image (In the above formula, A represents an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms or an alkoxymethylene group having 4 to 8 carbon atoms, and R 1 , R 2 ,
R 3 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkanol group, and X represents a counter ion of an ammonium salt. Rings a and b may be further substituted. )
【請求項2】 一般式(1)又は(2)において、Aが
炭素数3〜8の直鎖状アルキレン基であることを特徴と
する請求項1記載の陰イオン交換体。
2. The anion exchanger according to claim 1, wherein in the general formula (1) or (2), A is a linear alkylene group having 3 to 8 carbon atoms.
【請求項3】 一般式(1)又は(2)において、R
1 、R2 、R3 が何れもメチル基であることを特徴とす
る請求項1又は2に記載の陰イオン交換体。
3. In the general formula (1) or (2), R
3. The anion exchanger according to claim 1 , wherein each of 1 , R 2 and R 3 is a methyl group.
【請求項4】 高分子基材上に、トリメチルビニルフェ
ニルブチルアンモニウムブロマイドの重合体がグラフト
重合により形成されてなることを特徴とする請求項1に
記載の陰イオン交換体。
4. The anion exchanger according to claim 1, wherein a polymer of trimethylvinylphenylbutylammonium bromide is formed on the polymer substrate by graft polymerization.
【請求項5】 高分子基材が、単繊維、織布もしくは不
織布、またはそれらの加工品、膜状材料及びその加工
品、板状材料及びその加工品から選択されることを特徴
とする請求項1乃至4の何れかに記載の陰イオン交換
体。
5. The polymer substrate is selected from a single fiber, a woven fabric or a nonwoven fabric, or a processed product thereof, a film material and a processed product thereof, a plate-shaped material and a processed product thereof. Item 5. The anion exchanger according to any one of Items 1 to 4.
【請求項6】 高分子基材に、下記一般式(3) 【化2】 (式中、Aは炭素数3〜8のアルキレン基又は炭素数4
〜8のアルコキシメチレン基を示し、Zはハロゲン原子
又は水酸基を表す。環cは更に置換されていても良
い。)で示される重合性単量体をグラフト重合し、次い
で該グラフト重合体に陰イオン交換基を導入することを
特徴とする請求項1乃至5の何れか記載の陰イオン交換
体の製造方法。
6. A polymer base material represented by the following general formula (3): (In the formula, A is an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms or 4 carbon atoms.
And Z represents an alkoxymethylene group, and Z represents a halogen atom or a hydroxyl group. Ring c may be further substituted. The method for producing an anion exchanger according to any one of claims 1 to 5, wherein the polymerizable monomer represented by the formula) is graft-polymerized, and then an anion exchange group is introduced into the graft polymer.
【請求項7】 高分子基材に、下記一般式(4)又は
(5) 【化3】 (式中、Aは炭素数3〜8のアルキレン基又は炭素数4
〜8のアルコキシメチレン基を示し、R1 、R2 ,R3
は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキ
ル基又はアルカノール基を示す。Xはアンモニウム塩の
対イオンを表す。環d、eは更に置換されていてもよ
い。)で表される重合性単量体をグラフト重合すること
を特徴とする請求項1乃至5の何れか記載の陰イオン交
換体の製造方法。
7. A polymer substrate, which is represented by the following general formula (4) or (5): (In the formula, A is an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms or 4 carbon atoms.
~ 8 alkoxymethylene groups, R 1 , R 2 , R 3
Each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkanol group. X represents a counter ion of an ammonium salt. Rings d and e may be further substituted. 6. The method for producing an anion exchanger according to claim 1, wherein the polymerizable monomer represented by the formula) is graft-polymerized.
【請求項8】 一般式(3)で示される重合性単量体
が、4−ブロモブチルスチレンであることを特徴とする
請求項6に記載の陰イオン交換体の製造方法。
8. The method for producing an anion exchanger according to claim 6, wherein the polymerizable monomer represented by the general formula (3) is 4-bromobutylstyrene.
【請求項9】 一般式(5)で示される重合性単量体
が、トリメチルビニルフェニルブチルアンモニウムブロ
マイドであることを特徴とする請求項6に記載の陰イオ
ン交換体の製造方法。
9. The method for producing an anion exchanger according to claim 6, wherein the polymerizable monomer represented by the general formula (5) is trimethylvinylphenylbutylammonium bromide.
【請求項10】 高分子基材が、単繊維、織布もしくは
不織布、またはそれらの加工品、膜状材料及びその加工
品、板状材料及びその加工品から選択されることを特徴
とする請求項6乃至9の何れかに記載の陰イオン交換体
の製造方法。
10. The polymer base material is selected from a single fiber, a woven fabric or a nonwoven fabric, or a processed product thereof, a film material and its processed product, a plate-shaped material and a processed product thereof. Item 10. The method for producing an anion exchanger according to any one of Items 6 to 9.
【請求項11】 グラフト方法が、化学的グラフト法、
オゾン処理によるグラフト法、高温プラズマ処理による
グラフト法から選ばれることを特徴とする請求項6乃至
10の何れか記載の陰イオン交換体の製造方法。
11. The method according to claim 1, wherein the grafting method is a chemical grafting method.
The method for producing an anion exchanger according to any one of claims 6 to 10, wherein the method is selected from a grafting method using an ozone treatment and a grafting method using a high-temperature plasma treatment.
【請求項12】 高分子基材上に下記一般式(6)で表
される構造単位をグラフト重合してなるグラフト化物。 【化4】 (式中、Aは炭素数3〜8のアルキレン基又は炭素数4
〜8のアルコキシメチレン基を示し、Zはハロゲン原子
又は水酸基を表す。環fは更に置換されていても良
い。)
12. A graft product obtained by graft-polymerizing a structural unit represented by the following general formula (6) on a polymer base material. Embedded image (In the formula, A is an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms or 4 carbon atoms.
And Z represents an alkoxymethylene group, and Z represents a halogen atom or a hydroxyl group. Ring f may be further substituted. )
【請求項13】 高分子基材上に、4ーブロモブチルス
チレンをグラフト重合してなる請求項12記載のグラフ
ト化物。
13. The grafted product according to claim 12, which is obtained by graft polymerization of 4-bromobutylstyrene on a polymer substrate.
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