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JPH09169817A - ケイ素含有水溶性高分子化合物、その製法および用途 - Google Patents

ケイ素含有水溶性高分子化合物、その製法および用途

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Publication number
JPH09169817A
JPH09169817A JP7330330A JP33033095A JPH09169817A JP H09169817 A JPH09169817 A JP H09169817A JP 7330330 A JP7330330 A JP 7330330A JP 33033095 A JP33033095 A JP 33033095A JP H09169817 A JPH09169817 A JP H09169817A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
polymer compound
compound
water
group
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
JP7330330A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Yamamoto
敏 山本
Yoshifumi Yoshida
義史 吉田
Shigeto Makino
重人 牧野
Toshishige Hamaguchi
利重 浜口
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.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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 Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP7330330A priority Critical patent/JPH09169817A/ja
Priority to FI965064A priority patent/FI965064A7/fi
Priority to CA002193155A priority patent/CA2193155A1/en
Priority to NZ299968A priority patent/NZ299968A/en
Priority to SE9604654A priority patent/SE9604654L/xx
Priority to KR1019960067184A priority patent/KR970042691A/ko
Publication of JPH09169817A publication Critical patent/JPH09169817A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
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    • C08G77/382Polysiloxanes modified by chemical after-treatment containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen or silicon
    • C08G77/388Polysiloxanes modified by chemical after-treatment containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen or silicon containing nitrogen
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    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/46Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/59Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来公知のカチオン性基を有する水溶性高分
子化合物に代わって、製紙用添加剤などとして用いるこ
とができ、それによって一層改良された性質を示す新規
な水溶性高分子化合物を提供する。 【解決手段】 アミノ基またはアンモニウム基を有する
水溶性高分子化合物であって、エポキシ基を有する含ケ
イ素化合物(S)が結合しているケイ素含有水溶性高分
子化合物。この高分子化合物は、例えば、1級、2級ま
たは3級アミノ基を有する水溶性高分子化合物(A)と
エポキシ基を有する含ケイ素化合物(S)とを反応させ
ることにより、製造できる。この高分子化合物は、製紙
用添加剤として特に有用である。 【効果】 この高分子化合物は、填料を含有するパルプ
系での抄紙において、紙力増強と填料の定着率向上に優
れた効果を発揮し、特にホワイトカーボンを填料として
用いた場合にその効果が顕著である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規なケイ素含有
水溶性高分子化合物、それの製造方法、およびそれの製
紙用添加剤としての使用に関するものである。より詳し
くは、アミノ基またはアンモニウム基を有し、改良され
た性質を示す水溶性高分子化合物、それの製造方法、お
よびそれの使用に関するものである。
【0002】
【従来の技術】カチオン性基としてアミノ基またはアン
モニウム基を有する水溶性高分子化合物は、紙用加工
剤、繊維処理剤、凝集剤、接着剤、塗料用添加剤、石油
回収助剤など、多くの分野で利用されている。例えば、
カチオン性基を有する(メタ)アクリルアミド系重合体
は、紙力増強剤、濾水性向上剤または填料歩留向上剤と
して、製紙工業で広く使われている。
【0003】近年の製紙工業においては、排水規制等の
ために用水のクローズド化が進み、また地球環境保護の
面から古紙パルプの使用比率が増加している。このよう
な抄紙系には、無機および有機の不純物が多く存在する
ことから、これらの影響を避けるために、紙力増強剤、
濾水性向上剤または填料歩留向上剤の使用が盛んになっ
てきている。しかしながら、従来公知の薬剤は、特に最
近の夾雑物が多く存在する抄紙系で使用された場合の効
果が必ずしも十分でなく、さらに改良された薬剤の開発
が望まれていた。
【0004】特開平 7-102496 号公報には、アクリルア
ミド類、アニオン性基を有するビニルモノマー、カチオ
ン性基を有するビニルモノマーおよび分子内にケイ素原
子を有するビニルモノマーを重合して得られる共重合体
を製紙用添加剤として用いることが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
公知のカチオン性基を有する水溶性高分子化合物に代わ
って、製紙用添加剤などとして用いることができ、それ
によって一層改良された性質を示す新規な水溶性高分子
化合物を製造し、提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる目
的を達成すべく鋭意研究を行った結果、特定の含ケイ素
化合物が結合した水溶性高分子化合物を見出し、また、
それを製紙用添加剤として用いた場合に優れた結果が得
られることを見出し、本発明を完成した。
【0007】すなわち本発明は、アミノ基またはアンモ
ニウム基を有する水溶性高分子化合物であって、エポキ
シ基を有する含ケイ素化合物(S)が結合しているケイ
素含有水溶性高分子化合物を提供するものである。また
本発明は、1級、2級または3級アミノ基を有する水溶
性高分子化合物(A)とエポキシ基を有する含ケイ素化
合物(S)とを反応させることにより、このケイ素含有
水溶性高分子化合物を製造する方法を提供し、さらに
は、このケイ素含有水溶性高分子化合物を有効成分とす
る製紙用添加剤をも提供する。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明において、ケイ素原子を導
入するために使用する含ケイ素化合物(S)は、分子内
にケイ素原子を少なくとも一個有するとともに、エポキ
シ基を少なくとも一個有していればよい。具体的には例
えば、次式(I)および(II)で示される基を分子内に
それぞれ少なくとも1個有する化合物が挙げられる。
【0009】
【0010】式中、R1 はアルキルまたはアルケニルを
表し、 R2 およびR3 は互いに独立に、アルキル、ア
ルケニル、アルコキシまたはアルケニルオキシを表し、
4 は水素またはアルキルを表す。
【0011】さらに具体化した式で示せば、次式(III)
で示される化合物が挙げられる。
【0012】
【0013】式中、R1 、R2 、R3 およびR4 は前記
の意味を表し、R5 は水素またはアルキルを表し、Xは
脂肪族の連結基を表すが、X中の炭素原子とR5 が結合
して飽和炭素環を形成してもよい。
【0014】なかでも好ましい含ケイ素化合物(S)と
しては、次式(IV)で示される化合物を挙げることがで
きる。
【0015】
【0016】式中、R1 、R2 、R3 、R4 およびR5
は前記の意味を表し、nは1〜3の整数を表し、Yは直
接結合、酸素原子またはCHR6 を表し、ここにR6
水素またはアルキルを表すが、R5 とR6 が結合して炭
素数1〜4のアルキレンを形成してもよい。
【0017】上記式(I)〜(IV)の定義において、ア
ルキルおよびアルコキシは、好ましくはそれぞれ炭素数
1〜4程度であり、アルケニルおよびアルケニルオキシ
は、好ましくはそれぞれ炭素数2〜4程度である。ま
た、式(III) 中のXで表される脂肪族の連結基として
は、炭素数1〜6のアルキレン、ケイ素原子に結合する
末端が酸素原子である炭素数1〜6のアルキレン、酸素
原子で中断された全炭素数2〜6のアルキレンなどが挙
げられ、いずれの場合も、アルキレン中の炭素原子がR
5 と結合して環を形成してもよい。なお、これまでに説
明したアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルケニル
オキシおよびアルキレンは、それぞれ直鎖であることが
できるほか、相応の数の炭素原子を有する場合には分岐
していてもよい。
【0018】このような含ケイ素化合物(S)の具体例
としては、 3−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、
(3−グリシドキシプロピル)メチルジエトキシシラ
ン、(3−グリシドキシプロピル)ジメチルエトキシシ
ラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジイソプロ
ペニルオキシシラン、4−トリメトキシシリルブタン−
1,2−エポキシド、4−トリエトキシシリルブタン−
1,2−エポキシド、1−(2−トリメトキシシリルエ
チル)シクロヘキサン−3,4−エポキシド、1−(1
−メチル−2−トリエトキシシリルエチル)−4−メチ
ルシクロヘキサン−3,4−エポキシド、1−(2−ト
リエトキシシリルエチル)シクロヘキサン−3,4−エ
ポキシドなどが挙げられる。これらの含ケイ素化合物
(S)は、それぞれ単独で用いてもよいし、また2種以
上組み合わせて用いることもできる。
【0019】本発明によるケイ素含有水溶性高分子化合
物は、アミノ基またはアンモニウム基を有し、その高分
子化合物の構造中に、以上説明したエポキシ基を有する
含ケイ素化合物(S)が結合している。一般には、含ケ
イ素化合物(S)中のエポキシ基が開環して、アミノ基
またはアンモニウム基の窒素原子に結合した構造とな
る。ここで、エポキシ基を有する含ケイ素化合物(S)
とアミノ基との反応は、高分子化合物を形成する前に行
っても、また高分子化合物を形成したあとに行ってもよ
い。すなわち、1級、2級または3級アミノ基を有する
水溶性高分子化合物(A)に、エポキシ基を有する含ケ
イ素化合物(S)を反応させることによって、その水溶
性高分子化合物(A)中にケイ素原子を導入することが
できるし、また、1級、2級または3級アミノ基を有す
るアミノ化合物に、エポキシ基を有する含ケイ素化合物
(S)を反応させたあと、重合または重縮合反応を行う
ことによっても、ケイ素原子が導入された水溶性高分子
化合物を得ることができる。含ケイ素化合物(S)が反
応する水溶性高分子化合物(A)またはアミノ化合物
は、1級または2級アミノ基を有するのが好ましい。
【0020】ケイ素含有水溶性高分子化合物の基体樹脂
となる1級、2級または3級アミノ基を有する水溶性高
分子化合物(A)としては、例えば次のようなものが挙
げられる。
【0021】(A1)1級、2級または3級アミノ基を有
するカチオン性モノマー(a)を少なくとも一つの構成
成分とする重合によって得られるカチオン性基含有重合
体、(A2)アミド基を有する前駆重合体の変性反応によ
って得られる変性カチオン性基含有重合体、(A3)ポリ
エチレンイミン類、(A4)アミン類と、反応性基を少な
くとも二つ有する化合物との付加または縮合反応によっ
て得られるカチオン性基含有付加または縮合物など。
【0022】上記カチオン性基含有重合体(A1)は、1
級、2級または3級アミノ基を有するカチオン性モノマ
ー(a)の単独または共重合体のほか、このカチオン性
モノマー(a)に加えて、水溶性を阻害しない範囲で他
のモノマー、例えば、ノニオン性モノマー(b)、アニ
オン性モノマー(c)、4級アンモニウム基を有するカ
チオン性モノマー(d)などを、1種または2種以上共
重合させたものであってもよい。
【0023】カチオン性基含有重合体(A1)の合成に用
いられる1級、2級または3級アミノ基を有するカチオ
ン性モノマー(a)の具体例としては、アリルアミン、
メタアリルアミンのような1級アミン類、 メチルアリ
ルアミン、エチルアリルアミン、ジアリルアミン、ジメ
タアリルアミンのような2級アミン類、および、ジメチ
ルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノ
エチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル
(メタ)アクリレート、ジエチルアミノプロピル(メ
タ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アク
リルアミド、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルア
ミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミ
ド、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、
ジアリルメチルアミン、ジアリルエチルアミン、トリア
リルアミンのような3級アミン類が挙げられ、これらは
遊離アミンの形であっても、また、塩酸、硫酸、燐酸、
ギ酸、酢酸のような無機または有機酸の塩の形であって
もよい。これらのカチオン性モノマー(a)は、それぞ
れ単独で用いることもできるし、2種以上組み合わせて
用いることもできる。
【0024】また、これらのカチオン性モノマー(a)
とともに共重合させてもよい他のモノマーのうち、ノニ
オン性モノマー(b)の具体例としては、(メタ)アク
リルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−
エチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メ
タ)アクリルアミド、メチレンビス(メタ)アクリルア
ミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミドのような
(メタ)アクリルアミド類、N−ビニルホルムアミド、
N−ビニルアセトアミドのようなN−ビニルアミド類、
(メタ)アクリル酸メチル、ヒドロキシエチル(メタ)
アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレ
ートのような(メタ)アクリル酸エステル類、その他
(メタ)アクリロニトリル、N−ビニルピロリドン、ス
チレン、酢酸ビニルなどが挙げられる。
【0025】アニオン性モノマー(c)の具体例として
は、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸のような不
飽和モノカルボン酸類、マレイン酸、フマル酸、イタコ
ン酸のような不飽和ジカルボン酸類、スチレンスルホン
酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン
酸のような不飽和スルホン酸類など、さらには、これら
のナトリウム塩やカリウム塩のようなアルカリ金属塩類
およびアンモニウム塩類が挙げられる。
【0026】4級アンモニウム基を有するカチオン性モ
ノマー(d)の具体例としては、先に説明したカチオン
性モノマー(a)を、四級化剤、例えばメチルクロライ
ド、メチルブロマイドのようなアルキルハライド類、ベ
ンジルクロライド、ベンジルブロマイドのようなアラル
キルハライド類、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、エピク
ロロヒドリンなどと反応させることによって得られる化
合物が挙げられる。
【0027】カチオン性モノマー(a)を重合するにあ
たって、あるいはカチオン性モノマー(a)に加えて他
のモノマー、例えば、ノニオン性モノマー(b)、アニ
オン性モノマー(c)、4級アンモニウム基を有するカ
チオン性モノマー(d)などを1種または2種以上用い
て共重合するにあたっては、通常の重合開始剤が使用で
きる。例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムの
ような過硫酸塩、2,2′−アゾビス(2−アミジノプ
ロパン)・二塩酸塩、アゾビスイソブチロニトリルのよ
うなアゾ化合物、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−
ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオ
キサイド、ラウリルパーオキサイド、過酸化ベンゾイ
ル、過酸化水素のような過酸化物などが例示される。ま
た、公知のレドックス系開始剤、例えば、過硫酸カリウ
ムと亜硫酸ナトリウムまたは3級アミンとの組合せなど
を用いることもできる。重合開始剤は、モノマー全量に
対して0.01〜5重量%の範囲で用いるのが好ましく、
さらには0.05〜2重量%の範囲で用いるのがより好ま
しい。また、重合系中に存在または混入する遷移金属の
捕捉剤として、エチレンジアミン四酢酸やそのアルカリ
金属塩などの、いわゆるキレート化剤を使用することも
可能である。
【0028】重合は、通常10〜100℃、好ましくは
40〜90℃の温度で、1〜15時間程度行われる。こ
の重合反応は、大気中で行ってもよいが、一般には窒素
ガスなどの不活性ガスの雰囲気中で行うのが好ましい。
重合にあたって、モノマーの仕込方法は特に限定される
ものでなく、例えば、構成モノマーをすべて仕込んでか
ら重合させることもできるし、構成モノマーの一部また
は全部を連続的に供給しながら重合させることもでき
る。
【0029】以上のようなカチオン性基含有重合体(A
1)に,エポキシ基を有する含ケイ素化合物(S)を結
合するにあたり、含ケイ素化合物(S)の導入反応は、
1級、2級または3級アミノ基を有するカチオン性モノ
マー(a)、あるいは任意にさらに、ノニオン性モノマ
ー(b)、アニオン性モノマー(c)、4級アンモニウ
ム基を有するカチオン性モノマー(d)などの1種また
は2種以上を重合させたあとに行ってもよいし、1級、
2級または3級アミノ基を有するカチオン性モノマー
(a)に対して行ってもよい。後者の場合は、含ケイ素
化合物(S)が導入されたカチオン性モノマー(a)を
用いて重合反応を行うことになる。いずれの場合も、エ
ポキシ基を有する含ケイ素化合物(S)がアミノ基と反
応するので、1級アミノ基と反応した場合は、そのアミ
ノ基が2級になり、2級アミノ基と反応した場合は、そ
のアミノ基が3級になり、そして3級アミノ基と反応し
た場合は、そのアミノ基が4級アンモニウム基となる。
また、すべてのアミノ基が反応に費やされるわけではな
いので、含ケイ素化合物(S)が結合していないアミノ
基も、もちろん残りうる。
【0030】次に、前記の変性カチオン性基含有重合体
(A2)の例としては、ポリ(メタ)アクリルアミド類の
ホフマン分解によって、アミド基の一部をアミノ基に変
換したホフマン分解ポリ(メタ)アクリルアミド類、ポ
リ(メタ)アクリルアミド類のマンニッヒ反応によっ
て、アミド基の一部をアミノアルキルアミド基に変換し
たマンニッヒ変性ポリ(メタ)アクリルアミド類、N−
ビニルアミド類の重合体であるポリ(N−ビニルアミ
ド)類を加水分解することによって、そのアミド基の一
部または全部をアミノ基に変換したポリ(ビニルアミ
ン)類などが挙げられる。
【0031】ホフマン分解ポリ(メタ)アクリルアミド
類は、例えば、田中他,高分子論文集,33 (6), 309-31
6 (1976) に示されるように、(メタ)アクリルアミド
類を必須の構成モノマーとして用い、上に示したような
通常の方法で重合を行ったあと、次亜塩素酸類との反応
およびアルカリによる加水分解を行うことによって得ら
れる。一方、マンニッヒ変性ポリ(メタ)アクリルアミ
ド類は、例えば特開昭60-151400号公報に示されるよう
に、(メタ)アクリルアミド類を必須の構成モノマーと
して用い、上に示したような通常の方法で重合を行った
あと、ジメチルアミンやジエチルアミンのようなジアル
キルアミンおよびホルムアルデヒドを反応させることに
よって得られる。ホフマン分解やマンニッヒ変性に供さ
れるポリ(メタ)アクリルアミド類を構成する(メタ)
アクリルアミド類は、先にノニオン性モノマー(b)の
ところで例示した(メタ)アクリルアミド類、すなわ
ち、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アク
リルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−
イソプロピル(メタ)アクリルアミド、メチレンビス
(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アク
リルアミドなどであることができる。なかでも、アクリ
ルアミドまたはメタクリルアミド、とりわけアクリルア
ミドが一般的に用いられる。
【0032】ポリ(ビニルアミン)類は、 例えば特開
昭 63-165412号公報に示されるように、N−ビニルアミ
ド類を必須の構成モノマーとして用い、上に示したよう
な通常の方法で重合を行ったあと、酸加水分解を行うこ
とによって得られる。ここで用いるN−ビニルアミド類
は、先にノニオン性モノマー(b)のところで例示した
N−ビニルアミド類、すなわち、N−ビニルホルムアミ
ド、N−ビニルアセトアミドなどであることができる。
【0033】このような変性カチオン性基含有重合体
(A2)を基体樹脂とする場合、エポキシ基を有する含ケ
イ素化合物(S)の導入反応は一般に、この基体樹脂を
製造したあとに行われるが、構成モノマーの一部とし
て、1級、2級または3級アミノ基を有するカチオン性
モノマー(a)を用いる場合は、このカチオン性モノマ
ー(a)に含ケイ素化合物(S)を反応させてから重合
反応を行うこともできる。後者の場合は、重合反応後に
変性反応を行うことになり、その後再度、含ケイ素化合
物(S)の導入反応を行うこともできる。
【0034】本発明における別の基体樹脂となりうる前
記ポリエチレンイミン類(A3)は、例えば、C. R. Dick
et al., J. Macromol. Sci. - Chem., A4 (6), 1301-1
314(1970) 等に示されるように、エチレンイミンを重
合させる方法によって、または T. Saegusa et al., Ma
cromolecules, 5, 108 (1972) 等に示されるように、ポ
リ(N−アシルエチレンイミン)を酸もしくはアルカリ
を用いて加水分解する方法によって得られる。 いずれ
の場合も、エポキシ基を有する含ケイ素化合物(S)の
導入反応は、一般にはこの基体樹脂に対して行われる
が、反応の制御が可能であれば、エチレンイミンに対し
てこの導入反応を行い、その後重合することもできる。
【0035】さらに、本発明における別の基体樹脂とな
りうる前記カチオン性基含有付加または縮合物(A4)の
例としては、アミン類とエピハロヒドリン類またはα,
γ−ジハロ−β−ヒドリン類との反応によって得られる
ポリアミンエピハロヒドリン樹脂類、ポリアミン類とポ
リカルボン酸類との反応によって得られるポリアミド樹
脂類、このポリアミド樹脂類にエピハロヒドリン類また
はα,γ−ジハロ−β−ヒドリン類を反応させて得られ
るポリアミドエポキシ樹脂類、ポリアミン類またはポリ
アミド樹脂類と尿素類とを反応させて得られるポリアル
キレンポリ尿素類などが挙げられる。
【0036】ポリアミンエピハロヒドリン樹脂類は、例
えば特公昭 53-44567 号公報に示されるように、アミン
類と、エピハロヒドリン類、α,γ−ジハロ−β−ヒド
リン類またはポリエポキシ化合物とを反応させることに
よって得られる。ここで用いるアミン類の具体例として
は、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イ
ソプロピルアミン、ブチルアミン、t−ブチルアミン、
ペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミ
ン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、2−エチルヘキ
シルアミン、ベンジルアミン、ジメチルアミン、ジエチ
ルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジ
シクロヘキシルアミン、N−メチルシクロヘキシルアミ
ン、N−メチルベンジルアミンのようなモノアミン類、
エチレンジアミン、1,2−プロパンジアミン、1,3
−プロパンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,3
−または1,4−ジアミノシクロヘキサン、4,4′−
ジアミノ−3,3′−ジメチルジシクロヘキシルメタ
ン、4,4′−ジアミノ−3,3′−ジメチルビシクロ
ヘキシル、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、
メンタンジアミン、1,3−、1,2−または1,4−
ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、N−アミノプロ
ピルシクロヘキシルアミン、1,5−または2,6−ビ
ス(アミノメチル)オクタヒドロ−4,7−メタノイン
デン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロ
パン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、4,
4′−オキシビス(シクロヘキシルアミン)、4,4′
−スルホンビス(シクロヘキシルアミン)、 N−エチ
ルエチレンジアミン、N−エチルヘキサメチレンジアミ
ン、N,N−ジエチルエチレンジアミン、N,N−ジメ
チルプロパンジアミン、N−メチル−1,3−ジアミノ
シクロヘキサン、N,N−ジメチル−1,3−ジアミノ
シクロヘキサン、3−N−メチルアミノ−3,5,5−
トリメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジメチルビ
ス(4−アミノシクロヘキシル)メタンのようなジアミ
ン類および、ジエチレントリアミン、トリエチレンテト
ラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘ
キサミン、イミノビスプロピルアミン、3−アザヘキサ
ン−1,6−ジアミン、4,7−ジアザデカン−1,1
0−ジアミン、1,3,5−トリアミノシクロヘキサ
ン、N−メチルイミノビスプロピルアミンのようなトリ
またはそれ以上のアミン類が挙げられる。これらのアミ
ン類は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上組み
合わせて用いてもよい。
【0037】ポリアミンエピハロヒドリン樹脂類の製造
に用いられるエピハロヒドリン類の具体例としては、エ
ピクロロヒドリン、エピブロモヒドリンなどが挙げら
れ、同じくα,γ−ジハロ−β−ヒドリン類の具体例と
しては、1,3−ジクロロ−2−プロパノールなどが挙
げられる。これらのエピハロヒドリン類およびα,γ−
ジハロ−β−ヒドリン類は、それぞれ単独で用いてもよ
いし、2種以上組み合わせて用いてもよい。また、別の
ポリアミンエピハロヒドリン樹脂類の製造に用いられる
ポリエポキシ化合物の具体例としては、エチレングリコ
ールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジ
グリシジルエーテル、ヘキサメチレングリコールジグリ
シジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテ
ル、アジピン酸ジグリシジルのようなジグリシジル化合
物のほか、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル
3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートなど
が挙げられる。
【0038】さらにこのポリアミンエピハロヒドリン樹
脂類は、以上説明したアミン類および、エピハロヒドリ
ン類、α,γ−ジハロ−β−ヒドリン類またはポリエポ
キシ化合物に加えて、先に4級アンモニウム基を有する
カチオン性モノマー(d)のところで説明した四級化剤
を、1級、2級または3級アミノ基が消失しない程度に
反応させたものであってもよい。
【0039】ポリアミンエピハロヒドリン樹脂類を製造
する際の反応は、通常、水溶液中、10〜100℃の温
度、好ましくは40〜90℃の温度で、1〜15時間程
度行われる。
【0040】また、カチオン性基含有付加または縮合物
(A4)の別の例であるポリアミド樹脂類は、例えば特公
昭 35-3547号公報に示されるように、上記ポリアミンエ
ピハロヒドリン樹脂類のところで説明したアミン類のう
ち、ジアミン類およびトリまたはそれ以上のアミン類か
ら選ばれるポリアミン類と、ポリカルボン酸類とを反応
させることによって得られる。ここで用いるポリカルボ
ン酸類の具体例としては、コハク酸、グルタル酸、アジ
ピン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸のような脂
肪族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタ
ル酸のような芳香族ジカルボン酸、テトラヒドロフタル
酸、ヘキサヒドロフタル酸、シクロヘキサン−1,3−
または−1,4−ジカルボン酸、シクロペンタンジカル
ボン酸、3−または4−メチルテトラヒドロフタル酸、
3−または4−メチルヘキサヒドロフタル酸、エンドメ
チレンテトラヒドロフタル酸のような脂環式ジカルボン
酸などが挙げられる。またポリカルボン酸類は、これら
遊離酸のほか、そのエステル類や酸無水物などであって
もよい。エステル類の具体例としては、低級アルコール
とのモノまたはジエステル類、グリコール類とのポリエ
ステル類などが挙げられる。酸無水物の具体例として
は、無水コハク酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フ
タル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、3−または4−メ
チルテトラヒドロ無水フタル酸、3−または4−メチル
ヘキサヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒド
ロ無水フタル酸などが挙げられる。 これらのポリカル
ボン酸類は、それぞれ単独で用いても、また2種以上組
み合わせて用いてもよい。
【0041】ポリアミン類とポリカルボン酸類との反応
によってポリアミド樹脂類を製造するにあたり、ポリカ
ルボン酸類は、ポリアミン類1モルに対して、通常0.3
〜2モルの範囲で、好ましくは0.5〜1.2モルの範囲で
用いられる。この反応は、通常100〜250℃の温度
で、生成する水やアルコールを系外に除去しながら行わ
れる。この際、塩酸、硫酸、燐酸、ギ酸、酢酸、メタン
スルホン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホ
ン酸のような無機または有機酸を触媒として用いること
ができる。またこの際、分子量調整などの目的で、モノ
アミン類、モノカルボン酸類、アミノカルボン酸類など
を併用することもできる。ここで用いるモノアミン類の
具体例としては、先にポリアミンエピハロヒドリン樹脂
類のところで説明したアミン類のうちのモノアミン類と
同様のものが挙げられる。 モノカルボン酸類の具体例
としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロ
ン酸、カプリル酸、ステアリン酸、安息香酸などが挙げ
られる。またアミノカルボン酸類の具体例としては、グ
リシンなどが挙げられる。これらのモノカルボン酸類お
よびアミノカルボン酸類は、上記ポリカルボン酸類と同
様に、そのエステル類の形であってもよく、またアミノ
カルボン酸類は、ラクタム類の形で使用することもでき
る。ラクタム類の具体例としては、カプロラクタム、ラ
ウリルラクタムなどが挙げられる。
【0042】カチオン性基含有付加または縮合物(A4)
の別の例であるポリアミドエポキシ樹脂類は、例えば特
公昭 35-3547号公報に示されるように、上記のポリアミ
ド樹脂類を、エピハロヒドリン類またはα,γ−ジハロ
−β−ヒドリン類と反応させることによって得られる。
この反応は、先にポリアミンエピハロヒドリン樹脂類の
ところで説明した方法に準じて行うことができる。
【0043】さらに、カチオン性基含有付加または縮合
物(A4)の別の例であるポリアルキレンポリ尿素類は、
例えば特公昭 44-11667 号公報に示されるように、前記
ポリアミンエピハロヒドリン樹脂類のところやポリアミ
ド樹脂類のところで説明したジアミン類およびトリまた
はそれ以上のアミン類から選ばれるポリアミン類、また
は前記ポリアミド樹脂類に、尿素類を反応させることに
よって得られる。ここで用いる尿素類の具体例として
は、 尿素、チオ尿素、グアニル尿素、メチル尿素、ジ
メチル尿素などが挙げられる。これらは、それぞれ単独
で、または2種以上組み合わせて用いることができる
が、工業的見地からは尿素が好ましく用いられる。尿素
類は、ポリアミン類またはポリアミド樹脂類中のアミノ
基1モルに対して、通常0.3〜1モル、好ましくは0.5
〜1モルの範囲で用いられる。
【0044】ポリアミン類と尿素類との反応は通常、発
生するアンモニアを系外に除去しながら、100〜20
0℃の温度で行うことができる。ポリアミン類に代えて
ポリアミド樹脂類を用いる場合も同様に行うことができ
るが、この場合、反応の順序は任意であり、例えば、ポ
リアミド樹脂類を合成したあとに尿素類を反応させても
よいし、まずポリアミン類と尿素類とを反応させたあ
と、ポリカルボン酸類を反応させることもできる。
【0045】ポリアルキレンポリ尿素類の合成に際して
は、分子量調整などの目的で、エピハロヒドリン類、
α,γ−ジハロ−β−ヒドリン類またはアルデヒド類
を、1種または2種以上追加的に反応させることができ
る。ここで用いるエピハロヒドリン類またはα,γ−ジ
ハロ−β−ヒドリン類の具体例は、先にポリアミンエピ
ハロヒドリン樹脂のところで説明したものと同様であ
る。また、アルデヒド類の具体例としては、ホルムアル
デヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ア
クロレイン、グリオキシル酸、グリコールアルデヒドの
ような1価アルデヒド類および、グリオキザール、グル
タルアルデヒドのような多価アルデヒド類が挙げられ
る。ここでいうアルデヒド類は、反応系内においてアル
デヒドとして反応するものであればよく、上記の遊離ア
ルデヒドのほかに例えば、パラホルムアルデヒド、トリ
オキサン、トリアセチンのような多量体や、ジメチルア
セタール、ジエチルアセタール、1,3−ジオキソラン
のようなアセタール類の形であってもよい。エピハロヒ
ドリン類、α,γ−ジハロ−β−ヒドリン類またはアル
デヒド類は、ポリアルキレンポリ尿素類の合成に使用さ
れる尿素類1モルに対して、通常2モル以下、好ましく
は1モル以下の範囲で用いることができる。エピハロヒ
ドリン類、α,γ−ジハロ−β−ヒドリン類またはアル
デヒド類を反応させる場合は、通常、水溶液中、20〜
100℃の温度で行うことができる。
【0046】以上のようなカチオン性基含有付加または
縮合物(A4)を基体樹脂とする場合は、エポキシ基を有
する含ケイ素化合物(S)の導入反応は、基体樹脂を合
成してから行ってもよいし、原料のアミン類に対して行
ってもよい。また例えば、ポリアミドエポキシ樹脂類や
ポリアルキレンポリ尿素類のように、反応が複数の段階
に渡る場合は、アミン類を一部の成分と反応させたあと
の途中段階で含ケイ素化合物(S)の導入反応を行うこ
ともできる。
【0047】基体樹脂がいずれであっても、水溶性高分
子化合物(A)に導入される含ケイ素化合物(S)の量
は、ケイ素含有水溶性高分子化合物に対して、一般には
ケイ素原子として0.1〜10重量%の範囲にあるのが好
ましい。水溶性高分子化合物(A)がビニルモノマーか
らの付加重合で得られるものである場合は、含ケイ素化
合物(S)を除く水溶性高分子化合物(A)の構成モノ
マーの合計モル量を基準に、ケイ素量として0.2〜10
モル%の範囲で反応させるのが好ましい。
【0048】水溶性高分子化合物(A)の原料であるア
ミノ化合物に対して、エポキシ基を有する含ケイ素化合
物(S)を反応させる場合、この反応は、無溶媒で、ま
たは溶媒の存在下で行うことができる。溶媒を用いる場
合は、両反応原料を溶解できるものであればよく、その
種類は特に限定されない。この反応は、一般に70℃以
下、好ましくは0〜50℃程度の温度で、また一般に1
0分〜10時間程度、好ましくは30分〜5時間程度行
われる。
【0049】また、1級、2級または3級アミノ基を有
する水溶性高分子化合物(A)に、エポキシ基を有する
含ケイ素化合物(S)を反応させる場合は、一般に水ま
たはアルコール中で反応が行われる。アルコールは、メ
タノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール
のような低級アルコールであることができる。この反応
は、特に水溶液中で行うのが好ましい。この反応は、一
般に70℃以下、好ましくは0〜50℃程度の温度で、
また一般に10分〜10時間程度、好ましくは30分〜
5時間程度行われる。
【0050】本発明のケイ素含有水溶性高分子化合物
は、一般的にカチオン性基を有する水溶性高分子化合物
が用いられる用途、例えば、製紙用添加剤などの紙用加
工剤、繊維処理剤、凝集剤、接着剤、塗料用添加剤、石
油回収助剤などの用途に使用しうる。
【0051】なかでも製紙用添加剤として有用であり、
この場合のケイ素含有水溶性高分子化合物は、カチオン
性基を有する(メタ)アクリルアミド系重合体であるの
が好ましい。(メタ)アクリルアミド系重合体の構成モ
ノマーとなる(メタ)アクリルアミド類は、先にノニオ
ン性モノマー(b)のところで例示したものであること
ができる。この(メタ)アクリルアミド系重合体は、カ
チオン性基を有するカチオン性重合体のほか、カチオン
性基とともにアニオン性基をも有する両性共重合体であ
ってもよい。具体的には、カチオン性基を有し、さらに
アニオン性基を有していてもよい(メタ)アクリルアミ
ド系重合体と、エポキシ基を有する含ケイ素化合物
(S)との反応物または、1級、2級もしくは3級アミ
ノ基を有するカチオン性モノマー(a)に、エポキシ基
を有する含ケイ素化合物(S)を反応させたあと、(メ
タ)アクリルアミド類を、あるいは任意にさらに上で説
明した(メタ)アクリルアミド類以外の共重合性非イオ
ン性モノマー(b)、アニオン性モノマー(c)および
/または4級アンモニウム基を有するカチオン性モノマ
ー(d)を共重合させることによって得られる重合体
が、製紙用添加剤として好ましく用いられる。さらに好
ましくは、前者のカチオン性基を有する(メタ)アクリ
ルアミド系重合体とエポキシ基を有する含ケイ素化合物
(S)との反応物である。特に(メタ)アクリルアミド
系重合体は、1級または2級アミノ基を有するものが好
ましい。
【0052】製紙用添加剤として好ましい(メタ)アク
リルアミド系重合体は、(メタ)アクリルアミド成分、
カチオン成分および含ケイ素化合物成分を必須に含み、
任意にさらに他の成分、例えばアニオン成分および/ま
たは非イオン成分を含むことができ、含ケイ素化合物成
分の量については先に説明したとおりであるが、他の成
分の量的割合は、含ケイ素化合物単位を除く重合体構成
単位の合計モル量を基準に、(メタ)アクリルアミド単
位が50〜99モル%の範囲、およびカチオン性基を有
する単位が1モル%以上であるのが好ましく、またアニ
オン性基を有する単位が導入されている場合は20モル
%以下の範囲が好ましい。さらに具体的には、(メタ)
アクリルアミド単位、カチオン性基を有する単位および
アニオン性基を有する単位がそれぞれのモル比で、50
〜99/30〜1/20〜0の範囲にあるのが好まし
い。
【0053】製紙用添加剤として用いる場合の含ケイ素
化合物が導入された(メタ)アクリルアミド系重合体
は、重量平均分子量が 10,000 〜 10,000,000 の範囲に
あるのが好ましく、とりわけ 50,000 〜 5,000,000の範
囲にあるのがより好ましい。分子量の指標となる水溶液
の粘度で示せば、15重量%水溶液の25℃におけるブ
ルックフィールド粘度が5ポイズ〜200ポイズの範囲
にあるものが好ましい。分子量または製品粘度は、紙力
増強剤としての、また填料の歩留向上剤としての特性に
影響を与え、分子量または製品粘度が低くなるとその紙
力効果や填料の歩留効果を低下させ、また分子量または
粘度が高くなると紙の地合をくずす傾向にあるので、分
子量または粘度が上記範囲にあるのが好ましい。
【0054】本発明のケイ素含有水溶性高分子化合物を
製紙用添加剤として用いる場合は、抄紙の際、水性パル
プスラリーに添加して用いられ、通常は乾燥パルプ重量
を基準に0.01〜2重量%程度添加される。この添加剤
は、パルプとよく混合できるように添加すればよく、そ
の添加時期や添加方法に特別な制限はない。抄紙自体は
常法に従って行われ、本発明のケイ素含有水溶性高分子
化合物を含有する製紙用添加剤を、水性パルプスラリー
に添加し、よく混合してから抄紙すればよい。この際、
填料を添加するのが一般的であり、例えばタルク、ホワ
イトカーボン、酸化チタン、炭酸カルシウムなどを填料
として用いることができる。填料の添加量は、パルプの
乾燥重量を基準に0.1〜10重量%程度が好ましい。ま
た、通常の抄紙において使用されるその他の薬剤、例え
ば、硫酸アルミニウム(いわゆる硫酸バンド)、サイズ
剤、サイズ定着剤、さらには他の紙力剤や歩留向上剤な
どを配合することができる。
【0055】本発明のケイ素含有水溶性高分子化合物を
含有する製紙用添加剤は、填料を含有するパルプ系での
抄紙において、得られる紙の紙力増強と填料の定着率向
上に優れた効果を発揮する。特にホワイトカーボンを填
料として用いた場合に、その効果が顕著である。
【0056】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例によって限定される
ものではない。例中、含有量ないし使用量を示す%は、
特にことわらない限り重量%であり、pHおよび粘度は
25℃において測定した。
【0057】また、得られたケイ素含有高分子化合物の
元素分析は、この化合物の水溶液にアセトンを加えて沈
澱させ、 この高分子化合物を取り出して乾燥させたあ
と、C、H、N同時分析装置およびICP(高周波誘導
結合プラズマ:inductivelycoupled plasma)発光分光
分析装置を用いて行った。
【0058】実施例1 温度計、攪拌棒、滴下漏斗および還流冷却器を備えた四
つ口フラスコに、98%硫酸50g(0.5モル)および
イオン交換水106gを仕込み、さらに20℃以下に冷
却しながら、ジアリルメチルアミン111.2g(1モ
ル)を仕込んだ。硫酸でpHを3.0に調整し、窒素ガス
で装置内の空気を置換して酸素不含としたあと、内温を
60℃に昇温した。過硫酸アンモニウム1.6gを添加し
たあと、内温を60〜80℃に保ちながら5時間保温し
た。得られた生成物はポリマー成分60%の水溶液で、
pH3.1、粘度53ポイズであった。
【0059】この水溶液134gにさらに、イオン交換
水362gおよび3−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン11.8g(0.05モル)を加え、25〜30℃
で2時間保温して、ケイ素含有高分子化合物の水溶液を
得た。このものはポリマー成分20%で、pH3.1、粘
度18センチポイズであった。また、このポリマーの元
素分析値は次のとおりであった。
【0060】C 51.4%; H 8.5%; N 7.7
%; Si 0.9%.
【0061】実施例2 実施例1で用いたのと同じ容器に、98%硫酸50g
(0.5モル)およびイオン交換水145gを仕込み、さ
らに20℃以下に冷却しながら、ジアリルアミン97.2
g(1モル)を仕込んだ。硫酸でpHを3.0に調整し、
窒素ガスで装置内の空気を置換して酸素不含としたあ
と、内温を50℃に昇温した。 過硫酸アンモニウム2
gを添加したあと、内温を50〜60℃に保ちながら3
0時間保温した。さらにイオン交換水292gを加え
て、ポリマー成分25%、pH3.1、粘度130センチ
ポイズの水溶液を得た。
【0062】この水溶液234gに、イオン交換水23
5gおよび3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラ
ン13.9g(0.05モル)を加え、25〜30℃で2時
間保温して、ケイ素含有高分子化合物の水溶液を得た。
このものはポリマー成分15%で、pH3.1、粘度67
センチポイズであった。また、このポリマーの元素分析
値は次のとおりであった。
【0063】C 47.3%; H 7.6%; N 7.6
%; Si 1.6%.
【0064】実施例3 実施例2の前半で得られた25%濃度のカチオン性ポリ
マー水溶液234gにさらに、イオン交換水423gお
よび3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン4
7.2g(0.2モル)を加え、25〜30℃で2時間保温
して、ケイ素含有高分子化合物の水溶液を得た。このも
のはポリマー成分15%で、pH3.1、粘度64センチ
ポイズであった。また、このポリマーの元素分析値は次
のとおりであった。
【0065】C 47.4%; H 7.9%; N 5.4
%; Si 4.4%.
【0066】実施例4 実施例1で用いたのと同じ容器に、36%濃塩酸50g
(0.5モル)、60%ジアリルジメチルアンモニウムク
ロライド水溶液134.7g(0.5モル)およびイオン交
換水12gを仕込み、さらに20℃以下に冷却しなが
ら、ジアリルアミン48.5g(0.5モル)を仕込んだ。
塩酸でpHを3.0に調整し、窒素ガスで装置内の空気を
置換して酸素不含としたあと、内温を60℃に昇温し
た。過硫酸アンモニウム1.6gを添加したあと、内温を
60〜80℃に保ちながら5時間保温した。得られた生
成物はポリマー成分60%の水溶液で、pH3.2、粘度
73ポイズであった。
【0067】この水溶液124gにさらに、イオン交換
水295gおよび3−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン11.8g(0.05モル)を加え、25〜30℃
で2時間保温して、ケイ素含有高分子化合物の水溶液を
得た。このものはポリマー成分20%で、pH3.1、粘
度16センチポイズであった。また、このポリマーの元
素分析値は次のとおりであった。
【0068】C 55.2%; H 9.1%; N 8.3
%; Si 1.2%.
【0069】実施例5 実施例1で用いたのと同じ容器に、ポリアリルアミン塩
酸塩〔日東紡績(株)製、10S型〕23.4gおよびイ
オン交換水266gを加え、塩酸でpH3.0に調整した
あと、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン2
3.6g(0.1モル)を加え、25〜30℃で2時間保温
して、ケイ素含有高分子化合物の水溶液を得た。このも
のはポリマー成分20%で、pH3.1、粘度17センチ
ポイズであった。また、このポリマーの元素分析値は次
のとおりであった。
【0070】C 47.4%; H 8.8%; N 7.5
%; Si 5.1%.
【0071】実施例6 実施例1で用いたのと同じ容器に、ジアリルアミン35
g(0.36モル)、アクリルアミド17.1g(0.24モ
ル)およびイオン交換水346gを仕込み、さらに20
℃以下に冷却しながら、36%濃塩酸36.5g(0.36
モル)を仕込んだ。塩酸でpHを3.0に調整し、窒素ガ
スで装置内の空気を置換して酸素不含としたあと、内温
を70℃に昇温した。 過硫酸アンモニウム0.4gを添
加したあと、内温を65〜75℃に保ちながら10時間
保温した。得られた生成物はポリマー成分15%の水溶
液で、pH3.0、粘度4.4ポイズであった。
【0072】この水溶液242gにさらに、イオン交換
水133gおよび3−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン23.6g(0.1モル)を加え、25〜30℃で
2時間保温して、ケイ素含有高分子化合物の水溶液を得
た。このものはポリマー成分15%で、pH3.0、粘度
4.3ポイズであった。また、このポリマーの元素分析値
は次のとおりであった。
【0073】C 50.0%; H 7.0%; N 8.1
%; Si 4.1%.
【0074】実施例7 実施例1で用いたのと同じ容器に、50%ジアリルメチ
ルアミン塩酸塩水溶液59.1g(0.2モル)およびイオ
ン交換水343gを仕込み、塩酸でpHを3.0に調整し
た。次に窒素ガスで装置内の空気を置換して酸素不含と
したあと、内温を60℃に昇温した。過硫酸アンモニウ
ム0.6gを添加したあと、内温を55〜65℃に保ちな
がら、50%アクリルアミド水溶液113.7g(0.8モ
ル)および1%次亜リン酸ナトリウム水溶液60gを約
3時間かけて滴下した。滴下終了後、内温55〜65℃
で5時間保温した。得られた生成物はポリマー成分15
%の水溶液で、pH3.0、粘度74ポイズであった。
【0075】この水溶液288gにさらに、イオン交換
水14gおよび3−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン2.4g(0.01モル)を加え、25〜30℃で2
時間保温して、ケイ素含有高分子化合物の水溶液を得
た。このものは、ポリマー成分15%で、pH3.0、粘
度68ポイズであった。また、このポリマーの元素分析
値は次のとおりであった。
【0076】C 52.2%; H 7.6%; N 1
5.5%; Si 0.4%.
【0077】実施例8 実施例1で用いたのと同じ容器に、50%ジアリルアミ
ン硫酸塩水溶液26.3g(0.09モル)およびイオン交
換水232gを仕込み、硫酸でpH3.0に調整した。次
に窒素ガスで装置内の空気を置換し、酸素不含としたあ
と、内温を60℃に昇温した。過硫酸アンモニウム0.4
gを添加したあと、内温を55〜65℃に保ちながら、
50%アクリルアミド水溶液68.2g(0.48モル)、
80%アクリル酸水溶液2.7g(0.03モル)および次
亜リン酸ナトリウム0.04gの混合液を約3時間かけて
滴下した。滴下終了後、内温55〜65℃で5時間保温
した。得られた生成物はポリマー成分15%の水溶液
で、pH3.0、粘度81ポイズであった。
【0078】この水溶液275gにさらに、イオン交換
水14gおよび3−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン2.4g(0.01モル)を加え、25〜30℃で2
時間保温して、ケイ素含有高分子化合物の水溶液を得
た。このものは、ポリマー成分15%で、pH3.0、粘
度74ポイズであった。また、このポリマーの元素分析
値は次のとおりであった。
【0079】C 49.8%; H 7.2%; N 1
6.1%; Si 0.5%.
【0080】実施例9 実施例1で用いたのと同じ容器にイオン交換水244g
を仕込み、硫酸でpHを3.0に調整し、次に窒素ガスで
装置内の空気を置換して酸素不含としたあと、内温を6
0℃に昇温した。 過硫酸アンモニウム0.8gを添加し
たあと、内温を55〜65℃に保ちながら、50%ジエ
チルアミノエチルアクリレート硫酸塩水溶液27.4g
(0.06モル)、50%アクリルアミド水溶液72.5g
(0.51モル)および80%アクリル酸水溶液2.7g
(0.03モル)の混合液を約3時間かけて滴下した。滴
下終了後、内温55〜65℃で5時間保温した。得られ
た生成物はポリマー成分15%の水溶液で、pH3.0、
粘度43ポイズであった。
【0081】この水溶液290gにさらに、イオン交換
水14gおよび3−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン2.4g(0.01モル)を加え、25〜30℃で2
時間保温して、ケイ素含有高分子化合物の水溶液を得
た。このものは、ポリマー成分15%で、pH3.0、粘
度38ポイズであった。また、このポリマーの元素分析
値は次のとおりであった。
【0082】C 50.4%; H 7.1%; N 1
4.6%; Si 0.4%.
【0083】実施例10 実施例1で用いたのと同じ容器に、アクリルアミド7
1.1g(1モル)およびイオン交換水403gを仕込
み、窒素ガスで装置内の空気を置換して酸素不含とした
あと、内温を60℃に昇温し、過硫酸アンモニウム0.7
gおよび亜硫酸水素ナトリウム0.36gを添加した。内
温は発熱のため95℃に達し、さらに85〜95℃に保
ちながら5時間保温した。内温を20℃まで冷却したあ
と、48%水酸化ナトリウム水溶液33gおよび次亜塩
素酸ナトリウム30gを加え、約25℃で30分間保温
した。さらに亜硫酸ナトリウム50gを加えたあと、塩
酸および水を加えて、pH3.0、ポリマー成分濃度1
2.5%に調整し、粘度29ポイズの生成物を得た。
【0084】この水溶液288gにさらに、イオン交換
水17gおよび3−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン2.4g(0.01モル)を加え、25〜30℃で2
時間保温して、ケイ素含有高分子化合物の水溶液を得
た。このものは、ポリマー成分12.5%で、pH3.1、
粘度27ポイズであった。また、このポリマーの元素分
析値は次のとおりであった。
【0085】C 48.0%; H 6.9%; N 1
8.4%; Si 0.5%.
【0086】実施例11 実施例1で用いたのと同じ容器に、 N−ビニルホルム
アミド64g(0.9モル)、アクリロニトリル5.3g
(0.1モル)およびイオン交換水608gを仕込み、窒
素ガスで装置内の空気を置換して酸素不含としたあと、
内温を60℃に昇温し、2,2′−アゾビス(2−アミ
ジノプロパン)・二塩酸塩0.2gを添加した。内温を6
0〜70℃に保ちながら5時間保温し、懸濁物を得た。
さらに36%濃塩酸67mlを加え、70〜80℃で8時
間保温したあと、塩酸でpH3.0に調整し、粘度1.9ポ
イズ、ポリマー成分濃度10%の水溶液を得た。
【0087】この水溶液308gにさらに、イオン交換
水212gおよび3−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン23.6g(0.1モル)を加え、25〜30℃で
2時間保温して、ケイ素含有高分子化合物の水溶液を得
た。このものは、ポリマー成分10%で、pH3.1、粘
度1.4ポイズであった。また、このポリマーの元素分析
値は次のとおりであった。
【0088】C 38.1%; H 7.5%; N 1
0.5%; Si 4.7%.
【0089】実施例12 実施例1で用いたのと同じ容器に、ポリエチレンイミン
〔(株)日本触媒製、"エポミン P-1000"〕25.8g、
98%濃硫酸30g(0.3モル)およびイオン交換水4
46gを仕込み、硫酸でpH3.0に調整したあと、3−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン23.6g
(0.1モル)を加え、25〜30℃で2時間保温して、
ケイ素含有高分子化合物の水溶液を得た。このものは、
ポリマー成分15%で、pH3.1、粘度18センチポイ
ズであった。また、このポリマーの元素分析値は次のと
おりであった。
【0090】C 31.8%; H 6.8%; N 1
0.8%; Si 2.9%.
【0091】実施例13 実施例1で用いたのと同じ容器に、アジピン酸146g
(1モル)およびジエチレントリアミン103g(1モ
ル)を仕込み、水を抜きながら昇温し、155〜160
℃で16時間反応させた。その後、イオン交換水210
gを徐々に添加し、粘度6.1ポイズ、ポリマー濃度50
%の水溶液を得た。
【0092】この水溶液168gに、イオン交換水33
1gおよび3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン11.8g(0.05モル)を加え、20〜25℃で1時
間保温した。次にエピクロロヒドリン46.3g(0.5モ
ル)を加えて、30〜50℃で4時間保温したあと、イ
オン交換水390gを加え、塩酸を用いてpH3.0に調
整して、反応を停止した。得られたケイ素含有高分子化
合物の水溶液は、ポリマー成分15%で、粘度37セン
チポイズであった。また、このポリマーの元素分析値は
次のとおりであった。
【0093】C 49.6%; H 7.5%; N 1
1.9%; Si 0.7%.
【0094】実施例14 実施例1で用いたのと同じ容器に、 ジエチレントリア
ミン51.5g(0.5モル)およびイオン交換水182g
を仕込み、さらに内温を20〜30℃に保ちながらエピ
クロロヒドリン46.3g(0.5モル)を添加した。次に
55〜60℃で5時間保温したあと、塩酸およびイオン
交換水を用いてpH3.0、濃度25%に調整して、粘度
5.4ポイズの水溶液を得た。
【0095】この水溶液215gにさらに、イオン交換
水277gおよび3−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン23.6g(0.1モル)を加え、25〜30℃で
2時間保温して、ケイ素含有高分子化合物の水溶液を得
た。このものはポリマー成分15%で、pH3.2、粘度
49センチポイズであった。また、このポリマーの元素
分析値は次のとおりであった。
【0096】C 33.7%; H 7.3%; N 1
3.0%; Si 1.9%.
【0097】参考例1 実施例1で用いたのと同じ容器にイオン交換水248g
を仕込み、塩酸でpHを3.0に調整し、窒素ガスで装置
内の空気を置換して酸素不含としたあと、内温を60℃
に昇温した。過硫酸アンモニウム0.8gを添加したあ
と、内温を55〜60℃に保ちながら、80%メタクリ
ロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド水
溶液15.6g(0.06モル)、50%アクリルアミド水
溶液72.5g(0.51モル)および80%アクリル酸水
溶液2.7g(0.03モル)の混合液を約3時間かけて滴
下した。滴下終了後、内温55〜65℃で5時間保温し
た。得られた生成物は、ポリマー成分15%の水溶液
で、pH3.0、粘度52ポイズであった。
【0098】適用例 カナディアン・スタンダード・フリーネス410ccのN
/L(1/1)ブリーチドクラフトパルプ(BKP)を
用いて、0.75%濃度のパルプスラリーを調製した。こ
れに、硫酸アルミニウムを対パルプ乾燥重量比で2.5
%、実施例7〜9で得られた各々のケイ素含有高分子化
合物の水溶液または参考例1で得られた高分子化合物の
水溶液を、それぞれ固形分換算の対パルプ乾燥重量比で
0.2%、および表1に示した各種填料をそれぞれ対パル
プ乾燥重量比で5%添加混合した。1分間攪拌後、TAPP
I 標準型手抄き装置で抄紙し、4kg/cm2 で7分間脱水
し、110℃で4分間乾燥し、さらに温度20℃、相対
湿度65%で15時間調湿して、米坪量60±1g/m2
の手抄き紙を得た。
【0099】得られた各試料につき、以下の方法で紙質
の評価を行い、その結果を表1に示した。 灰分(%) : JIS P 8128 に従って測定した。 裂断長(km): JIS P 8113 に従って測定した。
【0100】
【表1】 * WC:ホワイトカーボン〔(株)トクヤマ製 "トクシー
ル GU-N"〕 Ti:酸化チタン〔石原産業(株)製 "R-850"〕 TA:タルク〔日本タルク(株)製〕 Ca:重質炭酸カルシウム〔白石工業(株)製 "ホワイト
ン P-30"〕
【0101】
【発明の効果】本発明のケイ素含有水溶性高分子化合物
は、製紙用添加剤をはじめ、一般的にカチオン性基を有
する水溶性高分子化合物が用いられる用途に有用であ
る。なかでも、製紙用添加剤として用いた場合、填料を
含有するパルプ系での抄紙において、得られる紙の紙力
増強と填料の定着率向上に優れた効果を発揮する。特に
ホワイトカーボンを填料として用いた場合に、その効果
が顕著である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜口 利重 大阪市此花区春日出中3丁目1番98号 住 友化学工業株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アミノ基またはアンモニウム基を有する水
    溶性高分子化合物であって、エポキシ基を有する含ケイ
    素化合物(S)が結合していることを特徴とする、ケイ
    素含有水溶性高分子化合物。
  2. 【請求項2】1級、2級または3級アミノ基を有する水
    溶性高分子化合物(A)に、エポキシ基を有する含ケイ
    素化合物(S)を反応させることによって得られる請求
    項1記載の高分子化合物。
  3. 【請求項3】水溶性高分子化合物(A)が、1級または
    2級アミノ基を有する請求項2記載の高分子化合物。
  4. 【請求項4】水溶性高分子化合物(A)が、1級、2級
    または3級アミノ基を有するカチオン性または両性の
    (メタ)アクリルアミド系重合体である請求項2記載の
    高分子化合物。
  5. 【請求項5】(メタ)アクリルアミド系重合体が、1級
    または2級アミノ基を有する請求項4記載の高分子化合
    物。
  6. 【請求項6】1級、2級または3級アミノ基を有するア
    ミノ化合物に、エポキシ基を有する含ケイ素化合物
    (S)を反応させたあと、重合または重縮合反応を行う
    ことによって得られる請求項1記載の高分子化合物。
  7. 【請求項7】含ケイ素化合物(S)が、ケイ素原子とし
    て0.1〜10重量%結合している請求項1〜6のいずれ
    かに記載の高分子化合物。
  8. 【請求項8】1級、2級または3級アミノ基を有する水
    溶性高分子化合物(A)とエポキシ基を有する含ケイ素
    化合物(S)とを、水またはアルコール中で反応させる
    ことを特徴とする、ケイ素含有水溶性高分子化合物の製
    造方法。
  9. 【請求項9】アミノ基またはアンモニウム基を有する水
    溶性高分子化合物であって、エポキシ基を有する含ケイ
    素化合物(S)が結合しているケイ素含有水溶性高分子
    化合物を有効成分とする製紙用添加剤。
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