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WO2016052258A1 - ポリカルボン酸系重合体の製造方法 - Google Patents

ポリカルボン酸系重合体の製造方法 Download PDF

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WO2016052258A1
WO2016052258A1 PCT/JP2015/076679 JP2015076679W WO2016052258A1 WO 2016052258 A1 WO2016052258 A1 WO 2016052258A1 JP 2015076679 W JP2015076679 W JP 2015076679W WO 2016052258 A1 WO2016052258 A1 WO 2016052258A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
added
mass
acid
monomer composition
monomer
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/076679
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
友紀 佐野
津守 隆弘
神崎 明彦
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.)
Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai 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 Nippon Shokubai Co Ltd filed Critical Nippon Shokubai Co Ltd
Priority to JP2016551939A priority Critical patent/JP6415584B2/ja
Priority to US15/515,200 priority patent/US10214605B2/en
Publication of WO2016052258A1 publication Critical patent/WO2016052258A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F220/06Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/04Polymerisation in solution
    • C08F2/10Aqueous solvent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/08Anhydrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F222/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof
    • C08F222/04Anhydrides, e.g. cyclic anhydrides
    • C08F222/06Maleic anhydride

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a polycarboxylic acid polymer.
  • an unsaturated monocarboxylic acid-based monomer such as (meth) acrylic acid (salt) or an unsaturated dicarboxylic acid-based monomer such as maleic acid (salt)
  • foaming of the polymerization reaction solution may occur.
  • foaming includes homopolymers of unsaturated monocarboxylic acid monomers, homopolymers of unsaturated dicarboxylic acid monomers, unsaturated monocarboxylic acid monomers and unsaturated dicarboxylic acid monomers.
  • Sulfonic acid group-containing ether compounds such as unsaturated monocarboxylic acid monomers and sodium 3-allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonate (hereinafter sometimes referred to as “HAPS”)
  • HAPS sodium 3-allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonate
  • the foaming of the polymerization reaction liquid as described above is not a big problem when small-scale foaming occurs.
  • the reaction vessel is filled with the foamed polymerization reaction solution, so the initial charge amount needs to be reduced from the planned amount. For this reason, the problem that productivity falls arises.
  • An object of the present invention is to add a monomer composition containing an unsaturated monocarboxylic acid-based monomer and / or an unsaturated dicarboxylic acid-based monomer to a reaction vessel to perform a polymerization reaction.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a polycarboxylic acid polymer, which can effectively suppress foaming of a polymerization reaction solution.
  • the method for producing the polycarboxylic acid polymer of the present invention comprises: A polycarboxylic acid polymer is produced by adding a monomer composition containing an unsaturated monocarboxylic acid monomer and / or an unsaturated dicarboxylic acid monomer to the reaction vessel and conducting a polymerization reaction. A method, The antifoaming agent is added by the time when 100% by mass of the total amount of the monomer composition is added.
  • the addition amount of the antifoaming agent is 1 ppm to 10,000 ppm with respect to the total amount of the monomer composition.
  • the entire amount of the antifoaming agent is initially charged into the reaction vessel.
  • the antifoaming agent is an oxyalkylene antifoaming agent.
  • hydrogen peroxide is used as a polymerization initiator.
  • a polycarboxylic acid is obtained by adding a monomer composition containing an unsaturated monocarboxylic acid monomer and / or an unsaturated dicarboxylic acid monomer to a reaction vessel and conducting a polymerization reaction. It is a method for producing a polymer, and can provide a method for producing a polycarboxylic acid polymer capable of effectively suppressing foaming of a polymerization reaction solution.
  • a monomer composition containing an unsaturated monocarboxylic acid monomer and / or an unsaturated dicarboxylic acid monomer is added to a reaction vessel for polymerization. It is a method for producing a polycarboxylic acid polymer by performing a reaction, and an antifoaming agent is added by the time when 100% by mass of the total amount of the monomer composition is added.
  • the antifoaming agent preferably 20% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 100% by mass of the total amount of the monomer composition is added. More preferably, 50 mass% or more of the antifoaming agent is added by the time when 100 mass% of the total amount of the monomer composition is added. More preferably, 80 mass% or more of the antifoaming agent is added by the time when 100 mass% of the total amount of the monomer composition is added. Particularly preferably, the total amount of the antifoaming agent is added by the time when 100% by mass of the total amount of the monomer composition is added.
  • a monomer containing an unsaturated monocarboxylic acid monomer and / or an unsaturated dicarboxylic acid monomer in the reaction vessel by adding a specific amount of antifoaming agent at a specific timing as described above A method for producing a polycarboxylic acid polymer by adding a composition and conducting a polymerization reaction, which provides a method for producing a polycarboxylic acid polymer capable of effectively suppressing foaming of a polymerization reaction solution be able to.
  • the monomer composition includes an unsaturated monocarboxylic acid monomer and / or an unsaturated dicarboxylic acid monomer. Only one type of unsaturated monocarboxylic acid monomer may be used, or two or more types may be used. Only one type of unsaturated dicarboxylic acid monomer may be used, or two or more types may be used.
  • (meth) acryl means acrylic and / or methacrylic.
  • (meth) allyl means allyl and / or methallyl.
  • (meth) acrylate means acrylate and / or methacrylate.
  • the term “acid (salt)” means an acid and / or a salt thereof.
  • the salt of “acid (salt)” is represented by Z in the —COOZ group.
  • Z is a metal atom, an ammonium group (which constitutes an ammonium salt, ie, COONH 4 ), or an organic amino group (which constitutes an organic amine salt).
  • the metal atom include alkali metals such as sodium atom and potassium atom, alkaline earth metals such as calcium atom, and transition metals such as iron atom.
  • the organic amine salt include primary to quaternary amine salts such as methylamine salt, n-butylamine salt, monoethanolamine salt, dimethylamine salt, diethanolamine salt, morpholine salt, and trimethylamine salt.
  • Z is preferably a sodium atom or a potassium atom.
  • salt when the term “salt” is simply used, the explanation of Z in the —COOZ group in the “acid (salt)” is used as it is.
  • Examples of the unsaturated monocarboxylic acid monomer include (meth) acrylic acid (salt), crotonic acid (salt), ⁇ -hydroxyacrylic acid (salt), ⁇ -hydroxymethylacrylic acid (salt), and the like.
  • the unsaturated monocarboxylic acid monomer is preferably (meth) acrylic acid (salt).
  • Unsaturated dicarboxylic acid monomers include itaconic acid (salt), fumaric acid (salt), maleic acid (salt), 2-methylene glutaric acid (salt), unsaturated dicarboxylic acid and alcohol having 1 to 22 carbon atoms. And half esters of unsaturated dicarboxylic acids and amines having 1 to 22 carbon atoms, and half esters of unsaturated dicarboxylic acids and glycols having 2 to 4 carbon atoms. These may be anhydrides.
  • the unsaturated dicarboxylic acid monomer is preferably maleic acid (salt).
  • the monomer composition may contain other monomers other than the unsaturated monocarboxylic acid monomer and the unsaturated dicarboxylic acid monomer. Such other monomers may be only one kind or two or more kinds.
  • Other monomers include, for example, 3- (meth) allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonic acid, 2- (meth) acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, (meth) allylsulfonic acid, vinylsulfone Acid, styrene sulfonic acid, 2-sulfoethyl (meth) acrylate, 2-methyl-1,3-butadiene-1-sulfonic acid, 1- (meth) acrylamide-1-propanesulfonic acid, 2- (meth) acrylamide-2 -Propanesulfonic acid, 2- (meth) acrylamide-2-methyl-1-propanesulfonic acid, (meth) allyloxybenzenesulfonic acid, styrenesulfonic acid, vinylsulfonic acid, sulfoethyl (meth) acrylate, sulfopropyl (meth) Acrylate, (meth) allyls
  • (Meth) Hydroxyalkyl acrylate monomers vinyl aryl monomers such as styrene, indene and vinylaniline, isobutylene, vinyl acetate; heterocyclic aromatic hydrocarbon groups such as vinylpyridine and vinylimidazole, and amino groups You Vinyl aromatic amino group-containing monomers and quaternized products and salts thereof; aminoalkyl (meth) acrylates such as dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminopropyl acrylate, and aminoethyl methacrylate; Grades and salts; Allylamines such as diallylamine and diallyldimethylamine and quaternary products and salts thereof; (i) Epoxy rings such as (meth) allyl glycidyl ether, isoprenyl glycidyl ether, vinyl glycidyl ether, (ii) Dialkylamines such as dimethylamine,
  • allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonic acid 2- (meth) acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, (meth) allylsulfonic acid, vinyl Sulfonic acid monomers such as sulfonic acid, styrene sulfonic acid, 2-sulfoethyl (meth) acrylate, conjugated diene sulfonic acid such as 2-methyl-1,3-butadiene-1-sulfonic acid, and salts thereof More preferred is 3- (meth) allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonic acid (salt).
  • the type and content ratio of various monomers contained in the monomer composition can be appropriately selected according to the target polycarboxylic acid polymer.
  • Typical examples of the polycarboxylic acid polymer include a homopolymer of an unsaturated monocarboxylic acid monomer, a homopolymer of an unsaturated dicarboxylic acid monomer, and an unsaturated monocarboxylic acid monomer.
  • Copolymer of monomer and unsaturated dicarboxylic acid monomer copolymer of unsaturated monocarboxylic acid monomer and sulfonic acid group-containing compound, unsaturated monocarboxylic acid monomer and unsaturated dicarboxylic acid
  • a copolymer of a monomer and a sulfonic acid group-containing compound is (meth) acrylic acid (salt).
  • a representative example of the unsaturated dicarboxylic acid monomer is maleic acid (salt).
  • Typical examples of the sulfonic acid group-containing compound include vinyl sulfonic acid and its salt, styrene sulfonic acid and its salt, (meth) allyl sulfonic acid and its salt, 3- (meth) allyloxy-2-hydroxypropane sulfonic acid And salts thereof, 3- (meth) allyloxy-1-hydroxypropanesulfonic acid and its salt, 2- (meth) allyloxyethylenesulfonic acid and its salt, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and its salt, etc. Can be mentioned.
  • 3-allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonic acid and its salt 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and its salt (AMPS) are preferable, and 3-allyloxy is most preferable.
  • AMPS 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and its salt
  • 3-allyloxy is most preferable.
  • HAPS Sodium 2-hydroxy-1-propanesulfonate
  • the polycarboxylic acid polymer is preferably poly (meth) acrylic acid (salt), polymaleic acid (salt), (meth) acrylic acid (salt) / maleic acid (salt) copolymer. , (Meth) acrylic acid (salt) / sulfonic acid group-containing compound, maleic acid (salt) / sulfonic acid group-containing compound, (meth) acrylic acid (salt) / maleic acid (salt) / sulfonic acid group-containing compound More preferably, (meth) acrylic acid (salt) / sulfonic acid group-containing compound, (meth) acrylic acid (salt) / maleic acid (salt) / sulfonic acid group-containing compound, and more preferably, ( And (meth) acrylic acid (salt) / maleic acid (salt) / sulfonic acid group-containing compound.
  • the polycarboxylic acid polymer is a copolymer of an unsaturated monocarboxylic acid monomer and an unsaturated dicarboxylic acid monomer
  • the unsaturated monocarboxylic acid monomer and the unsaturated dicarboxylic acid monomer The blending ratio of the unsaturated monocarboxylic acid monomer / unsaturated dicarboxylic acid monomer is preferably 10/90 to 90/10, more preferably 20/80 to 80 / mole. 20, more preferably 30/70 to 70/30, and particularly preferably 40/60 to 60/40.
  • the polycarboxylic acid polymer is a copolymer of an unsaturated monocarboxylic acid monomer and a sulfonic acid group-containing compound
  • the blending ratio of the unsaturated monocarboxylic acid monomer and the sulfonic acid group-containing compound is The ratio of unsaturated monocarboxylic acid monomer / sulfonic acid group-containing compound is preferably 50/50 to 98/2, more preferably 60/40 to 95/5, still more preferably 70 / 30 to 90/10, particularly preferably 80/20 to 90/10.
  • the polycarboxylic acid polymer is a copolymer of an unsaturated monocarboxylic acid monomer, an unsaturated dicarboxylic acid monomer, and a sulfonic acid group-containing compound
  • the unsaturated monocarboxylic acid monomer and the unsaturated The blending ratio of the dicarboxylic acid monomer and the sulfonic acid group-containing compound is a molar ratio of unsaturated monocarboxylic acid monomer / unsaturated dicarboxylic acid monomer / sulfonic acid group-containing compound, preferably 30. / 30/40 to 49/49/2, more preferably 35/35/30 to 48/48/4, still more preferably 40/40/20 to 47/47/6, and particularly preferably 42/42/16 to 46/46/8.
  • a monomer composition containing an unsaturated monocarboxylic acid monomer and / or an unsaturated dicarboxylic acid monomer is added to a reaction vessel. Perform a polymerization reaction.
  • the monomer composition is as described above.
  • reaction vessel In general, any appropriate reaction vessel can be adopted as long as it is a reaction vessel that can be used for producing a polycarboxylic acid polymer.
  • a reaction vessel include a metal (eg, SUS) reaction vessel, a glass reaction vessel, and a resin reaction vessel.
  • a reaction vessel made of metal for example, SUS
  • SUS metal
  • the solvent used in the reaction liquid (polymerization reaction liquid) during the polymerization reaction is preferably an aqueous solvent, and more preferably water.
  • an organic solvent may be appropriately added as long as the polymerization is not adversely affected.
  • the organic solvent to be added include lower alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol; amides such as dimethylformaldehyde; ethers such as diethyl ether and dioxane;
  • the antifoaming agent is added by the time when 100% by mass of the total amount of the monomer composition is added.
  • the antifoaming agent is added by the time when 90% by mass of the total amount of the monomer composition is added, more preferably the monomer.
  • the antifoaming agent is added by the time when 70% by mass of the total amount of the composition is added, and more preferably the antifoaming agent is added by the time when 50% by mass of the total amount of the monomer composition is added. More preferably, the antifoaming agent is added by the time when 30% by mass of the total amount of the monomer composition is added, and more preferably when 10% by mass of the total amount of the monomer composition is added.
  • the antifoaming agent is added, and particularly preferably, the antifoaming agent is added by the time when 5% by mass of the total amount of the monomer composition is added, and most preferably the monomer composition is added. Add antifoam before.
  • the preferred addition time of the antifoaming agent is as described above.
  • the antifoaming is performed when 100% by mass of the total amount of the monomer composition is added.
  • An agent may be added.
  • the antifoaming agent is added when 100% by mass of the total amount of the monomer composition is added, the total amount of the monomer composition is added, but the unreacted monomer composition remains. Therefore, foaming of the polymerization reaction liquid can be effectively suppressed by adding an antifoaming agent.
  • the antifoaming agent is added by the time when 90% by mass of the total amount of the monomer composition is added, preferably, the above-mentioned disappearance by the time when 90% by mass of the total amount of the monomer composition is added.
  • 20% by mass or more of the foaming agent is added, more preferably, 50% by mass or more of the defoaming agent is added by the time when 90% by mass of the total amount of the monomer composition is added, more preferably 80% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time 90% by mass of the total amount of the monomer composition is added, and particularly preferably 90% by mass of the total amount of the monomer composition is Add all of the antifoam by the time it is added.
  • the antifoaming agent is added by the time when 80% by mass of the total amount of the monomer composition is added, preferably, the above-mentioned disappearance is achieved by the time when 80% by mass of the total amount of the monomer composition is added.
  • 20% by mass or more of the foaming agent is added, more preferably 50% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 80% by mass of the total amount of the monomer composition is added, more preferably , 80% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 80% by mass of the total amount of the monomer composition is added, and particularly preferably 80% by mass of the total amount of the monomer composition is Add all of the antifoam by the time it is added.
  • the antifoaming agent When the antifoaming agent is added by the time when 70% by mass of the total amount of the monomer composition is added, it is preferable that the above-mentioned disappearance is achieved by the time when 70% by mass of the total amount of the monomer composition is added. 20% by mass or more of the foaming agent is added, more preferably, 50% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 70% by mass of the total amount of the monomer composition is added, more preferably 80% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 70% by mass of the total amount of the monomer composition is added, and particularly preferably 70% by mass of the total amount of the monomer composition is Add all of the antifoam by the time it is added.
  • the antifoaming agent is added by the time when 50% by mass of the total amount of the monomer composition is added, preferably, the above-mentioned disappearance is achieved by the time when 50% by mass of the total amount of the monomer composition is added.
  • 20% by mass or more of the foaming agent is added, more preferably 50% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 50% by mass of the total amount of the monomer composition is added, and more preferably 80% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 50% by mass of the total amount of the monomer composition is added, and particularly preferably 50% by mass of the total amount of the monomer composition is Add all of the antifoam by the time it is added.
  • the antifoaming agent is added by the time when 30% by mass of the total amount of the monomer composition is added, preferably, the above-mentioned disappearance is achieved by the time when 30% by mass of the total amount of the monomer composition is added.
  • 20% by mass or more of the foaming agent is added, more preferably 50% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 30% by mass of the total amount of the monomer composition is added, more preferably 80% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 30% by mass of the total amount of the monomer composition is added, and particularly preferably 30% by mass of the total amount of the monomer composition is Add all of the antifoam by the time it is added.
  • the antifoaming agent is added by the time when 20% by mass of the total amount of the monomer composition is added, it is preferable that the above-mentioned disappearance is achieved by the time when 20% by mass of the total amount of the monomer composition is added.
  • 20% by mass or more of the foaming agent is added, more preferably 50% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 20% by mass of the total amount of the monomer composition is added, more preferably 80% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 20% by mass of the total amount of the monomer composition is added, and particularly preferably 20% by mass of the total amount of the monomer composition is Add all of the antifoam by the time it is added.
  • the antifoaming agent When the antifoaming agent is added by the time when 10% by mass of the total amount of the monomer composition is added, it is preferable that the above-mentioned disappearance by 10% by mass of the total amount of the monomer composition is added. 20% by mass or more of the foaming agent is added, more preferably, 50% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 10% by mass of the total amount of the monomer composition is added, more preferably 80% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 10% by mass of the total amount of the monomer composition is added, and particularly preferably 10% by mass of the total amount of the monomer composition is Add all of the antifoam by the time it is added.
  • the antifoaming agent is added by the time when 5% by mass of the total amount of the monomer composition is added, it is preferable that the above-mentioned antifoaming agent is added by the time when 5% by mass of the total amount of the monomer composition is added.
  • 20% by mass or more of the foaming agent is added, more preferably, 50% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 5% by mass of the total amount of the monomer composition is added, more preferably , 80% by mass or more of the antifoaming agent is added by the time when 5% by mass of the total amount of the monomer composition is added, and particularly preferably 5% by mass of the total amount of the monomer composition is Add all of the antifoam by the time it is added.
  • the antifoaming agent is added before the monomer composition is added, preferably 20% by mass or more of the antifoaming agent is added before the monomer composition is added, more preferably Is added 50% by mass or more of the antifoaming agent before the monomer composition is added, and more preferably, the antifoaming agent is added before the monomer composition is added. 80% by mass or more is added, and particularly preferably, the total amount of the antifoaming agent is added before the monomer composition is added (initial charge).
  • the addition amount of the antifoaming agent is preferably from 1 ppm to 10,000 ppm, more preferably from 2 ppm to 5000 ppm, still more preferably from 5 ppm to 2000 ppm, particularly preferably from 10 ppm to the total amount of the monomer composition. 1000 ppm, and most preferably 20 ppm to 200 ppm.
  • the addition amount of the antifoaming agent falls within the above range, the foaming of the polymerization reaction solution can be more effectively suppressed.
  • any appropriate antifoaming agent can be adopted as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • antifoaming agents include mineral oil-based antifoaming agents such as coconut oil and liquid paraffin; oil and fat-based antifoaming agents such as animal and vegetable oils, sesame oil, castor oil, and these alkylene oxide adducts; Fatty acid-based antifoaming agents such as these alkylene oxide adducts; diethylene glycol laurate, glycerin monoricinoleate, alkenyl succinic acid derivatives, sorbitol monolaurate, sorbitol trioleate, polyoxyethylene monolaurate, polyoxyethylene sorbitol monolaur Fatty acid ester antifoaming agents such as rate and natural wax; alcohol antifoaming agents such as octyl alcohol, hexadecyl alcohol, acetylene alcohol, glycols, polyoxyalkylene glycols, polyoxyalkylene glyco
  • R 13 (-T- (R 14 O) q R 15 ) r
  • the oxyalkylene type antifoaming agent represented by these is preferable.
  • R 13 and R 15 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 22 carbon atoms, an aryl group, or an aralkyl group (the number of carbon atoms of alkylene in the aralkyl group).
  • R 14 O represents 1 type or a mixture of 2 or more types of oxyalkylene groups having 2 to 4 carbon atoms, and in the case of 2 types or more, they may be added in a block form and randomly Q is an average addition mole number of the oxyalkylene group, and represents a number of 0 to 300.
  • Q is an average addition mole number of the oxyalkylene group, and represents a number of 0 to 300.
  • R 13 and R 15 are not simultaneously hydrogen atoms.
  • T represents —O—, —CO 2 —, —SO 4 —, —PO 4 —, or —NH—
  • r represents a number of 1 or 2
  • r is 1 when R 13 is a hydrogen atom. .
  • oxyalkylene antifoaming agent examples include polyoxyalkylenes such as (poly) oxyethylene (poly) oxypropylene adducts; diethylene glycol butyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxypropylene butyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene (Poly) oxyalkyl ethers such as 2-ethylhexyl ether and oxyethyleneoxypropylene adducts with higher alcohols having 12 to 14 carbon atoms; polyoxypropylene phenyl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene nonylxylyl ether (Poly) oxyalkylene (alkyl) aryl ethers such as 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, 2,5-dimethyl Acetylene ethers obtained by addition polymerization of alkylene oxide to acetylene alcohol such as ru
  • a part or all of the monomer composition may be added (initial charge) to the reaction vessel before the polymerization is started.
  • the unsaturated dicarboxylic acid monomer is preferably added to the reaction vessel before the polymerization is started from the viewpoint of further reducing the residual monomer.
  • it is preferable that a part or all of the unsaturated monocarboxylic acid monomer is added to the reaction vessel after the start of polymerization.
  • Various monomers contained in the monomer composition may be added alone, dissolved in a solvent such as water, or mixed with other raw materials and added. Good.
  • “before polymerization” means before the polymerization start point
  • “after polymerization start” means after the polymerization start point.
  • “Polymerization start time” preferably means the time when part or all of the polymerization initiator and part or all of the monomer composition are added to the reaction vessel.
  • polymerization initiator examples include hydrogen peroxide; persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate; 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 4,4′-azobis Azo compounds such as -4-cyanovaleric acid, azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile); benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, peracetic acid, di Organic peroxides such as t-butyl peroxide and cumene hydroperoxide; Moreover, these may use only 1 type and may use 2 or more types together.
  • hydrogen peroxide is preferably used, and hydrogen peroxide and persulfate are more preferably used in combination.
  • a chain transfer agent or a polyvalent metal ion may be used (wherein the polyvalent metal ion serves as a decomposition accelerator for the polymerization initiator), and both of these may be used simultaneously.
  • persulfate examples include sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate.
  • the amount of persulfate added is preferably 0.5 g to 6.0 g as the amount of persulfate added to 1 mol of the monomer composition used.
  • the amount of hydrogen peroxide added is preferably 0.5 g to 40 g as the amount of hydrogen peroxide added to 1 mol of the monomer composition used.
  • the addition ratio of hydrogen peroxide and persulfate is, by mass ratio, preferably 0.1 to 5.0 persulfate with respect to hydrogen peroxide 1. It is. If the persulfate is less than 0.1 with respect to hydrogen peroxide 1 in terms of mass ratio, the resulting polycarboxylic acid polymer may have a too high weight average molecular weight. On the other hand, if the persulfate exceeds 5.0 with respect to hydrogen peroxide 1, the persulfate is wasted in the polymerization reaction system in a state where the effect of lowering the molecular weight due to the addition of the persulfate cannot be obtained as much as the addition. May be consumed.
  • the amount dripped substantially continuously with respect to the total use amount is preferably 85% by mass or more of the required predetermined amount, more preferably 90% by mass or more, It is particularly preferable to add the entire amount dropwise. Hydrogen peroxide is dripped continuously, but the dripping speed may be changed.
  • the dropping of hydrogen peroxide it is preferable that 10% or less of the required predetermined amount is dropped until the dropping start time of the monomer composition under the conditions of the polymerization temperature and the pH at the time of polymerization. More preferably 5% or less, more preferably 3% or less, particularly preferably 3% or less, after the dropping start time of the monomer composition (including simultaneous) Most preferably, the dropping is started.
  • the hydrogen peroxide dropping end time ends before (including simultaneously) the dropping end time of the monomer composition under the conditions of the polymerization temperature and the pH at the time of polymerization.
  • the amount of dripping substantially continuously with respect to the total amount used is preferably 50% by mass or more of the required predetermined amount, more preferably 80% by mass or more, More preferably, the whole amount is dropped.
  • the persulfate is dripped continuously, but the dripping speed may be changed.
  • the dripping of the persulfate is preferably carried out after the dropping end time of the monomer composition (including at the same time) under the conditions of the polymerization temperature and the pH at the time of polymerization.
  • the effect as a polymerization initiator can be expressed more by dripping such a persulfate.
  • a chain transfer agent may be used in combination with a polymerization initiator as a molecular weight regulator of the polymer within a range that does not adversely affect the polymerization.
  • the chain transfer agent include sulfite, pyrosulfite, bisulfite, hypophosphite, mercaptopropionic acid, thioglycolic acid and the like. Among these, bisulfite is preferable.
  • bisulfite examples include sodium bisulfite, potassium bisulfite, and ammonium bisulfite.
  • the amount of bisulfite added is preferably from 0.1 g to 10 g as the amount of bisulfite added to 1 mol of the monomer composition used.
  • the addition ratio of persulfate and bisulfite is, by mass ratio, preferably 0.5 to 10 of bisulfite with respect to persulfate 1. . If the bisulfite is less than 0.5 relative to persulfate 1 by mass ratio, the effect of bisulfite may not be sufficient, and the weight average molecular weight of the resulting polycarboxylic acid polymer May become too high. When the bisulfite exceeds 10 with respect to the persulfate 1 by mass ratio, the effect of the bisulfite may not be obtained as much as the addition ratio.
  • the blending amount of persulfate and bisulfite is not limited to this range, and the specific blending amount of persulfate and bisulfite can be determined according to the use application and use environment. .
  • the blending amount may be determined while taking care not to increase the weight average molecular weight more than necessary.
  • the polymerization temperature is preferably 25 ° C. to boiling point, more preferably 50 ° C. to boiling point, further preferably 60 ° C. to boiling point, particularly preferably 70 ° C. to boiling point. If the polymerization temperature is less than 25 ° C., the weight average molecular weight of the resulting polymer may be excessively increased or the amount of impurities generated may be increased. Moreover, since polymerization time becomes long, there exists a possibility that productivity of a polymer may fall.
  • the polymerization temperature refers to the temperature of the polymerization reaction solution. Any appropriate method or apparatus can be used as a method for measuring the polymerization temperature or a control means. In general, the boiling point may exceed 100 ° C. depending on the monomer component (type) and amount.
  • any pressure can be adopted as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Such a polymerization pressure may be, for example, normal pressure, reduced pressure, or increased pressure.
  • a heavy metal means a metal having a specific gravity of 4 g / cm 3 or more.
  • specific examples of heavy metals include iron, cobalt, manganese, chromium, molybdenum, tungsten, copper, silver, gold, lead, platinum, iridium, osmium, palladium, rhodium, and ruthenium.
  • the polymerization reaction liquid preferably contains these ions.
  • the polymerization reaction solution more preferably contains iron ions.
  • the ionic value of the heavy metal ion is not particularly limited. For example, when iron is used as the heavy metal, the iron ions dissolved during the polymerization reaction may be Fe 2+ , Fe 3+ , or a combination thereof.
  • Heavy metal ions can be added using a solution in which a heavy metal compound is dissolved.
  • the heavy metal compound used in that case is determined according to the heavy metal ion desired to be contained in the polymerization reaction solution.
  • a water-soluble heavy metal salt is preferable.
  • the water-soluble heavy metal salt include molle salt (Fe (NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 .6H 2 O), ferrous sulfate.7 hydrate, ferrous chloride, ferric chloride, Examples include manganese chloride.
  • the degree of neutralization of the resulting polycarboxylic acid polymer is controlled to the neutral range (preferably pH is 2 to 7) by adding an alkali component after the polymerization is completed.
  • alkali components include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide and magnesium hydroxide; ammonia, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, etc. Organic amines; and the like. Only 1 type may be sufficient as an alkali component, and 2 or more types may be sufficient as it.
  • the polycarboxylic acid polymer can be preferably produced in the form of an aqueous solution.
  • the polycarboxylic acid-based polymer thus obtained can obtain, for example, a polymer excellent in scale prevention ability (scale inhibition ability).
  • a water treatment agent, a dispersant, etc. This is particularly suitable for the application.
  • the weight average molecular weight of the resulting polycarboxylic acid polymer is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 3000 to 500,000. If the weight average molecular weight is within this range, the (meth) acrylic acid polymer can most effectively exhibit various performances such as dispersibility, chelating ability, and gel resistance.
  • Example 1 In a cylindrical glass separable flask having an inner diameter of 8.5 cm and a height of 20 cm equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, pure water: 274.0 g, Pluronic L-64 (manufactured by ADEKA): 0.08 g Initially charged, the pure water was heated to a boiling point reflux state with stirring.
  • pure water 274.0 g
  • Pluronic L-64 manufactured by ADEKA
  • Example 2 To a separable flask made of cylindrical glass with an inner diameter of 8.5 cm and a height of 20 cm equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, pure water: 170.9 g, 48% sodium hydroxide aqueous solution (hereinafter 48% NaOH and (Abbreviated): 141.8 g, maleic anhydride: 106.9 g, 40% HAPS: 113.0 g, Pluronic L-64 (manufactured by ADEKA): 0.04 g was initially charged, and the pure water was refluxed with stirring. The temperature was raised to.
  • pure water 170.9 g
  • maleic anhydride 106.9 g
  • 40% HAPS 113.0 g
  • Pluronic L-64 manufactured by ADEKA
  • Example 3 In a cylindrical glass separable flask having an inner diameter of 8.5 cm and a height of 20 cm equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, 48% NaOH: 145.3 g, maleic anhydride: 106.9 g, 40% HAPS: 113.2 g, Pluronic L-64 (manufactured by ADEKA): 0.04 g was initially charged, and the temperature of the pure water was raised to a boiling point reflux state with stirring. Next, while maintaining the reflux state with stirring, 80% AA: 98.1 g was added over 120 minutes from the start of polymerization, and 40% HAPS: 113.2 g was added 10% 2, over 50 minutes from the start of polymerization.
  • Example 4 In a cylindrical glass separable flask having an inner diameter of 8.5 cm and a height of 20 cm equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, pure water: 130.0 g, 48% NaOH: 167.7 g, maleic anhydride: 136 0.5 g, 40% HAPS: 132.0 g, Pluronic F-68 (manufactured by ADEKA): 0.04 g was initially charged, and the temperature of the pure water was raised to the boiling point reflux state with stirring.
  • Example 5 Into a cylindrical glass separable flask having an inner diameter of 8.5 cm and a height of 20 cm equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, pure water: 125.1 g, 48% NaOH: 161.4 g, maleic anhydride: 128 0.5 g, 40% HAPS: 158.9 g, New Coal 3240 (manufactured by Nippon Emulsifier): 0.04 g was initially charged, and the pure water was heated to a boiling point reflux state with stirring.
  • Example 6 In Example 5, it carried out similarly to Example 5 except having used Nopco 8034 (made by San Nopco) instead of New Coal 3240, and obtained the polycarboxylic acid type polymer (6). The results are shown in Table 1.
  • Example 7 In Example 5, it carried out similarly to Example 5 except having used SN deformer 313 (made by San Nopco) instead of New Coal 3240, and obtained the polycarboxylic acid type polymer (7). The results are shown in Table 1.
  • Example 8 In Example 5, it carried out similarly to Example 5 except having used SN deformer 1316 (made by San Nopco) instead of New Coal 3240, and obtained the polycarboxylic acid type polymer (8). The results are shown in Table 1.
  • Example 9 Into a cylindrical glass separable flask having an inner diameter of 8.5 cm and a height of 20 cm equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, pure water: 122.3 g, 48% NaOH: 157.8 g, maleic anhydride: 122 9.9 g, 40% HAPS: 186.1 g, SN deformer 157 (manufactured by San Nopco): 0.04 g was initially charged, and the temperature of the pure water was raised to the boiling point reflux state with stirring.
  • Example 10 Into a cylindrical glass separable flask having an inner diameter of 8.5 cm and a height of 20 cm equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, pure water: 122.3 g, 48% NaOH: 154.4 g, maleic anhydride: 122 9.9 g, 40% HAPS: 186.2 g, SN deformer 1316 (manufactured by San Nopco): 0.04 g was initially charged, and the temperature of the pure water was raised to the boiling point reflux state with stirring.
  • Example 1 A polycarboxylic acid polymer (C1) was obtained in the same manner as in Example 1 except that Pluronic L-64 was not used in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 2 a polycarboxylic acid polymer (C2) was obtained in the same manner as in Example 2 except that Pluronic L-64 was not used. The results are shown in Table 1.
  • Example 3 A polycarboxylic acid polymer (C3) was obtained in the same manner as in Example 3 except that Pluronic L-64 was not used in Example 3. The results are shown in Table 1.
  • Example 5 In Example 5, it carried out like Example 5 except not using New Coal 3240, and obtained polycarboxylic acid system polymer (C5). The results are shown in Table 1.
  • Example 9 it carried out similarly to Example 9 except not using SN deformer 157, and obtained the polycarboxylic acid type polymer (C6). The results are shown in Table 1.
  • Example 10 it carried out similarly to Example 10 except not using SN deformer 1316, and obtained the polycarboxylic acid type polymer (C7). The results are shown in Table 1.
  • the polycarboxylic acid polymer aqueous solution obtained by the production method of the present invention is particularly suitable for applications such as a scale inhibitor, a corrosion inhibitor, a water treatment agent, and a dispersant.

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Abstract

 反応容器中に不飽和モノカルボン酸系単量体および/または不飽和ジカルボン酸系単量体を含む単量体組成物を添加して重合反応を行うことでポリカルボン酸系重合体を製造する方法であって、重合反応液の発泡を効果的に抑制できる、ポリカルボン酸系重合体の製造方法を提供する。 本発明のポリカルボン酸系重合体の製造方法は、反応容器中に不飽和モノカルボン酸系単量体および/または不飽和ジカルボン酸系単量体を含む単量体組成物を添加して重合反応を行うことでポリカルボン酸系重合体を製造する方法であって、該単量体組成物の全量の100質量%が添加される時点までに消泡剤を添加する。

Description

ポリカルボン酸系重合体の製造方法
 本発明は、ポリカルボン酸系重合体の製造方法に関する。
 (メタ)アクリル酸(塩)などの不飽和モノカルボン酸系単量体やマレイン酸(塩)などの不飽和ジカルボン酸系単量体を含む単量体組成物を重合してポリカルボン酸系重合体を製造することが行われている(例えば、特許文献1、2参照)。
 このようなポリカルボン酸系重合体の製造においては、重合反応液の発泡が生じることがある。このような発泡は、不飽和モノカルボン酸系単量体の単独重合体、不飽和ジカルボン酸系単量体の単独重合体、不飽和モノカルボン酸系単量体と不飽和ジカルボン酸系単量体の共重合体、不飽和モノカルボン酸系単量体と3-アリルオキシ-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホン酸ナトリウム(以下、「HAPS」と称することがある)などのスルホン酸基含有エーテル化合物の共重合体、不飽和モノカルボン酸系単量体と不飽和ジカルボン酸系単量体とスルホン酸基含有エーテル化合物の共重合体などの製造において発生し、特に、不飽和モノカルボン酸系単量体と不飽和ジカルボン酸系単量体とスルホン酸基含有エーテル化合物の共重合体などの製造において顕著に発生する。
 上記のような重合反応液の発泡は、小規模な発泡が生じる場合には大きな問題にはならない。しかし、大規模な発泡が生じる場合には、発泡した重合反応液で反応容器が満たされてしまうため、当初の仕込み量を予定よりも減らす必要がある。このため、生産性が低下するという問題が生じる。
特開平7-278206号公報 特開2002-338618号公報
 本発明の課題は、反応容器中に不飽和モノカルボン酸系単量体および/または不飽和ジカルボン酸系単量体を含む単量体組成物を添加して重合反応を行うことでポリカルボン酸系重合体を製造する方法であって、重合反応液の発泡を効果的に抑制できる、ポリカルボン酸系重合体の製造方法を提供することにある。
 本発明のポリカルボン酸系重合体の製造方法は、
 反応容器中に不飽和モノカルボン酸系単量体および/または不飽和ジカルボン酸系単量体を含む単量体組成物を添加して重合反応を行うことでポリカルボン酸系重合体を製造する方法であって、
 該単量体組成物の全量の100質量%が添加される時点までに消泡剤を添加する。
 好ましい実施形態においては、上記消泡剤の添加量が、上記単量体組成物の全量に対して1ppm~10000ppmである。
 好ましい実施形態においては、上記消泡剤の全量を反応容器中に初期仕込みする。
 好ましい実施形態においては、上記消泡剤がオキシアルキレン系消泡剤である。
 好ましい実施形態においては、重合開始剤として過酸化水素を用いる。
 本発明によれば、反応容器中に不飽和モノカルボン酸系単量体および/または不飽和ジカルボン酸系単量体を含む単量体組成物を添加して重合反応を行うことでポリカルボン酸系重合体を製造する方法であって、重合反応液の発泡を効果的に抑制できる、ポリカルボン酸系重合体の製造方法を提供することができる。
≪≪ポリカルボン酸系重合体の製造方法≫≫
 本発明のポリカルボン酸系重合体の製造方法は、反応容器中に不飽和モノカルボン酸系単量体および/または不飽和ジカルボン酸系単量体を含む単量体組成物を添加して重合反応を行うことでポリカルボン酸系重合体を製造する方法であって、該単量体組成物の全量の100質量%が添加される時点までに消泡剤を添加する。
 上記消泡剤の添加については、好ましくは、上記単量体組成物の全量の100質量%が添加される時点までに上記消泡剤の20質量%以上を添加する。より好ましくは、上記単量体組成物の全量の100質量%が添加される時点までに上記消泡剤の50質量%以上を添加する。さらに好ましくは、上記単量体組成物の全量の100質量%が添加される時点までに上記消泡剤の80質量%以上を添加する。特に好ましくは、上記単量体組成物の全量の100質量%が添加される時点までに上記消泡剤の全量を添加する。
 上記のように特定のタイミングで特定の量の消泡剤を添加することにより、反応容器中に不飽和モノカルボン酸系単量体および/または不飽和ジカルボン酸系単量体を含む単量体組成物を添加して重合反応を行うことでポリカルボン酸系重合体を製造する方法であって、重合反応液の発泡を効果的に抑制できる、ポリカルボン酸系重合体の製造方法を提供することができる。
≪単量体組成物≫
 単量体組成物は、不飽和モノカルボン酸系単量体および/または不飽和ジカルボン酸系単量体を含む。不飽和モノカルボン酸系単量体は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。不飽和ジカルボン酸系単量体は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
 本明細書において、「(メタ)アクリル」と記載されている場合は、アクリルおよび/またはメタクリルを意味する。
 本明細書において、「(メタ)アリル」と記載されている場合は、アリルおよび/またはメタリルを意味する。
 本明細書において、「(メタ)アクリレート」と記載されている場合は、アクリレートおよび/またはメタクリレートを意味する。
 本明細書において、「酸(塩)」と記載されている場合は、酸および/またはその塩を意味する。
 「酸(塩)」の塩としては、-COOZ基のZで表される。Zは、金属原子、アンモニウム基(アンモニウム塩、すなわち、COONHを構成)、または有機アミノ基(有機アミン塩を構成)である。金属原子としては、ナトリウム原子やカリウム原子などのアルカリ金属、カルシウム原子などのアルカリ土類金属、鉄原子などの遷移金属などが挙げられる。有機アミン塩としては、メチルアミン塩、n-ブチルアミン塩、モノエタノールアミン塩、ジメチルアミン塩、ジエタノールアミン塩、モルホリン塩、トリメチルアミン塩などの、1級~4級のアミン塩が挙げられる。これらの中でも、本発明の効果を十分に発現させるためには、Zは、ナトリウム原子、カリウム原子が好ましい。なお、本明細書において、単に「塩」と記載されている場合は、「酸(塩)」における-COOZ基のZの説明がそのまま援用される。
 不飽和モノカルボン酸系単量体としては、(メタ)アクリル酸(塩)、クロトン酸(塩)、α-ヒドロキシアクリル酸(塩)、α-ヒドロキシメチルアクリル酸(塩)などが挙げられる。不飽和モノカルボン酸系単量体としては、好ましくは、(メタ)アクリル酸(塩)である。
 不飽和ジカルボン酸系単量体としては、イタコン酸(塩)、フマル酸(塩)、マレイン酸(塩)、2-メチレングルタル酸(塩)、不飽和ジカルボン酸と炭素数1~22のアルコールのハーフエステル、不飽和ジカルボン酸と炭素数1~22のアミンとのハーフアミド、不飽和ジカルボン酸と炭素数2~4のグリコールとのハーフエステルなどが挙げられる。また、これらは無水物であってもよい。不飽和ジカルボン酸系単量体としては、好ましくは、マレイン酸(塩)である。
 単量体組成物は、不飽和モノカルボン酸系単量体および不飽和ジカルボン酸系単量体以外の、他の単量体を含んでいてもよい。このような他の単量体は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
 他の単量体としては、例えば、3-(メタ)アリルオキシ-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-スルホエチル(メタ)アクリレート、2-メチル-1,3-ブタジエン-1-スルホン酸、1-(メタ)アクリルアミド-1-プロパンスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-プロパンスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸、(メタ)アリルオキシベンゼンスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スルホエチル(メタ)アクリレート、スルホプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アリルスルホン酸、イソプレンスルホン酸、およびこれらの塩等のスルホン酸基含有単量体;(メタ)アリルアルコール、イソプレノールにアルキレンオキサイドを付加した単量体、アルコキシアルキレングリコールの(メタ)アクリル酸エステル等のポリアルキレングリコール鎖含有単量体;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-ビニルオキサゾリドン等の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;3-(メタ)アリルオキシ-1,2-ジヒドロキシプロパン、3-アリルオキシ-1,2-ジヒドロキシプロパン、3-アリルオキシ-1,2-ジヒドロキシプロパン等の(メタ)アリルオキシプロパン系化合物、および、それらの化合物1モルに対してエチレンオキサイドを1モル~200モル付加させた化合物(3-アリルオキシ-1,2-ジ(ポリ)オキシエチレンエーテルプロパン等);(メタ)アリルアルコール、および、(メタ)アリルアルコール1モルに対してエチレンオキサイドを1モル~100モル付加させた化合物等のアリルエーテル系単量体;イソプレノール、および、イソプレノール1モルに対してエチレンオキサイドを1モル~100モル付加させた化合物等のイソプレン系単量体;アリルグリシジルエーテルに対してメタノール、エタノール、ブタノール等のアルコールを付加させた化合物などの単量体;(メタ)アリルアルコール;イソプレノール等のイソプレン系単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル系単量体;ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル系単量体;スチレン、インデン、ビニルアニリン等のビニルアリール単量体、イソブチレン、酢酸ビニル;ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環式芳香族炭化水素基とアミノ基を有するビニル芳香族系アミノ基含有単量体およびこれらの4級化物や塩;ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリレート、アミノエチルメタクリレート等のアミノアルキル(メタ)アクリレート類およびこれらの4級化物や塩;ジアリルアミン、ジアリルジメチルアミン等のアリルアミン類およびこれらの4級化物や塩;(i)(メタ)アリルグリシジルエーテル、イソプレニルグリシジルエーテル、ビニルグリシジルエーテル等のエポキシ環に、(ii)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(n-ブチル)アミン等のジアルキルアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のアルカノールアミン、イミノジ酢酸、グリシン等のアミノカルボン酸、モルホリン、ピロール等の環状アミン類等のアミンを反応させることにより得られる単量体、およびこれらの4級化物や塩;等が挙げられる。
 他の単量体の中でも、好ましくは、3-(メタ)アリルオキシ-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-スルホエチル(メタ)アクリレート、2-メチル-1,3-ブタジエン-1-スルホン酸等の共役ジエンスルホン酸等のスルホン酸系単量体、およびそれらの塩であり、より好ましくは、3-(メタ)アリルオキシ-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホン酸(塩)である。
 単量体組成物に含まれる各種単量体の種類やその含有割合は、目的とするポリカルボン酸系重合体に応じて、適宜選択し得る。
 ポリカルボン酸系重合体としては、代表的には、例えば、不飽和モノカルボン酸系単量体の単独重合体、不飽和ジカルボン酸系単量体の単独重合体、不飽和モノカルボン酸系単量体と不飽和ジカルボン酸系単量体の共重合体、不飽和モノカルボン酸系単量体とスルホン酸基含有化合物の共重合体、不飽和モノカルボン酸系単量体と不飽和ジカルボン酸系単量体とスルホン酸基含有化合物の共重合体などが挙げられる。不飽和モノカルボン酸系単量体としては、代表的には、(メタ)アクリル酸(塩)が挙げられる。不飽和ジカルボン酸系単量体としては、代表的には、マレイン酸(塩)が挙げられる。スルホン酸基含有化合物としては、代表的には、ビニルスルホン酸およびその塩、スチレンスルホン酸およびその塩、(メタ)アリルスルホン酸およびその塩、3-(メタ)アリルオキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸およびその塩、3-(メタ)アリルオキシ-1-ヒドロキシプロパンスルホン酸およびその塩、2-(メタ)アリルオキシエチレンスルホン酸およびその塩、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸およびその塩等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、3-アリルオキシ-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホン酸およびその塩、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸およびその塩(AMPS)であり、最も好ましくは、3-アリルオキシ-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホン酸ナトリウム(HAPS)である。
 ポリカルボン酸系重合体としては、具体的には、好ましくは、ポリ(メタ)アクリル酸(塩)、ポリマレイン酸(塩)、(メタ)アクリル酸(塩)/マレイン酸(塩)共重合体、(メタ)アクリル酸(塩)/スルホン酸基含有化合物、マレイン酸(塩)/スルホン酸基含有化合物、(メタ)アクリル酸(塩)/マレイン酸(塩)/スルホン酸基含有化合物が挙げられ、より好ましくは、(メタ)アクリル酸(塩)/スルホン酸基含有化合物、(メタ)アクリル酸(塩)/マレイン酸(塩)/スルホン酸基含有化合物が挙げられ、さらに好ましくは、(メタ)アクリル酸(塩)/マレイン酸(塩)/スルホン酸基含有化合物が挙げられる。
 ポリカルボン酸系重合体が不飽和モノカルボン酸系単量体と不飽和ジカルボン酸系単量体の共重合体の場合、不飽和モノカルボン酸系単量体と不飽和ジカルボン酸系単量体の配合比率は、モル比で、不飽和モノカルボン酸系単量体/不飽和ジカルボン酸系単量体が、好ましくは10/90~90/10であり、より好ましくは20/80~80/20であり、さらに好ましくは30/70~70/30であり、特に好ましくは40/60~60/40である。
 ポリカルボン酸系重合体が不飽和モノカルボン酸系単量体とスルホン酸基含有化合物の共重合体の場合、不飽和モノカルボン酸系単量体とスルホン酸基含有化合物の配合比率は、モル比で、不飽和モノカルボン酸系単量体/スルホン酸基含有化合物が、好ましくは50/50~98/2であり、より好ましくは60/40~95/5であり、さらに好ましくは70/30~90/10であり、特に好ましくは80/20~90/10である。
 ポリカルボン酸系重合体が不飽和モノカルボン酸系単量体と不飽和ジカルボン酸系単量体とスルホン酸基含有化合物の共重合体の場合、不飽和モノカルボン酸系単量体と不飽和ジカルボン酸系単量体とスルホン酸基含有化合物の配合比率は、モル比で、不飽和モノカルボン酸系単量体/不飽和ジカルボン酸系単量体/スルホン酸基含有化合物が、好ましくは30/30/40~49/49/2であり、より好ましくは35/35/30~48/48/4であり、さらに好ましくは40/40/20~47/47/6であり、特に好ましくは42/42/16~46/46/8である。
≪製造方法≫
 本発明のポリカルボン酸系重合体の製造方法においては、反応容器中に不飽和モノカルボン酸系単量体および/または不飽和ジカルボン酸系単量体を含む単量体組成物を添加して重合反応を行う。単量体組成物については、先に説明した通りである。
<反応容器>
 反応容器としては、一般に、ポリカルボン酸系重合体の製造に用い得る反応容器であれば、任意の適切な反応容器を採用し得る。このような反応容器としては、例えば、金属(例えば、SUS)製の反応容器、ガラス製の反応容器、樹脂製の反応容器などが挙げられる。代表的には、金属(例えば、SUS)製の反応容器が挙げられる。
<溶媒>
 重合反応の際の反応液(重合反応液)に用いられる溶媒は、好ましくは水性の溶媒であり、より好ましくは水である。単量体組成物の溶媒への溶解性を向上させるために、重合に悪影響を及ぼさない範囲で有機溶媒を適宜加えてもよい。加えられる有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの低級アルコール;ジメチルホルムアルデヒドなどのアミド類;ジエチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル類;などが挙げられる。
<消泡剤>
 本発明のポリカルボン酸系重合体の製造方法においては、単量体組成物の全量の100質量%が添加される時点までに消泡剤を添加する。単量体組成物の全量の100質量%が添加される時点までに消泡剤を添加することにより、重合反応液の発泡を効果的に抑制できる。
 本発明のポリカルボン酸系重合体の製造方法においては、好ましくは、単量体組成物の全量の90質量%が添加される時点までに消泡剤を添加し、より好ましくは、単量体組成物の全量の70質量%が添加される時点までに消泡剤を添加し、さらに好ましくは、単量体組成物の全量の50質量%が添加される時点までに消泡剤を添加し、さらに好ましくは、単量体組成物の全量の30質量%が添加される時点までに消泡剤を添加し、さらに好ましくは、単量体組成物の全量の10質量%が添加される時点までに消泡剤を添加し、特に好ましくは、単量体組成物の全量の5質量%が添加される時点までに消泡剤を添加し、最も好ましくは単量体組成物が添加される前に消泡剤を添加する。
 消泡剤の好ましい添加時期は、上記の通りであるが、本発明のポリカルボン酸系重合体の製造方法においては、単量体組成物の全量の100質量%が添加された時点において消泡剤を添加してもよい。単量体組成物の全量の100質量%が添加された時点において消泡剤を添加する場合、単量体組成物の全量が添加されているが、未反応の単量体組成物が残っているため、消泡剤を添加することで、重合反応液の発泡を効果的に抑制できる。
 単量体組成物の全量の90質量%が添加される時点までに消泡剤を添加する場合、好ましくは、上記単量体組成物の全量の90質量%が添加される時点までに上記消泡剤の20質量%以上を添加し、より好ましくは、上記単量体組成物の全量の90質量%が添加される時点までに上記消泡剤の50質量%以上を添加し、さらに好ましくは、上記単量体組成物の全量の90質量%が添加される時点までに上記消泡剤の80質量%以上を添加し、特に好ましくは、上記単量体組成物の全量の90質量%が添加される時点までに上記消泡剤の全量を添加する。
 単量体組成物の全量の80質量%が添加される時点までに消泡剤を添加する場合、好ましくは、上記単量体組成物の全量の80質量%が添加される時点までに上記消泡剤の20質量%以上を添加し、より好ましくは、上記単量体組成物の全量の80質量%が添加される時点までに上記消泡剤の50質量%以上を添加し、さらに好ましくは、上記単量体組成物の全量の80質量%が添加される時点までに上記消泡剤の80質量%以上を添加し、特に好ましくは、上記単量体組成物の全量の80質量%が添加される時点までに上記消泡剤の全量を添加する。
 単量体組成物の全量の70質量%が添加される時点までに消泡剤を添加する場合、好ましくは、上記単量体組成物の全量の70質量%が添加される時点までに上記消泡剤の20質量%以上を添加し、より好ましくは、上記単量体組成物の全量の70質量%が添加される時点までに上記消泡剤の50質量%以上を添加し、さらに好ましくは、上記単量体組成物の全量の70質量%が添加される時点までに上記消泡剤の80質量%以上を添加し、特に好ましくは、上記単量体組成物の全量の70質量%が添加される時点までに上記消泡剤の全量を添加する。
 単量体組成物の全量の50質量%が添加される時点までに消泡剤を添加する場合、好ましくは、上記単量体組成物の全量の50質量%が添加される時点までに上記消泡剤の20質量%以上を添加し、より好ましくは、上記単量体組成物の全量の50質量%が添加される時点までに上記消泡剤の50質量%以上を添加し、さらに好ましくは、上記単量体組成物の全量の50質量%が添加される時点までに上記消泡剤の80質量%以上を添加し、特に好ましくは、上記単量体組成物の全量の50質量%が添加される時点までに上記消泡剤の全量を添加する。
 単量体組成物の全量の30質量%が添加される時点までに消泡剤を添加する場合、好ましくは、上記単量体組成物の全量の30質量%が添加される時点までに上記消泡剤の20質量%以上を添加し、より好ましくは、上記単量体組成物の全量の30質量%が添加される時点までに上記消泡剤の50質量%以上を添加し、さらに好ましくは、上記単量体組成物の全量の30質量%が添加される時点までに上記消泡剤の80質量%以上を添加し、特に好ましくは、上記単量体組成物の全量の30質量%が添加される時点までに上記消泡剤の全量を添加する。
 単量体組成物の全量の20質量%が添加される時点までに消泡剤を添加する場合、好ましくは、上記単量体組成物の全量の20質量%が添加される時点までに上記消泡剤の20質量%以上を添加し、より好ましくは、上記単量体組成物の全量の20質量%が添加される時点までに上記消泡剤の50質量%以上を添加し、さらに好ましくは、上記単量体組成物の全量の20質量%が添加される時点までに上記消泡剤の80質量%以上を添加し、特に好ましくは、上記単量体組成物の全量の20質量%が添加される時点までに上記消泡剤の全量を添加する。
 単量体組成物の全量の10質量%が添加される時点までに消泡剤を添加する場合、好ましくは、上記単量体組成物の全量の10質量%が添加される時点までに上記消泡剤の20質量%以上を添加し、より好ましくは、上記単量体組成物の全量の10質量%が添加される時点までに上記消泡剤の50質量%以上を添加し、さらに好ましくは、上記単量体組成物の全量の10質量%が添加される時点までに上記消泡剤の80質量%以上を添加し、特に好ましくは、上記単量体組成物の全量の10質量%が添加される時点までに上記消泡剤の全量を添加する。
 単量体組成物の全量の5質量%が添加される時点までに消泡剤を添加する場合、好ましくは、上記単量体組成物の全量の5質量%が添加される時点までに上記消泡剤の20質量%以上を添加し、より好ましくは、上記単量体組成物の全量の5質量%が添加される時点までに上記消泡剤の50質量%以上を添加し、さらに好ましくは、上記単量体組成物の全量の5質量%が添加される時点までに上記消泡剤の80質量%以上を添加し、特に好ましくは、上記単量体組成物の全量の5質量%が添加される時点までに上記消泡剤の全量を添加する。
 単量体組成物が添加される前に消泡剤を添加する場合、好ましくは、上記単量体組成物が添加される前までに上記消泡剤の20質量%以上を添加し、より好ましくは、上記単量体組成物が添加される前までに上記消泡剤の50質量%以上を添加し、さらに好ましくは、上記単量体組成物が添加される前までに上記消泡剤の80質量%以上を添加し、特に好ましくは、上記単量体組成物が添加される前までに上記消泡剤の全量を添加する(初期仕込み)。
 消泡剤の添加量は、単量体組成物の全量に対して、好ましくは1ppm~10000ppmであり、より好ましくは2ppm~5000ppmであり、さらに好ましくは5ppm~2000ppmであり、特に好ましくは10ppm~1000ppmであり、最も好ましくは20ppm~200ppmである。消泡剤の添加量が上記範囲内に収まることにより、重合反応液の発泡をより効果的に抑制できる。
 消泡剤としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な消泡剤を採用し得る。このような消泡剤としては、例えば、燈油、流動パラフィン等の鉱油系消泡剤;動植物油、ごま油、ひまし油、これらのアルキレンオキシド付加物等の油脂系消泡剤;オレイン酸、ステアリン酸、これらのアルキレンオキシド付加物等の脂肪酸系消泡剤;ジエチレングリコールラウレート、グリセリンモノリシノレート、アルケニルコハク酸誘導体、ソルビトールモノラウレート、ソルビトールトリオレエート、ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビトールモノラウレート、天然ワックス等の脂肪酸エステル系消泡剤;オクチルアルコール、ヘキサデシルアルコール、アセチレンアルコール、グリコール類、ポリオキシアルキレングリコール等のアルコール系消泡剤;ポリオキシアルキレンアミド、アクリレートポリアミン等のアミド系消泡剤;リン酸トリブチル、ナトリウムオクチルホスフェート等のリン酸エステル系消泡剤;アルミニウムステアレート、カルシウムオレエート等の金属石鹸系消泡剤;シリコーン油、シリコーンペースト、シリコーンエマルジョン、有機変性ポリシロキサン、フルオロシリコーン油等のシリコーン系消泡剤;ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン付加物等のオキシアルキレン系消泡剤;などが挙げられる。これらの中でも、本発明の効果がより発現される点で、オキシアルキレン系消泡剤が好ましい。
 オキシアルキレン系消泡剤としては、
  R13(-T-(R14O)15
で表されるオキシアルキレン系消泡剤が好ましい。ここで、R13およびR15は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~22のアルキル基、炭素数1~22のアルケニル基、アリール基、もしくはアラルキル基(アラルキル基中のアルキレンの炭素数は1~22である)を表わし、R14Oは炭素数2~4のオキシアルキレン基の1種または2種以上の混合物を表わし、2種以上の場合はブロック状に付加していてもランダム状に付加していても良く、qはオキシアルキレン基の平均付加モル数であり、0~300の数を表わし、qが0のときはR13、R15が同時に水素原子であることはなく、Tは-O-、-CO-、-SO-、-PO-または-NH-を表わし、rは1または2の数を表わし、R13が水素原子のときrは1である。
 オキシアルキレン系消泡剤としては、例えば、(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレン付加物などのポリオキシアルキレン類;ジエチレングリコールブチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシプロピレンブチルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン2-エチルヘキシルエーテル、炭素数12~14の高級アルコールへのオキシエチレンオキシプロピレン付加物などの(ポリ)オキシアルキルエーテル類;ポリオキシプロピレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルキシリルエーテルなどの(ポリ)オキシアルキレン(アルキル)アリールエーテル類;2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオール,3-メチル-1-ブチン-3-オールなどのアセチレンアルコールにアルキレンオキシドを付加重合させたアセチレンエーテル類;ジエチレングリコールオレイン酸エステル、エチレングリコールジステアリン酸エステルなどの(ポリ)オキシアルキレン脂肪酸エステル類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタントリオレイン酸エステルなどの(ポリ)オキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル類;ポリオキシプロピレンメチルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンドデシルフェノールエーテル硫酸ナトリウムなどの(ポリ)オキシアルキレンアルキル(アリール)エーテル硫酸エステル塩類;(ポリ)オキシエチレンステアリルリン酸エステルなどの(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル類;ポリオキシエチレンラウリルアミンなどの(ポリ)オキシアルキレンアルキルアミン類;等が挙げられる。オキシアルキレン系消泡剤は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
<重合反応>
 本発明のポリカルボン酸系重合体の製造方法においては、反応容器中に、単量体組成物の一部または全部を重合開始前に反応容器に添加(初期仕込み)してもよい。特に、不飽和ジカルボン酸系単量体は、残存単量体をより低減させる観点から、重合開始前に全使用量を反応容器に添加することが好適である。また、不飽和モノカルボン酸系単量体は、その一部または全部を重合開始後に反応容器に添加することが好ましい。不飽和モノカルボン酸系単量体の一部または全部を重合開始後に添加することにより、得られる重合体の分子量分布をより狭くすることができる。
 単量体組成物に含まれる各種単量体は、単独で添加してもよいし、水等の溶媒に溶解して添加してもよいし、他の原料等と混合して添加してもよい。
 なお、本明細書中、「重合開始前」とは重合開始時点より前を意味し、「重合開始後」とは重合開始時点より後を意味する。「重合開始時点」とは、好ましくは、重合開始剤の一部または全部と、単量体組成物の一部または全部とが、反応容器に添加された時点を意味する。
 重合開始剤としては、例えば、過酸化水素;過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩;2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)二塩酸塩、4,4’-アゾビス-4-シアノバレリン酸、アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系化合物;過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酢酸、ジ-t-ブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等の有機過酸化物;などが挙げられる。また、これらは1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの重合開始剤のうち、過酸化水素を用いることが好ましく、過酸化水素および過硫酸塩を併用して用いることがより好ましい。また場合により、連鎖移動剤や多価金属イオンを用いてもよく(ここで、多価金属イオンは重合開始剤の分解促進剤として働く)、これらは両方同時に用いてもよい。
 過硫酸塩は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
 過硫酸塩としては、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムが挙げられる。
 過硫酸塩の添加量は、使用される単量体組成物1モルに対する過硫酸塩の配合量として、好ましくは0.5g~6.0gである。
 過酸化水素の添加量は、使用される単量体組成物1モルに対する過酸化水素の配合量として、好ましくは0.5g~40gである。
 過酸化水素および過硫酸塩を併用する場合、過酸化水素および過硫酸塩の添加比率は、質量比で、好ましくは、過酸化水素1に対して、過硫酸塩が0.1~5.0である。質量比で、過酸化水素1に対して過硫酸塩が0.1未満であると、得られるポリカルボン酸系重合体の重量平均分子量が高くなりすぎるおそれがある。一方、過酸化水素1に対して過硫酸塩が5.0を超えると、過硫酸塩の添加による分子量低下の効果が添加に伴うほど得られない状態で、重合反応系において過硫酸塩が無駄に消費されるおそれがある。
 過酸化水素の添加方法としては、全使用量に対し、実質的に連続的に滴下する量が必要所定量の85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、全量を滴下することが特に好ましい。過酸化水素は連続的に滴下するが、その滴下速度は変えてもよい。
 過酸化水素の滴下は、重合温度、重合時のpHにおける条件下において、単量体組成物の滴下開始時間までに必要所定量の10%以下が滴下されていることが好ましく、7%以下が滴下されていることがより好ましく、5%以下が滴下されていることがさらに好ましく、3%以下が滴下されていることが特に好ましく、単量体組成物の滴下開始時間以降(同時も含む)に滴下を開始することが最も好ましい。このような過酸化水素の滴下を行うことで、重合開始剤としての効果がより発現できる。
 過酸化水素の滴下終了時間は、重合温度、重合時のpHにおける条件下において、単量体組成物の滴下終了時間以前(同時も含む)に終了することが好ましい。このような過酸化水素の滴下を行うことで、重合開始剤としての効果がより発現できる。
 過硫酸塩の添加方法としては、全使用量に対し、実質的に連続的に滴下する量が必要所定量の50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、全量を滴下することがさらに好ましい。過硫酸塩は連続的に滴下するが、その滴下速度は変えてもよい。
 過硫酸塩の滴下は、重合温度、重合時のpHにおける条件下において、単量体組成物の滴下終了時間以後(同時も含む)まで滴下することが好ましい。このような過硫酸塩の滴下を行うことで、重合開始剤としての効果をより発現できる。
 必要に応じ、重合に悪影響を及ぼさない範囲内で、重合体の分子量調整剤として、重合開始剤と併用して連鎖移動剤を用いてもよい。連鎖移動剤としては、例えば、亜硫酸塩、ピロ亜硫酸塩、重亜硫酸塩、次亜リン酸塩、メルカプトプロピオン酸、チオグリコール酸等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、重亜硫酸塩である。
 重亜硫酸塩は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
 重亜硫酸塩としては、例えば、重亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸カリウム、重亜硫酸アンモニウムが挙げられる。
 重亜硫酸塩の添加量は、使用される単量体組成物1モルに対する重亜硫酸塩の配合量として、好ましくは0.1g~10gである。
 過硫酸塩を重亜硫酸塩と併用する場合、過硫酸塩および重亜硫酸塩の添加比率は、質量比で、好ましくは、過硫酸塩1に対して、重亜硫酸塩が0.5~10である。質量比で、過硫酸塩1に対して重亜硫酸塩が0.5未満であると、重亜硫酸塩による効果が十分ではなくなるおそれがあり、また、得られるポリカルボン酸系重合体の重量平均分子量が高くなりすぎるおそれがある。質量比で、過硫酸塩1に対して重亜硫酸塩が10を超えると、重亜硫酸塩による効果が添加比率に伴うほど得られないおそれがある。ただし、過硫酸塩および重亜硫酸塩の配合量が、この範囲に限定されるわけではなく、具体的な過硫酸塩および重亜硫酸塩の配合量は、使用用途や使用環境に応じて決定され得る。例えば、ポリカルボン酸系共重合体が水処理剤として用いられる場合には、重合平均分子量が高すぎると、性能が低下するおそれがある。したがって、重量平均分子量が必要以上に増大しないように留意して、配合量を決定すればよい。
 重合温度は、任意の適切な温度を採用し得る。このような重合温度としては、好ましくは25℃~沸点、より好ましくは50℃~沸点、さらに好ましくは60℃~沸点、特に好ましくは70℃~沸点である。重合温度が25℃未満の場合には、得られる重合体の重量平均分子量が上昇しすぎるおそれや、不純物の生成量が増加するおそれがある。また、重合時間が長くなるため、重合体の生産性が低下するおそれがある。なお、重合温度とは、重合反応液の温度をいう。重合温度の測定方法や制御手段については、任意の適切な方法や装置を用い得る。また、一般に、モノマー成分(種類)および量によっては、沸点は100℃を超える場合がある。
 重合圧力としては、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の圧力を採用し得る。このような重合圧力としては、例えば、常圧下、減圧下、加圧下のいずれの圧力下であってもよい。
 重合反応液中には、1種類以上の重金属イオンが含まれていてもよい。重金属とは、比重が4g/cm以上の金属を意味する。具体的な重金属としては、例えば、鉄、コバルト、マンガン、クロム、モリブデン、タングステン、銅、銀、金、鉛、白金、イリジウム、オスミウム、パラジウム、ロジウム、ルテニウムなどが挙げられる。重合反応液は、好ましくは、これらのイオンを含む。重合反応液は、より好ましくは、鉄イオンを含む。重金属イオンのイオン価については特に限定されない。例えば、重金属として鉄が用いられる場合には、重合反応中に溶解している鉄イオンは、Fe2+であっても、Fe3+であってよいし、これらが組み合わされたものでもよい。
 重金属イオンは、重金属化合物を溶解してなる溶液を用いて添加され得る。その際に用いられる重金属化合物は、重合反応液中に含有されることを所望する重金属イオンに応じて決定される。溶媒として水が用いられる場合には、水溶性の重金属塩が好ましい。水溶性の重金属塩としては、例えば、モール塩(Fe(NH(SO・6HO)、硫酸第一鉄・7水和物、塩化第一鉄、塩化第二鉄、塩化マンガンなどが挙げられる。
 酸性条件下で重合を行う場合、得られるポリカルボン酸系重合体の中和度は、重合が終了した後に、アルカリ成分を添加することによって中性領域(好ましくはpHが2~7)に制御してもよい。アルカリ成分としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物;アンモニア、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの有機アミン類;等が挙げられる。アルカリ成分は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
 以上の反応によって、ポリカルボン酸系重合体が、好ましくは、水溶液の形態で製造され得る。
 このようにして得られるポリカルボン酸系重合体は、例えば、スケール防止能(スケール抑制能)に優れた重合体を得ることができ、具体的には、例えば、水処理剤、分散剤等の用途に特に好適なものとなる。
 得られるポリカルボン酸系重合体の重量平均分子量は、好ましくは1000~1000000であり、より好ましくは3000~500000である。重量平均分子量がこの範囲内であれば、(メタ)アクリル酸系重合体は、分散能、キレート能、および耐ゲル性といった各種性能を最も効果的に発揮することができる。
 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定されるものではない。なお、特に明記しない限り、実施例における部及び%は質量基準である。
<重合反応液の発泡の評価>
 内径8.5cm、高さ20cmの円筒形ガラス製セパラブルフラスコ、パドル4枚羽根(傾斜角度45℃、翼径5cm×高さ2cm)、設置高さ底から5mm、撹拌回転数300rpmで重合を実施し、発泡による最大泡高さを測定した。なお、最大泡高さは重合中に最も泡立ちが激しかった時の、壁面の泡が最も高い箇所を測定した。
 ○:最大泡高さが1cm未満
 ×:最大泡高さが1cm以上
〔実施例1〕
 温度計、攪拌機、及び還流冷却器を備えた内径8.5cm、高さ20cmの円筒形ガラス製セパラブルフラスコに、純水:274.0g、プルロニックL-64(ADEKA製):0.08gを初期仕込みし、攪拌下、該純水を沸点還流状態まで昇温した。
 次いで、攪拌下、還流状態を維持しながら、37%アクリル酸ナトリウム(以下、37%SAと略す):293.0g、80%アクリル酸水溶液(以下、80%AAと略す):14.8gを重合開始から120分間に渡って、35%H:4.7gを重合開始から120分間に渡って、40%3-アリロキシ-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホン酸ナトリウム(以下、40%HAPSと略す):179.4gを重合開始から120分間に渡って、15%過硫酸ナトリウム水溶液(以下、15%NaPSと略す):34.0gを重合開始から140分間に渡って、それぞれ別々の滴下ノズルから連続的に均一速度で滴下した。さらに全ての滴下終了後20分間に渡って、沸点還流状態を維持して、重合を完了し、ポリカルボン酸系重合体(1)を得た。
 結果を表1に示した。
〔実施例2〕
 温度計、攪拌機、及び還流冷却器を備えた内径8.5cm、高さ20cmの円筒形ガラス製セパラブルフラスコに、純水:170.9g、48%水酸化ナトリウム水溶液(以下、48%NaOHと略す):141.8g、無水マレイン酸:106.9g、40%HAPS:113.0g、プルロニックL-64(ADEKA製):0.04gを初期仕込みし、攪拌下、該純水を沸点還流状態まで昇温した。
 次いで、攪拌下、還流状態を維持しながら、80%AA:98.2gを重合開始から120分間に渡って、35%H:22.2gを重合開始から50分間に渡って、40%HAPS:113.0gを重合開始から50分間に渡って、15%NaPS:20.8gを重合開始50分後から130分後の80分間に渡って、純水:13.3gを重合開始50分後から130分後の80分間に渡って、それぞれ別々の滴下ノズルから連続的に均一速度で滴下した。さらに全ての滴下終了後20分間に渡って、沸点還流状態を維持して、重合を完了し、ポリカルボン酸系重合体(2)を得た。
 結果を表1に示した。
〔実施例3〕
 温度計、攪拌機、及び還流冷却器を備えた内径8.5cm、高さ20cmの円筒形ガラス製セパラブルフラスコに、48%NaOH:145.3g、無水マレイン酸:106.9g、40%HAPS:113.2g、プルロニックL-64(ADEKA製):0.04gを初期仕込みし、攪拌下、該純水を沸点還流状態まで昇温した。
 次いで、攪拌下、還流状態を維持しながら、80%AA:98.1gを重合開始から120分間に渡って、40%HAPS:113.2gを重合開始から50分間に渡って、10%2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)塩酸塩(以下、10%V-50と略す):129.8gを重合開始から130分間に渡って、それぞれ別々の滴下ノズルから連続的に均一速度で滴下した。さらに全ての滴下終了後20分間に渡って、沸点還流状態を維持して、重合を完了し、ポリカルボン酸系重合体(3)を得た。
 結果を表1に示した。
〔実施例4〕
 温度計、攪拌機、及び還流冷却器を備えた内径8.5cm、高さ20cmの円筒形ガラス製セパラブルフラスコに、純水:130.0g、48%NaOH:167.7g、無水マレイン酸:136.5g、40%HAPS:132.0g、プルロニックF-68(ADEKA製):0.04gを初期仕込みし、攪拌下、該純水を沸点還流状態まで昇温した。
 次いで、攪拌下、還流状態を維持しながら、80%AA:125.3gを重合開始から120分間に渡って、35%H:13.0gを重合開始から75分間に渡って、15%NaPS:30.3gを重合開始から130分間に渡って、純水:65.4gを重合開始75分後から130分後の55分間に渡って、それぞれ別々の滴下ノズルから連続的に均一速度で滴下した。さらに全ての滴下終了後20分間に渡って、沸点還流状態を維持して、重合を完了し、ポリカルボン酸系重合体(4)を得た。
 結果を表1に示した。
〔実施例5〕
 温度計、攪拌機、及び還流冷却器を備えた内径8.5cm、高さ20cmの円筒形ガラス製セパラブルフラスコに、純水:125.1g、48%NaOH:161.4g、無水マレイン酸:128.5g、40%HAPS:158.9g、ニューコール3240(日本乳化剤製):0.04gを初期仕込みし、攪拌下、該純水を沸点還流状態まで昇温した。
 次いで、攪拌下、還流状態を維持しながら、80%AA:118.1gを重合開始から120分間に渡って、35%H:16.6gを重合開始から75分間に渡って、15%NaPS:46.6gを重合開始から130分間に渡って、純水:44.8gを重合開始75分後から130分後の55分間に渡って、それぞれ別々の滴下ノズルから連続的に均一速度で滴下した。さらに全ての滴下終了後20分間に渡って、沸点還流状態を維持して、重合を完了し、ポリカルボン酸系重合体(5)を得た。
 結果を表1に示した。
〔実施例6〕
 実施例5において、ニューコール3240の代わりにノプコ8034(サンノプコ社製)を使用した以外は実施例5と同様に行い、ポリカルボン酸系重合体(6)を得た。
 結果を表1に示した。
〔実施例7〕
 実施例5において、ニューコール3240の代わりにSNデフォーマー313(サンノプコ社製)を使用した以外は実施例5と同様に行い、ポリカルボン酸系重合体(7)を得た。
 結果を表1に示した。
〔実施例8〕
 実施例5において、ニューコール3240の代わりにSNデフォーマー1316(サンノプコ社製)を使用した以外は実施例5と同様に行い、ポリカルボン酸系重合体(8)を得た。
 結果を表1に示した。
〔実施例9〕
 温度計、攪拌機、及び還流冷却器を備えた内径8.5cm、高さ20cmの円筒形ガラス製セパラブルフラスコに、純水:122.3g、48%NaOH:157.8g、無水マレイン酸:122.9g、40%HAPS:186.1g、SNデフォーマー157(サンノプコ製):0.04gを初期仕込みし、攪拌下、該純水を沸点還流状態まで昇温した。
 次いで、攪拌下、還流状態を維持しながら、80%AA:112.8gを重合開始から120分間に渡って、35%H:16.3gを重合開始から75分間に渡って、15%NaPS:38.0gを重合開始から130分間に渡って、純水:44.0gを重合開始75分後から130分後の55分間に渡って、それぞれ別々の滴下ノズルから連続的に均一速度で滴下した。さらに全ての滴下終了後20分間に渡って、沸点還流状態を維持して、重合を完了し、ポリカルボン酸系重合体(9)を得た。
 結果を表1に示した。
〔実施例10〕
 温度計、攪拌機、及び還流冷却器を備えた内径8.5cm、高さ20cmの円筒形ガラス製セパラブルフラスコに、純水:122.3g、48%NaOH:154.4g、無水マレイン酸:122.9g、40%HAPS:186.2 g、SNデフォーマー1316(サンノプコ社製):0.04gを初期仕込みし、攪拌下、該純水を沸点還流状態まで昇温した。
 次いで、攪拌下、還流状態を維持しながら、80%AA:112.8gを重合開始から120分間に渡って、15%NaPS:57.0gを重合開始から130分間に渡って、それぞれ別々の滴下ノズルから連続的に均一速度で滴下した。さらに全ての滴下終了後20分間に渡って、沸点還流状態を維持して、重合を完了し、ポリカルボン酸系重合体(10)を得た。
 結果を表1に示した。
〔比較例1〕
 実施例1において、プルロニックL-64を使用しないこと以外は実施例1と同様に行い、ポリカルボン酸系重合体(C1)を得た。
 結果を表1に示した。
〔比較例2〕
 実施例2において、プルロニックL-64を使用しないこと以外は実施例2と同様に行い、ポリカルボン酸系重合体(C2)を得た。
 結果を表1に示した。
〔比較例3〕
 実施例3において、プルロニックL-64を使用しないこと以外は実施例3と同様に行い、ポリカルボン酸系重合体(C3)を得た。
 結果を表1に示した。
〔比較例4〕
 実施例4において、プルロニックF-68を使用しないこと以外は実施例4と同様に行い、ポリカルボン酸系重合体(C4)を得た。
 結果を表1に示した。
〔比較例5〕
 実施例5において、ニューコール3240を使用しないこと以外は実施例5と同様に行い、ポリカルボン酸系重合体(C5)を得た。
 結果を表1に示した。
〔比較例6〕
 実施例9において、SNデフォーマー157を使用しないこと以外は実施例9と同様に行い、ポリカルボン酸系重合体(C6)を得た。
 結果を表1に示した。
〔比較例7〕
 実施例10において、SNデフォーマー1316を使用しないこと以外は実施例10と同様に行い、ポリカルボン酸系重合体(C7)を得た。
 結果を表1に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 本発明の製造方法で得られるポリカルボン酸系重合体水溶液は、例えば、スケール防止剤、腐食防止剤、水処理剤、分散剤等の用途に特に好適なものとなる。
 

Claims (5)

  1.  反応容器中に不飽和モノカルボン酸系単量体および/または不飽和ジカルボン酸系単量体を含む単量体組成物を添加して重合反応を行うことでポリカルボン酸系重合体を製造する方法であって、
     該単量体組成物の全量の100質量%が添加される時点までに消泡剤を添加する、
     ポリカルボン酸系重合体の製造方法。
  2.  前記消泡剤の添加量が、前記単量体組成物の全量に対して1ppm~10000ppmである、請求項1に記載のポリカルボン酸系重合体の製造方法。
  3.  前記消泡剤の全量を反応容器中に初期仕込みする、請求項1または2に記載のポリカルボン酸系重合体の製造方法。
  4.  前記消泡剤がオキシアルキレン系消泡剤である、請求項1から3までのいずれかに記載のポリカルボン酸系重合体の製造方法。
  5.  重合開始剤として過酸化水素を用いる、請求項1から4までのいずれかに記載のポリカルボン酸系重合体の製造方法。
     
     
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