[go: up one dir, main page]

CN113631588A - 吸水性共聚物 - Google Patents

吸水性共聚物 Download PDF

Info

Publication number
CN113631588A
CN113631588A CN202080025714.1A CN202080025714A CN113631588A CN 113631588 A CN113631588 A CN 113631588A CN 202080025714 A CN202080025714 A CN 202080025714A CN 113631588 A CN113631588 A CN 113631588A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
structural unit
copolymer
absorbent
less
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.)
Withdrawn
Application number
CN202080025714.1A
Other languages
English (en)
Inventor
马场正博
三枝裕典
加藤利典
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.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray 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 Kuraray Co Ltd filed Critical Kuraray Co Ltd
Publication of CN113631588A publication Critical patent/CN113631588A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/12Hydrolysis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G24/00Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor
    • A01G24/30Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor based on or containing synthetic organic compounds
    • A01G24/35Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor based on or containing synthetic organic compounds containing water-absorbing polymers
    • 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
    • C08F16/00Homopolymers and copolymers 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 an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F16/02Homopolymers and copolymers 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 an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an alcohol radical
    • C08F16/04Acyclic compounds
    • C08F16/06Polyvinyl alcohol ; Vinyl alcohol
    • 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
    • C08F216/00Copolymers 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 an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F216/02Copolymers 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 an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an alcohol radical
    • C08F216/04Acyclic compounds
    • C08F216/06Polyvinyl alcohol ; Vinyl alcohol
    • 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
    • C08F216/00Copolymers 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 an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F216/02Copolymers 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 an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an alcohol radical
    • C08F216/04Acyclic compounds
    • C08F216/08Allyl alcohol
    • 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
    • C08F218/00Copolymers 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 an acyloxy radical of a saturated carboxylic acid, of carbonic acid or of a haloformic acid
    • C08F218/02Esters of monocarboxylic acids
    • C08F218/04Vinyl esters
    • C08F218/06Vinyl formate
    • 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
    • C08F218/00Copolymers 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 an acyloxy radical of a saturated carboxylic acid, of carbonic acid or of a haloformic acid
    • C08F218/02Esters of monocarboxylic acids
    • C08F218/04Vinyl esters
    • C08F218/08Vinyl acetate
    • 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
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/44Preparation of metal salts or ammonium salts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L29/00Compositions of homopolymers or copolymers 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 an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical; Compositions of hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L29/02Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08L29/04Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
    • 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
    • C08F2810/00Chemical modification of a polymer
    • C08F2810/20Chemical modification of a polymer leading to a crosslinking, either explicitly or inherently
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2329/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers 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 an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Derivatives of such polymer
    • C08J2329/02Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08J2329/04Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/07Aldehydes; Ketones

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本发明涉及一种吸水性共聚物,其包含乙烯醇结构单元x以及除乙烯醇结构单元x和乙烯酯结构单元y以外的结构单元z,其中,结构单元z的平均序列的含量相对于结构单元z的含量的比率为50.0摩尔%以下。

Description

吸水性共聚物
技术领域
本发明涉及乙烯醇系吸水性共聚物。
背景技术
近来,随着水资源的慢慢枯竭,正在使用所谓的农业用保水材料来研究有效且适当地利用农业用水、以及即使用比以往少量的灌溉水量也可维持或增加农产品的收获量的尝试(例如,参照专利文献1~2)。这些农业用保水材料以高吸水性树脂(SAP)作为主要构成成分,与例如土壤整体的保水性的改善中使用的泥炭藓等相比,以极少量而表现出保水效果,因此具有农民使用时的负担少的优点。
另一方面,作为吸水性树脂,已知有例如淀粉-丙烯腈接枝聚合物的中和物、淀粉-丙烯酸接枝聚合物的皂化物、乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物的皂化物和聚丙烯酸部分中和物交联体(专利文献1~2)等。
如上所述的现有吸水性树脂存在吸水凝胶对日光或紫外线的稳定性低的问题(专利文献3)。即,使吸水性树脂吸水而得到的吸水凝胶暴露于日光或紫外线时,大多在短时间(例如数小时以内)内发生劣化而流态化,变得不能保持凝胶形态。因此,难以将这样的吸水性树脂用于要求耐光性的用途(例如农业园艺用保水材料、芳香凝胶化剂、除臭凝胶化剂和人造雪等)。
作为解决该课题的手段,现有技术文献中公开了:对吸水性树脂施用使水不溶性的氧化铁或氧化钛微粉分散于水性分散介质而成的分散液、使其吸收水性分散介质而得到的吸水凝胶(专利文献3);包含作为遮光材料的具有水中自分散功能的炭黑和吸水性树脂的保水材料(专利文献4);以及,包含水溶性紫外线吸收剂和吸水性树脂的保水材料(专利文献5)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第1998/005196号小册子
专利文献2:日本特表2013-544929号公报
专利文献3:日本特开平2-135263号公报
专利文献4:国际公开第2009/072232号小册子
专利文献5:日本特开2009-185117号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是,根据本发明人的研究,利用专利文献3公开的吸水凝胶的制造方法难以使氧化铁或氧化钛微粉均匀地分散,而且存在为了得到充分的耐光性而需要增加氧化铁或氧化钛微粉的添加量的问题。另外,专利文献4和5公开的保水材料中,炭黑或紫外线吸收剂分别为水分散性或水溶性的,因此存在随着时间的经过而炭黑或紫外线吸收剂溶出、吸水性树脂的耐光性下降的问题。
本发明要解决的课题是解决上述问题,提供耐光性高的聚合物。
用于解决问题的方法
本发明人为了解决上述问题而对聚合物反复进行了详细研究,结果发现,在包含乙烯醇结构单元x以及除乙烯醇结构单元x和乙烯酯结构单元y以外的结构单元z的吸水性共聚物中,结构单元z的序列可能是决定耐光性(特别是耐紫外线性)的主要原因,从而完成了本发明。
即,本发明包含以下的优选方式。
〔1〕一种吸水性共聚物,其包含乙烯醇结构单元x以及除乙烯醇结构单元x和乙烯酯结构单元y以外的结构单元z,其中,结构单元z的平均序列的含量相对于结构单元z的含量的比率为50.0摩尔%以下。
〔2〕根据上述〔1〕所述的吸水性共聚物,其中,上述结构单元z的含量相对于构成上述吸水性共聚物的全部结构单元的总摩尔数为50.0摩尔%以下。
〔3〕根据上述〔1〕或〔2〕所述的吸水性共聚物,其中,上述结构单元z具有离子性基团或离子性基团的衍生物。
〔4〕根据上述〔3〕所述的吸水性共聚物,其中,上述结构单元z具有离子性基团的衍生物。
〔5〕根据上述〔1〕~〔4〕中任一项所述的吸水性共聚物,其中,上述结构单元z来自选自由丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸和它们的衍生物组成的组中的1种以上单体。
〔6〕根据上述〔1〕~〔5〕中任一项所述的吸水性共聚物,其中,上述吸水性共聚物具有交联结构。
〔7〕根据上述〔6〕所述的吸水性共聚物,其中,上述吸水性共聚物在上述结构单元z部分未发生交联。
〔8〕根据上述〔1〕~〔7〕中任一项所述的吸水性共聚物,其中,上述吸水性共聚物中所含的未反应单体的合计量为1000ppm以下。
〔9〕根据上述〔1〕~〔8〕中任一项所述的吸水性共聚物,其用于农业。
〔10〕根据上述〔9〕所述的吸水性共聚物,其用于育苗。
〔11〕上述〔1〕~〔10〕中任一项所述的吸水性共聚物的制造方法,其包括向形成上述结构单元x和y的单体中分批添加或连续添加形成上述结构单元z的单体而进行共聚的工序。
〔12〕根据上述〔11〕所述的方法,其中,在上述工序的共聚反应体系中,形成上述结构单元z的单体相对于形成上述结构单元x和y的单体的摩尔比率为0.1以下。
发明效果
根据本发明,可以提供耐光性高的聚合物。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行说明,但是本发明不受本实施方式限定。
[吸水性共聚物]
本发明的吸水性共聚物包含乙烯醇结构单元x以及除乙烯醇结构单元x和乙烯酯结构单元y以外的结构单元z。即,本发明的吸水性共聚物包含结构单元x和结构单元z。结构单元x为乙烯醇结构单元。结构单元z为除乙烯醇结构单元x以外的结构单元,并且为除乙烯酯结构单元y以外的结构单元。以下,有时将本发明的吸水性共聚物称为“乙烯醇系共聚物(A)”。
乙烯醇系共聚物(A)中,结构单元z的平均序列的含量相对于结构单元z的含量的比率〔(结构单元z的平均序列的含量/结构单元z的含量)×100〕为50.0摩尔%以下。如上所述,本发明人发现,结构单元z的序列部分容易被光(特别是紫外线)切断,其结果是,结构单元z的平均序列的含量多时,乙烯醇系共聚物(A)的耐光性差。因此,若上述比率大于50.0摩尔%,则乙烯醇系共聚物(A)难以得到期望的耐光性。
结构单元z的平均序列的含量相对于结构单元z的含量的比率优选为40.0摩尔%以下,更优选为30.0摩尔%以下,更优选为20摩尔%以下,更优选为15摩尔%以下,更优选为10摩尔%以下,更优选为7摩尔%以下,特别优选为5摩尔%以下。上述比率的下限值没有特别限定。上述比率通常为0.02摩尔%以上。上述比率为上述上限值以下、或者上述下限值以上且上述上限值以下时,乙烯醇系共聚物(A)容易得到更优良的耐光性。另外,从不易受到由土壤中所含的钙离子引起的吸水量抑制的影响的观点出发,上述比率优选为0.001摩尔%以上,更优选为0.01摩尔%以上,更优选为0.02摩尔%以上,更优选为0.05摩尔%以上,更优选为0.08摩尔%以上,更优选为0.1摩尔%以上,更优选为0.3摩尔%以上,特别优选为0.5摩尔%以上。上述比率可以通过形成结构单元z的单体的种类的选择、乙烯醇系共聚物(A)中的结构单元z的含量的调整、共聚反应体系中的形成结构单元z的单体相对于形成结构单元x和y的单体的比率的选择、和/或聚合率来调整到上述下限值以上且上述上限值以下。
乙烯醇系共聚物(A)中,结构单元z的含量相对于构成乙烯醇系共聚物(A)的全部结构单元的总摩尔数优选为50.0摩尔%以下,更优选为40.0摩尔%以下,更优选为35.0摩尔%以下,更优选为30.0摩尔%以下,更优选为25.0摩尔%以下,更优选小于25.0摩尔%,更优选为20.0摩尔%以下,进一步优选为15.0摩尔%以下,特别优选为10.0摩尔%以下,并且优选为1.0摩尔%以上,更优选为1.5摩尔%以上,进一步优选为2.0摩尔%以上,特别优选为4.0摩尔%以上。结构单元z的含量为上述上限值以下时,容易得到期望的耐光性,为上述下限值以上时,容易得到期望的吸水性。结构单元z的含量例如可以通过调整形成结构单元z的单体与形成结构单元x和y的单体的配合比、反应时它们的消耗率或反应性比、反应温度或者碱量等而调整为上述下限值以上且上述上限值以下的量。
乙烯醇系共聚物(A)中的乙烯醇结构单元x的含量相对于构成乙烯醇系共聚物(A)的全部结构单元的总摩尔数优选为50.0摩尔%以上,更优选为80.0摩尔%以上,进一步优选为85.0摩尔%以上,特别优选为90.0摩尔%以上,并且优选为98.0摩尔%以下,更优选为97.0摩尔%以下,进一步优选为96.0摩尔%以下,特别优选为95.0摩尔%以下。结构单元x的含量为上述下限值以上且上述上限值以下时,乙烯醇系共聚物(A)容易具有更高的吸水能力。结构单元x的含量例如可以通过调整形成结构单元z的单体与形成结构单元x和y的单体的配合比、反应时它们的消耗率或反应性比、反应温度或者皂化度等而调整为上述下限值以上且上述上限值以下的量。
乙烯醇系共聚物(A)中的乙烯酯结构单元y的含量相对于构成乙烯醇系共聚物(A)的全部结构单元的总摩尔数优选为20.0摩尔%以下,更优选为10.0摩尔%以下,进一步优选为5.0摩尔%以下,特别优选为2.0摩尔%以下。上述含量的下限值没有特别限定。上述含量通常为0.2摩尔%以上。结构单元y的含量为上述下限值以上且上述上限值以下时,乙烯醇系共聚物(A)容易具有更高的吸水能力。结构单元y的含量例如可以通过调整形成结构单元z的单体与形成结构单元x和y的单体的配合比、反应时它们的消耗率或反应性比、反应温度或者皂化度等而调整为上述下限值以上且上述上限值以下的量。
作为本发明的吸水性共聚物的乙烯醇系共聚物(A)可以任选地进一步包含除结构单元x、y和z以外的其它结构单元。作为上述其它结构单元的例子,可列举:来自乙烯、1-丁烯和异丁烯等烯烃的结构单元;来自丙烯酰胺及其衍生物、甲基丙烯酰胺及其衍生物、以及马来酰亚胺衍生物等的结构单元;等。在本发明的乙烯醇系共聚物(A)包含上述其它结构单元的情况下,本发明的乙烯醇系共聚物(A)可以包含一种上述其它结构单元,也可以包含两种以上上述其它结构单元。上述其它结构单元的含量相对于构成本发明的乙烯醇系共聚物(A)的全部结构单元的总摩尔数优选为20.0摩尔%以下,更优选为10.0摩尔%以下,进一步优选为5.0摩尔%以下,可以为0摩尔%。因此,本发明的一个实施方式中,本发明的吸水性共聚物由结构单元x、y和z构成。上述其它结构单元的含量为上述上限值以下时,本发明的乙烯醇系共聚物(A)容易得到更优良的吸水能力。
结构单元x、y和z各自的含量、包含除结构单元x、y和z以外的其它结构单元时该其它结构单元的含量、以及结构单元z的平均序列的含量相对于结构单元z的含量的比率可以用现有公知的方法测定。这样的方法的例子包括固体13C-NMR(核磁共振光谱法)、FTIR(傅里叶变换红外光谱法)、酸碱滴定(由与一定量的乙酸酐反应时乙酸酐的消耗量计算的方法)和溶液1H-NMR。乙烯醇系共聚物(A)具有交联结构的情况下,上述测定可以在利用常规方法(例如,使用酸或碱的水解,使用高碘酸的分解,或者使用高锰酸钾等氧化剂的分解)切断交联结构后进行。另外,例如在乙烯醇系共聚物(A)具有缩醛结构或酯结构作为交联结构的情况下,上述测定例如可以在利用后述的实施例中记载的方法切断交联结构后进行。需要说明的是,本发明中,“结构单元”是指构成共聚物的重复单元,例如,乙烯醇结构单元计为“1单元”,2单元的乙烯醇结构单元进行缩醛化而成的结构计为“2单元”。
从容易表现出优良的吸水性或吸水速度的观点出发,乙烯醇系共聚物(A)中的结构单元z优选具有离子性基团或离子性基团的衍生物。即,优选的一个实施方式中,结构单元z具有离子性基团和离子性基团的衍生物。另一优选的一个实施方式中,结构单元z具有离子性基团的衍生物。另一优选的一个实施方式中,结构单元z所含的离子性基团的一半以上为衍生物的形态,更优选的一个实施方式中,结构单元z所含的离子性基团的大部分为衍生物的形态,特别优选的一个实施方式中,结构单元z所含的离子性基团全部为衍生物的形态。
离子性基团或其衍生物优选为羧基、磺酸基、铵基或其盐,更优选为羧基或其盐。
在乙烯醇系共聚物(A)的结构单元z具有羧基、磺酸基或铵基作为离子性基团的情况下,作为乙烯醇系共聚物(A),可列举例如(i-1)选自由具有羧基、磺酸基或铵基的单体以及该单体的衍生物组成的组中的1种以上与乙烯酯的共聚物的皂化物等。
上述(i-1)中,作为具有羧基的单体,没有特别限制,可列举例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和马来酸等。另外,作为上述具有羧基的单体的衍生物,可列举该单体的酸酐、酯化物和中和物等,可使用例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、衣康酸二甲酯、马来酸单甲酯和马来酸酐等。因此,优选的一个实施方式中,结构单元z来自选自由丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸和它们的衍生物组成的组中的1种以上单体。
上述(i-1)中,作为具有磺酸基的单体,没有特别限制,可列举例如乙烯基磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和对苯乙烯磺酸等。另外,作为上述具有磺酸基的单体的衍生物,可列举该单体的酯化物和中和物等,可使用例如乙烯基磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠和对苯乙烯磺酸钠等。
上述(i-1)中,作为具有铵基的单体,没有特别限制,可列举例如二烯丙基二甲基氯化铵、乙烯基三甲基氯化铵、烯丙基三甲基氯化铵、对乙烯基苄基三甲基氯化铵和3-(甲基丙烯酰胺)丙基三甲基氯化铵等。另外,作为上述具有铵基的单体的衍生物,可列举该单体的胺等,可使用例如二烯丙基甲胺、乙烯基胺、烯丙胺和对乙烯基苄基胺3-(甲基丙烯酰胺)丙胺等。
上述(i-1)中,作为乙烯酯,没有特别限制,可列举乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、三氟乙酸乙烯酯和特戊酸乙烯酯等,优选乙酸乙烯酯。
本发明的一个实施方式中,在乙烯醇系共聚物(A)的结构单元z具有离子性基团(例如羧基)的情况下,可以是离子性基团的一部分或全部为离子性基团的衍生物的形态,例如盐(离子性基团为羧基的情况下,为羧酸盐)的形态。作为盐的抗衡阳离子的例子,可列举:锂离子、钠离子、钾离子、铷离子和铯离子等碱金属离子;镁离子、钙离子、锶离子和钡离子等碱土金属离子;铝离子和锌离子等其它金属离子;铵离子、咪唑
Figure BDA0003284460470000081
类、吡啶
Figure BDA0003284460470000082
类和
Figure BDA0003284460470000083
离子类等
Figure BDA0003284460470000084
阳离子;等。其中,从容易得到期望的吸水性的观点出发,优选钾离子、钙离子和铵离子。另外,在将本发明的吸水性共聚物用于农业时,从容易维持与土壤中或培养基中所含的二价离子接触时的吸水性的观点出发,更优选钙离子,从植物生长的观点出发,更优选钾离子。因此,本发明的优选的一个实施方式中,乙烯醇系共聚物(A)具有钾离子或铵离子作为离子性基团的抗衡阳离子,优选具有钾离子作为离子性基团的抗衡阳离子。
本发明的一个实施方式中,在乙烯醇系共聚物(A)的结构单元z具有离子性基团、或者离子性基团及其衍生物的情况下,离子性基团的量、或者离子性基团及其衍生物的量相对于构成乙烯醇系共聚物(A)的全部结构单元优选为0.1摩尔%以上,更优选为1摩尔%以上,特别优选为3摩尔%以上,最优选为5摩尔%以上,并且优选为80摩尔%以下,更优选为50摩尔%以下,更优选为40摩尔%以下,更优选为30摩尔%以下,进一步优选为25摩尔%以下,特别优选为20摩尔%以下,最优选小于18摩尔%。上述离子性基团的量、或者离子性基团及其衍生物的量为上述下限值以上时,乙烯醇系共聚物(A)的吸水性更优良,为上述上限值以下时,在将本发明的吸水性共聚物用于农业时,即使在与土壤中或培养基中所含的二价离子接触时也容易维持吸水性。离子性基团的量、或者离子性基团及其衍生物的量例如可以通过调整结构单元z的含量、皂化时碱的量或离子化时碱的量等而调整为上述下限值以上且上述上限值以下的量。乙烯醇系共聚物(A)中的离子性基团的量、或者离子性基团及其衍生物的量例如可以利用固体13C-NMR、FTIR或酸碱滴定来测定。
乙烯醇系共聚物(A)的乙烯醇结构单元的含量相对于构成乙烯醇系共聚物(A)的全部结构单元优选超过20摩尔%,更优选为50摩尔%以上,进一步优选为60摩尔%以上,并且优选为98摩尔%以下,更优选为95摩尔%以下,进一步优选为90摩尔%以下。上述乙烯醇结构单元的含量例如可以利用FTIR、固体13C-NMR等来测定,此外还可以由与一定量的乙酸酐反应时乙酸酐的消耗量来计算。
乙烯醇系共聚物(A)的粘均聚合度没有特别限制,从制造容易性的观点出发,优选为20000以下,更优选为10000以下,进一步优选为4000以下,特别优选为3000以下。另一方面,从乙烯醇系共聚物(A)的力学特性和水中的耐溶出性的观点出发,优选为100以上,更优选为200以上,进一步优选为400以上。乙烯醇系共聚物(A)的粘均聚合度例如可以通过依据JIS K6726的方法来测定。在乙烯醇系共聚物(A)具有交联结构的情况下,例如在乙烯醇系共聚物(A)具有缩醛结构或酯结构作为交联结构的情况下,可以如前所述地在切断交联结构之后进行粘均聚合度的测定。
作为本发明的吸水性共聚物的乙烯醇系共聚物(A)用于农业时(例如用于用来育苗的培养基中时),从防止溶出的观点出发,优选具有交联结构。在乙烯醇系共聚物(A)具有交联结构的情况下,吸水时呈凝胶形态,乙烯醇系共聚物(A)不易从例如设置于育苗箱底面的排水孔中溶出。交联结构的形态没有特别限制,可列举例如利用酯键、醚键、缩醛键和碳-碳键等形成的交联结构。
作为上述酯键的例子,在乙烯醇系共聚物(A)具有羧基作为离子性基团的情况下,可列举在乙烯醇系共聚物(A)所具有的羟基与羧基之间形成的酯键。作为上述醚键的例子,可列举在乙烯醇系共聚物(A)所具有的羟基之间通过脱水缩合而形成的醚键。作为上述缩醛键的例子,在乙烯醇系共聚物(A)的制造中使用了具有羧基的醛的情况下,可列举2个乙烯醇系共聚物(A)所具有的羟基彼此与上述醛进行缩醛化反应而形成的缩醛键。作为上述碳-碳键,可列举例如对乙烯醇系共聚物(A)照射活性能量射线时产生的、乙烯醇系共聚物(A)的碳自由基之间的偶联所形成的碳-碳键。
这些交联结构可以包含一种,也可以包含两种以上。其中,从制造容易性的观点出发,优选利用酯键或缩醛键形成的交联结构,从育苗时的保水性维持和耐光性的观点出发,更优选利用缩醛键形成的交联结构。
另一优选的一个实施方式中,作为本发明的吸水性共聚物的乙烯醇系共聚物(A)优选在结构单元z部分未发生交联。该实施方式由于容易得到耐光性或水中的耐溶出性之类的优点而优选。另外,特别是在结构单元z具有离子性基团、或者离子性基团及其衍生物的情况下,由于结构单元z没有因为交联而被消耗,因此,除了上述优点以外,还容易得到更优良的吸水性或吸水速度,因而优选。关于乙烯醇系共聚物(A)在结构单元z部分未发生交联这一点,例如可以利用切断交联结构前的乙烯醇系共聚物(A)中的结构单元z的含量与切断交联结构后的乙烯醇系共聚物(A)中的结构单元z的含量之差为-0.5摩尔%~+0.5摩尔%来进行评价。例如,在乙烯醇系共聚物(A)具有缩醛结构或酯结构作为交联结构的情况下,例如可以按照后述的实施例中记载的方法切断交联结构,利用其前后的结构单元z的含量之差为-0.5摩尔%~+0.5摩尔%来进行评价。
另一优选的一个实施方式中,作为本发明的吸水性共聚物的乙烯醇系共聚物(A)中所含的未反应单体的合计量优选为1000ppm以下,更优选为500ppm以下,特别优选为100ppm以下。未反应单体的合计量为上述上限值以下时,将本发明的吸水性共聚物用于农业时,容易实现植物的更良好的生长。未反应单体的合计量可以通过调整形成结构单元z的单体与形成结构单元x和y的单体的配合比、反应时它们的消耗率或反应性比、乙烯醇系共聚物(A)的制备中的洗涤条件、或者干燥温度或时间等而调整为上述上限值以下。未反应单体的合计量可以利用现有公知的方法来测定。这样的测定方法包括气相色谱法、液相色谱法和溶液1H-NMR。未反应单体的合计量的下限值为上述测定方法的检测限、即0.01ppm。
本发明的吸水性共聚物优选为粒子状。吸水性共聚物为粒子状时,该粒子的体积平均粒径优选为10μm以上,更优选为50μm以上,进一步优选为80μm以上,并且优选为1000μm以下,更优选为500μm以下,进一步优选为300μm以下。上述体积平均粒径为上述下限值以上时,容易得到优良的处理性和粉尘抑制效果,为上述上限值以下时,容易得到优良的吸水速度。上述体积平均粒径例如可以通过激光衍射/散射来测定。
本发明的吸水性共聚物的纯水吸收量优选为10g/g以上,更优选为20g/g以上,更优选为30g/g以上,更优选为40g/g以上,更优选为50g/g以上,进一步优选为80g/g以上,特别优选为100g/g以上,并且优选为1000g/g以下,更优选为800g/g以下,进一步优选为500g/g以下,特别优选为300g/g以下。纯水吸收量为上述下限值以上时,培养基的保水性提高效果容易变高。纯水吸收量为上述上限值以下时,吸水性共聚物的耐候性提高,植物的生长容易变得良好。纯水吸收量例如可以通过结构单元x、y和z各自的含量、结构单元z的种类、交联结构的含量而调整为上述下限值以上且上述上限值以下的量。纯水吸收量可以通过后述的实施例中记载的方法来测定。
[吸水性共聚物的制造方法]
本发明的吸水性共聚物例如可以通过包括向形成结构单元x和y的单体中分批添加或连续添加形成结构单元z的单体而进行共聚的工序的方法来制造。通过分批添加或连续添加形成结构单元z的单体,能够使结构单元z的平均序列的含量相对于结构单元z的含量为50.0摩尔%以下。作为形成结构单元z的单体,没有特别限制,可以使用[吸水性共聚物]项目中例示的单体。作为形成结构单元x和y的单体,没有特别限制,可以使用[吸水性共聚物]项目中例示的乙烯酯。
优选的一个实施方式中,在上述工序的共聚反应体系中,形成结构单元z的单体相对于形成结构单元x和y的单体的摩尔比率(形成结构单元z的单体的摩尔数/形成结构单元x和y的单体的摩尔数)优选为0.1以下,更优选为0.05以下,特别优选为0.01以下。分批添加形成结构单元z的单体的情况下,在添加与添加之间存在时间间隔,因此上述摩尔比率的下限值为0。共聚工序中,可以使用公知的聚合引发剂。
另一优选的一个实施方式中,为了使结构单元z的平均序列的含量相对于结构单元z的含量降低至50.0摩尔%以下,优选在上述共聚工序中向形成结构单元x和y的单体中连续添加形成结构单元z的单体,以使形成结构单元z的单体相对于形成结构单元x和y的单体的摩尔比率保持恒定。上述摩尔比率优选为0.0005以上,更优选为0.001以上,并且优选为0.1以下,更优选为0.01以下。
在制造除了具有结构单元x、y和z以外还具有其它结构单元的吸水性共聚物时,可以在上述共聚工序中将形成其它结构单元的单体与形成结构单元x和y的单体混合来使用。这种情况下,在共聚反应体系中,形成结构单元z的单体的摩尔数相对于形成结构单元x和y的单体与形成除结构单元x、y和z以外的其它结构单元的单体的总摩尔数的摩尔比率优选为0.1以下,更优选为0.05以下,特别优选为0.01以下。作为形成除结构单元x、y和z以外的其它结构单元的单体,可以使用[吸水性共聚物]项目中例示的形成其它结构单元的单体。
共聚反应体系的聚合率优选为5%以上,更优选为10%以上,特别优选为20%以上,并且优选为80%以下,更优选为50%以下,特别优选为40%以下。聚合率为上述下限值以上且上述上限值以下时,共聚反应适当地进行并且还容易避免共聚反应体系的粘度过度升高,容易得到合适的粘均聚合度。聚合率例如可以通过使聚合溶液的单体和溶剂挥发并测定固体成分(聚合物成分)浓度的方法或者通过滴定测定残留的单体浓度的方法来求出。
接着,可以利用公知的方法对得到的共聚物进行皂化。共聚物的皂化度没有特别限定。本发明的吸水性共聚物的耐光性受到该共聚物中的结构单元z的序列的含量的显著的影响,并且本发明的吸水性共聚物的吸水能力受到该共聚物中的结构单元z的含量和交联结构的量的显著的影响,上述皂化度给吸水性共聚物的耐光性或吸水能力带来的影响极小。因此,上述皂化度可以为例如30摩尔%以上或60摩尔%以上(例如70摩尔%以上),也可以为98摩尔%以上(例如100摩尔%)。
接着,在吸水性共聚物具有交联结构的情况下,可以将得到的皂化物供于交联反应。利用公知的方法实施皂化物与交联剂的反应即可。交联剂没有特别限定。制造具有缩醛结构作为交联结构的吸水性共聚物时,作为交联剂的例子,可列举乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛、1,9-壬二醛、己二醛、马来醛、酒石醛、柠檬醛、邻苯二甲醛、间苯二甲醛和对苯二甲醛等。从容易得到期望的吸水能力的观点出发,交联剂可以以使吸水性共聚物中的交联结构的量达到优选0.001摩尔%以上、更优选0.005摩尔%以上、进一步优选0.01摩尔%以上、更进一步优选0.03摩尔%以上并且优选0.5摩尔%以下、更优选0.4摩尔%以下、进一步优选0.3摩尔%以下的量来使用。交联结构的量表示相对于构成吸水性共聚物的全部结构单元的、构成交联结构的结构单元的量。
优选的一个实施方式中,上述的吸水性共聚物的制造方法包括在能够使上述皂化物溶胀的溶剂存在下使因该溶剂而溶胀后的皂化物与交联剂反应的工序。
本发明中,作为“能够使皂化物溶胀的溶剂”,只要能够使皂化物溶胀且在反应时的温度下不溶解就没有特别限制。作为这样的溶剂的例子,可列举:丙酮、2-丁酮等二烷基酮;乙腈等腈;甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、戊醇、异戊醇、己醇、环己醇、辛醇、叔丁醇等醇;1,4-二
Figure BDA0003284460470000141
烷、四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、二甘醇二甲醚等醚;乙二醇、三乙二醇等二醇化合物;乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等羧酰胺;二甲基亚砜、苯酚等有机溶剂以及水。其中,若考虑从非均相交联反应后得到的交联物中除去溶剂的容易性、羰基化合物和酸催化剂在溶剂中的溶解性和溶剂的工业获取性,则上述溶剂优选选自由二烷基酮、腈、醇、醚和水组成的组中的至少一种,更优选选自由丙酮、2-丁酮、乙腈、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、叔丁醇、1,4-二
Figure BDA0003284460470000151
烷、四氢呋喃和水组成的组中的至少一种,进一步优选选自由丙酮、2-丁酮、乙腈、甲醇、2-丙醇、1,4-二
Figure BDA0003284460470000152
烷、四氢呋喃和水组成的组中的至少一种。这些有机溶剂可以单独使用一种,也可以将两种以上混合使用。
该实施方式中,在能够使上述皂化物溶胀的溶剂存在下使因该溶剂而溶胀后的皂化物与交联剂反应,因此可以在不需要析出工序的情况下容易地取出交联物。
溶胀前的皂化物优选为粒子状。粒子状皂化物的体积平均粒径优选为10μm以上,更优选为50μm以上,特别优选为80μm以上,并且优选为1000μm以下,更优选为500μm以下,特别优选为300μm以下。上述体积平均粒径为上述下限值以上时,容易得到优良的处理性,为上述上限值以下时,容易得到优良的溶剂吸收速度。上述体积平均粒径例如可以通过调整皂化条件和/或粉碎条件而调整为上述下限值以上且上述上限值以下的量。上述体积平均粒径例如可以通过激光衍射/散射来测定。
在制造吸水性共聚物的结构单元z具有羧基作为离子性基团且该羧基的一部分或全部为羧酸盐的吸水性共聚物时,作为其方法,可列举例如:在上述共聚工序中,使用具有羧基的单体的中和物作为形成结构单元z的单体的方法;以及,在与上述交联剂的反应之后对得到的交联物进行中和的方法;等。
对交联物进行中和的方法没有特别限定。可使用例如选自由氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化钙和氨组成的组中的一种以上中和剂进行中和。
在制造吸水性共聚物在结构单元z部分未发生交联的吸水性交联共聚物时,作为其方法,可列举例如:使用上述交联剂在结构单元x部分发生交联的方法;以及,向共聚反应体系中添加含有2个以上聚合性官能团的单体的方法;等。
皂化物、交联物和中和物可以根据需要供于洗涤和/或干燥工序。通过用容易溶解未反应单体的溶剂(通常与共聚工序中使用的溶剂相同)进行洗涤,能够降低皂化物、交联物和中和物中所含的未反应单体合计量。另外,通过提高干燥温度、延长干燥时间,也能够降低未反应单体的合计量。在供于洗涤和/或干燥工序时,若皂化物、交联物和中和物为粒子状、特别是粒径小的粒子状,则可以以短时间进行洗涤和/或干燥。
通过本发明的制造方法制造的吸水性共聚物包含乙烯醇结构单元x以及除乙烯醇结构单元x和乙烯酯结构单元y以外的结构单元z,并且结构单元z的平均序列的含量相对于结构单元z的含量的比率为50.0摩尔%以下。
本发明的吸水性共聚物由于本身具有优良的耐光性,因此能够用于要求耐光性的用途。因此,本发明的一个实施方式中,本发明的吸水性共聚物用于农业,另一个实施方式中,本发明的吸水性共聚物用于育苗。
在将本发明的吸水性共聚物用于农业用途或育苗用途时,可以作为植物的培养基使用。这种情况下,本发明的吸水性共聚物可以根据需要与任选成分组合使用。
[任选成分]
作为这样的任选成分的例子,可列举下述成分,这些可以单独使用或将两种以上组合使用:淀粉、改性淀粉、海藻酸钠、甲壳质、脱乙酰壳多糖、纤维素及其衍生物等多糖类;聚乙烯、聚丙烯、醇酸树脂、酚醛树脂、乙烯-丙烯共聚物、聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、聚琥珀酸、聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺6,10、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺6,12、聚对苯二甲酰六亚甲基二胺、聚间苯二甲酰六亚甲基二胺、聚对苯二甲酰九亚甲基二胺、聚苯醚、聚甲醛、聚乙二醇、聚丙二醇、聚三亚甲基二醇、聚四亚甲基二醇、聚氨酯、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸盐、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸盐共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸盐共聚物等树脂类;天然橡胶、合成异戊二烯橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、氟橡胶、氨基甲酸酯橡胶、丙烯酸类橡胶、苯乙烯类热塑性弹性体、烯烃类热塑性弹性体、酯类热塑性弹性体、氨基甲酸酯类热塑性弹性体和酰胺类热塑性弹性体等橡胶/弹性体类;紫外线吸收剂、抗氧化剂、光稳定剂、增塑剂、有机溶剂、消泡剂、增稠剂、表面活性剂、润滑剂、防霉剂和抗静电剂等。
培养基包含上述成分时,其合计含量只要为不损害本发明的效果的范围即可,相对于培养基的总质量通常为30质量%以下,优选为20质量%以下,更优选为10质量%以下,例如为5质量%以下。
需要说明的是,在培养基包含任选成分时任选成分的优选的含量等的记载中,培养基中的固体构成成分的质量为干燥状态的质量。另外,本发明中“干燥状态”是指:该构成成分不含水或有机溶剂等挥发成分的状态。例如,可以通过在40℃下进行真空干燥直至该构成成分各自的质量达到恒量而使它们达到干燥状态。
作为其它任选成分,培养基还可以包含培养土。培养基包含培养土时,根在培养土的间隙中生长,由此根容易适当地相互缠绕,并且培养基容易得到优良的排水性和透气性。培养土没有特别限定,可以单独使用一种市售的培养土或将2种以上组合使用。另外,也可以通过常规方法(例如,将任选成分的溶液或分散液喷雾于培养土后进行干燥的方法)使培养土以外的任选成分附着于培养土来使用。
从容易得到更优良的排水性和透气性的观点出发,培养土优选为粒状。粒状培养土的粒径优选为0.2~20mm,更优选为0.5~10mm,特别优选为1~5mm。为了将粒状培养土的粒径调整到上述范围内,也可以将市售的粒状培养土过筛后使用。粒状培养土的制造中,可以使用压缩造粒法、挤出造粒法、转动造粒法、流化床造粒法等造粒法。粒状培养土的粒径例如可以通过下述方法进行测定。从粒状培养土中随机选择30个粒子,用游标卡尺测定各粒子的直径,将其平均值作为粒状培养土的粒径。需要说明的是,在粒子不为球状时,将最长的边与最短的边的平均值作为该粒子的直径。
培养基包含培养土时,培养土的含量相对于培养基的总质量优选为20~99.9999质量%,更优选为70~99.95质量%,特别优选为80~99.9质量%,最优选为90~99.8质量%。
作为另外的任选成分,可列举:泥炭、草炭、泥煤、泥炭藓、椰子泥炭、稻壳、腐殖质材料、木炭、硅藻土烧成颗粒、贝化石粉末、贝壳粉末、蟹壳、VA菌根菌、微生物材料等动植物质;蛭石、珍珠岩、膨润土、天然沸石、合成沸石、石膏、煤灰、石棉、高岭土、蒙皂石、蒙脱石、绢云母、绿泥石、海绿石和滑石等矿物质;肥料与这些的组合。这些可根据需要进行消毒或杀菌后使用,也可以与pH调节剂或农药一起使用。培养基包含这些任选成分时,其合计含量只要为不损害本发明的效果的范围即可,相对于培养基的总质量通常为50质量%以下,优选为30质量%以下。
作为肥料的例子,可列举:氮系肥料、磷系肥料和钾系肥料这三大肥料;包含钙、镁、硫、铁、铜、锰、锌、硼、钼、氯、镍等植物必需要素的肥料;树皮堆肥、牛粪、猪粪、鸡粪、厨余垃圾和修剪树枝等堆肥等。作为氮系肥料,可列举硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙、腐植酸氨肥料、尿素、石灰氮、硝酸氨钙、硝酸氨钠、硝酸镁肥;作为磷系肥料,可列举过磷酸钙、重过磷酸钙、熔融磷肥、腐植酸磷酸肥、烧磷(焼リン)、双烧磷(重焼リン)、リンスタ一、过磷酸镁、混合磷酸肥料、副产磷酸肥料、高浓度磷酸;作为钾系肥料,可列举硫酸钾、氯化钾、硫酸钾镁、碳酸钾、碳酸氢钾、硅酸钾等。这些肥料可以以固体、糊、液体、溶液等状态使用,也可以以涂层肥料的形式使用。
作为农药的例子,可列举杀虫剂、杀菌剂、杀虫杀菌剂、除草剂、杀鼠剂、防腐剂、植物生长调节剂等。
在将本发明的吸水性共聚物与肥料组合而制作培养基的情况下,在优选的一个实施方式中,肥料作为涂层肥料使用。涂层肥料是将肥料用树脂涂敷而成的。作为树脂,可列举例如聚烯烃。使用涂层肥料的情况下,可以随着树脂的分解而持续地对土壤供给肥料。另外,使用粒状的涂层肥料来制作苗床苗时,有得到的苗床苗变强壮的倾向。涂层肥料的粒径优选为1mm~10mm,更优选为3mm~6mm。使用涂层肥料的情况下,培养基中的涂层肥料的含量优选为10~99.99质量%,更优选为15~90质量%,特别优选为20~80质量%,最优选为30~60质量%。
在将本发明的吸水性共聚物与任选成分组合使用的情况下,优选将吸水性共聚物与任选成分混合后使用。混合方法没有特别限定。通过利用常规方法将吸水性共聚物与任选成分混合,可以制作用于农业或育苗的培养基。
实施例
以下通过实施例进一步详细地说明本发明,但是本发明不受所述实施例的任何限定。
[吸水性共聚物的合成中使用的原料]
甲醇、乙酸乙烯酯、氢氧化钠、氢氧化钾、丙烯酸甲酯、马来酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯、衣康酸二甲酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、偶氮双异丁腈、25质量%戊二醛水溶液、乙腈:以上为和光纯药工业株式会社制造
[测定项目和测定方法]
<结构单元z的含量z1和平均序列的含量z2>
将吸水性共聚物1g与1质量%硫酸水溶液1000g混合,在加热回流下搅拌混合物直至吸水性共聚物溶解。接着,添加氢氧化钠而中和混合物,使混合物干燥,由此得到去交联状态的共聚物。
将得到的共聚物供于溶液1H-NMR,求出相对于构成该共聚物的全部结构单元的总摩尔数的结构单元z的含量z1、以及相对于结构单元z的含量z1的结构单元z的平均序列的含量z2
<交联部位的检测>
将吸水性共聚物供于固体13C-NMR,求出相对于构成该共聚物的全部结构单元的总摩尔数的结构单元z的含量z3
接着,进行与上述<结构单元z的含量z1和平均序列的含量z2>项目中记载的去交联操作相同的操作,由此得到去交联状态的共聚物。将得到的去交联状态的共聚物供于固体13C-NMR,求出相对于构成该共聚物的全部结构单元的总摩尔数的结构单元z的含量z4
吸水性共聚物的上述含量z3与去交联状态的吸水性共聚物的上述含量z4之差为-0.5摩尔%~+0.5摩尔%时,判断为吸水性共聚物在结构单元z部分未发生交联。
<吸水性共聚物中所含的未反应单体的合计量>
将吸水性共聚物0.1g与纯水100g混合,在23℃下搅拌48小时。用液相色谱法对提取出未反应单体的水层进行分析,测定未反应单体的合计量。
<纯水吸收量>
依据JIS K 7223测定实施例和比较例中得到的吸水性共聚物的纯水吸收量,基于下述式计算每单位质量的试样的纯水吸收量X[g/g]。
X=[(吸收纯水后的试样质量)-(吸收纯水前的试样质量)]/(吸收纯水前的试样质量)
<耐光性>
在照射紫外线前后测定吸水性共聚物在纯水中的溶出率,利用其差值评价吸水性共聚物的耐光性。
首先,测定照射紫外线前的吸水性共聚物在纯水中的溶出率。具体而言,将吸水性共聚物0.10g与纯水100g混合,在23℃下静置16小时。接着,使用280目特氟龙过滤混合物,将滤取的固体物在40℃下真空干燥16小时后,测定质量w1(g)。
溶出率1={(0.10-W1)/0.10}×100
进行3次测定,采用其平均值作为溶出率1(单位:质量%)。
接着,测定照射紫外线后的吸水性共聚物在纯水中的溶出率。具体而言,将吸水性共聚物0.10g与纯水100g混合,将得到的混合物放入容积9mL的玻璃制螺口瓶(亚速旺株式会社、ラボランパツク)中,密闭。将密闭的螺口瓶安装于氙耐候试验仪SX75(スガ試
Figure BDA0003284460470000211
株式会社),在螺口瓶辐射照度130W/m2(测定波长300~400nm)、槽内温度25℃、槽内湿度50%RH、黑板温度60℃的条件下进行照射,直至累计辐射照度达到14.4MJ/m2(相当于室外的太阳光约3周的照度)。向照射后的吸水性共聚物中添加纯水95mL,在23℃下静置16小时。接着,使用280目特氟龙过滤混合物,将滤取的固体物在40℃下真空干燥16小时后,测定质量w2(g)。
溶出率2={(0.10-w2)/0.10}×100
进行3次测定,采用其平均值作为溶出率2(单位:质量%)。
通过下式求出吸水性共聚物的耐光性(单位:质量%)。
耐光性=溶出率2-溶出率1
可以说,用上式计算出的耐光性的数值越小,则耐光性越良好。
<植物的生长>
将吸水性共聚物30g和粒状培养土(含有作为肥料的N-P2O5-K2O=0.5-1.5-0.5g/kg,平均粒径2.7mm)1500g均匀地混合而制作培养基。将该培养基的60质量%铺设到内部尺寸58cm×28cm的水稻育苗箱中,用喷壶用5秒灌水1000mL。均匀地播种催芽稻粒(品种:コシヒ力少)200g后,将剩余的培养基(所制作的培养基的40质量%)均匀地铺设于其上,制作导入了培养基、催芽稻粒和水的水稻育苗箱。将以上的操作再进行2次而制作3个相同的水稻育苗箱。在30℃、湿度100%的出芽室内进行2天出芽后,进行出室调查。在3个育苗箱中分别进行调查,出芽率采用其平均值。
目视计数出芽并伸出到覆土上的芽数(N1)。使用所播种的催芽稻粒数(N2)按照下式计算出芽率(单位:%)。
出芽率=(N1/N2)×100
实施例1
[共聚]
向具备搅拌机、回流冷凝管、氩气导入管、单体滴加口和聚合引发剂添加口的3L容积的反应器中导入乙酸乙烯酯640g、甲醇250g和作为形成结构单元z的单体的丙烯酸甲酯1.1g,利用30分钟的氩气鼓泡对反应器内进行氩气置换。在另外的容器内制备作为延迟溶液的、使丙烯酸甲酯溶解于甲醇且浓度为40质量%的溶液,利用氩气鼓泡对容器内进行氩气置换。使反应器开始升温,在反应器内部的温度达到60℃时添加作为聚合引发剂的2,2’-偶氮双异丁腈(AIBN)0.150g,引发乙酸乙烯酯与丙烯酸甲酯的共聚反应。在共聚反应进行过程中,通过滴加向共聚反应体系中连续添加所制备的延迟溶液,由此使共聚反应体系中的丙烯酸甲酯相对于乙酸乙烯酯的摩尔比率为0.1以下。共聚反应在60℃下进行205分钟。然后将共聚反应体系冷却而使共聚停止。到使共聚停止为止所加入的丙烯酸甲酯溶液的总量为29.7mL,共聚停止时的聚合率为35%。
然后,一边在减压且30℃下不时地添加甲醇,一边除去未反应的乙酸乙烯酯单体,得到共聚物的甲醇溶液(浓度23质量%)。
[皂化]
然后,向得到的该甲醇溶液65g(溶液中的共聚物为15g)中添加8.5g的甲醇,再添加1.3g的碱溶液(氢氧化钠的10质量%甲醇溶液),在40℃下进行皂化。在添加碱溶液起约10分钟后生成了凝胶状物,因此将其用粉碎机粉碎,再在40℃下放置1小时而推进皂化。然后添加乙酸甲酯200g而将残留的碱中和。用酚酞指示剂确认到中和完成后,进行过滤,滤取白色固体。然后,向得到的白色固体中添加甲醇500g,在室温下放置1小时,由此洗涤该白色固体。将该洗涤操作重复3次后,通过离心分离进行脱液,将得到的白色固体用真空干燥机在40℃下干燥24小时,得到具有来自丙烯酸甲酯的结构单元的聚乙烯醇(以下称为“聚乙烯醇a”)。聚乙烯醇a的皂化度为98.6摩尔%。
[交联]
向具备回流冷凝管和搅拌桨的三口可拆式烧瓶中导入乙腈58.9g、离子交换水6.28g、25质量%戊二醛水溶液0.31g和聚乙烯醇a 20g,将混合物在23℃下搅拌,使聚乙烯醇a分散。用15分钟向得到的分散体中滴加16.9质量%硫酸水溶液12.38g,升温到65℃,反应6小时。反应后,通过过滤取出聚合物后,将滤取的聚合物用160g甲醇洗涤6次。
[离子化]
将洗涤后的聚合物导入具备回流冷凝管和搅拌桨的三口可拆式烧瓶中,向其中添加甲醇71g、离子交换水13.3g和氢氧化钾5.7g,在65℃下反应2小时。反应后,通过过滤取出聚合物,之后将滤取的聚合物用160g甲醇洗涤6次,在40℃下进行12小时真空干燥,得到作为目标的吸水性共聚物(以下称为“吸水性共聚物a”)。对吸水性共聚物a进行上述评价项目的测定。将结果示于表1。需要说明的是,吸水性共聚物a没有在来自丙烯酸甲酯的结构单元部分发生交联。
实施例2~9、比较例1~4
按照下述表1所示那样变更共聚、皂化、交联和离子化的条件,除此以外与实施例1同样地制造、评价各种吸水性共聚物(以下分别称为“吸水性共聚物b”~“吸水性共聚物m”)。将结果示于表1。需要说明的是,反应时间以达到目标聚合率的方式进行调整。另外,吸水性共聚物b~m均没有在结构单元z部分发生交联。
比较例5
按照下述表1所示那样变更共聚、皂化、交联和离子化的条件,并且代替205分钟而进行30分钟延迟溶液的滴加,然后在不伴随延迟溶液滴加的情况下进行共聚反应,除此以外与实施例1同样地制造、评价吸水性共聚物(以下称为“吸水性共聚物n”)。将结果示于表1。需要说明的是,反应时间以达到目标聚合率的方式进行调整。另外,在滴加工序的共聚反应体系中,丙烯酸甲酯相对于乙酸乙烯酯的摩尔比率大于0.1,吸水性共聚物n没有在来自丙烯酸甲酯的结构单元部分发生交联。
比较例6
按照下述表1所示那样变更共聚、皂化、交联和离子化的条件,并且将皂化、交联和离子化的工序中的洗涤次数分别变更为1次,除此以外与实施例1同样地制造、评价吸水性共聚物(以下称为“吸水性共聚物o”)。将结果示于表1。需要说明的是,反应时间以达到目标聚合率的方式进行调整。另外,吸水性共聚物o没有在来自丙烯酸甲酯的结构单元部分发生交联。
Figure BDA0003284460470000261
由表1可知,在结构单元z的平均序列的含量z2相对于结构单元z的含量z1的比率为50.0摩尔%以下的情况下(实施例1~9),照射紫外线前后吸水性共聚物在水中的溶出率之差(溶出率2-溶出率1)小,因此吸水性共聚物具有高的耐光性。另外,在吸水性共聚物中所含的未反应单体的合计量为1000ppm以下的情况下(实施例1~9),出芽率高,植物的生长良好。
另一方面,在结构单元z的平均序列的含量z2相对于结构单元z的含量z1的比率大于50.0摩尔%的情况下(比较例1~5),吸水性共聚物的耐光性低。另外,在吸水性共聚物中所含的未反应单体的合计量大于1000ppm的情况下(比较例6),出芽率低,植物的生长不良。
产业上的可利用性
本发明的吸水性共聚物由于其本身的耐光性优良,因此可以用于要求耐光性的用途(例如农业园艺用保水材料、芳香凝胶化剂、除臭凝胶化剂和人造雪等)。另外,即使在暴露于光的条件下,也能够长期保持其特性(吸水量、吸水速度和凝胶强度等)。

Claims (12)

1.一种吸水性共聚物,其包含乙烯醇结构单元x以及除乙烯醇结构单元x和乙烯酯结构单元y以外的结构单元z,其中,结构单元z的平均序列的含量相对于结构单元z的含量的比率为50.0摩尔%以下。
2.根据权利要求1所述的吸水性共聚物,其中,所述结构单元z的含量相对于构成所述吸水性共聚物的全部结构单元的总摩尔数为50.0摩尔%以下。
3.根据权利要求1或2所述的吸水性共聚物,其中,所述结构单元z具有离子性基团或离子性基团的衍生物。
4.根据权利要求3所述的吸水性共聚物,其中,所述结构单元z具有离子性基团的衍生物。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的吸水性共聚物,其中,所述结构单元z来自选自由丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸和它们的衍生物组成的组中的1种以上单体。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性共聚物,其中,所述吸水性共聚物具有交联结构。
7.根据权利要求6所述的吸水性共聚物,其中,所述吸水性共聚物在所述结构单元z部分未发生交联。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的吸水性共聚物,其中,所述吸水性共聚物中所含的未反应单体的合计量为1000ppm以下。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的吸水性共聚物,其用于农业。
10.根据权利要求9所述的吸水性共聚物,其用于育苗。
11.权利要求1~10中任一项所述的吸水性共聚物的制造方法,其包括向形成所述结构单元x和y的单体中分批添加或连续添加形成所述结构单元z的单体而进行共聚的工序。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,在所述工序的共聚反应体系中,形成所述结构单元z的单体相对于形成所述结构单元x和y的单体的摩尔比率为0.1以下。
CN202080025714.1A 2019-06-28 2020-06-23 吸水性共聚物 Withdrawn CN113631588A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019122056 2019-06-28
JP2019-122056 2019-06-28
PCT/JP2020/024619 WO2020262382A1 (ja) 2019-06-28 2020-06-23 吸水性共重合体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113631588A true CN113631588A (zh) 2021-11-09

Family

ID=74061633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080025714.1A Withdrawn CN113631588A (zh) 2019-06-28 2020-06-23 吸水性共聚物

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220354072A1 (zh)
EP (1) EP3992217A4 (zh)
JP (1) JP7531489B2 (zh)
CN (1) CN113631588A (zh)
TW (1) TW202115135A (zh)
WO (1) WO2020262382A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI777713B (zh) * 2021-08-03 2022-09-11 臺灣塑膠工業股份有限公司 吸水性樹脂及其製造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5214689A (en) * 1975-07-24 1977-02-03 Sumitomo Chem Co Ltd Process for preparing a macromolecular material excellent in water abs orption properties
JPS568619A (en) * 1979-06-28 1981-01-29 Sumitomo Chemical Co Culture soil for plant
JPS62270606A (ja) * 1986-05-19 1987-11-25 Kobe Steel Ltd ビニルエステル−不飽和カルボン酸共重合体の製造方法
JPH01101379A (ja) * 1987-10-14 1989-04-19 Hitachi Chem Co Ltd 塗料用組成物
JPH0279911A (ja) * 1988-09-14 1990-03-20 Sanyo Chem Ind Ltd 土壌保水剤および保水方法
JPH07268165A (ja) * 1994-03-29 1995-10-17 Showa Highpolymer Co Ltd 溶剤型酢酸ビニル系樹脂接着剤
JP2002308940A (ja) * 2001-04-11 2002-10-23 Nippon Shokubai Co Ltd 粘着剤用ポリマーの重合方法および粘着剤組成物並びに粘着製品

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5265597A (en) * 1975-11-27 1977-05-31 Sumitomo Chem Co Ltd Preparation of high polimeric materials with improved water absorption
JPH02135263A (ja) 1988-11-17 1990-05-24 Mitsubishi Petrochem Co Ltd 耐光性および耐熱性の優れた吸水ゲル組成物
EP0945052A4 (en) 1996-08-01 2000-09-06 M & M Lab Co Ltd WATER STORAGE CONTAINER FOR PLANTS
CN101883832B (zh) 2007-12-07 2013-07-24 三洋化成工业株式会社 耐光性优良的保水剂和吸水凝胶组合物
JP2009185117A (ja) 2008-02-04 2009-08-20 Sanyo Chem Ind Ltd 耐光性に優れた保水剤及び吸水ゲル組成物
CN103429643B (zh) 2010-11-08 2016-07-06 贸森斯有限公司 凝胶和水凝胶
WO2020075725A1 (ja) * 2018-10-09 2020-04-16 株式会社クラレ 水稲育苗培土
JP7411573B2 (ja) * 2018-12-28 2024-01-11 株式会社クラレ ポリビニルアルコール系架橋共重合体

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5214689A (en) * 1975-07-24 1977-02-03 Sumitomo Chem Co Ltd Process for preparing a macromolecular material excellent in water abs orption properties
JPS568619A (en) * 1979-06-28 1981-01-29 Sumitomo Chemical Co Culture soil for plant
JPS62270606A (ja) * 1986-05-19 1987-11-25 Kobe Steel Ltd ビニルエステル−不飽和カルボン酸共重合体の製造方法
JPH01101379A (ja) * 1987-10-14 1989-04-19 Hitachi Chem Co Ltd 塗料用組成物
JPH0279911A (ja) * 1988-09-14 1990-03-20 Sanyo Chem Ind Ltd 土壌保水剤および保水方法
JPH07268165A (ja) * 1994-03-29 1995-10-17 Showa Highpolymer Co Ltd 溶剤型酢酸ビニル系樹脂接着剤
JP2002308940A (ja) * 2001-04-11 2002-10-23 Nippon Shokubai Co Ltd 粘着剤用ポリマーの重合方法および粘着剤組成物並びに粘着製品

Also Published As

Publication number Publication date
TW202115135A (zh) 2021-04-16
WO2020262382A1 (ja) 2020-12-30
EP3992217A4 (en) 2023-07-05
JPWO2020262382A1 (zh) 2020-12-30
US20220354072A1 (en) 2022-11-10
JP7531489B2 (ja) 2024-08-09
EP3992217A1 (en) 2022-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111511778B (zh) 吸水性树脂和农业用保水材料
JP2018145328A (ja) 吸水性樹脂およびその製造方法
JP7010435B2 (ja) 吸水性樹脂及び農業用保水材
WO2010044281A1 (ja) ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする植物育成用粒子状吸水剤
TW202023362A (zh) 水稻育苗培土
JP2018145326A (ja) 吸水性樹脂
WO2022145274A1 (ja) 農業用保水材およびその製造方法
JP2018145329A (ja) 吸水性樹脂
JP7531489B2 (ja) 吸水性共重合体
JP7658899B2 (ja) 保水材
JP2024022705A (ja) 農業用保水材およびその製造方法
JP2024071783A (ja) 保水材の製造方法
JP4694810B2 (ja) 吸水性樹脂を主成分とする植物育成用保水材
JP7181842B2 (ja) 農業用保水材
JP7772593B2 (ja) 水稲育苗用積層体、マット苗、水稲育苗箱、及び水稲育苗箱の製造方法
JP2024022704A (ja) 農業用保水材およびその製造方法
JP7253463B2 (ja) ビニルアルコール系架橋共重合体
JP2009131165A (ja) 植物生育用保水剤
JP2022002467A (ja) 水稲育苗培土
WO2019132029A1 (ja) 吸水性樹脂及び農業用保水材
JP2021103958A (ja) 農業用保水材
JP2021103957A (ja) 農業用保水材

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20211109

WW01 Invention patent application withdrawn after publication