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WO1997032910A1 - Alcool polyvinylique modifie - Google Patents

Alcool polyvinylique modifie Download PDF

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Publication number
WO1997032910A1
WO1997032910A1 PCT/JP1996/000560 JP9600560W WO9732910A1 WO 1997032910 A1 WO1997032910 A1 WO 1997032910A1 JP 9600560 W JP9600560 W JP 9600560W WO 9732910 A1 WO9732910 A1 WO 9732910A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mol
polyvinyl alcohol
content
modified polyvinyl
dispersant
Prior art date
Application number
PCT/JP1996/000560
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Akira Yada
Yoshihiro Kawamori
Hiroshi Nishiguchi
Akira Kitada
Yoshiyuki Mori
Original Assignee
Dai-Ichi Kogyo Seiyaku 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 Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. filed Critical Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.
Priority to PCT/JP1996/000560 priority Critical patent/WO1997032910A1/ja
Priority to US08/612,434 priority patent/US5783628A/en
Publication of WO1997032910A1 publication Critical patent/WO1997032910A1/ja

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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
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • 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
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C09K23/08Sulfation or sulfonation products of fats, oils, waxes, or higher fatty acids or esters thereof with monovalent alcohols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C09K23/18Quaternary ammonium compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C09K23/38Alcohols, e.g. oxidation products of paraffins

Definitions

  • the present invention relates to a water-soluble modified polyvinyl alcohol, and more particularly, to a carboxyalkylated polyvinyl alcohol and a carboxylic acid modified polyvinyl alcohol.
  • the modified polyvinyl alcohol of the present invention has excellent dispersing performance, is useful as a dispersing agent and a muddy water conditioner for drilling, which is a kind of dispersing agent, and can be used in addition to the use of conventional polyvinyl alcohol (PVA). It can be used for various applications such as paper additives, textile agents, civil engineering agents, and water-soluble films.
  • modified polyvinyl alcohol for example, rubamoylethylated polyvinyl alcohol obtained by a reaction between PVA and acrylamide (AM), and carboxyethylated polyvinyl alcohol obtained by hydrolysis of the rubamoylethylated polyvinyl alcohol are known.
  • AM acrylamide
  • carboxyethylated polyvinyl alcohol obtained by hydrolysis of the rubamoylethylated polyvinyl alcohol are known.
  • modified polyvinyl alcohol 34 Molar% of modified polyvinyl alcohol is described.
  • modified polyvinyl alcohol having a strength of 0.6 to 5.3 mol% and a carboethylation of 0.6 to 12.5 mol% is described.
  • drilling mud regulators used as additives for mud used in oil drilling or civil engineering drilling include, for example, carboxymethylcellulose (CMC), starch or derivatives thereof, and sodium polyacrylate. And polyacrylamide partial hydrolysates, or maleic anhydride copolymers (for example, maleic anhydride and styrene copolymers), and the like.
  • These drugs have a carboxyl group that is charged anionic in water in a pendant manner, and adsorb to clay particles used as a thickener for muddy water to charge the surface of the clay particles anionic. Then, the clay particles are dispersed by the electric repulsion.
  • the divalent metal ion binds to the carboxyl group of the polymer, and the polymer loses its viscosity. Therefore, in a salt water system containing the divalent metal ion, the deterioration becomes significant. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide a novel water-soluble polymer compound having excellent dispersing performance, resistance to divalent metal ions, and excellent mud water dehydration reducing performance, and a dispersant containing the compound. (Especially dispersants for inorganic substances and powdered biocides) and one of the dispersants, the muddy conditioner for Utsuyo U.
  • the present inventors have developed a carboxyalkylated polyvinyl alcohol (modified polyvinyl alcohol) obtained by hydrolyzing an acrylamide adduct or a methacrylamide adduct of PVA, The present inventors have found that it functions as a dispersant or a muddy water conditioning agent for drilling, which is a kind of dispersant, and have led to the present invention. Further, in order to solve the above-mentioned problems, the present inventors, as described below,
  • Carboxyalkylated and sulfonic acid-modified polyvinyl obtained by hydrolyzing the acrylamide adduct or methacrylamide adduct of PVA and attaching 2-acrylamide-12-methylpropane-13-sulfonate to Michael 1
  • the present inventors have found that alcohol functions as a dispersant and a muddy water conditioner for drilling, and have led to the present invention.
  • modified polyvinyl alcohol comprising the following structural units (I) and ( ⁇ ), and having a weight-average molecular weight of 3,000 to 400,000.
  • R 1 represents H or CH
  • M 1 represents H, an alkali metal, an ammonium, an alkyl ammonium, or an alkanol ammonium.
  • FIG. 1 is an NMR spectrum of the modified polyvinyl alcohol obtained in Example 2.
  • FIG. 2 is an IR spectrum of the modified polyvinyl alcohol obtained in Example 2.
  • FIG. 3 is an NMR spectrum of the modified polyvinyl alcohol obtained in Example 3.
  • FIG. 4 is an IR spectrum diagram of the modified polyvinyl alcohol obtained in Example 3.
  • FIG. 5 is an NMR spectrum of the modified polyvinyl alcohol obtained in Comparative Example 2.
  • FIG. 6 is an IR spectrum diagram of the modified polyvinyl alcohol obtained in Comparative Example 2.
  • FIG. 7 is an NMR spectrum of the modified polyvinyl alcohol obtained in Example 36.
  • FIG. 8 is an IR spectrum of the modified polyvinyl alcohol obtained in Example 36. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • modified polyvinyl alcohol comprising the above structural units (I) and (II) of the present invention may further contain the following structural unit (m).
  • CH represents H, alkali metal, ammonium, alkyl ammonium, or alkanol ammonium.
  • modified polyvinyl alcohol comprising the structural units (I) and ( ⁇ ) of the present invention may further contain the following structural unit (W).
  • R 2 represents H or CH 3 .
  • modified polyvinyl alcohol comprising the structural units (I) and ( ⁇ ) of the present invention may simultaneously contain the structural units (3 ⁇ ) and (IV).
  • the modified polyvinyl alcohol of the present invention comprises the structural units (I) and ( ⁇ ), the content of ( ⁇ ) is 3.0 to 45.0 mol%, and the content of ( ⁇ ) is 55, 0 to 97%. 0.0 mol%.
  • the modified polyvinyl alcohol of the present invention comprises the structural units (I), (H) and (m), the content of (I) is 0.5 to 30.0 mol% and the content of ( ⁇ ) is 5 0.0 to 99.4 mol%, the content of ( ⁇ ) is 0.1 to 20.0 mol%, and the total amount of (I) and (m) is 0.6 to 50.0 mol. %.
  • the modified polyvinyl alcohol of the present invention comprises the structural units (I), ( ⁇ ) and (IV), the content of (I) is 3.0 to 45.0 mol%, and the content of ( ⁇ ) is 55.0 to 97.0 mol%, and the content of (IV) is 10.0 mol% or less.
  • Modified polyvinyl alcohol power of the present invention ⁇ When composed of structural units (I), ( ⁇ ), ( ⁇ ) and (IV), the content of (I) is 0.5 to 30.0 mol%, and ( ⁇ ) When the content of (m) is 0.1 to 20.0 mol%, the content of (IV) is 5.0 mol% or less, and the content of (m) is 50.0 to 99.4 mol%, The total amount of I) and ( ⁇ ) is 0.6 to 50.0 mol%.
  • the modified polyvinyl alcohol of the present invention is used for a dispersant such as a muddy water conditioner for drilling.
  • a dispersant such as a muddy water conditioner for drilling.
  • the weight average molecular weight is preferably from 3,000 to 300,000.
  • the modified polyvinyl alcohol of the present invention comprises the structural units (I) and ( ⁇ ), or comprises (1), ( ⁇ ) and (IV)
  • the ratio (content) of the structural unit (I) is as follows: 3.0 to 45.0 mol%. If the ratio of the structural unit (I) is less than 3.0 mol%, the anionic property of the polymer is insufficient, the dispersing performance is insufficient, and aggregation tends to occur. If it exceeds 45.0 mol%, production is difficult.
  • the ratio of the structural unit (I) is preferably from 15.0 to 40.0 mol%.
  • Structural unit (n) basically occupies all or most of the rest except structural units (I) and (m).
  • the structural unit (IV) may be contained for convenience of production, but may be in a ratio of 10.0 mol% or less, preferably 5.0 mol% or less.
  • the modified polyvinyl alcohol of the present invention has a viscosity of 4% NaC1 aqueous solution having a polymer concentration of 4% by weight, using a Brookfield viscometer, rotor No. 1 at 60 rpm and 25 ° C, 3 to 50 mPa ⁇ s.
  • the modified polyvinyl alcohol comprising the structural units (I) and ( ⁇ ) according to the present invention may be a polyvinyl alcohol obtained by saponifying polyvinyl acetate, for example, as shown in the following formula, in the presence of acrylamide ⁇ It is obtained by reacting methacrylamide with Migel and then hydrolyzing with alkali. Acrylamide is preferred in terms of reactivity.
  • One (CH -CH)-+ CH 2 CR 1- > (CH 2 -CH) one
  • FIG. 3 is a 1 H-NMR spectrum diagram.
  • the peak at 2.7 ppm indicates a proton bonded to the carbon bonded to the carboxyl group, and the peak at 2.8 ppm indicates a proton bonded to the carbon bonded to the amide group.
  • the denaturation rate is determined by the comparison with the proton peak of the polyvinyl alcohol.
  • the modified polyvinyl alcohol has a carboxyethylation modification rate of 8.3 mol% and a carbamoylethylation modification rate of 1.0 mol%.
  • Figure 4 is an IR spectrum diagram. 1, 670 cm- 1 to have the absorption of amino de groups force Rubamoiruechi group, 1, 570 absorption of carboxyl group in cm one 1 there also nitrogen content by semi-micro disappear Dahl method analysis New (%) and colloidal
  • the amount of carboxyl group C (mol Zg) and the force by the titration method can be used to calculate the degree of carbamoylethylation (the degree of CB conversion) and the degree of carboxyethylation (the degree of C ⁇ conversion) from the following equation.
  • the nitrogen content N is 0.29%
  • the carboxyl group content C is 1.61 X 1 mol / g
  • the degree is calculated to be 1.0 mol% and the CO degree is calculated to be 8.1 mol%.
  • the results obtained by the NMR method and the results obtained by the semi-micro Kjeldahl method and the colloid titration method are almost the same, and it can be said that any method can be used to measure the reaction rate.
  • the modified polyvinyl alcohol of the present invention comprising the structural units (i), (n), and (m) is obtained, for example, as follows. 1 Michael is added to acrylamide or methacrylamide to polyvinyl alcohol in the presence of an alcohol catalyst, then hydrolyzed, and then 2-acrylamide-12-methylpropane-13-sulfonate (AMPS ) Is added to the gel.
  • AMPS 2-acrylamide-12-methylpropane-13-sulfonate
  • acrylamide is more preferable than methacrylamide in terms of reactivity.
  • 2-acrylamide 2-methylpropane-13-sulfonate includes sodium 2-acrylamide 2-methylpropane-13-sulfonate (AMPS—Na) and 2-acrylamide 2-methylpropane Potassium 3-sulfonate (AM PS-K) can be used.
  • AMPS—Na 2-acrylamide 2-methylpropane-13-sulfonate
  • AM PS-K 2-acrylamide 2-methylpropane Potassium 3-sulfonate
  • the anion equivalent value quantification of sulfonic acid group at pH 3 by IR, NMR and colloid titration methods
  • the anion equivalent value (quantification of sulfonate group and carboxyl group) at pH 10 and the quantification of nitrogen amount by semi-micro Kjeldahl analysis were used.
  • Colloid titration is a method commonly used to measure the anion equivalent value of a polymer.
  • 2-Methylglycol-lkytosan is added to an aqueous solution of a polymer, and after addition, titration is performed with an aqueous solution of polyvinyl alcohol sulfate sulfate. It is a method of measuring.
  • the degree of polymerization of the base polyvinyl alcohol used for the modification i is 50 to: L 0,000, preferably 200 to 3, It is 500.
  • L 0,000 preferably 200 to 3
  • It is 500.
  • a saponified product of 100% is preferable, and a completely saponified product is more preferably used in order to reduce the consumption of alkali.
  • alkali of the catalyst for the Michael addition reaction in addition to KOH and NaOH, triethylamine and the like can be suitably used.
  • the reaction is carried out at a temperature of 20 to 80 ° C for 10 minutes to 20 hours.
  • AMPS is added, Michael is added.
  • the order of JI is acrylamide (or methacrylamide), 2-acrylamide-12-methylpropane-13-sulfonate, and vice versa. Or at the same time.
  • the reaction amount of acrylamide or methacrylamide with respect to 1 mol of polyvinyl alcohol in the Michael reaction is 0.33 to 0.45 mol, which can be arbitrarily adjusted by selecting appropriate reaction conditions. . If the amount is less than 0.03 mol, sufficient anionic property is not exhibited in a normal use range. If the amount exceeds 0.45 mol, the addition reaction becomes difficult, and the effect of anionic property is not improved for a large degree of anionization.
  • the concentration of the reaction solution in the Michael reaction may be changed.
  • the reaction should be performed at the highest possible concentration to facilitate drying. That power is desirable.
  • the reaction product can be extracted by precipitating the reaction product using a solvent such as lower alcohols such as excess acetone, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and n-propanol.
  • a solvent such as lower alcohols such as excess acetone, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and n-propanol.
  • the amount of carboxyl groups is 0.5 to 30.0 mol%
  • the amount of AMPS added is 0.1 to 2%. 0.0 mol%
  • the total amount of both is 0.6 to 5.0 mol%.
  • the addition amount of these anion groups is less than 0.6 mol%, the anionic property is small, and the effect is small. It is difficult to produce a polymer having an anion group addition amount of more than 50.0 mol%. Further, when the amount of added AMPS is small, the salt resistance of the polymer decreases.
  • the modified polyvinyl alcohol of the present invention can be suitably used as a dispersant (particularly a dispersant for an inorganic substance or a powdery biocide) or a muddy conditioner for drilling (for civil engineering drilling or petroleum drilling).
  • the drilling mud conditioner of the present invention is used in the range of 0.01 to 5% by weight, preferably 0.1 to 4% by weight, based on the muddy water.
  • the muddy water may be adjusted in accordance with a standard method.For example, 2 to 10% of a commonly used excavating clay such as bentonite or atapalgitite is used. After dispersing in fresh water or salt water, a regulator is added using a dispersion stirrer such as a homodisper to obtain a uniform dispersion.
  • the pH is adjusted by adding an aqueous solution of alkaline water such as sodium hydroxide to the muddy water obtained as described above.
  • the muddy water conditioning agent for drilling of the present invention in combination with sodium hexamethaphosphate, sodium tripolyphosphate, sodium lignin sulfonate, carboxymethylcellulose, sodium alginate, and other known regulators.
  • modified polyvinyl alcohol of the present invention When used as a muddy water conditioning agent for drilling, It shows salt heat resistance and exhibits excellent dispersion performance and dehydration reduction performance, but its action * ⁇ is considered as follows.
  • a low molecular weight, high anionic polymer having a carboxyl group such as sodium polyacrylate is effective.
  • the carboxyl groups of these polymers are charged anionic in water, adsorb to the surface of the cationically charged clay particles and convert the charge to anionic, and the anion charge and the anionic charge of the polymer are repelled. By doing so, it is said that clay particles are dispersed.
  • the modified polyvinyl alcohol of the present invention can similarly disperse clay particles.
  • the modified polyvinyl alcohol of the present invention has a hydroxyl group that does not react with a divalent metal ion, in addition to a carboxyl group, maintains water solubility, and can maintain dispersion performance and dehydration reduction performance. This performance can be demonstrated even at high temperatures.
  • Powdered polyvinyl alcohol with a saponification degree of 95% or more and a polymerization degree of 1,700 in a 4-liter volume horizontal blender Kuraray PVA-117) 300 g, 100% isopropyl alcohol 75 g and a 50% NaOH aqueous solution 85 g were added, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 2 hours to homogenize. Next, 600 g of a 50% aqueous acrylamide solution was added, and the mixture was stirred and reacted at 25 ° C. for 2 hours. After completion of the reaction, 50% NaOI ⁇ 260 g was added, the temperature was raised to 70 ° C, and hydrolysis was performed for 2 hours. Next, a 5-fold amount of isopropyl alcohol was added, the mixture was purified, purified by 10 kPa, and dried by drying.
  • the carboxyl group was 20.5 mol%, and the carbamoylethyl group was 0.0 mol%.
  • NMR analysis an instrument manufactured by JEOL Ltd. having a main frequency of 270 MHz was used. It was measured in a heavy water solution.
  • a 0.2% aqueous solution of the polymer was dried at 105 ° C. and film-dried, and the film was measured.
  • the nitrogen content N obtained by the semi-micro key Weru Dahl method analysis 0% 0., force carboxyl group content C was collected using cowpea to colloids titration is 3. 30x 10 one 3 moles, these From the value of, the degree of carbamoylethylation (degree of CB conversion) was calculated to be 0.0 mol%, and the degree of carboxylethylation (degree of CO conversion) was calculated to be 19.0 mol%.
  • the weight average molecular weight of the polymer was determined by gel permeation chromatography (GPC) to be 130,000. Using 0.1N NaCl aqueous solution as the eluent, 4 columns (TSKg e 1 G2500 PW, G3000 PW, G4000 PW, G5000 PW) made in series at 40 ° C at 40 ° C And measured. Detection was performed at RI. A calibration curve was prepared using PEG-PEOs as molecular weight standards.
  • the viscosity of a 4% NaC17 solution with a polymer concentration of 4% by weight was 15.OmPa's.
  • the viscosity was measured using a Brookfield viscometer at rotor No. 1 at 60 rpm and 25 conditions.
  • the obtained polymer was analyzed by NMR (FIG. 1). As a result, the carboxyl group was 11.0 mol%, and the carbamoylethyl group was 0.0 mol%.
  • Fig. 2 shows the IR spectrum.
  • the weight average molecular weight by GPC was 140,000.
  • the viscosity of a 4% aqueous solution of NaCl at a polymer concentration of 4% by weight was 17. OmPa-s.
  • the obtained polymer was analyzed by NMR (FIG. 3). As a result, it was found that the carboxyethyl group was 8.3 mol% and the carbamoylethyl group was 1.0 mol%.
  • Figure 4 shows the IR spectrum.
  • carboxyl group amount C obtained by colloids titration is 1. 61 xl 0_ 3 moles Zg, from these values
  • the degree of carbamoylethylation (degree of conversion to CB) was calculated to be 1.0 mol%, and the degree of carboxylethylation (degree of conversion to CO) was calculated to be 8.1 mol%.
  • the weight average molecular weight by GPC was 125,000.
  • the viscosity of a 4% aqueous solution of NaCl at a polymer concentration of 4% by weight was 14. OmPa's.
  • 1,290 g of a 50% aqueous acrylamide solution was added.
  • the temperature was raised to 40 ° C, and stirring was continued for 2 hours.
  • 954 g of a 50% aqueous KOH solution was further added, and 70.
  • the polymer was precipitated with isopropyl alcohol, separated and dried.
  • NMR analysis of the obtained polymer revealed that the carboquinethyl group was 9.5 mol% and the carbamoylethyl group was 1.2 mol%.
  • the weight average molecular weight by GPC was 40,000.
  • the viscosity of the 4% NaCl aqueous solution having a polymer concentration of 4% by weight was 5.OmPa ⁇ s.
  • the obtained polymer was analyzed by NMR. As a result, it was found that the carboxyl group was 7.5 mol% and the carbamoylethyl group was 0.2 mol%.
  • the weight average molecular weight by GPC was 210,000.
  • the viscosity of a 4% aqueous NaCl solution having a polymer concentration of 4% by weight was 25.OmPas.
  • the carboxyl group was 28.0 mol% and the carbamoylethyl group was 1.0 mol%.
  • the weight average molecular weight by GPC was 15,000.
  • NMR analysis of the obtained polymer revealed that the carboxyl group was 2.6 mol% and the carbamoylethyl group was 0.1 mol%.
  • the weight average molecular weight by GPC was 110,000.
  • the viscosity of a 4% NaCl aqueous solution having a polymer concentration of 4% by weight was 12. OmPa's.
  • the measurement of the viscosity was performed using a fan's bougie meter (ann VG Me ter).
  • Example 2 Polymer 0.1 0.1 3 9.32 13.5 Example 1 0 Example 3 polymer 0.3 1 3.3.6 30 1 3.6 Example 1 1 Example 4 polymer 0.5 1 5. 6 1 7 1 3.6 Example 12 Example 5 Polymer 0.7 1 4. 0 34 1 2.4 Example 1 3 Example 3 [Polymer 0.9. 1 0. 0 37 1 1.0 Example 1 4 Example 7 Polymer 3.5 7. 5 4 1 6.0 Comparative Example 3 Comparative Example 1 Polymer 4.8 10.0 0 1 5 0 1 2.5 Comparative Example 4 Comparative Example 2 Polymer 2 5.0 1 2. 0 1 1 0 9.4 Comparative Example 5 Blank 57.0 0 1 .0 150 1 1.6 Comparative Example 6 Low Viscosity CMC 4 6.0 24.0 120 19.5
  • Example 17 100 g of water to which 0.4% by weight of aluminum hydroxide was added with the polymer of Example 17 was placed in a 1-liter beaker, and aluminum hydroxide fine powder (average viscosity 0.8 fim ) 300 g were added and dispersed. Subsequently, the mixture was stirred at a high speed for 3 minutes (4,000 rpm) and dispersed to obtain an aqueous dispersion having a solid content of 75%. The viscosity of this aqueous dispersion immediately after production and the viscosity after standing at 25 ° C for 1 week are measured with a BM type viscometer, and compared with sodium polyacrylate (molecular weight 10,000,000). In this way, the dispersion performance was evaluated. Table 2 shows the results. Table 2
  • a predetermined amount of a dispersant (the polymer of Examples 1 to 7, sodium polyacrylate) and water were added and uniformly stirred and dissolved. Then, light calcium carbonate (Maruo calcium 3 ⁇ 4 ⁇ ⁇ ) was contained in an amount of ⁇ 0% by weight. Was added. Next, the mixture was stirred for 10 minutes with a homomixer, and then was subjected to 25 with a BM viscometer. The viscosity was measured at C. Table 3 shows the results.
  • a performance evaluation test was performed using the polymers of Examples 1 to 7 as a dispersant for a powdered biocide.
  • Hydration properties and self-dispersibility were evaluated by adding 100 ml of 10-degree hard water to a 100-ml cylinder and gently adding 1 g of the composition thereto. Hydration depends on the composition It is evaluated based on the time it takes to go down. The shorter the time, the better.
  • the self-dispersibility is an evaluation of the dispersibility after the composition is put into water, and was evaluated in the following three stages.
  • A Disperse evenly at the same time as feeding.
  • Dispersion does not occur immediately after injection, but begins to disperse after sinking at least 1 to 2 times below the cylinder water surface.
  • A-force has the best self-dispersibility.
  • the suspension stability was evaluated by determining the suspension amount ratio as follows. First, 1.0 g of the sample composition was placed in a cylinder with a stopper having a capacity of 200 ml, and 200 ml of 20 degree hard water was added to the cylinder and sufficiently mixed and dispersed. Next, the solution was stirred for 20 rotations for 30 seconds and then allowed to stand for 5 minutes. Thereafter, 20 ml of the sample was sampled from the center of the cylinder with a hole pipe, filtered through a glass filter, and dried. The obtained solid content was measured, and the contact amount ratio was calculated from the solid content and the sampled amount of the sample composition according to the following equation. The larger the suspension ratio, the better the suspension stability.
  • Exposure ratio (%) ⁇ solids // (sample collection amount X (20X200)) ⁇ X100
  • a and b indicate the colloid equivalent values at pH3 and pH10, respectively, and N indicates the nitrogen content () by semi-micro Kjeldahl analysis. Na-carboxyethylation amount (mol%)
  • Fig. 8 shows the IR spectrum of this polymer.
  • the absorption of the sulfonate group is at 1049.0 cm— 1 and 1220.9 cm—
  • the absorption of the carboxyl group is at 159.5 cm— 1
  • the absorption of the amide group is 165.7. cm- 1 .
  • Fig. 7 shows the NMR spectrum. From this spectrum, the amount of carboxylation was 12.2 mol% and the amount of AMPS was 8.6 mol%.
  • an instrument manufactured by JEOL Ltd. having a main frequency of 27 OMHz was used. Measured in heavy water solution, as the reference substance using 3 (trimethylene Rushiriru) propionic acid N a -D 4.
  • the weight average molecular weight of the polymer determined by gel permeation chromatography (GPC) was 120,000. Use 0.1N NaCl aqueous solution as eluent, 40. At C, measurement was performed by connecting four columns (TSKgel G2500 PW, G3000 PW, G4000 PW, and G5000 PW) manufactured by Tosouichi Co., Ltd. in series. Detection was performed with RI. Calibration using PEG-PEOs as molecular weight standards Created a line.
  • the viscosity of a 4% NaC1 aqueous solution having a polymer concentration of 4% by weight was 13.0 mPa ⁇ s.
  • the viscosity was measured using a Brookfield viscometer with rotor No. 1 at 60 rpm and 25 ° C.
  • a 4-liter horizontal blender is charged with 300 g of powdered polyvinyl alcohol having a saponification degree of 95% or more and a polymerization degree of 1,700 and 180 g of a 30% aqueous solution of NaOH, and stirred at room temperature for 2 hours. Uniformization was performed. Next, 480 g of a 50% aqueous solution of acrylamide was added, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 3 hours. Then, 600 g of AMP S—Na was added, and the mixture was heated to 70 ° C. and reacted with stirring for 3 hours. Next, 170 g of a 50% NaOH aqueous solution was added, and hydrolysis was performed at 70 ° C. for 3 hours. Then, a 5-fold amount of isopropyl alcohol was added, purified, dehydrated, and dried at 105 ° C.
  • the colloid equivalent value of the obtained polymer was measured, it was ⁇ 0.70 milligram equivalent for [[3], and 2.96 milligram equivalent for pHIO.
  • the nitrogen content N in the polymer was measured by a semi-micro-Kjeldahl method and found to be 0.99%. Calculating from these values, the Na-carboxyethylation amount was 16.0 mol%, the Na-AMPS conversion amount was 5.0 mol%, and the sorbamoylethylation amount was 0.0 mol%. .
  • the weight average molecular weight by GPC was 110,000.
  • the viscosity of a 4% NaC1 aqueous solution having a polymer concentration of 4% by weight was 12. OmPa's.
  • Colloid of the obtained polymer! Measured value, PH3 1.39 mil It was 2.71 microgram equivalent at gram equivalent Zg and pH10.
  • the nitrogen content N in the polymer was measured by semi-micro Kjeldahl analysis and was found to be 2.03%. Calculating from these values, the Na-carboxyethylation amount was 10.5 mol%, the Na-AMPS conversion amount was 11.0 mol%, and the carbamoylethylation amount was 0.5 mol%. .
  • the weight average molecular weight by GPC was 4,000.
  • the viscosity of a 4% aqueous NaCl solution having a polymer concentration of 4% by weight was 4. OmPa-s.
  • the colloid equivalent value of the obtained polymer was measured, it was 1.05 milligram equivalent Zg at 113, and 2.10 milligram equivalent nog at pH10. Further, the nitrogen content N in the polymer was measured by semi-micro Kieldall analysis, and was 1.57%. Calculating from these values, the amount of Na-carboquinethylation was 7.0 mol%, the amount of Na-AMPS was 7.0 mol%, and the amount of carbamoylethylation was 0.5 mol%.
  • the weight average molecular weight by GPC was 200,000. Further, the viscosity of a 4% aqueous solution of NaC] having a polymer concentration of 4% by weight was 24.5 mPa's.
  • Example 4 Example 3 6 polymer 0.44 3 0 4 7 0 Example 4 5 Example 3 7 polymer 0.4 4 2 0 4 5 0 Example 4 6 Example 3 8 Polymer 0.40 4 0 2 0 Example 4 7 Example 3 9 Polymer 0.4 4 4 0 4 8 0 Comparative Example 1 2 Sodium polyacrylate 0.4 1 2 0 0 1 4 0 0 Example 4 8 to 51, Comparative Example 13
  • the modified polyvinyl alcohol of the present invention is a novel water-soluble polymer having excellent dispersing performance, resistance to divalent metal ions, and excellent mud water dewatering performance. It is a compound and is useful as a dispersant and muddy water conditioner for drilling.

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Description

明 钿 書 変性ポリビニルアルコール 技 術 分 野
本発明は水溶性の変性ポリビニルアルコールに関し、 詳しくはカルボキシアル キル化ポリビニルアルコールおよび力ルボキシェチル化変性およびスルホン酸変 性ポリビニルアルコールに関する。 背 景 技 術
本発明の変性ポリビニルアルコールは、 優れた分散性能を有し、 分散剤や分散 剤の 1種である掘削用泥水調整剤として有用であるほか、 従来のポリビニルアル コール (P V A) の用途に加えて、 紙用添加剤、 繊維用薬剤、 土木用薬剤、 水溶 性フイルム等の種々の用途に利用できる。
変性ポリビニルアルコールとしては、 例えば、 P V Aとアクリルアミ ド (AM) との反応により得られる力ルバモイルェチル化ポリビニルアルコール、 およびこ の力ルバモイルェチル化ポリビニルアルコールの加水分解により得られるカルボ キシェチル化ポリビニルアルコールが知られている ( 「工業化学雑誌」 第 6 3卷 第 2号 (1 9 6 0 ) 第 1 4 2〜1 4 5頁、 「紙パ技協誌」 第 2 5卷第 1 1号 (1 9 7 1 ) 第 2 3〜2 9頁) 。 工業化学雑誌の方には、 力ルバモイルェチル化 3 5. 7モル%でカルボキシェチル化 2. 2モル%の変性ポリビニルアルコールおよび 力ルバモイルェチル化 6. 8 2モル%でカルボキシェチル化 6. 3 4モル%の変 性ポリビニルアルコールが記載されている。 一方、 紙パ技協誌には、 力ルバモイ ルェチル /(匕 0. 6〜5. 3モル%でカルボキシェチル化 0. 6〜1 2. 5モル% の変性ポリビニルアルコールが記載されている。
しかしながら、 これらの公知文献には、 これらの変性ポリビニルアルコールを 分散剤や掘削用泥水調整剤として用いることは示されておらず、 カルボキンェチ ル化された変性 P O Aはない。 また、 これらの変性ポリビニルアルコールの分散 性能は実用に適するほど優れたものではなかった。 ところで、 従来、 石油ボーリングまたは土木掘削において使用される泥水の添 加剤として用いられる掘削用泥水調整剤としては、 例えば、 カルボキシメチルセ ルロース (C M C ) 、 澱粉またはその誘導体、 ポリアクリル酸ソ一ダ、 ポリアク リルアミ ド部分加水分解物、 または、 無水マレイン酸の共重合体 (例えば、 無水 マレイン酸とスチレンの共重合体) のアル力リ塩等が挙げられる。
これらの薬剤は、 水中でァニオン性に帯電するカルボキシル基をペンダント伏 に保有しており、 泥水の増粘剤として使用される粘土粒子に吸着して粘土粒子の 表面をァニオン性に帯電させる。 そして、 その電気的反発によって粘土粒子を分 散させるのである。
しかしながら、 このような従来の泥水調整剤は、 耐塩耐熱性が劣っているため、 掘削深度が大きくなつて地層温度が高くなるとともに、 高濃度に塩 (特に 2価金 属イオン) を含有する地層水に汚染されると、 化学劣化とともに、 2価金属ィォ ンとカルボキシル基との反応によって、 容易に粘性を^し、 泥水調整剤として 重要な機能である脱水減少性能が低下する。
すなわち、 従来から一般的に使用されている泥水調 、 例えば、 澱粉におい ては約 1 0 0〜1 2 0 °Cで劣化が加速し、 C M Cや合成系のポリマーは 1 6 0 ^ で劣化が顕著となる。 また、 2価の金属イオンはポリマーのカルボキシル基と結 合し、 ポリマーが粘性を失うため、 2価の金属イオンを含有する塩水系では劣化 がー層顕著となる。 発 明 の 開 示
本発明の課題は、 分散性能に優れ、 2価の金属イオンに対して耐性を有して泥 水の脱水減少性能に優れる新規な水溶性高分子化合物、 および該化合物を含有し てなる分散剤 (特に無機物質や粉末伏殺生剤用の分散剤) と分散剤の 1種である 掘肖 U用泥水調整剤を提供する処にある。
上記課題を解決するために、 本発明者等は、 P V Aのアクリルアミ ド付加物ま たはメタクリルアミ ド付加物を加水分解して得られるカルボキシアルキル化ポリ ビニルアルコール (変性ポリビニルアルコール) 力く、 分散剤や分散剤の 1種であ る掘削用泥水調整剤として機能することを見いだし、 本発明に至った。 更に、 上記課題を解決するために、 本発明者等は、 下記に記載されている様に
PVAのアクリルアミ ド付加物もしくはメタクリルアミ ド付加物を加水分解し、 2—ァクリルァミ ド一 2—メチルプロパン一 3—スルホン酸塩をマイケル付 ¾1し て得られるカルボキシアルキル化変性およびスルホン酸変性ポリビニルアルコー ルが、 分散剤や掘削用泥水調整剤として機能することを見いだし、 本発明に至つ た。
本発明の上記目的は、 下記構造単位 (I) および (Π) からなり、 重量平均分 子童が 3, 000〜400, 000である変性ポリビニルアルコールにより達成 される。
(CH2— CH)
0-CHo-CHR1-C00M1 (I)
(CH CH) 一
2
OH (Π) 式中、 R 1は Hまたは CHつを示し、 M1は H、 アルカリ金属、 アンモニゥム、 アルキルアンモニゥム、 アルカノールアンモニゥムを示す。 図面の簡単な説明
第 1図は、 実施例 2で得られた変性ポリビニルアルコールの NMRスぺク トル 図である。
第 2図は、 実施例 2で得られた変性ポリビニルアルコールの I Rスペク トル図 である。
第 3図は、 実施例 3で得られた変性ポリビニルアルコールの NMRスぺク トル 図である。
第 4図は、 実施例 3で得られた変性ポリ ビニルアルコールの I.Rスぺク トル図 め o
第 5図は、 比铰例 2で得られた変性ポリビニルアルコールの NMRスぺク トル 図である。
第 6図は、 比較例 2で得られた変性ポリビニルアルコールの I Rスぺク トル図 である。
第 7図は、 実施例 36で得られた変性ポリビニルアルコールの NMRスぺク ト ル図である。
第 8図は、 実施例 36で得られた変性ポリ ビニルアルコールの I Rスペク トル 図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の上記構造単位 (I) 及び (Π) からなる変性ポリビニルアルコールは、 下記構造単位 (m) を更に含有してもよい。
(CH2 - CH) - CH
0-CH2-CHn-CONHCCH2 S03M2 (ΙΠ)
CH3 式中、 は H、 アルカリ金属、 アンモニゥ厶、 アルキルアンモニゥム、 アル カノールアンモニゥムを示す。
また、 本発明の構造単位 (I) 及び (Π) からなる変性ポリビニルアルコール は、 下記構造単位 (W) を更に含有してもよい。
(CH2— CH)
0 - CH2- CHR2- CONH2 (IV) 式中、 R2は Hまたは CH3を示す。
更に、 本発明の構造単位 (I) 及び (Π) からなる変性ポリビニルアルコール は、 上記構造単位 (3Π) および (IV) を同時に含有してもよい。
本発明の変性ポリビニルアルコール力《構造単位 (I) および (Π) からなると き、 (Π の含有量が 3. 0〜45. 0モル%で、 (Π) の含有量が 55, 0〜 97. 0モル%である。
本発明の変性ポリビニルアルコールが構造単位 (I)、 (H) および (m) か らなるとき、 (I) の含有量が 0. 5〜30. 0モル%で、 (Π) の含有量が 5 0. 0〜99. 4モル%で、 (ΙΠ) の含有量が 0. 1〜20. 0モル%で、 (I) と (m) との合計量が 0. 6〜50. 0モル%である。
本発明の変性ポリビニルアルコールが構造単位 (I)、 (Π) および (IV) か らなるとき、 (I) の含有量が 3. 0〜45, 0モル%で、 (Π) の含有量が 5 5. 0〜97. 0モル%で、 (IV) の含有量が 10. 0モル%以下である。
本発明の変性ポリビニルアルコール力《構造単位 (I)、 (Π)、 (Π) および (IV) からなるとき、 (I) の含有量が 0. 5〜30. 0モル%で、 (Π) の含 有量が 50. 0〜99. 4モル%で、 (m) の含有量が 0. 1〜20. 0モル% で、 (IV) の含有量が 5. 0モル%以下で、 (I) と (ΠΟ との合計量が 0. 6 〜50. 0モル%である。
本発明の変性ポリビニルアルコールは、 掘削用泥水調整剤のような分散剤に用 いられる。 本発明の変性ポリビニルアルコールが分散剤として用いられるとき、 重量平均分子量は、 好ましくは 3, 000〜300, 000である。
本発明の変性ポリビニルアルコールが構造単位 (I) および (Π) からなると き、 または、 (1) 、 (Π) および (IV) からなるとき、 構造単位 (I) の比率 (含有量) は、 3. 0〜45. 0モル%である。 構造単位 (I) の比率が 3. 0 モル%未満ではポリマーのァニオン性が不足し、 分散性能が不充分であり、 凝集 を起こし易い。 45. 0モル%を超えると、 製造が困難である。 構造単位 (I) の比率は 15. 0〜40. 0モル%が好ましい。
構造単位 (n) は、 基本的に、 構造単位 (I) 及び (m) を除いた残りの全部 または大部分を占める。 構造単位 (IV) は、 製造の都合上含有されることがあるが、 10. 0モル%以 下好ましくは 5. 0モル%以下の比率であればかまわない。
また、 構造単位 (i) 、 (n)、 (m) 、 (IV) 以外に、 下記構造単位 (V) が製造の都合から含有されることもある力く、 性能には特に影響しない。 一 (CH0-CH) ―
I (V)
0 - CO CH n なお、 重量平均分子量が 3, 000未満のものと 400, 000を超えるもの は製造困難である。
本発明の変性ポリビニルアルコールは、 ポリマー濃度 4重量%の 4 %N a C 1 水溶液の粘度が、 ブルックフィールド型粘度計を用いて、 ローター No. 1で 6 0 r p m、 25 °Cの条件で、 3〜 50 m P a · sである。
本発明の構造単位 (I)、 (Π) からなる変性ポリビニルアルコールは、 ポリ 齚酸ビニルをけん化して得られるポリビニルアルコールに、 例えば下式に示すよ うに、 アル力リの存在下でァクリルァミ ドゃメタクリルァミ ドをマイゲル付加反 応させた後、 アルカリにて加水分解して得られる。 なお、 アクリルアミ ドの方が 反応性の点で好ましい。 一 (CH -CH) - + C H 2 = C R1 -> (CH2-CH)一
I I +議
0 - H CONHg 0-CH2 CHR'CQNHg 一 (CH2-CH)一
+NiOH
O-CHgCHR'COONa
本発明の構造単位 (I)、 (H) からなる変性ポリビニルアルコールの同定に ついては、 I R (赤外吸収分析) や NMR (核磁気共鳴分析) によって、 力ルバ モイルェチル基および力ルボキシェチル基の付加とその付加モノレ分率を求めるこ とができる。 これを、 後述する実施例 3で得られた変性ポリビニルアルコールの 分析結果を例にして説明する。
第 3図は、 1 H— NMRスペク トル図である。 2. 7 p pmのピークはカルボ キシル基の結合している炭素に結合するプロトンを示し、 2. 8 p pmのピーク はアミ ド基の結合している炭素に結合するプロトンを示す。 ポリビニルアルコ一 ルのプロトンピークとの対比によって変性率がでる。 この変性ポリビニルアルコ —ルのカルボキシェチル化変性率は 8. 3モル%、 力ルバモイルェチル化変性率 は 1. 0モル%である。
第 4図は、 I Rスペク トル図である。 1, 670 cm— 1に力ルバモイルェチ ル基のアミ ド基の吸収があり、 1, 570 c m一1にカルボキシル基の吸収があ また、 セミ ミクロキエルダール法分析による窒素量 Ν (%) とコロイ ド滴定法 によるカルボキシル基量 C (モル Zg) と力、ら、 次式により力ルバモイルェチル ィ匕度 (CB化度) とカルボキシェチル化度 (C〇化度) が計算できる。
44x l 00xN
CBィ匕度 (モル%) =
1400- 71 XN- 1400 X 72 X C
14 00 X 44 X 1 00 X C
CO化度 (モル%) =
400-71 xN-1400 x72 xC 実施例 3で得られた変性ポリビニルアルコールの場合は、 窒素量 Nが 0. 29 %で、 カルボキシル基量 Cが 1. 61 X 1 モル/ gであり、 CB化度は 1. 0モル%、 COィ匕度は 8. 1モル%と計算される。
以上のように、 NMR法による結果とセミ ミクロキエルダール法およびコロイ ド滴定法からの計算結果とがほぼ同じであり、 反応率の測定にはどの方法を採用 してもよいといえる。
また、 構造単位 (i) 、 (n)、 (m)からなる本発明の変性ポリビニルアル コールは、 例えば、 次のようにして得られる。 ① ポリビニルアルコールに、 アル力リ触媒の存在下でァクリルァミ ドまたは メタクリルアミ ドをマイケル付加した後に加水分解し、 さらに、 2—ァク リルアミ ド一2—メチルプロパン一 3—スルホン酸塩 (AM P S ) をマイ ゲル付加する。
② ポリビニルアルコールに、 アクリルアミ ドまたはメタクリルアミ ドおよび 2—ァクリルアミ ドー 2—メチルプロパン一 3—スルホン酸塩をマイケル 付加した後に加水分解する。
③ ポリビニルアルコールに、 アル力リ触媒の存在下で 2—ァクリルァミ ドー 2—メチルプロパン一 3—スルホン酸塩をマイケル付力□した後、 アクリル アミ ドまたはメタクリルアミ ドをマイケル付加し、 加水分解する。
上記反応においてなお、 メタクリルアミ ドよりもァクリルァミ ドの方が、 反応 性の点で好ましい。
2—アクリルアミ ドー 2—メチルプロパン一 3—スルホン酸塩としては、 2 - アクリルアミ ドー 2—メチルプロパン一 3—スルホン酸ナトリウム (AM P S— N a ) や 2—アク リルアミ ドー 2—メチルプロパン一 3—スルホン酸力 リウム (AM P S - K) を用いることができる。 また、 AM P S—N aを付加させた後 に、 p Hを鉱酸にて中性ないし酸性に調整し、 アンモニア、 アルキルアミ ン類、 アルカノ一ルァミン類を加えると、 構造単位 (I ) (ΠΙ) において がアンモ 二ゥム、 アルキルアンモニゥム、 アルカノールアンモニゥムに変換される。
構造単位 ) 、 (n)、 (m) からなる本発明の変性ポリビニルアルコール の同定、 定量については、 I R、 NMR、 コロイ ド滴定法による p H 3における ァニオン当量値 (スルホン酸基の定量) と p H l 0におけるァニオン当量値 (ス ルホン酸基およびカルボキシル基の定量)、 およびセミ ミクロキエルダール分析 法による窒素量の定量によった。 コロイ ド滴定法はポリマーのァニオン当量値を 測定するのに一般的に使用される方法で、 ポリマーの水溶液に 2—メチルグリコ —ルキトサンを加え、 付加した後にポリビニルアルコール硫酸力リゥム塩水溶液 で滴定して測定する方法である。
本発明の変性ポリビニルアルコールにおいて、 変†iに用いられるベースのポリ ビニルアルコールの重合度は 5 0〜: L 0 , 0 0 0であり、 好ましくは 2 0 0〜3, 5 0 0である。 けんィ匕度については、 アルカリによって加水分解が行なわれるた め、 たとえ酢酸エステル基が残っていても、 最終的には大部分がけん化されるの であり、 特に限定されないが、 7 0〜1 0 0 %けん化物が好ましく、 アルカリの 消費量を少なくするためには完全けん化物を用いるのが更に好ましい。
マイケル付加反応の触媒のアルカリとしては、 K O H、 N a O Hのほか、 トリ ェチルアミン等が好適に使用できる。
マイケル反応に際しては、 ポリビニルアルコールの水酸基に対して通常 0. 5 〜2 0モル%のアルカリと、 メタノール、 イソプロピルアルコール等の低級アル コール類 (炭素数 1〜4 ) 、 水、 ジメチルスルホキシド、 ジメチルホルムアミ ド 等の溶媒を用いて、 1〜5 0重量%のポリビニルアルコール溶液を作り、 ポリビ ニルアルコールの水酸基に対して 1 0〜2 0 0モル%のァクリルァミ ドまたはメ タクリルァミ ド、 必要に応じ、 1 0 ~ 2 0 0モル%の 2—アクリルアミ ドー 2— メチルプロパン一 3—スルホン酸塩モノマー、 さらに必要に応じ、 重合禁止剤と してハイ ドロキノンゃハイ ドロキノンモノメチルエーテル等を少量加え、 2 0〜 8 0 °Cの温度で 1 0分〜 2 0時間反応させる。 A M P Sが添加される時マイケル 付 ¾]させる JI頃序としては、 アクリルアミ ド (またはメタクリルアミ ド) 、 2—ァ クリルアミ ド一 2—メチルプロパン一 3—スルホン酸塩の順でもよく、 その逆で もよく、 または同時でもよい。
マイケル反応におけるポリビニルアルコール 1モルに対するァクリルアミ ドま たはメタクリルアミ ドの反応量は、 適当な反応条件を選択することによって任意 に調整することができる力 0. 0 3〜0. 4 5モルである。 0. 0 3モル未満 では通常の用途範囲で充分なァニオン性を示さない。 0. 4 5モルを超えると付 加反応が困難になり、 また大きなァニォン化度の割にはァニォン性の効果が上が らない。
種々の形態の最終製品を得るためには、 マイケル反応における反応液の濃度を 変化させればよく、 例えば粉末形態を目標とする場合は、 乾燥を容易にするため にできるだけ高濃度で反応を進めること力望ましい。
ポリビニルアルコールに付加したァクリルァミ ド付加基またはメタクリルァミ ド付加基 (力ルバモイルェチル基) のカルボキンェチル基への加水分解は、 N a O H等のアルカリを加えて、 5 0 ~ 9 0 °Cで 1〜6時間程度行なう。 アルカリと しては、 K O H、 L i O H、 N a n C O。、 N H O H等のほか、 ジメチルァミ ン等のアルキルアミン類、 モノエタノールァミン等のアル力ノールアミン類も使 用できる。 なお、 構造単位 (I ) において M 1がアルカノ一ルアンモニゥムの場 合は、 アル力ノールアミン類を用いた場合である。
反応終了後、 過剰のアセトンやメタノール、 エタノール、 イソプロピルアルコ —ル、 n —プロパノール等の低級アルコール類等の溶媒を用いて反応物を析出さ せることによって取り出すことができる。
本発明の構造単位 (1 ) 、 (Π ) 、 (IE) からなる変性ポリビニルアルコール において、 カルボキシェチル基量は 0. 5〜3 0. 0モル%、 AM P S付加量は 0. 1〜2 0. 0モル%、 両者の合計量は 0. 6〜5 0. 0モル%である。 これ らのァ二オン基の付加量が 0. 6モル%未満ではァニオン性が小さく、 分 t¾¾果 力、'小さい。 ァニオン基付加量が 5 0. 0モル%を超えるポリマーは製造が困難で ある。 また、 A M P S付加量が小さいとポリマーの耐塩性が低下する。
本発明の変性ポリビニルアルコールは、 分散剤 (特に無機物質や粉末伏殺生剤 用の分散剤) や掘削用 (土木掘削用や石油ボーリング用) の泥水調整剤として好 適に使用し得る。
本発明の掘削用泥水調整剤は泥水に対して 0. 0 1〜5重量%、 好ましくは 0. 1〜 4重量%の範囲で使用される。 本発明の調整剤を用いて掘削用泥水を得るに は、 定法に従って泥水を調整すればよく、 例えば、 ベントナイト、 ァタパルジャ ィト等の一般的に使用される掘削用粘土 2〜1 0 %量を、 清水または塩水に分散 させた後、 ホモディスパ一等の分散撹拌機を用いて、 調整剤を添加し、 均一分散 液とする。
なお、 泥水の p Hを調整する必要がある時は、 上記のようにして得られた泥水 に水酸化ナ卜リゥムなどのアル力リの水溶液を加えて調整する。
本発明の掘削用泥水調整剤と、 へキサメタリン酸ナトリウム、 トリポリ リン酸 ナトリウム、 リグニンスルホン酸ナトリウム、 カルボキシメチルセルロース、 ァ ルギン酸ナ卜リゥム、 そのほか既知の調整剤を併用することも可能である。
本発明の変性ポリビニルアルコールは、 掘削用泥水調整剤として用いると、 耐 塩耐熱性を示し、 優れた分散性能、 脱水減少性能を発揮するが、 その作用 * ^は 下記のように考えられる。
① 掘削用泥水を分散する機能については、 ポリアクリル酸ソーダ等のカルボ キシル基を保有する低分子量の高ァニォン性ポリマ一が有効である。 これ らのポリマーのカルボキシル基が水中でァニオン性に帯電し、 カチオン性 に帯電した粘土粒子の表面に吸着して荷電をァニォン性に変換し、 そのァ 二オン荷電とポリマーのァニオン荷電とが反発することによって、 粘土粒 子を分散させるといわれている。 本発明の変性ポリビニルアルコールも、 同様にして粘土粒子を分散することができる。
② 従来のカルボキシル基を保有するポリマーを用いて粘土粒子を分散させた 泥水に、 2価の金属イオンが混入すると、 ポリマーのカルボキシル基と結 合し、 水溶性が減少して、 ポリマーの分散性能や脱水減少性能が低下する。 これに対し、 本発明の変性ポリビニルアルコールは、 カルボキシル基以外 に、 2価の金属イオンと反応しない水酸基を有し、 水溶性を維持するとと もに、 分散性能や脱水減少性能を維持できる。 そして、 この性能は高温に おいても発揮できる。
次に、 実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例 1
4リッ トル容の横形プレンダーに、 けん化度が 9 5 %以上で重合度が 1 , 7 0 0の粉末ポリビニルアルコール (クラレ社製 P V A— 1 1 7 ) 3 0 0 g、 1 0 0 %イソプロピルアルコール 7 5 0 gおよび 5 0 %N a O H水溶液 8 5 gを入れ、 2 5 °Cにて 2時間攪拌して均一化を行なった。 次いで、 5 0 %アクリルアミ ド水 溶液 6 0 0 gを添加し、 2 5 °Cにて 2時間攪拌して反応させた。 反応終了後、 5 0 %N a O I^ ¾ 2 6 0 gを加え、 7 0 °Cに昇温して 2時間加水分解を行なつ た。 次いで、 5倍量のイソプロピルアルコールを加え、 精製、 I½7kし、 1 0 5て で乾燥した。
得られたポリマーを N MRと I Rで分析したところ、 カルボキシェチル基は 2 0. 5モル%、 力ルバモイルェチル基は 0. 0モル%であった。 N MR分析には、 主周波数 2 7 0 MH zの日本電子 (株) 製機器を使用した。 重水溶液で測定した。 I R分析においては、 0. 2%ポリマー水溶液を 105°Cで乾燥してフィルムィ匕 し、 このフィルムを測定した。
また、 セミ ミクロキヱルダール法分析によって得られた窒素量 Nは 0. 0%で、 コロイ ド滴定法によつて得られた力ルボキシル基量 Cは 3. 30x 10一3モル であり、 これらの値から力ルバモイルェチル化度 (CB化度) は 0. 0モル %と、 カルボキシェチル化度 (CO化度) は 19. 0モル%と計算された。
ポリマーの重量平均分子量をゲル浸透クロマトグラフィー (GPC) により測 定すると、 130, 000であった。 溶離液として 0. 1規定 Na C l水溶液を 用い、 40°Cで、 東ソ一 (株) 製カラム 4本 (TSKg e 1 G2500 PW、 G 3000 PW、 G 4000 PW、 G 5000 PW) を直列につないで測定した。 検出は R Iで行なった。 分子量の標準物質として PEG— PEO類を用い、 検量 線を作成した。
ポリマー濃度 4重量%の 4%Na C 17溶液の粘度は、 15. OmP a ' sで あった。 粘度の測定は、 ブルックフィールド型粘度計を用いて、 ロータ一 No. 1で 60 r pm、 25ての条件で実施した。
実施例 2
4リッ トル容の横形プレンダ—に、 けん化度が 95 %以上で重合度が 1 , 70 0の粉末ポリビニルアルコール (クラレ社製 P VA— 117) 400 g、 50% N a OH水溶液 50 gおよびイソプロピルアルコール 1. 200 gを入れ、 2時 間均一攪拌した後、 50 %アクリルアミ ド水溶液 350 gを添加した。 40 °Cに 昇温し、 2時間攪拌を続行した。 次いで、 さらに、 50%NaOH水溶液 160 gを加え、 70°Cに昇温し、 2時間攪拌を続行した。 冷却後、 イソプロピルアル コ一ルでポリマーを析出させ分別して乾燥した。
得られたポリマ一を NMRで分析した (第 1図) ところ、 カルボキシェチル基 は 11. 0モル%、 力ルバモイルェチル基は 0. 0モル%であった。 第 2図に I Rスペク トルを示す。 G PCによる重量平均分子量は 140, 000であった。 また、 ポリマー濃度 4重量%の 4 %Na C 1水溶液の粘度は、 17. OmP a - sであつた。 実施例 3
4リッ トル容の横形プレンダ—に、 けん化度が 95%以上で重合度が 1, 70 0の粉末ポリビニルアルコール (クラレネ土製 PV A— 117) 400 g、 50% N a OH水溶液 50 gおよびイソプロピルアルコール 1. 200 gを入れ、 2時 間均一攪拌した後、 50 %アクリルアミ ド水溶液 350 gを添加した。 40 °Cに 昇温し、 2時間攪拌を続行した。 次いで、 さらに、 50%Na OH水溶液 140 gを加え、 70。Cに昇温し、 2時間攪拌を続行した。 冷却後、 イソプロピルアル コ一ルでポリマーを析出させ分別して乾燥した。
得られたポリマーを NMRで分析した (第 3図) ところ、 カルボキシェチル基 は 8. 3モル%、 力ルバモイルェチル基は 1. 0モル%であった。 第 4図に I R スぺク トルを示す。
また、 セミ ミクロキエルダール法分析によって得られた窒素量 Nは 0. 29% で、 コロイ ド滴定法によって得られたカルボキシル基量 Cは 1. 61 x l 0_3 モル Zgであり、 これらの値から力ルバモイルェチル化度 (CB化度) は 1. 0 モル%と、 カルボキシェチル化度 (CO化度) は 8. 1モル%と計算された。
GPCによる重量平均分子量は 125, 000であった。 また、 ポリマー濃度 4重量%の 4%Na C 1水溶液の粘度は、 14. OmP a ' sであった。
実施例 4
4リツ 卜ル容の横形ブレンダ—に、 けん化度が 95 %以上で重合度が 1 , 70 0の粉末ポリビニルアルコール (クラレ社製 P VA— 117) 400 g、 50% K OH水溶液 70 gおよびイソプロピルアルコール 500 gを入れ、 2時間均一 攪拌した後、 50%アクリルアミ ド水溶液 1, 290 gを添加した。 40°Cに昇 温し、 2時間攪拌を続行した。 次いで、 さらに、 50%KOH水溶液 954 gを 加え、 70。Cに昇温し、 2時間援拌を統行した。 冷却後、 イソプロピルアルコー ルでポリマーを析出させ分別して乾燥した。
得られたポリマーを NMRで分析したところ、 カルボキシェチル基は 32. 5 モル%、 力ルバモイルェチル基は 1. 2モル%であった。 G PCによる重量平均 分子量は 140. 000であった。 また、 ポリマ一濃度 4重量%の 4%Na C 1 水溶液の粘度は、 16. OmP a ' sであった。 実施例 5
4リッ トル容の横形プレンダ一に、 けん化度が 95%以上で重合度が 500の 粉末ポリビニルアルコール (クラレ社製 PVA— 105) 400 g、 50%N a OH水溶液 50 gおよびイソプロピルアルコール 1, 200 gを入れ、 2時間均 ー擾拌した後、 50%アクリルアミ ド水溶液 350 gを添加した。 4 CTCに昇温 し、 2時間援拌を続行した。 次いで、 さらに、 50%NaOH水溶液 150gを 加え、 70°Cに昇温し、 2時間攪拌を統行した。 冷却後、 イソプロピルアルコー ルでポリマ一を析出させ分別して乾燥した。
得られたポリマ一を NMRで分析したところ、 カルボキンェチル基は 9. 5モ ル%、 力ルバモイルェチル基は 1. 2モル%であった。 G PCによる重量平均分 子量は 40, 000であった。 また、 ポリマ一濃度 4重量%の 4%Na C 1水溶 液の粘度は、 5. OmP a · sであった。
実施例 6
4リッ トル容の横形ブレンダ一に、 けん化度が 95 %以上で重合度が 2 , 40 0の粉末ポリビニルアルコール (クラレ社製 PV A— 124) 400 g、 50% N a OH水溶液 50 gおよびイソプロピルアルコール 1, 200 gを入れ、 2時 間均一擾拌した後、 50%アクリルアミ ド水溶液 350 gを添加した。 40°Cに 昇温し、 2時間攒拌を続行した。 次いで、 さらに、 50%NaOH水溶液 150 gを加え、 70。Cに昇温し、 2時間攪拌を続行した。 冷却後、 イソプロピルアル コールでポリマーを析出させ分別して乾燥した。
得られたポリマ一を NMRで分析したところ、 カルボキシェチル基は 7. 5モ ル%、 力ルバモイルェチル基は 0. 2モル%であった。 G PCによる重量平均分 子量は 210, 000であった。 また、 ポリマー濃度 4重量%の 4%Na C 1水 溶液の粘度は、 25. OmP a · sであった。
実施例 7
4リ ッ トル容の横形プレンダ一に、 けん化度が約 88%で重合度が 300の粉 末ポリビニルアルコール 400 g、 50%N a〇H水溶液 60 gおよび水 500 gを入れ、 2時間攪拌した後、 50 %アクリルアミ ド水溶液 1 , 300 gを添加 した。 40°Cに昇温し、 2時間攪拌を続行した。 次いで、 さらに、 50%NaO H水溶液 680 gを加え、 70°Cに昇温し、 2時間攪拌を続行して加水分解を行 なった。 冷却後、 メタノールによって精製し、 乾燥粉末ィ匕した。
得られたポリマーを NMRで分析したところ、 カルボキシェチル基は 28. 0 モル%、 力ルバモイルェチル基は 1. 0モル%であった。 G P Cによる重量平均 分子量は 15, 000であった。
比较例 1
4リッ トル容の横形ブレングーに、 けん化度が 95 %以上で重合度が 1 , 70 0の粉末ポリビニルアルコール (クラレ社製 PVA— 117) 400 g、 50% N a OH水溶液 20 gおよびイソプロピルアルコール 1, 200 gを入れ、 2時 間均一攪拌した後、 50%アクリルアミ ド水溶液 77 gを添加した。 40 Cに昇 温し、 2時間攪拌を続行した。 次いで、 さらに、 50%NaOH水溶液 23 gを 加え、 70°Cに昇温し、 2時間攪拌を続行した。 冷却後、 イソプロピルアルコー ルでポリマーを析出させ分別して乾燥した。
得られたポリマーを NMRで分析したところ、 カルボキシェチル基は 2. 6モ ル%、 力ルバモイルェチル基は 0. 1モル%であった。 G PCによる重量平均分 子量は 110, 000であった。 また、 ポリマー濃度 4重量%の 4%Na C 1水 溶液の粘度は、 12. OmP a ' sであった。
比较例 2
4リッ トル容の横形ブレンダーに、 けん化度が 95 %以上で重合度が 1 , 70 0の粉末ポリビニルアルコール (クラレ社製 PVA— 117) 400 g、 50% N a OH水溶液 50 gおよびイソプロピルアルコール 1, 200 gを入れ、 25 で 2時間均一攪拌した後、 50%アクリルアミ ド水溶液 350 gを添加し、 そ のまま授拌して反応させた。 次いで、 イソプロピルアルコールでポリマーを析出 させ分別して乾燥した。
得られたポリマ一を NMRで分析した (第 5図) ところ、 カルボキシェチル基 は 4. 5モル%、 力ルバモイルェチル基は 15. 6モル%であった。 第 6図に I Rスペク トルを示す。 G P Cによる重量平均分子量は 120, 000であった。 また、 ポリマー濃度 4重量%の 4 %N a C 1水溶液の粘度は、 2 · 9 m P a · s であった。 実施例 8〜: L 4、 比較例 3 6
水 700mlにベントナイ 卜 42 gを加えて分散させた後、 実施例 1 7のポ リマ一、 比較例 1 2のポリマー、 低粘度 CMCをそれぞれ 20 g添加し、 攪拌 して均一に溶解させた。 さらに、 Na C】を 180 g C aC l 2を 21 g加え、 均一に溶解させた。 一夜間静置した後、 再度攪拌してサンプルを均一に溶解した 後、 水酸ィ匕ナトリウムにて pHを 9. 5 11. 0に調整した。 次いで、 泥水を 2分割し、 一方の泥水については、 粘度を測定した後に脱水性試験を実施して脱 水量を測定した。 他方の泥水は、 耐熱性容器に入れて 180°Cにて 16時間加熱 撹拌し、 次いで室温に冷却した後、 粘度と脱水量を測定した。 その結果を表 1に §c載
粘度の測定は、 ファン 'ブイジー ·メータ a n n VG Me t e r) を 用いて行なった。
脱水性試験は、 脱水性試験装置を用い、 1 k g / c m 2の加圧下で 350 ra 1 の泥水を滹過脱水し、 30分後の脱水量を測定した。 脱水量の少ない方が良好な 泥水である。
(以下余白)
6 表 1
1 加熱前 加熱後 分 散 剤 脱水 量 粘度 1脱水 量 粘度
(ml) i>ノ ノ \itii a &ノ 卖施例 R 饰例 1 ポリ 0 1 1 ά 7 1 5 1
丄 o n 実施例 9 実施例 2ポリマ一 0. 1 1 3. 9 32 1 3. 5 実施例 1 0 実施例 3ポリマー 0. 3 1 3. 6 30 1 3. 6 実施例 1 1 実施例 4ポリマー 0. 5 1 5. 6 1 7 1 3. 6 実施例 12 実施例 5ポリマー 0. 7 1 4. 0 34 1 2. 4 実施例 1 3 実施仞【6ポリマー 0. 9 1 0. 0 37 1 1. 0 実施例 1 4 実施例 7ポリマー 3. 5 7. 5 4 1 6. 0 比校例 3 比較例 1ポリマー 4. 8 1 0. 0 1 5 0 1 2. 5 比较例 4 比較例 2ポリマー 2 5. 0 1 2. 0 1 1 0 9. 4 比較例 5 ブランク 57. 0 1 0. 0 150 1 1. 6 比皎例 6 低粘度 CMC 4 6. 0 24. 0 120 1 9. 5
実施例 1 5 2 1、 比較例 7
製紙用途に使用される無機顔料の 1種である水酸化アルミ二ゥムの分散試験を 実施した。
1リッ トルビーカーに、 水酸化アルミニウムに対して 0. 4%重量の実施例 1 7のポリマ一を加えた水 1 00 gを入れ、 ¾拌下で水酸化アルミニウム微粉末 (平均粘度 0. 8 fim) 300 gを加えて分散させた。 次いで、 3分間高速攪拌 して (4 000 r pm) 分散させ、 固形分濃度 75 %の水分散液を得た。 この 水分散液の製造直後の粘度と、 25 °Cで 1週間静置した後の粘度を、 BM型粘度 計によって測定し、 ポリアクリル酸ソ一ダ (分子量 1 0, 00 0) と対比するこ とによって、 分散性能を評価した。 結果を表 2に示す。 表 2
Figure imgf000020_0001
実施例 2 2〜2 8、 比较例 8
所定量の分散剤 (実施例 1〜7のポリマー、 ポリアクリル酸ソーダ) と水を加 えて均一に攪拌溶解した後、 軽質炭酸カルシウム (丸尾カルシウムネ ±¾ί) をその 含有量が δ 0重量%となるように加えた。 次いで、 ホモミキサーにて 1 0分間 拌した後、 B M型粘度計によって 2 5。Cで粘度を測定した。 結果を表 3に示す。
(以下余白)
表 3
Figure imgf000021_0001
実施例 2 9〜3 5、 比較例 9
実施例 1〜 7のポリマーを粉末状殺生剤の分散剤として用いて、 性能評価試験 を実施した。
殺虫剤として使用される 0 , o—ジメチルー s— (N—メチルカルバモイルメ チル) ジチォフォスフエ一卜 (ジメ トエート) 7 0 g、 担体としてクレー 1 3 g、 ホワイトカーボン 7 gおよび分散剤として実施例 1 ~ 7のポリマー 1 0 gを混合 した後、 ボールミルにて 3 0 0メッシュ以下に微粉砕して、 殺生水和剤組成物を 得た。 これらの組成物の水和性、 自己分散性および懸灞安定性について測定し、 アルキルナフタレンスルホン酸 N aホルマリン縮合物 (分子量 1 3 , 0 0 0 ) と 対比して評価した。 結果を表 4に示す
水和性と自己分散性については、 1 0 0 m lのシリンダ一に 1 0 0 m 1の 1 0 度硬水を入れ、 これに組成物 1 gを静かに加えて評価した。 水和性は、 組成物が 没するまでの時間で評価し、 時間が短いほど優れている。 自己分散性は、 組成物 を水に投入した後の分散性を評価するもので、 次の 3段階で評価した。
A: 投入と同時に均一に分散する。
B : 投入後すぐには分散せず、 シリンダ一水面より 1ノ 2以上沈んだ後に分 散を始める。
C : 水面上で、 フロックになるか、 凝集する。
これらのうち、 A力、'最も自己分散性に優れる。
懸濁安定性については、 次のようにして懸濁量比率を求めて評価した。 まず、 試料組成物 1. 0 gを 2 0 0 m l容の栓付きシリンダーに入れ、 これに 2 0 の 1 0度硬水 2 0 0 m 1を加えて充分混合分散させた。 次に、 3 0秒間に 2 0回転 倒搜拌を行なった後に 5分間静置し、 その後、 シリンダー中央部より 2 0 m lを ホールピぺッ 卜によってサンプリングし、 ガラスフィルターで濾過した後に乾燥 した。 得られた固形分を測定し、 この固形分と試料組成物の採取量とから、 下式 により懸觸量比率を算出した。 懸濁量比率が大きいほど、 懸濁安定性が良好であ る。
懇阕量比率 (%) = {固形分/ / (試料採取量 X ( 2 0X2 0 0 ) ) } X 1 0 0
(以下余白)
4
Figure imgf000023_0001
実施例 36
4リッ トル容の横形プレングーに、 けん化度が 95 %以上で重合度が 1. 70 0の粉末ポリビニルアルコール 300 gおよび 30%NaOH水溶液 180 gを 入れ、 室温にて 2時間攪拌して均一ィヒを行なった。 次いで、 50%アクリルアミ ド水溶液 290 gを加え、 40。Cで 3時間攫拌した後に、 2—アクリルアミ ド一 2—メチルプロパン一 3 -スルホン酸ナトリウム (AMP S— N a) 1, 100 gを添加し、 70°Cに昇温して 3時間攪拌反応させた。 次いで、 50%NaOH 水溶液 60 gを添加し、 70°Cで 3時間加水分解を行なった。 次いで、 5倍量の イソプロピルアルコールを加え、 精製、 脱水し、 105°Cで乾燥した。
得られたポリマーのコロイ ド当量値を測定したところ、 PH3で 1. 16ミ リ グラム当量/ g、 pHl 0で 2. 76ミ リグラム当量 であった。 また、 セミ ミクロキエルダール法分析によってポリマー中の窒素量 N (%) を測定したとこ ろ 1. 72%であった。 これらの値から次式によって反応量を計算した。
なお、 次式において、 a、 bはそれぞれ pH3と pHl 0のコロイド当量値を 示し、 Nはセミ ミクロキ ルダール法分析による窒素量 ( ) を示す。 Na—カルボキシェチル化量 (モル%)
44 (b - a)
•X 100
1000- (94 x (b - a) +158a + 71 ON/14) N a— AMP S化量 (モル%)
44a
X 100
1000 - (94 x (b-a) +158 a + 71 ON/14) 力ルバモイルェチル化量 (モル
= (44Z14) X (10N-14 a)
-x 100
1000 - C94 X (b-a) +158a + 71 ON/14) 計算の結果は、 N a—カルボキシェチル化量が 12. 1モル 、 Na -AMP S化量が 8. 8モル%、 力ルバモイルェチル化量が 0. 5モル%であった。
このポリマーの I Rスぺク トルを第 8図に示す。 AMP S単位におけるスルホ ン酸基の吸収が 1049. 0 cm— 1と 1220. 9 cm— にあり、 カルボキ シル基の吸収が 1579. 5 cm— 1にあり、 アミ ド基の吸収が 1657. 7 c m— 1にある。 第 7図に NMRスぺク トルを示す。 このスぺクトルより、 カルボ キシェチル化量が 12. 2モル%、 AMPS化量が 8. 6モル%であった。 I R 分析においては、 0. 2%ポリマー水溶液を 105。Cで乾燥してフィルム化し、 このフィルムを測定した。 NMR分析には、 主周波数 27 OMH zの日本電子 (株) 製機器を使用した。 重水溶液で測定し、 基準物質としては 3— (トリメチ ルシリル) プロピオン酸 N a -D 4を使用した。
ポリマーの重量平均分子量をゲル浸透クロマトグラフィー (GPC) により測 定すると、 120, 000であった。 溶離液として 0. 1規定 NaC l水溶液を 用い、 40。Cで、 東ソ一 (株) 製カラム 4本 (TSKge l G2500 PW、 G3000 PW、 G4000 PW、 G5000 PW) を直列につないで測定した。 検出は RIで行なった。 分子量の標準物質として PEG— PEO類を用い、 検量 線を作成した。
ポリマー濃度 4重量%の 4 %N a C 1水溶液の粘度は、 13. 0 m P a · sで あった。 粘度の測定は、 ブルックフィールド型粘度計を用いて、 ローター No. 1で 60 r pm、 25 °Cの条件で実施した。
実施例 37
4リッ トル容の横形ブレンダ一に、 けん化度が 95 %以上で重合度が 1, 70 0の粉末ポリビニルアルコール 300 gおよび 30%Na OH水溶液 180 gを 入れ、 室温にて 2時間攙拌して均一化を行なった。 次いで、 50%アクリルアミ ド水溶液 480 gを加え、 40°Cで 3時間攪拌した後に、 AMP S— Na 600 gを添加し、 70°Cに昇温して 3時間攪拌反応させた。 次いで、 50%N aOH 水溶液 170 gを添加し、 70°Cで 3時間加水分解を行なった。 次いで、 5倍量 のイソプロピルアルコールを加え、 精製、 脱水し、 105°Cで乾燥した。
得られたポリマーのコロイ ド当量値を測定したところ、 《[3で0. 70ミリ グラム当量 Zg、 p HI Oで 2. 96ミ リグラム当量 であった。 また、 セミ ミクロキヱルダール法分析によってポリマ一中の窒素量 Nを測定したところ、 0. 99%であった。 これらの値から計算すると、 N a—カルボキシェチル化量が 1 6. 0モル%、 N a— AMP S化量が 5. 0モル%、 力ルバモイルェチル化量が 0. 0モル%であった。
GP Cによる重量平均分子量は 110, 000であった。 また、 ポリマー濃度 4重量%の 4%N a C 1水溶液の粘度は、 12. OmP a ' sであった。
実施例 38
4リッ トル容の横形プレンダ一に、 けん化度が 95%以上で重合度が 500の 粉末ポリビニルアルコール 300 gおよび 30%Na ΟΗτΚ溶液 180 gを入れ、 室温にて 2時間援拌して均一化を行なった。 次いで、 50%アクリルアミ ド水溶 液 290 gを加え、 40 で 3時間攪拌した後に、 AMP S— Na l, 100 g を添加し、 70°Cに昇温して 3時間攪拌反応させた。 次いで、 50%Na OH水 溶液 60 gを添加し、 70°Cで 3時間加水分解を行なった。 次いで、 5倍量のィ ソプロピルアルコールを加え、 精製、 脱水し、 105。Cで乾燥した。
得られたポリマーのコロイ ド当!:値を測定したところ、 PH3で 1. 39ミ リ グラム当量 Zg、 pHl 0で 2. 71ミ リグラム当量 であった。 また、 セミ ミクロキエルダール分析によってポリマ一中の窒素量 Nを測定したところ、 2. 03%であった。 これらの値から計算すると、 N a—カルボキシェチル化量が 1 0. 5モル%、 N a— AMP S化量が 11. 0モル%、 力ルバモイルェチル化量 が 0. 5モル%であった。
GP Cによる重量平均分子量は 4, 000であった。 また、 ポリマー濃度 4重 量%の 4%Na C 1水溶液の粘度は、 4. OmPa - sであった。
実施例 39
4リツ 卜ル容の横形プレンダーに、 けん化度が 95 %以上で重合度が 2, 40 0の粉末ポリビニルアルコール 300 gおよび 30%Na OH水溶液 180 gを 入れ、 室温にて 2時間攪拌して均一化を行なった。 次いで、 50%ァクリルアミ ド水溶液 290 gを加え、 40°Cで 3時間攪拌した後に、 AMPS— Na l, 1 OOgを添加し、 70°Cに昇温して 3時間攪拌反応させた。 次いで、 50%Na OH水溶液 60 gを添加し、 70°Cで 3時間加水分解を行なった。 次いで、 5倍 量のイソプロピルアルコールを加え、 精製、 脱水し、 105°Cで乾燥した。
得られたポリマーのコロイ ド当量値を測定したところ、 113で1. 05ミ リ グラム当量 Zg、 pHl 0で 2. 10ミ リグラム当量ノ gであった。 また、 セミ ミクロキエルダ一ル分析によってポリマー中の窒素量 Nを測定したところ、 1. 57%であった。 これらの値から計算すると、 N a—カルボキンェチル化量が 7. 0モル%、 N a—AMPS化量が 7. 0モル%、 力ルバモイルェチル化量が 0. 5モル%であった。
GP Cによる重量平均分子量は 200, 000であった。 また、 ポリマー濃度 4重量%の 4%Na C】水溶液の粘度は、 24. 5mPa ' sであった。
実施例 40〜43、 比較例 10〜11
実施例 36〜39のポリマーを実施例 8〜14と同様に処理し、 評価した。 そ の結果を表 5に記載した。 表 5
Figure imgf000027_0001
実施例 4 4 ~ 4 7、 比較例 1 2
実施例 3 6〜3 9のポリマーを実施例 1 5〜2 1と同様に処理し、 評価した c 結果を表 6に示す。
6
試 験 条 件 分散液の粘度
(m P a · s ) 添加量 (対水
分 散 剤 酸化アルミ二 製造直後 1週間後 ゥム重量%) 実施例 4 4 実施例 3 6ポリマー 0. 4 4 3 0 4 7 0 実施例 4 5 実施例 3 7ポリマー 0. 4 4 2 0 4 5 0 実施例 4 6 実施例 3 8ポリマー 0 . 4 4 0 0 4 2 0 実施例 4 7 実施例 3 9ポリマー 0. 4 4 4 0 4 8 0 比較例 1 2 ポリアクリル酸ソーダ 0. 4 1 2 0 0 1 4 0 0 実施例 4 8〜5 1、 比較例 1 3
実施例 3 6〜3 9のポリマ一を実施例 2 2〜2 8と同様に処理し、 評価した。 結果を表 7に示す。
Ύ
Figure imgf000028_0001
実施例 5 2〜5 5、 比较例 1 4
実施例 3 6〜3 9のポリマーを 例 2 9〜3 5と同様に処理し、 評価した 結果を表 8に示す。
(以下余白)
表 S
Figure imgf000029_0001
産業上の利用可能性
以上の結果から明らかなように、 本発明の変性ポリビニルアルコールは、 分散 性能に優れ、 2価の金属イオンに対して耐性を有して泥水の脱水滅少性能に優れ る新規な水溶性高分子化合物であり、 分散剤や掘削用泥水調整剤として有用であ る。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 下記構造単位 ( I ) および ( Π ) からなり、 重量平均分子量が 3 , 0 0 0 4 0 0, 0 0 0である変性ポリ ビニルアルコール。
(C H 2 - C H)
( I )
0 - C H Q - C HR i - C OOM
(C H C H)
2
(I)
OH 式中、 R丄は Hまたは C H nを示し、 M 1は H、 アルカ リ金属、 アンモニゥ ム、 アルキルアンモニゥム、 アルカノールアンモニゥムを示す。
2. 下記構造単位 (ΠΙ) を更に含有することを特徴とするクレーム 1記載の変性 ポリ ビニルアルコール。
(C H C H) — C H
2 3
2
0 - CH 2 - C H - C 0 NH C C H 2 S 03M (1H)
C H
3 式中、 M 2は H、 アルカ リ金属、 アンモニゥム、 アルキルアンモニゥム、 ァ ルカノールァンモニゥムを示す。
3. 下記構造単位 (ΠΓ) および (IV) を更に含有することを特徵とするク レーム 記載の変性ポリ ビニルアルコール (
(C H „ - CH) C H
2
0 - C H 2 _ C H 2 - C ONH C C H 0 S 0 o (ffl)
2
C H
3
- (C H 2 - CH) -
2
0 - C H 2 - C HR - C 0 N H (IV)
2 式中、 M 2は H、 アルカリ金属、 アンモニゥム、 アルキルアンモニゥム、 ァ 一 2
ルカノ ルアンモニゥムを示し、 R は Hまたは C H 3を示す
4. ( I ) の含有量が 3. 0〜4 5. 0モル%で、 (Π) の含有量が 5 5. 0〜 9 7. 0モル%であることを特徴とするク レーム 1記載の変性ポリ ビニルアル コール。
5. ( I ) の含有量が 0. 5〜3 0. 0モル%で、 (H) の含有量が 5 0. 0〜 9 9. 4モル%で、 (m) の含有 Sが 0. 1〜2 0. 0モル%で、 ( I ) と (ΙΠ) との合計量が 0. 6〜5 0. 0モル%であることを特徴とするクレーム
2記載の変性ポリ ビニルアルコール。
6. ( I ) の含有量が 0. 5〜3 0· 0モル%で、 (Π) の含有量が 5 0. 0〜 9 9. 4モル%で、 (ΙΠ) の含有量が 0. 1〜2 0. 0モル%で、 (IV) の含 有量が 5. 0モル%以下で、 ( I ) と (ΠΙ) との合計量が 0. 6〜5 0. 0モ ル%であることを特徴とするク レーム 3記載の変性ポリ ビニルアルコール。
7. 下記構造単位 ( I ) および (H) からなり、 重量平均分子量が 3, 000 - 4 0 0, 0 00である変性ポリ ビニルアルコールを含有してなる分散剤。
- (C H C H)
2
( I )
0 - C H C HR - C O OM
2
(C H 0 - CH)
(Π)
OH 式中、 R丄 は Hまたは CH 3を示し、 M丄 は H、 アルカリ金属、 アンモニゥ 厶、 アルキルアンモニゥム、 アルカノ一ルアンモニゥムを示す。
8. 下記構造単位 (m) を更に含有することを特徴とするク レーム 7記載の変性 ポリ ビニルアルコールを含有してなる分散剤。
(C H 2 - C H) - C H 3
0- CH 0 - C H 2 - C ONH C CHゥ S 0 o M2 (II)
C H 3 式中、 M は H、 アルカリ金属、 アンモニゥム、 アルキルアンモニゥム、 ァ ルカノ一ルァンモニゥムを示す。
9. 下記構造単位 (IV) を更に含有することを特徴とするク レーム 7記載の変性 ポリ ビニルアルコールを含有してなる分散剤。 (C H 2 - C H) -
(IV)
0- C H 2 - CHR 2^ - C ONH 2 式中、 R "はHまたはC H 3を示す(
10. 下記構造単位 (ΙΠ) および (IV) を更に含有することを特徴とするク レーム 7記載の変性ポリ ビニルアルコールを含有してなる分散剤。
(C H C H) C H
2 3
2
0- CH 2 - CH 2 - C O NH C CH 2 S 03 M (m)
C H
3 一 (CH 2 - CH)
2
0 - C H 9 - C HR C O N H (IV)
2 式中、 M"は H、 アルカリ金属、 アンモニゥム、 アルキルアンモニゥム、 ァ ルカノールアンモニゥムを示し、 は Hまたは C H 3を示す。
11. ( I ) の含有量が 3. 0〜45. 0モル%で、 (Π) の含有量が 55. 0 97. 0モル%であることを特徴とするク レーム 7記載の分散剤。
12. ( I ) の含有量が 0. 5〜 3 0. 0モル%で、 (H) の含有量が 5 0· 0〜 99. 4モル%で、 (ΠΙ) の含有量が 0. 1〜 2 0. 0モル%で、 ( I ) と との合計量が 0. 6〜50. 0モル%であることを特徵とするク レーム 8記載の分散剤。
13. ( I ) の含有量が 3. 0〜45. 0モル%で、 (Π) の含有量が 55. 0〜
9 7. 0モル%で、 (IV) の含有量が 1 0. 0モル%以下であることを特徴と するク レーム 9記載の分散剤。
14. ( I ) の含有量が 0. 5〜 30. 0モル%で、 (Π) の含有量が 50. 0〜
99. 4モル%で、 (II) の含有量が 0. 1〜2 0. 0モル%で、 (IV) の含 有量が 5. 0モル%以下で、 ( I ) と (m) との合計量が 0. 6〜50. 0モ ル%であることを特徴とするク レーム 1 0記載の分散剤。
15. ク レーム?〜 1 0のいずれか 1項に記載の前記分散剤からなる掘削用泥水調 整剤。
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