ポリビニルピロリドンの製造方法
【課題】過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法であって、重合時や保存時におけるポリビニルピロリドンの着色を抑制しつつ、分子量が比較的低いポリビニルピロリドンを製造する方法を提供する。
【解決手段】本発明のポリビニルピロリドンの製造方法は、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法であって、該重合反応中および／または該重合反応後に陽イオン交換樹脂によって処理を行う。
【解決手段】本発明のポリビニルピロリドンの製造方法は、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法であって、該重合反応中および／または該重合反応後に陽イオン交換樹脂によって処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリビニルピロリドンの製造方法に関する。詳しくは、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリビニルピロリドンは、安全な機能性ポリマーとして、幅広い分野で用いられている。例えば、化粧品、医農薬中間体、食品添加物、感光性電子材料、粘着付与剤などの用途や、種々の特殊工業用途（例えば、中空糸膜の製造）に用いられている。低分子量のポリビニルピロリドンは、上記各種用途に有用である。
【０００３】
低分子量のポリビニルピロリドンは、一般的に、水媒体中、金属触媒の存在下で、過酸化水素を重合開始剤として、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンを重合することにより製造される（特許文献１、２、３参照）。特に、各種用途に有用な、分子量が比較的低いポリビニルピロリドンを、低温・短時間で、安全に製造する方法として、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法が報告されている（特許文献３参照）
【０００４】
しかし、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物を用いる上記製造方法においては、生成するポリビニルピロリドンが重合時や保存時に茶色や黄色に着色するという問題がある。このような着色したポリビニルピロリドンは、特に化粧品用途等において製品価値を落としてしまうという問題が生じる。このような着色の原因は、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の併用系において、過酸化水素による生成物の酸化反応、アミン化合物の酸化、アンモニアによる生成物の酸化反応の促進が原因であると考えられる。
【特許文献１】特開昭６２−６２８０４号公報
【特許文献２】特開平１１−７１４１４号公報
【特許文献３】特開２００２−１５５１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法であって、重合時や保存時におけるポリビニルピロリドンの着色を抑制しつつ、分子量が比較的低いポリビニルピロリドンを製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のポリビニルピロリドンの製造方法は、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法であって、該重合反応中および／または該重合反応後に陽イオン交換樹脂によって処理を行う。
【０００７】
好ましい実施形態においては、上記重合反応中における陽イオン交換樹脂による処理が、上記単量体成分の重合反応が行われている反応容器中への該陽イオン交換樹脂の添加である。
【０００８】
好ましい実施形態においては、上記重合反応後における陽イオン交換樹脂による処理が、上記重合反応後に得られる反応溶液と該陽イオン交換樹脂との接触である。
【０００９】
好ましい実施形態においては、得られるポリビニルピロリドンのフィケンチャー法によるＫ値が７０以下である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法であって、重合時や保存時におけるポリビニルピロリドンの着色を抑制しつつ、分子量が比較的低いポリビニルピロリドンを製造する方法を提供できる。
【００１１】
このような効果は、重合反応中および／または重合反応後に陽イオン交換樹脂によって処理を行うことによって発現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のポリビニルピロリドンの製造方法においては、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する。ポリビニルピロリドンは、ビニルピロリドンの単独重合体およびビニルピロリドンと他の単量体との共重合体（好ましくはビニルピロリドン由来の構造単位を２０重量％以上、より好ましくはビニルピロリドン由来の構造単位を３０重量％以上含有する共重合体）が包含される。
【００１３】
本発明のポリビニルピロリドンの製造方法においては、水媒体中での溶液重合によって行なうことが好ましい。すなわち、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物、およびビニルピロリドンを含むビニルピロリドン水溶液を、反応容器中で混合しながら重合反応を行うことが好ましい。
【００１４】
上記反応溶液中のビニルピロリドンの濃度は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な濃度に設定し得る。例えば、１０〜６０重量％が好ましく、２０〜５０重量％がより好ましい。上記濃度が低いと、生産性が悪く、高コストとなるおそれがある。上記濃度が高いと、重合中、経時的に粘度が高くなって撹拌が困難となるおそれがある。
【００１５】
本発明において用いるビニルピロリドンは、好ましくはＮ−ビニル−２−ピロリドンである。
【００１６】
上記他の単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸のアルキルエステル（メチルアクリレート、エチルアクリレートなど）、メタクリル酸のアルキルエステル（メチルメタクリレート、エチルメタクリレートなど）、アクリル酸のアミノアルキルエステル（ジエチルアミノエチルアクリレートなど）、メタクリル酸のアミノアルキルエステル、アクリル酸とグリコールとのモノエステル、メタクリル酸とグリコールとのモノエステル（ヒドロキシエチルメタクリレートなど）、アクリル酸のアルカリ金属塩、メタクリル酸のアルカリ金属塩、アクリル酸のアンモニウム塩、メタクリル酸のアンモニウム塩、アクリル酸のアミノアルキルエステルの第４級アンモニウム誘導体、メタクリル酸のアミノアルキルエステルの第４級アンモニウム誘導体、ジエチルアミノエチルアクリレートとメチルサルフェートとの第４級アンモニウム化合物、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルスルホン酸のアルカリ金属塩、ビニルスルホン酸のアンモニウム塩、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸塩、アリルスルホン酸、アリルスルホン酸塩、メタリルスルホン酸、メタリルスルホン酸塩、酢酸ビニル、ビニルステアレート、Ｎ−ビニルイミダゾール、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−アルキルアクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド、グリコールジアクリレート、グリコールジメタクリレート、ジビニルベンゼン、グリコールジアリルエーテルなどが挙げられる。
【００１７】
上記過酸化水素の使用量は、本発明の効果を発現できる量であれば、任意の適切な量を採用し得る。
【００１８】
上記重合反応においては、重合反応の促進等を目的として、任意の適切な遷移金属塩を使用し得る。遷移金属塩としては、例えば、銅、鉄、コバルト、ニッケル等の硫酸塩、カルボン酸塩、塩化物等が挙げられる。これらは、１種のみを用いても良いし、２種以上を併用しても良い。好ましくは、硫酸銅である。上記遷移金属塩は、水和物であっても良い。
【００１９】
上記遷移金属塩の金属イオン量は、ビニルピロリドンに対して１〜１０００ｐｐｂが好ましく、５〜５００ｐｐｂがより好ましい。金属イオン量が１０００ｐｐｂを超えると、重合開始剤（特に、過酸化水素）の分解が促進され、単量体の分解反応が促進されて不純物が増加するおそれや、重合体の架橋反応が促進されて所望の分子量よりも大きくなるおそれがある。
【００２０】
上記重合反応においては、重合反応の促進やビニルピロリドンの加水分解の防止等を目的として、アンモニアおよび／またはアミン化合物を用い得る。アンモニアおよび／またはアミン化合物は、１種のみを用いても良いし、２種以上を併用しても良い。
【００２１】
上記アンモニアおよび／またはアミン化合物は、重合反応の反応系において、助触媒として機能し得る。すなわち、アンモニアおよび／またはアミン化合物が反応系に含まれると、含まれない場合と比較して、重合反応の進行がより一層促進され得る。上記アンモニアおよび／またはアミン化合物は、重合反応の反応系において、塩基性ｐＨ調節剤としても機能し得る。
【００２２】
上記アンモニアおよび／またはアミン化合物の添加は、任意の適切な方法で行うことができ、例えば、重合初期より反応容器内に仕込んでおいてもよいし、重合中に反応容器中に逐次添加してもよい。
【００２３】
上記アンモニアは、常温にて気体状の単体としてそのまま用いても良いし、水溶液（アンモニア水）として用いても良い。
【００２４】
上記アミン化合物としては、任意の適切なアミン化合物を採用し得る。具体的には、第１級アミン、第２級アミン、第３級アミンが挙げられる。上記アミン化合物は、１種のみ用いても良いし、２種以上を併用しても良い。
【００２５】
上記第１級アミンとしては、例えば、モノエタノールアミン、アリルアミン、イソプロピルアミン、ジアミノプロピルアミン、エチルアミン、２−エチルヘキシルアミン、３−（２−エチルヘキシルオキシ）プロピルアミン、３−エトキシプロピルアミン、３−（ジエチルアミノ）プロピルアミン、３−（ジブチルアミノ）プロピルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ｔ−ブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、プロピルアミン、３−（メチルアミノ）プロピルアミン、３−（ジメチルアミノ）プロピルアミン、３−メトキシプロピルアミンが挙げられる。上記第１級アミンは、１種のみ用いても良いし、２種以上を併用しても良い。
【００２６】
上記第２級アミンとしては、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、Ｎ−メチルエチルアミン、Ｎ−メチルプロピルアミン、Ｎ−メチルイソプロピルアミン、Ｎ−メチルブチルアミン、Ｎ−メチルイソブチルアミン、Ｎ−メチルシクロヘキシルアミン、Ｎ−エチルプロピルアミン、Ｎ−エチルイソプロピルアミン、Ｎ−エチルブチルアミン、Ｎ−エチルイソブチルアミン、Ｎ−エチルシクロヘキシルアミン、Ｎ−メチルビニルアミン、Ｎ−メチルアリルアミンなどの脂肪族第２級アミン；Ｎ−メチルエチレンジアミン、Ｎ−エチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルエチレンジアミン、Ｎ−メチルトリメチレンジアミン、Ｎ−エチルトリメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルトリメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルトリメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミンなどの脂肪族ジアミンおよびトリアミン；Ｎ−メチルベンジルアミン、Ｎ−エチルベンジルアミン、N−メチルフェニチルアミン、Ｎ−エチルフェネチルアミンなどの芳香族アミン；Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−プロピルエタノールアミン、Ｎ−イソプロピルエタノールアミン、Ｎ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−イソブチルエタノールアミンなどのモノアルカノールアミン；ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジブタノールアミンなどのジアルカノールアミン；ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、Ｎ−エチルピペラジン、モルホリン、チオモルホリンなどの環状アミン；が挙げられる。上記第２級アミンは、１種のみ用いても良いし、２種以上を併用しても良い。これらの第２級アミンのうち、ジアルカノールアミンおよびジアルキルアミンが好ましく、ジアルカノールアミンがより好ましく、中でもジエタノールアミンが特に好適である。
【００２７】
上記第３級アミンとしては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、トリブタノールアミンなどのトリアルカノールアミンが挙げられる。上記第３級アミンは、１種のみ用いても良いし、２種以上を併用しても良い。これらの第３級アミンのうち、トリアルカノールアミンが好ましく、中でもトリエタノールアミンが特に好適である。
【００２８】
上記アンモニアおよびアミン化合物の合計量は、ビニルピロリドンに対して、０．０４重量％以上であることが好ましく、０．１〜１重量％であることがより好ましい。アンモニアおよびアミン化合物の合計量が０．０４重量％未満の場合、反応速度が遅くなるおそれや、反応中のｐＨが低下しすぎてビニルピロリドンが加水分解したり着色が起こったりするおそれがある。アンモニアおよびアミン化合物の合計量が１重量％を超えると、ｐＨが高くなり、架橋などの副反応が起こるおそれがある。
【００２９】
上記遷移金属塩として銅塩を用い、さらに上記アンモニアを用いる場合、銅のアンミン錯塩が形成し得る。銅のアンミン錯塩としては、例えば、ジアンミン銅塩（［Ｃｕ（ＮＨ３）２］２ＳＯ４・Ｈ２Ｏ、［Ｃｕ（ＮＨ３）２］Ｃｌなど）、テトラアンミン銅塩（［Ｃｕ（ＮＨ３）４］ＳＯ４・Ｈ２Ｏ、［Ｃｕ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２など）が挙げられる。
【００３０】
上記重合反応においては、必要に応じて、任意の適切なその他の添加剤を用い得る。例えば、連鎖移動剤、緩衝剤などが挙げられる。
【００３１】
上記重合反応においては、上記の各仕込み成分は、任意の適切な方法で添加し得る。例えば、回分式や連続式などの方法が挙げられる。好ましい添加方法の１つの実施形態としては、例えば、反応容器に、水と銅塩を仕込み、撹拌下で、ビニルピロリドンとアンモニアと水の混合溶液（Ａ）、過酸化水素と水の混合溶液（Ｂ）を滴下する。滴下終了後、必要に応じ、アンモニアと水の混合溶液（Ｃ）や過酸化水素と水の混合溶液（Ｄ）をさらに滴下する。
【００３２】
本発明の製造方法においては、重合反応の反応溶媒として、水を必須に用いる。水以外の水性溶媒を水と併用しても良い。水以外の水性溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ジエチレングリコール等のアルコール類が挙げられる。これらは１種のみ用いても良いし、２種以上を併用しても良い。
【００３３】
本発明の製造方法においては、重合温度は、重合時の最高温度が６０〜９５℃となるように調節することが好ましい。重合時の最高温度が６０℃未満では、反応速度が遅くなり、反応時間が長くなるおそれがある。重合時の最高温度が９５℃を超えると、着色、架橋反応などの副反応が起こるおそれがある。
【００３４】
重合反応液のｐＨは、４〜１１に保持することが好ましい。ｐＨが低いと、反応速度が遅くなり、さらにビニルピロリドンが加水分解したり着色が起こったりするおそれがある。ｐＨが高いと、架橋などの副反応が起こるおそれがある。
【００３５】
重合開始から任意の適切な時間後、さらに重合開始剤（例えば、過酸化水素）を添加し、残存するビニルピロリドンを重合させることが好ましい。
【００３６】
上記のとき、重合温度を６０〜１００℃に保持することが好ましく、塩基（例えば、アンモニア、アミン化合物、苛性ソーダ、炭酸グアニジンなど）によりｐＨ４〜１１に保持することが好ましい。上記重合温度が６０℃未満では、残存するビニルピロリドンを重合させることが困難になるおそれがある。上記重合温度が１００℃を超えると、着色、架橋といった副反応が起こるおそれがある。ｐＨが低いと、反応速度が遅くなり、さらにビニルピロリドンが加水分解したり着色が起こったりするおそれがある。ｐＨが高いと、架橋などの副反応が起こるおそれがある。
【００３７】
本発明の製造方法においては、重合反応中および／または重合反応後に陽イオン交換樹脂によって処理を行う。この処理を行うことにより、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行ってポリビニルピロリドンを製造する際に、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で重合反応を行う場合であっても、重合時や保存時におけるポリビニルピロリドンの着色を抑制しつつ、分子量が比較的低いポリビニルピロリドンを、低温・短時間で、安全に製造することができる。
【００３８】
上記重合反応中における陽イオン交換樹脂による処理は、任意の適切な方法で処理し得る。好ましくは、上記単量体成分の重合反応が行われている反応容器中へ陽イオン交換樹脂を添加する。ここで「重合反応が行われている反応容器中へ添加」とは、重合反応の開始から終了までの間に反応容器中へ添加することを意味する。具体的には、例えば、重合反応が行われている反応容器中へ陽イオン交換樹脂を添加して微細に懸濁させ、その後に濾過する形態が挙げられる。
【００３９】
上記重合反応後における陽イオン交換樹脂による処理は、任意の適切な方法で処理し得る。好ましくは、上記重合反応後に得られる反応溶液と陽イオン交換樹脂との接触である。ここで「重合反応後に得られる反応溶液」とは、重合時反応が終了して得られる反応溶液を意味する。また、「反応溶液と陽イオン交換樹脂との接触」とは、反応溶液と陽イオン交換樹脂とが接触する形態であれば、任意の適切な形態を採用し得る。例えば、反応溶液に陽イオン交換樹脂を添加する形態や、陽イオン交換樹脂を固定床としてそこに反応溶液を流す形態や、別の容器中に反応溶液と陽イオン交換樹脂をそれぞれ添加する形態などが挙げられる。
【００４０】
上記陽イオン交換樹脂としては、任意の適切な陽イオン交換樹脂を採用し得る。好ましくは、スチレン系重合体、スチレン系共重合体が挙げられる。
【００４１】
上記スチレン系重合体としては、例えば、イオン交換基を芳香環に備えたポリスチレンが挙げられる。上記イオン交換基としては、任意の適切なイオン交換基が挙げられる。例えば、スルホン酸（−ＳＯ３−Ｈ＋）やカルボン酸（−ＣＯＯ−Ｈ＋）が好ましく挙げられる。市販品としては、例えば、三菱化学社製のダイヤイオンＳＫシリーズ、ダイヤイオンＰＫシリーズ、ダイヤイオンＨＰＫシリーズなどが挙げられる。
【００４２】
上記陽イオン交換樹脂の構造は、ゲルタイプ、マクロポーラスタイプ、ポーラスタイプ、ハイポーラスタイプなど、任意の適切な構造を採用し得る。本発明においては、単位重量当たりの交換容量が大きくかつ低コストである点で、ゲルタイプが好ましい。
【００４３】
上記陽イオン交換樹脂の使用量は、本発明の効果を損なわない範囲で任意の適切な量を採用し得る。好ましくは、原料のビニルピロリドンに対して、０．１重量％以上であり、より好ましくは、１〜１００重量％である。
【００４４】
上記陽イオン交換樹脂の形状としては、任意の適切な形状を採用し得る。例えば、粒径０．０１〜５ｍｍの球状であることが好ましく、粒径０．１〜１．５ｍｍの球状であることがより好ましい。粒径が小さい陽イオン交換樹脂では、陽イオン交換樹脂とポリマー水溶液の分離が困難となる傾向があり、粒径が大きい陽イオン交換樹脂では、処理時間が長くなる場合や、陽イオン交換樹脂の使用量が増加する場合がある。
【００４５】
上記陽イオン交換樹脂による処理温度（接触温度）は、任意の適切な温度を採用し得る。好ましくは５〜１００℃であり、より好ましくは１０〜９０℃である。処理温度が低いと処理時間が長くなるおそれがあり、処理温度が高いと重合物が着色または架橋するおそれがある。
【００４６】
上記陽イオン交換樹脂による処理の時間は、任意の適切な時間を採用し得る。好ましくは１分〜２４時間であり、より好ましくは３分〜１２時間であり、さらに好ましくは５分〜２時間である。処理時間が短すぎると本発明の効果が十分に発現できないおそれがある。処理時間が長すぎると生産性が悪くなるおそれがある。
【００４７】
本発明の製造方法においては、好ましくは、得られるポリビニルピロリドンのフィケンチャー法によるＫ値が７０以下である。Ｋ値は、より好ましくは１０〜６０、さらに好ましくは１０〜４０、特に好ましくは１０〜３０である。
【００４８】
フィケンチャー法によるＫ値は、以下の測定方法によって求めることができる。Ｋ値が２０未満である場合には５％（ｇ／１００ｍｌ）溶液の粘度を測定し、Ｋ値が２０以上の場合は１％（ｇ／１００ｍｌ）溶液の粘度を測定する。試料濃度は乾燥物換算する。Ｋ値が２０以上の場合、試料は１．０ｇを精密に計りとり、１００ｍｌのメスフラスコに入れ、室温で蒸留水を加え、振とうしながら完全に溶かして蒸留水を加えて正確に１００ｍｌとする。この試料溶液を恒温槽（２５±０．２℃）で３０分放置後、ウベローデ型粘度計を用いて測定する。溶液が２つの印線の間を流れる時間を測定する。数回測定し、平均値をとる。相対粘度を測定するために、蒸留水についても同様に測定する。２つの得られた流動時間をハーゲンバッハ−キュッテ（Ｈａｇｅｎｂａｃｈ−Ｃｏｕｅｔｔｅ）の補正に基づいて補正する。
【００４９】
【数１】
【００５０】
上記式中、Ｚは濃度Ｃの溶液の相対粘度（ηｒｅｌ）、Ｃは濃度（％：ｇ／１００ｍｌ）である。
【００５１】
相対粘度ηｒｅｌは次式により得られる。
ηｒｅｌ＝（溶液の流動時間）÷（水の流動時間）
【００５２】
本発明の製造方法によって得られるビニルピロリドン重合体は、溶液状態であるが、一般的な方法、たとえば、噴霧乾燥、凍結乾燥、流動床乾燥、ドラム乾燥、ベルト式乾燥などにより、粉末に移行させることができる。
【００５３】
本発明の製造方法によって得られるビニルピロリドン重合体は、任意の適切な用途に用いることができる。その用途の一例を挙げれば、各種無機物や有機物の分散剤、凝集剤、増粘剤、粘着剤、接着剤、表面コーティング剤、架橋性組成物等であり、より具体的には、泥土分散剤、セメント材料分散剤、セメント材料用増粘剤、洗剤用ビルダー、洗剤用色移り防止剤、重金属補足剤、金属表面処理剤、染色助剤、染料定着剤、泡安定剤、乳化安定剤、インク染料分散剤、水性インク安定剤、塗料用顔料分散剤、塗料用シックナー、感圧接着剤、紙用接着剤、スティック糊、医療用接着剤、貼付剤用粘着剤、化粧パック用粘着剤、樹脂用フィラー分散剤、記録紙用コーティング剤、インクジェット紙用表面処理剤、感光性樹脂用分散剤、帯電防止剤、保湿剤、吸水性樹脂用原料、肥料用バインダー、高分子架橋剤、樹脂相溶化剤、写真薬添加剤、化粧用調剤添加剤、整髪料助剤、ヘアスプレー添加剤、サンスクリーン組成物用添加剤、あるいは、種々の工業用途（例えば、中空糸膜の製造）に用いられる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。なお、特に明記しない限り、実施例における部および％は重量基準である。
【００５５】
＜固形分＞
重合により得られたポリマー水溶液約５ｇを精秤し、１５０℃で１時間乾燥させ、蒸発残分を固形分とした。
【００５６】
＜Ｋ値＞
フィケンチャー法により測定した。
【００５７】
＜色相（５％ＡＰＨＡ）＞
ＪＩＳ Ｋ３３３１に従い、固形分５重量％に調整したポリマー水溶液のＡＰＨＡを測定した。
【００５８】
＜アンモニア含有量＞
ポリビニルピロリドン水溶液中のアンモニア含有量を、イオンクロマトグラフ（日本ダイオネクス株式会社製、「イオンクロマトグラフシステムＩＣＳ２０００」、塩基性物質測定用カラム：ＩｏｎｐａｃＣＳ１７、溶離液：メタンスルホン酸、流量：１．４ｍＬ／ｍｉｎ）を用いて定量し、別途算出した水溶液中のポリビニルピロリドンの全量に対する重量ｐｐｍとしてアンモニア含有量を算出した。
【００５９】
〔実施例１〕
反応装置に、０．０２５％硫酸銅（ＩＩ）・５水和物水溶液０．６重量部と水１２００重量部を仕込み、８０℃まで昇温した。８０℃を維持しながら、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン６００重量部と２５％アンモニア水４．８重量部と水７９．８重量部を混合したもの、および、３５％過酸化水素水６８．３重量部を、それぞれ１８０分かけて滴下した。
反応開始３時間後に、２５％アンモニア水１．２重量部を添加した。さらに反応開始３時間後から１時間間隔で、３５％過酸化水素水６重量部を均等に分割添加した。
反応開始から９時間後、得られたポリビニルピロリドン水溶液の物性を測定したところ、固形分が２９．８重量％、Ｋ値が１４．５、色相（５％ＡＰＨＡ）が３０であった。
ガラス製カラム（カラム直径７ｃｍ）に、強酸性陽イオン交換樹脂（三菱化学社製、ダイヤイオンＳＫ１ＢＨ）を高さが６ｃｍになるまで充填し、上記の得られたポリビニルピロリドン水溶液を１０回濾過した。
得られたポリビニルピロリドン水溶液中のアンモニア含有量を測定したところ、ポリビニルピロリドンに対して２ｐｐｍであった。また、得られたポリビニルピロリドン水溶液を８０℃で２４時間静置した後の色相（５％ＡＰＨＡ）が３０であった。
【００６０】
〔実施例２〕
反応装置に、０．０２５％硫酸銅（ＩＩ）・５水和物水溶液１．８重量部と水１１６２重量部を仕込み、８０℃まで昇温した。８０℃を維持しながら、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン６００重量部と２５％アンモニア水４．８重量部と水７９．８重量部を混合したもの、および、３５％過酸化水素水７９．８重量部を、それぞれ１８０分かけて滴下した。
反応開始３時間後に、２５％アンモニア水１２重量部と水３４．８重量部を混合したものを１８０分かけて滴下した。さらに反応開始５時間後、３５％過酸化水素水１０．８重量部と水１２．６重量部を混合したものを６０分かけて滴下した。
反応開始から７時間後、強酸性陽イオン交換樹脂（三菱化学社製、ダイヤイオンＳＫ１ＢＨ）を１００重量部添加し、６０分撹拌し、ポリビニルピロリドン水溶液を得た。
得られたポリビニルピロリドン水溶液の物性を測定したところ、固形分が２９．５重量％、Ｋ値が１４．２、色相（５％ＡＰＨＡ）が３０、アンモニア含有量がポリビニルピロリドンに対して１６９ｐｐｍであった。また、得られたポリビニルピロリドン水溶液を８０℃で２４時間静置した後の色相（５％ＡＰＨＡ）が５０であった。
【００６１】
〔比較例１〕
反応装置に、０．０２５％硫酸銅（ＩＩ）・５水和物水溶液０．６重量部と水１２００重量部を仕込み、８０℃まで昇温した。８０℃を維持しながら、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン６００重量部と２５％アンモニア水４．８重量部と水７９．８重量部を混合したもの、および、３５％過酸化水素水６８．３重量部を、それぞれ１８０分かけて滴下した。
反応開始３時間後に、２５％アンモニア水１．２重量部を添加した。さらに反応開始３時間後から１時間間隔で、３５％過酸化水素水６重量部を均等に分割添加した。
反応開始から９時間後、得られたポリビニルピロリドン水溶液の物性を測定したところ、固形分が２９．８重量％、Ｋ値が１４．５、色相（５％ＡＰＨＡ）が３０、アンモニア含有量がポリビニルピロリドンに対して２４６８ｐｐｍであった。
得られたポリビニルピロリドン水溶液を８０℃で２４時間静置した後の色相（５％ＡＰＨＡ）が１６０であった。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の製造方法によって得られるビニルピロリドン重合体は、例えば、化粧品、医農薬中間体、食品添加物、感光性電子材料、粘着付与剤などの用途や、種々の特殊工業用途に用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリビニルピロリドンの製造方法に関する。詳しくは、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリビニルピロリドンは、安全な機能性ポリマーとして、幅広い分野で用いられている。例えば、化粧品、医農薬中間体、食品添加物、感光性電子材料、粘着付与剤などの用途や、種々の特殊工業用途（例えば、中空糸膜の製造）に用いられている。低分子量のポリビニルピロリドンは、上記各種用途に有用である。
【０００３】
低分子量のポリビニルピロリドンは、一般的に、水媒体中、金属触媒の存在下で、過酸化水素を重合開始剤として、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンを重合することにより製造される（特許文献１、２、３参照）。特に、各種用途に有用な、分子量が比較的低いポリビニルピロリドンを、低温・短時間で、安全に製造する方法として、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法が報告されている（特許文献３参照）
【０００４】
しかし、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物を用いる上記製造方法においては、生成するポリビニルピロリドンが重合時や保存時に茶色や黄色に着色するという問題がある。このような着色したポリビニルピロリドンは、特に化粧品用途等において製品価値を落としてしまうという問題が生じる。このような着色の原因は、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の併用系において、過酸化水素による生成物の酸化反応、アミン化合物の酸化、アンモニアによる生成物の酸化反応の促進が原因であると考えられる。
【特許文献１】特開昭６２−６２８０４号公報
【特許文献２】特開平１１−７１４１４号公報
【特許文献３】特開２００２−１５５１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法であって、重合時や保存時におけるポリビニルピロリドンの着色を抑制しつつ、分子量が比較的低いポリビニルピロリドンを製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のポリビニルピロリドンの製造方法は、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法であって、該重合反応中および／または該重合反応後に陽イオン交換樹脂によって処理を行う。
【０００７】
好ましい実施形態においては、上記重合反応中における陽イオン交換樹脂による処理が、上記単量体成分の重合反応が行われている反応容器中への該陽イオン交換樹脂の添加である。
【０００８】
好ましい実施形態においては、上記重合反応後における陽イオン交換樹脂による処理が、上記重合反応後に得られる反応溶液と該陽イオン交換樹脂との接触である。
【０００９】
好ましい実施形態においては、得られるポリビニルピロリドンのフィケンチャー法によるＫ値が７０以下である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法であって、重合時や保存時におけるポリビニルピロリドンの着色を抑制しつつ、分子量が比較的低いポリビニルピロリドンを製造する方法を提供できる。
【００１１】
このような効果は、重合反応中および／または重合反応後に陽イオン交換樹脂によって処理を行うことによって発現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のポリビニルピロリドンの製造方法においては、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する。ポリビニルピロリドンは、ビニルピロリドンの単独重合体およびビニルピロリドンと他の単量体との共重合体（好ましくはビニルピロリドン由来の構造単位を２０重量％以上、より好ましくはビニルピロリドン由来の構造単位を３０重量％以上含有する共重合体）が包含される。
【００１３】
本発明のポリビニルピロリドンの製造方法においては、水媒体中での溶液重合によって行なうことが好ましい。すなわち、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物、およびビニルピロリドンを含むビニルピロリドン水溶液を、反応容器中で混合しながら重合反応を行うことが好ましい。
【００１４】
上記反応溶液中のビニルピロリドンの濃度は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な濃度に設定し得る。例えば、１０〜６０重量％が好ましく、２０〜５０重量％がより好ましい。上記濃度が低いと、生産性が悪く、高コストとなるおそれがある。上記濃度が高いと、重合中、経時的に粘度が高くなって撹拌が困難となるおそれがある。
【００１５】
本発明において用いるビニルピロリドンは、好ましくはＮ−ビニル−２−ピロリドンである。
【００１６】
上記他の単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸のアルキルエステル（メチルアクリレート、エチルアクリレートなど）、メタクリル酸のアルキルエステル（メチルメタクリレート、エチルメタクリレートなど）、アクリル酸のアミノアルキルエステル（ジエチルアミノエチルアクリレートなど）、メタクリル酸のアミノアルキルエステル、アクリル酸とグリコールとのモノエステル、メタクリル酸とグリコールとのモノエステル（ヒドロキシエチルメタクリレートなど）、アクリル酸のアルカリ金属塩、メタクリル酸のアルカリ金属塩、アクリル酸のアンモニウム塩、メタクリル酸のアンモニウム塩、アクリル酸のアミノアルキルエステルの第４級アンモニウム誘導体、メタクリル酸のアミノアルキルエステルの第４級アンモニウム誘導体、ジエチルアミノエチルアクリレートとメチルサルフェートとの第４級アンモニウム化合物、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルスルホン酸のアルカリ金属塩、ビニルスルホン酸のアンモニウム塩、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸塩、アリルスルホン酸、アリルスルホン酸塩、メタリルスルホン酸、メタリルスルホン酸塩、酢酸ビニル、ビニルステアレート、Ｎ−ビニルイミダゾール、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−アルキルアクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド、グリコールジアクリレート、グリコールジメタクリレート、ジビニルベンゼン、グリコールジアリルエーテルなどが挙げられる。
【００１７】
上記過酸化水素の使用量は、本発明の効果を発現できる量であれば、任意の適切な量を採用し得る。
【００１８】
上記重合反応においては、重合反応の促進等を目的として、任意の適切な遷移金属塩を使用し得る。遷移金属塩としては、例えば、銅、鉄、コバルト、ニッケル等の硫酸塩、カルボン酸塩、塩化物等が挙げられる。これらは、１種のみを用いても良いし、２種以上を併用しても良い。好ましくは、硫酸銅である。上記遷移金属塩は、水和物であっても良い。
【００１９】
上記遷移金属塩の金属イオン量は、ビニルピロリドンに対して１〜１０００ｐｐｂが好ましく、５〜５００ｐｐｂがより好ましい。金属イオン量が１０００ｐｐｂを超えると、重合開始剤（特に、過酸化水素）の分解が促進され、単量体の分解反応が促進されて不純物が増加するおそれや、重合体の架橋反応が促進されて所望の分子量よりも大きくなるおそれがある。
【００２０】
上記重合反応においては、重合反応の促進やビニルピロリドンの加水分解の防止等を目的として、アンモニアおよび／またはアミン化合物を用い得る。アンモニアおよび／またはアミン化合物は、１種のみを用いても良いし、２種以上を併用しても良い。
【００２１】
上記アンモニアおよび／またはアミン化合物は、重合反応の反応系において、助触媒として機能し得る。すなわち、アンモニアおよび／またはアミン化合物が反応系に含まれると、含まれない場合と比較して、重合反応の進行がより一層促進され得る。上記アンモニアおよび／またはアミン化合物は、重合反応の反応系において、塩基性ｐＨ調節剤としても機能し得る。
【００２２】
上記アンモニアおよび／またはアミン化合物の添加は、任意の適切な方法で行うことができ、例えば、重合初期より反応容器内に仕込んでおいてもよいし、重合中に反応容器中に逐次添加してもよい。
【００２３】
上記アンモニアは、常温にて気体状の単体としてそのまま用いても良いし、水溶液（アンモニア水）として用いても良い。
【００２４】
上記アミン化合物としては、任意の適切なアミン化合物を採用し得る。具体的には、第１級アミン、第２級アミン、第３級アミンが挙げられる。上記アミン化合物は、１種のみ用いても良いし、２種以上を併用しても良い。
【００２５】
上記第１級アミンとしては、例えば、モノエタノールアミン、アリルアミン、イソプロピルアミン、ジアミノプロピルアミン、エチルアミン、２−エチルヘキシルアミン、３−（２−エチルヘキシルオキシ）プロピルアミン、３−エトキシプロピルアミン、３−（ジエチルアミノ）プロピルアミン、３−（ジブチルアミノ）プロピルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ｔ−ブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、プロピルアミン、３−（メチルアミノ）プロピルアミン、３−（ジメチルアミノ）プロピルアミン、３−メトキシプロピルアミンが挙げられる。上記第１級アミンは、１種のみ用いても良いし、２種以上を併用しても良い。
【００２６】
上記第２級アミンとしては、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、Ｎ−メチルエチルアミン、Ｎ−メチルプロピルアミン、Ｎ−メチルイソプロピルアミン、Ｎ−メチルブチルアミン、Ｎ−メチルイソブチルアミン、Ｎ−メチルシクロヘキシルアミン、Ｎ−エチルプロピルアミン、Ｎ−エチルイソプロピルアミン、Ｎ−エチルブチルアミン、Ｎ−エチルイソブチルアミン、Ｎ−エチルシクロヘキシルアミン、Ｎ−メチルビニルアミン、Ｎ−メチルアリルアミンなどの脂肪族第２級アミン；Ｎ−メチルエチレンジアミン、Ｎ−エチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルエチレンジアミン、Ｎ−メチルトリメチレンジアミン、Ｎ−エチルトリメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルトリメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルトリメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミンなどの脂肪族ジアミンおよびトリアミン；Ｎ−メチルベンジルアミン、Ｎ−エチルベンジルアミン、N−メチルフェニチルアミン、Ｎ−エチルフェネチルアミンなどの芳香族アミン；Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−プロピルエタノールアミン、Ｎ−イソプロピルエタノールアミン、Ｎ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−イソブチルエタノールアミンなどのモノアルカノールアミン；ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジブタノールアミンなどのジアルカノールアミン；ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、Ｎ−エチルピペラジン、モルホリン、チオモルホリンなどの環状アミン；が挙げられる。上記第２級アミンは、１種のみ用いても良いし、２種以上を併用しても良い。これらの第２級アミンのうち、ジアルカノールアミンおよびジアルキルアミンが好ましく、ジアルカノールアミンがより好ましく、中でもジエタノールアミンが特に好適である。
【００２７】
上記第３級アミンとしては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、トリブタノールアミンなどのトリアルカノールアミンが挙げられる。上記第３級アミンは、１種のみ用いても良いし、２種以上を併用しても良い。これらの第３級アミンのうち、トリアルカノールアミンが好ましく、中でもトリエタノールアミンが特に好適である。
【００２８】
上記アンモニアおよびアミン化合物の合計量は、ビニルピロリドンに対して、０．０４重量％以上であることが好ましく、０．１〜１重量％であることがより好ましい。アンモニアおよびアミン化合物の合計量が０．０４重量％未満の場合、反応速度が遅くなるおそれや、反応中のｐＨが低下しすぎてビニルピロリドンが加水分解したり着色が起こったりするおそれがある。アンモニアおよびアミン化合物の合計量が１重量％を超えると、ｐＨが高くなり、架橋などの副反応が起こるおそれがある。
【００２９】
上記遷移金属塩として銅塩を用い、さらに上記アンモニアを用いる場合、銅のアンミン錯塩が形成し得る。銅のアンミン錯塩としては、例えば、ジアンミン銅塩（［Ｃｕ（ＮＨ３）２］２ＳＯ４・Ｈ２Ｏ、［Ｃｕ（ＮＨ３）２］Ｃｌなど）、テトラアンミン銅塩（［Ｃｕ（ＮＨ３）４］ＳＯ４・Ｈ２Ｏ、［Ｃｕ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２など）が挙げられる。
【００３０】
上記重合反応においては、必要に応じて、任意の適切なその他の添加剤を用い得る。例えば、連鎖移動剤、緩衝剤などが挙げられる。
【００３１】
上記重合反応においては、上記の各仕込み成分は、任意の適切な方法で添加し得る。例えば、回分式や連続式などの方法が挙げられる。好ましい添加方法の１つの実施形態としては、例えば、反応容器に、水と銅塩を仕込み、撹拌下で、ビニルピロリドンとアンモニアと水の混合溶液（Ａ）、過酸化水素と水の混合溶液（Ｂ）を滴下する。滴下終了後、必要に応じ、アンモニアと水の混合溶液（Ｃ）や過酸化水素と水の混合溶液（Ｄ）をさらに滴下する。
【００３２】
本発明の製造方法においては、重合反応の反応溶媒として、水を必須に用いる。水以外の水性溶媒を水と併用しても良い。水以外の水性溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ジエチレングリコール等のアルコール類が挙げられる。これらは１種のみ用いても良いし、２種以上を併用しても良い。
【００３３】
本発明の製造方法においては、重合温度は、重合時の最高温度が６０〜９５℃となるように調節することが好ましい。重合時の最高温度が６０℃未満では、反応速度が遅くなり、反応時間が長くなるおそれがある。重合時の最高温度が９５℃を超えると、着色、架橋反応などの副反応が起こるおそれがある。
【００３４】
重合反応液のｐＨは、４〜１１に保持することが好ましい。ｐＨが低いと、反応速度が遅くなり、さらにビニルピロリドンが加水分解したり着色が起こったりするおそれがある。ｐＨが高いと、架橋などの副反応が起こるおそれがある。
【００３５】
重合開始から任意の適切な時間後、さらに重合開始剤（例えば、過酸化水素）を添加し、残存するビニルピロリドンを重合させることが好ましい。
【００３６】
上記のとき、重合温度を６０〜１００℃に保持することが好ましく、塩基（例えば、アンモニア、アミン化合物、苛性ソーダ、炭酸グアニジンなど）によりｐＨ４〜１１に保持することが好ましい。上記重合温度が６０℃未満では、残存するビニルピロリドンを重合させることが困難になるおそれがある。上記重合温度が１００℃を超えると、着色、架橋といった副反応が起こるおそれがある。ｐＨが低いと、反応速度が遅くなり、さらにビニルピロリドンが加水分解したり着色が起こったりするおそれがある。ｐＨが高いと、架橋などの副反応が起こるおそれがある。
【００３７】
本発明の製造方法においては、重合反応中および／または重合反応後に陽イオン交換樹脂によって処理を行う。この処理を行うことにより、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行ってポリビニルピロリドンを製造する際に、過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で重合反応を行う場合であっても、重合時や保存時におけるポリビニルピロリドンの着色を抑制しつつ、分子量が比較的低いポリビニルピロリドンを、低温・短時間で、安全に製造することができる。
【００３８】
上記重合反応中における陽イオン交換樹脂による処理は、任意の適切な方法で処理し得る。好ましくは、上記単量体成分の重合反応が行われている反応容器中へ陽イオン交換樹脂を添加する。ここで「重合反応が行われている反応容器中へ添加」とは、重合反応の開始から終了までの間に反応容器中へ添加することを意味する。具体的には、例えば、重合反応が行われている反応容器中へ陽イオン交換樹脂を添加して微細に懸濁させ、その後に濾過する形態が挙げられる。
【００３９】
上記重合反応後における陽イオン交換樹脂による処理は、任意の適切な方法で処理し得る。好ましくは、上記重合反応後に得られる反応溶液と陽イオン交換樹脂との接触である。ここで「重合反応後に得られる反応溶液」とは、重合時反応が終了して得られる反応溶液を意味する。また、「反応溶液と陽イオン交換樹脂との接触」とは、反応溶液と陽イオン交換樹脂とが接触する形態であれば、任意の適切な形態を採用し得る。例えば、反応溶液に陽イオン交換樹脂を添加する形態や、陽イオン交換樹脂を固定床としてそこに反応溶液を流す形態や、別の容器中に反応溶液と陽イオン交換樹脂をそれぞれ添加する形態などが挙げられる。
【００４０】
上記陽イオン交換樹脂としては、任意の適切な陽イオン交換樹脂を採用し得る。好ましくは、スチレン系重合体、スチレン系共重合体が挙げられる。
【００４１】
上記スチレン系重合体としては、例えば、イオン交換基を芳香環に備えたポリスチレンが挙げられる。上記イオン交換基としては、任意の適切なイオン交換基が挙げられる。例えば、スルホン酸（−ＳＯ３−Ｈ＋）やカルボン酸（−ＣＯＯ−Ｈ＋）が好ましく挙げられる。市販品としては、例えば、三菱化学社製のダイヤイオンＳＫシリーズ、ダイヤイオンＰＫシリーズ、ダイヤイオンＨＰＫシリーズなどが挙げられる。
【００４２】
上記陽イオン交換樹脂の構造は、ゲルタイプ、マクロポーラスタイプ、ポーラスタイプ、ハイポーラスタイプなど、任意の適切な構造を採用し得る。本発明においては、単位重量当たりの交換容量が大きくかつ低コストである点で、ゲルタイプが好ましい。
【００４３】
上記陽イオン交換樹脂の使用量は、本発明の効果を損なわない範囲で任意の適切な量を採用し得る。好ましくは、原料のビニルピロリドンに対して、０．１重量％以上であり、より好ましくは、１〜１００重量％である。
【００４４】
上記陽イオン交換樹脂の形状としては、任意の適切な形状を採用し得る。例えば、粒径０．０１〜５ｍｍの球状であることが好ましく、粒径０．１〜１．５ｍｍの球状であることがより好ましい。粒径が小さい陽イオン交換樹脂では、陽イオン交換樹脂とポリマー水溶液の分離が困難となる傾向があり、粒径が大きい陽イオン交換樹脂では、処理時間が長くなる場合や、陽イオン交換樹脂の使用量が増加する場合がある。
【００４５】
上記陽イオン交換樹脂による処理温度（接触温度）は、任意の適切な温度を採用し得る。好ましくは５〜１００℃であり、より好ましくは１０〜９０℃である。処理温度が低いと処理時間が長くなるおそれがあり、処理温度が高いと重合物が着色または架橋するおそれがある。
【００４６】
上記陽イオン交換樹脂による処理の時間は、任意の適切な時間を採用し得る。好ましくは１分〜２４時間であり、より好ましくは３分〜１２時間であり、さらに好ましくは５分〜２時間である。処理時間が短すぎると本発明の効果が十分に発現できないおそれがある。処理時間が長すぎると生産性が悪くなるおそれがある。
【００４７】
本発明の製造方法においては、好ましくは、得られるポリビニルピロリドンのフィケンチャー法によるＫ値が７０以下である。Ｋ値は、より好ましくは１０〜６０、さらに好ましくは１０〜４０、特に好ましくは１０〜３０である。
【００４８】
フィケンチャー法によるＫ値は、以下の測定方法によって求めることができる。Ｋ値が２０未満である場合には５％（ｇ／１００ｍｌ）溶液の粘度を測定し、Ｋ値が２０以上の場合は１％（ｇ／１００ｍｌ）溶液の粘度を測定する。試料濃度は乾燥物換算する。Ｋ値が２０以上の場合、試料は１．０ｇを精密に計りとり、１００ｍｌのメスフラスコに入れ、室温で蒸留水を加え、振とうしながら完全に溶かして蒸留水を加えて正確に１００ｍｌとする。この試料溶液を恒温槽（２５±０．２℃）で３０分放置後、ウベローデ型粘度計を用いて測定する。溶液が２つの印線の間を流れる時間を測定する。数回測定し、平均値をとる。相対粘度を測定するために、蒸留水についても同様に測定する。２つの得られた流動時間をハーゲンバッハ−キュッテ（Ｈａｇｅｎｂａｃｈ−Ｃｏｕｅｔｔｅ）の補正に基づいて補正する。
【００４９】
【数１】
【００５０】
上記式中、Ｚは濃度Ｃの溶液の相対粘度（ηｒｅｌ）、Ｃは濃度（％：ｇ／１００ｍｌ）である。
【００５１】
相対粘度ηｒｅｌは次式により得られる。
ηｒｅｌ＝（溶液の流動時間）÷（水の流動時間）
【００５２】
本発明の製造方法によって得られるビニルピロリドン重合体は、溶液状態であるが、一般的な方法、たとえば、噴霧乾燥、凍結乾燥、流動床乾燥、ドラム乾燥、ベルト式乾燥などにより、粉末に移行させることができる。
【００５３】
本発明の製造方法によって得られるビニルピロリドン重合体は、任意の適切な用途に用いることができる。その用途の一例を挙げれば、各種無機物や有機物の分散剤、凝集剤、増粘剤、粘着剤、接着剤、表面コーティング剤、架橋性組成物等であり、より具体的には、泥土分散剤、セメント材料分散剤、セメント材料用増粘剤、洗剤用ビルダー、洗剤用色移り防止剤、重金属補足剤、金属表面処理剤、染色助剤、染料定着剤、泡安定剤、乳化安定剤、インク染料分散剤、水性インク安定剤、塗料用顔料分散剤、塗料用シックナー、感圧接着剤、紙用接着剤、スティック糊、医療用接着剤、貼付剤用粘着剤、化粧パック用粘着剤、樹脂用フィラー分散剤、記録紙用コーティング剤、インクジェット紙用表面処理剤、感光性樹脂用分散剤、帯電防止剤、保湿剤、吸水性樹脂用原料、肥料用バインダー、高分子架橋剤、樹脂相溶化剤、写真薬添加剤、化粧用調剤添加剤、整髪料助剤、ヘアスプレー添加剤、サンスクリーン組成物用添加剤、あるいは、種々の工業用途（例えば、中空糸膜の製造）に用いられる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。なお、特に明記しない限り、実施例における部および％は重量基準である。
【００５５】
＜固形分＞
重合により得られたポリマー水溶液約５ｇを精秤し、１５０℃で１時間乾燥させ、蒸発残分を固形分とした。
【００５６】
＜Ｋ値＞
フィケンチャー法により測定した。
【００５７】
＜色相（５％ＡＰＨＡ）＞
ＪＩＳ Ｋ３３３１に従い、固形分５重量％に調整したポリマー水溶液のＡＰＨＡを測定した。
【００５８】
＜アンモニア含有量＞
ポリビニルピロリドン水溶液中のアンモニア含有量を、イオンクロマトグラフ（日本ダイオネクス株式会社製、「イオンクロマトグラフシステムＩＣＳ２０００」、塩基性物質測定用カラム：ＩｏｎｐａｃＣＳ１７、溶離液：メタンスルホン酸、流量：１．４ｍＬ／ｍｉｎ）を用いて定量し、別途算出した水溶液中のポリビニルピロリドンの全量に対する重量ｐｐｍとしてアンモニア含有量を算出した。
【００５９】
〔実施例１〕
反応装置に、０．０２５％硫酸銅（ＩＩ）・５水和物水溶液０．６重量部と水１２００重量部を仕込み、８０℃まで昇温した。８０℃を維持しながら、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン６００重量部と２５％アンモニア水４．８重量部と水７９．８重量部を混合したもの、および、３５％過酸化水素水６８．３重量部を、それぞれ１８０分かけて滴下した。
反応開始３時間後に、２５％アンモニア水１．２重量部を添加した。さらに反応開始３時間後から１時間間隔で、３５％過酸化水素水６重量部を均等に分割添加した。
反応開始から９時間後、得られたポリビニルピロリドン水溶液の物性を測定したところ、固形分が２９．８重量％、Ｋ値が１４．５、色相（５％ＡＰＨＡ）が３０であった。
ガラス製カラム（カラム直径７ｃｍ）に、強酸性陽イオン交換樹脂（三菱化学社製、ダイヤイオンＳＫ１ＢＨ）を高さが６ｃｍになるまで充填し、上記の得られたポリビニルピロリドン水溶液を１０回濾過した。
得られたポリビニルピロリドン水溶液中のアンモニア含有量を測定したところ、ポリビニルピロリドンに対して２ｐｐｍであった。また、得られたポリビニルピロリドン水溶液を８０℃で２４時間静置した後の色相（５％ＡＰＨＡ）が３０であった。
【００６０】
〔実施例２〕
反応装置に、０．０２５％硫酸銅（ＩＩ）・５水和物水溶液１．８重量部と水１１６２重量部を仕込み、８０℃まで昇温した。８０℃を維持しながら、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン６００重量部と２５％アンモニア水４．８重量部と水７９．８重量部を混合したもの、および、３５％過酸化水素水７９．８重量部を、それぞれ１８０分かけて滴下した。
反応開始３時間後に、２５％アンモニア水１２重量部と水３４．８重量部を混合したものを１８０分かけて滴下した。さらに反応開始５時間後、３５％過酸化水素水１０．８重量部と水１２．６重量部を混合したものを６０分かけて滴下した。
反応開始から７時間後、強酸性陽イオン交換樹脂（三菱化学社製、ダイヤイオンＳＫ１ＢＨ）を１００重量部添加し、６０分撹拌し、ポリビニルピロリドン水溶液を得た。
得られたポリビニルピロリドン水溶液の物性を測定したところ、固形分が２９．５重量％、Ｋ値が１４．２、色相（５％ＡＰＨＡ）が３０、アンモニア含有量がポリビニルピロリドンに対して１６９ｐｐｍであった。また、得られたポリビニルピロリドン水溶液を８０℃で２４時間静置した後の色相（５％ＡＰＨＡ）が５０であった。
【００６１】
〔比較例１〕
反応装置に、０．０２５％硫酸銅（ＩＩ）・５水和物水溶液０．６重量部と水１２００重量部を仕込み、８０℃まで昇温した。８０℃を維持しながら、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン６００重量部と２５％アンモニア水４．８重量部と水７９．８重量部を混合したもの、および、３５％過酸化水素水６８．３重量部を、それぞれ１８０分かけて滴下した。
反応開始３時間後に、２５％アンモニア水１．２重量部を添加した。さらに反応開始３時間後から１時間間隔で、３５％過酸化水素水６重量部を均等に分割添加した。
反応開始から９時間後、得られたポリビニルピロリドン水溶液の物性を測定したところ、固形分が２９．８重量％、Ｋ値が１４．５、色相（５％ＡＰＨＡ）が３０、アンモニア含有量がポリビニルピロリドンに対して２４６８ｐｐｍであった。
得られたポリビニルピロリドン水溶液を８０℃で２４時間静置した後の色相（５％ＡＰＨＡ）が１６０であった。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の製造方法によって得られるビニルピロリドン重合体は、例えば、化粧品、医農薬中間体、食品添加物、感光性電子材料、粘着付与剤などの用途や、種々の特殊工業用途に用いることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法であって、該重合反応中および／または該重合反応後に陽イオン交換樹脂によって処理を行う、ポリビニルピロリドンの製造方法。
【請求項２】
前記重合反応中における陽イオン交換樹脂による処理が、前記単量体成分の重合反応が行われている反応容器中への該陽イオン交換樹脂の添加である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記重合反応後における陽イオン交換樹脂による処理が、前記重合反応後に得られる反応溶液と該陽イオン交換樹脂との接触である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
得られるポリビニルピロリドンのフィケンチャー法によるＫ値が７０以下である、請求項１から３までのいずれかに記載の製造方法。
【請求項１】
過酸化水素、金属触媒、アンモニアおよび／またはアミン化合物の存在下で、ビニルピロリドンを含む単量体成分の重合反応を行い、ポリビニルピロリドンを製造する方法であって、該重合反応中および／または該重合反応後に陽イオン交換樹脂によって処理を行う、ポリビニルピロリドンの製造方法。
【請求項２】
前記重合反応中における陽イオン交換樹脂による処理が、前記単量体成分の重合反応が行われている反応容器中への該陽イオン交換樹脂の添加である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記重合反応後における陽イオン交換樹脂による処理が、前記重合反応後に得られる反応溶液と該陽イオン交換樹脂との接触である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
得られるポリビニルピロリドンのフィケンチャー法によるＫ値が７０以下である、請求項１から３までのいずれかに記載の製造方法。
【公開番号】特開２００８−２５５１４７（Ｐ２００８−２５５１４７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９６０４７（Ｐ２００７−９６０４７）
【出願日】平成１９年４月２日（２００７．４．２）
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２日（２００７．４．２）
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【Ｆターム（参考）】
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