説明

主にホルムアミドから構成されるポリマーの製造方法

本発明は、(a)N−ビニルホルムアミド49.9〜99.9質量%、
(b)1種または複数種のラジカル重合可能なモノマー0〜50質量%、
(c)N−ビニルピロリドン、N−ビニル−N−メチルアセタミド、N−ビニル−カプロラクタムおよびN−ビニルピペリドンから形成される群からの少なくとも1種のモノマー0.1〜5質量%をラジカル重合することによる、低いビニルホルムアミド残モノマー含量を有する、主にビニルホルムアミドから構成されるポリマーの製造方法に関し、この方法は、なおも未重合モノマー(a)の割合が<5質量%である時点ではじめてモノマー(c)を重合に添加することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、主にホルムアミドから構成されるポリマーの製造方法ならびにこの方法を用いて製造されたポリマーの使用に関する。
【0002】
WO 99/25745では、相当するポリマー中のN−ビニルホルムアミドモノマー含量を減少させるための方法に関し、その際、ポリマーに、酸化剤、還元剤、グリニャール試薬、シアン化アルカリおよびアンモニア誘導体から成る群からのいわゆる捕捉剤(スカベンジャー)を加水分解する前に添加する。
【0003】
EP 870782 A2では、還元した残りのモノマー割合を有するポリマーが記載されており、この場合、これらは、洗剤/希釈剤、たとえば酢酸エチルおよびアセトンと開始剤との特定の組み合わせによって得られる。
【0004】
EP 1031585では、低い残りのモノマー含量を有するビニルホルムアミドから成るコポリマーが記載されており、この場合、このコポリマーは、重合開始と終了との間に2〜5単位のpH値の減少下での方法によって得られる。WO 2001002450では、コモノマーとしてのビニルホルムアミドの使用によるポリマーの製造が記載されている。引き続いてのポリマーの過酸化水素での処理によって、残モノマー含量は減少する。
【0005】
DE 19836992では、ポリマーの酸または塩基での処理によって、N−ビニルホルムアミド単位を有するポリマーから、ホルムアミドを減少させるための方法が記載されている。
【0006】
したがって、本発明の課題は、主にビニルホルミアミドから構成されるポリマーのラジカル重合のための方法を提供することであって、この場合、このポリマーは、公知方法にしたがって製造されたポリマーと比較して顕著に少ないビニルホルムアミド残モノマー含量で生じる。
【0007】
低いビニルホルムアミド残モノマー含量を有する、主にビニルホルムアミドから構成されたポリマーの製造方法は、
(a)N−ビニルホルムアミド49.9〜99.9質量%、
(b)1種または複数種のラジカル重合に適したモノマー0〜50質量%
(c)N−ビニルピロリドン、N−ビニル−N−メチルアセトアミド、N−ビニル−カプロラクタムおよびN−ビニルピペリドンから成る群からの少なくとも1種のモノマー0.1〜5質量%を、ラジカル重合することによって見いだされ、その際、モノマー(c)は、なおも未重合のモノマー(a)の割合が<5質量%である場合にはじめて重合に添加される。
【0008】
新規方法は、49.9〜99.9質量%、好ましくは60〜98質量%、特に好ましくは75〜95質量%、さらに好ましくは80〜90質量%のN−ビニルホルムアミドのポリマーの製造に適している。以下、ビニルホルムアミドは、別記にない限りにおいて、N−ビニルホルムアミドまたは略語VFAと同義である。
【0009】
適したモノマー(b)は、式(I)
【0010】
【化1】

[式中、R〜Rは水素、C〜C−アルキルまたはフェニルである]のN−ビニルイミダゾール誘導体である。
【0011】
式(II)
【0012】
【化2】

[式中、RはC〜C24−アルキルである]のジアルキルアミンも、さらに適している。
【0013】
一般式(III)
【0014】
【化3】

[式中、R、Rは互いに独立して水素またはメチル基を示し、Rは1〜24個の炭素原子を有するアルキレン基であり、場合によってはアルキル基によって置換されており、かつR、Rは、C〜C24−アルキル基であり、Zが窒素原子である場合にはx=1であるか、あるいは、酸素原子である場合には、x=0である]のN,N−ジアルキルアミノアルキルアクリレートおよび−メタクリレートおよびのN,N−ジアルキルアミノアルキルアクリルアミドおよび−メタクリルアミドが適している。
一般式(I)の化合物の例は、以下第1表に挙げる:
【0015】
【表1】

【0016】
一般式(I)の他の使用可能なモノマーは、第1表に示すメチル置換−1−ビニルイミダゾールの、エチル−、プロピル−またはブチル−類似体である。
【0017】
一般式(II)の化合物のための例は、ジアルキルアミンであり、その際、Rはメチル、エチル、イソ−またはn−プロピル、イソ−、n−またはtert.−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニルまたはデシルである。長鎖基Rのための例はウンデシル、ドデシル、トリデシル、ペンタデシル、オクタデシルおよびエイコシルである。
【0018】
一般式(III)の化合物の例は、
N,N−ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、
N,N−ジエチルアミノメチル(メタ)アクリレート、
N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、
N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、
N,N−ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート、
N,N−ジエチルアミノブチル(メタ)アクリレート、
N,N−ジメチルアミノヘキシル(メタ)アクリレート、
N,N−ジメチルアミノオクチル(メタ)アクリレート、
N,N−ジメチルアミノドデシル(メタ)アクリレート、
N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミド、
N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]アクリルアミド、
N−[3−(ジメチルアミノ)ブチル]メタクリルアミド、
N−[8−(ジメチルアミノ)オクチル]メタクリルアミド、
N−[12−(ジメチルアミノ)ドデシル]メタクリルアミド、
N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミド、
N−[3−(ジエチルアミノ)プロピル]アクリルアミドである。
【0019】
モノマー(b)のための好ましい例は、3−メチル−1−ビニルイミダゾリウムクロリドおよび−メトスルフェート、ジメチルジアリルアンモニウムクロリドならびにN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートおよびN−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミドであり、この場合、これらはメチルクロリド、ジメチルスルフェートまたはジエチルスルフェートによって四級化されていてもよい。
【0020】
モノマー(b)は、モノマーとして四級化された形で使用することができるか、あるいは、四級化されていない形で重合することができ、その際、後者の場合のポリマーは、四級化またはプロトン化されている。
【0021】
一般式(I)〜(III)の化合物を四級化するために、たとえば1〜24個の炭素原子をアルキル基中に有するアルキルハロゲン化物、たとえば塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、塩化エチル、臭化エチル、塩化プロピル、塩化ヘキシル、塩化ドデシル、ラウリルクロリドおよびベンジルハロゲン化物、特に塩化ベンジルおよび臭化ベンジルが適している。他の適した四級化剤はジアルキルスルフェート、特にジメチルスルフェートまたはジエチルスルフェートである。一般式(I)〜(II)の塩基性モノマーの四級化は、さらに、アルキレンオキシド、たとえばエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドと一緒に、酸の存在下で実施することができる。
【0022】
モノマーまたはポリマーの、前記四級化剤を用いての四級化は、さらに一般に公知の方法によって実施することができる。
【0023】
好ましい四級化剤は:塩化メチル、ジメチルスルフェートまたはジエチルスルフェートである。
【0024】
ポリマーの四級化は、全部またはさらに部分的にのみ実施することができる。ポリマー中の四級化モノマー(a)の割合は、さらなる範囲に亘って可変であってもよく、かつたとえば、約20〜100モル%で存在していてもよい。
【0025】
プロトン化のために、たとえば無機酸、たとえばHCl、HSOおよびHPOならびにモノカルボン酸、たとえば蟻酸および酢酸、ジカルボン酸および多官能性カルボン酸、たとえばシュウ酸およびクエン酸、ならびに、すべての他のプロトン供与化合物および相当するビニルイミダゾールまたはジアリルアミンをその場でプロトン化する物質が適している。特に、水溶性の酸はプロトン化のために適している。
【0026】
プロトン化とは、ポリマーのプロトン化可能な基の少なくとも一部、好ましくは20〜100モル%がプロトン化され、したがって、ポリマーのカチオン負荷が生じることであると理解される。
【0027】
モノマー(b)として、(メタ)アクリル酸のC〜C40−アルキルエステルが適しており、その際、エステルは、線状、分枝または炭素環式アルコールから誘導されたエステル、たとえばメチル(メタ)−アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、tert.−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレートまたはアルコキシル化脂肪族アルコール、たとえばC〜C40−脂肪族アルコールからのエステル、この場合、これは、エチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはブチレンオキシドと反応させたものであって、特にC10〜C18−脂肪族アルコールからのエステル、この場合、これは、3〜150のエチレンオキシドと反応させたものである。さらに線状、分枝または炭素環式アルキル基を有するN−アルキル−置換されたアクリルアミドと、たとえばN−tert.−ブチルアクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N−オクチルアクリルアミド、N−tert−オクチルアクリルアミドである。
【0028】
さらに、スチレン、C〜C40−カルボン酸のビニルエステルおよびアリルエステルが適しており、この場合、これらは、線状、分枝または炭素環式であってもよく、たとえばビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルネオノナノエート、ビニルネオウンデカン酸、t−ブチル安息香酸ビニルエステル、アルキルビニルエーテル、たとえばメチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテルである。
【0029】
アクリルアミド、たとえば線状、分枝または炭素環式アルキル基を有するN−tert.−ブチルアクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N−オクチルアクリルアミド、N−tert.−オクチルアクリルアミドおよびN−アルキル−置換アクリルアミドであり、その際、アルキル基は、Rに関して前記の意味を有するものであってもよい。
【0030】
モノマー(b)として、(メタ)アクリル酸の特にC〜C24、特に好ましくはC〜C10−アルキルエステル、たとえばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、tert.−ブチル(メタ)−アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレートおよびアクリルアミド、たとえばN−tert.−ブチルアクリルアミドまたはN−tert.−オクチルアクリルアミドが適している。
【0031】
特に良好に適したモノマー(b)は、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N−ビニルオキサゾリドン、N−ビニルトリアゾール、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、たとえばヒドロキシエチル(メタ)アクリレートおよびヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートまたは分子中に1〜50個のエチレングリコール単位を有するアルキルエチレングリコール(メタ)アクリレートである。
【0032】
さらに、一般式(I)のN−ビニルイミダゾールが適しており、その際、R〜Rは水素、C〜C−アルキルまたはフェニルを示し、一般式(II)のジアリルアミン、ならびに一般式(III)のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートおよびジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、たとえばジメチルアミノエチルメタアクリレートまたはジメチルアミノプロピルメタクリルアミドである。
【0033】
さらに、不飽和カルボン酸および不飽和酸無水物、たとえばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸またはこれらの相当する無水物ならびに不飽和スルホン酸、たとえばアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、ならびに不飽和酸の塩、たとえばアルカリ塩またはアンモニウム塩が適している。
【0034】
モノマー(b)は、本発明による方法において、50質量%まで、好ましくは30質量%まで、特に好ましくは25質量%までの量で使用する。
【0035】
しかしながら方法は、ポリマーの製造のために、さらにビニルホルムアミドおよびモノマー(c)以外に、他のモノマー単位を共重合の形で有するものではないことが適している。
【0036】
モノマー(c)として、本発明による方法のために、N−ビニルピロリドン、N−ビニル−N−メチルアセトアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルピペリドンから成る群からの1個または複数個のモノマー0.1〜5質量%、好ましくは0.3〜4質量%、特に好ましくは1〜3質量%が適している。
【0037】
モノマー(c)として特にN−ビニルピロリドンが適している。
【0038】
ポリマーの製造は、さらにラジカル開始重合の公知の方法によって、たとえば溶液重合、乳化重合、懸濁重合、沈澱重合、逆懸濁重合または逆乳化重合によって実施することができ、これに関して、使用可能な方法が制限されることはない。
【0039】
本発明による方法のための好ましい重合方法は、溶液重合または水中水型重合(WW−重合)である。
【0040】
本発明による方法は、有利には、モノマー(a)および好ましい場合には(b)をラジカル開始剤と一緒に、たとえばバッチ法または供給法によって重合することによって実施される。重合の終りに向かって、たとえば5質量%未満、好ましくは3質量%未満、特に好ましくは1質量%未満のモノマー(a)がなおも重合反応中に存在する時点で、1個または複数個のモノマー(c)を添加する。質量%は、ポリマーの全質量に基づく。
【0041】
複数個のモノマー(c)を添加する場合には、これらは、単独でか、あるいは、予め混合して重合反応中に添加することができる。
【0042】
本発明の好ましい実施態様において、反応バッチにさらに他の使用物質を添加することはない。しかしながら本発明はさらに、反応バッチに他の使用物質、たとえば調整剤、乳化剤、保護コロイドおよび/または塩を添加する方法を包含する。ラジカル重合のための開始剤として、これに関して通常の水溶性および水不溶性のペルオキソ−および/またはアゾ−化合物、たとえばアルカリ−またはアンモニウムペルオキシドスルフェート、ジベンゾイルペルオキシド、tert.−ブチルペルピバレート、tert.−ブチル−ペル−2−エチルヘキサノエート、ジ−tert.−ブチルペルオキシド、tert.−ブチルヒドロペルオキシド、アゾ−ビス−イソブチロニトリル、アゾ−ビス−(2−アミジノプロパン)ジヒドロクロリドまたは2,2−アゾ−ビス−(2−エチルブチロニトリル)である。さらに開始剤混合物又はレドックス開始剤系、例えばアスコルビン酸/硫酸鉄(II)/ナトリウムペルオキシジスルフェート、tert.−ブチルヒドロペルオキシド/ナトリウムジスルフィット、tert.−ブチルヒドロペルオキシド/ナトリウムヒドロキシメタンスルフィネートが適している。開始剤は、通常の量、たとえば重合すべきモノマーの量に対してたとえば0.05〜5質量%で、使用することができる。
【0043】
ポリマーの分子量およびK値は、公知方法で、重合条件の選択によって、たとえば重合期間、重合温度または開始剤濃度の選択によって、および架橋剤および調整剤の含量によって、広範囲に変化する。
【0044】
反応は、1個または複数個の調整剤(e)の存在で行なうことができる。調製剤(重合調整剤)として、高い伝達係数を有する化合物が挙げられる。調整剤は、連鎖移動反応を促進し、それによって生じるポリマーの重合度合いの減少に作用するが、この場合、総反応速度に影響するものではない。
【0045】
配合において、一、二または多官能性調整剤は、分子中の官能基の数を選択することにより異なり、この場合、1個または複数個の連鎖移動反応を導くことができる。 適した調整剤は、たとえばK.C. Berger および G Brandrup in J. Brandrup,E.H. Immergut, Polymer Handbook 3. Aufl., John Wiley & Sons, NewYork, 1989, S. H/81-11/141に詳細に記載されている。
【0046】
調整剤として、たとえばアルデヒド、たとえばホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオン酸アルデヒド、n−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒドが適している。
さらに、調整剤として使用することができるのは、蟻酸、その酸またはエステル、2,5−ジフェニル−ヘキセン、アンモニウムホルミエート、ヒドロキシアンモニウムスルフェートおよびヒドロキシアンモニウムホスフェートである。
【0047】
他の適した調整剤は、ハロゲン化合物、たとえばアルキルハロゲン化物、たとえばテトラクロロメタン、クロロホルム、ブロモトリクロロメタン、ブロモホルム、アリルブロミドおよびベンジル化合物、たとえば塩化ベンジルまたは臭化ベンジルである。
【0048】
他の適した調製剤はアリル化合物、たとえばアリルアルコール、官能性アリルエーテル、たとえばアリルエトキシレート、アルキルアリルエーテルまたはグリセリンモノアリルエーテルである。
【0049】
好ましくは、調整剤として、硫黄を結合した形で含有する化合物を使用する。
【0050】
これらの種類の化合物は、たとえば無機亜硫酸水素塩、二亜硫酸塩およびジチオニットまたは有機スルフィド、ジスルフィット、ポリスルフィット、スルホキシド、スルホンである。以下の調整剤は、たとえばジ−n−ブチルスルフィド、ジ−n−オクチルスルフィド、ジフェニル−スルフィド、チオジグリコール、エチルチオエタノール、ジイソプロピルジスルフィド、ジ−n−ブチルジスルフィド、ジ−n−ヘキシルジスルフィド、ジアセチルジスルフィド、ジエタノールスルフィド、ジ−t−ブチルトリスルフィド、ジメチルスルホキシド、ジアルキルスルフィド、ジアルキルジスルフィドおよび/またはジアリールスルフィドである。
【0051】
特に好ましくは、硫黄を結合した形で含有する有機化合物である。
【0052】
好ましくは重合調整剤として使用される化合物は、チオール(化合物、これは硫黄をSH−基の形で含有するものであって、さらにメルカプタンを示すものである)である。好ましくは、調整剤として一、二および多官能性メルカプタン、メルカプトアルコールおよび/またはメルカプトカルボン酸である。
【0053】
これらの化合物のための例は、アリルチオグリコレート、エチルチオグリコレート、システイン、2−メルカプトエタノール、1,3−メルカプトプロパノール、3−メルカプトプロパン−1,2−ジオール、1,4−メルカプロブタノール、メルカプト酢酸、3−メルカプトプロピオン酸、メルカプトコハク酸、チオグリセリン、チオ酢酸、チオ尿素およびアルキルメルカプタン、たとえばn−ブチルメルカプタン、n−ヘキシルメルカプタンまたはn−ドデシルメルカプタンである。
【0054】
特に好ましいチオールはシステイン、2−メルカプトエタノール、1,3−メルカプトプロパノール、3−メルカプトプロパン−1,2−ジオール、チオグリセリン、チオ尿素である。
【0055】
2個の硫黄を結合された形で含有する二官能性調整剤の例は、二官能性チオール、たとえばジメルカプトプロパンスルホン酸(ナトリウム塩)、ジメルカプトコハク酸、ジメルカプト−1−プロパノール、ジメルカプトエタン、ジメルカプトプロパン、ジメルカプトブタン、ジメルカプトペンタン、ジメルカプトヘキサン、エチレングリコール−ビス−チオグリコレートおよびブタンジオール−ビス−チオグリコレートである。
【0056】
多官能性調整剤の例は、2個以上の硫黄を結合された形で含有する化合物である。これに関する例は、三官能性および/または四官能性メルカプタンである。
【0057】
好ましい三官能性調整剤の例は、三官能性メルカプタン、たとえば、三官能性メルカプタン、たとえばトリメチロールプロパントリス(2−メルカプタンエタネート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(4−メルカプトブタネート)、トリメチロールプロパントリス(5−メルカプトペンタネート)、トリメチロールプロパントリス(6−メルカプトヘキサネート)、トリメチロールプロパントリス(2−メルカプトアセテート)、
グリセリルチオグリコレート、グリセリルチオプロピオネート、グリセリルチオエチレート、グリセリルチオブタネート、1,1,1−プロパントリルトリス−(メルカプトアセテート)、1,1,1−プロパントリルトリス−(メルカプトエタネート)、1,1,1−プロパントリル−トリス(メルカプトプロピオネート)、1,1,1−プロパントリルトリス−(メルカプトブタネート)、2−ヒドロキシメチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールトリス−(メルカプトアセテート)、2−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−プロパンジオールトリス(メルカプトエタネート)、2−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、トリス−(メルカプトプロピオネート)、2−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−プロパンジオールトリス−(メルカプトブタノエート)である。
【0058】
特に好ましい三官能性調整剤は、グリセリル−チオグリコレート、トリメチロールプロパントリス(2−メルカプロトアセテート)、2−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−プロパンジオールトリス−(メルカプトアセテート)である。
【0059】
好ましい三官能性メルカプタンは、ペンタエリトリットテトラキス(2−メルカプトアセテート)、ペンタエリトリットテトラキス(2−メルカプトエタネート)、ペンタエリトリットテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリトリットテトラキス−(4−メルカプロブタネート)、ペンタエリトリットテトラキス(5−メルカプトペンタネート)、ペンタエリトリットテトラキス(6−メルカプトヘキサネート)である。
【0060】
他の多官能性調整剤として、式(IVa)の化合物を反応させることによって生じるSi−化合物が適しており、さらに、多官能性調整剤として、式(IVb)のSi化合物が適している。
【0061】
式(IVa)および(IVb)
【0062】
【化4】

[式中、nは0〜2の値であり、RはC〜C16−アルキル基またはフェニル基を意味し、RはC〜C18−アルキル基、この場合、シクロヘキシル基またはフェニル基を示し、
Zは、C〜C18−アルキル基、C〜C18−アルキレン基またはC〜C18−アルキニル基を示し、その際、炭素原子は、隣接しない酸素原子またはハロゲン原子によって置換されていてもよいか、あるいは、基
【0063】
【化5】

(式中、RはC〜C12−アルキル基を意味し、かつRはC〜C18−アルキル基を示す)の1個であってもよい]である。
【0064】
すべての前記調整剤は、単独または互いの組み合わせで使用することができる。
【0065】
さらに、反応バッチに架橋剤、たとえば少なくとも2個のエチレン系不飽和の、非共役二重結合を分子中に有する化合物を添加することができる。
【0066】
適した架橋剤は、たとえば少なくとも二価のアルコールのアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アリルエーテルまたはビニルエーテルである。これに関して、基礎となるアルコールのOH基は、完全にまたは部分的にエーテル化またはエステル化されていてもよく、しかしながら架橋剤は、少なくとも2個のエチレン系不飽和基を含有している。
【0067】
基礎となるアルコールの例は、二価のアルコール、たとえば1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ブト−2−エン−1,4−ジオール、1,2−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオール、1,2−ドデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチルペンタン−1,5−ジオール、2,5−ジメチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ヒドロキシピバリン酸−ネオペンチルグリコールモノエステル、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス[4−(2−ヒドロキシプロピル)フェニル]プロパン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、3−チオ−ペンタン−1,5−ジオールならびにポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリテトラヒドロフランであり、その際、分子量は、それぞれ200〜10000である。エチレンオキシドまたはプロピレンオキシドのホモポリマーの他に、さらにエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドからのブロックポリマーまたはエチレンオキシドおよびプロピレンオキシド基から構成されるコポリマーを含有するものを使用してもよい。2個以上のOH基を有する基礎となるアルコールの例は、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリトリット、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、トリエトキシシアヌル酸、ソルビタン、糖、たとえばサッカロース、グルコース、マンノースである。多価アルコールをさらにエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドと一緒に反応させることによって、相当するエトキシレートまたはプロポキシレートとして使用することができるのは自明である。多価アルコールは、さらに最初にエピクロロヒドリンと反応させることによって、相当するグリシジルエーテルに変換することができる。
【0068】
他の適した架橋剤は、ビニルエステルまたは不飽和アルコールとエチレン系不飽和C〜C−カルボン酸、たとえばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸またはフマル酸とのエステルである。このようなアルコールの例は、アリルアルコール、1−ブテン−3−オール、5−ヘキセン−1−オール、1−オクテン−3−オール、9−デセン−1−オール、ジクロロペンテニルアルコール、10−ウンデセン−1−オール、ケイ皮アルコール、シトロネロール、クロチルアルコールまたはcis−9−オクタデセン−1−オールである。さらに一価の不飽和アルコールを多価カルボン酸、たとえばマロン酸、酒石酸、トリメリット酸、フタル酸、テレフタル酸、クエン酸またはコハク酸でエステル化することができる。
【0069】
他の適した架橋剤は、不飽和カルボン酸と前記多価アルコールとのエステルであり、たとえばオレイン酸、クロトン酸、ケイ皮酸または10−ウンデセン酸とのエステルである。
【0070】
架橋剤として適しているのは、さらに直鎖または分枝の、線状または環式の、脂肪族または芳香族炭化水素であり、この場合、これらは、少なくとも2つの二重結合を有していてもよく、この場合、脂肪族炭化水素の場合には、非共役であってもよく、たとえばビニルベンゼン、ビニルトルエン、1,7−オクタジエン、1,9−デカジエン、4−ビニル−1−シクロヘキサン、トリビニルシクロヘキサンまたはポリブタジエンであり、その際、分子量は200〜20000である。
【0071】
架橋剤としては、さらに少なくとも2価のアミンからのアクリル酸アミド、メタクリル酸アミドおよびN−アリルアミンが適している。このようなアミンは、たとえば1,2−ジアミノメタン、1,2−ジアミノエタン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,12−ドデカンジアミン、ピペラジン、ジエチレントリアミンまたはイソホロンジアミンである。同様に適しているのは、アリルアミンと不飽和カルボン酸、すなわち、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、または少なくとも2価のカルボン酸からとのアミドであり、この場合、これらは前記に記載されている。
【0072】
さらに、トリアリルアミンおよびトリアルキルモノアルキルアンモニウム塩、たとえばトリアリルメチルアンモニウムクロリドまたは−メチルスルフェートが、架橋剤として適している。
【0073】
適しているのは、さらに尿素誘導体のN−ビニル化合物であり、この場合、これらは少なくとも2価のアミド、シアヌレートまたはウレタン、たとえば尿素、エチレン尿素、プロピレン尿素または酒石酸ジアミド、たとえばN,N’−ジビニルエチレン尿素またはN,N’−ジビニルプロピレン尿素である。
【0074】
さらに適している架橋剤はジビニルジオキサン、テトラアリルシランまたはテトラビニルシランである。
【0075】
さらに前記化合物の混合物を使用できることは自明である。好ましくは、モノマー混合物中に溶解する架橋剤を使用する。
【0076】
好適な保護コロイドは、例えばホウベン−ヴェイル(Houben-Weyl)の有機化学の手法XIV/1巻、高分子材料、ゲオルグティエメ出版、シュツットガルト、1961年、411〜420頁(Methoden der organischen Chemie, band XIV/1, Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, Seiten 411 bis 420)に詳細に記載されている。
【0077】
乳化剤としてアニオン、カチオンならびにノニオン乳化剤が挙げられてもよい。好ましくは、一緒に使用する界面活性物質として乳化剤のみを使用することができ、その際、これらの分子量は、保護コロイドとは異なり、通常は2000g/モルを下回って存在する。
【0078】
界面活性剤物質の混合物を使用する場合に、個々の成分が互いに相溶性でなければならならないことは自明であり、これが疑わしい場合には一方で予備試験に基づいて検査することができる。好ましくは、アニオンおよびノニオン乳化剤を、界面活性物質として使用する。一般に一緒に使用される乳化剤は、たとえばエトキシル化脂肪族アルコール(EO度3〜5、アルキル基C〜C36)、エトキシル化モノ−、ジ−およびトリ−アルキルフェノール(EO−度3〜50、アルキル基C〜C)、スルホコハク酸のジアルキルエステルのアルカリ金属塩ならびにアルキルスルフェート(アルキル基C〜C12)のアルカリ−およびアンモニウム塩、エトキシル化アルコール(EO−度4〜30、アルキル基C12〜C18)、エトキシル化アルキルフェノール(EO−度:3〜50、アルキル基:C〜C)、アルキルスルホン酸(アルキル基C12〜C18)およびアルキルアリールスルホン酸(アルキル基:C〜C18)である。
【0079】
好適な乳化剤は、例えばホウベン−ヴェイル(Houben-Weyl)の有機化学の手法XIV/1巻、高分子材料、ゲオルグティエメ出版、シュツットガルト、1961年、192〜208頁(Methoden der organischen Chemie, band XIV/1, Makromolekulare Stoffe, Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart 1961, Seiten 192 bis 208)に見出される。
【0080】
乳化剤の商品名は、たとえばDowfax(R)2 A1, Emulan(R) NP 50, Dextrol(R)OC 50. Emulgator 825, Emulgator 825 S, Emulan(R) OG, Texapon(R) NSO, Nekanil(R) 904 S, Lumiten(R) l-RA Lumiten E 3065 等である。
【0081】
界面活性物質は、通常は、重合すべきすべてのモノマーに対して0.1〜10質量%の量で使用する。
【0082】
本発明による方法の好ましい実施態様において、重合に引き続いて酸加水分解工程をおこなう。さらに、ポリマーは適した酸を用いてpH値4〜6、好ましくは4.5〜5.5に調整する。
【0083】
酸加水分解工程のための適した酸は、無機酸、たとえば硫酸または塩酸ならびに有機酸、たとえば蟻酸、乳酸、酢酸である。
【0084】
酸加水分解は、好ましくは40〜150℃、さらに好ましくは50〜120℃、特に好ましくは60〜90℃の温度で実施する。温度に応じて、酸加水分解のために1時間〜24時間が必要とされる。
【0085】
引き続いて、ポリマーを中和し、かつ単離する。
【0086】
主にビニルホルムアミドから構成されるポリマーは、さらに引き続いてのアルカリ加水分解(アミド分解)によって、相当するアミン単位を有するポリマーに変換することができる。特に、特定の適用に関して、カチオンまたはカチオン化可能なポリマーが好ましい場合には、ホルムアミド単位のすべてまたは一部をアミンに加水分解する、完全または部分的加水分解工程を実施する。
【0087】
このようなアルカリ加水分解工程に適しているのは、アルカリ金属水酸化物、特に苛性ソーダおよび苛性カリである。
【0088】
本発明による方法を用いて製造されたポリマーは、有利には化粧品、特に毛髪用化粧品のため、さらにはセルロース含有製品、特に紙および厚紙の製造に使用することができる。
【0089】
実施例
本発明によるポリマーAの製造(W/W−重合)
VFA/DADMAC/VP 80部/20部/2.25部
使用した略語
NaOH 水酸化ナトリウム
Pluriol E 1500 平均分子量1500g/モルを有するポリエチレングリコール(BASF社)
Kollidon 90 F K値90を有するポリビニルピロリドン(BASF社)
Kollidon 17 PF K値17を有するポリビニルピロリドン(BASF社)
DADMAC N,N−ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド
Wako V-50 2,2’−アゾビス(2−アミジノ−プロパン)ジヒドロクロリド(Wako社)
【0090】
【表2】

【0091】
装置:2l HWS−ポット
運転方法:装入物の出発物質を、装置に装填し、かつ一晩に亘って窒素で不活性化させた。
【0092】
その後に、添加物1を装入物に漏斗によって添加し、かつホモジナイズした。pH値を試験し、かつ場合によっては25%濃度の苛性ソーダを用いてpH6.8に調整した。
【0093】
180U/分の回転数(アンカーステーラー)で、装置を55℃に加熱した。
【0094】
53℃で、供給物1(5.0g)の部分量を添加し、かつ10分に亘って重合した。
【0095】
その後に、供給物1 19gを2.5時間に亘って計量供給し、引き続いて2時間に亘って55℃で後重合した。その後に、供給物2を、1時間に亘って計量供給し、かつ1時間に亘って55℃で後重合した。その後に75℃に加熱した。72℃で、供給物1 10gを1時間に亘って計量供給した。
【0096】
供給物1の終了後に、さらに3時間に亘って75℃で後重合した。引き続いて、室温(約23℃)に冷却した。
【0097】
分析:
外観:わずかに黄色の粘性の、エマルション様である。
固体含量40質量%、
ビニルホルムアミドミド50ppm、
ビニルピロリドン10ppm。
【0098】
比較例B:比較コポリマーBの製造:
VFA/DADMAC 80 部/20 部
【0099】
【表3】

【0100】
装置:2l HWS−ポット
運転方法:装入物の出発物質を、装置に導入し、かつ一晩に亘って窒素で不活性化させた。その後に、供給物1を装入物に、漏斗によって添加し、かつホモジナイズした。
pH値を測定し、かつ場合によっては25%濃度の苛性ソーダを用いてpH6.8に調整した。
【0101】
180U/分の回転数(アンカーステーラー)で、装置を55℃に加熱する。
【0102】
53℃で、供給物1(5.0g)の部分量を添加し、かつ10分に亘って重合した。
【0103】
その後に、供給物1 19gを2.5時間に亘って供給し、引き続いて4時間に亘って55℃で後重合した。その後に75℃に加熱した。72℃で、供給物1 10gを1時間に亘って計量供給した。
【0104】
供給物1の終了後に、さらに3時間に亘って75℃で後重合した。引き続いて、室温(約23℃)に冷却した。
【0105】
分析:
外観:わずかに黄色の粘性のエマルション様である。
固体含量40.5%
ビニルホルムアミド240ppm

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)N−ビニルホルムアミド49.9〜99.9質量%、
(b)1種または複数種のラジカル重合可能なモノマー0〜50質量%、
(c)N−ビニルピロリドン、N−ビニル−N−メチルアセタミド、N−ビニル−カプロラクタムおよびN−ビニルピペリドンから形成される群からの少なくとも1種のモノマー0.1〜5質量%をラジカル重合することによる、低いビニルホルムアミド残モノマー含量を有する、主にビニルホルムアミドから構成されるポリマーの製造方法において、なおも未重合モノマー(a)の割合が<5質量%である時点ではじめてモノマー(c)を重合に添加することを特徴とする、低いビニルホルムアミド残モノマー含量を有する、主にビニルホルムアミドから構成されるポリマーの製造方法。
【請求項2】
なおも未重合モノマー(a)の割合が<2質量%である時点ではじめてモノマー(c)を重合に添加する、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
なおも未重合モノマー(a)の割合が<0.5質量%である時点ではじめてモノマー(c)を重合に添加する、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
重合終了後に酸加水分解をおこなう、請求項1に記載の方法。
【請求項5】
酸加水分解をpH4〜6でおこなう、請求項4に記載の方法。
【請求項6】
請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法により製造されたポリマーの化粧品のための使用。
【請求項7】
請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法により製造されたポリマーのセルロース含有製品を製造するための使用。

【公表番号】特表2007−536419(P2007−536419A)
【公表日】平成19年12月13日(2007.12.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−511926(P2007−511926)
【出願日】平成17年4月22日(2005.4.22)
【国際出願番号】PCT/EP2005/004339
【国際公開番号】WO2005/108445
【国際公開日】平成17年11月17日(2005.11.17)
【出願人】(595123069)ビーエーエスエフ アクチェンゲゼルシャフト (847)
【氏名又は名称原語表記】BASF Aktiengesellschaft
【住所又は居所原語表記】D−67056 Ludwigshafen, Germany
【Fターム(参考)】