特許 6816766 重合体、重合体の製造方法及び高分子凝集剤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6816766

(24)【登録日】2020年12月28日

(45)【発行日】2021年1月20日

(54)【発明の名称】重合体、重合体の製造方法及び高分子凝集剤

(51)【国際特許分類】

   C08F 20/60 20060101AFI20210107BHJP

   C08F 20/56 20060101ALI20210107BHJP

   B01D 21/01 20060101ALI20210107BHJP

   D21H 21/18 20060101ALI20210107BHJP

【ＦＩ】

   C08F20/60

   C08F20/56

   B01D21/01 105

   D21H21/18

【請求項の数】6

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2018-520917(P2018-520917)

(86)(22)【出願日】2017年5月30日

(86)【国際出願番号】JP2017020033

(87)【国際公開番号】WO2017209105

(87)【国際公開日】20171207

【審査請求日】2018年10月11日

(31)【優先権主張番号】特願2016-108201(P2016-108201)

(32)【優先日】2016年5月31日

(33)【優先権主張国】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006035

【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100152146

【弁理士】

【氏名又は名称】伏見 俊介

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(72)【発明者】

【氏名】椋木 一詞

(72)【発明者】

【氏名】服部 俊明

(72)【発明者】

【氏名】諏訪邊 伸

(72)【発明者】

【氏名】森 康治

【審査官】 藤井 勲

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５９−００１２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２６３６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２５５３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／００８２６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１０−５０２８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５４３６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０８Ｆ ２２０／００ − ２２０／７０

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

分子内に下記式（ＩＩ）の構造を有する架橋性単量体（ａ）と、分子内に重合性不飽和結合を有し、かつ、２０℃の水１００ｇに対する溶解度が５ｇ以上である水溶性不飽和単量体（ｂ）の共重合物であり、
前記架橋性単量体（ａ）に基づく構成単位の割合が、前記水溶性不飽和単量体（ｂ）に基づく構成単位の１００質量％に対して、０．００１質量％以上１．０質量％以下であり、
前記水溶性不飽和単量体（ｂ）は、下記のノニオン性モノマー、カチオン性モノマー及びアニオン性モノマーからなる群から選ばれる少なくとも１種以上である、重合体。

【化1】

式（ＩＩ）中、Ｒ_１０及びＲ_１１は、それぞれ独立して炭素数１〜６の直鎖又は分岐のあるアルキル基であり、Ｒ_７は、水素原子又はメチル基であり、Ｒ_８はＯ又はＮＨであり、Ｒ_９はＣ_ｎＨ_２ｎ（ｎ＝１〜６）であり、Ｒ_１２は、水素原子、メチル基または炭素数１〜６の直鎖、分岐状若しくは環状構造を有するアルキルエステル基であり、Ｚは塩素イオン、臭素イオンまたはヨウ素イオンである。
ノニオン性モノマー：下記の（ｂ１−１）、（ｂ１−２）及び（ｂ１−３）からなる群から選ばれる少なくとも１種以上。
（ｂ１−１）：水酸基又はニトリル基含有（メタ）アクリレート。
（ｂ１−２）：メタアクリルアミド化合物。
（ｂ１−３）：（ｂ１−１）及び（ｂ１−２）以外の窒素原子含有ビニルモノマー。
カチオン性モノマー：下記の（ｂ２−１）、（ｂ２−２）、（ｂ２−３）、（ｂ２−４）、（ｂ２−５）及びこれらの塩からなる群から選ばれる少なくとも１種以上。
（ｂ２−１）：３級アミノ基含有（メタ）アクリレート。
（ｂ２−２）：３級アミノ基含有（メタ）アクリルアミド化合物。
（ｂ２−３）：１級又は２級アミノ基を有するビニル化合物。
（ｂ２−４）：アミンイミド基を有する化合物。
（ｂ２−５）：（ｂ２−１）、（ｂ２−２）、（ｂ２−３）及び（ｂ２−４）以外の窒素原子含有ビニル化合物。
アニオン性モノマー：（メタ）アクリル酸、（無水）マレイン酸、イタコン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシエタンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、３―（メタ）アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルアミノー２，２−ジメチルエタンスルホン酸及びこれらのアルカリ金属塩からなる群から選ばれる少なくとも１種以上。

【請求項2】

分子内に下記式（ＩＩ）の構造を有する架橋性単量体（ａ）と、分子内に重合性不飽和結合を有し、かつ、２０℃の水１００ｇに対する溶解度が５ｇ以上である水溶性不飽和単量体（ｂ）の共重合物であり、
０．５質量％水溶液の状態で、回転粘度計で粘度を測定した際、その粘度が２５℃で５ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下になり、
前記水溶性不飽和単量体（ｂ）は、下記のノニオン性モノマー、カチオン性モノマー及びアニオン性モノマーからなる群から選ばれる少なくとも１種以上である、重合体。

【化2】

式（ＩＩ）中、Ｒ_１０及びＲ_１１は、それぞれ独立して炭素数１〜６の直鎖又は分岐のあるアルキル基であり、Ｒ_７は、水素原子又はメチル基であり、Ｒ_８はＯ又はＮＨであり、Ｒ_９はＣ_ｎＨ_２ｎ（ｎ＝１〜６）であり、Ｒ_１２は、水素原子、メチル基または炭素数１〜６の直鎖、分岐状若しくは環状構造を有するアルキルエステル基であり、Ｚは塩素イオン、臭素イオンまたはヨウ素イオンである。
ノニオン性モノマー：下記の（ｂ１−１）、（ｂ１−２）及び（ｂ１−３）からなる群から選ばれる少なくとも１種以上。
（ｂ１−１）：水酸基又はニトリル基含有（メタ）アクリレート。
（ｂ１−２）：メタアクリルアミド化合物。
（ｂ１−３）：（ｂ１−１）及び（ｂ１−２）以外の窒素原子含有ビニルモノマー。
カチオン性モノマー：下記の（ｂ２−１）、（ｂ２−２）、（ｂ２−３）、（ｂ２−４）、（ｂ２−５）及びこれらの塩からなる群から選ばれる少なくとも１種以上。
（ｂ２−１）：３級アミノ基含有（メタ）アクリレート。
（ｂ２−２）：３級アミノ基含有（メタ）アクリルアミド化合物。
（ｂ２−３）：１級又は２級アミノ基を有するビニル化合物。
（ｂ２−４）：アミンイミド基を有する化合物。
（ｂ２−５）：（ｂ２−１）、（ｂ２−２）、（ｂ２−３）及び（ｂ２−４）以外の窒素原子含有ビニル化合物。
アニオン性モノマー：（メタ）アクリル酸、（無水）マレイン酸、イタコン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシエタンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、３―（メタ）アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルアミノー２，２−ジメチルエタンスルホン酸及びこれらのアルカリ金属塩からなる群から選ばれる少なくとも１種以上。

【請求項3】

０．５質量％水溶液の状態で、回転粘度計で粘度を測定した際、その粘度が２５℃で５ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下になる、請求項１に記載の重合体。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれかに記載の重合体を含む高分子凝集剤。

【請求項5】

請求項１〜３のいずれかに記載の重合体を含む紙力増強剤。

【請求項6】

分子内に下記式（ＩＩ）の構造を有する架橋性単量体（ａ）と、分子内に重合性不飽和結合を有し、かつ、２０℃の水１００ｇに対する溶解度が５ｇ以上である水溶性不飽和単量体（ｂ）を水に溶解して均一系で重合を行う高分子凝集剤の製造方法であり、
前記架橋性単量体（ａ）の添加量が、前記水溶性不飽和単量体（ｂ）の１００質量％に対して、０．００１質量％以上１．０質量％以下であり、
前記水溶性不飽和単量体（ｂ）は、下記のノニオン性モノマー、カチオン性モノマー及びアニオン性モノマーからなる群から選ばれる少なくとも１種以上である、高分子凝集剤の製造方法。

【化3】

式（ＩＩ）中、Ｒ_１０及びＲ_１１は、それぞれ独立して炭素数１〜６の直鎖又は分岐のあるアルキル基であり、Ｒ_７は、水素原子又はメチル基であり、Ｒ_８はＯ又はＮＨであり、Ｒ_９はＣ_ｎＨ_２ｎ（ｎ＝１〜６）であり、Ｒ_１２は、水素原子、メチル基または炭素数１〜６の直鎖、分岐状若しくは環状構造を有するアルキルエステル基であり、Ｚは塩素イオン、臭素イオンまたはヨウ素イオンである。
ノニオン性モノマー：下記の（ｂ１−１）、（ｂ１−２）及び（ｂ１−３）からなる群から選ばれる少なくとも１種以上。
（ｂ１−１）：水酸基又はニトリル基含有（メタ）アクリレート。
（ｂ１−２）：メタアクリルアミド化合物。
（ｂ１−３）：（ｂ１−１）及び（ｂ１−２）以外の窒素原子含有ビニルモノマー。
カチオン性モノマー：下記の（ｂ２−１）、（ｂ２−２）、（ｂ２−３）、（ｂ２−４）、（ｂ２−５）及びこれらの塩からなる群から選ばれる少なくとも１種以上。
（ｂ２−１）：３級アミノ基含有（メタ）アクリレート。
（ｂ２−２）：３級アミノ基含有（メタ）アクリルアミド化合物。
（ｂ２−３）：１級又は２級アミノ基を有するビニル化合物。
（ｂ２−４）：アミンイミド基を有する化合物。
（ｂ２−５）：（ｂ２−１）、（ｂ２−２）、（ｂ２−３）及び（ｂ２−４）以外の窒素原子含有ビニル化合物。
アニオン性モノマー：（メタ）アクリル酸、（無水）マレイン酸、イタコン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシエタンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、３―（メタ）アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルアミノー２，２−ジメチルエタンスルホン酸及びこれらのアルカリ金属塩からなる群から選ばれる少なくとも１種以上。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多官能性単量体を用いた重合体に関する。詳しくは、異なる反応性を有する多官能性単量体およびそれを用いて構造制御された重合体およびそれを用いた高分子凝集剤に関する。
本願は、２０１６年５月３１日に、日本出願された特願２０１６−１０８２０１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

水溶性の重合体は石油回収用増粘剤、高分子凝集剤、製紙用添加剤等の分野で広く使われている。特に（メタ）アクリルアミド等の水溶性単量体の重合体が広く用いられている。これらの重合体は用途や必要な機能に合わせてその物性や形態が調節される。その方法としては開始剤や連鎖移動剤による分子量や分子量分布の調節、イオン基を有する単量体の導入によるイオン性の調節、ベンジル基等親水、疎水性の異なる基の導入、重合方法による単量体のランダム、ブロック、グラフト等の調節、水溶液重合、懸濁重合、乳化重合等重合方法の選択などが行われている。
一方で重合体の構造も種々のコントロールが行われている。直鎖、分岐、架橋等の構造を調節することにより、溶液中での分子の広がりや水溶液粘度をコントロールすることができ、用途によりその機能等を調節することができる。

【0003】

ところで、近年、水溶性重合体の高分子凝集剤としての用途の場合、有機性汚泥の脱水に関して、発生する汚泥量の増加から脱水処理速度アップのニーズが高まってきており、より強いフロック強度を形成する高分子凝集剤が望まれている。また、脱水ケーキを焼却処分する際の焼却処分費用の高騰、脱水ケーキをそのまま埋め立て処分する際の埋め立て地の逼迫した状況から、脱水ケーキ中含水率の低減を実現することができる高分子凝集剤が望まれている。このような凝集性能を示す高分子凝集剤として、前述した重合体の構造のコントロールによる分岐型または架橋型ポリマーが提案されている。

【0004】

例えば、特許文献１では、網目状重合体にせん断を加えることで凝集剤として使えることが示されている。特許文献２では、乳化重合することで部分架橋型重合体を凝集剤に使えることが示されている。また、マイクロエマルションを用いる方法（特許文献３）等も示されている。さらにはリビング重合法による架橋制御技術は多数報告されている。また従来用いられている架橋剤は二つもしくはそれ以上のビニル基またはアリル基を有するものである（特許文献４）。さらに、重合時に過酸化水素等を使用することにより、ポリマー主鎖中のプロトンを引き抜き、分子内にラジカルを発生させることで得られる分岐または架橋型ポリマーを合成する手法（特許文献５）も提案されている。また例えば、特許文献５には、ビニル基、アリル基を有する化合物示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開昭６１−２９３５０９号公報

【特許文献2】特開昭４９−０６４６８９号公報

【特許文献3】米国特許第４６８１９２９号明細書

【特許文献4】特開２００４−２５５３７８号公報

【特許文献5】特開２０１１−１５４３６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１〜３に記載の手法は、単に架橋剤を用いるだけであり、３次元網目構造の水不溶の膨潤ゲルが得られやすく、コントロールされた適度な分岐を有する水溶性あるいは水分散性の重合体を製造するのは困難である。また、特許文献４に記載の高分子凝集剤は、用いる架橋剤の反応性が等しく、その反応性も低いため、十分な性能が得られないという問題点がある。さらに、特許文献５については、ビニル基、アリル基を有する化合物に関して、凝集剤等の水溶性重合体の製造や構造制御に用いている例はない。
本発明の課題は、粗大なフロックを生成可能で、かつ、通常の水溶液重合法で重合体の構造を制御可能で、分岐もしくは架橋構造で水溶性、水分散性が良好な高分子凝集剤等の用途に適した重合体を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は、上記実情に鑑み鋭意検討の結果次のような結論を得た。
［１］ 分子内に式（Ｉ）由来の構造を有する単量体（ａ）と分子内に重合性不飽和結合を有する水溶性不飽和単量体（ｂ）の共重合物である重合体。

【0008】

【化1】

Ｒ_１、Ｒ_２：炭素−炭素不飽和結合をもたない炭素、酸素、窒素および水素から選ばれる群からなる原子で構成される直鎖若しくは分岐を有する鎖状の官能基。
Ｗ：１５族の非金属元素。
Ｘ、Ｙ：それぞれ炭素、酸素、窒素および水素から選ばれる群からなる原子で構成される直鎖若しくは分岐を有する鎖状の官能基であって、かつそれぞれ炭素−炭素不飽和結合を少なくとも１つ持つ。ただし、ＸとＹは異なる構造を有する。
Ｚ：塩素イオン、臭素イオンまたはヨウ素イオン。
［２］ ０．５質量％水溶液の状態で、回転粘度計で粘度を測定した際、その粘度が２５℃で５ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下になる上記［１］に記載の重合体。
［３］ ＸおよびＹが以下の構造である上記［１］に記載の重合体。

【0009】

【化2】

ここで、Ｒ_３は、水素原子又はメチル基であり、Ｒ_４はＯまたはＮＨであり、Ｒ_５はＣ_ｎＨ_２ｎ（ｎ＝１〜６）である。

【0010】

【化3】

ここで、Ｒ_６は、水素原子、メチル基または炭素数１〜６の直鎖、分岐状若しくは環状構造を有するアルキルエステル基である。
［４］ 式（Ｉ）由来の構造が、下記式（ＩＩ）である上記［１］に記載の重合体。

【0011】

【化4】

ここで、Ｒ_１０及びＲ_１１は、それぞれ独立して炭素数１〜６の直鎖又は分岐のあるアルキル基であり、Ｒ_７は、水素原子又はメチル基であり、Ｒ_８はＯ又はＮＨであり、Ｒ_９はＣ_ｎＨ_２ｎ（ｎ＝１〜６）であり、Ｒ_１２は、水素原子、メチル基または炭素数１〜６の直鎖、分岐状若しくは環状構造を有するアルキルエステル基である。
［５］ ［１］〜［４］のいずれかに記載の重合体を含む高分子凝集剤。
［６］ ［１］〜［４］のいずれかに記載の重合体を含む紙力増強剤。
［７］ 分子内に式（Ｉ）由来の構造を有する架橋性単量体（ａ）と分子内に重合性不飽和結合を有する水溶性不飽和単量体（ｂ）を水に溶解して均一系で重合を行う高分子凝集剤の製造方法。

【0012】

【化5】

Ｒ_１、Ｒ_２：炭素−炭素不飽和結合をもたない炭素、酸素、窒素および水素から選ばれる群からなる原子で構成される直鎖若しくは分岐を有する鎖状の官能基。
Ｗ：１５族の非金属元素。
Ｘ、Ｙ：それぞれ炭素、酸素、窒素および水素から選ばれる群からなる原子で構成される直鎖若しくは分岐を有する鎖状の官能基であって、かつそれぞれ炭素−炭素不飽和結合を少なくとも１つ持つ。ただし、ＸとＹは異なる構造を有する。
Ｚ：塩素イオン、臭素イオンまたはヨウ素イオン。

【発明の効果】

【0013】

本発明のような重合体は、例えば高分子凝集剤用途の場合、下水汚泥または廃水に添加、混合することにより、粗大なフロックが形成される。さらに、均一な水溶液系であっても分岐もしくは架橋構造を有する水溶性、水分散性の重合体が得られ、高分子凝集剤や製紙用薬剤の安価な製造に適している。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に発明の詳細を説明する。
本発明に用いる架橋剤を含む重合体は、分子内に下記式（Ｉ）由来の構造を有する単量体（ａ）と分子内に重合性不飽和結合を有する水溶性不飽和単量体（ｂ）を共重合して得られる重合体である。

【0015】

【化6】

Ｒ_１、Ｒ_２：炭素−炭素不飽和結合をもたない炭素、酸素、窒素および水素から選ばれる群からなる原子で構成される直鎖若しくは分岐を有する鎖状の官能基。
Ｗ：１５族の非金属元素。
Ｘ、Ｙ：それぞれ炭素、酸素、窒素および水素から選ばれる群からなる原子で構成される直鎖若しくは分岐を有する鎖状の官能基であって、かつそれぞれ炭素−炭素不飽和結合を少なくとも１つ持つ。ただし、ＸとＹは異なる構造を有する。
Ｚ：塩素イオン、臭素イオンまたはヨウ素イオン。

【0016】

【化7】

ここで、Ｒ_３は、水素原子又はメチル基であり、Ｒ_４はＯまたはＮＨであり、Ｒ_５はＣ_ｎＨ_２ｎ（ｎ＝１〜６）である。

【0017】

炭素−炭素不飽和結合をもたない鎖状の官能基において、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉ‐プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ‐ブチル基、カルボニル基などが挙げられる。
Ｗは、１５族の非金属元素であり、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、ビスマスが挙げられる。
炭素‐炭素不飽和結合を少なくとも１つもつ鎖状の官能基とは、（メタ）アクリロイル基、クロトノイル基、ビニルエーテル基などが挙げられる。
例えば、式（Ｘ）のＲ_３が水素原子、Ｒ_４がＯである（メタ）アクリル基や、式（Ｘ）のＲ_３が水素原子、Ｒ_４がＮＨである（メタ）アクリルアミド基を有する構造であることが好ましい。
（メタ）アクリル基や（メタ）アクリルアミド基を有する構造であると、水溶性不飽和単量体（ｂ）との共重合性に優れる。

【0018】

【化8】

ここで、Ｒ_６は、水素原子、メチル基または炭素数１〜６の直鎖、分岐状若しくは環状構造を有するアルキルエステル基である。

【0019】

架橋性単量体（ａ）は、ＸとＹの構造が異なる為、ＸとＹの重合性が異なる。
例えば、メチレンビスアクリルアミドやジアリルアミン、トリアリルアミン等は、分子構造が対称であり官能基の重合性が等しい為、同時に主鎖の伸長と架橋が起こり、その構造のコントロールが困難である。
それに対し、本発明で用いられる架橋性単量体（ａ）を用いた場合、主鎖の伸長と分岐架橋に反応性差があるためその構造制御がきわめて容易になり、その結果均一な水溶液系でも分岐構造を有し、かつ水溶性の重合体が容易に製造できる。
さらに、分岐された重合体は分子量の割に水溶液粘度が低く、取扱い性がよいのが特徴である。高分子凝集剤は汚濁水や汚泥と速やかに混合する必要があり、その点で高粘性の直鎖状高分子水溶液より分岐型のほうが使いやすい。また他の架橋分岐型高分子凝集剤は不均一で溶解性の悪いゲル状物が残ることがままあるが、本発明においては分岐効果が得られかつ不溶化物の少ない重合体を容易に得ることができる。

【0020】

本発明において、式（Ｉ）由来の構造が、下記式（ＩＩ）であることが好ましい。

【0021】

【化9】

ここで、Ｒ_１０及びＲ_１１は、それぞれ独立して炭素数１〜６の直鎖又は分岐のあるアルキル基であり、Ｒ_７は、水素原子又はメチル基であり、Ｒ_８はＯまたはＮＨであり、Ｒ_９はＣ_ｎＨ_２ｎ（ｎ＝１〜６）であり、Ｒ_１２は、水素原子、メチル基または炭素数１〜６の直鎖、分岐状若しくは環状構造を有するアルキルエステル基である。

【0022】

式（Ｉ）由来の構造が、式（ＩＩ）であることにより、反応性差が顕著に現れ、分岐／架橋度のコントロールが容易となる。

【0023】

本発明における架橋性単量体（ａ）としては、以下式（ＩＩＩ−１）〜（ＩＩＩ−１２）で示される各単量体が例示できる。これらは単独で使用しても良く、二種類以上で併用しても良い。

【0024】

【化10】

【0025】

本発明における架橋性単量体（ａ）の製造方法としては、特に制限されることはないが、例えば、以下のような方法が上げられる。
まず、重合性不飽和結合を有する３級アミンを有機溶剤に溶解させた溶液（Ａ）と、重合性不飽和結合を有するハロゲン化物を有機溶剤に溶解させた溶液（Ｂ）をそれぞれ準備する。次に、溶液（Ａ）をビーカー中で撹拌した状態で、滴下漏斗を用いて溶液（Ｂ）をビーカーに滴下し、そのまま撹拌し続ける。その際、撹拌時間や滴下時のビーカーの温度は任意に設定して良い。

【0026】

架橋性単量体（ａ）の添加量は、凝集性能（高フロック強度、フロックの粗大化、及び脱水ケーキの低含水率化）および得られるポリマーの水に対する溶解性の観点から、水溶性不飽和単量体（ｂ）の１００質量％に対して、０．００１質量％以上１．０質量％以下が好ましく、０．００３質量％以上０．７質量％以下がさらに好ましく、０．００５質量％以上０．５質量％以下が特に好ましい。

【0027】

本発明における水溶性不飽和単量体（ｂ）は、水１００ｇ（２０℃）に対する溶解度が５ｇ以上の不飽和単量体を意味し、下記が挙げられる。

【0028】

（ｂ１）ノニオン性モノマー
下記の（ｂ１−１）〜（ｂ１−３）及びこれらの混合物が例示される。
（ｂ１−１）水酸基またはニトリル基含有（メタ）アクリレート
例えば、炭素数５〜２５の水酸基含有化合物［具体的には、（ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリグリセロールモノ（メタ）アクリレート等］、またはニトリル基含有化合物［２−シアノエチル（メタ）アクリレート等］が挙げられる。

【0029】

（ｂ１−２）（メタ）アクリルアミド化合物
例えば、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−アルキル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル−、エチル−およびイソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−、ジエチル−およびジイソプロピル（メタ）アクリルアミド］およびＮ−アルキロール、（メタ）アクリルアミド［Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチロール（メタ）アクリルアミド等］が挙げられる。

【0030】

（ｂ１−３）（ｂ１−１）および（ｂ１−２）以外の窒素原子含有ビニルモノマー
例えば、アクリロニトリル、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、ビニルイミダゾール、Ｎ−ビニルスクシンイミドおよびＮ−ビニルカルバゾールなどが挙げられる。

【0031】

（ｂ２）カチオン性モノマー
下記の（ｂ２−１）〜（ｂ２−５）、及びこれらの塩が例示できる。これらの塩のとしては、例えば、無機酸（ 塩酸、硫酸、リン酸および硝酸等）塩、第４級アンモニウム塩（例えばメチルクロライド塩、ジメチル硫酸塩およびベンジルクロライド塩、およびこれらの混合物）が挙げられる。

【0032】

（ｂ２−１）３級アミノ基含有（メタ）アクリレート
例えば、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート［具体的には、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレートおよびＮ，Ｎ−ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリレート等、およびＮ−モルホリノエチル（メタ）アクリレート等のＮ−モルホリノアルキル（メタ）アクリレートが挙げられる。

【0033】

（ｂ２−２）３級アミノ基含有（メタ）アクリルアミド化合物
例えば、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド［具体的には、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリルアミドおよびＮ，Ｎ−ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド等、およびＮ−モルホリノエチル（（メタ）アクリルアミド等のＮ−モルホリノアルキル（メタ）アクリルアミドが挙げられる。

【0034】

（ｂ２−３）１級または２級アミノ基を有するビニル化合物
例えばビニルアニリン、アリルアミン、Ｎ−メチルビニルアミン等の、炭素数３〜１２のアミノ基を有するビニル化合物が挙げられる。

【0035】

（ｂ２−４）アミンイミド基を有する化合物
例えば、１，１，１−トリメチルアミン（メタ）アクリルイミド、１，１−ジメチル−１−エチルアミン（メタ）アクリルイミド、１，１−ジメチル−１−（２’−フェニル−２’−ヒドロキシエチル）アミン（メタ）アクリルイミドおよび１，１，１−トリメチルアミン（メタ）アクリルイミド、が挙げられる。

【0036】

（ｂ２−５）（ｂ２−１）〜（ｂ２−４）以外の窒素原子含有ビニル化合物
例えば、２−ビニルピリジン、３−ビニルピペリジン、ビニルピラジンおよびビニルモルホリン等が挙げられる。

【0037】

（ｂ３）アニオン性モノマー
例えば、アルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウム等）又はアルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウム等）の塩、アンモニウム塩および炭素数１〜２０のアミン類、およびこれらの混合物が挙げられる。

【0038】

（ｂ３−１）不飽和カルボン酸（無水物も含む）
例えば、（メタ）アクリル酸、ビニル安息香酸又はアリル酢酸等のモノカルボン酸、ジ（無水）マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸が挙げられる。

【0039】

（ｂ３−２）不飽和スルホン酸
例えば、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸等のスルホン酸基を有する不飽和炭化水素、２−（メタ）アクリロイルオキシエタンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、３−（メタ）アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシブタンスルホン酸、４−（メタ）アクリロイルオキシブタンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシ−２，２−ジメチルエタンスルホン酸、またはｐ−（メタ）アクリロイルオキシメチルベンゼンスルホン酸等の、スルホン酸基を有する（メタ）アクリレート；２−（メタ）アクリロイルアミノエタンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルアミノプロパンスルホン酸、３−（メタ）アクリロイルアミノプロパンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルアミノブタンスルホン酸、４−（メタ）アクリロイルアミノブタンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルアミノ−２，２−ジメチルエタンスルホン酸およびｐ−（メタ）アクリロイルアミノメチルベンゼンスルホン酸等のスルホン酸基を有する（メタ）アクリルアミド、炭素数５〜２０の（メタ）アリルスルホコハク酸エステル等が挙げられる。

【0040】

上記（ｂ）の中で好ましいのは、より高分子量にできる観点から（ｂ１−１）、（ｂ２−１）、（ｂ２−２）、（ｂ３−１）および（ｂ３−２）の内のスルホン酸基含有（メタ）アクリレートおよびスルホン酸基含有（メタ）アクリルアミドであり、最も好ましいのは（ｂ１−２）の内の（メタ）アクリルアミド、（ｂ１−３）の内のアクリロニトリル、Ｎ−ビニルホルムアミド、（ｂ２−１）の内のＮ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートおよびこれらの塩、（ｂ３−１）の内の（メタ）アクリル酸、（無水）マレイン酸、イタコン酸およびこれらのアルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウム等）塩、（ｂ３−２）の内の２−（メタ）アクリロイルオキシエタンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、３−（メタ）アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルアミノ−２，２−ジメチルエタンスルホン酸およびこれらのアルカリ金属塩である。
また、これらの（ｂ）は、単独で重合してもよく、任意に共重合してもよい。

【0041】

上記（ｂ）は、必要によりその他のモノマー（ｘ）を併用してもよく、その場合（ｘ）の割合（モル％）は、モノマー（ｂ）と（ｘ）の全モル数に対して、通常０以上、好ましくは０．１以上、さらに好ましくは０．５以上であり、通常４０以下、好ましくは２０以下さらに好ましくは１０以下である。
ここにおいてその他のモノマーとは、水（２０℃）１００ｇに対する溶解度が５ｇ未満のモノマーを意味する。

【0042】

その他のモノマー（ｘ）としては、例えば以下のものが挙げられる。
下記の（ｘ１）〜（ｘ５）、及びこれらの混合物
（ｘ１）Ｃ４〜２３の（メタ）アクリレート
例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、オクタデシル（メタ）アクリレートおよびシクロヘキシル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート等の炭素数６〜２０のエポキシ基含有（メタ）アクリレートが挙げられる。

【0043】

（ｘ２）ポリプロピレングリコール
例えば、不飽和カルボン酸モノエステルモノオールまたはジオールのプロピレンオキシド（以下、ＰＯと略記）の付加物が挙げられる。具体的には、モノオール（エタノール、プロパノール、ブタノール等）をＰＯに付加した（メタ）アクリル酸エステル［ω−メトキシプロピレンオキシド、エトキシプロピレンオキシド、プロポキシプロピレンオキシド、ブトキシプロピレンオキシドおよびシクロヘキソキシプロピレンオキシドおよびフェノキシポリプロピレングリコール（メタ）クリレート］等が考えられる。

【0044】

（ｘ３）不飽和炭化水素
例えば、エチレン、ノネン、スチレン、１−メチルスチレン等炭素数２〜３０の不飽和炭化水素が挙げられる。

【0045】

（ｘ４）不飽和アルコール
例えば、ビニルアルコール、（メタ）アリルアルコール等の炭素数３〜２０の不飽和アルコールや、酢酸ビニル等のこれらのアルコール由来のエステルが挙げられる。

【0046】

（ｘ５）ハロゲン含有化合物
例えば塩化ビニル、臭化ビニル等が挙げられる。

【0047】

本発明における重合の方法としては、特に制限されることはないが、例えば、バルク重合、水溶液重合、沈殿重合、懸濁重合、乳化重合、さらにはマイクロエマルション重合等が挙げられる。このうち、最も簡易で安価に製造出来るという観点から、水溶液系での重合が好ましい。

【0048】

本発明の重合方法においては、まず、架橋性単量体（ａ）、水溶性不飽和単量体（ｂ）を水中に溶解させる。次に、重合開始剤および必要に応じて連鎖移動剤などを加えた後、窒素ガスを吹き込んで反応性単量体溶液とする。この反応性単量体溶液について、加えた重合開始剤が熱重合開始剤であればウォーターバスによる熱重合を実施し、加えた重合開始剤が光重合開始剤であればＵＶやケミカルランプによる光重合を実施する。

【0049】

本発明の重合方法を行うことにより、簡便で安価に製造出来る。

【0050】

また、通常のラジカル開始剤による重合が使え、ラジカル開始剤としては一般的なアゾ系開始剤や過酸化物系開始剤、光増感剤を用いた光重合開始剤、レドックス開始剤等が例示される。アゾ系開始剤や過酸化物系開始剤、光増感剤を用いた光重合開始剤、レドックス開始剤等は単独でもよいしこれらを併用してもよい。

【0051】

アゾ系開始剤や過酸化物系開始剤としては、例えば、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２’−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンテン）、２−シアノ−２−プロピラゾホルムアミド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシアゼレート、ｔ−ブチルパーオキシアリルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキサン、１，１−ジ−ｔ−ブチルパ−オキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ−ｔ−ヘキシルパ−オキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチル−４メトキシバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、クミルパーオキシネオデカノエート、ジ−イソプロピルパーオキシカーボネート、ジ−アリルパーオキシジカーボネート、ジ−ｎ−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ−ミリスチルパーオキシジカーボネート、クミルパーオキシネオヘキサノエート、ジ（２−エトキシエチル）パーオキシジカーボネート、ジ（メトキシイソプロピル）パーオキシジカーボネート、ジ（２−エチルヘキシル）パーオキシジカーボネート、ｔ−ヘキシルパーオキシネオデカネート、ジ（３−メチル−３−メトキシブチル）パーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシネオヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシネオヘキサノエート、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、クミルパーオキシオクトエート、アセチルパーオキサイドなどが挙げられる。これらは併用することも出来る。

【0052】

光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジル、ベンゾフェノン、ｐ−メトキシベンゾフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、α，α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノン、メチルフェニルグリオキシレート、エチルフェニルグリオキシレート、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン等のカルボニル化合物；テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド等の硫黄化合物；２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ベンゾイルジエトキシフォスフィンオキサイド等が挙げられる。これらは併用することも出来る。

【0053】

レドックス系の開始剤としては、例えば、過酸化水素／第一鉄塩、過硫酸塩／酸性亜硫酸ナトリウム、クメンヒドロペルオキシド／第一鉄塩、過酸化ベンゾイル／ジメチルアニリン、過酸化物（過酸化水素、ヒドロペルオキシド、など）／有機金属アルキル（トリエチルアンモニウム、トリエチル硼素、ジエチル亜鉛、など）、酸素／有機金属アルキルなどが挙げられる。

【0054】

重合開始剤の添加量は、本発明の凝集剤、紙力増強剤等として最適な分子量を得る観点から（ａ）、（ｂ）、及び必要により（ｘ）の合計重量に基づいて、０．０００１質量％以上０．０５質量％以下が好ましく、０．０００５質量％以上０．０２質量％以下がさらに好ましく、０．００１質量％以上０．０１質量％以下が特に好ましい。

【0055】

また、必要により連鎖移動剤を使用してもよい。連鎖移動剤としては、特に制限されることはないが、例えば、有機酸［４−ペンテン酸、５−ヘキセン酸、６−ヘプテン酸、７−オクテン酸、８−ノネン酸、９−デセン酸、１０−ウンデセン酸、１１−ドデセン酸、ｐ−ビニルベンゾイック酸、ｐ−アリルベンゾイック酸、３−ビニルフェニル酢酸、４−ビニルフェニル酢酸、４−アリルフェニル酢酸］、無機酸［硫酸、亜硫酸、硝酸、亜硝酸、リン酸、亜リン酸、ジ亜リン酸、ホスホン酸］、分子内に１つまたは２つ以上の水酸基を有する化合物［例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコールおよびポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合体］、分子内に１つまたは２つ以上のアミノ基を有する化合物［例えば、アンモニア、アミン（例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミンおよびプロパノールアミン、エチレンジアミン、ポリエチレンイミン］、分子内に１つまたは２つ以上のチオール基を有する化合物、等が挙げられる。

【0056】

連鎖移動剤を使用する場合の使用量としては、本発明の高分子凝集剤、紙力増強剤等として最適な分子量を得る観点から、（ａ）、（ｂ）及び（ｘ）の合計重量に基づいて、０．０００１質量％以上０．０５質量％以下が好ましく、０．０００５質量％以上０．０２質量％以下がさらに好ましく、０．００１質量％以上０．０１質量％以下が特に好ましい。

【0057】

さらにリビングラジカル重合法と併用してもよい。リビングラジカル重合法としては、特に制限されないが、例えば、ニトロキシド化合物を用いた方法、遷移金属錯体を用いた方法、付加開裂型の連鎖移動剤を用いた方法などが挙げられる。

【0058】

重合する際のモノマー水溶液中のモノマー濃度としては、水溶液重合では前記モノマー水溶液の質量に基づいて、２０質量％以上８０質量％以下が好ましく、２５質量％以上７５質量％以下がさらに好ましく、３０質量％以上７０質量％以下が特に好ましい。

【0059】

得られた重合体は水溶液のまま、あるいはそれを希釈して使用に供してもよいし、得られた重合体を一度粉末化し、使用時に水溶液にすることもできる。

【0060】

本態様の重合体が水溶液の状態である場合、この重合体の２５℃にて回転粘度計で測定される粘度は、５ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、１０ｍＰａ・ｓ以上９０００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましく、１５ｍＰａ・ｓ以上８０００ｍＰａ・ｓ以下が更に好ましい。
重合体の粘度が、５ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下であると、例えば高分子凝集剤用途として使用した場合、汚泥との親和性が高く、粗大で強固なフロックを形成することが出来る。

【実施例】

【0061】

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、例中の「％」は、特に断らない限りは質量％を示す。

【0062】

まず、凝集剤用途として、本発明を実施例により具体的に説明する。
なお、実施例および比較例における、高分子凝集剤の０．５％粘度、０．５％塩粘度、０．５％不溶解分量の測定値は、粉末状の高分子凝集剤を対象に、以下に示す方法で測定することによって得られた。

【0063】

（０．５％粘度の測定）
サンプル２．５ｇを水に溶解し、０．５％ポリマー水溶液５００ｇを調製した。このポリマー水溶液に対し、Ｂ型粘度計（東機産業社製）を用い、温度２５℃、回転速度６０ｒｐｍの条件で、５分後のポリマー水溶液の粘度を測定した。

【0064】

（０．５％塩粘度の測定）
サンプル２．５ｇを４％の塩化ナトリウム水溶液に溶解し、０．５％ポリマー水溶液５００ｇを調製した。このポリマー水溶液に対し、Ｂ型粘度計（東機産業社製）を用い、温度２５℃、回転速度６０ｒｐｍの条件で、５分後のポリマー水溶液の塩粘度を測定した。

【0065】

（０．５％不溶解分量の測定）
先に得られた０．５％ポリマー水溶液の全量（５００ｇ）を、直径２０ｃｍ、８０メッシュの篩で濾過し、水分を拭き取り、篩の上に残った不溶解分を集め、その質量を電子天秤（新光電子社製）を用いて測定した。

【0066】

＜合成例１＞
臭化アリル１０．０ｇおよびテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）４０．０ｇを１００ｍＬビーカーに投入し、臭化アリルのＴＨＦ溶液を得た。得られた臭化アリルのＴＨＦ溶液を１００ｍＬの滴下漏斗に移液した。次に、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド（ＤＭＰＡＡ）１０．８５ｇおよびテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）４０．０ｇを２００ｍＬナスフラスコに投入し、ＤＭＰＡＡのＴＨＦ溶液を得た。
さらに、ＤＭＰＡＡのＴＨＦ溶液をマグネティックスターラーで撹拌しながら、臭化アリルのＴＨＦ溶液を２０分かけてＤＭＰＡＡのＴＨＦ溶液中に滴下し、滴下終了後、２時間撹拌を続け、沈殿物を得た。撹拌終了後、１２時間静置し、上澄みを除去した後、ＴＨＦ２００ｍＬでデカンテーションした。
その後、得られた沈殿物を減圧乾燥し、白色〜淡黄色の架橋性単量体（ａ）を得た。

【0067】

＜合成例２＞
ジメチルアミノプロピルアクリルアミド１０．８５ｇの代わりにジメチルアミノエチルアクリレート（ＤＭＥＡ）９．９５ｇに変更した以外は、合成例１と同様の操作を行い、架橋性単量体（ａ）を得た。

【0068】

［試験１：高分子凝集剤の製造］
以下に示す方法によって、各実施例および各比較例の高分子凝集剤を製造した。また、表１および以下の記述における水溶性不飽和単量体および共重合可能な単量体成分の略語の内容は、次に示す通りである。
ＡＡｍ：アクリルアミド（和光純薬社製）
ＤＭＥ：Ｎ’−Ｎ’−ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド塩（大阪有機社製）
ＭＢＡＡＭ：メチレンビスアクリルアミド（東京化成社製）

【0069】

＜実施例１−１＞
ＡＡｍ２５０ｇ、および架橋性単量体（ＩＩＩ−１）０．０２５ｇを１０００ｍＬ褐色瓶に投入し、全単量体濃度５０％、総質量５００ｇになるように蒸留水を加え、単量体反応液（ＡＡｍ／架橋性単量体（ＩＩＩ−１）＝９９．９９／０．０１（％））を調製した。
さらに、光開始剤としてＤＡＲＯＣＵＲ−１１７３（以下、「Ｄ−１１７３」と略す。）（Ｃｉｂａ社製）、および連鎖移動剤として次亜リン酸（以下、「ＨＰＡ」と略す。）（関東化学社製）を、単量体反応液の総質量に対して、それぞれ１００ｐｐｍおよび５０ｐｐｍとなるように投入し、これに窒素ガスを１５分間吹き込みながら溶液温度を２５℃に調節した。その後、単量体反応液をステンレス反応容器に移し、ケミカルランプを０．２Ｗ／ｍ^２の照射強度で２０分間照射し、重合を行った。これにより、含水ゲル状の重合体を得た。
この含水ゲル状の重合体を容器から取り出し、小型ミートチョッパーを使用して解砕した。これを温度７０℃で１６時間乾燥後、粉砕して粉末状の重合体（Ａ−１）を得た。

【0070】

＜実施例１−２＞
ＨＰＡ量を１００ｐｐｍに変更した以外は、実施例１−１と同様の操作を行った。

【0071】

＜実施例１−３＞
ＨＰＡ量を２００ｐｐｍに変更した以外は、実施例１−１と同様の操作を行った。

【0072】

＜実施例１−４＞
ＨＰＡ量を５００ｐｐｍに、架橋性単量体（ＩＩＩ−１）の投入量を０．０５０ｇ（ＡＡｍ／架橋性単量体（ＩＩＩ−１）＝９９．９８５／０．０２（％））に変更した以外は、実施例１−３と同様の操作を行った。

【0073】

＜実施例１−５＞
架橋性単量体（ＩＩＩ−１）を架橋性単量体（ＩＩＩ−５）に変更した以外は、実施例１−３と同様の操作を行った。

【0074】

＜実施例１−６＞
ＡＡｍ５５ｇ、８０ｗｔ％のＤＭＥ水溶液３８７．５ｇ、および架橋性単量体（ＩＩＩ−１）０．０１ｇを１０００ｍＬ褐色瓶に投入し、全単量体濃度７３％、総質量５００ｇになるように蒸留水を加え、単量体反応液（ＡＡｍ／ＤＭＥ／架橋性単量体（ＩＩＩ−１）＝１５．０６７／８４．９３０／０．００３（％））を調製した。
さらに、光開始剤としてＤ−１１７３、および連鎖移動剤として次亜リン酸を、単量体反応液の総質量に対して、それぞれ２０ｐｐｍおよび２０ｐｐｍとなるように投入し、これに窒素ガスを１５分間吹き込みながら溶液温度を２５℃に調節した。
その後、単量体反応液をステンレス反応容器に移し、ケミカルランプを０．２Ｗ／ｍ^２の照射強度で２０分間照射し、重合を行った。これにより、含水ゲル状の重合体を得た。
この含水ゲル状の重合体を容器から取り出し、小型ミートチョッパーを使用して解砕した。これを温度７０℃で１６時間乾燥後、粉砕して粉末状の重合体（Ａ−２）を得た。

【0075】

＜実施例１−７＞
ＡＡｍ５５ｇ、８０ｗｔ％のＤＭＥ水溶液３８７．５ｇ、および架橋性単量体（ＩＩＩ−１）０．０４５ｇを１０００ｍＬ褐色瓶に投入し、全単量体濃度７３％、総質量５００ｇになるように蒸留水を加え、単量体反応液（ＡＡｍ／ＤＭＥ／架橋性単量体（ＩＩＩ−１）＝１５．０６６／８４．９２１／０．０１３（％））を調製した。
さらに、光開始剤としてＤ−１１７３、および連鎖移動剤としてＨＰＡを、単量体反応液の総質量に対して、それぞれ１３０ｐｐｍおよび５０ｐｐｍとなるように投入し、これに窒素ガスを１５分間吹き込みながら溶液温度を２５℃に調節した。

【0076】

＜比較例１−１＞
架橋性単量体（ＩＩＩ−１）を用いない以外は、実施例１−１と同様の操作を行い、重合体（Ｂ−１）を得た。

【0077】

＜比較例１−２＞
架橋性単量体（ＩＩＩ−１）をＭＢＡＡＭに変更（ＡＡｍ／ＭＢＡＡＭ＝９９．９９／０．０１）した以外は、実施例１−１と同様の操作を行った。

【0078】

＜比較例１−３＞
ＨＰＡ量を１００ｐｐｍに変更した以外は、比較例１−２と同様の操作を行った。

【0079】

＜比較例１−４＞
ＨＰＡ量を２００ｐｐｍに変更した以外は、比較例１−２と同様の操作を行った。

【0080】

＜比較例１−５＞
架橋性単量体（ＩＩＩ−１）を用いず、水溶性不飽和単量体をＡＡｍおよび８０ｗｔ％ＤＭＥ水溶液のみに変更し、ＨＰＡ量を２６ｐｐｍに変更した以外は、実施例１−６と同様の操作を行い、重合体（Ｂ−２）を得た。

【0081】

実施例１−１〜１−７並びに比較例１−１〜１−５で得られた各（共）重合体について、０．５％粘度、０．５％塩粘度および０．５％不溶解分量を測定した。結果を表１に示す。

【0082】

【表1】

【0083】

［試験２：汚泥処理］
汚泥のモデルサンプルとして、３％のカオリナイト水溶液を用意し、この消化汚泥３００ｍＬを５００ｍＬのビーカーに採取した。次いで、表２に示す種類の重合体を蒸留水にて０．３％ポリマー水溶液とし、このポリマー水溶液を表２に示す添加量にて消化汚泥に添加した。次いで、この消化汚泥を金属製のスパチュラで３０秒間攪拌し、フロックを生成させ、前記フロックを２ｍｍ四方の目の篩にかけて、網目を通過したものは、フロック粒径が２ｍｍ未満、通過しなかったものは、フロック粒径が２ｍｍ以上であると判定した。また、フロックの沈降時間を判定した。フロックの粒径および沈降時間を表２に示す。

【0084】

【表2】

【0085】

さらに、汚泥のサンプルとして、ある下水処理場の消化汚泥を用意し、この消化汚泥３００ｍＬを５００ｍＬのビーカーに採取した。次いで、表３に示す種類の重合体を蒸留水にて０．５％ポリマー水溶液とし、このポリマー水溶液を表３に示す添加量にて消化汚泥に添加した。次いで、この消化汚泥を金属製のスパチュラで３０秒間攪拌し、フロックを生成させ、前記フロックを１５ｍｍ四方の目の篩にかけて、フロックが網目を通過したものは、フロック粒径が１５ｍｍ未満、通過しなかったものは、フロック粒径が１５ｍ以上であると判定した。

【0086】

また、フロック強度を以下の通り判定した。フロックの粒径および強度を表３に示す。
（フロック強度）
Ａ：フロックを手でつぶすと、跳ね返るような弾力を感じる。
Ｂ：フロックを手でつぶすと、跳ね返らず弾力を感じない。

【0087】

【表3】

【0088】

表１より、架橋性単量体（ａ）を用いることで０．５％不溶解分量が少ない重合体が得られることがわかった。一方で、ＭＢＡＡＭを用いると、０．５％不溶解分量が高い重合体となってしまうことがわかった。
さらに、表２から明らかなように、実施例１−１で得られた重合体を用いてモデル汚泥を凝集処理した場合（実施例２−１）は、得られるフロックの粒径が大きく、沈降時間が早く、水切れが良好であった。
また、表３からも明らかなように、実施例１−６で得られた重合体を用いて実際の汚泥を凝集処理した場合（実施例２−２）は、得られるフロックの粒径が大きく、強度も高かった。よって、実施例１−１および実施例１−６で得られた重合体は、凝集性能に優れていると確認された。
一方、比較例１−１で得られた重合体を用いた場合（比較例２−１）は、実施例に比べてフロックの粒径が小さく、沈降速度が遅く、水切れが悪かった。さらに、比較例１−５で得られた重合体を用いた場合（比較例２−２）は、実施例に比べてフロックの粒径が小さく、強度も低かった。よって、比較例１−１で得られた重合体は、実施例に比べて凝集性能に劣っていた。

【0089】

次に、紙力増強剤用途として、本発明を実施例により具体的に説明する。
なお、実施例および比較例における、１５％粘度、分子量の測定値は、粉末状の紙力増強剤を対象に、以下に示す方法で測定することによって得られた。

【0090】

（１５％粘度の測定）
サンプル１５ｇを水に溶解し、１５％ポリマー水溶液１００ｇを調製した。このポリマー水溶液に対し、Ｂ型粘度計（東機産業社製）を用い、温度２５℃、回転速度３ｒｐｍの条件で、５分後のポリマー水溶液の粘度を測定した。

【0091】

（重量平均分子量の測定）
サンプル０．０５ｇを水に溶解し、０．５％ポリマー水溶液２０ｇを調整した。次に、このポリマー水溶液を、塩化ナトリウムおよび酢酸がそれぞれ０．５ｍｏｌ／ｌとなっている水溶液に溶解し、０．１％ポリマー水溶液を調整した。
このポリマー水溶液を用いて、ＧＰＣ（島津製作所製）にて重量平均分子量Ｍｗを測定した。なお、標準物質としてプルランを用い、流速０．５ｍｌ／ｍｉｎで測定した。

【0092】

［試験３：高分子紙力増強剤の製造］
以下に示す方法によって、各実施例および各比較例の高分子紙力増強剤を製造した。また、表４および以下の記述における水溶性不飽和単量体および共重合可能な単量体成分の略語の内容は、次に示す通りである。
ＡＡｍ：アクリルアミド（和光純薬社製）
ＤＭ：Ｎ’−Ｎ’−ジメチルアミノエチルメタクリレート（東京化成社製）
ＩＡ：イタコン酸（和光純薬社製）

【0093】

＜実施例３−１＞
ＡＡｍ１７６．６ｇ、ＤＭ１６．６ｇ、ＩＡ６．８ｇおよび架橋性単量体（ＩＩＩ−１）０．５ｇを１０００ｍＬ褐色瓶に投入し、全単量体濃度４０％、総質量５００ｇになるように蒸留水を加え、単量体反応液（ＡＡｍ／ＤＭ／ＩＡ／架橋性単量体（ＩＩＩ−１）＝８８．０８／８．２８／３．３９／０．２５（％））を調製した。
さらに、光開始剤としてＤ−１１７３、および連鎖移動剤として次亜リン酸を、単量体反応液の総質量に対して、それぞれ２０ｐｐｍおよび１０００ｐｐｍとなるように投入し、これに窒素ガスを１５分間吹き込みながら溶液温度を２５℃に調節した。
その後、単量体反応液をステンレス反応容器に移し、ケミカルランプを０．２Ｗ／ｍ^２の照射強度で２０分間照射し、重合を行った。これにより、含水ゲル状の重合体を得た。
この含水ゲル状の重合体を容器から取り出し、小型ミートチョッパーを使用して解砕した。これを温度７０℃で１６時間乾燥後、粉砕して粉末状の重合体（Ｃ−１）を得た。

【0094】

＜比較例３−１＞
架橋性単量体（ＩＩＩ−１）をＡＡｍ、ＤＭ、ＩＡのみに変更した以外は、実施例３−１と同様の操作を行い、重合体（Ｃ−２）を得た。

【0095】

実施例３−１並びに比較例３−１で得られた各（共）重合体について、１５％粘度、重量分子量を測定した。結果を表４に示す。

【0096】

【表4】

【0097】

［試験３：紙力測定］
ＣＳＦ４８０の段ボール古紙０．８％スラリー８６８．４ｇに、攪伴しながら、重合体Ｃ−１の０．５％水溶液を、対全量１０００ｐｐｍ添加し、さらに攪伴を２０秒間続けた。その後、得られたパルプスラリーを用いて、角型シートマシーンによる抄紙を行った。抄紙したウェットシートは、ドラムドライヤーにて、１１０℃、３分間乾燥し、坪量１２５ｇ／ｍ^２の手抄き紙を得た。得られた乾紙を２０℃、ＲＨ６５％の恒温恒湿室にて、２４時間以上調湿した後、比破裂強度（ＪＩＳ−Ｐ８１１２）を測定した。重合体Ｃ−２についても同様の操作を行った。その結果を表５に示す。

【0098】

【表5】

【0099】

表４より、架橋性単量体（ＩＩＩ−１）を用いることで重量平均分子量の値が同程度にも関わらず、１５％粘度が低い重合体が得られることがわかった。さらに、表５から明らかなように、実施例３−１で得られた重合体Ｃ−１を抄紙時に添加して紙力測定した場合（実施例４−１）は、比破裂強度が高くなることがわかった。よって、実施例３−１で得られた重合体は、紙力向上性能に優れていると確認された。
一方、比較例３−１で得られた重合体Ｃ−２を用いた場合（比較例４−２）は、実施例に比べて比破裂強度が低くなった。よって、比較例３−１で得られた重合体は、実施例に比べて紙力向上性能に劣っていた。

【産業上の利用可能性】

【0100】

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、二種類以上の異なる架橋性単量体を用いることにより、粗大なフロックを生成可能で、かつ、通常の水溶液重合法で重合体の構造を制御可能で、分岐もしくは架橋構造で水溶性・水分散性が良好な高分子凝集剤が作製出来る。また、比破裂強度に優れる紙力増強剤が作製出来る。