[发明专利]高纯度的两亲性芳基磺酸胺盐乙烯基单体及其(共)聚合物

说明书

本发明提供一种兼具优异的保存稳定性、可溶于水和有机溶剂这两者的两亲性的、作为产业上极其有用的芳基磺酸单体的高纯度芳基磺酸胺盐乙烯基单体及其简便且实用的制造方法，以及作为该芳基磺酸胺盐乙烯基单体的聚合物的聚芳基磺酸胺盐及其制造方法。在芳基磺酸胺盐乙烯基单体中，在胺部位应用具有碳原子数1至7的两个或三个不同取代基的叔胺中的、在该结构中包含叔碳或季碳或环状骨架中的至少一个以上的叔胺，此外，在磺化率、聚合转化率的方面，使用高纯度的芳基磺酸胺盐及其聚合物。

技术领域

本发明涉及一种保存稳定性优异的高纯度的两亲性芳基磺酸胺盐乙烯基单体、以及通过将该芳基磺酸胺盐乙烯基单体用作原料而得到的高纯度芳基磺酸胺盐聚合物。

背景技术

以苯乙烯磺酸钠为代表的苯乙烯磺酸盐类是具有表面活性和阳离子交换能力的功能性单体，除了乳液聚合用的反应性乳化剂之外，还作为用于制造水系流变控制剂、水系分散剂、水系清洗剂、水系抗静电剂、导电性聚合物水性胶体的掺杂剂、离子交换膜的原料单体，在产业上的广泛领域中被利用。

然而，众所周知的苯乙烯磺酸的钠盐、钾盐、铵盐、锂盐的水溶性极高，油溶性不足，因此被限定于水系用途。例如，以树脂、弹性体的抗静电为目的，添加各种抗静电剂，从抗静电性的长期保持和耐热性的观点考虑，认为阴离子性聚合物型的抗静电剂是最合适的，但实际上聚苯乙烯磺酸盐等阴离子性聚合物与树脂、弹性体的相容性极差，因此至少单独使用是困难的(例如，参照专利文献1)。

专利文献1公开了一种高分子物质内部用抗静电剂。然而，大部分是在水或热水中不溶或难溶性的物质的例示，虽然据称根据中和胺的结构能制成水分散性或水溶性，但关于具体的胺的结构没有任何记载。

因此，一般使用阳离子性聚合物、非离子性聚合物，但存在以下问题：阳离子性聚合物的耐热性不足，还包含大量的卤素，因此难以应用于电子部件用途，非离子性聚合物的抗静电能力和耐热性不足。

另一方面，即使在水系用途中，上述的苯乙烯磺酸盐也由于油溶性不足或者由于包含金属成分而在使用上存在限制。例如，在将苯乙烯磺酸盐用作O/W型乳液聚合用的反应性乳化剂的情况下，其添加量的上限相对于作为乳液的基体(base)的甲基丙烯酸酯、苯乙烯等油溶性单体为5wt％(重量％)左右。即，为了进一步改良乳液的稳定性、或者提高乳液粒子表面的磺酸浓度，例如将苯乙烯磺酸盐的添加量增量至10wt％左右时，在聚合中发生剧烈的凝聚，难以得到稳定的乳液粒子。认为这是由于：苯乙烯磺酸盐几乎全部存在于水相中，因此在水相中生成以苯乙烯磺酸盐为主要成分的聚合物。此外，在使用苯乙烯磺酸碱金属盐来制造涂料、粘接剂用的乳液的情况下，通过苯乙烯磺酸碱金属盐的添加，乳液的稳定性提高，但钉子等金属构件由于碱金属的原因而变得容易腐蚀，因此添加量被大幅限制。

此外，通过在纤维、膜、无纺布等基材表面将自由基聚合性单体接枝聚合的方法，制造出阳离子交换纤维、膜。由于对酸碱的耐久性优异，因此作为基材主要使用聚烯烃。然而，即使将亲水性不足的聚烯烃浸渍于苯乙烯磺酸盐的水溶液，苯乙烯磺酸盐也无法以分子水平与聚烯烃接触，因此接枝聚合的效率极低。因此，如非专利文献1所记载，进行了在带有亲水性的尼龙将苯乙烯磺酸盐接枝聚合、或者在将油溶性的甲基丙烯酸缩水甘油酯与聚烯烃接枝聚合后导入磺酸基的方法。然而，使用尼龙基材和甲基丙烯酸缩水甘油酯而得到的阳离子交换纤维、膜均包含具有水解性的酰胺基、酯基，因此对酸碱的耐久性存在问题。

因此，作为用于在化学稳定性优异的聚烯烃、聚醚醚酮等基材将化学稳定性优异的苯乙烯磺酸接枝聚合的方法，例如，像专利文献2那样的苯乙烯磺酸酯的使用正在被积极研究。然而，例如，如专利文献3、专利文献4所记载，苯乙烯磺酸酯以苯乙烯磺酸钠为起始原料而经过繁杂的工序进行制造，因此极其昂贵，除此之外，蒸馏提纯困难，因此难以制造高纯度品。

而且，在使用苯乙烯磺酸酯的情况下，在接枝聚合后，需要用酸、碱对磺酸酯进行水解，并转化为磺酸的新工序，不适合工业生产。