(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換または電気脱イオン化によりポリアリルアミン塩酸塩ポリマーの水溶液を部分的に中和して、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を生じさせる工程；
前記塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液をナノ濾過または限外濾過して、低分子量不純物を含まないポリアリルアミンポリマーの水溶液を生じさせる工程；および
前記ポリアリルアミンポリマーの水溶液と多官能性架橋剤とを反応させて架橋ポリアリルアミンポリマーを生じさせる工程；
を含む架橋ポリアリルアミンポリマーの製造方法。
【請求項２】
（ａ）ポリアリルアミン塩酸塩ポリマーの水溶液を適切な塩基により部分的に中和する工程；および
（ｂ）部分的に中和したポリアリルアミンポリマーの水溶液を限外濾過して塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を生じさせる工程；
（ｃ）前記ポリアリルアミンポリマーの水溶液と多官能性架橋剤とを反応させて架橋ポリアリルアミンポリマーを生じさせる工程；
を含む架橋ポリアリルアミンポリマーの製造方法。
【請求項３】
塩基が水酸化ナトリウムである請求項２記載の方法。
【請求項４】
塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を濃縮する工程をさらに含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
架橋ポリアリルアミンポリマーをアルコールまたはアルコール／水溶液で洗浄する工程をさらに含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
架橋ポリアリルアミンポリマーを乾燥させる工程をさらに含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
架橋ポリアリルアミンポリマーを減圧下で乾燥させる工程をさらに含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
架橋ポリアリルアミンポリマーを粉砕して篩分けする工程をさらに含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
反応が高粘度加工用に設計された反応器内で起こる請求項１記載の方法。
【請求項１０】
乾燥が高粘度加工用に設計された反応器内で起こる請求項６記載の方法。
【請求項１１】
減圧下での乾燥が高粘度加工用に設計された反応器内で起こる請求項７記載の方法。
【請求項１２】
（ａ）ポリアリルアミン塩酸塩ポリマーの水溶液を水酸化ナトリウムにより部分的に中和する工程；
（ｂ）部分的に中和したポリアリルアミンポリマーの水溶液を限外濾過し、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を生じさせる工程；
（ｃ）塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を濃縮する工程；
（ｄ）塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液と多官能性架橋剤とを高粘度加工用に設計された反応器内で反応させて架橋ポリアリルアミンポリマーを生じさせる工程；
（ｅ）高粘度加工用に設計された反応器内で架橋ポリアリルアミンポリマーを乾燥させる工程；
（ｆ）架橋ポリアリルアミンポリマーを粉砕し篩分けする工程；及び
（ｇ）架橋ポリアリルアミンポリマーを単離する工程；
を含む架橋ポリアリルアミンポリマーの製造方法。
【請求項１３】
（ａ）ポリアリルアミン塩酸塩ポリマーの水溶液を電気脱イオン化により部分的に中和し、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を生じさせる工程；
（ｂ）塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を濃縮する工程；
（ｃ）塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液と多官能性架橋剤とを高粘度加工用に設計された反応器内で反応させて架橋ポリアリルアミンポリマーを生じさせる工程；
（ｄ）高粘度加工用に設計された反応器内で架橋ポリアリルアミンポリマーを乾燥させる工程；
（ｅ）架橋ポリアリルアミンポリマーを粉砕し篩分けする工程；及び
（ｆ）架橋ポリアリルアミンポリマーを単離する工程；
を含む架橋ポリアリルアミンポリマーの製造方法。
【請求項１４】
工程（ａ）と工程（ｂ）の間に、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を限外濾過する工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
工程（ｃ）と工程（ｄ）の間に、架橋ポリアリルアミンポリマーの水溶液をアルコール／水溶液で洗浄する工程をさらに含む、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
ポリマーと架橋剤の合計質量を基準にして０．１〜７５質量％の量で架橋剤が存在する請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
ポリマーと架橋剤の合計質量を基準にして２〜２０質量％の量で架橋剤が存在する請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
架橋剤が塩化アクリロール、エピクロロヒドリン、ブタンジオールジグリシジルエーテル、またはエタンジオールジグリシジルエーテルからなる群から選ばれる請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
架橋剤がエピクロロヒドリンである請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
アルコールがエチルアルコール、ｎ−プロパノールまたはイソプロピルアルコールから選ばれる請求項５記載の方法。
【請求項２１】
アルコールがイソプロピルアルコールである請求項５または１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、塩を減少させたポリアリルアミンポリマー組成物、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液と多官能性架橋剤からの架橋ポリアリルアミンポリマーの製造方法およびそれから製造される架橋ポリアリルアミンポリマー組成物に関する。
【０００２】
架橋ポリアリルアミンポリマーに、多くの治療用途があることが見出されている。例えば、胆汁酸の再吸収を減少させることにより血液中のコレステロールレベルを減少させることについては国際公開第９８／５７６５２号、特開平７−３０９７６６号公報並びに米国特許第５，６１８，５３０号、第５，６７９，７１７号、第５，６９３，６７５号および第５，６０７，６６９号明細書を、胃腸管からの食物中の鉄分の吸収を減少させることについては米国特許第５，７０２，６９６号明細書を、並びに胃腸管からホスフェートを除去することについては国際公開９６／２１４５４号および米国特許第５，４９６，５４５号明細書を参照されたい。さらに、特開平５−２４４９１５号公報には、食品防腐剤として架橋ポリアミンポリマーを使用することが開示されている。
【０００３】
架橋ポリアミンポリマーの製造方法は公知である。例えば、上記の参考文献および米国特許第４，６０５，７０１号、ドイツ国特許出願公開第４２２７０１９  Ａ１号およびヨーロッパ特許出願公開第７３２３５２  Ａ１号を参照されたい。これらの参考文献には、ポリアリルアミンポリマーと適切な架橋剤とを苛性アルカリ水溶液中または苛性アルカリ水溶液と不混和性溶剤との混合物中で反応させることによりポリアリルアミンポリマーを架橋させることが開示されている。
【０００４】
架橋ポリアミンポリマーを製造するための現存する方法は、特に工業的生産プロセスで、困難で費用のかかる取扱いおよび浄化手順をもたらす。例えば、米国特許第５，６１８，５３０号、第５，６７９，７１７号、第５，６９３，６７５号、第５，７０２，６９６号および第５，６０７，６６９号において、架橋ポリアリルアミンは、凝固した後に反応容器内で連続的な塊を形成し、これは大規模では実際的でない。さらに、架橋反応が塩基性水溶液中で起きる場合に、塩、例えば塩化ナトリウム、並びに未反応のアリルアミンモノマー、低分子量ポリアリルアミンポリマー、アリルアミンモノマーの遊離基重合の間および後における開始剤の分解に由来する低分子量化合物、溶剤等の望ましくない不純物の除去は、固体の不溶性架橋ポリアリルアミンポリマーに対して行わなければならないために、非常に複雑である。さらに、国際公開第９８／５７６５２号に開示されているような塩基性水溶液と分散体の溶剤混合物を使用する場合、溶剤、例えばアセトニトリルを再生するか処分しなくてはならない。本発明は、これらの問題に取り組んだものであり、これらの問題に対するより実際的な解決法を与える。
【０００５】
従って、本発明は、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液と多官能性架橋剤、好ましくはエピクロロヒドリンとを反応させて架橋ポリアリルアミンポリマーを生じさせる工程を含む架橋ポリアリルアミンポリマーの製造方法に関する。
【０００６】
本発明の１つの態様は、ポリアリルアミン酸塩ポリマー、好ましくはポリアリルアミン塩酸塩ポリマーの水溶液をイオン交換または電気脱イオン化により中和して、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を生じさせる工程を含む。
【０００７】
さらなる態様において、本発明は、ポリアリルアミンポリマーの中和した水溶液をナノ濾過または限外濾過して、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を生じさせる工程を含む。
さらなる態様において、本発明は、上記工程により製造される塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液の組成物に関する。
さらなる態様において、本発明は、架橋に先立って、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を濃縮する工程を含む。
【０００８】
さらなる態様において、本発明は、架橋ポリアリルアミンポリマーをアルコールまたはアルコール／水の溶液で洗浄する工程を含む。
さらなる態様において、本発明は、架橋ポリアリルアミンポリマーを乾燥させる工程を含む。
さらなる態様において、本発明は、高粘度加工用に設計された反応器、好ましくはＬＩＳＴ反応器を前記架橋および／または乾燥工程で使用することを含む。
さらなる態様において、本発明は、上記方法により製造される架橋ポリアリルアミンポリマーの組成物を含む。
【０００９】
本発明は、架橋した水不溶性であるが膨潤性であるポリアリルアミンポリマーの製造方法を提供する。この方法は、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液中に存在するアミノ基の一部を、分子中に第１級アミノ基と反応し得る官能基を少なくとも２個有する化合物と架橋反応させること、および前記架橋したポリアリルアミンポリマーを提供することを含む。
【００１０】
本発明において使用されるポリアリルアミン酸塩ポリマーは、上記の参考文献および米国特許第４，５２８，３４７号明細書から周知である。一般的に、モノアリルアミンは、アゾ型遊離基開始剤の存在下で、モノアリルアミンの単量体無機酸塩（例えば、塩酸塩、硫酸塩等）として重合する。本発明において使用されるポリアリルアミン酸塩ポリマーは、典型的には約２，０００を超える分子量（Ｍw）を有し、より好ましくは約２０，０００を超える分子量を有する。本発明において使用されるポリアリルアミンポリマーは、典型的には約２００，０００以下、より好ましくは約１００，０００以下の分子量を有する。モノアリルアミンの塩酸塩から得られる重合生成物であるポリアリルアミン塩酸塩ポリマーが好ましいポリアリルアミン酸塩ポリマーである。
【００１１】
架橋に先立ってポリアリルアミン酸塩ポリマーを中和することが好ましい。中和されたポリアリルアミンポリマーは、時にはポリアリルアミンポリマーと呼ばれる。本発明において使用されるポリアリルアミンポリマーの水溶液は、上記方法により得られたポリアリルアミン酸塩ポリマーを水または他の適切な溶剤に溶解させることにより調製される。任意の適切な塩基、例えば水酸化アンモニウム、好ましくは水酸化ナトリウムを用いて、イオン交換、電気脱イオン化により、または他の適切な方法によって中和を達成できる。
【００１２】
架橋に先立つポリアリルアミン酸塩ポリマーの完全な中和が常に必要なわけではない。その意図する用途に応じて、部分中和も差し支えなく、望ましい架橋レベル、ｐＨ、架橋ポリアリルアミンポリマーの特性および有効性をもたらすには往々にして望ましい。ポリアリルアミン酸塩ポリマーを中和することによって、ポリアリルアミン酸塩ポリマー中のアミノ基の少なくとも約５０％が中和されることが好ましく、少なくとも約６０％が中和されることがより好ましく、少なくとも約６５％が中和されることがさらに好ましく、少なくとも約７０％が中和されることがよりいっそう好ましく、少なくとも約７１％が中和されることが最も好ましい。ポリアリルアミン酸塩ポリマーを中和することによって、ポリアリルアミン酸塩ポリマー中のアミノ基の約１００％が中和されることが好ましく、約９０％以下が中和されることがより好ましく、約８０％以下が中和されることがさらに好ましく、約７５％以下が中和されることがよりいっそう好ましく、約７３％以下が中和されることがさらにいっそう好ましく、約７２％が中和されることが最も好ましい。
【００１３】
塩基によるポリアリルアミン酸塩ポリマーの中和、例えば、水酸化ナトリウムによるポリアリルアミン塩酸塩の中和、特に商業規模での中和は、多量の無機酸塩、例えば塩化ナトリウムの形成をもたらす。塩化ナトリウム等の塩は最終的な架橋ポリアリルアミン、特に治療用途用のポリアリルアミンにおいて望ましくない。本発明において、架橋に先立つ塩化ナトリウム等の塩の除去によって、架橋ポリアリルアミンからの困難かつ費用のかかる塩を除去するプロセスが除かれる。
【００１４】
本発明における架橋させるポリアリルアミンポリマーの水溶液は、塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液である。塩を減少させたポリアリルアミンの水溶液を架橋させることによって、架橋ポリアリルアミンポリマーの取扱い、浄化および単離が容易になる。塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液が、未反応のアリルアミンモノマー、低分子量ポリアリルアミンポリマー、アリルアミンモノマーの遊離基重合の間および後の開始剤の分解に由来する低分子量化合物および溶剤等の不純物を低いレベルで有することが好ましい。
【００１５】
イオン交換または電気脱イオン化によるポリアリルアミン酸塩水溶液の中和は、ポリアリルアミン塩酸塩から直接、塩が減少したポリアリルアミンポリマーの水溶液を与える。イオン交換による中和は良く知られている。イオン交換ポリマーおよび用途についての詳しい論説は、Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, 1988, Volume 8, pp. 341-393に含まれている。
【００１６】
時によって電気透析と呼ばれる電気脱イオン化（“ＥＤＩ”）により中和が達成されることが好ましい。電気脱イオン化は、回分式操作または連続式プロセスとして行うことができる。電気脱イオン化は、望ましい溶液を中和（または脱塩）するためにイオン選択膜を通してイオンを移動させる起電力（“ＥＭＦ”）の使用を含む。例えば、水の脱塩および塩の付随生産（concomitant production）は電気脱イオン化のよく知られた用途である。別の用途には、オレンジジュースのような柑橘ジュースの脱酸（スイートニング）がある（Voss, J. Membrane Sci., 27, 165-171 (1986)およびHwang and Kammermeyer, Techniques of Chemistry, Wiley, vol VII, 494 (1975)）。電気脱イオン化の別の用途は、エチレンジアミン二塩酸塩についてエチレンジアミンへの変換（Chang, J. App. Electrochem., 9, 731-736 (1976)）が行われたように、ポリアンモニウム塩をアミン類に変換するものである。さらに別の例である有機物分離技術が、発酵培養液中のラクテートから乳酸を回収し精製することに関して米国特許第４，８８５，２４７号明細書に開示されている。柑橘ジュースの脱酸、アミン類の生産および乳酸の精製において、有機アニオンが膜を横切って処理実施時の流れ効率（current efficiency）を低下させる。好ましくは、本発明の電気脱イオン化方法は、高分子アミンを２枚のアニオン交換膜の間に留める。ＥＭＦは、これら２枚のアニオン交換膜の１つから出る塩化物イオンの移動をもたらすとともに、水酸化物イオンを別の膜に通過させ、ポリアリルアミン塩酸塩を正味で中和させる（図１に例示したセル構成）。水分離膜を具備する他のセル構成（例えば、Chang）も可能であり、水酸化ナトリウムの消費の代わって酸が生成するであろう。いずれの構成においても電気脱イオン化は、塩濃度が減少した高ｐＨポリアリルアミンポリマー溶液を与える。
【００１７】
適切な塩基（例えば、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等）によるポリアリルアミン塩酸塩ポリマーの水溶液の中和は、高レベルの塩（例えば、塩化ナトリウム）を含むポリアリルアミンポリマーの水溶液をもたらす。しかしながら、本発明に係る塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を提供するために、塩を除去するための手段、例えばイオン交換、透析、ナノ濾過または限外濾過を使用することができる。
【００１８】
塩を減少させたポリアリルアミンポリマーを提供するためのポリアリルアミンポリマー中の塩のレベルを減少させることが限外濾過により行われることが好ましい。限外濾過は、分子スケールで起こる圧力駆動式の濾過分離法であり、当該技術分野でよく知られている。典型的には、溶解および／または懸濁した物質を含むプロセス流体が多孔質膜の片側に接触する。膜を横切る方向に圧力勾配を生じさせる。小さな溶解した分子（例えば、未反応のアリルアミンおよび低分子量のポリアリルアミンポリマー）およびイオン（例えば、塩）を含む液体を細孔に強制的に通過させる。コロイド、懸濁した固形物、および大きな溶解した分子（例えば、ポリアリルアミンポリマー）は篩分け作用により保持される。限外濾過についての詳しい論説はEncyclopedia of Polymer Science and Engineering, 1988, Volume 17, pp. 75-107に含まれている。
【００１９】
塩含有量は、中性子活性化またはイオン選択的電気化学等の任意の周知の分析法によりポリアリルアミンポリマーおよび／または水溶液に対して実験的に求めることができる。さらに、塩含有量は、反応物と生成物の物質収支に基づいて理論的に計算することにより求めることができる。さらに、電気脱イオン化および／または限外濾過により中和される場合に、塩含有量は、電気脱イオン化および限外濾過プロセスの既知の操作条件により求めることができる。例えば、電気脱イオン化の場合、塩濃度は、製造者により示された膜のイオン選択性により求められ、連続添加モード（con-add mode）での限外濾過の場合には、塩の濃度は系を溶出させるために使用される反応器容積数に対して指数関数的に減少する（Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, 1988, Volume 17, page 97, 式(13)参照）。
【００２０】
本発明の塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液中に塩が存在する場合、ポリアリルアミン酸塩ポリマー中のアミノ基の（部分）中和から生じる理論量未満の量で塩が存在することが好ましく、例えば、水酸化ナトリウムによるポリアリルアミン塩酸塩の１００％中和は、中和したポリアリルアミンポリマーの質量を基準にして約５１％の塩化ナトリウムをもたらすであろう。中和の後であるが架橋前に、ポリアリルアミンポリマー水溶液中の塩の量は、（部分）中和したポリアリルアミンポリマーの質量を基準にして約５１％以下であり、好ましくは約４５％以下であり、より好ましくは約３５％以下であり、さらに好ましくは約２５％以下であり、いっそう好ましくは約１５％以下であり、もっと好ましくは約１０％以下であり、よりいっそう好ましくは約５％以下であり、さらにいっそう好ましくは約３％以下であり、それ以上に好ましくは約１％以下であり、さらに好ましくは約０．５％以下であり、さらにいっそう好ましくは約０．３％以下であり、最も好ましくは約０．１％以下である。
【００２１】
さらに、膜透過性等の電気脱イオン化装置の操作条件、および／または膜の分子量カットオフ等の限外濾過装置の操作条件をもとに、電気脱イオン化および／または限外濾過によりポリアリルアミンポリマーの水溶液から低分子量不純物を除去することができる。低分子量不純物の例は、アリルアミンモノマー、開始剤分解生成物、例えばテトラメチルスクシンアミド（“ＴＭＳ”）、および統計的には望ましい水不溶性生成物を形成するように架橋しにくいポリアリルアミンポリマーの低分子量画分である。
【００２２】
塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液は、中和後であって架橋前に、濃縮限外濾過または減圧下高温でのフラッシュ蒸発等の当該技術分野で周知の任意の手段により濃縮することが好ましい。塩を減少させた水溶液が、少なくとも約１．５ミリ当量毎溶液１グラム（“meq/g”）のポリアリルアミンポリマーを含むことが好ましく、少なくとも約２．０meq/gのポリアリルアミンポリマーを含むことがより好ましく、少なくとも約２．５meq/gのポリアリルアミンポリマーを含むことがさらに好ましく、少なくとも約３．０meq/gのポリアリルアミンポリマーを含むことがいっそう好ましく、少なくとも約３．５meq/gのポリアリルアミンポリマーを含むことがもっと好ましく、少なくとも約４．０meq/gのポリアリルアミンポリマーを含むことがよりいっそう好ましく、少なくとも約４．５meq/gのポリアリルアミンポリマーを含むことがさらにいっそう好ましい。塩を減少させた水溶液が、溶液１グラム当たり約９．０meq以下のポリアリルアミンポリマーを含むことが好ましく、約８．５meq/g以下のポリアリルアミンポリマーを含むことがより好ましく、約８．０meq/g以下のポリアリルアミンポリマーを含むことがさらに好ましく、約７．５meq/g以下のポリアリルアミンポリマーを含むことがよりいっそう好ましく、約７．０meq/g以下のポリアリルアミンポリマーを含むことがもっと好ましく、約６．５meq/g以下のポリアリルアミンポリマーを含むことがよりいっそう好ましく、約６．０meq/g以下のポリアリルアミンポリマーを含むことが最も好ましい。
【００２３】
架橋剤と、塩を減少させたポリアリルアミンの水溶液、好ましくは塩を減少させ、濃縮したポリアリルアミンの水溶液とを、混合（好ましくは室温で）し、反応させる。適切な架橋剤の例としては、塩化アクリロール、エピクロロヒドリン、ブタンジオールジグリシジルエーテル、好ましくは、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、エタンジオールジグリシジルエーテル、好ましくは１，２−エタンジオールジグリシジルエーテル、１，３−ジクロロプロパン、１，２−ジクロロエタン、１，３−ジブロモプロパン、１，２−ジブロモエタン、スクシニルジクロリド、ジメチルスクシネート、トルエンジイソシアネート、およびピロメリト酸二無水物が挙げられる。好ましい架橋剤はエピクロロヒドリンである。なぜなら、エピクロロヒドリンが安価であるからである。エピクロロヒドリンは、それが低分子量であることおよび親水性であり、ポリアリルアミンポリマーゲルの水膨潤性およびホスフェート結合能を維持する点からも有利である。
【００２４】
胆汁酸のキレート化または胃腸管内のホスフェートの結合等の治療用途で使用される場合に、架橋のレベルはポリマーを不溶性にするとともに吸収および分解に対して実質的に抵抗性のあるものにするものである。架橋剤は、（部分）中和したポリアリルアミンポリマーと架橋剤の合計質量を基準にして約０．１質量％以上の量で存在することが好ましく、約０．５質量％以上の量で存在することがより好ましく、約１．０質量％以上の量で存在することがさらに好ましく、約２．０質量％以上の量で存在することがさらにいっそう好ましく、約５．０質量％以上の量で存在することが最も好ましい。架橋剤は、（部分）中和したポリアリルアミンポリマーと架橋剤の合計質量を基準にして、典型的には約７５質量％以下の量で存在し、約５０質量％以下の量で存在することがより好ましく、約２５質量％以下の量で存在することがさらに好ましく、約２０質量％以下の量で存在することがさらにいっそう好ましく、約１０質量％以下の量で存在することが最も好ましい。
【００２５】
架橋反応は任意の適切な容器または反応器内で行うことができる。好ましい反応器は、反応を回分式または連続式で行えるものである。ゲル化に先立って反応物を混合することができるとともに、ゲル化後にゲルを小さな断片またはかけらに破壊することのできる攪拌手段を有する高粘度加工用に設計された反応器がより好ましい。高粘度加工用に設計された好ましい反応器の１つの例はList Inc.により製造されたLIST-DISCOTHERM Bである。このLIST-DISCOTHERM Bは、回分式または連続式操作に合わせて供給されることがある。これは、架橋ポリアリルアミンポリマーのような粘稠、ペースト状、固いまたはゲル状の物質を加工するのに混合または混練が必要な、乾燥または反応等の熱プロセスに特に有用である。基本ユニットは、水平なシリンダー状ハウジングと、周縁混合／混練棒を有する軸に対して垂直なディスク要素を具備する同心攪拌機シャフトとから成る。シェル内に据え付けられた固定されたフック形状の棒は、シャフトおよびディスク要素が回転している際にそれらのシャフトおよびディスク要素と相互作用して、それらのシャフトおよびディスク要素を浄化する。シェル、シャフトおよびディスク要素は、全て熱伝達に寄与し、加熱または冷却することができる。このユニットは、概して、反応器容量の６０〜７５％の充填レベルで動作する。典型的なシャフト速度は、高いインストールトルク（installed torque）で５〜１００回転毎分（“ｒｐｍ”）である。強力混合混練作用と熱交換面の自己浄化との複合効果は、高い熱および物質移動速度をもたらす。回分式ユニットでは、混合棒は、任意の混合を行うように配列される。連続工程の場合に、内部構造の配列の仕方で材料のプラグフロー移動がもたらされる。しかしながら、軸方向の搬送速度は攪拌機回転速度にほとんど依存せず、熱および物質移動を最適化する高攪拌機回転速度で運転することができる。さらに、ディスク要素の位置決めによって、乾燥生成物の再循環をせずに液体供給原料を固体フリーの流動性物質に直接加工することができる。ＬＩＳＴ反応器の他に類のない設計によって、単一の連続的な凝固した塊の形成がなくなる。ゲル化が起こる際、自己浄化作用のある同心攪拌シャフトおよびディスク要素はゲルの凝集塊の処理を容易にする。
【００２６】
架橋剤と塩を減少させたポリアリルアミンの水溶液との混合物を、その混合物がゲル化するまで、好ましくは約６０〜約１００ｒｐｍ、より好ましくは約８０ｒｐｍで攪拌する。混合物がいったんゲル化したら、反応を続けさせる。これは時によって硬化と呼ばれる。硬化の間に、架橋ポリマーの剪断分解を最低限に抑えるために、攪拌速度を減少させるか、断続的または不連続的にし、攪拌を約２０ｒｐｍで連続的および／または断続的（オン／オフ）に行うことが好ましい。硬化の間に、長時間、例えば５〜２０時間の間、反応温度を増加、例えば約７０℃〜８０℃の間に増加させることが好ましい。
【００２７】
未反応またはわずかに反応した出発物質は時によって可溶性オリゴマーと呼ばれる。剪断分解した架橋ポリアリルアミンポリマーは、可溶性オリゴマーの別の供給源である。常法、すなわちポリアリルアミンの高塩水溶液から生じた架橋ポリアリルアミンポリマーは、特に、ポリマーから塩を除去するために必要な困難な浄化処理からもたらされる剪断分解を受けやすい。可溶性オリゴマーは最終的な架橋ポリアリルアミンポリマーにおいては望ましくない。架橋ポリアリルアミンポリマーを洗浄して望ましくない可溶性オリゴマーを除去することが好ましい。いかなる媒体も使用できるが、架橋ポリアリルアミンが媒体に可溶でない一方で、可溶性オリゴマーが可溶であることを条件とする。水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール等の１種以上のアルコール、およびこれらの１種以上の混合物を使用することが好ましい。可溶性オリゴマーを所望のレベルまで減少させるため、架橋ポリアリルアミンポリマーを１回以上洗浄することが好ましい。可溶性オリゴマーが最終的な架橋ポリアリルアミンポリマー中に存在する場合には、可溶性オリゴマーが、ポリアリルアミンポリマーの質量を基準にして、約１質量％未満の量で存在することが好ましく、約０．８質量％未満の量で存在することが好ましく、約０．６質量％未満の量で存在することがさらに好ましく、約０．５質量％未満の量で存在することが最も好ましい。
【００２８】
架橋ポリアリルアミンポリマーを水溶液から分離し、そして任意の適切な手段により乾燥させる。例えば、架橋ポリアリルアミンポリマーを濾過または遠心分離により水溶液から分離し、次に減圧オーブンまたはＬＩＳＴ乾燥機内で乾燥させる。架橋ポリアリルアミンポリマーを、減圧下、約８０℃未満の温度で乾燥させることが好ましい。乾燥したポリアリルアミンポリマーを任意の適切な方法、例えば乳鉢と乳棒、Retsch Mill、またはFitzMillにより粉砕することが好ましい。
本発明の実施態様を示すために、好ましい態様の例を以下に示す。しかしながら、これらの例は、けっして本発明の範囲を限定するものではない。
【００２９】
例
比較例Ａ〜Ｏおよび例１〜１５のポリアリルアミン塩酸塩ポリマーの中和および／または限外濾過条件をまとめたものを下記表１に示す。表１において：
“ＰＡＡHCl”は、約１０，０００〜約３０，０００の平均分子量を有し、ＨＣｌ塩として約９３．６ｇ毎モル（g/mol）であり、ポリアリルアミン塩酸塩ポリマーを基準にして約５質量％の量の単量体アリルアミンを含むポリアリルアミン塩酸塩ポリマーの５０質量％水溶液である。ポリアリルアミンポリマーは、Aldrich Chemical Company, Inc.（米国ワイオミング州ミルウォーキー，ウェスト・セイントポール・アヴェニュー，1001）から市販されている。
【００３０】
“ＥＤＩ1”は、黒鉛アノードとニッケルカソードから構成され、約５平方センチメートル（ｃｍ2）の活性領域を有する２区画フロースルーセルを形成するようにIonac MA3475アニオン交換膜がゴムガスケットの間に挟まれた実験室用セル内でポリアリルアミン塩酸塩ポリマーを中和するために使用した電気脱イオン化方法である。アノード液は２５％ギ酸ナトリウム（“ホルメート”）水溶液から成っていた。カソード液は、水で稀釈した市販の５０％ＰＡＡHCl水溶液から成っていた。このＰＡＡHClを中和してアミン塩酸塩の約７２質量％を遊離アミンに変換した。時によって定電流条件と呼ばれる電流規制条件のもとで電気脱イオン化を行った。望ましい反応時間に応じて、規制電流（“Ｉ”）を一定に保つか（例えば０．９ミリアンペア（“ｍＡ”））、または中和の間変化させた（例えば０．９〜０．６ｍＡ）。ＰＡＡHClをその終点の７２％まで中和するための電荷の計算はファラデーの法則：
Ｑ＝０．７２×ｎＦmols
（式中、Ｑは、ＰＡＡHClを中和させるために電荷量（クーロン）であり、ｎは中和される物質の当量／モル（ｅｑ／モル）であり（ＰＡＡHClの場合にｎ＝１）、molsは中和されるモル数であり、Ｆはファラデー定数（９６４８５Ｃ／モル）である）
を使用した。
【００３１】
“ＵＦ1”限外濾過は、Gelman Scientific Co.（ミシガン州アン・アーバー（Ann Arbor））から入手可能なAmicon 8400磁気攪拌槽内で、約５０ポンド毎平方インチ（“ｐｓｉ”）の圧力を加えて、後述する限外濾過膜の１つを使用して行った。各限外濾過工程は、水性ポリアリルアミンポリマーを水で容積約３５０ｍｌ（初期容積“ＶI”）に稀釈し、そして約６０ｍｌの溶液（最終容積“ＶF”）または未透過物（retenate）が残るまで溶液を濾過することから成っていた。濃縮係数はＶI／ＶFである。
【００３２】
“ＹＭ１０”は、Gelmanから市販されている分子量（Ｍw）カットオフ１０，０００のAmicon YM10限外濾過膜であり；
“ＹＭ３０”は、Gelmanから市販されているＭwカットオフ３０，０００のAmicon YM30限外濾過膜であり；
“ＰＷ”は、Osmonicsから市販されているＭwカットオフ１０，０００のOSM-PW限外濾過膜であり；
“ＭＸ５０”は、Osmonicsから市販されているＭwカットオフ１０，０００のOSM-MX50限外濾過膜であり；
【００３３】
“ＧＭ”は、Osmonicsから市販されているＭwカットオフ８，０００のDESAL-GM限外濾過膜であり；
ＥＤＩおよび／またはＵＦにより調製したポリアリルアミンポリマー（“ＰＡＡ”）の塩を減少させた水溶液の“フラッシュ”濃度は、減圧下高温でのフラッシュ蒸発により得られたものであり；
“固形分（％）”は、Mettler LJ16湿度分析器により１２０℃で求めたもので、ＥＤＩおよび／またはＵＦにより調製した後にフラッシュ蒸発によりＰＡＡの塩を減少させた最終濃度の水溶液の固形分（％）であり；
【００３４】
ポリアリルアミンポリマーの塩化ナトリウム含有量（“ＮａＣｌPAA”）は、反応物と生成物の物質収支をもとにして、電気脱イオン化および／または限外濾過により中和した場合に、電気脱イオン化および限外濾過プロセスの既知の操作条件でポリアリルアミンポリマーの水溶液について計算したもので、ＰＡＡの質量を基準にした質量％として表したものである。
【００３５】
ポリアリルアミンポリマー濃度、エピクロロヒドリンの量、およびポリアリルアミンポリマーを架橋させるための反応条件、並びに例１〜１５および比較例Ａ〜Ｏの得られた架橋ポリアリルアミンポリマーの特性を下記表２に示す。表２において、
“［ＰＡＡ］”は水溶液１グラム当たりのアミンのミリ当量（ｍｅｑ）で表したポリアリルアミンポリマーの濃度である。アミンの当量は、ポリマー（すなわち、アリルアミン／アリルアミン塩酸塩分子）中のアミン含有反復単位の分子量に等しい。アリルアミンは５７．１のＭwを有し、アリルアミン塩酸塩は９３．６のＭwを有するため、７２％中和したＰＡＡ水溶液の１meq/gのアミンは、溶液１ｇ当たり０．０６７ｇのＰＡＡに等しい。
[(0.72×57)+(0.28×93.5)]/1000=0.067
“ＥＰＩ”はAldrich and Acrosから市販されている９９％エピクロロヒドリンであり；
架橋ポリアリルアミンポリマー（“ＰＡＡx”）試料を、乳鉢と乳棒（“Ｍ＆Ｐ”）または４インチRetschミル（“Retsch”）により粉砕して粉末にした。
【００３６】
架橋ポリアリルアミンポリマーに対して以下の分析法を行い、結果を表３にまとめた。
膨潤度は、０．１ｇの乾燥ポリアリルアミンポリマーを２個構成の遠心分離管に入れ、そして５ｍｌの水と２時間攪拌することにより求めた。その後、スラリーを遠心分離し、得られたゲル塊の質量を量って膨潤度を求めた。
膨潤度＝（最終質量−初期質量）／初期質量
【００３７】
この膨潤からの遠心分離物（抽出物）を、可溶性オリゴマーと塩化ナトリウムの両方の濃度の決定に使用した。
可溶性オリゴマー（ＳＯ）は、McLeanにより発表された方法（J. D. McLean,V. A. Stenger, R. E. Reim, M. W. LongおよびT. A. Hiller, Anal. Chem., 50, 1309 (1978)）の変法により求めた。抽出物の一部をホルムアルデヒドにより誘導体化し、次にシッフ塩基の還元によりポーラログラフ法で求め、スパイク試料(spiked sample）と比較した。
架橋ポリアリルアミンポリマー中の塩化ナトリウム（“ＮａＣｌ”）を、抽出物の一部についてナトリウムイオン選択電極を用いる分析によって求めた。
ホスフェート結合能（“ＰＯ4”）は、分光光度法というよりはむしろクロマトグラフ法によって検出を行ったことを除き、米国特許第５，４９６，５４５号明細書で公開されたものと同じ方法により求めた。
【００３８】
比較例Ａ〜Ｆ
１０００ミリリットル（ｍｌ）容器内で２５０ｇのポリアリルアミン塩酸塩ポリマー溶液を３３７ｇの水で稀釈した。混合物を攪拌し、そして７６．５ｇの５０質量％水酸化ナトリウム水溶液を添加することによりｐＨを調節して前記アミン塩酸塩の約７２質量％を遊離アミンに変換した。得られた混合物を室温に冷却し、そして溶液のｐＨを求めたところ１０．２であった。６つの１２０ｍｌガラス容器（比較例Ａ〜Ｆ）の各々に６６．４ｇ（１３４ｍｅｑ）の部分的に中和されたポリアリルアミンポリマーの水溶液を加えた。各容器に攪拌しながらエピクロロヒドリン架橋剤を一度に加えた。得られた混合物を、それらがゲル化するまで攪拌した。容器に蓋をし、そして室温（“ｒｔ”）で１５時間反応させて硬化させた。ゲルを減圧下９０℃で２４時間乾燥させた。冷却後、固形物を乳鉢と乳棒を使用して粉砕した。
【００３９】
比較例Ｇ〜Ｎ
５００ｍｌ容器に２５０ｇのポリアリルアミン塩酸塩ポリマー溶液を入れた。混合物を攪拌し、そして７６．５ｇの５０質量％水酸化ナトリウム水溶液を添加することによりｐＨを調節して前記アミン塩酸塩の約７２質量％を遊離アミンに変換した。得られた混合物を室温に冷却し、そして溶液のｐＨを求めたところ１０．１であった。８つの１２０ｍｌガラス容器の各々に３７．７ｇ（１３４ｍｅｑ）の部分的に中和されたポリアリルアミンポリマーの水溶液を加え、そして水で稀釈して望ましい濃度にした（比較例Ｇ〜Ｎ）。各容器に攪拌しながらエピクロロヒドリン架橋剤を一度に加えた。得られた混合物を、それらがゲル化するまで攪拌した。例Ｇ〜Ｊを、蓋をして室温で１５時間硬化させた。例Ｋ〜Ｎを、７０℃で１５時間蓋をして硬化させた。ゲルを減圧下９０℃で７１時間乾燥させた。冷却後、固形物を乳鉢と乳棒を使用して粉砕した。
【００４０】
比較例Ｏ
４５°ピッチの羽根タービン攪拌機を備え窒素ブランケットを施した２リットル水ジャケット付き容器内に入れた３３７ｇの水で２５０ｇのポリアリルアミン塩酸塩ポリマー溶液を稀釈した。混合物を２００ｒｐｍで攪拌し、そして７６．５ｇの５０質量％水酸化ナトリウム水溶液を添加することによりｐＨを調節して前記アミン塩酸塩の約７２質量％を遊離アミンに変換した。得られた混合物を室温に冷却し、そして溶液のｐＨを求めたところ１０．１であった。６００ｇのアセトニトリルを加え、続いて１１．８ｇのエピクロロヒドリンを一度に加えた。攪拌速度を５００ｒｐｍに増加させ、温度を２５℃に調節した。２時間後、２相の液／液反応分散体はゲル／液分散体に変化した。反応を室温で合計２１時間続け、その後、容器を分解して内容物を３リットルの粗いフリットフィルター漏斗に注ぎ入れ、減圧濾過した。５４０ｇの母液を回収した。この母液は、２．３mS/cmの電導度を有し、約８４％のアセトニトリル（アセトニトリル回収率７５％）と大きな百分率でアリルアミンを含み、このアセトニトリルは約３０ｐｐｍのエピクロロヒドリンを含んでいた。濾過により単離して得られた架橋ＰＡＡ（６８０ｇ）は不純物を高レベルで含んでいた（例えば、塩化ナトリウム約５６ｇ、残留アセトニトリル、未反応アリルアミン、未架橋ポリアリルアミン等）。不純物を除去するために、架橋ＰＡＡを５リットルの水中に懸濁させて３０分間磁気攪拌し、続いて粗いガラスフリット３リットル漏斗を通して濾過することを５回繰り返すことにより洗浄した。それぞれ１６mS/cm、２．６mS/cm、０．４mS/cm、０．０３mS/cmおよび０．０１mS/cmの電導度を有する得られた濾液を各５リットルの水で洗浄した。洗浄したポリアリルアミン（２２５０ｇ）を減圧下６０℃で乾燥させると１０５．５ｇの架橋ポリアリルアミンが得られた。冷却後、固形物を乳鉢と乳棒で粉砕した。
【００４１】
例１〜４
アミン塩酸塩の約７２質量％を遊離アミンに変換するためのＰＡＡHClの水溶液の電気脱イオン化を上記方法（ＥＤＩ1）により行った。ＰＡＡHClを中和するのに必要な電荷をファラデーの法則を用いて計算した。
0.72×1eq/mol×(122g×0.518g/g/93.56g/mol)×96485C/eq)/=46924C
７２％クーロメトリック中和の理論電荷の９６．３％が達成されるまで、規制電流を０．９ｍＡから０．６ｍＡまでで変化させた。カソード液をセルの外に出して、計量し（２０４ｇ）、９．８０のｐＨを有すると求められた。溶液が２０．８質量％の固形分を含むこと、または理論物質収支の９３％を含むと求められた。中和したポリアリルアミンポリマー水溶液の一部８６．４ｇを７０℃でのフラッシュ蒸発により濃縮し、固形分濃度を２６．７質量％（６７．３ｇの溶液）とした。中和したポリアリルアミンポリマー水溶液の別の一部４３．２ｇを７０℃でのフラッシュ蒸発により濃縮し、固形分濃度を３０．６質量％（２９．４ｇの溶液）とした。得られた塩を減少させた溶液、すなわち３０．６質量％溶液（例１）、２６．７質量％溶液を２等分にしたもの（例２および４）、および２０．８質量％溶液（例３）を、各容器が１３４ｍｅｑのＰＡＡを含むように４つの１２０ｍｌガラス容器に入れた。各容器に、エピクロロヒドリン架橋剤を攪拌しながら一度に入れた。得られた混合物を、それらがゲル化するまで攪拌した。例１〜４を、蓋をして８０℃で一晩硬化させた。ゲルを減圧下８０℃で２４時間乾燥させた。冷却後、固形物を乳鉢と乳棒を用いて粉砕した。
【００４２】
例５〜７
ＰＡＡHCl水溶液の電気脱イオン化を上記方法により成し遂げた。７２％クーロメトリック中和の理論電荷の１００％が実現するまで０．５ｍＡの規制電流を流した。カソード液をセルの外に出して、計量し（２１１．９ｇ）、９．９０のｐＨを有すると求められた。溶液は１６．８９質量％の固形分を含むか、または理論物質収支の９６．０％を含むと求められた。ＥＤＩにより中和したポリアリルアミンポリマー水溶液に由来する水を７０℃でのフラッシュ蒸発により除去し、次に、水を再添加して固形分２９．３質量％の溶液を得た。３つの１２０ｍｌガラス容器（例５〜７）に、３０．７ｇのポリアリルアミンポリマーの部分的に中和した塩を減少させた水溶液を加えた（１３４ｍｅｑ）。各容器にエピクロロヒドリン架橋剤を攪拌しながら一度に加えた。得られた混合物を、それらがゲル化するまで攪拌した。例５〜７を、蓋をして７０℃で６時間硬化させた。ゲルを減圧下８０℃で一晩乾燥させた。冷却後、固形物をスパチュラにより砕き、４インチRetschミルで粉砕した。
【００４３】
例８
１０００ｍｌ容器内で２５０ｇのポリアリルアミン塩酸塩ポリマー溶液を２５０ｇの水で稀釈した。混合物を攪拌し、そして７６．５ｇの５０質量％水酸化ナトリウム水溶液を添加することによりｐＨを調節して約７２質量％のアミン塩酸塩を遊離アミンに変換した。得られた混合物の１０分の１（１３４ｍｅｑ）を、６の濃縮係数（ＶI／ＶF）を有するAmicon YM10膜を使用して上記のように限外濾過（ＵＦ1）した。最終的な濾液の電導度は０．１２ミリシーメンス（ｍＳ）であった。ポリアリルアミン水溶液をセルから出して、固形分７．５７質量％または理論収量の８３％で溶液１０２ｇが得られた。減圧下７０℃でのフラッシュ蒸発により水を除去した。水の添加により固形分を再び溶解させて、固形分３１．０質量％の溶液とした。部分的に中和したポリアリルアミンポリマーの塩を減少させた水溶液の一部（１１１ｍｅｑ）を１２０リットルガラス容器に入れた。エピクロロヒドリン架橋剤を攪拌しながら一度に加えた。得られた混合物を、それがゲル化するまで攪拌した。蓋をして反応を８０℃で１６時間進行させた。ゲルを減圧下８０℃で７２時間乾燥させた。冷却後、固形物をスパチュラで砕き、そして４インチRetschミルで粉砕した。
【００４４】
例９〜１１
ＰＡＡHCl水溶液の電気脱イオン化を上記の方法により成し遂げた。７２％クーロメトリック中和の理論電荷の１００％が達成されるまで規制電流を０．９ｍＡから０．２ｍＡまでで変化させた。カソード液をセルの外に出して、計量し（１８１．２ｇ）、９．９８のｐＨを有すると求められた。溶液は１８．２７質量％の固形分を含むか、または理論物質収支の９４．０％を含むと求められた。ＥＤＩにより中和したポリアリルアミンポリマー水溶液６３．８ｇを、３の濃縮係数（ＶI／ＶF）を有するＹＭ１０膜（例９、１７１ｍｅｑ）を使用して限外濾過した。ＥＤＩにより中和したポリアリルアミンポリマー水溶液４４．３ｇを、３の濃縮係数（ＶI／ＶF）を有するＹＭ３０膜（例１０、１２０ｍｅｑ）を使用して限外濾過した。ポリアリルアミンポリマーの水溶液を、７０℃でのフラッシュ蒸発により見かけ上固形分３０質量％に濃縮した。残りのＥＤＩ中和したポリアリルアミンポリマー水溶液を限外濾過を用いずに７０℃でのフラッシュ蒸発により固形分３２．４質量％に濃縮し、２９．１ｇ（１４０ｍｅｑ）の試料を例１１として使用した。ポリアリルアミンポリマーの部分的に中和した塩を減少させた水溶液の各々を１２０ｍｌガラス容器に入れた。例９として移し入れた部分は１３０ｍｅｑのＰＡＡを含み、例１０として移し入れた部分は８１ｍｅｑのＰＡＡを含み、例１１として定量的に移し入れた部分は１４０ｍｅｑのＰＡＡを含んでいた。各容器にエピクロロヒドリン架橋剤を攪拌しながら一度に加えた。得られた混合物を、それらがゲル化するまで攪拌した。例９〜１１を、蓋をして８０℃で１６時間硬化させた。ゲルを減圧下８０℃で７２時間乾燥させた。冷却後、固形物をスパチュラにより砕き、４インチRetschミルで粉砕した。
【００４５】
例１２〜１５
ＰＡＡHCl水溶液の電気脱イオン化を上記の方法により成し遂げた。７２％クーロメトリック中和の理論電荷の１００％が達成されるまで０．９ｍＡの規制電流を流した。カソード液をセルの外に出して、計量し（２５３．２ｇ）、９．９８のｐＨを有すると求められた。溶液は１７．３質量％の固形分を含むか、または理論物質収支の９４．０％を含むと求められた。ポリアリルアミンポリマー水溶液の部分を、濃縮係数（ＶI／ＶF）がそれぞれ２．８、４．２および３であるOSM-PW膜（例１２、１６７ｍｅｑ）、OSM-MX50膜（例１３、１５６ｍｅｑ）およびDESAL-GM膜（例１４、１６１ｍｅｑ）を使用して限外濾過した。未透過物は見かけ上約１０質量％の固形分を含み、それらを８０℃でのフラッシュ蒸発により２８〜３０質量％の固形分に濃縮した。ポリアリルアミンポリマー水溶液の一部を、限外濾過を用いずに８０℃でのフラッシュ蒸発により固形分３０．８質量％に濃縮した（例１５、１２５ｍｅｑ）。塩を減少させたポリアリルアミンポリマーの水溶液を１２０ｍｌガラス容器に入れた。例１２として移し入れた部分は１０７ｍｅｑのＰＡＡを含み、例１３として移し入れた部分は１１９ｍｅｑのＰＡＡを含み、例１４として移し入れた部分は１３７ｍｅｑのＰＡＡを含み、例１５として定量的に移し入れた部分は１２５ｍｅｑのＰＡＡを含んでいた。各容器にエピクロロヒドリン架橋剤を攪拌しながら一度に加えた。得られた混合物を、それらがゲル化するまで攪拌した。反応物を、蓋をして８０℃で１２時間硬化させた。ゲルを減圧下８０℃で１６時間乾燥させた。冷却後、固形物をスパチュラにより砕き、４インチRetschミルで粉砕した。
【００４６】
【表１】
0004959891.tif 000002
【００４７】
【表２】
0004959891.tif 000003
【００４８】
【表３】
0004959891.tif 000004
【００４９】
例１６〜２８の電気脱イオン化および限外濾過条件の要約を表４にまとめた。表４において、“ＥＤＩ2”は、市販のセルスタック（Electrosynthesis Co.製のElectroSyn-A/B Cell）から作り上げたＥＤＩ装置でポリアリルアミン塩酸塩ポリマーを中和するために使用した電気脱イオン化方法である。このプレート−フレームセルを、バイポーラー設定の３０アンペア、８０ボルトの整流器を用いて動作させた。活性電極（および単一膜）面積は１００ｃｍ2であった。セル構成を図２に示す。ステンレススチールカソードおよびニッケルアノードを使用した。Nafionカチオン交換膜（＋）およびIonac MA3475アニオン交換膜（−）を使用した。
それぞれ遠心ポンプを備え付けた３つの１８．９リットル容器から溶液をＥＤＩセルを通して再循環させた。アノード液、カソード液およびＮａＯＨを１つの１８．９リットル容器（“Ｖ−１”）に入れ、セル隔壁１，４および７を通して並流的に循環させた（図２参照）。ＰＡＡHClを別の１８．９リットル容器（“Ｖ−２”）に入れ、隔壁３および６を通して並流的に循環させた。ＮａＣｌ溶出液を第３の１８．９リットル容器（“Ｖ−３”）に入れ、隔壁２および５を通して並流的に循環させた。
ＥＤＩ2中和ＰＡＡのＮａＣｌレベルは、イオン選択電極により求めたＰＡＡ（ＮａＣｌPPA）の塩を減少させた水溶液中のナトリウム含有量から導き出した。ＮａＣｌレベルは、部分的に中和したポリアリルアミンポリマーの質量に基づく質量％として表した。
【００５０】
“ＵＦ2”は、Osmonics製の公称分子量カットオフ１０，０００のらせん巻き２５４０ＰＷ限外濾過要素を使用して行う限外濾過方法である。１１４リットルポリプロピレン貯蔵容器をWilden空気ポンプに利用した。供給圧力を調節するために要素の後方に、背圧調節器を供給流れに対して使用した。透過物流量（“流束”）を調節するために、透過物アウトプット側にバルブを使用した。供給流れが１８．９リットル毎分（“ｌｐｍ”）となるように操作条件を設定した。限外濾過の間に、ＰＡＡの濃度は、（１）透過物の減少分を埋め合わせるようにリザーバーに水を添加することによりほぼ一定に保ち（“連続添加”）、および／または（２）透過物−水の減少分を補わないことにより濃縮した（“濃縮”）。限外濾過を使用する例の場合に、連続添加モードで添加した水の量を、１ｋｇのＰＡＡ当たりの水のｋｇ数として報告する。限外濾過前の水溶液のmeq/g単位でのＰＡＡ濃度（ＰＡＡinitial）および限外濾過後の水溶液のmeq/g単位でのＰＡＡ濃度（ＰＡＡfinal）を報告する。
例１６〜２８の架橋条件の要約を表５にまとめた。表５において、LIST Inc.製のステンレススチールDisco Therm B-6.3 LIST反応器をブロックゲル化、硬化および乾燥に利用した。
“IPA WASH”はイソプロピルアルコール（“ｉｐａ”）洗浄である。２０リットルガラス容器内のイソプロピルアルコールと水の混合物に、ＬＩＳＴ反応器からのゲルを加えた。混合物をおだやかに１時間攪拌した。イソプロピルアルコールが約６０〜８０質量％、好ましくは約６９質量％となるように上澄みの濃度を調節した。その後、ＩＰＡで湿っているゲルをガラスフリット・ブフナー漏斗で濾過した。この材料を、乾燥のためにＬＩＳＴ反応器に戻した。
Fitzpatrick Companyから入手したミニプラントL1AベンチトップFitzMillを使用して例１６〜２７を粉砕した。この装置を３５メッシュスクリーンを用いて８７１５ｒｐｍで動作させた。各乾燥したポリマーバッチの１２５ｇ分を粉砕し、続いて８０メッシュスクリーンで篩い分けした。大きすぎるものを再粉砕し、材料の７５％超が８０メッシュスクリーンを通り抜けるようにこのプロセスを合計６回繰り返した。
１２５ｇの試料の一部を、塩化ナトリウム、可溶性オリゴマー、膨潤度およびホスフェート結合について分析した。結果を表６にまとめた。
【００５１】
例１６
アミン塩酸塩の約７２質量％を遊離アミンに変換するためのＰＡＡHCl水溶液の電気脱イオン化を、上記方法により成し遂げた。ただし、Ｖ−１は１６ｋｇの水と１．５０ｋｇのＮａＯＨを含み、Ｖ−２は１６．０ｋｇの水と３．３ｋｇのＰＡＡHClを含み（５０％溶液）、Ｖ−３を水１６ｋｇ中の１００ｇのＮａＣｌにより播種した。温度調節せずに規制電流電解（１０．０アンペア）を行った。膜および電解液中を流れる電流によって抵抗加熱が起こり、このため温度が室温から約３５℃まで上昇した。脱イオン化時間は１７．７時間であった。ＰＡＡ溶液が９．６４のｐＨを有し、１．８０meq/gのＰＡＡ（理論物質収支の９２．５％）を含み、溶液１ｇ当たり０．９１ｍｇのＮａＣｌ（ＰＡＡ中にＮａＣｌが０．７５質量％）を含むと求められた。塩を減少させ濃縮した得られたＰＡＡ水溶液をさらに１０リットルのロトエバポレーターにより減圧下５２℃で４．３６meq/gに濃縮した。１．９５ｋｇの得られた溶液をＬＩＳＴ反応器に移し入れた。この溶液に８９１ｇの脱イオン水を加え、続いて７７．２ｇのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を２３℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機を約８０ｒｐｍで回転させた。ゲル化時間は２３分間であった。攪拌を２０ｒｐｍに減少させ、反応を６０℃で２．５時間続けて硬化させた。架橋ポリアリルアミンをＬＩＳＴ反応器内で２００水銀柱ミリメートル（mmHg）減圧下８０℃で３時間、そして５０mmHg減圧下でさらに２時間乾燥させて、架橋ポリアリルアミンポリマーを得た。ＰＡＡxの１２５ｇの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
【００５２】
例１７
例１６の手順に従ってＰＡＡHClを部分的に中和し、濃縮し、架橋させた。脱イオン化時間は１８時間であった。溶液が９．６５のｐＨを有し、１．８１meq/gのＰＡＡ（理論物質収支の９１．１％）を含み、溶液１ｇ当たり０．６８ｍｇのＮａＣｌ（ＰＡＡ中にＮａＣｌが０．５６質量％）を含むと求められた。塩を減少させたＰＡＡ水溶液をさらに１０リットルのロトエバポレーターにより減圧下５２℃で５．８０meq/gに濃縮した。２．３９ｋｇの得られた溶液をＬＩＳＴ反応器に移し入れた。この溶液に７７１．６ｇの脱イオン水を加え、続いて１２３．２ｇのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を２５℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機を約８０ｒｐｍで回転させた。ゲル化時間は９分間であった。攪拌を２０ｒｐｍに減少させ、反応を６０℃で３時間続けて硬化させた。架橋ポリアリルアミンをＬＩＳＴ反応器内で７０mmHg減圧下６５℃で５．５時間乾燥させると、７８７ｇの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。ＰＡＡxの１２５ｇの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
【００５３】
例１８
７．５アンペアの電流を用いて例１６の手順によりＰＡＡHClを部分的に中和した。脱イオン化時間は２４．６時間であった。溶液が９．９０のｐＨを有し、１．８８meq/gのＰＡＡ（理論物質収支の９０．１％）を含み、溶液１ｇ当たり０．５８ｍｇのＮａＣｌ（ＰＡＡ中にＮａＣｌが０．４６質量％）を含むと求められた。塩を減少させた得られたＰＡＡ水溶液８．６４リットル（１６．２５当量（“ｅｑ”）のＰＡＡ）を上記ＵＦ2法による限外濾過のために８７リットル（溶液１ｇ当たりＰＡＡが０．１８７ｍｅｑ）に稀釈した。流束を０．５８ｇｐｍに設定し、温度を１７℃に一定に保った。塩を減少させたＰＡＡ水溶液を１．５時間を要して０．９９meq/g（固形分６．６２％）に濃縮した。塩を減少させ濃縮した得られたＰＡＡ水溶液を１０リットルのロトエバポレーターにより減圧下５２℃で５．３４meq/gにさらに濃縮した。１．９６ｋｇの得られた溶液をＬＩＳＴ反応器に移し入れた。この溶液に４１８．２ｇの脱イオン水を加え、続いて９１．９ｇのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を２０℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機を約８０ｒｐｍで回転させた。ゲル化時間は１０分間であった。攪拌を２０ｒｐｍに減少させ、反応を６０℃で３時間続けて硬化させた。架橋ポリアリルアミンをＬＩＳＴ反応器内で２００mmHg減圧下８０℃で８時間乾燥させ、２５mmHgの減圧下さらに３時間乾燥させると、７８６ｇの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。ＰＡＡxの１２５ｇの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
【００５４】
例１９
例１６の手順によりＰＡＡHClを部分的に中和した。脱イオン化時間は１７．６時間であった。溶液が９．６９のｐＨを有し、１．８０meq/gのＰＡＡ（理論物質収支の８９．２％）を含み、溶液１ｇ当たり０．５６ｍｇのＮａＣｌ（ＰＡＡ中にＮａＣｌが０．４６質量％）を含むと求められた。塩を減少させたＰＡＡ水溶液を１０リットルのロトエバポレーターにより減圧下７７℃で５．０６meq/gに濃縮した。２．３３ｋｇの得られた溶液をＬＩＳＴ反応器に移し入れた。この溶液に３５５．５ｇの脱イオン水を加え、続いて１０４ｇのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を２０℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機を約８０ｒｐｍで回転させた。ゲル化時間は１３分間であった。攪拌を２０ｒｐｍに減少させ、反応を６０℃で３時間続けて硬化させた。２．１２４ｋｇの架橋ポリアリルアミンポリマーゲルを３．５ｋｇのイソプロピルアルコールおよび８９３ｇの水で洗浄し、１．８０４ｋｇのＩＰＡで湿ったゲルを得、このゲルをＬＩＳＴ反応器内で２０mmHg減圧下８０℃で３．５時間乾燥させると、８０４．７ｇの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。ＰＡＡxの１２５ｇの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
【００５５】
例２０
例１６の手順によりＰＡＡHClの３つのバッチを部分的に中和した。各バッチの脱イオン化時間は１７．６時間であった。組み合わせた溶液が９．８５の平均ｐＨを有し、平均して１．８３meq/gのＰＡＡ（理論物質収支の９０．７％）を含み、溶液１ｇ当たり０．５７ｍｇのＮａＣｌ（ＰＡＡ中にＮａＣｌが０．４６質量％）を含むと求められた。塩を減少させた得られたＰＡＡの水溶液２６．７リットルを、上記ＵＦ2法による限外濾過のために、８７リットル（溶液１ｇ当たり０．５６ｍｅｑのＰＡＡ）に稀釈した。流束を０．２５ｇｐｍに設定し、そして温度を４０℃に一定に保った。限外濾過を連続添加モードで６．５時間行い、その間、１ｋｇのＰＡＡ当たり１１３ｋｇの水を加えた。塩を減少させたＰＡＡの水溶液を、次に、２．８時間を要して０．９０meq/g（固形分６．０４％）に濃縮した。塩を減少させ濃縮した得られたＰＡＡの水溶液を１０リットルのロトエバポレーターにより減圧下５２℃で６．２２meq/gに濃縮した。
【００５６】
例２１
例２０からの６．２２meq/gのＰＡＡ溶液１．６７３ｋｇをＬＩＳＴ反応器に移し入れた。この溶液に６９１ｇの脱イオン水を加え、続いて９１．５ｇのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を２０℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機を約８０ｒｐｍで回転させた。ゲル化時間は９分間であった。攪拌を２０ｒｐｍで断続的に行い、反応物を６０℃で３時間硬化させた。２．２７８ｋｇの架橋ポリアリルアミンポリマーゲルを７．９ｋｇのイソプロピルアルコールおよび２．７ｋｇの水で洗浄し、１．９９５ｋｇのＩＰＡで湿ったゲルを得、このゲルをＬＩＳＴ反応器内で５０mmHgの減圧下８０℃で３．５時間乾燥させると、８２９．２ｇの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。ＰＡＡxの１２５ｇの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
【００５７】
例２２
例２０からの６．２２meq/gのＰＡＡ溶液１．１６９ｋｇをＬＩＳＴ反応器に移し入れた。この溶液に１．２５ｋｇの脱イオン水を加え、続いて６４．２ｇのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を２０℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機を約８０ｒｐｍで回転させた。ゲル化時間は２５分間であった。攪拌を２０ｒｐｍで断続的に行い、反応物を６０℃で３時間硬化させた。２．２２５ｋｇの架橋ポリアリルアミンポリマーゲルを５．０ｋｇのイソプロピルアルコールおよび１．０ｋｇの水で洗浄し、１．３５２ｋｇのＩＰＡで湿ったゲルを得、このゲルをＬＩＳＴ反応器内で１００mmHgの減圧下８０℃で４時間乾燥させると、５２０ｇの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。ＰＡＡxの１２５ｇの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
【００５８】
例２３
例２０からの６．２２meq/gのＰＡＡ溶液１．０６９ｋｇをＬＩＳＴ反応器に移し入れた。この溶液に１．５９ｋｇの脱イオン水を加え、続いて５８．８ｇのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を２０℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機を約８０ｒｐｍで回転させた。ゲル化時間は２７分間であった。攪拌を２０ｒｐｍで断続的に行い、反応物を６０℃で３時間硬化させた。２．４７ｋｇの架橋ポリアリルアミンポリマーゲルを５．２ｋｇのイソプロピルアルコールおよび７７７ｇの水で洗浄し、１．４１９ｋｇのＩＰＡで湿ったゲルを得、このゲルをＬＩＳＴ反応器内で２００mmHgの減圧下１００℃で３．５時間乾燥させると、４７６．３ｇの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。ＰＡＡxの１２５ｇの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
【００５９】
例２４
例２０からの６．２２meq/gのＰＡＡ溶液１．７３８ｋｇをＬＩＳＴ反応器に移し入れた。この溶液に７１７ｇの脱イオン水を加え、続いて９５．４ｇのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を２０℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機を約８０ｒｐｍで回転させた。ゲル化時間は１０分間であった。攪拌を２０ｒｐｍで断続的に行い、反応物を６０℃で３時間硬化させた。２．３３ｋｇの架橋ポリアリルアミンポリマーゲルを８．６ｋｇのイソプロピルアルコールおよび３．１ｋｇの水で洗浄し、２．０５ｋｇのＩＰＡで湿ったゲルを得、このゲルをＬＩＳＴ反応器内で２００mmHgの減圧下６０℃で３．５時間、１００mmHgの減圧下６０℃で１時間、５０mmHgの減圧下８０℃で１時間、次いで２５mmHgの減圧下８０℃で１時間乾燥させると、６８７．８ｇの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。ＰＡＡxの１２５ｇの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
【００６０】
例２５
２．０６ｋｇの５０％溶液ＰＡＡHClを８７リットルの水に加え、そして６３６ｇの５０％水酸化ナトリウムにより中和した。得られたＰＡＡ水溶液（１１．０４ｅｑのＰＡＡ、溶液１ｇ当たり０．１３ｍｅｑのＰＡＡ）を上記ＵＦ2法により限外濾過した。流束を０．５３ｇｐｍに設定し、温度を２３℃に一定に保った。限外濾過を連続添加モードで３時間行い、その間、１ｋｇのＰＡＡ当たり４８６ｋｇの水を加えた。塩を減少させたＰＡＡの水溶液を、次に、２．５時間を要して０．７８meq/g（固形分５．２６％）に濃縮した。塩を減少させた得られたＰＡＡの水溶液を１０リットルのロトエバポレーターにより減圧下５２℃で５．２９meq/gにさらに濃縮した。１．３８ｋｇの得られた溶液をＬＩＳＴ反応器に移し入れた。この溶液に２７９ｇの脱イオン水を加え、続いて６４．９ｇのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を２０℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機を約８０ｒｐｍで回転させた。ゲル化時間は１１分間であった。攪拌を２０ｒｐｍに減少させ、反応物を６０℃で３時間硬化させた。架橋ポリアリルアミンをＬＩＳＴ反応器内で２０mmHgの減圧下８０℃で２時間乾燥させると、５７２ｇの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。ＰＡＡxの１２５ｇの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
【００６１】
例２６
７．７６ｋｇの５０％溶液ＰＡＡHClを８７リットルの水に加え、そして２．３９ｋｇの５０％水酸化ナトリウムにより中和した。得られたＰＡＡ水溶液（４１．４７ｅｑのＰＡＡ、溶液１ｇ当たり０．４７ｍｅｑのＰＡＡ）を上記ＵＦ2法により限外濾過した。流束を０．２９ｇｐｍに設定し、温度を２３℃に一定に保った。限外濾過を連続添加モードで５時間行い、その間、１ｋｇのＰＡＡ当たり１１８ｋｇの水を加えた。塩を減少させたＰＡＡの水溶液を、次に、８．５時間を要して０．７９meq/g（固形分５．２８％）に濃縮した。塩を減少させ濃縮した得られたＰＡＡの水溶液を１０リットルのロトエバポレーターにより減圧下５４℃で６．９２meq/gにさらに濃縮した。
【００６２】
例２７
例２６からの塩を減少させた６．９２meq/gのＰＡＡHCl水溶液１．５５７ｋｇをＬＩＳＴ反応器に移し入れた。この溶液に８９０ｇの脱イオン水を加え、続いて９５．５ｇのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を２０℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機を約８０ｒｐｍで回転させた。ゲル化時間は１１分間であった。攪拌を２０ｒｐｍに減少させ、反応物を６０℃で３時間硬化させた。架橋ポリアリルアミンをＬＩＳＴ反応器内で３０mmHgの減圧下８０℃で５時間乾燥させると、８７６ｇの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。ＰＡＡxの１２５ｇの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
【００６３】
例２８
例２６からの塩を減少させた６．９２meq/gのＰＡＡHCl水溶液１．５５０ｋｇをＬＩＳＴ反応器に移し入れた。この溶液に８８７ｇの脱イオン水を加え、続いて９４．９ｇのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を１０℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機を約８０ｒｐｍで回転させた。ゲル化時間は２５分間であった。攪拌を２０ｒｐｍに減少させ、反応物を６０℃で３時間硬化させた。架橋ポリアリルアミンをＬＩＳＴ反応器内で２０mmHgの減圧下８０℃で２．５時間乾燥させると、８３６ｇの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。ＰＡＡxの１２５ｇの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
【００６４】
例２９
例２６からの塩を減少させた６．９２meq/gのＰＡＡHCl水溶液１．４９０ｋｇをＬＩＳＴ反応器に移し入れた。この溶液に１．０９ｋｇの脱イオン水を加え、続いて９１．１ｇのエピクロロヒドリンを加えた。反応器を２０℃に保ち、そしてゲル化の時まで攪拌機を約８０ｒｐｍで回転させた。ゲル化時間は１３分間であった。攪拌を２０ｒｐｍに減少させ、反応物を６０℃で３時間硬化させた。架橋ポリアリルアミンをＬＩＳＴ反応器内で２０mmHgの減圧下８０℃で４時間乾燥させると、８２３ｇの架橋ポリアリルアミンポリマーが得られた。ＰＡＡxの１２５ｇの試料をFitzMill粉砕機で粉砕した。
【００６５】
【表４】
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【００６６】
【表５】
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【００６７】
【表６】
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【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、水酸化ナトリウムの消費によりポリアリルアミン塩酸塩を中和するための電気脱イオン化セル構成を示す略図である。
【図２】  図２は、水酸化ナトリウムの消費によりポリアリルアミン塩酸塩を中和するための反復単位を有する電気脱イオン化プレートとフレームのセルスタックの略図である。
【図１】
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【図２】
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