ー 新技術・新製品紹介ー●多機能スルホン酸系ビニルモノマー「ATBSR＊1」
高分子材料研究所

第一研究グループ

1 はじめに

平岩 明彦

3 製 造
式１に示すようにATBSは、アクリロニトリル／イソブテ

プラスチックス、繊維、フィルム、塗料など、高分子材料は私たちの生活に切り離せない材料である。

ン／硫酸がモル比で１対１対１に結合した化合物であるが、反応、分離、乾燥工程を経て、製品「ATBS」が得られる（図これら高分子材料に特徴を持たせる一手段として、基本骨２）。

格となる汎用モノマーに機能性モノマーを共重合させて必要販売量の増加に伴い、生産設備の増強を行うと同時に、高な機能を付与するという方法がある。

品質化、安定製造を実施中である。

中でも、ATBS（Acrylamido Tertiary Butyl Sulfonic Acidの略
で、エイ ティ ビィ エスと読む)は多くの機能を有するモノマーとして注目され、当社は独自の製造技術を開発し、1993年春、生産、販売を開始した。引き続き、そのナトリウム塩であるATBSNa（エイ ティ ビィ エス ソーダと読む)も、水溶液などとして、国内ではじめて、生産、販売を始めている。

式1 ATBSの合成反応式2 特徴
図１に示すようにATBSはスルホン酸基を持つ機能性ビニルモノマーであり、その重合体は、繊維、凝集剤、分散剤等、幅広い用途がある。

図2 ATBSの製造フロー

4 性 状
表１に示すようにATBSは白色の粉末結晶であるが、。
ATBSNaはおもに50％水溶液として販売している（表２）
ATBS、ATBSNaとも、水、ジメチルホルムアミドにはよく溶解するが、アセトン、トルエン等の一般の有機溶媒には溶

図1 ATBSの構造と特徴けにくい。
①アミド結合を有するエチレン性二重結合は、重合性が高吸湿性が高く、保管、取扱いには注意が必要である。特に、

く、一般的な方法で、アクリロニトリル、アクリル酸、ア酸型の場合、吸湿または水溶液状態では、重合し易い。

クリル酸エステル、アクリルアミドなどと容易に共重合

表1 ATBSの性状させることができる。
②アミド基が大きな凝集力、接着性を発現させる。
③比較的かさ高いアルキル基を有し、共重合体の耐熱性、耐加水分解性が向上する。
④スルホン酸基は、親水性、密着性、耐熱性を上げると共に、カチオン染料などによる繊維の染色性を向上させることができる。
⑤スルホン酸基の大きな負電荷により、その共重合体は、海水、硬水などの重金属塩存在下でも、分散剤、スケールコントロール剤、凝集剤として、有効に作用する。
⑥スチレンスルホン酸ナトリウム、メタリルスルホン酸ナトリウムなど、他のスルホン酸モノマーと異なり、酸型、塩型いずれの型でも容易に得られるため、イオン交換等により、酸に戻す必要がない。
＊１．
「ATBSR」は東亞合成（株）の登録商標です。

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5.2 重合処方

表2 ATBSNaの性状表５にATBS又はATBSの塩を用いた重合の原料組成を示す。ATBSはほとんどの有機溶媒に溶解しにくいため、有機溶媒中で重合する場合は、溶媒としてジメチルホルムアミドを用いるか、あるいはATBSを有機アミンで中和して有機溶媒に対する溶解度を向上させて用いる。
また、表６から表８に、ATBSまたはATBS塩類の代表的な重合処方をまとめる。
表5 ATBSを用いた重合系の原料組成

5 重合反応5.1 共重合
ATBSおよびその塩類は、一般的な重合技術（溶液重合、乳化重合、懸濁重合等）を用いて、単独重合並びに共重合することが可能である。表３に代表的な共重合可能なモノマーを
表6 高分子量ポリマーを作る重合処方まとめる。
ポリマー合成において共重合体の組成、性質を予測する時に、個々のモノマーの反応性比（ｒ）を知っておくと便利で、ここで反応性比（ｒ）は、ｒ＞１の時、同種モノマ（表４）ーと反応し易く、ｒ＜１の時、他種モノマーと反応し易いことを示す。
表3 代表的なATBSとの共重合モノマー

表7 低分子量ポリマーを作る重合処方

表8 油中水型エマルジョンを作る重合処方

表4 ATBSの反応性比6 ポリマーの特徴
実例をあげてATBSポリマーの特徴について述べる。
ATBSまたはアクリルアミドのホモポリマーを各々18％の塩酸水溶液に入れ、煮沸、還流下、３時間後の加水分解性を比較した。結果、アクリルアミドのホモポリマーの80％が分解したのに対して、ATBSホモポリマーはほとんど分解しなかっ。
た（表９）表9 加水分解性試験

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熱分析により、ホモポリマーの熱特性について調べた。

水工法の頁岩保護剤、脱水減少剤、残土処理剤等にも利用さ

ATBSホモポリマーは215℃付近からゆっくり分解が進むのにれる。

、ナトリウム塩にすることで、295℃までホモポリ比べ（図３）

さらに、低分子量共重合体は泥水の分散剤にも利用される。

。
マーの分解温度が上昇することがわかった（図４）
7.3 繊維工業分野
ATBSはアクリロニトリルとの共重合性が高いため、有効利用率が高く、かつ、均一に反応する。ATBSと共重合させることにより、アクリル繊維の染色性を著しく改善でき、さらに、吸湿性、イオン交換性の付与等アクリル繊維の高機能化の目的に使用される。
また、ナイロン−６、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデ
ン等の各種繊維用ポリマーにATBS含有共重合体を添加することで染色性改善が期待できる。
7.4 塗料およびコーティング剤
図3 熱分析結果（試料：ATBSホモポリマー、空気下）

ATBS含有共重合体はアクリル系のアニオン性電着塗料ある
いは熱硬化型塗料のベース樹脂として利用され、塗膜物性（光沢、強度、耐候性）の向上に寄与する。
7.5 紙、パルプ工業
ATBSと種々のモノマー（アクリルアミド、アクリル酸ナトリウムなど）との共重合体は紙、パルプ工業における各種工程で使用される。すなわち、抄紙時の歩留まり向上剤、濾水性向上剤、湿潤紙力増強剤、あるいは紙加工用顔料の分散剤、サイジング剤、さらには製紙廃水の処理における凝集剤などにも利用される。

図4 熱分析結果（試料：ATBSNaホモポリマー、空気下）

7.6

7 用途

医療用および化粧品用ポリマー

ATBSで改質したアクリル系中空繊維は血液透析用素材と前述のように、ATBSは親水性のスルホン酸基、アミド基並して使用される。また、ATBS含有ポリマーは抗血栓性医療用びに重合性のビニル基を持った機能性モノマーである。その高分子材料に応用される。

ポリマーはこれらの官能基に由来する特徴ある機能を示す。

さらに、ATBSの高分子量重合体はクリーム、ローション、ATBSの工業上の利用分野は広範囲にわたっており、それらの口紅他の化粧品製造における増粘剤、バインダーに使用され代表例について述べる。

る。

7.1 水処理剤

7.7 各種記録材料への応用

ATBSとアクリルアミド、アクリル酸ナトリウムなどの種々ATBSまたはATBS含有共重合体は、電子写真用帯電トナーのモノマーとの高分子量共重合体は廃水処理用凝集剤や下水の合成原料、熱転写型記録材料における処理剤、感光性平版処理の汚泥脱水剤として使用される。

印刷版の処理剤、ハロゲン化銀写真感光材料の帯電防止剤、また、低分子量共重合体は配管、ボイラー、熱交換器等の写真用フィルムの処理剤（密着性改良、寸法安定性向上）にスケール防止剤、ビルの循環冷却水防蝕剤としても優れた機使用される。

能を発揮する。
7.8 その他用途
7.2 坑井用添加剤

ATBS含有高分子量ポリマーは水圧機用の圧力伝達媒体、ATBSを含有する高分子量共重合体は油井の２〜３次回収

電場応答性ゲル、耐塩性吸水性樹脂として使用される。

を目的とした水攻法の増粘剤として優れた機能を発揮し、回また、低分子量ポリマーは界面活性剤、帯電防止剤、石炭収率の向上、石油中の水分量の減少に効果がある。また、泥東亞合成研究年報

スラリーの分散安定剤として使用される。

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8 おわりに二重結合、アミド基、アルキル基、スルホン酸基を有する多機能スルホン酸系ビニルモノマー「ATBS」について紹介した。発売以来、その特徴を生かした用途が拡がり、高分子材料の高機能化に貢献し、販売量も増加している。今後も、様々な塩、溶液品の開発など、ユーザーのニーズを適確にキャッチし、より世の中の役に立つ機能性モノマーとして、育てていきたい。
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