JP2002047351A - 微粒子集合体およびその製造法 - Google Patents

微粒子集合体およびその製造法

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JP2002047351A
JP2002047351A JP2000006373A JP2000006373A JP2002047351A JP 2002047351 A JP2002047351 A JP 2002047351A JP 2000006373 A JP2000006373 A JP 2000006373A JP 2000006373 A JP2000006373 A JP 2000006373A JP 2002047351 A JP2002047351 A JP 2002047351A
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Jiro Iriguchi
治郎 入口
Yasuhiro Yamamoto
泰裕 山本
Shuji Shimizu
修二 清水
Masafumi Inoue
雅史 井上
Hideki Oishi
英樹 大石
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 強度や耐熱性や耐溶剤性に優れ、比表面積の
大きな架橋微粒子の集合体およびそれを簡便に得る製造
法を提供する。 【解決手段】 架橋重合体エマルションと反応性官能基
を有する物質とを混合した混合物を、噴霧して乾燥させ
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗料原料、マット
剤や光拡散剤など各種の表面処理剤、触媒坦体、樹脂成
型物の添加剤などに使用される微粒子集合体およびその
製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】微粒子集合体は、塗料、各種の表面処理
剤、触媒坦体、樹脂成型物の添加剤などに広く使用され
ているが、より耐熱性、強度、耐溶剤性の高い架橋重合
体微粒子の集合体が要求されている。
【0003】微粒子集合体を製造する一般的な方法とし
ては例えば、特許公報第2559833号に記載されて
いる様に、重合体ラテックスを凝折した後に溶剤を加え
て粒子を融着させる方法などが知られているが、この方
法では、有機溶剤を使用するためにその処理が必要であ
ると共に、架橋重合体粒子は加熱による融着が起こりに
くく集合体としにくいという問題がある。
【0004】一方、架橋重合体微粒子を集合体とする方
法は、例えば、特開平2−70741号公報に記載され
ている様に、不飽和カルボン酸を含む重合体を中和膨潤
させ種粒子として用い、それと異なる組成の重合体を第
2段階として乳化重合することにより集合体を得る方法
などが知られている。しかし、この方法では第2段階の
重合において新粒子が生成しない条件を選択する必要が
あり重合組成や重合条件に限りがあると共に、集合体の
強度が弱く破壊されやすいという問題がある。
【0005】以上の様に従来においては、架橋重合体微
粒子を容易に微粒子集合体とする方法および強度の高い
集合体は知られていなかった。
【0006】また、既に本発明者らは、ジビニルベンゼ
ン、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート
などの架橋性単量体を含むビニル系単量体混合物を重合
して得られる架橋微粒子を、噴霧式乾燥方法によって乾
燥させる方法により効率良く得られることを、先に見い
だしている(特願平10−220418号)。該方法に
よれば、耐熱性や強度が高く、原料微粒子の形状を保持
した比表面積の大きい微粒子集合体を得ることができる
が、耐熱性や耐溶剤性をさらに向上させることが要求さ
れている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の状況に
着目してなされたものであり、本発明の目的は、より耐
熱性や耐溶剤性の高い微粒子集合体を提供することであ
る。また本発明の他の発明は、架橋重合体微粒子の集合
体を容易に製造する方法を提供することを目的とするも
のである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、架橋重合
体微粒子を、反応性官能基を有する物資と共に噴霧式乾
燥方法によって乾燥させることにより、耐熱性や耐溶剤
性が高く、原料微粒子の形状を保持した比表面積の大き
い微粒子集合体を得ることができることを見いだし、本
発明に到達した。
【0009】すなわち本発明は、平均粒子径0.01〜
1μmの架橋重合体微粒子が表面に反応性官能基を有す
る物質を介在して相互に連結してなる平均粒子径が2〜
200μmである微粒子集合体に関する。また本発明の
他の発明は、架橋重合体エマルションと反応性官能基を
有する物質とを混合した混合物を、噴霧して乾燥させる
ことを特徴とする微粒子集合体の製造法に関する。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の微粒子集合体の原料とな
る架橋重合体微粒子は、分子内に2個以上の重合性ビニ
ル基を有する架橋性単量体を含むビニル系単量体の混合
物を、従来公知の方法で乳化重合することにより製造す
ることが可能である。該架橋性単量体とは、分子内に2
個以上の重合性ビニル基を有する単量体であれば特に限
定されるものではないが、例示するとすれば、ジビニル
ベンゼン類、トリメチロールプロパントリ(メタ)アク
リレートや(モノ、ジ、トリ、ポリ)エチレングリコー
ルジ(メタ)アクリレートなどの多価アルコールの(メ
タ)アクリル酸エステル類などを挙げることができる。
また、これらの架橋性単量体と混合しうる非架橋性単量
体とは、1分子内に1個の重合性不飽和結合を有する単
量体のことであり、例えば、スチレンやαメチルスチレ
ンなどの芳香族ビニル化合物、(メタ)アクリル酸、
(メタ)アクリル酸メチルや(メタ)アクリル酸エチル
や(メタ)アクリル酸ブチルなどの(メタ)アクリル酸
エステル類、酢酸ビニルやプロピオン酸ビニルなどのビ
ニルエステル類、(メタ)アクリロニトリルなどのビニ
ルシアン化合物、塩化ビニルや塩化ビニリデンなどのハ
ロゲン化ビニル化合物、ブタジエンなどの共役ジエン類
などが用いられる。
【0011】ビニル系単量体混合物中の架橋性単量体の
比率が高いほど、得られる微粒子の耐熱性、耐溶剤性や
強度が高くなるので好ましいが、一般的に架橋性単量体
は高価であるので比率が高すぎると経済的に好ましくな
い。ビニル系単量体混合物中の架橋性単量体の比率は、
通常2から50重量%の範囲であり、好ましくは3から
30重量%の範囲である。2重量%より低いと、耐熱性
や耐溶剤性が低くなる場合があり、50重量%を越えて
も経済的に不利になるだけである。
【0012】架橋重合体のエマルションを製造する方法
は特に限定されるものではなく、乳化重合法が最も安価
で好適に使用することができる。一般的には、界面活性
剤を用い、固形分濃度が5から60重量%の範囲、開始
剤として無機過酸化物あるいはレドックス系開始剤を使
用し、重合温度20から100℃の範囲で実施すること
が可能である。また、得られる粒子径は通常0.01か
ら1μmの範囲である。
【0013】得られた架橋重合体微粒子を集合体とする
には、噴霧式乾燥方法によって乾燥して粒子間の融着を
起こす方法が、集合体の粒子径や形状の制御が容易であ
り推奨される。噴霧式乾燥方法とは、一般的にスプレー
ドライヤーや気流乾燥機を用いて、ガス気流と共に水分
散体を噴霧して粒子を乾燥させる方法のことである。
【0014】噴霧式乾燥における固形分濃度は通常5〜
60重量%であり、より好ましくは10〜50重量%で
ある。乾燥温度は、噴霧入口温度が100〜200℃の
範囲、粉体の出口温度が30〜100℃の範囲である。
固形分濃度、供給速度、乾燥温度などを適宜に調節する
ことにより、粒子径、粒子形状、かさ比重などを調整す
ることが可能であり、特に上記の条件に限定する必要は
ない。
【0015】本発明の特徴は、前記の噴霧乾燥工程にお
いて、架橋重合体エマルションに反応性官能基を有する
物質を添加することにある。該物質の添加により、エマ
ルション粒子の粒子間融着だけでなく、化学的な結合を
介在して粒子を結合することが可能となり、その結果、
より耐熱性や耐溶剤性の高い微粒子集合体を得ることが
できる。特に、エマルション粒子の粒子間融着の起こり
にくい架橋性単量体の高い架橋重合体エマルションにお
いて該方法は有効である。
【0016】前記の反応性官能基を有する物質とは、架
橋重合体エマルションの原料であるビニル系単量体や界
面活性剤、重合開始剤などに含まれる官能基と反応しう
る反応性官能基を有する物質のことである。該物質は、
分子内に反応性官能基を少なくとも2個以上有している
ことが好ましく、前記の反応性官能基を有するポリマー
が好適に使用される。該反応性官能基とは、架橋重合体
エマルション中の官能基と反応しうる反応性官能基であ
れば特に限定されるものではないが、例示するならば、
水酸基、カルボキシル基、オキサゾリン基、エポキシ
基、アジリジン基、イソシアネート基などである。
【0017】また、反応性官能基を有する物質は前記の
反応性官能基を分子内に少なくとも2個以上有する物質
であれば特に限定されるものではないが、例示するなら
ば、水酸基を有する物質としてポリビニルアルコールや
ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートを構成単位とし
て含むポリマーや糖類、カルボキシル基を有する物質と
して(メタ)アクリル酸を構成単位として含むポリマ
ー、オキサゾリン基を有する物質としてイソプロペニル
オキサゾリンを構成単位として含むポリマー、各種の多
価エポキシ化合物やエポキシ樹脂、その他アジリジン基
やイソシアネート基を有する化合物やポリマーを挙げる
ことができる。これらの中でも、エポキシ基やオキサゾ
リン基を含む物質が架橋重合体中の官能基との反応性が
高く推奨される。
【0018】また、これら反応性官能基を有する物質の
架橋重合体エマルションへの混合比率は、架橋重合体エ
マルション中の固形分に対し、通常2から30重量%、
好ましくは5から20重量%の範囲である。2重量%よ
り低いと粒子間の結合が充分でなく、30重量%を越え
ると反応性官能基を有する物質によって微粒子集合体の
表面に膜を形成し比表面積が大きいという特徴を損なう
場合がある。
【0019】本発明の微粒子集合体は、架橋重合体微粒
子の形状を保持しながら架橋重合体微粒子が相互に連結
した集合体であり、比表面積が大きくかさ比重が小さい
という特長を有している。さらに、従来の微粒子集合体
に比べ、耐熱性や耐溶剤性や強度が高いという特長を有
している。また、本発明の微粒子集合体の平均粒子径は
2〜200μmの範囲とすることが好ましく、この範囲
を外れた集合体では、用途によって効果が低下する傾向
にある。
【0020】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
【0021】製造例1 撹拌機、温度計および還流冷却器付きの2Lセパラブル
フラスコに、純水433gとハイテノールN08 0.
9g(第一工業製薬製アニオン界面活性剤)を仕込み、
窒素置換を行いながら、撹拌下に70℃まで昇温した。
70℃に昇温後、メチルメタクリレート57gを添加
し、その5分後に、過硫酸カリウムの2重量%水溶液7
0gを添加した。
【0022】予め調製しておいたプレエマルション(メ
チルメタクリレート:608g、ジビニルベンゼン:3
5g、純水:752g、ハイテノールN08:34g)
を、過硫酸カリウム添加の20分後より70℃にて等速
度で4時間かけて添加した。添加終了後、75℃まで昇
温し2時間の熟成を行い、その後、40℃まで冷却して
架橋重合体エマルション(A)を得た。このエマルショ
ンの平均粒子径を光散乱式粒度分布計で測定した所、
0.2μmであった。
【0023】製造例2 プレエマルション中のビニル系単量体を、メチルメタク
リレート:560gとジビニルベンゼン:140gとし
た以外は製造例1と同様の操作を繰り返し、平均粒子径
が0.2μmの架橋重合体エマルション(B)を得た。
【0024】実施例1 架橋重合体エマルション(A)200g(固形分37重
量%)に、オキサゾリン基含有ポリマーのエマルション
(日本触媒製、エポクロスK−2020E、固形分46
重量%)を16g添加してよく混合した。次いで、該混
合液をヤマト科学製のスプレードライヤーで次の条件下
にて乾燥して粉体(1)を得た。 供給速度:14ml/min 噴霧圧:2.3kg/cm2 風量:0.3m3/min 入口温度:150℃、出口温度:60℃
【0025】得られた粉体(1)をマルチサイザーII型
(コールター社製)で測定した所、平均粒子径は14μ
mであった。また、粉体(1)は電子顕微鏡(SEM)
観察によると、架橋重合体微粒子からなる原料微粒子が
形状を保持したまま相互に連結してなる微粒子集合体で
あった。
【0026】実施例2 架橋重合体エマルションを(A)の代わりに(B)を用
いた以外は、実施例1と同様の操作を繰り返し、平均粒
子径14μmの粉体(2)を得た。粉体(2)はSEM
観察によると、原料微粒子の形状が保持され相互に連結
してなる微粒子集合体であった。
【0027】比較例1 反応性官能基を有する物質(オキサゾリン基含有ポリマ
ー)を添加しなかった以外は実施例1と同様の操作を繰
り返して平均粒子径14μmの粉体(3)を得た。粉体
(3)はSEM観察によると、原料微粒子の形状が保持
され相互に連結してなる微粒子集合体であった。
【0028】比較例2 反応性官能基を有する物質(オキサゾリン基含有ポリマ
ー)を添加しなかった以外は、実施例2と同様の操作を
繰り返して粉体(4)を得た。粉体(4)はSEM観察
によると、原料微粒子がそのまま乾燥されたものであ
り、集合体を形成していなかった。
【0029】耐溶剤性テスト−1 粉体(1)〜(3)5gをメタノール100gにそれぞ
れ添加し、ホモミキサーにて8000rpmで5分間撹
拌し、撹拌後に脱溶剤して粉体の平均粒子径を測定する
と形状をSEMで観察した。その結果、いずれの粉体も
平均粒子径は変化なく、原料微粒子の連結も保持された
ままであった。
【0030】耐溶剤性テスト−2 メタノールをトルエンに代えた以外は同様にして、耐溶
剤性テスト−1の操作を繰り返した。その結果、粉体
(1)と(2)は平均粒子径も変化なく原料微粒子の連
結も保持されていたが、粉体(3)は平均粒子径が1μ
m以下と小さくなり原料微粒子の連結も殆ど残っていな
かった。
【0031】
【発明の効果】本発明の製造法によれば、従来では製造
することが困難であった架橋重合体微粒子の集合体を容
易に製造することが可能である。また得られる微粒子集
合体は、微粒子の形状を残しており、強度や耐熱性に優
れた比表面積の大きな集合体で、かつ耐溶剤性の高い微
粒子集合体を得ることができる。
【0032】本発明の微粒子集合体は、強度や耐熱性に
優れた比表面積の大きな微粒子集合体でありかつ耐溶剤
性の高い微粒子集合体であるので、塗料原料、マット剤
や光拡散剤など各種の表面処理剤、触媒坦体、樹脂成型
物の添加剤などの用途に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 雅史 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地の 1 株式会社日本触媒内 (72)発明者 大石 英樹 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地の 1 株式会社日本触媒内 Fターム(参考) 4F070 AA17 AA18 AA22 AA27 AA28 AA32 AA34 AA40 DA34 DB06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒子径0.01〜1μmの架橋重合
    体微粒子が表面に反応性官能基を有する物質を介在して
    相互に連結してなる平均粒子径が2〜200μmである
    微粒子集合体。
  2. 【請求項2】 前記反応性官能基を有する物質が、水酸
    基、カルボキシル基、オキサゾリン基、エポキシ基、ア
    ジリジン基およびイソシアネート基からなる群より選ば
    れる少なくとも1つの官能基を分子内に少なくとも2つ
    以上有する物質である請求項1記載の微粒子集合体。
  3. 【請求項3】 架橋重合体エマルションと反応性官能基
    を有する物質とを混合した混合物を、噴霧して乾燥させ
    ることを特徴とする微粒子集合体の製法。
  4. 【請求項4】 前記反応性官能基を有する物質が、水酸
    基、カルボキシル基、オキサゾリン基、エポキシ基、ア
    ジリジン基およびイソシアネート基からなる群より選ば
    れる少なくとも1つの官能基を分子内に少なくとも2つ
    以上有する物質である請求項3記載の微粒子集合体の製
    造法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006225504A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Mitsubishi Rayon Co Ltd アクリル系ゾル用(メタ)アクリル系重合体凝集粒子

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