JP2002095949A - シリカ粒子用分散剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリカ粒子の割合が高濃度でかつ得られる分
散液の粘度が低粘度なシリカ分散液を容易に得る方法の
提供。 【解決手段】 構成単位の合計量を基準にして水溶性ノ
ニオン単量体単位を５０モル％以上有する水溶性重合体
からなるシリカ粒子用分散剤、および該水溶性ノニオン
単量体が（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキルである
上記シリカ粒子用分散剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリカ粒子を水中
に分散させるのに適する分散剤に関するものであり、詳
しくは高濃度かつ低粘度なシリカ粒子の水系スラリーを
簡易に調製することが可能な分散剤に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】シリカは塗料用の添加剤や、インクジェ
ット受理紙の塗布剤、樹脂添加剤、研磨剤、化粧品、セ
メント用混和剤など多くの用途に使用されている。シリ
カ粒子を水系で使用する場合、シリカ分散スラリーは比
較的低濃度でも高粘度化し易いために、高濃度のスラリ
ーを得ることは一般的に容易でない。この傾向は表面積
の大きいシリカ粒子すなわち多孔質シリカ粒子で顕著で
あり、具体的には比表面積が２５０ｍ^２／ｇ以上のシリ
カ粒子では低粘度で高濃度のスラリーを得ることは極め
て困難であった。シリカ分散水性スラリーの低粘度化に
関して、特開平８−３３３１４４号には、ポリカルボン
酸塩を分散剤として用いる方法が開示されている。しか
しながら、同方法で使用されるシリカ粒子は特定なもの
に限定されており、同方法は一般的とは言えない。他方
特開平１０−３１０４１６号には、分散剤を使用せずに
低粘度なシリカスラリーを得る方法として高圧ホモジナ
イザーを用いる方法が記載されているが、この方法には
特別な装置を必要とするという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、シリカ粒子
の割合が高濃度でかつ得られる分散液の粘度が低粘度な
シリカ分散液を容易に得る方法を提供する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、構成単位の合計量
を基準にして、水溶性ノニオン単量体単位を５０モル％
以上有する水溶性重合体からなるシリカ粒子用分散剤で
あり、第二の発明は、水溶性ノニオン単量体が（メタ）
アクリル酸ヒドロキシアルキルである上記シリカ粒子用
分散剤である。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明においては、構成単位の合
計量を基準にして、水溶性ノニオン単量体（以下単にノ
ニオン単量体という）単位を５０モル％以上有する水溶
性重合体（以下水性ノニオン重合体という）をシリカ粒
子用分散剤として使用する。好ましい水性ノニオン重合
体は、上記ノニオン単量体が（メタ）アクリル酸ヒドロ
キシアルキルであるものである。水性ノニオン重合体に
おけるノニオン単量体単位の好ましい割合は、６０モル
％以上であり、さらに好ましくは８０〜１００モル％で
ある。水性ノニオン重合体におけるノニオン単量体単位
の割合が５０モル％未満であると、水性ノニオン重合体
によるシリカ粒子の分散性が劣る。（メタ）アクリル酸
ヒドロキシアルキルの具体例としては、( メタ) アクリ
ル酸2-ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒド
ロキシプロピルおよび( メタ) アクリル酸ヒドロキシブ
チル等が挙げられ、これらは単独でまたは２種以上併用
して使用できる。

【０００６】水性ノニオン重合体を構成する単量体とし
て、上記ノニオン単量体以外の単量体を使用することが
できる。ノニオン単量体以外の単量体としては、水性ノ
ニオン重合体を水溶性にすること以外に格別な制限はな
く、具体的には、( メタ) アクリル酸、クロトン酸、フ
マル酸、マレイン酸、イタコン酸およびそれらの塩等の
不飽和カルボン酸系単量体；2-アクリルアミド-2- メチ
ルプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルス
ルホン酸、( メタ) アリルスルホン酸およびそれらの塩
等のスルホン酸系単量体；( メタ) アクリル酸アルキ
ル、不飽和カルボン酸エステル類、( メタ) アクリル酸
ポリアルキレンオキサイド( Ｃ３〜Ｃ４)、( メタ) ア
クリル酸グリセリド、( メタ) アクリルアミド、N-アル
キル( Ｃ＝１〜３) アクリルアミド、N-メトキシメチル
アクリルアミド、アクリロニトリル、スチレン、N-ビニ
ルピロリドン、酢酸ビニル、( メタ) アクリル酸ジメチ
ルアミノメチルおよびその４級塩、ジメチルアミノプロ
ピルアクリルアミドおよびその４級塩、ジアリルジメチ
ルアンモニウムおよびその４級塩等が挙げられる。これ
ら単量体のうち、重合性や経済性、取扱の容易さの点
で、( メタ) アクリル酸、2-アクリルアミド-2- メチル
プロパンスルホン酸およびそれらの塩、( メタ) アクリ
ル酸ジメチルアミノメチルおよびその４級塩が好まし
い。

【０００７】水性ノニオン重合体の重量平均分子量は、
５００〜５０，０００が好ましく、さらに好ましくは
１，０００〜２０，０００であり、特に好ましくは１，
０００〜１０，０００である。なお、本発明における重
量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ
ィーによるポリアクリル酸ナトリウム換算のものであ
る。

【０００８】水性ノニオン重合体は、公知のラジカル重
合法等で製造できる。例えば、水溶性ノニオン単量体と
それ以外の共重合可能な単量体を通常の重合開始剤系、
例えばアンモニウムまたはアルカリ金属の過硫酸塩、ア
ゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、t-ブチルパ
ーオキサイド等の有機過酸化物、過酸化水素等の重合開
始剤、および必要に応じ亜硫酸塩、アミン化合物等の促
進剤を用い、水またはアルコール系等の溶媒中で５０〜
１５０℃の温度条件下に、１〜１０時間程度重合反応さ
せ、必要に応じて溶媒の一部または全部を留出させるこ
とにより、所定の濃度の重合体溶液や粉末として重合体
が得られる。必要に応じて、重合体溶液には水酸化ナト
リウム等のようなアルカリ金属含有化合物および／また
はアンモニアの水溶液や塩酸、硫酸等を添加してＰＨを
調整することができる。

【０００９】上記水性ノニオン重合体を分散剤として適
用するシリカ粒子としては、格別に制限はないが、好ま
しくは比表面積が２５０ｍ^２／ｇ以上である平均粒径１
〜５μｍ程度のシリカ粒子である。また、シリカを単に
水と混合して得られるシリカ濃度が５０重量％のスラリ
ー粘度が１万ｃｐｓ以上となるシリカに対し、本発明の
分散剤を適用することが好ましい。上記のような性質を
有するシリカ粒子は、通常珪酸ナトリウムと硫酸との反
応によって合成される。また、シリカ粒子以外に、他の
顔料や添加物が混合されたものであってもよいし、シリ
カ粒子自体が物理的または化学的に変性されたものであ
ってもよい。分散剤の使用量は、シリカ粒子に対し０.
１〜１０重量％が好ましく、より好ましくは０. １〜５
重量％である。

【００１０】本発明における分散剤は、分散媒が水また
は水と極性溶媒の混合物のスラリーに適用することがで
きる。水と併用される好ましい極性溶媒としては、例え
ばエチレングリコールやジメチルホルムアミド、メタノ
ール、エタノール等が挙げられる。分散媒における極性
溶媒の占める比率にも特に制限はないが、スラリーを低
粘度化し易い点で、極性溶媒は５０重量％以下で使用す
るのが好ましい。本発明における分散剤の使用方法に制
限はなく、シリカに対する分散効果を発現できる方法で
あれば、どのような方法を用いてもよい。例えば、水と
分散剤を混合した水溶液にシリカを加えて撹拌しスラリ
ーを作製した後、各種用途に用いる方法や、塗料等に分
散剤を添加しシリカを混合する方法、シリカを配合した
塗料等に分散剤を添加する方法等が挙げられる。

【００１１】

【実施例】以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を
更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。なお、以下において、重量％は
単に％と表記する。 ＜合成例１＞容量２リットルの四ツ口フラスコに水５９
０. ０g を入れ、９０℃に加温した後、アクリル酸2-ヒ
ドロキシエチル４００. ０g および２０％過硫酸ナトリ
ウム水溶液１５. ０g をそれぞれ４時間かけて滴下し、
アクリル酸2-ヒドロキシエチル重合体の水溶液を得た。
得られた水溶液の固形分は４０. １％、粘度は２３０m
Ｐa ・s であった。

【００１２】＜合成例２＞容量２リットルの四ツ口フラ
スコに水５９０. ０g を入れ、９０℃に加温した後、ア
クリル酸2-ヒドロキシエチル３６９. ６g とアクリル酸
メチル３０. ４gとの混合液および２０％過硫酸ナトリ
ウム水溶液１５. ０g をそれぞれ４時間かけて滴下し、
アクリル酸2-ヒドロキシエチル／アクリル酸メチル共重
合体の水溶液を得た。得られた水溶液の固形分は４０.
０％、粘度は４１０m Ｐa ・s であった。 ＜合成例３＞容量２リットルの四ツ口フラスコに水８０
０. ０g を入れ、９０℃に加温した後、アクリル酸2-ヒ
ドロキシエチル２６０. ０g と３６％アクリル酸ナトリ
ウム水溶液３９０. ０g との混合液および２０％過硫酸
ナトリウム水溶液２５. ０gをそれぞれ５時間かけて滴
下した後、水の一部を減圧留去してアクリル酸2-ヒドロ
キシエチル／アクリル酸ナトリウム共重合体の水溶液を
得た。得られた水溶液の固形分は４０. ０％、粘度は５
２０m Ｐa ・s であった。

【００１３】＜比較合成例１＞容量２リットルの四ツ口
フラスコに水８００. ０g を入れ、９０℃に加温した
後、アクリル酸2-ヒドロキシエチル９４. ３g と３６％
アクリル酸ナトリウム水溶液８４９. １g との混合液お
よび２０％過硫酸ナトリウム水溶液３０. ０g をそれぞ
れ６時間かけて滴下した後、水の一部を減圧留去してア
クリル酸2-ヒドロキシエチル／アクリル酸ナトリウム共
重合体の水溶液を得た。得られた水溶液の固形分は４
０. ３％、粘度は６２０m Ｐa ・s であった。上記各例
で得られた重合体の単量体組成と粘度物性を一覧表にし
たものが表１である。なお、表中、ＨＥＡはアクリル酸
2-ヒドロキシエチル、ＡＮa はアクリル酸ナトリウム、
ＭＡはアクリル酸メチルを示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【実施例１〜３および比較例１〜２】合成例１〜３で得
られた重合体溶液、比較合成例１で得られた重合体溶液
および市販のポリアクリル酸ナトリウム系分散剤（アロ
ンＴ−４０；東亞合成製）を分散剤として使用し、シリ
カ粒子（ニップシールＨＤ−２；日本シリカ工業製）ま
たはシリカ粒子（ミズカシルＰ−５２７；水澤化学工業
製）を水媒体中に分散させ、以下の分散試験１および２
を行った。 ○分散試験１ 以下の操作によって、固形分比でシリカの０．８％の分
散剤を加えたシリカ濃度３０％のスラリーを調製した。
容器に所定量の分散剤を水に混合し良く撹拌した後、シ
リカ（ニップシールＨＤ−２；日本シリカ工業製）を投
入して撹拌棒にて全体をなじませた後、ロボミックス
（特殊機化工業製）にてデゾルバー羽根を使用し２００
０rpm で５分間撹拌し、得られたスラリーの粘度を測定
した。その結果は表２に示した。比較として分散剤を用
いないスラリーの粘度も示した。 ○分散試験２ 分散試験１と同様の操作によりシリカ（ミズカシルＰ−
５２７；水澤化学工業製）の分散を行い、固形分比でシ
リカの０．４％の分散剤を加えたシリカ濃度３５％のス
ラリーを調製した。得られたスラリー粘度の測定結果は
表２に示したとおりである。

【００１６】

【表２】

【００１７】

【発明の効果】本発明の分散剤を使用すれば、比表面積
の大きいシリカ粒子を水性媒体中に高濃度に分散させた
スラリーの粘度を低くすることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構成単位の合計量を基準にして、水溶性
   ノニオン単量体単位を５０モル％以上有する水溶性重合
   体からなるシリカ粒子用分散剤。
2. 【請求項２】 水溶性ノニオン単量体が（メタ）アクリ
   ル酸ヒドロキシアルキルである請求項１記載のシリカ粒
   子用分散剤。