JP2002097212A - 乳化重合用反応性界面活性剤組成物 - Google Patents
乳化重合用反応性界面活性剤組成物Info
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Abstract
が良好で、ポリマーフィルムの耐水性が良好なポリマー
エマルジョンを与える乳化重合用反応性界面活性剤組成
物の提供。 【解決手段】 式(I) 【化1】 (式中、Rは水素原子又はメチル基、AOは炭素数3〜
18のオキシアルキレン基、EOはオキシエチレン基、
pは2〜16の整数、mは0〜50の数、nは5〜20
0の数であり、m個の-(AO)-基は同一でも異なっていて
もよい。)で表される不飽和化合物を含有する、乳化重
合用反応性界面活性剤組成物、及びその反応性界面活性
剤組成物を用いて乳化重合を行うポリマーエマルジョン
の製造法。
Description
的安定性及び化学的安定性が良好で、ポリマーフィルム
の耐水性の良好なポリマーエマルジョンを与える乳化重
合用反応性界面活性剤組成物、及びそれを用いるポリマ
ーエマルジョンの製造法に関する。
ニル、アクリル酸エステル等のビニル系モノマーの乳化
重合によって得られるポリマーエマルジョンは、そのま
ま塗料、粘・接着剤、紙加工、繊維加工等の分野に、あ
るいは重合体が分離されてプラスチック、ゴムとして広
く工業的に使用されている。乳化重合用乳化剤として
は、種々の界面活性剤が使用されるが、特にポリマーフ
ィルムの耐水性や接着性を向上させるため、一般に反応
性界面活性剤といわれる、分子中にラジカル重合性の不
飽和結合を有する界面活性剤が提案されている。
イオン性界面活性剤があり、非反応性の界面活性剤と同
様に、陰イオン性の反応性界面活性剤の方が非イオン性
の反応性界面活性剤よりも重合安定性が良好であり、フ
ィルムの耐水性を必要とする分野で広く使用されてい
る。塗料用途では、無機顔料を大量に添加するため、エ
マルジョンの安定性を保持するためには、非イオン性の
反応性界面活性剤を使用する必要があり、非イオン性の
反応性界面活性剤単独、もしくは陰イオン界面活性剤と
非イオン性の反応性界面活性剤との混合系が使用されて
きた。
ては、特開昭59−42035号、特開昭59−813
02号に、アリルアルコールのブチレンオキサイド及び
エチレンオキサイド付加物、ウンデセン酸のエチレンオ
キサイド付加物等が開示されている。また特開昭62−
104802号には、ノニルフェノ−ルとアリルグリシ
ジルエーテルの反応物のエチレンオキサイド付加物が開
示されている。しかしこれら従来の非イオン性の反応性
界面活性剤では、重合安定性が不十分であり、満足でき
るものではなかった。
は、重合安定性、生成したポリマーエマルジョンの機械
的安定性、化学的安定性が良好で、モノマーとの共重合
性が良好で、ポリマーフィルムの耐水性に優れることで
ある。またエマルジョンの粒径が小さく、粘度が低いこ
と、さらには環境問題が発生しないこと等が要求され
る。またモノマー、水、乳化剤をあらかじめ乳化してモ
ノマーエマルジョンとして滴下する重合方法(プレエマ
ルジョン法)においては、モノマーエマルジョンの安定
性が良好であることも要求される。これらの性能をすべ
て満足する反応性界面活性剤は得られていない。
乳化重合用反応性界面活性剤組成物、及びそれを用いる
ポリマーエマルジョンの製造法を提供することにある。
は炭素数3〜18のオキシアルキレン基、EOはオキシ
エチレン基、pは2〜16の整数、mはオキシアルキレ
ン基の平均付加モル数を示す0〜50の数、nはオキシ
エチレン基の平均付加モル数を示す5〜200の数であ
り、m個の-(AO)-基は同一でも異なっていてもよい。)
で表される不飽和化合物(以下不飽和化合物(I)とい
う)を含有する、乳化重合用反応性界面活性剤組成物、
及びその反応性界面活性剤組成物を用いて乳化重合を行
うポリマーエマルジョンの製造法である。
性から、2〜16であり、好ましくは2〜9であり、特
に好ましくは2〜6である。AOは炭素数3〜18のオ
キシアルキレン基であり、オキシブチレン基又はオキシ
プロピレン基が好ましい。また2種以上のアルキレンオ
キサイドを付加する場合は、ランダム付加、ブロック付
加のいずれでもよい。また両者の付加方法を組み合わせ
ても良い。オキシアルキレン基の平均付加モル数を示す
数mは、0〜50であり、好ましくは0〜20である。
pとmは、式(II)を満足する数が好ましく、式(III)を
満足する数がより好ましい。
を示す数nは、重合安定性及び得られたポリマーエマル
ジョンの顔料混和性から、5〜200であり、好ましく
は10〜60、特に好ましくは10〜40である。
て製造することができる。例えば、末端不飽和基を有す
る炭素数4〜19の不飽和アルコールに、公知の方法で
炭素数3〜18のアルキレンオキサイド及びエチレンオ
キサイドを付加するか、エチレンオキサイドのみを付加
することにより得ることができる。
飽和アルコールとしては、3−ブテン−1−オール、3
−メチル−3−ブテン−1−オール、4−ペンテン−1
−オール、4−メチル−4−ペンテン−1−オール、5
−ヘキセン−1−オール、5−メチル−5−ヘキセン−
1−オール、6−ヘプテン−1−オール、8−ノネン−
1−オール、9−デセン−1−オール、10−ウンデセ
ン−1−オール、11−ドデセン−1−オール、12−
トリデセン−1−オール、15−ヘキサデセン−1−オ
ール等が挙げられる。
和化合物(I)の含有量は、20〜100重量%が好ま
しく、50〜100重量%がさらに好ましい。
安定性の観点から陰イオン界面活性剤を含有するのが好
ましい。本発明で用いられる陰イオン界面活性剤は、ラ
ジカル重合性の不飽和結合を有する反応性の陰イオン界
面活性剤が好ましい。例えば、特開昭58−20396
0号、特公昭49−46291号に記載のスルホコハク
酸塩型反応性界面活性剤、さらに特開昭62−1048
02号、特開平4−53802号に記載の硫酸エステル
塩型反応性界面活性剤等を使用できる。
の耐水性を損なわない範囲内で、非反応性の陰イオン界
面活性剤も使用することができ、例えば、直鎖アルキル
硫酸エステル塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、
ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、
ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エス
テル塩等が挙げられる。
を併用する場合、その混合比率は重合安定性及び化学的
安定性の観点から、不飽和化合物(I)/陰イオン界面
活性剤(重量比)で85/15〜30/70が好まし
く、80/20〜50/50が更に好ましい。
乳化重合を行いうるモノマーの具体例を挙げれば、スチ
レン、α−メチルスチレン、クロロスチレン等の芳香族
ビニルモノマー;アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸ブチル等のアクリル酸エステル類;メタ
クリル酸メチル、メタクリル酸エチル等のメタクリル酸
エステル類;塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン
等のハロゲン化ビニル及びハロゲン化ビニリデン類;酢
酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;
アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル
類;ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン類等であ
る。これらのモノマーは単独で重合させても、2種以上
を併用して共重合させてもよい。モノマーの使用量は、
全系に対して40〜60重量%が好ましい。
ー100重量部に対して、0.1〜20重量部、好ましくは
0.2〜10重量部、特に0.5〜5重量部の範囲で用いるのが
好ましい。
始剤は、通常の乳化重合に用いられるものであればいず
れも使用でき、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等
の過硫酸塩、過酸化水素、t−ブチルハイドロパーオキ
サイド、ベンゾイルパーオキサイド、クメンハイドロパ
ーオキサイド等の有機過酸化物、アゾビスジイソブチロ
ニトリル、2,2−アゾビス(2−アミジノプロパン)
ジハイドロクロライド等のアゾ系開始剤等が挙げられる
が、過硫酸塩が好ましい。さらに過酸化化合物に亜硫酸
ナトリウム、ロンガリット、アスコルビン酸等の還元剤
を組み合わせたレドックス系の開始剤も使用できる。
あるいはプレエマルジョン法を用いることができるが、
重合安定性からプレエマルジョン法が好ましい。滴下時
間は1〜8時間、熟成時間は1〜5時間が好ましい。重
合温度は、開始剤の分解温度により調整されるが、50
〜90℃が好ましく、特に過硫酸塩の場合は70〜85
℃が好ましい。
6)、比較の反応性非イオン界面活性剤として以下の
(b−1)〜(b−5)、陰イオン界面活性剤として以
下の(c−1)〜(c−2)を用い、表1に示す割合で
配合して本発明及び比較の反応性界面活性剤組成物を調
製した。この反応性界面活性剤組成物を用い、下記に示
す方法で乳化重合を行い、下記に示す方法で性能を評価
した。結果を表1に示す。
ル酸ブチル136.1g、メタクリル酸メチル136.1gを混合
し、モノマー混合物を調製した。イオン交換水117.9gに
反応性界面活性剤組成物5.5g、過硫酸カリウム0.275g
を溶解し、上記モノマー混合物を混合し、ホモミキサー
にて5000r/min×10分間乳化し、均一なモノマー
乳化物を得た。
g、過硫酸カリウム0.25 g、及び上記モノマー乳化物36.
3gを仕込み、窒素気流中で15分間攪拌した。次に窒素
気流中で攪拌しながら、80℃の水浴に入れ昇温した。
30分間初期重合させ、モノマー乳化物326.3gを3時
間かけて滴下した。この間フラスコ内の温度を80±2
℃に保った。滴下終了後1時間80℃に保ち、熟成した
後、室温まで冷却し、ポリマーエマルジョンを得た。
金網でろ過し、重合後の反応器壁や攪拌羽根等に付着し
た凝集物も集めて同様にろ過し、水洗後26.6kPa、
105℃で2時間乾燥・秤量して、凝集物量を求めた。
使用したモノマーの総量に対する凝集物の重量%で、重
合安定性を表した。
マロン安定試験機にて10kgf、1000r/minの条件で
5分間回転させ、生成した凝集物を200メッシュのス
テンレス製金網でろ過し、ろ過残渣を水洗後に26.6
kPa、105℃で2時間乾燥・秤量して、ポリマーに対
する凝集物の重量%で表示した。
使用して、中和後のポリマーエマルジョン粒子の平均粒
径を測定した。
の粘度を温度25℃、回転数12r/minで測定した。
マー濃度3%に希釈し、1molL-1塩化カルシウム水溶液
を用いて滴定することにより、凝集物が生じる濃度を測
定した。
げ、60℃で乾燥させ、ポリマーフィルムを作成した。
25℃のイオン交換水中に浸漬し、フィルムの白化状況
を評価した。 ◎:1時間経過後、全く白化なし ○:1時間経過後、やや白化 △:10〜30分で白化 ×:ただちに白化
重合に用いると、重合安定性、機械的安定性及び化学的
安定性が良好で、ポリマーフィルムの耐水性が良好なポ
リマーエマルジョンが得られる。
Claims (3)
- 【請求項1】 式(I) 【化1】 (式中、Rは水素原子又はメチル基、AOは炭素数3〜
18のオキシアルキレン基、EOはオキシエチレン基、
pは2〜16の整数、mはオキシアルキレン基の平均付
加モル数を示す0〜50の数、nはオキシエチレン基の
平均付加モル数を示す5〜200の数であり、m個の-
(AO)-基は同一でも異なっていてもよい。)で表される
不飽和化合物を含有する、乳化重合用反応性界面活性剤
組成物。 - 【請求項2】 式(I)で表される不飽和化合物及び陰
イオン界面活性剤を含有する請求項1記載の乳化重合用
反応性界面活性剤組成物。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の反応性界面活性剤
組成物を用いて乳化重合を行うポリマーエマルジョンの
製造法。
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