JP2002128819A - 水性エマルジョンポリマーの調製方法 - Google Patents
水性エマルジョンポリマーの調製方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/12—Polymerisation in non-solvents
- C08F2/16—Aqueous medium
- C08F2/22—Emulsion polymerisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F4/00—Polymerisation catalysts
- C08F4/40—Redox systems
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低減されたホルムアルデヒド量をもたらすレド
ックスエマルジョン重合方法の提供。 【解決手段】エマルジョン重合条件下、少なくとも1つ
のエチレン性不飽和モノマーおよびフリーラジカルレド
ックス開始剤系を提供し、該レドックス開始剤系が本質
的にt−アルキルヒドロペルオキシド、t−アルキルペ
ルオキシド、またはt−アルキルペルエステル、および
ホルムアルデヒドを生成しない還元剤からなり、該t−
アルキル基が少なくとも5つの炭素原子を含み;および
少なくとも幾分かの該エチレン性不飽和モノマーの重合
をもたらすことを含む、水性エマルジョンポリマーの調
製方法。
ックスエマルジョン重合方法の提供。 【解決手段】エマルジョン重合条件下、少なくとも1つ
のエチレン性不飽和モノマーおよびフリーラジカルレド
ックス開始剤系を提供し、該レドックス開始剤系が本質
的にt−アルキルヒドロペルオキシド、t−アルキルペ
ルオキシド、またはt−アルキルペルエステル、および
ホルムアルデヒドを生成しない還元剤からなり、該t−
アルキル基が少なくとも5つの炭素原子を含み;および
少なくとも幾分かの該エチレン性不飽和モノマーの重合
をもたらすことを含む、水性エマルジョンポリマーの調
製方法。
Description
【0001】本発明は、ホルムアルデヒド含量の低いエ
マルジョンポリマー調製のレドックスプロセスに関す
る。さらに特に本発明は、エマルジョン重合条件下、少
なくとも1つのエチレン性不飽和モノマーおよびフリー
ラジカルレドックス開始剤系を提供し、該レドックス開
始剤系がt−アルキルヒドロペルオキシド、t−アルキ
ルペルオキシド、またはt−アルキルペルエステル、お
よびホルムアルデヒドを生成しない還元剤を含み、該t
−アルキル基が少なくとも5つの炭素原子を含み;およ
び少なくとも幾分かの該エチレン性不飽和モノマーの重
合をもたらすことを含む、水性エマルジョンポリマーの
調製方法に関する。また、本発明はエマルジョンポリマ
ーの残留モノマー含量の低減方法にも関係する。
マルジョンポリマー調製のレドックスプロセスに関す
る。さらに特に本発明は、エマルジョン重合条件下、少
なくとも1つのエチレン性不飽和モノマーおよびフリー
ラジカルレドックス開始剤系を提供し、該レドックス開
始剤系がt−アルキルヒドロペルオキシド、t−アルキ
ルペルオキシド、またはt−アルキルペルエステル、お
よびホルムアルデヒドを生成しない還元剤を含み、該t
−アルキル基が少なくとも5つの炭素原子を含み;およ
び少なくとも幾分かの該エチレン性不飽和モノマーの重
合をもたらすことを含む、水性エマルジョンポリマーの
調製方法に関する。また、本発明はエマルジョンポリマ
ーの残留モノマー含量の低減方法にも関係する。
【0002】少なくとも1つの酸化剤および少なくとも
1つの還元剤ならびに、任意に、金属促進剤種を含むレ
ドックス開始剤系は、エチレン性不飽和モノマーのエマ
ルジョン重合において、有利に使用され、特に、85℃
より低い温度といった、有効な量のフリーラジカル生成
をもたらす公知の熱開始反応の温度より低い温度での重
合が望ましい場合に有利に使用される。しかしながら、
いくつかの酸化剤およびいくつかの還元剤は、エマルジ
ョンポリマーにおけるホルムアルデヒド生成という不都
合をもたらす。例えば、一般に用いられている還元剤の
ナトリウムスルホキシレートホルムアルデヒド(sod
ium sulfoxylate formaldeh
yde)および一般に用いられている酸化剤のt−ブチ
ルヒドロペルオキシドは、それらが開始剤系の一部であ
る、エマルジョン重合の間に、各々ホルムアルデヒドを
生成する。本発明は、他のレドックス開始剤系を使用す
る方法と比較した場合、低減されたホルムアルデヒド量
を望ましくもたらすレドックスエマルジョン重合方法を
提供するのに役立つ。
1つの還元剤ならびに、任意に、金属促進剤種を含むレ
ドックス開始剤系は、エチレン性不飽和モノマーのエマ
ルジョン重合において、有利に使用され、特に、85℃
より低い温度といった、有効な量のフリーラジカル生成
をもたらす公知の熱開始反応の温度より低い温度での重
合が望ましい場合に有利に使用される。しかしながら、
いくつかの酸化剤およびいくつかの還元剤は、エマルジ
ョンポリマーにおけるホルムアルデヒド生成という不都
合をもたらす。例えば、一般に用いられている還元剤の
ナトリウムスルホキシレートホルムアルデヒド(sod
ium sulfoxylate formaldeh
yde)および一般に用いられている酸化剤のt−ブチ
ルヒドロペルオキシドは、それらが開始剤系の一部であ
る、エマルジョン重合の間に、各々ホルムアルデヒドを
生成する。本発明は、他のレドックス開始剤系を使用す
る方法と比較した場合、低減されたホルムアルデヒド量
を望ましくもたらすレドックスエマルジョン重合方法を
提供するのに役立つ。
【0003】米国特許第5,540,987号は、疎水
性のヒドロペルオキシド、好ましくはt−ブチルヒドロ
ペルオキシド、酸化剤および特定の還元剤、アスコルビ
ン酸を含む開始剤系の使用によって、低減されたフリー
のホルムアルデヒド含量を有する特定の共重合されたホ
ルムアルデヒド発生架橋用モノマーを含むエマルジョン
ポリマーを開示している。ホルムアルデヒド含量におけ
る改良は、依然として求められている。驚くべきこと
に、特定のフリーラジカルレドックス開始剤系がエマル
ジョン重合条件下で用いられる(該レドックス開始剤系
がt−アルキルヒドロペルオキシド、t−アルキルペル
オキシド、またはt−アルキルペルエステル、および任
意のホルムアルデヒドを生成しない還元剤を含み、該t
−アルキル基が少なくとも5つの炭素原子を含む)際
に、エチレン性不飽和モノマーのエマルジョン重合にお
いて、低減されたホルムアルデヒド量が認められること
が分かった。エマルジョン重合のみならず、従来のエマ
ルジョンの終わりに、残留モノマーを低減させる点にお
いて、改良が認められた。
性のヒドロペルオキシド、好ましくはt−ブチルヒドロ
ペルオキシド、酸化剤および特定の還元剤、アスコルビ
ン酸を含む開始剤系の使用によって、低減されたフリー
のホルムアルデヒド含量を有する特定の共重合されたホ
ルムアルデヒド発生架橋用モノマーを含むエマルジョン
ポリマーを開示している。ホルムアルデヒド含量におけ
る改良は、依然として求められている。驚くべきこと
に、特定のフリーラジカルレドックス開始剤系がエマル
ジョン重合条件下で用いられる(該レドックス開始剤系
がt−アルキルヒドロペルオキシド、t−アルキルペル
オキシド、またはt−アルキルペルエステル、および任
意のホルムアルデヒドを生成しない還元剤を含み、該t
−アルキル基が少なくとも5つの炭素原子を含む)際
に、エチレン性不飽和モノマーのエマルジョン重合にお
いて、低減されたホルムアルデヒド量が認められること
が分かった。エマルジョン重合のみならず、従来のエマ
ルジョンの終わりに、残留モノマーを低減させる点にお
いて、改良が認められた。
【0004】本発明の第1の態様では、エマルジョン重
合条件下、少なくとも1つのエチレン性不飽和モノマー
およびフリーラジカルレドックス開始剤系を提供し、該
レドックス開始剤系がt−アルキルヒドロペルオキシ
ド、t−アルキルペルオキシド、またはt−アルキルペ
ルエステル(t−alkyl perester)、お
よびホルムアルデヒドを生成しない還元剤を含み、該t
−アルキル基が少なくとも5つの炭素原子を含み;およ
び少なくとも幾分かの該エチレン性不飽和モノマーの重
合をもたらすことを含む、水性エマルジョンポリマーの
調製方法が提供される。
合条件下、少なくとも1つのエチレン性不飽和モノマー
およびフリーラジカルレドックス開始剤系を提供し、該
レドックス開始剤系がt−アルキルヒドロペルオキシ
ド、t−アルキルペルオキシド、またはt−アルキルペ
ルエステル(t−alkyl perester)、お
よびホルムアルデヒドを生成しない還元剤を含み、該t
−アルキル基が少なくとも5つの炭素原子を含み;およ
び少なくとも幾分かの該エチレン性不飽和モノマーの重
合をもたらすことを含む、水性エマルジョンポリマーの
調製方法が提供される。
【0005】本発明の第2の態様では、水性エマルジョ
ンポリマーを、t−アルキルヒドロペルオキシド、t−
アルキルペルオキシド、またはt−アルキルペルエステ
ル、およびホルムアルデヒドを生成しない還元剤を含
み、該t−アルキル基が少なくとも5つの炭素原子を含
むフリーラジカルレドックス開始剤系と接触させ;およ
び少なくとも幾分かの残留エチレン性不飽和モノマーの
重合をもたらすことを含む、水性エマルジョンポリマー
の残留エチレン性不飽和モノマー含量の低減方法が提供
される。本発明の水性エマルジョンポリマーの調製方法
は、エマルジョン重合条件下、少なくとも1つのエチレ
ン性不飽和モノマーおよびフリーラジカルレドックス開
始剤系を提供することを含む。
ンポリマーを、t−アルキルヒドロペルオキシド、t−
アルキルペルオキシド、またはt−アルキルペルエステ
ル、およびホルムアルデヒドを生成しない還元剤を含
み、該t−アルキル基が少なくとも5つの炭素原子を含
むフリーラジカルレドックス開始剤系と接触させ;およ
び少なくとも幾分かの残留エチレン性不飽和モノマーの
重合をもたらすことを含む、水性エマルジョンポリマー
の残留エチレン性不飽和モノマー含量の低減方法が提供
される。本発明の水性エマルジョンポリマーの調製方法
は、エマルジョン重合条件下、少なくとも1つのエチレ
ン性不飽和モノマーおよびフリーラジカルレドックス開
始剤系を提供することを含む。
【0006】水性アクリルエマルジョンポリマーは共重
合単位として、少なくとも1つの共重合されたモノエチ
レン性不飽和(メタ)アクリルモノマーを含み、該モノ
マーとしては、(メタ)アクリル酸のエステル、アミド
およびニトリルが挙げられ、例えば、メチルアクリレー
ト、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エ
チルへキシルアクリレート、デシルアクリレート、ラウ
リルアクリレート、ステアリルアクリレート、メチルメ
タアクリレート、ブチルメタアクリレート、ヒドロキシ
エチルメタアクリレート、ヒドロキシプロピルメタアク
リレート、アミノアルキル(メタ)アクリレート、N−
アルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、N,N
−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートをは
じめとする(メタ)アクリルエステルモノマー;ウレイ
ド(メタ)アクリレート;(メタ)アクリロニトリルお
よび(メタ)アクリルアミド;スチレンまたはアルキル
置換スチレン;ブタジエン;ビニルアセテート、ビニル
プロピオネートまたは他のビニルエステル;ビニルクロ
ライド、ビニリデンクロライド、およびN−ビニルピロ
リドンをはじめとするビニルモノマー;アリルメタアク
リレート、ジアリルフタレート、1,3−ブチレングリ
コールジメタアクリレート、1,6−ヘキサンジオール
ジアクリレートおよびジビニルベンゼン;(メタ)アク
リル酸、クロトン酸、イタコン酸、スルホエチルメタア
クリレート、ホスホエチルメタアクリレート、フマル
酸、マレイン酸、モノメチルイタコネート、モノメチル
フマレート、モノブチルフマレート、および無水マレイ
ン酸が挙げられる。本明細書を通じて使用される、アク
リレート、アクリロニトリルまたはアクリルアミドをは
じめとする他の用語の前で使用される用語「(メタ)」
は、それぞれ、アクリレート、アクリロニトリル、また
はアクリルアミド、およびメタアクリレート、メタアク
リロニトリル、またはメタアクリルアミドを意味する。
合単位として、少なくとも1つの共重合されたモノエチ
レン性不飽和(メタ)アクリルモノマーを含み、該モノ
マーとしては、(メタ)アクリル酸のエステル、アミド
およびニトリルが挙げられ、例えば、メチルアクリレー
ト、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エ
チルへキシルアクリレート、デシルアクリレート、ラウ
リルアクリレート、ステアリルアクリレート、メチルメ
タアクリレート、ブチルメタアクリレート、ヒドロキシ
エチルメタアクリレート、ヒドロキシプロピルメタアク
リレート、アミノアルキル(メタ)アクリレート、N−
アルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、N,N
−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートをは
じめとする(メタ)アクリルエステルモノマー;ウレイ
ド(メタ)アクリレート;(メタ)アクリロニトリルお
よび(メタ)アクリルアミド;スチレンまたはアルキル
置換スチレン;ブタジエン;ビニルアセテート、ビニル
プロピオネートまたは他のビニルエステル;ビニルクロ
ライド、ビニリデンクロライド、およびN−ビニルピロ
リドンをはじめとするビニルモノマー;アリルメタアク
リレート、ジアリルフタレート、1,3−ブチレングリ
コールジメタアクリレート、1,6−ヘキサンジオール
ジアクリレートおよびジビニルベンゼン;(メタ)アク
リル酸、クロトン酸、イタコン酸、スルホエチルメタア
クリレート、ホスホエチルメタアクリレート、フマル
酸、マレイン酸、モノメチルイタコネート、モノメチル
フマレート、モノブチルフマレート、および無水マレイ
ン酸が挙げられる。本明細書を通じて使用される、アク
リレート、アクリロニトリルまたはアクリルアミドをは
じめとする他の用語の前で使用される用語「(メタ)」
は、それぞれ、アクリレート、アクリロニトリル、また
はアクリルアミド、およびメタアクリレート、メタアク
リロニトリル、またはメタアクリルアミドを意味する。
【0007】本発明のアクリルエマルジョンポリマーを
調製するために使用されるフリーラジカル付加重合技術
は公知である。公知の界面活性剤が使用されることがで
き、例えば、アルキル、アリールまたはアルキルアリー
ルスルフェート、スルホネートまたはホスホネートのア
ルカリ金属塩またはアンモニウム塩;アルキルスルホン
酸;スルホスクシネート塩;脂肪酸;エチレン性不飽和
界面活性モノマー;およびエトキシル化アルコールまた
はフェノールをはじめとするアニオン性および/または
非イオン性乳化剤が挙げられる。使用される界面活性剤
の量は、通常、モノマーの重量に基づいて0.1重量%
〜6重量%である。
調製するために使用されるフリーラジカル付加重合技術
は公知である。公知の界面活性剤が使用されることがで
き、例えば、アルキル、アリールまたはアルキルアリー
ルスルフェート、スルホネートまたはホスホネートのア
ルカリ金属塩またはアンモニウム塩;アルキルスルホン
酸;スルホスクシネート塩;脂肪酸;エチレン性不飽和
界面活性モノマー;およびエトキシル化アルコールまた
はフェノールをはじめとするアニオン性および/または
非イオン性乳化剤が挙げられる。使用される界面活性剤
の量は、通常、モノマーの重量に基づいて0.1重量%
〜6重量%である。
【0008】t−アルキルヒドロペルオキシド、t−ア
ルキルペルオキシド、またはt−アルキルペルエステ
ル、およびホルムアルデヒドを生成しない還元剤から構
成され、該t−アルキル基が少なくとも5つの炭素原子
酸化剤を含むレドックス開始剤系が使用される。t−ア
ミルヒドロペルオキシド酸化剤およびホルムアルデヒド
を生成しない還元剤から構成されるレドックス開始剤系
が好ましい。少なくとも1つのホルムアルデヒドを生成
しない還元剤、例えば、ナトリウムサルファイト、ビサ
ルファイト、チオサルフェート、ヒドロサルファイト、
サルファイド、ヒドロサルファイド、またはジチオナイ
ト、ホルマジンスルフィン酸、ヒドロキシメタンスルホ
ン酸、アセトンビスルファイトをはじめとする硫黄含有
酸のアルカリ金属塩およびアンモニウム塩、例えば、エ
タノールアミンをはじめとするアミン、グリコール酸、
グリオキシル酸水和物、アスコルビン酸、イソアスコル
ビン酸、乳酸、グリセリン酸、リンゴ酸、2−ヒドロキ
シ−2−スルフィナト酢酸(2−hydroxy−2−
sulfinatoacetic acid)、酒石
酸、および上述の酸の塩が、典型的には、モノマー重量
に基づいて0.01重量%〜3.0重量%の量で使用さ
れる。好適な還元剤は、イソアスコルビン酸、ナトリウ
ムメタビサルファイト、2−ヒドロキシ−2−スルフィ
ナト酢酸ナトリウムである。本発明は、所望の最小限の
ホルムアルデヒド量を保つために、酸化剤の混合物を用
いて行うこともできる。これらの混合物は、過酸化水
素、過硫酸アンモニウム等に加えてt−アミルヒドロペ
ルオキシドを含むことができる。本発明の特定の態様に
おいて、親水性の酸化剤および疎水性の酸化剤t−アミ
ルヒドロペルオキシドを含む混合物を選択するのが、全
範囲の親水性および疎水性モノマーの開始反応に対する
開始剤系の全効率を増加させるのに、有利である。
ルキルペルオキシド、またはt−アルキルペルエステ
ル、およびホルムアルデヒドを生成しない還元剤から構
成され、該t−アルキル基が少なくとも5つの炭素原子
酸化剤を含むレドックス開始剤系が使用される。t−ア
ミルヒドロペルオキシド酸化剤およびホルムアルデヒド
を生成しない還元剤から構成されるレドックス開始剤系
が好ましい。少なくとも1つのホルムアルデヒドを生成
しない還元剤、例えば、ナトリウムサルファイト、ビサ
ルファイト、チオサルフェート、ヒドロサルファイト、
サルファイド、ヒドロサルファイド、またはジチオナイ
ト、ホルマジンスルフィン酸、ヒドロキシメタンスルホ
ン酸、アセトンビスルファイトをはじめとする硫黄含有
酸のアルカリ金属塩およびアンモニウム塩、例えば、エ
タノールアミンをはじめとするアミン、グリコール酸、
グリオキシル酸水和物、アスコルビン酸、イソアスコル
ビン酸、乳酸、グリセリン酸、リンゴ酸、2−ヒドロキ
シ−2−スルフィナト酢酸(2−hydroxy−2−
sulfinatoacetic acid)、酒石
酸、および上述の酸の塩が、典型的には、モノマー重量
に基づいて0.01重量%〜3.0重量%の量で使用さ
れる。好適な還元剤は、イソアスコルビン酸、ナトリウ
ムメタビサルファイト、2−ヒドロキシ−2−スルフィ
ナト酢酸ナトリウムである。本発明は、所望の最小限の
ホルムアルデヒド量を保つために、酸化剤の混合物を用
いて行うこともできる。これらの混合物は、過酸化水
素、過硫酸アンモニウム等に加えてt−アミルヒドロペ
ルオキシドを含むことができる。本発明の特定の態様に
おいて、親水性の酸化剤および疎水性の酸化剤t−アミ
ルヒドロペルオキシドを含む混合物を選択するのが、全
範囲の親水性および疎水性モノマーの開始反応に対する
開始剤系の全効率を増加させるのに、有利である。
【0009】典型的には、モノマー重量に基づいて0.
01重量%〜3.0重量%のt−アミルヒドロペルオキ
シド酸化剤が使用される。レドックス反応を触媒する、
鉄、銅、マンガン、銀、白金、バナジウム、ニッケル、
クロム、パラジウム、またはコバルトの金属塩が、金属
錯生成剤をともなってまたはともなわないで、任意に使
用されることができる。酸化剤および還元剤は典型的に
は、別々のストリームで反応混合物に添加され、好まし
くは、モノマー混合物と同時に添加される。反応温度
は、反応の過程中、100℃より低い温度に保たれる。
反応温度が、30℃から95℃の間であるのが好まし
く、50℃から90℃の間であるのがより好ましい。モ
ノマー混合物はそのままでまたは水中エマルジョンとし
て添加されることができる。モノマー混合物は、反応時
間中、1回以上に分けてもしくは連続的に、一定速度で
もしくはそうではなく、またはこれらを組み合わせて添
加されることができる。さらに、連鎖移動剤、例えば、
イソプロパノール、ハロゲン化化合物、n−ブチルメル
カプタン、n−アミルメルカプタン、n−ドデシルメル
カプタン、t−ドデシルメルカプタン、アルキルチオグ
リコレート、メルカプトプロピオン酸、およびアルキル
メルカプトアルカノエートが、モノマーの重量を基準に
して0.1から6.0重量%の量で使用されることがで
きる。n−ドデシルメルカプタンおよびt−ドデシルメ
ルカプタンをはじめとする、直鎖または分岐鎖のC4−
C 22アルキルメルカプタンが好ましい。連鎖移動剤は
1回以上の回数で、または連続的に、一定速度でまたは
そうではなく、全反応時間のほとんど、もしくは全てに
わたり、または反応時間における限定された時間の間、
例えば、ケトルへのチャージにおいて、および残留モノ
マー低減のステージにおいて添加されることができる。
01重量%〜3.0重量%のt−アミルヒドロペルオキ
シド酸化剤が使用される。レドックス反応を触媒する、
鉄、銅、マンガン、銀、白金、バナジウム、ニッケル、
クロム、パラジウム、またはコバルトの金属塩が、金属
錯生成剤をともなってまたはともなわないで、任意に使
用されることができる。酸化剤および還元剤は典型的に
は、別々のストリームで反応混合物に添加され、好まし
くは、モノマー混合物と同時に添加される。反応温度
は、反応の過程中、100℃より低い温度に保たれる。
反応温度が、30℃から95℃の間であるのが好まし
く、50℃から90℃の間であるのがより好ましい。モ
ノマー混合物はそのままでまたは水中エマルジョンとし
て添加されることができる。モノマー混合物は、反応時
間中、1回以上に分けてもしくは連続的に、一定速度で
もしくはそうではなく、またはこれらを組み合わせて添
加されることができる。さらに、連鎖移動剤、例えば、
イソプロパノール、ハロゲン化化合物、n−ブチルメル
カプタン、n−アミルメルカプタン、n−ドデシルメル
カプタン、t−ドデシルメルカプタン、アルキルチオグ
リコレート、メルカプトプロピオン酸、およびアルキル
メルカプトアルカノエートが、モノマーの重量を基準に
して0.1から6.0重量%の量で使用されることがで
きる。n−ドデシルメルカプタンおよびt−ドデシルメ
ルカプタンをはじめとする、直鎖または分岐鎖のC4−
C 22アルキルメルカプタンが好ましい。連鎖移動剤は
1回以上の回数で、または連続的に、一定速度でまたは
そうではなく、全反応時間のほとんど、もしくは全てに
わたり、または反応時間における限定された時間の間、
例えば、ケトルへのチャージにおいて、および残留モノ
マー低減のステージにおいて添加されることができる。
【0010】しかしながら、乾燥ポリマー重量を基準に
して、少なくともいくらか、好ましくは少なくとも40
重量%、より好ましくは少なくとも75重量%、最も好
ましくは少なくとも95重量%のエマルジョンポリマー
は、t−アルキルヒドロペルオキシド、t−アルキルペ
ルオキシド、またはt−アルキルペルエステル、ならび
にホルムアルデヒドを生成しない還元剤から構成され、
該t−アルキル基が少なくとも5つの炭素原子を含むレ
ドックス開始剤系を用いて、他の酸化剤の非存在下およ
び他の還元剤の非存在下で、形成される。エマルジョン
重合は、いくつかのポリマーが、その場で(in si
tu)もしくはそうではなく形成されたポリマーシード
によって導入される、または保持時間の間に形成された
か、または、モノマー供給が終了して、残留モノマーが
ポリマーに転換されている間に形成されるような態様を
含むことができるものと意図される。
して、少なくともいくらか、好ましくは少なくとも40
重量%、より好ましくは少なくとも75重量%、最も好
ましくは少なくとも95重量%のエマルジョンポリマー
は、t−アルキルヒドロペルオキシド、t−アルキルペ
ルオキシド、またはt−アルキルペルエステル、ならび
にホルムアルデヒドを生成しない還元剤から構成され、
該t−アルキル基が少なくとも5つの炭素原子を含むレ
ドックス開始剤系を用いて、他の酸化剤の非存在下およ
び他の還元剤の非存在下で、形成される。エマルジョン
重合は、いくつかのポリマーが、その場で(in si
tu)もしくはそうではなく形成されたポリマーシード
によって導入される、または保持時間の間に形成された
か、または、モノマー供給が終了して、残留モノマーが
ポリマーに転換されている間に形成されるような態様を
含むことができるものと意図される。
【0011】本発明の他の態様においては、エマルジョ
ンポリマーはマルチステージエマルジョン重合プロセス
によって調製されることができ、該プロセスにおいて
は、組成が異なる少なくとも2つのステージが逐次的な
方法で重合される。そのようなプロセスは、通常、少な
くとも2つの相互に相溶性でないポリマー組成物を形成
させ、それにより、結果として、ポリマー粒子中に少な
くとも2つの相を形成させる。そのような粒子は、種々
のジオメトリーの2以上の相から成り、例えば、コア/
シェルまたはコア/シース粒子、シェル相が不完全にコ
アを覆っているコア/シェル粒子、複数のコアを有する
コア/シェル粒子、および相互侵入(interpen
etrating)ネットワーク粒子が挙げられる。こ
れらのケースの全てにおいて、粒子の表面領域の過半は
少なくとも1つの外相によって占有され、粒子の内側は
少なくとも1つの内相によって占有されているであろ
う。マルチステージ(multi−staged)エマ
ルジョンポリマーの各ステージは、上述のエマルジョン
ポリマーのためのものと同様のモノマー、界面活性剤、
連鎖移動剤等を含むことができる。このようなマルチス
テージエマルジョンポリマーを調製するために使用され
る重合技術は公知であり、例えば、米国特許第4325
856号;第4654397号;および第481437
3号が挙げられる。エマルジョンポリマーは20〜10
00ナノメートルの平均粒径を有しており、好ましく
は、70〜300ナノメートルである。本明細書におけ
る粒子サイズは、Brookhaven Instru
ments Corporation、Holtsvi
lle NYにより製造された、Brookhaven
Model BI−90 particle siz
erを用いて決定され、「有効直径(effectiv
e diameter)」として示した。また、米国特
許第5340858号;第5350787号;第535
2720号;第4539361号;および第44567
26号に教示されるような、2以上の明瞭な粒子サイズ
分布または非常にブロードな分布が提供されるマルチモ
ーダル(multimodal)粒子サイズのエマルジ
ョンポリマーも可能である。
ンポリマーはマルチステージエマルジョン重合プロセス
によって調製されることができ、該プロセスにおいて
は、組成が異なる少なくとも2つのステージが逐次的な
方法で重合される。そのようなプロセスは、通常、少な
くとも2つの相互に相溶性でないポリマー組成物を形成
させ、それにより、結果として、ポリマー粒子中に少な
くとも2つの相を形成させる。そのような粒子は、種々
のジオメトリーの2以上の相から成り、例えば、コア/
シェルまたはコア/シース粒子、シェル相が不完全にコ
アを覆っているコア/シェル粒子、複数のコアを有する
コア/シェル粒子、および相互侵入(interpen
etrating)ネットワーク粒子が挙げられる。こ
れらのケースの全てにおいて、粒子の表面領域の過半は
少なくとも1つの外相によって占有され、粒子の内側は
少なくとも1つの内相によって占有されているであろ
う。マルチステージ(multi−staged)エマ
ルジョンポリマーの各ステージは、上述のエマルジョン
ポリマーのためのものと同様のモノマー、界面活性剤、
連鎖移動剤等を含むことができる。このようなマルチス
テージエマルジョンポリマーを調製するために使用され
る重合技術は公知であり、例えば、米国特許第4325
856号;第4654397号;および第481437
3号が挙げられる。エマルジョンポリマーは20〜10
00ナノメートルの平均粒径を有しており、好ましく
は、70〜300ナノメートルである。本明細書におけ
る粒子サイズは、Brookhaven Instru
ments Corporation、Holtsvi
lle NYにより製造された、Brookhaven
Model BI−90 particle siz
erを用いて決定され、「有効直径(effectiv
e diameter)」として示した。また、米国特
許第5340858号;第5350787号;第535
2720号;第4539361号;および第44567
26号に教示されるような、2以上の明瞭な粒子サイズ
分布または非常にブロードな分布が提供されるマルチモ
ーダル(multimodal)粒子サイズのエマルジ
ョンポリマーも可能である。
【0012】エマルジョンポリマーのガラス転移温度
(Tg)は、典型的には、−80℃〜140℃であり、
好ましくは、−20℃〜50℃であり、所望のポリマー
Tg範囲を達成するように選択されるモノマーおよびモ
ノマーの量は公知である。本明細書において使用される
Tgは、Fox式によって算出されたものであり(T.
G.Fox、Bull.Am.Physics So
c.,Volume 1、Issue No.3、pa
ge 123(1956))、すなわち、モノマーM1
およびM2のコポリマーのTgを算出するための式は以
下の通りである。1/Tg(計算値)=w(M1)/T
g(M1)+w(M2)/Tg(M2)式中、Tg(計
算値)は、コポリマーについての計算されたガラス転移
温度である。w(M1)は、コポリマー中のモノマーM
1の重量分率である。w(M2)は、コポリマー中のモ
ノマーM2の重量分率である。Tg(M1)は、M1の
ホモポリマーのガラス転移温度である。Tg(M2)
は、M2のホモポリマーのガラス転移温度である。全て
の温度は°Kである。ホモポリマーのガラス転移温度
は、例えば、J.Brandrup andE.H.I
mmergutにより編集された、Interscie
nce Publishersの「Polymer H
andbook」に認められることができる。
(Tg)は、典型的には、−80℃〜140℃であり、
好ましくは、−20℃〜50℃であり、所望のポリマー
Tg範囲を達成するように選択されるモノマーおよびモ
ノマーの量は公知である。本明細書において使用される
Tgは、Fox式によって算出されたものであり(T.
G.Fox、Bull.Am.Physics So
c.,Volume 1、Issue No.3、pa
ge 123(1956))、すなわち、モノマーM1
およびM2のコポリマーのTgを算出するための式は以
下の通りである。1/Tg(計算値)=w(M1)/T
g(M1)+w(M2)/Tg(M2)式中、Tg(計
算値)は、コポリマーについての計算されたガラス転移
温度である。w(M1)は、コポリマー中のモノマーM
1の重量分率である。w(M2)は、コポリマー中のモ
ノマーM2の重量分率である。Tg(M1)は、M1の
ホモポリマーのガラス転移温度である。Tg(M2)
は、M2のホモポリマーのガラス転移温度である。全て
の温度は°Kである。ホモポリマーのガラス転移温度
は、例えば、J.Brandrup andE.H.I
mmergutにより編集された、Interscie
nce Publishersの「Polymer H
andbook」に認められることができる。
【0013】本発明の第2の態様では、水性エマルジョ
ンポリマーを、t−アルキルヒドロペルオキシド、t−
アルキルペルオキシド、またはt−アルキルペルエステ
ル、およびホルムアルデヒドを生成しない還元剤から構
成され、該t−アルキル基が少なくとも5つの炭素原子
を含むフリーラジカルレドックス開始剤系と接触させ;
および少なくとも幾分かの残留エチレン性不飽和モノマ
ーの重合をもたらすことを含む、水性エマルジョンポリ
マーの残留エチレン性不飽和モノマー含量の低減方法が
提供される。この態様のエマルジョンポリマーは、上記
の組成、Tg、粒子サイズであり、本発明のレドックス
開始剤系または例えば熱開始反応および光開始反応(p
hotoinitiation)といった任意の他のフ
リーラジカル開始剤方法を用いて調製され、残留エチレ
ン性不飽和モノマー含量を有する。残留エチレン性不飽
和モノマー含量は、ポリマー重量を基準にして、典型的
には5%未満、好ましくは1%未満であろう。エマルジ
ョンポリマーは、その後、t−アルキルヒドロペルオキ
シド、t−アルキルペルオキシド、またはt−アルキル
ペルエステル、およびホルムアルデヒドを生成しない還
元剤から構成され、該t−アルキル基が少なくとも5つ
の炭素原子を含み、上記の組成および量であるレドック
ス開始剤系と接触し、少なくともいくらか、好ましくは
少なくとも50%、より好ましくは少なくとも90%の
残留エチレン性不飽和モノマーの重合が上記の条件下で
もたらされる。
ンポリマーを、t−アルキルヒドロペルオキシド、t−
アルキルペルオキシド、またはt−アルキルペルエステ
ル、およびホルムアルデヒドを生成しない還元剤から構
成され、該t−アルキル基が少なくとも5つの炭素原子
を含むフリーラジカルレドックス開始剤系と接触させ;
および少なくとも幾分かの残留エチレン性不飽和モノマ
ーの重合をもたらすことを含む、水性エマルジョンポリ
マーの残留エチレン性不飽和モノマー含量の低減方法が
提供される。この態様のエマルジョンポリマーは、上記
の組成、Tg、粒子サイズであり、本発明のレドックス
開始剤系または例えば熱開始反応および光開始反応(p
hotoinitiation)といった任意の他のフ
リーラジカル開始剤方法を用いて調製され、残留エチレ
ン性不飽和モノマー含量を有する。残留エチレン性不飽
和モノマー含量は、ポリマー重量を基準にして、典型的
には5%未満、好ましくは1%未満であろう。エマルジ
ョンポリマーは、その後、t−アルキルヒドロペルオキ
シド、t−アルキルペルオキシド、またはt−アルキル
ペルエステル、およびホルムアルデヒドを生成しない還
元剤から構成され、該t−アルキル基が少なくとも5つ
の炭素原子を含み、上記の組成および量であるレドック
ス開始剤系と接触し、少なくともいくらか、好ましくは
少なくとも50%、より好ましくは少なくとも90%の
残留エチレン性不飽和モノマーの重合が上記の条件下で
もたらされる。
【0014】本発明のエマルジョンポリマーおよび本発
明の低減された残留モノマーを有するエマルジョンポリ
マーは、ペイント、紙コーティング、レザーコーティン
グ、接着剤、不織布含浸剤(nonwoven sat
urant)および紙含浸剤(paper satur
ant)等に使用されることができる。以下の例は、本
発明と試験結果を例示するために示される。
明の低減された残留モノマーを有するエマルジョンポリ
マーは、ペイント、紙コーティング、レザーコーティン
グ、接着剤、不織布含浸剤(nonwoven sat
urant)および紙含浸剤(paper satur
ant)等に使用されることができる。以下の例は、本
発明と試験結果を例示するために示される。
【0015】実施例1 残留モノマーの低減と同時に起
こるホルムアルデヒドの発生 プレフォームされたポリマーシード、既知量のモノマ
ー、およびレドックス開始剤系からなる一連のサンプル
が調製された。フリーのホルムアルデヒド量は、HPL
Cを使用して決定され;残留モノマー量は、ガスクロマ
トグラフィーを使用して決定した。各バイアルに、45
%固形分および15g蒸留水のアクリルディスパージョ
ンポリマー30gを添加した。その後、0.30gの
0.15%の硫酸第一鉄溶液、続いて、0.20gのブ
チルアクリレートが添加された。酸化剤および還元剤溶
液を、表1.1に従って連続的に添加し:全てのサンプ
ルを、室温で一晩、振とうした。全てのサンプルは、1
0ppmより少ない量の残留モノマーを含んだ。ホルム
アルデヒド量は、表1.2.に示す。
こるホルムアルデヒドの発生 プレフォームされたポリマーシード、既知量のモノマ
ー、およびレドックス開始剤系からなる一連のサンプル
が調製された。フリーのホルムアルデヒド量は、HPL
Cを使用して決定され;残留モノマー量は、ガスクロマ
トグラフィーを使用して決定した。各バイアルに、45
%固形分および15g蒸留水のアクリルディスパージョ
ンポリマー30gを添加した。その後、0.30gの
0.15%の硫酸第一鉄溶液、続いて、0.20gのブ
チルアクリレートが添加された。酸化剤および還元剤溶
液を、表1.1に従って連続的に添加し:全てのサンプ
ルを、室温で一晩、振とうした。全てのサンプルは、1
0ppmより少ない量の残留モノマーを含んだ。ホルム
アルデヒド量は、表1.2.に示す。
【0016】表1.1. ラテックスサンプルのための
チャージリスト
チャージリスト
【表1】 注:t−BHP=t−ブチルヒドロペルオキシド、70
%水性溶液;t−AHP=t−アミルアルコール中、8
3%t−アミルヒドロペルオキシド;IAA=イソアス
コルビン酸;MBS=ナトリウムメタビサルファイト;
SSF=ナトリウムスルホキシレートホルムアルデヒ
ド;SHSAA=2−ヒドロキシ−2−スルフィナト酢
酸ナトリウム(sodium 2−hydroxy−2
−sulfinatoacetic acid)(50
重量%)
%水性溶液;t−AHP=t−アミルアルコール中、8
3%t−アミルヒドロペルオキシド;IAA=イソアス
コルビン酸;MBS=ナトリウムメタビサルファイト;
SSF=ナトリウムスルホキシレートホルムアルデヒ
ド;SHSAA=2−ヒドロキシ−2−スルフィナト酢
酸ナトリウム(sodium 2−hydroxy−2
−sulfinatoacetic acid)(50
重量%)
【0017】表1.2. ラテックスサンプルのホルム
アルデヒドデータ
アルデヒドデータ
【表2】 注:*フリーのホルムアルデヒド;HPLCにより得ら
れたデータ。バッチ中0.4%のBA;0.2%のt−
BHP オン エムエムアール(0.2% t−BHP
on mmr);t−AHPは等モル。0.17%の
SSF オン エムエムアール(0.17% SSF
on mmr);他の還元剤は等モル。
れたデータ。バッチ中0.4%のBA;0.2%のt−
BHP オン エムエムアール(0.2% t−BHP
on mmr);t−AHPは等モル。0.17%の
SSF オン エムエムアール(0.17% SSF
on mmr);他の還元剤は等モル。
【0018】本発明の実施例1−3は、比較例A−Eと
比較して、より低いホルムアルデヒドおよび追加のホル
ムアルデヒド量を示す。
比較して、より低いホルムアルデヒドおよび追加のホル
ムアルデヒド量を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ビクター・スローン アメリカ合衆国ペンシルバニア州18951, クエーカー,スリーピー・ホロー・ロー ド・1605 Fターム(参考) 4J011 AA02 AA10 DA01 KB22 KB29 4J015 CA04 CA05 CA06 CA08 CA14 CA15
Claims (8)
- 【請求項1】エマルジョン重合条件下、少なくとも1つ
のエチレン性不飽和モノマーおよびフリーラジカルレド
ックス開始剤系を提供し、該レドックス開始剤系が本質
的にt−アルキルヒドロペルオキシド、t−アルキルペ
ルオキシド、またはt−アルキルペルエステル、および
ホルムアルデヒドを生成しない還元剤からなり、該t−
アルキル基が少なくとも5つの炭素原子を含み;および
少なくとも幾分かの該エチレン性不飽和モノマーの重合
をもたらすことを含む、水性エマルジョンポリマーの調
製方法。 - 【請求項2】レドックス開始剤系が、レドックス反応を
触媒する金属塩、および任意に金属錯生成剤をさらに含
む、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】ホルムアルデヒドを生成しない還元剤が、
イソアスコルビン酸、ナトリウムメタビサルファイト、
ナトリウムビサルファイト、ナトリウムジチオナイト、
および2−ヒドロキシ−2−スルフィナト酢酸ナトリウ
ムからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】エチレン性不飽和モノマーの少なくとも9
5重量%の重合がもたらされる、請求項1記載の方法。 - 【請求項5】水性エマルジョンポリマーを、本質的にt
−アルキルヒドロペルオキシド、t−アルキルペルオキ
シド、またはt−アルキルペルエステル、およびホルム
アルデヒドを生成しない還元剤からなり、該t−アルキ
ル基が少なくとも5つの炭素原子を含むフリーラジカル
レドックス開始剤系と接触させ;および少なくとも幾分
かの残留エチレン性不飽和モノマーの重合をもたらすこ
とを含む、水性エマルジョンポリマーの残留エチレン性
不飽和モノマー含量の低減方法。 - 【請求項6】レドックス開始剤系が、レドックス反応を
触媒する金属塩、および任意に金属錯生成剤をさらに含
む、請求項5記載の方法。 - 【請求項7】ホルムアルデヒドを生成しない還元剤が、
イソアスコルビン酸、ナトリウムメタビサルファイト、
ナトリウムビサルファイト、ナトリウムジチオナイト、
および2−ヒドロキシ−2−スルフィナト酢酸ナトリウ
ムからなる群から選択される、請求項5に記載の方法。 - 【請求項8】残留エチレン性不飽和モノマーの少なくと
も90重量%の重合がもたらされる、請求項5記載の方
法。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US24090400P | 2000-10-17 | 2000-10-17 | |
US60/240904 | 2000-10-17 | ||
US09/887929 | 2000-10-17 | ||
US09/887,929 US20020065381A1 (en) | 2000-10-17 | 2001-06-22 | Redox process for preparing emulsion polymer having low formaldehyde content |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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AU (1) | AU7935201A (ja) |
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DE10241481B4 (de) | 2002-09-07 | 2006-07-06 | Celanese Emulsions Gmbh | Verfahren zum Herstellen von wässrigen Polymerdispersionen mit sehr niedrigen Restmonomergehalten und deren Verwendung |
WO2006044590A1 (en) * | 2004-10-19 | 2006-04-27 | 3M Innovative Properties Company | Method for the manufacture of pressure sensitive adhesives |
FR2965264B1 (fr) * | 2010-09-27 | 2013-11-29 | Rhodia Operations | Polymerisation radicalaire controlee de n-vinyl lactames en milieu aqueux |
EP2970542B1 (en) * | 2013-03-15 | 2019-07-24 | Lubrizol Advanced Materials, Inc. | Itaconic acid copolymers |
KR101716927B1 (ko) * | 2013-08-02 | 2017-03-27 | 주식회사 엘지화학 | 고무강화 열가소성 고투명 수지의 제조방법 |
WO2015034209A1 (ko) * | 2013-09-04 | 2015-03-12 | (주) 엘지화학 | 내후성 보강 아크릴레이트계 수지의 제조방법 |
KR101651736B1 (ko) * | 2013-09-04 | 2016-09-05 | 주식회사 엘지화학 | 내후성 보강 아크릴레이트계 수지의 제조방법 |
KR101855444B1 (ko) * | 2017-10-17 | 2018-05-04 | 대상 주식회사 | 당류 기반 중합체 입자 에멀젼의 제조방법 |
CN112724322B (zh) * | 2020-12-28 | 2022-04-22 | 宜宾海丰和锐有限公司 | 一种pvc树脂的悬浮溶胀接枝改性方法 |
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DE3323810A1 (de) * | 1983-07-01 | 1985-01-03 | Wacker-Chemie GmbH, 8000 München | Verfahren zur herstellung waessriger polymerdispersionen und ihre verwendung |
DE4040959C1 (ja) * | 1990-12-20 | 1992-03-12 | Wacker-Chemie Gmbh, 8000 Muenchen, De | |
DE69321068T2 (de) * | 1992-11-04 | 1999-03-25 | Nat Starch Chem Invest | Emulsionsbindemittel mit niedrigem Restformaldehyd und mit verbesserter Reissfestigkeit |
US5415926A (en) * | 1993-02-25 | 1995-05-16 | National Starch And Chemical Investment Holding Corporation | Process for reducing the free aldehyde content in N-alkylol amide monomers |
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