JP2008019451A5

JP2008019451A5 -

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Publication number: JP2008019451A5
Application number: JP2007262064A
Authority: JP
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2008-08-07

Description

本発明は概して、水性媒体中に分散されたポリマー粒子を含有する水性ポリマー分散体の調製方法に関する。本方法は、ある種の物質、例えば疎水性重合ブロッカーまたはスチレン系モノマー重合ブロッカーの使用を含む。本方法は、少なくとも２つの異なるタイプのポリマー粒子を含有する水性ポリマー分散体の調製に有用である。これら２つの異なるタイプのポリマー粒子は、少なくとも１つの属性、例えば粒子直径、分子量、組成、ガラス転移温度、またはモルホロジーが異なる。本発明の方法はまた、粒子サイズの広い分布を有する水性ポリマー分散体の調製にも有用である。同様に、本発明の方法によって調製された水性ポリマー分散体も提供される。本発明の方法によって調製された水性ポリマー分散体は、広い範囲の用途において有用である。これにはペイント、接着剤、不織布用バインダー、およびペーパーコーティング用バインダーが含まれる。

本発明の第一の態様に従って、少なくとも２つの異なるモードのポリマー粒子を含有する水性ポリマー分散体の調製方法であって：
ａ）水性媒体中に分散された第一モードの第一ポリマー粒子を含有する第一ポリマー分散体を提供する工程；
ｂ）２５℃の温度で、１ｇ／水１００ミリリットル未満の水溶性を有する重合ブロッカー（ここで、添加される重合ブロッカーの量は第一ポリマー粒子の重量を基準にして０．１〜１０重量％である）を前記第一ポリマー分散体に添加する工程；および、続いて
ｃ）前記第一ポリマー粒子の存在下でエチレン性不飽和モノマーを添加および重合して、第二モードの第二ポリマー粒子を提供する工程；
を含み、前記第一モードおよび前記第二モードは、
ｉ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、少なくとも１０℃のガラス転移温度の差を有すること；
ｉｉ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、少なくとも５０ナノメートルの平均粒子直径の差を有すること；
ｉｉｉ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、少なくとも２５，０００ｇ／モルの重量平均分子量の差を有すること；
ｉｖ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、粒子のモルホロジーにおける差異を有すること；
ｖ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、異なるポリマー組成を有すること；または
ｖｉ）これらの組合わせ
によって異なる、方法が提供される。

本発明の第二の態様は、少なくとも２つの異なるモードのポリマー粒子を含有する水性ポリマー分散体の調製方法であって：
ａ）水性媒体中に分散された第一モードの第一ポリマー粒子を含有する第一ポリマー分散体を提供する工程；
ｂ）０．０５ｇ／水１００ミリリットル未満の水溶性を有するスチレンまたは環置換スチレンから選択されたスチレン系モノマー重合ブロッカー（ここで、添加される重合ブロッカーの量は第一ポリマー粒子の重量を基準にして５〜５０重量％である）を前記第一ポリマー分散体に添加する工程；
ｃ）続いて、エチレン性不飽和モノマーを前記第一ポリマー分散体に添加する工程であって、前記エチレン性不飽和モノマーが、前記エチレン性不飽和モノマーの重量を基準にして、０〜２０重量％のスチレンまたは環置換スチレンを含む工程；および
ｄ）前記第一ポリマー粒子の存在下で前記エチレン性不飽和モノマーを重合して、第二モードの第二ポリマー粒子を提供する工程；
を含み、前記第一モードおよび前記第二モードは、
ｉ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、少なくとも１０℃のガラス転移温度の差を有すること；
ｉｉ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、少なくとも５０ナノメートルの平均粒子直径の差を有すること；
ｉｉｉ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、少なくとも２５，０００ｇ／モルの重量平均分子量の差を有すること；
ｉｖ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、粒子のモルホロジーにおける差異を有すること；
ｖ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、異なるポリマー組成を有すること；または
ｖｉ）これらの組合わせ
によって異なる、方法を提供する。

本発明の第三の態様は、さらに、シードポリマー粒子、界面活性剤、緩衝剤、またはこれらの組み合わせを、前記エチレン性不飽和モノマーの重合に先立って、またはこれと同時に、前記水性第一ポリマー分散体に添加する工程を含む、前記第一または第二の方法を提供する。

疎水性重合ブロッカーの添加後、１以上のエチレン性不飽和モノマーは、第一ポリマー粒子の存在下で重合されて、第二モードの第二ポリマー粒子を提供する。疎水性重合ブロッカーは、第二ポリマー粒子を形成するために用いられるエチレン性不飽和モノマーの添加に先立って添加される。疎水性重合ブロッカーを、そのままで、または均質化水性エマルジョンなどのエマルジョンとして、または溶媒中溶液として添加することができる。

本発明の第二の態様において、少なくとも２つの異なるモードのポリマー粒子を含有する水性ポリマー分散体を調製する方法が提供され、この方法には：水性媒体中に分散された第一モードの第一ポリマー粒子を含有する第一ポリマー分散体を提供する工程；０．０５ｇ／水１００ミリリットル未満の水溶性を有するスチレンまたは環置換スチレンから選択されるスチレン系モノマー重合ブロッカーを、第一ポリマー分散体に添加する工程；エチレン性不飽和モノマーを第一ポリマー分散体に添加する工程であって、このエチレン性不飽和モノマーが、エチレン性不飽和モノマーの重量を基準にして、０〜２０重量％のスチレンまたは環置換スチレンを含む工程；および第一ポリマー粒子の存在下でエチレン性不飽和モノマーを重合して、第二モードの第二ポリマー粒子を提供する工程を含み；ここで第一モードおよび第二モードは、少なくとも２つの異なるモードである。スチレン系モノマー重合ブロッカーは、エチレン性不飽和モノマーの重合速度を最小限にするかまたは重合を妨げるスチレン系物質である。環置換スチレンは、スチレンの芳香環に結合している少なくとも１つの置換基を有する。置換基は、芳香環のオルト、メタ、またはパラ位にある。さらには環置換スチレンは、０．０５ｇ／水１００ミリリットル未満、好ましくは０．０２ｇ／水１００ミリリットル未満、より好ましくは０．０１ｇ／水１００ミリリットル未満の水溶性を有する。スチレン系モノマー重合ブロッカーの量は典型的に、第一ポリマー粒子の重量を基準にして、５〜５０重量％、好ましくは１０〜５０重量％、より好ましくは１５〜５０重量％の範囲内である。適切な環置換スチレンの例としては、アルキル基環置換スチレン、例えばｏ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｐ−ブロモスチレン、ｐ−クロロスチレン、およびｐ−メトキシスチレンが挙げられる。

スチレン系モノマー重合ブロッカーの添加後、１以上のエチレン性不飽和モノマーが、第一ポリマー分散体に添加され、重合されて第二ポリマー粒子を調製する。エチレン性不飽和モノマーは、このエチレン性不飽和モノマーの重量を基準にして、０〜２０重量％、好ましくは０〜１５重量％、より好ましくは０〜１０重量％のスチレンまたは環置換スチレンを含む。本発明の第二態様の１つの実施態様において、スチレン系モノマー重合ブロッカーが、第一ポリマー分散体に迅速に添加され、続いて、エチレン性不飽和モノマーの一部または全部が添加され、添加されたエチレン性不飽和モノマーの重合が開始する。好ましくは重合は、このエチレン性不飽和モノマーの一部または全部の添加の直後またはほぼ直後に開始される。別の実施態様において、エチレン性不飽和モノマーの一部または全部が、ミニエマルジョンとして添加される。

Claims

少なくとも２つの異なるモードのポリマー粒子を含有する水性ポリマー分散体の調製方法であって：
ａ）水性媒体中に分散された第一モードの第一ポリマー粒子を含有する第一ポリマー分散体を提供する工程；
ｂ）２５℃の温度で、１ｇ／水１００ミリリットル未満の水溶性を有する重合ブロッカー（ここで、添加される重合ブロッカーの量は第一ポリマー粒子の重量を基準にして０．１〜１０重量％である）を前記第一ポリマー分散体に添加する工程；および、続いて
ｃ）前記第一ポリマー粒子の存在下でエチレン性不飽和モノマーを添加および重合して、第二モードの第二ポリマー粒子を提供する工程；
を含み、前記第一モードおよび前記第二モードは、
ｉ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、少なくとも１０℃のガラス転移温度の差を有すること；
ｉｉ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、少なくとも５０ナノメートルの平均粒子直径の差を有すること；
ｉｉｉ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、少なくとも２５，０００ｇ／モルの重量平均分子量の差を有すること；
ｉｖ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、粒子のモルホロジーにおける差異を有すること；
ｖ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、異なるポリマー組成を有すること；または
ｖｉ）これらの組合わせ
によって異なる、方法。
少なくとも２つの異なるモードのポリマー粒子を含有する水性ポリマー分散体の調製方法であって：
ａ）水性媒体中に分散された第一モードの第一ポリマー粒子を含有する第一ポリマー分散体を提供する工程；
ｂ）０．０５ｇ／水１００ミリリットル未満の水溶性を有するスチレンまたは環置換スチレンから選択されたスチレン系モノマー重合ブロッカー（ここで、添加される重合ブロッカーの量は第一ポリマー粒子の重量を基準にして５〜５０重量％である）を前記第一ポリマー分散体に添加する工程；
ｃ）続いて、エチレン性不飽和モノマーを前記第一ポリマー分散体に添加する工程であって、前記エチレン性不飽和モノマーが、前記エチレン性不飽和モノマーの重量を基準にして、０〜２０重量％のスチレンまたは環置換スチレンを含む工程；および
ｄ）前記第一ポリマー粒子の存在下で前記エチレン性不飽和モノマーを重合して、第二モードの第二ポリマー粒子を提供する工程；
を含み、前記第一モードおよび前記第二モードは、
ｉ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、少なくとも１０℃のガラス転移温度の差を有すること；
ｉｉ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、少なくとも５０ナノメートルの平均粒子直径の差を有すること；
ｉｉｉ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、少なくとも２５，０００ｇ／モルの重量平均分子量の差を有すること；
ｉｖ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、粒子のモルホロジーにおける差異を有すること；
ｖ）前記第一ポリマー粒子と前記第二ポリマー粒子とが、異なるポリマー組成を有すること；または
ｖｉ）これらの組合わせ
によって異なる、方法。
さらに、シードポリマー粒子、界面活性剤、緩衝剤、またはこれらの組み合わせを、前記エチレン性不飽和モノマーの重合に先立って、またはこれと同時に、前記水性第一ポリマー分散体に添加する工程を含む、請求項１または２記載の方法。
前記エチレン性不飽和モノマーが、ミニエマルジョンとして前記第一ポリマー分散体に添加される、請求項１または２記載の方法。
前記第一ポリマー粒子が付加ポリマーである、請求項１または２記載の方法。
前記第一ポリマー粒子が縮合ポリマーを含む、請求項１または２記載の方法。