JP2008520775A - コア/シェル粒子 - Google Patents
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- C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
- C08J7/04—Coating
Abstract
Description
− 本発明によるコア/シェル粒子の分散液は剪断力に対して安定である。この分散液はポンプ輸送可能である。望ましくない凝固が全く生じない。
− この粒子はほぼ無臭である。エチルアクリレート含有シェルを有するコア/シェル粒子は刺激臭をもつ傾向があるが、これと比較すると製造時における残存モノマーからの製品の複雑な精製工程は不要ということになる。実際のところは、エチルアクリレート残存モノマーの除去を、再重合開始と残存モノマーの重合により行うと、エチルアクリレート含有コア/シェル粒子の加工特性に重大な障害がもたらされる。このような障害は本発明による粒子を用いることで回避することができる。
−また、本発明による粒子から製造された成形品は、色彩効果として明るさの増大を示す。
−本発明によって製造することができる成形品の機械的な過重負担能力は、従来技術の場合と比較して改善されている。
ここでATR重合は、例えばK.マテヤゼウスキー,原子移動ラジカル重合の実際,Polym.Mater.Sci.Eng.2001,84に記載されているように、原子移動ラジカル重合を表す。ATRPを用いた無機材料のカプセル化については、例えば、T.ワーネ,T.EE.Patten,ナノ粒子からの原子移動ラジカル重合:明確なハイブリッドナノ構造の調製と表面からの制御されたリビングラジカル重合の化学的理解のための手段、J.Am.Chem.Soc.2001,123,7497−7505、および国際特許公開WO00/11043に記載されている。この方法とエマルジョン重合の双方の実行についてはポリマー調製の当業者によく知られており、例えば前記参考文献に記載されている。
シベンゾフェノン誘導体、o−ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール誘導体、サリチル酸エステル、o−ヒドロキシフェニル−s−トリアジンまたは立体障害アミンである。これらの物質は個別あるいは混合物の形態で同様に使用することができる。
手順の説明:
ジャケット付き反応器に接続された水浴を75℃にまで加熱する。脱塩水6060gとテキサポン(商標)K12(15%)27.95gをインペラー攪拌器を取り付けた20Lジャケット付き反応器に導入し、反応器を窒素置換する。BDDA11.1gとスチレン99.4gをさらに出発混合物に加える。
実施例1のコア/シェル粒子3kgをカッティングミル(急速、型番:1528)中で氷冷しながら粉砕し、続いて単軸押出機(プラスティコーダー;ブラベンダー製;1穴ダイ(3mm)スクリュー径19mm)中で混合する。冷却領域を通過したのち、組成物をA90−5造粒機(オートマティック社製)で粒状にする。
実施例2の顆粒2gをコリン300Pプレス機中で圧力をかけることなく温度120℃で加熱し、圧力30barで押圧してフィルムにする。室温に冷却後再度圧力を下げる。
実施例2の顆粒25gを、カセット冷却装置を備えたプレス機(ドクターコリン社製;型番:300E)中で圧力をかけることなく温度150℃で加熱し、圧力250barで押圧してフィルムにする。室温に冷却後、8分経過後に再度圧力を下げる。
0.2重量%の離型剤(セリダスト(登録商標)3615;クラリアント製)を実施例2の顆粒に混合する。混合物はさらにクレックナーフェロマティーク75FX75−2F射出成形機を用いて顆粒を型へと射出し、80℃、900barに保った後バレル温度を190℃に上げ、続いて型内で冷却後型温30℃で離型することで、視角に依存する視覚的効果を有する成形品が得られる。
実施例2の顆粒を、厚さ調節できるフィルム金型(幅135mm)および加熱可能な平滑化スタック(レイストリッツ;ロール径15mm;ロール幅350mm)を備えた単軸押出成形機(ゲットファート;型式:エクストルジオメーター;スクリュー径20mm;L/D25)からなる扁平−フィルム機で加工する。幅125mmおよび厚さ1mmのフィルムテープが得られた。
出発混合物を4℃に保ち、水217g、ブタンジオールジアクリレート(メルク製、脱安定化したもの)0.4g、スチレン(BASF製、脱安定化したもの)3.6gおよびナトリウムドデシルサルフェート(SDS;メルク製)80mgを攪拌槽型反応器に導入する。反応器は75℃に予熱されており、プロペラ攪拌器、アルゴン保護ガス導入口および還流凝縮器が取り付けられている。導入した混合物を強制混合により分散させる。導入後すぐに、亜ジチオン酸ナトリウム(メルク製)50mg、アンモニウムパーオキソジサルフェート(メルク製)250mgおよびもう一度亜ジチオン酸ナトリウム(メルク製)50mgをそれぞれ水5gに溶かして順番に直接加えることで反応が開始される。10分後、ブタンジオールジアクリレート(メルク製、脱安定化したもの)6.6g、スチレン(BASF製,脱安定化したもの)59.4g、SDS0.3g、KOH0.1gおよび水90gを含むモノマーエマルジョンを210分間かけて連続的に量り入れる。反応器の内容物に何も加えずにさらに30分間攪拌する。アリルメタクリレート(メルク製、脱安定化したもの)3g、メチルメタクリレート(BASF、脱安定化したもの)27g、SDS(メルク製)0.15gおよび水40gを含む第二のモノマーエマルジョンを続いて90分間かけて連続的に量り入れる。反応器の内容物に何も加えずにさらに続いて30分間攪拌する。ブチルアクリレート(メルク製、脱安定化したもの)130g、水139gおよびSDS(メルク製)0.33gを含むモノマーエマルジョンを180分間かけて連続的に量り入れる。モノマーの反応を事実上完結させるために、混合物をさらに続いて60分間攪拌する。続いてコア/シェル粒子を1Lのメタノール中に沈殿させ、蒸留水1Lを加え、粒子を吸引濾過し、乾燥し、実施例2ないし5に記載されているのと同じようにさらに加工する。
出発混合物を4℃に保ち、水217g、ブタンジオールジアクリレート(メルク製、脱安定化したもの)0.4g、スチレン(BASF製、脱安定化したもの)3.6gおよびナトリウムドデシルサルフェート(SDS;メルク製)60mgを攪拌槽型反応器に導入する。反応器は75℃に予熱されており、プロペラ攪拌器、アルゴン保護ガス導入口および還流凝縮器が取り付けられている。導入した混合物を強制混合により分散させる。導入後すぐに、亜ジチオン酸ナトリウム(メルク製)50mg、アンモニウムパーオキソジサルフェート(メルク製)300mgおよびもう一度亜ジチオン酸ナトリウム(メルク製)50mgをそれぞれ水5gに溶かして順番に直接加えることで反応が開始される。10分後、ブタンジオールジアクリレート(メルク製、脱安定化したもの)8.1g、スチレン(BASF製,脱安定化したもの)72.9g、SDS0.375g、KOH0.1gおよび水110gを含むモノマーエマルジョンを150分間かけて連続的に量り入れる。反応器の内容物に何も加えずにさらに30分間攪拌する。アリルメタクリレート(メルク製、脱安定化したもの)1.5g、メチルメタクリレート(BASF、脱安定化したもの)13.5g、SDS(メルク製)0.075gおよび水20gを含む第二のモノマーエマルジョンを続いて90分間かけて連続的に量り入れる。反応器の内容物に何も加えずにさらに続いて30分間攪拌する。続いてAPS50mgを水5gに溶かして加える。エチルアクリレート(メルク製、脱安定化したもの)59.4g、ブチルアクリレート(メルク製、脱安定化したもの)59.4g、アクリル酸1.2g、水120gおよびSDS(メルク製)0.33gを含むモノマーエマルジョンを続いて240分間かけて連続的に量り入れる。モノマーの反応を事実上完結させるために、混合物をさらに続いて60分間攪拌する。続いてコア/シェル粒子を1Lのメタノール中に沈殿させ、蒸留水1Lを加え、粒子を吸引濾過し、乾燥し、実施例2ないし5に記載されているのと同様にさらに加工する。
引張試験においては、標準化された試験片が2つの締め付け金具の間に挟まれ引き伸ばされる:試験片の平行部の長さは約20mm;測定部の長さ:25mm;伸長測定手段:挟まれる長さ30mmについて縦走する;テストスピード:20mm/分;力測定ヘッド:1000N;予備的な力は0.05MPaであった。作用する力は試験片の最小断面積に基づくものであり、引張応力として示されるものである。
Claims (26)
- コア/シェル粒子であって、該粒子のコアは基本的に硬く、基本的に単分散の粒径分布を有し、コア材質とシェル材質の屈折率には差があり、コアは流動性を有しないかまたはシェル材質の融点以上の温度ではじめて流動性を有するようになる材質からなり、シェルは中間層を介してコアに結合しており、シェルは少なくとも1種のC4−C8−アルキルアクリレートおよび少なくとも1種のC4−C8−アルキル−またはアルキルアリール−メタクリレートをモノマーユニットとして含むコポリマーからなることを特徴とするコア/シェル粒子。
- 前記シェルが、モノマー単位として(a)10〜70重量%、好ましくは25〜60重量%、特に好ましくは35〜55重量%のC4−C8−アルキルアクリレート(b)10〜80重量%、好ましくは25〜70重量%、特に好ましくは35〜60重量%のC4−C8−アルキル−またはアルキルアリール−メタクリレート、および(c)0.5〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、特に好ましくは5〜20重量%のメチルメタクリレートを含み、いずれの場合にもモノマー単位合計の重量比基準であることを特徴とする請求項1に記載のコア/シェル粒子。
- 少なくとも1種のC4−C8−アルキルアクリレートが、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、sec−ブチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、n−ペンチルアクリレート、n−ヘキシルアクリレートおよびn−オクチルアクリレートから成る群から選ばれ、ここで少なくとも1種のC4−C8−アルキルアクリレートは好ましくはn−ブチルアクリレートである、請求項1または2の少なくとも1項に記載のコア/シェル粒子。
- 少なくとも1種のC4−C8−アルキル−またはアルキルアリール−メタクリレートが、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、n−ペンチルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレートおよびベンジルメタクリレートから成る群から選ばれ、ここで少なくとも1種のC4−C8−アルキルアクリレートが好ましくはn−ブチルメタクリレートであることを特徴とする先行する請求項の少なくとも1項に記載のコア/シェル粒子。
- シェルがランダムコポリマー、好ましくはn−ブチルアクリレート、n−ブチルメタクリレートおよびメチルメタクリレートから製造されたものから形成されることを特徴とする先行する請求項の少なくとも1項に記載のコア/シェル粒子。
- シェルが少なくとも部分的に架橋した中間層を介してコアにグラフト重合していることを特徴とする先行する請求項の少なくとも1項に記載のコア/シェル粒子。
- コアが有機ポリマーからなり、これらは好ましくは架橋しており、特に好ましくはコアが架橋したポリスチレンまたはメチルメタクリレートとスチレンのコポリマーからなることを特徴とする先行する請求項の少なくとも1項に記載のコア/シェル粒子。
- コアが無機材質、好ましくは金属若しくは半金属または金属カルコゲナイド若しくは金属プニクタイド、特に好ましくは二酸化ケイ素からなることを特徴とする先行する請求項の少なくとも1項に記載のコア/シェル粒子。
- コア/シェル粒子が約5nm〜約2000nmの範囲、好ましくは約5〜20nmの範囲または100〜500nmの範囲の平均粒子径を有することを特徴とする先行する請求項の少なくとも1項に記載のコア/シェル粒子。
- コア:シェル重量比が2:1〜1:5の範囲、好ましくは3:2〜1:3の範囲、そして特に好ましくは1.2:1未満の範囲であることを特徴とする先行する請求項の少なくとも1項に記載のコア/シェル粒子。
- コア材質とシェル材質の屈折率の差が少なくとも0.001、好ましくは少なくとも0.01、特に好ましくは少なくとも0.1であることを特徴とする先行する請求項の少なくとも1項に記載のコア/シェル粒子。
- 請求項1〜11の少なくとも1項に記載のコア/シェル粒子、ならびに所望により補助剤および添加剤を含む顆粒。
- 補助剤および添加剤として存在するものが、酸化防止剤、紫外線安定剤、殺生物剤、可塑剤、フィルム形成補助剤、流動制御剤、賦形剤、溶融補助剤、粘着剤、離型剤、塗布補助剤、離型補助剤および例えば増粘剤のような粘度調整剤からなる群から選ばれた少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項12に記載の顆粒。
- 補助剤および添加剤の量が顆粒の重量に対して40重量%以下、好ましくは20重量%以下、特に好ましくは5重量%以下であることを特徴とする先行する請求項の少なくとも1項に記載の顆粒。
- 補助剤および添加剤として存在するものが、少なくともフィルム形成補助剤およびフィルム重合調整剤から選択されるものであり、好ましくは一般式HO−CH2−O−(CnH2nO)mH、(ここでnは2〜4の数、好ましくは2または3であり、mは0〜500の数である)の化合物であり、ここでエチレングリコール、プロピレングリコール、ジ−、トリ−およびテトラエチレングリコール、ジ−、トリ−およびテトラプロピレングリコール、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドならびに分子量が約15000以下でエチレンオキサイド基およびプロピレンオキサイド基のランダムまたは塊状分布を有するエチレンオキサイド−プロピレンオキサイドコポリマーであることが特に好ましいことを特徴とする先行する請求項の少なくとも1項に記載の顆粒。
- 補助剤および添加剤として存在するものが、紫外線照射および風化作用に対する安定剤から選択され、好ましくは2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン誘導体、2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート誘導体、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン誘導体、o−ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール誘導体、サリチル酸エステル、o−ヒドロキシフェニル−s−トリアジンおよび立体障害アミン、ならびにこれらの化合物の混合物からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項12ないし15のいずれか1項に記載の顆粒。
- (a)請求項1ないし11の少なくとも1項に記載のコア/シェル粒子
(b)少なくとも1種の溶媒または分散媒、および
(c)所望により分散助剤
を含む、分散液。 - 前記分散液が少なくとも1種の分散助剤を含み、ここで使用される分散助剤が好ましくは水溶性、極性基を含有する高分子有機化合物、例えばポリビニルピロリドン、ビニルプロピオン酸エステルもしくは酢酸エステルとビニルピロリドンのコポリマー、アクリレートおよびアクリロニトリルの部分的に鹸化されたコポリマー、異なった残存酢酸エステル含有量を有するポリビニルアルコール、セルロースエーテル、ゼラチン、ブロックコポリマー、化学変性された澱粉、カルボキシル基および/またはスルホニル基を含有する低分子量ポリマー、またはこれらの物質の混合物などであり、ここで分散液中の分散助剤の割合は好ましくは0.01〜10重量%の範囲であり、特に好ましくは0.5〜5重量%の範囲であることを特徴とする請求項17に記載の分散液。
- 前記分散液が少なくとも1種の保護コロイドを含み、ここで使用される保護コロイドが好ましくは残存する酢酸エステル含有量が35mol%未満、とりわけ5〜39mol%であるポリビニルアルコール、および/またはビニルエステル含有量が35重量%未満、とりわけ5〜30重量%であるビニルピロリドン−ビニルプロピオン酸エステルコポリマーであることを特徴とする先行する請求項の少なくとも1項に記載の分散液。
- 前記分散液が少なくとも1種の非イオン性またはイオン性の乳化剤を含み、ここで使用される乳化剤が好ましくはエトキシル化またはプロポキシル化された、比較的に長鎖のアルカノールまたはアルキルフェノールであり、エトキシル化またはプロポキシル化の度合いが異なっているか(例えばアルキレンオキサイド0〜50molとの付加化合物)あるいはその中和され、硫酸化され、スルホン化され、あるいはリン酸化された誘導体であり、とりわけ、非イオンの乳化剤の使用とりわけエトキシル化されたアルキルフェノールの使用が好ましい場合に中和されたジアルキルスルホコハク酸エステルまたはアルキルジフェニルオキサイドジスルホネートが好ましいことを特徴とする先行する請求項の少なくとも1項に記載の分散液。
- 前記分散液が少なくとも1種の非イオン性またはイオン性の乳化剤および少なくとも1種の保護コロイドを含むことを特徴とする先行する請求項の少なくとも1項に記載の分散液。
- a)分散された単分散のコアの表面処理、および
b)有機ポリマーを含むシェルの、a)で処理したコアへの塗布、
による請求項17ないし21のいずれか1項に記載の分散液の製造方法。 - 前記単分散のコアがステップa1)においてエマルジョン重合により得られ、架橋したポリマーの中間層は、コアに対して好ましくはエマルジョン重合またはATR重合によってステップa2)において適用され、前記中間層は好ましくはシェルがそこへ共有結合可能な反応中心を有するものであることを特徴とする請求項22に記載の分散液の製造方法。
- ステップb)がグラフト化であり、好ましくはエマルジョン重合またはATR重合によるものであることを特徴とする先行する請求項の少なくとも1項に記載の分散液の製造方法。
- 前記無機コアが、シェルをその上に重合する前にシェルとの結合を可能にする前処理を受けることを特徴とする請求項22または23の少なくとも1項に記載の分散液の製造方法。
- 請求項22ないし25の少なくとも1項に記載の分散液が乾燥され混練されていることを特徴とする、コア/シェル粒子を含む顆粒の製造方法。
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