JP2010084106A - Acrylic emulsion and method for manufacturing the same - Google Patents

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Kazuji Kageishi
一二 影石
Ariyoshi Ando
有美 安藤
Chiemi Kasuya
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an acrylic emulsion excellent in wettability, compatibility, and adhesiveness to various materials. <P>SOLUTION: In the method for manufacturing an acrylic emulsion, a monomer represented by the structural formula or an acrylic monomer including an epoxy group or an acrylic monomer including a specific secondary amine is subjected to emulsion polymerization by using 0.020-0.400 mol of a polymerization initiator per 1.0 mol of an α-methylstyrene dimer in the presence of an acrylic prepolymer prepared by subjecting an acrylic monomer including an alkyl acrylate to bulk polymerization. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

種々素材に対して良好なヌレ性、相溶性、接着性を有するアクリルエマルジョンおよびその製造方法を提供する。   An acrylic emulsion having good wettability, compatibility and adhesion to various materials and a method for producing the same are provided.

アクリル樹脂は、その原料となるアクリル単量体の種類が豊富で付着性、接着性、硬度、透明性、耐光性、耐候性、耐薬品性等の物理的性質、化学的性質を随意にコントロールできることから、ディスプレイ、レンズなどの光学用塗、光学フィルム用途、これらに使用する粘・接着剤用途、塗料、シーリング材、紙力増強剤、歯科材料、航空機や自動車部材の接着剤等、幅広く応用され、用いられている。   Acrylic resins are abundant in the types of acrylic monomers that are used as raw materials, and the physical and chemical properties such as adhesion, adhesion, hardness, transparency, light resistance, weather resistance, and chemical resistance are optionally controlled. It can be used for a wide range of applications such as optical coatings for displays, lenses, optical films, adhesives and adhesives used in these, paints, sealing materials, paper strength enhancers, dental materials, aircraft and automotive parts And used.

アクリル樹脂は、一般に重合時の発熱が大きく、また重合が進むにつれ高粘度となるため、工業的には水や有機溶媒を媒体とする溶液重合や乳化重合、懸濁重合などの除熱が比較的容易な方法で製造されることが多い。また、鋳込み等特殊な用途で使用される場合には部分重合したシロップとして使用されることもある。   Acrylic resins generally generate a large amount of heat during polymerization and become more viscous as the polymerization progresses, so industrially compared heat removal such as solution polymerization, emulsion polymerization, and suspension polymerization using water or an organic solvent as a medium. It is often manufactured by an easy method. Further, when used for special purposes such as casting, it may be used as a partially polymerized syrup.

アクリル単量体のラジカル重合を利用してアクリルマクロモノマーを製造方法、およびABCまたはABAブロック共重合体の製造方法が提案されている(特許文献1参照)。   A method for producing an acrylic macromonomer utilizing radical polymerization of an acrylic monomer and a method for producing an ABC or ABA block copolymer have been proposed (see Patent Document 1).

特許文献1に開示されている技術は、メタクリル酸アルキルエステル、および、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基、3級アミノ基などを有するメタクリル単量体が共重合されるものであり、例えば、ポリプロピレン樹脂、ナイロン樹脂、ノリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、PPS樹脂などの有機高分子材料市場で主要な位置を占めるプラスチック類、あるいは、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂などとの相溶性、ヌレ性、接着性などの機能向上に配慮されていない。   The technology disclosed in Patent Document 1 is a copolymerization of a methacrylic acid alkyl ester and a methacrylic monomer having a carboxyl group, a hydroxyl group, an epoxy group, a tertiary amino group, etc., for example, a polypropylene resin , Nylon resin, Noryl resin, Polycarbonate resin, ABS resin, PPS resin and other plastics that occupy a major position in the organic polymer market, or Thermosetting epoxy resin, unsaturated polyester resin, phenol resin, polyurethane resin, etc. It does not give consideration to functional improvements such as compatibility with adhesive resin, wettability, and adhesiveness.

特許文献1が提案する技術では、アクリル単量体に対する2,4−ジフェニル−1−4−メチル−1−ペンテンおよび重合開始剤の使用量が示されているが、2,4−ジフェニル−1−4−メチル−1−ペンテン(α−メチルスチレンダイマー)に対する重合開始剤の使用量は規定されていない。したがって、ラジカル重合でアクリルマクロモノマー、およびアクリル共重合体を製造する際の除熱が大きい課題となり、アクリルマクロモノマーおよびアクリル共重合体の製造方法が限定される。すなわち、除熱が容易な有機溶剤を媒体とする溶液重合または水を媒体とする乳化重合などの製造方法でアクリルマクロモノマーおよびアクリル共重合体を製造する場合に限定される。   In the technique proposed in Patent Document 1, the amount of 2,4-diphenyl-1--4-methyl-1-pentene and a polymerization initiator used with respect to an acrylic monomer is shown, but 2,4-diphenyl-1 The amount of the polymerization initiator used for -4-methyl-1-pentene (α-methylstyrene dimer) is not specified. Therefore, the heat removal at the time of manufacturing an acrylic macromonomer and an acrylic copolymer by radical polymerization becomes a big subject, and the manufacturing method of an acrylic macromonomer and an acrylic copolymer is limited. That is, it is limited to the case where an acrylic macromonomer and an acrylic copolymer are produced by a production method such as solution polymerization using an organic solvent that is easy to remove heat or emulsion polymerization using water as a medium.

特許文献1に提案されている技術に従いアクリルマクロモノマーおよびアクリル共重合体を溶液重合で製造する場合には、製造中の攪拌、除熱の懸念から低分子量で、有機溶剤を多量に含む低濃度のアクリルマクロモノマーおよびアクリル共重合体のみが製造可能であり、用途限定されるばかりでなく、工業的にメリットが少ない。多量の有機溶剤を含有することは、環境負荷の観点からも好ましくない。
特開2000−169531号公報
When producing acrylic macromonomer and acrylic copolymer by solution polymerization according to the technique proposed in Patent Document 1, low molecular weight and low concentration containing a large amount of organic solvent due to concerns about stirring and heat removal during production. Only the acrylic macromonomer and the acrylic copolymer can be produced, and not only limited in use but also industrially less advantageous. Containing a large amount of organic solvent is not preferable from the viewpoint of environmental load.
JP 2000-169531 A

難接着性とされる無極性プラスチックであるポリプロピレンに代表されるポリオレフィン、極性を有しエンジニアリングプラスチックとして広く使用されているナイロンに代表されるポリアミドなどの種々素材に対して、良好なヌレ性、相溶性、接着性を有するアクリルエマルジョンを提供する。   Excellent wettability and compatibility with various materials such as polyolefin, typically polypropylene, which is a non-polar plastic that is difficult to adhere, and polyamide, typically nylon, which has polarity and is widely used as engineering plastic. An acrylic emulsion having solubility and adhesion is provided.

本発明は、α−メチルスチレンダイマー1.0モルに対し0.020〜0.400モルの重合開始剤を使用して、下記構造式で示される   The present invention is represented by the following structural formula using 0.020 to 0.400 mol of a polymerization initiator with respect to 1.0 mol of α-methylstyrene dimer.

Figure 2010084106
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(ここで、R1は炭素原子数4〜12個のアルキル基を表す。)
アクリル酸アルキルエステルを含むアクリル単量体が塊状重合したアクリルプレポリマーの存在下で、下記構造式で示される
(Here, R1 represents an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms.)
It is represented by the following structural formula in the presence of an acrylic prepolymer obtained by bulk polymerization of an acrylic monomer containing an alkyl acrylate ester.

Figure 2010084106
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(ここで、Xは水素原子またはメチル基を表し、Yは下記の化学構造 (Where X represents a hydrogen atom or a methyl group, Y represents the following chemical structure

Figure 2010084106
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または、下記の化学構造 Or the following chemical structure

Figure 2010084106
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(ここで、R2は水素原子(H)、または、下記の化学構造 (Where R2 is a hydrogen atom (H) or the following chemical structure

Figure 2010084106
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Figure 2010084106
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Figure 2010084106
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を表す。)を表す。)
1種以上のビニル単量体を含むアクリル単量体を乳化重合するアクリルエマルジョンの製造方法である。
Represents. ). )
A method for producing an acrylic emulsion in which an acrylic monomer containing at least one vinyl monomer is emulsion-polymerized.

本発明は、アクリル酸アルキルエステルを含むアクリル単量体を塊状重合したアクリルプレポリマーの存在下、特定の嵩高い化学構造を有する化合物を乳化重合するアクリルエマルジョンの製造方法であり、本発明により得られるアクリルエマルジョンは、難接着性とされる無極性プラスチックであるポリプロピレンに代表されるポリオレフィン、極性を有しエンジニアリングプラスチックとして広く使用されているナイロンに代表されるポリアミドなどの種々素材に対して良好なヌレ性、相溶性、接着性を有する。   The present invention is a method for producing an acrylic emulsion in which a compound having a specific bulky chemical structure is emulsion-polymerized in the presence of an acrylic prepolymer obtained by bulk polymerization of an acrylic monomer containing an acrylic acid alkyl ester. The acrylic emulsion is good for various materials such as polyolefin, which is represented by polypropylene, which is a non-polar plastic, which is considered to be difficult to adhere, and polyamide, which is polar and has been widely used as engineering plastic. It has wettability, compatibility, and adhesiveness.

本発明で製造されるアクリルエマルジョンは、例えば、ポリカーボネート樹脂とABS樹脂などの異種高分子材料の相溶化ポリマーとして有用である。また、本発明で製造されるアクリルエマルジョンは、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタンウイスカーなどの機能性補強材とマトリックス樹脂との分散安定化や相溶性、接着性を高めてより高強度な複合材料を製造できる。   The acrylic emulsion produced in the present invention is useful as a compatibilizing polymer of different polymer materials such as polycarbonate resin and ABS resin. In addition, the acrylic emulsion produced in the present invention has higher strength by improving dispersion stability, compatibility, and adhesion between functional reinforcing materials such as glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, and titanium whisker and matrix resin. Composite materials can be manufactured.

本発明は、α−メチルスチレンダイマー1.0モルに対し0.020〜0.400モルの重合開始剤を使用して、下記構造式で示される   The present invention is represented by the following structural formula using 0.020 to 0.400 mol of a polymerization initiator with respect to 1.0 mol of α-methylstyrene dimer.

Figure 2010084106
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(ここで、R1は炭素原子数4〜12個のアルキル基を表す。)
アクリル酸アルキルエステルを含むアクリル単量体が塊状重合したアクリルプレポリマーの存在下で、下記構造式で示される
(Here, R1 represents an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms.)
It is represented by the following structural formula in the presence of an acrylic prepolymer obtained by bulk polymerization of an acrylic monomer containing an alkyl acrylate ester.

Figure 2010084106
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(ここで、Xは水素原子またはメチル基を表し、Yは下記の化学構造 (Where X represents a hydrogen atom or a methyl group, Y represents the following chemical structure

Figure 2010084106
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または、下記の化学構造 Or the following chemical structure

Figure 2010084106
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(ここで、R2は水素原子(H)、または、下記の化学構造 (Where R2 is a hydrogen atom (H) or the following chemical structure

Figure 2010084106
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Figure 2010084106
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Figure 2010084106
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を表す。)を表す。)
1種以上のビニル単量体を含むアクリル単量体を乳化重合するアクリルエマルジョンの製造方法である。
Represents. ). )
A method for producing an acrylic emulsion in which an acrylic monomer containing at least one vinyl monomer is emulsion-polymerized.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーの製造に使用されるα−メチルスチレンダイマーは、下記構造式で示され、   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, α-methylstyrene dimer used for producing an acrylic prepolymer is represented by the following structural formula,

Figure 2010084106
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2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテンである。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、α−メチルスチレンダイマーは、日本油脂(株)、五井化成(株)、本州化学工業(株)、旭化成ファインケム(株)などで製造され、上市されているものを任意に選択し、使用することができる。 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, α-methylstyrene dimer is produced and marketed by Nippon Oil & Fats Co., Ltd., Goi Kasei Co., Ltd., Honshu Chemical Industry Co., Ltd., Asahi Kasei Finechem Co., Ltd. Any one can be selected and used.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマー製造時に使用するα−メチルスチレンダイマーは、好ましくは、アクリルプレポリマーに使用するアクリル単量体の80重量%以上がアクリレートモノマーであるとき、可逆的付加開列型連鎖移動剤(一般にRAFT剤といわれる。RAFTはReversible Addition-Fragmentation Chain Transferの略である。以下、RAFT剤ともいう。)として作用し、適切な重合条件をとれば重合率の増加とともに直線的に数平均分子量が増大するいわゆるリビングラジカル重合でラジカル重合反応が進行する。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the α-methylstyrene dimer used in producing the acrylic prepolymer is preferably reversible when 80% by weight or more of the acrylic monomer used in the acrylic prepolymer is an acrylate monomer. Additive open-chain chain transfer agent (generally called RAFT agent. RAFT is an abbreviation for Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer; hereinafter also referred to as RAFT agent). At the same time, the radical polymerization reaction proceeds by so-called living radical polymerization in which the number average molecular weight increases linearly.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマー製造に使用される重合開始剤は、過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシベンゾエート等の有機過酸化物、2,2´−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2´−アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]などの有機アゾ系重合開始剤などが例示できる。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、これらの重合開始剤は、単独で使用しても、2種類以上の混合物で使用してもよい。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the polymerization initiator used for producing the acrylic prepolymer is an organic peroxide such as benzoyl peroxide, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, or t-butylperoxybenzoate. Oxides, 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobisisobutyronitrile And organic azo polymerization initiators such as 2,2-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane]. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, these polymerization initiators may be used alone or in a mixture of two or more.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、これらの重合開始剤のなかでは、好ましくは、2,2´−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2´−アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]などの有機アゾ系重合開始剤が推奨され、アクリルプレポリマー製造時の安全性が確保され、プレポリマーとしてのラジカル重合性が良好となる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, among these polymerization initiators, 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2 , 4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] and the like are recommended. In addition, safety during the production of the acrylic prepolymer is ensured, and the radical polymerizability as the prepolymer is improved.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、α−メチルスチレンダイマー1.0モルに対し、重合開始剤を0.020〜0.400モル、好ましくは、0.050〜0.335モル、さらに好ましくは、0.010〜0.250モル使用するのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、重合開始剤の使用量が0.020モル未満の場合には、アクリルプレポリマー製造時に工業的にリーズナブルな製造時間で、実用的に満足できる重合率が得られない。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、重合開始剤の使用量が0.400モルを超える場合には、アクリルプレポリマー製造時の除熱、攪拌が困難となり、アクリルプレポリマーを安全に、安定して製造することができない。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the polymerization initiator is 0.020 to 0.400 mol, preferably 0.050 to 0.335 mol, more preferably 1.0 mol relative to 1.0 mol of α-methylstyrene dimer. , 0.010 to 0.250 mol is preferably used. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when the amount of the polymerization initiator used is less than 0.020 mol, a practically satisfactory polymerization rate can be obtained at an industrially reasonable production time when producing the acrylic prepolymer. I can't. In the method for producing an acrylic emulsion according to the present invention, when the amount of the polymerization initiator used exceeds 0.400 mol, it is difficult to remove heat and stir during the production of the acrylic prepolymer, so that the acrylic prepolymer can be made safe and stable. Cannot be manufactured.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーの実用的に満足できる重合率は、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上であるのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーの重合率が85%以上であれば、アクリルエマルジョン製造中に凝集物の発生が少なく、ポリプロピレンやナイロンに対する相溶性、ヌレ性によりシャープな性能を発揮するアクリルエマルジョンが製造される傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the practically satisfactory polymerization rate of the acrylic prepolymer is preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and further preferably 95% or more. In the method for producing an acrylic emulsion according to the present invention, when the polymerization rate of the acrylic prepolymer is 85% or more, there is little generation of aggregates during the production of the acrylic emulsion, and sharp performance is achieved by compatibility with polypropylene and nylon and wettability. There is a tendency to produce acrylic emulsions that exhibit.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマー製造時の重合温度制御をより安全に行うために、重合開始剤は、アクリルプレポリマーに使用するアクリル単量体100重量部に対して、好ましくは、0.05〜5重量部、より好ましくは、0.08〜3重量部、さらに好ましくは、0.10〜2.5重量部使用するのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、重合開始剤の使用量が0.05〜5重量部のとき、異常な重合反応や急激な発熱が起こりにくくなる傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the polymerization initiator is preferably used with respect to 100 parts by weight of the acrylic monomer used for the acrylic prepolymer in order to more safely control the polymerization temperature during the production of the acrylic prepolymer. Is preferably 0.05 to 5 parts by weight, more preferably 0.08 to 3 parts by weight, and still more preferably 0.10 to 2.5 parts by weight. In the manufacturing method of the acrylic emulsion of this invention, when the usage-amount of a polymerization initiator is 0.05-5 weight part, the tendency for abnormal polymerization reaction and rapid heat_generation | fever to become hard to occur is seen.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーは塊状重合で製造される。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the acrylic prepolymer is produced by bulk polymerization.

本発明のアクリルプレポリマーの製造方法では、アクリルプレポリマーを製造する塊状重合とは、アクリル酸アルキルエステルを含むアクリル単量体、α−メチルスチレンダイマー、および、α−メチルスチレンダイマー1.0モルに対し0.020〜0.4000モル使用される重合開始剤をアクリルプレポリマー製造容器に仕込み、所定の重合温度に加熱し、攪拌、温度制御を行いながら、所定の重合率になるまでラジカル重合を行う製造方法である。   In the method for producing an acrylic prepolymer of the present invention, bulk polymerization for producing an acrylic prepolymer includes an acrylic monomer containing an alkyl acrylate ester, α-methylstyrene dimer, and 1.0 mol of α-methylstyrene dimer. A polymerization initiator used in an amount of 0.020 to 0.4000 mol is charged into an acrylic prepolymer production vessel, heated to a predetermined polymerization temperature, stirred, and temperature-controlled while radical polymerization until a predetermined polymerization rate is reached. It is a manufacturing method which performs.

一般的な塊状重合の場合には、急激に発生する大きい重合熱と、重合の進行とともに急激に上昇する粘度のため、攪拌、除熱が困難となり、暴走反応や爆発に至ることが多々見られる。重大災害に繋がる危険をはらんでおり、安全に、安定して生産することが最大の使命である工業生産では課題が多い。また、攪拌、除熱不足は、局部的加熱によるポリマーの焼け、高重合度化など品質の悪化を起こしやすい。   In the case of general bulk polymerization, a large heat of polymerization that occurs rapidly and a viscosity that rapidly increases with the progress of polymerization make stirring and heat removal difficult, leading to runaway reactions and explosions. There are many problems in industrial production, which has the potential to lead to serious disasters, and whose greatest mission is to produce safely and stably. In addition, insufficient stirring and heat removal tend to cause quality deterioration such as polymer burning due to local heating and higher degree of polymerization.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーの製造が、α−メチルスチレンダイマー1.0モルに対し、重合開始剤を0.020〜0.400モル使用して塊状重合が行われるため、アクリルプレポリマー製造時の攪拌、除熱不足による暴走反応、局部加熱による品質の悪化などの懸念が払拭され、安全に、安定してアクリルプレポリマーを製造できる。   In the method for producing an acrylic emulsion according to the present invention, the acrylic prepolymer is produced by bulk polymerization using 0.020 to 0.400 mol of a polymerization initiator with respect to 1.0 mol of α-methylstyrene dimer. In addition, concerns such as stirring at the time of acrylic prepolymer production, runaway reaction due to insufficient heat removal, and deterioration of quality due to local heating are eliminated, and the acrylic prepolymer can be produced safely and stably.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、α−メチルスチレンダイマーは、好ましくは、可逆的付加開裂型連鎖移動剤として、および、重合抑制剤として作用する。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマー製造時に、α−メチルスチレンダイマー1.0モルに対し、重合開始剤を0.020〜0.400モル使用することで、α−メチルスチレンダイマーの重合抑制剤としての機能がジシクロペンテニルオキシエチルアクリレートを含むアクリル単量体の重合速度を適性に制御し、急速な重合反応による急激な発熱、粘度上昇を緩和し、工業的レベルでの温度制御が可能となり安全、安定してアクリルプレポリマーが製造できる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, α-methylstyrene dimer preferably acts as a reversible addition-cleavage type chain transfer agent and as a polymerization inhibitor. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, an α-methylstyrene dimer is used by using 0.020 to 0.400 mol of a polymerization initiator with respect to 1.0 mol of α-methylstyrene dimer when producing an acrylic prepolymer. As a polymerization inhibitor, the polymerization rate of acrylic monomers containing dicyclopentenyloxyethyl acrylate is controlled appropriately, abrupt heat generation and viscosity increase due to rapid polymerization reaction are alleviated, and industrial temperature Control is possible, and an acrylic prepolymer can be produced safely and stably.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマー製造容器の不活性ガス置換された気相部酸素濃度が、好ましくは、0.0vol%≦気相部酸素濃度≦8.0vol%、より好ましくは、0.02vol%≦気相部酸素濃度≦8.0vol%、さらにより好ましくは、0.02vol%≦気相部酸素濃度≦6.0vol%の雰囲気下に実施されるのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマー製造時の気相部酸素濃度が0.0vol%≦気相部酸素濃度≦8.0vol%であれば、気相部でアクリル単量体が重合反応を起こすことがなく、安全に、効率よくアクリルプレポリマーを製造することができる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the gas phase oxygen concentration of the acrylic prepolymer production vessel substituted with inert gas is preferably 0.0 vol% ≦ gas phase oxygen concentration ≦ 8.0 vol%, more preferably Is preferably carried out in an atmosphere of 0.02 vol% ≦ gas phase oxygen concentration ≦ 8.0 vol%, and more preferably 0.02 vol% ≦ gas phase oxygen concentration ≦ 6.0 vol%. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, if the gas phase oxygen concentration during the production of the acrylic prepolymer is 0.0 vol% ≦ gas phase oxygen concentration ≦ 8.0 vol%, the acrylic monomer is contained in the gas phase portion. An acrylic prepolymer can be produced safely and efficiently without causing a polymerization reaction.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法のでは、アクリルプレポリマー製造時の重合系中の酸素濃度は、「デジタル酸素濃度計 XO−326ALB」(新コスモス電機(株)の酸素濃度測定器)を使用し測定した。また、本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、本発明で使用される不活性ガスは、窒素ガス、ヘリウムガスなど市販されているもののなかから任意に選択することができる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the oxygen concentration in the polymerization system during the production of the acrylic prepolymer is determined by using a “digital oximeter XO-326ALB” (oxygen concentration measuring instrument from New Cosmos Electric Co., Ltd.). It was measured. Moreover, in the manufacturing method of the acrylic emulsion of this invention, the inert gas used by this invention can be arbitrarily selected from what is marketed, such as nitrogen gas and helium gas.

さらに、本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマー製造時の不活性ガスまたは不活性ガス/空気の混合ガスの吹き込みを行って気相部酸素濃度を制御する場合には、不活性ガスまたは不活性ガス/空気の混合ガスがアクリル単量体のラジカル重合が開始されない程度に十分低い温度であることが推奨される。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、この観点から、不活性ガスまたは不活性ガス/空気の混合ガスの温度は低ければ低いほど望ましいが、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下、さらに好ましくは25℃以下であることが推奨される。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、不活性ガスまたは不活性ガス/空気の混合ガスの温度が好ましくは40℃以下であれば、アクリルプレポリマー製造容器気相部に存在するアクリル単量体蒸気が冷却され、アクリル単量体がアクリルプレポリマー製造容器気相部、器壁、コンデンサー等でラジカル重合を起こしにくくなる傾向が見られ、アクリルプレポリマー製造がより安全に実施できる傾向が見られる。   Furthermore, in the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when the gas phase oxygen concentration is controlled by blowing an inert gas or an inert gas / air mixed gas at the time of producing the acrylic prepolymer, the inert gas is used. Alternatively, it is recommended that the inert gas / air mixed gas be at a temperature sufficiently low that radical polymerization of the acrylic monomer is not initiated. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, from this viewpoint, the temperature of the inert gas or the inert gas / air mixed gas is preferably as low as possible, but is preferably 40 ° C. or less, more preferably 30 ° C. or less, It is recommended that the temperature be 25 ° C. or lower. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, if the temperature of the inert gas or the mixed gas of inert gas / air is preferably 40 ° C. or less, the acrylic monomer vapor present in the gas phase part of the acrylic prepolymer production vessel The acrylic monomer tends to be less likely to cause radical polymerization in the gas phase part of the acrylic prepolymer production vessel, the vessel wall, the condenser, etc., and the acrylic prepolymer can be produced more safely.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーを製造する重合温度は、好ましくは、50〜100℃、より好ましくは、60〜100℃、さらに好ましくは、70〜98℃であるのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマー製造時の重合温度が50〜100℃のとき、攪拌、除熱が定量的に実施できる傾向が見られ、安全、安定して製造が可能である傾向が見られる。また、例えば、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチルのような比較的低沸点のアクリル単量体を共重合する場合であっても、製造中にモノマー蒸気が大量に発生することがなくより安全に製造が可能となる傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the polymerization temperature for producing the acrylic prepolymer is preferably 50 to 100 ° C., more preferably 60 to 100 ° C., further preferably 70 to 98 ° C. . In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when the polymerization temperature during the production of the acrylic prepolymer is 50 to 100 ° C., there is a tendency that stirring and heat removal can be carried out quantitatively, and the production can be performed safely and stably. There is a trend. In addition, even when relatively low boiling point acrylic monomers such as methyl methacrylate and ethyl acrylate are copolymerized, it is safer to produce a large amount of monomer vapor during production. There is a tendency to become possible.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーの製造は、所定重合温度まで、好ましくは、60〜300分、より好ましくは、90〜300分、さらに好ましくは、90〜180分かけて昇温し、塊状重合を行うのが推奨される。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマー製造時において、所定重合温度までの昇温時間が好ましくは60〜300分のとき、ラジカル重合反応が定量的に、より速く進み、攪拌、除熱がいっそう容易となり、より安全に製造作業が実施できる傾向が見られる。本発明のアクリルエマルジョンの製造法方法では、特筆すべきは、アクリルプレポリマー製造時の昇温時間が90分以上であれば、α−メチルスチレンダイマーのRAFT剤としての機能がよりいっそう顕著となり、重合率の増加とともに直線的に数平均分子量が増大する傾向が見られ、アクリルプレポリマーの製造がリビングラジカル重合で進行する傾向が顕著となる。すなわち、製造されたアクリルプレポリマーを乳化重合時に使用することで、ABブロック共重合体の生成が容易となり、ポリプロピレン、ナイロンなどに対する相溶性、ヌレ性、接着性がいっそう改善される傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the acrylic prepolymer is produced up to a predetermined polymerization temperature, preferably 60 to 300 minutes, more preferably 90 to 300 minutes, and still more preferably 90 to 180 minutes. It is recommended to warm and conduct bulk polymerization. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the radical polymerization reaction proceeds quantitatively and faster when stirring time is increased when the temperature rise time to the predetermined polymerization temperature is preferably 60 to 300 minutes during the production of the acrylic prepolymer. There is a tendency that heat can be made easier and manufacturing operations can be carried out more safely. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, it should be noted that if the temperature rising time during the production of the acrylic prepolymer is 90 minutes or more, the function of the α-methylstyrene dimer as the RAFT agent becomes even more remarkable. There is a tendency for the number average molecular weight to increase linearly with the increase in the polymerization rate, and the tendency for the production of acrylic prepolymer to proceed by living radical polymerization becomes remarkable. That is, by using the produced acrylic prepolymer at the time of emulsion polymerization, it is easy to produce an AB block copolymer, and there is a tendency to further improve the compatibility, wettability, and adhesion to polypropylene and nylon. .

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーは、下記構造式で示される   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the acrylic prepolymer is represented by the following structural formula.

Figure 2010084106
Figure 2010084106

(ここで、R1は炭素原子数4〜12個のアルキル基を表す。)
アクリル酸アルキルエステルを含むアクリル単量体を使用する。
(Here, R1 represents an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms.)
An acrylic monomer containing an acrylic acid alkyl ester is used.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリル酸アルキルエステルは、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸i−ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸イソボルニルなどが例示される。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、これらのアクリル単量体は単独で使用しても、2種類以上の混合物で使用してもよい。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the alkyl acrylate is selected from the group consisting of n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, i-butyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl acrylate, and acrylic acid. Examples include isobornyl and the like. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, these acrylic monomers may be used alone or in a mixture of two or more.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、これらのアクリル酸アルキルエステルのなかでは、好ましくは、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニルが例示される。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーに、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニルなどの嵩高い脂環式構造を有するアクリル単量体が使用されることで、アクリルエマルジョンのポリプロピレン、ナイロンなどへの相溶性、ヌレ性、接着性が向上する。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, among these acrylic acid alkyl esters, preferably, cyclohexyl acrylate and isobornyl acrylate are exemplified. In the method for producing an acrylic emulsion according to the present invention, an acrylic monomer having a bulky alicyclic structure such as cyclohexyl acrylate and isobornyl acrylate is used as the acrylic prepolymer, so that polypropylene, nylon, etc. of the acrylic emulsion are used. Compatibility, wettability, and adhesion are improved.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーに使用されるアクリル酸アルキルエステルは、アクリルプレポリマーに使用されるアクリル単量体の合計量を100重量%として、好ましくは、20〜100重量%、より好ましくは、20〜98重量%、さらに好ましくは、30〜95重量%使用されるのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーに使用されるこれらのアクリル酸アルキルエステルの使用量が20〜100重量%のとき、アクリルエマルジョンのポリプロピレン、ナイロンなどへの相溶性、ヌレ性、接着性が向上する。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the alkyl acrylate used in the acrylic prepolymer is preferably 20 to 100 wt%, with the total amount of acrylic monomers used in the acrylic prepolymer being 100 wt%. %, More preferably 20 to 98% by weight, still more preferably 30 to 95% by weight. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when the amount of these acrylic acid alkyl esters used in the acrylic prepolymer is 20 to 100% by weight, the compatibility of the acrylic emulsion with polypropylene, nylon, etc., wettability, Adhesion is improved.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーには、下記構造式で示される   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the acrylic prepolymer is represented by the following structural formula.

Figure 2010084106
Figure 2010084106

(ここで、R1は炭素原子数4〜12個のアルキル基を表す。)
アクリル酸アルキルエステルの他にも、好ましくは、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ターシャリーブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸イソボルニルなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体、アクリル酸、メタクリル酸などのカルボキシル基含有アクリルル単量体、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸4−ヒドロキシブチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸4−ヒドロキシブチル、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、ポリテトラメチレングリコールモノアクリレート、ポリテトラメチレングリコールモノメタクリレートなどの水酸基含有アクリル単量体、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジエチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリレートなどの3級アミノ基含有アクリル単量体、4−メタクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−メタクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジンなどのヒンダードアミノ基含有アクリル単量体、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、ヒドロキシメチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、2−アクリルアミド−2−メチル−プロパンスルホン酸、ダイアセトンアクリルアミド、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−エトキシメチルアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、4−メタクリルアミドエチルエチレンウレアなどのアミド基含有アクリル単量体、2−メタクリロイルオキシエチル−エチレンウレアなどのウレア基含有アクリル単量体、アクリル酸グリシジル、アクリル酸メチルグリシジル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸メチルグリシジル、ビニルベンジルグリシジルエーテルなどのエポキシ基含有アクリル単量体、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシアクリレート、ジシクロペンテニルオキシメタクリレートなどのジシクロペンタジエン誘導体アクリル単量体などのアクリル単量体が使用できる。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、これらのアクリル単量体は、単独で使用しても、2種類以上の混合物で使用してもよい。
(Here, R1 represents an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms.)
In addition to alkyl acrylates, preferably, methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, tertiary butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, methacrylic acid (Meth) acrylic acid alkyl ester monomers such as 2-ethylhexyl, lauryl methacrylate, benzyl methacrylate, isobornyl methacrylate, carboxyl group-containing acrylic monomers such as acrylic acid and methacrylic acid, 2-hydroxyethyl acrylate, Hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, polyethylene glycol mono Hydroxyl group-containing acrylic monomers such as acrylate, polyethylene glycol monomethacrylate, polypropylene glycol monoacrylate, polypropylene glycol monomethacrylate, polytetramethylene glycol monoacrylate, polytetramethylene glycol monomethacrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, N, Tertiary amino group-containing acrylic monomers such as N-diethylaminoethyl acrylate, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, N, N-diethylaminoethyl methacrylate, 4-methacryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine Hindered amino group-containing acrylic monomers such as 4-methacryloyloxy-1,2,2,6,6-pentamethylpiperidine, acrylamide N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, hydroxymethylacrylamide, hydroxyethylacrylamide, N, N-dimethylaminopropylacrylamide, 2-acrylamide-2-methyl-propanesulfonic acid, diacetone acrylamide, N-methoxymethylacrylamide Amide group-containing acrylic monomers such as N-ethoxymethylacrylamide, N-butoxymethylacrylamide, 4-methacrylamidoethylethyleneurea, urea group-containing acrylic monomers such as 2-methacryloyloxyethyl-ethyleneurea, acrylic acid Contains epoxy groups such as glycidyl, methyl glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, methyl glycidyl methacrylate, vinylbenzyl glycidyl ether Acrylic monomers such as acrylic monomers, dicyclopentenyloxyethyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl methacrylate, dicyclopentenyloxy acrylate, dicyclopentenyloxy methacrylate, and other dicyclopentadiene derivative acrylic monomers can be used. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, these acrylic monomers may be used alone or in a mixture of two or more.

本発明のアクリルエマルジョンの製造法方法では、アクリルプレポリマーに使用される下記構造式で示される   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, it is represented by the following structural formula used for the acrylic prepolymer.

Figure 2010084106
Figure 2010084106

(ここで、R1は炭素原子数4〜12個のアルキル基を表す。)
アクリル酸アルキルエステル以外のアクリル単量体のなかでは、アクリルプレポリマーの製造をリビングラジカル重合で行い、ラジカル重合活性なアクリルプレポリマーを製造するために、アクリレート単量体の使用が推奨される。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーに好ましく使用されるアクリレート単量体は、アクリル酸、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸4−ヒドロキシブチル、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、ヒドロキシメチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、2−アクリルアミド−2−メチル−プロパンスルホン酸、ダイアセトンアクリルアミド、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−エトキシメチルアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミドなどのアクリルアミド誘導体、アクリル酸グリシジル、ビニルベンジルグリシジルエーテル、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレートなどが例示される。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、これらのアクリレート単量体が使用されれば、アクリルプレポリマーの製造がリビングラジカル重合で進行し、ラジカル重合活性なアクリルプレポリマーとなって、乳化重合でブロック共重合体が効率よく製造できる傾向が見られる。
(Here, R1 represents an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms.)
Among acrylic monomers other than acrylic acid alkyl esters, it is recommended to use an acrylate monomer in order to produce an acrylic prepolymer by living radical polymerization and produce a radical polymerization active acrylic prepolymer. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, acrylate monomers preferably used for the acrylic prepolymer include acrylic acid, 2-hydroxyethyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, hydroxymethylacrylamide, hydroxyethylacrylamide, N, N-dimethylaminopropylacrylamide, 2-acrylamide-2-methyl-propanesulfonic acid, diacetone acrylamide, N-methoxymethylacrylamide, N-ethoxymethylacrylamide, Acrylamide derivatives such as N-butoxymethylacrylamide, glycidyl acrylate, vinylbenzyl glycidyl ether, dicyclopentenyloxyethyl Acrylate, etc. dicyclopentanyl acrylate are exemplified. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, if these acrylate monomers are used, the production of the acrylic prepolymer proceeds by living radical polymerization, becomes a radical polymerization active acrylic prepolymer, and blocks by emulsion polymerization. There is a tendency that the copolymer can be produced efficiently.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーの数平均分子量は、好ましくは、500〜80000、より好ましくは、1000〜60000、さらに好ましくは、2000〜60000であるのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーの数平均分子量が、好ましくは、500〜80000のとき、アクリルエマルジョンのポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなどへの相溶性、ヌレ性、接着性が向上する傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the number average molecular weight of the acrylic prepolymer is preferably 500 to 80000, more preferably 1000 to 60000, and still more preferably 2000 to 60000. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when the number average molecular weight of the acrylic prepolymer is preferably 500 to 80000, the compatibility of the acrylic emulsion with polypropylene, nylon, polyester, etc., wettability, and adhesion are improved. There is a trend.

ここで、本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーの分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)「HLC−8220GPC」(東ソー(株)の試験装置)を使用し、キャリアーをテトラヒドロフラン、分子量スタンダードとしてポリスチレンを用い測定した。   Here, in the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the molecular weight of the acrylic prepolymer is determined by using gel permeation chromatography (GPC) “HLC-8220GPC” (test equipment of Tosoh Corporation), the carrier being tetrahydrofuran, Measurement was performed using polystyrene as a molecular weight standard.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、本発明で用いられるアクリルプレポリマーは、通常、ラジカル重合活性なアクリル共重合体となる。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーの存在下に新たなアクリル単量体をラジカル重合するので、アクリルプレポリマー(Aセグメント)と新たにラジカル重合したアクリル単量体から製造されるアクリルポリマー(Bセグメント)とからなるABブロック共重合体が生成する場合が多い。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the acrylic prepolymer used in the present invention is usually a radical polymerization active acrylic copolymer. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, since a new acrylic monomer is radically polymerized in the presence of the acrylic prepolymer, the acrylic emulsion is produced from an acrylic prepolymer (A segment) and a newly radically polymerized acrylic monomer. In many cases, an AB block copolymer composed of an acrylic polymer (B segment) is produced.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルプレポリマーの存在下で、下記構造式で示される   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, it is represented by the following structural formula in the presence of an acrylic prepolymer.

Figure 2010084106
Figure 2010084106

(ここで、Xは水素原子またはメチル基を表し、Yは下記の化学構造 (Where X represents a hydrogen atom or a methyl group, Y represents the following chemical structure

Figure 2010084106
Figure 2010084106

または、下記の化学構造 Or the following chemical structure

Figure 2010084106
Figure 2010084106

(ここで、R2は水素原子(H)、または、下記の化学構造 (Where R2 is a hydrogen atom (H) or the following chemical structure

Figure 2010084106
Figure 2010084106

Figure 2010084106
Figure 2010084106

Figure 2010084106
Figure 2010084106

を表す。)を表す。)
1種以上のビニル単量体を含むアクリル単量体を乳化重合してアクリルエマルジョンを製造する。
Represents. ). )
An acrylic emulsion is produced by emulsion polymerization of an acrylic monomer containing one or more vinyl monomers.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、下記構造式で示される   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, it is represented by the following structural formula.

Figure 2010084106
Figure 2010084106

(ここで、Xは水素原子またはメチル基を表し、Yは下記の化学構造 (Where X represents a hydrogen atom or a methyl group, Y represents the following chemical structure

Figure 2010084106
Figure 2010084106

または、下記の化学構造 Or the following chemical structure

Figure 2010084106
Figure 2010084106

(ここで、R2は水素原子(H)、または、下記の化学構造 (Where R2 is a hydrogen atom (H) or the following chemical structure

Figure 2010084106
Figure 2010084106

Figure 2010084106
Figure 2010084106

Figure 2010084106
Figure 2010084106

を表す。)を表す。)
ビニル単量体としては、Xが水素原子のとき、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、アクリル酸、アクリル酸グリシジル、4−アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−(2−アクリロイルエチル)エチレンウレア、Xがメチル基のとき、メタクリル酸、メタクリル酸グリシジル、4−メタクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−(2−メタクリロイルオキシエチル)エチレンウレアなどが例示される。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、これらのビニル単量体は単独で使用しても、2種類以上の混合物で使用してもよい。
Represents. ). )
As the vinyl monomer, when X is a hydrogen atom, o-vinylbenzyl glycidyl ether, m-vinylbenzyl glycidyl ether, p-vinylbenzyl glycidyl ether, acrylic acid, glycidyl acrylate, 4-acryloyloxy-2,2 , 6,6-tetramethylpiperidine, N- (2-acryloylethyl) ethyleneurea, when X is a methyl group, methacrylic acid, glycidyl methacrylate, 4-methacryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine N- (2-methacryloyloxyethyl) ethyleneurea and the like. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, these vinyl monomers may be used alone or in a mixture of two or more.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、これらのビニル単量体のなかでは、アクリルエマルジョンの耐薬品性、耐水性などの化学的性質、架橋性の点から、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、メタクリル酸、メタクリル酸グリシジル、4−メタクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−(2−メタクリロイルオキシエチル)エチレンウレアが望ましい。   In the method for producing an acrylic emulsion according to the present invention, among these vinyl monomers, o-vinylbenzylglycidyl ether, m- Vinyl benzyl glycidyl ether, p-vinyl benzyl glycidyl ether, methacrylic acid, glycidyl methacrylate, 4-methacryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, N- (2-methacryloyloxyethyl) ethylene urea are desirable.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、これらのビニル単量体は、アクリルプレポリマーとの合計量を100重量%として、好ましくは、0.5〜60重量%、より好ましくは、0.5〜55重量%、さらに好ましくは、0.5〜50重量%使用するのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、ビニル単量体の使用量が0.5〜60重量%のとき、アクリルエマルジョンの架橋性、貯蔵安定性が向上し、ポリプロピレン、ナイロンなどの高分子材料、ガラス繊維、炭素繊維などの無機素材に良好な相溶性、ヌレ性、接着性を発揮する傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, these vinyl monomers are preferably 0.5 to 60% by weight, more preferably 0.5 to It is desirable to use 55% by weight, more preferably 0.5 to 50% by weight. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when the amount of vinyl monomer used is 0.5 to 60% by weight, the crosslinkability and storage stability of the acrylic emulsion are improved, and a polymer material such as polypropylene and nylon, There is a tendency to exhibit good compatibility, wettability and adhesion to inorganic materials such as glass fiber and carbon fiber.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、ビニル単量体として好ましく用いられるo−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル(以下、ビニルベンジルグリシジルエーテルとも言う)は、乳化重合に使用されるアクリル単量体の合計量を100重量%として、好ましくは3〜50重量%、より好ましくは5〜30重量%、さらに好ましくは5〜25重量%使用するのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテルの使用量が3〜50重量%のとき、アクリルエマルジョンのナイロン、ポリエステルのような極性ポリマーへの相溶性、ヌレ性がより一層向上する傾向が見られ、架橋性がより一層向上して強靱なポリマーとなる傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, o-vinylbenzyl glycidyl ether, m-vinylbenzyl glycidyl ether, and p-vinylbenzyl glycidyl ether (hereinafter also referred to as vinylbenzyl glycidyl ether) that are preferably used as vinyl monomers are: The total amount of acrylic monomers used in the emulsion polymerization is 100% by weight, preferably 3 to 50% by weight, more preferably 5 to 30% by weight, and still more preferably 5 to 25% by weight. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when the amount of o-vinylbenzyl glycidyl ether, m-vinylbenzyl glycidyl ether, and p-vinylbenzyl glycidyl ether used is 3 to 50% by weight, the acrylic emulsion such as nylon or polyester is used. There is a tendency that the compatibility with a polar polymer and the wettability are further improved, and that the crosslinkability is further improved to become a tough polymer.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、特定のアクリルプレポリマーの存在下で、特定のビニル単量体を含むアクリル単量体を乳化重合する。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, an acrylic monomer containing a specific vinyl monomer is emulsion-polymerized in the presence of a specific acrylic prepolymer.

すでに記載したように、本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、特定のビニル単量体のなかでは、アクリルエマルジョンの耐薬品性、耐水性などの化学的性質、架橋性の点から、o−ビニルベンジルグリシジルエーテル、m−ビニルベンジルグリシジルエーテル、p−ビニルベンジルグリシジルエーテル、メタクリル酸、メタクリル酸グリシジル、4−メタクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−(2−メタクリロイルオキシエチル)エチレンウレアが望ましい。   As described above, in the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, among specific vinyl monomers, o-vinyl is used from the viewpoint of chemical properties, chemical properties such as water resistance, and crosslinkability among acrylic emulsions. Benzyl glycidyl ether, m-vinylbenzyl glycidyl ether, p-vinylbenzyl glycidyl ether, methacrylic acid, glycidyl methacrylate, 4-methacryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, N- (2-methacryloyloxyethyl) ) Ethylene urea is preferred.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、メタクリル酸は、乳化重合に使用するアクリル単量体の合計量を100重量%として、好ましくは1〜25重量%、より好ましくは3〜16重量%、さらに好ましくは5〜12重量%使用するのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、メタクリル酸の使用量が1〜25重量%のとき、アクリルエマルジョン製造時に凝集が起こりにくくなる傾向が見られる。また、アクリルエマルジョンの凝集力が向上し、鉄、アルミニウム合金、ガラス、モルタルなどの金属、無機材料へのヌレ性、接着性が向上する傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, methacrylic acid is preferably 1 to 25% by weight, more preferably 3 to 16% by weight, more preferably 3 to 16% by weight, with the total amount of acrylic monomers used for emulsion polymerization being 100% by weight. It is desirable to use 5 to 12% by weight. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when the amount of methacrylic acid used is 1 to 25% by weight, there is a tendency that aggregation does not easily occur during the production of the acrylic emulsion. In addition, the cohesive strength of the acrylic emulsion is improved, and there is a tendency that the wettability and adhesion to metals such as iron, aluminum alloy, glass and mortar and inorganic materials are improved.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、メタクリル酸グリシジルは、乳化重合に使用するアクリル単量体の合計量を100重量%として、好ましくは3〜50重量%、より好ましくは3〜45重量%、さらに好ましくは3〜30重量%使用するのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、メタクリル酸グリシジルの使用量が3〜50重量%のとき、アクリルエマルジョンのナイロン、ポリエステルのような極性ポリマーへの相溶性、ヌレ性が向上する傾向が見られ、架橋性が向上して強靱なポリマーとなる傾向が見られる。また、同時に、鉄、アルミニウム合金、ガラス、モルタルなどの金属、無機材料へのヌレ性、接着性が向上する傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, glycidyl methacrylate is preferably 3 to 50% by weight, more preferably 3 to 45% by weight, with the total amount of acrylic monomers used for emulsion polymerization being 100% by weight. More preferably, it is desirable to use 3 to 30% by weight. In the method for producing an acrylic emulsion according to the present invention, when the amount of glycidyl methacrylate used is 3 to 50% by weight, the compatibility of the acrylic emulsion with polar polymers such as nylon and polyester, and the tendency to improve wettability are observed. There is a tendency that the crosslinkability is improved and a tough polymer is obtained. At the same time, there is a tendency to improve wettability and adhesion to metals such as iron, aluminum alloy, glass and mortar, and inorganic materials.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、4−メタクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンは、乳化重合に使用するアクリル単量体の合計量を100重量%として、好ましくは0.5〜30重量%、より好ましくは3〜28重量%、さらに好ましくは3〜25重量%使用するのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、4−メタクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンの使用量が0.5〜30重量%のとき、アクリルエマルジョンのナイロン、ポリエステルのような極性ポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイソプレン、ポリブタジエンなどのポリオレフィン類への相溶性、ヌレ性が向上する傾向が見られ、架橋性が向上して強靱なポリマーとなる傾向が見られる。また、炭素繊維、ガラス繊維、チタンウィスカーなどの機能繊維のマトリックス樹脂中への分散性、接着性を向上し、強靱な繊維強化複合材料を与える傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, 4-methacryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine is preferably 0.1%, with the total amount of acrylic monomers used for emulsion polymerization being 100% by weight. It is desirable to use 5 to 30% by weight, more preferably 3 to 28% by weight, and still more preferably 3 to 25% by weight. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when the amount of 4-methacryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine used is 0.5 to 30% by weight, the polarity of the acrylic emulsion such as nylon or polyester There is a tendency that compatibility with polyolefins such as polymers, polypropylene, polyethylene, polyisoprene, polybutadiene and the like are improved, and there is a tendency that crosslinkability is improved and a tough polymer is obtained. There is also a tendency to improve the dispersibility and adhesion of functional fibers such as carbon fibers, glass fibers, and titanium whiskers in the matrix resin, and to provide a tough fiber-reinforced composite material.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、N−(2−メタクリロイルオキシエチル)エチレンウレアは、乳化重合に使用するアクリル単量体の合計量を100重量%として、好ましくは1〜30重量%、より好ましくは1.5〜28重量%、さらに好ましくは3〜25重量%使用するのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、N−(2−メタクリロイルオキシエチル)エチレンウレアの使用量が1〜30重量%のとき、アクリルエマルジョンのナイロン、ポリエステルのような極性ポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイソプレン、ポリブタジエンなどのポリオレフィン類への相溶性、ヌレ性が向上する傾向が見られ、架橋性が向上して強靱なポリマーとなる傾向が見られる。また、炭素繊維、ガラス繊維、チタンウィスカーなどの機能繊維のマトリックス樹脂中への分散性、接着性を向上し、強靱な繊維強化複合材料を与える傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, N- (2-methacryloyloxyethyl) ethylene urea is preferably 1 to 30% by weight, preferably 100% by weight, and more preferably 1 to 30% by weight, based on the total amount of acrylic monomers used for emulsion polymerization. It is desirable to use 1.5 to 28% by weight, more preferably 3 to 25% by weight. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when the amount of N- (2-methacryloyloxyethyl) ethylene urea used is 1 to 30% by weight, the acrylic emulsion is a polar polymer such as nylon or polyester, polypropylene, polyethylene, poly There is a tendency for compatibility with polyolefins such as isoprene and polybutadiene, and a tendency to improve wettability, and a tendency for crosslinkability to be improved to become a tough polymer. There is also a tendency to improve the dispersibility and adhesion of functional fibers such as carbon fibers, glass fibers, and titanium whiskers in the matrix resin, and to provide a tough fiber-reinforced composite material.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、乳化重合するアクリル単量体が、下記構造式で示される   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, an acrylic monomer that undergoes emulsion polymerization is represented by the following structural formula.

Figure 2010084106
Figure 2010084106

ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートを含むことが望ましい。 It is desirable to include dicyclopentenyloxyethyl methacrylate.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートは、「FANCRYL FA−512M」(日立化成工業の製品)、「QM−657」(ロームアンドハース社の製品)など上市されているもののなかから任意に選択できる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, dicyclopentenyloxyethyl methacrylate is marketed such as “FANCYL FA-512M” (product of Hitachi Chemical), “QM-657” (product of Rohm and Haas). You can select any of these.

本発明のアクリルエマルジョンでは、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートは、乳化重合に使用するアクリル単量体の合計量を100重量%として、好ましくは20〜98重量%、より好ましくは20〜95重量%、さらに好ましくは30〜95重量%使用するのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートの使用量が20〜98重量%のとき、アクリルエマルジョンの相溶性、ヌレ性、接着性などの機能がいっそう良化する傾向が見られる。   In the acrylic emulsion of the present invention, dicyclopentenyloxyethyl methacrylate is preferably 20 to 98% by weight, more preferably 20 to 95% by weight, with the total amount of acrylic monomers used for emulsion polymerization being 100% by weight, More preferably, it is desirable to use 30 to 95% by weight. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when the amount of dicyclopentenyloxyethyl methacrylate used is 20 to 98% by weight, functions such as compatibility, wettability, and adhesiveness of the acrylic emulsion tend to be further improved. It is done.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、好ましくは、嵩高い分子構造およびジシクロペンタジエンに由来するアリル性不飽和結合を有するジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートが使用されることにより、ポリプロピレン樹脂、ナイロン樹脂、ノリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、PPS樹脂などの有機高分子材料市場で主要な位置を占めるプラスチック類、あるいは、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂など種々素材への相溶性、接着性、ヌレ性が改善、向上する傾向が見られる。また、鉄、アルミニウム、マグネシウム、チタンなどの合金類との接着性が良好であり、優れた防錆性を発揮する傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, preferably, by using dicyclopentenyloxyethyl methacrylate having a bulky molecular structure and an allylic unsaturated bond derived from dicyclopentadiene, a polypropylene resin, a nylon resin, Various plastics such as noryl resin, polycarbonate resin, ABS resin, PPS resin, etc. that occupy a major position in the market, or thermosetting resins such as epoxy resin, unsaturated polyester resin, phenol resin, polyurethane resin, etc. There is a tendency to improve and improve compatibility with materials, adhesion, and wetting. Moreover, the adhesiveness with alloys, such as iron, aluminum, magnesium, titanium, is favorable, and the tendency to exhibit the outstanding rust prevention property is seen.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、特定のアクリルプレポリマーの存在下、特定のビニル単量体を含むアクリル単量体を乳化重合して製造する。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、乳化重合は、モノマー滴下法、エマルジョン滴下法、シード乳化重合などよく知られているいずれの乳化重合で製造してもよい。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, an acrylic monomer containing a specific vinyl monomer is emulsion-polymerized in the presence of a specific acrylic prepolymer. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the emulsion polymerization may be produced by any well-known emulsion polymerization such as a monomer dropping method, an emulsion dropping method, or seed emulsion polymerization.

乳化重合は、通常、アクリル単量体を水中に安定に乳化、分散するためにドデシルベンゼンスルホン酸などの陰イオン性乳化剤、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどの非イオン性乳化剤を使用し、あるいは陽イオン性乳化剤を使用し、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの水溶性過硫酸塩を重合開始剤とし、重合温度30〜100℃で行われる。   In emulsion polymerization, an anionic emulsifier such as dodecylbenzenesulfonic acid or a nonionic emulsifier such as polyoxyethylene alkylphenyl ether is usually used to stably emulsify and disperse the acrylic monomer in water, or a positive An ionic emulsifier is used, and a water-soluble persulfate such as ammonium persulfate or potassium persulfate is used as a polymerization initiator, and the polymerization is performed at a temperature of 30 to 100 ° C.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、好ましくは水溶性有機アゾ系重合開始剤を使用し、好ましくは分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤を使用し乳化重合するのが望ましい。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, it is preferable to carry out emulsion polymerization using a water-soluble organic azo polymerization initiator, preferably using an anionic reactive emulsifier having an allyl group in the molecule.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、乳化重合に水溶性有機アゾ系重合開始剤が使用されるとき、乳化重合中および製造されるアクリルエマルジョンのpHが、通常、4.0〜10.0となり、乳化重合中およびアクリルエマルジョン保存中に、例えば、エポキシ基、アルコキシシラン基など機能性ポリマーとして有用な官能基で、高活性な官能基が反応により消失することがなく、製造されるアクリルエマルジョンを高活性で、機能性の高いポリマーとして長期にわたり使用できる傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when a water-soluble organic azo polymerization initiator is used for emulsion polymerization, the pH of the produced acrylic emulsion during emulsion polymerization is usually 4.0 to 10.0. During the emulsion polymerization and storage of the acrylic emulsion, for example, a functional group useful as a functional polymer such as an epoxy group or an alkoxysilane group, and a highly active functional group is not lost by the reaction. There is a tendency that it can be used for a long time as a polymer having high activity and high functionality.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、乳化重合時および製造されるアクリルエマルジョンのpH/25℃は、好ましくは、4.0〜10.0、より好ましくは、4.5〜9.8、さらに好ましくは、4.5〜9.7であることが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、乳化重合時および製造されるアクリルエマルジョンのpH/25℃が、好ましくは、4.0〜10.0のとき、乳化重合中および製造されたアクリルエマルジョンの保存中に活性で、機能付与に有効な官能基が消失することなく、相溶化ポリマー、接着剤などとして適用されるまで長期にわたり安定に保持される傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the pH / 25 ° C. of the acrylic emulsion produced during emulsion polymerization is preferably 4.0 to 10.0, more preferably 4.5 to 9.8, Preferably, it is 4.5 to 9.7. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, during emulsion polymerization and when the pH / 25 ° C. of the produced acrylic emulsion is preferably 4.0 to 10.0, during emulsion polymerization and storage of the produced acrylic emulsion. There is a tendency that a functional group which is active and functionally effective is not lost, and it is stably retained for a long time until it is applied as a compatibilizing polymer or adhesive.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、水溶性有機アゾ系重合開始剤として、下記構造式で示される   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the water-soluble organic azo polymerization initiator is represented by the following structural formula.

Figure 2010084106
Figure 2010084106

2,2−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]などの分子中にイミダゾリン基を有する水溶性有機アゾ系重合開始剤、下記構造式で示される A water-soluble organic azo polymerization initiator having an imidazoline group in the molecule such as 2,2-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane], which is represented by the following structural formula

Figure 2010084106
Figure 2010084106

2,2−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、下記構造式で示される 2,2-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide], represented by the following structural formula

Figure 2010084106
Figure 2010084106

2,2−アゾビス[2−メチル−N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]ハイドレートなどの分子中にアミド基−C(O)NH−、アミジン基−C(N)NH−を有する水溶性有機アゾ系重合開始剤などが例示される。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、これらの水溶性有機アゾ系重合開始剤は単独で使用しても、2種類以上の混合物で使用してもよい。 In the molecule such as 2,2-azobis [2-methyl-N- (2-carboxyethyl) -2-methylpropionamidine] hydrate, amide group -C (O) NH-, amidine group -C (N) NH And water-soluble organic azo polymerization initiators having-. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, these water-soluble organic azo polymerization initiators may be used alone or in a mixture of two or more.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、アクリルエマルジョンのpHを好ましくは4.0〜10.0に調節するために、好ましくは下記構造式で示される   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, in order to adjust the pH of the acrylic emulsion to preferably 4.0 to 10.0, it is preferably represented by the following structural formula.

Figure 2010084106
Figure 2010084106

2,2−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]が推奨される。 2,2-Azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] is recommended.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、水溶性有機アゾ系重合開始剤は、乳化重合するビニル単量体を含むアクリル単量体の合計量を100重量部として、好ましくは0.1〜5.0重量部、より好ましくは0.15〜2.5重量部、さらに好ましくは0.2〜2.0重量部使用するのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、水溶性有機アゾ系重合開始剤の使用量が0.1〜5.0重量部のとき、凝集物の発生が少なく、重合速度も適度に調節されて未反応モノマー量が少なくなる傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the water-soluble organic azo polymerization initiator is preferably 0.1 to 5. preferably, based on 100 parts by weight of the total amount of acrylic monomers including the vinyl monomer to be emulsion polymerized. It is desirable to use 0 parts by weight, more preferably 0.15 to 2.5 parts by weight, and still more preferably 0.2 to 2.0 parts by weight. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when the water-soluble organic azo polymerization initiator is used in an amount of 0.1 to 5.0 parts by weight, the generation of aggregates is small, and the polymerization rate is appropriately adjusted. There is a tendency for the amount of reaction monomer to decrease.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤は、上市されているものの中から任意に選択することができる。上市されている分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤としては、「ラテムルPD−104」(ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウム)(花王の製品)、「アクアロンKH−1025」(第一工業製薬の製品)、「アデカリアソーブSR−1025」((α−スルホ−ω−((1−アルコキシメチル−2−プロペニルオキシ)エトキシ−ポリオキシ−1,2−エタンジイル)のアンモニウム塩の25%水溶液)(旭電化工業の製品)などが例示される。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、これらの分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤は単独で使用しても、2種類以上の混合物で使用してもよい。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the anionic reactive emulsifier having an allyl group in the molecule can be arbitrarily selected from those on the market. As anionic reactive emulsifiers having an allyl group in the marketed molecule, “Latemul PD-104” (polyoxyalkylene alkenyl ether ammonium sulfate) (Kao product), “Aqualon KH-1025” (Daiichi Kogyo) Pharmaceutical product), “Adekalysorb SR-1025” (25% aqueous solution of ammonium salt of (α-sulfo-ω-((1-alkoxymethyl-2-propenyloxy) ethoxy-polyoxy-1,2-ethanediyl)) ( Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, an anionic reactive emulsifier having an allyl group in these molecules may be used alone or in combination of two or more. May be used.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、乳化重合用乳化剤として分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤が使用されるとき、乳化安定性がよく、残存モノマーの少ないアクリルエマルジョンが製造される傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when an anionic reactive emulsifier having an allyl group in the molecule is used as an emulsifier for emulsion polymerization, an acrylic emulsion having good emulsion stability and low residual monomer is produced. There is a trend.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、より好ましくは、下記構造式で示される   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, more preferably, it is represented by the following structural formula

Figure 2010084106
Figure 2010084106

(ここで、R2は炭素原子数8〜24個のアルキル基を表す。)
分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤が推奨される。
(Here, R2 represents an alkyl group having 8 to 24 carbon atoms.)
An anionic reactive emulsifier having an allyl group in the molecule is recommended.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、下記構造式で示される   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, it is represented by the following structural formula.

Figure 2010084106
Figure 2010084106

(ここで、R2は炭素原子数8〜24個のアルキル基を表す。)
分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤として、「アデカリアソーブSR−1025」などが例示される。
(Here, R2 represents an alkyl group having 8 to 24 carbon atoms.)
Examples of the anionic reactive emulsifier having an allyl group in the molecule include “Adeka Resorb SR-1025”.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、さらに好ましくはR2が−C1123である(α−スルホ−ω−((1−ウンデカンオキシメチル−2−プロペニルオキシ)エトキシ−ポリオキシ−1,2−エタンジイル)のアンモニウム塩が望ましい。 In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, it is more preferable that R2 is —C 11 H 23 (α-sulfo-ω-((1-undecanoxymethyl-2-propenyloxy) ethoxy-polyoxy-1,2- Ethanediyl) ammonium salt is preferred.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、これらの分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤が使用されるとき、乳化安定性がきわめて良好で、残存モノマー量の少ないアクリルエマルジョンが製造される傾向が見られる。また、アクリルエマルジョンの粒子径コントロールが容易であり、機能性が高められたアクリルエマルジョンが製造できる傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when an anionic reactive emulsifier having an allyl group in these molecules is used, an acrylic emulsion having very good emulsification stability and a small amount of residual monomer is produced. There is a trend. In addition, it is easy to control the particle size of the acrylic emulsion, and there is a tendency that an acrylic emulsion with enhanced functionality can be produced.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤は、アクリルプレポリマー、ビニル単量体を含むアクリル単量体、および、分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤の合計量を100重量%として、好ましくは1〜20重量%、より好ましくは1.5〜20重量%、さらに好ましくは1.8〜16重量%使用されるのが望ましい。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法では、分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤の使用量が1〜20重量%のとき、乳化安定性が良好で、乳化重合がスムースに進行し、凝集物の少ないアクリルエマルジョンが製造できる傾向が見られる。   In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the anionic reactive emulsifier having an allyl group in the molecule is an acrylic prepolymer, an acrylic monomer containing a vinyl monomer, and an anion having an allyl group in the molecule. The total amount of ionic reactive emulsifiers is preferably 100 to 20% by weight, preferably 1 to 20% by weight, more preferably 1.5 to 20% by weight, and still more preferably 1.8 to 16% by weight. In the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, when the amount of the anionic reactive emulsifier having an allyl group in the molecule is 1 to 20% by weight, the emulsion stability is good and the emulsion polymerization proceeds smoothly, There is a tendency that an acrylic emulsion with less aggregates can be produced.

本発明のアクリルエマルジョンの製造方法で製造したアクリルエマルジョンは、乳化重合に水溶性有機アゾ系重合開始剤、分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤を使用したとき、ビニル単量体の官能基がカルボキシル基の場合には(例えば、メタクリル酸)、アクリルエマルジョンのpH/25℃が4.0〜7.0となり、ビニル単量体の官能基がエポキシ基の場合には(例えば、ビニルベンジルグリシジルエーテル、メタクリル酸グリシジル)、アクリルエマルジョンのpH/25℃が6.0〜8.0となり、ビニル単量体の官能基がアミノ基の場合には(例えば、4−メタクリロイルオキシエチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン)、アクリルエマルジョンのpH/25℃が8.0〜10.0となり、ビニル単量体の官能基がウレア基の場合には(例えば、N−(2−メタクリロイルオキシエチル)エチレンウレア)、アクリルエマルジョンのpH/25℃が7.0〜10.0となる。   The acrylic emulsion produced by the method for producing an acrylic emulsion of the present invention comprises a water-soluble organic azo polymerization initiator for emulsion polymerization and a vinyl monomer when an anionic reactive emulsifier having an allyl group in the molecule is used. When the functional group is a carboxyl group (for example, methacrylic acid), the pH / 25 ° C. of the acrylic emulsion is 4.0 to 7.0, and when the functional group of the vinyl monomer is an epoxy group (for example, Vinyl benzyl glycidyl ether, glycidyl methacrylate), acrylic emulsion having a pH / 25 ° C. of 6.0 to 8.0, and the vinyl monomer has an amino group (for example, 4-methacryloyloxyethyl- 2,2,6,6-tetramethylpiperidine), acrylic emulsion pH / 25 ° C. is 8.0 to 10.0, vinyl Of the case where the functional group is a urea group (e.g., N-(2-methacryloyloxyethyl) ethylene urea), the pH / 25 ° C. of the acrylic emulsion becomes 7.0 to 10.0.

このことから、本発明のアクリルエマルジョンの製造方法で製造したアクリルエマルジョンでは、通常、アクリルプレポリマー(A)がアクリルエマルジョン粒子内殻により多く存在し、乳化重合するビニル単量体を含むアクリル単量体からなるポリマー(B)がアクリルエマルジョン粒子外殻により多く存在する、さらにAとBとが炭素原子−炭素原子の共有結合で結合したABブロック共重合体であると推察される。本発明のアクリルエマルジョンの製造方法で製造したアクリルエマルジョンは、この特異なアクリルエマルジョン構造、および、ポリマーモルホロジーを有するため、ポリプロピレン、ポリイソプレンに代表されるポリオレフィン、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ノニル樹脂などに代表されるエンジニアリングプラスチック、および、これらのポリマーアロイなどに対する相溶性、ヌレ性および接着性がより強調され発現されるものと推察される。同時に、鉄、アルミニウム合金、銅合金、チタン合金、マグネシウム合金などへのヌレ性や接着性、防蝕性が発揮される。   Therefore, in the acrylic emulsion produced by the method for producing an acrylic emulsion of the present invention, the acrylic prepolymer (A) is usually present in a larger amount in the inner shell of the acrylic emulsion particle, and an acrylic monomer containing a vinyl monomer that undergoes emulsion polymerization. It is presumed that the polymer (B) composed of a body is present in the outer shell of the acrylic emulsion particle in a larger amount, and further, an AB block copolymer in which A and B are bonded by a covalent bond of carbon atom-carbon atom. Since the acrylic emulsion produced by the method for producing an acrylic emulsion of the present invention has this unique acrylic emulsion structure and polymer morphology, polypropylene, polyolefin represented by polyisoprene, nylon, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, It is presumed that compatibility, wettability and adhesion to engineering plastics represented by nonyl resin and the like, and polymer alloys thereof are more emphasized and expressed. At the same time, it exhibits wettability, adhesion and corrosion resistance to iron, aluminum alloy, copper alloy, titanium alloy, magnesium alloy and the like.

以下に実施例で本発明の詳細を説明する。なお、以下の実施例では、評価方法、測定方法等を次の通りとした。   The details of the present invention will be described in the following examples. In the following examples, the evaluation method, measurement method, and the like were as follows.

1)加熱残分(%)
JIS K 5407:1997にしたがって測定した。なお、測定は140℃で1時間加熱乾燥した。
1) Heating residue (%)
Measured according to JIS K 5407: 1997. In addition, the measurement was heat-dried at 140 ° C. for 1 hour.

2)重合率(%)
JIS K 5407:1997にしたがって加熱残分を測定、これを重合率とした。なお、測定は140℃で1時間加熱乾燥した。
2) Polymerization rate (%)
The heating residue was measured according to JIS K 5407: 1997, and this was defined as the polymerization rate. In addition, the measurement was heat-dried at 140 ° C. for 1 hour.

3)pH/25℃
pHメーターを使用して25℃で測定した。
3) pH / 25 ° C
Measurement was performed at 25 ° C. using a pH meter.

4)粒子径(nm)
大塚電子製の濃厚粒径アナライザー「FPAR−1000」を使用して測定した。
4) Particle size (nm)
Measurement was performed using a dense particle size analyzer “FPAR-1000” manufactured by Otsuka Electronics.

5)数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)「HLC−8220GPC」(東ソー(株)の試験装置)を使用し、キャリアーをテトラヒドロフラン、分子量スタンダードとしてポリスチレンを用い測定した。分子量分布は、Mw/Mnで算出した。
5) Number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw)
Gel permeation chromatography (GPC) “HLC-8220GPC” (test equipment of Tosoh Corporation) was used, and measurement was performed using tetrahydrofuran as a carrier and polystyrene as a molecular weight standard. The molecular weight distribution was calculated by Mw / Mn.

6)付着性
JIS K 5400:1997にしたがって碁盤目試験を行った。
6) Adhesiveness A cross cut test was performed according to JIS K 5400: 1997.

アクリルエマルジョンをイオン交換水で濃度が20%になるよう希釈し、「DYNOL406」(エアー・プロダクツ社の塗料添加剤;消泡、ヌレ剤)を1.0%添加した後、ポリプロピレン製テストピースに塗膜厚が10μmになるよう塗布した。140℃で30分間乾燥し、付着性試験を行った。   Dilute the acrylic emulsion with ion-exchanged water to a concentration of 20%, add 1.0% of “DYNOL406” (air products paint additive; antifoaming, wet agent), and then add it to the polypropylene test piece. The coating was applied so that the coating thickness was 10 μm. After drying at 140 ° C. for 30 minutes, the adhesion test was performed.

7)酸素濃度(vol%)
デジタル酸素濃度計XO−326ALB(新コスモス電機(株)の測定装置)を使用して測定した。
7) Oxygen concentration (vol%)
The measurement was performed using a digital oximeter XO-326ALB (a measuring device manufactured by Shin Cosmos Electric Co., Ltd.).

8)アクリルプレポリマーのリビングラジカル重合性
アクリルプレポリマー製造中にサンプリングを行い重合率−数平均分子量のグラフを作成した。重合率の増加に対し数平均分子量がほぼ直線的に増加したものをリビングラジカル重合性が良好(○)とした。一方、数平均分子量が重合初期からほとんど増加しない場合はリビングラジカル重合性が不良(△)、または、数平均分子量が減少したものをリビングラジカル重合性なし(×)とした。○の場合に、アクリルエマルジョン製造に適しており、合格とした。
8) Living radical polymerizability of acrylic prepolymer Sampling was performed during the production of the acrylic prepolymer to prepare a graph of polymerization rate-number average molecular weight. Living radical polymerizability was good (◯) when the number average molecular weight increased almost linearly with respect to the increase in the polymerization rate. On the other hand, when the number average molecular weight hardly increased from the initial stage of polymerization, the living radical polymerizability was poor (Δ), or the number average molecular weight decreased was regarded as no living radical polymerizability (×). In the case of (circle), it was suitable for acrylic emulsion manufacture and was set as the pass.

9)耐溶剤性
アクリルエマルジョンをイオン交換水で濃度が20%になるよう希釈し、「DYNOL406」(エアー・プロダクツ社の塗料添加剤;消泡、ヌレ剤)を1.0%添加した後、ポリプロピレン製テストピースに塗膜厚が10μmになるよう塗布した。140℃で30分間乾燥した。アセトンを含ませた脱脂綿で塗膜を擦り、塗膜の溶解状態を評価した。
○ 50回以上擦っても塗膜に変化はなかった。耐溶剤性良好で合格とした
△ 20回で、塗膜が白化したが溶解はしなかった。合格とした
× 数回擦っただけで塗膜が溶解した。耐溶剤性不良で不合格とした。
9) Solvent resistance The acrylic emulsion was diluted with ion-exchanged water to a concentration of 20%, and after adding 1.0% of “DYNOL406” (air products paint additive; It apply | coated so that the coating-film thickness might be set to 10 micrometers on the test piece made from a polypropylene. Dry at 140 ° C. for 30 minutes. The coated film was rubbed with absorbent cotton soaked with acetone, and the dissolved state of the coated film was evaluated.
○ The coating film did not change even after rubbing 50 times or more. The film was whitened but not dissolved after 20 times when the solvent resistance was good and passed. × Accepted × The coating film dissolved only by rubbing several times. It was rejected due to poor solvent resistance.

10)アクリルエマルジョンの安定性
アクリルエマルジョンを23℃で1週間静置し、分離、沈殿の状態を評価した。
○ 分離、沈殿せず、安定であった(合格)
× 分離が起こり、上層部にクリア層ができた(不合格)。
10) Stability of acrylic emulsion The acrylic emulsion was allowed to stand at 23 ° C for 1 week, and the state of separation and precipitation was evaluated.
○ It was stable without separation and precipitation (pass)
X Separation occurred, and a clear layer was formed in the upper layer part (failed).

実施例1
攪拌機、窒素ガス吹き込み口、還流冷却器、温度センサーを備えた2L四つ口フラスコに窒素ガスを吹き込みフラスコ内の酸素濃度が3.0vol%以下であることを確認した。以後、アクリルプレポリマーP−1製造中は窒素ガスの吹き込みを継続した。フラスコ内気相部温度は25℃であった。
Example 1
Nitrogen gas was blown into a 2 L four-necked flask equipped with a stirrer, nitrogen gas inlet, reflux condenser, and temperature sensor, and it was confirmed that the oxygen concentration in the flask was 3.0 vol% or less. Thereafter, nitrogen gas blowing was continued during the production of the acrylic prepolymer P-1. The gas phase temperature in the flask was 25 ° C.

フラスコに、アクリル酸シクロヘキシル1000g、α−メチルスチレンダイマー(MSD)28.5g、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10.0gを仕込んだ。このとき、アクリル単量体混合物の液温は22℃、気相部酸素濃度は2.0vol%以下であった。昇温を開始し、30℃から重合温度の95℃まで120分で昇温した。昇温後、8時間重合を行い、アクリルプレポリマーP−1を塊状ラジカル重合で製造した。   The flask was charged with 1000 g of cyclohexyl acrylate, 28.5 g of α-methylstyrene dimer (MSD), and 10.0 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile). At this time, the liquid temperature of the acrylic monomer mixture was 22 ° C., and the oxygen concentration in the gas phase was 2.0 vol% or less. The temperature increase was started, and the temperature was raised from 30 ° C. to a polymerization temperature of 95 ° C. in 120 minutes. After raising the temperature, polymerization was carried out for 8 hours, and acrylic prepolymer P-1 was produced by bulk radical polymerization.

アクリルプレポリマーP−1製造中は、急激な発熱、粘度上昇は見られず、安全に製造できた。また、アクリルプレポリマーは良好なリビングラジカル重合性を示した。   During the production of the acrylic prepolymer P-1, no sudden heat generation or viscosity increase was observed, and the production was safe. The acrylic prepolymer showed good living radical polymerizability.

アクリルプレポリマーP−1は、重合率98.5%、数平均分子量25200、重量平均分子量46600、分子量分布1.85であった。   The acrylic prepolymer P-1 had a polymerization rate of 98.5%, a number average molecular weight of 25200, a weight average molecular weight of 46600, and a molecular weight distribution of 1.85.

重合処方の詳細、アクリルプレポリマーP−1の特性値等を表1に示した。なお、表中、(1)はアクリル単量体、(2)RAFT剤であるα−メチルスチレンダイマー(MSD)、(3)は重合開始剤、(4)はアクリルプレポリマーの重合条件、(5)はアクリルプレポリマーの特性値を示した。   Table 1 shows the details of the polymerization formulation and the characteristic values of the acrylic prepolymer P-1. In the table, (1) is an acrylic monomer, (2) an α-methylstyrene dimer (MSD) which is a RAFT agent, (3) is a polymerization initiator, (4) is a polymerization condition of the acrylic prepolymer, ( 5) showed the characteristic value of the acrylic prepolymer.

攪拌機、窒素ガス吹き込み口、還流冷却器、温度センサーを備えた1L四つ口フラスコに窒素ガスの吹き込みを行い、フラスコ内を窒素ガス置換した。この後、アクリルエマルジョンAE−1製造中は窒素ガスの吹き込みを継続した。   Nitrogen gas was blown into a 1 L four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas blowing port, a reflux condenser, and a temperature sensor, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen gas. Thereafter, blowing of nitrogen gas was continued during the production of acrylic emulsion AE-1.

アクリルエマルジョンAE−1の組成、製造方法、特性値を表3に示した。フラスコに、窒素ガスのバブリングを行いあらかじめ脱酸素した表3の(3)イオン交換水(初期仕込み)118.5gを仕込み、昇温を開始した。60℃で表3の(5)重合開始剤2,2−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]1.0gを添加し、60分間60℃で攪拌を行い、重合開始剤をイオン交換水に溶解した。昇温を開始し、63℃に昇温した。   Table 3 shows the composition, production method, and characteristic values of the acrylic emulsion AE-1. The flask was charged with 118.5 g of (3) ion-exchanged water (initial charge) in Table 3 that had been deoxygenated by bubbling nitrogen gas, and the temperature was raised. At 60 ° C., 1.0 g of (5) polymerization initiator 2,2-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] in Table 3 was added, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 60 minutes. Was dissolved in ion-exchanged water. The temperature increase was started and the temperature was increased to 63 ° C.

表3の(1)アクリルプレポリマーP−125g、(2)アクリル単量体混合物(ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート65g、イソボルニルメタクリレート5g、メタクリル酸5g)75g、(3)イオン交換水(乳化用)45.1g、(4)「アデカリアソーブSR−1025」(旭電化工業製の分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤)21.1gの混合物を、乳化機を使用し、5000回転で10分間乳化し、プレエマルジョンを製造した。   In Table 3, (1) acrylic prepolymer P-125 g, (2) acrylic monomer mixture (dicyclopentenyloxyethyl methacrylate 65 g, isobornyl methacrylate 5 g, methacrylic acid 5 g) 75 g, (3) ion-exchanged water (emulsification) For use) 45.1 g, (4) Adeka Resorb SR-1025 (an anionic reactive emulsifier having an allyl group in the molecule, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) 25,000 g using an emulsifier For 10 minutes to prepare a pre-emulsion.

プレエマルジョンの30重量%をフラスコに添加し、75℃に昇温した。75℃で60分間乳化重合を行った後、プレエマルジョンの残量70重量%を2時間でフラスコ内にフィードした。フィード終了後、さらに60分間乳化重合を行い、40℃以下に冷却し、(3)イオン交換水(希釈用)114.3gを添加してアクリルエマルジョンAE−1を製造した。   30% by weight of the pre-emulsion was added to the flask and heated to 75 ° C. After emulsion polymerization at 75 ° C. for 60 minutes, the remaining amount of 70% by weight of the pre-emulsion was fed into the flask in 2 hours. After completion of the feed, emulsion polymerization was further carried out for 60 minutes, the mixture was cooled to 40 ° C. or lower, and (3) 114.3 g of ion-exchanged water (for dilution) was added to produce an acrylic emulsion AE-1.

アクリルエマルジョンAE−1は、加熱残分は24.2%、pH/25℃は4.6、粒子径は110nmであった。   The acrylic emulsion AE-1 had a heating residue of 24.2%, a pH / 25 ° C. of 4.6, and a particle size of 110 nm.

表3に示した通り、アクリルエマルジョンAE−1は、アクリルプレポリマーにアクリル酸シクロヘキシルが、アクリルエマルジョンにジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートが使用されているため、ポリプロピレンへの相溶性、ヌレ性、付着性が良好であった。アクリルエマルジョンの安定性も良好であった。耐溶剤性は、実用上は許容できる範囲であった。   As shown in Table 3, since acrylic emulsion AE-1 uses cyclohexyl acrylate for the acrylic prepolymer and dicyclopentenyloxyethyl methacrylate for the acrylic emulsion, compatibility with polypropylene, wettability and adhesion Was good. The stability of the acrylic emulsion was also good. The solvent resistance was in an acceptable range for practical use.

表3中、(1)はアクリルプレポリマー、(2)は、アクリル単量体、(3)はイオン交換水、(4)アデカリアソーブSR−1025は分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤である「アデカリアソーブSR−1025」(旭電化工業製)、(5)は分子中にイミダゾリン結合を有する水溶性有機アゾ系重合開始剤(2,2−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン])、(6)はアクリルエマルジョンの特性値、(7)はポリプロピレンに対する付着性、耐溶剤性、およびアクリルエマルジョンの安定性を示した。   In Table 3, (1) is an acrylic prepolymer, (2) is an acrylic monomer, (3) is ion-exchanged water, and (4) Adekalysorb SR-1025 has an anionic reactivity having an allyl group in the molecule. “Adekariasorb SR-1025” (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) as an emulsifier, (5) is a water-soluble organic azo polymerization initiator having an imidazoline bond in the molecule (2,2-azobis [2- (2-imidazoline-2 -Il) propane]), (6) shows the characteristic values of the acrylic emulsion, and (7) shows adhesion to polypropylene, solvent resistance, and stability of the acrylic emulsion.

実施例2〜20
アクリルプレポリマーの組成、製造条件を表1(アクリルプレポリマーP−2〜P−4)の通り変える以外は実施例1と同様にしてアクリルプレポリマーP−2〜P−4を製造した。アクリルエマルジョンの組成、製造方法を表3(アクリルエマルジョンAE−2〜AE−7)、表4(アクリルエマルジョンAE−8〜AE−13)、表5(アクリルエマルジョンAE−14〜AE−20)の通り変える以外は実施例1と同様にしてアクリルエマルジョンAE−2〜AE−20を製造した。
Examples 2-20
Acrylic prepolymers P-2 to P-4 were produced in the same manner as in Example 1 except that the composition and production conditions of the acrylic prepolymer were changed as shown in Table 1 (acrylic prepolymers P-2 to P-4). Compositions and production methods of acrylic emulsions are shown in Table 3 (acrylic emulsions AE-2 to AE-7), Table 4 (acrylic emulsions AE-8 to AE-13), and Table 5 (acrylic emulsions AE-14 to AE-20). Acrylic emulsions AE-2 to AE-20 were produced in the same manner as in Example 1 except for changing.

表1中、(1)はアクリル単量体、(2)RAFT剤であるα−メチルスチレンダイマー、(3)は重合開始剤、(4)はアクリルプレポリマーの重合条件、(5)はアクリルプレポリマーの特性値を示した。   In Table 1, (1) is an acrylic monomer, (2) α-methylstyrene dimer which is a RAFT agent, (3) is a polymerization initiator, (4) is a polymerization condition of an acrylic prepolymer, and (5) is an acrylic. The characteristic values of the prepolymer are shown.

表3、表4、表5中、(1)はアクリルプレポリマー、(2)はアクリル単量体、(3)はイオン交換水、(4)アデカリアソーブSR−1025は分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤である「アデカリアソーブSR−1025」(旭電化工業製)、(5)は分子中にイミダゾリン結合を有する水溶性有機アゾ系重合開始剤(2,2−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン])、(6)はアクリルエマルジョンの特性値、(7)はポリプロピレンに対する付着性、耐溶剤性、および、アクリルエマルジョンの安定性を示した。   In Tables 3, 4 and 5, (1) is an acrylic prepolymer, (2) is an acrylic monomer, (3) is ion-exchanged water, and (4) Adekariasorb SR-1025 has an allyl group in the molecule. An anionic reactive emulsifier “Adekariasorb SR-1025” (manufactured by Asahi Denka Kogyo), (5) is a water-soluble organic azo polymerization initiator having an imidazoline bond in the molecule (2,2-azobis [2- ( 2-Imidazolin-2-yl) propane]), (6) shows the characteristic values of the acrylic emulsion, and (7) shows the adhesion to polypropylene, the solvent resistance, and the stability of the acrylic emulsion.

表1に示したとおり、アクリルプレポリマーは攪拌、除熱など製造上の問題、トラブルなく安全に製造できた。また、良好なリビングラジカル重合性を示した。   As shown in Table 1, the acrylic prepolymer could be produced safely without problems and troubles such as stirring and heat removal. In addition, it showed good living radical polymerizability.

表3、表4、表5に示したとおり、アクリルエマルジョンも何らの問題なく製造できた。また、アクリルプレポリマーにアクリル酸シクロヘキシルが、アクリルエマルジョンにジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートが使用されているため、ポリプロピレンへの相溶性、ヌレ性が良好で、付着性に優れていた。アクリルエマルジョンの安定性も良好であった。官能基としてカルボキシル基(メタクリル酸)、エポキシ基(メタクリル酸グリシジル、ビニルベンジルグリシジルエーテル)を使用したアクリルエマルジョンは実用上問題とならないレベルの耐溶剤性を示した。   As shown in Table 3, Table 4, and Table 5, the acrylic emulsion could be produced without any problems. Further, since cyclohexyl acrylate was used for the acrylic prepolymer and dicyclopentenyloxyethyl methacrylate was used for the acrylic emulsion, the compatibility with polypropylene and the wettability were good, and the adhesion was excellent. The stability of the acrylic emulsion was also good. An acrylic emulsion using a carboxyl group (methacrylic acid) or an epoxy group (glycidyl methacrylate, vinylbenzyl glycidyl ether) as a functional group showed a solvent resistance level at which there is no practical problem.

アミノ基(4−メタクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン)、ウレア基(N−(2−メタクリロイルオキシエチル)エチレンウレア)は良好な耐溶剤性を示した。   The amino group (4-methacryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine) and the urea group (N- (2-methacryloyloxyethyl) ethyleneurea) showed good solvent resistance.

カルボキシル基含有アクリル単量体(メタクリル酸)を乳化重合したアクリルエマルジョンはpH/25℃が低くなり酸性サイドとなった。エポキシ基含有アクリル単量体(メタクリル酸グリシジル、ビニルベンジルグリシジルエーテル)を乳化重合したアクリルエマルジョンはpH/25℃が中性〜弱アルカリ性になった。アミノ基含有アクリル単量体(4−メタクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン)を乳化重合したアクリルエマルジョンはpH/25℃がアルカリサイドとなった。ウレア基含有アクリル単量体(N−(2−メタクリロイルオキシエチル)エチレンウレア)を乳化重合したアクリルエマルジョンはpH/25℃が弱アルカリ性〜アルカリ性になった。全てのアクリルエマルジョンがリビングラジカル重合で製造したアクリルプレポリマーの存在下で乳化重合を行い、ブロック共重合体を製造するというコンセプト通りとなり、設計通りのpH/25℃を示した。   An acrylic emulsion obtained by emulsion polymerization of a carboxyl group-containing acrylic monomer (methacrylic acid) had a low pH / 25 ° C. and became an acidic side. An acrylic emulsion obtained by emulsion polymerization of an epoxy group-containing acrylic monomer (glycidyl methacrylate, vinylbenzyl glycidyl ether) became neutral to weakly alkaline at pH / 25 ° C. An acrylic emulsion obtained by emulsion polymerization of an amino group-containing acrylic monomer (4-methacryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine) had an alkali side of pH / 25 ° C. An acrylic emulsion obtained by emulsion polymerization of a urea group-containing acrylic monomer (N- (2-methacryloyloxyethyl) ethylene urea) became weakly alkaline to alkaline at pH / 25 ° C. All acrylic emulsions were subjected to emulsion polymerization in the presence of an acrylic prepolymer produced by living radical polymerization to produce a block copolymer, and the pH / 25 ° C. was as designed.

製造したアクリルエマルジョンは良好な耐溶剤性を示した。特に、アミノ基含有アクリル単量体(4−メタクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン)を乳化重合したアクリルエマルジョン、ウレア基含有アクリル単量体(N−(2−メタクリロイルオキシエチル)エチレンウレア)を乳化重合したアクリルエマルジョンは耐溶剤性が良好であった。さらに、表5に示したとおり、アクリルプレポリマーにも官能基が使用されている場合、優れた耐溶剤性を有していた。   The produced acrylic emulsion showed good solvent resistance. In particular, an acrylic emulsion obtained by emulsion polymerization of an amino group-containing acrylic monomer (4-methacryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine), a urea group-containing acrylic monomer (N- (2-methacryloyloxyethyl) Acrylic emulsion obtained by emulsion polymerization of) ethylene urea) had good solvent resistance. Furthermore, as shown in Table 5, when a functional group was used in the acrylic prepolymer, it had excellent solvent resistance.

比較例1
攪拌機、窒素ガス吹き込み口、還流冷却器、温度センサーを備えた2L四つ口フラスコに窒素ガスを吹き込みフラスコ内の酸素濃度が3.0vol%以下であることを確認した。以後、アクリルプレポリマーP−5製造中は窒素ガスの吹き込みを継続した。フラスコ内気相部温度は25℃であった。
Comparative Example 1
Nitrogen gas was blown into a 2 L four-necked flask equipped with a stirrer, nitrogen gas inlet, reflux condenser, and temperature sensor, and it was confirmed that the oxygen concentration in the flask was 3.0 vol% or less. Thereafter, nitrogen gas blowing was continued during the production of the acrylic prepolymer P-5. The gas phase temperature in the flask was 25 ° C.

フラスコに、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート1000g、α−メチルスチレンダイマー95.0g、2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10.0gを仕込んだ。このとき、アクリル単量体混合物の液温は22℃、気相部酸素濃度は2.0vol%以下であった。昇温を開始し、30℃から重合温度の85℃まで120分で昇温した。昇温後、4時間重合を行い、アクリルプレポリマーP−5を塊状ラジカル重合で製造した。   The flask was charged with 1000 g of dicyclopentenyloxyethyl methacrylate, 95.0 g of α-methylstyrene dimer, and 10.0 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile). At this time, the liquid temperature of the acrylic monomer mixture was 22 ° C., and the oxygen concentration in the gas phase was 2.0 vol% or less. The temperature increase was started and the temperature was increased from 30 ° C. to the polymerization temperature of 85 ° C. in 120 minutes. After raising the temperature, polymerization was carried out for 4 hours, and acrylic prepolymer P-5 was produced by bulk radical polymerization.

アクリルプレポリマーP−5製造中は、急激な発熱、粘度上昇は見られず、安全に製造できた。アクリルプレポリマーP−5製造中、重合率の上昇とともに数平均分子量の低下が起こった。アクリルプレポリマーP−5はリビングラジカル重合性を示さなかった。   During the production of the acrylic prepolymer P-5, no sudden heat generation or viscosity increase was observed, and the production was safe. During the production of acrylic prepolymer P-5, the number average molecular weight decreased as the polymerization rate increased. The acrylic prepolymer P-5 did not show living radical polymerization.

アクリルプレポリマーP−5は、重合率98.8%、数平均分子量8300、重量平均分子量18500、分子量分布2.23であった。   The acrylic prepolymer P-5 had a polymerization rate of 98.8%, a number average molecular weight of 8300, a weight average molecular weight of 18500, and a molecular weight distribution of 2.23.

重合処方の詳細、アクリルプレポリマーP−5の特性値等を表2に示した。なお、表中、(1)はアクリル単量体、(2)はRAFT剤であるα−メチルスチレンダイマー、(3)は重合開始剤、(4)はアクリルプレポリマーの重合条件、(5)はアクリルプレポリマーの特性値を示した。アクリルエマルジョンAE−21の組成、製造方法、特性値を表6に示した。   Table 2 shows the details of the polymerization formulation and the characteristic values of the acrylic prepolymer P-5. In the table, (1) is an acrylic monomer, (2) is an α-methylstyrene dimer that is a RAFT agent, (3) is a polymerization initiator, (4) is a polymerization condition of the acrylic prepolymer, (5) Indicates the characteristic value of acrylic prepolymer. Table 6 shows the composition, production method, and characteristic values of the acrylic emulsion AE-21.

攪拌機、窒素ガス吹き込み口、還流冷却器、温度センサーを備えた1L四つ口フラスコに窒素ガスの吹き込みを行い、フラスコ内を窒素ガス置換した。この後、アクリルエマルジョンAE−21製造中は窒素ガスの吹き込みを継続した。   Nitrogen gas was blown into a 1 L four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas blowing port, a reflux condenser, and a temperature sensor, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen gas. Thereafter, blowing of nitrogen gas was continued during the production of acrylic emulsion AE-21.

フラスコに、窒素ガスのバブリングを行いあらかじめ脱酸素した表5の(3)イオン交換水(初期仕込み)118.5gを仕込み、昇温を開始した。60℃で表5の(5)重合開始剤2,2−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]1.0gを添加し、60分間60℃で攪拌を行い、重合開始剤をイオン交換水に溶解した。昇温を開始し、63℃に昇温した。   Nitrogen gas was bubbled into the flask and 118.5 g of (3) ion-exchanged water (initial charge) in Table 5 that had been deoxygenated in advance was charged, and the temperature was raised. At 60 ° C., 1.0 g of (5) polymerization initiator 2,2-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] in Table 5 was added, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 60 minutes. Was dissolved in ion-exchanged water. The temperature increase was started and the temperature was increased to 63 ° C.

表6の(1)アクリルプレポリマーP−525g、(2)アクリル単量体混合物(ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート65g、イソボルニルメタクリレート5g、メタクリル酸5g)75g、(3)イオン交換水(乳化用)45.1g、(4)「アデカリアソーブSR−1025」(旭電化工業製の分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤)21.1gの混合物を乳化機を使用し、5000回転で10分間乳化し、プレエマルジョンを製造した。   (1) Acrylic prepolymer P-525 g in Table 6, (2) Acrylic monomer mixture (dicyclopentenyloxyethyl methacrylate 65 g, isobornyl methacrylate 5 g, methacrylic acid 5 g) 75 g, (3) ion-exchanged water (emulsified) 45.1g, (4) "Adeka Resorb SR-1025" (an anionic reactive emulsifier having an allyl group in the molecule manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) 21.1g of a mixture was used at 5000 revolutions using an emulsifier. Emulsification for 10 minutes produced a pre-emulsion.

プレエマルジョンの30重量%をフラスコに添加し、75℃に昇温した。75℃で60分間乳化重合を行った後、プレエマルジョンの残量70重量%を2時間でフラスコ内にフィードした。フィード終了後、さらに60分間乳化重合を行い、40℃以下に冷却し、(3)イオン交換水(希釈用)114.3gを添加してアクリルエマルジョンAE−21を製造した。   30% by weight of the pre-emulsion was added to the flask and heated to 75 ° C. After emulsion polymerization at 75 ° C. for 60 minutes, the remaining amount of 70% by weight of the pre-emulsion was fed into the flask in 2 hours. After completion of the feed, emulsion polymerization was further carried out for 60 minutes, the mixture was cooled to 40 ° C. or lower, and (3) 114.3 g of ion exchange water (for dilution) was added to produce an acrylic emulsion AE-21.

アクリルエマルジョンAE−21は、加熱残分は23.4%、pH/25℃は4.6、粒子径は580nmであった。アクリルエマルジョンAE−21は粒子径が異常に大きく、アクリルエマルジョンの安定も不良であった。また、耐溶剤性が実用に供するには劣っていた。   The acrylic emulsion AE-21 had a heating residue of 23.4%, a pH / 25 ° C. of 4.6, and a particle size of 580 nm. Acrylic emulsion AE-21 had an abnormally large particle size and poor acrylic emulsion stability. Moreover, the solvent resistance was inferior for practical use.

表6中、(1)はアクリルプレポリマー、(2)はアクリル単量体、(3)はイオン交換水、(4)アデカリアソーブSR−1025は分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤である「アデカリアソーブSR−1025」(旭電化工業製)、(5)は分子中にイミダゾリン結合を有する水溶性有機アゾ系重合開始剤(2,2−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン])、(6)はアクリルエマルジョンの特性値、(7)はポリプロピレンに対する付着性、耐溶剤性、および、アクリルエマルジョンの安定性を示した。   In Table 6, (1) is an acrylic prepolymer, (2) is an acrylic monomer, (3) is ion-exchanged water, and (4) Adecare Sorb SR-1025 is an anionic reactive emulsifier having an allyl group in the molecule. “Adekariasorb SR-1025” (manufactured by Asahi Denka Kogyo), (5) is a water-soluble organic azo polymerization initiator having an imidazoline bond in the molecule (2,2-azobis [2- (2-imidazoline-2- Yl) propane]), (6) shows the characteristic values of the acrylic emulsion, and (7) shows adhesion to polypropylene, solvent resistance, and stability of the acrylic emulsion.

比較例2〜4
アクリルプレポリマーの組成、製造条件を表2(アクリルプレポリマーP−5〜P−8)の通り変える以外は比較例1と同様にしてアクリルプレポリマーP−5〜P−8を製造した。アクリルエマルジョンの組成、製造方法を表6(アクリルエマルジョンAE−21〜AE−24)の通り変える以外は比較例1と同様にしてアクリルエマルジョンAE−21〜AE−24を製造した。
Comparative Examples 2-4
Acrylic prepolymers P-5 to P-8 were produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the composition and production conditions of the acrylic prepolymer were changed as shown in Table 2 (acrylic prepolymers P-5 to P-8). Acrylic emulsions AE-21 to AE-24 were produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the composition and production method of the acrylic emulsion were changed as shown in Table 6 (acrylic emulsions AE-21 to AE-24).

表2中、(1)はアクリル単量体、(2)RAFT剤であるα−メチルスチレンダイマー、(3)は重合開始剤、(4)はアクリルプレポリマーの重合条件、(5)はアクリルプレポリマーの特性値を示した。   In Table 2, (1) is an acrylic monomer, (2) α-methylstyrene dimer which is a RAFT agent, (3) is a polymerization initiator, (4) is a polymerization condition of an acrylic prepolymer, and (5) is an acrylic. The characteristic values of the prepolymer are shown.

表6中、(1)はアクリルプレポリマー、(2)はアクリル単量体、(3)はイオン交換水、(4)アデカリアソーブSR−1025は分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤である「アデカリアソーブSR−1025」(旭電化工業製)、(5)は分子中にイミダゾリン結合を有する水溶性有機アゾ系重合開始剤(2,2−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン])、(6)はアクリルエマルジョンの特性値、(7)はポリプロピレンに対する付着性、耐溶剤性、および、アクリルエマルジョンの安定性を示した。   In Table 6, (1) is an acrylic prepolymer, (2) is an acrylic monomer, (3) is ion-exchanged water, and (4) Adecare Sorb SR-1025 is an anionic reactive emulsifier having an allyl group in the molecule. “Adekariasorb SR-1025” (manufactured by Asahi Denka Kogyo), (5) is a water-soluble organic azo polymerization initiator having an imidazoline bond in the molecule (2,2-azobis [2- (2-imidazoline-2- Yl) propane]), (6) shows the characteristic values of the acrylic emulsion, and (7) shows adhesion to polypropylene, solvent resistance, and stability of the acrylic emulsion.

表2のアクリルプレポリマーP−8の製造に見られるとおり、RAFT剤であるα−メチルスチレンダイマーと重合開始剤の使用量比が適切でない場合、急激で大きい重合熱のためアクリルプレポリマーの塊状重合は実施できなかった。   As can be seen in the production of acrylic prepolymer P-8 in Table 2, when the amount ratio of α-methylstyrene dimer, which is the RAFT agent, and the polymerization initiator is not appropriate, the bulk of the acrylic prepolymer due to the rapid and large heat of polymerization. Polymerization could not be performed.

アクリルエマルジョンAE−21〜AE−24は、使用されるアクリルプレポリマーP−5、P−6、P−7にアクリル酸アルキルエステル単量体が使用されていないため、アクリルエマルジョンの粒子内ポリマーのマクロ相分離を原因とすると思われるが、粒子径が異常に肥大化し、分離、沈殿傾向が起こった。アクリルエマルジョンAE−21〜AE−24は1週間以内で、エマルジョンのクリア層分離が起こった。   Acrylic emulsions AE-21 to AE-24 have no acrylic acid alkyl ester monomer in the acrylic prepolymers P-5, P-6, and P-7 used. Although it seems to be caused by macrophase separation, the particle size was enlarged abnormally, and separation and precipitation tendency occurred. In acrylic emulsions AE-21 to AE-24, clear layer separation of the emulsion occurred within one week.

表6に示したとおり、アクリルエマルジョンAE−21〜AE−24はアクリルプレポリマー、エマルジョンともにジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートが使用されているため、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートの分子構造に起因してポリプロピレンへの相溶性、ヌレ性、付着性が良好であった。一方、アクリルプレポリマーにアクリル酸アルキルエステル単量体が使用されていないため、アクリルプレポリマーの製造がリビングラジカル重合で進行せず、したがって、アクリルエマルジョンAE−21〜AE−24はアクリルプレポリマーと乳化重合したアクリル単量体との混合物となっており、このためアクリルエマルジョン粒子が肥大化し安定性が悪化した。また、耐溶剤性も実用レベルに遠くおよばないものとなった。   As shown in Table 6, since acrylic emulsions AE-21 to AE-24 use dicyclopentenyloxyethyl methacrylate for both the acrylic prepolymer and the emulsion, polypropylene is derived from the molecular structure of dicyclopentenyloxyethyl methacrylate. The compatibility with, the wettability and the adhesion were good. On the other hand, since an acrylic acid alkyl ester monomer is not used in the acrylic prepolymer, the production of the acrylic prepolymer does not proceed by living radical polymerization. Therefore, the acrylic emulsions AE-21 to AE-24 are the same as the acrylic prepolymer. It became a mixture with the acrylic monomer which carried out emulsion polymerization, and, for this reason, the acrylic emulsion particle enlarged and the stability deteriorated. Also, the solvent resistance is not far from the practical level.

Figure 2010084106
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Claims (3)

α−メチルスチレンダイマー1.0モルに対し0.020〜0.400モルの重合開始剤を使用して、下記構造式で示される
Figure 2010084106
(ここで、R1は炭素原子数4〜12個のアルキル基を表す。)
アクリル酸アルキルエステルを含むアクリル単量体が塊状重合したアクリルプレポリマーの存在下で、下記構造式で示される
Figure 2010084106
(ここで、Xは水素原子またはメチル基を表し、Yは下記の化学構造
Figure 2010084106
または、下記の化学構造
Figure 2010084106
(ここで、R2は水素原子(H)、または、下記の化学構造
Figure 2010084106
Figure 2010084106
Figure 2010084106
を表す。)を表す。)
1種以上のビニル単量体を含むアクリル単量体を乳化重合するアクリルエマルジョンの製造方法。
It is represented by the following structural formula using 0.020 to 0.400 mol of a polymerization initiator with respect to 1.0 mol of α-methylstyrene dimer.
Figure 2010084106
(Here, R1 represents an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms.)
It is represented by the following structural formula in the presence of an acrylic prepolymer obtained by bulk polymerization of an acrylic monomer containing an alkyl acrylate ester.
Figure 2010084106
(Where X represents a hydrogen atom or a methyl group, Y represents the following chemical structure
Figure 2010084106
Or the following chemical structure
Figure 2010084106
(Where R2 is a hydrogen atom (H) or the following chemical structure
Figure 2010084106
Figure 2010084106
Figure 2010084106
Represents. ). )
A method for producing an acrylic emulsion comprising emulsion polymerization of an acrylic monomer containing one or more vinyl monomers.
重合開始剤として水溶性有機アゾ系重合開始剤を使用し、乳化剤として分子中にアリル基を有する陰イオン性反応性乳化剤を使用する請求項1に記載のアクリルエマルジョンの製造方法。 The method for producing an acrylic emulsion according to claim 1, wherein a water-soluble organic azo polymerization initiator is used as the polymerization initiator, and an anionic reactive emulsifier having an allyl group in the molecule is used as the emulsifier. 乳化重合するアクリル単量体が、下記構造式の
Figure 2010084106
ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートを含む請求項1または2のいずれかに記載のアクリルエマルジョン。
The acrylic monomer to be emulsion polymerized has the following structural formula
Figure 2010084106
The acrylic emulsion according to claim 1 or 2, comprising dicyclopentenyloxyethyl methacrylate.
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