JP2013155287A - Method for producing aqueous copolymer emulsion - Google Patents

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修平 山口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an emulsion excellent in stability, inhibiting generation of aggregates even by easy-to-use reaction apparatus without using a special agitation device or the like, when producing an aqueous copolymer emulsion by emulsion polymerization.SOLUTION: A method for producing an aqueous copolymer emulsion is characterized by performing polymerization while extracting a reflux return liquid, condensed in a condenser during polymerization, out of the reaction vessel. As a method for extracting the condensed liquid out of the reaction vessel, the condensed liquid can be discharged out of the reaction vessel by trapping the condensed liquid once if a condenser attached with a Dean-Stark trap is used, for example. The condensed liquid may be returned once into a pre-emulsion and added to the reaction vessel after re-emulsified.

Description

本発明は、水性共重合体エマルションの製造方法に関する。さらに詳しくは、揮発性の高い原料単量体を含む乳化重合において、凝集物の発生が少なく、ろ過性の良好な水性共重合体エマルションの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an aqueous copolymer emulsion. More specifically, the present invention relates to a method for producing an aqueous copolymer emulsion that is less flocculated and has good filterability in emulsion polymerization containing a highly volatile raw material monomer.

(メタ)アクリル酸エステル類をはじめとする単量体を乳化重合法により共重合して得られる水性共重合体エマルション(以下、単にエマルションということがある)は、塗料、バインダーおよび(感圧)接着剤等として、工業的に広く使用されている。しかしながら、当該乳化重合では30nm〜2μm程度の平均粒子径を有するエマルションが得られるが、重合条件等によっては重合反応中にエマルション粒子の凝集物が発生するために、品質上及び製造上の問題となる場合がある。この凝集物の量が多い場合には、コーティング剤としての光沢の低下、塗工面へのストリークの発生、スプレーノズルの目詰まり等、種々の製品不良の原因となる。また、発生した凝集物をろ別するためのろ過工程においても、目詰まり等が起こることにより生産性の低下を招く。このため、乳化重合により得られるエマルション中の凝集物発生を抑制することを目的として、単量体の添加時期、添加方法などの重合条件の選定、界面活性剤の選択等の様々な方法が提案されている。   An aqueous copolymer emulsion (hereinafter sometimes simply referred to as an emulsion) obtained by copolymerizing monomers such as (meth) acrylic acid esters by an emulsion polymerization method is a paint, a binder, and (pressure sensitive) It is widely used industrially as an adhesive. However, in the emulsion polymerization, an emulsion having an average particle diameter of about 30 nm to 2 μm can be obtained. However, depending on the polymerization conditions and the like, aggregates of emulsion particles are generated during the polymerization reaction. There is a case. When the amount of the agglomerates is large, various product defects such as a decrease in gloss as a coating agent, occurrence of streaks on the coated surface, and clogging of the spray nozzles may be caused. Moreover, also in the filtration process for filtering out the generated aggregate, clogging or the like occurs, resulting in a decrease in productivity. For this reason, various methods such as the selection of polymerization conditions such as the timing of addition of monomers, the addition method, and the selection of surfactants have been proposed for the purpose of suppressing the generation of aggregates in emulsions obtained by emulsion polymerization. Has been.

特許文献1では、攪拌翼の回転方向を正回転と逆回転を繰り返しつつ乳化重合を行う重合体ラテックスの製造方法が提案されている。また、特許文献2では、特定の攪拌翼を装着してなる重合槽を用いることにより、微細凝集物の発生が少ない、重合安定性に優れた重合体エマルションの製造方法が示されている。さらに、特許文献3では、特定量のナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物またはその塩、およびアニオン性界面活性剤の存在下で重合を行うことにより微細凝集物が抑制される旨が開示されている。   Patent Document 1 proposes a method for producing a polymer latex in which emulsion polymerization is performed while repeating the forward and reverse rotations of the stirring blade. Further, Patent Document 2 discloses a method for producing a polymer emulsion excellent in polymerization stability with little generation of fine aggregates by using a polymerization tank equipped with a specific stirring blade. Furthermore, Patent Document 3 discloses that polymerization is carried out in the presence of a specific amount of a naphthalenesulfonic acid formaldehyde condensate or a salt thereof and an anionic surfactant to suppress fine aggregates.

特開2006−274180号公報JP 2006-274180 A 特開平8−165304号公報JP-A-8-165304 特開2004−352895号公報JP 2004-352895 A

しかしながら、特許文献1及び2に記載された方法は、特別な攪拌装置及び攪拌翼の導入が必要であり汎用性に欠けるものであった。さらに、特許文献1に記載の方法は撹拌機への負荷も大きいという問題をも含むものであった。また、特許文献3ではナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物またはその塩を使用するため、これに由来するホルムアルデヒドが製品エマルション中に含まれるという問題を有していた。   However, the methods described in Patent Documents 1 and 2 are not versatile because they require the introduction of a special stirring device and stirring blade. Furthermore, the method described in Patent Document 1 includes a problem that the load on the stirrer is large. Moreover, in patent document 3, since the naphthalenesulfonic acid formaldehyde condensate or its salt was used, there existed a problem that formaldehyde derived from this was contained in a product emulsion.

一方、重合反応中には反応系に存在する未反応単量体の一部が揮発し、その後コンデンサーで凝縮されることにより還流液として反応器へ戻る。通常の乳化重合においては、原料単量体は水及び乳化剤等と混合攪拌して得られるプレエマルションと呼ばれる単量体の水分散液の形態で重合反応に供され、これによって重合の安定化が図られる。しかしながら、上記のようにして反応器に戻る凝縮還流液は単量体そのものであり、このような場合には系中で凝集物を発生し易い。また、凝縮した還流液には重合禁止剤が含まれていないためコンデンサー内や還流戻り配管中で重合物が発生することもあり、これが凝集物発生の原因となる場合もある。
ここで、アクリル酸メチルやアクリル酸エチルのような比較的沸点の低い単量体は重合中に揮発し易いため、凝縮還流液として反応器へ戻る量が多くなる。このため、これらの単量体を原料単量体に含む場合には、当該凝縮還流液に起因する凝集物発生の問題が生じやすい。
しかしながら、従来技術では、上記凝縮還流液に由来する凝集物に着目し、その抑制策について示したものは見当たらない。
On the other hand, during the polymerization reaction, a part of the unreacted monomer present in the reaction system is volatilized and then condensed in the condenser to return to the reactor as a reflux liquid. In ordinary emulsion polymerization, the raw material monomer is subjected to a polymerization reaction in the form of an aqueous dispersion of a monomer called a pre-emulsion obtained by mixing and stirring with water, an emulsifier and the like, thereby stabilizing the polymerization. Figured. However, the condensed reflux liquid returning to the reactor as described above is a monomer itself, and in such a case, aggregates are easily generated in the system. Further, since the condensed reflux liquid does not contain a polymerization inhibitor, a polymer may be generated in the condenser or in the reflux return pipe, which may cause agglomerates.
Here, monomers having a relatively low boiling point such as methyl acrylate and ethyl acrylate are likely to volatilize during the polymerization, so that the amount returned to the reactor as a condensed reflux liquid increases. For this reason, when these monomers are contained in the raw material monomer, the problem of the generation of aggregates due to the condensed reflux liquid tends to occur.
However, in the prior art, no attention has been paid to the aggregate derived from the condensed reflux liquid, and no suppression measures are found.

上記の通り、乳化重合において凝縮還流液に由来する凝集物の発生を抑制し、エマルションを安定的に製造する方法については未だ十分に満足できるものではなく、改善が望まれている。
本発明の課題は、乳化重合の際に特別な攪拌装置等を用いることなく、簡便な反応装置によっても凝集物の発生が抑制された、安定性に優れたエマルションの製造方法を提供することである。
As described above, the method for suppressing the generation of aggregates derived from the condensed reflux liquid in emulsion polymerization and stably producing an emulsion is not yet satisfactory, and improvement is desired.
An object of the present invention is to provide a method for producing an emulsion having excellent stability in which generation of aggregates is suppressed even with a simple reaction apparatus without using a special stirring apparatus or the like during emulsion polymerization. is there.

本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討した結果、重合中にコンデンサーで凝縮された還流液を反応器外へ抜出すことにより凝集物の発生が劇的に抑制されることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have found that the generation of aggregates is dramatically suppressed by extracting the reflux liquid condensed in the condenser during the polymerization to the outside of the reactor. Was completed.

本発明は以下の通りである。
〔1〕乳化重合法により得られる水性共重合体エマルションの製造方法において、重合中にコンデンサーで凝縮された還流液を反応容器外へ抜き出しながら重合を行うことを特徴とする水性共重合体エマルションの製造方法。
〔2〕前記乳化重合が、炭素数1または2のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルを5〜100質量%含む単量体混合物を乳化重合するものであることを特徴とする上記〔1〕に記載の水性共重合体エマルションの製造方法。
〔3〕前記還流液をプレエマルションへ戻し、再度乳化した後に反応器へ添加することを特徴とする上記〔1〕または〔2〕に記載の水性共重合体エマルションの製造方法。
〔4〕前記乳化重合における重合温度が、60〜100℃であることを特徴とする上記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の水性共重合体エマルションの製造方法。
The present invention is as follows.
[1] A method for producing an aqueous copolymer emulsion obtained by an emulsion polymerization method, wherein the polymerization is carried out while withdrawing the reflux liquid condensed by a condenser during the polymerization out of the reaction vessel. Production method.
[2] The above emulsion polymerization, wherein the emulsion polymerization is an emulsion polymerization of a monomer mixture containing 5 to 100% by mass of an alkyl (meth) acrylate having an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms [ [1] A process for producing an aqueous copolymer emulsion as described in [1].
[3] The method for producing an aqueous copolymer emulsion as described in [1] or [2] above, wherein the reflux liquid is returned to the pre-emulsion, emulsified again, and then added to the reactor.
[4] The method for producing an aqueous copolymer emulsion according to any one of the above [1] to [3], wherein the polymerization temperature in the emulsion polymerization is 60 to 100 ° C.

本発明の水性共重合体エマルションの製造方法によれば、当該エマルションの製造時に多量の凝集物が発生するといった問題を生じることなく、例えばアクリル酸メチルやアクリル酸エチルのように沸点の低い単量体を原料単量体に含む乳化重合においても安定的に製造することができる。   According to the method for producing an aqueous copolymer emulsion of the present invention, a single amount having a low boiling point such as methyl acrylate or ethyl acrylate is produced without causing a problem that a large amount of aggregates are generated during the production of the emulsion. It can also be stably produced in emulsion polymerization in which the body is contained as a raw material monomer.

本発明は、乳化重合により水性共重合体エマルションを得る際に原料単量体の凝縮還流液に由来する凝集物の発生を抑制し、エマルションを安定的に製造する方法に関する。
以下、本発明について詳しく説明する。尚、本願明細書においては、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を、(メタ)アクリル酸と表す。
The present invention relates to a method for stably producing an emulsion by suppressing the generation of aggregates derived from a condensed reflux liquid of raw material monomers when an aqueous copolymer emulsion is obtained by emulsion polymerization.
The present invention will be described in detail below. In the present specification, acrylic acid and / or methacrylic acid is represented as (meth) acrylic acid.

本発明では、アクリル系、酢ビ系及びスチレン系等の各種エチレン性不飽和を含む単量体混合物の乳化重合により水性共重合体エマルションが得られる。
当該エチレン性不飽和単量体としては、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、不飽和カルボン酸、不飽和酸無水物、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル、芳香族ビニル化合物、含窒素不飽和化合物、不飽和スルホン酸、不飽和アミド、ポリアルキレンオキシド骨格を含む(メタ)アクリル酸のエステル等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いることができる。
In the present invention, an aqueous copolymer emulsion is obtained by emulsion polymerization of a monomer mixture containing various ethylenic unsaturations such as acrylic, vinyl acetate and styrene.
As the ethylenically unsaturated monomer, (meth) acrylic acid alkyl ester, unsaturated carboxylic acid, unsaturated acid anhydride, (meth) acrylic acid hydroxyalkyl ester, aromatic vinyl compound, nitrogen-containing unsaturated compound, Examples thereof include unsaturated sulfonic acids, unsaturated amides, and esters of (meth) acrylic acid containing a polyalkylene oxide skeleton. These may be used alone or in combination of two or more.

上記の各単量体は揮発性を有するため、重合時に反応液が加熱されることにより原料単量体の一部が揮発する場合がある。通常、重合中に揮発した単量体成分は、コンデンサー等の凝縮器により凝縮され、還流液として反応液に戻される。一般的に乳化重合においては、乳化剤等により原料単量体及び生成した重合体が分散安定化された状態で重合が行われる。しかしながら、凝縮還流液として反応器へ戻った単量体は、乳化剤等により乳化された状態ではなく、単量体そのものとして反応液中に投入されるため、当該単量体の還流液量が多い場合には重合安定性が不十分であることにより多量の凝集物等が発生し易い。本発明の製造方法によれば、このような凝集物の発生を効果的に抑制することができる。   Since each said monomer has volatility, when a reaction liquid is heated at the time of superposition | polymerization, a part of raw material monomer may volatilize. Usually, the monomer component volatilized during the polymerization is condensed by a condenser such as a condenser and returned to the reaction liquid as a reflux liquid. In general, in emulsion polymerization, polymerization is performed in a state where the raw material monomer and the produced polymer are dispersed and stabilized by an emulsifier or the like. However, the monomer returned to the reactor as the condensed reflux liquid is not emulsified with an emulsifier or the like, but is charged into the reaction liquid as the monomer itself, so the amount of the monomer reflux liquid is large. In some cases, a large amount of aggregates and the like are likely to be generated due to insufficient polymerization stability. According to the production method of the present invention, the generation of such aggregates can be effectively suppressed.

上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、アルキル基が、炭素数1〜18の炭化水素基であるものが好ましく、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸sec−ブチル、(メタ)アクリル酸tert−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、重合性や入手容易性等の観点から、アルキル基の炭素数が1〜12であるものがより好ましい。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルの含有割合は適用される用途によって適宜調整されるが、エチレン性不飽和単量体混合物の合計を100質量%とした場合、5〜100質量%が好ましい。
As said (meth) acrylic-acid alkylester, what an alkyl group is a C1-C18 hydrocarbon group is preferable, for example, (meth) acrylic acid methyl, (meth) acrylic acid ethyl, (meth) acrylic N-propyl acid, isopropyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, sec-butyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, (meth) acrylic N-hexyl acid, n-octyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-nonyl (meth) acrylate, isononyl (meth) acrylate, (meth) acrylic Decyl acid, dodecyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, octa (meth) acrylate Sil, (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, phenyl include benzyl (meth) acrylate and the like. These can be used alone or in combination of two or more. As said (meth) acrylic-acid alkylester, that whose carbon number of an alkyl group is 1-12 is more preferable from viewpoints, such as polymerizability and availability.
The content ratio of the (meth) acrylic acid alkyl ester is appropriately adjusted depending on the application to which it is applied, and is preferably 5 to 100% by mass when the total of the ethylenically unsaturated monomer mixture is 100% by mass.

上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルの中でも、炭素数1または2のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルを単量体成分として含む場合は、本願発明による効果がより顕著に表れる。
当該炭素数1または2のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、沸点が比較的低い化合物であるため、上述した重合時の単量体の揮発が起こりやすいという特徴を有する。本発明は、このような場合においてより効果を示すものである。
Among the above (meth) acrylic acid alkyl esters, when the (meth) acrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms is included as a monomer component, the effect of the present invention is more remarkably exhibited.
Since the (meth) acrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms is a compound having a relatively low boiling point, it has a characteristic that the monomer is easily volatilized during the above-described polymerization. The present invention is more effective in such a case.

炭素数1または2のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルの使用量は全単量体に対して好ましくは5〜100質量%の範囲であり、さらに好ましくは8〜100質量%の範囲であり、最も好ましくは10〜100質量%の範囲である。5質量%未満の場合は還流液に起因する凝集物発生の影響が少ないため、本願発明の効果が十分示されない場合がある。   The amount of the (meth) acrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms is preferably in the range of 5 to 100% by mass, more preferably in the range of 8 to 100% by mass with respect to the total monomers. And most preferably in the range of 10 to 100% by mass. When the amount is less than 5% by mass, the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited because the influence of the generation of aggregates due to the reflux liquid is small.

不飽和カルボン酸(カルボキシル基含有単量体)としては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができるが、重合性および取扱いの容易さから、(メタ)アクリル酸の使用が好ましい。   Examples of the unsaturated carboxylic acid (carboxyl group-containing monomer) include (meth) acrylic acid, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid and the like. These can be used singly or in combination of two or more, but (meth) acrylic acid is preferred in view of polymerizability and ease of handling.

不飽和カルボン酸の含有割合は、多すぎると水系媒体の重合においては重合中にゲル化の危険性があること、また、少なすぎるとエマルションの安定性が十分確保されない場合があることから、前記エチレン性不飽和単量体混合物の合計を100質量%とした場合、0.2〜20質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましく、1.0〜5質量%が更に好ましい。   When the content of the unsaturated carboxylic acid is too large, there is a risk of gelation during polymerization in the polymerization of the aqueous medium, and when it is too small, the stability of the emulsion may not be sufficiently ensured. When the total of the ethylenically unsaturated monomer mixture is 100% by mass, 0.2 to 20% by mass is preferable, 0.5 to 10% by mass is more preferable, and 1.0 to 5% by mass is still more preferable.

(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of the (meth) acrylic acid hydroxyalkyl ester include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, and 2-hydroxybutyl (meth) acrylate. , (Meth) acrylic acid 3-hydroxybutyl, (meth) acrylic acid 4-hydroxybutyl and the like. These can be used alone or in combination of two or more.

芳香族ビニル化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、β−メチルスチレン、エチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、ビニルキシレン、ビニルナフタレン等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of the aromatic vinyl compound include styrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, p-methylstyrene, vinyltoluene, β-methylstyrene, ethylstyrene, p-tert-butylstyrene, vinylxylene, vinylnaphthalene and the like. It is done. These can be used alone or in combination of two or more.

含窒素不飽和化合物としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of the nitrogen-containing unsaturated compound include acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl pyridine, and N-vinyl pyrrolidone. These can be used alone or in combination of two or more.

不飽和アミドとしては、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−アルコキシメチル(メタ)アクリルアミド(N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロポキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−イソブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等)が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Unsaturated amides include (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, N-alkoxymethyl (meth) acrylamide (N-methoxymethyl (meth) acrylamide, N-ethoxymethyl (meth) acrylamide, N-isopropoxy Methyl (meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylamide, N-isobutoxymethyl (meth) acrylamide and the like. These can be used alone or in combination of two or more.

不飽和酸無水物としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of the unsaturated acid anhydride include maleic anhydride and itaconic anhydride. These can be used alone or in combination of two or more.

不飽和スルホン酸としては、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、ビニルスルホン酸、p−スチレンスルホン酸、アクリロキシベンゼンスルホン酸、メタクリロキシベンゼンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、スルホエチルアクリレート等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of unsaturated sulfonic acids include allyl sulfonic acid, methallyl sulfonic acid, vinyl sulfonic acid, p-styrene sulfonic acid, acryloxybenzene sulfonic acid, methacryloxybenzene sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, sulfone. Examples include ethyl acrylate. These can be used alone or in combination of two or more.

ポリアルキレンオキシド骨格を含む(メタ)アクリル酸のエステルとしては、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリブチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールポリブチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールポリブチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールポリブチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の、ポリアルキレングリコール(アルキレングリコール単位数は、2以上。)のモノ(メタ)アクリル酸エステル;メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリブチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、エトキシポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、エトキシポリブチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の、アルコキシポリアルキレングリコールのモノ(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of esters of (meth) acrylic acid containing a polyalkylene oxide skeleton include polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, polybutylene glycol mono (meth) acrylate, and polyethylene glycol polypropylene glycol mono (meth) acrylate. , Polyethylene glycol polybutylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol polybutylene glycol mono (meth) acrylate, polyethylene glycol polypropylene glycol polybutylene glycol mono (meth) acrylate, etc., polyalkylene glycol (the number of alkylene glycol units is 2 or more ) Mono (meth) acrylic acid ester; methoxypolyethylene glycol mono (me ) Acrylate, methoxypolypropylene glycol mono (meth) acrylate, methoxypolybutylene glycol mono (meth) acrylate, ethoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, ethoxypolypropylene glycol mono (meth) acrylate, ethoxypolybutylene glycol mono (meth) acrylate, etc. And mono (meth) acrylic acid ester of alkoxy polyalkylene glycol. These can be used alone or in combination of two or more.

その他にも、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル系単量体、並びにビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル及びビニルフェニルエーテル等のビニルエーテル系単量体等を使用することができる。   In addition, vinyl ester monomers such as vinyl acetate and vinyl propionate, and vinyl ether monomers such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl isobutyl ether, and vinyl phenyl ether can be used.

本発明の水性共重合体エマルションは必要により架橋されていても良い。
架橋はカルボキシル基、スルホン酸基、水酸基、アミノ基及びカルボニル基等の反応性官能基が導入された重合体と架橋性官能基を有する架橋剤との間の架橋反応により行われる。この他にも1分子中に2個以上のビニル基を有する、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、エチレンビス(メタ)アクリルアミド、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン等の架橋性単量体の共重合、又はメチロール基含有単量体及び加水分解性シリル基含有単量体等の自己架橋可能な官能基を有する単量体を導入することによっても架橋は可能である。
The aqueous copolymer emulsion of the present invention may be cross-linked as necessary.
Crosslinking is performed by a crosslinking reaction between a polymer into which a reactive functional group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, an amino group, and a carbonyl group is introduced and a crosslinking agent having a crosslinkable functional group. In addition, methylene bis (meth) acrylamide, ethylene bis (meth) acrylamide, ethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, divinylbenzene, etc. having two or more vinyl groups in one molecule Crosslinking is also possible by copolymerization of crosslinkable monomers, or by introducing monomers having self-crosslinkable functional groups such as methylol group-containing monomers and hydrolyzable silyl group-containing monomers. .

上記架橋剤としては上記反応性官能基と架橋反応し得るものであれば特に限定はされないが、例えばエポキシ系、イソシアネート系、ヒドラジド系、カルボジイミド系、オキサゾリン系及び金属架橋系等の架橋剤から選ばれる1種又は2種以上を用いることができる。
架橋剤の添加量は目的とする用途及び性能により適宜調整されるものであるが、重合体100質量部当たり0.05〜10質量部が好ましく、0.1〜5質量部がさらに好ましい。
The cross-linking agent is not particularly limited as long as it can undergo a cross-linking reaction with the reactive functional group. For example, it is selected from cross-linking agents such as epoxy, isocyanate, hydrazide, carbodiimide, oxazoline, and metal cross-linking agents. 1 type (s) or 2 or more types can be used.
Although the addition amount of a crosslinking agent is suitably adjusted with the intended use and performance, 0.05-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of polymers, and 0.1-5 mass parts is further more preferable.

本発明の乳化重合は、プレエマルション調整工程とこれに引き続き行われる重合工程を含むものである。
プレエマルション調整工程は、重合媒体たる水、並びに乳化剤及び単量体混合物等を攪拌混合することにより単量体混合物の水分散体(プレエマルション)を得る工程である。攪拌混合を行う機器には特段の制限はなく、撹拌機による攪拌、ホモミキサー等の各種ミキサー、コロイドミル、高圧乳化機、及び高圧吐出型乳化機などの各種乳化機を用いることができる。
得られたプレエマルションは、後の重合工程において開始剤等と共に反応器に供給され、重合が行われる。このように、単量体をプレエマルションの形態で反応器に供給することにより、重合安定性が確保される。
The emulsion polymerization of the present invention includes a pre-emulsion adjusting step and a subsequent polymerization step.
The pre-emulsion adjusting step is a step of obtaining an aqueous dispersion (pre-emulsion) of a monomer mixture by stirring and mixing water as a polymerization medium and an emulsifier and a monomer mixture. There are no particular limitations on the equipment for stirring and mixing, and various types of emulsifiers such as stirring by a stirrer, various mixers such as a homomixer, colloid mill, high pressure emulsifier, and high pressure discharge type emulsifier can be used.
The obtained pre-emulsion is supplied to a reactor together with an initiator or the like in a subsequent polymerization step, and polymerization is performed. Thus, the polymerization stability is ensured by supplying the monomer to the reactor in the form of a pre-emulsion.

ここで、重合安定性を判断する指標の一つとして凝集物量が挙げられる。本発明では後述する実施例において示す通り、得られた水性樹脂分散体をポリネット等でろ過することにより該凝集物量が測定される。凝集物量は1000ppm以下であることが望ましく、500ppm以下であることがより好ましい。凝集物量が1000ppmを超えると、製品充填時に該凝集物を濾別するのに手間が掛かる。また、場合によってはエマルション全体が凝集固化してしまう恐れがある。   Here, the amount of agglomerates is mentioned as one of the indexes for judging the polymerization stability. In this invention, as shown in the Example mentioned later, the amount of this aggregate is measured by filtering the obtained aqueous resin dispersion with a polynet etc. As shown in FIG. The aggregate amount is desirably 1000 ppm or less, and more desirably 500 ppm or less. If the amount of aggregate exceeds 1000 ppm, it takes time to filter the aggregate when filling the product. In some cases, the entire emulsion may be agglomerated and solidified.

プレエマルション調整工程における温度は60℃以下とすることが好ましく、50℃以下がより好ましく、40℃以下が更に好ましい。温度が60℃を超える場合、特に低沸点単量体等の揮発する量が増加するために好ましくない。また、制御不能な重合反応が生じる可能性もあるため、安全性の点からも好ましくない。   The temperature in the pre-emulsion adjustment step is preferably 60 ° C. or less, more preferably 50 ° C. or less, and further preferably 40 ° C. or less. When the temperature exceeds 60 ° C., the amount of volatilization of the low-boiling monomer and the like increases, which is not preferable. In addition, an uncontrollable polymerization reaction may occur, which is not preferable from the viewpoint of safety.

本発明で使用する乳化剤としては、通常の乳化重合の際に用いられる公知の乳化剤を使用することができる。例えば、アニオン性乳化剤、ノニオン性乳化剤、カチオン性乳化剤、両性イオン性乳化剤等の各種の乳化剤を用いることができる。アニオン性乳化剤としては、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルジフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、高分子乳化剤等が挙げられる。更に、ノニオン性乳化剤としては、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルジフェニルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体、アセチレンジオール系乳化剤、ソルビタン高級脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン高級脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレン高級脂肪酸エステル類、グリセリン高級脂肪酸エステル類、ポリカルボン酸系高分子乳化剤、ポリビニルアルコール等が挙げられる。また、カチオン性乳化剤としては、アルキル(アミド)ベタイン、アルキルジミチルアミンオキシド、特殊乳化剤として、フッ素系乳化剤やシリコーン系乳化剤等が挙げられる。これらの乳化剤は、1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもできる。   As the emulsifier used in the present invention, known emulsifiers used in usual emulsion polymerization can be used. For example, various emulsifiers such as an anionic emulsifier, a nonionic emulsifier, a cationic emulsifier, and a zwitterionic emulsifier can be used. As anionic emulsifiers, dialkyl sulfosuccinate, alkylbenzene sulfonate, alkyl sulfate, polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfate, polyoxyethylene alkyl diphenyl ether sulfate, polyoxyethylene alkyl ether sulfate, alkyl diphenyl ether disulfonate And polymer emulsifiers. Nonionic emulsifiers include polyoxyethylene higher alcohol ethers, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene alkyl diphenyl ethers, polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymers, acetylenic diol emulsifiers, sorbitan higher fatty acid esters. Polyoxyethylene sorbitan higher fatty acid esters, polyoxyethylene higher fatty acid esters, glycerin higher fatty acid esters, polycarboxylic acid-based polymer emulsifier, polyvinyl alcohol and the like. Examples of the cationic emulsifier include alkyl (amido) betaines and alkyldimitylamine oxides, and examples of the special emulsifier include a fluorine-based emulsifier and a silicone-based emulsifier. These emulsifiers may be used alone or in combination of two or more.

乳化剤の使用量は、その種類及び重合条件等により選択されるが、単量体100質量部あたり通常0.01〜20質量部であり、好ましくは0.05〜15質量部、さらに好ましくは0.1〜8質量部である。乳化剤を0.01質量部以上使用することにより、製造時の安定性が確保され凝集物等の発生が低減される傾向がある。一方、乳化剤の使用量を20質量部以下とすることにより、本発明の水性樹脂分散体を含む製品の使用時に乳化剤が吸湿及び吸水することによる耐水性の悪化や塗膜の白濁等の不具合が抑制される傾向にある。   The amount of the emulsifier used is selected depending on the type and polymerization conditions, but is usually 0.01 to 20 parts by weight, preferably 0.05 to 15 parts by weight, more preferably 0, per 100 parts by weight of the monomer. .1 to 8 parts by mass. By using 0.01 mass part or more of an emulsifier, there exists a tendency for stability at the time of manufacture to be ensured and generation | occurrence | production of an aggregate etc. to be reduced. On the other hand, when the amount of the emulsifier used is 20 parts by mass or less, there are problems such as deterioration of water resistance and cloudiness of the coating film due to moisture absorption and water absorption of the emulsifier when the product containing the aqueous resin dispersion of the present invention is used. It tends to be suppressed.

また、乳化剤の種類によっては常温で固形状のものや粘度の高いものがあるため、添加時のハンドリングを良くする目的で乳化剤を事前に加温しても良い。特にHLBの高いノニオン系乳化剤は常温で固体状のものが多いため、使用前に加温融解してから用いられる場合が多い。   In addition, depending on the type of emulsifier, there are solid ones at room temperature and high viscosity ones, so that the emulsifier may be heated in advance for the purpose of improving handling during addition. In particular, nonionic emulsifiers with a high HLB are often solid at room temperature, and are often used after being heated and melted before use.

本発明で調整されるプレエマルションの単量体濃度は、50質量%以下であることが好ましい。50質量%を超えると重合安定性が低下し、凝集物が発生する場合がある。   The monomer concentration of the pre-emulsion adjusted in the present invention is preferably 50% by mass or less. If it exceeds 50% by mass, the polymerization stability may be reduced and aggregates may be generated.

重合工程では、前記プレエマルション調整工程において調整されたプレエマルションを用いて、重合開始剤の存在下に公知の乳化重合法に従って重合が行われる。当該工程で用いる反応器は重合反応で一般的に使用されるものを広く採用することが可能であり、槽型、管型及び塔型等の種々の反応器を用いることができるが、反応中に揮発した原料等を凝縮回収するためのコンデンサーを備えている必要がある。また、攪拌機及び/又はミキサー等の撹拌混合装置、並びに重合温度を制御するための加熱及び冷却装置が備えられたものであることが好ましい。   In the polymerization step, polymerization is performed according to a known emulsion polymerization method in the presence of a polymerization initiator using the pre-emulsion adjusted in the pre-emulsion adjustment step. As the reactor used in the process, those generally used in the polymerization reaction can be widely adopted, and various reactors such as a tank type, a tube type and a column type can be used. It is necessary to provide a condenser for condensing and recovering raw materials volatilized. Moreover, it is preferable that a stirring and mixing device such as a stirrer and / or a mixer and a heating and cooling device for controlling the polymerization temperature are provided.

本発明では、コンデンサーにより凝縮された単量体を含む還流液を反応容器外に抜き出しながら重合反応を進行する必要がある。揮発した単量体が凝縮した還流液には乳化剤が含まれていないため、当該還流液が反応液に戻された場合には凝集物が発生し易い。
凝縮された還流液を反応容器外へ抜出す方法としては、例えばディーンスタークトラップを取り付けたコンデンサーを用いれば還流液を一度捕捉することにより反応容器外へ排出することができる。
また、実製造設備におけるコンデンサーでは、揮発ガスと還流液は別のラインで分けられることが一般的であるため特別な設備は必要なく、重合中に発生した還流液は戻り配管から反応器外へ排出すれば良い。
なお、還流液は一度プレエマルションに戻し、再度乳化した後に反応器へ添加しても良い。当該操作によって単量体が反応系へ戻された場合には、凝縮されたも単量体は乳化された状態で添加されるため、重合安定性が確保される。
In the present invention, it is necessary to proceed the polymerization reaction while extracting the reflux liquid containing the monomer condensed by the condenser out of the reaction vessel. Since the reflux liquid in which the volatilized monomer is condensed does not contain an emulsifier, when the reflux liquid is returned to the reaction liquid, aggregates are likely to be generated.
As a method for extracting the condensed reflux liquid out of the reaction vessel, for example, if a condenser equipped with a Dean-Stark trap is used, the reflux solution can be once taken out and discharged out of the reaction vessel.
In addition, in a condenser in an actual production facility, the volatile gas and the reflux liquid are generally separated by separate lines, so no special equipment is required, and the reflux liquid generated during the polymerization is removed from the return pipe to the outside of the reactor. It only has to be discharged.
The reflux liquid may be once returned to the pre-emulsion, emulsified again, and then added to the reactor. When the monomer is returned to the reaction system by this operation, the condensed monomer is added in an emulsified state, so that the polymerization stability is ensured.

重合工程における重合温度は60〜100℃が好ましく、60〜95℃がより好ましく、60〜90℃が更に好ましい。重合温度が60℃未満の場合は重合の進行が不安定となり、凝集物等が発生する場合がある。一方、乳化重合時の重合温度が実質的に100℃を超えることはない。   The polymerization temperature in the polymerization step is preferably 60 to 100 ° C, more preferably 60 to 95 ° C, and still more preferably 60 to 90 ° C. When the polymerization temperature is lower than 60 ° C., the progress of polymerization becomes unstable, and aggregates and the like may be generated. On the other hand, the polymerization temperature during emulsion polymerization does not substantially exceed 100 ° C.

また、重合開始剤としては過酸化物及びアゾ系化合物等の公知のラジカル重合開始剤を使用することが可能である。
上記過酸化物としては、過酸化水素;過硫酸塩(過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等)等の無機過酸化物;ハイドロパーオキサイド(クメンハイドロパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド、tert−ブチルハイドロパーオキサイド等)、ジアルキルパーオキサイド(tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等)、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル(tert−ブチルパーオキシラウレート、tert−ブチルパーオキシベンゾエート等)、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酢酸、過コハク酸等の有機過酸化物が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
又、上記アゾ化合物としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、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(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
As the polymerization initiator, known radical polymerization initiators such as peroxides and azo compounds can be used.
Examples of the peroxide include hydrogen peroxide; inorganic peroxides such as persulfates (sodium persulfate, ammonium persulfate, potassium persulfate, etc.); hydroperoxides (cumene hydroperoxide, paramentane hydroperoxide, tert -Butyl hydroperoxide, etc.), dialkyl peroxide (tert-butyl cumyl peroxide, dicumyl peroxide, etc.), diacyl peroxide, peroxy ester (tert-butyl peroxylaurate, tert-butyl peroxybenzoate, etc.) And organic peroxides such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, peracetic acid and persuccinic acid. These can be used alone or in combination of two or more.
Examples of the azo compound include 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile). 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) and the like. These can be used alone or in combination of two or more.

ラジカル重合開始剤の使用量は、その種類、及び重合条件等により選択されるが、上記単量体100質量部に対して、通常0.01〜10質量部である。   Although the usage-amount of a radical polymerization initiator is selected by the kind, superposition | polymerization conditions, etc., it is 0.01-10 mass parts normally with respect to 100 mass parts of said monomers.

また、上記過酸化物及び還元剤を含むレドックス系開始剤を採用することも可能である。
還元剤としては、アスコルビン酸、アスコルビン酸ナトリウム、エリソルビン酸ナトリウム、酒石酸、クエン酸、ホルムアルデヒドスルホキシラートの金属塩、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸第一銅及び塩化第二鉄等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
It is also possible to employ a redox initiator containing the peroxide and reducing agent.
As a reducing agent, ascorbic acid, sodium ascorbate, sodium erythorbate, tartaric acid, citric acid, metal salt of formaldehyde sulfoxylate, sodium thiosulfate, sodium sulfite, sodium bisulfite, sodium metabisulfite, ferrous sulfate, Examples thereof include cuprous sulfate and ferric chloride, and one or more of these can be used in combination.

本発明の乳化重合は、通常、攪拌及び還流冷却しながら、水性媒体中で加熱された反応系で行われる。ここで、プレエマルション及び開始剤等の原料成分の添加方法は、一括添加法、連続添加法及び分割添加法のいずれでもよい。連続添加法の場合、供給速度は一定でも不定でもよい。また、分割添加法の場合、原料成分の添加間隔は一定でも、不定でもよい。ここで、増粘剤等の分子量の高いポリマーを所望する場合はプレエマルションの内の50質量%以上を初期に仕込むのが好ましい。   The emulsion polymerization of the present invention is usually carried out in a reaction system heated in an aqueous medium with stirring and reflux cooling. Here, the addition method of raw material components, such as a pre-emulsion and an initiator, may be any of a batch addition method, a continuous addition method, and a divided addition method. In the case of the continuous addition method, the supply rate may be constant or indefinite. In addition, in the case of the divided addition method, the addition interval of the raw material components may be constant or indefinite. Here, when a polymer having a high molecular weight such as a thickener is desired, it is preferable to initially charge 50% by mass or more of the pre-emulsion.

上記水性媒体としては、水のみを、あるいは、水及び水溶性有機溶媒(アルコール、ケトン、エーテル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等)とからなる混合物を用いることができる。この水性媒体が混合物である場合、水の含有量は水系媒体を100質量%としたときに、通常30質量%以上である。   As the aqueous medium, water alone or a mixture of water and a water-soluble organic solvent (alcohol, ketone, ether, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, etc.) can be used. When this aqueous medium is a mixture, the content of water is usually 30% by mass or more when the aqueous medium is 100% by mass.

また、上記重合においては、得られる重合体の用途等に応じて連鎖移動剤を用いることができる。
この連鎖移動剤としては、メルカプト基含有化合物(エタンチオール、ブタンチオール、ドデカンチオール、ベンゼンチオール、トルエンチオール、α−トルエンチオール、フェネチルメルカプタン、メルカプトエタノール、3−メルカプトプロパノール、チオグリセリン、チオグリコール酸、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸、α−メルカプトイソ酪酸、メルカプトプロピオン酸メチル、メルカプトプロピオン酸エチル、チオ酢酸、チオリンゴ酸、チオサリチル酸、オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、n−ヘキサデシルメルカプタン、n−テトラデシルメルカプタン、tert−テトラデシルメルカプタン等)、キサントゲンジスルフィド化合物(ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキサントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド等)、チウラムジスルフィド化合物(テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド等)、ハロゲン化炭化水素(四塩化炭素、臭化エチレン等)、芳香族炭化水素(ペンタフェニルエタン、α−メチルスチレンダイマー等)等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
Moreover, in the said superposition | polymerization, a chain transfer agent can be used according to the use etc. of the polymer obtained.
As this chain transfer agent, a mercapto group-containing compound (ethanethiol, butanethiol, dodecanethiol, benzenethiol, toluenethiol, α-toluenethiol, phenethylmercaptan, mercaptoethanol, 3-mercaptopropanol, thioglycerin, thioglycolic acid, 2-mercaptopropionic acid, 3-mercaptopropionic acid, α-mercaptoisobutyric acid, methyl mercaptopropionate, ethyl mercaptopropionate, thioacetic acid, thiomalic acid, thiosalicylic acid, octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, tert-dodecyl mercaptan, n-hexadecyl mercaptan, n-tetradecyl mercaptan, tert-tetradecyl mercaptan, etc.), xanthogen disulfide compounds (dimethyloxa) Tonogen disulfide, diethyl xanthogen disulfide, diisopropyl xanthogen disulfide, etc.), thiuram disulfide compounds (tetramethyl thiuram disulfide, tetraethyl thiuram disulfide, tetrabutyl thiuram disulfide, etc.), halogenated hydrocarbons (carbon tetrachloride, ethylene bromide, etc.), aromatic And hydrocarbon (pentaphenylethane, α-methylstyrene dimer, etc.). These can be used alone or in combination of two or more.

本発明の水性樹脂分散体においては、その特徴を損なわない範囲内で公知の各種添加剤を添加することができる。添加剤としては、消泡剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、分散剤、消臭剤及びレオロジーコントロール剤等を挙げることができる。   In the aqueous resin dispersion of the present invention, various known additives can be added as long as the characteristics are not impaired. Examples of the additive include an antifoaming agent, an antiseptic agent, an antifungal agent, a pH adjuster, a dispersant, a deodorant, and a rheology control agent.

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。以下の記載において「%」は質量%を意味する。
また、各例において得られたエマルションは、以下に記載の方法により測定・評価した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. In the following description, “%” means mass%.
Moreover, the emulsion obtained in each example was measured and evaluated by the method described below.

<固形分>
測定サンプル約1gを秤量(a)し、次いで、通風乾燥機155℃、45分間乾燥後の残分を測定(b)し、以下の式より算出した。測定には秤量ビンを使用した。その他の操作については、JIS K 0067−1992(化学製品の減量及び残分試験方法)に準拠した。
固形分(%)=(b/a)×100
<Solid content>
About 1 g of the measurement sample was weighed (a), then the residue after drying for 45 minutes at 155 ° C. in a draft dryer was measured (b), and calculated from the following formula. A weighing bottle was used for the measurement. Other operations were in accordance with JIS K 0067-1992 (chemical product weight loss and residue test method).
Solid content (%) = (b / a) × 100

<粘度>
エマルションの液温を25℃に調整し、B型粘度計を用いて、12rpmにおける90秒後の粘度を測定した。
<Viscosity>
The liquid temperature of the emulsion was adjusted to 25 ° C., and the viscosity after 90 seconds at 12 rpm was measured using a B-type viscometer.

<pH>
エマルションの液温を25℃に調整し、pHメーターにより測定した。
<PH>
The liquid temperature of the emulsion was adjusted to 25 ° C. and measured with a pH meter.

<凝集物量>
水性樹脂分散体を200目ポリネットでろ過し、ポリネット上に残った残差を乾燥し重量を測定した。以下の式により凝集物量を算出した。
凝集物量(%)=(乾燥後の残渣量/ろ過に供した水性樹脂分散体の重量)×100
<Aggregate amount>
The aqueous resin dispersion was filtered through a 200-mesh polynet, and the residue remaining on the polynet was dried and weighed. The aggregate amount was calculated by the following formula.
Aggregate amount (%) = (residue amount after drying / weight of aqueous resin dispersion subjected to filtration) × 100

実施例1
<プレエマルション調整工程>
攪拌機、ディーンスタークトラップを取り付けた還流冷却器、滴下槽、窒素ガス導入管および温度計を装着した反応容器にイオン交換水3000gを投入した。
滴下槽にはイオン交換水2900g、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル(EO付加30モル65%水溶液、日本乳化剤社製、商品名「ニューコール506(65)」)310g、アクリル酸(以下、「AA」という)110g、アクリル酸メチル(以下、「MA」という)1540g、アクリル酸2−エチルヘキシル(以下、「HA」という)9350gを投入し、撹拌混合することによりプレエマルションを調整した。
<重合工程>
反応器内温を65℃に昇温し、窒素ガスを吹き込みながら120分間攪拌した後、上記プレエマルションを5.5時間かけて連続的に滴下するのと同時に、重合開始剤としての過硫酸アンモニウム(以下、「APS」という)1%水溶液510gを6時間かけて滴下することにより乳化重合を行った。APSの滴下終了後さらに1時間熟成した後に、t−ブチルハイドロパーオキサイド70%水溶液13.2g及びエリソルビン酸ナトリウム17.6gを添加し、未反応モノマーを低減することにより水性共重合体エマルションA1を得た。得られたA1の固形分は59.9%、粘度は259mPa・s、pHは2.9であり、凝集物量を評価したところ58ppmとの結果を得た。
Example 1
<Pre-emulsion adjustment process>
To a reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser equipped with a Dean-Stark trap, a dropping tank, a nitrogen gas introduction tube and a thermometer, 3000 g of ion-exchanged water was charged.
In the dropping tank, 2900 g of ion-exchanged water, 310 g of polyoxyethylene nonylphenyl ether (EO addition 30 mol 65% aqueous solution, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd., trade name “New Coal 506 (65)”), acrylic acid (hereinafter “AA”) 110 g, methyl acrylate (hereinafter referred to as “MA”) 1540 g, and 2-ethylhexyl acrylate (hereinafter referred to as “HA”) 9350 g were added, and the pre-emulsion was prepared by stirring and mixing.
<Polymerization process>
After the reactor internal temperature was raised to 65 ° C. and stirred for 120 minutes while blowing nitrogen gas, the pre-emulsion was continuously added dropwise over 5.5 hours. At the same time, ammonium persulfate ( Hereinafter, emulsion polymerization was carried out by dropping 510 g of a 1% aqueous solution (referred to as “APS”) over 6 hours. After the completion of the APS addition, the mixture was further aged for 1 hour, and then 13.2 g of a 70% aqueous solution of t-butyl hydroperoxide and 17.6 g of sodium erythorbate were added to reduce the amount of unreacted monomers, thereby reducing the aqueous copolymer emulsion A1. Obtained. The obtained A1 had a solid content of 59.9%, a viscosity of 259 mPa · s, and a pH of 2.9. When the amount of aggregate was evaluated, a result of 58 ppm was obtained.

実施例2
<プレエマルション調整工程>
攪拌機、ディーンスタークトラップを取り付けた還流冷却器、滴下槽、窒素ガス導入管および温度計を装着した反応容器にイオン交換水330gを投入した。
滴下槽にはイオン交換水500g、ラウリル硫酸ナトリウム30%水溶液(花王社製、商品名「エマール2Fペースト」)25g、アクリル酸エチル(以下、「EA」という)300g、メタクリル酸(以下、「MAA」という)200gを投入し、撹拌混合することによりプレエマルションを調整した。
<重合工程>
反応器内温を90℃に昇温し、窒素ガスを吹き込みながら120分間攪拌した後、上記プレエマルションを2時間かけて連続的に滴下するのと同時に、重合開始剤としてのAPS2%水溶液50gを2時間かけて滴下することにより乳化重合を行った。滴下終了後さらに80℃で1時間熟成を行い、未反応モノマーを低減することにより水性共重合体エマルションA2を得た。得られたA2の固形分は35.7%、粘度は15mPa・s、pHは2.3であり、凝集物量を評価したところ250ppmとの結果を得た。
Example 2
<Pre-emulsion adjustment process>
Into a reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser equipped with a Dean-Stark trap, a dropping tank, a nitrogen gas introduction pipe and a thermometer, 330 g of ion-exchanged water was charged.
In the dropping tank, 500 g of ion-exchanged water, 25 g of a 30% aqueous solution of sodium lauryl sulfate (trade name “Emar 2F paste” manufactured by Kao Corporation), 300 g of ethyl acrylate (hereinafter referred to as “EA”), methacrylic acid (hereinafter referred to as “MAA”) The pre-emulsion was prepared by adding 200 g) and stirring and mixing.
<Polymerization process>
After the reactor internal temperature was raised to 90 ° C. and stirred for 120 minutes while blowing nitrogen gas, the pre-emulsion was continuously added dropwise over 2 hours, and at the same time, 50 g of 2% APS aqueous solution as a polymerization initiator was added. Emulsion polymerization was carried out by dropwise addition over 2 hours. After completion of dropping, the mixture was further aged at 80 ° C. for 1 hour to reduce the amount of unreacted monomers, thereby obtaining an aqueous copolymer emulsion A2. The obtained A2 had a solid content of 35.7%, a viscosity of 15 mPa · s, and a pH of 2.3. When the amount of aggregate was evaluated, a result of 250 ppm was obtained.

比較例1
還流冷却器にディーンスタークトラップを取り付けなかった以外は実施例1と同様の操作により水性共重合体エマルションB1を得た。重合中は、コンデンサーで凝縮された還流液が反応器へ戻っているのが観察された。得られたB1の固形分は60.0%、粘度は160mPa・s、pHは3.0であり、凝集物量を評価したところ1,100ppmとの結果を得た。
Comparative Example 1
An aqueous copolymer emulsion B1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the Dean Stark trap was not attached to the reflux condenser. During the polymerization, it was observed that the reflux liquid condensed in the condenser returned to the reactor. The obtained B1 had a solid content of 60.0%, a viscosity of 160 mPa · s, and a pH of 3.0. When the amount of aggregate was evaluated, a result of 1,100 ppm was obtained.

比較例2
還流冷却器にディーンスタークトラップを取り付けなかった以外は実施例2と同様の操作により水性共重合体エマルションB2を得た。重合中は、コンデンサーで凝縮された還流液が反応器へ戻っているのが観察された。得られたB2の固形分は35.8%、粘度は17mPa・s、pHは2.5であり、凝集物量を評価したところ2,000ppmとの結果を得た。
Comparative Example 2
An aqueous copolymer emulsion B2 was obtained by the same operation as in Example 2 except that the Dean Stark trap was not attached to the reflux condenser. During the polymerization, it was observed that the reflux liquid condensed in the condenser returned to the reactor. The obtained B2 had a solid content of 35.8%, a viscosity of 17 mPa · s, and a pH of 2.5. When the amount of aggregate was evaluated, a result of 2,000 ppm was obtained.

実施例1及び2で得られた水性共重合体エマルションは凝集物量も少なく重合安定性に優れるものであった。また、ろ過性に関しても問題ないことが確認された。
これに対して、コンデンサーで凝縮された還流液が反応液中に戻されていた比較例1及び2は凝集物量が多く、重合安定性が十分ではない結果が示された。
The aqueous copolymer emulsions obtained in Examples 1 and 2 had a small amount of aggregates and were excellent in polymerization stability. It was also confirmed that there was no problem with filterability.
On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 in which the reflux liquid condensed in the condenser was returned to the reaction liquid had a large amount of aggregates, indicating that the polymerization stability was not sufficient.

本発明によれば、沸点の低い単量体を含む原料単量体の乳化重合の際に、凝集物の発生が抑制された、安定性に優れたエマルションの製造方法を提供することができる。本発明における製造方法は、塗料、バインダーおよび(感圧)接着剤等に用いられる水性共重合体エマルションを安定的に製造する際に有効である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the case of emulsion polymerization of the raw material monomer containing a monomer with a low boiling point, the manufacturing method of the emulsion excellent in stability by which generation | occurrence | production of the aggregate was suppressed can be provided. The production method in the present invention is effective in stably producing an aqueous copolymer emulsion used for paints, binders, (pressure-sensitive) adhesives, and the like.

Claims (4)

乳化重合法により得られる水性共重合体エマルションの製造方法において、重合中にコンデンサーで凝縮された還流液を反応容器外へ抜き出しながら重合を行うことを特徴とする水性共重合体エマルションの製造方法。   In the manufacturing method of the aqueous copolymer emulsion obtained by an emulsion polymerization method, it superposes | polymerizes, extracting the reflux liquid condensed with the capacitor | condenser during superposition | polymerization out of the reaction container, The manufacturing method of the aqueous copolymer emulsion characterized by the above-mentioned. 前記乳化重合が、炭素数1または2のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルを5〜100質量%含む単量体混合物を乳化重合するものであることを特徴とする請求項1に記載の水性共重合体エマルションの製造方法。   2. The emulsion polymerization according to claim 1, wherein the emulsion polymerization is an emulsion polymerization of a monomer mixture containing 5 to 100 mass% of a (meth) acrylic acid alkyl ester having an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms. A method for producing an aqueous copolymer emulsion. 前記還流液をプレエマルションへ戻し、再度乳化した後に反応器へ添加することを特徴とする請求項1または2に記載の水性共重合体エマルションの製造方法。   The method for producing an aqueous copolymer emulsion according to claim 1, wherein the reflux liquid is returned to the pre-emulsion, emulsified again, and then added to the reactor. 前記乳化重合における重合温度が、60〜100℃であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の水性共重合体エマルションの製造方法。   The method for producing an aqueous copolymer emulsion according to any one of claims 1 to 3, wherein a polymerization temperature in the emulsion polymerization is 60 to 100 ° C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10512602A (en) * 1994-11-30 1998-12-02 クラリアント・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング Method for producing emulsion polymer

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JPH10512602A (en) * 1994-11-30 1998-12-02 クラリアント・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング Method for producing emulsion polymer

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