JP2533570B2 - 低分子量重合体の製造法 - Google Patents

低分子量重合体の製造法

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JP2533570B2 JP62243882A JP24388287A JP2533570B2 JP 2533570 B2 JP2533570 B2 JP 2533570B2 JP 62243882 A JP62243882 A JP 62243882A JP 24388287 A JP24388287 A JP 24388287A JP 2533570 B2 JP2533570 B2 JP 2533570B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビニル単量体を反応して重合体を製造する
方法に関するもので、更に詳しくはビニル単量体を高温
で溶液状で重合して、スチレン系低分子量重合体を製造
する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
スチレン系低分子量重合体は例えば成形材料の熱流動
性調節剤や電子写真トナー用の熱流動性調節剤として有
用である。
従来、ビニル単量体の重合方法としては、ラジカル重
合法、アニオン重合、カチオン重合等があるが、工業的
には一般にラジカル重合法が用いられ、ラジカル重合法
に於いてもその重合方法としては、塊状重合、溶液重
合、懸濁重合、乳化重合、気相重合、固相重合法等があ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕 スチレン系低分子量重合体を得る方法として最も一般
的な方法は溶液重合法である。前記用途に適当な数平均
分子量が1000〜5000、好ましくは1100〜5000のスチレン
系低分子量重合体を作るには、重合度を低くすることで
あり、一般に行われる方法としては溶媒を多くするか、
連鎖移動剤を多くするか、又は開始剤を多くするか、ま
たは連鎖移動定数の大きい溶媒、連鎖移動剤、開始剤を
使用するか、或いは又反応温度を上昇させる方法がとら
れている。
溶媒を多くすると、低分子重合体を作ることが可能で
あるが、溶媒が多くなるとそれに反比例して生産量が減
り、生産効率が大巾に落ちることになり好ましくない。
連鎖移動剤を多く入れることも出来るが、臭気の問題や
装置の腐蝕の問題やコスト等で必ずしも好ましくない。
開始剤を多くすることも出来るが、コストが上昇し、又
未反応開始剤の残渣が多くなり、きれいに除去しににく
なり好ましくない。又反応温度を上昇させる方法も考え
られるが、生成ポリマーが熱分解するようになりオリゴ
マーの発生量が多くなり好ましくないと考えられてい
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、これ等の課題を達成する為に鋭意検討
した結果、特定の温度領域で溶液下に重合させることに
より上記の問題点を解決しうることを見い出し、本発明
を完成するに至った。
即ち、本発明は、 .ビニル単量体を、該ビニル単量体の全量に対して、
0.05〜2重量%の重合開始剤を使用して、190〜230℃の
反応温度で溶液状で重合させることにより、数平均分子
量が1100〜5000で、ガラス転移温度が40〜75℃であるス
チレン系低分子量重合体の製造法、 .上記ビニル単量体がスチレン単独、又はスチレンと
メタクリル酸メチル及び/又はメタクリル酸との混合物
からなることを特徴とする上記のに記載のスチレン系
低分子量重合体の製造方法、及び .上記重合開始剤がジアルキルパーオキサイドである
ことを特徴とする上記のに記載のスチレン系低分子量
重合体の製造法である。
このようにして製造して得られた数平均1000〜5000で
ガラス転移温度(Tg)40〜75℃であるスチレン系低分子
量重合体は汎用樹脂、例えばポリスチレン等の熱流動調
整剤(加工助剤)や、トナー用樹脂の熱流動調整剤とし
て有用であり、例えば上記低分子量重合体と重量平均分
子量400000のスチレンアクリル系高分子とを1対1で溶
剤下で混合脱溶剤して、トナー用樹脂として供する。
数平均分子量が1000未満では40℃のTgを維持出来ず、
又5000を越えると熱流動調整機能が低下して好ましくな
く、1000〜5000、好ましくは1100〜5000であり、特に15
00〜2800が好ましい。
本発明にいうビニル単量体とはスチレン単独、又はス
チレン主体としたビニル系単量体混合物であり、スチレ
ン以外のビニル系単量体としては例えばo−メチルスチ
レン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−
メチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、ビニルナフ
タレン、塩化ビニル、弗化ビニル、酢酸ビニル、アクリ
ロニトレル、メタクリロニトリル、アクリルアマイド、
メタクリルアマイド、アクリル酸、メタクリル酸、フマ
ル酸、マレイン酸、イタコン酸、アクリル酸、メチル、
アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル
酸i−プロピル、アクリル酸n−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、アクリル酸ステアリル、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−プロピ
ル、メタクリル酸i−プロピル、メタクリル酸n−ブチ
ル、メタクリル酸i−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
ステアリル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フ
マル酸ジ−i−プロピル、マレイン酸ジ−n−ブチル、
マレイン酸ジ−i−ブチル、マレイン酸ジメチル、マレ
イン酸ジエチル、マレイン酸ジ−i−プロピル、マレイ
ン酸ジ−n−ブチル、マレイン酸ジ−i−ブチル、2−
ビニルピリジン、N−ビニルピロール、N−ビニルカル
バゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリド
ン等を例示する事ができる。本発明においては、これら
ビニル単量体の中で、特にスチレン単独またはスチレン
とメタクリル酸及び/又はメタクリル酸メチルを用いる
事が好ましい。
また、本発明に於いて上記ビニル単量体を溶液状で反
応させるに当たり、重合開始剤をビニル単量体に対して
0.05〜5重量%、好ましくは0.05〜2重量%使用するこ
とが好ましく、この重合開始剤としては、パーエステル
系、ハイドロパーオキサイド系、ジアルキルパーオキサ
イド系、ケトンパーオキサイド系、ジアシルパーオキサ
イド系、パーカーボネート系、アゾビス系等の周知のラ
ジカル重合開始剤のうちの1種またはそれ以上のものを
用いる事ができ、例えばt−ブチルパーオクトエート、
t−ブチルパーベンゾエート、t−ブチルパーイソブチ
レート、t−ブチル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、ジ−t−ブチルパーオキサイ
ド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオ
キサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、メチル
イソブチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパ
ーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ラウロイルパ
ーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジイソプロ
ピルパーオキシ−ジカーボネート、ビス−(4−t−ブ
チルシクロヘクシル)パーオキシ−ジカーボネート、2,
2′−アゾビスイソブチロニトリル、2−フェニルアゾ
−2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル、2,2′
−アゾビス(2−メチルプロパン)等を挙げる事ができ
る。
これらの中で特にジ−t−ブチルパーオキサイド、t
−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイ
ド等のジアルキルパーオキサイド系開始剤を用いる事が
好ましい。
また、本発明に於いてビニル単量体を溶液状で反応さ
せるに当たり、溶媒を用いる方が低分子量化し易く、又
開始剤量も減らすことが可能となるので好ましく、ビニ
ル単量体に対して200重量%以下の使用が好ましい。こ
れ以上多量使用すると生産効率を大巾に落とし好ましく
ない。
この溶媒としては、該ビニル単量体、並びに該重合体
に対して充分な溶解力を有する物であれば脂肪族炭化水
素系、芳香属炭化水素系、エステル系、エーテル系、ケ
トン系、アルコール系、セロソルブ系、カルビトール
系、フォルムアミド系、スルフォアミド系等の周知の溶
媒を単独もしくは混合して用いることができる。本発明
に於いては特にベンゼン、トルエン、エチレルベンゼ
ン、キシレン、酢エチ、ソルベッソ#100、#150等の1
種以上を用いることが好ましい。
本発明に於いて、ビニル単量体の重合を行う際重合温
度が極めて重要であり、190〜230℃である。重合温度が
190℃未満では低分子重合体を得にくい。230℃を越える
と単量体の熱反応物と思われるオリゴマーが比較的大量
に副成し、Tgが低下して好ましくない。
又、本発明に於いて、溶液状で反応される方法として
は下記のような方法等があげられる。即ち、ビニル単量
体をキシレンと重合開始剤とを均一に溶解混合したもの
を、予めキシレン溶媒にて満液とし温度190〜230℃に加
熱された耐圧反応器に、内圧を一定に保持しつつ下部よ
り連続的に供給して1段または多段で重合を行う。ここ
で内圧を一定に保持する為に重合液排出口には内圧を検
知して開閉する調圧弁が好適に使用され、上部より連続
的に排出される。
又、もう一つの方法としては、ビニル単量体、キシレ
ン重合開始剤とを均一に溶解したものを、予めキシレン
溶媒にて少量仕込まれた耐圧反応器に内圧を一定に保持
しつつ連続的に供給して重合を行う。略満液になった時
点で供給をストップし、重合完結後排出される。
また、排出口付近の温度は重合温度を保持するか、ま
たは溶媒の沸点以下の比較的低温まで急激にもしくは穏
やかに冷却しても良く、重合温度を保持した場合は連続
的に真空系にフラッシュして溶媒を留去して該重合体を
該溶媒とを分離して、固形の重合体を得る事ができ、冷
却した場合は該重合体が該溶媒に溶解された溶液として
得る事ができる。連続的に重合を行う際の反応器内の平
均滞留時間は2〜20時間で、ビニル単量体、溶媒、重合
触媒の混合物の供給速度と反応器の実効容積によって決
定され、ビニル系単量体の重合率が80%以上、好ましく
は90%以上になるような条件を選択する事ができる。
又、分離した溶媒はそのまま又は蒸留して再度重合溶媒
として使用される。
〔実施例〕
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
なお、部は特記する以外は重量部を表し、本発明に於
ける分子量はGPCにより求めた値とする。条件は下記の
通り。
装置 日本分光工業製 カラム 80M 2本+KF−802 1本 溶媒 テトラヒドロフラン 流速 1ml/min サンプル濃度 0.4wt% 検出 RI 検量線は単分散、標準ポリスチレンで求めた値を使用
する。又TgはDSC法により求め、立ち上がりの接線によ
り求めた値とする。
実施例1 スチレン70部とキシレンとエチルベンゼンの混合溶媒
30部とジターシャリーブチルパーオキサイド0.35部を均
一に溶解したものを5の反応器、内圧6Kg/cm2に保持
しながら表−1に示す内温で750cc/hrで連続的に供給し
て重合した。排出口側の温度200℃、真空度20mmHgの減
圧釜中にフラッシュさせて脱溶剤し、得られたスチレン
重合体をギヤポンプに排出させた。得られたスチレン重
合体の分子量をGPCでTgをDSCで測定した結果を表−1に
示す。
実施例2 実施例1と同様の方法で表−2に示した単量体、重合
開始剤、並びに溶媒を使用して表−2の示した様に重合
開始剤量を種々変えて重合を行い、表−2に示した数平
均分子量とTgであるビニル単量体を製造した。なお、表
−2中の2−1及び2−2は参考例である。
実施例3 実施例1と同様の方法で表−3に示した単量体、重合
開始剤、並びに溶媒を使用して表−3の示した条件で重
合を行い、表−3に示した数平均分子量とTgであるビニ
ル単量体を製造した。
実施例4 5反応器中に1キシレン/エチルベンゼン混合溶
媒を仕込み、200℃で6Kg/cm2に保持しながらスチレン70
部、キシレン/エチルベンゼン混合溶媒30部とジターシ
ヤリーブチルパーオキサイド0.35部を均一に溶解したも
のを750/Hrで連続的に5時間供給したのち、徐々に減
圧して脱溶剤し、最終的に200℃10mmHgにて1時間放置
して溶剤等を分離した。得られたビニル単量体のTgは64
℃で数平均分子量は2700であった。
実施例5 溶媒として実施例4で得られた回収溶媒を用いた外
は、実施例4と同じようにしてビニル単量体を得た。こ
のもののTgは62℃で数平均分子量は2500であった。
応用例1 本発明の実施例のRun1−1で得られたビニル単量体を
トナー用樹脂に応用した。
Run1−1のビニル単量体と、スチレン70部及びアクリ
ル酸n−ブチル30部から成り、重量平均分子量が300000
で、ガラス転移温度が58℃である高分子量スチレン系重
合体を、重量比で50対50になるようにそれぞれの重合体
を含有するキシレン溶液を均一に混合した後、これを19
0℃で、5mmHg高温高真空で処理して不要な溶剤等を除去
して、常温で固形のバインダー樹脂を得た。
このようにして得られたバインダー樹脂100部に対し
て、カーボンブラック(三菱化成製MA−100)7部、帯
電調整剤(保土ヶ谷化学製 スピロンブラックTRH 2
部、ポリプロピレンワックス(三洋化成製660P)5部と
共にヘンシェルミキサーで分散混合した後、2軸混練機
を用いて160℃で溶融混練してトナー塊を得た。続いて
この塊を粗粉砕して粒径約1mmの粒子にした後、ジェッ
ト粉砕機で微粉砕し、その後、気流分級機を用いて分級
して、粒径が5〜25μm、500%平均粒径が11μmのト
ナー粒子を得た。このトナーは55℃、相対湿度80%の環
境下に8時間放置してもなんらブロッキングを起こさ
ず、保存性の極めて良い物であった。また、このトナー
4部とフェライト系キャリア(日本鉄粉製 F−150)1
00部とエロジル(日本エロジル製 R972)0.2部をV型
ブレンダーで混合して2成分系電子写真用現像剤とし
た。市販の複写機(EP870、ミノルタカメラ(株)製)
を改造し、熱ロールの温度を自由に選定できるようにし
た複写機を用いて、ここで得られた現像剤で複写試験を
行いトナーの性能を調べたところ、80%以上の定着率
(注1)を達成できる熱ロールの最低の温度は140℃と
極めて低く、熱ロールの温度が250℃までオフセット現
象を起こさなかった。また3万枚の複写後を鮮明で汚れ
のない良質の画像を得ることができ、トナー用樹脂の一
部として非常に有用であることが伴った。
(注1)トナーの定着性は以下の様にして評価した。
2cm×2cmのベタ黒部分の画像のトナー層を学振式摩擦
堅牢度試験機(大栄製作所製)にて125g/cm2の荷重で、
砂消しゴムと50回摩擦した後のトナー層の重量残存率が
80%を越えるに必要な最低の熱ロール定着温度。
比較応用例−1 スチレン35部、エチルアクリレート21部及びβ−ヒド
ロキシエチルメタクリレート14部からなる単量体混合
物、さらにキシレン30部、ジターシャリーブチルパーオ
キサイド2部およびクメンハイドロポーオキサイド0.2
部からなる開始剤の混合溶液を実施例1と同じ方法で重
合体を得た。この重合体を、応用例1の本発明の実施例
のRun1−1で得られたビニル重合体に代えて使用した以
外は応用例1と全く同ぎ方法でトナー塊を得た。これを
微粒子化して電子写真用トナーを作ろうとしたが、ブロ
ッキングを起こし、5〜25μの微粒子は得られなかっ
た。そのため、トナーとしての評価が得られなかった。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ビニル単量体を、該ビニル単量体の全量に
    対して、0.05〜2重量%の重合開始剤を使用して、190
    〜230℃の反応温度で溶液状で重合させることにより、
    数平均分子量が1100〜5000で、ガラス転移温度が40〜75
    ℃であるスチレン系低分子量重合体の製造法。
  2. 【請求項2】上記ビニル単量体がスチレン単独、又はス
    チレンとメタクリル酸メチル及び/又はメタクリル酸と
    の混合物からなることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のスチレン系低分子量重合体の製造法。
  3. 【請求項3】上記重合開始剤がジアルキルパーオキサイ
    ドであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    スチレン系低分子量重合体の製造法。
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