JP2574078C - - Google Patents

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JP2574078C
JP2574078C JP2574078C JP 2574078 C JP2574078 C JP 2574078C JP 2574078 C JP2574078 C JP 2574078C
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vinyl chloride
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monomer
reflux condenser
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】 本発明は塩化ビニル系単量体の懸濁重合方法に関し、さらに詳しくは、かさ比
重が大きく、適度な粒度を有し、かつゲル化性、粉体流動性に優れた、成形加工
性の改良された高品質の塩化ビニル系樹脂を高生産性にて製造するための製造方
法に関する。 【0002】 【従来の技術】 一般に、塩化ビニル系単量体の懸濁重合は、懸濁剤の界面化学的作用と撹拌に よる機械的せん断作用により単量体を水性媒体中に油滴として分散させ、この油
滴内に溶解した重合開始剤によって重合が開始し進行するが、同時に液状の単量
体油滴は重合の進行に伴ってその粘度が増大し、ついには樹脂状の重合体粒子に
転化する。そして重合初期の転化率がおよそ5%に達するまでの過程において油
滴単位の合体、分散が繰返し行われ、この段階で粒子構造の基本骨格が形成され
る。塩化ビニル系樹脂として最終的に得られる重合体粒子は、複数の油滴単位か
ら構成された凝集体であり、その内部は空隙を有する微粒子の集合体である。 【0003】 それ故に、塩化ビニル系単量体の懸濁重合では、懸濁剤系の種類・量などの懸
濁剤処方、撹拌速度・動力などの撹拌条件、および液状単量体から樹脂状重合体
への転化速度、すなわち重合反応速度などの重合諸条件が粒子構造を決定する上
で非常に重要な因子となるものであり、これらの条件が樹脂の粒子構造に起因す
る品質特性、例えば粒度、かさ比重、ゲル化性、粉体流動性などを支配すること
が知られている。 【0004】 従来、塩化ビニル系樹脂の押出成形時の加工生産性を高めたり、バッチ混合器
での処理量を増やすために、かさ比重が高く、ゲル化性に優れ、しかも適度な粒
度を有した粉体流動性、成形加工性に優れた樹脂が要求されていた。このような
要求に合致する樹脂を製造するための懸濁重合方法として、例えば還流凝縮器を
付設した重合器を用い、初期仕込み時の水/単量体比を0.8〜1.0とし、重
合中に水を追加する方法(特公平3−4561号)、重合中に単量体を追加する
方法(特開昭50−97679号)、重合中に重合温度を高める方法(特開昭6
1−207410号)などが開示されているが、これらの方法は、かさ比重を高
めるという効果が不十分であるほか、重合系の懸濁安定性が不十分であるために
粗粒化したり、重合操作が煩雑になるなどの問題点があった。 【0005】 また懸濁剤処方に関する懸濁重合方法として、複数種の部分ケン化ポリ酢酸ビ
ニルおよびセルロース誘導体を組み合わせて使用する方法が多数提案されている
。例えば、特公昭63−39606号、特公平1−27088号、特公平2−2 2081号、特公平2−62121号、特開昭61−141703号、特開昭6
2−260803号、特開昭62−263206号、特開昭63−156809
号、特開昭63−264611号、特開昭63−275606号などである。 【0006】 しかしこれら従来技術に開示された処方には、確かにかさ比重を高める効果は
認められるものの、その効果が不十分であったり、あるいは粒度、ゲル化性、粉
体流動性など、その他の品質特性が劣るなどの欠点があり、成形加工性の優れた
樹脂を高生産性にて安定的に得るための方法としては、未だ満足できるものでは
ない。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】 本発明者らは前記欠点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の懸濁剤およ
び懸濁助剤を特定重量比で併用し、重合初期の撹拌動力を特定範囲に制御して6
時間以内に重合完結することにより、かさ比重が高く、ゲル化性に優れ、しかも
適度な粒度を有した粉体流動性および成形加工性の改良された塩化ビニル系重合
体を高生産性にて製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。 すなわち本発明の目的は、高品質の塩化ビニル系重合体を高生産性で製造する
改良された方法を提供することにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】 本発明のかかる目的は、塩化ビニル系単量体を油溶性重合開始剤の存在下に水
性媒体中で懸濁重合するに際し、 撹拌装置および還流凝縮器を装着し、重合器本体内面に冷熱媒体の通路を設け
た内容積40m3以上の内部ジャケット式大型重合器を用い、 (A)平均ケン化度65〜95モル%の部分ケン化ポリ酢酸ビニルおよびヒド
ロキシプロピルメチルセルロースから成る群より選ばれた少なくとも1種の懸濁
剤、および (B)平均ケン化度15〜55モル%の部分ケン化ポリ酢酸ビニルおよびHL
B値が2〜10の非イオン性界面活性剤から成る群より選ばれた少なくとも1種 の懸濁助剤 の両者を、(A)/(B)の重量比が0.5〜20となるよう併用し、かつ重合
開始から転化率が少なくとも5%に達するまでの期間の重合器の内容液1m3
たりの正味撹拌動力を1.0〜2.0kW/m3に制御し、還流凝縮器による最
大除熱割合を50%未満に制御して重合を行い、6時間以内に重合完結させる
ことによって達成される。 【0009】 以下、本発明を詳細に説明する。本発明において、塩化ビニルと共重合し得る
単量体としては、例えば酢酸ビニルに代表されるアルキルビニルエステル類、セ
チルビニルエーテルに代表されるアルキルビニルエーテル類、エチレン、プロピ
レン等のα−モノオレフィン類、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等の(
メタ)アクリル酸アルキルエステル類、その他塩化ビニリデン、スチレン等が例
示されるが、共重合するものであればこれらに限定されない。 【0010】 本発明で使用する懸濁剤(A)は、平均ケン化度65〜95モル%の部分ケン
化ポリ酢酸ビニルおよびヒドロキシプロピルメチルセルロースから成る群より選
ばれた少なくとも1種である。これが部分ケン化ポリ酢酸ビニルから選択される
場合は、ケン化度70〜90モル%で、平均重合度が700〜3000のものが
好ましい。また、ヒドロキシプロピルメチルセルロースから選択される場合には
、メトキシ基含量25〜30重量%、ヒドロキシプロポキシ基含量4〜12重量
%、および2重量%水溶液の20℃における粘度40〜60センチポイズのもの
が好ましい。 【0011】 懸濁剤(A)は水溶性成分であり、その分散効果、懸濁保護効果により、粘度
や粒子の凝集状態を調節する作用を有することから、主懸濁剤、1次懸濁剤など
と呼ばれているのに対し、本発明で使用する成分(B)は水に不溶ないしは難溶
性であり、水性媒体中での懸濁重合に用いても界面活性能が小さいことから、一
般には懸濁助剤、補助懸濁剤、または2次懸濁剤などと呼ばれている。本発明に
おいては、これを懸濁助剤と称する。 【0012】 本発明で用いる懸濁助剤(B)は、平均ケン化度15〜55モル%の部分ケン
化ポリ酢酸ビニルおよびHLB値が2〜10の非イオン性界面活性剤から成る群
より選ばれた少なくとも1種の化合物である。これが部分ケン化ポリ酢酸ビニル
から選択される場合は、ケン化度が30〜50モル%で重合度が200〜800
の範囲のものが好ましい。一方、HLB値が2〜10の非イオン性界面活性剤と
しては、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタン
(モノ、ジ、トリ)ステアレート、ソルビタンモノオレート等のソルビタン脂肪
酸エステル類、ステアリン酸モノグリセライド、オレイン酸モノグリセライド等
のグリセリン脂肪酸エステル類などが例示されるが、これらに限定されない。し
かしながら、懸濁助剤(B)が前記の界面活性剤から選択される場合には、ソル
ビタン脂肪酸エステル類が好ましく、ソルビタンモノステアレートが特に好まし
い。 【0013】 懸濁助剤(B)は油溶性成分であり、単量体油滴に溶解して油滴内部および表
面に析出する微細重合粒子の凝集を防止する作用を有するためと推察されるが、
内部空隙に富み、スキン層の少ない重合体が得られるので、フィッシュアイや成
形加工時のゲル化性、可塑剤吸収性を改良する効果がある。 【0014】 本発明においては、懸濁剤系として前記した懸濁剤(A)および懸濁助剤(B
)の両者の群からそれぞれ選択される各少なくとも1種を併用し、その重量比(
A)/(B)を0.5〜20、好ましくは1〜10とする。これが0.5に満た
ない場合には、樹脂のかさ比重が低下するほか、製品樹脂中の微粉が増加して粉
体流動性が阻害される。また、この値が20を越えると樹脂のゲル化性が悪化す
るので、本発明の目的が達成できない。懸濁剤(A)の使用量は、通常、単量体
100重量部あたり0.03〜0.08重量部の範囲である。 【0015】 本発明を実施するにあたり、まず予め脱気した重合器に単量体、水、重合開始
剤、および前記した懸濁剤系を慣用の仕込み方法に従って仕込み、重合器のジャ ケットに熱媒体を循環させるなどの手段により、重合器の内容物を撹拌下に所定
の重合温度に昇温して重合を開始させるのであるが、本発明においては、重合開
始から転化率が少なくとも5%、好ましくは10〜30%に達するまでの期間、
すなわち重合体粒子構造の基本骨格が形成されるまでの間は、重合器の内容液1
3あたりの正味撹拌動力を1.0〜2.0kW/m3、好ましくは1.2〜1.
6kW/m3に制御することが必須である。この値が1.0kW/m3に満たない
場合には、前記した懸濁剤系を使用した場合でも、重合体粒子の粗粒化を招くほ
か、多孔性が損なわれてゲル化性が低下する。また、2.0kW/m3を越える
と、かさ比重が低下するばかりでなく、粒度が細かくなるか、あるいはその他の
重合条件によっては粗粒が発生するという不利がある。転化率が5%に達したの
ちの撹拌動力は特に限定されず、重合器内が均一に撹拌されさえすればよい。 【0016】 重合器の撹拌動力を制御する方法としては、例えば「化学工学協会編:化学工
学便覧、改訂三版、1065〜1115頁、昭和43年、丸善株式会社」に詳細
に記載されているように、各種形状の撹拌装置についての撹拌系のレイノルズ数
Reと動力数Npの関係を表す実験式や線図を利用するか、またはある一定の撹
拌条件下での動力を実測することにより装置定数としてのNpを実験的に求め、
撹拌翼の回転数を変更することによって動力を任意に調節することができる。 【0017】 すなわち、重合器の内容物の密度をρ(kg/m3)、粘性係数をμ(kg/
m・sec)、撹拌翼の回転数をn(1/sec)、翼スパンをd(m)、重力
換算係数をgc(kg・m/kg・sec2)、減速機構部や軸封部での損失を
含まない正味の撹拌動力をP(kg/m・sec)とすれば、ReおよびNpは
それぞれ Re=ρnd2/μ Np=P・gc/ρn35 で定義されるものであり、公知文献または実験からNpを求めることができる。 【0018】 塩化ビニル系単量体の懸濁重合方法で一般的に採用されている大型重合器の撹 拌装置のNpの値はおよそ0.2〜2の範囲である。重合器内の液量をV(m3
)とすれば重合器の単位容積あたりの正味撹拌動力Pv(kW/m3)は次式に
従って算出することができる。 Pv=Np・ρn35 ・/102・V・gc したがって、特定の撹拌装置を用いて正味撹拌動力を調整する場合には、動力
は撹拌翼の回転数の3乗に比例するので、回転数を変更することにより動力を制
御することができる。 【0019】 本発明において使用される撹拌翼や所望により使用されるバッフルなどの撹拌
装置の形状は特に限定されるものではなく、従来、塩化ビニル系単量体の懸濁重
量方法では一般的に採用されている公知の撹拌装置を使用することができ、撹拌
翼としてはタービン翼、ファンタービン翼、ファウドラー翼およびブルーマージ
ン翼などが例示されるが、ファウドラー翼が好ましく、またバッフルとしては板
型、パイプ型、D型、ループ型およびE型(フィンガー型)などが例示されるが
、パイプ型、D型、E型のバッフルが好ましい。これらの撹拌翼およびバッフル
は塩化ビニルの重合で一般に使用されているものでよく、例えば前記「化学工学
便覧」または「佐伯康治著:ポリマー製造プロセス、157〜159ページ、1
971年、工業調査会」などに説明されている。 【0020】 さらに本発明を実施するにあたっては、従来工業的規模で採用されている内容
積40m3以上の大型重合器では通常6時間を越えていた重合反応を、6時間以
内に完結させることが必須である。このような高速重合を実施することにより液
状単量体から樹脂状重合体への転化速度が速まり、油滴どうしの離合集散の頻度
、およびこの過程で油滴内部に生成する微小粒子の凝集状態などが影響されるた
めと推定されるが、かさ比重の高い重合体粒子を得ることが可能になる。しかも
粉体の流動性を阻害する微細な粒子の生成を抑制することができ、成形加工時の
樹脂の取扱性が改善されるという利点が伴う。重合完結までの時間が6時間を越
えると、かさ比重や粉体流動性が低下するので本発明の目的が達成できない。 【0021】 なお本発明において重合完結までの時間、すなわち重合時間とは、単量体など
の各成分の仕込み終了後昇温操作などにより重合器の内温が所定の重合温度に達
した時点から、重合器の圧力がその重合温度での自然圧力で暫く推移した後未反
応単量体の減少に伴って圧力降下を始め、その降下巾が2kg/cm2に達する
までの時間と定義する。本発明における重合時間は、重合器の温度制御や圧力管
理などの安全面から3〜6時間とすることが好ましい。本発明において重合を完
結させる方法としては、重合禁止剤を添加したり、重合器から未反応単量体を回
収する方法が挙げられる。 【0022】 重合時間は公知のごとく、重合開始剤の使用量で調節することができ、その使
用量を増すことによって重合時間の短縮が可能である。本発明において6時間以
内に重合完結させるために使用する開始剤は、従来から塩化ビニル系単量体の懸
濁重合方法で一般的に使用されていたものでよく、特に限定されないが、例えば
2,4,4−トリメチルペンチル−2−パーオキシネオデカノエート、ジ−2−
エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジエトキシエチルパーオキシジカー
ボネート、α−クミルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシネオ
デカノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、3,5,5−トリメチルヘキ
サノイルパーオキサイドおよびアセチルシクロヘキシルスルフォニルパーオキサ
イドなどのような有機過酸化物、α,α′−アゾビスイソブチロニトリルおよび
α,α′−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリルなどのアゾ化合物が挙げ
られ、これらの1種または2種以上の混合物が用いられる。しかしながら10時
間半減期温度が34〜50℃のパーエステル構造を有する開始剤を、重合に使用
する全開始剤量の50%以上使用することが好ましい。開始剤の使用量は開始剤
種類や重合温度によっても異なるが、通常、単量体100重量部あたり0.02
〜1重量部の範囲である。 【0023】 内容積40m3以上の工業的規模の大型重合器を用いて、本発明に従って6時
間以内の高速重合を実施するに際して多量の反応熱が発生するが、この反応熱を
除去するにあたって例えば特公平3−4249号に記載された内部ジャケット式 重合器、すなわち重合器本体内面に冷熱媒体の通路を設けることにより伝熱性能
を向上させた重合器を用いるので、重合器の温度管理が容易になり、しかも熱除
去に伴うスラリーの発泡や懸濁安定性の低下などの悪影響もない。内部ジャケッ
ト式重合器としては重合時の総括伝熱係数が700kcal/m2・hr・℃以
上の性能を有するものが好ましい。 【0024】 本発明を実施するにあたって還流凝縮器を用いるが、重合中の還流凝縮器によ
る最大除熱割合を50%未満として除熱を行う。ここで還流凝縮器による除熱割
合とは、重合反応に伴う発熱量に対する還流凝縮器での除熱量の割合である。こ
の割合が50%を越える場合には、スラリーの発泡により還流凝縮器の伝熱面に
重合体が付着堆積し、重合を繰り返し行うと除熱が困難になるばかりでなく、単
量体がスラリー中から気化する際に重合系が激しく撹拌されるためと推察される
が、懸濁安定性が損なわれて粗粒化したり、粒子形状が不規則になり球状の樹脂
を得ることができなくなり、粉体流動性やかさ比重の低下を招くという不都合が
生じる。還流凝縮器の構造は特に限定されないが、一般には多管式還流凝縮器が
例示される。また、還流凝縮器の使用方法は公知のいかなる方法をも採用するこ
とができるが、その最大除熱割合は50%未満に制御する。 【0025】 重合は通常、40〜70℃の温度で行われ、所望に応じてメルカプトアルカノ
ール、チオグリコール酸アルキルエステルなどの連鎖移動剤、pH調整剤、また
は重合禁止剤などを使用することもできる。水は予め加温したものでもよく、ま
た脱気したものでもよい。これらの各成分の仕込み量、部数、およびその他の重
合条件は、従来塩化ビニル系の重合で行われている慣用の条件でよく、特に限定
されるものではない。 【0026】 【発明の効果】 かくして本発明によれば、特定の懸濁剤および懸濁助剤を特定重量比で併用し
、さらに、重合粒子の構造支配因子である撹拌動力、および重合反応速度を特定
範囲に制御することにより、粒度、かさ比重、ゲル化性、粉体流動性など成形加 工性に優れた塩化ビニル系樹脂を得ることができ、しかも重合生産性を高めるこ
とができるという、従来技術では達成困難であった課題を解決することができ、
工業的見地から極めて有用である。 【0027】 【実施例】 以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例、比較
例の中の%および部は、とくに断りのない限り重量基準である。また、塩化ビニ
ル系樹脂の物性値は次の方法により測定した。 【0028】 (1)平均粒径 JIS基準の金網を使用した篩分析により、50%通過径として示した。 【0029】 (2)粗粒分 前記(1)の篩分析により、60メッシュの金網に残留する割合をもって示し
た。 【0030】 (3)かさ比重 JIS K6721に定める方法に準じて測定した値をもって示した。 【0031】 (4)粉体流動性 塩化ビニル系樹脂120mlが、JIS K6721に定めるかさ比重測定用
ホッパーから、全量落下するのに要する時間をもって示した。 【0032】 (5)ゲル化時間 東洋精機製作所製のラボプラストミルを使用し、ジャケットの温度を190℃
に保った容器内に塩化ビニル系樹脂100部(65g)、ステアリン酸鉛1部、
三塩基性硫酸鉛2.5部、二塩基性ステアリン酸鉛0.3部を投入して3分間予
熱した後、ローラーヘッドを30rpmで回転させながら混練を行い、混練トル
クが安定し一定値を示すまでの時間をもって示した。 【0033】実験番号1〜3(実施例)および4(比較例1) 重合器の気相部に伝熱面積80m2の多管式還流凝縮器を連結し、翼スパン1
.7mのファウドラー型4枚後退撹拌翼および外径0.22mのパイプバッフル
4本を装着した直径3.2m、内容積45m3の内部ジャケット式ステンレス製
重合器を脱気した後、塩化ビニル単量体100部(17.0トン)、水110部
、懸濁剤としてケン化度が88モル%で平均重合度が2400の部分ケン化ポリ
酢酸ビニル0.050部、懸濁助剤としてソルビタンモノステアレート0.05
0部、および重合開始剤として2,4,4−トリメチルペンチル−2−パーオキ
シネオデカノエート0.05部を仕込み、撹拌翼の回転数を112rpmに制御
して撹拌下に重合器の内容物を温度57℃に昇温して、重合を開始させた。 【0034】 重合を開始させると同時に還流凝縮器に冷却水を通水して重合反応熱の除去を
開始し、還流凝縮器による最大除熱割合を表1に示した値に制御することにより
内温を57℃に保ちながら重合を継続させ、重合開始当初8.7kg/cm2
あった重合器の圧力が6.7kg/cm2に降下した時点で重合器から未反応単
量体を回収し、重合完結させた。次いで重合器の内容物を排出し、脱水乾燥する
ことにより塩化ビニル樹脂を得た。正味撹拌動力Pvは重合開始時1.5kW/
3であったが、その後重合の進行とともに徐々に増加し、重合転化率が5%に
達した時点では1.6kW/m3を示した。重合時間(重合温度到達時点から、
上記の重合完結までの時間)は4.3時間であり、重合完結時の転化率は85%
であった。 【0035】 【0036】 【0037】 【0038】 【0039】 【0040】 【0041】 【0042】 実験番号の結果を対比して、表に示した。 【表
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a suspension polymerization method of a vinyl chloride monomer, and more particularly, to a method having a large bulk specific gravity, an appropriate particle size, and The present invention relates to a production method for producing a high-quality vinyl chloride resin having excellent gelling properties and powder flowability and improved molding processability with high productivity. [0002] Generally, in the suspension polymerization of a vinyl chloride monomer, the monomer is dispersed as oil droplets in an aqueous medium by a surface chemical action of a suspending agent and a mechanical shear action by stirring. The polymerization is started by the polymerization initiator dissolved in the oil droplets and proceeds, but at the same time, the viscosity of the liquid monomer oil droplets increases with the progress of the polymerization, and finally, the resinous polymer particles Is converted to Then, in the process until the conversion in the initial stage of the polymerization reaches about 5%, coalescence and dispersion in units of oil droplets are repeatedly performed, and a basic skeleton of a particle structure is formed at this stage. Polymer particles finally obtained as a vinyl chloride resin are aggregates composed of a plurality of oil droplet units, and the inside thereof is an aggregate of fine particles having voids. [0003] Therefore, in the suspension polymerization of a vinyl chloride monomer, the formulation of the suspending agent such as the type and amount of the suspending agent, the stirring conditions such as the stirring speed and power, and the conversion of the liquid monomer into a resinous The rate of conversion to a polymer, that is, the polymerization conditions such as the polymerization reaction rate are very important factors in determining the particle structure, and these conditions are quality characteristics due to the particle structure of the resin, for example, It is known that particle size, bulk specific gravity, gelling property, powder fluidity, and the like are controlled. Conventionally, in order to increase the processing productivity during extrusion molding of a vinyl chloride resin or to increase the throughput in a batch mixer, the bulk specific gravity is high, the gelling property is excellent, and an appropriate particle size is required. There has been a demand for a resin having excellent powder flowability and molding processability. As a suspension polymerization method for producing a resin meeting such requirements, for example, a polymerization vessel equipped with a reflux condenser is used, and the water / monomer ratio at the time of initial charging is set to 0.8 to 1.0. A method of adding water during polymerization (Japanese Patent Publication No. 3-4561), a method of adding a monomer during polymerization (JP-A-50-97679), and a method of increasing the polymerization temperature during polymerization (JP-A-50-97679). 6
No. 1-207410), but these methods are insufficient in the effect of increasing the bulk specific gravity, and are coarsened due to insufficient suspension stability of the polymerization system. There were problems such as complicated polymerization operations. [0005] As a suspension polymerization method relating to a suspension agent formulation, many methods using a combination of a plurality of kinds of partially saponified polyvinyl acetate and a cellulose derivative have been proposed. For example, JP-B-63-39606, JP-B-1-27088, JP-B-2-22081, JP-B-2-62121, JP-A-61-141703, JP-A-61-141703,
2-260803, JP-A-62-263206, JP-A-63-156809
And JP-A-63-264611 and JP-A-63-275606. [0006] However, in the formulations disclosed in these prior arts, although the effect of increasing the bulk specific gravity is certainly recognized, the effect is insufficient, or other effects such as particle size, gelling property, powder fluidity, etc. However, it is not satisfactory as a method for stably obtaining a resin excellent in molding processability with high productivity. The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned drawbacks. As a result, the present inventors have used a specific suspending agent and a suspending aid in a specific weight ratio, Control the stirring power of the
By completing the polymerization within the time, it is possible to obtain a vinyl chloride polymer with high bulk specific gravity, excellent gelling properties, and with appropriate particle size and improved powder flowability and moldability with high productivity. They have found that they can be manufactured, and have completed the present invention. That is, an object of the present invention is to provide an improved method for producing a high quality vinyl chloride polymer with high productivity. [0008] The above and other objects of the present invention According to an aspect of, upon suspension polymerization in an aqueous medium a vinyl chloride monomer in the presence of an oil-soluble polymerization initiator, stirrer and reflux condenser A vessel is installed, and a cooling medium passage is provided inside the polymerization vessel body.
Using internal volume 40 m 3 or more inner jacket type large-sized polymerization vessel, (A) selected from the group consisting of average saponification degree 65-95 mol% of partially saponified polyvinyl acetate and hydroxypropylmethylcellulose least one A suspending agent, and (B) partially saponified polyvinyl acetate and HL having an average degree of saponification of 15 to 55 mol%.
At least one suspension aid selected from the group consisting of nonionic surfactants having a B value of 2 to 10 has a weight ratio of (A) / (B) of 0.5 to 20. in combination, and the polymerization begins conversion rate controls the net stirring power per liquid content 1 m 3 of the polymerization vessel in the period until at least 5% 1.0~2.0kW / m 3, a reflux condenser as By the most
It is achieved by controlling the large heat removal ratio to less than 50% to carry out the polymerization and completing the polymerization within 6 hours. Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present invention, as the monomer copolymerizable with vinyl chloride, for example, alkyl vinyl esters represented by vinyl acetate, alkyl vinyl ethers represented by cetyl vinyl ether, ethylene, α-monoolefins such as propylene, Such as methyl acrylate, methyl methacrylate, etc.
Examples thereof include alkyl (meth) acrylates, vinylidene chloride, styrene, and the like, but are not limited thereto as long as they copolymerize. [0010] The suspending agent (A) used in the present invention is at least one selected from the group consisting of partially saponified polyvinyl acetate having an average degree of saponification of 65 to 95 mol% and hydroxypropylmethylcellulose. When this is selected from partially saponified polyvinyl acetate, those having a saponification degree of 70 to 90 mol% and an average polymerization degree of 700 to 3000 are preferred. When selected from hydroxypropyl methylcellulose, those having a methoxy group content of 25 to 30% by weight, a hydroxypropoxy group content of 4 to 12% by weight, and a viscosity of 2% by weight aqueous solution at 20 ° C. of 40 to 60 centipoise are preferred. . The suspending agent (A) is a water-soluble component, and has a function of regulating the viscosity and the aggregation state of particles by its dispersing effect and suspension protecting effect. On the other hand, the component (B) used in the present invention is insoluble or hardly soluble in water, and has a low surface activity even when used for suspension polymerization in an aqueous medium. It is generally called a suspension aid, an auxiliary suspension, a secondary suspension or the like. In the present invention, this is called a suspension aid. The suspending aid (B) used in the present invention is selected from the group consisting of partially saponified polyvinyl acetate having an average degree of saponification of 15 to 55 mol% and a nonionic surfactant having an HLB value of 2 to 10. At least one selected compound. When this is selected from partially saponified polyvinyl acetate, the degree of saponification is 30 to 50 mol% and the degree of polymerization is 200 to 800.
Are preferred. On the other hand, examples of nonionic surfactants having an HLB value of 2 to 10 include sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan (mono, di, tri) stearate, sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monooleate, and stearin. Examples include glycerin fatty acid esters such as acid monoglyceride and oleic acid monoglyceride, but are not limited thereto. However, when the suspension aid (B) is selected from the above surfactants, sorbitan fatty acid esters are preferred, and sorbitan monostearate is particularly preferred. The suspending aid (B) is an oil-soluble component, and is presumed to have an action of dissolving in monomer oil droplets and preventing aggregation of fine polymer particles deposited inside and on the surface of the oil droplets. But,
Since a polymer rich in internal voids and having a small number of skin layers can be obtained, there is an effect of improving fish eye, gelling property at the time of molding and plasticizer absorption. In the present invention, the suspending agent (A) and the suspending aid (B) are used as the suspending agent system.
), At least one of each selected from both groups is used in combination, and the weight ratio (
A) / (B) is set to 0.5 to 20, preferably 1 to 10. If the ratio is less than 0.5, the bulk specific gravity of the resin decreases, and the fine powder in the product resin increases to impair the powder fluidity. On the other hand, if this value exceeds 20, the gelling properties of the resin will deteriorate, so that the object of the present invention cannot be achieved. The amount of the suspending agent (A) used is usually in the range of 0.03 to 0.08 parts by weight per 100 parts by weight of the monomer. In carrying out the present invention, first, a monomer, water, a polymerization initiator, and the above-mentioned suspending agent system are charged into a polymerization vessel degassed in advance according to a conventional charging method, and a heating medium is placed in a jacket of the polymerization vessel. The polymerization is started by raising the content of the polymerization vessel to a predetermined polymerization temperature while stirring, by means such as circulating the polymer. In the present invention, the conversion is at least 5% from the initiation of the polymerization, preferably Is the time to reach 10-30%,
That is, until the basic skeleton of the polymer particle structure is formed, the content liquid 1 of the polymerization vessel is used.
The net stirring power per m 3 is 1.0-2.0 kW / m 3 , preferably 1.2-1.
It is essential to control to 6 kW / m 3 . When this value is less than 1.0 kW / m 3 , even when the above-described suspending agent system is used, the polymer particles are coarsened, and the porosity is impaired, and the gelling property is reduced. I do. On the other hand, if it exceeds 2.0 kW / m 3 , there is a disadvantage that not only the bulk specific gravity decreases, but also the particle size becomes fine or coarse particles are generated depending on other polymerization conditions. The stirring power after the conversion reaches 5% is not particularly limited as long as the inside of the polymerization vessel is uniformly stirred. A method for controlling the stirring power of the polymerization vessel is described in detail in, for example, “Chemical Engineering Association, edited by Chemical Engineering Handbook, 3rd revised edition, pp. 1065-1115, 1968, Maruzen Co., Ltd.”. As described above, by using an empirical formula or a diagram representing the relationship between the Reynolds number Re and the power number Np of the stirring system for the stirring devices of various shapes, or by actually measuring the power under certain stirring conditions. Experimentally determining Np as a constant,
The power can be arbitrarily adjusted by changing the rotation speed of the stirring blade. That is, the density of the contents of the polymerization vessel is ρ (kg / m 3 ), and the viscosity coefficient is μ (kg / m 3 ).
m · sec), the rotation speed of the stirring blade is n (1 / sec), the blade span is d (m), the gravity conversion coefficient is gc (kg · m / kg · sec 2 ), and the speed reduction mechanism and shaft seal are used. Assuming that the net stirring power that does not include the loss of P is P (kg / m · sec), Re and Np are defined by Re = ρnd 2 / μ Np = P · gc / ρn 3 d 5 , respectively. Np can be determined from known literature or experiments. The value of Np of a stirrer of a large polymerization vessel generally employed in a suspension polymerization method of a vinyl chloride monomer is in a range of about 0.2 to 2. V (m 3
), The net stirring power Pv (kW / m 3 ) per unit volume of the polymerization vessel can be calculated according to the following equation. Pv = Np · ρn 3 d 5 · / 102 · V · gc Therefore, when adjusting the net stirring power with a specific stirring device, since power is proportional to the cube of the rotational speed of the stirring blade, the rotation Power can be controlled by changing the number. The shape of a stirring device such as a stirring blade used in the present invention and a baffle used if desired is not particularly limited, and a conventional suspension weight method of a vinyl chloride monomer is generally used. Known stirring devices that have been employed can be used, and examples of the stirring blades include a turbine blade, a fan turbine blade, a Faudler blade, and a blue margin blade, and a Faudler blade is preferable. , A pipe type, a D type, a loop type, and an E type (finger type) are exemplified, and a pipe type, a D type, and an E type baffle are preferable. These stirring blades and baffles may be those commonly used in the polymerization of vinyl chloride. For example, the aforementioned Handbook of Chemical Engineering or Koji Saeki: Polymer Production Process, pp. 157-159, 1
971, Industrial Research Committee ". Further, in carrying out the present invention, it is possible to complete a polymerization reaction within 6 hours, which usually takes more than 6 hours in a large-scale polymerization vessel having an internal volume of 40 m 3 or more which has been conventionally employed on an industrial scale. Required. By performing such a high-speed polymerization, the conversion rate from the liquid monomer to the resinous polymer is increased, the frequency of separation and dispersion of oil droplets, and the aggregation of fine particles generated inside the oil droplets in this process. It is presumed that the state is affected, but polymer particles having a high bulk specific gravity can be obtained. In addition, the production of fine particles that inhibit the fluidity of the powder can be suppressed, and there is an advantage that the handleability of the resin during molding is improved. If the time until the completion of the polymerization exceeds 6 hours, the object of the present invention cannot be achieved because the bulk specific gravity and the powder fluidity decrease. In the present invention, the time until the completion of polymerization, that is, the polymerization time, is defined as the time from the time when the internal temperature of the polymerization vessel reaches a predetermined polymerization temperature by a temperature raising operation or the like after the completion of charging of each component such as a monomer. After the pressure in the polymerization reactor has been changed for a while at the natural pressure at the polymerization temperature, the pressure starts to drop as the unreacted monomer decreases, and the time until the drop reaches 2 kg / cm 2 is defined. The polymerization time in the present invention is preferably 3 to 6 hours from the viewpoint of safety such as temperature control and pressure control of the polymerization vessel. In the present invention, examples of a method for completing the polymerization include a method of adding a polymerization inhibitor and a method of recovering an unreacted monomer from a polymerization vessel. As is known, the polymerization time can be adjusted by the amount of the polymerization initiator used, and the polymerization time can be shortened by increasing the amount of the polymerization initiator. In the present invention, the initiator used to complete the polymerization within 6 hours may be any of those conventionally used in the suspension polymerization method of a vinyl chloride monomer, and is not particularly limited. , 4,4-Trimethylpentyl-2-peroxyneodecanoate, di-2-
Ethylhexyl peroxy dicarbonate, diethoxyethyl peroxy dicarbonate, α-cumyl peroxy neodecanoate, t-butyl peroxy neodecanoate, t-butyl peroxy pivalate, 3,5,5-trimethylhexa Organic peroxides such as noyl peroxide and acetylcyclohexylsulfonyl peroxide; and azo compounds such as α, α′-azobisisobutyronitrile and α, α′-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile. And one or a mixture of two or more of these are used. However, it is preferable to use an initiator having a perester structure having a 10-hour half-life temperature of 34 to 50 ° C. in an amount of 50% or more of the total initiator amount used for the polymerization. Although the amount of the initiator used varies depending on the type of the initiator and the polymerization temperature, it is usually 0.02 per 100 parts by weight of the monomer.
To 1 part by weight. [0023] A large amount of reaction heat is generated when a high-speed polymerization is performed within 6 hours according to the present invention using a large-scale polymerization vessel of an industrial scale having an internal volume of 40 m 3 or more. inner jacket type polymerization apparatus described in KOKOKU No. 3-4249, i.e. Runode using a polymerization vessel with improved heat transfer performance by providing a passage of chilling medium into the polymerization vessel body inner surface, the temperature control of the polymerization vessel It becomes easy, and there is no adverse effect such as foaming of the slurry and reduction in suspension stability due to heat removal. As the inner jacket type polymerization vessel, those having a performance of a total heat transfer coefficient of 700 kcal / m 2 · hr · ° C. or more at the time of polymerization are preferable. [0024] Ru with a reflux condenser carrying out the present invention, performs heat removal the maximum heat removal rate by the reflux condenser during the polymerization as less than 50%. Here, the ratio of heat removal by the reflux condenser is a ratio of the amount of heat removal by the reflux condenser to the amount of heat generated by the polymerization reaction. If this ratio exceeds 50%, the polymer adheres and accumulates on the heat transfer surface of the reflux condenser due to foaming of the slurry. It is presumed that the polymerization system is violently stirred when vaporized from the inside, but the suspension stability is impaired and coarsened, or the particle shape becomes irregular and it becomes impossible to obtain a spherical resin, There is a disadvantage that the powder fluidity and the bulk specific gravity are reduced. The structure of the reflux condenser is not particularly limited, but generally a multi-tube reflux condenser is exemplified. Any known method can be used for the reflux condenser, but the maximum heat removal rate is controlled to less than 50%. The polymerization is usually carried out at a temperature of 40 to 70 ° C., and a chain transfer agent such as a mercaptoalkanol or an alkyl thioglycolate, a pH adjuster, or a polymerization inhibitor may be used, if desired. . The water may be preheated or degassed. The charged amounts, the number of parts, and other polymerization conditions of these components may be conventional conditions conventionally used in vinyl chloride polymerization, and are not particularly limited. As described above, according to the present invention, a specific suspending agent and a suspending aid are used in combination at a specific weight ratio, and further, a stirring power and a polymerization reaction rate which are structural controlling factors of the polymer particles. By controlling to a specific range, it is possible to obtain a vinyl chloride resin excellent in molding processability such as particle size, bulk specific gravity, gelling property, powder fluidity, and can increase polymerization productivity. Problems that were difficult to achieve with conventional technology can be solved,
Very useful from an industrial point of view. EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The percentages and parts in Examples and Comparative Examples are based on weight unless otherwise specified. The physical properties of the vinyl chloride resin were measured by the following methods. (1) Average Particle Diameter The average particle diameter was shown as a 50% passage diameter by sieve analysis using a JIS standard wire mesh. (2) Coarse-grain fraction [0029] According to the sieve analysis of (1) above, the ratio is shown as a ratio remaining in a 60-mesh wire net. (3) Bulk specific gravity The values are shown as values measured according to the method specified in JIS K6721. (4) Powder Fluidity The time required for the entire amount of 120 ml of the vinyl chloride resin to fall from the bulk specific gravity measurement hopper specified in JIS K6721 is shown. (5) Gel Time Using a Labo Plast Mill manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, and setting the temperature of the jacket to 190 ° C.
100 parts (65 g) of vinyl chloride resin, 1 part of lead stearate,
After adding 2.5 parts of tribasic lead sulfate and 0.3 parts of dibasic lead stearate and preheating for 3 minutes, kneading is performed while rotating the roller head at 30 rpm, and the kneading torque is stabilized and a constant value is obtained. The time to show is shown. Experiment Nos. 1 to 3 (Example) and 4 (Comparative Example 1) A multi-tube reflux condenser having a heat transfer area of 80 m 2 was connected to the gas phase of the polymerization vessel, and the blade span 1
. After degassing a 3.2 m diameter, 45 m 3 inner jacket stainless steel polymerization vessel equipped with four 7 m Faudler-type retreat stirrers and four pipe baffles with an outer diameter of 0.22 m, a vinyl chloride monomer was added. 100 parts (17.0 tons), 110 parts of water, 0.050 part of partially saponified polyvinyl acetate having a saponification degree of 88 mol% and an average degree of polymerization of 2400 as a suspending agent, and sorbitan mono as a suspending aid Stearate 0.05
0 parts and 0.05 parts of 2,4,4-trimethylpentyl-2-peroxyneodecanoate as a polymerization initiator were charged, and the number of revolutions of a stirring blade was controlled at 112 rpm, and the contents of the polymerization vessel were stirred. The product was heated to a temperature of 57 ° C. to initiate polymerization. Simultaneously with the start of the polymerization, cooling water is passed through a reflux condenser to remove the heat of the polymerization reaction.
The polymerization was started and the polymerization was continued while maintaining the internal temperature at 57 ° C. by controlling the maximum heat removal rate by the reflux condenser to the value shown in Table 1, and the polymerization was initially 8.7 kg / cm 2 When the pressure of 6 dropped to 6.7 kg / cm 2 , unreacted monomers were recovered from the polymerization vessel to complete the polymerization. Next, the content of the polymerization vessel was discharged and dehydrated and dried to obtain a vinyl chloride resin. The net stirring power Pv is 1.5 kW /
m 3 , but thereafter gradually increased with the progress of polymerization, and reached 1.6 kW / m 3 when the polymerization conversion reached 5%. Polymerization time (from the point when the polymerization temperature is reached,
The time until the completion of the above polymerization) was 4.3 hours, and the conversion at the completion of the polymerization was 85%.
Met. Table 1 shows the results of Experiment Nos. 1 to 4 in comparison. [Table 1 ]

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 塩化ビニル単量体、または塩化ビニルと共重合し得る単量体と
塩化ビニルとの混合物から選ばれた塩化ビニル系単量体を油溶性重合開始剤の存
在下に水性媒体中で懸濁重合するに際し、 撹拌装置および還流凝縮器を装着し、重合器本体内面に冷熱媒体の通路を設け
た内容積40m3以上の内部ジャケット式大型重合器を用い、 (A)平均ケン化度65〜95モル%の部分ケン化ポリ酢酸ビニルおよびヒド
ロキシプロピルメチルセルロースから成る群より選ばれた少なくとも1種の懸濁
剤、および (B)平均ケン化度15〜55モル%の部分ケン化ポリ酢酸ビニルおよびHL
B値が2〜10の非イオン性界面活性剤から成る群より選ばれた少なくとも1種
の懸濁助剤 の両者を、(A)/(B)の重量比が0.5〜20となるよう併用し、かつ重合
開始から転化率が少なくとも5%に達するまでの期間の重合器の内容液1m3
たりの正味撹拌動力を1.0〜2.0kW/m3に制御し、還流凝縮器による最
大除熱割合を50%未満に制御して重合を行い、6時間以内に重合完結させる
ことを特徴とする塩化ビニル系単量体の懸濁重合方法。
Claims 1. An oil-soluble polymerization initiator comprising a vinyl chloride monomer selected from a vinyl chloride monomer or a mixture of vinyl chloride and a monomer copolymerizable with vinyl chloride. At the time of suspension polymerization in an aqueous medium in the presence of a stirrer and a reflux condenser, a cooling medium passage is provided on the inner surface of the polymerization vessel main body.
Using internal volume 40 m 3 or more inner jacket type large-sized polymerization vessel, (A) selected from the group consisting of average saponification degree 65-95 mol% of partially saponified polyvinyl acetate and hydroxypropylmethylcellulose least one A suspending agent, and (B) partially saponified polyvinyl acetate and HL having an average degree of saponification of 15 to 55 mol%.
At least one suspension aid selected from the group consisting of nonionic surfactants having a B value of 2 to 10 has a weight ratio of (A) / (B) of 0.5 to 20. in combination, and the polymerization begins conversion rate controls the net stirring power per liquid content 1 m 3 of the polymerization vessel in the period until at least 5% 1.0~2.0kW / m 3, a reflux condenser as By the most
A suspension polymerization method for a vinyl chloride monomer, wherein polymerization is carried out while controlling a large heat removal ratio to less than 50%, and the polymerization is completed within 6 hours.

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