JP2596441B2 - 水性樹脂分散体用乳化剤 - Google Patents

水性樹脂分散体用乳化剤

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JP2596441B2 JP63062259A JP6225988A JP2596441B2 JP 2596441 B2 JP2596441 B2 JP 2596441B2 JP 63062259 A JP63062259 A JP 63062259A JP 6225988 A JP6225988 A JP 6225988A JP 2596441 B2 JP2596441 B2 JP 2596441B2
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【発明の詳細な説明】 本発明は水性樹脂分散体用乳化剤に関し、特にエチレ
ン性不飽和単量体の水系乳化重合に用いる新規、かつ有
用な乳化剤に関するものである。
従来、乳化重合用乳化剤としては、アルキル硫酸エス
テル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ジアルキルス
ルホコハク酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキ
ル(アリール)エーテル硫酸エステル塩等のアニオン性
界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキル(アリー
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、ポリオキシエチレンソルビタン脂
肪酸エステル等の非イオン性界面活性剤が、単独あるい
は併用で使用されているが、エマルジョンの安定性、ま
たエマルジョンから製造されたフィルムの性質等は、か
ならずしも充分に満足し得るものでなく、多くの解決す
べき問題点が残されている。即ち、エマルジョンの重合
安定性、得られたエマルジョンの機械安定性、化学安定
性、凍結融解安定性、顔料混和性、貯蔵安定性等に問題
があり、特に、機械安定性については、改善すべき問題
点が残されている。
さらに、エマルジョンからポリマーフィルムを作成し
た際、使用した乳化剤が遊離の状態でポリマーフィルム
に残るため、フィルムの耐水性、接着性が劣る等の問題
を生じている。
また、エマルジョンを塩析等の手段によって破壊しポ
リマーを取り出すとき、排水中に多くの乳化剤が含有さ
れ、河川汚濁の原因となるため、乳化剤の除去処理に多
大の労力が必要となる。
このような観点から、従来の乳化剤の問題点を解決す
るため数多くの一般に反応性乳化剤といわれる新規乳化
剤に関する特許が提案されている。
例えば、アニオン性の反応性乳化剤として、特公昭46
−12472号、特開昭54−144317号、特公昭46−34894号、
特公昭56−29657号、特開昭51−30285号、特公昭49−46
291号等があり、非イオン性反応性乳化剤として、特開
昭56−28208号、特開昭50−98484号等があり、各種モノ
マーについての乳化重合用乳化剤として試みられている
が、これらの反応性乳化剤は乳化剤として単独使用した
ときには、エマルジョン重合時の安定性が不充分な場合
が多く、使用に際しては、従来の乳化剤と併用しなけれ
ば重合が円滑に進行しない等、本来の性能を充分に発揮
できないところの問題点を有している。
以上のように、種々の試みはなされているが、未だ前
述の問題点を充分に解決するまでには至っていないのが
現状である。
本発明者は、これら問題点を解消すべく鋭意研究の結
果本発明に到達したものである。即ち、本発明は、 一般式、 [但し、上記式中R1は炭素数8〜30のアルキル基、R2
水素またはメチル基、Aは炭素数2〜4のアルキレン
基、もしくは置換アルキレン基、nは0または、1〜20
0の整数であり、Mはアルカリ金属原子、NH4、もしくは
アルカノールアミン残基である。] で表わされる化合物の少なくとも一つを含有することを
特徴とする水性樹脂分散体用乳化剤を提供するものであ
る。
前記一般式中、R1は炭素数8〜30のアルキル基であ
り、例えば、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、
ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、
ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシ
ル、エイコシル等が挙げられる。これらのアルキル基等
の混合物であってもよい。
R2は水素またはメチル基である。
また、Aは炭素数2〜4のアルキレン基または置換ア
ルキレン基であり、例えば、エチレン、プロピレン、ブ
チレン、イソブチレン等であり、それらの単独またはブ
ロックあるいはランダムの混合物であっても良い。
nは0または、1〜200の整数であり、より好ましく
は、0または、2〜100の範囲である。
または、Mは、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金
属原子、NH4、もしくは、モノエタノールアミン、トリ
エタノールアミン、等のアルカノールアミン残基であ
り、これらの混合物であっても良い。
さらに、本発明の乳化剤は工業的に容易に製造できる
ものであり、例えば次のようにして製造することができ
る。
即ち、AOE X−24[炭素数12、14のα−オレフィン
オキシド、ダイセル化学工業(株)製]と、アリルアル
コールを触媒存在下のもとで加熱反応し、得られた反応
組成物、もしくは、更にアルキレンオキサイドを常法に
て、付加させたアルキレンオキサイド付加物に、硫酸、
スルファミン酸等の硫酸化剤にて硫酸化を行ない、必要
に応じて、塩基性物質で中和して、本発明の乳化剤を得
ることができる。
本発明の乳化剤を適用する水性樹脂分散体用のモノマ
ーとしては、各種のものを挙げることができる。例え
ば、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチ
ル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタアクリル酸メ
チル、アクリロニトリル、アクリロニトリル、アクリル
アミド、アクリル酸ヒドロキシエチルエステル等のアク
リル系モノマー、スチレン、ジビニルベンゼン等の芳香
族モノマー、酢酸ビニル等のビニルエステルモノマー、
塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン含有モノマ
ー、ブタジェン、イソプレン、クロロプレン等の共役ジ
エンフィンモノマー、その他エチレン、無水マレイン
酸、マレイン酸メチル等がある。本発明の乳化剤はこれ
らのモノマーの1種または2種以上の乳化重合に使用で
きる。
重合開始剤としては、従来公知のものでよく、例え
ば、過酸化水素、過硫酸カリウム、アゾビスイソブチル
ニトリル、ベンゾイルパーオキサイド等が挙げられる。
また、重合促進剤としては亜硫酸水素ナトリウム、硫
酸第1鉄アンモニウム等が挙げられる。
本発明の乳化剤は通常、全モノマーに対して0.1〜20
重量%、さらに好ましくは、0.2〜5.0量%である。
また、本発明の乳化剤は単独でも良好な水性樹脂分散
体が得られるが、必要により、他の乳化剤あるいは保護
コロイド剤を併用してもよい。
本発明の乳化剤を適用して得られる水性樹脂分散体
は、例えば、接着剤、被覆剤、含浸補強剤等として、木
材、金属、紙、布、その他コンクリート等に適用するこ
とができる。
以下本発明を実施例により、具体的に説明する。
[%、部とあるは重量基準を示す。] 製造例1 撹拌機、温度計、還流管を備えた反応容器にアリルア
ルコール87g、触媒として三弗化ホウ素エーテル錯体1.5
gを仕込み、つぎにAOE X−68[炭素数16、18のα−オ
レフィンオキシド、ダイセル化学工業(株)製]252gを
滴下し80℃にて5時間撹拌反応した後に120℃に加温
し、減圧にて過剰のアリルアルコールを除去した。
次に、得られた反応組成物をオートクレーブに移し、
苛性カリウムを触媒として、圧力1.5kg/cm2、温度130℃
の条件にてエチレンオキサイドを反応組成物に対して2
モル、および10モル付加した。
次に、上記のエチレンオキサイド2モル付加体を、ス
ルファミン酸を用いて硫酸化反応を行ない、得られた反
応組成物を、本発明乳化剤[A]とした。同様の硫酸化
方法にて得られたエチレンオキサイド10モル付加体の硫
酸エステルアンモニウム塩を本発明乳化剤[B]とし
た。
製造例2 撹拌機、温度計、還流管を備えた反応容器にメタリル
アルコール108g、触媒として三弗化ホウ素エーテル錯体
1.5gを仕込み、つぎにAOE X−24[炭素数12、14のα
−オレフィンオキシド、ダイセル化学工業(株)製]19
6gを滴下し80℃にて5時間撹拌反応した後に120℃に加
温し、減圧にて過剰のメタリルアルコールを除去した。
次に、得られた反応組成物をオートクレーブに移し、
苛性カリウムを触媒として、圧力1.5kg/cm2、温度130℃
の条件にてプロピレンオキサイドを反応組成物に対して
5モル付加した。
次に、上記のプロピレンオキサイド5モル付加体を、
スルファミン酸を用いて硫酸化反応を行ない、得られた
反応組成物を本発明乳化剤[C]とした。
製造例3 撹拌機、温度計、還流管を備えた反応容器にアリルア
ルコール87g、触媒として三弗化ホウ素エーテル錯体2g
を仕込み、つぎにAOE Y−08[炭素数20〜30のα−オ
レフィンオキシド、ダイセル化学工業(株)製]342gを
滴下し80℃にて5時間撹拌反応した後に120℃に加温
し、減圧にて過剰のアリルアルコールを除去した。
次に、得られた反応組成物をオートクレーブに移し、
苛性カリウムを触媒として、圧力1.5kg/cm2、温度130℃
の条件にてエチレンオキサイドを反応組成物に対して30
モル、および100モル付加した。
次に、上記のエチレンオキサイド30モル付加体を、ス
ルファミン酸を用いて硫酸化反応を行ない、得られた反
応組成物を本発明乳化剤[D]とした。同様の硫酸化方
法にて得られたエチレンオキサイド100モル付加体の硫
酸エステルアンモニウム塩を本発明乳化剤[E]とし
た。
製造例4 撹拌機、温度計、還流管を備えた反応容器にアリルア
ルコール87g、触媒として三弗化ホウ素エーテル錯体1.5
gを仕込み、つぎにAOE X−68[炭素数16、18のα−オ
レフィンオキシド、ダイセル化学工業(株)製]252gを
滴下し80℃にて5時間撹拌反応した後に、120℃に加温
し、減圧にて過剰のアリルアルコールを除去した。
つぎに、スルファミン酸120gを仕込み、120℃で3時
間、硫酸エステル化を行なった。未反応スルファミン酸
を除去した反応組成物を本発明乳化剤[F]とした。
製造例5 撹拌機、温度計、還流管を備え反応容器にメタリルア
ルコール108g、触媒として三弗化ホウ素エーテル錯体1.
5gを仕込み、つぎにAOE X−24[炭素数12、14のα−
オレフィンオキシド、ダイセル化学工業(株)製]196g
を滴下し80℃にて5時間撹拌反応した後に120℃に加温
し、減圧にて過剰のメタリルアルコールを除去した。
次に、スルファミン酸120gを仕込み、120℃で3時
間、硫酸エステル化を行なった。
未反応のスルファミン酸をロ別除去した反応組成物を
本発明乳化剤[G]とした。
実施例1 下記の乳化重合処方により、本発明乳化剤[A]〜
[G]を用いて乳化重合を行ない、得られたエマルジョ
ンおよび、そのエマルジョンから得られたポリマーフィ
ルムの物性を試験した。なお、比較として、従来の乳化
剤の例も併せて試験した。その結果を第1表に示した。
[乳化重合処方] 水295g、乳化剤 5部を溶解し、70℃まで昇温する。
つぎに、モノマー20部と過硫酸アンモニウム0.5部を加
え、先行重合させ、さらに重合が開始してから10分後よ
り3時間を要して180部を滴下して重合を行なった。そ
の後、重合温度にて1時間熟成した後、冷却し、エマル
ジョンを取り出し、供試サンプルとした。
つぎに、この供試サンプルをガラス板に塗布して常温
で24時間乾燥、ならびにその乾燥塗膜を110℃、3分間
熱キュアーしポリマーフィルムを作成した。
実施例2 水295部、乳化剤として第3表に示す各種併用乳化剤
5部を溶解し、80℃まで昇温し、モノマーとしてアク
リル酸n−ブチル/スチレン=7/3の混合モノマー20部
と、過硫酸アンモニウム0.3部を加え、先行重合し、重
合が開始してから10分後から約3時間を要して上記の混
合モノマー180部を滴下して、その後1時間80℃にて熟
成を行った後、冷却し、エマルジョンを取り出し供試サ
ンプルとした。
さらに、この供試サンプルをガラス板に塗布して、常
温で24時間乾燥、ならびに、その乾燥塗膜を110℃、3
分間熱キュアーして、ポリマーフィルムを作成した。
以上のようにして得られたエマルジョンおよび、その
エマルジョンから得られたポリマーフィルムの物性を第
3表に示した。なお、比較品として従来の乳化剤の例も
併せて第2表に示した。
実施例3 本発明乳化剤[A]、[D]、[E]、[G]を、実
施例1の乳化重合処方にて、乳化重合を実施して、得ら
れたエマルジョンおよび、そのエマルジョンから得られ
たポリマーフィルムの物性を試験した。その結果を第3
表に示した。
[注]重合安定性:重合終了後、エマルジョンを150メ
ッシュステンレス網で 過したとき、ステンレス網上に
残る凝塊物を充分水洗した後、重量を測定し、この重量
の仕込みモノマーとの百分比をもって、評価した。
この百分比が、0.5%以下のとき:◎ 0.5%〜2%のとき:○ 2%〜5%のとき:△ 5%以上のとき:× として評価した。
機械安定性:マーロン型機械安定性試験機にて10Kg/cm
1000rpmの条件で5分間エマルジョンを処理したのち、
凝析物を80メッシュのステンレス網で 過し、ステンレ
ス網上に残る凝析物を充分水洗し、その重量を測定し
た。
この重量の仕込みモノマーに対する百分率をもって評
価した。
この百分率が0.5以下のとき:◎ 0.5〜2%のとき:○ 2%〜5%のとき%:△ 5%以上のとき:× として評価した。
ポリマーフィルムの耐水性:ガラス板上に作成したポリ
マーフィルムを水中に浸漬し、フィルムの白化状況を評
価した。
1時間経過後、全く白化なし:◎ 1時間経過後、やや白化:○ 10〜30分で白化:△ 直ちに白化:×

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式、 [但し、上記式中R1は炭素数8〜30のアルキル基、R2
    水素またはメチル基、Aは炭素数2〜4のアルキレン
    基、もしくは置換アルキレン基、nは0または、1〜20
    0の整数であり、Mはアルカリ金属原子、NH4、もしくは
    アルカノールアミン残基である。] で表わされる化合物の少なくとも一つを含有することを
    特徴とする水性樹脂分散体用乳化剤。
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