JP2634840B2 - ビニル化合物の乳化重合方法 - Google Patents

ビニル化合物の乳化重合方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はアセト酢酸エステル基を含有するポリビニル
アルコール系樹脂(以下、AA化PVAと略記する)を保護
コロイドとして、ビニル化合物を乳化重合する方法に関
する。
[従来の技術] ビニル化合物なかんずく酢酸ビニルの乳化重合に関し
ては保護コロイドとしてPVAが使用されている。そしてP
VAの重合度、ケン化度、残酢基の分布などにより、得ら
れたエマルジョン粘度、耐水性、安定性などが大きく影
響されることが知られている。
例えば部分ケン化PVAを用いた場合は、エマルジョン
の安定性は良好であるが、耐水性が不足であり、完全ケ
ン化PVAを用いた場合は耐水性は良好となるが、安定性
が悪くなるという欠点を生ずる。従ってPVAを保護コロ
イドとする場合は目的用途に応じて使い分けを行ってい
るのが現状である。
かかる対策の一つとして特公昭60−54961号公報に
は、AA化PVAの存在下でビニル化合物を乳化重合する方
法が提案されている。該方法によれば、1)エマルジョ
ンの低温安定性と同時に、皮膜の耐水性も向上する。
2)低温度でも良好な粘性を有するエマルジョンが得ら
れる 3)架橋剤(アルデヒド類、アミン類、その他)
との併用によって耐水化がより容易に強化できる 4)
PVAを乳化剤として用いる場合と同処法でもちいること
ができ、更に界面活性剤と併用するなど巾広く使用しう
る 5)粘度鉱物との凝集性に優れているため、無機の
建材素材との接着性が特に良く、又粘度鉱物を併用する
ことにより強度の耐水性が発揮される 6)当該エマル
ジョンを含む廃水処理はクレー等による凝集沈澱により
容易になしうる 等の顕著な効果が得られる。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、本発明者の検討では上記方法で得られ
るエマルジョンは高温時の安定性に問題があり、夏場に
高温度雰囲気下で長時間放置されたり、貯蔵された時
に、増粘傾向が認められるという解決すべき点が明らか
となった。
[問題点を解決するための手段] 本発明者は水性媒体中で、アセト酢酸エステル基を含
有するポリビニルアルコール系樹脂を保護コロイドとし
て、ビニル化合物を乳化重合する際に、系に25℃におけ
る解離定数pkaが4以上の有機酸の多価金属塩を共存さ
せ、かつPH2.5〜6.5にて重合を行う場合、かかる問題点
が解決出来ることを見出し本発明を完成した。
以下、本発明を更に詳しく説明する。
本発明におけるAA化PVAはPVAとジケテンとを公知の方
法で反応して得られる。例えばPVAを酢酸溶媒中に分散
させておき、これにジケテンを添加する方法、PVAをジ
メチルホルムアミド、またはジオキサンなどの溶媒にあ
らかじめ溶解しておき、これにジケテンを添加する方法
である。またPVAにジケテンガスまたは液状ジケテンを
直接接触させてAA化PVAを得る方法も採り得る。この方
法で得られたAA化PVAは保護コロイドとして好ましい。A
A化PVAを得る際に用いられるPVAは得に限定されない
が、保護コロイドとしての作用効果の点から、平均重合
度200〜3000、平均ケン化度85〜99モル%の範囲が好ま
しい。AA化PVAのAA化度は0.05〜15モル%の範囲が適当
である。AA化度が0.05モル未満のAA化PVAではエマルジ
ョンの耐水性、安定性及び増粘性への寄与が少なく好ま
しくないし、一方AA化度が15モル%を越えたAA化PVAで
は、乳化重合の途中で分散系が破壊されて均質な乳濁状
態が得られないか、又は得られたエマルジョンは種々の
安定性が劣り、実用上の製品として好ましくない。AA化
PVAの使用量は全系に対して1〜10重量%の範囲から目
的とするエマルジョン粘度などを考慮して適宜適量用い
る。
本発明で用いられるビニル化合物としては、酢酸ビニ
ル、プロピオン酸ビニル、アクリル酸アルキルエステ
ル、メタアクリル酸アルキルエステル、塩化ビニル、塩
化ビニリデン、アクリロニトリル、メタアクリロニトリ
ル、スチレン、エチレン、プロピレン、アクリル酸グリ
シジル、メタクリル酸グリシジル、グリシジルビニルエ
ーテル、アクリルグリシジルエーテル、の様なグリシジ
ル基を有する不飽和ビニルモノマー、N−メチロールア
クリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等のメ
チロール化合物及びそのメチル、エチル、ブチルエーテ
ル等のN−メチロール基を含有する不飽和ビニルモノマ
ー、アクリルアミド、メタアクリルアイド等の不飽和ビ
ニルアミド類、アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和ビ
ニル酸、ジビニルアジペート、ジビニルスクシネート、
トリアリルシアヌレート、ジアリルフマレート、トリア
リルシトレート、ジアリルマレート、バーサテイック酸
ビニルエステル等があげられ、これらの単独重合あるい
は共重合である。必要に応じてブタジエン等のジエン系
化合物も共重合成分として用いられ得る。なかんずく酢
酸ビニル単独あるいは酢酸ビニルを主体とした共重合が
好適である。
乳化重合触媒としては通常の乳化重合に用いられる触
媒を用いる。特にレドックス触媒が好ましく、具体的に
例示すると過酸化水素とホルムアルデヒド亜鉛スルホキ
シレート、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、または過
硫酸カリウムとメタ重亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナト
リウム、硫酸第一鉄、ジメチルアニリン、ホルムアルデ
ヒド亜鉛スルホキシレートあるいはホルムアルデヒドナ
トリウムスルホキシラートとの組合せがあげられる。
またノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤もAA化
PVAと併用しうる。更に他の乳化剤、例えばセルロース
誘導体(カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチ
ルセルロース、メチルセルロースなど)、ポリアクリル
酸誘導体、(無水)マレイン酸−酢酸ビニル共重合体、
酢酸ビニル−(メタ)アリルスルホン酸(塩)共重合体
ケン化物なども適宜併用できる。その他通常の乳化重合
で用いられる種々の添加剤、調整剤なども適宜使用でき
る。本発明では、かかる乳化重合の際に、25℃における
解離定数pKaが4以上の有機酸の多価金属塩を系内に共
存させ、かつPHを2.5〜6.5に調整して重合を実施しなけ
ればならない。
pKaが4以上の有機酸としては酢酸、安息香酸、カプ
リル酸、カプロン酸、吉草酸、グルタル酸、クロトン
酸、コハク酸、ピメリン酸、プロピオン酸、酪酸、アジ
ピン酸等が例示され、又多価金属としてはベリリウム、
マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウ
ム、アルミニウム、セシウム、スズ、鉛、クロム、マン
ガン、鉄、コバルト、ニッケル等が挙げられる。
実用的な塩は、酢酸アルミニウムや酢酸マグネシウム
等である。
該塩以外のもの例えばナトリウム塩やカリウム塩(炭
酸塩、重炭酸塩、オルトリン酸塩、第一リン酸塩、酢酸
塩)等では本発明の効果は得難い。
本発明では系のPHを2.5〜6.5に好ましくは3.0〜5.0に
規定した条件で重合を云うことも必須である。前記塩の
使用でほぼPHは上記範囲に入るが、必要であれば他の任
意の緩衝剤の併用も出来る。しかしエマルジョンの安定
性からは本発明の多価金属塩のみでPHを調整するのが望
ましい。
PHが2.5以下では重合の進行が遅くなりかつエマルジ
ョンも不安定となり、一方6.5以上ではエマルジョンの
粘度が著しく高くなり、放置安定性が低下する。
重合時の温度は40〜90℃が実用的である。
[作用] 本発明において得られたエマルジョンは紙、木材、プ
ラスチック、繊維などの接着剤、バインダー、コーテン
グ剤として用いられ、特に高粘度であるので木工接着、
紙接着の高速機械化に好適であり、更に耐水性が優れて
いるので耐水ダンボール、合板用などに最適である。
エマルジョンはそのままあるいは必要に応じて更に可
塑性、高沸点溶剤等の造膜助剤、クレー、炭酸カルシウ
ム、カオリン、珪藻土等の体質顔料、酸化チタン等の有
色顔料、防腐剤、防虫剤、防錆剤、増粘剤、多種の接着
剤等を適宜配合して使用される。特に、各種金属塩類、
ホルムアルデヒド、グリオキザール、尿素又はメラミン
のジメチロール、エポキシ基含有化合物、多官能イソシ
ヤ基含有化合物、ヒドラジッド含有化合物等の硬化剤の
併用は一段と耐水接着力を向上させる効果がある。かか
る硬化剤はエマルジョン中に添加しても、又二段塗布等
を採用してもいずれも効果が発揮される。
[実 施 例] 次に実例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
「部」とあるのは重量部である。
実施例1 ガラス製重合用容器に水130部と平均重合度1200、AA
基含量5.2モル%、ケン化度99モル%のAA化PVA8部を挿
入し、内温を80℃に上昇して保護コロイドを溶解させた
のち、酢酸アルミニウム0.2部を加えて温度を70℃にし
た。
ついで100部の酢酸ビニルと過硫酸アンモニウムの5
%水溶液2部を同時に3.5時間かけて滴下して乳化重合
を行い(重合時のPHは3.6)、更に1時間熟成したの
ち、ジブチルフタレート5部を添加、冷却して濃度45%
に調整したエマルジョンを得た。
該エマルジョンについて25℃における粘度をJIS K 68
38に基づいて測定した。
又放置安定性を次の様にして評価した。
(1)高温放置安定性 30℃における粘度(a)を測定したのち、60℃の恒温
槽に3日間放置し、30℃まで冷却した時の粘度(b)を
測定し、(b)/(a)の粘度比で表示した。
(2)低温放置安定性 上記(a)を測定したエマルジョンの一部を5℃の恒
温槽に1週間放置し、5℃まで冷却した時の粘度(c)
を測定し(c)/(a)の粘度比で表示した。
これらの結果を第1表に示す。
対照例1〜4 酢酸アルミニウムに代えて酢酸ナトリウム、重炭酸ナ
トリウム、第2リン酸ナトリウム、蟻酸ナトリウムをそ
れぞれ用い実施例1に準じて実験を行った結果を第1表
に併記する。
実施例2 ガラス製重合用容器に水130部と平均重合度1800、AA
基含量5.2モル%、ケン化度99モル%のAA化PVA10部を装
入し、内温を80℃に上昇して保護コロイドを溶解させた
のち、酢酸亜鉛0.1部を加えて温度を70℃にした。
ついで102.5部の酢酸ビニルと過硫酸カリウムの2%
水溶液5部を同時に3.5時間かけて滴下して乳化重合を
行い(重合時のPHは4.2)、更に1時間熟成したのち、
冷却して濃度45%に調整したエマルジョンを得た。実施
例1と同じ方法でエマルジョンの評価を行って、第2表
に結果を示した。
実施例3 ガラス製重合用容器に水170部と平均重合度1800、AA
基含量6.8モル%、ケン化度99モル%のAA化PVA12部を装
入し、内温を80℃に上昇して保護コロイドを溶解させた
のち、酢酸アルミニウム0.5部を加えて温度を70℃にし
た。
ついで116部の酢酸ビニルと過硫酸アンモニウムの5
%水溶液2部を同時に3.5時間かけて滴下して乳化重合
を行い(重合時のPHは4.1)、更に1時間熟成したの
ち、冷却して濃度42%に調整したエマルジョンを得た。
結果を第2表に示した。
実施例4 ガラス製重合用容器に水130部と平均重合度1800、AA
基含量3.8モル%、ケン化度88モル%のAA化PVA10部を装
入し、内温を80℃に上昇して保護コロイドを溶解させた
のち、酢酸マグネシウム0.05部を加えて温度を70℃にし
た。
ついで80部の酢酸ビニルと20部のアクリル酸ブチル及
び過酸化水素0.2部、酒石酸0.2部を各々5部の水に溶解
した溶液を同時に3.5時間かけて滴下して乳化重合を行
い(重合時のPHは3.2)、更に1時間熟成したのち、冷
却して濃度43%に調整したエマルジョンを得た。実施例
1と同じ様にしてエマルジョンの性質を測定した。
結果を第2表に示した。
実施例5 重合用オートクレーブに水129部と実施例1と同じ保
護コロイド8部と酢酸アルミニウム0.16部を装入し、内
温を80℃に上昇させて保護コロイドを溶解し、ついでエ
チレンを圧入して30kg/cm2に保ち、内温を75℃に上昇さ
せて、85部の酢酸ビニルと過硫酸アンモニウムの5%水
溶液3部を同時に4時間にわたって滴下し、乳化重合を
行った。重合時の系のPHは3.4であった。エチレン圧を
下げたのち、更に1時間熟成し、濃度45%に調整したエ
マルジョンを得た。
この結果も第2表に示した。
[効果] 本発明では、AA化PVAを保護コロイドとしてビニル化
合物の乳化重合を実施する際に、特定の有機酸の多価金
属塩を共存させる場合、放置安定性特に高温時の放置安
定性に優れたエマルジョンが得られる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水性媒体中で、アセト酢酸エステル基を含
    有するポリビニルアルコール系樹脂を保護コロイドとし
    て、ビニル化合物を乳化重合する際に、系に25℃におけ
    る解離定数pkaが4以上の有機酸の多価金属塩を共存さ
    せ、かつPH2.5〜6.5にて重合を行うことを特徴とする、
    ビニル化合物の乳化重合方法。
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