JP2697410B2 - ラテックスの製造方法 - Google Patents

ラテックスの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はラテックスの製造方法に
関し、さらに詳しくは重合反応の安定性が高く、高分子
量でゲルの少ないラテックスの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、乳化重合に用いられる重合開始剤
としては、過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリ
ウム、過硫酸アンモニウム等の水溶性の過酸化物を用い
た重合開始剤が知られている。しかし、30℃以下の低
温重合では触媒活性が得られず、重合することができな
いという問題点を持っていた。クメンハイドロパーオキ
サイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイ
ド、メチルシクロヘキシルハイドロパーオキサイド、p
−メンタンハイドロパーオキサイド等の油溶性の過酸化
物と還元剤とを組み合わせたレドックス系重合開始剤が
知られている。このレドックス系重合開始剤を用いると
30℃以下の低温重合でも触媒活性を示し、初期重合速
度が高いのであるが、重合途中で触媒活性が失われてし
まい、触媒を追加添加しなければならず、そのために重
合温度、重合速度などが不安定になり、高分子量でゲル
が少ないラテックスを得ることは困難であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、重合
反応初期から終了まで触媒活性が持続し、一定の重合速
度、重合温度で重合でき、しかも高分子量でゲルが少な
いラテックスの製造方法を提供することにある。本発明
者らはこの目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、特
定の過酸化物を含有する重合開始剤を用いることによっ
て、前記目的が達成されることを見いだし、この知見に
基づいて本発明を完成するに到った。
【0004】
【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパー
オキサイドと還元剤とを含有する重合開始剤を用いて
(A)共役ジエン単量体、(B)エチレン性不飽和ニト
リル単量体及び(C)これらと共重合可能なその他の単
量体の単量体混合物を乳化重合するラテックスの製造方
法が提供される。本発明は、(A)共役ジエン単量体
(B)エチレン性不飽和ニトリル単量体及び(D)エチ
レン性不飽和カルボン酸単量体の混合物に最も好適に使
用できる。
【0005】(共役ジエン単量体)本発明に用いられる
(A)共役ジエン単量体は、ラジカル重合反応性のある
ものであれば特に限定されるものではない。共役ジエン
単量体の具体例としては、1,3−ブタジエン、イソプ
レン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−エ
チル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン及び
クロロプレン等を挙げることができる。
【0006】(エチレン性不飽和ニトリル単量体)本発
明に用いられる(B)エチレン性不飽和ニトリル単量体
は、1分子中に重合可能な不飽和結合とニトリル基とを
併有するものであればよく、例えば、アクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、フマロニトリル、α−クロロ
アクリロニトリル、α−シアノエチルアクリロニトリル
等を挙げることができる。
【0007】(共重合可能なその他の単量体) 本発明においては、(C)共役ジエン単量体及びエチレ
ン性不飽和ニトリル単量体と共重合可能なその他の単量
体を用いる。共重合可能なその他の単量体は、分子中に
重合可能な不飽和結合を有するものであればよく、例え
ば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン
酸、フマル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸等の
エチレン性不飽和カルボン酸単量体及びその塩;アクリ
ルアミドプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸等の
エチレン性不飽和スルホン酸単量体;(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
ル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、
(メタ)アクリル酸トリフルオロエチル、(メタ)アク
リル酸テトラフルオロプロピル、イタコン酸モノエチ
ル、フマル酸モノブチル、マレイン酸モノブチル、マレ
イン酸ジブチル、フマル酸ジブチル、マレイン酸エチ
ル、マレイン酸モノ2−ヒドロキシプロピル、(メタ)
アクリル酸メトキシメチル、(メタ)アクリル酸エトキ
シエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエトキシエチ
ル、(メタ)アクリル酸シアノメチル、(メタ)アクリ
ル酸2−シアノエチル、(メタ)アクリル酸1−シアノ
プロピル、(メタ)アクリル酸2−エチル−6−シアノ
ヘキシル、(メタ)アクリル酸3−シアノピロピル、
(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリ
ル酸ヒドロキシプロピル、グリシジル(メタ)アクリレ
ート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2
−スルホエチルアクリレート、2−スルホプロピルメタ
クリレート等のエチレン性不飽和カルボン酸エステル単
量体;(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,N−ジメチロール(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−プロポキシメチル(メタ)アクリルアミド等
のエチレン性不飽和アミド単量体;スチレン、アルキル
スチレン、ビニルナフタレン等のビニル芳香族単量体;
フルオロエチルビニルエーテル等のフルオロアルキルビ
ニルエーテル;ビニルピリジン;ビニルノルボーネン、
ジシクロペンタジエン、1,4−ヘキサジエン等の非共
役ジエン単量体;などを挙げることができる。
【0008】本発明において、これらの単量体を組み合
わせて用いる場合には、その種類、比率は、目的・用途
に応じて適宜選べばよく、例えば、(A)共役ジエン単
量体、(B)エチレン性不飽和ニトリル単量体及び
(D)エチレン性不飽和カルボン酸単量体を組み合わせ
る場合には、通常、全単量体に対して(A)共役ジエン
単量体は30〜95重量%、好ましくは35〜85重量
%であり、(B)エチレン性不飽和ニトリル単量体は1
〜55重量%、好ましくは10〜50重量%であり、
(D)エチレン性不飽和カルボン酸単量体は0.001
〜20重量%、好ましくは0.1〜15重量%である。
【0009】(重合開始剤) 本発明に用いられる重合開始剤は過酸化物と還元剤とを
含有するものである。本発明で用いられる過酸化物は
,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキ
サイドである。
【0010】本発明に用いられる過酸化物の使用量は、
前述の単量体の総重量に対して、通常0.001〜0.
3重量%である。0.001重量%より少ない場合に
は、重合反応が遅くなりすぎ、実用的でない。0.3重
量%より多い場合には、重合反応が速すぎて、重合速度
の制御が困難になる。
【0011】本発明に用いられる還元剤は、レドックス
系で通常用いられる還元剤であれば特に限定されるもの
ではない。かかる還元剤としては、例えば、硫酸第一
鉄、ナフテン酸第一銅等の還元状態にある金属イオンを
有する化合物、メタンスルホン酸ナトリウム等のスルホ
ン酸類、ジメチルアニリン等のアミン類などが挙げられ
る。これらは1種又は2種以上の組合せで用いることが
できる。
【0012】本発明に用いられる過酸化物と還元剤との
比率は、還元剤によって若干異なるが、重量基準で(過
酸化物/還元剤)=0.1〜30、好ましくは0.3〜
20である。
【0013】(乳化剤)本発明で用いられる乳化剤は、
乳化重合に通常使用されるものであればよく、例えば、
ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチ
レンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレン
アルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアル
キルエステル等の非イオン系乳化剤;ミリスチミン酸、
パルミチン酸、オレイン酸、リノレン酸の如き脂肪酸及
びその塩、アルキルアリルスルホン酸塩、高級アルコー
ル硫酸エステル、アルキルスルホコハク酸等のアニオン
系乳化剤;トリメチルアンモニウムクロライド、ジアル
キルアンモニウムクロライドの如きアンモニウムクロラ
イドや、ベンジルアンモニウム塩等及び第4級アンモニ
ウム塩等のカチオン系乳化剤;α,β−不飽和カルボン
酸のスルホエステル、α,β−不飽和カルボン酸のサル
フェートエステル、スルホアルキルアリールエーテル等
の二重結合を含む共重合性乳化剤などを挙げることがで
きる。
【0014】乳化剤の使用量は特に制限されないが、単
量体の総重量に対して、通常0.1〜9.0重量%、好
ましくは0.5〜6.0重量%である。
【0015】(水性媒体)水性媒体としては、通常、水
が用いられ、その量は、単量体の総重量に対して通常8
0〜250重量%、好ましくは90〜170重量%であ
る。水性媒体が80重量%より少ない場合には、ラテッ
クスの粒子が凝集しやすくなる。また250重量%を超
える場合には、生成ラテックスの濃縮時間などに時間が
かかり生産性が低くなる。
【0016】(製造方法)本発明の製造方法は、通常の
重合方法で行うことができ、重合反応器の形式は、回分
式、半回分式又は連続式のいずれの形式の重合反応器で
もよい。
【0017】本発明の製造方法において、重合温度は水
性媒体の融点より高い温度であれば特に限定されない
が、40℃以下の低温で行うことが重合反応の安定性の
点から好ましい。重合温度が40℃より高くなると重合
速度が非常に速くなり、除熱が不足すると、暴走反応を
起こし制御が難しくなる。
【0018】なお、本発明の製造方法では、必要に応じ
て分子量調節剤、粒径調整剤、老化防止剤、キレート化
剤及び酸素捕捉剤等の重合副資材を添加することができ
る。
【0019】
【発明の効果】かくして本発明によれば、重合反応初期
から終了まで触媒活性が持続し、ほぼ一定の重合速度、
重合温度で重合でき、しかも高分子量でゲルが少ないラ
テックスを得ることができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明する。なお、本発明は実施例に記載されたものに限
られるものではない。実施例中の部及び%は特に断わり
のない限り、重量基準である。
【0021】(評価方法)重合率は、単量体が重合によ
って消費された割合で表し、単位時間あたりの重合率の
変化が重合速度である。重合率を求めるには、先ず、ラ
テックスを重合反応器から少量抜き出し、抜きだしたラ
テックスの重量WLXを測定する。次に、そのラテックス
をスチームで熱して、水及び未反応単量体を蒸発させ、
固形分を得る。この固形分の重量WSを測定する。WLX
からWSを引いた値と、重合開始前に仕込んだ単量体、
水などの重量から、重合によって消費された単量体の重
量を求め、重合率を計算した。
【0022】ゲルの割合は、ラテックス固形分中のゲル
の割合を百分率で表したものである。ゲルの割合を求め
るには、先ず、ラテックスをスチームで熱して得られる
固形分を恒量になるまで105℃で減圧乾燥し、そのと
きの重量WTを測定する。次に、その固形分(約0.1
〜0.3g)をシクロヘキサノン100ml中に20時
間浸漬した後、140μmのステンレス金網で濾過す
る。そして、金網に残ったゲルを恒量になるまで105
℃で減圧乾燥した後、ゲルの重量WGを測定し、WGとW
Tとからゲルの割合を計算した。
【0023】分子量は、ラテックスをテトラヒドロフラ
ンに溶解し、その溶液をゲル・パーミエーション・クロ
マトグラフィー(キャリアー液:テトラヒドロフラン)
で測定した。その測定結果と、標準ポリスチレン(分子
量既知)のゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ
ーによる測定値との対応関係から平均分子量を求めた。
【0024】実施例 重合反応容器中に水、アクリロニトリル、1,3−ブタ
ジエン、メタクリル酸、乳化剤(ワロラートu:東振化
学社製品;エマルゲン−120:花王社製品)、及び分
子量調節剤(t−ドデシルメルカプタン)を仕込み撹拌
し乳化状態にした後、1,1,3,3−テトラメチルブ
チルハイドロパーオキサイド(以下、TMBとい
う。)、酸素捕捉剤(亜ジチオン酸ナトリウム)、キレ
ート化剤(キレスト400G:キレスト化学社製品)、
粒径調整剤(ピロリン酸カリウム)及び還元剤(フロス
ト鉄:第一化成社製品;メタンスルホン酸ナトリウム)
を添加し、重合反応を行い、ラテックスを得た。重合開
始剤添加後の経過時筒毎の重合率、最終生成ラテックス
の分子量及びゲルの割合の測定結果を表1に示す。
【0025】実施例2〜6 アクリロニトリル、1,3−ブタジエン、メタクリル酸
又はTMBの量を表1に示すように変えた 他は実施例1
と同じ方法でラテックスを得た。重合開始剤添加後の経
過時間毎の重合率、最終生成ラテックスの分子量及びゲ
ルの割合の測定結果を表1に示す。
【0026】実施例 メタクリル酸の代わりにアクリル酸メチルを用いた 他は
実施例1と同じ方法でラテックスを得た。重合開始剤添
加後の経過時間毎の重合率、最終生成ラテックスの分子
量及びゲルの割合の測定結果を表1に示す。
【0027】比較例1 TMBの代わりにジイソプロピルベンゼンハイドロパー
オキサイド(以下、DIPという。)を用いた他は実施
例1と同じ方法でラテックスを得た。重合開始剤添加後
の経過時間毎の重合率、最終生成ラテックスの分子量及
びゲルの割合の測定結果を表1に示す。
【0028】比較例2 TMBの代わりにDIPを用いた他は実施例7と同じ方
法でラテックスを得た。重合開始剤添加後の経過時間毎
の重合率、最終生成ラテックスの分子量及びゲルの割合
の測定結果を表1に示す。
【0029】
【表1】
【0030】表1から、TMB以外の過酸化物を用いた
場合には、重合途中で触媒活性が失われてしまい、重合
率が上がらなくなることがわかる。これに対して、本発
明によれば、重合反応初期から終了まで触媒活性が持続
し、ほぼ一定の速さで重合することができ、しかも高分
子量で、ゲルの割合の少ないラテックスが得られること
がわかる。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1,1,3,3−テトラメチルブチルハ
    イドロパーオキサイドと還元剤とを含有する重合開始剤
    を用いて(A)共役ジエン単量体、(B)エチレン性不
    飽和ニトリル単量体及び(C)これらと共重合可能なそ
    の他の単量体の単量体混合物を乳化重合することを特徴
    とするラテックスの製造方法。
  2. 【請求項2】 単量体混合物が(A)共役ジエン単量
    体、(B)エチレン性不飽和ニトリル単量体及び(D)
    エチレン性不飽和カルボン酸単量体の混合物であること
    を特徴とする請求項1のラテックスの製造方法。
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