JP2745602B2 - 塩化ビニルの重合方法 - Google Patents

塩化ビニルの重合方法

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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F14/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F14/02Monomers containing chlorine
    • C08F14/04Monomers containing two carbon atoms
    • C08F14/06Vinyl chloride

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、塩化ビニル単量体、あるいは塩化ビニル単
量体及びこれと共重合可能な単量体(以下、塩化ビニル
系単量体と略記する)を重合させる際に、特定の重合開
始剤を用いることにより、物性の良い重合体が高収率で
得られる塩化ビニルの重合方法に関するものである。
(従来の技術) 塩化ビニル系単量体を重合するに際し重合開始剤とし
て,従来より第3級−ブチルペルオキシネオデカノエー
ト(以下、BNDと略記する)、3,5,5−トリメチルヘキサ
ノイルペルオキシド(以下、NPOと略記する)、ジ(2
−エチルヘキシル)ペルオキシジカーボネート(以下、
OPPと略記する)などのベンゼン中の0.1ミル濃度液にお
ける半減期が10時間となる温度(以下、10時間半減期温
度と略記する)が40〜65℃の範囲にはいる重合開始剤が
用いられている。
しかしかかる重合開始剤を単独で使用した場合、重合
温度が比較的高温でなくては重合効率も悪く、多量使用
しなければ重合が完結しないという点で経済的に問題が
あった。この点を改良するため、また重合サイクルを短
縮して生産性を高めるため、ジイソブチリルペルオキシ
ド(以下、IBPOと略記する)などのより低温活性の重合
開始剤が開発され、一般に従来の重合開始剤と併用して
用いられている(特公昭56-50892号公報)。
即ち、IBPOなどのより低温活性は重合開始剤を重合反
応の初期に大きい反応速度を示す速効性重合開始剤と
し、さらにBNDなどの従来の重合開始剤を重合反応の後
期に大きな反応速度を示す遅効性重合開始剤として併用
することにより、反応速度の均一化(等速重合)が図ら
れている。
このような速効性重合開始剤としては、具体的にはIB
PO、アセチルシクロヘキシルスルホニルペルオキシド
(以下、ACSPと略記する)及びクミルペルオキシネオデ
カノエート(以下、CNDと略記する)などの10時間半減
期温度がいずれも40℃以下のものである。
(発明が解決しようとする課題) 前記、速効性重合開始剤と遅効性重合開始剤との組合
せ及びその使用量の調節により等速重合が検討されてい
る。しかし、従来の速効性重合開始剤はその活性が十分
とはいえず、併用して用いることにより重合時間短縮の
効果は小さかった。この点からより低温活性な重合開始
剤が望まれている。
また、このような生産性向上と同時に、最近では特に
重合体の品質が重視されるようになり、高活性だけでな
く重合体の品質を向上させるような重合開始剤が望まれ
ている。
この点において従来の速効性重合開始剤を用いた場合
には、得られる重合体の物性については必ずしも満足す
べきものではなかった。
例えば、IBPOを用いた重合で得られる重合体は、軟質
系樹脂成型品とした場合にフィッシュアイ(以下、FEと
略記する)が多数発生する。
また、ACSPではFEが多発することに加え、重合体の熱
安定性が悪く着色する。さらにCNDはその分解生成物の
ために重合体の加工時にかなり強い特有の異臭を放つと
いう欠点を有していた。
FEは塩化ビニル系樹脂成形品の外観を損なうので商品
価値を著しく低下する。また重合体の異臭は環境悪化を
引き起こし、ひいては作業者の健康を損なうため非常な
問題となる。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、上記の従来の速効性重合開始剤の問題
点について長期に渡って研究した結果、特定の重合開始
剤を速効性重合開始剤として用いることによって、より
高収率で重合体が得られ、かつ得られた重合体がFEおよ
び臭気がなく、さらに熱安定性、特に着色性に優れたも
のであることを確認して本発明を完成した。
本発明の構成は以下の通りである。
(1) 塩化ビニル単量体、あるいは塩化ビニル単量体
及びこれと共重合可能な単量体を重合させる際に、 (A) α,α′−ビス(ネオデカノイルペルオキシ)
ジイソプロピルベンゼン及び (B) ベンゼン中の0.1モル濃度液における半減期が1
0時間となる温度が40〜65℃の範囲にある、t−ブチル
ペルオキシネオデカノエート、t−ブチルペルオキシネ
オヘキサノエート、t−ブチルペルオキシピバレート、
t−オクチルペルオキシネオデカノエートから選ばれる
ペルオキシエテステル、3,5,5−トリメチルヘキサノイ
ルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、オクタノイ
ルペルオキシドから選ばれるジアシルペルオキシド、ジ
(2−エチルヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ジ
(2−エトキシエチル)ペルオキシジカーボネート、ジ
−n−プロピルペルオキシジカーボネート、ジイソプロ
ピルペルオキシジカーボネートより選ばれるペルオキシ
ジカーボネートのうち少なくとも1種よりなる重合開始
剤を用いて20〜75℃にて等速重合させることを特徴とす
る。
(2) 塩化ビニル単量体、あるいは塩化ビニル単量体
及びこれと共重合可能な単量体を重合させる際に、 (A) α,α′−ビス(ネオデカノイルペルオキシ)
ジイソプロピルベンゼンを塩化ビニル系単量体100部に
対して0.001〜1重量部及び (B) ベンゼン中の0.1モル濃度液における半減期が1
0時間となる温度が40〜65℃の範囲にある、t−ブチル
ペルオキシネオデカノエート、t−ブチルペルオキシネ
オヘキサノエート、t−ブチルペルオキシピバレート、
t−オクチルペルオキシネオデカノエートから選ばれる
ペルオキシエテステル、3,5,5−トリメチルヘキサノイ
ルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、オクタノイ
ルペルオキシドから選ばれるジアシルペルオキシド、ジ
(2−エチルヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ジ
(2−エトキシエチル)ペルオキシジカーボネート、ジ
−n−プロピルペルオキシジカーボネート、ジイソプロ
ピルペルオキシジカーボネートより選ばれるペルオキシ
ジカーボネートの内少なくとも1種を前記α,α′−ビ
ス(ネオデカノイルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼ
ンの添加量の1/4〜4倍量よりなる重合開始剤を用い、2
0〜75℃の重合温度で実施することを特徴とする。
本発明に使用される塩化ビニル単量体と共重合可能な
他のビニル単量体としては、例えばエチレン、酢酸ビニ
ル、塩化ビニリデン、スチレン、アクリル酸エステル類
等である。
本発明に使用される重合開始剤の一方の成分は、α,
α′−ビス(ネオデカノイルペルオキシ)ジイソプロピ
ルベンゼンであり、その添加量は一般に、塩化ビニル系
単量体の仕込量100重量部に対して純品換算で0.001〜1
重量部であり、好ましくは、0.01〜0.5重量部である。
その量が0.001重量部未満では重合速度が遅くなる。ま
た1重量部を越えると重合反応の制御が困難となり、得
られる重合体の物性も低下するので好ましくない。この
α,α′−ビス(ネオデカノイルペルオキシ)ジイソプ
ロピルベンゼンは、パラ体、メタ体、オルト体またはこ
れらの混合物のいずれでもよく、例えば次のようにして
合成される。
即ち、オルト、メタ、パラのイソプロピルベンゼンヒ
ドロペルオキシドのそれぞれ単独、もしくはそれらの2
種または3種の混合物とネオデカン酸クロライドとを水
酸化ナトリウムか水酸化カリウムまたはピリジンのよう
なアミン類を触媒とし、通常のペルオキシエステルと同
様の反応条件下で得られる。
即ち、溶媒として芳香族炭化水素(例えばトルエン、
エチルベンゼン)または脂肪属炭化水素(例えばヘキサ
ン、オクタン、石油ナフサ、ミネラルスピリット、商品
名「シェルゾール」;シェル化学社製)を用いて合成す
るか、または合成後希釈して用いることができる。な
お、反応温度は−10℃〜30℃程度である。
本発明で使用される重合開始剤の他の成分は、10時間
半減期温度が40〜65℃であるペルオキシエステル、ジア
シルペルオキシド及びペルオキシジカーボネートのうち
少なくとも1種である。
具体的なペルオキシエステルとしてはBND(46.5
℃)、第3級−ブチルペルオキシネオヘキサノエート
(52.1℃)、第3級−ブチルペルオキシピバレート(55
℃)、第3級−オクチルペルオキシネオデカノエート
(41℃)など、ジアシルペルオキシドとしてはNPO(59.
5℃)、ラウロイルペルオキシ(62℃)、オクタノイル
ペルオキシド(62℃)などであり、ペルオキシジカーボ
ネートとしてはOPP(43.5℃)、ジ(2−エトキシエチ
ル)ペルオキシジカーボネート(43.4℃)、ジ−n−プ
ロピルペルオキシジカーボネート(40.5℃)、ジイソプ
ロピルペルオキシジカーボネート(40.5℃)などであ
る。
これらの成分の添加量は、通常α,α′−ビス(ネオ
デカノイルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼンの添加
量の1/4〜4倍量である。
本発明において用いられる重合方法は通常の懸濁重合
法でも乳化重合法でもよく、重合温度は一般に20〜75℃
であり、好ましくは30〜60℃の温度範囲である。重合温
度が20℃未満では遅効性重合開始剤の活性が低く重合時
間が長くなる傾向にあり、75℃を越えると速効性重合開
始剤の寿命が短くなって不利である。
(発明の効果) 特定の重合開始剤を用いる本発明は、以下に述べる特
徴を有している。
即ち、重合開始剤併用系において、速効性重合開始剤
として従来の開始剤(例えばACSP、IBPO、CND)を用い
た方法に比べ、収率良く重合体が得られ、かつ得られた
重合体の物性が良好である。特に成形品にFEが少ないと
いう点で優れている。
(実施例) 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
合成例1 〔α,α′−ビス(ネオデカノイルペルオキシ)−パラ
−ジイソプロピルベンゼンの合成〕 撹拌機をそなえた500ml4つ口フラスコに30%水酸化カ
リウム水溶液171.7gを入れ、撹拌下液温を20℃に保ちな
がら85.2%パラ−ジイソプロピルベンゼンジヒドロペル
オキシド53.1gを添加した。更に撹拌下、液温を20℃に
保ちつつネオデカン酸クロライド91.5gと脂肪族炭化水
素系溶媒(商品名「ジェルゾール71」;シェル化学社
製)50gの混合溶液を7分間で滴下した。そのまま1時
間撹拌を続けた後、水相を分離した。油相を5%水酸化
ナトリウム水溶液150mlで洗浄した後、水で3回洗浄し
た。この溶液を無水硫酸マグネシウム上で乾燥させた。
その結果、純度59.2%のα,α′−ビス(ネオデカノイ
ルペルオキシ)−パラ−ジイソプロピルベンゼンのシェ
ルゾール溶液132.3gを得た。収率73.3モル%であった。
合成例2 〔α,α′−ビス(ネオデカノイルペルオキシ)ジイソ
プロピルベンゼン(メタ体、パラ体混合物)の合成〕 パラ−ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシドを
ジイソプロピルベンゼンジヒドロペルオキシド(メタ体
37%、パラ体63%の混合物)に変えた以外は、合成例1
に準じた方法で合成を行った。その結果、純度60.9%の
α,α′−ビス(ネオデカノイルペルオキシ)ジイソプ
ロピルベンゼン(メタ体、パラ体混合物)のシェルゾー
ル溶液126.8gを得た。収率72.7モル%であった。
実施例1 容量400mlのステンレス製オートクレーブに、イオン
交換水200mlとポリビニルアルコール0.1重量部とを入れ
溶解させた。次に合成例1で得たα,α′−ビス(ネオ
デカノイルペルオキシ)−パラ−ジイソプロピルベンゼ
ン(以下,p−NDPBと略記する)を純品換算で0.04重量部
を添加し、さらにBNDを純品換算で0.04重量部添加した
後、−80℃以下に冷却し、塩化ビニル単量体100重量部
を加えた。オートクレーブの空間部分を窒素ガスで十分
に置換した後密栓した。それを50℃に保つた恒温水槽中
に6時間浸し重合させた。撹拌は、オートクレーブを水
槽中で32r.p.mで回転させることにより行った。
重合を行った後、冷却し未反応の塩化ビニル単量体を
除き、得られた白色粉末を、2回100mlの水で洗浄した
後、真空で乾燥した。重量から塩化ビニル重合体の収率
は83%であった。
得られた塩化ビニル重合体の熱安定性試験として下記
に示す着色性試験を行い、同時に臭気についても調べ
た。さらにFEを下記に示す方法により測定した。それぞ
れの結果を表−1に示す。
〔着色性試験及び臭気〕
塩化ビニル重合体100重量部、ジオクチルフタレート5
0重量部、ジブチルスズマレート2.5重量部を混合し、16
0℃のロール上で10分間混練し、1mm厚みのシートを取り
出し、そのシートの着色度合いを目視にて観察した。ま
た同時に、取り出した時のシートの臭気を調べた。
〔FE〕
塩化ビニル重合体100重量部、ジオクチルフタレート5
0重量部、ジブチルスズマレート2.5重量部を混合し、16
0℃のロール上で7分間混練し、0.1mm厚みのシートを取
り出し、そのシート10cm×10cmの面積に存在するFEの数
を判読した。
実施例2 表−1に示されるように重合開始剤としてp−NDPBの
代わりにα,α′−ビス(ネオデカノイルペルオキシ)
ジイソプロピルベンゼンのメタ体、パラ体混合物(以
下、NDPBと略記する)を用いた以外は実施例1に準じて
塩化ビニル単量体の重合を行った。
実施例3〜4 表−1に示されるように重合開始剤としてBNDの代わ
りにNPO及びOPPをそれぞれ用いた以外は実施例2に準じ
て塩化ビニル単量体の重合を行った。
比較例1〜3 重合開始剤としてNDPBに代え、従来から使用されてい
るIBPO、ACSPおよびCNDをそれぞれ用いた以外は、実施
例1に準じて塩化ビニルの重合を行った。これらの結果
を表−1に示す。
以上、表−1から明らかなように速効性重合開始剤と
して従来の重合開始剤(IBPO、ACSPおよびCND)を用い
た方法では、同じ遅効性重合開始剤を用いた場合に得ら
れる重合体にFEおよび臭気が発生し、さらに耐熱性(着
色性)が悪いのに対し、本発明の方法では物性の良い重
合体が収率良く得られる。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】塩化ビニル単量体、あるいは塩化ビニル単
    量体及びこれと共重合可能な単量体を重合させる際に、 (A) α,α′−ビス(ネオデカノイルペルオキシ)
    ジイソプロピルベンゼン及び (B) ベンゼン中の0.1モル濃度液における半減期が1
    0時間となる温度が40〜65℃の範囲にある、t−ブチル
    ペルオキシネオデカノエート、t−ブチルペルオキシネ
    オヘキサノエート、t−ブチルペルオキシピバレート、
    t−オクチルペルオキシネオデカノエートから選ばれる
    ペルオキシエステル、3,5,5−トリメチルヘキサノイル
    ペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、オクタノイル
    ペルオキシドから選ばれるジアシルペルオキシド、ジ
    (2−エチルヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ジ
    (2−エトキシエチル)ペルオキシジカーボネート、ジ
    −n−プロピルペルオキシジカーボネート、ジイソプロ
    ピルペルオキシジカーボネートより選ばれるペルオキシ
    ジカーボネートのうち少なくとも1種よりなる重合開始
    剤を用いて20〜75℃にて等速重合させることを特徴とす
    る塩化ビニルの重合方法。
  2. 【請求項2】塩化ビニル単量体、あるいは塩化ビニル単
    量体及びこれと共重合可能な単量体を重合させる際に、 (A) α,α′−ビス(ネオデカノイルペルオキシ)
    ジイソプロピルベンゼンを塩化ビニル系単量体100部に
    対して0.001〜1重量部及び (B) ベンゼン中の0.1モル濃度液における半減期が1
    0時間となる温度が40〜65℃の範囲にある、t−ブチル
    ペルオキシネオデカノエート、t−ブチルペルオキシネ
    オヘキサノエート、t−ブチルペルオキシピバレート、
    t−オクチルペルオキシネオデカノエートから選ばれる
    ペルオキシエテステル、3,5,5−トリメチルヘキサノイ
    ルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、オクタノイ
    ルペルオキシドから選ばれるジアシルペルオキシド、ジ
    (2−エチルヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ジ
    (2−エトキシエチル)ペルオキシジカーボネート、ジ
    −n−プロピルペルオキシジカーボネート、ジイソプロ
    ピルペルオキシジカーボネートより選ばれるペルオキシ
    ジカーボネートの内少なくとも1種を前記α,α′−ビ
    ス(ネオデカノイルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼ
    ンの添加量の1/4〜4倍量よりなる重合開始剤を用い、2
    0〜75℃の重合温度で実施することを特徴とする塩化ビ
    ニルの重合方法。
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