JP2916284B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は塩化ビニルの改良された
単独又は共重合方法に関し、更に詳しくは重合に際して
重合槽内壁及び単量体が接触する部位へのポリマー付着
防止方法に関する。
【0002】
【従来の技術】塩化ビニルを単独で又はこれと共重合し
うる単量体と共に重合(以下、単に重合と略称する)す
るに際し、重合槽内壁、還流冷却器、撹拌翼、邪魔板及
び各種付属配管接続部等、重合操作中に単量体が接触す
る装置部分(以下、重合槽内壁等と略称する)へのポリ
マーの付着による重合槽の冷却能力の減少、あるいは一
旦付着したポリマーの剥離による塩化ビニルの単独重合
体又は共重合体(以下、製品と略称する)中への混入に
よる製品の品質低下等の問題が生じていた。
【0003】このため、重合終了後毎回重合槽内を清掃
しなければならず、従って多大の労力と時間を必要と
し、重合槽の稼働率の低下や製品コストの増加をもたら
していた。
【0004】そこで、重合槽内壁等に薬剤を塗布してポ
リマーの付着を防止する方法が種々提案されてきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、それら
の方法はポリマー付着防止に効果はあっても、たとえば
重合速度を低下させたり製品の諸物性を悪化させるなど
種々の欠点があり、いずれも工業的に用いる方法として
は満足できるものではなかつた。又、重合速度や製品の
諸物性に悪影響を与えない方法も提案されているが、か
かる方法はポリマー付着防止の効果が大きくなかった。
例えば、p-クロロフェノールとアルデヒド類からなるレ
ゾールにレゾルシンを反応させて得た共縮合物を塗布す
る方法(公表昭55- 500586)及びレゾルシンとアルデヒ
ド類との共縮合物を塗布する方法(公表昭57- 502169、
同57- 502170)が提案されているが、ポリマーの付着防
止の効果はまだ充分なものではなかった。
【0006】また、レゾルシンの自己縮合物を塗布する
方法(特公昭62- 3841)は優れたポリマー付着防止効果
を有しているがコストが高いという難点があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記問題
点を解決するため鋭意研究を行い本発明に到達した。す
なわち本発明は、塩化ビニル単量体、又は塩化ビニル単
量体とこれと共重合しうる単量体を、水性媒体中又は塊
状で重合するに際し、重合槽内壁及び該単量体が接触す
る部位に、二価のフェノ−ル類とクロロフェノール類と
の共縮合物を予め塗布することを特徴とする塩化ビニル
の重合方法である。
【0008】本発明の方法により、従来の付着防止剤よ
りもポリマー付着防止効果がさらに向上し、また製造コ
ストが特公昭62- 3841に開示されているレゾルシンの自
己縮合物に比べ格段に低減できる。
【0009】ポリマー付着防止の機構は明らかではない
が、被覆剤が壁面に塗布されることにより、被覆剤の薄
膜が壁面に強固に被着し、これがラジカル捕捉効果とし
て働くか、あるいは親水性である為に壁面が撥油性を示
し、塩化ビニル単量体をよせつけないためと考えられ
る。
【0010】又、被覆剤が部分的に三次元化していると
思われ、塩化ビニルの重合反応液に溶出しにくく、また
確かに重合速度が遅くなるようなことはない。
【0011】本発明において被覆剤の合成に使用される
二価のフェノール類としては、例えばレゾルシン、ヒド
ロキノン、カテコール及びこれらの誘導体があげられ
る。
【0012】本発明で用いるクロロフェノール類とは、
一価のフェノール類のベンゼン環に結合している水素原
子の内、水素原子1個を塩素原子に置換したものを意味
し、例えばo- クロロフェノール、m- クロロフェノー
ル、p- クロロフェノール及びこれらの誘導体があげら
れるが、工業的には安価に入手できるo- クロロフェノ
ール及びp- クロロフェノールが好ましい。
【0013】二価のフェノール類とクロロフェノール類
との縮合反応において用いられる触媒としては強塩基性
触媒が用いられ、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム等があげられるがこれらの中でも水酸化ナトリウム
が一般的であり好ましい。
【0014】本発明においては、強塩基性触媒を用いて
二価のフェノール類とクロロフェノール類とを反応させ
る。
【0015】反応温度は200 〜400 ℃が好ましく、更に
好ましくは250 〜350 ℃の範囲である。
【0016】反応時間は1分〜1時間が好ましく、更に
好ましくは、2分〜30分の範囲である。
【0017】この被覆剤を得る反応で、二価のフェノー
ル類1モルに対しクロロフェノール類は0.05〜10.0モル
が好ましく、更に好ましくは0.1 〜3.0 モルの範囲であ
る。0.05モル未満では、被覆剤の製造コストが高くな
り、又ポリマー付着防止効果が向上するどころかむしろ
劣るので好ましくない。10.0モルを越えると反応収率が
劣り、、さらにポリマー付着防止効果が向上しない等の
問題があり、好ましくない。
【0018】触媒の量は、二価のフェノール類とクロロ
フェノール類の合計1モルに対し、0.05〜1.0 モルが好
ましく、更に好ましくは0.1 〜0.5 モルの範囲である。
本発明における被覆剤の分子量は、重量平均分子量
(以下、Mwと略称する)で300〜10000 のものが好まし
く、400 〜4000のものが更に好ましい。Mwが300 未満で
は、水溶性となり塗布された被覆剤が溶出し、ポリマ−
付着防止効果が劣り好ましくない。Mwが10000 を越える
と、縮合反応が高度に進み、縮合物が架橋することによ
り親水性が減少し、その結果ポリマ−付着防止効果が低
下するため好ましくない。
【0019】本発明を実施するにあたり、被覆剤はアル
カリ水溶液とし、その被覆剤の濃度が0.1 〜10.0wt%、
好ましくは0.2 〜6.0 wt%になるようにアルカリ金属又
はアルカリ土類金属水酸化物水溶液に溶解させる。アル
カリ金属又はアルカリ土類金属水酸化物の濃度は0.05〜
5wt%の範囲が好ましい。被覆剤の濃度が0.1 wt%未満
では、塗布するための液量が多量となり作業性が低下
し、さらにはポリマー付着防止効果が劣るため好ましく
ない。又、10.0wt%をこえると、壁面に満遍なく塗布す
ることが難しくなるとともに塗布量も多くなり経済的で
ない。さらには、多量に塗布されるため、塗布後の水洗
が不充分の時は成分が溶出し製品の品質に悪影響を与え
る。
【0020】ここでいうアルカリ金属又はアルカリ土類
金属水酸化物としては、種々挙げられるが中でも水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムが好ま
しく、さらに好ましくは水酸化ナトリウムであり、これ
らは通常水溶液として用いられる。
【0021】本発明の方法においては前述の条件下で被
覆剤を重合槽内壁等に存在させることが必要である(以
下、存在させる操作を単に塗布と略称する)。塗布の方
法としては特に限定はないが、例えば塗布液を刷毛塗
り、あるいはスプレー、リンス等の一般的な方法により
行うことができ、その存在量も通常は被覆剤として、0.
005 〜10g/m2で充分であり、好ましくは0.01〜5g/
m2の範囲である。0.005g/m2未満では被覆剤が希薄と
なりポリマー付着防止効果が劣り、また10g/m2を越え
てもポリマー付着防止がより効果的になるわけでもな
く、塗布液を無駄に使用し不経済であり、さらには塗布
後の水洗を充分に行わなければ製品への品質に悪影響を
与えるため好ましくない。
【0022】被覆剤を所定量の範囲内で塗布した後、塗
布面(壁面)への水洗は行っても又行わなくてもどちら
でもよいが、生成したポリマ−の着色を引き起こさせな
い為には水洗を行つた方が有利である。
【0023】前述した塗布液の塗布は毎バッチ重合開始
前に行ってもよく、また一度の塗布で毎バッチの重合終
了後に簡単な水洗のみで数バッチ以上を継続して重合を
行うこともできる。
【0024】本発明が適用できる重合は、塩化ビニルの
単独重合のみならず塩化ビニルとこれと共重合しうる単
量体又は重合体、例えばエチレン、プロピレン等のオレ
フィン、酢酸ビニル、スチレン等のビニル系単量体、ア
クリルニトリル、アクリル酸エステル等のアクリル系単
量体、マレイン酸、マレイン酸エステル、フマル酸、フ
マル酸エステル等のジカルボン酸系単量体あるいはアク
リル系ゴム等との共重合に有効に適用出来る。これらの
共重合すべき単量体は塩化ビニルに対して20wt%を越え
ない範囲で使用することが出来る。
【0025】本発明が適用できる重合形式は、塩化ビニ
ル単量体又は塩化ビニル単量体とこれと共重合しうる単
量体もしくは重合体の水性懸濁重合、水性乳化重合、及
び塩化ビニル単量体又は塩化ビニル単量体とこれと共重
合しうる単量体自身を重合媒体とする所謂塊状重合に
も、各々の重合条件下で有効に適用出来る。
【0026】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。
【0027】製造例1 500 mlのオートクレーブにレゾルシン137.6 g(1.25モ
ル)、p-クロロフェノール32.2g(0.25モル)及び48wt
%水酸化ナトリウム水溶液31.3g(水酸化ナトリウム0.
38モル)を装入し、撹拌下内温を300 ℃まで1時間で昇
温し、更にこの温度に保ちながら5分間反応を続けた。
【0028】その後降温し、水酸化ナトリウム水溶液を
装入した。
【0029】得られた被覆剤のMwは875 であることがゲ
ルパーミエーションクロマトグラフィーでの測定でわか
った。
【0030】この反応生成物を用いて、被覆剤2.0 wt%
を含む水酸化ナトリウム1.0 wt%水溶液に調製し、塗布
液とした。
【0031】製造例2 500 mlのオートクレーブにレゾルシン82.6g(0.75モ
ル)、p-クロロフェノール96.5g(0.75モル)及び48wt
%水酸化ナトリウム水溶液31.3g(水酸化ナトリウム0.
38モル)を装入し、撹拌下内温を300 ℃まで1時間で昇
温し、更にこの温度に保ちながら10分間反応を続けた。
【0032】その後降温し、水酸化ナトリウム水溶液を
装入した。
【0033】得られた被覆剤のMwは843 であった。
【0034】この反応生成物を用いて、被覆剤2.0 wt%
を含む水酸化ナトリウム1.0 wt%水溶液に調製し、塗布
液とした。
【0035】製造例3 500 mlのオートクレーブにヒドロキノン82.6g(0.75モ
ル)、o-クロロフェノール96.5g(0.75モル)及び48wt
%水酸化ナトリウム水溶液31.3g(水酸化ナトリウム0.
38モル)を装入し、撹拌下内温を300 ℃まで1時間で昇
温し、更にこの温度に保ちながら15分間反応を続けた。
【0036】その後降温し、水酸化ナトリウム水溶液を
装入した。
【0037】得られた被覆剤のMwは735 であった。
【0038】この反応生成物を用いて、被覆剤2.0 wt%
を含む水酸化ナトリウム1.0 wt%水溶液に調製し、塗布
液とした。
【0039】製造例4 還流冷却器付き三ツ口フラスコにp-クロロフェノール10
0.0 g(0.78モル)、37wt%ホルマリン138.7 g(ホル
ムアルデヒド1.71モル)及び水酸化ナトリウム3.2 g
(0.08モル)を装入し、撹拌下内温を85℃まで40分間で
昇温し、更にこの温度に保ちながら4時間反応を続け
た。
【0040】この後25wt%水酸化ナトリウム水溶液80.0
g(水酸化ナトリウム0.50モル)及びレゾルシン128.4
g(1.17モル)を装入した。その後内温を85℃まで昇温
し、さらにこの温度に保ちながら5時間反応を続けた。
【0041】その後降温し、水酸化ナトリウム水溶液を
装入した。得られた被覆剤のMwは949 であった。
【0042】この反応生成物を用いて、被覆剤2.0 wt%
を含む水酸化ナトリウム1.0 wt%水溶液に調製し、塗布
液とした。
【0043】製造例5 500 mlのオートクレーブにレゾルシン170.0 g(1.54モ
ル)を装入し、撹拌下内温を300 ℃まで1時間で昇温
し、更にこの温度に保ちながら8時間反応を続けた。
【0044】その後降温し、水酸化ナトリウム水溶液を
装入した。
【0045】得られた被覆剤のMwは1269であった。
【0046】この反応生成物を用いて、被覆剤2.0 wt%
を含む水酸化ナトリウム1.0 wt%水溶液に調製し、塗布
液とした。
【0047】実施例1 撹拌翼、邪魔板を設けた内容積が7リッターのステンレ
ス製重合槽の内壁、撹拌翼、邪魔板及び各種付属配管接
続部等、後に装入する塩化ビニル単量体が接触する各部
位に製造例1で得られた塗布液を被覆剤が0.5 g/m2
なるように噴霧器でスプレーした後、同様に水をスプレ
ーして塗膜をすすいだ。
【0048】このようにして塗膜が形成された重合槽内
に、脱イオン水3000g、ジ- 2- エチルヘキシルパーオ
キシ- ジ- カーボネート0.89g及びクミルパーオキシネ
オデカノエート0.28g、ケン化度80%の部分ケン化ポリ
ビニルアルコール2gを装入し、内部の空気を真空ポン
プで排除した。しかる後、塩化ビニル2000gを装入し、
58℃で圧力が6.5 kg/cm2-Gに達するまで反応を続け
た。反応終了後、未反応単量体を回収しスラリーを排出
後重合槽内壁等を水ですすいだ。
【0049】次いで、塗布液を塗布しなかった他は前記
同様に2回目の重合を行った。以後同様に重合を連続4
回繰り返した。
【0050】その後、重合槽内壁等に付着したポリマー
の重量を調べたところ1.1 g/m2であった。又、スラリ
ーは脱水後乾燥し製品として取得して、後述の試験法に
より諸物性を測定した。
【0051】本発明の方法によれば、ポリマー付着量が
顕著に少なく、又付着したポリマーも簡単な水洗で容易
に洗い流すことが出来た。反応時間の遅延もなく、又得
られた製品の物性も優れている。
【0052】結果を表1に示す。
【0053】実施例2〜3 製造例1で得られた塗布液を製造例2〜3で得られた塗
布液に変えた他は、塗布方法、重合処方、重合回数等を
含め実施例1と同様に行った。
【0054】結果を表1に示すがポリマー付着量は実施
例2〜3共に0.6 〜1.5 g/m2 の範囲にあり、顕著に
少なかった。又付着したポリマーは、いずれも簡単な水
洗で容易に洗い流すことができた。
【0055】反応時間の遅延もなく、又得られた製品の
物性も優れている。
【0056】比較例1 塗布液の塗布を行わなかった他は、実施例1の1回目の
重合と同様にした。
【0057】結果を表1に示すが、ポリマー付着量は45
g/m2と極めて多かった。
【0058】比較例2 製造例1で得られた塗布液を製造例4で得られた塗布液
に変えた他は、実施例1の1回目の重合と同様にした。
【0059】結果を表1に示すが、ポリマー付着量は7.
8 g/m2 と比較例1に比べ良くはなっているが、実施
例1に較べると格段に多く実用的でない。
【0060】比較例3 製造例1で得られた塗布液を製造例5で得られた塗布液
に変えた他は、実施例1の重合と同様にした。
【0061】結果を表1に示すが、ポリマー付着量は3.
2 g/m2 と少なくなったものの実施例1〜3に比べ多
く、本発明の方法より劣っている。
【0062】試験法 前記実施例及び比較例で得られたポリマーの試験、測定
法は以下の方法によった。
【0063】・平均重合度:JIS K−6721 ・見掛比重:JIS K−6721 ・フイッシュアイ:ポリマーに可塑剤、熱安定剤等を所
定量混合したものを150 ℃で5分間混練し、厚み0.3 mm
のシートを作成する。しかる後に10cm×10cmの面積に存
在するブツを目視により測定する。
【0064】・ポロシティ:水銀圧入法による。
【0065】
【表1】
【0066】
【発明の効果】本発明の方法により、重合槽内に付着す
るポリマー除去のために毎バッチ終了の度にジェット洗
浄を行う必要がなくなり、従来の重合速度を維持したま
ま簡単な水洗を行うだけで重合槽内におけるポリマーの
付着を極めて効果的に防止することができ、しかも得ら
れた製品の品質への悪影響はないので産業上極めて価値
がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−27708(JP,A) 特開 昭54−7487(JP,A) 特表 昭55−500823(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08F 2/00 - 2/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩化ビニル単量体、又は塩化ビニル単量
    体とこれと共重合しうる単量体を、水性媒体中又は塊状
    で重合するに際し、重合槽内壁及び該単量体が接触する
    部位に、二価のフェノ−ル類とクロロフェノール類との
    共縮合物を予め塗布することを特徴とする塩化ビニルの
    重合方法。
  2. 【請求項2】 共縮合物をアルカリ金属又はアルカリ土
    類金属の水酸化物水溶液に溶解させて該縮合物の濃度を
    0.05〜5.0wt%とした塗布液を塗布する請求項1記載の
    方法。
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