JP3139840B2 - 塩化ビニル系重合体の製造方法 - Google Patents

塩化ビニル系重合体の製造方法

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JP3139840B2 JP04177465A JP17746592A JP3139840B2 JP 3139840 B2 JP3139840 B2 JP 3139840B2 JP 04177465 A JP04177465 A JP 04177465A JP 17746592 A JP17746592 A JP 17746592A JP 3139840 B2 JP3139840 B2 JP 3139840B2
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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

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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、塩化ビニル系重合体の
製造方法に関し、特に、高品質の塩化ビニル系重合体を
高い生産性で得ることのできる製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】一般に、塩化ビニル系重合体は、塩化ビ
ニル単量体またはこれを主体とするビニル系単量体の混
合物を水性媒体中で油溶性重合開始剤を用いて懸濁重合
することにより製造される。この際、使用される油溶性
重合開始剤は、その種類により、重合反応の発熱パター
ン、重合時間、生産性、重合時のスケール付着性、さら
には重合体の初期着色性、熱安定性、匂い、耐抽出性等
の品質特性に大きな影響を与える。
【0003】また、近年において、塩化ビニル系重合体
の生産性向上を目的として、重合時間の短縮が図られて
きており、このために重合開始剤の使用量が増大する傾
向にある。然しながら、重合開始剤の使用量の増加に伴
って、重合装置全般の冷却能力の不足に伴う制約のほ
か、重合体品質への影響、特に初期着色性、熱安定性の
低下、重合開始剤の残渣または分解生成物の増大による
異臭の発生、抽出成分の増加などがもたらされ、更に重
合器内のスケール付着量が増加する等の問題も発生して
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、重合装置全般の冷却能力の不足に伴う制約、重合体
品質への悪影響等を伴わず、さらには重合器内のスケー
ル付着量を抑制することが可能な塩化ビニル系重合体の
製造方法を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、塩化ビ
ニル単量体またはこれを主体とするビニル系単量体の混
合物を、油溶性重合開始剤の存在下、水性媒体中で懸濁
重合することにより塩化ビニル系重合体を製造する方法
において、前記油溶性重合開始剤として、(A) 分子中に
ベンゼン環及びアルコキシ基の何れも有しておらず且つ
ベンゼン中 0.1モル/リットル濃度における10時間半減
期の温度が40〜50℃である化合物と、(B) 1−シクロヘ
キシル−1−メチルエチルパーオキシピバレートとを、
組合せで使用することを特徴とする塩化ビニル系重合体
の製造方法が提供される。
【0006】即ち、本発明は、油溶性重合開始剤とし
て、(A) 特定の半減期を有するものと、(B) 1−シクロ
ヘキシル−1−メチルエチルパーオキシピバレートとを
併用して懸濁重合を行うことが顕著な特徴であり、これ
により上述した目的を達成することに成功したものであ
る。
【0007】油溶性重合開始剤(A) 本発明において、油溶性重合開始剤(A) は、分子中にベ
ンゼン環及びアルコキシ基の何れも有していないことが
必要である。例えば、分子中にベンゼン環を有している
ものを使用すると、得られる塩化ビニル系重合体は、抽
出テストによりUV吸収ピークが現われるため、特に医
療、食品分野への用途が制限される。更に、分子中にア
ルコキシ基を有するものを使用した場合には、スケール
の付着が非常に多くなるという問題がある。また、かか
る油溶性重合開始剤(A) は、ベンゼン中 0.1モル/リッ
トル濃度における10時間半減期の温度が40〜50℃の範囲
にあることが極めて重要である。即ち、10時間半減期の
温度が40℃未満のものでは持続活性が低下し、50℃以上
のものでは多量の重合開始剤を必要とするようになるた
め、何れの場合も得られる塩化ビニル重合体は、初期着
色性、耐抽出性等の品質特性に劣ったものなる。
【0008】本発明において、上述した条件を満足する
油溶性重合開始剤(A) としては、例えば、下記一般式
(1):
【化1】 〔式中、R1 及びR2 は、それぞれ炭素原子数1〜20の
置換または非置換の、n−アルキル基、 sec−アルキル
基、tert−アルキル基である、〕で表されるパーエステ
ル、代表的には、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエ
ート(45℃)、t−ブチルパーオキシネオデカノエート
(46℃)、t−ヘキシルパーオキシネオヘキサノエート
(49℃)等、及び下記一般式(2):
【化2】 〔式中、R1 及びR2 は、前記と同様である〕で表され
るパーカーボネート化合物、代表的には、ジイソプロピ
ルパーオキシジカーボネート(41℃)、ジ−n−プロピ
ルパーオキシジカーボネート(41℃)、ジ−ミリスチル
パーオキシジカーボネート(41℃)、ジ−2−エチルヘ
キシルパーオキシジカーボネート(43℃)等を挙げるこ
とができ、これらは1種単独または2種以上の組み合わ
せで使用される。尚、上記の例示化合物において、括弧
内の温度は、前述した10時間半減期の温度を示す。本発
明においては、これらの内でも特に、パーエステル系の
t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t−ブチル
パーオキシネオデカノエート、t−ヘキシルパーオキシ
ネオヘキサノエート等が好適に使用される。
【0009】油溶性重合開始剤(B) 本発明において、前記開始剤(A) と組み合わせで使用さ
れる重合開始剤(B) は、1−シクロヘキシル−1−メチ
ルエチルパーオキシピバレートであり、この化合物は、
下記式:
【化3】 で表される。この開始剤は、開始剤(A) の反応活性を調
節し、結果として得られる塩化ビニル重合体の品質調整
をする作用を有する。
【0010】本発明において、 (A)及び (B)の油溶性重
合開始剤は、反応条件等によっても異なるが、一般に、
重量基準で、 (A)/(B) =8/2〜2/8、特に7/3〜3/7 の割合で使用されるのが好ましい。例えば (A)がこれよ
りも多量に使用される場合には、重合末期の活性が低下
して好ましくなく、 (B)がこれ以上では重合末期の除熱
が苦しくなる傾向にある。またその合計使用量は、例え
ば重合温度60℃において、単量体当り0.03〜0.3 重量%
が適当である。これら両重合開始剤の重合系への添加
は、溶剤に希釈するか、水に分散させてエマルジョンま
たはサスペンジョンとした後、水および/または懸濁剤
と共に、あるいはこれらが仕込み終った後に行えばよ
く、また塩化ビニル系単量体の仕込み後に反応器中にポ
ンプで圧入するようにしてもよい。
【0011】単量体 本発明方法において用いられる単量体としては、塩化ビ
ニル単独のほか、塩化ビニルを主体とし、これと共重合
可能なビニル系単量体を含む混合物(通常塩化ビニルが
50重量%以上)が好適に使用される。この塩化ビニルと
共重合されるコモノマーとしては、エチレン、プロピレ
ン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘ
プテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−
ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テト
ラデセンなどのα−オレフィン;アクリル酸、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチルなどのアクリル酸またはそ
のエステル;メタクリル酸、メタクリル酸メチルなどの
メタクリル酸またはそのエステル;マレイン酸またはそ
のエステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビ
ニルエステル;ラウリルビニルエーテル、イソブチルビ
ニルエーテルなどのビニルエーテル;無水マレイン酸;
アクリロニトリル;スチレン;塩化ビニリデン;その他
塩化ビニルと共重合可能な単量体などが挙げられ、これ
らは単独または2種以上の組合せで用いられる。
【0012】分散剤 これらの単量体を用いた本発明による水性媒体中での懸
濁重合は、塩化ビニル系単量体の重合の際に通常使用さ
れている分散助剤、例えばメチルセルロース、ヒドロキ
シエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、
ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどの水溶性セル
ロースエーテル;水溶性あるいは油溶性の部分ケン化ポ
リビニルアルコール;アクリル酸重合体;ゼラチンなど
の水溶性ポリマー;ソルビタンモノラウレート、ソルビ
タントリオレート、グリセリントリステアレート、エチ
レンオキシドプロピレンオキシドブロックコポリマーな
どの油溶性乳化剤;ポリオキシエチレンソルビタンモノ
ラウレート、ポリオキシエチレングリセリンオレート、
ラウリン酸ナトリウムなどの水溶性乳化剤などを1種ま
たは2種以上の組合せで使用しても差し支えない。
【0013】重合条件 本発明においては、前述した2種の油溶性重合開始剤を
使用することを除けば、懸濁重合はそれ自体公知の方法
で行うことができ、例えば重合器への水性媒体、塩化ビ
ニル系単量体、分散助剤などの仕込み方法、仕込み割合
などは従来と同様に行えばよい。ただ、本発明において
は、前記の重合開始剤を使用することに関連して、55〜
65℃、特に59〜65℃の温度で懸濁重合を行うことが好適
である。さらにこの重合系には、必要に応じて、塩化ビ
ニル系の重合に適宜使用される重合調整剤、連鎖移動
剤、pH調整剤、ゲル化改良剤、帯電防止剤、架橋剤、安
定剤、充てん剤、酸化防止剤、緩衝剤、スケール防止剤
などを添加することも任意である。
【0014】
【実施例】実施例1〜2、比較例1〜5 内容積が 2.1m3 のステンレススチール製重合器に、脱
イオン水 900kgと部分ケン化ポリビニルアルコール 760
gとを水溶液にして投入した。器内を50mmHgになるまで
脱気した後、塩化ビニル単量体 700kgを仕込み、攪拌し
ながら、さらに表1に示した種類と量の重合開始剤をポ
ンプで圧入すると同時に昇温を始めて重合を開始した。
重合温度を61℃に保ちながら重合反応を行い、昇温を始
めて1時間40分後にメルカプトエタノール 200gを添加
した。内圧が 6.0kg/cm2 G に達した時点で重合を停止
し、未反応単量体を回収し、得られた重合体をスラリー
状で器外に抜き出し、脱水乾燥して以後の試験に供し、
その結果を表1に併記した。
【0015】重合器内スケールの付着状況;下記の判断
基準で評価した。 ◎:スケールの付着がなく金属鏡面の光沢がある。 ○:金属鏡面にやや曇りがある。 △:金属表面の一部にスケールが認められる。 ×:金属表面全面にフィルム状のスケールがある。 嵩比重の測定;得られた重合体について、JIS K-6721に
したがって測定した。 粒度分布の測定;得られた重合体について、JIS Z-8801
に準じた #60、#100、#200の各篩を用いて篩分けし、通
過量を計量して重量%で表わした。 フィッシュアイ量の測定;得られた重合体 100重量部、
エポキシ化大豆油 3.0重量部、セタノール 0.7部、ブチ
ルステアレート 1.0部、スズ系安定剤 2.5部をミキサー
にて配合し、20mmの押出機を使いヘッダー温度 170℃ダ
イス温度 205℃の条件で押出しを行い厚み0.1mm巾30mm
のシートを50m分取し、このシートの1m2 中の白色透
明粒子の数で示した。
【0016】抽出テスト;得られた重合体15gを蒸留水
300mlで抽出ビンに希釈する。抽出ビンを滅菌器内に入
れ、 125℃で60分間放置する。冷却後、抽出ビンを取り
出し、上澄み液について、UV吸収および過マンガン酸
カリ消費量を測定する。この際、重合体を入れる蒸留水
のみのサンプルをスタンダードとする。 (UV吸収)波長 220nmと 241nmとで吸光度を測定し基
準値との差が 220nmで0.08以上、または 241nmで0.05以
上であれば×とし、そうでない場合は○とした。 (過マンガン酸カリ消費量)過マンガン酸カリを添加
後、チオ硫酸ソーダで滴定する。基準値との差が1.00cc
以上では×とし、それよりも低ければ○とした。上記の
UV吸収及び過マンガン酸カリ消費量において、基準値
との差が大きいことは、医療用のレジンとして用いるこ
とが難しいことを意味する。
【0017】初期着色性;得られた重合体 100重量部
に、ラウリル酸すず1重量部、カドミウム系安定剤0.5
重量部およびジオクチルフタレート50重量部を配合し、
2本ロールミルを用いて 160℃で5分間混練した後、厚
さ 0.8mmのシートに成形した。つぎに、このシートを裁
断して重ね、4cm×4cm× 1.5cm(厚さ)の型枠に入
れ、 160℃、65〜70kgf/cm2 で加熱加圧して試料を作製
した。これを目視で観察して下記の基準で評価した。 ◎:実施例1と同程度。 ○:実施例1と比べて黄味が強い。
【0018】
【表1】
【0019】尚、表中の重合開始剤における略号はそれ
ぞれ下記を意味する。 BPD :t−ブチルパーオキシネオデカノエート(46℃) BPP :t−ブチルパーオキシピバレート(55℃) DEPD:ジ−(2−エトキシエチル)パーオキシジカーボ
ネート(43℃) TMHP:ジ− 355−トリメチルヘキサノイルパーオキサイ
ド(59.5℃) CMPP:1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキ
シピバレート(51.8℃)
【0020】
【発明の効果】本発明においては、特定の2種の重合開
始剤を併用することにより、重合装置全般の冷却能力の
不足に伴う制約を受けず、初期着色性、熱安定性等の品
質が有効に向上した塩化ビニル系重合体を得ることが可
能となり、しかも重合器内のスケール付着も有効に回避
することが可能となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−339310(JP,A) 特開 平5−155910(JP,A) 特開 平4−139165(JP,A) 特開 昭59−56409(JP,A) 特開 昭57−139104(JP,A) 特開 昭63−289007(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G08F 14/00 - 14/28 G08F 4/32 - 4/38 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩化ビニル単量体またはこれを主体とす
    るビニル系単量体の混合物を、油溶性重合開始剤の存在
    下、水性媒体中で懸濁重合することにより塩化ビニル系
    重合体を製造する方法において、 前記油溶性重合開始剤として、(A) 分子中にベンゼン環
    及びアルコキシ基の何れも有しておらず且つベンゼン中
    0.1モル/リットル濃度における10時間半減期の温度が
    40〜50℃である化合物と、(B) 1−シクロヘキシル−1
    −メチルエチルパーオキシピバレートとを、組合せで使
    用することを特徴とする塩化ビニル系重合体の製造方
    法。
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