JP3161801B2 - 新規なポリビニルアルコール - Google Patents
新規なポリビニルアルコールInfo
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Description
溶液の流動特性に特異な性質を有する分子量分布の非常
に広いポリビニルアルコールに関する。
下、ポリビニルアルコールをPVAと略記する)は各種
バインダー、接着剤、フイルムあるいは表面処理剤など
に幅広く使用されており、造膜性および強度において他
のポリマーの追従を許さぬ優れた性能を有することが知
られている。その一例として、表面強度やバリヤー性を
必要とする紙用コーティング剤などの用途、強度やタフ
ネスを必要とする接着剤やフイルムなどの用途が挙げら
れる。これらの用途において、より高い性能が要求され
る場合には、塗布量やフイルムの厚みを増加することに
より、一応は性能不足を補うこともできるが、コスト高
になったり、性能の発現が遅延したり、作業性に問題が
生じたりする。従来のPVAの最大の問題点は、性能に
限界があることである。従来のPVAの性能をさらに向
上させるために、PVAの重合度をより高いものにする
ことが従来より検討されてきている。しかしながら、こ
の方法では水溶液や糊剤の粘度が非常に高くなり、作業
性に問題が生じる。
ブレンドして用いることが知られている。例えば、特開
昭54−10388号によると、重合度2500のPV
Aと重合度350のフェニル基含有PVAとを重量比で
70対30で配合したPVAを塩ビ懸濁重合用分散剤と
して用いることが記載されているが、Pw/Pnが6以
下と小さく、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー
(以下、GPCと略記する)測定による分子量分布にお
いて最大の分子量のピーク位置が重合度2500程度で
あり、その効果も十分なものではなかった。また、特開
平1−240501号によると、重合度3100のPV
Aと重合度250の末端にアルキル基を有するPVAと
のブレンド物が記載されているが、Pw/Pnが8以下
で、GPC測定による分子量分布において最大の分子量
のピーク位置が3100程度であるPVAを塩ビ懸濁重
合用分散剤に用いることが記載されているが、その性能
は必ずしも十分ではなかった。また、特開平1−221
512号によると、重合度15000のPVAと重合度
1700のPVAとのブレンド物をPVA繊維に用いる
ことが記載されているが、Pw/Pnが8以下で、GP
C測定による分子量分布において最大の分子量のピーク
位置が重合度15000程度であるPVAが記載されて
いるが、その性能は必ずしも十分ではなかった。また、
特開平3−177434号によると、Pw/Pnが9以
下で、GPC測定による分子量分布において最大の分子
量のピーク位置が重合度4000以下であるPVAをP
VA系樹脂フイルムに用いることが記載されているが、
その性能は必ずしも十分ではなかった。
の用途物性をさらに向上させ、従来から問題であった作
業性についても大幅に改善されたPVAを提供すること
にある。
解決するために鋭意検討を重ねた結果、粘度平均重合度
が200以上で、重量平均重合度(Pw)と数平均重合
度(Pn)の比Pw/Pnが10以上であり、かつGP
C測定による分子量分布において最大の分子量のピーク
位置が重合度3500以上であるPVAを見出し、本発
明を完成させるに至った。本発明のPVAは粘度平均重
合度が200以上であること、Pw/Pnが10以上で
あること、およびGPC測定による分子量分布において
最大の分子量のピーク位置が重合度3500以上である
ことの3条件を同時に満足することが必要であり、1条
件でも欠けると本発明のPVAが有する優れた特性が失
われる。
PVAはポリビニルエステルの加水分解あるいはアルコ
リシスによって製造される。ポリビニルエステルとして
は、ビニルエステルの単独重合体、2種以上のビニルエ
ステルの共重合体およびビニルエステルと他のエチレン
性不飽和単量体との共重合体が含まれる。ここで、ビニ
ルエステルとしては、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピ
オン酸ビニル、バーサティック酸ビニル、ピバリン酸ビ
ニル等が使用できるが、そのなかでも工業的には安価な
酢酸ビニルが一般的に用いられる。本発明で使用するP
VAは、他の単量体と共重合を行ってもよく、また連鎖
移動剤を使用してポリマー末端を修飾したものも使用で
きる。ビニルエステルと共重合可能なエチレン性不飽和
単量体としては、ビニルエステルと共重合可能なもので
あれば特に制限はなく、α−オレフィン、ハロゲン含有
単量体、カルボン酸含有単量体、(メタ)アクリル酸エ
ステル、ビニルエーテル、スルホン酸基含有単量体、ア
ミド基含有単量体、アミノ基含有単量体、第4級アンモ
ニウム塩基含有単量体、シリル基含有単量体、水酸基含
有単量体、アセチル基含有単量体等が挙げられる。
が200以上であることが必要である。粘度平均重合度
が200未満の場合には、分子量分布が大であって(P
w/Pnが10以上であって)、最大の分子量のピーク
位置が重合度3500以上であっても、フイルムの強度
やタフネスの発現がない。粘度平均重合度の上限につい
ては特に制限はないが、好ましくは5000、さらに好
ましくは3000である。粘度平均重合度が5000よ
り大の場合には、塗工時や押し出し時などにおいて作業
性にやや問題が生じることがある。したがって粘度平均
重合度は、200〜5000が好ましく、300〜30
00がより好ましい。ここで粘度平均重合度とは、JI
S K6726に準じて測定した値をいう。次に、分子
量分布の指標であるPw/Pnは10以上であることが
必要である。Pw/Pnが10未満の場合には、本発明
のPVAに含有される高分子量側の寄与が小さくなり、
フイルム物性の向上が見られず、また溶液の粘度挙動が
大きく変化しない。本発明におけるPw/PnはGPC
測定により求めることができる。次に、GPC測定によ
る分子量分布において最大の分子量のピーク位置が重合
度3500以上であることが必要である。本発明のPV
Aの分子量分布をGPCで測定する方法としては、PV
Aの水溶液について水系のカラムを用いて測定する方
法、本発明のPVAを無水酢酸を用いてピリジン中で再
酢化して得られたポリ酢酸ビニルをテトラヒドロフラン
などの有機溶媒溶液について有機溶剤系のカラムを用い
て測定する方法が挙げられる。本発明におけるGPC測
定の好ましい測定条件としては、理論段数6000の有
機溶媒系のカラムを用いて、カラム温度40℃、ポリ酢
酸ビニル0.25重量%のテトラヒドロフラン溶液を5
00マイクロリットル注入し、テトラヒドロフラン流量
1ミリリットル/分の測定条件が挙げられる。これらの
測定により得られた分子量分布において最大の分子量の
ピーク位置が重合度3500以上であることが必要であ
り、好ましくは4000以上である。分子量分布におい
て最大の分子量のピーク位置とは、単純に独立した数峰
のピークが得られた場合には最大の分子量のピーク位置
をいうが、実際には機器自体が有する装置関数の広がり
や隣接したピークの広がりなどによりいくつかの単一ピ
ーク波形が重畳した形で得られることが多い。このよう
な場合には、各ピークを分離してそのピーク位置、高
さ、面積などの正確な値を抽出することが必要となる
が、このピークの分離処理方法としては、Gauss−
Newton法(GN法)、Davidon−Flec
her−Powell法(DFP法)、Simplex
法、Damped−Least−Squares法(D
LS法)などのコンピューターを用いた多くの方法が知
られており、さらにこれらの改良法も数多く提案されて
おり、いずれの方法も使用できる。これらの処理方法に
より分離されたピークのうち最大の分子量のピーク位置
が重合度3500以上であることが必要である。尚、本
発明においてGPC測定による分子量分布において最大
のピーク位置の重合度とは、標準ポリスチレン換算の値
をいう。さらに、この分離処理して得られた最大の分子
量のピークの面積から計算された最大の分子量に相当す
るPVAの含有量としては特に制限はないが、全PVA
に対して5重量%以上であることが好ましい。すなわ
ち、本発明のPVAは重合度3500以上の高分子量P
VA部分を必ず含むことが必要であり、このPVA部分
が皮膜物性の強度およびタフネスの向上に寄与している
と考えられる。
限はなく、いずれの方法で製造してもよい。例えば、予
め重合度の異なるPVAを製造しておき、これをブレン
ドする方法;予め重合度が異なるように別々に重合した
ポリビニルエステルのぺーストをブレンドした後にけん
化する方法;複数の重合槽を用いてポリビニルエステル
を連続重合中に重合が進んだ方の重合槽中のポリビニル
エステル溶液を前の重合槽にフイードバックし、得られ
たポリビニルエステルをけん化する方法;低分子量部分
を有するPVAを乳化安定剤として使用して、酢酸ビニ
ルを低温エマルジョン重合した後、けん化する方法など
が挙げられる。重合度3500以上の高分子量部分のP
VAは、従来より知られているメタノール溶液からの6
0℃前後での酢酸ビニルの重合では製造が困難であり、
高濃度モノマーで低重合速度で重合し低重合率で停止す
る方法や、重合度が8000以上のPVAの製造の場合
には室温領域から氷点下数10度で塊状またはエマルジ
ョン重合する方法によって製造される。
く、各用途に最適なけん化度に設定して使用することが
できる。一般的にはけん化度30〜100モル%、好ま
しくは50〜100モル%である。本発明で使用される
PVAの形状としては、粉末、フレーク、ペレット、チ
ップなどが挙げられるが、これら以外の形状のものでも
一向に差し支えない。また本発明において使用されるP
VAは、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑
剤、着色剤、充填剤、熱安定化剤、可塑剤、防腐剤、防
黴剤などを加えて用いることもできる。また他の高分子
化合物も、本発明のPVAを使用するにあたり、支障を
きたさない程度に併用して使用することもできる。
説明するが、本発明はこれによって限定されるものでは
ない。なお実施例中とくに断りのない限り、「%」およ
び「部」は重量基準を表す。以下の実施例におけるGP
C測定は段落番号0007において記載されたGPC測
定の好ましい測定条件を採用した。
ビニル61部と、粘度平均重合度8150、Pw/Pn
=2.5のポリ酢酸ビニル39部をメタノール溶液で混
合した後、アルカリ触媒を投入して、その酢酸ビニル部
分の88モル%をけん化した後、乾燥することにより、
粘度平均重合度2450、Pw/Pn=14.9のPV
Aを得た。該PVAを無水酢酸およびピリジンの存在
下、窒素雰囲気下で105℃、24時間の条件で再酸化
反応を行いポリ酢酸ビニルを得た。得られたポリ酢酸ビ
ニルのテトラヒドロフラン溶液からGPCによる分子量
分布の測定を行ったところ、独立した2つのピークが得
られ最大の分子量のピーク位置の重合度は8100であ
った。このPVAを水に溶解し6.0%の水溶液を作成
した。ブルックフィールド型(B型)粘度計で50℃に
おける粘度を測定したところ102センチポイズであっ
た。せん断速度依存性を見るためにハーキュレス型粘度
計でせん断速度と粘度の関係を測定した。せん断速度1
0(1/sec)での粘度は100センチポイズ、10
00(1/sec)では54センチポイズ、10000
0(1/sec)では11センチポイズとなり著しいシ
ェアーシンニング性を示した。
PVAを実施例1と同様にして再酸化反応を行いポリ酢
酸ビニルにした後、GPCによる分子量分布の測定を行
ったところ、単一ピークのチャートが得られた。ピーク
位置の重合度は2400、Pw/Pn=2.34であっ
た。実施例1と同様にして、このPVAを水に溶解し
6.0%の水溶液を作成した。ブルックフィールド型
(B型)粘度計で50℃における粘度を測定したところ
100センチポイズであった。せん断速度依存性を見る
ためにハーキュレス型粘度計でせん断速度と粘度の関係
を測定した。せん断速度10(1/sec)での粘度は
98.5センチポイズ、1000(1/sec)では8
6センチポイズ、100000(1/sec)ではチャ
ートが乱れて測定不能になった。
度98.5モル%のPVA90部と、粘度平均重合度8
150、Pw/Pn=2.50、けん化度98.2モル
%のPVA10部をブレンドして本発明のPVAを作成
した。このPVAを実施例1と同様にして再酸化を行
い、GPCで分子量分布を測定したところ、粘度平均重
合度550、数平均重合度102、重量平均重合度11
20、Pw/Pn=11であった。このチャートも独立
した2つのピークが得られ、最大の分子量のピーク位置
の重合度は8200であった。このPVAを水に溶解し
10%水溶液を作成した。この水溶液から70℃でロー
ル製膜し厚さ45μmのフイルムを作成した。このフイ
ルムを20℃、65%RHで調湿オートグラフでフイル
ムの強伸度を測定した。引張強度5.0kg/mm↑2、伸
度205%であり、市販の粘度平均重合度が同等のPV
Aのフイルム物性と比較したところ、強度および伸度と
も優れている(比較例2参照のこと)。
のPVAについて、実施例2と同様にして厚さ43μm
のフイルム作成し、同じ調湿条件下で強伸度を測定し
た。引張強度3.4kg/mm↑2、伸度173%であっ
た。なおGPC測定から求めたPw/Pn=2.4であ
った。
重合して得られた粘度平均重合度18000のPVA1
6部と粘度平均重合度340のPVAをブレンドして本
発明のPVAを得た。このPVAの粘度平均重合度17
60、けん化度88モル%であった。このPVAを実施
例1と同様にして再酸化を行い、GPCによる分子量分
布の測定を行ったところ、数平均重合度185、重量平
均重合度3560、Pw/Pn=19であった。このチ
ャートも独立した2つのピークが得られ、最大の分子量
のピーク位置の重合度は17800であった。該PVA
を水に溶解し9.0%の水溶液を得た。ブルックフィー
ルド型(B型)粘度計で50℃における粘度を測定した
ところ105センチポイズであった。せん断速度依存性
を見るためにハーキュレス型粘度計でせん断速度と粘度
の関係を測定した。せん断速度10(1/sec)での
粘度は103センチポイズ、1000(1/sec)で
は36センチポイズ、100000(1/sec)では
8センチポイズとなり著しいシェアーシンニング性を示
した。
粘度平均重合度が同等のPVAのせん断速度と粘度の関
係を見たところせん断速度10(1/sec)での粘度
は100センチポイズ、1000(1/sec)では8
4センチポイズ、100000(1/sec)では測定
不能であった。
た場合に、同じ粘度平均重合度で、Pw/Pnが3以下
の従来のPVAと比較して優れた皮膜強度とタフネスが
得られる。また本発明のPVAと同じ粘度平均重合度を
有する従来型のPVAの水溶液粘度のせん断速度依存性
を同一濃度の溶液で比較すると、低せん断速度領域では
ほぼ同一粘度を示すが、高せん断速度領域では本発明の
PVAは大きく粘度低下が起こり、著しいシェアーシン
ニング性を示すことが見出された。この性質はPVA水
溶液を高せん断速度で塗工する場合や、絞りロールで繊
維や紙にサイジングする場合などにおいて、従来問題に
されていたPVA水溶液の塗工作業性に大きな改善が期
待されるものである。
Claims (1)
- 【請求項1】 粘度平均重合度が200以上で、重量平
均重合度(Pw)と数平均重合度(Pn)の比Pw/P
nが10以上であり、かつゲルパーミエーションクロマ
トグラフィー測定による分子量分布において最大の分子
量のピーク位置が重合度3500以上であるポリビニル
アルコール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08965892A JP3161801B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 新規なポリビニルアルコール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08965892A JP3161801B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 新規なポリビニルアルコール |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05255427A JPH05255427A (ja) | 1993-10-05 |
JP3161801B2 true JP3161801B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=13976861
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08965892A Expired - Fee Related JP3161801B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 新規なポリビニルアルコール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3161801B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SG91279A1 (en) * | 1999-06-09 | 2002-09-17 | Kuraray Co | Polyvinyl alcohol polymer production method and polyvinyl alcohol polymer |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP08965892A patent/JP3161801B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05255427A (ja) | 1993-10-05 |
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