JP3326191B2 - ビニルモノマーから得られるポリマーの粒径を制御する方法 - Google Patents

ビニルモノマーから得られるポリマーの粒径を制御する方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は,ビニルモノマーから得られるポ
リマーの粒径を制御することに関する。具体的には,セ
ルロースエーテルを使用することにより,均質な粒径分
布をもったポリマーの作製が可能となる。
【0002】懸濁重合は,ミクロンサイズ以上の大きさ
の粒子を得るのに使用される手法であるが,乳化重合で
は,1.0ミクロン以下の粒径を有するラテックスが得
られる。懸濁重合においては,水不溶性の開始剤がモノ
マー中に溶解されるが,乳化重合では,水溶性の開始剤
が水性相において開始剤ラジカルを形成する。懸濁重合
と乳化重合との差異が,米国特許第4,229,56
9;4,093,776;及び4,552,939号各
明細書,並びに技術エンサイクロペディアに説明されて
いる。
【0003】ビニルモノマーの重合を制御するのに,セ
ルロースエーテルや他の多糖ポリマー増粘剤を使用する
ことが知られている。米国特許第3,786,115号
は,0.01〜1%のヒドロキシエチルセルロース,
0.01〜3%の実質的に水不溶性の無機リン酸塩及び
/又は炭酸塩,ならびに0.001〜0.02%のアニ
オン界面活性剤の存在下にて,スチレンを重合させる方
法について開示している。EPOパブリケーション(E
PO publication)0 068 298号
は,水相中にリン酸カルシウムもしくはリン酸マグネシ
ウムを使用した形のスチレン懸濁重合について開示して
いる。米国特許第4,352,916号は,疎水性が付
与されるよう変性されたヒドロキシエチルセルロースの
存在下にてビニルモノマーからラテックスを形成するこ
とを開示しており,このとき前記ビニルモノマーは,ス
チレン,メチルメタクリレート,塩化ビニル,ジエチル
アミノエチルメタクリレート,及びブチルメタクリレー
トからなる群から選ばれる。米国特許第4,609,5
12号は,塩化カルシウム,塩化鉄(III),硝酸
銅,硫酸亜鉛,塩化コバルト(III),及び塩化マグ
ネシウム等の塩類を含んだ水性相を使用して粒径を制御
することについて開示している。米国特許第4,83
3,198号は,ラウリルメタクリレート/アクリル酸
コポリマーの製造,及び前記コポリマーをビニル重合に
対する懸濁剤としての熱分解法シリカと組み合わせて使
用することについて開示している。米国特許第4,86
8,238号は,0.01〜2.0%の疎水性が付与さ
れるよう変性されたカルボキシメチルヒドロキシエチル
セルロース,及び必要に応じて電解質もしくは高分子電
解質の存在下にて,ビニルモノマーの懸濁重合を行うこ
とを開示している。米国特許第4,910,273号
は,塩化ビニルの重合に対する懸濁安定剤として作用さ
せるための部分ケン化ポリビニルアルコールについて開
示している。
【0004】周知のように,当業界においては,ポリマ
ー粒子により一層均質な粒径分布を付与するための方法
が従来より依然として要望されている。本発明が目的と
するところは,こうした要望を満たして,ビニルモノマ
ーの重合技術をさらに進歩させることにある。
【0005】ビニルモノマーから得られるポリマーの粒
径をセルロースエーテル誘導体である増粘剤の存在下に
て制御する本発明の方法は,前記ビニルモノマーから得
られるポリマーが,粒径分布(PSD)60%以上とい
う均質性を有し,且つラテックスの重量パーセントが,
スチレン,メチルメタクリレート,塩化ビニル,ジエチ
ルアミノエチルメタクリレート,及びブチルメタクリレ
ートからなる群から選ばれるビニルモノマーの初期重量
を基準として0.1重量%未満となるよう,前記セルロ
ースエーテル誘導体が, (a) 分子量が300,000〜1,000,000
であって,且つモル置換(molar substit
ution)(M.S.)が1.5〜3.5であるヒド
ロキシエチルセルロース; (b) 分子量が100,000〜800,000であ
って,且つM.S.が1.5〜4.1である疎水性が付
与されるよう変性されたヒドロキシエチルセルロース,
このときC4 〜C22の疎水性付与変性鎖の量が,疎水性
が付与されるよう変性されたヒドロキシエチルセルロー
スの総重量を基準として0.1〜1.0重量%である;
及び (c) 分子量が20,000〜400,000であっ
て,且つカルボキシメチル置換度(degree of
carboxymethyl substituti
on)が0.05〜1.0であるカルボキシメチルメチ
ルセルロース,カルボキシメチルメチルヒドロキシエチ
ルセルロース,又はカルボキシメチルメチルヒドロキシ
プロピルセルロース;のうちの1種類以上であることを
特徴とする。
【0006】増粘剤は,リン酸三カルシウム(TCP)
と組み合わせて使用するのが好ましい。
【0007】適切なセルロースエーテル誘導体を注意深
く選択することにより,金属塩を使用しなくても改良さ
れた粒子の均質性が得られる,ということが見出されて
いる。また驚くべきことに,入手可能な全ての多糖誘導
体のうち,本発明の方法に対して有効であったのは,限
定された分子量範囲とタイプならびに限定された置換度
をもった数種のセルロースエーテル誘導体にすぎない,
ということが見出されている。
【0008】ヒドロキシエチルセルロース,カルボキシ
メチルメチルヒドロキシエチルセルロース,及びカルボ
キシメチルヒドロキシプロピルセルロースの,重合反応
における有効量は,ビニルモノマーの重量を基準として
0.01〜0.50重量%の範囲であるが,疎水性が付
与されるよう変性されたヒドロキシエチルセルロースの
場合,有効量は0.01〜0.60重量%の範囲であ
る。好ましい範囲は0.05〜0.30重量%である。
これらの物質はいずれも,アクアロン社(Aqualo
n Company)から市販されている。
【0009】カルボキシメチル置換度(D.S.)は
0.05〜1.0でなければならない。ヒドロキシプロ
ピル置換度は2〜12重量%,そしてヒドロキシエチル
置換度は1〜15重量%でなければならない。
【0010】懸濁剤の有効性を試験するために,以下の
処方を使用して懸濁重合を行った。 ビニルモノマー 300〜610g 脱イオン水 740〜1050g 開始剤 0.6〜2.0g 安定剤 0.1〜3.0g リン酸三カルシウム 0〜0.25g 反応温度 75℃ 反応時間 5〜8時間 撹拌速度 600rpm いずれの場合も,窒素雰囲気下にて大気条件で重合を行
った。室温まで冷却した後,懸濁液をブフナー漏斗によ
り濾過し,脱イオン水,メチルアルコール,そして最後
に脱イオン水で洗浄した。
【0011】以下に記載の実施例は,ビニル重合への産
業上の利用可能性をもった本発明の実施態様を示してい
る。
【0012】実施例1 高分子量HECの存在下におけるスチレンの重合 アクアロン社から市販のヒドロキシエチルセルロース
(HEC)の存在下にて下記の配合処方を使用して表1
に記載の結果を得た。
【0013】スチレン 610g 脱イオン水 740g 開始剤 2g 安定剤 400ミクロンの平均PS粒径が得られ
るよう選択 反応温度 90℃ 反応時間 8時間 撹拌速度 600rpm 表1
【0014】
【表1】
【0015】上記実施例1Aと1Bから,安定化効率と
粒径分布の均質性に関して,これらの高分子量タイプの
HECは,標準タイプのナトロゾル(Natroso
l;登録商標)250Gヒドロキシエチルセルロースを
凌ぐ顕著な効果を有することがわかる。
【0016】実施例2 高分子量HECの存在下におけるメチルメタクリレート
の重合 アクアロン社から市販のヒドロキシエチルセルロース
(HEC)の存在下にて下記の配合処方を使用して表2
に記載の結果を得た。
【0017】メチルメタクリレート 300g 脱イオン水 1050g 開始剤 0.6g 安定剤 400ミクロンの平均PMMA粒
径が得られるよう選択 反応温度 75℃ 反応時間 5時間 撹拌速度 600rpm 表2
【0018】
【表2】
【0019】上記の表から,メチルメタクリレート系に
おいては,スチレンの重合に関する実施例1の場合と同
じ利点が観察されたと結論付けることができる。
【0020】実施例3 HMHECの疎水性付与変性と分子量,及びリン酸三カ
ルシウム等の水不溶性塩との組合わせの影響 実施例1に記載の配合処方を使用して,疎水性が付与さ
れるよう変性されたヒドロキシエチルセルロース(HM
HEC)をリン酸三カルシウム(TCP)のような水不
溶性塩と組み合わせたときに,未変性のHECを凌ぐ顕
著な効果が観察された。
【0021】さらに,ポリスチレンビーズの粒径制御
は,HEC主鎖の分子量を考慮して,変性のタイプとそ
の程度に関してHMHECの疎水性付与変性を調節する
ことによって行うこともできる。表3に比較結果を示
す。
【0022】表3
【0023】
【表3】
【0024】上記の表は,粒径の制御と安定化効率に及
ぼすヘキサデシル変性の顕著な影響を示している。
【0025】実施例4 実施例3に対し,疎水性が付与されるよう変性されたH
ECに関して異なった疎水性アルキル基を使用すること
により本実施例を行った。表4に比較結果を示す。
【0026】表4
【0027】
【表4】
【0028】C16より長いアルキル鎖については調べら
れていないという事実にもかかわらず,明確な傾向を認
めることができる。すなわち,安定化効率及び粒径の制
御が改良され,この結果より均一な粒径分布が得られ
る。
【0029】実施例5 実施例3に対し,種々の量のヘキサデシル変性を施すこ
とによって本実施例を行った。表5に比較結果を示す。
【0030】表5
【0031】
【表5】
【0032】上記の表からわかるように,粒径分布に関
して疎水性物質の最適レベルは0.5%w/wのオーダ
ーである。
【0033】実施例6 実施例3に対し,同等のヘキサデシル置換度をもった異
なる分子量のHEC主鎖を使用することによって本実施
例を行った。表6に比較結果を示す。
【0034】表6
【0035】
【表6】
【0036】上記の実験データから,効果的な粒径制御
を得るためには,HMHECに対して最適の分子量が存
在するということがわかる。
【0037】実施例4,5,及び6は,懸濁重合による
ポリスチレンビーズが,HEC主鎖の分子量,及びTC
Pのような無機安定剤と組合わせたときの疎水性付与変
性のタイプと量によっていかに制御できるかを示してい
る。ポリスチレンエマルジョンの形成はかなり少ないよ
うであった: スチレンモノマーを基準として<0.1
%w/w。
【0038】実施例7 実施例2に記載のメチルメタクリレート配合処方に対
し,ヘキサデシルHEC疎水性物質を使用して本実施例
を行った。表7に比較結果を示す。
【0039】表7
【0040】
【表7】
【0041】実施例7は,実施例6の疎水性が付与され
るよう変性されたHECがメチルメタクリレートの懸濁
重合においても有効な安定剤であることを示している。
【0042】実施例8 懸濁重合における有効な安定化に関して,カルボキシメ
チル化セルロース誘導体をリン酸三カルシウムと組み合
わせた形で評価実験を行った。表8に比較結果を示す
(ポリマーは全てアクアロン社から市販されているもの
である)。
【0043】表8
【0044】
【表8】
【0045】上記サンプルは,カルボキシメチル化セル
ロース誘導体とTCPとの数種の組合わせを示してい
る。これらの実施例から,カルボキシメチル化MHEC
とTCPの組合わせ,及びカルボキシメチル化MHPC
とTCPの組合わせを使用すると,狭いPSDを有する
優れた粒径制御が得られることがわかった。これらの組
合わせは,セルロース誘導体単独の場合よりはるかに良
好な結果を与えた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−3005(JP,A) 特開 昭63−83132(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 2/18 - 2/20

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビニルモノマーから懸濁重合によって
    られるポリマーの粒径をセルロースエーテル誘導体であ
    る増粘剤の存在下にて均質化する方法であって、このと
    きラテックスとして得られるポリマーの重量パーセント
    が、スチレン、メチルメタクリレート、塩化ビニル、ジ
    エチルアミノエチルメタクリレート、及びブチルメタク
    リレートからなる群から選ばれるビニルモノマーの初期
    重量を基準として0.1重量%未満となり、前記セルロ
    ースエーテル誘導体が、 (a)分子量が300000〜1000000であっ
    て、且つモル置換(M.S.)が1.5〜3.5であるヒ
    ドロキシエチルセルロース; (b)分子量が100000〜800000であって、
    且つM.S.が1.5〜4.1である疎水性が付与され
    るよう変性されたヒドロキシエチルセルロース、このと
    きC4〜C22の疎水性付与変性鎖の量が、疎水性が付与
    されるよう変性されたヒドロキシエチルセルロースの総
    重量を基準として0.1〜1.0重量%である;及び (c)分子量が20000〜400000であって、且
    つカルボキシメチル置換度が0.05〜1.0であるカ
    ルボキシメチルメチルセルロース、カルボキシメチルメ
    チルヒドロキシエチルセルロース、又はカルボキシメチ
    ルメチルヒドロキシプロピルセルロース; のうちの1種類以上であることを特徴とする前記方法。
  2. 【請求項2】 前記ヒドロキシエチルセルロースが50
    0000以上の分子量と2.0〜3.0のM.S.を有
    する、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 リン酸三カルシウム(TCP)がヒドロ
    キシエチルセルロースと組み合わせて使用される、請求
    項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記の疎水性が付与されるよう変性され
    たヒドロキシエチルセルロースが、ヘキサデシル、ブチ
    ル、又はデシルの疎水性付与変性鎖により変性されてい
    る、請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記疎水性付与変性鎖の量が0.2〜
    0.7重量%である、請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記の疎水性が付与されるよう変性され
    たヒドロキシエチルセルロースがTCPと組み合わせて
    使用される、請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 カルボキシメチルメチルセルロース、カ
    ルボキシメチルメチルヒドロキシエチルセルロース、又
    はカルボキシメチルメチルヒドロキシプロピルセルロー
    スが0.2〜0.6のカルボキシメチル置換度を有す
    る、請求項1記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記増粘剤がTCPと組み合わせて使用
    される、請求項7記載の方法。
  9. 【請求項9】 カルボキシメチルメチルセルロースが、
    0.2〜0.8%のカルボキシメチル置換度と20〜3
    0%のメトキシル置換度を有する、請求項1記載の方
    法。
  10. 【請求項10】 カルボキシメチルメチルヒドロキシプ
    ロピルセルロースが、0.2〜0.8%のカルボキシメ
    チル置換度と20〜30%のメトキシル置換度を有す
    る、請求項1記載の方法。
  11. 【請求項11】 カルボキシメチルメチルヒドロキシエ
    チルセルロースが、0.2〜0.8%のカルボキシメチ
    ル置換度と20〜30%のメトキシル置換度を有する、
    請求項1記載の方法。
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DE69121847T2 (de) 1997-01-16
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CA2053631A1 (en) 1992-06-07
DE69121847D1 (de) 1996-10-10
EP0489425B1 (en) 1996-09-04
AU653559B2 (en) 1994-10-06
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