JP4363946B2 - ラテックス及びそれを製造する方法 - Google Patents
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Description
A)エチレン系不飽和モノマー少なくとも1種 30〜89質量%
B)成分Aとは異なるジエン 69〜10% 及び
C)成分Aとは異なるα,β−不飽和カルボン酸及び/又はカルボン酸ニトリル及び/又はカルボン酸アミド又はこれらの混合物 1〜10質量%
D)助剤及び添加剤
(ここで、A〜Cの合計は100質量%である)
の成分AとBとの勾配法での反応により、即ち、装入成分A対Bのモル比を、0.15〜0.95又は1.05〜6.66の範囲から、単位時間当たりの配量添加量の少なくとも1回の断続的変化によって1.05〜6.66又は0.15〜0.95の範囲の装入成分A対Bのモル比まで調節されるような条件において、2成分のそれぞれ1方の単位時間当たりの添加量を連続的に減少させると同時に連続的に増加させ、かつその後の単位時間当たりの添加量の変化を、
i)A及びBが一定である、
ii)及び/又はAが減少し、Bが上昇する、
iii)及び/又はBが減少し、Aが上昇する
ように、任意の順序で、個々に又は組み合わせて行なわせることからなる反応により得られるラテックスである。
A)エチレン系不飽和モノマー少なくとも1種 30〜89質量%
B)成分Aとは異なるジエン 69〜10%及び
C)成分Aとは異なるα,β−不飽和カルボン酸及び/又はカルボン酸ニトリル及び/又はカルボン酸アミド又はこれらの混合物 1〜10質量%
D)助剤及び添加剤
(ここで、A〜Cの合計は100質量%である)
の成分AとBとの勾配法での反応により、即ち、装入成分A対Bのモル比を0.15〜0.95又は1.05〜6.66の範囲から、単位時間当たりの配量添加量の少なくとも1回の断続的変化によって1.05〜6.66又は0.15〜0.95の範囲の装入成分A対Bのモル比まで調節されるような条件において、2成分のそれぞれ1方の単位時間当たりの添加量を連続的に減少させると同時に連続的に増加させ、かつその後の単位時間当たり添加量の変化を、
i)A及びBが一定である、
ii)及び/又はAが減少し、Bが上昇する、
iii)及び/又はBが減少し、Aが上昇する
ように、任意の順序で、個々に又は組み合わせて行わせることからなる反応により得られるラテックスを製造する方法である。
本発明で利用される乳化重合反応帯域は、乳化重合体の製造のために好適に構成されている任意の容器である。種々の容器及び特定の乳化重合反応のためのその適性は、当業者には良く知られている。更に少なくとも2つの、直接反応器中に入ることのできる一次配量供給源が必要である。1つ以上の二次配量供給源がこの一次配量供給源と連結されていてよい。即ち、この二次配量供給源から混合物又は精製物質が一次配量供給源中に送られる。次いで、ここで、成分の永続的に変化する濃度プロフィルが相互に調節できる。概念一次配量供給源は、乳化重合帯域と直接結合している1以上の供給源を定義する。概念二次配量供給源は、中間段階として一次供給源を通り、そこから乳化重合帯域中に達することのできる1以上の供給源を定義する。概念供給源は、有利に、成分の混合を確保するために1個の攪拌機を備えているタンク又は容器又はオンライン−ミキサーを定義する。従って、この一次配量供給源から、純粋な成分又は2種以上の成分の混合物が乳化重合帯域に達することができる。使用される二次供給源の数は、0〜n(nは重合の間に添加される成分の数である)の範囲内にある。この場合に、1つの二次配量供給源は、同時に複数の一次配量供給源に接続することができる。この構成のために使用されるポンプの移送量は、この移送時間の間にわたり一定であるか又は一時的に又は永続的に絶えず変化することができる。
1成分の単位時間当たりの添加量の連続的減少と同時の他の成分の単位時間当たりの添加量の連続的増加とは、1成分にとっては当該一時点での装入モル数が他の後時点でよりも大きく、他方、他の成分にとっては、これらの双方の時点の比較の際に装入モル数が大きくされていることに該当することを意味する。これら成分の単位時間当たりの添加量は、低下性又は上昇性の勾配に沿って、又は低下性又は上昇性の多項式関数(Polynomfunktion)2〜5度に沿って、又は上昇性又は低下性の指数関数に沿って変動することができる。成分Aの単位時間当たりの添加量が低下する場合に、成分Bのそれは同じ時間内で上昇する。成分Aの単位時間当たりの添加量が上昇する場合に、同じ時間内で成分Bのそれは低下する。この勾配法は、単位時間当たりの添加量の変化の逆転なしで、又は1回以上の逆転を伴って行うことができる、即ち、単位時間当たりの添加量の変化の指示は、決して変わらないか又は1回以上変わる。この勾配法の開始の前に、成分AとBの一部分を、単位時間当たりの添加量の一定の変化で添加することができる。この配量コンセプトは、総モノマー配量時間の最大50%、好ましくは最大40%、特に好ましくは最大35%に実施することができる。
副産物減少は、乳化重帯域中に入るモノマーの特定のモル比を避けることにより達成される。装入モノマーのモル比が開始範囲の限界の間に値を有する場合には、双方の成分の単位時間当たりの添加量の変化によって、モル比を目標範囲の限界内に調節することができる。従って、ポリマーは、出発範囲の限界内の範囲を得るために単位時間当たりのモノマーの添加量の変化がジャンプ(Sprung)の前に一定である一方で、それは目標範囲の限界内で一定であるか又は変化する方法によって製造される。単位時間当たりの双方の成分の添加量の変化が双方の範囲内で行われる場合には、目標範囲の第1の値における単位時間当たりの添加量は出発範囲の最後の値とは異なる、この際、目標範囲の第1点の単位時間当たりの添加量(これは、出発範囲の指数の選択の後に出発範囲の単位時間当たりの添加量が続行される場合に生じる)は除外される。出発点と目標点との間の単位時間当たりの添加量の双方の値の移行のために必要とされる時間は、モノマー配量時間の最大5%、好ましくは最大3%、特に好ましくは最大2%である。乳化重合帯域内へのモノマーの単位時間当たりの添加量の双方の値の間の移行はそれぞれ可能である。可能な変化としては、次のことがこれに該当する:それぞれ任意の数学的関数(例えば:多項式関数1〜5度及び/又は正弦関数、有利には多項式関数1〜3度及び/又は正弦関数、特に有利には多項式関数1度及び/又は正弦関数)に沿った、又は出発範囲での成分の単位時間当たりの添加量の停止及び目標範囲内での成分の単位時間当たりの添加量の開始による、乳化重合帯域中へのモノマーの単位時間当たりの添加量の双方の値の調整。これらの範囲は、種々の順序で、かつ異なる数で相互に組み合わせることができる。この反応器中への単位時間当たりの添加量の経過は、目標範囲内で、目標範囲を得るために出発範囲から単位時間当たりの添加量の経過が続行される場合におけると同じ量の成分が反応器中に入るように構成することができる。ジャンプ可能性の選択により、目標範囲内の装入モノマーの量は、目標範囲を得るために同じ関数が出発範囲内でも変化されると同様な関数に従って単位時間当たりの添加量が変わる場合に、装入モノマーの量と同じであってよい。この目的のために、モノマーの単位時間当たりの添加量の第1回目の変化の後に、これを改めて、但し今度は逆に変えることが必要でありうる。このことは、更なるジャンプのために、1成分の単位時間当たりの添加量は、それが先行のジャンプにより高められた場合には低下され、かつ1成分の単位時間当たりの添加量は、それが先行のジャンプにより低められている場合には高められることを意味する。ここに記載の範囲は、異なる順序でかつ任意の数で相互に組み合わせることができる。
このジャンプの時点は、乳化重合帯域中に入るモノマーのモル比に依存する。双方の装入モノマーのモル比A対Bの定義範囲0.15〜0.95又は1.05〜6.66(出発範囲)及び1.05〜6.66又は0.15〜0.95(目標範囲)、好ましくは0.15〜0.85又は1.18〜6.66(出発範囲)及び1.18〜6.66又は0.15〜0.85(目標範囲)、特に好ましくは0.15〜0.8又は1.25〜6.66(出発範囲)及び1.25〜6.66又は0.15〜0.8(目標範囲)から出る場合には、単位時間当たりのモノマーの添加量は、反応器中に入る成分Aのモル数と反応器に入る成分Bのモル数との割合が再び前記定義の範囲内に存在するように変えられる。
このジャンプの後に、単位時間当たりの添加モノマーの量は、次のように展開することができる:双方のモノマーを、単位時間当たりの添加量の一定変化で更に配量することができるか又は双方の成分の単位時間当たりの添加量を上昇させることができるか又は双方の成分の単位時間当たりの添加量を低下させることができる。成分Aの単位時間当たりの添加量を低下させ、成分Bのそれを上昇させることができ、成分Aの単位時間当たりの添加量を上昇させ、かつ成分Bのそれを同様にすることができる。成分Bの単位時間当たりの添加量を低下させ、成分Aのそれを上昇させることができ、成分Bの単位時間当たりの添加量を上昇させ、成分Aのそれを同様にすることができる。成分Bの単位時間当たりの添加量が上昇する間に、成分Aの単位時間当たりの添加量を一定に保持することができる。成分Bの単位時間当たりの添加量が低下する間に、成分Aの単位時間当たりの添加量を一定に保持することができる。成分Aの単位時間当たりの添加量が低下する間に、成分Bの単位時間当たりの添加量を一定に保持することができる。成分Aの単位時間当たりの添加量が上昇する間に、成分Bの単位時間当たりの添加量を一定に保持することができる。単位時間当たりの低下性及び上昇性添加量は、例えば、直線、多項式関数2〜5度及び指数関数に沿って展開することができる。この可能性は、任意の順序でかつ組み合わせて経過させることができる。
配量供給源は、重合可能な成分並びに助剤及び添加剤を含有する。一次供給源の少なくとも一つから、少なくとも1種の重合可能な成分が配量される。この重合可能な成分は、単独で又は添加剤、例えば希釈剤又は溶媒和剤、塗料顔料、分散剤、乳化剤、酸化防止剤、安定剤、pH−調節剤、連鎖移動剤、架橋剤、開始剤又はレドックス−開始剤系の1成分等と混合して配量することができる。この一次配量供給源の組成は、二次供給源から他の物質が添加される場合に永続的に変化することができる。二次供給源中には、重合可能な成分、希釈剤又は溶媒和剤、塗料顔料、分散剤又は乳化剤、酸化防止剤、安定剤、pH調節剤、連鎖移動剤、架橋剤、開始剤又はレドックス−開始剤系の1成分等を含有することができる。これら物質は、純粋物質としても又は数種の成分の混合物としても存在することができる。この配量の際には、レドックス−開始剤系の1成分を含有する二次供給源が、このレドックス−開始剤系の他の成分を含有しているか又は加えられる一次配量供給源中には添加されないことに注意すべきである。このことが、1種以上の重合可能な成分の重合を一次供給源中で行わせ、乳化重合帯域中で行わせないと推測される。
成分C及びDの単位時間当たりの添加量は、これら各々の成分にとって相互に無関係に、かつ成分A及びBとも無関係に又はそれらに関係して行うことができる。単位時間当たりの添加成分の量が成分A及びBとは無関係である場合に、単位時間当たりの添加量は、一様な直線状であるか又は任意の1数学的関数に相応して変わることもできる。数学的関数としては、多項式関数1〜5度又は正弦関数がこれに該当する。成分A及びBの総装入時間に対して、成分C及びDは、この総時間の間に配量されるべきではない。成分C及びDの配量は、成分A及びBのそれより早く又はそれと同時に又はそれより遅く開始するか又は成分C及びDの配量は、成分A及びBの配量より早くまたはそれと同時に又はそれより遅く終了することが可能である。これら成分の1種以上の時間中間的な中断及び改めての開始も可能である。これら成分C及びDの単位時間当たりの添加量におけるジャンプも可能である。単位時間当たりの成分C及び/又はDの双方の添加量の間の移行は、いずれも可能である。可能な変化として次のことがこれに該当する:成分C及び/又はDの単位時間当たりの双方の添加量の、任意の数学的関数(例えば多項式関数1〜5度及び/又は正弦関数、好ましくは多項式関数1〜3度及び/又は正弦関数、特に好ましくは多項式関数1度及び/又は正弦関数)に沿った又は発せられるべき範囲内に成分が有する単位時間当たりの添加量の停止及びそこに移行される範囲内に成分が有する単位時間当たりの添加量の同時的開始による調整。
乳化重合帯域中への重合可能な成分の配量を開始する前に、この乳化重合帯域中には既に溶媒和剤、分散剤又は乳化剤を含有する混合物が存在することができる。錯生成剤、種ラテックス及び開始剤の全量又は部分量の導入も可能である。このような種ラテックスの組成及び製造は、当業者には公知であり、ここでは更に詳述する必要はない。
選択される重合温度は、選択される開始剤系に依存し、5〜130℃の範囲、好ましくは50〜120℃の範囲、更に好ましくは65〜95℃の範囲内で変動することができる。この温度は、反応の間に一定であるか又は変動することができる。
この方法で製造された生成物は、当業者に公知の任意の方法に供することができ、例えば付随物質除去、生成物の精製又は濃縮、更なる処理/精製が使用される。勿論、生成物は他の添加剤及び充填剤、例えばpH調節剤、錯生成剤、界面活性物質、酸化防止剤、染料、顔料、可塑剤、加硫剤、加硫促進剤、殺生剤、殺真菌剤、消泡剤を添加含有することができる。
この方法で製造されたラテックスは、乳化重合からのラテックスが使用される全ての用途範囲のために使用することができる。これは、例えば、繊維材料平面構造体、紙用のバインダーとして、建築用添加物質として、塗料製造用の原料として、並びに日用品のコーテイング剤として好適である。
反応器に軟化水1332.66gを予め装入し、次いで、種ラテックス102.34g及びEDTA(エチレンジアミン四酢酸の2ナトリウム塩)0.35gを添加した。この反応器を閉じ、N2で3回掃気した。混合物を78℃まで加熱し、この温度を絶えず保持した。次いで、軟化水1166.55g中に溶かされた過硫酸アンモニウム35.0gの配量を開始した。単位時間当たりの添加溶液の量は2.477g/minであった。この配量の開始時点は0分であった。5分の時点で、更なる3種の成分の配量を同時に開始した。第1成分は、アクリル酸70.0g、アルキルベンゼンスルホネート14.0g及び軟化水1125.95gから成っていた。単位時間当たりの添加溶液の量は3.361g/minであった。第2成分は、ブタジエン1645.0gから成っていた。単位時間当たりのブタジエン添加量は7.311g/minで開始し、360分かかって連続的に、1.828g/minの単位時間当たりのブタジエン添加量まで低下させた。第3成分は、スチレン612.5g及びt−ドデシルメルカプタン12.95gから成っていた。単位時間当たりの混合物添加量を2.030g/minで開始し、連続的に185分までに、4.915g/minの単位時間当たりの混合物添加量まで上昇させた。
反応器に軟化水1332.66gを装入し、次いで、種ラテックス102.34g及びEDTA0.35gを添加する。この反応器を閉じ、N2で3回掃気する。混合物を78℃まで加熱し、この温度を一定に保持する。次いで、軟化水1166.55g中に溶かされた過硫酸アンモニウム35.0gからの配量を開始する。単位時間当たりの添加溶液の量は、2.477g/minである。この配量の開始時点は0分である。
反応器に軟化水1332.66gを予め装入し、次いで種ラテックス102.34g及びEDTA0.35gを添加する。この反応器を閉じ、N2で3回掃気する。混合物を78℃まで加熱し、この温度を一定に保持する。次いで軟化水1166.55g中に溶かされた過硫酸アンモニウム35.0gからの配量を開始する。単位時間当たりの添加溶液の量は、2.477g/minである。この配量の開始時点は0分である。
反応器に軟化水1332.1gを装入し、次いで種ラテックス102.9g及びEDTA0.35gを添加する。この反応器を閉じ、N2で3回掃気する。混合物を78℃まで加熱し、この温度を一定に保持する。次いで軟化水966.0g中に溶かされた過硫酸アンモニウム35.0gからの配量を開始する。単位時間当たりの添加溶液の量は、2.064g/minである。この配量の開始時点は0分である。
反応器中に軟化水1315.64gを予め装入し、次いで種ラテックス124.61g及びEDTA0.35gを添加する。この反応器を閉じ、N2で3回掃気する。混合物を78℃まで加熱し、この温度を一定に保持する。次いで軟化水966.0g中に溶かされた過硫酸アンモニウム35.0gからの配量を開始する。単位時間当たりの溶液添加量は、2.064g/minである。この配量の開始時点は0分である。
Claims (18)
- A)エチレン系不飽和モノマー少なくとも1種 30〜89質量%
B)成分Aとは異なるジエン 69〜10質量% 及び
C)成分Aとは異なるα,β−不飽和カルボン酸、カルボン酸ニトリル、カルボン酸アミド又はこれらの混合物 1〜10質量%
D)助剤及び添加剤
(ここで、A〜Cの合計は100質量%である)
の成分AとBとの勾配法での反応により、即ち、装入成分A対Bのモル比を0.15〜0.95又は1.05〜6.66の範囲から、単位時間当たりの添加量の少なくとも1回の断続的変化によって1.05〜6.66又は0.15〜0.95の範囲の装入成分A対Bのモル比まで調節されるような条件において、2成分のそれぞれ1方の単位時間当たりの添加量を連続的に減少させると同時に2成分のもう1方の単位時間当たりの添加量を連続的に増加させ、かつその後に単位時間当たりの添加量の変化を、
i)A及びBが一定である、
ii)及び/又はAが減少し、Bが上昇する、
iii)及び/又はBが減少し、Aが上昇する
ように、任意の順序で、個々に又は組み合わせて行なわせることからなる反応により得られるラテックス。 - 成分Aは、次の群:C2〜C20−アルケン、官能化ビニル化合物、孤立二重結合を有するC5〜C20−アルカジエン、孤立二重結合を有するC5〜C20−アルカトリエン、C5〜C20−シクロオレフィン、ビニル置換された芳香族化合物、α,β−モノエチレン系不飽和カルボン酸、そのニトリル、アミド及び無水物、アクリル酸又はメタクリル酸のC1〜C20−アルキルエステル及びアクリル酸又はメタクリル酸のC6〜C20−アリールエステルから選択されている、請求項1に記載のラテックス。
- 成分Aとしてビニル芳香族化合物を含有している、請求項2に記載のラテックス。
- 成分Aとしてスチレンを含有している、請求項3に記載のラテックス。
- 成分Bは、次の群:共役二重結合を有するC4〜C20−ジエンから選択されている、請求項1から4までのいずれか1項に記載のラテックス。
- 成分Bとしてブタジエンを含有している、請求項1から5までのいずれか1項に記載のラテックス。
- 成分Cは、次の群:C3〜C6−α,β−モノエチレン系不飽和モノ−及びジカルボン酸、C3〜C6−α,β−モノエチレン系不飽和モノ−及びジカルボン酸とC1〜C12−アルカノールとのエステル、C3〜C6−α,β−モノエチレン系不飽和モノ−及びジカルボン酸のアミド、C3〜C6−モノエチレン系不飽和モノ−及びジカルボン酸のニトリル及びC3〜C6−α,β−モノエチレン系不飽和モノ−及びジカルボン酸の無水物から選択されている、請求項1から6までのいずれか1項に記載のラテックス。
- 成分Cとしてアクリル酸及び/又はアクリロニトリル及び/又はアクリルアミド及び/又はメタクリル酸及び/又はイタコン酸を含有している、請求項1から7までのいずれか1項に記載のラテックス。
- 成分Dの少なくとも1種は、次の群:界面活性物質、開始剤、分子量調節剤、pH調節剤、錯生成剤及びこれら成分の混合物から選択されている、請求項1から8までのいずれか1項に記載のラテックス。
- 勾配法の開始の前に、成分A及びBの一部分が一定直線的に配量添加されている、請求項1から9までのいずれか1項に記載のラテックス。
- A対Bの相当するモル比の達成の前に、勾配法を、単位時間当たりのA対Bの添加量の変化の逆転なしに又は1回以上の逆転を伴なって行っている、請求項1から10までのいずれか1項に記載のラテックス。
- 単位時間当たりの添加量の2回、3回又は4回の断続的変化を行っている、請求項1から11までのいずれか1項に記載のラテックス。
- 反応を5〜130℃の範囲で行ない、かつこの温度は反応の間に一定であるか又は変動する、請求項1から12までのいずれか1項に記載のラテックス。
- 成分Cは、単位時間当たりの添加量の一定及び/又は減少性及び/又は増加性変化及びその任意の組み合わせで、かつ成分AとBとの単位時間当たりの添加量と関係して又は無関係に流入される、請求項1から13までのいずれか1項に記載のラテックス。
- 成分Dは、単位時間当たりの添加量の一定及び/又は減少性及び/又は増加性変化で及びその任意の組み合わせで、かつ成分AとBの単位時間当たりの添加量と関係して又は無関係に流入される、請求項1から14までのいずれか1項に記載のラテックス。
- A)エチレン系不飽和モノマー少なくとも1種 30〜89質量%
B)成分Aとは異なるジエン 69〜10質量%及び
C)成分Aとは異なるα,β−不飽和カルボン酸、カルボン酸ニトリル、カルボン酸アミド又はこれらの混合物 1〜10質量%
D)助剤及び添加剤
(ここで、A〜Cの合計は100質量%である)
の成分AとBとの勾配法での反応により得られるラテックスを製造する場合に、反応を、勾配法で、即ち装入成分のA対Bのモル比が、0.15〜0.95又は1.05〜6.66の範囲から、単位時間当たりの配量添加量の少なくとも1回の断続的変化によって、1.05〜6.66又は0.15〜0.95の装入成分A対Bのモル比まで調節されるような条件において、2成分のそれぞれ1方の単位時間当たりの添加量の連続的減少と同時に2成分のもう1方の単位時間当たりの添加量を連続的に増加させ、かつその後、単位時間当たりの添加量の変化を、
i)A及びBが一定である、
ii)及び/又はAが減少し、Bが上昇する、
iii)及び/又はBが減少し、Aが上昇する
ように、任意の順序で、個々に又は組み合わせて行わせることにより実施することを特徴とする、ラテックスの製造法。 - 請求項2から9までのいずれか1項に記載の成分A〜Dを使用する、請求項16に記載の方法。
- 5〜130℃の温度で反応させる、請求項16又は17に記載の方法。
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