JP4945243B2 - 熱発泡性マイクロスフェアー、その製造方法、その使用、それを含む組成物、及び物品 - Google Patents
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Description
外殻を形成する重合体としては、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、ビニル芳香族化合物類、及び酢酸ビニルからなる群より選ばれる少なくとも一種のビニル単量体を含有する重合性単量体または重合性単量体混合物を重合して得られる単独重合体または共重合体が好ましい。
本発明では、重合性単量体として、前記の如きビニル単量体と架橋性単量体とを併用することができる。架橋性単量体を併用することにより、加工性、発泡特性、耐熱性、耐溶剤性などを改良することができる。架橋性単量体としては、2つ以上の重合性炭素−炭素二重結合(−C=C−)を有する多官能性化合物が用いられる。重合性炭素−炭素二重結合としては、例えば、ビニル基、メタクリル基、アクリル基、及びアリル基が挙げられる。2つ以上の重合性炭素−炭素二重結合は、それぞれ同一または相異なっていてもよい。
本発明では、発泡剤として、イソドデカンを含有する発泡剤を使用する。イソドデカンは、2,2,4,6,6−ペンタメチルヘプタン(C12H26)と呼ばれている化合物と同じものであり、177℃という高い沸点を有している。従来、高沸点炭化水素を発泡剤として使用することも提案されているが、具体的には、沸点が99.25℃のイソオクタン(2,2,4−トリメチルペンタン)を用いた例が報告されているだけであり(例えば、前記のUS 2003-114546 A1、US 2003-143399 A1、U.S. Patent No. 6,235,394及びU.S. Patent No. 6,509,384)、それを超える高沸点、特に177℃もの高沸点の炭化水素は、実際には、発泡剤として使用されていなかった。
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、分散安定剤を含有する水系分散媒体中で、少なくとも一種の重合性単量体を発泡剤の存在下に懸濁重合する方法により製造することができる。少なくとも重合性単量体と発泡剤とを含有する重合性単量体混合物を水系分散媒体中に分散させて、油性の重合性単量体混合物の液滴を形成する。重合性単量体混合物の液滴の形成は、造粒と呼ばれることがある。この液滴形成後、重合性開始剤を用いて、重合性単量体の重合を行う。本発明では、発泡剤として、イソドデカンを含有する発泡剤を使用する。懸濁重合により、生成重合体から形成された外殻内に発泡剤が封入された構造を持つ熱発泡性マイクロスフェアーを得ることができる。
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、重合体から形成された外殻内に発泡剤が封入された構造を有している。外殻を形成する重合体は、重合性単量体(主としてビニル単量体)の重合より形成されるが、ビニル単量体と架橋性単量体とを併用することにより、外殻重合体の弾性率の温度依存性を小さくすることができる。
本発明の熱発泡性マイクロスフェアーは、加熱発泡(熱膨脹)させて、あるいは未発泡のままで、各種分野に使用される。熱発泡性マイクロスフェアーは、例えば、その膨脹性を利用して、自動車等の塗料の充填剤;壁紙や発泡インク(T−シャツ等のレリーフ模様付け)の発泡剤(熱発泡性発泡剤);収縮防止剤などに使用される。
(1)発泡開始温度、最大発泡温度、及び50%ヘタリ温度
パーキンエルマー社製のTMA-7型を用いてTMA測定を行った。サンプル約0.25mgを使用し、昇温速度5℃/分で昇温して、発泡挙動を観察した。より具体的には、容器にサンプル(熱発泡性マイクロスフェアー)を入れて、昇温速度5℃/分で昇温し、その高さの変位を連続的に測定した。容器内におけるサンプルの高さの変位が始まった温度を発泡開始温度(Tstart)とし、高さが最大となった温度を最大発泡温度(Tmax)とした。最大発泡温度を過ぎて、高さが最大時の50%になったときの温度を50%ヘタリ温度とした。
熱発泡性マイクロスフェアー0.7gを、ギア式オーブン中に入れ、所定温度(発泡温度)で2分間加熱して発泡させる。得られた発泡体をメスシリンダーに入れて体積を測定し、発泡体の体積を未発泡時の熱発泡性マイクロスフェアーの体積で割って発泡倍率を算出した。発泡倍率は、熱処理を行わなかったものと、170℃で2分間の熱処理を行ったものについて測定した。
島津製作所製の粒径分布測定器SALD−3000Jを用いて熱発泡性マイクロスフェアーの粒度分布を測定し、そのメジアン径で平均粒径(μm)を表わした。
(1)水系分散媒体の調製
20重量%コロイダルシリカ25g、50重量%ジエタノールアミン−アジピン酸縮合生成物(酸価=78mgKOH/g)1.0g、亜硝酸ナトリウム0.06g、塩化ナトリウム89g及び水276gを混合して、水系分散媒体を調製した。この水系分散媒体に塩酸を加えて、pHを3.2に調整した。
アクリロニトリル67g、メタクリロニトリル31g、メタクリル酸メチル2g、ジエチレングリコールジメタクリレート1.5g、イソペンタン5g、イソドデカン25g、及び2、2′−アゾビスイソブチロニトリル1.2gを混合して、重合性単量体混合物を調製した。
前記で調製した水系分散媒体と重合性混合物とを、ホモジナイザーで攪拌混合して、水系分散媒体中に重合性単量体混合物の微小な液滴を形成した。この重合性混合物の微小な液滴を含有する水系分散媒体を、攪拌機付きの重合缶(1.5L)に仕込み、温水バスを用いて60℃で15時間、さらに70℃で10時間加熱して反応させた。重合後、生成した熱発泡性マイクロスフェアーを含有するスラリーを濾過・水洗し、乾燥して、平均粒径32μmの熱発泡性マイクロスフェアーを得た。
上記で得られた熱発泡性マイクロスフェアーをそのままサンプルとしてTMA測定を行った結果、240℃まで加熱しても発泡しなかった。この熱発泡性マイクロスフェアーを、170℃で2分間加熱処理してからTMA測定を行ったところ、発泡開始温度は150℃、最大発泡温度は188℃、50%ヘタリ温度は215℃であった。
発泡剤を、イソペンタンとイソドデカンとの混合物30gから、イソペンタン1gとイソオクタン13gとイソドデカン16gとの混合物30gに代えたこと以外は、実施例1と同様の方法で懸濁重合し、平均粒径51μmの熱発泡性マイクロスフェアーを得た。
発泡剤を、イソペンタンとイソドデカンとの混合物30gから、イソオクタン13gとイソドデカン17gとの混合物30gに代えたこと以外は、実施例1と同様の方法で懸濁重合し、平均粒径53μmの熱発泡性マイクロスフェアーを得た。
発泡剤を、イソペンタンとイソドデカンとの混合物30gから、イソペンタン20gとイソオクタン10gとの混合物30gに代えたこと以外は、実施例1と同様の方法で懸濁重合し、平均粒径39μmの熱発泡性マイクロスフェアーを得た。
発泡剤を、イソペンタンとイソドデカンとの混合物30gから、イソオクタン30gに代えたこと以外は、実施例1と同様の方法で懸濁重合し、平均粒径40μmの熱発泡性マイクロスフェアーを得た。
Claims (13)
- 重合体から形成された外殻内に発泡剤が封入された構造を持つ熱発泡性マイクロスフェアーにおいて、(1)該外殻が、塩化ビニリデン(共)重合体または(メタ)アクリロニトリル(共)重合体から形成されたものであって、該塩化ビニリデン(共)重合体は、重合性単量体として、(A)塩化ビニリデン30〜100重量%と、(B)アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン及び酢酸ビニルからなる群より選ばれる少なくとも一種のビニル単量体0〜70重量%とを用いて得られた(共)重合体であり、また、該(メタ)アクリロニトリル(共)重合体は、重合性単量体として、(C)アクリロニトリル及びメタクリロニトリルからなる群より選ばれる少なくとも一種のニトリル単量体30〜100重量%と、(D)塩化ビニリデン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン、及び酢酸ビニルからなる群より選ばれる少なくとも一種の他のビニル単量体0〜70重量%とを用いて得られた(共)重合体であり、かつ(2)該発泡剤がイソドデカン30〜100重量%及びその他の発泡剤0〜70重量%を含有する熱発泡性マイクロスフェアー。
- その他の発泡剤が、イソドデカンの沸点よりも低い沸点を有する発泡剤である請求項1記載の熱発泡性マイクロスフェアー。
- 発泡剤が、イソドデカン30〜99重量%及びイソドデカンの沸点よりも低い沸点を有する発泡剤1〜70重量%を含有する混合物である請求項2記載の熱発泡性マイクロスフェアー。
- イソドデカンよりも低い沸点を有する発泡剤が、110℃以下の沸点を有する炭化水素である請求項2記載の熱発泡性マイクロスフェアー。
- 発泡開始温度が180℃超過であり、かつ、170℃で2分間の熱処理後における発泡開始温度が180℃以下である請求項1記載の熱発泡性マイクロスフェアー。
- 重合性単量体または重合性単量体混合物が、ビニル単量体100重量部に対して、5重量部以下の割合で架橋性単量体を更に含有する請求項1記載の熱発泡性マイクロスフェアー。
- 分散安定剤を含有する水系分散媒体中で、少なくとも一種の重合性単量体を発泡剤の存在下に懸濁重合して、生成重合体から形成された外殻内に発泡剤が封入された構造を持つ熱発泡性マイクロスフェアーを製造する方法において、(1)該少なくとも一種の重合性単量体として、(A)塩化ビニリデン30〜100重量%と、(B)アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン及び酢酸ビニルからなる群より選ばれる少なくとも一種のビニル単量体0〜70重量%とを用いるか、または(C)アクリロニトリル及びメタクリロニトリルからなる群より選ばれる少なくとも一種のニトリル単量体30〜100重量%と、(D)塩化ビニリデン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン、及び酢酸ビニルからなる群より選ばれる少なくとも一種の他のビニル単量体0〜70重量%とを用い、かつ(2)該発泡剤がイソドデカン30〜100重量%及びその他の発泡剤0〜70重量%を含有する熱発泡性マイクロスフェアーの製造方法。
- 発泡剤が、イソドデカン30〜99重量%及びイソドデカンの沸点よりも低い沸点を有するその他の発泡剤1〜70重量%を含有する混合物である請求項7記載の製造方法。
- イソドデカンよりも低い沸点を有するその他の発泡剤が、110℃以下の沸点を有する炭化水素である請求項7記載の製造方法。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の熱発泡性マイクロスフェアーの熱発泡性発泡剤としての使用。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の熱発泡性マイクロスフェアーと少なくとも一種のポリマー材料とを含有する組成物。
- 未発泡の熱発泡性マイクロスフェアーと少なくとも一種のポリマー材料とを含有するペレットである請求項11記載の組成物。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の熱発泡性マイクロスフェアーを加熱発泡して得られる発泡体粒子を含有する物品。
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