JP5692608B2 - アクリル系重合体微粒子、その製造方法、プラスチゾル及び成形品 - Google Patents

アクリル系重合体微粒子、その製造方法、プラスチゾル及び成形品 Download PDF

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Description

本発明はアクリル系重合体微粒子及びその製造方法に関する。更に、本発明はアクリル系重合体微粒子を可塑剤に分散させてなるアクリル系プラスチゾル組成物に関する。更に詳しくは、低粘度で且つ、引張強度や引裂強度等の機械的物性に優れた成形品を得る為の成形材料として有用なアクリル系プラスチゾル組成物、及びそのアクリル系プラスチゾル組成物を用いて得られる成形品に関する。
重合体微粒子を可塑剤に分散してなるプラスチゾル組成物は一般にペーストレジンと称され、現在工業的に広く用いられている。具体的には、例えば、自動車用、床材用、壁紙用、鋼板用等の用途に使用するコーティング剤として、あるいはスラッシュ成形用、ディップ成形用、ローテーション成形用等の成形材料として用いられている。特に、重合体微粒子として塩化ビニル重合体微粒子を用いた塩化ビニル系プラスチゾル組成物が広く使用されている。
しかしながら、塩化ビニル樹脂は、低温で焼却すると猛毒物質であるダイオキシンが発生する等の問題を有している。ダイオキシンの発生量を減らすためには、塩化ビニル系樹脂の使用量を削減することが有効とされている。そこで、重合体微粒子としてアクリル系樹脂微粒子を用いたアクリル系プラスチゾル組成物が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2等)。
WO2000/01748号公報 特開2002−226596号公報
近年、アクリル系プラスチゾル組成物への要求性能は更に高くなって来ている。特にスラッシュ成形法、ディップ成形法、ローテーション成形法等の成形法によって玩具やキャップ等の成形品を製造する場合は、プラスチゾル組成物が低粘度であることが要求され、且つ成形品が優れた引張強度や引裂強度等の機械的物性を有することが要求される。
即ち、本発明の目的は、例えばスラッシュ成形法、ディップ成形法、ローテーション成形法等の成形材料に低粘度が要求されるような成形法において、優れた成形性を示し、且つ引張強度や引裂強度等の機械的物性が優れた成形品を与えることができるアクリル系重合体微粒子、その製造方法、その重合体微粒子を用いたアクリル系プラスチゾル組成物、及びその成形品を提供することにある。
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、特定のアクリル系重合体微粒子を有するアクリル系プラスチゾル組成物を用いることによって優れた効果が得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
即ち本発明は、 20℃の水に対する溶解度が2.0〜30質量%の不飽和単量体(m)を乳化剤ミセルが存在しない状態において水系分散媒(S)中で重合させて得られたシード粒子(A)の体積平均一次粒子径が280nm以上10μm以下であって、
前記シード粒子(A)の分散液に、アクリル系不飽和単量体(M)とアクリル系不飽和単量体(M)100質量部に対して1.7〜2.0質量部の乳化剤を添加し、重合する操作を少なくとも一回行う、体積平均一次粒子径(DvP)と個数平均一次粒子径(DnP)の比(DvP/DnP)が1.3〜3.5であるアクリル系重合体微粒子、である。
本発明により、スラッシュ成形法、ディップ成形法、ローテーション成形法等の成形材料に低粘度が要求されるような成形法において、優れた成形性を示し、且つ引張強度や引裂強度等の機械的物性が優れた成形品を与えることができるアクリル系重合体微粒子、その製造方法、その重合体微粒子を用いたアクリル系プラスチゾル組成物、及びその成形品を提供することが可能である。
本発明のアクリル系重合体微粒子はDvP/DnPが1.3〜3.5である。該粒子径分布をもたせることによりアクリル系プラスチゾル組成物中の重合体微粒子の充填率を向上させ、更なる低粘度化を図ることが可能となる。下限値は1.35以上が好ましく、1.40以上がより好ましい。また、上限値は、プラスチゾル組成物中のアクリル系重合体微粒子の表面積の低下による低粘度化効果の点から、3.0以下が好ましく、2.8以下がより好ましい。
本発明のアクリル系重合体微粒子の体積平均一次粒子径は特に限定されるものではないが、プラスチゾル組成物の更なる低粘度化の点で、700nm以上が好ましく、800nmがより好ましく、900nm以上が特に好ましい。また、上限値は10μm以下が好ましく、7μm以下がより好ましく、5μm以下が特に好ましい。
アクリル系重合体微粒子の粒子構造としては、単一構造のもの、又は2段以上の重合で得られるコアシェル型構造や多層構造等のものを挙げることができる。その中でも、必要に応じてプラスチゾルに更なる付加的な物性を導入することができることから、コアシェル型アクリル系重合体微粒子が好ましい。
例えば、可塑剤に相溶性の重合体組成を有するコア層と、可塑剤に非相溶性の重合体組成を有するシェル層からなるコアシェル型構造の粒子形状としたアクリル系重合体微粒子を用いたプラスチゾル組成物は、貯蔵時において粘度の経時変化が小さくなる傾向にあり、更にこのプラスチゾル組成物を用いて得られた成形品は可塑剤のブリードアウトが小さく、且つ高強度の成形品が得られる傾向にある。
本発明のアクリル系重合体微粒子は、乾燥粉体としての性状や構造は問わない。例えば重合で得られた一次粒子が多数集合して凝集粒子(二次粒子)を形成していても構わないし、またそれ以上の高次構造も可能である。ただし、このような凝集構造の場合、一次粒子同士が強固に結合せず、緩く凝集している状態が好ましく、これにより可塑剤中で一次粒子が均一に分散可能となる。
本発明のアクリル系重合体微粒子を構成する単量体単位としては、(メタ)アクリレート等のアクリル系単量体単位を主成分とするものである。使用される単量体の具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート等の直鎖アルキルアルコールの(メタ)アクリレート類;シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の環式アルキルアルコールの(メタ)アクリレート類等が挙げられる。中でも、メチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートは、容易に入手することができ、工業的な実用化の点で好ましい。但し、これら不飽和単量体に限定されるものではない。尚、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートとメタクリレートの総称である。
更に、上記以外の単量体単位を上記単量体単位と併用することもできる。そのような単量体の例としては、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、2−サクシノロイルオキシエチルメタクリレート、2−マレイノイルオキシエチルメタクリレート、2−フタロイルオキシエチルメタクリレート、2−ヘキサヒドロフタロイルオキシエチルメタクリレート等のカルボキシル基含有不飽和単量体;アリルスルホン酸等のスルホン酸基含有不飽和単量体;アセトアセトキエチル(メタ)アクリレート等のカルボニル基含有(メタ)アクリレート類;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(エチレングリコール繰り返し単位n=2〜6)等のヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート類;グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリレート類;N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有(メタ)アクリレート類;アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−エトキシメチルアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド等のアクリルアミド及びその誘導体;ウレタン変性アクリレート類;エポキシ変性アクリレート類;シリコーン変性アクリレート類等が挙げられる。これらの不飽和単量体は用途に応じて使い分けることが可能である。
以下に、本発明のアクリル系重合体微粒子の製造法について説明する。
本発明のアクリル系重合体微粒子を得るための重合方法は特に限定されないが、水系分散媒中での乳化重合が具体例として挙げられる。また、粒子径の大きなアクリル系重合体微粒子を得る場合、シード重合法が好適である。具体的な重合法として以下に示す方法が挙げられる。
まず20℃の水に対する溶解度が2.0〜30質量%の不飽和単量体(m)を乳化剤ミセルが存在しない状態において水系分散媒(S)中で重合させてシード粒子(A)を含む分散液を製造する。次いで該シード粒子を含む分散液に、アクリル系不飽和単量体(M)を添加、重合する操作を少なくとも1回実施することにより、本発明の粒子径分布を有するアクリル系重合体微粒子を得ることができる。
本発明においては、シード粒子(A)はソープフリー重合により調製することが好ましい。シード粒子の重合中に乳化剤ミセルが存在すると粒子径が小さくなるため、重合は乳化剤ミセル不存在化で実施することが好ましい。
ソープフリー重合によりシード粒子(A)を製造する場合に使用される重合開始剤としては、水系分散媒(S)に可溶な重合開始剤であれば特に限定されないが、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩等が好ましく、重合体微粒子の凝集が少なくなりやすい点で、過硫酸カリウムを使用することがより好ましい。また、この重合開始剤の使用量は特に限定されないが、重合体微粒子の凝集が少なくなりやすい点で、不飽和単量体(m)100質量部に対して、1.8質量部以下が好ましく、0.9質量部以下がより好ましく、0.5質量部以下が特に好ましい。
シード粒子(A)の製造に使用される不飽和単量体(m)は20℃の水に対する溶解度が2.0〜30質量%であるものを使用する。シード粒子(A)を大粒子化とする場合には、溶解度の下限値は2.5質量%以上がより好ましく、3.0質量%以上が特に好ましい。また、凝集しにくい重合体微粒子を得るためには上限値は30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましく、20質量%以下が特に好ましい。
不飽和単量体(m)の具体例としては、例えば、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヘキサヒドロフタロイルオキシエチルメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(エチレングリコール繰り返し単位n=2〜6)等が挙げられる。これらは単独又は2種以上を混合して使用してもよい。
更に、この時20℃の水に対する溶解度が2.0〜30質量%の範囲外となる不飽和単量体を、不飽和単量体(m)と併用することもできる。このような単量体としては例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート類等が挙げられる。この場合、シード粒子(A)を構成させるための全単量体の合計量を100質量部としたとき、20℃の水に対する溶解度が2.0〜30質量%である単量体の含有量が25質量%以上、好ましくは50質量%以上となるよう使用することが好ましい。
本発明においては、水系分散媒(S)中でその重合を行う。水系分散媒(S)中には有機溶剤を含んでいてもよいが、重合安定性や粒子径の制御のしやすさの観点から、有機溶剤を含まない系で重合を行うことが好ましい。
本発明においては、シード粒子(A)の体積平均一次粒子径は特に限定されないが、アクリル系重合体微粒子の大粒子化を図る上では280nm以上が好ましく、300nmがより好ましく、350nm以上が特に好ましい。また、シード粒子を大粒子化することによって、シード粒子(A)に不飽和単量体(M)を添加、重合する回数を増やすことなくアクリル系重合体微粒子の大粒子化を図ることが可能となり、又その粒子径分布のコントロールが容易となる。シード粒子(A)の体積平均一次粒子径の上限値は10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、2μm以下が特に好ましい。
また、シード粒子(A)の体積平均一次粒子径(DvA)と個数平均一次粒子径(DnA)の比(DvA/DnA)で表される粒子径分布は、アクリル系重合体微粒子の大粒子化を図るため、1.3以下が好ましく、1.25以下がより好ましく、1.2以下が特に
好ましい。また、粒子径分布の下限値は1.0以上が好ましい。
本発明のアクリル系重合体微粒子中のシード粒子(A)の割合は、アクリル系重合体微粒子100質量%中1質量%以上が好ましく、1.5質量%以上がより好ましく、2質量%以上が特に好ましい。上限値は10質量%以下が好ましく、9質量%以下がより好ましく、8質量%以下が特に好ましい。
シード粒子(A)を構成する重合体の重量平均分子量は特に制限されないが、下限値は0.5万以上が好ましく、1万以上がより好ましい。
不飽和単量体(M)は(メタ)アクリレート等のアクリル系単量体を主成分とするものである。具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート等の直鎖アルキルアルコールの(メタ)アクリレート類;シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の環式アルキルアルコールの(メタ)アクリレート類等が挙げられる。中でも、メチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートは、容易に入手することができ、工業的な実用化の点で好ましい。但し、これら不飽和単量体に限定されるものではない。尚、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートとメタクリレートの総称である。
更に、上記以外の不飽和単量体を上記不飽和単量体と併用することもできる。その不飽和単量体の例としては、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、2−サクシノロイルオキシエチルメタクリレート、2−マレイノイルオキシエチルメタクリレート、2−フタロイルオキシエチルメタクリレート、2−ヘキサヒドロフタロイルオキシエチルメタクリレート等のカルボキシル基含有不飽和単量体;アリルスルホン酸等のスルホン酸基含有不飽和単量体;アセトアセトキエチル(メタ)アクリレート等のカルボニル基含有(メタ)アクリレート類;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート類;グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリレート類;N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有(メタ)アクリレート類;アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−エトキシメチルアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド等のアクリルアミド及びその誘導体;ウレタン変性アクリレート類;エポキシ変性アクリレート類;シリコーン変性アクリレート類等が挙げられる。これら不飽和単量体は用途に応じて使い分けることが可能である。
本発明のアクリル系重合体微粒子の製造方法においては、シード粒子(A)にアクリル系不飽和単量体(M)を添加し、重合する操作を少なくとも一回行うが、この操作を2回以上行う場合は、単量体又は単量体混合物の組成を少なくとも1回は変更する。この添加重合操作の回数は限定されないが、2回行ってコアシェル構造の微粒子を得る製法が好ましい。即ちシード粒子(A)を含む分散液に対して単量体又は単量体混合物を添加、重合してコア部を形成し、更に単量体又は単量体混合物を添加、重合してシェル部を形成する製法が好ましい。前述した各段における単量体又は単量体混合物の添加は、重合反応を制御しやすいことから滴下により行うことが好ましい。
コア部を形成するための単量体としては、前述した直鎖アルキルアルコールの(メタ)アクリレート、環式アルキルアルコールの(メタ)アクリレート類等の各種(メタ)アクリレートや、これと共重合可能な他の不飽和単量体を使用することができる。アクリル系重合体微粒子の粒子径分布のコントロールを容易にするためにはコア部用の不飽和単量体(M)100質量部中に、メチルメタクリレートを60質量部以上含有させることが好ましい。メチルメタクリレートの含有量は好ましくは70質量以上、更に好ましくは80質量部以上、最も好ましくは90質量部以上である。
シェル部を形成するための単量体としては、前述した直鎖アルキルアルコールの(メタ)アクリレート、環式アルキルアルコールの(メタ)アクリレート類等の各種(メタ)アクリレートや、これと共重合可能な他の不飽和単量体を使用することができる。コア部と同様、アクリル系重合体微粒子の粒子径分布のコントロールを容易にするためには、シェル部用の不飽和単量体(M)100質量部中に、メチルメタクリレートを60質量部以上含有させることが好ましい。メチルメタクリレートの含有量は好ましくは70質量以上、更に好ましくは80質量部以上、最も好ましくは90質量部以上である。
最終的に得られたアクリル系重合体微粒子を含む分散液からアクリル系重合体微粒子を回収する方法としては、スプレードライ法、凝固法、凍結乾燥法、遠心分離法、濾過法等が挙げられるが、これらの内アクリル系重合体粒子粉体の性状等を制御しやすい点や生産性の観点から、スプレードライ法が好ましい。
本発明のアクリル系重合体微粒子の質量平均分子量は特に制限されないが、プラスチゾル組成物の貯蔵安定性及び成形品の機械的物性の点からは、10万以上が好ましく、20万以上がより好ましく、30万以上が特に好ましい。
本発明のプラスチゾル組成物は、前述したアクリル系重合体微粒子と、可塑剤とからなる。
本発明のプラスチゾル組成物に用いる可塑剤は特に限定されず、公知の可塑剤から適宜選択して使用すれば良い。具体例としては、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート、ジ−n−オクチルフタレート、ジイソノニルフタレート、ジイソデシルフタレート、ブチルベンジルフタレート等のフタル酸エステル系可塑剤;ジメチルアジペート、ジブチルアジペート、ジイソブチルアジペート、ジヘキシルアジペート、ジー2−エチルヘキシルアジペート、ジイソノニルアジペート、ジブチルジグリコールアジペート等のアジピン酸エステル系可塑剤;トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリ−2−エチルヘキシルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルフェニルホスフェート等のリン酸エステル系可塑剤;トリ−2−エチルヘキシルトリメリテート等のトリメリット酸エステル系可塑剤;ジメチルセバケート、ジブチルセバケート、ジ−2−エチルヘキシルセバケート等のセバチン酸エステル系可塑剤;ポリ−1,3−ブタンジオールアジペート等の脂肪族系ポリエステル可塑剤;エポキシ化大豆油等のエポキシ化エステル系可塑剤;アルキルスルホン酸フェニルエステル等のアルキルスルホン酸フェニルエステル系可塑剤;脂環式二塩基酸エステル系可塑剤;ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリエーテル系可塑剤;クエン酸アセチルトリブチル等が挙げられる。
可塑剤は、必要に応じて1種で又は2種以上を混合して用いることができ、またその配合量も所望に応じて適宜変更することができる。
可塑剤の配合量は、アクリル系重合体微粒子100質量部に対して35〜250質量部が好ましく、40〜200質量部がより好ましく、45〜150質量部が特に好ましい。
本発明のプラスチゾル組成物には用途に応じて各種の添加剤又は充填剤を配合できる。添加剤、充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、バライタ、クレー、コロイダルシリカ、マイカ粉、珪砂、珪藻土、カオリン、タルク、ベントナイト、ガラス粉末、酸化アルミニウム等の無機フィラー類、酸化チタン、カーボンブラック等の顔料、ミネラルターペン、ミネラルスピリット等の希釈剤、オクチル酸亜鉛等の減粘剤、更に消泡剤、防黴剤、防臭剤、抗菌剤、界面活性剤、滑剤、紫外線吸収剤、香料、発泡剤、レベリング剤、接着剤等を必要に応じて配合できる。
本発明のプラスチゾル組成物は、従来より知られている各種の成形法に用いることが可能であるが、特にサンプルディスプレー見本、子供用玩具等の成形物に好適なスラッシュ成形法、バッテリーのキャップ等の滑り止め表装材等の成形物に好適なディップ成形法又はゴムマリ等の中空製品の成形物に好適なローテーション成形法に好適である。例えば、金型内にプラスチゾル組成物を投入し、加熱炉に入れてゲル化させ、型から脱型することで本発明の成形品を好適に得ることができる。
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。各例中、「部」は「質量部」を意味する。また、各評価は以下の方法により実施した。
(1)[不飽和単量体の20℃の水に対する溶解度]
200mlの分液ロートに不飽和単量体(m)20ml及びイオン交換水100mlを加え、室温で30分攪拌した後、20℃のインキュベータに一夜放置する。水層及び不飽和単量体層が透明になったら分離する。透明にならず液が懸濁状の場合は目開き0.45μmのろ紙で濾別する。水層を水素炎ガスクロマトグラフィーにて不飽和単量体含有量を測定し、この値を溶解度とした。
(2)[微粒子の体積平均一次粒子径及び個数平均一次粒子径]
レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所製LA−920)を用いて、水を分散媒として超音波を2分照射し、透過率が75〜95%の範囲内になるように調製した後、重合体微粒子の体積平均一次粒子径及び個数平均一次粒子径を測定した。
(3)[プラスチゾル組成物の粘度]
プラスチゾル組成物を25℃の恒温槽で2時間保温した後、BL型粘度計(トキメック製、ローターNo.4)を用いて、回転数60rpm(せん断速度12.9sec-1)で、1分後の粘度(単位mPa・s)を測定し、以下の基準により評価した。
「○」:8000mPa・s以下
「×」:8000mPa・s超
(4)[ゾルの経時安定性]
プラスチゾル組成物を25℃の恒温槽で3時間保温した後、BL型粘度計(トキメック製、ローターNo.4)を用いて、回転数12rpm(せん断速度2.6sec-1)で、1分後の粘度(単位mPa・s)を測定し、これを初期粘度η1とした。更に、これを40℃の恒温水槽に10日間貯蔵し、次いで25℃の恒温槽で2時間保温した後、同じ装置及び測定条件下で粘度(単位mPa・s)を測定し、これを経時後粘度η2とした。ゾルの経時安定性はη2/η1により以下の基準で評価した。
「○」:η2/η1が1.5以下
「×」:η2/η1が1.5超
(5)[成形品のブリード]
得られた成形品を25℃の室内に1週間放置した後、成形品表面ににじみ出た可塑剤を目視及び触感で確認して、以下基準により成形品のブリード性を評価した。
「○」:ブリードアウト無し
「△」:僅かにブリードアウトが確認される
「×」:ブリードアウト有り
(6)[成形品の作製及び引張強度の測定]
プラスチゾル組成物を、テトラフルオロエチレンコートされた鉄板(厚さ1mm)の上に膜厚2mmにキャストし、これを160℃のギヤーオーブンに入れて10分間加熱し、成形品を得た。これを金属板から剥離した後、ダンベル3号にて切り出し、引張測定装置((株)エー・アンド・デイ製引張測定装置(商品名「RTA―250」)により引張強度の測定を行った。試験速度は200mm/分で行った。
「○」:引張強度が10MPa以上
「×」:引張強度が10MPa未満
(7)[成形品の作製及び引裂強度の測定]
引張強度の測定の場合と同様に、成形品を金属板から剥離した後、切り込みなしアングル型にて切り出し、同上の引張測定装置により引裂強度の測定を行った。試験速度は500mm/分で行った。
「○」:引裂強度が30N/mm以上
「×」:引張強度が30N/mm未満
[実施例1]
温度計、窒素ガス導入管、攪拌棒、滴下漏斗及び冷却管を備えた2リットルの4つ口フラスコに、純水364部を入れ、30分間窒素ガスをバブリングさせ、純水中の溶存酸素を置換した。次に、窒素ガスをフローに変えた後、20℃の水に対する溶解度が13.4質量%の2−ヒドロキシプロピルメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、商品名「アクリエステルHP」)不飽和単量体(m)40.3部を入れ、200rpmで攪拌しながら80℃に昇温した。内温が80℃に達した時点で、純水35部に過硫酸カリウム0.35部を溶解して得た溶液をフラスコ内に一度に添加し、重合を開始させた。その後、80℃にて60分攪拌し、シード粒子(A1)分散液を得た。
次いで、このシード粒子(A1)分散液に、表1に示す不飽和単量体(M1)の乳化液を3時間かけて滴下した後、純水35部に過硫酸カリウム0.21部を溶解して得た溶液をフラスコ内に一度に添加し、80℃にて1時間攪拌して重合を実施し、コア粒子の分散液を得た。
次いで、このコア粒子の重合体分散液に、表1に示す不飽和単量体(M2)の乳化液を1.0時間かけて滴下し、引き続き80℃にて1時間攪拌してシェル重合を実施し、コアシェル型重合体分散液を得た。
このコアシェル型重合体分散液を室温まで冷却し、スプレードライヤを用いて、入口温度150℃、出口温度65℃で噴霧乾燥して、体積平均一次粒子径が1342nmのアクリル系重合体微粒子(P1)を得た。組成及び物性を表1及び表3に示す。
[実施例2]
シード粒子を構成する不飽和単量体として、20℃の水に対する溶解度が13.4質量%の2−ヒドロキシプロピルメタクリレートと、20℃の水に対する溶解度が1.7質量%のメチルメタクリレートと、20℃の水に対する溶解度が0.04質量%のn−ブチルメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、商品名「アクリエステルB」)を用いた以外は重合体微粒子(P1)と同様にして重合体微粒子(P2)を製造した。組成及び物性を表1及び表3に示す。
[実施例3]
コア部用及びシェル部用の不飽和単量体の乳化液を調製する際の乳化剤の量を変更する以外は重合体微粒子(P1)の場合と同様にして重合体微粒子(P3)を製造した。組成及び物性を表1及び表3に示す。
[実施例4]
シード粒子を構成する不飽和単量体の添加量を変更する以外は重合体微粒子(P1)と同様にして重合体微粒子(P4)を調製した。組成及び物性を表1及び表3に示す。
[比較例1]
シード粒子を構成する不飽和単量体として、メチルメタクリレートを用いた以外は重合体微粒子(P1)の場合と同様にして重合体微粒子(P5)を製造した。組成及び物性を表2及び表3に示す。
[比較例2]
シード粒子用の不飽和単量体として、20℃の水に対する溶解度が100質量%を超える2−ヒドロキシエチルメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、商品名「アクリエステルHO」)を用いた以外は重合体微粒子(P1)と同様にしてシード粒子(A4)を重合した。重合中に凝集し、シード粒子を得ることができなかった。
[比較例3]
コア部用及びシェル部用の不飽和単量体の乳化液を調製する際の乳化剤の量を変更する以外は重合体微粒子(P1)の場合と同様にして重合体微粒子(P6)を製造した。組成及び物性を表2及び表3に示す。
[比較例4]
コア部用及びシェル部用の不飽和単量体の乳化液を調製する際の乳化剤の量を変更する以外は重合体微粒子(P1)の場合と同様にして重合体微粒子(P7)を製造した。組成及び物性を表2及び表3に示す。
Figure 0005692608
*1水:過硫酸カリウムを溶解させた水は除く。
表1中の略号:
「−」は、未添加又は未測定であることを示す。
「2−HPMA」:2−ヒドロキシプロピルメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、商品名「アクリエステルHP」)
「2−HEMA」:2−ヒドロキシエチルメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、商品名「アクリエステルHO」)
「MMA」:メチルメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、商品名「アクリエステルM」)
「n−BMA」:n−ブチルメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、商品名「アクリエステルB」)
「n−BA」:n−ブチルアクリレート(三菱化学製)
「EDMA」:エチレングリコールジメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、商品名「アクリエステルED」)
「MAA」:メタクリル酸(三菱レイヨン(株)製、商品名「メタクリル酸」)
「OTG」:チオグリコール酸2−エチルヘキシル(淀化学製)
セチルアルコール:セチルアルコール(日本油脂製、商品名「NAA―44」)
「OTP」:ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム(花王製、商品名「ペレックスOTP」
Figure 0005692608
*1水:過硫酸カリウムを溶解させた水は除く。
表2中の略号:
「−」は、未添加又は未測定であることを示す。
「2−HPMA」:2−ヒドロキシプロピルメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、商品名「アクリエステルHP」)
「2−HEMA」:2−ヒドロキシエチルメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、商品名「アクリエステルHO」)
「MMA」:メチルメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、商品名「アクリエステルM」)
「n−BMA」:n−ブチルメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、商品名「アクリエステルB」)
「n−BA」:n−ブチルアクリレート(三菱化学製)
「EDMA」:エチレングリコールジメタクリレート(三菱レイヨン(株)製、商品名「アクリエステルED」)
「MAA」:メタクリル酸(三菱レイヨン(株)製、商品名「メタクリル酸」)
「OTG」:チオグリコール酸2−エチルヘキシル(淀化学製)
セチルアルコール:セチルアルコール(日本油脂製、商品名「NAA―44」)
「OTP」:ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム(花王製、商品名「ペレックスOTP」
Figure 0005692608
vA:シード粒子(A)体積平均一次粒子径
vP:アクリル系重合体微粒子体積平均一次粒子径
nA:シード粒子(A)個数平均一次粒子径
nP:アクリル系重合体微粒子個数平均一次粒子径
[実施例5]
アクリル系重合体微粒子(P1)100部、可塑剤として、クエン酸アセチルトリブチル(大日本インキ化学工業(株)製、商品名「モノサイザーATBC」)60部と、オクチル酸亜鉛(ホープ製薬(株)製、商品名「18%オクトープZn」)0.5部を計量し、真空ミキサー((株)シンキー製、商品名「ARV−200」)に投入した。これを大気圧(760mmHg)で15秒間混合し、さらに20mmHgに減圧して165秒間混合し、均一なアクリル系プラスチゾル組成物を得た。このプラスチゾル組成物の25℃での粘度は、せん断速度12.9sec-1において、2920mPa・sであった。また、プラスチゾル組成物の経時安定性η2/η1は、1.2であった。
得られたプラスチゾル組成物をテトラフルオロエチレンコートされた鉄板(厚さ1mm)の上に、縦100mm、横100mm、膜厚2mmにキャストし、これを160℃のギヤーオーブンに入れて10分間加熱し、成形品を得た。その際の成形品のブリードについて評価した。組成及び評価結果を表4に示す。いずれの物性も良好であった。
[実施例6〜10、比較例5〜8]
表4記載の配合に変更したこと以外は実施例5と同様にして、均一なプラスチゾル組成物を製造し、成形し、評価した。組成及び評価結果を表4に示す。
実施例6〜10の結果から明らかなように、いずれの物性も特に問題点はなく、良好であった。これに対し、比較例5、7及び8ではプラスチゾル組成物の粘度が高かった。また比較例6ではプラスチゾル組成物の経時安定性が低下し、また成形品のブリード、成形品の引張強度、引裂強度が悪かった。
Figure 0005692608
表4中の略号
「−」は、未添加又は未測定であることを示す。
「ATBC」:クエン酸アセチルトリブチル(大日本インキ化学工業(株)製、商品名「モノサイザーATBC」)
「オクチル酸亜鉛」:オクチル酸亜鉛(ホープ製薬(株)製、商品名「18%オクトープZn」)

Claims (3)

  1. 20℃の水に対する溶解度が2.0〜30質量%の不飽和単量体(m)を乳化剤ミセルが存在しない状態において水系分散媒(S)中で重合させて得られたシード粒子(A)の体積平均一次粒子径が280nm以上10μm以下であって、
    前記シード粒子(A)の分散液に、アクリル系不飽和単量体(M)とアクリル系不飽和単量体(M)100質量部に対して1.7〜2.0質量部の乳化剤を添加し、重合する操作を少なくとも一回行う、体積平均一次粒子径(DvP)と個数平均一次粒子径(DnP)の比(DvP/DnP)が1.3〜3.5であるアクリル系重合体微粒子。
  2. 請求項1記載のアクリル系重合体微粒子及び可塑剤を含むプラスチゾル組成物。
  3. 請求項2記載のアクリル系プラスチゾル組成物を、スラッシュ成形法、ディップ成形法又はローテーション成形法により成形して得られる成形品。
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