JP5935532B2 - 中空重合体粒子およびその水性分散液 - Google Patents
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Description
エチレン性不飽和カルボン酸単量体20〜60重量%およびこれと共重合可能な他の単量体40〜80重量%からなる単量体混合物(a)を共重合してなるコア重合体粒子に含まれる酸性基の少なくとも一部が中和されることによって形成されるコア重合体層(A)と、
エチレン性不飽和カルボン酸単量体0〜15重量%、芳香族ビニル単量体20〜100重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体0〜80重量%からなる単量体混合物(b)を共重合することによって形成された、実質的に前記コア重合体層(A)を包囲する少なくとも1層のシェル層とを有し、かつ、前記コア重合体粒子に含まれる酸性基の少なくとも一部が中和されることによって形成された少なくとも1つの空隙を有する、酸価が50ミリモル/100グラム以上の中空重合体粒子(X)が提供される。
さらに、当該樹脂(Y)が、エチレン性不飽和カルボン酸単量体5〜80重量%およびこれと共重合可能な他の単量体20〜95重量%からなる単量体混合物(e)を共重合して得られる樹脂(Y)であることが好ましい。
エチレン性不飽和カルボン酸単量体0〜15重量%、芳香族ビニル単量体20〜100重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体0〜80重量%からなる単量体混合物(b)を共重合することによって形成された、実質的に前記コア重合体層(A)を包囲する少なくとも1層のシェル層とを有し、かつ、前記コア重合体粒子に含まれる酸性基の少なくとも一部が中和されることによって形成された少なくとも1つの空隙を有し、酸価が50ミリモル/100グラム以上のものである。
本発明の中空重合体粒子(X)を構成するコア重合体層(A)は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体20〜60重量%およびこれと共重合可能な他の単量体40〜80重量%からなる単量体混合物(a)を共重合してなるコア重合体粒子に含まれる酸性基の少なくとも一部が中和されることによって形成される。
エチレン性不飽和カルボン酸単量体の使用量が少なすぎると、コア重合体粒子内部に十分な空隙が形成されない場合があり、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の使用量が多すぎると、シェル層がコア重合体層(A)又はコア重合体粒子を十分に包囲できない場合がある。
重合反応における単量体混合物(a)の重合転化率は、通常、90重量%以上、好ましくは97重量%以上であり、生成する共重合体の組成は使用した単量体混合物(a)の組成とほぼ同じである。
また、乳化重合においては、界面活性剤、重合開始剤、連鎖移動剤、無機塩、キレート剤、電解質、脱酸素剤などの各種添加剤を、重合用副資材として使用することができる。
なお、単量体混合物(a)の乳化重合においては、メタクリル酸メチルの単独重合体等のシード(体積平均粒径が、50〜100nm)の存在下で乳化重合を行っても良い。この場合のシードの使用量は、単量体混合物(a)の全量に対して、通常、0.1〜5重量%である。
無機塩は、特に限定されない。無機塩の具体例は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウムなどのアルカリ金属塩;塩化カルシウム、硫酸バリウムなどのアルカリ土類金属塩;硫酸アルミニウム、塩化アルミニウムである。なかでも、アルカリ金属塩が好ましく、トリポリリン酸ナトリウムがより好ましい。
また、コア重合体粒子の体積平均粒子径は、好ましくは100〜600nm、より好ましくは250〜500nmである。
本発明の中空重合体粒子(X)は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体0〜15重量%、芳香族ビニル単量体20〜100重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体0〜80重量%からなる単量体混合物(b)を共重合することによって形成された、実質的に上記コア重合体層(A)を包囲する少なくとも1層のシェル層を有するものである。
中でも、本発明の効果がより一層顕著になることから、エチレン性不飽和モノカルボン酸エステル単量体が好ましく、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレートおよび2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートが特に好ましい。なお、これらは、1種単独でも、2種以上を併用しても良い。
エチレン性不飽和カルボン酸単量体の使用量が多すぎると、上記コア重合体層(A)を形成するコア重合体粒子内部に十分な空隙が形成されず、得られる中空重合体粒子の不透明化効果(光を良く散乱させ、光の透過性を低下させる効果)に劣る傾向がある。
ここで、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の使用量は、単量体混合物(b1)の全量に対して、0〜15重量%、好ましくは0〜5重量%、特に好ましくは0.1〜2重量%である。芳香族ビニル単量体の使用量は、単量体混合物(b1)の全量に対して、80〜100重量%、好ましくは90〜100重量%、特に好ましくは94.9〜99.9重量%である。エチレン性不飽和カルボン酸単量体および芳香族ビニル単量体と共重合可能な他の単量体の使用量は、0〜20重量%、好ましくは0〜10重量%、特に好ましくは0〜5重量%である。
ここで、エチレン性不飽和カルボン酸単量体の使用量は、単量体混合物(b2)の全量に対して、0〜15重量%、好ましくは0〜5重量%、特に好ましくは0〜2重量%である。芳香族ビニル単量体の使用量は、単量体混合物(b2)の全量に対して、20〜75重量%、好ましくは30〜70重量%、特に好ましくは40〜70重量%である。エチレン性不飽和カルボン酸単量体および芳香族ビニル単量体と共重合可能な他の単量体の使用量は、10〜80重量%、好ましくは30〜70重量%、特に好ましくは30〜60重量%である。
シェル層の割合が過大であると、コア重合体粒子内部に十分な空隙が形成されず、得られる中空重合体粒子(X)の不透明化効果(光を良く散乱させ、光の透過性を低下させる効果)に劣る傾向がある。逆に、シェル層の割合が過小であると、コア重合体層(A)又はコア重合体粒子を十分に包囲できない場合がある。
本発明の中空重合体粒子(X)は、本発明の効果がより一層顕著になることから、上記コア重合体層(A)と、該コア重合体層(A)を実質的に包囲する少なくとも1層のシェル層との間に、上記コア重合体層(A)を実質的に包囲する少なくとも1層の中間層を有することが好ましく、生産性の観点から、1層の中間層を有することが特に好ましい。
中でも、本発明の効果がより一層顕著になることから、エチレン性不飽和モノカルボン酸エステル単量体が好ましく、メチル(メタ)アクリレートおよびブチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。なお、これらは、1種単独でも、2種以上を併用しても良い。
エチレン性不飽和カルボン酸単量体の使用量が多すぎると、上記コア重合体粒子内部に十分な空隙が形成されず、得られる中空重合体粒子の不透明化効果(光を良く散乱させ、光の透過性を低下させる効果)に劣る傾向がある。
中間層の割合が過大であると、コア重合体粒子内部に十分な空隙が形成されず、得られる中空重合体粒子の不透明化効果(光を良く散乱させ、光の透過性を低下させる効果)に劣る傾向がある。逆に、中間層の割合が過小であると、コア重合体層(A)又はコア重合体粒子を十分に包囲できない場合がある。
本発明の中空重合体粒子(X)の空隙率は、中空重合体粒子の不透明化効果向上の観点から、好ましくは10〜100%、より好ましくは20〜100%、特に好ましくは30〜80%である。
ここで、上記空隙率は、透過型電子顕微鏡を用い、中空重合体粒子200個のそれぞれについて最大粒子径と空隙の最大径を求め、下記式で表される空隙率の単純平均値である。
「空隙率」=[(空隙の最大径)3/(最大粒子径)3]×100(%)
なお、中空重合体粒子が樹脂(Y)をグラフト結合したものである場合には、該樹脂(Y)の部分を除いて最大粒子径を測定する。
上記シェル層が形成された重合体粒子の水性分散液(L3、L3−1またはL3−2)に塩基を添加し、当該水性分散液のpHを7以上にすることにより、上記シェル層によって実質的に包囲されたコア重合体粒子に含まれるカルボキシル基の少なくとも一部が中和され、空隙が形成された重合体粒子を得る。この結果、当該空隙は水性分散液を形成する水性媒体で充満されることになる。
塩基処理温度は、重合体粒子が十分に軟化される温度以上であることが好ましく、70℃以上が好ましく、75〜95℃の範囲であることがより好ましい。あまりに高い塩基処理温度に設定すると、水性媒体の蒸気圧に耐える圧力容器が必要となり、過大な設備費用がかかることになる。塩基添加後の塩基処理時間は、通常、5〜180分、好ましくは10〜120分間である。
本発明の中空重合体粒子(X)は、酸価が50ミリモル/100グラム以上である。
ここで、中空重合体粒子(X)の酸価は、50ミリモル/100グラム以上、好ましくは70ミリモル/100グラム以上、特に好ましくは80ミリモル/100グラム以上である。また、中空重合体粒子(X)の酸価は、1000ミリモル/100グラム以下が好ましく、500ミリモル/100グラム以下がより好ましく、200ミリモル/100グラム以下が特に好ましい。
中空重合体粒子(X)の酸価が上記範囲にある場合に、本発明の効果がより一層顕著になる。
電導度が降下してゆき、極小点(図1のP1、A1)に達してから上昇に転じ、最初の変極点(図1のP2、A2)を示す迄の塩酸水溶液の滴下量V(ミリリットル)(図1のP2−P1に対応する。)を求める。そして、中空重合体粒子100グラム当たりの酸性基(通常は、カルボキシル基)のモル数を下記式により算出して求め、「酸価」とする。
「酸価」=10×V/U(ミリモル/100グラム)
また、中空重合体粒子(X)の酸価を上記範囲にする方法としては、中空重合体粒子の最外層のシェル層に、酸価50ミリモル/100グラム以上の樹脂(Y)をグラフト結合することが好ましい。
なお、樹脂(Y)の酸価は、好ましくは50ミリモル/100グラム以上、より好ましくは70ミリモル/100グラム以上、特に好ましくは100ミリモル/100グラム以上である。また、樹脂(Y)の酸価は、好ましくは1000ミリモル/100グラム以下、より好ましくは500ミリモル/100グラム以下、特に好ましくは200ミリモル/100グラム以下である。
なお、樹脂(Y)の有する酸性基が、カルボキシル基しか存在しない場合には、樹脂(Y)100グラムが有するカルボキシル基のモル数を測定していることになる。
中でも、本発明の効果がより一層顕著になることから、エチレン性不飽和モノカルボン酸エステル単量体が好ましく、メチル(メタ)アクリレートおよびエチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。なお、これらは、1種単独でも、2種以上を併用しても良い。
その具体的方法の例としては、単量体混合物(e)100重量部に対して、100〜500重量部の水を用い、必要に応じて従来公知の連鎖移動剤を加え、過硫酸カリウムなどの重合開始剤を添加してソープフリー乳化重合を行えば良い。
反応温度は、好ましくは50〜95℃であり、反応時間は1〜10時間である。
なお、重合反応における単量体混合物(e)の重合転化率は、通常、90重量%以上、好ましくは97重量%以上であり、生成する共重合体の組成は使用した単量体混合物(e)の組成とほぼ同じである。
本発明の中空重合体粒子(X)は、中空重合体粒子の最外層のシェル層に、酸価50ミリモル/100グラム以上の樹脂(Y)がグラフト結合されたものであることが好ましい。
なお、エポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物を用いないグラフト結合の方法としては、例えば、最外層のシェル層を構成している−C=C−結合(炭素間二重結合)と樹脂(Y)が有する−C=C−結合(炭素間二重結合)をラジカル重合で結合させる方法等が挙げられる。
グリシジル基含有エチレン性不飽和化合物としては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、メタクリルグリシジルエーテル、ビニルグリシジルエーテル等が挙げられるが、アクリル酸グリシジルおよびメタクリル酸グリシジルが好ましい。
なお、グリシジル基含有エチレン性不飽和化合物以外のエポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物としては、1−ビニル−3、4−エポキシシクロヘキサンなどが挙げられる。
ヒドロキシル基とアミノ基を有する有機塩基化合物としては、ジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール、N−メチルエタノールアミン、アミノエタノール、ジメチルアミノプロパノール、ジエチルアミノプロパノール、N−メチルプロパノールアミン、N−エチルプロパノールアミン、アミノプロパノール、ジブチルアミノブタノール、ジエチルアミノブタノール、N−シクロヘキシルブタノールアミン等が挙げられるが、ジメチルアミノエタノール、N−メチルエタノールアミンおよびアミノエタノールが好ましく、ジメチルアミノエタノールが特に好ましい。
グラフト結合反応温度および時間は格別限定されないが、50〜95℃で、0.5〜5時間行うことが好ましい。
中空重合体粒子(X)の水性分散液(L4)の水性分散液中の固形分濃度は、好ましくは5〜50重量%、特に好ましくは10〜40重量%である。
本発明の水性分散液は、上記中空重合体粒子(X)を水に分散したものである。
本発明の水性分散液中の固形分濃度は、好ましくは5〜50重量%、特に好ましくは10〜40重量%である。なお、中空重合体粒子(X)は、乳化剤で安定化された状態で水に分散していることが好ましい。
上記中空重合体粒子(X)の好適な製造方法は、
(1)上記単量体混合物(a)を乳化重合して、コア重合体粒子を含有する水性分散液(L1)を得る工程、
(2)上記コア重合体粒子の存在下で、上記単量体混合物(b)を乳化重合して、実質的に上記コア重合体粒子を包囲する少なくとも1層のシェル層が形成された重合体粒子の水性分散液(L3)を得る工程、
(3)上記シェル層が形成された重合体粒子の水性分散液(L3)に塩基を添加して、上記コア重合体粒子に空隙を形成する工程、
(4)上記単量体混合物(e)を共重合して得られる樹脂(Y)を、上記シェル層の最外層にグラフト結合させる工程、を有する。
(1)上記単量体混合物(a)を乳化重合して、コア重合体粒子を含有する水性分散液(L1)を得る工程、
(2)上記コア重合体粒子の存在下で、上記単量体混合物(c)を乳化重合して、実質的に上記コア重合体粒子を包囲する少なくとも1層の中間層を形成して得られる重合体粒子の水性分散液(L2)を得る工程、
(3)上記コア重合体粒子を包囲する少なくとも1層の中間層を形成して得られる重合体粒子の存在下で、上記単量体混合物(b)を乳化重合して、実質的に上記中間層を包囲する少なくとも1層のシェル層が形成された重合体粒子の水性分散液(L3)を得る工程、
(4)上記シェル層が形成された重合体粒子の水性分散液(L3)に塩基を添加して、上記コア重合体粒子に空隙を形成する工程、
(5)上記単量体混合物(e)を共重合して得られる樹脂(Y)を、上記シェル層の最外層にグラフト結合させる工程、を有する。
(1)上記単量体混合物(a)を乳化重合して、コア重合体粒子を含有する水性分散液(L1)を得る工程、
(2)上記コア重合体粒子の存在下で、上記単量体混合物(c)を乳化重合して、実質的に上記コア重合体粒子を包囲する少なくとも1層の中間層を形成して得られる重合体粒子の水性分散液(L2)を得る工程、
(3)上記コア重合体粒子を包囲する少なくとも1層の中間層を形成して得られる重合体粒子の存在下で、上記単量体混合物(b1)を乳化重合して、実質的に上記中間層を包囲する上記内側シェル層が形成された重合体粒子の水性分散液(L3−1)を得る工程、
(4)上記内側シェル層が形成された重合体粒子の水性分散液(L3−1)に塩基を添加して、上記コア重合体粒子に空隙を形成する工程、
(5)空隙を有する上記内側シェル層が形成された重合体粒子の存在下で、上記単量体混合物(b2)を乳化重合して、実質的に上記内側シェル層を包囲する上記外側シェル層が形成された重合体粒子の水性分散液(L3−2)を得る工程、
(6)上記単量体混合物(e)を共重合して得られる樹脂(Y)を、上記外側シェル層にグラフト結合させる工程、を有する。
中空重合体粒子の数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡によって、中空重合体粒子200個それぞれの最大粒子径を測定し、その測定値を単純平均して求めた。
なお、中空重合体粒子が樹脂をグラフト結合したものである場合には、該樹脂の部分を除いて最大粒子径を測定した。
コア重合体粒子の体積平均粒子径は、動的光散乱法粒子測定装置(商品名「N4」、コールター社製)を用い、コア重合体粒子の体積基準の粒度分布に基き、算術平均して計算される平均粒子径(「体積平均粒子径」という。)として求めた。
中空重合体粒子200個それぞれの最大粒子径と空隙の最大径を、透過型電子顕微鏡(商品名「H−7500」、日立製作所製)により測定した。そして、下記の式により計算される「空隙率」を単純に平均した値が、中空重合体粒子の「空隙率」とされた。
なお、中空重合体粒子が樹脂をグラフト結合したものである場合には、該樹脂の部分を除いて最大粒子径を測定した。
「空隙率」=[(空隙の最大径)3/(最大粒子径)3]×100(%)
樹脂1gを、イオン交換水49gに溶解又は分散し、フェノールフタレインを指示薬として中和(滴定)し、中和するのに必要な水酸化カリウムのモル数を、樹脂100gに対する量に換算し、計算により求めた。単位は、「ミリモル/100グラム」。
固形分濃度を2重量%に調整した中空重合体粒子を含む水性分散液約50グラム(U(グラム)とする)を、蒸留水で洗浄された150ミリリットルのビーカーに入れた。そして、ビーカーを溶液伝導率計(京都電子工業(株)製CM−117、使用セルタイプ:K−121)にセットし、上記中空重合体粒子を含む水性分散液を攪拌した。次に、0.1規定の水酸化ナトリウム(和光純薬工業(株)製試薬特級)を添加して、当該水性分散液のpHが12になるようにしてから6分経過後に、当該水性分散液の電気伝導度(開始時の電気伝導度)を測定した。次いで、0.1規定の塩酸(和光純薬工業(株)製試薬特級)0.5ミリリットルを、当該水性分散液に添加し、30秒後に電気伝導度を測定した。当該操作を、中空重合体粒子を含む水性分散液の電気伝導度が、開始時の電気伝導度以上になるまで30秒間隔で繰り返し行った。
電導度が降下してゆき、極小点(図1のP1、A1)に達してから上昇に転じ、最初の変極点(図1のP2、A2)を示す迄の塩酸水溶液の滴下量V(ミリリットル)(図1のP2−P1に対応する。)を求めた。そして、中空重合体粒子100(グラム)当たりの酸性基(通常は、カルボキシル基)のモル数を下記式により算出して求め、「酸価」とした。
「酸価」=10×V/U(ミリモル/100グラム)
ガラス製ビーカーに、イソプロピルアルコール100gを入れ、イオン交換水を用いて固形分濃度20重量%に調整した中空重合体粒子の水性分散液を2g投入し、25℃で、1時間攪拌して混合液を得た。得られた混合液を、ASTM標準ふるい(200メッシュ)を用いて濾過し、イソプロピルアルコールと接触することにより生成した凝集物を、標準ふるい上に得た。標準ふるい上の凝集物を乾燥して重量を秤量し、投入した中空重合体粒子に占める割合を重量百分率で求めた。単位は(重量%)。この値が小さいほど、アルコールと接触しても凝集物が発生しにくい。
原紙に、卓上型ブレードコーターを用いて、中空重合体粒子の水性分散液を固形分として塗工量10g/m2なるように手塗り後、110℃の熱風で、1分間乾燥させた。
さらに温度20℃、相対湿度65%の恒温恒湿室内に一昼夜放置した後、塗工紙を得た。この塗工紙を縦長5cm、横長2cmに切り取り、サンプル片とした。サンプル片の重量を秤量した後、サンプル片全体にメンディングテープ(住友スリーエム社製)を貼り付け、500gローラーにて荷重した。その後、メンディングテープを剥し、サンプル片上に残った中空重合体粒子の重量を秤量した。メンディングテープ貼り付け前後におけるサンプル片上の中空重合体粒子の重量減少割合を重量百分率で求めた。単位は(重量%)。この値が小さいほど、塗布した場合の密着性に優れる。
攪拌装置付き反応容器に、イオン交換水200部を添加し、80℃に昇温後、4重量%の過硫酸カリウム水溶液25部が添加された後、メタクリル酸メチル55部、アクリル酸エチル25部、メタクリル酸20部およびチオグリコール酸2−エチルヘキシル(連鎖移動剤)8部が、2時間かけて反応容器に連続的に添加された。中和に必要なアンモニア水を加えた後、反応容器が室温まで冷却され、酸価130(ミリモル/100グラム)の樹脂(Y1)を含む水性分散液が得られた。なお、重合転化率は99重量%以上であった。
(コア重合体粒子(A1)の形成)
メタクリル酸メチル50部、アクリル酸ブチル10部、メタクリル酸40部、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム0.9重量部、トリポリリン酸ナトリウム0.15重量部およびイオン交換水80部が、攪拌装置付き耐圧容器に添加され、次いで攪拌されて、コア重合体粒子(A1)形成用単量体混合物(a1)の乳化物が調製された。
次に、3重量%の過硫酸カリウム水溶液1.63部を、上記シードラテックス(S1)の水性分散液に添加し、その後、上記単量体混合物(a1)の乳化物の全量のうち、7重量%に相当する量が、3時間に亘り、反応器に連続的に添加された後、更に反応が1時間行われた。
その後、イオン交換水250部および3重量%の過硫酸カリウム水溶液18.6部が反応器に添加され、反応温度を85℃に保ちながら、上記単量体混合物(a1)の乳化物の残部が、3時間に亘り、反応器に連続的に添加された後、更に反応が2時間行われた。その後、反応器が室温まで冷却され、コア重合体粒子(A1)を含む水性分散液(L1−1)が得られた。なお、重合転化率は99重量%以上であり、コア重合体粒子(A1)の体積平均粒子径は420nmであった。
メタクリル酸メチル7.8部、アクリル酸ブチル1.6部、メタクリル酸0.6部、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム0.02部およびイオン交換水16部が、攪拌装置付き耐圧容器に添加され、次いで攪拌されて、中間層形成用単量体混合物(c1)の乳化物が調製された。
その後、内側シェル層形成用単量体混合物(b1−1)の乳化物が、1時間に亘り、反応器に連続的に添加され、重合して内側シェル層を形成した。
内側シェル層形成用単量体混合物(b1−1)の乳化物を連続的に添加した後、5重量%アンモニア水25部が反応器に添加され、塩基による空隙の形成が90℃で1時間行われた。反応液のpHは1時間に渡って7以上であった。
その後、4重量%の過硫酸カリウム水溶液10部が、反応器に添加され、外側シェル層形成用単量体混合物(b2−1)の乳化物が、1時間に亘り、反応器に連続的に添加され、重合して外側シェル層を形成した。
外側シェル層形成用単量体混合物(b2−1)の乳化物を連続添加した後、メタクリル酸グリシジル1.8部、上記の樹脂(Y1)を含む水性分散液(樹脂(Y1)が13.5部となる量)、およびジメチルアミノエタノール0.5部を、反応器に一括で添加した。
その後、4重量%過硫酸カリウム水溶液10部が反応器に添加され、更に反応が2時間行なわれた。そして、反応器が室温まで冷却され、中空重合体粒子(X1)を含む水性分散液(L−X1)が得られた。また、使用した全単量体の重合転化率は99重量%以上であった。
そして、中空重合体粒子(X1)の数平均粒子径、空隙率および酸価、並びに中空重合体粒子(X1)を含む水性分散液(L−X1)のイソプロピルアルコールに対する耐性および密着性を測定した。結果を表1に示す。
外側シェル層形成用単量体混合物(b2−1)において、アクリル酸2−エチルヘキシル22.5部に代えて、アクリル酸ブチル22.5部を用いた以外は実施例1と同様にして中空重合体粒子(X2)を含む水性分散液(L−X2)が得られた。
そして、中空重合体粒子(X2)の数平均粒子径、空隙率および酸価、並びに中空重合体粒子(X2)を含む水性分散液(L−X2)のイソプロピルアルコールに対する耐性および密着性を測定した。結果を表1に示す。
(コア重合体粒子(A1)の形成)
メタクリル酸メチル50部、アクリル酸ブチル10部、メタクリル酸40部、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム0.9部、トリポリリン酸ナトリウム0.15部およびイオン交換水80部が、攪拌装置付き耐圧容器に添加され、次いで攪拌されて、コア重合体粒子(A1)形成用単量体混合物(a1)の乳化物が調製された。
次に、3重量%の過硫酸カリウム水溶液1.63部を、上記シードラテックス(S1)の水性分散液に添加し、その後、上記単量体混合物(a1)の乳化物の全量のうち、7重量%に相当する量が、3時間に亘り、反応器に連続的に添加された後、更に反応が1時間行われた。
その後、イオン交換水250部および3重量%の過硫酸カリウム水溶液18.6部が反応器に添加され、反応温度を85℃に保ちながら、上記単量体混合物(a1)の乳化物の残部が、3時間に亘り、反応器に連続的に添加された後、更に反応が2時間行われた。その後、反応器が室温まで冷却され、コア重合体粒子(A1)を含む水性分散液(L1−1)が得られた。なお、重合転化率は99重量%以上であり、コア重合体粒子(A1)の体積平均粒子径は420nmであった。
メタクリル酸メチル7.8部、アクリル酸ブチル1.6部、メタクリル酸0.6部、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム0.02部およびイオン交換水16部が、攪拌装置付き耐圧容器に添加され、次いで攪拌されて、中間層形成用単量体混合物(c1)の乳化物が調製された。
その後、シェル層形成用単量体混合物(b3)の乳化物が、1時間に亘り、反応器に連続的に添加され、重合してシェル層を形成した。
シェル層形成用単量体混合物(b3)の乳化物を連続的に添加した後、5重量%アンモニア水25部が反応器に添加され、塩基による空隙の形成が90℃で1時間行われた。反応液のpHは1時間に渡って7以上であった。
そして、中空重合体粒子(X3)の数平均粒子径、空隙率および酸価、並びに中空重合体粒子(X3)を含む水性分散液(L−X3)のイソプロピルアルコールに対する耐性および密着性を測定した。結果を表1に示す。
比較例1で得られた中空重合体粒子(X3)を含む水性分散液(L−X3)に、上記の樹脂(Y1)を含む水性分散液(樹脂(Y1)が13.5重量部となる量)を混合して中空重合体粒子(X3)および樹脂(Y1)を含む水性分散液(L−X3−Y1)を得た。
そして、中空重合体粒子(X3)の数平均粒子径、空隙率および酸価、並びに中空重合体粒子(X3)および樹脂(Y1)を含む水性分散液(L−X3−Y1)のイソプロピルアルコールに対する耐性および密着性を測定した。結果を表1に示す。
酸価が本発明で規定する要件を満たす中空重合体粒子を用いた場合には、イソプロピルアルコールと接触しても凝集物が発生しにくく、また、塗布した場合の密着性に優れていた(実施例1および実施例2)。なお、実施例1および実施例2の中空重合体粒子の酸価が、樹脂(Y)のグラフト結合反応を行わない比較例1および比較例2の酸価に比べて、2倍以上大きな値であるため、樹脂(Y)が中空重合体粒子の表面にグラフト結合されていることがわかる。
一方、酸価130(ミリモル/100グラム)の樹脂(Y1)をシェル層にグラフト結合せず、酸価が本発明で規定する要件を満たさない中空重合体粒子を用いた場合には、イソプロピルアルコールと接触した場合に凝集物が多量に発生し、また、塗布した場合の密着性にも大きく劣っていた(比較例1)。
さらに、比較例1で得られた中空重合体粒子(X3)(酸価が本発明で規定する要件を満たさないもの)を含む水性分散液に、上記の樹脂(Y1)を含む水性分散液(樹脂(Y1)を単に混合しただけでは、当該混合後の水性分散液を用いても、イソプロピルアルコールと接触した場合に凝集物が多量に発生し、また、塗布した場合の密着性にも大きく劣っていた(比較例2)。
Claims (2)
- エチレン性不飽和カルボン酸単量体20〜60重量%およびこれと共重合可能な他の単量体40〜80重量%からなる単量体混合物(a)を共重合してなるコア重合体粒子に含まれる酸性基の少なくとも一部が中和されることによって形成されるコア重合体層(A)と、
実質的に前記コア重合体層(A)を包囲するシェル層と、
前記コア重合体層(A)と、前記シェル層との間に形成された中間層とを備え、
かつ、前記コア重合体粒子に含まれる酸性基の少なくとも一部が中和されることによって形成された少なくとも1つの空隙を有する、酸価が50ミリモル/100グラム以上の中空重合体粒子(X)であって、
前記シェル層は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体0〜15重量%、芳香族ビニル単量体80〜100重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体0〜20重量%からなる単量体混合物(b1)を共重合することによって形成された内側シェル層と、エチレン性不飽和カルボン酸単量体0〜15重量%、芳香族ビニル単量体20〜75重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体10〜80重量%からなる単量体混合物(b2)を共重合することによって形成された外側シェル層とを備えるものであり、
前記中間層は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体0〜15重量%、芳香族ビニル単量体0〜15重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体0〜100重量%からなる単量体混合物(c)を共重合することによって形成されたものであり、
前記シェル層に、エチレン性不飽和カルボン酸単量体5〜80重量%およびこれと共重合可能な他の単量体20〜95重量%からなる単量体混合物(e)を共重合して得られ、かつ、酸価50ミリモル/100グラム以上である樹脂(Y)がグラフト結合されたものであることを特徴とする中空重合体粒子(X)。 - 請求項1に記載の中空重合体粒子(X)の水性分散液。
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