JP6418847B2 - Nonionic polyhydric alcohol-containing binder - Google Patents
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Description
本発明は、水酸基を有する重合体と、ノニオン性の多価アルコールとを含む結合剤に関する。より詳しくは、ガラス繊維や粉末ガラスの結合剤として有用な、水酸基を有する重合体と、ノニオン性の多価アルコールとを含む結合剤に関する。 The present invention relates to a binder comprising a polymer having a hydroxyl group and a nonionic polyhydric alcohol. More specifically, the present invention relates to a binder containing a hydroxyl group-containing polymer and a nonionic polyhydric alcohol, which is useful as a binder for glass fibers and powdered glass.
ガラス繊維等に結合剤を付着させ、マット状に成形した耐熱性成形体が住居や倉庫、装置や機器等の断熱材等として広く使用されている。上記結合剤としては、フェノール−ホルムアルデヒド結合剤が広く使用されている。しかし、上記フェノール−ホルムアルデヒド結合剤は、未反応のホルムアルデヒドが成形体に残留し、住居等の施工後にホルムアルデヒドが放出されるという問題がある。よって、ホルムアルデヒドを放出することがない結合剤が検討されている。
例えば、特許文献1には、ガラス繊維結合剤であって、(1)重合性カルボン酸又は無水物、又はその混合物と、ヒドロキシC2〜C8アルキルアクリレート又はメタクリレート、又はその混合物との反応生成物から成るコポリマー、及び(2)リン含有酸のアルカリ金属塩との水溶液から成ることを特徴とする結合剤が開示されている。該結合剤は、未硬化の時に低粘度を有し、硬化した時に構造的な剛性を有することが開示されている。
A heat-resistant molded body obtained by attaching a binder to glass fiber or the like and molding it into a mat shape is widely used as a heat insulating material for a residence, a warehouse, an apparatus or an appliance. As the binder, a phenol-formaldehyde binder is widely used. However, the phenol-formaldehyde binder has a problem in that unreacted formaldehyde remains in the molded body and formaldehyde is released after construction of a house or the like. Therefore, binders that do not release formaldehyde have been studied.
For example, Patent Document 1 discloses a glass fiber binder comprising (1) a reaction product of a polymerizable carboxylic acid or anhydride, or a mixture thereof, and a hydroxy C2-C8 alkyl acrylate or methacrylate, or a mixture thereof. And (2) a binder characterized in that it comprises an aqueous solution with an alkali metal salt of a phosphorus-containing acid. The binder is disclosed to have a low viscosity when uncured and to have structural rigidity when cured.
例えば特許文献2には、(a)少なくとも2個のカルボン酸基、酸無水物基、またはそれらの塩を含有する多酸;(b)少なくとも2個のヒドロキシル基を含有するポリオール;および(c)リン(III)含有促進剤;を含有しており、かつ前記カルボン酸基、酸無水物基、またはそれらの塩の当量数:前記ヒドロキシル基の当量類の比が、約1/0.01〜約1/3であり、そしてカルボン酸基、酸無水物基、またはそれらの塩が、不揮発性塩基で約35%以下の範囲に中和されている、硬化性の水性組成物、が開示されている。特許文献2には、上記硬化性の水性組成物は、耐熱性不織布のための結合剤として有効であることが開示されている。 For example, U.S. Patent No. 6,057,836 includes (a) a polyacid containing at least two carboxylic acid groups, acid anhydride groups, or salts thereof; (b) a polyol containing at least two hydroxyl groups; and (c And a ratio of equivalents of the carboxylic acid group, acid anhydride group, or salt thereof: equivalents of the hydroxyl group is about 1 / 0.01. A curable aqueous composition wherein the carboxylic acid group, anhydride group, or salt thereof is neutralized to a range of about 35% or less with a non-volatile base. Has been. Patent Document 2 discloses that the curable aqueous composition is effective as a binder for a heat-resistant nonwoven fabric.
上記のとおり、ホルムアルデヒドを含まないガラス繊維等の結合剤が種々提案されているものの、それらの結合剤で処理したガラス繊維等の強度が十分で無いという問題があった。 As described above, various binders such as glass fibers that do not contain formaldehyde have been proposed, but there has been a problem that the strength of the glass fibers treated with these binders is not sufficient.
本発明は、上記の事情に着目してなされたものであって、優れたガラス繊維や粉末ガラスの結合力を発現する(ガラス繊維や粉末ガラスの結合体に良好な強度を付与する)ことが可能な結合剤を提供することを目的とする。 The present invention has been made by paying attention to the above circumstances, and expresses excellent bonding strength of glass fibers and powdered glass (giving good strength to a bonded body of glass fibers and powdered glass). The object is to provide possible binders.
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、結合剤が所定の重合体と、ノニオン性の多価アルコールとを含むことにより、ガラス繊維や粉末ガラスの結合体の強度が良好なものとなることを見出し、これらの知見に基づき本発明を完成した。 As a result of intensive investigations, the present inventors have found that the binder contains a predetermined polymer and a nonionic polyhydric alcohol, so that the strength of the glass fiber or powder glass binder is improved. Based on these findings, the present invention has been completed.
すなわち本発明は、(i)水酸基を有する重合体と、(ii)ノニオン性の多価アルコールとを含む結合剤であって、該重合体は下記一般式(1)で表される単量体に由来する構造単位と、不飽和カルボン酸系単量体に由来する構造単位とを含む、結合剤である。 That is, the present invention provides a binder comprising (i) a polymer having a hydroxyl group and (ii) a nonionic polyhydric alcohol, wherein the polymer is a monomer represented by the following general formula (1): It is a binder containing the structural unit derived from (1), and the structural unit derived from an unsaturated carboxylic monomer.
上記一般式(1)において、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2は炭素数2〜20の有機基を表す。 In the above general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 represents an organic group having 2 to 20 carbon atoms.
本発明の結合体で処理することにより、ガラス繊維や粉末ガラスは良好な強度を発現することが可能となる。よって、本発明の結合剤は、例えば住宅用の断熱材用の結合剤として、有用に使用することができる。 By treating with the bonded body of the present invention, glass fibers and powdered glass can exhibit good strength. Therefore, the binder of the present invention can be usefully used as, for example, a binder for residential heat insulating materials.
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
A combination of two or more preferred embodiments of the present invention described below is also a preferred embodiment of the present invention.
[水酸基を有する重合体]
本発明の結合剤は、水酸基を有する重合体を含み、該重合体は、上記一般式(1)で表される単量体に由来する構造単位を含む。本発明の結合剤の必須成分である上記重合体を、以下、「本発明の重合体」ともいう。
上記一般式(1)において、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2は炭素数2〜20の有機基を表す。本発明の結合剤をガラス繊維や粉末ガラスの結合剤に使用した場合の被結合体(本発明の結合剤で処理されたガラス繊維や粉末ガラス等をいう)の強度が向上し、吸湿劣化が抑制できる傾向にあることから、R1とR2に含まれる炭素数の合計は、3以上であることが好ましい。
[Polymer having hydroxyl group]
The binder of the present invention includes a polymer having a hydroxyl group, and the polymer includes a structural unit derived from the monomer represented by the general formula (1). Hereinafter, the polymer which is an essential component of the binder of the present invention is also referred to as “polymer of the present invention”.
In the above general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 represents an organic group having 2 to 20 carbon atoms. When the binder of the present invention is used as a binder for glass fiber or powdered glass, the strength of the object to be bonded (referred to as glass fiber or powdered glass treated with the binder of the present invention) is improved, and moisture absorption is deteriorated. since there is a tendency can be suppressed, the total number of carbon atoms contained in R 1 and R 2 is preferably 3 or more.
上記一般式(1)における、R2に含まれる炭素原子数の上限としては、12以下であることが好ましく、8以下であることがさらに好ましく、4以下であることが特に好ましい。 In the general formula (1), the upper limit of the number of carbon atoms contained in R 2 is preferably 12 or less, more preferably 8 or less, and particularly preferably 4 or less.
上記一般式(1)において、R2としては、置換または無置換のアルキレン基、置換又は無置換のアリーレン基、置換又は無置換のエーテル基等が例示される。
上記置換のアルキレン基とは、アルキレン基を構成する水素原子の一部又は全部が置換基により置換されている基をいう。ここで置換基とは、アリール基、水酸基、アルコキシ基、アミノ基、エステル基、アミド基、カルボキシル基、スルホン酸基等である。
上記置換のアリール基とは、アリール基を構成する水素原子の一部又は全部が置換基により置換されている基をいう。ここで置換基とは、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、アミノ基、エステル基、アミド基、カルボキシル基、スルホン酸基等である。
上記エーテル基とはポリエーテル基を含み、置換のエーテル基とは、エーテルを構成する水素原子の一部又は全部が置換基により置換されている基をいう。ここで置換基とは、アルキル基、アリール基、水酸基、アミノ基、エステル基、アミド基、カルボキシル基、スルホン酸基等である。
In the general formula (1), examples of R 2 include a substituted or unsubstituted alkylene group, a substituted or unsubstituted arylene group, and a substituted or unsubstituted ether group.
The substituted alkylene group means a group in which part or all of the hydrogen atoms constituting the alkylene group are substituted with a substituent. Here, the substituent includes an aryl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amino group, an ester group, an amide group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, and the like.
The substituted aryl group refers to a group in which part or all of the hydrogen atoms constituting the aryl group are substituted with a substituent. Here, the substituent includes an alkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amino group, an ester group, an amide group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, and the like.
The ether group includes a polyether group, and the substituted ether group refers to a group in which part or all of the hydrogen atoms constituting the ether are substituted with a substituent. Here, the substituent includes an alkyl group, an aryl group, a hydroxyl group, an amino group, an ester group, an amide group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, and the like.
上記一般式(1)における、R2の具体例としては、−CH2CH2−基、−CH(CH3)CH2−基、−CH2CH(CH3)−基、−C(CH3)2−基、−CH2CH2CH2−基、−CH(C2H5)CH2−基、−C(C2H5)(CH3)−基、−CH2CH2CH2CH2−基、−CH(C4H9)CH2−基、等のアルキレン基;フェニレン基、ナフチル基等のアリーレン基;−CH2CH2OCH2CH2−基、−CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2−基、−CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2−基、−CH(CH3)CH2OCH(CH3)CH2−基、−CH(CH3)CH2OCH(CH3)CH2OCH(CH3)CH2−基等のエーテル基;等が例示される。 Specific examples of R 2 in the general formula (1) include —CH 2 CH 2 — group, —CH (CH 3 ) CH 2 — group, —CH 2 CH (CH 3 ) — group, —C (CH 3) 2 - group, -CH 2 CH 2 CH 2 - group, -CH (C 2 H 5) CH 2 - group, -C (C 2 H 5) (CH 3) - group, -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 — group, alkylene group such as —CH (C 4 H 9 ) CH 2 — group, arylene group such as phenylene group, naphthyl group, etc .; —CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 — group, —CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 - group, -CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 - group, -CH (CH 3) CH 2 OCH (CH 3) CH 2 - group, -CH (CH 3) CH 2 OCH (CH 3) CH 2 OC - (CH 3) CH 2 ether groups such as, and the like.
本発明において、「上記一般式(1)で表される単量体に由来する構造単位」とは、上記一般式(1)で表される単量体が重合して形成される構造単位を意味する。ただし、上記一般式(1)で表される単量体が重合して形成される構造単位と同じ構造であれば、上記一般式(1)で表される単量体を重合する以外の方法で得られた構造単位も、「上記一般式(1)で表される単量体に由来する構造単位」に含まれる。 In the present invention, the “structural unit derived from the monomer represented by the general formula (1)” means a structural unit formed by polymerization of the monomer represented by the general formula (1). means. However, if the monomer represented by the general formula (1) has the same structure as the structural unit formed by polymerization, a method other than polymerizing the monomer represented by the general formula (1) Are also included in the “structural unit derived from the monomer represented by the general formula (1)”.
上記一般式(1)で表される単量体に由来する構造単位は、下記一般式(2)で表すことができる。 The structural unit derived from the monomer represented by the general formula (1) can be represented by the following general formula (2).
上記一般式(2)において、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2は炭素数2〜20の有機基を表す。なお、上記一般式(2)におけるR1、R2の態様、好ましい態様は、上記一般式(1)におけるR1、R2の態様、好ましい態様と同様である。 In the general formula (2), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents an organic group having 2 to 20 carbon atoms. Incidentally, embodiments of R 1, R 2 in the general formula (2), preferred embodiment, aspects of the R 1, R 2 in the general formula (1), the same as the preferred embodiment.
本発明の重合体は、全単量体に由来する構造単位(上記一般式(1)で表される単量体に由来する構造単位と後述するその他の単量体に由来する構造単位)100モル%に対して、上記一般式(1)で表される単量体に由来する構造単位を5モル%以上、40モル%以下含むことが好ましく、10モル%以上、35モル%以下含むことがより好ましく、15モル%以上、30モル%以下含むことがさらに好ましい。上記範囲で含むことにより、本発明の結合剤をガラス繊維や粉末ガラスの結合剤に使用した場合の被結合体の強度が向上する傾向にある。
本発明の重合体は、上記一般式(1)で表される単量体に由来する構造単位を、1種含んでいても、2種以上含んでいても良い。
The polymer of the present invention is a structural unit derived from all monomers (a structural unit derived from the monomer represented by the general formula (1) and a structural unit derived from other monomers described later) 100. It is preferable to contain 5 mol% or more and 40 mol% or less of the structural unit derived from the monomer represented by the general formula (1) with respect to mol%, and 10 mol% or more and 35 mol% or less. Is more preferable, and it is further more preferable to contain 15 mol% or more and 30 mol% or less. By including in the said range, it exists in the tendency for the intensity | strength of the to-be-bonded body at the time of using the binder of this invention for the binder of glass fiber or powder glass to improve.
The polymer of this invention may contain 1 type of structural units derived from the monomer represented by the said General formula (1), or may contain 2 or more types.
本発明の重合体は、不飽和カルボン酸系単量体に由来する構造単位を含む。不飽和カルボン酸系単量体とは、カルボキシル基およびまたはその塩と、重合性の炭素炭素二重結合とを含む単量体であり、具体的には、アクリル酸、メタアクリル酸、クロトン酸、αーヒドロキシアクリル酸、α−ヒドロキシメチルアクリル酸及びその誘導体等の、不飽和モノカルボン酸及びこれらの塩等;フマル酸、マレイン酸、メチレングルタル酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸及びこれらの塩(一塩であっても二塩であっても良い);等が例示される。
上記塩としては、金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩が例示される。金属塩としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属;鉄、アルミニウム等の遷移金属;等の塩が例示される。有機アミン塩としては、メチルアミン、n−ブチルアミン等のアルキルアミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジプロパノールアミン等のアルカノールアミン;エチレンジアミン、ジエチレントリアミン等のポリアミン;等の塩が例示される。
The polymer of the present invention includes a structural unit derived from an unsaturated carboxylic acid monomer. The unsaturated carboxylic acid monomer is a monomer containing a carboxyl group and / or a salt thereof and a polymerizable carbon-carbon double bond, and specifically includes acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid. , Α-hydroxyacrylic acid, α-hydroxymethylacrylic acid and derivatives thereof, unsaturated monocarboxylic acids and salts thereof; fumaric acid, maleic acid, methyleneglutaric acid, itaconic acid and other unsaturated dicarboxylic acids and these Salt (which may be mono- or di-salt); and the like.
Examples of the salt include metal salts, ammonium salts, and organic amine salts. Examples of the metal salt include salts of alkali metals such as sodium and potassium; alkaline earth metals such as calcium and magnesium; transition metals such as iron and aluminum; Examples of the organic amine salt include salts of alkylamines such as methylamine and n-butylamine; alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine and dipropanolamine; polyamines such as ethylenediamine and diethylenetriamine;
本発明において、不飽和カルボン酸系単量体に由来する構造単位とは、不飽和カルボン酸系単量体が重合して形成される構造単位であり、具体的には、不飽和カルボン酸系単量体の炭素炭素二重結合が単結合になった構造である。例えば、不飽和カルボン酸系単量体がアクリル酸(CH2=CHCOOH)である場合、不飽和カルボン酸系単量体に由来する構造単位は、−CH2−CH(COOH)−、で表すことができる。 In the present invention, the structural unit derived from an unsaturated carboxylic acid monomer is a structural unit formed by polymerizing an unsaturated carboxylic acid monomer, specifically, an unsaturated carboxylic acid type monomer. It is a structure in which the carbon-carbon double bond of the monomer is a single bond. For example, when the unsaturated carboxylic acid monomer is acrylic acid (CH 2 ═CHCOOH), the structural unit derived from the unsaturated carboxylic acid monomer is represented by —CH 2 —CH (COOH) —. be able to.
本発明の重合体は、不飽和カルボン酸系単量体に由来する構造単位を、全単量体に由来する構造単位100モル%に対して、60モル%以上、95モル%以下有することが好ましく、65モル%以上、90モル%以下有することがより好ましく、70モル%以上、85モル%以下有することがさらに好ましい。本発明の重合体は、不飽和カルボン酸系単量体に由来する構造単位は、1種または2種以上有することができる。不飽和カルボン酸系単量体に由来する構造単位を、上記範囲で含むことによって、本発明の結合剤をガラス繊維や粉末ガラスの結合剤に使用した場合の被結合体の強度が向上する傾向にある。 The polymer of the present invention may have a structural unit derived from an unsaturated carboxylic acid monomer in an amount of 60 mol% to 95 mol% with respect to 100 mol% of the structural unit derived from all monomers. Preferably, it is 65 mol% or more and 90 mol% or less, more preferably 70 mol% or more and 85 mol% or less. The polymer of the present invention can have one or more structural units derived from an unsaturated carboxylic acid monomer. By including the structural unit derived from the unsaturated carboxylic acid monomer in the above range, the strength of the bonded body tends to be improved when the binder of the present invention is used for the binder of glass fiber or powder glass. It is in.
本発明の重合体は酸基を有することになるが(例えば、不飽和カルボン酸系単量体に由来する構造単位に含まれるカルボン酸(塩)基)、本発明の重合体に含まれる酸基100モル%に対し、50〜100モル%が、未中和の酸基(すなわち、酸型の酸基)であることが好ましい。より好ましくは55〜100モル%であり、さらに好ましくは60〜100モル%である。上記範囲であることにより、本発明の結合剤をガラス繊維や粉末ガラスの結合剤に使用した場合の被結合体の強度が向上する傾向にある。 Although the polymer of the present invention has an acid group (for example, a carboxylic acid (salt) group contained in a structural unit derived from an unsaturated carboxylic acid monomer), the acid contained in the polymer of the present invention It is preferable that 50-100 mol% is an unneutralized acid group (namely, acid type acid group) with respect to 100 mol% of groups. More preferably, it is 55-100 mol%, More preferably, it is 60-100 mol%. By being the said range, it exists in the tendency for the intensity | strength of the to-be-bonded body at the time of using the binder of this invention for the binder of glass fiber or powder glass to improve.
本発明の重合体は、上記一般式(1)で表される単量体と不飽和カルボン酸系単量体以外の単量体(以下、「その他の単量体」とも言う)に由来する構造単位を有していてもよい。
その他の単量体としては、特に制限はないが、具体的には、3−アリルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、イソプレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸及びこれらの塩等のスルホン酸系単量体;ビニルピリジン、ビニルイミダゾール、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリレート、アミノエチルメタクリレート、ジアリルアミン、ジアリルジメチルアミン、およびこれらの4級化物や塩等のアミノ基含有単量体;N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニル−N−メチルホルムアミド、N−ビニル−N−メチルアセトアミド、N−ビニルオキサゾリドン等のN−ビニル単量体;(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド等のアミド系単量体;3−(メタ)アリルオキシ−1,2−ジヒドロキシプロパン、3−アリルオキシ−1,2−ジヒドロキシプロパン、(メタ)アリルアルコール、イソプレノール等の不飽和アルコール系単量体;上記不飽和アルコール系単量体にアルキレンオキシドを付加した構造を有するポリアルキレングリコール系単量体;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、ドデシル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル系単量体;(メタ)アリルグリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸グリシジル等の不飽和グリシジル化合物;1−アリロキシ−3−ブトキシプロパン−2−オール等の、不飽和グリシジル化合物にアルコールを付加させた構造を有する単量体;スチレン、インデン、ビニルアニリン等のビニルアリール単量体;イソブチレン、オクテン等のアルケン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のカルボン酸ビニル類;が挙げられる。また、上記他の単量体を使用する場合は、1種を単独で使用してもあるいは2種以上を併用しても良い。
上記塩としては、上記不飽和カルボン酸系単量体における塩と同様の塩が例示される。
The polymer of the present invention is derived from a monomer other than the monomer represented by the general formula (1) and the unsaturated carboxylic acid monomer (hereinafter also referred to as “other monomer”). You may have a structural unit.
Other monomers are not particularly limited, and specific examples include 3-allyloxy-2-hydroxypropane sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid, isoprene sulfonic acid, vinyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, and these. Sulfonic acid monomers such as salts of vinyl; vinyl pyridine, vinyl imidazole, dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminopropyl acrylate, aminoethyl methacrylate, diallylamine, diallyldimethylamine, and quaternized products and salts thereof Amino group-containing monomers such as N-vinylpyrrolidone, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-vinyl-N-methylformamide, N-vinyl-N-methylacetamide, N-vinyloxazolidone and the like N- Bini Monomer; Amide monomers such as (meth) acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide; 3- (meth) allyloxy-1,2-dihydroxypropane, 3-allyloxy-1,2- Unsaturated alcohol monomers such as dihydroxypropane, (meth) allyl alcohol, and isoprenol; polyalkylene glycol monomers having a structure in which an alkylene oxide is added to the unsaturated alcohol monomer; butyl (meth) acrylate (Meth) acrylic acid alkyl ester monomers such as 2-ethylhexyl (meth) acrylate and dodecyl (meth) acrylate; unsaturated glycidyl compounds such as (meth) allyl glycidyl ether and glycidyl (meth) acrylate; Allyloxy-3-butoxypropane- -Monomers having a structure in which an alcohol is added to an unsaturated glycidyl compound such as ol; vinyl aryl monomers such as styrene, indene and vinylaniline; alkenes such as isobutylene and octene; vinyl acetate and vinyl propionate And the like. Moreover, when using the said other monomer, 1 type may be used independently or 2 or more types may be used together.
Examples of the salt include the same salts as those in the unsaturated carboxylic acid monomer.
本発明において、その他の単量体に由来する構造単位とは、その他の単量体が重合して形成される構造単位であり、具体的には、その他の単量体の炭素炭素二重結合が単結合になった構造である。例えば、その他の単量体がアクリル酸ブチル(CH2=CHCOOC4H9)である場合、その他の単量体に由来する構造単位は、−CH2−CH(COOC4H9)−、で表すことができる。 In the present invention, the structural unit derived from the other monomer is a structural unit formed by polymerization of the other monomer, specifically, the carbon-carbon double bond of the other monomer. Is a structure with a single bond. For example, when the other monomer is butyl acrylate (CH 2 ═CHCOOC 4 H 9 ), the structural unit derived from the other monomer is —CH 2 —CH (COOC 4 H 9 ) —. Can be represented.
本発明の重合体は、その他の単量体に由来する構造単位を、全単量体に由来する構造単位100モル%に対して、0モル%以上、35モル%以下有することが好ましく、0モル%以上、25モル%以下有することがより好ましく、0モル%以上、15モル%以下有することがさらに好ましい。本発明の重合体は、その他の単量体に由来する構造単位は、1種または2種以上有することができる。 The polymer of the present invention preferably has 0 to 35 mol% of structural units derived from other monomers with respect to 100 mol% of structural units derived from all monomers. More preferably, it has more than mol% and 25 mol% or less, and more preferably has 0 mol% or more and 15 mol% or less. The polymer of the present invention can have one or more structural units derived from other monomers.
本発明の重合体における各構成単位は、ランダムに存在していても、ブロック状等、規則的に存在していても構わない。 Each structural unit in the polymer of the present invention may be present randomly or may exist regularly such as in a block form.
本発明の重合体は、本発明の結合剤をガラス繊維や粉末ガラスの結合剤に使用した場合の被結合体の強度が向上し、吸湿劣化が抑制できる傾向にあることから、重量平均分子量が、500以上、100,000以下であることが好ましく、1,500以上、15,000以下であることが好ましく、2,000以上、10,000以下であることがより好ましい。
なお、上記重量平均分子量は後述する測定方法により測定することができる。
The polymer of the present invention has a weight-average molecular weight because the strength of the bonded body when the binder of the present invention is used as a binder for glass fiber or powdered glass tends to be improved and moisture absorption deterioration can be suppressed. 500 or more and 100,000 or less, preferably 1,500 or more and 15,000 or less, and more preferably 2,000 or more and 10,000 or less.
In addition, the said weight average molecular weight can be measured with the measuring method mentioned later.
本発明の重合体は、上記一般式(1)で表される単量体と、不飽和カルボン酸系単量体と、必要に応じてその他の単量体を重合する工程を含んで製造することが好ましい。上記工程において、上記一般式(1)で表される単量体と、不飽和カルボン酸系単量体と、その他の単量体(以下、これらを「全単量体」ともいう。)の合計の使用量100モル%に対して、上記一般式(1)で表される単量体を5〜40モル%とすることが好ましく、10〜35モル%とすることがより好ましく、15〜30モル%とすることがさらに好ましい。上記工程における不飽和カルボン酸系単量体の使用量は、全単量体の合計の使用量100モル%に対して、60〜95モル%であることが好ましく、65〜90モル%であることがより好ましく、70〜85モル%であることがさらに好ましい。上記工程におけるその他の単量体の使用量は、全単量体の合計の使用量100モル%に対して、0〜35モル%であることが好ましく、0〜25モル%であることがより好ましく、0〜15モル%であることがさらに好ましい。 The polymer of this invention is manufactured including the process of superposing | polymerizing the monomer represented by the said General formula (1), an unsaturated carboxylic acid-type monomer, and another monomer as needed. It is preferable. In the above step, the monomer represented by the general formula (1), the unsaturated carboxylic acid monomer, and other monomers (hereinafter, also referred to as “all monomers”). The monomer represented by the general formula (1) is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 10 to 35 mol%, more preferably 15 to 15 mol% with respect to the total use amount of 100 mol%. More preferably, it is 30 mol%. It is preferable that the usage-amount of the unsaturated carboxylic acid-type monomer in the said process is 60-95 mol% with respect to 100 mol% of the total usage-amount of all the monomers, and is 65-90 mol%. Is more preferable, and it is further more preferable that it is 70-85 mol%. The amount of other monomers used in the above process is preferably 0 to 35 mol%, more preferably 0 to 25 mol%, based on 100 mol% of the total amount used of all monomers. Preferably, it is 0-15 mol%, and it is still more preferable.
上記重合する工程における重合は、従来公知の種々の方法、例えば、溶液重合法、バルク重合、懸濁重合法、逆相懸濁重合法、或いは注型重合法、薄膜重合法、噴霧重合法等を採用することができる。特に限定されるものではないが、溶液重合が好ましい。また、上記重合工程は、回分式でも連続式でも行うことができる。 The polymerization in the polymerization step is performed by various conventionally known methods such as solution polymerization method, bulk polymerization, suspension polymerization method, reverse phase suspension polymerization method, cast polymerization method, thin film polymerization method, spray polymerization method, etc. Can be adopted. Although not particularly limited, solution polymerization is preferred. The polymerization step can be carried out either batchwise or continuously.
上記重合する工程において、重合を行なう際には、重合開始剤を用いることが好ましい。上記重合開始剤としては、例えば、過酸化水素;過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]水和物、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、2,2’−アゾビス(1−イミノ−1−ピロリジノ−2−メチルプロパン)二塩酸塩等のアゾ系化合物;過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酢酸、ジ−t−ブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等の有機過酸化物等が好適である。これらの重合開始剤のうち、過酸化水素、過硫酸塩が好ましく、過硫酸塩が最も好ましい。これらの重合開始剤は、単独で使用されてもよく、2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
上記重合開始剤の使用量としては、単量体(全単量体)の使用量1モルに対して、0.1g以上、10g以下であることが好ましく、0.1g以上、7g以下であることがより好ましく、0.1g以上、5g以下であることがさらに好ましい。
In the polymerization step, a polymerization initiator is preferably used when the polymerization is performed. Examples of the polymerization initiator include hydrogen peroxide; persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate; dimethyl 2,2′-azobis (2-methylpropionate), 2,2′- Azobis (isobutyronitrile), 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2′-azobis [N- (2-carboxyethyl) -2-methylpropionamidine] hydrate , 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane], 2,2′-azobis (1-imino-1-pyrrolidino-2-methylpropane) dihydrochloride, etc. An organic peroxide such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, peracetic acid, di-t-butyl peroxide, cumene hydroperoxide and the like is preferable. Of these polymerization initiators, hydrogen peroxide and persulfate are preferable, and persulfate is most preferable. These polymerization initiators may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.1 g or more and 10 g or less, more preferably 0.1 g or more and 7 g or less with respect to 1 mol of the monomer (total monomer) used. More preferably, it is 0.1 g or more and 5 g or less.
上記重合する工程においては、必要に応じて連鎖移動剤を用いても良い。連鎖移動剤としては、具体的には、メルカプトエタノール、チオグリコール酸、メルカプトプロピオン酸、n−ドデシルメルカプタン等の、チオール系連鎖移動剤;四塩化炭素、塩化メチレン、ブロモホルム、ブロモトリクロロエタン等の、ハロゲン化物;イソプロパノール、グリセリン等の、第2級アルコール;次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム等の次亜リン酸(塩)(これらの水和物を含む);亜リン酸、亜リン酸ナトリウム等の亜リン酸(塩);亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム等の亜硫酸(塩);亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム等の重亜硫酸(塩);亜ジチオン酸ナトリウム等の亜ジチオン酸(塩);ピロ亜硫酸カリウム等のピロ亜硫酸(塩);などが挙げられる。上記連鎖移動剤は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
連鎖移動剤の使用量としては、単量体(全単量体)の使用量1モルに対して、0g以上、20g以下であることが好ましく、1g以上、15g以下であることがより好ましく、1g以上、10g以下であることがさらに好ましい。
In the polymerization step, a chain transfer agent may be used as necessary. Specific examples of chain transfer agents include thiol chain transfer agents such as mercaptoethanol, thioglycolic acid, mercaptopropionic acid, and n-dodecyl mercaptan; halogens such as carbon tetrachloride, methylene chloride, bromoform, and bromotrichloroethane. Secondary alcohols such as isopropanol and glycerin; hypophosphorous acid (salts) such as hypophosphorous acid and sodium hypophosphite (including hydrates thereof); phosphorous acid and sodium phosphite Phosphorous acid (salt) such as sodium sulfite, potassium sulfite and the like; bisulfite (salt) such as sodium hydrogen sulfite and potassium hydrogen sulfite; dithionic acid (salt) such as sodium dithionite; And pyrosulfurous acid (salt) such as potassium sulfite. The chain transfer agent may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
The amount of the chain transfer agent used is preferably 0 g or more and 20 g or less, more preferably 1 g or more and 15 g or less, with respect to 1 mol of the monomer (total monomer) used. More preferably, it is 1 g or more and 10 g or less.
上記重合工程は、反応促進等を目的として、重金属イオンを使用しても良い。本発明で重金属イオンとは、比重が4g/cm3以上の金属のイオンを意味する。重金属イオンを使用することで、重合開始剤の使用量を低減することが可能となる。上記重金属イオンは、イオンの形態として含まれるものであれば特に限定されないが、重金属化合物を溶解してなる溶液を用いる方法を用いると、取り扱い性に優れるため好適である。上記重金属化合物としては、モール塩(Fe(NH4)2(SO4)2・6H2O)、硫酸第一鉄・7水和物、塩化第一鉄、塩化第二鉄、塩化マンガン等が例示される。
上記重金属イオンの使用量としては、重合反応液全量に対して、0ppm以上、100ppm以下であることが好ましく、0ppm以上、50ppm以下であることがより好ましい。
In the polymerization step, heavy metal ions may be used for the purpose of promoting the reaction. In the present invention, the heavy metal ion means a metal ion having a specific gravity of 4 g / cm 3 or more. By using heavy metal ions, the amount of polymerization initiator used can be reduced. The heavy metal ions are not particularly limited as long as they are included in the form of ions. However, it is preferable to use a method using a solution in which a heavy metal compound is dissolved because the handleability is excellent. Examples of the heavy metal compound include molle salt (Fe (NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 · 6H 2 O), ferrous sulfate / pentahydrate, ferrous chloride, ferric chloride, manganese chloride, and the like. Illustrated.
The amount of the heavy metal ion used is preferably 0 ppm or more and 100 ppm or less, and more preferably 0 ppm or more and 50 ppm or less with respect to the total amount of the polymerization reaction solution.
上記重合工程は、溶媒を使用することが好ましい。溶媒としては、水を含むことが好ましく、溶媒全量に対して、水を50質量%以上、100質量%以下含むことがより好ましく、80質量%以上、100質量%以下含むことがさらに好ましい。上記重合工程で使用可能な溶媒としては、水;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等の低級ケトン類;ジメチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類;ジメチルホルムアルデヒド等のアミド類が挙げられる。これらの溶媒は、単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
溶媒の使用量としては、単量体100質量%に対して40〜200質量%が好ましい。より好ましくは、45質量%以上であり、更に好ましくは、50質量%以上である。また、より好ましくは、180質量%以下であり、更に好ましくは、150質量%以下である。溶媒の使用量が40質量%未満であると、得られる重合体の分子量が高くなるおそれがあり、200質量%を超えると、得られる重合体の濃度が低くなり、保管等のコストが高額になるおそれがある。
The polymerization step preferably uses a solvent. The solvent preferably contains water, more preferably contains 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 80% by mass or more and 100% by mass or less, based on the total amount of the solvent. Solvents usable in the polymerization step include water; lower alcohols such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol; lower ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and diethyl ketone; ethers such as dimethyl ether and dioxane; amides such as dimethylformaldehyde. Kind. These solvents may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
As a usage-amount of a solvent, 40-200 mass% is preferable with respect to 100 mass% of monomers. More preferably, it is 45 mass% or more, More preferably, it is 50 mass% or more. Moreover, More preferably, it is 180 mass% or less, More preferably, it is 150 mass% or less. If the amount of the solvent used is less than 40% by mass, the molecular weight of the resulting polymer may be increased. If it exceeds 200% by mass, the concentration of the obtained polymer will be low, and the cost for storage and the like will be high. There is a risk.
上記重合工程における重合は、通常、0℃以上で行われることが好ましく、また、150℃以下で行われることが好ましい。より好ましくは、40℃以上であり、更に好ましくは、60℃以上であり、特に好ましくは、80℃以上である。また、より好ましくは、120℃以下であり、更に好ましくは、110℃以下である。
上記重合温度は、重合反応において、常にほぼ一定に保持する必要はなく、例えば、室温から重合を開始し、適当な昇温時間又は昇温速度で設定温度まで昇温し、その後、設定温度を保持するようにしてもよいし、単量体成分や開始剤等の滴下方法に応じて、重合反応中に経時的に温度変動(昇温又は降温)させてもよい。
The polymerization in the polymerization step is usually preferably performed at 0 ° C. or higher, and preferably 150 ° C. or lower. More preferably, it is 40 degreeC or more, More preferably, it is 60 degreeC or more, Most preferably, it is 80 degreeC or more. Moreover, More preferably, it is 120 degrees C or less, More preferably, it is 110 degrees C or less.
The polymerization temperature does not necessarily need to be kept almost constant in the polymerization reaction. For example, the polymerization is started from room temperature, the temperature is raised to a set temperature with an appropriate temperature increase time or rate, and then the set temperature is increased. You may make it hold | maintain and you may carry out temperature fluctuation (temperature rise or temperature fall) with time during a polymerization reaction according to dripping methods, such as a monomer component and an initiator.
上記重合工程における重合時間は特に制限されないが、好ましくは30〜420分であり、より好ましくは45〜390分であり、さらに好ましくは60〜360分であり、最も好ましくは90〜300分である。なお、本発明において、「重合時間」とは、特に断らない限り、単量体を添加している時間を表す。 The polymerization time in the polymerization step is not particularly limited, but is preferably 30 to 420 minutes, more preferably 45 to 390 minutes, still more preferably 60 to 360 minutes, and most preferably 90 to 300 minutes. . In the present invention, “polymerization time” represents the time during which a monomer is added unless otherwise specified.
上記重合工程において、重合中の単量体に含まれる酸基の中和率(中和されている酸基のモル数/(中和されている酸基のモル数+未中和の酸基のモル数)×100)は、0%以上、30%以下が好ましく、0%以上、20%以下がより好ましい。 In the polymerization step, the neutralization rate of the acid groups contained in the monomer during polymerization (number of moles of neutralized acid groups / (number of moles of neutralized acid groups + unneutralized acid groups) Is preferably 0% or more and 30% or less, and more preferably 0% or more and 20% or less.
上記重合工程における反応系内の圧力としては、常圧(大気圧)下、減圧下、加圧下の何れであってもよいが、得られる重合体の分子量の点で、常圧下、又は、反応系内を密閉し、加圧下で行うのが好ましい。また、加圧装置や減圧装置、耐圧性の反応容器や配管等の設備の点で、常圧(大気圧)下で行うのが好ましい。反応系内の雰囲気としては、空気雰囲気でもよいが、不活性雰囲気であっても良く、例えば、重合開始前に系内を窒素等の不活性ガスで置換しても良い。 The pressure in the reaction system in the polymerization step may be any of normal pressure (atmospheric pressure), reduced pressure, and increased pressure, but in terms of molecular weight of the resulting polymer, the reaction may be performed under normal pressure or reaction. It is preferable to carry out under pressure while the system is sealed. Moreover, it is preferable to carry out under a normal pressure (atmospheric pressure) at the point of equipment, such as a pressurization apparatus, a pressure reduction apparatus, a pressure-resistant reaction container, and piping. The atmosphere in the reaction system may be an air atmosphere or an inert atmosphere. For example, the inside of the system may be replaced with an inert gas such as nitrogen before the start of polymerization.
本発明の重合体は、任意であるが、上記重合工程以外の工程を含んで製造しても構わない。例えば、熟成工程、中和工程、重合開始剤や連鎖移動剤の失活工程、希釈工程、乾燥工程、濃縮工程、精製工程等が挙げられる。 Although the polymer of this invention is arbitrary, you may manufacture including processes other than the said polymerization process. For example, an aging step, a neutralization step, a deactivation step of a polymerization initiator or a chain transfer agent, a dilution step, a drying step, a concentration step, a purification step, and the like can be mentioned.
[ノニオン性の多価アルコール]
本発明の結合剤は、ノニオン性の多価アルコールを必須成分として含む。ノニオン性とは、分子内に、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基等のアニオン性基や、アミノ基、4級アミン基等のカチオン性基を有しないことをいう。本発明の結合剤がノニオン性の多価アルコールを含むことにより、ガラス繊維や粉末ガラスの結合体の強度を良好なものとすることが可能となる。
上記ノニオン性の多価アルコールは、本発明の結合剤において、本発明の重合体の架橋剤として働くことを主な役割としているが、多価アルコールがノニオン性であることにより、本発明の結合剤の保存時や架橋反応時に本発明の重合体と適度に相互作用することにより、保存安定性が向上する傾向にあったり、ガラス繊維や粉末ガラスの結合体の強度が顕著に向上する傾向にあることの一因になっていると考えられる。
[Nonionic polyhydric alcohol]
The binder of the present invention contains a nonionic polyhydric alcohol as an essential component. The nonionic property means that the molecule does not have an anionic group such as a carboxylic acid group, a sulfonic acid group or a phosphoric acid group, or a cationic group such as an amino group or a quaternary amine group. When the binder of the present invention contains a nonionic polyhydric alcohol, the strength of the bonded body of glass fiber or powder glass can be improved.
The nonionic polyhydric alcohol has the main role of acting as a crosslinking agent for the polymer of the present invention in the binder of the present invention. However, since the polyhydric alcohol is nonionic, the binding of the present invention. The storage stability tends to be improved by moderately interacting with the polymer of the present invention at the time of storage or crosslinking reaction of the agent, and the strength of the glass fiber or powder glass binder tends to be significantly improved. It is thought that it contributes to a certain thing.
多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリアルキレングリコール等の二価のアルコール(分子内に水酸基を2つ有するアルコール);グリセリン、ポリグリセリン、エリトリトール、キシリトール、ソルビトール等の三価以上のアルコール(分子内に水酸基を3つ以上有するアルコール)等が例示される。なお、上記三価以上のアルコールの水酸基の一部がエステル化等された化合物も、分子内に水酸基を2つ以上有する限り、上記多価アルコールとして使用することができる。本発明の結合剤は、多価アルコールを1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいても良い。多価アルコールとしては、ガラス繊維や粉末ガラスの結合体の強度がより向上する傾向にあることから、2価のアルコールであることが好ましく、エチレングリコール、プロピレングリコールであることが特に好ましい。 Examples of the polyhydric alcohol include divalent alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and polyalkylene glycol (alcohol having two hydroxyl groups in the molecule); glycerin, polyglycerin, erythritol, and xylitol. And trivalent or higher alcohols such as sorbitol (alcohol having three or more hydroxyl groups in the molecule). A compound in which a part of hydroxyl groups of the trivalent or higher alcohol is esterified can also be used as the polyhydric alcohol as long as it has two or more hydroxyl groups in the molecule. The binder of the present invention may contain only one kind of polyhydric alcohol or two or more kinds. The polyhydric alcohol is preferably a dihydric alcohol, particularly preferably ethylene glycol or propylene glycol, because the strength of the glass fiber or powder glass combination tends to be further improved.
上記多価アルコールは、水溶性の多価アルコールであることが好ましい。ここで水溶性とは、例えば20℃における、水への溶解度(水100gに対して溶解するg数)が3g/100g−H2O以上であることをいう。 The polyhydric alcohol is preferably a water-soluble polyhydric alcohol. Here, water-soluble means that the solubility in water (g number dissolved in 100 g of water) at 20 ° C. is 3 g / 100 g-H 2 O or more.
上記多価アルコールは、ガラス繊維や粉末ガラスの結合体の強度がより向上する傾向にあることから、分子量が1000以下であることが好ましく、500以下であることがより好ましく、300以下であることが特に好ましい。 The polyhydric alcohol has a tendency to further improve the strength of the bonded body of glass fiber or powdered glass. Therefore, the molecular weight is preferably 1000 or less, more preferably 500 or less, and 300 or less. Is particularly preferred.
[本発明の結合剤]
本発明の結合剤は、ノニオン性の多価アルコールと本発明の重合体とを必須に含む。
本発明の結合剤は、多価アルコールを、本発明の結合剤に含まれる重合体(本発明の重合体)に含まれる酸基100モル%に対し、1〜50モル%含んでいることが好ましく、3〜45モル%含んでいることがより好ましく、5〜40モル%含んでいることが特に好ましい。上記範囲で含有することにより、ガラス繊維や粉末ガラスの結合体の強度がより向上する傾向にある。
本発明の結合剤は、本発明の重合体を結合剤100質量%に対し、50〜99質量%含むことが好ましく、55〜97質量%含むことがより好ましく、60〜95質量%含むことがさらに好ましい。上記範囲で含有することにより、ガラス繊維や粉末ガラスの結合体の強度がより向上する傾向にある。
[Binder of the present invention]
The binder of the present invention essentially contains a nonionic polyhydric alcohol and the polymer of the present invention.
The binder of the present invention may contain 1 to 50 mol% of polyhydric alcohol with respect to 100 mol% of acid groups contained in the polymer (polymer of the present invention) contained in the binder of the present invention. Preferably, it contains 3 to 45 mol%, more preferably 5 to 40 mol%. By containing in the said range, it exists in the tendency which the intensity | strength of the coupling | bonding body of glass fiber or powder glass improves more.
The binder of the present invention preferably contains 50 to 99 mass%, more preferably 55 to 97 mass%, and more preferably 60 to 95 mass% of the polymer of the present invention with respect to 100 mass% of the binder. Further preferred. By containing in the said range, it exists in the tendency which the intensity | strength of the coupling | bonding body of glass fiber or powder glass improves more.
本発明の結合剤は、ノニオン性の多価アルコールと本発明の重合体とのみを含んでいても良いが、本発明の結合剤をガラス繊維や粉末ガラスの結合剤に使用した場合の被結合体の機械強度がより向上する傾向にあることから、リン含有化合物を含んでも良い。リン化合物は本発明の重合体の架橋を促進する効果を有すると考えられる。 The binder of the present invention may contain only the nonionic polyhydric alcohol and the polymer of the present invention. However, when the binder of the present invention is used as a binder for glass fibers or powdered glass, it is to be bonded. Since the mechanical strength of the body tends to be further improved, a phosphorus-containing compound may be included. The phosphorus compound is considered to have the effect of promoting the crosslinking of the polymer of the present invention.
リン含有化合物としては、次亜リン酸(塩)、亜リン酸(塩)、リン酸(塩)、ピロリン酸(塩)、ポリリン酸(塩)、有機リン酸(塩)等の酸基含有化合物(なお、これらの水和物も含まれる);トリメチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィンオキシド等の有機リン化合物;等が例示される。本発明の結合剤がリン含有化合物を含む場合、これらを1種含んでいても、2種以上含んでいても良い。塩としては、上記のものが例示される。本発明の結合剤における上記リン含有化合物の含有量は、本発明の結合剤に含まれる重合体(本発明の重合体)100質量%に対し、好ましくは0〜20質量%、より好ましくは0.1〜10質量%、さらに好ましくは0.5〜7質量%とすることができる。 Phosphorus-containing compounds include acid groups such as hypophosphorous acid (salt), phosphorous acid (salt), phosphoric acid (salt), pyrophosphoric acid (salt), polyphosphoric acid (salt), and organic phosphoric acid (salt) Examples of the compound (including these hydrates); organophosphorus compounds such as trimethylphosphine, triphenylphosphine, triphenylphosphine oxide; When the binder of the present invention contains a phosphorus-containing compound, these may contain one kind or two or more kinds. Examples of the salt include those described above. The content of the phosphorus-containing compound in the binder of the present invention is preferably 0 to 20% by mass, more preferably 0 with respect to 100% by mass of the polymer (the polymer of the present invention) contained in the binder of the present invention. 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 7% by mass.
本発明の結合剤は、上記リン含有化合物以外の硬化促進剤を含んでも良い。
リン含有化合物以外の硬化促進剤としては、プロトン酸[硫酸、カルボン酸、炭酸等]、およびその塩[金属(アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、2B族、4A族、4B族、5B族等)塩、アンモニウム塩等]、金属(上記のもの)の、酸化物、塩化物、水酸化物およびアルコキシド等が挙げられ、これらは単独使用でも2種類以上併用してもいずれでもよい。本発明の結合剤は、上記リン含有化合物以外の硬化促進剤を、例えば0〜20質量%含んでいても良い。
The binder of the present invention may contain a curing accelerator other than the phosphorus-containing compound.
Curing accelerators other than phosphorus-containing compounds include proton acids [sulfuric acid, carboxylic acid, carbonic acid, etc.] and salts thereof [metal (alkali metal, alkaline earth metal, transition metal, 2B group, 4A group, 4B group, 4B group, 5B Group, etc.) salts, ammonium salts, etc.], metal (above) oxides, chlorides, hydroxides, alkoxides, etc., which may be used alone or in combination of two or more. The binder of this invention may contain 0-20 mass% of hardening accelerators other than the said phosphorus containing compound, for example.
本発明の結合剤は、溶剤を含んでいても良い。溶剤としては、有機溶剤でも構わないが、水を含むことが好ましく、溶剤全量に対して、50質量%以上が水であることが好ましい。
本発明の結合剤は、溶媒を、本発明の結合剤100質量%に対し、0〜75質量%含むことが好ましく、30〜70質量%含むことがより好ましく、30〜60質量%含むことがさらに好ましい。
The binder of the present invention may contain a solvent. The solvent may be an organic solvent, but preferably contains water, and 50% by mass or more is preferably water based on the total amount of the solvent.
The binder of the present invention preferably contains 0 to 75% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, and 30 to 60% by mass of the solvent with respect to 100% by mass of the binder of the present invention. Further preferred.
[本発明の結合剤の用途]
本発明の結合剤は、ガラス繊維、ロックウール、カーボン繊維等の無機繊維;ガラス粒子、鉱物粒子等の無機粒子(無機粉体);羊毛、セルロース、麻、ナイロン、ポリエステル等の有機物の繊維;ナイロン微粒子、ポリエステル微粒子等の有機物の粒子(有機物の粉体);等の結合剤として、使用することができる。好ましくはガラス繊維や粉末ガラスの結合剤として使用することができる。
[Use of the binder of the present invention]
The binder of the present invention includes inorganic fibers such as glass fibers, rock wool and carbon fibers; inorganic particles (inorganic powders) such as glass particles and mineral particles; organic fibers such as wool, cellulose, hemp, nylon and polyester; It can be used as a binder for organic particles such as nylon fine particles and polyester fine particles (organic powder); Preferably, it can be used as a binder for glass fibers or powdered glass.
[本発明の結合剤の使用方法]
本発明の結合剤による処理は、本発明の結合剤を、ガラス繊維や粉末ガラス等の対象物質(被結合物質)に接触させる工程を必須とする。上記工程は、本発明の結合剤が溶剤を含む場合には、そのままで、または所望により濃度等を調節して、(i)被結合物質を本発明の結合剤に含浸させるか、または(ii)被結合物質に本発明の結合剤を散布することにより、行うことが好ましい。本発明の結合剤が溶剤を含まない場合には、本発明の結合剤を加熱・溶融させて被結合物質に接触させても構わないが、処理物(被結合体)の強度にむらが生じやすくなる傾向にあるので、溶剤に溶解し、上記(i)または(ii)を行うことが好ましい。
中でも、被結合物質に対する本発明の結合剤の添加量を調節しやすいことから、上記(i
i)が好ましい。
上記本発明の結合剤を、被結合物質に接触させる工程における、被結合物質に対する本発明の結合剤の添加量は、本発明の結合剤の固形分が、被結合物質100質量%に対し、1〜40質量%であることが好ましく、1〜30質量%であることがより好ましく、1〜15質量%であることがさらに好ましい。本発明の結合剤を上記範囲で使用すると、被結合体の機械強度が向上する傾向にある。
なお、「被結合物質に接触させる工程における、被結合物質に対する本発明の結合剤の添加量」とは、上記(i)の工程においては被結合物質を含浸後、被結合物質に実際に付着した結合剤の量をいい、上記(ii)の工程においては、被結合物質に散布した後、被結合物質に実際に付着した結合剤の量をいう。
[Method of using the binder of the present invention]
The treatment with the binder of the present invention requires a step of bringing the binder of the present invention into contact with a target substance (bonded substance) such as glass fiber or powdered glass. When the binder of the present invention contains a solvent, the above step is carried out as it is or after adjusting the concentration or the like as desired, and (i) the binder of the present invention is impregnated, or (ii) ) It is preferable to carry out by spraying the binder of the present invention on the substance to be bound. In the case where the binder of the present invention does not contain a solvent, the binder of the present invention may be heated and melted to be brought into contact with the substance to be bonded. Since it tends to be easy, it is preferable to carry out the above (i) or (ii) by dissolving in a solvent.
Among these, since it is easy to adjust the addition amount of the binder of the present invention to the bound substance, the above (i
i) is preferred.
In the step of bringing the binder of the present invention into contact with the bound substance, the amount of the binder of the present invention added to the bound substance is such that the solid content of the binder of the present invention is 100% by mass of the bound substance. It is preferably 1 to 40% by mass, more preferably 1 to 30% by mass, and further preferably 1 to 15% by mass. When the binder of the present invention is used in the above range, the mechanical strength of the bonded body tends to be improved.
The “addition amount of the binding agent of the present invention to the substance to be bonded in the step of contacting with the substance to be bonded” means that in step (i) above, the substance actually adheres to the substance to be bonded after impregnating the substance to be bonded. In the above step (ii), it means the amount of the binder that actually adheres to the bound substance after being sprayed on the bound substance.
本発明の結合剤による処理は、上記接触させる工程で得られた被結合体を、加熱処理する工程を含むことが好ましい。加熱処理を行なうことにより、架橋反応が促進され、被結合体の強度が向上する傾向にある。
上記加熱処理工程は、100〜400℃で行うことが好ましく、120〜350℃で行うことがより好ましく、150〜300℃で行うことがさらに好ましい。
The treatment with the binder of the present invention preferably includes a step of heat-treating the bonded body obtained in the step of contacting. By performing the heat treatment, the crosslinking reaction is promoted and the strength of the bonded body tends to be improved.
The heat treatment step is preferably performed at 100 to 400 ° C, more preferably 120 to 350 ° C, and further preferably 150 to 300 ° C.
本発明の結合剤が溶剤を含む場合には、本発明の結合剤による処理は、上記接触させる
工程で得られた被結合体を、乾燥する工程を含んでいても良い。上記乾燥する工程は、常圧下で行っても良いし、減圧下で行ってもよい。乾燥を加熱して行なう場合には、その条件は上記加熱処理する工程と同様である。
When the binder of this invention contains a solvent, the process by the binder of this invention may include the process of drying the to-be-coupled body obtained at the process made to contact. The drying step may be performed under normal pressure or under reduced pressure. When drying is performed by heating, the conditions are the same as those in the heat treatment step.
本発明の結合剤が溶剤を含む場合には、本発明の結合剤による処理は、上記接触させる工程で得られた被結合体を、養生する工程を含んでいてもよい。 When the binder of this invention contains a solvent, the process by the binder of this invention may include the process of curing the to-be-coupled body obtained at the process made to contact.
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.
<重量平均分子量の測定条件>
装置:東ソー製 HLC−8320GPC
検出器:RI
カラム:東ソー製 TSK−GEL G3000PWXL
カラム温度:35℃
流速:0.5ml/min
検量線:創和科学社製 POLY SODIUM ACRYLATE STANDARD
溶離液:リン酸二水素ナトリウム12水和物/リン酸水素二ナトリウム2水和物(34.5g/46.2g)の混合物を純水にて5000gに希釈した溶液。
<Measurement conditions of weight average molecular weight>
Device: Tosoh HLC-8320GPC
Detector: RI
Column: Tosoh TSK-GEL G3000PWXL
Column temperature: 35 ° C
Flow rate: 0.5 ml / min
Calibration curve: POLY SODIUM ACRYLATE STANDARD
Eluent: A solution obtained by diluting a mixture of sodium dihydrogen phosphate 12 hydrate / disodium hydrogen phosphate dihydrate (34.5 g / 46.2 g) to 5000 g with pure water.
<結合剤の固形分測定方法>
130℃に加熱したオーブンで結合剤を60分間放置して乾燥処理した。乾燥前後の重量変化から、固形分(%)を算出した。
<Method for measuring solid content of binder>
The binder was allowed to dry for 60 minutes in an oven heated to 130 ° C. The solid content (%) was calculated from the weight change before and after drying.
<リン含有化合物の含有量分析(イオンクロマト分析)>
リン含有化合物の含有量は、下記条件にてイオンクロマト分析を行った。
装置 :Metrohm社製 762 Interface
検出器 :Metrohm社製 732 IC Detecter
イオン分析方式 :サプレッサー法
カラム :Shodex IC SI−90 4E
ガードカラム :Shodex SI−90 G
カラム温度 :40℃
溶離液 :NaHCO3水(2gを水で2000gに希釈)
流速 :1.0mL/min。
<Content analysis of phosphorus-containing compounds (ion chromatography analysis)>
The content of the phosphorus-containing compound was analyzed by ion chromatography under the following conditions.
Apparatus: 762 Interface manufactured by Metrohm
Detector: 732 IC Detector manufactured by Metrohm
Ion analysis method: Suppressor method Column: Shodex IC SI-90 4E
Guard column: Shodex SI-90 G
Column temperature: 40 ° C
Eluent: NaHCO 3 water (2 g diluted to 2000 g with water)
Flow rate: 1.0 mL / min.
<バインダー硬化物試験片の作成>
(i)結合剤に水を添加し、固形分35%に調整する。
(ii)粒径0.35〜0.50mmのガラスビーズに、上記(i)で得られた結合剤を、固形分がガラスビーズ重量の7.5%となるように添加し、十分に混合する。
(iii)離型処理した140mm×20mm×5mmの型枠に(ii)で得られた混合物を押し入れて成型し、200℃のオーブンで30分間乾燥後、デシケータに移し30分冷却することで試験片を得る。
<Creation of test piece for cured binder>
(I) Add water to the binder to adjust the solid content to 35%.
(Ii) Add the binder obtained in (i) above to glass beads having a particle size of 0.35 to 0.50 mm so that the solid content is 7.5% of the weight of the glass beads and mix thoroughly. To do.
(Iii) The mold obtained in (ii) is pressed into a 140 mm × 20 mm × 5 mm mold that has been subjected to mold release treatment, molded, dried in an oven at 200 ° C. for 30 minutes, then transferred to a desiccator and cooled for 30 minutes. Get a piece.
<試験片の機械的強度>
JISK7171に準じ、2mm/minの試験速度で曲げ強さを測定した。試験片3枚の曲げ強さを測定し、平均値を算出した。
<Mechanical strength of specimen>
According to JISK7171, the bending strength was measured at a test speed of 2 mm / min. The bending strength of three test pieces was measured, and the average value was calculated.
<実施例1>
還流冷却機、攪拌機(パドル翼)、温度計を備えた容量2.5リットルのSUS製セパラブルフラスコに、純水155.1gを仕込み(初期仕込)、攪拌下、沸点まで昇温した。次いで攪拌下、沸点還流状態の重合反応系中に80質量%アクリル酸水溶液(以下「80%AA」と称する)458.1g(すなわち5.09mol)を180分間、50質量%ヒドロキシエチルメタクリレート(以下「50%HEMA」と称する)330.9g(すなわち1.27mol)を180分間、15質量%過硫酸ナトリウム水溶液(以下「15%NaPS」と称する)31.9gを195分間、45質量%次亜リン酸ナトリウム水溶液(以下「45%SHP」と称する)21.9gを18分間と更に続いて85.9gを162分間と2段階の供給速度で、それぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの成分の滴下は、45%SHP以外は一定の滴下速度で連続的に行った。80%AAの滴下終了後、さらに30分間に渡って反応溶液を沸点還流状態に保持(熟成)して重合を完結せしめた。重合の完結後、反応溶液に純水42.0g、エチレングリコール31.6g(すなわち0.51mol、カルボキシル基に対して10mol%)、45%SHP42.6gを投入することにより、本発明の結合剤(1)を得た。該水溶液の固形分値は53.0%、重量平均分子量(Mw)は3500、SHPの含有量は重合体100質量%に対し、4.2質量%だった。上述の方法で作成した試験片の機械的強度を評価したところ、19.2MPaであった。
<Example 1>
In a 2.5-liter SUS separable flask equipped with a reflux condenser, a stirrer (paddle blade), and a thermometer, 155.1 g of pure water was charged (initial charge), and the temperature was raised to the boiling point under stirring. Next, 458.1 g (that is, 5.09 mol) of an 80% by mass aqueous acrylic acid solution (hereinafter referred to as “80% AA”) is added to the polymerization reaction system in a boiling point reflux state with stirring for 180 minutes and 50% by mass hydroxyethyl methacrylate (hereinafter referred to as “below”). 330.9 g (referred to as “50% HEMA”) (ie 1.27 mol) for 180 minutes, 15% by weight sodium persulfate aqueous solution (hereinafter referred to as “15% NaPS”) 31.9 g for 195 minutes, 45% by weight 21.9 g of sodium phosphate aqueous solution (hereinafter referred to as “45% SHP”) was dropped from the tip nozzle through two separate feed paths at 18 minutes followed by 85.9 g at a feed rate of 162 minutes. The dropping of each component was continuously performed at a constant dropping rate except for 45% SHP. After the completion of the 80% AA dropwise addition, the reaction solution was maintained at the boiling point reflux state (aged) for another 30 minutes to complete the polymerization. After the completion of the polymerization, 42.0 g of pure water, 31.6 g of ethylene glycol (that is, 0.51 mol, 10 mol% based on the carboxyl group), and 42.6 g of 45% SHP are added to the reaction solution, whereby the binder of the present invention is added. (1) was obtained. The aqueous solution had a solid content value of 53.0%, a weight average molecular weight (Mw) of 3500, and an SHP content of 4.2% by mass with respect to 100% by mass of the polymer. It was 19.2 MPa when the mechanical strength of the test piece created by the above-mentioned method was evaluated.
<比較例1>
還流冷却機、攪拌機(パドル翼)、温度計を備えた容量2.5リットルのSUS製セパラブルフラスコに、純水163.5gを仕込み(初期仕込)、攪拌下、沸点まで昇温した。次いで攪拌下、沸点還流状態の重合反応系中に80%AA482.9g(すなわち5.37mol)を180分間、50%HEMA348.8g(すなわち1.34mol)を180分間、15%NaPS33.6gを195分間、45%SHP23.1gを18分間と更に続いて90.5gを162分間と2段階の供給速度で、それぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの成分の滴下は、45%SHP以外は一定の滴下速度で連続的に行った。80%AAの滴下終了後、さらに30分間に渡って反応溶液を沸点還流状態に保持(熟成)して重合を完結せしめた。重合の完結後、反応溶液に純水15.1g、45%SHP42.5gを投入することにより、比較結合剤(1)を得た。該水溶液の固形分値は53.0%、重量平均分子量(Mw)は3500、SHPの含有量は重合体100質量%に対し、4.2質量%だった。上述の方法で作成した試験片の強度を評価したところ、16.4MPaであった。
<Comparative Example 1>
In a 2.5 liter SUS separable flask equipped with a reflux condenser, a stirrer (paddle blade), and a thermometer, 163.5 g of pure water was charged (initial charge), and the temperature was raised to the boiling point under stirring. Next, under stirring, in the polymerization reaction system at the boiling point reflux state, 482.9 g (ie 5.37 mol) of 80% AA is 180 minutes, 348.8 g of 50% HEMA (ie 1.34 mol) is 180 minutes, and 33.6 g of 15% NaPS is 195. During the period, 23.1 g of 45% SHP was added for 18 minutes, and then 90.5 g was dropped from the tip nozzle through separate supply paths at 162 supply steps for 162 minutes. The dropping of each component was continuously performed at a constant dropping rate except for 45% SHP. After the completion of the 80% AA dropwise addition, the reaction solution was maintained at the boiling point reflux state (aged) for another 30 minutes to complete the polymerization. After completion of the polymerization, 15.1 g of pure water and 42.5 g of 45% SHP were added to the reaction solution to obtain a comparative binder (1). The aqueous solution had a solid content value of 53.0%, a weight average molecular weight (Mw) of 3500, and an SHP content of 4.2% by mass with respect to 100% by mass of the polymer. It was 16.4 MPa when the intensity | strength of the test piece created by the above-mentioned method was evaluated.
<比較例2>
還流冷却機、攪拌機(パドル翼)、温度計を備えた容量2.5リットルのSUS製セパラブルフラスコに、純水293.9gを仕込み(初期仕込)、攪拌下、沸点まで昇温した。次いで攪拌下、沸点還流状態の重合反応系中に80%AA775.5g(すなわち8.62mol)を180分間、15%NaPS41.0gを185分間、45%SHP14.6gを18分間と更に続いて58.4gを162分間と2段階の供給速度で、それぞれ別々の供給経路を通じて先端ノズルより滴下した。それぞれの成分の滴下は、45%SHP以外は一定の滴下速度で連続的に行った。80%AAの滴下終了後、さらに30分間に渡って反応溶液を沸点還流状態に保持(熟成)して重合を完結せしめた。重合の完結後、反応溶液に純水146.0g、エチレングリコール107.0g(すなわち1.72mol、カルボキシル基に対して20mol%)、45%SHP63.6gを投入することにより、比較結合剤(2)を得た。該水溶液の固形分値は53.0%、重量平均分子量(Mw)は6100、SHPの含有量は重合体100質量%に対し、5.3質量%だった。上述の方法で作成した試験片の強度を評価したところ、10.5MPaであった。
<Comparative example 2>
In a 2.5-liter SUS separable flask equipped with a reflux condenser, a stirrer (paddle blade), and a thermometer, 293.9 g of pure water was charged (initial charge), and the temperature was raised to the boiling point with stirring. Then, under stirring, 80% AA 775.5 g (ie, 8.62 mol) is added for 180 minutes, 15% NaPS 41.0 g for 185 minutes, and 45% SHP 14.6 g for 18 minutes in the polymerization reaction system at the boiling point reflux state. .4 g was dropped from the tip nozzle through separate feed paths at 162 minutes and at two feed rates. The dropping of each component was continuously performed at a constant dropping rate except for 45% SHP. After the completion of the 80% AA dropwise addition, the reaction solution was maintained at the boiling point reflux state (aged) for another 30 minutes to complete the polymerization. After the completion of the polymerization, 146.0 g of pure water, 107.0 g of ethylene glycol (that is, 1.72 mol, 20 mol% with respect to the carboxyl group), and 63.6 g of 45% SHP were added to the reaction solution, whereby a comparative binder (2 ) The aqueous solution had a solid content value of 53.0%, a weight average molecular weight (Mw) of 6100, and an SHP content of 5.3% by mass with respect to 100% by mass of the polymer. When the strength of the test piece prepared by the above-described method was evaluated, it was 10.5 MPa.
表1に試験片の評価結果をまとめた。 Table 1 summarizes the evaluation results of the test pieces.
表1に示した結果から、本発明の結合剤で処理したガラスビーズの硬化物は、従来の結合剤で処理したガラスビーズの硬化物と比較して、良好な強度を有することが明らかとなった。 From the results shown in Table 1, it is clear that the cured product of glass beads treated with the binder of the present invention has better strength than the cured product of glass beads treated with the conventional binder. It was.
Claims (3)
前記重合体は、前記その他の単量体に由来する構造単位を、全単量体に由来する構造単位100モル%に対して、0モル%以上、35モル%以下含む、結合剤。
前記一般式(1)において、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2は炭素数2〜20の有機基を表す。 A binder comprising (i) a polymer having a hydroxyl group, and (ii) 1 to 50 mol% of a nonionic polyhydric alcohol with respect to 100 mol% of an acid group contained in the polymer, The coalescence is a structural unit derived from a monomer represented by the following general formula (1), a structural unit derived from an unsaturated carboxylic acid monomer, and a monomer represented by the general formula (1) And a structural unit derived from another monomer that is not any monomer of the unsaturated carboxylic acid monomer,
The said polymer is a binder containing the structural unit derived from the said other monomer 0 mol% or more and 35 mol% or less with respect to 100 mol% of structural units derived from all the monomers.
In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 represents an organic group having 2 to 20 carbon atoms.
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