JP6519032B1 - Method of producing microemulsion of polymerizable monomer and method of producing microresin emulsion - Google Patents

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Abstract

【課題】亜超臨界水が油成分を溶解する特性を利用し、よりマイルドな条件でモノマーを水中に微細化、乳化し、粒子径が揃った状態の乳化物を得る「亜臨界乳化法」を確立し、モノマーの微小乳化物の製造方法を提供すること、及び、このモノマーの微小乳化物を樹脂粒子化する「亜臨界乳化重合法」の基礎技術を確立し、提供すること。【解決手段】重合性単量体を含む油成分からなる油滴が、水に微細に乳化してなる重合性単量体の微小乳化物の製造方法であって、前記油成分と水とを、前記油成分を溶解できる、水の沸点以上、水の臨界温度未満の状態で混合することで前記油成分を水に溶解させ、その後に乳化剤を添加しながら急冷して前記油滴の微小乳化物を得る際に、前記乳化剤として、曇点を有するノニオン系乳化剤を使用する重合性単量体の微小乳化物の製造方法。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: A "subcritical emulsification method" for obtaining an emulsion having uniform particle diameter by micronizing and emulsifying a monomer in water under milder conditions by utilizing the property that subsupercritical water dissolves an oil component. To provide a method for producing a microemulsion of monomers, and to establish and provide a basic technology of “subcritical emulsion polymerization method” for resinizing the microemulsion of monomers. A method for producing a microemulsion of a polymerizable monomer, in which an oil droplet consisting of an oil component containing a polymerizable monomer is finely emulsified in water, comprising the oil component and water. Dissolve the oil component in water by mixing it at a temperature above the boiling point of water and below the critical temperature of water that can dissolve the oil component, followed by quenching while adding an emulsifier to microemulsify the oil droplets The manufacturing method of the microemulsion of the polymerizable monomer which uses the nonionic emulsifier which has a cloud point as said emulsifier, when obtaining a thing. 【Selection chart】 None

Description

本発明は、重合性単量体のナノサイズの微小乳化物の製造方法、及び、該製造方法で得られる微小乳化物から、ナノサイズの微小樹脂粒子の乳化物を得る微小樹脂乳化物(以下、微小樹脂乳化物とも呼ぶ)の製造方法に関する。さらに詳しくは、水の沸点以上、臨界点未満の状態の水を利用し、中間体として有用な、微細で粒子径の揃った重合性単量体の微小乳化物を得る製造方法、該微小乳化物に含有された重合性単量体(以下、モノマーとも呼ぶ)を重合させることで、微細で粒子径の揃った微小樹脂乳化物を得る製造方法を提供する技術に関する。   The present invention relates to a method for producing a nanosized microemulsion of a polymerizable monomer, and a microresin emulsion for obtaining an emulsion of nanosized resin particles from the microemulsion obtained by the production method , Also referred to as micro resin emulsion). More specifically, a method of producing a microemulsion of a polymerizable monomer having a uniform particle size, which is useful as an intermediate, using water in a state above the boiling point and below the critical point of water, the microemulsion The present invention relates to a technique for providing a method for producing a fine resin emulsion having a uniform particle diameter by polymerizing a polymerizable monomer (hereinafter also referred to as a monomer) contained in a substance.

溶媒に不溶性の物質を、該溶媒中に微細な状態にして混合させたエマルション(乳化物)を得る方法としては、ホモミキサー等による機械的撹拌が一般的である。例えば、油(オイル)を溶媒である水に混合する場合、水と油成分と乳化剤との混合物を、機械的に撹拌することにより、大きな油滴を微細化し、乳化物を得ることが行われている。しかし、近年、より微細でより均一な状態で水中に油滴が分散した水中油(O/W)型エマルションが求められているのに対して、従来の機械的な乳化方法で、エマルションの平均粒子径をナノサイズまで微細化するのは困難である。また、機械的な乳化方法によってナノサイズまで微細化を行った場合は、長時間の処理や膨大なエネルギーを必要とし、工業上有利な方法であると言い難く、エマルションの平均粒子径をナノサイズまで工業的に微細化できる方法があれば非常に有用である。   As a method of obtaining an emulsion (emulsion) obtained by mixing a substance insoluble in a solvent in a fine state in the solvent, mechanical stirring with a homomixer or the like is general. For example, when mixing oil (oil) with water as a solvent, it is carried out that the large oil droplets are refined by mechanical stirring of the mixture of water, oil component and emulsifier to obtain an emulsion. ing. However, while an oil-in-water (O / W) emulsion in which oil droplets are dispersed in water in a finer and more uniform state is required in recent years, the average of the emulsion is increased by the conventional mechanical emulsification method. It is difficult to miniaturize the particle size to nanosize. In addition, when refining to nano size by mechanical emulsification method, long processing time and huge energy are required, it can not be said that it is an industrially advantageous method, and the average particle diameter of the emulsion is nano size It is very useful if there is a method that can be miniaturized up to industrially.

これに対し、近年、水の特性を利用した新しい乳化技術の検討がなされている。水の場合、臨界点(臨界温度は374℃、臨界圧力は22.1MPa)の近くでは、僅かな圧力変化により密度が連続的に大きく変化する。例えば、溶媒として「ものを溶かす」能力(溶解力)は、水の密度と密接に相関することから、同じ温度であっても、ほんの少し圧力を変えるだけで、溶解力を急激に変化させることができる。原理的には、圧力と温度だけを操作因子として、様々な水の物性を幅広くコントロールすることが可能である。特に、気体と液体の中間である超臨界状態の水、「超臨界水」は、有機物を溶かすことができるため、工業的にも重要な、従来のその利用が問題となっている有機溶媒に代替する新しい溶媒としても期待されている。また、何より、水自体、自然界に豊富に存在する無毒で安価な溶媒であり、今後は、環境調和型技術への指向がより一層強まっていくことが予想されることから、「超臨界水」を利用した技術は、極めて有用なものになり得る。高温高圧という特殊な環境であるとはいえ、「水」でありながら、固体、液体、気体とは全く異なる性格を発現する「超臨界水」は十分魅力的であり、持続的社会を実現するための基盤技術の一つとして大いに期待される。   On the other hand, in recent years, new emulsification techniques have been studied using the characteristics of water. In the case of water, near the critical point (the critical temperature is 374 ° C., the critical pressure is 22.1 MPa), the density changes continuously and largely due to a slight pressure change. For example, the ability to "dissolve" as a solvent (solvency) closely correlates with the density of water, so even if the temperature is the same, it is necessary to rapidly change the solvency by changing only a slight pressure. Can. In principle, it is possible to control various physical properties of water widely, with pressure and temperature only as operating factors. In particular, supercritical water, which is an intermediate between gas and liquid, "supercritical water" can dissolve organic substances, so it is an industrially important organic solvent whose conventional use is problematic. It is also expected as a new solvent to replace. Also, above all, water itself is a non-toxic, inexpensive solvent that is abundant in nature, and from now on it is expected that the direction toward environmentally-friendly technology will be further strengthened, so “supercritical water” Technologies that make use of can be extremely useful. Even though it is a special environment such as high temperature and high pressure, "supercritical water", which is a "water" but expresses characteristics completely different from solid, liquid and gas, is attractive enough to realize a sustainable society It is highly expected as one of the basic technologies for

上記した「超臨界水」を利用した技術として、例えば、水の気/液臨界点近傍の高温・高圧条件下で得られる、水と水不溶性物質の均一溶液を利用した乳化物の製造方法が提案されている(特許文献1)。この技術は、一般的なホモミキサー等による機械的撹拌を必要としない乳化技術で、極限下での水の特性を利用した従来にない新しい乳化技術であり、その利用が期待されている。   As a technique using the above-mentioned "supercritical water", for example, a method for producing an emulsion using a homogeneous solution of water and a water-insoluble substance, which is obtained under high temperature and high pressure conditions near the gas / liquid critical point of water, It is proposed (patent document 1). This technology is an emulsification technology which does not require mechanical stirring by a general homomixer or the like, and is an unprecedented new emulsification technology which utilizes the characteristics of water under the limit, and its use is expected.

特許第5943455号公報Patent No. 5943455 gazette

本発明者らは、上記の技術で開示された超臨界水が油滴を溶解する特性を利用し、モノマーを水中に微細化することができ、しかも、微細で且つ粒子径の揃った乳化物が安定して得られれば極めて有用であるとの認識をもった。先述したように、従来の機械的な乳化方法では容易に得ることができなかった、微細で且つ均一な粒子径の乳化物が容易に得られれば、その活用が期待される。例えば、従来機械的な乳化方法では、モノマー等の原料と水とを釜に仕込み、長時間かけて撹拌乳化後、撹拌しながら重合処理することで微細な水系樹脂粒子を製造していたが、上記技術を利用してモノマーを水中に均一な粒子径に微細化、乳化することができれば、釜も、撹拌機も不要になり、また、従来のような乳化にかかる撹拌時間も基本必要なくなる。さらに、連続フロー方式によって、一連の流れ作業で、モノマー等の原料の乳化工程、得られた複合油滴を重合処理する重合工程ができれば、短時間で微細な水系樹脂粒子を製造することが可能になると考えられる。   The inventors of the present invention can utilize the characteristic that the supercritical water disclosed in the above-mentioned technology dissolves oil droplets, and can miniaturize a monomer in water, and further, an emulsion having a uniform particle size. It is recognized that it is extremely useful if it is obtained stably. As described above, if an emulsion having a fine and uniform particle diameter can be easily obtained, which can not be easily obtained by the conventional mechanical emulsification method, its use is expected. For example, in the conventional mechanical emulsification method, fine aqueous resin particles have been produced by charging a raw material such as a monomer and water into a kettle, stirring and emulsifying for a long time, and then performing polymerization treatment while stirring. If the monomers can be finely divided and emulsified in water to a uniform particle size by using the above-mentioned technology, the kettle and the stirrer become unnecessary, and the stirring time required for the conventional emulsification becomes basically unnecessary. Furthermore, if the emulsification process of raw materials such as monomers and the polymerization process of polymerizing the obtained composite oil droplets can be performed by a continuous flow method in a series of flow operations, it is possible to produce fine aqueous resin particles in a short time. It is considered to be

しかしながら、前記した特許文献1で実際に検討しているのは、水と、デカン、ドデカン、テトラデカンといった、炭素鎖長が10〜14の直鎖の飽和炭化水素で、耐熱性の比較的安定な物質であり、この「超臨界水」を利用した技術をラジカル重合性の不飽和基を有する物質であるモノマーにそのまま適用することはできない。例えば、特許文献1の技術では、水とデカン等の飽和炭化水素の処理温度が、水と飽和炭化水素が混合する点は440℃、水と飽和炭化水素と界面活性剤が混合する点は445℃で、極めて高温であり、このようなドデカン等に比して、耐熱性に劣り且つ反応性を有するモノマーのような物質では、分解等が生じると考えられる。換言すれば、上記した「超臨界水」を利用した新たな乳化技術を多くの種類の油溶性の有機化合物に適用するための検討はなされておらず、少なくとも、モノマーのような、ドデカンに比して耐熱性に劣る物質に適用するためには、より低い処理温度で、水中に微細化、乳化することを実現させるという課題がある。   However, what is actually studied in Patent Document 1 mentioned above is water and a linear saturated hydrocarbon having a carbon chain length of 10 to 14, such as decane, dodecane and tetradecane, which are relatively stable in heat resistance. It is not possible to apply the technique using this "supercritical water" to a monomer which is a substance having a radically polymerizable unsaturated group as it is a substance. For example, in the technology of Patent Document 1, the treatment temperature of water and saturated hydrocarbon such as decane is 440 ° C. for mixing water and saturated hydrocarbon, and 445 for mixing water, saturated hydrocarbon and surfactant for mixing It is considered that decomposition or the like occurs in a substance such as a monomer which is extremely high in temperature and is inferior in heat resistance and reactive as compared to such dodecane and the like. In other words, no study has been made to apply the above-mentioned new emulsification technology using "supercritical water" to many types of oil-soluble organic compounds, but at least it is a ratio to dodecane such as monomers. In order to apply it to a material having poor heat resistance, there is a problem of achieving micronization and emulsification in water at a lower treatment temperature.

さらに、上記の超臨界水を利用した技術を工業的に利用可能にするためには、上記技術によって得られた、微細で且つ粒子径が揃った微小乳化物の特性が維持され、その後の利用や処理を、上記した良好な微小乳化物の状態で行うことができるようにすることが必要になってくる。これに対し、本発明者らの検討によれば、微細で且つ粒子径が揃った微小乳化物が得られても、その後に粒子が合一になり易く、良好な状態に保てないという課題があり、微細で且つ粒子径が揃った微小乳化物の状態をできるだけ長く保つことを可能にする技術開発が必要であり、この点を解決することが超臨界水を利用した新たな技術の進展には欠かせないとの認識をもった。   Furthermore, in order to industrially utilize the above-mentioned technique using supercritical water, the characteristics of the fine emulsion with uniform particle diameter obtained by the above technique are maintained, and the subsequent use It will be necessary to be able to carry out the treatment in the state of the above-mentioned good microemulsion. On the other hand, according to the study of the present inventors, even if a fine emulsion having fine and uniform particle diameters is obtained, the particles are easily united after that and can not be maintained in a good state. Needs to develop a technology that makes it possible to keep the state of a fine emulsion with fine and uniform particle size as long as possible, and the solution to this point is the development of a new technology using supercritical water. Recognized that it is essential to

したがって、本発明の目的は、超臨界水よりもマイルドな条件でモノマーを水中に微細化、乳化し、粒子径が揃った状態の乳化物を得ることができる新たな技術を確立して、より多くの種類の油溶性の有機化合物に適用できるモノマーの微小乳化物の製造方法を提供することである。具体的には、水の沸点以上、臨界温度未満の、モノマーを含む油成分を溶解できる状態の水(本発明では、この状態の水を「亜臨界状態の水」又は「亜臨界水」と呼ぶ)を利用することで、「超臨界水」を利用した技術よりも低い処理温度条件で、モノマーの微小乳化物を製造することができる亜臨界水を利用した新たな乳化法を確立することにある。また、本発明の目的は、上記した新たな乳化法を確立することで、従来の技術では困難であった、微細でしかも粒子径が揃ったモノマーの微小乳化物の実現、さらに、その後の重合工程で利用可能な濃度のモノマーを含む油滴で、微細で且つ粒子径が揃った油滴の状態を長く保つことが実現できる、モノマーの微小乳化物の提供を可能にし、微細な水系樹脂粒子を製造するための基礎技術を確立することにある。本発明のさらなる目的は、上記した優れたモノマーの微小乳化物の提供を可能にできる新たな乳化法を開発することによって、工業的な利用可能性を高め、新たな乳化法で作製した微小乳化物から、ナノサイズの微小樹脂粒子の乳化物を得ることを可能にするための基礎的な技術を見出すことにある。   Therefore, the object of the present invention is to establish a new technology capable of micronizing and emulsifying a monomer in water under milder conditions than supercritical water and obtaining an emulsion with uniform particle sizes. It is an object of the present invention to provide a process for producing a microemulsion of monomers applicable to many types of oil-soluble organic compounds. Specifically, water in a state capable of dissolving an oil component containing a monomer, which is above the boiling point of water and below the critical temperature (in the present invention, water in this state is referred to as “subcritical water” or “subcritical water” Establish a new emulsification method using subcritical water that can produce a microemulsion of monomers under processing temperature conditions lower than the technology using “supercritical water” by using It is in. Further, the object of the present invention is to establish the above-mentioned new emulsification method, and realize the fine emulsion of the fine and uniform particle diameter of the monomer, which was difficult in the prior art, and further, the polymerization thereafter. It is possible to provide a microemulsion of monomers, which can realize that the state of oil droplets which are fine and uniform in particle diameter can be maintained for a long time with an oil droplet containing a concentration of a monomer which can be used in the process. To establish the basic technology for manufacturing A further object of the present invention is to develop a new emulsification method capable of providing the above-mentioned excellent monomer microemulsion, thereby enhancing industrial applicability and producing a microemulsion prepared by the new emulsification method. It is an object of the present invention to find out a basic technology for making it possible to obtain an emulsion of nano-sized fine resin particles from a material.

上記した課題は、下記の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、
[1]重合性単量体を含む油成分からなる油滴が、水に微細に乳化してなる重合性単量体の微小乳化物の製造方法であって、
前記油成分と水とを、前記油成分を溶解できる、水の沸点以上、水の臨界温度未満の状態で混合することで前記油成分を水に溶解させ、その後に乳化剤を添加しながら急冷して前記油滴の微小乳化物を得る際に、前記乳化剤として、曇点を有するノニオン系乳化剤を使用することを特徴とする重合性単量体の微小乳化物の製造方法を提供する。
The problems described above are achieved by the present invention described below. That is, the present invention
[1] A method for producing a microemulsion of a polymerizable monomer, wherein oil droplets composed of an oil component containing a polymerizable monomer are finely emulsified in water,
The oil component is dissolved in water by mixing the oil component and water in a state where the oil component can be dissolved, at a temperature above the boiling point of water and below the critical temperature of water, and then quenched while adding an emulsifier. The present invention provides a method for producing a microemulsion of a polymerizable monomer, wherein a nonionic emulsifier having a cloud point is used as the emulsifier when obtaining the microemulsion of the oil droplets.

本発明の重合性単量体の微小乳化物の製造方法の好ましい形態としては、下記のことが挙げられる。
[2]前記曇点を有するノニオン系乳化剤の添加を、その曇点以上の温度条件下で行う前記[1]に記載の製造方法。
[3]前記曇点を有するノニオン系乳化剤が、曇点が異なる2種以上のノニオン系乳化剤を含む前記[1]又は[2]の製造方法。
[4]前記重合性単量体がアクリル系単量体であり、前記油成分のSP値が8.0〜10.0である前記[1]〜[3]のいずれかの製造方法。
[5]前記アクリル系単量体中に、親水性官能基を有するアクリル系単量体を0.1質量%以上含有する[4]の製造方法。
[6]前記親水性官能基が、カルボキシ基又はヒドロキシ基である[5]の製造方法。
[7]前記微小乳化物の粒子径が、20nm〜400nmである前記[1]〜[6]のいずれかの製造方法。
As a preferable form of the manufacturing method of the microemulsion of the polymerizable monomer of this invention, the following is mentioned.
[2] The method according to the above [1], wherein the addition of the nonionic emulsifier having a cloud point is performed under the temperature condition higher than the cloud point.
[3] The method according to [1] or [2], wherein the nonionic emulsifier having a cloud point comprises two or more nonionic emulsifiers having different cloud points.
[4] The process according to any one of [1] to [3], wherein the polymerizable monomer is an acrylic monomer, and the SP value of the oil component is 8.0 to 10.0.
[5] The method according to [4], wherein the acrylic monomer contains 0.1% by mass or more of an acrylic monomer having a hydrophilic functional group.
[6] The method for producing [5], wherein the hydrophilic functional group is a carboxy group or a hydroxy group.
[7] The method according to any one of the above [1] to [6], wherein the particle diameter of the microemulsion is 20 nm to 400 nm.

本発明は別の実施形態として、微小樹脂粒子の乳化物を得る製造方法であって、前記[1]〜[7]のいずれかに記載の重合性単量体の微小乳化物の製造方法(以下、「亜臨界乳化法」とも呼ぶ)で得た重合性単量体の微小乳化物から、該微小乳化物に含有されている重合性単量体を重合することで微小樹脂粒子の乳化物を得る(以下、「亜臨界乳化重合法」とも呼ぶ)ことを特徴とする微小樹脂乳化物の製造方法を提供する。その好ましい形態としては、前記重合の際に、前記ノニオン系乳化剤の前記曇点以下の温度で、重合する前記[8]の微小樹脂乳化物の製造方法が挙げられる。   The present invention relates, as another embodiment, a method for producing an emulsion of fine resin particles, which is a method for producing a microemulsion of a polymerizable monomer according to any one of the above [1] to [7]. Hereinafter, the emulsion of fine resin particles is obtained by polymerizing the polymerizable monomer contained in the microemulsion from the microemulsion of the polymerizable monomer obtained by the “subcritical emulsification method”). (Hereinafter, also referred to as “subcritical emulsion polymerization method”) to provide a method for producing a microresin emulsion. As a preferred embodiment, the method for producing a microresin emulsion according to the above [8], which polymerizes at the temperature below the cloud point of the nonionic emulsifier during the polymerization, may be mentioned.

本発明によれば、溶媒不溶性の物質であるモノマー等の油成分を、該溶媒中に微細な状態にして混合させて乳化物を得る際に、機械的な撹拌を必要とする従来技術で用いていた釜や撹拌機が不要になり、乳化操作にかかっていた長い撹拌時間も必要がなくなる、亜臨界水の特性を効果的に利用した、モノマーを簡便に短時間で水中に微細化、乳化するモノマーの微小乳化物の製造方法が提供される。また、本発明によって、モノマーの微小乳化物を得る際に、モノマー種の適用範囲を拡げるために重要になる、より低い温度で、モノマーを水中に微細化、乳化処理することや、本発明の効果を実現するために重要となるモノマーの微小乳化物を得るのに最適なモノマーの選出手法が確立される。さらに、本発明の製造方法によれば、形成されたモノマーの微小乳化物が、その後にモノマーを重合する工程で利用可能な濃度の油滴であり、乳化後に生じる油滴粒子の合一が効果的に抑制された、比較的長い間、微細で且つ粒子径が揃った油滴の状態を保つことができるモノマーの微小乳化物の提供が可能になる。より具体的には、本発明によれば、例えば、塗料・接着剤等の原料であるアクリル系モノマーを、よりマイルドな条件下で処理することで、モノマーの微小乳化物が迅速に得られ、油滴粒子の合一が効果的に抑制されるので、さらに、得られた微小乳化物中のモノマーを重合することで微小樹脂乳化物が得られる新たな技術の実現が可能になる。すなわち、本発明によれば、亜臨界水を効果的に利用することで得られる、微細で且つ粒子径が揃ったモノマーの微小乳化物、及び、その重合物からなる微小樹脂乳化物において、モノマーの微小乳化物で実現される特性を維持するための基礎技術が提供される。   According to the present invention, oil components such as monomers which are solvent-insoluble substances are used in the prior art which requires mechanical stirring when mixed in a fine state in the solvent to obtain an emulsion. The need for a kettle or stirrer that eliminates the need for a long stirring time required for the emulsification operation is eliminated. The characteristics of the subcritical water are effectively utilized, and the monomer is simply finely divided and emulsified in water in a short time. There is provided a method for producing a microemulsion of monomers. Further, according to the present invention, when obtaining a microemulsion of the monomer, the monomer is finely divided and emulsified in water at a lower temperature, which is important to expand the application range of the monomer species, An optimal monomer selection method is established for obtaining a microemulsion of monomers that is important to realize the effect. Furthermore, according to the production method of the present invention, the microemulsion of the formed monomer is an oil droplet having a concentration that can be used in the step of polymerizing the monomer thereafter, and the coalescence of oil droplet particles formed after emulsification is effective. It is possible to provide a microemulsion of monomers which can be kept in the form of oil droplets which are finely suppressed and which have a fine and uniform particle size for a relatively long time. More specifically, according to the present invention, a microemulsion of monomers can be rapidly obtained, for example, by treating an acrylic monomer, which is a raw material such as a paint or an adhesive, under milder conditions. Since coalescence of oil droplet particles is effectively suppressed, it is possible to realize a new technology in which a microresin emulsion can be obtained by further polymerizing the monomers in the obtained microemulsion. That is, according to the present invention, it is possible to obtain a fine emulsion of fine and uniform particles of a monomer obtained by effectively using subcritical water, and a minute resin emulsion comprising the polymer thereof. The basic technology for maintaining the properties realized by the microemulsion of

水の状態図である。It is a state diagram of water. 本発明で使用した亜臨界乳化法を実施するための装置の模式図である。It is a schematic diagram of the apparatus for implementing the subcritical emulsification method used by this invention. 従来の機械的な撹拌・乳化(ミキサー乳化)で得たアクリル系モノマーのミクロサイズの粒子の粒度分布と、本発明の製造方法を実施して得た、アクリル系モノマーの乳化物の粒度分布の違いを示す図である。Particle size distribution of micro-sized particles of acrylic monomer obtained by conventional mechanical stirring / emulsification (mixer emulsification) and particle size distribution of emulsion of acrylic monomer obtained by carrying out the production method of the present invention It is a figure which shows the difference. 実施例1で得られた2エチルヘキシルアクリレート(2EHA)モノマーの微小乳化物の、処理温度と平均粒径との関係を示す図である。FIG. 2 is a view showing the relationship between the processing temperature and the average particle size of the microemulsion of 2 ethylhexyl acrylate (2EHA) monomer obtained in Example 1. 実施例2で得られたブチルアクリレート(BA)モノマーの微小乳化物の、処理温度と平均粒径との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of processing temperature and average particle diameter of the micro-emulsion of the butyl acrylate (BA) monomer obtained in Example 2. FIG. 実施例3で得られた、2EHAとBAとの2種モノマーの微小乳化物の、処理温度と平均粒径との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of processing temperature and an average particle diameter of the microemulsion of 2 types of 2EHA and BA which were obtained in Example 3 and which were obtained. 実施例4で得られた、シクロヘキシルメタクリレート(CHMA)と2EHAとの2種モノマーの微小乳化物の、処理温度と平均粒径との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the process temperature and average particle diameter of the microemulsion of 2 types of the 2 types of monomers of a cyclohexyl methacrylate (CHMA) and 2EHA obtained in Example 4. FIG. 実施例5で得られた、CHMAとBAとの2種モノマーの微小乳化物の、処理温度と平均粒径との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of processing temperature and an average particle diameter of the microemulsion of 2 types of monomers of CHMA and BA obtained in Example 5. FIG. 実施例6で得られた、CHMAと2EHAとメタクリル酸(mAAc)との3種モノマーの微小乳化物の、処理温度と平均粒径との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the process temperature and average particle diameter of the microemulsion of 3 types of monomers of CHMA, 2EHA, and methacrylic acid (mAAc) obtained in Example 6. 実施例7で得られた、BAとエチルアクリレート(EA)とスチレン(ST)との3種モノマーの微小乳化物の、処理温度と平均粒径との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the processing temperature and average particle diameter of the microemulsion of 3 types of monomers, BA, ethyl acrylate (EA), and styrene (ST), obtained in Example 7. 本発明の製造方法を実施して得た、各原料モノマーのSP値と、その最適な処理温度の関係をまとめて示す図である。It is a figure which summarizes the relationship between the SP value of each raw material monomer obtained by implementing the manufacturing method of this invention, and its optimal processing temperature.

(亜臨界水)
次に、発明を実施するための好ましい形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。まず、本発明で「亜臨界状態の水又は亜臨界水」と呼ぶ、本発明で利用する「重合性単量体(モノマー)を含む油成分を溶解できる、水の沸点以上、水の臨界温度未満の状態の水」について説明する。亜臨界水とは、図1の水の状態図に示したように、常圧での沸点(100℃)から、超臨界水となる臨界温度(374℃)手前までの温度領域の液体であり、水を高温高圧処理することで実現する、外見は液体を保っているが、通常の液体の水分子よりも極めて高いエネルギーが付与されている水の状態を指す。亜臨界水は、比誘電率が低く、イオン積が大きい等、通常の液体の水の状態とは全く異なる性質を示す。図1中に示されているように、気液共存線の終点が臨界点(374℃、22.1MPa)であり、この臨界点近傍の、温度が比較的低い領域にある熱水が「亜臨界水」である。この「亜臨界水」は、超臨界水と同様に、無極性の有機化合物を溶解したり、加水分解するなど、普通の水にはない特性をもっている。
(Subcritical water)
Next, the present invention will be described in more detail by way of preferred embodiments for carrying out the invention. First, in the present invention, which is referred to as "subcritical water or subcritical water", which can be used in the present invention and capable of dissolving an oil component containing a polymerizable monomer (monomer), the critical temperature of water or more than the boiling point of water Water under the condition of "less than" is described. Subcritical water, as shown in the phase diagram of water in FIG. 1, is a liquid in a temperature range from the boiling point (100 ° C.) at normal pressure to the critical temperature (374 ° C.) before becoming supercritical water. This is realized by treating water with high temperature and high pressure, and the appearance refers to the state of water that holds a liquid, but is given much higher energy than ordinary liquid water molecules. Subcritical water has properties such as a low relative dielectric constant and a large ion product, which are completely different from the state of water in ordinary liquid. As shown in FIG. 1, the end point of the gas-liquid coexistence line is the critical point (374 ° C., 22.1 MPa), and the hot water in the region where the temperature is relatively low near the critical point It is critical water. This "subcritical water", like supercritical water, has properties that ordinary waters do not have, such as dissolving or hydrolyzing nonpolar organic compounds.

本発明者らは、例えば、水を、20MPa以上、好ましくは22MPa以上で、水の沸点以上、好ましくは200℃以上、臨界温度(374℃)未満の状態にすると、モノマーを含む油成分を「亜臨界水」に溶解させることができ、その後に特定の乳化剤を添加しながら急冷するという極めて簡便な操作で、本発明が目的としている、機械的手段を用いることなく、より低い乳化処理温度で、モノマーを水中に、粒子径が揃った油滴の状態で微細化、乳化させることができ、しかも、微細化した粒子が短時間で合一して大きな粒子ができてしまうことが抑制される効果が得られることを見出した。このように粒子の合一を効果的に抑制できるため、例えば、製造したモノマーの微小乳化物を次の工程で重合させた場合、得られる重合物を、良好に微細化した状態を保ったものにすることが可能になる。   The inventors of the present invention have, for example, an oil component containing a monomer when water is brought to a state of 20 MPa or more, preferably 22 MPa or more and above the boiling point of water, preferably 200.degree. C. or more and below the critical temperature (374.degree. It can be dissolved in “subcritical water” and then quenched with the addition of a specific emulsifying agent, at a lower emulsification treatment temperature without using mechanical means, which is the purpose of the present invention. The monomer can be micronized and emulsified in water in the form of oil droplets with uniform particle diameter, and moreover, it is suppressed that the micronized particles are coalesced in a short time and large particles are produced I found that I could get the effect. As described above, since it is possible to effectively suppress the coalescence of the particles, for example, when the manufactured microemulsion of the monomer is polymerized in the next step, the obtained polymer is kept in a finely divided state It will be possible to

本発明は、前記した「亜臨界水」の性質を利用し、従来にない方法で、モノマーを含む油成分からなる油滴を、水に微細に乳化させ、その状態を安定に保つことを可能にする新たな技術に関する。上記したように、本発明の技術的特徴は、特に、モノマーを含む油成分からなる油滴の形成に曇点を有するノニオン系乳化剤を併用することで、微細化した油滴粒子が短時間で合一を生じることを抑制できる点を見出したことにある。さらに、本発明の技術的特徴は、その好ましい形態として、モノマーがアクリル系単量体である場合に、原料であるアクリル系モノマーを含む油成分におけるSP値が8.0〜10.0となるように調整された構成することで、粒子径が揃った状態で微細化、乳化してなる上記油成分からなる油滴の微小乳化物が得られることを見出した点にある。   The present invention makes it possible to finely emulsify in oil an oil droplet consisting of an oil component containing a monomer by means of the above-mentioned "subcritical water" property and to keep the state stable by an unconventional method. Related to new technologies. As described above, according to the technical feature of the present invention, in particular, the use of a nonionic emulsifier having a cloud point in combination with the formation of an oil droplet consisting of an oil component containing a monomer enables the refined oil droplet particles to be produced in a short time. The point is that it is possible to suppress the occurrence of the union. Furthermore, as a technical feature of the present invention, as a preferable form, when the monomer is an acrylic monomer, the SP value in the oil component containing the acrylic monomer as the raw material is 8.0 to 10.0. By adjusting as described above, it is found that it is possible to obtain a microemulsion of oil droplets consisting of the above-mentioned oil component, which is made finer and emulsified in a state where the particle diameter is uniform.

<亜臨界水の製造装置>
図2に、本発明のモノマーの微小乳化物の製造方法で行う「亜臨界乳化法」を実施するための装置の模式的な概略フロー図を示した。この装置は、図2に示したように、水と、モノマーを含む油成分との2つの液をそれぞれに流入するための流入路と、流入した液が合流する混合器とからなる混合部と、該混合部に続いて配置された、適宜な高温高圧に設定することで、水を、超臨界状態、亜臨界状態にするための超臨界・亜臨界工程部(図2では亜臨界工程部と記載)と、該工程からでた液に特定の乳化剤を添加し、急速に冷却(急冷)して粒子の合一を抑制しながら水とモノマーとを相分離させることで乳化物にする冷却部とを有してなる。
<Production equipment for subcritical water>
The schematic schematic flowchart of the apparatus for implementing the "subcritical emulsification method" performed by the manufacturing method of the microemulsion of the monomer of this invention in FIG. 2 was shown. This apparatus, as shown in FIG. 2, includes a mixing section including an inflow path for respectively flowing in two liquids of water and an oil component containing a monomer, and a mixer in which the inflowing liquids are merged. And a supercritical / subcritical process section (subcritical process section in FIG. 2) for bringing water into a supercritical state or a subcritical state by setting the temperature to an appropriate high temperature and high pressure disposed subsequent to the mixing section. And a specific emulsifying agent is added to the solution obtained from the process, and the mixture is rapidly cooled (quenched) to form an emulsion by phase separation of water and a monomer while suppressing particle coalescence. And a part.

上記のような装置を用いることで、亜臨界工程部で、モノマーを含む油成分が亜臨界水に瞬時に溶解する。そして、これに、次の冷却部で曇点を有する乳化剤を添加して急冷することにより、粒子径が揃った状態の微小粒子が速やかに形成され、しかも、形成された微小粒子が短時間に合一になることが効果的に抑制された、本発明が目的とするモノマーを含む油滴からなる微小乳化物が得られる。図2に示した構成の装置によれば、水を、高温・高圧の極限環境で現れる、超臨界や亜臨界状態の特異な性質を有する水が得られる。本発明の製造方法では、この特異な性質を示す状態の水の中でも、超臨界よりもマイルドな亜臨界の状態の水を利用することで、本発明が目的とする、工業上利用することが可能になる、粒子径が揃った状態で微細化、乳化してなり、しかも、短時間に粒子が合一になることが有効に抑制されたモノマーを含む油滴からなる微小乳化物を得ることを実現している。本発明では、AKICO社が設計製造した超臨界乳化装置「SFW−E40S」を使用して種々の実験を行い、鋭意検討した結果、本発明のモノマーの微小乳化物の製造方法に至ったものである。   By using the apparatus as described above, the oil component containing the monomer is instantly dissolved in the subcritical water in the subcritical process part. Then, by adding an emulsifier having a cloud point in the next cooling part and quenching it, microparticles having a uniform particle diameter are rapidly formed, and furthermore, the formed microparticles can be produced in a short time. There is obtained a microemulsion consisting of oil droplets containing the monomer targeted by the present invention, in which coalescence is effectively suppressed. According to the apparatus of the configuration shown in FIG. 2, water having a unique property of a supercritical state or a subcritical state appearing in a high temperature / high pressure extreme environment can be obtained. In the production method of the present invention, among the water showing the unique property, by utilizing the water in the subcritical state milder than the supercritical state, the industrial application aimed at the present invention It is possible to obtain a microemulsion consisting of oil droplets containing a monomer which is finely divided and emulsified in a state where the particle diameter is uniform, and in which particles are effectively prevented from being coalesced in a short time. Is realized. In the present invention, various experiments were carried out using the supercritical emulsification apparatus “SFW-E40S” designed and manufactured by AKICO, and as a result of intensive investigations, the method of producing the microemulsion of the monomer of the present invention was achieved. is there.

図3に、従来の機械的な撹拌乳化(ミキサー乳化)でアクリル系モノマーのミクロサイズの粒子を得た場合と、本発明の亜臨界乳化法で、アクリル系モノマーの乳化物(油滴)を得た場合の、粒度分布の違いを示した。具体的には、原料モノマーには、メタクリル酸シクロヘキシル(CHMA)とアクリル酸2エチルヘキシル(2EHA)との1:1の混合物溶液を用いた。曇点を有する乳化剤の使用量は、原料モノマーに対して25%となるようにして使用した。亜臨界乳化法を実施する前記した装置での乳化条件は、温度350℃×圧力25MPa(亜臨界条件)であり、その乳化時間は5秒とした。また、従来法である機械的な撹拌乳化の乳化条件は、5000rpm×30分とした。   FIG. 3 shows the case where fine particles of an acrylic monomer are obtained by the conventional mechanical stirring emulsification (mixer emulsification) and the emulsion (oil droplets) of the acrylic monomer by the subcritical emulsification method of the present invention. When obtained, the difference in particle size distribution was shown. Specifically, a 1: 1 mixture solution of cyclohexyl methacrylate (CHMA) and 2-ethylhexyl acrylate (2EHA) was used as a raw material monomer. The amount of the emulsifier having a cloud point was 25% of the raw material monomer. The emulsification conditions in the above-described apparatus for carrying out the subcritical emulsification method were a temperature of 350 ° C. × a pressure of 25 MPa (subcritical condition), and the emulsification time was 5 seconds. Moreover, the emulsification conditions of the mechanical stirring emulsification which is a conventional method were set to 5000 rpm x 30 minutes.

図3に示したように、従来法での30分間程度の時間では、得られる乳化物は、4000〜10000nmのブロードのピークと、500〜600nmにシャープなピークがあるものになり、大きな粒径のものを広い粒度分布で含む、種々の粒子径のモノマーの乳化物となることがわかった。これに対し、本発明で行う亜臨界乳化法では、大きな粒径のものは全く含まれず、100nm近傍にシャープなピークをもつモノマーの乳化物が得られることが確認できた。   As shown in FIG. 3, in the time of about 30 minutes in the conventional method, the emulsion obtained has a broad peak of 4000 to 10000 nm and a sharp peak at 500 to 600 nm, and a large particle diameter It has been found that it becomes an emulsion of monomers of various particle sizes, including those having a broad particle size distribution. On the other hand, in the subcritical emulsification method performed in the present invention, it was confirmed that an emulsion of a monomer having a sharp peak in the vicinity of 100 nm can be obtained without any large particle diameter being included.

上記したように、本発明者らは、本発明の目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、従来の機械的撹拌による乳化方法とは基本原理が全く異なる、新規な乳化手法(亜臨界乳化法)を見出した。その結果、モノマーを含む油成分からなる油滴が、水に、微細に乳化してなり、特に、形成後の粒子の合一の発生が抑制され、安定して水中に粒子径が揃った油滴の状態で微細化、乳化してなる、同様の性状を有する微小樹脂乳化物を得るのに必要になるモノマーの微小乳化物の作製に成功した。   As described above, as a result of intensive research aimed at achieving the object of the present invention, the inventors of the present invention have found that a novel emulsification method (subcritical emulsification method (subcritical emulsification) is completely different from the conventional principle of mechanical agitation. Found the law). As a result, oil droplets consisting of an oil component containing a monomer are finely emulsified in water, and in particular, the occurrence of coalescence of the particles after formation is suppressed, and the oil having a uniform particle diameter in water stably. We succeeded in producing a microemulsion of monomers required to obtain a microresin emulsion having the same properties, which is micronized and emulsified in the state of droplets.

これに対し、従来の機械的撹拌による乳化方法では、機械的撹拌力により、水と油を撹拌混合乳化させており、数分から数十分程度充分に撹拌したとしても、500nmから5000nm程度の油滴が作製できるに過ぎない。このため、これよりも微細化させるためには、より長時間にわたって、機械的撹拌を行う必要がある。また、より長時間の微細化処理を行ったとしても、その微粒子の粒度分布は、先に説明した図3に示したように、ブロードな粒度分布のものになり、粒子が微細で且つ粒径が揃った均一な乳化物にはならない。これに対し、先に挙げた「超臨界水」を利用した特許文献1の技術では、その利用例が、モノマーを対象とした本発明と異なり、炭素鎖長が10〜14の直鎖の飽和炭化水素を用いたもので、さらに、本発明で使用する亜臨界水よりも高温の超臨界水を使用したものではあり、この点で異なるが、超臨界水への混合から乳化物の調製まで、僅か十秒〜数十秒で、機械的撹拌を一切することなく、40nmから500nm程度の微小油滴が作成可能であるとしている。図3は、この点を、モノマーを含む油成分を用い、「超臨界水」よりも条件がマイルドな「亜臨界水」を利用して確認した結果である。   On the other hand, in the conventional emulsification method by mechanical stirring, water and oil are stirred, mixed and emulsified by mechanical stirring power, and even if sufficiently stirred for several minutes to several tens of minutes, oil of about 500 nm to 5000 nm It is only possible to make drops. For this reason, in order to make it finer than this, mechanical stirring needs to be performed over a longer time. Further, even if the refining process is performed for a longer time, the particle size distribution of the fine particles becomes a broad particle size distribution as shown in FIG. It will not be a uniform emulsion with On the other hand, in the technique of Patent Document 1 using "supercritical water" mentioned above, the application example thereof is different from the present invention directed to monomers, and a linear saturated chain having a carbon chain length of 10 to 14 In the case of using hydrocarbon and further using supercritical water having a temperature higher than that of the subcritical water used in the present invention, although different in this point, from mixing into supercritical water to preparation of an emulsion It is said that a minute oil droplet of about 40 nm to about 500 nm can be formed in only 10 seconds to a few tens of seconds without any mechanical stirring. FIG. 3 shows the result of confirmation of this point using an oil component containing a monomer and using “subcritical water” in which the conditions are milder than “supercritical water”.

図1に示したように、水は、気体(水蒸気)、液体、固体(氷)の状態で存在するが、温度と圧力を上昇させると、374℃、22MPaの、高温、高圧下(臨界点)にて、液体と気体の境界線がなくなり、より高温・高圧にて超臨界水となる。超臨界水では、液体でありながら、気体特性も両存し、密度が小さくなり、比誘導率も低下するという特異な現象が見られる。超臨界水では比誘電率が低下するので、溶剤と類似した溶解力が発生し、超臨界水が油を溶解した状態になる。水の比誘電率は、室温では79程度であり、油成分であるモノマー類の比誘電率は約40以下であるので、常温常圧下で、水とモノマー類とを混合しても、均一な相にすることは不可能であり、2相に分離した状態になる。これに対し、温度の上昇とともに、比誘電率は徐々に減少し、例えば、温度400℃、圧力25MPaの超臨界状態では、水の比誘電率が6と低下して油成分と同程度になるので、常温常圧では水相と有機(油)相に分かれていたものが、上記した超臨界状態では、水と油が相溶した均一相になる。そして、これらのことは、超臨界状態でなくても、水を高温高圧にして比誘電率を低下させた状態にすれば、油成分であるモノマー類との相溶性を高めることができることを意味している。   As shown in FIG. 1, water exists in the state of gas (water vapor), liquid, solid (ice), but when the temperature and pressure are increased, high temperature and high pressure (critical point: 374 ° C., 22 MPa) (critical point ), There is no boundary between liquid and gas, and it becomes supercritical water at higher temperature and pressure. In supercritical water, although it is a liquid, there is a unique phenomenon that both the gas characteristics exist, the density decreases, and the specific inductive capacity also decreases. In supercritical water, the relative dielectric constant is lowered, so that a solvent similar to that of the solvent is generated, and the supercritical water is in the state of dissolving the oil. The relative dielectric constant of water is about 79 at room temperature, and the relative dielectric constant of monomers which are oil components is about 40 or less. Therefore, even if water and monomers are mixed under normal temperature and normal pressure, it is uniform. It is impossible to combine them, and they become separated into two phases. On the other hand, as the temperature rises, the relative dielectric constant gradually decreases, and for example, in the supercritical state at a temperature of 400 ° C. and a pressure of 25 MPa, the relative dielectric constant of water decreases to 6 and becomes equivalent to the oil component Therefore, what has been divided into the aqueous phase and the organic (oil) phase at normal temperature and pressure becomes the homogeneous phase in which water and oil are compatible in the above-mentioned supercritical state. And these means that even if it is not in the supercritical state, the compatibility with the monomer which is the oil component can be enhanced by setting the water to a high temperature and high pressure to lower the relative dielectric constant. doing.

上記した認識の下、本発明者らは、超臨界状態よりもマイルドである亜臨界状態の水を利用すれば、特許文献1の技術で対象としているよりも耐熱温度が低く、常温常圧では決して均一な相にならなかったモノマー類を含む油成分を、水に良好な状態で微細な油滴にして乳化させることができるのではないかと考え、検討を行い、本発明に至ったものである。すなわち、本発明の技術では、上記した高温・高圧の超臨界状態の水よりもマイルドな状態の熱水である亜臨界水を利用する。   Under the above-mentioned recognition, the inventors of the present invention, when using water in the subcritical state, which is milder than in the supercritical state, have a lower heat resistance temperature than that targeted by the technology of Patent Document 1, and at normal temperature and pressure. It was considered that oil components containing monomers that never became a uniform phase could be emulsified in water in a good state as fine oil droplets, and the present invention was made. is there. That is, in the technology of the present invention, subcritical water which is hot water in a milder state than the high temperature / high pressure supercritical state water described above is used.

次に、本発明の製造方法で使用することができる、曇点を有するノニオン系乳化剤、モノマー及び重合開始剤について説明する。なお、本明細書における「(メタ)アクリル」という用語は、「アクリル」および「メタクリル」の双方を意味し、また、「(メタ)アクリレート」という用語は、「アクリレート」および「メタクリレート」の双方を意味する。また、これらをまとめてアクリル系モノマー類と呼ぶ。   Next, nonionic emulsifiers, monomers and polymerization initiators having a cloud point that can be used in the production method of the present invention will be described. In the present specification, the term "(meth) acrylic" means both "acrylic" and "methacrylic", and the term "(meth) acrylate" means both "acrylate" and "methacrylate". Means Moreover, these are collectively called acrylic monomers.

(乳化剤)
本発明の製造方法では、下記に挙げるようなノニオン性の界面活性剤の中の曇点を有するものを使用する。曇点を有するノニオン系乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類や、ポリオキシエチレンアルキレン誘導体類や、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル類等から、曇点を有するものを選択して使用することができる。具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル類、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル、ポリオキシエチレンアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール等、或いは、上記した骨格と重合性の不飽和二重結合を分子中に有する反応性ノニオン性界面活性剤等のノニオン性界面活性剤等を挙げることができる。これらのノニオン系乳化剤は、単独で用いてもよいし、数種類を組み合わせて用いてもよい。
(emulsifier)
Among the nonionic surfactants listed below, those having a cloud point are used in the production method of the present invention. As the nonionic emulsifier having a cloud point, for example, one having a cloud point may be selected and used from polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylene derivatives, polyoxyalkylene alkenyl ethers and the like. it can. Specifically, polyoxyethylene lauryl ethers, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene myristyl ether, polyoxyethylene alkylene alkyl ether, polyoxyethylene di-styrenated phenyl Ether, polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, etc., or nonionic surfactants such as reactive nonionic surfactants having the above-described skeleton and a polymerizable unsaturated double bond in the molecule can be mentioned. . These nonionic emulsifiers may be used alone or in combination of several kinds.

上記に挙げたような界面活性剤の中から、「曇点」が、50℃〜100℃のものを用いることが好ましい。本発明者らは、前述したようなモノマーを含む油成分と水とを、油成分を溶解できる、水の沸点以上、臨界温度未満の状態(亜臨界水の状態)で混合することで、油成分を亜臨界水に溶解させ、その後に乳化剤を添加しながら急冷して油滴の微小乳化物を得る際に、乳化剤に、上記に挙げたような曇点を有するノニオン系乳化剤を使用すると、短時間で生じることのあった油滴粒子の合一が効果的に抑制でき、微小になった油滴粒子が合一になるのを効果的に抑制できることを見出した。本発明者らの検討によれば、更に、上記で、曇点の異なる少なくとも2種のノニオン系乳化剤を用いることが好ましく、このように構成すれば、油滴粒子の合一の発生の抑制において、より顕著な効果が得られる。また、例えば、50℃/秒〜200℃/秒程度で「急冷」すれば、形成する油滴の微小化、油滴粒子の合一の抑制を効果的にすることができる。具体的には、油滴の微小乳化物を得た後、油滴粒子の合一の発生が認められるまでの時間を、本発明の製造方法の構成で行って油滴の微小乳化物を得た場合と、曇点を有するノニオン系乳化剤を使用せずに油滴の微小乳化物を得た場合とで比較すると、本発明の製造方法の場合は、油滴粒子の合一の発生が認められるまでの時間を、数倍〜1000倍、長期化できる。例えば、曇点を有するノニオン系乳化剤を使用せずに油滴の微小乳化物を得た場合、早い場合には数秒〜数分で油滴粒子の合一が認められ、合一が進んで分離を生じることがあった。これに対し、曇点を有するノニオン系乳化剤を使用した本発明の製造方法の場合は、最低でも十分以上、多くは1日以上、場合によっては月単位で油滴粒子の合一が認められなかった。   Among the surfactants listed above, it is preferable to use one having a “cloud point” of 50 ° C. to 100 ° C. The present inventors have mixed an oil component containing monomers as described above and water in a state (subcritical water state) above the boiling point of water and below the critical temperature capable of dissolving the oil component. When a component is dissolved in subcritical water and then quenched while adding an emulsifier to obtain a microemulsion of oil droplets, using a nonionic emulsifier having a cloud point as mentioned above as an emulsifier, It has been found that the coalescence of oil droplet particles, which may occur in a short time, can be effectively suppressed, and the coalescence of minute oil droplet particles can be effectively suppressed. According to the study of the present inventors, it is further preferable to use at least two nonionic emulsifiers having different cloud points, as described above, and in this case, it is possible to suppress the generation of oil droplet particles. The more remarkable effect is obtained. Further, for example, by “quenching” at about 50 ° C./second to 200 ° C./second, it is possible to effectively suppress the formation of oil droplets to be formed and the suppression of coalescence of oil droplet particles. Specifically, after obtaining a microemulsion of oil droplets, the time until the occurrence of coalescence of oil droplet particles is observed is performed according to the constitution of the production method of the present invention to obtain a microemulsion of oil droplets. In the case of the production method of the present invention, the occurrence of coalescence of oil droplet particles is recognized in the case of the production method of the present invention in comparison between the case of the present invention and the case of obtaining a microemulsion of oil droplets without using a nonionic emulsifier having a cloud point. The time until it is done can be extended several times to 1000 times. For example, when a microemulsion of oil droplets is obtained without using a nonionic emulsifier having a cloud point, coalescence of oil droplet particles is recognized in a few seconds to a few minutes in the early case, and coalescence proceeds to separate Could occur. On the other hand, in the case of the production method of the present invention using a nonionic emulsifier having a cloud point, coalescence of oil droplet particles is not observed at least at least sufficiently, often more than one day, and in some cases, monthly. The

(重合性単量体)
本発明の製造方法で使用する重合性単量体(モノマー)としては、ラジカル重合可能なものであればよく、下記に挙げるような、(メタ)アクリル系モノマー類や、カルボニル基含有モノマーや、芳香族ビニル系モノマーや、窒素含有モノマー等をいずれも用いることができる。
(Polymerizable monomer)
The polymerizable monomer (monomer) used in the production method of the present invention may be any radically polymerizable monomer, and (meth) acrylic monomers, carbonyl group-containing monomers, and the like as listed below: Any of an aromatic vinyl monomer, a nitrogen-containing monomer, and the like can be used.

(メタ)アクリル系モノマー類としては、特に限定されるものではないが、下記に挙げるものがいずれも使用できる。具体的には、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−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(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、sec−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、n−アミル(メタ)アクリレート、i−アミル(メタ)アクリレート、n−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、n−オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等の、炭素数1〜18のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート類;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、p−t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート等の、シクロアルキル(メタ)アクリレート類;
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートや2−(3−)ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート等の、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類;
ヒドロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシポリプロピレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリエチレンオキシド−プロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリエチレンオキシド−ポリテトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリエチレンオキシド−テトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリプロピレンオキシド−ポリテトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ(ポリプロピレンオキシド−ポリテトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、アリロキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、オクトキシ(ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシ(ポリエチレンオキシド−プロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート等の、ポリアルキレンオキシド基含有(メタ)アクリレート類;
p−ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート等のヒドロキシシクロアルキル(メタ)アクリレート類;
ラクトン変性ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類;
2−アミノエチル(メタ)アクリレート、2−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−アミノプロピル(メタ)アクリレート、2−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の、アミノアルキル(メタ)アクリレート類;
(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有(メタ)アクリレート;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等の、多官能性(メタ)アクリレート類;
ジ(メタ)アクリル酸亜鉛等の金属含有(メタ)アクリレート類;
γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン等の、シリコン含有(メタ)アクリレート類;
2−(2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾールや、1−(メタ)アクリロイル−4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−アミノ−4−シアノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等の、耐紫外線基含有(メタ)アクリレート類;
ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートメチルクロライド塩、アリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート等の、他の(メタ)アクリル系単量体;
アクロレイン、ダイアセトンアクリルアミド、ホルミルスチロール、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソブチルケトン、ピバリンアルデヒド、ジアセトン(メタ)アクリレート、アセトニトリルアクリレート、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート等の、アルデヒド基又はケト基に基づくカルボニル基含有単量体;
スチレン(St)、メチルスチレン、クロロスチレン、メトキシスチレン等の芳香族ビニル系単量体;
1,3−ブタジエン、イソプレン、2−クロロ−1,3−ブタジエン等の、共役ジエン系単量体;
(メタ)アクリル酸、アクリル酸二量体、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートや4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸を反応させたモノマー等の、カルボキシ基含有単量体;
エチレン、プロピオン酸ビニル等が挙げられるが、これらに限られるものではない。これらは、単独、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
The (meth) acrylic monomers are not particularly limited, but any of those listed below can be used. Specifically, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, i-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate Sec-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, n-amyl (meth) acrylate, i-amyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n Alkyls having an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, such as octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate and stearyl (meth) acrylate (Meth) acrylates;
Cycloalkyl (meth) acrylates such as cyclohexyl (meth) acrylate and p-t-butylcyclohexyl (meth) acrylate;
Hydroxyalkyl (meth) acrylates such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2- (3-) hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, and glycerol mono (meth) acrylate;
Hydroxypolyethylene oxide mono (meth) acrylate, hydroxypolypropylene oxide mono (meth) acrylate, hydroxy (polyethylene oxide-polypropylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy (polyethylene oxide-propylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy (polyethylene oxide -Polytetramethylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy (polyethylene oxide-tetramethylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy (polypropylene oxide-polytetramethylene oxide) mono (meth) acrylate, hydroxy (polypropylene oxide-polytetra) Methylene oxide) mono (meth) acrylate, methoxy polyethylene oxide mono ( ) Acrylate, lauroxy polyethylene oxide mono (meth) acrylate, stearoxy polyethylene oxide mono (meth) acrylate, allyloxy polyethylene oxide mono (meth) acrylate, nonyl phenoxy polyethylene oxide mono (meth) acrylate, nonyl phenoxy polypropylene oxide mono (meta) Polyalkylene oxide group-containing (meth) acrylates such as acrylate, octoxy (polyethylene oxide-polypropylene oxide) mono (meth) acrylate, nonyl phenoxy (polyethylene oxide-propylene oxide) mono (meth) acrylate, etc.
Hydroxycycloalkyl (meth) acrylates such as p-hydroxycyclohexyl (meth) acrylate;
Lactone modified hydroxyalkyl (meth) acrylates;
Aminoalkyl (meth) acrylates such as 2-aminoethyl (meth) acrylate, 2-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, 2-aminopropyl (meth) acrylate and 2-butylaminoethyl (meth) acrylate;
Amide group-containing (meth) acrylates such as (meth) acrylamide, N-methylol acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylamide; ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, butylene glycol di (meth) Multifunctional (meth) acrylates such as acrylate and trimethylolpropane tri (meth) acrylate;
Metal-containing (meth) acrylates such as zinc di (meth) acrylate;
Silicon-containing (meth) such as γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropylethyldiethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropyltriethoxysilane, etc. Acrylates;
2- (2'-hydroxy-5 '-(meth) acryloxyethylphenyl) -2H-benzotriazole, 1- (meth) acryloyl-4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 1 -(Meth) acryloyl-4-methoxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 1- (meth) acryloyl-4-amino-4-cyano-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, etc. , UV resistant group-containing (meth) acrylates;
Dimethylaminoethyl (meth) acrylate methyl chloride salt, allyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, (meth) acrylonitrile, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl ( Other (meth) acrylic monomers such as meth) acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate, ethoxyethyl (meth) acrylate and the like;
Based on an aldehyde or keto group such as acrolein, diacetone acrylamide, formyl styrene, vinyl methyl ketone, vinyl ethyl ketone, vinyl isobutyl ketone, pivalin aldehyde, diacetone (meth) acrylate, acetonitrile acrylate, acetoacetoxyethyl (meth) acrylate, etc. A carbonyl group-containing monomer;
Aromatic vinyl monomers such as styrene (St), methylstyrene, chlorostyrene and methoxystyrene;
Conjugated diene type monomers such as 1,3-butadiene, isoprene, 2-chloro-1,3-butadiene and the like;
Maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride to hydroxyalkyl (meth) acrylates such as (meth) acrylic acid, acrylic acid dimer, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 4-hydroxybutyl (meth) acrylate A carboxy group-containing monomer such as a reacted monomer;
Although ethylene, vinyl propionate, etc. may be mentioned, it is not limited to these. These can be used alone or in combination of two or more.

本発明の微小乳化物の製造方法を適用する場合の好適なモノマーとしては、アクリル系モノマーが挙げられる。本発明は、汎用のアクリル系モノマーに適用できる技術であるため、今後の利用が期待される。   An acrylic monomer is mentioned as a suitable monomer in the case of applying the manufacturing method of the microemulsion of this invention. The present invention is a technology applicable to general-purpose acrylic monomers, and is expected to be used in the future.

また、本発明の微小乳化物の製造方法で、アクリル系モノマーを含有する油滴をより良好な乳化状態にするためには、乳化させるアクリル系モノマー中に、親水性官能基を有するアクリル系モノマーを0.1質量%以上含有させた構成とすることが好ましい。また、上記親水性官能基としては、カルボキシ基或いはヒドロキシ基であることが好ましい。   Moreover, in order to make the oil droplet containing an acryl-type monomer into a more favorable emulsification state with the manufacturing method of the microemulsion of this invention, the acryl-type monomer which has a hydrophilic functional group in the acryl-type monomer to emulsify. Preferably, 0.1% by mass or more is contained. The hydrophilic functional group is preferably a carboxy group or a hydroxy group.

後述するように、本明細書では、本発明の製造方法で得られるモノマーの微小乳化物について、アクリル系モノマー類を例に挙げて説明し、上記したようにアクリル系モノマー類への適用は工業上、期待されるものであるが、本発明の技術は、必ずしもアクリル系モノマー類に限定されるものではない。本発明によれば、上記に挙げたような種々のモノマー或いは複数種のモノマーの、微細で粒子径の揃った微小乳化物を迅速に得ることが可能である。また、本発明の製造方法で得られるモノマーの微小乳化物は、上記したようなモノマーが含有されていればよく、例えば、ヘプタン等の直鎖アルカン類やオリゴマー類等々(例えば、ポリブテン系、ポリブタジエン系、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系、ポリオレフィン系、ウレタン系、シリコーン系、フッ素系樹脂等々)をモノマーに溶解したような、複合油滴からなる微小乳化物の製造も可能になる。複合油滴とする場合の直鎖アルカン類やオリゴマー類の比率としては、用途等によって異なるが、50質量%未満であることが好ましい。   As described later, in the present specification, the microemulsion of monomers obtained by the production method of the present invention is described by taking acrylic monomers as an example, and as described above, the application to acrylic monomers is industrial Although expected, the technology of the present invention is not necessarily limited to acrylic monomers. According to the present invention, it is possible to rapidly obtain a fine, uniform particle diameter uniform emulsion of various monomers or plural kinds of monomers as mentioned above. In addition, the microemulsion of the monomer obtained by the production method of the present invention may contain any of the above-mentioned monomers, for example, straight-chain alkanes such as heptane, oligomers, etc. (eg, polybutene type, polybutadiene It also becomes possible to produce a microemulsion consisting of composite oil droplets, in which a system, a polyester system, a polyether system, a polycarbonate system, a polyolefin system, a urethane system, a silicone system, a fluorine resin etc.) is dissolved in a monomer. The ratio of linear alkanes and oligomers in the case of composite oil droplets varies depending on the application and the like, but is preferably less than 50% by mass.

本発明者らの検討によれば、例えば、モノマー類に、シリコーンオイルを併用することが好ましい。シリコーン類としては、シリコーンオイルや変性シリコーンオイル等を用いることが好ましい。シリコーンオイルとしては、例えば、ジアルキルシリコーンオイル;環状ポリジアルキルシロキサン又は環状ポリアルキルフェニルシロキサン;アルキルフェニルシロキサン等が挙げられる。その他、高級脂肪酸変性シリコーンオイル、メチル塩素化フェニルシリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、メチルハイドロジエンシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル等が使用できる。これらシリコーンオイルの市販されているものの例としては、信越化学工業社製の、KF−96〔10,20,30,50,500,1000,3000〕、KF−56、KF−58、KF−54等や、また、東芝シリコーン社製の、TSF451シリーズ、TSF456シリーズ、TSF410、411、440、4420、484、483、431、433シリーズ、THF450シリーズ、TSF404、405、406、451−5A、451−10A、437シリーズ、TSF440、400、401、4300、4445、4700、4450、4702、4730シリーズ、TSF434、4600シリーズ等や、さらに、東レシリコーン社製の、HS−200等が挙げられる。本発明において、モノマー類に、シリコーンオイル等を併用する場合の原料とする油成分中のシリコーン類の含有比率としては、例えば、5%〜20%程度とすることが好ましい。   According to the study of the present inventors, it is preferable to use, for example, a silicone oil in combination with the monomers. As silicones, it is preferable to use silicone oil or modified silicone oil. Examples of silicone oils include dialkyl silicone oils; cyclic polydialkyl siloxanes or cyclic polyalkylphenyl siloxanes; alkylphenyl siloxanes and the like. In addition, higher fatty acid modified silicone oil, methyl chlorinated phenyl silicone oil, methacryl modified silicone oil, alkyl modified silicone oil, methyl hydrogen silicone oil, amino modified silicone oil, epoxy modified silicone oil and the like can be used. Examples of commercially available silicone oils include KF-96 [10, 20, 30, 50, 500, 1000, 3000], KF-56, KF-58, and KF-54 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Ets. Also, TSF 451 series, TSF 456 series, TSF 410, 411, 440, 4420, 484, 483, 431, 433 series, THF 450 series, TSF 404, 405, 406, 451-5A, 451-10A manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd. 437 series, TSF 440, 400, 401, 4300, 4445, 4700, 4450, 4702, 4730 series, TSF 434, 4600 series etc., and further, HS-200 etc. manufactured by Toray Silicone Co., Ltd. In the present invention, the content ratio of silicones in the oil component used as a raw material in the case of using silicone oil etc. in combination with monomers is preferably, for example, about 5% to 20%.

本発明者らは、本発明の目的を達成すべく検討を進める過程で、モノマーの種類の違いによって、或いは、同じ種類のモノマーにおいても、より微細化された良好な微小乳化物が得られる処理温度が、それぞれ異なるとの知見を得た。そこで、この点を明らかにするため、前記した装置で、種々のモノマーを用いて試験を行い、この点についての詳細を検討した。その結果、油成分(モノマー)のSP値(溶解度パラメータ)が8.0〜10.0である場合に、より低温のマイルドな条件で、より微細な微小乳化物を得ることができることを見出した。個々のモノマーについてのSP値は既に知られており、例えば、相溶性の高いモノマーの組合せを選択する場合や、使用するモノマーに対して貧溶媒や良溶媒を選択する場合などに利用されている。したがって、知られているホモポリマーのSP値を利用して、SP値が8.0〜10.0のモノマーを適宜に選択して使用すればよい。また、複数のモノマーを使用する場合には、これらの公知のSP値を利用して、油成分(モノマー)のSP値が8.0〜10.0、より好ましくは8.5〜9.5となるように配合を調整して使用すればよい。本発明者らは、SP値が上記した範囲内になるように調整した2以上のモノマーの組合せを用いた場合も、低温のマイルドな条件で、良好な状態の微細な微小乳化物を得ることができることを確認した。   The present inventors are in the process of studying to achieve the object of the present invention, depending on the type of monomer, or even in the same type of monomer, a process to obtain a finer fine emulsion which has been made finer We found that the temperatures were different. Therefore, in order to clarify this point, tests were performed using various monomers in the above-described apparatus, and details on this point were examined. As a result, when the SP value (solubility parameter) of the oil component (monomer) is 8.0 to 10.0, it has been found that finer microemulsion can be obtained under mild conditions at lower temperatures. . The SP value for each monomer is already known, and is used, for example, when selecting a combination of highly compatible monomers, or when selecting a poor solvent and a good solvent for the monomers to be used. . Therefore, using SP values of known homopolymers, monomers having SP values of 8.0 to 10.0 may be appropriately selected and used. When a plurality of monomers are used, the SP value of the oil component (monomer) is preferably 8.0 to 10.0, more preferably 8.5 to 9.5, using these known SP values. The composition may be adjusted and used so that The present inventors also obtain a fine microemulsion in a good state under mild conditions of low temperature even when using a combination of two or more monomers adjusted so that the SP value is within the above range. I confirmed that I could do it.

ここで、SP値(溶解度パラメータ)とは、下記式より算出される凝集エネルギー密度の平方根で定義される物性値である。
δ(SP値)=(ΣEcoh/ΣV)1/2
Here, the SP value (solubility parameter) is a physical property value defined by the square root of the cohesive energy density calculated by the following equation.
δ (SP value) = (ΣEcoh / ΣV) 1/2

上記式に示されているように、SP値(溶解度パラメータ)は、その分子構造からFedorsの推算法により算出されるものであり、凝集エネルギー密度とモル分子容を基に計算される。すなわち、物質の各官能基の凝集エネルギー密度の合計ΣEcohと、モル分子容の合計ΣVより、上記式のように定義することができる。凝集エネルギーの単位はJ/molの場合が多いが、本明細書では、J/molの単位のSP値を4.19の係数で除してcal/molを用いた。原子団、基固有の凝集エネルギー、モル分子容の定数は「R.F.Fedors, Polym. Eng. Sci., 14 [2], 147-154(1974)」に記載の数値を用いることができる。   As shown in the above equation, the SP value (solubility parameter) is calculated from the molecular structure by the Fedors estimation method, and is calculated based on the cohesive energy density and the molar molecular volume. That is, it can be defined as the above equation from the total ΣEcoh of the cohesive energy density of each functional group of the substance and the total ΣV of molar molecular volume. Although the unit of aggregation energy is often J / mol, in this specification, the SP value of the unit of J / mol was divided by the coefficient of 4.19 to use cal / mol. As the atomic group, the aggregation energy specific to the group, and the molar volume constant, the numerical values described in “RF Fedors, Polym. Eng. Sci., 14 [2], 147-154 (1974)” can be used.

(重合開始剤)
本発明の微小樹脂乳化物の製造方法で得たモノマーの微小乳化物から、該微小乳化物に含有されているモノマーを重合する際に用いることができる重合開始剤は、使用したモノマーの種類にもよるが、特に限定されるものでなく、従来公知のものをいずれも使用できる。例えば、下記に挙げるような、一般的にラジカル重合に使用される重合開始剤を適宜に用いることができる。
(Polymerization initiator)
From the microemulsion of the monomer obtained by the method for producing the microresin emulsion of the present invention, a polymerization initiator which can be used when polymerizing the monomer contained in the microemulsion depends on the kind of the used monomer. Although it depends on the matter, it is not particularly limited, and any conventionally known one can be used. For example, polymerization initiators generally used for radical polymerization as listed below can be appropriately used.

具体例としては、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩類;
アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2−フェニルアゾ−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル等の油溶性アゾ化合物類;
2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[2−(1−ヒドロキシエチル)]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[2−(1−ヒドロキシブチル)]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス[2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]及びその塩類、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]及びその塩類、2,2’−アゾビス[2−(3,4,5,6−テトラヒドロピリミジン−2−イル)プロパン]及びその塩類、2,2’−アゾビス{2−[1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリン−2−イル]プロパン}及びその塩類、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)及びその塩類、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピンアミジン)及びその塩類、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]及びその塩類等の水溶性アゾ化合物;
過酸化ベンゾイル、クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート等の有機過酸化物類等が挙げられる。
As specific examples, persulfates such as potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate and the like;
Azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (4-methoxy-2 Oil-soluble azo compounds such as 4-, 4-dimethylvaleronitrile), 2-phenylazo-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile;
2,2'-azobis {2-methyl-N- [1,1-bis (hydroxymethyl) -2-hydroxyethyl] propionamide}, 2,2'-azobis {2-methyl-N- [2- (2- 1-hydroxyethyl)] propionamide}, 2,2'-azobis {2-methyl-N- [2- (1-hydroxybutyl)] propionamide}, 2,2'-azobis [2- (5-methyl) -2-imidazolin-2-yl) propane] and salts thereof, 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] and salts thereof, 2,2′-azobis [2- (3) , 4,5,6-Tetrahydropyrimidin-2-yl) propane] and salts thereof, 2,2′-azobis {2- [1- (2-hydroxyethyl) -2-imidazolin-2-yl] propane} and Its salts, 2, 2 ' Zobis (2-methylpropionamidine) and its salts, 2,2'-azobis (2-methylpropyneamidine) and its salts, 2,2'-azobis [N- (2-carboxyethyl) -2-methylpropion Water-soluble azo compounds such as amidine] and salts thereof;
Organic peroxides such as benzoyl peroxide, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, t-butylperoxyisobutyrate and the like can be mentioned.

これらの重合開始剤は単独でも使用できるほか、2種類以上の混合物としても使用できる。また、重合速度の促進、70℃以下での低温の重合が望まれるときには、例えば、重亜硫酸ナトリウム、硫酸第一鉄、アスコルビン酸塩等の還元剤をラジカル重合触媒と組み合わせて用いると有利である。   These polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more. In addition, when acceleration of the polymerization rate and low temperature polymerization at 70 ° C. or lower are desired, it is advantageous to use a reducing agent such as sodium bisulfite, ferrous sulfate or ascorbate in combination with a radical polymerization catalyst, for example. .

以下、上記結論を得るに至った実施例を示し、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by showing an example which has reached the above conclusion. The present invention is not limited to the following examples.

<実施例1:モノマーの微小乳化物の調製>
下記のA〜Cの液状原料を用意した。
A液(水) :イオン交換水
B液(油滴原料):アクリル酸2エチルヘキシル(2EHA、SP値=8.62)
C液(乳化剤) :ノイゲンXL−100(商品名、第一工業製薬社製、ポリオキシアルキレン分岐デシルエーテル、曇点=79℃、HLB14.7)の5%希釈水溶液
Example 1 Preparation of Microemulsion of Monomer
The following liquid materials A to C were prepared.
Liquid A (water): Ion-exchanged water Liquid B (oil droplets raw material): 2-ethylhexyl acrylate (2EHA, SP value = 8.62)
Liquid C (emulsifier): 5% diluted aqueous solution of Neugen XL-100 (trade name, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., polyoxyalkylene branched decyl ether, cloud point = 79 ° C, HLB 14.7)

前記したAKICO社製の、亜臨界水〜超臨界水の供給ができる超臨界水供給装置「SFW−E40S」を使用し、図2に示したような構成の試験装置を用意した。この装置は、2つの原料の液の流入路と、流入した液が合流する混合器とからなる油滴原料の混合部と、該混合部に続いて配置した、水を、超臨界状態或いは亜臨界状態の熱水にするための超臨界・亜臨界工程部と、該工程から出た液を150℃/秒程度の速度で急速に冷却することで粒子径がナノサイズの乳化物(油滴)を得る冷却部とを有する。本発明の製造方法を実施可能にするため、使用した試験装置は、超臨界・亜臨界工程部から出た液に、曇点を有するノニオン系乳化剤を添加しながら、冷却部で液を急冷できる構成となっている。本発明の目的は、よりマイルドな条件でモノマーを含む油成分からなる油滴が、水に微細に乳化してなるモノマーの微小乳化物を得ることを目的としているため、上記超臨界・亜臨界工程部における条件を、水温が臨界温度の手前の300℃〜370℃の熱水になる高温・高圧とした。このため、超臨界・亜臨界工程部を図2に示したように、以下、亜臨界工程部と呼ぶ。   Using the above-mentioned supercritical water supply apparatus "SFW-E40S" capable of supplying subcritical water to supercritical water manufactured by AKICO, a test apparatus having a configuration as shown in Fig. 2 was prepared. In this apparatus, a mixing portion of oil droplet raw materials comprising an inflow path of liquid of two raw materials and a mixer where the inflowing liquid merges and water arranged in the subsequent portion of the mixing portion is in a supercritical state or A supercritical / subcritical process part for converting to a hot water in a critical state, and a liquid obtained from the process is rapidly cooled at a rate of about 150 ° C./sec. And a cooling unit to obtain the In order to make the production method of the present invention feasible, the test apparatus used can quench the liquid in the cooling section while adding the nonionic emulsifier having a cloud point to the liquid coming out of the supercritical / subcritical process section It is a structure. The object of the present invention is to obtain a microemulsion of monomers formed by finely emulsifying, in oil, oil droplets consisting of an oil component containing monomers under milder conditions. The conditions in the process part were high temperature and high pressure at which the water temperature becomes hot water of 300 ° C. to 370 ° C. before the critical temperature. Therefore, as shown in FIG. 2, the supercritical / subcritical process part is hereinafter referred to as a subcritical process part.

上記構成の装置を用い、その流入路から、液状原料として、A液である水を7.8ml/分、B液の2EHA(油滴原料)を2.2ml/分となる速度でそれぞれ流入させ、亜臨界工程部において、水が、350℃の熱水になる高温・高圧の条件と、370℃の熱水になる高温・高圧の2つの条件で、油滴原料を水に溶解させた。続いて、亜臨界工程部から出た液を、冷却部の、油滴が形成され始めた初期段階で、C液の曇点を有するノニオン系乳化剤溶液を10ml/分の速度で添加した。その結果、亜臨界工程部における熱水の温度が370℃の条件の場合に、平均粒子径が191nmとより小さい油滴が得られた。図4aに示したように、350℃の熱水の条件でも、平均粒子径が200nmの小さい油滴が得られた。また、370℃の条件で得た油滴の粒度分布は、シャープな正規分布を示すものであり(不図示)、微細で均一な乳化物が得られたことが確認できた。得られた油滴の平均粒子径及び粒度分布の測定は、動的光散乱法によって求めた。動的光散乱法による平均粒子径(直径)の測定は、乳化物を水で適当な濃度に希釈した後、FPAR−1000(商品名、大塚電子社製)を用いて、25℃で行った。   Using the apparatus configured as described above, 7.8 ml / min of water as solution A and 2 EHA (oil-droplet raw material) of solution B were allowed to flow in from the inflow path at a rate of 2.2 ml / min. In the subcritical process part, the oil droplet raw material was dissolved in water under two conditions of high temperature and high pressure where water becomes hot water of 350 ° C and high temperature and high pressure where hot water becomes 370 ° C. Subsequently, the liquid from the subcritical process unit was added at a rate of 10 ml / minute to the nonionic emulsifier solution having the cloud point of liquid C at the initial stage of formation of oil droplets in the cooling unit. As a result, when the temperature of the hot water in the subcritical process portion is 370 ° C., an oil droplet having an average particle diameter as small as 191 nm is obtained. As shown in FIG. 4a, even under the condition of hot water of 350 ° C., small oil droplets having an average particle diameter of 200 nm were obtained. In addition, the particle size distribution of the oil droplets obtained under the condition of 370 ° C. shows a sharp normal distribution (not shown), and it was confirmed that a fine and uniform emulsion was obtained. Measurement of the mean particle size and particle size distribution of the obtained oil droplets was determined by dynamic light scattering. The measurement of the average particle diameter (diameter) by the dynamic light scattering method was carried out at 25 ° C. using FPAR-1000 (trade name, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) after diluting the emulsion with water to an appropriate concentration. .

<実施例2〜7:モノマーの微小乳化物の調製>
実施例2〜7も、先に説明した実施例1に準じて行った。実施例2〜7では、亜臨界工程部における水温の条件を、表1に示したそれぞれの温度範囲で、実施例4については20℃毎、その他の実施例では10℃毎替えてそれぞれ試験を行った。表1に、実施例1〜7に用いた原料モノマーの種類と組成と、原料モノマーのSP値をまとめて示した。また、表1に、これらの原料モノマーを用いたそれぞれの場合における、得られた乳化物の粒子の平均粒子径の最小値と、この最小値の粒径の乳化物が得られた温度を括弧書きに記載し、まとめて示した。
Examples 2 to 7 Preparation of Microemulsion of Monomer
Examples 2 to 7 were also performed according to Example 1 described above. In Examples 2 to 7, the conditions of the water temperature in the subcritical process part are changed at every 20 ° C. for Example 4 and every 10 ° C. for the other Examples in the respective temperature ranges shown in Table 1 went. Table 1 summarizes the types and compositions of the raw material monomers used in Examples 1 to 7 and the SP values of the raw material monomers. Also, in Table 1, the minimum value of the average particle diameter of the particles of the obtained emulsion and the temperature at which the emulsion having this minimum particle diameter was obtained are shown in parentheses in each case using these starting monomers. Described in the writing, shown collectively.

<実施例1〜7で得たモノマーの乳化物の平均粒子径と亜臨界工程部の温度との関係>
図4a〜図4gに、上記した実施例1〜7で使用した各原料モノマーについて、亜臨界工程部におけるそれぞれの温度条件と、各温度において得られたそれぞれのモノマーを含んでなる、微小乳化物の平均粒子径の関係をまとめて示した。また、図5に、実施例1〜7で使用した各原料モノマーのSP値と、その場合の最適な処理温度をプロットしたものを示した。この結果、SP値が8.0〜10.0、より好ましくは8.5〜9.5、であるように調整されている原料モノマーを用いた場合に、水の臨界点未満のより低温のマイルドな条件で、微粒で均一な、モノマーの微小乳化物を得ることができることがわかった。
<Relationship between Average Particle Size of Emulsion of Monomers Obtained in Examples 1 to 7 and Temperature of Subcritical Step>
FIGS. 4a to 4g show microemulsions comprising the respective temperature conditions in the subcritical step part and the respective monomers obtained at each temperature for each of the raw material monomers used in Examples 1 to 7 described above. The relationship of the average particle diameter of is shown collectively. Moreover, what plotted SP value of each raw material monomer used in Example 1-7 in FIG. 5 and the optimal processing temperature in that case was shown. This results in lower temperatures below the critical point of water when using feed monomers that are adjusted to have an SP value of 8.0 to 10.0, more preferably 8.5 to 9.5. It has been found that, under mild conditions, fine particles and a uniform, fine emulsion of monomers can be obtained.

<実施例1〜7で得たモノマーの微小乳化物の粒子の合一についての評価>
比較のため、実施例1〜7のそれぞれにおいて、得られた乳化物の粒子の平均粒子径の値が最小値であった亜臨界工程部における水温の条件で、冷却部で、C液のノニオン系乳化剤溶液を添加しなかった以外は同様の条件で微小乳化物を調製し、得られた乳化物において粒子の合一が生じるまでの時間を測定した。そして、実施例1〜7のそれぞれにおいて、乳化物の粒子の平均粒子径の値が最小値のものが得られた場合について、得られた乳化物において粒子の合一が生じるまでの時間を測定することを試みた。しかし、各比較例の微小乳化物では、いずれの場合も粒子の合一が生じるまでの時間が短く、測定するのが困難な状態であった。これに対し、対応する各実施例における微小乳化物においては、いずれも、1日経っても粒子の合一が生じることはなかった。
<Evaluation of Coalescence of Particles of Microemulsion of Monomers Obtained in Examples 1 to 7>
For comparison, in each of Examples 1 to 7, in the cooling section, the nonionic value of liquid C under the condition of the water temperature in the subcritical process section where the value of the average particle size of the particles of the obtained emulsion was the minimum value. A microemulsion was prepared under the same conditions except that the system emulsifier solution was not added, and the time until the coalescence of the particles in the obtained emulsion was measured. Then, in each of Examples 1 to 7, in the case where the value of the average particle diameter of the particles of the emulsion is the minimum value, the time until the uniting of the particles in the obtained emulsion is measured is measured. Tried to do. However, in the case of the microemulsion of each comparative example, in any case, the time until the coalescence of the particles is generated is short, which makes it difficult to measure. On the other hand, in the microemulsions in the corresponding examples, no coalescence of particles occurred even after one day.

<実施例8、9:亜臨界乳化法で得た微小乳化物の重合−1>
実施例1〜7に準じた方法で、表2に示した2種のモノマーを濃度1%で含んでなる液状の微小乳化物(乳化液)を作製した。この際、上記のC液(乳化剤)として、実施例8では、ノイゲンTDS−80(商品名、第一工業製薬社製、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、HLB13.3)の1%希釈水溶液を用い、実施例9では、ノイゲンTDS−80の0.5%希釈水溶液(実施例9)をそれぞれ使用した。各液の流入速度はA液である水を9.8ml/分となる速度で、2種のモノマーを配合してなるB液を0.2ml/分となる速度で流入させ、冷却部の、油滴が形成され始めた初期段階でC液を10ml/分の速度で添加して、水温350℃、圧力:25MPaで亜臨界乳化を行った。そして、粒子の合一が生じていないことを確認した後、上記亜臨界乳化法で得られた乳化液250gに、重合開始剤として、パーブチルH(商品名:日油社社製)の5%希釈水溶液1gと、エリソルビン酸の5%希釈水溶液1gとを添加し、80℃で2時間撹拌することで重合処理し、樹脂乳化物を得た。
<Examples 8 and 9: Polymerization of microemulsion obtained by subcritical emulsification method-1>
By the method according to Examples 1 to 7, a liquid microemulsion (emulsion liquid) containing two kinds of monomers shown in Table 2 at a concentration of 1% was prepared. At this time, in Example 8, a 1% diluted aqueous solution of Neugen TDS-80 (trade name, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., polyoxyethylene tridecyl ether, HLB 13.3) is used as the liquid C (emulsifier) described above. In Example 9, 0.5% diluted aqueous solution of Neugen TDS-80 (Example 9) was used respectively. The inflow rate of each solution is 9.8 ml / min of water as solution A, and the solution B, which contains two monomers, is allowed to flow in at a rate of 0.2 ml / min, Subcritical emulsification was performed at a water temperature of 350 ° C. and a pressure of 25 MPa by adding C liquid at a rate of 10 ml / min at the initial stage when oil droplets began to form. Then, after confirming that no coalescence of particles occurred, 5% of Perbutyl H (trade name: manufactured by NOF CORPORATION) as a polymerization initiator was added to 250 g of the emulsion obtained by the subcritical emulsification method. 1 g of a diluted aqueous solution and 1 g of a 5% diluted aqueous solution of erythorbic acid were added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours for polymerization treatment to obtain a resin emulsion.

表2に、亜臨界乳化法で得た微小乳化物の平均粒子径と、上記の実施例8、9で得られた、重合処理して得た微小樹脂乳化物の平均粒子径をまとめて示した。   Table 2 summarizes the average particle size of the microemulsion obtained by the subcritical emulsification method and the average particle size of the microresin emulsion obtained by the polymerization treatment obtained in Examples 8 and 9 described above. The

<実施例10:亜臨界乳化法で得た微小乳化物の重合−2>
実施例1〜7に準じた方法で、表3に示した2種のモノマーを含んでなる液状のナノ乳化物(乳化液)を作製した。この際、上記のC液(乳化剤)として、ノイゲンTDS−80(商品名、第一工業製薬社製、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、曇点60℃、HLB13.3)の5%希釈水溶液を使用した。各液の流入速度はA液である水を7ml/分となる速度で、2種のモノマーを配合してなるB液を3ml/分となる速度で流入させ、冷却部の、油滴が形成され始めた初期段階でC液を10ml/分の速度で添加して、水温350℃、圧力:25MPaで亜臨界乳化を行った。そして、粒子の合一が生じていないことを確認した後、上記亜臨界乳化法で得られた乳化液250gに、重合開始剤として、パーブチルHの5%希釈水溶液1gと、エリソルビン酸の5%希釈水溶液1gとを添加し、下記2種類の温度条件で重合した。80℃で2時間撹拌することで重合処理した樹脂乳化物と、25℃で8時間撹拌することで重合処理した樹脂乳化物を得た。
<Example 10: Polymerization of microemulsion obtained by subcritical emulsification method 2>
By the method according to Examples 1 to 7, a liquid nanoemulsion (emulsion) comprising two monomers shown in Table 3 was produced. At this time, a 5% diluted aqueous solution of Neugen TDS-80 (trade name, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., polyoxyethylene tridecyl ether, cloud point 60 ° C., HLB 13.3) is used as the liquid C (emulsifier) described above. did. The inflow rate of each solution is 7 ml / min of water as solution A, and the solution B formed by blending two monomers is allowed to flow in at rate of 3 ml / minute, and oil droplets are formed in the cooling unit. Liquid C was added at a rate of 10 ml / min at the initial stage where it began to be carried out, and subcritical emulsification was performed at a water temperature of 350.degree. C. and a pressure of 25 MPa. Then, after confirming that no coalescence of particles occurred, 250 g of the emulsion obtained by the above-mentioned subcritical emulsification method, 1 g of a 5% diluted aqueous solution of perbutyl H as a polymerization initiator, and 5% of erythorbic acid 1 g of diluted aqueous solution was added, and polymerization was performed under the following two types of temperature conditions. The resin emulsion polymerized by stirring at 80 ° C. for 2 hours and the resin emulsion polymerized by stirring for 8 hours at 25 ° C. were obtained.

<実施例11:亜臨界乳化法で得た微小乳化物の重合−3>
実施例1〜7に準じた方法で、表3に示した2種のモノマーを濃度10%で含んでなる液状の微小乳化物(乳化液)を作製した。この際、上記のC液(乳化剤)として、前記したノイゲンTDS−80(商品名)の5%希釈水溶液を用いた。各液の流入速度はA液である水を7.8ml/分となる速度で、2種のモノマーを配合してなるB液を2.2ml/分となる速度で流入させ、冷却部の、油滴が形成され始めた初期段階でC液を10ml/分の速度で添加して、水温350℃、圧力:25MPaで亜臨界乳化を行った。そして、粒子の合一が生じていないことを確認した後、上記亜臨界乳化法で得られた乳化液250gに、重合開始剤として、パーブチルHの5%希釈水溶液5gと、エリソルビン酸の5%希釈水溶液5gとを添加し、重合温度25℃で15時間撹拌することで重合処理し、樹脂乳化物を得た。表3に示したように、モノマー乳化物の粒径よりも重合後の粒子の粒径が小さくなることを確認した。
<Example 11: Polymerization of microemulsion obtained by subcritical emulsification method-3>
By the method according to Examples 1 to 7, a liquid microemulsion (emulsion liquid) containing two kinds of monomers shown in Table 3 at a concentration of 10% was prepared. At this time, a 5% diluted aqueous solution of Neugen TDS-80 (trade name) described above was used as the above-mentioned liquid C (emulsifier). The inflow rate of each solution is 7.8 ml / min of water which is solution A, and the B solution formed by blending two kinds of monomers is allowed to flow in at a rate of 2.2 ml / min. Subcritical emulsification was performed at a water temperature of 350 ° C. and a pressure of 25 MPa by adding C liquid at a rate of 10 ml / min at the initial stage when oil droplets began to form. Then, after confirming that no coalescence of particles has occurred, 250 g of the emulsion obtained by the above subcritical emulsification method, 5 g of a 5% diluted aqueous solution of perbutyl H as a polymerization initiator, and 5% of erythorbic acid 5 g of diluted aqueous solution was added, and polymerization was carried out by stirring at a polymerization temperature of 25 ° C. for 15 hours to obtain a resin emulsion. As shown in Table 3, it was confirmed that the particle size of the particles after polymerization was smaller than the particle size of the monomer emulsion.

表3に、亜臨界乳化法で得たモノマーの微小乳化物の平均粒子径と、上記の実施例10及び11で重合処理して得た各微小樹脂乳化物の平均粒子径をまとめて示した。   Table 3 summarizes the average particle size of the microemulsion of the monomer obtained by the subcritical emulsification method and the average particle size of each microresin emulsion obtained by the polymerization treatment in the above Examples 10 and 11. .

<実施例12:亜臨界乳化法で得た微小乳化物の重合−4>
実施例1〜7に準じた方法で、表4に示した2種のモノマーを含んでなる液状のナノ乳化物(乳化液)を作製した。この際、上記のC液(乳化剤)として、ノイゲンTDS−80(商品名、第一工業製薬社製、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、曇点60℃、HLB13.3)の22.5%希釈水溶液を使用した。各液の流入速度はA液である水を15ml/分となる速度で、CHMAと2EHAの2種のモノマーと、シリコーンオイルKF−96−50cs(商品名:信越化学工業社製)とを、45:45:10の比率で配合してなるB液を15ml/分となる速度で流入させ、冷却部の、油滴が形成され始めた初期段階でC液を15ml/分の速度で添加して、水温350℃、圧力:25MPaで亜臨界乳化を行った。そして、粒子の合一が生じていないことを確認した後、上記亜臨界乳化法で得られた乳化液100gに、重合開始剤として、パーブチルHの5%希釈水溶液3gと、エリソルビン酸の5%希釈水溶液3gとを添加し、25℃で15時間攪拌することで重合処理した樹脂乳化物を得た。
<Example 12: Polymerization of microemulsion obtained by subcritical emulsification method 4>
By the method according to Examples 1 to 7, a liquid nanoemulsion (emulsion) comprising two monomers shown in Table 4 was produced. At this time, a 22.5% diluted aqueous solution of Neugen TDS-80 (trade name, manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., polyoxyethylene tridecyl ether, cloud point 60 ° C., HLB 13.3) as the above-mentioned liquid C (emulsifier) It was used. The inflow rate of each solution is 15 mL / min of water which is solution A, and two monomers of CHMA and 2EHA and silicone oil KF-96-50cs (trade name: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Liquid B was mixed at a ratio of 45:45:10 and allowed to flow at a rate of 15 ml / min, and liquid C was added at a rate of 15 ml / min at the initial stage when oil droplets began to form in the cooling section. Subcritical emulsification was performed at a water temperature of 350 ° C. and a pressure of 25 MPa. After confirming that no coalescence of particles occurred, 100 g of the emulsion obtained by the above-mentioned subcritical emulsification method was 3 g of a 5% diluted aqueous solution of perbutyl H as a polymerization initiator and 5% of erythorbic acid. 3 g of diluted aqueous solution was added, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 15 hours to obtain a resin emulsion subjected to polymerization treatment.

表4に、亜臨界乳化法で得たモノマーの微小乳化物の平均粒子径と、上記の実施例12で得られた、重合処理して得た微小樹脂乳化物の平均粒子径をまとめて示した。   Table 4 summarizes the average particle size of the microemulsion of the monomer obtained by the subcritical emulsification method and the average particle size of the microresin emulsion obtained by polymerization treatment obtained in Example 12 above. The

<比較例1:実施例1の乳化条件を超臨界条件に変更して作製した乳化物の調製>
実施例1の比較として、乳化温度条件を亜臨界条件から、超臨界条件の440℃に変更した以外は実施例1と同様な条件でモノマーの乳化物を調製した。
<Comparative Example 1: Preparation of an emulsion prepared by changing the emulsification conditions of Example 1 to supercritical conditions>
As a comparison of Example 1, an emulsion of monomers was prepared under the same conditions as Example 1 except that the emulsification temperature conditions were changed from subcritical conditions to 440 ° C. as supercritical conditions.

表5に、上記比較例1で得られたモノマーの乳化物の性状を示した。その結果、表1に示した実施例1と、表5に示した比較例1の結果から、亜臨界乳化法によって得たモノマーの微小乳化物が、超臨界乳化条件では、粒子の合一が短時間に生じてしまい良好な微小乳化物が得られないことがわかった。   Table 5 shows the properties of the emulsion of the monomer obtained in Comparative Example 1 above. As a result, from the results of Example 1 shown in Table 1 and Comparative Example 1 shown in Table 5, the microemulsion of the monomer obtained by the subcritical emulsification method showed that the coalescence of the particles occurred under the supercritical emulsification condition. It turned out that it generate | occur | produced in a short time and a favorable microemulsion was not obtained.

<比較例2、3:従来の機械的撹拌で作製した乳化物の重合>
実施例8、9の比較として、従来の機械的撹拌で作製したモノマーの乳化物(乳化液)の重合を行った。比較例では、前記した実施例8、9の方法で行ったのと、モノマー濃度、乳化剤濃度が同一になるように、モノマーと乳化剤をイオン交換水に添加し、ミキサーで5000rpm×30分撹拌して乳化液を作製した。得られたモノマーの乳化液250gに、重合開始剤として、パーブチルHの5%希釈水溶液1gとエリソルビン酸の5%希釈水溶液1gを添加し、80℃で2時間撹拌することで重合処理して、比較例1、2の樹脂乳化物を得た。表6に、上記の比較例2、3で得られた、重合処理して得られた微小樹脂乳化物の平均粒子径をまとめて示した。
Comparative Examples 2 and 3 Polymerization of Emulsion Produced by Conventional Mechanical Stirring
As a comparison of Examples 8 and 9, polymerization of the emulsion (emulsion liquid) of the monomer produced by the conventional mechanical stirring was performed. In the comparative example, the monomer and the emulsifier were added to ion exchanged water so that the monomer concentration and the emulsifier concentration were the same as those performed in the methods of Examples 8 and 9 described above, and the mixture was stirred at 5000 rpm × 30 minutes with a mixer. The emulsion was prepared. To 250 g of the resulting emulsion of monomers, 1 g of a 5% diluted aqueous solution of perbutyl H and 1 g of a 5% diluted aqueous solution of erythorbic acid are added as polymerization initiators, and polymerization is carried out by stirring at 80 ° C. for 2 hours, Resin emulsions of Comparative Examples 1 and 2 were obtained. Table 6 summarizes the average particle sizes of the microresin emulsions obtained by the polymerization treatment, obtained in the above Comparative Examples 2 and 3.

表2に示した実施例8、9と、表6に示した比較例2、3の結果から、亜臨界乳化法によって得たモノマーの微小乳化物に重合開始剤を添加し、重合処理して得られる樹脂乳化物の方が、従来法で得たモノマー乳化物を重合処理して得られる樹脂乳化物よりも、平均粒径が小さくなることがわかった。   From the results of Examples 8 and 9 shown in Table 2 and Comparative Examples 2 and 3 shown in Table 6, a polymerization initiator is added to the microemulsion of monomers obtained by the subcritical emulsification method, It was found that the resin emulsion obtained had a smaller average particle size than the resin emulsion obtained by polymerizing the monomer emulsion obtained by the conventional method.

上記した通り、本発明によれば、モノマーを含む油成分を原料に用い、亜臨界乳化法を使用して乳化処理を行った場合に、「超臨界水」を利用するよりも、マイルドな条件で安定して乳化することができるので、耐熱性に劣るモノマーが分解することなく、より微細で且つ均一な粒度分布をもつモノマーを含む油滴からなる微小乳化物が得られる。本発明の製造方法は、水の臨界点である374℃よりも低い温度のマイルドな条件でアクリル系モノマー類の乳化物を得、その後に起こる粒子の合一を効果的に抑制した初めての事例である。すなわち、先に挙げた特許文献1の技術では、先述したように、油滴として飽和炭化水素であるドデカン等を用い、440℃以上で超臨界水にして処理しており、この点が全く異なる。   As described above, according to the present invention, when the emulsification process is performed using a subcritical emulsification method using an oil component containing a monomer as a raw material, mild conditions are used rather than using “supercritical water”. The emulsion is stable and can be emulsified, so that a microemulsion consisting of oil droplets containing a monomer having a finer and uniform particle size distribution can be obtained without decomposition of the poor heat resistant monomer. The production method of the present invention is the first example in which an emulsion of acrylic monomers is obtained under mild conditions at a temperature lower than 374 ° C., which is the critical point of water, and the particle coalescence occurring thereafter is effectively suppressed. It is. That is, in the technique of Patent Document 1 mentioned above, as described above, the oil is treated with supercritical water such as dodecane which is a saturated hydrocarbon, at 440 ° C. or higher, and this point is completely different. .

水と、油成分のモノマーとの溶解温度を低下させることができたことは、本発明で目的としている耐熱性に劣るモノマー類の微小乳化物を得るためには極めて重要である。すなわち、本発明で目的としている、アクリル系モノマー類等の油溶性のモノマーを油成分とした微小乳化物は、その後に、一連の操作で重合させて微細で均一なポリマー粒子を得ることを想定しており、微小乳化物を得る工程でモノマー類が熱分解したのではポリマー設計ができなくなる。本発明の製造方法で行う、油滴原料のモノマーと水との相溶化処理する時間は、数秒から十秒であり、極めて短時間である。しかし、その場合でもモノマーの分解が起こることは予想され、できるだけ低温のマイルドな条件で微小乳化物を得ることが望まれるのに対し、本発明の製造方法によれば、よりマイルドな条件で、従来の製造方法では実現することができなかったモノマーを含む微細で均一な微小乳化物(油滴)が得られ、しかも、油滴が短時間で合一になることを有効に抑制でき、微小乳化物の状態を比較的長く維持できるようになる。このため、これに続く一連の操作で微小乳化物(油滴)を重合させた場合に、微細な粒径のものとすることが可能になる。このため、本発明の亜臨界乳化法を利用すれば、従来の技術では実現することができなかった、より微細で均一な粒度分布を示すポリマー粒子を得ることが期待され、その利用の展開が期待される。   The ability to lower the dissolution temperature of water and the monomer of the oil component is extremely important in order to obtain the microemulsion of monomers with poor heat resistance targeted by the present invention. That is, it is assumed that the microemulsion containing an oil-soluble monomer such as an acrylic monomer, which is the object of the present invention, as an oil component is polymerized by a series of operations to obtain fine and uniform polymer particles. If the monomers are thermally decomposed in the step of obtaining a microemulsion, polymer design can not be performed. The time for compatibilization of the monomer of the oil droplet raw material and water, which is carried out by the production method of the present invention, is from several seconds to ten seconds, which is extremely short. However, even in that case, it is expected that decomposition of the monomer will occur, and it is desirable to obtain a microemulsion under mild conditions as low as possible, while according to the production method of the present invention, under milder conditions, Fine and uniform microemulsion (oil droplets) containing monomers which could not be realized by the conventional production method can be obtained, and moreover, it can be effectively suppressed that the oil droplets become united in a short time, It is possible to maintain the state of the emulsion for a relatively long time. For this reason, when the microemulsion (oil droplets) is polymerized in a series of operations subsequent to this, it is possible to make it have a fine particle size. For this reason, it is expected to obtain polymer particles showing finer and uniform particle size distribution which could not be realized by the prior art by using the subcritical emulsification method of the present invention, and the development of its use is Be expected.

Claims (7)

重合性単量体を含む油成分からなる油滴が、水に微細に乳化してなる重合性単量体の微小乳化物の製造方法であって、
前記重合性単量体がアクリル系単量体であり、
前記油成分を、亜臨界状態の水と混合することで前記油成分を水に溶解させ、その後に乳化剤を添加しながら急冷して前記油滴の微小乳化物を得る際に、前記乳化剤として、曇点を有するノニオン系乳化剤を使用することを特徴とする重合性単量体の微小乳化物の製造方法。
A method for producing a microemulsion of a polymerizable monomer, wherein oil droplets composed of an oil component containing a polymerizable monomer are finely emulsified in water,
The polymerizable monomer is an acrylic monomer,
The AburaNaru component, said oil component by mixing with water in a subcritical state is dissolved in water, when then obtaining a quenched with the addition of emulsifier micro emulsion of the oil droplets, as the emulsifier A method for producing a microemulsion of a polymerizable monomer comprising using a nonionic emulsifier having a cloud point.
前記曇点を有するノニオン系乳化剤の添加を、その曇点以上の温度条件下で行う請求項1に記載の重合性単量体の微小乳化物の製造方法。   The method for producing a microemulsion of a polymerizable monomer according to claim 1, wherein the addition of the nonionic emulsifier having a cloud point is carried out under a temperature condition higher than the cloud point. 前記曇点を有するノニオン系乳化剤が、曇点が異なる2種以上のノニオン系乳化剤を含む請求項1又は2に記載の重合性単量体の微小乳化物の製造方法。   The method for producing a microemulsion of a polymerizable monomer according to claim 1, wherein the nonionic emulsifier having a cloud point comprises two or more nonionic emulsifiers having different cloud points. 記油成分のSP値が8.0〜10.0である請求項1〜3のいずれか1項に記載の重合性単量体の微小乳化物の製造方法。 Manufacturing method for a micro emulsion of the polymerizable monomer according to any one of claims 1 to 3 SP value of 8.0 to 10.0 before Symbol oil component. 前記アクリル系単量体中に、カルボキシ基又はヒドロキシ基を有するアクリル系単量体を0.1質量%以上含有する請求項4に記載の重合性単量体の微小乳化物の製造方法。 The method for producing a microemulsion of a polymerizable monomer according to claim 4, wherein the acrylic monomer contains 0.1% by mass or more of an acrylic monomer having a carboxy group or a hydroxy group. 微小樹脂粒子の乳化物を得る微小樹脂乳化物の製造方法であって、請求項1〜のいずれか1項に記載の重合性単量体の微小乳化物の製造方法で得た重合性単量体の微小乳化物から、該微小乳化物に含有されている重合性単量体を重合することで微小樹脂粒子の乳化物を得ることを特徴とする微小樹脂乳化物の製造方法。 A method of producing a microresin emulsion for obtaining an emulsion of microresin particles, which is a polymerizable single particle obtained by the method of producing a microemulsion of a polymerizable monomer according to any one of claims 1 to 5. A method for producing a microresin emulsion, comprising obtaining an emulsion of microresin particles by polymerizing a polymerizable monomer contained in the microemulsion from a microemulsion of a monomer. 前記重合の際に、前記ノニオン系乳化剤の前記曇点以下の温度で、重合する請求項に記載の微小樹脂乳化物の製造方法。 The method for producing a micro-resin emulsion according to claim 6 , wherein the polymerization is carried out at a temperature equal to or lower than the cloud point of the nonionic emulsifier.
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