JP6672166B2 - 固体粒子状ビニル芳香族ポリマー組成物の調製用製造方法 - Google Patents
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Description
(1) 以下の工程を含む固形粒子状ビニル芳香族ポリマー組成物(vinyl aromatic polymer composition)の製造方法:(i) スチレン及び/又はスチレン誘導体、懸濁液安定化剤、少なくとも1つの開始剤及び難燃剤を任意に含んでもよい水性混合物を提供する工程;(ii)前記工程(i)のスチレン及び/又はスチレン誘導体を懸濁重合によって重合させてシードを形成させる工程;及び(iii)前記工程(ii)に引き続き、追加のスチレン及び/又はスチレン誘導体、並びに同一であるか又は異なる少なくとも1つの開始剤を形成された水性懸濁液に投入し、スチレン及び/又はスチレン誘導体をさらに重合させて、水性懸濁液を、シード重合によって製造する工程;ここで、前記(i)の工程で提供されるスチレン及び/又はスチレン誘導体の含有量は、前記工程(i)で供給される前記混合物の総重量の40重量%未満であり、前記工程(iii)の終了時に存在する水性懸濁液は、前記(iii)の工程の終了時に存在する前記懸濁液の総重量に対して少なくとも45重量%の懸濁有機相を含む。
(4) 上記項目(1)〜(3)に記載のいずれかの方法では、前記全工程において供給される総スチレン及び/又はスチレン誘導体は、最大で60%、少なくとも50%、好ましくは少なくとも45%、より好ましくは少なくとも40%、最も好ましくは少なくとも35%が工程(ii)において重合されている。
(6) 上記項目(1)〜(3)のいずれかに記載された方法では、続く工程(ii)で、全工程で提供されるスチレン及び/又はスチレン誘導体の少なくとも50%、好ましくは55%、さらに好ましくは少なくとも60%、そして、さらにより好ましくは少なくとも65%が重合されている。
(8) 上記いずれかの項目に記載の方法では、不透熱性剤(athermanous agent)が前記水性混合物に添加されており、好ましくは工程(i)において、前記不透熱剤が前記(i)で提供されるスチレン及び/又はスチレン誘導体の量に対して1〜30重量%、より好ましくは、5〜20重量%、より好ましくは、10〜20重量%、そしてさらに好ましくは13〜15重量%添加されている。
(10) 上記項目(9)に記載の方法では、上記発泡剤は、工程(iii)においてスチレン及び/又はスチレン誘導体と同時に、投入される。
(12) 上記項目(9)〜(11)のいずれかに記載の方法では、前記発泡剤はペンタンであり、好ましくは、イソペンタンとn-ペンタンとの混合物である。
(14) 上記項目(13)のに記載の方法では、上記ランプブラックは、以下のいずれか又はそれらの特徴の組み合せによって特徴づけられる:
(a) カーボンの非晶質及び/又は準結晶形を有すること;
(b) 15 to 25 m2/gの表面積を有すること;
(c) 低構造(low structure)を有し、好ましくは、ジブチルフタレート(DBP)の吸油量が約117mL/100gであること;
(d) 一次粒子径が60nm〜200nmの範囲であること;
(e) 製造されるビニル芳香族ポリマー中に分散させたときに、凝集径が約1〜6μmの範囲であること。
(16) 上記いずれかの項目に記載の方法では、工程(i)及び/又は(iii)における少なくとも1つの開始剤は、非芳香族開始剤、好ましくは、ルペロックス型の開始剤であり、さらに好ましくはルペロックスV10、もっとも好ましくは1,1-ジメチルプロピル1-メトキシシクロヘキシルパーオキサイドである。
(18) 上記いずれかの項目に記載の方法では、工程(i)における少なくとも1の開始剤は、工程(i)で提供されるスチレン及び/又はスチレン誘導体に対して0.1〜1.0重量%であり、好ましくは、工程(i)で提供されるスチレン及び/又はスチレン誘導体に対して0.1〜1.0重量の1,1-ジメチルプロピル1-メトキシシクヘキシルパーオキサイドである。
(20) 上記いずれかの項目に記載の方法では、上記難燃剤は、さらに相乗剤を含む。
(23) 上記いずれかの項目に記載の方法では、製造されたビニル芳香族ポリマーのビーズ径の変動係数は30%未満、より好ましくは25%未満である。
(25) 上記項目(1)〜(23)のいずれかに記載の方法では、工程(ii)はビニル芳香族ポリマーのガラス転移点で行われる。
(27) 上記いずれかの項目に記載の方法では、工程(iii)における重合は、85℃〜130℃、好ましくは90℃〜115℃、より好ましくは95℃〜110℃、さらにより好ましくは100℃〜109℃で行われる。
(29) 上記いずれかの項目に記載の方法では、工程(iii)における重合は、最大限でも4時間、好ましくは最大限でも3.5時間、さらに好ましくは最大限でも3時間、さらにより好ましくは最大限でも2.5時間、さらにより好ましくは最大限でも2時間行われる。
(31) 上記いずれかの項目(9)〜(30)のいずれかに記載の方法は、さらに、膨張性のビニル芳香族ポリマーの予備発泡を含む。
(33) 上記いずれかの項目に記載の方法では、工程(iii)に引き続き行われる追加の工程(iv)において、スチレン及び/又はスチレン誘導体の重合は、残ったスチレン及び/又はスチレン誘導体の残余分が予め決定された濃度になるまで行われる。
(a) 上記項目(9)〜(33)のいずれかに記載の固形の粒子状ビニル芳香族ポリマー組成物の調製を行なう工程;及び
(b)上記発泡剤を含むビーズを膨張又は発泡させる工程。
(a) 項目(34)に記載の固形の粒子状ビニル芳香族ポリマー組成物の調製を行なう工程;及び
(b) 上記発泡剤を含むビーズを膨張又は発泡させる工程。
以下に、本発明を、実施例及び比較例を示し、さらに懸濁安定性及び粒子サイズ分布の観点から、有意な改良を実証しつつ説明する(表1及び図2並びに図3参照)。
撹拌反応器に、2,061gの脱塩水、8.29gのピロリン酸四ナトリウム、35.0gの硫酸マグネシウム・7水和物を入れた。41mgの過硫酸カリウム、1.85gのポリエチレンワックス、10.24gのリン酸三カルシウム及び1.23gのリン酸ナトリウムを入れた。1,746gのスチレンを含むモノマー溶液、5.54gの1,1-ジメチルプロピル1-メトキシシクロヘキシルパーオキサイド(アルケマ(Arkema)社製のルペロックス(Luperox) V-10)、18.45gの臭素化ポリマー (ケムツラ(Chemtura)社製のエメラルド(Emerald)3000)、9.23gの過酸化ジクミル及び92gのカーボンブラック(オリオン・エンジニアード・カーボン社(Orion Engineered Carbon GmbH)製のランプブラック(Lamp Black)101)を加えた。懸濁物を109℃に加熱し、この温度で95分間重合させた。131gのペンタン、80%n-ヘプタン:3.39gのt-ブトキシペルオキシ2-エチルヘキシルカーボネートを含む20%イソペンタンとの組成物(Arkema社製のルペロックス(Luperox)TBEC)を、125℃に加熱する前に加えた。温度が125℃に達したところで、直ちに132℃に上げ(高発熱)、懸濁物を合体させた。前記ΔT曲線を、図2に示す(ΔT = 温度(反応媒体) - 温度(冷却/加熱浴))。粒子の分析を表1に示す。
1,608gの脱塩水、3.37gのリン酸三カルシウム及び6.7mgの過硫酸カリウムを含む撹拌反応器に、1,588gのスチレン、6.72gの75%-過酸化ジベンソイル、2.21gのポリエチレンワックス、5.89gのヘキサブロモシクロドデカン及び4.45gの過酸化ジクミルを加えた。反応器に蓋をし、0.5バールの窒素ブランケットで加圧し、92℃に加熱した。92℃で304分後、15gの脱イオン水及び5.8gのリン酸三カルシウムを加えた。92℃で354分後、上記反応容器を室温まで冷却した。上記ΔT曲線を図2に示す(ΔT = 温度(反応媒体) - 温度(冷却/加熱浴))。粒子分析を表1及び図3に示す。
1,976gの脱塩水を含む反応容器に、82mgの過硫酸カリウム、8.29gのピロリン酸四ナトリウム、35.0gの硫酸マグネシウム・7水和物、10.24gのリン酸三カルシウム、1.23gのリン酸ナトリウム及び1.85gのポリエチレンワックスを加えた。
615gのスチレン、2.15gの1,1-ジメチルプロピル1-メトキシシクロヘキシルパーオキサイド(アルケマ社製のルペロックスV-10)、18.45gの臭素化ポリマー(ケムツラ社製のエメラルド3000)、9.23gの過酸化ジクミル及び92.0gのカーボンブラック(オリオン・エンジニアード・カーボン社製のランプブラック101)を含む第1モノマー溶液を、上記反応容器に入れた。懸濁物を109℃に加熱し、この温度で95分間維持した。このプロセスを継続する前に、42gの水に溶解させた0.42gのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムで懸濁物を安定化させた。
2,047gの脱塩水を含む撹拌反応容器に、40mgの過硫酸カリウム、0.31gのピロリン酸四ナトリウム、4.60gの硫酸マグネシウム・7水和物、4.83gのリン酸三カルシウム、0.27gのリン酸ナトリウム、及び0.62gのポリエチレンワックスを加えた。
2,047gの脱塩水を含む撹拌反応容器に、18mgの過硫酸カリウム、0.14gのピロリン酸四ナトリウム、0.73gの硫酸マグネシウム・7水和物、0.29gのリン酸ナトリウム、6.61gのリン酸三カルシウム、及び0.62gのポリエチレンワックスを加えた。
実質的低ペンタン(substantially low pentane)を含む白色EPS/PS(このポリマーは、20g/L以下に予備発泡させることができる)は、本発明の組合せ方法で調製することができ、ここで、比較例2で用いられた型の懸濁剤を使用し、カーボンブラック/不透熱性剤を加えず、少量のペンタンを投入した。
比較例1の1工程の方法は不透熱性剤を含み、懸濁物の合体前に、比較的小さな平均粒径を有する懸濁物は形成されなかった。
Claims (17)
- 以下の工程を含む固形粒子状ビニル芳香族ポリマー組成物(vinyl aromatic polymer composition)の製造方法:
(i) スチレン及び/又はスチレン誘導体、懸濁液安定化剤、少なくとも1つの開始剤及び難燃剤を任意に含んでもよい水性混合物を提供する工程;
(ii)前記工程(i)のスチレン及び/又はスチレン誘導体を懸濁重合によって重合させてシードを形成させる工程;及び
(iii)前記工程(ii)に引き続き、追加のスチレン及び/又はスチレン誘導体、並びに同一であるか又は異なる少なくとも1つの開始剤を形成された水性懸濁液に投入し、スチレン及び/又はスチレン誘導体をさらに重合させて、水性懸濁液を、シード重合によって製造する工程;
ここで、前記(i)の工程で提供されるスチレン及び/又はスチレン誘導体の含有量は、前記工程(i)で供給される前記混合物の総重量の40重量%未満であり、
前記工程(iii)の終了時に存在する水性懸濁液は、前記(iii)の工程の終了時に存在する前記懸濁液の総重量に対して少なくとも45重量%の懸濁有機相を含む。 - 以下の工程を含む固形の粒子状アクリルポリマー組成物の製造方法:
(i) アクリルモノマー、アクリレートモノマー及び/又はそれらの誘導体から成る群から選ばれるいずれかのモノマー、懸濁液安定化剤、少なくとも1つの開始剤及び難燃剤を任意に含んでもよい水性混合物を提供する工程であって、ここで、アクリルモノマー、アクリレートモノマー及び/又はそれらの誘導体の含有量は前記(i)の工程で提供される前記混合物の総重量の40重量%未満であり、
(ii) 前記工程(i)のアクリルモノマー、アクリレートモノマー及び/又はそれらの誘導体を懸濁重合によって重合させてシードを形成させる工程;及び
(iii) 前記工程(ii)に引き続き、追加のアクリルモノマー、アクリレートモノマー及び/又はそれらの誘導体、並びに同一であるか又は異なる少なくとも1つの開始剤を形成された水性懸濁液に投入し、アクリルモノマー、アクリレートモノマー及び/又はそれらの誘導体をさらに重合させて、前記工程(iii)の終了時に存在するものとして、前記懸濁液の総重量に対して少なくとも45重量%の懸濁有機相を含む水性懸濁液を、シード重合によって製造する工程。 - 前記工程(i)で提供される(A1)前記スチレン及び/又はスチレン誘導体、又は(A2)前記アクリルモノマー、アクリレートモノマー及び/又はそれらの誘導体の含有量は前記工程(i)で提供される混合物の総重量の35重量%未満である、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記工程(i)で提供される(B1)総スチレン及び/又はスチレン誘導体、又は(B2)総アクリルモノマー、アクリレートモノマー及び/又はそれらの誘導体は、前記工程(ii)で重合され、少なくとも60重量%が変換される、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 前記全工程において供給される(C1)総スチレン及び/又はスチレン誘導体、又は(C2)総アクリルモノマー、アクリレートモノマー及び/又はそれらの誘導体は、前記工程(i i)において最大60重量%が変換される、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
- 前記工程(i)〜(iii)のいずれかに記載の工程において、前記工程(i)で提供される(A1)前記スチレン及び/又はスチレン誘導体の量、又は(A2)アクリルモノマー、アクリレートモノマー及び/又はそれらの誘導体の量に対して1〜30重量%で、不透熱性剤(athermanous agent)を前記水性混合物に加えることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 前記不透熱性剤はランプブラック(lamp black)であり、
ここで、前記ランプブラックは、以下の特徴のうちの1つ又は組み合わせによって特徴づけられる、ことを特徴とする請求項6に記載の製造方法:
(a)アモルファス炭素及び/又は準結晶形炭素を含み;
(b)15〜25m2/gの表面を有し;
(c)低ストラクチャー(structure)を有し;
(d)60nm〜200nmの範囲の一次粒子を含み;
(e)製造されるビニル芳香族ポリマー中に分散させたときに凝集粒子のサイズが1〜6μmの範囲である。 - 前記ランプブラックはジブチルフタレート(DBP)吸油量が117mL/100gであることを特 徴とする請求項7に記載の製造方法。
- 発泡剤を重合中及び/又は重合後に添加して膨張性のあるビニル芳香族ポリマー又は膨張性のあるアクリルポリマーを形成し、ここで、産生された膨張性ビニル芳香族ポリマー又は膨張性アクリルポリマーが、ポリマー組成物の総重量に対して0重量%を超え、7重量%以下の発泡剤を含むように、前記発泡剤を添加することを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。
- 前記発泡剤は、前記工程(iii)における(D1)スチレン及び/又はスチレン誘導体、又は(D2)アクリルモノマー、アクリレートモノマー及び/又はそれらの誘導体と同時に投入する、ことを特徴とする請求項9に記載の製造方法。
- 前記工程(i)及び/又は(iii)における少なくとも1つの前記開始剤が非芳香族開始剤である、ことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。
- 前記難燃剤は、有機性の難燃剤である、ことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法。
- 前記製造されたビニル芳香族ポリマー又は製造されたアクリルポリマーは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで定量したときの平均分子重量Mwが50,000〜500,000グラム/モルである、ことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の製造方法。
- 前記工程(i)および工程(ii)は、前記ビニル芳香族ポリマー又は前記アクリルポリマーのガラス転移点で行われることを特徴とする、ことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の製造方法。
- 前記工程(iii)に続く追加の工程(iv)をさらに含み、前記工程(iv)では、(E1)残ったスチレン及び/又はスチレン誘導体を125℃で加熱してモノマー含量を減少させるか、又は(E2)残ったアクリルモノマー、アクリレートモノマー及び/又はそれらの誘導体を12 5℃に加熱して残存モノマー含量を減少させ、前記アクリルモノマー、アクリレートモノマー及び/又はそれらの誘導体をさらに重合させることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の製造方法。
- 以下の工程を含む膨張性/発泡性のビニル(コ)ポリマー製品の製造方法であって、
(i)(A1)スチレン及び/又はスチレン誘導体、又は(A2)アクリルモノマー、アクリレートモノマー及び/又はそれらの誘導体からなる群から選ばれるポリマー又はコポリマー製造用のビニルモノマーと、
懸濁液安定化剤、
少なくとも1つの開始剤、及び難燃剤を任意に含んでもよい水性混合物を提供する工程であって、
ここで、前記ビニルモノマーの含有量は前記(i)の工程で提供される前記混合物の総重量の40%重量未満であり、
(ii) 前記工程(i)の前記ビニルモノマーを懸濁重合によって重合させてシードを形成させる工程;及び
(iii) 前記工程(ii)に引き続き、追加の前記ビニルモノマー、及び同一であるか又は異なる少なくとも1つの開始剤を形成された水性懸濁液に投入し、前記ビニルモノマーをさらに重合させて、前記工程(iii)の終了時に存在する前記懸濁液の総重量に対して45重量%の懸濁有機相を含む水性懸濁液を、シード重合によって製造する工程を含み;
(a)前記製造工程は、以下の(a1)又は任意の(a2)を有する準備工程と、(b)の発泡工程とを含む、前記製造方法:
(a1) 発泡剤を重合中及び/又は重合後に添加して膨張性のあるビニル(コ)ポリマーを形成し、ここで、前記発泡剤を前記(コ)ポリマー組成物の総重量に対して0重量%を 超え、7重量%以下となるように含む膨張性のあるビニル(コ)ポリマーを製造する工程;及び、任意に
(a2)不透熱性剤(athermanous agent)を、前記水性混合物に、前記工程(i)〜(iii)のいずれかに記載の工程において、前記工程(i)で提供される(A1)前記スチレン及び/又はスチレン誘導体の量、又は(A2)アクリルモノマー、アクリレートモノマー及びそれらの誘導体の量に対して1〜30重量%で加える工程;及び
(b)前記発泡剤を含む粒子を、膨張させるか又は発泡させる工程。 - 膨張可能なポリスチレン(コ)ポリマー(EPS)、発泡可能なポリマー、静電性ポリマー、熱可塑性ポリマー、及びスチレンコポリマーから選ばれるいずれかの製品を製造するために使用される請求項1〜16のいずれかに記載されたポリマー組成物又は製品の製造方法であって、前記スチレンコポリマーは、GPS、SBS、HIPS及びSANからなる群から選ばれるいずれかのものである。
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