JP7295847B2 - コアシェルポリマー粒子含有溶剤組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
前記減圧度での前記溶剤の沸点(℃)≧前記加熱面の温度(℃)-40℃ (1)
前記減圧度での前記溶剤の沸点(℃)≧前記加熱面の温度(℃)-40℃ (1)
第1工程は、コアシェルポリマー粒子が水媒体中に分散されてなる水媒体分散液を、20℃における水に対する溶解度が5重量%以上40重量%以下(好ましくは30重量%以下)の有機溶剤と混合する操作を含む。このような有機溶剤と混合することによって、後述する水の添加によって相分離が生じて、再分散が可能な程度の緩やかな凝集状態のコアシェルポリマー粒子緩凝集体を形成することが可能となる。
第2工程は、第1工程で得たコアシェルポリマー粒子緩凝集体を液相から分離、回収して、コアシェルポリマー粒子ドープを得る操作を含む。かかる操作によって、コアシェルポリマー粒子から乳化剤等の水溶性の夾雑物を分離、除去することができる。
第3工程は、第2工程で得たコアシェルポリマー粒子含有溶剤分散液に、大気圧下での沸点が160℃以下である1種以上の溶剤を混合する操作と、前記濃縮工程を含む。前記濃縮工程によって、前記コアシェルポリマー粒子含有溶剤分散液に含まれていた水の除去、コアシェルポリマー粒子含有溶剤組成物における粒子濃度の調整、第1工程および第2工程で使用した有機溶剤から、最終の溶剤組成物に含まれるべき溶剤への置換などを行なうことができる。このような第3工程によって、コアシェルポリマー粒子が一次粒子の状態で分散したコアシェルポリマー粒子含有溶剤組成物を得ることができる。
[1]溶剤組成物中のコアシェルポリマー粒子濃度
溶剤組成物約1gを精秤した後、熱風乾燥機内にて設定温度120℃で30分間加熱し、溶剤揮発後の重量を測定した。溶剤揮発後の重量をコアシェルポリマー粒子の重量として、これを溶剤組成物の重量で除して、溶剤組成物中のコアシェルポリマー粒子濃度を算出した。
粒子径測定装置(日機装社製Microtrac UPA)を用いて、溶剤組成物に含まれるポリマー粒子の体積平均粒子径を測定した。ただし、溶剤組成物をメチルエチルケトンで希釈したものを測定試料として用いた。測定は、メチルエチルケトンの屈折率、及びそれぞれのコアシェルポリマー粒子の屈折率を入力し、計測時間600秒、Signal Levelが0.6~0.8の範囲内になるように試料濃度を調整して行った。
耐圧重合機中に、水200重量部、リン酸三カリウム0.03重量部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA)0.002重量部、硫酸第一鉄・7水和塩0.001重量部、及び、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(SDBS)1.55重量部を投入し、撹拌しつつ十分に窒素置換を行なって酸素を除いた後、ブタジエン(Bd)100重量部を系中に投入し、45℃に昇温した。パラメンタンハイドロパーオキサイド(PHP)0.03重量部、続いてナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート(SFS)0.10重量部を投入し重合を開始した。重合開始から3、5、7時間目それぞれに、パラメンタンハイドロパーオキサイド(PHP)0.025重量部を投入した。また、重合開始から4、6、8時間目それぞれに、EDTA0.0006重量部、及び硫酸第一鉄・7水和塩0.003重量部を投入した。重合開始から15時間目に減圧下残存モノマーを脱揮除去して重合を終了し、ポリブタジエンゴムを主成分とするポリブタジエンゴムラテックス(R-1)を得た。得られたラテックスに含まれるポリブタジエンゴム粒子の体積平均粒子径は80nmであった。
100L耐圧重合機中に、水200重量部、リン酸三カリウム0.03重量部、リン酸二水素カリウム0.25重量部、EDTA0.002重量部、硫酸第一鉄・7水和塩0.001重量部およびSDBS1.5重量部を投入した。投入した原料を攪拌しつつ、窒素置換により耐圧重合機内の酸素を十分に除いた。その後、Bd75重量部およびスチレン25重量部を系中に投入し、耐圧重合機内の温度を45℃に昇温した。その後、PHP0.015重量部を系中に投入し、続いてSFS0.04重量部を系中に投入し、重合を開始した。重合開始から4時間目に、PHP0.01重量部、EDTA0.0015重量部および硫酸第一鉄・7水和塩0.001重量部を系中に投入した。重合開始から10時間目に、減圧下にて脱揮して、系中に残存しているモノマーを除去することにより重合を終了し、スチレン-ブタジエンゴムラテックス(R-3)を得た。得られたスチレン-ブタジエンゴムラテックス(R-3)に含まれるスチレン-ブタジエンゴム粒子の体積平均粒径は100nmであった。
ガラス製反応器に、前記スチレン-ブタジエンゴムラテックス(R-3)241重量部(スチレン-ブタジエンゴム粒子80重量部を含む)、および、水65重量部を投入した。ここで、前記ガラス製反応器は、温度計、撹拌機、還流冷却器、窒素流入口、およびモノマーの添加装置を有していた。ガラス製反応器中の気体を窒素で置換し、60℃にて投入した原料を撹拌した。次に、EDTA0.004重量部、硫酸第一鉄・7水和塩0.001重量部、およびSFS0.2重量部を系中に加えた後、St12重量部、AN4重量部、GMA4重量部およびTBP0.08重量部の混合物を110分間かけて連続的に系中に添加した。その後、TBP0.04重量部を系中に添加し、さらに1時間撹拌を続けて重合を完結させ、コアシェルポリマー粒子を含む水性ラテックス(L-3)を得た。得られた水性ラテックスに含まれるコアシェルポリマー粒子の体積平均粒子径は110nmであった。
(第1工程)
30℃の1L混合槽にメチルエチルケトン(MEK)126重量部を仕込み、撹拌しながら、コアシェルポリマー粒子の水性ラテックス(L-1)を126重量部投入した。均一に混合後、水200重量部を80重量部/分の供給速度で投入した。供給終了後、速やかに撹拌を停止し、浮上性のコアシェルポリマー粒子緩凝集体を含むスラリー液を得た。
次に、コアシェルポリマー粒子緩凝集体(コアシェルポリマー粒子を約42重量%、有機溶剤と水を合計で約58重量%含む)を槽中に残し、液相350重量部を槽下部の払い出し口より排出した。得られたコアシェルポリマー粒子ドープにMEK150重量部を添加して混合し、コアシェルポリマー粒子が分散したMEK分散液(M-1)を得た。
MEK分散液(M-1)を、図2のような各段個別に熱媒を通すことができる3段式ジャケット38と撹拌翼32を付けた撹拌槽31に投入し、MEKとジメチルホルムアミド(DMF)を、コアシェルポリマー粒子100重量部に対しMEKとDMFがそれぞれ170/200重量部になるように加えて均一混合した。
得られた混合溶剤組成物中のコアシェルポリマー粒子の体積平均粒子径は210nmを維持していた。
ジャケット温度を160℃に変更し、減圧度を400torrに変更した以外は実施例1と同様にして、コアシェルポリマー粒子の混合溶剤組成物を製造した。槽壁にコアシェルポリマー粒子の固着が観察された。
減圧度を65torrに変更した以外は実施例1と同様にして、コアシェルポリマー粒子の混合溶剤組成物を製造した。槽壁にコアシェルポリマー粒子の固着が観察された。
濃縮工程中、加熱面の高さの制御を行なわず、3段のジャケット35~37全てを90℃に加熱し続けたこと以外は実施例1と同様にして、コアシェルポリマー粒子の混合溶剤組成物を製造した。図3に示すように、槽壁にコアシェルポリマー粒子の固着(固着物39)が観察された。
図4に示すように、濃縮工程中、上段ジャケット35と中段ジャケット36を加熱せず、下段ジャケット37を90℃に加熱し続け、さらに、撹拌槽内に設けた多管束に熱媒を通して90℃に加熱し続けたこと以外は実施例1と同様にして、コアシェルポリマー粒子の混合溶剤組成物を製造した。槽璧ではコアシェルポリマー粒子の固着は観察されなかったが、多管束表面にコアシェルポリマー粒子の固着(固着物42)が観察された。
図5に示すように、濃縮工程中、加熱面の高さの変更を行なわず、中段ジャケット36と下段ジャケット37を90℃に加熱し続けたことに加えて、撹拌槽内に、加熱されているジャケットの上端よりも高い位置の撹拌槽内壁に溶剤組成物を噴出する散液部47を設け、該散液部が、回転軸45と、該回転軸に装着され該回転軸の回転に伴って溶剤組成物を該撹拌槽の下方から上方に向かって送液する流路を有する2つの樋状部材46とから構成されている以外は実施例1と同様にして、コアシェルポリマー粒子の混合溶剤組成物を製造した。濃縮工程中、加熱面の高さは変更しないが、液相と気相と槽壁(加熱可能面)の三相界面は、散液部による溶剤組成物の吹き付けによって、常に加熱面の上端(この場合、中段ジャケット36の上端と同じ)よりも高い位置にある。槽壁にコアシェルポリマー粒子の固着は観察されなかった。
図6で示すように、濃縮工程中、3段のジャケット35~37それぞれを90℃に加熱し続けたことに加えて、散液部によって溶剤組成物が槽壁に吹き付けられる位置を、上段ジャケット35の上端よりも低い位置としたこと以外は、実施例2と同様にして、コアシェルポリマー粒子の混合溶剤組成物を製造した。溶剤組成物が吹き付けられる位置近傍の槽壁にコアシェルポリマー粒子の固着(固着物49)が観察された。
水性ラテックス(L-1)に代えて水性ラテックス(L-2)を使用した以外は実施例1と同様にして、コアシェルポリマー粒子の混合溶剤組成物を製造した。該組成物を槽下部の払い出し口より排出した後、槽壁にコアシェルポリマー粒子の固着は観察されなかった。
水性ラテックス(L-1)に代えて水性ラテックス(L-3)を使用した以外は製造例1と同様にして、コアシェルポリマー粒子の混合溶剤組成物を製造した。この例ではコアシェルポリマー粒子が混合溶剤で膨潤し、チキソ性の高い混合溶剤組成物となったため、該組成物を槽下部の払い出し口より排出した後、溶剤で膨潤したコアシェルポリマー粒子が槽壁に付着しているのが観察された。しかし、この付着物は、MEKによる洗浄で容易に洗い落とすことが可能であり、乾燥したコアシェルポリマー粒子が槽壁に固着しているものではなく、即ち、コアシェルポリマー粒子の固着は観察されなかった。
22 気相
23 槽壁
24 三相界面
31 撹拌槽
32 撹拌翼
33 液相
33′ 液面
35 上段ジャケット
36 中段ジャケット
37 下段ジャケット
38 三段式ジャケット
39 固着物
41 多管束
42 固着物
45 回転軸
46 樋状部材
47 散液部
48 流下する溶剤組成物
49 固着物
Claims (8)
- 大気圧下での沸点が160℃以下である1種以上の溶剤と1種以上のコアシェルポリマー粒子を含む溶剤組成物の製造方法であって、
該製造方法は、減圧可能な蒸発装置の撹拌槽内で前記溶剤組成物を減圧下加熱して、溶剤を蒸発させ、前記溶剤組成物を濃縮する工程を含み、
該工程において、前記溶剤組成物の加熱は、加熱面から液相への伝熱によって行い、撹拌槽内の液相と気相と加熱可能面の三相界面での加熱可能面の温度を、前記加熱面の温度よりも低くなるように制御し、前記加熱面の温度を、前記溶剤の大気圧下での沸点以下に設定し、かつ撹拌槽内の減圧度を、下記式(1)が成立する範囲で設定することを特徴とする、溶剤組成物の製造方法。
前記減圧度での前記溶剤の沸点(℃)≧前記加熱面の温度(℃)-40℃ (1) - 前記コアシェルポリマー粒子の含有率が、前記濃縮工程後の前記溶剤組成物100重量%中、20~40重量%である、請求項1に記載の溶剤組成物の製造方法。
- 前記濃縮工程後の前記溶剤組成物中に前記コアシェルポリマー粒子が体積平均粒子径として10nm~500nmで存在する、請求項1または2に記載の溶剤組成物の製造方法。
- 前記コアシェルポリマー粒子のコア層が、
(i)ジエン系単量体及び(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなる群より選ばれる1種以上の単量体50重量%以上100重量%以下、及び、他の共重合可能なビニル単量体50重量%未満から構成されるゴム弾性体、
(ii)ポリシロキサンゴム系弾性体、
(iii)芳香族ビニル架橋体、または
(iv)前記(i)~(iii)のうち2種以上の混合物からなり、
前記他の共重合可能なビニル単量体が、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物、不飽和カルボン酸誘導体、(メタ)アクリル酸アミド誘導体、及び、マレイミド誘導体からなる群より選ばれる1種以上である、請求項1~3のいずれかに記載の溶剤組成物の製造方法。 - 前記コアシェルポリマー粒子のコア層が、前記コアシェルポリマー粒子100重量%中、架橋性単量体0.2~7重量%で被覆されている、請求項1~4のいずれかに記載の溶剤組成物の製造方法。
- 前記コアシェルポリマー粒子が水媒体中に分散されてなる水媒体分散液を、20℃における水に対する溶解度が5重量%以上40重量%以下の有機溶剤と混合した後、水と混合して、コアシェルポリマー粒子緩凝集体を得る第1工程と、
前記コアシェルポリマー粒子緩凝集体を液相から分離した後、20℃における水に対する溶解度が5重量%以上40重量%以下の有機溶剤と混合して、前記コアシェルポリマー粒子を含む溶剤分散液を得る第2工程と、
前記溶剤分散液を、大気圧下での沸点が160℃以下である1種以上の溶剤と混合して、前記コアシェルポリマー粒子を含む溶剤組成物を得た後、前記濃縮工程によって前記溶剤組成物を濃縮する第3工程を含む、請求項1~5のいずれかに記載の溶剤組成物の製造方法。 - 撹拌槽側壁の前記加熱面は、撹拌槽底面からの高さを変更可能なものであり、
蒸発の進行による液面の低下に応じて、前記撹拌槽底面からの前記加熱面の高さを降下させる、請求項1~6のいずれかに記載の溶剤組成物の製造方法。 - 前記撹拌槽が、液面より上方の撹拌槽内壁に向けて前記溶剤組成物を噴出する散液部を備え、
該散液部が、回転軸と、該回転軸に装着され該回転軸の回転に伴って前記溶剤組成物を前記撹拌槽の下方から上方に向かって送液する流路を有する少なくとも1つの樋状部材とを含む、請求項1~6のいずれかに記載の溶剤組成物の製造方法。
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