JPH0250925B2 - - Google Patents

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JPH0250925B2
JPH0250925B2 JP56051595A JP5159581A JPH0250925B2 JP H0250925 B2 JPH0250925 B2 JP H0250925B2 JP 56051595 A JP56051595 A JP 56051595A JP 5159581 A JP5159581 A JP 5159581A JP H0250925 B2 JPH0250925 B2 JP H0250925B2
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JP
Japan
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polymerization
inorganic filler
weight
silane coupling
solution
Prior art date
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Application number
JP56051595A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57165403A (en
Inventor
Hiroshi Matsui
Takanori Suzuki
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Mitsubishi Chemical BASF Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Chemical BASF Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical BASF Co Ltd filed Critical Mitsubishi Chemical BASF Co Ltd
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Priority to GB8206503A priority patent/GB2099000B/en
Priority to DE19823210865 priority patent/DE3210865A1/en
Priority to FR8205984A priority patent/FR2503168A1/en
Publication of JPS57165403A publication Critical patent/JPS57165403A/en
Publication of JPH0250925B2 publication Critical patent/JPH0250925B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無機充填剤がラジカル重合可能なビニ
ル単量体に均一に分散した粘度が低い無機充填剤
を含有する重合性組成物(混合溶液)を用いて粒
子分布の狭い重合体粒子を製造する方法に関する
ものである。
Detailed Description of the Invention The present invention utilizes a polymerizable composition (mixed solution) containing an inorganic filler with a low viscosity in which the inorganic filler is uniformly dispersed in a radically polymerizable vinyl monomer. The present invention relates to a method for producing narrow polymer particles.

本発明で得た重合体粒子の成形物は、易焼却
法、剛性、寸法安定性に優れる。
The molded product of polymer particles obtained according to the present invention is excellent in easy incineration, rigidity, and dimensional stability.

重合体に無機充填剤を高含量添加して剛性、寸
法安定性、電気特性、易焼却法等を向上させるこ
とは知られている。この添加方法としてはロー
ル、ニーダー、押出機、プラベンダー等を用いて
溶融重合体と無機充填剤を混合する方法が一般的
である。
It is known to add a high content of inorganic fillers to polymers to improve rigidity, dimensional stability, electrical properties, easy incineration, etc. A common method for this addition is to mix the molten polymer and the inorganic filler using a roll, kneader, extruder, plastic bender, or the like.

しかしながらこの方法では、一般に無機充填剤
の添加量が増すとともに均一な混合物を調製する
ことは困難となる。重合体中の無機充填剤の分散
をよくするために混練を長時間行うと重合体の劣
化を伴なう。
However, with this method, it generally becomes difficult to prepare a homogeneous mixture as the amount of inorganic filler added increases. If kneading is carried out for a long time in order to improve the dispersion of the inorganic filler in the polymer, the polymer will deteriorate.

このような欠点を改良する方法として、スチレ
ン等のラジカル重合性ビニル単量体に無機充填剤
を添加し、これを重合させることによつて充填剤
が均一に重合体中に分散した重合体組成物を得る
方法が提案されている。しかしながらこの方法で
も充填剤含量が10重量%以上であると充填剤が沈
降しやすく均一な分散液を得ることが困難であ
り、一般に組成物はグリース状、あるいは粘土状
となる。この組成物を重合反応器に移送すること
および組成物を重合することは実質上不可能であ
る。
As a method to improve these drawbacks, an inorganic filler is added to a radically polymerizable vinyl monomer such as styrene, and this is polymerized to create a polymer composition in which the filler is uniformly dispersed in the polymer. A method of obtaining the item is proposed. However, even with this method, if the filler content is 10% by weight or more, the filler tends to settle and it is difficult to obtain a uniform dispersion, and the composition generally becomes grease-like or clay-like. It is virtually impossible to transfer this composition to a polymerization reactor and to polymerize the composition.

本発明の目的は、スチレン等のビニル単量体を
懸濁重合して得られる重合体粒子の粒度分布幅が
広いことに帰因する成形上の種々の問題点を解決
するために、粒度分布の狭い重合体粒子を安定し
て製造する方法を提供することにある。例えばス
チレン系重合体粒子は、スチレンモノマーを重合
開始剤、懸濁安定剤の存在下に懸濁重合して製造
されている。この懸濁重合により得た粒子の粒度
分布は、撹拌や、重合温度、時間、スチレンモノ
マーや重合開始剤の添加方法等を種々選択しても
小さな径から大きな径の粒子を幅広く含む分布を
なしており、次の欠点がある。
The purpose of the present invention is to solve various molding problems caused by the wide particle size distribution of polymer particles obtained by suspension polymerization of vinyl monomers such as styrene. The object of the present invention is to provide a method for stably producing narrow polymer particles. For example, styrenic polymer particles are produced by suspension polymerization of styrene monomers in the presence of a polymerization initiator and a suspension stabilizer. The particle size distribution of the particles obtained by this suspension polymerization does not have a distribution that includes a wide range of particles from small to large diameters, regardless of the stirring, polymerization temperature, time, addition method of styrene monomer and polymerization initiator, etc. It has the following disadvantages.

(i) 重合体粒子を押出成形する際、小さい径の粒
子と大きな径の粒子が原料ホツパーや押出機の
供給部スクリユー部分で分離し、押出量変動の
原因となる。
(i) When extruding polymer particles, particles with small diameters and particles with large diameters separate in the raw material hopper or the screw section of the feed section of the extruder, causing fluctuations in the amount of extrusion.

(ii) 懸濁重合中または懸濁重合後、発泡剤を粒子
に含浸して得られる発泡性重合体ビーズ(粒
子)を型物発泡させた場合、ビーズ間の発泡倍
率の違いにより成型品重量が不揃いとなつた
り、成型時の加熱時間、冷却時間が一定しな
い。
(ii) When foaming the foamable polymer beads (particles) obtained by impregnating the particles with a blowing agent during or after suspension polymerization into a molded product, the weight of the molded product may vary due to the difference in expansion ratio between the beads. may be uneven, or the heating and cooling times during molding may be inconsistent.

一般に粒子径が小の発泡性重合体ビーズは膨脹
力が小さく、加熱、冷却の時間が短い。粒子径が
大きくなるにつれ膨脹力は増大し、冷却に要する
時間も増大する。
Generally, expandable polymer beads with a small particle size have a small expansion force and short heating and cooling times. As the particle size increases, the expansion force increases and the time required for cooling also increases.

発泡性重合体ビーズの適正粘度は上記発泡性ビ
ーズの膨脹率、成形サイクル等の加工性および製
品の肉厚等に大きく制約され、大きくは成型品の
肉厚が5mm〜50mmの汎用型物分野と、肉厚が100
mm以上のブロツク型物分野の二つに分けられる
が、後者の方が当然ビーズ径は大となる。しかし
ながら、これらの2つの分野においても用途に応
じて数段の粒径範囲内のグレードに粒子は篩分け
られて用いられているのが実情である。
The appropriate viscosity of expandable polymer beads is greatly restricted by the expansion rate of the expandable beads, processability such as molding cycles, and product wall thickness, and is mainly used in the field of general-purpose molded products where the wall thickness of molded products is 5 mm to 50 mm. and the wall thickness is 100
It can be divided into two categories: block-shaped beads of mm or larger, and the latter naturally has a larger bead diameter. However, the reality is that even in these two fields, particles are sieved into grades within several particle size ranges depending on the application.

そして、このビーズが無機充填剤を含むスチレ
ンモノマーを懸濁重合して得られるものであると
き、スチレン溶液中で充填剤同志が凝集すること
に帰因するビーズの粒度分布は充填剤を含有しな
いビーズと比較してより幅が広くなるのが実情で
ある。本発明の目的はかかる粒度分布の問題点を
解決する方法を提供するものである。
When these beads are obtained by suspension polymerization of styrene monomers containing an inorganic filler, the particle size distribution of the beads, which is due to the aggregation of fillers together in a styrene solution, does not contain fillers. The reality is that they are wider than beads. The object of the present invention is to provide a method for solving such particle size distribution problems.

本発明者等は、ビニル単量体に無機充填剤を10
重量%以上の割合で配合させるときの前記欠点を
解決するべく鋭意検討した結果、ビニル単量体溶
液中(実質的に水を含まない)で無機充填剤をシ
ランカツプリング処理することによりビニル単量
体中の無機充填剤の分散を容易とするとともに、
分散液の粘度が低下することを見い出した。ま
た、これにビニル単量体に溶解可能なビニル単量
体の重合体を配合したのと同じ効果を塊状重合に
よりもたらしたときは混合物中の無機充填剤の分
散安定性がより向上することを見い出し、本発明
を完成した。
The present inventors added an inorganic filler to vinyl monomer at 10%.
As a result of intensive study to solve the above-mentioned drawbacks when blending at a ratio of % by weight or more, we found that by subjecting the inorganic filler to silane coupling treatment in a vinyl monomer solution (substantially containing no water), vinyl monomer In addition to facilitating the dispersion of the inorganic filler in the polymer,
It has been found that the viscosity of the dispersion decreases. In addition, when the same effect as that obtained by blending a polymer of vinyl monomer soluble in vinyl monomer is brought about by bulk polymerization, the dispersion stability of the inorganic filler in the mixture is further improved. Heading, the invention was completed.

即ち、本発明は、無機充填剤を10〜80重量%含
有する重合体粒子を製造するに当たり、無機充填
剤とシランカツプリング剤およびシランカツプリ
ング促進剤との混合をビニル単量体の溶液中で行
つて得た混合溶液を、重合開始剤の存在下でビニ
ル単量体の5〜45重量%予備塊状重合を行つて反
応系の20℃における粘度を100〜10000センチポイ
ズに調製し、ついで得られた予備塊状重合溶液を
懸濁安定剤を含む水中に供給し、次いで加熱して
ビニル単量体の懸濁重合を行うことを特徴とする
重合体粒子を製造する方法を提供するものであ
る。
That is, in producing polymer particles containing 10 to 80% by weight of an inorganic filler, the present invention involves mixing the inorganic filler, a silane coupling agent, and a silane coupling promoter in a vinyl monomer solution. The viscosity of the reaction system at 20° C. is adjusted to 100 to 10,000 centipoise by preliminarily bulk polymerizing 5 to 45% by weight of vinyl monomer to the mixed solution obtained in the presence of a polymerization initiator. The present invention provides a method for producing polymer particles, characterized in that the prepared pre-bulk polymerization solution is supplied into water containing a suspension stabilizer, and then heated to carry out suspension polymerization of vinyl monomers. .

本発明の実施例において、ビニル単量体は常温
で液状のラジカル重合可能なビニル単量体で、具
体的には、スチレン、α−メチルスチレン、クロ
ルスチレン等のスチレン系単量体;アクリル酸メ
チル、アクリル酸n−ブチル等のアクリル酸と炭
素数1〜8の低級アルコールより得られるエステ
ル;メタクリル酸メチル、アクリロニトリル、酢
酸ビニル、無水マレイン酸、塩化ビニル等が使用
できる。これらの中でも本発明の低粘度化の効果
はスチレン、メタクリル酸メチルの場合に顕著で
ある。
In the embodiments of the present invention, the vinyl monomer is a radically polymerizable vinyl monomer that is liquid at room temperature, and specifically includes styrene monomers such as styrene, α-methylstyrene, and chlorostyrene; acrylic acid; Esters obtained from acrylic acid such as methyl and n-butyl acrylate and lower alcohols having 1 to 8 carbon atoms; methyl methacrylate, acrylonitrile, vinyl acetate, maleic anhydride, vinyl chloride, etc. can be used. Among these, the effect of lowering the viscosity of the present invention is remarkable in the case of styrene and methyl methacrylate.

これらは単独で、もしくは2種以上併用して使
用される。
These may be used alone or in combination of two or more.

無機充填剤としては、平均粒径0.1〜100μの無
機微細粉末、例えばシリカ、アルミナ、酸化鉄、
酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の金属酸化物;水
酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化
鉄等の金属水酸化物;鉄粉、アルミ粉等の金属
粉;その他アスベスト粉、ガラス粉、炭酸カルシ
ウム、炭酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、硅藻
土等およびガラス繊維等々である。
Inorganic fillers include inorganic fine powders with an average particle size of 0.1 to 100μ, such as silica, alumina, iron oxide,
Metal oxides such as zinc oxide and magnesium oxide; Metal hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, and iron hydroxide; Metal powders such as iron powder and aluminum powder; Other asbestos powder, glass powder, calcium carbonate, carbonate These include magnesium, sodium sulfate, diatomaceous earth, and glass fiber.

これらの中でも、特に金属水酸化物を用いたと
き分散液は非常に粘度の低いものとなる。
Among these, when metal hydroxides are used, the viscosity of the dispersion becomes extremely low.

これらは単独で、または2種以上併用して用い
る。
These may be used alone or in combination of two or more.

シランカツプリング剤としては、一般的に使用
されているものが使用できる。
As the silane coupling agent, commonly used ones can be used.

具体的には、一般式、 RnSiX3-n ………() (式中、Rは一価の炭化水素、ハロゲン化炭化水
素基、例えばメチル、エチル、プロピル、オクチ
ル、デシル等のアルキル基、フエニル、ベンジ
ル、トリル等のアリール基、クロロプロピル、
3,3,3−トリフルオロプロピル、プロモフエ
ニル等のハロアルキル基を示し;Xは加水分解可
能な基、例えば、フオルミロキシ基、アセトキシ
基またはプロピオノキシ基、オキシム基、メトキ
シ基、エトキシ基、プロポキシ基等のアルコキシ
基等を示し;nは0、1または2である。)で示
される化合物の他、次の()〜()式で示さ
れるアルコキシ基を有するシラン化合物が挙げら
れる。
Specifically, the general formula, RnSiX 3- n ...... () (wherein R is a monovalent hydrocarbon, a halogenated hydrocarbon group, for example, an alkyl group such as methyl, ethyl, propyl, octyl, decyl, Aryl groups such as phenyl, benzyl, tolyl, chloropropyl,
represents a haloalkyl group such as 3,3,3-trifluoropropyl or promophenyl; It represents an alkoxy group, etc.; n is 0, 1 or 2. ) In addition to the compounds represented by formulas, there are silane compounds having alkoxy groups represented by the following formulas () to ().

(式中、R1はHまたはCH3、R2は炭素数4以下
の直鎖または分岐アルキル基、R3はOR2かまた
は炭素数4以下の直鎖または分岐アルキル基また
はフエニル、Aは炭素数6以下の直鎖または分岐
アルキレン基である。) 具体的化合物名としては、テトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシ
ラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキ
シシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルト
リプロポキシシラン、メチルトリプトキシシラ
ン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリブト
キシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチ
ルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラ
ン、ジメチルジブトキシシラン、ジフエニルジメ
トキシシラン、ジフエニルジエトキシシラン、ト
リメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシ
ラン、トリメチルプロポキシシラン、トリメチル
ブトキシシラン、トリプロピルモノクロロプロピ
ルシラン等の二重結合を有しないシラン化合物;
ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、ビニルトリプロポキシシラン、メタクリ
ロキシメチルトリメトキシシラン、メタクリロキ
シメチルトリエトキシシラン、メタクリロキシエ
チルトリプロポキシシラン、メタクリロキシメチ
ルトリメトキシシラン、メタクリロキシエチルト
リエトキシシラン、タクリロキシエチルトリプロ
ポキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメト
キシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキ
シシラン、メタクリロキシプロピルトリプロポキ
シシラン、アクリロキシメチルトリメトキシシラ
ン、アクリロキシメチルトリエトキシシラン、ア
クリロキシメチルトリプロポキシシラン、アクリ
ロキシエチルトリメトキシシラン、アクリロキシ
エチルトリエトキシシラン、アクリロキシエチル
トリプロポキシシラン、アクリロキシプロピルト
リメトキシシラン、アクリロキシプロピルトリエ
トキシシラン、アクリロキシプロピルトリプロポ
キシシラン等のビニルシラン化合物;N−アミノ
メチル−アミノメチルトリメトキシシラン、γ−
グリシドプロピルメチルジプロポキシシラン、β
−グリシドキシエチルエチルジエトキシシラン等
が挙げられる。
(In the formula, R 1 is H or CH 3 , R 2 is a straight chain or branched alkyl group with 4 or less carbon atoms, R 3 is OR 2 or a straight chain or branched alkyl group with 4 or less carbon atoms, or phenyl, A is (It is a straight chain or branched alkylene group having 6 or less carbon atoms.) Specific compound names include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and methyltrimethoxysilane. Propoxysilane, methyltriptoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltributoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldipropoxysilane, dimethyldibutoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, trimethylmethoxy Silane compounds without double bonds such as silane, trimethylethoxysilane, trimethylpropoxysilane, trimethylbutoxysilane, tripropylmonochloropropylsilane;
Vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltripropoxysilane, methacryloxymethyltrimethoxysilane, methacryloxymethyltriethoxysilane, methacryloxyethyltripropoxysilane, methacryloxymethyltrimethoxysilane, methacryloxyethyltriethoxysilane, Thacryloxyethyltripropoxysilane, Methacryloxypropyltrimethoxysilane, Methacryloxypropyltriethoxysilane, Methacryloxypropyltripropoxysilane, Acryloxymethyltrimethoxysilane, Acryloxymethyltriethoxysilane, Acryloxymethyltripropoxysilane, Acrylic Vinyl silane compounds such as loxethyltrimethoxysilane, acryloxyethyltriethoxysilane, acryloxyethyltripropoxysilane, acryloxypropyltrimethoxysilane, acryloxypropyltriethoxysilane, acryloxypropyltripropoxysilane; N-aminomethyl- Aminomethyltrimethoxysilane, γ-
glycidopropylmethyldipropoxysilane, β
-glycidoxyethylethyldiethoxysilane and the like.

これらは単独で、または2種以上併用して用い
られる。
These may be used alone or in combination of two or more.

シランカツプリング促進剤としてはジブチル錫
ジラウレート、酢酸第一錫、オクテン酸第一錫、
ナフテン酸鉛、オクテン酸亜鉛、2−エチルヘキ
サン酸鉄、ナフテン酸コバルト等のカルボン酸
塩;チタン酸テトラブチルエステル、チタン酸テ
トラノニルエステル、ビス(アセチルアセトニト
リル)ジ−イソプロピルチタネート等のチタン酸
エステル;キレート化物のような有機金属化合
物;エチルアミン、ヘキシルアミン、ジブチルア
ミン等の有機塩基等が使用できる。
Examples of silane coupling accelerators include dibutyltin dilaurate, stannous acetate, stannous octenoate,
Carboxylic acid salts such as lead naphthenate, zinc octenoate, iron 2-ethylhexanoate, cobalt naphthenate; titanate esters such as tetrabutyl titanate, tetranonyl titanate, bis(acetylacetonitrile) di-isopropyltitanate, etc. ; Organometallic compounds such as chelates; Organic bases such as ethylamine, hexylamine, dibutylamine, etc. can be used.

これら各成分の割合は、無機充填剤が混合溶液
中の10〜80重量%、好ましくは20〜70重量%とな
る割合で、シランカツプリング剤は無機充填剤の
0.1〜5重量%、好ましくは1〜3重量%、シラ
ンカツプリング促進剤は無機充填剤の0.01〜2重
量%の割合で配合される。好ましくは混合溶液を
予備塊状重合して得た混合溶液の粘度が10〜
10000センチポイズ(cps)となるように調製す
る。
The ratio of each of these components is such that the inorganic filler accounts for 10 to 80% by weight, preferably 20 to 70% by weight of the mixed solution, and the silane coupling agent is the proportion of the inorganic filler.
The silane coupling promoter is incorporated in an amount of 0.1 to 5% by weight, preferably 1 to 3% by weight, and 0.01 to 2% by weight of the inorganic filler. Preferably, the viscosity of the mixed solution obtained by pre-bulk polymerization of the mixed solution is 10-10.
Adjust to 10,000 centipoise (cps).

無機充填剤の混合溶液中に占める割合が10重量
%未満では重合体の機械的強度、寸法安定性改良
効果が十分でない。また、本発明の方法に依らず
して、例えば無機充填剤表面をアクリル酸エチ
ル、メタクリル酸メチル等で改質処理し、これを
溶融重合体と混練する方法によつてでも調製でき
る。
If the proportion of the inorganic filler in the mixed solution is less than 10% by weight, the effect of improving the mechanical strength and dimensional stability of the polymer will not be sufficient. Furthermore, instead of relying on the method of the present invention, it can also be prepared by, for example, a method in which the surface of an inorganic filler is modified with ethyl acrylate, methyl methacrylate, etc., and then kneaded with a molten polymer.

また、80重量%を越えては無機充填剤をビニル
単量体中に均一に分散させることが困難であると
ともに、混合溶液の粘度が高く、混合溶液の取扱
いが困難である。
Furthermore, if the amount exceeds 80% by weight, it is difficult to uniformly disperse the inorganic filler in the vinyl monomer, and the viscosity of the mixed solution is high, making it difficult to handle the mixed solution.

次にシランカツプリング剤は、無機充填剤の
0.1〜5重量%、好ましくは1〜3重量%の割合
で用いる。0.1重量%未満では充填剤の分散を均
一に行わしめることが困難であるとともに、得ら
れる混合溶液に粘度の低下を期待することは困難
である。また、5重量%を越えても分散性、粘度
の低下効果を更に期待することは難しく、高価な
シランカツプリング剤を多量に用いることは経済
的に不利である。
Next, the silane coupling agent is used as an inorganic filler.
It is used in a proportion of 0.1 to 5% by weight, preferably 1 to 3% by weight. If it is less than 0.1% by weight, it is difficult to uniformly disperse the filler, and it is also difficult to expect the resulting mixed solution to have a reduced viscosity. Further, even if the amount exceeds 5% by weight, it is difficult to expect further effects of lowering dispersibility and viscosity, and it is economically disadvantageous to use a large amount of the expensive silane coupling agent.

更に、シランカツプリング促進剤は充填剤の
0.01〜2重量%の割合で用いられる。0.01重量%
未満ではシランカツプリング反応が遅く実用的で
ない。また、2重量%を越えてもシランカツプリ
ング反応の促進をより以上に期待することができ
ないので経済的に不利である。
In addition, the silane coupling promoter improves filler
It is used in a proportion of 0.01 to 2% by weight. 0.01% by weight
If it is less than this, the silane coupling reaction will be too slow to be practical. Further, even if the amount exceeds 2% by weight, it is economically disadvantageous because no further promotion of the silane coupling reaction can be expected.

本発明の混合溶液の調製は、ビニル単量体と無
機充填剤とを先に混合し、これにシランカツプリ
ング剤とシランカツプリング促進剤を添加し、均
一に撹拌、混合することにより行われる。
The mixed solution of the present invention is prepared by first mixing the vinyl monomer and the inorganic filler, then adding the silane coupling agent and the silane coupling promoter, and stirring and mixing uniformly. .

シランカツプリング剤を含有する混合溶液が、
該カツプリング剤を配合しない無機充填剤とビニ
ル単量体との混合溶液と比較して粘度が低い理由
は不明であるが、次のように推定される。
A mixed solution containing a silane coupling agent is
The reason why the viscosity is lower than that of a mixed solution of an inorganic filler and vinyl monomer that does not contain the coupling agent is unknown, but it is presumed as follows.

無機充填剤をビニル単量体中に単に分散させる
と、無機充填剤はビニル単量体に対して親和性が
乏しいので充填剤同志が複数個凝集し、混合溶液
に占める無機充填剤が占有する体積が見掛上増加
する。これに対し、シランカツプリング剤を配合
すると、無機充填剤とシランカツプリング剤が結
合し、充填剤にビニル単量体との親和性が付与さ
れるとともに、充填剤同志の凝集が抑制され、充
填剤はビニル単量体溶液に均一に分散され、混合
溶液中に占める無機充填剤が占める体積の見掛上
の増加は小さい。
If the inorganic filler is simply dispersed in the vinyl monomer, the inorganic filler has poor affinity for the vinyl monomer, so multiple fillers aggregate together, and the inorganic filler occupies the mixed solution. The volume apparently increases. On the other hand, when a silane coupling agent is blended, the inorganic filler and the silane coupling agent combine, giving the filler affinity with the vinyl monomer and suppressing aggregation of the fillers. The filler is uniformly dispersed in the vinyl monomer solution, and the apparent increase in the volume occupied by the inorganic filler in the mixed solution is small.

従つて、同一量の無機充填剤を配合したとき、
シランカツプリング剤が配合されていない混合溶
液の方が高い粘度を示す。
Therefore, when the same amount of inorganic filler is blended,
A mixed solution containing no silane coupling agent has a higher viscosity.

また、無機充填剤の平均粒子径が小さいほど凝
集を起こしやすく、混合溶液の粘度は高くなる。
Furthermore, the smaller the average particle diameter of the inorganic filler, the more likely it is to aggregate, and the higher the viscosity of the mixed solution becomes.

本発明においてシランカツプリング剤による無
機充填剤の改質の機構は明確でないが、例えばシ
ランカツプリング剤としてアルコキシ基を有する
シラン化合物を、無機充填剤として金属の水酸化
物を用いたときは、脱アルコール反応がおきてカ
ツプリング剤を充填剤が化学的に結合するものと
推定される。このカツプリング反応を促進して短
時間に均一な分散液を調製するためにシランカツ
プリング促進剤が配合されている。
Although the mechanism of modification of the inorganic filler by the silane coupling agent in the present invention is not clear, for example, when a silane compound having an alkoxy group is used as the silane coupling agent and a metal hydroxide is used as the inorganic filler, It is presumed that a dealcoholization reaction occurs and the coupling agent is chemically bonded to the filler. A silane coupling promoter is blended to promote this coupling reaction and prepare a uniform dispersion in a short time.

本発明において、無機充填剤含有重合性混合溶
液には、その調製段階において、あるいは調製
後、重合に必要なラジカル重合開始剤が配合され
る。
In the present invention, a radical polymerization initiator necessary for polymerization is added to the inorganic filler-containing polymerizable mixed solution during or after its preparation.

かかる開始剤としては過酸化ベンゾイル、ラウ
リルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオ
キサイド、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジ
(パーオキシベンゾエート)ヘキシン−3、第3
ブチルパーベンゾエート等の有機過酸化物、アゾ
ビスイソブチロニトリル、ジメチルアゾシイソブ
チレート等のアゾ化合物が使用できる。
Such initiators include benzoyl peroxide, lauryl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, dicumyl peroxide, 2,5-di(peroxybenzoate)hexyne-3,
Organic peroxides such as butyl perbenzoate and azo compounds such as azobisisobutyronitrile and dimethyl azocyisobutyrate can be used.

これらは重合開始剤はビニル単量体の0.1〜5
重量%、好ましくは0.5〜1重量%の割合で用い
る。
These polymerization initiators are 0.1 to 5% of vinyl monomer.
It is used in a proportion of 0.5 to 1% by weight, preferably 0.5 to 1% by weight.

更に、必要に応じて酸化防止剤、熱安定剤、紫
外線吸収剤、可塑剤、ビニル単量体に溶解可能な
ゴム物質が配合される。
Furthermore, an antioxidant, a heat stabilizer, an ultraviolet absorber, a plasticizer, and a rubber substance soluble in the vinyl monomer are blended as necessary.

重合開始剤を配合した混合溶液は予備塊状重
合・懸濁重合(連続塊重合)により無機充填剤を
均一に分散した重合体粒子を形成する。この重合
前に、あるいは重合中に、n−ブタン、イソブタ
ン、ペンタン等の膨脹剤を供給して発泡性重合体
ビーズを製造することも可能である。
The mixed solution containing the polymerization initiator is subjected to preliminary bulk polymerization and suspension polymerization (continuous bulk polymerization) to form polymer particles in which the inorganic filler is uniformly dispersed. It is also possible to produce expandable polymer beads by supplying a blowing agent such as n-butane, isobutane, pentane, etc. before or during the polymerization.

また、予備塊状重合・懸濁重合して得た重合体
粒子に膨脹剤を含浸させて発泡性ビーズを製造し
てもよい。
Alternatively, expandable beads may be produced by impregnating polymer particles obtained by preliminary bulk polymerization/suspension polymerization with an expanding agent.

粒度分布の狭い重合体粒子を製造するに特に適
している重合方法は、混合溶液を重合開始剤の存
在下でビニル単量体の5〜45重量%、好ましくは
20〜35重量%予備塊状重合を行つて反応系の20℃
における粘度を100〜10000cps、好ましくは200〜
5000cpsに調製し、ついで得られた予備塊状重合
溶液を懸濁安定剤を含む水中に供給し、これを加
熱して未反応のビニル単量体の懸濁重合を行う方
法である。
A polymerization method that is particularly suitable for producing polymer particles with a narrow particle size distribution is to prepare a mixed solution in the presence of a polymerization initiator of 5 to 45% by weight of vinyl monomer, preferably
20~35% by weight preliminary bulk polymerization is carried out at 20°C in the reaction system.
The viscosity in 100~10000cps, preferably 200~
This is a method in which the preliminarily bulk polymerization solution is prepared at 5000 cps, and then the obtained preliminary bulk polymerization solution is supplied into water containing a suspension stabilizer, and this is heated to carry out suspension polymerization of unreacted vinyl monomers.

懸濁重合を行う前に予備塊状重合を行うことに
より反応系における無機充填剤の沈降が更に防止
され、予備塊状重合溶液の懸濁重合反応器への移
送、および懸濁重合を容易とする。
Performing preliminary bulk polymerization before suspension polymerization further prevents precipitation of the inorganic filler in the reaction system, and facilitates the transfer of the preliminary bulk polymerization solution to the suspension polymerization reactor and the suspension polymerization.

この予備塊状重合は、ビニル単量体がスチレン
であるときは重合温度は70〜110℃であり、重合
を1.5〜10時間、好ましくは2〜5時間行う。こ
の際、スチレンモノマーの5〜45重量%、好まし
くは20〜35重量%が予備重合される。
In this preliminary bulk polymerization, when the vinyl monomer is styrene, the polymerization temperature is 70 to 110°C, and the polymerization is carried out for 1.5 to 10 hours, preferably 2 to 5 hours. At this time, 5 to 45% by weight, preferably 20 to 35% by weight of the styrene monomer is prepolymerized.

予備塊状重合溶液の20℃における粘度が100〜
10000ポイズに達した時点で、予備塊状重合溶液
は懸濁安定剤を含む水性媒質中に撹拌下に供給さ
れ、懸濁液となり、60〜140℃の温度で2〜10時
間、好ましくは80〜130℃の温度で4〜6時間懸
濁重合を行い重合を完結する。
The viscosity of the preliminary bulk polymerization solution at 20℃ is 100~
Upon reaching 10,000 poise, the prebulk polymerization solution is fed under stirring into an aqueous medium containing a suspension stabilizer to form a suspension and is heated for 2 to 10 hours at a temperature of 60 to 140 °C, preferably 80 to Suspension polymerization is carried out at a temperature of 130° C. for 4 to 6 hours to complete the polymerization.

上記懸濁安定剤としては、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルピロリドン、ゼラチン、カルボキ
シメチルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロ
ース等の有機系懸濁安定剤、リン酸または炭酸の
Ca,Mg塩等の無機系懸濁安定剤が挙げられる。
無機系のもの、例えば第3燐酸カルシウムを使用
するときは安定助剤としてアニオン性界面活性剤
のドデシルベンゼンスルホン酸ソーダを併用する
とよい。
Examples of the above-mentioned suspension stabilizers include organic suspension stabilizers such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, gelatin, carboxymethyl cellulose, and hydroxyalkyl cellulose, and phosphoric acid or carbonic acid.
Examples include inorganic suspension stabilizers such as Ca and Mg salts.
When an inorganic material such as tertiary calcium phosphate is used, an anionic surfactant such as sodium dodecylbenzenesulfonate may be used in combination as a stabilizing agent.

懸濁安定剤の使用量は塊状重合体または共重合
体溶液の0.1〜3重量%、安定助剤は水の0.002〜
0.05重量%である。
The amount of suspension stabilizer used is 0.1 to 3% by weight of the bulk polymer or copolymer solution, and the stabilizing agent is 0.002 to 3% by weight of water.
It is 0.05% by weight.

そして、懸濁重合における塊状重合体または共
重合体溶液の水に対する重量割合(相比)は、
0.5〜2.0、好ましくは1.0〜1.5である。相比を1
未満とするよりは1以上とした方が反応器のバツ
チサイズが小さくすみ、経済的であるとともに得
られる粒子中に含まれる水分が少なくなり、乾燥
が容易である。また2.0を越える相比では重合の
進行につれ撹拌が困難となる。
The weight ratio (phase ratio) of the bulk polymer or copolymer solution to water in suspension polymerization is
0.5-2.0, preferably 1.0-1.5. Phase ratio is 1
When the number is 1 or more, the batch size of the reactor becomes smaller, which is more economical, and the resulting particles contain less water and are easier to dry. Furthermore, if the phase ratio exceeds 2.0, stirring becomes difficult as the polymerization progresses.

本発明の実施により得られる無機充填剤含有重
合体粒子を射出成形、押出成形、ロール成形して
得られる成形体は剛性、寸法安定性に優れるもの
である。
A molded article obtained by injection molding, extrusion molding, or roll molding of the inorganic filler-containing polymer particles obtained by carrying out the present invention has excellent rigidity and dimensional stability.

以上、膨脹剤を含有しない重合体粒子の製造法
について述べたが、膨脹剤を含有する重合体粒子
を製造する場合は、前記の懸濁重合後、得た重合
体粒子に膨脹剤を含浸させるか、または予備塊状
重合時あるいは懸濁重合時に反応系内に膨脹剤を
供給し、前記重合工程を行うことにより得られ
る。一般に重合工程の面から懸濁重合時膨脹剤を
供給するのが簡便であるが、得られる発泡性粒子
の径が小径のときは、膨脹剤が粒子篩分中および
貯蔵中も散逸することを考慮すると、懸濁重合後
に粒子に膨脹剤を含浸させる方が好ましい。
The above has described a method for producing polymer particles that do not contain a swelling agent, but when producing polymer particles that contain a swelling agent, the obtained polymer particles are impregnated with a swelling agent after the suspension polymerization described above. Alternatively, it can be obtained by supplying an expanding agent into the reaction system during preliminary bulk polymerization or suspension polymerization and carrying out the polymerization step. In general, it is convenient to supply an expanding agent during suspension polymerization from the standpoint of the polymerization process, but when the diameter of the resulting expandable particles is small, the expanding agent may dissipate during particle sieving and storage. In view of this, it is preferable to impregnate the particles with a swelling agent after suspension polymerization.

かかる膨脹剤としては、たとえば、プロパン、
ノルマンブタン、イソブタン、ノルマンペンタ
ン、イソペンタン、ネオペンタン、ヘキサン等の
脂肪族炭化水素、シクロブタン、シクロペンタン
等の脂環族炭化水素、塩化メチル、ジクロルジフ
ルオルメタン等のハロゲン化炭化水素等があげら
れ、これらは単独でまたは2種以上併用して用い
られる。膨脹剤は、生成粒子中の膨脹剤含量が5
〜20重量%程度となるように供給するのがふつう
である。
Such expansion agents include, for example, propane,
Examples include aliphatic hydrocarbons such as Norman-butane, isobutane, Norman-pentane, isopentane, neopentane, and hexane, alicyclic hydrocarbons such as cyclobutane and cyclopentane, and halogenated hydrocarbons such as methyl chloride and dichlorodifluoromethane. , these may be used alone or in combination of two or more. The swelling agent has a swelling agent content of 5 in the produced particles.
It is normal to supply the amount to about 20% by weight.

本発明の実施例により得られるスチレン系重合
体粒子群は、市販用一グレードに入る粒子が45%
以上と高く、かつ粒子の粒度分布も狭く篩分けが
容易である。
In the styrenic polymer particle group obtained by the example of the present invention, 45% of the particles fall into the commercial grade.
This is high, and the particle size distribution is narrow, making it easy to sieve.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。なお、例中の部および%は特に例記しない限
り重量基準である。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Note that parts and percentages in the examples are based on weight unless otherwise specified.

実施例 1 スチレン100部に、平均粒径17μの水酸化アル
ミニウム(昭和軽金属(株)製、商品名「ハイジライ
ト」)40部を20℃で撹拌下で添加した。次いで、
水酸化アルミニウムに対して、1.0%量のフエニ
ルトリメトキシシラン(信越化学(株)製、商品名
「KBM−103」)と0.2%量のジブチル錫ジラウレ
ートを添加して、20℃で15分撹拌して均一な混合
溶液を得た。
Example 1 To 100 parts of styrene, 40 parts of aluminum hydroxide (manufactured by Showa Light Metal Co., Ltd., trade name "Hygilite") having an average particle size of 17 μm was added at 20° C. under stirring. Then,
1.0% phenyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name "KBM-103") and 0.2% dibutyltin dilaurate were added to aluminum hydroxide for 15 minutes at 20°C. A homogeneous mixed solution was obtained by stirring.

この混合溶液の20℃における粘度(東京計器製
B型粘度計で測定)は5cpsであつた。
The viscosity of this mixed solution at 20°C (measured with a Tokyo Keiki B-type viscometer) was 5 cps.

この混合溶液に、ベンゾイルパーオキサイド
0.3部およびt−ブチルパーキシベンゾエート0.2
部を添加した後、分散液をオートクレーブ内に移
し、80℃迄昇温させた。
Add benzoyl peroxide to this mixed solution.
0.3 parts and t-butyl perxybenzoate 0.2
After adding 50% of the dispersion, the dispersion was transferred to an autoclave and heated to 80°C.

同温度で2.5時間、予備的に塊状重合し、スチ
レンの塊状重合液を得た。この溶液のスチレン重
合率(1632cm-1の1602cm-1の赤外線吸収に対する
比率)は21.2%であつた。
Preliminary bulk polymerization was carried out at the same temperature for 2.5 hours to obtain a styrene bulk polymerization solution. The styrene polymerization rate (ratio of 1632 cm -1 to infrared absorption of 1602 cm -1 ) of this solution was 21.2%.

また、このスチレンの予備塊状重合溶液の20℃
における粘度は3070cpsであり、この溶液1を
円筒状のメスシリンダー内に移し、静置したと
き、上澄液が20容量%となる沈降時間は20時間で
あつた。
In addition, this styrene pre-bulk polymerization solution at 20℃
The viscosity was 3070 cps, and when this solution 1 was transferred into a cylindrical graduated cylinder and left to stand, the settling time for the supernatant to become 20% by volume was 20 hours.

このスチレンの予備塊状重合溶液を、0.6部の
ポリビニルピロリドンを溶解した水200部に
300rpmの撹拌下に移し、次いで懸濁重合反応器
の温度を80℃から125℃に7時間かけて昇温し、
更に、125℃で1時間撹拌を続けて懸濁重合を完
結して重合体粒子を製造した。
This pre-bulk polymerization solution of styrene was added to 200 parts of water in which 0.6 parts of polyvinylpyrrolidone was dissolved.
The mixture was stirred at 300 rpm, and then the temperature of the suspension polymerization reactor was raised from 80°C to 125°C over 7 hours.
Furthermore, stirring was continued for 1 hour at 125°C to complete suspension polymerization and produce polymer particles.

得られた重合体粒子は、粒径0.59〜1mmの粒子
が53%であり、平均粒径0.81mmであつた。また、
粒子中の水酸化アルミニウム含有量は24.9%(理
論値は25.6%)であつた。
The obtained polymer particles had a particle size of 0.59 to 1 mm in 53%, and an average particle size of 0.81 mm. Also,
The aluminum hydroxide content in the particles was 24.9% (theoretical value was 25.6%).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 無機充填剤を10〜80重量%含有する重合体粒
子を製造するに当たり、無機充填剤とシランカツ
プリング剤およびシランカツプリング促進剤との
混合をビニル単量体の溶液中で行つて得た混合溶
液を、重合開始剤の存在下でビニル単量体の5〜
45重量%予備塊状重合を行つて反応系の20℃にお
ける粘度を100〜10000センチポイズに調製し、つ
いで得られた予備塊状重合溶液を懸濁安定剤を含
む水中に供給し、これを加熱してビニル単量体の
懸濁重合を行うことを特徴とする重合体粒子を製
造する方法。
1. In producing polymer particles containing 10 to 80% by weight of an inorganic filler, the inorganic filler, silane coupling agent, and silane coupling promoter were mixed in a vinyl monomer solution. The mixed solution is mixed with vinyl monomers in the presence of a polymerization initiator.
The viscosity of the reaction system at 20° C. is adjusted to 100 to 10,000 centipoise by carrying out 45% by weight pre-bulk polymerization, and then the obtained pre-bulk polymerization solution is supplied into water containing a suspension stabilizer and heated. A method for producing polymer particles, which comprises carrying out suspension polymerization of vinyl monomers.
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