JPH03281502A

JPH03281502A - ビニル系重合体微粒子の製造方法

Info

Publication number: JPH03281502A
Application number: JP8555790A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Takahashi; 清高橋; Kohei Higuchi; 浩平樋口; Kozo Nakao; 中尾　公三
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1991-12-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ビニル系単量体の簡単で効率的な懸濁重合に
より、粒径分布の狭い球状ポリマー微粒子を製造する方
法に関するものである。

（従来の技術）従来、ビニル系単量体からなる粒径２〜５０μｍ程度の
球状ポリマー徽粒子の製造には、懸濁安定剤を含む水系
懸濁重合のモノマー分散工程に回転式高速分散装置を使
用してモノマー懸濁液を得る方法、−穿孔径のノズルか
らモノマーを噴出、滴下させて、この油滴を懸濁安定剤
を含む水系分散媒中で懸濁重合する方法、シード粒子を
重合し、この重合反応液にモノマーを添加して、各粒子
を同一速度で目的の粒径まで成長させるシード重合法な
どが知られていた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、第一の方法、すなわち回転式高速分散装
置を用いる方法は、分散条件を最適に調節しても、目的
とした粒径の粒子に対し、粒径２μｍ以下の小径粒子が
多く生成し、粒径分布が広くなってしまう問題点があっ
た。また、第２の方法であるノズルからモノマーを滴下
して油滴を形成する方法は、粒径を一定にすることは可
能でも２〜５０μｍの微粒子を工業的に生産するには多
数のノズルを用いることが必要となり、きわめて能率が
悪いという問題点があった。さらに第三のシード重合法
では、モノマーの種類毎に、水層からシード粒子への七
ツマ−の浸入速度が違ったり、適切な成長速度を得るた
めの、濃度が限られている等のように反応制御面で複雑
であったり、後から添加する七ツマー１架橋剤等が、シ
ード粒子と異なる組成では、粒子内部が均一にならない
場合がある、といった欠点があった。

本発明は、これらの欠点を解決、任意の粒径でかつ粒度
分布の狭い球状ポリマー微粒子を、効率的に短時間で懸
濁でき、単純な工程で重合できる方法の提供を目的とす
る。

（課題を解決するための手段）上記目的は、本発明の方法すなわち、ビニル系単量体を
水系懸濁重合するに際し、水と当該単量体等よりなる予
備分散液を、濾材を通過させて懸濁液とし、重合反応を
行うことを特徴とするビニル系重合体微粒子の製造方法
により、達成することができる。

本発明において使用されるビニル系単量体としては、水
との相溶性がなく、水への溶解度が２．０重量％程度以
下の液体あるいは液状組成物であればいずれの種類でも
よく、スチレン、α−メチルスチレン、メタクリル酸メ
チル、メタクリル酸ステアリル、アクリル酸エチル、ア
クリル酸ブチルなどが使用できるがとくにスチレン、メ
タクリル酸メチル、メタクリル酸ステアリルが好ましく
使用される。

またこれらは単独でもしくは必要に応じて二官能性モノ
マーを架橋剤として使用することもでき、その場合は強
度、耐溶剤性、耐熱性を向上させることもできる。二官
能性モノマーとしては、ジビニルベンゼン、エチレング
リコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジ
メタクリレート、アリルメタクリレート、ポリエチレン
グリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコール
ジアクリレートなどが使用できる。これらの添加量とし
ては、いかなる割合でもよいが、好ましくは全モノマー
の５〜５０重量％の範囲である。

本発明においては、これらモノマーの他に重合反応に関
与しない化合物（希釈剤）を添加使用することにより多
孔性の微粒子を得ることができる。

添加した希釈剤は、重合後に溶剤洗浄、減圧乾燥などに
より除去して、希釈剤が存在していた部分を微細な孔と
して残すことができる。このような希釈剤としては、ベ
ンゼン、トルエンのような芳香族、ヘプタン、ドデカン
のような脂肪族、酢酸ブチルのようなエステル類等の水
への溶解度が低い化合物を用いることができる。これら
の希釈剤は、全モノマーに対し０．５〜２．０倍の範囲
が望ましく、多過ぎると機械的強度が不足し、少な過ぎ
ると多孔質により期待される性能が低下する結果となる
。また重合開始剤としては、５０〜１００℃程度の温度
で開裂反応が始まり、水への溶解性のないラジカル重合
開始剤を使うことができる。

このような重合開始剤として、過酸化ベンゾイル、過酸
化ラウロイル、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル
、２．２′−アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリ
ルなどが使用できる。これらは、全モノマーに対し、０
．１〜３．０重量％、望ましくは０．２〜０．４重量％
の濃度で使用される。

本発明では懸濁重合の分散媒である水に添加する懸濁安
定剤としては、いずれのものでもよいが、その中で重合
度１５００以上、鹸化度７５〜８５モル％のポリビニル
アルコールを用いることが望ましく、その濃度は水に対
して、０．３〜１．０重量％、好ましくは０．４〜０．
７重量％の濃度である。

ビニル系単量体と、必要に応じて加えた架橋剤、希釈剤
に重合開始剤を溶解させたモノマー系と、ポリビニルア
ルコールを溶解させた水系とを、容器に混合し、通常の
撹拌機で撹拌しモノマー油滴の粒径が１００〜１０００
０ｍ程度の予備分散液を得る。上記モノマー系と水系と
の混合割合はｌ：２〜工：４程度が好ましい。この予備
分散液を目的とする粒径に応じて選択した濾材を複数回
通過させて、モノマー油滴の粒径を次第に小さくし、粒
径のそろった懸濁液を得る。

用いる濾材は、濾紙繊維間の目開き或いは、濾材の最小
捕捉粒子径が、目標とする微粒子の粒径に対し０．５倍
〜１．０倍、好ましくは０．８倍〜０．９倍程度のもの
を選択することが望ましい。

濾材繊維の材質は、紙、木綿、レーヨン、ビニロン、金
属、ガラス等の素材の方が、ポリプロピレン、テフロン
、ナイロン等の疎水性合成繊維素材よりも通している。

これは疎水性合成繊維からなる濾材では、通過時にモノ
マー油滴が濾材繊維表面と接触して界面が破れ、濾材組
織に吸着してしまい、後から流れてくる水により脱着さ
れて大きい油滴となるためである。これに対し、疎水性
合成繊維以外の繊維表面ではモノマー油滴が繊維表面又
は繊維組織間に吸着されず、粒径よりも小さい目開きの
繊維間隙を通過することにより変形を受けて流路に沿っ
て長く引き伸ばされ、小さい油滴に分裂することができ
るからである。また濾材繊維間の目開きは、粒子の最小
粒径と粒径分布を決定するために、可能な限り一定の間
隔であることが望ましく、この意味から繊維径の変化が
少なく、編織の際の繊維の圧縮による糸の断面変化のな
い、金属繊維不織布または金属繊維網状物が適している
。濾材である金属繊維不織布または網状物は、該不織布
または網状物が一種類の単一の層であってもよく、また
複数の不織布または網状物の層の積層体からなっていて
もよい。各層を構成する不織布または網状物を構成する
金属繊維の径及び金属繊維間の目開きは各層内において
実質的に均一であることが好ましい。また該濾材が複数
の不織布または網状物の層からなる場合においては、各
層の金属繊維間の目開きが液の流入側から流出側に向か
って順次小さくなるような構造を有するものであること
が好ましい。但し補強のために濾材層のいずれかの表面
または中間に目開きの比較的大きな金網の層などを設け
ることは差し織りまたは絞量織り等の構造が望ましく、
開口形状の一定な平織りが特に好ましい。金網積層体の
例としては■ニチダイ製のアブソルタ■、関西金網■製
のボアメット、ボンメソシュ、ポアフロ等、金属繊維不
織布積層体の例としてはＮ、Ｖ、　ＢｅｋａｅｒＳ、Ａ
社のＢＥＫ　ＩＰＯＲ■等がある。例えばＢＥにＩＰＯ
ＲＳＴ・１５ＡＬ３は２層構造の焼結金属繊維不織布で
あり濾過粒度が１０μｍのものである。

予備混合液等が濾材を通過する速度は、濾材の単位面積
、単位時間当りの通過液量で規定され、これは線速に等
しい（ｃｒｌ／ｃｄ・分＝　ｃ＋ｎ　７分）。本発明の
製造方法による混合液の線速は、濾布、金網、金属繊維
不織布などでは１０〜１００００　ａｍ／ｍｉｎｍ／ｍ
用いた場合では１〜４０ｃｎ＋／分更に好ましくは１０
〜３０Ｃ！ｌ／分の範囲である。

この濾材通過の際に受ける濾過抵抗は、七ツマー油滴の
表面張力に抗して油滴の形状を変化させ、更に分裂させ
るための仕事に相当する。上記の濾材通過速度が低すぎ
る場合には、通過に際し抵抗のない、分散媒の水だけが
通り抜けて、モノマーは油滴の形状を変形させることが
できずに濾材表面にたい積し、その結果目詰りを生じて
しまう。

一方、濾材通過速度が高すぎる場合には、濾材中での流
れに大きい乱れが生じ、２μｍ以下の小径粒子が生成し
て粒径分布が広くなったり、流速を大きくさせるための
装置や大きな抵抗を受ける濾材の保持機構が複雑になる
などの欠点が生じてしまう。

これらの濾過速度を得る方法は、重力による自然濾過、
吸引濾過、加圧濾過、さらにこれらと低周波パイブレー
ク−を併用する方法があげられ、いずれの方法を用いて
もよい。これらの方法は、濾材の濾過抵抗に応じて濾過
抵抗の小さいものは自然濾過すればよく、濾材の前後で
０．１〜０．８　ｋｇ／ｃｄの圧力差が必要なものは吸
引濾過または加圧濾過すればよく、０．８ｋｇ／！以上
の圧力差が必要なときは加圧濾過することが望ましい。

本発明の方法における濾材道通によるモノマー懸濁では
、前述の撹拌機による予備分散液から、−枚の濾材だけ
を一回通過させるよりは、複数回通過させることが望ま
しく、さらに好ましくは１０回回正上過させることであ
る。これは大きい油滴を何度も濾材を通過させることに
より、モノマー油滴の直径が油滴の流路における濾材繊
維の間隔に次第に近くなって、全体の粒径をそろえられ
るからである。

このように濾材を複数回通過させるには、適切な濾過速
度が得られる範囲で０．１　ｔｍ程度以上の間隔をあけ
て濾材を必要な枚数だけ重ねてもよい。

以上のようにして得られたモノマー懸濁液は通常用いら
れるような撹拌装置のついた重合容器内で５０〜１００
℃の温度で２〜１０時間加熱重合することにより、ポリ
マー微粒子となる。これをさらに分散媒の水を吸引濾過
または遠心濾過などの方法により濾別し、粒子表面に付
着している懸濁分散剤を、純水で洗浄した後乾燥させる
ことにより球状ポリマー微粒子を得ることができる。

（実施例）以下の実施例における、すべてのパーセントおよび部は
、特にことわらない限り重量による。

濾紙は東洋濾紙■製を用い、濾紙番号を表中に記した３
濾布は大和紡績■製、綿厚１１６２０号（２／２絞織）
を用いた。金網はＪＩＳ標準ふるい（ステンレス製）を
用い、メツシュ番号を表中に記した。金属繊維不織布は
、Ｎ、Ｖ、　Ｂｅｋａｅｒｔ　Ｓ、Ａ、社製ＢＥＫＩＰ
ＯＲ＠　１０　Ａ　Ｌ　３　オヨびＢＥＫＩＰＯＲ’３
５　Ａ　Ｌ　３を用い、最小捕捉粒子径（μｍ）を表中
に記した。

平均粒子径は、重量平均粒径を用い、測定はセイシン■
製、ＳＫＡ　−５０００型、沈降・弐粒度分布計を使用
し、標準偏差も同装置にて測定した。最大粒径、最小粒
径は光学顕微鏡写真から測定した。

実施例１〜１０表に示した組成のモノマー液に、全モノマーに対して０
．３％の過酸化ラウロイルを溶解させたモノマー系、及
び七ツマー系に対し３倍量の０．４％ポリビニルアルコ
ール（■クラレ製ＰＶＡ−４２０）水溶液をビーカーに
入れ、マグネチックスターラーで３分間撹拌して予備分
散液とした。これを直ちに表に示した濾材種類、重ねた
枚数、通過方法、通過回数の各条件で濾材を通過させた
ところ、表に記した通りの通過速度であった。

こうして得られたモノマー懸濁液は、撹拌装置冷却管、
温度計をとりつけたセパラブルフラスコに入れ、窒素気
流下、８０℃で６時間加熱重合させ、ポリマー微粒子の
スラリーとした。スラリーは更に、吸引濾過して水系を
濾別し、蒸留水で粒子表面を洗浄した後、乾燥させるこ
とにより球状ポリマー微粒子を精製した。

得られたポリマー微粒子の重量平均粒径、最大最小粒径
、標準偏差は、表に示した値であった。

以下令白比較例懸濁工程に、回転式高速分散装置（三田村理研■製ラボ
ディスパーザ−Ｘ−１０２０型）を用いる以外は実施例
６と同様に行ない、重量平均粒径４．６０μｍ、標準偏
差３．　ＯＯｇ　ｍ、最大粒径８ｕｍ、最小粒径０．５
μｍの微粒子を得た。

（効　果）実施例６は、比較例と、重量平均粒径がほぼ等しいのに
対し標準偏差が小さいことから、粒径分布が狭く、短時
間で効率的に懸濁されていることがわかる。

また実施例７による微粒子では、希釈剤としてのトルエ
ンの添加で、架橋された多孔性構造となり、かさ比重の
低下、ポリマー表面積の増大、他の物質の吸着機能付与
などの効果が表れた。

出　願　人　株式会社　り　ラ　し

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ビニル系単量体を水系懸濁重合するに際し、水と
当該単量体よりなる予備分散液を、濾材を通過させて懸
濁液とし、重合反応を行うことを特徴とするビニル系重
合体微粒子の製造方法。
（２）予備分散液が、水、ビニル系単量体、二官能性モ
ノマーよりなる請求項１記載のビニル系重合体微粒子の
製造方法。
（３）予備分散液が、水、ビニル系単量体、二官能性モ
ノマー、希釈剤よりなる請求項１記載のビニル系重合体
微粒子の製造方法。
（４）濾材が金属繊維不織布または金属繊維網状物より
なる、請求項１〜３記載のビニル系重合体微粒子の製造
方法。
（５）濾材が金属繊維不織布であり、該不織布が一種類
の層であるか、または複数の不織布の層の積層体からな
っており、かつ各層を構成する不織布を構成する金属繊
維の径及び金属繊維間の目開きが各層内において実質的
に均一な構造を有しており、該網状物が複数の不織布の
層からなる場合においては、各層の金属繊維間の目開き
が液の流入側から流出側に向かって順次小さくなるよう
な構造を有するものである請求項４記載のビニル系重合
体微粒子の製造方法。
（６）濾材が金属繊維網状物であり、かつ該網状物が一
または複数の網状物の層からなっており、かつ各層を構
成する網状物を構成する金属繊維の径及び金属繊維間の
目開きが各層内において実質的に均一な平織り、綾織り
、平畳織りまたは綾畳織りの構造を有しており、該網状
物が複数の網状物の層からなる場合においては、各層の
金属繊維間の目開きが液の流入側から流出側に向かって
順次小さくなるような構造を有するものである請求項４
記載のビニル系重合体微粒子の製造方法。
（７）各層の繊維径分布の標準偏差が、平均繊維径に対
し１０％以下である、金属繊維網状物よりなる、請求項６記載のビニル系重合
体微粒子の製造方法。