JPH047309A - 乳化重合法 - Google Patents

乳化重合法

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JPH047309A
JPH047309A JP2106415A JP10641590A JPH047309A JP H047309 A JPH047309 A JP H047309A JP 2106415 A JP2106415 A JP 2106415A JP 10641590 A JP10641590 A JP 10641590A JP H047309 A JPH047309 A JP H047309A
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copolymer
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Naoyuki Kato
直行 加藤
Takeo Tsukamoto
健夫 塚本
Naotaka Suzuki
直孝 鈴木
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Mitsubishi Chemical BASF Co Ltd
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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、水溶性共重合体分散剤、及び同水溶性共重合
体分散剤を分散剤として用いるN−アルキロール(メタ
)アクリルアミド含有不飽和単量体混合物の乳化重合法
に関する。本発明の水溶性共重合体分散剤を用いてN−
アルキロール(メタ)アクリルアミド含有不飽和単量体
混合物を乳化重合して得られる重合体水性分散物は、た
とえば木材、金属、紙、繊維製品、スレート及び各種の
合成樹脂成形物等に対して耐ブロッキング性、耐薬品性
、耐溶剤性等に優れた架橋塗喚等を与えることができる
。特に、衣料用コーティング剤やカーペットのバッキン
グ剤に用いると、優れた繊維固着性を有し、耐水性、耐
洗濯性及びドライクリーニング性も良好な架橋塗嗅を与
えることのできる潜在架橋性の水性分散物である。
(従来技術) 衣料のコーティング剤やカーペットのバッキング剤は、
衣料やカーペットのIIl、離間の固着や風合の調整等
の目的に使用されるが、耐水性や耐クリーニング性を付
与させるために、架橋性でなければならない。そのため
に、N−アルキロール(メタ)アクリルアミドを含有す
る不飽和単量体混合−物を乳化重合させて得られる共重
合体水性分散物が使用されている。
そして従来のN−アルキロール(メタ)アクリルアミド
を含有する不飽和単量体混合物を乳化重合させて共重合
体水性分散物を製造する場合の乳化剤には、いわゆるア
ニオン性やノニオン性の乳化剤が使用されていたが、そ
の際に得られる重合体水性分散物は、その含有する乳化
剤に起因して、耐水性に劣る皮膜等を与える欠点があっ
た。
他方、本発明者等は、さきに、アルデヒド基又はケトン
基を有するアルカリ可溶型共重合体を分散剤として乳化
重合させて得られる共重合体水性分散物に、分子中に2
個以上のヒドラジン残基を有するヒドラジン誘導体を配
合した潜在架橋性の重合体水性分散物を提案したが(特
開昭311−10≠902号公報、特開昭6≠−μgg
O/号公報参照)、この場合の架橋反応はカルボニル基
とヒドラジン残基との縮合反応によるものであり、耐水
性に優れた塗膜等を与えることができるが、その皮膜等
が耐ドライクリーニング性に必ずしも充分であるといえ
ない。
(発明(DHII) 本発明は、N−アルキロール(メタ)アクリルアミド含
有不飽和単量体混合物等の乳化重合用分散剤として用い
た場合に、耐水性、耐洗濯性及び耐ドライクリーニング
性等に優れた架橋皮膜等を与えることのできる重合体分
散物が得られる水溶性共重合体分散剤を提供すること、
及び同水溶性共重合体分散剤を用いてN−アル中ロール
(メタ)アクリルアミド含有不飽和単量体混合物を乳化
重合する方法を提供することを目的とするものである。
(11題の解決手段) 本発明の水溶性共重合体分散剤は、(a)(メタ)アク
リルアミド、(メタ)アクリルアミドのN−アルキル誘
導体及び(メタ)アクリルアミドのN−アルキロール誘
導体から選ばれた少なくとも1種の単量体単位を7〜4
0重量%、(b)3〜j個の炭素原子を有するモノオレ
フィン性不飽和カルボン酸の単量体単位を3〜4t0重
量’X、 (c) (メタ)アクリル酸アルキルエステ
ル(アルキル基の炭素数は1〜9)、ビニル芳香族化合
物、ハロゲン化ビニル、(メタ)アクリロニトリル及び
飽和カルボン酸ビニルエステルから選ばれた少なくとも
1種の単量体単位を96〜jO重量%、並びに(d)前
記(a)〜(C)の単量体単位以外の単量体単位を0〜
10重量%含有する共重合体にアルカリを添加して水溶
化させてなる水溶性共重合体分散剤である。
また、本発明の乳化重合法は、前記の本発明の水溶性共
重合体分散剤を分散剤として使用してN−アルキロール
(メタ)アクリルアミドをO6!〜ざ重量%含有する不
飽和単量体混合物を乳化重合させる方法である。
本明細書に記載の「(メタ)アクリルアミド」とは、ア
クリルアミドとメタクリルアミドとの総称であ)、「(
メタ)アクリル酸」とけ、アクリル酸とメタクリル酸と
の総称であり、さらに「(メタ)アクリロニトリル」と
は、アクリロニトリルとメタシクロニトリルとの総称で
あり、その他これらに抛じる。
本発明の水溶性共重合体分散剤の調製に用いられる共重
合体の単量体単位(a)を形成せしめる単量体としては
、たとえばアクリルアミド、メタクリルアミド、アクリ
ルアミドのN−アルキル誘導体(たとえばN−メチルア
クリルアミド、N−エチルアクリルアミド等)、メタク
リルアミドのN−アルキル誘導体(たとえばN −メチ
ルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド々ど
)、アクリルアミドのN−アルキロール誘導体(たとえ
ばN−メチロールアクリルアミド、N−エチロールアク
リルアミドなど)、メタクリルアミドのN−アルキロー
ル誘導体(たとえばN−メチロールメタクリルアミドN
−エチロールメタクリルアミドなど)等があげられる。
これらの単量体単位(a)は、その共重合体中に2種以
上含まれていてもよい。
単量体単位(a)の共重合体中の含有量は/〜11tθ
′重tにである。その含有量が7重量%より少ないと、
分散剤の架橋性が低下するために、その分散剤を用いて
N−アルキロール(メタ)アクリルアミドを08j−♂
重量%含有する不飽和単量体混合物(以下、単に「不飽
和単量体混合物」と略称することがある。)を乳化重合
させて得られる共重合体水性分散物の架橋皮膜郷(以下
、「塗膜」ということがある。)は、耐水性及び耐ドラ
イクリーニング性が低下する。
また、その含有量がダ0重量%より多くなると共重合体
水性分散物の重合体粒子径が大きくなシ、そのために皮
模の耐水白化性が低下する傾向を示す。
また、同共重合体中の単量体単位(b)を形成せしめる
単量体は、3〜!個の炭素原子を有するモノオレフィン
性不飽和カルボン酸であり、そのカルボン酸はモノカル
ボン酸であっても、ジカルボン酸であってもよい。その
好オしい単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、
イタコン酸、マレイン酸などがあげられる。これらの単
量体単位(b)は、共重合体中に2種以上含まれていて
もよい。
単量体単位(b)の共重合体中の含有量は3〜4tO重
量%である。その含有量が3重量%より少ないと、共重
合体がアルカリ添加によっても充分な水溶性を示さず、
分散剤としての効果を発揮できなくなる。また、その含
有量が40重量%より多くなると、それを分散剤として
用いて乳化重合して得られる重合体水性分散物の粒子径
が大きくなり、乳化液より形成される皮模の耐水白化性
が低下する。
また、同共重合体の単量体単位(C)を形成せしめる単
量体としては、アクリル酸若しくはメタクリル酸の炭素
数7〜りのアルキルエステル(たとえばアクリル酸若し
くはメタクリル酸のメチル、エチル、イソプロピル、n
−プロピルn−ブチル、イソブチル、t−ブチルなどの
ニス・チル)、ビニル芳香族化合物(たとえばスチレン
)、ハロゲン化ビニル(たとえば塩化ビニル、臭化ビニ
ル、塩化ビニリデンなど)、アクリロニトリル、メタシ
クロニトリル、飽和カルボン酸ビニルエステル(たとl
f酢酸ビニルプロピオン酸ビニルなど)、ブタジェンな
どがあげられる。特に好ましいその単量体はアクリル酸
若しくはメタクリル酸の炭素数7〜り個のアルキルエス
テル、及び酢酸ビニルである。
これらの単量体単位(C)は、共重合体中に、2種以上
含まれていてもよい。
単量体単位(C)の共重合体中の含有量は26〜jO重
量%である。その含有量が50重量%より少なくなると
、(a)及び(b)の単量体単位の含有1が相対的に増
大し、皮模の耐水性が低下する。また、その含有量が9
6重着%より多くなると、(a)及び(b)の単量体単
位の含有量が相対的に低下するので好ましくない。すな
わち(a)単量体単位の含有量の低下により皮嗅は架橋
密度が低下して、耐水性や耐ドライクリーニング性を確
保できなくなるし、(b)単量体単位の含有量の低下に
より、共重合体がアルカリの添加によっても水溶性にな
らず、分散剤としての効果を発揮できなくなる。
さらに、同共重合体の単量体単位(d)は、前記の単量
体単位(a)〜(e)以外の単量体単位であり、この単
量体単位(d)は含有量が0〜10重量%であって、必
須成分ではない。
との単量体単位(d)を形成せしめる単量体としては、
たとえばモノオレフィン性不飽和スルホン酸(たとえば
ビニルスルホン酸、メチルアクリルアミドプロパンスル
ホン酸など)、及びヒドロキシル基含有単量体(たとえ
ば!−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシ
プロピルアクリレートなど)等があげられる。これらの
嵐量体(d)は、その共重合体中に、2f1以上含まれ
ていてもよい。
以上述べた単量体単位(a)〜(d)を、上記したそれ
ぞれの割合で含有する共重合体に、アルカリを添加する
と、同共重合体中のカルボキシル基が部分的K又は完全
に中和されて水溶性共重合体となり、この水溶性共重合
体は分散剤として優れた効果を発揮する。その共重合体
の水溶化のために添加されるアルカリは、無機の水溶性
アルカリ(たとえば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
など)、水に溶解してアルカリ性を示す無機壇類(たと
えば炭酸水素ナトリウムピロリン酸ナトリウムなど)は
勿論のこと、それ以外のアンモニア水や有接アミンなど
が使用できる。なお、共重合体中へのアルカリの添加は
、必ずしも共重合体形成後である必要がなく、場合によ
っては単量体単位(b)を形成せしめるための共重合前
の単量体にアルカリを添加して中和させておいてから、
共重合を行なわせてもよい。
次に、本発明の乳化重合法は、以上詳述したアルカリ添
加によって水溶化させた水溶性共重合体分散剤を分散剤
として用いて、N−アルキロール(メタ)アクリルアミ
ド、すなわちN −アルキロールアミド及び/又はへ−
アルキロールメタクリルアミドをO8!−g電量%含有
する不飽和単量体混合物を乳化重合させる方法である。
このN−アルキロール(メタ)アクリルアミドは、生成
重合体が架橋性であるために必要な成分(必須成分)で
あり、特にN−メチロールアクリルアミド及びN−メチ
ロ−・ルメタクリルアミドが好ましい。
この場合の乳化重合させる不飽和単量体混合物中のN−
アルキロール(メタ)アクリルアミドの含有量は、前記
したとおpo、t〜g重量%であるが、衣料用のコーテ
ィング剤やカーペットのバッキング剤等として適する重
合体水性分散物を目的とするときには、その含有量は7
〜6重量%が好ましい。
また、その乳化重合させるN−アルキロール(メタ)ア
クリルアミド含有不飽和単量体混合物中の他の単量体と
しては、たとえばスチレンα−メチルスチレン、クロロ
スチレンナトの芳香族ビニル単量体;アクリル酸、メタ
クリル酸等の不飽和カルボン酸;アクリル酸アミド、メ
タクリル酸アミドなどの不飽和カルボン酸アミド;アク
リル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルな
どのアクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸メチル
、メタクリル酸エチルなどのメタクリル酸アルキルエス
テル;壇化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン等のハ
ロゲン化ビニル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなど
のビニルエステル;ブタジェン、イソプレンなどの共役
ジエン;及びエチレンなどがあげられる。これらの他の
単量体は、製品重合体水性分散体の用途等に応じて適宜
に選択使用され、通常は2種以上を併用して共重合させ
ることが多い。
本発明の乳化重合は、上記の特定の水溶性共重合体分散
剤を分散剤として用いる以外は、常法にしたがって行な
わせればよく、勿論、その際に重合開始剤が使用される
し、その特定の分散剤に、場合によってはさらに他の乳
化剤や他の分散剤を併用することも可能である。
その開始剤としては、たとえば過硫酸カリウム、過硫酸
アンモニウムなどの過硫酸塩、過酸化水素、ベンゾイル
パーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイドなどの
過酸化物、アゾビスイソブチロニトリルなどが用いられ
、特に水溶性開始剤、及び上記の開始剤に還元成分を組
合わせたレドックス型開始剤が好ましい。
また、その併用できる乳化剤としては、たとえば高級ア
ルコール硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸
塩、ポリオキシエチレンアルキルサルフェート塩、ポリ
オキシエチレンアルキルフェノールエーテルサル7エー
ト塩ナトの陰イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレン
アルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノ
ールエーテル、エチレンオキサイトフロピレンオキサイ
ドブロックコポリマー ソルヒタン誘導体等の非イオン
性界面活性剤があげられる。
また、本発明の乳化重合において用いられる上記の特定
の分散剤には、場合によっては他の分散剤、たとえばポ
リビニルアルコールやヒドロキシエチルセルロース等を
併用できるが、他の分散剤を多量に併用すると、得られ
る重合体分散体の優れた特性が損なわれるので、最少限
の併用量にとどめるのが望ましい。
その乳化重合の温度条件は、格別の制限がないが、通常
、μ0−9ざC1好ましくはto〜りOCである。
なお、本発明の乳化重合法においては、その分散剤とし
て用いるアルカリ添加によシ水溶化させた水溶性共重合
体分散剤は、酸性領域において分散性能が低下するので
、そのような場合には特別の配慮が必要になる。たとえ
ば、本発明の乳化重合を、アクリル酸やメタクリル酸な
どの不飽和カルボン酸単量体を用いて実施する場合、或
いは開始剤として過硫酸塩を用いて実施する場合等にお
いては、重合反応系が酸性領域に傾きやすく、乳化が不
安定になることがあるので、そのような場合には重合反
応系にアルカリを添加して安定化させるのが望ましい。
本発明の乳化重合法で得られる重合体水性分散物は、そ
の乳化重合において用いた水−溶性共重合体分散剤が含
まれているが、加熱することによってその水溶性共重合
体分散剤のアミド基若しくはそのN−アルキロール基と
、重合体水性分散物中の重合体粒子のN−アルキロール
基とが架橋反応を起して、その分散剤が水不溶性のもの
となる。さらに、重合体水性分散物中の重合体粒子のN
−アルキロール基の自己縮合やN−アルキロール基とア
ミド基の架橋反応によって強固な三次元架橋が形成され
る。そのために、この重合体水性分散物から形成される
皮膜は、耐ブロッキング性、耐溶剤性(耐ドライクリー
ニング性)等に優れている。また、その重合体水性分散
物は、その重合体粒子が微細であるので、成膜性が著し
く良好であり、かつ形成される皮膜は、前記の架橋と相
まって耐水性、特に耐水白化性に著しく優れている。そ
のために、この重合体水性分散物は、特に衣料用コーテ
ィング剤、カーペットバッキング剤、不織布バインダー
などとして好適に使用できる。またこの乳化重合体液に
メラミンや尿素系のアミン系架橋剤を加えると、さらに
強い皮膜が得られる。
(実施例等) 以下に、実施例、比較例及び実験例をあげてさらに詳述
する。これらの例に記載の「部」及び「に」は、特に付
記しない限り重量基準による。
実施例/ この例は水溶性共重合体分散剤の例である。
温度調節器、いかり型攪拌機、還流冷却器、供給容器、
温度計及び窒素導入管を備えた反応容器内を窒素ガス置
換したのち、これにブチルセロソルブ、200部を装入
した。
別に、供給物11及び供給物■として、下記の組成物を
用意した。
供給物I メタクリルアミド       27部アクリル酸  
         タ部アクリル酸メチル      
 90部アクリル酸ブチル       50部供給物
■ ブチルセロソルブ       ioo部アジアゾビス
イソブチロニトリル    6部次いで、反応容器内を
gOCに加熱して攪拌しながら、これに供給物I及び供
給物■を均一に連続的に3時間かけて添加し反応させ、
その添加終了後にさらに7時間、gOCに保って重合反
応を終了させた。重合生成物を室温に冷却して共重合体
のブチルセロソルブ溶液を得た。
得られた共重合体の共重合組成、すなわち各単量体単位
の含有量は表/に示すとおシであった。
次いで、上記の共重合体溶液からロータIJ−エバポレ
ーターで有機溶剤のプチルセロノルプをほぼ完全に留去
させたのち、水酸化ナトリウム水溶液を加えて中和し、
さらに水で希釈して濃度20cXの水溶性共重合体分散
剤の水溶液を得た。
実施例2〜3 これらの例は水溶性共重合体分散剤の例である。
単量体のN類及び使用量を稽々に変更し、そのほかは実
施例/の方法に憔じて重合反応させ表/に示す各共重合
体組成の重合体溶液を製造し、さらに得られた各共重合
体溶液から実施例/の方法に撫じて、各水溶性共重合体
分散剤の水溶液を得た。その詳細は表7に示す。
実施例≠ この例は水溶性共重合体分散剤の例である。
実施例1で用いたのと同様の反応容器内を窒素ガス置換
したのち、これ紀水200部、及びラウリル硫酸ンーダ
/部を装入した。
別に、供給物Iζ及び供給物■として、それぞれ下記の
組成物を用意した。
供給物■ 水 ラウリル硫酸ソーダ メタ重亜硫酸ソーダ N−メチロールアクリルア ト(i、toX水溶液) メタクリル酸 メタクリル酸メチル 酢酸ビニル 供給物■ 水 過硫酸ナトリウム ≠!部 0.3部 0.3部 7部部 73部 ≠j部 10部 50部 コ部 次いで、反応容器内をざjCに加熱しながらこれに供給
物■、及び供給物■を均一に連続的に3時間かけて添加
した。その添加終了後、反応容器内を90Cに昇温し、
その温度で43時間保って重合反応を終了させた。重合
反応終了後、室温に冷却して共重合体の水性分散液を得
た。
この共重合体の共重合組成は表1に示すとおシであった
得られた共重合体分散液に水酸化す) IJウム水溶液
を加えて中和し、水溶性共重合体分散剤水溶液を得た。
この分散剤の詳細は表/に示した。
比較例/ この例は、比較のための水溶性共重合体分散剤の例であ
る。
実施例/の共重合体の製造に用いたのと同じ反応容器内
を窒素ガス置換したのち、これに水200部を装入した
別に、供給物1及び供給物■として、下記の組成−をそ
れぞれ用意した。
供給物I 水                     100
部アクリル酸          60部アクリル酸メ
チル       90部供給物■ 水                     ioo
部過硫酸カリウム          2.!部次いで
、反応器内をりocに加熱・攪拌しながら、これに供給
物I及び供給物Hをそれぞれ連続的に均一に3時間かけ
て添−加した。その添加終了後さらに7時間りocに保
って重合反応を終了させた。
重合反応生成物を冷却後、水で希釈して共重合体分散剤
の水溶液とした。この分散剤水溶液の詳細は表IK示す
とおりでもった。
以下、’i? L 実施例よ この例は乳化重合の例である。
温度調節器、いかり型攪拌機、還流冷却器、供給容器、
温度計及び窒素ガス導入管を備えた反応容器内に、水5
00部及び実施例/で製造された共重合体分散剤水溶液
(濃度、20%)を装入した。
別比、供給物■及び供給物■として、下記の組成物をそ
れぞれ用意した。
供給物I メタクリル酸メチル     、2.20部アクリル酸
2−エチルへキシル   710部N−メチロールメタ
クリルアミド  lO部供給物■ 水                     120
部過硫酸ナトリウム       ユ!部水酸化ナトリ
ウム       01g部次いで、反応器内を窒素ガ
ス置換したのち、供給物Iの//10量を装入してりO
Cに加熱し、さらに供給物■の//10を装入した。次
いで、残シの供給物I及び供給物Hを同時に少量ずつ3
〜3.3時間かけて反応容器に供給して重合反応させた
。その供給終了後に、なお/、5時間90Cに保って反
応させた。次いで、反応容器内を室温に冷却し、アンモ
ニア水を加えて反応生成物のPHを7〜gに調整し、重
合体水性分散物を得た。
この乳化重合において用いた単量体の種類及びその量、
分散剤水溶液の種類及びその量は表jK示すとおりであ
り、また得られた重合体分散物の固形分濃度及び平均粒
子径は表2に示すとおりであった。
実施例6〜g 比較例2〜3 これらの例は乳化重合の例である。
使用分散剤及び使用単量体を表2に示すように変更し、
そのほかは実施例!の方法に準じて乳化重合させた。
得られた重合体水性分散物の固形分濃度及び平均粒子径
は表2に示すとおりであった。
表2の注 畳/・・・p−ノニルフェノールのエチレンオキサイド
20モル付加物硫酸半エス テルのナトリウム塩の33重量%水 溶液と、p−ノニルフェノールのエ チレンオキサイド、2jモル付加物の 10重量%水溶液との重量比/j/ 10の混合物を、25重量部使用した。
骨コ・・・電子顕微債観察によって測定。
実験例7〜6 実施例j−4,及び比較例2〜3の各乳化重合によって
得られた重合体水性分散物を、ガラス板上に厚さ200
μの乾燥皮嗅が得られるように塗布し1.20Cで3日
間乾燥させたのち、ガラス板からひきはがして得た皮膜
を/20 Cで50分間加熱硬化させた。得られた硬化
皮膜をj ts X j 国の大きさに切断したものを
試験片として用いて、下記の物性試験を行なった結果は
表3にそれぞれ示すとおシであった。
■ 耐水白化性 試験片を20Cの水に+r時間浸漬した後の白化を目視
により観察し評価した。
■ 耐温水白化性 試験片を600の水に2≠時間浸漬した後の白化を目視
により観察し評価した。
■ 吸水率 試験片をtOCの水中に2≠時間浸漬してから取出した
後の重量増加率を、吸水率として評価した。
■ 耐溶剤性 試験片を、2or:でパークロロエチレン中に、24を
時間浸漬してから取出した後の辺の膨張率を測定し、耐
溶剤性の評価とした。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリ
    ルアミドのN−アルキル誘導体及び(メタ)アクリルア
    ミドのN−アルキロール誘導体から選ばれた少なくとも
    1種の単量体単位を1〜40重量%、 (b)3〜3個の炭素原子を有するモノオレフィン性不
    飽和カルボン酸の単量体単位を3〜40重量%、 (c)(メタ)アクリル酸アルキルエステル(アルキル
    基の炭素数は1〜9)、ビニル芳香族化合物、ハロゲン
    化ビニル、(メタ)アクリロニトリル及び飽和カルボン
    酸ビニルエステルから選ばれた少なくとも1種の単量体
    単位を96〜50重量%、並びに (d)前記(a)〜(c)の単量体単位以外の単量体単
    位を0〜10重量%含有する共重合体にアルカリを添加
    して水溶化させてなる水溶性共重合体分散剤。
  2. (2)請求項1に記載の水溶性共重合体分散剤を分散剤
    として使用してN−アルキロール(メタ)アクリルアミ
    ドを0.5〜8重量%含有する不飽和単量体混合物を乳
    化重合させる乳化重合法。
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