JPH0586110A - ラテツクスの製造方法 - Google Patents

ラテツクスの製造方法

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JPH0586110A
JPH0586110A JP27620191A JP27620191A JPH0586110A JP H0586110 A JPH0586110 A JP H0586110A JP 27620191 A JP27620191 A JP 27620191A JP 27620191 A JP27620191 A JP 27620191A JP H0586110 A JPH0586110 A JP H0586110A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 乳化重合する際に、重合反応初期から終了ま
で触媒活性が持続し、一定の重合速度、重合温度で重合
でき、しかも高分子量でゲルが少ないラテックスの製造
方法を提供する。 【構成】 1,3−ブタジエンなどの共役ジエン単量
体、アクリロニトリルなどのエチレン性不飽和ニトリル
単量体、及びメタクリル酸、アクリル酸メチルなどの共
重合可能なその他の単量体を、1,1,3,3−テトラ
メチルブチルハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイ
ドロパーオキサイドなどの半減期10時間を得るための
温度が130℃以上の過酸化物とメタンスルホン酸ナト
リウムなどの還元剤とを含有する重合開始剤で乳化重合
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はラテックスの製造方法に
関し、さらに詳しくは重合反応の安定性が高く、高分子
量でゲルの少ないラテックスの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、乳化重合に用いられる重合開始剤
としては、過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリ
ウム、過硫酸アンモニウム等の水溶性の過酸化物を用い
た重合開始剤が知られている。しかし、30℃以下の低
温重合では触媒活性が得られず、重合することができな
いという問題点を持っていた。クメンハイドロパーオキ
サイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイ
ド、メチルシクロヘキシルハイドロパーオキサイド、p
−メンタンハイドロパーオキサイド等の油溶性の過酸化
物と還元剤とを組み合わせたレドックス系重合開始剤が
知られている。このレドックス系重合開始剤を用いると
30℃以下の低温重合でも触媒活性を示し、初期重合速
度が高いのであるが、重合途中で触媒活性が失われてし
まい、触媒を追加添加しなければならず、そのために重
合温度、重合速度などが不安定になり、高分子量でゲル
が少ないラテックスを得ることは困難であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、重合
反応初期から終了まで触媒活性が持続し、一定の重合速
度、重合温度で重合でき、しかも高分子量でゲルが少な
いラテックスの製造方法を提供することにある。本発明
者らはこの目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、特
定の過酸化物を含有する重合開始剤を用いることによっ
て、前記目的が達成されることを見いだし、この知見に
基づいて本発明を完成するに到った。
【0004】
【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、半減期10時間を得るための温度が130℃以上の
過酸化物と還元剤とを含有する重合開始剤を用いて乳化
重合するラテックスの製造方法が提供される。本発明
は、どのような単量体にも適用することができるが、
(A)共役ジエン単量体又は(B)エチレン性不飽和ニ
トリル単量体、及び(C)これらと共重合可能なその他
の単量体、の混合物に好適に使用できる。特に、(A)
共役ジエン単量体又は(B)エチレン性不飽和ニトリル
単量体、及び(D)エチレン性不飽和カルボン酸単量
体、の混合物に最も好適に使用できる。
【0005】(共役ジエン単量体)本発明に用いられる
(A)共役ジエン単量体は、ラジカル重合反応性のある
ものであれば特に限定されるものではない。共役ジエン
単量体の具体例としては、1,3−ブタジエン、イソプ
レン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−エ
チル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン及び
クロロプレン等を挙げることができる。
【0006】(エチレン性不飽和ニトリル単量体)本発
明に用いられる(B)エチレン性不飽和ニトリル単量体
は、1分子中に重合可能な不飽和結合とニトリル基とを
併有するものであればよく、例えば、アクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、フマロニトリル、α−クロロ
アクリロニトリル、α−シアノエチルアクリロニトリル
等を挙げることができる。
【0007】(共重合可能なその他の単量体)本発明に
おいては、必要に応じて、(C)共役ジエン単量体又は
エチレン性不飽和ニトリル単量体と共重合可能なその他
の単量体を用いることができる。共重合可能なその他の
単量体は、分子中に重合可能な不飽和結合を有するもの
であればよく、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イ
タコン酸、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸、無
水シトラコン酸等のエチレン性不飽和カルボン酸単量体
及びその塩;アクリルアミドプロパンスルホン酸、スチ
レンスルホン酸等のエチレン性不飽和スルホン酸単量
体;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エ
チル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸
−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸トリフルオ
ロエチル、(メタ)アクリル酸テトラフルオロプロピ
ル、イタコン酸モノエチル、フマル酸モノブチル、マレ
イン酸モノブチル、マレイン酸ジブチル、フマル酸ジブ
チル、マレイン酸エチル、マレイン酸モノ2−ヒドロキ
シプロピル、(メタ)アクリル酸メトキシメチル、(メ
タ)アクリル酸エトキシエチル、(メタ)アクリル酸メ
トキシエトキシエチル、(メタ)アクリル酸シアノメチ
ル、(メタ)アクリル酸2−シアノエチル、(メタ)ア
クリル酸1−シアノプロピル、(メタ)アクリル酸2−
エチル−6−シアノヘキシル、(メタ)アクリル酸3−
シアノプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチ
ル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、グリシジ
ル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メ
タ)アクリレート、2−スルホエチルアクリレート、2
−スルホプロピルメタクリレート等のエチレン性不飽和
カルボン酸エステル単量体;(メタ)アクリルアミド、
N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメ
チロール(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル
(メタ)アクリルアミド、N−プロポキシメチル(メ
タ)アクリルアミド等のエチレン性不飽和アミド単量
体;スチレン、アルキルスチレン、ビニルナフタレン等
のビニル芳香族単量体;フルオロエチルビニルエーテル
等のフルオロアルキルビニルエーテル;ビニルピリジ
ン;ビニルノルボーネン、ジシクロペンタジエン、1,
4−ヘキサジエン等の非共役ジエン単量体;などを挙げ
ることができる。
【0008】本発明において、これらの単量体を組み合
わせて用いる場合には、その種類、比率は、目的・用途
に応じて適宜選べばよく、例えば、(A)共役ジエン単
量体、(B)エチレン性不飽和ニトリル単量体及び
(D)エチレン性不飽和カルボン酸単量体を組み合わせ
る場合には、通常、全単量体に対して(A)共役ジエン
単量体は30〜95重量%、好ましくは35〜85重量
%であり、(B)エチレン性不飽和ニトリル単量体は1
〜55重量%、好ましくは10〜50重量%であり、
(D)エチレン性不飽和カルボン酸単量体は0.001
〜20重量%、好ましくは0.1〜15重量%である。
【0009】(重合開始剤)本発明に用いられる重合開
始剤は過酸化物と還元剤とを含有するものである。本発
明に用いられる過酸化物は、半減期10時間を得るため
の温度が130℃以上の過酸化物であれば特に限定され
ず、例えばt−ブチルハイドロパーオキサイド、1,
1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイ
ド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロパ
ーオキサイド等の脂肪族系過酸化物を挙げることができ
る。特に、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイド
ロパーオキサイドを用いるのが好ましい。
【0010】本発明に用いられる過酸化物の使用量は、
前述の単量体の総重量に対して、通常0.001〜0.
3重量%である。0.001重量%より少ない場合に
は、重合反応が遅くなりすぎ、実用的でない。0.3重
量%より多い場合には、重合反応が速すぎて、重合速度
の制御が困難になる。
【0011】本発明に用いられる還元剤は、レドックス
系で通常用いられる還元剤であれば特に限定されるもの
ではない。かかる還元剤としては、例えば、硫酸第一
鉄、ナフテン酸第一銅等の還元状態にある金属イオンを
有する化合物、メタンスルホン酸ナトリウム等のスルホ
ン酸類、ジメチルアニリン等のアミン類などが挙げられ
る。これらは1種又は2種以上の組合せで用いることが
できる。
【0012】本発明に用いられる過酸化物と還元剤との
比率は、還元剤によって若干異なるが、重量基準で(過
酸化物/還元剤)=0.1〜30、好ましくは0.3〜
20である。
【0013】(乳化剤)本発明で用いられる乳化剤は、
乳化重合に通常使用されるものであればよく、例えば、
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、ポリオキシエチレン
アルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアル
キルエステル等の非イオン系乳化剤;ミリスチミン酸、
パルミチン酸、オレイン酸、リノレン酸の如き脂肪酸及
びその塩、アルキルアリルスルホン酸塩、高級アルコー
ル硫酸エステル、アルキルスルホコハク酸等のアニオン
系乳化剤;トリメチルアンモニウムクロライド、ジアル
キルアンモニウムクロライドの如きアンモニウムクロラ
イドや、ベンジルアンモニウム塩等及び第4級アンモニ
ウム塩等のカチオン系乳化剤;α,β−不飽和カルボン
酸のスルホエステル、α,β−不飽和カルボン酸のサル
フェートエステル、スルホアルキルアリールエーテル等
の二重結合を含む共重合性乳化剤などを挙げることがで
きる。
【0014】乳化剤の使用量は特に制限されないが、単
量体の総重量に対して、通常0.1〜9.0重量%、好
ましくは0.5〜6.0重量%である。
【0015】(水性媒体)水性媒体としては、通常、水
が用いられ、その量は、単量体の総重量に対して通常8
0〜250重量%、好ましくは90〜170重量%であ
る。水性媒体が80重量%より少ない場合には、ラテッ
クスの粒子が凝集しやすくなる。また250重量%を超
える場合には、生成ラテックスの濃縮時間などに時間が
かかり生産性が低くなる。
【0016】(製造方法)本発明の製造方法は、通常の
重合方法で行うことができ、重合反応器の形式は、回分
式、半回分式又は連続式のいずれの形式の重合反応器で
もよい。
【0017】本発明の製造方法において、重合温度は水
性媒体の融点より高い温度であれば特に限定されない
が、40℃以下の低温で行うことが重合反応の安定性の
点から好ましい。重合温度が40℃より高くなると重合
速度が非常に速くなり、除熱が不足すると、暴走反応を
起こし制御が難しくなる。
【0018】なお、本発明の製造方法では、必要に応じ
て分子量調節剤、粒径調整剤、老化防止剤、キレート化
剤及び酸素捕捉剤等の重合副資材を添加することができ
る。
【0019】
【発明の効果】かくして本発明によれば、重合反応初期
から終了まで触媒活性が持続し、ほぼ一定の重合速度、
重合温度で重合でき、しかも高分子量でゲルが少ないラ
テックスを得ることができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明する。なお、本発明は実施例に記載されたものに限
られるものではない。実施例中の部及び%は特に断わり
のない限り、重量基準である。
【0021】(評価方法)重合率は、単量体が重合によ
って消費された割合で表し、単位時間あたりの重合率の
変化が重合速度である。重合率を求めるには、先ず、ラ
テックスを重合反応器から少量抜き出し、抜きだしたラ
テックスの重量WLXを測定する。次に、そのラテックス
をスチームで熱して、水及び未反応単量体を蒸発させ、
固形分を得る。この固形分の重量WSを測定する。WLX
からWSを引いた値と、重合開始前に仕込んだ単量体、
水などの重量から、重合によって消費された単量体の重
量を求め、重合率を計算した。
【0022】ゲルの割合は、ラテックス固形分中のゲル
の割合を百分率で表したものである。ゲルの割合を求め
るには、先ず、ラテックスをスチームで熱して得られる
固形分を恒量になるまで105℃で減圧乾燥し、そのと
きの重量WTを測定する。次に、その固形分(約0.1
〜0.3g)をシクロヘキサノン100ml中に20時
間浸漬した後、140μmのステンレス金網で濾過す
る。そして、金網に残ったゲルを恒量になるまで105
℃で減圧乾燥した後、ゲルの重量WGを測定し、WGとW
Tとからゲルの割合を計算した。
【0023】分子量は、ラテックスをテトラヒドロフラ
ンに溶解し、その溶液をゲル・パーミエーション・クロ
マトグラフィー(キャリアー液:テトラヒドロフラン)
で測定した。その測定結果と、標準ポリスチレン(分子
量既知)のゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ
ーによる測定値との対応関係から平均分子量を求めた。
【0024】実施例1〜6 重合反応容器中に水、アクリロニトリル、1,3−ブタ
ジエン、メタクリル酸、乳化剤(ワロラートu:東振化
学社製品;エマルゲン−120:花王社製品)、及び分
子量調節剤(t−ドデシルメルカプタン)を仕込み攪拌
し乳化状態にした後、1,1,3,3−テトラメチルブ
チルハイドロパーオキサイド(以下、TMBとい
う。)、酸素捕捉剤(亜ジチオン酸ナトリウム)、キレ
ート化剤(キレスト400G:キレスト化学社製品)、
粒径調整剤(ピロリン酸カリウム)及び還元剤(フロス
ト鉄:第一化成社製品;メタンスルホン酸ナトリウム)
を添加し、重合反応を行い、ラテックスを得た。重合開
始剤添加後の経過時間毎の重合率、最終生成ラテックス
の分子量及びゲルの割合の測定結果を表1に示す。
【0025】実施例7 メタクリル酸の代わりにアクリル酸メチルを用いた他は
実施例1と同じ方法でラテックスを得た。重合開始剤添
加後の経過時間毎の重合率、最終生成ラテックスの分子
量及びゲルの割合の測定結果を表1に示す。
【0026】実施例8 TMBの代わりにt−ブチルハイドロパーオキサイド
(以下、BHPという。)を用いた他は実施例1と同じ
方法でラテックスを得た。重合開始剤添加後の経過時間
毎の重合率、最終生成ラテックスの分子量及びゲルの割
合の測定結果を表1に示す。
【0027】比較例1 TMBの代わりにジイソプロピルベンゼンハイドロパー
オキサイド(以下、DIPという。)を用いた他は実施
例1と同じ方法でラテックスを得た。重合開始剤添加後
の経過時間毎の重合率、最終生成ラテックスの分子量及
びゲルの割合の測定結果を表1に示す。
【0028】比較例2 TMBの代わりにDIPを用いた他は実施例7と同じ方
法でラテックスを得た。重合開始剤添加後の経過時間毎
の重合率、最終生成ラテックスの分子量及びゲルの割合
の測定結果を表1に示す。
【0029】
【表1】
【0030】表1から、半減期10時間を得るための温
度が130℃以上の過酸化物以外の過酸化物を用いた場
合には、重合途中で触媒活性が失われてしまい、重合率
が上がらなくなることがわかる。これに対して、本発明
によれば、重合反応初期から終了まで触媒活性が持続
し、ほぼ一定の速さで重合反応することができ、しかも
高分子量で、ゲルの割合の少ないラテックスが得られる
ことがわかる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半減期10時間を得るための温度が13
    0℃以上の過酸化物と還元剤とを含有する重合開始剤を
    用いて単量体を乳化重合することを特徴とするラテック
    スの製造方法。
  2. 【請求項2】 単量体が(A)共役ジエン単量体又は
    (B)エチレン性不飽和ニトリル単量体、及び(C)こ
    れらと共重合可能なその他の単量体、の混合物であるこ
    とを特徴とする請求項1記載のラテックスの製造方法。
  3. 【請求項3】 単量体が(A)共役ジエン単量体又は
    (B)エチレン性不飽和ニトリル単量体、及び(D)エ
    チレン性不飽和カルボン酸単量体、の混合物であること
    を特徴とする請求項1記載のラテックスの製造方法。
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