JPH06263806A - Dispersant aid for emulsion polymerization - Google Patents

Dispersant aid for emulsion polymerization

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JPH06263806A
JPH06263806A JP5064093A JP5064093A JPH06263806A JP H06263806 A JPH06263806 A JP H06263806A JP 5064093 A JP5064093 A JP 5064093A JP 5064093 A JP5064093 A JP 5064093A JP H06263806 A JPH06263806 A JP H06263806A
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JP
Japan
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polymerization
emulsion
mercapto group
vinyl
polyvinyl alcohol
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JP5064093A
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Japanese (ja)
Inventor
Masato Nakamae
昌人 仲前
Toshiaki Sato
寿昭 佐藤
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06263806A publication Critical patent/JPH06263806A/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/12Polymerisation in non-solvents
    • C08F2/16Aqueous medium
    • C08F2/22Emulsion polymerisation
    • C08F2/24Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents
    • C08F2/30Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents non-ionic

Abstract

PURPOSE:To improve the flowability of an aqueous emulsion by using a dispersant aid comprising a PVA polymer having a mercapto group in the molecule to polymerize a radical-polymerizable ethylenically unsaturated monomer by emulsion polymerization. CONSTITUTION:A given amount of water is introduced into a polymerizer along with 0.1-20 pts.wt. dispersant comprising various surfactants, etc., and 0.1-20 pts.wt. dispersant aid comprising PVA polymer having a mercapto group in the molecule. The mixture is heated to dissolve the solid ingredients. An acid is added thereto to adjust the pH to 6 or lower. After the atmosphere in the polymerizer is replaced with N2, 100 pts.wt. radical-polymerizable ethylenically unsaturated monomer, e.g. vinyl acetate, is introduced into the polymerizer and heated to a polymerization temp. A polymerization initiator, e.g. K2O2, is then added to initiate polymerization. After a given time, the reaction is ceased to obtain an aqueous emulsion having excellent flowability.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はラジカル重合可能なエチ
レン性不飽和単量体の乳化重合用分散助剤に関し、詳し
くは、乳化重合によって得られた水性エマルジョンの構
造粘性を改善して比較的高粘度の水性エマルジョンでも
ニュートニアン類似の粘度特性を有し、流動性に優れた
水性エマルジョンを製造することに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dispersion aid for emulsion polymerization of radically polymerizable ethylenically unsaturated monomers, and more specifically, it improves the structural viscosity of an aqueous emulsion obtained by emulsion polymerization to a relatively high level. The present invention relates to the production of an aqueous emulsion having high viscosity and having viscosity characteristics similar to Newtonian and having excellent fluidity.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、水性エマルジョンはラジカル
重合可能なエチレン性不飽和単量体を水性媒体中で、各
種の界面活性剤や保護コロイドを分散安定剤として用い
て乳化重合法により製造されることが多い。この場合、
ラジカル反応性の比較的高いビニルエステル系モノマー
やハロゲン化ビニル系モノマーの乳化重合には、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の水溶
性高分子を保護コロイドに用いて、安定に水性エマルジ
ョンを得ることができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, an aqueous emulsion is produced by an emulsion polymerization method using a radical-polymerizable ethylenically unsaturated monomer in an aqueous medium and various surfactants and protective colloids as dispersion stabilizers. Often. in this case,
For emulsion polymerization of vinyl ester-based monomers and vinyl halide-based monomers having relatively high radical reactivity, water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol and hydroxyethyl cellulose can be used as protective colloids to obtain stable aqueous emulsions. .

【0003】しかしながら、(メタ)アクリル酸エステ
ル系、スチレン系、ジエン系、モノマー等のラジカル反
応性が比較的低いモノマーについては、上記の水溶性高
分子を保護コロイドとした場合には安定な水性エマルジ
ョンを得ることが困難なため、もっぱら、各種の界面活
性剤を乳化重合用分散安定剤として使用した乳化重合法
が採用されている。
However, for monomers having relatively low radical reactivity such as (meth) acrylic acid ester-based, styrene-based, diene-based, and monomers, stable aqueous solutions are obtained when the above water-soluble polymer is used as a protective colloid. Since it is difficult to obtain an emulsion, an emulsion polymerization method using various kinds of surfactants as dispersion stabilizers for emulsion polymerization has been adopted.

【0004】分散安定剤として界面活性剤を用いて得ら
れた(メタ)アクリル酸エステル系、スチレン系、ジエ
ン系モノマーの重合体の水性エマルジョンの場合、カル
ボキシル基変性や反応性界面活性剤を使用することによ
って、機械的安定性はある程度改善されるものの、高粘
度の水性エマルジョンで、しかもニュートニアン類似の
流動特性を持ったものを製造することは出来なかった。
In the case of an aqueous emulsion of a polymer of a (meth) acrylic ester type, a styrene type or a diene type monomer obtained by using a surfactant as a dispersion stabilizer, a carboxyl group modification or a reactive surfactant is used. By doing so, although mechanical stability was improved to some extent, it was not possible to produce a highly viscous aqueous emulsion having a flow characteristic similar to Newtonian.

【0005】また、分散安定剤としてポリビニルアルコ
ールを保護コロイドに用いた場合には、水性エマルジョ
ンの分散質粒子にポリビニルアルコールが化学的に吸着
(グラフト)することが知られており、そのために各種
の界面活性剤を用いた物理的な吸着で分散質粒子を安定
化させた場合に比べて、機械的安定性が向上すると共
に、分散質粒子間の相互作用が変化し、水性エマルジョ
ンが高粘度でもニュートニアン類似の流動特性を示すこ
とが知られている。
Further, when polyvinyl alcohol is used as a dispersion stabilizer in a protective colloid, it is known that polyvinyl alcohol is chemically adsorbed (grafted) on dispersoid particles of an aqueous emulsion, and therefore various polyvinyl alcohols are used. Compared to the case where the dispersoid particles are stabilized by physical adsorption using a surfactant, the mechanical stability is improved, the interaction between the dispersoid particles is changed, and even when the aqueous emulsion has a high viscosity. It is known to exhibit Newtonian-like flow properties.

【0006】ポリビニルアルコールを保護コロイドとし
て乳化重合することにより得られていた酢酸ビニル系重
合体エマルジョンの場合には、耐水性を向上させる目的
から、ポリビニルアルコールの使用量を少くして、使用
したポリビニルアルコールを有効に分散質の粒子表面に
グラフトさせることが要請されている。
In the case of a vinyl acetate-based polymer emulsion obtained by emulsion polymerization of polyvinyl alcohol as a protective colloid, the amount of polyvinyl alcohol used is reduced to improve the water resistance. There is a demand for effective grafting of alcohol onto the surface of dispersoid particles.

【0007】また、最近は、ずり速度の大きな塗布機、
例えば紙接着分野において、コルゲーターマシン、ロー
ルコーター、カートニングマシン、ピックアップロール
等が作業効率をアップする目的で使用されることが多
く、従来の界面活性剤を分散安定剤に用いて製造された
水性エマルジョンではチクソトロピー性が大きすぎて、
塗布機上からの水性エマルジョンの「たれ」、飛散、発
泡更には塗布量の不均一化がおこり、作業上支障をきた
すことが多く、このような水性エマルジョンの流動性を
改善することが強く要望されている。
Further, recently, a coating machine having a large shear rate,
For example, in the field of paper adhesion, corrugator machines, roll coaters, cartoning machines, pick-up rolls, etc. are often used for the purpose of improving work efficiency, and water-based aqueous solutions produced using conventional surfactants as dispersion stabilizers. The emulsion is too thixotropic,
The "dripping" of the aqueous emulsion from the coating machine, scattering, foaming, and non-uniformity of the coating amount often cause work problems, and it is strongly demanded to improve the fluidity of such aqueous emulsion. Has been done.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、エチレン性
不飽和単量体の乳化重合に際し、界面活性剤を乳化重合
分散安定剤にして製造される水性エマルジョンの構造粘
性を改良して高粘性のものでもニュートニアン構造粘性
をもった水性エマルジョンを提供しようとするものであ
る。また本発明はポリビニルアルコール(無変性)を保
護コロイドとして乳化重合法により製造される酢酸ビニ
ル系重合体エマルジョンであっても、その耐水性を向上
させるため、ポリビニルアルコールの使用量を少くして
製造された水性エマルジョンの構造粘性を改良しようと
するものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention improves the structural viscosity of an aqueous emulsion produced by using a surfactant as an emulsion polymerization dispersion stabilizer during emulsion polymerization of an ethylenically unsaturated monomer to improve the high viscosity. The present invention aims to provide an aqueous emulsion having Newtonian structural viscosity. In addition, the present invention is a vinyl acetate polymer emulsion produced by an emulsion polymerization method using polyvinyl alcohol (unmodified) as a protective colloid. It is intended to improve the structural viscosity of the prepared aqueous emulsion.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、このような事
情のもとで、上記の課題を解決するためにラジカル重合
可能なエチレン性不飽和単量体を水系媒体中で乳化重合
を行うにあたり、主分散安定剤として各種の界面活性
剤、無変性のポリビニルアルコール、各種の共重合成分
をランダム共重合させたポリビニルアルコールを用い、
分散安定助剤として分子中にメルカプト基を有するポリ
ビニルアルコール系重合体を併用し、この乳化重合系に
重合開始剤を加えて製造した水性エマルジョンは、高粘
性でもニュートニアン類似の構造粘性を示し、流動性が
改善されていることを見出した。
Under the circumstances described above, the present invention performs emulsion polymerization of a radically polymerizable ethylenically unsaturated monomer in an aqueous medium in order to solve the above problems. In doing so, various surfactants as the main dispersion stabilizer, unmodified polyvinyl alcohol, and polyvinyl alcohol obtained by randomly copolymerizing various copolymerization components are used,
A polyvinyl emulsion polymer having a mercapto group in the molecule is used in combination as a dispersion stabilizing aid, and an aqueous emulsion produced by adding a polymerization initiator to this emulsion polymerization system shows a Newtonian-like structural viscosity even with high viscosity, It was found that the liquidity was improved.

【0010】本発明の乳化重合に当って使用される主分
散安定剤、すなわち各種の界面活性剤、無変性ポリビニ
ルアルコール、各種の共重合成分をランダムに共重合さ
せたポリビニルアルコールの使用量は、エチレン性不飽
和単量体の種類によって異なるが、単量体100重量部
に対して0.1〜20重量部、好ましくは0.2〜10
重量部、特に好ましくは1〜8重量部の範囲である。
The main dispersion stabilizer used in the emulsion polymerization of the present invention, that is, various surfactants, unmodified polyvinyl alcohol, and polyvinyl alcohol obtained by randomly copolymerizing various copolymerization components are used in the following amounts: Depending on the type of ethylenically unsaturated monomer, it is 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.2 to 10 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the monomer.
Parts by weight, particularly preferably 1 to 8 parts by weight.

【0011】また本発明の乳化重合に当って分散安定助
剤として使用される分子中にメルカプト基を有するポリ
ビニルアルコール系重合体の使用量は、単量体100重
量部に対して0.1〜20重量部、好ましくは0.2〜
10重量部、より好ましくは0.5〜8重量部、さらに
好ましくは1〜5重量部の範囲である。
The amount of the polyvinyl alcohol polymer having a mercapto group in the molecule, which is used as a dispersion stabilizer in the emulsion polymerization of the present invention, is 0.1 to 100 parts by weight of the monomer. 20 parts by weight, preferably 0.2-
The amount is 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 8 parts by weight, still more preferably 1 to 5 parts by weight.

【0012】本発明に使用される「分子内にメルカプト
基を有するポリビニルアルコール系重合体」は、ポリビ
ニルアルコール分子の分子中にメルカプト基を有する重
合体であれば、いずれの重合体でも効果を有するが、こ
のポリビニルアルコール自体の酸化によりジスルフィド
結合を形成して不溶化する恐れがある場合は、ポリビニ
ルアルコール分子の片末端にのみメルカプト基を有する
重合体の方が不溶化の心配がなく、好ましい。
The "polyvinyl alcohol polymer having a mercapto group in the molecule" used in the present invention is effective as long as it is a polymer having a mercapto group in the molecule of a polyvinyl alcohol molecule. However, when there is a risk of insolubilization due to the formation of a disulfide bond due to the oxidation of polyvinyl alcohol itself, a polymer having a mercapto group only at one end of the polyvinyl alcohol molecule is preferable because there is no concern of insolubilization.

【0013】このように分子の片末端にのみメルカプト
基を有するポリビニルアルコール系重合体はチオール酸
の存在下にビニルエステル類モノマーを主体とするビニ
ルモノマーを重合し、得られたポリビニルエステルを常
法によりけん化することによって得られる。このメルカ
プト基を有するポリビニルアルコールの製造方法につい
て詳述すると、ここで使用するチオール酸には、分子中
に−COSH基を有する有機チオール酸を挙げることが
できる。これには、チオール酢酸、チオールプロピオン
酸、チオール吉草酸等があるが、中でもチオール酢酸が
分解性もよいことから最も好ましい。
As described above, the polyvinyl alcohol polymer having a mercapto group only at one end of the molecule is obtained by polymerizing a vinyl ester monomer-based vinyl monomer in the presence of thiol acid, and using the obtained polyvinyl ester in a conventional method. It is obtained by saponification with. The method for producing a polyvinyl alcohol having a mercapto group will be described in detail. Examples of the thiol acid used here include an organic thiol acid having a -COSH group in the molecule. There are thiol acetic acid, thiol propionic acid, thiol valeric acid, and the like. Among them, thiol acetic acid is the most preferable because it has good decomposability.

【0014】またチオール酸と共重合させるビニルエス
テルは、ラジカル重合可能なビニルエステルであれば使
用できる。例えばギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン
酸ビニル、バーサティック酸ビニル、ラウリン酸ビニ
ル、ステアリン酸ビニル等があげられるが、中でも酢酸
ビニルが最も重合性がよく、好ましい。
As the vinyl ester copolymerized with thiol acid, any vinyl ester capable of radical polymerization can be used. Examples thereof include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl versatate, vinyl laurate, vinyl stearate, and the like. Among them, vinyl acetate is the most polymerizable and preferred.

【0015】またこれらビニルエステルと共重合可能な
モノマーを共存させ共重合することもできる。例えばエ
チレン、プロピレン、イソブチレン、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、又はそ
の塩あるいはこれらのアルキルエステル、アクリロニト
リル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリ
ルアミド、トリメチル−(3−アクリルアミド−3−ジ
メチルプロピル)−アンモニウムクロリド、エチルビニ
ルエーテル、ブチルビニルエーテル、N−ビニルピロリ
ドン、塩化ビニル、臭化ビニル、フッ化ビニル、塩化ビ
ニリデン、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレ
ン、ビニルスルホン酸ナトリウム、アリルスルホン酸ナ
トリウム等があげられる。
It is also possible to copolymerize the vinyl ester with a monomer copolymerizable therewith. For example, ethylene, propylene, isobutylene, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, or a salt thereof or an alkyl ester thereof, acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylamide, methacrylamide, trimethyl- (3-acrylamide-3 -Dimethylpropyl) -ammonium chloride, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, N-vinyl pyrrolidone, vinyl chloride, vinyl bromide, vinyl fluoride, vinylidene chloride, vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, sodium vinyl sulfonate, sodium allyl sulfonate. Etc.

【0016】チオール酸の存在下での酢酸ビニル等のビ
ニルエステル類を主体とするビニルモノマーの重合はラ
ジカル重合開始剤を用いて、塊状重合法、溶液重合法、
パール重合法、乳化重合法などいずれの方法でも行なう
ことができるが、メタノールを溶媒とする溶液重合法が
工業的には最も有利である。
Polymerization of vinyl monomers mainly composed of vinyl esters such as vinyl acetate in the presence of thiol acid is carried out by a bulk polymerization method, a solution polymerization method, using a radical polymerization initiator.
Although any method such as a pearl polymerization method or an emulsion polymerization method can be used, a solution polymerization method using methanol as a solvent is industrially most advantageous.

【0017】重合中に存在させるチオール酸の重合系へ
の添加量、添加方法には特に制限はなく、目的とするポ
リビニルエステル系重合体の物性値によって適宜決定さ
れるべきものである。重合方式としては回分式、半連続
式、連続式等公知の方式を採用しうる。
The amount and method of addition of the thiol acid present during the polymerization to the polymerization system are not particularly limited and should be appropriately determined according to the physical properties of the intended polyvinyl ester polymer. As the polymerization method, a known method such as a batch method, a semi-continuous method, or a continuous method can be adopted.

【0018】ラジカル重合開始剤としては2,2´−ア
ゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル、過酸化
カーボネート等公知のラジカル重合開始剤が使用できる
が、2,2´−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系
開始剤が取扱いやすく好ましい。また放射線、電子線等
も使用することができる。
As the radical polymerization initiator, known radical polymerization initiators such as 2,2'-azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, and carbonate carbonate can be used, but 2,2'-azobisisobutyro Azo initiators such as nitrile are preferable because they are easy to handle. Radiation, electron beam, etc. can also be used.

【0019】重合温度は使用する開始剤の種類により適
当な温度を採用することが望ましいが、通常30〜90
℃の範囲から選ばれる。所定時間重合した後、未重合の
ビニルエステル類を通常の方法で除去することにより末
端にチオール酸エステル基を有するポリビニルエステル
系重合体が得られる。
The polymerization temperature is preferably an appropriate temperature depending on the type of initiator used, but is usually 30 to 90.
It is selected from the range of ° C. After polymerizing for a predetermined time, unpolymerized vinyl esters are removed by a usual method to obtain a polyvinyl ester polymer having a thiol ester group at the terminal.

【0020】このようにして得られたポリビニルエステ
ル系重合体は常法によりけん化されるが、通常重合体を
アルコール溶液とりわけメタノール溶液として実施する
のが有利である。アルコールは無水物のみならず少量の
含水系のものも目的に応じて用いられ、また酢酸メチ
ル、酢酸エチルなどの有機溶媒を任意に含有せしめても
よい。けん化温度は通常10〜70℃の範囲から選ばれ
る。
The polyvinyl ester polymer thus obtained is saponified by a conventional method, but it is usually advantageous to carry out the polymer as an alcohol solution, especially a methanol solution. As the alcohol, not only an anhydride but also a small amount of a water-containing alcohol may be used according to the purpose, and an organic solvent such as methyl acetate or ethyl acetate may be optionally contained. The saponification temperature is usually selected from the range of 10 to 70 ° C.

【0021】けん化触媒としては水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、ナトリウムメチラート、カリウムメチラ
ート等のアルカリ性触媒が好ましく、該触媒の使用量は
けん化度の大小および含水量等により適宜決められる
が、ビニルエステル単位に対しモル比で0.001以
上、好ましくは0.002以上用いることが望ましい。
一方アルカリ量が多くなりすぎると残存アルカリをポリ
マー中より除去することが困難となり、ポリマーが着色
することから好ましくなく、モル比で0.2以下にする
ことが望ましい。なおポリビニルエステル系重合体中に
カルボキシル基やそのエステル基等のアルカリ触媒と反
応しアルカリを消費する成分が共重合されている場合、
その分量を加えた量のアルカリ触媒を使用する必要があ
る。
As the saponification catalyst, alkaline catalysts such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methylate and potassium methylate are preferable, and the amount of the catalyst used is appropriately determined depending on the degree of saponification and the water content. It is desirable that the ester unit is used in a molar ratio of 0.001 or more, preferably 0.002 or more.
On the other hand, if the amount of alkali is too large, it becomes difficult to remove the residual alkali from the polymer, and the polymer is colored, which is not preferable, and the molar ratio is preferably 0.2 or less. When a component that consumes alkali by reacting with an alkali catalyst such as a carboxyl group or its ester group in the polyvinyl ester-based polymer is copolymerized,
It is necessary to use the amount of the alkali catalyst added to that amount.

【0022】このけん化反応により末端にチオール酸エ
ステル基を有するポリビニルエステル系重合体の末端の
チオール酸エステルと主鎖のビニルエステル結合がけん
化され、ポリマー末端はメルカプト基に、主鎖はビニル
アルコールになるが、主鎖のビニルエステル単位のけん
化度は使用目的に応じて変えられる。けん化反応後析出
した重合体は例えばメタノールで洗浄する等の公知の方
法で精製し、残存アルカリおよび酢酸のアルカリ金属塩
等の不純物を除去して乾燥することにより通常白色粉末
としてえることができる。
By this saponification reaction, the thiol ester at the end of the polyvinyl ester polymer having a thiol ester group at the end and the vinyl ester bond at the main chain are saponified, and the polymer end becomes a mercapto group and the main chain becomes a vinyl alcohol. However, the degree of saponification of the vinyl ester unit in the main chain can be changed according to the purpose of use. The polymer precipitated after the saponification reaction is usually purified by a known method such as washing with methanol, and the impurities such as the residual alkali and the alkali metal salt of acetic acid are removed and dried to obtain a white powder.

【0023】以上本発明で使用される末端にメルカプト
基を有するポリビニルアルコール系重合体の製造方法に
ついて述べたが、このポリビニルアルコール系重合体の
重合度は3500以下が好ましい。また、けん化度は他
の変性基の種類によっても異なり一義的には言えない
が、水溶性の点からは70モル%以上が好ましい。
The method for producing a polyvinyl alcohol-based polymer having a mercapto group at the terminal used in the present invention has been described above. The degree of polymerization of this polyvinyl alcohol-based polymer is preferably 3500 or less. The degree of saponification differs depending on the types of other modifying groups and cannot be uniquely stated, but it is preferably 70 mol% or more from the viewpoint of water solubility.

【0024】本発明の分子内にメルカプト基を有するポ
リビニルアルコール系重合体は、水性媒体中でラジカル
重合可能なエチレン性不飽和単量体を乳化重合するに際
し、重合系に一度に全量添加してもよいし、また少量づ
つ連続的に添加してもよい。また、水を媒体に用いて、
これに各種の界面活性剤や無変性ポリビニルアルコー
ル、各種のビニル共重合成分とランダム共重合されたポ
リビニルアルコール等の乳化重合用分散安定剤、重合開
始剤および分子内にメルカプト基を有するポリビニルア
ルコール系共重合体の存在下にエチレン性不飽和単量体
を一度に全量または連続的に添加して加熱、撹拌すると
いう通常の乳化重合法も実施することができる。また不
飽和単量体の乳化重合系への添加に当っては、該単量体
を予め分散安定剤水溶液中に混合乳化したものを連続的
に添加する方法も実施することができる。
The polyvinyl alcohol-based polymer having a mercapto group in the molecule of the present invention is added to the polymerization system all at once when emulsion-polymerizing a radically polymerizable ethylenically unsaturated monomer in an aqueous medium. Alternatively, it may be added in small amounts continuously. Also, using water as a medium,
Various surfactants and non-denatured polyvinyl alcohol, dispersion stabilizers for emulsion polymerization such as polyvinyl alcohol randomly copolymerized with various vinyl copolymerization components, polymerization initiators, and polyvinyl alcohol-based compounds having a mercapto group in the molecule. A usual emulsion polymerization method in which the ethylenically unsaturated monomer is added all at once or continuously in the presence of the copolymer, and the mixture is heated and stirred can also be carried out. When adding the unsaturated monomer to the emulsion polymerization system, a method of continuously adding a mixture of the monomers previously mixed and emulsified in a dispersion stabilizer aqueous solution can also be carried out.

【0025】重合開始剤としては、通常乳化重合に用い
られる過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水
素等を用いることができ、また、これらを各種還元剤と
組み合わせたレドックス系も可能である。さらに、本発
明の水性エマルジョンの流動性改質剤としての分子内に
メルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体
は、そのメルカプト基と上記重合開始剤あるいは自己開
始能を持たない臭素酸カリウム等の酸化剤とのレドック
ス反応によりラジカルを発生することから、有効にエチ
レン性不飽和単量体からなる重合体へ該ポリビニルアル
コール系重合体が化学的に吸着する。
As the polymerization initiator, potassium persulfate, ammonium persulfate, hydrogen peroxide and the like which are usually used in emulsion polymerization can be used, and a redox system in which these are combined with various reducing agents is also possible. Furthermore, the polyvinyl alcohol-based polymer having a mercapto group in the molecule as a fluidity modifier of the aqueous emulsion of the present invention, the mercapto group and the above polymerization initiator or the oxidation of potassium bromate or the like having no self-initiating ability. Since the radicals are generated by the redox reaction with the agent, the polyvinyl alcohol polymer is effectively chemically adsorbed to the polymer composed of the ethylenically unsaturated monomer.

【0026】また、分子内にメルカプト基を有するポリ
ビニルアルコール系重合体を乳化重合系に添加するに際
し、重合系が酸性であることが好ましい。これは、ラジ
カル重合において極めて活性な反応性を示すメルカプト
基が、塩基性下においてはモノマーの二重結合へイオン
的に付加、消失する速度が大きく、そのため重合効率が
著しく低下するためであり、エチレン性不飽和単量体の
種類にもよるが、全ての操作をpH6以下、好ましくは
pH4以下で実施することが望ましい。
When the polyvinyl alcohol polymer having a mercapto group in the molecule is added to the emulsion polymerization system, the polymerization system is preferably acidic. This is because the radically active mercapto group, which exhibits extremely active reactivity in radical polymerization, has a large rate of ionic addition to and disappearance from the double bond of the monomer under basic conditions, which significantly reduces the polymerization efficiency. Although depending on the type of ethylenically unsaturated monomer, it is desirable to carry out all the operations at pH 6 or lower, preferably pH 4 or lower.

【0027】本発明におけるラジカル重合可能なエチレ
ン性不飽和単量体としては、エチレン、プロピレン、イ
ソブチレン等のオレフィン;塩化ビニル、フッ化ビニ
ル、ビニリデンクロリド、ビニリデンフルオライドなど
のハロゲン化オレフィン;ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プ
ロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニル等のビニルエ
ステル;アクリル酸、メタクリル酸およびそのエステル
である(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)アクリル酸ドデシル、
(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)ア
クリル酸ジメチルアミノエチルおよびこれらの四級化
物;(メタ)アクリルアミド、アクリルアミド−2−メ
チルプロパンスルホン酸およびそのナトリウム塩のアク
リルアミド系モノマー;スチレン、α−メチルスチレ
ン、P−スチレンスルホン酸およびそのナトリウム、カ
リウム塩等のスチレン系単量体;ブタジエン、イソプレ
ン、クロロプレン等のジエン系単量体;N−ビニルピロ
リドン等があげられ、これらの単独重合もしくは共重合
が実施できる。
The radically polymerizable ethylenically unsaturated monomers in the present invention include olefins such as ethylene, propylene and isobutylene; halogenated olefins such as vinyl chloride, vinyl fluoride, vinylidene chloride and vinylidene fluoride; vinyl formate. , Vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl versatate, etc .; acrylic acid, methacrylic acid and their esters, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, (meth) 2-ethylhexyl acrylate, dodecyl (meth) acrylate,
2-Hydroxyethyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (meth) acrylate and quaternary compounds thereof; acrylamide monomers of (meth) acrylamide, acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and its sodium salt; styrene, α -Styrene-based monomers such as methylstyrene, P-styrenesulfonic acid and its sodium and potassium salts; diene-based monomers such as butadiene, isoprene and chloroprene; N-vinylpyrrolidone and the like. Copolymerization can be carried out.

【0028】本発明の特徴は、従来は、各種界面活性剤
系の水性エマルジョンしか得られなかった(メタ)アク
リル酸エステル系、ジエン系、スチレン系単量体の重合
体を分散質粒子とする水性エマルジョンはもちろんのこ
と、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子を保護コロ
イドに用いた場合にも安定な水性エマルジョンが得られ
ていたビニルエステル系またはハロゲン化オレフィン系
単量体の重合体を分散質粒子とする水性エマルジョンの
場合であっても、それらの乳化重合時に、分子内にメル
カプト基を有するポリビニルアルコール系重合体を存在
させることにより、分散質粒子表面に該ポリビニルアル
コール系重合体を有効に、効率よく化学的に吸着させる
ことにより、水性エマルジョンの分散質粒子間の相互作
用に影響を与え、従来の水性エマルジョンの構造粘性を
改善して比較的高粘度でもニュートニアン類似の特性を
付与することができるものである。従って、本発明の分
散安定助剤はラジカル重合可能で従来より乳化重合法に
より製造されていた数多くのエチレン性不飽和単量体の
重合体水性エマルジョンの製造に広く適用できる。
The feature of the present invention is to use, as the dispersoid particles, a polymer of (meth) acrylic acid ester-based, diene-based, or styrene-based monomer, which has hitherto been able to obtain only various surfactant-based aqueous emulsions. Not only aqueous emulsions, but stable aqueous emulsions were obtained even when water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol were used as protective colloids. Polymers of vinyl ester-based or halogenated olefin-based monomers were used as dispersoids. Even in the case of particles as an aqueous emulsion, during the emulsion polymerization thereof, the presence of a polyvinyl alcohol-based polymer having a mercapto group in the molecule effectively makes the polyvinyl alcohol-based polymer on the dispersoid particle surface. , Influences the interaction between dispersoid particles of aqueous emulsion by efficiently and chemically adsorbing, Is capable of imparting Newtonian similar properties even at a relatively high viscosity to improve the structural viscosity of the come aqueous emulsion. Therefore, the dispersion stabilizing aid of the present invention can be radically polymerized and can be widely applied to the production of polymer aqueous emulsions of many ethylenically unsaturated monomers which have been conventionally produced by emulsion polymerization.

【0029】[0029]

【実施例】以下実施例をあげて本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定
されるものではない。なお以下の実施例において「部」
および「%」は、それぞれ「重量部」および「重量%」
を意味する。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following examples, "part"
And "%" means "part by weight" and "% by weight", respectively.
Means

【0030】実施例1 窒素吹込口、温度計、滴下ロートを備えた1リットルの
ガラス容器にイオン交換水400g、非イオン性界面活
性剤(商品名:ノニポール200,三洋化成(株)製,
ポリオキシエチレン(20)ノニルフェニルエーテル)
16g、末端にメルカプト基を有するPVA(PVA−
SH−1;重合度520,けん化度88.3モル%)4
gを添加し、加熱溶解した後、希硫酸でpH=4.0と
した。
Example 1 400 g of ion-exchanged water and a nonionic surfactant (trade name: Nonipol 200, manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd.) in a 1 liter glass container equipped with a nitrogen blowing port, a thermometer and a dropping funnel.
Polyoxyethylene (20) nonyl phenyl ether)
16 g, PVA having a mercapto group at the end (PVA-
SH-1; polymerization degree 520, saponification degree 88.3 mol%) 4
After adding g and heating and dissolving, pH was adjusted to 4.0 with dilute sulfuric acid.

【0031】その後、70℃に昇温した後メタクリル酸
メチル(MMA)40g、アクリル酸n−ブチル(n−
BA)40gを添加して重合を開始した。30分後、メ
タクリル酸メチル160gとアクリル酸n−ブチル16
0gを2時間にわたって連続的に添加した。3時間で重
合率99.5%となり重合を終了した。冷却後、固形分
濃度を重合法で測定した。またBM型粘度計を用いて3
0℃の温度条件下で粘度を測定した。構造粘性指数は以
下の式で算出した。 構造粘性指数=−log(60rpmの粘度)/(6r
pmの粘度) その結果を表1に示す。表1のcpは粘度の単位センチ
ポイズを意味する。
Thereafter, the temperature was raised to 70 ° C., and then 40 g of methyl methacrylate (MMA) and n-butyl acrylate (n-
40 g of BA) was added to initiate polymerization. After 30 minutes, 160 g of methyl methacrylate and 16 n-butyl acrylate
0 g was added continuously over 2 hours. The polymerization rate reached 99.5% in 3 hours, and the polymerization was completed. After cooling, the solid content concentration was measured by the polymerization method. Also, using a BM type viscometer,
The viscosity was measured under a temperature condition of 0 ° C. The structural viscosity index was calculated by the following formula. Structural viscosity index = -log (viscosity at 60 rpm) / (6r
Viscosity of pm) The results are shown in Table 1. Cp in Table 1 means the unit of viscosity, centipoise.

【0032】比較例1 実施例1において、末端にメルカプト基を有するPVA
(PVA−SH−1)を用いないこと以外は実施例1と
同様の条件で乳化重合を行った。その結果を表1に示
す。 比較例2 実施例1において、末端にメルカプト基を有するPVA
(PVA−SH−1)に代えて無変性のPVA(PVA
−205,重合度550,けん化度88.5モル%,
(株)クラレ製)を用いたこと以外は、実施例1と同様
の条件で乳化重合を行った。その結果を表1に示す。
Comparative Example 1 PVA having a mercapto group at the terminal in Example 1
Emulsion polymerization was performed under the same conditions as in Example 1 except that (PVA-SH-1) was not used. The results are shown in Table 1. Comparative Example 2 PVA having a mercapto group at the end in Example 1
Instead of (PVA-SH-1), unmodified PVA (PVA
-205, degree of polymerization 550, degree of saponification 88.5 mol%,
Emulsion polymerization was performed under the same conditions as in Example 1 except that Kuraray Co., Ltd. was used. The results are shown in Table 1.

【0033】実施例2 窒素吹込口,温度計を備えた1リットルの耐圧ガラス製
オートクレーブに水400g,アニオン性界面活性剤
(商品名:サンデットBL,三洋化成(株)製、,アル
キルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム)12
gと末端にメルカプト基を有するPVA(PVA−SH
−2,重合度310,けん化度98.0モル%)8gを
仕込み、加熱溶解した後、希硫酸を加えてpHを4.0
に調整した。窒素置換をした後、スチレン(St)24
0gと、耐圧計量器よりブタジエン(BD)160gを
仕込み、70℃に昇温した後、2%過硫酸カリウム水溶
液60gを圧入して重合を開始した。内圧は4.5Kg
/cm2から重合の進行と共に低下し、20時間後は
0.4Kg/cm2となり、重合率を求めたところ9
8.9%であった。冷却後、実施例1と同様に固形分濃
度、粘度、構造粘性指数を求めた。その結果を表1に示
す。
Example 2 400 g of water, an anionic surfactant (trade name: Sandet BL, manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd., alkyl diphenyl ether disulfonic acid) was placed in a 1 liter pressure-resistant glass autoclave equipped with a nitrogen inlet and a thermometer. Sodium) 12
g and a PVA having a mercapto group at the end (PVA-SH
-2, polymerization degree 310, saponification degree 98.0 mol%) 8 g was charged and dissolved by heating, and then diluted sulfuric acid was added to adjust the pH to 4.0.
Adjusted to. After nitrogen substitution, styrene (St) 24
0 g and 160 g of butadiene (BD) were charged from a pressure resistance meter, the temperature was raised to 70 ° C., and then 60 g of a 2% aqueous solution of potassium persulfate was injected to initiate polymerization. Internal pressure is 4.5 Kg
/ Cm 2 decreases with the progress of polymerization, and after 20 hours, it becomes 0.4 Kg / cm 2 , and the polymerization rate was determined to be 9
It was 8.9%. After cooling, the solid content concentration, viscosity, and structural viscosity index were determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

【0034】比較例3 実施例2において、末端にメルカプト基を有するPVA
(PVA−SH−2)を用いないこと以外は、実施例2
と同様の条件で乳化重合を行った。その結果を表1に示
す。 比較例4 実施例2において、末端にメルカプト基を有するPVA
(PVA−SH−2)に変えて無変性PVA(PVA−
103,重合度310,けん化度98.0モル%)を用
いたこと以外は、実施例2と同様の条件で乳化重合を行
った。その結果を表1に示す。
Comparative Example 3 PVA having a mercapto group at the end in Example 2
Example 2 except that (PVA-SH-2) was not used.
Emulsion polymerization was performed under the same conditions as in. The results are shown in Table 1. Comparative Example 4 PVA having a mercapto group at the end in Example 2
Instead of (PVA-SH-2), unmodified PVA (PVA-
Emulsion polymerization was carried out under the same conditions as in Example 2 except that 103, a degree of polymerization of 310, and a degree of saponification of 98.0 mol% were used. The results are shown in Table 1.

【0035】実施例3 窒素吹込口、温度計を備えた1リットルのガラス製容器
に、水400g,無変性PVA(PVA−217,重合
度1700,けん化度88.2モル%,(株)クラレ
製)20g,末端にメルカプト基を有するPVA(PV
A−SH−1)4gを添加し、加熱溶解した後、希硫酸
でpH4.5に調整した。窒素置換後、酢酸ビニル40
0gを仕込み、60℃に昇温し、0.5%の過酸化水素
水および2.0%の酒石酸のレドックス系重合開始剤で
反応を開始した。3時間で重合率99.1%となり重合
を完結した。冷却後、実施例1と同様に固形分濃度、粘
度および構造粘性指数を求めた。その結果を表1に示
す。
Example 3 400 g of water, unmodified PVA (PVA-217, degree of polymerization 1700, degree of saponification 88.2 mol%, Kuraray Co., Ltd.) was placed in a 1 liter glass container equipped with a nitrogen inlet and a thermometer. 20 g, PVA having a mercapto group at the end (PV
A-SH-1) (4 g) was added, the mixture was heated and dissolved, and the pH was adjusted to 4.5 with dilute sulfuric acid. After nitrogen substitution, vinyl acetate 40
0 g was charged, the temperature was raised to 60 ° C., and the reaction was initiated with 0.5% aqueous hydrogen peroxide and 2.0% tartaric acid redox polymerization initiator. The polymerization rate reached 99.1% in 3 hours, and the polymerization was completed. After cooling, the solid content concentration, viscosity and structural viscosity index were determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

【0036】比較例5 実施例3において、末端にメルカプト基を有するPVA
(PVA−SH−1)を用いないこと以外は、実施例3
と同様の条件下で乳化重合を行った。その結果を表1に
示す。 比較例6 実施例1において、非イオン性乳化剤(ノニポール20
0)及び末端にメルカプト基を有するPVA(PVA−
SH−1)に変えて、無変性PVA(PVA217)を
用いて乳化重合を行った場合には、メタクリル酸メチル
(MMA)とアクリル酸n−ブチル(n−BA)の連続
添加中にエマルジョン粒子が凝固し、エマルジョンは得
られなかった。
Comparative Example 5 PVA having a mercapto group at the terminal in Example 3
Example 3 except that (PVA-SH-1) was not used.
The emulsion polymerization was carried out under the same conditions as in. The results are shown in Table 1. Comparative Example 6 In Example 1, the nonionic emulsifier (Nonipol 20
0) and PVA having a mercapto group at the end (PVA-
When emulsion polymerization was carried out using unmodified PVA (PVA217) instead of SH-1), emulsion particles were added during continuous addition of methyl methacrylate (MMA) and n-butyl acrylate (n-BA). Solidified and no emulsion was obtained.

【0037】[0037]

【表1】 表1の重合安定性の欄において、○(重合安定性良
好)、△(重合安定性やや不良)、×(粗粒子の発生が
あり不良)を意味する。
[Table 1] In the column of polymerization stability in Table 1, it means ◯ (good polymerization stability), Δ (somewhat poor polymerization stability), and × (poor because coarse particles were generated).

【0038】[0038]

【発明の効果】表1の結果から明らかなように、分子内
にメルカプト基を有するポリビニルアルコール系重合体
は、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和単量体の乳化
重合用分散安定助剤として優れており、水性エマルジョ
ンの構造粘性を改良して、比較的高粘度でもニュートニ
アン類似の特性を付与することができる。
As is clear from the results of Table 1, a polyvinyl alcohol polymer having a mercapto group in the molecule is excellent as a dispersion stabilizing aid for emulsion polymerization of radically polymerizable ethylenically unsaturated monomers. Therefore, it is possible to improve the structural viscosity of the aqueous emulsion so as to impart Newtonian-like properties even at a relatively high viscosity.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分子内にメルカプト基を有するポリビニ
ルアルコール系重合体からなるラジカル重合可能なエチ
レン性不飽和単量体の乳化重合用分散安定助剤。
1. A dispersion stabilizing aid for emulsion polymerization of a radically polymerizable ethylenically unsaturated monomer comprising a polyvinyl alcohol-based polymer having a mercapto group in the molecule.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019065638A1 (en) * 2017-09-28 2019-04-04 Agc株式会社 Method for producing modified polytetrafluoroethylene, method for producing modified polytetrafluoroethylene powder, and method for producing stretched porous body

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JPWO2019065638A1 (en) * 2017-09-28 2020-11-05 Agc株式会社 Method for producing modified polytetrafluoroethylene, method for producing modified polytetrafluoroethylene powder, method for producing stretched porous body
US11512151B2 (en) 2017-09-28 2022-11-29 AGC Inc. Method for producing modified polytetrafluoroethylene, method for producing modified polytetrafluoroethylene powder, and method for producing stretched porous material

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