JPH0694489B2 - 塩化ビニル系重合体の製造方法 - Google Patents

塩化ビニル系重合体の製造方法

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JPH0694489B2
JPH0694489B2 JP61091808A JP9180886A JPH0694489B2 JP H0694489 B2 JPH0694489 B2 JP H0694489B2 JP 61091808 A JP61091808 A JP 61091808A JP 9180886 A JP9180886 A JP 9180886A JP H0694489 B2 JPH0694489 B2 JP H0694489B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は速効性触媒としてジイソブチリルパーオキサイ
ド(以下DIBと略称する。)を用いて、超高重合度の塩
化ビニル系重合体を得る塩化ビニル等(塩化ビニル又は
これと共重合しうる単量体の混合物をいう。以下同
じ。)の水性懸濁重合方法に関する。
〔従来の技術〕
当業界では、塩化ビニル系重合体を平均重合度によつて
600〜1,500のものを一般品、1,600〜3,000のものを高重
合度品、3,000以上のものを超高重合度品と呼称してい
る。又、可塑剤を使用して製品化したものを軟質製品と
呼称している。この軟質製品は平均重合度が高くなるほ
どゴム弾性が向上し、高重合度品では耐熱性も向上す
る。塩化ビニル系重合体の特性を持ち、更にゴム特性を
出す為に、更に重合度の高い、超高重合度品の製造方法
の確立が望まれている。
本発明者らは速効性触媒たるジイソブチリルパーオキサ
イド又はアセチルシクロイキシルスルホニルパーオキサ
イド(以下ACSPと略称する。)を使用すれば超高重合度
品が得られることを知つた。
しかしACSPは平均重合度3,000以上の超高重合度品を製
造するのは不可能でないが、重合時間が非常に長くなる
こと、又、触媒使用量が多くなるため、得られた製品の
熱安定性が悪化する等の欠点が生じ、実用的でない。
DIBの塩化ビニル等の重合触媒への適用については特公
昭48−32,430号において、DIBと第3級ブチリルパーオ
キシピバレート(以下TBPPと略称する。)あるいは第3
級ヘキシルパーオキシピバレート(以下THPPと略称す
る。)とを併用で使用することが提案されており、DIB
を重合温度40〜60℃で使用するとDIBの分解速度が速過
ぎる為に短時間で触媒活性を失ない、高い重合収率を得
ることが出来ないが、TBPP又はTHPPとの併用により、重
合収率の向上が計られるとされている。すなわち、DIB
を使用する場合は特定の触媒と併用しなければ、重合触
媒として使用出来ないことを示している。
速効性のDIBの失活を防止する方法として、特公昭56−5
0892号ではDIBの重合機への装入を 塩化ビニル等の装入と同時、又は 塩化ビニル等の装入以降の重合開始期間としている
が、の場合、DIBは常温付近の温度でも分解してラジ
カルを発生することが知られているので、水系が不在の
まゝ常温で塩化ビニル等とDIBの混合相が瞬間的にでも
発現することは安全上非常に危険なことである。の場
合、DIBが重合系の塩化ビニル等の油滴に分散不良のま
ま重合が進行することにより、油滴間でDIBの濃度が付
均一であることに起因して製品レジン粒子に可塑剤吸収
性の劣るレジン粒子が生成し、軟質系塩化ビニル系樹脂
成形品にフイツシユアイ(以下「FE」と略記する。)が
多発する。FEは塩化ビニル等樹脂成形品の外観を損なう
ので商品価値を著しく低下する。
以上の如く、公知技術において、DIBを塩化ビニル等の
懸濁重合触媒として使用する場合は、遅効性触媒との併
用でなければならないか、又は常温付近で〔塩化ビニル
等/DIB〕の混合相が発現することで、急激な発熱反応に
よる暴走反応の危険性があること、製品レジンの品質
(FE)が低下することなどによつて、未だ完成された技
術でないことは明らかである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は超高重合度品の製造を可能にし、DIB単独使用
でも、しかも短時間の重合時間でも高い重合収率を保持
し、品質も悪化させない製造方法を確立することを目的
とする。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、塩化ビニル等を重合機内に装入し、触媒の存
在下に水性懸濁重合を行なわせることにより塩化ビニル
系重合体を製造する方法において、重合機内に装入した
水性媒体の温度を10℃以下に保ち、触媒としてのDIB
を、上記塩化ビニル等を重合機に装入する前に、装入
し、重合率が少なくとも60%に達する迄重合反応温度36
℃以下で重合反応を行なわせる前記方法である。
DIBは非常に速効性の触媒であるので、常温(25℃)付
近でラジカルを発生することおよび水と接触することで
急速に加水分解して触媒としての機能を低下することが
知られている。また、塩化ビニル等の油滴間でDIBの分
散が不均一で油滴間のDIB濃度が異なつた状態で重合開
始すれば、FEのような品質低下の原因になることも事実
である。
本発明者らは、鋭意研究した結果、水性媒体の温度を10
℃以下に保つて、塩化ビニル等の装入を行なう前にDIB
を重合機内に装入することによつて、低温域でDIBのラ
ジカルの発生しやすさと加水分解性を抑制した状態で塩
化ビニル等の油滴にDIBを均一分散させて、塩化ビニル
等の懸濁重合を行なうことにより安全面・製品レジン品
質面の未解決の問題を解決したものである。
更に、DIBの水への接触を極力避ける対策として、水性
媒体の温度を10℃以下に保つて、塩化ビニル等の装入を
行なう前にDIBを重合機内に装入する際に、重合機の撹
拌を停止した状態で、DIBを装入し水性媒体表面に浮か
せて塩化ビニル等の装入開始と同時または塩化ビニル等
の装入開始以降の時期に撹拌混合を開始してもよい。
本発明における重合温度は超高重合度品を得る為の温度
を選べばよく、特に制約は受けないが、平均重合度3,00
0を得る温度36℃を上限として、下限は特に制限されな
いが、通常の工業的製造方法による冷却方式で冷却出来
る最低の温度とするのがよい。好ましくは36℃〜19℃の
重合温度で実施するのがよい。
又、重合度が高くなるほど成型性が悪化し、これに対処
する為には、成型温度を上げなければならないが、成型
温度を出来るだけ上げずに加工性を向上させる為に重合
工程の間に、二段階以上の重合温度の変更を実施しても
よい。すなわち、重合途中において重合温度変更後の重
合温度を該変更前の重合温度より2℃ないし20℃上げて
重合する。この際、変更前の重合率が60〜85%に達して
から後の段階に移る必要がある。60%以下で後段の重合
に移つた場合、当然重合温度が上がる事により使用した
DIBの活性が急速に落ちる事により、重合が完了しな
い。又、85%以上で変換しても生成低重合物が少ない事
より加工性の特徴が発現しなくなる。又、前段階の重合
温度は36℃以下であるが、後段階の重合温度は36℃以上
でもよく、前段階の重合温度より2℃〜20℃高くてもよ
い。
触媒(DIB)の装入時期については、塩化ビニルモノマ
ー仕込前であれば、特に制限はされないが塩化ビニルモ
ノマー仕込前30分より、塩化ビニルモノマー仕込直前と
するのがよい。30分以上になるとDIBが分解し、その効
率が低下するので好ましくない。
本発明の方法は主として塩化ビニル単量体の重合方法に
適用されるが、塩化ビニルの他に塩化ビニルと共重合可
能な単量体との共重合にも適用出来る。
塩化ビニル単量体と共重合しうるビニル単量体として
は、酢酸ビニルの様なアルキルビニルエステル、セチル
ビニルエーテルの様なアルキルビニルエーテル、エチレ
ン又はプロピレン等のα−モノオレフイン系単量体、ア
クリル酸メチルの様なアクリル酸アルキルエステル又は
メタクリル酸メチルの様なメタクリル酸アルキルエステ
ル等を挙げうる。
さらにエチレン−酢酸ビニル共重合体又はエチレン−プ
ロピレン共重合体等への塩化ビニル単量体のグラフト重
合にも適用出来る。
本発明において使用しうる分散剤はポリビニルアルコー
ル(部分鹸化ポリ酢酸ビニルを含む。)、メチルセルロ
ースの様なセルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、
無水マレイン酸−酢酸ビニル共重合体等の合成高分子物
質及びデンプン、ゼラチン、トラガントゴム、アラビア
ゴムなどの天然高分子物質の1種又は2種以上の混合物
であつて特に限定されない。
〔実施例〕
以下に示す実施例及び比較例において、熱安定性及びFE
の判定方法は次の方法によつた。
(1)熱安定性の判定方法 〔配合(PHR)〕 PVC(100) DOP(70) エポキシル化大豆油(2)
ステアリン酸カルシウム(0.6) ステアリン酸亜鉛
(0.9) 〔ロール成膜条件〕 6インチロール:170℃×5min(練り)×0.5mm(厚み) 〔オーブンテスト〕 180℃のオーブン中で試験片が黒化するまでの時間を測
定しその長・短で熱安定性を判定する。
(2)FEの判定方法 〔配合(PHR)〕 PVC(100) DOP(80) 三塩基性硫酸鉛(5) ステ
アリン酸鉛(1) 〔ロール成膜条件〕 6インチロール:160℃×7min(練り)×0.1mm(厚み) 〔FEの判定〕 ロール膜1000cm2あたりの未ゲル化粒子の数を判読す
る。
実施例1〜7 撹拌機付きの内容積200の重合機の内部を窒素ガスで
置換し、次いで、5℃の純水100kg、懸濁剤としてけん
化度80%、平均重合度1700の部分けん化ポリ酢酸ビニル
40g〔0.08重合部対塩化ビニル100重合部〕を重合機に仕
込み、第1表に示す量のDIB(塩化ビニル100重量部に対
する重量部で示す。)を仕込んだ後、5分後に塩化ビニ
ル50kgを仕込み、仕込み開始と同時に撹拌機を回して撹
拌混合をスタートする。第1表に示す重合反応温度に昇
温して重合を開始し、第1表に示す圧力(回収圧)で重
合を停止して、未反応塩化ビニルを排出し、重合物を得
た。この重合条件及び得られた重合体の性質を第1表に
示す。
比較例1〜5 触媒DIBをACSPに代替し、触媒添加量、重合温度及び重
合時間を第2表のように変えた他は実施例1〜7と同様
の条件で重合した。その結果を第2表に示す。
比較例6 重合温度を38℃とし、触媒仕込量及び重合時間を第1表
に示す条件とする他は実施例1と同様にして重合した。
その結果を第2表に示す。
実施例8 実施例1〜7と同様な方法において、第3表に示すDIB
の量を使用して、重合温度31℃で8時間重合させ(重合
率約70%)、次いで1時間かけて44.5℃に変更し、30分
後に重合を停止した。その結果を第3表に示す。
実施例9 実施例1〜7と同様な方法において、第3表に示すDIB
の量を使用して、まず、28℃で9時間重合させ(重合率
約70%)、次いで1時間かけて38℃に変更し1時間後に
重合を停止した。その結果を第3表に示す。
実施例10〜12 仕込み水の温度、DIBの仕込量、塩化ビニルモノマー仕
込時前のDIBの仕込時期及び重合温度を第3表に示す条
件で行なう他は、実施例1と同様にして重合を行なつ
た。その結果を第4表に示す。
第1表、第2表の比較から判るごとく、ACSPを使用して
も超高重合度品の製造は可能であるが、重合時間がDIB
使用時に比べて、長くかゝること、熱安定性が劣化する
こと、又、重合度6,000以上になると経済的にまつたく
劣悪な条件となること等より、DIB使用の方がはるかに
超高重合度品の効率のよい製造方法である。
第2表の比較例5,6から判るごとく、DIBを36℃以上の重
合温度で使用するとDIBの分解速度が速い為に、重合収
率が低下する。
第3表の実施例8、9に示すごとく、重合途中で温度変
換することも可能である。
第4表の実施例10〜11に示すごとく、触媒(DIB)の仕
込時期は塩化ビニルモノマー仕込前30分以上になると、
DIBが分解して、重合開始能力が低下してくることが判
る。
実施例13、比較例7〜11 実施例1の方法において、重合機に仕込んだ純水の温
度、撹拌混合の開始時期、DIBの重合機への装入時期な
どについて第5表のように変更操作して第5表のような
結果を得た。
第5表より、DIBを、塩化ビニル装入開始より前に、装
入するときは、仕込み水の温度が10℃より高いと重合に
長時間を要したり重合収率が低下すること、DIBの仕込
みを塩化ビニルの装入と同時又はそれ以後に装入すると
得られた重合体のフイルムに多量のFEが生ずることが分
かる。
第1、2図は各々実施例1、比較例1の重合温度記録チ
ヤート(ジヤケツト冷却水温)を示す。
実施例1、比較例1で触媒としてそれぞれDIB、ACSPを
0.06重合部、0.045重量部使用しているが、第1図から
速効性触媒であるDIB(実施例1)については重合反応
初期から活発な発熱反応が現われ、反応中期〜末期の期
間においても効果的な反応熱の除去が行なわれている様
子が理解される。
第2図から遅効性触媒であるACSP(比較例1)の場合、
重合反応初期〜中期の期間における発熱反応は緩慢であ
り、反応初期〜中期の発熱反応を活発化する目的で、AC
SPの使用量を増量することは反応末期の反応熱の除去状
況からみて、重合系内温のコントロールが不可能になる
恐れがあることがわかる。
重合系内温の正確なコントロールは製品レジンの平均重
合度の整つた高品質のレジンを得るために大切な要素で
ある。
以上のことから、ACSPの使用量が制限される理由が明ら
かである。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は各々実施例1及び比較例1の重合温
度記録チヤート(ジヤケツト冷却水温)を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】塩化ビニルまたはこれと共重合し得る単量
    体(以下単に塩化ビニル等という)を重合機内に装入
    し、触媒の存在下に水性懸濁重合を行なわしめることに
    より塩化ビニル系重合体を製造する方法において、重合
    機内に装入した水性媒体の温度を10℃以下に保ち触媒と
    してのジイソブチリルパーオキサイドを上記塩化ビニル
    等を重合機に装入する前に装入し、重合率が少なくとも
    60%に達する迄重合反応温度36℃以下で重合反応を行な
    うことを特徴とする前記方法。
  2. 【請求項2】第(1)項記載の方法において、重合機の
    撹拌を停止した状態でジイソブチリルパーオキサイドを
    装入することを特徴とする前記方法。
  3. 【請求項3】第(1)項記載の方法において、前記重合
    率が60〜85%に達して後重合温度を2〜20℃上げて重合
    を行なうことを特徴とする前記方法。
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