JPH0749444B2 - Method for producing polymer particle dispersion - Google Patents

Method for producing polymer particle dispersion

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JPH0749444B2
JPH0749444B2 JP60226992A JP22699285A JPH0749444B2 JP H0749444 B2 JPH0749444 B2 JP H0749444B2 JP 60226992 A JP60226992 A JP 60226992A JP 22699285 A JP22699285 A JP 22699285A JP H0749444 B2 JPH0749444 B2 JP H0749444B2
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polymerization
medium
monomer
polymer particles
reaction vessel
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近雄 戸崎
征二 青谷
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日本合成ゴム株式会社
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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、ポリマー粒子分散液の製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a polymer particle dispersion.

〔従来の技術〕 従来、ポリマー粒子分散液の製造方法としては、乳化重
合法、懸濁重合法、溶液沈澱重合法、ポリマーを溶液か
らポリマー粒子を析出させる方法、ポリマーの再分散法
などの方法が知られている。そして、これらの方法によ
るポリマー粒子分散液の製造においては、モノマーの分
散ならびに生成過程におけるポリマー粒子の合一,凝集
または分裂を防止するために、通常、回転翼によって系
を撹拌することが行なわれているが、この方式ではポリ
マー粒子の生成過程における粒子の合一、凝集または分
裂を十分に抑制することは困難であった。その結果、得
られるポリマー粒子の粒径は不均一となり、その粒径分
布は広いものとなっていた。
[Prior Art] Conventionally, as a method for producing a polymer particle dispersion liquid, an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, a solution precipitation polymerization method, a method of precipitating polymer particles from a solution of a polymer, a method of redispersing a polymer, or the like. It has been known. In the production of polymer particle dispersions by these methods, stirring of the system is usually carried out by a rotary blade in order to prevent the polymer particles from coalescing, aggregating or splitting during the dispersion and production process of the monomers. However, it is difficult to sufficiently suppress coalescence, aggregation or division of particles in the production process of polymer particles by this method. As a result, the particle size of the obtained polymer particles was non-uniform and the particle size distribution was wide.

そのため、粒径分布の狭い均一なポリマー粒子の分散液
を製造するために種々の方法が提案され、そのひとつと
して、例えば、媒体がパイプ内を層流の状態で流動する
系内で重合を行う方法が知られている。しかし、この方
法は、媒体とパイプ内壁との摩擦などのために、ポリマ
ー粒子同士の衝突は避けられず、ポリマー粒子の合一,
凝集あるいは分裂を防止する点で必ずしも十分とはいえ
ず、またこの点を十分に改善しようとすれば大掛りな装
置を必要とし、かつ高い生産性を得ることが困難となる
問題を有する。
Therefore, various methods have been proposed for producing a uniform dispersion liquid of polymer particles having a narrow particle size distribution. One of them is, for example, polymerization in a system in which a medium flows in a pipe in a laminar flow state. The method is known. However, in this method, due to friction between the medium and the inner wall of the pipe, collision of polymer particles is unavoidable and coalescence of polymer particles,
It is not always sufficient to prevent agglomeration or fragmentation, and if it is attempted to improve this point sufficiently, it requires a large-scale device and it becomes difficult to obtain high productivity.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

本発明は、上述のような従来技術の有する問題点を解決
し、媒体中のモノマーの分散または溶解が促進され、生
成過程および生成後におけるポリマー粒子の合一、凝集
または分裂が防止され、粒径分布の狭い均一なポリマー
粒子の分散液を高い生産効率で製造することのできる方
法を提供することを目的とする。
The present invention solves the problems of the prior art as described above, promotes dispersion or dissolution of monomers in a medium, prevents coalescence, aggregation or fragmentation of polymer particles during and after the formation process, An object of the present invention is to provide a method capable of producing a uniform dispersion liquid of polymer particles having a narrow diameter distribution with high production efficiency.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記の目的は、媒体中にモノマーを含む重合用混合系
を、反応容器内が実質的に充満されるよう98容量%以上
の割合で充填した反応容器を、水平面に対して0〜5゜
の範囲の角度で伸びる回転軸のまわりに自転させるかま
たは当該回転軸から離れた状態で当該回転軸のまわりに
公転させることにより、当該重合用混合系を反応容器と
共に回転させながら、当該重合用混合系において前記モ
ノマーを重合させることにより、前記媒体中に分散され
た状態でポリマー粒子を生成させる工程を有することを
特徴とするポリマー粒子分散液の製造方法によって達成
される。
The above-mentioned object is to fill a reaction vessel filled with a mixing system for polymerization containing a monomer in a medium at a ratio of 98% by volume or more so that the inside of the reaction vessel is substantially filled, and the reaction vessel is placed at 0 to 5 ° with respect to the horizontal plane. While rotating the polymerization mixing system together with the reaction vessel by rotating around the rotation axis extending at an angle in the range or revolving around the rotation axis in a state separated from the rotation axis, the mixing for polymerization is performed. It is achieved by a method for producing a polymer particle dispersion, which comprises a step of polymerizing the monomer in a system to produce polymer particles in a state of being dispersed in the medium.

次に本発明の要点を概念的に説明する。Next, the essential points of the present invention will be explained conceptually.

本発明においては、第1図および第2図に示すように、
例えば円筒状の密閉された反応容器1内に、モノマーを
含む媒体3を反応容器1の内部空間に実質的に充満され
るよう充填し、反応容器1の中心軸を水平面に対して0
〜5゜の範囲の角度に保ってこの中心軸を回転軸Xとし
てそのまわりに反応容器1を駆動機構(図示せず)によ
って一定の回転速度で自転させ、このように反応容器1
を自転させることによって、内部の媒体3とモノマーと
の混合系が媒体3の粘性により反応容器1と共にいわば
一体的に機械的な流れのない状態で回転軸Xのまわりに
定常的に回転するようにする。この状態で媒体3におけ
るモノマーの重合を行い、ポリマー粒子を生成させてポ
リマー粒子分散液を製造する。そして、生成したポリマ
ー粒子の沈降が見られる場合には、回転速度を上げる。
In the present invention, as shown in FIG. 1 and FIG.
For example, a cylindrical closed reaction vessel 1 is filled with a medium 3 containing a monomer so that the inner space of the reaction vessel 1 is substantially filled, and the central axis of the reaction vessel 1 is set to 0 with respect to the horizontal plane.
While keeping the angle in the range of ˜5 ° with this central axis as the rotation axis X, the reaction vessel 1 is rotated about its circumference at a constant rotation speed by a driving mechanism (not shown).
By causing the mixture system of the medium 3 and the monomer inside to rotate steadily around the rotation axis X together with the reaction vessel 1 due to the viscosity of the medium 3 in a state without any mechanical flow. To In this state, the monomers in the medium 3 are polymerized to generate polymer particles to produce a polymer particle dispersion liquid. Then, when the generated polymer particles are seen to settle, the rotation speed is increased.

また、反応容器には、必要によって反応容器内部を一定
の圧力に調整するための緩衝装置(図示せず)を取りつ
けることができる。
If necessary, a buffer device (not shown) for adjusting the pressure inside the reaction container to a constant pressure can be attached to the reaction container.

このように反応容器と共に回転する混合系内において生
じたポリマー粒子は、媒体の粘性により媒体中に相対的
位置をほとんど変えずに反応容器外に対する存在位置を
変えることとなり、従ってポリマー粒子は実質上順次異
なる方向から重力が作用する状態とすることが可能であ
り、このような状態はポリマー粒子の比重および大き
さ、媒体の比重および粘性、反応容器の回転速度などを
適宜に選定することによって実現することができる。
In this way, the polymer particles generated in the mixing system rotating together with the reaction container change the existing position with respect to the outside of the reaction container with almost no change in the relative position in the medium due to the viscosity of the medium. Gravity can be applied sequentially from different directions, and such a state can be realized by appropriately selecting the specific gravity and size of the polymer particles, the specific gravity and viscosity of the medium, and the rotation speed of the reaction vessel. can do.

このような状態において、混合系内のポリマー粒子(第
3図において符号2で示す)についてみると、1個のポ
リマー粒子2は、第3図に模式的に示すように、媒体3
内において、媒体3の機械的な流れのない状態下で相対
的に矢印Aに示すようにゆるやかな円運動をする。そし
て、このような局部的な円運動は各ポリマー粒子におい
てほぼ近似した状態で一様に生じるものであり、そのた
めポリマー粒子同士の衝突はほとんど回避されるか、あ
るいはポリマー粒子の生成過程においてポリマー粒子同
士の衝突が生じたとしてもその衝撃力によって粒子が相
互に合着したりまたは凝集する事態までには至らず、そ
のため、ポリマー粒子が媒体内において単一粒子の状態
で均一に分散するようになるものと考えられる。
In this state, looking at the polymer particles (indicated by reference numeral 2 in FIG. 3) in the mixed system, one polymer particle 2 is a medium 3 as shown schematically in FIG.
Inside, the medium 3 relatively makes a gentle circular motion as shown by an arrow A in the absence of mechanical flow. Then, such local circular motion is uniformly generated in each polymer particle in a substantially approximated state, so that collision between the polymer particles is almost avoided, or the polymer particles are generated in the process of producing the polymer particles. Even if the particles collide with each other, the impact force does not cause the particles to coalesce with each other or agglomerate, so that the polymer particles are uniformly dispersed in a single particle state in the medium. It is supposed to be.

本発明の製造方法は、媒体中においてポリマーが粒子状
態で生成するタイプの重合に適用することができ、例え
ば乳化重合、懸濁重合、溶液沈澱重合などにおいて採用
することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The production method of the present invention can be applied to a type of polymerization in which a polymer is produced in a state of particles in a medium, and can be adopted in, for example, emulsion polymerization, suspension polymerization, solution precipitation polymerization and the like.

したがって、反応容器内に充填される媒体およびモノマ
ーなどの反応系物質は、採用される重合形態に応じてそ
の系の態様が選択される。例えば、本発明が乳化重合あ
るいは懸濁重合に適用される場合においては、モノマー
は媒体(分散媒)に分散されてエマルジョンあるいはサ
スペンジョンの状態とされ、分散されたモノマーは、前
述したポリマー粒子の場合と同様な状態で分散媒中に均
一に分散され、重合の進行に伴ってポリマー粒子が生成
する。また、乳化重合において、乳化剤が用いないかあ
るいは乳化剤を用いても微量である場合には、モノマー
はそのまま油層であり得る。さらに、溶液沈澱重合の場
合においては、モノマーは媒体(溶媒)中に溶解されて
溶液状態にあり、重合の進行に伴って溶解度のより小さ
いポリマーが粒子状態で析出する。
Therefore, the reaction system substances such as the medium and the monomer to be filled in the reaction vessel are selected depending on the polymerization mode adopted. For example, when the present invention is applied to emulsion polymerization or suspension polymerization, the monomer is dispersed in a medium (dispersion medium) to be in an emulsion or suspension state, and the dispersed monomer is the above-mentioned polymer particles. In the same state as above, the particles are uniformly dispersed in the dispersion medium, and polymer particles are generated as the polymerization proceeds. Further, in the emulsion polymerization, when the emulsifier is not used or when the amount is small even if the emulsifier is used, the monomer may be the oil layer as it is. Further, in the case of solution precipitation polymerization, the monomer is dissolved in a medium (solvent) and is in a solution state, and as the polymerization progresses, a polymer having a lower solubility is precipitated in a particle state.

本発明において、反応容器の回転速度は、重合形態、モ
ノマー油滴の大きさおよび比重、製造すべきポリマー粒
子の大きさおよび比重、媒体の粘度、反応容器の形状お
よび大きさなどによって一概に規定することができない
が、通常は1〜30r.p.m.、好ましくは2〜20r.p.m.程度
となるように調整する。
In the present invention, the rotation speed of the reaction vessel is generally defined by the polymerization form, the size and specific gravity of the monomer oil droplets, the size and specific gravity of the polymer particles to be produced, the viscosity of the medium, the shape and size of the reaction vessel, etc. However, it is usually adjusted to about 1 to 30 rpm, preferably about 2 to 20 rpm.

本発明において、反応容器内には媒体とモノマーとの混
合系が、実質上、空間が存在しないように充満状態に充
填されていることが必要であり、これによって当該混合
系を確実に反応容器と共に回転させることが容易とな
る。ただし、反応容器内に空間が存在するときにもそれ
が僅かであればその空間が存在することによる媒体にお
ける撹乱は反応容器内の混合系の上部部分の僅かな領域
に限定されるので、事実上本発明による効果を無効とす
るものではない。しかし、反応容器内の空間の割合が多
くなると混合系を撹乱することなく反応容器と共に回転
させることができず、本発明の目的を達成することがで
きない。このために本発明においては、反応容器内にお
ける混合系の充填割合が、当該反応容器の98容量%以上
の状態とされる。
In the present invention, it is necessary that the mixed system of the medium and the monomer in the reaction vessel is filled in a filled state so that there is substantially no space, and this ensures that the mixed system is kept in the reaction vessel. It becomes easy to rotate together with it. However, even if there is a space in the reaction vessel, if it is small, the disturbance in the medium due to the presence of the space is limited to a small area in the upper part of the mixing system in the reaction vessel. The above does not invalidate the effects of the present invention. However, when the proportion of the space in the reaction container is large, the mixed system cannot be rotated together with the reaction container without disturbing, and the object of the present invention cannot be achieved. Therefore, in the present invention, the filling rate of the mixed system in the reaction vessel is set to 98% by volume or more of the reaction vessel.

さらに反応容器の形状は、円筒状であることが好ましい
角筒状、あるいは球状であっても何ら支障がなく、回転
方式も、要するに容器の上下が入れ替わるように実質的
に鉛直面内で回転されればよく、例えば第4図に示すよ
うに水平な回転軸10のまわりに回転するアーム11の先端
に容器12を保持させて鉛直面内で公転運動するようにし
てもよく、さらに第5図に示すように円筒状反応容器20
をその半径方向に伸びる水平な回転軸Yのまわりに自転
するよう回転させてもよい。
Further, the shape of the reaction vessel is preferably a cylindrical shape, such as a rectangular tube shape or a spherical shape, and there is no problem, and the rotation system is essentially rotated in a vertical plane so that the upper and lower sides of the vessel are interchanged. For example, as shown in FIG. 4, the container 12 may be held at the tip of an arm 11 that rotates around a horizontal rotation axis 10 and revolve around the vertical plane. Cylindrical reaction vessel 20 as shown in
May be rotated so as to rotate about a horizontal rotation axis Y extending in the radial direction.

次に、本発明を重合形態に応じてさらに詳しく説明す
る。
Next, the present invention will be described in more detail according to the polymerization mode.

(1)溶液沈澱重合法 溶液沈澱重合法が適用されるモノマーおよび重合開始剤
は、媒体に可溶で生成したポリマーが媒体に不溶であれ
ばその組合わせは限定されるものではないが、例えばモ
ノマーとしては、スチレン、クロルスチレンなどのスチ
レン系モノマー、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)
アクリル酸−n−ブチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキ
シエチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)ア
クリル酸ポリオキシエチレンなどの(メタ)アクリル酸
エステル系モノマー;(メタ)アクリロニトリル;(メ
タ)アクリルアミド;(メタ)アクロレイン;酢酸ビニ
ル;塩化ビニル、塩化ビニリデンなどのハロゲン化ビニ
ル系モノマー;(メタ)アクリル酸、イタコン酸、(無
水)マレイン酸などの不飽和酸(無水物)系モノマー;
ブタジエン、イソプレンなどのジエン系モノマーなどが
挙げられる。また、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、ト
リメチロールメラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂プレポリマーもモノマ
ーとして使用することができる。生成するポリマーの溶
媒に対する溶解度が比較的高い場合には、多官能性モノ
マーを併用することによって溶解性を低下させることが
好ましい。そのような多官能性モノマーとしては、ジビ
ニルベンゼン、トリアリールイソシアヌレート、エチレ
ングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロール
プロパントリ(メタ)アクリレート、メチレンビスアク
リルアミド、ポリオキシエチレンジ(メタ)アクリレー
トなどが挙げられる。
(1) Solution Precipitation Polymerization Method The combination of the monomer and the polymerization initiator to which the solution precipitation polymerization method is applied is not limited as long as the polymer is soluble in the medium and the produced polymer is insoluble in the medium. As monomers, styrene-based monomers such as styrene and chlorostyrene, methyl (meth) acrylate, (meth)
(Meth) acrylate monomers such as -n-butyl acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, and polyoxyethylene (meth) acrylate; (meth) acrylonitrile; (meth) acrylamide (Meth) acrolein; vinyl acetate; vinyl halide-based monomers such as vinyl chloride and vinylidene chloride; unsaturated acid (anhydride) -based monomers such as (meth) acrylic acid, itaconic acid, (anhydrous) maleic acid;
Examples thereof include diene-based monomers such as butadiene and isoprene. Also, novolac resin, resole resin, trimethylolmelamine resin, unsaturated polyester resin,
Thermosetting resin prepolymers such as epoxy resins can also be used as monomers. When the polymer to be produced has a relatively high solubility in a solvent, it is preferable to reduce the solubility by using a polyfunctional monomer together. Examples of such polyfunctional monomers include divinylbenzene, triaryl isocyanurate, ethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, methylenebisacrylamide, polyoxyethylene di (meth) acrylate and the like. To be

重合開始剤としては、ラジカル開始剤、遷移金属系錯体
触媒、アニオン開始剤、カチオン開始剤が用いられる
が、ラジカル開始剤を用いるのが一般的である。ラジカ
ル開始剤としては過酸化ベンゾイル、過酸化オクタノイ
ル、過酸化メチルエチルケトン、過酸化ジクミル、過酸
化ジ−t−ブチル、t−ブチルハイドロパーオキサイ
ド、過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウ
ム、アゾビスイソブチロニトリルおよびこれらを用いた
レドックス系触媒、例えば過酸化ベンゾイルとジメチル
アニリン、過酸化水素と塩化第一鉄、過硫酸カリウムと
重亜硫酸ナトリウムなどの組合わせが用いられる。ラジ
カル重合開始剤の使用量は、通常、モノマー100重量部
に対し0.1〜5重量部であり、他の重合装置を用いる場
合と同等である。なお、これらの重合開始剤を用いず
に、単に加熱のみによって重合する場合もありうる。前
記媒体としては水;メタノール、エタノール、エチレン
グリコール、セロソルブ、カルビトールなどのアルコー
ル;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、フタル酸ジエチル、
リン酸トリクレジル、γ−ブチロラクトン、ケイ酸エチ
ルなどのエステル;アセトン、メチルエチルケトン、ア
セトフェノンなどのケトン;ジブチルエーテル、ジフェ
ニルエーテル、テトラヒドロフラン、アニソールなどの
エーテル;n−ヘキサン、n−オクタン、シクロヘキサ
ン、テトラリン、デカリン、ベンゼン、トルエン、キシ
レン、流動パラフィンなどの炭化水素;クロルベンゼ
ン、ジクロルベンゼン、ドデシルクロライド、ハロゲン
化パラフィンなどのハロゲン化炭化水素;ホルムアミ
ド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N
−メチルピロリドンなどのアミド;および、ピリジン、
モルホリン、ジメチルスルホキシドなどが挙げられ、適
宜組合わせてモノマーおよび重合開始剤の溶解度を調節
して使用することができる。
As the polymerization initiator, a radical initiator, a transition metal-based complex catalyst, an anion initiator, and a cation initiator are used, and a radical initiator is generally used. Radical initiators include benzoyl peroxide, octanoyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, hydrogen peroxide, potassium persulfate, ammonium persulfate, azobisisosulfate. Butyronitrile and redox catalysts using these, for example, a combination of benzoyl peroxide and dimethylaniline, hydrogen peroxide and ferrous chloride, potassium persulfate and sodium bisulfite, and the like are used. The amount of the radical polymerization initiator used is usually 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the monomer, which is equivalent to the case of using another polymerization apparatus. In some cases, the polymerization may be performed only by heating without using these polymerization initiators. Examples of the medium include water; alcohols such as methanol, ethanol, ethylene glycol, cellosolve, and carbitol; ethyl acetate, n-butyl acetate, diethyl phthalate,
Esters such as tricresyl phosphate, γ-butyrolactone and ethyl silicate; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and acetophenone; ethers such as dibutyl ether, diphenyl ether, tetrahydrofuran and anisole; n-hexane, n-octane, cyclohexane, tetralin, decalin, Hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, liquid paraffin; halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene, dichlorobenzene, dodecyl chloride, halogenated paraffins; formamide, dimethylformamide, dimethylacetamide, N
An amide such as methylpyrrolidone; and pyridine,
Examples thereof include morpholine and dimethyl sulfoxide, which can be used in an appropriate combination by adjusting the solubility of the monomer and the polymerization initiator.

前記モノマーと媒体の混合比は、モノマー/媒体比で従
来法の2〜10倍の10/100〜50/100まであげても粒度分布
の狭いポリマー粒子が得られる。また、好ましいモノマ
ー/媒体比は10/100〜30/100であり、モノマー/媒体比
が大きいほど生成するポリマーの粒径は大きくなる傾向
にある。
Even if the mixing ratio of the monomer and the medium is raised to 10/100 to 50/100 which is 2 to 10 times as high as the conventional method, polymer particles having a narrow particle size distribution can be obtained. The preferred monomer / medium ratio is 10/100 to 30/100, and the larger the monomer / medium ratio, the larger the particle size of the polymer produced.

なお、本製造方法を適用する用溶液沈澱重合法における
生成するポリマー粒子の粒径は、モノマーの重合速度お
よびポリマーの溶媒への溶解度が小さい程少なくなる傾
向があるが、モノマーの組合わせ、多官能性モノマーの
使用量、溶媒の組合わせ、モノマー/媒体比、重合開始
剤の種類と量、重合温度などによって調整することがで
きる。
The particle size of the polymer particles produced in the solution precipitation polymerization method to which the present production method is applied tends to be smaller as the polymerization rate of the monomer and the solubility of the polymer in the solvent are smaller. It can be adjusted by the amount of the functional monomer used, the combination of solvents, the monomer / medium ratio, the type and amount of the polymerization initiator, the polymerization temperature and the like.

(2)乳化重合法 乳化重合法が適用されるモノマーとしては、上記(1)
溶液沈澱重合法に例示したモノマーのうちの熱硬化性樹
脂プレポリマーを除いたものを例示することができる
が、例示したモノアーのうちの水溶性モノマーの使用量
は全モノマーの20重量%程度以下に限定される。乳化重
合法における媒体は水であるので、重合開始剤は、前述
した重合開始剤のうちの水に可溶の重合開始剤であり、
例えば過硫酸カリウムなどが用いられる。
(2) Emulsion polymerization method As the monomer to which the emulsion polymerization method is applied, the above (1) is used.
It is possible to exemplify the monomer excluding the thermosetting resin prepolymer among the monomers exemplified in the solution precipitation polymerization method, but the amount of the water-soluble monomer used in the exemplified monoer is about 20% by weight or less of all the monomers. Limited to Since the medium in the emulsion polymerization method is water, the polymerization initiator is a water-soluble polymerization initiator among the above-mentioned polymerization initiators,
For example, potassium persulfate or the like is used.

乳化重合に使用する乳化剤としては、ドデシルベンゼン
スルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、脂肪
酸カリウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテ
ルなどがモノマー100重量部に対し、0.1〜3重量部程度
使用されるが、モノマーがある程度水溶性がある場合、
例えばモノマーとしてメタクリル酸メチル、アクリロニ
トリル、スチレンとメタクリル酸などを用いる場合には
乳化剤の使用は必ずしも必要としない。
As an emulsifier used for emulsion polymerization, sodium dodecylbenzene sulfonate, sodium lauryl sulfate, potassium fatty acid, polyoxyethylene nonylphenyl ether, etc. are used in an amount of about 0.1 to 3 parts by weight per 100 parts by weight of the monomer. If it is water soluble to some extent,
For example, when methyl methacrylate, acrylonitrile, styrene and methacrylic acid are used as monomers, the use of an emulsifier is not always necessary.

乳化重合法におけるモノマーの混合系全体に対する場合
は、通常、2〜40重量%である。乳化重合法において、
生成するポリマー粒子の粒径は、重合温度および乳化剤
の量、モノマーの組合わせ、多官能性モノマーの使用
量、モノマーと水の比率、重合開始剤の種類と量などに
よって調整することができる。
In the case of the total mixture system of monomers in the emulsion polymerization method, it is usually 2 to 40% by weight. In the emulsion polymerization method,
The particle size of the produced polymer particles can be adjusted by the polymerization temperature and the amount of the emulsifier, the combination of the monomers, the amount of the polyfunctional monomer used, the ratio of the monomer and water, the type and the amount of the polymerization initiator, and the like.

(3)懸濁重合法 懸濁重合法が適用されるモノマー、重合開始剤および媒
体は、前記(1)溶液沈澱重合法に例示したものと同様
のものを例示することができるが、その組合わせは重合
開始剤を含むモノマーが媒体中で液滴となって分散する
組合わせに限定される。また、モノマーがある媒体に溶
解していて、他の媒体中に液滴として分散していても良
く、例えばメタクリル酸とメチレンビスアクリルアミド
と過硫酸カリウムと水からなる溶液が、媒体である流動
パラフィンに分散している組合わせなどが挙げられる。
(3) Suspension polymerization method The monomer, polymerization initiator and medium to which the suspension polymerization method is applied may be the same as those exemplified in the above (1) solution precipitation polymerization method, but a combination thereof. The combination is limited to the combination in which the monomer containing the polymerization initiator is dispersed as droplets in the medium. Further, the monomer may be dissolved in a medium and dispersed as a droplet in another medium. For example, a solution of methacrylic acid, methylenebisacrylamide, potassium persulfate and water may be a liquid paraffin. Examples include combinations that are dispersed in.

懸濁重合法におけるモノマーの混合系全体に対する割合
は、通常、2〜40重量%である。懸濁重合法において、
生成するポリマー粒子の粒径は始めに分散させた時のモ
ノマーを含む液滴の粒径により定まる。なお、前記
(1)溶液沈澱重合法(2)乳化重合法および(3)懸
濁重合法における前記以外の重合条件は、通常の重合条
件と特に異なるものではなく、一般に用いられる重合条
件を適用することができる。
In the suspension polymerization method, the ratio of the monomer to the whole mixed system is usually 2 to 40% by weight. In the suspension polymerization method,
The particle size of the polymer particles produced is determined by the particle size of the droplets containing the monomer when initially dispersed. The polymerization conditions other than those described above in (1) solution precipitation polymerization method (2) emulsion polymerization method and (3) suspension polymerization method are not particularly different from ordinary polymerization conditions, and generally used polymerization conditions are applied. can do.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する
が、本発明は、これらに限定されるものではない。な
お、以下の記載において「部」および「%」は、重量部
および重量%を表わす。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples, but the present invention is not limited thereto. In the following description, "parts" and "%" represent parts by weight and% by weight.

実施例1(溶液沈澱重合) (モノマー) メタクリル酸 10部 メチルメタクリレート 9部 エチレングリコールジメタクリレート 1部 (媒体) 酢酸エチル 50部 クロルベンゼン 50部 (重合開始剤) 過酸化ベンゾイル 0.6部 以上の物質を混合し、容量100mlの円筒型容器に空気層
のない状態で充填し、回転速度6r.p.m.で容器を水平な
軸のまわりに自転させながら、70℃で7時間重合を行っ
た。その結果、平均粒径3.5μm、粒径の標準偏差0.12
μmの球状のポリマー粒子の分散液を得た。この重合に
おける重合転化率は92%であり、凝集物の生成はみられ
なかった。
Example 1 (Solution Precipitation Polymerization) (Monomer) Methacrylic acid 10 parts Methyl methacrylate 9 parts Ethylene glycol dimethacrylate 1 part (Media) Ethyl acetate 50 parts Chlorobenzene 50 parts (Polymerization initiator) Benzoyl peroxide 0.6 parts The mixture was mixed and filled in a cylindrical container having a volume of 100 ml without an air layer, and polymerization was performed at 70 ° C. for 7 hours while rotating the container around a horizontal axis at a rotation speed of 6 rpm. As a result, the average particle diameter is 3.5 μm, and the standard deviation of the particle diameter is 0.12.
A dispersion of spherical polymer particles of μm was obtained. The polymerization conversion rate in this polymerization was 92%, and formation of aggregates was not observed.

比較例1 いかり型撹拌翼を有する容量300mlの反応容器を用い、
回転速度100r.p.m.で系を機械的に撹拌したほかは、実
施例1と同様の組成のモノマー、媒体および重合開始剤
を用い、同様の条件下で重合を行った。その結果、全体
が固体状となり撹拌することが不可能となったため媒体
量を2倍として重合を行い、平均粒径1μm、標準偏差
0.20μmの球状でないポリマー粒子の分散液を得た。こ
の重合における重合転化率は70%、凝集物の生成率は8
%であった。
Comparative Example 1 A reaction vessel having a volume of 300 ml having an anchor type stirring blade was used.
Polymerization was carried out under the same conditions, except that the system was mechanically stirred at a rotation speed of 100 rpm and the monomer, medium and polymerization initiator having the same composition as in Example 1 were used. As a result, the whole became solid and it became impossible to stir, so the polymerization was carried out with double the amount of medium, and the average particle size was 1 μm, standard deviation
A dispersion of non-spherical polymer particles of 0.20 μm was obtained. In this polymerization, the polymerization conversion rate was 70% and the aggregate formation rate was 8
%Met.

実施例2(乳化重合) (モノマー) スチレン 10部 (媒体) 水 30部 (重合開始剤) 過硫酸カリウム 0.05部 (乳化剤) ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.03部 以上の物質を混合し、容量100mlの円筒型容器に空気層
のない状態で充填し、回転速度13r.p.m.で容器を水平な
軸のまわりに自転させながら、70℃で12時間重合を行っ
た。その結果、平均粒径0.8μm、粒径の標準偏差0.01
μmのポリスチレン粒子の分散液を得た。この重合にお
ける重合転化率は95%、凝集物の生成率は1.6%であっ
た。
Example 2 (Emulsion polymerization) (Monomer) Styrene 10 parts (Medium) Water 30 parts (Polymerization initiator) Potassium persulfate 0.05 part (Emulsifier) Sodium dodecylbenzenesulfonate 0.03 parts The above substances are mixed and a cylinder having a capacity of 100 ml is mixed. The mold container was filled without an air layer, and polymerization was carried out at 70 ° C. for 12 hours while rotating the container around a horizontal axis at a rotation speed of 13 rpm. As a result, the average particle size is 0.8 μm, and the standard deviation of the particle size is 0.01.
A dispersion of polystyrene particles of μm was obtained. The polymerization conversion rate in this polymerization was 95%, and the formation rate of aggregates was 1.6%.

比較例2 いかり型撹拌翼を有する容量300mlの反応容器を用い、
回転速度150r.p.m.で系に機械的に撹拌したほかは、実
施例2と同様の組成のモノマー、媒体、重合開始剤およ
び乳化剤を用い、同様の条件下で重合を行った。その結
果、平均粒径0.34μm、標準偏差0.02μmのポリマー粒
子の分散液を得た。この重合における重合転化率は92
%、凝集物の生成率は5.4%であった。
Comparative Example 2 Using a reaction vessel having a volume of 300 ml with an anchor type stirring blade,
Polymerization was carried out under the same conditions using the monomers, medium, polymerization initiator and emulsifier having the same composition as in Example 2 except that the system was mechanically stirred at a rotation speed of 150 rpm. As a result, a dispersion liquid of polymer particles having an average particle diameter of 0.34 μm and a standard deviation of 0.02 μm was obtained. The polymerization conversion rate in this polymerization was 92.
%, The production rate of aggregates was 5.4%.

実施例3(懸濁重合) (モノマー) スチレン 20部 ジビニルベンゼン 20部 トルエン(モノマー希釈用溶媒) 20部 (媒体) ポリビニルアルコール(ゴーセノールGH20」(日本合成
化学(株)製)2%の水溶液 300部 (重合開始剤) 過酸化ベンゾイル 1.5部 以上の物質をフラスコに入れ、平板タービン翼からなる
撹拌器を用い回転速度300r.p.m.で30分撹拌してモノマ
ー溶液を粒径約200μmの液滴に分散させた。次いで、
この分散液を容量100mlの円筒型容器に空気層のない状
態で充填し、回転速度10r.p.m.で容器を水平の軸のまわ
りに自転させながら、60℃で12時間重合を行ってポリマ
ーを粒子分散液を得た。そして、生成したポリマー粒子
を水洗後、粒径156〜254μmの範囲の粒子の篩分して収
得した。全生成ポリマー粒子に対する粒径156〜254μm
の範囲のポリマー粒子の収得率は56容量%であった。
Example 3 (Suspension Polymerization) (Monomer) Styrene 20 parts Divinylbenzene 20 parts Toluene (solvent for diluting monomer) 20 parts (Medium) Polyvinyl alcohol (Gothenol GH20 "(Nippon Gosei Kagaku Co., Ltd.) 2% aqueous solution 300 Parts (polymerization initiator) benzoyl peroxide 1.5 parts The above substances were put into a flask and stirred for 30 minutes at a rotation speed of 300 rpm with a stirrer consisting of a flat plate turbine blade to make the monomer solution into droplets with a particle size of about 200 μm. Dispersed, and then
This dispersion was filled in a cylindrical container with a capacity of 100 ml without an air layer, and while rotating the container around a horizontal axis at a rotation speed of 10 rpm, polymerization was performed for 12 hours at 60 ° C. A dispersion was obtained. Then, the produced polymer particles were washed with water and sieved to obtain particles having a particle size of 156 to 254 μm. Particle size 156-254 μm for all polymer particles
The yield of polymer particles in the range was 56% by volume.

比較例3 実施例3と同様の組成のモノマー、媒体および重合開始
剤からなる粒径約200μmの液滴の分散液を実施例3と
同様に作成した。次しで得られた分散液をいかり型撹拌
翼を有する容量300mlの反応容器に入れ、回転速度200r.
p.m.で撹拌したほかは実施例3と同様の条件で重合を行
ってポリマー粒子の分散液を得た。
Comparative Example 3 A dispersion liquid of droplets having a particle diameter of about 200 μm, which was composed of a monomer, a medium and a polymerization initiator having the same composition as in Example 3, was prepared in the same manner as in Example 3. The dispersion obtained in the next step was placed in a reaction vessel having a capacity of 300 ml having an anchor type stirring blade, and the rotation speed was 200 r.
Polymerization was carried out under the same conditions as in Example 3 except for stirring at pm to obtain a dispersion liquid of polymer particles.

生成したポリマー粒子を水洗後、156〜254μmの範囲の
粒子の篩分して収得した。全生成ポリマー粒子に対する
粒径156〜254μmの範囲のポリマー粒子の収得率は40容
量%であった。
The produced polymer particles were washed with water and sieved to obtain particles in the range of 156 to 254 μm. The yield of polymer particles having a particle size in the range of 156 to 254 μm was 40% by volume based on the total amount of polymer particles produced.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の製造方法においては、媒体中にモノマーを含む
重合用混合系を、反応容器内が実質的に充満されるよう
98容量%以上の割合で充填した反応容器を、水平面に対
して0〜5゜の範囲の角度で伸びる回転軸のまわりに自
転させるかまたは当該回転軸から離れた状態で当該回転
軸のまわりに公転させることにより、当該混合系を機械
的に撹拌することなく重合を行うことができるので、媒
体中のモノマーの分散、並びに生成過程および生成後に
おけるポリマー粒子の分散を良好に達成することができ
る。さらに、本発明の製造方法においては、上述のよう
に混合系を機械的に撹拌することがないため、生成過程
におけるポリマー粒子に剪断力や大きな衝撃を伴うよう
な力が作用することがなく、したがってポリマー粒子同
士が衝突して合一、凝集または分裂するようなことが回
避される。
In the production method of the present invention, the reaction vessel is substantially filled with the polymerization mixture system containing the monomer in the medium.
A reaction vessel filled with 98% by volume or more is rotated around a rotating shaft extending at an angle of 0 to 5 ° with respect to a horizontal plane, or is separated from the rotating shaft around the rotating shaft. By revolving it, polymerization can be carried out without mechanically stirring the mixed system, so that the dispersion of the monomer in the medium and the dispersion of the polymer particles in the production process and after the production can be satisfactorily achieved. . Furthermore, in the production method of the present invention, since the mixing system is not mechanically agitated as described above, a force such as a shearing force or a large impact does not act on the polymer particles in the production process, Therefore, it is avoided that the polymer particles collide with each other and coalesce, aggregate or split.

以上のように、本発明によれば、ポリマー粒子を製造す
るための溶液沈澱重合法、乳化重合法あるいは懸濁重合
法などにおいて、本質的に剪断力を与えることなく生成
過程におけるポリマー粒子を媒体中に常に均一に分散さ
せることができ、粒径が大きく、粒径分布の狭い均一な
ポリマー粒子が均一に分散された分散液を高い生産効率
で容易に製造することのできる方法が提供される。
As described above, according to the present invention, in a solution precipitation polymerization method, an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method or the like for producing polymer particles, the polymer particles in the production process can be used as a medium without essentially applying a shearing force. Provided is a method capable of being always uniformly dispersed in a dispersion liquid, which has a large particle size, and in which uniform polymer particles having a narrow particle size distribution are uniformly dispersed, and which can be easily produced with high production efficiency. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図および第2図は本発明の一例についての説明用断
面図および斜視図、第3図は媒体中における粒子の運動
についての説明図、第4図および第5図はそれぞれ本発
明の他の例を示す説明用断面図および斜視図である。 1,12,20……反応容器 2……ポリマー粒子、3……媒体
1 and 2 are explanatory sectional views and perspective views of an example of the present invention, FIG. 3 is an explanatory view of movement of particles in a medium, and FIGS. 4 and 5 are other examples of the present invention. 3A and 3B are explanatory cross-sectional views and perspective views illustrating an example of FIG. 1,12,20 …… Reaction vessel 2 …… Polymer particles, 3 …… Medium

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】媒体中にモノマーを含む重合用混合系を、
反応容器内が実質的に充満されるよう98容量%以上の割
合で充填した反応容器を、水平面に対して0〜5゜の範
囲の角度で伸びる回転軸のまわりに自転させるかまたは
当該回転軸から離れた状態で当該回転軸のまわりに公転
させることにより、当該重合用混合系を反応容器と共に
回転させながら、当該重合用混合系において前記モノマ
ーを重合させることにより、前記媒体中に分散された状
態でポリマー粒子を生成させる工程を有することを特徴
とするポリマー粒子分散液の製造方法。
1. A polymerization mixture system containing a monomer in a medium,
The reaction vessel filled with 98% by volume or more so that the inside of the reaction vessel is substantially filled is rotated around a rotation axis extending at an angle of 0 to 5 ° with respect to the horizontal plane, or the rotation axis is rotated. By revolving around the axis of rotation in a state away from the, while rotating the polymerization mixing system with the reaction vessel, by polymerizing the monomer in the polymerization mixing system, dispersed in the medium A method for producing a polymer particle dispersion, comprising a step of producing polymer particles in a state.
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