JPH0753606A - 連続重合装置 - Google Patents

連続重合装置

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JPH0753606A
JPH0753606A JP5199799A JP19979993A JPH0753606A JP H0753606 A JPH0753606 A JP H0753606A JP 5199799 A JP5199799 A JP 5199799A JP 19979993 A JP19979993 A JP 19979993A JP H0753606 A JPH0753606 A JP H0753606A
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JP
Japan
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reactor
monomer
polymerization
polymer
mixer
Prior art date
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Pending
Application number
JP5199799A
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English (en)
Inventor
Toshiro Tokuno
敏郎 得能
Yasuo Hatate
泰雄 幡手
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Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Original Assignee
Mita Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】分散媒中に所定粒径のモノマー滴を分散させる
ミキサー3と、内部に分散媒が充填されると共に上部に
モノマー導入口7が設けられ下部にポリマー排出口8が
設けられた反応器6と、この反応器6の前記モノマー導
入口7に前記ミキサー3からモノマー滴を連続的に供給
しかつ反応器6内を一定流量の押し出し流れで下降させ
る定量ポンプ5とを備えた連続重合装置である。 【効果】懸濁重合などの連続化が可能になるため、生産
性が高い。また、重合度のばらつきが少なく、ポリマー
の粒径制御も容易であり、反応器内にポリマーが凝集付
着することもない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、合成樹脂の連続重合装
置に関し、特に懸濁重合法による連続重合装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】懸濁重合法は、汎用重合の合成方法とし
て広く工業的に利用されており、近時は、粒子としての
機能を生かした機能性高分子粒子、例えば電子写真用ト
ナーの製法として着目されている。とくに粒径がミクロ
ンオーダーで、粒度が揃った粒子を合成するのに、懸濁
重合法は好適である。
【0003】通常の懸濁重合法では、重合釜にモノマー
などを仕込んで重合反応を行わせるバッチ生産が採用さ
れている。しかし、バッチ生産では、生産効率が悪く、
かつバッチ間でばらつきが発生するという問題がある。
そこで、連続重合法が一部検討されている(Y. Hatate,
A. Ikari and F. Nakashio; Preprints of The 47th A
nnual Meeting of The Soc. of Chem. Engrs.,Japan, A
-102 (1982)および同49th, G-110 (1984)) 。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現状で
は、懸濁重合の連続化は工業的に実施されていない。そ
の理由としては、以下のような問題点があげられる。 (1) 反応器内で攪拌しながら重合を行うため、ポリマー
粒子同士の 合一分裂が繰り返されるので、粒径の制御
が容易でない。 (2) 生成したポリマーが反応器の内壁面に凝集付着す
る。 (3) 反応器内でのモノマーの滞留時間を均一化するのが
困難であるため、生成ポリマー粒子に重合の完結してい
ない粒子が混入するおそれがある。 従って、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、
連続重合が可能な連続重合装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の連続重合装置
は、分散媒中に所定粒径のモノマー滴を分散させるミキ
サーと、内部に分散媒が充填されると共に上部にモノマ
ー導入口が設けられ下部にポリマー排出口が設けられた
反応器と、この反応器の前記モノマー導入口に前記ミキ
サーからモノマー滴を連続的に供給しかつ反応器内を押
し出し流れで下降させる定量ポンプとを備えたものであ
る。
【0006】また、本発明では、前記反応器の外側に加
熱手段が設けられ、この加熱手段は反応器内の前記モノ
マー導入口からポリマー排出口にかけて温度が低くなる
温度勾配を形成する。
【0007】
【作用】本発明の連続重合装置では、反応器内でモノマ
ー滴は定量ポンプによる押し出し流れによって下降し、
その過程で重合反応が行われる。従って、各モノマー滴
の反応器内での滞留時間はほぼ等しくなるため、重合度
のばらつきが少なくなる。
【0008】また、モノマー滴はあらかじめミキサーに
よって所定粒径に調整されているので、その粒径のまま
反応器内を下降しながら重合が行われ、重合中に攪拌は
行われない。従って、攪拌により粒子同士が衝突して凝
集するおそれがない。さらに、反応器内で攪拌を行わ
ず、モノマー滴は反応器内を押し出し流れで下降するだ
けであるから、ポリマーが反応器の内壁面に凝集付着す
るのが防止される。
【0009】
【実施例】図1は、本発明の連続重合装置の一実施例を
示す説明図である。この連続重合装置はとくに懸濁重合
用に適したものである。図1において、1は分散安定剤
を含む分散媒(水など)を入れたタンクであり、2は重
合開始剤を含むモノマーを入れたタンクである。分散安
定剤としては、従来より懸濁重合法において使用されて
いるものがいずれも採用可能であり、例えばポリビニル
アルコール、ポリアクリル酸塩、メチルセルロース、カ
ルボキシメチルセルロース、デンプン、トラガントガ
ム、ゼラチンなどの水溶性高分子、硫酸バリウム、硫酸
カルシウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、リン酸カ
ルシウム、タルク、ベントナイト、ケイソウ土などの水
難溶性の無機化合物があげられる。また、前記重合開始
剤としては、分散媒に不溶性でモノマー易溶性のものが
用いられ、例えば過酸化ラウロイル、過酸化ベンゾイ
ル、2,2′−アゾビスイソブチロニトリルなどがあげ
られる。また、モノマーとしては、懸濁重合可能なもの
であれば特に制限はなく、例えば塩化ビニル、スチレ
ン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルなどが
あげられる。
【0010】前記タンク1,2から所定流量で分散媒お
よびモノマーがそれぞれミキサー3に送られ、分散媒中
にモノマーを分散させた分散液を調製する。かかるミキ
サー3において、所定粒径のモノマー滴が形成される。
ミキサー3としては、連続操作に適したものであれば特
別な制限はなく、例えば高速剪断攪拌機、スタチックミ
キサー、シラスポーラスガラスなどを膜材とする多孔質
ガラス管または多孔質ガラス板(以下、シラスポーラス
ガラスをSPGという)などが採用可能である。SPG
を利用した液滴調整機は、例えば清本鉄工(株)よりS
PDモジュールとして市販されている。この装置は、外
筒とSPD内筒とからなり、モノマー液が内筒の多孔質
ガラスの孔を強制的に通過させられることにより孔径に
対応した粒径のモノマー滴が得られるようにしたもので
ある。モノマー滴の粒径は、攪拌形のミキサーの場合は
攪拌翼の回転速度を調整することにより、SPGの場合
は多孔質ガラスの有する孔径を変えることにより、それ
ぞれ所望の粒径のモノマー滴が得られる。
【0011】所定粒径のモノマー滴を含有した分散液4
は、定量ポンプ5によって反応器6に送られる。反応器
6は鉛直に設置された円筒形で構成され、上部にモノマ
ー導入口7が設けられ、下部にポリマー排出口8が設け
られる。反応器6の内部には分散媒が充満されている。
反応器6の外周面には加熱手段としてのジャケット9が
設けられ、このジャケット9に熱媒を通して反応器6内
を所定の重合温度に加温する。このとき、ジャケット9
を複数段に分割し、前記モノマー導入口7からポリマー
排出口8にかけて徐々に温度が低くなるように温度勾配
を形成する、すなわち装置下部になるほど液体の密度が
大きくなるようにすると、反応器6内で上昇流による自
然対流が発生するのを防止できる。
【0012】反応器6内でのモノマーの滞留時間、従っ
て重合時間は、反応器6の鉛直方向の長さを調節するこ
とによって決定することができる。そのため、長い滞留
時間を必要とする場合は、反応器6を2つまたはそれ以
上連結すればよい。反応器6内で重合が完結したポリマ
ーは、下部のポリマー排出口8より連続的に排出され、
ポリマー貯留タンク10に送られる。
【0013】反応器6内へのモノマーの流量は定量ポン
プ5で調整することができる。反応器6内を下降するモ
ノマー滴が重合してポリマー粒子となる過程で、粒子の
比重が変化する。例えばモノマーがスチレンやアクリル
酸エステルの場合、モノマーからポリマーに転化するの
に伴って、比重は0.9から1.1に変化する。従っ
て、重合率が低いときは浮力を受け、重合率が高くなる
と沈降しようとするが、粒径が10μm程度であれば、
それらの速度は小さく実質的に無視できる。
【0014】つぎに、図1に示す連続重合装置を使用し
て懸濁重合を行った具体例を示す。 試験例1 反応器6として、容積1500ml、高さ884mm、
内径50mmの円筒形容器を使用し、ミキサー3として
SPG乳化装置(冷化工業(株)製のバイブロミキサ
ー)を使用した。また、分散安定剤を含む分散媒として
1重量%のポリビニルアルコール水溶液を使用し、重合
開始剤を含むモノマーとして過酸化ラウロイルを1重量
%溶解したスチレンを使用した。これらを前記SPGで
混合して、平均粒径が5μmのモノマー滴を含む分散液
4を調製した。この分散液4中のモノマー滴の含有量を
示す分散相分率は10%であった。
【0015】この分散液4を定量ポンプ5によってモノ
マー導入口7から反応器6内に送った。一方、反応器6
のジャケット9に80℃の温水を通して加温した。以上
の条件で連続重合を開始し、反応器6の下部ポリマー排
出口8より排出されたポリマーの粒径、分散相分率およ
び重合率を一定時間ごとに測定した。その結果を表1に
示す。表1中の時間は反応器6へのモノマー供給開始時
を始点としている。
【0016】なお、ポリマーの粒径はコールターカウン
ターにより測定した体積平均粒径である。ポリマーの分
散相分率は(モノマー重量+ポリマー重量)/サンプル
重量により測定した。さらに、重合率はポリマー重量/
(モノマー重量+ポリマー重量)により測定した。ここ
で、モノマー重量は、採取したサンプルを9倍量のメタ
ノール中に入れて遠心分離を行い、上澄み液を液体ガス
クロマトグラフィーにかけて算出した。ポリマー重量
は、遠心分離により得た沈澱物を真空乾燥させて重量測
定して求めた。
【0017】表1から明らかなように、ポリマーの粒径
はほぼ安定しており、モノマー滴の粒径とほぼ同じであ
る。また、重合率も初期の流出分を除けば常に95%以
上を示している。さらに、連続して48時間の重合を行
った後も、反応器6の内壁面へのポリマー等の付着は全
く認められなかった。 試験例2 反応器6のジャケットを3段に分割し、上から順に85
℃、80℃および75℃の温水を通したほかは試験例1
と同様にして連続重合を行った。その結果を表1に示
す。
【0018】表1から明らかなように、ポリマーの流出
開始点がより明確になり、流出当初から常に98%以上
の重合率が得られている。これは、反応器6内に温度勾
配を形成して、反応器6内での対流を抑制したため、反
応器6内でのモノマーの滞留時間が各モノマー滴ごとに
均一になったためと考えられる。また、連続48時間の
重合を行った後も、試験例1と同様に、反応器6の内壁
面へのポリマー等の付着は全く認められなかった。 比較試験例 反応器6を水平に設置したほかは実施例1と同様にして
連続重合を行った。その結果を表1に示す。
【0019】表1から明らかなように、ポリマーの重合
率は低い値を示している。これは、モノマーの供給開始
から1時間後にすでにポリマーが回収されていることか
ら、反応器6内での流れは完全な押し出し流れでなく、
滞留時間にばらつきが生じていたためと思われる。ま
た、48時間連続重合後、反応器6の内壁面にポリマー
凝集物の付着が認められた。
【0020】
【表1】
【0021】本発明の他の連続重合装置を図2に示す。
同図に示す連続重合装置は、第1のミキサー31として
冷化工業(株)製のバイブロミキサーを使用し、得られ
た分散液4′を定量ポンプ5にてSPGである第2のミ
キサー32を経て反応器6′に通す。第2のミキサー3
2ではモノマー滴の粒径が調整される。反応器6′は2
つの反応器を連結したものが使用されている。ジャケッ
ト9′には加温オイルが導入される。また、ポリマー貯
留タンク10′の液面高さは反応器9′内の液面高さと
同じにして、サイホン効果により反応器9′内の分散媒
が排出されるのを防止している。図2において、11,
12は定量ポンプである。
【0022】なお、本発明の連続重合装置は、懸濁重合
だけでなく、乳化重合、溶液重合、分散重合などにも適
用可能である。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明の連続重合装置は
連続重合を可能にするものであるため、生産性が高く、
従来のバッチ式のようにバッチ間でばらつきが発生する
という問題がなくなり、均一な品質のポリマーを合成で
きるという効果がある。その際、本発明の連続重合装置
では、反応器内でモノマー滴は定量ポンプによる押し出
し流れによって下降し、その過程で重合反応が行われる
ため、各モノマー滴の反応器内での滞留時間はほぼ等し
くなるため、重合度のばらつきが少なくなり、重合の完
結していない粒子の混入がない。
【0024】また、モノマー滴はあらかじめミキサーに
よって所定粒径に調整されているので、その粒径のまま
反応器内を下降しながら重合が行われ、重合中に攪拌は
行われないため、モノマー滴とほぼ同じ粒径のポリマー
粒子が得られる。従って、ポリマー粒子の粒径制御が容
易である。さらに、反応器内で攪拌を行わず、モノマー
滴は反応器内を押し出し流れで下降するだけであるか
ら、反応器の内壁面に付着するのが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の連続重合装置の一実施例を示す説明図
である。
【図2】本発明の連続重合装置の他の実施例を示す説明
図である。
【符号の説明】
1 分散安定剤を含む分散媒(水など)を入れたタン
ク 2 重合開始剤を含むモノマーを入れたタンク 3 ミキサー 4 分散液 5 定量ポンプ 6 反応器 7 モノマー導入口 8 ポリマー排出口 9 ジャケット(加熱手段)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】分散媒中に所定粒径のモノマー滴を分散さ
    せるミキサーと、内部に分散媒が充填されると共に上部
    にモノマー導入口が設けられ下部にポリマー排出口が設
    けられた反応器と、この反応器の前記モノマー導入口に
    前記ミキサーからモノマー滴を連続的に供給しかつ反応
    器内を押し出し流れで下降させる定量ポンプとを備えた
    連続重合装置。
  2. 【請求項2】前記反応器の外側に加熱手段が設けられ、
    この加熱手段は反応器内の前記モノマー導入口からポリ
    マー排出口にかけて温度が低くなる温度勾配を形成する
    請求項1記載の連続重合装置。
JP5199799A 1993-08-11 1993-08-11 連続重合装置 Pending JPH0753606A (ja)

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JP5199799A JPH0753606A (ja) 1993-08-11 1993-08-11 連続重合装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009161737A (ja) * 2008-01-09 2009-07-23 Rohm & Haas Co 均一なサイズのポリマービーズを製造する方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009161737A (ja) * 2008-01-09 2009-07-23 Rohm & Haas Co 均一なサイズのポリマービーズを製造する方法

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