JPH0762052B2 - 重合体エマルジョン及びその製造方法 - Google Patents

重合体エマルジョン及びその製造方法

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JPH0762052B2
JPH0762052B2 JP62304460A JP30446087A JPH0762052B2 JP H0762052 B2 JPH0762052 B2 JP H0762052B2 JP 62304460 A JP62304460 A JP 62304460A JP 30446087 A JP30446087 A JP 30446087A JP H0762052 B2 JPH0762052 B2 JP H0762052B2
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裕 糸田
直敬 渡辺
好夫 細谷
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、カオチン性基が少なくともラテックス粒子表
面に高密度に分布し得る安定な重合体エマルジョン及び
その製造方法に関し、カオチン性を付与することにより
特に、パルプ、合成繊維、無機繊維抄造時のビーターサ
イズ加工における紙力増強バインダー又は定着剤、歩留
向上剤など、また、植毛、不織布、カーペットバッキン
グ等のバインダー、繊維の風合加工、帯電防止加工、防
水加工剤など、またモルタル、セメント混和剤、アスフ
ァルト混和剤、その他接着剤、塗料原料として好適に使
用される重合体エマルジョン及びその製造方法に関する
ものである。
従来の技術 従来からカルボキシル変性ラテックスは、たとえば各種
繊維、アスファルト、モルタル、コンクリートまたはセ
ラミックなどのバインダーなどに用いられている。
又、カチオン性重合体エマルジョンもいろいろ提案され
ているが、その使用目的に対し、十分な効果の得られる
ものは少なく、又その製造方法も複雑である。
たとえば、乳化剤を使用せず、またはカチオン性界面活
性剤を用いてシード重合により、カチオン性単量体を他
の単量体と共重する方法がある。これは全量のカチオン
性単量体と他の単量体の一部を用いて種ラテックスを作
り、これに残りの単量体を添加する方法であるので、粒
子表面にカチオン性基を多数存在させることができず、
安定な重合ができない(特開昭57−121048号公報、特開
昭59−142217号公報)。
また、第2級、第3級アミン、又は第4級アンモニウム
塩からなるカチオン性基付与剤を含有するエチレン性不
飽和単量体と、これらと共重合可能なエチレン性不飽和
単量体の一部を水性媒体中連鎖移動剤の存在下重合して
種ラテックスとし、次いで残りの単量体を添加して重合
を継続する方法がある(特開昭61−261302号)。
この方法は、前者のものと異なり、種ラテックスに添加
する単量体にカチオン性基付与剤を含有させたものを用
いるので、或る程度粒子表面にカチオン性基を付与する
効果は期待できるが、連鎖移動剤存在下で種ラテックス
を製造するなど製造工程が複雑である。
発明が解決しようとする問題点 本発明は公知のカルボキシル変性ラテックスを種とし、
水に対して難溶性または不溶性単量体を使用して重合中
にカチオン解離が少なく、製造法が簡単でより安定なシ
ード重合が出来、かつ重合体が酸または塩で中和、又は
4級化剤で4級アンモニウム塩化することによりラテッ
クス粒子表面に高密度にカチオン性を付与し得る重合体
ラテックスを提供するものである。
問題点を解決するための手段 本発明者らは、公知の合成ゴム系ラテックスまたは合成
樹脂エマルジョンを種ラテックスとし、これに特定の単
量体をシード重合して得られたものを、一般式〔I〕で
示される単量体によって導入された を酸又は塩で中和、又は4級化剤で4級アンモニウム塩
化することにより、カチオン性基を重合体粒子表面に高
密度に存在させ得るものが得られ、しかもエマルジョン
の粒子が安定であり、またその製造法も簡単で複雑な操
作を必要とせず、経済的にも有利であることを見い出
し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は、合成ゴムラテックスまたは合成樹
脂系エマルジョンを種ラテックスとし、これに下記、一
般式〔I〕で示される単量体、又はこれらと共重合可能
なエチレン性不飽和単量体との混合物を添加重合して得
られるシード重合体を酸または塩で中和、または一般の
4級化剤で4級アンモニウム塩化することにより、ラテ
ックス表面に高密度にカチオン性を付与したことを特徴
とする重合体エマルジョン、及びその製造方法である。
一般式 (ただし、式中のR1はHまたはCH3、R2は炭素数2〜5
のアルキレン基、R3及びR4はHまたは炭素数1〜5のア
ルキル基、Aは を示し、R1、R3、R4は単量体が水に対し難溶性または不
溶性である範囲で選ばれる。) 作用 以下、さらに本発明を詳しく説明する。
本発明に用いられる合成ゴム系ラテックス、または合成
樹脂系エマルジョンとしては、公知のものがいずれも使
用することができる。しかしノニオン性のものは安定性
が悪く、またカチオン性のものは少なく、通常アニオン
性のものが好適に用いられる。
これらの具体例としては、合成ゴム系ラテックスでは、
スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、メチルメタアクリ
レート・ブタジエンゴム(MBR)、アクリロニトリル・
ブタジエンゴム(NBR)、またはこれらに他の単量体成
分(α)を含有するゴム、クロロプレンゴム(CR)、イ
ソプレンゴム(IR)などをカルボキシル変性したラテッ
クスが挙げられ、合成樹脂系エマルジョンではアクリル
酸エステル系、、酢酸ビニル系、塩化ビニル系、スチレ
ン系の重合体又は共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重
合体、エチレン・塩化ビニル共重合体などをカルボキシ
ル変性したエマルジョンが挙げられる。
次に本発明に用いられる特定の単量体としては一般式
〔I〕で表わされるものと、これら単量体と共重合可能
なエチレン性不飽和単量体〔II〕とがある。
一般式〔I〕で表わされる単量体の具体例としては、た
とえば、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチル
アミノエチルメタアクリレート、ジプロピルアミノエチ
ルアクリレート、ジプロピルアミノエチルメタアクリレ
ート、ジブチルアミノエチルメタアクリレート、t−ブ
チルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミ
ノプロピルメタクリルアミド、ジプロピルアミノプロピ
ルメタクリルアミド、ジプロピルアミノプロピルアクリ
ルアミド、ジブチルアミノプロピルメタクリルアミド、
ジブチルアミノプロピルアクリルアミドなどが挙げられ
る。
単量体〔I〕と共重合可能な他のエチレン性不飽和単体
量〔II〕としては、たとえばアクリル酸エステル、メタ
クリル酸エステル、アクリロニトリル、スチレン、酢酸
ビニル等の疎水性単量体又はN、N′−メチレンビスア
クリルアミド、ジアリルフタレート、ジビニルベンゼ
ン、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレー
ト等の架橋性単量体があげられる。
上記原料の使用量は次のとおりである。
種ラテックスに対する一般式〔I〕で示される単量体の
割合は5〜50重量%、好ましくは、10〜30重量%程度で
ある。
一般的なカルボキシル変性ラテックスのコロイド当量値
は−0.2〜−0.1meq/gであるため、一般式〔I〕で示さ
れる単量体の割合が5重量%未満の場合、カチオン性基
が少な過ぎて安定なカチオン性ラテックスは得られな
い。50重量%超では、カチオン性基が過剰となり、また
経済的にも不利となる。
なおコロイド当量値とは、次の方法で得られる値であ
る。
ビーカーに蒸溜水95mlをとり、試料1000ppm溶液を5ml加
え、1%HClでpH=4.0とし、約1分間撹拌する。次に、
トルイジンブルー指示薬溶液を2〜3滴加え、N/400PVS
Kで滴定する。滴定速度は2ml毎分とし、検水が青から赤
に変色、10秒間以上保持する時点を終点とする。
(ただしFはファクターである。) 単量体〔II〕は目的とするラテックスのガラス転移点や
物性に応じて定めればよいが、通常単量体〔I〕に対し
て0〜40重量%程度を使用する。重合方法は種ラテック
スを水で希釈するか、または希釈せずに系のpHを6以上
とし、次いで前記単量体を添加し、ラジカル重合開始剤
存在下、温度20〜80℃で撹拌させながらシード重合す
る。
系のpHが6未満の場合、単量体添加時あるいは重合時に
ゲル化して安定なエマルジョンが得られない。また重合
温度は、常圧下にて特に限定されないが、実用上20〜80
℃、好ましくは30〜60℃である。
この場合界面活性剤は特に添加する必要はないが、その
含有量が不十分なときは、常法に従って添加することも
できる。
また本発明で使用されるラジカル重合開始剤としては、
通常の乳化重合に用いられるものが使用できる。
たとえば過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過酸化
水素等の無機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、
2、2′−アゾビス(2、4−ジメチルバレロニトリ
ル、2、2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸
塩、アゾビズ(N、N′−ジメチレンイソブチルアミジ
ン)塩酸塩等の脂肪族アゾ化合物類、ベンゾイルパーオ
キサイド、t−ブチル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、クメンハイ
ドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド類、前
記のパーオキサイド類とアスコルビン酸、多価金属塩、
酸性亜硫酸ナトリウム、ソジウムホルムアルデヒドスル
ホキシレート等の還元剤を組合わせたレドックス系等が
挙げられる。
これらの重合開始剤の使用量としては、単量体に対して
1.0〜5.0重量%程度、また重合方法の態様も回分式、連
続式のいずれの方式であってもよい。
次いで得られたポリマーを酸又は塩で中和するか、又は
一般の4級化剤で4級アンモニウム塩化することによ
り、カチオン性基がラテックス粒子表面に高密度に分布
したカチオン性重合体エマルジョンが得られる。
カチオン化の方法としては、得られたシード重合体に室
温で撹拌しながら、酸、塩あるいは4級化剤を単量体
〔I〕に対して当量添加する。中和は瞬時に完了し、ま
た4級化は通常5分〜30分間程度で完了する。
酸としては塩酸、硫酸などの無機酸、酢酸、アジピン
酸、クエン酸、ギ酸などの有機酸等、塩としては硫酸水
素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム等の酸性塩等、
4級化剤としては塩化メチル、塩化エチル、臭化メチ
ル、ヨウ化メチル等のハロゲン化アルキル、硫酸ジメチ
ル、硫酸ジエチル等の一般的なアルキル化剤が使用でき
る。
又本発明においてはシード重合して得られた重合体を例
えばフィルム等に加工した後、前記と同様にカチオン化
することもできる。
本発明の重合体エマルジョンは、カチオン化することに
より、カチオン性、帯電防止性、親水性、極性親水性を
有するので、凝結剤、製紙用紙力増強バインダー、定着
剤、歩留向上剤、その他各種繊維のバインダー、繊維の
風合加工、帯電防止加工、防水加工、塗料、接着剤原
料、コンクリート混和、アスファルト混和などの用途に
用いられる。
以下実施例を挙げて説明する。
実施例1 撹拌機付きフラスコにカルボキシル変性SBRラテックス7
01.3g(pH8.3、固型分48%、アニオンコロイド当量値:
−0.18meq/g)、N、N′−メチレンビスアクリルアミ
ド0.4g、および水159.7gを入れ良く撹拌しながら、ジエ
チルアミノエチルメタアクリレート37.5g(硫酸ジメチ
ル4級化物としてカチオンコロイド当量値:0.51meq/g)
を滴下ロートを使用して滴下した後、N2ガスを吹き込み
ながら、1時間放置した。放置後、1%過硫酸カリウム
水溶液80gを添加し、50℃に加温して重合させた。約2
時間後に重合は完結した。
実施例2 実施例1において、N、N′−メチレンビスアクリルア
ミドを添加しない以外は、同様の操作によって安定な重
合体エマルジョンを得た。
実施例3 撹拌機付きフラスコにカルボキシル変性MBRラテックス5
30g(pH8.8、固型分45%、アニオンコロイド当量値:−
0.20meq/g)、および水55gを入れ良く撹拌しながら、メ
チルメタアクリレート20g、およびジエチルアミノエチ
ルメタアクリレート40gを滴下ロートを用いて滴下した
後、N2ガスを吹き込みながら、1時間放置した。放置
後、1%過硫酸カリウム120gを加え、40℃に加温して重
合させた。約3時間後に重合は完結した。
実施例4 実施例3におけるメチルメタアクリレートを酢酸ビニル
に変えた以外は同様の操作によって安定な重合体エマル
ジョンを得た。
実施例5 実施例1におけるジエチルアミノエチルメタアクリレー
トをt−ブチルアミノエチルメタアクリレートに変えた
以外は同様の操作によって安定な重合体エマルジョンを
得た。
比較例1 実施例1において重合体系のpHを5.6に調製した他は同
様の操作により重合を行なった所、重合開始から30分後
にゲル化した。
比較例2 実施例1においてジエチルアミノエチルメタアクリレー
ト37.5gを13.2g(硫酸ジメチル4級化物としてカチオン
コロイド当量値:0.18meq/g)に変えた他は同様の操作に
よって安定な重合体エマルジョンを得た。
比較例3 実施例1においてジエチルアミノエチルメタアクリレー
トをジメチルアミノエチルメタアクリレート(水溶性単
量体)に変えた他は同様の操作によって重合を行なった
所、重合開始直後にゲル化した。
以上の実施例および比較例を表−1に一覧表として示
す。
次に、表−1の重合体エマルジョンを撹拌しながら、室
温にて単量体〔I〕に対して当量の硫酸ジメチルを添加
して30分間放置し、4級化を行なった。
カチオン化の度合は、トルイジンブルーを指示薬とし
て、pH4.0におけるN/400P.V.S.K.によるコトイド当量値
を測定した。その結果を表−2に示す。
発明の効果 本発明は種ラテックスとして既製のポリマーラテックを
用いるので、種ラテックスを調製する手間が省け、又シ
ード重合が安定して行え、得られたエマルジョンの粒子
径も均一で、保存性も良好である。
種ラテックスや単量体の種類の選定により、種々の特性
のものが調製できる。さらに後変性によりカチオン化さ
せるため、表面のカチオン化密度が大である。各種混和
剤や紙化合剤などの有用な用途がある。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カルボキシル変性した合成ゴム系ラテック
    スまたは合成樹脂系エマルジョンを種ラテックスとし、
    これに下記一般式〔I〕で示される単量体、またはこれ
    らと共重合可能なエチレン製不飽和単量体〔II〕との混
    合物を添加重合して得られるシード重合体の一般式
    〔I〕で示される単量体によって導入された を、酸または塩で中和するか、または4級化剤で4級ア
    ンモニウム塩化することにより、エマルジョン粒子表面
    に高密度にカチオン性を付与したことを特徴とする重合
    体エマルジョン。 一般式 (ただし、式中のR1はHまたはCH3を、R2は炭素数2〜
    5のアルキレン基を、R3及びR4はH又は炭素数1〜5の
    アルキル基を、Aは を示し、R1、R3、R4は単量体が水に対し難溶性または不
    溶性である範囲で選ばれる。)
  2. 【請求項2】一般式〔I〕の単量体の添加量がカルボキ
    シル変性ラテックスのコロイド当量値(絶対値)以上で
    ある特許請求の範囲第(1)項記載の重合体エマルジョ
    ン。
  3. 【請求項3】カルボキシル変性した合成ゴムラテックス
    または合成樹脂系エマルジョンを種ラテックスとし、こ
    の種ラテックスを中和してpH6以上とした後、下記一般
    式〔I〕で示される単量体、またはこれと共重合可能な
    エチレン性不飽和単量体との混合物を、下記一般式
    〔I〕で示される単量体が少なくとも種ラテックスのコ
    ロイド当量値(絶対値)以上の割合で添加した後、ラジ
    カル重合開始剤を用いて重合して得られるシード重合体
    に、酸または塩を添加して一般式〔I〕で示される単量
    体によって導入された を中和するか、または4級化剤を添加して一般式〔I〕
    で示される単量体によって導入された を4級アンモニウム塩化し、エマルジョン粒子表面に高
    密度にカチオン性を付与したことを特徴とする重合体エ
    マルジョンの製造方法。 一般式 (ただし、式中のR1はHまたはCH3を、R2は炭素数2〜
    5のアルキレン基を、R3及びR4はH又は炭素数1〜5の
    アルキル基を、Aは を示し、R1、R3、R4は単量体が水に対し難溶性または不
    溶性である範囲で選ばれる。)
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5430910A (en) * 1977-08-10 1979-03-07 Nippon Zeon Co Paper coating composition
JPS61275498A (ja) * 1985-05-30 1986-12-05 ジェイエスアール株式会社 紙塗被用組成物
JPS62110996A (ja) * 1985-11-06 1987-05-22 ジェイエスアール株式会社 グラビア印刷用紙塗被組成物

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