JPH1112318A - 塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法 - Google Patents

塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法

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JPH1112318A
JPH1112318A JP16416497A JP16416497A JPH1112318A JP H1112318 A JPH1112318 A JP H1112318A JP 16416497 A JP16416497 A JP 16416497A JP 16416497 A JP16416497 A JP 16416497A JP H1112318 A JPH1112318 A JP H1112318A
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JP
Japan
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vinyl chloride
pvc
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temperature
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JP16416497A
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English (en)
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Hideaki Yoshitomi
英明 吉富
Hiroshi Sakai
拓 酒井
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Tokuyama Sekisui Co Ltd
Original Assignee
Tokuyama Sekisui Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工性に優れ、生産性の高い塩素化塩化ビニ
ル系樹脂の製造方法を提供する。 【解決手段】 水懸濁重合により、塩化ビニル系単量体
の重合転化率が70重量%〜90重量%の範囲にある塩
化ビニル系重合体を形成した後、膨潤剤不存在下、光照
射なしで水懸濁法により塩素化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塩素化塩化ビニル
系樹脂の製造方法に関し、詳しくは加工性に優れ、生産
性の高い塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】塩素化塩化ビニル系樹脂(以下「CPV
C」という)は、通常塩化ビニル系樹脂(以下「PV
C」という)を後塩素化して得られる。
【0003】CPVCは、PVCの長所といわれる優れ
た特性をそのまま保有し、かつPVCの欠点といわれる
性質が改良されているので、有用な樹脂として多方面の
用途に使用されている。即ち、CPVCは、PVCの長
所といわれる優れた難燃性、耐候性、耐薬品性などを保
有し、さらにPVCよりも熱変形温度が20〜40℃も
高いため、PVCの使用可能な上限温度が60〜70℃
付近であるのに対して、CPVCは100℃近くでも使
用可能であり、耐熱パイプ、耐熱継手、耐熱バルブなど
に好適に使用されている。
【0004】しかしながら、上述したように、CPVC
はPVCより熱変形温度が高いため、PVCより高温で
加熱溶融しなければ成形加工することができない。とこ
ろが、CPVCは一般に熱安定性(初期着色性、耐熱安
定性)等が悪く、このように高い温度で加工しようとす
れば着色が著しく、分解してしまうこともある。そのた
め熱変形温度が高いにも関わらず、PVCと同等の低い
温度で成形加工しなければならない。従って、CPVC
の成形加工はPVCと較べて困難であり、十分にゲル化
させることができず、成形体の衝撃強度が劣るという問
題点があった。
【0005】上述したように、CPVCはPVCを後塩
素化して得られるが、この塩素化反応の方法として、光
照射を行う方法と、光照射をせずに加熱加圧して行う方
法が知られている。一般的には得られるCPVCの熱安
定性は光照射をせずに加熱加圧して後塩素化する方法の
方が優れているとされているが、反応時間が長くかかる
という欠点がある。例えば、特公昭47−38869号
公報では見かけ比重が1.1以下の多孔性PVCを水懸
濁下、膨潤剤を使用せず光照射せずに70〜80℃、常
圧下で塩素化する方法が提案されている。しかし、常圧
下、70〜80℃の低温で反応を行うため、反応時間が
長くかかるという問題点があった。
【0006】また、特公昭46−21645号公報では
アシルパ−オキシド開始剤で重合したPVCを原料とす
るCPVCの製造方法が提案されている。しかし、得ら
れるCPVCの熱安定性が低下して、加工時に着色を生
ずるという問題点があった。
【0007】また、特公昭48−6194号公報では塩
素系炭化水素溶媒中にPVCを懸濁させ、光照射せずに
塩素化する方法が提案されているが、溶媒の除去が難し
いという問題点があった。
【0008】さらに、特開昭59−24705号公報で
は0.01〜0.5容量%の酸素を含む塩素ガスを用
い、光照射せずに塩素化する方法が提案されており、酸
素の含有は反応促進には有効であるが、得られるCPV
Cの熱安定性が低下し、CPVCが着色するという問題
点があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するものであって、塩化ビニル系単量体の重合転
化率が70重量%〜90重量%のPVCを原料とするこ
とによって、加工性に優れ、良好な熱安定性を保持した
CPVCが高い生産性で得られるCPVCの製造方法を
提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の塩素化塩化ビニ
ル系樹脂の製造方法は、水懸濁重合により、塩化ビニル
系単量体の重合転化率が70重量%〜90重量%の範囲
にある塩化ビニル系重合体を形成した後、膨潤剤不存在
下、光照射なしで水懸濁法により塩素化することを特徴
とする。
【0011】本発明の製造方法に使用される塩化ビニル
系重合体においては、その塩化ビニル単量体の重合転化
率は70重量%〜90重量%に制限される。上記塩化ビ
ニル系単量体の重合転化率が70重量%未満では、PV
Cの生産性が悪く好ましくない。重合転化率が90重量
%を超えると、PVC重合末期の重合速度低下に伴い、
生産性が低下し、加工性の改良効果がなくなり、更に熱
安定性が低下する。
【0012】上記塩化ビニル系重合体は、例えば、以下
の製造方法により得られる。まず、重合器に塩化ビニル
系単量体、水性媒体、分散剤を投入し、更に重合開始剤
を投入する。この時水性媒体/塩化ビニル系単量体の重
量比率は1.0〜2.0が好ましい。次いで、所定の重
合温度に昇温して重合反応を行う。塩化ビニル系単量体
の重合転化率が70重量%〜90重量%の所定の割合に
達した後、冷却、排ガス、脱モノマ−の処理を行い、P
VCを含むスラリ−を得る。
【0013】重合器は、攪拌器、バッフル、ジャケット
を備えたステンレス製の耐圧反応器が使用され、必要に
応じてRCを備えたものが用いられてもよい。
【0014】また、上記塩化ビニル系単量体の重合転化
率が70重量%〜90重量%のPVCの性状としては高
い空隙率または/及び広い比表面積をもつものが好まし
い。PVCの空隙率としては、25容量%〜35容量%
のものが好ましい。空隙率が25容量%未満では、塩素
化反応に長時間かかるため好ましくない。空隙率が35
容量%を超えるとPVC粉末の嵩比重が小さくなり、取
り扱いが難しくなり好ましくない。
【0015】PVCの比表面積としては1.5m2 /g
以上が好ましく、比表面積は広いほどより好ましい。比
表面積が1.5m2 /g未満では、塩素化反応に長時間
がかかるうえ、得られるCPVCの熱安定性も低下し好
ましくない。
【0016】一般に塩化ビニル系単量体の重合転化率が
高くなるほど、PVCの空隙率は低下し、比表面積は小
さくなる。通常のPVCは空隙率20〜25容量%、比
表面積1.0〜1.5m2 /gである。本発明では、塩
化ビニル系単量体の重合転化率が70重量%〜90重量
%と比較的高いにもかかわらず、高い空隙率、大きい比
表面積を持つPVCを得、これを原料として塩素化する
方法を提供する。
【0017】上記の高い空隙率、及び大きい比表面積を
持つPVCを得る方法は、公知の方法を用いることがで
きる。例えば、特開昭60−228508号公報、特開
昭60−231706号公報、特開平7−6206号公
報等に例示されるような特定の分散剤を組み合わせる方
法を用いることができる。また、リフラックスコンデン
サ−(以下、RCという)付きの重合器で除熱しながら
重合することにより高い空隙率、大きい比表面積を持つ
PVCを得ることができる。
【0018】PVCの空隙率、及び比表面積の測定は例
えば水銀圧入法で行われる。この測定機器は、島津製作
所社、アムコ社、湯浅アイオニクス社などから市販され
ている。即ち、測定セルにPVC粉末を入れたのち、機
器にセットし、真空にしてから、水銀を注入する。その
後、徐々に加圧し、200MPaまで加圧したときのP
VC粉末中に圧入された水銀の体積を測定する。そし
て、PVC粉末1ml中に圧入された水銀の体積をもっ
て空隙率とする。さらに、加圧圧力ごとの水銀圧入量か
ら計算してPVC1g当たりの表面積を算出し比表面積
とする。
【0019】上記塩化ビニル系単量体とは、塩化ビニル
単量体単独、又は塩化ビニル単量体と共重合可能な他の
単量体との混合物のことをいう。上記塩化ビニルと共重
合可能な他の単量体としては、酢酸ビニル、プロピオン
酸ビニル等のビニルエステル;(メタ)アクリル酸メチ
ル、(メタ)アクリル酸エチル等の(メタ)アクリル酸
エステル;エチレン、プロピレン等のオレフィン;無水
マレイン酸;アクリロニトリル;スチレン;塩化ビニリ
デンなど公知の単量体が例示されるが、これらに限定さ
れるものではない。
【0020】上記分散剤としては一般に塩化ビニルの懸
濁重合に使用されるものが好適に用いられる。このよう
な分散剤としては、例えば、メチルセルロース、エチル
セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシ
プロピルメチルセルロース等水溶性セルロース類;部分
ケン化ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイ
ド、アクリル酸重合体、ゼラチン等の水溶性高分子;ソ
ルビタンモノラウレ−ト、ポリオキシエチレンソルビタ
ンモノラウレ−ト等の水溶性乳化剤などが挙げられ、こ
れらは単独で用いられてもよく、2種以上が併用されて
もよい。上記分散剤の使用量としては、塩化ビニル系単
量体に対して0.01〜0.5重量%が好ましい。
【0021】上記重合開始剤としては一般に塩化ビニル
の懸濁重合に使用される油溶性の開始剤が好適に用いら
れる。このような重合開始剤としては、例えば、ジ−2
−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジエトキ
シエチルパーオキシジカーボネート、α−クミルパーオ
キシネオデカーネート、t−ブチルパーオキシネオデカ
ーネート、t−ブチルパーオキシピバレ−ト、t−ブチ
ルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエ−
ト、アセチルシクロヘキシルスルホニルパ−オキサイ
ド、2,4,4−トリメチルペンチル−2−パ−オキシ
フェノキシアセテ−ト、ラウロイルパ−オキサイド等が
挙げられ、これらは単独で用いられてもよく、2種以上
が併用されてもよい。上記重合開始剤の使用量として
は、塩化ビニル系単量体の重量に対して0.001〜2
重量%が好ましい。
【0022】さらに、塩化ビニル系単量体の重合に通常
使用される重合調整剤、連鎖移動剤、pH調整剤、帯電
防止剤、架橋剤、安定剤、充填剤、酸化防止剤、スケ−
ル防止剤等が添加されてもよい。
【0023】本発明においては、上記の方法によって得
られたPVCを、光照射なしで塩素化してCPVCを製
造する。塩素化反応は、水懸濁状態で膨潤剤不存在下に
て加熱加圧下で行われる。
【0024】上記の水懸濁状態で光照射せずに加熱加圧
下に塩素化する方法は以下の方法で行う事ができる。前
記の水懸濁重合によって得られるPVCスラリ−をその
まま、あるいは水を分離したあとのPVC、またはこれ
を乾燥したPVCを耐圧の反応器中に投入し、適宜水性
媒体を投入する。この時、膨潤剤として、例えば塩素系
炭化水素等を添加する必要はない。反応器内を真空にし
て酸素を除去した後、所定の反応温度に昇温する。その
温度としては特に限定されないが、おおよそ80〜14
0℃が好ましい。次いで、塩素ガスを供給し、塩素化反
応を開始する。この時の反応圧力は、反応温度における
水蒸気圧力に0.03〜0.5MPaの圧力を加えた範
囲とすることが好ましい。この時、反応を促進するた
め、適宜過酸化水素等が添加されてもよい。塩素含有量
が所定に達した所で冷却、塩素の供給を停止し、脱塩
素、水洗、脱水、乾燥の工程を経てCPVCが得られ
る。
【0025】本発明で得られるCPVCの塩素含有量は
特に限定されないが、62〜70重量%とするのが好ま
しい。
【0026】
【発明の実施の形態】以下に実施例を掲げて本発明を詳
しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定され
るものではない。
【0027】(実施例1) 〔PVCの製造〕ジャケット及びRCを備えた600リ
ットルのステンレス製重合器にイオン交換水264k
g、ケン化度72モル%の部分ケン化ポリビニルアルコ
ール132g、ケン化度40モル%の部分ケン化ポリビ
ニルアルコール33g、重量平均分子量430万のポリ
エチレンオキサイド22gを仕込み、真空にして重合器
内の空気を除き、塩化ビニル単量体220kgを仕込ん
だ。ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート
66gとα−クミルパ−オキシネオデカネ−ト88gを
圧入した後、ジャケットを加熱し、重合器内の温度を5
7℃に昇温し重合反応をおこなった。この時の器内圧は
0.9MPaであった。重合反応開始後、RCへ冷却水
を通水して除熱を開始し、ジャケット及びRCでの除熱
をしながら重合を継続した。器内圧が0.8MPaに低
下したとき、冷却排ガスし、未反応の塩化ビニル単量体
を除去して、PVCのスラリ−を得た。この時の塩化ビ
ニル単量体の重合転化率は75重量%であり、空隙率2
8容量%、比表面積は3.2m2/gであった。
【0028】〔CPVCの製造〕内容積300リットル
のグラスライニング製の耐圧反応器に、イオン交換水2
00kgと上記PVC50kgを仕込んだ。真空ポンプ
で水の蒸気圧+20mmHgまで真空にしたのち、90
℃に昇温した。次いで、器内圧が0.5MPaとなる
様、塩素ガスを導入し、塩素化反応を開始した。塩素含
有量が66.5重量%に達した時点で冷却し塩素ガスの
供給を停止し、塩素化反応を終了した。次いで、窒素ガ
スを通気して、未反応塩素を除去し、得られたCPVC
スラリ−を水洗により塩酸を除去し、脱水、乾燥して粉
末状のCPVCを得た。
【0029】(実施例2〜5、比較例1〜3)表1に示
すように塩化ビニル単量体の重合転化率、空隙率、及び
比表面積の異なるPVCを製造したこと以外は実施例1
と同様にして、CPVCを得た。
【0030】尚上記実施例及び比較例で得られたCPV
Cの物性評価を以下の通り行った。 〔試験片の作成〕CPVC100重量部、ブチルステア
レ−ト0.5重量部、MBS樹脂10重量部、加工助剤
0.5重量部、及びマレ−ト錫系安定剤2重量部からな
る配合物を2本の8インチロールに供給し、190℃で
3分間混練して厚さ0.5mmのシートを得た。このシ
−トを重ね合わせ195℃の温度で5分間プレスして、
厚さ2mmのプレス板を得た。
【0031】〔物性評価〕上記配合物、シ−ト及びプレ
ス板につき下記の物性評価を行い、その結果を表1に示
す。 (1)初期着色性 上記プレス板を用い、その色度をJIS−K−7103
に準拠しイエロ−インデックス(以下YIと記す)を指
標として測定した。
【0032】(2)熱安定性 上記シ−トをギヤオ−ブン中で200℃の温度で加熱
し、黒化するまでの時間(分)を測定した。 (3)ゲル化温度 プラストミルR−90(Haake社製)を使用し、上
記配合物55gを、回転数40rpm、温度150℃か
ら毎分5℃の速度で昇温しながら混錬し、混錬トルクが
ピ−クとなるときの温度をゲル化温度として測定した。
【0033】(4)フィッシュアイ CPVC100重量部、ジブチル錫メルカプト3重量
部、ステアリン酸カルシウム1重量部、エステル系ワッ
クス1重量部、フタル酸エステル系可塑剤10重量部、
及び青色顔料2重量部からなる配合物50gを、215
℃の6インチロ−ルに投入し、2分間混練して、厚さ
0.5mmのシ−トを作成した。このシ−ト100cm
2 当たりの透明粒子数を計数しフィッシュアイの個数と
した。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】本発明のCPVCの製造方法は、上述の
通りであり、原料となるPVCが比較的高い重合転化
率、高い空隙率または/及び広い比表面積を有するた
め、得られるCPVCは加工性に優れ、かつ熱安定性も
良好で、高い生産性で製造することができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水懸濁重合により、塩化ビニル系単量体
    の重合転化率が70重量%〜90重量%の範囲にある塩
    化ビニル系重合体を形成した後、膨潤剤不存在下、光照
    射なしで水懸濁法により塩素化することを特徴とする塩
    素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記塩化ビニル系重合体の空隙率が25
    容量%〜35容量%であることを特徴とする請求項1記
    載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記塩化ビニル系重合体の比表面積が
    1.5m2 /g以上であることを特徴とする請求項1、
    または、請求項2記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造
    方法。
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