JPS59166505A - 懸濁重合用分散安定剤 - Google Patents

懸濁重合用分散安定剤

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JPS59166505A
JPS59166505A JP4011483A JP4011483A JPS59166505A JP S59166505 A JPS59166505 A JP S59166505A JP 4011483 A JP4011483 A JP 4011483A JP 4011483 A JP4011483 A JP 4011483A JP S59166505 A JPS59166505 A JP S59166505A
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JP
Japan
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polymerization
dispersion stabilizer
pva
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vinyl chloride
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JP4011483A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Sato
寿昭 佐藤
Junnosuke Yamauchi
山内 淳之介
Takuji Okaya
岡谷 卓司
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Kuraray Co Ltd
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Kuraray Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はビニル系化合物なかんずく塩化ビニルの懸濁重
合用分散安定剤に関するものである。
工業的に塩化ビニル系樹脂を製造する場合、水性媒体中
で分散安定剤の存在下に塩化ビニ)v−Eツマ−を分散
させ、油溶性触媒を用いて重合を行なう懸濁重合法が広
〈実施されている。一般に該樹脂の品質を支配する因子
としては重合率、水−モツマー比、重合温度、触媒の種
類および量、重合槽の型式、撹拌速度あるいは分散安定
剤の種類、量等が挙げられるが、中でも分散安定剤の種
類による影響が非常に大きいことが知られている。
塩化ビニル糸上ツマ−の懸濁重合用分散安定剤に要求さ
れる性能としては(1)少量の側片で高い分散力を示し
、得られる塩化ビニル系重合体粒子の粒径分布をできる
だけシャープにする働きのあること (11)可塑剤の
吸収速度を大きくして加工性を容易にするためおよび重
合体粒子中に残存する塩化ビニルモノマーの除去を容易
にするため更には成型品中のフィッシュアイ等の生成を
防止するため各重合体粒子をできるだけ均一にしかも多
孔性にする働きがあること (Ill)充てん比重の大
きい重合体粒子をつくる働きがあることなどが挙げられ
る。
従来、ビニル系化合物の懸濁重合用分散安定剤トシては
メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセ
ルロース誘導体あるいは部分ケン化ポリビニルアルコー
ル等がそれぞれ単独又は併用して使用されている。しか
しこれらは塩化ビニル系重合体粒子を多孔性にする能力
が低く、可塑剤吸収速度が遅いとか残留塩化ビニル七ツ
マ−の除去がしにくいという欠点があった。
本発明者らはこのような現状に鑑みて、よりすぐれた懸
濁重合用分散安定剤を検討した結果、特定の低重合度の
ポリビニルアルコ−)V (以降ポリビニルアルコール
をPVAと略記することがある。)を用いることにより
、粒径分布がシャープで、かつ多孔性であり、しかも充
填比重の大きい塩化ビニ)v糸モノマーの懸濁重合体粒
子かえられ、この懸濁重合塩化ビニル系ポリマーが可塑
剤の吸収速度が大きいこと、また重合体粒子中に残存す
る塩化ビニルモノマーの除去が容易なこと、さらに加え
て取扱い時の粉の飛散が少なく、かつ成型機等へのくい
込み性が良いことなどのすぐれた性能を有することを見
出し本発明を完成するに到ったものである。
本発明に用いるPVA系重合体は、連鎖移動剤の存在下
にビニルエステルを重合し、得られた低重合度ポリビニ
ルエステル重合体を公知の方法により鹸化することによ
って得られる平均重合度が150未満の低重合度のポリ
ビニルアルコ−/L/系重合体である。
連鎖移動剤としてはメルカプタンが最も適しておシ、次
いでアルコールが好ましい。工業的には、アルキルメル
カプタン、ヒドロキシアルキルメルカプタン、置換アル
キルメルカプタンが最も本発明の目的に適した連鎖移動
剤であわ、次いでエタノール、プロパツール等のアルコ
ールが、比較的良好な結果を与える。これらの連鎖移動
剤は単独で用いてもよいし、また2種以上併用すること
もできる。連鎖移動剤は得られるポリビニルアルコール
の平均重合度が150未満になる程度に使用される。ビ
ニルエステルとしてはギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピ
オン酸ビニル等があげられるが、酢酸ビニルが最も工業
的に適している。ビニルエステルの重合方法としてはメ
タノールなどを用いた溶液重合、塊状重合、乳化重合、
懸濁重合などの従来公知の方法がいずれも使用できるが
、実施例に示すとおり溶液重合が好適である。ポリビニ
ルエステルの鹸化は、従来公知の方法がいずれも使用で
きるが、苛性ソーダ(NaOH)、苛性力!J (KO
H)、ナトリウムメチラート等のアルカリのメタノール
溶液によるアルコリシスが最も一般的である。ポリビニ
ルアルコール系重合体の鹸化度は、分散安定剤として効
果のある範囲であれば任意の値が選択出来るが、水溶性
の点から通常50〜100モル%の範囲から選択するの
がよい。しかし10〜50モル%のものも水溶液あるい
は水分散体になる場合は使用することができる。
本発明に用いる低重合度PVA系重合体の平均重合度は
、150未満であることが必要であり、好ましくは10
〜100、さらに望ましくは10〜50(未満)である
。重合度10〜50(未満)のPVAを使用すると後述
の実施例からも明らかなとおり、可塑剤の吸収性の良好
な塩化ビニル樹脂を得ることができる。
またPVA系重合体の重合度分布もまた重要な特性であ
り、重量平均重合度(Pwと略記する)と数平均重合度
(PNと略記する)との比pw/Nが4.0以下、好ま
しくは3.0以下の範囲内にあることが必要である。勿
論、Pw/PNの値が2以下であることは、より望まし
いのであるが、ラジカル重合によシ得られるビニルエス
テル重合体の重合度分布は、理論的にPw/PNの最小
値が2であるために、分別等の操作を加えない場合の下
限値は2.0である。
PW/J?Nを2.0〜4.0の範囲にするためには、
反応系中の未反応の連鎖移動剤と未反応のビニルエステ
ルとのモル比を常にほぼ一定に保つことが必要であり、
そのためには、ビニルエステルの重合系の反応率に応じ
て連鎖移動剤を添加するか、反応率によって実質的に変
化しないような、連鎖移動剤の高1展度下に重合反応を
進めることが必要である。
PW/PNの値が4.0をこえて大きくなると、重合度
分布がひろくなり、低重合度物とともに高重合度物が存
在することになり、塩化ビニル系重合体粒子の分布が広
く不均一になシよくない。同様な理由により、平均重合
度が150以上となると粒径分布が広く不均一になる。
平均重合度が10以下のPVA系重合体は、連鎖移動剤
を多忙に添加する必要があり、反応糸の制御がきわめて
困難となり、工業的に”A Jすることが困難となるの
で、一般的にけ好捷しくない。
本発明のPVA系重合体の平均重合度は、PVA系重合
体をアセチル化してポリ酢酸ビニ/l/ (PV’A 
c )とした後、アセトン溶液中の極限粘度数の測定か
ら中高の式(中高草夫:高分子化学4.451 (19
49))を用いて算出されたものである。!、た重量平
均重合度(Pw )と数平均重合度(PN)との比Pw
/PNの値は、再アセチル化して得られたポリ酢酸ビニ
ル系重合体をゲルパーミェーションクロマトグラフィー
 (()PC)により測定することにより求めることが
出来る。
本発明に用いるPVA系重合体は、通常のPVAに含ま
れるビニルアルコール単位、酢酸ビニμ単位の他に、少
割合の第三成分を含んでいても良い。
第三成分はアニオン、カチオン等のイオンiff含んで
いても良いし、非イオン性基を含んでいても良い。
本発明の懸濁重合用分散剤の内、炭素数6以上のアルキ
ルメルカプタンを連鎖移動剤の存在下にビニルエステル
を重合し鹸化することによってえられた平均重合度10
〜50(未満)の低重合度の高鹸化度PVAが塩化ビニ
ル系重合体粒子の粒子を大きく、かつ多孔性にする能力
が大きく好ましい。ここで炭素数6以上のアルキルメダ
ンとしては後述する実施例にあるn−ドデンルメルカブ
タン、 n−オクチルメルカプタン、η−グシル n−オクタデシルメルカプタンの他にh曇晶よメルカプ
タン、ステアリルメルカプタンなどがあげられる。炭素
数の上限はとくに限定はないが、入手のしやすさの点か
ら炭素数は40以下の範囲から選ぶのが適当である。
以上のごとき特定の低重合度PVA系重合体を用いるこ
とにより、はじめて本発明の効果が発揮されるのであり
、他の公知の低重合度PVA系重合体、例えば解重合法
によシ製造されたものでは本発明のごときすぐれた効果
が発揮され彦い。その理由は以下の通りである。PVA
の解重合法としては、過沃素酸ナトリウム、次亜塩素酸
ナトリウム等の酸化剤による酸化分解法が唯一の実用的
な方法であるが、この方法は、PVA中に異種結合とし
て通常約1〜2モル%存在する1、2−グリコール結合
を選択的に開裂分解させるものである。したがって、分
子量2000(lj合変度約45以下のオリゴマーを得
るためには、はとんどすべての1.2−グリコール結合
を切断する必要があシ、苛酷な反応条件を選択する必要
がある。その結果として、主鎖切断以外の副反応が起こ
り、着色を生じることが避けられない。捷たPVAの解
重合のために用いた過沃素酸ナトリウム等の酸化剤が水
溶液中に低重合J’、l; PVAとともに残存し、そ
の完全な除去精製はコストを要し、工業的には困難であ
る。かかる低重合i PVAを用いると、その品質的欠
点から塩化ビニル糸上ツマ−の重合時粒子の凝集がおこ
りやすく、粒度分布が広く、均一なものかえられない欠
点がある。
上記の方法で得られる低重合度PVAを分散安定剤に用
いて塩化ビニルを単独またはこれを主体とし、これと共
重合しうるモノマーとの混合物を懸濁重合する際には、
通常、水媒体に分散安定剤を添加し、塩化ビニルモノマ
ーまたはこれと共重合しうるモノマーとの混合物を分散
させ油溶性触媒の存在下で行なわれる。分散安定剤は粉
末の81:ま、または水溶液として、更には有機溶媒の
溶液として水媒体に加えることができる。有機溶媒の溶
液トシて加える場合、アルコール、ケトン、エステル等
の有機溶媒又はこれらと水との混合溶媒の溶液として加
えられる。この場合他の分散安定剤、たとえば従来より
使用されているPVAなどを本発明の作用効果が損なわ
れない程度の範囲内で使用することは自由である。
分散安定剤は塩化ビニル七ツマ−またけこれを主体とし
これと共重合しうるモノマーとの混合物に対して0.0
1〜1屯量%、好ましくは0.01〜0.5重量%使用
される。
又、懸濁重合に際して用いられる触媒は油溶性の触媒で
あればいずれでもよく、例えばペンゾイルパーオギサイ
ド、ラウロイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオ
キシジカーボネート、2.2′−アゾイソブチロニトリ
ル、2.2’−アゾビス−2゜4−ジメチルバレロニト
リルあるいはこれらの混合物が使用される。
重合温度は30〜70℃程度の範囲から選択される。
重合時に助剤として従来公知の分散安定剤を適宜併用す
ることもできる。
塩化ビニルと共重合しうるモノマーとしては、ハロゲン
化ビニリデン、ビニルエーテル、酢酸ビニル、アクリル
酸、メタクリル酸およびそれらのエステル、マレイン酸
およヒソの無水物、イタコン酸、スチレン等が用いられ
る。
以上主として塩化ビニルの重合について説明したが、本
発明の分散安定剤は必ずしも塩化ビニルの重合用に限定
されるものではなく、スチレン、メタクリレ−1・等の
ビニル化合物の懸濁重合用にも用いられる。
以下に実施例をあげて本発明を更にくわしく説明するが
、本発明の分散安定剤はこれらの実施例のみに限定され
るものではない。実施例中、部は重量部を示す。
実施例1 (1)低重合度PVAの製造−試料面1酢酸ビニ)V 
(以下VAcと略記する)960部、メタノール230
部および2−メルカプトエタノール(以下2−MEと略
記する)0.38部を反応容器と入れ、充分に窒素置換
したのち外温を65℃にあげ、内温か60℃に達したと
ころで、2.2’−アゾビスイソブチロニトリlし0.
174部を含むメタノール1゜部を加えた。その後直ち
に2−ME5.06部を含むメタノール溶液60部を5
時間にわたって均一に加えた。5時間後の重合率は49
.9%であった。5時間後に容器を冷却し、減圧下に未
反応のVAcをメタノールとともに系外に追い出す操作
をメタノールを追加しながら行ない、ポリ酢酸ビニ/I
/(PvAC)のメタノール溶液(濃度75%)を得た
。このメタ/ −tb溶f&(D  m ヲトり 、P
vACaIJ 60%、[NaO](]/(VAQ)=
0.0085(−e yv比)となるようにNaOH(
7)メタノール溶液を加え、40℃で鹸化して鹸化度8
8.6モル%のポリビニルアルコ−/1/(PVんを得
た。
アセトン中の極限粘度(〔η〕)よシ中高式で計算した
重合直後のPvACの重合度および精製したPVAをア
セチル化して得たPV’Aaの重合度は、ともに88で
あり、両者は良く一致した。PVAの精製は、少量の水
を含む酢酸メチルで速流下に洗浄し、次いでメタノール
で48時間ソックスレー抽出を行なった。次に、精製し
たPVAをアセチル化して得たPVAcのGPC測定を
実施した。装置は東洋菅達工業株式会社製)ILC−8
02Rを用い、カラム; GMH6×2、溶媒;テ1−
ラハイドロフラン、温度;23部1℃々る条件で測定し
たところ、Pw/PN = 2.21 fあった。
(2)試料点2の製造 2−MEの初期仕込量を0.78とし、5時間にわたる
連続添加量を10.6部とする以外は実施例1と同様な
方法で、重合を実施し、重合率50.7%で重合度44
のPVA cを得た。このPVAcl実施例1と同様に
鹸化して、鹸化度88.1モル%、平均重合度45、P
w/PN = 2.36 (7) PVA ヲ?4 k
(3)試料五6の製造 2−MEの初期仕込量を1.57部、連続添加量を20
.8部とする以外は実施例1と同様にして5時間重合を
行ない、重合率40.0%を得た。PVAcの重合度は
20であった。実施例1と同様に鹸化し、鹸化& 87
. Oモ)V %、平均fi重合度 1 、PW/PN
= 2.50のPVAを得た。
(4)試料席4およびA5の製造 VAc960部、メタノ−71/240部およびn−ド
デシルメルカプタン(以下n−DDMと略記する)0.
99部を反応容器にとシ、内部を充分に窒素置換した後
、外温を65℃にあげ、内温か60℃に達したところで
、2.2′−アゾビスイソブチロニトリル0.174部
を含むメタノール10部を加えた。直ちにn−DDM1
5.3部を含むメ、+2 / −)V/VAQ溶腋(V
AQ濃度80%)60部を5時間にわたって均一に加え
た。5時間後の重合率は48.2%であった。
5時間後に容器を冷却し、減圧下に残留するVAcをメ
タノールとともに糸外に追い出す操作をメタノールを追
加しながら行ない、PVA0のメタノール溶液(濃度7
0%)を得た。このメタノール溶液の一部をとり、PV
ACa度50%、[NaOH] / [VAc〕=0.
1(モル比)となるようにNaOHのメタノール溶液を
加え、40℃で鹸化して、鹸化度97.8モル%のPV
A(& 4 )を得た。また、別の一部については、P
’VAc濃度60%、[NaOH]/[:VAc]=[
]、D[]85 (モル比)となるようにNaOHのメ
タノール溶液を加え、40℃で60分間鹸化したあと、
酢酸メチルを加えて反応を停止し、鹸化度88.1モル
%のPVA (A 5 )合同後のPVA cの重合度
および鹸化後のPVA を精製後、再アセチル化して得
たPVA cの重合度は、それぞれ79および82であ
り両者はよく一致した。
上記PVAを少量の水を含む酢酸メチルで還流下に洗浄
し、メタノールで48時間ソックスレー抽出による精製
を行なった後、重水に溶解し、核磁気共鳴分析(以下N
MRと略記)を行なった。これより、n−ドデシル基の
メチル基のプロトンがδ−0,85−1,10ppmに
認められ、分子の片末端にCH,−(OH2すnS−基
を有する低重合度PVAであることが確認できた。次に
前述した精製PVAをアセチル化して得たPVA0のゲ
ルパーミェーションクロマトグラフィー(以下GPCと
略記する。)測定〔装置、東洋曹達工業株式会社IHL
c−so2B、カラム:GMH6X 2 、 m媒:テ
トラヒドロフラン、温度:23部1℃〕を行なったとこ
ろ、PW/PN= 1.92なる結果を得た。一方、メ
ルカプタンの非存在下に同様の重合実験を行ない、得ら
れたPVAcを鹸化、再アセチル化したPVAcの重合
度は2500であるところから本実験例で得られたPV
Aのうち、n−ドデシルチイル基を片末端に有するPV
A0分率は1−82  =o、967、スナわチ、96
.7%トナり 、従ッY−500 本実験例で得られたPVAは実質的にn−ドデシルチイ
ル基を片末端に有するPvAのみから構成されていると
いうことができる。
(5)試料應6の製造 試#4庖4の作成方法と同様な方法で、ドデシルメルカ
プタンの初期添加量を4.07部とし、連続添加量を5
5.0部として5時間重合して重合率42.7%で重合
度25のPVAcを得た。鹸化、精製後のPVAを再ア
セチル化して得たPVAcの重合度は23、PW/PN
= 2.5 s−cあった。鹸化時I) [:NaOH
] / [VAc](モル比)を0.10として鹸化し
、鹸化度96モル%のPVA(五6)を得た。
(6)試料A7〜煮9の製造 試料悪4の作成方法と同様な方法で、n−オクチルメル
カプタン(試料A7)、n−オクタデシルメルカプタン
(試I)A8)n−ブチルメルカプタン(試料11’o
、 9 )を連鎖移動剤として各種低重合度のPVAを
えた。得られたPVAの平均重合度、鹸化度(モル%)
およびPW/PNは次のとおシであっ九五7  (35
,97,5,2,45)1’o、8  (57,97,
4,2,37)黒9  (34,98,1,2,51)
(7)比較試料A10の製造 市販のPVA−205(株式会社クラレ製重合度550
、鹸化度88.0モル%)の30%水溶液100部に、
過ヨウ素酸カリウム4.6部を加え、60℃で一晩放置
して酸化分解させた。このようにして得た酸化分解PV
A溶液をそのまま懸濁重合試験に供した。別にこの溶液
の1部をとシ、メタノール中に注いで沈澱させ、乾燥し
て再度水に溶解し、再度メタノール中用に注いで沈澱さ
せる操作を2度くシかえし、’PVAを精製したのち、
アセチル化してPVA cとして平均重合度、GPC測
定を行なった。分解PvAノ平均重合度1d75、Pw
/PN= 3.1 テアツタ。
(8)塩化ビニルの懸濁重合 10(ll!グラスライニングオートクレーブに脱イオ
ン水40部、上記分散安定剤の2重量%水溶液0.75
部およびジイソプロビルパーオキシジカーポネートの5
0重量%トルエン溶液0.009部を仕込み、オートク
レーブ内を50 mm Hgとなるまで脱気して酸素を
除いた後、塩化ビニルモノマーを30部仕込み、攪拌下
に57℃に昇温して重合を行なった。
重合開始時、オートクレーブ内の圧力は8.5に9/C
m2Gであったが、重合開始10時間後に6.5Kq/
(3m2Qとなったので、この時点で重合を停止し、未
反応塩化ビニルモノマーをパージし、内容物を取り出し
脱水乾燥した。
得られた塩化ビニル樹脂の性能を第1表に示す。
塩化ビニル樹脂の重合収率は85%で、平均重合度は1
100であった。
以下余白 (1)  粒径分布:タイラーメッシュ基準の金網を使
用して乾式篩分板によシ測定した。
(2)  充てん比重:J工S K 6721−195
9によって測定した。
(3)  粒子多孔性の均一性:塩化ビニル樹脂100
部、DOp50部、ジプチル錫マレエート1部、セチル
アルコ−/I/1部、チタン白0.25部、カーボンブ
ラック0.1部の混合物を150℃のロールで所定時間
混練し、肉厚0.2mmのシートを作成し、これに光を
透過させて100C−当りのシート中に含まれるフィッ
シュ・アイの数を数えた。フィッシュ・アイが短時間の
うちになくなるものほど粒子多孔性の均一性がよいこと
を示している。
(4)  可塑剤吸収性:プラヌトグラフに接続させた
プラネタリ−ミキサーを用い、80℃に保った容器内に
塩化ビニル樹脂100部、ジオクチルフタレート50部
を投入し、攪拌しながら各時間毎の混練トルクを記録し
、混練トルクが低下した点における混練時間で表示する
(5)  残留モノマー:塩化ビニル樹脂の一定量をテ
トラヒドロフランに溶解してガスクロマトグラフにより
塩化ビニル樹脂中の塩化ビニルモノマー含有量を定量し
た。
特許出願人 株式会社 り ラ し 代理人弁理士本多 堅

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)連鎖移動剤の存在下に重合されたポリビニルエス
    テμを鹸化してえられる平均重合度が150未満で、か
    つ重合度の重量平均重合度と数平均重合度との比が4.
    0以下であるポリビニルアルコール系重合体からなるビ
    ニル系化合物の懸濁重合用分散安定剤。
  2. (2)連鎖移動剤がメルカプタンである特許請求の範囲
    第1項記載の懸濁重合用分散安定剤。
  3. (3)連鎖移動剤が炭素数6以上のアルキルメルカプタ
    ンである特許請求の範囲第1項記載の懸濁重合用分散安
    定剤。
  4. (4)ポリビニルアルコール系重合体の平均重合度が1
    0〜100である特許請求の範囲第1〜第6項記載の懸
    濁重合用分散安定剤。
  5. (5)ポリビニルアルコ−)V系重合体の平均重合度が
    10〜50である特許請求の範囲第1〜第6項記載の懸
    濁重合用分散安定剤。
  6. (6)ビニル系化合物が塩化ビニルである特許請求の範
    囲第1〜第5項記載の懸濁重合用分散安定剤。
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