JPS6250313A - 重合体組成物の製造法 - Google Patents

重合体組成物の製造法

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JPS6250313A
JPS6250313A JP18864285A JP18864285A JPS6250313A JP S6250313 A JPS6250313 A JP S6250313A JP 18864285 A JP18864285 A JP 18864285A JP 18864285 A JP18864285 A JP 18864285A JP S6250313 A JPS6250313 A JP S6250313A
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笹木 勲
Nobuhiro Mukai
向 信博
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無機化合物と有機重合体が強固に合一化された
新規な重合体組成物の製造法に関する。
〔従来の技術〕
従来、2種以上の素材の複合化により構成素材の特性を
相互に補い新しい有効な機能を生み出す複合材料の開発
が盛んに行なわれているが、特に近年、単に無機化合物
粉体の充填材としての複合材料への利用にとどまらずセ
ラミックス素材、磁性材料及び歯科材料などの様に無機
化合物自体に高度な機能が付与された粉体と有機重合体
との複合材料が注目を集めている。しかしながらこの場
合、複合化素材相互の諸性質を著しく異にするため、相
溶性、接着性等の界面親和性に乏しく、充分な複合効率
を高めることができず、無機化合物粉体自体の機能も充
分には発現されにくいという本質的欠点を有している。
この点を改良し、有機高分子物質と無機化合物との界面
親和性を向上させ、高充填化、均一分散、高強度化を計
るためにf1々の粉体表面改質法が提案されている。例
えば反応性モノマーの存在下で無機化合物を粉砕して有
機重合体をグラフト化させる機械化学的方法、無機化合
物に高エネルギー放射線を照射して有機重合体をグラフ
ト化させる放射線法等が挙げられるが、粉砕工程や放射
線発生装置等を必要とし工程の煩雑化及び製造コストの
大巾な増大となる等、実用性の面で大きな問題を有して
いる。
また、マイクロ力!セル化法のin 5itu 重合を
利用した粉体表面改質法の例として、本発明者らはさき
に、特定のカルゲン酸モノマーの存在下に、ラジカル重
合しうるビニル単量体と第3成分として無機化合物を接
触せしめ無機化合物と有機重合体を強固だ合一化する方
法を提案した(特開昭57−149314 )。しかし
ながら特定のカルd−ン酸モノマーと無機化合物の接触
によるビニルミt体の無触媒重合であるため該単量体の
重合率、強固に合一化される有機重合体の生成重合体に
対する割合、即ちグラフト効率が必ずしも充分ではない
という問題点があり、また対象ビニル単量体がアクリル
酸メチルまたはメタクリル酸メチルを主成分とするもの
に限定される点でもモノマーの汎用性に乏しいといった
課題を有していた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は極めて高い重合率及びグラフト効率で無
機化合物表面を有機重合体で均一にしかも強固に固着化
させた重合体組成物を提供することにある。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明に従って、次の一般式I又は■。
(式中R1及びR2はそれぞれH、C1〜C15のアル
キル基、 −COoy (式中YはH、NH4,アルカ
リ金属原子を示す)、ハロゲン原子又はフェニル基及び
その誘導体を表わし、R3はHIC,〜C15のアルキ
ル基、ハロゲン原子又はフェニル基及びその訪z6本を
表わし、XはHI NH41アルカリ金属原子を示す、
■ζ4及びR5はそれぞれH、C1〜C15のアルギル
基、ハロゲン原子又はフェニル基及びその誘導体を示す
)で表わされるカル+j−ン酸あるいはそのカル号?ン
酸塩の存在下、無機化合物を分散させた水媒体重合系中
で、少なくとも1植のラジカル重合しうるビニル単量体
をラジカル開始剤を用いて重合せしめることを特徴とす
る、無(良化合物と有機重合体が強固に合一化された重
合体組成物の製造法が提供される。
更に、本発明の特徴とするところは、無機化合物の表面
と本発明方法によって施される重合体との間の相互作用
が簡単な吸着ないしはファンデルワールス力等による物
理的な意味における接着を超えた強固に合一化された化
学結合に由来しているという点にある。
本発明全実施するに際して実施態様の一例を挙げると、
ラジカル開始剤が分解する範囲の温度条件において、無
機化合物を水媒体中に懸濁分散させたあと、有機ビニル
系モノマー、カルボン酸モノマーとラジカル開始剤を添
加、攪拌することによって水系不均一重合反応を生ぜし
め、所定の重合時間をもって極めて高い重合率とグラフ
ト効率で該無機物表面を該ビニルモノマーと該カルビン
酸モノマーとの共重合体にて均一にしかも強固に固着化
させることができる。
前記一般式〔I〕及び[113で表わされる特定のカル
ビン酸モノマー又はカルがン酸塩モノマートシては、ラ
ジカル開始剤によって重合活性がもたらされる活性サイ
Pとして二重結合を有しかつ生成ポリマーと無機物表面
に存在するOH基との相互作用による強固なる合一化を
発現させる活性サイドとしてのカルボキシル基の存在が
必須であり、これらの官能基を含む構造式を有する化合
物がすべて適用でき、たとえばアクリル酸、メタクリル
酸、クロトン酸、チグリン酸、ケイ皮酸、無水マレイン
酸、無水シトラコン酸等が挙げられるが、特にアクリル
酸、メタクリル酸、クロトン酸及び無水マレイン酸がき
わめて重合活性及びグラフト効率(生成、151Jマー
の強固な合一化率)が高く好ましい。
本発明に用いられる無機化合物としては、水に難尋性の
化合物がすべて適用できるが、中でも周期律表第1.1
1.II[、IV、V族、遷移族の金属およびそれらの
酸化物、水酸化物、塩化物、硫酸塩、亜硫酸塩、炭酸塩
、す/酸塩、ケイ酸塩、およびこれらの混合物、複合塩
が有効であるが、特に酸化アルミニウム、炭化ケイ素、
窒化ケイ素、酸化ジルコニウム、ffl化ジルコニウム
、硼化ジルコニウム、炭化ジルコニウム、酸化マグネシ
ウム、水酸化アルミニウム、亜硫酸カルシウム、硫酸カ
ルシウム、二酸化ケイ素、三酸化アンチモン、タルク、
クレー、炭酸カルシウム、カービンブラック、ニッケル
粉、鉄粉、亜鉛粉、銅粉、酸化鉄、酸化亜鉛、硫酸バリ
ウム、酸化バリウム、アパタイトがビニルモノマーの活
性化、および重合体との強固なる合一化効果がとりわけ
顕著であり好ましい。
本発明に用いられるビニル単量体としては、通常のラジ
カル重合しうるビニル単量体はいずれも適用することが
できる。
本発明に用いられるラジカル開始剤としては、通常の過
酸化物及びアゾ化合物類がすべて適用できるが、好寸し
くけ40℃から100℃の温度範囲で分解しうるラジカ
ル開始剤が特に有効である。
中でも過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチロニトリル
、過硫酸カリウム等の過酸化物、アゾ化合物がグラフト
率の面から特に有効で好ましい。
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1.比較例1〜4 冷却管、窒素導入管、攪拌棒及び内温検知用熱電対をセ
ットした7 000 at四つロフラスコに無機化合物
として酸化アルミニウム270.0.!7を脱イオン水
720m1中に懸濁、分散せしめ30分間窒素置換を行
なった。次いでビニル単量体としてメタクリル酸メチル
30.0.1i’を窒素の流通下に激しく攪拌しながら
加えた。次に温水浴中、上記反応液を70℃まで昇温せ
しめ、該添加モノマーの均一なる分散状態を確認した後
、カルビン酸モノマーとして市販特級のメタクリル酸1
0.09にラジカル開始剤の過酸化ベンゾイル1、OI
を尋解したものを徐々に加え、同温にて8時間重合反応
を行なった。重合終了後、反応液から約5gをサンプリ
ングし、ジオキサンを内部標準試薬としてガスクロマト
グラフィーにて残存未反応上ツマ−1を定量し、重合率
を求めた。また、反応後の重合体組成物は、105℃で
一昼夜充分に乾燥の後、約5gを650℃で3時間光全
圧焼成してその重量減少から無機化合物に合一化された
重合体量を求めた。以上の知見をもとに複合化率(%)
無機化合物に複合化された重合体量 (”’    生成−4q合体、i、tx100) ヲ
=l算1/た。比孜のためにラジカル開始剤を添加しな
い従来の無触媒重合系の場合及びカルボン酸モノマーを
添加しない場合の重合挙動についても、同様の1c合操
作及び重合後の評1i1fi全行ない検討した。結果を
第1表に示す。
第1表から明らかな様に、比較例2に示すカルボン酸モ
ノマーを添加しない系では高重合率を示すものの複合化
率は極めて低く、無機化合物とホモポリマーが分離する
傾向が見られる。さらに。
比較例1と比べてラジカル開始剤を添加する本発明方法
(実施例1)は、単)1体重合率、複合化率ともに顕著
に高度化されることがわかる。
第1表て示した実施例1、比峻例1〜2の重合体組成物
に対し、メタクリル酸メチル−メタクリル酸共重合体の
良廖媒であるベンゼンで50時間、アセトンで50時間
さら1(ツメチルホルムアミドで200時間、ソックス
レーにより連続抽出を行ない重合体含有率の減少を検討
した結果を第2表に示す。ここで、ジメチルホルムアミ
ドにより200時間充分に抽出した後の重合体含有率を
真に重合体が無機化合物表面に化学結合を介して強固に
合一化されているという意味でグラフト率と判定した。
また、比較のために、ポリメタクリル酸メチル、メタク
リル酸メチル−メタクリル酸共重合体をそれぞれ無機粉
体(酸化アルミニウム)に溶媒ブレンドして製造した重
合体により初層された組成物(比較例3.4)について
も同様の抽出操作を行ない1重合体含有率の減少を比較
検討した。
第  2  表 率1 無機化合物は酸化アルミニウムを使用率2 三菱
レイヨン(陶製、アクリベット(VH)使用$3 無機
化合物非共存下に本発明方法により実施例1と同処方で
別途合成した共重合体を使用 率4 ベンゼンで50時間、アセトンで50時間さらに
ツメチルホルムアミドで200時間、ソックスレーによ
り連続抽出 比較例2,3.4に示される組成物中の重合体成分は、
重合系、Mlブレンド系を問わず、上記連続抽出操作に
よって、完全に抽出される。これは重合系においてもカ
ルボン酸モノマー非存在下では生成する重合体がただ単
に無機化合物表面に化学的もしくは物理的に成層してい
るにすぎないことを示している。また比較例1は生成ポ
リマーの一部が強固に合一化しているもののグラフト率
の水準は極めて低い。これに対し、カルボン酸モノマー
存在下に、ラジカル開始剤を添加した本発明方法による
実施例1においては、一連のきびしい抽出操作の後も抽
出率はごく小さく高グラフト率を維持し、さらに重合体
組成物をNaOH水尋液水洗液処理しても抽出操作後と
ほぼ同等の高グラフト率を示すことから、この強固な重
合体と無機化合物表面との合一化には、その界面に水素
結合、イオン結合以上の強い化学結合種、すなわち共有
結合性のグラフト結合が存在していることを確認した。
実りイロ8レリ 2〜6 実施例1において、カルボン酸モノマーとしてメタクリ
ル酸のかわりに、アクリ/I’ffi、クロトン酸、チ
グリン酸、ケイ皮酸及び無水マレインD ’x使用した
以外は、全〈実施レリ1と同様にして重合を行ないグラ
フト効率を測定、、−fIlIIiシた結果を第3表に
示す。
第3表から明らかな様に、グラフト効率はメタクリル酸
、アクリル酸、クロトン酸及び無水マレイン酸が極めて
高い水準を示しだ。
ラジカル開始剤の種類を変えた以外は、実施例1と同様
にして反応を実施し、得られた組成物を評価した結果を
第4表に示す。
第4表から明らかな様に、グラフト効率は水溶性である
AIBA 、 KPS等に比べて、親油性ラジカル開始
剤であるl3PO、LPO及びAIIIN等が比較的高
いことが判る。
実施例11〜12 ビニル単量体としてメタクリル酸メチルのかわりに第5
表に示すビニル単量体を使用する以外は実施例1と同様
に反応し、得られた組成物を評価した結果を第5表に示
す。
第5表から明らかな様に、本発明方法によればいずれの
ビニル1−ff1体にお・いても高グラフト効率を達成
できる(実施例11.12)。この対象ビニル単祉体の
広範化は、高重合率、高グラフト率とともに本発明の大
きな特徴といえる。
実施例13 無機化合物の種類を変えた以外は、実施例1と同様にし
て反応を実施し、得られた組成物を評価した結果を第6
表に示す。
第6表から明らかな様に1本発明方法はほとんどすべて
の無機化合物に適用性があり、重合率、グラフト効率い
ずれの点でも従来の無触媒重合系に比べ著しく高く、よ
り高度な重合体組成物を与えることを示している。
実施例14.比較例5〜7 本発明方法によって得られた重合体組成物の複合材料へ
の通用性を評価するひとつとして、マトリックスとして
のポリメタクリル酸メチルと該重合体組成物との複合体
(無機化合物含有率80wt%)を200℃、 20 
kg/cm2の東件でブレス成形した成形品の外観、曲
げ強度を検討した結果を第7表に示す。
第7表から明らかな様に、本発明方法(実施例14)は
成形品の外観、強度において著しい複合効果の向上が認
められる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)次の一般式 I 又はII、 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・〔 I 〕 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・〔II〕 (式中R_1及びR_2はそれぞれH、C_1〜C_1
    _5のアルキル基、−COOY(式中YはH、NH_4
    、アルカリ金属原子を示す)、ハロゲン原子又はフェニ
    ル基及びその誘導体を表わし、R_3はH、C_1〜C
    _1_5のアルキル基、ハロゲン原子又はフェニル基及
    びその誘導体を表わし、XはH、NH_4、アルカリ金
    属原子を示す、R_4及びR_5はそれぞれH、C_1
    〜C_1_5のアルキル基、ハロゲン原子又はフェニル
    基及びその誘導体を示す)で表わされるカルボン酸ある
    いはそのカルボン酸塩の存在下、無機化合物を分散させ
    た水媒体重合系中で、少なくとも1種のラジカル重合し
    うるビニル単量体をラジカル開始剤を用いて重合せしめ
    ることを特徴とする、無機化合物と有機重合体が強固に
    合一化された重合体組成物の製造法。
  2. (2)上記カルボン酸モノマーがアクリル酸、メタクリ
    ル酸、クロトン酸、チグリン酸、ケイ皮酸または無水マ
    レイン酸である特許請求の範囲第1項記載の製造法。
  3. (3)上記無機化合物が周期律表第 I 、II、III、IV、
    V族及び遷移族の金属及びそれらの酸化物、水酸化物、
    塩化物、硫酸塩、亜硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩、ケイ酸
    塩およびこれらの混合物、複合塩から選ばれる特許請求
    の範囲第1項記載の製造法。
  4. (4)上記ラジカル開始剤が40℃から100℃の温度
    範囲において分解しうる特許請求の範囲第1項、第2項
    、第3項記載の製造法。
JP18864285A 1985-08-29 1985-08-29 重合体組成物の製造法 Granted JPS6250313A (ja)

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EP86111459A EP0212621B1 (en) 1985-08-29 1986-08-19 Method for preparing a polymeric composition
US06/898,496 US4783501A (en) 1985-08-29 1986-08-21 Method for preparing a polymeric composition
US07/246,737 US4910251A (en) 1985-08-29 1988-09-20 Method for preparing a polymeric composition

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57149314A (en) * 1981-03-12 1982-09-14 Mitsubishi Rayon Co Ltd Production of novel polymer composition
JPS5876412A (ja) * 1981-11-02 1983-05-09 San Aroo Kagaku Kk ビニル系重合体の製造方法

Patent Citations (2)

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