JPWO2017141653A1 - 熱膨張性微小球およびその用途 - Google Patents

熱膨張性微小球およびその用途 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2017141653A1
JPWO2017141653A1 JP2017526608A JP2017526608A JPWO2017141653A1 JP WO2017141653 A1 JPWO2017141653 A1 JP WO2017141653A1 JP 2017526608 A JP2017526608 A JP 2017526608A JP 2017526608 A JP2017526608 A JP 2017526608A JP WO2017141653 A1 JPWO2017141653 A1 JP WO2017141653A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
represented
general formula
thermally expandable
acrylate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017526608A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6218998B1 (ja
Inventor
大輔 中臣
大輔 中臣
聡 川南
聡 川南
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Matsumoto Yushi Seiyaku Co Ltd
Original Assignee
Matsumoto Yushi Seiyaku Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsumoto Yushi Seiyaku Co Ltd filed Critical Matsumoto Yushi Seiyaku Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of JP6218998B1 publication Critical patent/JP6218998B1/ja
Publication of JPWO2017141653A1 publication Critical patent/JPWO2017141653A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/32Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof from compositions containing microballoons, e.g. syntactic foams
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/16Making expandable particles
    • C08J9/20Making expandable particles by suspension polymerisation in the presence of the blowing agent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/06Making microcapsules or microballoons by phase separation
    • B01J13/14Polymerisation; cross-linking
    • B01J13/18In situ polymerisation with all reactants being present in the same phase
    • B01J13/185In situ polymerisation with all reactants being present in the same phase in an organic phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/12Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/14Methyl esters, e.g. methyl (meth)acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/42Nitriles
    • C08F220/44Acrylonitrile
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F271/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of nitrogen-containing monomers as defined in group C08F26/00
    • C08F271/02Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of nitrogen-containing monomers as defined in group C08F26/00 on to polymers of monomers containing heterocyclic nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/10Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • C08L33/12Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L51/00Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L51/003Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to macromolecular compounds obtained by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/12Polymerisation in non-solvents
    • C08F2/16Aqueous medium
    • C08F2/18Suspension polymerisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/22Expandable microspheres, e.g. Expancel®
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/18Homopolymers or copolymers of nitriles
    • C08J2333/20Homopolymers or copolymers of acrylonitrile

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本発明の目的は、低温膨張性及び耐溶剤性に優れる熱膨張性微小球、並びにその用途を提供する事にある。熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成される熱膨張性微小球であって、前記熱可塑性樹脂が、アクリロニトリルを15〜90重量%、下記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)を3〜50重量%及び下記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)を3〜70重量%含む重合性成分の共重合体であり、前記重合性成分における下記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)と下記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)との配合割合が、重量比(A/B)で10/90〜90/10である、熱膨張性微小球。H2C=CH−COOR1(1)H2C=C(CH3)−COOR2(2)

Description

本発明は、熱膨張性微小球およびその用途に関する。
熱可塑性樹脂を外殻とし、その内部に熱可塑性樹脂の軟化点以下の温度でガス状になる発泡剤が内包された構造を有する熱膨張性微小球は、熱膨張性マイクロカプセルとも呼ばれ、発泡インキでの用途をはじめとして、塗料や樹脂の軽量化剤など、種々の分野への用途展開が図られている。
これらのうちで、製紙、発泡インキ、塗料など幾つかの用途においては、熱膨張性微小球に対して比較的低温度領域における優れた膨張性能が求められる(例えば80〜130℃程度の温度領域)。そのような用途に適合した熱膨張性微小球の一つとして、従来、塩化ビニリデンに由来する構成単位を高含量で有する共重合体(塩化ビニリデン系共重合体)を外殻として構成される熱膨張性微小球が知られており、例えば特許文献1には、塩化ビニリデンを30〜80重量%含有する重合性成分の共重合体を外殻とする熱膨張性微小球が開示されている。このような塩化ビニリデン系共重合体を外殻として構成される熱膨張性微小球は、外殻樹脂が低Tg且つガスバリア性にも優れることから、低温度領域における望ましい膨張特性を備えており、上記用途にとって有用な熱膨張性微小球の一つである。
しかしながら、塩化ビニリデン系共重合体の外殻から構成される熱膨張性微小球には、通常、未反応の単量体が多く残留し、安全性や臭気の観点からは好ましいものでない。また、塩化ビニリデン系熱膨張性微小球には、使用時に他の材料を変色させたり設備を腐食するという問題が生じることもあった。さらに、塩化ビニリデン系熱膨張性微小球は、トルエン等のある種の溶剤や可塑剤に対する耐性(耐溶剤性、耐薬品性)に乏しく、これらの溶剤や可塑剤と共用される分野での使用が制限されるという問題があった。
したがって、従来の塩化ビニリデン系熱膨張性微小球が抱えるこれらの問題を解決しつつ、低温膨張性にも優れる熱膨張性微小球の開発が望まれていた。
日本国特開昭56−113338号公報
本発明の目的は、低温膨張性及び耐溶剤性に優れる熱膨張性微小球、並びにその用途を提供する事にある。
本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の単量体成分を特定の重量比率で含む重合性成分を重合してなる共重合体を外殻とする熱膨張性微小球であれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明の熱膨張性微小球は、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成される熱膨張性微小球であって、前記熱可塑性樹脂が、アクリロニトリルを15〜90重量%、下記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)を3〜50重量%及び下記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)を3〜70重量%含む重合性成分の共重合体であり、前記重合性成分における下記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)と下記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)との配合割合が、重量比(A/B)で10/90〜90/10である、熱膨張性微小球である。
C=CH−COOR (1)
(式(1)中、Rは、炭素数3〜18のアルキル基を表し、直鎖又は分岐鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。)
C=C(CH)−COOR (2)
(式(2)中、Rは、炭素数1〜4のアルキル基を表し、直鎖又は分岐鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。)
本発明の熱膨張性微小球が、以下の1)〜5)のうちの少なくとも1つを満足すると好ましい。
1)前記重合性成分に占める、アクリロニトリル、前記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)及び前記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)の合計の重量割合が70〜100重量%である。
2)前記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)が、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、n−ペンチルアクリレート及びn−ヘキシルアクリレートから選ばれる少なくとも1種である。
3)前記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)がメチルメタクリレートである。
4)前記重合性成分に占める、メタクリロニトリルの重量割合が0重量%〜5重量%未満である。
5)前記重合性成分に占める、塩化ビニリデンの重量割合が0重量%〜10重量%未満である。
本発明の中空粒子は、上記熱膨張性微小球の膨張体である。
本発明の組成物は、上記熱膨張性微小球及び上記中空粒子から選ばれる少なくとも1種の粒状物と、基材成分とを含むものである。
本発明の成形物は、上記組成物の成形体である。
本発明の熱膨張性微小球は、低温膨張性及び耐溶剤性に優れる。
本発明の中空粒子は、溶剤や可塑剤中で長期間保存しても体積収縮を起こし難い。
本発明の組成物は、低温度領域で成形加工することが可能である。また、本発明の熱膨張性微小球と溶剤又は可塑剤とを含む組成物を一定期間保存後に成形加工した場合であっても、熱膨張性微小球の膨張特性の変化が小さいため成形加工の経時安定性に優れる。
熱膨張性微小球の一例を示す概略図である。 中空粒子の一例を示す概略図である。
〔熱膨張性微小球〕
本発明の熱膨張性微小球は、図1に示すように、熱可塑性樹脂からなる外殻(シェル)11と、それに内包される発泡剤(コア)12とから構成される熱膨張性微小球である。この熱膨張性微小球はコア−シェル構造をとっており、熱膨張性微小球は微小球全体として熱膨張性(微小球全体が加熱により膨らむ性質)を示す。以下、本発明の熱膨張性微小球について詳細に説明する。
本発明の熱膨張性微小球の外殻を構成する熱可塑性樹脂は、アクリロニトリルを15〜90重量%、上記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)を3〜50重量%及び上記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)を3〜70重量%含む重合性成分の共重合体であり、当該重合性成分を重合することにより得られる。
なお、本発明において、重合性成分とは、単量体成分を必須とし架橋剤を含むことがある成分のことを指す。単量体成分は、重合性二重結合を1個有するラジカル重合性単量体を意味し、付加重合可能な成分である。また、架橋剤は重合性二重結合を複数有するラジカル重合性単量体を意味し、橋架け構造を熱可塑性樹脂に導入する成分である。
重合性成分は、アクリロニトリルを15〜90重量%含む。本発明において、アクリロニトリルは、熱膨張性微小球が優れた膨張特性を発揮するための必須成分である。アクリロニトリルが共重合されて外殻の熱可塑性樹脂中に組み込まれることにより外殻のガスバリア性が高められ、熱膨張性微小球の熱膨張時に、発泡剤の透過が抑制されて熱膨張性微小球の膨張倍率が効果的に高められる。さらに、アクリロニトリルは、外殻を構成する熱可塑性樹脂に対して優れた耐溶剤性を付与することにも寄与しているものと推定される。
重合性成分に占めるアクリロニトリルの重量割合が15重量%未満であると、本発明の効果を発揮することが困難となる。一方、重合性成分に占めるアクリロニトリルの重量割合が90重量%超であると、得られる熱膨張性微小球の耐溶剤性は優れるものの、外殻樹脂の柔軟性や弾性が不足することにより熱膨張性微小球の膨張倍率が著しく低いものとなり実用に供し得ない。
重合性成分に占めるアクリロニトリルの重量割合については、上記範囲内で用途に応じて適宜変更してもよい。熱膨張性微小球の低温膨張性(特に膨張倍率)が重視される場合は、該重量割合は、25〜70重量%、35〜60重量%、40〜60重量%、45〜55重量%の順で好ましく、一方、熱膨張性微小球の耐溶剤性が重視される場合は、該重量割合は、35〜90重量%、50〜90重量%、60〜80重量%、65〜80重量%の順で好ましい。
一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)は、重合性成分における必須成分である。一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)は低Tgの単独重合体を形成する単量体であり、本発明において、熱膨張性微小球の外殻樹脂の共重合体のTgを低下させることにより、優れた低温膨張特性の発現に寄与しているものと考えられる。また、一般に、低Tgの単独重合体を形成する単量体を重合性成分として使用した場合、熱膨張性微小球の溶剤や可塑剤に対する耐性(耐溶剤性・耐薬品性)は大きく低下する傾向にあるが、発明者らは、一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)を重合性成分として使用した場合に、他の低Tgの単独重合体を形成する単量体を重合性成分として使用した場合に比べ、熱膨張性微小球の溶剤や可塑剤に対する耐性(耐溶剤性・耐薬品性)が優れることを見出した。すなわち、一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)は、外殻を構成する熱可塑性樹脂の溶剤や可塑剤に対する耐性(耐溶剤性・耐薬品性)を低下させる程度が小さいものと推定される。
式(1)中、Rは、炭素数3〜18のアルキル基を表し、直鎖又は分岐鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。Rが、メチル基やエチル基のような炭素数1〜2の置換基の場合には熱膨張性微小球の耐溶剤性が不十分となり、炭素数19以上の置換基の場合には熱膨張性微小球の外殻のガスバリア性が下がり、熱膨張時に発泡剤が透過しやすくなり、膨張倍率が下がる。Rとしては、例えば、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、n−ヘプチル基、イソヘプチル基、n−オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、n−ノニル基、イソノニル基、n−デシル基、イソデシル基、n−ウンデシル基、イソウンデシル基、n−ドデシル基、イソドデシル基、n−トリデシル基、イソトリデシル基、n−テトラデシル基、イソテトラデシル基、n−ペンタデシル基、イソペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、2−ヘキシルデシル基、n−ヘプタデシル基、イソヘプタデシル基、n−オクタデシル基、イソオクタデシル基、2−オクチルデシル基、2−ヘキシルドデシル基などが挙げられる。一般式(1)で示されるアクリル酸エスエル系単量体(A)は、1種を単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、本発明の効果をより発揮できるという観点から、一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)が、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、n−ペンチルアクリレート及びn−ヘキシルアクリレートから選ばれる少なくとも1種であると好ましく、一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)がn−ブチルアクリレートであると特に好ましい。
重合性成分は、一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)を3〜50重量%含む。重合性成分に占める一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)の重量割合が3重量%未満の場合には熱膨張性微小球の低温膨張性(特に膨張倍率)が低くなり、50重量%より多い場合には熱膨張性微小球の耐溶剤性が不十分となるか、あるいは、熱膨張性微小球の外殻のガスバリア性が下がり、熱膨張時に発泡剤が透過しやすくなり、膨張倍率が下がる。
重合性成分に占める一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)の重量割合は、熱膨張性微小球の低温膨張性(特に膨張倍率)が重視される場合は、5〜45重量%、10〜40重量%、15〜35重量%、15〜30重量%の順で好ましく、一方、熱膨張性微小球の耐溶剤性が重視される場合は、該重量割合は、5〜30重量%、5〜25重量%、10〜20重量%の順で好ましい。
一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)は、重合性成分における必須成分である。本発明において、一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)は、外殻を構成する熱可塑性樹脂に対して膨張に最適な柔軟性や弾性を付与することにより、熱膨張性微小球に優れた膨張特性を発現させているものと推定される。
式(2)中、Rは、炭素数1〜4のアルキル基を表し、直鎖又は分岐鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。Rが、当該アルキル基以外の置換基から構成されていると、熱膨張性微小球の外殻のガスバリア性が下がり、熱膨張時に発泡剤が透過しやすくなり、膨張倍率が下がる。Rとしては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などが挙げられる。一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)は、1種を単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、本発明の効果をより発揮できるという観点から、一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)が、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート及びn−ブチルメタクリレートから選ばれる少なくとも1種であると好ましく、一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)がメチルメタクリレートであると特に好ましい。
重合性成分は、一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)を3〜70重量%含む。重合性成分に占める一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)の重量割合が当該範囲外であると、本発明の効果を発揮することは困難である。
重合性成分に占める一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)の重量割合は、熱膨張性微小球の低温膨張性(特に膨張倍率)が重視される場合は、5〜60重量%、10〜50重量%、25〜50重量%、35〜50重量%の順で好ましく、一方、熱膨張性微小球の耐溶剤性が重視される場合は、該重量割合は、5〜50重量%、5〜40重量%、10〜30重量%、10〜20重量%の順で好ましい。
また、発明者らは、本発明に係る課題を検討する中で、重合性成分に用いる一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)と一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)との配合比も重要な構成であることを見出した。すなわち、本発明において、重合性成分における一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)と一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)との配合割合は、重量比(A/B)で10/90〜90/10である。該重量比(A/B)が、10/90よりも小さいと、熱膨張性微小球の低温膨張性(特に膨張倍率)が不十分となる。一方、該重量比(A/B)が、90/10よりも大きいと、熱膨張性微小球の外殻のガスバリア性が下がり、熱膨張時に発泡剤が透過しやすくなり、膨張倍率が下がる。
該重量比(A/B)は、本発明の効果をより発揮できるという観点から、熱膨張性微小球の低温膨張性(特に膨張倍率)が重視される場合は、20/80〜75/25、25/75〜70/30、30/70〜67/33、33/67〜67/33の順で好ましく、一方、熱膨張性微小球の耐溶剤性が重視される場合は、該重量比(A/B)は、10/90〜50/50、10/90〜40/60、10/90〜30/70、10/90〜20/80の順で好ましい。
重合性成分に占める、アクリロニトリル、一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)及び一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)の合計の重量割合については、特に限定されないが、好ましくは70〜100重量%である。該重量割合が70重量%未満であると、本発明の効果を十分に発揮することができない場合がある。該重量割合の下限は、本発明の効果をより発揮できるという観点から、より好ましくは80重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上、特に好ましくは95重量%以上である。該重量割合の上限は、より好ましくは99重量%以下、さらに好ましくは98重量%以下である。
重合性成分は、上記で説明したアクリロニトリル、一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)及び一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)以外に、単量体成分として、これらと異なり且つ共重合可能な単量体(以下、その他の単量体(C)ということがある)を含んでいてもよい。なお、その他の単量体(C)は、重合性二重結合を1個有するラジカル重合性単量体であり、その他の単量体(C)に架橋剤は含まれない。
その他の単量体(C)としては、例えば、アクリロニトリルを除くニトリル系単量体、一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)を除くアクリル酸エステル系単量体、一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)を除くメタクリル酸エステル系単量体、ハロゲン含有ビニリデン系単量体、ハロゲン含有ビニル系単量体、ビニルエステル系単量体、カルボキシル基含有単量体、アクリルアミド系単量体、マレイミド系単量体、スチレン系単量体、エチレン不飽和モノオレフィン系単量体、ビニルエーテル系単量体、ビニルケトン系単量体、N−ビニル系単量体等を挙げることができる。
アクリロニトリルを除くニトリル系単量体としては、例えば、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エトキシアクリロニトリル、フマロニトリル、マレオニトリル、クロトノニトリル、シンナモニトリル等が挙げられる。
一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)を除くアクリル酸エステル系単量体としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、トルイルアクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、2−メトキシブチルアクリレート、グリシジルアクリレート、メチルグリシジルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、2−アミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリレート、3−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、アクリル酸のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)を除くメタクリル酸エステル系単量体としては、例えば、n−ペンチルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、n−ヘプチルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−ノニルメタクリレート、イソノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、トルイルメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、2−メトキシブチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、メチルグリシジルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、2−アミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルメタクリレート、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリル酸のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
ハロゲン含有ビニリデン系単量体としては、例えば、塩化ビニリデン、臭化ビニリデン、フッ化ビニリデン等が挙げられ、ハロゲン含有ビニル系単量体としては、例えば、塩化ビニル、臭化ビニル、弗化ビニル等が挙げられる。
ビニルエステル系単量体としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等が挙げられる。
カルボキシル基含有単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸等が挙げられる。カルボキシル基含有単量体については、一部または全部のカルボキシル基が重合時に中和されていてもよい。
アクリルアミド系単量体としては、例えば、アクリルアミド、置換アクリルアミド、メタクリルアミド、置換メタクリルアミド等が挙げられる。
マレイミド系単量体としては、例えば、N−フェニルマレイミド、N−(2−クロロフェニル)マレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ラウリルマレイミド等が挙げられる。マレイミド系単量体は、窒素原子に置換基を有する構造のN−置換マレイミド系単量体であると好ましい。重合性成分がマレイミド系単量体を含む場合は、熱膨張性微小球の着色が少ないために好ましい。
スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、n−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレン等が挙げられる。
エチレン不飽和モノオレフィン系単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等が挙げられる。
ビニルエーテル系単量体としては、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等が挙げられる。
ビニルケトン系単量体としては、例えば、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等が挙げられる。
N−ビニル系単量体としては、例えば、N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等が挙げられる。
その他の単量体(C)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
重合性成分に占める、その他の単量体(C)の重量割合については、特に限定されないが、好ましくは0〜30重量%、より好ましくは0〜20重量%、さらに好ましくは0〜10重量%、特に好ましくは0〜5重量%である。該重量割合が30重量%超であると、本発明の効果が十分に発揮されないことがある。
重合性成分に占める、メタクリロニトリルの重量割合については、低温膨張性の観点から、好ましくは0重量%〜5重量%未満である。該重量割合が5重量%以上であると、熱膨張性微小球の膨張挙動が高温側へシフトし、低温膨張性が不十分となることがある。該重量割合のより好ましい上限は、3重量%未満である。
重合性成分に占める、塩化ビニリデンの重量割合については、耐溶剤性・耐薬品性の観点から、好ましくは0重量%〜10重量%未満、より好ましくは0重量%〜5重量%未満である。また、環境負荷低減の観点から、低ハロゲン含量であることが要求される場合には、重合性成分が塩化ビニリデンを実質的に含有しないことが好ましい。
なお、重合性成分がハロゲン、酸素原子、窒素原子などを含有する単量体成分を含む場合は、重合時に生成する熱膨張性微小球の凝集や重合反応器内のスケール発生を効果的に防止することができる。
重合性成分は、上記単量体成分以外に、重合性二重結合を2個以上有する重合性単量体(架橋剤)を含んでいてもよい。架橋剤を用いて重合させることにより、熱膨張後の内包された発泡剤の保持率(内包保持率)の低下が抑制され、効果的に熱膨張させることができる。
架橋剤としては、特に限定はないが、たとえば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ネオペンチルグリコールアクリル酸安息香酸エステル、トリメチロールプロパンアクリル酸安息香酸エステル、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールジアクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、PEG#200ジ(メタ)アクリレート、PEG#400ジ(メタ)アクリレート、PEG#600ジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、メタクリル酸アリル、トリアクリルホルマール、トリアリルイソシアネート等を挙げることができる。これらの架橋剤は、1種または2種以上を併用してもよい。上記で、「PEG#○○○ジ(メタ)アクリレート」と表記されている一連の化合物は、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートで、そのポリエチレングリコール部分の平均分子量が○○○であることを意味する。なお、(メタ)アクリルは、アクリル又はメタクリルを意味する。
架橋剤は必須成分ではないので、その量については、特に限定はないが、架橋の程度、外殻に内包された発泡剤の内包保持率、耐熱性および熱膨張性を考慮すると、重合性成分に占める架橋剤の重量割合は、好ましくは0〜3重量%、より好ましくは0.05〜2重量%、さらに好ましくは0.1〜1.75重量%、特に好ましくは0.2〜1.5重量%である。
発泡剤は、加熱することによって気化する成分であり、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、ウンデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン等の直鎖状炭化水素;イソブタン、イソペンタン、イソヘキサン、イソヘプタン、イソオクタン、イソノナン、イソデカン、イソドデカン、3−メチルウンデカン、イソトリデカン、4−メチルドデカン、イソテトラデカン、イソペンタデカン、イソヘキサデカン、2,2,4,4,6,8,8−ヘプタメチルノナン、イソヘプタデカン、イソオクタデカン等の分岐状炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロドデカン等の脂環状炭化水素;石油エーテル;それらのハロゲン化物;ハイドロフルオロエーテル等の含弗素化合物;テトラアルキルシラン;加熱により熱分解してガスを生成する化合物等が挙げられる。発泡剤は、直鎖状、分岐状、脂環状のいずれでもよいが、脂肪族であるものが好ましい。これらの発泡剤は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されていてもよい。
これらの中でも、熱膨張性微小球の低温度領域における膨張性能を向上させるという観点から、発泡剤が、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、イソブタン、イソペンタン、イソヘキサン、イソヘプタン、イソオクタン、シクロペンタン、シクロヘキサンおよび石油エーテルから選ばれる少なくとも1種を含むと好ましく、発泡剤がイソブタンを含むと特に好ましい。発泡剤全体に占めるイソブタンの重量割合については、特に限定されないが、好ましくは50〜100重量%、より好ましくは75〜100重量%である。
発泡剤の沸点は、特に限定はないが、好ましくは−30〜100℃、より好ましくは−25〜90℃、さらに好ましくは−20〜80℃、特に好ましくは−15〜70℃である。
熱膨張性微小球の膨張開始温度(Ts)は、特に限定されないが、好ましくは50〜120℃、より好ましくは55〜110℃、さらに好ましくは60〜100℃、特に好ましくは60〜90℃、最も好ましくは60〜85℃である。膨張開始温度(Ts)が50℃未満であると、貯蔵安定性が悪化することがある。一方、膨張開始温度(Ts)が120℃超であると、低温膨張性が不十分となることがある。
熱膨張性微小球の最大膨張温度(Tmax)は、特に限定されないが、好ましくは80〜140℃、より好ましくは85〜135℃、さらに好ましくは90〜130℃、特に好ましくは100〜125℃である。最大膨張温度(Tmax)が80℃未満であると、膨張温度域が狭くなり、膨張のコントロールが難しくなることがある。一方、最大膨張温度(Tmax)が140℃超であると、低温膨張性が不十分となることがある。
なお、本発明において、熱膨張性微小球の膨張開始温度(Ts)及び最大膨張温度(Tmax)とは、実施例に記載の方法で測定されたものを意味する。
熱膨張性微小球の平均粒子径については、特に限定されないが、低温膨張性の観点から、好ましくは1〜50μm、より好ましくは3〜40μm、さらに好ましくは7〜33μm、特に好ましくは10〜30μm、最も好ましくは15〜25μmである。平均粒子径が1〜50μmの範囲を外れると、熱膨張性微小球の膨張性能が著しく低くなることがある。
熱膨張性微小球の粒度分布の変動係数CVは、特に限定されないが、好ましくは40%以下、さらに好ましくは35%以下、特に好ましくは30%以下である。変動係数CVは、以下に示す計算式(I)及び(II)で算出される。
Figure 2017141653
(式中、sは粒子径の標準偏差、<x>は平均粒子径、xはi番目の粒子径、nは粒子の数である。)
発泡剤の内包率は、熱膨張性微小球の重量に対する熱膨張性微小球に内包された発泡剤の重量の百分率で定義される。発泡剤の内包率については、特に限定されないが、低温膨張性の観点から、熱膨張性微小球の重量に対して、好ましくは1〜50重量%、より好ましくは2〜45重量%、さらに好ましくは5〜40重量%、特に好ましくは10〜30重量%である。発泡剤の内包率が1〜50重量%の範囲を外れると、熱膨張性微小球の膨張性能が著しく低くなることがある。
熱膨張性微小球の最大膨張倍率は、特に限定されないが、好ましくは3倍以上、より好ましくは10倍以上、さらに好ましくは20倍以上、特に好ましくは30倍以上、最も好ましくは50倍以上、特に最も好ましくは70倍以上である。一方、熱膨張性微小球の最大膨張倍率の上限値は、好ましくは200倍である。なお、ここでいう熱膨張性微小球の最大膨張倍率とは、本来的には、未膨張状態にある熱膨張性微小球(つまり、製造直後から、熱膨張性微小球に対して膨張開始温度以上の熱履歴が加えられておらず、明確な膨張が認められない状態にある熱膨張性微小球)の一つの粒子群を加熱膨張させて当該粒子群の体積を測定したとき、当該粒子群の体積が、加熱膨張前のそれに対して最大で何倍になったかを示すものである。したがって、加熱膨張前の粒子群の体積をV、当該粒子群を加熱膨張させてその体積が最大となった時の体積をVとすると、熱膨張性微小球の最大膨張倍率はV/V(倍)で表される。このような最大膨張倍率の計算方法は、熱膨張性微小球の「最大膨張時」を、体積基準で判断した場合の計算方法である。一方で、熱膨張性微小球の「最大膨張時」を真比重基準で判断するという考え方もある。この場合、加熱膨張前の粒子群の平均真比重をd、当該粒子群を加熱膨張させてその平均真比重が最小となった時の平均真比重をdとして、熱膨張性微小球の最大膨張倍率は、d/d(倍)で表される。通常、V/Vとd/dとは近い値となるので、熱膨張性微小球の最大膨張倍率としてどちらの値を用いても構わないが、本発明において、熱膨張性微小球の最大膨張倍率とはd/dの値を意味するものとする。
熱膨張性微小球を加熱膨張して得られる中空粒子の耐圧性が要求される場合には、中空粒子の外殻の厚みを保持するために、熱膨張性微小球の最大膨張倍率は、好ましくは3倍以上、好ましい上限値は100倍である。熱膨張性微小球の最大膨張倍率が3倍未満であると、十分な軽量化効果が得られないことがある。熱膨張性微小球の最大膨張倍率が100倍を超えると、耐圧性が不十分となる場合がある。
熱膨張性微小球を樹脂組成物に混合し、該樹脂組成物を加熱により膨張させ、軽量化物を得る場合には、熱膨張性微小球の最大膨張倍率は20倍以上が好ましく、上限値は、好ましくは200倍である。熱膨張性微小球の最大膨張倍率が20倍未満であると、十分な軽量化効果が得られないことがある。熱膨張性微小球の最大膨張倍率が200倍を超えると、成形物等の表面に面荒れが発生する原因になることがある。
熱膨張性微小球は、一般に、これを溶剤等に浸漬することによって、その熱膨張性が、溶剤等に浸漬する前のそれと比較して低下する傾向にある。本発明の熱膨張性微小球は耐溶剤性に優れているため、これを溶剤等に浸漬させた状態で放置しておいても熱膨張性(特に膨張倍率)を損ないにくいという有利な効果を奏する。したがって、本発明の熱膨張性微小球は、溶剤等を含む液状組成物、例えば、塩ビペースト等のペースト状物、EVAエマルション、アクリルエマルション、溶剤型バインダー等に混合して使用することが可能である。
このような溶剤等としては、有機溶剤や可塑剤が挙げられる。有機溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族化合物類;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール等のアルコール類;ヘキサン、シクロヘキサン、テルペン等の炭化水素類;クロロホルム、パークロロエチレン等の塩素含有物質類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類等が挙げられる。可塑剤としては、例えば、フタル酸ジブチル(DBP)、フタル酸ジオクチル(DOP)、フタル酸ジエチルヘキシル(DEHP)、フタル酸ジイソノニル(DINP)、フタル酸ジヘプチル(DHP)等のフタル酸エステル類;アジピン酸ジエチルヘキシル(DOA)、アゼライン酸ジエチルヘキシル、セバシン酸ジエチルヘキシル等の脂肪酸エステル類等が挙げられる。
〔熱膨張性微小球の製造方法〕
本発明の熱膨張性微小球を製造する方法は、特に限定されないが、例えば、発泡剤及び重合性成分を含む油性混合物を水性分散媒中に分散させ、重合性成分を重合させる工程(以下では、重合工程ということがある。)を含む製造方法により製造することができる。発泡剤、重合性成分、熱膨張性微小球等の詳細については前述した通りである。
上記製造方法においては、重合性成分を重合開始剤の存在下で重合させることが好ましい。重合開始剤としては、特に限定はないが、ごく一般に用いられる過酸化物やアゾ化合物等を挙げることができる。
過酸化物としては、例えば、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−sec−ブチルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジベンジルパーオキシジカーボネート等のパーオキシジカーボネート;ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド;メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド;2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン等のパーオキシケタール;クメンハイドロパーキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド;ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド;t−ヘキシルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシイソブチレート等のパーオキシエステルを挙げることができる。
アゾ化合物としては、例えば、2,2′−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−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−メチルプロピオネート)、2,2′−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1‘−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)等を挙げることができる。
重合開始剤の配合量については、特に限定されないが、重合性成分100重量部に対して、0.05〜10重量部が好ましく、0.1〜8重量部がより好ましく、0.2〜5重量部がさらに好ましい。当該配合量が0.05重量部未満である場合、重合されない重合性成分の残存量が増加することがある。当該配合量が10重量部を超える場合、発泡剤の内包保持率が低くなることがある。
上記製造方法では、油性混合物を水性分散媒中に分散させた水系懸濁液を調製し、重合性成分を重合させる。
水性分散媒は、油性混合物を分散させるイオン交換水等の水を主成分とする媒体であり、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコールや、アセトン等の親水性有機溶媒をさらに含有してもよい。本発明における親水性とは、水に任意に混和できる状態であることを意味する。水性分散媒の使用量については、特に限定はないが、重合性成分100重量部に対して、100〜1000重量部の水性分散媒を使用するのが好ましい。
水性分散媒は、電解質をさらに含有してもよい。電解質としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウム、炭酸ナトリウム等を挙げることができる。これらの電解質は、1種又は2種以上を併用してもよい。電解質の含有量については、特に限定はないが、水性分散媒100重量部に対して0.1〜50重量部含有するのが好ましい。
水性分散媒は、カルボン酸(塩)基及びホスホン酸(塩)基から選ばれる親水性官能基が置換したアルキル基が窒素原子と結合した構造を有するポリアルキレンイミン類、水酸基、カルボン酸(塩)基及びホスホン酸(塩)基から選ばれる親水性官能基とヘテロ原子とが同一の炭素原子に結合した構造を有する水溶性1,1−置換化合物類、重クロム酸カリウム、亜硝酸アルカリ金属塩、金属(III)ハロゲン化物、ホウ酸、水溶性アスコルビン酸類、水溶性ポリフェノール類、水溶性ビタミンB類及び水溶性ホスホン酸(塩)類から選ばれる少なくとも1種の水溶性化合物を含有してもよい。なお、本発明における水溶性とは、水100gあたり1g以上溶解する状態であることを意味する。
水性分散媒中に含まれる水溶性化合物の量については、特に限定はないが、重合性成分100重量部に対して、好ましくは0.0001〜1.0重量部、より好ましくは0.0003〜0.1重量部、さらに好ましくは0.001〜0.05重量部である。水溶性化合物の量が少なすぎると、水溶性化合物による効果が十分に得られないことがある。また、水溶性化合物の量が多すぎると、重合速度が低下したり、原料である重合性成分の残存量が増加したりすることがある。
水性分散媒は、電解質や水溶性化合物以外に、分散安定剤や分散安定補助剤を含有していてもよい。
分散安定剤としては、特に限定はないが、例えば、第三リン酸カルシウム、複分解生成法により得られるピロリン酸マグネシウム、ピロリン酸カルシウムや、コロイダルシリカ、アルミナゾル、水酸化マグネシウム等を挙げることができる。これらの分散安定剤は、1種又は2種以上を併用してもよい。
分散安定剤の配合量は、重合性成分100重量部に対して、好ましくは0.1〜100重量部、より好ましくは0.5〜70重量部である。
分散安定補助剤としては、特に限定はないが、例えば、高分子タイプの分散安定補助剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性イオン界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等の界面活性剤を挙げることができる。これらの分散安定補助剤は、1種又は2種以上を併用してもよい。
水性分散媒は、例えば、水(イオン交換水)に、必要に応じて、電解質、水溶性化合物、分散安定剤、分散安定補助剤等を配合して調製される。重合時の水性分散媒のpHは、水溶性化合物、分散安定剤、分散安定補助剤の種類によって適宜決められる。
上記製造方法では、水酸化ナトリウムや、水酸化ナトリウム及び塩化亜鉛の存在下で重合を行ってもよい。
上記製造方法では、所定粒子径の球状油滴が調製されるように油性混合物を水性分散媒中に懸濁分散させる。
油性混合物を懸濁分散させる方法としては、例えば、ホモミキサー(例えば、プライミクス社製)等により攪拌する方法や、スタティックミキサー(例えば、株式会社ノリタケエンジニアリング社製)等の静止型分散装置を用いる方法、膜懸濁法、超音波分散法等の一般的な分散方法を挙げることができる。
次いで、油性混合物が球状油滴として水性分散媒に分散された分散液を加熱することにより、懸濁重合を開始する。重合反応中は、分散液を攪拌するのが好ましく、その攪拌は、例えば、単量体の浮上や重合後の熱膨張性微小球の沈降を防止できる程度に緩く行えばよい。
重合温度は、重合開始剤の種類によって自由に設定されるが、好ましくは30〜100℃、より好ましくは40〜90℃の範囲で制御される。反応温度を保持する時間は、1〜20時間程度が好ましい。重合初期圧力については特に限定はないが、ゲージ圧で0〜5MPa、より好ましくは0.1〜3MPaの範囲である。
得られたスラリーを遠心分離機、加圧プレス機、真空脱水機等により濾過し、含水率10〜50重量%、好ましくは15〜45重量%、より好ましくは20〜40重量%のケーキ状物とし、ケーキ状物を、棚型乾燥機、間接加熱乾燥機、流動乾燥機、真空乾燥機、振動乾燥機、気流乾燥機等により乾燥し、含水率6重量%以下、好ましくは5重量%以下、より好ましくは4重量%以下の乾燥粉体とする。
イオン性物質の含有量を低減させる目的で、ケーキ状物を水洗及び/又は再分散後に再濾過し、乾燥させても構わない。また、スラリーを噴霧乾燥機、流動乾燥機等により乾燥し、乾燥粉体を得てもよい。
〔中空粒子〕
本発明の中空粒子は、上記で説明した熱膨張性微小球の膨張体であり、上記で説明した熱膨張性微小球を加熱膨張させて得られる。中空粒子は、軽量であり、組成物や成形物に含ませると材料物性に優れる。
中空粒子を得る製造方法としては、乾式加熱膨張法、湿式加熱膨張法等が挙げられ、ホッパー等に充填した熱膨張性微小球を真空搬送、エア搬送、スクリュー搬送等により移送する工程を有する。
本発明の中空粒子は、上記で説明した熱膨張性微小球を、好ましくは100〜400℃で加熱膨張させることで得られる。
中空粒子の平均粒子径については用途に応じて自由に設計することができるために特に限定されないが、好ましくは1〜1000μm、より好ましくは3〜200μmである。また、中空粒子の粒度分布の変動係数CVについても、特に限定はないが、50%以下が好ましく、より好ましくは40%以下である。
中空粒子の真比重については特に限定はないが、好ましくは0.005〜0.6、より好ましくは0.015〜0.4、さらに好ましくは0.020〜0.3である。中空粒子の真比重が0.005より小さい場合は、耐久性が不足することがある。一方、中空粒子の真比重が0.6より大きい場合は、低比重化効果が小さくなるため、中空粒子を用いて組成物を調製する際、その添加量が大きくなり、非経済的であることがある。
中空粒子(1)は、図2に示すように、その外殻(2)の外表面に付着した微粒子(4や5)から構成されていてもよく、以下では、微粒子付着中空粒子(1)ということがある。
ここでいう付着とは、単に微粒子付着中空粒子(1)の外殻(2)の外表面に微粒子(4及び5)が、吸着された状態(4)であってもよく、外表面近傍の外殻を構成する熱可塑性樹脂が加熱によって融解し、微粒子付着中空粒子の外殻の外表面に微粒子がめり込み、固定された状態(5)であってもよいという意味である。微粒子の粒子形状は不定形であっても球状であってもよい。
中空粒子を基材成分と混合し、組成物とする際に、組成物中に混合する微粒子をあらかじめ中空粒子の外表面に付着させてから混合することも可能である。この場合、均一分散しにくい微粒子を容易に分散させることが可能となる。
微粒子の平均粒子径については、用いる中空体本体によって適宜選択され、特に限定はないが、好ましくは0.001〜30μm、より好ましくは0.005〜25μm、さらに好ましくは0.01〜20μmである。
微粒子としては、種々のものを使用することができ、無機物、有機物のいずれの素材であってもよい。微粒子の形状としては、球状、針状や板状等が挙げられる。
微粒子としては特に限定はないが、微粒子が有機物の場合は、例えばステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸リチウム等の金属セッケン類;ポリエチレンワックス、ラウリン酸アミド、ミリスチン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、硬化ひまし油等の合成ワックス類;ポリアクリルアミド、ポリイミド、ナイロン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン等の有機系充填剤が挙げられる。微粒子が無機物の場合には、例えばタルク、マイカ、ベントナイト、セリサイト、カーボンブラック、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、弗化黒鉛、弗化カルシウム、窒化ホウ素等、シリカ、アルミナ、雲母、コロイダル炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、リン酸カルシウム、水酸化マグネシウム、リン酸マグネシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、セラミックビーズ、ガラスビーズ、水晶ビーズ等の無機系充填剤が挙げられる。
微粒子の平均粒子径は、微粒子付着中空粒子の平均粒子径の1/10以下であることが好ましい。ここで、平均粒子径とは、一次粒子における平均粒子径を意味する。
中空粒子が微粒子付着中空粒子の場合、中空粒子として微粒子付着中空粒子を後述の組成物に配合すると、塗料組成物や接着剤組成物として有用である。
微粒子付着中空粒子の製造方法としては、例えば、熱膨張性微小球と微粒子とを混合する工程(混合工程)と、前記混合工程で得られた混合物を加熱して前記熱膨張性微小球を膨張させるとともに、得られる中空粒子の外表面に微粒子を付着させる工程(付着工程)とを含む製造方法が挙げられる。
微粒子付着中空粒子の真比重については、特に限定はないが、好ましくは0.01〜0.6であり、より好ましくは0.03〜0.5、さらに好ましくは0.05〜0.4、特に好ましくは0.07〜0.3である。微粒子付着中空粒子の真比重が0.01より小さい場合は、耐久性が不足することがある。一方、微粒子付着中空粒子の真比重が0.6より大きい場合は、低比重化効果が小さくなるため、微粒子付着中空粒子を用いて組成物を調製する際、その添加量が大きくなり、非経済的であることがある。
〔組成物及び成形物〕
本発明の組成物は、本発明の熱膨張性微小球及び本発明の中空粒子から選ばれる少なくとも1種の粒状物と、基材成分とを含む。
基材成分としては特に限定はないが、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンーブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)、ブチルゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)等のゴム類;エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂;ポリエチレンワックス、パラフィンワックス等のワックス類;エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル(PVC)、アクリル樹脂、熱可塑性ポリウレタン、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリスチレン(PS)等の熱可塑性樹脂;エチレン系アイオノマー、ウレタン系アイオノマー、スチレン系アイオノマー、フッ素系アイオノマー等のアイオノマー樹脂;オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー等の熱可塑性エラストマー;変性シリコン系、ウレタン系、ポリサルファイド系、アクリル系、シリコン系、ポリイソブチレン系、ブチルゴム系等のシーリング材料;ウレタン系、エチレン−酢酸ビニル共重合物系、塩化ビニル系、アクリル系、アルキド樹脂系、アミノアルキド樹脂系、アミノ樹脂系、塩化ゴム系、エポキシ樹脂系、フェノール樹脂系、フッ素樹脂系、ポリエステル系の塗料成分;セメントやモルタルやコージェライト等の無機物等が挙げられる。
本発明の組成物は、これらの基材成分と熱膨張性微小球及び/又は中空粒子とを混合することによって調製することができる。また、基材成分と熱膨張性微小球及び/又は中空粒子とを混合して得られた組成物を更に別の基材成分と混合して本発明の組成物とすることもできる。
基材成分100重量部に対する熱膨張性微小球及び/又は中空粒子の重量割合は、好ましくは0.1〜70重量部、より好ましくは0.5〜65重量部、さらに好ましくは1〜60重量部である。
混合方法は、特に限定はないが、ニーダー、ロール、ミキシングロール、ミキサー、単軸混練機、二軸混練機、多軸混練機等により混合することが好ましい。
本発明の組成物の用途としては、例えば、成形用組成物、塗料組成物、粘土組成物、繊維組成物、接着剤組成物、粉体組成物等を挙げることができる。
本発明の組成物が、特に、熱膨張性微小球とともに、基材成分として、熱膨張性微小球の膨張開始温度より低い融点を有する化合物及び/又は熱可塑性樹脂(例えば、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス等のワックス類、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリ塩化ビニル(PVC)、アクリル樹脂、熱可塑性ポリウレタン、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリスチレン(PS)等の熱可塑性樹脂;エチレン系アイオノマー、ウレタン系アイオノマー、スチレン系アイオノマー、フッ素系アイオノマー等のアイオノマー樹脂;オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー等の熱可塑性エラストマー)を含む場合は、樹脂成形用マスターバッチとして用いることができる。この場合、この樹脂成形用マスターバッチ組成物は、射出成形、押出成形、プレス成形等に利用され、樹脂成形時の気泡導入に好適に用いられる。樹脂成形時に用いられる樹脂としては、上記基材成分から選択されれば特に限定はないが、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル(PVC)、アクリル樹脂、熱可塑性ポリウレタン、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリスチレン(PS)、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、天然ゴム、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンーブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)、ブチルゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)等、及びそれらの混合物等が挙げられる。また、ガラス繊維、カーボンファイバー、天然繊維等の補強繊維;タルク、酸化チタン、シリカ、無機顔料等の無機粉末;アクリル系微粒子、スチレン系微粒子、ウレタン系微粒子、シリコン系微粒子等の高分子微粒子や有機顔料等の有機粉末、難燃剤、化学発泡剤等を含有していてもよい。
本発明の組成物は、本発明の熱膨張性微小球及び本発明の中空粒子から選ばれる少なくとも1種の粒状物を用いてなるため、より低温度領域での成形加工が可能となる。
本発明の組成物は、射出成形、押出成形、混練成形、カレンダー成形、ブロー成形、圧縮成形、真空成型、熱成形等の成形加工に使用することが可能である。
本発明の成形物は、上記組成物の成形体であり、上記組成物を成形することにより得られる。本発明の成形物としては、例えば、成形品や塗膜等の成形物等を挙げることができる。本発明の成形物では、軽量性、多孔性、吸音性、断熱性、低熱伝導性、低誘電率化、意匠性、衝撃吸収性、強度等の諸物性が向上している。
基材成分として無機物を含む成形物は、さらに焼成することによって、セラミックフィルタ等が得られる。
以下に、本発明の熱膨張性微小球の実施例について、具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例で挙げた熱膨張性微小球について、次に示す要領で物性を測定し、さらに性能を評価した。以下では、熱膨張性微小球を簡単のために「微小球」ということがある。
[平均粒子径の測定]
レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(Microtrac ASVR 日機装社製)を使用した。d50の値を平均値とした。
[膨張開始温度(Ts)及び最大膨張温度(Tmax)の測定]
測定装置として、DMA(DMA Q800型 TA instruments社製)を使用した。微小球0.5mgを直径6.0mm、深さ4.8mmのアルミカップに入れ、微小球層の上部にアルミ蓋(直径5.6mm、厚み0.1mm)をのせて試料を準備した。その試料に上から加圧子により0.01Nの力を加えた状態でサンプル高さを測定した。加圧子により0.01Nの力を加えた状態で20℃から300℃まで10℃/minの昇温速度で加熱し、加圧子の垂直方向における変位量を測定した。正方向への変位開始温度を膨張開始温度(Ts)とし、最大変位量(Dmax)を示した温度を最大膨張温度(Tmax)とした。
[低温膨張性の評価]
普通紙上の任意の1点(以下、点Pという)に印をつけ、膜厚計を用いてその厚み(L)を計測した。
乾燥した微小球1gと、エチレン・酢酸ビニル共重合体樹脂の水性エマルジョン(エチレン30重量%及び酢酸ビニル70重量%を構成成分とするエチレン・酢酸ビニル共重合体樹脂を、水性エマルジョン全体に対して55重量%含有するもの)7.3gとを混合して、微小球:エチレン・酢酸ビニル共重合体樹脂=1:4(固形分比)の割合で含有するペースト状組成物を調製した。
次いで、このペースト状組成物を、100μmのギャップを有するコーターを用いて、点Pを通過するように普通紙上に塗工し、これを常温で風乾させて、普通紙上に未膨張の微小球を含有するEVA塗膜(以下、未膨張のEVA塗膜という)を形成させた。点Pにおける、普通紙と未膨張のEVA塗膜との合計の厚み(Q)を膜厚計で計測した。
上記のようにして作製した普通紙上に形成された未膨張のEVA塗膜を、普通紙ごと、予め温度Tに加熱したギア式オーブン中に1分間投入して加熱処理行い、EVA塗膜を膨張させた。1分経過後に中身をギア式オーブンから取り出して、点Pにおける、普通紙と膨張したEVA塗膜との合計の厚み(R)を膜厚計で計測した。
点Pにおける、温度TでのEVA塗膜の膨張倍率S(倍)は、下記式(III)により計算される。
(倍)=(R−L)/(Q−L) (III)
なお、実際の評価においては、点Pとして互いに異なる3点を設けて各点におけるS(倍)を求め、それらの平均値を温度TでのEVA塗膜の膨張倍率S(倍)とした。
本発明における熱膨張性微小球の低温膨張性は、上記で説明した温度TでのEVA塗膜の膨張倍率S(倍)によって評価した。また、温度Tとしては、90℃及び120℃の2段階の温度で評価した。表1〜3で、S90℃<1.5を低温膨張性が悪いものとして×、1.5≦S90℃<2を低温膨張性が良いものとして○、2≦S90℃を低温膨張性が特に良いものとして◎で示し、S120℃<5を低温膨張性が悪いものとして×、5≦S120℃<6を低温膨張性が良いものとして○、6≦S120℃を低温膨張性が特に良いものとして◎で示した。
[耐溶剤性の評価]
乾燥した微小球(X)と重量比3倍のトルエンとをバイアル瓶に入れ、よく振り混ぜ、3日間常温で静置した。これをろ過し、乾燥することで微小球(Y)を得た。微小球(X)および(Y)のそれぞれについて、上記方法に基づいて、温度120℃でのEVA塗膜の膨張倍率S120℃を測定した。微小球(X)を用いて測定したS120℃をS120℃,X、微小球(Y)を用いて測定したS120℃をS120℃,Yとして、熱膨張性微小球の耐溶剤性Zは、下記式(IV)により計算される。
Z=S120℃,Y/S120℃,X (IV)
表1〜3で、Z<0.8を耐溶剤性が悪いものとして×、0.8≦Z<0.9を耐溶剤性が良いものとして○、0.9≦Zを耐溶剤性が特に良いものとして◎で示した。
[実施例1]
イオン交換水310gに、塩化ナトリウム50g、有効成分20重量%であるコロイダルシリカ40g、ポリビニルピロリドン1g及びカルボキシメチル化されたポリエチレンイミン類(CMPEI;置換アルキル基:−CHCOONa、置換率:80%、重量平均分子量:5万)0.1gを加えた後、得られた混合物のpHを2.5〜3.5に調整し、水性分散媒を調製した。なお、CMPEIについては、国際公開第2008/142849号パンフレットの第0140段落記載のものと同じである。
これとは別に、アクリロニトリル80g、n−ブチルアクリレート10g、メチルメタクリレート10g、トリメチロールプロパントリメタクリレート1.0g、ラウロイルパーオキサイド1.0g及びイソブタン33gを混合して油性混合物を調製した。
水性分散媒と油性混合物を混合し、得られた混合液をホモミキサー(プライミクス社製、TKホモミキサー)により、回転数7000rpmで1分間分散して、懸濁液を調製した。この懸濁液を容量1.5Lの加圧反応器に移して窒素置換をしてから反応初期圧0.5MPaにし、80rpmで攪拌しつつ反応温度70℃で20時間重合し、得られた生成物を濾過、乾燥して、熱膨張性微小球を得た。得られた熱膨張性微小球の平均粒子径、膨張開始温度、最大膨張温度、低温膨張性、耐溶剤性を評価した。その結果を表1に示す。
実施例1で得た熱膨張性微小球は、低温膨張性、耐溶剤性のいずれも要求特性を満たしていた。
Figure 2017141653
Figure 2017141653
Figure 2017141653
Figure 2017141653
Figure 2017141653
表1〜5では水性分散媒及び油性混合物の成分名を以下の略号で示す。
PVP:ポリビニルピロリドン
CMPEI:ポリエチレンイミン類(置換アルキル基:−CHCOONa、置換アルキル基の置換率:80%、重量平均分子量:5万)。なお、カルボキシメチル化ポリエチレンイミン・Na塩とも表記される。
AN:アクリロニトリル
n−PRA:n−プロピルアクリレート
n−BA:n−ブチルアクリレート
n−HXA:n−ヘキシルアクリレート
2−EHXA:2−エチルヘキシルアクリレート
i−AA:イソアミルアクリレート
LA:ラウリルアクリレート
SA:ステアリルアクリレート
MMA:メチルメタクリレート
n−BMA:n−ブチルメタクリレート
MA:メチルアクリレート
2−EHXMA:2−エチルヘキシルメタクリレート
MAN:メタクリロニトリル
VCl2:塩化ビニリデンモノマー
TMP:トリメチロールプロパントリメタクリレート
4EG−A:PEG#200ジメタクリレート
EDMA:エチレングリコールジメタクリレート
パーロイルL:ラウロイルパーオキサイド
OPP:ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート(純度70%)
パーヘキシルPV:t−ヘキシルパーオキシピバレート(純度70%)
[実施例2〜26、比較例1〜16]
実施例2〜26及び比較例1〜16では、表1〜5に示すように原料を変更する以外は実施例1と同様にして熱膨張性微小球を得た(ただし、反応温度については、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート使用時は55℃、t−ヘキシルパーオキシピバレート使用時は60℃とした)。得られた熱膨張性微小球の平均粒子径、膨張開始温度、最大膨張温度、低温膨張性、耐溶剤性を評価した。その結果を表1〜5に示す。
実施例2〜26で得られた熱膨張性微小球は、低温膨張性、耐溶剤性のいずれも要求特性を満たしていた。また、比較例1〜16で得られた熱膨張性微小球は、低温膨張性、耐溶剤性のいずれかの特性が不足していた。
実施例1〜26の熱膨張性微小球は、比較例1〜16の熱膨張性微小球と比較して、低温での膨張性が優れ、耐溶剤性が優れている。
本発明によれば、低温膨張性及び耐溶剤性に優れる熱膨張性微小球を提供することができる。本発明の熱膨張性微小球は低温膨張性に優れるため、低温度領域(例えば、100℃前後)での膨張特性が要求される用途に好適に利用することができる。また、本発明の熱膨張性微小球は耐溶剤性にも優れるため、溶剤等を含む液状組成物、例えば、塩ビペースト等のペースト状物、EVAエマルション、アクリルエマルション、溶剤型バインダー等に混合して使用することが可能である。
本発明の熱膨張性微小球は未膨張のままで、あるいは膨張した中空粒子として、その膨張性や軽量性を利用して、パテ、塗料、インク、壁紙、紙粘土、陶器、モルタル、シーリング材などの各種用途において、軽量化、多孔質化、その他機能性付与の目的で利用することができる。
11 熱可塑性樹脂からなる外殻
12 発泡剤
1 中空粒子(微粒子付着中空粒子)
2 外殻
3 中空部
4 微粒子(吸着された状態)
5 微粒子(めり込み、固定化された状態)
すなわち、本発明の熱膨張性微小球は、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成されるコア−シェル構造を有する熱膨張性微小球であって、前記熱膨張性微小球の平均粒子径が1〜50μmであり、前記熱可塑性樹脂が、アクリロニトリルを15〜90重量%、下記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)を3〜50重量%及び下記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)を3〜70重量%含む重合性成分の共重合体であり、前記重合性成分に占める、アクリロニトリル、下記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)及び下記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)の合計の重量割合が80〜100重量%であり、前記重合性成分における下記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)と下記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)との配合割合が、重量比(A/B)で10/90〜90/10であ前記発泡剤が、直鎖状炭化水素、分岐状炭化水素及び脂環状炭化水素から選ばれる少なくとも1種である、熱膨張性微小球である。
C=CH−COOR (1)
(式(1)中、Rは、炭素数3〜18のアルキル基を表し、直鎖又は分岐鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。)
C=C(CH)−COOR (2)
(式(2)中、Rは、炭素数1〜4のアルキル基を表し、直鎖又は分岐鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。)
本発明の熱膨張性微小球が、以下の1)〜5)のうちの少なくとも1つを満足すると好ましい。
1)前記重合性成分に占める、アクリロニトリル、前記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)及び前記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)の合計の重量割合が90〜100重量%である。
2)前記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)が、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、n−ペンチルアクリレート及びn−ヘキシルアクリレートから選ばれる少なくとも1種である。
3)前記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)がメチルメタクリレートである。
4)前記重合性成分に占める、メタクリロニトリルの重量割合が0重量%〜5重量%未満である。
5)前記重合性成分に占める、塩化ビニリデンの重量割合が0重量%〜10重量%未満である。
以下に、本発明の熱膨張性微小球の実施例について、具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例15は参考例とする。
以下の実施例及び比較例で挙げた熱膨張性微小球について、次に示す要領で物性を測定し、さらに性能を評価した。以下では、熱膨張性微小球を簡単のために「微小球」ということがある。

Claims (9)

  1. 熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包され且つ加熱することによって気化する発泡剤とから構成される熱膨張性微小球であって、
    前記熱可塑性樹脂が、アクリロニトリルを15〜90重量%、下記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)を3〜50重量%及び下記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)を3〜70重量%含む重合性成分の共重合体であり、
    前記重合性成分における下記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)と下記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)との配合割合が、重量比(A/B)で10/90〜90/10である、
    熱膨張性微小球。
    C=CH−COOR (1)
    (式(1)中、Rは、炭素数3〜18のアルキル基を表し、直鎖又は分岐鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。)
    C=C(CH)−COOR (2)
    (式(2)中、Rは、炭素数1〜4のアルキル基を表し、直鎖又は分岐鎖のいずれの構造から構成されていてもよい。)
  2. 前記重合性成分に占める、アクリロニトリル、前記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)及び前記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)の合計の重量割合が70〜100重量%である、請求項1に記載の熱膨張性微小球。
  3. 前記一般式(1)で示されるアクリル酸エステル系単量体(A)が、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、n−ペンチルアクリレート及びn−ヘキシルアクリレートから選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の熱膨張性微小球。
  4. 前記一般式(2)で示されるメタクリル酸エステル系単量体(B)がメチルメタクリレートである、請求項1〜3のいずれかに記載の熱膨張性微小球。
  5. 前記重合性成分に占める、メタクリロニトリルの重量割合が0重量%〜5重量%未満である、請求項1〜4のいずれかに記載の熱膨張性微小球。
  6. 前記重合性成分に占める、塩化ビニリデンの重量割合が0重量%〜10重量%未満である、請求項1〜5のいずれかに記載の熱膨張性微小球。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の熱膨張性微小球の膨張体である、中空粒子。
  8. 請求項1〜6のいずれかに記載の熱膨張性微小球及び請求項7に記載の中空粒子から選ばれる少なくとも1種の粒状物と、基材成分とを含む、組成物。
  9. 請求項8に記載の組成物の成形体である、成形物。
JP2017526608A 2016-02-19 2017-01-26 熱膨張性微小球およびその用途 Active JP6218998B1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016029509 2016-02-19
JP2016029509 2016-02-19
PCT/JP2017/002630 WO2017141653A1 (ja) 2016-02-19 2017-01-26 熱膨張性微小球およびその用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6218998B1 JP6218998B1 (ja) 2017-10-25
JPWO2017141653A1 true JPWO2017141653A1 (ja) 2018-02-22

Family

ID=59625793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017526608A Active JP6218998B1 (ja) 2016-02-19 2017-01-26 熱膨張性微小球およびその用途

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11746204B2 (ja)
JP (1) JP6218998B1 (ja)
KR (1) KR20180110668A (ja)
CN (1) CN108699422B (ja)
SE (1) SE543063C2 (ja)
WO (1) WO2017141653A1 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6619541B2 (ja) 2017-12-21 2019-12-11 松本油脂製薬株式会社 樹脂組成物、成形体、及び熱膨張性微小球
US11434357B2 (en) 2018-02-21 2022-09-06 Rohm And Haas Company Expandable polymer particles
CN108270052A (zh) * 2018-03-27 2018-07-10 华霆(合肥)动力技术有限公司 散热装置、供电设备及电动汽车
CN109705392A (zh) * 2018-12-17 2019-05-03 西能化工科技(上海)有限公司 具有优良耐溶剂性的可膨胀微球及其制备方法
CN109810431B (zh) * 2019-02-15 2021-03-30 西能化工科技(上海)有限公司 一种健身瑜伽球用复合材料及其制备方法
JPWO2022210893A1 (ja) * 2021-03-31 2022-10-06
CN113436787B (zh) * 2021-06-30 2023-02-28 江苏科麦特科技发展有限公司 一种热敏性导电膜及其制备方法和用途
CN113881095A (zh) * 2021-09-30 2022-01-04 崔宾 一种可膨胀微球及其制备方法
JP7369329B1 (ja) 2022-02-24 2023-10-25 松本油脂製薬株式会社 熱膨張性微小球及びその用途
CN115895019A (zh) * 2022-10-27 2023-04-04 万华化学集团股份有限公司 一种耐溶剂高温热膨胀微球的制备方法
CN117264130A (zh) * 2023-11-21 2023-12-22 山东鑫鼎化工科技有限公司 一种用于低温环境的可膨胀微球及其制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6021770B2 (ja) 1980-02-14 1985-05-29 松本油脂製薬株式会社 熱膨張性マイクロカプセルの製造法
JPS63275649A (ja) * 1987-05-06 1988-11-14 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 発泡用共重合体粒子
JPH11147971A (ja) * 1997-09-11 1999-06-02 Mitsui Chem Inc 発泡性重合体粒子
US8324286B2 (en) * 2005-11-21 2012-12-04 Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. Heat-expandable microspheres, method for producing the same, and application thereof
CN102633936B (zh) * 2012-04-13 2016-06-08 西能化工科技(上海)有限公司 可热膨胀热塑性微球
WO2015178329A1 (ja) 2014-05-23 2015-11-26 松本油脂製薬株式会社 熱膨張性微小球、その製造方法および用途

Also Published As

Publication number Publication date
SE543063C2 (en) 2020-09-29
KR20180110668A (ko) 2018-10-10
SE1851088A1 (en) 2018-09-14
US11746204B2 (en) 2023-09-05
JP6218998B1 (ja) 2017-10-25
WO2017141653A1 (ja) 2017-08-24
CN108699422A (zh) 2018-10-23
CN108699422B (zh) 2021-04-09
US20210189090A1 (en) 2021-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6218998B1 (ja) 熱膨張性微小球およびその用途
JP6034992B2 (ja) 熱膨張性微小球及びその用途
JP6082848B2 (ja) 熱膨張性微小球、その製造方法および用途
JP6735936B2 (ja) 熱膨張性微小球及びその用途
JP5824171B2 (ja) 熱膨張性微小球の製造方法
JP6227190B2 (ja) 熱膨張性微小球及びその用途
JP5534576B2 (ja) 熱膨張性マイクロスフェアー及びその製造方法、添加剤並びに成形体
JP5759640B1 (ja) 熱膨張性微小球、その製造方法および用途
JP2002012693A (ja) 熱発泡性マイクロスフェアー及びその製造方法
JP6534834B2 (ja) 熱膨張性微小球、その製造方法及び用途
JP2015129290A (ja) 熱膨張性微小球およびその用途
WO2016190178A1 (ja) 熱膨張性微小球及びその用途
JP6276423B2 (ja) 熱発泡性マイクロスフェアー、並びにそれを含む組成物及び成形体
JP7369329B1 (ja) 熱膨張性微小球及びその用途
JP6026072B1 (ja) 熱膨張性微小球及びその用途
JP7259140B1 (ja) 熱膨張性微小球、組成物、及び成形体
JP2022078397A (ja) 熱膨張性微小球、その製造方法及び用途

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170808

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170912

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170926

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6218998

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250