KR0149694B1 - Emulsion polymer particle dispersion liquids having an inner air-hole - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부 기공을 갖는 유화중합체 입자 분산액과 그의 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 건조시 입자의 내부에 형성되는 미세기공의 형태를 땅콩형과 같은 비구상(non-spherical)으로 형성하는 입자 응집 공정을 이용하여 도막 표면의 빛에 대한 차단 면적을 보다 넓게 하므로써 자체의 은폐효율을 더욱 극대화시키기 위한 다단계 유화중합 방법 및 이에 따른 중합체 입자 분산액에 관한 것이다.The present invention relates to an emulsion polymer dispersion having internal pores and a method for preparing the same, and more particularly, to form a non-spherical form of micropores formed in the interior of particles during drying. The present invention relates to a multi-step emulsion polymerization method and a polymer particle dispersion according to the method for further maximizing its hiding efficiency by widening the light blocking area of the coating film surface using a particle agglomeration process.

이러한 중합체 입자 분산액은 백색 또는 담색의 수성 도료, 종이 피복재 및 성형용 조성물에서의 불투명화제로 사용된다.Such polymer particle dispersions are used as opacifying agents in white or light aqueous coatings, paper coatings and molding compositions.

Description

내부 기공을 갖는 유화중합체 입자 분산액과 그의 제조방법Emulsified Polymer Particle Dispersion with Internal Pores and Manufacturing Method Thereof

본 발명은 내부 기공을 갖는 유화중합체 입자 분산액과 그의 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 건조시 입자의 내부에 형성되는 미세기공의 형태를 땅콩형과 같은 비구상(non-spherical)으로 형성하는 입자 응집 공정을 이용하여 도막 표면의 빛에 대한 차단 면적을 보다 넓게 하므로써 자체의 은폐효율을 더욱 극대화시키기 위한 다단계 유화중합 방법 및 이에 따른 유화중합체 입자 분산액에 관한 것이다.The present invention relates to an emulsion polymer dispersion having internal pores and a method for preparing the same, and more particularly, to form a non-spherical form of micropores formed in the interior of particles during drying. The present invention relates to a multi-step emulsion polymerization method and an emulsion polymer particle dispersion according to the method for further maximizing its hiding efficiency by widening the light blocking area of the coating film surface using a particle aggregation process.

이러한 유화중합체 입자 분산액은 백색 또는 담색의 수성 도료, 종이 피복재 및 성형용 조성물에서의 불투명화제로 사용된다.These emulsion particle dispersions are used as opacifying agents in white or light aqueous coatings, paper coatings and molding compositions.

수성 도료에 백색 안료로 사용되는 고가의 이산화티탄의 부분적인 대치품으로 사용되어, 고품질 수성도료의 원가 절감에 크게 기여하고 있는 내부 기공을 갖는 유화중합체의 제조는 이미 공지되어 있다. 통상 미세기공에 의한 은폐력의 증대는 미세기공을 열린 형태로 이용하는 방법과 닫힌 형태로 이용하는 방법이 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION The production of emulsion polymers having internal pores, which are used as partial substitutes for expensive titanium dioxide used as white pigments in aqueous paints, which contributes greatly to the cost savings of high quality aqueous paints, is already known. In general, there is a method of increasing hiding power by micropores in a method of using micropores in an open form and a method of using in a closed form.

열린 기공을 이용한 대표적인 예로는 저가품의 수성도료가 있는데, 이는 체질안료를 사용하여 도료의 안료농도를 임계안료부피농도(critical pigment volume concentration) 이상이 되도록 배합하여 안료와 수지 바인더 사이의 계면 대신에 안료와 공기에 의한 계면이 일부 형성되도록 하므로써 은폐력을 증대시키는 방법인 것으로서, 이 경우에는 도막 내에 기공이 크고 연속적으로 연결되어 있어서 도막의 광택, 내마모성, 내수성, 내오염성 등이 저하되는 경향을 나타낸다.A representative example of the open pores is a low-cost water-based paint, which uses an extender pigment to mix the pigment concentration of the paint to a critical pigment volume concentration or more, instead of the interface between the pigment and the resin binder. As a method of increasing the hiding power by forming a part of the interface between the air and the air, in this case, pores are large and continuously connected in the coating film, and thus the gloss, abrasion resistance, water resistance, and stain resistance of the coating film are deteriorated.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 유리전이온도가 40℃ 이상이며 입자경이 1.0마이크론 이하인 중합체 미립자, 예를 들면 폴리스티렌 유화중합체를 수성도료에 첨가하므로써 연속 기공의 크기를 줄이고, 또한 도막형성조제(coalescent)를 첨가함으로써 도막의 열린 기공의 함량을 낮추어 내수성 및 내마모성 등을 개선하는 방법이 제안되었으나, 중합체 미립자의 광굴절률이 수성도료의 바인더로 사용되는 합성 수지 에멀젼의 굴절률과 유사하여 자체 은폐력을 갖지 못하므로 도료의 은폐효율을 극대화시키기에는 한계가 있었다.To solve this problem, polymer microparticles having a glass transition temperature of 40 ° C. or more and a particle diameter of 1.0 micron or less, for example, polystyrene emulsion polymers, are added to an aqueous paint to reduce the size of continuous pores and to add a coating agent (coalescent). The method of improving the water resistance and abrasion resistance by lowering the content of open pores in the coating film has been proposed.However, since the refractive index of the polymer fine particles is similar to the refractive index of the synthetic resin emulsion used as the binder of the aqueous paint, it has no self hiding power. There was a limit to maximizing concealment efficiency.

이상과 같이 도막에 열린 기공을 이용하는 방법의 경우에 발생되는 문제점을 개선하기 위하여, 닫힌 기공을 도막의 내부에 존재토록 하여 은폐효율을 증대시키는 방법이 제안되었다. 그 대표적인 예로서 미국 특허 제3,669,729호에 의하면 비용해성 용제를 유화시켜 얻은 성막성합성 수지 에멀젼을 수성도료 제조시에 혼입하여 수성도료의 도포시 그 용제가 휘발되면서 도막 내부에 닫힌 기공을 형성시켜 은폐력을 증대시키는 방법이 게시되었는데, 이 방법에 따르면 은폐력의 증대는 어느 정도 기대할 수 있었으나 제조 공정이 복잡하고, 은폐력의 재현 및 저장 안정성이 불량하며, 도료 건조시에 용제의 휘발에 따른 대기 오염의 문제가 있었다. 이와 유사한 방법으로 비용해성 용제를 비성막성 합성수지 에멀젼에 유화시켜 도료에 혼입하는 방법이 미국 제3,637,431호에 게시되었으나 상기와 같은 문제점들을 해결하는 데에는 별다른 도움이 되지 못하였다.In order to improve the problems caused in the case of using the open pores in the coating as described above, a method for increasing the concealment efficiency by allowing the closed pores to exist inside the coating film. As a representative example, U.S. Patent No. 3,669,729 discloses a film-forming synthetic resin emulsion obtained by emulsifying an insoluble solvent in the manufacture of an aqueous coating, and when the coating is applied, the solvent evaporates to form closed pores inside the coating film. The method of increasing the hiding power has been published. According to this method, the increase of the hiding power can be expected to some extent, but the manufacturing process is complicated, the reproducibility and storage stability of the hiding power is poor, and the problem of air pollution due to the volatilization of the solvent during paint drying There was. Similarly, the method of emulsifying the insoluble solvent in the non-film-forming synthetic resin emulsion and incorporating it into the paint has been published in US Pat. No. 3,637,431, but it has not been very helpful in solving the above problems.

전술한 방법들의 결점을 개선하기 위한 방법으로서 미세기공을 갖는 고분자 미립자 즉, 고분자 비드(bead)를 별도로 제조하여 이를 도료에 첨가하므로써 재현성을 갖는 은폐력 증대 방법이 제안되었다. 즉 미국 특허 제3,891,577호에서는 스티렌 단량체에 용해시킨 불포화폴리에스테르 용액에 물을 분산시켜 얻은 물/기름(w/o) 형태의 에멀젼을 재차 물에 분산시켜 물/기름/물(w/o/w) 형태의 이중 유화 에멀젼을 제조한 후, 이를 중합시켜 닫힌 기공을 갖는 1 내지 25마이크론 크기의 고분자 비드를 제조하여 이를 도료에 첨가하므로써 은폐력을 증대시키는 방법이 제안되었다. 이러한 다공질 비드는 자체 은폐력을 가지고 있으므로 안료의 역할은 수행할 수 있지만, 제조시에 사용된 기계 교반에 의한 유화 방법의 근본적인 단점 때문에 입자경을 1마이크론 이하로 낮출 수가 없어서 이산화티탄의 공간제 역할에 대한 기여도가 낮고 저장중에 침강하는 문제가 있으며 광택 도료에는 사용할 수 없는 단점이 있었다.As a method for improving the drawbacks of the aforementioned methods, a method of increasing hiding power having reproducibility has been proposed by separately preparing polymer fine particles having micropores, that is, polymer beads, and adding them to a paint. That is, US Patent No. 3,891,577 discloses water / oil / water (w / o / w) by dispersing an emulsion of water / oil (w / o) form obtained by dispersing water in an unsaturated polyester solution dissolved in styrene monomer. After preparing a double emulsion emulsion in the form of), a method of increasing the hiding power by polymerizing the same to prepare a polymer beads having a size of 1 to 25 microns having closed pores and adding them to the paint is proposed. Since these porous beads have their own hiding power, they can play the role of pigments, but due to the fundamental disadvantage of the emulsification method by mechanical agitation used in manufacturing, the particle size cannot be lowered to less than 1 micron, which is why the titanium dioxide is used as a space agent. There is a problem of low contribution and settling during storage, and can not be used in glossy paints.

최근에는 전술한 플라스틱 안료 및 제조 공정 상의 결점을 보완하기 위하여 알칼리 팽윤성 고분자를 입자의 내부(코아)에 위치하도록 다단 연속 유화중합법에 의해 코아-쉘(core-shell) 구조를 갖는 미립자를 만들어 건조 단계에서 입자 내부의 물을 휘발시켜 닫힌 기공을 형성하는 중공(hollow) 입자의 제조 방법이 개발되었다. 이와 같은 코아-쉘 구조를 갖도록 하는 연속 유화중합법에서는 중합 단계별 단량체의 조성 및 형성되는 고분자의 유리전이온도, 유화제의 종류 및 농도, 중합개시제의 종류 및 농도, 반응온도 등이 중합반응에 영향을 미치는 바, 예를 들면 입자 내부에 위치하는 코아 형성 고분자가 입자의 가장자리를 형성하는 쉘 고분자보다 친수성이 큰 경우에 역 코아-쉘 중합체가 형성되거나 콘페티(confetti)상의 이상 구조가 생성되기 쉬우므로 비정상적인 입자 구조의 형성을 억제하기 위해서는 반응조건을 최적으로 적절히 조절하여 다단계 중합을 행하여야 한다.Recently, in order to compensate for the drawbacks in the above-described plastic pigment and manufacturing process, fine particles having a core-shell structure are dried and dried by a multi-stage continuous emulsion polymerization method in which an alkali swellable polymer is placed inside the particles (core). A method for producing hollow particles has been developed in which the water inside the particles is volatilized to form closed pores. In the continuous emulsion polymerization method having a core-shell structure, the composition of the monomers during the polymerization step and the glass transition temperature of the polymer formed, the type and concentration of the emulsifier, the type and concentration of the polymerization initiator, the reaction temperature, etc. affect the polymerization reaction. For example, if the core-forming polymer located inside the particle is more hydrophilic than the shell polymer forming the edge of the particle, an inverse core-shell polymer is easily formed or an abnormal structure of confetti is easily generated. In order to suppress the formation of abnormal particle structure, the reaction conditions should be appropriately adjusted to perform multistage polymerization.

미국 특허 제4,427,836호에 의하면 그러한 유화중합체를 제조하기 위하여 유화중합 1차 단계에서 휘발성 염기 수용액에 의해 중화시에 두배 이상으로 부피가 팽창하는 카르복실산기 함유 친수성 고분자를 합성한 다음에, 2차 단계에서 열 혹은 레독스(redox) 개시 유화 중합 방법으로 염기 수용액이 투과할 수 있는 고분자 물질을 친수성 코아 성분 표면에 외피층으로 형성시키는 방법이 제안되었다. 이 방법은 코아 형성용으로 최소한 5중량% 이상의 산단량체와 비이온성의 친수성 단량체의 혼합물을 사용하거나, 15중량% 이상의 산단량체와 일반단량체의 혼합물을 사용하였고, 쉘 즉, 외피층 형성용으로는 일반 단량체와 10중량% 이하의 산단량체의 혼합물을 사용하였으며, 이 때의 전체 단량체에 대한 코아 형성 단량체의 무게비는 1:4 내지 1:100 정도로 사용하였다. 그리고 외피층을 형성하는 중합체는 20℃에서 무기염기에 대하여 투과성을 갖지 않으며 유리전이온도가 40℃ 이상이어서 도막 형성 조제의 존재 유무에 관계없이 상온에서 연속 피막을 형성하지 않도록 하였다. 이러한 입자 구조의 특이성을 갖게 하기 위해서는 최소량의 유화제, 특히 비반응성 유화제의 존재하에 전유화(pre-emulsification) 단량체 첨가법을 사용하여 다단계 유화중합을 행하였는데,이 방법은 유화제 농도를 조정하여 유화중합체의 내부 구조를 조정하는 것이므로 합성 안정성과 이차 입자(new crop of secondary particle) 형성의 억제를 동시에 이루기가 어려우며 동심원 형태의 코아-쉘 입자 구조를 형성하기 위하여 쉘 형성 단량체를 코아 형성 단량체의 4배 이상, 바람직하게는 8배 이상 사용해야 하므로 중공 입자의 벽 두께가 필요 이상으로 두꺼워지는 문제점이 있다.According to U.S. Patent No. 4,427,836, to prepare such an emulsion polymer, a carboxylic acid group-containing hydrophilic polymer having a volume expanded twice or more upon neutralization by an aqueous solution of volatile base in the first stage of emulsion polymerization is synthesized, and then the second stage. In the present invention, a method of forming a polymer layer through which a base aqueous solution can permeate the surface of a hydrophilic core component by a thermal or redox initiated emulsion polymerization method has been proposed. This method used a mixture of at least 5% by weight or more of acid monomers and nonionic hydrophilic monomers for core formation, or a mixture of 15% or more by weight of acid monomers and common monomers. A mixture of monomers and up to 10% by weight of acid monomers was used, wherein the weight ratio of core-forming monomers to total monomers was about 1: 4 to 1: 100. The polymer forming the skin layer did not have permeability to inorganic bases at 20 ° C. and the glass transition temperature was 40 ° C. or higher so that a continuous film was not formed at room temperature regardless of the presence or absence of a coating film forming aid. In order to make the particle structure specific, multistage emulsion polymerization was carried out using a pre-emulsification monomer addition method in the presence of a minimum amount of emulsifier, in particular, a non-reactive emulsifier. It is difficult to achieve both synthetic stability and suppression of formation of new crops of secondary particles at the same time because it modulates the internal structure of the shell. In order to form concentric core-shell particle structures, shell-forming monomers are four times more than core-forming monomers. , Preferably it should be used more than 8 times, there is a problem that the wall thickness of the hollow particles becomes thicker than necessary.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 대한민국 특허 제25204호에는 카르복실산기를 갖는 단량체를 포함한 단량체 혼합물로 코아 부분을 형성한 다음, 외피형성 단계에서 이상 입자의 형성을 효과적으로 억제하고 입자 내부 구조의 재현성과 내수성이 우수하며, 합성 안정성이 높은 닫힌 기공을 갖는 유화중합체를 얻기 위해 공중합성 계면활성제를 사용하고 단량체의 공급속도, 중합개시제의 종류 및 반응온도를 선택적으로 이용하는 방법이 제안되었다. 이러한 방법에 의하면 이상 입자 구조의 형성을 보다 용이하게 제어하여 외피층의 코아 부분에 대한 캡슐화 효율을 높일 수 있어서 상대적으로 낮은 비율의 쉘 형성 단량체를 사용하고도 동심원 형태의 코아-쉘 입자 분산체를 얻을 수 있었다.In order to improve this problem, Korean Patent No. 25204 discloses a core portion formed of a monomer mixture including a monomer having a carboxylic acid group, and then effectively suppresses the formation of abnormal particles in the skin forming step and reproducibility and water resistance of the internal structure of the particles. A method of using a copolymerizable surfactant and selectively using a feed rate of a monomer, a kind of a polymerization initiator, and a reaction temperature has been proposed to obtain an emulsion polymer having excellent porosity and high closed stability. According to this method, it is possible to more easily control the formation of the abnormal particle structure to increase the encapsulation efficiency of the core portion of the outer layer, thereby obtaining a concentric core-shell particle dispersion having a relatively low proportion of shell-forming monomers. Could.

이상의 종래의 방법들에 의하면 캡슐화 효율의 차이는 있지만 공히 알칼리 팽윤 고분자를 입자 중심부에 가지며 소수성의 고분자 표면층을 갖는 유화중합체 수분산액을 제조할 수 있었다. 그러나 이러한 입자들은 한 개의 입자 내에 구상의 단일 기공만을 갖게 되어 일정량을 도료에 혼입하여 도막을 형성한 경우에 입사광을 받아 표면으로 산란시키는 공기층의 면적을 극대화시키는 데에는 한계가 있다.According to the conventional methods described above, although there is a difference in encapsulation efficiency, an emulsion polymer dispersion having an alkaline swelling polymer at the center of the particle and having a hydrophobic polymer surface layer could be prepared. However, these particles have only a single spherical pore in one particle, there is a limit in maximizing the area of the air layer that receives incident light and scatters to the surface when the coating film is formed by mixing a certain amount into the paint.

따라서, 본 발명의 목적은 미세 기공의 형태를 2개 내지 3개의 입자가 붙어 있는 형태로 제조하여 이러한 공기층의 면적을 극대화시킬 수 있는 알칼리 팽윤성 코아/소수성 쉘 유화중합체를 제조하는 방법 및 이러한 제조방법에 따른 유화중합체 입자 분산액을 제공하는데 있다.Therefore, an object of the present invention is to prepare a form of fine pores in the form of two to three particles attached to the method for producing an alkali swellable core / hydrophobic shell emulsion polymer that can maximize the area of the air layer and a method for producing such It is to provide an emulsion particle dispersion according to.

종래의 중공 입자 제조방법과 같이 카르복실산기를 갖는 단량체와 일반 단량체의 혼합물로부터 코아를 형성시키고 상기한 코아 입자의 존재하에 외피 형성 단량체 혼합물을 그 자체대로 혹은 전유화된(pre-emulsified) 상태로서 일정 속도로 반응기내에 첨가하여 중합시키는 2단계 유화중합에 있어서는 2차 입자의 생성 및 합성 안정성, 저장 안정성을 고려하여 유화제의 종류 및 농도를 최적화하는 것이 가장 중요한 요소이다.Cores are formed from a mixture of a monomer having a carboxylic acid group and a general monomer as in the conventional hollow particle manufacturing method, and the envelope-forming monomer mixture is itself or in a pre-emulsified state in the presence of the core particles described above. In the two-step emulsion polymerization that is added to the reactor at a constant rate and polymerized, it is most important to optimize the type and concentration of the emulsifier in consideration of the generation, synthesis stability, and storage stability of the secondary particles.

그러나 본 발명에서는 2개 내지 3개의 입자가 붙어 있는 형태로 제조하기 위해서 의도적으로 1단계에서 제조된 코아 에멀젼 또는 코아 입자 위에 1차 쉘로 피복시킨 1차 쉘 에멀젼의 안정성을 적절하게 저하시켜 코아 입자 또는 1차 쉘 입자가 서로 응집되도록 한 다음, 종래의 기술과 같이 중화 및 최종 외피층 형성 공정 등의 후속 공정을 진행하여 2개 내지 3개의 입자가 붙은 형상의 유화중합체를 제조하는 것을 특징으로 하고 있다.However, in the present invention, in order to prepare a form in which two to three particles are attached, the stability of the core shell or the primary shell emulsion coated with the primary shell on the core particles intentionally prepared in the first step is appropriately lowered to prevent the core particles or After the primary shell particles are agglomerated with each other, as in the prior art, a process of neutralizing and forming a final outer skin layer and the like is performed, thereby producing an emulsion polymer having a shape of 2 to 3 particles attached thereto.

또한 본 발명은 상기 제조방법에 따른 유화중합체 입자 분산액이 30중량% 이하로 함유된 코팅용 또는 함침용 조성물에 관한 것이다.The present invention also relates to a coating or impregnating composition containing 30% by weight or less of the emulsion polymer particle dispersion according to the preparation method.

본 발명에서는 에멀젼의 안정성을 적정한 수준으로 떨어뜨리기 위하여 소량의 전해질을 응집제로 사용하는데, 이러한 응집제의 사용량은 임계응집제농도(critical coagulant concentration) 이하로 조절된다.In the present invention, a small amount of electrolyte is used as a flocculant in order to reduce the stability of the emulsion to an appropriate level, the amount of the flocculant is controlled to below the critical coagulant concentration.

이하 본 발명의 제조공정을 각 단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the manufacturing process of the present invention will be described in detail for each step.

1)카르복실산기를 갖는 산단량체와 일반 단량체 혼합물로부터 코아 입자를 유화중합시키는 단계;1) emulsion polymerizing core particles from an acid monomer having a carboxylic acid group and a general monomer mixture;

2)제조된 코아 입자를 응집제를 이용하여 2개 내지 3개의 입자가 붙은 형태로 응집시키는 단계;2) agglomerating the prepared core particles into a form in which two to three particles are attached using a flocculant;

3)응집된 코아 입자 존재하에 외피 형성 단량체를 연속적으로 유화중합시키므로써 경질의 피복으로 코아 입자를 캡슐화하는 단계; 및3) encapsulating the core particles with a hard coat by continuously emulsifying the envelope forming monomer in the presence of the aggregated core particles; And

4)생성된 상기의 코아-쉘 중합체 입자를 상승된 온도에서 염기로 팽윤시켜 건조 후 내부에 기공을 갖도록 하는 단계.4) swelling the produced core-shell polymer particles with a base at an elevated temperature to have pores therein after drying.

상기 코아 입자는 전체 공정 중에서 단일 단계로 제조할 수 있으나, 시이드 중합체의 제조 단계를 포함하는 복수 단계로 제조하는 것이 최종 입자의 입자경과 입자 분포, 기공의 크기와 그 분포 등을 용이하게 하므로 바람직하다. 따라서 중합 공정의 첫 단계인 시이드 단계에서는 후속 단계인 코아 형성 단계에서 단량체 혼합물이 시이드 입자 상에 중합되어 성장할 수 있도록 핵 입자를 제공하는데 그 목적이 있기 때문에, 산단량체를 소량 포함하거나 포함하지 않아도 관계없다. 입자경은 20-500나노메타, 바람직하게는 30-200나노메타가 적합하다.The core particles may be prepared in a single step in the overall process, but the preparation of the core particles in a plurality of steps including the step of preparing the seed polymer facilitates the particle size and particle distribution of the final particle, the size of the pores and the distribution thereof. Do. Therefore, the seed step, which is the first step of the polymerization process, contains or does not contain a small amount of acid monomer because its purpose is to provide nuclear particles so that the monomer mixture can be polymerized and grown on the seed particles in the core forming step. It doesn't matter. The particle size is 20-500 nanometers, preferably 30-200 nanometers.

여기에 사용하는 산단량체는 코아 및 쉘 단계에서도 공통적으로 사용하며, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 푸마르산, 아코니트산, 말레인산 또는 그 무수물, 모노메틸말레이트, 모노메틸푸마레이트, 모노메틸이타코네이트 등 불포화 이중결합을 갖고 있는 산화합물 중에서 선택되며 사용량은 단량체 혼합물에 대해 0-10중량%, 바람직하게는 0-5중량%를 사용하는 것이 좋다.Acid monomers used here are commonly used in core and shell stages, and include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, aconitic acid, maleic acid or anhydrides thereof, monomethyl maleate, monomethyl fumarate, It is selected from acid compounds having an unsaturated double bond such as monomethyl itaconate, and the amount of use is preferably 0-10% by weight, preferably 0-5% by weight based on the monomer mixture.

또한 공중합되는 에틸렌 불포화 단량제는 스티렌, 비닐톨루엔, 에틸렌, 부타디엔, 비닐아세테이트, 비닐클로라이드, 비닐리덴클로라이드, 아크릴로니트릴, 알킬(메타)아크릴레이트 중에서 최소한 1종 이상 선택한다.In addition, the ethylenically unsaturated monomer is copolymerized with at least one selected from styrene, vinyltoluene, ethylene, butadiene, vinyl acetate, vinyl chloride, vinylidene chloride, acrylonitrile, alkyl (meth) acrylate.

유화제로는 비이온성 및 음이온성 유화제를 단독 또는 혼합하여 단량체 중량에 대하여 0.1-2.0중량% 사용한다. 대표적인 비이온성 유화제로는 옥틸페녹시에틸폴리에톡시에탄올, 노닐페녹시에틸폴리에톡시에탄올 등이 있으며, 대표적인 음이온성 유화제로는 소듐라우릴설페이트, 소듐도데실벤젠설포네이트, 소듐옥틸페녹시에틸폴리에틸설페이트 및 설포석시네이트 유도체의 소둠염 등이 있다.As an emulsifier, 0.1-2.0 weight% of monomer weights are used individually or in combination with a nonionic and anionic emulsifier. Representative nonionic emulsifiers include octylphenoxyethylpolyethoxyethanol and nonylphenoxyethylpolyethoxyethanol. Representative anionic emulsifiers include sodium lauryl sulfate, sodium dodecylbenzenesulfonate, and sodium octylphenoxyethyl. Sodium salts of polyethylsulfate and sulfosuccinate derivatives.

반응 혼합물에 첨가되는 수용성 라디칼 개시제는 일반적으로 알칼리 금속퍼설페이트, 암모늄퍼설페이트, 하이드로겐퍼옥사이드, 터셔리부틸하이드로퍼옥사이드 등의 열분해 개시제가 단독으로 사용되거나 이러한 개시제와 알칼리 금속설파이트, 하이포설파이트, 소듐포름알데히드설폭실레이트와 같은 환원제와의 혼합물 형태로 산화환원 개시제가 사용될 수 있는데, 그 사용량은 단량체를 기준으로 0.1-2.0중량%의 범위 내이고 반응온도는 중합 개시제의 분해 반감기가 30-300분이 되도록 설정한다. 예를 들면 중합 개시제로서 암모늄퍼설페이트, 포타슘퍼설페이트, 소듐퍼설페이트를 단독으로 사용하는 경우에는 반응온도를 60℃ 내지 90℃로 유지하는 것이 바람직하고, 소듐설파이트나 소듐포름알데히드설폭실레이트와 같은 환원제를 상기의 산화제와 혼합 사용하는 경우에는 반응온도를 30℃ 내지 60℃로 조절하는 것이 적당하다.The water-soluble radical initiator to be added to the reaction mixture is generally used alone or pyrolysis initiators such as alkali metal persulfate, ammonium persulfate, hydrogen peroxide, tertiary butyl hydroperoxide or the like and alkali metal sulfite, hyposulfite In the form of a mixture with a reducing agent such as sodium formaldehyde sulfoxylate, the redox initiator may be used, the amount of the redox initiator being in the range of 0.1-2.0% by weight based on the monomer, and the reaction temperature is 30- Set to 300 minutes. For example, when ammonium persulfate, potassium persulfate or sodium persulfate is used alone as a polymerization initiator, it is preferable to maintain the reaction temperature at 60 ° C to 90 ° C, and sodium sulfite or sodium formaldehyde sulfoxylate and When the same reducing agent is used in combination with the oxidizing agent, it is appropriate to adjust the reaction temperature to 30 ° C to 60 ° C.

이러한 개시제와 반응온도의 설정 기준은 일반적인 유화중합의 공통 사항으로서 연속되는 코아 및 쉘 제조단계에서도 공히 적용된다.These initiators and the criteria for setting the reaction temperature are common to the general emulsion polymerization, and are also applied to subsequent core and shell manufacturing steps.

시이드 형성 단계를 거쳐 시이드가 형성되면 친수성 단량체를 사용한 2차 합성단계 즉 코아 합성단계를 실시한다. 코아 합성단계에서는 산단량체 15-60중량%, 일반 에틸렌 불포화 단량체 39-85중량%, 및, 가교성 단량체 0-2중량%가 함유되는데, 산단량체 및 일반 에틸렌불포화 단량체의 대표적인 종류는 전기한 바와 같으며, 가교성 단량체로는 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1, 3-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸프로판 트리메타크릴레이트, 디비닐벤젠, 알릴(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1, 6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트 등이 사용될 수 있다. 이 단량체 혼합물의 양은 사이드 단계의 존재 유무에 관계없이 전체 공정에서 사용되는 단량체 혼합물에 대하여 2-40중량% 범위 내이어야 하며, 시이드 단계에 있는경우에는 그 시이드 형성 단량체의 4-20배 정도인 것이 좋다. 이러한 단량체 혼합물을 반응계에 첨가할 때는 합성 안정성, 발열의 제어 및 입자 성장 거동 등을 고려하여 선정된 속도범위내에서 유지되어야 하는데 통상 30분 내지 3시간의 범위가 적당하다.When the seed is formed through the seed forming step, a secondary synthesis step using a hydrophilic monomer, that is, a core synthesis step is performed. In the core synthesis step, 15-60% by weight of acid monomer, 39-85% by weight of common ethylenically unsaturated monomer, and 0-2% by weight of crosslinkable monomer are contained. Representative types of acid monomers and general ethylene unsaturated monomers are as described above. Examples of the crosslinkable monomer include ethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butanediol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylpropane trimethacrylate, divinylbenzene, Allyl (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, and the like can be used. The amount of this monomer mixture should be in the range of 2-40% by weight, based on the monomer mixture used in the whole process, with or without the presence of a side step, and in the seed step, about 4-20 times that of the seed forming monomer. It is good to be. When the monomer mixture is added to the reaction system, it should be maintained within the selected speed range in consideration of the stability of the synthesis, the control of exotherm and the particle growth behavior, but usually in the range of 30 minutes to 3 hours.

코아 형성 단계에서의 유화제, 개시제 및 반응 온도의 선정은 시이드 형성 단계와 동일하며 시이드 단계의 존재 여부와 관계없이 합성 중합체의 입자경이 pH 5 이하의 비팽윤 상태에서 0.1-0.5 마이크론이 되도록 설계되어야 한다.The selection of emulsifier, initiator and reaction temperature in the core formation step is the same as in the seed formation step and is designed such that the particle size of the synthetic polymer is 0.1-0.5 micron in the non-swelled state below pH 5, regardless of the presence of the seed step. Should be.

코아 중합체 수분산액은 그 자체로 반제품 상태로 보관되었다가 쉘 형성 단계에서 투입되어 쉘 형성 반응 직전에 본 발명의 특징인 응집 공정을 거쳐 여러개의 코아 입자가 붙은 형태로 준비된다. 특히 응집효과는 경시적으로 계속하여 진행되기 때문에 응집공정을 거친 중합체 수분산액을 오래 보관하면서 사용할 수는 없다. 따라서 본 발명에서와 같이 코아-1차 쉘-2차 쉘로 쉘 형성 공정이 복수 단계로 이루어진 공정에서는 응집 공정을 1차 쉘 형성 이후에 진행하는 것이 공정의 연속성 측면에서나 본 발명이 의도하는 특이한 형태의 기공 형성의 측면에서 보다 유리하다. 즉, 코아 공정 이후에 응집 공정을 거친 경우에는 한 개의 입자에 서로 붙은 직경이 좀 커진 타원형의 단일 기공이 형성되며 1차 쉘 형성 공정 이후에 응집 공정을 거쳐 제조된 경우에는 1차 쉘 두께에 따라 땅콩 모양과 같이 한 개의 붙은 입자 속에 두 개의 분리된 형태의 기공이거나 구형을 보존한 채 표면이 밀착된 형태의 기공이 형성된다.The core polymer aqueous solution is stored in a semi-finished state as it is, and is introduced in a shell forming step, and prepared in the form of a plurality of core particles attached through a flocculation process, which is a feature of the present invention, immediately before the shell forming reaction. In particular, since the flocculation effect continues over time, it cannot be used while storing the polymer aqueous dispersion which has undergone the flocculation process for a long time. Therefore, as in the present invention, in a process in which the shell forming process with the core-first shell-secondary shell consists of a plurality of stages, the coagulation process after the first shell formation is performed in terms of continuity of the process or in a specific form intended by the present invention. It is more advantageous in terms of pore formation. In other words, when the coagulation process is followed by the coagulation process, an elliptical single pore having a larger diameter adhered to one particle is formed, and when the coagulation process is manufactured after the coagulation process after the primary shell formation, Like a peanut, two separate pores are formed in one adherent particle, or pores with a close surface are formed while preserving a spherical shape.

응집 공정에서의 온도는 광범위한데, 응집제 용액을 상온에서 투입하여 교반하면서 쉘 형성 단계의 반응온도까지 상승시키는 것이 바람직하다. 여기에 사용되는 전해질 응집제로는 소듐클로라이드, 칼륨클로라이드, 칼슘클로라이드, 소듐설페이트, 마그네슘설페이트, 바륨퍼클로레이트 중에서 1종 또는 그 이상 선택되어지며, 약 10% 용액으로 반응기에 투입되어진다. 이때의 사용량은 과도한 응집효과를 초래하지 않을 정도의 임계응집농도 이하의 범위에서 사용하여야 한다.Although the temperature in the flocculation process is wide, it is preferable to add the flocculant solution at room temperature and to raise the reaction temperature of the shell forming step with stirring. The electrolyte flocculant used herein is one or more selected from sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, sodium sulfate, magnesium sulfate, barium perchlorate, and is introduced into the reactor as a 10% solution. The amount used at this time should be used in the range below the critical aggregation concentration which does not cause excessive coagulation effect.

쉘 형성 단계에 사용되는 단량체 혼합물은 상기 코아 형성 단계에서 언급하였던 일반 에틸렌 불포화 단량체를 1종 이상 함유하고, 0-5중량%의 산단량체를 사용하는 것이 바람직하다. 일반 에틸렌 불포화 단량체의 선택 기준은 유리전이온도와 강인성 지수를 고려해야 한다.The monomer mixture used in the shell forming step contains at least one of the general ethylenically unsaturated monomers mentioned in the core forming step, and it is preferable to use an acid monomer of 0-5% by weight. Selection criteria for general ethylenically unsaturated monomers should take into account glass transition temperature and toughness index.

쉘 형성 단계에서 사용되는 유화제와 중합개시제는 유화중합에서 일반적으로 사용되는 것들로부터 선택되는데 코아 형성 단계에서 예시된 것들이 사용되며 유화제 사용량은 합성 안정성과 입자 성장거동을 동시에 만족시킬 수 있는 범위가 유지되어야 하는데 통상 단량체의 0.01 내지 2.0중량%가 적당하다.The emulsifier and polymerization initiator used in the shell forming step are selected from those generally used in the emulsion polymerization. Those illustrated in the core forming step are used, and the amount of the emulsifier used must be maintained to satisfy the synthetic stability and the grain growth behavior at the same time. Usually 0.01 to 2.0% by weight of the monomer is suitable.

본 발명에서와 같이 코아-1차 쉘-2차 쉘로 이루어지는 공정에서는 기공 형성의 필수 공정인 중화공정을 최종 외피 형성 단계 이후 또는 복수 회피 형성 단계의 중간, 즉 1차 쉘 형성 후에 진행하는 것이 바람직한데, 중화시에 수반되는 코아-쉘 중합체의 팽윤을 최대로 이룰수 있도록 1차 쉘의 유리전이온도를 감안하여 중화온도를 선정해야 한다. 통상 50-100℃의 범위가 적합하고 전체 공정에 있어서 중합온도의 변화없이 연속적으로 진행하는 것이 공정의 생산성 측면에서 바람직하므로 중화온도와의 상관관계도 고려해야 한다. 이와 같은 연속 다단계 유화중합에 있어서 1차 쉘의 주된 역할은 코아 입자의 중화에 따른 급격한 중점을 제어하고 코아 입자 표면층의 이온화에 기인한 친수성에 의하여 2차 쉘의 캡슐화 효율의 저하를 완충하기 위한 외곡을 형성함에 있는 바, 그 중량비는 코아 입자에 대해 1:1 내지 1:50의 범위, 보다 바람직하게는 1:4 내지 1:10의 범위가 적당하다. 한편 2차 쉘의 주 역할은 건조 과정에서 입자의 함몰을 방지하는 것이기 때문에 적절한 강인성을 갖는 단량체 혼합물을 사용해야 하며 적당한 쉘 두께를 유지해야 한다. 따라서 그 중량비는 1차 쉘까지의 입자에 대하여 1:1 내지 1:100의 범위에서, 바람직하게는 1:1 내지 1:10의 범위가 적당하다. 또한 가교성 단량체를 0.01(확인요망) 내지 5중량%, 보다 바람직하게는 0.05 내지 2.0중량%를 사용하는 것이 좋다.In the process consisting of core-primary shell-secondary shell as in the present invention, it is preferable to proceed the neutralization process, which is an essential process of pore formation, after the final skin formation step or in the middle of the plurality of avoidance formation steps, that is, after primary shell formation. The neutralization temperature should be selected in consideration of the glass transition temperature of the primary shell to maximize the swelling of the core-shell polymer accompanying neutralization. In general, the range of 50-100 ° C. is suitable, and it is preferable to proceed continuously without changing the polymerization temperature in the whole process, so the correlation with the neutralization temperature should be considered. In this continuous multistage emulsion polymerization, the main role of the primary shell is to control the sharp center of gravity due to the neutralization of the core particles and to suppress the degradation of the encapsulation efficiency of the secondary shell by hydrophilicity due to ionization of the core particle surface layer. The weight ratio is suitably in the range of 1: 1 to 1:50, more preferably in the range of 1: 4 to 1:10 for core particles. On the other hand, since the primary role of the secondary shell is to prevent particle dent in the drying process, it is necessary to use a monomer mixture having appropriate toughness and maintain an appropriate shell thickness. Therefore, the weight ratio is suitably in the range of 1: 1 to 1: 100, preferably 1: 1 to 1:10, for the particles up to the primary shell. Moreover, it is good to use 0.01 (confirmation required)-5 weight%, More preferably, 0.05-2.0 weight% of a crosslinkable monomer.

한편 중화공정에서 사용되는 염기는 암모니아나 3급 아민의 휘발성 염기 중에서 선택되거나 수산화나트륨 및 수산화칼륨 등의 알칼리금속 수산화물의 고정염기 중에서 선택되어지는데, 그 사용량은 중화 후의 유화중합체 분산액의 pH가 7-12가 되도록 하는 것이 좋다. 또한 염기의 입자내 침투를 용이하게 하기 위해 소량의 유기 용체를 중화시 혹은 그 전후에 사용할 수 있는데, 이는 쉘 중합체보다는 코아 입자에의 친화도가 크고 제한된 물에 대한 용해도를 갖는 것이 좋다. 그 구체적인 예로는 에탄올, 프로판올, 펜탄올, 헥산올, 텍사놀 등의 알코올류를 단독 또는 혼합 사용하며, 그 사용량은 1차 쉘에 대하여 2 내지 30중량%가 적합하다.The base used in the neutralization process is selected from volatile bases of ammonia and tertiary amines or from fixed bases of alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, and the amount of the base used is 7- pH of the emulsion dispersion after neutralization. It is good to be 12. In addition, a small amount of organic solvent may be used during or before neutralization in order to facilitate the penetration of the base into the particles, which has a higher affinity to core particles than shell polymers, and has a limited solubility in water. Specific examples thereof include alcohols such as ethanol, propanol, pentanol, hexanol, texanol, or the like alone or in mixture, and the amount thereof is preferably 2 to 30% by weight based on the primary shell.

본 발명에 의해 제조된 최종 유화중합체의 입자경은 0.2 내지 10마이크론, 바람직하게는 0.2 내지 5.0마이크론이 적합하며 건조 후의 내부 기공의 직경은 0.1 내지 5.0마이크론이 바람직하게는 0.15 내지 2.0마이크론이 적합하다. 이는 땅콩형 내지 삼각형으로 붙은 입자를 떼어서 측정한 경우이며 본 발명의 특징인 특이 형태의 입자 분포는 응집 입자를 구성하는 단일 입자의 수가 수평균(Number Average) 갯수가 1.2 내지 10의 범위, 더 바람직하게는 1.5 내지 5의 범위에 드는 것이 좋다.The particle size of the final emulsion polymer prepared by the present invention is suitable for 0.2 to 10 microns, preferably 0.2 to 5.0 microns and the diameter of the internal pores after drying is preferably 0.1 to 5.0 microns is preferably 0.15 to 2.0 microns. This is a case of measuring particles separated from peanuts or triangles, and the specific shape of particle distribution of the present invention is that the number average number of single particles constituting aggregated particles ranges from 1.2 to 10, more preferably. Preferably in the range of 1.5 to 5.

본 발명에 의해 제조된 특이 형태의 기공을 갖는 유화중합체와 기존의 구상의 단일 기공을 갖는 유화중합체를 상온에서 연속도막을 형성하는 아크릴계 라텍스에 중량 분율로 30중량% 이하가 되도록 배합하여 각각의 은폐력을 비교해 본 결과 본 발명에 의한 유화중합체가 기존의 제품에 비해 우수하게 나타났다. 이는 본 발명에 의한 유화중합체가 도막 표면에서 기공이 옆으로 누운 형태의 배열이 되어 입사광에 대한 산란공기층이 보다 넓게 형성되었기 때문이며 동일량을 배합한 경우에 은폐효과를 보다 증진시켰음을 나타낸다.Emulsifying polymers having a specific form of pores prepared by the present invention and conventional spherical single pore emulsions are blended in an acrylic latex forming a continuous coating film at room temperature so as to have a weight fraction of 30% by weight or less for each hiding power. As a result of comparison, the emulsion polymer according to the present invention was superior to the conventional products. This is because the emulsion polymer according to the present invention is arranged in the form of pores lying sideways on the surface of the coating film, so that the scattering air layer for incident light is formed more broadly, and when the same amount is added, the concealment effect is further enhanced.

다음에 실시예를 들어 본 발명을 구체화하는데 이것이 본 발명의 범위를 제한하지는 않으며 별도로 언급하지 않는 한 퍼센트와 부는 중량치를 의미한다.The following examples are intended to embody the invention, which does not limit the scope of the invention and unless otherwise indicated, percentages and parts refer to weight values.

[실시예 1]Example 1

온도계, 질소 투입관, 적하 훤넬, 교반기 및 환류 응축기가 부착되어 있는 1리터 4구 플라스크에 이온교환수 400g과 소듐비카보네이트 0.5g, 소듐도데실벤젠 설포네이트 1.5g을 투입한 다음, 질소를 불어 넣으면서 80℃까지 가열한다. 80℃에 도달하면 소듐퍼설페이트 0.60g을 이온교환수 30g에 녹인 수용액을 플라스크에 투입한다. 반응 온도를 80℃로 유지하면서 이온교환수 40g, 소듐도데실벤젠설포네이트 0.05g, 부틸아크릴레이트 68g, 메틸메타크릴레이트 50g, 메타크릴산 1.4g으로 이루어진 유화상태의 혼합물을 약 60분에 걸쳐 균일하게 플라스크에 적하하고 60분간 동 온도에서 숙성시킨 후, 냉각하여 시이드 중합체를 제조한다.Into a 1 liter four-necked flask equipped with a thermometer, a nitrogen inlet tube, a dropping channel, a stirrer and a reflux condenser, 400 g of ion-exchanged water, 0.5 g of sodium bicarbonate, and 1.5 g of sodium dodecylbenzene sulfonate were added, followed by blowing nitrogen. Heat to 80 ° C while adding. When the temperature reaches 80 ° C, an aqueous solution of 0.60 g of sodium persulfate dissolved in 30 g of ion-exchanged water is added to the flask. While maintaining the reaction temperature at 80 ° C., an emulsified mixture consisting of 40 g of ion-exchanged water, 0.05 g of sodium dodecylbenzenesulfonate, 68 g of butyl acrylate, 50 g of methyl methacrylate, and 1.4 g of methacrylic acid was heated for about 60 minutes. The mixture was dropped into the flask uniformly, aged at the same temperature for 60 minutes, and then cooled to prepare a seed polymer.

이 때의 평균 입자경은 광산란 측정장치로 측정한 결과 57㎚이고 고형분은 19.7%이었다.The average particle diameter at this time was 57 nm as a result of a light scattering measuring device, and the solid content was 19.7%.

시이드 제조시와 동일한 장치가 부착된 1리터 4구 플라스크에 이온교환수 505g과 시이드 중합체 75g을 넣고 80℃까지 가열한 다음, 소듐퍼설페이트 1.0g을 이온교환수 25g에 녹인 수용액을 가한다. 반응온도를 80℃로 유지하면서 이온교환수 57.5g, 소듐도데실벤젠설포네이트 0.25g, 부틸아크릴레이트 22.5g, 메틸메타크릴레이트 100g, 메타크릴산 52.5g, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트 0.75g으로 구성된 유화상태의 혼합물을 약 120분에 걸쳐 서서히 적하한 다음, 동 온도에서 60분간 숙성시킨 후 냉각하여 코아 중합체를 제조한다. 광산란 측정장치로 측정된 코아 중합체의 평균 입자경은 152㎚이고 고형분은 22.9%이었다.Into a 1 liter four-necked flask equipped with the same apparatus as the one prepared for the seed, 505 g of ion-exchanged water and 75 g of the seed polymer were heated and heated to 80 ° C. Then, an aqueous solution of 1.0 g of sodium persulfate dissolved in 25 g of ion-exchanged water was added. . While maintaining the reaction temperature at 80 ° C, 57.5 g of ion-exchanged water, 0.25 g of sodium dodecylbenzenesulfonate, 22.5 g of butyl acrylate, 100 g of methyl methacrylate, 52.5 g of methacrylic acid, and 0.75 g of ethylene glycol dimethacrylate The composed emulsion mixture is slowly added dropwise over about 120 minutes, then aged at the same temperature for 60 minutes and then cooled to prepare a core polymer. The average particle diameter of the core polymer measured by the light scattering measuring instrument was 152 nm, and solid content was 22.9%.

2리터 4구 플라스크에 이온교환수 632g, 코아 중합체 160g을 넣고 약 120rpm으로 교반하면서 칼슘클로라이드 0.5% 수용액 88g을 20분에 걸쳐 서서히 적하하고 77℃로 가열, 승온시킨다. 이어서 소듐퍼설페이트 0.87g을 이온교환수 25g에 녹인 수용액을 가하고 이온교환수 220g, 소듐도데실벤젠설포네이트 3.5g, 트리톤 X-100(롬 앤드 하스 제품) 2.2g, 스티렌 20g, 메틸메타크릴레이트 83g, 부틸아크릴레이트 42g으로된 유화상태의 혼합물을 90분에 걸쳐 서서히 적하한 다음, 동 온도에서 60분간 숙성시킨 후, 암모니아수를 첨가하여 pH를 10-11 정도로 조절하고 다시 동 온도에서 60분간 유지한다. 이어 계속하여 동일 온도를 유지하면서 소듐퍼설페이트 1.74g을 이온교환수 20g에 녹인 수용액을 가하고 부틸아크릴레이트 67g, 메틸메타크릴레이트 42g, 스티렌 181g으로 이루어진 단량체 혼합물을 약 180분에 걸쳐 서서히 적하하며 중합을 진행시킨다. 단량체 혼합물의 적하가 완료되면 동 온도에서 60분간 숙성시킨 다음 냉각시킨다. 55℃에서 소듐포름알데히드설폭설레이트 0.4g과 70% 수용액의 터셔리부틸하이드로퍼옥사이드 0.3cc를 첨가한 다음 서서히 냉각시켜 중합을 완료한다.632 g of ion-exchanged water and 160 g of core polymer were added to a 2-liter four-necked flask, and 88 g of a 0.5% aqueous calcium chloride solution was slowly added dropwise over 20 minutes while stirring at about 120 rpm, followed by heating to 77 ° C. Then, an aqueous solution of 0.87 g of sodium persulfate dissolved in 25 g of ion-exchanged water was added thereto, 220 g of ion-exchanged water, 3.5 g of sodium dodecylbenzenesulfonate, 2.2 g of Triton X-100 (from Rohm and Haas), 20 g of styrene, and methyl methacrylate. A mixture of 83 g and 42 g of butyl acrylate was slowly added dropwise over 90 minutes, and then aged at the same temperature for 60 minutes. Then, the pH was adjusted to 10-11 by adding ammonia water and maintained at the same temperature for 60 minutes. do. Subsequently, while maintaining the same temperature, an aqueous solution of 1.74 g of sodium persulfate dissolved in 20 g of ion-exchanged water was added thereto, and a monomer mixture consisting of 67 g of butyl acrylate, 42 g of methyl methacrylate, and 181 g of styrene was slowly added dropwise over about 180 minutes. Proceed. When the dropping of the monomer mixture is completed, it is aged for 60 minutes at the same temperature and then cooled. At 55 ° C., 0.4 g of sodium formaldehyde sulfoxide sulfate and 0.3 cc of tertiary butyl hydroperoxide in a 70% aqueous solution are added, followed by slow cooling to complete the polymerization.

최종 유화중합체는 투과전자 현미경으로 관측한 결과, 단일 입자의 크기는 직경이 약 450㎚이고, 붙은 입자의 분포는 다음과 같았다. 단일 입자가 약 10%, 2개가 붙은 입자는 약 60%, 3개가 붙은 입자는 약 25%, 그리고 4개 이상이 붙은 입자가 약 5%이었다. 또한 평균 쉘 두께는 약 75㎚이었으며, 고형분은 29.9%이었다.The final emulsion polymer was observed under a transmission electron microscope. The size of the single particles was about 450 nm in diameter, and the distribution of the attached particles was as follows. About 10% of single particles, about 60% of two particles, about 25% of three particles, and about 5% of four or more particles. Moreover, the average shell thickness was about 75 nm and solid content was 29.9%.

[실시예 2]Example 2

상기 실시예 1과 동일한 제조 공정으로 코아 중합체를 제조한 다음 2리터 4구 플라스크에 이온교환수 632g, 코아 중합체 160g을 넣고 77℃로 가열, 승온시킨다. 이어서 소듐퍼설페이트 0.87g을 이온교환수 25g에 녹인 수용액을 가하고 이온교환수 189g, 소듐도데실벤젠설포네이트 3.5g, 트리톤 X-100(롬 앤드 하스 제품) 2.2g, 스티렌 20g, 메틸메타크릴레이트 83g, 부틸아크릴레이트 42g으로된 유화상태의 혼합물을 90분에 걸쳐 서서히 적하한 다음, 동 온도에서 60분간 숙성시킨 후, 칼슘클로라이드 0.5% 수용액 119g을 30분에 걸쳐 서서히 적하하고 10분간 유지한 다음, 암모니아수를 첨가하여 pH를 10-11 근처로 조절하고 다시 동 온도에서 60분간 유지한다. 이어 계속하여 동일 온도를 유지하면서 소듐퍼설페이트 1.74g을 이온교환수 20g에 녹인 수용액을 가하고 부틸아크릴레이트 67g, 메틸메타크릴레이트 42g, 스티렌 181g으로 이루어진 단량체 혼합물을 약 180분에 걸쳐 서서히 적하하면서 중합을 진행시킨다.A core polymer was prepared in the same manufacturing process as in Example 1, and then 632 g of ion-exchanged water and 160 g of core polymer were placed in a 2-liter four-necked flask, heated to 77 ° C., and heated. Then, an aqueous solution of 0.87 g of sodium persulfate dissolved in 25 g of ion-exchanged water was added thereto, 189 g of ion-exchanged water, 3.5 g of sodium dodecylbenzenesulfonate, 2.2 g of Triton X-100 (Rom and Haas), 20 g of styrene, and methyl methacrylate. 83 g of butyl acrylate 42 g of an emulsified mixture was slowly added dropwise over 90 minutes, and then aged at the same temperature for 60 minutes, 119 g of calcium chloride 0.5% aqueous solution was slowly added dropwise over 30 minutes and maintained for 10 minutes. The pH is adjusted to near 10-11 by the addition of ammonia water and again maintained at the same temperature for 60 minutes. Subsequently, while maintaining the same temperature, an aqueous solution in which 1.74 g of sodium persulfate was dissolved in 20 g of ion-exchanged water was added thereto, and a monomer mixture consisting of 67 g of butyl acrylate, 42 g of methyl methacrylate, and 181 g of styrene was slowly added dropwise over about 180 minutes. Proceed.

단량체 혼합물의 적하가 완료되면 동 온도에서 60분간 숙성시킨 다음 냉각시킨다. 55℃에서 소듐포름알데히드설폭실레이트 0.4g과 70% 수용액의 터셔리부틸하이드로퍼옥사이드 0.3cc를 첨가한 다음 서서히 냉각시켜 중합을 완료한다.When the dropping of the monomer mixture is completed, it is aged for 60 minutes at the same temperature and then cooled. At 55 ° C., 0.4 g of sodium formaldehyde sulfoxylate and 0.3 cc of tertiary butylhydroperoxide in a 70% aqueous solution were added, followed by slow cooling to complete the polymerization.

최종 유화중합체는 투과전자 현미경으로 관측한 결과 단일 입자의 크기 및 입자의 분포가 실시예 1과 거의 동일한 결과를 얻었다. 또한 평균 쉘 두께는 약 75㎚이었으며 고형분은 29.9%이었다.The final emulsion polymer was observed under a transmission electron microscope, and the size and distribution of particles of a single particle were almost the same as in Example 1. In addition, the average shell thickness was about 75 nm and the solid content was 29.9%.

[실시예 3]Example 3

상기 실시예 2와 동일한 제조 공정으로 제조하되 응집 공정에서의 응집제를 바륨퍼클로레이트를 0.5% 수용액으로 하여 동일 농도로 사용하여 제조하였다. 이때 최종 유화중합체의 입자 분포는 단일 입자가 10%, 2개가 붙은 입자가 45%, 3개가 붙은 입자가 35%, 4개 이상이 붙은 입자가 10%이었다.It was prepared in the same manufacturing process as in Example 2, but was prepared using the flocculant in the flocculation process at the same concentration using a barium perchlorate as a 0.5% aqueous solution. In this case, the particle size distribution of the final emulsion polymer was 10% for single particles, 45% for two particles, 35% for three particles, and 10% for four or more particles.

[실시예 4]Example 4

상기 실시예 2와 동일한 제조 공정으로 제조하되 응집 공정에서의 응집제 투여 후 유지시간을 약 30분으로 세배 연장하고 이후 공정을 진행하여 최종 유화중합체를 얻었다. 이때 최종 유화중합체의 입자분포는 단일 입자가 5%, 2개가 붙은 입자가 35%, 3개가 붙은 입자가 45%, 4개 이상이 붙은 입자는 15%이었다,Prepared in the same manufacturing process as in Example 2, but the retention time after administration of the coagulant in the coagulation process is extended three times to about 30 minutes and then proceeded to a final emulsion polymer. The particle distribution of the final emulsion was 5% single particles, 35% two particles, 45% three particles, 15% four or more particles.

[실시예 5]Example 5

상기 실시예 2와 동일한 제조 공정으로 제조하되 응집 공정에서의 응집제의 사용량을 2배로 하여 제조하였다. 이때 최종 유화중합체의 입자분포는 단일 입자가 5%, 2개가 붙은 입자가 25%, 3개가 붙은 입자가 45%, 4개 이상이 붙은 입자는 25%이었다,It was prepared by the same production process as in Example 2, but prepared by doubling the amount of flocculant used in the flocculation process. The particle distribution of the final emulsion was 5% single particles, 25% two particles, 45% three particles, and 25% four or more particles.

[비교예][Comparative Example]

실시예와 비교하기 위하여 실시예 1과 동일한 제조 공정으로 제조하되 다른 점은 응집 공정을 진행하지 않고 최종 유화중합체를 제조하였다. 이때 최종 유화중합체는 투과전자 현미경으로 관측한 결과 붙은 입자는 전혀 없었으며, 평균 입자경은 약 450㎚이고 쉘 두께는 약 75㎚였다.In order to compare with Example 1 was prepared in the same manufacturing process as in Example 1, except that the final emulsion polymer was prepared without proceeding the aggregation process. At this time, the final emulsion polymer was observed by transmission electron microscopy, and no particles were attached. The average particle diameter was about 450 nm and the shell thickness was about 75 nm.

[응용예][Application Example]

상기 실시예 1-5 및 비교예에서 제조한 유화중합체들의 은폐효율을 비교하기 위하여 각각을 고형분 중량비율로 30%씩 피막형성용 라텍스(H5250, 고려화학 제품)와 함께 혼합하여 제조된 조성물들을 흑백 은폐력 시험용지에 3mil의 젖은 도막 두께로 버드 어플리케이터를 사용하여 도포한 다음, 25℃, 상대습도 55%에서 24시간 이상 건조시켜 은폐력 측정용 시편을 만들었다.In order to compare the hiding efficiency of the emulsion polymers prepared in Examples 1-5 and Comparative Examples, each of the compositions prepared by mixing each of the compositions prepared with a film-forming latex (H5250, Koryo Chemicals) by 30% by weight of solids Covering force test paper was applied using a bird applicator with a wet film thickness of 3mil, then dried at 25 ℃, 55% relative humidity for more than 24 hours to prepare a test piece for hiding power.

스펙트로포토메타(Spectrophotometer)를 사용하여 쿠벨카뭉크 산란계수(S)를 K.Nyi의 Australian OCCA Proceedings and News, Nov., 1982, p.4-13에서 제시된 방법으로 은폐력을 측정하였다. 그 시험결과를 다음의 표 1에 게시하였다.The spectrophotometer was used to measure the hiding power of the Kubelkamunk scattering coefficient (S) by the method described in Australian OCCA Proceedings and News, Nov., 1982, p.4-13 by K.Nyi. The test results are posted in Table 1 below.

Claims (7)

다음의 다단 연속 유화중합법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 유화중합체 입자 분산액의 제조방법.A method for producing an emulsion polymer particle dispersion, which is prepared by the following multistage continuous emulsion polymerization method. 1)카르복실산기를 갖는 산단량체와 일반 단량체 혼합물로부터 코아 입자를 유화중합시키는 단계; 2)제조된 코아 입자를 소듐클로라이드, 칼륨클로라이드, 칼슘클로라이드, 소듐설페이트, 마그네슘설페이트, 바륨퍼클로레이트 중에서 1종 이상 선택된 응집제를 임계응집제농도 이하로 처리하여 2개 내지 3개의 입자가 붙은 형태로 응집시키는 단계; 3)응집된 코아 입자 존재하에 외피 형성 단량체를 연속적으로 유화중합시키므로써 경질의 피복으로 코아 입자를 캡슐화하는 단계; 및 4)생성된 상기의 코아-쉘 중합체 입자를 상승된 온도에서 염기로 팽윤시켜 건조 후 내부에 기공을 갖도록 하는 단계.1) emulsion polymerizing core particles from an acid monomer having a carboxylic acid group and a general monomer mixture; 2) Aggregate the prepared core particles by treating at least one coagulant selected from sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, sodium sulfate, magnesium sulfate and barium perchlorate to below the critical coagulant concentration to aggregate them in the form of 2 to 3 particles. step; 3) encapsulating the core particles with a hard coat by continuously emulsifying the envelope forming monomer in the presence of the aggregated core particles; And 4) swelling the produced core-shell polymer particles with a base at an elevated temperature to have pores therein after drying. 제1항에 있어서, 상기 코아 형성 단계가 단일 단계로 이루어지거나 시이드 제조단계를 포함한 복수단계로 이루어지는 것을 특징으로한 유화중합체 입자분산액의 제조방법.The method of claim 1, wherein the core forming step consists of a single step or a method for producing an emulsion polymer particle dispersion, characterized in that it consists of a plurality of steps, including a seed production step. 제1항에 있어서, 상기 외피 형성 단계가 단일 또는 복수 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유화중합체 입자 분산액의 제조방법.The method of claim 1, wherein the shell forming step comprises a single or a plurality of steps. 제1항에 있어서, 상기 응집 공정은 외피 형성 공정이 복수 단계로 이루어진 경우에 1차 외피 형성 단계 이후에 실시되는 것을 특징으로 하는 유화중합체 입자 분산액의 제조방법.The method of claim 1, wherein the flocculation process is carried out after the primary skin forming step when the skin forming process is made of a plurality of steps. 제1항에 있어서, 상기 중화 팽윤 공정을 최종 외피 형성 단계 이후, 또는 복수 외피 형성 단계의 중간에 행함을 특징으로 하는 유화중합체 입자 분산액의 제조방법.The method of claim 1, wherein the neutralizing swelling process is performed after the final skin forming step or in the middle of the plurality of skin forming steps. 제1항에 있어서, 상기 코아 성분에 대한 쉘 성분의 무게비가 1:1 내지 1:50인 것을 특징으로 하는 유화중합체 입자 분산액의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the weight ratio of the shell component to the core component is 1: 1 to 1:50. 제1항에 있어서, 상기 최종 유화중합체 입자의 크기가 0.2 내지 10.0마이크론인 것을 특징으로 하는 유화중합체 입자 분산액의 제조방법.The method of claim 1, wherein the size of the final emulsion particles are 0.2 to 10.0 microns.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100347608B1 (en) * 2000-06-01 2002-08-07 삼화페인트공업주식회사 The synthesis method for capsulized emulsion having internal pore by multy-stage emulsion polymerization
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KR100429469B1 (en) * 2000-10-06 2004-05-03 학교법인 한양학원 Spherical polymer microcapsules by solute co-diffusion method (SCM) and their preparation method
KR100468600B1 (en) * 1996-12-30 2005-06-23 고려화학 주식회사 Impact-resistant core-shell emulsion polymer containing pores in the particles and method for preparing the same
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