KR19990022336A - 고 불연속상 비의 유화액의 제조 방법 및 이로부터 유도된 라텍스 - Google Patents

고 불연속상 비의 유화액의 제조 방법 및 이로부터 유도된 라텍스 Download PDF

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그레이스 스티븐 에스.
더 다우 케미칼 캄파니
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Abstract

본 발명은,
a) 유화 및 안정화 양의 계면활성제의 존재하에 유속 R1을 갖는 연속상 액체 스트림 및 유속 R2를 갖는 분산상 액체 스트림을 연속적으로 분산제내로 혼입시키는 단계; 및
b) 혼입된 스트림을 상 역전없이 또는 외부상으로 불연속상을 단계적으로 분포시키지 않고 분산상의 비가 큰 유화액을 형성하기에 충분량의 전단력에 의해 R2:R1이 충분히 일정하도록 혼합하는 단계를 포함하며,
이때 R2:R1은 고 불연속상 비의 유화액이 R2:R1에 대해 역 의존성을 나타내기 시작하는 시점으로 정의되는 하한치 및 고 불연속상 비의 유화액의 상 역전이 발생하는 R2:R1의 바로 미만인 상한치를 포함하는, 고 불연속상 비의 유화액을 상 역전없이 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 단순분산성 서브미크론 크기의 입자는 본 발명의 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 유용한 라텍스는 상기 고 불연속상 비의 유화액으로부터 제조될 수 있다.

Description

고 불연속상 비의 유화액의 제조 방법 및 이로부터 유도된 라텍스
통상의 유화액에서, 분산상은 0.74 미만의 용적비를 갖는 구를 함유하고, 이때 상기 용적비는 동일한 반경의 구가 가장 촘촘하게 배열되는 용적비이다. 그러나, 불연속상 비(HIPR)가 큰 유화액의 경우, 분산상은 0.99의 높은 분산상 용적비를 가질 수 있다. 이러한 경우, 연속상은 다면셀을 분리하는 얇은 액체 필름을 형성하고, HIPR 유화액은 셀의 표면상에서 연속상으로부터 계면활성제를 흡착함으로써 안정화된다. 이러한 HIPR 유화액은 고분자량의 중합체에 대한 전구체, 착체 및 분리 시스템용 막으로서 유용한 것으로 공지되어 있다[J. Colloid Interface Science, Vol. 133, No., 2, p. 432(1989) 참조].
연속 공정에 의한 HIPR 유화액의 제조는 공지되어 있다. 예를 들면, 미국 특허 제 4,018,426호에서 메르츠(Mertz) 등은 두 개의 정확하게 계측된 불혼화성 상(불연속상, 및 인터널-인-익스터널 유화제(internal-in-external emulsifier)로 형성된 변환상, 및 외부상)을 95 내지 5 및 75 내지 25중량%의 변환상에 대한 불연속상의 소정의 비율로 함께 혼합한 HIPR 유화액의 연속 생산을 위한 시스템을 개시하고 있다. 시스템은 불연속상 및 변환상의 개별적 스트림을 공급받아 계단식 공정(stepwise progression)으로 불연속상을 변환상내로 성기게 분포시키는 혼합 수단을 제공한다. 이러한 계단식 공정은 생성된 혼합물이 출구에 도달하기 전에 외부상내로 불연속상의 총량이 점진적으로 커지도록 이를 단계적으로 분포시키도록 작용하는, 점진적으로 크기가 커지는 다수개의 구멍을 갖는 플레이트를 위치시킴으로써 형성된다. 메르츠 등에 의해 개시된 시스템에 의해 제공된 유화액은 약제, 식품, 화장품 및 소방 산업에 유용한 것으로 기술되어 있다. HIPR 유화액을 제조하는 간단한 수단을 제공하는 것은 당해 분야에 진보를 가져올 것이다.
상기 인용된 문헌은 HIPR 유화액이 인조 라텍스를 제조하기 위해 사용될 수 있음을 제안하지 않는다. 인조 라텍스는 통상적으로 1) 휘발성 유기용매에 중합체 또는 공중합체의 용액을 제공하고; 2) 용액을 물 및 수성 유화제로 유화시키고; 3) 유화액으로부터 휘발성 유기용매를 제거하고; 4) 요구될 경우, 고형분 함량을 조정하는 단계에 의해 통상적으로 제조된다. 인조 라텍스는 미국 특허 제 3,360,599호, 제 3,503,917호, 제 4,123,403호 및 제 5,037,864호에 기술되어 있다.
상 역전 공정에 의한 인조 라텍스의 제조시 유화 및 물 첨가 단계에서, 물 및 유화제는 전형적으로 중합체 용액에 대한 물의 처방비가 일반적으로 1:10 내지 4:1의 범위내에 도달될 때까지 높은 전단력으로 천천히 중합체 용액에 첨가한다. 또한, 연속 공정이 공지되어 있다. 예를 들면, 유럽 특허원 제 0283247 A2호는 상승된 온도 및 압력하에 물에 소수성 물질을 분산시켜 0.5 미크론 미만의 입자 크기를 갖는 인조 라텍스를 제조하는 연속 방법을 개시하고 있다.
서브미크론의 입자 크기를 갖는 단순분산 라텍스를 제조하기 위한 필요성이 특히 피복 응용 분야에 남아 있고, 이 분야에는 조절된 입자 크기, 크리밍(creaming)의 최소화 및 개선된 라텍스 안성이 요구된다.
본 발명은 고 불연속상 비의 유화액(high internal phase ratio)의 제조 방법 및 이로부터 유도된 인조 라텍스에 관한 것이다.
도 1은 연속상이 물이고, 분산상이 ENGAGETMKC8852 에틸렌-옥텐 엘라스토머[더 다우 케미칼 캄파니(The Dow Chemical Company)의 상표, 공중합체 및 용매의 총 중량을 기준으로 톨루엔중 24중량%]이고, 계면활성제가 엘라스토머의 중량을 기준으로 4중량%의 올레산나트륨인 경우, 분산상 대 연속상의 속도비, R2:R1의 함수로서 본 발명의 방법으로부터 제조된 HIPR 유화액의 입자의 입자 크기 및 다분산도의 프로필이다.
도 2는 연속상이 물이고, 분산상이 VECTORTM4211D SIS(스티렌-이소프렌-스티렌) 트리블록 공중합체[덱스코 폴리머(Dexco Polymer)의 상표, 중합체 및 용매의 총 중량을 기준으로 톨루엔중 35중량%]이고, 계면활성제가 공중합체의 중량을 기준으로 4중량%의 개질된 수지의 DRESINATETM214 비누화 칼륨[헤르큘레스 인코포레이티드(Hercules, Inc.)의 상표]인, 도 1과 유사한 프로필이다.
도 3은 연속상이 물이고, 분산상이 STYRONTM680 폴리스티렌(더 다우 케미칼 캄파니의 상표, 중합체 및 용매의 총 중량을 기준으로 톨루엔중 40중량%)이고, 이는 폴리스티렌의 중량을 기준으로 4중량%인 RHODAPEXTMCO-436 계면활성제[론-풀렌크(Rhone-Poulenc)의 상표)에 의해 유화되는, 도 1과 유사한 프로필이다.
도 4는 연속상이 물이고, 분산상이 D.E.R.TM331 에폭시 수지(더 다우 케미칼 캄파니의 상표)이고, 계면활성제가 에폭시 수지의 중량을 기준으로 4중량%의 로다펙스(Rhodapex) CO-436 계면활성제인, 도 1과 유사한 프로필이다.
본 발명은,
a) 유화 및 안정화 양의 계면활성제의 존재하에 유속 R1을 갖는 연속상 액체 스트림 및 유속 R2를 갖는 분산상 액체 스트림을 연속적으로 분산제내로 혼입시키는 단계; 및
b) 상기 혼입된 스트림을 상 역전없이 또는 외부상으로 불연속상을 단계적으로 분포시키지 않고 높은 불연속상 비의 유화액이 형성되기에 충분량의 전단력에 의해 R2:R1이 충분히 일정하도록 혼합하는 단계를 포함하며,
이때 R2:R1은 고 불연속상 비의 유화액의 다분산도가 3 이하인, 고 불연속상 비의 유화액을 상 역전없이 제조하기 위한 방법이다.
또다른 관점에서, 본 발명은
a) 유화 및 안정화 양의 계면활성제의 존재하에 유속 R1을 갖는 연속상 액체 스트림 및 유속 R2를 갖는 분산상 액체 스트림을 연속적으로 분산제내로 혼입시키는 단계; 및
b) 상기 혼입된 스트림을 상 역전 없이 높은 불연속상 비의 유화액이 형성되기에 충분히 일정한 혼합 속도로 혼합하는 단계를 포함하며,
이때 R2:R1은, 고 불연속상 비의 유화액의 용적평균 입자 크기가 R2:R1에 대해 역 의존성을 나타내기 시작하는 시점으로 정의되는 하한치 및 고 불연속상 비의 유화액의 상 역전이 발생하는 R2:R1의 바로 미만인 상한치의 범위를 포함하고, 단, 수평균 입자 크기가 1.9 미크론 이하인, 상 역전없이 고 불연속상 비의 유화액을 제조하는 방법이다.
단순분산성 서브미크론 크기의 입자는 본 발명의 방법을 사용하여 제조될 수 있다.
본 발명은 유화 및 안정화 양의 계면활성제의 존재하에 유속 R1을 갖는 연속상 액체 스트림 및 유속 R2를 갖는 분산상 액체 스트림을 연속적으로 분산제내로 혼입시키고, HIPR 유화액을 형성하기에 충분한 혼합 속도로 혼입된 스트림을 혼합함으로써 제조된다. 본 발명에서, 연속상 액체 스트림이란 용어는 연속상이 되는 유동액을 표시하기 위해 사용된다. 유사하게, 분산상 액체 스트림이란 용어는 분산상이 되는 유동액을 표시하기 위해 사용된다.
연속상 및 분산상 액체 스트림은 유화가능하기 위해 서로 충분히 비혼화성이다. 본 발명의 방법의 한 관점에서, R2:R1은 HIPR 유화액의 입자의 다분산도가 3이하인 범위로 한정된다. 본 발명에서, 다분산도란 용어는 입자의 용적 평균 직경 및 수평균 직경의 비, 또는 Dv/Dn를 표시하기 위해 사용된다. 입자란 용어는 입자 또는 소적을 나타내기 위해 사용된다.
도 1에 있어서, 그래프상의 점 A는 HIPR 유화액의 용적 평균 입자 크기가 점 B로 표시된 실질적인 최소값이 도달될 때까지 R2:R1에 대한 역 의존성을 나타내기 시작하는 지점을 표시한다. 그래프상에서 점 A 및 B에 의해 둘러싸인 영역은 HIPR 유화액의 입자의 용적 평균 입자 크기의 평균(mean volume average particle size) 및/또는 다분산도가 R2:R1의 증가에 따라 감소하는 영역이다. 점 B에서, 실질적인 최소값이 도달되고, 점 B로부터 점 C에 이르기 까지, 입자 크기 및 다분산도는 실질적으로 R2:R1에 대해 독립적이다. 이 영역은 R2:R1의 바람직한 조작 범위를 나타낸다. 점 C에서의 R2:R1보다 큰 R2:R1에서, 상 역전이 발생하고, 이는 점 C로부터 점 D에 이르는 영역에서 HIPR 유화액의 입자 크기 및 다분산도가 빠르게 증가함으로써 입증된다. 도 1에 예시된 실시예의 경우 분산상 대 연속상의 바람직한 비는 10:1, 바람직하게는 15:1, 보다 바람직하게는 20:1 내지 60:1, 보다 더 바람직하게는 55:1이다.
도 2에 있어서, 분산상 대 연속상의 바람직한 비는 10:1, 보다 바람직하게는 25:1 내지 40:1, 보다 더 바람직하게는 35:1이다.
도 3에 있어서, 분산상 대 연속상의 바람직한 비는 15:1, 바람직하게는 25:1 내지 50:1이다.
도 4에 있어서, D.E.R.TM331 에폭시 수지(더 다우 케미칼 캄파니의 상표)는 수지용 용매의 부재하에 분산상으로서 사용된다. 분산상 대 연속상의 바람직한 비는 6:1, 바람직하게는 8:1 내지 14:1, 바람직하게는 13:1이다.
놀랍게도, HIPR 유화액은 상 역전없이, 또는 외부상내로 불연속상을 단계적으로 분포시키지 않고 본 발명의 방법에 의해 형성된다. 이 방법은, 단계적으로 분포를 수행한 결과 상이 역전되는, HIPR 유화액을 제조하기 위한 상술된 연속 공정과는 상이하다.
바람직하게, R2:R1은 다분산도가 2.0 이하, 보다 바람직하게는 1.5 이하, 보다 더 바람직하게는 1.2 이하, 가장 바람직하게는 1.1 이하이도록 한다. 각 스트림의 속도에 대한 허용가능한 편차는 분산상 및 연속상, 그리고 HIPR 유화액을 제조하기 위해 사용되는 분산제의 성질에 따라 부분적으로 좌우된다. 바람직하게, 이러한 편차는 10% 이하, 보다 바람직하게는 5% 이하, 가장 바람직하게는 1% 이하이다. 바람직하게, HIPR 유화액의 평균 입자 크기는 2 미크론 이하, 보다 바람직하게는 1.5 미크론 이하, 가장 바람직하게는 1.0 미크론 이하이다.
바람직한 비, R2:R1는 상의 조성, HIPR 유화액을 형성하고 안정화시키기 위해 사용된 계면활성제의 유형과 양, 및 유화액이 형성되는 온도를 포함하는 몇몇 인자에 따라 좌우된다.
연속상 및 분산상은 충분량의 계면활성제의 존재하에 안정한 HIPR 유화액을 형성하기 위해 충분히 비혼화성인 액체이다. 본 명세서에서, 액체란 용어는 도관을 통해 펌핑될 수 있는 균질한 용액을 의미하기 위해 사용된다. 액체는 순수할 수 있고(즉, 실온에서 액체), 용융되거나(즉, 실온 이상의 온도에서 액체) 또는 고체이거나 용매에 용해된 펌핑될 수 없는 액체일 수 있다.
바람직하게, 연속상은 수성이고, 분산상은 중합체, 및 임의로 중합체를 위한 용매를 함유한다. 적절한 용매로는 톨루엔, 사이클로헥산 및 염화메틸렌이 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 방법을 실행하기에 적합한 중합체 부류의 한 예는 알케닐 방향족 탄화수소의 중합체 블록 및 공액 디엔의 중합체 블록을 함유하는 트리블록 공중합체이다. 트리블록 공중합체는 공지되어 있고, 미국 특허 제 3,135,716호, 제 3,150,209호, 제 3,496,154호, 제 3,498,960호, 제 4,145,298호 및 제 4,169,115호에 기술된 바와 같은 임의의 적합한 수단에 의해 제조될 수 있다.
알케닐 방향족 탄화수소의 예로는, 알킬-치환된 스티렌이 있고, 보다 바람직한 스티렌은 α-메틸스티렌이고, 비닐톨루엔이 가장 바람직한 스티렌이다. 바람직한 공액 디엔은 C4-C8공액 디엔이고, 1,3-부타디엔, 이소프렌, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔 및 3-메틸-1,3-펜타디엔이 보다 바람직하고, 1,3-부타디엔 및 이소프렌이 가장 바람직하다.
폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 이의 공중합체와 이의 블렌드 등의 폴리올레핀 뿐만 아니라 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원중합체는 또한 본 발명의 방법에 의한 HIPR 유화액의 제조에 유용하다. 바람직한 올레핀 중합체로는 선형 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), DOWLEXTM폴리에틸렌 수지(더 다우 케미칼 캄파니의 상표) 등의 이종성으로 분지된 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), ATTANETMULDPE(더 다우 케미칼 캄파니의 상표) 등의 이종성으로 분지된 선형 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), TAFMERTM[미츠이 페트로 케미칼스 캄파니 리미티드(Mitsui PetroChemicals Company Limited의 상표)] 및 EXACTTM[엑손 케미칼 캄파니(Exxon Chemical Company)의 상표] 등의 이종성으로 분지된 선형 에틸렌/α-올레핀 공중합체(이는 미국 특허 제 3,645,922호에 기술된 바와 같이 제조될 수 있다), AFFINITYTM폴리올레핀 플라스토머 및 ENGAGETM폴리올레핀 엘라스토머(더 다우 케미칼 캄파니의 상표) 등의 이종성으로 분지된, 실질적으로 선형인 에틸렌/α-올레핀 중합체(이는 예를 들면 미국 특허 제 5,272,236호 및 제 5,278,272호에 개시된 공정에 의해 제조될 수 있다), 및 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 등의 고압, 유리 라디칼 중합된 에틸렌 중합체 및 공중합체, PRIMACORTM(더 다우 케미칼 캄파니의 상표) 등의 에틸렌-아크릴산(EAA) 공중합체, 및 ESCORENETM중합체(엑손 케미칼 캄파니의 상표) 및 ELVAXTM[이. 아이. 듀퐁 드네모아 앤드 캄파니(E.I. du Pont de Nemours Co.)의 상표]등의 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 공중합체가 있다.
바람직한 실질적으로 선형인 에틸렌/α-올레피 중합체는 0.850g/㎤ 이상, 보다 바람직하게는 0.855g/㎤ 이상, 가장 바람직하게는 0.860g/㎤ 이상 내지 0.965g/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 0.880g/㎤ 이하, 가장 바람직하게는 0.875g/㎤ 이하의 밀도(ASTM D-792에 따라 측정됨), 1.5 내지 3.0의 중량 평균 분자량 대 수 평균 분자량의 비(Mw/Mn), 0.1g/10분 이상, 보다 바람직하게는 0.5g/10분 이상, 가장 바람직하게는 1g/10분 이상 내지 500g/10분 이하, 바람직하게는 100g/10분 이하, 보다 더 바람직하게는 70g/10분 이하, 가장 바람직하게는 10g/10분 이하의 측정된 용융 지수(ASTM D-1238(190/2.16)에 따라 측정됨), 및 6 내지 20, 보다 바람직하게는 14까지의 I10/I2(ASTM D-1238(190/10)에 따라 측정됨)를 갖는다.
본 발명의 실행에 적합한 중합체의 다른 예로는 에폭시 수지, 폴리스티렌, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트 및 폴리우레탄 등의 본원에 기술된 바와 같은 알케닐 방향족 탄화수소 및 공액 디엔의 디블록 공중합체가 있다.
또한, 나프탈렌계 탄화수소 및 파라핀계 탄화수소는 본 발명을 실행하기에 적합하다.
HIPR 유화액은 중합체의 부재하에서도 본 발명의 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 톨루엔, 염화메틸렌, 사이클로헥산 및 페트롤륨 에테르와 같은 낮은 수-혼화성을 갖는 용매는 물과 함께 HIPR 유화액을 형성할 수 있다. 추가로, 스티렌 또는 아크릴레이트 단량체 등의 단량체가 사용될 수 있다.
연속상 및 분산상은 상호교환 가능하다. 예를 들면, 물 대 오일의 유속비가 20:1에서 적합한 계면활성제의 존재하에 함께 혼입되어 혼합된 물 스트림 및 오일 스트림은 오일-연속 시스템을 생산할 수 있다. 한편, 물 대 오일의 유속비가 1:20에서 동일한 또는 다른 계면활성제, 바람직하게는 다른 계면활성제의 존재하에 함께 혼입되어 혼합된 물 스트림 및 오일 스트림은 물-연속 시스템을 생산할 수 있다. 연속상 또는 분산상은 바람직하게 수계(water-based)이고, 보다 바람직하게 연속상은 수계이고 나머지는 수계일 필요가 없다.
상의 점도는 도관을 통해 펌핑되도록 충분히 낮다. 상의 점도는, 예를 들면 용매 첨가 또는 온도 조정에 의해 조절될 수 있다. 예를 들면, 고체 또는 다른 펌핑할 수 없는 중합체 분산상은 중합체를 충분한 양의 중합체용 용매에 중합체를 용해시킴으로써 펌핑가능해 질 수 있다. 또한, 온도를 조절함으로써 고체 또는 다른 펌핑할 수 없는 액체를 펌핑가능하게 만들 수도 있다.
HIPR 유화액을 형성하기 위해 사용된 계면활성제는 음이온, 양이온 또는 비이온성 계면활성제, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 일반적으로, 개면활성제 농도가 높으면 보다 작은 직경의 입자가 생성되고, 계면활성제의 농도가 너무 높으면 유화액으로부터 제조된 필름 등의 생성물의 특성에 해로운 영향을 미치는 경향이 있다. 계면활성제 농도는 유화액을 형성하고 이를 안정화시키기에 충분한 농도로서, 바람직하게는 분산상의 중량을 기준으로 0.1중량%, 보다 바람직하게는 0.5중량%, 가장 바람직하게는 2중량% 내지 15중량%까지, 보다 바람직하게는 6중량%까지, 가장 바람직하게는 4중량%까지의 범위에 속한다. 계면활성제는 두 상을 혼합하기 전에 연속상 또는 분산상에 초기에 첨가하거나 제 3 스트림으로서 혼합 장치에 개별적으로 첨가할 수 있다. 계면활성제는 바람직하게 두 상을 혼합하기 전에 분산상에 초기에 첨가한다.
적합한 계면활성제 부류의 한 예는 식 X-ψ-O-(CH2-CH2-O)n-SO3 -Z+에 의해 표시되는 에톡시화 페놀의 황산염이고, 상기 식에서, X는 C6-C18선형 또는 분지형 알킬 기, 바람직하게는 옥틸, 노닐 또는 라우릴, 보다 바람직하게는 옥틸 또는 노닐, 가장 바람직하게는 노닐이고; ψ는 페닐렌, 바람직하게는 p-페닐렌이고; n은 4 내지 32, 바람직하게는 4 내지 12이고; Z는 나트륨, 칼륨 또는 암모늄, 바람직하게는 암모늄이다. 많은 에톡시화 알킬페놀의 바람직한 황산염 및 보다 바람직한 황산염은 상업적으로 입수용이하고, 예를 들면 폴리(옥시-1,2-에탄디일) 알파-설포-ω(노닐페녹시) 암모늄 염이다.
다른 적합한 계면활성제의 부류로는 알칼리 금속 올리에이트 및 스테아레이트 등의 알칼리 금속 지방산 염, 폴리옥시에틸렌 비이온성 계면활성제, 알칼리 금속 라우릴 설페이트, 4급 암모늄 계면활성제, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 등의 알칼리 금속 알킬벤젠 설포네이트, 및 개질된 수지의 알칼리 금속 비누가 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
HIPR 유화액을 형성하기에 적합한 분산기의 예로는 미국 특허 제 4,123,403호에서 워너(Warner) 등에 의해 기술된 바와 같은 슬리브형(sleeve-type) 분산기내의 회전 축, 고-전단 고정자 로터, 압출기 또는 원심분리 펌프-헤드가 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
HIPR 유화액으로부터 제조된 라텍스
라텍스는, 연속상 액체로 구성되거나, 연속상과 상용성이지만 입자의 완전성(integrity)에 간섭받지 않는 적절한 양의 액체와 유화액을 배합함으로써 HIPR 유화액으로부터 제조된다. 물이 연속상일 경우, 라텍스는 전형적으로 물을 HIPR 유화액에 첨가함으로써 제조된다. 보다 바람직하게는, 라텍스는 HIPR 유화액 및 물을 원심분리 펌프-헤드 등의 적절한 희석 조작단위를 통해 이동시킴으로써 연속 유형으로 제조된다.
HIPR 유화액의 분산상이 적절한 용매중 고체 또는 점성의 액체를 용해시킴으로써 형성될 경우, 이는 일반적으로 라텍스가 형성된 후 용매를 제거하기에 바람직하다. 그러나, 분산상이 용매를 함유하지 않을 경우, 라텍스는 HIPR 유화액을 단순히 희석시킴으로써 형성될 수 있다. 이 경우, 라텍스는 통상적인 방법에 의한 것 보다 효과적으로 형성되는데, 이는 용매를 제거하고 고형분 함량을 재조정하는 단계가 불필요하기 때문이다.
또한 상이한 수 평균 입자 크기의 HIPR 유화액(또는 이로부터 제조된 라텍스)을 배합함으로써 입자의 다정(multimodal) 분포를 갖는 라텍스를 제조할 수도 있다. 입자의 다정 분포를 갖는 라텍스는 낮은 점도를 유지하면서 라텍스의 고형분 함량을 증가시키는 것이 요구될 경우 특히 유용하다.
다수의 분산상을 갖는 라텍스를 제조할 수도 있다.
유용한 필름이 본 발명의 방법에 의해 제조된 HIPR 유화액으로부터 유도된 라텍스로부터 제조될 수 있음이 밝혀졌다. 예를 들면, 본원에 기술된 바와 같은 실질적으로 선형인 올레핀 중합체는 기판을 가로질러 실질적으로 균일한 두께를 갖는 필름을 형성함이 밝혀졌다. 이러한 필름은 높은 인장 강도 등의 유용한 물성을 갖고, 완전한 필름 성형에 적합한 임의의 온도, 일반적으로 25℃, 보다 바람직하게는 50℃ 내지 150℃, 보다 바람직하게는 100℃의 온도에서 제조될 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 HIPR 유화액으로부터 유도된 라텍스는 일반적으로 라텍스와 관련된 응용분야에 사용될 수 있다. 예를 들면, 라텍스는 바닥, 목재, 자동차, 금속, 직물 또는 페이퍼를 피복시키기 위해 사용될 수 있거나, 또는 글러브 나 콘돔을 제조하기 위해 금형에 적용될 수 있다.
하기 실시예는 단지 예시할 목적으로, 본 발명의 범주를 제한하려는 것은 아니다.
실시예 1: 물-연속 분산액의 제조 방법
도 1에 도시된 에틸렌-옥텐 엘라스토머를 톨루엔에 용해시켜 중합체 및 용매의 총 중량을 기준으로 24중량%의 용액을 제조하였다. 올레산나트륨(엘라스토머 중량을 기준으로 4중량%)을 용액에 첨가하였다. 상기 용액은 분산상이었다. T형으로 고정된 1.27cm 직경의 스테인레스 스틸 튜브의 아암(arm)을 통해 30g/분의 일정 속도로 분산상을 연속해서 펌핑하였다. 동시에, T형으로 고정된 0.318cm 직경의 스테인레스 스틸 튜브의 아암을 통해 물(연속상)을 6.0g/분 내지 0.35g/분의 일정한 속도로 펌핑하였다. 두 스트림을 합하고 1.27cm 직경의 스테인레스 스틸 튜브를 사용하여 T형으로 연결되고, 7400rpm에서 조작되는 IKAUTL 25 TURRAXTM인-라인 고정자 로터 믹서를 사용하여 전단 조건하에서 함께 혼합하였다. 유용한 HIPR 유화액은 분산상 대 연속상의 비가 10:1 내지 60:1(즉, 물의 유속이 0.5g/분 내지 3g/분의 범위로 일정하다)이었다. HIPR 유화액을 물로 희석하고, 쿨터 LS 130 광 산란 입자 크기 분석기(Coulter LS 130 light scattering particle size analyzer)를 사용하여 입자 크기 및 다분산도를 측정하였다. 톨루엔을 생성된 라텍스로부터 회전 증발에 의해 제거하고, 입자 크기 및 다분산도를 다시 측정한 결과 실질적으로 동일한 결과를 나타내었다. 진공하에 물을 제거함으로써 고형분 함량을 55%로 조정하였다.

Claims (20)

  1. a) 유화 및 안정화 양의 계면활성제의 존재하에 유속 R1을 갖는 연속상 액체 스트림 및 유속 R2를 갖는 분산상 액체 스트림을 연속적으로 분산제내로 혼입시키는 단계; 및
    b) 상기 혼입된 스트림을 상 역전 없이 높은 불연속상 비의 유화액이 형성되기에 충분히 일정한 혼합 속도로 혼합하는 단계를 포함하며,
    이때 R2:R1은, 고 불연속상 비의 유화액의 용적평균 입자 크기가 R2:R1에 대해 역 의존성을 나타내기 시작하는 시점으로 정의되는 하한치 및 고 불연속상 비의 유화액의 상 역전이 발생하는 R2:R1의 바로 미만인 상한치의 범위를 포함하는, 고 불연속상 비의 유화액의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    R2:R1의 비가, 고 불연속상 비의 유화액의 입자에 대한 다분산도가 3 미만인 범위에 속하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    R2:R1의 비가, 고 불연속상 비의 유화액의 입자에 대한 다분산도가 2 미만이고, 용적 평균 입자 크기의 평균이 1.9 미크론 이하인 범위에 속하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    R2:R1의 비가, 용적 평균 입자 크기의 평균이 1 미크론 이하인 범위에 속하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    연속상이 수성인 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    연속상이 비수성인 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    분산상이 알케닐 방향족 탄화수소의 중합체 블록 및 공액 디엔의 중합체 블록의 공중합체, 에폭시 수지, 폴리[에틸렌-아크릴산], 폴리스티렌, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 폴리올레핀 또는 폴리우레탄을 포함하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    폴리올레핀이 동종의 랜덤한, 부분적으로 결정질인, 분자량 분포가 좁은 에틸렌-α-올레핀 공중합체, 또는 약 0.850g/㎤ 내지 약 0.965g/㎤의 밀도, 약 1.5 내지 약 3.0의 Mw/Mn, 약 0.1g/10분 내지 약 100g/10분의 용융 지수, 및 약 6 내지 약 20의 I10/I2를 갖는 실질적으로 선형인 에틸렌/α-올레핀 공중합체를 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    에틸렌/α-올레핀 공중합체가 약 0.855g/㎤ 내지 약 0.875g/㎤의 밀도 및 약 0.5g/10분 내지 약 70g/10분의 용융 지수를 갖는 에틸렌/1-옥텐 공중합체인 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    R2:R1이 10:1 내지 60:1의 범위에 속하는 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    R2:R1이 20:1 내지 55:1의 범위에 속하는 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    분산상이 알케닐 방향족 탄화수소의 중합체 블록의 공중합체를 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    알케닐 방향족 탄화수소의 중합체 블록의 공중합체가 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체를 포함하고, R2:R1은 10:1 내지 40:1의 범위에 속하는 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    R2:R1이 25:1 내지 35:1의 범위에 속하는 방법.
  15. 제 7 항에 있어서,
    분산상이 에폭시 수지를 포함하고 R2:R1이 6:1 내지 14:1의 범위에 속하는 방법.
  16. 제 7 항에 있어서,
    분산상이 폴리스티렌을 포함하고 R2:R1이 15:1 내지 50:1의 범위에 속하는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,
    계면활성제가 음이온, 양이온 및 비이온성 계면활성제로부터 선택된 계면활성제들의 혼합물을 포함하는 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,
    계면활성제가 알칼리 금속 지방산 염, 폴리옥시에틸렌 비이온성 계면활성제, 알칼리 금속 라우릴 설페이트, 4급 암모늄 계면활성제, 알칼리 금속 알킬벤젠 설포네이트 또는 개질된 수지의 알칼리 금속 비누, 또는 이들의 혼합물인 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 5 항 및 제 7 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (b) 이후에 고 불연속상 비의 유화액을 물로 희석하여 인조 라텍스를 제조하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  20. 바닥 피복재, 목재 피복재, 자동차 피복재, 강철 피복재, 페이퍼 피복재, 글러브, 카페트 배면, 접착제, 밀봉제, 콜크(caulk) 또는 콘돔을 성형하기 위한 기판 또는 금형에 적용되는, 제 19 항의 방법에 따른 라텍스.
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