KR930004607B1 - 비닐클로라이드 라텍스 중합체의 제조방법 - Google Patents

비닐클로라이드 라텍스 중합체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

비닐클로라이드 라텍스 중합체의 제조방법
본 발명의 목적은 대응하는 단량체(들)의 마이크로서스펜션 중합에 의하여, 입자의 평균 직경이 0.2 내지 0.8μm이고 적어도 하나의 유기 용해성 중합 개시제를 함유하는 비닐클로라이드의 단일- 및 공-중합체의 라텍스를 제조함에 있다. 또한 그 목적은 이로부터 수득되는 라텍스 뿐만 아니라 종 마이크로서스펜션(seeded microsuspension)내 비닐클로라이드의 단일- 및 공-중합체의 제조용의 종 생성물(seeding product)로서의 용도에 있다.
상기 라텍스이 입자는 종 마이크로서스펜션 중합에 필요한 모든 개시제를 함유하며 상기 중합반응은 중합개시제의 보충적 첨가를 필요로 하지 않는다.
본 명세서에서 “마이크로서스펜션”또는 “미세(fine)서스펜션”중합이라 함은 안정제로서 유화제를 함유하는 수성 매질내에 교반에 의하여 분산된 적어도 하나의 단량체의 유기 용해성 개시제(들)의 존재하에 중합함을 의미한다.
프랑스 특허 제1,485,547호는, 종 마이크로서스펜션 중합에 의한 비닐클로라이드 중합체의 제조용으로, 그 입자가 상기 중합에 필요한 모든 개시제를 함유하는 라텍스를 종 생성물로서 사용하는 것이 공지임을 보여준다.
현재까지 마이크로서스펜션 중합에 의한 그러한 라텍스의 제조방법은 다음과 같은 결점을 보인다:
(ⅰ) 일반적으로 10℃ 내지 30℃의 온도에서 실시하는 단량체(들)의 분산액을 제조하는 동안에 거의 언제나 크러스트(crust)의 형성이 관찰되는데, 이는 사용되는 기계적 수단의 작용을 방해하며 또한 라텍스에 있어서 그 평균 입경을 각 작업시마다 재현성이 없도록 하고(하거나),
(ⅱ) 이렇게 분산된 단량체(들)의 중합시에, 중합에 필요한 양의 20배 이상에 달할 수 있도록 존재하는 대량의 개시제 때문에 종종 반응 매체의 10℃를 초과할 수 있는 갑작스런 온도 상승이 유발되고, 다량의 크러스트를 발생시킨다.
본 발명의 목적은 본 방법은 상술한 결점을 극복하는 것이다.
간단히 말해서, 본 발명은, 단량체(들)의 중량에 대하여 활성 산소로 표시된 유기 용해성 중합 개시제 0.004 내지 0.16중량% 존재하에, 1종 이상의 음이온성 유화제 또는 1종 이상의 음이온성 유화제 및 1종 이상의 비이온성 유화제를 함유하는 수성 매질내에 단량체(들)의 미세 분산액을 형성한 후, 형성된 반응 매질을 원하는 중합온도(θ1)에서 중합시키는 대응 단량에(들)의 마이크로서스펜션 중합에 의하여, 평균 직경이 0.2 내지 0.8μm이고 1종 이상의 유기 용해성 중합 개시제를 함유하는 입자를 갖는 비닐클로라이드의 단일- 및 공중합체의 라텍스를 제조하는 방법에 있어서, 단량체(들)의 분산액을 형성하기 전에 수성 매질에 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸을 가하고, 중합 도중에 온도차(θ2-θ1)가 0°내지 ＋50℃, 바람직하기로는 0°내지 ＋2℃ 사이의 값을 초과하는 중합 매질 온도(θ2)에서 반응 매질에 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸을 연속적으로 가하는 것을 특징으로 하는 개선점이 있다.
또한 본 발명은 후술하는 바와 같이 결과의 생성물 및 그러한 생성물을 종 마이크로서스펜션 내에서 비닐클로라이드의 중합에서 종 생성물로 사용하는 용도를 포함한다.
본 발명에 따라, 단량체(들)의 분산액을 형성하기 전에 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸을 수성 매질에 가하고, 중합 반응 조작중에 온도차(θ2-θ1)가 0°내지 ＋5℃, 바람직하기로는 0°내지 ＋2℃ 사이의 값을 선택하는 반응 매질 온도(θ2)에서 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸을 마찬가지로 반응 매질에 연속적인 방법으로 가한다.
단량체(들)을 분산시키기 전에 수성 매질에 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸을 가하는 것은 크러스트의 형성을 억제하며, 중합 반응 도중에 본 발명 방법의 조건하에서 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸을 가하면 온도 상승을 6℃ 미만으로 제한하여 이 단계에서 실질적으로 크러스트의 생성을 감소시킨다는 점을 알아내었다. 또한 동일한 조건하에서 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸 대신에 히드로퀴논 또는 메틸히드로퀴논을 사용할때는 전술한 단점을 매우 적은 정도로 감소시킬 뿐임을 관찰하였다.
단량체(들)을 분산시키기 전에 수성 매질에 가해지는 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸의 양은 일반적으로 단량체(들)에 대하여 약 0.0005 내지 0.05중량%이다.
중합 반응 조작 도중에 반응 매질에 가하는 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸의 양은 일반적으로 단량체(들)에 대하여 약 0.0005 내지 0.05중량%이고 수성 분산액 형태 또는 메틸 알코올이나 에틸 알코올과 같은 저분자량의 지방족 알코올내의 용액으로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 수성 분산액의 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸 함량은 일반적으로 약 0.01 내지 1중량%이다. 상기 용액의 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸의 함량은 일반적으로 약 5 내지 15중량%이다.
여기서 비닐클로라이드 “중합체”라 함은 비닐클로라이드의 단일- 및 공중합체를 말하며, 공중합체는 50중량% 이상의 비닐클로라이드 및 비닐클로라이드와 공중합 가능한 1 이상의 단량체를 함유한다. 공중합성 단량체는 비닐클로라이드의 공중합의 표준 방법에 일반적으로 사용되는 것이다. 예를들면 비닐아세테이트, 프로피오네이트, 벤조에이트와 같은 모노- 및 폴리카르복실산의 비닐에스테르 ; 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산 및 이타콘산과 같은 불포화 모노- 및 폴리카르복실산, 뿐만 아니라 이들의 지방족, 지환족 및 방향족 에스테르, 이들의 아미드, 이들의 니트릴 ; 아릴, 비닐, 비닐리덴할라이드 ; 알킬비닐에테르 ; 밀 올레핀이 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 비닐클로라이드 중합체의 마이크로서스펜션 제조에 사용될 수 있고 자유 라디칼 발생제로 표시되는 모든 유기 용해성 중합 개시제를 사용할 수 있으며, 그 예로서 라우로일 퍼옥사이드, 아세틸 시클로헥산설포닐 퍼옥사이드, 이소부티로일 퍼옥사이드, 디클로로아세틸 퍼옥사이드, 트리클로로아세틸 퍼옥사이드와 같은 유기 퍼옥사이드 ; 에틸퍼옥시 디카르보네이트, 에틸헥실퍼옥시 디카르보네이트, 이소프로필퍼옥시 디카르보네이트, 이소부틸퍼옥시 디카르보네이트와 같은 퍼옥시 디카르보네이트 ; tert-부틸퍼 메톡시아세테이트 ; tert-부틸퍼 에톡시아세테이트 ; tert-부틸퍼 페녹시-2-프로피오네이트가 있다. 개개의 중합 개시제, 자유 라디칼 발생제는 활성 산소로 표시될 수 있다. 퍼옥사이드 화합물의 경우에는 동 퍼옥사이드 화합물 1분자가 분해하여 하나의 산소 이온을 유리시키며, 이는 다시 말해서 활성 산소 1원자에 해당한다. 중합 개시제, 퍼옥사이드 화합물 이외의 자유 라디칼 발생제의 경우에는 동 중합 개시제 1분자가 활성 산소 1원자에 해당하는 것을 고려하여 이를 활성 산소로 표현할 수 있다.
유기 용해성 개시제의 선택은 선택된 반응 온도에서의 그 분해속도에 좌우된다. 사실상 상기한 개시제는 단량체(들)에 대하여 상기 활성 산소로 표시된 개시제를 0.004 내지 0.16중량%만큼 사용함으로써 4 내지 20시간 사이에 라텍스를 제조할 수 있도록 반응성이 충분하여야 한다. 그러나, 분해 속도는 라텍스 제조시에 분해되는 개시제의 양이 사용되는 개시제 양의 절반을 넘지 않도록 너무 높지 않아야 한다. 따라서 이를 달성하기 위하여는 라텍스 제조시에 분해되는 개시제의 비율이 사용되는 전 개시제의 1 내지 50중량%가 되도록 하는 반감기를 갖는 개시제를 선택할 필요가 있다.
몇가지의 유기 용해성 개시제를 사용하는 경우에는, 반응성이 서로 다른 것들을 선택하는 것이 유리하며 : 반응성이 가장 큰 개시제들은 본 발명에 따른 라텍스의 제조시에 주로 작용하는 반면에 반응성이 가장 작은 개시제들은 종 생성물로 사용되는 상기 라텍스의 존재하의 비닐클로라이드 중합체의 제조에서 나타나는 종 마이크로서스펜션 중합 반응 도중에 주로 반응할 것이다.
각각의 특정 단일- 또는 공중합 반응에 사용되는 가장 적절한 개시제(들) 및 그 사용량은 통상의 실험에 의하여 결정할 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 사용되는 물의 양은 반응 매질중 단량체(들)의 초기 함량이 일반적으로 약 30 내지 50중량% 이도록 하는 것이다.
사용하는 음이온성 유화제로는 바람직하기로는 지방산의 비누, 알킬설페이트, 알킬설포네이트, 알킬아릴설포네이트, 알킬설포숙시네이트, 알카리성 알킬포스페이트가 있고, 비이온성 유화제로는 에틸렌 또는 프로필렌옥사이드와 각종 히드록실화된 유기 화합물과의 종축합물이 있다. 상기한 유화제(들)도 마찬가지로 중합 반응 도중에 반응 매질에 가하는 것이 좋다. 유화제의 양은 단량체(들)에 대하여 일반적으로 약 0.3 내지 4중량%이다.
수성 매질내의 단량체(들)의 분산액은 일반적으로 10°내지 30℃의 온도에서 기계적 수단, 예를들면 콜로이드 밀, 고속펌프, 진동교반기, 초음속 장치 등으로써 형성한다.
중합 반응은 자생압력 및 온화한 교반하에서 수득한 분산액의 온도를 목적하는 중합 온도(θ1), 일반적으로 30 내지 65℃로 상승시킨 후, 반응 매질의 온도 θ2가 온도차이를 0°내지 ＋5℃, 바람직하기로는 0°내지 ＋2℃인 구간에서 선택된 값 이상이 되도록 할때에 반응 매질에 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸을 연속적으로 가함으로써 실시한다. 통상의 압력 강하 후에 반응을 종료하고 미전환 단량체(들)을 탈기화하여 제거한다.
본 발명을 예시만을 목적으로 하는 하기 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 이들중 실시예 1, 3, 4, 5 및 6은 비교예이고 실시예 2는 본 발명에 따른 것이다.
[실시예 1(비교예)]
다음을 혼합한다.
(ⅰ) 비닐클로라이드 40kg, (ⅱ) 라우로일 퍼옥사이드 0.6kg, (ⅲ) 소듐 도데실 벤젠 설포네이트가 10중량%인 수용액 4kg, 및 (ⅳ) 혼합물중 비닐클로라이드 함량이 43중량%인 물, 수성 매질내에 비닐클로라이드의 미분산액을 형성한 후에, 앵커(anchor)를 갖춘 교반기를 장착한 120리터 용량의 2중 쟈켓 오오토클레이브에 상기 분산액을 도입한다. 상기 형성된 반응 매질을 자생 압력하에 원하는 중합 온도(θ1) 52℃로 상승시키고 교반 속도를 50RPM으로 한다.
압력 강하 후, 즉 9시간 후에 반응에 참여하지 않은 비닐클로라이드를 탈기한다. 따라서 건조물 중량 함량이 40중량%이고 입자의 평균 직경이 0.4μm이고 라우릴 퍼옥사이드 함량(중합체에 대하여)이 1.4중량%인 라텍스를 수득한다.
[실시예 2]
수성 매질내에 비닐클로라이드의 미분산액을 형성하기 전에 상기 매질에 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸(DBPC)를 가하고, 중합 도중에 반응 매질의 온도(θ2)가 53℃이상일때에 마찬가지로 반응 매질에 연속적인 방법으로 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸을 가하는 것을 제외하고는 실시예 1의 방법을 행한다. 중합 반응 도중에 반응 매질에 가하는 DBPC는 물 2리터내의 분산액의 형태로 사용한다.
[실시예 3 및 4(비교예)]
DBPC 대신에 히드로퀴논(HQ)을 사용한 점을 제외하고 실시예 2를 반복하였다.
[실시예 5 및 6(비교예)]
DBPC를 메틸 히드로퀴논(MEHQ)로 대체한 점을 제외하고 실시예 2를 반복하였다.
하기 표 1은 각 실시예에 대하여 다음을 나타내고 있다.
(ⅰ) 사용된 첨가제의 종류(DBPC, HQ 또는 MEHQ), (ⅱ) 분산전에 가해진 첨가제의 양, (ⅲ) 중합 반응 도중에 가해진 첨가제의 양, (ⅳ) 분산액 형성 도중에 형성된 크러스트의 양, (ⅴ) 중합 도중에 형성된 크러스트의 양, (ⅵ) 중합 반응 도중에 도달한 최대 온도차 θ2-θ1.
[표 1]
Figure kpo00001
본 발명을 바람직한 태양과 관련하여 설명하였지만 이는 본 발명의 범위를 상술한 특정 형태로 제한하기 위한 것이 아니라 그와 반대로 대체물, 변형물 및 등가물들로 첨부된 특허청구의 범위에 의하여 정의하는 본 발명의 정신 및 범위내에 포함되는 것으로 간주한다.

Claims (12)

  1. 단량체(들)의 중량에 대하여 활성 산소로 표시된 유기 용해성 중합 개시제 0.004 내지 0.16중량% 존재하에, 1종 이상의 음이온성 유화제 또는 1종 이상의 음이온성 유화제 및 1종 이상의 비이온성 유화제를 함유하는 수성 매질내에 단량체(들)의 미세 분산액을 형성한 후 형성된 반응 매질을 원하는 중합 온도(θ1)에서 중합시키는 대응 단량체(들)의 마이크로서스펜션 중합에 의하여 평균 직경이 0.2 내지 0.8μm이고 1종 이상의 유기 용해성 중합 개시제를 함유하는 입자를 갖는 비닐클로라이드의 단일- 및 공중합체의 라텍스를 제조하는 방법에 있어서, 단량체(들)의 분산액을 형성하기 전에 수성 매질에 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸을 가하고, 중합 도중에 온도차(θ2-θ1)가 0°내지 ＋5℃ 사이의 값을 초과하는 중합 매질 온도 θ2에서 반응 매질에 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸을 연속적으로 가하는 것으로 되어 있음을 특징으로 하는 비닐클로라이드 라텍스 중합체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 단량체(들)의 분산액을 형성하기 전에 수성 매질에 가해지는 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸은 단량체(들)에 대하여 0.0005 내지 0.05중량% 임을 특징으로 하는 비닐클로라이드 라텍스 중합체의 제조방법.
  3. 제1 또는 2항에 있어서, 중합 도중에 반응 매질에 가해지는 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸은 단량체(들)에 대하여 0.0005 내지 0.05중량% 임을 특징으로 하는 비닐클로라이드 라텍스 중합체의 제조방법.
  4. 제1 또는 2항에 있어서, 중합 도중에 반응 매질에 가해지는 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸은 수성 분산액 형태임을 특징으로 하는 비닐클로라이드 라텍스 중합체의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수성 분산액의 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸 함량은 0.01 내지 1중량%임을 특징으로 하는 비닐클로라이드 라텍스 중합체의 제조방법.
  6. 제1 또는 2항에 있어서, 중합 도중에 반응 매질에 가해지는 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸은 저분자량 지방족 알코올 내의 용액 형태임을 특징으로 하는 비닐클로라이드 라텍스 중합체의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 알코올은 메틸 알코올 또는 에틸 알코올로부터 선택됨을 특징으로 하는 비닐클로라이드 라텍스 중합체의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 용액의 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸 함량은 5 내지 15중량% 임을 특징으로 하는 비닐클로라이드 라텍스 중합체의 제조방법.
  9. 제1 또는 제2항에 있어서, 반응 매질의 단량체(들)의 초기 함량은 30 내지 50중량% 임을 특징으로 하는 비닐클로라이드 라텍스 중합체의 제조방법.
  10. 제1 또는 2항의 방법에 따라 제조된 비닐클로라이드 라텍스 생성물.
  11. 종 마이크로서스펜션내에서 비닐클로라이드의 단일- 또는 공중합체를 제조하는 방법에 있어서, 제1 또는 제2항의 방법에 따른 생성물중 어느 하나를 종 생성물로서 사용하는 것을 특징으로 하는 비닐클로라이드의 단일- 또는 공중합체의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 중합 도중에, 온도차(θ2-θ1)가 0℃ 내지 2℃ 사이의 값을 초과하는 중합 매질 온도(θ2)에서 반응 매질에 2,6-디 tert-부틸-파라-크레졸을 연속적으로 가함을 특징으로 하는 비닐클로라이드 라텍스 중합체의 제조방법.
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