WO2013161098A1 - 重合体粒子、その製造方法、及び、その用途 - Google Patents
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Abstract
重合体粒子は、中心径0.1~2μmの複数の孔を表面に有する表面多孔質構造を備える。この重合体粒子は、ビニル系重合体と非架橋重合体とを含んでおり、0.1~5.0m2/gの比表面積を有し、1~200μmの体積平均粒子径を有する。
Description
本発明は、重合体粒子及びその製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、表面多孔質構造を有する重合体粒子及びその製造方法に関する。また、本発明は、前記重合体粒子の用途、具体的には、前記重合体粒子を含む化粧品等の外用剤、前記重合体粒子を含む塗料、及び、前記重合体粒子を含む光拡散性樹脂組成物にも関する。
平均粒子径が0.01~100μmの重合体粒子は、例えば、塗料や、インキ粘着剤用、接着剤用、人工大理石用等の添加剤や、紙処理剤用、化粧品用等の充填材や、クロマトグラフィーのカラム充填材や、静電荷像現像に使用されるトナー用の添加剤や、フィルム用のアンチブロッキング剤や、光拡散剤等の用途で使用されている。中でも表面に多孔質構造を有する重合体粒子は、その吸着特性や徐放性、触感の改善、粘度の調整、光拡散性の向上等を目的として利用されている。
例えば、特許文献1及び2には、多孔質構造の重合体粒子を得る技術として、不飽和単量体と直鎖状高分子化合物とを含む混合物から重合体粒子が形成する際に、重合の進行に伴って、不飽和単量体の重合により生成するポリマーと直鎖状高分子化合物との相溶性が徐々に低下し、重合体粒子内にて部分的に相分離状態を形成する機構を利用した技術が開示されている。この特許文献1及び2に開示の技術により得られる重合体粒子は、重合体粒子の内部及び表面の両方に多数の孔を有する多孔質構造の粒子であり、例えば、化粧品に配合された場合において、その化粧品に多孔質構造に由来する独特な触感を与える。
上記の通り、多孔質構造の重合体粒子、特に、表面に複数の孔を有する表面多孔質構造の重合体粒子は、その多孔質構造に由来して様々な特性を有することから、近年では、従来にない独特の特性を有し得る、又は、従来と比べて優れた特性を有し得る新たな表面多孔質構造の重合体粒子の開発が進められている。
本発明は、上記した状況に鑑みてなされたものであって、表面に複数の孔を有する新規な表面多孔質構造の重合体粒子、及びその重合体粒子の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、表面に複数の孔を有する新規な表面多孔質構造の重合体粒子を含有した外用剤、塗料、及び樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明に係る重合体粒子は、単官能ビニル系単量体100重量部及び多官能ビニル系単量体5~100重量部を含む単量体混合物に由来するビニル系重合体と、C3~C20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを50重量%以上含む単量体に由来する重量平均分子量50000~200000の非架橋重合体1~15.4重量部とを含み、中心径0.1~2μmの複数の孔を表面に有する表面多孔質構造を備え、比表面積が0.1~5.0m2/gであり、体積平均粒子径が1~200μmであることを特徴とする。なお、本明細書において、(メタ)アクリは、メタクリ又はアクリを意味する。
あるいは、本発明に係る重合体粒子は、複数の孔を表面に有する表面多孔質構造を備えた重合体粒子であって、ビニル系重合体と非架橋重合体とを含み、前記非架橋重合体と前記ビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を当該重合体粒子の内部に有し、前記表面に存在する複数の孔の中心径が0.1~2μmで、比表面積が0.1~5.0m2/gで、体積平均粒子径が1~200μmであることを特徴とする。
また、本発明に係る重合体粒子の製造方法は、単官能ビニル系単量体100重量部と多官能ビニル系単量体5~100重量部とを含む単量体混合物を、C3~C20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを50重量%以上含む単量体に由来する重量平均分子量50000~200000の非架橋重合体1~15.4重量部及び重合開始剤の存在下、水性媒体中で懸濁重合することにより、中心径0.1~2μmの複数の孔を表面に有する表面多孔質構造を備え、比表面積が0.1~5.0m2/gであり、体積平均粒子径が1~200μmである重合体粒子を得ることを特徴とする。
また、本発明に係る外用剤は、上記した本発明に係る重合体粒子を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る塗料は、上記した本発明に係る重合体粒子を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る光拡散性樹脂組成物は、上記した本発明に係る重合体粒子と、透明基材樹脂とを含むことを特徴とする。
本発明によれば、表面に複数の孔を有する新規な表面多孔質構造の重合体粒子及びその製造方法を提供することができる。さらに、表面に複数の孔を有する新規の重合体粒子を含有した外用剤、塗料、及び光拡散性樹脂組成物を提供することができる。
〔本発明の重合体粒子及びその製造方法〕
本発明の重合体粒子は、中心径0.1~2μmの複数の孔を表面に有する表面多孔質構造を備えた粒子である。この本発明の重合体粒子は、ビニル系重合体と非架橋重合体とを含んでなり、0.1~5.0m2/gの比表面積を有し、1~200μmの体積平均粒子径を有する。
本発明の重合体粒子は、中心径0.1~2μmの複数の孔を表面に有する表面多孔質構造を備えた粒子である。この本発明の重合体粒子は、ビニル系重合体と非架橋重合体とを含んでなり、0.1~5.0m2/gの比表面積を有し、1~200μmの体積平均粒子径を有する。
具体的には、本発明の重合体粒子は、表面に複数の孔を有し、これら孔の中心径が0.1~2μm、好ましくは、0.5~1.5μmである表面多孔質構造を備える。孔の中心径が0.1~2μmの範囲外にある場合には、重合体粒子の表面に多孔質構造を有することによる効果(例えば、重合体粒子を塗料に配合したときの塗料の粘度特性、重合体粒子を塗料、化粧品等の製品に配合したときの分散特性、重合体粒子を塗料、化粧品、光拡散性フィルム(光拡散性樹脂組成物)等の製品に配合したときの製品の光拡散性、重合体粒子を化粧品等に配合したときの触感性)を得ることができないおそれがある。なお、本明細書において、孔の中心径とは、水銀圧入法、例えば実施例の項で後述する中心径の測定方法によって測定された細孔分布のモード径(最頻値)を意味するものとする。
重合体粒子の比表面積は、0.1~5.0m2/gであり、好ましくは、1.0~5.0m2/gである。比表面積が0.1m2/g未満であると、重合体粒子の表面に多孔質構造を有することによる効果が発現しない場合がある。ここで、比表面積とは、単位重量あたりの表面積のことをいい、本発明ではBET法(N2)により得られる比表面積を意味する。BET法(N2)による比表面積の測定方法については、実施例の項で説明する。
本発明の重合体粒子の体積平均粒子径は、1~200μmである。重合体粒子の用途によっては、1~150μmが好ましく、2~100μmがより好ましい。
この本発明の重合体粒子は、表面に複数の孔を有しており、重合体粒子を塗料に配合したときの塗料の粘度特性、重合体粒子を塗料、化粧品等の製品に配合したときの分散特性、重合体粒子を塗料、化粧品、光拡散性フィルム(光拡散性樹脂組成物)等の製品に配合したときの製品の光拡散性、重合体粒子を化粧品等に配合したときの触感等に優れている。特に、本発明の表面多孔質構造の重合体粒子は、主に表面に多数の孔を有しており、内部に孔を有していない(又は、内部における孔の数が少数である)ことから、表面及び内部の両方に多数の孔を有する従来の多孔質構造の重合体粒子と比べて、重合体粒子を塗料に配合したときの塗料の粘度特性、重合体粒子を塗料、化粧品等の製品に配合したときの分散特性に優れている。
本発明の重合体粒子は、非架橋重合体とビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を当該重合体粒子の内部に有することが好ましい。具体的には、本発明の重合体粒子の内部は、非架橋重合体からなる相と、ビニル系重合体からなる相とで構成されており、この重合体粒子の内部構造は、前記ビニル系重合体からなる相(連続相)内に、非架橋重合体からなる相(分散相)が粒子状に分散して存在する海島構造となっていることが好ましい。このような重合体粒子の内部は、光屈折率の異なる材質(即ち、非架橋重合体とビニル系重合体)が混在する状態にあるため、この重合体粒子は、塗料、化粧品、光拡散性フィルム(光拡散性樹脂組成物)等の製品に配合されたときに、当該製品に特異な光拡散性を発現させることができる。ここで、非架橋重合体からなる相の長さは、50~3000nmであることが好ましく、50~1000nmの範囲内であることがより好ましい。非架橋重合体からなる相の長さが、50~3000nmの範囲内にない場合には、ビニル系重合体からなる相内における非架橋重合体からなる相の分散が十分でなく、光屈折率の異なる材質(即ち、非架橋重合体とビニル系重合体)が混在すことによる光拡散性の向上効果が十分に発現しないおそれがある。
本発明の重合体粒子には、上記した通り、ビニル系単量体の重合体であるビニル系重合体が含まれている。ビニル系単量体は、少なくとも1つのアルケニル基(広義のビニル基)を有する化合物である。前記ビニル系単量体には、1個のアルケニル基(ビニル基)を有する化合物である単官能ビニル系単量体と、2個以上のアルケニル基(ビニル基)を有する化合物である多官能ビニル系単量体とがある。本発明の重合体粒子は、単官能ビニル系単量体及び多官能ビニル系単量体を含む単量体混合物に由来する重合体、すなわち、単官能ビニル系単量体と多官能ビニル系単量体との共重合体である架橋重合体を、ビニル系重合体として含むことが好ましい。これにより、重合体粒子に耐溶剤性を付与することができる。
単官能ビニル系単量体としては、例えば、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、p-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のスチレン及びその誘導体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n-オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-クロルエチル、アクリル酸フェニル、α-クロルアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n-オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のα-メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリル酸2-ヒドロキシエチル、アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸2-ヒドロキシプロピル等のアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体を挙げることができる。
場合によっては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマール酸等のような不飽和カルボン酸を単官能ビニル系単量体として使用することもできる。更に、これらを2種以上組合せて用いてもよい。また、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のビニルエーテル類;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のビニルケトン類;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のN-ビニル化合物;ビニルナフタリン塩等を、本発明の効果を妨げない範囲で1種もしくは2種以上組み合わせて単官能ビニル系単量体として使用することもできる。
上記した単官能ビニル系単量体の中でも、(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。単官能ビニル系単量体が(メタ)アクリル酸エステルである場合、重合体粒子を塗料に配合したときの塗料の粘度特性、重合体粒子を塗料、化粧品等の製品に配合したときの分散特性、重合体粒子を塗料、化粧品、光拡散性フィルム(光拡散性樹脂組成物)等の製品に配合したときの製品の光拡散性、重合体粒子を化粧品等に配合したときの触感等をさらに良好にすることができる。
多官能ビニル系単量体としては、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ジビニルベンゼン、多官能イソシアヌレート等が挙げられる。これらの単量体を使用することにより、架橋した重合体粒子を得ることができる。
ビニル系重合体としての上記架橋重合体において、単官能ビニル系単量体に由来する構造単位の数と、多官能ビニル系単量体に由来する構造単位の数との比は、重量に換算したときに、単官能ビニル系単量体に由来する構造単位100重量部に対して、多官能ビニル系単量体に由来する構造単位が5~100重量部の範囲内であることが好ましく、10~70重量部の範囲内であることがより好ましい。多官能ビニル系単量体に由来する構造単位が、単官能ビニル系単量体に由来する構造単位100重量部に対して5重量部以上である場合、重合体粒子に耐溶剤性を十分に付与することができる。一方、多官能ビニル系単量体に由来する構造単位が、単官能ビニル系単量体に由来する構造単位100重量部に対して100重量部以下である場合、所望の表面多孔質構造を得ることができる。なお、重合体粒子に含まれる単量体由来の重合体(単官能ビニル系単量体及び多官能ビニル系単量体を含む単量体混合物に由来する重合体)の量は、重合体粒子の製造の際に添加された単量体(単官能ビニル系単量体及び多官能ビニル系単量体)の量と略均等である。
また、本発明の重合体粒子には、上記した通り、非架橋重合体が含まれている。本発明の重合体粒子において、非架橋重合体は、ビニル系重合体(架橋重合体)と相溶しない非架橋重合体(例えば、C3~C20(炭素数3~20)の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートの単独重合体または共重合体)であることが好ましい。このようなビニル系重合体(架橋重合体)と相溶しない非架橋重合体は、重合体粒子表面に多孔質構造を形成することができ、重合体粒子内部に、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を形成することができる。
上記した本発明に係る重合体粒子は、非架橋重合体の存在下、水性媒体中で、単官能ビニル系単量体と多官能ビニル系単量体とを含む単量体混合物を懸濁重合することにより、製造することができる。
また、本発明の重合体粒子の表面は、油剤、シリコーン化合物、又はフッ素化合物で処理されてもよい。このように、重合体粒子の表面を、油剤、シリコーン化合物、又はフッ素化合物で処理すると、重合体粒子の撥水性を向上させることができる。
油剤としては、例えば、流動パラフィン、スクワラン、ワセリン、パラフィンワックス等の炭化水素油;ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、ベヘニン酸、ウンデシレン酸、オキシステアリン酸、リノール酸、ラノリン脂肪酸、合成脂肪酸等の高級脂肪酸;トリオクタン酸グリセリル、ジカプリン酸プロピレングリコール、2-エチルヘキサン酸セチル、ステアリン酸イソセチル等のエステル油;ミツロウ、鯨ロウ、ラノリン、カルナウバロウ、キャンデリラロウ等のロウ類;アマニ油、綿実油、ヒマシ油、卵黄油、ヤシ油等の油脂類;ステアリン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛等の金属石鹸;セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール等の高級アルコール等を挙げることができる。
重合体粒子の表面を油剤で処理する方法は特に限定されないが、例えば、重合体粒子に油剤を添加し、ミキサー等で撹拌することにより、重合体粒子の表面に油剤をコーティングする乾式法;油剤をエタノール、プロパノール、酢酸エチル、ヘキサン等の適当な溶媒に加熱溶解し、それに粒子を加えて混合撹拌した後、溶媒を減圧除去または加熱除去することにより、重合体粒子の表面に油剤をコーティングする湿式法等を利用することができる。
シリコーン化合物としては、例えば、ジメチルポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、アクリル-シリコーン系グラフト重合体、有機シリコーン樹脂部分架橋型オルガノポリシロキサン重合物等を挙げることができる。
重合体粒子の表面をシリコーン化合物で処理する方法は特に限定されないが、例えば、上記の乾式法や湿式法を利用できる。また、必要に応じて焼き付け処理を行ったり、反応性を有するシリコーン化合物の場合は反応触媒等を適宜添加してもよい。
フッ素化合物としては、例えば、パーフルオロアルキル基含有エステル、パーフルオロアルキルシラン、パーフルオロポリエーテル、パーフルオロ基を有する重合体等を挙げることができる。
重合体粒子の表面をフッ素化合物で処理する方法も特に限定されないが、例えば、前記の乾式法や湿式法を利用できる。また、必要に応じて焼き付け処理を行ったり、反応性を有するシリコーン化合物の場合は反応触媒等を適宜添加してもよい。
上記した本発明の重合体粒子は、例えば、塗料用の添加剤(艶消し剤、塗膜軟質化剤、意匠性付与剤等)、インク用の添加剤(艶消し剤、粘着剤等)、接着剤の主成分または添加剤、人工大理石用の添加剤(低収縮化剤等)、紙処理剤用の充填材、化粧品用の充填材(滑り性向上のための充填材)等のような外用剤の原料、クロマトグラフィーに用いるカラム充填材、静電荷像現像に使用されるトナー用の添加剤、フィルム用のアンチブロッキング剤、光拡散体(照明カバー、光拡散シート、光拡散フィルム等)用の光拡散剤等の用途に好適に使用できる。
〔重合体粒子の好ましい形態及びその製造方法〕
本発明の重合体粒子としては、単官能ビニル系単量体100重量部及び多官能ビニル系単量体5~100重量部を含む単量体混合物に由来する重合体(ビニル系重合体)と、C3~C20(炭素数3~20)の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを50重量%以上含む単量体に由来する重量平均分子量50000~200000の非架橋重合体1~15.4重量部とを含む形態が特に好ましい。
本発明の重合体粒子としては、単官能ビニル系単量体100重量部及び多官能ビニル系単量体5~100重量部を含む単量体混合物に由来する重合体(ビニル系重合体)と、C3~C20(炭素数3~20)の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを50重量%以上含む単量体に由来する重量平均分子量50000~200000の非架橋重合体1~15.4重量部とを含む形態が特に好ましい。
この形態の重合体粒子は、有機溶媒を用いることなく、単官能ビニル系単量体及び多官能ビニル系単量体を含む単量体混合物と非架橋重合体とを用いることによって製造することができるので、重合体粒子中に有機溶媒が存在することによる悪影響を低減することができる。また、非架橋重合体としてC3~20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを含むことにより、重合体粒子を塗料に配合したときの塗料の粘度特性、重合体粒子を塗料、化粧品等の製品に配合したときの分散特性、重合体粒子を塗料、化粧品、光拡散性フィルム(光拡散性樹脂組成物)等の製品に配合したときの製品の光拡散性、重合体粒子を化粧品等に配合したときの触感等に優れている。
本形態の重合体粒子に含まれるビニル系重合体を形成する単量体混合物において、単官能ビニル系単量体の重量と、多官能ビニル系単量体の重量との比は、前述の通り、単官能ビニル系単量体100重量部に対して、多官能ビニル系単量体5~100重量部の範囲内とされている。このような単量体混合物を重合して得られるビニル系重合体(架橋重合体)において、単官能ビニル系単量体に由来する構造単位の数と、多官能ビニル系単量体に由来する構造単位の数との比は、前記単量体混合物中における単官能ビニル系単量体の重量と、多官能ビニル系単量体の重量との比に、ほぼ等しい。
また、本形態の重合体粒子において、非架橋重合体の含有量は、前述の通り、単官能ビニル系単量体100重量部に対して、1~15.4重量部である。非架橋重合体の含有量が、単官能ビニル系単量体100重量部に対して1重量部~15.4重量部の範囲外の重合体粒子は、表面に多孔質構造を備えていないおそれがある。
本形態において、非架橋重合体は、C3~C20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを50重量%以上、好ましくは、70~90重量%含む単量体を重合してなるものである。言い換えれば、前記非架橋重合体に含まれるC3~C20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートに由来する構造単位の数は、重量に換算して、当該非架橋重合体を構成する全構造単位の50重量%以上、好ましくは、70~90重量%である。ここで、分岐アルキル基の炭素数は、4~18であることがより好ましい。このようなC3~C20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートとしては、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸t-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸イソステアリル、メタクリル酸イソステアリル等が挙げられる。
非架橋重合体を形成する上記単量体は、50重量%未満であれば、分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート以外の重合性成分を含んでいてもよい。このような重合性成分としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸ブチル等の、直鎖アルキル基を有するアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体が挙げられる。
本形態において、非架橋重合体の重量平均分子量は、50000~200000であり、好ましくは、75000~150000である。重量平均分子量が50000未満であると、重合体粒子表面に多孔質構造が形成されない場合がある。一方、200000を超えると、重合体粒子表面における孔径が大きくなりすぎて、重合体粒子の表面に多孔質構造を有することによる効果(例えば、重合体粒子を塗料に配合したときの塗料の粘度特性、重合体粒子を塗料、化粧品等の製品に配合したときの分散特性、重合体粒子を塗料、化粧品、光拡散性フィルム(光拡散性樹脂組成物)等の製品に配合したときの製品の光拡散性、重合体粒子を化粧品等に配合したときの触感性)を得ることができなくなるおそれがある。
本形態において、非架橋重合体は、上記構成を備えるために、上述した単量体を水性媒体中、懸濁安定剤、重合開始剤等の存在下、懸濁重合等の公知の重合法により重合させることにより製造されてよい。製造の際に用いられる水性媒体、懸濁安定剤、重合開始剤等は、特に限定されず、後述の重合体粒子の製造に用いられるものと同様の公知のものを使用してもよい。また、得られた非架橋重合体は、粒子の形態をしていてもよい。また、非架橋重合体の製造では、有機溶剤(例えば、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;ジオキサン、エチレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル系溶剤等)を用いずに、上述の単量体を重合させて非架橋重合体を得ることが好ましい。有機溶剤を用いずに、上述した単量体を重合させて非架橋重合体を得て、この非架橋重合体を用いて、後述の重合体粒子の製造を実施することにより得られる重合体粒子は、主に、粒子表面に多数の孔を有する上に、ビニル系重合体と非架橋重合体とが相分離し、ビニル系重合体からなる相内に、非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を粒子内部に有しており、光拡散性に優れる。一方、有機溶剤を用いて製造した非架橋重合体を用いて製造された重合体粒子は、前記した有機溶剤を用いずに製造した非架橋重合体を用いて製造された重合体粒子と比べて、粒子表面だけでなく、粒子内部にも多数の孔を有し、且つ、粒子内部に分散する非架橋重合体からなる相の大きさが小さすぎるため光拡散性に劣る。
上記した形態の重合体粒子は、単官能ビニル系単量体100重量部と多官能ビニル系単量体5~100重量部とを含む単量体混合物を、C3~C20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを50重量%以上含む単量体に由来する重量平均分子量50000~200000の非架橋重合体1~15.4重量部及び重合開始剤の存在下、水性媒体中で、懸濁重合することにより製造される。
水性媒体としては、水が好ましい。
重合開始剤としては、通常、水系懸濁重合に用いられる油溶性の過酸化物系重合開始剤又はアゾ系重合開始剤が挙げられる。
過酸化物系重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酸化オクタノイル、オルソクロロ過酸化ベンゾイル、オルソメトキシ過酸化ベンゾイル、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、キュメンハイドロパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、t-ブチルハイドロパーオキサイド、t-ブチルパーオキシネオデカノエイト、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド等が挙げられる。
アゾ系重合開始剤としては、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2,3-ジメチルブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2 -メチルブチロニトリル)、2,2’-(アゾビス2,3,3-トリメチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-イソプロピルブチロニトリル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、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-カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル、4,4’-アゾビス(4- シアノバレリン酸)、ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレート等が挙げられる。
上記の重合開始剤のうち、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)、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル等が、重合開始剤の分解速度等の観点から好ましい。
重合開始剤の使用量は、単量体混合物100重量部に対して、0.01~10重量部の範囲内であることが好ましく、0.1~5.0重量部の範囲内であることがより好ましい。重合開始剤の使用量を単量体混合物100重量部に対して0.01重量部以上とすることで、重合をより確実に開始させることができる。一方、重合開始剤の使用量を単量体混合物100重量部に対して10重量部以下とすることで、重合開始剤の使用量に見合った効果を得ることができ、コストに見合った効果を得ることができる。
また、水性媒体には、必要に応じて、懸濁安定剤(分散安定剤)を添加してもよい。懸濁安定剤としては、例えば、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛等のリン酸塩;ピロリン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム、ピロリン酸アルミニウム、ピロリン酸亜鉛等のピロリン酸塩;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物;メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、コロイダルシリカ等の難水溶性無機化合物;ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、及びポリビニルピロリドン等の水溶性高分子等が挙げられる。これらの中でも、第三リン酸カルシウム、複分解生成法により得られたピロリン酸マグネシウム及びピロリン酸カルシウム、並びにコロイダルシリカは、重合体粒子を安定して得ることが可能であるため好ましい。なお、懸濁安定剤は、所望する重合体粒子の粒子径と、懸濁重合時における単量体混合物の分散安定性とを考慮して、種類の選択及び使用量の調整を適宜行えばよい。
更に、水性媒体には界面活性剤を添加してもよく、懸濁安定剤と界面活性剤とを併用することも可能である。界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及び両性イオン界面活性剤のいずれをも用いることができる。
アニオン性界面活性剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウム;ヒマシ油カリ石鹸等の脂肪酸石鹸;ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸エステル塩;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩;アルキルナフタレンスルホン酸塩;アルカンスルホン酸塩;ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム等のジアルキルスルホコハク酸塩;アルケニルコハク酸塩(ジカリウム塩);アルキルリン酸エステル塩;ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム等のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩;ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等が挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレン-オキシプロピレンブロックポリマー等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミン塩;ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩等が挙げられる。
両性イオン界面活性剤としては、ラウリルジメチルアミンオキサイド、リン酸エステル系界面活性剤、亜リン酸エステル系界面活性剤等が挙げられる。
上記界面活性剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。界面活性剤は、所望する重合体粒子の粒子径と、懸濁重合時における単量体混合物の分散安定性とを考慮して、種類の選択及び使用量の調整を適宜行えばよい。
また、上記懸濁重合を行う重合工程において水系での乳化粒子(副次的に乳化重合が起こることにより生成する粒子径1μm未満の重合体粒子)の発生を抑えるために、亜硝酸塩類、亜硫酸塩類、ハイドロキノン類、アスコルビン酸類、水溶性ビタミンB類、クエン酸、ポリフェノール類等の水溶性の重合禁止剤を水性媒体中に添加してもよい。
本形態の重合体粒子の製造方法では、通常、単量体混合物に対して非架橋重合体を混合(溶解)し、さらに、必要に応じて重合開始剤等を混合して混合物を調製し、調製された混合物を、懸濁安定剤及び/又は界面活性剤を必要に応じて含む水性媒体中に分散させて、水系懸濁重合を行う。
水性媒体中に、単量体混合物に対して非架橋重合体等を混合した混合物を分散させる分散方法として、例えば、水性媒体中に混合物(単量体混合物に対して非架橋重合体等を混合した混合物)を直接添加して、プロペラ翼等の攪拌力によりその混合物を液滴として水性媒体中に分散させる方法;水性媒体中に混合物を直接添加して、ローターとステーターから構成される高せん断力を利用する分散機であるホモミキサーを用いてその混合物を水性媒体中に分散させる方法;水性媒体中に混合物を直接添加して、超音波分散機等を用いて水性媒体中にその混合物を分散させる方法等種々の方法が挙げられる。この内、水性媒体中に混合物を直接添加して、マイクロフルイダイザー、ナノマイザー等の高圧型分散機を用いて、混合物の液滴同士の衝突あるいは機壁に対する混合物の衝突を利用して、その混合物を液滴として水性媒体中に分散させる方法;MPG(マイクロポーラスガラス)多孔膜を通して混合物を水性媒体中に圧入させる方法等によって分散させれば、粒子径をより均一に揃えることができるので好ましい。
次いで、混合物が液滴として分散された水性媒体(水性懸濁液)を加熱することにより懸濁重合を開始させる。重合反応中は、水性懸濁液を攪拌するのが好ましい。攪拌は、混合物が液滴として浮上すること、及び重合により生成した重合体粒子が沈降することを防止できる程度行えばよい。
重合温度は、30~120℃程度にするのが好ましく、40~80℃程度にするのがより好ましい。そしてこの重合温度を保持する時間としては、0.1~20時間程度が好ましい。重合は、窒素雰囲気のような、重合反応系中の反応物(混合物等)に対して不活性な不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。
なお、単量体混合物及び非架橋重合体の沸点が重合温度付近又は重合温度以下である場合には、単量体混合物及び非架橋重合体が揮発しないように、オートクレーブ等の耐圧重合設備を使用して、密閉下あるいは加圧下で懸濁重合を行うことが好ましい。
重合完了後、得られた重合体粒子は、吸引ろ過、遠心脱水、遠心分離、加圧脱水等の方法により含水ケーキとして分離され、更に、得られた含水ケーキを水洗し、乾燥することにより、目的の重合体粒子を得ることができる。
本形態の製造方法によれば、複数の孔を主に表面に有する表面多孔質構造の重合体粒子を得ることができる。この本形態の製造方法により得られる重合体粒子は、ビニル系重合体と非架橋重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造(非架橋重合体とビニル系重合体との相分離構造)を当該重合体粒子の内部に有している。重合体粒子の内部に上記海島構造が形成される理由は、単量体混合物の重合が進行するに従い、得られるビニル系重合体と非架橋重合体との相溶性が低下するためであると考えられる。更に、重合反応系中に有機溶媒が存在しないため、ビニル系重合体と非架橋重合体との相分離がより一層促進され、これにより、重合体粒子内部において、ビニル系重合体からなる相内に非架橋重合体からなる相が分散した海島構造の形成が促進されるものと考えられる。また、重合体粒子の表面に複数の孔を形成する理由は、単量体混合物の重合が進行するに従って、粒子内部で、ビニル系重合体と非架橋重合体との相分離が引き起こされることにより、粒子表面での安定状態に変化が生じるためであると考えられる。
本形態の重合体粒子は、非架橋重合体とビニル系重合体とが相分離し、ビニル系重合体からなる相内に非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を粒子内部に有することにより、従来の表面多孔質構造の重合体粒子と比較して、塗料や化粧料等に配合した際の特性に優れた、従来にない特徴を有する。具体的には、本形態の重合体粒子の内部は、光屈折率の異なる材質(即ち、非架橋重合体とビニル系重合体)が混在した状態にあるため、本形態の重合体粒子は、塗料、化粧品、光拡散性フィルム(光拡散性樹脂組成物)等の製品に配合されたときに、当該製品に特異な光拡散性を発現させることができる。
また、本形態の製造方法によれば、表面多孔質構造を形成するための有機溶媒を用いることなく、非架橋重合体によって表面多孔質構造を形成することが可能であるので、有機溶媒の除去工程等を必要としない。したがって、製造工程数を削減し、製造コストを下げることが可能となる。
〔外用剤〕
本発明の重合体粒子は、外用剤の原料として使用できる。本発明の外用剤は、本発明の重合体粒子を含んでいる。外用剤における重合体粒子の含有量は、外用剤の種類に応じて適宜設定できるが、1~80重量%の範囲内が好ましく、5~70重量%の範囲内であることがより好ましい。外用剤全量に対する重合体粒子の含有量が1重量%未満の場合、重合体粒子の含有による明確な効果が認められないことがある。また、重合体粒子の含有量が80重量%を上回ると、含有量の増加に見合った顕著な効果が認められないことがあるため、生産コスト上好ましくない。
本発明の重合体粒子は、外用剤の原料として使用できる。本発明の外用剤は、本発明の重合体粒子を含んでいる。外用剤における重合体粒子の含有量は、外用剤の種類に応じて適宜設定できるが、1~80重量%の範囲内が好ましく、5~70重量%の範囲内であることがより好ましい。外用剤全量に対する重合体粒子の含有量が1重量%未満の場合、重合体粒子の含有による明確な効果が認められないことがある。また、重合体粒子の含有量が80重量%を上回ると、含有量の増加に見合った顕著な効果が認められないことがあるため、生産コスト上好ましくない。
外用剤としては、例えば化粧料(化粧品)、外用医薬品等が挙げられる。
前記化粧料としては、上記重合体粒子の含有により効果を奏するものであれば特に限定されず、例えば、プレシェーブローション、ボディローション、化粧水、クリーム、乳液、ボディシャンプー、制汗剤等の液系の化粧料;石鹸、スクラブ洗顔料等の洗浄用化粧品;パック類;ひげ剃り用クリーム;おしろい類;ファンデーション;口紅;リップクリーム;頬紅;眉目化粧品;マニキュア化粧品;洗髪用化粧品;染毛料;整髪料;芳香性化粧品;歯磨き;浴用剤;日焼け止め製品;サンタン製品;ボディーパウダー、ベビーパウダー等のボディー用の化粧料等が挙げられる。
前記外用医薬品としては、皮膚に適用するものであれば特に制限されず、例えば、医薬用クリーム、軟膏、医薬用乳剤、医薬用ローション等が挙げられる。
また、これらの外用剤には、本発明の効果を損なわない範囲で、一般に用いられている主剤または添加物を目的に応じて配合できる。そのような主剤または添加物としては、例えば、水、低級アルコール(炭素数5以下のアルコール)、油脂及びロウ類、炭化水素(ワセリン、流動パラフィン等)、高級脂肪酸(ステアリン酸等の炭素数12以上の脂肪酸)、高級アルコール(セチルアルコール等の炭素数6以上のアルコール)、ステロール、脂肪酸エステル(ミリスチン酸オクチルドデシル、オレイン酸エステル等)、金属石鹸、保湿剤、界面活性剤(ポリエチレングリコール等)、高分子化合物、粘土鉱物類(体質顔料および吸着剤などの数種の機能を兼ね備えた成分;タルク、マイカ等)、色材原料(赤色酸化鉄、黄色酸化鉄、黒色酸化鉄等)、香料、防腐・殺菌剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、アクリル樹脂粒子(ポリ(メタ)アクリル酸エステル粒子)、シリコーン系粒子、ポリスチレン粒子等の樹脂粒子、有機無機複合粒子、pH調整剤(トリエタノールアミン等)、特殊配合添加物、医薬品活性成分等が挙げられる。
〔塗料〕
本発明の重合体粒子は、塗膜軟質化剤又は塗料用艶消し剤として塗料に含有させることが可能である。本発明の塗料は、本発明の重合体粒子を含んでいる。本発明の塗料は、必要に応じて、バインダー樹脂および溶剤の少なくとも一方を含んでいる。前記バインダー樹脂としては、有機溶剤もしくは水に可溶な樹脂、または水中に分散できるエマルション型の水性樹脂を使用できる。そのようなバインダー樹脂としては、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂、アモルファスポリオレフィン樹脂等が挙げられる。これらバインダー樹脂は、塗装される基材への塗料の密着性や使用される環境等によって適宜選択され得る。
本発明の重合体粒子は、塗膜軟質化剤又は塗料用艶消し剤として塗料に含有させることが可能である。本発明の塗料は、本発明の重合体粒子を含んでいる。本発明の塗料は、必要に応じて、バインダー樹脂および溶剤の少なくとも一方を含んでいる。前記バインダー樹脂としては、有機溶剤もしくは水に可溶な樹脂、または水中に分散できるエマルション型の水性樹脂を使用できる。そのようなバインダー樹脂としては、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂、アモルファスポリオレフィン樹脂等が挙げられる。これらバインダー樹脂は、塗装される基材への塗料の密着性や使用される環境等によって適宜選択され得る。
バインダー樹脂及び重合体粒子の添加量は、形成される塗膜の膜厚、重合体粒子の体積平均粒子径、塗装方法によっても異なる。バインダー樹脂の添加量は、バインダー樹脂(エマルション型の水性樹脂を使用する場合には固形分)と重合体粒子との合計に対して、5~50重量%の範囲内であることが好ましく、10~50重量%の範囲内であることがより好ましく、20~40重量%の範囲内であることがさらに好ましい。
重合体粒子の添加量は、バインダー樹脂(エマルション型の水性樹脂を使用する場合には固形分)と重合体粒子との合計に対して、5~50重量%の範囲内であることが好ましく、10~50重量%の範囲内であることがより好ましく、20~40重量%の範囲内であることがさらに好ましい。重合体粒子の含有量が5重量%未満である場合、艶消し効果が十分得られないことがある。また、重合体粒子の含有量が50重量%を越える場合には、塗料の粘度が大きくなりすぎるために重合体粒子の分散不良が起こることがある。そのため、得られる塗膜にマイクロクラックが発生する、得られる塗膜表面にザラツキが生じる等のような、塗膜の外観不良が起こることがある。
前記塗料を構成する溶剤としては、特に限定されないが、バインダー樹脂を溶解又は分散できる溶剤を使用することが好ましい。例えば、前記塗料が油性塗料である場合、前記溶剤として、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;ジオキサン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等のエーテル系溶剤等が挙げられる。前記塗料が水性塗料である場合、前記溶剤として、水、アルコール類等が使用できる。これら溶剤は、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。塗料中における溶剤の含有量は、塗料全量に対し、通常、20~60重量%の範囲内である。
塗料には、必要に応じて、公知の塗面調整剤、流動性調整剤、紫外線吸収剤、光安定剤、硬化触媒、体質顔料、着色顔料、金属顔料、マイカ粉顔料、染料等が含まれていてもよい。
塗料を使用した塗膜の形成方法は、特に限定されず、公知の方法をいずれも使用できる。塗膜の形成方法としては、例えば、スプレー塗装法、ロール塗装法、ハケ塗り法等の方法が挙げられる。塗料は、必要に応じて粘度を調整するために、希釈剤を加えて希釈してもよい。希釈剤としては、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;ジオキサン、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル系溶剤;水;アルコール系溶剤等が挙げられる。これら希釈剤は、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
〔光拡散性樹脂組成物〕
本発明の重合体粒子を光拡散剤として、透明基材樹脂(透明性樹脂)中に分散させることで、光拡散性樹脂組成物として使用できる。具体的には、本発明の重合体粒子は、表面に複数の孔を有しており、表面に凹凸構造を有していることから、平滑表面を有する粒子と比較して、光が乱反射し易い。このため、本発明の重合体粒子は、光拡散性樹脂組成物において、少量の添加で高い光拡散効果を発揮することができる。
本発明の重合体粒子を光拡散剤として、透明基材樹脂(透明性樹脂)中に分散させることで、光拡散性樹脂組成物として使用できる。具体的には、本発明の重合体粒子は、表面に複数の孔を有しており、表面に凹凸構造を有していることから、平滑表面を有する粒子と比較して、光が乱反射し易い。このため、本発明の重合体粒子は、光拡散性樹脂組成物において、少量の添加で高い光拡散効果を発揮することができる。
そこで、本発明の光拡散性樹脂組成物は、本発明の重合体粒子と、透明基材樹脂とを含んでいる。前記光拡散性樹脂組成物は、照明カバー、光拡散シート等のような光拡散部材(光拡散体)の原料として使用できる。
前記光拡散性樹脂組成物は、前記重合体粒子の表面で光が拡散される。そのため、前記透明基材樹脂の屈折率と前記重合体粒子の屈折率とは、同一であってもよく異なっていてもよい。前記透明基材樹脂の屈折率と前記重合体粒子の屈折率とが異なる場合、重合体粒子の表面で光が拡散されるのに加えて、透明基材樹脂と重合体粒子との界面でも光が拡散されるので、より高い光拡散効果が得られる。前記透明基材樹脂の屈折率と前記重合体粒子の屈折率とを異ならせるためには、前記透明基材樹脂として、重合体粒子と異なる熱可塑性樹脂を使用すればよい。
前記透明基材樹脂として使用する熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、(メタ)アクリル酸アルキル-スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等が挙げられる。これら熱可塑性樹脂の中でも、優れた透明性が透明基材樹脂に求められる場合には、アクリル樹脂、(メタ)アクリル酸アルキル-スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリエステル、およびポリスチレンが好ましい。これらの熱可塑性樹脂は、それぞれ単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。
透明基材樹脂への重合体粒子の添加割合は、透明基材樹脂100重量部に対して、0.01~40重量部の範囲内であることが好ましく、0.1~10重量部の範囲内であることがより好ましい。重合体粒子が0.01重量部未満の場合、光拡散部材に光拡散性を与えにくくなることがある。重合体粒子が40重量部より多い場合、光拡散部材に光拡散性を与えられるが光拡散部材の光透過性が低くなることがある。
光拡散性樹脂組成物の製造方法は、特に限定されず、重合体粒子と透明基材樹脂とを機械式粉砕混合方法等のような従来公知の方法で混合することにより製造できる。機械式粉砕混合方法では、例えば、ヘンシェルミキサー、V型混合機、ターブラミキサー、ハイブリダイザー、ロッキングミキサー等の装置を用いて重合体粒子と透明基材樹脂とを混合し撹拌することにより、光拡散性樹脂組成物を製造できる。
光拡散性樹脂組成物を成形することにより、光拡散シートを製造できる。この場合、例えば、光拡散剤と透明基材樹脂とを混合機で混合し、押出機等の溶融混練機で混練することで光拡散性樹脂組成物からなるペレットを得た後、このペレットを押出成形するか、あるいはこのペレットを溶融後に射出成形することにより、任意の形状の光拡散シートを得ることができる。
光拡散シートは、例えば、液晶表示装置の光拡散シートとして使用できる。液晶表示装置の構成は、光拡散シートを含みさえすれば、特に限定されない。例えば、液晶表示装置は、表示面及び裏面を有する液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの裏面側に配置された導光板と、導光板の側面に光を入射させる光源とを少なくとも備えている。また、液晶表示装置は、導光板における、液晶表示パネルに対向する面上に光拡散シートを備え、導光板における、液晶表示パネルに対向する面の反対面側に反射シートを備えている。この光源の配置は、一般にエッジライト型バックライト配置と称される。さらに、光源の配置としては、上記エッジライト型バックライト配置以外に、直下型バックライト配置もある。この配置は、具体的には、液晶表示パネルの裏面側に光源を配置し、液晶表示パネルと光源との間に配置された光拡散シートを少なくとも備えた配置である。
以下、実施例及び比較例により本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。先ず、実施例及び比較例中の測定方法及び計算方法について説明する。
〔体積平均粒子径の測定方法〕
重合体粒子の体積平均粒子径は、孔径20~400μmの細孔に電解質溶液を満たし、当該電解質溶液を粒子が通過する際の電界質溶液の導電率変化から体積を求めることによって、計算した。具体的には、重合体粒子の体積平均粒子径は、コールター方式精密粒度分布測定装置「マルチサイザーIII」(ベックマンコールター株式会社製)を用いて測定した体積平均粒子径(体積基準の粒度分布における算術平均径)である。なお、測定に際しては、Coulter Electronics Limited発行の「Reference MANUAL FOR THE COULTER MULTISIZER」(1987)に従って、測定する粒子の粒子径に適合したアパチャーを用いてマルチサイザーIIIのキャリブレーションを行い、測定する。
重合体粒子の体積平均粒子径は、孔径20~400μmの細孔に電解質溶液を満たし、当該電解質溶液を粒子が通過する際の電界質溶液の導電率変化から体積を求めることによって、計算した。具体的には、重合体粒子の体積平均粒子径は、コールター方式精密粒度分布測定装置「マルチサイザーIII」(ベックマンコールター株式会社製)を用いて測定した体積平均粒子径(体積基準の粒度分布における算術平均径)である。なお、測定に際しては、Coulter Electronics Limited発行の「Reference MANUAL FOR THE COULTER MULTISIZER」(1987)に従って、測定する粒子の粒子径に適合したアパチャーを用いてマルチサイザーIIIのキャリブレーションを行い、測定する。
具体的には、重合体粒子0.1gを0.1重量%ノニオン系界面活性剤溶液10ml中にタッチミキサー及び超音波を用いて分散させて分散液とする。「マルチサイザーIII」本体に備え付けの、測定用電解液「ISOTON(登録商標)II」(ベックマンコールター株式会社製)を満たしたビーカー中に、前記分散液を緩く攪拌しながらスポイトで滴下して、「マルチサイザーIII」本体画面の濃度計の示度を10%前後に合わせる。次に、「マルチサイザーIII」本体に、アパチャーサイズ(径)、Current(アパチャー電流)、Gain(ゲイン)、Polarity(内側電極の極性)をCoulterElectronics Limited発行のREFERENCE MANUAL FOR THE COULTER MULTISIZER(1987)に従って入力し、manual(手動モード)で体積基準の粒度分布を測定する。測定中はビーカー内を気泡が入らない程度に緩く攪拌しておき、粒子10万個の粒度分布を測定した時点で測定を終了する。体積平均粒子径は、測定した10万個の粒子の粒子径の平均値であり、体積基準の粒度分布における算術平均径を意味する。
〔表面多孔質構造における孔の中心径の測定方法〕
表面多孔質構造を有する重合体粒子の孔の中心径(中心細孔径)は、株式会社島津製作所製の細孔分布測定装置「オートポア9520型」を用いて測定する。この細孔分布測定装置は、水銀圧入法を用いた装置である。水銀圧入法では、水銀の表面張力が大きいことを利用して、重合体粒子の細孔に水銀を浸入させるための圧力を加え、加えた圧力と、細孔に圧入された水銀量とから細孔分布を測定する。具体的には、5mlのセルに試料(重合体粒子)0.1~0.5gを採り、初期圧約6kPa(細孔直径約230μmに相当)の条件で、前記細孔分布測定装置を用いて、試料の細孔分布を測定する。そして、細孔分布における最頻値(モード径)を中心径(最頻最孔径)とした。
表面多孔質構造を有する重合体粒子の孔の中心径(中心細孔径)は、株式会社島津製作所製の細孔分布測定装置「オートポア9520型」を用いて測定する。この細孔分布測定装置は、水銀圧入法を用いた装置である。水銀圧入法では、水銀の表面張力が大きいことを利用して、重合体粒子の細孔に水銀を浸入させるための圧力を加え、加えた圧力と、細孔に圧入された水銀量とから細孔分布を測定する。具体的には、5mlのセルに試料(重合体粒子)0.1~0.5gを採り、初期圧約6kPa(細孔直径約230μmに相当)の条件で、前記細孔分布測定装置を用いて、試料の細孔分布を測定する。そして、細孔分布における最頻値(モード径)を中心径(最頻最孔径)とした。
なお、細孔を持つ重合体粒子をこの方法で測定した場合、重合体粒子の持つ細孔と共に重合体粒子同士の間隙も細孔分布のピークとして計測されてしまうことがある。このため、測定された細孔分布に2つの細孔ピークが見られることがある。このような場合、通常、大きい方の細孔ピークは、重合体粒子間の間隙によるものであり、測定する重合体粒子の体積平均粒子径の1/2~1/4程度の細孔ピークで現れる。このため、測定された細孔分布に2つの細孔ピークが存在した場合には、2つの細孔ピーク間の極小点の細孔値より大きい細孔を無視して細孔分布を再計算し、再計算された細孔分布における最頻値(モード径)を中心径(最頻最孔径)とした。
〔比表面積の測定方法〕
重合体粒子の比表面積は、JIS R1626記載のBET法(窒素吸着法)により測定する。対象となる重合体粒子について、カンタクローム社製AS-6を用いてBET窒素吸着等温線を測定し、P/Po=0.1、0.2、0.3の3点の窒素吸着量からBET多点法を用いて比表面積を算出する。なお、窒素吸着等温線の測定は、吸着質として窒素を用い、吸着質断面積0.162nm2の条件下で定溶法を用いて行った。
重合体粒子の比表面積は、JIS R1626記載のBET法(窒素吸着法)により測定する。対象となる重合体粒子について、カンタクローム社製AS-6を用いてBET窒素吸着等温線を測定し、P/Po=0.1、0.2、0.3の3点の窒素吸着量からBET多点法を用いて比表面積を算出する。なお、窒素吸着等温線の測定は、吸着質として窒素を用い、吸着質断面積0.162nm2の条件下で定溶法を用いて行った。
〔非架橋重合体の重量平均分子量の測定方法〕
非架橋重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定する。測定する重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレン(PS)換算重量平均分子量である。その測定方法は次の通りである。まず、試料(非架橋重合体)50mgをテトラヒドロフラン(THF)10mlに溶解させる。得られた溶液を0.45μmの非水系クロマトディスクを用いて濾過する。得られた濾液をGPCにより分析し、PS換算重量平均分子量を測定する。GPCの測定条件は下記の通りとする。
非架橋重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定する。測定する重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレン(PS)換算重量平均分子量である。その測定方法は次の通りである。まず、試料(非架橋重合体)50mgをテトラヒドロフラン(THF)10mlに溶解させる。得られた溶液を0.45μmの非水系クロマトディスクを用いて濾過する。得られた濾液をGPCにより分析し、PS換算重量平均分子量を測定する。GPCの測定条件は下記の通りとする。
GPC装置:東ソー株式会社製の商品名「ゲルパーミエーションクロマトグラフ HLC-8020」
カラム:東ソー株式会社製の商品名「TSKgel GMH-XL-L」(直径7.8mm×長さ30cm)2本
カラム温度:40℃
キャリアガス(流出液):テトラヒドロフラン(THF)
キャリアガス流量(流出速度):1ml/分
注入・ポンプ温度(流出温度):35℃
検出:RI(示差屈折率検出器)
注入量:100μl
PS換算重量平均分子量を算出するための検量線用標準ポリスチレン:昭和電工株式会社製の商品名「shodex(登録商標)」(重量平均分子量:1030000)、及び東ソー株式会社製の検量線用標準ポリスチレン(重量平均分子量:5480000、3840000、355000、102000、37900、9100、2630、870)
〔非架橋重合体の製造例1〕
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2200gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム28gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.8gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
カラム:東ソー株式会社製の商品名「TSKgel GMH-XL-L」(直径7.8mm×長さ30cm)2本
カラム温度:40℃
キャリアガス(流出液):テトラヒドロフラン(THF)
キャリアガス流量(流出速度):1ml/分
注入・ポンプ温度(流出温度):35℃
検出:RI(示差屈折率検出器)
注入量:100μl
PS換算重量平均分子量を算出するための検量線用標準ポリスチレン:昭和電工株式会社製の商品名「shodex(登録商標)」(重量平均分子量:1030000)、及び東ソー株式会社製の検量線用標準ポリスチレン(重量平均分子量:5480000、3840000、355000、102000、37900、9100、2630、870)
〔非架橋重合体の製造例1〕
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2200gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム28gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.8gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
他方、分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートとしてのメタクリル酸イソブチル1300g(重合性成分としてのメタクリル酸イソブチル及びメタクリル酸メチルの全重量に対して86.7重量%)と、他の重合性成分としてのメタクリル酸メチル200g(重合性成分としてのメタクリル酸イソブチル及びメタクリル酸メチルの全重量に対して13.3重量%)と、分子量調整剤としてのn-ドデシルメルカプタン5gと、重合開始剤としての過酸化ベンゾイル6gとを均一に混合して、単量体混合物を調製した。
この単量体混合物を上記重合容器内の分散媒に加えて、高速乳化・分散機「T.KホモミキサーMark2.5型」(プライミクス株式会社製)を用いて攪拌速度3,000rpmで約10分攪拌し、単量体混合物を分散媒中に微分散させた。
その後、単量体混合物を加えた分散媒を75℃、攪拌速度300rpmで4時間かけて重合反応させ、次いで100℃、攪拌速度350rpmで1時間かけて重合反応させた。
次いで、重合容器内の反応液を攪拌しながら室温まで冷却した後、20重量%塩酸40mlを加えて懸濁安定剤(ピロリン酸マグネシウム)を分解した。次いで、反応液を吸引ろ過した。ろ過の残渣をイオン交換水により洗浄、脱液し、その後、50℃のオーブン中で一昼夜乾燥させることで、目的の非架橋重合体を得た。得られた非架橋重合体の重量平均分子量は、前述した測定方法により測定したところ、10万3000であった。また、得られた非架橋重合体は、粒子であり、前述した重合体粒子の体積平均粒子径の測定方法により体積平均粒子径の測定を行ったところ、体積平均粒子径が31.2μmであった。この方法で得られた非架橋重合体を、非架橋重合体(1)とする。
〔非架橋重合体の製造例2〕
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2200gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム45gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.8gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2200gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム45gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.8gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
他方、分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートとしてのメタクリル酸イソステアリル1050g(重合性成分としてのメタクリル酸イソステアリル及びメタクリル酸メチルの全重量に対して70重量%)と、他の重合性成分としてのメタクリル酸メチル450g(重合性成分としてのメタクリル酸イソステアリル及びメタクリル酸メチルの全重量に対して30重量%)と、分子量調整剤としてのn-ドデシルメルカプタン5gと、重合開始剤としての過酸化ベンゾイル6gとを均一に混合して、単量体混合物を調製した。
この単量体混合物を上記重合容器内の分散媒に加えて、高速乳化・分散機「T.KホモミキサーMark2.5型」(プライミクス株式会社製)を用いて攪拌速度3,000rpmで約10分攪拌し、単量体混合物を分散媒中に微分散した。
その後、単量体混合物を加えた分散媒を75℃、攪拌速度300rpmで4時間かけて重合反応させ、次いで100℃、攪拌速度350rpmで1時間かけて重合反応させた。
次いで、重合容器内の反応液を攪拌しながら室温まで冷却した後、20重量%塩酸60mlを加えて懸濁安定剤(ピロリン酸マグネシウム)を分解した。次いで、反応液を吸引ろ過した。ろ過の残渣をイオン交換水により洗浄、脱液し、その後、50℃のオーブン中で一昼夜乾燥させることで、目的の非架橋重合体を得た。得られた非架橋重合体の重量平均分子量は、前述した測定方法により測定したところ、8万6000であった。また、得られた非架橋重合体は、粒子であり、前述した重合体粒子の体積平均粒子径の測定方法により体積平均粒子径の測定を行ったところ、体積平均粒子径が34.9μmであった。この方法で得られた非架橋重合体を、非架橋重合体(2)とする。
〔非架橋重合体の製造例3〕
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2200gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム28gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.8gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2200gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム28gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.8gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
他方、重合性成分としのメタクリル酸メチル1500gと、分子量調整剤としてのn-ドデシルメルカプタン5gと、重合開始剤としての過酸化ベンゾイル6gとを均一に混合して、単量体混合物を調製した。
この単量体混合物を上記重合容器内の分散媒に加えて、高速乳化・分散機「T.KホモミキサーMark2.5型」(プライミクス株式会社製)を用いて攪拌速度3,000rpmで約10分攪拌し、単量体混合物を分散媒中に微分散させた。
その後、単量体混合物を加えた分散媒を75℃、攪拌速度300rpmで4時間かけて重合反応させ、次いで100℃、攪拌速度350rpmで1時間かけて重合反応させた。
次いで、重合容器内の反応液を攪拌しながら室温まで冷却した後、20重量%塩酸40mlを加えて懸濁安定剤(ピロリン酸マグネシウム)を分解した。次いで、反応液を吸引ろ過した。ろ過の残渣をイオン交換水により洗浄、脱液し、その後、50℃のオーブン中で一昼夜乾燥させることで、目的の非架橋重合体を得た。得られた非架橋重合体の重量平均分子量は、前述した測定方法により測定したところ、12万であった。また、得られた非架橋重合体は、粒子であり、前述した重合体粒子の体積平均粒子径の測定方法により体積平均粒子径の測定を行ったところ、体積平均粒子径が27.6μmであった。この方法で得られた非架橋重合体を、非架橋重合体(3)とする。
〔非架橋重合体の製造例4〕
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2200gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム28gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.8gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2200gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム28gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.8gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
他方、分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートとしてのメタクリル酸イソブチル1500g(重合性成分の全重量に対して100重量%)と、分子量調整剤としてのn-ドデシルメルカプタン5gと、重合開始剤としての過酸化ベンゾイル6gとを均一に混合して、単量体混合物を調製した。
この単量体混合物を上記重合容器内の分散媒に加えて、高速乳化・分散機「T.KホモミキサーMark2.5型」(プライミクス株式会社製)を用いて攪拌速度3,000rpmで約10分攪拌し、単量体混合物を分散媒中に微分散させた。
その後、単量体混合物を加えた分散媒を75℃、攪拌速度220rpmで4時間かけて重合反応させ、次いで100℃、攪拌速度280rpmで1時間かけて重合反応させた。
次いで、重合容器内の反応液を攪拌しながら室温まで冷却した後、20重量%塩酸40mlを加えて懸濁安定剤(ピロリン酸マグネシウム)を分解した。次いで、反応液を吸引ろ過した。ろ過の残渣をイオン交換水により洗浄、脱液し、その後、50℃のオーブン中で一昼夜乾燥させることで、目的の非架橋重合体を得た。得られた非架橋重合体の重量平均分子量は、前述した測定方法により測定したところ、10万7000であった。また、得られた非架橋重合体は、粒子であり、前述した重合体粒子の体積平均粒子径の測定方法により体積平均粒子径の測定を行ったところ、体積平均粒子径が27.0μmであった。この方法で得られた非架橋重合体を、非架橋重合体(4)とする。
〔非架橋重合体の製造例5〕
500mlフラスコ内にて、水200gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム3gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.1gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
500mlフラスコ内にて、水200gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム3gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.1gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
他方、分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートとしてのメタクリル酸t-ブチル(重合性成分の全重量に対して100重量%)80gに、重合開始剤としての2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.8gを溶解させて、単量体混合物を調製した。
上記フラスコ内の分散媒を80℃に加熱した後、前記単量体混合物を2時間かけて滴下した。次いで、前記単量体混合物を滴下した分散媒に、水1.5gに2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.22gを溶解させたものを、20分毎に5回滴下した。その後、前記単量体混合物を滴下した分散媒を80℃で100分間撹拌し、重合反応させた。
次いで、フラスコ内の反応液を攪拌しながら室温まで冷却した後、20重量%塩酸10mlを加えて懸濁安定剤(ピロリン酸マグネシウム)を分解した。次いで、反応液を吸引ろ過した。ろ過の残渣をイオン交換水により洗浄、脱液し、その後、50℃のオーブン中で一昼夜乾燥させることで、目的の非架橋重合体を得た。得られた非架橋重合体の重量平均分子量は、前述した測定方法により測定したところ、10万300であった。また、得られた非架橋重合体は、粒子であり、前述した重合体粒子の体積平均粒子径の測定方法により体積平均粒子径の測定を行ったところ、体積平均粒子径が38.1μmであった。この方法で得られた非架橋重合体を非架橋重合体(5)とする。
〔非架橋重合体の製造例6〕
分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートとしてのメタクリル酸t-ブチル(重合性成分の全重量に対して100重量%)200gに、重合開始剤としての2,2’-アゾビスイソブチロニトリル2gを溶解させて、単量体混合物を調製した。
分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートとしてのメタクリル酸t-ブチル(重合性成分の全重量に対して100重量%)200gに、重合開始剤としての2,2’-アゾビスイソブチロニトリル2gを溶解させて、単量体混合物を調製した。
500mlフラスコにトルエン200gを投入し、100℃に加熱した後、前記単量体混合物を2時間かけて滴下した。次いで、前記単量体混合物を滴下したトルエンに、トルエン1.5gに2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.22gを溶解させたものを、20分毎に5回滴下した。その後、前記単量体混合物を滴下したトルエンを100℃で100分間撹拌し、重合反応させて、トルエンを含有した非架橋重合体を得た。この方法で得られた非架橋重合体を、非架橋重合体(6)とする。
〔実施例1:重合体粒子の製造〕
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2300gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム83gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム4.0gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2300gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム83gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム4.0gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
他方、単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル910gと、多官能ビニル系単量体としてのエチレングリコールジメタクリレート390g(単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル100重量部に対して、42.9重量部)と、非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)39g(単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル100重量部に対して、4.3重量部)と、重合開始剤としての2,2’-アゾビス2,4-ジメチルバレロニトリル)5.2gと、過酸化ベンゾイル2.6gとを均一に混合し、単量体混合物を調製した。
この単量体混合物を上記重合容器内の分散媒に加え、単量体混合物を加えた分散媒を50℃、攪拌速度320rpmで2時間かけて重合反応させ、次いで90℃、攪拌速度475rpmで1.5時間かけて重合反応させた。
次いで、重合容器内の反応液を攪拌しながら室温まで冷却した後、20重量%塩酸115mlを加えて懸濁安定剤(ピロリン酸マグネシウム)を分解した。次いで、反応液を吸引ろ過した。ろ過の残渣をイオン交換水により洗浄、脱液し、その後、50℃のオーブン中で一昼夜乾燥させることで、目的の重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子の体積平均粒子径は、前述した測定方法により測定したところ、41.5μmであった。また、得られた重合体粒子の比表面積は、前述した測定方法により測定したところ、1.83m2/gであった。
また、得られた重合体粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、図1のSEM画像を得た。更に、得られた重合体粒子をエポキシ樹脂に包埋後、薄膜切片に切り出し、四酸化ルテニウムによる染色を施してから、断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像して、図2のTEM画像を得た。図1に示すSEM画像及び図2に示すTEM画像より、重合体粒子の表面に多孔質構造が形成されていることが確認された。この重合体粒子の表面に形成された多孔質構造において、孔は、重合体粒子の表面全体に不規則に存在していた。また、図2に示すTEM画像より、重合体粒子の内部における孔の数は、重合体粒子の表面における孔の数に比べて、極めて少数であり、実施例1の重合体粒子の内部にはほとんど孔が形成されていないことが認められた。また、重合体粒子の表面に複数形成された孔の中心径は、前述した測定方法により測定したところ、1.1μmであった。
さらに、得られた重合体粒子から非架橋重合体を抽出し、抽出後の重合体粒子の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像することにより、重合体粒子における上記海島構造の有無、すなわち、重合体粒子内部のビニル系重合体からなる相内に、非架橋重合体からなる相が分散した状態で存在するか否かを確認した。具体的には、得られた重合体粒子0.1gを50ml遠沈管に精秤した。次いで、遠沈管に酢酸エチルを約30ml加えた後、マグネティックスターラで1時間攪拌後、24時間放置し、重合体粒子から非架橋重合体を抽出した。そして、前記遠沈管を3300rpmにて30分間遠心分離機にかけて、ろ過を行った後、沈殿物(粒子)を約70℃で乾燥させた。乾燥後、粒子をエポキシ樹脂に包埋後、薄膜切片に切り出し、断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像して、図3のTEM画像を得た。図3に示すTEM画像より、非架橋重合体の抽出後の粒子内部には、図2に示す非架橋重合体の抽出前の重合体粒子のTEM画像では確認されなかった複数の孔が存在することが確認された。よって、実施例1の重合体粒子内部のビニル系重合体からなる相内に、非架橋重合体からなる相が、分散した状態で存在していることが認められた。すなわち、実施例1の重合体粒子は、非架橋重合体とビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を当該重合体粒子の内部に有するものであることが認められた。
また、得られた重合体粒子の内部に存在する非架橋重合体からなる相の長さの最大値を、図3に示すTEM画像において確認された粒子内部の孔の長径に基づいて測定したところ、760nmであった。
〔実施例2:重合体粒子の製造〕
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2300gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム42gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.3gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2300gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム42gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.3gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
次いで、実施例1と同様にして得た単量体混合物を上記重合容器内の分散媒に加え、単量体混合物が加えられた分散媒を、高速乳化・分散機「T.KホモミキサーMark2.5型」(プライミクス株式会社製)を用いて、攪拌速度5000rpmで5分間処理して乳化液を得た。
この乳化液を50℃、攪拌速度300rpmで2時間かけて重合反応させ、次いで90℃、攪拌速度450rpmで1.5時間かけて重合反応させた。
重合容器内の反応液を攪拌しながら室温まで冷却した後、20重量%塩酸65mlを加えて懸濁安定剤(ピロリン酸マグネシウム)を分解した。次いで、反応液を吸引ろ過した。ろ過の残渣をイオン交換水により洗浄、脱液し、その後、50℃のオーブン中で一昼夜乾燥させることで、目的の重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子の体積平均粒子径は、前述した測定方法により測定したところ、18.1μmであった。また、得られた重合体粒子の比表面積は、前述した測定方法により測定したところ、2.46m2/gであった。
また、得られた重合体粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、図4のSEM画像を得た。更に、得られた重合体粒子をエポキシ樹脂に包埋後、薄膜切片に切り出し、四酸化ルテニウムによる染色を施してから、断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像して、TEM画像を得た。図4に示すSEM画像及びTEM画像より、重合体粒子の表面に多孔質構造が形成されていることが確認された。この重合体粒子の表面に形成された多孔質構造において、孔は、重合体粒子の表面全体に不規則に存在していた。また、TEM画像より、重合体粒子の内部における孔の数は、重合体粒子の表面における孔の数に比べて、極めて少数であり、実施例2の重合体粒子の内部にはほとんど孔が形成されていないことが認められた。また、重合体粒子の表面に複数形成された孔の中心径は、前述した測定方法により測定したところ、0.7μmであった。
さらに、実施例1と同様にして、得られた重合体粒子から非架橋重合体を抽出し、抽出後の重合体粒子の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像したところ、非架橋重合体の抽出後の粒子内部には、非架橋重合体の抽出前の重合体粒子のTEM画像では確認されなかった複数の孔が存在することが確認された。よって、実施例2の重合体粒子は、非架橋重合体とビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を当該重合体粒子の内部に有するものであることが認められた。また、得られた重合体粒子の内部に存在する非架橋重合体からなる相の長さの最大値を、非架橋重合体の抽出後のTEM画像において確認された粒子内部の孔の長径に基づいて測定したところ、530nmであった。
〔実施例3:重合体粒子の製造〕
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチル1170gと、多官能ビニル系単量体としてのエチレングリコールジメタクリレート130g(単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチル100重量部に対して、11.1重量部)と、非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)39g(単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチル100重量部に対して、3.3重量部)と、重合開始剤としての2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.2gと、過酸化ベンゾイル2.6gとを均一に混合した単量体混合物を使用した点を除き、実施例2と同様の方法により、重合体粒子を得た。
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチル1170gと、多官能ビニル系単量体としてのエチレングリコールジメタクリレート130g(単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチル100重量部に対して、11.1重量部)と、非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)39g(単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチル100重量部に対して、3.3重量部)と、重合開始剤としての2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.2gと、過酸化ベンゾイル2.6gとを均一に混合した単量体混合物を使用した点を除き、実施例2と同様の方法により、重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子の体積平均粒子径は、前述した測定方法により測定したところ、28.2μmであった。また、得られた重合体粒子の比表面積は、前述した測定方法により測定したところ、2.25m2/gであった。
また、得られた重合体粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、図5のSEM画像を得た。更に、得られた重合体粒子をエポキシ樹脂に包埋後、薄膜切片に切り出し、四酸化ルテニウムによる染色を施してから、断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像して、TEM画像を得た。図5に示すSEM画像及びTEM画像より、重合体粒子の表面に多孔質構造が形成されていることが確認された。この重合体粒子の表面に形成された多孔質構造において、孔は、重合体粒子の表面全体に不規則に存在していた。また、TEM画像より、重合体粒子の内部における孔の数は、重合体粒子の表面における孔の数に比べて、極めて少数であり、実施例3の重合体粒子の内部にはほとんど孔が形成されていないことが認められた。また、重合体粒子の表面に複数形成された孔の中心径は、前述した測定方法により測定したところ、0.8μmであった。
さらに、実施例1と同様にして、得られた重合体粒子から非架橋重合体を抽出し、抽出後の重合体粒子の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像したところ、非架橋重合体の抽出後の粒子内部には、非架橋重合体の抽出前の重合体粒子のTEM画像では確認されなかった複数の孔が存在することが確認された。よって、実施例3の重合体粒子は、非架橋重合体とビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を当該重合体粒子の内部に有するものであることが認められた。また、得られた重合体粒子の内部に存在する非架橋重合体からなる相の長さの最大値を、非架橋重合体の抽出後のTEM画像において確認された粒子内部の孔の長径に基づいて測定したところ、500nmであった。
〔実施例4:重合体粒子の製造〕
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2600gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム66gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.8gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2600gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム66gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.8gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
他方、単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル910gと、多官能ビニル系単量体としてのエチレングリコールジメタクリレート390g(単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル100重量部に対して、42.9重量部)と、非架橋重合体の製造例2で得られた非架橋重合体(2)39g(単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル100重量部に対して、4.3重量部)と、重合開始剤としての2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.2gと、過酸化ベンゾイル2.6gとを均一に混合して、単量体混合物を調製した。
この単量体混合物を上記重合容器内の分散媒に加え、単量体混合物が加えられた分散媒を、高速乳化・分散機「T.KホモミキサーMark2.5型」(プライミクス株式会社製)を用いて、攪拌速度7000rpmで15分間処理し、乳化液を得た。
この乳化液を50℃、攪拌速度300rpmで2時間かけて重合反応させ、次いで90℃、攪拌速度450rpmで1.5時間かけて重合反応させた。
重合容器内の反応液を攪拌しながら室温まで冷却した後、20重量%塩酸90mlを加えて懸濁安定剤(ピロリン酸マグネシウム)を分解した。次いで、反応液を吸引ろ過した。ろ過の残渣をイオン交換水により洗浄、脱液し、その後、50℃のオーブン中で一昼夜乾燥させることで、目的の重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子の体積平均粒子径は、前述した測定方法により測定したところ、11.9μmであった。また、得られた重合体粒子の比表面積は、前述した測定方法により測定したところ、3.95m2/gであった。
また、得られた重合体粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、図6のSEM画像を得た。更に、得られた重合体粒子をエポキシ樹脂に包埋後、薄膜切片に切り出し、四酸化ルテニウムによる染色を施してから、断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像して、TEM画像を得た。図6に示すSEM画像及びTEM画像より、重合体粒子の表面に多孔質構造が形成されていることが確認された。この重合体粒子の表面に形成された多孔質構造において、孔は、重合体粒子の表面全体に不規則に存在していた。また、TEM画像より、重合体粒子の内部における孔の数は、重合体粒子の表面における孔の数に比べて、極めて少数であり、実施例4の重合体粒子の内部にはほとんど孔が形成されていないことが認められた。また、重合体粒子の表面に複数形成された孔の中心径は、前述した測定方法により測定したところ、0.9μmであった。
さらに、実施例1と同様にして、得られた重合体粒子から非架橋重合体を抽出し、抽出後の重合体粒子の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像したところ、非架橋重合体の抽出後の粒子内部には、非架橋重合体の抽出前の重合体粒子のTEM画像では確認されなかった複数の孔が存在することが確認された。よって、実施例4の重合体粒子は、非架橋重合体とビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を当該重合体粒子の内部に有するものであることが認められた。
〔実施例5:重合体粒子の製造〕
非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)の使用量を140g(単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル100重量部に対して、15.4重量部)とした点を除き、実施例1と同様にして重合体粒子を得た。
非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)の使用量を140g(単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル100重量部に対して、15.4重量部)とした点を除き、実施例1と同様にして重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子の体積平均粒子径は、前述した測定方法により測定したところ、39.7μmであった。また、得られた重合体粒子の比表面積は、前述した測定方法により測定したところ、1.22m2/gであった。
また、得られた重合体粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、SEM画像を得た。更に、得られた重合体粒子をエポキシ樹脂に包埋後、薄膜切片に切り出し、四酸化ルテニウムによる染色を施してから、断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像して、TEM画像を得た。SEM画像及びTEM画像より、重合体粒子の表面に多孔質構造が形成されていることが確認された。この重合体粒子の表面に形成された多孔質構造において、孔は、重合体粒子の表面全体に不規則に存在していた。また、TEM画像より、重合体粒子の内部における孔の数は、重合体粒子の表面における孔の数に比べて、極めて少数であり、実施例5の重合体粒子の内部にはほとんど孔が形成されていないことが認められた。また、重合体粒子の表面に複数形成された孔の中心径は、前述した測定方法により測定したところ、1.4μmであった。
さらに、実施例1と同様にして、得られた重合体粒子から非架橋重合体を抽出し、抽出後の重合体粒子の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像したところ、非架橋重合体の抽出後の粒子内部には、非架橋重合体の抽出前の重合体粒子のTEM画像では確認されなかった複数の孔が存在することが確認された。よって、実施例5の重合体粒子は、非架橋重合体とビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を当該重合体粒子の内部に有するものであることが認められた。
〔実施例6:重合体粒子の製造〕
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2300gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム83gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.8gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
重合容器としての5Lオートクレーブ内にて、水2300gと、懸濁安定剤としての複分解ピロリン酸マグネシウム83gと、界面活性剤としてのドデシル硫酸ナトリウム0.8gとを混合し、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
他方、単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル910gと、多官能ビニル系単量体としてのエチレングリコールジメタクリレート390g(単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル100重量部に対して、42.9重量部)と、非架橋重合体の製造例4で得られた非架橋重合体(4)39g(単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル100重量部に対して、4.3重量部)と、重合開始剤としての2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)2.6gと、過酸化ベンゾイル1.3gとを均一に混合して、単量体混合物を調製した。
この単量体混合物を上記重合容器内の分散媒に加え、単量体混合物を加えた分散媒を50℃、攪拌速度150rpmで3時間かけて重合反応させ、次いで90℃、攪拌速度200rpmで1.5時間かけて重合反応させた。
次いで、重合容器内の反応液を攪拌しながら室温まで冷却した後、20重量%塩酸115mlを加えて懸濁安定剤(ピロリン酸マグネシウム)を分解した。次いで、反応液を吸引ろ過した。ろ過の残渣をイオン交換水により洗浄、脱液し、その後、50℃のオーブン中で一昼夜乾燥させることで、目的の重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子の体積平均粒子径は、前述した測定方法により測定したところ、28.0μmであった。また、得られた重合体粒子の比表面積は、前述した測定方法により測定したところ、1.21m2/gであった。
また、得られた重合体粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、図7のSEM画像を得た。更に、得られた重合体粒子をエポキシ樹脂に包埋後、薄膜切片に切り出し、四酸化ルテニウムによる染色を施してから、断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像して、TEM画像を得た。図7に示すSEM画像及びTEM画像より、重合体粒子の表面に多孔質構造が形成されていることが確認された。この重合体粒子の表面に形成された多孔質構造において、孔は、重合体粒子の表面全体に不規則に存在していた。また、TEM画像より、重合体粒子の内部における孔の数は、重合体粒子の表面における孔の数に比べて、極めて少数であり、実施例6の重合体粒子の内部にはほとんど孔が形成されていないことが認められた。また、重合体粒子の表面に複数形成された孔の中心径は、前述した測定方法により測定したところ、0.6μmであった。
さらに、実施例1と同様にして、得られた重合体粒子から非架橋重合体を抽出し、抽出後の重合体粒子の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像したところ、非架橋重合体の抽出後の粒子内部には、非架橋重合体の抽出前の重合体粒子のTEM画像では確認されなかった複数の孔が存在することが確認された。よって、実施例6の重合体粒子は、非架橋重合体とビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を当該重合体粒子の内部に有するものであることが認められた。また、得られた重合体粒子の内部に存在する非架橋重合体からなる相の長さの最大値を、非架橋重合体の抽出後のTEM画像において確認された粒子内部の孔の長径に基づいて測定したところ、960nmであった。
〔実施例7:重合体粒子の製造〕
500mlフラスコ内にて、懸濁安定剤としてのヒドロキシプロピルメチルセルロース(信越化学工業株式会社製のメトローズ(登録商標)65SH-50)5gを水195gに溶解させ、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
500mlフラスコ内にて、懸濁安定剤としてのヒドロキシプロピルメチルセルロース(信越化学工業株式会社製のメトローズ(登録商標)65SH-50)5gを水195gに溶解させ、懸濁安定剤が含有された分散媒を水溶液の形態で得た。
他方、単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチル36gと、多官能ビニル系単量体としてのトリメチロールプロパントリメタクリレート24g(単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチル100重量部に対して、66.7重量部)と、非架橋重合体の製造例5で得られた非架橋重合体(5)3g(単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルに対して、8.3重量部)と、重合開始剤としてのt-ブチルパーオキシネオデカノエイト0.8gとを均一に混合溶解し、単量体混合物を調製した。
この単量体混合物を、上記フラスコ内の分散媒に徐々に滴下した。そして、単量体混合物を滴下した分散媒を、15分間撹拌した後、50℃にて30分間、次いで63℃にて4時間、重合反応させた。
次いで、撹拌しながら前記フラスコ内の反応液を室温まで冷却した後、反応液を吸引ろ過した。ろ過の残渣をイオン交換水により洗浄、脱液し、その後、80℃のオーブン中において2時間乾燥させることで目的の重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子の体積平均粒子径は、前述した測定方法により測定したところ、18.1μmであった。また、得られた重合体粒子の比表面積は、前述した測定方法により測定したところ、2.74m2/gであった。
また、得られた重合体粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、図8のSEM画像を得た。更に、得られた重合体粒子をエポキシ樹脂に包埋後、薄膜切片に切り出し、四酸化ルテニウムによる染色を施してから、断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像して、TEM画像を得た。図8に示すSEM画像及びTEM画像より、重合体粒子の表面に多孔質構造が形成されていることが確認された。この重合体粒子の表面に形成された多孔質構造において、孔は、重合体粒子の表面全体に不規則に存在していた。また、TEM画像より、重合体粒子の内部における孔の数は、重合体粒子の表面における孔の数に比べて、極めて少数であり、実施例7の重合体粒子の内部にはほとんど孔が形成されていないことが認められた。また、重合体粒子の表面に複数形成された孔の中心径は、前述した測定方法により測定したところ、1.20μmであった。
さらに、実施例1と同様にして、得られた重合体粒子から非架橋重合体を抽出し、抽出後の重合体粒子の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像したところ、非架橋重合体の抽出後の粒子内部には、非架橋重合体の抽出前の重合体粒子のTEM画像では確認されなかった複数の孔が存在することが確認された。よって、実施例7の重合体粒子は、非架橋重合体とビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を当該重合体粒子の内部に有するものであることが認められた。また、得られた重合体粒子の内部に存在する非架橋重合体からなる相の長さの最大値を、非架橋重合体の抽出後のTEM画像において確認された粒子内部の孔の長径に基づいて測定したところ、2760nmであった。
〔比較例1:重合体粒子の製造〕
非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)を使用しないことを除き、実施例3と同様にして重合体粒子を得た。
非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)を使用しないことを除き、実施例3と同様にして重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子の体積平均粒子径は、前述した測定方法により測定したところ、29.6μmであった。また、得られた重合体粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、SEM画像を得た。更に、得られた重合体粒子をエポキシ樹脂に包埋後、薄膜切片に切り出し、四酸化ルテニウムによる染色を施してから、断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像して、TEM画像を得た。TEM画像及びSEM画像より、重合体粒子の表面に、多孔質構造は確認できなかった。
〔比較例2:重合体粒子の製造〕
非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)を使用しないことを除き、実施例1と同様にして重合体粒子を得た。
非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)を使用しないことを除き、実施例1と同様にして重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子の体積平均粒子径は、前述した測定方法により測定したところ、52.0μmであった。また、得られた重合体粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、SEM画像を得た。更に、得られた重合体粒子をエポキシ樹脂に包埋後、薄膜切片に切り出し、四酸化ルテニウムによる染色を施してから、断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像して、TEM画像を得た。TEM画像及びSEM画像より、重合体粒子の表面に、多孔質構造は確認できなかった。
〔比較例3:重合体粒子の製造〕
非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)の使用量を5g(単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル100重量部に対して、0.5重量部)としたことを除き、実施例1と同様にして重合体粒子を得た。
非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)の使用量を5g(単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル100重量部に対して、0.5重量部)としたことを除き、実施例1と同様にして重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子の体積平均粒子径は、前述した測定方法により測定したところ、41.8μmであった。また、得られた重合体粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、SEM画像を得た。更に、得られた重合体粒子をエポキシ樹脂に包埋後、薄膜切片に切り出し、四酸化ルテニウムによる染色を施してから、断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像して、TEM画像を得た。TEM画像及びSEM画像より、重合体粒子の表面に、多孔質構造は確認できなかった。
さらに、実施例1と同様にして、得られた重合体粒子から非架橋重合体を抽出し、抽出後の重合体粒子の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像したが、非架橋重合体の抽出後の粒子内部に、孔の存在を確認できなかった。よって、比較例3の重合体粒子の内部には、非架橋重合体とビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造が形成されていないと考えられる。
〔比較例4:重合体粒子の製造〕
非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)の使用量を550g(単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル100重量部に対して、60.4重量部)としたことを除き、実施例1と同様の操作を行ったが、重合安定性が悪く粒子を得ることが出来なかった。
非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)の使用量を550g(単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル100重量部に対して、60.4重量部)としたことを除き、実施例1と同様の操作を行ったが、重合安定性が悪く粒子を得ることが出来なかった。
〔比較例5:重合体粒子の製造〕
非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)の代わりに、非架橋重合体の製造例3で得られた非架橋重合体(3)を39g(単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル100重量部に対して、4.3重量部)使用したことを除き、実施例1と同様にして重合体粒子を得た。
非架橋重合体の製造例1で得られた非架橋重合体(1)の代わりに、非架橋重合体の製造例3で得られた非架橋重合体(3)を39g(単官能ビニル系単量体としてのアクリル酸ブチル100重量部に対して、4.3重量部)使用したことを除き、実施例1と同様にして重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子の体積平均粒子径は、前述した測定方法により測定したところ、41.2μmであった。また、得られた重合体粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、SEM画像を得た。更に、得られた重合体粒子をエポキシ樹脂に包埋後、薄膜切片に切り出し、四酸化ルテニウムによる染色を施してから、断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像して、TEM画像を得た。TEM画像及びSEM画像より、重合体粒子の表面に、多孔質構造は確認できなかった。
さらに、実施例1と同様にして、得られた重合体粒子から非架橋重合体を抽出し、抽出後の重合体粒子の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像したが、非架橋重合体の抽出後の粒子内部に、孔の存在を確認できなかった。よって、比較例5の重合体粒子の内部には、非架橋重合体とビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造が形成されていないと考えられる。
〔比較例6:重合体粒子の製造〕
非架橋重合体の製造例5で得られた非架橋重合体(5)3gに代えて、非架橋重合体の製造例6で得られたトルエンを含有する非架橋重合体(6)6g(純分50重量%、単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルに対して、純分換算で、8.3重量部)を使用したことを除き、実施例7と同様にして重合体粒子を得た。
非架橋重合体の製造例5で得られた非架橋重合体(5)3gに代えて、非架橋重合体の製造例6で得られたトルエンを含有する非架橋重合体(6)6g(純分50重量%、単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルに対して、純分換算で、8.3重量部)を使用したことを除き、実施例7と同様にして重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子の体積平均粒子径は、前述した測定方法により測定したところ、22.3μmであった。また、得られた重合体粒子の比表面積は、前述した測定方法により測定したところ、3.79m2/gであった。
また、得られた重合体粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、図9のSEM画像を得た。更に、得られた重合体粒子をエポキシ樹脂に包埋後、薄膜切片に切り出し、四酸化ルテニウムによる染色を施してから、断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像して、TEM画像を得た。図9に示すSEM画像及びTEM画像より、重合体粒子の表面に多孔質構造が形成されていることが確認された。また、TEM画像より、重合体粒子の内部にも、孔が多数形成されていることが確認された。また、重合体粒子の表面に複数形成された孔の中心径は、前述した測定方法により測定したところ、0.04μmであった。
さらに、実施例1と同様にして、得られた重合体粒子から非架橋重合体を抽出し、抽出後の重合体粒子の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で撮像したが、非架橋重合体の抽出後の粒子内部に、孔の存在を確認できなかった。よって、比較例6の重合体粒子の内部には、非架橋重合体とビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造が形成されていないと考えられる。
以下の表1及び2に、実施例1~7及び比較例1~6の重合体粒子の製造における原料の使用量、及び、得られた重合体粒子の特徴(体積平均粒子径、比表面積、表面多孔質構造の有無、中心径、海島構造の有無、及び非架橋重合体からなる相の長さの最大値、)を示す。なお、表1及び2に記載の「海島構造の有無」とは、具体的には、ビニル系重合体と非架橋重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造の形成の有無を意味する。また、表2において、比較例6の非架橋重合体(6)の使用量は、純分換算した量(トルエンを除いた量)で示す。
表1及び2に示す実施例1~7及び比較例1~6の結果より、所定の非架橋重合体と単官能ビニル系単量体と多官能ビニル系単量体とを所定割合用いて得られた本発明の重合体粒子(実施例1~7で得られた重合体粒子)は、非架橋重合体とビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を内部に有しており、さらに、重合体粒子の表面に、中心径0.1~2μmの複数の孔を有する表面多孔質構造を備えていることが確認できた。
〔実施例8:化粧料の製造例〕
実施例1で得られた重合体粒子10重量部と、粘土鉱物類としてのタルク40重量部と、粘土鉱物類としてのマイカ23重量部と、色材原料としての赤色酸化鉄1重量部と、色材原料としての黄色酸化鉄1重量部と、色材原料としての黒色酸化鉄0.1重量部とをヘンシェルミキサーで混合した。その後、炭化水素としてのワセリン5重量部と、脂肪酸エステルとしてのミリスチン酸オクチルドデシル2重量部と、適量の防腐剤と、適量の香料とをヘンシェルミキサーに供給して、均一に混合した。得られた混合物を粉砕して篩に通した後、これを圧縮成形することにより、パウダーファンデーションを得た。
実施例1で得られた重合体粒子10重量部と、粘土鉱物類としてのタルク40重量部と、粘土鉱物類としてのマイカ23重量部と、色材原料としての赤色酸化鉄1重量部と、色材原料としての黄色酸化鉄1重量部と、色材原料としての黒色酸化鉄0.1重量部とをヘンシェルミキサーで混合した。その後、炭化水素としてのワセリン5重量部と、脂肪酸エステルとしてのミリスチン酸オクチルドデシル2重量部と、適量の防腐剤と、適量の香料とをヘンシェルミキサーに供給して、均一に混合した。得られた混合物を粉砕して篩に通した後、これを圧縮成形することにより、パウダーファンデーションを得た。
〔比較例7:比較用の化粧料の製造例〕
実施例1で得られた重合体粒子に代えて比較例2で得られた重合体粒子を用いた以外は、実施例8と同様の処方および操作により、パウダーファンデーションを得た。
実施例1で得られた重合体粒子に代えて比較例2で得られた重合体粒子を用いた以外は、実施例8と同様の処方および操作により、パウダーファンデーションを得た。
実施例8及び比較例7で得られた化粧料(パウダーファンデーション)に関し、パネラー(官能評価への参加者)10名による官能評価(官能試験)を行った。この官能評価における評価項目としては、しっとり感、ソフト感、および伸びの3つを選んだ。実施例8及び比較例7で得られた化粧料の3つの評価項目の各々について、次のような基準で5段階の官能評価を行った。
1・・・悪い
2・・・やや悪い
3・・・普通
4・・・ややよい
5・・・よい
この官能評価の結果を表3に示す。なお、表中の数値は、10名の評価結果の平均値である。
2・・・やや悪い
3・・・普通
4・・・ややよい
5・・・よい
この官能評価の結果を表3に示す。なお、表中の数値は、10名の評価結果の平均値である。
上記表3の結果より、本発明に係る重合体粒子を含む化粧料は、優れたしっとり感、ソフト感、および伸びを併せ持ち、優れた性質を有していることが認められた。
〔実施例9:塗料の製造例〕
実施例1で得られた重合体粒子1重量部と、市販の水系樹脂バインダー液(東洋紡績株式会社製「バイロナール(登録商標)MD-1200」、水分散型高分子量共重合ポリエステル樹脂、固形分34重量%)20重量部とを、攪拌脱泡装置を用いて10分間混合し、1分間脱泡することによって、塗料(塗料組成物)を得た。
実施例1で得られた重合体粒子1重量部と、市販の水系樹脂バインダー液(東洋紡績株式会社製「バイロナール(登録商標)MD-1200」、水分散型高分子量共重合ポリエステル樹脂、固形分34重量%)20重量部とを、攪拌脱泡装置を用いて10分間混合し、1分間脱泡することによって、塗料(塗料組成物)を得た。
得られた塗料をクリアランス75μmのドクターブレードをセットした塗工装置を用いて厚さ2mmのABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合樹脂)板に塗布した後、乾燥することによって塗膜を得た。
〔比較例8:比較用の塗料の製造例〕
実施例1で得られた重合体粒子に代えて比較例2で得られた重合体粒子を用いた以外は、実施例9と同様にして、塗料(塗料組成物)を得た。
実施例1で得られた重合体粒子に代えて比較例2で得られた重合体粒子を用いた以外は、実施例9と同様にして、塗料(塗料組成物)を得た。
JIS Z8741に記載の方法に準拠して、株式会社堀場製作所製のグロスチェッカ(光沢計)(IG-331)を使用して、実施例9および比較例8の塗膜の60°でのグロスを測定した。実施例9および比較例8の塗膜の評価結果(グロス、艶消し性)を表4に示す。
上記表4の結果より、本発明に係る重合体粒子を含む塗料から得られる塗膜は、比較例の塗膜に比べてグロス値が低く、本発明の重合体粒子(実施例)は、少量の添加で高い艶消し効果が得ることができるものであることが分かった。
〔実施例10:光拡散性樹脂組成物の製造例〕
実施例1で得られた重合体粒子1重量部と、透明基材樹脂としてのポリメタクリル酸メチル樹脂(住友化学株式会社製「スミペックス(登録商標)EXA」)100重量部とを、オーブン中で90℃、3時間乾燥させた。これらの乾燥物を押出機に入れ、押出機中で250℃にて溶融混練した後、ペレット化した。得られたペレットを射出成形機(シリンダー温度270℃、滞留時間15分)で成形することにより、2mm厚×50mm×100mmの光拡散性樹脂組成物を得た。
実施例1で得られた重合体粒子1重量部と、透明基材樹脂としてのポリメタクリル酸メチル樹脂(住友化学株式会社製「スミペックス(登録商標)EXA」)100重量部とを、オーブン中で90℃、3時間乾燥させた。これらの乾燥物を押出機に入れ、押出機中で250℃にて溶融混練した後、ペレット化した。得られたペレットを射出成形機(シリンダー温度270℃、滞留時間15分)で成形することにより、2mm厚×50mm×100mmの光拡散性樹脂組成物を得た。
〔比較例9:比較用の光拡散性樹脂組成物の製造例〕
実施例1で得られた重合体粒子に代えて、比較例2で得られた重合体粒子を用いた以外は、実施例10と同様にして、光拡散性樹脂組成物を得た。
実施例1で得られた重合体粒子に代えて、比較例2で得られた重合体粒子を用いた以外は、実施例10と同様にして、光拡散性樹脂組成物を得た。
実施例10および比較例9で得られた光拡散性樹脂組成物のヘーズ(ヘイズ)および全光線透過率を、日本電色工業株式会社製のヘーズメーター「NDH-2000」を使用して測定した。全光線透過率の測定はJIS K 7361-1に、ヘーズの測定はJIS K 7136にそれぞれ従って実施した。実施例10および比較例9の光拡散性樹脂組成物の評価結果(ヘーズ、全光線透過率)を表5に示す。なお、表5に示す全光線透過率およびヘーズは、5個の測定サンプルの測定値の平均値である(測定サンプル数n=5)。
表5の結果より、本発明の重合体粒子は、粒子表面の全体に複数の孔を有しているため、少量の添加で光拡散性樹脂組成物のヘーズを高くすることができ、本発明の重合体粒子を含む光拡散性樹脂組成物は、液晶表示装置の拡散板や照明カバー用成形体等として使用した場合に、ランプイメージを効果的に消すことができるものであり、有用であることが分かった。
〔実施例11:重合体粒子の表面処理例、及び表面処理された重合体粒子を含む化粧料の製造例〕
実施例1で得られた重合体粒子100重量部をミキサー内に投入し、室温下(約25℃)で撹拌しながら、シリコーン化合物としてのメチルハイドロジェンポリシロキサン(信越化学工業株式会社製の「信越シリコーン(登録商標)KF99」)3重量部と溶媒としてのエタノール7重量部との混合物を前記重合体粒子に徐々に添加した後、前記ミキサー内の温度を60℃の温度に昇温して、エタノールを蒸発させた。次いで、前記ミキサー内の温度を130℃として、前記重合体粒子を3時間加熱することにより、シリコーン化合物で表面が処理された重合体粒子を得た。
実施例1で得られた重合体粒子100重量部をミキサー内に投入し、室温下(約25℃)で撹拌しながら、シリコーン化合物としてのメチルハイドロジェンポリシロキサン(信越化学工業株式会社製の「信越シリコーン(登録商標)KF99」)3重量部と溶媒としてのエタノール7重量部との混合物を前記重合体粒子に徐々に添加した後、前記ミキサー内の温度を60℃の温度に昇温して、エタノールを蒸発させた。次いで、前記ミキサー内の温度を130℃として、前記重合体粒子を3時間加熱することにより、シリコーン化合物で表面が処理された重合体粒子を得た。
次いで、このシリコーン化合物で表面が処理された重合体粒子10重量部と、粘土鉱物類としてのタルク40重量部と、粘土鉱物類としてのマイカ23重量部と、色材原料としての赤色酸化鉄1重量部と、色材原料としての黄色酸化鉄1重量部と、色材原料としての黒色酸化鉄0.1重量部とをヘンシェルミキサーで混合した。その後、炭化水素としてのワセリン5重量部と、脂肪酸エステルとしてのミリスチン酸オクチルドデシル2重量部と、適量の防腐剤と、適量の香料とをヘンシェルミキサーに供給して、均一に混合した。得られた混合物を粉砕して篩に通した後、これを圧縮成型することにより、パウダーファンデーションを得た。
〔比較例10:比較用の化粧料の製造例〕
実施例1で得られた重合体粒子に代えて比較例2で得られた重合体粒子を用いた以外は、実施例11と同様の処方および操作により、パウダーファンデーションを得た。
実施例1で得られた重合体粒子に代えて比較例2で得られた重合体粒子を用いた以外は、実施例11と同様の処方および操作により、パウダーファンデーションを得た。
実施例11及び比較例10で得られた化粧料(パウダーファンデーション)に関し、パネラー(官能評価への参加者)10名による官能評価(官能試験)を行った。この官能評価における評価項目としては、しっとり感、ソフト感、および伸びの3つを選んだ。実施例11及び比較例10で得られた化粧料の3つの評価項目の各々について、次のような基準で5段階の官能評価を行った。
1・・・悪い
2・・・やや悪い
3・・・普通
4・・・ややよい
5・・・よい
この官能評価の結果を表6に示す。なお、表中の数値は、10名の評価結果の平均値である。
2・・・やや悪い
3・・・普通
4・・・ややよい
5・・・よい
この官能評価の結果を表6に示す。なお、表中の数値は、10名の評価結果の平均値である。
上記表6の結果より、本発明に係る重合体粒子を含む化粧料は、優れたしっとり感、ソフト感、および伸びを併せ持ち、優れた性質を有していることが分かった。また、この実施例11に係る化粧料と比較例10に係る化粧料との触感(しっとり感、ソフト感、および伸び)の差は、上述した実施例8に係る化粧料と比較例7に係る化粧料との触感(しっとり感、ソフト感、および伸び)の差と比べて、大きいものであった。これは、重合体粒子の表面をシリコーン化合物で処理したことにより、重合体粒子に高い撥水性が備えられ、その重合体粒子が化粧品に配合された際に、より滑らかな触感が化粧品に付与されたためと考えられる。
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
また、この出願は、2012年4月27日に日本で出願された特願2012-102388に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
本発明の重合体粒子は、例えば、塗料用の添加剤(艶消し剤、塗膜軟質化剤、意匠性付与剤等)、インク用の添加剤(艶消し剤、粘着剤等)、接着剤の主成分または添加剤、人工大理石用の添加剤(低収縮化剤等)、紙処理剤用の充填材、化粧品用の充填材(滑り性向上のための充填材)等のような外用剤の原料、クロマトグラフィーに用いるカラム充填材、静電荷像現像に使用されるトナー用の添加剤、フィルム用のアンチブロッキング剤、光拡散体(照明カバー、光拡散シート、光拡散フィルム等)用の光拡散剤等の用途に、利用可能である。
また、本発明の外用剤は、化粧料、外用医薬品等として利用可能であり、本発明の塗料は、油性塗料、水性塗料等として利用可能であり、本発明の光拡散性樹脂組成物は、照明カバー、光拡散シート、光拡散フィルム等の光拡散部材の原料(光拡散部材を成形するために用いる原料)として利用可能である。
Claims (10)
- 単官能ビニル系単量体100重量部及び多官能ビニル系単量体5~100重量部を含む単量体混合物に由来するビニル系重合体と、C3~C20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを50重量%以上含む単量体に由来する重量平均分子量50000~200000の非架橋重合体1~15.4重量部とを含み、中心径0.1~2μmの複数の孔を表面に有する表面多孔質構造を備え、比表面積が0.1~5.0m2/gであり、体積平均粒子径が1~200μmであることを特徴とする重合体粒子。
- 請求項1に記載の重合体粒子であって、
前記非架橋重合体と前記ビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を当該重合体粒子の内部に有することを特徴とする重合体粒子。 - 複数の孔を表面に有する表面多孔質構造を備えた重合体粒子であって、
ビニル系重合体と非架橋重合体とを含み、
前記非架橋重合体と前記ビニル系重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を当該重合体粒子の内部に有し、
前記表面に存在する複数の孔の中心径が0.1~2μmで、比表面積が0.1~5.0m2/gで、体積平均粒子径が1~200μmであることを特徴とする重合体粒子。 - 請求項2又は3に記載の重合体粒子であって、
前記非架橋重合体からなる相の長さが、50~3000nmであることを特徴とする重合体粒子。 - 請求項1~4のいずれか1つに記載の重合体粒子であって、
前記表面が油剤、シリコーン化合物、又はフッ素化合物で処理されていることを特徴とする重合体粒子。 - 単官能ビニル系単量体100重量部と多官能ビニル系単量体5~100重量部とを含む単量体混合物を、C3~C20の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを50重量%以上含む単量体に由来する重量平均分子量50000~200000の非架橋重合体1~15.4重量部及び重合開始剤の存在下、水性媒体中で懸濁重合することにより、中心径0.1~2μmの複数の孔を表面に有する表面多孔質構造を備え、比表面積が0.1~5.0m2/gであり、体積平均粒子径が1~200μmである重合体粒子を得ることを特徴とする重合体粒子の製造方法。
- 請求項6に記載の重合体粒子の製造方法であって、
前記単量体混合物に由来するビニル系重合体と、前記非架橋重合体とが相分離し、前記ビニル系重合体からなる相内に前記非架橋重合体からなる相が分散した海島構造を内部に有する前記重合体粒子を得ることを特徴とする重合体粒子の製造方法。 - 請求項1~5のいずれか1つに記載の重合体粒子を含むことを特徴とする外用剤。
- 請求項1~5のいずれか1つに記載の重合体粒子を含むことを特徴とする塗料。
- 請求項1~5のいずれか1つに記載の重合体粒子と、透明基材樹脂とを含むことを特徴とする光拡散性樹脂組成物。
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