WO2021206128A1 - 変性ビニルアルコール系重合体、懸濁重合用分散安定剤及びビニル系化合物の重合方法 - Google Patents

変性ビニルアルコール系重合体、懸濁重合用分散安定剤及びビニル系化合物の重合方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a polymerization method of a modified vinyl alcohol-based polymer, a dispersion stabilizer for suspension polymerization, and a vinyl-based compound.
  • the dispersion stabilizer for suspension polymerization is particularly related to a dispersion stabilizer for suspension polymerization suitable for suspension polymerization of vinyl compounds, particularly vinyl chloride.
  • the modified PVA obtained by these methods is not sufficiently compatible with suspension polymerization in various types of polymerization cans such as large polymerization cans used in recent years. That is, regarding the obtained polymer of the vinyl-based compound, (1) there are few coarse particles in the resin particles, (2) resin particles having as uniform a particle size as possible can be obtained, and (3) a resin having high porosity is obtained. It cannot be said that the performance is always satisfactory for the requirement that the resin can be obtained, and as a result, the monomer component can be easily removed and the resin has high absorbability of the plasticizer.
  • the present invention provides a dispersion stabilizer for suspension polymerization, which provides resin particles having a uniform particle size, few coarse particles, high porosity, and a large amount of plasticizer absorbed during suspension polymerization of a vinyl compound such as vinyl chloride.
  • the challenge is to provide.
  • the present inventor has made a modified vinyl having a hydrodynamic radius (Rh) (unit: nm) satisfying the formula (1) with respect to the viscosity average degree of polymerization (x). It has been found that it is effective to use an alcohol-based polymer as a dispersion stabilizer for suspension polymerization of a vinyl-based compound. Therefore, the present invention is a modified vinyl alcohol-based polymer satisfying the formula (1) in one aspect. 0.186 x 0.542 x 1.30 ⁇ Rh ⁇ 0.186 x 0.542 x 1.06 (1)
  • the modified vinyl alcohol polymer according to the present invention has a saponification degree of 65 mol% or more and 99.9 mol% or less.
  • the modified vinyl alcohol polymer according to the present invention has a hydrophilic unit in the side chain.
  • the hydrophilic unit is a polyethylene oxide group.
  • the present invention is a dispersion stabilizer for suspension polymerization containing the modified vinyl alcohol-based polymer according to the present invention.
  • the dispersion stabilizer for suspension polymerization according to the present invention is used to disperse a vinyl compound or a mixture of a vinyl compound and a monomer copolymerizable therewith in water.
  • This is a method for polymerizing a vinyl compound, which comprises carrying out suspension polymerization.
  • the dispersion stabilizer for suspension polymerization of the present invention can have the required performance which was difficult to achieve by the prior art.
  • the modified vinyl alcohol-based polymer has a hydrodynamic radius (Rh) (unit: nm) with respect to the viscosity average degree of polymerization (x) satisfying the formula (1).
  • the dispersion stabilizer for suspension polymerization containing such a modified vinyl alcohol-based polymer suppresses the formation of coarse particles, and particles having high particle size uniformity can be obtained. Moreover, polymer particles having high porosity can be obtained. 0.186 x 0.542 x 1.30 ⁇ Rh ⁇ 0.186 x 0.542 x 1.06 (1)
  • the viscosity average degree of polymerization (x) of the vinyl alcohol polymer is preferably small from the viewpoint that many molecules work when the dispersion stabilizer for suspension polymerization is polymerized using the same amount of addition.
  • the hydrodynamic radius (Rh) is plotted on the exponential function of the viscosity average degree of polymerization (x) as shown in FIG. It was not easy to increase the hydrodynamic radius while lowering the average degree of polymerization.
  • the viscosity average degree of polymerization and the hydrodynamic radius of Examples 1 to 7 described later were also measured and plotted in FIG. As shown in FIG. 1, in the modified vinyl alcohol-based polymer of the present invention, the modified vinyl alcohol-based polymer was plotted above the curve represented by the above formula (2). Therefore, the ranges of the viscosity average degree of polymerization (x) and the hydrodynamic radius (Rh) of the modified vinyl alcohol polymer of the present invention are defined by the formula (1). 0.186 x 0.542 x 1.30 ⁇ Rh ⁇ 0.186 x 0.542 x 1.06 (1)
  • Rh / 0.186 x 0.542 When Rh / 0.186 x 0.542 is less than 1.06 in the above formula (1), the dispersion stabilizer for suspension polymerization is inferior in particle size controllability. Therefore, the value of Rh / 0.186 x 0.542 is preferably 1.06 or more, and more preferably 1.08 or more. On the other hand, if Rh / 0.186 x 0.542 exceeds 1.30, it is difficult to manufacture.
  • the range of the viscosity average degree of polymerization (x) and the hydrodynamic radius (Rh) of the modified vinyl alcohol polymer of the present invention is represented by the formula (3).
  • the range of the viscosity average degree of polymerization (x) and the hydrodynamic radius (Rh) of the modified vinyl alcohol polymer of the present invention is represented by the formula (4). 0.186 x 0.542 x 1.15 ⁇ Rh ⁇ 0.186 x 0.542 x 1.06 (4)
  • the method for satisfying the general formula (1) is not particularly limited, but it is convenient and preferable to introduce a hydrophilic unit into the side chain of polyvinyl alcohol.
  • the method is not particularly limited, but is a method of reacting polyvinyl alcohol with a compound having a hydrophilic unit to bond, a method of graft-polymerizing a compound having a hydrophilic unit with polyvinyl alcohol, and vinyl such as vinyl acetate with polyvinyl alcohol.
  • a method of graft-polymerizing an ester-based monomer to saponify it a method of saponifying a polyvinyl ester obtained by copolymerizing a macromonomer such as a reactive surfactant having a hydrophilic unit, and the like are adopted.
  • a method of saponifying polyvinyl acetate obtained by copolymerizing a macromonomer such as a reactive surfactant having a hydrophilic unit is convenient and preferable from the viewpoint of short steps and economy.
  • the polymerization method adopted for carrying out these polymerizations may be any of batch polymerization, semi-batch polymerization, continuous polymerization and semi-continuous polymerization.
  • any method can be adopted from known methods such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization and emulsion polymerization.
  • the modified species used often have water-soluble or surface-active ability that affects the polymerized particle size, so that it is not suspension polymerization or emulsion polymerization that requires control of the polymerized particle size, but in the presence of an alcohol solvent or Solution polymerization and bulk polymerization, in which polymerization is carried out without using a solvent, are preferably adopted.
  • alcohol solvent used for solution polymerization methanol, ethanol, isopropanol and the like can be used, but the alcohol solvent is not limited thereto. Further, these solvents may be used alone, or two or more kinds of these solvents may be used in combination.
  • the polymerization initiator for radical polymerization of the vinyl ester-based monomer is not particularly limited, but is azobisisobutyronitrile, azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, and azobis (4-methoxy-2, 4-Dimethylvaleronitrile), azobisdimethylvaleronitrile, azo compounds such as azobismethoxyvaleronitrile, acetyl peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, acetylcyclohexylsulfonyl peroxide, 2,4,4-trimethylpentyl- Peroxides such as 2-peroxyphenoxyacetate, percarbonate compounds such as diisopropylperoxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, diethoxyethylperoxydicarbonate, t-butylperoxyneodecanoate , ⁇ -Cumyl peroxyneo
  • the saponification method for producing the modified vinyl alcohol-based polymer according to the present invention is not particularly limited, and the polymer obtained by the above-mentioned method is used as a solvent in accordance with a conventional method. Is preferable.
  • the alcohol include methanol, ethanol, butanol and the like.
  • the concentration of the polymer in alcohol can be selected from the range of 20 to 50% by mass.
  • an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methylate, sodium ethylate, potassium methylate or the like, or an alkali catalyst such as alcoholate
  • an alkali catalyst such as alcoholate
  • hydrochloric acid An aqueous inorganic acid such as sulfuric acid and an organic acid such as p-toluenesulfonic acid can be used.
  • the amount of these catalysts used needs to be 1 to 100 mmol equivalent with respect to the vinyl ester-based monomer.
  • the saponification temperature is not particularly limited, but is usually in the range of 10 to 70 ° C, preferably selected from the range of 30 to 50 ° C.
  • the reaction is usually carried out over 0.5 to 3 hours.
  • vinyl ester-based monomers examples include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl valerate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl benzoate, vinyl pivalate, vinyl versatic acid, and the like. Can be mentioned.
  • the degree of saponification of the modified vinyl alcohol polymer is preferably 65 mol% or more, more preferably 68 mol% or more, and 70 mol% or more in order to increase the water solubility and facilitate handling. It is even more preferable to have. Further, the degree of saponification of the modified vinyl alcohol polymer should be 99.9 mol% or less in order to increase the porosity of the particles obtained by suspension polymerization of the vinyl compound and enhance the plasticizer absorbability. Is more preferable, 99 mol% or less is more preferable, 90 mol% or less is further more preferable, and 80 mol% or less is further more preferable.
  • the degree of saponification of the modified vinyl alcohol polymer is measured according to JIS K6726: 1994. That is, it can be obtained by quantifying the residual acetic acid group (mol%) in the sample with sodium hydroxide and subtracting it from 100.
  • the modified vinyl alcohol polymer preferably has a hydrophilic unit in the side chain. Having a hydrophilic unit in the side chain has the effect of increasing the hydrodynamic radius and improves particle size controllability.
  • the weight average molecular weight of the hydrophilic unit is preferably 400 to 4000. When the weight average molecular weight of the hydrophilic unit of the side chain is less than 400, the effect of increasing the hydrodynamic radius is insufficient, and the particle size controllability may be poor.
  • the weight average molecular weight of the hydrophilic unit of the side chain is preferably 500 or more, more preferably 600 or more.
  • the weight average molecular weight of the hydrophilic unit of the side chain is preferably 3500 or less, and more preferably 3000 or less.
  • the molecular weight of the hydrophilic unit can be determined by gel permeation chromatography. The measurement conditions in the examples are as follows.
  • hydrophilic unit examples include a polyethylene oxide group, an ethenol group, a saccharide such as cellulose, an acrylic acid group, a carboxyl group, a pyrrolidone group, an acrylate group, and an acrylamide group.
  • the hydrophilic unit of the modified vinyl alcohol polymer is preferably a polyethylene oxide group.
  • the unsaturated monomer for inducing a polyethylene oxide group include polyoxyalkylene alkenyl ether, polyoxyalkylene mono (meth) allyl ether, polyoxyalkylene monovinyl ether, and the like. Specifically, polyoxybutylene polyoxyethylene.
  • the modified vinyl alcohol-based polymer preferably has a modification rate of 0.01 mol% or more and 1 mol% or less, although it depends on the type of modifying group.
  • the modification rate is more preferably 0.2 mol% or less, still more preferably 0.15 mol% or less.
  • the modification rate is more preferably 0.05 mol% or more, still more preferably 0.1 mol% or more.
  • the modification rate of the modified vinyl alcohol-based polymer is the mole fraction of the hydrophilic group having the above-mentioned hydrophilic unit with respect to all the monomer units constituting the molecular chain of the modified vinyl alcohol-based polymer.
  • the denaturation rate can be determined by proton NMR.
  • the modified vinyl alcohol polymer is saponified to a degree of saponification of 99.95 mol% or more, and then sufficiently washed with methanol to prepare a sample for analysis. The prepared sample is dissolved in heavy water, and a few drops of a heavy aqueous NaOH solution are added to adjust the pH to 14, and then the measurement is carried out at 80 ° C. using proton NMR.
  • the integral value of the peak of 1.2 to 1.8 ppm attributed to the methylene group of the polyvinyl alcohol chain and the integral value of the peak of 3.6 to 3.7 ppm attributed to the oxyethylene moiety is calculated from the value by a conventional method. Specifically, assuming that the integrated value of the methylene group of the polyvinyl alcohol chain is b, the integrated value of the oxyethylene moiety is a, and the number of repeating units of the oxyethylene moiety is x, the number of protons (methylene group is 2H, ethylene group is 2H).
  • the viscosity average degree of polymerization of the modified vinyl alcohol polymer is preferably 300 or more, more preferably 400 or more, and even more preferably 500 or more, in order to enhance the dispersion stability when the vinyl compound is suspension-polymerized. Is even more preferable. Further, the viscosity average degree of polymerization of the modified vinyl alcohol polymer is preferably 5000 or less, preferably 4000 or less, from the viewpoint that many molecules work when the same amount of dispersion stabilizer for suspension polymerization is used. It is more preferably 3000 or less, even more preferably 2000 or less, and even more preferably 1500 or less.
  • the viscosity average degree of polymerization is measured according to JIS K6726: 1994. That is, the modified PVA is completely saponified, purified, and then determined from the ultimate viscosity [ ⁇ ] measured in water at 30 ° C.
  • the dispersion stabilizer for suspension polymerization may be the modified vinyl alcohol-based polymer alone, and PVA other than the modified vinyl alcohol-based polymer and various other additives as long as the gist of the present invention is not impaired. May be contained.
  • the additive include polymerization regulators such as aldehydes, halogenated hydrocarbons and mercaptans; polymerization inhibitors such as phenol compounds, sulfur compounds and N-oxide compounds; pH regulators; cross-linking agents; preservatives. ; Antifungal agent, antiblocking agent; antifoaming agent and the like.
  • the dispersion stabilizer for suspension polymerization preferably contains 10% by mass or more of the modified PVA according to the embodiment of the present invention, and more preferably 30% by mass or more. It is preferably contained in an amount of 70% by mass or more, even more preferably.
  • the dispersion stabilizer for suspension polymerization can be particularly preferably used for suspension polymerization of vinyl compounds. Therefore, according to one embodiment of the present invention, a vinyl compound or a vinyl compound comprising a mixture of a vinyl compound and a monomer copolymerizable therewith is dispersed in water for suspension polymerization.
  • a polymerization method is provided.
  • Vinyl-based compounds include vinyl halides such as vinyl chloride; vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate; acrylic acids, methacrylic acids, esters and salts thereof; maleic acid, fumaric acid, esters and anhydrides thereof; Examples thereof include styrene, acrylonitrile, vinylidene chloride, vinyl ether and the like.
  • the dispersion stabilizer for suspension polymerization is particularly preferably used when suspend polymerization of vinyl chloride alone or with a monomer capable of copolymerizing vinyl chloride with vinyl chloride.
  • the monomer that can be copolymerized with a vinyl compound such as vinyl chloride include vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate; and (meth) acrylics such as methyl (meth) acrylate and ethyl (meth) acrylate.
  • Acid esters such as ethylene and propylene; unsaturated dicarboxylic acids such as maleic anhydride and itaconic acid; acrylonitrile, styrene, vinylidene chloride, vinyl ether and the like.
  • the dispersion stabilizer for suspension polymerization is suitable for producing vinyl chloride resin for soft in terms of producing vinyl chloride resin particles having excellent plasticizer absorbability, but is excellent in demonomerization, particle size distribution, etc. It can also be applied to the production of hard vinyl chloride resin.
  • the dispersion stabilizer for suspension polymerization can be used alone or in combination with other stabilizers such as cellulosic derivatives and surfactants.
  • a resin of a vinyl compound such as a vinyl chloride resin having a uniform particle size, few coarse particles, high porosity, and a large amount of plasticizer absorbed can be obtained. ..
  • the method for polymerizing a vinyl compound will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
  • the above-mentioned dispersion stabilizer for suspension polymerization is added in an amount of 0.01% by mass to 0.3% by mass, preferably 0, based on the vinyl compound. Add 0.04% by mass to 0.15% by mass.
  • the polymerization initiator may be one conventionally used for the polymerization of vinyl compounds, which includes percarbonates such as diisopropyl peroxy dicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxy dicarbonate, and diethoxyethyl peroxy dicarbonate.
  • perester compounds such as t-butylperoxyneodecanoate, ⁇ -cumylperoxyneodecanoate, t-butylperoxyneodecanoate, acetylcyclohexylsulfonyl peroxide, 2,4,4-trimethyl Peroxides such as pentyl-2-peroxyphenoxyacetate, azo compounds such as azobis-2,4-dimethylvaleronitrile and azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), as well as potassium persulfate and excess. Ammonium sulfate, hydrogen peroxide, etc. can be used alone or in combination.
  • a polymerization regulator for the polymerization of vinyl compounds.
  • a chain transfer agent for the polymerization of vinyl compounds.
  • a gelation improver for the polymerization of vinyl compounds.
  • an antistatic agent for the polymerization of vinyl compounds.
  • the charging ratio of each component, the polymerization temperature, etc. may be determined according to the conditions conventionally adopted in the suspension polymerization of the vinyl compound, and there is no particular reason for limitation.
  • Example 1 1070 g of vinyl acetate, 1130 g of methanol, 120 g of Unilube PKA-5013 (polyethylene glycol-polypropylene glycol-allyl ether) (modified species) manufactured by Nichiyu Co., Ltd., and 0.25 g of azobisisobutyronitrile were charged into a polymerization can for 30 minutes. The system was replaced with nitrogen. After polymerizing at 60 ° C. for 9 hours while dropping vinyl acetate at 83 g / hr, the dropping was stopped and the mixture was cooled to stop the polymerization.
  • Unilube PKA-5013 polyethylene glycol-polypropylene glycol-allyl ether
  • azobisisobutyronitrile 0.25 g
  • the unreacted monomer was removed by a conventional method, and the obtained modified vinyl acetate polymer was saponified with sodium hydroxide by a conventional method to prepare a modified vinyl alcohol-based polymer.
  • the viscosity average degree of polymerization, saponification degree and modification rate of the obtained modified vinyl alcohol polymer were measured by the above-mentioned analytical methods, the viscosity average degree of polymerization was 730, the saponification degree was 73 mol%, and the modification rate was 0. It was .18 mol%.
  • Table 1 shows the results of measuring the weight average molecular weight of the modified species (hydrophilic unit) according to the method described above.
  • the average particle size and particle size distribution are measured according to JIS Z8815: 1994, 60 mesh (opening 250 ⁇ m), 80 mesh (opening 180 ⁇ m), 100 mesh (opening 150 ⁇ m), 150 mesh (opening 106 ⁇ m).
  • the vinyl chloride resin obtained by using a sieve of 200 mesh (opening 75 ⁇ m) is sieved, and the particle size (D50) having a cumulative frequency of 50% (mass basis) is the average particle size and the cumulative frequency is 80% (mass basis).
  • the difference between the particle size (D80) and the particle size (D20) having a cumulative frequency of 20% (based on mass) was defined as the particle size distribution.
  • the bulk relative density was measured in accordance with JIS K6720-2: 1999.
  • the amount of plasticizer absorbed was measured according to JIS K7386: 2002.
  • Example 2 A modified vinyl alcohol-based polymer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of methanol was changed to 1510 g.
  • the viscosity average degree of polymerization was 550
  • the saponification degree was 73 mol%
  • the modification rate was 0. It was .18 mol%.
  • Suspension polymerization of vinyl chloride was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the obtained modified vinyl alcohol-based polymer was used as a dispersion stabilizer for suspension polymerization, and evaluation was carried out.
  • Example 3 A modified vinyl alcohol-based polymer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of methanol was changed to 1000 g.
  • the viscosity average degree of polymerization, saponification degree and modification rate of the obtained modified vinyl alcohol polymer were measured by the above-mentioned analytical methods, the viscosity average degree of polymerization was 890, the saponification degree was 71 mol%, and the modification rate was 0. It was .18 mol%.
  • Suspension polymerization of vinyl chloride was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the obtained modified vinyl alcohol-based polymer was used as a dispersion stabilizer for suspension polymerization, and evaluation was carried out.
  • Example 4 The modified vinyl acetate polymer obtained in the intermediate step of Example 1 was saponified by adjusting the amount of sodium hydroxide to prepare a modified vinyl alcohol-based polymer.
  • the viscosity average degree of polymerization, saponification degree and modification rate of the obtained modified vinyl alcohol polymer were measured by the above-mentioned analytical methods, the viscosity average degree of polymerization was 730, the saponification degree was 79 mol%, and the modification rate was 0. It was .18 mol%.
  • Suspension polymerization of vinyl chloride was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the obtained modified vinyl alcohol-based polymer was used as a dispersion stabilizer for suspension polymerization, and evaluation was carried out.
  • Example 5 The modified vinyl alcohol polymer was the same as in Example 1 except that the modified species (hydrophilic unit) was ADEKA RIA SOLP ER-40 (polyoxyethylene-alkylallyl ether) manufactured by ADEKA CORPORATION and the amount added was 122 g. Was produced.
  • the viscosity average degree of polymerization, saponification degree and modification rate of the obtained modified vinyl alcohol polymer were measured by the above-mentioned analytical methods, the viscosity average degree of polymerization was 700, the saponification degree was 73 mol%, and the modification rate was 0. It was .17 mol%.
  • Suspension polymerization of vinyl chloride was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the obtained modified vinyl alcohol-based polymer was used as a dispersion stabilizer for suspension polymerization, and evaluation was carried out.
  • Example 6 2200 g of vinyl acetate, 790 g of methanol, and Uniox PKA-5005 (polyethylene glycol-allyl ether) (modified species) manufactured by NOF CORPORATION were charged in a 77 g polymerized can, and the inside of the system was replaced with nitrogen for 30 minutes. After polymerizing at 60 ° C. for 9 hours, the mixture was cooled to terminate the polymerization. Then, the unreacted monomer was removed by a conventional method, and the obtained modified vinyl acetate polymer was saponified with sodium hydroxide by a conventional method to prepare a modified vinyl alcohol-based polymer.
  • Uniox PKA-5005 polyethylene glycol-allyl ether
  • Example 7 1850 g of vinyl acetate, 750 g of methanol, and a 50% methanol solution of Aqualon RN-50 (polyoxyethylene nonylpropenylphenyl ether) (modified species) manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. were charged in a 6.4 g polymerized can and kept in the system for 30 minutes. Nitrogen substitution. After polymerizing at 60 ° C. for 9 hours while dropping 29 g of a 50% methanol solution of Aqualon RN-50, the dropping was stopped and the mixture was cooled to stop the polymerization.
  • Aqualon RN-50 polyoxyethylene nonylpropenylphenyl ether
  • the unreacted monomer was removed by a conventional method, and the obtained modified vinyl acetate polymer was saponified with sodium hydroxide by a conventional method to prepare a modified vinyl alcohol-based polymer.
  • the viscosity average degree of polymerization, saponification degree and modification rate of the obtained modified vinyl alcohol polymer were measured by the above-mentioned analytical methods, the viscosity average degree of polymerization was 780, the saponification degree was 72 mol%, and the modification rate was 0. It was .25 mol%.
  • Suspension polymerization of vinyl chloride was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the obtained modified vinyl alcohol-based polymer was used as a dispersion stabilizer for suspension polymerization, and evaluation was carried out.
  • Comparative Example 1 1700 g of vinyl acetate, 1133 g of methanol, and 26.7 g of Latemul PD-450 (polyoxyalkylene alkenyl ether) (modified seed) provided by Kao Corporation as a modified seed were charged into a 26.7 g polymerized can, and the inside of the system was replaced with nitrogen for 30 minutes. 0.25 g of azobisisobutyronitrile was charged into a polymerization can, polymerized at 60 ° C. for 9 hours, and then cooled to terminate the polymerization. Then, a modified vinyl alcohol-based polymer was prepared in the same manner as in Example 1. Suspension polymerization of vinyl chloride was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the obtained modified vinyl alcohol-based polymer was used as a dispersion stabilizer for suspension polymerization, and evaluation was carried out.
  • Latemul PD-450 polyoxyalkylene alkenyl ether
  • Example 2 2400 g of vinyl acetate and 340 g of methanol were charged in a polymerization can, and the inside of the system was replaced with nitrogen for 30 minutes. 0.77 g of azobisisobutyronitrile was charged into a polymerization can, polymerized at 60 ° C. for 4 hours, and then cooled to terminate the polymerization. Then, an unmodified polyvinyl alcohol-based polymer was prepared in the same manner as in Example 1. Suspension polymerization of vinyl chloride was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the obtained polyvinyl alcohol-based polymer was used as a dispersion stabilizer for suspension polymerization, and evaluation was carried out.

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Abstract

塩化ビニルのようなビニル系化合物の懸濁重合に際して、粒子径が均一で粗大粒子が少なく、ポロシティが高く可塑剤吸収量が多い樹脂粒子が得られる懸濁重合用分散安定剤を提供する。流体力学的半径(Rh)(単位:nm)が粘度平均重合度をxとしたとき下記式(1)を満たす変性ビニルアルコール系重合体。 0.186x0.542×1.30≧Rh≧0.186x0.542×1.06 (1)

Description

変性ビニルアルコール系重合体、懸濁重合用分散安定剤及びビニル系化合物の重合方法
 本発明は、変性ビニルアルコール系重合体、懸濁重合用分散安定剤及びビニル系化合物の重合方法に関する。懸濁重合用分散安定剤としては、とりわけビニル系化合物、特に塩化ビニルの懸濁重合に適した懸濁重合用分散安定剤に関するものである。
 塩化ビニル又は塩化ビニルとこれに共重合し得る単量体との混合物等のビニル系化合物を懸濁重合する場合において、ポリビニルアルコール、メチロールセルロース等の分散安定剤が用いられている。これらのなかでもポリビニルアルコール(PVA)は優れた性質を有しており一般に使用されている。ビニル系化合物の懸濁重合用分散安定剤として、例えば、ビニルアルコール系重合体の末端にアルデヒド由来のカルボニル基を導入し、ケン化時に脱水反応又は脱酢酸反応を受けることで不飽和二重結合を導入した変性PVA(例えば特許文献1参照)、側鎖に特定のオキシアルキレン基を有する変性PVA(例えば特許文献2、3参照)が提案されている。
特開平8-208724号公報 国際公開第2010/113569号 国際公開第2013/115239号
 これらの方法で得られた変性PVAは、近年用いられる大型重合缶等、様々なタイプの重合缶での懸濁重合に充分対応できていない。すなわち、得られるビニル系化合物の重合体に関し、(1)樹脂粒子中に粗大粒子が少ないこと、(2)できるだけ粒子径が均一な樹脂粒子が得られること、(3)高いポロシティを有する樹脂が得られ、結果としてモノマー成分の除去が容易になり、かつ可塑剤の吸収性の高い樹脂となることという要求に対して、必ずしも満足すべき性能が得られているとは言いがたい。
 そこで本発明は、塩化ビニルのようなビニル系化合物の懸濁重合に際して、粒子径が均一で粗大粒子が少なく、ポロシティが高く可塑剤吸収量が多い樹脂粒子が得られる懸濁重合用分散安定剤を提供することを課題とする。
 本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、粘度平均重合度(x)に対し、流体力学的半径(Rh)(単位:nm)が式(1)を満たす変性ビニルアルコール系重合体をビニル系化合物の懸濁重合用分散安定剤として使用することが有効であることを見出した。従って、本発明は一側面において、式(1)を満たす変性ビニルアルコール系重合体である。
0.186x0.542×1.30≧Rh≧0.186x0.542×1.06 (1)
 本発明に係る変性ビニルアルコール系重合体は一実施形態において、ケン化度が65モル%以上99.9モル%以下である。
 本発明に係る変性ビニルアルコール系重合体は別の一実施形態において、側鎖に親水性ユニットを有する。
 本発明に係る変性ビニルアルコール系重合体は更に別の一実施形態において、親水性ユニットがポリエチレンオキサイド基である。
 本発明は別の一側面において、本発明に係る変性ビニルアルコール系重合体を含有する懸濁重合用分散安定剤である。
 本発明は更に別の一側面において、本発明に係る懸濁重合用分散安定剤を用いて、ビニル系化合物、又はビニル系化合物とそれに共重合し得る単量体との混合物を水中に分散させて懸濁重合を行うことを含むビニル系化合物の重合方法である。
 本発明によれば、塩化ビニルのようなビニル系化合物の懸濁重合を行った場合に、粒子径が均一で粗大粒子が少なく、ポロシティが高く可塑剤吸収量が多い樹脂粒子が得られる懸濁重合用分散安定剤が提供される。このように、本発明の懸濁重合用分散安定剤は従来技術では達成することが難しかった要求性能を兼備することができる。
重合度の異なる市販のビニルアルコール系重合体及び本発明の実施例の変性ビニルアルコール系重合体の流体力学的半径(Rh)(対数目盛)と粘度平均重合度(x)をプロットしたグラフである。
 変性ビニルアルコール系重合体は、粘度平均重合度(x)に対する流体力学的半径(Rh)(単位:nm)が式(1)を満たすものである。このような変性ビニルアルコール系重合体を含む懸濁重合用分散安定剤は粗大粒子生成を抑制し、粒子径の均一性が高い粒子が得られる。また、高いポロシティを有する重合体粒子が得られる。
0.186x0.542×1.30≧Rh≧0.186x0.542×1.06 (1)
 図1を用いて、式(1)の意義について説明する。図1は重合度の異なる市販のビニルアルコール系重合体(デンカ株式会社製「K-03」、「K-05」、「K-17C」、「K-24E」)及び本発明の実施例の変性ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度(x)を横軸、流体力学的半径(Rh)を縦軸にプロットしたグラフである。図1で示されるように、市販のビニルアルコール系重合体の流体力学的半径(Rh)は、式(2)のとおり粘度平均重合度(x)の指数関数で表される。
0.186x0.542=Rh (2)
 懸濁重合用分散安定剤を同一の添加量用いて重合した際に、多くの分子が働くという観点から、ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度(x)は小さい方が好ましい。一方、保護コロイド性の観点からはビニルアルコール系重合体の流体力学的半径(Rh)は大きい方が粒子の合一を阻害できるという点で好ましい。しかし、特に変性されていない汎用のビニルアルコール系重合体では、図1で示されるように、流体力学的半径(Rh)は粘度平均重合度(x)の指数関数上にプロットされるため、粘度平均重合度を下げつつ流体力学的半径を大きくすることは容易ではなかった。本発明者が検討した結果、低い粘度平均重合度を有しながらも流体力学的半径の大きいビニルアルコール系重合体を得ることができた。例えば、酢酸ビニル等のビニルエステル系単量体に対し、側鎖に親水性ユニットを有する単量体を共重合させる反応条件の調整を行うこと等で、これらのビニルアルコール系重合体の特性を調整できる。
 後述する実施例1~7についてもその粘度平均重合度及び流体力学的半径を測定し、図1にプロットした。図1に示されるように、本発明の変性ビニルアルコール系重合体においては上記式(2)で示される曲線より上方に外れてプロットされた。そこで、本発明の変性ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度(x)及び流体力学的半径(Rh)の範囲を式(1)で規定した。
0.186x0.542×1.30≧Rh≧0.186x0.542×1.06 (1)
 上記式(1)においてRh/0.186x0.542が1.06未満の場合、粒径制御性に劣る懸濁重合用分散安定剤となる。したがって、Rh/0.186x0.542の値は1.06以上であることが好ましく、1.08以上であることが更に好ましい。一方、Rh/0.186x0.542が1.30を超えるものは製造が困難である。
 一実施形態においては、本発明の変性ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度(x)及び流体力学的半径(Rh)の範囲は式(3)で表される。
0.186x0.542×1.20≧Rh≧0.186x0.542×1.06 (3)
 別の一実施形態においては、本発明の変性ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度(x)及び流体力学的半径(Rh)の範囲は式(4)で表される。
0.186x0.542×1.15≧Rh≧0.186x0.542×1.06 (4)
 本発明において、一般式(1)を満たすための方法は特に制限されないが、ポリビニルアルコールの側鎖に親水性ユニットを導入することが簡便であり好ましい。その方法としては、特に制限されないが、ポリビニルアルコールに親水性ユニットを有する化合物を反応させて結合する方法、ポリビニルアルコールに親水性ユニットを有する化合物をグラフト重合させる方法、ポリビニルアルコールに酢酸ビニルなどのビニルエステル系単量体をグラフト重合させてケン化する方法、親水性ユニットを有する反応性界面活性剤のようなマクロモノマーを共重合させたポリビニルエステルをケン化する方法等がとられる。なかでも、工程が短く、経済的である観点から親水性ユニットを有する反応性界面活性剤のようなマクロモノマーを共重合させたポリ酢酸ビニルをケン化する方法が簡便であり、好ましい。
 これらの重合を行うのに採用される重合方法としては、回分重合、半回分重合、連続重合、半連続重合のいずれでもよい。重合方法としては、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等公知の方法の中から、任意の方法を採用することができる。その中でも、用いる変性種は重合粒子径に影響を与える水溶性や界面活性能を持つことが多いため重合粒子径を制御する必要のある懸濁重合及び乳化重合ではなく、アルコール系溶媒存在下又は溶媒を用いないで重合を行う溶液重合や塊状重合が好適に採用される。溶液重合に用いられるアルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。またこれらの溶媒は単独で使用してもよいし、二種類以上のものを併用することもできる。
 ビニルエステル系単量体をラジカル重合する際の重合開始剤は、特に限定するものではないが、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、アゾビスジメチルバレロニトリル、アゾビスメトキシバレロニトリルなどのアゾ化合物、アセチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、2,4,4-トリメチルペンチル-2-パーオキシフェノキシアセテートなどの過酸化物、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジエトキシエチルパーオキシジカーボネートなどのパーカーボネート化合物、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、α-クミルパーオキシネオデカノエートなどのパーエステル化合物などを単独で又は二種以上組み合わせて使用することができる。
 また、共重合を高い温度で行った場合、ビニルエステル系単量体の分解に起因するPVAの着色等が見られることがある。その場合には着色防止の目的で重合系にクエン酸のような酸化防止剤を1ppm以上100ppm以下(ビニルエステル系単量体の質量に対して)程度添加することはなんら差し支えない。
 本発明に係る変性ビニルアルコール系重合体を製造する際のケン化方法も特に限定されるものではなく、前述した方法で得られた重合体を、常法に従い、アルコール類を溶媒兼用で用いることが好ましい。アルコールとしてはメタノール、エタノール、ブタノール等が挙げられる。アルコール中の重合体の濃度は20~50質量%の範囲から選ぶことができる。アルカリ触媒としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、カリウムメチラート等のアルカリ金属の水酸化物やアルコラートの如きアルカリ触媒を用いることができ、酸触媒としては、塩酸、硫酸等の無機酸水溶液、p-トルエンスルホン酸等の有機酸を用いることができる。これら触媒の使用量はビニルエステル系単量体に対して1~100ミリモル当量にすることが必要である。かかる場合、ケン化温度は特に制限はないが、通常10~70℃の範囲であり、好ましくは30~50℃の範囲から選ぶのが望ましい。反応は通常0.5~3時間にわたって行われる。
 ビニルエステル系単量体としては、酢酸ビニルの他、蟻酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル及びバーサティック酸ビニル等が挙げられる。
 変性ビニルアルコール系重合体のケン化度は、水溶性を高くして取り扱いやすくするために、65モル%以上であることが好ましく、68モル%以上であることがより好ましく、70モル%以上であることが更により好ましい。また、変性ビニルアルコール系重合体のケン化度は、ビニル系化合物を懸濁重合した際に得られる粒子のポロシティを高めて可塑剤吸収性を高めるために、99.9モル%以下であることが好ましく、99モル%以下であることがより好ましく、90モル%以下であることが更により好ましく、80モル%以下であることが更により好ましい。
 変性ビニルアルコール系重合体のケン化度は、JIS K6726:1994に準拠して測定される。すなわち、水酸化ナトリウムで試料中の残存酢酸基(モル%)を定量し、100から差し引くことで求めることができる。
 変性ビニルアルコール系重合体は側鎖に親水性ユニットを有することが好ましい。側鎖に親水性ユニットを有すると、流体力学的半径を大きくする効果が得られ、粒径制御性が向上する。親水性ユニットの重量平均分子量としては、400~4000であることが好ましい。側鎖の親水性ユニットの重量平均分子量が400未満の場合、流体力学的半径を大きくする効果が不十分で、粒径制御性に劣る場合がある。側鎖の親水性ユニットの重量平均分子量は500以上が好ましく、600以上が更に好ましい。一方、重量平均分子量が4000超の場合、ポリビニルアルコール部位の比率が相対的に小さくなり、粒径制御性に劣る場合がある。そのため、側鎖の親水性ユニットの重量平均分子量は3500以下が好ましく、3000以下が更に好ましい。親水性ユニットの分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーで求めることができる。実施例における測定条件は下記の通りである。
装置:昭和電工製 GPC-101
カラム:Shodex社製 OHpack SB-806M HQ×2
ガードカラム:Shodex社製 OHpack SB-G×1
測定温度:40℃
注入量:200μL
注入濃度:0.25%
移動相:0.1M-NaNO3溶液(水/メタノール=70/30vol%)
移動相流量:1ml/min
 親水性ユニットとしては、ポリエチレンオキサイド基やエテノール基、セルロース等の糖類、アクリル酸基、カルボキシル基、ピロリドン基、アクリレート基、アクリルアミド基等が挙げられる。
 変性ビニルアルコール系重合体の親水性ユニットは、ポリエチレンオキサイド基であることが好ましい。ポリエチレンオキサイド基を誘導する不飽和単量体としてはポリオキシアルキレンアルケニルエーテル、ポリオキシアルキレンモノ(メタ)アリルエーテル、ポリオキシアルキレンモノビニルエーテル等が挙げられ、具体的には、ポリオキシブチレンポリオキシエチレンアルケニルエーテル、ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンアルケニルエーテル、ポリオキシブチレンアルケニルエーテル、ポリオキシブチレンポリオキシプロピレンアルケニルエーテル、ポリオキシプロピレンアルケニルエーテル、ポリオキシプロピレンオキシエチレンアルケニルエーテル、ポリオキシブチレンポリオキシエチレンモノアリルエーテル、ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンモノアリルエーテル、ポリオキシブチレンモノアリルエーテル、ポリオキシブチレンポリオキシプロピレンモノアリルエーテル、ポリオキシプロピレンモノアリルエーテル、ポリオキシプロピレンオキシエチレンモノアリルエーテル、ポリオキシブチレンポリオキシエチレンモノビニルエーテル、ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンモノビニルエーテル、ポリオキシブチレンモノビニルエーテル、ポリオキシブチレンポリオキシプロピレンモノビニルエーテル、ポリオキシプロピレンモノビニルエーテル、ポリオキシプロピレンオキシエチレンモノビニルエーテル、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール-アリルエーテル、ポリオキシエチレン-アルキルアリルエーテル、ポリエチレングリコール-アリルエーテルなどが挙げられる。
 変性ビニルアルコール系重合体は、変性基の種類にも依存するが、変性率が0.01モル%以上1モル%以下であることが好ましい。変性率が1モル%以下であれば、分散力が強い一方で保護コロイド性も発揮され、懸濁重合用分散安定剤として好適に用いることができる。変性率はより好ましくは0.2モル%以下、さらに好ましくは0.15モル%以下である。一方、変性率を0.01モル%以上とすることで、懸濁重合用分散安定剤としての要求特性が十分に発現される。変性率はより好ましくは0.05モル%以上、さらに好ましくは0.1モル%以上である。
 変性ビニルアルコール系重合体の変性率とは、変性ビニルアルコール系重合体の分子鎖を構成する全単量体単位に対する、上記親水性ユニットを有する親水性基のモル分率である。変性率はプロトンNMRで求めることができる。具体的には、変性ビニルアルコール系重合体をケン化度99.95モル%以上にケン化した後、十分にメタノール洗浄を行い、分析用のサンプルを作製する。作製したサンプルを重水に溶解し、さらにNaOH重水溶液を数滴加えpH=14にした後、プロトンNMRを用いて80℃で測定する。オキシエチレン部分から算出する場合、ポリビニルアルコール鎖のメチレン基に帰属される1.2~1.8ppmのピークの積分値と、オキシエチレン部分に帰属される3.6~3.7ppmのピークの積分値とから常法により含有量を算出する。具体的には、ポリビニルアルコール鎖のメチレン基の積分値をbとし、オキシエチレン部分の積分値をa、オキシエチレン部分の繰り返し単位数をxとすると、プロトン数(メチレン基は2H、エチレン基は4H)を鑑み、変性率は{a/(4×x)}/(b/2)×100(mol%)と計算される。例えば、a=1、x=1、b=100の場合は、0.5mol%と計算される。
 変性ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度は、ビニル系化合物を懸濁重合する際の分散安定性を高めるために300以上であることが好ましく、400以上であることが更により好ましく、500以上であることが更により好ましい。また、変性ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度は懸濁重合用分散安定剤を同一の添加量用いた際に、多くの分子が働くという観点から、5000以下であることが好ましく、4000以下であることがより好ましく、3000以下であることが更により好ましく、2000以下であることが更により好ましく、1500以下であることが更により好ましい。
 粘度平均重合度は、JIS K6726:1994に準拠して測定される。すなわち、変性PVAを完全にケン化し、精製した後、30℃の水中で測定した極限粘度[η]から求める。
 懸濁重合用分散安定剤は、上記変性ビニルアルコール系重合体単独であってもよく、本発明の趣旨を損なわない範囲で、上記変性ビニルアルコール系重合体以外のPVAや、その他の各種添加剤を含有してもよい。該添加剤としては、例えば、アルデヒド類、ハロゲン化炭化水素類、メルカプタン類などの重合調整剤;フェノール化合物、イオウ化合物、N-オキサイド化合物などの重合禁止剤;pH調整剤;架橋剤;防腐剤;防黴剤、ブロッキング防止剤;消泡剤等が挙げられる。本発明の効果を有意に発揮するという観点から、懸濁重合用分散安定剤は本発明の実施形態に係る変性PVAを10質量%以上含有することが好ましく、30質量%以上含有することがより好ましく、70質量%以上含有することが更により好ましい。
 懸濁重合用分散安定剤は、特にビニル系化合物の懸濁重合に好適に用いることができる。従って、本発明の一実施形態によれば、ビニル系化合物、又はビニル系化合物とそれに共重合し得る単量体との混合物を水中に分散させて懸濁重合を行うことを含むビニル系化合物の重合方法が提供される。ビニル系化合物としては、塩化ビニル等のハロゲン化ビニル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル;アクリル酸、メタクリル酸、これらのエステル及び塩;マレイン酸、フマル酸、これらのエステル及び無水物;スチレン、アクリロニトリル、塩化ビニリデン、ビニルエーテル等が挙げられる。これらの中でも、懸濁重合用分散安定剤は、特に好適には塩化ビニルを単独で、又は塩化ビニルを塩化ビニルと共重合することが可能な単量体と共に懸濁重合する際に用いられる。塩化ビニル等のビニル系化合物と共重合することができる単量体としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチルなどの(メタ)アクリル酸エステル;エチレン、プロピレンなどのα-オレフィン;無水マレイン酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸類;アクリロニトリル、スチレン、塩化ビニリデン、ビニルエーテル等が挙げられる。
 懸濁重合用分散安定剤は、可塑剤吸収性の優れた塩化ビニル樹脂粒子を製造する点では軟質用塩化ビニル樹脂の製造に適しているが、脱モノマー性、粒度分布等に優れている点から硬質用塩化ビニル樹脂の製造にも適用できる。懸濁重合用分散安定剤は、単独でも使用することができ、また他の安定剤、例えばセルロース系誘導体、界面活性剤等と併用することもできる。
 懸濁重合用分散安定剤を使用することにより、粒子径が均一で粗大粒子が少なく、ポロシティが高く可塑剤吸収量が多い等物性の優れた塩化ビニル樹脂等のビニル系化合物の樹脂が得られる。以下、ビニル系化合物の重合方法について例を挙げ具体的に説明するが、これらに限定されるものではない。
 塩化ビニル樹脂粒子等のビニル系化合物の樹脂粒子を製造する場合には、ビニル系化合物に対し、上述の懸濁重合用分散安定剤を0.01質量%~0.3質量%、好ましくは0.04質量%~0.15質量%添加する。また、ビニル系化合物と水の比は質量比でビニル系化合物:水=1:0.9~1:3とすることができ、好ましくはビニル系化合物:水=1:1~1:1.5である。
 重合開始剤は、ビニル系化合物の重合に従来使用されているものでよく、これにはジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジエトキシエチルパーオキシジカーボネート等のパーカーボネート化合物、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、α-クミルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート等のパーエステル化合物、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、2,4,4-トリメチルペンチル-2-パーオキシフェノキシアセテート等の過酸化物、アゾビス-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物、更には過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素等を単独又は組み合わせて使用することができる。
 更に、ビニル系化合物の重合に適宜使用される重合調整剤、連鎖移動剤、ゲル化改良剤、帯電防止剤、PH調整剤等を添加することも任意である。
 ビニル系化合物の重合を実施するに当たっての各成分の仕込み割合、重合温度等はビニル系化合物の懸濁重合で従来採用されている条件に準じて定めればよく、特に限定する理由は存在しない。
 以下、本発明について実施例を挙げて更に詳しく説明する。
(実施例1)
 酢酸ビニル1070g、メタノール1130g、日油株式会社製ユニルーブPKA-5013(ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール-アリルエーテル)(変性種)を120g、アゾビスイソブチロニトリル0.25gを重合缶に仕込み、30分間系内を窒素置換した。酢酸ビニルを83g/hrで滴下しながら、60℃で9時間重合した後、滴下を止め、冷却して重合を停止した。次いで常法により未反応の単量体を除去し、得られた変性酢酸ビニル重合体を常法により水酸化ナトリウムでケン化して変性ビニルアルコール系重合体を作製した。得られた変性ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度、ケン化度及び変性率を先述した分析法によって測定したところ、粘度平均重合度は730、ケン化度は73モル%、変性率は0.18モル%であった。また、変性種(親水性ユニット)の重量平均分子量を先述した方法に従って測定した結果を表1に示す。
<流体力学的半径の評価>
 上記で得られた変性ビニルアルコール系重合体を、水:メタノール=7:3(vol)溶液に0.25質量%になるように溶解し、その流体力学的半径を、多角度光散乱検出器(Multi-Angle Light Scattering,MALS)及び粘度検出器(VIS)に接続したゲルパーミエーションクロマトグラフィー装置(Malvern社製 Viscotek TDA305システム)を用い測定した。
測定条件は以下の通りである。
カラム:Shodex社製 OHpack SB-806M× 2
移動相:0.1M-NaNO3溶液(水/メタノール=70/30vol%)
測定温度:40℃
注入量:200μL
〈塩化ビニルの懸濁重合〉
 攪拌器を備えた容量30Lのステンレス製オートクレーブ中に攪拌下30℃の水8.5kg、懸濁重合用分散安定剤として上記で得た変性ビニルアルコール系重合体11.0g、重合開始剤としてt-ブチルパーオキシネオデカノエートを3.9g、α-クミルパーオキシネオデカノエートを0.9g仕込んだ。オートクレーブを真空で脱気した後、塩化ビニルを8.5kg加え、57℃で4時間重合した。
〈塩化ビニル樹脂の評価〉
 得られた塩化ビニル樹脂の平均粒径、粒度分布、嵩比重及び可塑剤吸収量について以下の方法で評価した。
 平均粒径及び粒度分布の測定は、JIS Z8815:1994に準拠して、60メッシュ(目開き250μm)、80メッシュ(目開き180μm)、100メッシュ(目開き150μm)、150メッシュ(目開き106μm)、200メッシュ(目開き75μm)の篩を用いて得られた塩化ビニル樹脂を篩い分け、累積頻度50%(質量基準)の粒子径(D50)を平均粒径、累積頻度80%(質量基準)の粒子径(D80)と累積頻度20%(質量基準)の粒子径(D20)の差を粒度分布とした。
 嵩比重は、JIS K6720-2:1999に準拠して測定した。
 可塑剤吸収量は、JIS K7386:2002に準拠して測定した。
(実施例2)
 メタノール量を1510gに変更した以外は実施例1と同様に変性ビニルアルコール系重合体を作製した。得られた変性ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度、ケン化度及び変性率を先述した分析法によって測定したところ、粘度平均重合度は550、ケン化度は73モル%、変性率は0.18モル%であった。得られた変性ビニルアルコール系重合体を懸濁重合用分散安定剤として使用した以外は実施例1と同様の条件で塩化ビニルの懸濁重合を実施し、評価を行なった。
(実施例3)
 メタノール量を1000gに変更した以外は実施例1と同様に変性ビニルアルコール系重合体を作製した。得られた変性ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度、ケン化度及び変性率を先述した分析法によって測定したところ、粘度平均重合度は890、ケン化度は71モル%、変性率は0.18モル%であった。得られた変性ビニルアルコール系重合体を懸濁重合用分散安定剤として使用した以外は実施例1と同様の条件で塩化ビニルの懸濁重合を実施し、評価を行なった。
(実施例4)
 実施例1の中間工程で得た変性酢酸ビニル重合体に対し、水酸化ナトリウム量を調整してケン化を行なって変性ビニルアルコール系重合体を作製した。得られた変性ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度、ケン化度及び変性率を先述した分析法によって測定したところ、粘度平均重合度は730、ケン化度は79モル%、変性率は0.18モル%であった。得られた変性ビニルアルコール系重合体を懸濁重合用分散安定剤として使用した以外は実施例1と同様の条件で塩化ビニルの懸濁重合を実施し、評価を行なった。
(実施例5)
 変性種(親水性ユニット)をアデカ株式会社製アデカリアソープER-40(ポリオキシエチレン-アルキルアリルエーテル)にし、その添加量を122gにした以外は実施例1と同様に変性ビニルアルコール系重合体を作製した。得られた変性ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度、ケン化度及び変性率を先述した分析法によって測定したところ、粘度平均重合度は700、ケン化度は73モル%、変性率は0.17モル%であった。得られた変性ビニルアルコール系重合体を懸濁重合用分散安定剤として使用した以外は実施例1と同様の条件で塩化ビニルの懸濁重合を実施し、評価を行なった。
(実施例6)
 酢酸ビニル2200g、メタノール790g、日油株式会社製ユニオックスPKA-5005(ポリエチレングリコール-アリルエーテル)(変性種)を77g重合缶に仕込み、30分間系内を窒素置換した。60℃で9時間重合した後、冷却して重合を停止した。次いで常法により未反応の単量体を除去し、得られた変性酢酸ビニル重合体を常法により水酸化ナトリウムでケン化して変性ビニルアルコール系重合体を作製した。得られた変性ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度、ケン化度及び変性率を先述した分析法によって測定したところ、粘度平均重合度は1350、ケン化度は73モル%、変性率は0.12モル%であった。得られた変性ビニルアルコール系重合体を懸濁重合用分散安定剤として使用した以外は実施例1と同様の条件で塩化ビニルの懸濁重合を実施し、評価を行なった。
(実施例7)
 酢酸ビニル1850g、メタノール750g、第一工業製薬株式会社製アクアロンRN-50(ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル)(変性種)の50%メタノール溶液を6.4g重合缶に仕込み、30分間系内を窒素置換した。アクアロンRN-50の50%メタノール溶液29gを滴下しながら60℃で9時間重合した後、滴下を止め、冷却して重合を停止した。次いで常法により未反応の単量体を除去し、得られた変性酢酸ビニル重合体を常法により水酸化ナトリウムでケン化して変性ビニルアルコール系重合体を作製した。得られた変性ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度、ケン化度及び変性率を先述した分析法によって測定したところ、粘度平均重合度は780、ケン化度は72モル%、変性率は0.25モル%であった。得られた変性ビニルアルコール系重合体を懸濁重合用分散安定剤として使用した以外は実施例1と同様の条件で塩化ビニルの懸濁重合を実施し、評価を行なった。
(比較例1)
 酢酸ビニル1700g、メタノール1133g、変性種として花王社提供ラテムルPD-450(ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル)(変性種)を26.7g重合缶に仕込み、30分間系内を窒素置換した。アゾビスイソブチロニトリル0.25gを重合缶に仕込み、60℃で9時間重合した後冷却して重合を停止した。その後、実施例1と同様にして変性ビニルアルコール系重合体を作製した。得られた変性ビニルアルコール系重合体を懸濁重合用分散安定剤として使用した以外は実施例1と同様の条件で塩化ビニルの懸濁重合を実施し、評価を行なった。
(比較例2)
 酢酸ビニル2400g、メタノール340gを重合缶に仕込み、30分間系内を窒素置換した。アゾビスイソブチロニトリル0.77gを重合缶に仕込み、60℃で4時間重合した後冷却して重合を停止した。その後、実施例1と同様にして変性していないポリビニルアルコール系重合体を作製した。得られたポリビニルアルコール系重合体を懸濁重合用分散安定剤として使用した以外は実施例1と同様の条件で塩化ビニルの懸濁重合を実施し、評価を行なった。
(比較例3)
 酢酸ビニル1650g、水1980g、分散剤のポリビニルアルコール1.4g、変性種のノルマルブチルアルデヒド(変性種)21.5g、及び0.4gのアゾビスイソブチロニトリルを重合缶に仕込み、加熱して60℃で6時間重合した。次いで常法により未反応の単量体を除去し、得られた重合体をメタノールに溶解し、常法により水酸化ナトリウムでケン化して変性ビニルアルコール系重合体を作製した。得られた変性ビニルアルコール系重合体を懸濁重合用分散安定剤として使用した以外は実施例1と同様の条件で塩化ビニルの懸濁重合を実施し、評価を行なった。
(比較例4)
 酢酸ビニル2200g、メタノール790g、日油株式会社製ユニオックスPKA-5005(ポリエチレングリコール-アリルエーテル)(変性種)を77g重合缶に仕込み、30分間系内を窒素置換した。次いで常法により未反応の単量体を除去し、得られた重合体を常法により水酸化ナトリウムでケン化して変性ビニルアルコール系重合体を作製した。得られた変性ビニルアルコール系重合体を懸濁重合用分散安定剤として使用した以外は実施例1と同様の条件で塩化ビニルの懸濁重合を実施し、評価を行なった。
 結果を表1~表3に示す。式(1)を満たす流体力学的半径(Rh)を示した実施例1~7に係る変性ビニルアルコール系重合体を使用すると塩化ビニル樹脂中に粗大粒子の形成が少なく、粒子径の均一性が高い粒子が得られたことが分かる。また、嵩比重(ポロシティ)が大きく可塑剤吸収性に優れた重合体粒子が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003

Claims (6)

  1.  流体力学的半径(Rh)(単位:nm)が粘度平均重合度をxとしたとき下記式(1)を満たす変性ビニルアルコール系重合体。
    0.186x0.542×1.30≧Rh≧0.186x0.542×1.06 (1)
  2.  ケン化度が65モル%以上99.9モル%以下の請求項1に記載の変性ビニルアルコール系重合体。
  3.  側鎖に親水性ユニットを有する請求項1又は請求項2に記載の変性ビニルアルコール系重合体。
  4.  親水性ユニットがポリエチレンオキサイド基である請求項3に記載の変性ビニルアルコール系重合体。
  5.  請求項1~4の何れか一項に記載の変性ビニルアルコール系重合体を含有する懸濁重合用分散安定剤。
  6.  請求項5に記載された懸濁重合用分散安定剤を用いて、ビニル系化合物、又はビニル系化合物とそれに共重合し得る単量体との混合物を水中に分散させて懸濁重合を行うことを含むビニル系化合物の重合方法。
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