JP2002179713A - 乳化重合用界面活性剤組成物 - Google Patents

乳化重合用界面活性剤組成物

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(57)【要約】 【課題】 重合中のポリマーエマルションの安定性、あ
るいは生成したポリマーエマルションの機械的安定性が
良好な乳化重合用界面活性剤組成物、及びビニル系モノ
マーの乳化重合方法の提供。 【解決手段】 式(I)で表される化合物を必須成分と
する乳化重合用界面活性剤組成物、及びこの乳化重合用
界面活性剤組成物を用いるビニル系モノマーの乳化重合
方法。 RCH2O−(EO)n−H (I) (式中、Rは炭素数10のアルキル基の割合が70重量
%以上であり、平均メチル基数が3以上のアルキル基を
示し、EOはオキシエチレン基、nはオキシエチレン基
の平均付加モル数を示す6以上、15未満の数であ
る。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、重合安定性及び機
械的安定性が良好なビニル系ポリマーエマルションを与
える乳化重合用界面活性剤組成物、及びビニル系モノマ
ーの乳化重合方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】酢酸ビ
ニル、アクリル酸エステル、スチレン等のビニル系モノ
マーの乳化重合によって得られるポリマーエマルション
は、そのまま配合されて塗料、接着剤、紙加工剤、繊維
加工剤等の分野に、あるいは重合体が分離されてプラス
チック、ゴム原料として広く工業的に利用されている。
乳化重合には乳化剤として、直鎖アルキル硫酸エステル
塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエ
チレンアルキルエーテル硫酸エステル塩等の陰イオン界
面活性剤、及びポリオキシエチレン直鎖アルキルエーテ
ル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等の
非イオン界面活性剤がそれぞれ単独に、あるいは陰イオ
ン−非イオン界面活性剤の混合系で用いられている。
【0003】乳化重合における乳化剤は、重合の開始反
応、成長反応に影響を及ぼすのみでなく、重合中のポリ
マーエマルションの安定性、さらには生成したポリマー
エマルションの機械的安定性、化学的安定性、凍結安定
性、貯蔵安定性に大きな影響を及ぼす。特開昭52−3
676号には、ポリオキシエチレン分岐アルキルエーテ
ルをビニル系モノマーの乳化重合用の界面活性剤として
用いた発明が開示されているが、重合中のポリマーエマ
ルションの安定性、あるいは生成したポリマーエマルシ
ョンの機械的安定性が十分とは言えなかった。
【0004】本発明の課題は、重合中のポリマーエマル
ションの安定性、あるいは生成したポリマーエマルショ
ンの機械的安定性が良好な乳化重合用界面活性剤組成
物、及びビニル系モノマーの乳化重合方法を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、式(I)で表
される化合物(以下化合物(I)と略記する)を必須成
分とする乳化重合用界面活性剤組成物、及びこの乳化重
合用界面活性剤組成物を用いるビニル系モノマーの乳化
重合方法である。
【0006】RCH2O−(EO)n−H (I) (式中、Rは炭素数10のアルキル基の割合が70重量
%以上であり、平均メチル基数が3以上のアルキル基を
示し、EOはオキシエチレン基、nはオキシエチレン基
の平均付加モル数を示す6以上、15未満の数であ
る。)
【0007】
【発明の実施の形態】式(I)において、アルキル基R
は、ポリマーエマルションの重合中及び機械的な安定性
の観点から、炭素数10のアルキル基の割合が70重量
%以上、好ましくは80重量%以上である。またアルキ
ル基Rの平均メチル基数は3以上、好ましくは3〜5、
特に好ましくは3〜4である。nはオキシエチレン基の
平均付加モル数を示す数で、ポリマーエマルションの安
定性の観点から6以上15未満、好ましくは7〜12で
ある。なお、アルキル基Rの平均メチル基数は、1H−
NMRを用いて求めることが出来る。
【0008】化合物(I)は、公知の方法を用いて製造
することができ、例えばプロピレンとブテンのオリゴマ
ー化で得られるオレフィンをオキソ反応することによっ
て製造されるアルコールで、炭素数11のものを70重
量%以上含有するアルコールにエチレンオキサイドを付
加することにより得ることができる。具体的には、酸性
イオン交換樹脂や、アルキルアルミニウムを触媒とし
て、プロピレン2モルとブテン1モルをオリゴマー化さ
せて平均炭素数10のオレフィンを合成し、このものを
オキソ反応−水素添加することによって、炭素数11の
アルコールを70重量%以上含有するオキソアルコール
を製造し、さらにこのオキソアルコールにエチレンオキ
サイドを付加することにより得られる。エチレンオキサ
イドの付加は通常のアルカリ金属化合物(水酸化カリウ
ム、ナトリウムメトキシド等)を使用することができ
る。
【0009】本発明の界面活性剤組成物中の化合物
(I)の含有量は10〜100重量%が好ましく、特に
20〜85重量%が好ましい。
【0010】本発明の界面活性剤組成物は、陰イオン界
面活性剤及び/又は化合物(I)以外のHLB16以上
の非イオン界面活性剤を含有するのが好ましい。陰イオ
ン界面活性剤の含有量は、重合安定性の観点から15〜
70重量%が好ましく、15〜40重量%が特に好まし
い。化合物(I)以外のHLB16以上の非イオン界面
活性剤はポリマーエマルションの化学的安定性の向上に
特に有効で、その含有量は、好ましくは15〜60重量
%である。また、より好ましいHLBの範囲は17〜1
9である。ここでHLBはグリフィンの方法で求めたも
のである。
【0011】さらに、本発明の界面活性剤組成物として
は、(a)化合物(I)を20〜85重量%、(b)陰
イオン界面活性剤を15〜40重量%、及び(c)化合
物(I)以外のHLB16以上の非イオン界面活性剤を
(a)/(c)(重量比)が100/0〜40/60と
なる割合で含有するものが特に好適である。
【0012】本発明で用いられる陰イオン界面活性剤と
しては、直鎖アルキル硫酸エステル塩、直鎖アルキルベ
ンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエー
テル硫酸エステル塩、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等を例示できる。
【0013】本発明で用いられる、化合物(I)以外の
HLB16以上の非イオン界面活性剤としては、ポリオ
キシエチレンラウリルエーテル(EO付加モル数17以
上)等のポリオキシエチレンアルキルエーテル(HLB
16以上)、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテ
ル(EO付加モル数20以上)等のポリオキシエチレン
アルキルフェニルエーテル(HLB16以上)、ジスチ
レン化フェノールエトキシレート(HLB16以上)、
トリベンジル化フェノールエトキシレート(HLB16
以上)等が挙げられるが、ポリオキシエチレンアルキル
エーテル(HLB16以上)が好ましい。また式(I)
で表される化合物でnが15以上のものを用いてもよ
い。
【0014】本発明のビニル系モノマーの乳化重合方法
は、本発明に係わる界面活性剤組成物を用い、ビニル系
モノマーを乳化重合する方法である。乳化重合におい
て、界面活性剤組成物の使用量は、ビニル系モノマーの
総量に対して0.1〜10重量%が好ましい。
【0015】本発明に用いられるビニル系モノマーとし
ては、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン
等の芳香族ビニルモノマー;エチレン、プロピレン、1
−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン等のオレフィン
モノマー;ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン;
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチ
ル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2
−エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸エステル;塩
化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化
ビニル及びハロゲン化ビニリデン類;酢酸ビニル、プロ
ピオン酸ビニル、分岐カルボン酸ビニル(シェルジャパ
ン社製ベオバ11等)等のビニルエステル類;(メタ)
アクリロニトリル等のニトリル類等が挙げられる。これ
らのモノマーは単独で重合させても共重合させてもよ
い。必要によりアクリル酸(塩)、メタクリル酸
(塩)、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル等の水溶性
モノマーや、官能基をもったモノマーを改質のため共重
合させてもよい。ビニル系モノマーの使用量は、全系に
対して40〜60重量%が好ましい。
【0016】本発明の乳化重合に用いる開始剤は過硫酸
カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の
過硫酸塩が好ましい。
【0017】モノマーの添加方法は、モノマー滴下法、
あるいはプレエマルション法を用いることができるが、
重合安定性からプレエマルション法が好ましい。滴下時
間は1〜8時間、熟成時間は1〜5時間が好ましい。重
合温度は、開始剤の分解温度により調整されるが、過硫
酸塩の場合は70〜80℃が好ましい。
【0018】本発明の界面活性剤組成物以外の重合安定
化剤として、ポリビニルアルコール、2−ヒドロキシエ
チルセルロース、ポリビニルピロリドン、水溶性ポリウ
レタン化合物等の保護コロイドを併用してもよい。
【0019】
【実施例】例中の%は特記しない限り重量%である。
【0020】実施例1〜5及び比較例1〜7 化合物(I)として表1のA−1、A−2、比較の非イ
オン界面活性剤として表1のB−1〜B−6、これらと
併用する陰イオン界面活性剤と化合物(I)以外のHL
B16以上の非イオン界面活性剤として表2のC−1〜
C−5を用い、表3に示す割合で配合して、本発明及び
比較の界面活性剤組成物を調製した。この界面活性剤組
成物を用い、下記に示す方法で乳化重合を行い、性能を
評価した。結果を表3に示す。
【0021】<乳化重合法>アクリル酸2.5g、アク
リル酸ブチル123.75g、メタクリル酸メチル12
3.75gを混合し、モノマー混合物を調製した。イオ
ン交換水107.1gに界面活性剤組成物5.0g、過
硫酸カリウム0.50gを溶解し、上記のモノマー混合
物とホモミキサー(T.K.HOMO MIXER:特
殊機化工業製)にて5000回転/分で10分間混合
し、均一なモノマー乳化物を得た。
【0022】セパラブルフラスコにイオン交換水138
gと上記のモノマー乳化物39gを仕込み、窒素気流下
で攪拌しながら水浴で20分間で80℃まで昇温した。
次に残りのモノマー乳化物316gを3時間かけて滴下
した。この間フラスコ内の温度は80℃に保った。滴下
終了後2時間80℃に保ち重合を完結させたのち、室温
まで冷却して、ポリマーエマルションを得た。
【0023】<性能評価法> (1)重合安定性 上記のポリマーエマルションを200メッシュのステン
レス製金網で濾過し、重合後の反応器の器壁や、攪拌羽
根等に付着した凝集物も集めて同様に濾過した。水洗後
26.6kPa、105℃で2時間乾燥、秤量して、凝
集物の量を測定した。使用したモノマーの総量に対する
凝集物の重量%で、重合安定性を表した。
【0024】(2)機械的安定性 上記の濾過した、ポリマーエマルションをアンモニア水
で中和しpH8.5に調整した。中和したポリマーエマ
ルション50gをとり、マロン式安定性試験機で荷重1
0kg、1000回転/分、5分間の条件にて攪拌し
た。生成した凝集物をステンレス製金網で濾過して集
め、水洗後に26.6kPa、105℃で乾燥、秤量し
た。ポリマーに対する凝集物の重量%で機械的安定性を
表示した。
【0025】(3)平均粒径 上記の中和したポリマーエマルションについてコールタ
ー社の動的光散乱法による粒径測定装置N−4PLUS
を使用して平均粒径を測定した。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】
【発明の効果】本発明の界面活性剤組成物を乳化重合に
用いると、重合安定性が良好で、機械的安定性にも優れ
たポリマーエマルションが得られる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(I)で表される化合物を必須成分と
    する乳化重合用界面活性剤組成物。 RCH2O−(EO)n−H (I) (式中、Rは炭素数10のアルキル基の割合が70重量
    %以上であり、平均メチル基数が3以上のアルキル基を
    示し、EOはオキシエチレン基、nはオキシエチレン基
    の平均付加モル数を示す6以上、15未満の数であ
    る。)
  2. 【請求項2】 (a)式(I)で表される化合物を20
    〜85重量%、(b)陰イオン界面活性剤を15〜40
    重量%、及び(c)式(I)で表される化合物以外のH
    LB16以上の非イオン界面活性剤を(a)/(c)
    (重量比)が100/0〜40/60となる割合で含有
    する請求項1記載の界面活性剤組成物。
  3. 【請求項3】 式(I)で表される化合物が、プロピレ
    ンとブテンのオリゴマー化で得られるオレフィンをオキ
    ソ反応することによって製造されるアルコールで、炭素
    数11のものを70%以上含有するアルコールにエチレ
    ンオキサイドを付加して得られる化合物である請求項1
    又は2記載の界面活性剤組成物。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の界面活
    性剤組成物を用いるビニル系モノマーの乳化重合方法。
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