JP2008255225A - ビニル系単量体の懸濁重合用分散安定剤およびビニル系重合体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】側鎖に塩素を有する構造単位を含有し、その含有量が0.1〜20モル%である変性ポリビニルアルコール系樹脂からなることを特徴とするビニル系単量体の懸濁重合用分散安定剤。
【選択図】なし
Description
<1> 得られるビニル系樹脂粒子の粒度分布をシャープにすること、
<2> 得られるビニル系樹脂粒子を多孔質にし、可塑剤吸収性を大きくして成形加工性を良くすること、
<3> 塩化ビニル系樹脂粒子の空隙率を一定の範囲にし、残存モノマーの除去を容易にすること、
<4> 塩化ビニル系樹脂粒子の嵩比重を上げ、塩化ビニル系樹脂の加工性を向上させること、
が挙げられる。
<5> 塩化ビニル系樹脂粒子の加工性に悪影響を与えず、シート等に成形された場合にフィッシュアイを生じさせないこと、
<6> 塩化ビニル系樹脂の色相や透明性に悪影響を及ぼさないこと、
が挙げられる。
[1] 側鎖に塩素を有する構造単位を含有し、その含有量が0.1〜20モル%である変性ポリビニルアルコール系樹脂からなることを特徴とするビニル系単量体の懸濁重合用分散安定剤、
[2] 変性ポリビニルアルコール系樹脂が、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体のケン化物であることを特徴とする前項[1]記載の懸濁重合用分散安定剤、
[3] 変性ポリビニルアルコール系樹脂が、塩化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体のケン化物であることを特徴とする前項[1]記載の懸濁重合用分散安定剤、
[4] 変性ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度が50〜95モル%、平均重合度が400〜5000であることを特徴とする前項[1]〜[3]のいずれか1項に記載の懸濁重合用分散安定剤、
[5] ビニル系単量体が、塩化ビニル単量体またはこれと共重合し得る他の単量体との混合物であることを特徴とする前項[1]〜[4]のいずれか1項に記載の懸濁重合用分散安定剤、
[6] 前項[1]〜[5]のいずれか1項に記載の懸濁重合用分散安定剤を使用してビニル系単量体を懸濁重合することを特徴とするビニル系重合体の製造方法、および
[7] 前項[1]〜[5]のいずれか1項に記載の懸濁重合用分散安定剤を使用してビニル系単量体を懸濁重合することにより製造される塩化ビニル樹脂あるいは塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体またはそのケン化物、
に関する。
本発明のビニル系単量体の懸濁重合用分散安定剤(以下、「本発明の分散安定剤」と略すことがある。)として使用される変性PVA系樹脂は、PVAの酢酸ビニル構造単位とビニルアルコール構造単位以外に、側鎖に塩素を有する構造単位を含有することを必須とするもので、この塩素を有する構造単位の含有量は、0.1〜20モル%であり、好ましくは0.5〜15モル%であり、より好ましくは1〜10モル%である。塩素を有する構造単位の含有量が少なすぎると、分散性能(塩化ビニル系単量体を水性媒体中に分散させる性能を意味する)が低くなって本発明の目的とする効果が得られなくなり、一方、その含有量が20モル%を超えると、当該変性PVA系樹脂が水溶性に乏しくなるため、懸濁重合用の分散安定剤として使用することができない。
(2)適当な溶媒、重合開始剤の存在下で、PVA系樹脂と側鎖に塩素を有するエチレン性不飽和単量体とを加熱混合して、グラフト共重合させる方法、
(3)クロロベンズアルデヒド、クロロ安息香酸またはエピクロロヒドリンなど、PVA系樹脂の水酸基やその他の官能基に対して反応性を有する官能基を有する公知の塩素化合物をPVA系樹脂に付加させる方法、
等が挙げられるが、品質の均一性や製造コストの点から、(1)の方法が好ましく採用される。
なお、液滴が安定するとは、細かくかつほぼ均一なサイズの液滴が懸濁重合の分散媒体中に安定して分散することを意味する。
なお、以下の実施例において「%」および「部」は、特にことわりのない限り、「質量%」および「質量部」を意味する。
攪拌機、コンデンサー、窒素ガス導入口、モノマー投入口および開始剤投入口を備えた加圧反応槽に、予めメタノール150部および酢酸ビニルモノマー850部を仕込み、60℃に昇温した後、30分間窒素ガスを吹き込み、系内を窒素置換した後、系内を窒素で1.0kg/cm2に加圧した。次に、開始剤として予め窒素置換を行った2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)の1%メタノール溶液を1部添加すると同時に、塩化ビニルモノマーを加え、重合を開始した。
重合中は系を60℃に保持し、窒素加圧を維持し、さらに2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)の1%メタノール溶液3.5部を重合開始直後から2時間にわたって連続的に加え、また、塩化ビニルモノマー10.5部を重合開始から2.5時間かけて連続的に加えた。
重合開始から3時間後、酢酸ビニルの反応収率が52%になった時点で系を冷却し、重合を終了した。得られた反応物にメタノール蒸気を加えながら、残存する酢酸ビニルモノマーと塩化ビニルモノマーを留出し、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体の40%メタノール溶液を得た。
この変性PVAの塩化ビニル単位含有量は3.1モル%、ケン化度は82.6モル%、平均重合度は2470であった。
また、変性PVAのケン化度、平均重合度の測定は、JIS K 6726に準じて行った(以下の合成例2〜7、比較合成例1〜4においても同じ。)。
メタノール、酢酸ビニルモノマーおよび塩化ビニルモノマーの使用量、重合開始剤、重合時間およびケン化反応に使用する水酸化ナトリウム量を適宜変更した以外は、合成例1と同様にして、下記表2に示すような塩化ビニル単位含有量、ケン化度および平均重合度を有する塩化ビニル変性PVAを得た。
攪拌機、コンデンサー、窒素ガス導入口、モノマー投入口および開始剤投入口を備えた加圧反応槽に、予めメタノール150部および酢酸ビニル850部を仕込み、60℃に昇温した後、30分間窒素ガスを吹き込み、系内を窒素置換した後、系内を窒素で0.7kg/cm2に加圧した。次に、開始剤として予め窒素置換を行った2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)の1%メタノール溶液を1部添加すると同時に、塩化ビニリデンモノマーを加え、重合を開始した。
重合中は系を60℃に保持し、窒素加圧を維持し、さらに2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)の1%メタノール溶液4部を重合開始直後から2.5時間にわたって連続的に加え、また、塩化ビニリデンモノマー16部を重合開始から3時間かけて連続的に加えた。
重合開始から3.5時間後、酢酸ビニルの反応収率が54%になった時点で系を冷却し、重合を終了した。得られた反応物にメタノール蒸気を加えながら、残存する酢酸ビニルモノマーと塩化ビニリデンモノマーを留出し、塩化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体の40%メタノール溶液を得た。
この変性PVAの塩化ビニリデン単位含有量は3.0モル%、ケン化度は83.5モル%、平均重合度は2450であった。
メタノール、酢酸ビニルモノマーおよび塩化ビニリデンモノマーの仕込み量、重合開始剤、重合時間およびケン化反応に使用する水酸化ナトリウム量を変更した以外は、合成例8と同様にして、下記表2に示すような塩化ビニル単位含有量、ケン化度および平均重合度を有する塩化ビニリデン変性PVAを得た。
攪拌機、コンデンサー、窒素ガス導入口および開始剤投入口を備えた反応槽に、予めメタノール140部および酢酸ビニルモノマー860部を仕込み、系内に窒素ガスを流通させながら60℃に昇温し、開始剤として2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)の1%メタノール溶液を0.5部添加し、重合を開始した。
重合中は系を60℃に保持し、系内に窒素ガスを流しつつ常圧とし、さらに2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)の1%メタノール溶液1.5部を重合開始直後から2時間にわたって連続的に加えた。重合開始から2.5時間後、酢酸ビニルの反応収率が55%になった時点で系を冷却し、重合を終了した。得られた反応物にメタノール蒸気を加えながら、残存する酢酸ビニルモノマーを留出し、ポリ酢酸ビニルの40%メタノール溶液を得た。
メタノール、酢酸ビニルモノマーの使用量、重合開始剤、重合時間およびケン化反応に使用する水酸化ナトリウム量を変更した以外は、比較合成例1と同様にして、下記表2に示すようなケン化度および平均重合度を有するPVAを得た。
攪拌機、コンデンサー、窒素ガス導入口および開始剤投入口を備えた反応槽に、予めメタノール90部、酢酸ビニル880部およびアセトアルデヒド30部を仕込み、系内に窒素ガスを流通させながら60℃に昇温し、開始剤として2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)の1%メタノール溶液を0.5部添加し、重合を開始した。重合中は系を60℃に保持し、系内に窒素ガスを流しつつ常圧とし、さらに2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)の1%メタノール溶液1.5部を重合開始直後から2時間にわたって連続的に添加した。重合開始から2.5時間後、酢酸ビニルの反応収率が85%になった時点で系を冷却し、重合を終了した。得られた反応物にメタノール蒸気を加えながら、残存する酢酸ビニルモノマーを留出し、ポリ酢酸ビニルの50%メタノール溶液を得た。
耐圧のステンレス製重合器に、脱イオン水900部および合成例あるいは比較合成例で得られたPVA系樹脂を、下記表2に示す種類および使用量で仕込んだ。次に、真空ポンプで重合器内を50mmHgとなるまで減圧し、脱気した後、塩化ビニル単量体700部を仕込み、さらに重合開始剤としてt−ブチルパーオキシネオデカノエート0.42部を仕込んだ後、攪拌を行い、昇温を開始した。重合器の内容物の温度を57℃に維持しながら懸濁重合を行い、重合初期の内圧7.0kg/cm2が、6.0kg/cm2 (いずれもゲージ圧)に降下した時点で重合反応を停止した。そして、未反応単量体を減圧トラップにより回収した後、重合体スラリーを重合器から抜き出し、脱水、乾燥して重合体(塩化ビニル樹脂)を得た。
<粒度分布>
ロータップ式振動篩(JIS篩を使用)により測定した粒子径分布より、60メッシュオンの粗大粒子と200メッシュパスの微細粒子の含有量を%で表した。粗大粒子、微細粒子の含有量が少ないほど、粒度分布がシャープであることを示す。
<嵩比重>
JIS K−6721に準拠して測定した。嵩比重が大きいほど、押出し速度が向上し、加工性が良いことを示す。
<可塑剤吸収性>
底にグラスファイバーを詰めた円筒状容器に得られた樹脂を入れ、過剰のジオクチルフタレート(以下、DOPと略記する)を加え、30分放置することによって樹脂にDOPを浸透させた後、3000rpmで遠心分離することによって余分なDOPを除去した後樹脂の重量を測定して、重合体100部あたりのDOP吸収量を算出した。DOP吸収量が大きいほど、可塑剤吸収性がよく、成形加工性に優れることを示す。
<フィッシュアイ>
得られた樹脂100部、ジオクチルフタレート30部、三塩基性硫酸鉛1部、ステアリン酸鉛1.5部、二酸化チタン0.2部、カーボンブラック0.1部を150℃で3分間溶融混錬し、厚さ0.3mmのシートを作製し、100mm×100mmあたりのフィッシュアイ(透明粒子)の数を測定した。
<透明性および初期着色性>
得られた樹脂100部、Ba−Zn系複合安定剤2部、エポキシ化大豆油2部、DOP38部を150℃で10分間溶融混錬し、厚さ0.8mmのシートを作製した。次に、このシート片を7枚重ね、180℃で5分間プレスし、厚み5mmの積層シートを得た。この積層シートの透明性および初期着色性を色度・濁度測定器(COH−300A、日本電色工業社製。)を用いて測定し、それぞれヘイズ、黄色度(YI)で評価した。
耐圧のステンレス製重合器に、脱イオン水500部、炭酸ナトリウム0.6部および合成例あるいは比較合成例で得られたPVA系樹脂を、下記表5に示す種類および使用量で仕込んだ。次に、真空ポンプで重合器内を50mmHgとなるまで減圧し、脱気した後、塩化ビニル単量体220部とドデシルメルカプタン1.5部を仕込み、攪拌しながら65℃まで昇温し、さらに酢酸ビニル単量体5部と重合開始剤としてt−ブチルパーオキサイド1部を添加して重合を開始した。重合中は重合器の内容物の温度を65℃に維持して攪拌を行いながら、さらに酢酸ビニル単量体25部を連続的に加え、重合開始から8時間以内に重合器の内圧が0.5kg/cm2(ゲージ圧)になった場合、その時点で重合反応を停止した。重合開始から8時間経過した時点で重合器の内圧が0.5kg/cm2にならなかった場合は、その時点で重合反応を停止し、重合速度が非常に遅いと判断して重合不良とした。そして、未反応単量体を回収した後、重合体スラリーを重合器から抜き出し、脱水、乾燥して塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂を得た。
<溶液の透明性>
得られた塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂40部、メチルエチルケトン20部、メチルイソブチルケトン20部、トルエン20部を混合し、20℃で1時間、攪拌しながら溶解した。得られた溶液の透明性を目視により、以下の判断基準で判定した。
○:濁りがなく透明である ×:濁っている(不透明)
Claims (7)
- 側鎖に塩素を有する構造単位を含有し、その含有量が0.1〜20モル%である変性ポリビニルアルコール系樹脂からなることを特徴とするビニル系単量体の懸濁重合用分散安定剤。
- 変性ポリビニルアルコール系樹脂が、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体のケン化物であることを特徴とする請求項1記載の懸濁重合用分散安定剤。
- 変性ポリビニルアルコール系樹脂が、塩化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体のケン化物であることを特徴とする請求項1記載の懸濁重合用分散安定剤。
- 変性ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度が50〜95モル%、平均重合度が400〜5000であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の懸濁重合用分散安定剤。
- ビニル系単量体が、塩化ビニル単量体またはこれと共重合し得る他の単量体との混合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の懸濁重合用分散安定剤。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の懸濁重合用分散安定剤を使用してビニル系単量体を懸濁重合することを特徴とするビニル系重合体の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の懸濁重合用分散安定剤を使用してビニル系単量体を懸濁重合することにより製造される塩化ビニル樹脂あるいは塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体またはそのケン化物。
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