JP2565511B2 - 塩化ビニルの懸濁重合用分散安定剤 - Google Patents

塩化ビニルの懸濁重合用分散安定剤

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JP2565511B2 JP62234645A JP23464587A JP2565511B2 JP 2565511 B2 JP2565511 B2 JP 2565511B2 JP 62234645 A JP62234645 A JP 62234645A JP 23464587 A JP23464587 A JP 23464587A JP 2565511 B2 JP2565511 B2 JP 2565511B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は塩化ビニルまたはこれと共重合し得る他の単
量体を含む単量体混合物(以下塩化ビニル系モノマーと
総称とする)を水性媒体中で懸濁重合する際に用いられ
る分散安定剤に関する。
B.従来技術 工業的に塩化ビニル系樹脂を製造する場合、水性媒体
中で分散安定剤の存在下に塩化ビニル系モノマーを分散
させ、油溶性触媒を用いて重合を行なう懸濁重合法が広
く実施されている。一般に該樹脂の品質を支配する因子
としては重合率、水−モノマー比、重合温度、触媒の種
類および量、重合槽の型式、攪拌速度あるいは分散安定
剤の種類、量等が挙げられるが、中でも分散安定剤の種
類による影響が非常に大きいことが知られている。
塩化ビニル系モノマーの懸濁重合用分散安定剤に要求
される性能としては(i)少量の使用で高い分散力を示
し、得られる塩化ビニル系重合体粒子の粒径分布をでき
るだけシヤープにする働きのあること、(ii)可塑剤の
吸収速度を大きくして加工性を容易にするためおよび重
合体粒子中に残存する塩化ビニルモノマーの除去を容易
にするため、更には成型品中のフイツシユアイ等の生成
を防止するため各重合体粒子をできるだけ均一にしかも
多孔性にする働きがあること、(iii)充てん比重の大
きい重合体粒子をつくる働きがあることなどが挙げられ
る。
従来、ビニル系化合物の懸濁重合用分散安定剤として
はメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の
セルロース誘導体あるいは部分ケン化ポリビニルアルコ
ール等がそれぞれ単独又は併用して使用されている。し
かしこれらは塩化ビニル系重合体粒子を多孔性にする能
力が低く、可塑剤吸収速度が遅いとか残留塩化ビニルモ
ノマーの除去がしにくいという欠点があつた。またこれ
らの欠点を改良する目的でけん化度60モル%以下の油溶
性のポリビニルアルコール(以下ポリビニルアルコール
をPVAと略記する)を従来公知の分散安定剤とともに併
用使用する方法が提案されている。しかしながらこの場
合、多孔性の塩化ビニル系樹脂は得られるものの、充て
ん比重が低下しやすいという致命的な欠点があつた。
C.発明が解決しようとする問題点 本発明者らはかかる欠点を克服し、上述(i)〜(ii
i)の要求性能を同時に満足する分散安定剤を開発する
ために鋭意研究した結果、おどろくべきことにPVAと親
油性のポリマーとのブロツク共重合体(A)とけん化度
70〜95モル%、重合度300〜3000のPVA(B)とからな
り、(A)/(B)が重量比で30/70〜90/10である分散
安定剤を用いる時は再現性よくほぼ同一の粒径分布をも
ち、粒径分布がシヤープで、各粒子が多孔性でしかも均
一性にすぐれ、更に充てん比重も大きい等前述の(i)
〜(iii)の性能をすべて満足させることを見いだし本
発明を完成させるに到つい。
D.問題点を解決するための手段 本発明のPVAと親油性のポリマーとのブロツク共重合
体(A)とはPVAのブロツクと親油性ポリマーのブロツ
クが直線状に結合し、両者ともに主鎖を形成するような
ものを意味しており、通常のビニルアルコール単位と他
の共重合体単位とがランダムに配列した共重合体、ある
いはPVAの側鎖として親油性ポリマーを有するか、或い
はその逆のようなグラフト共重合体は含まれない。
上述の親油性ポリマーとしては種々のものが使用でき
るが、塩化ビニルモノマーとの親油性の点で、メチル
(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、
ブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エ
ステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチツ
ク酸ビニル等のビニルエステル、エチレン、プロピレ
ン、スチレン等のα−オレフイン、塩化ビニルから選ば
れる1種または2種以上の重合体が好ましく、中でも塩
ビモノマーへの溶解性がよい点で、(メタ)アクリル酸
エステル、ビニルエステル、ビニルエステルとエチレン
との共重合体が好ましく用いられる。
本発明のブロツク共重合体の一成分であるPVAの重合
度、けん化度としては、水溶性の範囲内であれば種々の
重合度、けん化度のものが使用できるが、通常、重合度
50〜1500、けん化度70〜100モル%のものが好適に用い
られる。
本発明のブロツク共重合体はPVA成分と親油性ポリマ
ー成分との重量比率は1/4〜4/1、好ましくは、1/2〜2/1
の範囲から選ばれることが好ましい。PVA成分あるいは
親油性成分がこの範囲以外の場合には、場合により上述
の(i)〜(iii)を同時に満足することはできないこ
とがある。
本発明のブロツク共重合体を製造する方法としては、
例えば末端にチオール基を有するPVAの存在下に、水中
で上述の油溶性単量体をラジカル重合する方法、あるい
は末端にチオール基を有する油溶性ポリマーの存在下
に、このポリマーと酢酸ビニルとの共通溶媒中でラジカ
ル重合し、得られたブロツク共重合体をけん化する方法
等が挙げられるが、前者の方法が好ましく用いられる。
また、前者の方法において、親油性単量体を重合するに
際し、上述の単量体以外にイオン性基を有する単量体を
親油性単量体の10モル%以下の少割合で共重合し、親油
性ポリマーを親油性であるとともに親水性でもあるとい
うようにしたものも使用可能である。
本発明において用いられる分散安定剤は、上述のブロ
ツク共重合体(A)とけん化度70〜95モル%、重合度30
0〜3000のPVA(B)とを、(A)/(B)が重量比で30
/70〜90/10、好ましくは40/60〜60/40となるように配合
して用いることが必須の要件である。(A)の比率が30
未満である場合には多孔性の粒子が得られにくく、
(A)の比率が90を越える場合には、粒子径分布のシヤ
ープで充てん比重の大きな粒子が得られにくい。また、
(B)のPVAのけん化度、重合度が上述の範囲以外の場
合には、多孔性で、粒子径分布がシヤープでかつ充てん
比重の大きい粒子は得られない。
本発明の分散安定剤は塩化ビニル系モノマーに対し0.
01〜1重量%、好ましくは0.01〜0.5重量%使用され
る。
又、懸濁重合に際して用いられる触媒は油溶性の触媒
であればいずれでもよく、例えばベンゾイルパーオキサ
イド、ラウロイルパーオキサイド、ジイソプロピルパー
オキシジカーボネート、2,2′−アゾイソブチロニトリ
ル、2,2′−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリルあ
るいはこれらの混合物が使用される。
重合温度は30〜100℃程度の範囲から選択される。
また塩化ビニルと共重合しうるモノマーとしては、ハ
ロゲン化ビニリデン、ビニルエーテル、酢酸ビニル、ア
クリル酸、メタクリル酸およびそれらのエステル、マレ
イン酸およびその無水物、イタコン酸、スチレン等が用
いられる。
E.作用および発明の効果 本発明のポリビニルアルコールと親油性のポリマーと
のブロツク共重合体(A)及びけん化度70〜95モル%、
重合度300〜3000のPVA(B)とからなる分散安定剤は、
これを用いて塩化ビニル系モノマーを懸濁重合する場
合、再現性よくほぼ同一の粒径分布をもち、粒径分布が
シヤープで、各粒子が多孔性でしかも均一性にすぐれ、
更に充てん比重も大きい塩化ビニル系樹脂粒子が得られ
ることが特徴である。
このような顕著な効果が得られる理由については不明
であるが、以下のように推定される。即ち、本発明の分
散安定剤の(A)成分は、塩化ビニルモノマーに不溶性
のPVAブロツクと親油性で塩化ビニルモノマーへの親和
性の大きい親油性ポリマーブロツクとが直線状に結合し
た構造を有しているため、塩化ビニルの懸濁重合時、親
油性ポリマーブロツクが塩化ビニルモノマー滴に吸着あ
るいは溶解しPVAブロツクが水相中に溶解した構造をと
り、更に併用する(B)のPVAとともに適度な界面活性
と保護コロイド性を発揮するためと考えられる。
以下に実施例をあげて本発明を更にくわしく説明する
が本発明の分散安定剤はこれらの実施例のみに限定され
るものではない。実施例中、部は重量部を示す。
なお、本発明において親油性とは、ブロツク共重合体
の一成分であるPVA以外の部分が、単独ポリマーの場
合、水以外の溶剤に溶解する性質を有することをいう。
実施例1 (1)ブロツク共重合体の製造: 重合容器に、片末端にチオール基を有する重合度75
0、けん化度91.8モル%のPVA80部と水980部とを入れ加
熱溶解した。次に1N-H2SO4でPVA水溶液のpHを3に調整
し、メタクリル酸メチル40部を加えて十分に攪拌混合し
た後、窒素置換を行い、70℃に昇温した。この系に過臭
素酸カリウムの0.5%水溶液100部を攪拌しながら90分間
にわたつて連続的に添加し、さらに70℃で90分間重合を
行つた。得られたブロツク共重合体はPVA部分とメタク
リル酸メチルの重量比が2/1で、濃度9.8%、平均粒径0.
10μのエマルジヨンであつた。
このブロツク共重合体エマルジヨンを流延法により厚
さ0.1mmのフイルムとし、PVAの溶媒である水およびポリ
メタクリル酸メチルの溶媒であるアセトンで抽出し、そ
れぞれのホモポリマーを除去したところ、両溶媒に不溶
のブロツク共重合体は95%であることがわかつた。
(2)塩化ビニルの懸濁重合: 100lグラスライニングオートクレーブに脱イオン水40
部、分散安定剤として、上記9.8%エマルジヨン(A)
を0.41部、及びけん化度80モル%、重合度2000のPVA
(B)の5%水溶液0.8部を仕込み、更にジイソプロピ
ルパーオキシジカーボネートの50重量%トルエン溶液0.
009部を仕込み、オートクレーブ内を50mmHgとなるまで
脱気して酸素を除いた後、塩化ビニルモノマーを30部仕
込み、攪拌下に57℃に昇温して重合を行つた。
重合開始時、オートクレープ内の圧力は8.5kg/cm2Gで
あつたが、重合開始10時間後に6.5kg/cm2Gとなつたので
この時点で重合を停止し、未反応塩化ビニルモノマーを
パージし、内容物を取り出し脱水乾燥した。
得られた塩化ビニル樹脂の性能を第1表に示す。塩化
ビニル樹脂の重合収率は85%で、平均重合度は1100であ
つた。
比較例1〜3 実施例1の分散安定剤に代えて次のPVA、あるいは低
けん化度PVA、ポリメタクリル酸メチルエマルジヨンを
用いる以外は実施例1と同様に行つた。結果を第1表に
合せて示す。
比較例1:平均重合度2000、けん化度80モル%のPVA。
比較例2:平均重合度2000、けん化度80モル%のPVAと平
均重合度450、けん化度45モル%の油溶性PVAの1/1混合
物。
比較例3:平均重合度2000、けん化度80モル%のPVAとア
ニオン性界面活性剤の存在下にエマルジヨン重合して得
られたメタクリル酸メチルエマルジヨン(平均粒子径0.
10μ)の固形分比2/1の混合物。
(1)粒子径分布:タイラ−メツシユ基準の金網を使用
して乾式篩分析により測定した。
(2)充てん比重:JIS K 6721-1959によつて測定した。
(3)粒子多孔性の均一性:塩化ビニル樹脂100部、DOP
50部、シブチル錫マレエート1部、セチルアルコール1
部、チタン白0.25部、カーボンブラツク0.1部の混合物
を150℃のロールで所定時間混練し、肉厚0.2mmのシート
を作成し、これに光を透過させて100cm2当りのシート中
に含まれるフイシユ・アイの数を数えた。フイシユ・ア
イが短時間のうちになくなるものほど粒子多孔性の均一
性がよいことを示している。
(4)可塑剤吸収性:プラストグラフに接続させたプラ
ネタリーミキサーを用い、80℃に保つた容器内に塩化ビ
ニル樹脂100部、ジオクチルフタレート50部を投入し、
攪拌しながら各時間毎の混練トルクを記録し、混練トル
クが低下した点における混練時間で表示する。
(5)残留塩ビモノマー:塩化ビニル樹脂の一定量をテ
トラヒドロフランに溶解してガスクロマトグラフにより
塩化ビニル樹脂中の塩化ビニルモノマー含有量を定量し
た。
実施例2〜6 実施例1において用いられたブロツク共重合体に代え
てPVAとポリメタクリル酸メチル(PMMA)との重量比を
以下に示すようにかえたブロツク共重合体(A)を用
い、(B)としてけん化度72モル%、重合度800のPVA
を、(A)/(B)=1/1、及び(A)、(B)の合計
(固形分)が塩ビモノマーに対して0.1%となるように
用いる以外は実施例1と同様に行つた。結果を第2表に
示す。
実施例2:PVA/PMMA=1/4 〃 3: 〃 =2/3 〃 4: 〃 =2.5/2.5 〃 5: 〃 =3/2 〃 6: 〃 =4/1 実施例7〜9 実施例1で用いられたブロツク共重合体エマルジヨン
に代えてPVA成分、親油性ポリマー成分を下記のように
代えたブロツク共重合体(A)を、重合度2000、けん化
度80モル%のPVA(B)と1/1で用い、更に{(A)+
(B)}(固形分)/塩ビモノマーが0.08となるように
用いる以外は実施例1と同様に行つた。結果を合せて第
3表に示す。
実施例7:PVA成分:重合度1000、けん化度98.5モル%、 親油性ポリマー成分:ポリ酢酸ビニル、 PVA成分/ポリ酢酸ビニル成分(重量比)=1/1。
実施例8:PVA成分:重合度1000、けん化度95モル%、 親油性ポリマー成分:エチレン/酢酸ビニル=20/80
(重量比)の共重合体、 PVA成分/親油性ポリマー成分(重量比)=1/1。
実施例9:PVA成分:重合度300、けん化度80モル%、 親油性ポリマー成分:スチレン、 PVA成分/親油性ポリマー成分(重量比)=1/1。
比較例4〜6 実施例7で用いられたブロツク共重合体エマルジヨン
にかえて以下のエマルジヨンを用いる以外は実施例7と
同様に行つた。結果を合せて第3表に示す。
比較例4:ポリ酢酸ビニルエマルジヨン。
〃 5:エチレン/酢酸ビニル=20/80(重量比)のエ
マルジヨン。
〃 6:ポリスチレンエマルジヨン。
実施例10〜14、比較例7〜12 実施例1で用いられたPVA(B)を第4表に示すよう
に替える以外は、{(A)+(B)}/塩ビモノマー比
も含めて実施例1と同様に行つた。結果を第5表に示
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 淳之介 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社ク ラレ内 審査官 杉原 進

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリビニルアルコールと親油性のポリマー
    とのブロツク共重合体(A)及び、けん化度70〜95モル
    %、重合度300〜3000のポリビニルアルコール(B)か
    らなり、(A)/(B)が重量比で30/70〜90/10である
    ことを特徴とする塩化ビニルの懸濁重合用分散安定剤。
  2. 【請求項2】親油性のポリマーが(メタ)アクリル酸エ
    ステル、ビニルエステル及びα−オレフインから選ばれ
    る1種または2種以上の重合体である特許請求の範囲第
    1項に記載の塩化ビニルの懸濁重合用分散安定剤。
  3. 【請求項3】ブロツク共重合体が末端にチオール基を有
    するポリビニルアルコールの存在下で、(メタ)アクリ
    ル酸エステル、ビニルエステル及びα−オレフインから
    選ばれる1種または2種以上の単量体をラジカル重合す
    ることによつて得られるブロツク共重合体である特許請
    求の範囲第1項に記載の塩化ビニルの懸濁重合用分散安
    定剤。
  4. 【請求項4】ブロツク共重合体中のポリビニルアルコー
    ル成分と親油性ポリマー成分との重量比率が1/4〜4/1か
    らなるブロツク共重合体である特許請求の範囲第1項に
    記載の塩化ビニルの懸濁重合用分散安定剤。
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