JP5020001B2 - スチレン系樹脂粒子の製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、極細の流路を用いて水系媒体に反応性モノマーを合流させることで、単一粒子径の液滴を一滴ずつ発生させ、その液滴を加熱や活性エネルギー線を用いて重合させることで、単分散性の樹脂粒子を製造する方法が知られている(例えば、特開2004−122107号公報:特許文献1)。
また、特許文献2の方法では、エマルション中の液滴の分散安定性を高めるためにポリビニルアルコールを使用している。そのため、重合後に水系媒体より粒子を分離するための洗浄時に、ポリビニルアルコールが粒子表面に残ることで、清浄な粒子を得る場合に問題となることがあった。加えて、重合時にポリビニルアルコールに再分散させる工程が必要であり、エマルションの作製から重合完了までに時間がかかりすぎる問題がある。
前記モノマー混合物が、2.0〜6.5mPa・sの22℃における粘度を有し、
前記モノマー成分A及びBが、前記モノマー成分AとBとの合計に対して、それぞれ55〜75重量%及び45〜25重量%の割合で前記モノマー混合物中に含まれ、
前記界面活性剤が、水系媒体中に0.05〜2重量%含まれ、
前記マイクロチャネルが、厚み方向に2段状の貫通孔を備えた中間プレートを備え、前記貫通孔は、前記混合組成物と接触させる側が複数の細孔とされ、前記水系媒体と接触させる側が前記細孔の1つ又は複数に対応するスリット状孔であることを特徴とするスチレン系樹脂粒子の製造方法が提供される。
また、細孔及びスリット状孔を多数個備えたマイクロチャネルを使用した場合、同時に液滴を発生させることが可能となるので、液滴の生産効率を上げることができる。
まず、スチレン系モノマー成分Aと、光重合性多官能性モノマー成分Bとを含むモノマー混合物に、光重合開始剤を加え混合組成物を調製する。ここで、モノマー混合物は、2.0〜6.5mPa・sの22℃における粘度を有している。以下に記載する粘度は、いずれも22℃での値を意味する。
モノマー成分Bの粘度は、モノマー成分Bをモノマー成分Aに添加又は溶解することで得られるモノマー混合物の粘度が上記範囲になりさえすれば特に限定されない。
モノマー成分Aの割合が55重量%よりも少ないと、スチレン系モノマー成分による粒子の屈折率向上効果が小さくなることがある。75重量%よりも多くなると、モノマー混合物の光重合性が低下し、紫外線による短時間での重合反応が困難となることがある。
好ましいモノマー成分A及びBの配合割合は、それぞれ60〜70重量%及び40〜30重量%である。
なお、エマルションの製造温度を上げることにより、モノマー混合物の粘度を低下させることができる。しかし、温度を上げるために別途エネルギーを消費しなければならない。また、モノマー混合物に熱による変質が発生する場合があるため、高温下でのエマルション製造は好ましくない。本発明のエマルションの製造温度は、0〜40℃が好ましく、20〜40℃がより好ましい。
スリット状孔とすることで、水系媒体中に押し出される混合組成物の界面に不均一な剪断力が作用し、混合組成物が分離して液滴になるきっかけが容易に得られ、均一な粒子径の液滴を製造できる。
また、例えば5mPa・s以下の粘度の混合組成物であっても、液滴作製時に水系媒体がスリット状孔に入り込む空間が十分に存在するため、均一な粒子径の液滴とすることができる。
重合時間は1分以下であることが好ましい。これ以上では、スチレン系樹脂粒子の生産性を向上することが困難であるため好ましくない。
本発明の方法により得られたスチレン系樹脂粒子は、光拡散剤、化粧品原料、塗料原料等として有用である。
(22℃におけるモノマー成分及びモノマー混合物の粘度測定)
エー・アンド・デイ社製音叉型振動式粘度計SV−10を用い、温度20℃±0.1℃、湿度60%±0.5%に保った室内で、粘度の測定を行った。測定試料は別室で混合調製し、粘度測定を20秒間隔で連続して行い、約25℃付近から徐々に温度低下する際の22℃における測定値をその試料の22℃における粘度とした。
(体積平均粒子径、変動係数(C.V.値))
ベックマン・コールター社製、粒度分布測定装置「Multisizer3」を使用して、測定を行った。その際、100μmアパチャーを用いてキャリブレーションを行い測定した。得られた結果のうち、体積統計値(算術平均)で求められる、10〜40μmの間における平均径を体積平均粒子径(μm)とし、C.V.を変動係数(C.V.値)とした。
スチレン系モノマー成分Aであるスチレン(住友化学社製:粘度0.69mPa・s)70重量%と、光重合性多官能性モノマー成分Bであるジ−ペンタエリスリトール−ヘキサアクリレート(共栄社化学社製ライトアクリレートDPE−6A:粘度11327mPa・s)30重量%とのモノマー混合物(粘度2.04mPa・s)100重量部に、光重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ社製イルガキュア819)を2重量部溶解させ、混合組成物とした。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム25%水溶液(日本油脂社製ニューレックスR−25)を2.0重量%含む水溶液(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム純分0.5重量%)を水系媒体として用意した。
スチレン系モノマー成分Aであるスチレン(住友化学社製:粘度0.69mPa・s)60重量%と、光重合性多官能性モノマー成分Bであるジ−ペンタエリスリトール−ヘキサアクリレート(共栄社化学社製ライトアクリレートDPE−6A:粘度11327mPa・s)40重量%とのモノマー混合物(粘度3.68mPa・s)100重量部に、光重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ社製イルガキュア819)を2重量部溶解させ、混合組成物とした。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム25%水溶液(日本油脂社製ニューレックスR−25)を2.0重量%含む水溶液(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム純分0.5重量%)を水系媒体として用意した。
スチレン系モノマー成分Aであるジビニルベンゼン(新日鐵化学社製DVB−810:粘度0.92mPa・s)70重量%と、光重合性多官能性モノマー成分Bであるジ−ペンタエリスリトール−ヘキサアクリレート(共栄社化学社製ライトアクリレートDPE−6A:粘度11327mPa・s)30重量%とのモノマー混合物(粘度3.29mPa・s)100重量部に、光重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ社製イルガキュア819)を2重量部溶解させ、混合組成物とした。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム25%水溶液(日本油脂社製ニューレックスR−25)を2.0重量%含む水溶液(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム純分0.5重量%)を水系媒体として用意した。
スチレン系モノマー成分Aであるスチレン(住友化学社製:粘度0.69mPa・s)70重量%と、光重合性多官能性モノマー成分Bであるジ−ペンタエリスリトール−ヘキサアクリレート(共栄社化学社製ライトアクリレートDPE−6A:粘度11327mPa・s)30重量%とのモノマー混合物(粘度2.04mPa・s)100重量部に、光重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ社製イルガキュア819)を2重量部溶解させ、混合組成物とした。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム25%水溶液(日本油脂社製ニューレックスR−25)を4.0重量%含む水溶液(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム純分1.0重量%)を水系媒体として用意した。
スチレン系モノマー成分Aであるスチレン(住友化学社製:粘度0.69mPa・s)35重量%及びジビニルベンゼン(新日鐵化学社製DVB−810:粘度0.92mPa・s)35重量%と、光重合性多官能性モノマー成分Bであるジ−ペンタエリスリトール−ヘキサアクリレート(共栄社化学社製ライトアクリレートDPE−6A:粘度11327mPa・s)30重量%とのモノマー混合物(粘度:2.57mPa・s)100重量部に、光重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ社製イルガキュア819)を2重量部溶解させ、混合組成物とした。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム25%水溶液(日本油脂社製ニューレックスR−25)を2.0重量%含む水溶液(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム純分0.5重量%)を水系媒体として用意した。
スチレン系モノマー成分Aであるスチレン(住友化学社製:粘度0.69mPa・s)60重量%と、光重合性多官能性モノマー成分Bであるジ−ペンタエリスリトール−ヘキサアクリレート(共栄社化学社製ライトアクリレートDPE−6A:粘度11327mPa・s)30重量%と、光重合性多官能性モノマー成分Bであるジ−ペンタエリスリトール−テトラアクリレート(共栄社化学社製ライトアクリレートPE−4A:22℃で固体)10重量%とのモノマー混合物(粘度3.33mPa・s)100重量部に、光重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ社製イルガキュア819)を2重量部溶解させ、混合組成物とした。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム25%水溶液(日本油脂社製ニューレックスR−25)を2.0重量%含む水溶液(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム純分0.5重量%)を水系媒体として用意した。
スチレン系モノマー成分Aであるジビニルベンゼン(新日鐵化学社製DVB−810:粘度0.92mPa・s)60重量%と、光重合性多官能性モノマー成分Bであるジ−ペンタエリスリトール−ヘキサアクリレート(共栄社化学社製ライトアクリレートDPE−6A:粘度11327mPa・s)40重量%とのモノマー混合物(粘度6.17mPa・s)100重量部に、光重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ社製イルガキュア819)を2重量部溶解させ、混合組成物とした。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム25%水溶液(日本油脂社製ニューレックスR−25)を2.0重量%含む水溶液(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム純分0.5重量%)を水系媒体として用意した。
スチレン系モノマー成分Aであるスチレン(住友化学社製:粘度0.69mPa・s)80重量%と、光重合性多官能性モノマー成分Bであるジ−ペンタエリスリトール−ヘキサアクリレート(共栄社化学社製ライトアクリレートDPE−6A:粘度11327mPa・s)20重量%とのモノマー混合物(粘度1.37mPa・s)100重量部に、光重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ社製イルガキュア819)を2重量部溶解させ、混合組成物とした。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム25%水溶液(日本油脂社製ニューレックスR−25)を2.0重量%含む水溶液(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム純分0.5重量%)を水系媒体として用意した。
スチレン系モノマー成分Aであるスチレン(住友化学社製:粘度0.69mPa・s)50重量%と、光重合性多官能性モノマー成分Bであるジ−ペンタエリスリトール−ヘキサアクリレート(共栄社化学社製ライトアクリレートDPE−6A:粘度11327mPa・s)50重量%とのモノマー混合物(粘度:7.13mPa・s)100重量部に、光重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ社製イルガキュア819)を2重量部溶解させ、混合組成物とした。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム25%水溶液(日本油脂社製ニューレックスR−25)を2.0重量%含む水溶液(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム純分0.5重量%)を水系媒体として用意した。
スチレン系モノマー成分Aであるジビニルベンゼン(新日鐵化学社製DVB−810:粘度0.92mPa・s)80重量%と、光重合性多官能性モノマー成分Bであるジ−ペンタエリスリトール−ヘキサアクリレート(共栄社化学社製ライトアクリレートDPE−6A:粘度11327mPa・s)20重量%とのモノマー混合物(粘度:1.92mPa・s)100重量部に、光重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ社製イルガキュア819)を2重量部溶解させ、混合組成物とした。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム25%水溶液(日本油脂社製ニューレックスR−25)を2.0重量%含む水溶液(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム純分0.5重量%)を水系媒体として用意した。
スチレン系モノマー成分Aであるジビニルベンゼン(新日鐵化学社製DVB−810:粘度0.92mPa・s)50重量%と、光重合性多官能性モノマー成分Bであるジ−ペンタエリスリトール−ヘキサアクリレート(共栄社化学社製ライトアクリレートDPE−6A:粘度11327mPa・s)50重量%とのモノマー混合物(粘度:13.5mPa・s)100重量部に、光重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ社製イルガキュア819)を2重量部溶解させ、混合組成物とした。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム25%水溶液(日本油脂社製ニューレックスR−25)を2.0重量%含む水溶液(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム純分0.5重量%)を水系媒体として用意した。
スチレン系モノマー成分Aであるジビニルベンゼン(新日鐵化学社製DVB−810粘度:0.92mPa・s)70重量%と、光重合性多官能性モノマーでない成分Bである酢酸ブチル(和光純薬社製粘度:0.63mPa・s)30重量%とのモノマー混合物(粘度:0.89mPa・s)100重量部に、光重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ社製イルガキュア819)を2重量部溶解させ、混合組成物とした。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム25%水溶液(日本油脂社製ニューレックスR−25)を2.0重量%含む水溶液(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム純分0.5重量%)を水系媒体として用意した。
スチレン系モノマー成分Aであるスチレン(住友化学社製:粘度0.69mPa・s)70重量%と、光重合性多官能性モノマー成分Bであるジ−ペンタエリスリトール−ヘキサアクリレート(共栄社化学社製ライトアクリレートDPE−6A:粘度11327mPa・s)30重量%とのモノマー混合物(粘度:2.04mPa・s)100重量部に、光重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ社製イルガキュア819)を2重量部溶解させ、混合組成物とした。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム25%水溶液(日本油脂社製ニューレックスR−25)を12.0重量%含む水溶液(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム純分3.0重量%)を水系媒体として用意した。
スチレン系モノマー成分Aであるスチレン(住友化学社製:粘度0.69mPa・s)70重量%と、光重合性多官能性モノマー成分Bであるジ−ペンタエリスリトール−ヘキサアクリレート(共栄社化学社製ライトアクリレートDPE−6A:粘度11327mPa・s)30重量%とのモノマー混合物(粘度:2.04mPa・s)100重量部に、光重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(チバスペシャリティーケミカルズ社製イルガキュア819)を2重量部溶解させ、混合組成物とした。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム25%水溶液(日本油脂社製ニューレックスR−25)を0.04重量%含む水溶液(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム純分0.01重量%)を水系媒体として用意した。
上記実施例及び比較例の製造条件、得られたスチレン系樹脂粒子の体積平均粒子径及びC.V.値を表1にまとめて示す。
実施例1と2、比較例1と2によれば、スチレン系モノマー成分Aの割合が55〜75重量%の範囲であることで、単分散性の良好なスチレン系樹脂粒子が得られることがわかる。また、実施例3と7、比較例3と4によれば、スチレン系モノマーの種類を代えても、同様の傾向を有していることがわかる。
実施例1と4、比較例6と7によれば、界面活性剤の割合が0.05〜2重量%の範囲であることで、単分散性の良好なスチレン系樹脂粒子が得られることがわかる。
実施例6によれば、光重合性多官能性モノマー成分Bとして複数のモノマーを使用しても、単分散性の良好なスチレン系樹脂粒子が得られることがわかる。
実施例7と比較例2によれば、モノマー混合物の粘度が6.5mPa・sより大きいと、単分散性の良好なスチレン系樹脂粒子が得られないことがわかる。
比較例5によれば、光重合性多官能性モノマーでない酢酸ブチルを成分Bとして使用すると、液滴は重合硬化せず樹脂粒子が得られないことがわかる。
2 スリット状孔
3 ネック
4 球形の混合組成物
5 液滴
6 細孔
11 マイクロチャネル
12 水系媒体注入口
13 混合組成物注入口
14a、14b ガラス盤
15 マイクロチャネル
16a、16b パッキン
17 エマルション取り出し口
21 混合組成物タンク
22 水系媒体タンク
23、24 ポンプ
25 マイクロチャネルを含むエマルション製造用モジュール
26 紫外線照射装置
27 リザーバタンク
Claims (6)
- スチレン系モノマー成分Aと、光重合性多官能性モノマー成分Bとを含むモノマー混合物に、光重合開始剤を加え混合組成物を調製する工程と、前記混合組成物をマイクロチャネルを介して、界面活性剤を含む水系媒体中に分散させて前記混合組成物の液滴を含むエマルションを生成させる工程と、紫外線を照射下で前記液滴を重合させてスチレン系樹脂粒子を得る工程とを含み、
前記モノマー混合物が、2.0〜6.5mPa・sの22℃における粘度を有し、
前記モノマー成分A及びBが、前記モノマー成分AとBとの合計に対して、それぞれ55〜75重量%及び45〜25重量%の割合で前記モノマー混合物中に含まれ、
前記界面活性剤が、水系媒体中に0.05〜2重量%含まれ、
前記マイクロチャネルが、厚み方向に2段状の貫通孔を備えた中間プレートを備え、前記貫通孔は、前記混合組成物と接触させる側が複数の細孔とされ、前記水系媒体と接触させる側が前記細孔の1つ又は複数に対応するスリット状孔であることを特徴とするスチレン系樹脂粒子の製造方法。 - 前記光重合性多官能性モノマー成分Bが、3官能性以上の多官能性を有する(メタ)アクリル酸エステル誘導体モノマーを含む請求項1に記載のスチレン系樹脂粒子の製造方法。
- 前記光重合性多官能性モノマー成分Bが、トリメチロールプロパン−トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトール−トリアクリレート、ペンタエリスリトール−テトラアクリレート及びジ−ペンタエリスリトール−ヘキサアクリレートから選択される請求項1又は2に記載のスチレン系樹脂粒子の製造方法。
- 前記スチレン系モノマー成分Aが、スチレン又はジビニルベンゼンである請求項1〜3のいずれか1つに記載のスチレン系樹脂粒子の製造方法。
- 前記混合組成物と前記水系媒体とが、1:100〜1:20(重量比)の範囲で使用される請求項1〜4のいずれか1つに記載のスチレン系樹脂粒子の製造方法。
- 前記光重合開始剤が、365nmの波長に吸収を有する請求項1〜5のいずれか1つに記載のスチレン系樹脂粒子の製造方法。
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