JPH0678398B2 - 架橋微粒子重合体の製造方法 - Google Patents

架橋微粒子重合体の製造方法

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JPH0678398B2
JPH0678398B2 JP63003878A JP387888A JPH0678398B2 JP H0678398 B2 JPH0678398 B2 JP H0678398B2 JP 63003878 A JP63003878 A JP 63003878A JP 387888 A JP387888 A JP 387888A JP H0678398 B2 JPH0678398 B2 JP H0678398B2
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/12Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/14Methyl esters, e.g. methyl (meth)acrylate

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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は平均粒子径が0.01〜0.1μにある粒子径分布の
狭い微粒子重合体の製造方法に関する。さらに詳しくい
えば、フィルム等の表面改質材として有用なメタクリル
酸メチルを主成分とした架橋構造を有してなる微粒子重
合体の製造方法に関する。
<従来の技術> 有機微粒子を乳化重合法によって製造することは広く行
なわれているが、通常平均粒子径は0.1〜0.4μであると
共にその粒子径分布は広いものである。さらに微粒径を
得るために種々の工夫がなされている。例えば、米国特
許−3740369によれば、カルボキシル基を含有するアク
リル系重合体に水溶性溶剤を添加した状態でアルカリ膨
潤させ高温高速撹拌により微細粒子を得ることが示され
ている。又、特開昭54−103498では、酢酸ビニル、アク
リル酸ないしメタクリル酸の低級アルキルエステルを主
成分とする粒子径0.005〜0.05μである重合体の製造方
法が提供されているが、これらは乾燥後、粒子同志が融
着一体化し均質なフィルムを形成したり、他の分散体と
混合されて均質なフィルムを形成するものである。
又、乳化剤を実質上含有しない乳化重合において、粒子
径分布の狭い微粒子重合体を製造するための種々の方法
についても報告されている。
例えば、特開昭59−199703によれば、フィルムの製造時
に分散状態又は粉末状態で使用される微粒子重合体の製
造方法が報告されている。しかし、実施例から示される
粒子径範囲は、0.33〜0.57μである。
特開昭61−241310によれば、架橋重合体粒子の安定なエ
マルジョンを製造する方法が報告されているが、実施例
から知られる粒子径範囲は、0.35〜0.55μであり、又、
粒子径分布については説明されていない。近年、平均粒
子径が0.1μ以下で粒子径分布の狭い粒子がその形状を
維持したままで塗膜中に混合し、表面改質に利用される
機会が拡大しているが、比重、表面エネルギーに帰因す
ると思われる分散性やバインダーとの密着性に問題点が
あるにもかかわらず無機微粒子を利用することが多かっ
た。従って、有機粒子の工業的に有用な製造方法の確立
が求められている。
<発明が解決しようとする課題> 本発明はこの様な実情に鑑みてなされたものであり、従
って本発明の目的とするところは、特定の乳化剤、開始
剤、単量体組成の組合せ範囲内において得られる平均粒
子径が0.01〜0.1μの範囲内で、粒子径の重量平均(D
w)と数平均(Dn)との商(Dw/Dn)が1.2以下となる様
な粒子径分布の非常に狭い架橋微粒子重合体の製造方法
を開示することである。
<課題を解決するための手段および作用> 本発明は、 メタクリル酸メチル(A)50〜90重量%、架橋性単量体
(B)10〜50重量%およびこれらと共重合可能な重合性
単量体(C)0〜30重量%からなる単量体混合物(但
し、(A),(B),(C)の合計は100重量%であ
る)を、該単量体混合物100重量部に対して0.05〜5重
量部のアニオン性乳化剤を用い、過酸化水素にアスコル
ビン酸、酒石酸およびエルソルビン酸から選ばれる少な
くとも1種の還元剤を組合わせてなるレドックス系重合
開始剤により、重合終了時における不揮発分濃度が5〜
30重量%となる水媒体中で乳化重合することを特徴とす
る、平均粒子径が0.01〜0.1μの範囲で重量平均粒子径
(Dw)と数平均粒子径(Dn)の商(Dw/Dn)で表わされ
る粒子径分布が1.2以下である架橋微粒子重合体(以
下、「微粒子重合体」と言うことがある)の製造方法に
関するものである。本発明によって得られる架橋微粒子
重合体はフィルム等の表面に塗布することにより滑り
性、耐ブロッキング性を付与する目的に有用である。
尚、本発明における重量平均粒子径(Dw)と数平均粒子
径(Dn)の商(Dw/Dn)は粒子径分布の程度を表わす尺
度であり、この数値が小さい程粒子径分布が狭い事を示
すものである。
本発明における単量体混合物は前記の通りであるが、メ
タクリル酸メチル(A)は微粒子重合体に特定の平均粒
子径と硬度を与えるために使用する。その使用量は単量
体混合物中50〜90重量%であり、この範囲をはずれた量
を用いた場合は、本発明において規定された微粒子重合
体が得られなくなる。
本発明において架橋性単量体(B)としては、たとえば
ジビニルベンゼン、エチレングリコールジアクリレート
又はメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート
又はメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリ
レート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テ
トラメチロールメタンテトラアクリレート、トリメチロ
ールプロパントリメタクリレート、ジアリルフタレート
トリアリルシアヌレート等を挙げることができ、これら
の1種又は2種以上を使用することができる。特にこれ
らのうちジビニルベンゼンが最も好ましい。架橋性単量
体(B)は微粒子重合体に特定の平均粒子径と粒子径分
布を与える為に用いるもので、単量体混合物中10〜50重
量%の範囲内で使用する。架橋性単量体(B)は更に微
粒子重合体をバインダーと混合して用いる場合の成膜過
程において粒子の形状が変形するのを防止するためにも
有効である。架橋性単量体(B)の使用量が10重量%未
満では本発明で規定された平均粒子径と粒子径分布を満
足する微粒子重合体が得られない。又、架橋密度も不十
分となり加熱乾燥時に粒子が変形したり溶剤の種類によ
っては溶解、膨潤を生じやはり粒子形状を保つことがで
きなくなる。一方、架橋性単量体(B)の使用量が50重
量%を超える量では、共重合性が悪くなるとともに、バ
インダーとの密着性も低下するので好ましくない。
共重合可能な共重合性単量体(C)としてはメタクリル
酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプ
ロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチ
ル、メタクリル酸ターシャリブチル、メタクリル酸アミ
ル、メタクリル酸イソアミル、メタクリル酸オクチル、
メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸デシ
ル、メタクリル酸ラルリル、メタクリル酸シクロヘキシ
ル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸2−フェノキ
シエチル、メタクリル酸3−フェニルプロピル等のアル
キル基の炭素数1〜18を有するメタクリル酸エステル
酸;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ブチ
ル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ターシャリブチ
ル、アクリル酸アミル、アクリル酸イソアミル、アクリ
ル酸オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリ
ル酸デシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸シクロヘ
キシル、アクリル酸ベンジル等のアルキル基の炭素数1
〜18を有するアクリル酸エステル類;スチレン、α−メ
チルスチレン、パラメチルスチレン、ビニルトルエン、
イソプロペニルスチレン、クロルスチレン等のビニル芳
香族類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタ
クリロニトリル、フェニルアクリロニトリル等の不飽和
ニトリル類;ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキ
シプロピルメタクリレート等のヒドロキシ基含有(メ
タ)アクリレート類;グリシジルアクリルレート、アリ
ルグリシジルエーテル等エポキシ基含有単量体;更には
アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、
フマル酸もしくはそれらの半エステル化合物等の官能性
単量体類が挙げられこれらの1種又は2種以上を使用す
ることができる。これら共重合可能な共重合性単量体
(C)は微粒子重合体に官能基を導入したり、粒子の親
水性、親油性をコントロールする目的で、必要により単
量体混合物中0〜30重量%の範囲で使用される。
本発明で使用される乳化剤はアニオン性乳化剤であるこ
とが必要である。ポリオキシエチレンノニルフェニルエ
ーテル等で代表されるノニオン性乳化剤では本目的とす
る平均粒子径0.01〜0.1μの範囲でかつ粒子径分布の狭
い微粒子重合体は得られない。アニオン性乳化剤として
は、例えばラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼン
スルホン酸ナトリウム等を挙げることができる。乳化剤
量は所望する平均粒子径により、単量体混合物100重量
部に対し、0.05〜5重量部の範囲で決められるが、5重
量部を超えて多すぎると粒子の吸湿性が大きくなった
り、又分散物が発泡しやすくなり、0.05重量部未満の量
では平均粒子径が0.01〜0.1μの重合体微粒子が得られ
ない。乳化剤量は好ましくは0.05〜2重量部で使用す
る。
本発明で用いる重合開始剤は過酸化水素にアスコルビン
酸、酒石酸、およびエルソルビン酸から選ばれる少なく
とも1種の還元剤を組合わせてなるレドックス系重合開
始剤を用いることが必要である。この組合せによるレド
ックス系開始剤を用いることによって始めて本発明で規
定された平均粒子径と粒子径分布微粒子重合体を製造す
ることができる。過硫酸アンモニアに代表される無機過
酸化物を開始剤として用いた場合、本発明の目的とする
0.1μ以下の平均粒子径を得ようとすると重合時に多量
の凝固物が生じるため好ましくない。開始剤は過酸化水
素及び還元剤のそれぞれを水溶液とし、これらを連続的
もしくは断続的に反応系に添加する方法でもよく、又過
酸化水素の全量を反応系に前もって加えておき、還元剤
を連続的に添加する方法でもよい。
乳化重合は、重合反応が終了した時点の不揮発分濃度が
5〜30重量%となる水媒体中で行なう。5重量%未満の
濃度では不経済であり、逆に30重量%を超える濃度では
重合反応時の安定性に問題が生じる。又、前記規定の範
囲からはずれた濃度での乳化重合は、本発明で規定され
た平均粒子径及び粒子径分布の微粒子重合体とするのが
困難でもある。乳化重合するに当っては周知の乳化重合
法によればよく、例えばモノマー滴下法、プレエマルジ
ョン法、もしくは一括仕込み重合法によって行なうこと
ができるが、モノマー滴下法を用いた場合、特に粒子径
分布の狭い微粒子重合体が得られるので好ましい。
本発明の製造方法によって得られる微粒子重合体は平均
粒子径0.01〜0.1μの範囲で、重量平均粒子径(Dw)と
数平均粒子径(Dn)で表わされる粒子径分布が1.2以
下、好ましくは1.1以下のものであり、この様な微粒子
重合体は、前記の如く本発明で規定された特定の条件
下、即ち特定の単量体混合物を特定の乳化剤及び特定の
重合開始剤を用いて特定の濃度で乳化重合することによ
り得られるのであり、これら条件のうちの一つでも満た
されなかった場合は本発明の目的を達成することはでき
ない。
本発明において粒子径分布の程度を表わす尺度は、重量
平均粒子径(Dw)と数平均粒子径(Dn)の商(Dw/Dn)
であり、単分散粒子においてはこの値が1となる。粒子
径分布の広さに応じてこの値は大きくなることから、単
分散性の目安とすることができる〔室井宗一著,高分子
ラテックスの化学(高分子刊行会)〕。平均粒子径は透
過型電子顕微鏡写真からの測定や動的光散乱粒子径測定
機により求めることが出来る。
<発明の効果> 本発明の製造方法によって得られる微粒子重合体は平均
粒子径が0.01〜0.1μの範囲で、重量平均粒子径(Dw)
と数平均粒子径(Dn)の商(Dw/Dn)で表わされる粒子
径分布が1.2以下であり、粗大粒子を全く含むことなく
粒子径が微細かつ均一である。しかも耐熱性や耐溶剤性
にも優れている。したがって、磁気テープや感熱転写イ
ンクリボンの滑り性付与剤等従来からバインダーとの密
着性に問題があるにもかかわらず無機微粒子を使用せざ
るを得なかったフィルムやシートの表面改質等の用途に
好適に用いることができる。
本発明の製造方法によれば、上記特徴を有する微粒子重
合体を特定の単量体混合物で特定条件下に乳化重合する
だけの極めて簡便な方法により得ることができる。
<実施例> 以下実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明は
これらの実施例によって制限されるものではない。尚、
例中の部および%は全て重量による。
実施例1. 撹拌機、温度計、および冷却管を備えたガラス製1反
応釜に脱イオン水400部およびドデシルベンゼンスルホ
ン酸ナトリウム0.25部を入れ内温を75℃に保った。反応
釜内を窒素置換した後、メタクリル酸メチル75部、メタ
クリル酸5部およびジビニルベンゼ(80%濃度)20部か
らなる単量体混合物の10%と過酸化水素(30%濃度)0.
1部、アスコルビン酸0.1部を各々25部の水に溶解したレ
ドックス系開始剤を添加し反応を開始した。次いで、反
応釜の内温を75℃に保ったまま単量体混合物の残量、0.
5%過酸化水素水溶液225部および0.5%アスコルビン酸
水溶液225部を2時間にわたって均一に滴下した。さら
に80℃に昇温し2時間反応した後冷却した。得られた微
粒子重合体(1)の分散液は固形分10.1%であり、透過
型電子顕微鏡による倍率10万倍の写真から求められる微
粒子重合体(1)の粒子径は、数平均粒子径0.0721μ,
重量平均粒子径0.0734でありDw/Dn=1.018であった。重
合中凝集物の発生はほとんど認められなかった。得られ
た微粒子重合体(1)の分散液を100℃で乾燥すると微
粒子重合体(1)の粒子が融着せず、ばらばらのままで
あった。
実施例2. 実施例1で用いたのと同様な反応釜に脱イオン水400部
およびドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.6部を
入れ内温を75℃に保った。次いで単量体混合物をメタク
リル酸メチル70部およびジビニルベンゼン(80%濃度)
30部からなる組成に変更した以外は実施例1.と同様の操
作をくり返して重合を行なった。
得られた微粒子重合体(2)の分散液は固形分9.9%で
あり、微粒子重合体(2)の粒子径は数平均粒子径0.04
6μ,重量平均粒子径0.048μ,Dw/Dn=1.05であった。又
動的光散乱法によって求めた数平均粒子径は0.069μ,Dw
/Dn=1.03であった。得られた微粒子重合体(2)の分
散液を100℃で乾燥すると微粒子重合体(2)の粒子が
融着せず、ばらばらのままであった。
比較例1. 実施例1において単量体混合物をメタクリル酸メチル95
部、ジビニルエンゼン(80%濃度)5部からなる組成に
変更した以外は実施例1と同様の操作をくり返して重合
を行なった。得られた比較重合体(1)の分散液は固形
分10.2%であり、比較重合体(1)の粒子径は0.065μ,
Dw/Dn=1.10であった。得られた重合体分散物を100℃で
乾燥すると粒子が融着し透明なフィルムとなった。
比較例2. 0.2部の過硫酸カリウムを50部の水に溶解した水溶液を
実施例2における過酸化水素−アスコルビン酸のレドッ
クス系重合開始剤のかわりに使用した以外は実施例2と
同様の操作をくり返して重合を行なった。
重合時に多量の凝集物が発生し、途中で反応を中止し
た。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メタクリル酸メチル(A)50〜90重量%、
    架橋性単量体(B)10〜50重量%およびこれらと共重合
    可能な重合性単量体(C)0〜30重量%からなる単量体
    混合物(但し、(A)、(B)、(C)の合計は100重
    量%である)を、該単量体混合物100重量部に対して0.0
    5〜5重量部のアニオン性乳化剤を用い、過酸化水素に
    アスコルビン酸、酒石酸およびエルソルビン酸から選ば
    れる少なくとも1種の還元剤を組合わせてなるレドック
    ス系重合開始剤により重合終了時における不揮発分濃度
    が5〜30重量%となる水媒体中で乳化重合することを特
    徴とする、平均粒子径が0.01〜0.1μの範囲で重量平均
    粒子径(Dw)と数平均粒子径(Dn)の商(Dw/Dn)で表
    わされる粒子径分布が1.2以下である架橋微粒子重合体
    の製造方法。
  2. 【請求項2】乳化重合時の温度が30〜90℃の範囲である
    特許請求の範囲第1項記載の架橋微粒子重合体の製造方
    法。
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