JPH02302402A - ポリマー粒子の製造方法 - Google Patents
ポリマー粒子の製造方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
製造することができる方法に関する。
狭く、粒子径の揃ったポリマー粒子(球状単分散ポリマ
ー粒子)は、トナー、トナー用添加剤、塗料、接着剤、
繊維処理剤、化粧品用添加剤、あるいは医療診断用添加
剤などとして広く使用されている。
濁重合法、乳化重合法、ソープフリー乳化重合法などの
方法により製造することができる。
して仕込み、均一系にて重合を行なうため、重合操作が
非常に簡単であるとの利点があり、単分散ポリマー粒子
を製造するための方法として適している。
ポリマー粒子は、重合条件によって得られるポリマー粒
子の粒子径が著しく変化し、粒度分布の狭いポリマー粒
子を得ようとする場合の重合条件の設定が非常に難しい
。殊に、実験室レベルでは、非常に粒度分布の狭いポリ
マー粒子を製造することができた場合であっても、工業
的規模にスケールアップした場合に、上記のような実験
室レベルで設定した反応条件をそのまま適用しても、同
一の粒度分布を有するポリマー粒子を得ることができな
いのが一般的であった。そして、粒度分布を決定する因
子として、種々の反応条件にうち、どの反応条件が作用
しているかは、解明されておらず、したがって、製造規
模をかえた場合には、その都度予備的に重合を行ない好
適な重合条件を設定し直す必要があり、その操作が非常
に煩雑であるという問題点があった。しかも、このよう
にして設定された重合条件で重合されたポリマー粒子の
粒度分布は、変動し易く、製造の度に粒度分布の異なる
ポリマー粒子が得られることが多く、再現性が非常に悪
いという問題点があった。
とするものであって、粒度分布の狭い単分散ポリマー粒
子を再現性よく製造することができる方法を提供するこ
とを目的としている。
ント、パーフルオロアルキル基および親水性基を有する
共重合体からなる分散剤の存在下に、重合性モノマーを
、Pv値0.005〜0 、 30 Kw/ rdの撹
拌条件で分散重合させることを特徴としている。
グラフト重合体からなる分散剤を用い、しかも特定の撹
拌条件で重合反応を行なっているので、製造規模あるい
は他の重合条件によってポリマー粒子の粒度分布が変動
することが少なく、しかも粒度分布の狭いポリマー粒子
を再現性よく製造することができる。
る。
散剤の存在下に、特定の撹拌条件で重合性モノマーを分
散重合させる。
ーフルオロアルキル基と、親水性基とを有する共重合体
である。
体、および 親水性基と反応性二重結合とを有する単量体とを共重合
させることにより得ることができる。
セグメントと反応性二重結合とを有する単量体(本発明
において、この化合物を「マクロモノマ−」と記載する
)は、通常、1000〜100000、好ましくは30
00〜50000である。したがって、この親水性セグ
メント中には通常10〜1000個、好ましくは30〜
500個の親水性基が含まれている。
、たとえば水酸基、カルボキシル基、そのアルカリ金属
塩、そのアミン塩、そのアンモニウム塩、スルホン基、
そのアミン塩、そのアンモニウム塩ならびにジアルキル
アミノアルキル(メタ)クリレートのような次式で表わ
される塩基性窒素含有ビニルモノマーから誘導される基
を挙げることができる。
数1〜5のアルキル基を表わし、R12およびR13は
、それぞれ独立に水素原子若しくは炭素す]〜6のアル
キル基を表わし、nは1〜6の整数である。
性基を所定の量で含んでおり、しかも反応性二重結合を
有する化合物を使用することができる。特に本発明にお
いては、マクロモノマーとして、次式[I]で示す化合
物を使用することが好ましい。
に、水素原子若しくはメチル基を表わす。
よびR3は、通常は、それぞれ独立に、炭素数1〜5、
特にR2は1〜2のアルキル基であることが好ましく、
さらにR3は1〜2のアルキル基であることが好ましい
。また上記式[I1において、mは5〜1000、nは
5〜1000を表わす。そして、このmとnとは、両者
の比(mn)か、通常1 : 200〜200:1、好
ましくは1:10〜10:1の範囲内にある。
開始剤の存在下に、エチレン性不飽和モノマーを重合さ
せて縮合反応可能な末端官能基を有する付加型ポリマー
を調製し、次いでこの付加型モノマーの末端にたとえば
ビニル基を有するエポキシ化合物を反応させて末端にビ
ニル基を導入する方法により製造することができる。
ン性不飽和モノマーの例としては、(メタ)アクリル酸
アミドおよびその誘導体;N−メチロール(メタ)アク
リルアミドおよびその誘導体; ジアセトン(メタ)アクリルアミドおよびその誘導体; ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプ
ロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ
)アクリレートのようなヒドロキシアルキル(メタ)ア
クリレートおよびその誘導体; (メタ)アクリル酸メチルトリグリコールのような多価
アルコールの(メタ)アクリル酸エステルおよびその誘
導体; ビニルピロリドンおよびその誘導体; (メタ)アクリル酸エチルカルピトールおよびその誘導
体; 2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェートおよび
その誘導体; 2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエ
チル(メタ)アクリレートのようなアルコキンアルキル
(メタ)アクリレートを挙げることができる。
キシ化合物としては、エポキシ基とビニル基とを有する
化合物の中から適宜選択して使用することができるが、
このような化合物の例としては、グリシジル(メタ)ア
クリレート、2−メチルグリシジル(メタ)アクリレー
ト、アリールグリシジルエーテル、アリール−2−メチ
ルグリシジルエーテルを挙げることができる。
きるし、組み合わせて使用することもできる。
、4,4−アゾビス−4−シアノバレリアン酸、2,2
°−アミジノプロパン酸塩、過酸化カリウム、過酸化ア
ンモニウム、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベン
ゾイルのような通常の開始剤を使用することができる。
の含有率は、通常1〜30重量%、好ましくは5〜20
重量%である。
に用いられるフルオロアルキル基と反応性二重結合とを
有する単量体(本発明においては「フッ素含有モノマー
」と記載する)の例としては、 トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、3−[(+
)−オクタデシルフルオロ)−2−オキシベンゾイロキ
シ]−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、 3−メチル−4−[ペルフルオロ(7−メチル−1−オ
クチル)]ブチル(メタ)アクリレート、2−(N、N
−プロピルパーフルオロオクチルスルホンアミド)エチ
ル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロオクチル
エチル(メタ)アクリレート、 3.3.3−)リフロロプロピレン(メタ)アクリレー
ト、 ヘキサフロロプロピレン(メタ)アクリレート、ジフロ
ロへキサフルオロブテン−2−(メタ)アクリレートを
挙げることができる。
表わされる化合物を用いることもできる。
OCO−C−CI+2CF −(CF2)。−3O2
N−(C11゜’) I、1−OCO−C−CI+□た
だし、上記の式において、R1は、水素原子、−CH、
−CHF 、−CH2Fまたはし、 Rは、水素原子または−CH3を表わす。
ノマーとしては、パーフルオロアルキル基を有するモノ
マーが好ましく、このような七ツマ−のうち、次式[I
1で表わされる化合物が特に好ましい。
I] ただし、上記式[I]において、R1は水素原子若しく
はメチル基を表わし、特にメチル基であることが好まし
い。また、R2は、通常は、炭素数1〜5のアルキレン
基、好ましくは炭素数1〜2のアルキレン基を表わす。
数、好ましくは3〜8の整数である。
もできるし、組み合わせて使用することもできる。
マーの含有率は、通常1〜40重量%、好ましくは10
〜30重量%である。
使用される親水性基と反応性二重結合とを有する単量体
は、カルボキシル基、スルホン基およびこれらのアルカ
リ金属塩、アミン塩、アンモニウム塩などの親水性基を
有する化合物である。
クロトン酸、イソクロトン酸、ビニル酢酸、アンゲリカ
酸、チグリン酸、アリル酸などの不飽和モノカルボン酸
; マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メチルフマル酸
、グルタコン酸、イタコン酸、アリルマロン酸などの不
飽和ジカルボン酸; あるいはジカルボン酸のモノアルキルエステル;2−ア
クリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニル
スルホン酸、アリルスルホン酸、2−メチルアリルスル
ホン酸、スチレンスルホン酸、(メタ)アクリル酸−2
−スルホエチル、(メタ)アクリル酸−2−スルホプロ
ピルなどおよび上記の化合物の許容される塩を挙げるこ
とができる。
好ましい。
は単独で使用することもてきるし、組み合わせて使用す
ることもできる。
るモノマーの含有率は、通常1〜30重量%、好ましく
は5〜20重量%である。
上記のようなモノマー成分の共重合体であればよいが、
さらに通常は(メタ)アクリル酸アルキルのような親水
性を有しないモノマーを共重合させることにより得られ
る。
ば、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、
クロロスチレンなどの芳香族ビニル単量体、ブタジェン
、イソプレン、クロロブレンなどの共役ジエン単量体、
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル
、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブ
チルなどの(メタ)アクリル酸エステル、塩化ビニル、
臭化ビニル、塩化ビニリデンなどのハロゲン化ビニルお
よびビニリデン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなど
のビニルエステルを挙げることができる。
み合わせて使用することもできる。
ないモノマーの含有率は、通常10〜80重1%、好ま
しくは30〜60重量%である。
上記のマクロモノマー、フッ素含有モノマー、親水性基
を有するモノマー、さらに所望により親水性基を有しな
いモノマーを、公知の方法を利用してグラフト重合させ
ることにより製造することができる。このグラフト重合
に利用することができる重合法としては、乳化重合法、
懸濁重合法、分散重合法などの方法がある。
体の分子量は、通常は、5000〜300000、好ま
しくは10000〜100000の範囲内にある。
に親水性基を有しているため、本発明のポリマー粒子の
製−遣方法において好ましく用いられるアルコール・セ
ロソルブ系混合溶媒に溶解し、得られるポリマー粒子の
良好な分散剤となる。
造方法で、ポリマー粒子を製造するために用いられる重
合性モノマーとしては、種々のモノマーを使用すること
かできる。
ニルトルエン、α−メチルスチレレ、クロロスチレンな
どの芳香族ビニル単量体;ブタジェン、イソプレン、ク
ロロブレンなどの共役ジエン単量体; (メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル
、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブ
チルなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステル; 塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニリ
デンなどのハロゲン化ビニルあるいはハロゲン化ビニリ
デン; 酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル
を挙げることができる。
ンを主成分とするものであることが好ましく、この場合
、重合性モノマー中におけるスチレンの含有率を50モ
ル%以上、好ましくは60モル%以上にすることが望ま
しい。
る。そして、この反応に使用される溶媒としては、アル
コールとセロソルブ系溶媒との混合溶媒を用いることが
好ましい。この場合に使用することができるアルコール
としては、メタノール、エタノール、イソプロパツール
のような炭素数1〜5のアルコールを用いることが好ま
しく、また、セロソルブ系溶媒としては、メチルセロソ
ルブ、エチルセロソルブ、イソプロピルセロソルブおよ
びブチルセロソルブのような炭素数1〜4のアルキル基
を有するセロソルブ系溶媒を用いることが好ましい。
のうちではメタノールとメチルセロソルブとの混合溶媒
、エタノールとメチルセロソルブとの混合溶媒、イソプ
ロパツールとメチルセロソルブとの混合溶媒のうちのい
ずれかの混合溶媒を使用することが好ましい。
量部に対して200〜2000重量部、好ましくは25
0〜1000重量部の量で使用される。
ロソルブ系溶媒との混合比率を変えることにより、得ら
れるポリマー粒子の平均粒子径を制御することができる
。
ソルブ系溶媒としてメチルセロソルブを用い、さらにア
ルコールとして、メタノール、エタノールまたはイソプ
ロパツールを用いた場合の溶媒の組成が粒子径に及ぼす
影響の例について第1図に示す。
ロソルブ系溶媒との合計重量およびスチレンの重量の比
率を335:100に固定し、アルコールとセロソルブ
系溶媒とスチレンとの合計重量に対する混合比率を変え
ることにより、得られるポリマー粒子の平均粒子径が変
化している。
場合よりもエタノールを使用した場合の方がポリマー粒
子の平均粒子径を制御し易く、さらにメタノールを使用
することにより、この平均粒子径の制御がさらに容易に
なる。すなわち、炭素数の少ないアルコールを用いる程
、得られるポリマー粒子の平均粒子径を制御し易くなる
傾向がある。
ノマーを分散重合させるに際して、特定の条件で撹拌を
行なうことが必要である。すなわち、上記のような分散
重合系においては、撹拌条件によって得られるポリマー
粒子の粒子径が著しく変動する。さらに、この撹拌条件
が得られるポリマー粒子の平均粒子径を決定する主な要
因になる。したがって、この撹拌条件を特定することに
より、得られるポリマー粒子の粒子径が特定され、さら
にスケールアップに伴なって得られるポリマー粒子の粒
子径が変動することが少なくなる。
のPv値を0.005〜0.30Kw/rrtの範囲内
に設定することが必要であり、さらにこのPv値を0.
01〜0. 15Kv/n(の範囲内に設定すること
が好ましい。
径およびこのポリマー粒子のCv値との一例を関係を示
す。
0Kw/rr?の範囲内にすることにより、約1〜10
μmの平均粒子径を有するポリスチレン粒子を得ること
ができ、しかもこのような条件で製造されたポリスチレ
ン粒子はCv値が1〜3%の範囲内にあり、非常に粒子
径が揃っている。
にも、IONの製造規模で製造されたポリマー粒子の平
均粒子径およびCv値と同等の値を示すことがわかる。
内にすることにより、特に粒子径の揃ったポリマー粒子
を製造し易くなる。
おける撹拌トルクおよび撹拌速度を変えることにより制
御することができる。すなわち、撹拌用の動力、撹拌用
の翼の大きさあるいは形状などを変えることにより、さ
らに撹拌トルクおよび撹拌速度を変えることにより、P
v値を制御することができる。
条件は、通常50〜80℃の範囲内の温度に設定される
。さらに60〜75℃の範囲内に設定することが好まし
い。また、温度の変動幅は少ないことが好ましく、通常
は、この温度変動幅は0.1〜2℃、好ましくは0.1
〜0,5℃の範囲内に制御される。
なうこともできる。しがし、それぞれの段階における温
度変動幅は少ないことが好ましく、前記の温度変動幅に
することが特に好ましい。
応条件などを考慮して適宜設定することができるが、通
常5〜30時間、好ましくは7〜24時間である。
温度との関係の一例を示す。第3図におイテ、rBPO
Jは、反応開始剤であるベンゾイルパーオキサイドを加
えた時点を示しており、この時点から実質的に反応が開
始する。
後、75℃で6.5時間反応させている。
の電子顕微鏡写真を第4図に示す。第4図から明らかな
ように、上記のようにして反応を二段階に別けて本発明
のポリマー粒子の製造を行なうことにより、非常に粒子
径の揃ったポリマー粒子を製造することができる。
、遠心分離などの方法を利用して分散剤を除去し、次い
で乾燥することにより得ることができる。
グラフト重合体からなる分散剤を用い、しかも特定の撹
拌条件で重合反応を行なっているので、製造規模あるい
は他の重合条件によってポリマー粒子の粒度分布が変動
することが少なく、しかも粒度分布の狭いポリマー粒子
を再現性よく製造することができる。
れら実施例によって限定的に解釈されるべきではない。
部」との表現は、特に限定しないかぎり「重量部」を表
す。
のかきまぜ装置を付した1gの4日フラスコに、メチル
エチルケトン300部、第1表に示す組成に従ったモノ
マー混合物300部、アゾビスイソブチロニトリル1.
5部を入れ、窒素気流下、70±2℃で8時間保ち、グ
ラフト重合を完結させた。
せ、乾燥して粉体として、分散剤(A)を得た。
マー混合物を使用した以外は同様にして分散剤(B)、
(C)および(D)を得た。
のかきまぜ装置を付したlN40フラスコに、メチルエ
チルケトン300部、第1表記載のN−メチロールアク
リルアミドマクロマー60部の代りに、N−メチロール
アクリルアミド60部を配合し、その他の条件は製造例
1と同様とし、分散剤製造例1と同様の方法で分散剤(
イ)を得た。
のかきまぜ装置を付した1ff40フラスコに、メチル
エチルケトン300部、第1表記載の2−(パーフロロ
オクチル)−エチルメタクリレート90部の代りに、デ
シルメタクリレート90部を配合し、その他の条件は製
造例1と同様とし、製造例1と同様の方法で分散剤(ロ
)を得た。
攪拌機を備えた1gの反応缶にエタノール183部、メ
チルセルソルブ152部、スチレン(st)100部、
分散剤製造例1で合成した分散剤(A)10部を加え、
窒素気流下、pv値0.017KW/nfの攪拌条件で
攪拌を行なった。
た時点で重合開始剤として過酸化ベンゾイル(BPO)
3部を加え、重合を開始させた。
液の温度を75℃に昇温し、さらに6時間重合を行なっ
た。
たが凝集物はほとんど観察されなかった。
ろ、4.6ミクロンでCV値2.3%の単分散ポリスチ
レン粒子が得られた。
造例2〜4で調製した分散剤(B)、(C)および(D
)を使用した以外は同様にしてスチレンの分散重合を行
なった。
た。
量を、 エタノール183部およびメチルセルソルブ152部(
実施例8) メタノール183部およびメチルセルソルブ152部(
実施例9)並びに イソプロピルアルコール248部およびメチルセルソル
ブ87部(実施例10) にかえた以外は同様にして、スチレンの分散重合を行な
った。
A)の代りに、分散剤製造比較例1で合成した分散剤(
イ)10部を使用した以外は同様にして、スチレンの分
散重合を行なった。
V値6%と粒径分布の広いものが得られた。
A)の代りに、分散剤製造比較例2で合成した分散剤(
ロ)10部を使用した以外は同様にしてスチレンの分散
重合を行なった。
値7%と粒径分布の広いものが得られた。
KW/rri”を、Pv値0.7KW/イにかえた以外
は同様の攪拌条件でスチレンの分散重合を行なった。
と粒径分布のかなり広いものが得られた。
KW/rrrを、Pv値0.002KW/イにかえた以
外は同様の攪拌条件でスチレンの分散重合を行なった。
.5%と粒径分布の少し広いものが得られた。
グラフである。 第2図は、Pv値と、得られるポリマー粒子の平均粒子
径およびCv値との関係の一例を示すグラフである。 第3図は、反応時間と温度との関係の一例を示すグラフ
である。 第4図は、本発明の方法により得られるポリマー粒子の
粒子構造を示す電子顕微鏡写真の例である。 代 理 人 弁理士 鈴 木 俊一部
第1図 [MeOH,EtOH,IPAコ+[ト4eCellコ
ニ [5tl=335 :100 反応温度[’Cコ
Claims (5)
- (1)親水性セグメント、パーフルオロアルキル基およ
び親水性基を有する共重合体からなる分散剤の存在下に
、重合性モノマーを、Pv値0.005〜0.30Kw
/m^2の撹拌条件で分散重合させることを特徴とする
ポリマー粒子の製造方法。 - (2)重合性モノマーの主成分が、スチレンであること
を特徴とする請求項第1項記載のポリマー粒子の製造方
法。 - (3)分散剤が、(メタ)アクリル酸アルキルエステル
と、(メタ)アクリル酸と、次式[ I ]で表わされる
マクロモノマーと、次式[II]で表わされるフッ素含有
モノマーとのグラフト共重合体であることを特徴とする
請求項第1項記載のポリマー粒子の製造方法; ▲数式、化学式、表等があります▼・・・[ I ] (ただし、上記式[ I ]において、R^1は、それぞ
れ独立に水素原子若しくはメチル基を表わし、R^2お
よびR^3はそれぞれ独立に炭素数1〜5のアルキレン
基を表わし、そしてmは5〜1000、nは5〜100
0である)、 CH_2=CR^1COOR^2C_qF_2_q_+
_1・・・[II](ただし、上記式[II]において、R
^1は水素原子若しくはメチル基を表わし、R^2は炭
素数1〜5のアルキレン基を表わし、そしてqは1〜8
の整数を表わす)。 - (4)分散重合を、アルコールとセロソルブ系溶剤との
混合溶媒中で行なうことを特徴とする請求項第1項記載
のポリマー粒子の製造方法。 - (5)分散重合を、50〜80℃の範囲内の温度で行な
うことを特徴とする請求項第4項記載のポリマー粒子の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1123291A JP2746275B2 (ja) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | ポリマー粒子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1123291A JP2746275B2 (ja) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | ポリマー粒子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02302402A true JPH02302402A (ja) | 1990-12-14 |
| JP2746275B2 JP2746275B2 (ja) | 1998-05-06 |
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|---|---|---|---|---|
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- 1989-05-17 JP JP1123291A patent/JP2746275B2/ja not_active Expired - Lifetime
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