JPH0261491B2 - - Google Patents

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JPH0261491B2
JPH0261491B2 JP56022228A JP2222881A JPH0261491B2 JP H0261491 B2 JPH0261491 B2 JP H0261491B2 JP 56022228 A JP56022228 A JP 56022228A JP 2222881 A JP2222881 A JP 2222881A JP H0261491 B2 JPH0261491 B2 JP H0261491B2
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JP
Japan
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polymerization
methacrylic acid
emulsion
monomer mixture
salt
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JP56022228A
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JPS57137307A (en
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Akira Yada
Takashi Aoyama
Shizuro Kimata
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Toagosei Co Ltd
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Toagosei Co Ltd
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  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Polymerization Catalysts (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は高濃度のカルボキシル基を有する高重
合度乳化重合体の製造法に関するものである。 水溶性高分子重合体、例えば(メタ)アクリル
酸ナトリウム、(メタ)アクリルアミドの単独或
いは共重合体の高重合度品は、粉末或いは低濃度
水溶液として実用に供され、エマルジヨン、水系
分物の増粘剤として広く賞用されている。 しかし乍ら粉末品は輸送コストにおいて有利で
はあるが、溶解し難く溶解作業に長時間を費す欠
点をもつている。一方水溶液は溶解作業が比較的
容易であるが、取扱い易い粘度を示す濃度はたか
だか2重量%(以下単に%と称する)程度迄であ
り、かかる低濃度品では輸送コスト上の不利を免
れることは出来ない。 これらの不利を回避する為に近年、カルボキシ
ル基を有する乳化重合体が増粘剤とし供給されて
いる。この乳化重合体からなる増粘剤はアルカリ
で中和することにより、可溶化、粘稠化を生じ、
被増粘系のエマルジヨン、水系分散物の粘度を上
昇せしめるものである。カルボキシル基の導入は
通常アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和カルボ
ン酸を共重合することにより達成されるが、親水
性の比較的低いメタクリル酸を使用する場合でも
全単量体に対し40〜50%の共重合割合が限界であ
る。これ以上の共重合割合でメタクリル酸を導入
しようとすると、単量体混合物の親水性が増大
し、重合中に多量の凝固物を発生したり、甚しい
場合は重合系全体が固化し、安定な状態で乳化重
合を実施することは困難となつている。 又常法による70〜100℃における乳化重合では
重合度が低いものしか得られず、アルカリで中和
した重合体水溶液の粘度は低くなつてしまう。こ
の為にジ又はトリビニル単量体等の架橋剤を少量
共重合することにより、分子内、分子間を部分的
に三次元化して中和水溶液の粘度を高くする試み
もなされている。しかしながらこのように三次元
化により粘度を高くした重合体は、従来より増粘
剤の主流を占めている非架橋型ポリアクリル酸ナ
トリウム等の高重合度品の溶液物性、増粘物性と
は異なつたものとなつてしまう。 非架橋型ポリアクリル酸ナトリウム等の溶液物
性、増粘物性と類似した乳化重合体からなる増粘
剤が市場から強く要望されている情況となつてい
る。この要望に応えるには(1)カルボキシル基を多
量に導入すること及び(2)重合度を高くすることを
達成しなければならないが、これを工業的に実施
するには前述した技術的問題点が有り困難な現状
にある。 本発明者らはこの(1),(2)の課題の克服を目的に
鋭意検討した結果、特定の重合条件において、重
合時に凝固物を生じることなく安定に、メタクリ
ル酸を多量に含有する単量体混合物の乳化共重合
が可能となり、かつ高重合度の乳化重合体が得ら
れることを見出し本発明を完成した。 すなわち本発明は、ポリオキシエチレンアルキ
ルフエノールエーテル硫酸アルカリ金属塩を乳化
剤として用い、メタクリル50〜75%を含有する重
合されるべき単量体混合物の80重量%以上を、過
硫酸塩とホルムアルデヒドスルホキシレート金属
塩からなる重合開始剤により、20〜60℃において
重合を開始させ乳化重合することを特徴とする高
重合度カルボキシル基含有乳化重合体の製造法で
ある。 カルボキシル基を出来るだけ多く導入した乳化
共重合体の提供が本発明の目的の一つであり、そ
の導入源としては親水性が比較的低いメタクリル
酸が重合時の安定性の点で最も好ましく、本発明
によればメタクリル酸含有量が50〜75%と極めて
高い単量体混合物の乳化共重合が可能となる。メ
タクリル酸含有量が50%未満の場合は、特に本発
明の方法によらずとも、常法で安定に重合できる
が、目的とする物性を具備した乳化重合体を得る
ことは不可能である。一方その含有量が75%を超
える共重合割合では単量体混合物の親水性が増加
し、本発明によつても安定に乳化重合を実施する
ことができない。重合時の安定性、アルカリ中和
塩水溶液の物性の点でメタクリル酸含有量は60〜
70%がさらに望ましい。メタクリル酸に代えてア
クリル酸を使用した時は、親水性が大きいので50
%以上の高含有量で共重合することは同様にでき
ない。 本発明においてメタクリル酸と共重合され得る
単量体としては、一般のビニル系単量体、例えば
アクリル酸メチル、エチル、n―ブチル、イソブ
チル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸メチ
ル、エチル、n―ブチル等のメタクリル酸エステ
ル、酢酸ビニル、スチレン、アクリロニトリル、
アクリルアミド、メタクリルアミド等がある。
又、単量体混合物の安定性を損わない範囲で、ア
クリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和の
モノ又はジカルボン酸をメタクリル酸と共重合す
ることもできる。 単量体混合物を乳化するのに用いる乳化剤は、
ポリオキシエチレンアルキルフエノールエーテル
硫酸アルカリ金属塩である。 単量体混合物に乳化剤を加え乳化重合するにあ
たり必要な条件は、重合されるべき単量体混合物
の全量乃至は80%以上を反応容器に仕込み重合を
開始継続させる。所謂一括仕込み重合を実施する
ことである。単量体混合物の80%未満を反応容器
に前もつて仕込み、或いは仕込まないで、残部の
単量体混合物を連続、或いは分割して添加する方
法は、重合時に多量の凝固物を生じ安定に重合で
きないので不適である。 目的とする高重合度乳化重合体を得る為には、
重合を低い温度で開始させることが必要である。
この目的の為に本発明は過硫酸塩とホルムアルデ
ヒドスルホキシレート金属塩からなる重合開始剤
を使用する。なお本発明における高重合度とは水
酸化ナトリカウムで中和した濃度5%の重合体ナ
トリウム塩水溶液の粘度が、BM型No.4ローター
を用い、12rpm,25℃なる条件で測定して
30000cps以上であることを意味する。 本発明においては過硫酸塩として過硫酸ナトリ
ウム、カリウム等のアルカリ金属塩、アンモニウ
ム塩、アミン塩を使用することができる。還元剤
であるホルムアルデヒドスルホキシレート金属塩
としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金
属塩の他亜鉛、鉄、アルミニウム等の金属塩を使
用することができる。重合開始剤については種々
のものが知られているが、過酸化物触媒として水
溶性の有機過酸化物を用いた時は、乳化重合体の
重合度が低くなり本発明の目的に適さない。又、
通常使用されている過硫酸塩と亜硫酸塩、過硫酸
塩と重亜硫酸塩、過酸化水素と鉄塩等からなるレ
ドツクス触媒は、本発明が意図する低温において
重合を開始しなかつたり、或いは重合を開始して
もその後に全体が固化し、安定な乳化重合体を得
ることが出来ない。 これに対して本発明で限定した上記特定の重合
開始剤を用いることにより初めて20〜60℃の低温
で重合を開始させることが可能となり、重合の進
行に伴つて凝固物を生じることもなく、安定に高
重合度乳化重合体を得ることができる。重合開始
温度が60℃を超えると重合度の低下をきたし、本
発明の目的にそわなくなる。一方、20℃未満で
は、本発明による重合開始剤を用いても、重合が
安定に開始せず又進行しない。重合開始温度は重
合開始迄の誘導期、得られた重合体の重合度の点
で35〜50℃がさらに望ましい。 以下に実施態様を示した本発明をさらに説明す
る。 反応容器に単量体混合物、乳化剤及び水のそれ
ぞれ所定量を仕込み、200〜60℃の範囲内で所定
温度に調温する。この時必要に応じ窒素等の不活
性ガスで系内の酸素を置換する。単量体混合物濃
度は、重合開始温度、重合熱の除去効率、反応容
器の耐圧性等の諸要因を勘案して設定されるが、
一般に15〜40%程度であり、常圧で重合する場合
は20〜30%が好ましい。乳化剤は全単量体に対し
0.5〜6%の比率で使用されるのが望ましいが、
通常2〜3%で充分である。 次いで撹拌下に重合開始剤を添加し、20〜60℃
において重合反応を開始させる。過硫酸塩とホル
ムアルデヒドスルホキシレート金属塩は別々に水
溶液として添加するのが好ましい。添加量は少な
いと重合を開始しなかつたり、誘導期が長くな
り、また多すぎると重合度の低下を来たすので、
それぞれ全体量体に対して0.01〜0.5%とするこ
とが望ましい。重合開始温度が35〜50℃の場合は
それぞれ0.05〜0.2%がさらに望ましい。 重合開始剤の添加により、通常は0〜5分の誘
導期を経て重合が開始し、重合の進行とともに発
熱し、10〜60分程度で重合を実施的に完了する。
重合熱を可能な限り除去した方が、高重合度体を
得るために望ましいが、多くの場合反応器内は断
熱に近い状態になつてしまうので、重合開始温度
は低い方が望ましく、これは重合処方を適宜設定
することによつて達成される。 重合反応完了後、重合開始剤を少量添加し、20
〜60℃程度で30〜60分熟成し未反応単量体の低減
化をはかることが好ましい。 このようにして得られたカルボキシル基含有高
重合度乳化重合体は凝固物の生成もなく、水酸化
ナトリウムで中和して得たそのナトリウム塩水溶
液の粘度は5%で30000cps以上(BM型No.4ロー
ター、12rpm、25℃)と高く、かつカルボキシル
基を高濃度含有しているので、各種ラテツクス、
エマルジヨン、水溶液に添加した場合アクリル酸
ナトリウム高重合度体が有する流動性、曳糸性と
似た挙動を示すし、例えば増粘剤として有用なも
のである。使用方法としては、アルカリ性の被増
粘系にそのまま添加する方法、あらかじめアルカ
リで中和し、得られたアルカリ中和塩水溶液を添
加する方法、そのまま添加したのち中和する方法
等がある。 本発明は従来法では安定に得ることができなか
つたカルボキシル基高濃度含有高重合度乳化重合
体を安定にかつ効率よく製造することを可能に
し、その工業的価値は極めて大きいものである。 以下に、実施例および比較例を挙げて本発明を
さらに具体的に説明する。以下の各例における
「部」及び「%」は重量基準によるものである。 実施例 1 撹拌器を備えたガラス製フラスコに水1485g、
ポリオキシエチレンアルキルフエノールエーテル
硫酸ナトリウム15g(3%対全単量体)、メタク
リル酸260g、エチルアクリレート240g(メタク
リル酸/エチルアクリレート=52/48(重量比)、
単量体濃度:25%対全系)を入れ、窒素ガス導入
下に重合系を40℃に調温した。40℃に調温後、窒
素の導入を停止し、過硫酸アンモニウム、ホルム
アルデヒドスルホキシレートナトリウム塩各5%
水溶液を各10g(0.1%対全単量体)添加したと
ころ直ちに重合が開始し、25分後に最高温度68℃
に到達した。内温が40℃になるまで冷却後、再び
重合開剤をそれぞれ同量添加し、40℃で1時間熟
成し未反応単量体を消費させた。 冷却後10メツシユ布にて内容物を過したが
凝固物はなかつた。得られた乳化重合体を水で希
釈し、水酸化ナトリウム水溶液で中和し5%Na
塩水溶液を調製した。その粘度(BM型No.4ロー
ター、12rpm,25℃。以下同じ)は40000cpsと高
く、増粘剤として好ましいものであつた。 実施例 2〜8 表−1に示したように、単量体組成と濃度、乳
化剤量、重合開始温度、過硫酸塩、ホルムアルデ
ヒドスルホキシレート金属塩の種類と量を変更
し、実施例1と同様に重合した。いずれも得られ
た乳化重合体は凝固物の生成もなく、そのNa塩
の5%水溶液粘度は33000〜49000cpsと高く増粘
剤として好ましいものであつた。 比較例 1 撹拌器を備えたガラス製フラスコに水1235g、
ポリオキシエチレンアルキルフエノールエーテル
硫酸ナトリウム7.5g、メタクリル酸162.5g、エ
チルアクリレート87.5gを入れ、窒素ガス導入下
40℃に調温した。過硫酸アンモニウム、ホルムア
ルデヒドスルホキシレートナトリウム塩各5%水
溶液を各5g添加した。直ちに重合を開始したの
で、予め乳化してある水250g、ポリオキシエチ
レンアルキルフエノールエーテル硫酸ナトリウム
7.5g、メタクリル酸162.5g、エチルアクリレー
ト87.5gからなる単量体混合物、前記重合開始剤
各5%水溶液各5gをそれぞれ1時間かけて連続
添加した。湯浴は40℃に保つた。連続添加終了
後、再び重合開始剤の各5%水溶液を各10g添加
し、40℃で1時間熟成した。 冷却後100メツシユ布にて内容物過したと
ころ、0.1〜5cm径の凝固物が多量に生成してい
た。 比較例 2 比較例1と同様に重合を開始させ、30分後に残
部の単量体混合物及び重合開始剤の全量を一度に
加え、さらに30分重合した。その後の処理は比較
例1と全く同様に行つた。0.1〜5cm径の凝固物
が多量に生成していた。 比較例 3〜7 表−2に示した条件で実施例1と同様に重合し
た。表−2に結果を示したが安定な乳化重合体が
得られないか、或いは中和Na塩水溶液の粘度が
低い(重合体の重合度が低い)等の結果が得られ
ただけで、本発明の目的を達成することができな
かつた。
【表】
【表】
【表】 参考例1,1′ 対照例1および比較参考例1,
2,2′ 表−3および表−4に示す各増粘剤について次
のような方法で流動性および曳糸性を測定し、そ
の結果を各表に示した。 各表からわかるように本発明の乳化重合体より
得られる増粘剤はポリアクリル酸ソーダ水溶液に
匹敵する流動性、曳糸性を示すことがわかる。 流動性の測定法; SBRラテツクス(日本ゼオン(株)製商品名ニポ
ールLX−426)を10000cps(BM型粘度計、No.
4ローター、12rpm、25℃)に増粘し、フオー
ドカツプNo.4の流下速度により評価した。 曳糸性の測定法; 粘度15000cpsに調整された各増粘剤の曳糸長を
測定した。即ち25℃において、0.3mmφのステ
ンレス製ピンを液面下2mm浸し、300mm/mmの
速度で引き上げ曳糸長を測定した。
【表】
【表】
【表】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ポリオキシエチレンアルキルフエノールエー
    テル硫酸アルカリ金属塩を乳化剤として用い、メ
    タクリル酸50〜75重量%を含有する重合されるべ
    き単量体混合物の80重量%以上を、過硫酸塩とホ
    ルムアルデヒドスルホキシレート金属塩からなる
    重合開始剤により、20〜60℃において重合を開始
    させ乳化重合することを特徴とする高重合度カル
    ボキシル基含有乳化重合体の製造法。
JP2222881A 1981-02-19 1981-02-19 Production of emulsified polymer of high polymerization degree containing carboxyl groups Granted JPS57137307A (en)

Priority Applications (1)

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JPS57137307A JPS57137307A (en) 1982-08-24
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5351287A (en) * 1976-10-21 1978-05-10 Sumitomo Chem Co Ltd Polymerizatin of acrylic

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JPS57137307A (en) 1982-08-24

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