JPH0428003B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0428003B2 JPH0428003B2 JP62165869A JP16586987A JPH0428003B2 JP H0428003 B2 JPH0428003 B2 JP H0428003B2 JP 62165869 A JP62165869 A JP 62165869A JP 16586987 A JP16586987 A JP 16586987A JP H0428003 B2 JPH0428003 B2 JP H0428003B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vinyl acetate
- copolymer
- cstr
- pipe
- methyl methacrylate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F218/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an acyloxy radical of a saturated carboxylic acid, of carbonic acid or of a haloformic acid
- C08F218/02—Esters of monocarboxylic acids
- C08F218/04—Vinyl esters
- C08F218/08—Vinyl acetate
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Description
(産業上の利用分野)
本発明は、建築外装用のモルタル、スレート、
コンクリート、瓦などに適用される塗料用の樹脂
として有用な酢酸ビニル・アクリル共重合体の製
造法に関する。
(従来の技術)
酢酸ビニル・アクリル共重合体(以下、「酢ビ
アクリル」と略す)を主成分とする酢ビアクリル
系塗料は、塗装作業性に優れ、価格も比較的安い
ことから、上述した用途に塗料として適用されて
いるが、酢酸ビニル成分を含まないアクリル共重
合体を主成分とするアクリル系塗料に比べて、光
沢、耐水性、耐アルカリ性及び耐候性が必ずしも
満足すべきものではなかつた。また顔料分散性、
作業性等も劣つたものであつた。
そこで、これらの欠点の改善のため、次のこと
が提案されている。
(1) 酢ビアクリル系塗料の顔料分散性を良くし光
沢を改良するため、カーボンブラツク、チタン
白などの各種顔料の分散性を向上する検討が
種々なされており、例えば特公昭48−39215号
公報、特公昭55−25322号公報、特公昭60−
23791号公報、特公昭57−67613号公報及び特開
昭57−67613号公報には、無水マレイン酸、飽
和分岐脂肪酸ビニル、塩基性モノマー、酸性モ
ノマー、不飽和ジカルボン酸などの親水性の官
能基を有する重合性モノマーを適当量共重合さ
せることにより、顔料分散性を良好にし、光沢
を向上させる提案がされている。また特開昭57
−80408号公報及び特開昭57−100165号公報に
は、アルケニル無水コハク酸などの特定の構造
の酸無水物を適当量共重合した後、塩基で中和
する方法により顔料分散性を向上させ光沢を向
上させることが提案されている。
(2) (1)と同じ目的で特公昭58−50647号公報には、
アルキド樹脂の存在下に重合反応を行い酢ビア
クリルを得ることで、顔料分散性を向上させ、
光沢を向上させることが提案されている。
(3) 上記(1)及び(2)のような顔料分散性を向上させ
ることにより光沢を向上させる方法以外に、共
重合体の分子量を低くしたり、酢酸ビニルの含
有率を増加させることにより光沢を向上させる
ことが知られている。
(4) 耐水性、耐アルカリ性及び耐候性を向上させ
る目的で分子量を大きくする方法あるいはメタ
クリル酸メチル成分の含有率を増加させる方法
が知られている。
(5) 光沢、耐水性、耐アルカリ性及び耐候性がと
もに良好な塗料用の酢ビアクリルを得る方法と
して、特開昭60−96636号公報には、(イ)酢酸ビ
ニルの含有率が低い酢ビアクリルと酢酸ビニル
の含有率の高い酢ビアクリルをブレンドしたも
のを用いる方法、(ロ)酢酸ビニルの含有率が高い
酢ビアクリルの存在下で、酢酸ビニルとアクリ
ルモノマーを溶液重合する方法などが提案され
ている。
(発明が解決しようとする問題点)
しかし前述した(1)の方法は、顔料分散性の向上
により光沢は向上するが、親水性モノマー、塩基
で中和された酸無水物は、親水性の官能基を有す
るため、耐水性、耐アルカリ性及び耐候性が低下
し、また、前述した(2)の方法では、、分散性の向
上により光沢は向上するが、耐水性、耐アルカリ
性、耐候性が低下する場合がある。以上のように
顔料分散性を向上させるいずれの方法によつても
光沢は向上できるが、耐水性、耐アルカリ性及び
耐候性が低下するという問題があつた。また前述
した(3)の方法は、光沢の向上は可能であるが、耐
水性、耐アルカリ性及び耐候性が悪化するという
問題があつた。また一方、前述した(4)の方法は、
耐水性、耐アルカリ性及び耐候性の向上は可能で
あるが、光沢が低下するという問題があつた。ま
た前述した(5)の方法は、酢酸ビニルの含有率の高
い酢ビアクリルと酢酸ビニルの含有率が低い酢ビ
アクリルの合成を、通常のバツチ重合で行つてい
るため、重合時間が20〜40時間と長い上、それぞ
れ別個に重合しなければならず、生産性が大変悪
く操作が複雑であるなどの問題がある。また、こ
のバツチ重合では重合時間を短かくするために、
通常、重合の後期で重合開始剤を追加する方法が
とられるが、重合開始剤の追加は、重合後期に生
成する共重合体の分子量を小さくし、しかもその
共重合体は酢酸ビニルの含有率の高いものとなる
ので、耐水性、耐アルカリ性及び耐候性が著しく
低下するという問題がある。
本発明は、以上の問題点を解決し、光沢、耐水
性、耐アルカリ性及び耐候性が良好な塗料用酢ビ
アクリルを生産性良く製造する方法を提供するこ
とを目的とする。
(問題的を解決するための手段)
本発明は、酢酸ビニルとメタクリル酸メチルを
主成分とする原料モノマー成分を、少なくとも2
個の撹拌槽を直列につないだ、多段の連続撹拌槽
型反応器で連続的に重合させた後、未反応モノマ
ーを除去する製造法において、少なくとも1個の
連続撹拌槽型反応器でメタクリル酸メチルのモル
分率が0.65〜0.93の共重合体を生成させ、最終段
の連続撹拌槽型反応器の重合率を80%以下とする
酢酸ビニル・アクリル共重合体の製造法に関す
る。
連続撹拌槽型反応器(continuous stirred
tank reactor:以下CSTRと略す)は、モノマ
ー、開始剤、溶剤等の原料を、反応器の一端から
連続的に供給し反応させ、かつ同時に生成物を他
端からとり出すように構成された反応器であり、
撹拌のために、通常、タービン翼、パドル翼、ダ
ブルヘリカル翼等の撹拌機が備え付けられている
が、モノマー又は溶剤の還流等により自然撹拌さ
れる場合には、撹拌機を省略することができる。
撹拌は、これによつて実質的に完全混合流れ(重
合化学演習、高分子学会編137頁参照)が成立す
るようにするのが好ましい。
CSTRを複数個直列につないだとき、その
CSTRの個数を段数というが、本発明において
は、この段数は、2段以上とされ、10段以下が好
ましい。段数が1段のみの場合には、共重合体組
成が均一なものしか製造できず、かかる共重合体
を主成分とする塗料は、光沢又は耐水性等の特性
が劣り使用に適さない。段数が多すぎると、
CSTRの個数が増えることにより設備費が高価と
なり、また運転操作も面倒であるので、10段以下
が好ましい。
多段のCSTRで重合反応(連続重合)させた後
の反応液中の未反応モノマーは、除去する必要が
ある。未反応モノマーを含んだままの共重合体を
主成分とする塗料は、モノマー臭気が問題であ
り、また、乾燥性が悪く、耐水性等の特性も劣
る。
未反応モノマーの除去は、モノマーの留去等公
知の方法によつて行うことができるが、連続蒸留
塔を用いて行うのが好ましい。この連続蒸留塔
は、未反応モノマーを分離できれば良く、特に制
限はなく、充填塔、棚段塔等のいずれでも良い。
蒸留で分離した未反応モノマーは系外に抜き出し
て廃棄又は別用途に用いても良いが、経済性等を
考慮して、そのままCSTRに循環し再使用(リサ
イクル)することが好ましい。
本発明において、少なくとも1個のCSTRで生
成する共重合体のメタクリル酸メチルのモル分率
を0.65〜0.91とすることが必要で、1段目の
CSTRで生成する共重合体のメタクリル酸メチル
のモル分率を0.65〜0.93とすることが、共重合体
のモル分率調節が容易であること等から特に好ま
しい。メタクリル酸メチルのモル分率が0.65〜
0.93の共重合体を、2段目以降のCSTRで新たに
生成させるには、例えば、原料中のメタクリル酸
メチルの全部又は一部を、所定の2段目以降の
CSTRに供給することにより達成できる。この場
合、モル分率の調節が所望どおりに行われたかど
うかの確認は、前段のCSTRから流出する共重合
体(前段出口でサンプリングされる)と当該段の
CSTRから流出する共重合体(当該段出口の
CSTRでサンプリングされる)のモル分率及び前
段と当該段の重合率を基にして当該段で新たに生
成した共重合体のモル分率を知ることにより行う
ことができ当該段で新たに生成した共重合体のモ
ル分率(M)は、次式により算出できる。
M=XbMb−XaMa/Xb−Xa
ここで、Xaは、前段のCSTRの重合率、Xb
は、当該段のCSTRの重合率、Maは、前段の
CSTRから流出する共重合体のメタクリル酸メチ
ルのモル分率及びMbは、当該段のCSTRから流
出する共重合体のメタクリル酸メチルのモル分率
である。
なお、本発明において重合率(X)は、次式で
定義するものである。
X=FP/FM+FP×100(%)
ここで、FPは、CSTRから流出する共重合体の
流出速度(Kg/hr)及びFMは、CSTRから流出
する全モノマーの流出速度(Kg/hr)である。
また、共重合体のモル分率は、核磁気共鳴スペ
クトル(NMR)によつて組成分析することによ
り行うことができる。
いずれかのCSTRでメタクリル酸メチルのモル
分率が、0.65〜0.93の共重合体を生成させない場
合は、耐水性又は光沢が不十分になる。
1個のCSTRで反応を行つた場合の重合率と生
成する共重合体のメタクリル酸メチルのモル分率
(瞬間値)の関係を示す曲線を第4図に示す。第
4図の曲線は、原料モノマーの(モル分率)をメ
タクリル酸メチル0.36及び酢酸ビニル0.64並びに
反応温度を82℃とし、メタクリル酸メチルの反応
性(r1=26)及び酢酸ビニルの反応性比(r2=
0.003)(共重合−1,高分子学会編59頁参照)を
利用したときの計算値である。第4図から明らか
なように重合率が5%未満の場合は、生成する共
重合体のメタクリル酸メチルのモル分率が0.93を
超え、一方、重合率が55%を超える場合は、生成
する共重合体のメタクリル酸メチルのモル分率が
0.65未満となることがわかる。
以上のように、生成する共重合体のモル分率
は、重合率に密接に関連し、また、第4図に示す
ような重合率と生成する共重合体のメタクリル酸
メチルのモル分率(瞬間値)の関係を示す曲線
は、原料モノマー組成(モル分率)によつて異な
るので、原料モノマー組成にあわせて、少くとも
1つのCSTRで生成する共重合体のメタクリル酸
メチルのモル分率が0.65〜0.93の範囲になるよう
に、重合率を選ぶことが必要である。重合率は、
反応温度と滞留時間によつて決まるので、適当な
反応温度と滞留時間を選ぶ必要がある。
なお、本発明において、滞留時間(θ(hr))
は、次式で定義するものである。
θ=Vr/F(hr)
ここで、Vrは、CSTR内の反応液量()及
びFは、CSTRへの供給液流量(/hr)であ
る。
本発明において、最終段のCSTRの重量率は80
%以下にする必要がある。最終段のCSTRの重合
率が80%を超えると、低分子量の酢酸ビニルの単
独重合量の生成量が増大する。このような場合の
酢ビアクリルを用いた塗料は、耐水性が低下した
ものとなる。
本発明において、最終段のCSTRから流出する
共重合体の酢酸ビニル及びメタクリル酸メチルの
モル分率を、酢酸ビニル0.73〜0.33及びメタクリ
ル酸メチル0.27〜0.67とすることが好ましい。こ
の範囲内のモル分率であれば、得られた共重合体
を用いた塗料は、光沢、耐水性、耐アルカリ性及
び耐候性がより優れたものとなる。
最終段のCSTRから流出する共重合体の酢酸ビ
ニル及びメタクリル酸メチルのモル分率を、酢酸
ビニル0.73〜0.33及びメタクリル酸メチル0.27〜
0.67とするには、主に重合系に供給される原料モ
ノマーの酢酸ビニルとメタクリル酸メチルのモル
分率を調節することによつて行うことができる。
供給されるモノマーの量(Kg/h)と、最終段
のCSTRから流出する共重合体の量(Kg/h)が
等しいような重合系である場合、最終段の連続撹
拌槽型反応器から流出する共重合体の酢酸ビニル
及びメタクリル酸メチルのモル分率を、酢酸ビニ
ル0.73〜0.33及びメタクリル酸メチル0.27〜0.67
とするには、重合系に供給されるモノマーの酢酸
ビニル及びメタクリル酸メチルのモル分率を、酢
酸ビニル0.73〜0.33及びメタクリル酸メチル0.27
〜0.67とすることによつて行うことができる。
重合系に供給されるモノマーは、すべて、1段
目のCSTR供給されることが、設備面、運転操作
の面等から好ましい。
本発明において、原料モノマー成分の酢酸ビニ
ルとメタクリル酸メチルのモル分率は、酢酸ビニ
ル0.73〜0.33、メタクリル酸メチル0.27〜0.67に
することが好ましく、この範囲外では、得られた
共重合体を用いた塗料は、光沢、耐水性等が劣る
塗料となる。
本発明を実施するのに最も好ましい態様は、
CSTRを2〜3個直列に連結した最終段のCSTR
に続いて連続蒸留塔を連結させた構成とした反応
装置を用い、酢酸ビニル及びメタクリル酸メチル
のモル分率を、酢酸ビニル0.73〜0.33及びメタク
リル酸メチル0.27〜0.67とした原料モノマー、重
合開始剤及び溶剤からなる原料液を1段目の
CSTRに供給し、1段目のCSTRの重合率を5〜
55%となるように重合反応を行いメタクリル酸メ
チルのモル分率が、0.65〜0.93の共重合体を生成
させ、最終段のCSTRでの重合率を80%以下とな
るようにし、また、未反応メタクリル酸メチルが
ほとんどないように重合を行い、さらに、最終段
のCSTRから流出した反応混合液を連続蒸留塔で
蒸留し分離した未反応モノマー(大部分が酢酸ビ
ニル)を最終段のCSTRに循環供給し、再使用す
る方法である。この態様においてさらに好ましく
は、各段のCSTRから流出する共重合体の分子量
をほぼ同一とするように、各段の反応温度及び滞
留時間が調整される。この調整のために、最終段
のCSTRに重合開始剤と溶剤からなる溶液を供給
することも有効な手段である。このような態様に
よつて特性が最も優れた酢ビアクリルが経済的に
得られ、また反応装置は、運転操作性が良く、制
御が行いやすいものである。
本発明において、メタクリル酸メチル及び酢酸
ビニル以外の共重合モノマーを必要に応じて使用
することができる。このような共重合モノマーと
しては、アクリル酸ブチル、アクリル酸エチル等
のアクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸ブ
チル等のメタクリル酸メチル以外のメタクリル酸
アルキルエステル、メタクリル酸、アクリル酸、
無水マレイン酸等の酸性モノマー、α−ビニルピ
リジン等の塩基性モノマー等がある。
これらのモノマーは、共重合体中のこれらのモ
ノマーのモル分率が0.20以下となるような量で使
用されることが好ましい。
また、酢ビアクリルを主成分とする酢ビアクリ
ル系塗料の顔料分散性を改良せしめる目的でアル
キド樹脂の存在下で本発明を行つてもよい。この
アルキツド樹脂は、アルキツド樹脂以外の共重合
体に対して5重量%以下で使用されることが好ま
しい。
重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニト
リル等のアゾ系の化合物、ベンゾイルパーオキサ
イド等の過酸化物などの一般に重合開始剤として
使用されるものが、使用できる。重合開始剤はモ
ノマーに対して通常0.01〜10重量%の割合で用い
られる。また、ターシヤリデシルメルカプタン等
の連鎖移動剤を併用してもよい。
また重合用溶剤としては、トルエン、キシレン
等の芳香族炭化水素、酢酸エチル等のエステル類
等を用いることができる。重合用溶剤は通常モノ
マーに対して300重量%以下の割合で使用される。
得られた酢ビアクリルは、チタン白等の顔料、
炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の体質顔料を加
え、エナメル塗料とすることもでき、また加えず
にクリヤ塗料とすることもできる。エナメル塗料
化する方法としては、公知の方法、例えばロー
ル、サンドミル、デイスパーザーを採ることがで
きる。
また、塗料としての性能、作業性を向上させる
ために、顔料分散剤、顔料混和剤、レベリング
剤、消泡剤等のいわゆる塗料添加剤を加えてもよ
い。
塗料は、浸漬法、ハケ塗り、スプレー塗り、ロ
ール塗り等の方法により、建築外装用のモルタ
ル、スレート、コンクリート及び瓦などに塗布す
ることができる。
次に図面を用いて本発明を説明する。
第1図は、本発明の実施のための装置の一例を
示す模式図である。第1図において、モノマー及
び重合開始剤の混合物をパイプ1を通して連続的
にCSTR2に供給する。このとき必要に応じ溶剤
を同時に供給してもよい。CSTR2では、所定の
重合率となるように反応温度及び滞留時間を制御
する。滞留時間の調節は、供給液流量を変化させ
てもよいし、CSTRの反応器容量を変化させても
よいし、オーバーフローパイプであるパイプ3の
高さ等の調整によりCSTRの中の反応液量を変化
させてもよい。CSTR2から出た反応液は、パイ
プ3をとおり2段目のCSTR4に送液される。
CSTR4から出た反応液はパイプ5をとおり連続
蒸留塔6に送液される。連続蒸留塔6で分離され
た未反応モノマーは、パイプ7をとおり2段目の
CSTR4に循環し、再使用してもよい。未反応モ
ノマーを除去した酢ビアクリル溶液は、パイプ8
をとおして連続的に抜き出される。また、2段目
のCSTR4の重合率及び2段目のCSTR4で生成
する共重合体の分子量を調節するために、溶剤と
重合開始剤の混合液をパイプ9をとおしてCSTR
4に供給してもよい。また、2段目のCSTR4で
生成する共重合体のモル分率を調節するため、パ
イプ9からモノマーの一部を供給することも有効
な方法である。また、パイプ10から所定量の溶
剤を供給することにより、パイプ8をとおり抜き
出される共重合体溶液の不揮発分及び粘度を調節
できる。
第2図は、本発明の実施のための他の装置を示
す模式図である。第2図の装置は、第1図の装置
にさらに1個のCSTRを連結した3段のCSTRを
有する装置である。第2図において、モノマー及
び重合開始剤の混合物をパイプ11を通して連続
的にCSTR12に供給する。このとき必要に応じ
溶剤を同時に供給しても良い。CSTR12では、
所定の重合率となるように反応温度及び滞留時間
を制御する。CSTR12から出た反応液は、パイ
プ13をとおり2段目のCSTR14に送液され
る。CSTR14から出た反応液はパイプ15をと
おり3段目のCSTR16に送液される。CSTR1
6から出た反応液はパイプ17をとおり連続蒸留
塔18に送液される。連続蒸留塔18で分離され
た未反応モノマーは、パイプ19をとおり3段目
のCSTR16に循環し、再使用してもよい。未反
応モノマーを除去した酢ビアクリル溶液は、パイ
プ20をとおして連続的に抜き出される。また、
3段目のCSTR16の重合率及び3段目のCSTR
16で生成する共重合体の分子量を調節するため
に、溶剤と重合開始剤の混合液をパイプ21をと
おしてCSTR16に供給してもよい。また、3段
目のCSTR16で生成する共重合体のモル分率を
調節するため、パイプ21からモノマーの一部を
供給することも有効な方法である。また、パイプ
22から所定量の溶剤を供給することにより、パ
イプ20をとおり抜き出される共重合体溶液の不
揮発分及び粘度を調節できる。
(実施例)
次に、実施例により本発明を説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。部とあるの
は重量部である。
実施例 1
第1図に示した設備で連続重合を行つた。
CSTR2及びCSTR4の撹拌機は上段が45°かい
型翼(CSTR2:翼長15cm、翼幅3cm、枚数4
枚、CSTR4:翼長20cm、翼幅4.5cm、枚数4枚)
で下段がタービン翼(CSTR2:翼長15cm、翼幅
3cm、枚数4枚、CSTR4:翼長20cm、翼幅4.5
cm、枚数4枚)からなる2段の翼を使用した(回
転数は、いずれも88rpm)。
パイプ1から酢酸ビニル60部(原料モノマー成
分の酢酸ビニルとメタクリル酸メチルのモル分率
が酢酸ビニル0.64)、メタクリル酸メチル40部
(原料モノマー成分の酢酸ビニルとメタクリル酸
メチルのモル分率がメタクリル酸メチル0.36)、
アゾビスイソブチロニトリル0.35部、トルエン25
部から成る液を5Kg/hrの速度で、容量20の
CSTR2に供給した。CSTR2は、還流により重
合熱を除去し、反応温度を86℃にコントロールし
た。また、滞留時間が2.5時間になるように、オ
ーバーフローのパイプ3の高さを調節した。
CSTR2の反応液は、パイプ3によりオーバーフ
ローし、容量50のCSTR4に送液された。ま
た、1段目のCSTR2で生成する共重合体と2段
目のCSTR4で生成する共重合体の分子量をほぼ
等しくするため、トルエン98部及びアゾビスイソ
ブチロニトリル2部からなる液をパイプ9を通し
て1Kg/hrで2段目のCSTR4により供給した。
CSTR4は、CSTR2と同様に還流により重合熱
を除去する方式で反応温度を82℃に制御した。ま
た、滞留時間は、25時間になるようにオーバーフ
ローのパイプ5の高さを調節した。CSTR4を出
た反応液は、パイプ5をとおりオーバーフロー
し、パイプ10をとおり供給される希釈用トルエ
ン2Kg/hrと合流し、内径100mm、理論段50段の
1/4インチマクマホンパツキンを充填した連続蒸
留塔6を送液した。連続蒸留塔6で未反応モノマ
ーを分離し、塔底からパイプ18をとおして不揮
発分(以下、NVと略す)50%、カードナー粘度
Z2の共重合体溶液を抜き出した。連続蒸留塔6で
分離された未反応モノマーは、パイプ7をとおり
2段目のCSTR4に4Kg/hrで循環し、再使用し
た。1段目のCSTR2及び2段目のCSTR4の重
合率は、それぞれ40.5%と50.0%であつた。ま
た、各々のCSTRからサンプリングした試料をゲ
ルパーミエーシヨン・クロマトグラフイ(以下
GPCと略す)で分析し、ポリスチレン換算で平
均分子量及び分散度を求めた。その結果を表1に
示す。
なお、GPCの測定条件は、次のとおりとした。
〔測定条件〕
装置:日立635型((株)日立製作所製)
カラム:直径10.7mm×30cmを三本直列に連結、
各カラムにゲルパツクR440,R450及びR400M
(商品名、日立化成工業(株)製)を使用。
カラム圧:35Kgf/cm2
流量:2.03ml/min
検出器:屈折率検出計
実施例 2
第2図に示す3段目のCSTRの設備で連続重合
実験を行つた。CSTR12及びCSTR14の撹拌
機は実施例1のCSTR2と同様にし、CSTR16
の撹拌機は実施例1のCSTR4と同様にした。
CSTR12,CSTR14及びCSTR16の容量は
それぞれ20、20及び50であり、パイプ2
1、パイプ11及びパイプ22をとおして供給す
る液の組成及び流量は、それぞれ実施例1のパイ
プ9、パイプ1及びパイプ10と同じに設定し
た。3得目のCSTR16にパイプ19をとおし、
連続蒸留塔18で回収した未反応モノマーを循環
し再使用した。各々のCSTRの反応温度、滞留時
間及び重合率を表2に示した。蒸留塔の塔底から
NV50%、ガードナー粘度Z2の共重合体を得た。
また実施例1と同様にして求めた平均分子量と分
散度を表2に示した。
比較例 1
温度計、撹拌器を備えた2の反応器にN2ガ
スを導入しつつ、トルエン500g、酢酸ビニル300
g(原料モノマー成分の酢酸ビニルとメタクリル
酸メチルのモル分率が酢酸ビニル0.64)、メタク
リル酸メチル200g(原料モノマー成分の酢酸ビ
ニルとメタクリル酸メチルのモル分率がメタクリ
ル酸メチル0.36)及びアゾビスイソブチロニトリ
ル4gを入れ撹拌しながら80℃で40時間反応せし
め、NVが50%でガードナー粘度Z2の共重合体溶
液を得た。
比較例 2
反応時間15時間のところでアゾビスイソブチロ
ニトリル2gを追加した以外は比較例1と同様に
合成をおこない撹拌しながら20時間反応させた
NVが50%でガードナー粘度Z1の共重合体溶液を
得た。
つぎに比較列1及び比較例2の最後まで反応さ
せた共重合体溶液と、比較例1及び比較例2の反
応途中の15時間のところでサンプリングを行つた
反応液を、実施例1と同様にGPCで分析した結
果を表3に示す。
比較例 3
第3図で示した1段CSTRの設備で連続重合実
験を行つた。CSTR24の撹拌機は、タービン翼
を使用した。パイプ23から酢酸ビニル60部(原
料モノマー成分の酢酸ビニルとメタクリル酸メチ
ルのモル分率が酢酸ビニル0.64)、メタクリル酸
メチル40部(原料モノマー成分の酢酸ビニルとメ
タクリル酸メチルのモル分率がメタクリル酸メチ
ル0.36)、アゾビスイソブチロニトリル0.70部及
びトルエン25部からなる液を、5Kg/hrの速度で
容量50のCSTR24に供給した。CSTR24は
還流により重合熱を除去し、反応温度82℃にコン
トロールした。また滞留時間が5.0時間になるよ
うにオーバーフローのパイプ29をとおり、3
Kg/hrの速度で供給されるトルエンと合流し、連
続蒸留塔26に供給した。連続蒸留塔で分離され
た未反応モノマーはパイプ27をとおり、CSTR
24に4Kg/hrで循環し再使用した。連続蒸留塔
26の塔底からパイプ28をとおしてNV50%、
ガードナー粘度Z2の共重合体溶液に抜き出した。
このものを実施例1と同様にGPCで分析した結
果を表3に示す。
比較例 4
第3図に示した1段CSTRの設備で連続重合実
験を行つた。CSTR24の撹拌機はタービン翼を
使用した。パイプ23から酢酸ビニル3部(原料
モノマー成分中の酢酸ビニルとメタクリル酸メチ
ルのモル分率が酢酸ビニル0.03)、メタクリル酸
メチル97部(原料モノマー成分中の酢酸ビニルと
メタクリル酸メチルのモル分率が酢酸ビニル
0.97)、アゾビスイソブチロニトリル0.70部及び
トルエン25部からなる液を5Kg/hrの速度で容量
50のCSTR24に供給した。CSTR24は還流
により重合熱を除去し、反応温度を82℃にコント
ロールした。また滞留時間が4.0時間になるよう
にオーバーフローのパイプ25の高さを調節し、
重合率が50%となるようにした。パイプ25から
オーバーフローした反応液は、パイプ29を通
り、3Kg/hrの速度で供給されるトルエンと合流
し、連続蒸留塔26に供給した。連続蒸留塔で分
離された未反応モノマーは、パイプ27をとおり
CSTR24に4Kg/hrで循環し再使用した。蒸留
塔26の塔底からパイプ28をとおしてNV50
%、ガードナー粘度Z3の共重合体溶液を抜き出し
た。このものを実施例1と同様にGPCで分析し
た結果を表3に示す。
(Industrial Application Field) The present invention is applicable to mortar, slate,
This article relates to a method for producing vinyl acetate/acrylic copolymer, which is useful as a resin for paints applied to concrete, roof tiles, etc. (Prior art) Vinyl acetate-acrylic paints, whose main component is vinyl acetate-acrylic copolymer (hereinafter abbreviated as "vinyl acetate"), have excellent coating workability and are relatively inexpensive, so they are suitable for the above-mentioned applications. However, compared to acrylic paints whose main component is an acrylic copolymer that does not contain vinyl acetate components, their gloss, water resistance, alkali resistance, and weather resistance are not necessarily satisfactory. In addition, pigment dispersibility,
Workability was also poor. Therefore, the following has been proposed to improve these shortcomings. (1) In order to improve the pigment dispersibility and gloss of acetic acid-acrylic paints, various studies have been made to improve the dispersibility of various pigments such as carbon black and titanium white. For example, Japanese Patent Publication No. 48-39215 , Special Publication No. 55-25322, Special Publication No. 1982-
No. 23791, Japanese Patent Publication No. 57-67613, and Japanese Patent Publication No. 57-67613 disclose hydrophilic functional groups such as maleic anhydride, saturated branched fatty acid vinyl, basic monomers, acidic monomers, and unsaturated dicarboxylic acids. It has been proposed to improve pigment dispersibility and improve gloss by copolymerizing an appropriate amount of a polymerizable monomer having the following. Also, JP-A-57
-80408 and JP-A-57-100165 disclose that pigment dispersibility is improved by copolymerizing an appropriate amount of an acid anhydride with a specific structure, such as alkenyl succinic anhydride, and then neutralizing it with a base. It has been proposed to improve gloss. (2) For the same purpose as (1), Special Publication No. 58-50647 states:
By performing a polymerization reaction in the presence of an alkyd resin to obtain biacrylic acetate, pigment dispersibility is improved,
It has been proposed to improve gloss. (3) In addition to improving gloss by improving pigment dispersibility as in (1) and (2) above, by lowering the molecular weight of the copolymer or increasing the vinyl acetate content. Known to improve gloss. (4) A method of increasing the molecular weight or a method of increasing the content of methyl methacrylate component is known for the purpose of improving water resistance, alkali resistance, and weather resistance. (5) As a method for obtaining biacrylic acetate for paints that has good gloss, water resistance, alkali resistance, and weather resistance, JP-A-60-96636 describes (a) biacrylic acetate with a low content of vinyl acetate. A method using a blend of acetic acid and biacrylic acetate with a high content of vinyl acetate, and (b) a method of solution polymerizing vinyl acetate and acrylic monomer in the presence of biacrylic acetate with a high content of vinyl acetate have been proposed. There is. (Problems to be Solved by the Invention) However, in the method (1) described above, gloss is improved by improving pigment dispersibility, but acid anhydrides neutralized with hydrophilic monomers and bases do not have hydrophilic properties. Due to the presence of functional groups, water resistance, alkali resistance, and weather resistance are reduced.Also, in method (2) mentioned above, gloss is improved due to improved dispersibility, but water resistance, alkali resistance, and weather resistance are reduced. It may decrease. As described above, gloss can be improved by any of the methods for improving pigment dispersibility, but there is a problem in that water resistance, alkali resistance, and weather resistance deteriorate. Furthermore, although the method (3) described above can improve gloss, it has the problem of deteriorating water resistance, alkali resistance, and weather resistance. On the other hand, method (4) mentioned above is
Although it is possible to improve water resistance, alkali resistance, and weather resistance, there is a problem in that the gloss decreases. In addition, in method (5) mentioned above, the synthesis of biacrylic acetate with a high content of vinyl acetate and biacrylic acetate with a low content of vinyl acetate is carried out by normal batch polymerization, so the polymerization time is 20 to 40 hours. In addition to the length of the process, each process must be polymerized separately, leading to problems such as very poor productivity and complicated operations. In addition, in this batch polymerization, in order to shorten the polymerization time,
Usually, a method is used to add a polymerization initiator in the late stage of polymerization, but adding a polymerization initiator reduces the molecular weight of the copolymer produced in the late stage of polymerization, and the copolymer has a low vinyl acetate content. As a result, there is a problem in that water resistance, alkali resistance and weather resistance are significantly reduced. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a method for producing with high productivity acetic acid acrylic paint for paints that has good gloss, water resistance, alkali resistance, and weather resistance. (Means for Solving Problems) The present invention provides at least two raw material monomer components containing vinyl acetate and methyl methacrylate as main components.
In a production method in which unreacted monomers are removed after continuous polymerization in a multi-stage continuous stirred tank reactor in which methacrylic acid is polymerized in at least one continuous stirred tank reactor connected in series, This invention relates to a method for producing a vinyl acetate/acrylic copolymer, which produces a copolymer with a methyl mole fraction of 0.65 to 0.93, and which reduces the polymerization rate in the final stage of a continuous stirred tank reactor to 80% or less. continuous stirred tank reactor
A tank reactor (hereinafter abbreviated as CSTR) is a reactor that is configured to continuously supply raw materials such as monomers, initiators, and solvents from one end of the reactor for reaction, and simultaneously take out products from the other end. It is a vessel,
For stirring, a stirrer such as a turbine blade, paddle blade, or double helical blade is usually installed, but if natural stirring is achieved by refluxing the monomer or solvent, the stirrer can be omitted. .
Stirring is preferably carried out so that a substantially complete mixed flow (see Polymerization Chemistry Exercises, edited by the Society of Polymer Science, p. 137) is established. When multiple CSTRs are connected in series,
The number of CSTRs is referred to as the number of stages, and in the present invention, the number of stages is two or more, preferably 10 or less. If the number of stages is only one, only one with a uniform copolymer composition can be produced, and paints containing such a copolymer as a main component have poor properties such as gloss or water resistance and are not suitable for use. If there are too many stages,
An increase in the number of CSTRs increases equipment costs and makes operation and operation troublesome, so 10 stages or less is preferable. Unreacted monomers in the reaction solution after polymerization reaction (continuous polymerization) in multiple stages of CSTR need to be removed. Paints whose main component is a copolymer that still contains unreacted monomers have a problem with monomer odor, have poor drying properties, and have poor properties such as water resistance. Removal of unreacted monomers can be carried out by known methods such as distillation of monomers, but it is preferably carried out using a continuous distillation column. This continuous distillation column is not particularly limited as long as it can separate unreacted monomers, and may be a packed column, plated column, or the like.
The unreacted monomers separated by distillation may be extracted from the system and disposed of or used for other purposes, but in consideration of economic efficiency, it is preferable to circulate them as they are to the CSTR and reuse (recycle) them. In the present invention, it is necessary to set the molar fraction of methyl methacrylate in the copolymer produced in at least one CSTR to 0.65 to 0.91, and
It is particularly preferable that the molar fraction of methyl methacrylate in the copolymer produced by CSTR is 0.65 to 0.93, since it is easy to adjust the molar fraction of the copolymer. The mole fraction of methyl methacrylate is 0.65~
In order to newly generate a copolymer of 0.93 in the second and subsequent stages of CSTR, for example, all or part of the methyl methacrylate in the raw material is transferred to a predetermined second and subsequent stage of CSTR.
This can be achieved by supplying to CSTR. In this case, checking whether the mole fraction adjustment has been carried out as desired is done by checking the copolymer flowing out from the previous stage CSTR (sampled at the previous stage outlet) and the copolymer flowing from the previous stage CSTR.
Copolymer flowing out from CSTR (at the outlet of the relevant stage)
This can be done by knowing the mole fraction of the copolymer newly produced in the relevant stage based on the mole fraction of the copolymer (sampled by CSTR) and the polymerization rate of the previous stage and the relevant stage. The molar fraction (M) of the copolymer obtained can be calculated using the following formula. M=XbMb−XaMa/Xb−Xa Here, Xa is the polymerization rate of CSTR in the previous stage, Xb
is the polymerization rate of CSTR in the relevant stage, Ma is the polymerization rate in the previous stage
The mole fraction of methyl methacrylate in the copolymer flowing out from the CSTR and Mb is the mole fraction of methyl methacrylate in the copolymer flowing out from the CSTR of the stage. In addition, in the present invention, the polymerization rate (X) is defined by the following formula. X=F P /F M +F P ×100 (%) Here, F P is the flow rate of the copolymer flowing out from the CSTR (Kg/hr), and F M is the flow rate of the total monomer flowing out from the CSTR. (Kg/hr). Furthermore, the mole fraction of the copolymer can be determined by analyzing the composition using nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR). If a copolymer with a molar fraction of methyl methacrylate of 0.65 to 0.93 in any CSTR is not formed, water resistance or gloss will be insufficient. FIG. 4 shows a curve showing the relationship between the polymerization rate and the molar fraction (instantaneous value) of methyl methacrylate in the copolymer produced when the reaction is carried out using one CSTR. The curve in Figure 4 shows the reactivity of methyl methacrylate (r 1 = 26) and the reactivity of vinyl acetate when the (mole fraction) of the raw material monomers is 0.36 methyl methacrylate and 0.64 vinyl acetate, and the reaction temperature is 82°C. Ratio (r 2 =
0.003) (see Copolymerization-1, edited by The Society of Polymer Science, p. 59). As is clear from Figure 4, when the polymerization rate is less than 5%, the molar fraction of methyl methacrylate in the resulting copolymer exceeds 0.93, while when the polymerization rate exceeds 55%, the copolymer is formed. The mole fraction of methyl methacrylate in the copolymer is
It can be seen that it is less than 0.65. As mentioned above, the molar fraction of the copolymer produced is closely related to the polymerization rate, and as shown in Figure 4, the molar fraction of methyl methacrylate in the copolymer produced is The curve showing the relationship between (instantaneous value) differs depending on the raw material monomer composition (mole fraction), so the mole fraction of methyl methacrylate in the copolymer produced in at least one CSTR is It is necessary to select the polymerization rate so that the ratio is in the range of 0.65 to 0.93. The polymerization rate is
Since it depends on the reaction temperature and residence time, it is necessary to select an appropriate reaction temperature and residence time. In addition, in the present invention, the residence time (θ (hr))
is defined by the following equation. θ=Vr/F (hr) Here, Vr is the amount of reaction liquid in the CSTR (), and F is the flow rate of the liquid supplied to the CSTR (/hr). In the present invention, the weight ratio of the final stage CSTR is 80
% or less. When the polymerization rate of CSTR in the final stage exceeds 80%, the amount of homopolymerized low molecular weight vinyl acetate increases. In such cases, paints using acetic acid biacrylic have reduced water resistance. In the present invention, it is preferable that the mole fractions of vinyl acetate and methyl methacrylate in the copolymer flowing out from the final stage CSTR are 0.73 to 0.33 for vinyl acetate and 0.27 to 0.67 for methyl methacrylate. If the molar fraction is within this range, a coating material using the obtained copolymer will have better gloss, water resistance, alkali resistance, and weather resistance. The mole fractions of vinyl acetate and methyl methacrylate in the copolymer flowing out from the final stage CSTR are set to 0.73 to 0.33 for vinyl acetate and 0.27 to 0.27 for methyl methacrylate.
The value of 0.67 can be achieved mainly by adjusting the molar fraction of vinyl acetate and methyl methacrylate as raw material monomers supplied to the polymerization system. If the polymerization system is such that the amount of monomer supplied (Kg/h) is equal to the amount of copolymer flowing out from the final stage CSTR (Kg/h), from the continuous stirred tank reactor in the final stage The mole fractions of vinyl acetate and methyl methacrylate in the copolymer flowing out were determined to be 0.73 to 0.33 for vinyl acetate and 0.27 to 0.67 for methyl methacrylate.
In order to
This can be done by setting the value to ~0.67. It is preferable from the standpoint of equipment, operation, etc. that all monomers supplied to the polymerization system be supplied to the first stage CSTR. In the present invention, the molar fraction of vinyl acetate and methyl methacrylate as raw material monomer components is preferably 0.73 to 0.33 for vinyl acetate and 0.27 to 0.67 for methyl methacrylate. The paint used has poor gloss, water resistance, etc. The most preferred mode of carrying out the invention is
Final stage CSTR with 2 to 3 CSTRs connected in series
Next, using a reaction apparatus configured with a continuous distillation column connected, the raw material monomers and polymerization initiator were adjusted to have a molar fraction of vinyl acetate and methyl methacrylate of 0.73 to 0.33 and 0.27 to 0.67. The raw material liquid consisting of
Supply to CSTR and increase the polymerization rate of first stage CSTR from 5 to
The polymerization reaction was carried out to produce a copolymer with a molar fraction of methyl methacrylate of 0.65 to 0.93, and the polymerization rate in the final stage of CSTR was 80% or less. Polymerization is carried out so that there is almost no reacted methyl methacrylate, and the reaction mixture flowing out from the final stage CSTR is distilled in a continuous distillation column, and the separated unreacted monomer (mostly vinyl acetate) is transferred to the final stage CSTR. This is a method of circulating supply and reuse. More preferably in this embodiment, the reaction temperature and residence time of each stage are adjusted so that the molecular weight of the copolymer flowing out from the CSTR of each stage is approximately the same. For this adjustment, it is also an effective means to supply a solution consisting of a polymerization initiator and a solvent to the final stage CSTR. By such an embodiment, acetic acid biacrylic acid having the best properties can be obtained economically, and the reactor has good operability and is easy to control. In the present invention, copolymerizable monomers other than methyl methacrylate and vinyl acetate can be used as necessary. Such copolymerizable monomers include acrylic acid alkyl esters such as butyl acrylate and ethyl acrylate, methacrylic acid alkyl esters other than methyl methacrylate such as butyl methacrylate, methacrylic acid, acrylic acid,
Examples include acidic monomers such as maleic anhydride and basic monomers such as α-vinylpyridine. These monomers are preferably used in amounts such that the molar fraction of these monomers in the copolymer is 0.20 or less. Further, the present invention may be carried out in the presence of an alkyd resin for the purpose of improving the pigment dispersibility of a biacrylic acetate-based paint containing biacrylic acetate as a main component. The alkyd resin is preferably used in an amount of 5% by weight or less based on the copolymer other than the alkyd resin. As the polymerization initiator, those commonly used as polymerization initiators can be used, such as azo compounds such as azobisisobutyronitrile, and peroxides such as benzoyl peroxide. The polymerization initiator is usually used in a proportion of 0.01 to 10% by weight based on the monomer. Further, a chain transfer agent such as tertiarydecyl mercaptan may be used in combination. Further, as the polymerization solvent, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, esters such as ethyl acetate, etc. can be used. The polymerization solvent is usually used in an amount of 300% by weight or less based on the monomer. The obtained biacrylic acetate contains pigments such as titanium white,
An extender pigment such as calcium carbonate or barium sulfate can be added to make an enamel paint, or a clear paint can be created without adding extender pigments. As a method for producing enamel paint, known methods such as roll, sand mill, and disperser methods can be used. In addition, so-called paint additives such as pigment dispersants, pigment admixtures, leveling agents, antifoaming agents, etc. may be added to improve the performance and workability of paints. The paint can be applied to mortar, slate, concrete, tiles, etc. for building exteriors by methods such as dipping, brushing, spraying, and rolling. Next, the present invention will be explained using the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus for implementing the present invention. In FIG. 1, a mixture of monomers and polymerization initiator is continuously fed through pipe 1 to CSTR 2. At this time, a solvent may be supplied at the same time if necessary. In CSTR2, the reaction temperature and residence time are controlled to achieve a predetermined polymerization rate. The residence time can be adjusted by changing the feed liquid flow rate, by changing the reactor capacity of the CSTR, or by adjusting the height of pipe 3, which is an overflow pipe, etc. may be changed. The reaction liquid coming out of the CSTR 2 passes through the pipe 3 and is sent to the second stage CSTR 4.
The reaction liquid coming out of the CSTR 4 is sent to a continuous distillation column 6 through a pipe 5. The unreacted monomer separated in the continuous distillation column 6 passes through the pipe 7 to the second stage.
It may be circulated to CSTR4 and reused. The acetic acid biacrylic solution from which unreacted monomers have been removed is transferred to pipe 8.
It is continuously extracted through. In addition, in order to adjust the polymerization rate of the second-stage CSTR4 and the molecular weight of the copolymer produced in the second-stage CSTR4, a mixed solution of a solvent and a polymerization initiator was passed through the pipe 9 to the CSTR4.
4 may be supplied. Furthermore, in order to adjust the molar fraction of the copolymer produced in the second stage CSTR 4, it is also an effective method to supply a portion of the monomer from the pipe 9. Furthermore, by supplying a predetermined amount of solvent from the pipe 10, the nonvolatile content and viscosity of the copolymer solution drawn out through the pipe 8 can be adjusted. FIG. 2 is a schematic diagram showing another apparatus for implementing the present invention. The device shown in FIG. 2 has a three-stage CSTR, which is the device shown in FIG. 1 plus one CSTR connected to the device shown in FIG. In FIG. 2, a mixture of monomers and polymerization initiator is continuously fed to CSTR 12 through pipe 11. At this time, a solvent may be supplied at the same time if necessary. In CSTR12,
The reaction temperature and residence time are controlled to achieve a predetermined polymerization rate. The reaction liquid coming out of the CSTR 12 passes through the pipe 13 and is sent to the second stage CSTR 14. The reaction liquid coming out of the CSTR 14 passes through a pipe 15 and is sent to the third stage CSTR 16. CSTR1
The reaction liquid discharged from 6 is sent to a continuous distillation column 18 through a pipe 17. Unreacted monomers separated in the continuous distillation column 18 may be recycled to the third stage CSTR 16 through a pipe 19 and reused. The acetic acid biacrylic solution from which unreacted monomers have been removed is continuously extracted through a pipe 20. Also,
Polymerization rate of 3rd stage CSTR16 and 3rd stage CSTR
In order to adjust the molecular weight of the copolymer produced in step 16, a mixture of a solvent and a polymerization initiator may be supplied to CSTR 16 through pipe 21. Furthermore, in order to adjust the molar fraction of the copolymer produced in the third stage CSTR 16, it is also an effective method to supply a portion of the monomer from the pipe 21. Furthermore, by supplying a predetermined amount of solvent from the pipe 22, the nonvolatile content and viscosity of the copolymer solution drawn out through the pipe 20 can be adjusted. (Example) Next, the present invention will be explained with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. Parts are by weight. Example 1 Continuous polymerization was carried out using the equipment shown in FIG.
The stirrers of CSTR2 and CSTR4 have upper stages with 45° paddle-shaped blades (CSTR2: blade length 15cm, blade width 3cm, number of blades 4
CSTR4: wingspan 20cm, wingspan 4.5cm, number of sheets 4)
The lower stage is a turbine blade (CSTR2: blade length 15cm, blade width 3cm, number of blades 4, CSTR4: blade length 20cm, blade width 4.5
A two-stage blade consisting of 4 blades (cm, number of blades) was used (rotation speed was 88 rpm in both cases). From pipe 1, 60 parts of vinyl acetate (the mole fraction of raw material monomer components vinyl acetate and methyl methacrylate is vinyl acetate 0.64), 40 parts of methyl methacrylate (the mole fraction of raw material monomer components vinyl acetate and methyl methacrylate is methacrylate) methyl acid 0.36),
Azobisisobutyronitrile 0.35 parts, toluene 25
The liquid consisting of
Supplied to CSTR2. In CSTR2, the heat of polymerization was removed by reflux, and the reaction temperature was controlled at 86°C. In addition, the height of the overflow pipe 3 was adjusted so that the residence time was 2.5 hours.
The reaction solution from CSTR2 overflowed through pipe 3 and was sent to CSTR4, which had a capacity of 50 liters. In addition, in order to make the molecular weight of the copolymer produced in the first stage CSTR2 and the copolymer produced in the second stage CSTR4 almost equal, a liquid consisting of 98 parts of toluene and 2 parts of azobisisobutyronitrile was added to the pipe. 9 was supplied by the second stage CSTR4 at 1 Kg/hr.
In CSTR4, the reaction temperature was controlled at 82°C in the same manner as in CSTR2, in which the heat of polymerization was removed by reflux. Further, the height of the overflow pipe 5 was adjusted so that the residence time was 25 hours. The reaction liquid exiting CSTR 4 overflows through pipe 5, joins with 2 kg/hr of toluene for dilution supplied through pipe 10, and is continuously packed with 1/4-inch McMahon packing with an inner diameter of 100 mm and 50 theoretical plates. The liquid was sent to the distillation column 6. Unreacted monomers are separated in the continuous distillation column 6, and the non-volatile content (hereinafter abbreviated as NV) of 50% and cardner viscosity are separated from the bottom of the column through the pipe 18.
A copolymer solution of Z 2 was extracted. The unreacted monomers separated in the continuous distillation column 6 were circulated through the pipe 7 to the second stage CSTR 4 at a rate of 4 kg/hr for reuse. The polymerization rates of CSTR2 in the first stage and CSTR4 in the second stage were 40.5% and 50.0%, respectively. In addition, samples sampled from each CSTR were subjected to gel permeation chromatography (hereinafter referred to as
(abbreviated as GPC) to determine the average molecular weight and degree of dispersion in terms of polystyrene. The results are shown in Table 1. The GPC measurement conditions were as follows. [Measurement conditions] Equipment: Hitachi model 635 (manufactured by Hitachi, Ltd.) Column: Three columns connected in series, 10.7 mm in diameter x 30 cm.
Gelpack R440, R450 and R400M for each column
(Product name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is used. Column pressure: 35 Kgf/cm 2 Flow rate: 2.03 ml/min Detector: Refractive index detector Example 2 Continuous polymerization experiments were conducted using the third-stage CSTR equipment shown in FIG. The stirrers for CSTR12 and CSTR14 are the same as those for CSTR2 in Example 1, and
The stirrer was the same as that of CSTR4 in Example 1.
The capacities of CSTR12, CSTR14 and CSTR16 are 20, 20 and 50, respectively, and the pipe 2
1. The composition and flow rate of the liquid supplied through pipe 11 and pipe 22 were set to be the same as those of pipe 9, pipe 1, and pipe 10 in Example 1, respectively. Pass the pipe 19 through the third CSTR 16,
Unreacted monomers recovered in the continuous distillation column 18 were recycled and reused. Table 2 shows the reaction temperature, residence time, and polymerization rate of each CSTR. From the bottom of the distillation column
A copolymer with NV 50% and Gardner viscosity Z 2 was obtained.
Further, the average molecular weight and dispersity obtained in the same manner as in Example 1 are shown in Table 2. Comparative Example 1 While introducing N2 gas into the second reactor equipped with a thermometer and a stirrer, 500 g of toluene and 300 g of vinyl acetate were added.
g (the mole fraction of raw material monomer components vinyl acetate and methyl methacrylate is vinyl acetate 0.64), 200 g of methyl methacrylate (the mole fraction of raw material monomer components vinyl acetate and methyl methacrylate is methyl methacrylate 0.36), and azobis 4 g of isobutyronitrile was added and reacted at 80° C. for 40 hours with stirring to obtain a copolymer solution with NV of 50% and Gardner viscosity of Z 2 . Comparative Example 2 Synthesis was carried out in the same manner as in Comparative Example 1 except that 2 g of azobisisobutyronitrile was added at the reaction time of 15 hours, and the reaction was carried out for 20 hours with stirring.
A copolymer solution with NV of 50% and Gardner viscosity Z 1 was obtained. Next, the copolymer solutions that had been reacted to the end in Comparative Row 1 and Comparative Example 2, and the reaction solutions sampled at 15 hours in the middle of the reactions in Comparative Examples 1 and 2 were treated in the same manner as in Example 1. The results of the GPC analysis are shown in Table 3. Comparative Example 3 A continuous polymerization experiment was conducted using the one-stage CSTR equipment shown in FIG. The agitator of CSTR24 used a turbine blade. From pipe 23, 60 parts of vinyl acetate (the mole fraction of raw material monomer components vinyl acetate and methyl methacrylate is vinyl acetate 0.64), 40 parts of methyl methacrylate (the mole fraction of raw material monomer components vinyl acetate and methyl methacrylate is methacrylate) A liquid consisting of 0.36 parts of methyl acid, 0.70 parts of azobisisobutyronitrile, and 25 parts of toluene was supplied to a CSTR 24 with a capacity of 50 at a rate of 5 kg/hr. CSTR24 removed the polymerization heat by refluxing and controlled the reaction temperature to 82°C. Also, pass through the overflow pipe 29 so that the residence time is 5.0 hours,
It was combined with toluene supplied at a rate of Kg/hr and supplied to the continuous distillation column 26. Unreacted monomers separated in the continuous distillation column pass through pipe 27 and are sent to the CSTR.
It was circulated at 4 kg/hr on 24th and reused. NV50% from the bottom of the continuous distillation column 26 through the pipe 28,
It was extracted into a copolymer solution with a Gardner viscosity of Z2 .
This product was analyzed by GPC in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3. Comparative Example 4 A continuous polymerization experiment was conducted using the one-stage CSTR equipment shown in FIG. The agitator of CSTR24 used a turbine blade. From pipe 23, 3 parts of vinyl acetate (mole fraction of vinyl acetate and methyl methacrylate in the raw material monomer component is vinyl acetate 0.03), 97 parts of methyl methacrylate (mole fraction of vinyl acetate and methyl methacrylate in the raw material monomer component) is vinyl acetate
0.97), a solution consisting of 0.70 parts of azobisisobutyronitrile and 25 parts of toluene at a rate of 5 kg/hr.
50 CSTR24 were supplied. CSTR24 removed the polymerization heat by refluxing and controlled the reaction temperature at 82°C. Also, adjust the height of the overflow pipe 25 so that the residence time is 4.0 hours,
The polymerization rate was set to 50%. The reaction liquid overflowing from the pipe 25 passed through the pipe 29, combined with toluene supplied at a rate of 3 kg/hr, and was supplied to the continuous distillation column 26. Unreacted monomers separated in the continuous distillation column pass through pipe 27.
It was circulated and reused in CSTR24 at 4Kg/hr. NV50 is passed from the bottom of the distillation column 26 through the pipe 28.
%, Gardner viscosity Z 3 copolymer solution was drawn out. This product was analyzed by GPC in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
つぎに、上記実施例1及び2並びに比較例1、
2、3及び4で得られたそれぞれの共重合体溶液
をGPCで高分子量成分と底分子量成分の2つに
分別し、その各々についてNMR(日立R250型、
日立製作所(株)製)で組成分析を行つた。(共重合
体のメタクリル酸メチル成分の−OCH3のプロト
ンの吸収(3.6ppm付近)及び酢酸ビニルの
[Table] Next, the above Examples 1 and 2 and Comparative Example 1,
The respective copolymer solutions obtained in steps 2, 3, and 4 were separated into two components, a high molecular weight component and a bottom molecular weight component, by GPC, and each of them was subjected to NMR (Hitachi R250 model,
Compositional analysis was performed at Hitachi, Ltd.). (Absorption of -OCH 3 protons (around 3.6 ppm) of the methyl methacrylate component of the copolymer and vinyl acetate absorption)
【式】のプロトンの吸収(2.0ppm付近)
の積分値等から計算)。分析結果を表4に示す。
またGPCの測定条件及び分別方法は以下により
行つた。
測定条件
装置:KHD−H1000型(協和精密(株)製)
カラム:ゲルパツクGL−P50L(日立化成工業
(株)製)
流量:20ml/分
サンプル調整:0.3gの共重合体を1.5mlのクロ
ロホルムに溶解しサンプルを作成した
検出器:屈折率検出器
分別方法
上記測定条件で分子量分布を測定し、記録計チ
ヤートより高分子量側の面積が底分子量側の面積
の3倍となる溶出容量を求める。次に再度、同一
測定条件で試料を注入し、前記溶出容易の時点で
採取用受器を交換し、高分子量成分と低分子量成
分の2つに分別する。
さらに、上記実施例1及び2並びに比較例3及
び4の第1段目で生成した共重合体溶液をNMR
を用いて共重合体の組成分析を行つた。その結果
を表5に示す。Calculated from the integral value of proton absorption (around 2.0 ppm) in [Formula]. The analysis results are shown in Table 4.
The GPC measurement conditions and separation method were as follows. Measurement conditions Equipment: KHD-H1000 type (manufactured by Kyowa Seimitsu Co., Ltd.) Column: Gelpack GL-P50L (Hitachi Chemical Co., Ltd.)
Co., Ltd.) Flow rate: 20 ml/min Sample preparation: A sample was prepared by dissolving 0.3 g of copolymer in 1.5 ml of chloroform Detector: Refractive index detector Classification method The molecular weight distribution was measured under the above measurement conditions. Find the elution volume at which the area on the high molecular weight side of the recorder chart is three times the area on the bottom molecular weight side. Next, the sample is injected again under the same measurement conditions, and at the time when elution is easy, the collection receiver is replaced and the sample is separated into two components: a high molecular weight component and a low molecular weight component. Furthermore, the copolymer solutions produced in the first stage of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 3 and 4 were analyzed by NMR.
The composition of the copolymer was analyzed using The results are shown in Table 5.
【表】
表中の数字は酢酸ビニル成分の含有率
(モル分率)を示す。
[Table] The numbers in the table are the content percentages of vinyl acetate components.
(mole fraction).
【表】
表中の数字はメタクリル酸メ
チル成分の含有率(モル分率)を
表わす。
つぎに実施例1、2、比較例1〜4で合成した
酢ビアクリルを各々200mlガラス容器に下記の組
成で仕込み、ペイントシエーカー30分間かけ種ペ
ン塗料を作成した。
酢ビアクリル
チタン白(石原産業R930)
トルエン
ガラスビーズ 60部
40部
20部
100部
終了後、酢ビアクリルを60部加え、ガラスビー
ズを別し、固形分56重量%の塗料を得た。
次に、トルエン/キシレンニ50/50(重量比)
のシンナーを用い、粘度を岩田カツプ(25℃)で
14秒に希釈した。希釈塗料をエヤースプレー(エ
ヤー圧4Kgf/cm2)を用い、スレート板(JIS−
A−5403(F))に塗布し、テストピース板とした。
つぎにそれぞれのテストピース板を室温(20℃)
で7日間乾燥し、光沢を測定した後、耐水性、耐
アルカリ性及び耐候性の試験をおこなつた。試験
方法及び試験結果を表6に示す。[Table] The numbers in the table represent the content (mole fraction) of the methyl methacrylate component.
Next, the biacrylic acetate synthesized in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 was charged into a 200 ml glass container with the following composition, and applied to a paint shaker for 30 minutes to prepare a seed pen paint. Acetic acid biacrylic titanium white (Ishihara Sangyo R930) Toluene glass beads 60 parts 40 parts 20 parts 100 parts After completion, 60 parts of acetic acid biacrylic was added and the glass beads were separated to obtain a paint with a solid content of 56% by weight. Next, toluene/xylene 50/50 (weight ratio)
The viscosity was determined using an Iwata cup (25°C) using
Diluted to 14 seconds. Apply the diluted paint to a slate board (JIS-
A-5403(F)) and used as a test piece plate.
Next, each test piece board was placed at room temperature (20℃).
After drying for 7 days and measuring gloss, water resistance, alkali resistance and weather resistance tests were conducted. The test method and test results are shown in Table 6.
【表】
表4に示したように、本発明の実施例1及び2
で合成した共重合体の低分子量成分の酢酸ビニル
成分の含有率は分取前の全成分の酢酸ビニル成分
の含有率とほとんど変わらないが、一方比較例1
及び2で合成した共重合体は、低分子量成分の酢
酸ビニルの含有率が分取前の全成分のそれより増
加しており、すなわち低分子量で酢酸ビニル含有
率の高い共重合体が生成している。これらの共重
合体を用いた塗料を評価した表6から、実施例1
及び2で合成した共重合体を使用した塗料は、耐
水性、耐アルカリ性、耐光性及び光沢のいずれの
特性も優れていたが、比較例1及び2で合成した
共重合体を使用した塗料は、前記したいずれの特
性も劣つておりまた低分子量の酢酸ビニル含有率
の高い共重合体を含有するため、特性の中でも特
に光沢が劣つたものであつた。
また表5に示したように実施例1及び2は、1
段目のCSTRで生成した共重合体のメタクリル酸
メチルのモル分率が、0.65〜0.93の範囲に入つて
おり、前記したようにそれを用いた塗料の特性
は、優れたものであつた。これに対して、比較例
3及び4で合成した共重合体のメタクリル酸メチ
ルのモル分率は、それぞれ0.44及び0.97であり、
0.65〜0.93の範囲の外にあつてこれらの共重合体
を用いた塗料は、光沢に優れるが、耐水性、耐ア
ルカリ性、耐候性が劣る(比較例3)、耐水性、
耐アルカリ性、耐候性に優れらるが、光沢が劣る
(比較例4)ものであつた(表6)。
(発明の効果)
本発明に係る製造法による酢ビアクリル共重合
体の製造法は、生産性に優れており、また得られ
た酢ビアクリル共重合体を含有する塗料は光沢、
耐水性、耐アルカリ性及び耐候性に優れたもので
ある。[Table] As shown in Table 4, Examples 1 and 2 of the present invention
The content of the vinyl acetate component as a low molecular weight component of the copolymer synthesized in was almost the same as the content of vinyl acetate component in all components before fractionation, but on the other hand, in Comparative Example 1
In the copolymers synthesized in 2 and 2, the content of vinyl acetate as a low molecular weight component is higher than that of all components before separation, that is, a copolymer with a low molecular weight and high vinyl acetate content is produced. ing. From Table 6, which evaluated paints using these copolymers, Example 1
The paints using the copolymers synthesized in Comparative Examples 1 and 2 had excellent water resistance, alkali resistance, light resistance, and gloss, but the paints using the copolymers synthesized in Comparative Examples 1 and 2 had It was poor in all of the above-mentioned properties, and because it contained a low molecular weight copolymer with a high content of vinyl acetate, it was particularly poor in gloss. Furthermore, as shown in Table 5, Examples 1 and 2 had 1
The mole fraction of methyl methacrylate in the copolymer produced in the CSTR stage was in the range of 0.65 to 0.93, and as mentioned above, the properties of the coating material using it were excellent. On the other hand, the molar fractions of methyl methacrylate in the copolymers synthesized in Comparative Examples 3 and 4 were 0.44 and 0.97, respectively.
Paints using these copolymers outside the range of 0.65 to 0.93 have excellent gloss but poor water resistance, alkali resistance, and weather resistance (Comparative Example 3);
It had excellent alkali resistance and weather resistance, but poor gloss (Comparative Example 4) (Table 6). (Effects of the Invention) The method for producing acetic acid biacrylic copolymer according to the production method of the present invention has excellent productivity, and the resulting paint containing the acetic acid biacrylic copolymer has gloss,
It has excellent water resistance, alkali resistance, and weather resistance.
第1図は、本発明の実施に使用する装置の1例
を示す模式図、第2図は、本発明の実施に使用す
る装置の他の例を示す模式図、第3図は、比較例
で用いた装置を示す模式図及び第4図は、酢酸ビ
ニルとメタクリル酸メチルを1個のCSTRで重合
反応したときの重合率とメタクリル酸メチルのモ
ル分率(瞬間値)の関係を示すグラフである。
符号の説明、1……パイプ、2……CSTR、3…
…パイプ、4……CSTR、5……パイプ、6……
連続蒸留塔、7……パイプ、8……パイプ、9…
…パイプ、10……パイプ、11……パイプ、1
2……CSTR、13……パイプ、14……
CSTR、15……パイプ、16……CSTR、17
……パイプ、18……連続蒸留塔、19……パイ
プ、20……パイプ、21……パイプ、22……
パイプ、23……パイプ、24……CSTR、25
……パイプ、26……連続蒸留塔、27……パイ
プ、28……パイプ、29……パイプ。
FIG. 1 is a schematic diagram showing one example of the device used to carry out the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing another example of the device used to carry out the present invention, and FIG. 3 is a comparative example. The schematic diagram showing the apparatus used in and Figure 4 are graphs showing the relationship between the polymerization rate and the molar fraction (instantaneous value) of methyl methacrylate when vinyl acetate and methyl methacrylate are polymerized using one CSTR. It is. Explanation of codes, 1...Pipe, 2...CSTR, 3...
...Pipe, 4...CSTR, 5...Pipe, 6...
Continuous distillation column, 7...pipe, 8...pipe, 9...
...Pipe, 10...Pipe, 11...Pipe, 1
2...CSTR, 13...pipe, 14...
CSTR, 15...Pipe, 16...CSTR, 17
...pipe, 18 ... continuous distillation column, 19 ... pipe, 20 ... pipe, 21 ... pipe, 22 ...
Pipe, 23...Pipe, 24...CSTR, 25
...pipe, 26 ... continuous distillation column, 27 ... pipe, 28 ... pipe, 29 ... pipe.
Claims (1)
する原料モノマー成分を、少なくとも2個の撹拌
槽を直列につないだ、多段の連続撹拌槽型反応器
で連続的に重合させた後、未反応モノマーを除去
する酢酸ビニル・アクリル共重合体の製造法にお
いて、少なくとも1個の連続撹拌槽型反応器でメ
タクリル酸メチルのモル分率が0.65〜0.93の共重
合体を生成させ、最終段の連続撹拌槽型反応器の
重合率を80%以下とする酢酸ビニル・アクリル共
重合体の製造法。 2 最終段の連続撹拌槽型反応器から流出する共
重合体の酢酸ビニル及びメタクリル酸メチルのモ
ル分率を、それぞれ0.73〜0.33及び0.27〜0.67と
する特許請求の範囲第1項記載の酢酸ビニル・ア
クリル共重合体の製造法。 3 未反応モノマーを循環し、再使用する特許請
求の範囲第1項又は第2項記載の酢酸ビニル・ア
クリル共重合体の製造法。[Scope of Claims] 1. Raw monomer components containing vinyl acetate and methyl methacrylate as main components are continuously polymerized in a multi-stage continuous stirred tank reactor in which at least two stirred tanks are connected in series. In the method for producing a vinyl acetate/acrylic copolymer, which removes unreacted monomers, a copolymer having a molar fraction of methyl methacrylate of 0.65 to 0.93 is produced in at least one continuous stirred tank reactor, A method for producing vinyl acetate/acrylic copolymer in which the polymerization rate in the final stage of a continuous stirred tank reactor is 80% or less. 2. Vinyl acetate according to claim 1, wherein the mole fractions of vinyl acetate and methyl methacrylate in the copolymer flowing out from the final stage continuous stirred tank reactor are 0.73 to 0.33 and 0.27 to 0.67, respectively.・Production method of acrylic copolymer. 3. A method for producing a vinyl acetate/acrylic copolymer according to claim 1 or 2, in which unreacted monomers are recycled and reused.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16586987A JPS6411112A (en) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | Production of vinyl acetate-acrylic copolymer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16586987A JPS6411112A (en) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | Production of vinyl acetate-acrylic copolymer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6411112A JPS6411112A (en) | 1989-01-13 |
| JPH0428003B2 true JPH0428003B2 (en) | 1992-05-13 |
Family
ID=15820530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16586987A Granted JPS6411112A (en) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | Production of vinyl acetate-acrylic copolymer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6411112A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3954887B2 (en) * | 2002-04-04 | 2007-08-08 | 三菱レイヨン株式会社 | Polymer continuous polymerization method and polymerization equipment |
| US7009028B2 (en) * | 2003-05-16 | 2006-03-07 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Continuous process for the production of polyamides |
| DE102004026608A1 (en) * | 2004-06-01 | 2005-12-22 | Wacker Polymer Systems Gmbh & Co. Kg | Non-blocking solid resins of vinyl ester copolymers |
| JP2016511284A (en) * | 2013-03-13 | 2016-04-14 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | Staged fluorination method and reactor system |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS557845B2 (en) * | 1972-02-24 | 1980-02-28 | ||
| JPS5441990A (en) * | 1977-09-09 | 1979-04-03 | Shinto Paint Co Ltd | Resin composition |
| JPS5499138A (en) * | 1978-01-20 | 1979-08-04 | Keikou Matsumoto | Decorative aggregateecontaining coating composition |
-
1987
- 1987-07-02 JP JP16586987A patent/JPS6411112A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6411112A (en) | 1989-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102432773B (en) | Waterborne epoxy acrylate-grafted composite emulsion and preparation method thereof | |
| FI77674B (en) | FOERFARANDE FOER ATT FRAKTIONERA VATTENLOESLIGA POLYMERER. | |
| JP2659722B2 (en) | Method for producing molding materials from monomer mixtures | |
| JP3395291B2 (en) | Method for producing methacrylic polymer | |
| CA1079898A (en) | Continuous bulk polymerisation process | |
| Liu et al. | Dihydroxyl-terminated telechelic polymers prepared by RAFT polymerization using functional trithiocarbonate as chain transfer agent | |
| IL105457A (en) | Polymerization in an aqueous system | |
| EP0230329B1 (en) | End carboxyl bearing reactive vinyl monomers and preparation thereof | |
| JP2002520429A (en) | Method for producing polymer by free radical polymerization and condensation reaction, and apparatus and products related thereto | |
| US6362296B1 (en) | Continuous bulk polymerization process | |
| JPH07196708A (en) | Production of polymethacrylate molding material with high heat distortion temperature and high stability to thermal decomposition | |
| US8426497B2 (en) | Synthesis of improved binders and modified tacticity | |
| JPH0428003B2 (en) | ||
| JPS6341517A (en) | Production of thermoplastic copolymer | |
| Song et al. | Basic functionalization of molten linear low‐density polyethylene with 2‐(dimethylamino) ethyl methacrylate in an intermeshing corotating twin‐screw extruder | |
| US6774198B2 (en) | Partially branched polymers | |
| DE2212499A1 (en) | Ethylene copolymers, process for their production and their use for the production of molded articles | |
| CN1796427A (en) | A kind of preparation method of polymer polyol | |
| Kudaibergen et al. | Constants and parameters of radical copolymerization of poly (ethylene glycol fumarate) with acrylic acid | |
| US6670411B2 (en) | Process for devolatilizing an acrylic resin and process for preparing a powder coating composition | |
| US6150486A (en) | Method for producing glycidyl (meth) acrylate copolymers | |
| AU2006302124B2 (en) | High temperature polymerization process for making branched acrylic polymers, caprolactone-modified branched acrylic polymers, and uses thereof | |
| Dvořánek et al. | Anionic polymerization of acrylates: 7. Polymerization of butyl acrylate initiated by the lithium ester enolate/lithium tert-butoxide complex | |
| Van Den Boomen et al. | Emulsion copolymerisation in a flexible continuously operated reactor | |
| JP4337594B2 (en) | Process for producing polycarboxylic acid macromonomer composition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080513 Year of fee payment: 16 |