JPH0555179B2 - - Google Patents

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JPH0555179B2
JPH0555179B2 JP59240136A JP24013684A JPH0555179B2 JP H0555179 B2 JPH0555179 B2 JP H0555179B2 JP 59240136 A JP59240136 A JP 59240136A JP 24013684 A JP24013684 A JP 24013684A JP H0555179 B2 JPH0555179 B2 JP H0555179B2
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JP
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less
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dispersion
parts
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JP59240136A
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Masanori Iizuka
Tatsuya Mizunuma
Akira Fujio
Yoshiaki Yadokoro
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Kao Corp
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Kao Corp
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  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は微粒子シリカ粉末の水系分散安定剤に
関する。更に詳しくは、分散性が良好で且つ長時
間保存しても沈降物やハードケーキを生成せず、
再分散性の良い微粒子シリカ粉末の水系分散安定
剤に関する。 〔従来の技術及び問題点〕 微粒子シリカとはフエロシリコンやシリコンメ
タルの製造時に発生するガスを集塵することによ
り得られる産業副産物で、その用途はコンクリー
ト混和剤やプラスチツクのフイラー、農薬のバイ
ンダー等である。しかし微粒子シリカは一般に平
均粒径が0.1μm程度でありその取扱いは必ずしも
容易ではない。特に粉じんの飛散による環境汚染
や珪肺は大きな問題であり、用途開発の妨げとな
つている。この問題を解決するために、微粒子シ
リカ粉末をスラリー化(特開昭59−111963)する
方法が知られている。しかしこの方法では長期安
定性や再分散性が悪く、更に沈降物がハードケー
キを生成するという欠点を有している。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記した従来の技術の欠点を改善すべ
くなされたもので、微粒子シリカの分散性が良好
で且つ長時間保存しても沈降物やハードケーキを
生成せず、再分散性の良い微粒子シリカ粉末の水
系分散安定剤を提供するものである。本発明で言
う微粒子シリカとは、シリコンメタルやフエロシ
リコン等の製造時に副生されるもので、シリカを
70%以上含有し比表面積が10万〜30万cm2/gのも
のである。 一般に微粉末の懸濁液(スラリー)の製造には
分散剤と呼ばれる界面活性剤が使用されており、
その分散作用により微粉末は水中に安定に懸濁し
た分散系となる。しかし、この分散系も本来熱力
学的に不安定なので長時間放置すると微粉末粒子
は沈降する。一般に分散性が良好なほど沈降した
粒子は細密充填に近い沈降物になるので、硬く再
分散しにくい沈澱物、即ちハードケーキをつく
る。従つて、分散系を作つたのち直ぐ分散系を使
用する場合には分散剤は非常に優れた効果を有し
ているが、長時間保存して使用する場合はハード
ケーキが生成されるので再分散性が悪いという問
題が生じる。従来の微粒子シリカ用の分散剤は微
粉末の二次粒子を一次粒子にほぐす作用と、ほぐ
れた粒子が再び凝集するのを防ぐ作用が強いが、
沈降後にハードケーキを生成しやすく長時間保存
する場合には十分満足なものとはいえず改善が望
まれていた。 本発明者らは、微粒子シリカに対する分散効果
を有し且つ沈降物がハードケーキを生成しない作
用を有する分散安定剤を見い出すべく鋭意研究し
た結果、上記の両作用を有する分散安定剤を見い
出し本発明を完成した。 即ち本発明は(メタ)アクリル酸と(メタ)ア
クリル酸エステルのコポリマー又はその塩からな
るか、又はこれにβ−ナフタリンスルホン酸ホル
マリン縮合物及びポリビニルアルコールから選ば
れる1種又は2種以上を併用してなる微粒子シリ
カ粉末の水系分散安定剤を提供するものである。 本発明に使用される(メタ)アクリル酸と(メ
タ)アクリル酸エステルのコポリマー又はその塩
の合成は、一般に重合開始剤を用い前記単量体成
分を共重合させる。重合は溶媒中で行なう。この
際使用される溶媒は、水、イソプロピルアルコー
ル等の低級アルコール、トルエン等の炭化水素等
が用いられる。 水系重合の場合に用いられる代表的な重合開始
剤はアンモニウム又はアルカリ金属の過硫酸塩あ
るいは過酸化水素等の水溶性重合開始剤である。 水以外を溶媒する重合には、ベンゾイルパーオ
キシド等のパーオキサイドやアゾビスイソブチロ
ニトリル等のアゾ化合物等が重合開始剤として用
いられる。 分子量分布のコントロールは、重合開始剤量、
重合温度、溶媒濃度及び連鎖移動剤量等の組合せ
により行なう。重合温度は溶媒の種類や重合開始
剤量等により適宜定められるが、一般に0〜150
℃の範囲である。 このように得られた共重合物はそのままでも微
粒子シリカの分散安定剤として使用できるが、必
要に応じて更にアルカリ性物質で中和して用いる
ことも可能である。 アルカリ性物質としては一価金属及び二価金属
の水酸化物、塩化物及び炭酸塩、アンモニア、有
機アミン等が挙げられる。 本発明によれば、特定の分子量分布を有する上
記共重合物(塩)が、優れた効果をもたらすこと
が見出された。本発明に於て、化合物の分子量分
布とは、ポリアクリル酸を基準物質とするゲルパ
ーミツシヨンクロマトグラフイーにより求められ
るものであり、分子量500未満が30重量パーセン
ト以下、分子量500〜10000未満が10〜90重量パー
セント、分子量10000〜25000未満が10〜90重量パ
ーセント、分子量25000以上が30重量パーセント
以下のものであることが必要である。上記分子量
分布より低分子量が多くなると、微粒子シリカ粉
末の分散効果は優れるがハードケーキ生成防止効
果がうすれ、又上記分子量分布より高分子量が多
くなると粉末に対する凝集効果が顕著となり分散
効果が小さくなり期待する効果が得にくい。 本発明による分散安定剤の使用量は、微粒子シ
リカ粉末に対し0.01〜2重量パーセントが望まし
い。 本発明の分散安定剤は上記共重合物(塩)単独
で用いてもよいが、他の分散剤であるβ−ナフタ
リンスルホン酸ホルマリン縮合物、或は安定剤で
あるポリビニルアルコールから選ばれる1種又は
2種以上を併用することにより、より優れた効果
を示す。 本発明の分散安定剤の使用に際して、アトライ
ター、サンドミル、ロールミル、ボールミル、ホ
モジナイザー、ミキサーなどのいずれの分散機器
を用いてもよい。 〔発明の効果〕 本発明によれば、微粒子シリカの分散性が良好
で且つ長時間保存しても沈降物やハードケーキを
生成せず、再分散性の良い水系分散安定剤が提供
され、この水系分散安定剤を用いることにより、
微粒子シリカ粉末のスラリー化が可能となり、そ
の取扱がきわめて容易となる。その結果得られる
微粒子シリカのスラリーはコンクリート混和材、
肥料のコーテイング材、セメント添加材、石膏添
加材、耐火レンガ用添加材等への用途に用いられ
て優れた効果を発揮し得る。 〔実施例〕 以下実施例により本発明を詳述するが、本発明
はこれらに限定されるものではない。 実施例 1 微粒子シリカ粉末としてmicropoz(ノルウエ
ー、ノルセムセメント社製のシリカヒユーム、比
重2.10、比表面積20000m2/Kg、シリカ分91%)
を用いた。分散安定剤を含む水溶液500ml中に微
粒子シリカ1000gを加えスパーテルで撹拌した
後、ホモジナイザー(特殊機器工業(株)製)で10分
間混合して分散液を得た。この分散液の粘度をB
型粘度計で測定した後50mlの乳化試験管に入れ、
20℃の恒温室に静置し30日後及び90日後の分散安
定性を評価した。 この30日、90日後の分散安定性の評価は沈降物
の有無及び沈降物の硬さと再分散性の容易さを定
性的に判定した。 沈降物の有無 ○;沈降物なし △;僅かに沈降している ×;50%以上沈降している 沈降物の硬さと再分散性 ○;上澄液を撹拌すると分散する △;柔かくスパーテルで容易に崩れ再分散する ×;硬く再分散しない 実験に用いたアクリル酸とアクリル酸メチルの
コポリマー()は下記方法により合成した。 温度計、撹拌機、滴下ロート、ガス導入管及び
還流冷却器を備えたガラス製反応容器に、水200
部を仕込み撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒
素雰囲気下で沸点まで加熱した。次いでアクリル
酸160部、アクリル酸メチル40部からなる混合物
と、過硫酸アンモニウム4部、水32部の水溶液及
び2メルカプトエタノール8部、水40部の水溶液
を90分で添加し(75℃)、更に1部の過硫酸アン
モニウムを水8部に溶解させたものを90分で添加
した。添加完結後、過酸化水素50部を加え120分
間沸点に温度を保持して重合を完了させた。その
後カセイソーダ水溶液にて中和を行ない(中和度
0.85対アクリル酸)共重合体水溶液を得た。 得られた共重合体塩()の分子量分布は次表
の如くであつた。
【表】 分散安定剤の添加量は微粒子シリカに対し0.25
重量パーセント(固形分として)添加した。尚静
置期間中の分散液のPHを6.0〜7.0の範囲となるよ
うに酸でコントロールした。評価結果を表−1に
示す。
【表】
【表】 表−1の結果より、実験No.1の無添加分散液
は、粘度が7340ポイズときわめて高く、又沈降物
が生じ分散安定性が乏しい。 分散剤β−ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮
合物を添加した実験No.2では分散液の粘度低減効
果は見られるが、沈降物が生じ安定性が乏しい。 安定剤であるポリビニルアルコールを添加した
実験No.3は、沈降物が生じにくく安定性の向上は
認められるが分散液の粘度が上昇し実用性に欠け
る。 これらの比較例に比し、本発明に係わる分散安
定剤を添加した実験No.4〜No.7では、分散液の粘
度低減及び分散安定効果が顕著であり、低粘度で
しかも90日間静置後も沈降物が生じないきわめて
優れた分散安定性を示した。 実施例 2 実施例1と同様に微粒子シリカ粉末の分散液を
製造しその分散安定性を評価した。 分散安定剤として分子量分布の異なる下記サン
プルを合成した。 ●サンプルL 温度計、撹拌機、滴下ロート、ガス導入管及
び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に水
200部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置
換し窒素雰囲気下で75℃まで加熱した。次いで
アクリル酸200部と過硫酸アンモニウム4部、
水50部の水溶液及びメルカプトエタノール8
部、水50部の水溶液を90分で添加(75℃)し、
更に1部の過硫酸アンモニウムを水10部に溶解
させたものを90分で添加した。 添加完結後、過酸化水素50部を加え120分間
沸点に温度を保持し重合を完了させた。その
後、カセイソーダ水溶液にて中和を行ない(α
=0.7)重合体水溶液を得た。 このサンプルの分子量分布をゲルパーミツシ
ヨンクロマトグラフイーにより求めた。 分子量500未満;3重量パーセント 〃 500〜10000未満;64重量パーセント 〃 10000〜25000未満;31重量パーセント 〃 25000以上;2重量パーセント ●サンプルM サンプルLと同様に行ない重合物を得た。但
し2−メルカプトエタノールを20部とした。こ
のサンプルの分子量分布は下記の通りであり、
分子量10000〜25000の部分が少ないサンプルで
ある。 分子量500未満;9重量パーセント 〃 500〜10000未満;84重量パーセント 〃 10000〜25000未満;6重量パーセント 〃 25000以上;1重量パーセント ●サンプルN サンプルLと同様に行ない重合物を得た。但
し2−メルカプトエタノールを3部とした。こ
のサンプルの分子量分布は下記の通りであり、
分子量25000以上が多いサンプルである。 分子量500未満;1重量パーセント 〃 500〜10000未満;17重量パーセント 〃 10000〜25000未満;47重量パーセント 〃 25000以上;35重量パーセント ●サンプルO サンプルLと同様に行ない、共重合物を得
た。但しモノマーをアクリル酸140部、アクリ
ル酸メチル60部とした。このサンプルの分子量
分布は下記の通りであつた。 分子量500未満;5重量パーセント 〃 500〜10000未満;62重量パーセント 〃 10000〜25000未満;32重量パーセント 分子量25000以上;1重量パーセント ●サンプルLと同様に行ない、共重合物を得た。
但しモノマーをアクリル酸140部、アクリル酸
メチル60部とした。又2−メルカプトエタノー
ルを20部とした。このサンプルの分子量分布は
下記の通りであり、分子量10000〜25000の部分
が少ないサンプルである。 分子量500未満;10重量パーセント 〃 500〜10000未満;85重量パーセント 〃 10000〜25000未満;4重量パーセント 〃 25000以上;1重量パーセント ●サンプルQ サンプルLと同様に行ない共重合物を得た。
但しモノマーをアクリル酸140部、アクリル酸
メチル60部とした。又2−メルカプトエタノー
ルを3部とした。このサンプルの分子量分布は
下記の通りであり分子量25000以上が多いサン
プルである。 分子量500未満;1重量パーセント 〃 500〜10000未満;15重量パーセント 〃 10000〜25000未満;46重量パーセント 〃 25000以上;38重量パーセント 分散安定剤の添加量は微粒子シリカ粉末に対し
0.25重量パーセント(固形分)とした。評価結果
を表−2に示す。
【表】 表−2の結果より、サンプルL及びOを用いた
実験No.1及びNo.4の分散液は、粘度が低く又90日
間静置後においても沈降物を生ぜず、きわめて優
れた分散安定性を示した。 一方、分子量10000〜25000の部分が少ないサン
プルM及びPを用いた実験No.2及びNo.5の分散液
は、粘度低減結果は認められるが沈降物が生じ安
定性が乏しい。 更に分子量25000以上が多いサンプルN及びQ
を用いた実験No.3及びNo.6の分散液は、安定性は
認められるが粘度がきわめて高い。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エ
    ステルのコポリマー又はその塩からなり、該コポ
    リマー又はその塩が次の分子量分布を有するもの
    である微粒子シリカ粉末の水系分散安定剤。 分子量500未満;30重量パーセント以下 分子量500〜10000未満;10〜90重量パーセント 分子量10000〜25000未満;10〜90重量パーセン
    ト 分子量25000以上;30重量パーセント以下 2 (メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エ
    ステルのコポリマー又はその塩と、β−ナフタリ
    ンスルホン酸ホルマリン縮合物及びポリビニルア
    ルコールから選ばれる1種又は2種以上とからな
    り、該コポリマー又はその塩が次の分子量分布を
    有するものである微粒子シリカ粉末の水系分散安
    定剤。 分子量500未満;30重量パーセント以下 分子量500〜10000未満;10〜90重量パーセント 分子量10000〜25000未満;10〜90重量パーセン
    ト 分子量25000以上;30重量パーセント以下
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