JPH07292004A - Suspension polymerization method - Google Patents

Suspension polymerization method

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JPH07292004A
JPH07292004A JP8893194A JP8893194A JPH07292004A JP H07292004 A JPH07292004 A JP H07292004A JP 8893194 A JP8893194 A JP 8893194A JP 8893194 A JP8893194 A JP 8893194A JP H07292004 A JPH07292004 A JP H07292004A
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JP
Japan
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polymerizable monomer
continuous phase
cylinder
taylor
droplet
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Application number
JP8893194A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironobu Nagasaki
宏宣 長崎
Hideaki Kubo
英明 久保
Jun Shida
純 志田
Naoki Katada
直樹 片田
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Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain polymer beads uniform in particle diameter by effecting the polymerization of a suspension formed by dispersing a polymerizable monomer with the aid of a dispersant in an annular space between an outer stationary cylinder and an inner rotary coaxial cylinder at a revolution speed to give a specified Archimedes number and a specified Taylor number. CONSTITUTION:The polymerization of a suspension formed by dispersing drops of a polymerizable monomer (B) in a continuous phase (A) containing a dispersant in the annular space between an outer stationary cylinder 2 and a inner rotary coaxial cylinder 1. The above polymerization is effected under conditions in which the Taylor number as defined by equation II [wherein Rj is the outside diameter of cylinder 1; omega is the angular revolution speed of cylinder 1; d is the width of the annular space; and nu is the kinematic viscosity) lies in the range: 1.16X10<5> Ar+38.8<=Ta<=2000 for Ar<7X10<-4>; and in the range: 8.12X10<5> Ar-367<=Ta<=2000 for Ar>7X10<-4> (wherein Ar is an Archimedes number as defined by equation I (wherein DELTArho is the difference between the specific gravity of the drop and that of continuous phase (A); Dp is the diameter of a drop; mu is the viscosity of continuous phase A; and g is the gravitational acceleration)]. The above suspension is formed by previously mixing phase A with monomer B in a drop formation apparatus 7. Under above conditions, a Taylor vortex is generated to stabilize the drops, resulting in the formation of beads uniform in particle diameter.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、懸濁重合方法に関す
る。より詳細には、この発明は、重合性モノマー液滴群
が分散された懸濁液を、外円筒と内円筒を有する共軸二
重回転円筒の環状部でテイラー渦を生じさせながら懸濁
重合を行うことによる懸濁重合方法に関するものであ
る。この発明の懸濁重合方法は、ポリマービーズを均一
粒径かつ高収率に得るのに有用である。
This invention relates to a suspension polymerization method. More specifically, the present invention relates to suspension polymerization of a suspension in which a group of polymerizable monomer droplets is dispersed while causing a Taylor vortex in the annular portion of a coaxial double-rotating cylinder having an outer cylinder and an inner cylinder. The present invention relates to a suspension polymerization method by carrying out. The suspension polymerization method of the present invention is useful for obtaining polymer beads with a uniform particle size and a high yield.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】中心軸
を共有する2円筒間に流体を満たし、外円筒を静止さ
せ、内円筒をある臨界値以上に回転することにより特殊
な渦流れが生じることが知られている。このような装置
においては、内円筒付近の流速は外円筒付近の流速より
も大きく、そのため内円筒付近を回転する流体塊の遠心
力の方が外円筒付近を回転する流体塊の遠心力よりも大
きくなり、内円筒付近の流体塊は外円筒の方へ吐出流と
なって噴出し、代わりに外円筒付近の流体塊は帰還流と
なって内円筒に向かって流れる。このような吐出流と帰
還流は円筒軸方向に規則正しく並ぶため、内円筒を巻く
ようにドーナツ状の渦が形成される。この渦がテイラー
渦と呼ばれている。
2. Description of the Related Art A special vortex flow is generated by filling a fluid between two cylinders sharing a central axis, keeping an outer cylinder stationary, and rotating an inner cylinder above a certain critical value. It is known. In such a device, the flow velocity near the inner cylinder is higher than that near the outer cylinder, so that the centrifugal force of the fluid mass rotating near the inner cylinder is greater than the centrifugal force of the fluid mass rotating near the outer cylinder. The fluid mass near the inner cylinder becomes jetted as a discharge flow toward the outer cylinder, and instead, the fluid mass near the outer cylinder flows as a return flow toward the inner cylinder. Since such a discharge flow and a return flow are regularly arranged in the axial direction of the cylinder, a donut-shaped vortex is formed so as to wind the inner cylinder. This vortex is called the Taylor vortex.

【0003】このテイラー渦を生じさせる装置として
は、静止した外円筒と回転可能な内円筒を有する共軸回
転円筒構造を有するものであればよく、例えば特開昭第
56-139122号公報に開示のものがある。
A device for producing this Taylor vortex may be any device having a coaxial rotating cylinder structure having a stationary outer cylinder and a rotatable inner cylinder.
There is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-139122.

【0004】また、テイラー渦を生じさせながら懸濁重
合を行うことによって重合体粒子を製造する方法が、特
開平第5−132504号公報に開示されている。しかしなが
ら、上記公報に開示の方法では、重合体液滴の比重と分
散剤を含有する連続相の比重との差が大きい場合には、
テイラー渦による攪拌力に比べて重合体液滴に対する浮
力あるいは重力の効果が強くなるために、連続的に重合
反応を行う場合には、重合体液滴(分散相)が反応器内
をショートパスしてしまい、一部の重合体液滴が目的の
反応率に達する前に反応器から排出されてしまったり、
逆に反応器から排出されずに過剰に反応器内に蓄積し、
その結果流路を閉塞させてしまうという問題がある。ま
た、上記公報に開示の方法で回分反応を行う場合には、
重合体液滴の比重が連続相の比重より軽いと、反応器上
部に重合体液滴が浮遊し、逆に重合体液滴の比重が連続
相の比重より重いと、反応器底部に重合体液滴が沈降し
てしまい、重合体液滴の合一が生じ、その結果収率が低
下してしまうという問題点がある。更には、上記公報に
開示の方法では、得られるポリマービーズの粒径分布が
広いという欠点もある。
A method for producing polymer particles by carrying out suspension polymerization while producing a Taylor vortex is disclosed in JP-A-5-132504. However, in the method disclosed in the above publication, when the difference between the specific gravity of the polymer droplets and the specific gravity of the continuous phase containing the dispersant is large,
Since the effect of buoyancy or gravity on the polymer droplets is stronger than the stirring force due to Taylor vortex, the polymer droplets (dispersed phase) are short-passed in the reactor when conducting the polymerization reaction continuously. Some of the polymer droplets are discharged from the reactor before reaching the target reaction rate,
On the contrary, it is not discharged from the reactor and excessively accumulates in the reactor,
As a result, there is a problem that the flow path is blocked. Further, when performing the batch reaction by the method disclosed in the above publication,
When the specific gravity of the polymer droplets is lower than that of the continuous phase, the polymer droplets float in the upper part of the reactor. Conversely, when the specific gravity of the polymer droplets is higher than that of the continuous phase, the polymer droplets settle at the bottom of the reactor. As a result, polymer droplets are coalesced, resulting in a decrease in yield. Furthermore, the method disclosed in the above publication has a drawback that the obtained polymer beads have a wide particle size distribution.

【0005】一方、重合に先立って均一粒径を有する重
合性モノマーの水中油型分散液を別の装置で製造した
後、この分散液を重合反応器中に供給して懸濁重合を行
う方法が考えられている。特開昭第57-102905号公報に
は、重合性モノマーをノズルを通して噴出させ、この噴
出流に機械的振動を与えて均一粒径を有する重合性モノ
マーの水中油型分散液を製造し、それを懸濁重合する方
法が開示されており、特開平第3-249931号公報には、多
数の噴出孔が環状に配設されているノズルプレートを用
いて均一粒径を有する重合性モノマーの水中油型分散液
を製造し、それを懸濁重合する方法が開示されている。
On the other hand, prior to the polymerization, an oil-in-water type dispersion of a polymerizable monomer having a uniform particle size is produced in another apparatus, and then this dispersion is fed into a polymerization reactor to carry out suspension polymerization. Is being considered. In Japanese Patent Laid-Open No. 57-102905, a polymerizable monomer is jetted through a nozzle, and the jet stream is subjected to mechanical vibration to produce an oil-in-water dispersion of the polymerizable monomer having a uniform particle size. JP-A-3-249931 discloses a method of suspension polymerization of a polymerizable monomer in water having a uniform particle diameter using a nozzle plate in which a large number of ejection holes are annularly arranged. Disclosed is a method of producing an oil-type dispersion and subjecting it to suspension polymerization.

【0006】発明者らは、重合性モノマー液滴群が分散
された懸濁液を重合させる方法について鋭意研究を重ね
た結果、液滴形成装置を介して形成された重合性モノマ
ー液滴群が分散された懸濁液を、外円筒と内円筒を有す
る共軸二重回転円筒の環状部でテイラー渦を生じさせな
がら懸濁重合を行う場合に、取り扱う反応系において重
合性モノマー液滴が反応器内をショートパスあるいは浮
遊もしくは沈降しないようなテイラー数条件を見い出
し、この発明を完成するに至った。この発明は、均一粒
径のポリマービーズを高収率で製造することができる懸
濁重合方法を提供することを目的とする。
As a result of intensive studies on the method of polymerizing a suspension in which polymerizable monomer droplet groups are dispersed, the inventors have found that polymerizable monomer droplet groups formed through a droplet forming device When suspension polymerization is performed on the dispersed suspension while Taylor vortex is generated in the annular part of the coaxial double rotating cylinder having the outer cylinder and the inner cylinder, the polymerizable monomer droplets react in the reaction system to be handled. The present invention has been completed by finding Taylor number conditions that do not cause a short pass or floating or sinking inside the vessel. An object of the present invention is to provide a suspension polymerization method capable of producing polymer beads having a uniform particle size in high yield.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明によれば、分散
剤を含有する連続相に重合性モノマー液滴群が分散され
た懸濁液を、静止した外円筒と回転可能な内円筒を有す
る共軸二重回転円筒の環状部で、アルキメデス数(Ar
で表す)が7×10-4以下の場合にはテイラー数(Taで
表す)が1.16×105Ar+38.8≦Ta≦2000の範囲内、
アルキメデス数が7×10-4より大きい場合にはテイラー
数が8.12×105Ar−367≦Ta≦2000の範囲内となるよ
うに内円筒を回転させながら重合させることによりポリ
マービーズを製造することを特徴とする懸濁重合方法が
提供される。
According to the present invention, a suspension in which polymerizable monomer droplets are dispersed in a continuous phase containing a dispersant has a stationary outer cylinder and a rotatable inner cylinder. Archimedean number (Ar
Is 7 × 10 −4 or less, the Taylor number (represented by Ta) is 1.16 × 10 5 Ar + 38.8 ≦ Ta ≦ 2000.
When the Archimedes number is larger than 7 × 10 -4, polymer beads are produced by polymerizing while rotating the inner cylinder so that the Taylor number is within the range of 8.12 × 10 5 Ar-367 ≦ Ta ≦ 2000. A suspension polymerization method is provided.

【0008】テイラー数とは、テイラー渦の発生を規定
するものであり、下記式、 Ta=(Ri・ω・d/ν)(d/Ri)1/2 (式中、Taはテイラー数、Riは内円筒の外径、ωは
内円筒の回転角速度、dは内外円筒の環状部の巾、νは
動粘度を示す)で求められるものである。すなわち、テ
イラー渦は内円筒の外径、内円筒の回転角速度、内外円
筒の環状部の巾及び動粘度の各パラメーターにより決定
される。また、アルキメデス数とは、液滴に対する浮力
(重力)を考慮した無次元数であり、下記式、 Ar=(Δρ2・Dp3・g)/μ2 (式中、Arはアルキメデス数、Δρは液滴と連続相と
の比重差、Dpは液滴径、μは連続相粘度、gは重力加
速度を示す)で求められるものである。この式より、ア
ルキメデス数が大きいほど、すなわち液滴と連続相との
比重差や液滴径が大きいほど又は連続相粘度が小さいほ
ど、液滴に対する浮力又は重力の影響が大きくなること
が理解される。
The Taylor number defines the generation of Taylor vortices, and is expressed by the following equation: Ta = (Ri.ω.d / ν) (d / Ri) 1/2 (where Ta is the Taylor number, Ri is the outer diameter of the inner cylinder, ω is the rotational angular velocity of the inner cylinder, d is the width of the annular portion of the inner and outer cylinders, and ν is the kinematic viscosity. That is, the Taylor vortex is determined by each parameter of the outer diameter of the inner cylinder, the rotational angular velocity of the inner cylinder, the width of the annular portion of the inner and outer cylinders, and the kinematic viscosity. The Archimedes number is a dimensionless number that takes into consideration the buoyancy (gravitational force) with respect to a droplet, and the following equation: Ar = (Δρ 2 · Dp 3 · g) / μ 2 (where Ar is the Archimedes number and Δρ Is the specific gravity difference between the droplet and the continuous phase, Dp is the droplet diameter, μ is the continuous phase viscosity, and g is the gravitational acceleration. From this equation, it is understood that the larger the Archimedes number, that is, the larger the specific gravity difference between the droplet and the continuous phase, the larger the droplet diameter, or the smaller the continuous phase viscosity, the greater the effect of buoyancy or gravity on the droplet. It

【0009】ここで、アルキメデス数とテイラー数の関
係について説明する。図4は、分散相(液滴)の比重が
連続相の比重に比べて軽い場合における、テイラー数を
755に保持して連続的に懸濁重合反応を行ったときの、
分散相の滞留時間分布のピークが現れる時間(tD)を
連続相の滞留時間分布のピークが現れる時間(tC)で
割った値(tD/tC)とアルキメデス数との関係を示し
ている。図4より、あるアルキメデス数まではtD/tC
=1.0、つまり分散相は連続相の流れに従って反応器内
を流動するが、アルキメデス数がある値を越えて大きく
なると、分散相に対する浮力の影響が大きくなるために
D/tC<1.0となり、分散相は反応器内をショートパ
スしてしまうことが理解される。従って、分散相が反応
器内をショートパスすることなく反応を進行させるため
には、tD/tC=1.0となるようなアルキメデス数(す
なわち、tD/tC<1.0となり始めるアルキメデス数よ
り小さいアルキメデス数)を有する反応系で懸濁重合反
応を行う必要がある。この様なtD/tCの値が1.0より
ずれ始めるアルキメデス数を臨界アルキメデス数(Ar
cで表す)と称す。また、分散相の比重が連続相の比重
に比べて重い場合には、tD/tC>1.0となる。
Now, the relationship between the Archimedes number and the Taylor number will be described. FIG. 4 shows the Taylor number when the specific gravity of the dispersed phase (droplet) is lighter than that of the continuous phase.
When the suspension polymerization reaction was carried out continuously while holding at 755,
The relationship between the time (t D ) at which the peak of the residence time distribution of the dispersed phase appears (t D ) divided by the time (t C ) at which the peak of the residence time distribution of the continuous phase appears (t D / t C ) and the Archimedes number is shown. ing. From Fig. 4, t D / t C up to a certain Archimedes number
= 1.0, that is, the dispersed phase flows in the reactor according to the flow of the continuous phase, but when the Archimedes number increases beyond a certain value, the effect of buoyancy on the dispersed phase increases, so t D / t C <1.0. It is understood that the dispersed phase short-passes in the reactor. Therefore, in order to proceed the reaction without the disperse phase short-passing in the reactor, the Archimedes number such that t D / t C = 1.0 (that is, the Archimedes number starting to become t D / t C <1.0 It is necessary to carry out the suspension polymerization reaction in a reaction system having a small Archimedes number). The Archimedean number at which the value of t D / t C begins to deviate from 1.0 is the critical Archimedean number (Ar
(represented by c). Further, when the specific gravity of the dispersed phase is heavier than that of the continuous phase, t D / t C > 1.0.

【0010】図5は、アルキメデス数及びテイラー数を
種々変化させてArcを求めたときのテイラー数とAr
cとの関係を示している。図5より、Arcはテイラー
数に依存して変化し、テイラー数が大きくなるにつれて
Arcも大きくなることが明らかである。つまり、図5
は、アルキメデス数が大きくなる様な反応系を取り扱う
場合ほどテイラー数を大きくする必要があることを示し
ている。また、図5より、テイラー数(Ta)とArc
との関係が、Arcが7×10-4以下の場合にはTa=1.
16×105Ar+38.8であり、Arcが7×10-4より大き
い場合にはTa=8.12×105Ar−367であることが理解
される。従って、分散相が反応器内をショートパスする
ことなく反応を進行させるためには、Arcが7×10-4
以下の場合には少なくともテイラー数を1.16×105Ar
+38.8以上とし、Arcが7×10- 4より大きい場合には
少なくともテイラー数を8.12×105Ar−367以上とする
必要がある。
FIG. 5 shows the number of Taylor and the number of Ar when Arc is obtained by variously changing the Archimedes number and the Taylor number.
The relationship with c is shown. From FIG. 5, it is clear that Arc changes depending on the Taylor number, and Arc increases as the Taylor number increases. That is, FIG.
Indicates that it is necessary to increase the Taylor number when dealing with a reaction system in which the Archimedes number increases. Further, from FIG. 5, Taylor number (Ta) and Arc
When the Arc is less than 7 × 10 −4, Ta = 1.
It is understood that 16 × 10 5 Ar + 38.8 and Ta = 8.12 × 10 5 Ar-367 when Arc is larger than 7 × 10 −4 . Therefore, in order to proceed the reaction without the dispersed phase short-passing in the reactor, the Arc is 7 × 10 −4.
In the following cases, at least the Taylor number is 1.16 × 10 5 Ar
And Tasu38.8 above, Arc is 7 × 10 - 4 is greater than is required to be at least the Taylor number 8.12 × 10 5 Ar-367 or more.

【0011】また、この発明においては、テイラー数が
2000を越えるとテイラー渦が乱れ始め連続相のプラグフ
ロー性が低下するために好ましくない。
In the present invention, the Taylor number is
If it exceeds 2000, Taylor vortices start to be disturbed and the plug flow property of the continuous phase deteriorates, which is not preferable.

【0012】従って、この発明において用いられるテイ
ラー数としては、アルキメデス数が7×10-4以下となる
場合には1.16×105Ar+38.8≦Ta≦2000の範囲内
(図5における領域)、アルキメデス数が7×10-4
り大きい場合には8.12×105Ar−367≦Ta≦2000の範
囲内(図5における領域)であるが好ましい。より好
ましくは上記領域又はであって40≦Ta≦1600であ
り、特に好ましくは40≦Ta≦800である。この発明に
おいて用いられるテイラー数は、取り扱う反応系の物性
(重合性モノマー液滴の比重、分散剤を含有する連続相
の比重及び粘度等)及び目的とするポリマービーズの粒
径、すなわち取り扱う反応系におけるアルキメデス数に
応じて上記範囲内で適切に変更される。上記のテイラー
数の範囲内であれば、重合性モノマー液滴は反応器内を
ショートパスあるいは浮遊もしくは沈降することなく目
的の反応率まで反応させることが可能であり、均一な粒
径を有するポリマービーズを高収率で得ることができ
る。
Therefore, the Taylor number used in the present invention is within the range of 1.16 × 10 5 Ar + 38.8 ≦ Ta ≦ 2000 (region in FIG. 5) when the Archimedes number is 7 × 10 −4 or less, When the Archimedes number is larger than 7 × 10 −4 , it is preferably within the range of 8.12 × 10 5 Ar−367 ≦ Ta ≦ 2000 (region in FIG. 5). More preferably, it is in the above-mentioned range or is 40 ≦ Ta ≦ 1600, and particularly preferably 40 ≦ Ta ≦ 800. The Taylor number used in the present invention is the physical properties of the reaction system to be handled (specific gravity of the polymerizable monomer droplets, specific gravity and viscosity of the continuous phase containing the dispersant, etc.) and the particle size of the intended polymer beads, that is, the reaction system to be handled. It is appropriately changed within the above range according to the Archimedes number in. Within the above Taylor number range, the polymerizable monomer droplets can be reacted up to the desired reaction rate without short path or floating or sedimentation in the reactor, and a polymer having a uniform particle size. Beads can be obtained in high yield.

【0013】この発明の懸濁重合方法によって製造され
るポリマービーズにおける粒子の均一性は、粒径分布の
分散係数〔(標準偏差÷平均直径)×100〕によって示
すことができる。この発明の懸濁重合方法によれば、分
散係数が20%以下、好ましくは15%以下、更に好ましく
は10%以下の粒径分布を有するポリマービーズが製造さ
れる。また、収率は、供給した重合性モノマーと得られ
たポリマーとの重量比より与えられる。
The uniformity of particles in the polymer beads produced by the suspension polymerization method of the present invention can be represented by the dispersion coefficient [(standard deviation / average diameter) × 100] of the particle size distribution. According to the suspension polymerization method of the present invention, polymer beads having a particle size distribution with a dispersion coefficient of 20% or less, preferably 15% or less, more preferably 10% or less are produced. The yield is given by the weight ratio of the supplied polymerizable monomer and the obtained polymer.

【0014】この発明における重合性モノマー液滴群が
分散された懸濁液は、反応器内(即ち、静止した外円筒
と回転可能な内円筒を有する共軸二重回転円筒の環状
部)で調製されてもよく、反応器の外で調製され、調製
後、懸濁液を反応器内に供給してもよい。この発明にお
ける重合性モノマー液滴群が分散された懸濁液の調製方
法について、以下に説明する。
In the present invention, the suspension in which the polymerizable monomer droplets are dispersed is placed in the reactor (that is, the annular portion of the coaxial double rotating cylinder having the stationary outer cylinder and the rotatable inner cylinder). It may be prepared or may be prepared outside the reactor, and the suspension may be fed into the reactor after preparation. The method for preparing a suspension in which the polymerizable monomer droplet groups are dispersed in the present invention will be described below.

【0015】この発明における重合性モノマー液滴群が
分散された懸濁液は、通常、液滴形成装置を用いて形成
される。この液滴形成装置は、多孔部材、例えばマルチ
ノズル、多孔オリフィスプレート又は多孔質膜を備えて
いる。懸濁液中における重合性モノマー液滴群は、均一
なサイズ(又は液滴径、以下サイズと称す)を有するの
が好ましい。上記のような多孔部材を介して形成された
重合性モノマー液滴群は十分に均一なサイズを有するも
のであるが、振動法又は電界法を同時に適用することに
より、さらにサイズの均一性を高めることができる。
The suspension in which the polymerizable monomer droplet group in the present invention is dispersed is usually formed by using a droplet forming device. This droplet forming device comprises a porous member such as a multi-nozzle, a porous orifice plate or a porous membrane. The polymerizable monomer droplet group in the suspension preferably has a uniform size (or droplet diameter, hereinafter referred to as size). The polymerizable monomer droplet group formed through the porous member as described above has a sufficiently uniform size, but by applying the vibration method or the electric field method at the same time, the size uniformity can be further improved. be able to.

【0016】この発明において用いられるマルチノズル
又は多孔オリフィスプレートの噴出孔の孔径は、分散剤
を含有する連続相の液体及び液滴化対象液である重合性
モノマーの物性、振動等の種々の因子の影響を受ける
が、主として、目的とする液滴のサイズにより決定され
る。一般に、重合性モノマー液滴のサイズは5〜10000
μmが適切であるために、噴出孔の孔径は2〜5000μm
が適切であり、3〜2000μmがより好ましい。また、噴
出孔の配列ピッチは孔径の10〜200倍が適切であり、15
〜100倍がより好ましい。
The diameter of the ejection holes of the multi-nozzle or the multi-orifice plate used in the present invention depends on various factors such as the physical properties of the continuous phase liquid containing the dispersant and the polymerizable monomer which is the liquid to be formed into droplets, vibration, and the like. , But is largely determined by the size of the target droplet. Generally, the size of the polymerizable monomer droplets is 5 to 10000.
Since the appropriate diameter is μm, the diameter of the ejection hole is 2 to 5000 μm.
Is suitable, and 3 to 2000 μm is more preferable. It is appropriate that the array pitch of the ejection holes is 10 to 200 times the hole diameter.
It is more preferably up to 100 times.

【0017】噴出孔から噴出する液滴化対象液である重
合性モノマーの噴出速度はレイノルズ数により決定さ
れ、均一なサイズを有する液滴群を得るためには層流に
することが必要である。レイノルズ数とは、下記式、 Re=D・u・ρ/μ (式中、Reはレイノルズ数、Dは噴出孔の孔径、uは
噴出速度、ρは液滴化対象液の密度、μは液滴化対象液
の粘度を示す)で求められるものである。この発明にお
いては、レイノルズ数が10未満の場合には、流量が小さ
くなり、生産効率が低下するので好ましくない。また、
2000を越えると乱流領域になるために均一なサイズを有
する液滴群が生成しないので好ましくない。従って、レ
イノルズ数の大きさは10〜2000の範囲内が適切であり、
20〜1000の範囲内がより好ましい。液滴化対象液である
重合性モノマーの噴出速度を上記レイノルズ数の範囲内
となるように設定することにより、均一なサイズを有す
る重合性モノマーの液滴群を得ることができる。
The jetting speed of the polymerizable monomer, which is the liquid to be turned into liquid droplets, jetted from the jet holes is determined by the Reynolds number, and it is necessary to form a laminar flow in order to obtain a droplet group having a uniform size. . The Reynolds number is the following formula: Re = D · u · ρ / μ (where Re is the Reynolds number, D is the diameter of the ejection hole, u is the ejection velocity, ρ is the density of the liquid to be dropletized, and μ is It represents the viscosity of the liquid to be dropletized). In the present invention, when the Reynolds number is less than 10, the flow rate becomes small and the production efficiency decreases, which is not preferable. Also,
If it exceeds 2000, a turbulent flow region is formed and droplet groups having a uniform size are not generated, which is not preferable. Therefore, it is appropriate that the Reynolds number is in the range of 10 to 2000,
The range of 20 to 1000 is more preferable. By setting the ejection speed of the polymerizable monomer that is the liquid to be formed into droplets so that it falls within the range of the Reynolds number, it is possible to obtain a droplet group of the polymerizable monomer having a uniform size.

【0018】反応器内で重合性モノマー液滴群が分散さ
れた懸濁液を調製する場合には、重合性モノマーの噴出
孔は、二重回転円筒の環状部の下部面あるいは上部面に
設けることもできるし、環状部の側面に設けることもで
きる。また、反応器の外で懸濁液を調製する場合には、
反応器の外に噴出口を有する液滴生成部を設け、そこで
調製された懸濁液を反応器内に供給することができる。
When a suspension in which the polymerizable monomer droplets are dispersed is prepared in the reactor, the jetting holes of the polymerizable monomer are provided on the lower surface or the upper surface of the annular portion of the double rotating cylinder. Alternatively, it may be provided on the side surface of the annular portion. Also, when preparing a suspension outside the reactor,
It is possible to provide a droplet generation unit having a jet port outside the reactor, and to supply the suspension prepared therein into the reactor.

【0019】多孔部材としてマルチノズル、多孔オリフ
ィスプレート又は多孔質膜を使用する場合には、重合性
モノマー液滴におけるサイズの均一性を高めるために、
分散剤を含有する連続相及び/又は噴出孔から噴出する
重合性モノマーの液滴化対象液を振動させるのが好まし
い。この発明において用いられる振動法としては、噴出
流を均一な液滴群に分散させることのできる振動特性を
有するものであれば何れでもよく、その振動数として
は、一般には10〜100000Hzが適切であり、20〜50000
Hzがより好ましい。具体的な振動手段としては、例え
ば機械的振動子、電音響的振動子、水音響的振動子、電
磁的振動子、磁気抵抗的トランスデューサー、圧電振動
子等を用いることができる。振動手段は、ノズルに接続
してノズルを振動させるようにしてもよいし、反応器又
は反応器の外の液滴生成装置に接続して反応器又は液滴
生成装置内の重合性モノマーの液滴化対象液を振動させ
るようにしてもよい。上記のように、分散剤を含有する
連続相と液滴化対象液である重合性モノマーの両方、あ
るいはそのどちらか一方に振動を与えながら重合性モノ
マー液滴群を形成させることによって、サイズの均一な
液滴群が分散された懸濁液を得ることができる。
When a multi-nozzle, a porous orifice plate or a porous membrane is used as the porous member, in order to increase the size uniformity of the polymerizable monomer droplets,
It is preferable to vibrate the continuous phase containing the dispersant and / or the liquid to be dropletized of the polymerizable monomer ejected from the ejection holes. The vibration method used in the present invention may be any as long as it has a vibration characteristic capable of dispersing the jet flow into a uniform droplet group, and its frequency is generally 10 to 100000 Hz. Yes, 20-50000
Hz is more preferable. As a concrete vibrating means, for example, a mechanical oscillator, an electroacoustic oscillator, a hydroacoustic oscillator, an electromagnetic oscillator, a magnetoresistive transducer, a piezoelectric oscillator, or the like can be used. The vibrating means may be connected to a nozzle to vibrate the nozzle, or may be connected to a reactor or a droplet generator outside the reactor to connect the liquid of the polymerizable monomer in the reactor or the droplet generator. The liquid to be dropletized may be vibrated. As described above, both the continuous phase containing the dispersant and the polymerizable monomer that is the liquid to be formed into droplets, or both of them are formed by forming a group of polymerizable monomer droplets while vibrating, thereby forming A suspension in which uniform droplet groups are dispersed can be obtained.

【0020】また、多孔部材としてマルチノズル又は多
孔オリフィスプレートを使用する場合には、重合性モノ
マー液滴におけるサイズの均一性を高めるために、電界
法を適用するのも好ましい。電界法としては、例えば分
散剤を含有する連続相内に電極を設け、電極と噴出孔間
に交流または直流の電圧を印加することにより重合性モ
ノマーの液滴化対象液を微細化する方法を適用すること
ができる。電圧印加条件としては、交流電界の場合には
交流周波数が1〜30000Hzで、電圧が200〜5000Vであ
るのが適切であり、直流電界の場合には電圧が10〜5000
Vであるのが適切である。
When a multi-nozzle or a porous orifice plate is used as the porous member, it is also preferable to apply the electric field method in order to improve the size uniformity of the polymerizable monomer droplets. As the electric field method, for example, a method in which an electrode is provided in a continuous phase containing a dispersant, and an AC or DC voltage is applied between the electrode and the ejection hole to miniaturize the liquid to be dropletized of the polymerizable monomer Can be applied. As the voltage application conditions, it is appropriate that the AC frequency is 1 to 30000 Hz and the voltage is 200 to 5000 V in the case of an AC electric field, and the voltage is 10 to 5000 in the case of a DC electric field.
Suitably V.

【0021】多孔部材として多孔質膜を使用して重合性
モノマー液滴群を形成する方法としては、例えば均一細
孔を有する多孔質膜を介して重合性モノマーを分散剤を
含有する連続相に圧入分散させる方法を適用することが
でき、このような方法によって、サイズの揃った重合性
モノマー液滴群が調製される。この方法においては、通
常の操作条件(例えば、圧力条件等)ではサイズは細孔
径のみに依存し、重合性モノマー液流量には依存しな
い。細孔径は、液滴の粒径に合わせて50nm〜50μmの範
囲で適宜選択することができる。
As a method of forming a group of polymerizable monomer droplets using a porous film as a porous member, for example, the polymerizable monomer is made into a continuous phase containing a dispersant through a porous film having uniform pores. A method of press-fitting and dispersing can be applied, and by such a method, a group of polymerizable monomer droplets of uniform size is prepared. In this method, under normal operating conditions (for example, pressure conditions), the size depends only on the pore size and not on the polymerizable monomer liquid flow rate. The pore size can be appropriately selected in the range of 50 nm to 50 μm according to the particle size of the droplet.

【0022】多孔質膜を使用して重合性モノマー液滴群
を形成する場合には、連続相に振動を与えることによっ
て、重合性モノマーの液滴が多孔質膜表面に付着するの
を防止することができ、より均一な粒径を有する重合性
モノマー液滴群を形成することができる。
When a group of polymerizable monomer droplets is formed using a porous membrane, the continuous phase is vibrated to prevent the droplets of the polymerizable monomer from adhering to the surface of the porous membrane. It is possible to form a group of polymerizable monomer droplets having a more uniform particle size.

【0023】この発明の懸濁重合方法に用いられる重合
性モノマーとしては、一般的に懸濁重合に使用される重
合性モノマーであれば何れでも適用することができる。
この発明に用いられる水不溶性重合性モノマーの好まし
い例としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、
ジビニルベンゼン、アクリロニトリル、アクリル酸エス
テル、メタクリル酸エステル等のビニル系モノマー又は
これらの混合物等があげられる。また、必要に応じて該
重合性モノマーを溶媒により希釈することが可能であ
り、希釈剤としては、例えばトルエン、ヘキサン等を用
いることができる。この発明に用いられる水溶性重合性
モノマーの好ましい例としては、例えばアクリルアミ
ド、メタアクリルアミド、フマルアミド、アクリル酸、
アクリル酸塩、メタアクリル酸、メタアクリル酸塩等が
あげられる。
As the polymerizable monomer used in the suspension polymerization method of the present invention, any polymerizable monomer generally used in suspension polymerization can be applied.
Preferred examples of the water-insoluble polymerizable monomer used in the present invention include styrene, α-methylstyrene,
Examples thereof include vinyl monomers such as divinylbenzene, acrylonitrile, acrylic acid esters and methacrylic acid esters, and mixtures thereof. If necessary, the polymerizable monomer can be diluted with a solvent, and as the diluent, for example, toluene, hexane or the like can be used. Preferred examples of the water-soluble polymerizable monomer used in the present invention include acrylamide, methacrylamide, fumaramide, acrylic acid,
Examples thereof include acrylic acid salts, methacrylic acid, and methacrylic acid salts.

【0024】水不溶性重合性モノマーに対しては、連続
相の液体として、例えば水あるいは水と1種又はそれ以
上の水混和性有機溶媒との混合液を用いることができ
る。水混和性有機溶媒の好ましい例としては、例えばメ
タノール、エタノール等があげられる。また、水溶性重
合性モノマーに対しては、連続相の液体として、例えば
水と混和しない芳香族炭化水素(例えばベンゼン、キシ
レン、トルエン等)及び脂肪族炭化水素(例えばヘプタ
ン、シクロヘキサン等)を用いることができる。
For the water-insoluble polymerizable monomer, for example, water or a mixed solution of water and one or more water-miscible organic solvents can be used as the continuous phase liquid. Preferable examples of the water-miscible organic solvent include methanol, ethanol and the like. Further, for the water-soluble polymerizable monomer, for example, an aromatic hydrocarbon (eg, benzene, xylene, toluene, etc.) and an aliphatic hydrocarbon (eg, heptane, cyclohexane, etc.) which are immiscible with water are used as the continuous phase liquid. be able to.

【0025】一般に、懸濁重合では、重合性モノマーに
重合開始剤を溶解させて反応が行われる。重合開始剤と
しては、水不溶性重合性モノマーに対しては、例えば過
酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル等の有機過酸化物、
アゾビスイソブチルニトリル等のアゾ化合物を使用する
ことができ、水溶性重合性モノマーに対しては、例えば
過硫酸塩、過酸化水素等の水溶性フリーラジカル開始剤
を使用することができる。
Generally, in suspension polymerization, a reaction is carried out by dissolving a polymerization initiator in a polymerizable monomer. As the polymerization initiator, for water-insoluble polymerizable monomers, for example, benzoyl peroxide, organic peroxides such as lauroyl peroxide,
An azo compound such as azobisisobutylnitrile can be used, and for the water-soluble polymerizable monomer, a water-soluble free radical initiator such as persulfate or hydrogen peroxide can be used.

【0026】この発明において用いられる分散剤として
は、一般的に懸濁重合に使用される分散剤であれば何れ
でも適用することができる。水系の連続相に対して用い
られる分散剤の例としては、例えば高分子保護コロイ
ド、界面活性剤、水不溶性無機物質等があげられ、具体
的には、例えばポリビニルアルコール、ゼラチン、でん
ぷん、メチルセルロース誘導体、ポリアクリル酸塩、ア
ニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、リン酸カ
ルシウム、炭酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム等
があげられる。水と混和しない連続相に対して用いられ
る分散剤の例としては、例えばソルビタン脂肪酸エステ
ル類、高分子分散剤等があげられ、具体的には、例えば
ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノラウレー
ト、エチルセルロース、ベンジルセルロース、エチルヒ
ドロキシエチルセルロース等があげられる。
As the dispersant used in the present invention, any dispersant generally used in suspension polymerization can be applied. Examples of the dispersant used for the aqueous continuous phase include polymer protective colloids, surfactants, water-insoluble inorganic substances, and the like. Specifically, for example, polyvinyl alcohol, gelatin, starch, methylcellulose derivatives. , Polyacrylic acid salts, anionic surfactants, nonionic surfactants, calcium phosphate, calcium carbonate, magnesium pyrophosphate and the like. Examples of the dispersant used for the water-immiscible continuous phase include, for example, sorbitan fatty acid esters, polymer dispersants, and the like. Specifically, for example, sorbitan monostearate, sorbitan monolaurate, ethyl cellulose. , Benzyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose and the like.

【0027】この発明の懸濁重合方法には、回分法と連
続法がある。回分法では、例えば図1に示したような装
置が使用される。図1を用いて回分法について説明す
る。分散剤を含有する連続相の貯槽10及び重合性モノマ
ーの貯槽11から、分散剤を含有する連続相及び重合性モ
ノマー溶液を液滴生成装置7に供給する。液滴生成装置
7で重合性モノマー液滴群のスラリーを形成した後、外
円筒2と内円筒1の間隙に重合性モノマー液滴群のスラ
リーを供給する。このとき、予め外円筒2と内円筒1の
間隙には、分散剤を含有する連続相が満たされていても
よい。この装置は排気口5を有している。内円筒1はモ
ーター4により所定の回転速度で回転している。所定量
の重合性モノマーの液滴群のスラリーを供給した後、ジ
ャケット3に温水を温水入口8より供給して温水出口9
より排出させて循環させることにより反応器内を所定の
温度に調節し、重合反応を行う。反応が完結した後、ポ
リマービーズのスラリーがスラリー出口6より排出され
る。こうして得られるポリマービーズは、均一粒径を有
するものである。
The suspension polymerization method of the present invention includes a batch method and a continuous method. In the batch method, for example, a device as shown in FIG. 1 is used. The batch method will be described with reference to FIG. The continuous phase containing the dispersant and the polymerizable monomer solution are supplied to the droplet generator 7 from the continuous phase containing tank 10 and the polymerizable monomer storage tank 11. After the slurry of the polymerizable monomer droplet group is formed by the droplet generation device 7, the slurry of the polymerizable monomer droplet group is supplied to the gap between the outer cylinder 2 and the inner cylinder 1. At this time, the gap between the outer cylinder 2 and the inner cylinder 1 may be previously filled with a continuous phase containing a dispersant. This device has an exhaust port 5. The inner cylinder 1 is rotated at a predetermined rotation speed by a motor 4. After supplying a predetermined amount of slurry of the polymerizable monomer droplets, warm water is supplied to the jacket 3 through the warm water inlet 8 and the warm water outlet 9.
By further discharging and circulating, the inside of the reactor is adjusted to a predetermined temperature to carry out the polymerization reaction. After the reaction is completed, the slurry of polymer beads is discharged from the slurry outlet 6. The polymer beads thus obtained have a uniform particle size.

【0028】図1の装置は、液滴生成装置7が反応器の
下部に設置されているが、このように液滴生成装置7が
反応器の下部に設置されている装置は、重合性モノマー
液滴群の比重が連続相の比重よりも小さい場合に有効で
ある。重合性モノマー液滴群の比重が連続相の比重より
も大きい場合には、図3に示されるように、液滴生成装
置7を反応器の上部に設置するのが好ましい。
In the apparatus shown in FIG. 1, the droplet generator 7 is installed in the lower part of the reactor. The apparatus in which the droplet generator 7 is installed in the lower part of the reactor is a polymerizable monomer. This is effective when the specific gravity of the droplet group is smaller than that of the continuous phase. When the specific gravity of the polymerizable monomer droplet group is higher than the specific gravity of the continuous phase, it is preferable to install the droplet generating device 7 at the upper part of the reactor as shown in FIG.

【0029】連続法では、例えば図2に示したような装
置が使用される。図2を用いて連続法について説明す
る。分散剤を含有する連続相の貯槽10及び重合性モノマ
ーの貯槽11から分散剤を含有する連続相及び重合性モノ
マー溶液を連続的に液滴生成装置7に供給する。液滴生
成装置7で重合性モノマー液滴群のスラリーを形成した
後、外円筒2と内円筒1の間隙に重合性モノマー液滴群
のスラリーを連続的に供給する。このとき、予め外円筒
2と内円筒1の間隙には、分散剤を含有する連続相が満
たされていてもよい。内円筒1はモーター4により所定
の回転速度で回転している。一定流量の重合性モノマー
の液滴群のスラリーを反応器に連続的に供給する。ジャ
ケット3に温水を温水入口8より供給し温水出口9より
排出させて循環させることにより反応器内を所定の温度
に調節し、重合反応を進行させる。反応が進行したポリ
マービーズは、本反応器内で反応を完結させてもよい
し、本反応器から排出した後、排気口5を有する熟成槽
12において反応を完結させてもよい。反応を完結したポ
リマービーズのスラリーは、スラリー出口6より連続的
に排出される。こうして得られるポリマービーズは、均
一な粒径を有するものである。
In the continuous method, for example, a device as shown in FIG. 2 is used. The continuous method will be described with reference to FIG. The continuous phase containing the dispersant and the polymerizable monomer solution are continuously supplied to the droplet generation device 7 from the continuous phase containing tank 10 and the polymerizable monomer storage tank 11. After the slurry of the polymerizable monomer droplet group is formed by the droplet generation device 7, the slurry of the polymerizable monomer droplet group is continuously supplied to the gap between the outer cylinder 2 and the inner cylinder 1. At this time, the gap between the outer cylinder 2 and the inner cylinder 1 may be previously filled with a continuous phase containing a dispersant. The inner cylinder 1 is rotated at a predetermined rotation speed by a motor 4. A constant flow rate slurry of droplets of polymerizable monomer is continuously fed to the reactor. Hot water is supplied to the jacket 3 from the hot water inlet 8, discharged from the hot water outlet 9 and circulated to adjust the temperature inside the reactor to a predetermined temperature to allow the polymerization reaction to proceed. The polymer beads in which the reaction has progressed may be completed in the present reactor, or after being discharged from the present reactor, an aging tank having an exhaust port 5.
The reaction may be completed at 12. The slurry of polymer beads which has completed the reaction is continuously discharged from the slurry outlet 6. The polymer beads thus obtained have a uniform particle size.

【0030】連続法の場合には、液滴生成装置7は反応
器の下部あるいは上部のいずれに設置してもよいが、実
際には、連続相及び重合性モノマー液滴群の比重、重合
性モノマー液滴群のサイズ、連続相及び重合性モノマー
の液滴化対象液の流量等を考慮して適宜選択される。
In the case of the continuous method, the droplet generator 7 may be installed at either the lower part or the upper part of the reactor, but in practice, the specific gravity and the polymerizable property of the continuous phase and the polymerizable monomer droplet group are high. The size is appropriately selected in consideration of the size of the monomer droplet group, the continuous phase, the flow rate of the polymerizable monomer droplet forming target liquid, and the like.

【0031】重合温度は、使用する重合開始剤の分解温
度、連続相の沸点等を考慮して適宜選択されるが、一般
的には約40〜95℃が好ましい。
The polymerization temperature is appropriately selected in consideration of the decomposition temperature of the polymerization initiator to be used, the boiling point of the continuous phase, etc., but is generally preferably about 40 to 95 ° C.

【0032】[0032]

【作用】この発明に係わる懸濁重合方法によれば、静止
した外円筒と回転可能な内円筒を有する共軸二重回転円
筒の環状部で、アルキメデス数(Arで表す)が7×10
-4以下の場合にはテイラー数(Taで表す)が1.16×10
5Ar+38.8≦Ta≦2000の範囲内、アルキメデス数が
7×10-4より大きい場合にはテイラー数が8.12×105
r−367≦Ta≦2000の範囲内となるように内円筒を回
転させながら、分散剤を含有する連続相に多孔部材を介
して重合性モノマーを導入して形成された重合性モノマ
ー液滴群が分散された懸濁液における重合反応が行われ
る。
According to the suspension polymerization method according to the present invention,
Coaxial double-rotating circle with a rotating outer cylinder and a rotatable inner cylinder
Archimedean number (represented by Ar) is 7 × 10 in the annular part of the cylinder.
-FourIn the following cases, the Taylor number (represented by Ta) is 1.16 × 10
FiveWithin the range of Ar + 38.8 ≦ Ta ≦ 2000, the Archimedes number is
7 x 10-FourIf it is larger, the Taylor number is 8.12 × 10FiveA
Rotate the inner cylinder so that r-367 ≤ Ta ≤ 2000.
While pouring, insert a porous member into the continuous phase containing the dispersant.
Polymerizable monomer formed by introducing a polymerizable monomer
-The polymerization reaction takes place in a suspension in which droplets are dispersed.
It

【0033】このようにして懸濁重合を行う場合には、
共軸二重回転円筒の環状部における半径方向の混合の度
合いがよくかつ一様であるために、テイラー渦内の重合
性モノマー液滴は分裂/合一することがなく、かつアル
キメデス数に応じた適切なテイラー数範囲を用いている
ために、重合性モノマー液滴は反応器内をショートパス
あるいは浮遊もしくは沈降することなく目的の反応率ま
で反応が進行し、均一粒径を有するポリマービーズが高
収率で製造されることとなる。また、共軸二重回転円筒
の環状部における軸方向においては、混合の度合いが小
さくプラグフローに近いため、重合性モノマー液滴を装
置に連続的に供給することにより、高重合率のポリマー
ビーズが連続的に製造されることとなる。
When suspension polymerization is carried out in this manner,
Due to the good and uniform degree of radial mixing in the annulus of the coaxial double-rotating cylinder, the polymerizable monomer droplets in the Taylor vortex do not split / coalesce and depend on the Archimedes number. Since an appropriate Taylor number range is used, the reaction of the polymerizable monomer droplets proceeds to the target reaction rate without short path or floating or sedimentation in the reactor, and polymer beads having a uniform particle size are formed. It will be produced in high yield. Further, in the axial direction of the annular portion of the coaxial double-rotation cylinder, the degree of mixing is small and it is close to the plug flow. Therefore, by continuously supplying the polymerizable monomer droplets to the apparatus, polymer beads having a high polymerization rate can be obtained. Will be continuously manufactured.

【0034】[0034]

【実施例】以下、実施例を示してこの発明を詳細に説明
するが、この発明は、以下の実施例に限定されないこと
はいうまでもない。 実施例1 2重量%のポリビニルアルコール水溶液(比重0.99、粘
度2cp)を満たした液滴生成装置内において、粒径の揃
った重合性モノマー溶液(アクリル酸ラウリル/酢酸ビ
ニル/ジビニルベンゼン/ラウロイルパーオキサイド=
67/23/9/1;比重0.97)の液滴群を形成させた。該
液滴生成装置は共軸二重回転円型反応器下部に設置され
ており、液滴生成装置下部には圧電振動子が装着されて
いる。オリフィス孔数は19孔、ピッチ幅は1.5mm、孔径
は30μmである。重合性モノマー溶液を、オリフィス孔
から1孔当たり0.3g/minの流量で分散剤を含有する連続
相中に噴出させ、5000Hzの正弦波の振動を与え、粒径
120μmの液滴を形成させた(Ar=2.05×10-3)。ま
た、液滴生成部に分散剤を含有する連続相である1重量
%ポリビニルアルコール水溶液を57g/minの流量で連続
的に供給した。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to the following examples. Example 1 A polymerizable monomer solution having a uniform particle size (lauryl acrylate / vinyl acetate / divinylbenzene / lauroyl peroxide) was used in a droplet generator filled with a 2% by weight aqueous polyvinyl alcohol solution (specific gravity 0.99, viscosity 2 cp). =
67/23/9/1; specific gravity 0.97). The droplet generator is installed in the lower part of the coaxial double-rotation circular reactor, and the piezoelectric vibrator is mounted in the lower part of the droplet generator. The number of orifice holes is 19, the pitch width is 1.5 mm, and the hole diameter is 30 μm. The polymerizable monomer solution was jetted from the orifice holes into the continuous phase containing the dispersant at a flow rate of 0.3 g / min per hole, and a sine wave vibration of 5000 Hz was applied to the particles.
A 120 μm droplet was formed (Ar = 2.05 × 10 −3 ). Further, a 1% by weight polyvinyl alcohol aqueous solution which is a continuous phase containing a dispersant was continuously supplied to the droplet generation part at a flow rate of 57 g / min.

【0035】形成した液滴群のスラリーを、液滴生成装
置上部より連続的に共軸二重回転円筒型反応器下部に供
給し、重合反応を進行させた。共軸二重回転円筒型反応
器の内円筒の外径は100mm、外円筒の内径は150mm、高さ
は1000mm、反応器体積は98mlであり、内円筒を35rpm
(テイラー数1570)で回転させた。内円筒内部は熱媒が
流通する構造になっており、反応器内温度を75℃に設定
した。滞留時間は約2.5時間であり、反応器上部より粒
径の揃ったポリマービーズのスラリーが連続的に得られ
た。得られたポリマービーズの粒径を測定した結果(測
定器:LS−130、コールター社製)、体積平均直径
は120μm、分散係数は8%、収率は98%であった。
The slurry of the formed droplet group was continuously supplied to the lower portion of the coaxial double-rotation cylindrical type reactor from the upper portion of the droplet generation device to advance the polymerization reaction. The outer diameter of the inner cylinder of the coaxial double rotation cylindrical reactor is 100 mm, the inner diameter of the outer cylinder is 150 mm, the height is 1000 mm, the reactor volume is 98 ml, and the inner cylinder is 35 rpm.
It was rotated with (Taylor number 1570). The inside of the inner cylinder has a structure in which a heat medium flows, and the temperature inside the reactor was set to 75 ° C. The residence time was about 2.5 hours, and a slurry of polymer beads having a uniform particle size was continuously obtained from the upper part of the reactor. As a result of measuring the particle diameter of the obtained polymer beads (measuring instrument: LS-130, manufactured by Coulter, Inc.), the volume average diameter was 120 μm, the dispersion coefficient was 8%, and the yield was 98%.

【0036】実施例2 直径10mm、長さ180mm、平均細孔径0.9μmのガラス多孔
質膜を10本配し、連相として1重量%のポリビニルアル
コール水溶液(比重0.99、粘度0.9cp)を満たした液滴
生成装置において、実施例1と同組成の重合性モノマー
をガラス多孔質膜を介して連続相中に圧入し液滴群を形
成させた(粒径5μm、Ar=3.78×10 -6)。また、液
滴生成装置には振動子が装着されており、連続相に振動
を与えて重合性モノマーを分散させている。重合性モノ
マーを19g/min、連続相を57g/minの流量で連続的に供給
した。形成した液滴群のスラリーを液滴生成装置上部よ
り連続的に共軸二重回転円筒型反応器下部に供給し、重
合反応を進行させた。反応器内の温度は75℃、平均滞留
時間は2.0時間であった。内円筒を5rpm(テイラー数51
0)で回転させて重合反応を行った。実施例1と同様に
して得られたポリマービーズの粒径を測定した結果、体
積平均直径は5μm、分散係数は17%、収率99%であっ
た。
Example 2 Porous glass having a diameter of 10 mm, a length of 180 mm and an average pore diameter of 0.9 μm
Distribute 10 membranes with 1% by weight of polyvinyl al as a continuous phase
Droplets filled with a Cole solution (specific gravity 0.99, viscosity 0.9 cp)
In the production apparatus, a polymerizable monomer having the same composition as in Example 1
Are pressed into the continuous phase through a glass porous membrane to form droplet groups.
Formed (particle size 5 μm, Ar = 3.78 × 10 -6). Also, the liquid
The drop generator is equipped with a vibrator that vibrates in the continuous phase.
To disperse the polymerizable monomer. Polymerizable Mono
Mar, 19 g / min, continuous phase, 57 g / min
did. The slurry of the formed droplet group is transferred from above the droplet generator.
Continuously fed to the lower part of the coaxial double-rotating cylindrical reactor,
The combined reaction proceeded. Temperature in the reactor is 75 ℃, average retention
The time was 2.0 hours. Inner cylinder 5 rpm (Taylor number 51
Polymerization reaction was carried out by rotating at 0). Similar to Example 1
As a result of measuring the particle size of the polymer beads obtained by
The product average diameter is 5 μm, the dispersion coefficient is 17%, and the yield is 99%.
It was

【0037】実施例3 実施例1と同条件で液滴濃度30重量%の懸濁液9800mlを
形成し、この懸濁液を実施例1で使用した反応器内に満
たし、実施例1と同条件で回分反応にて重合反応を行っ
た。得られたポリマービーズの体積平均直径は120μ
m、分散係数は8%、収率は98.5%であった。
Example 3 Under the same conditions as in Example 1, 9800 ml of a suspension having a droplet concentration of 30% by weight was formed, and the suspension was filled in the reactor used in Example 1 and the same as in Example 1. The polymerization reaction was carried out as a batch reaction under the conditions. The volume average diameter of the obtained polymer beads is 120μ.
m, the dispersion coefficient was 8%, and the yield was 98.5%.

【0038】実施例4 分散剤としてエチルセルロースを含有する連続相である
シクロヘキサン(比重0.78、粘度0.5cp)を満たした実
施例2の液滴生成装置内において、粒径の揃った重合性
モノマー溶液〔80重量%のアクリル酸510gを30重量%の
水酸化ナトリウム水溶液600gで中和し、重合開始剤とし
て過硫酸カリウム0.4g及び架橋剤としてデナコールEX-8
10(ナガセ化成工業(株)製)20.4gを、イオン交換水4
0gと共に加えて調製した;比重1.20〕の液滴群を形成さ
せた(粒径5μm、Ar=7.42×10-4)。また、連続相
であるシクロヘキサンを50g/minの流量で連続的に供給
した。
Example 4 A polymerizable monomer solution having a uniform particle size [in a droplet generator of Example 2 filled with cyclohexane (specific gravity 0.78, viscosity 0.5 cp) as a continuous phase containing ethyl cellulose as a dispersant] 80 g of acrylic acid (510 g) is neutralized with 600 g of 30 wt% sodium hydroxide aqueous solution, 0.4 g of potassium persulfate as a polymerization initiator and Denacol EX-8 as a cross-linking agent.
20.4 g of 10 (manufactured by Nagase Kasei Co., Ltd.) and 4 of ion-exchanged water
A droplet group having a specific gravity of 1.20] was formed (particle size: 5 μm, Ar = 7.42 × 10 −4 ). In addition, cyclohexane, which is a continuous phase, was continuously supplied at a flow rate of 50 g / min.

【0039】分散剤としてエチルセルロースを含有する
シクロヘキサンが満たされた共軸二重回転円筒型反応器
に、形成した液滴群を連続的に反応器上部より供給し重
合反応を進行させた。内円筒を10rpm(テイラー数668)
で回転させた。反応器内の温度は72℃、平均滞留時間は
2.0時間であった。実施例1と同様にして得られたポリ
マービーズの粒径を測定した結果、体積平均直径は170
μm、分散係数は15%、収率98.5%であった。
A droplet group formed was continuously supplied from the upper part of the reactor to a coaxial double-rotating cylinder type reactor filled with cyclohexane containing ethyl cellulose as a dispersant to proceed the polymerization reaction. Inner cylinder 10 rpm (Taylor number 668)
I rotated it. The temperature in the reactor is 72 ° C, the average residence time is
It was 2.0 hours. As a result of measuring the particle size of the polymer beads obtained in the same manner as in Example 1, the volume average diameter was 170.
μm, the dispersion coefficient was 15%, and the yield was 98.5%.

【0040】比較例1 内円筒の回転数を5rpm(テイラー数455)とし、その他
の条件は実施例1と同条件で重合反応を行ったところ、
得られたポリマービーズの体積平均直径は120μm、分
散係数は9%、収率は65%であった。以上の実施例及び
比較例より、反応系におけるアルキメデス数が7×10-4
以下の場合には1.16×105Ar+38.8≦Ta≦2000の範
囲内のテイラー数で、反応系におけるアルキメデス数が
7×10-4より大きい場合には8.12×105Ar−367≦Ta
≦2000の範囲内のテイラー数で重合反応を行ったとき
に、高い収率で均一な粒径を有するポリマービーズが得
られることが明らかである。
Comparative Example 1 When the number of rotations of the inner cylinder was 5 rpm (Taylor number 455) and the other conditions were the same as in Example 1, the polymerization reaction was carried out.
The volume average diameter of the obtained polymer beads was 120 μm, the dispersion coefficient was 9%, and the yield was 65%. From the above Examples and Comparative Examples, the Archimedes number in the reaction system was 7 × 10 −4.
In the following cases, the Taylor number is within the range of 1.16 × 10 5 Ar + 38.8 ≦ Ta ≦ 2000, and when the Archimedes number in the reaction system is larger than 7 × 10 −4 , 8.12 × 10 5 Ar-367 ≦ Ta
It is clear that when the polymerization reaction is carried out with a Taylor number within the range of ≦ 2000, polymer beads having a uniform particle size can be obtained in a high yield.

【0041】[0041]

【発明の効果】この発明に係わる懸濁重合方法によれ
ば、静止した外円筒と回転可能な内円筒を有する共軸二
重回転円筒の環状部で、アルキメデス数(Arで表す)
が7×10 -4以下の場合にはテイラー数(Taで表す)が
1.16×105Ar+38.8≦Ta≦2000の範囲内、アルキメ
デス数が7×10-4より大きい場合にはテイラー数が8.12
×105Ar−367≦Ta≦2000の範囲内となるように内円
筒を回転させることにより、分散剤を含有する連続相に
多孔部材を介して重合性モノマーを導入して形成された
重合性モノマーの液滴群が分散された懸濁液にテイラー
渦を生じさせながら重合反応を行うことができる。
According to the suspension polymerization method of the present invention,
A coaxial outer cylinder with a stationary outer cylinder and a rotatable inner cylinder.
Archimedes number (represented by Ar)
Is 7 × 10 -FourIn the following cases, the Taylor number (represented by Ta) is
1.16 x 10FiveAr + 38.8 ≦ Ta ≦ 2000, Archime
The number of deaths is 7 × 10-FourIf it is larger, the Taylor number is 8.12
× 10FiveInner circle so that Ar-367 ≤ Ta ≤ 2000
By rotating the cylinder, it becomes a continuous phase containing dispersant.
Formed by introducing a polymerizable monomer through the porous member
Taylor in a suspension in which droplets of polymerizable monomer are dispersed
The polymerization reaction can be carried out while generating a vortex.

【0042】このようにして懸濁重合を行うと、共軸二
重回転円筒の環状部における半径方向の混合の度合いが
よくかつ一様であるために、テイラー渦内の重合性モノ
マー液滴は分裂/合一することがなく、かつアルキメデ
ス数に応じた適切なテイラー数範囲を用いているため
に、重合性モノマー液滴は反応器内をショートパスある
いは浮遊もしくは沈降することなく目的の反応率まで反
応が進行する。従って、この方法によれば、均一な粒径
を有するポリマービーズを高収率で製造することができ
る。
When the suspension polymerization is carried out in this manner, the polymerizable monomer droplets in the Taylor vortex are separated because the degree of radial mixing in the annular portion of the coaxial double-rotating cylinder is good and uniform. Since it does not split / unify and uses an appropriate Taylor number range according to the Archimedes number, the polymerizable monomer droplets do not short pass or float or settle in the reactor, and the desired reaction rate Reaction progresses to. Therefore, according to this method, polymer beads having a uniform particle size can be produced in high yield.

【0043】また、共軸二重回転円筒の環状部における
軸方向においては、混合の度合いが小さくプラグフロー
に近いため、重合性モノマー液滴群を装置に連続的に供
給することにより、高重合率のポリマービーズを連続的
に製造することができる。
In the axial direction of the annular portion of the coaxial double-rotating cylinder, the degree of mixing is small and it is close to the plug flow. Therefore, by supplying the polymerizable monomer droplet group continuously to the apparatus, high polymerization can be achieved. The rate of polymer beads can be produced continuously.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の回分法で用いられる装置の概略図で
ある。
FIG. 1 is a schematic view of an apparatus used in the batch method of the present invention.

【図2】この発明の連続法で用いられる装置の概略図で
ある。
FIG. 2 is a schematic view of an apparatus used in the continuous method of the present invention.

【図3】この反応の回分法で用いられる装置の概略図で
ある。
FIG. 3 is a schematic view of an apparatus used in the batch method of this reaction.

【図4】臨界アルキメデス数の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a critical Archimedes number.

【図5】臨界アルキメデス数とテイラー数の関係図であ
る。
FIG. 5 is a relationship diagram between a critical Archimedes number and a Taylor number.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 内円筒 2 外円筒 3 ジャケット 4 モーター 5 排気口 6 スラリー出口 7 液滴生成装置 8 温水入口 9 温水出口 10 連続相の貯槽 11 重合性モノマーの貯槽 12 熟成槽 1 Inner Cylinder 2 Outer Cylinder 3 Jacket 4 Motor 5 Exhaust Port 6 Slurry Outlet 7 Droplet Generator 8 Hot Water Inlet 9 Hot Water Outlet 10 Continuous Phase Reservoir 11 Polymeric Monomer Reservoir 12 Aging Tank

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分散剤を含有する連続相に重合性モノマ
ー液滴群が分散された懸濁液を、静止した外円筒と回転
可能な内円筒を有する共軸二重回転円筒の環状部で、ア
ルキメデス数(Arで表す)が7×10-4以下の場合には
テイラー数(Taで表す)が1.16×105Ar+38.8≦T
a≦2000の範囲内、アルキメデス数が7×10-4より大き
い場合にはテイラー数が8.12×105Ar−367≦Ta≦20
00の範囲内となるように内円筒を回転させながら重合さ
せることによりポリマービーズを製造することを特徴と
する懸濁重合方法。
1. A suspension of a polymerizable monomer droplet group dispersed in a continuous phase containing a dispersant in an annular portion of a coaxial double rotating cylinder having a stationary outer cylinder and a rotatable inner cylinder. , If the Archimedes number (represented by Ar) is 7 × 10 −4 or less, the Taylor number (represented by Ta) is 1.16 × 10 5 Ar + 38.8 ≦ T
Within the range of a ≦ 2000, when the Archimedes number is larger than 7 × 10 −4 , the Taylor number is 8.12 × 10 5 Ar−367 ≦ Ta ≦ 20
A suspension polymerization method characterized in that polymer beads are produced by polymerizing while rotating an inner cylinder so as to be within a range of 00.
【請求項2】 ポリマービーズが、20%以下の分散係数
で製造される請求項1記載の懸濁重合方法。
2. The suspension polymerization method according to claim 1, wherein the polymer beads are produced with a dispersion coefficient of 20% or less.
【請求項3】 重合性モノマー液滴群が分散された懸濁
液が、連続相と重合性モノマーの両方、あるいはそのど
ちらか一方に振動を与えながら液滴形成装置を介して重
合性モノマーを連続相に導入することによって形成され
る請求項1又は2に記載の懸濁重合方法。
3. A suspension in which a group of polymerizable monomer droplets is dispersed is applied to the polymerizable monomer via a droplet forming device while vibrating both or both of the continuous phase and the polymerizable monomer. The suspension polymerization method according to claim 1 or 2, which is formed by introducing it into a continuous phase.
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