JPH0826084B2 - ビニル系重合体粒子及び発泡性ビニル系重合体粒子の製造方法 - Google Patents

ビニル系重合体粒子及び発泡性ビニル系重合体粒子の製造方法

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JPH0826084B2 JP2185000A JP18500090A JPH0826084B2 JP H0826084 B2 JPH0826084 B2 JP H0826084B2 JP 2185000 A JP2185000 A JP 2185000A JP 18500090 A JP18500090 A JP 18500090A JP H0826084 B2 JPH0826084 B2 JP H0826084B2
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08F2/12Polymerisation in non-solvents
    • C08F2/16Aqueous medium
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,粒度分布の狭いビニル系重合体粒子の製造
方法,および発泡成形品の原料として用いられる発泡性
ビニル系重合体粒子の製造方法に関する。
(従来の技術) 従来のビニル系単量体,例えばスチレンを主体とする
単量体を懸濁重合し,ビニル系重合体粒子を製造する方
法においては,主懸濁剤として難溶性リン酸塩,懸濁助
剤として陰イオン界面活性剤,粒子の生長剤として水溶
性金属塩を用い,これらの種類,濃度あるいは添加時間
等の化学的要因と攪拌等の機械的要因の組み合わせによ
り,その粒子径および粒度分布をコントロールしてい
た。具体的には, (1)水相中の水素イオン濃度を10-7〜10-5グラムイオ
ンの範囲に保つて重合を行なう方法(特開昭62−169801
号公報), (2)主懸濁剤として5〜20重量%の酢酸カルシウム塩
あるいはプロピオン酸のカルシウム塩を含有したリン酸
カルシウム塩を使用する方法(特開昭58−63702号公
報), (3)主懸濁剤として水溶性有機高分子化合物とケイ酸
ナトリウムを使用する方法(特公昭45−39549号公
報), (4)重合途中でリン酸三ナトリウムを加え,系内でリ
ン酸カルシウムを生成させ引き続き合成を行なう方法
(特公昭59−19136号公報)などが提案されている。
しかしながら,上記のような従来の方法では,微小粒
子の発生を抑制するという点で不充分であり,これらに
より得られる重合体粒子の粒子径は,100〜3000μmの範
囲にあり,かつその粒度分布は幅広いものであつた。
そこで,微小粒子の発生を抑制し,粒度分布の狭いビ
ニル系重合体を製造する方法として,発明者らは先に,
水相中の水素イオン濃度を重合転化率が0〜30重量%の
間に10-10〜10-13グラムイオンの範囲にして重合を行な
う方法を提案した(特開平1−10455号)。
(発明が解決しようとする課題) 一般に懸濁重合法で得られたスチレンを主体とするビ
ニル系重合体粒子は,その用途の1つとして,ブタン,
ペンタンなどの低級炭化水素類を発泡剤として含浸さ
せ,発泡性ポリスチレン樹脂粒子としている。発泡性ポ
リスチレン樹脂粒子の用途は,その優れた特性のため,
包装緩衝材,断熱材等多方面にわたり使用されている。
発泡性ポリスチレン樹脂粒子の成形品は,所定の倍数
に蒸気又は熱風によつて予備発泡された粒子を金型内に
充填し,蒸気により2次発泡させて得ることができる。
得られた成形品は,包装緩衝材や断熱材として使用され
るが,その時の要求性能としては,予備発泡粒子間の間
隙が十分に埋まつており外観が良く,予備発泡粒子同士
が十分に融着しており,又成形品自体がある程度の強度
を持つことなどである。
しかしながら,従来の懸濁重合法で得た発泡性ポリス
チレン樹脂粒子では,未だ予備発泡粒子間の間隙が十分
に埋まらず成形品の外観が悪くなる問題があつた。
すなわち,本発明は粒度分布の狭いビニル系重合体粒
子を得ることができ,かつ発泡性ポリスチレン樹脂粒子
にした際に,外観の良好な成形品を得ることができるビ
ニル系重合体粒子及び発泡性ビニル系重合体粒子の製造
方法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は,ビニル系単量体を難溶性リン酸塩及び陰イ
オン界面活性剤の存在下,水性媒体中で懸濁重合する際
に,水性媒体中に酸化剤を添加し,かつビニル系単量体
の重合転化率が0〜30重量%の間に,重合系内の水素イ
オン濃度を10-9〜10-13グラムイオンとすることを特徴
とするビニル系重合体粒子の製造方法及び重合途中又は
重合後に発泡剤を含浸させる発泡性ビニル系重合体粒子
の製造方法に関する。
本発明におけるビニル系単量体としては,スチレン,
α−メチルスチレン,ビニルトルエン,パラクロルスチ
レン等のスチレン誘導体,アクリロニトリル,メタクリ
ロニトリル等のシアン化ビニル,アクリル酸メチル,ア
クリル酸エチル,アクリル酸プロピル,アクリル酸ブチ
ル等のアクリル酸エステル,同様のメタクリル酸エステ
ル,ビニルピリジン,ビニルカルバゾール,ブタジエン
などがあり,ビニル系重合体粒子を発泡性ビニル系重合
体粒子とする際には,スチレンまたはスチレン誘導体を
50重量%以上使用するのが好ましい。
これらビニル系単量体を水性媒体中で懸濁重合する際
の重合開始剤としては,過酸化ベンゾイル,過安息香酸
ブチル等の有機過酸化物,アゾビスイソブチロニトリル
等のアゾ化合物などの一般にビニル系単量体のラジカル
重合に用いられる重合開始剤が使用できる。これらは,
好ましくは単量体成分に対して0.05〜10重量%使用され
る。
水性媒体中で分散相を安定に存在させる主懸濁剤とし
ては,リン酸三カルシウム,リン酸マグネシウム等の難
溶性リン酸塩が使用でき,これらは好ましくは水媒体に
対して0.05〜1重量%使用される。
陰イオン界面活性剤には,ドデシルベンゼンスルホン
酸などのアルキルベンゼンスルホン酸塩やアルキルスル
ホン酸ナトリウム塩,オレイン酸ナトリウム塩等の高級
脂肪酸塩などが使用でき,これらは水性媒体に対して好
ましくは0.001〜0.1重量%使用される。
本発明においては,懸濁重合の際,ビニル系単量体の
重合転化率が0〜30重量%の間に,重合系内の水素イオ
ン濃度が10-9〜10-13グラムイオン,好ましくは10-10
10-12グラムイオンとなる期間を持つことにより,微小
重合体粒子の生成を抑制することができる。重合転化率
が30重量%を超えてから水素イオン濃度を調整しても充
分な効果が得られない。また,前記水素イオン濃度が10
-9グラムイオンを超えると微小重合体粒子抑制効果が不
充分となり,10-13グラムイオン未満では,重合体粒子
の生長が促進され,粒径分布は幅の広いものとなつてし
まう。
上記のような水素イオン濃度に調整する方法として,
水溶性塩基性塩を添加する方法が有効である。該水溶性
塩基性塩としては,水溶性炭酸塩及び/又は水酸化化合
物が効果が大きいので好ましく,特に,炭酸ナトリウ
ム,炭酸カリウム,水酸化ナトリウム,水酸化カリウム
等が好ましく,水酸化ナトリウム,水酸化カリウム等の
水酸化化合物が最も効果が高くさらに好ましい。
これら水溶性塩基性塩は,前記水素イオン濃度とする
ためには一般に,水性媒体に対し,好ましくは,0.005〜
0.1重量%,特に好ましくは0.01〜0.1重量%使用され
る。またこれら水溶性塩基性塩の添加は,ビニル系単量
体の重合転化率が0〜30重量%の間に行なうことが必要
であり,これ以降の添加ではその効果が十分に表れな
い。
さらに,本発明においては懸濁重合の際,水性媒体中
に酸化剤を添加する。添加時期はビニル系単量体の重合
転化率が0〜15重量%の間であるのが好ましい。また,
その量は,水性媒体に対して0.001〜0.1重量%,特に0.
002〜0.01%添加するのが好ましい。
重合転化率が15重量%を越えてから上記酸化剤を添加
しても十分な効果は得られにくい。
また前記酸化剤の添加量が0.001重量%未満でも十分
な効果は得られにくく。0.1重量%を超えて添加する
と,重合系が不安定になり重合体粒子の粒度分布は幅の
広いものとなる傾向にある。
ここで,酸化剤としては,過酸化水素,酸化銀,硝酸
銀などが使用でき,特に例示した3種の酸化剤は効果が
優れるので好ましい。
上記のような方法により,一般に400〜1500μmの平
均粒子径の粒度分布の狭いビニル系重合体粒子が得られ
る。
さらに,発泡性ビニル系重合体粒子とするには,プロ
パン,ブタン,ペンタン等の発泡剤を重合途中又は重合
後に公知の方法で含浸させることにより得ることができ
る。この方法によれば平滑な表面を有する,外観の優れ
た成形品を与える発泡性ビニル系重合体粒子を得ること
ができる。
(実施例) 以下,本発明の実施例を説明する。
なお,ここで重合体粒子の粒度分布の平均粒子径の表
示法は,それぞれ偏差係数Cvメデイアン径で表してい
る。すなわち累積重量分布を曲線を基にして累積重量%
が15%,50%,85%となる粒子径をそれぞれd15,d50,d
85とし,偏差係数CvをCv=(d85−d15)/d50の式で求
め,粒度分布広狭を判断している。
従つて,Cvの値が大きいほど粒度分布は広く,小さい
ほどその分布は狭い。また,平均径は前述のd50で代表
されるメデイアン径を採用している。
また成形品表面の平滑性を次の方法により求め,表面
平滑率として表した。
まず成形品の表面に印刷用インクをローラーで薄く塗
る。平滑な部分にはインクが塗られ黒くなり,発泡粒子
間の間隙は白く残る。この部分を画像処理装置にかけ
て,全面積に対する黒色部の面積(%)を求め,これを
表面平滑率とした。
実施例1 4lオートクレーブを用いて第三リン酸カルシウム2.4
g,ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.06g及び過
酸化水素0.12gをイオン交換水1200gに分散し溶解させ
た。これに過酸化ベンゾイル2.4gをスチレン1200gに溶
解したものを攪拌しながら添加し,91℃に昇温して重合
を開始した。
次いで,重合転化率(比重法により測定)が10重量%
に達した時点で,炭酸ナトリウム0.48gをイオン交換水
9.12gに溶解して加えた。この時の重合系内の水素イオ
ン濃度は10-10.8グラムイオンであつた。さらに重合転
化率が30〜35重量%に達した時点で第三リン酸カルシウ
ムを0.6gを加えそのまま重合を進めた。
重合転化率が95重量%に達した時点でさらに第三リン
酸カルシウム1.2gを加えた後,シクロヘキサン2.4g及び
ブタン8.4gを1時間を要して導入した。その後120℃に
2時間を要して昇温し,同温度に5時間保つた後,室温
まで冷却して目的とする発泡性ポリスチレン樹脂粒子を
得た。
得られた重合体粒子を篩分けした結果,平均粒子径d
50は0.95mm,偏差係数Cvは0.30と非常にシヤープな粒度
分布であつた。
また得られた重合体粒子を50ml/gに予備発泡し,24時
間熟成した後に成形した。得られた成形品は発泡粒子間
の間隙が少なく,表面平滑率は95%であつた。
実施例2 過酸化水素0.12gを硝酸銀0.12%に変更した以外は,
上記実施例1と同様に行ない重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子を篩分けした結果,平均粒子径0.
93mm,偏差係数0.31と非常にシヤープな粒度分布であつ
た。
また得られた重合体粒子を実施例1と同様に予備発泡
し成形した結果,発泡粒子間の間隙の少ない表面の平滑
な成形品が得られ,表面平滑率は95%となつた。
実施例3 炭酸ナトリウム0.48gを水酸化ナトリウム0.36gに変更
した以外は,上記実施例1と同様に行ない重合体粒子を
得た。水酸化ナトリウム添加後の水素イオン濃度は10
-11.6グラムイオンであつた。
得られた重合体粒子を篩分けした結果,平均粒子径d
50は0.92mm,偏差係数Cvは0.28と非常にシヤープな粒度
分布であつた。
また,得られた重合体粒子を実施例1と同様に予備発
泡し,成形した結果,発泡粒子間の間隙の少ない表面の
平滑な成形品が得られ,表面平滑率は96%となつた。
実施例4 炭酸ナトリウム0.48gを水酸化ナトリウム0.36gに,過
酸化水素0.12gを硝酸銀0.12gに変更した以外は,上記実
施例1と同様に行ない重合体粒子を得た。水酸化ナトリ
ウム添加後の水素イオン濃度は10-11.6グラムイオンで
あつた。
得られた重合体粒子を篩分けした結果,平均粒子径d
50は0.90mm,偏差係数Cvは0.27と非常にシヤープな粒度
分布であつた。
また,得られた重合体粒子を実施例1と同様に予備発
泡し,成形した結果,発泡粒子間の間隙の少ない表面の
平滑な成形品が得られ,表面平滑率は97%となつた。
比較例1 過酸化水素0.12gを除いた以外は上記実施例1と同様
に行ない重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子を篩分けした結果,平均粒子径d
50は0.95mm,偏差係数Cvは0.30とシヤープな粒度分布で
あつた。
しかし,得られた重合体粒子を50ml/gに予備発泡し,2
4時間熟成した後に成形した結果,発泡粒子間の間隙が
多く,表面の平滑性の悪い成形品となつた。この成形品
の表面平滑率は85%と低い値を示した。
比較例2 過酸化水素0.12gを除いた以外は上記実施例3と同様
に行ない重合体粒子を得た。
得られた重合体粒子を篩分けした結果,平均粒子径d
50は0.92mm,偏差係数Cvは0.29とシヤープな粒度分布で
あつた。
しかし,得られた重合体粒子を予備発泡し,成形した
結果,発泡粒子間の間隙が多く,表面の平滑性の悪い成
形品となつた。表面平滑率も87%と低い値になつた。
比較例3 炭酸ナトリウム0.48gを塩化ナトリウム0.48gに変更し
た以外は,上記実施例2と同様に行ない重合体粒子を得
た。塩化ナトリウム添加後の水素イオン濃度は,10-6.5
グラムイオンであつた。
得られた重合体粒子を篩分けした結果,平均粒子径は
0.97mm,偏差係数Cvは0.45と粒度分布は幅の広いもので
あつた。
得られた重合体粒子を予備発泡し,成形した結果,発
泡粒子間の間隙の少ない表面の平滑な成形品が得られ,
表面平滑率は93%となつたが,粒子径がばらつくため,
外観は実施例のものに比較し劣つていた。
上記各実施例と比較例の結果をまとめると表1のように
なる。
(発明の効果) 本発明の製造方法により得られるビニル系重合体粒子
は,微小粒子の発生が少なく,かつ分布も狭いものとな
る。このため,目的粒径範囲にある粒子の収率が向上す
る。
しかも,発泡性ビニル系重合体粒子として成形した際
には,発泡粒子間の間隔が少なく,表面の平滑性に優れ
た外観の良好な成形品を得ることができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ビニル系単量体を難溶性リン酸塩及び陰イ
    オン界面活性剤の存在下,水性媒体中で懸濁重合する際
    に,水性媒体中に酸化剤を添加し,かつビニル系単量体
    の重合転化率が0〜30重量%の間に,重合系内の水素イ
    オン濃度を10-9〜10-13グラムイオンとすることを特徴
    とするビニル系重合体粒子の製造方法。
  2. 【請求項2】酸化剤をビニル系単量体の重合転化率が0
    〜15重量%の間に添加する請求項1記載のビニル系重合
    体粒子の製造方法。
  3. 【請求項3】酸化剤として過酸化水素,酸化銀及び/又
    は硝酸銀を使用する請求項1又は2記載のビニル系重合
    体粒子の製造方法。
  4. 【請求項4】酸化剤を水性媒体に対して0.001〜0.1重量
    %添加する請求項1,2又は3記載のビニル系重合体粒子
    の製造法。
  5. 【請求項5】水性媒体の水素イオン濃度を10-9〜10-13
    グラムイオンにするために水溶性の塩基性炭酸塩及び/
    又は水酸化化合物を使用する請求項1,2,3又は4記載の
    ビニル系重合体粒子の製造方法。
  6. 【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載のビニル系
    重合体粒子の製造方法において,重合途中又は重合後に
    さらに発泡剤を含浸させる発泡性ビニル系重合体粒子の
    製造方法。
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