JPH10218935A - 重合体微粒子の製造方法 - Google Patents

重合体微粒子の製造方法

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JPH10218935A
JPH10218935A JP2247297A JP2247297A JPH10218935A JP H10218935 A JPH10218935 A JP H10218935A JP 2247297 A JP2247297 A JP 2247297A JP 2247297 A JP2247297 A JP 2247297A JP H10218935 A JPH10218935 A JP H10218935A
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polymer fine
organic solvent
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slurry
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JP2247297A
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Kazuhiro Yamazaki
和広 山崎
Shogo Sudo
省吾 須藤
Yoshiki Matsumoto
歓喜 松本
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 平均粒径が1〜10μmの重合体微粒子を、
分散重合により得られる重合体微粒子の有機溶媒スラリ
ーから、安全、かつ容易に分離して製造する方法を提供
する。 【解決手段】 ビニル単量体を、該ビニル単量体は溶解
するが該ビニル単量体から生成する重合体は膨潤するが
ほとんど溶解せず、かつ水と共沸する有機溶媒と、該有
機溶媒中では良好な分散安定性を有するが、水中におい
ては分散安定性が乏しい分散安定剤の存在下にラジカル
重合し、得られる重合体微粒子スラリーから重合体微粒
子を分離して重合体微粒子を製造する方法において、重
合体微粒子スラリーにスチームを投入して有機溶媒を除
去後、得られる重合体微粒子の水スラリーを固液分離す
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は重合体微粒子の製造
方法に関するものである。更に詳しくは、分散重合によ
り得られた重合体微粒子の有機溶媒スラリーより、重合
体微粒子を安全、かつ容易に分離して重合体微粒子を製
造する方法に関するものである。この重合体微粒子は各
種樹脂に改質剤として添加して利用される。
【0002】
【従来の技術】従来より、平均粒径が1〜10μmで比
較的粒径の揃った重合体微粒子を得る方法として分散重
合法が知られている。
【0003】例えば、ザ ブリティッシュ ポリマー
ジャーナル(Brit.Polym.J. )14,131-136(1982)には、
スチレンやメチルメタクリレートのエタノール等のアル
コール溶媒中での分散重合において、ポリエチレンイミ
ン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテ
ル、ポリアクリル酸、ビニルアルコール/ビニルアセテ
ート共重合体等の合成高分子安定剤とトリカプリリルア
ンモニウムクロライド等の四級アミンを分散安定剤とし
て用いて平均粒径が1〜6μmの単分散粒子を得る方法
が示されている。
【0004】また、カナディアン ジャーナル ケミス
トリー(Can.J.Chem. )63,209(1985)には、スチレンの
アルコール系溶媒中での分散重合において、セルロース
誘導体を分散安定剤として用いて平均粒径が1〜12μ
mの単分散粒子を得る方法が示されている。
【0005】一方、分散重合で得られたスラリーから重
合体微粒子の単離は、微粒子がよく分散しているために
は通常用いられているような単なる濾過、遠心分離など
の固液分離方法では不可能である。重合体微粒子の単離
方法としては、例えば、上記のBrit.Polym.J.14,131 (1
982)には、重合後のスラリーを高速遠心分離により、重
合体微粒子を沈降させ、上澄みを除去した後に真空乾燥
する方法が示されている。さらに特開昭61−1960
2号公報にはミクロフィルターによる濾過方法、特開昭
61−228458号公報には凍結乾燥、または噴霧乾
燥による方法が示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高速遠
心沈降−真空乾燥による方法は、平均粒径が1〜10μ
mと小さいために非常に大きな遠心力と時間が必要であ
り、また真空乾燥で最終的に得られる重合体微粒子がブ
ロック状に固結してしまうため、取り扱い難い。また、
ミクロフィルターによる濾過方法も粒子が小さいため特
殊なフィルターが必要であり、フィルターの強度、目詰
まり等の問題があり、工業的ではない。一方、凍結乾
燥、及び噴霧乾燥による方法は、最終製品の形状も粉体
で取り扱いやすく、工業的ではあるが、冷凍設備等の特
殊な設備が必要であり、また噴霧乾燥機では粉塵爆発の
危険性に注意して作業せねばならず、必ずしも充分では
ない。また、これらの方法は、有機溶媒を含んだ重合体
微粒子を乾燥することになるため、その際の安全性に特
に留意が必要である。
【0007】本発明はかかる事情に鑑み、分散重合によ
り得られた重合体微粒子の有機溶媒スラリーから、重合
体微粒子を安全、かつ容易に分離する方法について鋭意
検討した結果、分散重合により得られた重合体微粒子の
有機溶媒スラリーにスチームを吹き込んで有機溶媒の大
部分を除去後、得られる重合体微粒子の水スラリーを固
液分離することによって、単に濾過または遠心分離する
方法で安全、かつ容易に重合体微粒子を分離することが
できることを見出し、本発明に至った。
【0008】
【発明を解決するための手段】すなわち本発明は、ビニ
ル単量体を有機溶媒と分散安定剤の存在下に分散重合
し、得られる重合体微粒子の有機溶媒スラリーから重合
体微粒子を分離して重合体微粒子を製造する方法におい
て、有機溶媒スラリーにスチームを吹き込んで有機溶媒
の大部分を除去後、得られる重合体微粒子の水スラリー
を固液分離することを特徴とする重合体微粒子の製造方
法である。以下、本発明を詳細に説明する。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明におけるビニル単量体とし
ては、スチレン、α−メチルスチレン、エチルスチレ
ン、クロロスチレン、ビニルピリンジン等の芳香族系ビ
ニル単量体;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アク
リル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシ
ル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル
酸グリシジル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチ
ル等の(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリロ
ニトリル等のシアン化ビニル単量体;(メタ)アクリル
アミド等のアミド系ビニル単量体;(メタ)アクリル
酸、マレイン酸、イタコン酸等のカルボン酸及びカルボ
ン酸無水物等が挙げられる。これらのビニル単量体は1
種または2種以上を用いることができる。
【0010】また、前記ビニル単量体に多官能性単量体
を加えても良い。多官能性単量体としては、ジビニルベ
ンゼン、トリビニルベンゼン、(ポリ)エチレングリコ
ールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリ
コールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオー
ルジ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸アリ
ル、桂皮酸アリル、トリメチロールプロパントリ(メ
タ)アクリレート、トリメリット酸トリアリル、マレイ
ン酸ジアリル、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)ア
クリレート等が挙げられる。これら多官能性単量体を単
独もしくは2種以上で用いてよい。
【0011】本発明における有機溶媒としては、前記ビ
ニル単量体を溶解し、ビニル単量体から生成する重合体
を膨潤するが、ほとんど溶解しないもので、かつ水と共
沸するものが用いられる。例えば、メタノール、エタノ
ール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタ
ノール、i−ブタノール、t−ブタノール等の低級アル
コール;メチルセロソルブ、セロソルブ、ブチルセロソ
ルブ等のエーテルアルコール類;アセトン、メチルエチ
ルケトン等のケトン類、ヘキサン、オクタン、石油エー
テル、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素類等
が挙げられる。これらの溶媒は単独もしくはお互いに相
溶する範囲で2種以上を混合して用いても構わない。ま
た、使用するビニル単量体が溶解する範囲で水を混合し
ても構わない。
【0012】本発明における分散安定剤は、前記有機溶
媒中では重合体微粒子を良く分散するが、水中では良く
分散しないものが用いられる。このような分散安定剤を
用いることにより、有機溶媒を除去することによって重
合体微粒子の2次凝集体が形成され、容易に固液分離す
ることが可能になる。有機溶媒中で重合体微粒子を良く
分散しない分散安定剤を用いた場合は、ビニル単量体の
重合中に凝集、および粒子の変形を引き起こし、目的と
する球形の重合体微粒子が得られず好ましくない。ま
た、水中での分散安定性が良好な分散安定剤を用いた場
合には、有機溶媒を除去しても2次凝集粒子が発生しに
くく、固液分離の時に重合体微粒子が充分に回収され
ず、好ましくない。
【0013】有機溶媒中では重合体微粒子を良く分散す
るが、水中では良く分散しない分散安定剤は、有機溶媒
中では曇点を有しないか、または重合時の温度より曇点
が高く、かつ水中では100℃以下の曇点を有してお
り、例えば、高分子分散安定剤が挙げられる。
【0014】このような高分子分散安定剤としては、例
えば、有機溶媒が炭素数1〜4のアルコールである場合
には、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチ
ルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メトキシ
セルロースなどのセルロース誘導体が挙げられる。
【0015】また、水中で100℃以上の曇点を有する
分散安定剤を用いた場合でも、重合体微粒子スラリーに
スチームを吹き込んで有機溶媒を除去する際に、分散安
定剤の水中での曇点を100℃以下にする凝集補助剤を
添加することもできる。このような例としては、ポリエ
チレンオキサイドは水中では100度以上の曇点を有し
ているが、これに炭酸ナトリウム等の塩またはアルカリ
を加えることによって、曇点を100℃以下にすること
ができる。また、ポリアクリル酸は酸性にすることによ
って曇点を下げることができる。
【0016】ビニル単量体の分散重合は、ビニル単量
体、有機溶媒、分散安定剤を均一に溶解後、周知の方法
によりラジカル重合させる。分散安定剤が有機溶媒中に
おいて曇点を有する場合は、曇点より低い温度でラジカ
ル重合する。
【0017】ラジカル重合は、通常、ビニル単量体の7
0重量%以上が重合した時点で終了する。
【0018】次に、分散重合により得られた重合体微粒
子の有機溶媒スラリーにスチームを投入して有機溶媒を
気化させ、90%以上、好ましくは95%以上、更に好
ましくは99%以上除去する。有機溶媒を、用いる有機
溶媒および分散安定剤にもよるが、90%以上除去する
ことによって重合体微粒子の分離は容易になるが、有機
溶媒の残存量が多ければそれだけ固液分離時の排水中の
有機溶媒量が多くなり、かなりの廃水処理負荷となり、
また分離した重合体微粒子中にも有機溶媒が多く残り、
悪臭や、引火・爆発等の危険性が高くなり、安全衛生
上、取扱が困難になる。
【0019】重合体微粒子の有機溶媒スラリーにスチー
ムを吹き込んで有機溶媒を気化させ、スラリーから除去
された有機溶媒は、通常、周知の冷却器で凝縮して回収
される。回収した有機溶媒は精製して重合に再使用、ま
たは他の用途に利用することができる。
【0020】有機溶媒を除去した重合体微粒子の水スラ
リーから重合体微粒子を分離する固液分離する方法は、
周知の方法で良く、自然濾過、遠心濾過、加圧濾過など
の濾過法、デカンターやサイクロン等を用いる遠心沈降
法などで容易に行われる。
【0021】固液分離して得られた重合体粒子の湿体品
はそのまま、または乾燥させて用いられる。粉塵爆発等
の安全性の点から乾燥させずに用いるか、または乾燥さ
せる時も水分を5重量%以上残すことが好ましい。
【0022】
【発明の効果】本発明の方法により、分散重合により得
られる重合体微粒子を、分散重合により得られた重合体
微粒子の有機溶媒スラリーから、安全、かつ容易に分離
することができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によって具
体的に説明するが、本発明はこれらによって限定される
ものではない。
【0024】なお、実施例および比較例中の測定値は下
記の方法にて測定した。(1)重量平均粒径:リーズ・
アンド・ノースラップ社製光回折散乱粒径測定機(マイ
クロトラックFRA)で測定した。(2)溶媒回収率:
コンデンサーより回収した凝縮液中の溶媒濃度をガスク
ロマトグラフィー分析により測定し、凝縮液量より計算
で求めた。
【0025】実施例1 撹拌機および環流冷却器付きのガラス容器にエタノール
100重量部、平均分子量約120,000のヒドロキ
シプロピルセルロース0.6重量部を仕込み、溶解した
後、更にスチレン20重量部、55%ジビニルベンゼン
0.4重量部、過酸化ベンゾイル0.4重量部を加えて
溶解した。均一に溶解した後、78℃に昇温し、エタノ
ールを環流させながら15時間重合し、重合体微粒子の
有機溶媒スラリーAを得た。この有機溶媒スラリーAを
一部サンプリングし粒径を測定したところ、平均粒径
1.8μmの単分散粒子が得られていた。続いてこのス
ラリーAに0.5kg/cm2スチームを吹き込み、蒸発して
くるエタノール・水混合物をコンデンサーで回収した。
重合液温度が99℃に到達したところでスチームの吹き
込みを終了し、水スラリーBを得た。得られた水スラリ
ーBの一部をサンプリングし光学顕微鏡で観察したとこ
ろ粒子が凝集していた。凝集粒子の平均粒径を測定した
ところ、約240μmであった。エタノール回収率は9
7%であった。水スラリーBを定性濾紙No.1を用い
て吸引濾過したところ容易に濾過でき、含水率45%の
重合体微粒子を得た。また、濾液は透明で重合体微粒子
は検出されなかった。
【0026】なお、実施例1で用いたヒドロキシプロピ
ルセルロースの0.5重量%エタノール溶液は120℃
に加熱しても白濁しなかったが、0.5重量%水溶液は
60℃で白濁した。
【0027】比較例1 実施例1と同様にして得られた有機溶媒スラリーAを定
性濾紙No.1で吸引濾過した。重合体微粒子は濾紙を
通り抜けて、殆ど濾液側に行ってしまった。
【0028】比較例2 実施例1と同様にして得られた有機溶媒スラリーAを
0.5μmメンブランフィルターで吸引濾過した。極初
期は濾過できたが、すぐに目詰まりを起こしてしまい濾
過不能になった。また、回収できた重合体微粒子の湿体
品はどろどろとした粘土状で取り扱い難いものであっ
た。
【0029】比較例3 実施例1と同様にして得られた有機溶媒スラリーAを遠
心沈降により固液分離した。得られた重合体微粒子の湿
体品は比較例2と同様にどろどろした粘土状で取り扱い
難いものであった。
【0030】比較例4 実施例1と同様にして得られた有機溶媒スラリーAを8
0℃真空乾燥機で乾燥した。得られた重合体微粒子の乾
燥品は強固な塊となり、またこれを破砕しようとすると
粉塵が立ち危険であった。
【0031】比較例5 実施例1の平均分子量約120,000のヒドロキシプ
ロピルセルロース0.6重量部の代わりに、平均分子量
約20,000のポリエチレンオキサイド0.6重量部
を用いた以外は実施例1と同様にし平均粒径1.8μm
の重合体微粒子の有機溶媒スラリーを得た。スチーム吹
き込み後の水スラリーを光学顕微鏡で観察したところ2
次凝集粒子は発生しておらず、粒径の測定結果はスチー
ムを吹き込む前と同じ1.8μmであった。エタノール
回収率は98%であった。この水スラリーを定性濾紙N
o.1を用いて吸引濾過したところ重合体微粒子はほと
んど濾液側に逃げてしまい。重合体微粒子を回収できな
かった。
【0032】なお、比較例5で用いたポリエチレンオキ
サイドの0.5重量%エタノール溶液、0.5重量%水
溶液はいづれも120℃に加熱しても白濁しなかった。
【0033】実施例2 比較例5と同様に重合して平均粒径1.8μm重合体微
粒子の有機溶媒スラリーを得た。スチーム吹き込み前に
炭酸ナトリウム2重量部を加え、実施例1と同様にスチ
ームを吹き込んだ。重合液温度が99℃に達したところ
でスチームの吹き込みを終了し、水スラリーを得た。得
られた水スラリー中では重合体微粒子は凝集しており、
平均粒径は約180μmであった。エタノール回収率は
98%であった。得られた水スラリーを定性濾紙No.
1を用いて吸引濾過したところ、容易に濾過でき、含水
率48%の重合体微粒子を得た。
【0034】なお、実施例2で用いたポリエチレンオキ
サイドの0.5重量%水溶液に炭酸ナトリウムを2重量
%加えると70℃で白濁した。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ビニル単量体を有機溶媒と分散安定剤の存
    在下に分散重合し、得られる重合体微粒子の有機溶媒ス
    ラリーから重合体微粒子を分離して重合体微粒子を製造
    する方法において、有機溶媒スラリーにスチームを吹き
    込んで有機溶媒の大部分を除去後、得られる重合体微粒
    子の水スラリーを固液分離することを特徴とする重合体
    微粒子の製造方法。
  2. 【請求項2】有機溶媒が、ビニル単量体を溶解し、ビニ
    ル単量体から生成する重合体は膨潤するがほとんど溶解
    せず、かつ水と共沸する溶媒であり、分散安定剤が、重
    合体微粒子を有機溶媒中では良く分散し、水中では良く
    分散させない分散安定剤である請求項1記載の製造方
    法。
  3. 【請求項3】分散安定剤が、有機溶媒中では曇点を有し
    ないか、または曇点が重合温度より高く、かつ水中では
    100℃以下の曇点を有している高分子分散安定剤であ
    る請求項1または請求項2記載の製造方法。
  4. 【請求項4】有機溶媒が炭素数1〜4のアルコールで、
    分散安定剤がセルロース誘導体である請求項1または請
    求項2記載の製造方法。
  5. 【請求項5】有機溶媒を除去する際に、分散安定剤の水
    中での曇点を100℃以下にする凝集補助剤を添加する
    ことを特徴とする請求項1記載の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017501291A (ja) * 2013-12-23 2017-01-12 ビーエーエスエフ サウス イースト エイジア プライヴェット リミテッドBasf South East Asia Pte. Ltd. ポリイソブチレンの製造のための新規の凝集防止剤
JP2017519882A (ja) * 2014-06-30 2017-07-20 ビーエーエスエフ サウス イースト エイジア プライヴェット リミテッドBasf South East Asia Pte. Ltd. ポリイソブチレンの製造のための新規の凝集防止剤

Cited By (7)

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JP2017501291A (ja) * 2013-12-23 2017-01-12 ビーエーエスエフ サウス イースト エイジア プライヴェット リミテッドBasf South East Asia Pte. Ltd. ポリイソブチレンの製造のための新規の凝集防止剤
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US10844208B2 (en) 2013-12-23 2020-11-24 Basf South East Asia Pte. Ltd. Anti-agglomerants for polyisobutylene production
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