JPH10279628A - 塩化ビニル系重合体の製造方法 - Google Patents

塩化ビニル系重合体の製造方法

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JPH10279628A
JPH10279628A JP9212097A JP9212097A JPH10279628A JP H10279628 A JPH10279628 A JP H10279628A JP 9212097 A JP9212097 A JP 9212097A JP 9212097 A JP9212097 A JP 9212097A JP H10279628 A JPH10279628 A JP H10279628A
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隆 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 重合体スケールの付着が少なく、さらには、
フィッシュアイの少ない良質な重合体を、高生産性下、
広範囲の条件下で、容易に得ることができる重合方法の
提供。 【解決手段】 塩化ビニル系単量体を、水性媒体中で重
合して塩化ビニル系重合体を製造する方法において、重
合開始から、重合転化率が0.1%まで、重合器内の内
容液1m3あたりの正味の攪拌動力を、0.2kW/m3
以上1.0kW/m3未満に制御して重合を行い、その
後、少なくとも重合転化率が5.0%に達するまでに、
前記攪拌動力を1.0〜2.0kW/m3に調整して重
合を継続し、6時間以内に重合を完結させることを特徴
とする塩化ビニル系重合体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、重合体スケールの
発生を防止する塩化ビニル系重合体の製造方法に関す
る。更に詳しくは、重合体スケールの付着が少なく、フ
ィッシュアイの少ない高品質の塩化ビニル系樹脂を、高
速重合つまり高生産性下で水性媒体中で重合することの
できる塩化ビニル系重合体の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】塩化ビニル系単量体の重合反応を始め、
多くの重合反応において、重合容器内の壁面に発生する
重合体スケールの付着は、重合体の収率の低下、重合器
の除熱能力の低下及び剥離した重合体スケールの混入に
よる品質の悪化、さらには、重合体スケールの除去にか
かる多大な労力と費用等、様々な問題を引き起こしてい
る。従来、このような問題を解決する方法としては、適
当な物質を重合体スケール付着防止剤として重合反応器
の内壁に塗布する方法が、もっとも広範に活用されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記付
着防止剤は、顔料、染料の類や芳香族アミン系化合物、
フェノール系化合物等のように有色のものが多く、これ
らを付着防止剤として塗布した重合器で反応を行った場
合には、付着防止剤の剥離、混入により、重合体が着色
してしまう問題を含んでいる。又、最近主流となってい
る高速重合下では、付着防止剤の使用だけでは、依然と
して十分な成果は上げられていない。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な実状に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、塩化ビニル系単
量体を水性媒体中で重合させるに際し、Pv値を制御す
ることにより、この問題点を解決できることを見いだ
し、本発明を完成するに到った。即ち、本発明の要旨
は、塩化ビニル単量体又は塩化ビニル単量体を主体とす
る共重合可能な単量体の混合物(以下、「塩化ビニル系
単量体」という。)を、水性媒体中で重合して塩化ビニ
ル系重合体を製造する方法において、重合開始から、重
合転化率が0.1%まで、重合器内の内容液1m3あた
りの正味の攪拌動力(以下、「Pv値」と記す。)を、
0.2kW/m3以上1.0kW/m3未満に制御して重
合を行い、6時間以内に重合を完結させることを特徴と
する塩化ビニル系重合体の製造方法に存する。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細にに説
明する。重合器の攪拌動力を制御する方法としては、例
えば「化学工学協会編:化学工学便覧、改訂三版、10
65〜1115頁、昭和43年、丸善株式会社」に詳細
に記載されているように、各種形状の攪拌装置について
の攪拌系のレイノズル数Reと動力数Npの関係を示す
実験式線図を利用するか、又は、ある一定の攪拌条件下
で動力値を実測することにより、装置定数としてのNp
を実験的に求め、攪拌翼の回転数を変更することにより
動力を任意に調整することができる。
【0006】即ち、重合器内の内容液の密度をρ(kg
/m3)、翼長をd(m)、粘性係数をμ(kg/m・
s)、攪拌翼の回転数をn(1/s)、動力換算係数を
gc(kg・m/Kg・s2)、減速機構部や軸封部で
の損失を含まない正味の攪拌動力をP(Kg/m・s)
とすれば、Re及びNpはそれぞれ、 Re=ρnd2/μ Np=Pgc/ρn35 で定義され、公知文献又は実験からNpを求めることが
できる。ここで、重合器内の液量をV(m3)とすれ
ば、重合器内の内容液1m3あたりの正味の攪拌動力P
v(kW/m3)は、 Pv=Npρn32/102Vgc で表される。従って、特定の攪拌装置を用いてPv値を
調整する場合には、Pv値は攪拌翼の回転数の3乗に比
例して変化するので、回転数によりPv値を調整する方
法が容易である。
【0007】一般的に、塩化ビニル系単量体を水性媒体
中で重合させて塩化ビニル系重合体を製造する方法にお
いて、重合転化率が0.1%未満の素粒子は、固液界面
のスキンと呼ばれる薄層部が完成しておらず、素粒子が
重合器壁面と衝突した際には、非常に付着を発生しやす
い状態にあるといわれている。従って、重合開始から、
重合転化率が少なくとも0.1%まで、Pv値を0.2
kW/m3以上1.0kW/m3未満に制御して重合を行
うことが、重合体スケールの付着を防止する上で必要で
あり、重合転化率が1.0%程度までPv値を、上記範
囲に制御するのが好ましい。
【0008】更に、重合開始から、重合転化率が少なく
とも0.1%まで、好ましくは1.0%程度までのPv
値を0.2kW/m3以上1.0kW/m3未満に制御し
て重合を行い、少なくとも重合転化率が5.0%に達す
るまでに、Pv値を1.0〜2.0kW/m3に再調整
すれば、粒子径は重合転化率が5.0%に達するまでは
変化しうるので、重合体スケールの付着を防止しなが
ら、なおかつ、小〜中粒子径のFEの良好な重合体を得
ることが可能となる。
【0009】本発明において使用される攪拌翼や、所望
により使用されるバッフル等の攪拌装置の形状は特に限
定されるものでなく、従来から塩化ビニル系単量体の重
合で一般的に採用されている攪拌装置を使用することが
でき、攪拌翼としては、タービン翼、ファンタービン
翼、ファウドラー翼及びブルーマージン翼が例示され、
バッフルとしては、板型、円筒型、D型、ループ型及び
フィンガー型が例示される。
【0010】本発明において使用される塩化ビニル系単
量体は、塩化ビニル単量体単独及び塩化ビニル単量体を
主体とする共重合可能な単量体の混合物を含む。塩化ビ
ニル単量体と共重合可能な他の単量体としては、塩化ビ
ニル単量体の重合において、従来一般的に用いられてい
るものを使用することができ、特に限定はされない。上
記の他の単量体としては、例えば、酢酸ビニル等のビニ
ルエステル類、セチルビニルエーテル等のアルキルビニ
ルエーテル類、エチレン、プロピレン等のα−オレフィ
ン類、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等の(メ
タ)アクリル酸アルキルエステル類、塩化ビニリデン等
のビニリデン化合物等が挙げられる。これらの他の単量
体は塩化ビニル単量体に対し、通常20重量%以下の割
合で使用される。
【0011】本発明の方法は、水性媒体中での塩化ビニ
ル系単量体の重合に適用される。一般に塩化ビニル系単
量体の水性媒体中での重合は、部分ケン化ポリ酢酸ビニ
ル(いわゆるポリビニルアルコール)等の分散安定剤を
用い、塩化ビニル単量体に可溶の重合開始剤を使用する
懸濁重合法、ラウリル硫酸ナトリウム等の界面活性剤を
乳化剤として用い、塩化ビニル単量体に可溶の重合開始
剤を使用し、均質化処理を施した上で重合を行う微細懸
濁重合法、界面活性剤を用いて、水溶性の重合開始剤を
使用する乳化重合法等が例示できる。本発明を適用する
重合における、具体的な重合処方、方法としては、それ
ぞれの重合法において通常使用されるものを用いればよ
く、特に限定はされない。
【0012】本発明は、油溶性の重合開始剤を使用し、
分散安定剤を用いる懸濁重合法に適用するのが、効果も
顕著で好適である。油溶性の重合開始剤としては、過酸
化ベンゾイル、ラウロイルペルオキシド、tert−ブ
チルペルオキシピバレート、ジ(2−エチルヘキシル)
ペルオキシジカーボネート、ジイソプロピルペルオキシ
ジカーボネート、tert−ブチルペルオキシネオデカ
ノエート、α−クミルペルオキシネオデカノエート等の
有機過酸化物、アゾビス(イソブチロニトリル)、アゾ
ビス(ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物等が例
示できる。これらの重合開始剤の使用量は、通常塩化ビ
ニル系単量体に対して0.01〜0.5重量%である。
【0013】又、分散安定剤としては、水溶性の部分ケ
ン化ポリ酢酸ビニル(いわゆるポリビニルアルコール)
や、ヒドロキシイソプロピルメチルセルロース等の水溶
性セルロース誘導体を用いるのが好ましい。又、上記の
分散安定剤に加えて、油溶性の部分ケン化ポリ酢酸ビニ
ル、ゼラチン類、非イオン界面活性剤、アニオン界面活
性剤等を分散安定助剤として使用しても良い。
【0014】更に、本発明においては、必要に応じて塩
化ビニル系単量体の重合に使用される連鎖移動剤、酸化
防止剤、架橋剤、pH調節剤、スケール付着防止剤等の
各種重合助剤等を適宜使用することができ、これらの各
成分の仕込量等は、一般的な条件で差し支えない。本発
明を実施するに際しての重合器への塩化ビニル系単量
体、水性媒体、分散安定剤、重合開始剤及び各種重合助
剤の仕込み割合、仕込み方法、あるいはスケール付着防
止剤の種類や適用の方法も特に限定されるものではな
い。本発明方法において重合を停止させる方法として
は、いわゆる重合禁止剤や重合停止剤を添加したり、重
合器から未反応単量体を回収する方法が挙げられる。塩
化ビニル系重合体から、残留した塩化ビニル系単量体を
除去する方法、生成した塩化ビニル系重合体を水性媒体
から分離、乾燥するための方法等も、それぞれの重合法
において通常採用されている方法を用いればよい。
【0015】
【実施例】以下に実施例を示して本発明を具体的に説明
する。ここで行った評価方法は、次に示すとおりであ
る。 (1)平均重合度 JIS K6721に示される測定方法に準拠し、実施
した。 (2)嵩比重 JIS K6721に示される測定方法に準拠し、実施
した。 (3)平均粒径 ロータップ式振動篩(JIS篩使用)を使用して測定し
た粒度分布より、メジアン径(50%重量径)を求め
て、平均粒子径とした。 (4)重合体スケール付着量 各重合反応終了後、重合器壁(液相部、気相部)及びバ
ッフル部のスケール付着状態を、目指標化した。評価基
準は以下の通りである。 ○:全く付着なし。 △:部分的にうっすらと付着が存在する。 ×:広範囲にわたって付着が存在する。 (5)フィッシュアイ試験 塩化ビニル樹脂を表1に示す割合で各配合剤と混合し、
155℃のミキシングロールで表1に示す時間、混練し
てロールシートを作成し、このロールシート25cm2
中に認められるFE数を数え、FE個数とした。
【0016】
【表1】 注1)DOP:フタル酸ジ−2−エチルヘキシル 注2)ポリエステル可塑剤:アジピン酸系ポリエステル可塑剤(三菱化学株式会 社製 商品名 ダイヤサイザーTM D643) 注3)配合割合は重量部を表す。
【0017】<実施例1、比較例1〜2>内容積400
リットルの攪拌機及び外部ジャケットを備えたステンレ
ス製重合器に、p−トルエンスルホン酸とソルベントブ
ラックを主成分とする付着防止剤を塗布した後、脱イオ
ン水150kg、塩化ビニル単量体100kg、平均重
合度2300、ケン化度88.5モル%の部分ケン化ポ
リ酢酸ビニル0.08重量%(対塩化ビニル単量体)を
仕込み、更に油溶性重合開始剤としてtert−ブチル
パーオキシネオデカノエート0.05重量%を添加した
後、系を57℃に昇温して重合を開始した。重合開始
後、先に実施したブランクテストにより得た重合転化率
を目処に、Pv値を、表2に示すように調整した。重合
転化率が80%になったところで、未反応の塩化ビニル
単量体を系外へ回収して反応を終了させ、重合開始から
ここに到るまでの時間を反応時間とした。更に重合器内
の塩化ビニル単量体を大気圧になるまで除去した後、真
空吸引し、冷却した。得られた塩化ビニル重合体を重合
器外へ取り出し、脱水、乾燥を行って塩化ビニル重合体
を得た。
【0018】<比較例3>実施例1において、油溶性重
合開始剤tert−ブチルパーオキシネオデカノエート
の量を0.01重量%とし、更に、tert−ブチルペ
ルオキシピバレート0.01重量%を併用した。上記以
外の操作手順は、実施例1と同様にして重合を実施し
た。
【0019】<実施例2、比較例4>上記、実施例1及
び比較例1の操作より、付着防止剤の塗布工程を削除し
た以外は、同様にして重合を実施した。
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、重合体スケールの付着
が少なく、さらには、フィッシュアイの少ない、高品質
の塩化ビニル系樹脂を、高生産性下で、水性媒体中で重
合することが可能となる。つまり、本発明の方法によ
り、塩化ビニル系樹脂を生産した場合、重合体スケール
の発生に基づく、生産性の低下や品質の低下の防止及び
重合体スケールの除去にかかる労力、時間、費用の節約
が可能となる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩化ビニル単量体又は塩化ビニル単量体
    を主体とする共重合可能な単量体の混合物(以下、「塩
    化ビニル系単量体」という。)を、水性媒体中で重合し
    て塩化ビニル系重合体を製造する方法において、重合開
    始から、重合転化率が0.1%まで、重合器内の内容液
    1m3あたりの正味の攪拌動力(以下、「Pv値」と記
    す。)を、0.2kW/m3以上1.0kW/m3未満に
    制御して重合を行い、6時間以内に重合を完結させるこ
    とを特徴とする塩化ビニル系重合体の製造方法。
  2. 【請求項2】 重合開始から、重合転化率が1.0%ま
    で、Pv値を0.2kW/m3以上1.0kW/m3未満
    に制御する請求項1に記載の塩化ビニル系重合体の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 少なくとも重合転化率が5.0%に達す
    るまでに、Pv値を1.0〜2.0kW/m3に再調整
    して重合を継続する請求項1又は2に記載の塩化ビニル
    系重合体の製造方法。
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