JPS581702A - ビニルエステル類の乳化重合方法 - Google Patents

ビニルエステル類の乳化重合方法

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JPS581702A
JPS581702A JP9944681A JP9944681A JPS581702A JP S581702 A JPS581702 A JP S581702A JP 9944681 A JP9944681 A JP 9944681A JP 9944681 A JP9944681 A JP 9944681A JP S581702 A JPS581702 A JP S581702A
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赤沢 敏幸
Tohei Moriya
森谷 東平
Koichi Kajitani
浩一 梶谷
Makoto Shiraishi
誠 白石
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は疎水性基と親水性基とを有する特定□の変性ポ
リビニルアルコール(以下ポリビニルアルコールはPV
Aと略記する)を安定剤として、ビニルエステル@を乳
化重合する方法に関する。
その目的とするところは粘度が高く、かつ粘度の剪断速
度、依存性、温度依存性が小さくかつ低温においても安
定な樹脂エマルジョンを提供することにある。
ビニルエステル類例えば酢酸ビニルエステル管単独ある
いはエチレンとかアクリル酸エステル類と共に水溶性の
保護コロイドを含有する水性媒体中で重合すると高粘度
エマルジョンが得られ、このものは接着剤、塗料5紙加
工剤等の用途に広く用いられている事はよく知られてい
る。しかしこの樹脂エマルジョンは非ニユートン流体で
あり。
剪断速度によってみかけ粘度が大きく変化するいわゆる
大きな構造粘性を示すことはよく知られていることであ
って、特に接着剤とか粘着剤の様に塗布工程を必要とす
る場合には作業性が極めて阻害されることとなる。ビニ
ルエステル類の重合時KPVAを保護コロイドとして用
いる場合、該PVAとして部分鹸化PVAf、用いた時
は安定性。
各穐添加物との混和性にすぐれ比較的高粘度のエマルジ
ョンが得られるが、その反面エマルジョンの構造粘性が
大きくなりすぎるとか、得られた皮膜の耐水性が悪いな
どの難点がある。
また鹸化度の高い、いわゆる完全鹸化PVAを多量に用
いる時は得られるエマルジョンの構造粘性は低下する傾
向にあるが粘度が低くかつ長時間放置したり添加物を加
えた。すするとゲル化し易くなる。さらに低温において
粘就の増加がはけしく一旦凍結すると再び元のエマルジ
ョンeζもとり難くなるとか、得られた皮膜は白波した
ものであるという難点があった。
カルボキシル基が3m!もしくは4級の炭素原子に対す
るα−位に存在する分岐状脂肪がSのビニルニステルト
酢酸ビニルエステルの共重合物の鹸化生成物を保護コル
イドとして使用すること1%黴とする乳化重合法Fi特
公昭45−9949  により公知である。しかるに該
特公昭には高粘仁[のピグメント結合力の卓越した樹脂
エマルジョン金与え耐水性のフィルムを生成することが
開示されてい。
しかしながら上記分岐状脂肪酸ビニルエーテルのみを充
分な量だけPVAK導入しようとすると得られた変性P
VAは全く水にとけないものとなる。一方水溶性を保つ
程度の少量の変性では蚊公報に開示された有用性はごく
わずかなものであり。
かえって重合系の発泡がはげしく製造上のトラブルとな
るなどの欠点が大きくあられれ、未7’2に実用化され
ていないの、が実情である。
エチレン性スルホン酸モノマー1’PVAK導入した変
性PVAをエマルジョンの乳化重合に使用することは特
開昭49−99180に開示されている。骸公開公報に
は(メタ)アリルスルホン11mと酢酸ビニルエステル
を40%以下のアルコール溶媒の存在下で得た変性P’
VA′t−用いて%にアクリル酸エステル系単量体の乳
化重合を行なって得たエマルジョンは皮膜の耐水性がよ
く、粘度の経時変化が少くかつ安定性のよいエマルジョ
ン111%られることか開示されている。
しかしながら現実には高粘度かつ低構造粘性のエマルジ
ョンは得られm<、 又、エマルジョンを低温に放置し
た時の粘度の増大はかえって大きくなるとかさらにエマ
ルジョンより得られた皮膜は耐水性が悪いものであるな
ど種々の欠点を有しているためか実用化されていないの
が現状でろる。
本発明者らはビニルエステル類の乳化重合方法で保護コ
ロイドとして用いるPVA(−変性改良することによっ
て1w脂エマルジョンの粘性挙動に基づく上述したごと
き欠点を改良し、力・つ製遺工穐性にすぐれ、皮膜物性
の低下をきたさないエマルジョンが得られるような乳化
重合方法を確立するぺ〈PVAの変性を試みた結果、疎
水性基とイオン性基とを同時に導入せしめた時は高粘度
かつ低構造粘性を示すエマルジョンが得られることに着
目し、さらに鋭意検討の結果疎水性含有率量体(ム)と
して炭素数が5以上の脂肪酸のビニルエステル、炭素数
が4以上のアルキル基を有するビニルエーテルもしくは
炭素数6以上のα−オレフィンを親木性基含有単量体(
B)として下hピ一般式[1]で示される単量体を 以下余白 但し、 ktxは水素または低級アルキル基。
R2Fiアルキル基。
R8,R4,R6は各々水素筐たはアルキル基。
Mは水素またはカチオンの−a量 またポリマーの基本構成物として(C)酢酸ビニルエス
テルを用い、これら三成分を必須成分とする共重合体を
鹸化して得た変性PVAを検層コシイドとしてビニルエ
ステル類を乳化重合する時は。
得られた樹脂エマルジョンは粘度が高く粘度の剪断速度
及び温度依存性が小さくかつ各種の安定性にすぐれると
共に皮膜物性の良好なエマルジョンが得られ、しかもエ
マルジョン製造工程でのトラブルもないことを見出し本
発明を完成するに到つ九ものである。
本発明の方法に使用される乳化重合安定剤としテ(D変
性P V A ti前述シft (A)、 (B)、(
C) ノ三成分よってのみ得られるものであり% (A
)と(C)あるいは(B)と(C)の組合せからは予想
し難い顕著な性能が得られることは驚くべきことでるる
本発明において使用される変性PVAf:構成する各種
の成分のうち(A)成分として用いる炭素数が5以上の
脂肪酸のビニルエステルとしては例えばバレリン酸ビニ
ルエステル、カプリル酸ビニルエステル、ステアリン酸
ビニルエステルなどがあげられるが、ピパリン酸ビニル
エステル、1,1,3゜3−テトラメチル酪酸ビニルエ
ステルおるaは平均炭素数が10の飽和分岐状脂肪酸ビ
ニルエステルなどの分岐状アルキル基を有する脂肪酸ビ
ニルエステルを用いたものが好適である。炭素数が4以
下のものを用いたものでは安定性がよく高粘度でかつ構
造粘性の小さいエマルジョンは得られ難いO 1大炭素数が4以上のアルキル基のビニルエーテルとし
てはブチルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、
ラウリルビニルエーテル等があげられるが、イソアンル
ビニルエーテルのとと自分岐状アルキル基を有するビニ
ルエーテルが好適である。炭素数が3以下のものを用い
友ものでは安定性がよく高粘度かつ構造粘性の小さいエ
マルジョンは得られ難い。炭素数が6以上のα−オレフ
ィンとしてはへブテン−1,オクテン−1,ドデセ・−
7,などがある。炭素数が5以下のものを用いた変性P
VAでは安定性がよく高粘度かつ構造粘性の小さいエマ
ルジョンは得られ難い。変性PVAを構成する各種の成
分のうち前述した(ム)成分としては分岐したアルキル
基を有す単量体である方が、エマルジョンより得た皮膜
は耐水性とか透明性がよいなどの良好な実用物性を有す
るのでより好適である。この理由は明確ではないがアル
キル基中のメチル基、メチレン基、メチジ基の匙が分岐
状アルキル基と直鎖状アルキル基とでは異なることや、
結晶性、配向性、会合性などの差が関与しているのでは
ないかと考えられる。
また本発明において用いられる変性PVAを構成する成
分のうち(B)成分として用いる単量体は下記一般式〔
l〕で示される。
1 ζこでR1は水素または低級アルキル基であるが通常水
嵩またはメチル基が好ましくさらには水素が好ましい。
Rstlアルキル基であることが必要である。Rs、R
4,Riは水素又はアルキル基であるがRsはメチル基
である方が好ましい0またR1.R4,Riが水素、勤
、Rsがメチル基である方がエマルジョンより得られた
皮膜の透明性や耐水性は良好である。その理由は明確で
はないが2分子内の強い属水性部分であるーシ洲−基と
−SO・M基の相互の立体的位置関係や主鎖のメチレン
骨格や疎水性側鎖付与成分として用いる(A)成分など
との相互の位置関係がR1,R2,Rs、 R4,Rs
などの基の大きさの影響により変化するためとか、ある
いは土匹己(1)式゛の単量体の共重合後、ケン化する
過程でR1,Ra 。
R8,R4,Ra基の大きさにより変性PVA分子の微
組構造が変化し、界面活性能に影譬しているのではない
かと考えられる。Mは水素又はカチオンの1当量である
本発明において乳化重合安定剤として用いられる変性P
VAは前述した(A) 、 (B)及び(C)の各成分
を必須成分として共重合により得られる。共重合体中に
含ま゛れる(A)成分の共重合割合は炭素数の大きさに
よっても真なるが0,05〜8毎ル9!。
なかでも0.2〜6モル一の範囲が好適である。共重合
体に含まれる(B)成分の共重合割合ti (A)成分
の共重合割合によっても異なるが0.1〜7モル一なか
んず(,0,2〜5モル一の範囲が好適である0 本発明において乳化重合安定剤として、使用される変性
PVAは前述した(A)、 (B)%(C)の三成分を
必須成分とする共重合体のケン化物であるが本発明の目
的をそこなわない範囲で他の共重合成分例えばメタクリ
ルアミド、アクリルアンド、N−ビニルピロリドン、炭
素数が3以下のアルキル基のビニルエーテル、炭素数が
5以下のオレフィンなども共重合成分として前記(A)
 、 (B)、(C)の三成分に加えて共重合せしめた
共重合体のり゛ン化物を使用することは何ら差しつかえ
ない0本発明に用いられる変性PVAの製造には、とく
に困難な点はなく、従来公知の重合方法およびケン化方
法を適用することが出来る。すなわち。
重合方法としてはI (A)、 (B)および(りの各
成分をそれぞれの共重合反応性比に応じて一括もしくは
分割的あるいは連続的に1重合系に投入し、無濠剤下屯
しくけ水性媒体中あるいはメチルアルコール、エチルア
ルコール等の低級アルコールの共存下で% 2.2′−
アゾビスイ、ンプテロニトリル、過酸化ベンゾイル等の
ラジカル重合開始剤によって重合する方法が適用できる
。このようにして得られる(A)%(B)および(C)
成分を含む共重合体音ケン化する方法としては、ポリ酢
酸ビニル共電合体のケン化に用いられる多くの公知方法
が適用できるが、通常は、アルコール溶剤あるいは言水
アルコール溶剤中で、ナトリウムアルコラード、苛性ソ
ーダ、苛性カリ等のアルカリを作用させてケン化する方
法が適当である。アルコールとして#′i。
メチルアルコール、エテルアルコール等の低級アルコー
ルが特に好適である。ま九、これらのアルコール類は5
0重量−以下であればアセトン、酢酸メチルエステル、
酢酸エチルエステル、ベンゼン、水、等の溶剤を含有し
ていてもよい。
変性PVAのケン化度について特に制限はなく実質的に
水溶性が、保たれる範囲であれば完全ケン化でも部分ケ
ン化でもよいが80モルチ以上であることがのぞましい
本発明の変性PVAの重合度はその使用目的によって適
宜選択すべきであるが1通常100〜3000の範囲が
適当である。
上記に得られた変性PVAf、単独で安定剤として用い
水相中で開始剤の存在下にビニルエステル類を公知の方
法により乳化重合して良好な樹脂エマルジョンが得られ
る。
この発明において乳化剤の併用は必須の条件ではないが
、他の乳化剤を例えば粒子径の調節などの為の補助的手
段として用いることは何らさしつかえない。又、安定剤
としては骸変性PVA単独で充分その目的が達成される
が、場合によっては他の保護コロイド、たとえばPVA
、ポリアクリル酸又はポリメタクリル酸およびその塩類
、ポリビニルアルキルエーテル、酢酸ビニルとアクリル
−酸またはメタクリル酸共重金物または酢酸ビニル−無
水マレイン蒙共重合物およびその鹸化物、低級アルキル
ビニルエーテル−無水マレイン酸共重合物、アルキルセ
ルローズ、ヒドロキンアルキルセルローズ、アルキルヒ
ドロキシアルキルセルローズ、カルボキシメチルセルロ
ーズなどのセルローズ誘導体、アルキル殿粉、カルボキ
シメチル殿粉、酸化デンプン、アラビアゴム、トラガン
トゴム、ポリアルキレングリコールなどを重合時に使用
するか、もしくは重合後に添加して樹脂エマルジョンに
望まれる特性を付与することも有効であり、これにはま
たこのほか普通の乳化重合の際に用いられる液性調節剤
、1価又は多価のアルコール類、可履剤、消泡剤などの
助剤を重合時または重合後に併用することは何ら差支え
ない。
他の乳化剤又は/及び保睡コロイドが併用されない時は
該変性PVAは単量体に対して約1〜40重量qII特
に2〜25重量%の量で用いられる。
本発明の方法において前述した変性PVAを用いて乳化
重合されるビニルエステル類としては炭素数が1〜18
の脂肪酸ビニルエステルが好11に使用される。例えば
酪酸ビニルエステル、2,2,4゜4−f)ラメテルパ
レリアン酸ビニルエステル。
平均炭素数が・10の飽和分岐状脂肪酸のビニルエステ
ルらが適用でき、なかんずく酢酸にルエステル、プロピ
オン酸ビニルエステルが単独もシくはそれらの混合物が
良好に適用できる。さらには塩化ヒニル、エチレン、(
メタ)アクリル酸エステル類、4七の共重合も!J施で
きる。さらに少量成分として(メタ)アクリル酸、クロ
トン酸、マレインl1%イタコン酸等の不飽和カルボン
酸とその無水物、アミド置換スルホン酸、(メタ)アク
リルスルホン酸の様な化合物を乳化共重合する事ができ
る。
この発明に使用される重合開始剤は通常の乳化重合に用
いられる水溶性単独開始剤または水WI性レドックス開
始剤系例えば過酸化水素単独または過酸化水素と酒石酸
、クエン酸、アスコルビン酸ナトのオキシカルボン酸、
シュウ#、スルフィン酸およびこれらの塩類、オキジア
ルデヒド類、水溶性鉄塩などとの顔合せ、過硫酸塩類、
過炭酸塩類、過硼酸塩類などが適用可能である。
さらに本発明の目的は上記変性PVA=ii合完了まで
に使用することにより充分達成することができるが重合
完了後に添加することは何らさしつかえがない。
この様にして得られる樹脂エマルジョンは小さな構造粘
性を示しかつ適度の粘度を有しており、すぐれた作業性
1機械適性をもっている。また塗工適性が顕著に改善さ
れたものであり、長期間放置によっても分離することな
く、たとえ凍結せしめた後融鱗しても再び元の良好なエ
マルジョンにもどる。さらに高温に放置しても又各種添
加物を混合して4全く安定であり力!つ又透明性にすぐ
れ。
耐水性に富む皮膜を与え接着剤、粘着剤さらには繊維加
工、紙加工剤塗料ベースとしても有効であり工業上の利
用価値はまことに大きいものである。
次に実施例をめげて本発明をさらに具体的に説明する。
実施例において[部J、r%Jとあるのは特にことわり
のない限り重量基準である。
実施例1 a)変性PVAの製造 酢酸ビニルエステル2100部、VeoVa −10(
シェル社商標平均炭素数lOの飽和分岐状脂肪酸のビニ
ルエステル)75部、メチルアルコール1750部を重
合缶に投入し%2−アクリルアミドー2−メチルプロパ
ンスルホン酸(以下AMP8と略記する)のナトリウム
塩39部のメチルアルコール溶液200部を重合量に応
じて連続的に投下しなからN2雰囲気下にアゾビスイソ
プテロ二トリルの4部を開始剤として60℃で重合を行
い酢酸ビニルエステルの重合率が73%のところで重合
を停止した。つづいて重合缶にメチルアルコール蒸気を
ふきこみながら未反応の酢酸ビニルエステルを溜去した
。そののち、水酸化ナトリウム31部を含有するメチル
アルコール溶液300部を投入して酢酸ビニルエステル
成分をケン化した。つづいて常法により洗滌、乾燥して
白色の変性PvAを得た。
核磁気共鳴吸収スペクトル法及び元素分析法を用いて分
析した結果、 V@oVa −10成分を1.5モルI
J1.AMPS成分ヲ1.1モルチ含有し、かつ酢酸ビ
ニルエステル成分の98.5モルチがケン化された変性
PVAであった。また、 KNOsを含むジメチルスル
ホキシド中における極限粘度数から重合度を求めたとこ
ろ、680であっ九。
b)エマルジョンの製造 前記a)で得た変性PVA428部、炭酸ナトリウム2
部およびイオン交換水5120部を加熱溶解して重合缶
に投入する。溶液温度を70℃に保ってから酒石酸5.
3部を含む水溶液50部を加えよく混和してから酢酸ビ
ニルエステル4600部及び過酸化水素4.8部を含む
水溶液を6時間にわたって九えず攪拌しながら添加する
。引きつづき80〜85℃に2時間保って反応を継続す
ると凝置物のない固形分47.4 %の良好な樹脂エマ
ルジョンが得られ、このものは長期間放置しても分離す
ることなくまったく安定で、凍結後も、融解すれば再び
良好なエマルジョンにもどり、かつ高い粘度と低い構造
粘性を有し流動性の改良されたエマルジョンであった。
該エマルジョンから得られた皮膜は透明であり、水をつ
けて指でこすっても再乳化することなく耐水性は良好で
おった。
これらの結果は第1表に記す。
実施例2〜4 a)変性PVAの製造 VeoVa−10,AMPS、) テルフルコ−A/(
2)量を変えた以外は実施例1 a)と同様にして変性
PVAを得た。
結果は表−1に記す。
b)  エマルジョンの製造 実施例28〜41)で得た変性Pv人を使用して実施例
1b)と同様にして粘性挙動の改東された安定な樹脂エ
マルジョンを得た。
該エマルジョンかに得られたフィルムはいずれも透明で
Tob良好なものであった。このフィルムに水をつけて
指でこすっても再乳化することなく。
耐水性は良好でおった。
結果は第1表に記す。
実施例5 a)変性pv人の製造 酢酸ビニルエステル2100部、ラウリルビニルエーテ
ル340部、)チルアルコール1750部、AMP82
1部のナトリウム塩を用い重合率1091で重合を停止
せしめる以外は実施例1m)に準じ六方法により、2ウ
リルビニル工−テル成分1.5モルn%AMPS成分3
.0モルチを含有する。
中や黄色に着色した変性PVAを得た。
b)エマルジョンの製造 実施例5 m)に得た変性PVAを用いる以外は実施例
1 b)と同様にして工1ルジ■ンを得た。
腋エマルジ冒ンは粗粒の発生もなく、凍結安定性の良好
なエマルジョンであり、構造粘性指数も改良される方向
にあった。
皮膜に水滴を落し指でこすったところはごくわずか再乳
化し、やや白味した皮膜であった。
結果F′i表−1に記したとおりでめった。
比較例1〜4 a)PVA系重合物の製造 (A)成分もしくは(B)成分のいずれか一方を用いる
ことなく、他は実施例と同様にして変性PVAを作成し
た。
結果は表−1に記したとおりでるり、比較例1m)及び
2 a)で得′られた変性PVAは冷水にも熱水にも溶
解しないものであったため、エマルジョンの製造試験を
行なうことはできなかった。
b)エマルジョンの製造 比較例31)I4a)で得た変性PVAを使用して実施
例1 b)と同様にして樹脂エマルジョンの製造を試み
た。
得られたエマルジョン様物は粗粒の発生がみられ安定性
も不良であった。
該エマルジョン様物から得られたフィルムは自流してお
り透明性は悪くかつ耐水性もまったく不良のものであっ
た0結釆は表−1に記した0比較例5 リ 変性pvho製造 VeoVa−10にかえて炭素数が2のアルキル基のビ
ニルニーテールであるエチルビニルエーテルを同そル量
用いえ以外は実施例4 a)と同様にして変性PVAを
得た0結果は表−1に記したとおりである。
b)エマルジョンの製造 1“ 比較例5a)#得た資性PVAを用いる以外は実施例1
 b)と同様にしてエマルジョンの製造を試みた。
得られたエマルジョン様物は粗粒の発生が与られ凍結安
定性もまったく不良であった。  ・得られた皮膜の透
明性はまったく不良であり。
耐水性も不良であった。
結果は表−IK記し九とおりである。、比較例6 エマルジョンの製造 橡にしてエマルジョンの製造管行なった。
得られたエマルジョンは粗粒の発生はみられなかったが
構造粘性指数が大きく、粘性挙動が不良でめった。
得られた皮膜の透明性も不満足であり又水滴をつけて指
でこすると容易に再乳化してしまい、耐水性#iまった
く不良であった。
結果は表−1に記したとおりである。
比穀例7 エマルジョンの製造 してエマルジョンの製造を試みた。
得られたエマルジョン様物は粗粒の発生がみられ凍結後
、解凍せしめてもゲル化してしまっており凍結安定性は
まったく不良であった。
得られ九皮膜は耐水性はあまり員好でなく、自流したも
のであり透明性がまったく悪かった。
結果は表−IK記したとおりである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  GA)炭素数が5以上の脂肪酸のビニルエス
    テル、炭素数が4以上のアルキル基のビニルニー゛チル
    、炭素数が6以上α−オレフィンよりなる群より選ばれ
    た単量体の少くとも一種。 (B)一般式[1]で示される単量体 但し、 Rsは水素ま九は低級アルキル基。 R雪はアルキル基。 Rs 、 R4,Raは各々水素またはアルキル基。 Mは水素またはカチオンの一当量 (q酢酸ビニルエステル の三成分を必須成分として含む共重合物をケン化して得
    られる変性ポリビニルアルコールを安定剤として用いる
    ことt特徴とするビニルエステル類の乳化重合方法。 (JA)  変性ポリビニルアルコールを構成する四成
    分が分岐状脂肪酸のビニルエステルでろる特許請求のI
    E @ (1)に記載のビニルエステル類の乳化重合方
    法0 (S>  変性ポリビニルアルコールを構成する(B)
    成分が一般式〔1〕においてR1,R4,Rsが水素で
    あり、かつR2、R3がメチル基である特許請求の範囲
    (1)K記載のビニルエステル類の乳化重合方法0 (4)変性ポリビニルアルコールを構成する(N成分が
    分岐状脂肪酸のビニルエステルであり、(B)成分が一
    般式[IEにおいてR1,R4,R6が水素で、Ra、
     Rsがメチル基である特許請求の範囲(1)に記載の
    ビニルエステル類の乳化重合方法0
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008101489A (ja) * 2006-10-17 2008-05-01 Kobe Steel Ltd 小規模発電設備

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5672006A (en) * 1979-11-15 1981-06-16 Kuraray Co Ltd Novel copolymer and production thereof

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008101489A (ja) * 2006-10-17 2008-05-01 Kobe Steel Ltd 小規模発電設備

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