JPS6239026B2 - - Google Patents

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JPS6239026B2
JPS6239026B2 JP14758481A JP14758481A JPS6239026B2 JP S6239026 B2 JPS6239026 B2 JP S6239026B2 JP 14758481 A JP14758481 A JP 14758481A JP 14758481 A JP14758481 A JP 14758481A JP S6239026 B2 JPS6239026 B2 JP S6239026B2
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JP
Japan
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vinyl monomer
polymer
solid
solid material
sulfur dioxide
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JP14758481A
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English (en)
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JPS5849479A (ja
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Osamu Itabashi
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、固体物質に液状ビニルモノマーを蒸
気として接触させるか、あるいは固体物質に液状
ビニルモノマーを含浸させたのち、過剰のビニル
モノマーを蒸発除去するか溶媒で洗浄して固体表
面にビニルモノマーを吸着させ、次いでガス状二
酸化硫黄を接触させて液状媒質を使用せずにこれ
を重合させる方法に関するものである。 近年、固体物質とポリマーとの複合材料は、建
材や各種資材として多くの分野に幅広く用いられ
ており、また機能性材料の担体としてその利用が
可能であり、重要視されてきている。 一般に、固体物質とポリマーとの複合材料を製
造する際、固体物質の表面は複合化のプロセスを
経て、マトリツクスポリマーと固体物質との界面
を形成する。この界面の重要性については、これ
まで種々の角度から検討されており、すでに望ま
しい界面を得るために固体物質表面の物理構造及
び化学構造の改質方法が試みられている。例えば
液体媒質を用いずに固体粒子表面をポリマーで被
覆する方法としては、固体物質表面に吸着させた
ビニルモノマーをメカノケミカル処理や放射線照
射により重合させる方法などが提案されている
が、いずれも効率が低かつたり、特殊の設備を必
要とするなどの欠点があり実用化されていない。 また、気相中において無機物質粒子表面に担持
させたラジカル重合可能なビニルモノマーをガス
状二酸化硫黄と接触させ重合を行わせる方法(特
開昭49―103978告公報)も液状媒質を用いないポ
リマー被覆無機物質製造方法の一つである。 しかしながら、この方法においては液状ビニル
モノマーをそのまま無機物質に担持させるため、
無機物質表面のビニルモノマー付着量が多く、二
酸化硫黄と接触させて重合を行う際、振りまぜや
気流吹き込みによりこれらを気相中に懸濁させて
行う必要がある。したがつて原料として用いる無
機物質の粒度は気相中に懸濁しうる程度の大きさ
に限られる。また、無機物質表面で優先的に重合
が行われ、それ以外の場所ではほとんど重合が行
われないので、ポリマー収率が低いなどの欠点が
あり、必ずしも満足しうる方法とはいえない。 本発明者は、この点を改良し、簡単な操作で効
率よく、ポリマー被覆固体物質を得ることができ
る方法を開発すべく、鋭意研究を重ねた結果、固
体物質表面に液状ビニルモノマーを蒸気として吸
着させ、非媒質中でガス状二酸化硫黄と接触させ
ることによりその目的を達成しうることを見出
し、この知見に基づいて本発明をなすに至つた。 すなわち、本発明に従えば、無機質又は有機質
の固体物質表面をポリマーで被覆するに当り、固
体物質と液状ビニルモノマーを蒸気として接触さ
せるか、あるいは固体物質に液状ビニルモノマー
を含浸させたのち、過剰のビニルモノマーを蒸発
除去するか溶媒で洗浄して、固体物質表面にビニ
ルモノマーを吸着させ、次いで非媒質中において
ガス状二酸化硫黄と接触させて重合を行わせるこ
とにより、ポリマー被覆固体物質を簡単に得るこ
とができる。 本発明を好適に実施するには、密封可能な容器
に固体物質を入れ、ラジカル重合又は共重合可能
なビニルモノマーを吸着させたのち、ガス状二酸
化硫黄を導入し、密封して所定温度、所定時間で
固体に吸着されたビニルモノマーを重合させれば
よい。 本発明方法において用いられる固体物質として
は、使用するビニルモノマー蒸気を吸着する機能
を有するものであればよいが、特に有極性の固体
表面をもつ表面積の大きな無機質又は有機質の固
体物質が望ましい。このようなものとしては、例
えばゼオライト、モレキユラシーブス、ホワイト
カーボン、シリカゲル、ケイ酸無水物、アルミ
ナ、ベントナイト、活性白土、メタハロサイト、
カオリン、雲母、タルク、カーボンブラツク、炭
素繊維、黒鉛などの無機質の固体物質、又は木
粉、精製セルロース、セルロース繊維、バルブ、
ワラ、絹、羊毛などの有機質の固体物質が挙げら
れる。 また、吸着したビニルモノマーの重合速度が遅
くて重合率が低い場合には、重合を促進させるた
めに、あらかじめ固体物質を遷移金属化合物で処
理したものを用いるのが有利である。 このような遷移金属化合物として、例えばチタ
ン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバル
ト、ニツケル、胴、亜鉛、ジルコニウム、ニオブ
などの化合物を用いることができる。これらの遷
移金属化合物の添加量は、含有金属換算で固体物
質に対して10重量%以下で十分であるが、さらに
多くてもさしつかえない。 一方、本発明方法で用いるビニルモノマーは、
ラジカル重合又はラジカル共重合しうる液状のビ
ニル系モノマーであり、このようなものとしては
例えばアクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エ
ステル、メタクリル酸エステル、アクリロニトリ
ル、酢酸ビニル、スチレン、ジビニルベンゼンな
どが挙げられる。 本発明方法において、これらのビニルモノマー
を固体物質表面に吸着させるには、例えば反応容
器内で減圧乾燥した固体物質にビニルモノマー蒸
気を接触させるか、あるいは液状ビニルモノマー
を固体物質に含浸させたのち減圧乾燥して過剰の
ビニルモノマーを蒸発除去させることによつて行
う。また、液状ビニルモノマーと固体物質とを混
合し、過剰のビニルモノマーをn―ヘプタンのよ
うな非極性溶媒で洗い去つて固体物質表面にビニ
ルモノマーを吸着させることもできる。また二種
以上の液状ビニルモノマーを吸着させるには、混
合ビニルモノマーを用いるか、主ビニルモノマー
を最初に吸着させ、次いで他のコビニルモノマー
を順番に吸着させることによつて行う。このよう
にしてビニルモノマーを吸着した固体物質は、1
〜10重量%程度の水分を含有した状態で次の二酸
化硫黄との接触工程に供するのが有利である。 本発明におけるビニルモノマーの使用量は、固
体物質100重量部当り0.5〜100重量部の範囲が好
ましく、特に3〜50重量部のポリマーを担持した
固体物質は工業的利用面において、コスト的にも
性能的にも好適なものが多い。 本発明における二酸化イオウの使用量は、ビニ
ルモノマーに対して0.01〜100重量%の範囲の量
で十分であるが、さらに多く用いてもさしつかえ
ない。 本発明においては、この二酸化硫黄をビニルモ
ノマーを吸着させた固体物質を入れてある反応容
器内に導入したのち、容器を密封してビニルモノ
マーを重合させる。重合は静置して行うが、必要
ならばかきまぜ、振とうのいずれの形式を用いて
もよい。本発明に従えば、1〜5時間程度の重合
時間で吸着したビニルモノマーの大部分が重合
し、固体物質は、ポリマーによつて均一かつ効率
よく、しかも生成したポリマーの大部分が溶媒で
抽出されないほど強固に被覆される。 本発明方法によつて得られたポリマー被覆固体
物質は、機能性材料の担体としての利用が可能で
あり、またそのままで成形加工できるので成形材
料、充てん材料としても好適に使用できる。 さらにこの方法は顔料などの表面処理技術とし
ても用いることができ、工業的にも極めて有用な
方法である。 次に実施例によつて本発明をさらに詳細に説明
する。 実施例 1 耐圧反応管に合成ゼオライト(東洋曹達製100
メツシユ以下)20.0gを入れ、室温で脱気したの
ちメチルメタクリレート(以下MMAと略す)
2.49gを蒸気として導入し吸着させた。次に反応
管内に二酸化硫黄1.80gを導入し密封して60℃に
調節した恒温槽の中に3時間放置した。反応後、
反応生成物をエチルエーテルで洗浄したのち、60
℃で20時間減圧乾燥してポリマーの被覆状態が良
好なPMMA―合成ゼオライト複合体21.2gを得
た。これを示差熱天秤分析(以下DTA・TGAと
略す)にかけた結果、300℃と369℃にポリマーの
分解による発熱ピークとこれにともなう重量減少
が認められた。また、この複合体2.0gを40%フ
ツ酸溶液100mlに浸漬した結果、0.10gのポリマ
ーが溶液中に分解されず残存した。この結果から
重合率は42.6%、組成物中のポリマー含量は5.0
%であることが判つた。 実施例 2 実施例1において、硫酸銅処理により銅4.0重
量%を含有させた合成ゼオライト20.0gを用い、
減圧下にMMA蒸気7.20gと接触させてこれを吸
着させ、実施例1と同様の操作を行いポリマーの
被覆状態が良好な複合体27.1gを得た。複合体の
DTA・TGA及びフツ酸処理の結果、重合率は
98.0%、組成物中のポリマー含量は25.7%であつ
た。この複合体粉末を圧力200Kg/cm2、金型温度
180℃で圧縮成形して得た成形体の曲げ強度は480
Kg/cm2、圧縮強度は1,320Kg/cm2であつた。 実施例 3 耐圧反応管に天然ゼオライト(秋田県二ツ井
産、200メツシユ以下)を入れ、室温で脱気した
のちスチレン蒸気と接触させ、その2.8gを吸着
させた。次に反応管内に二酸化硫黄0.90gを導入
し密封して室温で1日放置した。反応後、反応生
成物を60℃で20時間減圧乾燥してポリマーの被覆
状態が良好な複合体22.78gを得た。複合体の
DTA・TGA及びフツ酸処理の結果、重合率は
99.2%、組成物中のポリマー含量は12.2%であつ
た。 実施例 4 実施例1において、塩化第二鉄処理した固体物
質20.0g及び各種モノマーを用いて同じ操作を繰
り返した。この結果を第1表に示す。このように
して得られた複合体を電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、いずれもポリマーが固体物質を効率よく被覆
していることが認められた。
【表】 実施例 5 実施例1における合成ゼオライトの代りにクロ
ム酸塩一硫酸混液で処理した200メツシユのアル
ミノケイ酸塩ガラス粉末20.0gを用い、MMA蒸
気4.2gを吸着させて、以下実施例1と同様の操
作を行い、ガラス粉末へのポリマーの複覆の程度
の良好な複合体24.0gを得た。複合体のDTA・
TGA及びフツ酸処理の結果、重合率は95.2%、
組成物中のポリマー含量は16.7%であつた。 実施例 6 耐圧反応管にモレキユラシーブス(半井化学
製、13X型)20.0gを入れ、200℃で1時間減圧
乾燥し、MMA10.0gを添加して真空含浸させ
た。次に過剰のMMAを蒸発除去したのち、反応
管内に二酸化硫黄0.9gを導入し密封して60℃に
調節した恒温槽中に3時間放置した。反応後、反
応生成物をエチルエーテルで洗浄したのち、60℃
で20時間乾燥してPMMA―モレキユラーシーブ
ス複合体23.0gを得た。これをDTA・TGAにか
けた結果、13.0%の重量減少とこれにともなう発
熱ピークが観察された。 実施例 7 フラスコに塩化第二鉄処理した粒状シリカゲル
(半井化学製、10〜40メツシユ)20.0gを入れ、
MMA38.0gを添加して真空含浸させた。次に内
容物をロ過し、n―ヘプタン50mlで洗浄したの
ち、耐圧反応管に入れ、室温で脱気した。次いで
反応管内に二酸化硫黄0.5gを導入し密封して60
℃に調節した恒温槽に3時間放置した。反応後、
反応生成物をエチルエーテルで洗浄したのち60℃
で20時間乾燥してPMMA―シリカゲル複合体25.2
gを得た。これをDTA・TGAにかけた結果、
20.6%の重量減少とこれにともなう発熱ピークが
観察された。 実施例 8 実施例4において得られた複合体10gを秤取
し、ベンゼンを溶媒としてソツクスレー抽出装置
で100時間抽出した。その結果を第2表に示す。
【表】 比較例 PMMA10gをベンゼン100gに溶かした溶液中
に、実施例4において用いた固体物質を添加し、
かきまぜ機で均一に分散したのち、加熱脱気しな
がらベンゼンを除去させる方法によりポリマー被
覆体を得た。これを10g秤取し、実施例6に従い
ベンゼンで抽出した。その結果を第3表に示す。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 無機質又は有機質の固体物質表面をポリマー
    で被覆するに当り、固体物質に液状ビニルモノマ
    ーを蒸気として接触させて固体物質表面にビニル
    モノマーを吸着させ、次いで、非媒質中において
    ガス状二酸化硫黄と接触させて重合を行わせるこ
    とを特徴とする方法。 2 無機質又は有機質の固体物質表面をポリマー
    で被覆するに当り、固体物質に液状ビニルモノマ
    ーを含浸させたのち過剰のビニルモノマーを蒸発
    除去するか溶媒で洗浄して固体物質表面にビニル
    モノマーを吸着させ、次いで非媒質中においてガ
    ス状二酸化硫黄と接触させて重合を行わせること
    を特徴とする方法。
JP14758481A 1981-09-18 1981-09-18 固体物質のポリマ−被覆方法 Granted JPS5849479A (ja)

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JPS5849479A JPS5849479A (ja) 1983-03-23
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JPH0312021U (ja) * 1989-06-15 1991-02-07

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