説明

分散剤性能評価方法

【課題】塩化ビニルの懸濁重合に用いられる分散剤について、塩化ビニルを使用することなく、その性能を評価するための方法を提供する。
【解決手段】塩化ビニルの懸濁重合に用いられる分散剤の性能評価方法であって、
塩化ビニルの代替モノマーとして2,3−ジクロロ−1,3ブタジエンを用い、
水性媒体中、前記分散剤と重合開始剤及び析出助剤の存在下で懸濁重合を行い、
得られた重合体の数平均粒子径又は/及び可塑剤吸収量を測定することにより、
前記分散剤の塩化ビニルの懸濁重合における性能を推定する性能評価方法を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、塩化ビニルの懸濁重合に用いられる分散剤の性能評価方法に関する。より詳しくは、塩化ビニルの代替モノマーとして2,3−ジクロロ−1,3ブタジエンを用いた分散剤の性能評価方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリ塩化ビニル(以下「PVC」という)は、塩化ビニル(以下「VCM」という)を水性媒体中、分散剤、重合開始剤、析出助剤の存在下で懸濁重合を行って得られるものである。得られたPVCの粉体特性は、重合反応における重合液の撹拌条件の他、分散剤の界面活性能によって制御される。VCMの懸濁重合の分散剤としては、主としてポリビニルアルコール(以下「PVA」という)が多く用いられており、その開発が積極的に行われている(例えば、特許文献1、2参照)。
【0003】
VCMの懸濁重合における分散剤の界面活性能の評価は、評価対象となる分散剤の存在下で実際にVCMを懸濁重合させ、得られたPVCの粉体特性によって評価する方法が採用されている。しかしながら、VCMは常圧における沸点が−13℃であり、発がん性の疑いも指摘されていることから、取り扱いが困難で安全性に問題があった。
【特許文献1】特開2007−63369号公報
【特許文献2】特開2007−70531号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
そこで本発明は、VCMの懸濁重合に用いられる分散剤について、VCMを使用することなく、その性能を評価するための方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題解決のため、本発明は、塩化ビニルの懸濁重合に用いられる分散剤の性能評価方法であって、塩化ビニルの代替モノマーとして2,3−ジクロロ−1,3ブタジエンを用い、水性媒体中、前記分散剤と重合開始剤及び析出助剤の存在下で懸濁重合を行い、得られた重合体の数平均粒子径又は/及び可塑剤吸収量を測定することにより、前記分散剤の塩化ビニルの懸濁重合における性能を推定する性能評価方法を提供する。
性能評価方法において使用する分散剤は、重合度300〜3000、けん化度60〜95%のポリビニルアルコールが好適である。
また、析出助剤には、飽和脂肪族炭化水素を使用することができ、特にn−ヘプタンが好適に用いられる。
【発明の効果】
【0006】
本発明に係る分散剤の性能評価方法により、VCMを使用することなく、VCMの懸濁重合に用いられる分散剤の性能を評価することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
以下、本発明を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【0008】
本発明者らは、VCMの代替モノマーとして種々のモノマーを検討した結果、特定のモノマーを懸濁重合させ、得られた重合体を評価することにより、VCMの懸濁重合に用いられる分散剤の性能を効果的に推定できることを見出した。すなわち、VCMの代替モノマーとして、2,3−ジクロロ−1,3ブタジエン(以下「DC」という)を特定し、本発明に係る分散剤の性能評価方法を完成させた。
【0009】
DCは、水性媒体中、分散剤と重合開始剤及び析出助剤の存在下で懸濁重合を行うことにより、重合体を生成する。DCは、VCMと単量体構造が類似していることに加えて、水との沸点差が小さく重合時の取り扱いが容易であるという利点を有する。本発明に係る分散剤の性能評価方法では、このDCをVCMの代替モノマーとして用い、得られた重合体の数平均粒子径及び可塑剤吸収量を測定することにより、VCMの懸濁重合に用いられる分散剤の性能を推定する。
【0010】
性能評価の対象とする分散剤には、通常VCMの懸濁重合で使用されるものを広く含む。例えば、ポリビニルアルコール(以下「PVA」という)、ゼラチン、水溶性セルロースなどがある。この中で、重合度300〜3000、ケン化度60〜95%のPVAが好適な評価対象となる。これらの分散剤は単独で使用しても2種類以上を併用してもよい。また、その使用量も特に限定されず、従来公知の範囲で使用できる。
【0011】
本発明に係る分散剤の性能評価方法において使用する水性媒体には、例えば、イオン交換水、蒸留水、限外ろ過や逆浸透膜等で処理した水などが用いられる。水性媒体は、単量体の重合を阻害する物質を含まないことが好ましい。
【0012】
重合開始剤には、通常VCMの重合開始剤で使用されるものを用いることができる。例えば、ジイソプロピルパーオキシジカーボネ−ト、ジエトキシエチルパーオキシジカーボネ−ト等のパーオキシカーボネート類、ラウロイルパーオキサイド等のパーオキサイド類、アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル等のアゾ化合物を使用することができる。これらの重合開始剤は単独で使用しても2種以上を併用してもよい。また、その使用量も特に限定されず、従来公知の範囲で使用できる。
【0013】
析出助剤は、例えば、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナンなどの飽和脂肪属炭化水素が好ましい。これらの中でも、n−ヘプタンは、水との沸点差が小さく重合時の取り扱いが容易なため特に好ましい。
【0014】
懸濁重合の重合温度は特に限定するものではないが、40℃〜70℃の範囲で行うと重合が好適に行われるため好ましい。また、懸濁重合の重合時間は特に限定するものではないが、2〜4時間の範囲で行うと重合が好適に行われるため好ましい。使用する重合装置についても、特に限定なく、公知の槽状反応器であれば、いずれも使用することができる。
【0015】
本発明では、上述のような、重合条件で懸濁重合を行なって得たDC重合体について、数平均粒子径又は及び可塑剤吸収量の測定を行なう。重合体の数平均粒子径や可塑剤吸収量は、分散剤によって制御され、分散剤の性能を反映したものである。従って、DC重合体の数平均粒子径又は及び可塑剤吸収量を測定することにより、DCの懸濁重合における評価対象分散剤の性能を評価し、さらには、以下実施例において具体的に説明する通り、VCMの懸濁重合における分散剤の性能を推定することが可能となる。
【0016】
なお、DC重合体の数平均粒子径の測定方法は、例えば、レーザー回折法やローラータラップ式振動篩などにより測定できる。また、可塑剤吸収量の測定方法は、PVCの可塑剤吸収量の評価法に準じてJIS K 7386に準じて行うことができる。
【実施例】
【0017】
以下、「部」および「%」は質量基準で示す。
【0018】
(実施例1)
実施例1では、DCの懸濁重合において、分散剤A〜Cの性能評価を行なった。
【0019】
(実施例1−1)
攪拌機を装備したガラス製重合缶に、イオン交換水580質量部、分散剤A(ポリビニルアルコールW−20N(電気化学工業社製、重合度2200、けん化度80%))3.6質量部、及び析出助剤としてn−ヘプタン30質量部を仕込み、窒素で1時間脱気後、DC70質量部に重合開始剤として過酸化ラウロイル0.5質量部を添加して、60℃に昇温して重合を開始した。重合開始後3時間で重合を止め、DCの重合体を得た。
【0020】
得られたDCの重合体について、数平均粒子径はレーザー回折粒度分布計SALD3000(株式会社島津製作所製)を使用して測定した。測定サンプルは、DCの重合体とその固形分に対して99%の水を含んだスラリー溶液を超音波により分散処理をした後、測定した。
【0021】
また、得られたDCの重合体について、可塑剤吸収性をJIS K 7386に準じて、以下の手順及び条件で測定した。まず、測定サンプル約2.0gを遠心管にとり、秤量した後、4cmのフタル酸ジ−2−エチルヘキシルを添加して約10分静置後、遠心分離機にセットして24500〜29500m/sの加速度で60分遠心分離を行い、樹脂に吸収された可塑剤の量を測定した。
【0022】
(実施例1−2)
分散剤を分散剤B(ポリビニルアルコールMP−10(電気化学工業社製、重合度1100、けん化度72%))とした以外は実施例1−1とまったく同様の操作を経てDCの重合体を製造し、数平均粒子径および可塑剤吸収量を測定した。
【0023】
(実施例1−3)
分散剤を分散剤C(ポリビニルアルコールMP−10R(電気化学工業社製、重合度920、けん化度72%))とした以外は実施例1−1とまったく同様の操作を経てDCの重合体を製造し、数平均粒子径および可塑剤吸収量を測定した。その結果を表1に示す。
【0024】
(比較例1)
比較例1では、VCMの懸濁重合において、分散剤A〜Cの性能評価を行なった。
【0025】
(比較例1−1)
攪拌機を装備したステンレス製の重合缶に、イオン交換水1200質量部、分散剤A(ポリビニルアルコールW−20N)0.8質量部、重合開始剤として過酸化ラウロイル0.5質量部を添加したものを仕込んで窒素で1時間脱気後、VCM500質量部を加えて57.5℃に昇温して重合を開始した。重合開始後4時間で重合を止め、得られたPVCについて数平均粒子径および可塑剤吸収量を実施例1−1と同様に測定した。
【0026】
(比較例1−2)
分散剤を分散剤B(ポリビニルアルコールMP−10)とした以外は比較例1−1とまったく同様の操作を経てPVCを製造し、数平均粒子径および可塑剤吸収量を測定した。
【0027】
(比較例1−3)
分散剤を分散剤C(ポリビニルアルコールMP−10R)とした以外は比較例1とまったく同様の操作を経てPVCを製造し、数平均粒子径および可塑剤吸収量を測定した。
【0028】
実施例1及び比較例1における数平均粒子径および可塑剤吸収量の測定結果を以下に示す。
【0029】
【表1】

【0030】
実施例1−1において、分散剤Aの存在下、DCを懸濁重合して得た重合体の数平均粒子径は85μmであった。また、可塑剤吸収量は11.5phrであった。
【0031】
実施例1−2において、分散剤Bの存在下、DCを懸濁重合して得た重合体の数平均粒子径は44μmであった。また、可塑剤吸収量は41.9phrであった。このことから、DCの懸濁重合において、分散剤Bは、分散剤Aに比して重合体の数平均粒子径を低下させ、かつ、可塑剤吸収量を上昇させる界面活性能を発揮することが分かる。
【0032】
実施例1−3において、分散剤Cの存在下、DCを懸濁重合して得た重合体の数平均粒子径は72μmであった。また、可塑剤吸収量は45.0phrであった。このことから、DCの懸濁重合において、分散剤Cは、分散剤Aに比して重合体の数平均粒子径をほぼ同等に維持し、かつ、可塑剤吸収量を上昇させる界面活性能を発揮することが分かる。
【0033】
以上、実施例1における分散剤A〜Cの界面活性能をグラフ化したものを図1に示す。図中、実線丸は数平均粒子径、実線四角は可塑剤吸収量の変化を示す。なお、分散剤Aの結果をグラフ中央に示している点に注意を要する。
【0034】
一方、比較例1−1において、分散剤Aの存在下、VCMを懸濁重合して得た重合体の数平均粒子径は140μmであった。また、可塑剤吸収量は16.1phrであった。
【0035】
比較例1−2において、分散剤Aの存在下、VCMを懸濁重合して得た重合体の数平均粒子径は112μmであった。また、可塑剤吸収量は27.0phrであった。このことから、VCMの懸濁重合において、分散剤Bは、分散剤Aに比して重合体の数平均粒子径を低下させ、かつ、可塑剤吸収量を上昇させる界面活性能を発揮することが分かる。
【0036】
比較例1−3において、分散剤Cの存在下、VCMを懸濁重合して得た重合体の数平均粒子径は135μmであった。また、可塑剤吸収量は29.7phrであった。このことから、VCMの懸濁重合において、分散剤Cは、分散剤Aに比して重合体の数平均粒子径をほぼ同等に維持し、かつ、可塑剤吸収量を上昇させる界面活性能を発揮することが分かる。
【0037】
以上、比較例1における分散剤A〜Cの界面活性能をグラフ化したものを図2に示す。図中、点線丸は数平均粒子径、点線四角は可塑剤吸収量の変化を示す。なお、分散剤Aの結果をグラフ中央に示している点に注意を要する。
【0038】
図3は、図1及び図2を一つのグラフに示したものである。
【0039】
図に示されるように、実施例1においてDCを用いて分散剤A〜Cの界面活性能を評価した際の数平均粒子径の変化(実線丸)と、比較例においてVCMを用いて分散剤A〜Cの界面活性能を評価した際の数平均粒子径の変化(点線丸)は同一の挙動を示している。また、同様に、可塑剤吸収量の変化についても、DC(実践四角)及びVCM(点線四角)とで同一の挙動を示していることが分かる。
【0040】
このことから、DCの懸濁重合における分散剤の性能は、VCMの懸濁重合における性能を模擬するということができ、VCMの懸濁重合に用いられる分散剤の性能評価において、VCMの代替モノマーとしてDCを用いることで、その性能を推定できることが示された。
【産業上の利用可能性】
【0041】
本発明に係る分散剤の性能評価方法では、VCMを使用することなく、VCMの懸濁重合に用いられる分散剤の性能を評価できるため、VCMの取り扱いの困難性や安全性の問題なく、分散剤の開発を行なうことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】実施例1における分散剤A〜Cの界面活性能を示すグラフである。
【図2】比較例1における分散剤A〜Cの界面活性能を示すグラフである。
【図3】実施例1及び比較例1おける分散剤A〜Cの界面活性能を重ねて示したグラフである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
塩化ビニルの懸濁重合に用いられる分散剤の性能評価方法であって、
塩化ビニルの代替モノマーとして2,3−ジクロロ−1,3ブタジエンを用い、
水性媒体中、前記分散剤と重合開始剤及び析出助剤の存在下で懸濁重合を行い、
得られた重合体の数平均粒子径又は/及び可塑剤吸収量を測定することにより、
前記分散剤の塩化ビニルの懸濁重合における性能を推定する性能評価方法。
【請求項2】
前記分散剤は、重合度300〜3000、けん化度60〜95%のポリビニルアルコールであることを特徴とする請求項1に記載の性能評価方法。
【請求項3】
前記析出助剤は、飽和脂肪族炭化水素であることを特徴とする請求項1又は2に記載の性能評価方法。
【請求項4】
前記飽和脂肪族炭化水素は、n−ヘプタンであることを特徴とする請求項3記載の性能評価方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2009−29869(P2009−29869A)
【公開日】平成21年2月12日(2009.2.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−193224(P2007−193224)
【出願日】平成19年7月25日(2007.7.25)
【出願人】(000003296)電気化学工業株式会社 (1,539)
【出願人】(504182255)国立大学法人横浜国立大学 (429)
【Fターム(参考)】