着色樹脂粒子の製造方法及び該製造方法により得られた着色樹脂粒子
【課題】樹脂粒子表面がムラなく芳香族アミン重合体で被覆された、所望の黒色度を有する着色樹脂粒子を提供する。
【解決手段】重合性ビニル系単量体を重合させて得られた樹脂粒子が分散された懸濁液及び複素環式芳香族アミン単量体を、前記複素環式芳香族アミン単量体に対して０．５〜２．０モル当量の無機過酸のアルカリ金属塩を含む水性媒体に添加して得られた混合物を、−２０〜４０℃の温度条件下で攪拌することにより、前記樹脂粒子の表面全体が複素環式芳香族アミン重合体で覆われ、かつ前記樹脂粒子全体を覆う複素環式芳香族アミン重合体の厚さの振れが５０％以下である着色樹脂粒子を得ることを特徴とする着色樹脂粒子の製造方法により上記課題を解決する。
【解決手段】重合性ビニル系単量体を重合させて得られた樹脂粒子が分散された懸濁液及び複素環式芳香族アミン単量体を、前記複素環式芳香族アミン単量体に対して０．５〜２．０モル当量の無機過酸のアルカリ金属塩を含む水性媒体に添加して得られた混合物を、−２０〜４０℃の温度条件下で攪拌することにより、前記樹脂粒子の表面全体が複素環式芳香族アミン重合体で覆われ、かつ前記樹脂粒子全体を覆う複素環式芳香族アミン重合体の厚さの振れが５０％以下である着色樹脂粒子を得ることを特徴とする着色樹脂粒子の製造方法により上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着色樹脂粒子の製造方法及び該製造方法により得られた着色樹脂粒子に関する。更に詳しくは、樹脂粒子表面全体が複素環式芳香族アミン重合体により均一にムラなく覆われた着色樹脂粒子の製造方法及びその製造方法により得られた着色樹脂粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ペーパーのような表示装置の分野において、例えば、黒色に着色された樹脂粒子が表示用に用いられている。樹脂粒子を黒色等に着色するには、顔料等の無機着色材を樹脂粒子に分散させる方法や、樹脂粒子を有機コーティング材で被覆する方法が知られている。このうち、後者の方法は、比較的均一にコートしやすいという利点がある（特許文献１参照）。この方法としては、例えば、表面に酸性基を有する樹脂粒子が分散された分散液中で、芳香族アミン類を酸化重合することにより、不溶化した共役系高分子を母体となる樹脂粒子の表面に吸着させて、樹脂粒子の外殻を被覆する方法が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５４５５８号公報
【特許文献２】特開２００２−３５６６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、樹脂粒子を芳香族アミン重合体で被覆する方法において、全ての粒子の表面全体をムラなく均一に被覆することは未だに困難であり、表示装置や光学装置にこれらの着色樹脂粒子を使用した場合、安定した黒色表示や均一の光線透過率を実現し難いという問題点があった。そのため、所望とする黒色度を実現するためには、より多くの芳香族アミン類を添加することが必要であった。
本発明は、樹脂粒子表面がムラなく芳香族アミン重合体で被覆された、所望の黒色度を有する着色樹脂粒子を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かくして本発明によれば、重合性ビニル系単量体を重合させて得られた樹脂粒子が分散された懸濁液及び複素環式芳香族アミン単量体を、前記複素環式芳香族アミン単量体に対して０．５〜２．０モル当量の無機過酸のアルカリ金属塩を含む水性媒体に添加して得られた混合物を、−２０〜４０℃の温度条件下で攪拌することにより、前記樹脂粒子の表面全体が複素環式芳香族アミン重合体で覆われ、かつ前記樹脂粒子全体を覆う複素環式芳香族アミン重合体の厚さの振れが５０％以下である着色樹脂粒子を得ることを特徴とする着色樹脂粒子の製造方法が提供される。
【０００６】
また、本発明によれば、上記製造方法により得られた着色樹脂粒子が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による製造方法で得られた着色樹脂粒子は、表面全体が複素環式芳香族アミン重合体によりムラなく均一に被覆されており、着色樹脂粒子として所望の黒色度を実現することが可能となる。
【０００８】
また、複素環式芳香族アミン単量体がピロールである場合、上記製造方法により得られた着色樹脂粒子は、その表面がポリピロールにより更にムラなく均一に被覆されので、所望の黒色度を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１により得られた着色樹脂粒子の表面のＴＥＭ像である。
【図２】本発明の実施例２により得られた着色樹脂粒子の表面のＴＥＭ像である。
【図３】本発明の実施例３により得られた着色樹脂粒子の表面のＴＥＭ像である。
【図４】本発明の比較例１により得られた着色樹脂粒子の表面のＴＥＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明による着色樹脂粒子の製造方法は、重合性ビニル系単量体を重合させて得られた樹脂粒子が分散された懸濁液及び複素環式芳香族アミン単量体を、前記複素環式芳香族アミン単量体に対して０．５〜２．０モル当量の無機過酸のアルカリ金属塩を含む水性媒体に添加して得られた混合物を、−２０〜４０℃の温度条件下で攪拌（酸化重合）することにより着色樹脂粒子を得る方法である。上記方法により得られた着色樹脂粒子は、前記樹脂粒子の表面全体が複素環式芳香族アミン重合体で覆われ、かつ前記樹脂粒子全体を覆う複素環式芳香族アミン重合体の厚さの振れが５０％以下である着色樹脂粒子である。
【００１１】
（１）樹脂粒子の製造（重合性ビニル系単量体の重合）
（重合方法）
樹脂粒子を製造する方法としては、公知の重合方法であれば特に限定されるものではない。公知の重合法としては、例えば塊状重合、乳化重合、ソープフリー乳化重合、シード重合、懸濁重合等の方法が挙げられる。塊状重合の場合は、粉砕後、分級することで所望の粒径の樹脂粒子を得ることができる。乳化重合とは、水等の媒体と、媒体に溶解し難いモノマーと乳化剤（界面活性剤）を混合し、そこに媒体に溶解可能な重合開始剤を加えて行う重合法である。得られる粒子径のバラツキが少ないという特徴がある。ソープフリー乳化重合とは、乳化剤を用いない乳化重合である。均一径の粒子が得られるという特徴がある。シード重合とは、重合開始の際に別途で作られた種（シード）粒子を入れて行われる乳化重合である。種粒子として粒子径と粒子径分布、量（個数）を任意に定めて重合することになり、所望の粒子径と粒子径分布を狙って重合できるという特徴がある。懸濁重合とは、モノマーと溶媒の水とを機械的に攪拌して、懸濁させて行う重合方法である。粒子径が小さくかつ整った粒子を得られることが特徴である。
【００１２】
以下にシード重合法の一般的な方法を述べるが、本発明による樹脂粒子の製造方法は、この方法に限定されるものではない。
【００１３】
先ず、単量体と水性媒体とから構成される乳化液（懸濁液）に種粒子を添加する。乳化液は、公知の方法により作製できる。例えば、単量体を、水性媒体に添加し、ホモジナイザー、超音波処理機、ナノマイザー等の微細乳化機により分散させることで、乳化液を得ることができる。ここでいう水性媒体としては、水又は水と有機溶媒（例えば、低級アルコール）との混合物が挙げられる。また、別途作製される種粒子の製造方法については、特に限定されないが、乳化重合、ソープフリー乳化重合あるいは懸濁重合等の方法を用いることができる。種粒子の粒子径の均一性や製造方法の簡便さを考慮すると、乳化重合及びソープフリー乳化重合法が好ましい。種粒子の重量平均分子量を、重合開始剤の使用量の加減あるいは分子量調整剤の添加量の加減等により、調整してもよい。
【００１４】
（重合性ビニル系単量体）
単量体には、重合性ビニル系単量体が用いられる。重合性ビニル系単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸イソノニル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル等のアクリル酸アルキルエステル系単量体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル等のメタクリル酸アルキルエステル単量体、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン等の芳香族ビニル系単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニル等の飽和脂肪酸ビニル系単量体、アクロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、シトラコン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等のエチレン系カルボン酸、無水マレイン酸等のエチレン系カルボン酸無水物、モノブチルマレイン酸などのエチレン系ジカルボン酸のモノアルキルエステル、及びこれらのアンモニウム塩もしくはアルカリ金属塩等のエチレン系カルボン酸塩類、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等のエチレン系カルボン酸の酸アミド類、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、メチロール化ジアセトンアクリルアミド及び、これらの単量体と炭素数１〜８個のアルコール類とのエーテル化物（例えば、Ｎ−イソブトキシメチルアクリルアミド）等のエチレン系カルボン酸アミド類のメチロール化物及びその誘導体、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等のエチレン系カルボン酸とエポキシ基を有するアルコールとのエステル類、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシメタクリレート等のエチレン系カルボン酸のヒドロキシアルキルエステル類、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート等のエチレン系カルボン酸とアミノ基を有するアルコールとのエステル類など、エチレン性不飽和結合を１個有する単量体、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等の２個以上の非共役性不飽和結合を有する単量体が挙げられる。
これらは単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これら重合性単量体の中でも、１．５重量％以下の水（２０℃）溶解度を有する重合性単量体がより均一な被覆膜を得られることから好ましい。なかでも、スチレン、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチルがより好ましく、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチルが特に好ましい。
【００１５】
単量体には、必要に応じて重合開始剤が含まれていてもよい。重合開始剤は、単量体に予め混合された後、水性媒体中に分散されてもよいし、両者を別々に水性媒体に分散されたものが混合されてもよい。得られた乳化液中に存する単量体の液滴の粒子径は、種粒子よりも小さい方が、単量体が種粒子に効率よく吸収されるので好ましい。
【００１６】
種粒子は、乳化液に直接添加されてもよく、種粒子が水性媒体に分散された形態（以下、種粒子分散液という）で添加されてもよい。種粒子が乳化液へ添加された後、単量体は種粒子に吸収される。この吸収は、通常、種粒子添加後の乳化液を、室温（約２０℃）で１〜１２時間攪拌することにより行うことができる。また、単量体の吸収を促進するために、乳化液は３０〜５０℃程度に加温されてもよい。
【００１７】
種粒子は、単量体を吸収することにより膨潤する。単量体と種粒子との混合比率は、種粒子１重量部に対して単量体５〜３００重量部の範囲であることが好ましく、１００〜２５０重量部がより好ましい。単量体の混合比率が小さくなると、重合による粒子径の増加は小さくなり、単量体の混合比率が大きくなると、単量体が完全に種粒子に吸収されず、水性媒体中で独自に懸濁重合して、異常粒子が生成されることがある。なお、種粒子による単量体吸収の終了は、光学顕微鏡の観察で粒子径の拡大を確認することにより判定できる。
【００１８】
必要に応じて添加される重合開始剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、オルソクロロ過酸化ベンゾイル、オルソメトキシ過酸化ベンゾイル、３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物；２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（２，３−ジメチルブチロニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２，２’−アゾビス（２，３，３−トリメチルブチロニトリル）、２，２’−アゾビス（２−イソプロピルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル、（２−カルバモイルアゾ）イソブチロニトリル、４，４’−アゾビス（４−シアノバレリン酸）、ジメチル−２，２’−アゾビスイソブチレート等のアゾ化合物等が挙げられる。重合開始剤は、重合性単量体１００重量部に対して、０．１〜１．０重量部の範囲で使用されることが好ましい。
【００１９】
次に、種粒子に吸収された単量体を重合させることにより、樹脂粒子が得られる。重合温度は、単量体や重合開始剤の種類に応じて適宜選択することができる。具体的には、２５〜１１０℃が好ましく、より好ましくは５０〜１００℃である。また、重合時間は、１〜２０時間とすることができる。重合は、窒素雰囲気のような重合に対して不活性な不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。なお、重合反応は、種粒子に単量体及び任意に用いられる重合開始剤が完全に吸収された後に、昇温して行われるのが好ましい。
【００２０】
上記重合工程において、樹脂粒子の分散安定性を向上させるために、高分子分散安定剤が添加されてもよい。高分子分散安定剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリカルボン酸、セルロース類（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等）、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。また、トリポリリン酸ナトリウム等の無機系水溶性高分子化合物が併用されてもよい。これらの高分子分散安定剤のうち、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンが好ましい。高分子分散安定剤の添加量は、単量体１００重量部に対して１〜１０重量部が好ましい。
【００２１】
また、上記重合工程において水系での乳化粒子の発生を抑えるために、亜硝酸塩類、亜硫酸塩類、ハイドロキノン類、アスコルビン酸類、水溶性ビタミンＢ類、クエン酸、ポリフェノール類等の水溶性の重合禁止剤が用いられてもよい。
【００２２】
（２）着色粒子の製造（酸化重合）
本発明による着色樹脂粒子は、上記で紹介したシード重合法等により得られた樹脂粒子を、無機過酸のアルカリ金属塩を含む水性媒体中で、複素環式芳香族アミン単量体を任意の量添加して、酸化重合することにより得られる。複素環式芳香族アミン単量体は、酸化重合により黒色に着色された重合体となる化合物である。
【００２３】
（複素環式芳香族アミン）
複素環式芳香族アミン単量体としては、ピロール、アニリン、インドール、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン及びこれらのアルキル置換体（例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル等の炭素数１〜４のアルキル基での置換体）、ハロゲン置換体（例えば、フロロ、クロロ、ブロム等のハロゲン基での置換体）、ニトリル置換体といった誘導体が挙げられる。これらの単量体は単独で使用して、ホモポリマーとすることができ、あるいは２種類以上を併用して、共重合体とすることもできる。安定して被覆膜が形成されやすいことから、ピロールおよびピロールの誘導体が好ましい。
【００２４】
複素環式芳香族アミン単量体の量は、樹脂粒子１００重量部に対し１〜３０重量部の範囲で所望の黒色度に応じて設定できる。好ましくは、３〜２０重量部である。１重量部より少ないと、樹脂粒子の表面全体が均一に複素環式芳香族アミン重合体で被覆されず、所望の黒色度を得られない場合がある。一方、３０重量部より多いと、添加した複素環式芳香族アミン単量体が単独で重合し、目的とする被覆粒子以外のものができてしまう場合がある。
【００２５】
（無機過酸のアルカリ金属塩（酸化剤））
無機過酸のアルカリ金属塩は、複素環式芳香族アミン単量体の酸化剤として作用する化合物である。具体的には過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム等が挙げられる。
【００２６】
無機過酸のアルカリ金属塩は、複素環式芳香族アミン単量体全量に対して０．５〜２．０モル当量が用いられる。０．５モル当量未満であると、樹脂粒子の表面全体が均一に複素環式芳香族アミン重合体で被覆されず、所望の黒色度を得られない場合がある。一方、２．０モル当量を超えると、添加した複素環式芳香族アミン単量体が単独で重合し、目的とする被覆粒子以外のものができてしまう場合がある。好ましくは、１〜１．５モル当量である。
【００２７】
（水性媒体）
無機過酸のアルカリ金属塩は、水性媒体に添加して用いられる。水性媒体は、複素環式芳香族アミン単量体を溶解するものであれば特に限定されるものではないが、水又は、水と、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｔ−ブタノール等のアルコール類、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、ブチルエーテル、メチルセロソルブ、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等のケトン類との混合媒体が挙げられる。
【００２８】
無機過酸のアルカリ金属塩が添加された水性媒体は、３以上のｐＨを有することが好ましい。ｐＨが３未満だと、樹脂粒子の表面全体が均一に複素環式芳香族アミン重合体で被覆されず、所望の黒色度を得られないことがある。安定して被覆されることから、３〜１０のｐＨを有することがより好ましい。
【００２９】
また、水性媒体には界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性イオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤をいずれも使用できる。
【００３０】
アニオン性界面活性剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油カリ等の脂肪酸油、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、コハクスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等が挙げられる。
【００３１】
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレン−オキシプロピレンブロックポリマー等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミン塩、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩等が挙げられる。
【００３２】
両性イオン界面活性剤としては、ラウリルジメチルアミンオキサイドや、リン酸エステル系又は亜リン酸エステル系界面活性剤が挙げられる。
上記界面活性剤は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。界面活性剤の添加量は、水性媒体１００重量部に対して０．０００１〜１重量部とできる。
【００３３】
また、水性媒体には界面活性剤以外に高分子分散安定剤が添加されてもよい。高分子分散安定剤としては、例えば、ポリアクリル酸、その共重合体およびこれらの中和物ならびにポリメタクリル酸、その共重合体およびこれらの中和物、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）等が挙げられる。高分子分散安定剤は、上述の界面活性剤と併用してもよい。
【００３４】
（酸化重合）
上記で紹介したシード重合法等により得られた樹脂粒子が分散された乳化液（懸濁液）及び複素環式芳香族アミン単量体を、無機過酸のアルカリ金属塩を含むの水性媒体に添加して混合物を得、その混合物を−２０〜４０℃の温度において攪拌することにより、樹脂粒子表面が複素環式芳香族アミン重合体で被覆された着色樹脂粒子を得ることができる。攪拌時間の目安は、０．５〜１０時間が好ましい。
なお、着色樹脂粒子が分散された乳化液は、必要に応じて遠心分離されて水性媒体が除去され、水及び溶剤で洗浄された後、乾燥、単離される。
【００３５】
（３）着色樹脂粒子
上記の酸化重合により得られた着色樹脂粒子は、表面全体が均一に複素環式芳香族アミン重合体で被覆されている。ここで「均一」とは、樹脂粒子を覆う複素環式芳香族アミン重合体の層の厚さの振れが５０％以下であることを言う。
上記の酸化重合等、本発明による製造方法で得られた着色樹脂粒子は、樹脂粒子を覆う複素環式芳香族アミン重合体の層の厚さの振れが５０％以下となる。好ましくは、４０％以下である。
なお、複素環式芳香族アミン重合体の層の厚さを測定する方法及び厚さの振れの計算方法については、実施例の欄で説明する。
【００３６】
本発明の製造方法により得られた着色樹脂粒子は、表面全体が均一に複素環式芳香族アミン重合体で被覆されているので、この重合体に由来する所望の黒色度を有する。そのため、フィルムやシートにこの着色樹脂粒子を分散することにより、安定して所望の全光線透過率を有するフィルムやシートを製造することができる。よって、防眩フィルム等に好適に用いることができる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
先ず、実施例及び比較例中の測定方法及び計算方法について説明する。
（種粒子の平均粒子径）
種粒子の平均粒子径は、ベックマンコールター社製のＬＳ２３０型により測定される。具体的には種粒子０．１ｇと０．１％ノニオン性界面活性剤溶液１０ｍを投入し、ヤマト科学社製タッチミキサーＴＯＵＣＨＭＩＸＥＲ ＭＴ−３１で２秒間混合する。この後、試験管を市販の超音波洗浄器であるヴェルボクリーア社製ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＣＬＥＡＲＮＥＲ ＶＳ−１５０を用いて１０分間分散させる。分散させたものをベックマンコールター社製のＬＳ２３０型にて超音波を照射しながら測定する。そのときの光学モデルは、作成した粒子の屈折率にあわせて測定される。
【００３９】
（樹脂粒子の平均粒子径及び変動係数）
樹脂粒子の平均粒子径の測定は、Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ発行のＲｅｆｅｒｅｎｃｅ ＭＡＮＵＡＬ ＦＯＲ ＴＨＥ ＣＯＵＬＴＥＲ ＭＵＬＴＩＳＩＺＥＲ（１９８７）に従って、２８０μｍアパチャーを用いてキャリブレーションを行う方法により行われる。測定には、精密粒度分布測定装置（ベックマンコールター社製：コールターマルチサイザーＩＩ）が用いられる。具体的には、樹脂粒子０．１ｇを０．１％ノニオン系界面活性剤溶液１０ｍｌ中にタッチミキサー及び超音波を用いて予備分散させ、これを本体備え付けのＩＳＯＴＯＮＩＩ（ベックマンコールター社製：測定用電解液）を満たしたビーカー中に、緩く攪拌しながらスポイドで滴下して、本体画面の濃度計の示度を１０％前後に合わせる。次にマルチサイザーＩＩ本体にアパチャーサイズ２８０μｍ、Ｃｕｒｒｅｎｔを８００、Ｇａｉｎを４、Ｐｏｌａｒｉｔｙを＋と入力してｍａｎｕａｌで測定を行う。測定中は気泡が入らない程度にビーカー内を緩く攪拌しておき、樹脂粒子を１０万個測定した点で測定を終了する。
【００４０】
体積加重の平均径（体積％モードの算術平均径：体積メヂアン径）が樹脂粒子の平均粒子径（ｘ）として算出される。
変動係数（ＣＶ値）とは、標準偏差（σ）及び上記平均粒子径（ｘ）から以下の式により算出された値である。
ＣＶ値（％）＝（σ／ｘ）×１００
【００４１】
（複素環式芳香族アミン重合体層の厚さおよび振れの測定方法）
着色樹脂粒子をエポキシ樹脂で包接し、粒子の中心を通る面で２分割し、その分割面を四酸化ルテニウム（ＲｕＯ4）で染色してから透過型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察する。四酸化ルテニウムは、複素環式芳香族アミン重合体の層を重合性ビニル系単量体由来の樹脂粒子よりも色濃く染色するため、被覆状態を把握し易い。分割面を面の中心を通る８本の線で分割し、均等な１６個の弧に分割する。それぞれの弧において厚さの最大値と最小値を計測する。上記により計測した３２点の数値から、平均厚み（ｘ）、標準偏差（σ）を求め、以下の式により、厚さの振れ幅（％）を求める。
厚さの振れ幅（％）＝（σ／ｘ）×１００
【００４２】
（種粒子合成例）
攪拌機、温度計及び還流コンデンサーを備えたセパラブルフラスコに、イオン交換水１３００ｇ、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）３２０ｇに分子量調整剤としての１−オクタンチオール３ｇを溶解させたものを投入して、攪拌しながら窒素雰囲気下で７０℃に昇温した。重合開始剤としての過硫酸アンモニウム１．６ｇをイオン交換水３００ｇに溶解させたものを続けて投入して、７０℃で１２時間攪拌し、重合反応を行った。この重合反応により、平均粒子径０．５μｍのポリメチルメタクリレート粒子を含有する分散液が得られた。
【００４３】
攪拌機、温度計及び還流コンデンサーを備えたセパラブルフラスコに、イオン交換水１３００ｇ、メタクリル酸メチル３２０ｇに分子量調整剤としての１−オクタンチオール３ｇを溶解させたものを投入した。更に、上記で得られた分散液１６０ｇ加え、これを攪拌しながら窒素気流中で７０℃に昇温した。重合開始剤としての過硫酸アンモニウム１．６ｇをイオン交換水３００ｇに溶解させたものを続けて投入して、７０℃で１２時間攪拌し、重合反応を行った。この重合反応により、平均粒子径が１．１μｍのポリメチルメタクリレート粒子（以下、種粒子１という）を含有する分散液が得られた。
【００４４】
（樹脂粒子製造例１）
攪拌機、温度計を備えた５Ｌの反応器に、重合性ビニル系単量体としてメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）７００ｇ、エチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）３００ｇ、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）６ｇを入れて混合した。得られた混合物と、界面活性剤としてのコハクスルホン酸ナトリウム１０ｇを含むイオン交換水１Ｌとを混合し、Ｔ．Ｋホモミキサー（プライミクス社製）により８０００ｒｐｍで１０分間処理して水性乳化液を得た。この水性乳化液に種粒子１を含有する分散液３６０ｇを攪拌しながら加えた。
３時間の攪拌後、分散液を光学顕微鏡で観察したところ、水性乳化液中の重合性ビニル系単量体が種粒子１に吸収されていることが確認できた（膨潤倍率約１２０倍）。その後、分散液安定剤として、ポリビニルアルコール（クラレ社製：ＰＶＡ−２２４Ｅ）４０ｇを溶解した水溶液２０００ｇを反応器に更に加え、６０℃で６時間攪拌しながら重合をさせた。得られた樹脂粒子（以下、樹脂粒子１という）の球換算体積平均粒子径は５．２μｍであった。
【００４５】
（樹脂粒子製造例２）
重合性ビニル系単量体としてメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）１００ｇ、スチレン６００ｇ、エチレングリコールジメタクリレート３００ｇを用いたこと以外は樹脂粒子製造例１と同様にして樹脂粒子を得た。得られた樹脂粒子（以下、樹脂粒子２という）の球換算体積平均粒子径は５．１μｍであった。
【００４６】
（樹脂粒子製造例３）
重合性ビニル系単量体としてアクリル酸ブチル３５０ｇ、メタクリル酸ブチル３５０、エチレングリコールジメタクリレート３００ｇを用いたこと以外は樹脂粒子製造例１と同様にして樹脂粒子を得た。得られた樹脂粒子（以下、樹脂粒子３という）の球換算体積平均粒子径は５．２μｍであった。
【００４７】
（樹脂粒子製造例４）
重合性ビニル系単量体としてメタクリル酸ブチル４００ｇ、スチレン３００、エチレングリコールジメタクリレート３００ｇを用いたこと以外は樹脂粒子製造例１と同様にして樹脂粒子を得た。得られた樹脂粒子（以下、樹脂粒子４という）の球換算体積平均粒子径は５．１μｍであった。
【００４８】
（実施例１）
水３００ｇに過硫酸カリウム２０ｇを溶解させた溶液に、５０ｇの樹脂粒子１をイソプロパノール５０ｇに分散させた懸濁液を添加して攪拌した。この懸濁液を５℃まで冷却し、ピロール１０ｇとイソプロパノール５０ｇとからなる溶液を更に加え、３時間攪拌して重合をさせ、黒色の分散液を得た。その後、濾過により固形分を得た。固形分を取り出し、水、イソプロパノールで洗浄し、真空乾燥機により６０℃で１２時間乾燥を行った結果、黒色の着色樹脂粒子を得た。（無機過酸のアルカリ金属塩の複素環式芳香族アミン単量体に対する添加量０．５モル当量）
得られた着色樹脂粒子を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ピロール（複素環式芳香族アミン重合体）層の平均厚みは１４９ｎｍであり、厚さの振れ幅は３５．７％であって、粒子の表面全体が均一に被覆されていることが分かった。透過型電子顕微鏡による写真を図１に示す。
【００４９】
（実施例２）
水３００ｇに過硫酸カリウム２０ｇを溶解させた溶液に、５０ｇの樹脂粒子２をイソプロパノール５０ｇに分散させた懸濁液を添加して攪拌した。この懸濁液を５℃まで冷却し、ピロール５ｇとイソプロパノール５０ｇとからなる溶液を更に加え、３時間攪拌して重合をさせ、黒色の分散液を得た。その後、濾過により固形分を得た。固形分を取り出し、水、イソプロパノールで洗浄し、真空乾燥機により６０℃で１２時間乾燥を行った結果、黒色の着色樹脂粒子を得た。（無機過酸のアルカリ金属塩の複素環式芳香族アミン単量体に対する添加量１．０モル当量）
得られた着色樹脂粒子を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ピロール（複素環式芳香族アミン重合体）層の平均厚みは９４ｎｍであり、厚さの振れ幅は２４．６％であった。粒子の表面全体が均一に被覆されていることが分かった。透過型電子顕微鏡による写真を図２に示す。
【００５０】
（実施例３）
樹脂粒子１に替えて、樹脂粒子３を５０ｇ用いたこと以外は実施例２と同様にして着色樹脂粒子を得た。
得られた着色樹脂粒子を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ピロール（複素環式芳香族アミン重合体）層の厚さは１２０ｎｍであり、厚さの振れ幅は１１．９％であった。粒子の表面全体が均一に被覆されていることが分かった。透過型電子顕微鏡による写真を図３に示す。
【００５１】
（実施例４）
樹脂粒子２に替えて、樹脂粒子４を５０ｇ用いたこと以外は実施例２と同様にして着色樹脂粒子を得た。
得られた着色樹脂粒子を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ピロール（複素環式芳香族アミン重合体）層の厚さは９１ｎｍであり、厚さの振れ幅は１４．７％であった。粒子の表面全体が均一に被覆されていることが分かった。
【００５２】
（比較例１）
水３００ｇに過硫酸アンモニウム１０ｇを溶解させた溶液に、５０ｇの樹脂粒子２をイソプロパノール５０ｇに分散させた懸濁液を添加して攪拌した。この懸濁液を５℃まで冷却し、ピロール５ｇとイソプロパノール５０ｇとからなる溶液を更に加え、３時間攪拌して重合をさせ、黒色の分散液を得た。その後、濾過により固形分を得た。固形分を取り出し、水、イソプロパノールで洗浄し、真空乾燥機により６０℃で１２時間乾燥を行った結果、着色樹脂粒子を得た。（無機過酸のアンモニウム塩の複素環式芳香族アミン単量体に対する添加量０．６モル当量）
得られた着色樹脂粒子を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ピロール（複素環式芳香族アミン重合体）層の平均厚みは１７８ｎｍであり、厚さの振れ幅は５４．６％であった。粒子表面にピロール層が被覆されていない箇所が多数見られ、均一に被覆されているとは言えない状態であった。透過型電子顕微鏡による写真を図４に示す。
【００５３】
（比較例２）
水３００ｇに過硫酸カリウム５ｇを溶解させた溶液に、５０ｇの樹脂粒子２をイソプロパノール５０ｇに分散させた懸濁液を添加して攪拌した。この懸濁液を５℃まで冷却し、ピロール５ｇとイソプロパノール５０ｇとからなる溶液を更に加え、３時間攪拌して重合をさせ、薄茶色の分散液を得た。その後、濾過により固形分を得た。固形分を取り出し、水、イソプロパノールで洗浄し、真空乾燥機により６０℃で１２時間乾燥を行った結果、樹脂粒子を得たが、粒子は薄茶色であり、透過型電子顕微鏡では被覆層は確認できなかった。（無機過酸のアルカリ金属塩の複素環式芳香族アミン単量体に対する添加量０．２５モル当量）
実施例１〜４及び比較例１〜２の結果について、表１にまとめて示す。
【００５４】
【表１】
注）比較例１は無機過酸のアンモニウム塩の添加量
【００５５】
実施例及び比較例の結果から、複素環式芳香族アミン単量体に対して０．５〜２．０モル当量の無機過酸のアルカリ金属塩を含む水性媒体に、樹脂粒子が分散された懸濁液及び複素環式芳香族アミン単量体を添加して、酸化重合により得られた着色樹脂粒子は、均一に複素環式芳香族アミン重合体層で被覆され、かつ厚さの振れも極めて少ないことが分かった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着色樹脂粒子の製造方法及び該製造方法により得られた着色樹脂粒子に関する。更に詳しくは、樹脂粒子表面全体が複素環式芳香族アミン重合体により均一にムラなく覆われた着色樹脂粒子の製造方法及びその製造方法により得られた着色樹脂粒子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ペーパーのような表示装置の分野において、例えば、黒色に着色された樹脂粒子が表示用に用いられている。樹脂粒子を黒色等に着色するには、顔料等の無機着色材を樹脂粒子に分散させる方法や、樹脂粒子を有機コーティング材で被覆する方法が知られている。このうち、後者の方法は、比較的均一にコートしやすいという利点がある（特許文献１参照）。この方法としては、例えば、表面に酸性基を有する樹脂粒子が分散された分散液中で、芳香族アミン類を酸化重合することにより、不溶化した共役系高分子を母体となる樹脂粒子の表面に吸着させて、樹脂粒子の外殻を被覆する方法が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５４５５８号公報
【特許文献２】特開２００２−３５６６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、樹脂粒子を芳香族アミン重合体で被覆する方法において、全ての粒子の表面全体をムラなく均一に被覆することは未だに困難であり、表示装置や光学装置にこれらの着色樹脂粒子を使用した場合、安定した黒色表示や均一の光線透過率を実現し難いという問題点があった。そのため、所望とする黒色度を実現するためには、より多くの芳香族アミン類を添加することが必要であった。
本発明は、樹脂粒子表面がムラなく芳香族アミン重合体で被覆された、所望の黒色度を有する着色樹脂粒子を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かくして本発明によれば、重合性ビニル系単量体を重合させて得られた樹脂粒子が分散された懸濁液及び複素環式芳香族アミン単量体を、前記複素環式芳香族アミン単量体に対して０．５〜２．０モル当量の無機過酸のアルカリ金属塩を含む水性媒体に添加して得られた混合物を、−２０〜４０℃の温度条件下で攪拌することにより、前記樹脂粒子の表面全体が複素環式芳香族アミン重合体で覆われ、かつ前記樹脂粒子全体を覆う複素環式芳香族アミン重合体の厚さの振れが５０％以下である着色樹脂粒子を得ることを特徴とする着色樹脂粒子の製造方法が提供される。
【０００６】
また、本発明によれば、上記製造方法により得られた着色樹脂粒子が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による製造方法で得られた着色樹脂粒子は、表面全体が複素環式芳香族アミン重合体によりムラなく均一に被覆されており、着色樹脂粒子として所望の黒色度を実現することが可能となる。
【０００８】
また、複素環式芳香族アミン単量体がピロールである場合、上記製造方法により得られた着色樹脂粒子は、その表面がポリピロールにより更にムラなく均一に被覆されので、所望の黒色度を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１により得られた着色樹脂粒子の表面のＴＥＭ像である。
【図２】本発明の実施例２により得られた着色樹脂粒子の表面のＴＥＭ像である。
【図３】本発明の実施例３により得られた着色樹脂粒子の表面のＴＥＭ像である。
【図４】本発明の比較例１により得られた着色樹脂粒子の表面のＴＥＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明による着色樹脂粒子の製造方法は、重合性ビニル系単量体を重合させて得られた樹脂粒子が分散された懸濁液及び複素環式芳香族アミン単量体を、前記複素環式芳香族アミン単量体に対して０．５〜２．０モル当量の無機過酸のアルカリ金属塩を含む水性媒体に添加して得られた混合物を、−２０〜４０℃の温度条件下で攪拌（酸化重合）することにより着色樹脂粒子を得る方法である。上記方法により得られた着色樹脂粒子は、前記樹脂粒子の表面全体が複素環式芳香族アミン重合体で覆われ、かつ前記樹脂粒子全体を覆う複素環式芳香族アミン重合体の厚さの振れが５０％以下である着色樹脂粒子である。
【００１１】
（１）樹脂粒子の製造（重合性ビニル系単量体の重合）
（重合方法）
樹脂粒子を製造する方法としては、公知の重合方法であれば特に限定されるものではない。公知の重合法としては、例えば塊状重合、乳化重合、ソープフリー乳化重合、シード重合、懸濁重合等の方法が挙げられる。塊状重合の場合は、粉砕後、分級することで所望の粒径の樹脂粒子を得ることができる。乳化重合とは、水等の媒体と、媒体に溶解し難いモノマーと乳化剤（界面活性剤）を混合し、そこに媒体に溶解可能な重合開始剤を加えて行う重合法である。得られる粒子径のバラツキが少ないという特徴がある。ソープフリー乳化重合とは、乳化剤を用いない乳化重合である。均一径の粒子が得られるという特徴がある。シード重合とは、重合開始の際に別途で作られた種（シード）粒子を入れて行われる乳化重合である。種粒子として粒子径と粒子径分布、量（個数）を任意に定めて重合することになり、所望の粒子径と粒子径分布を狙って重合できるという特徴がある。懸濁重合とは、モノマーと溶媒の水とを機械的に攪拌して、懸濁させて行う重合方法である。粒子径が小さくかつ整った粒子を得られることが特徴である。
【００１２】
以下にシード重合法の一般的な方法を述べるが、本発明による樹脂粒子の製造方法は、この方法に限定されるものではない。
【００１３】
先ず、単量体と水性媒体とから構成される乳化液（懸濁液）に種粒子を添加する。乳化液は、公知の方法により作製できる。例えば、単量体を、水性媒体に添加し、ホモジナイザー、超音波処理機、ナノマイザー等の微細乳化機により分散させることで、乳化液を得ることができる。ここでいう水性媒体としては、水又は水と有機溶媒（例えば、低級アルコール）との混合物が挙げられる。また、別途作製される種粒子の製造方法については、特に限定されないが、乳化重合、ソープフリー乳化重合あるいは懸濁重合等の方法を用いることができる。種粒子の粒子径の均一性や製造方法の簡便さを考慮すると、乳化重合及びソープフリー乳化重合法が好ましい。種粒子の重量平均分子量を、重合開始剤の使用量の加減あるいは分子量調整剤の添加量の加減等により、調整してもよい。
【００１４】
（重合性ビニル系単量体）
単量体には、重合性ビニル系単量体が用いられる。重合性ビニル系単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸イソノニル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル等のアクリル酸アルキルエステル系単量体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル等のメタクリル酸アルキルエステル単量体、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン等の芳香族ビニル系単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニル等の飽和脂肪酸ビニル系単量体、アクロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、シトラコン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等のエチレン系カルボン酸、無水マレイン酸等のエチレン系カルボン酸無水物、モノブチルマレイン酸などのエチレン系ジカルボン酸のモノアルキルエステル、及びこれらのアンモニウム塩もしくはアルカリ金属塩等のエチレン系カルボン酸塩類、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等のエチレン系カルボン酸の酸アミド類、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、メチロール化ジアセトンアクリルアミド及び、これらの単量体と炭素数１〜８個のアルコール類とのエーテル化物（例えば、Ｎ−イソブトキシメチルアクリルアミド）等のエチレン系カルボン酸アミド類のメチロール化物及びその誘導体、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等のエチレン系カルボン酸とエポキシ基を有するアルコールとのエステル類、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシメタクリレート等のエチレン系カルボン酸のヒドロキシアルキルエステル類、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート等のエチレン系カルボン酸とアミノ基を有するアルコールとのエステル類など、エチレン性不飽和結合を１個有する単量体、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等の２個以上の非共役性不飽和結合を有する単量体が挙げられる。
これらは単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これら重合性単量体の中でも、１．５重量％以下の水（２０℃）溶解度を有する重合性単量体がより均一な被覆膜を得られることから好ましい。なかでも、スチレン、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチルがより好ましく、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチルが特に好ましい。
【００１５】
単量体には、必要に応じて重合開始剤が含まれていてもよい。重合開始剤は、単量体に予め混合された後、水性媒体中に分散されてもよいし、両者を別々に水性媒体に分散されたものが混合されてもよい。得られた乳化液中に存する単量体の液滴の粒子径は、種粒子よりも小さい方が、単量体が種粒子に効率よく吸収されるので好ましい。
【００１６】
種粒子は、乳化液に直接添加されてもよく、種粒子が水性媒体に分散された形態（以下、種粒子分散液という）で添加されてもよい。種粒子が乳化液へ添加された後、単量体は種粒子に吸収される。この吸収は、通常、種粒子添加後の乳化液を、室温（約２０℃）で１〜１２時間攪拌することにより行うことができる。また、単量体の吸収を促進するために、乳化液は３０〜５０℃程度に加温されてもよい。
【００１７】
種粒子は、単量体を吸収することにより膨潤する。単量体と種粒子との混合比率は、種粒子１重量部に対して単量体５〜３００重量部の範囲であることが好ましく、１００〜２５０重量部がより好ましい。単量体の混合比率が小さくなると、重合による粒子径の増加は小さくなり、単量体の混合比率が大きくなると、単量体が完全に種粒子に吸収されず、水性媒体中で独自に懸濁重合して、異常粒子が生成されることがある。なお、種粒子による単量体吸収の終了は、光学顕微鏡の観察で粒子径の拡大を確認することにより判定できる。
【００１８】
必要に応じて添加される重合開始剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、オルソクロロ過酸化ベンゾイル、オルソメトキシ過酸化ベンゾイル、３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物；２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（２，３−ジメチルブチロニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２，２’−アゾビス（２，３，３−トリメチルブチロニトリル）、２，２’−アゾビス（２−イソプロピルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル、（２−カルバモイルアゾ）イソブチロニトリル、４，４’−アゾビス（４−シアノバレリン酸）、ジメチル−２，２’−アゾビスイソブチレート等のアゾ化合物等が挙げられる。重合開始剤は、重合性単量体１００重量部に対して、０．１〜１．０重量部の範囲で使用されることが好ましい。
【００１９】
次に、種粒子に吸収された単量体を重合させることにより、樹脂粒子が得られる。重合温度は、単量体や重合開始剤の種類に応じて適宜選択することができる。具体的には、２５〜１１０℃が好ましく、より好ましくは５０〜１００℃である。また、重合時間は、１〜２０時間とすることができる。重合は、窒素雰囲気のような重合に対して不活性な不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。なお、重合反応は、種粒子に単量体及び任意に用いられる重合開始剤が完全に吸収された後に、昇温して行われるのが好ましい。
【００２０】
上記重合工程において、樹脂粒子の分散安定性を向上させるために、高分子分散安定剤が添加されてもよい。高分子分散安定剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリカルボン酸、セルロース類（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等）、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。また、トリポリリン酸ナトリウム等の無機系水溶性高分子化合物が併用されてもよい。これらの高分子分散安定剤のうち、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンが好ましい。高分子分散安定剤の添加量は、単量体１００重量部に対して１〜１０重量部が好ましい。
【００２１】
また、上記重合工程において水系での乳化粒子の発生を抑えるために、亜硝酸塩類、亜硫酸塩類、ハイドロキノン類、アスコルビン酸類、水溶性ビタミンＢ類、クエン酸、ポリフェノール類等の水溶性の重合禁止剤が用いられてもよい。
【００２２】
（２）着色粒子の製造（酸化重合）
本発明による着色樹脂粒子は、上記で紹介したシード重合法等により得られた樹脂粒子を、無機過酸のアルカリ金属塩を含む水性媒体中で、複素環式芳香族アミン単量体を任意の量添加して、酸化重合することにより得られる。複素環式芳香族アミン単量体は、酸化重合により黒色に着色された重合体となる化合物である。
【００２３】
（複素環式芳香族アミン）
複素環式芳香族アミン単量体としては、ピロール、アニリン、インドール、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン及びこれらのアルキル置換体（例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル等の炭素数１〜４のアルキル基での置換体）、ハロゲン置換体（例えば、フロロ、クロロ、ブロム等のハロゲン基での置換体）、ニトリル置換体といった誘導体が挙げられる。これらの単量体は単独で使用して、ホモポリマーとすることができ、あるいは２種類以上を併用して、共重合体とすることもできる。安定して被覆膜が形成されやすいことから、ピロールおよびピロールの誘導体が好ましい。
【００２４】
複素環式芳香族アミン単量体の量は、樹脂粒子１００重量部に対し１〜３０重量部の範囲で所望の黒色度に応じて設定できる。好ましくは、３〜２０重量部である。１重量部より少ないと、樹脂粒子の表面全体が均一に複素環式芳香族アミン重合体で被覆されず、所望の黒色度を得られない場合がある。一方、３０重量部より多いと、添加した複素環式芳香族アミン単量体が単独で重合し、目的とする被覆粒子以外のものができてしまう場合がある。
【００２５】
（無機過酸のアルカリ金属塩（酸化剤））
無機過酸のアルカリ金属塩は、複素環式芳香族アミン単量体の酸化剤として作用する化合物である。具体的には過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム等が挙げられる。
【００２６】
無機過酸のアルカリ金属塩は、複素環式芳香族アミン単量体全量に対して０．５〜２．０モル当量が用いられる。０．５モル当量未満であると、樹脂粒子の表面全体が均一に複素環式芳香族アミン重合体で被覆されず、所望の黒色度を得られない場合がある。一方、２．０モル当量を超えると、添加した複素環式芳香族アミン単量体が単独で重合し、目的とする被覆粒子以外のものができてしまう場合がある。好ましくは、１〜１．５モル当量である。
【００２７】
（水性媒体）
無機過酸のアルカリ金属塩は、水性媒体に添加して用いられる。水性媒体は、複素環式芳香族アミン単量体を溶解するものであれば特に限定されるものではないが、水又は、水と、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｔ−ブタノール等のアルコール類、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、ブチルエーテル、メチルセロソルブ、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等のケトン類との混合媒体が挙げられる。
【００２８】
無機過酸のアルカリ金属塩が添加された水性媒体は、３以上のｐＨを有することが好ましい。ｐＨが３未満だと、樹脂粒子の表面全体が均一に複素環式芳香族アミン重合体で被覆されず、所望の黒色度を得られないことがある。安定して被覆されることから、３〜１０のｐＨを有することがより好ましい。
【００２９】
また、水性媒体には界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性イオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤をいずれも使用できる。
【００３０】
アニオン性界面活性剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油カリ等の脂肪酸油、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、コハクスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等が挙げられる。
【００３１】
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレン−オキシプロピレンブロックポリマー等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミン塩、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩等が挙げられる。
【００３２】
両性イオン界面活性剤としては、ラウリルジメチルアミンオキサイドや、リン酸エステル系又は亜リン酸エステル系界面活性剤が挙げられる。
上記界面活性剤は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。界面活性剤の添加量は、水性媒体１００重量部に対して０．０００１〜１重量部とできる。
【００３３】
また、水性媒体には界面活性剤以外に高分子分散安定剤が添加されてもよい。高分子分散安定剤としては、例えば、ポリアクリル酸、その共重合体およびこれらの中和物ならびにポリメタクリル酸、その共重合体およびこれらの中和物、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）等が挙げられる。高分子分散安定剤は、上述の界面活性剤と併用してもよい。
【００３４】
（酸化重合）
上記で紹介したシード重合法等により得られた樹脂粒子が分散された乳化液（懸濁液）及び複素環式芳香族アミン単量体を、無機過酸のアルカリ金属塩を含むの水性媒体に添加して混合物を得、その混合物を−２０〜４０℃の温度において攪拌することにより、樹脂粒子表面が複素環式芳香族アミン重合体で被覆された着色樹脂粒子を得ることができる。攪拌時間の目安は、０．５〜１０時間が好ましい。
なお、着色樹脂粒子が分散された乳化液は、必要に応じて遠心分離されて水性媒体が除去され、水及び溶剤で洗浄された後、乾燥、単離される。
【００３５】
（３）着色樹脂粒子
上記の酸化重合により得られた着色樹脂粒子は、表面全体が均一に複素環式芳香族アミン重合体で被覆されている。ここで「均一」とは、樹脂粒子を覆う複素環式芳香族アミン重合体の層の厚さの振れが５０％以下であることを言う。
上記の酸化重合等、本発明による製造方法で得られた着色樹脂粒子は、樹脂粒子を覆う複素環式芳香族アミン重合体の層の厚さの振れが５０％以下となる。好ましくは、４０％以下である。
なお、複素環式芳香族アミン重合体の層の厚さを測定する方法及び厚さの振れの計算方法については、実施例の欄で説明する。
【００３６】
本発明の製造方法により得られた着色樹脂粒子は、表面全体が均一に複素環式芳香族アミン重合体で被覆されているので、この重合体に由来する所望の黒色度を有する。そのため、フィルムやシートにこの着色樹脂粒子を分散することにより、安定して所望の全光線透過率を有するフィルムやシートを製造することができる。よって、防眩フィルム等に好適に用いることができる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
先ず、実施例及び比較例中の測定方法及び計算方法について説明する。
（種粒子の平均粒子径）
種粒子の平均粒子径は、ベックマンコールター社製のＬＳ２３０型により測定される。具体的には種粒子０．１ｇと０．１％ノニオン性界面活性剤溶液１０ｍを投入し、ヤマト科学社製タッチミキサーＴＯＵＣＨＭＩＸＥＲ ＭＴ−３１で２秒間混合する。この後、試験管を市販の超音波洗浄器であるヴェルボクリーア社製ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ ＣＬＥＡＲＮＥＲ ＶＳ−１５０を用いて１０分間分散させる。分散させたものをベックマンコールター社製のＬＳ２３０型にて超音波を照射しながら測定する。そのときの光学モデルは、作成した粒子の屈折率にあわせて測定される。
【００３９】
（樹脂粒子の平均粒子径及び変動係数）
樹脂粒子の平均粒子径の測定は、Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ発行のＲｅｆｅｒｅｎｃｅ ＭＡＮＵＡＬ ＦＯＲ ＴＨＥ ＣＯＵＬＴＥＲ ＭＵＬＴＩＳＩＺＥＲ（１９８７）に従って、２８０μｍアパチャーを用いてキャリブレーションを行う方法により行われる。測定には、精密粒度分布測定装置（ベックマンコールター社製：コールターマルチサイザーＩＩ）が用いられる。具体的には、樹脂粒子０．１ｇを０．１％ノニオン系界面活性剤溶液１０ｍｌ中にタッチミキサー及び超音波を用いて予備分散させ、これを本体備え付けのＩＳＯＴＯＮＩＩ（ベックマンコールター社製：測定用電解液）を満たしたビーカー中に、緩く攪拌しながらスポイドで滴下して、本体画面の濃度計の示度を１０％前後に合わせる。次にマルチサイザーＩＩ本体にアパチャーサイズ２８０μｍ、Ｃｕｒｒｅｎｔを８００、Ｇａｉｎを４、Ｐｏｌａｒｉｔｙを＋と入力してｍａｎｕａｌで測定を行う。測定中は気泡が入らない程度にビーカー内を緩く攪拌しておき、樹脂粒子を１０万個測定した点で測定を終了する。
【００４０】
体積加重の平均径（体積％モードの算術平均径：体積メヂアン径）が樹脂粒子の平均粒子径（ｘ）として算出される。
変動係数（ＣＶ値）とは、標準偏差（σ）及び上記平均粒子径（ｘ）から以下の式により算出された値である。
ＣＶ値（％）＝（σ／ｘ）×１００
【００４１】
（複素環式芳香族アミン重合体層の厚さおよび振れの測定方法）
着色樹脂粒子をエポキシ樹脂で包接し、粒子の中心を通る面で２分割し、その分割面を四酸化ルテニウム（ＲｕＯ4）で染色してから透過型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察する。四酸化ルテニウムは、複素環式芳香族アミン重合体の層を重合性ビニル系単量体由来の樹脂粒子よりも色濃く染色するため、被覆状態を把握し易い。分割面を面の中心を通る８本の線で分割し、均等な１６個の弧に分割する。それぞれの弧において厚さの最大値と最小値を計測する。上記により計測した３２点の数値から、平均厚み（ｘ）、標準偏差（σ）を求め、以下の式により、厚さの振れ幅（％）を求める。
厚さの振れ幅（％）＝（σ／ｘ）×１００
【００４２】
（種粒子合成例）
攪拌機、温度計及び還流コンデンサーを備えたセパラブルフラスコに、イオン交換水１３００ｇ、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）３２０ｇに分子量調整剤としての１−オクタンチオール３ｇを溶解させたものを投入して、攪拌しながら窒素雰囲気下で７０℃に昇温した。重合開始剤としての過硫酸アンモニウム１．６ｇをイオン交換水３００ｇに溶解させたものを続けて投入して、７０℃で１２時間攪拌し、重合反応を行った。この重合反応により、平均粒子径０．５μｍのポリメチルメタクリレート粒子を含有する分散液が得られた。
【００４３】
攪拌機、温度計及び還流コンデンサーを備えたセパラブルフラスコに、イオン交換水１３００ｇ、メタクリル酸メチル３２０ｇに分子量調整剤としての１−オクタンチオール３ｇを溶解させたものを投入した。更に、上記で得られた分散液１６０ｇ加え、これを攪拌しながら窒素気流中で７０℃に昇温した。重合開始剤としての過硫酸アンモニウム１．６ｇをイオン交換水３００ｇに溶解させたものを続けて投入して、７０℃で１２時間攪拌し、重合反応を行った。この重合反応により、平均粒子径が１．１μｍのポリメチルメタクリレート粒子（以下、種粒子１という）を含有する分散液が得られた。
【００４４】
（樹脂粒子製造例１）
攪拌機、温度計を備えた５Ｌの反応器に、重合性ビニル系単量体としてメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）７００ｇ、エチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭＡ）３００ｇ、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）６ｇを入れて混合した。得られた混合物と、界面活性剤としてのコハクスルホン酸ナトリウム１０ｇを含むイオン交換水１Ｌとを混合し、Ｔ．Ｋホモミキサー（プライミクス社製）により８０００ｒｐｍで１０分間処理して水性乳化液を得た。この水性乳化液に種粒子１を含有する分散液３６０ｇを攪拌しながら加えた。
３時間の攪拌後、分散液を光学顕微鏡で観察したところ、水性乳化液中の重合性ビニル系単量体が種粒子１に吸収されていることが確認できた（膨潤倍率約１２０倍）。その後、分散液安定剤として、ポリビニルアルコール（クラレ社製：ＰＶＡ−２２４Ｅ）４０ｇを溶解した水溶液２０００ｇを反応器に更に加え、６０℃で６時間攪拌しながら重合をさせた。得られた樹脂粒子（以下、樹脂粒子１という）の球換算体積平均粒子径は５．２μｍであった。
【００４５】
（樹脂粒子製造例２）
重合性ビニル系単量体としてメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）１００ｇ、スチレン６００ｇ、エチレングリコールジメタクリレート３００ｇを用いたこと以外は樹脂粒子製造例１と同様にして樹脂粒子を得た。得られた樹脂粒子（以下、樹脂粒子２という）の球換算体積平均粒子径は５．１μｍであった。
【００４６】
（樹脂粒子製造例３）
重合性ビニル系単量体としてアクリル酸ブチル３５０ｇ、メタクリル酸ブチル３５０、エチレングリコールジメタクリレート３００ｇを用いたこと以外は樹脂粒子製造例１と同様にして樹脂粒子を得た。得られた樹脂粒子（以下、樹脂粒子３という）の球換算体積平均粒子径は５．２μｍであった。
【００４７】
（樹脂粒子製造例４）
重合性ビニル系単量体としてメタクリル酸ブチル４００ｇ、スチレン３００、エチレングリコールジメタクリレート３００ｇを用いたこと以外は樹脂粒子製造例１と同様にして樹脂粒子を得た。得られた樹脂粒子（以下、樹脂粒子４という）の球換算体積平均粒子径は５．１μｍであった。
【００４８】
（実施例１）
水３００ｇに過硫酸カリウム２０ｇを溶解させた溶液に、５０ｇの樹脂粒子１をイソプロパノール５０ｇに分散させた懸濁液を添加して攪拌した。この懸濁液を５℃まで冷却し、ピロール１０ｇとイソプロパノール５０ｇとからなる溶液を更に加え、３時間攪拌して重合をさせ、黒色の分散液を得た。その後、濾過により固形分を得た。固形分を取り出し、水、イソプロパノールで洗浄し、真空乾燥機により６０℃で１２時間乾燥を行った結果、黒色の着色樹脂粒子を得た。（無機過酸のアルカリ金属塩の複素環式芳香族アミン単量体に対する添加量０．５モル当量）
得られた着色樹脂粒子を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ピロール（複素環式芳香族アミン重合体）層の平均厚みは１４９ｎｍであり、厚さの振れ幅は３５．７％であって、粒子の表面全体が均一に被覆されていることが分かった。透過型電子顕微鏡による写真を図１に示す。
【００４９】
（実施例２）
水３００ｇに過硫酸カリウム２０ｇを溶解させた溶液に、５０ｇの樹脂粒子２をイソプロパノール５０ｇに分散させた懸濁液を添加して攪拌した。この懸濁液を５℃まで冷却し、ピロール５ｇとイソプロパノール５０ｇとからなる溶液を更に加え、３時間攪拌して重合をさせ、黒色の分散液を得た。その後、濾過により固形分を得た。固形分を取り出し、水、イソプロパノールで洗浄し、真空乾燥機により６０℃で１２時間乾燥を行った結果、黒色の着色樹脂粒子を得た。（無機過酸のアルカリ金属塩の複素環式芳香族アミン単量体に対する添加量１．０モル当量）
得られた着色樹脂粒子を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ピロール（複素環式芳香族アミン重合体）層の平均厚みは９４ｎｍであり、厚さの振れ幅は２４．６％であった。粒子の表面全体が均一に被覆されていることが分かった。透過型電子顕微鏡による写真を図２に示す。
【００５０】
（実施例３）
樹脂粒子１に替えて、樹脂粒子３を５０ｇ用いたこと以外は実施例２と同様にして着色樹脂粒子を得た。
得られた着色樹脂粒子を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ピロール（複素環式芳香族アミン重合体）層の厚さは１２０ｎｍであり、厚さの振れ幅は１１．９％であった。粒子の表面全体が均一に被覆されていることが分かった。透過型電子顕微鏡による写真を図３に示す。
【００５１】
（実施例４）
樹脂粒子２に替えて、樹脂粒子４を５０ｇ用いたこと以外は実施例２と同様にして着色樹脂粒子を得た。
得られた着色樹脂粒子を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ピロール（複素環式芳香族アミン重合体）層の厚さは９１ｎｍであり、厚さの振れ幅は１４．７％であった。粒子の表面全体が均一に被覆されていることが分かった。
【００５２】
（比較例１）
水３００ｇに過硫酸アンモニウム１０ｇを溶解させた溶液に、５０ｇの樹脂粒子２をイソプロパノール５０ｇに分散させた懸濁液を添加して攪拌した。この懸濁液を５℃まで冷却し、ピロール５ｇとイソプロパノール５０ｇとからなる溶液を更に加え、３時間攪拌して重合をさせ、黒色の分散液を得た。その後、濾過により固形分を得た。固形分を取り出し、水、イソプロパノールで洗浄し、真空乾燥機により６０℃で１２時間乾燥を行った結果、着色樹脂粒子を得た。（無機過酸のアンモニウム塩の複素環式芳香族アミン単量体に対する添加量０．６モル当量）
得られた着色樹脂粒子を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ピロール（複素環式芳香族アミン重合体）層の平均厚みは１７８ｎｍであり、厚さの振れ幅は５４．６％であった。粒子表面にピロール層が被覆されていない箇所が多数見られ、均一に被覆されているとは言えない状態であった。透過型電子顕微鏡による写真を図４に示す。
【００５３】
（比較例２）
水３００ｇに過硫酸カリウム５ｇを溶解させた溶液に、５０ｇの樹脂粒子２をイソプロパノール５０ｇに分散させた懸濁液を添加して攪拌した。この懸濁液を５℃まで冷却し、ピロール５ｇとイソプロパノール５０ｇとからなる溶液を更に加え、３時間攪拌して重合をさせ、薄茶色の分散液を得た。その後、濾過により固形分を得た。固形分を取り出し、水、イソプロパノールで洗浄し、真空乾燥機により６０℃で１２時間乾燥を行った結果、樹脂粒子を得たが、粒子は薄茶色であり、透過型電子顕微鏡では被覆層は確認できなかった。（無機過酸のアルカリ金属塩の複素環式芳香族アミン単量体に対する添加量０．２５モル当量）
実施例１〜４及び比較例１〜２の結果について、表１にまとめて示す。
【００５４】
【表１】
注）比較例１は無機過酸のアンモニウム塩の添加量
【００５５】
実施例及び比較例の結果から、複素環式芳香族アミン単量体に対して０．５〜２．０モル当量の無機過酸のアルカリ金属塩を含む水性媒体に、樹脂粒子が分散された懸濁液及び複素環式芳香族アミン単量体を添加して、酸化重合により得られた着色樹脂粒子は、均一に複素環式芳香族アミン重合体層で被覆され、かつ厚さの振れも極めて少ないことが分かった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合性ビニル系単量体を重合させて得られた樹脂粒子が分散された懸濁液及び複素環式芳香族アミン単量体を、前記複素環式芳香族アミン単量体に対して０．５〜２．０モル当量の無機過酸のアルカリ金属塩を含む水性媒体に添加して得られた混合物を、−２０〜４０℃の温度条件下で攪拌することにより、前記樹脂粒子の表面全体が複素環式芳香族アミン重合体で覆われ、かつ前記樹脂粒子全体を覆う複素環式芳香族アミン重合体の厚さの振れが５０％以下である着色樹脂粒子を得ることを特徴とする着色樹脂粒子の製造方法。
【請求項２】
前記複素環式芳香族アミン単量体が、ピロールまたはピロール誘導体である請求項１に記載の着色樹脂粒子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２の製造方法により得られた着色樹脂粒子。
【請求項１】
重合性ビニル系単量体を重合させて得られた樹脂粒子が分散された懸濁液及び複素環式芳香族アミン単量体を、前記複素環式芳香族アミン単量体に対して０．５〜２．０モル当量の無機過酸のアルカリ金属塩を含む水性媒体に添加して得られた混合物を、−２０〜４０℃の温度条件下で攪拌することにより、前記樹脂粒子の表面全体が複素環式芳香族アミン重合体で覆われ、かつ前記樹脂粒子全体を覆う複素環式芳香族アミン重合体の厚さの振れが５０％以下である着色樹脂粒子を得ることを特徴とする着色樹脂粒子の製造方法。
【請求項２】
前記複素環式芳香族アミン単量体が、ピロールまたはピロール誘導体である請求項１に記載の着色樹脂粒子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２の製造方法により得られた着色樹脂粒子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−７２２６１（Ｐ２０１２−７２２６１Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１７７２５（Ｐ２０１０−２１７７２５）
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（０００００２４４０）積水化成品工業株式会社 (1,335)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（０００００２４４０）積水化成品工業株式会社 (1,335)
【Ｆターム（参考）】
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