高単分散微粒子の製造方法
【目的】容易な操作で効率よく広範囲な単量体組成からなる高単分散高分子微粒子の製造方法を提供する。
【構成】水性分散媒に分散されたシード粒子に、エチレン性不飽和単量体を吸着させ、重合開始剤の存在下に重合させる高単分散微粒子の製造方法である。エチレン性不飽和単量体として、界面活性能を有しないエチレン性不飽和単量体とその単量体１００重量部に対して０．０１〜５０重量部の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体との混合乳化液を用いて、これをシード粒子を分散させた水性分散媒中に微分散させてシード粒子に吸着させる。
【構成】水性分散媒に分散されたシード粒子に、エチレン性不飽和単量体を吸着させ、重合開始剤の存在下に重合させる高単分散微粒子の製造方法である。エチレン性不飽和単量体として、界面活性能を有しないエチレン性不飽和単量体とその単量体１００重量部に対して０．０１〜５０重量部の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体との混合乳化液を用いて、これをシード粒子を分散させた水性分散媒中に微分散させてシード粒子に吸着させる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シード重合法によって均一粒径の高分子微粒子を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶パネル用スペーサー、クロマトグラフィ用充填剤、診断試薬等に用いられる高分子微粒子には、その微粒子が均一であることが要求される。従来、このような微粒子を得る方法として、主に懸濁重合で得られた微粒子を乾式及び湿式の分級装置を用いて分級により粒子の均一化が行われてきた。しかし、このような方法では収率が著しく低く、又、均一精度も不十分である。
【０００３】一方、スチレン系高分子の単分散微粒子にビニル系単量体を吸収させた後、重合を行い、その粒子を増大させるシード重合法が知られている。この方法で微粒子が１μｍ以上の粒子を得るためには、微小な単分散微粒子に単量体を吸収・重合させる工程を数回繰り返すために、プロセスが煩雑であるだけでなく、微粒子の均一性が低下するという問題点がある。
【０００４】シード重合の改良法としては、特公昭５７─２４３６９号公報に記載の如く、シード粒子に膨潤助剤と呼ばれる疏水性化合物を吸収させた後、ビニル系単量体で膨潤させ重合を行う二段階膨潤シード重合法や、特公平５─６４９６４号公報に記載の如く、シード粒子に両親媒性の非イオン性化合物を拡散助剤としてビニル系単量体と共に拡散させて重合を行う非イオン性化合物を用いた改良膨潤シード重合法が知られている。
【０００５】前者の膨潤助剤、後者の拡散助剤共に、微粒子製造後、微粒子表面にブリードアウトするため、例えば、液晶バネル用スペーサーに用いた場合、液晶の異常配向の原因となるという欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の如き従来の問題点を解消し、容易な操作で効率よく広範囲な単量体組成からなる高単分散高分子微粒子の製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】本発明１は、水性分散媒に分散されたシード粒子に、エチレン性不飽和単量体を吸着させ、重合開始剤の存在下に重合させる高単分散微粒子の製造方法であって、エチレン性不飽和単量体として、界面活性能を有しないエチレン性不飽和単量体とその単量体１００重量部に対して０．０１〜５０重量部の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体との混合乳化液を用いて、これをシード粒子を分散させた水性分散媒中に微分散させてシード粒子に吸着させる高単分散微粒子の製造方法である。
【０００７】本発明２は、界面活性能力を有するエチレン性不飽和単量体が、不飽和ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル及びその硫酸エステル塩を基本構造とするものである本発明１の高単分散微粒子の製造方法である。
【０００８】本発明３は、不飽和ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル及びその硫酸エステル塩の基本構造を有する単量体が、次の式（１）
【０００９】
【化２】
【００１０】（式中、Ｒ1 は脂肪族炭化水素、Ｒ2 は水素又はＳＯ3 ＮＨ4 、ｎは１〜１００の整数を示す。）の構造を有するものである本発明２の高単分散微粒子の製造方法である。
【００１１】本発明において用いられるシード粒子としては、スチレン系樹脂、スチレン─ブタジエン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂等が用いられる。これらのシード粒子は平均粒子径０．１〜１０μｍで且つＣｖ値〔（標準偏差／平均粒子径）×１００〕が１０以下の非架橋型の粒子が好ましい。これらのシード粒子はソープフリー重合法もしくは分散重合法により製造されるが、これらの方法に限定されるものではない。
【００１２】本発明で用いられる界面活性能を有するエチレン性不飽和化合物としては、親水部としてポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、これら２つのブロック共重合体、あるいはこれらの硫酸エステル塩を有し、疏水部としては炭素数が６以上の脂肪族炭化水素基、フェニル基を有するものが好ましい。
【００１３】これらの好適な例としては、ポリオキシエチレン─４─オクチル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─デシル─２─プロペニルフェニルエテル、ポリオキシエチレン─４─ウンデシル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ドデシル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレン─４─オクチル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレン─４─デシル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレン─４─ウンデシル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレン─４─ドデシル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─オクチル─２─エチニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─デシル─２─エチニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─エチニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─デシル─２─エチニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ドデシル─２─エチニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─オクチル─２─イソプロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─デシル─２─イソプロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ウンデシル─２─イソプロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ドデシル─２─イソプロペニルフェニルエーテル、あるいはこれらのスルホン酸アンモニウム塩、スルホン酸ナトリウム塩、スルホン酸カリウム塩等が挙げられる。
【００１４】更に好ましくは、ポリオキシエチレン─４─オクチル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─デシル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ウンデシル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ドデシル─２─プロペニルフェニルエーテル、あるいはこれらのスルホン酸アンモニウム塩である。
【００１５】親水部（ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン）の繰り返し数は、１〜１００が好ましく、８〜５０が更に好ましい。これらの界面活性能力を有する不飽和単量体は、特開平４─５０２０４号公報や特開平４─５３８０２号公報に記載の方法により合成することができる。
【００１６】本発明に用いられる界面活性能を有しないエチレン性不飽和単量体としては、例えば、スチレン、α─メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、クロロメチルスチレン等のスチレン誘導体、塩化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類、アクリロニトリル等の不飽和ニトリル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸─２─エチルヘキシル、メタクリル酸─２─エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ステアリル等の（メタ）アクリル酸エステル誘導体、ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン類等の単官能性単量体の他、ジビニルベンゼン、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールプロパンテトラメタクリレート等の多官能性単量体が好ましい。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【００１７】これらエチレン性不飽和単量体の添加量は、シード粒子１重量部に対して、５〜２００重量部が好ましい。添加量が５重量部未満では、粒径の増加は小さく、２００重量部を超えると、吸着せず、水媒体中で独自に懸濁重合し、異常粒子を発生する。
【００１８】界面活性剤能力を有する不飽和性単量体の添加量は、界面活性剤能力を有しないエチレン性不飽和単量体１００重量部に対して、０．０１〜５０重量部が好ましい。添加量が０．０１重量部未満では、粒子の分散安定化、凝集防止といった界面活性剤の効果が発揮されず、又、シード粒子に吸収されにくく、５０重量部を超えると、界面活性剤が多重膜を形成し、粒子間の凝集を引き起こすので好ましくない。
【００１９】本発明で用いられる開始剤としては、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、アゾビスシクロヘキサカルボニトリル、２，２′─アゾビス（２，４─ジメチルバレロニトリル）等のアゾ系化合物が挙げられる。
【００２０】これらのエチレン系不飽和単量体と開始剤を水溶液中で、ホモジナイザー等により分散するか、又は、超音波処理、ナノマイザーやマウントガウリン型の微細乳化機等によりシード粒子よりも小さく分散されたものが、シード粒子表面に効率よく吸着されるものでは好ましい。
【００２１】本発明においては、微分散乳化液をシード粒子の分散水溶液と混合し、シード粒子に単量体、界面活性能を有する単量体及び開始剤の混合物を吸着させた後、重合を行う。
【００２２】この吸着過程は、通常、シード粒子分散水溶液と単量体／開始剤の乳化液とを混合し、室温で１〜１２時間攪拌することにより達成されるが、３０〜５０℃程度に加熱することにより、更に速く吸着される。その膨潤度は単量体／開始剤乳化液とシード粒子分散水溶液との混合割合が調整することにより任意に選ぶことが可能であるが、通常は５〜２００倍であり、この程度の膨潤度のものが本発明においては好適に用いられる。ここで、膨潤度とは、膨潤前のシード粒子に対する膨潤後の微粒子の容積比で定義される。尚、吸着の終了は光学顕微鏡で観察することにより確認できる。
【００２３】こうしてシード粒子に吸着された単量体／開始剤は、次の工程で重合する。重合温度は、開始剤や単量体の種類に応じて適宜選ぶことができるが、通常２５〜１００℃の範囲であり、より好ましくは５０〜９０℃の範囲である。本発明においては、単量体／開始剤ミセルがシード粒子に完全に吸着された後に、昇温して重合を行うのが好ましい。
【００２４】重合工程においては、重合体粒子の分散安定性を向上させるために、各種の界面活性剤又は高分子分散安定剤等を用いてもよい。分散安定剤としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリンベンゼンスクホン酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、ポリビニルピロリドン、ゼラチン、デンプン、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルエーテル、ポリビニルアルコール等の高分子分散安定剤が挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、併用してもよい。
【００２５】分散安定剤は、シード粒子に単量体／開始剤ミセル乳化液を吸着させた後添加してもよいし、微分散乳化時に添加し、微分散時の安定化と重合時の分散安定化の機能を兼ね備えさせてもよい。
【００２６】このようにして重合を行うことにより、高単分散高分子微粒子が得られる。粒子径は、用いるシード粒子の粒子径、単量体／シード粒子の割合によって自在に設計可能であるが、特に１〜３０μｍ、Ｃｖ値５以下の高単分散微粒子を得る場合に有用である。
【００２７】重合後の微粒子は、遠心分離して水相を除き、水及び溶剤で洗浄した後、乾燥単離することができる。
【００２８】
【作用】本発明１の高単分散微粒子の製造方法は、水性分散媒に分散されたシード粒子に、エチレン性不飽和単量体を吸着させ、重合開始剤の存在下に重合させる高単分散微粒子の製造方法であって、エチレン性不飽和単量体として、界面活性能を有しないエチレン性不飽和単量体とその単量体１００重量部に対して０．０１〜５０重量部の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体との混合乳化液を用いて、これをシード粒子を分散させた水性分散媒中に微分散させてシード粒子に吸着させることにより、特定の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体を添加後乳化した単量体分散液が、室温でも短時間でシード粒子に吸収され、重合することにより高単分散高分子微粒子が得られ、又、得られる高単分散高分子微粒子は潤滑助剤や拡散助剤を含有していないので、ブリードアウトによる製品劣化がない。
【００２９】本発明２の高単分散微粒子の製造方法は、本発明１の界面活性能力を有するエチレン性不飽和単量体が、不飽和ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル又はその硫酸エステル塩を基本構造とするものであることにより、不飽和ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル又はその硫酸エステル塩を基本構造とするエチレン性不飽和単量体を添加後乳化した単量体分散液が、室温でも短時間でシード粒子に高い吸収率にて吸収され、重合することにより高単分散高分子微粒子が得られ、又、得られる高単分散高分子微粒子は潤滑助剤や拡散助剤を含有していないので、ブリードアウトによる製品劣化がない。
【００３０】本発明３の高単分散微粒子の製造方法は、本発明２の不飽和ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル及びその硫酸エステル塩を基本構造とするエチレン性不飽和単量体が、上記式（１）の構造を有するものであることにより、上記式（１）の構造を有するエチレン性不飽和単量体を添加後乳化した単量体分散液が、室温でも短時間でシード粒子に更に高い吸収率にて吸収され、重合することにより高単分散高分子微粒子が得られ、又、得られる高単分散高分子微粒子は潤滑助剤や拡散助剤を含有していないので、ブリードアウトによる製品劣化がない。
【００３１】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。
シード粒子の製造ポリビニルピロリドン（分子量３万）１．２重量部と、アニオン界面活性剤（和光純薬社製、商品名「エアロゾールＯＴ」）０．５７重量部と、アゾビスイソブチロニトリル０．１４３重量部をエタノール８３．８重量部に溶解させた溶液とを、攪拌しながら、窒素気流下でスチレン１４．３重量部に投入し、７０℃に昇温させ２４時間重合反応を行った。この粒子の平均粒径は１．６０μｍ、Ｃｖ値が２．３であった。
【００３２】実施例１上記シード粒子２．０重量部を、イオン交換水２００重量部と、硫酸ナトリウム０．１３重量部とを加え、均一に分散させた。スチレン５５％とジビニルベンゼン４５％からなる単量体混合物２５重量部と、ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテルとして下記の式（２）で示す化合物（式中、ｎ＝２０）（第一工業製薬社製、商品名「アクアロンＲＮ−２０」）５重量部に、テトラメチロールプロパンテトラアクリレート２５重量部と、過酸化ベンゾイル０．６重量部を溶解させたものに、イオン交換水２００重量部と、ラウリル硫酸ナトリウム０．３重量部を混合して、これをホモジナイザーで粗分散した後、超音波処理により平均粒径０．２μｍに微分散乳化した。
【００３３】得られた乳化液を、シード粒子の分散液に加え、２５℃、２００ｒｐｍで３時間攪拌すると完全に単量体シード粒子に吸着された。この分散液に、ポリビニルアルコール（日本合成化学社製、鹸化度８８モル％）の３％水溶液１００重量部を加えた後、２００ｒｐｍで攪拌しながら窒素気流下で７０℃で１２時間重合を行い、高単分散微粒子の分散液を得た。収率は９８％であり、平均粒径は７．６μｍであり、Ｃｖ値は２．５であった。得られた乾燥粒子を蒸留水中に浸漬したが、界面活性能力を有する不飽和性単量体の析出（ブリードアウト）は認められなかった。
【００３４】
【化３】
【００３５】実施例２ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテルとして、上記の式（２）で示す化合物（式中、ｎ＝１０）（第一工業製薬社製、商品名「アクアロンＲＮ−１０」）０．５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、高単分散微粒子の分散液を得た。収率は９６％であり、平均粒径は７．６２μｍであり、Ｃｖ値は２．５であった。得られた乾燥粒子を蒸留水中に浸漬したが、界面活性能力を有する不飽和性単量体の析出（ブリードアウト）は認められなかった。
【００３６】実施例３ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテルとして、上記の式（２）で示す化合物（式中、ｎ＝３０）（第一工業製薬社製、商品名「アクアロンＲＮ−３０」）０．５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、高単分散微粒子の分散液を得た。収率は９６％であり、平均粒径は７．７５μｍであり、Ｃｖ値は２．４であった。得られた乾燥粒子を蒸留水中に浸漬したが、界面活性能力を有する不飽和性単量体の析出（ブリードアウト）は認められなかった。
【００３７】実施例４ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテルとして、上記の式（２）で示す化合物（式中、ｎ＝５０）（第一工業製薬社製、商品名「アクアロンＲＮ−５０」）０．５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、高単分散微粒子の分散液を得た。収率は９４％であり、平均粒径は７．３０μｍであり、Ｃｖ値は２．５であった。得られた乾燥粒子を蒸留水中に浸漬したが、界面活性能力を有する不飽和性単量体の析出（ブリードアウト）は認められなかった。
【００３８】実施例５ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテルとして、下記の式（３）で示す化合物（式中、ｎ＝１０）（第一工業製薬社製、商品名「アクアロンＨＳ−１０」）０．５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、高単分散微粒子の分散液を得た。収率は９６％であり、平均粒径は７．４０μｍであり、Ｃｖ値は２．４であった。得られた乾燥粒子を蒸留水中に浸漬したが、界面活性能力を有する不飽和性単量体の析出（ブリードアウト）は認められなかった。
【００３９】
【化４】
【００４０】実施例６ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテルとして、上記の式（３）で示す化合物（式中、ｎ＝２０）（第一工業製薬社製、商品名「アクアロンＨＳ−２０」）０．５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、高単分散微粒子の分散液を得た。収率は９５％であり、平均粒径は７．６５μｍであり、Ｃｖ値は２．４であった。得られた乾燥粒子を蒸留水中に浸漬したが、界面活性能力を有する不飽和性単量体の析出（ブリードアウト）は認められなかった。
【００４１】比較例１式（２）で示す化合物（式中、ｎ＝２０）を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして操作を行ったところ、４日間攪拌を継続したが、シード粒子に単量体は吸着しなかった。
【００４２】比較例２シード粒子０．５重量部に、イオン交換水８重量部とラウリル硫酸ナトリウム０．００５重量部を加え、均一に分散させた。１─クロロドデカン０．６重量部と、過酸化ベンゾイル０．６重量部と、ラウリル硫酸ナトリウム０．０２重量部と、イオン交換水８重量部とを混合し、これをホモジナイザーで粗分散した後、超音波処理により平均粒径０．２μｍに微分散乳化した。
【００４３】得られた乳化液を、前記シード粒子の分散液に加え、更にアセトン７重量部を添加した。この乳化液を、２５℃、１００ｒｐｍで１２時間攪拌後、アセトンを減圧除去した。次いで、この分散液に、スチレン３．５重量部と、ジビニルベンゼン３．５重量部と、イオン交換水８５重量部と、ラウリル硫酸ナトリウム０．２重量部とを混合して、ホモジナイザー、超音波処理により微分散化させたものを添加した。
【００４４】２５℃、１００ｒｐｍで３時間攪拌すると完全に単量体は粒子に吸収された。この分散液に、ポリビニルアルコール（日本合成化学社製、商品名「ＧＨ−１７」、鹸化度８８モル％）の３％水溶液３０重量部を加えた後、２００ｒｐｍで攪拌しながら窒素置換下で７０℃で１２時間重合を行い、高単分散粒子の分散液を得た。収率は９８％であり、平均粒径は８．６０μｍであり、Ｃｖ値は２．５であった。得られた乾燥粒子を蒸留水中に浸漬すると、１─クロロドデカンの析出（ブリードアウト）が認められた。
【００４５】
【発明の効果】本発明１は、上記の如き構成とされているので、特定の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体を添加後乳化した単量体分散液が、室温でも短時間でシード粒子に吸収され、重合することにより高単分散高分子微粒子が得られ、又、得られる高単分散高分子微粒子は潤滑助剤や拡散助剤を含有していないので、ブリードアウトによる製品劣化がない。
【００４６】本発明２は、上記の如き構成とされているので、特定の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体を添加後乳化した単量体分散液が、室温でも短時間でシード粒子に高い吸収率にて吸収され、重合することにより高単分散高分子微粒子が得られ、又、得られる高単分散高分子微粒子は潤滑助剤や拡散助剤を含有していないので、ブリードアウトによる製品劣化がない。
【００４７】本発明３は、上記の如き構成とされているので、特定の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体を添加後乳化した単量体分散液が、室温でも短時間でシード粒子に更に高い高い吸収率にて吸収され、重合することにより高単分散高分子微粒子が得られ、又、得られる高単分散高分子微粒子は潤滑助剤や拡散助剤を含有していないので、ブリードアウトによる製品劣化がない。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シード重合法によって均一粒径の高分子微粒子を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶パネル用スペーサー、クロマトグラフィ用充填剤、診断試薬等に用いられる高分子微粒子には、その微粒子が均一であることが要求される。従来、このような微粒子を得る方法として、主に懸濁重合で得られた微粒子を乾式及び湿式の分級装置を用いて分級により粒子の均一化が行われてきた。しかし、このような方法では収率が著しく低く、又、均一精度も不十分である。
【０００３】一方、スチレン系高分子の単分散微粒子にビニル系単量体を吸収させた後、重合を行い、その粒子を増大させるシード重合法が知られている。この方法で微粒子が１μｍ以上の粒子を得るためには、微小な単分散微粒子に単量体を吸収・重合させる工程を数回繰り返すために、プロセスが煩雑であるだけでなく、微粒子の均一性が低下するという問題点がある。
【０００４】シード重合の改良法としては、特公昭５７─２４３６９号公報に記載の如く、シード粒子に膨潤助剤と呼ばれる疏水性化合物を吸収させた後、ビニル系単量体で膨潤させ重合を行う二段階膨潤シード重合法や、特公平５─６４９６４号公報に記載の如く、シード粒子に両親媒性の非イオン性化合物を拡散助剤としてビニル系単量体と共に拡散させて重合を行う非イオン性化合物を用いた改良膨潤シード重合法が知られている。
【０００５】前者の膨潤助剤、後者の拡散助剤共に、微粒子製造後、微粒子表面にブリードアウトするため、例えば、液晶バネル用スペーサーに用いた場合、液晶の異常配向の原因となるという欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の如き従来の問題点を解消し、容易な操作で効率よく広範囲な単量体組成からなる高単分散高分子微粒子の製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】本発明１は、水性分散媒に分散されたシード粒子に、エチレン性不飽和単量体を吸着させ、重合開始剤の存在下に重合させる高単分散微粒子の製造方法であって、エチレン性不飽和単量体として、界面活性能を有しないエチレン性不飽和単量体とその単量体１００重量部に対して０．０１〜５０重量部の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体との混合乳化液を用いて、これをシード粒子を分散させた水性分散媒中に微分散させてシード粒子に吸着させる高単分散微粒子の製造方法である。
【０００７】本発明２は、界面活性能力を有するエチレン性不飽和単量体が、不飽和ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル及びその硫酸エステル塩を基本構造とするものである本発明１の高単分散微粒子の製造方法である。
【０００８】本発明３は、不飽和ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル及びその硫酸エステル塩の基本構造を有する単量体が、次の式（１）
【０００９】
【化２】
【００１０】（式中、Ｒ1 は脂肪族炭化水素、Ｒ2 は水素又はＳＯ3 ＮＨ4 、ｎは１〜１００の整数を示す。）の構造を有するものである本発明２の高単分散微粒子の製造方法である。
【００１１】本発明において用いられるシード粒子としては、スチレン系樹脂、スチレン─ブタジエン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂等が用いられる。これらのシード粒子は平均粒子径０．１〜１０μｍで且つＣｖ値〔（標準偏差／平均粒子径）×１００〕が１０以下の非架橋型の粒子が好ましい。これらのシード粒子はソープフリー重合法もしくは分散重合法により製造されるが、これらの方法に限定されるものではない。
【００１２】本発明で用いられる界面活性能を有するエチレン性不飽和化合物としては、親水部としてポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、これら２つのブロック共重合体、あるいはこれらの硫酸エステル塩を有し、疏水部としては炭素数が６以上の脂肪族炭化水素基、フェニル基を有するものが好ましい。
【００１３】これらの好適な例としては、ポリオキシエチレン─４─オクチル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─デシル─２─プロペニルフェニルエテル、ポリオキシエチレン─４─ウンデシル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ドデシル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレン─４─オクチル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレン─４─デシル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレン─４─ウンデシル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシプロピレン─４─ドデシル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─オクチル─２─エチニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─デシル─２─エチニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─エチニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─デシル─２─エチニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ドデシル─２─エチニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─オクチル─２─イソプロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─デシル─２─イソプロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ウンデシル─２─イソプロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ドデシル─２─イソプロペニルフェニルエーテル、あるいはこれらのスルホン酸アンモニウム塩、スルホン酸ナトリウム塩、スルホン酸カリウム塩等が挙げられる。
【００１４】更に好ましくは、ポリオキシエチレン─４─オクチル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─デシル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ウンデシル─２─プロペニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン─４─ドデシル─２─プロペニルフェニルエーテル、あるいはこれらのスルホン酸アンモニウム塩である。
【００１５】親水部（ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン）の繰り返し数は、１〜１００が好ましく、８〜５０が更に好ましい。これらの界面活性能力を有する不飽和単量体は、特開平４─５０２０４号公報や特開平４─５３８０２号公報に記載の方法により合成することができる。
【００１６】本発明に用いられる界面活性能を有しないエチレン性不飽和単量体としては、例えば、スチレン、α─メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、クロロメチルスチレン等のスチレン誘導体、塩化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類、アクリロニトリル等の不飽和ニトリル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸─２─エチルヘキシル、メタクリル酸─２─エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ステアリル等の（メタ）アクリル酸エステル誘導体、ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン類等の単官能性単量体の他、ジビニルベンゼン、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールプロパンテトラメタクリレート等の多官能性単量体が好ましい。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【００１７】これらエチレン性不飽和単量体の添加量は、シード粒子１重量部に対して、５〜２００重量部が好ましい。添加量が５重量部未満では、粒径の増加は小さく、２００重量部を超えると、吸着せず、水媒体中で独自に懸濁重合し、異常粒子を発生する。
【００１８】界面活性剤能力を有する不飽和性単量体の添加量は、界面活性剤能力を有しないエチレン性不飽和単量体１００重量部に対して、０．０１〜５０重量部が好ましい。添加量が０．０１重量部未満では、粒子の分散安定化、凝集防止といった界面活性剤の効果が発揮されず、又、シード粒子に吸収されにくく、５０重量部を超えると、界面活性剤が多重膜を形成し、粒子間の凝集を引き起こすので好ましくない。
【００１９】本発明で用いられる開始剤としては、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、アゾビスシクロヘキサカルボニトリル、２，２′─アゾビス（２，４─ジメチルバレロニトリル）等のアゾ系化合物が挙げられる。
【００２０】これらのエチレン系不飽和単量体と開始剤を水溶液中で、ホモジナイザー等により分散するか、又は、超音波処理、ナノマイザーやマウントガウリン型の微細乳化機等によりシード粒子よりも小さく分散されたものが、シード粒子表面に効率よく吸着されるものでは好ましい。
【００２１】本発明においては、微分散乳化液をシード粒子の分散水溶液と混合し、シード粒子に単量体、界面活性能を有する単量体及び開始剤の混合物を吸着させた後、重合を行う。
【００２２】この吸着過程は、通常、シード粒子分散水溶液と単量体／開始剤の乳化液とを混合し、室温で１〜１２時間攪拌することにより達成されるが、３０〜５０℃程度に加熱することにより、更に速く吸着される。その膨潤度は単量体／開始剤乳化液とシード粒子分散水溶液との混合割合が調整することにより任意に選ぶことが可能であるが、通常は５〜２００倍であり、この程度の膨潤度のものが本発明においては好適に用いられる。ここで、膨潤度とは、膨潤前のシード粒子に対する膨潤後の微粒子の容積比で定義される。尚、吸着の終了は光学顕微鏡で観察することにより確認できる。
【００２３】こうしてシード粒子に吸着された単量体／開始剤は、次の工程で重合する。重合温度は、開始剤や単量体の種類に応じて適宜選ぶことができるが、通常２５〜１００℃の範囲であり、より好ましくは５０〜９０℃の範囲である。本発明においては、単量体／開始剤ミセルがシード粒子に完全に吸着された後に、昇温して重合を行うのが好ましい。
【００２４】重合工程においては、重合体粒子の分散安定性を向上させるために、各種の界面活性剤又は高分子分散安定剤等を用いてもよい。分散安定剤としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリンベンゼンスクホン酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、ポリビニルピロリドン、ゼラチン、デンプン、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルエーテル、ポリビニルアルコール等の高分子分散安定剤が挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、併用してもよい。
【００２５】分散安定剤は、シード粒子に単量体／開始剤ミセル乳化液を吸着させた後添加してもよいし、微分散乳化時に添加し、微分散時の安定化と重合時の分散安定化の機能を兼ね備えさせてもよい。
【００２６】このようにして重合を行うことにより、高単分散高分子微粒子が得られる。粒子径は、用いるシード粒子の粒子径、単量体／シード粒子の割合によって自在に設計可能であるが、特に１〜３０μｍ、Ｃｖ値５以下の高単分散微粒子を得る場合に有用である。
【００２７】重合後の微粒子は、遠心分離して水相を除き、水及び溶剤で洗浄した後、乾燥単離することができる。
【００２８】
【作用】本発明１の高単分散微粒子の製造方法は、水性分散媒に分散されたシード粒子に、エチレン性不飽和単量体を吸着させ、重合開始剤の存在下に重合させる高単分散微粒子の製造方法であって、エチレン性不飽和単量体として、界面活性能を有しないエチレン性不飽和単量体とその単量体１００重量部に対して０．０１〜５０重量部の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体との混合乳化液を用いて、これをシード粒子を分散させた水性分散媒中に微分散させてシード粒子に吸着させることにより、特定の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体を添加後乳化した単量体分散液が、室温でも短時間でシード粒子に吸収され、重合することにより高単分散高分子微粒子が得られ、又、得られる高単分散高分子微粒子は潤滑助剤や拡散助剤を含有していないので、ブリードアウトによる製品劣化がない。
【００２９】本発明２の高単分散微粒子の製造方法は、本発明１の界面活性能力を有するエチレン性不飽和単量体が、不飽和ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル又はその硫酸エステル塩を基本構造とするものであることにより、不飽和ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル又はその硫酸エステル塩を基本構造とするエチレン性不飽和単量体を添加後乳化した単量体分散液が、室温でも短時間でシード粒子に高い吸収率にて吸収され、重合することにより高単分散高分子微粒子が得られ、又、得られる高単分散高分子微粒子は潤滑助剤や拡散助剤を含有していないので、ブリードアウトによる製品劣化がない。
【００３０】本発明３の高単分散微粒子の製造方法は、本発明２の不飽和ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル及びその硫酸エステル塩を基本構造とするエチレン性不飽和単量体が、上記式（１）の構造を有するものであることにより、上記式（１）の構造を有するエチレン性不飽和単量体を添加後乳化した単量体分散液が、室温でも短時間でシード粒子に更に高い吸収率にて吸収され、重合することにより高単分散高分子微粒子が得られ、又、得られる高単分散高分子微粒子は潤滑助剤や拡散助剤を含有していないので、ブリードアウトによる製品劣化がない。
【００３１】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。
シード粒子の製造ポリビニルピロリドン（分子量３万）１．２重量部と、アニオン界面活性剤（和光純薬社製、商品名「エアロゾールＯＴ」）０．５７重量部と、アゾビスイソブチロニトリル０．１４３重量部をエタノール８３．８重量部に溶解させた溶液とを、攪拌しながら、窒素気流下でスチレン１４．３重量部に投入し、７０℃に昇温させ２４時間重合反応を行った。この粒子の平均粒径は１．６０μｍ、Ｃｖ値が２．３であった。
【００３２】実施例１上記シード粒子２．０重量部を、イオン交換水２００重量部と、硫酸ナトリウム０．１３重量部とを加え、均一に分散させた。スチレン５５％とジビニルベンゼン４５％からなる単量体混合物２５重量部と、ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテルとして下記の式（２）で示す化合物（式中、ｎ＝２０）（第一工業製薬社製、商品名「アクアロンＲＮ−２０」）５重量部に、テトラメチロールプロパンテトラアクリレート２５重量部と、過酸化ベンゾイル０．６重量部を溶解させたものに、イオン交換水２００重量部と、ラウリル硫酸ナトリウム０．３重量部を混合して、これをホモジナイザーで粗分散した後、超音波処理により平均粒径０．２μｍに微分散乳化した。
【００３３】得られた乳化液を、シード粒子の分散液に加え、２５℃、２００ｒｐｍで３時間攪拌すると完全に単量体シード粒子に吸着された。この分散液に、ポリビニルアルコール（日本合成化学社製、鹸化度８８モル％）の３％水溶液１００重量部を加えた後、２００ｒｐｍで攪拌しながら窒素気流下で７０℃で１２時間重合を行い、高単分散微粒子の分散液を得た。収率は９８％であり、平均粒径は７．６μｍであり、Ｃｖ値は２．５であった。得られた乾燥粒子を蒸留水中に浸漬したが、界面活性能力を有する不飽和性単量体の析出（ブリードアウト）は認められなかった。
【００３４】
【化３】
【００３５】実施例２ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテルとして、上記の式（２）で示す化合物（式中、ｎ＝１０）（第一工業製薬社製、商品名「アクアロンＲＮ−１０」）０．５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、高単分散微粒子の分散液を得た。収率は９６％であり、平均粒径は７．６２μｍであり、Ｃｖ値は２．５であった。得られた乾燥粒子を蒸留水中に浸漬したが、界面活性能力を有する不飽和性単量体の析出（ブリードアウト）は認められなかった。
【００３６】実施例３ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテルとして、上記の式（２）で示す化合物（式中、ｎ＝３０）（第一工業製薬社製、商品名「アクアロンＲＮ−３０」）０．５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、高単分散微粒子の分散液を得た。収率は９６％であり、平均粒径は７．７５μｍであり、Ｃｖ値は２．４であった。得られた乾燥粒子を蒸留水中に浸漬したが、界面活性能力を有する不飽和性単量体の析出（ブリードアウト）は認められなかった。
【００３７】実施例４ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテルとして、上記の式（２）で示す化合物（式中、ｎ＝５０）（第一工業製薬社製、商品名「アクアロンＲＮ−５０」）０．５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、高単分散微粒子の分散液を得た。収率は９４％であり、平均粒径は７．３０μｍであり、Ｃｖ値は２．５であった。得られた乾燥粒子を蒸留水中に浸漬したが、界面活性能力を有する不飽和性単量体の析出（ブリードアウト）は認められなかった。
【００３８】実施例５ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテルとして、下記の式（３）で示す化合物（式中、ｎ＝１０）（第一工業製薬社製、商品名「アクアロンＨＳ−１０」）０．５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、高単分散微粒子の分散液を得た。収率は９６％であり、平均粒径は７．４０μｍであり、Ｃｖ値は２．４であった。得られた乾燥粒子を蒸留水中に浸漬したが、界面活性能力を有する不飽和性単量体の析出（ブリードアウト）は認められなかった。
【００３９】
【化４】
【００４０】実施例６ポリオキシエチレン─４─ノニル─２─プロペニルフェニルエーテルとして、上記の式（３）で示す化合物（式中、ｎ＝２０）（第一工業製薬社製、商品名「アクアロンＨＳ−２０」）０．５重量部を用いたこと以外は実施例１と同様にして、高単分散微粒子の分散液を得た。収率は９５％であり、平均粒径は７．６５μｍであり、Ｃｖ値は２．４であった。得られた乾燥粒子を蒸留水中に浸漬したが、界面活性能力を有する不飽和性単量体の析出（ブリードアウト）は認められなかった。
【００４１】比較例１式（２）で示す化合物（式中、ｎ＝２０）を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして操作を行ったところ、４日間攪拌を継続したが、シード粒子に単量体は吸着しなかった。
【００４２】比較例２シード粒子０．５重量部に、イオン交換水８重量部とラウリル硫酸ナトリウム０．００５重量部を加え、均一に分散させた。１─クロロドデカン０．６重量部と、過酸化ベンゾイル０．６重量部と、ラウリル硫酸ナトリウム０．０２重量部と、イオン交換水８重量部とを混合し、これをホモジナイザーで粗分散した後、超音波処理により平均粒径０．２μｍに微分散乳化した。
【００４３】得られた乳化液を、前記シード粒子の分散液に加え、更にアセトン７重量部を添加した。この乳化液を、２５℃、１００ｒｐｍで１２時間攪拌後、アセトンを減圧除去した。次いで、この分散液に、スチレン３．５重量部と、ジビニルベンゼン３．５重量部と、イオン交換水８５重量部と、ラウリル硫酸ナトリウム０．２重量部とを混合して、ホモジナイザー、超音波処理により微分散化させたものを添加した。
【００４４】２５℃、１００ｒｐｍで３時間攪拌すると完全に単量体は粒子に吸収された。この分散液に、ポリビニルアルコール（日本合成化学社製、商品名「ＧＨ−１７」、鹸化度８８モル％）の３％水溶液３０重量部を加えた後、２００ｒｐｍで攪拌しながら窒素置換下で７０℃で１２時間重合を行い、高単分散粒子の分散液を得た。収率は９８％であり、平均粒径は８．６０μｍであり、Ｃｖ値は２．５であった。得られた乾燥粒子を蒸留水中に浸漬すると、１─クロロドデカンの析出（ブリードアウト）が認められた。
【００４５】
【発明の効果】本発明１は、上記の如き構成とされているので、特定の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体を添加後乳化した単量体分散液が、室温でも短時間でシード粒子に吸収され、重合することにより高単分散高分子微粒子が得られ、又、得られる高単分散高分子微粒子は潤滑助剤や拡散助剤を含有していないので、ブリードアウトによる製品劣化がない。
【００４６】本発明２は、上記の如き構成とされているので、特定の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体を添加後乳化した単量体分散液が、室温でも短時間でシード粒子に高い吸収率にて吸収され、重合することにより高単分散高分子微粒子が得られ、又、得られる高単分散高分子微粒子は潤滑助剤や拡散助剤を含有していないので、ブリードアウトによる製品劣化がない。
【００４７】本発明３は、上記の如き構成とされているので、特定の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体を添加後乳化した単量体分散液が、室温でも短時間でシード粒子に更に高い高い吸収率にて吸収され、重合することにより高単分散高分子微粒子が得られ、又、得られる高単分散高分子微粒子は潤滑助剤や拡散助剤を含有していないので、ブリードアウトによる製品劣化がない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 水性分散媒に分散されたシード粒子に、エチレン性不飽和単量体を吸着させ、重合開始剤の存在下に重合させる高単分散微粒子の製造方法であって、エチレン性不飽和単量体として、界面活性能を有しないエチレン性不飽和単量体とその単量体１００重量部に対して０．０１〜５０重量部の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体との混合乳化液を用いて、これをシード粒子を分散させた水性分散媒中に微分散させてシード粒子に吸着させることを特徴とする高単分散微粒子の製造方法。
【請求項２】 界面活性能力を有するエチレン性不飽和単量体が、不飽和ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル又はその硫酸エステル塩を基本構造とするものであることを特徴とする請求項１の高単分散微粒子の製造方法。
【請求項３】 不飽和ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル及びその硫酸エステル塩を基本構造とするエチレン性不飽和単量体が、次式
【化１】
（式中、Ｒ1 は脂肪族炭化水素、Ｒ2 は水素又はＳＯ3 ＮＨ4 、ｎは１〜１００の整数を示す。）の構造を有するものであることを特徴とする請求項２の高単分散微粒子の製造方法。
【請求項１】 水性分散媒に分散されたシード粒子に、エチレン性不飽和単量体を吸着させ、重合開始剤の存在下に重合させる高単分散微粒子の製造方法であって、エチレン性不飽和単量体として、界面活性能を有しないエチレン性不飽和単量体とその単量体１００重量部に対して０．０１〜５０重量部の界面活性能を有するエチレン性不飽和単量体との混合乳化液を用いて、これをシード粒子を分散させた水性分散媒中に微分散させてシード粒子に吸着させることを特徴とする高単分散微粒子の製造方法。
【請求項２】 界面活性能力を有するエチレン性不飽和単量体が、不飽和ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル又はその硫酸エステル塩を基本構造とするものであることを特徴とする請求項１の高単分散微粒子の製造方法。
【請求項３】 不飽和ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル及びその硫酸エステル塩を基本構造とするエチレン性不飽和単量体が、次式
【化１】
（式中、Ｒ1 は脂肪族炭化水素、Ｒ2 は水素又はＳＯ3 ＮＨ4 、ｎは１〜１００の整数を示す。）の構造を有するものであることを特徴とする請求項２の高単分散微粒子の製造方法。
【公開番号】特開平８−５９７１６
【公開日】平成８年（１９９６）３月５日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平６−１９３１４８
【出願日】平成６年（１９９４）８月１７日
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【公開日】平成８年（１９９６）３月５日
【国際特許分類】
【出願日】平成６年（１９９４）８月１７日
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
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