JP4243882B2

JP4243882B2 - 疎水性高分子成形品のグラフト重合加工品及びその製造方法

Info

Publication number: JP4243882B2
Application number: JP02380399A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎表; 清一越智
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2019-02-01
Also published as: JP2000219758A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、疎水性高分子成形品のグラフト重合加工品に関し、エチレン性不飽和有機酸を均一かつ効率よくグラフト重合し、しかも副生重合体の膠着が生じないグラフト重合加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
疎水性高分子成形品は多くの優れた機械的性質を有している為に、極めて広い用途を有しているが、その反面帯電し易い、油汚れが落ちにくい、溶融して孔があき易い、また繊維成形物とし特に衣料として用いる場合、吸水性、吸湿性がないためにべとつき、蒸し暑いと言った欠点を有している。従来これらの欠点を改良するために、疎水性合成重合体に親水性不飽和重合体をグラフト重合する方法が提案されている。しかしながら、一般に疎水性高分子成形品にアクリル酸、メタクリル酸のような親水性不飽和単量体をグラフト重合する場合、グラフト重合効率が著しく低く、また不均一になりやすい欠点を有している。
【０００３】
従来、グラフト重合方法としては、疎水性ラジカル開始剤、開始剤の溶液、疎水性重合体の膨潤剤及び乳化剤を配合した水系乳化分散液を疎水性重合体に付着させ加熱、水洗して該重合体に重合活性中心を導入した後、ラジカル重合によって重合し得る二重結合を有する単量体を作用させる二浴法（特公昭４５−５０２号公報）、芳香族ポリエステル成型物を、疎水性有機溶剤、疎水性ラジカル開始剤、ラジカル重合によって重合し得る二重結合を有する親水性単量体及び、乳化剤からなる水性分散液で処理する一浴法（特公昭４８−２７７４３号公報）等が提案されている。しかし、前者の方法は活性化処理工程とグラフト重合工程との二工程からなり、操作が煩雑で時間を必要とするばかりか、グラフト率の変動、グラフト重合の不均一化を生じて常に安定した均一グラフト重合を得ることが困難である。また、後者の方法は単一工程という利点はあるが、グラフト重合の均一性に欠けること、重合効率が低い等の欠点を有している。
【０００４】
また、グラフト重合加工の際に、グラフト効率を高めるために、疎水性重合体の膨潤剤としてキャリヤーを用いることが知られているが、用いられるキャリヤーの臭気が非常に特徴的でなおかつ強く、最終製品にまで臭気が残り、問題である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは上記問題を解決して、疎水性高分子成形品にエチレン性不飽和酸を均一かつ高い効率で、しかも副生成物の膠着を生じず、最終製品として臭気が残らないようにグラフト重合する方法につき鋭意研究の結果、本発明に到達した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、疎水性ラジカル開始剤、フタルイミド系化合物及びエチレン性不飽和有機酸を含む水性乳化液でグラフト重合加工されてエチレン性不飽和有機酸がグラフト重合した疎水性高分子成形品であり、かつグラフト重合後の沸騰水３０分間の洗浄で副生成重合体の膠着が防止され、かつフタルイミド系化合物の残存量を２４００ｐｐｍ以下にすることができることを特徴とする疎水性高分子成形品のグラフト重合加工品であり、さらに疎水性ラジカル開始剤、フタルイミド系の化合物及びエチレン性不飽和有機酸を含む水性乳化液中に疎水性高分子成形品を浸漬、加熱処理するグラフト重合方法において、エチレン性不飽和有機酸濃度が０．５重量％以上１０重量％であり、かつアルカリ金属化合物により室温でのｐＨが２．５以上３．５以下になるように調整された水性乳化液を用いることを特徴とするグラフト重合加工品の製造方法である。
【０００７】
本発明によると、副生成重合体の膠着も無く、均一性が優れ、高反応率でグラフト重合された疎水性高分分子成形品が得られるばかりでなく、これらにより作られた製品からの臭気は非常に少ない。更に、グラフト重合率の再現性も高く、副生成重合体の除去も容易であり、抽出処理工程を削減しても、実用上問題ない等の工業化における大きな利点を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明における、疎水性高分子とはポリエステル系、ポリアミド系、ポリアクリル系、ポリオレフィン系などであり、その成形品の形態はわた、トウ、糸、織編物、フィルム、合成紙、不織布、敷物などいずれでもよい。
【０００９】
また、疎水性ラジカル開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、トルイルパーオキサイド、芳香族アルキルパーオキサイド系化合物、ジクロルベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリル、キュメンハイドロパーオキサイド、過安息香酸、過安息香酸エステル等があげられる。その使用量は一般にグラフト重合浴に対し０．０１重量％以上５重量％以下である。
【００１０】
また、フタルイミド系化合物とはフタルイミド基を有する化合物であり、フタルイミドのＮ基に脂肪族もしくは芳香族のアルキル基を有するＮ置換フタルイミド化合物が好ましく、加工処理後の製品への残存量、臭気、安全性、取り扱い性から、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル等の低分子量脂肪族アルキル基を有するＮ−アルキルフタルイミド系化合物がより好ましい。また、これらの化合物は単独で用いても、数種類混合して用いても良い。
【００１１】
このフタルイミド系化合物の使用量は、グラフト重合浴に対し、０．０１重量％以上２．０重量％以下が望ましい。これより少ないと、均一にグラフト重合が行われず、重合率も上がらない。また、これ以上使用量を増やしても、反応効率は良くならず、最終製品に残存するフタルイミド化合物の量も多くなり、臭気が残り、消費特性上好ましくない。また、安全性、処理液コスト、反応性の点から、より好ましくは０．１重量％以上１．０重量％以下である。
【００１２】
これらにより作られた最終製品中に残存するフタルイミド系化合物の量は２０００ｐｐｍ以下である事が望ましい。これ以上残存量が多くなると臭気が残るだけでなく、消費特性上も好ましくない。これらは、最終製品５ｇを充てん管に入れ、１８０℃で１５分間熱処理し、発生したガスをクロロホルムで抽出し、ガスクロマトグラフィーを用いて測定することができる。また、最終製品におけるフタルイミド系化合物の量を２０００ｐｐｍにするためには、フルタルイミド系化合物の使用量にもよるが、反応後の製品乾燥もしくは成形工程にて、１４０℃以上の温度で処理してやればよい。
【００１３】
本発明で重合浴の安定化のために使用できる界面活性剤としては、非イオン型界面活性剤、アニオン型界面活性剤、カチオン型界面活性剤、両性界面活性剤、非イオンアニオン型界面活性剤、非イオンカチオン型界面活性剤などが用いられ、これらは単独又は場合によっては２種以上の併用で用いられるが、乳化系の安定性及びグラフト重合の効率の面からは、非イオン系界面活性剤、非イオンアニオン型界面活性剤又は非イオン型界面活性剤とアニオン型活性剤の混合物が好ましい。
【００１４】
本発明におけるエチレン性不飽和有機酸としてはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、スチレンスルホン酸、クロトン酸、ブテントリカルボン酸等が例示され、各各単独または混合物としてグラフト重合に用いられるが、特にアクリル酸及び／又はメタクリル酸が好ましい。また、不飽和有機酸以外のエチレン性不飽和単量体を共存させても良い。これらの不飽和単量体の例としては、不飽和有機酸エステル類、これらのフッ素や臭素の置換体、リンや硫黄含有化合物など各種の機能性を付与できる化合物が挙げられる。
【００１５】
グラフト重合浴中における、エチレン性不飽和有機酸の濃度は０．５重量％以上１０重量％が好ましく、０．５〜５重量％がより好ましい。これらのモノマー濃度が１０重量％を超えると、非グラフト重合体である副生成重合体が多くなる傾向があるが通常２〜１００％のグラフト率を得ることが可能である。
本発明におけるグラフト重合率は、好ましくは１０％以上、より好ましくは１２％以上、さらに好ましくは１５％以上である。吸湿性を高める上ではグラフト率が高い方がよいが、高すぎると繊維の強度低下が大きくなるため、グラフト率は３０％程度までが実用性の点で好ましい。
【００１６】
本発明においては、上記組成からなるグラフト重合浴の室温におけるｐＨが２．５以上３．５以下となるようにアルカリ金属化合物によりｐＨ調整することが重要である。ｐＨが２．５未満ではグラフト率が低下し、非グラフト重合体の副生成物が増加し、高分子成形品の表面に膠着する上、機械的特性の低下も見られる。ｐＨが３．５をこえると、副生成重合体の膠着は生じないがグラフト率が低下する。
グラフト率が１０％未満では膠着は比較的生じにくいが、グラフト率が１０％以上では膠着し易く、本発明におけるｐＨ調整が重要である。
【００１７】
ｐＨ調整剤として用いられるアルカリ金属化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸カリウムのようなアルカリ金属炭酸塩等の他、リン酸−２−ナトリウム、リン酸−３−ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、トリリン酸ナトリウム、リン酸ー３−カリウムのような無機弱酸のアルカリ金属塩、酢酸ナトリウム、プロピオン酸ナトリウム、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウムのような、有機酸のアルカリ金属塩等の水に溶解してアルカリ性を示す広範囲の化合物がしようできるが、特に無機弱酸のアルカリ金属塩が使用しやすい。
【００１８】
本発明においては調整されたグラフト重合浴中に疎水性高分子成型品を浸漬して加熱処理するが、処理条件は通常５０℃から１５０℃で５分から３時間であり、好ましくは７０℃から１３０℃で３０から１２０分間である。雰囲気としては窒素ガス雰囲気が好ましい。
【００１９】
得られた成形品は吸水吸湿性、吸湿発熱性、帯電防止性、耐熱性、接着性、アンモニア消臭性、アルカリガス吸着性、ｐＨバランス性、染色性等の他、他の化合物との反応性、金属蒸着性、メッキ性等の多くの改善された性質を有する。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
（実施例１、３、比較例１〜４）
疎水性ラジカル開始剤としてベンゾイルパーオキサイドを０．１重量％を使用し、表１に示したようにＮ−ブチルフタルイミドを添加し、さらにポリエチレングリコールとアニオン系の界面活性剤を加えて乳化水性液とし、さらにアクリル酸とメタクリル酸の等量混合モノマーを３重量％になるように加え、さらに炭酸ナトリウムを加えてグラフト重合浴のｐＨを表１のように調整し、このグラフト重合浴の１／１５重量のポリエチレンテレフタレートフィラメント加工糸編物（７５ｄ／３６ｆ）をグラフト重合浴に浸漬して、窒素ガス雰囲気下、１００℃で１時間グラフト重合を行った。その後、沸騰水で３０分洗浄し、乾燥機を用いて乾燥させ（１５０℃×５分）最終製品を得た。
【００２１】
（実施例２）
疎水性高分子重合体として、ナイロン６フィラメント加工糸編物（７５ｄ／３６ｆ）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で最終製品を得た。
【００２２】
上記実施例および比較例で得られた繊維製品について、グラフト重合後の副生成ポリカルボン酸の膠着状態とグラフト率（初期重量に対する重量増加率）、Ｎ−アルキルフタルイミド残存量、および最終製品の臭気を調べた。この結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【発明の効果】
本発明の方法を用いれば、副生成重合体の膠着が無く、均一性に優れ、高反応率でグラフト重合された疎水性高分子成形品が得られる。また、これらにより作られた製品からの臭気は非常に少なく、消費特性上好ましい。更に、グラフト重合率の再現性も高く、副生成重合体の除去も容易であり、抽出処理工程を削減しても、実用上問題ない等の工業化における大きな利点を有する。

Claims

疎水性ラジカル開始剤、フタルイミド系化合物及びエチレン性不飽和有機酸を含む水性乳化液中に疎水性高分子成形品を浸漬、加熱処理するグラフト重合加工において、かつアルカリ金属化合物により室温でのｐＨが２．５以上３．５以下になるように調整された水性乳化液を用いることを特徴とするグラフト重合加工品の製造方法。