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JP4333357B2 - Hollow polymer particles, aqueous dispersions thereof, and methods for producing them - Google Patents
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Hollow polymer particles, aqueous dispersions thereof, and methods for producing them Download PDF

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Description

本発明は、中空重合体粒子、その水性分散液およびそれらの製造方法に関する。より詳しくは、空隙率の高い中空重合体粒子、その水性分散液、および、製造時の凝集物発生量が少なく、効率よくそれらを製造できる方法に関する。   The present invention relates to hollow polymer particles, aqueous dispersions thereof, and methods for producing them. More specifically, the present invention relates to a hollow polymer particle having a high porosity, an aqueous dispersion thereof, and a method for producing them efficiently with a small amount of aggregates during production.

従来より、中空重合体粒子は、粒子中に密実均一に重合体が充填された重合体粒子と比べて、光を良く散乱させ、光の透過性を低くすることから、隠蔽剤や不透明度、白色度などの光学的性質に優れた有機顔料として水系塗料、紙塗工用組成物などの用途で汎用されている。   Conventionally, hollow polymer particles scatter light better and lower light transmission than polymer particles in which the polymer is densely and uniformly packed in the particles. As an organic pigment having excellent optical properties such as whiteness, it is widely used in applications such as water-based paints and paper coating compositions.

このような用途においては、塗料や塗工紙などの軽量化および中空重合体粒子による断熱化、不透明化などの効果を向上させるために、配合する中空重合体粒子の空隙率を高めることが望まれている。しかしながら、従来知られている中空重合体粒子の製造方法では、空隙率の高い中空重合体粒子を、効率よく、安定的に製造することは困難であった(例えば、特許文献1〜5。)。   In such applications, it is desirable to increase the porosity of the hollow polymer particles to be blended in order to improve the effects of reducing the weight of paints, coated papers, etc., heat insulation by the hollow polymer particles, and opacification. It is rare. However, it has been difficult to efficiently and stably produce hollow polymer particles having a high porosity with the conventionally known methods for producing hollow polymer particles (for example, Patent Documents 1 to 5). .

上記問題の解決手段として、特許文献6には、酸性基含有単量体を含む単量体混合物を共重合してなる芯重合体を、少量の酸性基含有単量体を含む単量体混合物を共重合してなる中間層重合体と、さらに極少量の酸性基含有単量体と芳香族ビニル単量体とを含む単量体混合物を共重合してなる外層重合体とで包囲してなる、少なくとも3層構造の重合体粒子の水性分散液を、不揮発性塩基で処理する中空重合体粒子の製造方法が開示されている。この方法によれば、製造時の凝集物発生量が少なく、比較的空隙率の高い中空重合体粒子を効率よく得ることができる。しかしながら、この方法で得られる中空重合体粒子の空隙率は40%程度であり、さらに空隙率の高い中空重合体粒子を得ようとすると、中空重合体粒子の製造時に凝集物発生量が増加するという問題があった。
特開平6−248012号公報 特開昭61−185505号公報 特開平1−48805号公報 特開平1−201313号公報 特開平4−224803号公報 特開平10−182761号公報
As a means for solving the above problem, Patent Document 6 discloses a core polymer obtained by copolymerizing a monomer mixture containing an acidic group-containing monomer, and a monomer mixture containing a small amount of an acidic group-containing monomer. And an outer layer polymer obtained by copolymerizing a monomer mixture containing a very small amount of an acidic group-containing monomer and an aromatic vinyl monomer. A method for producing hollow polymer particles is disclosed in which an aqueous dispersion of polymer particles having at least a three-layer structure is treated with a nonvolatile base. According to this method, it is possible to efficiently obtain hollow polymer particles with a small amount of aggregates during production and a relatively high porosity. However, the void ratio of the hollow polymer particles obtained by this method is about 40%, and if an attempt is made to obtain hollow polymer particles having a higher void ratio, the amount of aggregates generated during the production of the hollow polymer particles increases. There was a problem.
JP-A-6-2448012 JP-A-61-185505 JP-A-1-48805 JP-A-1-201313 JP-A-4-224803 Japanese Patent Laid-Open No. 10-182761

本発明は、空隙率の高い中空重合体粒子、その水性分散液、および、製造時の凝集物発生量が少なく、効率よくそれらを製造できる方法を提供することを主目的とするものである。   The main object of the present invention is to provide a hollow polymer particle having a high porosity, an aqueous dispersion thereof, and a method capable of producing them efficiently with a small amount of aggregates during production.

本発明者は、上記実情に鑑み鋭意研究した結果、それぞれ特定組成を有する、芯重合体、中間層重合体および外層重合体からなる少なくとも3層構造の重合体粒子を重合する際に、中間層重合体の形成時に特定量の連鎖移動剤を用い、得られた該重合体粒子を含有する水性分散液に塩基を添加して該水性分散液のpHを7以上にすることにより、前記課題を解決できることを見いだし、この知見に基づき、本発明を完成させるに至った。   As a result of diligent research in view of the above circumstances, the present inventor obtained an intermediate layer when polymerizing polymer particles having at least a three-layer structure each consisting of a core polymer, an intermediate layer polymer and an outer layer polymer, each having a specific composition. By using a specific amount of chain transfer agent during the formation of the polymer and adding a base to the obtained aqueous dispersion containing the polymer particles, the pH of the aqueous dispersion is adjusted to 7 or more. Based on this finding, the present inventors have found that the problem can be solved.

かくして、本発明によれば、以下の1〜4の発明が提供される。
1.(1)エチレン性不飽和モノカルボン酸20〜60重量%およびこれと共重合可能な他の単量体80〜40重量%からなる単量体混合物(a)を共重合してなる芯重合体、
(2)エチレン性不飽和モノカルボン酸1〜15重量%およびこれと共重合可能な他の単量体99〜85重量%からなる単量体混合物(b)を、単量体混合物(b)全量に対して、0.1〜1重量%の連鎖移動剤の存在下に、共重合することによって形成された、実質的に前記芯重合体を包囲する少なくとも1層の中間層重合体、
(3)エチレン性不飽和モノカルボン酸0.2〜3.5重量%および芳香族ビニル単量体99.8〜96.5重量%からなる単量体混合物(c)を共重合することによって形成された、実質的に前記中間層重合体を包囲する外層重合体からなる少なくとも3層構造を有し、かつ、芯重合体に含まれる酸性基の少なくとも一部が中和されることによって形成された少なくとも一つのボイドを有し、
前記芯重合体および前記外層重合体が連鎖移動剤を添加しないで共重合することによって形成されるものであることを特徴とする中空重合体粒子。
2.前記1記載の中空重合体粒子の水性分散液。
3.(1)エチレン性不飽和モノカルボン酸20〜60重量%およびこれと共重合可能な他の単量体80〜40重量%からなる単量体混合物(a)を、連鎖移動剤を添加しないで共重合することによって芯重合体粒子を調製し、
(2)前記芯重合体粒子の存在下に、エチレン性不飽和モノカルボン酸1〜15重量%およびこれと共重合可能な他の単量体99〜85重量%からなる単量体混合物(b)を、単量体混合物(b)全量に対して、0.1〜1重量%の連鎖移動剤の存在下に、共重合することによって、実質的に前記重合体粒子を包囲する少なくとも1層の中間層重合体を形成し、
(3)前記芯重合体粒子を包囲する中間層重合体が形成された重合体粒子の存在下に、エチレン性不飽和モノカルボン酸0.2〜3.5重量%および芳香族ビニル単量体99.8〜96.5重量%からなる単量体混合物(c)を、連鎖移動剤を添加しないで共重合することによって、実質的に前記中間層重合体を包囲する外層重合体を形成し、
(4)得られた少なくとも3層構造を有する重合体粒子を含有する水性分散液に塩基を添加して前記分散液のpHを7以上とする、
前記(1)〜(4)の工程を含むことを特徴とする中空重合体粒子の製造方法。
4.前記3記載の(1)〜(4)の工程を含むことを特徴とする中空重合体粒子の水性分散液の製造方法。
Thus, according to the present invention, the following inventions 1 to 4 are provided.
1. (1) A core polymer obtained by copolymerizing a monomer mixture (a) comprising 20 to 60% by weight of an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and 80 to 40% by weight of another monomer copolymerizable therewith. ,
(2) A monomer mixture (b) comprising 1 to 15% by weight of an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and 99 to 85% by weight of another monomer copolymerizable therewith is converted into a monomer mixture (b) At least one intermediate layer polymer formed by copolymerization in the presence of 0.1 to 1% by weight of a chain transfer agent, substantially surrounding the core polymer, based on the total amount;
(3) By copolymerizing a monomer mixture (c) consisting of 0.2 to 3.5% by weight of ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and 99.8 to 96.5% by weight of aromatic vinyl monomer . Formed by having at least a three-layer structure consisting of an outer layer polymer substantially surrounding the intermediate layer polymer formed, and at least a part of acidic groups contained in the core polymer being neutralized It is to have at least one void,
Hollow polymeric particles wherein the core polymer and said outer layer wherein the polymer der Rukoto those formed by copolymerizing without the addition of chain transfer agent.
2. 2. An aqueous dispersion of hollow polymer particles as described in 1 above.
3. (1) A monomer mixture (a) comprising 20 to 60% by weight of an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and 80 to 40% by weight of another monomer copolymerizable therewith without adding a chain transfer agent Preparing core polymer particles by copolymerization,
(2) A monomer mixture (b) comprising 1 to 15% by weight of ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and 99 to 85% by weight of other monomers copolymerizable therewith in the presence of the core polymer particles. At least one layer substantially surrounding the polymer particles by copolymerizing in the presence of 0.1 to 1% by weight of a chain transfer agent with respect to the total amount of the monomer mixture (b) Forming an intermediate layer polymer of
(3) 0.2 to 3.5% by weight of an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and an aromatic vinyl monomer in the presence of polymer particles in which an intermediate layer polymer surrounding the core polymer particles is formed. By copolymerizing the monomer mixture (c) consisting of 99.8 to 96.5% by weight without adding a chain transfer agent, an outer layer polymer substantially surrounding the intermediate layer polymer is formed. ,
(4) A base is added to the obtained aqueous dispersion containing polymer particles having at least a three-layer structure so that the pH of the dispersion is 7 or more.
The manufacturing method of the hollow polymer particle characterized by including the process of said (1)-(4).
4). 4. A process for producing an aqueous dispersion of hollow polymer particles, comprising the steps (1) to (4) described in 3 above.

本発明によれば、空隙率の高い中空重合体粒子、その水性分散液、および、製造時の凝集物発生量が少なく、効率よくそれらを製造できる方法が提供される。   According to the present invention, there are provided hollow polymer particles having a high porosity, an aqueous dispersion thereof, and a method for producing them efficiently with a small amount of aggregates during production.

本発明の中空重合体粒子は、芯重合体、中間層重合体および外層重合体からなる少なくとも3層構造を有し、かつ、芯重合体に含まれる酸性基の少なくとも一部が中和されることによって形成された少なくとも一つのボイドを有することを特徴としている。   The hollow polymer particles of the present invention have at least a three-layer structure consisting of a core polymer, an intermediate layer polymer and an outer layer polymer, and at least a part of acidic groups contained in the core polymer is neutralized. It is characterized by having at least one void formed.

1.芯重合体
芯重合体は、酸性基含有単量体20〜60重量%、好ましくは30〜50重量%およびこれと共重合可能な他の単量体80〜40重量%、好ましくは70〜50重量%からなる単量体混合物(a)を共重合して得られる。
酸性基含有単量体の量が過小であると、塩基処理工程において重合体粒子中に塩基が浸透し難くなり、重合体粒子中にボイドの形成が困難となる。また、その量が過大であると、芯重合体が中間層重合体や外層重合体の外側へ移動し易くなり、重合時や塩基処理工程での安定性が損なわれ、凝集物発生量が多くなる。
1. Core polymer The core polymer is an acid group-containing monomer of 20 to 60% by weight, preferably 30 to 50% by weight, and another monomer copolymerizable with this 80 to 40% by weight, preferably 70 to 50%. It is obtained by copolymerizing a monomer mixture (a) consisting of% by weight.
If the amount of the acidic group-containing monomer is too small, it becomes difficult for the base to penetrate into the polymer particles in the base treatment step, and it becomes difficult to form voids in the polymer particles. Further, if the amount is excessive, the core polymer is likely to move to the outside of the intermediate layer polymer or the outer layer polymer, the stability during polymerization or the base treatment step is impaired, and the amount of aggregates generated is large. Become.

本発明で使用する酸性基含有単量体は酸性を示す官能基を有する単量体であって、その具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸などのエチレン性不飽和モノカルボン酸;イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、ブテントリカルボン酸などのエチレン性不飽和多価カルボン酸;イタコン酸モノエチル、フマル酸モノブチル、マレイン酸モノブチルなどのエチレン性不飽和多価カルボン酸の部分エステル化物;スチレンスルホン酸などのスルホン酸基含有単量体などを挙げることができる。これらの酸性基含有単量体は、それぞれ単独で、または2種以上を組み合わせて使用することができる。
過度に親水性が強い酸では酸性基が重合体粒子の外側に局在し易く、中間層重合体による芯重合体の被覆が困難となったり、重合体粒子内のボイドの形成が困難になる。酸性基含有単量体の中でもエチレン性不飽和モノカルボン酸が好ましく、メタクリル酸がより好ましい。
The acidic group-containing monomer used in the present invention is a monomer having an acidic functional group, and specific examples thereof include ethylenic unsaturated compounds such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, and cinnamic acid. Monocarboxylic acids; ethylenically unsaturated polyvalent carboxylic acids such as itaconic acid, fumaric acid, maleic acid and butenetricarboxylic acid; ethylenically unsaturated polyvalent carboxylic acids such as monoethyl itaconic acid, monobutyl fumarate and monobutyl maleate Esterified products; sulfonic acid group-containing monomers such as styrene sulfonic acid. These acidic group-containing monomers can be used alone or in combination of two or more.
If the acid is excessively hydrophilic, acidic groups are likely to be localized outside the polymer particles, making it difficult to coat the core polymer with the intermediate layer polymer and forming voids in the polymer particles. . Among the acidic group-containing monomers, ethylenically unsaturated monocarboxylic acid is preferable, and methacrylic acid is more preferable.

酸性基含有単量体と共重合可能な他の単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ハロゲン化スチレンなどの芳香族ビニル単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどのエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体;(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミドなどのエチレン性不飽和カルボン酸アミド単量体;ブタジエン、イソプレンなどの共役ジエン単量体;酢酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル単量体;塩化ビニルなどのハロゲン化ビニル単量体;塩化ビニリデンなどのハロゲン化ビニリデン単量体;ビニルピリジンなどを挙げることができる。これらの単量体の中でもエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体が好ましい。これらの単量体は、それぞれ単独で、または2種以上を組み合わせて使用することができる。   Examples of other monomers copolymerizable with the acid group-containing monomer include aromatic vinyl monomers such as styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, and halogenated styrene; methyl (meth) acrylate , Ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, and other ethylenically unsaturated carboxylic acid esters Monomer; Ethylene unsaturated carboxylic acid amide monomer such as (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylamide; Conjugated diene monomer such as butadiene and isoprene; Acetic acid Carboxylic acid vinyl ester monomers such as vinyl Vinyl halide monomers such as vinyl chloride; and the like vinylpyridine; halogenated vinylidene monomers such as vinylidene chloride. Among these monomers, ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomers are preferable. These monomers can be used alone or in combination of two or more.

また、例えば、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、アリル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどの架橋性単量体を必要に応じて使用することができる。ただし、架橋性単量体を多量に使用するとボイド形成が困難になるので、その量は安定なボイド形成が維持できる範囲にとどめるべきである。   Moreover, for example, crosslinkable monomers such as divinylbenzene, diallyl phthalate, allyl (meth) acrylate, and ethylene glycol di (meth) acrylate can be used as necessary. However, when a large amount of the crosslinkable monomer is used, void formation becomes difficult, so the amount should be limited to a range in which stable void formation can be maintained.

芯重合体を形成する重合方法としては、通常、乳化重合法が採られる。ただし、他の重合法によって得られた重合体を転相法によって芯重合体粒子を含有する水分散液としてもよい。
重合方式としては、回分式、半連続式、連続式などのいずれの方式を採用してもよい。
重合温度も、低温、高温のいずれでもよい。
重合圧力、重合時間も格別限定されることなく、公知の条件が採られる。
また、重合用副資材としては、公知のもの、例えば、各種乳化剤、重合開始剤、キレート剤、電解質、界面活性剤などの各種添加剤を使用することができる。
また、芯重合体の形成はシードを用いて重合を行うことが望ましい。シードを使用すれば生成する重合体粒子の径を制御することが容易となる。シードの組成は格別限定されない。
重合反応における単量体混合物(a)の重合転化率は、通常、90重量%以上、好ましくは97重量%以上であり、生成する共重合体の組成は使用した単量体混合物(a)の組成とほぼ同じである。
As a polymerization method for forming the core polymer, an emulsion polymerization method is usually employed. However, a polymer obtained by another polymerization method may be an aqueous dispersion containing core polymer particles by a phase inversion method.
As a polymerization method, any method such as a batch method, a semi-continuous method, or a continuous method may be adopted.
The polymerization temperature may be either low or high.
The polymerization pressure and the polymerization time are not particularly limited, and known conditions are adopted.
In addition, as a secondary material for polymerization, known additives such as various additives such as various emulsifiers, polymerization initiators, chelating agents, electrolytes, and surfactants can be used.
The core polymer is preferably formed using a seed. If the seed is used, it becomes easy to control the diameter of the produced polymer particles. The composition of the seed is not particularly limited.
The polymerization conversion rate of the monomer mixture (a) in the polymerization reaction is usually 90% by weight or more, preferably 97% by weight or more, and the composition of the copolymer formed is that of the monomer mixture (a) used. It is almost the same as the composition.

芯重合体粒子の体積平均粒子径は、好ましくは100〜600nm、より好ましくは250〜400nmである。この粒子径が小さすぎると、空隙率が高く、粒子径が大きい中空重合体粒子を製造するのが困難になる傾向があり、逆に大きすぎると、中間層重合体による芯重合体の被覆が困難になり、重合体粒子内のボイド形成が困難になる傾向がある。   The volume average particle diameter of the core polymer particles is preferably 100 to 600 nm, more preferably 250 to 400 nm. If the particle size is too small, it tends to be difficult to produce hollow polymer particles having a high porosity and a large particle size. Conversely, if the particle size is too large, the coating of the core polymer with the intermediate layer polymer may be difficult. It tends to be difficult and void formation in the polymer particles tends to be difficult.

芯重合体粒子における酸性基含有単量体単位の半径方向の分布は、特に限定されない。単量体混合物の組成を逐次変化させて重合反応系に添加しながら共重合を行うことができるが、このような重合方法によって、芯重合体粒子中に酸性基含有単量体単位の含有量に半径方向の分布を生じる場合には、酸性基含有単量体単位の最も少ない部分が、該部分を形成する全単量体単位に対して酸性基含有単量体単位を10重量%以上、好ましくは15重量%以上含有することが好ましい。この割合が10重量%未満では、中空重合体粒子のボイドの中に小粒子が生成し、空隙率が低くなることがある。   The distribution in the radial direction of the acidic group-containing monomer units in the core polymer particles is not particularly limited. Copolymerization can be carried out while sequentially changing the composition of the monomer mixture and adding it to the polymerization reaction system. By such a polymerization method, the content of the acid group-containing monomer units in the core polymer particles In the case where a radial distribution is generated, the least part of the acidic group-containing monomer unit is 10% by weight or more of the acidic group-containing monomer unit with respect to all the monomer units forming the part, The content is preferably 15% by weight or more. If this ratio is less than 10% by weight, small particles may be generated in the voids of the hollow polymer particles, and the porosity may be lowered.

2.中間層重合体
中間層重合体は、実質的に芯重合体を包み込むものであり、芯重合体と外層重合体に挟まれているものである。中間層重合体は、芯重合体粒子の存在下に、酸性基含有単量体0〜15重量%、好ましくは1〜12重量%、より好ましくは3〜9重量%およびこれと共重合可能な単量体100〜85重量%、好ましくは99〜88重量%、より好ましくは97〜91重量%からなる単量体混合物(b)を、単量体混合物(b)全量に対して、0.1〜2重量%、好ましくは0.1〜1.5重量%、より好ましくは0.2〜1重量%の連鎖移動剤の存在下に、共重合することにより芯重合体の外周に形成される。
なお、中間層は単一の重合体層で形成されていてもよく、または、複数の重合体層で形成されていてもよい。複数の重合体層で形成される場合、それぞれの層が上記組成に関する要件を満足する限り、それぞれの重合体層の組成は格別限定されるものではない。
2. Intermediate Layer Polymer The intermediate layer polymer substantially wraps around the core polymer and is sandwiched between the core polymer and the outer layer polymer. The intermediate layer polymer is copolymerized with 0 to 15% by weight, preferably 1 to 12% by weight, more preferably 3 to 9% by weight of the acid group-containing monomer in the presence of the core polymer particles. The monomer mixture (b) consisting of 100 to 85% by weight of the monomer, preferably 99 to 88% by weight, more preferably 97 to 91% by weight, is added to the total amount of the monomer mixture (b) by 0.00. It is formed on the outer periphery of the core polymer by copolymerization in the presence of 1 to 2% by weight, preferably 0.1 to 1.5% by weight, more preferably 0.2 to 1% by weight of a chain transfer agent. The
The intermediate layer may be formed of a single polymer layer, or may be formed of a plurality of polymer layers. When formed with a plurality of polymer layers, the composition of each polymer layer is not particularly limited as long as each layer satisfies the requirements regarding the above composition.

単量体混合物(b)中の酸性基含有単量体の割合が15重量%を超えると、塩基処理工程における条件制御が困難となり、中空重合体粒子を安定して得ることができない。より効率よく、空隙率の高い中空重合体粒子を安定的に生成させるには、単量体混合物(b)中に酸性基含有単量体を上記範囲で含有させることが好ましい。   When the ratio of the acidic group-containing monomer in the monomer mixture (b) exceeds 15% by weight, it becomes difficult to control the conditions in the base treatment step, and the hollow polymer particles cannot be obtained stably. In order to stably produce hollow polymer particles having a high porosity more efficiently, it is preferable to contain an acidic group-containing monomer in the above range in the monomer mixture (b).

中間層重合体の形成に必要に応じて添加される酸性基含有単量体の具体例としては、芯重合体の形成に用いる酸性基含有単量体として例示したものと同様な単量体を挙げることができる。
また、酸性基含有単量体と共重合可能な他の単量体の具体例としては、芯重合体の形成に用いる共重合可能な他の単量体として例示したものと同様な単量体を挙げることができる。
Specific examples of the acidic group-containing monomer added as necessary to form the intermediate layer polymer include monomers similar to those exemplified as the acidic group-containing monomer used for forming the core polymer. Can be mentioned.
In addition, specific examples of other monomers copolymerizable with the acidic group-containing monomer include monomers similar to those exemplified as other copolymerizable monomers used for forming the core polymer. Can be mentioned.

中間層重合体を形成する際に使用する連鎖移動剤の量が過小であると、得られる中空重合体粒子の空隙率が低くなる。一方、その量が過大になると、重合時の凝集物発生量が増加するだけでなく、空隙率も低くなる。   When the amount of the chain transfer agent used when forming the intermediate layer polymer is too small, the void ratio of the resulting hollow polymer particles becomes low. On the other hand, when the amount is excessive, not only the amount of aggregates generated during polymerization is increased, but also the porosity is lowered.

連鎖移動剤としては、一般の乳化重合に使用されている公知の連鎖移動剤を使用することができる。
このような連鎖移動剤としては、具体的には、例えば、オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−ヘキサデシルメルカプタン、n−テトラデシルメルカプタン、t−テトラデシルメルカプタンなどのメルカプタン類;ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキサントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィドなどのキサントゲンジスルフィド類;テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィドなどのチウラムジスルフィド類;四塩化炭素、四臭化炭素などのハロゲン化炭化水素類;ジフェニルエチレン、ペンタフェニルエタン、α−メチルスチレンダイマーなどの炭化水素類;およびアクロレイン、メタクロレイン、アリルアルコール、2−エチルヘキシルチオグリコレート、ターピノーレン、α−テルピネン、γ−テルピネン、ジペンテンなどを挙げることができる。これらはそれぞれ単独で、または2種以上組み合わせて使用することができる。これらのうち、メルカプタン類およびα−メチルスチレンダイマーが好ましく、メルカプタン類がより好ましく、t−ドデシルメルカプタンが特に好ましく使用できる。
As the chain transfer agent, a known chain transfer agent used in general emulsion polymerization can be used.
Specific examples of such chain transfer agents include mercaptans such as octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, n-hexadecyl mercaptan, n-tetradecyl mercaptan, and t-tetradecyl mercaptan. Xanthogen disulfides such as dimethylxanthogen disulfide, diethylxanthogen disulfide and diisopropylxanthogen disulfide; thiuram disulfides such as tetramethylthiuram disulfide, tetraethylthiuram disulfide and tetrabutylthiuram disulfide; halogenated carbonization such as carbon tetrachloride and carbon tetrabromide Hydrogens; hydrocarbons such as diphenylethylene, pentaphenylethane, α-methylstyrene dimer; and acrolein, Rain, allyl alcohol, 2-ethylhexyl thioglycolate, terpinolene, alpha-terpinene, .gamma.-terpinene, and the like dipentene. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, mercaptans and α-methylstyrene dimer are preferable, mercaptans are more preferable, and t-dodecyl mercaptan is particularly preferable.

芯重合体と中間層重合体との重量比(芯/中間層)は、通常、5/95〜70/30、好ましくは30/70〜60/40、より好ましくは40/60〜55/45の範囲である。
中間層重合体の割合が過大であると、塩基処理工程において塩基が重合体粒子内部へ浸透し難く、重合体粒子中のボイド形成が困難になる傾向がある。また、中間層重合体の割合が過小であると、重合時または塩基処理工程において芯重合体が外層重合体の外側に移動し易く、ボイド形成が困難となる傾向がある。
The weight ratio of the core polymer to the intermediate layer polymer (core / intermediate layer) is usually 5/95 to 70/30, preferably 30/70 to 60/40, more preferably 40/60 to 55/45. Range.
When the ratio of the intermediate layer polymer is excessive, the base hardly penetrates into the polymer particles in the base treatment step, and void formation in the polymer particles tends to be difficult. On the other hand, if the proportion of the intermediate layer polymer is too small, the core polymer tends to move to the outside of the outer layer polymer during polymerization or in the base treatment step, and void formation tends to be difficult.

中間層重合体を形成するための重合方法としては、通常は乳化重合法が採用され、また、回分式、連続式、半連続式などいずれの方式も採用でき、また、重合条件および重合用副資材については芯重合体の場合と同様に公知の条件および重合副資材を使用することができる。   As the polymerization method for forming the intermediate layer polymer, an emulsion polymerization method is usually employed, and any method such as batch, continuous, and semi-continuous methods can be employed. As for the material, known conditions and polymerization auxiliary materials can be used as in the case of the core polymer.

3.外層重合体
外層重合体は、芯重合体と中間層重合体とからなる重合体粒子の外周に形成され、これら芯/中間層重合体を実質的に包み込むものである。
本発明の中空重合体粒子を構成する外層重合体は、芯重合体を包囲する中間層重合体が形成された重合体粒子の存在下に、酸性基含有単量体0〜3.5重量%、好ましくは0.2〜2重量%およびこれと共重合可能な他の単量体100〜96.5重量%、好ましくは99.8〜98重量%からなる単量体混合物(c)を共重合することによって形成される。
なお、空隙率をより高くできる点から、単量体混合物(c)中の酸性基含有単量体の割合を、単量体混合物(b)中の酸性基含有単量体の割合より小さくすることが好ましい。
ここで、酸性基含有単量体の量が過大であると、重合体粒子中に形成されるボイドの大きさが小さくなり、ボイドを取囲む殻厚が厚くなって中空重合体粒子の不透明化効果が低下すると共に、重合時の凝集物発生量が増加する。より効率よく、空隙率の高い中空重合体粒子を安定的に製造できる点で、単量体混合物(c)中に酸性基含有単量体を上記範囲で含有させることが好ましい。
3. Outer layer polymer The outer layer polymer is formed on the outer periphery of polymer particles composed of a core polymer and an intermediate layer polymer, and substantially encloses the core / intermediate layer polymer.
The outer layer polymer constituting the hollow polymer particle of the present invention is an acid group-containing monomer of 0 to 3.5% by weight in the presence of the polymer particle in which the intermediate layer polymer surrounding the core polymer is formed. A monomer mixture (c) comprising preferably 0.2 to 2% by weight and 100 to 96.5% by weight, preferably 99.8 to 98% by weight, of other monomers copolymerizable therewith. It is formed by polymerization.
In addition, from the point which can make a porosity higher, the ratio of the acidic group containing monomer in a monomer mixture (c) is made smaller than the ratio of the acidic group containing monomer in a monomer mixture (b). It is preferable.
Here, if the amount of the acidic group-containing monomer is excessive, the size of voids formed in the polymer particles is reduced, and the shell thickness surrounding the voids is increased, thereby making the hollow polymer particles opaque. As the effect decreases, the amount of aggregates generated during polymerization increases. It is preferable to contain an acidic group-containing monomer in the above-mentioned range in the monomer mixture (c) from the viewpoint that the hollow polymer particles having a high porosity can be stably produced more efficiently.

外層重合体の形成に際して必要に応じて添加される酸性基含有単量体としては、芯重合体形成用単量体として例示した酸性基含有単量体を挙げることができる。
外層重合体の形成に際して用いる、酸性基含有単量体と共重合可能な他の単量体の具体例としては、芯重合体の形成に用いる共重合可能な他の単量体として例示したものと同様な単量体を挙げることができる。ここで用いる他の単量体としては、芳香族ビニル単量体およびエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体が好ましく、芳香族ビニル単量体がより好ましく、スチレンが特に好ましく使用できる。芳香族ビニル単量体以外の他の単量体も用いる場合には、芳香族ビニル単量体を単量体混合物(c)全量の90重量%以上の割合で使用することが好ましい。
Examples of the acid group-containing monomer added as necessary when forming the outer layer polymer include the acid group-containing monomers exemplified as the core polymer-forming monomer.
Specific examples of other monomers copolymerizable with the acid group-containing monomer used in forming the outer layer polymer include those exemplified as other copolymerizable monomers used in forming the core polymer. And the same monomers. As another monomer used here, an aromatic vinyl monomer and an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer are preferable, an aromatic vinyl monomer is more preferable, and styrene can be particularly preferably used. When using other monomers other than the aromatic vinyl monomer, it is preferable to use the aromatic vinyl monomer in a proportion of 90% by weight or more of the total amount of the monomer mixture (c).

塩基処理工程において重合体粒子中に塩基の浸透を促進させる目的で、外層重合体を形成する際に上述した連鎖移動剤を用いることもできるが、製造時の凝集物発生量が増加する場合があるため、単量体混合物(c)の共重合は、連鎖移動剤の不在下に行なうことが好ましい。
また、芯重合体を形成する際に、連鎖移動剤を用いると、凝集物発生量が増加する傾向にあるので、単量体混合物(a)の共重合は、連鎖移動剤の不在下に行なうことが好ましい。
The chain transfer agent described above can also be used when forming the outer layer polymer for the purpose of promoting base permeation into the polymer particles in the base treatment step, but the amount of aggregates produced during production may increase. Therefore, the copolymerization of the monomer mixture (c) is preferably performed in the absence of a chain transfer agent.
In addition, when a chain transfer agent is used in forming the core polymer, the amount of aggregates tends to increase, so the copolymerization of the monomer mixture (a) is performed in the absence of the chain transfer agent. It is preferable.

芯重合体と中間層重合体とからなる重合体粒子と外層重合体との重量比〔(芯重合体+中間層重合体)/外層重合体〕は、通常、5/95〜50/50、好ましくは8/92〜35/65、より好ましくは10/90〜25/75の範囲である。
外層重合体の割合が過大であると、塩基処理時に重合体粒子内に塩基が浸透し難くなると共に、空隙率が低くなる傾向にある。逆に、外層重合体の割合が過小であると、重合時または塩基処理工程において、芯重合体が外層重合体の外側に移行し易く、ボイドの形成が困難となる傾向にある。
The weight ratio of the polymer particles consisting of the core polymer and the intermediate layer polymer to the outer layer polymer ((core polymer + intermediate layer polymer) / outer layer polymer) is usually 5/95 to 50/50, The range is preferably 8/92 to 35/65, more preferably 10/90 to 25/75.
When the ratio of the outer layer polymer is excessive, it is difficult for the base to penetrate into the polymer particles during the base treatment, and the porosity tends to decrease. On the other hand, if the proportion of the outer layer polymer is too small, the core polymer tends to move to the outside of the outer layer polymer during polymerization or in the base treatment step, and void formation tends to be difficult.

外層重合体を形成するための重合方法としては、中間層重合体の場合と同様に、通常、乳化重合法が採用され、また、重合方式、重合条件、重合用副資材についても同様に公知のものが採られる。   As the polymerization method for forming the outer layer polymer, an emulsion polymerization method is usually employed as in the case of the intermediate layer polymer, and the polymerization method, polymerization conditions, and auxiliary materials for polymerization are also known in the same manner. Things are taken.

4.塩基処理
芯重合体、中間層重合体および外層重合体からなる少なくとも3層構造を有する重合体粒子を含有する水性分散液に塩基を添加して水性分散液のpHを7以上とすることによって、重合体粒子内に少なくとも一つのボイドが形成される(ボイドは水性分散液を形成する水性液で充満している)。
4). Base treatment By adding a base to an aqueous dispersion containing polymer particles having at least a three-layer structure consisting of a core polymer, an intermediate layer polymer and an outer layer polymer, the pH of the aqueous dispersion is adjusted to 7 or more, At least one void is formed in the polymer particles (the void is filled with an aqueous liquid that forms an aqueous dispersion).

塩基としては、揮発性塩基および/または不揮発性塩基を用いることができる。
揮発性塩基としては、例えば、アンモニア、水酸化アンモニウム、モルホリン、トリメチルアミン、トリエチルアミンなどが挙げられる。
不揮発性塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属の水酸化物;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物;炭酸ナトリウム、重炭酸カリウムなどのアルカリ金属(重)炭酸塩;炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウムなどの(重)炭酸アンモニウム塩;などが挙げられる。
塩基の中でも、揮発性塩基が好ましく、アンモニアおよび水酸化アンモニウムがより好ましく使用できる。
塩基の使用量は、前記芯重合体の酸性基の少なくとも一部を中和して、前記の少なくとも3層構造を有する重合体粒子を含有する水性分散液のpHを7以上とする量である。
As the base, a volatile base and / or a nonvolatile base can be used.
Examples of the volatile base include ammonia, ammonium hydroxide, morpholine, trimethylamine, triethylamine and the like.
Nonvolatile bases include, for example, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide; alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide and magnesium hydroxide; And alkali metal (bi) carbonates such as potassium carbonate; (bi) ammonium carbonate salts such as ammonium carbonate and ammonium bicarbonate; and the like.
Among the bases, volatile bases are preferable, and ammonia and ammonium hydroxide can be more preferably used.
The amount of the base used is an amount that neutralizes at least a part of the acidic groups of the core polymer so that the aqueous dispersion containing the polymer particles having the at least three-layer structure has a pH of 7 or more. .

塩基を水性分散液に添加して、前記芯重合体の酸性基の少なくとも一部を中和させるためには、塩基が重合体粒子内部に拡散する時間が必要であり、従って、塩基を添加した後、時間をかけて攪拌を十分に行うことが望ましい。
塩基処理における処理温度は、重合体粒子を十分に軟化させうる温度以上が好ましい。塩基添加後の処理時間は、通常、15分〜90分程度である。
塩基の添加により水性分散液の安定性が低下することがあるが、これを防ぐために、塩基を添加する前に、アニオン界面活性剤や非イオン界面活性剤を単独または併用して添加してもよい。
In order to neutralize at least a part of the acid groups of the core polymer by adding the base to the aqueous dispersion, it is necessary to allow time for the base to diffuse into the polymer particles. Thereafter, it is desirable to sufficiently stir over time.
The treatment temperature in the base treatment is preferably equal to or higher than the temperature at which the polymer particles can be sufficiently softened. The treatment time after the base addition is usually about 15 minutes to 90 minutes.
The stability of the aqueous dispersion may decrease due to the addition of a base. To prevent this, an anionic surfactant or a nonionic surfactant may be added alone or in combination before adding a base. Good.

塩基処理工程において、特開平3−26724号公報に開示されている方法に準じて、有機溶剤の存在下に塩基を添加してもよい。有機溶剤の使用によって重合体粒子が軟化し、塩基の拡散が促進される。有機溶剤としては、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、アルコール類、エーテル類、ケトン類、飽和カルボン酸エステル類などが挙げられる。有機溶剤は、前記重合体粒子100重量部に対して、通常、0.1〜1000重量部の範囲で使用する。使用した有機溶剤は、塩基処理の後、蒸発させて除去することができる。   In the base treatment step, a base may be added in the presence of an organic solvent according to the method disclosed in JP-A-3-26724. The use of an organic solvent softens the polymer particles and promotes base diffusion. Examples of the organic solvent include aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, alcohols, ethers, ketones, saturated carboxylic acid esters, and the like. The organic solvent is usually used in the range of 0.1 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer particles. The used organic solvent can be removed by evaporation after the base treatment.

塩基処理工程において、有機溶剤のかわりに、重合性単量体を存在させてもよい。重合性単量体としては、通常、酸性基を含まない単量体を使用する。重合性単量体は、前記重合体粒子100重量部に対して、通常、1〜20重量部、好ましくは2〜10重量部の範囲で使用する。重合性単量体は新たに添加してもよいし、外層重合体の形成時に過剰に添加しておき、重合禁止剤または還元剤等を添加して重合反応を停止させた状態で上記塩基処理を行ってもよい。過剰の重合性単量体は、塩基処理後に重合開始剤などを添加して重合させることにより処理することができる。   In the base treatment step, a polymerizable monomer may be present instead of the organic solvent. As the polymerizable monomer, a monomer containing no acidic group is usually used. The polymerizable monomer is generally used in an amount of 1 to 20 parts by weight, preferably 2 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymer particles. The polymerizable monomer may be newly added or added in excess during the formation of the outer layer polymer, and the above base treatment in a state where the polymerization reaction is stopped by adding a polymerization inhibitor or a reducing agent or the like. May be performed. Excess polymerizable monomer can be treated by adding a polymerization initiator or the like after the base treatment for polymerization.

芯重合体の形成、中間層重合体の形成、外層重合体の形成および塩基処理は、同一の反応器内で段階的に行なっても、前段階の工程を行なった後、前段階の生成物を別の反応器に移送し、その反応器内で次段階の工程を行なってもよい。   Even if the formation of the core polymer, the formation of the intermediate layer polymer, the formation of the outer layer polymer and the base treatment are carried out stepwise in the same reactor, the product of the previous step is performed after the previous step is performed. May be transferred to another reactor, and the next step may be performed in the reactor.

本発明の中空重合体粒子の数平均粒子径は、通常、0.2〜3μm、好ましくは0.4〜2μm、より好ましくは0.8〜1.5μmである。この粒子径は、透過型電子顕微鏡を用いて、中空重合体粒子200個の最大粒子径を測定し、単純平均した値である。
本発明の中空重合体粒子の空隙率は、通常、45〜60%、好ましくは50〜55%である。なお、空隙率は、透過型電子顕微鏡を用いて、中空重合体粒子200個について、各粒子における最大粒子径とボイドの最大径とを測定し、その数値から計算して求められる空隙率を単純平均した値である。
The number average particle diameter of the hollow polymer particles of the present invention is usually 0.2 to 3 μm, preferably 0.4 to 2 μm, more preferably 0.8 to 1.5 μm. This particle diameter is a simple average value obtained by measuring the maximum particle diameter of 200 hollow polymer particles using a transmission electron microscope.
The porosity of the hollow polymer particles of the present invention is usually 45 to 60%, preferably 50 to 55%. The porosity is simply determined by measuring the maximum particle diameter and the maximum void diameter of each hollow polymer particle 200 using a transmission electron microscope, and calculating from the numerical values. The average value.

本発明の中空重合体粒子およびその水性分散液は、例えば、紙、インキ、繊維、皮革等のコーティング、塗料等の用途における有機顔料、光散乱剤又は光散乱助剤;感熱プリンター用紙、熱転写プリンター用紙や感熱紙の感熱層下塗りの断熱層;インクジェット紙の吸収性充填剤、製紙工程の内添充填剤、修正インキや修正リボン用の高隠蔽性顔料、マイクロカプセル材料、電子写真に用いられるトナーの中間材料、空気による断熱特性を利用する用途、樹脂、セメント、コンクリートなどへの内添による軽量化などの空気による軽量化を利用する用途、半導体封止材料等に添加し、空気の低誘電性を利用する用途などに用いることができる。中でも、紙塗工組成物に好適であり、塗工紙の不透明度を向上させるのみならず、高光沢な塗工紙を製造することができる。   The hollow polymer particles of the present invention and aqueous dispersions thereof are, for example, organic pigments, light scattering agents or light scattering aids in coatings such as paper, ink, fiber and leather, paints, etc .; thermal printer paper, thermal transfer printers Heat-sensitive layer undercoat for paper and thermal paper; Absorbent filler for inkjet paper, internal filler for papermaking process, high hiding pigment for correction ink and correction ribbon, microcapsule material, toner used in electrophotography Intermediate materials, applications that use the heat insulation properties of air, applications that use weight reduction by air, such as weight reduction by internal addition to resin, cement, concrete, etc. It can be used for applications that utilize the property. Especially, it is suitable for a paper coating composition, and not only can improve the opacity of the coated paper, but also a highly glossy coated paper can be produced.

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。これらの例中の「部」および「%」は、特に断りがない限り重量基準である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these Examples. “Parts” and “%” in these examples are based on weight unless otherwise specified.

物性は以下のように測定した。
(1)凝集物発生量(%)
総固形分量が150gに相当する中空重合体粒子を含有する水性分散液を、325メッシュの金網でろ過し、金網上の残存物を水洗した後、105℃で4時間乾燥した。総固形分量150gに対する、金網上の残存物の乾燥重量の割合を百分率で求めた。
(2)数平均粒子径
透過型電子顕微鏡を用いて、中空重合体粒子200個の最大粒子径を測定し、それらを単純平均して求めた。
(3)体積平均粒子径
シードラテックスおよび芯重合体の体積平均粒子径は、光散乱回折粒径測定装置(LS−230:コールター社製)を用いて、重合体粒子の体積基準の粒度分布に基き、算術平均して計算される平均粒子径(「体積平均粒子径」という。)として求めた。
(4)空隙率(%)
透過型電子顕微鏡を用いて、中空重合体粒子200個について、各粒子における最大粒子径とボイドの最大径とを測定し、その数値から以下のように計算して求められる空隙率を単純平均して得た。
The physical properties were measured as follows.
(1) Aggregate generation amount (%)
An aqueous dispersion containing hollow polymer particles corresponding to a total solid content of 150 g was filtered through a 325 mesh wire mesh, the residue on the wire mesh was washed with water, and dried at 105 ° C. for 4 hours. The ratio of the dry weight of the residue on the wire net to the total solid content of 150 g was obtained as a percentage.
(2) Number average particle diameter Using a transmission electron microscope, the maximum particle diameter of 200 hollow polymer particles was measured, and they were obtained by simple averaging.
(3) Volume average particle size The volume average particle size of the seed latex and the core polymer is determined based on the volume-based particle size distribution of the polymer particles using a light scattering diffraction particle size measuring device (LS-230: manufactured by Coulter). Based on the average particle diameter calculated by arithmetic averaging (referred to as “volume average particle diameter”).
(4) Porosity (%)
Using a transmission electron microscope, with respect to 200 hollow polymer particles, the maximum particle diameter and the maximum void diameter of each particle are measured, and the void ratio calculated by the following calculation is simply averaged. I got it.

Figure 0004333357
Figure 0004333357

(実施例1)
攪拌装置を備えた耐圧容器に、メタクリル酸メチル(MMA)50部、アクリル酸ブチル(BA)10部、メタクリル酸(MAA)40部、界面活性剤I(ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム:アルキル基C1235、エチレンオキサイド付加数18)0.9部、トリポリリン酸ナトリウム0.15部およびイオン交換水80部を攪拌して、芯重合体形成用の単量体混合物(a)の乳化物を調製した。
Example 1
In a pressure vessel equipped with a stirrer, 50 parts of methyl methacrylate (MMA), 10 parts of butyl acrylate (BA), 40 parts of methacrylic acid (MAA), surfactant I (sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfate: alkyl group) C 12 H 35 , ethylene oxide addition number 18) 0.9 part, sodium tripolyphosphate 0.15 part and ion-exchanged water 80 part are stirred to give an emulsion of monomer mixture (a) for core polymer formation Was prepared.

攪拌装置を備えた耐圧反応器に、イオン交換水40部およびシードラテックス(体積平均粒径82nmのメタクリル酸メチル重合体粒子)0.28部を添加し、85℃に昇温した。
次いで、過硫酸カリウム3%水溶液1.63部を添加し、上記の乳化物の7%を、3時間に亘り、反応器に連続的に添加した後、さらに1時間反応させた。
To a pressure resistant reactor equipped with a stirrer, 40 parts of ion-exchanged water and 0.28 part of seed latex (methyl methacrylate polymer particles having a volume average particle diameter of 82 nm) were added, and the temperature was raised to 85 ° C.
Next, 1.63 parts of a 3% aqueous solution of potassium persulfate was added, and 7% of the above emulsion was continuously added to the reactor over 3 hours, followed by further reaction for 1 hour.

その後、イオン交換水250部および過硫酸カリウム3%水溶液18.6部を添加し、反応温度を85℃に維持しながら、上記の乳化物の残部を、3時間に亘り、反応器に連続的に添加した。単量体乳化物の連続添加を完了した後、さらに2時間反応を継続した。重合転化率は99%であった。
重合系を室温まで冷却して、芯重合体を含む水性分散液を得た。芯重合体の体積平均粒径は350nmであった。
Thereafter, 250 parts of ion-exchanged water and 18.6 parts of a 3% aqueous solution of potassium persulfate were added, and the remaining emulsion was continuously fed to the reactor over 3 hours while maintaining the reaction temperature at 85 ° C. Added to. After completing the continuous addition of the monomer emulsion, the reaction was continued for another 2 hours. The polymerization conversion rate was 99%.
The polymerization system was cooled to room temperature to obtain an aqueous dispersion containing a core polymer. The volume average particle size of the core polymer was 350 nm.

攪拌装置を備えた耐圧容器に、MMA7.8部、BA1.6部、MAA0.6部、t−ドデシルメルカプタン(TDM)0.03部、界面活性剤Iを0.02部およびイオン交換水16部を攪拌して単量体混合物(b)の乳化物を調製した。
別に、スチレン(ST)79.44部、MAA0.56部、界面活性剤Iを0.4部およびイオン交換水130部を攪拌して単量体混合物(c)の乳化物を調製した。
In a pressure vessel equipped with a stirrer, MMA 7.8 parts, BA 1.6 parts, MAA 0.6 parts, t-dodecyl mercaptan (TDM) 0.03 parts, surfactant I 0.02 parts and ion-exchanged water 16 Part was stirred to prepare an emulsion of the monomer mixture (b).
Separately, 79.44 parts of styrene (ST), 0.56 parts of MAA, 0.4 part of surfactant I and 130 parts of ion-exchanged water were stirred to prepare an emulsion of the monomer mixture (c).

攪拌装置を備えた耐圧反応器に、イオン交換水130部および上記の芯重合体10部を含有する水性分散液を添加し、85℃に昇温した。
次いで、4%過硫酸カリウム水溶液10部を添加し、上記の単量体混合物(b)の乳化物を20分間に亘り、反応器に連続的に添加した。その後、上記単量体混合物(c)の乳化物を120分間に亘り反応器に連続的に添加した。
An aqueous dispersion containing 130 parts of ion-exchanged water and 10 parts of the above core polymer was added to a pressure resistant reactor equipped with a stirrer, and the temperature was raised to 85 ° C.
Then, 10 parts of a 4% aqueous potassium persulfate solution was added and the above emulsion of monomer mixture (b) was continuously added to the reactor over 20 minutes. Thereafter, the emulsion of the monomer mixture (c) was continuously added to the reactor over 120 minutes.

単量体混合物(c)の乳化物の連続添加を完了した直後、5%アンモニア水25部を添加し、反応温度を90℃に上昇させた。1時間塩基処理した後、4%過硫酸カリウム水溶液10部を添加し、さらに2時間反応を継続した。重合転化率は99%であった。
重合系を室温まで冷却して、中空重合体粒子Aを含有する水性分散液を得た。凝集物発生量、数平均粒子径および空隙率を測定し、その結果を表1に示す。
Immediately after completing the continuous addition of the emulsion of the monomer mixture (c), 25 parts of 5% aqueous ammonia was added to raise the reaction temperature to 90 ° C. After base treatment for 1 hour, 10 parts of a 4% potassium persulfate aqueous solution was added, and the reaction was continued for another 2 hours. The polymerization conversion rate was 99%.
The polymerization system was cooled to room temperature to obtain an aqueous dispersion containing hollow polymer particles A. The aggregate generation amount, number average particle diameter and porosity were measured, and the results are shown in Table 1.

(実施例2および3)
重合処方を表1に記載のように変更した以外は、実施例1と同様にして中空重合体粒子BおよびCを含有する水性分散液を得た。重合転化率はいずれも99%であった。凝集物発生量、数平均粒子径および空隙率を測定し、それらの結果を表1に示す。
(Examples 2 and 3)
An aqueous dispersion containing hollow polymer particles B and C was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polymerization formulation was changed as shown in Table 1. The polymerization conversion rate was 99% in all cases. Aggregate generation amount, number average particle diameter and porosity were measured, and the results are shown in Table 1.

(比較例1)
中間層重合体を形成する際に、TDMを使用しなかった以外は、実施例1と同様にして中空重合体粒子Dを含有する水性分散液を得た。重合転化率は99%であった。凝集物発生量、数平均粒子径および空隙率を測定し、その結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
An aqueous dispersion containing hollow polymer particles D was obtained in the same manner as in Example 1 except that TDM was not used when forming the intermediate layer polymer. The polymerization conversion rate was 99%. The aggregate generation amount, number average particle diameter and porosity were measured, and the results are shown in Table 1.

(比較例2)
外層重合体を形成する際に、TDMを表1に記載の量で使用した以外は、比較例1と同様にして中空重合体粒子Eを含有する水性分散液を得た。重合転化率は99%であった。凝集物発生量、数平均粒子径および空隙率を測定し、その結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
An aqueous dispersion containing hollow polymer particles E was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that TDM was used in the amounts shown in Table 1 when forming the outer layer polymer. The polymerization conversion rate was 99%. The aggregate generation amount, number average particle diameter and porosity were measured, and the results are shown in Table 1.

(比較例3)
芯重合体を形成する際に、TDMを表1に記載の量で使用し、表1に示す重合処方に変更する以外は、比較例1と同様にして中空重合体粒子Fを含有する水性分散液を得た。重合転化率は99%であった。凝集物発生量、数平均粒子径および空隙率を測定し、その結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
Aqueous dispersion containing hollow polymer particles F in the same manner as in Comparative Example 1 except that TDM is used in the amounts shown in Table 1 when the core polymer is formed, and the polymerization prescription shown in Table 1 is changed. A liquid was obtained. The polymerization conversion rate was 99%. The aggregate generation amount, number average particle diameter and porosity were measured, and the results are shown in Table 1.

(比較例4)
中間層重合体を形成する際に、表1に示す量のTDMを使用する以外は、実施例1と同様にして中空重合体粒子Gを含有する水性分散液を得た。重合転化率は99%であった。凝集物発生量、数平均粒子径および空隙率を測定し、その結果を表1に示す。
(Comparative Example 4)
An aqueous dispersion containing hollow polymer particles G was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of TDM shown in Table 1 was used when forming the intermediate layer polymer. The polymerization conversion rate was 99%. The aggregate generation amount, number average particle diameter and porosity were measured, and the results are shown in Table 1.

Figure 0004333357
Figure 0004333357

表中の略号は以下のとおりである。
MMA:メタクリル酸メチル
BA:アクリル酸ブチル
MAA:メタクリル酸
TDM:t−ドデシルメルカプタン
ST:スチレン
Abbreviations in the table are as follows.
MMA: Methyl methacrylate BA: Butyl acrylate MAA: Methacrylic acid TDM: t-Dodecyl mercaptan ST: Styrene

表1から以下のようなことがわかる。
中間層重合体を形成する際に、TDMを使用せずに重合して得られる比較例1の中空重合体粒子Dは、凝集物発生量が多く、空隙率も低下する。
外層重合体を形成する際に、TDMを使用して重合して得られる比較例2の中空重合体粒子Eは、凝集物発生量が多く、空隙率も低下する。
芯重合体を形成する際に、TDMを使用して重合して得られる比較例3の中空重合体粒子Fは、凝集物発生量が多く、空隙率も大きく低下する。
中間層重合体を形成する際に、本発明で規定する範囲より多い量のTDMを使用して重合して得られる比較例4の中空重合体粒子Gは、凝集物発生量が多く、空隙率も大きく低下する。
これらの比較例に対して、本発明の中空重合体粒子A〜Cは、数平均粒子径が大きいにも係わらず、凝集物発生量が極めて少なく、空隙率も大きいものである(実施例1〜3)。
Table 1 shows the following.
When forming the intermediate layer polymer, the hollow polymer particles D of Comparative Example 1 obtained by polymerization without using TDM have a large amount of aggregates and a low porosity.
When forming the outer layer polymer, the hollow polymer particles E of Comparative Example 2 obtained by polymerization using TDM have a large amount of aggregates and a low porosity.
When the core polymer is formed, the hollow polymer particles F of Comparative Example 3 obtained by polymerization using TDM have a large amount of aggregates and a large decrease in porosity.
When forming the intermediate layer polymer, the hollow polymer particles G of Comparative Example 4 obtained by polymerization using a larger amount of TDM than the range specified in the present invention have a large amount of agglomerates and a porosity. Is also greatly reduced.
In contrast to these comparative examples, the hollow polymer particles A to C of the present invention have a very small amount of aggregates and a large porosity even though the number average particle diameter is large (Example 1). ~ 3).

本発明の中空重合体粒子は、有機顔料、断熱材、不透明化剤等として、水系塗料、紙塗工組成物などの分野で好適に用いることができる。
The hollow polymer particles of the present invention can be suitably used in the fields of water-based paints, paper coating compositions and the like as organic pigments, heat insulating materials, opacifying agents and the like.

Claims (4)

(1)エチレン性不飽和モノカルボン酸20〜60重量%およびこれと共重合可能な他の単量体80〜40重量%からなる単量体混合物(a)を共重合してなる芯重合体、
(2)エチレン性不飽和モノカルボン酸1〜15重量%およびこれと共重合可能な他の単量体99〜85重量%からなる単量体混合物(b)を、単量体混合物(b)全量に対して、0.1〜1重量%の連鎖移動剤の存在下に、共重合することによって形成された、実質的に前記芯重合体を包囲する少なくとも1層の中間層重合体、
(3)エチレン性不飽和モノカルボン酸0.2〜3.5重量%および芳香族ビニル単量体99.8〜96.5重量%からなる単量体混合物(c)を共重合することによって形成された、実質的に前記中間層重合体を包囲する外層重合体からなる少なくとも3層構造を有し、かつ、芯重合体に含まれる酸性基の少なくとも一部が中和されることによって形成された少なくとも一つのボイドを有し、
前記芯重合体および前記外層重合体が連鎖移動剤を添加しないで共重合することによって形成されるものであることを特徴とする中空重合体粒子。
(1) A core polymer obtained by copolymerizing a monomer mixture (a) comprising 20 to 60% by weight of an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and 80 to 40% by weight of another monomer copolymerizable therewith. ,
(2) A monomer mixture (b) comprising 1 to 15% by weight of an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and 99 to 85% by weight of another monomer copolymerizable therewith is converted into a monomer mixture (b) At least one intermediate layer polymer formed by copolymerization in the presence of 0.1 to 1% by weight of a chain transfer agent, substantially surrounding the core polymer, based on the total amount;
(3) By copolymerizing a monomer mixture (c) consisting of 0.2 to 3.5% by weight of ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and 99.8 to 96.5% by weight of aromatic vinyl monomer . Formed by having at least a three-layer structure consisting of an outer layer polymer substantially surrounding the intermediate layer polymer formed, and at least a part of acidic groups contained in the core polymer being neutralized It is to have at least one void,
Hollow polymeric particles wherein the core polymer and said outer layer wherein the polymer der Rukoto those formed by copolymerizing without the addition of chain transfer agent.
請求項1記載の中空重合体粒子の水性分散液。 An aqueous dispersion of hollow polymer particles according to claim 1. (1)エチレン性不飽和モノカルボン酸20〜60重量%およびこれと共重合可能な他の単量体80〜40重量%からなる単量体混合物(a)を、連鎖移動剤を添加しないで共重合することによって芯重合体粒子を調製し、
(2)前記芯重合体粒子の存在下に、エチレン性不飽和モノカルボン酸1〜15重量%およびこれと共重合可能な他の単量体99〜85重量%からなる単量体混合物(b)を、単量体混合物(b)全量に対して、0.1〜1重量%の連鎖移動剤の存在下に、共重合することによって、実質的に前記重合体粒子を包囲する少なくとも1層の中間層重合体を形成し、
(3)前記芯重合体粒子を包囲する中間層重合体が形成された重合体粒子の存在下に、エチレン性不飽和モノカルボン酸0.2〜3.5重量%および芳香族ビニル単量体99.8〜96.5重量%からなる単量体混合物(c)を、連鎖移動剤を添加しないで共重合することによって、実質的に前記中間層重合体を包囲する外層重合体を形成し、
(4)得られた少なくとも3層構造を有する重合体粒子を含有する水性分散液に塩基を添加して前記分散液のpHを7以上とする、
前記(1)〜(4)の工程を含むことを特徴とする中空重合体粒子の製造方法。
(1) A monomer mixture (a) comprising 20 to 60% by weight of an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and 80 to 40% by weight of another monomer copolymerizable therewith without adding a chain transfer agent Preparing core polymer particles by copolymerization,
(2) A monomer mixture (b) comprising 1 to 15% by weight of ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and 99 to 85% by weight of other monomers copolymerizable therewith in the presence of the core polymer particles. At least one layer substantially surrounding the polymer particles by copolymerizing in the presence of 0.1 to 1% by weight of a chain transfer agent with respect to the total amount of the monomer mixture (b) Forming an intermediate layer polymer of
(3) 0.2 to 3.5% by weight of an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and an aromatic vinyl monomer in the presence of polymer particles in which an intermediate layer polymer surrounding the core polymer particles is formed. By copolymerizing the monomer mixture (c) consisting of 99.8 to 96.5% by weight without adding a chain transfer agent, an outer layer polymer substantially surrounding the intermediate layer polymer is formed. ,
(4) A base is added to the obtained aqueous dispersion containing polymer particles having at least a three-layer structure so that the pH of the dispersion is 7 or more.
The manufacturing method of the hollow polymer particle characterized by including the process of said (1)-(4).
請求項3記載の(1)〜(4)の工程を含むことを特徴とする中空重合体粒子の水性分散液の製造方法。 A process for producing an aqueous dispersion of hollow polymer particles, comprising the steps (1) to (4) according to claim 3.
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