JPH0619056B2 - Polymer coating method for inorganic solid substances - Google Patents
Polymer coating method for inorganic solid substancesInfo
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- JPH0619056B2 JPH0619056B2 JP8886585A JP8886585A JPH0619056B2 JP H0619056 B2 JPH0619056 B2 JP H0619056B2 JP 8886585 A JP8886585 A JP 8886585A JP 8886585 A JP8886585 A JP 8886585A JP H0619056 B2 JPH0619056 B2 JP H0619056B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は無機固体物質の重合体による被覆方法の改良に
関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement in a method for coating an inorganic solid substance with a polymer.
〔従来技術〕 重合体により被覆された無機固体物質は被覆する重合体
の種類及び被覆される固体物質の種類により、多方面へ
の応用が考えられている。例えば、炭酸カルシウム、シ
リカ、クレーなどに代表される填料はゴム、プラスチッ
ク、塗料、製紙等の充填剤として大量に使用されてい
る。その際、それら填料は無機物質であるために混練す
べきゴム、プラスチック等の有機物質との親和性が小さ
く、これがため種々の工夫がなされている。これらの1
つの方法として、填料表面の親油化が考えられており、
実際にはシランカップリング剤などによる表面処理が行
われている。しかしながら、そのような処理をしても満
足すべき結果が得られていないのが実情である。また、
上記の考えを更に発展させて、填料を芯としたプラスチ
ックビーズの開発により、プラスチックと填料の一体化
による成型あるいは填料を芯とした重合体エマルジョン
の開発等により、それら填料の機能をより一層高めよう
という試みがなされている。[Prior Art] An inorganic solid substance coated with a polymer is considered to be applied to various fields depending on the type of polymer to be coated and the type of solid substance to be coated. For example, fillers typified by calcium carbonate, silica, clay, etc. are used in large quantities as fillers for rubber, plastics, paints, papermaking and the like. At that time, since these fillers are inorganic substances, they have a low affinity with organic substances such as rubber and plastic to be kneaded, and for this reason, various measures have been taken. These one
As one method, making the surface of the filler lipophilic is considered,
Actually, surface treatment with a silane coupling agent or the like is performed. However, the actual situation is that satisfactory results have not been obtained even with such processing. Also,
By further developing the above ideas, we will further enhance the functions of these fillers by developing plastic beads with a filler core, molding by integrating plastic and filler, or developing a polymer emulsion with a filler core. Attempts have been made to do so.
一方、無機粉体の有する基体としての優れた特質、例え
ば多孔性、耐圧性、耐薬品性等に着目して、それら基体
をベースとして特殊機能を有するポリマーを被覆するこ
とにより、新規な機能性材料を開発する考えも提案さ
れ、またあるポリマー粒子の表面に異種のポリマーを被
覆することにより、従来の方法では得られなかった機能
を有する成型体或いはエマルジョンを製造する試験みも
なされている。On the other hand, focusing on the excellent properties of the inorganic powder as a base, such as porosity, pressure resistance, and chemical resistance, by coating a polymer having a special function on the base of these bases, new functionality can be obtained. The idea of developing a material has been proposed, and a test for producing a molded product or emulsion having a function not obtained by the conventional method by coating a surface of a polymer particle with a different polymer has been conducted.
近年、ビニル基をもつ有機スルホン酸またはその塩の共
存下にラジカル重合可能な不飽和結合を有する単量体及
び重合開発剤を接触させて固形物質を被覆する方法が特
公昭54−8548号および特開昭57−115412に開示され
ている。しかしながら、それらの方法では実際に使用さ
れている単量体が主にメタクリル酸メチル(以下、MMA
と略す)に限られており、また適用される固体物質にも
汎用性がなく、十分実用性のあるものになっていない。In recent years, a method for coating a solid substance by contacting a monomer having a radically polymerizable unsaturated bond and a polymerization developer in the presence of an organic sulfonic acid having a vinyl group or a salt thereof has been disclosed in Japanese Patent Publication No. 54-8548 and It is disclosed in JP-A-57-115412. However, in those methods, the monomers actually used are mainly methyl methacrylate (hereinafter referred to as MMA).
Abbreviated) and the applied solid substance is not versatile and has not been sufficiently practical.
以上の点に鑑み、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、
4級アンモニウム化合物と重合開始能を有する無機化合
物との塩を無機固体物質上に形成させて重合を開始する
ことにより、容易に無機固体物質を重合体により被覆で
きることを見い出し、本発明に到達した。In view of the above points, as a result of the inventors' earnest studies,
It was found that the inorganic solid substance can be easily coated with a polymer by forming a salt of a quaternary ammonium compound and an inorganic compound having a polymerization initiating ability on the inorganic solid substance and initiating polymerization. .
本発明は、4級アンモニウム化合物と重合開始能を有す
る無機化合物との塩を用いて無機固体物質を重合体によ
り被覆する方法の提供をその目的とする。An object of the present invention is to provide a method of coating an inorganic solid substance with a polymer using a salt of a quaternary ammonium compound and an inorganic compound having a polymerization initiation ability.
本発明の上記目的は次の無機固体物質の重合体による被
覆方法により達成される。The above object of the present invention is achieved by the following method for coating an inorganic solid substance with a polymer.
4級アンモニウム化合物と重合開始能を有する無機化合
物との塩を無機固体物質上に形成させ、次いでラジカル
重合可能な不飽和結合を有する単量体の重合を開始する
ことを特徴とする無機固体物質の重合体による被覆方
法。An inorganic solid substance characterized by forming a salt of a quaternary ammonium compound and an inorganic compound having a polymerization initiation ability on an inorganic solid substance, and then initiating the polymerization of a monomer having a radically polymerizable unsaturated bond. Coating method with polymer of.
本発明は、4級アンモニウム化合物と重合開始能を有す
る無機化合物との塩を無機固体物質上に形成するところ
に大きな特徴を有し、重合すべき単量体の種類及び被覆
される無機固体物質の種類を変えることにより、種々の
重合体により被覆された無機固体物質を得ることができ
る。The present invention is characterized in that a salt of a quaternary ammonium compound and an inorganic compound having a polymerization initiating ability is formed on an inorganic solid substance, and the type of monomer to be polymerized and the inorganic solid substance to be coated. By changing the kind of the above, it is possible to obtain an inorganic solid substance coated with various polymers.
本発明で使用される4級アンモニウム化合物としては非
常に広範囲のものを使用できるが、それらの中でも比較
的疎水性の高いものが好ましい。具体的にはミセル形成
能を有するカチオン系界面活性剤型単量体、カチオン系
界面活性剤及びそれと類似構造を有するものがあげられ
る。より具体的なミセル形成能を有するカチオン系界面
活性剤型単量体としては、下記一般式 (式中、R1は水素またはメチル基、R2は低級アルキ
ル基、好ましくは炭素数1〜2のアルキル基、R3は炭
素数6〜24好ましくは炭素数8〜16の長鎖アルキル基、
Yは−O−基または−NH−基、nは2〜8の正の整数、
Xはハロゲンである。)で示されるアクリレートまたは
メタクリレート型(以下(メタ)アクリレート型と略称
する)カチオン性モノマー及びアクリルアミドまたはメ
タアクリルアミド型(以下(メタ)アクリルアミド型と
略称する)カチオン性モノマーの長鎖アルキルの4級塩
の1種または2種以上である。The quaternary ammonium compound used in the present invention can be used in a very wide range, but among them, those having relatively high hydrophobicity are preferable. Specific examples thereof include a cationic surfactant type monomer having a micelle forming ability, a cationic surfactant and those having a structure similar to that. As a more specific cationic surfactant type monomer having a micelle forming ability, (In the formula, R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 is a lower alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, and R 3 is a long chain alkyl group having 6 to 24 carbon atoms, preferably 8 to 16 carbon atoms. ,
Y is an -O- group or an -NH- group, n is a positive integer of 2 to 8,
X is halogen. ) A long-chain alkyl quaternary salt of an acrylate or methacrylate type (hereinafter abbreviated as (meth) acrylate type) cationic monomer and an acrylamide or methacrylamide type (hereinafter abbreviated as (meth) acrylamide type) cationic monomer 1 type or 2 or more types.
上記のモノマーをまず3級アミンの型で例示すると、
(メタ)アクリレート型では、たとえばジメチルアミノ
エチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル
(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メ
タ)アクリレート、ジメチルアミノブチル(メタ)アク
リレート、ジメチルアミノヘキシル(メタ)アクリレー
ト、ジメチルアミノオクチル(メタ)アクリレート、ジ
メチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジエチ
ルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等である。こ
れらの3級アミンモノマーを炭素数6〜24の長鎖アルキ
ルハライドで4級化したものが上記一般式に対応するも
のであり、上記一般式でR3をドデシル基に、またXを
臭素に固定して例示すると、たとえば、(メタ)アクリ
ロイルオキシエチルジメチルドデシルアンモニウムブロ
マイド、(メタ)アクリロイルオキシエチルジエチルド
デシルアンモニウムブロマイド、(メタ)アクリロイル
オキシプロピルジメチルドデシルアンモニウムブロマイ
ド、(メタ)アクリロイルオキシブチルジメチルドデシ
ルアンモニウムブロマイド、(メタ)アクリロイルオキ
シヘキシルジメチルドデシルアンモニウムブロマイド、
(メタ)アクリロイルオキシオクチルジメチルドデシル
アンモニウムブロマイド、(メタ)アクリルアミドプロ
ピルジメチルドデシルアンモニウムブロマイド、(メ
タ)アクリルアミドプロピルジエチルドデシルアンモニ
ウムブロマイド等である。To illustrate the above monomers in the form of tertiary amines first,
In the (meth) acrylate type, for example, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate, dimethylaminobutyl (meth) acrylate, dimethylaminohexyl (meth) acrylate, dimethylaminooctyl. Examples thereof include (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, diethylaminopropyl (meth) acrylamide and the like. Those obtained by quaternizing these tertiary amine monomers with a long-chain alkyl halide having 6 to 24 carbon atoms correspond to the above general formula. In the above general formula, R 3 is a dodecyl group and X is a bromine. For example, when fixed, (meth) acryloyloxyethyldimethyldodecyl ammonium bromide, (meth) acryloyloxyethyl diethyl dodecyl ammonium bromide, (meth) acryloyloxypropyl dimethyl dodecyl ammonium bromide, (meth) acryloyloxybutyl dimethyl dodecyl ammonium Bromide, (meth) acryloyloxyhexyl dimethyl dodecyl ammonium bromide,
Examples thereof include (meth) acryloyloxyoctyldimethyldodecylammonium bromide, (meth) acrylamidopropyldimethyldodecylammonium bromide, and (meth) acrylamidopropyldiethyldodecylammonium bromide.
次にカチオン系界面活性剤としては、分子内に長鎖アル
キル鎖と4級アンモニウム基の置換している化合物であ
ればよく、脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウ
ム塩、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩等があげら
れる。Next, the cationic surfactant may be a compound having a long-chain alkyl chain and a quaternary ammonium group substituted in the molecule, and may be an aliphatic quaternary ammonium salt, a benzalkonium salt, a pyridinium salt, or an imidazolium salt. Examples of such salts include a nickel salt.
脂肪族4級アンモニウム塩は下記一般式で表わされるも
のであり、 R1は炭素数12〜18の直鎖アルキル基、R2はメチル基
または炭素数12〜18の直鎖アルキル基及びXは塩素また
は臭素原子である。ベンザルコニウム塩は下記一般式で
表わされるアルキルジメチルベンジルアンモニウム塩で
あり、 Rは炭素数12〜24の直鎖アルキル基及びXは塩素または
臭素原子である。ピリジニウム塩は下記一般式で表わさ
れるアルキルピリジニウム塩であり、 Rは炭素数12〜18の直鎖アルキル基及びXは塩素または
臭素原子である。イミダゾリニウム塩は下記一般式で表
わされるものであり、 Rは炭素数1〜4の直鎖アルキル基であり、R1は炭素
数12〜24の直鎖アルキル基であり、R2は炭素数1〜5
の直鎖アルキル基であり、Xは塩素または臭素原子であ
る。The aliphatic quaternary ammonium salt is represented by the following general formula, R 1 is a linear alkyl group having 12 to 18 carbon atoms, R 2 is a methyl group or a linear alkyl group having 12 to 18 carbon atoms, and X is a chlorine or bromine atom. The benzalkonium salt is an alkyldimethylbenzylammonium salt represented by the following general formula, R is a straight-chain alkyl group having 12 to 24 carbon atoms and X is a chlorine or bromine atom. The pyridinium salt is an alkylpyridinium salt represented by the following general formula, R is a linear alkyl group having 12 to 18 carbon atoms and X is a chlorine or bromine atom. The imidazolinium salt is represented by the following general formula, R is a linear alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 1 is a linear alkyl group having 12 to 24 carbon atoms, and R 2 is 1 to 5 carbon atoms.
Is a straight-chain alkyl group, and X is a chlorine or bromine atom.
また、上記カチオン系界面活性剤と類似構造を有するも
のとしては、相間移動反応等でよく使用されるテトラア
ルキルアンモニウム塩があり、具体的にはテトラエチル
アンモニウムブロマイド、テトラプロピルアンモニウム
ブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド等の
相間移動触媒があげられる。上記の中でも、カチオン系
界面活性剤型単量体及びカチオン系界面活性剤が好まし
い。Further, as those having a structure similar to the above cationic surfactant, there are tetraalkylammonium salts often used in phase transfer reactions and the like, specifically, tetraethylammonium bromide, tetrapropylammonium bromide, tetrabutylammonium bromide. Phase transfer catalysts such as Among the above, cationic surfactant type monomers and cationic surfactants are preferable.
次に、上記した4級アンモニウム化合物と塩を形成する
重合開始能を有する無機化合物としては、重合開始能を
有するという点でその種類は極めて限定されて、アルカ
リ金属またはアンモニウムの過硫酸塩、亜硫酸水素塩、
亜硫酸塩等があげられるのみである。より具体的には、
過硫酸塩としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウ
ム、過硫酸ナトリウム等があげられ、亜硫酸水素塩とし
ては、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜
硫酸水素アンモニウム等があげられ、亜硫酸塩としては
亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウ
ム等があげられる。Next, as the inorganic compound having a polymerization initiation ability to form a salt with the above-mentioned quaternary ammonium compound, the kind thereof is extremely limited in that it has a polymerization initiation ability, and an alkali metal or ammonium persulfate or sulfurous acid is used. Hydrogen salt,
The only examples are sulfites. More specifically,
Examples of the persulfate include potassium persulfate, ammonium persulfate, sodium persulfate and the like, examples of the bisulfite include sodium bisulfite, potassium bisulfite, ammonium bisulfite and the like, and sodium sulfite as the sulfite, Examples thereof include potassium sulfite and ammonium sulfite.
また、4級アンモニウム化合物と重合開始能を有する無
機化合物との塩を形成させる場となる無機固体物質とし
ては、球状、粉末状、繊維状、板状、鱗片状などの種々
の形状を有するものが使用可能である。具体的には、金
属単体、酸化物、硫化物、窒化物、炭化物、ケイ化物、
ホウ化物、塩化物、リン酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、炭酸
塩、ケイ酸塩、水酸化物及びこれらの混合物、複塩、分
子間化合物等がある。具体的に示すと、鉄、銅、アルミ
ニウム、アルミナ、ベンガラ、フエライト、硫化カドミ
ウム、窒化炭素、炭化ホウ素、ケイ化ジルコニウム、ホ
ウ化カルシウム、塩化銀、リン酸アルミニウム、セツコ
ウ、亜硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミ
ニウム、シリカゲルなどがあり、更にはチタン白、亜鉛
華、黄鉛、コバルト青、クロム緑、白カーボンなどの無
機系顔料、パーライト、アスベスト、砂、マイカ、シラ
スバルーン、ゼオライト、タルク、ベントナイトなどの
クレー、その他の天然鉱物が適用できる。Further, as the inorganic solid substance used as a place for forming a salt of a quaternary ammonium compound and an inorganic compound having a polymerization initiation ability, those having various shapes such as spherical, powdery, fibrous, plate-like, and scale-like Can be used. Specifically, simple metals, oxides, sulfides, nitrides, carbides, silicides,
There are borides, chlorides, phosphates, sulfates, sulfites, carbonates, silicates, hydroxides and mixtures thereof, double salts, intermolecular compounds and the like. Specifically, iron, copper, aluminum, alumina, red iron oxide, ferrite, cadmium sulfide, carbon nitride, boron carbide, zirconium silicide, calcium boride, silver chloride, aluminum phosphate, gypsum, calcium sulfite, calcium carbonate, There are aluminum hydroxide, silica gel, etc., and inorganic pigments such as titanium white, zinc white, yellow lead, cobalt blue, chrome green, white carbon, pearlite, asbestos, sand, mica, shirasu balloon, zeolite, talc, bentonite. Applicable to clay and other natural minerals.
本発明の方法によれば、上記した4級アンモニウム化合
物と重合開始能を有する無機化合物の塩を無機固体物質
上に形成させて重合を開始するが、4級アンモニウム化
合物と重合開始能を有する無機化合物よりなる塩は一般
に下記のような性質を有する。その塩は4級アンモニウ
ム化合物の水溶液と無機化合物の水溶液を単に混合する
だけで速やかに生成し、多くの場合その塩は水溶液より
析出する。すなわち、その塩の生成は4級アンモニウム
塩と無機塩との複分解反応により起り、その塩は4級ア
ンモニウムイオンと無機イオンよりなる。具体的には4
級アンモニウムイオンと過硫酸イオン、亜硫酸水素イオ
ンまたは亜硫酸イオンとの組合せである。その時のそれ
らイオンの相対的比率は参考例に示すごとく化学量論的
関係にあることが好ましいが、必ずしもその関係に拘泥
する必要はない。ただし、無機イオンの比率が高まる
と、固体表面上ばかりでなく溶液中での重合の進行も起
こり、結果として被覆する重合体の比率が低下し効率が
悪くなる。一方、4級アンモニウムイオンの比率が高ま
ると溶液中でミセルの形成が起こり、そこでも重合が進
行するようになり、結果として重合体の被覆効率は低下
する。According to the method of the present invention, a salt of the above-mentioned quaternary ammonium compound and an inorganic compound having a polymerization initiation ability is formed on an inorganic solid substance to initiate polymerization, but the quaternary ammonium compound and an inorganic compound having a polymerization initiation ability are formed. The salt composed of the compound generally has the following properties. The salt is rapidly formed by simply mixing the aqueous solution of the quaternary ammonium compound and the aqueous solution of the inorganic compound, and in many cases, the salt is precipitated from the aqueous solution. That is, the formation of the salt occurs by the metathesis reaction of the quaternary ammonium salt and the inorganic salt, and the salt is composed of the quaternary ammonium ion and the inorganic ion. Specifically 4
It is a combination of a primary ammonium ion and a persulfate ion, a hydrogen sulfite ion or a sulfite ion. The relative proportion of those ions at that time is preferably in a stoichiometric relationship as shown in Reference Example, but it is not always necessary to be bound by this relationship. However, when the proportion of inorganic ions increases, not only on the surface of the solid but also in the solution, the progress of polymerization occurs, and as a result, the proportion of the polymer to be coated decreases and efficiency deteriorates. On the other hand, when the ratio of the quaternary ammonium ion increases, micelles are formed in the solution, and the polymerization also proceeds there. As a result, the coating efficiency of the polymer decreases.
従って、それらの比率について一様には言えないが、4
級アンモニウムイオン基準の当量として、0.25〜2.0当
量であることが好ましく、更に0.50〜1.5当量の範囲が
好ましい。Therefore, it cannot be said uniformly about their ratio, but 4
The equivalent of the primary ammonium ion is preferably 0.25 to 2.0 equivalents, more preferably 0.50 to 1.5 equivalents.
また、それらの塩は、極めて安定であり、遠心分離過
等により容易に水より分離でき、かつ乾燥もできる。ま
た、それらの塩は、各種の溶剤、たとえば水、メタノー
ル、アセトン、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラ
ハイドロフラン、酢酸エチル、クロロホルム、ベンゼン
等への溶解度が温度により変化し、加温により溶解度は
増加する。Further, those salts are extremely stable, can be easily separated from water by centrifugation, etc., and can be dried. The solubility of these salts in various solvents such as water, methanol, acetone, N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, ethyl acetate, chloroform, benzene, etc. changes with temperature, and the solubility changes with heating. To increase.
上記の塩を無機固体物質上に形成させる方法としては次
の3つの方法がある。1番目の方法としては媒体中に無
機固体物質を懸濁させておき、そこで塩を生成させて無
機固体物質上に塩を形成する方法を、2番目の方法とし
ては媒体中に上記した塩を加熱等の方法で溶解しておき
そこに無機固体物質を添加し温度を下げる等の方法で無
機固体物質上に塩を形成する方法を、3番目の方法とし
ては上記した塩を溶解した溶液を無機固体物質上に塗布
または吹き付け更に溶媒を蒸発させて無機固体物質上に
塩を形成する方法があげられ、斯くして無機固体物質の
表面は疎水化される。無機固体物質とその表面に沈着す
る塩との量的比率は固体物質の比表面積に大きく左右さ
れ、比表面積が大きい程沈着量を容易に多くできる。た
だし、沈着量が多すぎるとその後の重合が急速に進み、
均一な被覆が行われない等の欠点が認められる。There are the following three methods for forming the above-mentioned salt on the inorganic solid substance. The first method is to suspend an inorganic solid substance in a medium and generate a salt there to form a salt on the inorganic solid substance. The second method is to add the above-mentioned salt to the medium. A method of forming a salt on the inorganic solid substance by dissolving it by a method such as heating and then adding an inorganic solid substance to the solution to lower the temperature is the third method. There is a method of coating or spraying on the inorganic solid substance and further evaporating the solvent to form a salt on the inorganic solid substance, and thus the surface of the inorganic solid substance is made hydrophobic. The quantitative ratio between the inorganic solid substance and the salt deposited on the surface thereof is largely influenced by the specific surface area of the solid substance, and the larger the specific surface area, the more easily the deposited amount can be increased. However, if the amount of deposition is too large, the subsequent polymerization will proceed rapidly,
Defects such as non-uniform coating are recognized.
従って、比表面積の違い等によりその沈着量については
必ずしも一様には言えないが、概ね無機固体物質重量部
を1とした場合、その塩の沈着量は0.001〜1.0の範囲で
ある。沈着量がそのように広範囲になるのは、固体物質
を極めて薄い重合体層で被覆する場合とか、固体物質を
芯としたプラスチックビーズを製造する場合とか、その
目的によって種々のケースが存在するからである。ま
た、二種以上の4級アンモニウム化合物と重合開始能を
有する無機化合物を使用して塩を形成させてもよい。Therefore, although the amount of deposition cannot be said to be uniform due to the difference in specific surface area and the like, the amount of salt deposition is generally in the range of 0.001 to 1.0 when the weight part of the inorganic solid substance is 1. Such a wide range of deposition amount is due to various cases depending on the purpose, such as coating a solid substance with an extremely thin polymer layer, producing plastic beads having a solid substance as a core, and the like. Is. Further, a salt may be formed by using two or more kinds of quaternary ammonium compounds and an inorganic compound having a polymerization initiation ability.
次に上記した表面処理の施された無機固体物質を使用し
て重合を開始する方法であるが、2つの方法がある。Next, there are two methods for initiating the polymerization using the above-mentioned surface-treated inorganic solid substance.
即ち、媒体中に無機固体物質を懸濁して重合を開始する
方法と無機固体物質上に単量体蒸気を導入して重合を開
始する方法の2つがあるが、前者のほうが反応の制御が
容易な点で好都合である。その時使用する媒体として
は、一般に水が挙げられるが、水以外のメタノール、ア
セトン、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラハイド
ロフラン、酢酸エチル、クロロホルム、ベンゼン等で
も、またそれらと水との混合溶媒も使用できる。That is, there are two methods, that is, a method of suspending an inorganic solid substance in a medium to start the polymerization and a method of introducing a monomer vapor onto the inorganic solid substance to start the polymerization, but the former is easier to control the reaction. It is convenient in that respect. As a medium to be used at that time, water is generally mentioned, but methanol, acetone, N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, ethyl acetate, chloroform, benzene and the like other than water, and a mixed solvent thereof with water are also used. Can be used.
液状媒体の添加量は通常固体物質の容積に対して0.2
〜1.000倍であり、好ましくは0.5〜500倍で
ある。The amount of the liquid medium added is usually 0.2 with respect to the volume of the solid substance.
˜1.000 times, preferably 0.5 to 500 times.
ラジカル重合可能な不飽和結合を有する単量体として
は、疎水性単量体及び親水性単量体のいづれも使用でき
る。As the monomer having a radically polymerizable unsaturated bond, either a hydrophobic monomer or a hydrophilic monomer can be used.
疎水性単量体としては、例えばスチレン、α−メチルス
チレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリロニトリル、
アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸グリ
シジル、MMAメタクリル酸ブチル、メタクリル酸グリシ
ジル、N−プロピルアクリルアミド、n−ブチルアクリ
ルアミド、n−オクチルアクリルアミド、N−エチルメ
タクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N,N−
ジグリシジルアクリルアミド、N−アクリロイルピロリ
ヂン、N−アクリロイルピペリヂン、N−メタクリロイ
ルピロリヂン、エチレン、プロピレン、ジビニルベンゼ
ン、エチレングリコールジメタクリレート、ジビニルエ
ーテル、ブタジエン、クロロプレン等である。親水性単
量体としては、具体的にはメタクリル酸ヒドロキシエチ
ル、N−ビニルピロリドン、アクリルアミド、N,N−
ジメチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、
メタクリルアミド、アクリル酸又はその塩、メタクリル
酸又はその塩等である。Examples of the hydrophobic monomer include styrene, α-methylstyrene, vinyl acetate, vinyl chloride, acrylonitrile,
Ethyl acrylate, butyl acrylate, glycidyl acrylate, MMA butyl methacrylate, glycidyl methacrylate, N-propyl acrylamide, n-butyl acrylamide, n-octyl acrylamide, N-ethyl methacrylamide, N-butyl acrylamide, N, N −
Examples thereof include diglycidyl acrylamide, N-acryloylpyrrolidin, N-acryloylpiperidin, N-methacryloylpyrrolidin, ethylene, propylene, divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, divinyl ether, butadiene and chloroprene. Specific examples of the hydrophilic monomer include hydroxyethyl methacrylate, N-vinylpyrrolidone, acrylamide, N, N-
Dimethyl acrylamide, N-ethyl acrylamide,
Methacrylamide, acrylic acid or a salt thereof, methacrylic acid or a salt thereof, and the like.
無機固体物質に対する単量体の添加量は0.05〜1.000重
量%好ましくは0.1〜500重量%である。添加量がこのよ
うに広い範囲にわたるのは、固体物質を極めて薄い重合
体で被覆する場合とか、固体物質を芯としたプラスチッ
クビーズを製造する場合とか、種々のケースが存在する
からである。The amount of the monomer added to the inorganic solid substance is 0.05 to 1.000% by weight, preferably 0.1 to 500% by weight. The addition amount in such a wide range is due to various cases such as the case where the solid substance is coated with an extremely thin polymer, the case where the plastic beads having the solid substance as the core are produced, and the like.
重合を開始する場合、上記単量体の存在下に無機固体物
質上に塩を形成させて重合を開始してもよいし、無機固
体物質上に塩を形成させた後上記単量体を添加して重合
を開始してもよい。重合中は無機固体物質の分散をよく
するため撹拌したほうがよい。When starting the polymerization, the salt may be formed on the inorganic solid substance to start the polymerization in the presence of the monomer, or the monomer may be added after the salt is formed on the inorganic solid substance. Then, the polymerization may be started. During the polymerization, it is better to stir to improve the dispersion of the inorganic solid substance.
重合はチッソガスのような酸素を含まない雰囲気下で行
ったほうが好ましいが、無機塩として亜硫酸水素塩また
は亜硫酸塩を使用する場合には、逆に共存する酸素が触
媒作用を示す場合がある。また、重合温度は、無機塩と
して過硫酸塩を使用する場合には30〜90℃の範囲で
あり、還元剤と組合せることにより重合温度を0℃以下
に下げることができる。そこで使用される還元剤として
は、たとえば亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、鉄、銅、コバル
トなどの低次のイオン価の塩、アニリン等の有機アミン
更にはアルドース、ケトース等の還元糖等をあげること
ができる。The polymerization is preferably carried out in an atmosphere containing no oxygen such as nitrogen gas, but when bisulfite or sulfite is used as the inorganic salt, oxygen coexisting may exhibit a catalytic action. Further, the polymerization temperature is in the range of 30 to 90 ° C when a persulfate is used as the inorganic salt, and the polymerization temperature can be lowered to 0 ° C or lower by combining it with a reducing agent. Examples of the reducing agent used therein include sulfite, bisulfite, salts of low ionic value such as iron, copper and cobalt, organic amines such as aniline, and reducing sugars such as aldose and ketose. You can
上記した方法により無機固体物質を一種以上の重合体で
被覆する場合、その重合の過程は分散している固体物質
の様相の変化又はガスクロマトグラフィー等による残存
単量体の定量により行うことができる。また、所定時間
重合後、反応混合物を過、遠心分離等の方法により、
分離し、重合体により被覆された固体物質を得ることも
できる。一方、液は廃棄してもよいし、循環使用する
ことも可能である。When the inorganic solid substance is coated with one or more polymers by the above-mentioned method, the process of the polymerization can be performed by changing the appearance of the dispersed solid substance or quantifying the residual monomer by gas chromatography or the like. . Also, after polymerization for a predetermined time, the reaction mixture is passed, by a method such as centrifugation,
It is also possible to obtain a solid substance which is separated and coated with a polymer. On the other hand, the liquid may be discarded or may be recycled.
本発明による場合は、4級アンモニウム化合物と重合開
始能を有する無機化合物との塩を無機固体物質上に形成
させて重合を開始しているので、無機固体物質表面が疎
水化してそこに単量体の吸着が起こり、かつその表面で
重合が開始するので、その表面上でのみ選択的に重合を
行わせることができ、更にその表面はイオン化している
のでその粒子はイオン的反揆により安定に分散できる。In the case of the present invention, since a salt of a quaternary ammonium compound and an inorganic compound having a polymerization initiation ability is formed on an inorganic solid substance to initiate polymerization, the surface of the inorganic solid substance is hydrophobized and a single amount thereof is present there. Since body adsorption occurs and polymerization starts on the surface, it is possible to selectively polymerize only on the surface, and because the surface is ionized, the particles are stable due to ionic repulsion. Can be dispersed.
その結果として固体物質表面上での重合を速やかに、か
つ均一に進行させることができ、更に固体物質を被覆す
る重合体の割合を容易に制御できるので、異種材料の複
合化により新しい機能材料を開発するうえで必要な技術
となる。As a result, the polymerization on the surface of the solid substance can be rapidly and uniformly proceeded, and the ratio of the polymer coating the solid substance can be easily controlled, so that a new functional material can be formed by combining different materials. It will be a necessary technology for development.
以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明する
が、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものでは
ない。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例1 蒸留水20mlにカラムクロマトグラフ用シリカゲル(15
0〜200メッシュ)1.0g及び過硫酸カリウム0.054gを常
温にて添加して十分撹拌後、メタクリロイルオキシエチ
ルジメチルドデシルアンモニウムブロマイド(以下、C
12Brと略称する。)0.24gを溶解した水溶液5mlを上記
水溶液を十分撹拌しながら添加した。その後、メタクリ
ル酸メチル(以下、MMAと略称する。)0.50gを添加し
た。該水溶液を凍結脱気して、チッ素雰囲気に置換した
後、50℃で24時間恒温槽中で、かきまぜながら重合
した。次いで重合液にクペロン水溶液を加えて重合を停
止し、重合混合物を3,000rpmで10分間遠心分離した
後、沈澱物と上澄液を分離し、さらに沈澱物は水と混合
して遠心分離を数回繰返し、洗浄した。上澄液と洗浄液
を合一し、これに10%の臭化ナトリウム水溶液を加え
て、ラテックス状の重合体を塩析し、析出した重合体を
別、水洗した後、乾燥して秤量したところ4.3mg
(収率0.58%)であった。沈澱物を乾燥して秤量し
たところ、1.58gであり、被覆した重合体収量は
0.58g(収率78.2%)であった。Example 1 A column chromatography silica gel (15
(0-200 mesh) 1.0 g and potassium persulfate 0.054 g are added at room temperature and thoroughly stirred, and then methacryloyloxyethyl dimethyldodecyl ammonium bromide (hereinafter, C
Abbreviated as 12 Br. 5 ml of an aqueous solution in which 0.24 g was dissolved was added while sufficiently stirring the above aqueous solution. Then, 0.50 g of methyl methacrylate (hereinafter abbreviated as MMA) was added. The aqueous solution was freeze-deaerated, replaced with a nitrogen atmosphere, and then polymerized while stirring in a constant temperature bath at 50 ° C. for 24 hours. Then, an aqueous solution of cuperone was added to the polymerization solution to terminate the polymerization, the polymerization mixture was centrifuged at 3,000 rpm for 10 minutes, the precipitate and the supernatant were separated, and the precipitate was mixed with water and centrifuged for several minutes. Repeatedly washed. The supernatant liquid and the washing liquid were combined, and 10% sodium bromide aqueous solution was added thereto to salt out the latex polymer, and the precipitated polymer was separated, washed with water, dried and weighed. 4.3 mg
(Yield 0.58%). When the precipitate was dried and weighed, it was 1.58 g, and the coated polymer yield was 0.58 g (78.2% yield).
このものの表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、
表面は重合体により均一に被覆されていることを確認し
た。When observing the surface of this thing with a scanning electron microscope,
It was confirmed that the surface was uniformly coated with the polymer.
実施例2〜9 第1表に示す無機固体物質、4級アンモニウム化合物及
び単量体の組合せ及び添加量によった以外は実施例1と
全く同様にして、固体物質の重合体による被覆を行っ
た。実施例1と全く同様にして生成物の分析を行い、得
られた結果を第2表に示した。Examples 2 to 9 Coating of a solid substance with a polymer was performed in exactly the same manner as in Example 1 except that the combination of inorganic solid substance, quaternary ammonium compound and monomer shown in Table 1 and the addition amount were used. It was The product was analyzed in exactly the same manner as in Example 1, and the results obtained are shown in Table 2.
実施例2で得た重合体被覆固体物質を使用してその表面
のぬれ試験を行い、その結果を参考例に示した。The polymer-coated solid substance obtained in Example 2 was used to perform a surface wetting test, and the results are shown in Reference Examples.
比較例1 実施例1でC12Brを添加しない以外は全く同様にして重
合及びその後の処理を行ったところ、沈澱物の収量は
1.00gであり、重合体による被覆は起らず、かつラ
テックス状ポリマーの生成も微少であった。Comparative Example 1 Polymerization and the subsequent treatment were carried out in the same manner as in Example 1 except that C 12 Br was not added, and the yield of the precipitate was 1.00 g, coating with the polymer did not occur, and The formation of latex polymer was also slight.
実施例10 過硫酸カリウム0.054gを溶解した水溶液20mlに
メタクリロイルオキシエチルジメチルドデシルアンモニ
ウムブロマイド(以下、C12Brと略称する。)0.24
gを溶解した水溶液5mlを撹拌しながら添加した。添加
とともに塩が析出してきた。添加終了後60℃に加温し
て析出した塩を溶解し、そこにシリカゲル1.0gを添
加し徐冷しながら常温に戻した。その冷却した水溶液に
MMA1.00gを添加し、実施例1と全く同様にして
重合及びその後の処理を行った。その結果は、沈澱物収
量2.02g、被覆重合体収率82.3%、ラテックス
重合体収率0.00%であった。 Example 10 Methacryloyloxyethyl dimethyldodecyl ammonium bromide (hereinafter abbreviated as C 12 Br) 0.24 in 20 ml of an aqueous solution in which 0.054 g of potassium persulfate was dissolved.
5 ml of an aqueous solution in which g was dissolved was added with stirring. Salt began to precipitate with addition. After the addition was completed, the mixture was heated to 60 ° C. to dissolve the precipitated salt, 1.0 g of silica gel was added thereto, and the mixture was slowly cooled to room temperature. MMA (1.00 g) was added to the cooled aqueous solution, and the polymerization and the subsequent treatment were carried out in the same manner as in Example 1. As a result, the yield of the precipitate was 2.02 g, the yield of the coating polymer was 82.3%, and the yield of the latex polymer was 0.00%.
参考例1〜3 蒸留水19mlにシリカゲル0.500g及びC12Br0.163
(0.400ミリモル)を添加し十分撹拌後、過硫酸カ
リウム0.054g(0.200ミリモル)を溶解した
水溶液1mlを添加し、25℃で1時間反応した。反応
後、沈澱物を別して乾燥秤量し、あわせて液につい
ては、よう素滴定を行い、溶解している過硫酸カリウム
量を定量した。Reference Examples 1-3 0.59 g of silica gel and C 12 Br 0.163 in 19 ml of distilled water
(0.400 mmol) was added and sufficiently stirred, and then 1 ml of an aqueous solution in which 0.054 g (0.200 mmol) of potassium persulfate was dissolved was added, and the mixture was reacted at 25 ° C. for 1 hour. After the reaction, the precipitate was separated and dried and weighed. The liquids were also subjected to iodine titration to determine the amount of dissolved potassium persulfate.
その結果、シリカゲル上の過硫酸カリウムは86.0
%、溶液中には微少であつた。第3表に示す組成で参考
例1と全く同様にして反応及びその後の処理を行い、第
3表に示す結果を得た。As a result, potassium persulfate on silica gel was 86.0.
% In the solution was very small. Reaction and subsequent treatment were carried out in the same manner as in Reference Example 1 with the composition shown in Table 3, and the results shown in Table 3 were obtained.
参考例4 ぬれの試験 内径6m/mのガラス管の一端を石英わたで栓をし、そ
こに実施例2で得た重合体により被覆されたシリカゲル
を充てんし、22℃の水槽に浸漬してガラス管を上昇す
る水面の位置を下端より測定し、2時間毎の測定結果を
第4表に示した。また、同時に原料のシリカゲルを使用
し、全く同様にしてぬれの測定を行い、結果を第4表に
示した。Reference Example 4 Wetting Test One end of a glass tube having an inner diameter of 6 m / m was stoppered with quartz wadding, and the silica gel coated with the polymer obtained in Example 2 was filled therein and immersed in a water bath at 22 ° C. The position of the water surface rising in the glass tube was measured from the lower end, and the measurement results every 2 hours are shown in Table 4. Simultaneously, using silica gel as a raw material, wetting was measured in exactly the same manner, and the results are shown in Table 4.
Claims (2)
する無機化合物との塩を無機固体物質上に形成させ、次
いでラジカル重合可能な不飽和結合を有する単量体の重
合を開始することを特徴とする無機固体物質の重合体に
よる被覆方法。1. A salt of a quaternary ammonium compound and an inorganic compound capable of initiating polymerization is formed on an inorganic solid substance, and then polymerization of a monomer having a radical-polymerizable unsaturated bond is initiated. A method for coating an inorganic solid substance with a polymer.
リ金属またはアンモニウム、の過硫酸塩、亜硫酸水素塩
および亜硫酸塩からなる群から選ばれた塩である特許請
求の範囲第1項記載の被覆方法。2. The coating according to claim 1, wherein the inorganic compound capable of initiating polymerization is a salt selected from the group consisting of alkali metal or ammonium persulfate, bisulfite and sulfite. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8886585A JPH0619056B2 (en) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | Polymer coating method for inorganic solid substances |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP8886585A JPH0619056B2 (en) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | Polymer coating method for inorganic solid substances |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61247763A JPS61247763A (en) | 1986-11-05 |
| JPH0619056B2 true JPH0619056B2 (en) | 1994-03-16 |
Family
ID=13954900
Family Applications (1)
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| JP8886585A Expired - Lifetime JPH0619056B2 (en) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | Polymer coating method for inorganic solid substances |
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Families Citing this family (4)
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-
1985
- 1985-04-26 JP JP8886585A patent/JPH0619056B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS61247763A (en) | 1986-11-05 |
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