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JP3519418B2 - 均一粒子径焼成微粒子及びその製造方法 - Google Patents

均一粒子径焼成微粒子及びその製造方法

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JP3519418B2
JP3519418B2 JP29708691A JP29708691A JP3519418B2 JP 3519418 B2 JP3519418 B2 JP 3519418B2 JP 29708691 A JP29708691 A JP 29708691A JP 29708691 A JP29708691 A JP 29708691A JP 3519418 B2 JP3519418 B2 JP 3519418B2
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JP
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和男 久保田
明 吉松
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Kao Corp
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Kao Corp
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  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は粒径分布が単分散な均一
粒子径焼成微粒子及びその製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】現在、
焼成微粒子は耐摩耗性、耐熱性、滑性、導電性に優れる
事から、焼成微粒子をそのままで、或いは樹脂等に混入
して、自動車用部品、電気部品、産業機械、事務機器等
の分野において、滑材、顔料、導電体等に幅広く用いら
れている。また、この焼成微粒子の原料には天然黒鉛、
石炭、コークス、各種ピッチ等の天然物、或いはアクリ
ロニトリル樹脂、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂等
の合成物が使用されている。しかしながら焼成微粒子の
原料として天然物を用いた場合、その形状はブロック或
いは塊状物であるため、焼成の前あるいは焼成後に粉砕
加工が必要である。この粉砕加工により得られた焼成微
粒子の破断面は尖っているため、滑材として用いること
には不向きである。またこの焼成微粒子を樹脂に混入し
て用いる場合、樹脂への分散性、流動性が損なわれる。 【0003】一方、焼成微粒子の原料として合成物を用
いた場合、重合体微粒子を調製し、これを焼成すること
により、上記天然物の如き粉砕加工は不要で、球状焼成
微粒子が得られる。しかし、焼成微粒子を滑材あるいは
導電粒子として用いる場合、焼成微粒子の粒径が均一で
あるほどその性能が向上する。しかしながら、通常の合
成法で、焼成微粒子の原料となる重合体微粒子の粒径の
標準偏差をその平均粒径の20%以下にコントロールする
ことは困難であり、従って、粒径分布が均一な焼成微粒
子は得られていなかったのが現状である。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な実情に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、均一粒子径焼成
微粒子が、滑剤・導電性微粒子等に極めて好適に使用で
きることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、
本発明は、シード重合法を用いて合成した有機重合体微
粒子を、非酸化性雰囲気下で焼成する、平均粒子径が2
〜30μm、粒子径分布の標準偏差がその平均粒子径の20
%以下である均一粒子径焼成微粒子の製造法を提供する
ものである。 【0005】本発明の均一粒子径焼成微粒子を得る方法
は、焼成微粒子用基体となる重合体微粒子として粒径の
標準偏差がその平均粒子径の20%以下であるものを用
い、このような重合体微粒子を焼成する方法である。 【0006】本発明に用いられる、粒径の標準偏差がそ
の平均粒子径の20%以下である重合体微粒子を得る方法
としてシード重合法が挙げられる。シード重合法とは、
一般的にスチレン系重合体等の単分散種粒子にビニル系
単量体を吸収させた後、重合を行いその粒径を均一に増
大させる方法である。このシード重合を改良した重合法
として特公昭57−24369 号に代表される二段階膨潤シー
ド重合法が挙げられる。この方法では、予めシード粒子
上に膨潤助剤と呼ばれる疎水性有機化合物を吸収させ、
シード粒子の膨潤能力を増大させた後にビニル系単量体
で膨潤させ重合を行う。一方、本発明者らはシード重合
法として、特開平1−81810 号に代表される拡散促進シ
ード重合法を開示している。この方法は油溶性エチレン
性不飽和単量体に、特定の非イオン性有機化合物を添加
し、水中で微分散させた微小乳化液が、種ポリマー粒子
に室温で迅速に吸収されることを利用し、従来のシード
重合に比べ短時間にシード粒子にビニル系単量体を吸収
させるものである。これらのいずれのシード重合法を用
いて合成した重合体微粒子も目的とする粒子径が単分散
な焼成微粒子用基体として用いうるが、簡便な操作で短
時間で効率よく且つ広範な単量体組成からなる均一粒径
重合体微粒子が得られる拡散促進シード重合法を用いる
ことが特に好ましい。 【0007】本発明において、シード重合に用いられる
油溶性エチレン性不飽和単量体としては、例えばスチレ
ン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン、p−ク
ロロメチルスチレン、スチレンスルホン酸、p−t−ブ
トキシスチレン、α−メチル−p−t−アミロキシスチ
レン、p−t−アミロキシスチレン等のスチレン系モノ
マー;アクリル酸エチル、アクリル酸−2−エチルヘキ
シル、アクリル酸ラウリル、ジメチルアミノエチルアク
リレート、ジエチルアミノエチルアクリレート等のアク
リル酸エステル系モノマー;メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸ラウリル、ジメチルアミ
ノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタク
リレート等のメタクリル酸エステル系モノマー;アクリ
ル酸、メタクリル酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸
系モノマー;ポリエチレングリコールモノ(メタ)アク
リレート;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテ
ル等のアルキルビニルエーテル;酢酸ビニル、酪酸ビニ
ル等のビニルエステル系モノマー;N−メチルアクリル
アミド、N−エチルアクリルアミド、N−メチルメタク
リルアミド、N−エチルメタクリルアミド等のN−アル
キル置換(メタ)アクリルアミド;アクリロニトリル、
メタクリロニトリル等のニトリル系モノマー等が挙げら
れる。これら単量体は、単独あるいは2種以上混合して
用いることが可能であるが、焼成時に軟化あるいは溶融
して粒子形が変形してしまう場合、多官能モノマーで架
橋する必要がある。多官能モノマーとしては、ジビニル
ベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレー
ト、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、
トリメチロールプロパントリアクリレート、 1,4−ジビ
ニロキシブタン、ジビニルスルホン、ジアリルアミン等
が挙げられ、これらの多官能モノマーは、単独あるいは
2種以上を組み合わせて用いることができる。単量体と
多官能モノマーはどの様な組み合わせでも良いが、特に
炭素収率の点からスチレン系単量体あるいはニトリル系
単量体を芳香族系多官能モノマーで架橋することが好ま
しい。 【0008】本発明において用いられる油溶性重合開始
剤としては、一般に用いられる油溶性重合開始剤が使用
できる。具体的には、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
過酸化ベンゾイル等の過酸化物系開始剤;2,2'−アゾビ
スイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチル
バレロニトリル)等のアゾ系開始剤が挙げられる。これ
らはモノマー 100重量部に対して通常 0.1〜10重量部、
好ましくは 0.5〜5重量部が使用される。 【0009】本発明にかかわる重合体微粒子の平均粒子
径は、シード重合法を用いた場合、焼成微粒子の用途に
応じて任意に設計し得る。シード重合法では、粒径分布
の標準偏差をその平均粒子径の20%以下とする事ができ
るが、通常の懸濁重合を用いた場合、粒径分布の標準偏
差をその平均粒径の20%以下とすることは困難である。 【0010】本発明において、重合体微粒子の焼成方法
は特に限定されず、例えば窒素、ヘリウム、アルゴン、
水素或いは一酸化炭素等の非酸化性雰囲気下、 300〜20
00℃程度で必要とする性質になる温度まで昇温すれば良
い。また、焼成時に一部微粒子が融着する場合、エアー
ジェット等で粒子の融着を解除すれば良い。 【0011】本発明の均一粒子径焼成微粒子の平均粒子
径は2〜30μm である。また、本発明の均一粒子径焼成
微粒子の粒子径分布はその標準偏差が平均粒子径の20%
以下(即ち変動係数が20%以下)であり、例えば焼成微
粒子を滑材として用いる場合では、粒子径分布の変動係
数が20%を越えると滑材として有効に用いられる焼成微
粒子が少なくなり好ましくない。また、異方導電フィル
ム用導電粒子として用いる場合、粒子径分布の変動係数
が20%を越えると接続可能な電極間の間隔が広くなり、
さらに接続信頼性も低下するため好ましくない。 【0012】 【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳細に説
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。尚、例中の部は重量基準である。 【0013】参考例(種ポリマーの製造例) ポリビニルピロリドン(分子量4万) 7.2部、エアロゾ
ールOT(和光純薬工業(株)製アニオン性界面活性
剤)2部、アゾイソブチロニトリル0.5部をエタノール
340部に溶解させた溶液を撹拌しながら窒素気流下70℃
に昇温させ、次いでスチレン50部を加え、同温度で24時
間保持して重合体微粒子を得た。この微粒子の平均粒子
径は1.83μm 、平均粒子径に対する粒子径分布の標準偏
差の比率(以下、変動係数と略記する)は 2.5%であっ
た。 【0014】実施例1 参考例で得た重合体微粒子 2.0部にイオン交換水 300部
とラウリル硫酸ナトリウム 0.8部を加え、均一に分散さ
せた。アクリロニトリル50部とジビニルベンゼン(純度
55%品)50部とからなる単量体混合物 100部にエタノー
ル80部、及び過酸化ベンゾイル1部を溶解させたもの
に、イオン交換水 700部、ラウリル硫酸ナトリウム2部
を混合してこれを超音波処理した。得られた乳化液を4
分割し、その一部を前記種ポリマー粒子の分散液に加
え、30℃にて1時間撹拌すると完全に単量体は種ポリマ
ーに吸収された。この操作を繰り返し行い、全単量体を
完全に種ポリマーに吸収させた後、この分散液にポリビ
ニルアルコール(GH−17;ケン化度86.5〜89 mol%、
日本合成化学工業(株)製)の3%水溶液 200部を加
え、撹拌しながら窒素気流下80℃で12時間重合を行っ
た。得られた均一粒径重合体微粒子をイオン交換水及び
溶剤で洗浄後、単離し乾燥させた。収率94%。この粒子
の平均粒子径は 7.8μm 、変動係数は 3.0%であった。 【0015】上記方法で得た均一重合体微粒子50gを入
れた100mmφのアルミナ焼成管を発熱炉中に収め、これ
に流速 100ml/min で窒素ガスを導入し、発熱炉の温度
を室温から1000℃まで3時間かけて昇温した後、1000℃
の設定温度で2時間保持した。得られた焼成微粒子を室
温まで冷却した後、融着した粒子をエアージェットによ
り凝集を解除した。この粒子の平均粒子径は 6.5μm 、
変動係数は8%であった。 【0016】実施例2〜4 表1に示す各種モノマー組成にて、実施例1と同様にし
て拡散促進シード重合を行い、均一粒子径重合体微粒子
を得た。これらの均一粒子径重合体微粒子を実施例1と
同様な操作にて焼成した。結果を表1に示したが、粒径
分布の標準偏差は平均粒径の20%以内であり、粒子径分
布の単分散性は良好であった。 【0017】比較例1 ポリビニルアルコール(GH−17、日本合成化学工業
(株)製;ケン化度86.5〜89 mol%)の3%水溶液 800
部に、アクリロニトリル50部、ジビニルベンゼン50部、
過酸化ベンゾイル 2.0部の混合液を加えて微分散させ、
撹拌しながら窒素気流下80℃で15時間重合を行った。得
られた微粒子をイオン交換水及び溶剤で洗浄後、分級操
作を施し、更に単離乾燥した。得られた均一粒径重合体
微粒子の収率は62%、平均粒径は20μm 、変動係数は15
%であった。これを実施例1と同様な操作で 800℃にて
焼成した。得られた焼成微粒子の平均粒径は17μm 、変
動係数は15%であった。 【0018】比較例 ポリビニルアルコール(GH−17、日本合成化学工業
(株)製;ケン化度86.5〜89 mol%)の3%水溶液 800
部に、アクリロニトリル50部、ジビニルベンゼン50部、
過酸化ベンゾイル 2.0部の混合液を加えて微分散させ、
撹拌しながら窒素気流下80℃で15時間重合を行った。得
られた微粒子をイオン交換水及び溶剤で洗浄後、単離乾
燥した。得られた均一粒径重合体微粒子の収率は80%、
平均粒径は20μm 、変動係数は40%であった。これを実
施例1と同様な操作で 800℃にて焼成した。得られた焼
成微粒子の平均粒径は17μm 、変動係数は60%であっ
た。 【0019】比較例 ポリビニルアルコール(GH−17、日本合成化学工業
(株)製;ケン化度86.5〜89 mol%)の3%水溶液 800
部に、スチレン50部、ジビニルベンゼン50部、過酸化ベ
ンゾイル 2.0部の混合液を加えて微分散させ、撹拌しな
がら窒素気流下80℃で15時間重合を行った。得られた微
粒子をイオン交換水及び溶剤で洗浄後、単離乾燥した。
得られた均一粒径重合体微粒子の収率は85%、平均粒径
は18μm 、変動係数は45%であった。これを実施例1と
同様な操作で1000℃にて焼成した。得られた焼成微粒子
の平均粒径は15.5μm 、変動係数は62%であった。実施
例1〜及び比較例1〜の結果をまとめて表1に示
す。 【0020】 【表1】【0021】 【発明の効果】上記実施例からも明らかなように、本発
明によれば粒子径分布の単分散性に優れた焼成微粒子を
容易に、且つ効率よく製造できることが判った。従っ
て、本発明の均一粒子径焼成微粒子は、滑材、顔料、異
方導電フィルム用導電粒子等において好適に用いられ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−167341(JP,A) 特開 昭61−26505(JP,A) 特開 昭64−81810(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 油溶性エチレン性不飽和単量体を含むモ
    ノマー成分を用いたシード重合法により合成した有機重
    合体微粒子を、非酸化性雰囲気下で焼成する、平均粒子
    径が2〜30μm、粒子径分布の標準偏差がその平均粒子
    径の20%以下である均一粒子径焼成微粒子の製造法。
JP29708691A 1991-11-13 1991-11-13 均一粒子径焼成微粒子及びその製造方法 Expired - Lifetime JP3519418B2 (ja)

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