JP4754163B2 - Vinyl acetal polymer and use thereof - Google Patents
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Description
本発明は、ビニルアセタール系重合体に関する。さらに詳しくは、本発明は、末端にスルフィド結合を介してイオン基を含有するビニルアルコール系重合体をアセタール化して得られるビニルアセタール系重合体およびその用途に関する。 The present invention relates to a vinyl acetal polymer. More specifically, the present invention relates to a vinyl acetal polymer obtained by acetalizing a vinyl alcohol polymer containing an ionic group via a sulfide bond at a terminal and its use.
ビニルアセタール系重合体は、ビニルアルコール系重合体をアルデヒド化合物を用い、酸性条件下でアセタール化することにより得られることが古くから知られている。ビニルアルコール系重合体は、通常、ビニルアルコール単位およびビニルエステル単位を有することから、該ビニルアルコール系重合体をアセタール化することにより得られるビニルアセタール系重合体は、これら2種類の単量体単位に加え、ビニルアセタール単位を含む少なくとも3種類の単量体単位から構成される。近年、多種類のビニルアルコール系重合体が提案されるようになっていることから、これらと種々のアルデヒドを組合わせることにより、多くの種類のビニルアセタール系重合体が知られるようになってきている。 It has long been known that a vinyl acetal polymer is obtained by acetalizing a vinyl alcohol polymer under acidic conditions using an aldehyde compound. Since a vinyl alcohol polymer usually has a vinyl alcohol unit and a vinyl ester unit, the vinyl acetal polymer obtained by acetalizing the vinyl alcohol polymer is one of these two types of monomer units. And at least three types of monomer units containing vinyl acetal units. In recent years, since many types of vinyl alcohol polymers have been proposed, many types of vinyl acetal polymers have become known by combining these with various aldehydes. Yes.
その中でも、ビニルアルコール系重合体とホルムアルデヒドとから製造されるビニルホルマール系重合体、ビニルアルコール系重合体とアセトアルデヒドとから製造されるビニルアセタール系重合体、およびビニルアルコール系重合体とブチルアルデヒドとから製造されるビニルブチラール系重合体は、商業的に重要な位置を占めている。 Among them, a vinyl formal polymer produced from a vinyl alcohol polymer and formaldehyde, a vinyl acetal polymer produced from a vinyl alcohol polymer and acetaldehyde, and a vinyl alcohol polymer and butyraldehyde. The vinyl butyral polymer produced occupies a commercially important position.
特に、ビニルブチラール系重合体は、自動車や建築物の窓ガラスの中間膜として用いられているだけでなく、セラミック成形用バインダー、感光性材料、インキ用分散剤などの種々の工業用分野において広く用いられている。これらの中でも、ビニルブチラール系重合体はセラミック成形用バインダーとして、例えば、セラミック積層コンデンサーやセラミック電子回路基板を製造する過程において成形用バインダーとして使用されており、中でも、セラミックグリーンシートを作成する時のバインダーとして広く賞用されている。
特に近年、携帯電話、ノート型パソコンなどの精密電気機器などについて小型化・軽量化することが望まれるようになっており、これらに用いられる電気・電子部品についても小型化・高性能化が求められている。
In particular, vinyl butyral polymers are not only used as intermediate films for automobile and building window glass, but are also widely used in various industrial fields such as ceramic molding binders, photosensitive materials, and ink dispersants. It is used. Among these, the vinyl butyral polymer is used as a ceramic molding binder, for example, as a molding binder in the process of manufacturing a ceramic multilayer capacitor or a ceramic electronic circuit board. Widely used as a binder.
In particular, in recent years, it has been desired to reduce the size and weight of precision electrical devices such as mobile phones and notebook computers, and the electrical and electronic components used in these devices are also required to be reduced in size and performance. It has been.
例えば、セラミック積層コンデンサーでは、小型で大容量のコンデンサーが望まれており、電極部分またはセラミック部分の厚みをより薄くしたり、大容量化を図る試みがなされており、技術的にはセラミックグリーンシートの薄膜化が重要な課題となっている。このような薄膜化を行うには、粒径が小さいセラミック粉体を原料として用いる必要があるが、セラミック粉体の粒径を小粒子化すると、セラミック粉体の表面積が増大して凝集しやすくなるため、セラミックグリーンシートの表面に凹凸が生じやすくなる、均質なセラミックグリーンシートを得るのが困難になる、シートが薄膜化されることにより強度が低下する、などの問題が生じる。 For example, in ceramic multilayer capacitors, small and large-capacity capacitors are desired, and attempts have been made to reduce the thickness of electrodes or ceramic parts or to increase the capacity. Thin film formation is an important issue. In order to make such a thin film, it is necessary to use a ceramic powder having a small particle size as a raw material. However, if the particle size of the ceramic powder is reduced, the surface area of the ceramic powder increases and is likely to aggregate. Therefore, irregularities are likely to occur on the surface of the ceramic green sheet, it becomes difficult to obtain a homogeneous ceramic green sheet, and the strength is lowered by reducing the thickness of the sheet.
これらの問題点は、近年、電気・電子部品が小型化・軽量化されるのに伴ってクローズアップされており、従来知られているビニルアセタール系重合体によっては満足に解決できないのが現状である。例えば、α−オレフィン変性ビニルアセタール系重合体をセラミック成形用バインダーとして用いることが過去に提案されている(特許文献1参照)が、当時の技術レベルでは、先に指摘した問題点が考慮されておらず、問題点の解決には至っていないのが現状である。 These problems have been highlighted in recent years as electric and electronic parts have been reduced in size and weight, and currently known vinyl acetal polymers cannot be satisfactorily solved. is there. For example, it has been proposed in the past to use an α-olefin-modified vinyl acetal polymer as a binder for ceramic molding (see Patent Document 1), but at the technical level at that time, the problems pointed out earlier were considered. The current situation is that the problem has not been solved.
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
本発明の目的は、セラミックグリーンシートの薄膜化に対応して、粒径が小さいセラミック粉体を原料に用いた場合でも、均質でシート強度の大きいセラミックグリーンシートの製造を可能にするセラミッ成形用バインダーに適したビニルアセタール系重合体を提供することにある。 The object of the present invention is for ceramic molding that enables the production of ceramic green sheets that are homogeneous and have high sheet strength even when ceramic powder having a small particle size is used as a raw material, corresponding to the thinning of ceramic green sheets The object is to provide a vinyl acetal polymer suitable for a binder.
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、特定のビニルアルコール系重合体を原料にしたビニルアセタール系重合体をセラミック成形用バインダーとして用いると、粒径が小さいセラミック粉体を原料に用いてセラミックグリーンシートを製造した場合でも、均質でシート強度の大きいセラミックグリーンシートが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の第1は、重合度が50〜1000、けん化度が80.0〜99.99モル%であり、末端にスルフィド結合を介して結合したイオン基を下記式(1)を満足する条件で含有するビニルアルコール系重合体をアセタール化して得られる、アセタール化度が45〜80モル%のビニルアセタール系重合体である。
0.15 ≦ 含有量 ≦ 218.3×P−1.046 ・・・(1)
(式中、含有量は、スルフィド結合を介して結合したイオン基の含有量(モル%)を表し、Pはビニルアルコール系重合体の重合度を表す。)
本発明の第2は、第1の発明のビニルアセタール系重合体(A)、および重合度が100〜4000、けん化度が80.0〜99.99モル%のビニルアルコール系重合体をアセタール化して得られる、アセタール化度が45〜80モル%のアセタール化度を有するビニルアセタール系重合体(B)を、5/95≦(A)/(B)≦100/0の重量比で含有するビニルアセタール系重合体組成物である。
本発明の第3は、第1の発明のビニルアセタール系重合体、または第2の発明のビニルアセタール系重合体組成物を主成分とするセラミック成形用バインダーである。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that when a vinyl acetal polymer made from a specific vinyl alcohol polymer is used as a ceramic molding binder, a ceramic powder having a small particle size is used. Even when a ceramic green sheet is produced using the body as a raw material, it has been found that a ceramic green sheet having a uniform and high sheet strength can be obtained, and the present invention has been completed.
That is, in the first aspect of the present invention, the degree of polymerization is 50 to 1000, the degree of saponification is 80.0 to 99.99 mol%, and the ionic group bonded to the terminal via a sulfide bond satisfies the following formula (1). It is a vinyl acetal polymer having an acetalization degree of 45 to 80 mol% obtained by acetalizing a vinyl alcohol polymer contained under the above conditions.
0.15 ≦ Content ≦ 218.3 × P −1.046 (1)
(In the formula, the content represents the content (mol%) of an ionic group bonded through a sulfide bond, and P represents the degree of polymerization of the vinyl alcohol polymer.)
A second aspect of the present invention is an acetalization of the vinyl acetal polymer (A) of the first invention and a vinyl alcohol polymer having a polymerization degree of 100 to 4000 and a saponification degree of 80.0 to 99.99 mol%. And a vinyl acetal polymer (B) having a degree of acetalization of 45 to 80 mol% obtained in a weight ratio of 5/95 ≦ (A) / (B) ≦ 100/0. It is a vinyl acetal polymer composition.
3rd of this invention is the binder for ceramic shaping | molding which has the vinyl acetal type polymer of 1st invention or the vinyl acetal type polymer composition of 2nd invention as a main component.
末端にスルフィド結合を介してイオン基を含有するビニルアルコール系重合体をアセタール化することにより得られる、本発明のビニルアセタール系重合体はこれをセラミック成形用バインダーとして用いることにより、従来のビニルアセタール系重合体をセラミック成形用バインダーとして用いた場合と比較して、表面の状態が均質でシート強度が高く、薄膜化への対応が可能なセラミックグリーンシートを製造することができる。セラミックグリーンシートの薄膜化は、特に近年望まれている電気・電子部品の小型化・高性能化に有用であることから、本発明に係るセラミック成形用バインダーは、小型で大容量のセラミック積層コンデンサーやICチップ用のセラミック電子回路基板などを製造する際の成形用バインダーとして特に有用である。 The vinyl acetal polymer of the present invention obtained by acetalizing a vinyl alcohol polymer containing an ionic group through a sulfide bond at the terminal is used as a binder for ceramic molding, so that a conventional vinyl acetal is obtained. Compared with the case where a polymer is used as a binder for ceramic molding, a ceramic green sheet having a uniform surface state and high sheet strength and capable of coping with thinning can be produced. The ceramic green sheet thinning is particularly useful for downsizing and high performance of electrical and electronic components that have been desired in recent years. Therefore, the ceramic molding binder according to the present invention is a small and large capacity ceramic multilayer capacitor. It is particularly useful as a molding binder when manufacturing ceramic electronic circuit boards for IC chips and the like.
本発明のビニルアセタール系重合体は、重合度が50〜1000、けん化度が80.0〜99.99モル%であり、末端にスルフィド結合を介して結合したイオン基を下記式(1)を満足する条件で含有するビニルアルコール系重合体(以下「PVA」と略記することがある)をアセタール化することにより製造される。
0.15 ≦ 含有量 ≦ 218.3×P−1.046 ・・・(1)
(式中、含有量は、スルフィド結合を介して結合したイオン基の含有量(モル%)を表し、Pはビニルアルコール系重合体の重合度を表す。)
The vinyl acetal polymer of the present invention has a polymerization degree of 50 to 1000, a saponification degree of 80.0 to 99.99 mol%, and an ionic group bonded to the terminal via a sulfide bond is represented by the following formula (1). It is produced by acetalizing a vinyl alcohol polymer (hereinafter sometimes abbreviated as “PVA”) contained under satisfying conditions.
0.15 ≦ Content ≦ 218.3 × P −1.046 (1)
(In the formula, the content represents the content (mol%) of an ionic group bonded through a sulfide bond, and P represents the degree of polymerization of the vinyl alcohol polymer.)
本発明においてビニルアセタール系重合体の製造に用いられるPVAの重合度は50〜1000であり、50〜850が好ましく、100〜700がより好ましい。PVAの重合度が30未満の場合には、PVAを工業的に製造するのが困難になり、重合度が1000を超えると、セラミックグリーンシートを製造したときにその均質性が悪化する場合がある。 The degree of polymerization of PVA used for producing the polyvinyl acetal of the present invention is 50-1000, preferably 50-850, 100-700 are more preferred. When the degree of polymerization of PVA is less than 30, it becomes difficult to industrially produce PVA, and when the degree of polymerization exceeds 1000, the homogeneity may deteriorate when a ceramic green sheet is produced. .
本発明のビニルアセタール系重合体の原料であるPVAの重合度とは、粘度平均重合度を意味し、JIS−K6726に準じて測定される。すなわち、PVAをけん化度99.5モル%以上に再けん化し、精製した後、30℃の水中で測定した極限粘度[η]から次式により求めることができる。
P=([η]×1000/8.29)(1/0.62)
The degree of polymerization of PVA, which is a raw material for the vinyl acetal polymer of the present invention, means the viscosity average degree of polymerization, and is measured according to JIS-K6726. That is, after re-saponifying and purifying PVA to a saponification degree of 99.5 mol% or more, it can be obtained from the intrinsic viscosity [η] measured in water at 30 ° C. by the following equation.
P = ([η] × 1000 / 8.29) (1 / 0.62)
本発明においてビニルアセタール系重合体の原料に用いられるPVAのけん化度は80.0〜99.99モル%であり、85〜99.5モル%が好ましく、90〜99モル%がさらに好ましく、92〜98.5モル%が特に好ましい。けん化度が80モル%未満の場合には、セラミックグリーンシートの均質性が悪化する場合がある。けん化度が99.99モル%を超える場合には、PVAを製造するのが困難になる。 In the present invention, the saponification degree of PVA used as a raw material for the vinyl acetal polymer is 80.0 to 99.99 mol%, preferably 85 to 99.5 mol%, more preferably 90 to 99 mol%, ˜98.5 mol% is particularly preferred. When the degree of saponification is less than 80 mol%, the homogeneity of the ceramic green sheet may deteriorate. When the saponification degree exceeds 99.99 mol%, it becomes difficult to produce PVA.
本発明においてビニルアセタール系重合体の原料に用いられるPVAは、末端にスルフィド結合を介して結合したイオン基の含有量が0.15モル%以上であり、ビニルアルコール系重合体の重合度をPとしたときに(218.3×P−1.046)モル%以下である。 In the present invention, the PVA used as a raw material for the vinyl acetal polymer has a content of ionic groups bonded to the terminals via sulfide bonds of 0.15 mol% or more, and the polymerization degree of the vinyl alcohol polymer is P. (218.3 × P −1.046 ) mol% or less.
イオン基の含有量が0.15モル%に満たないと、このようなPVAを用いることにより得られるビニルアセタール系重合体をセラミック成形用バインダーとして用いた場合に、セラミックグリーンシートの均質性が悪化することがある。一方、イオン基の含有量が、ビニルアルコール系重合体の重合度をPとしたときに(218.3×P−1.046)モル%を超える場合には、このようなPVAを用いることにより得られるビニルアセタール系重合体をセラミック成形用バインダーとして用いた場合に、セラミックグリーンシートの均質性が悪化したり、シートの強度が低下することがある。 If the content of ionic groups is less than 0.15 mol%, the homogeneity of the ceramic green sheet deteriorates when a vinyl acetal polymer obtained by using such PVA is used as a binder for ceramic molding. There are things to do. On the other hand, when the content of ionic groups exceeds (218.3 × P −1.046 ) mol% when the degree of polymerization of the vinyl alcohol polymer is P, by using such PVA, When the obtained vinyl acetal polymer is used as a ceramic molding binder, the homogeneity of the ceramic green sheet may be deteriorated or the strength of the sheet may be reduced.
本発明においてビニルアセタール系重合体の原料に用いられるPVAは、末端にスルフィド結合を介してイオン基を含有していることが必要である。イオン基とは、カルボン酸またはその塩、スルホン酸またはその塩のカチオン性イオン基を指す。これらの中でも、カルボン酸もしくはスルホン酸、またはこれらのアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩が好ましい。 In the present invention, the PVA used as a raw material for the vinyl acetal polymer needs to contain an ionic group via a sulfide bond at the terminal. An ionic group refers to a cationic ionic group of a carboxylic acid or a salt thereof, a sulfonic acid or a salt thereof. Among these, carboxylic acid or sulfonic acid, or alkali metal salt or ammonium salt thereof is preferable.
本発明において用いられるPVAについてその末端の構造を示すならば、下記式のとおりである。
−S−(CH2)n−A
(上記式において、nは1〜10の整数であり、Aは−COOXまたは−SO3Xであり、ここでXは水素原子、アルカリ金属またはNH4である)
The terminal structure of the PVA used in the present invention is shown by the following formula.
-S- (CH 2) n -A
(In the above formula, n is an integer of 1 to 10, A is —COOX or —SO 3 X, where X is a hydrogen atom, an alkali metal or NH 4 )
PVAの末端にスルフィド結合を介して結合したイオン基の含有量は、プロトンNMRのピークから求めることができる。すなわち、PVAをけん化度が99.95モル%以上になるまでけん化し、十分にメタノール洗浄を行った後、90℃で減圧下に2日間乾燥を行って分析用のPVAを作成し、溶媒としてDMSO−d6を用いてプロトンNMRの測定を行い、硫黄原子に結合するメチレンに由来するピーク(2.6〜2.8ppm)からイオン基の含有量を算出する。 The content of the ionic group bonded to the end of PVA via a sulfide bond can be determined from the peak of proton NMR. That is, PVA was saponified until the saponification degree became 99.95 mol% or more, sufficiently washed with methanol, and then dried at 90 ° C. under reduced pressure for 2 days to prepare PVA for analysis as a solvent. Proton NMR measurement is performed using DMSO-d6, and the content of ionic groups is calculated from the peak (2.6 to 2.8 ppm) derived from methylene bonded to a sulfur atom.
PVAの末端にスルフィド結合を介して結合したイオン基の含有量は、該PVAをアセタール化することによって変化しない。そのため、本発明のポリビニルアセタール系重合体には、その原料として用いられるPVAと同じ量の末端にスルフィド結合を介して結合したイオン基が含まれる。 The content of the ionic group bonded to the end of PVA via a sulfide bond is not changed by acetalizing the PVA. Therefore, the polyvinyl acetal polymer of the present invention contains an ionic group bonded to the end of the same amount as the PVA used as the raw material via a sulfide bond.
本発明のポリビニルアセタール系重合体の末端にスルフィド結合を介して結合したイオン基の含有量についても、プロトンNMRのピークから求めることができる。すなわち、ポリビニルアセタール系重合体から分析用の試料を作成し、溶媒としてDMSO−d6またはメタノール−d4を用いてプロトンNMRの測定を行い、硫黄原子に結合するメチレンに由来するピーク(2.6〜2.8ppm)からイオン基の含有量を算出する。
さらに、ビニルアセタール系重合体をアルコール溶媒中で塩酸ヒドロキシアミンと反応させ、得られた反応物を水/アルコールで十分に再沈精製してPVAとし、得られたPVAをけん化度が99.95モル%以上となるまでけん化し、乾燥することで分析用の試料を作成し、溶媒としてDMSO−d6を用いてプロトンNMRの測定を行うことによっても、イオン基の含有量を算出することができる。
The content of the ionic group bonded to the end of the polyvinyl acetal polymer of the present invention via a sulfide bond can also be determined from the peak of proton NMR. That is, a sample for analysis was prepared from a polyvinyl acetal polymer, proton NMR measurement was performed using DMSO-d6 or methanol-d4 as a solvent, and a peak derived from methylene bonded to a sulfur atom (2.6 to The content of ionic groups is calculated from 2.8 ppm).
Further, the vinyl acetal polymer is reacted with hydroxyamine hydrochloride in an alcohol solvent, and the resulting reaction product is sufficiently reprecipitated and purified with water / alcohol to obtain PVA. The resulting PVA has a saponification degree of 99.95. The ionic group content can also be calculated by preparing a sample for analysis by saponification until it is at least mol% and drying, and measuring proton NMR using DMSO-d6 as a solvent. .
本発明のビニルアセタール系重合体において、その原料として用いられるPVAは1,2−グリコール結合を1〜2モル%含有し、かつ下記式(2)を満足することが好ましい。
0.15 ≦ 含有量 ≦ −0.0606×Y+2.3049 ・・・(2)
(式中、含有量はスルフィド結合を介して結合したイオン基の含有量(モル%)を表し、YはPVAにおける1,2−グリコール結合の含有量を表す。)
In the vinyl acetal polymer of the present invention, it is preferable that PVA used as a raw material thereof contains 1,2-glycol bond in an amount of 1 to 2 mol% and satisfies the following formula (2).
0.15 ≦ content ≦ −0.0606 × Y + 2.3049 (2)
(In the formula, the content represents the content (mol%) of an ionic group bonded via a sulfide bond, and Y represents the content of 1,2-glycol bond in PVA.)
1,2−グリコール結合の含有量が1モル%に満たなかったり、あるいは2モル%を超える場合には、このようなPVAを用いることにより得られるビニルアセタール系重合体をセラミック成形用バインダーとして用いた場合に、セラミックグリーンシートの均質性が悪化したり、シートの強度が低下することがある。 When the content of 1,2-glycol bond is less than 1 mol% or exceeds 2 mol%, the vinyl acetal polymer obtained by using such PVA is used as a binder for ceramic molding. In such a case, the homogeneity of the ceramic green sheet may deteriorate or the strength of the sheet may decrease.
イオン基の含有量が、PVAにおける1,2−グリコール結合の含有量をYとしたときに(−0.0606×Y+2.3049)モル%を超える場合には、このようなPVAを用いることにより得られるビニルアセタール系重合体をセラミック成形用バインダーとして用いた場合に、セラミックグリーンシートの均質性が悪化したり、シートの強度が低下することがある。 When the content of ionic groups exceeds (-0.0606 × Y + 2.3049) mol% when the content of 1,2-glycol bond in PVA is Y, by using such PVA, When the obtained vinyl acetal polymer is used as a ceramic molding binder, the homogeneity of the ceramic green sheet may be deteriorated or the strength of the sheet may be reduced.
本発明において、PVAの1,2−グリコール結合の含有量はNMRのピークから求めることができる。すなわち、PVAをけん化度が99.9モル%以上になるまでけん化し、十分にメタノール洗浄を行い、次いで90℃の温度で減圧下に2日間乾燥を行うことにより、分析用の試料を作成する。分析用の試料をDMSO−D6に溶解し、トリフルオロ酢酸を数滴加えた後、500MHzのプロトンNMR(JEOL GX−500)を用いて80℃で測定する。ビニルアルコール単位のメチンに由来するピーク(3.2〜4.0ppm;積分値A)と、1,2−グリコール結合の1つのメチンに由来するピーク(3.25ppm;積分値B)から、次式にしたがって1,2−グリコール結合の含有量を算出する。
1,2−グリコール結合含有量(モル%)=100B/A
In the present invention, the content of 1,2-glycol bond of PVA can be determined from the NMR peak. That is, PVA is saponified until the saponification degree becomes 99.9 mol% or more, thoroughly washed with methanol, and then dried at 90 ° C. under reduced pressure for 2 days to prepare a sample for analysis. . A sample for analysis is dissolved in DMSO-D6, a few drops of trifluoroacetic acid are added, and then measured at 80 ° C. using 500 MHz proton NMR (JEOL GX-500). From the peak derived from methine of vinyl alcohol unit (3.2 to 4.0 ppm; integrated value A) and the peak derived from one methine of 1,2-glycol bond (3.25 ppm; integrated value B), The content of 1,2-glycol bond is calculated according to the formula.
1,2-glycol bond content (mol%) = 100 B / A
PVAの1,2−グリコール結合の含有量は、ビニルアセタール系重合体から求めることもできる。この場合には、ビニルアセタール系重合体をアルコール溶媒中で塩酸ヒドロキシアミンと反応させ、得られた反応物を水/アルコールで十分に再沈精製してPVAとし、それ以降の操作は上記と同様にして分析用の試料を作成する。 The 1,2-glycol bond content of PVA can also be determined from a vinyl acetal polymer. In this case, the vinyl acetal polymer is reacted with hydroxyamine hydrochloride in an alcohol solvent, and the resulting reaction product is sufficiently reprecipitated with water / alcohol to obtain PVA, and the subsequent operations are the same as described above. To prepare a sample for analysis.
本発明において、PVAの末端にスルフィド結合を介してイオン基を導入する方法として、ビニルエステル系単量体のラジカル重合を、イオン基を有するメルカプタンの共存下に行う連鎖移動重合法を採用することができる。この方法に基づく変性PVAの製造については、特開昭57−28121号公報、特開昭57−105410号公報、特開平1−26602号公報などに詳述されている。 In the present invention, as a method for introducing an ionic group to the end of PVA through a sulfide bond, a chain transfer polymerization method in which radical polymerization of a vinyl ester monomer is performed in the presence of a mercaptan having an ionic group is adopted. Can do. Production of modified PVA based on this method is described in detail in JP-A-57-28121, JP-A-57-105410, JP-A-1-26602 and the like.
また、本発明において、PVAの1,2−グリコール結合含有量は、ビニルエステル系単量体のラジカル重合を行う際の重合温度あるいはビニレンカーボネートなどの他の単量体とビニルエステル系単量体との共重合により調整することができる。 In the present invention, the 1,2-glycol bond content of PVA is determined based on the polymerization temperature at the time of radical polymerization of vinyl ester monomers or other monomers such as vinylene carbonate and vinyl ester monomers. It can adjust by copolymerization with.
ビニルエステル系単量体としては、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニルおよびバーサティック酸ビニル等が挙げられ、これらの中でもPVAを得る点からは酢酸ビニルが好ましい。 Examples of vinyl ester monomers include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl valelate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl benzoate, vinyl pivalate and vinyl versatate. Among these, vinyl acetate is preferable from the viewpoint of obtaining PVA.
イオン基を有するメルカプタンとしては、メルカプト酢酸、3−メルカプトプロピオン酸、4−メルカプトブタン酸、5−メルカプトペンタン酸、6−メルカプトヘキサン酸、8−メルカプトオクタン酸などのメルカプトカルボン酸;メルカプトメタンスルホン酸、2−メルカプトエタンスルホン酸、3−メルカプトプロパンスルホン酸、4―メルカプトブタンスルホン酸、5−メルカプトペンタンスルホン酸、6−メルカプトヘキサンスルホン酸、8−メルカプトオクタンスルホン酸などのメルカプトスルホン酸;メルカプトメタンホスホン酸、2−メルカプトエタンホスホン酸、3−メルカプトプロパンホスホン酸、4−メルカプトブタンホスホン酸、5−メルカプトペンタンホスホン酸、6−メルカプトヘキサンホスホン酸、8−メルカプトオクタンホスホン酸などのメルカプトホスホン酸;メルカプトメタンモノリン酸エステル、2−メルカプトエタンモノリン酸エステル、3−メルカプトプロパンモノリン酸エステル、4−メルカプトブタンモノリン酸エステル、5−メルカプトペンタンモノリン酸エステル、6−メルカプトヘキサンモノリン酸エステル、8−メルカプトオクタンモノリン酸エステルなどのメルカプトアルカンモノリン酸エステル;メルカプトメタントリメチルアンモニウムクロライド、2−メルカプトエタントリメチルアンモニウムクロライド、3−メルカプトプロパントリメチルアンモニウムクロライド、4−メルカプトブタントリメチルアンモニウムクロライド、5−メルカプトペンタントリメチルアンモニウムクロライド、6−メルカプトヘキサントリメチルアンモニウムクロライド、8−メルカプトオクタントリメチルアンモニウムクロライドなどのメルカプトアルキル基含有4級アンモニウム塩などが挙げられ、これらの中でもメルカプトカルボン酸およびメルカプトスルホン酸が好ましい。 Examples of mercaptans having an ionic group include mercaptocarboxylic acids such as mercaptoacetic acid, 3-mercaptopropionic acid, 4-mercaptobutanoic acid, 5-mercaptopentanoic acid, 6-mercaptohexanoic acid and 8-mercaptooctanoic acid; mercaptomethanesulfonic acid Mercaptosulfonic acids such as 2-mercaptoethanesulfonic acid, 3-mercaptopropanesulfonic acid, 4-mercaptobutanesulfonic acid, 5-mercaptopentanesulfonic acid, 6-mercaptohexanesulfonic acid, 8-mercaptooctanesulfonic acid; Phosphonic acid, 2-mercaptoethanephosphonic acid, 3-mercaptopropanephosphonic acid, 4-mercaptobutanephosphonic acid, 5-mercaptopentanephosphonic acid, 6-mercaptohexanephosphonic acid, 8-mer Mercaptophosphonic acids such as ptooctanephosphonic acid; mercaptomethane monophosphate, 2-mercaptoethane monophosphate, 3-mercaptopropane monophosphate, 4-mercaptobutane monophosphate, 5-mercaptopentane monophosphate, 6- Mercaptoalkane monophosphates such as mercaptohexane monophosphate and 8-mercaptooctane monophosphate; mercaptomethanetrimethylammonium chloride, 2-mercaptoethanetrimethylammonium chloride, 3-mercaptopropanetrimethylammonium chloride, 4-mercaptobutanetrimethylammonium chloride 5-mercaptopentane trimethylammonium chloride, 6-mercaptohexane Emissions trimethyl ammonium chloride, 8-such dimercaptooctanoic trimethyl ammonium chloride mercaptoalkyl group-containing quaternary ammonium salts, such as chloride and the like, mercapto carboxylic acids and mercapto sulfonic acid Among these, preferred.
本発明の効果を損なわない範囲であれば、PVAにはビニルアルコール単位およびビニルエステル単位以外の単量体単位が含有されていてもよい。このような単位としては、エチレン、プロピレン、イソブテンなどのα−オレフィン類;フマール酸、マレイン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸などに由来するカルボキシル基を有する単量体;アクリル酸またはその塩、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸i−プロピルなどのアクリル酸エステル類;メタクリル酸またはその塩、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸i−プロピルなどのメタクリル酸エステル類;アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミドなどのアクリルアミド誘導体;メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミドなどのメタクリルアミド誘導体;N−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタムなどのN−ビニルアミド類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、i−プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテルなどのビニルエーテル類;エチレングリコールビニルエーテル、1,3−プロパンジオールビニルエーテル、1,4−ブタンジオールビニルエーテルなどのヒドロキシ基含有ビニルエーテル類;アリルアセテート、プロピルアリルエーテル、ブチルアリルエーテル、ヘキシルアリルエーテルなどのアリルエーテル類;オキシアルキレン基を有する単量体;ビニルトリメトキシシランなどのビニルシラン類、酢酸イソプロペニル、3−ブテン−1−オール、4−ペンテン−1−オール、5−ヘキセン−1−オール、7−オクテン−1−オール、9−デセン−1−オール、3−メチル−3−ブテン−1−オールなどのヒドロキシ基含有α−オレフィン類;エチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸などに由来するスルホン酸基を有する単量体;ビニロキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、ビニロキシブチルトリメチルアンモニウムクロライド、ビニロキシエチルジメチルアミン、ビニロキシメチルジエチルアミン、N−アクリルアミドメチルトリメチルアンモニウムクロライド、N−アクリルアミドエチルトリメチルアンモニウムクロライド、N−アクリルアミドジメチルアミン、アリルトリメチルアンモニウムクロライド、メタアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジメチルアリルアミン、アリルエチルアミンなどに由来するカチオン基を有する単量体などの各種単量体に由来する単量体単位が挙げられる。これらの単量体の単位含有量は、通常20モル%以下、好ましくは10モル%以下、さらに好ましくは5モル%以下である。 As long as the effects of the present invention are not impaired, PVA may contain monomer units other than vinyl alcohol units and vinyl ester units. Examples of such units include α-olefins such as ethylene, propylene, and isobutene; monomers having a carboxyl group derived from fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, maleic anhydride, itaconic anhydride, etc .; acrylic acid or Acrylates such as salts thereof, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, i-propyl acrylate; methacrylic acid or a salt thereof, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, methacryl Methacrylic acid esters such as i-propyl acid; acrylamide derivatives such as acrylamide, N-methylacrylamide, N-ethylacrylamide; methacrylamide derivatives such as methacrylamide, N-methylmethacrylamide, N-ethylmethacrylamide; -N-vinylamides such as vinylacetamide, N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam; vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, i-propyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether; ethylene glycol vinyl ether, 1 Hydroxy group-containing vinyl ethers such as 1,3-propanediol vinyl ether and 1,4-butanediol vinyl ether; allyl ethers such as allyl acetate, propyl allyl ether, butyl allyl ether, and hexyl allyl ether; monomers having an oxyalkylene group Vinyl silanes such as vinyltrimethoxysilane, isopropenyl acetate, 3-buten-1-ol, 4-penten-1-ol, 5-hexene- Hydroxy group-containing α-olefins such as 1-ol, 7-octen-1-ol, 9-decene-1-ol, 3-methyl-3-buten-1-ol; ethylene sulfonic acid, allyl sulfonic acid, meta Monomers having a sulfonic acid group derived from allylsulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, etc .; vinyloxyethyltrimethylammonium chloride, vinyloxybutyltrimethylammonium chloride, vinyloxyethyldimethylamine, vinyloxymethyl Diethylamine, N-acrylamidomethyltrimethylammonium chloride, N-acrylamidoethyltrimethylammonium chloride, N-acrylamidodimethylamine, allyltrimethylammonium chloride, methallyltrimethylammonium Umukuroraido, dimethylallylamine, monomer units can be given from a variety monomers such as monomers having cationic groups such as from allyl ethylamine. The unit content of these monomers is usually 20 mol% or less, preferably 10 mol% or less, more preferably 5 mol% or less.
本発明において用いられる、末端にスルフィド結合を介してイオン基を含有するPVAは、前述のイオン基を有するメルカプタンを用いた上に、さらに2−メルカプトエタノール、n−ドデシルメルカプタンなどのチオール化合物を用いて酢酸ビニルなどのビニルエステル系単量体を重合させ、得られるビニルエステル系重合体をけん化することによっても製造することができる。 PVA containing an ionic group via a sulfide bond at the terminal used in the present invention uses the mercaptan having the ionic group described above and further uses a thiol compound such as 2-mercaptoethanol and n-dodecyl mercaptan. It can also be produced by polymerizing a vinyl ester monomer such as vinyl acetate and saponifying the resulting vinyl ester polymer.
イオン基を有するメルカプタンの共存下にビニルエステル系単量体をラジカル重合させる方法としては、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などの公知の方法が採用される。その中でも、無溶媒で重合を行う塊状重合法またはアルコールなどの溶媒中で重合を行う溶液重合法が通常採用される。PVAの末端にイオン基を有するメルカプタンを効率よく導入するには、ビニルエステル系単量体の反応率に応じて該メルカプタンを添加することが望ましい。その具体的な方法として、重合系内においてビニルエステル系単量体と該メルカプタンのモル濃度が一定になるように調整する方法が挙げられる。溶液重合法を採用して重合を行う際に溶媒として使用されるアルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコールなどの低級アルコールが挙げられる。重合に使用される開始剤としては、α,α’−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)などのアゾ系開始剤、および過酸化ベンゾイル、n−プロピルパーオキシカーボネートなどの過酸化物系開始剤が挙げられる。重合温度については特に制限はないが、0℃〜150℃が好ましく、10℃〜120℃がより好ましく、30℃〜100℃がさらに好ましく、40℃〜80℃がより好ましい。 As a method for radical polymerization of a vinyl ester monomer in the presence of a mercaptan having an ionic group, known methods such as a bulk polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method and an emulsion polymerization method are employed. Among them, a bulk polymerization method in which polymerization is performed without solvent or a solution polymerization method in which polymerization is performed in a solvent such as alcohol is usually employed. In order to efficiently introduce a mercaptan having an ionic group at the end of PVA, it is desirable to add the mercaptan according to the reaction rate of the vinyl ester monomer. As a specific method thereof, a method of adjusting the molar concentration of the vinyl ester monomer and the mercaptan in the polymerization system to be constant can be mentioned. Examples of the alcohol used as a solvent when the polymerization is performed using a solution polymerization method include lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, and propyl alcohol. Examples of the initiator used for the polymerization include α, α′-azobisisobutyronitrile, azo initiators such as 2,2′-azobis (2,4-dimethyl-valeronitrile), and benzoyl peroxide, Examples thereof include peroxide initiators such as n-propyl peroxycarbonate. Although there is no restriction | limiting in particular about superposition | polymerization temperature, 0 to 150 degreeC is preferable, 10 to 120 degreeC is more preferable, 30 to 100 degreeC is further more preferable, and 40 to 80 degreeC is more preferable.
前述した方法にしたがって、イオン基を有するメルカプタンの共存下にビニルエステル系単量体をラジカル重合させることにより得られたビニルエステル系重合体は、アルコールまたはジメチルスルホキシド溶液中でけん化され、末端にスルフィド結合を介してイオン基を含有するPVAが得られる。 A vinyl ester polymer obtained by radical polymerization of a vinyl ester monomer in the presence of a mercaptan having an ionic group in accordance with the above-described method is saponified in an alcohol or dimethyl sulfoxide solution, and has a terminal sulfide. PVA containing ionic groups is obtained through the bond.
ビニルエステル系重合体をけん化するに際し、触媒として、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ性物質が用いられる。アルカリ性物質はビニルエステル単位に対するモル比で0.004〜0.5で用いられるのが好ましく、0.005〜0.05が特に好ましい。アルカリ性物質はけん化反応の初期に一括して添加してもよいし、あるいはけん化反応の途中で追加添加してもよい。
けん化反応に用いられる溶媒としては、メタノール、酢酸メチル、ジエチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。これらの溶媒の中でもメタノールが好ましく、メタノールを用いるにあたり含水率を0.001〜1重量%に調整するのが好ましく、0.003〜0.9重量%がより好ましく、0.005〜0.8重量%が特に好ましい。
In saponifying the vinyl ester polymer, an alkaline substance such as potassium hydroxide or sodium hydroxide is used as a catalyst. The alkaline substance is preferably used in a molar ratio to the vinyl ester unit of 0.004 to 0.5, particularly preferably 0.005 to 0.05. The alkaline substance may be added all at once in the initial stage of the saponification reaction, or may be added in the middle of the saponification reaction.
Examples of the solvent used for the saponification reaction include methanol, methyl acetate, diethyl sulfoxide, dimethylformamide and the like. Among these solvents, methanol is preferable, and when using methanol, the water content is preferably adjusted to 0.001 to 1% by weight, more preferably 0.003 to 0.9% by weight, and 0.005 to 0.8%. Weight percent is particularly preferred.
ビニルエステル系重合体をけん化する際に、ビニルエステル系重合体の濃度を10〜70重量%にするのが好ましく、20〜65重量%がより好ましい。けん化反応の温度は、5〜80℃が好ましく、20〜70℃がより好ましい。けん化反応の時間は、5分間〜10時間が好ましく、10分間〜5時間がより好ましい。ビニルエステル系重合体のけん化を行う方法としては、バッチ法や連続法など公知の方法が適用可能である When saponifying the vinyl ester polymer, the concentration of the vinyl ester polymer is preferably 10 to 70% by weight, more preferably 20 to 65% by weight. The temperature of the saponification reaction is preferably 5 to 80 ° C, more preferably 20 to 70 ° C. The saponification reaction time is preferably 5 minutes to 10 hours, more preferably 10 minutes to 5 hours. As a method for saponifying a vinyl ester polymer, a known method such as a batch method or a continuous method can be applied.
ビニルエステル系重合体をけん化することにより得られた末端にスルフィド結合を介してイオン基を含有するPVAは、次いで洗浄に付される。
使用可能な洗浄液としては、メタノール、アセトン、酢酸メチル、ヘキサン、水などが挙げられ、これらの中でもメタノール、酢酸メチル、水を単独でまたは混合液として用いるのが好ましい。
洗浄液は、PVA100重量部に対して通常2〜10000重量部の量で用いられるのが好ましく、3〜3000重量部がより好ましい。洗浄時の温度は、5〜80℃が好ましく、20〜70℃がより好ましい。洗浄の時間は、20分間〜10時間が好ましく、1時間〜6時間がより好ましい。PVAを洗浄する方法としてはバッチ法や向流洗浄法など公知の方法が適用可能である。
The PVA containing an ionic group via a sulfide bond at the terminal obtained by saponifying the vinyl ester polymer is then subjected to washing.
Usable cleaning liquids include methanol, acetone, methyl acetate, hexane, water and the like. Among these, methanol, methyl acetate and water are preferably used alone or as a mixed liquid.
The washing liquid is preferably used in an amount of usually 2 to 10000 parts by weight, more preferably 3 to 3000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of PVA. 5-80 degreeC is preferable and the temperature at the time of washing | cleaning has more preferable 20-70 degreeC. The washing time is preferably 20 minutes to 10 hours, and more preferably 1 hour to 6 hours. As a method for cleaning PVA, a known method such as a batch method or a countercurrent cleaning method can be applied.
上記の方法により製造された末端にスルフィド結合を介してイオン基を含有するPVAは、公知の方法にしたがって、酸性条件下含水溶媒中でアセタール化され、ビニルアセタール系重合体が得られる。本発明において用いられるビニルアセタール系重合体はアセタール化度が45〜80モル%であり、50〜80モル%が好ましく、60〜80モル%が特に好ましい。ビニルアセタール系重合体のアセタール化度が45モル%に満たない場合には、アセタール化反応により得られる粉末状の反応生成物の回収が困難になったり、セラミックグリーンシートの均質性が悪化する場合がある。ビニルアセタール系重合体のアセタール化度が80モル%を超えると、ビニルアセタール系重合体の製造が困難になる場合がある。 PVA containing an ionic group via a sulfide bond at the terminal produced by the above method is acetalized in a hydrous solvent under acidic conditions according to a known method to obtain a vinyl acetal polymer. The vinyl acetal polymer used in the present invention has an acetalization degree of 45 to 80 mol%, preferably 50 to 80 mol%, particularly preferably 60 to 80 mol%. When the degree of acetalization of the vinyl acetal polymer is less than 45 mol%, it is difficult to recover the powdered reaction product obtained by the acetalization reaction, or the homogeneity of the ceramic green sheet deteriorates There is. If the degree of acetalization of the vinyl acetal polymer exceeds 80 mol%, it may be difficult to produce the vinyl acetal polymer.
末端にスルフィド結合を介してイオン基を含有するPVAをアセタール化する方法としては、例えば、a)該PVAを水に加熱溶解して5〜30%濃度の水溶液を調製し、これを5〜50℃まで冷却した後、所定量のアルデヒドを加えて−10〜30℃まで冷却し、酸を添加することにより水溶液のpHを1以下にしてアセタール化反応を開始する方法、b)該PVAを水に加熱溶解して5〜30%濃度の水溶液を調製し、これを5〜50℃まで冷却し、酸を添加することにより水溶液のpHを1以下にした後−10〜30℃まで冷却し、所定量のアルデヒドを加えてアセタール化反応を開始する方法などが挙げられる。
アセタール化反応に要する時間は通常1〜10時間程度であり、反応は攪拌下に行うことが好ましい。また、上述した方法でアセタール反応を行った場合に、ビニルアセタール系重合体のアセタール化度が上昇しない場合には、50〜80℃程度の高い温度で反応を継続してもよい。
アセタール化反応後に得られる粉末状の反応生成物を濾過し、アルカリ水溶液で中和した後、水洗、乾燥することにより、目的とするビニルアセタール系重合体が得られる。
As a method for acetalizing PVA containing an ionic group via a sulfide bond at the terminal, for example, a) The PVA is heated and dissolved in water to prepare an aqueous solution having a concentration of 5 to 30%. A method of starting the acetalization reaction by adding a predetermined amount of aldehyde and cooling to -10 to 30 ° C. and then adding an acid to make the pH of the aqueous solution 1 or less, and b) 5-30% strength aqueous solution is prepared by heating and dissolving, and this is cooled to 5-50 ° C., the pH of the aqueous solution is reduced to 1 or less by adding acid, and then cooled to −10-30 ° C., Examples thereof include a method of starting acetalization reaction by adding a predetermined amount of aldehyde.
The time required for the acetalization reaction is usually about 1 to 10 hours, and the reaction is preferably carried out with stirring. Further, when the acetal reaction is performed by the above-described method, the reaction may be continued at a high temperature of about 50 to 80 ° C. when the degree of acetalization of the vinyl acetal polymer does not increase.
The powdery reaction product obtained after the acetalization reaction is filtered, neutralized with an aqueous alkali solution, washed with water and dried to obtain the intended vinyl acetal polymer.
アセタール化反応に用いられるアルデヒド化合物としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、ヘキシルアルデヒド、ベンズアルデヒドなどが挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。好ましいアルデヒド化合物の例は炭素数4以下のアルキルアルデヒド、およびベンズアルデヒドであり、特にブチルアルデヒドが好ましい。 Examples of the aldehyde compound used in the acetalization reaction include formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, hexylaldehyde, benzaldehyde, and the like, and these can be used alone or in admixture of two or more. Examples of preferred aldehyde compounds are alkyl aldehydes having 4 or less carbon atoms, and benzaldehyde, with butyraldehyde being particularly preferred.
アセタール化反応の際に使用される酸としては、通常、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸やp−トルエンスルホン酸などの有機酸が挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。また、アセタール化反応後に得られる粉末状の反応生成物を中和するのに用いられるアルカリ化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物のほか、アンモニア、トリエチルアミン、ピリジンなどのアミン系化合物が挙げられる。 Examples of acids used in the acetalization reaction include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid, and organic acids such as p-toluenesulfonic acid. These may be used alone or in combination of two or more. Can be used. Alkali compounds used to neutralize the powdered reaction product obtained after the acetalization reaction include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, as well as ammonia, triethylamine, and pyridine. And amine compounds such as
本発明のビニルアセタール系重合体組成物は、重合度が50〜1000、けん化度が80.0〜99.99モル%であり、末端にスルフィド結合を介して結合したイオン基を前記式1を満足する条件で含有するビニルアルコール系重合体をアセタール化して得られる、アセタール化度が45〜80モル%のビニルアセタール系重合体(A)、および重合度が100〜4000、けん化度が80.0〜99.99モル%のビニルアルコール系重合体をアセタール化して得られる、アセタール化度が45〜80モル%のアセタール化度を有するビニルアセタール系重合体(B)を、5/95≦(A)/(B)≦100/0の重量比で含有する。 The vinyl acetal polymer composition of the present invention has a polymerization degree of 50 to 1000, a saponification degree of 80.0 to 99.99 mol%, and an ionic group bonded to the terminal via a sulfide bond is represented by the above formula 1. A vinyl acetal polymer (A) having a degree of acetalization of 45 to 80 mol%, obtained by acetalizing a vinyl alcohol polymer contained under satisfactory conditions, a degree of polymerization of 100 to 4000, and a degree of saponification of 80.000. A vinyl acetal polymer (B) having an acetalization degree of 45 to 80 mol% obtained by acetalizing 0 to 99.99 mol% of a vinyl alcohol polymer is 5/95 ≦ ( A) / (B) ≦ 100/0.
ビニルアセタール系重合体(A)と併用されるビニルアセタール系重合体(B)について、その重合度が100未満の場合には、PVAを工業的に製造するのが困難になり、重合度が4000を超えると、セラミック成形用バインダーとして用いた場合に、グリーンシートの均質性が悪化することがある。また、ビニルアセタール系重合体(B)のけん化度が80モル%未満の場合には、セラミックバインダーとして用いた場合に、グリーンシートの均質性が悪化することがある。また、けん化度が99.99モル%を超える場合には、PVAを製造するのが困難になる。 When the degree of polymerization of the vinyl acetal polymer (B) used in combination with the vinyl acetal polymer (A) is less than 100, it is difficult to industrially produce PVA, and the degree of polymerization is 4000. If it exceeds 1, the homogeneity of the green sheet may deteriorate when used as a ceramic molding binder. Moreover, when the degree of saponification of the vinyl acetal polymer (B) is less than 80 mol%, the homogeneity of the green sheet may be deteriorated when used as a ceramic binder. Moreover, when the degree of saponification exceeds 99.99 mol%, it becomes difficult to produce PVA.
本発明のビニルアセタール系重合体組成物を製造する方法としては、(A)および(B)をそれぞれ別途に製造しておいて、両者を混合するという方法によってもよいし、あるいは(A)と(B)とを混合した水溶液を調製し、これを前述したアセタール化反応に付することによって、(A)と(B)が混合された状態のビニルアセタール系重合体を得るという方法によってもよい。
As a method for producing the vinyl acetal polymer composition of the present invention, (A) and (B) may be separately produced, and both may be mixed, or (A) and A method may be used in which an aqueous solution in which (B) is mixed is prepared and subjected to the acetalization reaction described above to obtain a vinyl acetal polymer in which (A) and (B) are mixed. .
(A)および(B)の2種類のビニルアセタール系重合体を併用する場合に、ビニルアセタール系重合体(A)の原料に用いられるPVAに含まれるスルフィド結合を介して結合したイオン基の平均含有量は、ビニルアセタール系重合体(A)の原料に用いられるPVAとビニルアセタール系重合体(B)の原料に用いられるPVAの合計の全単量体単位に対して0.15モル%以上であることが好ましい。ビニルアセタール系重合体(A)の原料に用いられるPVAに含まれるスルフィド結合を介して結合したイオン基の平均含有量が、ビニルアセタール系重合体(A)の原料に用いられるPVAとビニルアセタール系重合体(B)の原料に用いられるPVAの合計の全単量体単位に対して0.15モル%以上となるように、(A)および(B)の2種類のビニルアセタール系重合体を併用して、セラミック成形用バインダーとして用いた場合には、後述する実施例18、19、23および24に示されるように、表面の状態、およびシートの強度の点で著しく優れたセラミックグリーンシ−トを製造することができる。 Average of ionic groups bonded via sulfide bonds contained in PVA used as a raw material for vinyl acetal polymer (A) when two types of vinyl acetal polymers (A) and (B) are used in combination Content is 0.15 mol% or more with respect to the total monomer units of the total of PVA used for the raw material of the vinyl acetal polymer (A) and PVA used for the raw material of the vinyl acetal polymer (B). It is preferable that The average content of ionic groups bonded via sulfide bonds contained in the PVA used for the raw material of the vinyl acetal polymer (A) is PVA used for the raw material of the vinyl acetal polymer (A) and the vinyl acetal type. Two types of vinyl acetal polymers (A) and (B) are used so that the total monomer unit of PVA used as a raw material for the polymer (B) is 0.15 mol% or more. When used in combination as a binder for ceramic molding, as shown in Examples 18, 19, 23 and 24, which will be described later, a ceramic green sheet that is remarkably superior in terms of surface condition and sheet strength. Can be manufactured.
本発明のビニルアセタール系重合体またはビニルアセタール系重合体組成物をセラミック粉体のバインダーとして用い、セラミック粉体を成形する方法として、シート成形法、プレス成形法、押し出し成形法、射出成形法などが挙げられる。 Using the vinyl acetal polymer or vinyl acetal polymer composition of the present invention as a binder for ceramic powder, the method for molding ceramic powder includes sheet molding, press molding, extrusion molding, injection molding, etc. Is mentioned.
本発明のビニルアセタール系重合体またはビニルアセタール系重合体組成物をセラミック粉体のバインダーとして用い、セラミック粉体を成形する際には通常有機溶剤が用いられ、また、その際に可塑剤を併用してもよい。有機溶剤の例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、ブタノール等のアルコール類;メチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等のセルソルブ類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン系炭化水素類などが挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。 The vinyl acetal polymer or vinyl acetal polymer composition of the present invention is used as a binder for a ceramic powder, and an organic solvent is usually used when the ceramic powder is molded, and a plasticizer is also used at that time. May be. Examples of organic solvents include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol and butanol; cellsolves such as methyl cellsolve and butylcellsolve; ketones such as acetone and methylethylketone; aromatics such as toluene and xylene Hydrocarbons: Halogen-based hydrocarbons such as dichloromethane and chloroform can be used, and these can be used alone or in combination of two or more.
また、可塑剤の例としては、トリエチレングリコール−ジ−2−エチルヘキサノエート、テトラエチレングリコール−ジ−2−エチルヘキサノエート、トリエチレングリコール−ジ−n−ヘプタノエート、テトラエチレングリコール−ジ−n−ヘプタノエート等のトリまたはテトラエチレングリコールのカルボン酸ジエステル類;ジオクチルアジペート、ジブチルアジペート、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート等のジカルボン酸のジエステル類などが挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of plasticizers include triethylene glycol-di-2-ethylhexanoate, tetraethylene glycol-di-2-ethylhexanoate, triethylene glycol-di-n-heptanoate, tetraethylene glycol-di- -Dicarboxylic acid diesters of tri- or tetraethylene glycol such as n-heptanoate; diesters of dicarboxylic acids such as dioctyl adipate, dibutyl adipate, dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, etc., which are used alone or in combination of two or more Can be used.
適用できるセラミック粉末としては、セラミックの製造に使用される金属または非金属の酸化物もしくは非酸化物の粉末が挙げられる。具体的には、Li、K、Mg、B、Al、Si、Cu、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Ga、In、Y、ランタノイド、アクチノイド、Ti、Zr、Hf、Bi、V、Nb、Ta、W、Mn、Fe、Co、Ni等の酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、硫化物等が挙げられる。また、通常複酸化物と称される複数の金属元素を含む酸化物粉末の具体的なものを結晶構造から分類すると、ペロブスカイト型構造をとるものとしてNaNbO3、SrZrO3、PbZrO3、SrTiO3、BaZrO3、PbTiO3、BaTiO3等が、スピネル型構造をとるものとしてMgAl2O4、ZnAl2O4、CoAl2O4、NiAl2O4、MgFe2O4等が、イルメナイト型構造をとるものとしてはMgTiO3、MnTiO3、FeTiO3等が、ガーネット型構造をとるものとしてはGdGa5O12、Y6Fe5O12等が挙げられる。これらのセラミック粉体は、単独で用いても、あるいは2種類以上の混合物として用いてもよい。 Applicable ceramic powders include metal or non-metal oxide or non-oxide powders used in the manufacture of ceramics. Specifically, Li, K, Mg, B, Al, Si, Cu, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Ga, In, Y, lanthanoid, actinoid, Ti, Zr, Hf, Bi, V, Nb , Ta, W, Mn, Fe, Co, Ni, and other oxides, carbides, nitrides, borides, sulfides, and the like. Moreover, usually when classified concrete things a crystal structure of an oxide powder containing a plurality of metal elements referred to as double oxides, NaNbO 3, SrZrO 3, PbZrO 3, SrTiO 3 as taking a perovskite structure, BaZrO 3 , PbTiO 3 , BaTiO 3, etc. take a spinel structure, and MgAl 2 O 4 , ZnAl 2 O 4 , CoAl 2 O 4 , NiAl 2 O 4 , MgFe 2 O 4, etc. take an ilmenite type structure. Examples thereof include MgTiO 3 , MnTiO 3 , FeTiO 3 and the like, and examples of those having a garnet type structure include GdGa 5 O 12 and Y 6 Fe 5 O 12 . These ceramic powders may be used alone or as a mixture of two or more.
本発明のビニルアセタール系重合体またはビニルアセタール系重合体組成物をセラミック粉体のバインダーとして用い、セラミック粉体を成形するのに好適な方法は、有機溶剤、セラミック粉体、およびビニルアセタール系重合体またはビニルアセタール系重合体組成物を主成分とするスラリーをブレードコーターなどを用いてキャリアーフィルム上に塗布し、乾燥した後、キャリアーフィルムから離型することでセラミックグリーンシートを得る、いわゆるシート成形法である。このシート成形法において、キャリアーフィルム上に塗布されるスラリーには、有機溶剤、セラミック粉体、およびビニルアセタール系重合体のほかに、必要に応じて、解膠剤、可塑剤、滑剤などが添加されていてもよい。 The vinyl acetal polymer or vinyl acetal polymer composition of the present invention is used as a binder for ceramic powder, and a method suitable for molding the ceramic powder includes an organic solvent, a ceramic powder, and a vinyl acetal heavy polymer. A so-called sheet molding is obtained by applying a slurry containing a coalescence or vinyl acetal polymer composition as a main component onto a carrier film using a blade coater and the like, drying, and then releasing from the carrier film to obtain a ceramic green sheet. Is the law. In this sheet molding method, the slurry applied on the carrier film is added with a peptizer, plasticizer, lubricant, etc., if necessary, in addition to the organic solvent, ceramic powder, and vinyl acetal polymer. May be.
上記したシート成形法を採用するにあたり、ビニルアセタール系重合体の使用量は、得られるセラミックグリーンシートの使用目的に応じて異なるためこれを一律に規定することはできないが、通常セラミック粉体100重量部に対して3〜20重量部、好ましくは5〜15重量部である。 In adopting the above-mentioned sheet forming method, the amount of vinyl acetal polymer used varies depending on the purpose of use of the obtained ceramic green sheet, and thus cannot be uniformly defined. The amount is 3 to 20 parts by weight, preferably 5 to 15 parts by weight per part.
上記したシート成形法を採用するにあたり、スラリー中にセラミック粉末を分散させる方法について特に制限はなく、ビーズミル、ボールミル、アトライタ、ペイントシェーカー、サンドミルなどの媒体型分散機を用いる方法や、固練り法、三本ロールを用いる方法など、種々の分散方法を用いることが可能である。 なお、その際に分散剤として、カルボン酸基、マレイン酸基、スルホン酸基、リン酸基等を分子内に有するアニオン系分散剤を併用してもよく、とくに金属イオンを含有しないアニオン系分散剤の使用が好ましい。 In adopting the above-described sheet forming method, there is no particular limitation on the method of dispersing the ceramic powder in the slurry, a method using a medium type dispersing machine such as a bead mill, a ball mill, an attritor, a paint shaker, a sand mill, a kneading method, Various dispersion methods such as a method using three rolls can be used. In this case, as the dispersant, an anionic dispersant having a carboxylic acid group, a maleic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group or the like in the molecule may be used in combination. The use of agents is preferred.
セラミックグリーンシートの厚みは、その使用目的に応じて異なるため一概に規定することができないが、通常1〜300μmの範囲である。また、キャリアーフィルム上に形成された塗膜を乾燥する際の乾燥温度は、セラミックグリーンシートの厚みなどにより異なるため一概に規定することができないが、概ね60〜200℃の範囲である。 The thickness of the ceramic green sheet varies depending on the purpose of use, and thus cannot be defined unconditionally. Moreover, since the drying temperature at the time of drying the coating film formed on the carrier film changes with thickness of a ceramic green sheet etc., it cannot unconditionally define, but it is the range of 60-200 degreeC in general.
本発明のビニルアセタール系重合体またはビニルアセタール系重合体組成物をセラミック成形用バインダーとして用い、セラミック粉体を成形することにより得られるセラミックグリーンシートは、各種電子部品、とりわけセラミックグリーンシート上に電極を形成し、積み重ねて圧着した後、電極とセラミックとを同時に焼成するという工程で作製されるチップタイプの積層型コンデンサー、およびICチップの回路基板などに好適に使用できる。 A ceramic green sheet obtained by molding a ceramic powder using the vinyl acetal polymer or vinyl acetal polymer composition of the present invention as a ceramic molding binder is used as an electrode on various electronic components, particularly ceramic green sheets. Can be suitably used for a chip-type multilayer capacitor, an IC chip circuit board, and the like produced by a process in which the electrodes and the ceramic are fired at the same time.
本発明のビニルアセタール系重合体は、セラミック成形用バインダー、およびインキまたは塗料用バインダーの他に、合わせガラス用中間膜、およびメタル用プライマー、ラッカーなどの成分として用いることができ、あるいは尿素系樹脂、メラミン系樹脂およびエポキシ系樹脂などとの架橋反応に好適に用いることができる。 The vinyl acetal polymer of the present invention can be used as a component for an interlayer film for laminated glass, a primer for metal, a lacquer, etc. in addition to a binder for ceramic molding and a binder for ink or paint, or a urea resin It can be suitably used for a crosslinking reaction with melamine resin, epoxy resin and the like.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の実施例および比較例において、「部」および「%」は特に断らない限り重量基準を意味する。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to this. In the following Examples and Comparative Examples, “parts” and “%” mean weight basis unless otherwise specified.
[PVAの分析方法]
PVAの分析は、特に断らない限りJIS−K6726に記載の方法にしたがって行った。PVAの末端にスルフィド結合を介して結合したイオン基の量および1,2−グリコール結合の含有量は、前述の方法にしたがって、500MHzのプロトンNMR測定装置(JEOL GX−500)を用いて求めた。
[Analysis method of PVA]
Analysis of PVA was performed according to the method described in JIS-K6726 unless otherwise specified. The amount of ionic groups bonded to the end of PVA via a sulfide bond and the content of 1,2-glycol bond were determined using a 500 MHz proton NMR measurement apparatus (JEOL GX-500) according to the method described above. .
[ビニルアセタール系重合体の分析方法]
ビニルアセタール系重合体のアセタール化度は、ビニルアセタール系重合体をDMSO−d6に溶解し、500MHzのプロトンNMR測定装置(JEOL GX−500)を用いて求めた。
[Analytical method of vinyl acetal polymer]
The degree of acetalization of the vinyl acetal polymer was determined by dissolving the vinyl acetal polymer in DMSO-d6 and using a 500 MHz proton NMR measurement apparatus (JEOL GX-500).
合成例(PVAの合成)
撹拌機、還流管、およびディレー溶液の添加口を備えた6Lのセパラブルフラスコに酢酸ビニル2800g、メタノール680gを仕込み、60℃に昇温した後、30分間窒素ガスによるバブリングを行い系中を窒素置換した。連鎖移動剤として3−メルカプトプロピオン酸の5重量%メタノール溶液を調製し、これに窒素ガスによるバブリングを行って窒素置換した。この溶液5.4gを上記フラスコ内に添加した。フラスコの内温を60℃に調整した後、開始剤として2,2’−アゾビスイソブチロニトリル2.2gをメタノール20gに溶解し、上記フラスコに添加して重合を開始した。重合中は重合温度を60℃に維持し、3−メルカプトプロピオン酸の5重量%メタノール溶液を連続的に添加して重合を実施した。5時間経過後、重合率が70%となったところで、フラスコを冷却して重合を停止した。なお、重合中に連続的に添加した3−メルカプトプロピオン酸の5重量%メタノール溶液の量は129.3gであった。次いで、重合により得られた反応液にメタノール蒸気を導入することで未反応の酢酸ビニル単量体を追い出し、ビニルエステル系重合体を50%含有するメタノール溶液を得た。
ビニルエステル系重合体を50%含有するメタノール溶液を用い、これに適当量のメタノール、水酸化ナトリウム10重量%を含有するメタノール溶液をこの順番で加え、40℃でけん化反応を開始した。なお、けん化開始時のビニルエステル系重合体の固形分濃度は35重量%であった。水酸化ナトリウムを含有するメタノール溶液の添加は攪拌下に行われ、水酸化ナトリウムの添加量はビニルエステル系重合体の酢酸ビニル単位に対するモル比で0.015であった。水酸化ナトリウムを含有するメタノール溶液の添加を開始して約2分後に得られたゲル化物を粉砕器にて粉砕し、40℃で1時間放置してけん化を進行させた後、酢酸メチルを加えて残存するアルカリを中和した。フェノールフタレイン指示薬を用いて中和が終了したことを確認した後、白色のPVA固体を濾別した。得られたPVA固体に5倍量のメタノールを加え室温で3時間放置するという操作でPVA固体を洗浄した。上記の洗浄操作を3回繰り返した後、遠心法により脱液したPVAを乾燥機に入れ、70℃で2日間放置して乾燥を行った。このようにして得られたPVA(PVA−1a)の分析値を表2に示す。
また、これとは別に、上記のビニルエステル系重合体をけん化度99.95モル%以上にけん化し、3日間メタノールソックスレー抽出し十分に洗浄を行った後、90℃で減圧下に2日間乾燥を行って分析用のPVAを作成した。溶媒としてDMSO−d6を用いてプロトンNMRの測定を行い、硫黄原子に結合するメチレンに由来するピーク(2.6ppm)からイオン基の含有量を算出した結果、0.28モル%であった。また同様に1,2−グリコール結合含有量を算出した結果、1.52モル%であった。
反応条件を表1および表3に示す内容に変更した以外はPVA−1aと同様にして、各種のPVA(PVA−2a〜PVA−17aおよびPVA−1b〜PVA−10b)を合成した。各PVAについてその分析値を表2および表4に示す。なお、重合温度が60℃を超える場合、同様の付帯設備を有するオートクレーブを用いて重合反応を行った。
Synthesis example (synthesis of PVA)
A 6 L separable flask equipped with a stirrer, a reflux tube, and an addition port for a delay solution was charged with 2800 g of vinyl acetate and 680 g of methanol, heated to 60 ° C., and then bubbled with nitrogen gas for 30 minutes to nitrogen the system. Replaced. A 5 wt% methanol solution of 3-mercaptopropionic acid was prepared as a chain transfer agent, and this was bubbled with nitrogen gas to substitute with nitrogen. 5.4 g of this solution was added into the flask. After adjusting the internal temperature of the flask to 60 ° C., 2.2 g of 2,2′-azobisisobutyronitrile as an initiator was dissolved in 20 g of methanol and added to the flask to initiate polymerization. During the polymerization, the polymerization temperature was maintained at 60 ° C., and a 5 wt% methanol solution of 3-mercaptopropionic acid was continuously added to carry out the polymerization. After 5 hours, when the polymerization rate reached 70%, the flask was cooled to stop the polymerization. The amount of 5-mercaptopropionic acid in a 5% by weight methanol solution added continuously during the polymerization was 129.3 g. Next, methanol vapor was introduced into the reaction solution obtained by polymerization to drive off unreacted vinyl acetate monomer, and a methanol solution containing 50% of a vinyl ester polymer was obtained.
A methanol solution containing 50% of a vinyl ester polymer was used, and an appropriate amount of methanol and a methanol solution containing 10% by weight of sodium hydroxide were added in this order, and a saponification reaction was started at 40 ° C. The solid content concentration of the vinyl ester polymer at the start of saponification was 35% by weight. The methanol solution containing sodium hydroxide was added with stirring, and the amount of sodium hydroxide added was 0.015 in terms of a molar ratio of the vinyl ester polymer to the vinyl acetate unit. After about 2 minutes from the start of the addition of the methanol solution containing sodium hydroxide, the gelled product obtained was pulverized with a pulverizer and allowed to stand at 40 ° C. for 1 hour to proceed saponification, and then methyl acetate was added. The remaining alkali was neutralized. After confirming the completion of neutralization using a phenolphthalein indicator, a white PVA solid was filtered off. The PVA solid was washed by an operation of adding 5 times the amount of methanol to the obtained PVA solid and allowing it to stand at room temperature for 3 hours. After the above washing operation was repeated three times, the PVA that had been drained by centrifugation was placed in a dryer and allowed to stand at 70 ° C. for 2 days for drying. Table 2 shows analytical values of the PVA (PVA-1a) thus obtained.
Separately, the above vinyl ester polymer was saponified to a saponification degree of 99.95 mol% or more, extracted with methanol Soxhlet for 3 days, thoroughly washed, and then dried at 90 ° C. under reduced pressure for 2 days. To prepare a PVA for analysis. Proton NMR measurement was performed using DMSO-d6 as a solvent, and the content of ionic groups was calculated from a peak derived from methylene bonded to a sulfur atom (2.6 ppm). As a result, it was 0.28 mol%. Similarly, as a result of calculating the 1,2-glycol bond content, it was 1.52 mol%.
Various PVA (PVA-2a to PVA-17a and PVA-1b to PVA-10b) was synthesized in the same manner as PVA-1a except that the reaction conditions were changed to those shown in Tables 1 and 3. The analysis values for each PVA are shown in Tables 2 and 4. In addition, when superposition | polymerization temperature exceeded 60 degreeC, superposition | polymerization reaction was performed using the autoclave which has the same incidental equipment.
実施例1
(ビニルアセタール系重合体の合成)
540gのPVA(PVA−1a)を水6600ml中に投入し、攪拌下に90℃まで昇温して溶解させた後、30℃まで冷却し、ブチルアルデヒド290gを添加して分散させた後0℃まで冷却し、20%濃度の塩酸溶液1090mlを添加し、反応を開始した。塩酸溶液の添加が終了してから、その反応溶液を3時間かけて30℃にまで加温し、そしてこの温度の状態をさらに2時間維持した。析出した粒状物を濾別してこれを水で十分に洗浄し、中和させるために、10%水酸化ナトリウム溶液350mlを得られた粒状物の懸濁液に添加し、これを再び穏やかに加温した。さらに、水で洗浄することによって過剰のアルカリを除去した後、粒状物を乾燥した。このようにして得られたビニルアセタール系重合体(VAP−1a)を分析した結果を表9に示す。なお、該ビニルアセタール系重合体を90℃で減圧下2日間乾燥した後、溶媒としてDMSO−d6を用いてプロトンNMRの測定を行い、硫黄原子に結合するメチレンに由来するピーク(2.6ppm)からイオン基の含有量を算出した結果、原料として用いたPVA−1aのそれと同量であった。
(セラミックグリーンシートの作成)
セラミック粉体として平均粒径0.2μmのチタン酸バリウム粉体100部、ビニルアセタール系重合体(VAP−1a)10部、可塑剤としてジオクチルフタレート3部、および溶媒としてトルエン60部、イソプロパノール60部をジルコニア製ボール(直径2mm)500部と共に、16時間ボールミルにより混合・解砕した後、減圧下で脱泡処理してセラミックスラリーを調製した。このセラミックスラリーをドクターブレード法により、離型用のポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)上に塗布し、105℃で5分間乾燥後、PETフィルムから離型することで厚み5μmのセラミックグリーンシートを得た。
(セラミックグリーンシート表面の観察)
光学顕微鏡を用いて、セラミックグリーンシートの表面を観察し、下記の基準にしたがって評価した。評価結果を表2に示す。
A:ボイドや凝集粒子による凹凸がなく均質である。
B:ボイドはないものの、凝集粒子による凹凸が認められる。
C:ボイドと、凝集粒子による凹凸が共に認められる。
(セラミックグリーンシートの強度)
セラミックグリーンシートを40mm×100mmに打ち抜き、島津製オートグラフDCS−100にてグリーンシートのタフネスを測定した(チャック間隔:30mm、引張速度:10mm/min.、測定温度20℃)。なお、1つのサンプルについて5回測定を行った平均値をタフネス値とし、比較例1において得られたタフネス値を1.0としたときの比率(倍)を求めた。測定結果を表5に示す。
Example 1
(Synthesis of vinyl acetal polymer)
540 g of PVA (PVA-1a) was put into 6600 ml of water, heated to 90 ° C. with stirring and dissolved, then cooled to 30 ° C., 290 g of butyraldehyde was added and dispersed, and then 0 ° C. The reaction was started by adding 1090 ml of 20% strength hydrochloric acid solution. After the addition of the hydrochloric acid solution was complete, the reaction solution was warmed to 30 ° C. over 3 hours and maintained at this temperature for an additional 2 hours. In order to filter off the precipitated particulates, wash them thoroughly with water and neutralize them, 350 ml of 10% sodium hydroxide solution is added to the suspension of the particulates, which is gently warmed again. did. Furthermore, after removing excess alkali by washing with water, the granular material was dried. The results of analyzing the vinyl acetal polymer (VAP-1a) thus obtained are shown in Table 9. After the vinyl acetal polymer was dried at 90 ° C. under reduced pressure for 2 days, proton NMR was measured using DMSO-d6 as a solvent, and a peak derived from methylene bonded to a sulfur atom (2.6 ppm) As a result of calculating the content of ionic groups from the results, it was the same as that of PVA-1a used as a raw material.
(Creation of ceramic green sheets)
100 parts of barium titanate powder with an average particle size of 0.2 μm as ceramic powder, 10 parts of vinyl acetal polymer (VAP-1a), 3 parts of dioctyl phthalate as plasticizer, 60 parts of toluene, 60 parts of isopropanol Was mixed and pulverized with 500 parts of zirconia balls (diameter 2 mm) for 16 hours by a ball mill, and then defoamed under reduced pressure to prepare a ceramic slurry. The ceramic slurry was applied on a polyethylene terephthalate film (PET film) for release by a doctor blade method, dried at 105 ° C. for 5 minutes, and then released from the PET film to obtain a ceramic green sheet having a thickness of 5 μm. .
(Observation of ceramic green sheet surface)
The surface of the ceramic green sheet was observed using an optical microscope and evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 2.
A: There is no unevenness due to voids or aggregated particles, and it is homogeneous.
B: Although there are no voids, irregularities due to aggregated particles are observed.
C: Both voids and irregularities due to aggregated particles are observed.
(Strength of ceramic green sheet)
A ceramic green sheet was punched into 40 mm × 100 mm, and the toughness of the green sheet was measured with an autograph DCS-100 manufactured by Shimadzu (chuck interval: 30 mm, tensile speed: 10 mm / min., Measurement temperature 20 ° C.). In addition, the ratio (times) when the average value which measured 5 times about one sample was made into the toughness value, and the toughness value obtained in the comparative example 1 was set to 1.0 was calculated | required. Table 5 shows the measurement results.
実施例2〜15
表2に示す重合度が500のPVA(PVA−1aおよびPVA−5a〜PVA−16a)を用い、実施例1と同様の方法でビニルアセタール系重合体を合成した。次いで、実施例1と同様にしてセラミックグリーンシートを作成し、セラミックグリーンシートの表面を観察し、さらにシートの強度を求めた。評価結果および測定結果を表5に示す。
Examples 2-15
A vinyl acetal polymer was synthesized in the same manner as in Example 1 using PVA (PVA-1a and PVA-5a to PVA-16a) having a polymerization degree of 500 shown in Table 2. Next, a ceramic green sheet was prepared in the same manner as in Example 1, the surface of the ceramic green sheet was observed, and the strength of the sheet was further determined. The evaluation results and measurement results are shown in Table 5.
比較例1〜7
表2および表4に示す重合度が500のPVA(PVA−1a、PVA−1bおよびPVA−7b〜PVA−9b)を用い、実施例1と同様の方法でビニルアセタール系重合体を合成した。次いで、実施例1と同様にしてセラミックグリーンシートを作成し、セラミックグリーンシートの表面を観察し、さらにシートの強度を求めた。評価結果および測定結果を表5に示す。
Comparative Examples 1-7
A vinyl acetal polymer was synthesized in the same manner as in Example 1 using PVA (PVA-1a, PVA-1b and PVA-7b to PVA-9b) having a polymerization degree of 500 shown in Tables 2 and 4. Next, a ceramic green sheet was prepared in the same manner as in Example 1, the surface of the ceramic green sheet was observed, and the strength of the sheet was further determined. The evaluation results and measurement results are shown in Table 5.
実施例16および比較例8、9
表2および表4に示す重合度が850のPVA(PVA−2a、PVA−2bおよびPVA−10b)を用い、実施例1と同様の方法でビニルアセタール系重合体を合成した。次いで、実施例1と同様にしてセラミックグリーンシートを作成し、セラミックグリーンシートの表面を観察し、さらにシートの強度を求めた。評価結果および測定結果を表6に示す。
Example 16 and Comparative Examples 8 and 9
A vinyl acetal polymer was synthesized in the same manner as in Example 1 using PVA (PVA-2a, PVA-2b and PVA-10b) having a polymerization degree of 850 shown in Tables 2 and 4. Next, a ceramic green sheet was prepared in the same manner as in Example 1, the surface of the ceramic green sheet was observed, and the strength of the sheet was further determined. Table 6 shows the evaluation results and the measurement results.
実施例17および比較例10
表2および表4に示す重合度が200のPVA(PVA−3aおよびPVA−3b)を用い、実施例1と同様の方法でビニルアセタール系重合体を合成した。次いで、実施例1と同様にしてセラミックグリーンシートを作成し、セラミックグリーンシートの表面を観察し、さらにシートの強度を求めた。評価結果および測定結果を表7に示す。
Example 17 and Comparative Example 10
A vinyl acetal polymer was synthesized in the same manner as in Example 1 using PVA (PVA-3a and PVA-3b) having a polymerization degree of 200 shown in Tables 2 and 4. Next, a ceramic green sheet was prepared in the same manner as in Example 1, the surface of the ceramic green sheet was observed, and the strength of the sheet was further determined. Table 7 shows the evaluation results and the measurement results.
比較例11および12
表4に示す重合度が1200のPVA(PVA−5bおよびPVA−6b)を用い、実施例1と同様の方法でビニルアセタール系重合体を合成した。次いで、実施例1と同様にしてセラミックグリーンシートを作成し、セラミックグリーンシートの表面を観察し、さらにシートの強度を求めた。評価結果および測定結果を表8に示す。
Comparative Examples 11 and 12
A vinyl acetal polymer was synthesized in the same manner as in Example 1 using PVA (PVA-5b and PVA-6b) having a polymerization degree of 1200 shown in Table 4. Next, a ceramic green sheet was prepared in the same manner as in Example 1, the surface of the ceramic green sheet was observed, and the strength of the sheet was further determined. Table 8 shows the evaluation results and the measurement results.
実施例18〜22および比較例13
表2および表4に示す重合度が80および850のPVA(PVA−2a、PVA−4a、PVA−17a、PVA−2bおよびPVA−4b)から2種類を選択し、これを平均重合度が500となる割合で混合して用いてアセタール化した以外は、実施例1と同様の方法でビニルアセタール系重合体を合成した。次いで、実施例1と同様にしてセラミックグリーンシートを作成し、セラミックグリーンシートの表面を観察し、さらにシートの強度を求めた。評価結果および測定結果を表9に示す。
Examples 18-22 and Comparative Example 13
Two kinds of PVA (PVA-2a, PVA-4a, PVA-17a, PVA-2b and PVA-4b) having a degree of polymerization of 80 and 850 shown in Table 2 and Table 4 are selected, and this has an average degree of polymerization of 500. A vinyl acetal polymer was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the acetalization was performed by mixing at a ratio of Next, a ceramic green sheet was prepared in the same manner as in Example 1, the surface of the ceramic green sheet was observed, and the strength of the sheet was further determined. Table 9 shows the evaluation results and the measurement results.
実施例23〜25および比較例14
表2および表4に示す重合度が200および850のPVA(PVA−2a、PVA−3a、PVA−2bおよびPVA−3b)から2種類を選択し、これを平均重合度が500となる割合で混合して用いた以外は、実施例1と同様の方法でビニルアセタール系重合体を合成した。次いで、実施例1と同様にしてセラミックグリーンシートを作成し、シートの表面を観察し、さらにシートの強度を求めた。評価結果および測定結果を表14に示す。
Examples 23 to 25 and Comparative Example 14
Two types are selected from PVA (PVA-2a, PVA-3a, PVA-2b, and PVA-3b) having a polymerization degree of 200 and 850 shown in Table 2 and Table 4, and the average degree of polymerization is 500. A vinyl acetal polymer was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the mixture was used. Next, a ceramic green sheet was prepared in the same manner as in Example 1, the surface of the sheet was observed, and the strength of the sheet was further determined. Table 14 shows the evaluation results and the measurement results.
表5〜表10に示す結果から、本発明のビニルアセタール系重合体をセラミック成形用バインダーとして用いた場合に得られるセラミックグリーンシート(実施例1〜25)は、本発明の範囲外であるビニルアセタール系重合体をセラミック成形用バインダーとして用いた場合に得られるセラミックグリーンシート(比較例1〜14)と比較して、セラミックグリーンシートの表面の状態が均質で、セラミックグリーンシートの強度(タフネス)が大きいことが分かる。
特に、ビニルアセタール系重合体として、1,2−グリコール含有量が1〜2モル%であり、イオン基がカルボキシル基またはスルホン酸基であり、さらにこれらイオン基の含有量が前記式(2)を満足するビニルアルコール系重合体をブチラール化することによって得られ、そのブチラール化度が60〜80モル%のビニルブチラール系重合体を用いた場合には(実施例1、2、5、6、7、10、11、14、16、17)、セラミックグリーンシートの表面の状態、およびセラミックグリーンシートの強度が顕著に優れている。
From the results shown in Tables 5 to 10, the ceramic green sheets (Examples 1 to 25) obtained when the vinyl acetal polymer of the present invention is used as a ceramic molding binder are vinyls that are outside the scope of the present invention. Compared to the ceramic green sheets (Comparative Examples 1 to 14) obtained when the acetal polymer is used as a ceramic molding binder, the surface state of the ceramic green sheets is homogeneous and the strength (toughness) of the ceramic green sheets Can be seen to be large.
In particular, as a vinyl acetal polymer, the 1,2-glycol content is 1 to 2 mol%, the ionic group is a carboxyl group or a sulfonic acid group, and the content of these ionic groups is the above formula (2). When a vinyl butyral polymer having a butyralization degree of 60 to 80 mol% is used (Examples 1, 2, 5, 6, 7, 10, 11, 14, 16, 17), the surface state of the ceramic green sheet, and the strength of the ceramic green sheet are remarkably excellent.
Claims (7)
0.15 ≦ 含有量 ≦ 218.3×P−1.046 ・・・(1)
(式中、含有量は、スルフィド結合を介して結合したイオン基の含有量(モル%)を表し、Pはビニルアルコール系重合体の重合度を表す。) A vinyl alcohol-based polymer having a polymerization degree of 50 to 1000, a saponification degree of 80.0 to 99.99 mol%, and containing an ionic group bonded to the terminal via a sulfide bond under the condition satisfying the following formula (1) A vinyl acetal polymer having a degree of acetalization of 45 to 80 mol% obtained by acetalizing a polymer , wherein the ionic group is at least one group selected from carboxylic acid and sulfonic acid or salts thereof Vinyl acetal polymer .
0.15 ≦ Content ≦ 218.3 × P −1.046 (1)
(In the formula, the content represents the content (mol%) of an ionic group bonded through a sulfide bond, and P represents the degree of polymerization of the vinyl alcohol polymer.)
0.15 ≦ 含有量 ≦ 218.3×P−1.046 ・・・(1)
(式中、含有量は、スルフィド結合を介して結合したイオン基の含有量(モル%)を表し、Pはビニルアルコール系重合体の重合度を表す。) A vinyl alcohol-based polymer having a polymerization degree of 50 to 1000, a saponification degree of 80.0 to 99.99 mol%, and containing an ionic group bonded to the terminal via a sulfide bond under the condition satisfying the following formula (1) A vinyl acetal polymer (A) having a degree of acetalization of 45 to 80 mol% obtained by acetalizing the polymer, and vinyl alcohol having a degree of polymerization of 100 to 4000 and a saponification degree of 80.0 to 99.99 mol% A vinyl acetal polymer (B) having an acetalization degree of 45 to 80 mol% obtained by acetalization of a polymer is obtained from 5/95 ≦ (A) / (B) ≦ 100/0. And a vinyl acetal polymer composition containing at least one group selected from a carboxylic acid and a sulfonic acid or a salt thereof. Nil acetal polymer .
0.15 ≦ Content ≦ 218.3 × P −1.046 (1)
(In the formula, the content represents the content (mol%) of an ionic group bonded through a sulfide bond, and P represents the degree of polymerization of the vinyl alcohol polymer.)
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