(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成単位の合計量を基準にして（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキル単位を６０モル％以上有する水溶性重合体であって、（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキル重合体、あるいは（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキル単位と（メタ）アクリル酸若しくはそれらの塩単位または（メタ）アクリル酸メチル単位のみからなる共重合体のいずれかである水溶性重合体、および水媒体、シリカ粒子のみからなるシリカ分散液。
【請求項２】
水溶性重合体が、アクリル酸２−ヒドロキシエチル重合体、アクリル酸２−ヒドロキシエチル単位とアクリル酸若しくはその塩単位のみからなる共重合体、アクリル酸ヒドロキシエチル単位とアクリル酸メチル単位のみからなる共重合体より選ばれた１種以上である請求項１に記載のシリカ分散液。
【請求項３】
水性分散体の使用量がシリカ粒子に対し０．１〜５重量％である請求項１または２に記載のシリカ分散液。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリカ粒子を水中に分散させるのに適する分散剤に関するものであり、詳しくは高濃度かつ低粘度なシリカ粒子の水系スラリー分散液に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリカは塗料用の添加剤や、インクジェット受理紙の塗布剤、樹脂添加剤、研磨剤、化粧品、セメント用混和剤など多くの用途に使用されている。
シリカ粒子を水系で使用する場合、シリカ分散スラリーは比較的低濃度でも高粘度化し易いために、高濃度のスラリーを得ることは一般的に容易でない。この傾向は表面積の大きいシリカ粒子すなわち多孔質シリカ粒子で顕著であり、具体的には比表面積が２５０ｍ２／ｇ以上のシリカ粒子では低粘度で高濃度のスラリーを得ることは極めて困難であった。
シリカ分散水性スラリーの低粘度化に関して、特開平８−３３３１４４号には、ポリカルボン酸塩を分散剤として用いる方法が開示されている。しかしながら、同方法で使用されるシリカ粒子は特定なものに限定されており、同方法は一般的とは言えない。他方特開平１０−３１０４１６号には、分散剤を使用せずに低粘度なシリカスラリーを得る方法として高圧ホモジナイザーを用いる方法が記載されているが、この方法には特別な装置を必要とするという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、シリカ粒子の割合が高濃度でかつ得られる分散液の粘度が低粘度なシリカ分散液を容易に得る方法を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、構成単位の合計量を基準にして、（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキル単量体単位を６０モル％以上有する水溶性重合体からなるシリカ粒子用分散液であり、該水溶性重合体が、（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキル重合体、あるいは（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキル単位と（メタ）アクリル酸若しくはそれらの塩単位又は(メタ)アクリル酸メチル単位のみからなる共重合体であるシリカ分散液である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明においては、構成単位の合計量を基準にして、（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキル単量体単位を６０モル％以上有する水溶性重合体（以下水溶性重合体という）をシリカ粒子用分散剤として使用する。水溶性重合体における（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキル単量体単位の好ましい割合は、８０〜１００モル％である。水溶性重合体における（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキル単量体単位の割合が６０モル％未満であると、水溶性重合体によるシリカ粒子の分散性が劣る。（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキルの具体例としては、(メタ) アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピルおよび( メタ) アクリル酸ヒドロキシブチル等が挙げられ、これらは単独でまたは２種以上併用して使用できる。この中ではアクリル酸２−ヒドロキシエチルが好ましい。
【０００６】
水溶性重合体を構成する単量体として、上記（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキル単量体以外の単量体を使用することができる。該単量体としては、（メタ）アクリル酸若しくはそれらの塩又は（メタ）アクリル酸メチルである。
【０００７】
水溶性重合体の重量平均分子量は、５００〜５０，０００が好ましく、さらに好ましくは１，０００〜２０，０００であり、特に好ましくは１，０００〜１０，０００である。なお、本発明における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリアクリル酸ナトリウム換算のものである。
【０００８】
水溶性重合体は、公知のラジカル重合法等で製造できる。例えば、水溶性単量体とそれ以外の共重合可能な単量体を通常の重合開始剤系、例えばアンモニウムまたはアルカリ金属の過硫酸塩、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、ｔ−ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物、過酸化水素等の重合開始剤、および必要に応じ亜硫酸塩、アミン化合物等の促進剤を用い、水またはアルコール系等の溶媒中で５０〜１５０℃の温度条件下に、１〜１０時間程度重合反応させ、必要に応じて溶媒の一部または全部を留出させることにより、所定の濃度の重合体溶液や粉末として重合体が得られる。必要に応じて、重合体溶液には水酸化ナトリウム等のようなアルカリ金属含有化合物および／またはアンモニアの水溶液や塩酸、硫酸等を添加してＰＨを調整することができる。
【０００９】
上記水溶性重合体を分散剤として適用するシリカ粒子としては、比表面積が２５０ｍ２／ｇ以上である平均粒径１〜５μｍ程度のシリカ粒子である。また、シリカを単に水と混合して得られるシリカ濃度が５０重量％のスラリー粘度が１万ｃｐｓ以上となるシリカに対し、本発明の分散剤を適用することが好ましい。上記のような性質を有するシリカ粒子は、通常珪酸ナトリウムと硫酸との反応によって合成される。また、シリカ粒子自体が物理的または化学的に変性されたものであってもよい。分散剤の使用量は、シリカ粒子に対し０. １〜１０重量％が好ましく、より好ましくは０. １〜５重量％である。
【００１０】
本発明における分散剤は、分散媒が水または水と極性溶媒の混合物（本発明では水媒体という）のスラリーに適用することができる。水と併用される好ましい極性溶媒としては、例えばエチレングリコールやジメチルホルムアミド、メタノール、エタノール等が挙げられる。分散媒における極性溶媒の占める比率にも特に制限はないが、スラリーを低粘度化し易い点で、極性溶媒は５０重量％以下で使用するのが好ましい。本発明における分散剤の使用方法に制限はなく、シリカに対する分散効果を発現できる方法であれば、どのような方法を用いてもよい。例えば、水と分散剤を混合した水溶液にシリカを加えて撹拌しスラリーを作製した後、各種用途に用いる方法や、塗料等に分散剤を添加しシリカを混合する方法、シリカを配合した塗料等に分散剤を添加する方法等が挙げられる。
【００１１】
【実施例】
以下に実施例および比較例を挙げ、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限定されるものではない。なお、以下において、重量％は単に％と表記する。
＜合成例１＞
容量２リットルの四ツ口フラスコに水５９０. ０g を入れ、９０℃に加温した後、アクリル酸2-ヒドロキシエチル４００. ０g および２０％過硫酸ナトリウム水溶液１５. ０g をそれぞれ４時間かけて滴下し、アクリル酸2-ヒドロキシエチル重合体の水溶液を得た。得られた水溶液の固形分は４０. １％、粘度は２３０m Ｐa ・s であった。
【００１２】
＜合成例２＞
容量２リットルの四ツ口フラスコに水５９０. ０g を入れ、９０℃に加温した後、アクリル酸2-ヒドロキシエチル３６９. ６g とアクリル酸メチル３０. ４g との混合液および２０％過硫酸ナトリウム水溶液１５. ０g をそれぞれ４時間かけて滴下し、アクリル酸2-ヒドロキシエチル／アクリル酸メチル共重合体の水溶液を得た。得られた水溶液の固形分は４０. ０％、粘度は４１０m Ｐa ・s であった。
＜合成例３＞
容量２リットルの四ツ口フラスコに水８００. ０g を入れ、９０℃に加温した後、アクリル酸2-ヒドロキシエチル２６０. ０g と３６％アクリル酸ナトリウム水溶液３９０. ０g との混合液および２０％過硫酸ナトリウム水溶液２５. ０g をそれぞれ５時間かけて滴下した後、水の一部を減圧留去してアクリル酸2-ヒドロキシエチル／アクリル酸ナトリウム共重合体の水溶液を得た。得られた水溶液の固形分は４０. ０％、粘度は５２０m Ｐa ・s であった。
【００１３】
＜比較合成例１＞
容量２リットルの四ツ口フラスコに水８００. ０g を入れ、９０℃に加温した後、アクリル酸2-ヒドロキシエチル９４. ３g と３６％アクリル酸ナトリウム水溶液８４９. １g との混合液および２０％過硫酸ナトリウム水溶液３０. ０g をそれぞれ６時間かけて滴下した後、水の一部を減圧留去してアクリル酸2-ヒドロキシエチル／アクリル酸ナトリウム共重合体の水溶液を得た。得られた水溶液の固形分は４０. ３％、粘度は６２０m Ｐa ・s であった。
上記各例で得られた重合体の単量体組成と粘度物性を一覧表にしたものが表１である。なお、表中、ＨＥＡはアクリル酸2-ヒドロキシエチル、ＡＮa はアクリル酸ナトリウム、ＭＡはアクリル酸メチルを示す。
【００１４】
【表１】
0004517484.tif 000002
【００１５】
【実施例１〜３および比較例１〜２】
合成例１〜３で得られた重合体溶液、比較合成例１で得られた重合体溶液および市販のポリアクリル酸ナトリウム系分散剤（アロンＴ−４０；東亞合成製）を分散剤として使用し、シリカ粒子（ニップシールＨＤ−２；日本シリカ工業製）またはシリカ粒子（ミズカシルＰ−５２７；水澤化学工業製）を水媒体中に分散させ、以下の分散試験１および２を行った。
○分散試験１
以下の操作によって、固形分比でシリカの０．８％の分散剤を加えたシリカ濃度３０％のスラリーを調製した。
容器に所定量の分散剤を水に混合し良く撹拌した後、シリカ（ニップシールＨＤ−２；日本シリカ工業製）を投入して撹拌棒にて全体をなじませた後、ロボミックス（特殊機化工業製）にてデゾルバー羽根を使用し２０００rpm で５分間撹拌し、得られたスラリーの粘度を測定した。その結果は表２に示した。
比較として分散剤を用いないスラリーの粘度も示した。
○分散試験２
分散試験１と同様の操作によりシリカ（ミズカシルＰ−５２７；水澤化学工業製）の分散を行い、固形分比でシリカの０．４％の分散剤を加えたシリカ濃度３５％のスラリーを調製した。
得られたスラリー粘度の測定結果は表２に示したとおりである。
【００１６】
【表２】
0004517484.tif 000003
【００１７】
【発明の効果】
本発明の水溶性重合体を使用すれば、比表面積の大きいシリカ粒子を水性媒体中に高濃度に分散させることができ、スラリーの粘度が低いシリカ分散液を得ることができる。