JP7701968B2 - Abs樹脂改質剤、樹脂組成物、成形体、および樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
(2)(1)に記載のABS樹脂改質剤であって、上記マレイミド系樹脂(A)を100質量%としたとき、前記マレイミド系樹脂(A)は、前記不飽和ジカルボン酸無水物系単量体単位を1~10質量%含む、ABS樹脂改質剤。(3)(1)又は(2)に記載のABS樹脂改質剤であって、JIS K7161に基づき、23℃、湿度50%の恒温槽で16時間状態調整した試験片の、引張速度50mm/minで測定した引張破壊呼び歪みが、10%以上である、ABS樹脂改質剤。
(4)(1)~(3)のいずれかのABS樹脂改質剤と、ABS樹脂、SAN樹脂、ASA樹脂、AES樹脂から選ばれた少なくとも1種類の樹脂(C)を含む、樹脂組成物。
(5)(4)に記載の樹脂組成物であって、前記樹脂組成物全体を100質量%とした時、前記樹脂組成物に含まれる前記ポリアミド樹脂(B)が、20質量%未満である、樹脂組成物。
(6)(4)または(5)に記載の樹脂組成物であって、JIS K7111-1に基づき、23℃、湿度50%の恒温槽で16時間状態調整したノッチあり試験片を用い、打撃方向としてエッジワイズを採用して測定したシャルピー衝撃強さが、12KJ/m2以上である、樹脂組成物。
(7)(1)~(3)のいずれかに記載のABS樹脂改質剤とABS樹脂、SAN樹脂、ASA樹脂、AES樹脂から選ばれた少なくとも1種類の樹脂(C)を含む原料を押出機で溶融混練する工程を含む、樹脂組成物の製造方法。
(8)(4)~(6)のいずれかに記載の樹脂組成物を成形して得られる成形体。
本願明細書において、例えば、「A~B」なる記載は、A以上でありB以下であることを意味する。
装置名:SYSTEM-21 Shodex(昭和電工社製)
カラム:PL gel MIXED-Bを3本直列
温度:40℃
検出:示差屈折率
溶媒:テトラヒドロフラン
濃度:2質量%
検量線:標準ポリスチレン(PS)(PL社製)を用いて作製した。
マレイミド系樹脂(A)は、スチレン系単量体単位、不飽和ジカルボン酸無水物系単量体単位、マレイミド系単量体単位、シアン化ビニル単量体単位のみからなるものとすることもできる。また、マレイミド系樹脂(A)は、スチレン系単量体単位、不飽和ジカルボン酸無水物系単量体単位、マレイミド系単量体単位のみからなるものとすることもできる。
装置名:セイコーインスツルメンツ(株)社製 Robot DSC6200
昇温速度:10℃/分
ABS樹脂改質剤は、樹脂(C)の耐衝撃性、耐薬品性を向上させる効果を有する。樹脂(C)は、ABS樹脂またはSAN樹脂の少なくとも1つを含むことが好ましく、ABS樹脂およびSAN樹脂を含むことがより好ましく、ABS樹脂およびSAN樹脂のみからなるものとすることもできる。樹脂(C)として、例えば、乳化重合法によって得られた粉末状のABS樹脂と、連続式の塊状重合法によって得られたペレット状のSAN樹脂の2種類を使用してもよく、乳化重合法によって得られた粉末状のABS樹脂と、連続塊状重合によって得られたペレット状のSAN樹脂を予め押出機等で溶融ブレンドし、ペレット状のABS樹脂としたものを使用してもよい。
ABS樹脂改質剤と、ABS樹脂、SAN樹脂、ASA樹脂、AES樹脂から選ばれた少なくとも1種類の樹脂(C)を溶融混練する方法は、公知の方法が採用でき、例えば押出機による溶融混練が挙げられる。押出機は公知の装置を使用することができ、例えば、二軸スクリュー押出機、単軸スクリュー押出機、多軸スクリュー押出機、二軸ロータ付きの連続混練機などが挙げられる。噛み合い形同方向回転二軸スクリュー押出機が、一般的に広く使用されており、好適に用いることができる。また、これらの押出機を複数組み合わせて使用することもできる。押出機、押出温度についての制限は特にないが、樹脂組成物を効率よく分散できる観点から、2軸押出機を用い、260℃以上で溶融混練することが好ましい。他の製造条件にもよるが、スクリュー回転数は、例えば、150~350rpmとすることができ、押出量は15~35kg/hrとすることができる。
樹脂組成物は射出成形、シート押出成形、真空成形、ブロー成形、発泡成形、異型押出成形等の公知の成形方法で成形品を作製することができる。成形時には、通常、熱可塑性樹脂組成物を200~300℃に加熱した後、加工されるが、220~280℃であることが好ましい。成形品は、自動車、家電、OA機器、住宅建材、日用品等に用いることができる。
攪拌機を備えた容積約25リットルのオートクレーブ中にスチレン65質量部、無水マレイン酸7質量部、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン0.1質量部、メチルエチルケトン25質量部を仕込み、系内を窒素ガスで置換した後、温度を92℃に昇温し、マレイン酸無水物28質量部とt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート0.18質量部をメチルエチルケトン100質量部に溶解した溶液を7時間かけて連続的に添加した。添加後、さらにt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート0.03質量部を添加して120℃に昇温し、更に1時間反応させてスチレン-無水マレイン酸共重合体を得た。次に、ポリマー溶液にアニリン31質量部、トリエチルアミン0.6質量部を加え140℃で7時間反応させた。イミド化反応後のポリマー溶液をベントタイプスクリュー式押出機に供給し、揮発性成分を除去し、ペレット状のマレイミド系樹脂(A-1)を得た。マレイミド系樹脂(A-1)中の残存マレイミド系単量体量は、220ppmであった。NMRを用いて測定した各構成単位の含有量は、スチレン単位が52質量%、N-フェニルマレイミド単位が46質量%、無水マレイン酸単位が2質量%であり、重量平均分子量(Mw)は15万、中間点ガラス転移温度(Tmg)は203℃であった。
攪拌機を備えた容積約25リットルのオートクレーブ中に、スチレン42質量部、アクリロニトリル10質量部、マレイン酸無水物4質量部、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン0.03質量部、メチルエチルケトン27質量部を仕込み、内を窒素ガスで置換した後、温度を92℃に昇温し、マレイン酸無水物21質量部とt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート0.15質量部をメチルエチルケトン85質量部に溶解した溶液及びスチレン20質量部を4.5時間かけて連続的に添加した。更にマレイン酸無水物添加終了後、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート0.02質量部をメチルエチルケトン9質量部に溶解した溶液及びスチレン3質量部を30分かけて連続的に添加した。添加後、120℃に昇温し、30分反応させて重合を終了させた。その後、重合液にアニリン23質量部、トリエチルアミン0.4質量部を加え140℃で7時間反応させた。イミド化反応後のポリマー溶液をベントタイプスクリュー式押出機に供給し、揮発性成分を除去し、ペレット状のマレイミド系樹脂(A-2)を得た。NMRを用いて測定したA-2の各構成単位の含有量は、スチレン単位52質量%、アクリロニトリル単位8質量%、N-フェニルマレイミド単位39質量%、無水マレイン酸単位1質量%であり、重量平均分子量(Mw)は14万、中間点ガラス転移温度(Tmg)は176℃であった。
攪拌機を備えた容積約25リットルのオートクレーブ中にスチレン65質量部、無水マレイン酸7質量部、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン0.2質量部、メチルエチルケトン25質量部を仕込み、系内を窒素ガスで置換した後、温度を92℃に昇温し、マレイン酸無水物28質量部とt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート0.18質量部をメチルエチルケトン100質量部に溶解した溶液を7時間かけて連続的に添加した。添加後、さらにt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート0.03質量部を添加して120℃に昇温し、更に1時間反応させてスチレン-無水マレイン酸共重合体を得た。次に、ポリマー溶液にアニリン21質量部、トリエチルアミン0.6質量部を加え140℃で7時間反応させた。イミド化反応後のポリマー溶液をベントタイプスクリュー式押出機に供給し、揮発性成分を除去し、ペレット状のマレイミド系樹脂(A-3)を得た。マレイミド系樹脂(A-3)中の残存マレイミド系単量体量は、200ppmであった。NMRを用いて測定した各構成単位の含有量は、スチレン単位が52質量%、N-フェニルマレイミド単位が42質量%、無水マレイン酸単位が6質量%であり、重量平均分子量(Mw)は12万、中間点ガラス転移温度(Tmg)は203℃であった。
ポリアミド樹脂(B-1)として、下記の材料を使用した。
アルケマ社製 Rilsan KNO(末端アミノ基量:3.2mgKOH/g)
<ポリアミド樹脂(B-2)>
ポリアミド樹脂(B-2)として、下記の材料を使用した。
アルケマ社製 Rilsan BESVO A MED(末端アミノ基量:2.5mgKOH/g)
<ポリアミド樹脂(B-3)>
ポリアミド樹脂(B-3)として、下記の材料を使用した。
アルケマ社製 Rilsan BMNO MED(末端アミノ基量:3.4mgKOH/g)
<ポリアミド樹脂(B-4)>
ポリアミド樹脂(B-4)として、下記の材料を使用した。
東レ社製 CM1017(末端アミノ基量:3.4mgKOH/g)
<ポリアミド樹脂(B-5)>
ポリアミド樹脂(B-5)として、下記の材料を使用した。
東レ社製 CM1007(末端アミノ基量:3.4mgKOH/g)
<ポリアミド樹脂(B-6)>
ポリアミド樹脂(B-6)として、下記の材料を使用した。
宇部興産製 1022B(末端アミノ基量:2.7mgKOH/g)
ABS樹脂(C-1)は、乳化グラフト重合法にて作製した。攪拌機を備えた反応缶中に平均粒子径が0.3μmのポリブタジエンラテックス:143質量部、ソジウムホルムアルデヒドスルホキシレート:0.2質量部、テトラソジウムエチレンジアミンテトラアセチックアシッド:0.01質量部、硫酸第一鉄:0.005質量部、及び純水:150質量部を仕込み、温度を50℃に加熱した。ここにスチレン75質量%及びアクリロニトリル25質量%の単量体混合物:50質量部、t-ドデシルメルカプタン:1.0質量部、クメンハイドロパーオキサイド:0.15質量部を4時間で連続的に分割添加した。分割添加終了後、70℃に昇温し、さらに2時間かけて重合を完結させ、ABS樹脂(C-1)のラテックスを得た。得られたラテックスは、凝固剤として硫酸マグネシウムと硫酸を用い、凝固時のスラリーのpHが6.8となるよう凝固を行い、洗浄脱水後、乾燥することで粉末状のABS樹脂(C-1)を得た。得られたABS樹脂(C-1)について、ポリブタジエン含有量は、乳化グラフト重合時の原料配合比より53質量%である。ゴム状重合体を除いた構成単位は、NMRによって測定し、スチレンが75質量%、アクリロニトリルが25質量%であった。ゲル分は、遠心分離法により行い、72質量%であった。ゲル分とポリブタジエン含有量からグラフト率を計算すると44%であった。トルエン膨潤度は8.1で、数平均粒子径はTEMの観察結果から算出し、0.3μmであった。
SAN樹脂(C-2)は、連続式の塊状重合にて作製した。反応器として完全混合槽型撹拌槽を1基使用し、20Lの容量で重合を行った。スチレン60質量%、アクリロニトリル22質量%、エチルベンゼン18質量%の原料溶液を作製し、反応器に6.5L/hの流量で連続的に供給した。また、原料溶液に対して、重合開始剤としてt-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネートを160ppm、連鎖移動剤としてn-ドデシルメルカプタン400ppmの濃度となるよう、原料溶液の供給ラインに連続的に添加した。反応器の反応温度は145℃となるよう調整した。反応器から連続的に取り出されたポリマー溶液は、予熱器付き真空脱揮槽に供給され、未反応のスチレン及びアクリロニトリル、エチルベンゼンを分離した。脱揮槽内のポリマー温度が225℃となるように予熱器の温度を調整し、脱揮槽内の圧力は0.4kPaとした。ギヤーポンプにより真空脱揮槽からポリマーを抜出し、ストランド状に押出して冷却水にて冷却後、切断してペレット状のSAN樹脂(C-2)を得た。構成単位は、スチレン単位が74質量%、アクリロニトリル単位が26質量%であった。また、重量平均分子量は145,000であった。
マレイミド系樹脂(A)、ポリアミド樹脂(B)を表1に示す配合で、東芝機械製二軸押出機TEM‐35Bを用いて、270℃、250rpm、25kg/hrで溶融混練した。得られたストランドを、ペレタイザーを用いてカッティングし、およそ2mmのペレットのABS樹脂改質剤を得た。得られたABS樹脂改質剤について、後述の方法で、分散相の粒子径、引張破壊呼び歪み、曲げ弾性率、シャルピー衝撃強さを評価した。評価結果を表1に示す。また、得られたABS樹脂改質剤とABS樹脂、SAN樹脂を表2に示す配合で、東芝機械製二軸押出機TEM‐35Bを用いて、270℃、250rpm、25kg/hrで溶融混練した。得られたストランドを、ペレタイザーを用いてカッティングし、およそ2mmのペレットの樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物について、後述の方法で、メルトマスフローレイト、ビカット軟化点、曲げ弾性率、シャルピー衝撃強さ、耐薬品性を評価した。評価結果を表2に示す。
参考例1として、マレイミド系樹脂(A)とポリアミド樹脂(B)とを含むABS樹脂改質剤を添加せず、ABS樹脂、SAN樹脂を表2に示す配合で分取し、東芝機械製二軸押出機TEM‐35Bを用いて、270℃、250rpm、25kg/hrで溶融混練した。得られたストランドを、ペレタイザーを用いてカッティングし、およそ2mmのペレットの樹脂組成物を得た。
参考例2として、ABS樹脂改質剤を用いず、マレイミド系樹脂(A)、ポリアミド樹脂(B)、ABS樹脂、SAN樹脂を表2に示す配合で分取し、東芝機械製二軸押出機TEM‐35Bを用いて、270℃、250rpm、25kg/hrで溶融混練した。得られたストランドを、ペレタイザーを用いてカッティングし、およそ2mmのペレットの樹脂組成物を得た。
日立ハイテク社の透過型電子顕微鏡H-7500でABS樹脂改質剤の断面を観察した画像を伯東株式会社の画像解析ソフトImage-Pro Plus 6.3で画像解析を行った。倍率6000倍で縦5.7μm×横8.5μmの範囲を観察し、各分散相の面積を測定し、円相当の直径を各分散相の円相当径とし、各分散相の円相当径の個数平均値を分散相の平均粒子径とした。
引張破壊呼び歪みは、JIS K7161に基づき、引張速度50mm/minで測定した。試験片は、23℃、湿度50%の恒温槽で16時間状態調整したものを使用した。
曲げ弾性率は、JIS K7171に基づき、曲げ速度2mm/minで測定した。試験片は、23℃、湿度50%の恒温槽で16時間状態調整したものを使用した。
メルトマスフローレイトは、JIS K7210に基づき、240℃、98N荷重にて測定した。
ビカット軟化点は、JIS K7206に基づき、50法(荷重50N、昇温速度50℃/時間)で試験片は10mm×10mm、厚さ4mmのものを用いて測定した。試験片は、23℃、湿度50%の恒温槽で16時間状態調整したものを使用した。なお、測定機は東洋精機製作所社製HDT&VSPT試験装置を使用した。
シャルピー衝撃強さは、JIS K7111-1に基づき、ノッチあり試験片を用い、打撃方向はエッジワイズを採用して測定した。試験片は、23℃、湿度50%の恒温槽で16時間状態調整したものを使用した。なお、測定機は東洋精機製作所社製デジタル衝撃試験機を使用した。
試験片形状316×20×2mm、長半径250mm、短半径150mmの試験片について、1/4楕円法により、23℃、48時間後のクラックを観察し、以下の式により臨界ひずみを算出して評価した。試験片は成形ひずみの影響を排除するため、260℃にてペレットをプレス成形して、切り出して製造した。薬品は花王社製のマジックリンを用いて行った。
ε=b/2a2{1-(a2-b2)X2/a4}1.5×t×100
(式中、εは臨界ひずみ、aは試験片の長半径、bは試験片の短半径、tは試験片の厚み、Xは試験片の短半径側端部からクラック発生点までの長さを表す。)
なお、臨界ひずみは、値が小さいほどわずかな応力で試験片にクラックが生じることを表す。本願では、0.9以上の値を示したものを合格とした。
Claims (8)
- マレイミド系単量体単位、スチレン系単量体単位、不飽和ジカルボン酸無水物系単量体単位を有するマレイミド系樹脂(A)と、ポリアミド樹脂(B)を含むABS樹脂改質剤であって、
前記マレイミド系樹脂(A)に含まれる前記マレイミド系単量体単位の量は、前記マレイミド系樹脂(A)全体を100質量%としたとき、10~68質量%であり、
前記マレイミド系樹脂(A)に含まれる前記スチレン系単量体単位の量は、前記マレイミド系樹脂(A)全体を100質量%としたとき、30~70質量%であり、
前記マレイミド系樹脂(A)に含まれる前記不飽和ジカルボン酸無水物系単量体単位の量は、前記マレイミド系樹脂(A)全体を100質量%としたとき、1~10質量%であり、
前記ABS樹脂改質剤は分散相を有し、
前記分散相の平均粒子径が100nm以下であり、
前記分散相はマレイミド系樹脂(A)を含む、ABS樹脂改質剤。 - 請求項1に記載のABS樹脂改質剤であって、JIS K7161に基づき、23℃、湿度50%の恒温槽で16時間状態調整した試験片の、引張速度50mm/minで測定した引張破壊呼び歪みが、10%以上である、ABS樹脂改質剤。
- 請求項1又は請求項2に記載のABS樹脂改質剤であって、前記ABS樹脂改質剤全体を100質量%としたとき、前記ABS樹脂改質剤中の前記マレイミド系樹脂(A)の含有量が、40質量%以下である、ABS樹脂改質剤。
- 請求項1~3のいずれかのABS樹脂改質剤と、ABS樹脂を含む樹脂(C)を含む、樹脂組成物。
- 請求項4に記載の樹脂組成物であって、
前記樹脂組成物全体を100質量%とした時、前記樹脂組成物に含まれる前記ポリアミド樹脂(B)が、20質量%未満である、樹脂組成物。 - 請求項4または5に記載の樹脂組成物であって、JIS K7111-1に基づき、23℃、湿度50%の恒温槽で16時間状態調整したノッチあり試験片を用い、打撃方向としてエッジワイズを採用して測定したシャルピー衝撃強さが、12KJ/m2以上である、樹脂組成物。
- 請求項1~3のいずれかに記載のABS樹脂改質剤とABS樹脂を含む樹脂(C)を含む原料を押出機で溶融混練する工程を含む、樹脂組成物の製造方法。
- 請求項4~6のいずれかに記載の樹脂組成物を成形して得られる成形体。
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