JPH03106956A - 改質剤及び塩化ビニル系樹脂組成物 - Google Patents

改質剤及び塩化ビニル系樹脂組成物

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JPH03106956A
JPH03106956A JP24272989A JP24272989A JPH03106956A JP H03106956 A JPH03106956 A JP H03106956A JP 24272989 A JP24272989 A JP 24272989A JP 24272989 A JP24272989 A JP 24272989A JP H03106956 A JPH03106956 A JP H03106956A
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vinyl
vinyl chloride
chloride resin
graft
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JP24272989A
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Michio Nagara
長柄 道夫
Masashi Wakamatsu
若松 正志
Masashi Kinoshita
木之下 正史
Yukimitsu Ibaraki
茨木 行光
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DIC Corp
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Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は改質剤及びそれを含むことにより耐衝撃性、耐
候性に優れ、良好な加工性を有し、しかも透明性の改善
された塩化ビニル系樹脂組或物に関する. 〔従来の技術およびその課題〕 周知の如く、塩化ビニル重合体や塩化ビニルが少なくと
も70重量%とこれと共重合可能な他の重合性単量体3
0重量%以下との共重合体(以下塩化ビニル系樹脂と称
する)は、良好な機械的性質、化学的性質を有し汎用樹
脂として広く使用されているが、衝撃に対して脆い、加
工性が悪い等の欠点があり、これら改良のために従来か
ら多種の改質検討が広範囲に行なわれてきている.現在
最も汎用に行なわれている改質方法の一つに、塩化ビニ
ル系樹脂にABS,SBRあるいはMBSをブレンドす
る方法がある。
この方法により得られた塩化ビニル系樹脂組或物は、前
記の欠点即ち、耐衝撃性と加工性を改良することができ
るが、ABS,SBRあるいはMBSのゴム成分がポリ
ブタジエン系であるために、プタジエン戒分に起因する
二重結合の紫外線劣化により耐候性が著るしく劣り、長
期間にわたる屋外使用に耐えられないという欠点を有し
ていた。
一方、屋外用途に適する塩化ビニル系樹脂の改質剤とし
て、化学的に飽和であるポリアクリル酸アルキルエステ
ルが極めて耐候性に優れる弾性体であることから、これ
を従来のポリブタジエン系ゴム威分に置換する方法が広
く検討されている.例えば英国特許第927,821号
では、1.5重量%までの量のジビニルベンゼン、ジア
リルマレート、ジアリルフマレート、ジアリルフタレー
ト( DAP)等の架橋剤を用いたアクリル酸アルキル
エステル重合体の存在下に、メタクリル酸アルキルエス
テル、芳香族ビニル化合物、ビニルシアン化合物の単量
体または単量体混合物をグラフト重合した共重合体が、
塩化ビニル系樹脂と混合されることが記載されているが
、耐衝撃性を向上し、また耐候性にも優れるものである
か否か記載されていない。
また米国特許第3.655,825号では架橋剤として
多価アルコールのジーまたはトリ−(メタ)アクリレー
トを0.1〜5重量%使用している.その後、前記のグ
ラフト共重合体に関し、多種の架橋性単量体につき精力
的な検討が多方面からなされてきており、一定の或果が
得られている.しかしながら、未だに塩化ビニル系樹脂
の体衝撃性、耐候性、加工性および透明性の全てをバラ
ンス良く満足するに至っていないのが現状である。
特に紫外線劣化後および低温における衝撃強度低下、加
工性の点に依然として問題があり、これらの改良が市場
から要望されている. 〔課題を解決するための手段〕 本発明者らは、かかる現状に鑑みアクリル酸アルキルエ
ステル系共重合体からなる改質剤につき鋭意研究を重ね
た結果、特定の改質剤が耐衝撃性、耐候性に優れ、良好
な加工性を有ししかも透明性が改善された塩化ビニル系
樹脂m威物を与えることを見い出し、本発明に到達した
ものである.すなわち、本発明は、(A)架橋剤として
のビニル基含有ケイ素化合物を使用するアクリル系架橋
ゴム幹重合体の水性分散液の存在下に、(B)ビニル系
単量体をグラフト重合して得られたビニル系グラフト重
合体からなる塩化ビニル系樹脂用改質剤及びそれを含ん
だ塩化ビニル系樹脂組底物を提供するものである. 〔構 成〕 本発明の改質剤であるグラフト共重合体を製造するのに
用いられる架橋ゴム幹重合体(通常アクリルゴムと称す
)の水性分散液は、通常の乳化重合法により得られる.
この重合体に使用される単量体は、アクリル酸アルキル
エステル、必要により他の単量体とからなり、好ましく
はアルキル基の炭素数が2〜8個であり、アルキル基は
直鎖状でも分岐状でも良い.その例として、アクリル酸
エチル、アクリル酸プロビル、アクリル酸n−ブチル、
アクリル酸ベンチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸
n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキル等が挙げら
れる.これらの単量体は、単独、あるいは混合して使用
することができる.またこれらアクリル酸アルキルエス
テルの10〜30重量%まで共重合可能な他の単量体と
置換してもよい.共重合可能な他の単量体としては、例
えばスチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、
クロロスチレン、フロモスチレン、ビニルカルバゾール
等の芳香族ビニル化合物、1.3−ブタジェン、イソプ
レン、クロロプレン等の共役ジオレフィン、メチルメタ
クリレート、エチルメタクリレート等のメタクリル酸ア
ルキルエステル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル
酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル等のアクリル酸
またはメタクリル酸誘導体、アクリロニトリル、メタク
リロニトリル等のビニルシアン化合物、メチルビニルエ
ーテル、プチルビニルエーテル等のビニルエーテル、塩
化ビニル、臭化ビニル等のハロゲン化ビニル、塩化ビニ
リデン、臭化ビニリデン等のノ\ロゲン化ビニリデン、
酢酸ビニル、ブロピオン酸ビニル等のビニルエステルな
どが使用できる.また本発明の架橋ゴム幹重合体(A)
を得るのに必須である架橋剤としてのビニル基含有有機
ケイ素化合物としては、一般式〔I〕 R, ct+t−c−<χ+rSi(ORz)s (式中R+
は、Hまたは炭素数1〜4のアルキル基、Rtは炭素数
1〜4のアルキル基又は、CrHzt  O  Rz 
(Rsは炭素数1〜4のアルキル基、lはl〜3の整数
)、Xは0 11 C  O  C@Hzs (mは1〜3の整数)、nは
Oまたはl〕で表わされる化合物が好ましい.該ケイ素
化合物としては、例えばビニルトリメトキシシランCH
z−CH  St(OCRs)s 、ビニルトリエトキ
シシランCHz=CI{  Si(O  CJs)s、
ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シランCH寞=
CH  Si(O  CzHnOCHs)s、ビニルト
リブトキClh シシランCHz=CH  St(O  C  CH3)
! 、γ−メタCH3 クリルオキシプロビルトリメトキシシランCII3 C■t=C −C −0{CHx+TSi(OCHs)
+  等が挙げら11 0 れるが、これらに限定されるものではない。またこれら
の有機ケイ素化合物は単独で、また混合して使用しても
よいし、他の例えばジビニルベンゼン、モノまたはポリ
エチレングリコールジメタクリレート、1.9−デカジ
エン、1,5−へキサジエン、1.13−テトラデカジ
エン等の通常の架橋剤と併用してもよい.該ケイ素化合
物は、好ましくは架橋ゴム幹重合体中に0.1〜10重
量%、より好ましくは0. 2〜8重量%含まれなけれ
ばならない。
この範囲より少ないと、架橋およびグラフト活性点が不
足し耐衝撃性が不十分であり、またこの範囲を超えると
架橋されすぎるため耐衝撃性がかえって低下する。
本発明の架橋ゴム幹重合体は、通常の乳化重合により得
られ、乳化剤としてはオレイン酸カリウム、オレイン酸
ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、アル
キルジフエニルエーテルジスルホン酸ソーダ、ポリオキ
シエチレンアルキルエーテル硫酸ソーダ、ナフタレンス
ルホン酸ホルマリン縮金物等のア二オン乳化剤、ポリオ
キシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノ
ニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンブロビレン
ブロックポリマー等のノニオン乳化剤、ラウリルアミン
アセテート等のカチオン乳化剤などの公知の界面活性剤
が使用できる. 過酸化物や酸化還元(レドックス)系等の公知の重合開
始剤以外に、重合度調節のための連鎖移動剤、pi調節
剤等も必要に応じて添加することができる.必須成分と
してのアクリル酸アルキルエステルおよび有機ケイ素化
合物から或る架橋性剤は、全量を一度に仕込んでも良く
、一部または全量を連続的に、または間歇的に添加しつ
つ重合しても良い. このようにして得られた水性分散液中の架橋ゴム幹重合
体の平均粒子径は、0.05〜0.3μ填の範囲のもの
が適している。平均粒子径が0.05μ一より小さいも
のでは、得られる塩化ビニル系樹脂組威物の耐衝撃性を
高める効果が小さい。そこで、このような場合にはグラ
フト重合する前に、またはグラフト重合中に粒子径を公
知の凝集方法を用いて肥大化することが望ましい。また
平均粒子径が0.3μ一より大きいものでは、塩化ビニ
ル系樹脂への分散が不十分となり易く、その結果得られ
る塩化ビニル系樹脂組成物の加工性、耐衝撃性が低下す
る.グラフト重合は、このようにして得られた架橋ゴム
幹重合体の水性分散液の存在下に、重合開始剤、要すれ
ば乳化剤、連鎖移動剤、pHJ節剤、その他を添加し通
常の乳化重合の方法によって行なうことができる。
塩化ビニル系樹脂との相溶性を得るために、本発明のグ
ラフト共重合体からなる改質剤は、架橋剤としてのビニ
ル基含有ケイ素化合物を必須威分として架橋した架橋ゴ
ム幹重合体の水性分散液の存在下で、グラフト重合する
ことにより製造される。この相溶性を得るためのグラフ
ト或分としては、好ましくはアルキル基の炭素数1〜4
のメタクリル酸アルキルエステルl00〜0重量%、芳
香族ビニル化合物O〜90重量%、ビニルシアン化合物
0〜50重量%から成る単量体またはこれら単量体と共
重合可能な単量体を0〜20重量%程度使用することが
できる。さらに、該グラフト或分に共重合可能な架橋剤
を使用して、グラフト重合を行ないつつ架橋することも
できる.このための架橋剤としては、前記の有機ケイ素
化合物でも、また1分子中に共重合可能な前記の通常の
架橋剤でもよい。
その使用量は、グラフト成分に対して0〜5重量%であ
る.5重景%を越えると、グラフト威分が架橋され過ぎ
、塩化ビニル系樹脂との相溶性が低下してしまい、耐衝
撃性、耐候性が発現し難いものとなる. グラフト威分としてのメタクリル酸アルキルエステルは
、好ましくはアルキル基の炭素数が1〜4であり、直鎖
状でも分岐状でも良い。例えば、メタクリル酸メチル、
メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロビル、メタクリ
ル酸イソプロビル、メタクリル酸n−プチル、メタクリ
ル酸i−ブチル、メタクリル酸t−ブチル等が挙げられ
、単独にまたは混合して使用することができる。
更に芳香族ビニル化合物としては、スチレン、ビニルト
ルエン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、プロム
スチレン、ビニルカルバゾール等が挙げられ、またビニ
ルシアン化合物としては、アクリロニトリル、メタクリ
ロニトリルが挙げられる. これらと共重合可能な単量体としては、単一のビニル基
またはビニリデン基を含むアクリル酸、アクリル酸エス
テル、アクリルアミド、メタクリル酸、アルキル基の炭
素数が1〜4を除く他の有機残碁を含むメタクリル酸エ
ステル、メタクリルアミド、アルキルビニルエーテル、
アルキルビニルエステル、N−フェニルマレイごド、N
−シクロへキシルマレイミド等のN一置換マレイミド類
等がある。
グラフト重合とは、前述のグラフト或分、要すれば架橋
剤とこれらグラフト威分との混合物の全量を一度に、あ
るいは全量またはその一部を連続的に、または間歇的に
前記水性分散液に添加して重合を完結したものである。
さらに、全てを均一混合して使用しても良く、また相溶
性を満足し得る前記或分範囲内で組或を変えつつ、2段
またはそれ以上の多段でグラフト重合することもできる
.得られたグラフト重合体の水性分散液は、噴霧乾燥に
より重合体粉末を回収するか、塩析凝固、が過、水洗し
たのち乾燥して重合体粉粒物を回収する。この時、塩化
ビニル系樹脂の水性分散液と共凝固することもでき、ま
た公知の酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、光安定
剤等を添加することもできる。
本発明の改質剤としてのグラフト共重合体は、架橋ゴム
幹重合体50〜80重量部にグラフト重合した重合体2
0〜50重量部とから威る.架橋ゴム幹重合体が50重
量部より少ないと得られる塩化ビニル系樹脂組底物の耐
衝撃性を改良する効果が小さく、80重量部より多いと
酸析、塩析等の粉末化、乾燥段階で塊状化してしまい、
塩化ビニル系樹脂と均一に混合することができなくなる
本発明の塩化ビニル系樹脂とは、通常の塩化ビニル樹脂
を含むもので、好ましくは塩化ビニル重合体および/ま
たは少なくとも塩化ビニル70重量%とこれと共重合可
能な他の重合性単量体O〜30重量%との共重合体であ
る. 他の重合性単量体とは、例えば、塩化ビニリデン、臭化
ビニリデンなどのハロゲン化ビニリデン;酢酸ビニル、
プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル:アクリル酸
メチルなどのアクリル酸アルキルエステル;メタクリル
酸メチルなどのメタクリル酸アルキルエステル;スチレ
ンなどの芳香族ビニル化合物;アクリロニトリル、メタ
クリロニトリルなどのビニルシアン化合物等が挙げられ
る.これらの単量体は、単独または2種以上を塩化ビニ
ルと共重合させて使用できる. 本発明の塩化ビニル系樹脂組成物は、好ましくは塩化ビ
ニル系樹脂97〜50重量部と、グラフト共重合体から
なる改質剤3〜50重量部とから成る。グラフト共重合
体が3重量部より少ないと耐衝撃性が発現され難く、5
0重量部より多いと塩化ビニル系樹脂の特性が失なわれ
て添加する意味がなくなってしまう. 本発明の改質剤であるグラフト重合体と塩化ビニノp系
樹脂とは、ヘンシヱルミキサー、リボンブレンダー、ロ
ールミル、バンバリーミキサー等の公知の混合機を使用
して混合され、さらに射出成形機、押出機等の公知の加
工機により戒形加工することができる。
その際必要に応じて従来公知の熱安定剤、紫外線吸収剤
、光安定剤、滑剤、充填剤、加工助剤、顔料、帯電防止
剤等を任意に添加することができる。また、さらに本発
明のグラフト重合体からなる改質剤は、塩化ビニル系樹
脂と相溶する他の重合体、例えばエチレン・酢酸ビニル
系共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体お
よびこれらの共重合体と塩化ビニルとのグラフト共重合
体、スチレン・アクリロニトリル系共重合体、ABS樹
脂、MBS樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン系共重
合体、塩素化ポリエチレン等と、また可塑剤と共に塩化
ビニル系樹脂に配合することも可能である. 〔実施例〕 次ぎに、本発明を実施例をもって具体的に説明するが、
本発明はこれらによって限定されるものではない。なお
、実施例中の「部」および「%」はいずれも『重量部J
および『重量%』を表わすものとする。
実施例1 (A)加橋ゴム 重ム の ′6 窒素気流中で第1表の戒分を21ステンレス製フラスコ
に仕込み、35℃の温度に保ちながら撹拌下で第2表の
混合或分の5%に相当する14.1部を、次いで重合開
始剤であるジイソブ口ビルベンゼンハイドロバーオキサ
イド0.56部を仕込む.その後反応系の温度を40℃
とし、第2表の混合戒分の残り95%に相当する2 6
 7. 9部およびホルムアルデヒドナトリウムスルホ
キシレート1.6部を含む水溶液42部を並行して3時
間かけて滴下しつつ重合を進める. 第1表 イオン交換水           960  部オレ
イン酸ナトリウム        6  〃エチレンジ
アミン四酢酸二ナトリウム 0.04σ硫酸第一鉄  
           0.02〃ピロリン酸ナトリウ
ム         2  〃40℃の温度でさらに2
時間重合を続け、反応を完結させた。重合率は98%以
上であった。この架橋ゴム幹重合体の平均粒子径は、0
.07μm、ゲル含量は91%であった。架橋ゴム幹重
合体の平均粒子径はHe − Neレーザー光を用いた
散乱光分光法を利用したコールター社製、コールターN
4型サブミクロン粒子分析装置により測定した。またゲ
ル含量は、架橋ゴム幹重合体の水性分散液をシャーレ上
で乾燥し、その一部(Wag)をクロロホルム中に30
℃で48時間浸漬し、k潤1,タ試料を絶乾し、重量(
Wag)を測定して次式により算出した。
第2表 アクリル酸n−ブチル       280  部この
ようにして得られた固形分70部の架橋ゴム幹重合体を
含む水性分散液を加熱して60℃の温度に保ちつつ、2
%酢酸水溶液80部を徐々に添加して粒子の肥大化を行
なった。平均粒子径は0.16μmであった。2%水酸
化ナトリウム水溶液80部を添加し分散液を安定化させ
た後、ジイソプロビルベンゼンハイドロバーオキサイド
0.24部を加え、次いでメタクリル酸メチル120部
とホルムアルデヒドナトリウムスルホキシレート0.8
部を含む水溶液21部を並行して4時間かけて滴下した
。さらに60℃の温度で2時間重合を続け反応を完結さ
せた。重合率は98%以上であった。得られたグラフト
重合体の平均粒子径は0.18μmであった。
このようにして製造したグラフト重合体の水性分散液に
塩化カルシウムを添加して塩析凝固し脱水した後、水洗
、乾燥することにより本発明の改質剤としてのグラフト
重合体粉粒状物を得た。
(C)   ビニル      の 第3表に示す配合物を190℃に調整した6インチテス
トロールで5分間混練し、塩化ビニル系樹脂組成物を得
た。この組或物をプレス温度190℃、プレス圧力1 
5 0kg/cm”で厚さ3IllIのプレスシ一トに
威形して組戒物の物性を測定した。その結果を第4表に
示した.第4表には、市販のMBS樹脂を本発明の改質
剤に代えて同様に或形し測定した結果および改質剤を使
用しない場合の測定結果を併記した。
なお、組戒物の物性測定は以下の方法によって行なった
・耐衝撃性 : ASTM D−256−sbに準じて
ノッチ付アイゾソト衝撃強度を0℃および 23℃で測定した。
・耐候性 :サンシャインウェザロメーターによる40
0時問および1,000時間の促進曝露試験を行ない、
その後上 記のノッチ付アイゾット衝撃強度 の測定を23℃で実施した。
・透明性 : JIS K 6714に準じて積分球式
へ−ズメーターを用いて全光線透過率 および曇価を測定した。
・加工性 :6インチテストロールでグラフト重合体配
合物を混練する際配合物 のまとまり程度を観察した。
・折り曲げ白化性:別途上記の条件で0. 5 mmの
プレスシ一トを作製し、このプレス シ一トを折り曲げて、折り曲げ箇 所の白化程度を観察した。
第3表 改質剤(グラフト重合体)       10  部ポ
リ塩化ビニル樹脂(丁=1,050)   100〃ジ
ブチル錫マレー}           2.5 ”カ
ルコール86             0.8”ワソ
クスOP              0.2”比較例
l 実施例1の(A)と同様に操作して、ただし架橋剤とし
てビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シランの代り
に、メタクリル酸アリルを同量用いて架橋ゴム幹重合体
を製造し、以下(B)および(C)と同様にして塩化ビ
ニル系樹脂m或物の試験片を作成し、物性を測定した。
その結果を第4表に示した。なお、(A)の架橋ゴム幹
重合体及び(B)のグラフト重合体の製造時、重合率は
何れも97%以上であり、重合は実質的に完結していた
実施例2及び比較例2 実施例l及び比較例1の(A)と各々同様に操作して架
橋ゴム幹重合体を製造し、(B)のグラフト重合体の製
造の際に第5表に示す架橋剤を用いた以外は実施例l及
び比較例lと全く同様にして塩化ビニル系樹脂組戒物の
試験片を作成し、物性を測定した。その結果を第5表に
示した。
なお、(B)のグラフト重合体の製造時、重合率は何れ
も97%以上であり重合は実質的に完結していた. / / 実施例3及び比較例3 実施例1及び比較例1の(A). (B)と同様に操作
して、ただし架橋剤の種類、使用量及び単量体の種類、
使用量を第6表に示すように代えてグラフト重合体を製
造し、以下(C)と同様にして塩化ビニル系樹脂組或物
の試験片を作威し物性を測定した.その結果を第6表に
示した.なお、(A)の架橋ゴム幹重合体及び(B)の
グラフト重合体の製造時の重合率は全ての場合97%以
上であり、重合は実質的に完結していた./ //′ / / / 〔発明の効果〕 以上の実施例及び比較例から明らかなように、本発明の
特定の有機ケイ素化合物を必須の架橋剤として用いたグ
ラフト重合体を改質剤として使用した塩化ビニル系樹脂
組威物は、市販のMBS樹脂を改質剤として使用した場
合に比較して透明性はやや劣るものの、同等以上の耐衝
撃性を有し、しかも耐候性が格段に優れている.(第4
表)また、本発明の特定の有機ケイ素化合物を必須の架
橋剤として使用しない場合と比較して、同等以上の耐衝
撃性、耐候性、加工性を有し、しかも透明性が改善され
ることから、該樹脂は、屋外用途として、農業資材、工
業部品、及び建築資材、例えば塩ビ窓枠、サイジング材
、工業用硬質板、パイプ、並びに透明性の改善された波
板用等に使用することができる. 手続補正書印釦 1.事件の表示 平或1年特許願第242729号 2.発明の名称 改質剤及び塩化ビニル系樹脂組或物 3.補正をする者 事件との関係 特許出願人 〒174東京都板橋区坂下三丁目35番58号(288
)大日本インキ化学工業株式会社代表者  川  村 
 茂  邦 4.代理人 〒103東京都中央区日本橋三丁目7番20号大日本イ
ンキ化学工業株式会社内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(A)架橋剤としてのビニル基含有ケイ素化合物を
    使用するアクリル系架橋ゴム幹重合体の水性分散液の存
    在下に、 (B)ビニル系単量体をグラフト重合して得られたビニ
    ル系グラフト重合体 からなる塩化ビニル系樹脂用改質剤。 2、架橋剤としてのビニル基含有ケイ素化合物が一般式
    〔 I 〕 ▲数式、化学式、表等があります▼〔 I 〕 〔式中R_1は、H又は炭素数1〜4のアルキル基、R
    _2は炭素数1〜4のアルキル基又は、 C_lH_2_l−O−R_3(但し、lは1〜3の整
    数、R_3は炭素数1〜4のアルキル基を示す)、Xは ▲数式、化学式、表等があります▼(但し、mは1〜3
    の整数を示す)、nは0又は1を示す〕 であることを特徴とする請求項1の改質剤。 3、架橋剤としてのビニル基含有ケイ素化合物の使用量
    がアクリル系架橋ゴム幹重合体の0.1〜10重量%で
    あることを特徴とする請求項1の改質剤。 4、請求項1〜3の改質剤を含有することを特徴とする
    塩化ビニル系樹脂組成物。
JP24272989A 1989-09-19 1989-09-19 改質剤及び塩化ビニル系樹脂組成物 Pending JPH03106956A (ja)

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