JPH069734A - ローブ型グラフト共重合体を含有する改善された耐衝撃性をもつ樹脂組成物及びそれらの製造法 - Google Patents

ローブ型グラフト共重合体を含有する改善された耐衝撃性をもつ樹脂組成物及びそれらの製造法

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JPH069734A
JPH069734A JP5076049A JP7604993A JPH069734A JP H069734 A JPH069734 A JP H069734A JP 5076049 A JP5076049 A JP 5076049A JP 7604993 A JP7604993 A JP 7604993A JP H069734 A JPH069734 A JP H069734A
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rubbery
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Kevin R Kidder
ケヴィン・リード・キッダー
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    • C08F285/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to preformed graft polymers
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低光沢で耐衝撃性の改善されたグラフト共重
合体含有樹脂組成物。 【構成】 二葉ローブ型グラフト共重合体を含有する改
善された耐衝撃性をもつ樹脂組成物が提供される。該ロ
ーブ型グラフト共重合体は硬質ローブ及びゴム状ローブ
を含む。ゴム状ローブ同士は相互に親和力を発揮し、配
合処理中に凝集する傾向があり、その結果目的とする組
成物に低減された光沢を与える大きな寸法をもつゴム粒
子を生ずる。これらの樹脂組成物は成形用樹脂として有
用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はグラフト共重合体を含有
する樹脂組成物、特に二葉ローブ(葉形)型(bi−l
obed)グラフト共重合体を含有する樹脂組成物及び
それらの製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリブタジエンゴム上にグラフト結合さ
れたスチレン及びアクリロニトリルから誘導されたコア
−シエル型グラフト共重合体は既知である。また硬質コ
ア及びゴム状アクリル系シエルをもつコア−シエル型重
合体も既知である(米国特許第4,473,679号明
細書参照)。さらに、コア−シエル型グラフト共重合体
を樹脂組成物中に使用してスチレン及びアクリロニトリ
ル樹脂から誘導される硬質共重合体の耐衝撃性を改善す
ることも知られている。低光沢の樹脂組成物を形成する
ため及び樹脂組成物に良好な耐衝撃性能を付与するため
には大きいゴム粒子寸法が望まれるが、慣用の方法によ
る大きい粒子寸法のゴム粒子の形成は一般に長い重合時
間を必要とする。
【0003】
【発明の概要】本発明は遊離の硬質重合体及び二葉ロー
ブ型グラフト共重合体を含有してなる改善された耐衝撃
性をもつ樹脂組成物及びそれらの製造法を提供するもの
である。該ローブ型グラフト共重合体は硬質重合体のロ
ーブ及び該硬質重合体のローブに化学的に結合されたゴ
ム状重合体のローブを有する。該ローブ型グラフト共重
合体を遊離の硬質重合体に配合する場合、ゴム状重合体
のローブ同士は相互に親和力を発揮し、それによって凝
集を生起して大きい寸法のゴム粒子を形成する。該ロー
ブ型グラフト共重合体は(a)ビニル単量体を好ましく
は少量のポリエン型グラフト化剤を用いて乳化重合する
ことによりビニル官能基をもつ硬質重合体のシードのラ
テックスを形成させ;そして(b)ジエン単量体を該硬
質重合体のシードの存在下で重合させて硬質ローブ及び
ゴム状ローブをもつグラフト共重合体を形成させること
によって製造される。グラフト中に、ゴム状ポリブタジ
エン粒子に対して硬質グラフト部分をABSグラフト共
重合体の一領域に隔離することは特別のグラフト化法を
採用するか又はグラフト化度を低くしない限り困難であ
る。しかしながら、この二葉ローブ型又は“ダンベル”
型の形態は乳化重合反応において硬質スチレン−ブタジ
エン−アクリロニトリル三元共重合体粒子上にブタジエ
ンをグラフト結合せしめるべく試みるときに認め得る。
【0004】
【発明の詳細な開示】本発明の二葉ローブ型グラフト共
重合体は硬質ローブ及びゴム状ローブを含んでなる。硬
質ローブはローブ型グラフト共重合体の全重量に基づい
て好ましくは10−90重量%の割合、より好ましくは
25−75重量%の割合、もっとも好ましくは40−6
0重量%の割合で存在し;そしてゴム状ローブはローブ
型グラフト共重合体の全重量に基づいて好ましくは10
−90重量%の割合、より好ましくは25−75重量%
の割合、もっとも好ましくは40−60重量%の割合で
存在する。該ローブ型グラフト共重合体を耐衝撃性改良
剤として含有してなる樹脂組成物はさらに硬質重合体状
マトリックスを構成する遊離の硬質重合体を含有する。
物理的性質の良好な組合せを付与するためには、本発明
の樹脂組成物は該樹脂組成物の全重量に基づいて5−9
5重量%、より好ましくは20−80重量%、もっとも
好ましくは30−70重量%のローブ型グラフト共重合
体を含有しかつ該樹脂組成物の全重量に基づいて好まし
くは5−95重量%、より好ましくは20−80重量
%、もっとも好ましくは30−70重量%の遊離の硬質
重合体を含有する。ローブ型グラフト共重合体の製造に
ついての理論的考察はこゝに参考文献として引用するC
henらの報文“Interfacial Pheno
mena Controlling Particle
Morphologyof Composite L
atex”,Journal of Applied
Polymer Science,42,1049−1
063(1991)、に記載されている。
【0005】適当なゴム状ローブは共役ジエンの重合体
及び共重合体、アルキルアクリレート重合体並びにエチ
レン性不飽和オレフィンと乳化重合によるゴムの製造に
適する他の単量体との共重合体を包含する。ゴム状重合
体は好ましくはポリブタジエン、ポリブタジエン−スチ
レン共重合体又はポリブチルアクリレートを包含する。
ゴム状ローブは好ましくは架橋された形のこれらの重合
体を包含する。ゴム状重合体は好ましくは0℃以下のガ
ラス転移温度を有する。ゴム状重合体は好ましくはブタ
ジエンのような共役ジエン又は共役ジエン及びスチレン
のような共役ジエンと共重合性の単量体をゴム状ローブ
を与えるように重合することによって製造される。ゴム
状重合体は、すでに述べたごとく、好ましくはポリブタ
ジエン、ポリイソプレンのような共役ジエン重合体又は
ブタジエン−スチレン、ブタジエン−アクリロニトリル
等のような共重合体である。
【0006】グラフト共重合体の主鎖の製造に通常使用
される特定の共役ジエン単量体は一般的には次式:
【0007】
【化1】
【0008】(式中、Xは水素、1−5個の炭素原子を
含むアルキル基、塩素及び臭素からなる群から選んだ原
子又は基である)によって表わされる。使用し得るジエ
ンの例はブタジエン、イソプレン、1,3−ヘプタジエ
ン、メチル−1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチル
−1,3−ブタジエン、2−エチル−1,3−ペンタジ
エン、1,3−及び2,4−ヘキサジエン、クロル及び
ブロム置換ブタジエン、たとえばジクロルブタジエン、
ブロムブタジエン、ジブロムブタジエン、それらの混合
物等である。好ましい共役ジエンの一例は1,3−ブタ
ジエンである。これらのジエン単量体はまた硬質重合体
のシード用のジエングラフト化剤としても適当である。
【0009】ゴム状ローブ用の単量体はローブ型グラフ
ト共重合体中の硬質ローブを形成するであろう硬質重合
体のシードの存在下で重合せしめられる。硬質重合体の
シード及び遊離の硬質重合体を形成する目的で重合に供
し得る単量体の一例又は一群はモノビニル芳香族炭化水
素である。使用されるモノビニル芳香族単量体は一般的
には次式:
【0010】
【化2】
【0011】(式中、Xは前記の意義を有する)によっ
て表わされる。モノビニル芳香族化合物及びアルキル
−、シクロアルキル−、アリール−、アルカリール−、
アラルキル−、アルコキシ−、アリールオキシ−置換及
びその他の置換ビニル芳香族化合物はスチレン、p−メ
チルスチレン、α−メチルスチレン、3,5−ジエチル
スチレン、4−n−プロピルスチレン、α−メチルビニ
ルトルエン、α−クロルスチレン、α−ブロムスチレ
ン、ジクロルスチレン、ジブロムスチレン、テトラクロ
ルスチレン、それらの混合物等を包含する。使用される
好ましいモノビニル芳香族炭化水素はスチレン及び/又
はα−メチルスチレンである。
【0012】硬質重合体のシード及び遊離の硬質重合体
を形成する目的で重合され得る単量体の第二の群はアク
リロニトリル及び置換アクリロニトリルのようなシアン
化ビニル型単量体、及びアクリル酸エステル及びアルキ
ルアクリル酸エステル、たとえばメチルメタクリレー
ト、のようなアクリル系単量体である。シアン化ビニル
型単量体及びアクリル系単量体は一般的には次式:
【0013】
【化3】
【0014】(式中、Xは前記の意義を有しそしてYは
シアノ基及びアルコキシ基中に1個ないし約12個の炭
素原子を含むカルボアルコキシ基からなる群から選んだ
基である)によって表わされる。かゝる単量体の例はア
クリロニトリル、エタクリロニトリル、メタクリロニト
リル、α−クロルアクリロニトリル、β−クロルアクリ
ロニトリル、α−ブロムアクリロニトリル、β−ブロム
アクリロニトリル、メチルアクリレート、アルキルメタ
クリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレー
ト、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート
及びそれらの混合物を包含する。好ましいシアン化ビニ
ル型単量体はアクリロニトリルであり、そして好ましい
アクリル酸エステル単量体はエチルアクリレート及びメ
チルメタクリレートである。
【0015】硬質重合体のシードから形成される硬質ロ
ーブはゴム状ローブに化学的に結合されそして好ましく
はつぎの群から選んだ二種又はそれ以上のビニル単量
体、すなわちハロゲン置換ビニル芳香族単量体及びアル
キル置換ビニル芳香族単量体を包含するモノビニル芳香
族単量体;アクリロニトリル及び置換アクリロニトリル
を包含するシアン化ビニル型単量体;エチレン性不飽和
カルボン酸、ジカルボン酸、ジ無水物、酸エステル、ジ
酸エステル、アミド、イミド及びN−置換イミド;及び
アルキルアクリレートを包含するアクリレート;から形
成される。これらのビニル官能性単量体は遊離の硬質重
合体の製造にも適するものである。
【0016】硬質重合体のシード及びしたがって硬質ロ
ーブはスチレン、α−メチルスチレン、ハロゲン置換ス
チレン及びメチルメタクリレートからなる群から選んだ
少なくとも一種の単量体及び随意に約5ないし約40重
量%のアクリロニトリル、メチルメタクリレート、無水
マレイン酸、マレイミド、N−フェニルマレイミド及び
アクリルアミドからなる群から選んだ少なくとも一種の
別の単量体、及び少割合(50重量%未満)の少なくと
も一種のグラフト化剤、から形成されることが好まし
い。グラフト化剤は好ましくはゴム状ローブに関してさ
きに述べたジエン単量体及び硬質型重合体物質の形成に
使用されるような他のジエン、たとえばジビニルベンゼ
ン、ジビニルスルホン等、及びトリビニル化合物、たと
えばトリアリルベンゼントリカルボキシレート、トリア
リルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート及びト
リアリルトリアジントリオン等を包含するポリエンから
選択される。
【0017】さらに、遊離の硬質重合体はスチレン、α
−メチルスチレン及びジブロムスチレンからなる群から
選んだ少なくとも一種の単量体から、及びアクリロニト
リルから形成されることが好ましい。マトリックス重合
体用の好ましい共重合体はつぎのものを包含するが、そ
れらに限定されるものではない。スチレン−アクリロニ
トリル;スチレン−アクリロニトリル−無水マレイン
酸;スチレン−α−メチルスチレン−アクリロニトリ
ル;スチレン−α−メチルスチレン−アクリロニトリル
−N−フェニルマレイミド;スチレン−アクリロニトリ
ル−N−フェニルマレイミド;スチレン−アクリロニト
リル−N−フェニルマレイミド−無水マレイン酸;スチ
レン−メチルメタクリレート−アクリロニトリル;スチ
レン−メチルメタクリレート−アクリロニトリル−無水
マレイン酸;スチレン−メチルメタクリレート−α−メ
チルスチレン−アクリロニトリル;スチレン−メチルメ
タクリレート−α−メチルスチレン−アクリロニトリル
−N−フェニルマレイミド;スチレン−メチルメタクリ
レート−アクリロニトリル−N−フェニルマレイミド;
スチレン−メチルメタクリレート−アクリロニトリル−
N−フェニルマレイミド−無水マレイン酸;スチレン−
ジブロムスチレン−アクリロニトリル;スチレン−ジブ
ロムスチレン−アクリロニトリル−無水マレイン酸;ス
チレン−ジブロムスチレン−α−メチルスチレン−アク
リロニトリル;及びスチレン−ジブロムスチレン−アク
リロニトリル−N−フェニルマレイミド。
【0018】硬質重合体のシードは少割合のポリエン型
グラフト化剤及び多割合の、ビニル芳香族単量体、シア
ン化ビニル型単量体及びビニル無水物、ビニルエステ
ル、ビニルアミド、ビニルイミド及びアクリレートを包
含するエチレン性不飽和単量体からなる群から選んだ、
ビニル官能性単量体を乳化重合させることによって形成
される。好ましくは、ポリエン型グラフト化剤はジエン
型グラフト化剤であり、シード重合体の全重量に基づい
て0.1ないし49.9重量%、より好ましくは5ない
し40重量%、もっとも好ましくは10ないし30重量
%の割合で存在する。
【0019】硬質重合体のシードは好ましくはスチレ
ン、アクリロニトリル及びシード重合体の全重量に基づ
いて0.1ないし49重量%の1,3−ブタジエングラ
フト化剤から形成される。この硬質重合体のシードは硬
質ローブに相当するものである。この重合体のシードが
形成された後、ジエン単量体、好ましくは1,3−ブタ
ジエンはついでこのシードの存在下で反応して硬質ロー
ブにグラフト結合されたゴム状ローブを形成する。
【0020】このグラフト共重合体の形態は相互に接触
して共通の界面を形成した2個の球形の石けんの泡の形
態に類似するものと考えられる。これら二つのローブは
幾分半球状の形態、すなわち長球を二等分した両半分に
類似した形態を示し、2個のローブが長球の主軸に対し
て垂直な面に沿う長球の表面上に共通の界面を有する構
造をもつ。コア−シエル型の配列の代りにこのローブ型
配列を採用することによって、該ローブ型グラフト共重
合体を硬質マトリックス重合体と配合する際に該ローブ
型グラフト共重合体の凝集が生起して耐衝撃性の改善さ
れた樹脂組成物を形成する。ゴムのローブ同士は相互に
引力を生起してゴム状ローブのクラスターを形成し、こ
れが大きい粒子寸法の凝集ゴム粒子として働くものと考
えられる。前述したとおり、改善された衝撃強さ及び低
減された光沢の達成のためには大きい粒子寸法のゴム粒
子の存在がしばしば望ましい。
【0021】本発明の樹脂組成物において、遊離の硬質
マトリックス重合体は好ましくはスチレン及びアクリロ
ニトリルから形成される。より好ましくは、該硬質マト
リックス重合体は少なくとも約50重量%の、スチレ
ン、α−メチルスチレン及びハロゲン置換スチレンから
なる群から選んだ、一種又はそれ以上の単量体及び少な
くとも15重量%のアクリロニトリルから形成される。
好ましくは、硬質マトリックス重合体は20ないし約4
0重量%のアクリロニトリルから形成される。硬質マト
リックス重合体はさらに該硬質マトリックス重合体が該
硬質重合体の全重量に基づいて少なくとも20重量%の
アクリロニトリルを含有する限りは少なくとも一種の別
の単量体、たとえば無水マレイン酸、メチルメタクリレ
ート及び/又はマレイミド、たとえばN−フェニルマレ
イミドを含有し得る。別の好ましい実施態様において
は、硬質マトリックス重合体はスチレン単量体及び、ア
クリロニトリルに加えて、α−メチルスチレン及びハロ
ゲン置換スチレンから選んだ少なくとも一種の単量体か
ら形成される。
【0022】勿論、本発明のこれら樹脂組成物中には芳
香族ポリカーボネート及び熱可塑性ポリエステル、たと
えばポリ(ブチレンテレフタレート)のような重合体を
包含する他の重合体を配合することができる。
【0023】
【実施例の記載】実施例1 アクリロニトリル(A)、スチレン(S)及びグラフト
化/架橋剤として使用される種々の少割合の1,3−ブ
タジエン(B)を開始剤として過硫酸カリウムを用い、
オレイン酸カリウムの存在下で回分式で乳化重合するこ
とによって、A/B/Sの重量比が15/40/45、
17.5/30/52.5、20/20/60及び2
2.5/10/67.5である組成をもつ一連の硬質重
合体ラテックスを製造した。ついで、これらのラテック
ス粒子をシードとして使用してその上に1,3−ブタジ
エンを重合させた。得られるラテックスの透過型電子顕
微鏡試験は得られるグラフト共重合体が二つのローブ、
すなわち四酸化オスミウムによる着色が(もし生起した
としても)低度である“SANに富む(SAN−ric
h)”ローブ及び顕著な着色が生起する(ポリブタジエ
ン)ローブ、を有するものであることを示した。これら
のラテックス粒子は二つのローブの間に明確な境界をも
つ長球として認められ;これら粒子のいくつかにおいて
は二つの相が合する個所にわずかな胴のくびれの存在を
観察することができる。
【0024】これらの耐衝撃性改良剤は高い転化率で速
やかに製造されるという別の利点を有する。実施例2 容量20ガロンの反応器を排気した後、これに脱イオン
水84ポンド、ピロリン酸テトラナトリウム塩0.21
36ポンド、オレイン酸カリウム2.1ポンド、第3級
ドデシルメルカプタン0.12ポンド、スチレン27.
0ポンド、アクリロニトリル9.0ポンド及び1,3−
ブタジエン24.0ポンドを装入した。温度を120°
Fに上昇させそしてペルオキシ硫酸カリウム(1.3%
溶液)6.084ポンドを添加した。5時間後、温度を
さらに2時間155°Fに上昇させた。得られるラテッ
クスは単量体の転化率94.8%を達成しておりかつ平
均粒度は濁り度によって80nmであることが認められ
た。
【0025】上記のラテックス88.64ポンドに脱イ
オン水21.72ポンド、オレイン酸カリウム0.96
ポンド、ピロリン酸テトラナトリウム0.09ポンド、
第3級ドデシルメルカプタン0.078ポンド、及び
1,3−ブタジエン25.2ポンドを添加した。温度を
145°Fまで上昇した後、ペルオキシ硫酸カリウム
(1.5%溶液)6.09ポンドを添加した。7時間
後、反応混合物を冷却した。固形分によって測定して単
量体の転化率99.0%が得られた。
【0026】この二葉ローブ型グラフト共重合体を凝結
によって単離して、粘着性を有し、加温に際して圧縮す
れば融合するであろう粉末を得た。実施例3 実施例2における二葉ローブ型グラフト共重合体ラテッ
クスをさらに最終のグラフト共重合体組成物100重量
部に基づいて7.5重量部のスチレン及び2.5重量部
のアクリロニトリルでグラフト化処理した。単離の容易
性はこの組成物において改善された。実施例4 実施例2における二葉ローブ型グラフト共重合体ラテッ
クスをさらに最終のグラフト共重合体組成物100重量
部に基づいて15重量部のスチレン及び5重量部のアク
リロニトリルでグラフト化処理した。実施例5 実施例2における二葉ローブ型グラフト共重合体ラテッ
クスをさらに最終のグラフト共重合体組成物100重量
部に基づいて22.5重量部のスチレン及び7.5重量
部のアクリロニトリルでグラフト化処理した。
【0027】実施例2、3、4及び5から得られた乾燥
樹脂を二軸スクリュー押出機を用いて遊離の硬質SAN
に配合した。射出成形体のノッチ付きアイゾット衝撃強
さは後段のグラフト化量が増加するにつれて減少した。
電子顕微鏡による試験は後段のグラフト化単量体の量が
増加するにつれてゴムの凝集化が対応して減少すること
を示した。実施例6−15 実施例6、7、8及び9における物質は実施例3におけ
ると同様にして、たゞしより広範囲の性能評価を行なう
ためにより多量に、製造した。実施例10、11、1
2、13、14及び15における物質は実施例4におけ
ると同様にして、たゞしより広範囲の性能評価を行なう
ためにより多量に製造した。これらの実施例で製造した
各物質についての性能評価の結果を第1表、第2表及び
第3表に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
【0031】実施例16 スチレン40.5ポンド、アクリロニトリル13.5ポ
ンド及び1,3−ブタジエン6.0ポンドを用いてシー
ドラテックスを製造したことを除いては実施例2に述べ
たと同様にして二葉ローブ型グラフト共重合体を製造し
た。この反応は6時間で単量体の転化率96.8%にま
で達した。このグラフト共重合体は得られるラテックス
の凝結によって粉末状樹脂として単離された。この二葉
ローブ型グラフト共重合体を二軸スクリュー押出機を用
いて、後段のグラフト化工程を行なうことなしに、SA
N(S/A=72/28,Mw=106,000)中に
配合した。得られる配合物は第4表に示す物理的性質を
示した。
【0032】
【表4】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 つぎの成分: (a)(i)ゴム状重合体を含んでなるゴム状ローブ、
    及び(ii)硬質重合体を含んでなる硬質ローブ、を含有
    してなり、しかも該硬質ローブ及び該ゴム状ローブが相
    互に化学的に結合された構造をもつ二葉ローブ型グラフ
    ト共重合体;及び (b)硬質マトリックス重合体;を含有してなる樹脂組
    成物。
  2. 【請求項2】 該ゴム状重合体が1,3−ブタジエンか
    ら形成されたものである請求項1記載の組成物。
  3. 【請求項3】 該硬質重合体がスチレン、アクリロニト
    リル及び硬質ローブの硬質重合体の全重量に基づいて1
    ないし20重量%の1,3−ブタジエンから誘導された
    ものであり;そして該硬質マトリックス重合体がスチレ
    ン及びアクリロニトリルから誘導されたものである請求
    項2記載の組成物。
  4. 【請求項4】 硬質ローブの該硬質重合体が少なくとも
    一種のビニル単量体及び該硬質重合体の全重量に基づい
    て1ないし20重量%の少なくとも一種のジエン単量体
    から誘導されたものであり;そして該ゴム状重合体が少
    なくとも90重量%のジエン単量体から誘導されたもの
    である請求項1記載の組成物。
  5. 【請求項5】 つぎの工程: (a)少なくとも一種のビニル単量体及びグラフト化剤
    を乳化重合してシード上にグラフト化部位をもつ硬質重
    合体のシードのラテックスを形成させ; (b)該硬質重合体のシードの存在下で少なくとも一種
    のジエン単量体を乳化重合して硬質ローブ及びゴム状ロ
    ーブからなる二葉ローブ型グラフト共重合体を形成さ
    せ;そして (c)該ローブ型グラフト共重合体を少なくとも一種の
    ビニル単量体から誘導された硬質重合体と配合して硬質
    重合体マトリックス及び配合処理中に該グラフト共重合
    体のゴム状ローブ同士の相互引力によって形成される凝
    集ローブ型グラフト共重合体を含有してなる改善された
    耐衝撃性をもつ樹脂組成物を形成させる;工程を含んで
    なる改善された耐衝撃性をもつ樹脂組成物の製造法。
  6. 【請求項6】 該ビニル単量体がビニル芳香族単量体で
    あり、該グラフト化剤が1,3−ブタジエンであり、そ
    して該ジエン単量体が1,3−ブタジエンである請求項
    5記載の製造法。
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