JPS6039687B2 - 熱可塑性樹脂の製造方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂の製造方法

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JPS6039687B2
JPS6039687B2 JP56154150A JP15415081A JPS6039687B2 JP S6039687 B2 JPS6039687 B2 JP S6039687B2 JP 56154150 A JP56154150 A JP 56154150A JP 15415081 A JP15415081 A JP 15415081A JP S6039687 B2 JPS6039687 B2 JP S6039687B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Q−メチルスチレン、メタクリル酸メチル、
アクリロニトリルおよびスチレンで代表されるモノビニ
ル芳香族化合物の四成分よりなる熱安定性に優れ高い耐
熱性と加工性を有する熱可塑性樹脂の新規な製造方法に
関する。
〔従来技術〕
従来から、スチレンーアクリロニトリル共重合体の耐熱
性改良方法として、スチレンの一部または全部をQーメ
チルスチレンに置き替えて使用する方法が一般に行なわ
れている。
またA斑樹脂で代表されるゴム変性熱可塑性樹脂の耐熱
性向上のため、グラフトモノマーの一部にはーメチルス
チレンを用いる方法、あるいはQ−メチルスチレンーア
クリロニトリル共重合体とアクリ。ニトリルーブタジェ
ンースチレン共重合体を混合する方法などが用いられて
いる。これらの熱可塑性樹脂は、自動車分野あるいは弱
電分野の内装材料として用いられるに至ったが、高い環
境温度での使用において変形が問題となる。また、射出
成形により、大型成形品を得ようとすると、成形温度を
高くして成形する必要があり、その時樹脂の熱安定性が
特に要求される。上記のような従来の熱可塑性樹脂では
、これらの問題に対して満足できるものではなかった。
そこで樹脂の耐熱性をさらに高めるために、Q−メチル
スチレンーメタクリル酸メチルーアクリロニトリル共重
合体を含む樹脂製成物が特公昭45−33304および
特公和46−37415などで提案されているが、Qー
メチルスチレン、メタクリル酸メチルおよびアクリロニ
トリルの三九共重合においては各単量体の反応性が異な
るために均一に重合させることは難しい。特にQ−メチ
ルスチレンはポリマーへの転化が遅く、重合が進むにつ
れて未反応単量体として残留する比率が多くなり重合後
半においてQーメチルスチレン連鎖の多いポIJマーが
生成し、その結果加工性と熱安定性の悪い組成物を与え
る結果となる。〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明者らはかかる問題点、すなわち耐熱性の高いQー
メチルスチレンーメタクリル酸メチル共重合連鎖を多く
含む樹脂においてその熱安定性をいかに良くするかにつ
いて鋭意検討した結果、本発明に到達したものである。
〔問題′点を解決するための手段〕すなわち本発明は、
50〜85重量%のQーメチルスチレン、3〜2の重量
%のメタクリル酸メチル、2〜2の重量%のアクIJロ
ニトリルおよび0〜25重量%のモノビニル芳香族化合
物(ただし。
−メチルスチレンを除く)の混合物からなる単量体(A
)65〜85重量部を用いて重合を開始しー その重合
途中からアクリロニトリル(B)2〜15重量部を連続
的にあるいは間欠的に加えて重合を継続し、そのアクリ
ロニトリルの添加終了後さらにモノビニル芳香族化合物
(ただしQ−メチルスチレンを除く)またはそれとアク
リロニトリルとからなる単量体(C)25〜5重量部〔
なお(A),(B),(C)の合計が100重量部にな
るようにする〕を加えて重合反応を完結せしめることを
特徴とする熱安定性と加工性に優れ、高い耐熱性を有す
る熱可騨性樹脂の製造方法を提供とするものである。上
記の方法によって得られる熱可塑性樹脂は、従来の方法
によって得られる同種の樹脂に比べ、熱安定性および耐
熱性と加工性にいて極めて優れたものであるが、かかる
樹脂をゴム状重合体で補強された樹脂、例えばABS樹
脂などのグラフト共重合体に混合することにより、熱安
定性に優れ、高耐熱性、高耐衝撃性の熱可塑性樹脂組成
物が得られる。
本発明の熱可塑性樹脂の製造方法において耐熱性をあげ
るために特に重要なことは、重合途上においてQーメチ
ルスチレン連鎖、Q−メチルスチレンーメタクリル酸メ
チル連鎖が長くなることを避け、かつ熱安定性に悪影響
を及ぼさない範囲でそれらを可能な限り多く取り入れる
ことにある。
そのためには特に重合転化率が高くなると、その制御が
難しくなるので本発明においては重合途中にまずアクリ
。ニトリルを連続的にまたは間欠的に加えて重合を継続
し、しかるのちモノビニル芳香族化合物(ただしQーメ
チルスチレンを除く)またはそれとアクリロニトリルか
らなる単量体を加えて重合反応を完結することにより、
熱安定性を改良することに特徴の一つがある。また、Q
−メチルスチレン量が5の重量%以上の領域でメタクリ
ル酸メチル、モノビニル芳香族化合物、アクリロニトリ
ル混合物を重合させると、重合が進むにつれて禾反応単
量体中のQ−メチルスチレン量が増大し、熱安定性の悪
いポリマー連鎖を作り易くなる。本発明においては、Q
ーメチルスチレソ50〜85重量%、メタクリル酸メチ
ル3〜20重量%、アクリロニトリル2〜2の重量%お
よびモノビニル芳香族化合物(ただしQーメチルスチレ
ンを除く)0〜25重量%の混合物からなる単量体(A
)60〜85重量部を用いて重合を開始し、その重合途
中、好ましくは重合転化率が10〜50%の時点から、
ァクリロニトリル(B)2〜15重量部を連続的または
間欠的に加えるという方法を採用することにより、熱安
定性と耐熱性さらには加工性を改良するものである。重
合開始時の単量体混合物において、Q−メチルスチレソ
量が5の重量%未満では耐熱性が低くなり、85重量%
を越えると、熱安定性の良いものが得られない。メタク
リル酸メチル量が3重量%未満では耐熱性が悪く、2の
重量%を越えると熱安定性が劣る。ァクリロニトリル量
は、2重量%未満では衝撃強度が低くなり、2の重量%
を越えると耐熱性の低下および成形品の色調が悪くなる
。モノビニル芳香族化合物(ただしQ−メチルスチレン
を除く)の添加が2の重量%を越えると耐熱性が低下す
る。これらの混合物からなる単量体(A)の量が65重
量部禾満では耐熱性が低く、85重量部をを越えると熱
安定性が低下する。重合途中ら連続的または間欠的に加
えるアクリロニトリル(B)の量は、2重量部未満では
効果が認められず15重量部を越えると、耐熱性が低下
する。アクリロニトリル(B)の連続的または間欠的添
加終了後に造添加する単量体、すなわちモノビニル芳香
族化合物(ただしQ−メチルスチレンを除く)またはそ
れとアクリロニトリルとからなる単蔓体(C)の量は2
5〜5重量部でである。25重量部を越えると、耐熱性
が低くなり、5重量部未満になると十分に重合を完結す
ることができず工業的に好ましくない。
なお上記の単量体(A),(B),(C)は、それらの
合計計が10の重量部となるように上記の範囲内で使用
する。
また本発明の重合においてアクリロニトリルは、単量体
混合物中の割合が添加時点での未反応アクリロニトリル
モノマーを含めて4の重量%以下となるように重合系中
に添加することが望ましい。
熱可塑性樹脂の製造に使用するモノビニル芳香族化合物
(ただしQーメチルスチレンを除く)は、スチレン、核
ハロゲン化スチレン、ビニルトルェンなどであるが、特
にスチレンが好ましい。上記の熱可塑性樹脂と好ましく
混合されるグラフト共重合体は、ゴム状重合体に、モノ
ビニル芳香族化合物、アクリロニトリルの単量体混合物
をグラフト重合して得られる共重合体である。ゴム状重
合体としてはポリブタジェン、ブタジェンースチレン共
重合体、ポリイソプレン、ポリクロロプレンなどのジェ
ン系ゴム、エチレンープロピレン共重合体、エチレンー
プロピレンージェン共重合体などのオレフイン系ゴム、
アクリル系ゴムなどを単独で、また二種以上を混合して
使用できる。モノビニル芳香族化合物としてはスチレン
が好ましいが、Q−メチルスチレン、ビニルトルェンな
どを用いることができる。モノビニル芳香族化合物とア
クリロニトリル以外にこれらと共重合可能な他のビニル
化合物、例えばメタクリル酸メチル、アクリル酸メチル
などのメタクリル酸およびアクリル酸のアルキルェステ
ルを一部使用しても良い。このようにして得られるグラ
フト重合体は、ゴム成分の含有量が多く、前記の耐熱性
の高い熱可塑性樹脂を多く混合することが可能であり、
混合後の樹脂組成物中のゴム状重合体含有童を10〜3
の重量%になるように混合することにより耐熱性、耐衝
撃性に優れ、かつ熱安定性の良い熱可塑性樹脂組成物が
得られる。また流動性、耐熱性、耐衝撃性等の任意のバ
ランスを得るために、さらに、スチレンーアクリロニト
リル共重合体(AS樹脂)の混合調節による樹脂組成物
を作成することも可能である。なお上記のQーメチルス
チレンーメタクリル酸メチルーアクリロニトリルーモノ
ビニル芳香族化合物(ただしQ−メチルスチレンを除く
)共重合体樹脂を、市販のゴム強化樹脂、例えばABS
樹脂、AES樹脂、AAS樹脂などに混合して、その耐
熱性改良に使用することも勿論可能である。上記の熱可
塑性樹脂およびグラフト共重合体は、乳化重合、溶液重
合、懸濁重合などの方法により製造することができるが
、好ましくは乳化重合によって製造される。
乳化重合に用いる乳化剤としてはラウリ酸、ステアリン
酸、オレィン酸などの高級脂肪酸のカリウム塩またはナ
トリウム塩、アルキルベンゼンスルフオン酸のアルカリ
金属塩、高級アルコールの硫酸ェステルのアルカリ金属
塩、不榎化ロジン酸塩などのアニオン界面活性剤等の1
種または2種以上を混合して使用することができる。重
合触媒としては、過硫酸塩、およびクメンハイドロパー
オキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロ/ぐーオ
キサイド、/ぐラメンタンハィドロパーオキサィド等で
代表される有機過酸化物と含糖ピロリン酸処方、スルホ
キシレート処方等で代表される還元剤との組合せによう
レドックス触媒の使用が可能である。その他分子童調節
剤、重合安定剤等の使用もこれまで一般に乳化重合に使
用されているものを使用することができる。熱可塑性樹
脂(ィ)とグラフト共重合体(ロ)の混合は、それぞれ
をラテックス状態で混合し、凝固した後、乾燥させても
よいし、それぞれのラテックスを単独で凝固し、乾燥し
て得た粉末あるし、はべレットを混合してもよい。
混合割合は、それぞれの組成や製品の目的とする用途に
より多少異なるが、混合後の樹脂組成物中のジェン系ゴ
ム状重合体重が10〜3の薫童%となるように混合する
ことが適当である。ジェン系ゴム状重合体量が10重革
%未満では衝撃強度が低く、3の重量%を越えると耐熱
性、剛性が低くなる。混合あるし、はべレット化に際し
、ビスフェノール系、フェノール系、リン系などの安定
剤、アミド化合物、カルボン酸の金属塩、ェステル、シ
リコン化合物、ワックスなどの滑剤、顔料、充填剤など
を添加して使用することもできる。さらにアゾジカルボ
ンアミド、ジニトロソベンタメチレンテトラミン、ベン
ゼンスルホニルセミカルノゞジド、トルエンスルホニル
セミカル/ゞジド、トルエンスルホニルヒドラジド、ベ
ンゼンスルホニルヒドラジド、4一4′オキシビスベン
ゼンスルホニルヒドラジド、アゾビスイソブチロニトリ
ルなどの公知の発泡剤を使用することにより耐熱性の優
れた樹脂発泡体を得るこをもできる。
〔実施例)次に本発明を実施例によってさらに具体的に
説明する。
以下の実施例および比較例において部、%はそれぞれ重
量部、重量%を示す。実施例 1 Qーメチルスチレンーメタクリル酸メチルーアクリロニ
トリルースチレン四元共重合体の重合方法。
イオン交換水18の部、ステアリン酸カリウム1.8部
、表−1に示す単量体AのQ−メチルスチレン、メタク
リル酸メチル、アクリロニトリル、スチレンからなる混
合物と第3級ドデシルメルカプタン0.3部を、窒素贋
摸した磯梓機を有する反応器に仕込み乳化させた。
窒素気流下で縄梓しながら温度を4ぴCに上げた後、イ
オン交換水16部に溶解したナトリウムホルムアルデヒ
ドスルホキシレート0.16部、エチレンジアミンテト
ラ酢酸ナトリウム0.08部および硫酸第1鉄0.03
部を加え、さらにクメンハィドロパーオキサィド0.2
5部を加えて重合反応を開始した。反応容器のジャケッ
ト温度を60oCにコントロールして重合を1時間続け
たところで、表一1に示す単量体Bのアクリロニトリル
あるいはアクリロニトリルとスチレンの混合物を2時間
にわたって連続的に添加した。添加終了後イオン交換水
2疎部、ステアリン酸カリウム0.2部、表一1に示す
単量体−Cのスチレンまたはアクリロニトリルとスチレ
ンの混合物と第3級ドデシルメルカプタン0.1部を乳
化して加え、さらにイオン交換水4部にナトリウムホル
ムァルデヒドスルホキシレート0.04部、エチレンジ
ァミンテトラ酢酸ナトリウム0.02部、硫酸第1鉄0
.002部を溶解したものを加えた後、クメンハンドロ
パーオキサィド0.05部を加え2時間の重合反応を行
なった。なお、表一1中の1−7Xについ単量体Bを添
加し終った時の未反応の単量体の組成(モル%)はAM
S 36.0、MMA 3.6、AN 60.4であつ
た。得られた共重合体ラテツクスに塩化カルシウムを加
えて凝固したのち、分離水洗、乾燥して樹脂粉末を得た
。この樹脂粉末をべレット化し、さらに23000及び
28び0にシリンダー温度をセットした射出成機に試験
片を作成しビカット軟化温度を測定した。比較例 1 実施例1における単量体−Bおよび単量体一Cを単量体
‐Aに加え全単重体組成が実施例1の各例と同一組成に
なるようにした単量体混合物とイオン交換水20礎都、
ステァリン酸カリウム2.碇部および第3級ドデシルメ
ルカプタン0.4部を窒素置換した鷹洋機を有する反応
器に仕込み、窒素気流下で鷹拝しながら温度を40℃に
上げた後、イオン交換水2疎部1こ溶解したナトIJゥ
ムホルムアルデヒドスルホキシレート0.安部、エチレ
ンジアミンテトラ酢酸ナトリウム0.1部、硫酸第1鉄
0.005部を加え、さらにクメンハイドロパーオキサ
イド0.3部を加えて重合反応を開始し4時間反応を行
なった。
得られた樹脂ラテックスを実施例1と同様に処理した結
果を表−2に示す。比較例 2 実施例1における単量体−Bを単量体−Aに加えたもの
を単量体混合物として用い、それとイオン交換水で18
の都、ステアリン酸カリウム1.8部、第3級ドデシル
メルカプタン0.3部を窒素置換した濃伴機を有する反
応器に仕込み、窒素気流下で鷹拝しながら温度を400
0に上げた後、イオン交換水16部に熔鱗したナトリウ
ムホルムァルデヒドスルホキシレート0.16部、エチ
レンジアミンテトラ酢酸ナトリウム0.08部、硫酸第
1鉄0.003部を加え、さらにクメンハイドロパーオ
キサィド0.25部を加え重合を開始した。
反応容器のジャケット温度を60qoにコントロールし
て重合を3時間続けたところで、単量体−Cを、イオン
交換水2碇部、ラゥリン酸カリウム0.2部、第3級ド
デシルメルカプタン0.1部と混合乳化して加、さらに
イオン交換水4部にナトリウムホルムァルデヒドススル
ホキシレート0.04部、エチレンジアミンテトラ酢酸
ナトリウム0.0安部、硫酸第1鉄0.002部を溶解
したものを加えた後、クメンハィドロパーオキサィド0
.05部を加え2時間重合を行なった。得られた樹脂ラ
テツクスを実施例1と同様に処理した結果を表−3に示
す。表−1、表−2、表−3の結果から本発明による重
合法が高い耐熱性と、熱安定性を兼ね備えた共重合体を
得る方法であることは明らかである。
すなわち比較例1の一段重合による製造方法では、表−
2に示すように、耐熱性の高い樹脂が得られない。また
その改良のために採用した比較例2の二段重合による方
法においては、表−3に示すように、ある程度耐熱性の
高い共重合体は得られるが高温成形における熱安定性が
悪く、耐熱性*の低下が大きい。この原因としては重合
初期のQ−メチルスチレンお表−1(実施例−1) AMS:o−メチルスチレン,MMA:メタクリル酸メ
チル、AN:アクリロニトリルST:スチレン ピカ
ット軟化温度:ASTMD1525に準じて測定した。
− 2(比較例−1)高化式フロ−:高化式フロ−テス
タ【を用い、230℃で30K夕〆嫌の荷重をかけた時
直径1帆、長さ2肋のノズルより1秒間に流出する樹脂
の体積を測定した。
加熱収縮率:12.7×1.27×0.3Z松のテスト
ビ‐スを130℃に1時間放置した後、長さ方向の寸法
の変化を測定し、収縮率(亀)を求めた。 収縮率の小
さい程耐熱性は良い。表 ”3(比較例−2)よびメタ
クリル酸メチル単量体の多い系での重合において、その
重合後半に、共重合に供した他のビニル単量体すなわち
アクリロニトリル、スチレンの量が極端に低下し、熱分
解し易い組成物が生成するためと考えられ、本発明によ
るそれらのビニル単量体の連続的または間欠的補給が不
可欠であることを示すものである。
比較例 3 実施例1の実験M.1−7Xにいて、単量体−Cを重量
体−Aと混合して重合し、単量体−Cの重合工程を省略
した以外は実施例1と同様にし実験柚.3一7Yの重合
体を得た。
同一単量体組成の実施例1、比較例1,2の各実験船.
1一7×,1一7Yおよび2−7Yとの比較を表−4に
示した。3−7Yでは耐熱性、熱安定性がある程度のも
のが得られるが、重合転化率が低かった。
表−4 応用例 1 グラフト共重合体の製造方法 イオン交換水6戊郡、スチレン28部、ァクリロニトリ
ル12部、ステアリン酸カリウム1部、第3級ドデシル
メルカプタン0.群部を乳化させた溶液(a)の1/母
島、及びイオン交換水8碇部、ポリブタジェンラテック
ス(固形分換算)6$部を窒素置換した鷹梓機を有する
反応器に仕込み乳化させた。
窒素気流下で櫨拝しながら温度を4000に上げた後、
イオン交換水2戊部にビロリン酸ソーダ0.2部、グル
コース0.4部、硫酸第1鉄0.01部を溶解した溶液
とクメンハィドロパーオキサィド0.1部を加え、ジャ
ケットを7000に保ち、1時間反応させた。次いで上
記単量体等の乳化溶液(a)の残部及びクメンィドロパ
ーオキサイド0.1部をそれぞれ3時間にわたって連続
的に重合系内に添加した。添加終了後、イオン交換水5
部に、ピロリン酸ソーダ0.05部、グリコース0.1
部、硫酸第1鉄0.0025部を溶解した溶液とクメン
ハィドロパーオキサィド0.025部を加えさらに1時
間そのまま櫨拝して重合を完結させた。実施例1で得た
共重合体(ィ)と上記グラフト共重合体(ロ)を固形分
重量比で67:33になるようにラテックス状態で混合
(混合組成物中のジェン系ゴム状重合体は約20%)し
、酸化防止剤を加え、塩化カルシウムを用いて凝表−5 アイゾット衝撃値(ノッチ付、23℃):ASTMD2
56に準じて測定した。
引張の降伏応力,破断伸び:ASTMD638に準じて
測定した。固した。凝固物を口過、洗浄、乾燥して樹脂
粉末を得た。この樹脂粉末をべレット化し、23000
にシリンダー温度をセットした射出成形機にて試験片を
作成し、物理的性質について測定した結果を表−5に示
す。また28000にシリンダー温度をセットした射出
成形機にて試験片を作成し、ピカット軟化温度を側測定
した。比較のため実施例1の英重合体(ィ)の代わりに
比較例1および比較例2で得た共重合体(ィ)を用いる
上記と同様にして実験した結果を併せて表−5に示す。
共重合体(ィ)およびグラフト共重合体(ロ)の混合組
成物にいても耐熱性、熱安定性において、実施例1の共
重合体(ィ)を用いた組成物が優れていることは明らか
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 50〜85重量%のα−メチルスチレン、3〜20
    重量%のメタクリル酸メチル、2〜20重量%のアクリ
    ロニトリルおよび0〜25重量%のモノビニル芳香族化
    合物(ただしα−メチルスチレンを除く)の混合物から
    なる単量体(A)65〜85重量部を用いて重合を開始
    し、その重合途中からアクリロニトリル(B)2〜15
    重量部を連続的にあるいは間欠的に添加して重合を継続
    し、該アクリロニトリルの添加終了後さらにモノビニル
    芳香族化合物(ただしα−メチルスチレンを除く)また
    はそれとアクリロニトリルとからなる単量体(C)5〜
    25重量部〔なお(A),(B),(C)の合計が10
    0重量部になるようにする〕を加えて重合反応を完結す
    ることを特徴とする熱安定性に優れ、高耐熱性を有する
    熱可塑性樹脂の製造方法。
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