JP2001240637A - ブロック共重合ゴム、樹脂改質剤および樹脂組成物並びに樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
ブロック共重合ゴム、樹脂改質剤および樹脂組成物並びに樹脂組成物の製造方法Info
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Abstract
一成形品中での光沢のばらつきが小さい、耐衝撃性芳香
族ビニル樹脂成形品を提供する。 【解決手段】 共役ジエン単量体単位含量が50〜75
重量%、芳香族ビニル単量体単位含量が25〜50重量
%、共役ジエン単量体単位中のビニル結合単位が50%
以上、芳香族ビニル単量体単位中の芳香族ビニルブロッ
ク率が70%以上である芳香族ビニル−共役ジエンブロ
ック共重合ゴムを有効成分とする樹脂改質剤を用いて、
芳香族ビニル樹脂を改質したものを、成形材料として用
いる。
Description
ム、樹脂改質剤およびそれを含有する樹脂組成物並びに
樹脂組成物の製造方法に関する。
は、ポリスチレン樹脂に共役ジエン共重合体などのゴム
状重合体を樹脂改質剤として添加して、耐衝撃性を改善
したものである。耐衝撃性、光沢、剛性及び成形加工性
に優れることや安価であることから、電気機器、事務機
器、包装容器、雑貨などの分野で広く用いられている。
て、高い耐衝撃性を示すものは光沢が悪い場合が多い。
光沢を改良するために、スチレン−ブタジエンブロック
共重合体を樹脂改質剤とし、その存在下でスチレンを重
合する耐衝撃性ポリスチレン樹脂の製造方法が提案され
ている(特公昭48−18594号公報、特公昭60−
57443号公報など)。しかし、この方法で得られる
耐衝撃性ポリスチレン樹脂は、耐衝撃性が不十分である
ために用途が限られるという問題があった。
良法として、芳香族ビニル単量体単位が21重量%以
下、共役ジエンブロックでの共役ジエン単位中のビニル
結合単位が40%以上であり、分子量30,000〜2
50,000であるスチレン−共役ジエン・ブロック共
重合体を含有するゴム組成物を樹脂改質剤として用いる
方法が提案されている(特開平6−220141号公報
など)。また、ブタジエン単位中のビニル結合単位量が
60%以上のスチレン−ブタジエンランダム共重合体を
用いる方法も提案されている(特開昭57−30712
号公報、特開昭57−30714号公報など)。
スチレン樹脂は、光沢が不十分であったり、熱負荷によ
り光沢が低下したり、また、射出成形品において射出口
からの距離により光沢の変化が大きいなど、成形品の部
位による光沢のばらつきが大きいという問題があった。
撃性と光沢とに優れ、高温環境下でも光沢が低下しにく
く、成形品の部位による光沢のばらつきが小さい耐衝撃
性芳香族ビニル樹脂を提供することにある。
鋭意研究した結果、共役ジエン単量体単位中のビニル結
合単位量が多く、芳香族ビニルブロック率の高い芳香族
ビニル−共役ジエンブロック共重合ゴムを有効成分とす
る樹脂改質剤を用いれば、優れた特性を有する耐衝撃性
芳香族ビニル樹脂が得られることを見出し、この知見に
基づいて、本発明を完成するに至った。
ば、共役ジエン単量体単位50〜75重量%と芳香族ビ
ニル単量体単位25〜50重量%とから成り、共役ジエ
ン単量体単位中のビニル結合単位が50%以上、芳香族
ビニルブロック率が70%以上である芳香族ビニル−共
役ジエンブロック共重合ゴム、該ブロック共重合ゴムか
ら成る樹脂改質剤および該ブロック共重合ゴム2〜25
重量%と樹脂98〜75重量%とから成る樹脂組成物、
並びに該ブロック共重合ゴムの存在下で樹脂単量体を重
合することを特徴とする樹脂組成物の製造方法が提供さ
れる。
ブロック共重合ゴムは、共役ジエン単量体単位と芳香族
ビニル単量体単位から成り、共役ジエン単量体単位の含
有量が50〜75重量%、芳香族ビニル単量体単位の含
有量が25〜50重量%であり、共役ジエン単量体単位
中のビニル結合単位が50%以上、芳香族ビニルブロッ
ク率が70%以上のものである。
ゴムの重合に用いられる共役ジエン単量体には、格別な
制限はなく、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3
−ブタジエン(イソプレン)、2,3−ジメチル−1,
3−ブタジエン、1,3−ペンタジエンなどが挙げられ
る。これらの共役ジエン単量体は、二種以上を組み合わ
せて用いてもよい。これらの中でも1,3−ブタジエ
ン、2−メチル−1,3−ブタジエンが好ましく、特に
1,3−ブタジエンが好ましい。
ク共重合ゴム中の共役ジエン単量体単位の含有量の下限
は、50重量%、好ましくは55重量%であり、上限
は、75重量%、好ましくは73重量%、より好ましく
は65重量%である。芳香族ビニル−共役ジエンブロッ
ク共重合ゴム中の共役ジエン単量体単位の含有量が少な
すぎると本発明の樹脂組成物の成形品の光沢が不十分と
なり、多すぎると成形品の耐衝撃性が不十分になる。
共重合ゴム中の共役ジエン単量体単位中のビニル結合単
位量の下限は、50重量%以上、好ましくは55重量%
であり、上限は、好ましくは90重量%、より好ましく
は80重量%である。ビニル結合単位が少なすぎると本
発明の樹脂組成物の成形品の光沢が劣り、射出成形品な
どでは成形品表面の部位による光沢のばらつきが大きく
なり、多すぎると成形品の耐衝撃性が劣る場合がある。
なお、ビニル結合単位は、1,2−ビニル結合した共役
ジエン単位または3,4−ビニル結合した共役ジエン単
位であって、両者が混在していても構わない。
ゴムに用いられる芳香族ビニル単量体としては、スチレ
ン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メ
チルスチレン、4−メチルスチレン、2,4−ジイソプ
ロピルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、4−t−
ブチルスチレン、5−t−ブチル−2−メチルスチレン
などを挙げることができ、これらの中でも、スチレンが
好ましい。
ゴム中の芳香族ビニル単量体単位の含有量の下限は、2
5重量%、好ましくは27重量%、より好ましくは35
重量%であり、上限は、50重量%、好ましくは45重
量%である。芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合
ゴム中の芳香族ビニル単量体単位の含有量が少なすぎる
と本発明の樹脂組成物の成形品の光沢が劣り、多すぎる
と成形品の耐衝撃性に劣る。
ク共重合ゴム中の芳香族ビニルブロック率の下限は、7
0%以上、好ましくは75%以上、特に好ましくは80
%以上である。芳香族ビニルブロック率が小さすぎると
本発明の樹脂組成物の成形品の光沢が劣る場合がある。
合ゴム中の全芳香族ビニル単量体単位中、芳香族ビニル
単量体単位のみからなる分子量約1000以上の連鎖を
形成している単位量を示す数値であり、I. M. K
olthoff, et a1., J.Polym.
Sci., 1, 429(1948)に記載される
オスミウム酸分解法に従って測定される値である。
ブロック共重合ゴムは、本発明の目的、効果を損なわな
い場合に、共役ジエン単量体単位および芳香族ビニル単
量体単位以外にこれらと共重合可能な単量体単位を好ま
しくは40重量%以下、より好ましくは30重量%以
下、特に好ましくは15重量%以下の範囲で含有してい
てもよい。このような共重合可能な単量体としては、非
共役ジエン系単量体、アクリル酸エステル系単量体、
α,β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体などが挙げ
られる。非共役ジエン系単量体としては、1,5−ヘキ
サジエン、1,6−ヘプタジエン、1,7−オクタジエ
ン、ジシクロペンタジエン、5−エチリデン−2−ノル
ボルネンなどが、アクリル酸エステル系単量体として
は、メチルアクリレート、メチルメタクリレートなど
が、α,β−エチレン性不飽和ニトリル系単量体として
は、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロ
ロアクリロニトリルなどが挙げられる。これらの共重合
可能な単量体単位含有量が多すぎると、芳香族ビニル−
共役ジエンブロック共重合ゴムが本発明の効果を有さな
い場合があるだけでなく、アニオン重合する場合は、ア
ニオン重合を阻害し、十分な分子量や5%スチレン溶液
粘度のブロック共重合ゴムが得られない場合がある。
ゴムとしては、主として芳香族ビニル単量体単位から成
るブロックと主としてブタジエン単位から成るブロック
を有するものが好ましく、主としてスチレン単位から成
るブロックと主としてブタジエン単位から成るブロック
を有するものがより好ましく、主としてスチレン単位か
ら成るブロックと主としてブタジエン単位から成るブロ
ックをそれぞれ一つ有するものが特に好ましい。
ゴムは、その数平均分子量の下限が、好ましくは28
0,000、より好ましくは290,000、特に好ま
しくは300,000のものであり、上限が、好ましく
は1,000,000、より好ましくは800,00
0、特に好ましくは700,000のものである。数平
均分子量が低すぎると樹脂組成物の耐衝撃性に劣る場合
があり、高すぎると樹脂組成物の光沢が劣る場合があ
る。
共重合ゴムの5%スチレン溶液粘度の下限は、好ましく
は20cps、より好ましくは22cps、特に好まし
くは23cpsであり、上限は、好ましくは200cp
s、より好ましくは100cps、特に好ましくは70
cpsである。共重合ゴムの5%スチレン溶液粘度が低
すぎると本発明の成形品の耐衝撃性が不十分な場合があ
り、高すぎると成形品の光沢が不十分になり、また、射
出成形品などにおいては、成形品表面での部位による光
沢のばらつきが大きくなる場合がある。
記ブロック共重合ゴムから成るものであって、特に耐衝
撃性の改質剤、すなわち、強靭化剤として有用なもので
ある。上記のブロック共重合ゴム以外のゴムや配合剤
を、使用目的、本発明の効果などを阻害しない範囲で含
有してもよい。
く、例えば、共役ジエン系重合体ゴム、上記のブロック
共重合ゴム以外の芳香族ビニル−共役ジエン系共重合ゴ
ムなどがあげられる。
脂工業で通常使用される配合剤を含有することができ
る。樹脂改質剤に含有する配合剤の具体例としては、例
えば、ミネラルオイル、流動パラフィンなどがあげられ
る。樹脂改質剤の存在下で樹脂を重合する場合は、重合
反応を阻害したり、得られる樹脂組成物の特性などを低
下させないものが好ましい。
記ブロック共重合ゴム2〜25重量%と樹脂98〜75
重量%とを含有するものである。
脂、オレフィン系樹脂などのほか、エンジニアリングプ
ラスチックが挙げられ、芳香族ビニル系樹脂が好まし
い。芳香族ビニル系樹脂としては、アクリロニトリル−
アクリレート−スチレン樹脂、アクリロニトリル−エチ
レン−スチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹
脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、ポ
リスチレン樹脂、ハイインパクトポリスチレン樹脂、メ
チルメタクリレート−スチレン樹脂などがあげられる。
オレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピ
レンなどが、また、エンジニアリングプラスチックとし
てポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリカーボネ
ート、ポリアセタール、ポリエステル等を挙げることが
できる。これらの樹脂は、それぞれ単独で、あるいは2
種以上を組み合わせて用いることができるが、ポリスチ
レン樹脂が広く用いられている。
量の下限は、2重量%、好ましくは3重量%、特に好ま
しくは5重量%、上限は、25重量%、好ましくは20
重量%、特に好ましくは15重量%であり、樹脂の量の
下限は75重量%、好ましくは80重量%、特に好まし
くは85重量%であり、上限は、98重量%、好ましく
は97重量%、特に好ましくは95重量%である。共重
合ゴムの量が少なすぎ、樹脂の量が多すぎると本発明の
樹脂組成物の成形品の耐衝撃性が不足し、ブロック共重
合ゴムの量が多すぎ、樹脂の量が少なすぎると本発明の
樹脂組成物の成形品の光沢、剛性、耐候性、硬度などが
劣る。
樹脂工業で通常使用される配合剤を添加することができ
る。配合剤としては、前述のミネラルオイル、流動パラ
フィンのほか、有機または無機の充填剤、安定剤、可塑
剤、滑剤、紫外線吸収剤、着色剤、離型剤、帯電防止
剤、難燃剤などが挙げられ、その使用量は、本発明の目
的を損ねない範囲で適宜選択される。
定されず、樹脂とブロック共重合ゴムから成る樹脂改質
剤とを混合してもよく、また、ブロック共重合ゴムの存
在下で、樹脂単量体を重合してもよいが、後者の方が得
られる樹脂組成物の耐衝撃性が優れている場合が多く、
好ましい。
従えばよく、一軸もしくは二軸などの押出機、バンバリ
ーミキサー、ロール、ニーダーなどの各種混練装置を用
いて行うことができ、混合温度は、好ましくは100〜
250℃の範囲である。なお、重合した樹脂と樹脂改質
剤を混合するには、樹脂が熱可塑性樹脂である必要があ
る。
体を重合する場合、ブロック共重合ゴムを樹脂単量体に
溶解または分散させた重合原液を反応器で重合する。重
合方法は、特に限定されず、塊状重合法、懸濁重合法、
溶液重合法、乳化重合法などによって樹脂単量体が重合
される。特にブロック共重合ゴムの存在下で芳香族ビニ
ル単量体を重合する場合、耐衝撃性が大きな樹脂組成物
が得られるので好ましい。
共重合ゴムを溶解または分散させ、必要に応じて分子量
調節剤、滑剤などを添加し、開始剤を添加し、不活性ガ
ス雰囲気下で攪拌しながら重合すればよい。芳香族ビニ
ル単量体を塊状重合法で重合する場合は、重合温度は、
60〜200℃が好ましい。懸濁重合法では、塊状重合
法と同様に樹脂単量体中にブロック共重合ゴムを溶解さ
せ、必要に応じて分子量調節剤、滑剤などを添加し、開
始剤を添加した溶液を、懸濁安定剤を溶解した水溶液中
に分散させ、懸濁状態を保持しつつ重合し、重合終了後
に懸濁安定剤を十分に水洗して除去して、樹脂組成物を
回収すればよい。芳香族ビニル単量体を懸濁重合法で重
合する場合は、60〜150℃で重合を完結させること
が好ましい。溶液重合法では、塊状重合法と同様に樹脂
単量体中にブロック共重合ゴムを溶解させ、必要に応じ
て分子量調節剤、滑剤、さらに粘度調節のための有機溶
媒などを添加して、開始剤を添加し、不活性ガス雰囲気
下で攪拌しながら重合すればよい。芳香族ビニル単量体
を溶液重合法で重合する場合は、重合温度は、60〜2
00℃が好ましい。樹脂単量体の10〜50重量%程度
が重合するまで塊状重合し、次いで、懸濁重合したり、
溶液重合したりする二段階重合法で重合してもよい。
脂の場合、JIS K 6871に準じて、200℃、
5kgの荷重で測定した、メルト・フロー・レイトの下
限が、好ましくは0.1、より好ましくは0.5のもの
であり、上限が好ましくは20のものである。メルト・
フロー・レイトが小さすぎる、または大きすぎると、混
練が困難になり、ゴム成分の分散状態が不均一となるた
め、樹脂の改質効果が発現されない。
て、本発明についてより具体的に説明する。各種物性の
測定法は、下記の通りである。
は、テトラヒドロンフランを溶媒にしたゲルパーミエー
ションクロマトグラフィによって測定されるポリスチレ
ン換算の値で示した。ゲル・パーミエーション・クロマ
トグラフィは、高速液体クロマトグラフィー装置(東ソ
ー社製、HLC−8020、カラムは、東ソー社製のG
4000HXLと東ソー社製のG5000HXLを連結
したもの)を使用して測定した。
位中のビニル結合単位量は、赤外分光光度計を使用し
て、ハンプトン法(R. Hampton, Ana
l. Chem., 21, 923(1949))に
より測定し、検量線からその量を求めた。
Kolthoff, et a1., J.Poly
m. Sci., 1, 429(1948)に記載さ
れるオスミウム酸分解法に従って測定した。すなわち、
共重合ゴム0.05gを四塩化炭素10mlに溶解し、
tert−ブチルハイドロパーオキサイドの70%水溶
液16mlと四酸化オスミウムの0.05%クロロホル
ム溶液4mlを加え、90℃バス中にて15分間還流す
ることにより、酸化分解反応を行った。反応終了後、反
応溶液を冷却した後、メタノール200mlを撹拌下に
加えて、ブロック化したスチレン成分を沈殿させ、これ
を平均孔径5μmのガラスフィルターにて濾別し、この
重量をスチレン−ブタジエン共重合ゴム中の全スチレン
単位重量に対する割合で示した。
のベレットを射出成形機SAV−30/30(山城精機
社製;金型温度50℃、ノズル先端温度240℃)にて
射出成形して試験片を作成し、JIS K7110に従
って25℃で測定した。
記と同様に、縦9cm、横5cm、厚さ2mmの金型
に、5cmの一辺の中央部から縦方向に向けて1cmの
ところから、垂直に射出して試験片を製造し、JIS
Z8741に従って入射角60°で測定した。なお、ゲ
ート部、エンド部の光沢は、試験片の射出口側の末端の
中央部から縦方向それぞれ2cm、7cmの部分の中央
(射出口からの距離がそれぞれ1cm、6cmの部分)
で測定したものである。
後に試験片の光沢をJIS Z8741に従って測定
し、熱処理前の測定値に対する熱処理後の測定値の割合
を百分率で示した。熱処理は、表面をテフロンシートで
覆ったステンレスの上に試験片を置き、90℃の強制通
風循環式オーブンの回転装置に水平に設置し3時間処理
した。
素置換後、予め精製、乾燥したシクロヘキサン7kg、
N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン
8.57mmolおよび1,3−ブタジエン600gを
いれて、50℃に加熱してから、n−ブチルリチウムの
ヘキサン溶液(1.65mmol/ml)4.4mlを
添加して重合を開始した。重合開始直後から0.5℃/
分の割合で60℃まで反応温度を上げ、温度を維持し
た。重合転化率が100%となった時点で、スチレン4
00gを加え、重合を継続した。スチレンの重合転化率
が100%となったところで、20℃に冷却し、イソプ
ロピルアルコール29.7mmolを添加して反応を停
止し、次いでフェノール系老化防止剤(チバガイギー社
製、イルガノックス1076)2gを添加してから、反
応混合物を回収し、スチームストリッピング法により脱
溶媒した後、真空乾燥し、得られたスチレン−ブタジエ
ン共重合ゴム1の特性を調べた。結果を表1に示す。
ゴム1をスチレンモノマー90重量部に溶解し、その溶
液に対し、連鎖移動剤(n−ドデシルメルカプタン)3
00ppmを含有するスチレン重合原液を調製した。
チレン重合原液2300gを入れ、十分に攪拌しなが
ら、130℃で、固形分濃度が45重量%となるまで重
合した。
重合反応液625gと分散剤としてポリビニルアルコー
ル(ゴーセノールGH−20、日本合成化学工業製)
0.5重量%水溶液1875gを、4リットルの撹拌装
置つきステンレス製反応器中に入れ、攪拌しながら、7
0℃まで加温した。次いで、ラジカル重合開始剤とし
て、ベンゾイルパーオキサイド1.25gとジクミルパ
ーオキサイド0.63gを添加し、70℃で1時間、9
0℃で1時間、110℃で1時間、さらに130℃で4
時間、懸濁重合を行った。重合終了後、20℃まで冷却
し、重合体をろ別して重合物を回収し、水洗した。脱水
後、12時間60℃で減圧乾燥して、ポリスチレン樹脂
組成物Aを得た。
80℃のロールで練り、シート状に成形し、シートペレ
タイザーでペレット状にした。このペレット状のサンプ
ルを用いてアイゾット衝撃強度、光沢および光沢の熱安
定性を測定した。その結果を表1に示す。
素置換後、予め精製、乾燥したシクロヘキサン7kg、
N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン
8.57mmolおよび1,3−ブタジエン600gを
いれて、50℃に加熱してから、n−ブチルリチウムの
ヘキサン溶液(1.65mmol/ml)4.4mlを
添加して重合を開始した。重合開始直後から0.5℃/
分の割合で60℃まで反応温度を上げ、温度を維持し
た。重合転化率が100%となった時点で、1,3−ブ
タジエン200gとスチレン200gを加えて重合を継
続し、追加した単量体の重合添加率が100%になった
後、スチレン200gを加え、重合を継続した。スチレ
ンの重合転化率が100%となったところで、20℃に
冷却し、イソプロピルアルコール29.7mmolを添
加して反応を停止し、次いでフェノール系老化防止剤
(チバガイギー社製、イルガノックス1076)2gを
添加してから、反応混合物を回収し、スチームストリッ
ピング法により脱溶媒した後、真空乾燥し、得られたス
チレン−ブタジエン共重合ゴム2の特性を調べた。結果
を表1に示す。
にスチレン−ブタジエン共重合ゴム2を用いる以外は、
実施例1と同様に処理してポリスチレン樹脂組成物Aの
代りにポリスチレン樹脂組成物Bを得、ペレット化し、
アイゾット衝撃強度、光沢および光沢の熱安定性を測定
した。その結果を表1に示す。
N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン量
を4.15mmolとし、ブタジエン量を700gと
し、スチレン量を300gにする以外は、実施例1と同
様に処理し、スチレン−ブタジエン共重合ゴム3を得、
スチレン−ブタジエン共重合ゴム1の代りにスチレン−
ブタジエン共重合ゴム3を用いる以外は、実施例1と同
様に処理してポリスチレン樹脂組成物Aの代りにポリス
チレン樹脂組成物Cを得、ペレット化し、アイゾット衝
撃強度、光沢および光沢の熱安定性を測定した。その結
果を表1に示す。
ことなく、スチレンモノマーに、連鎖移動剤(n−ドデ
シルメルカプタン)300ppmを含有するスチレン重
合原液を調製し、実施例1と同様に懸濁重合、回収、水
洗、脱水、減圧乾燥して、ポリスチレン樹脂を得、特性
などを測定した。その結果を表1に示す。
N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンを
用いず、n−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.65
mmol/ml)量を4.5mlにする以外は、実施例
1と同様にして、スチレン−ブタジエン共重合ゴム4お
よびポリスチレン樹脂組成物Dを得、それぞれの特性な
どを測定した。その結果を表1に示す。
レンの成形品は耐衝撃性に劣る。
単位中のビニル結合単位量が少ない共重合ゴムを用いた
比較例2のポリスチレン組成物の成形品は、光沢が劣
り、光沢の熱安定性に劣り、射出成形した試験片の中で
も、射出口からの距離による光沢の変化が大きい。
組成物の成形品は、耐衝撃性、光沢の熱安定性に優れて
いて、同一成形品中での光沢のばらつきが小さい。
樹脂組成物は、耐衝撃性、光沢の熱安定性に優れてい
て、同一成形品中での光沢のばらつきが小さい。そのた
め、本発明の樹脂樹脂組成物は、電気機器、事務機器、
包装容器、雑貨などの材料として有用である。
Claims (4)
- 【請求項1】 共役ジエン単量体単位50〜75重量%
と芳香族ビニル単量体単位25〜50重量%とから成
り、共役ジエン単量体単位中のビニル結合単位が50%
以上、芳香族ビニルブロック率が70%以上である芳香
族ビニル−共役ジエンブロック共重合ゴム。 - 【請求項2】 請求項1記載のブロック共重合ゴムから
成る樹脂改質剤。 - 【請求項3】 請求項1記載のブロック共重合ゴム2〜
25重量%と樹脂98〜75重量%とから成る樹脂組成
物。 - 【請求項4】 請求項1記載のブロック共重合ゴムの存
在下で樹脂単量体を重合することを特徴とする樹脂組成
物の製造方法。
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