具体实施方式
以下,依次对本发明中使用的聚碳酸酯树脂、本发明的由橡胶质接枝聚合物构成的聚碳酸酯树脂用强化剂、以及聚碳酸酯树脂组合物进行说明。另外,本发明并不限定于以下实施方式,在其要点范围内可以进行各种变形后实施。
〔聚碳酸酯树脂〕
本发明中,作为聚碳酸酯树脂,可以使用以往公知的任意的聚碳酸酯树脂。即本发明中,作为聚碳酸酯树脂,可以使用芳香族聚碳酸酯树脂、脂肪族聚碳酸酯树脂、芳香族-脂肪族聚碳酸酯树脂。
聚碳酸酯树脂(以下,有时称为“PC树脂”)是通过各种二羟基二芳基化合物与碳酰氯反应的碳酰氯法,或者二羟基二芳基化合物与碳酸二苯酯等碳酸酯反应的酯交换法等得到的聚合物。作为代表,可列举由2,2-双(4-羟苯基)丙烷(双酚A)制造而得的聚碳酸酯。
上述二羟基二芳基化合物除双酚A以外,还可列举以下化合物:双(4-羟苯基)甲烷、1,1-双(4-羟苯基)乙烷、2,2-双(4-羟苯基)丁烷、双(4-羟苯基)苯基甲烷等。这些可以单独或组合2种以上使用。
本发明中,优选聚碳酸酯树脂的粘均分子量为10000~40000,更优选15000~30000。若聚碳酸酯树脂的粘均分子量在10000以上,则成形体在高温下成形时难以引起分子量降低,冲击强度保持率和耐热着色性优异。此外,若粘均分子量在40000以下,则得到的聚碳酸酯树脂组合物的熔融流动性优异。另外,“粘均分子量”是使用二氯甲烷作为溶剂,在温度25℃下测得溶液粘度,由该溶液粘度换算得到的分子量。
本发明中,聚碳酸酯树脂优选含有源自二羟基化合物的结构单元的聚碳酸酯树脂(以下,有时称为“PC树脂(B)”),上述二羟基化合物的结构的一部分中具有下述式(1)所示的部位,更优选含有源自二羟基化合物的结构单元,且玻璃化转变温度(Tg)小于145℃的聚碳酸酯树脂,上述二羟基化合物的结构的一部分中具有下述式(1)所示的部位。此外,优选该聚碳酸酯树脂的折射率与本发明的橡胶质接枝聚合物的折射率之差在0.005以下。
[化4]
但是,不包括上述式(1)所示的部位为-CH2-O-H的一部分的情况。
<具有式(1)所示部位的二羟基化合物>
本发明的PC树脂(B)中至少含有源自二羟基化合物的结构单元(以下,有时称为“结构单元(1)”),上述二羟基化合物的结构的一部分中具有上述式(1)所示的部位。
PC树脂(B)中,相对于聚碳酸酯树脂中所含的源自二羟基化合物的结构单元的总量,优选结构单元(1)的含量为1摩尔%以上且小于90摩尔%。结构单元(1)的含量少于上述范围时,树脂的耐热性不足,恐怕会因热而引起成形品变形。另一方面,多于上述范围时,难以制成高分子量的,因此树脂的耐冲击性不足,恐怕会在成形品的使用时断裂。相对于聚碳酸酯树脂中所含的源自二羟基化合物的结构单元的总量,更优选PC树脂(B)中的结构单元(1)的含量为30摩尔%以上,进一步优选50摩尔%以上。此外,相对于聚碳酸酯树脂中所含的源自二羟基化合物的结构单元的总量,PC树脂(B)中的结构单元(1)的含量更优选小于80摩尔%,进一步优选小于70摩尔%,进一步优选65摩尔%以下,最优选60摩尔%以下。
结构的一部分中具有上述式(1)所示的部位的二羟基化合物(以下,有时称为“二羟基化合物(1)”)只要分子结构的一部分中包含上述式(1)所示的部位则没有特别限定,但具体可列举以下化合物。可列举二甘醇、三甘醇、四甘醇等氧亚烷基二醇类,9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-甲基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-异丙基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-异丁基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-叔丁基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-环己基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-苯基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3,5-二甲基苯基)芴、9,9-双(4-(2-羟基乙氧基)-3-叔丁基-6-甲基苯基)芴、9,9-双(4-(3-羟基-2,2-二甲基丙氧基)苯基)芴等侧链上具有芳香族基团、主链的醚基为上述式(1)所示部位的二羟基化合物。
此外,可列举下述式(1A)所示的代表二羟基化合物的糖醇酐、下述式(1B)所示的螺环二醇等具有环状醚结构的化合物等的杂环基的一部分为上述式(1)所示部位的二羟基化合物。作为二羟基化合物(1),特别优选杂环基的一部分为上述式(1)所示部位的二羟基化合物。
[化5]
上述通式(1B)中,R11~R14分别独立地为碳原子数1~3的烷基。
作为上述式(1A)所示的二羟基化合物,可列举立体异构体的关系中的异山梨醇、异甘露醇、异艾杜醇(イソイデット)。此外,作为上述式(1B)所示的二羟基化合物,例如可列举以下的化合物。3,9-双(1,1-二甲基-2-羟乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺(5.5)十一烷(俗名:螺环二醇)、3,9-双(1,1-二乙基-2-羟乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺(5.5)十一烷、3,9-双(1,1-二丙基-2-羟乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺(5.5)十一烷、二恶烷二醇等。
这些二羟基化合物(1)可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
这些二羟基化合物(1)中,从资源丰富存在且能容易获取的观点考虑,优选具有杂环基的化合物,特别优选上述式(1A)所示的二羟基化合物。此外,从获取以及制造的难易度、光学特性、成形性的方面考虑,最优选将由各种淀粉制造而得的山梨糖醇脱水缩合得到的异山梨醇。
另外,异山梨醇等具有环状醚结构的二羟基化合物(1)易被氧逐渐氧化。因此,在保管或制造时的处理中,为防止氧引起的分解必须防止混入水分。此外,优选使用除氧剂、在氮气气氛下处理。若异山梨醇被氧化,则会产生以甲酸为首的分解物。例如,若使用含有这些分解物的异山梨醇制造聚碳酸酯树脂,则其将成为得到的聚碳酸酯树脂产生着色、物性显著恶化的原因。此外,也会影响聚合反应,无法得到高分子量的聚合物,因此不优选。
因此,优选在二羟基化合物(1)中使用稳定剂。作为稳定剂,优选使用还原剂、抗酸剂、抗氧化剂、除氧剂、光稳定剂、pH稳定剂、热稳定剂等稳定剂,从酸性条件下二羟基化合物(1)易变质的方面考虑,特别优选使用碱性稳定剂。其中的还原剂可列举硼氢化钠、硼氢化锂等,抗酸剂可列举氢氧化钠等碱。但是,这些碱金属盐的添加由于添加的碱金属有成为聚碳酸酯树脂制造时的聚合催化剂的情况,因此过多添加时无法控制聚合反应,不优选。
作为碱性稳定剂,例如可列举以下稳定剂。长式元素周期表(NomenclatureofInorganicChemistryIUPACRecommendations2005)中的1族或2族金属的氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、亚磷酸盐、次亚磷酸盐、硼酸盐、脂肪酸盐,或四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、三甲基乙基氢氧化铵、三甲基苯甲基氢氧化铵、三甲基苯基氢氧化铵、三乙基甲基氢氧化铵、三乙基苯甲基氢氧化铵、三乙基苯基氢氧化铵、三丁基苯甲基氢氧化铵、三丁基苯基氢氧化铵、四苯基氢氧化铵、苯甲基三苯基氢氧化铵、甲基三苯基氢氧化铵、丁基三苯基氢氧化铵等碱性铵化合物,4-氨基吡啶、2-氨基吡啶、N,N-二甲基-4-氨基吡啶、4-二乙基氨基吡啶、2-羟基吡啶、2-甲氧基吡啶、4-甲氧基吡啶、2-二甲基氨基咪唑、2-甲氧基咪唑、咪唑、2-巯基咪唑、2-甲基咪唑、氨基喹啉等胺系化合物。其中,出于其效果和后述的蒸馏除去的难易度考虑,优选钠或钾的磷酸盐、亚磷酸盐,其中优选磷酸氢二钠、亚磷酸氢二钠。
二羟基化合物(1)中的这些碱性稳定剂的含量没有特别限制,通常相对于二羟基化合物(1),为0.0001质量%~1质量%,优选0.001质量%~0.1质量%。该含量过少时有无法得到防止二羟基化合物(1)变质的效果的可能性,过多时有招致二羟基化合物(1)改性的情况。
使用添加有这些稳定剂的二羟基化合物(1)作为聚碳酸酯树脂原料时,根据稳定剂的种类,有得到的聚碳酸酯树脂产生着色,物性显著恶化的情况。例如,使用含有上述碱性稳定剂的二羟基化合物(1)作为聚碳酸酯树脂的制造原料时,碱性稳定剂自身为聚合催化剂,因此不仅难以控制聚合速度和品质,而且会招致初期色调恶化,最终得到的聚碳酸酯树脂成形品的耐光性也恶化。因此,优选将二羟基化合物(1)作为聚碳酸酯树脂的制造原料使用前,用离子交换树脂或蒸馏等方式除去碱性稳定剂等稳定剂。
此外,如上所述,使用含有二羟基化合物(1)的氧化分解生成物的二羟基化合物(1)作为聚碳酸酯树脂的制造原料时,有招致得到的聚碳酸酯树脂着色的可能性,此外,不仅有物性显著恶化的可能性,而且影响聚合反应,有无法得到高分子量聚合物的情况。因此,为了得到不含氧化分解物的二羟基化合物(1),或者为了去除上述碱性稳定剂,优选对二羟基化合物(1)进行蒸馏提纯。这种情况下的蒸馏,可以是简单蒸馏也可以是连续蒸馏,没有特别限定。作为蒸馏条件,优选在氩气或者氮气等非活性气体气氛中,减压的条件下实施蒸馏,为了抑制由热引起的改性,优选在250℃以下,更优选在200℃以下,特别优选在180℃以下的条件下进行。
通过这样的蒸馏提纯,使二羟基化合物(1)中的氧化分解物例如甲酸含量在20质量ppm以下,优选10质量ppm以下,特别优选5质量ppm以下,从而不损害聚碳酸酯树脂制造时的聚合反应性,能够制造色调和热稳定性优异的聚碳酸酯树脂。
另外,二羟基化合物(1)的“甲酸含量”的测定,使用离子色谱法,按照以下的步骤进行。以下步骤中,作为代表性的二羟基化合物(1),举例异山梨醇。
精确称量异山梨醇大约0.5g提取到50ml容量瓶中,用纯水定容。使用甲酸钠水溶液作为标准试样,与标准试样的保留时间一致的峰为甲酸,根据峰面积采用绝对校正曲线法进行定量。离子色谱仪使用Dionex公司制造的DX-500型,检测器使用电导检测器。作为测定色谱柱,使用Dionex公司制造的保护柱中的AG-15,分离柱中的AS-15。将测定试样注入到100μl的定量环中,洗脱液使用10mM-NaOH,在流速1.2ml/分、恒温槽温度35℃的条件下进行测定。抑制器使用膜抑制器,再生液使用12.5mM-H2SO4水溶液。
<二羟基化合物(1)以外的二羟基化合物>
优选PC树脂(B)的结构的一部分中除具有上述结构单元(1)以外,还具有源自下述式(2)~(5)所示的二羟基化合物的结构单元组成的群中选出的任一种结构单元。
下面,有时分别将式(2)、(3)、(4)、(5)所示的二羟基化合物称为“二羟基化合物(2)”、“二羟基化合物(3)”、“二羟基化合物(4)”、“二羟基化合物(5)”。此外,将源自二羟基化合物(2)、(3)、(4)、(5)的结构单元称为“结构单元(2)”、“结构单元(3)”、“结构单元(4)”、“结构单元(5)”。
[化6]
HO-R1-OH(2)
HO-CH2-R2-CH2-OH(3)
H-(O-R3)p-OH(4)
HO-R4-OH(5)
式(2)中,R1表示碳原子数为4~20的取代或无取代的亚环烷基。式(3)中,R2表示碳原子数为4~20的取代或无取代的亚环烷基。式(4)中,R3表示碳原子数为2~10的取代或无取代的亚烷基,p为2~100的整数。式(5)中,R4表示碳原子数为2~20的取代或无取代的亚烷基,或者,取代或无取代的具有缩醛环的基团。
上述二羟基化合物(2)~(5)中,特别优选含有源自脂肪族二羟基化合物的结构单元,其中优选含有源自脂环式二羟基化合物的结构单元,这种情况下,能够对得到的聚碳酸酯树脂赋予柔软性。
(脂肪族二羟基化合物)
作为脂肪族二羟基化合物,可列举上述式(5)所示的二羟基化合物中,R4为碳原子数2~20的取代或无取代的亚烷基的脂肪族二羟基化合物,作为这样的脂肪族二羟基化合物,例如可列举以下的化合物。1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、2-乙基-1,6-己二醇、2,2,4-三甲基-1,6-己二醇、1,10-癸二醇、氢化二亚油基二醇、氢化二油烯基二醇等。
另外,上述示例的化合物是本发明中能使用的脂肪族二羟基化合物的例子,但并不仅限定于这些化合物中。这些脂肪族二羟基化合物可以单独使用1种或组合2种以上使用。
(脂环式二羟基化合物)
作为脂环式二羟基化合物没有特别限定,但通常可列举含有5元环结构或6元环结构的化合物。通过使脂环式二羟基化合物为5元环结构或6元环结构,有提高得到的聚碳酸酯树脂的耐热性的可能性。6元环结构通过共价键可以被固定为椅型或船型。此外,脂环式二羟基化合物中所含的碳原子数通常为70以下,优选50以下,进一步优选30以下。脂环式二羟基化合物,碳原子数越多,树脂的耐热性越高,但是倾向于难以合成,难以提纯,且成本变高。脂环式二羟基化合物的碳原子数越少,倾向于易提纯,易获取。
作为含有5元环结构或6元环结构的脂环式二羟基化合物,具体可列举上述二羟基化合物(2)和(3)。
作为上述式(3)所示的脂环式二羟基化合物的环己烷二甲醇,包括上述式(3)中R2如下述式(3a)(式中,R5表示氢原子,或者取代或无取代的碳原子数1~碳原子数12的烷基)所示的各种异构体。像这样的异构体,具体可列举1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇等。
[化7]
作为上述式(3)所示的脂环式二羟基化合物的三环癸烷二甲醇、五环十五烷二甲醇,包含上述式(3)中R2如下述式(3b)(式中,n表示0或1。)所示的各种异构体。
[化8]
作为上述式(3)所示的脂环式二羟基化合物的十氢萘二甲醇或三环十四烷二甲醇,包括上述式(3)中R2如下述式(3c)(式中,m表示0或1。)所示的各种异构体。像这样的异构体,具体可列举2,6-十氢萘二甲醇、1,5-十氢萘二甲醇、2,3-十氢萘二甲醇等。
[化9]
此外,作为上述式(3)所示的脂环式二羟基化合物的降冰片烷二甲醇,包括上述式(3)中R2如下述式(3d)所示的各种异构体。像这样的异构体,具体可列举2,3-降冰片烷二甲醇、2,5-降冰片烷二甲醇等。
[化10]
作为上述式(3)所示的脂环式二羟基化合物的金刚烷二甲醇,包括上述式(3)中R2如下述通式(3e)所示的各种异构体。像这样的异构体,具体可列举1,3-金刚烷二甲醇等。
[化11]
此外,作为上述式(2)所述的脂环式二羟基化合物的环己二醇,包括上述式(2)中R1如下述式(2a)(式中,R5表示氢原子、取代或无取代的碳原子数1~碳原子数12的烷基)所示的各种异构体。像这样的异构体,具体可列举1,2-环己二醇、1,3-环己二醇、1,4-环己二醇、2-甲基-1,4-环己二醇等。
[化12]
作为上述式(2)所示的脂环式二羟基化合物的三环癸烷二醇、五环十五烷二醇,包括上述式(2)中R1如下述通式(2b)(式中,n表示0或1。)所示的各种异构体。
[化13]
作为上述式(2)所示的脂环式二羟基化合物的十氢萘二醇或三环十四烷二醇,包括上述式(2)中R1如下述通式(2c)(式中,m表示0或1。)所示的各种异构体。像这样的异构体,具体可使用2,6-十氢萘二醇、1,5-十氢萘二醇、2,3-十氢萘二醇等。
[化14]
作为上述式(2)所示的脂环式二羟基化合物的降冰片烷二醇,包括上述式(2)中R1如下述通式(2d)所示的各种异构体。像这样的异构体,具体可使用2,3-降冰片烷二醇、2,5-降冰片烷二醇等。
[化15]
作为上述式(2)所示的脂环式二羟基化合物的金刚烷二醇,包括上述式(2)中R1如下述式(2e)所示的各种异构体。像这样的异构体,具体可使用1,3-金刚烷二醇等。
[化16]
上述脂环式二羟基化合物的具体例子中,优选环己烷二甲醇类、三环癸烷二甲醇类、金刚烷二醇类、五环十五烷二甲醇类。此外,从获取的难易度、处理的难易度的观点考虑,特别优选1,4-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,2-环己烷二甲醇、三环癸烷二甲醇。
另外,上述示例的化合物是本发明中能使用的脂环式二羟基化合物的例子,但并不仅限定于这些化合物中。这些脂环式二羟基化合物可以单独使用1种或组合2种以上使用。
(聚氧亚烷基二羟基化合物)
作为上述式(4)所示的二羟基化合物的聚氧亚烷基二羟基化合物,是R3为碳原子数2~10,优选碳原子数2~5的取代或无取代的亚烷基的化合物。p是2~100的整数,优选2~50,更优选6~30,特别优选12~15。作为上述式(4)所示的二羟基化合物的聚氧亚烷基二羟基化合物的具体例子,可列举二甘醇、三甘醇、聚乙二醇(分子量150~4000)等,但并不仅限定于这些化合物。作为上述式(4)的化合物,优选分子量为300~2000的聚乙二醇,其中优选分子量为600~1500的聚乙二醇。根据得到的聚碳酸酯共聚物的性能要求,这些可以单独使用1种或组合2种以上使用。
另外,上述示例的化合物是本发明中能使用的聚氧亚烷基二羟基化合物的例子,但并不仅限定于这些化合物中。这些聚氧亚烷基二羟基化合物可以单独使用1种或组合2种以上使用。
(具有亚烷基或具有含缩醛环的基团的二羟基化合物)
上述式(5)所示的二羟基化合物(以下,简称为“式(5)的化合物”),是R4为碳原子数2~20,优选碳原子2~10的取代或无取代的亚烷基,或者取代或无取代的含缩醛环的基团的二羟基化合物。R4的亚烷基具有取代基时,该取代基可列举碳原子数为1~5的烷基。此外,R4的含缩醛基的基团具有取代基时,该取代基可列举碳原子数为1~3的烷基。
上述式(5)的化合物中R4为碳原子数2~20的取代或无取代的亚烷基的二羟基化合物,例如可列举1,3-丙二醇,1,2-丙二醇等丙二醇类,1,4-丁二醇、1,3-丁二醇等丁二醇类,1,5-庚二醇等庚二醇类,1,6-己二醇等己二醇类等,但并不仅限定于这些化合物。其中优选己二醇类。
另一方面,作为R4为取代或无取代的含缩醛环的基团的二羟基化合物,没有特别限定,但其中,优选下述式(8)、式(9)所示的具有螺环结构的二羟基化合物,特别优选下述式(8)所示的具有多个环结构的二羟基化合物。
[化17]
这些二羟基化合物中,从获取的难易度、处理的难易度、聚合时的反应性的高低、得到的聚碳酸酯共聚物的色调的观点考虑,优选1,3-丙二醇、1,6-己二醇。此外,从树脂的耐热性的观点考虑,优选具有含缩醛环的基团的二羟基化合物,特别优选上述式(8)代表的具有多个环结构的二羟基化合物。根据得到的聚碳酸酯共聚物的性能要求,这些可以单独使用也可以组合2种以上使用。
PC树脂(B)具有源自脂环式二羟基化合物的结构单元时,PC树脂(B)中的结构单元(1)与源自上述二羟基化合物(2)~(5)的结构单元的摩尔比可以选择任意比例,但通过调整上述摩尔比,能提高冲击强度(例如,却贝(Charpy)缺口冲击强度),进一步能对聚碳酸酯树脂赋予所期望的玻璃化转变温度。
PC树脂(B)中,结构单元(1)与源自二羟基化合物(2)~(5)的结构单元的摩尔比优选30:70~99:1,更优选40:60~90:10,特别优选50:50~80:20。若在上述优选范围内,则能得到着色少、高分子量、冲击强度高,进一步地玻璃化转变温度高的聚碳酸酯树脂。
(其它二羟基化合物)
在PC树脂(B)中,除上述结构单元(1)和结构单元(2)~(5)以外,进一步地还可以包含源自其它二羟基化合物的结构单元。作为其它二羟基化合物,可列举芳香族系二羟基化合物等。
作为芳香族系二羟基化合物,可列举取代或无取代的双酚化合物,具体例如可列举以下化合物。双(4-羟苯基)甲烷、1,1-双(4-羟苯基)乙烷、1,1-双(4-羟苯基)丙烷、2,2-双(4-羟苯基)丙烷、1,1-双(4-羟苯基)丁烷、2,2-双(4-羟苯基)丁烷、1,1-双(4-羟苯基)戊烷、2,2-双(4-羟苯基)戊烷、3,3-双(4-羟苯基)戊烷、2,2-双(4-羟苯基)-3-甲基丁烷、1,1-双(4-羟苯基)己烷、2,2-双(4-羟苯基)己烷、3,3-双(4-羟苯基)己烷、2,2-双(4-羟苯基)-4-甲基戊烷、1,1-双(4-羟苯基)环戊烷、1,1-双(4-羟苯基)环己烷等芳香族环上不具有取代基的双酚化合物;双(3-苯基-4-羟苯基)甲烷、1,1-双(3-苯基-4-羟苯基)乙烷、1,1-双(3-苯基-4-羟苯基)丙烷、2,2-双(3-苯基-4-羟苯基)丙烷等芳香族环上具有芳基作为取代基的双酚化合物;双(4-羟基-3-甲基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)乙烷、1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷、双(4-羟基-3-乙基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基-3-乙基苯基)乙烷、1,1-双(4-羟基-3-乙基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-乙基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基-3-乙基苯基)环己烷、2,2-双(4-羟基-3-异丙基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3-(仲丁基)苯基)丙烷、双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)环己烷、双(4-羟基-3,6-二甲基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基-3,6-二甲基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟基-3,6-二甲基苯基)丙烷、双(4-羟基-2,3,5-三甲基苯基)甲烷、1,1-双(4-羟基-2,3,5-三甲基苯基)乙烷、2,2-双(4-羟基-2,3,5-三甲基苯基)丙烷、双(4-羟基-2,3,5-三甲基苯基)苯基甲烷、1,1-双(4-羟基-2,3,5-三甲基苯基)苯基乙烷、1,1-双(4-羟基-2,3,5-三甲基苯基)环己烷等芳香族环上具有烷基作为取代基的双酚化合物;双(4-羟苯基)苯基甲烷、1,1-双(4-羟苯基)-1-苯基乙烷、1,1-双(4-羟苯基)-1-苯基丙烷、双(4-羟苯基)二苯基甲烷、双(4-羟苯基)二苯甲基甲烷等与芳香族环键合的2价基团具有芳基作为取代基的双酚化合物;4,4’-二羟基二苯基醚、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二羟基二苯基醚等与芳香族环以醚键键合的双酚化合物;4,4’-二羟基二苯基砜、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二羟基二苯基砜等与芳香族环以砜键键合的双酚化合物;4,4’-二羟基二苯基硫醚、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二羟基二苯基硫醚等与芳香族环以硫醚键键合的双酚化合物等。优选可列举2,2-双(4-羟苯基)丙烷(以下,简称为“双酚A”)。
PC树脂(B)中,相对于PC树脂(B)中所含的源自二羟基化合物的结构单元的总量,源自上述芳香族二羟基化合物的结构单元的含量优选0摩尔%以上且小于1摩尔%,更优选0摩尔%以上且小于0.8摩尔%,进一步优选0摩尔%以上且小于0.5摩尔%。通过聚碳酸酯树脂包含源自芳香族二羟基化合物的结构单元,能期待耐热性、表面耐冲击性、成形加工性等的改善,但源自芳香族二羟基化合物的结构单元的含量过多时,恐怕会导致着色变得显著。
上述的其它羟基化合物可以单独使用1种或组合2种以上使用。
<碳酸二酯>
PC树脂(B)可以通过通常使用的聚合方法制造,其聚合方法可以是使用光气的界面聚合法、与碳酸二酯进行酯交换反应的熔融聚合法的任一种方法,但优选在聚合催化剂的存在下,将二羟基化合物与对环境造成更低毒性的碳酸二酯反应的熔融聚合法。
这种情况下,PC树脂(B)可以通过将包含上述二羟基化合物(1)的二羟基化合物与碳酸二酯进行酯交换反应的熔融聚合法得到。作为所使用的碳酸二酯,通常可列举下述式(6)所示的化合物。这些碳酸二酯可以单独使用1种或组合2种以上使用。
[化18]
上述式(6)中,A1和A2分别独立为取代或无取代的碳原子数为1~18的脂肪族基团,或者取代或无取代的芳香族基团。
作为上述式(6)所示的碳酸二酯,例如可列举碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯等取代碳酸二苯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸二叔丁酯等。优选碳酸二苯酯、取代碳酸二苯酯,特别优选碳酸二苯酯。另外,有碳酸二酯含有氯化物离子等杂质的情况,这些杂质阻碍聚合反应,有得到的聚碳酸酯树脂的色调劣化的情况,因此优选使用根据需要通过蒸馏等提纯而得的碳酸二酯。
相对于熔融聚合中使用的二羟基化合物的总量,优选以0.90~1.20的摩尔比使用碳酸二酯,更优选以0.95~1.10的摩尔比使用碳酸二酯,进一步优选以0.96~1.10的摩尔比使用碳酸二酯,特别优选以0.98~1.04的摩尔比使用碳酸二酯。若该摩尔比小于0.90,则制造而得的聚碳酸酯树脂的末端羟基增加,聚合物的热稳定性劣化,有聚碳酸酯树脂组合物成形时招致着色,酯交换反应的速度下降,难以得到所期望的高分子量体的可能性。此外,若该摩尔比大于1.20,则在相同条件下不仅酯交换反应的速度下降,难以制造所期望的分子量的聚碳酸酯树脂,而且制造的聚碳酸酯树脂中的残存碳酸二酯量增加,该残存的碳酸二酯是成形时的臭味的原因或成形品的臭味的原因,因此不优选。此外,该摩尔比大于1.20时,聚合反应时的受热历程增大,有最终得到的聚碳酸酯树脂的色调或耐候性劣化的可能性。
进一步地,相对于二羟基化合物总量的碳酸二酯的摩尔比增大时,得到的聚碳酸酯树脂中残存的碳酸二酯量增加,这些残存的碳酸二酯吸收紫外线有使聚碳酸酯树脂的耐光性劣化的情况,因此不优选。PC树脂(B)中残存的碳酸二酯的浓度优选200质量ppm以下,进一步优选100质量ppm以下,特别优选60质量ppm以下,其中适宜在30质量ppm以下。但是,实际情况中,聚碳酸酯树脂包含未反应的碳酸二酯,聚碳酸酯树脂中未反应的碳酸二酯的浓度的下限值通常为1质量ppm。
<酯交换反应催化剂>
如上所述可以使包含二羟基化合物(1)的二羟基化合物与上述式(6)所示的碳酸二酯进行酯交换反应制造PC树脂(B)。更详细地说,通过酯交换反应,并将副产物单羟基化合物等除去到体系外而得到。此时,通常在酯交换反应催化剂的存在下通过酯交换反应进行熔融聚合。
作为PC树脂(B)的制造时能使用的酯交换反应催化剂(以下,有时仅称为“催化剂”。),例如可列举长式元素周期表(NomenclatureofInorganicChemistryIUPACRecommendations2005)中的1族或2族(以下,仅表述为“1族”、“2族”)的金属化合物、碱性硼化合物、碱性磷化合物、碱性铵化合物、胺系化合物等碱性化合物。其中优选使用1族金属化合物和/或2族金属化合物。
使用1族金属化合物和/或2族金属化合物的同时,作为辅助可以并用碱性硼化合物、碱性磷化合物、碱性铵化合物、胺系化合物等碱性化合物,但特别优选只使用1族金属化合物和/或2族金属化合物。此外,作为1族金属化合物和/或2族金属化合物的形态,通常以氢氧化物,或碳酸盐、羧酸盐、酚盐这样盐的形态使用,但从获取的难易度、处理的难易度的方面考虑,优选氢氧化物、碳酸盐、乙酸盐的形态,从聚碳酸酯树脂的色调和聚合活性的观点考虑,优选乙酸盐的形态。
作为1族金属化合物,例如可列举以下化合物。氢氧化钠,氢氧化钾,氢氧化锂,氢氧化铯,碳酸氢钠,碳酸氢钾,碳酸氢锂,碳酸氢铯,碳酸钠,碳酸钾,碳酸锂,碳酸铯,乙酸钠,乙酸钾,乙酸锂,乙酸铯,硬脂酸钠,硬脂酸钾,硬脂酸锂,硬脂酸铯,硼氢化钠,硼氢化钾,硼氢化锂,硼氢化铯,四苯硼钠(フェニル化ホウ素ナトリウム),四苯硼钾(フェニル化ホウ素カリウム),四苯硼锂(フェニル化ホウ素リチウム),四苯硼铯(フェニル化ホウ素セシウム),苯甲酸钠,苯甲酸钾,苯甲酸锂,苯甲酸铯,磷酸氢二钠、磷酸氢二钾,磷酸氢二锂,磷酸氢二铯,苯基磷酸二钠,苯基磷酸二钾,苯基磷酸二锂,苯基磷酸二铯,钠、钾、锂、铯的醇盐、酚盐,双酚A的二钠盐、二钾盐、二铯盐等。其中,优选铯化合物、锂化合物。
作为2族金属化合物,例如可列举以下化合物。氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁、氢氧化锶、碳酸氢钙、碳酸氢钡、碳酸氢镁、碳酸氢锶、碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、碳酸锶、乙酸钙、乙酸钡、乙酸镁、乙酸锶、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸镁、硬脂酸锶等。其中优选镁化合物、钙化合物、钡化合物,进一步优选镁化合物和/或钙化合物。
作为碱性硼化合物,例如可列举以下化合物。四甲基硼、四乙基硼、四丙基硼、四丁基硼、三甲基乙基硼、三甲基苯甲基硼、三甲基苯基硼、三乙基甲基硼、三乙基苯甲基硼、三乙基苯基硼、三丁基苯甲基硼、三丁基苯基硼、四苯基硼、苯甲基三苯基硼、甲基三苯基硼、丁基三苯基硼等的钠盐,钾盐、锂盐、钙盐、钡盐、镁盐、或者锶盐等。
作为碱性磷化合物,例如可列举以下化合物。三乙基膦、三正丙基膦、三异丙基膦、三正丁基膦、三苯基膦、三丁基膦、或者季鏻盐等。
作为碱性铵化合物,例如可列举以下化合物。四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、三甲基乙基氢氧化铵、三甲基苯甲基氢氧化铵、三甲基苯基氢氧化铵、三乙基甲基氢氧化铵、三乙基苯甲基氢氧化铵,三乙基苯基氢氧化铵、三丁基苯甲基氢氧化铵、三丁基苯基氢氧化铵、四苯基氢氧化铵、苯甲基三苯基氢氧化铵、甲基三苯基氢氧化铵、丁基三苯基氢氧化铵等。
作为胺系化合物,例如可列举以下化合物。4-氨基吡啶、2-氨基吡啶、N,N-二甲基-4-氨基吡啶、4-二乙基氨基吡啶、2-羟基吡啶、2-甲氧基吡啶、4-甲氧基吡啶、2-二甲基氨基咪唑、2-甲氧基咪唑、咪唑、2-巯基咪唑、2-甲基咪唑、氨基喹啉等。
上述化合物中,为了得到透明性、色调、耐光性等各物性优异的聚碳酸酯树脂,优选使用2族金属化合物和锂化合物形成的群中选出的至少1种金属化合物作为催化剂,此外,为了使上述聚碳酸酯树脂的透明性、色调、耐光性特别优异,优选催化剂为镁化合物和钙化合物形成的群中选出的至少1种的金属化合物。
1族金属化合物和/或2族金属化合物的情况下,相对于供于反应的全部二羟基化合物1摩尔,上述催化剂的使用量换算成金属的含量,优选0.1~300微摩尔,更优选0.1~100微摩尔,进一步优选0.5~50微摩尔,更进一步优选1~25微摩尔的范围内。
上述中,使用含有从锂以及2族金属形成的群中选出的至少1种的金属的化合物的情况下,尤其是使用镁化合物和/或钙化合物的情况下,相对于供于反应的全部二羟基化合物1摩尔,催化剂的使用量换算成金属的含量优选0.1微摩尔以上,进一步优选0.5微摩尔以上,特别优选0.7微摩尔以上。此外,催化剂的使用量的上限优选20微摩尔,进一步优选10微摩尔,特别优选3微摩尔,最优选2.0微摩尔。
催化剂的使用量过少时,有无法得到制造具有所期望的分子量的聚碳酸酯树脂时必须的聚合活性,无法得到充分的断裂能量的可能性。另一方面,催化剂的使用量过多时,不仅得到的聚碳酸酯树脂的色调劣化,而且有产生副产物、流动性下降或凝胶的产生变多、引起脆性断裂的情况,有难以制造作为目标的品质的聚碳酸酯树脂的可能性。
<聚碳酸酯树脂的制造方法>
PC树脂(B)通过酯交换反应使含有二羟基化合物(1)的二羟基化合物与碳酸二酯熔融聚合从而得到,优选在酯交换反应前均一混合作为原料的二羟基化合物和碳酸二酯。混合的温度通常在80℃以上,优选90℃以上,其上限通常在250℃以下,优选200℃以下,进一步优选150℃以下。其中,适宜为100℃以上120℃以下。混合的温度过低时,有溶解速度缓慢、溶解度不充分的可能性,通常招致固化等不良状况;另一方面,混合的温度过高时,有导致二羟基化合物的热劣化的情况,且有最终得到的聚碳酸酯树脂的色调劣化,对耐光性造成不良影响的可能性。
此外,从防止得到的聚碳酸酯树脂的色调劣化的观点考虑,优选混合二羟基化合物与碳酸二酯的操作在氧气浓度10体积%以下进行,进一步优选在0.0001体积%~10体积%的气氛下进行,尤其优选在0.0001体积%~5体积%的气氛下进行,特别优选在0.0001体积%~1体积%的气氛下进行。
优选使用催化剂,分多个阶段使用多个反应器进行熔融聚合制造PC树脂(B)。在多个反应器中实施熔融聚合的理由是因为,熔融聚合反应初期中,反应液中所含的单体多,因此维持必要的聚合速度的同时,抑制单体的挥散是很重要的;另一方面,熔融聚合反应后期中,为了使平衡向聚合侧移动,充分馏去副产物单羟基化合物是很重要的。因此,为了设定不同的聚合反应条件,从生产效率的观点考虑,优选使用串联配置的多个反应器。如上所述,上述反应器,只要在2个以上即可,从生产效率的观点考虑,可以在3个以上,优选3~5个,特别优选4个。
反应的形式可以是分批式、连续式或者分批式和连续式的组合的任一种方法。
进一步地,为了抑制馏出的单体量,在聚合反应器中使用回流冷凝器是有效的,特别是在未反应单体成分多的聚合初期的反应器中,其效果较大。导入回流冷凝器的制冷剂的温度,可以根据使用的单体进行适当选择,但是通常导入回流冷凝器的制冷剂的温度在该回流冷凝器的入口处为45~180℃,优选80~150℃,特别优选100~130℃。导入回流冷却器中的制冷剂的温度过高时,回流量减少,其效果下降,此外,制冷剂的温度过低时,倾向于本来应该馏去的单羟基化合物的馏去效果下降。作为制冷剂,可以使用温水、蒸汽、导热油等,优选蒸汽、导热油。
为了适当地维持聚合速度,抑制单体的馏出,同时,不损害最终得到的聚碳酸酯树脂的色调或热稳定性、耐光性等,上述催化剂的种类和含量的选择是非常重要的。
PC树脂(B)的制造中,若上述反应器在2个以上,在该反应器中,可以进一步地维持条件不同的多个反应阶段,此外,也可以连续改变温度、压力。
PC树脂(B)的制造中,催化剂可以添加到原料制备槽、原料储存槽中,也可以直接添加到反应器中。从催化剂供给的稳定性,控制熔融聚合的观点考虑,优选在供给于反应器前的原料线的途中设置催化剂供给线,优选以水溶液的形式供给。
作为聚合条件,优选在聚合初期,在相对低温低真空的条件下得到预聚合物,此外,在聚合后期,在相对高温高真空的条件下使分子量上升至规定的数值。从聚合初期到聚合后期的各个阶段中,从得到聚碳酸酯数值的色调或耐光性的观点考虑,适当选择夹套温度和内部温度、反应体系内的压力是非常重要的。例如,在未达到聚合反应开始时的操作条件前,温度、压力的任一方过早变化时,有以下可能性:未反应的单体从反应容器中馏出,反应容器内的二羟基化合物和碳酸二酯的摩尔比混乱,招致聚合速度下降,无法得到规定分子量或具有末端基团的聚合物,最终无法达成本发明的目的。
酯交换反应的温度过低时,导致生产率下降或产品的耐热老化性下降;过高时不止导致单体的挥发,还有可能会促进聚碳酸酯树脂的分解或着色。
本发明的聚碳酸酯树脂的制造中,在催化剂的存在下使包含二羟基化合物(1)的二羟基化合物和碳酸二酯进行酯交换反应的方法,通常通过2个阶段以上的多阶段工序进行实施。具体地,第1阶段的酯交换反应温度(以下,有时称为“内部温度”。)优选140℃以上,更优选150℃以上,进一步优选180℃以上,更进一步优选200℃以上。此外,第1阶段的酯交换反应温度优选270℃以下,更优选240℃以下,进一步优选230℃以下,更进一步优选220℃以下。第1阶段的酯交换反应中的滞留时间通常为0.1~10小时,优选0.5~3小时,将产生的单羟基化合物向反应体系外馏去的同时实施第1阶段的酯交换反应。第2阶段以后的酯交换反应,反应温度上升,通常在210~270℃,优选220~250℃的温度条件下进行酯交换反应,同时,一边将产生的单羟基化合物向反应体系外除去,一边将反应体系的压力从第1阶段的酯交换反应的压力逐渐下降,使最终反应体系的压力为200Pa以下,通常进行反应0.1~10小时,优选进行0.5~6小时,特别优选进行1~3小时。
酯交换反应温度过高时,得到的聚碳酸酯树脂制成成形品时,有色调劣化,易脆性断裂的可能性。酯交换反应温度过低时,聚碳酸酯树脂的目标分子量无法提高,此外有分子量分布变广,冲击强度变差的情况。此外,酯交换反应的滞留时间过长时,有得到的聚碳酸酯树脂易脆性断裂的情况。滞留时间过短时,有聚碳酸酯树脂的目标分子量无法提高,冲击强度变差的情况。
从有效运用资源的观点考虑,优选根据需要将副产物单羟基化合物进行提纯后作为碳酸二酯或各种双酚化合物的原料再利用。
特别是为了防止聚碳酸酯树脂的着色和热降解或树脂燃烧,得到冲击强度高的良好的聚碳酸酯树脂,优选整个反应阶段中反应器内部温度的最高温度小于255℃,更优选250℃以下,特别优选225~245℃。此外,为了抑制聚合反应后半的聚合速度下降,最小限度地抑制聚碳酸酯树脂的热降解,优选在反应的最终阶段中使用平推流性和表面更新性优异的卧式反应器。
此外,为求得冲击强度高的聚碳酸酯树脂,得到分子量高的聚碳酸酯树脂而尽可能提高聚合温度,延长聚合时间的情况下,倾向于聚碳酸酯树脂中产生异物或树脂燃烧,易脆性断裂。因此,为了使提高冲击强度和难以脆性断裂这两方面令人满意,优选进行以下操作:抑制聚合温度降低,使用用于缩短聚合时间的高活性催化剂,调整反应体系适当的压力设定等。进一步地,为了使其难以脆性断裂,优选反应的中途或反应的最终阶段中,通过过滤器等除去在反应体系中产生的异物或树脂燃烧物等。
另外,使用碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯等取代碳酸二苯酯作为上述式(6)所示的碳酸二酯制造聚碳酸酯树脂时,无法避免产生副产物苯酚、取代苯酚,残存在聚碳酸酯树脂中。由于苯酚、取代苯酚具有芳香环,因此其吸收紫外线,是聚碳酸酯树脂的耐光性劣化的主要原因,而且也是成为成形时的臭味的原因。聚碳酸酯树脂中,通常分批反应后含有1000质量ppm以上的副产物具有苯酚等的芳香环的芳香族单羟基化合物,但从耐光性或降低臭味的观点考虑,优选使用脱灰性能优异的卧式反应器或装有真空抽气的挤出机,除去该芳香族单羟基化合物。聚碳酸酯树脂中的芳香族单羟基化合物的含量优选700质量ppm以下,进一步优选500质量ppm以下,特别优选300质量ppm以下。但是,在工业生产中难以完全除去芳香族单羟基化合物,聚碳酸酯树脂中的芳香族单羟基化合物的含量的下限通常为1质量ppm。另外,这些芳香族单羟基化合物根据使用的原料,自然可以具有取代基,例如可以具有碳原子数5以下的烷基等。
此外,1族金属,其中,锂、钠、钾、铯,特别是钠、钾、铯,并不是仅从使用的催化剂混入聚碳酸酯树脂中,也有从原料或反应装置混入聚碳酸酯树脂中的情况。聚碳酸酯树脂中大量含有这些金属时,可能对色调产生不良影响,因此本发明的聚碳酸酯树脂中的这些化合物的合计含量越少越优选,作为聚碳酸酯树脂中的金属含量,通常在1质量ppm以下,优选0.8质量ppm以下,更优选0.7质量ppm以下。
另外,聚碳酸酯树脂中的金属含量可以通过以往公知的各种方法测定,可以通过湿式灰化等方法回收聚碳酸酯树脂中的金属后,使用原子发光、原子吸光、ICP(InductivelyCoupledPlasma)等方法进行测定。
本发明的聚碳酸酯树脂如上所述熔融聚合后,通常使其冷却固化,用旋转式切割器等颗粒化。颗粒化的方法没有限定,例如可列举(1)从最终聚合反应器中将熔融状态的聚碳酸酯树脂取出,使其冷却固化呈股线的形态并颗粒化的方法;(2)从最终聚合反应器中将熔融状态的树脂供给于单轴或二轴挤出机,熔融挤出后使其冷却固化并颗粒化的方法;或者(3)从最终聚合反应器中以熔融状态取出使其冷却固化呈股线的形态暂时颗粒化后,再次将树脂供给于单轴或二轴挤出机,熔融挤出后,使其冷却固化并颗粒化的方法等。
此时,挤出机中可以减压脱挥残存单体。此外,可以将通常公知的热稳定剂、中和剂、紫外线吸收剂、脱模剂、着色剂、抗静电剂、光滑剂、润滑剂、增塑剂、增溶剂、阻燃剂等添加于挤出机中进行混炼。
挤出机中的熔融混炼温度依赖于聚碳酸酯树脂的玻璃化转变温度和分子量,通常为150~300℃,优选200~270℃,进一步优选230~260℃。熔融混炼温度低于150℃时,聚碳酸酯树脂的熔融粘度高,对挤出机的负荷变大,生产率下降。高于300℃时,聚碳酸酯树脂的热降解变得激烈,导致分子量下降引起的机械强度下降,且导致着色、气体的产生、异物的产生,进一步地,导致树脂燃烧的产生。优选将用于除去上述异物或树脂燃烧物的过滤器设置于该挤出机中或挤出机出口。
以除去99%以上的异物的过滤精度为目标,上述过滤器的除去异物的大小(网眼),通常为400μm以下,优选200μm以下,特别优选100μm以下。过滤器的网眼过大时,无法用过滤器除去异物和树脂燃烧物,成形聚碳酸酯树脂时有引起成形品的脆性断裂的可能性。此外,上述过滤器的网眼可以根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物的用途进行调整。例如应用于薄膜用途时,出于排除缺陷的要求,优选上述过滤器的网眼在40μm以下,更优选10μm以下。
进一步地,上述过滤器可以串联设置多个使用,此外可以使用层叠有多枚叶盘型聚合物过滤器的过滤装置。
此外,将熔融挤出的聚碳酸酯树脂冷却颗粒化时,优选使用空冷、水冷等冷却方法。空冷时使用的空气优选使用用HEPA过滤器(优选JISZ8112中规定的过滤器。)等事前将空气中的异物除去后的空气,防止空气中的异物再次附着。优选在相对于更优选的JISB9920(2002年)中定义的第7级,进一步优选的第6级洁净度更高的无尘室中实施。使用水冷时,通过离子交换树脂等除去水中的金属成分,进一步优选使用已通过过滤器将水中的异物除去后的水。使用的过滤器的网眼有多种,但优选网眼为0.01~0.45μm的过滤器。
通过熔融聚合法制造本发明的聚碳酸酯树脂时,以防止着色为目的,可以在聚合时添加1种或2种以上的磷酸化合物或亚磷酸化合物。
作为磷酸化合物,适宜使用磷酸三甲酯、磷酸三乙酯等磷酸三烷基酯的1种或2种以上。这些化合物,相对于供给于反应的羟基化合物的总量,优选添加0.0001摩尔%以上0.005摩尔%以下,更优选添加0.0003摩尔%以上0.003摩尔%以下。磷化合物的添加量少于上述下限时,防止聚碳酸酯树脂着色的效果小;多于上述上限时,透明性下降,相反地促进着色,耐热性下降。
此外,作为亚磷酸化合物,可以任意选择下述所示的热稳定剂进行使用。特别是适宜使用亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三壬基苯酯、磷酸三甲酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的1种或2种以上。这些亚磷酸化合物,相对于供给于反应的羟基化合物的总量,优选添加0.0001摩尔%以上0.005摩尔%以下,更优选添加0.0003摩尔%以上0.003摩尔%以下。亚磷酸化合物的添加量少于上述下限时,防止聚碳酸酯树脂着色的效果小,多于上述上限时,透明性下降,相反地促进着色,耐热性下降。
可以并用上述的磷酸化合物和亚磷酸化合物进行添加,但这种情况下的添加量,以磷酸化合物和亚磷酸化合物的总量计,相对于供给于反应的羟基化合物的总量,优选为0.0001摩尔%以上0.005摩尔%以下,更优选0.0003摩尔%以上0.003摩尔%以下。该添加量少于上述下限时,防止聚碳酸酯树脂着色的效果小;多于上述上限时,透明性下降,相反地促进着色,耐热性下降。
此外,为了防止成形时等情况下的分子量的下降或色调的劣化,可以在像这样制造的聚碳酸酯树脂中混合热稳定剂1种或2种以上。
作为上述热稳定剂,可列举亚磷酸、磷酸、亚膦酸、膦酸以及它们的酯等,具体地例如可列举以下化合物。亚磷酸三苯酯、亚磷酸三(壬基苯基)酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、亚磷酸十三烷基酯、亚磷酸三辛酯、亚磷酸三(十八烷基)酯、亚磷酸二癸基单苯酯、亚磷酸二辛基单苯酯、亚磷酸二异丙基单苯酯、亚磷酸单丁基二苯酯、亚磷酸单癸基二苯酯、亚磷酸单辛基二苯酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、亚磷酸-2,2-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)辛酯、双(壬基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸二苯基单邻联苯酯、亚磷酸二丁酯、亚磷酸二辛酯、亚磷酸二异丙酯、4,4'-亚联苯基二膦酸四(2,4-二叔丁基苯基)酯、苯基膦酸二甲酯、苯基膦酸二乙酯、苯基膦酸二丙酯等。其中,优选使用亚磷酸三壬基苯基酯、亚磷酸三甲酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、以及苯基膦酸二甲酯。
所述热稳定剂可以在熔融聚合时添加,同时在成形时等阶段追加。即,在聚合用原料中混合适当量的亚磷酸化合物或磷酸化合物,得到聚碳酸酯树脂后,通过下述记载的混合方法进一步在成形时等阶段混合亚磷酸化合物,从而避免聚合时树脂的透明性下降、着色以及耐热性下降,在成形品中可以大量混合热稳定剂,能防止色调的劣化。
相对于聚碳酸酯树脂100质量份,这些热稳定剂的含量优选0.0001~1质量份,更优选0.0005~0.5质量份,进一步优选0.001~0.2质量份。
<聚碳酸酯树脂的物性>
关于PC树脂(B)的优选的物性,如下所示。
(玻璃化转变温度)
优选PC树脂(B)的玻璃化转变温度(Tg)小于145℃。聚碳酸酯树脂的玻璃化转变温度高于该温度时,变得易着色,恐怕难以提高冲击强度。此外,这种情况下,成形时将模具表面的形状转印到成形品上时,必须设定较高的模具温度。由此,恐怕有:能够选择的温度调节器被限制,模具表面的转印性劣化的情况。
PC树脂(B)的玻璃化转变温度更优选小于140℃,进一步优选小于135℃。此外,PC树脂(B)的玻璃化转变温度通常在90℃以上,优选95℃以上。
作为使本发明的聚碳酸酯树脂的玻璃化转变温度小于145℃的方法,可列举以下方法:方法〔1〕减少聚碳酸酯树脂中的结构单元(1)的比例,方法〔2〕选择耐热性低的脂环式二羟基化合物作为聚碳酸酯树脂的制造中使用的二羟基化合物,方法〔3〕减少聚碳酸酯树脂中的源自双酚化合物等芳香族二羟基化合物的结构单元的比例等。另外,聚碳酸酯树脂的玻璃化转变温度的测定方法在后面叙述。
(比浓粘度)
作为PC树脂(B)的聚合度的指标的“比浓粘度”优选0.40dl/g以上,2.0dl/g以下。本发明中的“比浓粘度”是,将聚碳酸酯树脂1.00g溶解于作为溶剂的苯酚和1,1,2,2-四氯乙烷的质量比为1:1的混合溶剂100ml中,在温度30.0℃±0.1℃的条件下测定的数值。该比浓粘度的下限进一步优选0.42dl/g以上,特别优选0.45dl/g以上,但根据本发明的聚碳酸酯树脂组合物的用途,适宜使用比浓粘度在0.60dl/g以上,进一步在0.85dl/g以上的聚碳酸酯树脂。此外,该比浓粘度的上限进一步优选1.7dl/g以下,特别优选1.4dl/g以下。聚碳酸酯树脂的比浓粘度过低时,有机械强度变弱的情况;聚碳酸酯树脂的比浓粘度过高时,倾向于成形时的流动性下降,可回收性下降,成形品的变形变大,易由热产生变形。
〔聚碳酸酯树脂用强化剂〕
本发明的橡胶质接枝聚合物构成的聚碳酸酯树脂用强化剂,其特征在于,将由该橡胶质接枝聚合物3质量份和粘均分子量为24000的芳香族聚碳酸酯树脂(三菱工程塑料株式会社制造的IupilonS-2000F)97质量份组成的聚碳酸酯树脂组合物在下述条件下成形,得到试验片,所述试验片的ΔYI值为36以下,该聚碳酸酯树脂组合物的颗粒的ΔMFR值为3以下。
“条件1”颗粒以及试验片的制作条件:
使用机筒温度加热至280℃的脱挥式挤出机(株式会社池贝制造的PCM-30),在螺杆转速为150rpm的条件下,混炼所述聚碳酸酯树脂组合物得到颗粒。使用100t注射模塑成形机(住友重机株式会社制造的SE-100DU),在料筒温度280℃、模具温度90℃的条件下将该颗粒成形,得到平板状试验片(长度100mm、宽度50mm、厚度2mm)。
“条件2”ΔYI值的测定条件:
依据JISK7105,使用分光色差计(机型名为“SE2000”,日本电色工业株式会社制造),在C光源、2度视野的条件下用反射光测定法测定试验片的YI值。首先,测定热老化前的试验片的YI值(YIB)。接着,使用高温烘炉(机型名为“PMS-B”,塔巴依爱斯佩克株式会社制造)在温度140℃的条件下对所述试验片进行12小时热老化后,测定其YI值(YIA)。根据以下公式算出ΔYI值。
ΔYI=YIA-YIB。
“条件3”ΔMFR值的测定条件:
依据ISO1133,使用熔融指数仪(机型名为“S-111”,株式会社东洋精机制作所制造)在料筒温度300℃、负荷1.2kg的条件下测定颗粒的熔体流动速率(MFR)值。首先,测定热老化前的颗粒的MFR值(MFRB)。接着,使用高压锅(机型名为“不饱和型超加速寿命试验装置PC-422R”,株式会社平山制作所制造)在温度120℃、相对湿度100%的条件下对其它的所述颗粒进行60小时热老化后,测定其MFR值(MFRA)。根据以下公式算出ΔMFR值。
ΔMFR=MFRA-MFRB。
〔橡胶质接枝聚合物〕
显示上述ΔYI值和ΔMFR值的本发明的橡胶质接枝聚合物(以下,有时称为“橡胶聚合物(A)”。),在含有该橡胶聚合物(A)和聚碳酸酯树脂的聚碳酸酯树脂组合物中,起到抑制聚碳酸酯树脂的耐热着色性和耐湿热性的下降的效果。橡胶聚合物(A),可以通过选择聚合时使用的乳化剂和粉体回收时使用的絮凝剂而得到。
聚合或接枝聚合橡胶颗粒用的单体时,使用作为强酸和强碱的盐的乳化剂的情况下,或在絮凝橡胶质接枝聚合物的乳胶来回收橡胶质接枝聚合物时,使用作为强酸和强碱的盐的絮凝剂的情况下,在橡胶质接枝聚合物中都会微量残存源自乳化剂或絮凝剂的强酸或盐。由于从上述强酸或盐游离出的强酸性离子,橡胶质接枝聚合物的橡胶部中所含的丁二烯橡胶氧化劣化,因此不优选。此外,在聚碳酸酯树脂中混合该橡胶质接枝聚合物时,上述游离的强酸性离子使聚碳酸酯树脂分解,因此耐热着色性、耐湿性下降,不优选。因此,本发明的橡胶质接枝聚合物的制造中,通过使用作为弱酸和强碱的盐的乳化剂,以及作为弱酸和强碱的盐的絮凝剂,能够改善上述缺陷,达到ΔYI值以及ΔMFR值的改善。此外,可以在使用作为弱酸和强碱的盐的乳化剂进行接枝聚合后,通过将得到的橡胶质接枝聚合物的乳胶进行喷雾回收,来回收橡胶质接枝聚合物,从而达成。这是因为若使用喷雾回收,则不使用强酸、或强酸和强碱的盐作为絮凝剂。进一步地,通过将本发明的橡胶质接枝聚合物和分子量在700以上的硫醚系抗氧化剂组合,其所得的聚碳酸酯树脂相比于未添加的聚碳酸酯树脂,能够协同改善ΔYI值。
<ΔYI>
由包含本发明的橡胶质接枝聚合物的聚碳酸酯树脂组合物得到的成形品,其ΔYI值必须在36以下。若ΔYI值在36以下,则包含橡胶质接枝聚合物的聚碳酸酯树脂组合物的耐热着色性优异。为了使ΔYI值在36以下,可以使用弱酸和强碱的盐作为乳化剂,使用弱酸和强碱的盐作为絮凝剂。此外,可以通过喷雾回收来回收橡胶质接枝聚合物。此外,通过并用分子量在700以上的硫醚系抗氧化剂和橡胶质接枝聚合物得到的聚碳酸酯树脂组合物的耐热着色性进一步得到改善而优异。若考虑在汽车领域、打印机等办公设备领域、移动电话等电气、电子领域等的应用性,该ΔYI值优选30以下,更优选25以下,最优选20以下。
<ΔMFR>
此外,由包含本发明的橡胶质接枝聚合物的聚碳酸酯树脂组合物得到的成形品,其ΔMFR值必须在3以下。若ΔMFR值在3以下,则包含橡胶质接枝聚合物的聚碳酸酯树脂组合物的耐湿热性优异。为了使ΔMFR值在3以下,可以使用弱酸和强碱的盐作为乳化剂,使用弱酸和强碱的盐作为絮凝剂。此外,可以通过喷雾回收来回收橡胶质接枝聚合物。若考虑在汽车领域等的应用性,该ΔMFR值优选2.6以下,更优选2.3以下,最优选2以下。
<橡胶质接枝聚合物的制造方法>
本发明中,通过在胶乳的存在下聚合乙烯基单体得到橡胶质接枝聚合物。作为本发明的橡胶质接枝聚合物,可列举上述橡胶聚合物(A)和后述的“橡胶聚合物(A')”。
[橡胶部]
橡胶聚合物(A)的橡胶部,优选使用弹性体,其中,优选使用热塑性弹性体。作为热塑性弹性体,可以使用各种共聚树脂,但其玻璃化转变温度通常在-20℃以下,其中优选-30℃以下,更优选-50℃以下,进一步优选-70℃以下。
橡胶聚合物(A)的橡胶部是具有二烯结构单元、(甲基)丙烯酸烷基酯结构单元以及有机硅氧烷结构单元等玻璃化转变温度在-20℃以下的结构单元的聚合物,橡胶部的结构单元可以单独使用1种或组合2种以上使用。从包含橡胶质接枝聚合物的聚碳酸酯树脂组合物的低温时的冲击强度表现性和显色性的观点考虑,优选橡胶聚合物(A)的橡胶部含有二烯结构单元,更优选丁二烯结构单元。
作为二烯结构单元的原料的单体,没有特别限定,可列举丁二烯、异戊二烯等二烯系单体,例如1,3-丁二烯。
橡胶聚合物(A)的橡胶部中,设橡胶部为100质量%时,优选含有丁二烯结构单元70质量%以上,更优选含有80质量%以上,进一步优选含有90质量%以上。橡胶部含有丁二烯结构单元70质量%以上时,由包含橡胶质接枝聚合物的聚碳酸酯树脂组合物得到的成形品的低温时的冲击强度优异。
作为(甲基)丙烯酸烷基酯结构单元的原料的单体,没有特别限定,例如可列举丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸叔丁酯。这些单体可以单独使用1种或组合2种以上使用。从乳液聚合的聚合稳定性的观点考虑,丙烯酸烷基酯单体优选碳原子数为2~8的丙烯酸烷基酯,更优选碳原子数为3~6的丙烯酸烷基酯,特别优选丙烯酸丁酯。
作为有机硅氧烷结构单元的原料的单体,没有特别限定,例如可列举有机硅氧烷、具有乙烯基聚合性官能团的硅氧烷,根据需要,可列举硅氧烷系交联剂、具有封端基团的硅氧烷。作为有机硅氧烷,例如可列举六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷。作为具有乙烯基聚合性官能团的硅氧烷,例如可列举β-(甲基)丙烯酰基氧基乙基二甲氧基甲基硅烷、γ-(甲基)丙烯酰基氧基丙基二甲氧基甲基硅烷。作为硅氧烷系交联剂,例如可列举四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷。作为具有封端基团的硅氧烷,例如可列举六甲基二硅氧烷、1,3-双(3-环氧丙氧基丙基)四甲基二硅氧烷。这些单体可以单独使用1种或组合2种以上使用。
优选本发明的橡胶质接枝聚合物是橡胶部具有丁二烯结构单元和丙烯酸烷基酯结构单元的橡胶质接枝聚合物(以下,有时称为“橡胶聚合物(A')”。)。橡胶聚合物(A’)优选将通过使用脂肪族系乳化剂进行乳液聚合得到的橡胶质接枝聚合物乳胶用碱土金属盐进行絮凝回收而得到。该橡胶质接枝聚合物乳胶,优选在具有丁二烯结构单元和丙烯酸烷基酯结构单元的胶乳的存在下将乙烯基单体(g')进行聚合而得到,乙烯基单体(g')优选含有具有极性基团的乙烯基单体(p)的乙烯基单体(g')。
作为上述“橡胶聚合物(A')”的原料的胶乳,优选使用弹性体,其中优选使用热塑性弹性体。作为热塑性弹性体,可以使用各种共聚树脂,但其玻璃化转变温度通常在-20℃以下,其中优选-30℃以下,更优选-50℃以下,进一步优选-70℃以下。
作为“橡胶聚合物(A')”的原料的具有丁二烯结构单元和丙烯酸烷基酯结构单元的胶乳优选具有丁二烯结构单元1~99质量%,丙烯酸烷基酯结构单元99~1质量%及其他乙烯基单体结构单元0~30质量%(其中,将胶乳中的固体成分总体设为100质量%。)。此外,更优选具有丁二烯结构单元1~99质量,丙烯酸烷基酯结构单元99~1质量%以及其他乙烯基单体结构单元0~10质量%。从耐冲击性的观点考虑,优选胶乳中的丁二烯结构单元的含量在1质量%以上;从YI值(热着色性)的观点考虑,优选含量在99质量%以下。若其它乙烯基单体结构单元在30质量%以下,则本发明的橡胶质接枝聚合物与本发明的聚碳酸酯树脂的折射率之差变小,因此优选。
另外,此处,丁二烯结构单元是指源自胶乳制造中使用的丁二烯单体的结构单元,丙烯酸烷基酯结构单元是指源自胶乳制造中使用的丙烯酸烷基酯单体的结构单元,乙烯基单体结构单元是指源自根据乳胶制造的需要而使用的其它乙烯基单体的结构单元。
上述胶乳通过聚合丁二烯单体、丙烯酸烷基酯以及根据需要使用的“其它乙烯基单体”从而得到。
作为丁二烯单体,没有特别限定,可列举丁二烯、异戊二烯等二烯系单体,例如1,3-丁二烯。作为丙烯酸烷基酯单体,没有特别限定,例如可列举丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸叔丁酯。这些单体可以单独使用1种或组合2种以上使用。
出于乳液聚合的聚合稳定性的理由,丙烯酸烷基酯单体优选碳原子数为2~8的丙烯酸烷基酯,更优选碳原子数为3~6的丙烯酸烷基酯,特别优选丙烯酸丁酯。
作为“其它乙烯基单体”,可以使用与丁二烯单体和丙烯酸烷基酯单体具有共聚性的单官能性或多官能性的乙烯基单体,例如可列举以下化合物。丙烯腈、甲基丙烯酸烷基酯代表的单官能性单体;二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、氰尿酸三烯丙酯、异氰脲酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,季戊四醇四丙烯酸酯等多官能性单体。这些单体也可以单独使用1种或组合2种以上使用。
制作作为“橡胶聚合物(A)”以及“橡胶聚合物(A')”原料的橡胶颗粒时,其聚合方法没有特别限定,可列举在水体系中乳液聚合或悬浮聚合、在溶液体系中溶液聚合等。出于橡胶颗粒的粒径控制、易得到核·壳结构的橡胶颗粒的理由,优选乳液聚合。
上述聚合中使用的聚合引发剂没有特别限定,例如可以使用偶氮系引发剂、过氧化物系引发剂。这些聚合引发剂,可以单独使用1种,也可以并用2种以上。相对于单体100质量份,聚合引发剂的使用量通常为0.05~1.0质量份,特别优选0.1~0.3质量份左右。
<乳化剂>
橡胶质接枝聚合物为上述“橡胶聚合物(A)”时,制作作为原料的橡胶颗粒时的聚合中使用的乳化剂优选为弱酸和强碱的盐,可以使用从羧酸系乳化剂、磷酸系乳化剂或非离子性乳化剂中选出的至少1种以上的乳化剂。将含有胶乳的橡胶质接枝聚合物的乳胶絮凝时,乳化剂以酸或碱或盐的状态微量残存于橡胶质接枝聚合物中,由于从这些盐等游离出来的离子,恐怕会使橡胶部中所含的丁二烯橡胶氧化劣化。此外,将橡胶质接枝聚合物混合于聚碳酸酯树脂时,该游离的离子恐怕会使聚碳酸酯树脂分解。因此,优选离子游离时的酸度低的磷酸系乳化剂或羧酸系乳化剂,或者不产生离子的非离子性乳化剂。此外,不优选磺酸系乳化剂。
作为羧酸系乳化剂,例如可列举以下化合物。辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、花生酸、山萮酸、木蜡酸、蜡酸、褐煤酸、肉豆蔻脑酸、棕榈油酸、油酸、反油酸、异油酸、蓖麻油酸、鳕油酸、二十碳烯酸、芥酸、神经酸、亚油酸、二十碳二烯酸、二十二碳二烯酸、亚麻酸、松油酸、桐酸、米德酸、二十碳三烯酸、顺-6,9,12,15-十八碳四烯酸、花生四烯酸、二十碳四烯酸、肾上腺酸、伯色五烯酸(bosseopentaenoicacid)、二十碳五烯酸、奥斯邦德酸(Osbondacid)、沙丁鱼酸(イワシ酸)、二十四碳五烯酸、二十二碳六烯酸、尼生酸等具有碳原子数为8~28的烷基的饱和/不饱和脂肪酸的金属盐;烯基琥珀酸等低聚羧酸化合物的金属盐;N-月桂酰肌氨酸、N-椰油酰基肌氨酸等肌氨酸衍生物的金属盐。
作为羧酸系乳化剂的市售品,例如可列举花王株式会社制造的“NSソープ”、“SS-40N”、“FR-14”、“FR-25”、“ラテムルASK”,东邦化学工业株式会社制造的“ディプロプロジンK-25”、“ネオスコープSLN-100”等。
作为磷酸系乳化剂,例如可列举聚氧乙烯苯基醚磷酸、聚氧乙烯烷基苯基醚磷酸、聚氧乙烯烷基醚磷酸、烷基磷酸等。这些磷酸系乳化剂可以是酸型也可以是钠盐、钾盐等的盐型。
作为磷酸系乳化剂的市售品,例如可列举东邦化学工业株式会社制造的“フォスファノールML-200”、“フォスファノールGF-199”、“フォスファノールRA-600”、“フォスファノールRS-610NA”、“フォスファノールSC-6103”、“フォスファノールLP-700”等。
作为非离子性乳化剂,例如可列举以下化合物。聚氧亚烷基烷基醚、聚氧乙烯亚烷基烷基醚、聚氧乙烯二苯乙烯化苯基醚、聚氧乙烯三苯甲基苯基醚、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯等。
作为非离子性乳化剂的市售品,例如可列举花王株式会社制造的“エマルゲン120”、“エマルゲンLS-114”、“エマルゲンA-90”、“レオドールSP-L10”、“レオドールTW-L120”、“エマノーン1112”等。
上述羧酸系乳化剂、磷酸系乳化剂以及非离子性乳化剂可以单独使用,也可以2种以上并用。此外,为了能容易地进行絮凝,优选上述乳化剂中包含从羧酸系乳化剂以及磷酸系乳化剂中选出的至少1种的乳化剂。
上述乳化剂的使用量没有特别限定,但相对于胶乳中的树脂固体成分100质量份,优选0.1~20.0质量份,更优选0.1~15.0质量份,进一步优选0.1~10.0质量份,特别优选0.1~8.0质量份,最优选1.5~8.0质量份。乳化剂的使用量在0.1质量份以上时,乳化稳定性优异,在20.0质量份以下时,橡胶质接枝聚合物的乳胶的絮凝变得容易。
橡胶质接枝聚合物为上述“橡胶聚合物(A')”时,制作作为原料的橡胶颗粒时的聚合中使用的乳化剂,可以使用阴离子系乳化剂、非离子系乳化剂、阳离子系乳化剂、非离子阴离子系乳化剂。这些聚合引发剂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。从减少聚碳酸酯树脂的热着色的观点考虑,作为乳化剂,优选使用N-月桂酰肌氨酸钠、油酸钾等脂肪族系乳化剂。相对于单体100质量份,脂肪族系乳化剂等的乳化剂的使用量通常为0.05~3质量份,特别优选0.1~2质量份左右。
(橡胶颗粒的体积平均粒径)
优选作为本发明的橡胶质接枝聚合物的原料的胶乳中的橡胶颗粒的“体积平均粒径”为0.1~1μm,更优选0.15μm以上。此外,胶乳中的橡胶颗粒的体积平均粒径更优选在0.7μm以下,进一步优选在0.5μm以下。乳胶中的橡胶颗粒的体积平均粒径在0.1μm以上时,能够提高聚碳酸酯树脂中添加有橡胶质接枝聚合物的本发明的聚碳酸酯树脂组合物的低温时的耐冲击性。此外,该橡胶颗粒的体积平均粒径在1μm以下时,制造橡胶聚合物(A)时不易产生碎玻璃。此处,胶乳中的橡胶颗粒的“体积平均粒径”是指使用光散射粒度仪测定的胶乳中的橡胶颗粒的50%体积平均粒径。其测定方法在后面叙述。
(橡胶颗粒的肥大化)
根据通常的乳液聚合,胶乳中的橡胶颗粒的体积平均粒径大约为0.1μm。为了使其体积平均粒径在0.1~1μm,可以使用通过肥大化剂使胶乳中的橡胶颗粒肥大化等的方法。橡胶颗粒的肥大化可以通过向胶乳中添加肥大化剂而进行。肥大化剂可以从公知的材料中任意选择,但优选使用含有酸基的共聚物(K)和/或含氧酸盐(M)。
含有酸基的共聚物(K)优选为将不饱和酸、丙烯酸烷基酯以及根据需要使用的“其它能共聚的单体”聚合得到的聚合物。
作为不饱和酸,例如可列举丙烯酸、甲基丙烯酸酯、衣康酸、丁烯酸、马来酸、富马酸、肉桂酸、山梨酸以及对苯乙烯磺酸。其中,从获取难易度以及处理难易度的观点考虑,优选丙烯酸、甲基丙烯酸酯。这些不饱和酸可以单独使用1种或组合2种以上使用。
作为丙烯酸烷基酯,优选烷基的碳原子数为1~12的丙烯酸烷基酯,例如可列举丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸硬脂酯。这些丙烯酸烷基酯可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为“其他能共聚的单体”,例如可列举苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯衍生物,甲基丙烯酸烷基酯以及丙烯腈。这些“其它能共聚的单体”可以单独使用1种或组合2种以上使用。
作为含酸基的共聚物(K)中使用的单体混合物的比例,优选不饱和酸3~40质量%、丙烯酸烷基酯97~35质量%以及“其它能共聚的单体”0~40质量%,更优选不饱和酸5~35质量%、丙烯酸烷基酯95~40质量%以及“其它能共聚的单体”0~35质量%。通过使组分在上述范围内,进行肥大化时乳胶的稳定性优异,易控制肥大化得到的胶乳的橡胶粒径。
含酸基的共聚物(K)可以通过用公知的乳液聚合法将上述组分的单体混合物聚合从而得到。聚合可以单步骤进行也可以多步骤进行。通过多步骤聚合可以得到具有2层以上的多层结构的含有酸基的共聚物(K)。
橡胶颗粒的肥大化时,可以在不妨碍橡胶质接枝聚合物的性能的范围内使用含氧酸盐(M)。
含氧酸盐(M),优选从含氧酸的碱金属盐或碱土金属盐,或锌、镍以及铝的盐中选出的至少一种的含氧酸盐(M)。作为这样的含氧酸盐(M)的例子,可列举硫酸、硝酸、磷酸等与钾、钠、镁、钙、镍、铝等的盐。从进行肥大化时的粒径控制的难易度、获取的难易度以及处理的难易度的观点考虑,含氧酸盐(M)优选硫酸钾、硫酸钠、硫酸镁、硫酸铝、磷酸钠、磷酸镁等。
这些含有酸基的共聚物(K)以及含氧酸盐(M)可以分别单独使用1种或组合2种以上使用。各自单独使用这些含有酸基的共聚物(K)以及含氧酸盐(M)时,作为聚合物固体成分,相对于胶乳的固体成分100质量份,含有酸基的共聚物(K)的添加量优选0.1~5质量份,更优选0.5~4质量份,进一步优选0.5~3质量份。此外,相对于胶乳的固体成分100质量份,含氧酸盐(M)的添加量优选0.1~5质量份,更优选0.1~4质量份。通过在该范围内添加含有酸基的共聚物(K)以及含氧酸盐(M),能够更有效地进行胶乳中的橡胶颗粒的肥大化,大幅提高得到的肥大化胶乳的稳定性。
另外,使用含有酸基的共聚物(K)进行肥大化处理时,优选胶乳的pH在7以上。pH呈酸性时,即使添加含有酸基的共聚物(K),肥大化效率也较低。胶乳的pH可以在胶乳的制造中进行调整,此外,也可以在肥大化处理前通过其它途径进行。
[接枝部]
本发明的橡胶质接枝聚合物是在由橡胶部形成的含有橡胶颗粒的胶乳的存在下,聚合乙烯基单体而得到的聚合物。在胶乳的存在下聚合的乙烯基单体是接枝单体成分,是选自(甲基)丙烯酸酯、芳香族乙烯基单体及氰化乙烯基单体的至少1种的单体。本发明的橡胶质接枝聚合物是橡胶聚合物(A)时,接枝单体成分的至少一部分优选与橡胶部接枝键合形成接枝聚合物。
接枝用(甲基)丙烯酸酯没有特别限定,例如可列举以下化合物。(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲
基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯。这些可以单独使用1种或组合2种以上使用。
作为接枝用芳香族乙烯基单体,例如可列举苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、氯苯乙烯。这些可以单独使用1种或组合2种以上使用。作为接枝用氰化乙烯基单体,例如可列举丙烯腈、甲基丙烯腈。这些可以单独使用1种或组合2种以上使用。
本发明的橡胶质接枝聚合物是橡胶聚合物(A)时,优选接枝部含有甲基丙烯酸甲酯结构单元。接枝用乙烯基单体(g)100质量%中的甲基丙烯酸甲酯的比例优选0.1~99.9质量%,更优选20~80质量%。乙烯基单体(g)含有0.1质量%以上的甲基丙烯酸甲酯时,可以使橡胶聚合物(A)均一分散在聚碳酸酯树脂中。
本发明的橡胶质接枝聚合物是橡胶聚合物(A')时,橡胶质接枝聚合物乳胶可以通过在上述胶乳上接枝聚合乙烯基单体(g')得到。从将橡胶质接枝聚合物乳胶絮凝作为粉体回收时控制粉体的粒径和堆积密度的观点考虑,作为乙烯基单体(g')优选使用聚合该乙烯基单体(g')得到的聚合物的玻璃化转变温度在70~120℃的成分。
作为乙烯基单体(g'),可列举不具有极性基团的乙烯基单体,例如可列举以下的化合物。(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苯甲酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸叔丁基环己酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸4叔丁基苯酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基萘、乙烯基蒽、苯甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯等。另外,此处,“(甲基)丙烯酸酯”意指“丙烯酸酯”和“甲基丙烯酸酯”中的一种或两种。这些单体可以单独使用1种或组合2种以上使用。
优选乙烯基单体(g')含有具有极性基团的乙烯基单体(p)。通过使乙烯基单体(g')含有具有极性基团的乙烯基单体(p),可以使本发明的橡胶质接枝聚合物均一分散于本发明的聚碳酸酯树脂中。此外,据此,能够提高所得聚碳酸酯树脂组合物的耐冲击性。
作为具有极性基团的乙烯基单体(p),例如可列举以下化合物。(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸、二甲基丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰吗啉、二甲基氨基丙基丙烯酰胺、氯化三甲基-3-丙烯酰胺丙基胺、异丙基丙烯酰胺、二乙基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸溴苯酯、(甲基)丙烯酸二溴苯酯、(甲基)丙烯酸2,4,6-三溴苯酯、(甲基)丙烯酸单氯苯酯、(甲基)丙烯酸二氯苯酯、(甲基)丙烯酸三氯苯酯、2-乙烯基-2-恶唑啉、对甲氧基苯乙烯、邻甲氧基苯乙烯、马来酸酐、N-苯基马来酰亚胺、环己基马来酰亚胺。从乳液聚合的难易度(碎玻璃的生成少,与其他接枝单体的共聚性优异等)的观点考虑,优选甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯。这些单体可以单独使用1种或组合2种以上使用。
乙烯基单体(g’)100质量%中的具有极性基团的乙烯基单体(p)的比例可以任意设定,但优选0.1~20质量%,更优选0.5~5质量%。通过使乙烯基单体(g')含有0.1质量%以上的具有极性基团的乙烯基单体(p),可以使橡胶聚合物(A')均一分散于聚碳酸酯树脂中。另一方面,从减小聚碳酸酯树脂与橡胶聚合物(A')的折射率之差的观点和减少聚合中的碎玻璃量的观点考虑,优选乙烯基单体(g')含有20质量%以下的具有极性基团的乙烯基单体(p)。
橡胶质接枝聚合物100质量%中的橡胶颗粒的比例可以任意设定,但优选50~90质量%。从体现强度的方面考虑,优选该数值在50质量%以上。此外,从在本发明的聚碳酸酯树脂中的分散性,橡胶质接枝聚合物的凝固、回收的观点考虑,优选该数值在90质量%以下。
将乙烯基单体接枝于胶乳的接枝聚合方法,没有特别限定,但出于粒径的控制、易形成核·壳结构的理由,优选乳液聚合。作为乳液聚合法,可以采用一般公知的乳液聚合法如单体的统一添加聚合、单体的连续添加聚合、多阶段聚合等。乳化剂的添加也可以采用与单体的添加相同的方法。
接枝层可以是1层,也可以是2层以上。具有丁二烯结构单元的橡胶与疏水性高且聚合性低的乙烯基单体如苯乙烯共聚时,会导致丁二烯橡胶与苯乙烯共聚,橡胶变硬,橡胶质接枝聚合物的折射率易产生偏差。因此,接枝聚合中,优选在将亲水性高、聚合性高且玻璃化转变温度高的单体,例如甲基丙烯酸甲酯为主成分的单体进行接枝聚合后,聚合苯乙烯这样的疏水性高的乙烯基单体。
橡胶质接枝聚合物乳胶的聚合中使用的聚合引发剂可以使用与聚合胶乳时相同的聚合引发剂,对于单体100质量份,其使用量通常为0.05~1.0质量份,特别优选为0.1~0.3质量份左右。此外,橡胶质接枝聚合物乳胶的聚合中使用的乳化剂可以使用与聚合胶乳时相同的乳化剂,相对于单体100质量份,其使用量通常为0.05~3质量份,特别优选为0.1~2质量份左右。
(橡胶质接枝聚合物的回收)
本发明的橡胶质接枝聚合物通过将如上述方式得到的橡胶质接枝聚合物乳胶进行喷雾回收或絮凝回收而得到。在发明中,用于得到粉体的橡胶质接枝聚合物的乳胶可以单独使用1种或组合2种以上使用。
橡胶质接枝聚合物乳胶的絮凝法,例如可列举以下方法:使该乳胶与溶解有絮凝剂的热水接触,搅拌的同时使聚合物絮凝制成料浆,将生成的析出物脱水、洗净、干燥。
本发明的橡胶质接枝聚合物为橡胶聚合物(A)的情况中,将橡胶质接枝聚合物乳胶絮凝时的絮凝剂为强酸或强酸与强碱的盐时,得到的橡胶质接枝聚合物中微量残存有源自絮凝剂的强酸或盐,由于从该强酸或盐游离得到的强酸性离子,恐怕会导致橡胶部中包含的丁二烯橡胶氧化劣化。此外,将该聚合物混合于聚碳酸酯树脂时,上述强酸性离子恐怕会使聚碳酸酯树脂分解,因此不优选。因此,制造本发明的橡胶聚合物(A)时,作为絮凝剂优选使用弱酸与强碱的盐,更优选使用弱酸的碱金属(碱土金属)盐。
作为弱酸与强碱的盐的絮凝剂,例如可列举以下化合物。乙酸钠、乙酸钾、乙酸钙、乙酸镁、乙酸钡等有机酸的碱金属(碱土金属)盐;磷酸钠、磷酸钾、磷酸钙等硫酸以外的无机酸的碱金属(碱土金属)盐。这些絮凝剂可以单独使用,也可以2种以上并用。这些絮凝剂作为水溶液使用,因此优选水溶性高的絮凝剂。此外,絮凝剂优选絮凝时与含有橡胶质接枝聚合物的乳胶中所含的乳化剂形成难解离的盐的絮凝剂。这是因为这样的絮凝剂即使在橡胶质接枝聚合物中微量残存,也难以使在聚碳酸酯树脂中混合该聚合物得到的树脂组合物的热稳定性下降。
从以上2个观点考虑,上述絮凝剂中,优选有机酸的碱土金属盐或硫酸以外的无机酸的碱土金属盐,其中,更优选钙盐、镁盐,进一步优选乙酸钙。
作为通过絮凝回收法得到的絮凝物的洗涤方法,没有特别限定,但为了提高洗涤效率,优选用水或者甲醇、乙醇、异丙醇等碳原子数为4以下的醇进行洗涤,特别优选用水和/或甲醇进行洗涤。
橡胶质接枝聚合物乳胶中的橡胶聚合物(A)的回收可以不通过絮凝,通过喷雾回收进行。这是因为若使用喷雾回收,则不需要使用强酸或强酸与强碱的盐作为絮凝剂。但是,作为橡胶聚合物(A)的回收方法,相比于喷雾回收法,优选使用弱酸与强碱的盐作为絮凝剂的絮凝回收法。这是因为絮凝回收中包含洗涤工序,能进一步降低橡胶中残存的离子量。
本发明的橡胶质接枝聚合物是橡胶聚合物(A')时,作为絮凝橡胶质接枝聚合物乳胶时的絮凝剂,可以使用硫酸、盐酸、磷酸、硝酸等无机酸;乙酸等有机酸;钠、钾、钙、镁、铝等与无机酸、有机酸的盐等。这些絮凝剂可以单独使用或组合2种以上使用。其中,从能够防止得到的聚碳酸酯树脂组合物的变黄的方面考虑,优选碱土金属盐,更优选不包含硫酸盐的碱土金属盐,特别优选乙酸钙。这些凝固剂作为水溶液使用,其添加量没有特别限定,但使用能使乳胶充分凝固的量。
本发明的橡胶质接枝聚合物是橡胶聚合物(A)或橡胶聚合物(A')时,絮凝橡胶质接枝聚合物乳胶时的絮凝剂的使用量只要是使乳胶充分絮凝的量即可,没有特别限定,但相对于含有橡胶质接枝聚合物的乳胶中的树脂固体成分100质量份,优选0.1~20质量份,更优选0.1~12质量份,进一步优选0.5~10质量份,特别优选0.5~8质量份。絮凝剂的使用量在0.1质量份以上时,橡胶质接枝聚合物的粉体回收性和粉体处理性良好。絮凝剂的使用量在20质量份以下时,聚碳酸酯树脂中混合有得到的橡胶质接枝聚合物的树脂组合物的热稳定性良好。
将本发明的橡胶质接枝聚合物乳胶喷雾回收时,可以根据需要在橡胶质接枝聚合物的乳胶中添加抗氧化剂等添加剂。“喷雾回收”是指在喷雾回收装置中将橡胶质接枝聚合物的乳胶喷雾成微小液滴状后吹热风进行干燥。
作为在喷雾回收装置中将橡胶质接枝聚合物的乳胶喷雾成微小液滴状的方法,例如可列举旋转圆盘式、圧力喷嘴式、二流体喷嘴式、加压二流体喷嘴式等方法。作为喷雾回收装置的容量,从实验室使用的小规模容量到工业生产中使用的大规模容量都可以。可以根据目的适当选择喷雾回收装置中的干燥用加热气体的供給部的结构、干燥用加热气体以及干燥粉末的排出部的结构。干燥用加热气体的温度优选200℃以下,更优选120~180℃。
在本发明中,为了防止喷雾回收时粉体的粘连或使堆积比重的增加等粉体特性提高,可以在橡胶质接枝聚合物的乳胶中添加二氧化硅等无机微粒进行喷雾回收。
本发明的橡胶质接枝聚合物构成的聚碳酸酯树脂用强化剂的制造方法,优选是含有下述工序(1)以及工序(2)的方法。
工序(1):在含有乳化剂的胶乳的存在下,将乙烯基单体(g)乳液聚合得到橡胶质接枝聚合物乳胶的工序,其中,所述乳化剂为弱酸与强碱的盐。
工序(2):对上述橡胶质接枝聚合物乳胶进行喷雾回收或使用絮凝剂进行絮凝回收的工序,其中,所述絮凝剂为弱酸与强碱的盐。
(硫酸根离子(SO4 2-)、亚硫酸根离子(SO3 2-)含量)
本发明中,将橡胶质接枝聚合物20.0g在温度95℃以上的热水200ml中浸渍20小时后,测定从该热水中提取的硫酸根离子(SO4 2-)和亚硫酸根离子(SO3 2-)含量的浓度,根据该测定结果得到的该橡胶质接枝聚合物中所含的硫酸根离子(SO4 2-)和亚硫酸根离子(SO3 2-)的总量(以g/g计)优选3.5ppm以下,此外更优选3ppm以下,最优选2.5ppm以下。这两种离子的总量多于3.5ppm时,橡胶质接枝聚合物的粉体中残存源自乳化剂或絮凝剂的硫酸盐,由于从该硫酸盐游离出的离子,橡胶质中所含的丁二烯橡胶氧化劣化,因此不优选。此外,将该橡胶质接枝聚合物混合于聚碳酸酯树脂时,游离的离子使聚碳酸酯树脂分解,因此耐热着色性、耐湿热性下降,不优选。
为了使上述两种离子的总量在3.5ppm以下,相对于橡胶质接枝聚合物100质量份的含有上述离子的乳化剂或絮凝剂的使用量优选在1.0质量份以下,更优选0.5质量份以下,进一步优选不使用上述乳化剂或絮凝剂。
(氯离子(Cl-)含量)
本发明中,橡胶质接枝聚合物中所含的氯离子(Cl-)含量(以g/g计)优选150ppm以下,更优选100ppm以下,最优选50ppm以下。氯离子(Cl-)含量多于150ppm的情况下,制造本发明的橡胶质接枝聚合物时,或混合于聚碳酸酯树脂进行注射模塑成形时,腐蚀制造线的金属制配管或成形机的模具等,因此不优选。
为了使上述氯离子(Cl-)含量在150ppm以下,相对于橡胶质接枝聚合物100质量份,含有上述离子的乳化剂或絮凝剂的使用量优选在1.0质量份以下,更优选0.5质量份以下,进一步优选不使用上述乳化剂或絮凝剂。
(抗氧化剂)
出于防止氧化的目的,本发明的橡胶质接枝聚合物中可以添加通常公知的抗氧化剂1种或2种以上。向橡胶质接枝聚合物中添加抗氧化剂的方法没有特别限定,可列举作为具有数百μm粒径的粉体或片剂,或以分散于水中的状态(分散体(dispersion))的添加方法等。本发明中,最优选以分散体的方式在含有橡胶质接枝聚合物的乳胶中添加抗氧化剂的方法。通过以分散体的状态添加抗氧化剂,能更均一地将抗氧化剂添加到橡胶质接枝聚合物中,因此能抑制丁二烯等橡胶部的氧化劣化,得到优异的耐热着色性。
使用抗氧化剂时,相对于本发明的橡胶质接枝聚合物100质量份,通常为0.0001质量份以上10质量份以下,其下限量优选0.001质量份以上,更优选0.01质量份以上。此外,其上限量优选6质量份以下,更优选3质量份以下。抗氧化剂的含量在上述下限值以上时,倾向于成形时的着色的抑制效果变得良好。抗氧化剂的含量在上述上限值以下时,由于注射模塑成形时向模具附着的附着物被抑制,因此能得到表面外观良好的产品。
作为抗氧化剂,优选酚系抗氧化剂、硫醚系抗氧化剂以及磷酸酯系抗氧化剂形成的群中选出的任一种,进一步优选酚系抗氧化剂和/或硫醚系抗氧化剂。
作为酚系抗氧化剂,例如可列举以下化合物。季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-月桂硫代丙酸酯)、丙三醇-3-硬脂硫代丙酸酯、三甘醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]、季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯、N,N-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酰胺)、3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲基膦酸酯-二乙酯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)异氰脲酸酯、4,4’-亚联苯基二膦酸四(2,4-二叔丁基苯基)酯、3,9-双{1,1-二甲基-2-[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰基氧基]乙基}-2,4,8,10-四氧杂螺(5,5)十一烷等。
这些化合物中,优选被碳原子数为5以上的烷基取代1个以上的芳香族单羟基化合物,具体可列举以下化合物。十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯、季戊四醇四{3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯}、1,6-己二醇-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯等。上述中,特别优选季戊四醇四{3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯。
作为硫醚系抗氧化剂,例如可列举以下化合物。二月桂基-3,3’-硫代二丙酸酯、二(十三烷基)-3,3’-硫代二丙酸酯、二肉豆蔻基-3,3’-硫代二丙酸酯、二硬脂基-3,3’-硫代二丙酸酯、月桂基硬脂基-3,3’-硫代二丙酸酯、季戊四醇四(3-月桂硫代丙酸酯)、双[2-甲基-4-(3-月桂硫代丙酰基氧基)-5叔丁基苯基]硫醚、十八烷基二硫醚、巯基苯并咪唑、2-巯基-6-甲基苯并咪唑、1,1’-硫代双(2-萘酚)(双[3-(十二烷基硫代)丙酸]2,2-双[[3-(十二烷基硫代)-1-氧代丙基氧基]甲基]-1,3-亚丙基)酯等。上述中,优选(双[3-(十二烷基硫代)丙酸]2,2-双[[3-(十二烷基硫代)-1-氧代丙基氧基]甲基]-1,3-亚丙基)酯。
作为硫醚系抗氧化剂,优选分子量在700以上。若分子量在700以上,则其具有低挥发性,因此即使在聚碳酸酯树脂组合物高温成形时也能显示优异的耐热着色性。
作为磷酸酯系抗氧化剂,例如可列举以下化合物。亚磷酸三苯酯、亚磷酸三壬基苯酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、亚磷酸十三烷基酯、亚磷酸三辛酯、亚磷酸三(十八烷基)酯、亚磷酸二癸基单苯酯、亚磷酸二辛基单苯酯、亚磷酸二异丙基单苯酯、亚磷酸单丁基二苯酯、亚磷酸单癸基二苯酯、亚磷酸单辛基二苯酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、亚磷酸2,2-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)辛酯、双(壬基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、二硬脂基季戊四醇二亚磷酸酯等。
这些中,优选亚磷酸三壬基苯酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯,进一步优选亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。
[聚碳酸酯树脂组合物]
本发明的聚碳酸酯树脂组合物是包含聚碳酸酯树脂和本发明的橡胶质接枝聚合物(即,橡胶聚合物(A))的树脂组合物。优选该聚碳酸酯树脂为含有源自结构的一部分上具有上述式(1)所示部位的二羟基化合物的结构单元的聚碳酸酯树脂。
此外,本发明的聚碳酸酯树脂组合物是含有聚碳酸酯树脂(即PC树脂(B))和本发明的橡胶质接枝聚合物的聚碳酸酯树脂组合物,所述聚碳酸酯树脂含有源自结构的一部分上具有上述式(1)所示部位的二羟基化合物的结构单元,该橡胶质接枝聚合物与该聚碳酸酯树脂的折射率之差在0.005以下,优选该橡胶质接枝聚合物是具有丁二烯结构单元以及丙烯酸烷基酯结构单元的聚合物(即,橡胶聚合物(A'))。
玻璃化转变温度小于145℃的本发明的聚碳酸酯树脂,是着色少,耐热性以及耐冲击性得到平衡的树脂,但在实用中有时需要进一步改善耐冲击性。因此,通过使本发明的聚碳酸酯树脂组合物中包含含有上述结构单元(1)的聚碳酸酯树脂与本发明的橡胶质接枝聚合物,改善上述缺陷,达到YI值、全光线透过率、雾度等的改善。进一步地,上述聚碳酸酯树脂的玻璃化转变温度小于玻璃化转变温度145℃时,可以在低熔融粘度的状态下达到高比浓粘度。并且,通过组合这样的聚碳酸酯树脂和本发明的橡胶质接枝聚合物,相比于玻璃化转变温度在145℃以上的聚碳酸酯树脂的情况,能够协同提高耐冲击性。另外,本发明的聚碳酸酯树脂组合物中,通过抑制熔融粘度的同时提高比浓粘度,从而容易兼具成形性与耐冲击性。此外,本发明的聚碳酸酯树脂组合物中,不管是否含有橡胶质接枝聚合物,都不会较大损害透明性。
<折射率>
本发明的聚碳酸酯树脂组合物中,优选橡胶聚合物(A’)的折射率与PC树脂(B)的折射率之差在0.005以下。若该折射率之差在0.005以下,则得到的聚碳酸酯树脂组合物的透明性优异。若考虑对透明构件的应用性和透明淡色着色时的清晰度,该折射率之差优选在0.003以下,更优选在0.001以下。折射率之差的下限值没有特别限定,但出于同样的理由,优选在0以上。具有上述结构单元(1)的PC树脂(B)的折射率通常为1.49~1.52,因此优选橡胶聚合物(A)的折射率为1.49~1.52。另外,聚碳酸酯树脂和橡胶质接枝聚合物的折射率的测定方法在后面叙述。
为了使橡胶质接枝聚合物的折射率为1.49~1.52,优选构成橡胶部的聚合物的折射率和构成接枝部的聚合物的折射率分别为1.49~1.52。为了使构成橡胶质接枝聚合物的橡胶部的聚合物的折射率为1.49~1.52,例如可列举在上述胶乳的制造中,调整使用的丁二烯单体与丙烯酸烷基酯单体的使用比例的方法。即,由于聚丁二烯的折射率在1.52左右,聚丙烯酸烷酯的折射率在1.49左右,因此若较多量使用丁二烯单体,则构成橡胶部的聚合物的折射率接近1.52;若较多量使用丙烯酸烷酯单体,则构成橡胶部的聚合物的折射率接近1.49。
<树脂组分比>
本发明的聚碳酸酯树脂组合物中,优选相对于聚碳酸酯树脂100质量份,本发明的,橡胶质接枝聚合物的混合量在0.1质量份以上30质量份以下。橡胶质接枝聚合物的混合量更优选在0.5质量份以上,最优选在1质量份以上。橡胶质接枝聚合物的混合量更优选在20质量份以下,进一步优选15质量份以下,更进一步优选12.5质量份以下,最优选在10质量份以下。
本发明的橡胶质接枝聚合物的混合量少于上述范围时,无法得到充分的冲击强度的改善效果,恐怕会导致成形构件的断裂。另一方面,多于上述范围时,恐怕会损害良好的成形性,成形时产生树脂燃烧,损害发色性。
[聚碳酸酯树脂组合物的制造方法]
本发明的聚碳酸酯树脂组合物可以通过混合聚碳酸酯树脂和本发明的橡胶质接枝聚合物制造。具体地,例如可以通过使用挤出机将颗粒状的聚碳酸酯树脂和本发明的橡胶质接枝聚合物混合,挤出成股线状,用旋转式切割器等切割成颗粒状,从而得到本发明的聚碳酸酯树脂组合物。
<添加剂>
聚碳酸酯树脂和本发明的橡胶质接枝聚合物混合时,根据需要者可以适当添加下述抗氧化剂、脱模剂等添加剂。
(抗氧化剂)
本发明的聚碳酸酯树脂组合物中,出于防止氧化的目的,可以在混合聚碳酸酯树脂和本发明的橡胶质接枝聚合物时,混合通常公知的抗氧化剂1种或2种以上。相对于聚碳酸酯树脂100质量份,抗氧化剂的使用量通常为0.0001质量份以上1质量份以下,优选0.001质量份以上,更优选为0.01质量份以上,此外,通常为1质量份以下,优选0.5质量份以下,更优选0.3质量份以下。抗氧化剂的含量在上述下限以上时,倾向于抑制成形时的着色的效果变得良好,但当抗氧化剂的含量多于上述上限时,恐怕会使注射模塑成形时模具上的附着物变多,通过挤出成形来成形膜时辊上的附着物变多,从而损害产品的表面外观。
作为抗氧化剂,优选酚系抗氧化剂、磷酸酯系抗氧化剂以及硫系抗氧化剂形成的群中选出的任1种,进一步优选酚系抗氧化剂和/或磷酸酯系抗氧化剂。
作为酚系抗氧化剂和磷酸酯系抗氧化剂,可列举与橡胶质接枝聚合物的项中记载的相同的化合物,优选的抗氧化剂也可列举相同的化合物。
作为硫系抗氧化剂,例如可列举以下化合物。3,3’-硫代二丙酸二月桂基酯、3,3’-硫代二丙酸二(十三烷基)酯、3,3’-硫代二丙酸二肉豆蔻基酯、3,3’-硫代二丙酸二硬脂基酯、3,3’-硫代二丙酸月桂基硬脂基酯、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)、双[2-甲基-4-(3-月桂基硫代丙酰基氧基)-5-叔丁基苯基]硫醚、十八烷基二硫醚、巯基苯并咪唑、2-巯基-6-甲基苯并咪唑、1,1’-硫代双(2-萘酚)等。上述中,优选季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)。
(脱模剂)
本发明的聚碳酸酯树脂组合物中,为了进一步提高片成形时的从冷却辊的辊分离或者注射模塑成形时的从模具上分离的脱模性等,可以在不损害本发明的目的的范围内混合脱模剂。作为所述脱模剂,例如可列举如下述化合物。一元或多元醇的高级脂肪酸酯、高级脂肪酸、石蜡、蜂蜡、烯烃系蜡、含有羧基和/或羧酸酐基团的烯烃系蜡、硅油、有机聚硅氧烷等。脱模剂可以单独使用1种或组合2种以上使用。
作为高级脂肪酸酯,优选碳原子数为1~碳原子数为20的一元或多元醇与碳原子数为10~碳原子数为30的饱和脂肪酸的部分酯或完全酯。作为所述一元或多元醇与饱和脂肪酸的部分酯或完全酯,例如可列举以下化合物。硬脂酸单甘油酯、硬脂酸二甘油酯、硬脂酸三甘油酯、硬脂酸单脱水山梨糖醇酯(ソルビテート)、硬脂酸硬脂酯、山萮酸单甘油酯、山萮酸山萮酯、季戊四醇单硬脂酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯、季戊四醇四壬酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、硬脂酸硬脂酯、棕榈酸棕榈酯、硬脂酸丁酯、月桂酸甲酯、棕榈酸异丙酯、联苯联苯酚盐(ビフェニルビフェネート)、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、硬脂酸2-乙基己酯等。其中,优选使用硬脂酸单甘油酯、硬脂酸三甘油酯、季戊四醇四硬脂酸酯、山萮酸山萮酯。从脱模性和透明性的观点考虑,作为脱模剂更优选的是硬脂酸酯。
作为硬脂酸酯,优选取代或无取代的碳原子数为1~碳原子数为20的一元或多元醇与硬脂酸的部分酯或完全酯。作为所述一元或多元醇与硬脂酸的部分酯或完全酯的更优选的化合物,可列举以下化合物。乙二醇二硬脂酸酯、硬脂酸单甘油酯、硬脂酸二甘油酯、硬脂酸三甘油酯、硬脂酸单脱水山梨糖醇酯、硬脂酸硬脂酯、季戊四醇单硬脂酸酯、季戊四醇四硬脂酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、硬脂酸硬脂酯、硬脂酸丁酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、硬脂酸2-乙基己酯等。其中,进一步优选硬脂酸单甘油酯、硬脂酸三甘油酯、季戊四醇四硬脂酸酯、硬脂酸硬脂酯,特别优选乙二醇二硬脂酸酯、硬脂酸单甘油酯。
作为高级脂肪酸,优选取代或无取代的碳原子数为10~碳原子数为30的饱和脂肪酸。其中,更优选无取代的碳原子数为10~碳原子数为30的饱和脂肪酸,作为这样的高级脂肪酸,可列举肉豆蔻酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、山萮酸等。其中,进一步优选碳原子数为16~18的饱和脂肪酸,作为这样的饱和脂肪酸,可列举棕榈酸、硬脂酸等,特别优选硬脂酸。
使用脱模剂时,相对于聚碳酸酯树脂100质量份,其混合量通常在0.001质量份以上,优选为0.01质量份以上,更优选0.1质量份以上,此外,通常在2质量份以下,优选1质量份以下,更优选0.5质量份以下。脱模剂的含量过多时,有成形时模具的附着物增加的情况,大量实施成形时在模具的配置方面可能费时费力,此外,可能导致得到的成形品外观不良。聚碳酸酯树脂组合物中的脱模剂的含量在上述下限以上时,成形品易从模具脱模,具有易获取成形品的优点。
(紫外线吸收剂·光稳定剂)
本发明的聚碳酸酯树脂组合物,相比于以往的聚碳酸酯树脂组合物,其紫外线引起的变色显著减小,进一步的,出于改善的目的,可以在不损害本发明的目的的范围内,在聚碳酸酯树脂组合物中混合1种或2种以上的紫外线吸收剂、光稳定剂。此处,作为紫外线吸收剂,只要是具有紫外线吸收功能的化合物则没有特别限定。作为具有紫外线吸收功能的化合物,可列举有机化合物、无机化合物。其中,由于有机化合物易确保与聚碳酸酯树脂的亲和性、易均一分散,因此优选。
具有紫外线吸收功能的有机化合物的分子量没有特别限定,但通常在200以上,优选250以上。此外,通常在600以下,优选450以下,更优选400以下。分子量过小时,有可能引起长期使用时的抗紫外线功能下降。分子量过大时,有可能引起长期使用时的树脂组合物的透明性下降。
作为优选的紫外线吸收剂,可以例举苯并三唑系化合物、二苯甲酮系化合物、三嗪系化合物、苯甲酸酯系化合物、水杨酸苯酯系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、丙二酸酯系化合物、草酸苯胺系化合物等。其中,优选使用苯并三唑系化合物、羟基二苯甲酮系化合物、丙二酸酯系化合物。它们可以单独使用,也可以2种以上并用。
作为苯并三唑系化合物的更具体的例子,可列举以下的化合物。2-(2’-羟基-3’-甲基-5’-己基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-己基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-甲基-5’-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-5’-叔十二烷基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-甲基-5’-叔十二烷基苯基)苯并三唑、2-(2’-羟基-5’-叔丁基苯基)苯并三唑、甲基-3-(3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯等。
作为二苯甲酮系化合物,可列举2,2’-二羟基二苯甲酮、2,2’,4,4’-四羟基二苯甲酮、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮等羟基二苯甲酮系化合物等。
作为丙二酸酯系化合物,可列举2-(1-芳基亚烷基)丙二酸酯类、四乙基-2,2’-(1,4-亚苯基-二亚甲基)-双丙二酸酯等。
作为三嗪系化合物,例如可列举以下化合物。2-[4-[(2-羟基-3-十二烷基氧基丙基)氧基]-2-羟苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(2,4-二甲基苯基)-6-(2-羟基-4-异辛基氧基苯基)-s-三嗪、2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-[(己基)氧基]-苯酚(ciba-geigy公司制,Tinuvin1577FF)等。
作为氰基丙烯酸酯系化合物,可列举乙基-2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸酯、2’-乙基己基-2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸酯等。
作为草酸苯胺,可列举2-乙基-2’-乙氧基-草酰苯胺(Clariant公司制,SanduvorVSU)等。
所述紫外线吸收剂、光稳定剂的含量可以根据紫外线吸收剂、光稳定剂的种类适当选择,聚碳酸酯树脂组合物100质量%中,优选含有紫外线吸收剂、光稳定剂0.001~5质量%,优选相对于聚碳酸酯树脂100质量份的添加量为0.01~2质量份。
(上蓝剂)
为了消除黄色,可以在本发明的聚碳酸酯树脂组合物中混合1种或2种以上的上蓝剂。作为上蓝剂,只要是以往的聚碳酸酯树脂中被使用的上蓝剂则能没有任何阻碍地使用。通常,蒽醌系染料获取容易而优选。
作为具体的上蓝剂,例如可列举以下化合物。通用名称溶剂紫13[CA.No.(染料索引No.)60725]、通用名称溶剂紫31[CA.No.68210]、通用名称溶剂紫33[CA.No.60725]、通用名称溶剂蓝94[CA.No.61500]、通用名称溶剂紫36[CA.No.68210]、通用名称溶剂蓝97[Beyer公司制“マクロレックスバイオレットRR”]以及通用名称溶剂蓝45[CA.No.61110]等。
相对于聚碳酸酯树脂100质量份,本发明的聚碳酸酯树脂组合物中这些上蓝剂的含量通常优选0.1×10-4~2×10-4质量份。
(其它添加剂等)
本发明的聚碳酸酯树脂组合物除上述添加剂之外,在不损害本发明的目的的范围内,可以含有例如阻燃剂、阻燃助剂、水解抑制剂、防静电剂、发泡剂、染料色素等众所周知的各种添加剂。此外,可以是例如混合有芳香族聚碳酸酯树脂、芳香族聚酯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚烯烃、丙烯酸、非晶聚烯烃等合成树脂,聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯等可生物降解性树脂等的树脂组合物。
<混合方法>
作为向本发明的聚碳酸酯树脂组合物中混合上述各种添加剂等的混合方法,只要是通常使用的混合方法则可以使用任意方法。例如可列举用平底大玻璃杯、V型混合机、超级密炼机、诺塔密炼机、本伯里密炼机、混炼辊、挤出机等混合·混炼的方法,或例如以溶解于二氯甲烷等共同的良溶剂的状态进行混合的溶液混合方法等,但其没有特别限定。
这样得到的本发明的聚碳酸酯树脂组合物,其中添加各种添加剂等,可以直接或用熔融挤出机暂且制成颗粒状,然后用挤出成形法、注射模塑成形法、压缩成形法等通常公知的成形方法成形成期望的形状。
[聚碳酸酯树脂组合物的物性]
本发明的聚碳酸酯树脂组合物的优选的物性如下所示。
<YI值>
本发明的聚碳酸酯树脂组合物中,若考虑透明淡色着色时的明度,优选在240℃熔融成形得到的3mm厚的成形品按照JISK7105测定得到的YI值在30以下,更优选在10以下。作为该YI值的下限值,基于同样的理由,优选-5以上,更优选0以上。该YI值可以根据聚合催化剂的种类、添加量,和催化剂失活剂的种类、添加量进行控制。另外,上述YI值更具体地通过后述实施例的项中记载的方法测定。
<全光线透过率>
本发明的聚碳酸酯树脂组合物,其全光线透过率小于60%时,恐怕难以适当地应用于建筑材料领域、电气·电子领域、汽车领域、光学部件领域等。本发明的聚碳酸酯树脂组合物的全光线透过率优选70%以上,更优选80%以上。此外,从实现的困难性的观点考虑,全光线透过率的上限为94%。本发明的聚碳酸酯树脂组合物的全光线透过率,可以通过调整本发明的聚碳酸酯树脂的制造中使用的二羟基化合物的种类及其摩尔比,本发明的橡胶质接枝聚合物的种类及其含量等进行控制。另外,全光线透过率的测定方法在后面叙述。
<却贝缺口冲击强度>
本发明的聚碳酸酯树脂组合物的却贝缺口冲击强度优选15kJ/m2以上,更优选20kJ/m2以上,进一步优选25kJ/m2以上,更进一步优选40kJ/m2以上,特别优选49kJ/m2以上。此外,从实现的困难性的观点考虑,本发明的聚碳酸酯树脂组合物的却贝缺口冲击强度的上限为200kJ/m2。却贝缺口冲击强度可以通过调整聚碳酸酯树脂的分子量(比浓粘度)、聚碳酸酯树脂的制造中使用的二羟基化合物的种类及其摩尔比,本发明的橡胶质接枝聚合物的种类及其含量等进行控制。另外,却贝缺口冲击强度的测定方法在后面叙述。
<熔融粘度>
本发明的聚碳酸酯树脂组合物的熔融粘度优选100Pa·S以上。熔融粘度相比于上述下限过低时,恐怕有机械强度不足,注射模塑成形等的成形后从模具上取出时成形品破裂,成形品的使用时产生裂缝的情况。本发明的聚碳酸酯树脂组合物的熔融粘度更优选200Pa·S以上,进一步优选500Pa·S以上。此外,本发明的聚碳酸酯树脂组合物的熔融粘度优选800Pa·S以下。熔融粘度相比于上述上限过高时,恐怕有难以在工业上制造强度高的成形品的情况。此外,这种情况下,恐怕有引起流动性劣化、成形温度上升引起着色、分子量下降、产生分解气体等情况。本发明的聚碳酸酯树脂组合物的熔融粘度更优选700Pa·S以下,进一步优选640Pa·S以下。
本发明的聚碳酸酯树脂组合物的熔融粘度可以通过调整聚合反应的温度、压力、聚合时间来控制。另外,聚碳酸酯树脂组合物的“熔融粘度”使用毛细管流变仪测定,在测定温度240℃,剪切速率912秒-1的条件下测定。
〔聚碳酸酯树脂成形品〕
可以通过成形本发明的聚碳酸酯树脂组合物得到本发明的聚碳酸酯树脂成形品。优选本发明的聚碳酸酯树脂成形品通过注射模塑成形法成形得到。这种情况下,能够制造具有复杂形状的本发明的聚碳酸酯树脂成形品。并且,成形成复杂形状时,易产生应力集中部,但本发明的聚碳酸酯树脂组合物中如上所述能得到提高冲击强度的效果,因此能抑制应力集中引起的断裂。
此外本发明的聚碳酸酯树脂成形品还可以通过本发明的聚碳酸酯树脂组合物的挤出成形法等成形成膜或片。此外,本发明的聚碳酸酯树脂成形品可以是通过注射模塑成形法或挤出成形法等成形而成的板。
[实施例]
以下,通过实施例更加详细地对本发明进行说明。实施例1~5是关于第一发明组(使用橡胶聚合物(A)的发明组)的例子,实施例11~14以及21~25是关于第二发明组(使用PC树脂(B)以及橡胶聚合物(A’)的发明组)的例子。首先,对评价方法进行说明。评价(1)~(9)是关于第一发明组的评价方法,评价(10)~(18)是关于第二发明组的评价方法。
〔第一发明组的评价方法〕
(1)橡胶质接枝聚合物中所含的硫酸根离子及亚硫酸根离子的含量
量取橡胶质接枝聚合物20.0g至玻璃制耐压容器中,在其中添加去离子水200ml,在齿轮烤箱内95℃下进行采用热水的提取处理20小时。将该溶液冷却至室温,然后用网眼为0.2μm的纤维素混合酯制的膜过滤器过滤,将滤液作为试样溶液。
使用离子色谱仪(日本Dionex株式会社制,商品名称:IC-20型,分离色谱柱:IonPacAS12A)测定上述试样溶液中的硫酸根离子(SO4 2-)以及亚硫酸根离子(SO3 2-)的含量。校正曲线使用硫酸钠的标准液(kishida化学株式会社制,离子色谱法用硫酸根离子标准液(SO4 2-):1000mg/L)以及亚硫酸钠的标准液(kishida化学株式会社制,离子色谱法用亚硫酸根离子标准液(SO3 2-):1000mg/L),以SO4 2-以及SO3 2-:各20ppm为一个点的方式制作。根据由离子色谱仪定量的浓度算出橡胶质接枝聚合物中所含的硫酸根离子含量和亚硫酸根离子含量的总量(以g/g计)。
(2)橡胶质接枝聚合物粉体中的氯离子含量
将橡胶质接枝聚合物0.05g用试样燃烧装置(三菱化学株式会社制,商品名称:QF-O2)完全燃烧,将产生的气体吸收于0.3%过氧化氢水20ml中而得的溶液作为试样溶液。使用离子色谱仪(日本Dionex株式会社制,商品名称:IC-20型,分离色谱柱:IonPacAS12A)测定试样溶液中的氯(Cl-)的含量。校正曲线使用kishida化学株式会社制的离子色谱法用氯化物离子标准液(Cl-):1000mg/L,以Cl-:20ppm为一点的方式作成。根据由离子色谱仪定量的浓度算出橡胶质接枝聚合物中所含的氯含量(以g/g计)。
(3)耐金属腐蚀性
将橡胶质接枝聚合物的粉体10g量取至耐热玻璃制容器中,加入去离子水10g后在其中加入合金工具钢制的夹钳。在常温(23℃)下,以肉眼确认保持10天后的合金工具钢制的夹钳的腐蚀状态。
A:无腐蚀。
C:有腐蚀(有锈)。
(4)颗粒以及试验片的制作方法
将橡胶质接枝聚合物3质量份和粘均分子量为24000的芳香族聚碳酸酯树脂(三菱工程塑料株式会社制造的IupilonS-2000F)97质量份混合,然后使用机筒温度加热至280℃的脱挥式挤出机(株式会社池贝制造的PCM-30),在螺杆转速为150rpm的条件下进行混炼得到“颗粒”。使用热风干燥机在80℃下将该颗粒干燥6小时后,使用100t注射模塑成形机(住友重机株式会社制造的SE-100DU),在料筒温度280℃、模具温度90℃的条件下成形得到平板状的“试验片1”(长度100mm、宽度50mm、厚度2mm)以及“试验片2”(长度80mm、宽度8mm、厚度4mm)。
(5)ΔYI值(耐热着色性)
依据JISK7105,使用分光色差计(机型名为“SE2000”,日本电色工业株式会社制造),在C光源、2度视野的条件下用反射光测定法测定上述“试验片1”的YI值。首先,测定热老化前的试验片的YI值(YIB)。接着,使用高温烘炉(机型名为“PMS-B”,塔巴依爱斯佩克株式会社制造)在温度140℃的条件下对上述试验片进行12小时热老化后,测定其YI值(YIA)。根据以下公式算出ΔYI值。
ΔYI=YIA-YIB。
另外,ΔYI在36以下为合格。
(6)ΔMFR值(耐湿热性)
依据ISO1133,使用熔融指数仪(机型名为“S-111”,株式会社东洋精机制作所制造)在料筒温度300℃、负荷1.2kg的条件下测定上述“颗粒”的熔体流动速率(MFR)值。首先,测定热老化前的颗粒的MFR值(MFRB)。接着,使用高压锅(机型名为“不饱和型超加速寿命试验装置PC-422R”,由株式会社平山制作所制造)在温度120℃、相对湿度100%的条件下对其它的上述颗粒进行60小时热老化后,测定其MFR值(MFRA)。根据以下公式算出ΔMFR值。
ΔMFR=MFRA-MFRB。
另外,ΔMFR在3以下为合格。
(7)却贝缺口冲击强度
使用上述“试验片2”,依据JISK7111在-30℃以及23℃的测定温度下进行测定。
(8)乳胶中的橡胶颗粒的体积平均粒径
将胶乳用去离子水稀释,使用激光衍射散射式粒径分布仪(岛津制作所制:SALD-7100)测定橡胶颗粒的体积平均粒径。将橡胶颗粒的折射率设为1.50进行体积平均粒径的计算。
(9)橡胶质接枝聚合物的体积平均粒径
将橡胶质接枝聚合物的胶乳用去离子水稀释,使用激光衍射散射式粒径分布仪(岛津制作所制:SALD-7100)测定橡胶质接枝聚合物颗粒的体积平均粒径。将橡胶质接枝聚合物的折射率设为1.50进行体积平均粒径的计算。
〔第二发明组的评价方法〕
(10)聚碳酸酯树脂的折射率
使用加热器温度加热至300℃的加压成形机(庄司铁工株式会社制造)在10Mpa的条件下对聚碳酸酯树脂进行加压,得到厚度0.5mm的聚碳酸酯树脂的“压片3”。对于上述压片3,用阿贝折射率仪(Atago公司制造的“DR-M4”),使用589nm(D线)的干涉滤光片测定折射率nD。
(11)聚碳酸酯树脂的玻璃化转变温度
使用示差扫描量热仪(エスアイアイ·ナノテクノロジー公司制造的DSC6220)测定聚碳酸酯树脂的玻璃化转变温度。将树脂试样约10mg加入同公司制造的铝制锅中密封,在50mL/分的氮气气流下以20℃/分的升温速度从室温升温至250℃。维持该温度3分钟后,以20℃/分的速度冷却至30℃。维持30℃3分钟后,再次以20℃/分的速度升温至200℃。将第2次升温得到的测定数据的DSC的峰顶值作为Tg。
(12)试验片的制作方法
相对于聚碳酸酯树脂100质量份,混合橡胶质接枝聚合物5质量份或10质量份,使用机筒温度加热至240℃的脱挥式挤出机(株式会社池贝制造的PCM-30)在螺杆转速150rpm的条件下进行混炼,得到颗粒。使用热风干燥机在80℃下将聚碳酸酯树脂组合物的颗粒干燥6小时。接着,将干燥的聚碳酸酯树脂组合物的颗粒供给于注射模塑成形机(日本制钢所公司制造的J75EII型),在树脂温度240℃、模具温度60℃、成形周期40秒的条件下,成形“注射模塑成形板4”(长度60mm×宽度60mm×厚度3mm)、“注射模塑成形片5”(长度100mm×宽度100mm×厚度2mm)以及机械物性用ISO“试验片6”。
(13)全光线透过率以及雾度
对于上述“注射模塑成形板4”,依据JISK7105(1981年),使用雾度计(日本电色工业公司制造的NDH2000),用D65光源测定全光线透过率以及雾度值。另外,全光线透过率在85%以上为合格,雾度值在20%以下为合格。
(14)色调
对于上述“注射模塑成形板4”,依据JISK7105(1981年),使用分光色差仪(日本电色工业公司制造的SE2000),用C光源透过法测定黄色指数(YI)值。YI值小,表示没有黄色、品质优异,10以下为合格。
(15)表面冲击脆性断裂率
对于上述“注射模塑成形片5”,依据ISO6603-2,通过高速刺穿冲击试验机(岛津制作所公司制造的ハイドロショットHITS-P10),观察冲击能量的测定以及断裂形态。另外,使用测试速度为4.4米/秒,穿刺锥孔的直径为20mm,前端形状为半球形,测力传感器容量10kN,保持夹具的孔径为40mm的高速刺穿冲击试验机。
在23℃的各个环境下将上述注射模塑成形片放置1小时以上进行脆性断裂的测定。试验次数为5次,1枚片断裂成多片的情况认为是产生断裂,通过将产生断裂的次数除以试验次数,求出上述表面冲击脆性断裂率(%)。该数值越低表示难以断裂,0%表示试验中1次都没有产生断裂。
(16)却贝缺口冲击强度
对于上述“试验片6”,依据ISO179(2000年)实施却贝缺口冲击试验。另外,却贝缺口冲击强度在20kJ/m2以上为合格。
(17)橡胶质接枝聚合物的折射率
使用加热器温度加热至180℃的加压成形机(庄司铁工株式会社制造)在10Mpa的条件下对橡胶质接枝聚合物进行加压,得到厚度0.5mm的橡胶质接枝聚合物的“压片7”。对于上述压片7,用阿贝折射率仪(Atago公司制造的“DR-M4”),使用589nm(D线)的干涉滤光片测定折射率nD。
(18)胶乳中的橡胶颗粒的体积平均粒径
与上述(8)进行相同的测定,计算。
〔材料〕
此外,以下实施例以及比较例中使用的化合物的缩写名称如下所示。
[表1]
另外,将メタブレンC-223A、パラロイドEXL2603分别在200℃进行加压成形,用阿贝折射率仪测定折射率,メタブレンC-223A的折射率为1.5210,パラロイドEXL2603的折射率为1.5080。
此外,用干式灰化法使1~2g的メタブレンC-223A灰化,用盐酸水溶液溶解灰分用水稀释,使用ICP发射光谱仪(ThemoFisherScientific公司IRISIntrepidIIXSP)测定而得的结果,メタブレンC-223A中没有检测到碱土金属成分的Ca。
此外,用三氟化硼甲醇溶液对0.2g的パラロイドEXL2603进行甲基酯化,使用毛细管气相色谱仪(Agilent制造的6890,毛细管柱HP-5,长度30m×内径0.32mm×膜厚0.25μm,检测器FID)测定而得的结果,パラロイドEXL2603中没有检测出源自脂肪酸的成分。
[实施例1]
<1.胶乳(H-1)的制造>
将表2中的成分(1)的栏中所示的6种材料进料至容量70L的高压釜中,升温至43℃时,将由表2中的成分(2)的栏中所示的4种材料构成的氧化还原系引发剂添加至高压釜内,开始聚合后,进一步升温至60℃。聚合开始后反应8小时,得到丁二烯系橡胶聚合物乳胶(H-1)。得到的丁二烯系橡胶聚合物乳胶(H-1)中的丁二烯系橡胶聚合物的体积平均粒径为90nm。
[表2]
<2.肥大化用的含有酸基的共聚物乳胶(K-1)的制造>
将表3中的成分(3)的栏中所示的6种材料进料至反应容器内,内部温度升温至60℃后,将由表3中的成分(4)的栏中所示的3种材料构成的混合物经2小时连续滴下投入进行聚合。进一步地,通过连续搅拌2小时,得到单体转化率在97%以上的含有酸基的共聚物乳胶(K-1)。
[表3]
<3.肥大化胶乳(H-1')的制造>
制造而得的胶乳(H-1)中,将作为聚合物固体成分的75质量份的胶乳(H-1)加入玻璃烧瓶中,在内部温度50℃的条件下添加作为聚合物固体成分的2质量份的含有酸基的共聚物乳胶(K-1),保持30分钟。得到的肥大化胶乳(H-1')的橡胶颗粒的体积平均粒径为200nm。
<4.橡胶质接枝聚合物(A-1)的制造>
在加入有上述肥大化胶乳(H-1')的反应容器内,添加表4中的初期进料的栏中所示的5种材料,温度升温至65℃。接着,将表4的“第一阶段接枝”的栏中所示的3种材料构成的混合物经25分钟滴下,进行聚合,然后保持40分钟,进行第一接枝聚合工序。
然后,在该聚合物的存在下,经30分钟滴下由表4的“第二阶段接枝”的栏中所示的2种材料构成的混合物,然后保持1小时,进行第二接枝聚合工序。
之后,在该聚合物的存在下,将由表4中的“第三阶段接枝”的栏中所示的2种材料构成的混合物滴下10分钟,然后,保持2小时,进行第三接枝聚合工序,得到橡胶质接枝聚合物乳胶。
[表4]
在得到的橡胶质接枝聚合物乳胶中添加酚系抗氧化剂的Irg1076(正十八烷基-3-(3′,5′二叔丁基-4′-羟苯基)丙酸酯)0.25质量份,和硫醚系抗氧化剂的AO-412S(双[3-(十二烷基硫代)丙酸]2,2-双[[3-(十二烷基硫代)-1-氧代丙基氧基]甲基]-1,3-亚丙基)酯0.75质量份。接着,添加至加入有乙酸钙5质量份的去离子水460质量份中将聚合物进行絮凝,水洗、脱水、干燥后得到橡胶质接枝聚合物(A-1)。
<5.橡胶质接枝聚合物(A-1)的评价>
分别根据上述评价方法测定由胶乳中的橡胶颗粒的体积平均粒径,橡胶质接枝聚合物的体积平均粒径,橡胶质接枝聚合物粉体中的硫酸根离子含量、亚硫酸根离子含量以及氯离子含量,橡胶质接枝聚合物粉体引起的金属腐蚀性。此外,分别根据上述评价方法(1)~(9)测定由橡胶质接枝聚合物(A-1)和芳香族聚碳酸酯树脂得到的试验片1的ΔYI值,由橡胶质接枝聚合物(A-1)和芳香族聚碳酸酯树脂得到的颗粒的ΔMFR,由橡胶质接枝聚合物(A-1)和芳香族聚碳酸酯树脂得到的试验片2的却贝冲击强度。得到表6所示的评价结果。
[实施例2~5]
除抗氧化剂的种类以及使用量变更为表5所示的条件以外,与实施例1进行相同的操作,得到橡胶质接枝聚合物(A-2)~(A-5)。此外,得到表6所示的评价结果。
[比较例1]
除絮凝剂的乙酸钙变更为硫酸1.3质量份以外,与实施例5进行相同的操作,得到橡胶质接枝聚合物(A"-1)。此外,得到表6所示的评价结果。
[比较例2]
除将胶乳(H-1)的制造中使用的乳化剂变更为烷基二苯基醚二磺酸钠(花王株式会社制,商标名称:ぺレックスSSL)1.5质量份以外,与实施例5进行相同的操作,得到橡胶质接枝聚合物(A"-2)。此外,得到表6所示的评价结果。
[比较例3]
除絮凝剂的乙酸钙变更为氯化钙5质量份以外,与实施例5进行相同的操作,得到橡胶质接枝聚合物(A"-3)。此外,得到表6所示的评价结果。
[表5]
[树脂组合物的性能比较]
相比于比较例1、2和3的树脂组合物可知,实施例5的树脂组合物的耐热着色性(ΔYI)和耐湿热性(ΔMFR)优异。此外,进一步可知,相比于实施例5的树脂组合物,包含分子量为700以上的硫醚系抗氧化剂的实施例1~4的树脂组合物显示更优异的耐热着色性。
比较例1的树脂组合物使用硫酸(强酸)作为絮凝剂,因此硫酸根离子(SO4 2-)含量多,耐热着色性和耐湿热性差。比较例2的树脂组合物使用磺酸盐(强酸-强碱的盐)作为乳化剂,因此硫酸根离子(SO4 2-)和亚硫酸根离子(SO3 2-)的总量多,耐热着色性差。比较例3的树脂组合物使用氯化钙(强酸-强碱的盐)作为絮凝剂,因此氯(Cl-)离子含量多,耐热着色性和耐金属腐蚀性差。
另外,比较例2中使用的磺酸盐(具有R-SO3 -结构的盐)作为乳化剂时,乳化剂中含有作为杂质的硫酸根离子(SO4 2-)和亚硫酸根离子(SO3 2-),因此可以通过检测这两种离子确认具有R-SO3 -结构的盐的有无。
由表6可知,相比于比较例的聚碳酸酯树脂组合物,本发明的混合有聚碳酸酯树脂用强化剂的聚碳酸酯树脂组合物显示较高的耐热着色性和较高的耐湿热性、耐金属腐蚀性。因此,由本发明的混合有聚碳酸酯树脂用强化剂的聚碳酸酯树脂组合物得到的成形品兼具优异的耐热着色性和耐湿热性,适宜应用于汽车领域、打印机等办公设备领域、移动电话等电气·电子领域等。
[实施例11]
<1.胶乳(H-11)的制造>
准备表7中的成分(11)的栏中所示的9种材料。对于1,3-丁二烯以外的材料,注入氮气,成为不含有实际中阻碍聚合反应的氧的状态。然后,将这些材料以聚合物固体成分100质量份的方式进料至高压釜中。在50℃下进行9小时聚合。其结果,得到单体转化率在97%左右,体积平均粒径为0.08μm的胶乳(H-11)。
[表7]
<2.肥大化用的含有酸基的共聚物乳胶(K-11)的制造>
将表8中的成分(12)的栏中所示的6种材料进料至反应容器内,将内部温度升温至60℃后,将由表8中的成分(13)的栏中所示的3种材料构成的混合物连续滴下2小时进行投入,使其聚合。进一步地,通过连续搅拌2小时,得到单体转化率在97%以上的含有酸基的共聚物乳胶(K-11)。
[表8]
<3.肥大化胶乳(H-11')的制造>
上述胶乳(H-11)中,将聚合物固体成分的70质量份的胶乳(H-11)投入至玻璃烧瓶内,在内部温度50℃的条件下加入聚合物固体成分的1.4质量份的含有酸基的共聚物乳胶(K-11),保持30分钟。得到的肥大化胶乳(H-11')的橡胶颗粒的体积平均粒径为0.15μm。
<4.橡胶质接枝聚合物乳胶的制造>
在加入有上述肥大化胶乳(H-11')的反应容器内,添加表9中的“初期进料”的栏中所示的5种材料,温度升温至80℃。接着,将表9的“第一阶段接枝”的栏中所示的3种材料构成的混合物滴下20分钟,进行聚合。保持30分钟后,进一步将表9的“第二阶段接枝”的栏中所示的3种材料构成的混合物滴下70分钟,进行聚合。进一步保持60分钟后,再次将表9的“第三阶段接枝”的栏中所示的4种材料构成的混合物滴下30分钟,进行聚合。保持120分钟后,得到橡胶质接枝聚合物乳胶。
[表9]
通过将得到的橡胶质接枝聚合物乳胶添加至加入有乙酸钙5质量份的去离子水460质量份中,使其凝聚,得到橡胶质接枝聚合物(A'-11)。
<5.橡胶质接枝聚合物的评价>
根据上述评价方法(17)测定橡胶质接枝聚合物(A'-11)的折射率。橡胶质接枝聚合物(A'-11)的折射率为1.4975。
[实施例12]
与实施例11进行相同的操作,制造肥大化胶乳(H-11')。然后,与实施例11进行的相同的操作,在加入有上述肥大化胶乳(H-11')的反应容器内,添加表9中的“初期进料”的栏中所示的5种材料,温度升温至80℃。接着,将第一接枝聚合工序至第三接枝聚合工序中的材料的使用量变更为表9所示的条件,除此以外,与实施例11进行相同的操作,得到橡胶质接枝聚合物(A'-12)。橡胶质接枝聚合物(A'-12)的折射率为1.5000。
[实施例13]
该实施例中,不使胶乳的橡胶颗粒肥大化而制造橡胶质接枝聚合物。与实施例11进行相同的操作,制造胶乳(H-11)。制造而得的胶乳(H-11)中,将作为聚合物固体成分的70质量份的胶乳(H-11)进料至反应容器中。接着,与实施例11进行的相同的操作,在该反应容器内添加表9中的“初期进料”的栏中所示的5种材料,温度升温至80℃。然后,与实施例11进行相同的操作,进行第一接枝聚合工序至第三接枝聚合工序以及凝聚处理,得到橡胶质接枝聚合物(A'-13)。橡胶质接枝聚合物(A'-13)的折射率为1.4975。
[实施例14]
该实施例中,不使胶乳的橡胶颗粒肥大化而制造橡胶质接枝聚合物。与实施例11进行相同的操作,制造胶乳(H-11)。制造而得的胶乳(H-11)中,将作为聚合物固体成分的70质量份的胶乳(H-11)进料至反应容器中。接着,与实施例12进行的相同的操作,在该反应容器内添加表9中的“初期进料”的栏中所示的5种材料,温度升温至80℃。然后,与实施例12进行相同的操作,进行第一接枝聚合工序至第三接枝聚合工序以及凝聚处理,得到橡胶质接枝聚合物(A'-14)。橡胶质接枝聚合物(A'-14)的折射率为1.5000。
[实施例21]
在具备搅拌桨和控制在100℃的回流冷凝器的聚合反应装置中,将ISB以及CHDM,蒸馏提纯的氯化物离子浓度在10ppb以下的DPC以及乙酸钙一水合物以摩尔比计为ISB/CHDM/DPC/乙酸钙一水合物=0.70/0.30/1.00/1.3×10-6的比例进料,充分进行氮气置换(氧气浓度为0.0005~0.001体积%)。
接着,用加热介质进行加温,当内部温度达到100℃时开始搅拌,将内部温度控制在100℃的同时使内容物熔解。然后,开始升温,40分钟后内部温度达到210℃时,维持该温度的同时开始减压。达到210℃后,经90分钟减压至13.3kPa(绝对压力,下同),维持在该压力的同时,进一步维持该温度60分钟。
在聚合反应的同时产生的副产物苯酚蒸气,导入至进入回流冷凝器的入口温度控制在100℃的蒸汽作为制冷剂使用的回流冷凝器中,苯酚蒸汽中含有的一定量的单体成分回到聚合反应器中,对于没有冷凝的苯酚蒸汽,继续导入至45℃的温水作为制冷剂使用的冷凝器中进行回收。
将压强暂且回复至大气压后,将上述操作所得的低聚化的内容物转移至具备搅拌桨和控制在上述相同条件的回流冷凝器的其它的聚合反应装置中,开始升温和减压,经60分钟使内部温度达到220℃,压力达到200Pa。然后,经20分钟使内部温度达到230℃,压力达到133Pa以下,达到规定的搅拌功率时回复压力,将内容物以股线的形态拔出,旋转式切割器切成颗粒(聚碳酸酯树脂1)。
根据上述评价方法(10)和(11)测定的聚碳酸酯树脂1的玻璃化转变温度为121℃,折射率为1.4990。
接着,将聚碳酸酯树脂1的颗粒、作为冲击强度改性剂的橡胶质接枝聚合物(A'-11)(折射率:1.4975)、作为脱模剂的ユニスターE-275、进一步作为抗氧化剂的イルガノックス1010以及アデカスタブ2112如表10所示的组成混合,得到树脂组合物。将该树脂组合物供给于具有2个出口的日本制钢所公司制造的二轴挤出机(LABOTEX30HSS-32),以挤出机的出口的树脂温度为250℃的方式挤出成股线状,用水使股线冷却固化后,用旋转切割器颗粒化。此时,将出口与真空泵连接,将出口处的压力控制在500Pa。对于得到的颗粒状的聚碳酸酯树脂组合物,根据上述评价方法(12)~(16)进行评价,得到表10所示的评价结果。
[实施例22~24]
除使用橡胶质接枝聚合物(A'-12)(折射率:1.5000)、橡胶质接枝聚合物(A'-13)(折射率:1.4975),或橡胶质接枝聚合物(A'-14)(折射率:1.5000)代替橡胶质接枝聚合物(A'-11)以外,与实施例21进行相同的操作,进行聚碳酸酯树脂组合物的制造和评价,得到表10所示的评价结果。
[比较例11]
除不添加橡胶质接枝聚合物(A'-11)以外,与实施例21进行相同的操作,进行聚碳酸酯树脂组合物的制造和评价,得到表10所示的评价结果。
[比较例12以及13]
除使用メタブレンC-223A(折射率:1.5210)或パラロイドEXL2603(折射率:1.5080)代替橡胶质接枝聚合物(A'-11)以外,与实施例21进行相同的操作,进行聚碳酸酯树脂组合物的制造和评价,得到表10所示的评价结果。
[实施例25]
除将作为反应原料的ISB和CHDM、蒸馏提纯使氯化物离子浓度在10ppb以下的DPC和乙酸钙一水合物以摩尔比计为ISB/CHDM/DPC/乙酸钙一水合物=0.50/0.50/1.00/1.3×10-6的比例进料于具备搅拌桨和控制在100℃的回流冷凝器的聚合反应装置中以外,与实施例21进行相同的操作,得到“聚碳酸酯树脂2”。该聚碳酸酯树脂2的玻璃化转变温度为99℃,通过阿贝折射率仪测定的折射率为1.4985。
除使用聚碳酸酯树脂2代替聚碳酸酯树脂1,相对于聚碳酸酯树脂2的100质量份的橡胶质接枝聚合物(A'-11)的混合量为5.0质量份以外,与实施例21进行相同的操作,进行聚碳酸酯树脂组合物的制造和评价,得到表11所示的评价结果。
[比较例14]
除不添加橡胶质接枝聚合物(A'-11)以外,与实施例25进行相同的操作,进行聚碳酸酯树脂组合物的制造和评价,得到表11所示的评价结果。
[比较例15以及16]
除使用メタブレンC-223A(折射率:1.5210)或パラロイドEXL2603(折射率:1.5080)代替橡胶质接枝聚合物(A'-11)以外,与实施例25进行相同的操作,进行聚碳酸酯树脂组合物的制造和评价,得到表11所示的评价结果。
[表11]
表11
由表10和11明确可知,相比于比较例的聚碳酸酯树脂组合物,本发明的聚碳酸酯树脂组合物显示较高的全光线透过率和较高的却贝缺口冲击强度。因此,可知本发明的聚碳酸酯树脂成形品,兼具优异的透明性和冲击强度,适宜使用于建筑材料领域、电气·电子领域、汽车领域、光学部件领域等。