JP2001506678A - 高衝撃スチレン/アクリロニトリル/ポリマーブレンド組成物 - Google Patents
高衝撃スチレン/アクリロニトリル/ポリマーブレンド組成物Info
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Abstract
(57)【要約】
改良された室温衝撃特性及び良好な耐候性の両方を有するスチレン/アクリロニトリル(SAN)樹脂組成物が提供される。組成物は、SAN樹脂、例えばイソブチレンであるC2乃至C12モノオレフィン、及び例えばパラメチルスチレンのような環置換されたアルキルスチレンを含むエラストマー性ハロケン化コポリマー、及びステアリン酸亜鉛のような相溶化剤の混合物を含む。
Description
【発明の詳細な説明】
高衝撃スチレン/アクリロニトリル/ポリマーブレンド組成物発明の背景 発明の分野
本発明は、ハロゲン化されたモノオレフィン/アルキルスチレンコポリマーを
含む、強化されたスチレン/アクリロニトリルポリマー組成物に関する。先行技術の説明
スチレン/アクリロニトリル(SAN)コポリマーは、自動車又は船舶の本体
部品、パッキング及び建築用パネル等に用いるために成形される製品の製造に非
常に有用である、極めて優れた耐候性(紫外線攻撃に対する耐性)を有する樹脂
として周知である。しかし、これらの樹脂は比較的乏しい室温衝撃強さを有し、
そのため、良好な衝撃強さを要求するような多くの用途には、その使用が制限さ
れている。
SANコポリマーの衝撃特性は、分散された又は溶解されたポリブタジエンの
存在下でのスチレン及びアクリロニトリルのフリーラジカル共重合により約20
重量%までの重合されたブタジエンを組合せてABSグラフトコポリマー組成物
を形成することによって改良されている。ABS樹脂は、著しく増大した衝撃特
性を示すが、その代わりに、ポリブタジエン分子構造中に存在する残りの不飽和
が、紫外線及びオゾン攻撃を受容しやすいため、耐候性を減少させる。
SANの衝撃特性を改良するための他の試みは、SANと塩素化ポリエチレン
とのブレンド、又はグラフトブレンドを形成することであり、米国特許第3,658,
950号、第4,341,884号、及び第4,794,143号に開示されている。しかし、これら
の方法は、大過量のハロゲンを組成物へ組み入れるので、多くの用途には望まし
くない。
SAN特性は、例えば、米国特許第4,143,098号に開示されているように、(
ハロゲン化されたブチルゴムを脱ハロゲン化水素することにより製造される)不
飽和共役ジエンを含むC4乃至C7イソモノオレフィンコポリマーの存在下で、又
は、
米国特許第4,026,968号に開示されているように、予め架橋された臭化ブチルゴ
ムの存在下でスチレンとアクリロニトリルを重合することにより修飾される。し
かし、エチレン性不飽和成分を含有するこれらの得られる組成物もまた、紫外線
又はオゾンの攻撃を受けやすい。発明の要約
本発明は、良好な室温衝撃特性及び改善された耐候性の両方を有するSAN樹
脂組成物を提供する。これらの組成物は、
a)飽和又は低不飽和骨格ポリマーセグメントを有し、ポリマー骨格鎖に沿っ
て分散した以下の構造
(式中、R及びR’は、独立して水素、C1乃至C4アルキルからなる群から選択
され、Xは臭素又は塩素であり、nは1乃至3である)を有する芳香性モノマー
単位を有するハロゲン化されたエラストマー性ランダムコポリマーであって、コ
ポリマーのハロゲン含量は7モル%未満であり、骨格ポリマーのハロゲン含量は
2モル%未満である、コポリマー、
b)スチレン及びアクリロニトリルのコポリマー、及び
c)コポリマーの100重量部当たり約0.5乃至約10重量部の、アルミニウ
ム、鉄、スズ、及び亜鉛化合物のハロゲン化物、又はナフタレン性、脂環性、及
びC10乃至C28脂肪酸からなる群から選択されるカルボン酸の、一つ以上からな
る群から選択される化合物の混合物であって、前記組成物中に前記エラストマー
性ランダムコポリマーは、前記スチレン/アクリロニトリルコポリマーの100
重量部当たり約5乃至約80重量部の重量比で存在する、混合物
の混合物を含む。
より好ましくは、成分(a)は、4乃至7の炭素原子を含む重合されたイソモ
ノオレフィンを少なくとも約80mol%及び約0.05乃至約20mol%ま
でのパラ置換されたスチレン芳香性モノマー単位を含む、少なくとも10,000の数
平均分子量を有する、飽和ハロゲン化エラストマー性ランダムコポリマーである
。発明の詳細な説明
ブレンド成分(a)として有用なハロゲン化されたエラストマー性コポリマー
は、少なくとも一つのC2乃至C12のモノオレフィン成分を含むランダムコポリ
マー及び環のオルト、メタ、パラ、オルト/メタ、オルト/パラ、メタ/パラ、
又はオルト/メタ/パラ位に位置する1乃至3のアルキル置換基を含むハロゲン
化されたアルキルスチレンである。好ましいモノオレフィン成分は、エチレンの
みのポリマーか、又はエチレンと異なるC3乃至C12モノオレフィン、例えば、
プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテンなどと共重合されたコポリマー、プロ
ピレンのポリマー、C4乃至C7イソモノオレフィンを含むポリマー、及び、エチ
レン、プロピレン、及び、エチリデンノルボルネンのような非共役ジエンのター
ポリマーを含む。この種類の多くのポリマーは、従来のフリーラジカル、又は、
米国特許第5,384,299号、及びPCT公報国際公開第96/04319号に開示されてい
るような種類のメタロセン触媒のような遷移金属触媒系を使用して製造すること
ができる。メタロセン触媒を使用して製造された、少なくとも一つのC2乃至C1 2
α−オレフィン及びパラアルキルスチレンコモノマーを含むコポリマーは、米
国特許第5,543,484号に開示してあり、本明細書に援用する。
好ましいコポリマーは、約0.5乃至20mol%の芳香族モノマー、及び5
重量%未満、好ましくは2重量%未満のハロゲン、好ましくは臭素を含むもので
あって、式中、nは1である。好ましくはアルキル置換された基は環のパラ位に
位置する。
本発明のブレンド成分に使用するのに最も好ましいエラストマー性コポリマー
は、イソブチレンのようなC4乃至C7イソモノオレフィン、及びパラ異性体を少
なくとも約80%、より好ましくは少なくとも約90%を含む、パラアルキルス
チレンコモノマー、好ましくは、パラメチルスチレンのランダムコポリマーのハ
ロゲン化物であって、スチレンモノマー単位に存在するアルキル置換基は、ハロ
ゲンを含むものもある。好ましい物質は、ポリマー鎖に沿ってランダムに配置さ
れている以下のモノマー単位
(式中、R及びR’は独立して水素、低級アルキル、好ましくはC1乃至C4アル
キル、及びXは臭素又は塩素であり、コポリマーは、これ以外には、実質的に環
上にハロゲンがないか、又はポリマー骨格鎖に実質的にハロゲンがない。好まし
くはR及びR’はそれぞれ水素である。)を含む、イソブチレンコポリマーとし
て特徴付けられる。コポリマー構造中に約5乃至約60mol%で存在するパラ
アルキルスチレンは、上記のハロゲン化構造(2)であり得る。
かかる好ましい物質で最も有用なものは、約0.5乃至約20mol%のパラ
−メチルスチレンを含む、イソブチレンとパラメチルスチレンのエラストマー性
コポリマーであり、ベンジル環上に存在する約60mol%までのメチル置換基
は、臭素又は塩素原子、好ましくは臭素原子を含む。これらのコポリマーは、ポ
リマーの少なくとも95重量%が、ポリマーの平均パラアルキルスチレン含量の
10%以内になるように、パラアルキルスチレン含量を有する、実質的に均質な
組成分布を有する。それらは、又、約5未満、より好ましくは約2.5未満の狭
い分子量分布(Mw/Mn)、約100,000乃至約2,000,000の範囲の好ましい粘度
平均分子量、及び、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定して約10,000乃至約750,
000の範囲の好ましい数平均分子量により特徴付けられる。
コポリマーは、ルイス酸触媒を使用してモノマー混合物をスラリー重合し、続
いて、ハロゲン及び熱及び/又は光及び/又は化学開始剤のようなラジカル開始
剤の存在下で、溶液中で、ハロゲン化、好ましくは臭素化することにより製造さ
れる。
好ましい臭素化コポリマーは、一般に約0.1乃至約5mol%のブロモメチ
ル基を含み、そのうちのほとんどがモノブロモメチルであり、コポリマー中に存
在するジブロモメチル置換体は0.05mol%未満である。より好ましいコポ
リマーは、少なくとも約0.75mol%のブロモメチル基を含む。これらのポ
リマー、及びこれらの製造法は、米国特許第5,162,445号に特に開示されており
、本明細書に援用する。
本発明のブレンドのSAN成分は、周知の重合方法により製造される周知の物
質である。好ましいコポリマーは、約50,000乃至約200,000の範囲の数平均分子
量を示し、少なくとも約50重量%の共重合されたスチレン、好ましくは約60
重量%乃至約80重量%の共重合されたスチレン、及び残部のアクリロニトリル
を含む。「スチレン」という語は、α−メチルスチレン又はパラ−スチルメチレ
ンのような他のビニル芳香性モノマーをも含み、単独で又は純粋なスチレンと組
合せて使用される。好ましいSAN樹脂は、約20乃至35重量%の重合された
アクリロニトリルを含む。
好ましいブレンドは、ブレンド中に存在するSAN樹脂100重量部当たり、
約5乃至約80重量部、より好ましくは約10乃至約50重量部の濃度でハロゲ
ン化されたエラストマー性コポリマーを含む。
本発明の組成物のハロゲン化されたポリマー及びSAN成分の相溶性を促進す
るために使用される化合物は、アルミニウム、鉄、スズ、及び亜鉛化合物(塩)
のハロゲン化物、又は、脂環族、ナフタレン性、ベンゼン性、及び、ステアリン
酸及びオレイン酸のようなC10乃至C28脂肪酸からなる群から選択されるカルボ
ン酸の一つ以上からなる群から選択されるカルボキシレートである。典型的な酸
は、カプリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、及びベヘン酸のよ
うなモノカルボン酸飽和又は不飽和酸、及び、オレイン酸及びリシノール酸のよ
うなこれらの酸の不飽和の類似体を含む。カルボン酸は、安息香酸又はナフテン
酸のような芳香性の酸及びこれらの誘導体を含む。ステアリン酸亜鉛は、これら
の化合物の中で最も好ましく、本発明は、この好ましい化合物を使用して説明さ
れる。化合物は、組成物中にそのまま組込まれるか、例えば、ステアリン酸と酸
化亜鉛を組成物に添加し、続いてこれらの成分を混合し、加熱条件下でこれらの
成分をその場で反応させることにより、その場でステアリン酸亜鉛を生成するよ
うに組成物中に組込まれる。酸化亜鉛又は酸化マグネシウムのような酸化金属は
、カルボキシレート化合物に追加して組成物中に含ませることができる。
組成物中に存在するカルボキシレート化合物の量は、組成物に改良された衝撃
強さ及び相溶性を供与するのに十分な量にすべきであり、一般に、ブレンド組成
物の総ポリマー含量100重量部当たり、約0.5乃至約10重量部、より好ま
しくは約1重量部乃至約5重量部の範囲である。
組成物は、水素添加されたポリブタジエン、及び/又はスチレン(A)及びポ
リブタジエン(B)又はポリイソブチレン(B)のAB又はABAブロックコポ
リマー、及び/又は、エチレン/プロピレン及びエチリデンノルボルネンのよう
な非共役ジエンのエラストマー性ターポリマーのような一つ以上の他のエラスト
マー性成分を約30重量部まで含み得る。
本発明の組成物は、充填剤、顔料、可塑化剤、抗酸化剤、UV抑制剤、難燃剤
などの成形されたプラスチックに通常存在する他の従来の添加剤を含むことがで
きる。
本発明のブレンド組成物は、密閉式ミキサー(ブラベンダー・プラスチコーダ
ー)、バンバリーミキサー、押出機、ミルミキサー、ニーダー、又は同様の混合
装置のような適する混合装置を使用して製造及びブレンドすることができる。好
ましいブレンド温度及び時間は、それぞれ、約150℃乃至250℃の範囲及び
1乃至15分間である。すべての成分、すなわち、ポリマー成分及びステアリン
酸亜鉛は、同時に混合機中で、又は相前後して混合機中で組合わせることができ
る。ポリマーブレンドは、又、有機溶剤中のハロゲン化されたエラストマーを含
む分散体の存在下でスチレン及びアクリロニトリルを重合し、続いて得られたポ
リマー生成物を回収することによって製造することができる。この生成物は、次
に上記のようにカルボキシレート化合物と混合される。
本発明の組成物は、成形され、押出され、紡糸されて成形された物品、例えば
、繊維、フィルム、シート、又は、自動車、電化製品、又は建築産業などで有用
な他の形状に形成される。
以下の実施例は本発明の説明である。BR−IPMSと認識される物質は、
45のムーニー粘度(ML 1+8、125°)を有するイソブチレン及びパラ
メチルスチレンの臭素化コポリマーであって、7.5重量%のコポリマー化され
たPMS及び1.2mol%の臭素化PMSを含む。SANとして示される物質
は、約72%のスチレン及び28%のアクリロニトリルを含み、約3のメルトイ
ンデックスを有するコポリマーである。実施例1
表1の配合を有する一連の樹脂混合物を、バンバリーミキサー中で成分を5分
間230℃で組み合わせ、各混合物を二本ロール機へ除去し、冷却することによ
って製造した。冷却された混合物をプルマングラインダー中で挽いて粉砕し、次
に射出成形して機械特性評価のためのテストサンプルをつくつた。結果を表1に
示す。
表 1 * ブレンドのポリマー成分の100重量部当たりの重量部である。**
チバガイギー社(Ciba Geigy Corp)からのヒンダードフェノール。テストサ
ンプルの射出成形の間に添加した。
サンプル2乃至4のブレンドの室温での衝撃耐性の改良は、修飾されていない
SAN(サンプル1)に比べて明白である。室温衝撃強さについてもまた、ケメ
イ社(CHI-MEI Corp.)から市販されているABS物質、PA−757(2.5の
ノッチ付きアイゾットRT)よりも優れている。実施例2及び実験例3乃至7
表2に記載された組成を有する6つの追加の混合物を、実施例1に記載したよ
うに、ポリマー成分をバンバリーミキサー中で約195℃で混合し、続いて下記
の添加剤を添加し、さらに約2乃至4分間混合を続けることにより製造した。次
に混合物を二本ロール機で冷却し、射出成形してアイゾットテスト片をつくつた
。
表 2 表2中の括弧内の数字は、組成物中に存在する各成分の重量比を示す。本発明
の範囲内である実施例2の生成物は、5.5のアイゾット値を示す。残りの例は
本発明外である。対照(実験例7)は、0.28のアイゾット値を示す。実験例
3及び5は、それぞれ酸化亜鉛及び酸化マグネシウムが添加剤であり、ごくわず
かのアイゾット値の増加しか示さない。実験例4では、ステアリン酸マグネシウ
ムと一緒にBR−IPMSコポリマー(IPMS)のハロゲン化されていないものが
使用され、これもまた非常に乏しいアイゾット値しか得られなかった。実験例6
では、0.5重量%のグラフト化されたマレイン酸を含み、約30のムーニー粘
度(1+4、25℃)を有するマレイン酸化されたエチレン/プロピレンコポリ
マー(Mal.EP)を、他に添加剤を使用しないで使用したが、これも又、対
照の値と比べて、アイゾット値は、ごくわずかしか増加しない。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】平成10年11月2日(1998.11.2)
【補正内容】
翻訳文2頁1行乃至2頁下から3行の訂正の翻訳文
米国特許第4,026,968号に開示されているように、予め架橋された臭化ブチルゴ
ムの存在下でスチレンとアクリロニトリルを重合することにより修飾される。し
かし、エチレン性不飽和成分を含有するこれらの得られる組成物もまた、紫外線
又はオゾンの攻撃を受けやすい。発明の要約
本発明は、良好な室温衝撃特性及び改善された耐候性の両方を有するSAN樹
脂組成物を提供する。これらの組成物は、
a)飽和又は低不飽和骨格ポリマーセグメントを有し、ポリマー骨格鎖に沿っ
て分散した以下の構造
(式中、R及びR‘は、独立して水素、C1乃至C4アルキルからなる群から選択
され、Xは臭素又は塩素であり、nは1乃至3である)を有する芳香性モノマー
単位を有するハロゲン化されたエラストマー性ランダムコポリマーであって、コ
ポリマーのハロゲン含量は7モル%未満であり、骨格ポリマーのハロゲン含量は
2モル%未満である、コポリマー、
b)スチレン及びアクリロニトリルのコポリマー、及び
c)コポリマーの100重量部当たり約0.5乃至約10重量部の、アルミニウム
、鉄、スズ、及び亜鉛化合物のハロゲン化物、又はナフタレン性、脂環性、及び
C10乃至C28脂肪酸からなる群から選択されるカルボン酸の、一つ以上からなる
群から選択される化合物の混合物であって、前記組成物中に前記エラストマー性
ランダムコポリマーは、前記スチレン/アクリロニトリルコポリマーの100重
量部当たり約5乃至約80重量部の重量比で存在する、混合物
の混合物を含む。
翻訳文4頁の訂正の翻訳文
れている以下のモノマー単位
(式中、R及びR’は独立して水素、低級アルキル、好ましくはC1乃至C4アル
キル、及びXは臭素又は塩素であり、コポリマーは、これ以外には実質的に環上
にハロゲンがないか、又はポリマー骨格鎖に実質的にハロゲンがない。好ましく
はR及びR’はそれぞれ水素である。)を含む、イソブチレンコポリマーとして
特徴付けられる。コポリマー構造中に約5乃至約60mol%で存在するパラア
ルキルスチレンは、上記のハロケン化構造(2)であり得る。
かかる好ましい物質で最も有用なものは、約0.5乃至約20mol%のパラ
−メチルスチレンを含む、イソブチレンとパラメチルスチレンのエラストマー性
コポリマーであり、ベンジル環上に存在する約60mol%までのメチル置換基
は、臭素又は塩素原子、好ましくは臭素原子を含む。これらのコポリマーは、ポ
リマーの少なくとも95重量%が、ポリマーの平均パラアルキルスチレン含量の
10%以内になるように、パラアルキルスチレン含量を有する実質的に均質な組
成分布を有する。それらは、又、約5未満、より好ましくは約2.5未満の狭い
分子量分布(Mw/Mn)、約100,000乃至約2,000,000の範囲の好ましい粘度平
均分子量、及び、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定して約10,000乃至約750,00
0の範囲の好ましい数平均分子量により特徴付けられる。
コポリマーは、ルイス酸触媒を使用してモノマー混合物をスラリー重合し、続
いて、ハロゲン及び熱及び/又は光及び/又は化学開始剤のようなラジカル開始
剤の存在下で、溶液中で、ハロゲン化、好ましくは臭素化することにより製造さ
れる。
翻訳文請求の範囲請求項1乃至6の訂正の翻訳
請求の範囲
1.熱可塑性ポリマー組成物であって、
a) C2乃至C12モノオレフィンを含む飽和又は低飽和骨格ポリマーセグメン
トを有し、ポリマー骨格鎖に沿って分散した以下の構造
(式中、R及びR’は、独立して水素、低級アルキルからなる群から選択され
、Xは臭素又は塩素であり、nは1乃至3である)を有する芳香性モノマー
単位を有するハロゲン化されたエラストマー性ランダムコポリマーであって
、コポリマーのハロゲン含量は7モル%以下であり、骨格ポリマーのハロゲ
ン含量は2モル%以下である、コポリマー、
b)スチレン及びアクリロニトリルのコポリマー、及び
c)コポリマーの100重量部当たり約0.5乃至約10重量部の、アルミニウ
ム、鉄、スズ、及び亜鉛化合物のハロゲン化物、又は、ベンゼン性、ナフタ
レン性、脂環性、及びC10乃至C28脂肪酸からなる群から選択されるカルボ
ン酸塩の一つ以上からなる群から選択される化合物の混合物であって、前記
組成物中に前記エラストマー性ランダムコポリマーは、前記スチレン/アク
リロニトリルコポリマーの100重量部当たり約5乃至約80重量部の重量
比で存在する、混合物
の混合物を含む、熱可塑性ポリマー組成物。
2.前記ランダムコポリマーが、約0.5重量%乃至20mol%までの前記芳
香族モノマーを含む、請求項1記載の組成物。
3.前記化合物がステアリン酸亜鉛を含む、請求項1記載の組成物。
4.Xが臭素である、請求項1記載の組成物。
5.前記ハロゲン化されたエラストマー性ランダムが、少なくとも10,000の数平
均分子量を有し、C4乃至C7の炭素原子を含む重合されたイソモノオレフィン
を少なくとも80重量%、及び以下の構造
(式中、R及びR’は独立して水素、及びC1乃至C4アルキルからなる群から
選択され、Xは臭素又は塩素である)がランダムに分配された混合物を含む芳
香族モノマー単位を約0.05乃至約20mol%含む、請求項1記載の組成
物。
6.前記相溶化剤がステアリン酸亜鉛である、請求項5記載の組成物。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.熱可塑性ポリマー組成物であって、 a)飽和又は低不飽和骨格ポリマーセグメントを有し、ポリマー骨格鎖に沿っ て分散した以下の構造 (式中、R及びR’は、独立して水素、C1乃至C4アルキルからなる群から 選択され、Xは臭素又は塩素であり、nは1乃至3である)を有する芳香性 モノマー単位を有するハロゲン化されたエラストマー性ランダムコポリマー であって、コポリマーのハロゲン含量は7モル%以下であり、骨格ポリマー のハロゲン含量は2モル%以下である、コポリマー、 b)スチレン及びアクリロニトリルのコポリマー、及び c)コポリマーの100重量部当たり約0.5乃至約10重量部の、アルミニウ ム、鉄、スズ、及び亜鉛化合物のハロゲン化物、又は、ベンゼン性、ナフタ レン性、脂環性、及びC10乃至C28脂肪酸からなる群から選択されるカルボ ン酸塩の一つ以上からなる群から選択される化合物の混合物であって、前記 組成物中に前記エラストマー性ランダムコポリマーは、前記スチレン/アク リロニトリルコポリマーの100重量部当たり約5乃至約80重量部の重量 比で存在する、混合物 の混合物を含む、熱可塑性ポリマー組成物。 2.前記骨格が、C2乃至C12の重合されたモノオレフィンの一つ又は混合物を 含むポリマーであり、及び前記ランダムコポリマーが、約0.5重量%乃至2 0mol%までの前記芳香族モノマーを含む、請求項1記載の組成物。 3.前記化合物がステアリン酸亜鉛を含む、請求項1記載の組成物。 4.Xが臭素である、請求項1記載の組成物。 5.前記ハロゲン化されたエラストマー性ランダムが、少なくとも10,000の数 平均分子量を有し、C4乃至C7の炭素原子を含む重合されたイソモノオレフィ ンを少なくとも80重量%、及び以下の構造 (式中、R及びR’は独立して水素及びC1乃至C4アルキルからなる群から選 択され、Xは臭素又は塩素である)がランダムに分配された混合物を含む芳香 族モノマー単位を約0.05乃至約20mol%含む、請求項1記載の組成物 。 6.前記相溶化剤がステアリン酸亜鉛である、請求項5記載の組成物。 7.Xが臭素である、請求項5記載の組成物。 8.前記ハロゲン化されたコポリマーが、イソブチレン及びパラメチルスチレン のコポリマーである、請求項5記載の組成物。 9.約5乃至約60%のパラメチルスチレンモノマーが、モノブロモメチル基を 含む、請求項8記載の組成物。 10.前記コポリマーが、約0.1乃至約5mol%の範囲の臭素含量を有する、 請求項9記載の組成物。 11.前記組成物のポリマー含量100重量部当たり、前記ステアリン酸亜鉛をを 約1乃至約5重量部で含む、請求項5記載の組成物。 12.前記スチレン/アクリロニトリル組成物のポリマー100重量部当たり、前 記エラストマーランダムコポリマーを約10乃至50重量部で含む、請求項1 記載の組成物。
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