JP2004516351A - 乳化ポリマ−の処理法 - Google Patents
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Abstract
Description
(技術分野)
本発明は、乳化重合ラテックスの処理を特別な塩混合物を用いて行う、乳化重合で製造したポリマ−成分の処理法を提供する。
【0002】
(背景の技術)
水性ポリマ−ラテックスの、ポリマ−成形用組成物への転化は、塩水溶液及び/または希酸の添加により通常ラテックス粒子の凝固を誘発するようにして行われる。
【0003】
塩の例は、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸アルミニウムであり、酸の例は硫酸、燐酸、酢酸である(参照、例えばUS−A2366460、US−A3108983、US−A3248455、DE−A1958498)。
【0004】
凝固剤として使用することがよく知られているこれらの電解質の短所は、それがポリマ−成形用組成物の固有の色にプラスの効果をもたらさず、むしろポリマ−の色を悪化させることである。
【0005】
今回、特別な、更に水溶性塩の成分も凝固工程で使用する場合、通常の凝固助剤を保持しつつ、非常に改良された固有の色を有する成形用組成物が得られるということが発見された。
【0006】
(発明の説明)
本発明は、乳化重合後に存在する水性ポリマ−ラテックスを、
A)塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウムまたはこれらの混合物から選択される塩の少なくとも1つの水溶液、
B)次亜燐酸(H3 PO2 )、亜燐酸(H3 PO3 またはHPO2 )、アスコルビン酸、またはこれらの混合物の塩の少なくとも1つの水溶液、及び随時
C)硫酸、燐酸、または酢酸から選択される水性希酸
の組み合わせを用いて凝固させる、乳化重合で製造したポリマ−成分の処理法を提供する。
【0007】
本発明で処理されたポリマ−成分を含む成形用組成物は、乳化重合で製造したポリマ−成分を含む従来から公知の熱可塑的に加工できる成形用組成物と比較した場合、非常に改善された固有の色を有し、他の性質が悪影響を受けないということで異なっている。本発明は、これらの成形用組成物も提供する。
【0008】
本発明の沈殿剤の組み合わせにおいて、個々の成分は(それぞれラテックス固体に関して)A)が0.1−5重量%、好ましくは0.2−4重量%、特に好ましくは0.5−2重量%、B)が0.01−2重量%、好ましくは0.02−1.5重量%、特に好ましくは0.05−1重量%、及びC)が0−5重量%、好ましくは0−4重量%、特に好ましくは0−2.5重量%の量で使用される。
【0009】
本発明による適当なA)は、水溶液の形の塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、好ましくは水溶液の形の塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム及び硫酸アルミニウムである。
【0010】
原則としてこれらの塩成分の混合物も、硫酸マグネシウム及び硫酸アルミニウムの水溶液、例えば混合物を調製するために使用できる。
【0011】
好適な成分A)は硫酸マグネシウムである。
【0012】
水溶液における塩濃度は、広範に変えることができる。本発明によれば、0.1−10重量%の濃度が特に適当であり、更に特に0.5−5重量%の濃度が適当である。
【0013】
本発明による適当な成分B)は、水溶液形の次亜燐酸(H3 PO2 )、亜燐酸(H3 PO3 またはHPO2 )、又はアスコルビン酸の塩である。
【0014】
特に適当な塩は、次亜燐酸ナトリウム、次亜燐酸カリウム、次亜燐酸マグネシウム、次亜燐酸カルシウム、、亜燐酸ナトリウム、亜燐酸カリウム、亜燐酸カルシウム、アスコルビン酸ナトリウム、アスコルビン酸カリウム、アスコルビン酸カルシウムである。
【0015】
原則としてこれらの塩成分の混合物も、水溶液、例えば次亜燐酸ナトリウム及び亜燐酸ナトウムの、または次亜燐酸ナトリウム及びアスコルビン酸ナトリウムの混合物を調製するために使用できる。
【0016】
好適な成分B)は、次亜燐酸ナトリウム及び/または亜燐酸ナトウム及び/またはアスコルビン酸ナトリウム、特に好ましくは次亜燐酸ナトリウムである。
【0017】
ここに再び、成分B)の場合、その水溶液中の濃度は広範に変えることができ、0.2−5重量%の濃度が特に適当であり、更に特には0.5−3重量%の濃度が適当である。
【0018】
A)及びB)の他に使用できる随意の酸成分としては、原則として水性酸の形で存在するいかなる化合物を使用できる。実用的には、水性硫酸、水性燐酸、及び水性酢酸が有用であることが分かった。
【0019】
水性硫酸と水性酢酸は特に好適であり、水性酢酸は非常に特に好適である。
【0020】
本発明による弾性/熱可塑性および熱可塑性成形用組成物を製造するための、成分A)及びB)並びに随時C)の組み合わせ物の適用は、多くの方法で行うことができる。
【0021】
即ち、例えば成分A)及びB)及び随時C)が共に存在する水溶液を使用することが出来、また個々の成分の別々の溶液を凝固の目的のためにいかなる順序で使用することもできる。
【0022】
この方法は、成分A)及びB)及び随時C)を凝固すべきラテックスに添加するようにしても良く、或いはラテックスを成分A)及びB)及び随時C)に添加することもできる。
【0023】
次の操作法は特に有利であることが判明した:
1)成分B)の水溶液全量のいくらかを凝固すべきラテックスに添加し、これをラテックス中に分散させ、ついで得られた混合物を成分A)の水溶液の全量及び随時成分B)の残りと接触させる、或いは
2)成分A)の水溶液全量を凝固すべきラテックスに添加し、または凝固すべきラテックスを成分A)の水溶液の全量に添加し、ついで得られた混合物を成分B)の水溶液の全量と接触させる。
【0024】
随時使用される更なる成分C)は、いかなる時にも添加できる。好ましくは成分A)と共に使用される。
【0025】
本発明による成分A)、B)及び随時C)の組み合わせを用いる乳化液中に存在するポリマ−の凝固は、いかなる温度でも行いうる。
【0026】
実用的には、これらの温度は一般に40−140℃、好ましくは60−100℃である。水性スラリ−から得られるポリマ−成分の単離は、通常の分離法、例えばろ過または遠心分離で達成できる。
【0027】
この分離工程に次いで、よく知られた方法を用いる乾燥工程が続く。
【0028】
使用する成分A:Bの重量比は、20:1−1:1、好ましくは10:1−2:1、特に好ましくは5:1−3:1である。成分C)を更に使用する場合、これは凝固工程後のポリマースラリーのpHが3−8、好ましくは4−7、特に好ましくは4−6であるような量で使用される。
【0029】
本発明によれば、水性乳化液として存在する弾性ポリマ−を有するすべての弾性/熱可塑性及び熱可塑性ポリマ−またはそれらの熱可塑的に加工しうる混合物は、アニオン性乳化剤≦5重量%(ラテックスの固体100重量部に関して)を製造中に使用した場合、沈殿させることができる。乳化剤≦2重量%を用いて製造したラテックスは好適である。そのような乳化剤の例は、炭素数10−20の長鎖脂肪酸のナトリウム、カリウムまたはアンモニウム塩、例えばオレイン酸カリウム、環式炭化水素構造に基づくジカルボン酸のアルカリ金属塩(参照、DE−A3639904)、不均化アビエチン酸の塩、長鎖ベンゼンスルホン酸の塩、例えばn−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、及び長鎖スルホン酸の塩、例えばC9 −C18アルキルスルホン酸混合物のナトリウム塩である。
【0030】
乳化重合中にラジカル発生剤として通常使用されるすべての化合物は、水性ポリマ−乳化液の製造における開始剤として使用できる。その例はパ−オキソ二硫酸カリウム、パ−オキソ二硫酸アンモニウム、アゾビスイソブチロニトリル及びレドックス開始剤系である。
【0031】
凝固しうるラテックスの例は、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、随時環置換されたまたは側鎖置換されたスチレンと、他の樹脂生成モノマ−、例えば(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸メチル、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、及び他の環置換されたまたは側鎖置換されたスチレン、N−(シクロ)アルキルマレイン酸イミド、N−(アルキル)フェニルマレイン酸イミドとのコポリマ−及びタ−ポリマ−、例えばスチレン/アクリロニトリルコポリマ−、スチレン/メタクリル酸メチルコポリマ−、またはα−メチルスチレン/アクリロニトリルコポリマ−、および更に樹脂生成不飽和化合物の、ゴム弾性成分の存在下における重合で製造される弾性/熱可塑性ポリマ−、例えばポリブタジエン、ポリイソプレン、またはアクリレ−トゴム、並びに上述した熱可塑性樹脂ラテックスまたはラテックスまたは弾性/熱可塑性ポリマ−と、ゴム弾性ラテックス、例えばポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリ−n−ブチルアクリレ−ト、ブタジエン/スチレンコポリマ−、ブタジエン/アクリロニトリルコポリマ−との混合物及び熱可塑性樹脂ラテックス、弾性/熱可塑性ポリマ−のラテックス及びゴム弾性ラテックスの混合物である。
【0032】
ゴム弾性成分、例えばポリブタジエンまたはブラジエンとアクリロニトリル及び/またはスチレンとのコポリマ−を、固い及び脆い成分のラテックス、例えばスチレン/アクリロニトリルまたはα−メチルスチレン/アクリロニトリルまたはp−メチルスチレン/アクリロニトリルコポリマ−、及び随時弾性/熱可塑性ポリマ−、例えば樹脂生成モノマ−、例えばスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、(メタ)アクリロニトリルまたは(メタ)アクリル酸メチルまたはこれらの混合物のポリブタジエンへのグラフト生成物と混合し、次いでラテックス混合物を上述した本発明の沈殿剤組み合わせ物で凝固させて得られるラテックスが好適である。
【0033】
モノマ−(好ましくはスチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、N−フェニルマレイン酸イミドまたはこれらの混合物)の、少なくとも1つの弾性体ラテックス(好ましくはポリブタジエンまたはブタジエンとスチレンまたはアクリロニトリルとのコポリマ−)の存在下における乳化重合で得られる弾性/熱可塑性グラフトゴムのラテックスは、非常に特に好適であり、例えばスチレン及びアクリロニトリル(スチレン:アクリロニトリルの重量比=90:10−50:50)の混合物10−95重量%、好ましくは20−70重量%そして特に好ましくは30−60重量%の、共重合されたスチレン及びアクリロニトリルのコモノマ−15重量%までを含むことができるブタジエンポリマ−90−5重量%、好ましくは80−30重量%そして特に好ましくは70−40重量%の存在下における重合で得られるようなABS型のグラフトゴムラテックスは特に強調できる。
【0034】
本発明にしたがって処理した特別な生成物を、乳化重合で製造してない更なるポリマ−、好ましくはゴムを含まない樹脂と混合することにより、他の性質に悪影響を及ぼさずに、極めて改良された性質を有する成形用組成物が得られる。これらの成形用組成物も、本発明によって提供される。
【0035】
例えばスチレンが完全にまたは部分的にα−メチルスチレンまたはメタクリル酸メチルで置き換えられていてもよい且つマトリックス樹脂に関して25重量%までの割合が、無水マレイン酸、ビスアルキルマレエ−トまたはフマレ−ト、マレイン酸イミド、N−(シクロ)アルキルマレイン酸イミド、N−(アルキル)フェニルマレイン酸イミド、インデンからの他のモノマ−である、例えば重量比90:10−50:50のスチレン及びアクリロニトリルのコポリマ−に基づく適当なゴムを含まない樹脂も使用できる。
【0036】
これらの樹脂の製造に関する詳細は、例えばDE−A2420358、DE−A2724360、及びEP−A255889に記述されている。バルク重合または溶液重合で製造されたマトリックス樹脂は特に有用であることが分かった。
【0037】
沈殿した生成物を樹脂と混合するための適当な混合装置は、例えば多ロールミル、混合押し出し機、または内部混練り機である。
【0038】
本発明の成形用組成物には、製造、処理、更なる加工及び最終成形中に、必要なまたは好ましい添加剤、例えば酸化防止剤、UV安定剤、過酸化物分解剤、帯電防止剤、滑剤、難燃剤、充填剤または強化剤(ガラス繊維、炭素繊維など)及び着色剤が添加できる。
【0039】
最終成形は、市販の加工装置を用いて行われ、例えば射出成形、シート押し出しと場合によりそれに続く熱成形、コールドフォーミング、パイプ及び異形押し出し、またはカレンダ−加工を用いて行われる。
【0040】
更に本発明による成形用組成物は、個々の材料或いは異なる材料の混合物からなる熱可塑性成形用組成物の強度を向上させるための変性剤として使用しうる。
変性しうる成形用組成物の例は、
a)他のホモポリマー及びスチレンとビニル基含有モノマ−でアルキル置換されたスチレンとの混合ポリマ−、例えばポリスチレン、ポリ(p−メチル)スチレン、ポリ(スチレン−co−無水マレイン酸)、ポリ(スチレン−co−アクリロニトリル−co−マレイン酸−N−フェニルイミド)、ポリ(スチレン−co−マレイン酸−N−フェニルイミド)、
b)ホモポリマー及びC1 −C4 アルキル(メタ)アクリレ−トと、ビニル基含有モノマ−との混合ポリマ−、例えばポリメタクリル酸メチル、ポリ(メタクリル酸メチル−co−スチレン)、ポリ(メタクリル酸メチル−co−無水マレイン酸)、ポリ(メタクリル酸メチル−co−スチレン−co−無水マレイン酸)、
c)ハロゲン含有ポリマ−、例えばポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、
d)例えばビスフェノ−ルA、1、1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3、3、5−トリメチルシクロヘキサン、テトラメチルビスフェノ−ルA、テトラブロモビスフェノ−ルAに基づくポリカ−ボネ−ト、
e)例えばテレフタル酸、イソフタル酸、エチレングリコ−ル、ブタンジオ−ルに基づくポリエステル、
f)例えばε−カプロラクタム、ラウリルラクタム、アジピン酸/ヘキサメチレンジアミンに基づくポリアミド、
である。
【0041】
次いで本発明により製造された成形用組成物は、混合の結果として得られる全成形用組成物に関して、1−80、好ましくは5−50重量%の量で使用される。
【0042】
次の実施例において、断らない限り、部は常に重量部であり、%は常に重量%である。
実施例
弾性/熱可塑性グラフトゴムラテックスの製造
ポリブタジエンタテックス混合物(平均粒子直径d50=398nm及びゲル含量83重量%のものが50重量%であり平均粒子直径d50=282nm及びゲル含量58重量%のものが50重量%、両方ともラジカル重合で製造)50重量部 (固体として計算)を、水で約20重量%の固体含量に調節した。次いでこの混合物を63℃に加熱し、K2 S2 O8 0.5重量部(水に溶解)を添加した。次いでモノマ−混合物(スチレン:アクリロニトリル重量比=73:27)42重量部、tert−ドデシルメルカプタン0.15重量部、及びアルカリ性pHに調節した水に溶解した樹脂酸混合物[ドレシネ−ト(Dresinate)731、アビエタ・ヘミ−社(Abieta Chemie GmbH,Gersthofen)]のナトリウム塩1.0重量部(固体物質として計算)を、4時間かけて並行して添加した。
【0043】
反応温度を、反応時間中63−65℃に保った。フェノール系酸化防止剤約1重量部を添加した後、ラテックスを実施例に記述するように凝固させた。
実施例1
脱イオン水10リットル中エプソム(Epsom)塩(MgSO4 x7H2 O)200g及び次亜燐酸ナトリウム30gの温溶液に、上述したラテックス5.2kgを撹拌しながら30℃で添加し、次いで混合物を95−98℃に加熱し、ポリマ−粒子が硬化するまで撹拌した。この熱沈殿混合物をろ過することによりポリマ−粉末を水性相から分離し、水洗後70℃で乾燥した。
実施例2
脱イオン水10リットル中エプソム塩200g及びアスコルビン酸ナトリウム30gの溶液を沈殿溶液として用いる以外実施例1を繰り返した。
実施例3
脱イオン水10リットル中エプソム塩200g、次亜燐酸ナトリウム20g及びアスコルビン酸ナトリウム20gの溶液を沈殿溶液として用いる以外実施例1を繰り返した。
実施例4(対照例)
脱イオン水10リットル中エプソム塩200gの溶液を沈殿溶液として用いる以外実施例1を繰り返した。
実施例5
脱イオン水10リットル中エプソム塩200g、次亜燐酸ナトリウム30g及び酢酸100mlの溶液を沈殿溶液として用いる以外実施例1を繰り返した。
実施例6(対照例)
脱イオン水10リットル中エプソム塩200g及び酢酸100mlの溶液を沈殿溶液として用いる以外実施例1を繰り返した。
実施例1−6にしたがって得られるグラフトゴムポリマ−粉末を用いる熱可塑性成形用組成物の製造
グラフトゴムポリマ−粉末40重量部、スチレン/アクリロニトリル(SAN)コポリマ−樹脂(重量比72:28、及びMw=115000、ゲル・パ−ミエ−ション・クロマトグラフィ−で決定)60重量部、エチレンジアミンビスステアリルアミド2重量部、及びシリコ−ン油0.1重量部を、バンバリ−型内部混練り機で約190−200℃下に混合し、次いで240℃で射出成形して試験試料を得た。
【0044】
次のデータを決定した:
ISO180/1Aによる室温での切欠き耐衝撃性(ak RT)(単位:kJ/m2 )、
DIN53456によるボール押込み硬さ(Hc )(単位:N/mm2 )、
DIN53735によるMVI(単位:cm3 /10分)。
【0045】
加工中の色安定性は、ASTM標準D1925法(光の種類:C、観察者:2°、測定開口:大面積値)による黄色指数(YI)を、式
YI=(128X−106Z)/Y
に従って測定することによって決定した。但しX,Y,Z=射出成型後に得られる部品に対するDIN5033による色座標。
【0046】
試験した組成物及び得られた試験値を表1に要約する。これから、本発明の方法で得られた成分を含む成形用組成物は他の性質に悪影響を及ぼさずに極めて改良された黄色指数値を有することが理解できる。
【0047】
【表1】
Claims (13)
- 乳化重合後に存在する水性ポリマ−ラテックスを、
A)塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウムまたはこれらの混合物から選択される塩の少なくとも1つの水溶液、
B)次亜燐酸(H3 PO2 )、亜燐酸(H3 PO3 またはHPO2 )、アスコルビン酸、またはこれらの混合物の塩の少なくとも1つの水溶液、及び随時
C)硫酸、燐酸、または酢酸から選択される水性希酸
の組み合わせを用いて凝固させることを特徴とする、乳化重合で製造したポリマ−成分の処理法。 - 硫酸マグネシウムを成分Aとして使用する、請求項1の方法。
- 次亜燐酸塩を成分Bとして使用する、請求項1の方法。
- 酢酸を成分Cとして使用する、請求項1の方法。
- 硫酸マグネシウム及び次亜燐酸ナトリウムの組み合わせを凝固工程で使用する、請求項1−4のいずれかの方法。
- 硫酸マグネシウム、次亜燐酸ナトリウム及び酢酸の組み合わせを凝固工程で使用する、請求項1−4のいずれかの方法。
- 成分Aを0.1−5重量%(ラテックスの固体に関して)使用する、請求項1−6のいずれかの方法。
- 成分Bを0.01−2重量%(ラテックスの固体に関して)使用する、請求項1−7のいずれかの方法。
- 成分Cを0−5重量%(ラテックスの固体に関して)使用する、請求項1−8のいずれかの方法。
- 請求項1−9のいずれかの方法で得られるポリマ−成分。
- 請求項1−10の1つまたはそれ以上の方法で得られる少なくとも1つの弾性/熱可塑性ポリマ−成分及び乳化重合で製造してない少なくとも1つの熱可塑性樹脂成分を含む熱可塑性成形用組成物。
- ABS型の少なくとも1つの弾性/熱可塑性ポリマ−成分及び溶液重合で製造した少なくとも1つの熱可塑性ビニル樹脂成分を含む、請求項10の熱可塑性成形用組成物。
- 重縮合で製造した少なくとも1つの熱可塑性樹脂成分を含む請求項10及び11の熱可塑性成形用組成物。
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