JP2019163452A - 熱可塑性樹脂組成物およびその成形品 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物およびその成形品 Download PDF

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Abstract

【課題】発色性、耐衝撃性、耐熱性、剛性に優れた熱可塑性樹脂組成物およびその成形品を提供する。【解決手段】芳香族ポリカーボネート樹脂(A)と、ゴム状重合体(X)に1種以上のビニル系単量体(Y)をグラフト重合してなるグラフト共重合体(B)と、(メタ)アクリル酸エステル系単量体を含むビニル系単量体混合物(m1)を重合してなる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)とを含む熱可塑性樹脂組成物。この熱可塑性樹脂組成物は、好ましくは、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)、グラフト共重合体(B)および(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の合計100質量部中、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)を25〜80質量部、グラフト共重合体(B)を10〜30質量部、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)を10〜45質量部含む。この熱可塑性樹脂組成物を成形してなる熱可塑性樹脂成形品。【選択図】なし

Description

本発明は、発色性、耐衝撃性等に優れる熱可塑性樹脂組成物およびその成形品に関する。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは「アクリル酸」と「メタクリル酸」の一方又は双方をさす。「(メタ)アクリレート」についても同様である。
芳香族ポリカーボネート樹脂は、透明性、耐衝撃性、耐熱性などに優れ、しかも、得られる成形品は寸法安定性などにも優れることから、電気・電子機器のハウジング類、自動車用部品類、光ディスク関連部品などの精密成形品類等の製造原料として広く使用されている。特に、家電機器、電子機器、画像表示機器の筐体などにおいては、その美麗な外観を活かし、商品価値の高い製品が得られている。
しかし、芳香族ポリカーボネート樹脂は、流動性、成形加工性に劣る欠点を有していることから、他樹脂とのアロイ化する方法が多く取り入れられている。例えば、芳香族ポリカーボネート樹脂とABS樹脂とをアロイ化して流動性、成形加工性を向上させたもの(以降「PC/ABS樹脂」と呼称する。)が、優れた機械特性、熱特性を有しているため、OA機器分野、電子・電気機器分野、自動車分野など様々な分野で広く利用されている。
しかし、このPC/ABS樹脂は、芳香族ポリカーボネート樹脂にABS樹脂をアロイ化したことで、本来芳香族ポリカーボネート樹脂が有する発色性(着色性)が低下する欠点を有しており、近年、塗装レスとして市場で注目されている発色性(着色性)において要求を満たすことが難しい。
この欠点を克服すべく、例えば、PC/ABS樹脂の発色性(着色性)を高める手法として、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)に代表される(メタ)アクリル酸エステル系樹脂をブレンドすることで、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂の特徴である優れた外観や発色性を付与することが提案されているが、従来のPC/ABS樹脂と比べ、耐衝撃性や耐熱性等が大幅に低下する問題がある。
例えば、特許文献1には、PC/ABS樹脂にポリメチルメタクリレート(PMMA)を配合する手法が提案され、更に、エラストラーを配合することで耐衝撃性を改善することが記載されている。即ち、耐衝撃性、耐熱性に優れるPC/ABS樹脂に発色性(着色性)に優れるPMMAを配合すると、発色性(着色性)を付与することはできるが、耐衝撃性が大幅に低下してしまうことから、この耐衝撃性の低下を、エラストマーの配合で改善している。しかし、エラストマーを配合することで、PMMAの特徴である発色性が低下するおそれがある。
このように、PC/ABS樹脂において、耐衝撃性と発色性(着色性)とはトレードオフの関係となり、現状では両者を両立させることが難しいという課題がある。
また、PC/ABS樹脂にPMMA等の(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を配合したポリマーアロイは、耐候性や発色性に優れるものの、紫外線を含む光に過度に暴露されると、成形品表面が黄色く変色し易く、また、紫外線により樹脂が分解し、成形品の強度が著しく低下する問題がある。また高温多湿下で加水分解して極端な分子量低下を引き起こすという問題もある。さらに耐候性や発色性のためにポリメチルメタアクリレート(PMMA)を配合したことで、耐衝撃性が著しく低下することも懸念される。
紫外線による黄色み変色を解決する技術として、一般的にベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤やヒンダードアミン系光安定剤を配合する検討が成されている。特にヒンダードアミン系光安定剤は、紫外線が照射された場合に起こる外観の黄色み変色を抑制する効果が非常に高いとされている。しかし、ヒンダードアミン系光安定剤は、造粒加工や成形加工において、ポリカーボネート樹脂と反応して加水分解を促進する問題がある。
例えば、特許文献2では、ヒンダードアミン系光安定剤を添加して耐候性の改善が成されているものの、耐加水分解性においては何ら検討されていない。
このように、耐候性および耐加水分解性と、耐衝撃性等の物性をトレードオフなく発現させることは非常に難しいとされているのが現状である。
特開2012−131908号公報 特許第6298935号公報
したがって、本発明の目的は、PC/ABS樹脂において、従来両立が困難であるとされていた耐衝撃性と発色性(着色性)を両立させて、発色性、耐衝撃性、耐熱性、剛性に優れた熱可塑性樹脂組成物およびその成形品を提供することにある。
本発明はまた、従来両立が困難であるとされていた耐候性および耐加水分解性と、耐衝撃性等の物性を両立させて、発色性、耐衝撃性、耐加水分解性等の耐久性、耐候性に優れた熱可塑性樹脂組成物およびその成形品を提供することを目的とする。
本発明者は前記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)とグラフト共重合体(B)に、(メタ)アクリル酸エステル系単量体を含むビニル系単量体混合物(m1)を重合してなる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)を配合することで、発色性、耐衝撃性、耐熱性、剛性に優れた熱可塑性樹脂組成物を提供し得ることを見出した。
本発明者はまた、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)とグラフト共重合体(B)に、(メタ)アクリル酸エステル系単量体を含むビニル系単量体混合物(m1)を重合してなる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)を配合すると共に、ヒンダードアミン系光安定剤の中でも特にNO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)を添加することで、発色性、耐衝撃性、耐久性、耐候性に優れた熱可塑性樹脂組成物を提供し得ることを見出した。
すなわち、本発明は以下を要旨とする。
[1] 芳香族ポリカーボネート樹脂(A)と、ゴム状重合体(X)に1種以上のビニル系単量体(Y)をグラフト重合してなるグラフト共重合体(B)と、(メタ)アクリル酸エステル系単量体を含むビニル系単量体混合物(m1)を重合してなる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)とを含むことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
[2] 前記ビニル系単量体混合物(m1)が、N−置換マレイミド系単量体および/又は芳香族ビニル系単量体を含むことを特徴とする[1]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[3] 前記芳香族ポリカーボネート樹脂(A)、グラフト共重合体(B)および(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の合計100質量部中、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)を25〜80質量部、グラフト共重合体(B)を10〜30質量部、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)を10〜45質量部含むことを特徴とする[1]又は[2]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[4] 前記ビニル系単量体混合物(m1)の合計100質量%中の(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有量が52〜92質量%であることを特徴とする[1]ないし[3]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
[5] 前記ゴム状重合体(X)がシリコーン/アクリル系複合ゴムであり、前記ビニル系単量体(Y)が芳香族ビニル系単量体とシアン化ビニル系単量体を含むことを特徴とする[1]ないし[4]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
[6] 更に、NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)を含有することを特徴とする[1]ないし[5]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
[7] 前記NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)の窒素原子に結合したアルコキシ基の炭素数が5〜15であり、該NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)の分子量が500〜1000の範囲であることを特徴とする[6]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[8] 前記芳香族ポリカーボネート樹脂(A)、グラフト共重合体(B)および(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の合計100質量部に対して、前記NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)を0.1〜0.8質量部含むことを特徴とする[6]又は[7]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[9] [1]ないし[8]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる熱可塑性樹脂成形品。
芳香族ポリカーボネート樹脂(A)、グラフト共重合体(B)及び(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)を含む本発明の熱可塑性樹脂組成物によれば、発色性、耐衝撃性、耐熱性、剛性に優れた熱可塑性樹脂組成物およびその成形品を提供することができる。本発明の熱可塑性樹脂成形品は、その優れた発色性、耐衝撃性、耐熱性、剛性から、多種多様な製品において、塗装レスで優れた意匠性を付与することができる。
更にNO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)を含む本発明の熱可塑性樹脂組成物によれば、発色性、耐衝撃性、耐久性、耐候性に優れた熱可塑性樹脂組成物およびその成形品を提供することができる。本発明の熱可塑性樹脂成形品は、その優れた発色性、耐衝撃性、耐加水分解性等の耐久性、耐候性から、多種多様な製品において、塗装レスで優れた意匠性と高耐久性を付与することができる。
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
[熱可塑性樹脂組成物]
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、以下に説明する芳香族ポリカーボネート樹脂(A)とグラフト共重合体(B)と(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)とを必須成分として含むものであり、更に、NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)を含有していてもよい。
<芳香族ポリカーボネート樹脂(A)>
本発明の熱可塑性樹脂組成物に用いる芳香族ポリカーボネート樹脂(A)は、一般式−(−O−R−O−C(=O)−)−で示される炭酸結合を有する基本構造の重合体であって、炭酸結合に直接結合する炭素原子が芳香族炭素原子であるポリカーボネート樹脂である。式中、Rは、一般には芳香族炭化水素基であるが、種々の特性付与のためヘテロ原子、ヘテロ結合の導入された芳香族炭化水素基であってもよい。芳香族ポリカーボネート樹脂(A)としては、代表的なものとして、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)等のジヒドロキシアリール化合物から製造された芳香族ポリカーボネート樹脂が挙げられる。
上記ジヒドロキシジアリール化合物としては、ビスフェノールAの他に、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)オクタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3−第3ブチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−ブロモフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジクロロフェニル)プロパンのようなビス(ヒドロキシアリール)アルカン類;1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンのようなビス(ヒドロキシアリール)シクロアルカン類;4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジアリールエーテル類;4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルファイド、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルファイドのようなジヒドロキシジアリールスルファイド類;4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシドのようなジヒドロキシジアリールスルホキシド類;4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルスルホンのようなジヒドロキシジアリールスルホン類等が挙げられる。
これらは単独又は2種類以上混合して使用されるが、これらの他に、ピペラジン、ジピペリジルハイドロキノン、レゾルシン、4,4’−ジヒドロキシジフェニル類等を混合して用いても良い。
また、上記のジヒドロキシジアリール化合物と以下に示すような3価以上のフェノール化合物を混合使用しても良い。3価以上のフェノール化合物としては、フロログルシン、4,6−ジメチル−2,4,6−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ヘプテン、2,4,6−トリメチル−2,4,6−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ヘプタン、1,3,5−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−ベンゾール、1,1,1−トリ−(4−ヒドロキシフェニル)−エタン、2,2−ビス−(4,4−ジ(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキシル)−プロパン等が挙げられる。
芳香族ポリカーボネート樹脂(A)の粘度平均分子量(Mv)は特に制限はないが、15,000〜40,000のものが好適に使用される。粘度平均分子量(Mv)が15,000未満では、耐衝撃性、耐熱性が悪くなる傾向にあり、粘度平均分子量(Mv)が40,000を超えるものでは流動性が劣り、成形性に不具合を生じる傾向にある。芳香族ポリカーボネート樹脂(A)の粘度平均分子量(Mv)はより好ましくは、16,000〜35,000であり、さらに好ましくは18,000〜30,000である。
従って、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)を製造するに際しては、前記のジヒドロキシジアリール化合物等と必要に応じて分子量調整剤や触媒等を使用して、このような粘度平均分子量のものを製造することが好ましい。
ここで、粘度平均分子量[Mv]とは、溶媒としてメチレンクロライドを使用し、ウベローデ粘度計を用いて温度20℃での極限粘度[η](単位dl/g)を求め、Schnellの粘度式、すなわち、η=1.23×10−4Mv0.83から算出される値である。また極限粘度[η]とは、各溶液濃度[C](g/dl)での比粘度[ηsp]を測定し、下記式により算出した値である。
Figure 2019163452
芳香族ポリカーボネート樹脂(A)の具体例としては、市販品の三菱エンジニアリングプラスチック(株)製「ユーピロンシリーズ」、「ノバレックスシリーズ」、出光興産(株)製「タフロンシリーズ」などが挙げられる。
本発明では、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)として、1種のみを用いてもよく、モノマー組成や物性等の異なる2種以上の芳香族ポリカーボネート樹脂を混合して用いてもよい。例えば粘度平均分子量が互いに異なる2種類以上の芳香族ポリカーボネート樹脂を混合して上記の好適な粘度平均分子量に調整して用いることもできる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物において、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)の含有量は、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)と後述のグラフト共重合体(B)と(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の合計100質量部に対して25〜80質量部とすることが耐衝撃性、耐熱性、発色性の観点から好ましい。この芳香族ポリカーボネート樹脂(A)の含有量は、より好ましくは35〜80質量部、更に好ましくは40〜75質量部である。芳香族ポリカーボネート樹脂(A)の含有量が上記下限以上であると、耐衝撃性や耐熱性が良好となり、上記上限以下であると、発色性、剛性が良好となる。
<グラフト共重合体(B)>
本発明の熱可塑性樹脂組成物に用いるグラフト共重合体(B)は、ゴム状重合体(X)に、シアン化ビニル系単量体、芳香族ビニル系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、マレイミド系単量体等のビニル系単量体(Y)の少なくとも1種をグラフト重合してなるものである。
グラフト共重合体(B)を形成するゴム状重合体(X)としては、例えば、ポリブタジエン、スチレン/ブタジエン共重合体、アクリル酸エステル/ブタジエン共重合体等のブタジエン系ゴムや、スチレン/イソプレン共重合体等の共役ジエン系ゴム、ポリアクリル酸ブチル等のアクリル系ゴム、シリコーン/アクリル系ゴム、エチレン/プロピレン共重合体等のオレフィン系ゴムなどが挙げられ、これらの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのうち、耐衝撃性の観点からポリブタジエン系ゴム、アクリル系ゴム、オレフィン系ゴム、シリコーン/アクリル系複合ゴムが好ましい。またシリコーン/アクリル系複合ゴムは発色性の観点でより好ましい。
シリコーン/アクリル系複合ゴムとしては、ポリオルガノシロキサン(a)と、アルキル(メタ)アクリレート系重合体(b)とが複合したシリコーン/アクリル系複合ゴムが好ましい。
以下にこのシリコーン/アクリル系複合ゴムについて説明するが、シリコーン/アクリル系複合ゴムは、例えば特開2016−125006号公報に記載される方法に従って、製造することができる。
<ポリオルガノシロキサン(a)>
シリコーン/アクリル系複合ゴムであるゴム状重合体(X)を構成するポリオルガノシロキサン(a)としては特に制限されないが、ビニル重合性官能基を含有するポリオルガノシロキサン(ビニル重合性官能基含有ポリオルガノシロキサン)が好ましく、ビニル重合性官能基含有シロキサン単位と、ジメチルシロキサン単位とを有するポリオルガノシロキサンがより好ましい。
この場合、ポリオルガノシロキサン(a)中のビニル重合性官能基含有シロキサン単位の割合は0.3〜3モル%が好ましい。ビニル重合性官能基含有シロキサン単位の割合が上記範囲内であれば、ポリオルガノシロキサン(a)とアルキル(メタ)アクリレート系重合体(b)とが十分に複合化し、得られる成形品の表面においてポリオルガノシロキサン(a)がブリードアウトしにくくなる。よって、成形品の表面外観がより良好となり、成形品の耐衝撃性もより向上する。
ポリオルガノシロキサン(a)としては、成形品の表面外観がさらに良好となることから、3個以上のシロキサン結合を有するケイ素原子がポリオルガノシロキサン中の全ケイ素原子に対し0〜1モル%であることが好ましい。
ポリオルガノシロキサン(a)の好ましい態様としては、ビニル重合性官能基含有シロキサン単位0.3〜3モル%と、ジメチルシロキサン単位99.7〜97モル%とからなり(ただし、ビニル重合性官能基含有シロキサン単位とジメチルシロキサン単位の合計を100モル%とする。)、3個以上のシロキサン結合を有するケイ素原子がポリオルガノシロキサン中の全ケイ素原子に対し1モル%以下であるポリオルガノシロキサンが挙げられる。
ポリオルガノシロキサン(a)の平均粒子径は特に制限されないが、成形品の表面外観がさらに良好となることから、400nm以下が好ましく、150nm以下がより好ましい。下限値については、20nm以上が好ましい。
ここで、ポリオルガノシロキサン(a)の平均粒子径は、粒度分布測定器を用いて質量基準の粒子径分布を測定し、得られた粒子径分布より算出される値(質量平均粒子径)である。
<アルキル(メタ)アクリレート系重合体(b)>
シリコーン/アクリル系複合ゴムであるゴム状重合体(X)を構成する(メタ)アクリレート系重合体(b)は、アルキル(メタ)アクリレート単量体を1種以上含む単量体成分を重合して得られるものである。この単量体成分には、アルキル(メタ)アクリレート単量体以外の単量体(他の単量体)が含まれていてもよい。
アルキル(メタ)アクリレート単量体としては特に制限させるものではないが、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のアクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸n−ラウリル等のメタクリル酸アルキルエステルなどが挙げられる。これらアルキル(メタ)アクリレート単量体は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。中でも、得られる成形品の耐衝撃性がより向上する点で、アクリル酸n−ブチルが好ましい。
単量体成分100質量%中のアルキル(メタ)アクリレート単量体の割合は、80〜100質量%が好ましく、90〜100質量%がより好ましい。
他の単量体としては、アルキル(メタ)アクリレート単量体と共重合可能であれば特に制限されないが、芳香族ビニル系単量体(例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン等)、シアン化ビニル系単量体(例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等)などが挙げられる。これら他の単量体は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記のアルキル(メタ)アクリレート単量体から得られるアルキル(メタ)アクリレート系重合体(b)に架橋構造を導入するために、架橋剤を添加して重合させることが好ましい。複合ゴム中に含まれる重合した架橋剤は、グラフト共重合体(B)の製造の際にビニル系単量体(Y)がグラフト結合するためのグラフト交叉点としても機能する。架橋剤としては、例えば、アリル(メタ)アクリレート、ブチレンジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
架橋剤の使用量には特に制限はないが、架橋剤とアルキル(メタ)アクリレート単量体との合計100質量部に対して0.1〜5.0質量部となる量であることが好ましい。
アルキル(メタ)アクリレート系重合体(b)の製造方法は特に制限されず、公知の方法に従って行うことができる。
<シリコーン/アクリル系複合ゴム組成>
シリコーン/アクリル系複合ゴムであるゴム状重合体(X)におけるポリオルガノシロキサン(a)とアルキル(メタ)アクリレート系重合体(b)との比率は特に制限されないが、得られる成形品の耐衝撃性と表面外観がより優れたものとなることから、ポリオルガノシロキサン(a)とアルキル(メタ)アクリレート系重合体(b)との合計を100質量%としたときに、ポリオルガノシロキサン(a)の割合が4〜14質量%で、アルキル(メタ)アクリレート系重合体(b)が96〜86質量%であることが好ましい。
<体積平均粒子径>
シリコーン/アクリル系複合ゴムであるゴム状重合体(X)の体積平均粒子径は特に制限はないが、100〜200nm、特に120〜180nmであることが好ましい。体積平均粒子径が100nm以上であると、得られる成形品の耐衝撃性と表面平滑性が良好となり、体積平均粒子径が200nm以下であると、得られる成形品の表面平滑性が良好となる。ここで、ゴム状重合体(X)の体積平均粒子径は、粒度分布測定器を用いて体積基準の粒子径分布を測定し、得られた粒子径分布より算出される値である。
また、ゴム状重合体(X)中の全粒子中に占める、粒子径が300〜500nmである粒子の割合は5〜25体積%であことが好ましい。すなわち、ゴム状重合体(X)は、粒子径が300〜500nmである粒子が全粒子中に5〜25体積%の割合を占める粒子径分布を有する。粒子径が300〜500nmである粒子の割合が5体積%以上であると、得られる成形品の耐衝撃性に優れ、25体積%以下であると、得られる成形品の表面平滑性が良好となる。得られる成形品の耐衝撃性と表面外観のバランスがより良好なものとなることから、粒子径が300〜500nmである粒子の割合は5〜15体積%であることが好ましい。
以上説明したゴム状重合体(X)は、1種を単独で、或いは2種以上を混合して使用することができる。
一方、グラフト共重合体(B)を形成するビニル系単量体(Y)としては特に制限されないが、芳香族ビニル系単量体、(メタ)アクリル酸アルキルエステル系単量体、シアン化ビニル系単量体、マレイミド系単量体などが挙げられる。
芳香族ビニル系単量体としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル系単量体としては、例えばメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル等が挙げられる。シアン化ビニル系単量体としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、中でも、得られる成形品の耐衝撃性がより向上することから、スチレン等の芳香族ビニル系単量体とアクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体とを併用することが好ましい。
ゴム状重合体(X)にグラフト重合させるビニル系単量体(Y)の単量体組成比には特に制限はないが、芳香族ビニル系単量体とシアン化ビニル系単量体とを併用する場合、芳香族ビニル系単量体とシアン化ビニル系単量体との合計100質量%中に芳香族ビニル系単量体を60〜95質量%、シアン化ビニル系単量体を5〜40質量%用いることが、両者を併用することによる耐衝撃性、耐熱性、剛性の効果の面で好ましい。
また、グラフト共重合体(B)は、ゴム状重合体(X)20〜70質量部に対して、上述のビニル系単量体(Y)の1種又は2種以上を30〜80質量部グラフト重合してなるもの(ただし、ゴム状重合体(X)とビニル系単量体(Y)との合計を100質量部とする。)であることが、耐衝撃性と流動性の両立、剛性等の観点から好ましい。好ましくはこの割合は、ゴム状重合体(X)22〜68質量部に対してビニル系単量体(Y)32〜78質量部であり、より好ましくはゴム状重合体(X)24〜66質量部に対してビニル系単量体(Y)34〜76質量部である(ただし、ゴム状重合体(X)とビニル系単量体(Y)との合計を100質量部とする。)。
本発明で用いるグラフト共重合体(B)は、ゴム状重合体(X)の存在下に、ビニル系単量体(Y)を常法に従ってグラフト重合させることにより製造することができる。
グラフト共重合体(B)の製造方法に関しては特に制限はなく、塊状重合、溶液重合、塊状懸濁重合、懸濁重合、乳化重合等といった通常公知の方法が用いられる。
また、得られる成形品の耐衝撃性と得られる成形品の外観特性のバランスを確保するために、グラフト共重合体(B)は、後述の実施例における方法で求められるグラフト率が20〜80%の範囲にあることが好ましい。グラフト共重合体(B)のグラフト率が上記下限以上であると、得られる成形品の外観特性が良好となり、グラフト率が上記範囲内であると耐衝撃性が良好となる。
また、グラフト共重合体(B)のアセトン可溶分の還元粘度は0.1〜1.5dL/g、特に0.15〜1.45dL/gであることが好ましい。グラフト共重合体(B)のアセトン可溶分の還元粘度が上記下限以上であると耐衝撃性がより高くなり、上記上限以下であると良好な成形品外観および成形性を保つことができる。グラフト共重合体(B)のアセトン可溶分の還元粘度は、後掲の実施例の項に記載される方法で求められる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物において、グラフト共重合体(B)の含有量は、前述の芳香族ポリカーボネート樹脂(A)と、グラフト共重合体(B)と後述の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の合計100質量部に対して10〜30質量部とすることが耐衝撃性、耐熱性の観点から好ましい。このグラフト共重合体(B)の含有量は、より好ましくは10〜25質量部、更に好ましくは15〜25質量部である。グラフト共重合体(B)の含有量が上記下限以上であると耐衝撃性が良好となり、上記上限以下であると、耐熱性、剛性が良好となる。
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)>
本発明における(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)は、(メタ)アクリル酸エステル単量体を含むビニル系単量体混合物(m1)を公知の方法で重合することにより得られる。ビニル系単量体混合物(m1)は、(メタ)アクリル酸エステル系単量体を必須成分とし、また必要に応じて他のビニル系単量体を含むことができる。用いる他のビニル系単量体としては、N−置換マレイミド系単量体、芳香族ビニル系単量体、及びその他の単量体が挙げられる。
本発明のビニル系単量体混合物(m1)中の(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有量は特に限定されるものではないが、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)や熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の発色性等が優れることから、ビニル系単量体混合物(m1)の合計100質量%中52〜99質量%が好ましく、より好ましくは60〜95質量%であり、さらに好ましくは65〜92質量%である。(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有量が前記範囲内であると、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)や熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の発色性と耐衝撃性が優れたものとなる。
本発明のビニル系単量体混合物(m1)を構成する(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、特に限定されるわけではないが、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)メタクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロデシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸2,4,6−トリブロモフェニルなどが挙げられ、これらの中でもメタクリル酸メチルが最も好ましい。これらの(メタ)アクリル酸エステル系単量体は必要に応じて2種以上を併用することもできる。併用する場合、(メタ)アクリル酸エステル系単量体の全量に対して、メタクリル酸メチルを25質量%以上含むことが好ましく、50質量%以上含むことがさらに好ましい。
本発明のビニル系単量体混合物(m1)に用いる他のビニル系単量体であるN−置換マレイミド系単量体としては、特に限定されるわけではないが、例えば、N−フェニルマレイミド、N−o−クロロフェニルマレイミド等のN−置換アリールマレイミド類、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、N−ブチルマレイミド、N−t−ブチルマレイミド等のN−置換アルキルマレイミド類、N−シクロヘキシルマレイミド等のN−置換シクロアルキルマレイミド類などが挙げられる。これらのうち、耐熱性や剛性の観点からN−フェニルマレイミドが好ましい。これらのN−置換マレイミド系単量体についても、必要に応じて2種類以上を併用することができるが、併用する場合、N−置換マレイミド系単量体の全量に対して、N−フェニルマレイミドを25質量%以上含むことが好ましく、50質量%以上含むことがさらに好ましい。
ビニル系単量体混合物(m1)中のN−置換マレイミド系単量体の含有量としては、特に限定されるわけではないが、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)や熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の耐熱性、発色性等が優れることから、ビニル系単量体混合物(m1)の合計100質量%中13質量%以下、好ましくは2質量%以上13質量%以下であり、より好ましくは3質量%以上13質量%以下である。N−置換マレイミドの含有量が13質量%以下であると得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)や熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の発色性と流動性、耐衝撃性が良好ものとなる。N−置換マレイミドの含有量が前記範囲内であると、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)や熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の耐熱性、発色性が優れたものとなる。
本発明のビニル系単量体混合物(m1)に用いる他のビニル系単量体である芳香族ビニル系単量体としては、特に限定されるわけではないが、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられ、これらの中でもスチレンおよびα−メチルスチレンが好ましい。これらの芳香族ビニル系単量体についても、必要に応じて2種類以上を併用することもできる。併用する場合、芳香族ビニル系単量体の全量に対して、スチレンおよび/またはα−メチルスチレンを25質量%以上含むことが好ましく、50質量%以上含むことがさらに好ましい。
ビニル系単量体混合物(m1)中の芳香族ビニル系単量体の含有量としては、それらに限定されるわけではないが、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)や熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の発色性が優れることから、ビニル系単量体混合物(m1)の合計100質量%中7〜39質量%であり、好ましくは8〜30質量%、より好ましくは9〜25質量%である。芳香族ビニル系単量体の含有量が7質量%以上であると、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)や熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の流動性が良好となり、39質量%以下であると発色性や耐衝撃性が良好となる。
ビニル系単量体混合物(m1)は、(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び上記で挙げたビニル系単量体以外に、これらと共重合可能な他のビニル系単量体を必要に応じて含有していてもよい。共重合可能な他のビニル系単量体としては、例えば、ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン類、アクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体、アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸類などが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのその他の単量体は、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の特性に応じて添加すればよいが、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の耐熱性、発色性、および高い機械的性質といった基本的な特性を維持しやすい観点から、ビニル系単量体混合物(m1)100質量%中の他のビニル系単量体の含有量は、35質量%以下、特に30質量%以下であることが好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の質量平均分子量(Mw)に特に制限はないが、10,000から300,000の範囲であることが好ましく、特に50,000から200,000の範囲であることが好ましい。(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の質量平均分子量が上記範囲内であれば、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)や熱可塑性樹脂組成物の流動性、耐傷付き性、耐衝撃性が優れたものとなる。
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用い、テトラヒドロフラン(THF)に溶解して測定したものを標準ポリスチレン(PS)換算で示したものである。
また、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)は、耐熱性の観点から、ガラス転移温度(Tg)が100〜140℃、特に105〜135℃であることが好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物において、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の含有量は、前述の芳香族ポリカーボネート樹脂(A)とグラフト共重合体(B)と(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の合計100質量部に対して10〜45質量部とすることが耐衝撃性、耐熱性、剛性の観点から好ましい。この(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の含有量は、より好ましくは10〜40質量部、更に好ましくは10〜35質量部である。(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の含有量が上記下限以上であると、耐衝撃性や耐熱性、剛性が良好となり、上記上限以下であると、耐衝撃性が良好となる。
<NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)>
NO−Alkyl型ヒンダードアミン型光安定剤とは、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン骨格の窒素原子に結合した水素原子がアルコキシ基で置換されているものである。
本発明で用いるNO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)は、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン環を1つ有する単環タイプのものであっても、2つの2,2,6,6−テトラメチルピペリジン環がセバシン酸等のジカルボン酸や炭酸によりエステル結合で結合した2環タイプのものであってもよいが、耐加水分解性、耐候性、耐衝撃性の向上効果の観点から、好ましくは2環タイプのものである。
また、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン骨格の窒素原子に結合するアルコキシ基の炭素数は、耐加水分解性、耐候性、耐衝撃性の向上効果の観点から5〜15であることが好ましく、6〜14であることがより好ましく、7〜13であることがさらに好ましい。
また、NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)の分子量としては、500〜1000の範囲内であることが、耐衝撃性の観点から好ましい。NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)の分子量はより好ましくは550〜950、さらに好ましくは600〜900である。
NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)としては該当する市販品を用いることができ、NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)の市販品としては、下記構造式で表される、アデカ社製「アデカスタブ LA−81」、BASF社製「Tinuvin PA123」等が挙げられる。
Figure 2019163452
これらのNO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)は、1種を単独で、或いは2種以上を混合して使用することができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物がNO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)を含む場合、本発明の熱可塑性樹脂組成物中のNO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)の含有量は、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)、グラフト共重合体(B)および(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の合計100質量に対して0.1〜0.8質量部であることが好ましく、より好ましくは0.2〜0.7質量部である。NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)の含有量が上記下限以上であると、優れた耐加水分解性、耐候性を得ると共に、耐衝撃性を高めることができる傾向にあり、上記上限以下であれば、耐久性が良好となる傾向にある。
<その他の熱可塑性樹脂>
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、必要に応じて、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)、グラフト共重合体(B)及び(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)以外の他の熱可塑性樹脂を含有してもよい。他の熱可塑性樹脂としては特に制限はなく、例えば、AS樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT樹脂)、ポリエチレンテレフタレート(PET樹脂)、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアセタール樹脂、変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE樹脂)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアリレート、液晶ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂およびポリアミド樹脂(ナイロン)等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物が、これらの他の熱可塑性樹脂を含む場合、耐衝撃性、耐熱性、剛性、発色性の効果をより有効に得る観点から、熱可塑性樹脂組成物中の全熱可塑性樹脂成分100質量%中の他の熱可塑性樹脂の含有量は40質量%以下、特に30質量%以下であることが好ましい。
<添加剤>
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の物性を損なわない範囲において、熱可塑性樹脂組成物の製造時(混合時)、成形時に、慣用の他の添加剤、例えば滑材、顔料、染料、充填剤(カーボンブラック、シリカ、酸化チタン等)、耐熱剤(熱安定剤)、酸化劣化防止剤、NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)以外の耐候剤(紫外線吸収剤、光安定剤)、離型剤、可塑剤、帯電防止剤、難燃剤、難燃助剤、硬化剤、硬化促進剤、導電性付与剤、応力緩和剤、結晶化促進剤、加水分解抑制剤、潤滑剤、衝撃付与剤、摺動性改良剤、相溶化剤、核剤、強化剤、流動調節剤、増感剤、増粘剤、沈降防止剤、ドリップ防止剤、消泡剤、カップリング剤、光拡散性微粒子、防錆剤、抗菌剤、防カビ剤、防汚剤、導電性高分子などを配合することができる。
<熱可塑性樹脂組成物の製造方法>
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、公知の装置を使用した公知の方法で製造することができる。例えば、一般的な方法として溶融混合法があり、この方法で使用する装置としては、押出機、バンバリーミキサー、ローラー、ニーダー等が挙げられる。混合には回分式、連続式のいずれを採用してもよい。また、各成分の混合順序などにも特に制限はなく、全ての成分が均一に混合されればよい。
[成形品]
本発明の成形品は、本発明の熱可塑性樹脂組成物を成形してなるものである。その成形方法としては、例えば、射出成形法、射出圧縮成形機法、押出法、ブロー成形法、真空成形法、圧空成形法、カレンダー成形法およびインフレーション成形法等が挙げられる。これらのなかでも、量産性に優れ、高い寸法精度の成形品を得ることができるため、射出成形法、射出圧縮成形法が好ましい。
[用途]
芳香族ポリカーボネート樹脂(A)、グラフト共重合体(B)及び(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)を含む本発明の熱可塑性樹脂組成物およびその成形品は、流動性に優れ、発色性(着色性)、耐熱性、耐衝撃性、剛性にも優れるため、車輌内外装部品、事務機器、家電、建材等、幅広い分野で好適に使用される。
更に、NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)を含む本発明の熱可塑性樹脂組成物およびその成形品は、流動性に優れ、発色性(着色性)、耐衝撃性、耐久性、耐候性にも優れるため、車輌内外装部品、事務機器、家電、建材等、幅広い分野で好適に使用される。
以下、本発明を具体的な実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下において、「%」は「質量%」、「部」は「質量部」を意味する。
[測定・評価方法]
以下の実施例、比較例および参考例における各種測定および評価方法は以下の通りである。
<ゴム状重合体(X)の体積平均粒子径>
マイクロトラック(日機装社製「ナノトラック150」)を用い、測定溶媒としてイオン交換水を用いて、水性分散体に分散しているゴム状重合体(X)の体積平均粒子径を測定した。
<グラフト共重合体(B)のグラフト率>
グラフト共重合体(B)1gを80mLのアセトンに添加し、65〜70℃にて3時間加熱還流し、得られた懸濁アセトン溶液を遠心分離機(日立工機社製「CR21E」)にて14,000rpm、30分間遠心分離して、沈殿成分(アセトン不溶成分)とアセトン溶液(アセトン可溶成分)を分取した。そして、沈殿成分(アセトン不溶成分)を乾燥させてその質量(W1(g))を測定し、下記式(1)によりグラフト率を算出した。なお、式(1)におけるW1は、グラフト共重合体(B)のアセトン不溶成分の質量(g)、W2はW1を求める際に使用したグラフト共重合体(B)の全質量(g)、ゴム分率はグラフト共重合体(B)の製造に用いたゴム状重合体(X)の水性分散体における固形分濃度である。
グラフト率(質量%)={(W1−W2×ゴム分率)/W2×ゴム分率}×100
…(1)
<グラフト共重合体(B)のアセトン可溶分の還元粘度>
グラフト共重合体(B)のアセトン可溶分の濃度が0.2dL/gとなるように調製したN,N−ジメチルホルムアミド溶液について、ウベローデ粘度計を用いて25℃での還元粘度:ηsp/C(単位:dL/g)を測定した。
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)およびビニル共重合体(d)の分子量>
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)およびビニル共重合体(d)の質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用い、テトラヒドロフラン(THF)に溶解して測定したものを標準ポリスチレン(PS)換算で示したものである。
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)のガラス転移温度(Tg)>
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量測定(DSC)により求めた。具体的には、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)を窒素雰囲気下、10℃/minで、35℃から250℃まで昇温した後、35℃まで冷却し、再度250℃まで昇温した場合に観測されるガラス転移温度を求めた。
[芳香族ポリカーボネート樹脂(A)]
芳香族ポリカーボネート樹脂(A)としては、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製「ユーピロンS−2000F」(粘度平均分子量(Mv):22,000)を用いた。
[グラフト共重合体(B)]
グラフト共重合体(B)としては、以下の方法で製造したグラフト共重合体(B−1)を用いた。
<グラフト共重合体(B−1)の製造>
ポリオルガノシロキサンゴムとアルキル(メタ)アクリレート系重合体との複合ゴムをゴム状重合体(X)とし、これにビニル系単量体(Y)をグラフト重合して得られるグラフト共重合体(B−1)を下記の方法により得た。
<シリコーン/アクリル系複合ゴム(ゴム状重合体(X))の製造>
オクタメチルシクロテトラシロキサン98部、γ−メタクリロイルオキシプロピルジメトキシメチルシラン2部を混合してシロキサン混合物100部を得た。これに、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.67部、イオン交換水300部からなる水溶液を添加し、ホモミキサーにて10000回転/分で2分間撹拌した後、ホモジナイザーに300kg/cmの圧力で2回通し、安定な予備混合オルガノシロキサンラテックスを得た。
別途、試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱機および攪拌装置を備えた反応器内に、ドデシルベンゼンスルホン酸10部と、イオン交換水90部とを投入し、10%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液(酸触媒水溶液)を調製した。
この酸触媒水溶液を85℃に加熱した状態で、予備混合オルガノシロキサンラテックスを2時間にわたって滴下し、滴下終了後3時間その温度を維持した後、40℃以下に冷却した。次いで、この反応物を10%水酸化ナトリウム水溶液でpH7.0に中和して、ポリオルガノシロキサン(a)のラテックスを得た。得られたポリオルガノシロキサン(a)のラテックスを180℃で30分乾燥して固形分を求めたところ18.2%であった。また、質量基準の平均粒子径は30nmであった。
試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱機および撹拌装置を備えた反応器内に、イオン交換水200部、オレイン酸カリウム2部、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム4部、硫酸第一鉄七水塩0.003部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩0.009部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.3部を窒素気流下で仕込み、60℃に昇温した。60℃になった時点から、アクリル酸n−ブチル85部、メタクリル酸15部、クメンヒドロパーオキサイド0.5部からなる混合物を120分かけて連続的に滴下した。滴下終了後、さらに2時間、60℃を維持した状態で熟成を行い、固形分が33%、重合転化率が96%、酸基含有共重合体の体積平均粒子径が120nmである酸基含有共重合体ラテックスを得た。
試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱機および攪拌装置を備えた反応器内に、ポリオルガノシロキサン(a)のラテックスを固形分換算で5.0部と、アルケニルコハク酸ジカリウム0.48部と、イオン交換水190部とを仕込んで混合した。次いで、アルキル(メタ)アクリレート系重合体(b)を構成する単量体としてアクリル酸n−ブチル45.0部、アリルメタクリレート0.4部、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート0.09部、t−ブチルハイドロパーオキサイド0.12部からなる混合物を添加した。この反応器に窒素気流を通じることによって雰囲気の窒素置換を行い、内温を60℃まで昇温した。内温が60℃に達した時点で、硫酸第一鉄七水塩0.000075部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩0.00023部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.2部、イオン交換水10部からなる水溶液を添加し、ラジカル重合を開始させた。重合発熱が確認された後、ジャケット温度を75℃とし、重合発熱が確認されなくなるまで重合を継続し、さらに1時間この状態を維持し、ポリオルガノシロキサンとポリブチルアクリレートゴムとが複合した複合ゴムを得た(ラジカル重合工程)。得られた複合ゴムの体積平均粒子径は90nmであった。
反応器内部の液温が70℃に低下した後、5%ピロリン酸ナトリウム水溶液を固形分として0.20部添加した。内温70℃で制御した後、酸基含有共重合体ラテックスを固形分として0.30部添加し、30分撹拌、肥大化を行い、ゴム質重合体(X)のラテックスを得た(肥大化工程)。
得られたラテックス状のゴム質重合体(X)の体積平均粒子径は159nmであった。また、ゴム質重合体(X)の全粒子中に占める、粒子径が300〜500nmである粒子の割合は10体積%であった。
<グラフト共重合体(B−1)の製造>
このゴム質重合体(X)のラテックスに、硫酸第一鉄七水塩0.001部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩0.003部、ロンガリット0.3部、イオン交換水10部からなる水溶液を添加した。次いで、アクリロニトリル10部、スチレン30部、t−ブチルハイドロパーオキサイド0.18部からなる混合液を80分間にわたって滴下し、重合した。滴下終了後、温度75℃の状態を30分保持した後、アクリロニトリル2.5部、スチレン7.5部、t−ブチルハイドロパーオキサイド0.05部、n―オクチルメルカプタン0.02部からなる混合物を20分にわたって滴下し、重合した。滴下終了後、温度75℃の状態を30分保持した後、クメンヒドロパーオキシド0.05部を添加し、さらに温度75℃の状態を30分保持した後、冷却し、ゴム質重合体(X)に、アクリロニトリルとスチレンをグラフト重合させたシリコーン/アクリル複合ゴム系のグラフト共重合体(B−1)のラテックスを得た。次いで、1%酢酸カルシウム水溶液150部を60℃に加熱し、この中へグラフト共重合体のラテックス100部を徐々に滴下して凝固した。そして、析出物を分離し、脱水、洗浄した後に乾燥して、グラフト共重合体(B−1)を得た。
グラフト共重合体(B−1)のアセトン可溶分は26%、グラフト率は45%であった。また、アセトン可溶分の還元粘度は0.60dL/gであった。
[(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)]
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)としては、以下のようにして製造した、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C−1)、(C−3)、(C−4)と、以下の市販品(C−2)、(C−5)を用いた。
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C−1)の製造>
メタクリル酸メチル(MMA)76部、N−フェニルマレイミド(N−PMI)8部、スチレン(ST)16部のビニル系単量体混合物100部に、パーブチルPV(日油株式会社製)0.1部、パーブチルO(日油株式会社製)0.05部、パーヘキサHC(日油株式会社製)0.05部、t−ドデシルメルカプタン0.6部、α−メチルスチレンダイマー0.2部をあらかじめ混合し、純水200部に第三リン酸カルシウム0.5部、アルケニルコハク酸カリウム0.003部を添加し、撹拌機付の20リットル耐圧反応槽に仕込み、40℃から重合を開始させた。重合反応における昇温速度は5〜10℃/hrで9時間反応を行い、120℃にて重合を終了後、冷却、洗浄、濾過、乾燥工程を経てビーズ状の重合体である(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C−1)を得た。
得られた(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C−1)の質量組成比率、質量平均分子量(Mw)、ガラス転移温度(Tg)を測定したところ、以下の通りであった。
質量組成比率:MMA/N−PMI/ST=76/8/16
質量平均分子量(Mw):90,500
ガラス転移温度(Tg):120℃
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C−2)>
下記メタクリル酸メチル(MMA)、アクリル酸メチル(MA)比率の三菱ケミカル株式会社製「アクリペットVH5」を用いた。
質量組成比率:MMA/MA=98/2
質量平均分子量(Mw):72,000
ガラス転移温度(Tg):114℃
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C−3)の製造>
以下のように、懸濁重合法により共重合体を合成した。
窒素置換した反応器に水120部、アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ0.002部、ポリビニルアルコール0.5部、アゾイソブチルニトリル0.3部、t−DM0.5部と、アクリロニトリル(AN)24部、スチレン(ST)30部、メタクリル酸メチル(MMA)46部からなる単量体混合物を使用し、スチレンの一部を逐次添加しながら開始温度60℃から5時間昇温加熱後、120℃に到達させた。更に、120℃で4時間反応した後、重合物を取り出し、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C−3)を得た。
得られた(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C−3)の質量組成比率、および質量平均分子量(Mw)を測定したところ、以下の通りであった。
質量組成比率:AN/ST/MMA=24/30/46
質量平均分子量(Mw):98,000
ガラス転移温度(Tg):98℃
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C−4)の製造>
以下のように、懸濁重合法により共重合体を合成した。
窒素置換した反応器に水120部、アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ0.002部、ポリビニルアルコール0.5部、アゾイソブチルニトリル0.3部、t−ドデシルメルカプタン0.5部と、アクリロニトリル(AN)11部、スチレン(ST)5部、メタクリル酸メチル(MMA)69部、α−メチルスチレン(α−MST)15部からなる単量体混合物を使用し、スチレンの一部を逐次添加しながら開始温度60℃から5時間昇温加熱後、120℃に到達させた。更に、120℃で4時間反応した後、重合物を取り出し、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C−4)を得た。
得られた(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C−4)の質量組成比率、および質量平均分子量(Mw)を測定したところ、以下の通りであった。
質量組成比率:AN/ST/MMA/α−MST=11/5/69/15
質量平均分子量(Mw):100,000
ガラス転移温度(Tg):113℃
<メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C−5)>
下記メタクリル酸メチル(MMA)、N−フェニルマレイミド(N−PMI)、シクロヘキシルマレイミド(CHMI)、スチレン(ST)比率の株式会社日本触媒製「ポリイミレックスPML203」を用いた。
質量組成比率:MMA/N−PMI/CHMI/ST=82/6/6/6
質量平均分子量(Mw):121,000
ガラス転移温度(Tg):104℃
[ビニル共重合体(e)]
以下の比較例で用いたビニル共重合体(e)は次のようにして懸濁重合法により製造した。
<ビニル共重合体(e−1)の製造>
窒素置換した反応器に水120部、アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ0.002部、ポリビニルアルコール0.5部、アゾイソブチルニトリル0.3部、t−ドデシルメルカプタン0.5部と、アクリロニトリル(AN)26部、スチレン(ST)74部からなる単量体混合物を使用し、スチレンの一部を逐次添加しながら開始温度60℃から5時間昇温加熱後、120℃に到達させた。更に、120℃で4時間反応した後、重合物を取り出し、AN/ST=26/74(質量比)で質量平均分子量(Mw)110,000のビニル共重合体(e−1)を得た。
[NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)]
<NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D−1)>
ADEKA製 スタブLA−81 分子量681
<NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D−2)>
BASF製 Tinuvin PA123 分子量737
[その他のヒンダードアミン系光安定剤(d)]
<N−CH型ヒンダードアミン系光安定剤(d−1)>
ADEKA製 アデカスタブLA−52 分子量847
<N−H型ヒンダードアミン系光安定剤(d−2)>
ADEKA製 アデカスタブLA−57 分子量791
これらのその他のヒンダードアミン系光安定剤(d)の構造は以下の通りである。
Figure 2019163452
[射出成形方法]
評価に用いた成形品は以下のようにして成形した。
<射出成形1>
熱可塑性樹脂組成物のペレットを射出成形機(東芝機械社製「IS55FP−1.5A」)によりシリンダー温度200〜270℃、金型温度60℃の条件で、縦63.5mm、横12.7mm、厚さ6.2mmの成形品を成形し、アイゾット衝撃試験用成形品(ノッチ付)、曲げ弾性率測定用成形品、荷重たわみ温度測定用成形品として用いた。
<射出成形2>
熱可塑性樹脂組成物のペレットを射出成形機(東芝機械社製「IS55FP−1.5A」)により、シリンダー温度200〜270℃、金型温度60℃の条件で、縦100mm、横100mm、厚さ3mmの成形品を成形し、発色性評価用成形品、耐候性評価用成形品として用いた。
[評価方法]
評価方法は次の通りである。
<耐衝撃性の評価:アイゾット衝撃試験>
射出成形1で得られた成形品について、ASTM D 256規格に従い、23℃の条件で、或いは23℃と−30℃の条件でアイゾット衝撃試験(ノッチ付)を行い、アイゾット衝撃強度を測定した。アイゾット衝撃値が高い程、耐衝撃性に優れる。
<剛性の評価:曲げ試験>
射出成形1で得られた成形品について、ASTM D 790規格に従い、曲げ弾性率を測定した。曲げ弾性率が高い程、剛性に優れる。
<耐熱性の評価:荷重たわみ温度測定>
射出成形1で得られた成形品について、ASTM D 648規格に従い、エッジワイズ法で荷重たわみ温度(HDT)(℃)を測定し、下記判定基準で評価した。
(判定基準)
HDT 105℃以上:○ 実用上優れる
HDT 105℃未満103℃以上:△ 実用上支障がない
HDT 103℃未満:× 実用上問題がある
<発色性の評価:明度L測定>
射出成形2で得られた成形品について、分光測色計(コニカミノルタオプティプス社製「CM−3500d」)を用いて明度Lを、SCE方式にて測定した。Lが低いほど黒色となり発色性に優れる。
<耐久性の評価:高温高湿試験>
射出成形1で得られた成形品を使用して、温度85℃、湿度85%の高温高湿環境下に200時間暴露後、上記と同様にアイゾット衝撃試験(ノッチ付)を行い、アイゾット衝撃強度を測定し、恒温高湿環境下暴露前後でのアイゾット衝撃強度の保持率(%)を算出した。判定基準は以下の通りである。
(判定基準)
アイゾット衝撃強度保持率50%以上:耐久性に優れる
アイゾット衝撃強度保持率40〜50%未満:耐久性は実用上支障がない
アイゾット衝撃強度保持率40%未満:耐久性が劣る
<耐候性の評価:促進試験前後のΔE測定>
アイスーパーUVテスター(岩崎電気(株)製SUV−W151型)を用い、ブラックパネル温度63℃、サイクル条件360分(照度100mW/cm照射240分(湿度50%)→シャワー10秒→暗黒120分(湿度95%)、の条件で200時間処理する促進試験を行い、この促進試験前後の色差ΔEを、分光測色計(コニカミノルタオプティプス社製「CM−3500d」)を用いて、SCE方式にて測定した。ΔEが小さいほど耐候性に優れる。
[実施例I−1〜11、比較例I−1,2]
表1に示す配合処方(質量部)で各成分を混合し、さらにそこにカーボンブラック0.8部を混合し、32mmφの真空ベント付き2軸押し出し機(株式会社日本製鋼所製、TEX−30α)を用いて240℃で溶融混練し、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットを射出成形した成形品について、前述の方法で各評価を行い、結果を表1に示した。
Figure 2019163452
実施例I−1〜11に示したように、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)、グラフト共重合体(B)、及び(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)を含む本発明の熱可塑性樹脂組成物から得られた成形品は、発色性、耐衝撃性、剛性、耐熱性のすべてにおいて優れている。
これに対して比較例I−1は、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)を含まない一般的なPC/ABS樹脂の結果を示しており、耐衝撃性、耐熱性は良好であるが、発色性が劣る結果となる。
比較例I−2は、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)以外の共重合体を使用した結果を示しており、耐衝撃性は良好であるが、剛性や耐熱性、発色性において劣る結果となる。
[実施例II−1〜14、比較例II−1,2、参考例II−1]
表2A,2Bに示す配合処方(質量部)で各成分を混合し、さらにそこにカーボンブラック0.8部を混合し、32mmφの真空ベント付き2軸押し出し機(株式会社日本製鋼所製、TEX−30α)を用いて240℃で溶融混練し、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットを射出成形した成形品について、前述の方法で各評価を行い、結果を表2A,2Bに示した。なお、参考例II−1は、前述の実施例I−1に該当する。
Figure 2019163452
Figure 2019163452
実施例II−1〜14に示したように、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)、グラフト共重合体(B)および(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)を含み、且つNO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)を含有する本発明の熱可塑性樹脂組成物から得られた成形品は、優れた耐衝撃性、発色性、耐久性、耐候性を有しており、多種多様な製品の意匠面に好適である。
参考例II−1は、NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)を添加していないため、耐衝撃性の耐久性、発色性、耐候性が劣る。
比較例II−1、2は、NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)とは異なるN−CH型又はN−H型ヒンダードアミン系光安定剤を使用したものであり、耐衝撃性、特に耐久性が著しく劣る結果となる。
芳香族ポリカーボネート樹脂(A)、グラフト共重合体(B)および(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)を含む本発明の熱可塑性樹脂組成物は、耐衝撃性、剛性、耐熱性に優れ、また発色性(着色性)にも優れるため、得られる成形品の外観にも優れたものとすることができる。芳香族ポリカーボネート樹脂(A)、グラフト共重合体(B)、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)およびNO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)を含む本発明の熱可塑性樹脂組成物は、耐衝撃性、発色性、耐久性、耐候性に優れるため、得られる成形品の外観にも優れたものとすることができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形品は、OA機器分野、電子電気機器分野、及び自動車分野など様々な分野で広く使用することができる。例えば、市場のニーズに合わせて多彩な用途に使用することができ、その工業的有用性は非常に高い。

Claims (9)

  1. 芳香族ポリカーボネート樹脂(A)と、ゴム状重合体(X)に1種以上のビニル系単量体(Y)をグラフト重合してなるグラフト共重合体(B)と、(メタ)アクリル酸エステル系単量体を含むビニル系単量体混合物(m1)を重合してなる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)とを含むことを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
  2. 前記ビニル系単量体混合物(m1)が、N−置換マレイミド系単量体および/又は芳香族ビニル系単量体を含むことを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  3. 前記芳香族ポリカーボネート樹脂(A)、グラフト共重合体(B)および(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の合計100質量部中、芳香族ポリカーボネート樹脂(A)を25〜80質量部、グラフト共重合体(B)を10〜30質量部、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)を10〜45質量部含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  4. 前記ビニル系単量体混合物(m1)の合計100質量%中の(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有量が52〜92質量%であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  5. 前記ゴム状重合体(X)がシリコーン/アクリル系複合ゴムであり、前記ビニル系単量体(Y)が芳香族ビニル系単量体とシアン化ビニル系単量体を含むことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  6. 更に、NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)を含有することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  7. 前記NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)の窒素原子に結合したアルコキシ基の炭素数が5〜15であり、該NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)の分子量が500〜1000の範囲であることを特徴とする請求項6に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  8. 前記芳香族ポリカーボネート樹脂(A)、グラフト共重合体(B)および(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(C)の合計100質量部に対して、前記NO−Alkyl型ヒンダードアミン系光安定剤(D)を0.1〜0.8質量部含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  9. 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる熱可塑性樹脂成形品。
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