JP2657994B2 - 不飽和ポリエステル樹脂添加剤として有用なグラフト共重合体 - Google Patents

不飽和ポリエステル樹脂添加剤として有用なグラフト共重合体

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JP2657994B2 JP63175379A JP17537988A JP2657994B2 JP 2657994 B2 JP2657994 B2 JP 2657994B2 JP 63175379 A JP63175379 A JP 63175379A JP 17537988 A JP17537988 A JP 17537988A JP 2657994 B2 JP2657994 B2 JP 2657994B2
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  • Graft Or Block Polymers (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は不飽和ポリエステル樹脂添加剤として有用な
グラフト共重合体に関する。
不飽和ポリエステル樹脂を用いた繊維強化プラスチッ
ク(FRP)は優れた強度、耐熱性、耐水性、耐薬品性を
有する他、生産性も良く、浴槽、水タンクパネル、洗面
ボウル、自動車外板等へ広く使用されている。
本発明は、上記のような不飽和ポリエステル樹脂の添
加剤として有用なグラフト共重合体であって、枝部分に
非反応性末端基で封鎖されたポリカプロラクトン鎖を有
する構造の規制されたグラフト共重合体に関するもので
ある。
<従来の技術、その課題> 一般に不飽和ポリエステル樹脂は硬化時の収縮が大き
いことが知られており、そのため該樹脂から得られる成
形物はクラックやソリが発生し易く、補強用に使用した
ガラス繊維の浮き出し、ピンポール(ポロシティー)の
発生等により、表面外観や塗装性等が損なわれ、また寸
法安定性にも劣る等の欠点を有する。
従来から、上記のような欠点を補うため、不飽和ポリ
エステル樹脂に、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ
メチルメタクリレート、共役ジエン化合物と芳香族ビニ
ル化合物とのブロック共重合体(29th National SAMPLE
Symposium April3−5,1984)等の熱可塑性樹脂を低収
縮化剤として混合することが行なわれている。
しかし、これらの熱可塑性樹脂には、不飽和ポリエス
テル樹脂との混合時の相溶・分散性、成形物に及ぼす低
収縮化能、表面外観、塗装性等を総合的に満足させるも
のがなく、したがってその一部の特性を生かして使用さ
れているにすぎないというのが実情である。
そこで従来、上記のような欠点を改善するものとし
て、枝部分にポリエステル鎖を持つポリスチレン−ポリ
エステルグラフト共重合体が提案されている(特開昭60
−99158)。このグラフト共重合体は、先ず二塩基酸と
グリコールの重縮合、ポリカプロラクトンの開環重合、
或は酸無水物とアルキレンオキサイドとの開環重合によ
って枝部分に相当するポリエステル鎖を得ておき、次に
これらのポリエステル鎖の二個の末端基がいずれも水酸
基若しくはカルボン酸基であるのでこれらの末端基の一
つに各種の反応薬剤を反応させてビニル基を導入するこ
とによりマクロモノマーを合成し、そして該マクロモノ
マーを他のビニル単量体と共重合したものである。
ところが、かかる従来のグラフト共重合体には次によ
うな問題がある。1)末端基が水酸基やカルボン酸基と
なっているマクロモノマーを使用するため、製造不明の
ゲル状物が生成し易く、構造の規制が難しい。2)マク
ロモノマーを合成する際、両末端にビニル基の導入され
た二官能性マクロモノマーの副生が避けられず、これら
の二官能生マクロモノマーは精製によって除去すること
が極めて困難であるため、結局は該二官能性マクロモノ
マーを共重合反応に関与させることとなって、その結
果、三次元化したゲル状物が顕著に生成して混在したも
のとなる。
上記のような問題があるグラフト共重合体は、本発明
の目的である不飽和ポリエステル樹脂用の添加剤として
使用する場合、種々の欠点を有する。すなわち、従来の
グラフト共重合体では、例えば自動車外板用途に要求さ
れるような高度の低収縮化能、表面平滑性、塗装性等を
満足するには到底至らないのである。
<発明が解決しようとする課題、その解決手段> 本発明は、叙上の如き従来の課題を解決するグラフト
共重合体を提供するものである。
しかして本発明者らは、上記状況に鑑み、不飽和ポリ
エステル樹脂や重合性単量体との相溶・分散性、及びそ
の成形物に対しては良好な低収縮化能、表面平滑性、塗
装性の得られるグラフト共重合体を得るべく鋭意検討し
た結果、枝部分に非反応性末端基で封鎖されたポリカプ
ロラクトン鎖を有する構造の規制されたグラフト共重合
体が正しく好適であり、しかも該グラフト共重合体が工
業上有利に製造し得るものであることを見出した。
すなわち本発明は、それぞれ下記に示される構成単位
I及び構成単位II並びに構成単位IIIで構成され、構成
単位Iが全体の10〜70重量%、構成単位IIが全体の25〜
89.9重量%、構成単位IIIが全体の0.1〜5重量%であ
り、且つ分子量が20000〜150000であることを特徴とす
る不飽和ポリエステル樹脂添加剤として有用なグラフト
共重合体に係る。
構成単位III:カルボン酸基又は酸無水物基を有するビニ
ル単量体単位 [但し、 R1;炭素数1〜18の炭化水酸基 R2;H又CH3 R3;炭素数1〜4のアルキル基 n;5〜90 r;1〜5] 本発明のグラフト共重合体は、構成単位I及び構成単
位II並びに構成単位IIIで構成されている。この場合、
構成単位Iは、アクリル酸エステルマクロモノマー又は
メタクリル酸エステルマクロモノマーを原料とし、これ
らの原料から形成されるマクロモノマー単位であり、構
成単位IIは、メチルアクリレート、エチルアクリレー
ト、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n
−プロピルメタクリレート、n−プロピルアクリレー
ト、イソプロピルメタクリレート、イソプロピルアクリ
レート、n−ブチルメタクリレート、n−ブチルアクリ
レート、イソブチルメタクリレート、イソブチルアクリ
レート、t−ブチルメタクリレート、t−ブチルアクリ
レート等のアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステ
ルを原料とし、これらの原料から形成されるビニル単量
体単位である。上記のような原料は一種又は二種以上を
適宜に使用することができるが、構成単位IIを形成する
こととなる原料のなかではエチルアクリレートが最も有
効である。
上記構成単位Iは、ポリエチレングリコールモノアル
キルエーテル、ポリエチレングリコールモノフェニルエ
ーテル等の一価アルコールと、ε−カプロラクトンとの
開環付加反応、及びそれに次ぐアクリル酸若しくはメタ
クリル酸又はそれらのエステル形成性誘導体を用いるエ
ステル化反応又はエステル交換反応によって得られる、
アクリル酸エステルマクロモノマー又はメタクリル酸エ
ステルマクロモノマーを原料とし、これらの原料から形
成されるマクロモノマー単位である。
かかるマクロモノマーを例示すると、下記のようなも
のが挙げられる。
一方、構成単位IIIを形成することとなる原料である
ビニル単量体の具体例としては、アクリル酸、メタクリ
ル酸、無水マレイン酸、マレイン酸、無水イタコン酸、
イタコン酸、更にはマレイン酸モノメチル、マレイン酸
モノエチル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸モノ2
−エチルヘキシル、マレイン酸モノヒドロキシエチル、
マレイン酸モノ2−ヒドロキシプロピルのようなマレイ
ン酸モノエステル等、カルボン酸基又は酸無水物基を有
するビニル単量体が挙げられが、なかでも、アクリル
酸、メタクリル酸、無水マレイン酸が工業上有利であ
る。構成単位IIIは、以上例示したようなビニル単量体
を共重合することによりグラフト共重合体中へ導入して
もよいし、或は別の方法として、先ず無水マレイン酸を
共重合し、次いでメタノールやエタノール等の水酸基を
有する化合物を反応させて、グラフト共重合体中へ導入
してもよい。
本発明のグラフト共重合体を形成する各構成単位の含
有比は、構成単位I/構成単位II/構成単位III=10〜70/2
5〜89.9/0.1〜5(各重量%)の範囲であり、好ましく
は、10〜50/48〜89.7/0.3〜2.0(各重合%)の範囲であ
る。上記の範囲を外れると、得られるグラフト共重合体
が発揮する効果の発現が不充分となる。
本発明のグラフト共重合体は、構成単位Iの原料とな
るマクロモノマー、構成単位IIの原料となるビニル単量
体及び構成単位IIIの原料となるビニル単量体を用いて
合成される。合成に際しては、溶液重合、乳化重合又は
懸濁重合等の通常の方法が適用できる。この場合、合目
的的見地で、上記マクロモノマーの分子量は、800〜100
00の範囲とするのが好ましく、1000〜8000の範囲とする
のが更に好ましい。また合成される本発明のグラフト共
重合体の分子量は20000〜150000の範囲とする。
本発明のグラフト共重合体は、不飽和ポリエステル樹
脂用の添加剤として極めて有用である。例えば、不飽和
ポリエステル樹脂、ビニル重合性単量体、フィラー、補
強用繊維及びその他の添加物等からなる不飽和ポリエス
テル樹脂組成物に、本発明のグラフト共重合体を、通常
5〜50重量部、好ましくは10〜35重量部(対不飽和ポリ
エステル樹脂100重量部)添加混合する場合、優れた相
溶・分散性が得られ、更に添加混合した樹脂組成物を用
い、各種の成形手段、例えば圧縮成形、引抜成形、射出
成形等で得られる成形物に対して、著しい硬化収縮低下
や優れた表面平滑性並びに塗装性を与える。
以下、実施例等によって本発明の構成及び効果をより
具体的にするが、本発明が該実施例に限定されるという
ものではない。
<実施例等> 以下に示す方法でグラフト共重合体を合成し、それら
の結果を後記第1表にまとめて示した。
4・前記マクロモノマーM−1の合成 エチルセロソルブ50g及びテトラブチルチタネート1g
をフラスコに仕込み、内部を窒素にて置換後、150℃ま
で加熱した。そして、ε−カプロラクトン2200gを1時
間かけて滴下した後、150℃にて2時間反応を続け、カ
プロラクトン付加物(水酸基価14.4)を得た。
次いで、上記で得たカプロラクトン付加物250g、メタ
クリル酸8.0g、トルエン250g、硫酸0.5g及びハイドロキ
ノン0.1gをフラスコに仕込み、8時間加熱還流して、エ
ステル化反応を行なった。そして、内容物を60℃まで冷
却した後、炭酸水素ナトリウムにて硫酸を中和し、中和
によって生成した塩を水を加えて溶解させた。水層とト
ルエン層とを分離し、トルエン層を減圧下に、脱水し、
脱溶媒して、マクロモノマーM−1(酸価0.4、水酸基
価1.1、分子量3970)を得た(分子量はGPD法によるポリ
スチレン換算値、以下同じ)。
同様にして、前記マクロモノマーM−2及び下記に示
すマクロモノマーRを得た。
[但し、PCLは前記の場合と同じ] ・グラフト共重合体G−1の合成 前記マクロモノマーM−3を20g、エチルアクリレー
トを79g、メタクリル酸を1g及びトルエンを100g、フラ
スコに仕込み、内部を窒素置換した後、加熱した。内温
が60℃になったとき、アゾビスイソブチロニトリルの1
%トルエン溶液100mlを徐々に加えて10時間反応を行な
った。次いで、反応溶液を室温にまで冷却し、これをメ
タノール700ml中に注ぎ、共重合物を沈殿させた。析出
した白色沈殿をメタノール150mlで3回洗浄した後、70
℃で真空乾燥して、グラフト共重合体G−1を合成し
た。グラフト共重合体G−1は、エチルアクリレートを
原料とする構成単位IIの含量76重量%、メタクリル酸を
原料とする構成単位IIIの含量1重量%、分子量62000で
あった。
以下同様にして、グラフト共重合体G−2〜G7を合成
し、また比較のためにグラフト共重合体R−1〜R−6
を合成した。グラフト共重合体R−7及びR−8につい
てはその合成手段を以下に示す。
・グラフト共重合体R−7の合成 分子量3200のポリプロピレンフタレート鎖を有するマ
クロモノマーを50重量%共重合させたポリスチレン−ポ
リエステルグラフト共重合体R−7を合成した(特開昭
60−99158号公報に記載の方法)。得られたグラフト共
重合体R−7をトルエンに溶解させたところ、一部に不
溶物が認められたため、その分子量測定を行なわなかっ
た。
・グラフト共重合体R−8の合成 ヒドロキシメチルメタクリレート25g、テトラブチル
チタネート1g及びハイドロキノン0.2gをフラスコに仕込
み、内部を窒素にて置換後、150℃まで加熱した。そし
て、ε−カプロラクトン750gを1時間かけて滴下した
後、150℃にて2時間反応を続け、マクロモノマー(水
酸基価15.2、分子量約3700)を得た。
そしてグラフト共重合体G−1の合成と同様の操作に
よって、溶媒としてトルエンを150g用い、上記のマクロ
モノマーを20g、エチルアクリレート79g及びメタクリル
酸を1gを反応させた。反応の終了時に、ゲル状物の生成
が認められた。反応溶液を室温まで冷却し、これをメタ
ノール700ml中に注ぎ、共重合物を沈殿させた。析出し
た白色沈殿をメタノール150mlで3回洗浄した後、70℃
で真空乾燥して、グラフト共重合体R−8を合成した。
グラフト共重合体R−8は、トルエンに対し膨潤する
が、不溶であったため、その分子量測定ができなかっ
た。
尚、後記第1表において原料の欄の構成単位I、II及
IIIはそれぞれの原料に相当するモノマーである。した
がって、構成単位Iの原料はマクロモノマーであり、そ
の種類として記載されたマクロモノマーM−1、M−
2、Rは前述したマクロモノマーM−1、M−2、Rに
相当するものである。また原料の欄の重合比は構成単位
I/構成単位II/構成単位IIIの各原料モノマーの重量%で
あり、グラフト共重合体の欄の重量比は、構成単位I/構
成単位II/構成単位IIIの各重量%ある。
・実施例1〜7、比較例1〜10 本発明のグラフト共重合体(G−1〜G−7)及び比
較のためのグラフト共重合体(R−1〜R−6、PVAc)
をそれぞれスチレンに溶解させて、各々33重量%スチレ
ン溶液を調製した。これらを用いて、第2表に示す処方
にしたがい、シートモールディングコンパウンド(SM
C)を調製した。尚、比較のためのグラフト共重合体R
−7、R−R及びSBSはスチレンに不溶のため、粉砕し
た試料をスチレンに懸濁させて、33重量%スチレン懸濁
液を調製した。
上記のSMCを、プレス圧100kg/cm2、金型温度140℃、
圧型時間3分間の条件でプレス成形し、200mm×200mm×
2mm厚の成形板を得た。これらの成形板につき、以下の
項目を評価して、各グラフト共重合体の不飽和ポリエス
テル樹脂添加剤としての効果を比較した。結果を第3表
に示した。
・・線収縮率:23℃、50%RHの条件で、24時間放置した
後、マイクロメーターで成形板長を測定し、金型寸法と
の差の割合を求めた。マイナスは膨張を表わす。
・・表面平滑性:ゴバン目模様を成形板に映して、線の
歪の程度を肉眼にて観察し、次の基準で評価した。
良;歪が認められない 可;やや歪が認められる 不可;大きく歪が認められる ・・表面スカム:添加したグラフト共重合体の浮き出し
による成形板表面の汚れの有無を肉眼にて観察した。
・・金型汚れ:脱型時の型汚れの有無を肉眼にて観察し
た。
・・塗装性:成形板表面に二液性アクリルウレタンプラ
イマーを塗装し、120℃で30分間硬化した後、ゴバン目
試験でその密着性を調べ、次の基準で評価した。
良;100/100 可;99/100〜95/100 不可;94/100以下 注)第3表において、 SBS;水素添加型スチレン−ブタジエン−スチレンブロッ
ク共重合体(シェルケミカル社製、クレイトンGX−185
5) PVAc;変性ポリ酢酸ビニル(ユニオンカーバイド社製、N
EULON Polyester Modifier T) <発明の効果> 既に明らかなように、以上説明した本発明には、不飽
和ポリエステル樹脂に対して良好な相溶・分散性を示
し、成形物に優れた低収縮性・表面外観及び塗装性を与
えるという効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08F 220:12)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】それぞれ下記に示される構成単位I及び構
    成単位II並びに構成単位IIIで構成され、構成単位Iが
    全体の10〜70重量%、構成単位IIが全体の25〜89.9重量
    %、構成単位IIIが全体の0.1〜5重量%であり、且つ分
    子量が20000〜150000であることを特徴とする不飽和ポ
    リエステル樹脂添加剤として有用なグラフト共重合体。 構成単位III:カルボン酸基又は酸無水物基を有するビニ
    ル単量体単位 [但し、 R1;炭素数1〜18の炭化水酸基 R2;H又CH3 R3;炭素数1〜4のアルキル基 n;5〜90 r;1〜5]
  2. 【請求項2】構成単位IIIが、 [但し、R4;H又はCH3] である請求項1記載の不飽和ポリエステル樹脂添加剤と
    して有用なグラフト共重合体。
  3. 【請求項3】構成単位IIが、 である請求項1又は2記載の不飽和ポリエステル樹脂添
    加剤として有用なグラフト共重合体。
  4. 【請求項4】構成単位Iが全体の10〜50重量%、構成単
    位IIが全体の48〜89.7重量%、構成単位IIIが全体の0.3
    〜2.0重量%である請求項1、2又は3記載の不飽和ポ
    リエステル樹脂添加剤として有用なグラフト共重合体。
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