JP2758173B2 - 相溶性ポリマー混合物 - Google Patents
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Description
相溶性ポリマー混合物(ポリマーブレンド)に関し、こ
の際一方のポリマー成分P1はポリ(メチル)スチロール
から形成されており、他方のポリマー成分P2はメタクリ
ル酸エステルのターポリマーから形成されている。
られている。つまり異なる種類のポリマーは、一般に、
一成分の小さな部分に至るまで、相成分の完全な混和性
を特性とする均一相を形成しない。この一般則からの若
干の例外は特に現象の理論的解釈に携わる専門家の関心
を著しく換起した。
合において完全な溶解性(混和性)を示す。この混和性
を証明するためには、ガラス転移温度Tgまたは所謂“光
学法”(ポリマー混合物の均質溶液からキヤストされた
フイルムの透明度)が頻用された(参照:Brandrup Imme
rgut,Polymer Handbook,2.Ed.,III−211−213;Kirk−オ
thmer,Encyclopdia of Chemical Technology,3 rd E
d.,Vol.18,443〜478,J.Wiley & Sons1982)。
ルおよびポリメチルメタクリレート(PMMA)のポリマー
が挙げられる(参照:O.Olabist,L.M.Robeson,M.T.Shaw,
Polymer−Polymer Miscibility,Academic Press,1979,4
頁以下)。
ポリ−p−メチルスチロールはポリシクロヘキシルアク
リレート(メタクリレート)に対しては極めて良好な相
溶性を有する(参照:西独国特許出願第P3632369.1号お
よび同第3638443.7号明細書)が、他の脂肪族メタクリ
ル酸エステルから成るポリマーに対しては相溶性は確認
されなかつた。しかしまたシクロヘキシルメタクリレー
トが一定範囲でメチルメタクリレートと共重合された場
合にも相溶性が存在する。この発見は就中応用技術的観
点からいつて有益である。それというのも純粋なポリシ
クロヘキシルメタクリレートは極めて脆いからである。
ロヘキシルメタクリレートとから成る相溶性混合物の使
用特性は、後者の成分の脆化性のために決して満足すべ
きものではない。本発明は、この難点を克服することを
目的とする。
トではなく、メチルメタクリレートおよび/またはエチ
ルメタクリレートと長鎖アルキルメタクリレート、特に
アルキル基中に炭素原子4〜18個を有するようなアルキ
ルメタクリレートとから成る混合物を使用すると、意外
にも、脆化性成分たるシクロヘキシルメタクリレートの
含分が明らかに減少されうることが判明した。
マーから形成されているポリマーP1 0.1〜99.9重量
%、好ましくは5〜95重量%、特に20〜80重量%、 B) a)シクロヘキシルメタクリレート5〜40重量
%、好ましくは10〜30重量%、 b) 式II: 〔式中R2はメチルまたはエチルを表わす〕で示されるモ
ノマー30〜70重量%、好ましくは30〜60重量%、 c) 式III: 〔式中R3は炭素原子4〜18個を有するアルキル基を表わ
す〕で示されるモノマー10〜50重量%、好ましくは10〜
40重量%、および d) a)〜c)によるモノマーと共重合可能であつ
て、これらのモノマーと異なる他のモノマーM0〜10重量
% (a)〜d)によるモノマーの総量は100重量%にな
る)から形成されているコポリマー99.9〜0.1重量%、
好ましくは95〜5重量%、特に80〜20重量% から成る相溶性ポリマー混合物に関する。
IIIのR3が、炭素原子4〜18個を有する線状アルキル基
または環中に炭素原子4〜12個を有する、場合によつて
置換されたシクロアルキル基(シクロヘキシルを除く)
を表わす場合の混合物が有利である。
タクリレート(アクリレート)の含分が同じであつて
も、メチルメタクリレートとシクロヘキシルメタクリレ
ートとからのみ成形されている二元コポリマーよりも明
らかに優れた相溶性を示す。ポリマー混合物PMは、ふつ
う同じ相溶性条件下では、二元コポリマーを有する混合
物と比べると明らかに通常50〜150℃高いLCSTを示す。
性混合物である。
化学の実地で使用される概念および定義によれば、巨視
的に単一相物質の特性を有する、安定な均質混合物を意
味するものとする(参照:Kirk−Othmer,Vol.18,上記文
献.page 446,457〜460:Brandrup & Immergut,“Polyme
r Handbook"上記文献,III−211)。
に考察されている: I) ガラス転移温度Tgの観察 ポリマー成分が、十分に離れているガラス転移温度を
有していて、“示差走査熱量法(DSC)”によつて膨張
計により、誘電的にまたは放射線ルミネセンス分光的に
区別される限り、当該相溶性がポリマーの単一成分のTg
の変化または消失によつて表示される(参照:Olabisi e
t al.in Polymer−Polymer Miscibility,上記文献・pag
e 21,123)。本発明のポリマー混合物の場合には、ガラ
ス転移温度は一般に<120℃、特に<100℃である。
てフイルムを形成する。同フイルムは乾燥後に拡大して
も光学的に認められうる非均質性を有していてはならな
い。
に対する他のテストとしては、下限臨界完溶温度(LCS
T)の発生を利用する(参照:西独国特許出願公開第343
6476.5号および同第3436477.3号)。LCSTの発生は、加
熱時に今まで透明で均質であつたポリマー混合物が相分
離を起して、光学的に混濁乃至不透明になる現象に基い
ている。この挙動は文献によれば、当初のポリマー混合
物が平衡している均質の単一相から成つていたことを明
らかに立証している。
た相溶性は、通常連作移動性の増大(例えばコモノマー
としてアクリレートを使用する場合)によりポリマー相
溶性が明らかに劣化されるだけになお一層注目すべきで
ある。
によつて製造される(参照:R.Vieweg,G.Daamiller,Kuns
tstoff−Handbuch,Band V,“Polystyrol",C.Hanser−Ve
rlag 1969;Ullmann's Encyclopdie der Techn.Chemi
e,4.Alflage,Band 19,page 265,Verlag Chemie;Houben
−Weyl,4.Auflage,Band XIV/1,Georg Thieme 1961,page
753)。
位重合されうるが、好ましくはラジカル重合である。こ
の場合重合は熱的にまたは好ましくはラジカル反応開始
剤を添加して行つてよい。工業的製造は主として塊状ま
たは懸濁重合を利用する。開始剤としては常用のもの、
例えばアゾ化合物または過化合物、また場合によつては
レドツクス開始剤が適当であり、この際開始剤の量は一
般にモノマーに対して0.05〜2重量%の範囲にある。開
始剤の選択によつて全温度範囲で十分な重合速度を保証
することができる。従来の経験によれば使用されるポリ
マーP1の品質は、本発明の実施可能性および有利な効果
にとつては重要ではない。例えば10000〜1000000の分子
量範囲のポリスチロールを使用してもよい。
c)、場合によりd)によるモノマーから一般にラジカ
ルまたは基移動(Group−Transfer)重合によつて製造
されうる(参照;H.Rauch−Puntigam Th.Valker,Acrglun
d Methacrylverbindungen,Springer−Verlag 1976;Houb
en−Werl,4.Auflage,Band XIV/1上記文献,page 1010以
下。)重合は塊状、懸濁液または溶液で行うことができ
る。ラジカル重合の場合には常用のラジカル開始剤、例
えば過酸化物、特に有機ペルオキシド化合物すなわちジ
ベンゾイルペルオキシドまたはジラウロイルペルオキシ
ド、アゾジイソブチロニトリルのようなアゾ化合物また
は場合によりレドツクス開始剤を、モノマーに対して通
常約0.01〜2重量%の量で使用する(参照:Rauch−Pant
igam上記文献D.W.Wood,R.N.Lewis,Plastics Engineerin
g Mag 1975,page 51〜53)。しかしまた出発ラジカルは
エネルギーに豊む放射線によつても形成することができ
る。調節剤としては例えば常用の硫黄調節剤、特にメル
カプト化合物を使用することができる。コポリマーP2の
分子量は本発明による観察によれば相溶性に対して明ら
かに限定する影響を及ぼさない(しかしこの場合にもす
でに記載した原則が適用され、ポリマーの分子量の増大
と共に異種ポリマーに対する相溶性が減少する)。
00〜200000の範囲分子量Mw(光の散乱によつて測定)を
有する。不均質性は一般に0.1〜10の範囲にある。
テル、特にn−ブチルメタクリレート、ヘキシルメタク
リレート、オクチルメタクリレート、n−デシルメタク
リレートならびにラウリル−、テトラデシル−、ヘキサ
デシル−およびオクタデシルメタクリレートが挙げられ
る。さらにc)によるモノマーとしては炭素原子5〜15
を有する場合により置換されたシクロアルキルエステル
(しかしシクロヘキシルメタクリレートは除く)を挙げ
ることができる。
の量で、特に2〜5重量部で存在していてもよい)とし
ては、例えば、次式IV: で示されるモノマーが挙げられる。前記式中Rは水素H
または−CH3を表わし、Qは基−COOR4を表わし、その際
R4は、水素または陽イオンM、特にナトリウムまたはカ
リウムのようなアルカリ金属陽イオンまたはアンモニウ
ム陽イオン、またはヒドロキシ基または−NR5R6基(R5
およびR6は相互に無関係に炭素原子1〜6個を有するア
ルキル基を表わすかまたは窒素原子と共に5または6員
環を形成する)によつて、好ましくは末端位で置換され
た、炭素原子1〜6個を有するアルキル基を表わすか、
またはR4は、Rが水素を表わす限り、炭素原子1〜24
個、好ましくは1〜8個を有するアルキル基を表わし、
あるいはQは (R7は炭素原子1〜3個を有するアルキル基を表わす)
またはフエニル基を表わす。例えばアクリル(メタクリ
ル)酸もしくはその塩ならびにアクリル(メタクリル)
酸のヒドロキシアルキルエステルならびにアクリル(メ
タクリル)酸のアミノアルキルエステルが挙げられる。
でき、例えば溶融物で、押出機等の中で成分P1およびP2
を機械的に強く混合することによつて製造される。ある
いはまた該混合物は共通な溶剤から所謂“溶液流延用ポ
リブレンド(solution cast polyblend)”として製造
することもできる(参照:Kirk−Othmer“Encyclopedia
of Chemical Technology"3rd Ed.Vol.18,page 443〜47
8,J.Wiley,1982)。またポリマーP1が他のポリマーP2の
モノマー混合物中で溶解され次にポリマーP1の存在でP2
が製造される。もちろん逆にP1がポリマーP2の存在で製
造されうる。同様に共通の沈殿剤からもポリマー混合物
PMが製造されうる。混合法は限定されていない。
場合有利には例えばパール重合体または顆粒の形の固体
から出発し、同時に低速型混合装置、例えばドラムミキ
サー、ジヤイロホイールミキサーまたはダブルチヤンバ
ー金助型ミキサーを使用する。低速型混合装置は機械的
混合をもたらすか、一般に界面は保存されない(参照:U
llmanns Eneyklopdie der Technischen Chemie,4.Auf
lage,Band 2,page 282〜311,Verlag Chemie)。次に加
熱可能の混合装置を用いて混合にとつて必要な温度例え
ば150〜約300℃で均質に混合し、ニーダーまたは好まし
くは押出機、例えば一軸または多軸スクリユー押出機で
または場合により振動スクリユーおよび剪断ピンを有す
る押出機(例えばBUSSCOニーダー)で熱可塑的加工を行
う。
状、球形等)を製造することができる。この場合顆粒の
粒径は2〜5mmの範囲にある。
は、ポリマー成分P1を含有するポリマー分散物とポリマ
ー成分P2を含有するポリマー分散物とを混合することで
ある。この混合分散物は一緒に凝集され、一緒に噴霧さ
れまた押出機で一緒に圧縮されうる。また該混合分散物
は乾燥されてフイルムを形成することもできる。
自体公知の添加物、すなわち可塑剤、着色剤および顔
料、充填剤、滑剤、安定剤を添加できることは、該混合
物の組成に対する数値では考慮されなかつた。
stoff−Additive"(R.Gachterおよび.H.Mller著、Car
l Hanser Verlag、ミユンヘン、ウイーン)に記載され
た安定剤、助剤、可塑剤、充填剤、強化剤および着色剤
が適当である。特に第3章:Lichtschutzmittel fr th
ermoplastisehe Kunststoffe(熱可塑性プラスチツク用
光安定剤)、101〜198頁が指摘される。安定剤として
は、特にUllman's Encyclopdie der Techn.Chemieの
4版、第15巻、253〜273頁(Verlag Chemie 1978)に記
載されたものが適当である。着色剤としては、例えば上
記文献の275〜279頁に記載されたものを使用することが
できる。
に、P1およびP2に対して非相溶性の他のポリマー成分P3
を含有していてもよい。一般にP3はゴム(例えばブタジ
エンまたはポリブチルアクリレート)である。一般にゴ
ム(例えばブタジエンまたはポリブチルアクリレート)
は、両種のポリマー成分の少なくとも1種と(例えばポ
リブタジエンがポリスチロールと)少なくとも共有接合
されているであろう。つまりP3の添加された混合物は2
相系である:1相=相溶性ポリマー混合物P1およびP2、1
相=P3。
点を有している。これらの利点から相応の工業的用途を
容易に予測することができる(この際“ポリスチロー
ル”はポリマーP1の代りになるべきである)。一般に本
発明による相溶性混合物PMの使用はポリスチロールの用
途に対応する。
性である。これは、相溶性ポリマーに対して光学的およ
び機械的に優れていることを意味する。
キシルメタクリレートに対して明らかに減少された脆性
によつて優れている。特にポリスチロールの多い混合物
の場合には相溶性が良好なので、本発明により使用すべ
きコポリマーP2は特にポリスチロール上に薄い保護層と
して施すために適している。従つてまた廃棄物の継続加
工の難点も十分に解決される。
よつて良好に付着する保護応が得られる。この保護層は
ポリスチロールの耐溶剤性を実際に変化させる。またポ
リスチロールから製造された物体の透過率は、屈折率が
変化されるために約2%改善される。
般的に使用抵抗性は、ポリスチロールをコポリマーP2、
特に紫外線防止剤および老化防止剤を含有するコポリマ
ーP2で被覆することによつて改善されうる。
形光フアイバーの製造のために利用することができる。
とができる: コアからジヤケツトへの移行は連続的である。
ることができた)が抜群であるために光スイツチとして
使用される(参照:西独国特許出願公開第3436476
号)。
使用することができる。この場合には、特に式IV(Rは
好ましくは水素を表わす)で示される熱安定性コモノマ
ーM1〜10重量%を併用することが推奨される。
使用するのが極めて有利である。この場合好ましくはコ
ポリマーP2は、特に官能性モノマーの形のコモノマー
M、例えばメタクリル(アクリル)酸、ジメチルアミノ
エチルメタクリレート(アクリレート)、ジメチルアミ
ノプロピルメタクリレート(アクリレート)、ヒドロキ
シエチルメタクリレート(アクリレート)等を含有して
いる。特に、R2がメチルを表わし、R3はn−ブチルを表
わす場合のコポリマーP2が挙げられる。
のポリマーP3を含有する(P3はP1およびP2に対して相溶
性でない)ポリマー混合物が有利である。
の測定はDIN51562(溶剤としてCHCl3を用いる)により
行う。ポリマー成分P1としては次の特定値;ηsp/c=79
ml/gを有するポリスチロールを使用する。
モノマー、場合によりMを所望の割合で撹拌機を有する
容器で撹拌する(表参照)。撹拌下にラウロイルペルオ
キシド0.2重量%(モノマーに対して)、t−ブチルペ
ル−2−エチルヘキサノエート0.1重量%およびドデシ
ルメルカプタン約0.3重量%を加える。このようにして
得られた混合物をプラスチツク製袋〔ヘキストAG社製ホ
スタフアン(HOSTAPHAN):商標〕に充填し、閉鎖した
袋中で次の規準に従つて重合する:50℃で44〜65時間水
浴中、次に90℃で17時間熱処理。
リスチロール(同様にトルオール中20重量%)の溶液と
混合する。このような混合物から流延してフイルムを形
成する。次に該皮膜を室温で24時間乾燥し、次いで50℃
で24時間真空乾燥する。透明なフイルムの形成は相溶性
を示す。
す。
0:20:20のメチルメタクリレート、n−デシルメタクリ
レートおよびシクロヘキシルメタクリレートから成るコ
ポリマーP2(ηsp/c=49ml/g)とからポリマー混合物を
製造する。凝離挙動が表1から判る。
0:20のメチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレー
トおよびシクロヘキシルメタクリレートから成るコポリ
マー(ηsp/c=44ml/g)とからポリマー混合物PM2を製
造する。凝離挙動は表2に記載してある。
のメチルメタクリレートおよびシクロヘキシルメタクリ
レートから成るコポリマー(ηsp/c=18ml/g)とからポ
リマー混合物PM3を製造する。表3から凝離挙動が判
る。
ーとから成る混合物は、分子量は明らかに小さい(J=
79ml/g、ないし44および49ml/gと比べてJ=18ml/g、な
いし19ml/g)にも拘らず、本発明によるターポリマーP2
を含む相応の混合物よりも著しく小さい相溶性を有して
いる。
Claims (4)
- 【請求項1】(A) 式I: [式中R1は水素またはメチル基を表わす]で示されるモ
ノマーから形成されているポリマーP1 0.1〜99.9重量
%及び (B) a)シクロヘキシルメタクリレート5〜40重量
%、 b)式II: [式中R2はメチル基又はエチル基を表わす]で示される
メタクリル酸エステル30〜70重量%、 c) 式III: [式中R3は炭素原子4〜18個を有する線状アルキル基を
表わす]で示されるメタクリル酸エステル10〜50重量% から形成されているコポリマーP2 99.9〜0.1重量%か
ら構成されている相溶性ポリマー混合物。 - 【請求項2】下限臨界完溶温度(LCST)を有する請求項
1記載の混合物。 - 【請求項3】式IIによるモノマーがメチルメタクリレー
トを表わす請求項1記載の混合物。 - 【請求項4】ポリマーP1およびP2の他に第3番目の種類
のポリマーP3を含有し、この際、P3がP1ともP2とも共溶
しないことを条件とする請求項1記載の混合物。
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