JP3906848B2 - Method for producing methacrylic resin - Google Patents

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本発明はメタクリル樹脂の製造方法に関する。さらに詳しくは、優れた耐熱分解性を有するメタクリル樹脂の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a methacrylic resin. More specifically, the present invention relates to a method for producing a methacrylic resin having excellent thermal decomposition resistance.

メタクリル樹脂は透明性、耐候性、機械的強度が優れており、建築用資材や家具、室内装飾用素材、自動車部品、電気部品等各種成形材料として各方面に広く利用されている。従来、成形材料として用いられるメタクリル樹脂の製造法としては懸濁重合法が一般に採用されているが、この方法は使用される懸濁分散剤等の副材料がポリマー中に混入するため高純度の重合体は得られ難く光学材料等の用途には不向きとされている。更に重合体の後処理工程がろ過、洗浄、乾燥と煩雑な上、大量の排水処理を伴うなど工業プロセスとしても問題点を残している。   Methacrylic resin has excellent transparency, weather resistance, and mechanical strength, and is widely used in various fields as various molding materials such as building materials, furniture, interior decoration materials, automobile parts, and electrical parts. Conventionally, a suspension polymerization method is generally employed as a method for producing a methacrylic resin used as a molding material. However, this method has a high purity because a secondary material such as a suspension dispersant used is mixed in the polymer. Polymers are difficult to obtain and are not suitable for applications such as optical materials. Furthermore, the post-treatment process of the polymer is complicated with filtration, washing, and drying, and also involves a large amount of waste water treatment, leaving problems as an industrial process.

この懸濁重合法の欠点を改善する方法として近年、連続的な塊状重合法と溶液重合法が注目されている。これらの方法によれば、懸濁分散剤等が使用されないため光学特性に優れた高品質樹脂の製造が可能である。
しかしながら、前者の方法は「ゲル効果」と呼ばれる自動加速効果のため、高いモノマー転化率を維持しながら重合反応を安定に制御することは非常に難しく、ポリマー濃度の高い最終重合物を得るのは困難とされる。
In recent years, continuous bulk polymerization methods and solution polymerization methods have attracted attention as methods for improving the disadvantages of this suspension polymerization method. According to these methods, since a suspension dispersant or the like is not used, it is possible to produce a high-quality resin having excellent optical characteristics.
However, since the former method is an automatic acceleration effect called "gel effect", it is very difficult to stably control the polymerization reaction while maintaining a high monomer conversion rate, and it is difficult to obtain a final polymer having a high polymer concentration. It is difficult.

槽型反応装置を用いて比較的低いモノマー転化率で均一相反応させ、未反応モノマーを連続的に分離除去する連続塊状重合法が提案されている(特許文献1参照。)。この方法では、未反応モノマーの残存量が多く、この回収再使用と重合体の濃縮のための脱揮工程で多くのエネルギーを費やさねばならない上、その際重合体が熱履歴を受け着色や変質を起こしやすいという欠点がある。溶媒としてベンゼンもしくはアルキルベンゼンを用いる溶液重合法によれば溶剤によって反応液の粘度が低減されるため、ゲル効果が抑制され、高いモノマー転化率で安定した重合反応が可能となることが知られている(特許文献2参照。)。   There has been proposed a continuous bulk polymerization method in which a homogeneous reaction is carried out at a relatively low monomer conversion rate using a tank reactor, and unreacted monomers are continuously separated and removed (see Patent Document 1). In this method, a large amount of unreacted monomer remains, and a large amount of energy must be spent in the devolatilization process for recovery and reuse and concentration of the polymer. There is a drawback that it is easy to cause. According to the solution polymerization method using benzene or alkylbenzene as the solvent, the viscosity of the reaction solution is reduced by the solvent, so that it is known that the gel effect is suppressed and a stable polymerization reaction is possible at a high monomer conversion rate. (See Patent Document 2).

このような溶液重合法の場合、溶媒の使用量低減には限界がありモノマー転化率を高めて反応液中に残存する未反応モノマーは減少しても溶媒を含めた揮発分含有量は減少せず、揮発成分の除去に費やされるエネルギーは塊状重合法と変わらない場合もあり、加えて重合体の耐熱分解性の低下や溶媒及びモノマー成分の回収再使用の方法が煩雑になる等の問題点も抱えている。一方、メタノール等の脂肪族一価アルコールを溶媒としてメチルメタクリレートを主成分とするモノマー混合物のラジカル重合を行い、得られた重合体をスラリー状に沈澱させて分離する方法が示されているが、モノマー成分20〜70部に対して溶媒80〜30部と多量の溶媒を使用すること、重合体を分離するため冷却、沈澱、ろ過、乾燥工程が必要となること及び連続プロセスとする場合にスラリー状の重合液を均一に移送・処理する必要があることなど工業的に解決しなければならない問題も多く存在する(特許文献3参照。)。   In such a solution polymerization method, there is a limit in reducing the amount of solvent used, and even if the monomer conversion rate is increased and the amount of unreacted monomer remaining in the reaction solution is reduced, the volatile content including the solvent is reduced. In addition, the energy consumed for removing the volatile components may not be different from the bulk polymerization method, and in addition, there are problems such as a decrease in the thermal decomposition resistance of the polymer and a complicated method for recovering and reusing the solvent and monomer components. Also have. On the other hand, a method of performing radical polymerization of a monomer mixture containing methyl methacrylate as a main component using an aliphatic monohydric alcohol such as methanol as a solvent and precipitating the obtained polymer into a slurry and separating it is shown. Slurry when 80 to 30 parts of solvent and a large amount of solvent are used for 20 to 70 parts of monomer component, cooling, precipitation, filtration and drying steps are required to separate the polymer, and a continuous process is used. There are also many problems that must be solved industrially, such as the need to uniformly transfer and process the polymer solution (see Patent Document 3).

そして、この方法に従って、成形材料に適した分子量を有するメタクリル樹脂を製造すると、極めて耐熱分解性の低いポリマーしか得られないことが本発明者らの実験によりわかった(比較例2参照)。また、1価のアルキルアルコールとベンゼンもしくはアルキルベンゼンより成る混合溶媒を5重量%以上30重量%未満用いてメチルメタクリレートを主成分とするモノマー混合物の溶液重合を行う方法が示されているが、一価のアルキルアルコールは混合溶媒中で5〜50重量%を占めるに過ぎず、一般的なベンゼンもしくはアルキルベンゼンを溶媒とする方法を抜本的に変えるものではない(特許文献4参照。)。   Then, according to this method, when a methacrylic resin having a molecular weight suitable for a molding material is produced, it has been found by experiments of the present inventors that only a polymer having extremely low heat decomposability can be obtained (see Comparative Example 2). In addition, a method of performing solution polymerization of a monomer mixture containing methyl methacrylate as a main component by using a mixed solvent composed of monovalent alkyl alcohol and benzene or alkylbenzene in an amount of 5% by weight to less than 30% by weight is shown. These alkyl alcohols occupy only 5 to 50% by weight in the mixed solvent, and do not drastically change the method using general benzene or alkylbenzene as a solvent (see Patent Document 4).

本発明者らは、従来法の上記のような問題点を解決し、メタクリル樹脂を安定に制御された重合反応を経て経済的に有利に製造する方法として先の出願(特願平5−279861)において、メタノール5〜29重量%添加した連続溶液重合法を開示した。本法によればゲル効果が発現するポリマー濃度を高めることができるので重合を安定化することができる。ところで、一般にメタクリル樹脂は230℃付近から分解し始め、270℃付近から特に顕著である。この熱分解はポリマー末端に残存した二重結合に対して隣接した炭素−炭素単結合が熱的に弱く、230〜270℃付近で開裂して、いわゆるジッパー分解の開始点となることによる(非特許文献1参照。)。   The present inventors have solved the above-mentioned problems of the conventional method, and as a method for producing a methacrylic resin economically and advantageously through a stably controlled polymerization reaction (Japanese Patent Application No. 5-279611). ) Disclosed a continuous solution polymerization method in which 5-29% by weight of methanol was added. According to this method, since the polymer concentration at which the gel effect appears can be increased, the polymerization can be stabilized. By the way, in general, methacrylic resin starts to decompose around 230 ° C., and is particularly noticeable around 270 ° C. This thermal decomposition is due to the fact that the carbon-carbon single bond adjacent to the double bond remaining at the polymer terminal is thermally weak and is cleaved at around 230 to 270 ° C. to become the starting point of so-called zipper decomposition (non- (See Patent Document 1).

他方、メタクリル樹脂は230℃〜250℃で射出成形あるいは押出成形される。このとき成形されるメタクリル樹脂が熱分解温度と接近しているため、一部ポリマーより加熱分解したモノマーが成形品中に残留してシルバーストリークスや発泡を発生させたり、着色、耐熱変形性の低下、臭気による作業環境の悪化等をきたし、実用上の問題となっている。 これまでメタクリル樹脂の耐熱分解性を向上させるために種々の工夫がなされてきている。たとえば、初期において抗酸化剤を添加して加熱成形することが試みられたが、充分な効果が得られないばかりか着色する等の欠点を有していた。   On the other hand, the methacrylic resin is injection-molded or extruded at 230 ° C. to 250 ° C. Since the methacrylic resin molded at this time is close to the thermal decomposition temperature, some of the monomer thermally decomposed from the polymer remains in the molded product, causing silver streaks and foaming, coloring, and heat-resistant deformation. The work environment has deteriorated due to reduction and odor, which is a practical problem. Various attempts have been made so far to improve the thermal decomposition resistance of methacrylic resins. For example, an attempt has been made to heat-mold by adding an antioxidant at an early stage, but it has not only a sufficient effect but also a disadvantage of coloring.

近年、メタクリル樹脂を連続重合法で製造することにより耐熱分解性が改良されることが示されている。たとえば、前述した特許文献1では温度130〜160℃において1段完全混合型連続重合を行うに当たり、連鎖移動剤としてメルカプタン濃度0.01〜1.0モル%および下記式
10≧A1/2 ・B-1/2×103
3≧A・B×105
2.9≧A-1・(B+10.3)×10-6
ここで、A=モノマーフィード100g中のラジカル重合開始剤のモル数
B=ラジカル重合開始剤の重合温度における半減期(時間)
を満足するモノマー組成物を連続的にフィードしてモノマー転化率50〜78%に維持する方法が示され、1段完全混合型連続重合を行うに当たり、重合温度130〜160℃における半減期が0.5〜2分の開始剤を用い、重合温度でのラジカル開始剤の半減期と平均滞留時間の比が1/200〜1/10000となるように平均滞留時間を設定し、モノマー転化率が45〜70%とする方法が開示されている(特許文献5参照。)。
In recent years, it has been shown that the thermal decomposition resistance is improved by producing a methacrylic resin by a continuous polymerization method. For example, in Patent Document 1 described above, in carrying out one-stage complete mixing type continuous polymerization at a temperature of 130 to 160 ° C., a mercaptan concentration of 0.01 to 1.0 mol% as a chain transfer agent and the following formula
10 ≧ A 1/2・ B -1/2 × 10 3
3 ≧ A ・ B × 10 5
2.9 ≧ A −1 · (B + 10.3) × 10 −6
Where A = number of moles of radical polymerization initiator in 100 g of monomer feed
B = half-life (time) of polymerization temperature of radical polymerization initiator
A monomer composition that satisfies the above conditions is continuously fed to maintain a monomer conversion rate of 50 to 78%, and a half-life at a polymerization temperature of 130 to 160 ° C. is zero when performing a one-stage fully mixed continuous polymerization. Using an initiator of .5 to 2 minutes, setting the average residence time so that the ratio between the half-life of the radical initiator at the polymerization temperature and the average residence time is 1/200 to 1/10000, the monomer conversion rate is A method of 45 to 70% is disclosed (see Patent Document 5).

これらいずれの技術においても、問題とする耐熱分解性は未反応モノマー等残存揮発分を高温下で除去する真空脱揮工程や押出成形工程を経たポリマーについて評価したものである。本発明者らの検討によれば重合工程で生成してくるポリマーそのものの耐熱分解性については必ずしも十分ではなかった。脱揮工程や押出成形工程での熱分解による収率低下、熱履歴による着色等を考慮すれば重合工程で生成するポリマーの耐熱分解性を向上させることが極めて重要である。   In any of these techniques, the thermal decomposition resistance in question is evaluated for a polymer that has been subjected to a vacuum devolatilization process or an extrusion process in which residual volatile components such as unreacted monomers are removed at a high temperature. According to the study by the present inventors, the thermal decomposition resistance of the polymer itself produced in the polymerization process is not always sufficient. Considering yield reduction due to thermal decomposition in the devolatilization process and extrusion molding process, coloring due to thermal history, etc., it is extremely important to improve the thermal decomposition resistance of the polymer produced in the polymerization process.

更に、メタクリル樹脂の連続重合方法において、熱分解指数αが3.0以下であるメタクリル樹脂が耐熱分解性良好であるとの記述がある(特許文献6参照。)。しかしながら、熱分解指数αの定義は示されているものの、熱分解指数αが3.0以下であるメタクリル樹脂の製造条件については全く述べられていない。多段完全混合槽型連続重合法においてメチルアクリレートまたはエチルアクリレート等のコモノマーや連鎖移動剤の一部を分割フィードすることにより生成ポリマーの熱安定性等品質が向上すると記載されているものの具体的な方法および実施例は一切記載されていない(特許文献7参照。)。   Furthermore, in the continuous polymerization method of methacrylic resin, there is a description that a methacrylic resin having a thermal decomposition index α of 3.0 or less has good thermal decomposition resistance (see Patent Document 6). However, although the definition of the thermal decomposition index α is shown, there is no mention of the production conditions of the methacrylic resin having the thermal decomposition index α of 3.0 or less. A specific method of the multi-stage complete mixing tank type continuous polymerization method, although it is described that the quality such as the thermal stability of the produced polymer is improved by split-feeding a part of a comonomer such as methyl acrylate or ethyl acrylate or a chain transfer agent. No examples are described (see Patent Document 7).

本発明者らは、前述の特願平5−279861号において、メタノール5〜29重量%添加した連続溶液重合法によりゲル効果が発現するポリマー濃度を高めることができるので重合を安定化させ得ることを開示したが、得られるポリマーの耐熱分解性においては必ずしも満足されるものではなかった。上述した従来技術は重合反応操作の安定性、生産効率の向上を可能にしたとしても必ずしも優れた耐熱分解性を有するメタクリル樹脂の製造方法を提供するものではなかった。
特公昭52−32665号公報 特公昭55−7845号公報 特開昭62−241905号公報 特開平1−201307号公報 特開平3−111408号公報 特開平6−239938号公報 特開平1−172401号公報 カシワギ、イナベ、ブラウン、キタヤマ、マスダ,マクロモレキュラス,19,2160(1986)(T.Kashiwagi,A.Inaba,E.Brown,K.Hatada,T.Kitayama,E.Masuda,Macromolecules)
In the above-mentioned Japanese Patent Application No. 5-279661, the present inventors can stabilize the polymerization because the polymer concentration at which the gel effect is exhibited can be increased by the continuous solution polymerization method in which 5-29% by weight of methanol is added. However, the thermal decomposition resistance of the resulting polymer was not always satisfactory. The above-described prior art does not necessarily provide a method for producing a methacrylic resin having excellent thermal decomposition resistance even if the polymerization reaction operation stability and production efficiency can be improved.
Japanese Patent Publication No.52-32665 Japanese Patent Publication No.55-7845 JP-A-62-241905 Japanese Patent Laid-Open No. 1-201307 Japanese Patent Laid-Open No. 3-111408 JP-A-6-239938 JP-A-1-172401 Oak, Inabe, Brown, Kitayama, Masuda, Macromolecules, 19, 2160 (1986) (T. Kashiwagi, A. Inaba, E. Brown, K. Hatada, T. Kitayama, E. Masuda, Macromolecules)

本発明の目的は、上記した課題を解決し、熱成形時におけるシルバーストリークスや発泡、着色および臭気等の発生の少ない、耐熱分解性に優れたメタクリル樹脂の製造方法を提供することにある。       An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method for producing a methacrylic resin excellent in heat-resistant decomposability with less generation of silver streaks, foaming, coloring, odor and the like during thermoforming.

本発明者らは、鋭意検討した結果、連続溶液重合において、特定のラジカル重合開始剤の半減期とその濃度、連鎖移動剤濃度、モノマー濃度および溶媒濃度、重合温度、平均滞留時間の条件下で反応させることにより、上記した課題を解決できることを見いだし、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies, the present inventors have determined that in continuous solution polymerization, the half-life and concentration of a specific radical polymerization initiator, the chain transfer agent concentration, the monomer concentration and the solvent concentration, the polymerization temperature, and the average residence time. It was found that the above-mentioned problems can be solved by reacting, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、
1段完全混合槽を使用して(以下、A法ということがある)、メチルメタクリレート単独、またはメチルメタクリレート75重量%以上とメチルアクリレート、エチルアクリレートもしくはブチルアクリレートから選ばれた少なくとも一種以上が25重量%以下のモノマー混合物71〜95重量%および溶媒29〜5重量%からなる混合物を、
(1)重合温度90〜180℃における半減期が0.05〜20分であるラジカル重合開始剤を使用し、かつ平均滞留時間がラジカル重合開始剤の半減期の5〜7000倍となるように調製し、
(2)該組成物に対するラジカル重合開始剤濃度が1.0×10-4〜0.16モル/リットル、連鎖移動剤濃度が1.0×10-4〜0.37モル/リットルとなるように調製し、
(3)更に反応組成物をモノマー転化率40〜90%に維持しながら
連続的に重合させ、該重合反応で得られたポリマーの熱分解率(重合反応終了後、脱揮工程や押出成形工程を経る前のポリマーを窒素気流中、30℃から300℃まで2℃/minの割合で加熱昇温したときの熱分解率)が、5重量%以下であることを特徴とするメタクリル樹脂の製造方法
That is, the present invention
Using a single-stage complete mixing tank (hereinafter sometimes referred to as “Method A”), methyl methacrylate alone, or at least one selected from methyl methacrylate 75% by weight and methyl acrylate, ethyl acrylate or butyl acrylate is 25% by weight. % Of a monomer mixture 71 to 95% by weight and a solvent 29 to 5% by weight,
(1) A radical polymerization initiator having a half-life of 0.05 to 20 minutes at a polymerization temperature of 90 to 180 ° C. is used, and the average residence time is 5 to 7000 times the half-life of the radical polymerization initiator. Prepared,
(2) The radical polymerization initiator concentration with respect to the composition is 1.0 × 10 −4 to 0.16 mol / liter, and the chain transfer agent concentration is 1.0 × 10 −4 to 0.37 mol / liter. Prepared to
(3) Further, the reaction composition is continuously polymerized while maintaining a monomer conversion rate of 40 to 90%, and the thermal decomposition rate of the polymer obtained by the polymerization reaction (after completion of the polymerization reaction, devolatilization step or extrusion molding step) Production of a methacrylic resin characterized in that the polymer before heating is heated in a nitrogen stream from 30 ° C. to 300 ° C. at a rate of 2 ° C./min. Method

2段直列結合された完全混合槽を使用して(以下、B法ということがある)、メチルメタクリレート単独、またはメチルメタクリレート75重量%以上とメチルアクリレート、エチルアクリレートもしくはブチルアクリレートから選ばれた少なくとも一種以上が25重量%以下のモノマー混合物71〜95重量%および溶媒29〜5重量%からなる混合物を、
(1)第1槽重合温度100〜170℃、第2槽重合温度130〜170℃における半減期が0.05〜20分であるラジカル重合開始剤を使用し、
(2)かつ平均滞留時間がラジカル重合開始剤の半減期の5〜7000倍となるように設定し、
(3)該組成物に対するラジカル重合開始剤濃度が5.0×10-5〜0.12モル/リットル、連鎖移動剤濃度が1.0×10-4〜0.1モル/リットルとなるように調製し、
(4)該反応組成物を第2槽目モノマー転化率70〜90%に維持しながら
連続的に重合させ、該重合反応で得られたポリマーの熱分解率(重合反応終了後、脱揮工程や押出成形工程を経る前のポリマーを窒素気流中、30℃から300℃まで2℃/minの割合で加熱昇温したときの熱分解率)が、5重量%以下であることを特徴とするメタクリル樹脂の製造方法
および
Using a two-stage serially coupled complete mixing tank (hereinafter also referred to as “Method B”), methyl methacrylate alone, or at least one selected from methyl methacrylate, 75 wt% or more and methyl acrylate, ethyl acrylate or butyl acrylate A mixture consisting of 71 to 95% by weight of a monomer mixture and 25 to 5% by weight of a solvent and 29 to 5% by weight of a solvent.
(1) Using a radical polymerization initiator having a half-life of 0.05 to 20 minutes at a first tank polymerization temperature of 100 to 170 ° C and a second tank polymerization temperature of 130 to 170 ° C,
(2) And the average residence time is set to be 5 to 7000 times the half-life of the radical polymerization initiator,
(3) The radical polymerization initiator concentration for the composition is 5.0 × 10 −5 to 0.12 mol / liter, and the chain transfer agent concentration is 1.0 × 10 −4 to 0.1 mol / liter. Prepared to
(4) The reaction composition is continuously polymerized while maintaining the second tank monomer conversion rate of 70 to 90%, and the thermal decomposition rate of the polymer obtained by the polymerization reaction (after completion of the polymerization reaction, devolatilization step) And the polymer before being subjected to the extrusion molding step is heated to 30 ° C. to 300 ° C. at a rate of 2 ° C./min. Method for producing methacrylic resin and

2段に直列結合された第1段目反応器の完全混合槽と第2段目反応器のプラグフロー型反応器を使用して(以下、C法ということがある)、メタクリレート単独、またはメタクリレート75重量%以上とメチルアクリレート、エチルアクリレートもしくはブチルアクリレートから選ばれた少なくとも一種以上が25重量%以下のモノマー混合物71〜95重量%および溶媒29〜5重量%からなる混合物を、
(1)重合温度が1段目完全混合槽100〜170℃、2段目プラグフロー型反応器100〜170℃にして、
(2)1段目完全混合槽の平均滞留時間が重合温度における開始剤の半減期の5〜7000倍、2段目プラグフロー型反応器での滞留時間が開始剤半減期の5〜50倍となるように設定し、
(3)該組成物に対するラジカル重合開始剤濃度1.0×10-4〜0.16モル/リットル、
(4)および連鎖移動剤濃度1.0×10-4〜0.1モル/リットルとなるように調製した反応組成物を
(5)2段目プラグフロー型反応器出口でのモノマー転化率を70〜90%に維持しながら
連続的に重合させ、該重合反応で得られたポリマーの熱分解率(重合反応終了後、脱揮工程や押出成形工程を経る前のポリマーを窒素気流中、30℃から300℃まで2℃/minの割合で加熱昇温したときの熱分解率)が、5重量%以下であることを特徴とするメタクリル樹脂の製造方法
に関する発明である。
Using a complete mixing tank of the first stage reactor connected in series in two stages and a plug flow reactor of the second stage reactor (hereinafter also referred to as method C), methacrylate alone or methacrylate A mixture comprising 71 to 95% by weight of a monomer mixture of 75% by weight or more and at least one selected from methyl acrylate, ethyl acrylate or butyl acrylate being 25% by weight or less and 29 to 5% by weight of a solvent,
(1) The polymerization temperature is 100 to 170 ° C. in the first stage complete mixing tank 100 to 170 ° C. in the second stage plug flow reactor 100 to 170 ° C.
(2) The average residence time in the first stage complete mixing tank is 5 to 7000 times the half life of the initiator at the polymerization temperature, and the residence time in the second stage plug flow reactor is 5 to 50 times the half life of the initiator. Set to be
(3) Radical polymerization initiator concentration with respect to the composition of 1.0 × 10 −4 to 0.16 mol / liter,
(4) and the reaction composition prepared so as to have a chain transfer agent concentration of 1.0 × 10 −4 to 0.1 mol / liter, (5) the monomer conversion rate at the outlet of the second-stage plug flow reactor While maintaining at 70 to 90%, the polymer is continuously polymerized, and the thermal decomposition rate of the polymer obtained by the polymerization reaction (after the completion of the polymerization reaction, the polymer before passing through the devolatilization step and the extrusion step, in a nitrogen stream, 30 It is an invention relating to a method for producing a methacrylic resin, characterized in that the thermal decomposition rate when heated from 2 ° C. to 300 ° C. at a rate of 2 ° C./min is 5% by weight or less.

本発明によれば、1段完全混合槽型連続重合法(A法)、2段に直列結合された完全混合槽型連続重合法(B法)および完全混合槽とプラグフロー型反応器とを直列結合した連続重合法(C法)において、特定のラジカル重合開始剤の半減期とその濃度、連鎖移動剤濃度、モノマー濃度および溶媒濃度、重合温度、平均滞留時間の条件下で反応させることにより、重合工程直後、すなわち真空脱揮工程や押出成形工程を経る前のポリマーが優れた耐熱分解性を有するメタクリル樹脂を製造することができる。   According to the present invention, a single-stage complete mixing tank type continuous polymerization method (Method A), a complete mixing tank type continuous polymerization method (Method B) connected in series in two stages, a complete mixing tank and a plug flow reactor In a continuous polymerization method (Method C) coupled in series, by reacting under the conditions of half-life and concentration of a specific radical polymerization initiator, chain transfer agent concentration, monomer concentration and solvent concentration, polymerization temperature, and average residence time. A methacrylic resin having excellent heat decomposability can be produced immediately after the polymerization step, that is, the polymer before passing through the vacuum devolatilization step and the extrusion molding step.

(A)方法Aについて
1段完全混合槽を使用して行う場合(方法A)によれば、メチルメタクリレート単独、またはメチルメタクリレート75重量%以上とメチルアクリレート、エチルアクリレートもしくはブチルアクリレートから選ばれた少なくとも一種以上が25重量%以下のモノマー混合物71〜95重量%および溶媒29〜5重量%からなる混合物、ラジカル重合開始剤および連鎖移動剤からなる原料組成物を、該組成物中のラジカル重合開始剤濃度が1.0×10-4〜0.16モル/リットルおよび連鎖移動剤濃度が1.0×10-4〜0.37モル/リットルとなるように調製し、重合温度90〜180℃、該重合温度における半減期が0.05〜20分であるラジカル重合開始剤を使用し、かつ該半減期の5〜7000倍である平均滞留時間にて、モノマー転化率40〜90%に維持しながら前記モノマーを連続的に重合することによって、重合工程で生成し、かつ脱揮工程や押出成形工程を経る前のポリマーを窒素気流中、30℃から300℃まで2℃/minの割合で加熱昇温したときの熱分解率が5重量%以下の耐熱分解性を有するメタクリル樹脂を製造することができる。
(A) Method A According to the case of using a one-stage complete mixing tank (Method A), methyl methacrylate alone, or at least 75% by weight of methyl methacrylate and at least selected from methyl acrylate, ethyl acrylate or butyl acrylate A raw material composition comprising a mixture of 71 to 95% by weight of a monomer mixture of not less than 25% by weight and 29 to 5% by weight of a solvent, a radical polymerization initiator and a chain transfer agent, and a radical polymerization initiator in the composition The concentration was adjusted to 1.0 × 10 −4 to 0.16 mol / liter and the chain transfer agent concentration was 1.0 × 10 −4 to 0.37 mol / liter, and the polymerization temperature was 90 to 180 ° C. Use a radical polymerization initiator having a half-life of 0.05 to 20 minutes at the polymerization temperature and 5 to 7000 times the half-life The polymer is continuously polymerized while maintaining a monomer conversion rate of 40 to 90% at an average residence time, so that the polymer before the devolatilization step and the extrusion step is generated in the polymerization step. A methacrylic resin having a thermal decomposition rate of 5% by weight or less when heated at a rate of 2 ° C./min from 30 ° C. to 300 ° C. can be produced.

上記方法Aにおける条件のうち、特に好ましい条件は、下式(1)〜(3)を満足するものである。   Among the conditions in the method A, particularly preferable conditions satisfy the following expressions (1) to (3).

式(1)
7.0×107 ≦〔C2 (τ+θ)e4529/T〕/(I・θ2)≦3.0 ×109
式(2)
100 ≦ M/(D+E+F)≦ 40000
式(3)
4.0 ×10-7≦(I・G)/〔M・θ/(τ+θ)〕≦ 1.0 ×10-4
Formula (1)
7.0 × 10 7 ≦ [C 2 (τ + θ) e 4529 / T ] / (I · θ 2 ) ≦ 3.0 × 10 9
Formula (2)
100 ≤ M / (D + E + F) ≤ 40000
Formula (3)
4.0 × 10 -7 ≦ (I ・ G) / [M ・ θ / (τ + θ)] ≦ 1.0 × 10 -4

ここで、Cはモノマー転化率(%)、τはラジカル重合開始剤の半減期(分)θは平均滞留時間(分)、Tは重合温度(絶対温度)、Iはフィードされるラジカル重合開始剤濃度(モル/リットル)、Mはフィードされるモノマー濃度(モル/リットル)を示す。 また、D、E、FおよびGはそれぞれ下式で定義される。   Where C is the monomer conversion (%), τ is the half-life of the radical polymerization initiator (min), θ is the average residence time (min), T is the polymerization temperature (absolute temperature), and I is the radical polymerization start to be fed Agent concentration (mol / liter), M represents the monomer concentration (mol / liter) to be fed. D, E, F, and G are defined by the following equations, respectively.

D=(7.75×103-3674/T ・ X)/〔100 +(7.75 ×103 ・ e-3674/T -1)C〕
E=(423e-6021/T ・S)/〔100 +(423e-6021/T −1)・C〕
F=(1.13×10-44529/T・C)/〔θ・(100−C)2
G= 2.0×10-3・H2 −8.5×10-2・H+1
D = (7.75 × 10 3 e −3674 / T・ X) / [ 100+ (7.75 × 10 3・ e −3674 / T −1) C]
E = (423e− 6021 / T · S) / [ 100+ (423e− 6021 / T −1) · C]
F = (1.13 × 10 −4 e 4529 / T · C) / [θ · (100−C) 2 ]
G = 2.0 × 10 −3 · H 2 −8.5 × 10 −2 · H + 1

ここで、Xはフィードされる連鎖移動剤濃度(モル/リットル)、Sはフィードされる溶媒濃度(モル/リットル)を示し、Hはモノマー転化率とフィードモノマー中のアクリレート濃度から導かれる定数であって、下式で定義される。   Here, X represents the chain transfer agent concentration (mol / liter) to be fed, S represents the solvent concentration (mol / liter) to be fed, and H is a constant derived from the monomer conversion and the acrylate concentration in the feed monomer. It is defined by the following formula.

H= m・(3.7×10-3・C+0.63)
(mはフィードモノマー中アクリレート濃度(モル%))
本発明でいう耐熱分解性は、重合槽中で得られた脱揮工程や押出成形工程を経る前の熱履歴を受けていないポリマーを、窒素気流中、30℃から300℃まで2℃/minの割合で加熱昇温したときの熱分解率で表す。本発明において、熱分解率は5%以下、好ましくは3%以下、さらに好ましくは2%以下とする。熱分解率が5%を越えると、成形時においてシルバーストリークスやボイド等の成形不良を生ずる。
H = m · (3.7 × 10 −3 · C + 0.63)
(M is the acrylate concentration in the feed monomer (mol%))
The heat decomposability referred to in the present invention means that a polymer that has not been subjected to a heat history before passing through a devolatilization step or an extrusion step obtained in a polymerization tank is 2 ° C./min from 30 ° C. to 300 ° C. in a nitrogen stream. It is represented by the thermal decomposition rate when the temperature is raised by heating. In the present invention, the thermal decomposition rate is 5% or less, preferably 3% or less, more preferably 2% or less. When the thermal decomposition rate exceeds 5%, molding defects such as silver streaks and voids occur during molding.

本発明のA法においては、上述のように、使用するモノマー成分としてはメチルメタクリレート単独またはメチルメタクリレート75重量%以上とメチルアクリレート、エチルアクリレートまたはブチルアクリレート25重量%以下からなるモノマー混合物である。
本発明で使用する溶媒はトルエン、メタノール、アセトン、酢酸エチル等が挙げられるが、特にメタノールの使用が、重合反応後の処理等を考慮すると特に望ましい。溶媒の使用割合はモノマーもしくはモノマー混合物71〜95重量%に対し、溶媒29〜5重量%である。
In the method A of the present invention, as described above, the monomer component used is a monomer mixture composed of methyl methacrylate alone or methyl methacrylate 75% by weight or more and methyl acrylate, ethyl acrylate or butyl acrylate 25% by weight or less.
Examples of the solvent used in the present invention include toluene, methanol, acetone, ethyl acetate, and the like. Particularly, the use of methanol is particularly desirable in consideration of the treatment after the polymerization reaction. The use ratio of the solvent is 29 to 5% by weight of the solvent with respect to 71 to 95% by weight of the monomer or the monomer mixture.

溶媒濃度が上記5重量%未満では、メチルメタクリレートのラジカル重合に顕著な自動促進効果、すなわち系内粘度上昇による重合速度の異常加速現象が生じ易く、安定に重合が維持できなくなる。 一方、溶媒濃度が上記29重量%を越えると、設定できる分子量範囲が狭められ、かつ熱分解し易い末端二重結合を有するポリマーの生成率が大きくなり、優れた耐熱分解性を有するポリマーの製造条件を設定範囲が極端に狭くなる。   When the solvent concentration is less than 5% by weight, a remarkable autoaccelerating effect in radical polymerization of methyl methacrylate, that is, an abnormal acceleration phenomenon of the polymerization rate due to an increase in the viscosity of the system tends to occur, and the polymerization cannot be stably maintained. On the other hand, when the solvent concentration exceeds 29% by weight, the molecular weight range that can be set is narrowed, and the production rate of the polymer having terminal double bonds that are easily thermally decomposed is increased, so that the polymer having excellent thermal decomposition resistance is produced. Setting range is extremely narrow.

重合開始剤としては、ジ−t−ブチルパーカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、tーブチルパーオキシジネオデカノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ(2−エチルヘキサノエート)、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−アミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物、あるいは2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビスイソブチレート、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカーボニトリル)等のアゾ化合物が挙げられ、単独あるいは2種以上の組み合わせで用いることができる。   Examples of the polymerization initiator include di-t-butyl percarbonate, diisopropyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxydineodecanoate, t-butyl peroxypivalate, 3 , 5,5-trimethylhexanoyl peroxide, lauroyl peroxide, acetyl peroxide, t-butylperoxy (2-ethylhexanoate), t-butylperoxyisobutyrate, t-butylperoxyisopropyl carbonate, organic peroxides such as t-butyl peroxybenzoate, di-t-amyl peroxide, di-t-butyl peroxide, or 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethyl Relonitrile), 2,2′-azobisisobutyronitrile, dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1′-azobis Examples include azo compounds such as isobutyrate and 1,1′-azobis (1-cyclohexanecarbonitrile), and these can be used alone or in combination of two or more.

方法Aにおいては、原料組成物中のラジカル重合開始剤濃度は、1.0×10-4〜0.16モル/リットル、好ましくは1.0×10-4〜0.10モル/リットルの範囲である。ラジカル重合開始剤濃度が1.0×10-4モル/リットル未満では工業的に有利なモノマー転化率を達成することができず、生産効率が低下する。ラジカル重合開始剤濃度が0.16モル/リットルを越えると、高モノマー転化率を達成できるが設定できる分子量範囲が狭められ、かつ生成ポリマー中の末端二重結合を有するポリマーの含有率が極端に大きくなり、耐熱分解性が著しく低下する。また、大量の重合開始剤の使用は製品ポリマーの透明性に問題が生じる。 In Method A, the concentration of the radical polymerization initiator in the raw material composition is in the range of 1.0 × 10 −4 to 0.16 mol / liter, preferably 1.0 × 10 −4 to 0.10 mol / liter. It is. When the radical polymerization initiator concentration is less than 1.0 × 10 −4 mol / liter, an industrially advantageous monomer conversion cannot be achieved, and the production efficiency is lowered. When the radical polymerization initiator concentration exceeds 0.16 mol / liter, high monomer conversion can be achieved, but the molecular weight range that can be set is narrowed, and the content of the polymer having terminal double bonds in the produced polymer is extremely It becomes larger and the thermal decomposition resistance is remarkably lowered. In addition, the use of a large amount of polymerization initiator causes a problem in the transparency of the product polymer.

「有機過酸化物」資料集第13版、「アゾ系重合物開始剤(Azo Polymerization Initiators)」等のデータより知ることができる。
連鎖移動剤としては通常のラジカル重合で用いられるt−ブチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン等が使用できる。
方法Aにおいては、原料組成物中の連鎖移動剤濃度は、1.0×10-4〜0.37モル/リットルの範囲である。連鎖移動剤濃度が1.0×10-4モル/リットル未満であると、生成ポリマー中の末端二重結合を有するポリマーの含有率が極端に大きくなり、耐熱分解性が低下する。
一方、連鎖移動剤濃度が0.37モル/リットルを越えると、生成ポリマーの分子量が小さくなり、成形材料としての使用に耐える機械的物性を得ることができない。
It can be found from data such as “Organic Peroxide” 13th Edition and “Azo Polymerization Initiators”.
As the chain transfer agent, t-butyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan and the like used in usual radical polymerization can be used.
In Method A, the chain transfer agent concentration in the raw material composition is in the range of 1.0 × 10 −4 to 0.37 mol / liter. When the chain transfer agent concentration is less than 1.0 × 10 −4 mol / liter, the content of the polymer having a terminal double bond in the produced polymer becomes extremely large, and the thermal decomposition resistance is lowered.
On the other hand, when the chain transfer agent concentration exceeds 0.37 mol / liter, the molecular weight of the produced polymer becomes small, and mechanical properties that can withstand use as a molding material cannot be obtained.

これら重合開始剤と連鎖移動剤の重合槽への供給は、フィードする原料組成物に対して所望の濃度となるようにそれぞれ単独に供給してもよいが、予めモノマーもしくはモノマー混合物、あるいは溶媒に溶解してから連続供給するのが望ましい。
方法Aにおける重合温度は90〜180℃、好ましくは100〜170℃、さらに好ましくは110〜170℃である。重合温度が低すぎると生成ポリマー鎖中に200℃以下で断裂する熱的に極めて弱いヘッド−ヘッド結合が残存する(ハタダ、キタヤマ、マスダ,ポリマージャーナル(K.Hatada,T.Kitayama,E.Masuda,Polymer Jounal),第1巻,No.5,395(1986)および前述、マクロモレキュレス(Macromolecules),19,2160(1986))。一方、重合温度が高すぎると、ポリマーを着色させると考えられるオリゴマーの生成が著しい(井手文雄、高分子,27巻,11月号,819(1978))。
The polymerization initiator and the chain transfer agent may be supplied to the polymerization tank individually so as to have a desired concentration with respect to the raw material composition to be fed. It is desirable to supply continuously after dissolving.
The polymerization temperature in Method A is 90 to 180 ° C, preferably 100 to 170 ° C, more preferably 110 to 170 ° C. When the polymerization temperature is too low, a thermally weak head-head bond that breaks at 200 ° C. or less remains in the polymer chain formed (K. Hatada, T. Kitayama, E. Masuda). , Polymer Journal, Vol. 1, No. 5,395 (1986) and the aforementioned, Macromolecules, 19, 2160 (1986)). On the other hand, when the polymerization temperature is too high, oligomers that are considered to color the polymer are remarkably produced (Fumio Ide, Polymer, Vol. 27, November, 819 (1978)).

方法Aでは、平均滞留時間は、重合温度における重合開始剤の半減期の5〜7000倍となるようにする。平均滞留時間が、重合開始剤の半減期の上記5倍未満では、モノマー転化率が低いにもかかわらず大量の重合開始剤が必要となるので製品ポリマーの透明性が損なわれる。一方、上記7000倍を越えると、重合反応槽が大きくなりすぎて工業的に不利である。 方法Aにおいては、モノマー転化率を40〜90%、好ましくは40〜80%、さらに好ましくは50〜80%に維持しながら連続的に重合する。モノマー転化率が上記40%未満では、単位時間当たりのポリマー収量が小さくなり、工業的に不利である。一方、上記90%を越えると、生成ポリマー中の末端二重結合を有するポリマーの含有率が急激に大きくなり、耐熱分解性が著しく低下する。   In Method A, the average residence time is set to 5 to 7000 times the half-life of the polymerization initiator at the polymerization temperature. If the average residence time is less than 5 times the half-life of the polymerization initiator, a large amount of polymerization initiator is required despite the low monomer conversion rate, and the transparency of the product polymer is impaired. On the other hand, if it exceeds 7000 times, the polymerization reaction tank becomes too large, which is industrially disadvantageous. In Method A, the polymerization is continuously carried out while maintaining the monomer conversion rate at 40 to 90%, preferably 40 to 80%, more preferably 50 to 80%. When the monomer conversion is less than 40%, the polymer yield per unit time is small, which is industrially disadvantageous. On the other hand, if it exceeds 90%, the content of the polymer having a terminal double bond in the produced polymer increases rapidly, and the thermal decomposition resistance is remarkably lowered.

(B)方法Bについて
次に本発明を2段に直列結合された完全混合槽を使用して行う場合(方法B)、前述の原料組成物を、該組成物中のラジカル重合開始剤濃度が5.0×10-5〜0.12モル/リットルおよび連鎖移動剤濃度が1.0×10-4〜0.1モル/リットルとなるように調製し、2段直列結合完全混合槽において、第1槽重合温度90〜170℃、第2槽重合温度130〜180℃、および該重合温度における半減期が0.05〜20分であるラジカル重合開始剤を使用し、かつ該半減期の5〜7000倍である平均滞留時間にて、第2槽でのモノマー転化率を40〜90%に維持しながら前記モノマーを連続的に重合することによって、重合工程で生成し、かつ脱揮工程や押出成形工程を経る前のポリマーを窒素気流中、30℃から300℃まで2℃/minの割合で加熱昇温したときの熱分解率が5重量%以下である耐熱分解性を有するメタクリル樹脂を製造することができる。
(B) Method B Next, when the present invention is carried out using a complete mixing tank connected in series in two stages (Method B), the concentration of the radical polymerization initiator in the composition is changed as described above. 5.0 × 10 −5 to 0.12 mol / liter and the chain transfer agent concentration is adjusted to 1.0 × 10 −4 to 0.1 mol / liter. The first tank polymerization temperature is 90 to 170 ° C., the second tank polymerization temperature is 130 to 180 ° C., and a radical polymerization initiator having a half life of 0.05 to 20 minutes at the polymerization temperature is used. It is produced in the polymerization step by continuously polymerizing the monomer while maintaining the monomer conversion rate in the second tank at 40 to 90% at an average residence time of ˜7000 times. The polymer before passing through the extrusion process is placed in a nitrogen stream. It is possible to produce a methacrylic resin having a heat decomposability having a thermal decomposition rate of 5% by weight or less when heated from 0 ° C. to 300 ° C. at a rate of 2 ° C./min.

上記方法Bにおける条件のうち、特に好ましい条件は、下式(4)〜(6)を満足するものである。   Among the conditions in the method B, particularly preferable conditions satisfy the following expressions (4) to (6).

式(4)
7.0 ×107 ≦〔(C2 −C1)2・(τ1+θ1 )・(τ2 +θ2 )e4529/T〕/(
I・τ1 ・θ2 2)≦ 1.0×1010
式(5)
100 ≦ M/(D′+E′+F′)≦ 40000
式(6)
4 ×10-7≦(I・G′・θ1)/〔M・(τ1 +θ1 )〕≦ 1.0×10-4
Formula (4)
7.0 × 10 7 ≦ [(C 2 −C 1 ) 2・ (τ 1 + θ 1 ) ・ (τ 2 + θ 2 ) e 4529 / T ] / (
I ・ τ 1・ θ 2 2 ) ≦ 1.0 × 10 10
Formula (5)
100 ≦ M / (D ′ + E ′ + F ′) ≦ 40000
Formula (6)
4 × 10 -7 ≦ (I ・ G ′ ・ θ 1 ) / [M ・ (τ 1 + θ 1 )] ≦ 1.0 × 10 -4

ここで、Ci (i=1または2)は第i槽のモノマー転化率(%)、τi は第i槽のラジカル重合開始剤の半減期(分)、θi は第i槽の平均滞留時間(分)、Tは第1槽の重合温度(絶対温度)、Iはフィードされるラジカル重合開始剤濃度(モル/リットル)、Mはフィードされるモノマー濃度(モル/リットル)を示す。   Where Ci (i = 1 or 2) is the monomer conversion rate (%) in the i-th tank, τ i is the half-life (min) of the radical polymerization initiator in the i-th tank, and θ i is the average residence time in the i-th tank ( Min), T represents the polymerization temperature (absolute temperature) of the first tank, I represents the concentration of the radical polymerization initiator fed (mol / liter), and M represents the concentration of the monomer fed (mol / liter).

また、D′、E′、F′およびG′はそれぞれ下式で定義される。
D′=(7.75 ×103-3674/T ・X)/[100+(7.75 ×103-3674/T -1)C1]
E′=( 423e-6021/T・S)/〔 100+(423e-6021/T −1)・C1
F′=( 1.13 ×10-44529/T・C1)/〔θ1・(100 −C12
G′= 2.0×10-3・H1 2−8.5 ×10-2・H1 +1
D ′, E ′, F ′ and G ′ are defined by the following equations, respectively.
D ′ = (7.75 × 10 3 e −3674 / T · X) / [100+ (7.75 × 10 3 e −3674 / T −1) C 1 ]
E ′ = (423e− 6021 / T · S) / [100+ (423e− 6021 / T −1) · C 1 ]
F ′ = (1.13 × 10 −4 e 4529 / T · C 1 ) / [θ 1 · (100 −C 1 ) 2 ]
G ′ = 2.0 × 10 −3 · H 1 2 −8.5 × 10 −2 · H 1 +1

ここで、Xはフィードされる連鎖移動剤濃度(モル/リットル)、Sはフィードされる溶媒濃度(モル/リットル)を示し、H1 は第1槽のモノマー転化率とフィードモノマー中のアクリレート濃度から導かれる定数であって、下式で定義される。
H1 =m・(3.7×10-3・C1+0.63)
(mはフィードモノマー中アクリレート濃度(モル%))
方法Bにおいては、前述の原料組成物中の単量体混合物は第1槽目に供給されるが、一部を第2槽目にサイドフィードすることもできる。その際、1、2槽目に供給される単量体混合物組成は必ずしも一致させる必要はない。第2槽目から流出するポリマー中のアクリレート単位濃度が所望する濃度になるように供給される。サイドフィード量はメインフィード量に対して1/50〜1/5の割合が望ましい。
Here, X represents the chain transfer agent concentration to be fed (mol / liter), S represents the solvent concentration to be fed (mol / liter), and H1 represents the monomer conversion rate in the first tank and the acrylate concentration in the feed monomer. It is a derived constant and is defined by the following equation.
H1 = m · (3.7 × 10 -3 · C 1 +0.63)
(M is the acrylate concentration in the feed monomer (mol%))
In Method B, the monomer mixture in the raw material composition is supplied to the first tank, but a part of the monomer mixture can be side-fed to the second tank. In that case, the composition of the monomer mixture supplied to the 1st and 2nd tanks does not necessarily need to match. It supplies so that the acrylate unit density | concentration in the polymer which flows out out of a 2nd tank may become a desired density | concentration. The side feed amount is preferably 1/50 to 1/5 of the main feed amount.

方法Bにおいては、前述の原料組成物中のラジカル重合開始剤濃度は、5.0×10-5〜0.12モル/リットル、好ましくは5.0×10-5〜0.10モル/リットルの範囲である。ラジカル重合開始剤濃度が5.0×10-5モル/リットル未満では工業的に有利なモノマー転化率を達成することができず、生産効率が低下する。ラジカル重合開始剤濃度が0.12モル/リットルを越えると、高モノマー転化率を達成できるが設定できる分子量範囲が狭められ、かつ生成ポリマー中の末端二重結合を有するポリマーの含有率が極端に大きくなり、耐熱分解性が著しく低下する。また、大量の重合開始剤の使用は製品ポリマーの透明性に問題が生じる。 In Method B, the concentration of the radical polymerization initiator in the raw material composition is 5.0 × 10 −5 to 0.12 mol / liter, preferably 5.0 × 10 −5 to 0.10 mol / liter. Range. When the radical polymerization initiator concentration is less than 5.0 × 10 −5 mol / liter, an industrially advantageous monomer conversion cannot be achieved, and the production efficiency is lowered. When the radical polymerization initiator concentration exceeds 0.12 mol / liter, a high monomer conversion can be achieved, but the molecular weight range that can be set is narrowed, and the content of the polymer having a terminal double bond in the produced polymer is extremely low. It becomes larger and the thermal decomposition resistance is remarkably lowered. In addition, the use of a large amount of polymerization initiator causes a problem in the transparency of the product polymer.

また、方法Bにおいては、前述の原料組成物中の連鎖移動剤濃度は、1.0×10-4〜0.10モル/リットル、好ましくは2.0×10-3〜0.06モル/リットルの範囲である。連鎖移動剤濃度が上記1.0×10-4モル/リットル未満であると、生成ポリマー中の末端二重結合を有するポリマーの含有率が極端に大きくなり、耐熱分解性が低下する。一方、上記0.10モル/リットルを越えると、生成ポリマーの分子量が小さくなり、充分な機械的物性を得ることができない。
これら重合開始剤と連鎖移動剤の重合槽への供給は、フィードする原料組成物に対して所望の濃度となるようにそれぞれ単独に供給してもよいが、予めモノマーもしくはモノマー混合物、あるいは溶媒に溶解してから連続供給するのが望ましい。
In the method B, the chain transfer agent concentration in the raw material composition is 1.0 × 10 −4 to 0.10 mol / liter, preferably 2.0 × 10 −3 to 0.06 mol / liter. The range is in liters. When the chain transfer agent concentration is less than 1.0 × 10 −4 mol / liter, the content of the polymer having a terminal double bond in the produced polymer becomes extremely large, and the thermal decomposition resistance is lowered. On the other hand, if it exceeds 0.10 mol / liter, the molecular weight of the produced polymer becomes small, and sufficient mechanical properties cannot be obtained.
The polymerization initiator and the chain transfer agent may be supplied to the polymerization tank individually so as to have a desired concentration with respect to the raw material composition to be fed. It is desirable to supply continuously after dissolving.

また、連鎖移動剤の一部を第2槽目にサイドフィードすることもできる。第1槽目と第2槽目とから生成するポリマーの分子量ができるだけ等しくなるように供給することが望ましい。方法Bにおける重合温度は第1槽で90〜170℃、好ましくは100〜170℃、さらに好ましくは110〜170℃、第2槽で120〜180℃、好ましくは120〜170℃、さらに好ましくは130〜170℃である。第1槽、第2槽で必ずしも一致させる必要はない。重合温度が低すぎると生成ポリマー鎖中に200℃以下で断裂する熱的に極めて弱いヘッド−ヘッド結合が残存する可能性がある(前述、ポリマー ジャーナル(Polymer Jounal),第1巻,No.5,395(1986)およびマクロモレキュレス(Macromolecules),19,2160(1986))。
一方、重合温度が高すぎると、ポリマーを着色させると考えられるオリゴマーの生成が著しい(前述、高分子,27巻,11月号,819(1978))。また、第2槽目での重合温度が上記120℃未満では反応液粘度が高くなり、充分な撹拌ができなくなる。
A part of the chain transfer agent can also be side-fed into the second tank. It is desirable to supply the polymers generated from the first tank and the second tank so that their molecular weights are as equal as possible. The polymerization temperature in Method B is 90 to 170 ° C. in the first tank, preferably 100 to 170 ° C., more preferably 110 to 170 ° C., 120 to 180 ° C., preferably 120 to 170 ° C., more preferably 130 in the second tank. ~ 170 ° C. It is not always necessary to match the first tank and the second tank. If the polymerization temperature is too low, there is a possibility that a very weak head-to-head bond thermally broken at 200 ° C. or lower may remain in the polymer chain formed (Polymer Journal, Vol. 1, No. 5). , 395 (1986) and Macromolecules, 19, 2160 (1986)).
On the other hand, when the polymerization temperature is too high, oligomers that are considered to color the polymer are remarkably produced (the above-mentioned polymer, 27, November, 819 (1978)). On the other hand, when the polymerization temperature in the second tank is less than 120 ° C., the viscosity of the reaction solution becomes high, and sufficient stirring cannot be performed.

方法Bにおいて、平均滞留時間は、重合温度における重合開始剤の半減期の5〜7000倍となるようにするが、第1槽、第2槽で必ずしも一致させる必要はない。平均滞留時間が、重合開始剤の半減期の上記5倍未満では、所望のモノマー転化率を得るには大量の重合開始剤が必要となるので製品ポリマーの透明性が損なわれる。一方、上記7000倍を越えると、重合反応槽が大きくなりすぎて工業的に不利である。
方法Bにおいて、モノマー転化率を第2槽目で70〜90%、好ましくは70〜80%に維持しながら連続的に重合する。第2槽目のモノマー転化率が上記70%未満では、単位時間当たりのポリマー収量が小さくなり、反応槽を二つ使用する優位性がなくなる。一方、第2槽目のモノマー転化率が上記90%を越えると、生成ポリマー中の末端二重結合を有するポリマーの含有率が急激に大きくなり、耐熱分解性が著しく低下する。
In Method B, the average residence time is set to 5 to 7000 times the half-life of the polymerization initiator at the polymerization temperature, but it is not always necessary to match the first tank and the second tank. If the average residence time is less than 5 times the half-life of the polymerization initiator, a large amount of polymerization initiator is required to obtain the desired monomer conversion, and the transparency of the product polymer is impaired. On the other hand, if it exceeds 7000 times, the polymerization reaction tank becomes too large, which is industrially disadvantageous.
In Method B, the polymerization is continuously carried out while maintaining the monomer conversion rate in the second tank at 70 to 90%, preferably 70 to 80%. When the monomer conversion rate in the second tank is less than 70%, the polymer yield per unit time becomes small and the advantage of using two reaction tanks is lost. On the other hand, when the monomer conversion rate in the second tank exceeds 90%, the content of the polymer having a terminal double bond in the produced polymer increases rapidly, and the thermal decomposition resistance is remarkably lowered.

(C)方法Cについて
さらに、本発明の方法を2段に直列結合された第1段反応器の完全混合槽と第2段反応器のプラグフロー型反応器を使用して行う場合(方法C)、前述の原料組成物を、該組成物中のラジカル重合開始剤濃度が1.0×10-4〜0.16モル/リットルおよび連鎖移動剤濃度が1.0×10-4〜0.1モル/リットルとなるように調製し、2段に直列結合された第1段反応器の完全混合槽と第2段反応器のプラグフロー型反応器において、第1段反応器である完全混合槽での重合温度90〜180℃、および前記完全混合槽の平均滞留時間が重合時間における重合開始剤半減期の5〜7000倍、前記プラグフロー型反応器での滞留時間が重合温度における重合開始剤半減期の5〜50倍となるようにして、該プラグフロー型反応器出口でのモノマー転化率を70〜90%に維持しながら前記モノマーを連続的に重合することによって、重合工程で生成し、かつ脱揮工程や押出成形工程を経る前のポリマーを窒素気流中、30℃から300℃まで2℃/minの割合で加熱昇温したときの熱分解率が5重量%以下である耐熱分解性を有するメタクリル樹脂を製造することができる。
(C) Method C Further, when the method of the present invention is carried out using a complete mixing tank of a first stage reactor and a plug flow reactor of a second stage reactor connected in series in two stages (Method C) ), The above-mentioned raw material composition, the radical polymerization initiator concentration in the composition is 1.0 × 10 −4 to 0.16 mol / liter and the chain transfer agent concentration is 1.0 × 10 −4 to 0. In the complete mixing tank of the first stage reactor and the plug flow type reactor of the second stage reactor which are prepared to be 1 mol / liter and are connected in series in two stages, the complete mixing which is the first stage reactor Polymerization temperature 90 to 180 ° C. in the tank, average residence time in the complete mixing tank 5 to 7000 times the polymerization initiator half-life in the polymerization time, polymerization start in the plug flow reactor at the polymerization temperature So that the half-life of the agent is 5 to 50 times. By continuously polymerizing the monomer while maintaining the monomer conversion rate at 70 to 90% at the outlet of the raw reactor, the polymer before the devolatilization step and the extrusion step is generated in the polymerization step. A methacrylic resin having a heat decomposability having a thermal decomposition rate of 5% by weight or less when heated at a rate of 2 ° C./min from 30 ° C. to 300 ° C. in a nitrogen stream can be produced.

上記方法Cにおける条件のうち、特に好ましい条件は、下式(7)〜(9)を満足するものである
式(7)
7.0×107 ≦〔C2(τ+θ)e4529/T〕/(I・θ2 )≦ 3.0 ×109
式(8)
100 ≦ M/(D+E+F)≦ 40000
式(9)
4.0 ×10-7 ≦(I・G・θ)/〔M・(τ+θ)〕≦ 1.0 ×10-4
Of the conditions in Method C above, particularly preferred conditions are those that satisfy the following formulas (7) to (9):
7.0 × 10 7 ≦ [C 2 (τ + θ) e 4529 / T ] / (I · θ 2 ) ≦ 3.0 × 10 9
Formula (8)
100 ≤ M / (D + E + F) ≤ 40000
Formula (9)
4.0 × 10 -7 ≦ (I ・ G ・ θ) / [M ・ (τ + θ)] ≦ 1.0 × 10 -4

ここで、Cは第1段完全混合槽のモノマー転化率(%)、τは第1段完全混合槽のラジカル重合開始剤の半減期(分)、θは第1段完全混合槽の平均滞留時間(分)、Tは第1段完全混合槽の重合温度(絶対温度)、Iはフィードラジカル重合開始剤の濃度(モル/リットル)、Mはフィードモノマーの濃度(モル/リットル)を示す。   Where C is the monomer conversion rate (%) in the first stage complete mixing tank, τ is the half-life (minutes) of the radical polymerization initiator in the first stage complete mixing tank, and θ is the average residence time in the first stage complete mixing tank. Time (minutes), T is the polymerization temperature (absolute temperature) of the first stage complete mixing tank, I is the concentration of the feed radical polymerization initiator (mol / liter), and M is the concentration of the feed monomer (mol / liter).

また、D、E、FおよびGはそれぞれ下式で定義される。
D=(7.75×103-3674/T ・X)/[100+(7.75 ×103-3674/T -1) ・C]
E=( 423e-6021/T・S)/〔100 +(423e-6021/T −1)・C〕
F=(1.13×10-44529/T・C)/〔θ・( 100−C)2
G= 2.0×10-3・H2−8.5×10-2・H+1
D, E, F, and G are defined by the following equations, respectively.
D = (7.75 × 10 3 e −3674 / T · X) / [100+ (7.75 × 10 3 e −3674 / T −1) C]
E = (423e− 6021 / T · S) / [ 100+ (423e− 6021 / T −1) · C]
F = (1.13 × 10 −4 e 4529 / T · C) / [θ · (100−C) 2 ]
G = 2.0 × 10 −3 · H 2 −8.5 × 10 −2 · H + 1

ここで、Xはフィードされる連鎖移動剤濃度(モル/リットル)、Sはフィードされる溶媒濃度(モル/リットル)を示し、Hはモノマー転化率とフィードモノマー中のアクリレート濃度から導かれる定数であって、下式で定義される。
H=m・(3.7 ×10-3・C+0.63)
(mはフィードモノマー中 アクリレート濃度(モル%))
Here, X represents the chain transfer agent concentration (mol / liter) to be fed, S represents the solvent concentration (mol / liter) to be fed, and H is a constant derived from the monomer conversion and the acrylate concentration in the feed monomer. It is defined by the following formula.
H = m · (3.7 × 10 -3 · C + 0.63)
(M is the acrylate concentration (mol%) in the feed monomer)

方法Cにおいては、原料となるモノマーあるいはモノマー混合物は、通常はその全量が1段目完全混合槽に供給されるが、その一部を2段目プラグフロー型反応器入り口および/あるいは途中にサイドフィードすることもできる。
その際、1段目、2段目に供給される単量体混合物組成は必ずしも一致させる必要はない。2段目から流出するポリマー中のアクリレート単位濃度が所望する濃度になるように供給される。サイドフィード量はメインフィード量に対して1/50〜1/5の割合が望ましい。方法Cにおいては、前述の原料組成物中のラジカル重合開始剤濃度は、1.0×10-4〜0.16モル/リットル、好ましくは1.0×10-4〜0.12モル/リットルの範囲である。ラジカル重合開始剤濃度が、上記1.0×10-4モル/リットル未満では、1段目完全混合槽でのモノマー転化率が低く、結果的に2段目プラグフロー型反応器で生成したポリマーの割合が大きくなり分子量分布が広がってしまう。
In Method C, the entire amount of monomer or monomer mixture as a raw material is usually supplied to the first-stage complete mixing tank, but a part of the monomer or monomer mixture is introduced into the second-stage plug flow reactor and / or in the middle. You can also feed.
At that time, the composition of the monomer mixture supplied to the first stage and the second stage is not necessarily matched. It supplies so that the acrylate unit density | concentration in the polymer flowing out from a 2nd stage may become a desired density | concentration. The side feed amount is preferably 1/50 to 1/5 of the main feed amount. In Method C, the radical polymerization initiator concentration in the raw material composition is 1.0 × 10 −4 to 0.16 mol / liter, preferably 1.0 × 10 −4 to 0.12 mol / liter. Range. When the radical polymerization initiator concentration is less than 1.0 × 10 −4 mol / liter, the monomer conversion rate in the first stage complete mixing tank is low, and as a result, the polymer produced in the second stage plug flow reactor Increases the molecular weight distribution.

一方、上記0.16モル/リットルを越えると、高モノマー転化率を達成できるが設定できる分子量範囲が狭められ、かつ生成ポリマー中の末端二重結合を有するポリマーの含有率が極端に大きくなり、耐熱分解性が著しく低下する。また、大量の重合開始剤の使用は製品ポリマーの透明性に問題が生じる。 また、方法Cにおいては、前述の原料組成物中の連鎖移動剤濃度は、1.0×10-4〜0.1モル/リットル、好ましくは1.6×10-3〜0.1モル/リットルの範囲である。連鎖移動剤濃度が上記1.0×10-4モル/リットル未満であると、生成ポリマー中の末端二重結合を有するポリマーの含有率が極端に大きくなることにより、耐熱分解性が著しく低下する。一方、上記0.1モル/リットルを越えると、生成ポリマーの分子量が小さくなり、充分な機械的物性を得ることができない。 また、連鎖移動剤は一部を2段目プラグフロー型反応器入口および/あるいは途中にサイドフィードすることもできる。1段目完全混合槽出口と2段目プラグフロー型反応器出口から流出するポリマーの分子量ができるだけ等しくなるように供給することが望ましい。 On the other hand, if it exceeds 0.16 mol / liter, a high monomer conversion can be achieved, but the molecular weight range that can be set is narrowed, and the content of the polymer having a terminal double bond in the resulting polymer becomes extremely large, Thermal decomposition resistance is significantly reduced. In addition, the use of a large amount of polymerization initiator causes a problem in the transparency of the product polymer. In the method C, the chain transfer agent concentration in the raw material composition is 1.0 × 10 −4 to 0.1 mol / liter, preferably 1.6 × 10 −3 to 0.1 mol / liter. The range is in liters. When the chain transfer agent concentration is less than 1.0 × 10 −4 mol / liter, the content of the polymer having a terminal double bond in the produced polymer becomes extremely large, so that the thermal decomposition resistance is remarkably lowered. . On the other hand, if it exceeds 0.1 mol / liter, the molecular weight of the produced polymer becomes small, and sufficient mechanical properties cannot be obtained. A part of the chain transfer agent can also be side-fed to the second stage plug flow reactor inlet and / or in the middle. It is desirable to supply the polymer so that the molecular weights of the polymer flowing out from the first stage complete mixing tank outlet and the second stage plug flow reactor outlet are as equal as possible.

方法Cにおいて、重合温度は、1段目完全混合槽で90〜180℃、好ましくは100〜170℃、さらに好ましくは110〜170℃である。2段目プラグフロー型反応器で100〜180℃、好ましくは100〜170℃である、さらに好ましくは110〜170℃である。1段目、2段目で必ずしも一致させる必要はない。重合温度が低すぎると生成ポリマー鎖中に200℃以下で断裂する熱的に極めて弱いヘッド−ヘッド結合が残存する可能性がある(前述、ポリマージャーナル(Polymer Jounal),第1巻,No.5,395(1986)およびマクロモレキュレス(Macromolecules),19,2160(1986))。一方、重合温度が高すぎると、ポリマーを着色すると考えられるオリゴマーの生成が著しい(前述、高分子,27巻,11月号,819(1978))。   In Method C, the polymerization temperature is 90 to 180 ° C, preferably 100 to 170 ° C, more preferably 110 to 170 ° C in the first stage complete mixing tank. It is 100-180 degreeC by a 2nd stage | paragraph plug flow type | mold reactor, Preferably it is 100-170 degreeC, More preferably, it is 110-170 degreeC. It is not always necessary to match the first and second stages. When the polymerization temperature is too low, there is a possibility that a very weak head-head bond thermally ruptured at 200 ° C. or less may remain in the produced polymer chain (described in Polymer Journal, Vol. 1, No. 5). , 395 (1986) and Macromolecules, 19, 2160 (1986)). On the other hand, when the polymerization temperature is too high, the formation of oligomers that are considered to color the polymer is remarkable (described above, Polymer, Vol. 27, November, 819 (1978)).

この方法Cにおいて、1段目完全混合槽の平均滞留時間は、重合温度における重合開始剤の半減期の5〜7000倍となるようにする。平均滞留時間が、重合開始剤の半減期の上記5倍未満では、所望のモノマー転化率を得るには大量の重合開始剤が必要となるので製品ポリマーの透明性が損なわれる。一方、上記7000倍を越えると、重合反応槽が大きくなりすぎて工業的に不利である。2段目プラグフロー型反応器の滞留時間は、重合温度における開始剤半減期の5〜50倍となるようにする。滞留時間が、重合開始剤の半減期の上記5倍未満では、モノマー転化率を高くすることができない。一方、上記50倍を越えると、プラグフロー型反応器が大きくなりすぎて、反応器を二つ使用する優位性が小さくなる。   In this method C, the average residence time of the first stage complete mixing tank is set to 5 to 7000 times the half-life of the polymerization initiator at the polymerization temperature. If the average residence time is less than 5 times the half-life of the polymerization initiator, a large amount of polymerization initiator is required to obtain the desired monomer conversion, and the transparency of the product polymer is impaired. On the other hand, if it exceeds 7000 times, the polymerization reaction tank becomes too large, which is industrially disadvantageous. The residence time of the second stage plug flow reactor is set to 5 to 50 times the initiator half-life at the polymerization temperature. When the residence time is less than 5 times the half-life of the polymerization initiator, the monomer conversion cannot be increased. On the other hand, if it exceeds 50 times, the plug flow reactor becomes too large, and the advantage of using two reactors becomes small.

方法Cでは、モノマー転化率を2段目プラグフロー型反応器出口で70〜90%になるように連続的に重合する。2段目プラグフロー型反応器出口でのモノマー転化率が上記70%未満では、単位時間当たりのポリマー収量が小さくなり反応器を二つ使用するメリットが小さくなる。一方、2段目のモノマー転化率が上記90%を越えるには、反応器が極端に大きなものにするか、重合温度あるいは開始剤濃度を高めることを必要とし、先の多くの問題を生じる。   In Method C, the polymerization is continuously carried out so that the monomer conversion is 70 to 90% at the outlet of the second-stage plug flow reactor. When the monomer conversion rate at the outlet of the second-stage plug flow reactor is less than 70%, the polymer yield per unit time becomes small and the merit of using two reactors becomes small. On the other hand, in order for the monomer conversion rate in the second stage to exceed 90%, it is necessary to make the reactor extremely large, or to increase the polymerization temperature or the initiator concentration, resulting in many problems.

なお、方法A、BおよびCによって優れた耐熱分解性を有するメタクリル樹脂を製造するには、上述の条件を選定すればよいが、さらに反応系の酸素は充分に除去しておくことが好ましい(前述、高分子,27巻,11月号,819(1978))。   In order to produce a methacrylic resin having excellent thermal decomposition resistance by the methods A, B and C, the above-mentioned conditions may be selected, but it is preferable to sufficiently remove oxygen in the reaction system ( The aforementioned polymer, 27, November, 819 (1978)).

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例になんら限定されるものではない。本例で示すポリマーの物性測定は以下の方法により行った。
本実施例、比較例において、「部」は「重量部」を示す。
(1)耐熱分解性の測定は熱重量分析によった。セイコー電子工業(株)製RTG220型熱重量分析(TGA)装置を用いて、メタクリル樹脂約5mgを白金パン上に置き、300ml/minの窒素気流中、30℃から300℃まで2℃/minの昇温速度で加熱し減量変化を測定した。
(2)モノマー転化率は、GLサイエンス製GC−380型ガスクロマトグラフィーを用いて重合槽から流出する反応液中の未反応モノマー濃度を測定することにより求めた。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these Examples at all. The physical properties of the polymer shown in this example were measured by the following method.
In the examples and comparative examples, “parts” represents “parts by weight”.
(1) The thermodegradability was measured by thermogravimetric analysis. Using an RTG220 type thermogravimetric analysis (TGA) apparatus manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd., about 5 mg of methacrylic resin is placed on a platinum pan, and a temperature of 2 ° C./min from 30 ° C. to 300 ° C. in a nitrogen stream of 300 ml / min. The weight loss change was measured by heating at a heating rate.
(2) The monomer conversion was determined by measuring the unreacted monomer concentration in the reaction solution flowing out from the polymerization tank using GC-380 gas chromatography manufactured by GL Science.

(3)ポリマーの分子量は東ソー製8010型ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した。
(4)ポリマーの全光線透過率の測定には日本電色工業製Z−Sensor Σ80NDHを用いて、透過法で測定した。 以下、参考例1〜5、比較例1〜2に1段完全混合槽型連続重合について説明する。実施例1〜5、比較例3〜4には2段直列結合された完全混合槽型連続重合について、参考例6〜10、比較例5〜6には完全混合槽とプラグフロー型反応器を2段直列結合して行う連続重合について、それぞれ説明する。
(3) The molecular weight of the polymer was measured by Tosoh 8010 type gel permeation chromatography.
(4) The total light transmittance of the polymer was measured by a transmission method using a Z-Sensor Σ80NDH manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. Hereinafter, the first-stage complete mixing tank type continuous polymerization will be described in Reference Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2. Examples 1 to 5 and Comparative Examples 3 to 4 have a two-stage serially coupled complete mixing tank type continuous polymerization. Reference Examples 6 to 10 and Comparative Examples 5 to 6 have a complete mixing tank and a plug flow reactor. The continuous polymerization performed by two-stage series connection will be described respectively.

参考例1
1段完全混合槽型連続重合の参考例を示す。
メチルメタクリレート88.3部(8.11モル/リットル)、メチルアクリレート5.5部(0.69モル/リットル)、メタノール6.2部(1.79モル/リットル)、n−ドデシルメルカプタン0.15モル%(0.016モル/リットル)、2, 2’−アゾビスイソブチロニトリルを4.2×10-3モル%(0.45ミリモル/リットル)の濃度となるように配合して得られた組成物をヘリカルリボン翼付き10リットル完全混合槽に、1Kg/Hrで連続的にフィードして連続重合を行った。重合槽内の反応液量は5Kgとした。したがって、平均滞留時間は5時間とした。重合温度は150℃となるようにジャケット温度を調整した。モノマー転化率は61.5%、ポリマーの重量平均分子量は85,000でそれぞれ一定となり、安定に運転できた。
Reference example 1
A reference example of single-stage complete mixing tank type continuous polymerization is shown.
Methyl methacrylate 88.3 parts (8.11 mol / liter), methyl acrylate 5.5 parts (0.69 mol / liter), methanol 6.2 parts (1.79 mol / liter), n-dodecyl mercaptan 0.7. 15 mol% (0.016 mol / liter), 2,2′-azobisisobutyronitrile was blended to a concentration of 4.2 × 10 −3 mol% (0.45 mmol / liter). The obtained composition was continuously fed to a 10 liter complete mixing tank equipped with a helical ribbon blade at 1 Kg / Hr for continuous polymerization. The amount of the reaction solution in the polymerization tank was 5 kg. Therefore, the average residence time was 5 hours. The jacket temperature was adjusted so that the polymerization temperature was 150 ° C. The monomer conversion was 61.5%, and the weight average molecular weight of the polymer was 85,000.

重合槽液面が一定となるように底部から反応液をギヤポンプで抜き出し、熱交換器で270℃に加熱した後、圧力が10torrに調節された脱揮槽内に連続的に導入してフラッシュさせた。揮発分を除去した溶融ポリマーは底部よりギヤポンプでストランドとして抜き出し、切断してペレットとした(熱履歴を受けたポリマーP )。また、重合槽から流出する反応液より沈澱精製することによってもポリマーを得た(熱履歴を受けていないポリマーP )。 The reaction liquid is extracted from the bottom with a gear pump so that the liquid level in the polymerization tank is constant, heated to 270 ° C. with a heat exchanger, and then continuously introduced into a devolatilization tank whose pressure is adjusted to 10 torr and flushed. It was. The molten polymer from which volatile components had been removed was extracted as a strand from the bottom with a gear pump and cut into pellets (polymer P H that had undergone a thermal history). Also, to obtain a polymer by precipitation purification from the reaction solution flowing out from a polymerization vessel (polymer P P that is not subjected to thermal history).

表1に使用したモノマー濃度、モノマー中アクリレート濃度、メタノール濃度、重合開始剤濃度、連鎖移動剤濃度、使用した重合開始剤の半減期、設定した平均滞留時間、重合温度、到達したモノマー転化率、およびこれらを(1)式〜(3)式に代入した各々の値と熱重量分析によって測定した生成ポリマーの熱分解率を示す。熱履歴を受ける前の沈澱精製ポリマー(P )と加熱真空脱揮後の熱履歴を受けたポリマー(P )の耐熱分解性を調べた結果を図1、図2にそれぞれ示す。両者とも実質的な熱分解開始温度は300℃であった。熱分解率はPで0.5%、P で0.2%であり、重合工程、脱揮工程にかかわらず耐熱分解性良好なポリマーが得られたことがわかった。 真空脱揮したポリマーをアーブルク製45t射出成形機を用いて260℃で150mmφ×3mmの円板を成形したが、シルバーストリークスやボイドの発生は全くみられなかった。全光線透過率は93%であり、優れた透明性を有していた。 Monomer concentration used in Table 1, acrylate concentration in monomer, methanol concentration, polymerization initiator concentration, chain transfer agent concentration, half-life of polymerization initiator used, set average residence time, polymerization temperature, reached monomer conversion rate, The values obtained by substituting these into the equations (1) to (3) and the thermal decomposition rate of the resulting polymer measured by thermogravimetric analysis are shown. The results of examining the thermal decomposition resistance of the precipitated purified polymer (P P ) before receiving the thermal history and the polymer (P H ) receiving the thermal history after heating vacuum devolatilization are shown in FIGS. 1 and 2, respectively. In both cases, the substantial pyrolysis start temperature was 300 ° C. Thermal decomposition rate is 0.5% P P, a 0.2% P H, the polymerization step, the thermal decomposition resistance good polymer regardless devolatilization step was found to be obtained. A vacuum devolatilized polymer was used to form a 150 mmφ × 3 mm disc at 260 ° C. using an Aburg 45t injection molding machine, but no silver streaks or voids were observed. The total light transmittance was 93% and had excellent transparency.

表1

原料濃度(モル/リットル)
メチルメタクリレート 8.11
メチルアクリレート 0.69
メタノール 1.79
n−ドデシルメルカプタン 0.016
2,2’−アゾビスイソブチロニトリル 4.5×10-4
重合開始剤半減期τ(分) 0.06
平均滞留時間θ(分) 300
θ/τ 4910
重合温度(℃) 150
到達モノマー転化率(%) 61.5
(1)式の値 1.3×109
(2)式の値 9.9×103
(3)式の値 2.0×10-5
熱履歴を受ける前のポリマーの熱分解率(%)0.5
Table 1

Raw material concentration (mol / liter)
Methyl methacrylate 8.11
Methyl acrylate 0.69
Methanol 1.79
n-dodecyl mercaptan 0.016
2,2′-Azobisisobutyronitrile 4.5 × 10 −4
Polymerization initiator half-life τ (min) 0.06
Average residence time θ (min) 300
θ / τ 4910
Polymerization temperature (° C) 150
Ultimate monomer conversion (%) 61.5
Value of equation (1) 1.3 × 10 9
(2) Value of formula 9.9 × 10 3
(3) Expression value 2.0 × 10 −5
Thermal decomposition rate of polymer before receiving thermal history (%) 0.5

参考例2〜5
参考例1と同様の方法により各種条件で1段完全混合槽型連続重合を実施した。いずれの参考例でも重合反応は安定に制御され耐熱分解性良好なポリマーが得られた。表2に原料組成、重合条件、モノマー転化率、樹脂の特性(重量平均分子量、熱分解率)を示した。
Reference Examples 2-5
A one-stage complete mixing tank type continuous polymerization was carried out under various conditions in the same manner as in Reference Example 1 . In any of the reference examples , the polymerization reaction was stably controlled, and a polymer having good thermal decomposition resistance was obtained. Table 2 shows the raw material composition, polymerization conditions, monomer conversion rate, and resin properties (weight average molecular weight, thermal decomposition rate).

表2
参考例番号 2 3 4 5
原料組成 MMA(部) 82.9 71.0 83.9 82.8
( mol/l ) 7.54 6.20 7.72 7.35
コモノマー MA EA MA BA
コモノマー(部) 3.8 6.8 6.3 7.0
( mol/l ) 0.46 0.80 0.78 0.85
溶媒 CH3OH CH3OH CH3OH CH3OH
(部) 13.3 22.2 3.6 3.6
( mol/l ) 3.81 6.25 1.00 1.02
重合開始剤 AIBN DTAP DTAP DTBP
重合開始剤(10-3モル%) 1.3 9.8 10.5 3.8
(ミリモル/リットル) 0.2 1.3 1.0 0.4
重合開始剤半減期τ(分) 0.06 5.26 15.0 4.4
連鎖移動剤 DM DM OM OM
連鎖移動剤(モル%) 0.13 0.03 0.14 0.13
(ミリモル/リットル) 15.4 4.0 13.0 12.0
重合条件 重合温度(℃) 150 160 150 170
平均滞留時間θ(分) 390 250 330 300
θ/τ 6373 48 22 69
モノマー転化率(%) 52.0 70.7 70.0 62.6
樹脂の特性
重量平均分子量(Mw ×10-4) 7.8 9.0 8.9 8.1
熱分解率(wt%) 0.6 1.4 1.4 0.5
成形品の特性
シルバーストリークスの発生 なし なし なし なし
ボイドの発生 なし なし なし なし
全光線透過率(%) 93 93 93 93
Table 2
Reference example number 2 3 4 5
Raw material composition MMA (part) 82.9 71.0 83.9 82.8
(Mol / l) 7.54 6.20 7.72 7.35
Comonomer MA EA MA BA
Comonomers (parts) 3.8 6.8 6.3 7.0
(Mol / l) 0.46 0.80 0.78 0.85
Solvent CH 3 OH CH 3 OH CH 3 OH CH 3 OH
(Part) 13.3 22.2 3.6 3.6
(Mol / l) 3.81 6.25 1.00 1.02
Polymerization initiator AIBN DTAP DTAP DTBP
Polymerization initiator (10 -3 mol%) 1.3 9.8 10.5 3.8
(Mmol / liter) 0.2 1.3 1.0 0.4
Polymerization initiator half-life τ (min) 0.06 5.26 15.0 4.4
Chain transfer agent DM DM OM OM
Chain transfer agent (mol%) 0.13 0.03 0.14 0.13
(Mmol / liter) 15.4 4.0 13.0 12.0
Polymerization conditions Polymerization temperature (℃) 150 160 150 170
Average residence time θ (min) 390 250 330 300
θ / τ 6373 48 22 69
Monomer conversion (%) 52.0 70.7 70.0 62.6
Resin properties Weight average molecular weight (Mw x 10 -4 ) 7.8 9.0 8.9 8.1
Thermal decomposition rate (wt%) 0.6 1.4 1.4 0.5
Molded product characteristics
Occurrence of silver streak None None None None
Generation of voids None None None None
Total light transmittance (%) 93 93 93 93

表2中の略語の説明(以下の表中においても同様の略語を使用する)
MMA:メチルメタクリレート MA:メチルアクリレート
EA :エチルアクリレート BA:ブチルアクリレート
AIBN:2,2’−アゾビスイソブチロニトリル
DTAP:ジ−t−アミルパーオキサイド
DTBP:ジ−t−ブチルパーオキサイド
DM :n−ドデシルメルカプタン
OM :n−オクチルメルカプタン
Explanation of abbreviations in Table 2 (similar abbreviations are used in the following tables)
MMA: methyl methacrylate MA: methyl acrylate EA: ethyl acrylate BA: butyl acrylate AIBN: 2,2′-azobisisobutyronitrile DTAP: di-t-amyl peroxide DTBP: di-t-butyl peroxide DM: n -Dodecyl mercaptan OM: n-octyl mercaptan

比較例1
1段完全混合槽型連続重合例である。
メチルメタクリレート50.1部(4.29モル/リットル)、メチルアクリレート1.8部(0.21モル/リットル)、メタノール48.1部(12.91モル/リットル)、n−ドデシルメルカプタン5.7×10-4モル%(0.1ミリモル/リットル)、ジ−t−アミルパーオキサイド0.017モル%(3.0ミリモル/リットル)からなる組成物1.67Kg/Hrを参考例1と同様の重合槽に連続的にフィードして平均滞留時間180分 (θ/τ=4.0)、重合温度は140℃で連続重合を行ったところ、モノマー転化率67.7%、重量平均分子量73,000で運転維持できた。 表3に使用したモノマー濃度、モノマー中アクリレート濃度、メタノール濃度、重合開始剤濃度、連鎖移動剤濃度、使用した重合開始剤の半減期、設定した平均滞留時間、重合温度、到達したモノマー転化率、およびこれらを(1)式〜(3)式に代入した各々の値と熱重量分析によって測定した生成ポリマーの熱分解率を示す。
Comparative Example 1
This is an example of a single-stage complete mixing tank type continuous polymerization.
4. Methyl methacrylate 50.1 parts (4.29 mol / liter), methyl acrylate 1.8 parts (0.21 mol / liter), methanol 48.1 parts (12.91 mol / liter), n-dodecyl mercaptan A composition 1.67 Kg / Hr composed of 7 × 10 −4 mol% (0.1 mmol / liter) and di-t-amyl peroxide 0.017 mol% (3.0 mmol / liter) was used as Reference Example 1 When continuous polymerization was carried out at an average residence time of 180 minutes (θ / τ = 4.0) and a polymerization temperature of 140 ° C. while continuously feeding to the same polymerization tank, the monomer conversion was 67.7% and the weight average molecular weight was The operation was maintained at 73,000. The monomer concentration used in Table 3, the acrylate concentration in the monomer, the methanol concentration, the polymerization initiator concentration, the chain transfer agent concentration, the half-life of the polymerization initiator used, the set average residence time, the polymerization temperature, the monomer conversion reached, The values obtained by substituting these into the equations (1) to (3) and the thermal decomposition rate of the resulting polymer measured by thermogravimetric analysis are shown.

参考例1と同様に重合槽から流出する反応液より沈澱精製した熱履歴を受ける前のポリマー(P)と270℃で真空脱揮した後の熱履歴を受けたポリマー(P )の耐熱分解性を調べた結果を図3、図4にそれぞれ示す。熱分解開始温度は重合槽から流出するポリマー(P)、270℃の真空脱揮した後のポリマー(P )ともに250℃であった。重合槽から流出するポリマーの300℃までの分解率は9.0%であった。
真空脱揮したポリマーをアーブルク製45t射出成形機を用いて260℃で150mmφ×3mmの円板を成形したが、シルバーストリークスが発生し、全光線透過率は91%であった。
As in Reference Example 1 , the heat resistance of the polymer (P P ) before receiving the heat history precipitated and purified from the reaction solution flowing out of the polymerization tank and the polymer (P H ) receiving the heat history after vacuum devolatilization at 270 ° C. The results of examining the decomposability are shown in FIGS. 3 and 4, respectively. The thermal decomposition starting temperature was 250 ° C. for both the polymer flowing out from the polymerization tank (P P ) and the polymer (P H ) after vacuum devolatilization at 270 ° C. The decomposition rate of the polymer flowing out from the polymerization tank up to 300 ° C. was 9.0%.
A vacuum devolatilized polymer was used to form a 150 mmφ × 3 mm disk at 260 ° C. using an Aburg 45t injection molding machine, but silver streaks occurred and the total light transmittance was 91%.

表3

原料濃度(モル/リットル)
メチルメタクリレート 4.29
メチルアクリレート 0.21
メタノール 12.9
n−ドデシルメルカプタン 1.0×10-4
ジ-t-アミルパーオキサイド 0.003
重合開始剤半減期(分) 44.9
平均滞留時間(分) 180
重合温度(℃) 140
到達モノマー転化率(%) 67.7
(1)式の値 6.7×108
(2)式の値 1.9×103
(3)式の値 2.8×10-4
熱履歴を受ける前のポリマーの熱分解率(%) 9.0
Table 3

Raw material concentration (mol / liter)
Methyl methacrylate 4.29
Methyl acrylate 0.21
Methanol 12.9
n-dodecyl mercaptan 1.0 × 10 −4
Di-t-amyl peroxide 0.003
Polymerization initiator half-life (minutes) 44.9
Average residence time (min) 180
Polymerization temperature (° C) 140
Achievable monomer conversion (%) 67.7
Value of equation (1) 6.7 × 10 8
Value of formula (2) 1.9 × 10 3
Value of equation (3) 2.8 × 10 −4
Thermal decomposition rate of polymer before receiving thermal history (%) 9.0

比較例2
1段完全混合槽型連続重合例である。
メチルメタクリレート44.8部(3.85モル/リットル)、メチルアクリレート5.0部(0.50モル/リットル)、メタノール50.2部(13.43モル/リットル)、n−ドデシルメルカプタン0.011モル%(2.0ミリモル/リットル)、ラウロイルパーオキサイド0.028モル%(5.0ミリモル/リットル)からなる組成物を重合槽に連続的にフィードして平均滞留時間300分(θ/τ=6.7)、重合温度は90℃で連続重合を行ったところ、モノマー転化率64.0%、重量平均分子量80,000で安定に運転が維持できた。重合槽から流出する反応液より沈澱精製した熱履歴を受ける前のポリマー(P )と270℃の真空脱揮した後の熱履歴を受けたポリマー(P )の熱分解温度は、いずれも250℃であった。重合槽から流出するポリマー(P )の300℃までの分解率は12.6であった。
Comparative Example 2
This is an example of a single-stage complete mixing tank type continuous polymerization.
Methyl methacrylate 44.8 parts (3.85 mol / liter), methyl acrylate 5.0 parts (0.50 mol / liter), methanol 50.2 parts (13.43 mol / liter), n-dodecyl mercaptan A composition consisting of 011 mol% (2.0 mmol / liter) and lauroyl peroxide 0.028 mol% (5.0 mmol / liter) was continuously fed to the polymerization tank and an average residence time of 300 minutes (θ / When continuous polymerization was performed at 90 ° C. at a polymerization temperature of τ = 6.7), stable operation could be maintained at a monomer conversion of 64.0% and a weight average molecular weight of 80,000. The thermal decomposition temperature of the polymer (P P ) before receiving the thermal history precipitated and purified from the reaction solution flowing out of the polymerization tank and the polymer (P H ) receiving the thermal history after devolatilization at 270 ° C. are both It was 250 ° C. The decomposition rate of the polymer (P P ) flowing out from the polymerization tank to 300 ° C. was 12.6.

実施例1
2段に直列結合された完全混合槽型連続重合を行うに当たり、第1槽、第2槽ともにヘリカルリボン翼付き10リットル完全混合槽を使用した。 メチルメタクリレート84.6部、メチルアクリレート6.3部、メタノール9.1部、n−ドデシルメルカプタン0.148モル%、ジ−t−アミルパーオキサイド0.006モル%からなる組成物を第1槽目に1Kg/Hrで連続的にフィードするとともに第1槽液面レベルが一定となるように底部よりギヤポンプで抜き出して第2槽に流入させ、さらに第2槽の液面レベルが一定となるように第2槽底部よりギヤポンプで抜き出した。重合槽内の反応液量は両槽とも5Kg、平均滞留時間はともに5時間とした。重合温度は150℃となるようにジャケット温度を調整した。したがって、平均滞留時間は開始剤半減期の16.9倍となった。1段目のモノマー転化率61.5%、2段目はモノマー転化率73.4%、重量平均分子量85,000であった。
Example 1
In conducting the complete mixing tank type continuous polymerization coupled in series in two stages, a 10 liter complete mixing tank with helical ribbon blades was used for both the first tank and the second tank. A composition comprising 84.6 parts of methyl methacrylate, 6.3 parts of methyl acrylate, 9.1 parts of methanol, 0.148 mol% of n-dodecyl mercaptan, and 0.006 mol% of di-t-amyl peroxide is added to the first tank. The eye is continuously fed at 1 Kg / Hr and extracted from the bottom with a gear pump so that the first tank liquid level is constant, and then flows into the second tank, and the liquid level in the second tank is constant. Was extracted from the bottom of the second tank with a gear pump. The amount of the reaction solution in the polymerization tank was 5 kg in both tanks, and the average residence time was 5 hours. The jacket temperature was adjusted so that the polymerization temperature was 150 ° C. Therefore, the average residence time was 16.9 times the initiator half-life. The first stage monomer conversion was 61.5%, and the second stage monomer conversion was 73.4% and the weight average molecular weight was 85,000.

第2槽底部から抜き出した反応液を熱交換器で270℃に加熱した後、圧力が10torrに調節された脱揮槽内に連続的に導入してフラッシュした。揮発分を除去された溶融ポリマーは底部よりギヤポンプでストランドとして抜き出し、切断してペレットを得た(P )。また、第2槽から流出する反応液より沈澱精製することによってもポリマーを得た(P )。 表4に使用したモノマー濃度、モノマー中アクリレート濃度、メタノール濃度、重合開始剤濃度、連鎖移動剤濃度、使用した重合開始剤の半減期、設定した平均滞留時間、重合温度、到達したモノマー転化率、およびこれらを(4)式〜(6)式に代入した各々の値と熱重量分析によって測定した生成ポリマーの熱分解率を示す。 The reaction liquid extracted from the bottom of the second tank was heated to 270 ° C. with a heat exchanger, and then continuously introduced into a devolatilization tank whose pressure was adjusted to 10 torr and flushed. The molten polymer from which volatile components were removed was extracted as a strand from the bottom with a gear pump and cut to obtain pellets (P H ). The polymer was also obtained by precipitation purification from the reaction solution flowing out from the second tank (P P ). Monomer concentration used in Table 4, acrylate concentration in monomer, methanol concentration, polymerization initiator concentration, chain transfer agent concentration, half-life of polymerization initiator used, set average residence time, polymerization temperature, reached monomer conversion rate, The values obtained by substituting these into the equations (4) to (6) and the thermal decomposition rate of the resulting polymer measured by thermogravimetric analysis are shown.

重合工程後の熱履歴を受ける前の沈澱精製ポリマー(P )と脱揮工程後の熱履歴を受けたポリマー(P )の耐熱分解性を調べた結果を図5、図6にそれぞれ示す。両者とも実質的な熱分解開始温度は300℃であった。熱分解率はPで0.5%、P で0.2%であり、重合工程、脱揮工程にかかわらず耐熱分解性良好なポリマーが得られたことがわかった。 真空脱揮したポリマーをアーブルク製45t射出成形機を用いて260℃で150mmφ×3mmの円板を成形したが、シルバーストリークスやボイドの発生は全くみられなかった。全光線透過率は93%であり、優れた透明性を有していた。 The results of examining the thermal decomposition resistance of the precipitated purified polymer (P P ) before receiving the thermal history after the polymerization step and the polymer (P H ) receiving the thermal history after the devolatilization step are shown in FIGS. 5 and 6, respectively. . In both cases, the substantial pyrolysis start temperature was 300 ° C. Thermal decomposition rate is 0.5% P P, a 0.2% P H, the polymerization step, the thermal decomposition resistance good polymer regardless devolatilization step was found to be obtained. A vacuum devolatilized polymer was used to form a 150 mmφ × 3 mm disc at 260 ° C. using an Aburg 45t injection molding machine, but no silver streaks or voids were observed. The total light transmittance was 93% and had excellent transparency.

表4

原料組成
第1槽メインフィード組成(モル/リットル)
メチルメタクリレート 7.82
メチルアクリレート 0.68
メタノール 2.61
n−ドデシルメルカプタン 0.014
ジーtーアミルパーオキサイド 5.4×10-4
第2槽サイドフィード組成 サイドフィードせず
第1槽
重合温度(℃) 150
平均滞留時間θ(分) 300
第1槽モノマー転化率(%) 60.5
第2槽
重合温度(℃) 150
平均滞留時間θ(分) 300
第2槽モノマー転化率(%) 74.0
(4)式の値 7.7×108
(5)式の値 9.8×103
(6)式の値 3.0×10-5
熱履歴を受ける前のポリマーの熱分解率(%) 0.5
Table 4

Raw material composition 1st tank main feed composition (mol / liter)
Methyl methacrylate 7.82
Methyl acrylate 0.68
Methanol 2.61
n-dodecyl mercaptan 0.014
G-tamyl peroxide 5.4 × 10 −4
Second tank side feed composition No side feed
1st tank
Polymerization temperature (° C) 150
Average residence time θ (min) 300
First tank monomer conversion (%) 60.5
Second tank
Polymerization temperature (° C) 150
Average residence time θ (min) 300
Second tank monomer conversion (%) 74.0
(4) Value 7.7 × 10 8
(5) Value of equation 9.8 × 10 3
(6) Value of expression 3.0 × 10 −5
Thermal decomposition rate of polymer before receiving thermal history (%) 0.5

実施例2〜5
実施例1と同様の方法により各種条件で2段に直列結合された完全混合槽型連続重合を実施した。いずれの実施例でも重合反応は安定に制御され耐熱分解性良好なポリマーが得られた。表5、6に原料組成、重合条件、モノマー転化率、樹脂の特性(重量平均分子量、熱分解率)を示した。
Examples 2-5
In the same manner as in Example 1 , complete mixing tank type continuous polymerization was performed in two stages in series under various conditions. In any of the examples, the polymerization reaction was stably controlled, and a polymer having good thermal decomposition resistance was obtained. Tables 5 and 6 show the raw material composition, polymerization conditions, monomer conversion, and resin properties (weight average molecular weight, thermal decomposition rate).

表5
実施例番号 2 3 4 5
原料組成
第1槽メインフィード組成
MMA (部) 82.7 88.4 88.7 85.0
(モル/リットル) 7.68 8.18 8.23 7.65
コモノマー MA MA EA BA
コモノマー(部) 3.0 3.0 5.4 5.2
(モル/リットル) 0.32 0.32 0.57 0.55
溶媒 CH3OH CH3OH CH3OH CH3OH
溶媒 (部) 13.2 8.6 5.2 9.7
(モル/リットル) 3.78 2.47 1.51 2.79
重合開始剤 DTAP DTAP AIBN DTBP
重合開始剤(ミリモル/リットル)0.21 0.27 0.32 0.36
連鎖移動剤 DM DM DM OM
連鎖移動剤(ミリモル/リットル)12.0 11.0 17.0 9.4
第2槽サイドフィード組成
MMA (部) 70.0 73.1 90.0 90.0
(モル/リットル) 6.60 6.89 8.29 8.09
コモノマー(部) 30.0 26.9 10.0 10.0
(モル/リットル) 3.29 2.95 1.07 1.04
重合開始剤(ミリモル/リットル)10.2 10.2 3.1 2.1
連鎖移動剤(ミリモル/リットル)51.5 28.0 32.0 30.0
メイン/サイド−フィード重量比 20.0/1 33.4/1 13.9/1 13.9/1
Table 5
Example No. 2 3 4 5
Raw material composition
1st tank main feed composition
MMA (part) 82.7 88.4 88.7 85.0
(Mol / liter) 7.68 8.18 8.23 7.65
Comonomer MA MA EA BA
Comonomer (part) 3.0 3.0 5.4 5.2
(Mol / liter) 0.32 0.32 0.57 0.55
Solvent CH 3 OH CH 3 OH CH 3 OH CH 3 OH
Solvent (parts) 13.2 8.6 5.2 9.7
(Mol / liter) 3.78 2.47 1.51 2.79
Polymerization initiator DTAP DTAP AIBN DTBP
Polymerization initiator (mmol / liter) 0.21 0.27 0.32 0.36
Chain transfer agent DM DM DM OM
Chain transfer agent (mmol / liter) 12.0 11.0 17.0 9.4
Second tank side feed composition
MMA (part) 70.0 73.1 90.0 90.0
(Mol / liter) 6.60 6.89 8.29 8.09
Comonomer (part) 30.0 26.9 10.0 10.0
(Mol / liter) 3.29 2.95 1.07 1.04
Polymerization initiator (mmol / liter) 10.2 10.2 3.1 2.1
Chain transfer agent (mmol / liter) 51.5 28.0 32.0 30.0
Main / side-feed weight ratio 20.0 / 1 33.4 / 1 13.9 / 1 13.9 / 1

表6
実施例番号 2 3 4 5
重合条件
第1槽
重合温度(℃) 150 150 155 160
平均滞留時間θ(分) 300 180 180 180
重合開始剤半減期τ(分) 17.8 17.8 1.2 22.8
第1槽モノマー転化率(%) 49.1 47.1 56.2 54.3
第2槽
重合温度(℃) 150 150 155 160
平均滞留時間θ(分) 300 180 180 180
重合開始剤半減期τ(分) 17.8 17.8 1.2 22.8
第2槽モノマー転化率(%) 80.2 71.0 77.4 74.1
樹脂の特性
重量平均分子量(Mw ×10-4) 7.8 9.0 8.9 8.1
熱分解率(wt%) 0.9 1.4 1.4 0.5
成形品の特性
シルバーストリークスの発生 なし なし なし なし
ボイドの発生 なし なし なし なし
全光線透過率(%) 93 93 93 93
Table 6
Example No. 2 3 4 5
Polymerization conditions
1st tank
Polymerization temperature (℃) 150 150 155 160
Average residence time θ (min) 300 180 180 180
Polymerization initiator half-life τ (min) 17.8 17.8 1.2 22.8
Tank 1 monomer conversion (%) 49.1 47.1 56.2 54.3
Second tank
Polymerization temperature (℃) 150 150 155 160
Average residence time θ (min) 300 180 180 180
Polymerization initiator half-life τ (min) 17.8 17.8 1.2 22.8
Second tank monomer conversion (%) 80.2 71.0 77.4 74.1
Resin properties
Weight average molecular weight (Mw × 10 −4 ) 7.8 9.0 8.9 8.1
Thermal decomposition rate (wt%) 0.9 1.4 1.4 0.5
Molded product characteristics
Occurrence of silver streak None None None None
Generation of voids None None None None
Total light transmittance (%) 93 93 93 93

比較例3
2段に直列結合された完全混合槽型連続重合を実施した。
メチルメタクリレート58.3部、メチルアクリレート2.0部、メタノール39.7部、n−ドデシルメルカプタン3.2ミリモル/リットル、ジ−t−アミルパーオキサイド2.0ミリモル/リットルからなる組成物を1.67Kg/Hrで第1槽に連続的にフィードし、さらに第2槽にメチルメタクリレート90.0部、メチルアクリレート10.0部、n−ドデシルメルカプタン1.2ミリモル/リットル、ジ−t−アミルパーオキサイド1.9ミリモル/リットルからなる組成物を120g/Hrでサイドフィードした。2槽とも重合温度140℃、平均滞留時間3時間で連続重合を行った。したがって、平均滞留時間は開始剤半減期の3.4倍となった。1段目のモノマー転化率63.8%、2段目のモノマー転化率82.2%、重量平均分子量86,000で運転維持した。
Comparative Example 3
Complete mixing tank type continuous polymerization connected in series in two stages was carried out.
A composition comprising 58.3 parts of methyl methacrylate, 2.0 parts of methyl acrylate, 39.7 parts of methanol, 3.2 mmol / liter of n-dodecyl mercaptan, and 2.0 mmol / liter of di-t-amyl peroxide was used. Feed continuously to the first tank at .67 Kg / Hr, and further to the second tank 90.0 parts methyl methacrylate, 10.0 parts methyl acrylate, 1.2 mmol / l n-dodecyl mercaptan, di-t-amyl A composition consisting of 1.9 mmol / liter of peroxide was side-fed at 120 g / Hr. In both tanks, continuous polymerization was carried out at a polymerization temperature of 140 ° C. and an average residence time of 3 hours. Therefore, the average residence time was 3.4 times the initiator half-life. Operation was maintained at a monomer conversion of the first stage of 63.8%, a monomer conversion of the second stage of 82.2%, and a weight average molecular weight of 86,000.

重合槽から流出する反応液より沈澱精製した熱履歴を受けていないポリマー(P )と270℃で真空脱揮した後の熱履歴を受けたポリマー(P )の耐熱分解性を調べた結果を図7、図8にそれぞれ示す。熱分解開始温度は重合槽から流出するポリマー、270℃の真空脱揮した後のポリマーともに250℃であった。重合槽から流出するポリマーの300℃までの分解率は7.0であった。 真空脱揮したポリマーをアーブルク製45t射出成形機を用いて260℃で150mmφ×3mmの円板を成形したが、シルバーストリークスが発生し、全光線透過率は91%であった。 Results of examining the thermal decomposition resistance of the polymer (P P ) that has been subjected to precipitation purification from the reaction solution flowing out of the polymerization tank and the polymer (P H ) that has undergone the thermal history after vacuum devolatilization at 270 ° C. Are shown in FIGS. 7 and 8, respectively. The thermal decomposition starting temperature was 250 ° C. for both the polymer flowing out from the polymerization tank and the polymer after devolatilization at 270 ° C. The decomposition rate of the polymer flowing out from the polymerization tank up to 300 ° C. was 7.0. A vacuum devolatilized polymer was used to form a 150 mmφ × 3 mm disk at 260 ° C. using an Aburg 45t injection molding machine, but silver streaks occurred and the total light transmittance was 91%.

表7

原料組成
第1槽メインフィード組成(モル/リットル)
メチルメタクリレート 5.10
メチルアクリレート 0.20
メタノール 10.82
n−ドデシルメルカプタン 0.003
ジーtーアミルパーオキサイド 0.002
第2槽サイドメインフィード組成(モル/リットル)
メチルメタクリレート 8.47
メチルアクリレート 1.10
n−ドデシルメルカプタン 0.001
ジーtーアミルパーオキサイド 0.002
メイン/サイド−フィード重量比 14.0/1
第1槽 重合温度(℃) 150
平均滞留時間θ(分) 300
第1槽モノマー転化率(%) 61.5
第2槽 重合温度(℃) 150
平均滞留時間θ(分) 300
第2槽モノマー転化率(%) 73.2
(4)式の値 3.4×108
(5)式の値 2.9×103
(6)式の値 2.0×10-4
熱履歴を受ける前のポリマーの熱分解率(%) 7.0
Table 7

Raw material composition
1st tank main feed composition (mol / liter)
Methyl methacrylate 5.10
Methyl acrylate 0.20
Methanol 10.82
n-dodecyl mercaptan 0.003
G-tamyl peroxide 0.002
Second tank rhino domain feed composition (mol / liter)
Methyl methacrylate 8.47
Methyl acrylate 1.10
n-dodecyl mercaptan 0.001
G-tamyl peroxide 0.002
Main / side-feed weight ratio 14.0 / 1
First tank polymerization temperature (° C) 150
Average residence time θ (min) 300
First tank monomer conversion (%) 61.5
Second tank polymerization temperature (° C) 150
Average residence time θ (min) 300
Second tank monomer conversion (%) 73.2
(4) Value 3.4 × 10 8
The value of the formula (5) 2.9 × 10 3
(6) Value of formula 2.0 × 10 −4
Thermal decomposition rate of polymer before undergoing thermal history (%) 7.0

比較例4
2段に直列結合された完全混合槽型連続重合の例である。
メチルメタクリレート62.0部(5.44モル/リットル)、メチルアクリレート0.6部(0.06モル/リットル)、メタノール37.4部(10.24モル/リットル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.007モル%(1.1ミリモル/リットル)からなる組成物を実施例1と同様の第1槽に1.67Kg/Hrで連続的にフィードし、さらに第2槽にメチルメタクリレート95.0部(8.93モル/リットル)、メチルアクリレート5.0部(0.55モル/リットル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.12モル%(11.5ミリモル/リットル)からなる組成物を120g/Hrでサイドフィードした。2槽とも重合温度130℃、平均滞留時間3時間で連続重合を行った。したがって、平均滞留時間は開始剤半減期の479倍となった。1段目のモノマー転化率60.3%、2段目のモノマー転化率82.7%、重量平均分子量79.000で運転維持した。
Comparative Example 4
It is an example of a complete mixing tank type continuous polymerization connected in series in two stages.
Methyl methacrylate 62.0 parts (5.44 mol / liter), methyl acrylate 0.6 parts (0.06 mol / liter), methanol 37.4 parts (10.24 mol / liter), 2,2′-azo A composition consisting of 0.007 mol% (1.1 mmol / liter) of bisisobutyronitrile was continuously fed to the first tank similar to Example 1 at 1.67 Kg / Hr, and further to the second tank. Methyl methacrylate 95.0 parts (8.93 mol / liter), methyl acrylate 5.0 parts (0.55 mol / liter), 2,2'-azobisisobutyronitrile 0.12 mol% (11.5 The composition consisting of (mmol / liter) was side fed at 120 g / Hr. Both tanks were continuously polymerized at a polymerization temperature of 130 ° C. and an average residence time of 3 hours. Therefore, the average residence time was 479 times the initiator half-life. The first stage monomer conversion was 60.3%, the second stage monomer conversion was 82.7%, and the weight average molecular weight was 79.000.

第2槽から流出する反応液より沈澱精製したポリマー(P )と270℃で真空脱揮した後のポリマー(P )の耐熱分解性を調べた結果、いずれのポリマーも熱分解開始温度は250℃であった。熱履歴を受ける前のポリマー(P )の熱分解率は8.2%であった。
真空脱揮したポリマーをアーブルク製45t射出成形機を用いて260℃で150mmφ×3mmの円板を成形したが、シルバーストリークスが発生し、全光線透過率は91%であった。
As a result of examining the thermal decomposition resistance of the polymer (P P ) precipitated and purified from the reaction solution flowing out of the second tank and the polymer (P H ) after vacuum devolatilization at 270 ° C., the thermal decomposition initiation temperature of each polymer is It was 250 ° C. The thermal decomposition rate of the polymer (P P ) before receiving the thermal history was 8.2%.
A vacuum devolatilized polymer was used to form a 150 mmφ × 3 mm disk at 260 ° C. using an Aburg 45t injection molding machine, but silver streaks occurred and the total light transmittance was 91%.

参考例6
直列結合された1段目完全混合槽と2段目プラグフロー型反応器を使用して連続重合を行うに当たり、1段目にヘリカルリボン翼付き10リットル完全混合槽、2段目に熱媒ジャケット付きスタティックミキサー(内径3/4インチ)を用いた。メチルメタクリレート84.6部(7.82モル/リットル)、メチルアクリレート6.4部(0.68モル/リットル)、メタノール9.1部(2.61モル/リットル)、n−ドデシルメルカプタン0.148モル%(0.14モル/リットル)、ジ−t−アミルパーオキサイド6ミリモル%(6ミリモル/リットル)からなる組成物を1段目完全混合槽に1Kg/Hrで連続的にフィードするとともに槽底部よりギヤポンプにて抜き出して2段目のスタティックミキサーに流入させた。
1段目の槽内の反応液量は5Kgとし、レベル一定となるように流量調整を行い、平均滞留時間は5時間とした。2段目のスタティックミキサーの滞留時間は2時間とした。重合温度はともに150℃となるようにジャケット温度を調整した。結果、1段目のモノマー転化率61.3%、2段目はモノマー転化率80.7%、重量平均分子量85,000であった。
Reference Example 6
For continuous polymerization using a first-stage complete mixing tank and a second-stage plug flow reactor connected in series, a 10-liter complete mixing tank with a helical ribbon blade in the first stage and a heating medium jacket in the second stage A static mixer (inner diameter 3/4 inch) was used. Methyl methacrylate 84.6 parts (7.82 mol / liter), methyl acrylate 6.4 parts (0.68 mol / liter), methanol 9.1 parts (2.61 mol / liter), n-dodecyl mercaptan 0.8. While continuously feeding a composition comprising 148 mol% (0.14 mol / liter) and 6 mmol% (6 mmol / liter) of di-t-amyl peroxide to the first stage complete mixing tank at 1 kg / hr. It extracted with the gear pump from the tank bottom part, and was made to flow in into the 2nd stage static mixer.
The amount of the reaction liquid in the first stage tank was 5 kg, the flow rate was adjusted so that the level was constant, and the average residence time was 5 hours. The residence time of the second stage static mixer was 2 hours. The jacket temperature was adjusted so that the polymerization temperature was 150 ° C. As a result, the first stage monomer conversion was 61.3%, and the second stage monomer conversion was 80.7%, and the weight average molecular weight was 85,000.

スタティックミキサー出口からの反応液は熱交換器に導入して270℃に加熱した後、圧力が10torrに調節された脱揮槽内に連続的に導入してフラッシュした。揮発分を除去された溶融ポリマーは脱揮槽底部よりギヤポンプでストランドとして抜き出し、切断してペレットとした(P )。また、スタティックミキサーから流出する反応液を沈澱精製することによってもポリマーを得た(P)。表8に使用したモノマー濃度、モノマー中アクリレート濃度、メタノール濃度、重合開始剤濃度、連鎖移動剤濃度、使用した重合開始剤の半減期、設定した平均滞留時間、重合温度、到達したモノマー転化率、およびこれらを(7)式〜(9)式に代入した各々の値と熱重量分析によって測定した生成ポリマーの熱分解率を示す。
熱履歴を受ける前の沈澱精製ポリマー(P )と脱揮工程後の熱履歴を受けたポリマーの耐熱分解性を調べた結果を図9、図10にそれぞれ示す。両者とも実質的な熱分解開始温度は300℃であり、それらの熱分解率はP で0.6%、PH で0.2%であり、重合工程、脱揮工程にかかわらず耐熱分解性良好なポリマーが得られたことがわかった。 真空脱揮したポリマーをアーブルク製45t射出成形機を用いて260℃で150mmφ×3mmの円板を成形したが、シルバーストリークスやボイドの発生は全くみられなかった。全光線透過率は93%であり、優れた透明性を有していた。
The reaction liquid from the static mixer outlet was introduced into a heat exchanger and heated to 270 ° C., and then continuously introduced into a devolatilizing tank whose pressure was adjusted to 10 torr and flushed. The molten polymer from which volatile components were removed was extracted as a strand from the bottom of the devolatilization tank with a gear pump, and cut into pellets (P H ). Moreover, the polymer was obtained also by carrying out the precipitation refinement | purification of the reaction liquid which flows out out of a static mixer (P P ). Monomer concentration used in Table 8, acrylate concentration in monomer, methanol concentration, polymerization initiator concentration, chain transfer agent concentration, half-life of polymerization initiator used, set average residence time, polymerization temperature, reached monomer conversion rate, The values obtained by substituting these into the equations (7) to (9) and the thermal decomposition rate of the polymer produced by thermogravimetric analysis are shown.
The results of examining the thermal decomposition resistance of the precipitated purified polymer (P P ) before receiving the heat history and the polymer receiving the heat history after the devolatilization step are shown in FIGS. 9 and 10, respectively. Substantial thermal decomposition temperature both are 300 ° C., their thermal decomposition rate was 0.6% in the P P, 0.2% in the PH, the polymerization step, the thermal decomposition resistance regardless devolatilization step It was found that a good polymer was obtained. A vacuum devolatilized polymer was used to form a 150 mmφ × 3 mm disc at 260 ° C. using an Aburg 45t injection molding machine, but no silver streaks or voids were observed. The total light transmittance was 93% and had excellent transparency.

表8

原料組成
第1槽メインフィード組成(モル/リットル)
メチルメタクリレート 7.82
メチルアクリレート 0.68
メタノール 2.61
n−ドデシルメルカプタン 0.14
ジーtーアミルパーオキサイド 6.0×10-4
第2段プラグフロー型反応器サイドフィード組成 サイドフィードなし
第1槽 重合温度(℃) 150
平均滞留時間θ(分) 300
重合開始剤半減期τ(分) 17.8
第1槽モノマー転化率(%) 61.3
第2段プラグフロー型反応器
重合温度(℃) 150
滞留時間(分) 120
重合開始剤半減期τ(分) 17.8
第2段プラグフロー型反応器
出口モノマー転化率(%) 81.5
(7)式の値 1.1×109
(8)式の値 3.7×103
(9)式の値 2.3×10-5
熱履歴を受ける前のポリマーの熱分解率(%) 0.6
Table 8

Raw material composition 1st tank main feed composition (mol / liter)
Methyl methacrylate 7.82
Methyl acrylate 0.68
Methanol 2.61
n-dodecyl mercaptan 0.14
G-tamyl peroxide 6.0 × 10 −4
Second stage plug flow reactor side feed composition No side feed
First tank polymerization temperature (° C) 150
Average residence time θ (min) 300
Polymerization initiator half-life τ (min) 17.8
First tank monomer conversion (%) 61.3
Second stage plug flow reactor
Polymerization temperature (° C) 150
Residence time (min) 120
Polymerization initiator half-life τ (min) 17.8
Second stage plug flow reactor
Outlet monomer conversion (%) 81.5
(7) Expression value 1.1 × 10 9
(8) Value 3.7 × 10 3
Value of equation (9) 2.3 × 10 −5
Thermal decomposition rate of polymer before thermal history (%) 0.6

参考例7〜10
参考例6と同様の方法により各種条件で2段直列結合された完全混合槽とプラグフロー型反応器を使用した連続重合を行った。第1段にヘリカルリボン翼付き10リットル完全混合槽、第2段にスタティックミキサーを用いた。いずれの参考例でも重合反応は安定に制御され耐熱分解性良好なポリマーが得られた。表9、10に原料組成、重合条件、モノマー転化率、樹脂の特性(重量平均分子量、熱分解率)を示した。
Reference Examples 7-10
Continuous polymerization using a complete mixing tank and a plug flow reactor in which two stages were connected in series under various conditions was performed in the same manner as in Reference Example 6 . A 10-liter complete mixing tank with a helical ribbon blade was used in the first stage, and a static mixer was used in the second stage. In any of the reference examples , the polymerization reaction was stably controlled, and a polymer having good thermal decomposition resistance was obtained. Tables 9 and 10 show the raw material composition, polymerization conditions, monomer conversion, and resin properties (weight average molecular weight, thermal decomposition rate).

表9
参考例番号 7 8 9 10
原料組成
第1槽メインフィード組成
MMA(部) 82.8 85.4 90.0 86.9
(モル/リットル) 7.58 7.89 8.17 7.87
コモノマー MA MA EA BA
コモノマー(部) 3.0 5.6 4.0 4.1
(モル/リットル) 0.32 0.61 0.43 0.43
溶媒 CH3OH CH3OH CH3OH CH3OH
溶媒 (部) 14.3 9.0 7.1 9.1
(モル/リットル) 4.05 2.58 2.04 2.60
重合開始剤 DTAP DTAP AIBN DTBP
重合開始剤(ミリモル/リットル)0.21 0.23 0.43 0.36
連鎖移動剤 DM OM OM DM
連鎖移動剤(ミリモル/リットル)12.0 11.0 17.0 9.4
Table 9
Reference example number 7 8 9 10
Raw material composition
1st tank main feed composition
MMA (part) 82.8 85.4 90.0 86.9
(Mol / liter) 7.58 7.89 8.17 7.87
Comonomer MA MA EA BA
Comonomer (part) 3.0 5.6 4.0 4.1
(Mol / liter) 0.32 0.61 0.43 0.43
Solvent CH 3 OH CH 3 OH CH 3 OH CH 3 OH
Solvent (parts) 14.3 9.0 7.1 9.1
(Mol / liter) 4.05 2.58 2.04 2.60
Polymerization initiator DTAP DTAP AIBN DTBP
Polymerization initiator (mmol / liter) 0.21 0.23 0.43 0.36
Chain transfer agent DM OM OM DM
Chain transfer agent (mmol / liter) 12.0 11.0 17.0 9.4

表10
参考例番号 7 8 9 10
第2段プラグフロー反応器サイドフィード組成
MMA(部) 93.8 93.5 90.0 80.0
(モル/リットル) 8.82 8.79 8.29 6.90
コモノマー(部) 6.2 6.5 10.0 20.0
(モル/リットル) 0.68 0.71 1.07 2.00
重合開始剤 DTAP DTAP DTAP DTBP
重合開始剤(ミリモル/リットル)21.0 10.5 10.5 10.3
連鎖移動剤(ミリモル/リットル) 0 10.5 2.1 20.6
メイン/サイド−フィード重量比 10.0/1 10.0/1 20.0/1 20.0/1
重合条件およびモノマー転化率
第1槽
重合温度(℃) 150 150 155 160
平均滞留時間θ(分) 300 180 180 300
重合開始剤半減期τ(分) 17.8 17.8 4.0 11.6
第1槽モノマー転化率(%) 49.0 45.7 56.4 56.6
第2段プラグフロー反応器
重合温度(℃) 150 150 155 160
滞留時間(分) 120 120 120 120
重合開始剤半減期τ(分) 17.8 17.8 4.0 11.6
第2段スタティックミキサー
出口モノマー転化率(%) 90.5 86.0 83.0 87.1
樹脂の特性
重量平均分子量(Mw ×10-4) 9.1 9.0 8.9 9.3
熱分解率(wt%) 1.8 1.4 1.4 0.9
成形品の特性
シルバーストリークスの発生 なし なし なし なし
ボイドの発生 なし なし なし なし
全光線透過率(%) 93 93 93 93
Table 10
Reference example number 7 8 9 10
Second stage plug flow reactor side feed composition
MMA (part) 93.8 93.5 90.0 80.0
(Mol / liter) 8.82 8.79 8.29 6.90
Comonomer (parts) 6.2 6.5 10.0 20.0
(Mol / liter) 0.68 0.71 1.07 2.00
Polymerization initiator DTAP DTAP DTAP DTBP
Polymerization initiator (mmol / liter) 21.0 10.5 10.5 10.3
Chain transfer agent (mmol / liter) 0 10.5 2.1 20.6
Main / side-feed weight ratio 10.0 / 1 10.0 / 1 20.0 / 1 20.0 / 1
Polymerization conditions and monomer conversion 1st tank
Polymerization temperature (℃) 150 150 155 160
Average residence time θ (min) 300 180 180 300
Polymerization initiator half-life τ (min) 17.8 17.8 4.0 11.6
Tank 1 monomer conversion (%) 49.0 45.7 56.4 56.6
Second stage plug flow reactor
Polymerization temperature (℃) 150 150 155 160
Residence time (min) 120 120 120 120
Polymerization initiator half-life τ (min) 17.8 17.8 4.0 11.6
Second stage static mixer
Outlet monomer conversion (%) 90.5 86.0 83.0 87.1
Resin properties
Weight average molecular weight (Mw × 10 −4 ) 9.1 9.0 8.9 9.3
Thermal decomposition rate (wt%) 1.8 1.4 1.4 0.9
Molded product characteristics
Occurrence of silver streak None None None None
Generation of voids None None None None
Total light transmittance (%) 93 93 93 93

比較例5
完全混合槽とプラグフロー型反応器とを直列結合して連続重合を行った。
メチルメタクリレート59.6(5.23モル/リットル)、メチルアクリレート2.6部(0.27モル/リットル)、メタノール37.7部(10.32モル/リットル)、ジ−t−アミルパーオキサイド0.021モル%(2.0ミリモル/リットル)、n−ドデシルメルカプタン0.021モル%(2.0ミリモル/リットル)からなる組成物を1.67kg/hrで1段目完全混合槽に連続的にフィードし、2段目反応器のスタティックミキサーに導入した。さらに、メチルメタクリレート80.0部(7.53モル/リットル)、メチルアクリレート20.0部(2.19モル/リットル)、ジ−t−アミルパーオキサイド0.051モル%(5.0ミリモル/リットル)、n−ドデシルメルカプタン0.051モル%(5.0ミリモル/リットル)からなる組成物を167g/hrでスタティックミキサー入口部サイドフィードした。
Comparative Example 5
Continuous polymerization was carried out by connecting a complete mixing tank and a plug flow reactor in series.
Methyl methacrylate 59.6 (5.23 mol / liter), methyl acrylate 2.6 parts (0.27 mol / liter), methanol 37.7 parts (10.32 mol / liter), di-t-amyl peroxide A composition comprising 0.021 mol% (2.0 mmol / liter) and n-dodecyl mercaptan 0.021 mol% (2.0 mmol / liter) was continuously added to the first stage complete mixing tank at 1.67 kg / hr. Fed to the static mixer of the second stage reactor. Further, 80.0 parts of methyl methacrylate (7.53 mol / liter), 20.0 parts of methyl acrylate (2.19 mol / liter), 0.051 mol% of di-t-amyl peroxide (5.0 mmol / liter) Liter) and a composition comprising 0.051 mol% (5.0 mmol / liter) of n-dodecyl mercaptan was side-feeded at 167 g / hr at the static mixer inlet.

両反応器とも重合温度140℃、平均滞留時間3hr、滞留時間2hrで重合させた。したがって、完全混合槽の平均滞留時間は開始剤半減期の3.4倍、スタティックミキサーの滞留時間は2.3倍であった。
結果、1段目のモノマー転化率58.3%、2段目スタティックミキサー出口でのモノマー転化率88.2%、重量平均分子量79,000であった。 スタティックミキサー出口から流出する反応液より沈澱精製した熱履歴を受ける前のポリマー(P )と270℃で真空脱揮した後の熱履歴を受けたポリマー(P)の耐熱分解性を調べた結果を図11、図12にそれぞれ示す。熱分解開始温度は重合槽から流出するポリマー、270℃の真空脱揮した後のポリマーともに250℃であった。重合槽から流出するポリマー(P )の300℃までの熱分解率は7.0であった。
真空脱揮したポリマーをアーブルク製45t射出成形機を用いて260℃で150mmφ×3mmの円板を成形したところ、シルバーストリークスが発生し、白濁した。全光線透過率は91%であった。
Both reactors were polymerized at a polymerization temperature of 140 ° C., an average residence time of 3 hours, and a residence time of 2 hours. Therefore, the average residence time of the complete mixing tank was 3.4 times the initiator half-life, and the residence time of the static mixer was 2.3 times.
As a result, the monomer conversion rate in the first stage was 58.3%, the monomer conversion ratio at the second stage static mixer outlet was 88.2%, and the weight average molecular weight was 79,000. The thermal decomposition resistance of the polymer (P P ) that was subjected to precipitation history purification from the reaction solution flowing out from the static mixer outlet and the polymer (P H ) that was subjected to heat history after vacuum devolatilization at 270 ° C. was examined. The results are shown in FIGS. 11 and 12, respectively. The thermal decomposition starting temperature was 250 ° C. for both the polymer flowing out from the polymerization tank and the polymer after devolatilization at 270 ° C. The thermal decomposition rate of the polymer (P P ) flowing out from the polymerization tank up to 300 ° C. was 7.0.
When a vacuum devolatilized polymer was used to form a 150 mmφ × 3 mm disc at 260 ° C. using an Aburg 45t injection molding machine, silver streaks were generated and clouded. The total light transmittance was 91%.

表11

原料組成
第1槽メインフィード組成(モル/リットル)
メチルメタクリレート 5.23
メチルアクリレート 0.27
メタノール 10.32
n−ドデシルメルカプタン 2.0×10-3
ジーtーアミルパーオキサイド 2.0×10-3
プラグフロー反応器サイドフィード
メチルメタクリレート 7.53
メチルアクリレート 2.19
n−ドデシルメルカプタン 5.0×10-3
ジーtーアミルパーオキサイド 5.0×10-3
メイン/サイド−フィード比 10/1
第1槽 重合温度(℃) 140
平均滞留時間θ(分) 180
第1槽モノマー転化率(%) 58.3
プラグフロー反応器 重合温度(℃) 140
滞留時間(分) 120
第2段スタティックミキサー出口モノマー転化率(%) 88.2
(7)式の値 9.2×108
(8)式の値 2.8×103
(9)式の値 1.5×10-4
熱履歴を受ける前のポリマーの熱分解率(%) 7.0
Table 11

Raw material composition 1st tank main feed composition (mol / liter)
Methyl methacrylate 5.23
Methyl acrylate 0.27
Methanol 10.32
n-dodecyl mercaptan 2.0 × 10 −3
G-tamyl peroxide 2.0 × 10 -3
Plug flow reactor side feed
Methyl methacrylate 7.53
Methyl acrylate 2.19
n-dodecyl mercaptan 5.0 × 10 −3
G-tamyl peroxide 5.0 × 10 -3
Main / side-feed ratio 10/1
First tank polymerization temperature (℃) 140
Average residence time θ (min) 180
First tank monomer conversion (%) 58.3
Plug flow reactor Polymerization temperature (℃) 140
Residence time (min) 120
Second stage static mixer outlet monomer conversion (%) 88.2
The value of equation (7) 9.2 × 10 8
Value of formula (8) 2.8 × 10 3
The value of equation (9) 1.5 × 10 −4
Thermal decomposition rate of polymer before undergoing thermal history (%) 7.0

比較例6
2段直列結合された完全混合槽とプラグフロー型反応器を使用した連続重合を行った。メチルメタクリレート5.70モル/リットル、メチルアクリレート0.20モル/リットル、メタノール9.95モル/リットル、n−ドデシルメルカプタン2.1ミリモル/リットル、ジ−t−ブチルパーオキサイド3.2ミリモル/リットルからなる組成物を1.67Kg/Hrで第1槽に連続的にフィードし、さらに第2段スタティックミキサーにメチルメタクリレート8.47ル/リットル、メチルアクリレート1.09モル/リットル、n−ドデシルメルカプタン5.0ミリモル/リットル、ジ−t−ブチルパーオキサイド5.0ミリモル/リットルからなる組成物を110g/Hrでサイドフィードした。
Comparative Example 6
Continuous polymerization was performed using a complete mixing tank and a plug flow reactor connected in series in two stages. 5.70 mol / liter methyl methacrylate, 0.20 mol / liter methyl acrylate, 9.95 mol / liter methanol, 2.1 mmol / liter n-dodecyl mercaptan, 3.2 mmol / liter di-t-butyl peroxide The composition consisting of the following is continuously fed to the first tank at 1.67 Kg / Hr, and further to the second stage static mixer: 8.47 l / liter of methyl methacrylate, 1.09 mol / liter of methyl acrylate, n-dodecyl mercaptan A composition consisting of 5.0 mmol / L and di-t-butyl peroxide 5.0 mmol / L was side-fed at 110 g / Hr.

両反応器とも重合温度140℃、第1槽の平均滞留時間3時間、第2段スタティックミキサーの滞留時間2hrで連続重合を行った。 1段目のモノマー転化率62.7%、2段目のモノマー転化率88.0%、重量平均分子量100,000で運転維持した。第2段スタティックミキサーから流出する反応液より沈澱精製したポリマー(P )と270℃の真空脱揮後のポリマー(P )の耐熱分解性を調べた結果、いずれのポリマーサンプルも熱分解開始温度は250℃であった。
重合槽から流出するポリマーの300℃までの熱分解率は9.5であった。
脱揮されたポリマーをアーブルク製45t射出成形機を用いて260℃で150mmφ×3mmの円板を成形したところ、シルバーストリークスが発生し、白濁した。全光線透過率は91%であった。
Both reactors were continuously polymerized at a polymerization temperature of 140 ° C., an average residence time of 3 hours in the first tank, and a residence time of 2 hours in the second stage static mixer. The first stage monomer conversion was 62.7%, the second stage monomer conversion was 88.0%, and the weight average molecular weight was 100,000. As a result of examining the thermal decomposition resistance of the polymer (P P ) precipitated and purified from the reaction solution flowing out of the second stage static mixer and the polymer (P H ) after vacuum devolatilization at 270 ° C., thermal decomposition of all polymer samples was started. The temperature was 250 ° C.
The thermal decomposition rate of the polymer flowing out from the polymerization tank up to 300 ° C. was 9.5.
When the devolatilized polymer was formed into a disc of 150 mmφ × 3 mm at 260 ° C. using an Aburg 45t injection molding machine, silver streaks occurred and became cloudy. The total light transmittance was 91%.

参考例1での沈殿精製した熱履歴を受ける前のポリマー(P )の耐熱分解性を示す。The heat decomposability of the polymer (P P ) before receiving the heat history subjected to precipitation purification in Reference Example 1 is shown. 参考例1での加熱真空脱揮後の熱履歴を受けたポリマー(P )の耐熱分解性を示す。Shows the thermal decomposition resistance of the polymer (P H) which has received the thermal history of the heating vacuum devolatilization in Reference Example 1. 比較例1での沈殿精製した熱履歴を受ける前のポリマー(P )の耐熱分解性を示す。The heat-decomposability of the polymer (P P ) before receiving the heat history subjected to precipitation purification in Comparative Example 1 is shown. 比較例1での加熱真空脱揮後の熱履歴を受けたポリマー(P )の耐熱分解性を示す。Shows the thermal decomposition resistance of the polymer subjected to thermal history of the heating vacuum devolatilization in Comparative Example 1 (P H). 実施例1での沈殿精製した熱履歴を受ける前のポリマー(P )の耐熱分解性を示す。The heat decomposability of the polymer (P P ) before receiving the heat history subjected to precipitation purification in Example 1 is shown. 実施例1での加熱真空脱揮後の熱履歴を受けたポリマー(P )の耐熱分解性を示す。Shows the thermal decomposition resistance of the polymer subjected to thermal history of the heating vacuum devolatilization in Example 1 (P H). 比較例3での沈殿精製した熱履歴を受ける前のポリマー(P )の耐熱分解性を示す。The heat-decomposability of the polymer (P P ) before receiving the heat history subjected to precipitation purification in Comparative Example 3 is shown. 比較例3での加熱真空脱揮後の熱履歴を受けたポリマー(P )の耐熱分解性を示す。Shows the thermal decomposition resistance of the polymer subjected to thermal history of the heating vacuum devolatilization in Comparative Example 3 (P H). 参考例6での沈殿精製した熱履歴を受ける前のポリマー(P )の耐熱分解性を示す。The heat-decomposability of the polymer (P P ) before receiving the heat history subjected to precipitation purification in Reference Example 6 is shown. 参考例6での加熱真空脱揮後の熱履歴を受けたポリマー(P)の耐熱分解性を示す。Shows the thermal decomposition resistance of the polymer (P H) which has received the thermal history of the heating vacuum devolatilization in Reference Example 6. 比較例5での沈殿精製した熱履歴を受ける前のポリマー(P )の耐熱分解性を示す。The heat decomposability of the polymer (P P ) before receiving the heat history subjected to precipitation purification in Comparative Example 5 is shown. 比較例5での加熱真空脱揮後の熱履歴を受けたポリマー(P )の耐熱分解性を示す。Shows the thermal decomposition resistance of the polymer subjected to thermal history of the heating vacuum devolatilization in Comparative Example 5 (P H).

Claims (3)

2段直列結合された完全混合槽を使用して、メチルメタクリレート単独、またはメチルメタクリレート75重量%以上とメチルアクリレート、エチルアクリレートもしくはブチルアクリレートから選ばれた少なくとも一種以上が25重量%以下のモノマー混合物71〜95重量%および溶媒29〜5重量%からなる混合物を、
(1)第1槽重合温度100〜170℃、第2槽重合温度130〜170℃とし、第1槽及び第2槽それぞれにおいて、該重合温度における半減期が0.05〜20分であるラジカル重合開始剤を使用し、
(2)かつ第1槽及び第2槽それぞれにおいて、平均滞留時間が第1槽及び第2槽それぞれのラジカル重合開始剤の半減期の5〜7000倍となるように設定し、
(3)該組成物に対するラジカル重合開始剤濃度が5.0×10-5〜0.12モル/リットル、連鎖移動剤濃度が1.0×10-4〜0.1モル/リットルとなるように調製し、
(4)該反応組成物を第2槽目モノマー転化率70〜90%に維持しながら
連続的に重合させ、該重合反応で得られたポリマーの熱分解率(重合反応終了後、脱揮工程や押出成形工程を経る前のポリマーを窒素気流中、30℃から300℃まで2℃/minの割合で加熱昇温したときの熱分解率)が、5重量%以下であることを特徴とするメタクリル樹脂の製造方法。
Using a complete mixing tank in which two stages are connected in series, methyl methacrylate alone or a monomer mixture 71 containing 75% by weight or more of methyl methacrylate and 25% by weight or less of at least one selected from methyl acrylate, ethyl acrylate or butyl acrylate A mixture consisting of ~ 95 wt% and 29-5 wt% solvent,
(1) A radical having a first tank polymerization temperature of 100 to 170 ° C. and a second tank polymerization temperature of 130 to 170 ° C., and a half-life at the polymerization temperature of 0.05 to 20 minutes in each of the first tank and the second tank Using a polymerization initiator,
(2) In each of the first tank and the second tank, the average residence time is set to be 5 to 7000 times the half-life of the radical polymerization initiator in each of the first tank and the second tank ,
(3) The radical polymerization initiator concentration for the composition is 5.0 × 10 −5 to 0.12 mol / liter, and the chain transfer agent concentration is 1.0 × 10 −4 to 0.1 mol / liter. Prepared to
(4) The reaction composition is continuously polymerized while maintaining the second tank monomer conversion rate of 70 to 90%, and the thermal decomposition rate of the polymer obtained by the polymerization reaction (after completion of the polymerization reaction, devolatilization step) And the polymer before being subjected to the extrusion molding process is characterized in that the thermal decomposition rate when heated at a rate of 2 ° C./min from 30 ° C. to 300 ° C. in a nitrogen stream is 5% by weight or less. A method for producing a methacrylic resin.
重合反応終了後、脱揮工程や押出成形工程を経る前のポリマーの熱分解率(窒素気流中、30℃から300℃まで2℃/minの割合で加熱昇温したときの熱分解率)が2重量%以下である請求項1項記載のメタクリル樹脂の製造方法。 After completion of the polymerization reaction, the thermal decomposition rate of the polymer before passing through the devolatilization step and extrusion molding step (thermal decomposition rate when heated at a rate of 2 ° C./min from 30 ° C. to 300 ° C. in a nitrogen stream) The method for producing a methacrylic resin according to claim 1, wherein the content is 2% by weight or less. 溶媒がメタノールである請求項1項記載のメタクリル樹脂の製造方法。 The method for producing a methacrylic resin according to claim 1, wherein the solvent is methanol.
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