JP4606699B2 - ゴム変性スチレン系樹脂組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明性、耐衝撃性及び熱安定性に優れたゴム変性スチレン系樹脂組成物に関するものである。さらに詳しくは、フェノール系酸化防止剤と特定のラクトン系化合物と必要に応じてリン系加工安定剤とが特定割合で配合された特定のゴム変性スチレン系樹脂組成物であり、透明性、耐衝撃性に優れ、且つ押出時や成形時などの熱履歴による色相及び透明性の低下が著しく抑制されたゴム変性スチレン系樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ジエン系ゴムにその屈折率に合致するに選ばれた組成比を有するスチレン、メタアクリル酸メチル、アクリロニトリルなどの不飽和単量体混合物をグラフト共重合して得られる樹脂は、MBS樹脂、MABS樹脂として知られ、耐衝撃性と透明性に優れることから広く用いられてきた。しかしながら該樹脂は押出時や成形時などの熱履歴により色相及び透明性が低下しやすいという欠点があった。特に乳化重合法で製造されたグラフト共重合体を配合してなる該樹脂組成物は、耐衝撃性と透明性が著しく優れる反面、押出時や成形時などの熱履歴による色相の低下がより大きいという欠点があった。
【0003】
一般的に、熱可塑性樹脂組成物の酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤が用いられており、酸化劣化による色相及び衝撃強度の低下に対して抑制効果があることは良く知られている。さらに、フェノール系酸化防止剤とイオウ系加工安定剤またはリン系加工安定剤とを併用する方法も良く知られており、MBS樹脂またはMABS樹脂に特定のフェノール系酸化防止剤と特定のイオウ系加工安定剤を用いる方法が知られている。(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、これらの方法は酸素の影響に対しての効果はあるが、熱劣化による抑制効果は不十分であり、押出時や成形時などの熱履歴による色相及び透明性の低下に対しての抑制効果は十分ではなかった。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−324153号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このような現状に鑑み、本発明は、透明性、耐衝撃性に優れ、且つ押出時や成形時などの熱履歴による色相及び透明性の低下が著しく抑制されたゴム変性スチレン系樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、このような課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定のリン系化合物を所定量配合した特定のゴム変性スチレン系樹脂組成物において、前記課題の解決が果たされることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0006】
すなわち本発明は、(1)(A)スチレン系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるスチレン−(メタ)アクリル酸エステル系共重合体と、(B)ジエン系ゴム状弾性体、スチレン系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるグラフト共重合体とを主成分とするゴム変性スチレン系樹脂組成物であって、前記ゴム変性スチレン系樹脂組成物のメチルエチルケトン(MEK)可溶分とMEK不溶分との質量比が95/5〜40/60であり、かつ前記ゴム変性スチレン系樹脂組成物100質量%中に、(C)リン系化合物として9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド0.1〜0.5質量%を含有し、下記の加熱試験後の色相(YI)が13.5〜16.5であり、かつ加熱試験後の色相(YI)と加熱試験前の色相(YI)の差が9.3〜12.3であるゴム変性スチレン系樹脂組成物、
<加熱試験後の色相>
試料ペレットをシリンダー温度220℃で成形し、55mm×90mm×2mm寸法の角板試験片を作成し、前記角板試験片を80℃×5日ギアオーブン内で加熱後、JIS K−7103に準拠してYIを測定した、(2)グラフト共重合体を60質量%以上含有するグラフト共重合体含有樹脂を乳化重合法により製造し、かつスチレン−(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、及び塊状−懸濁重合法のいずれかの重合法により製造し、前記グラフト共重合体含有樹脂と前記スチレン−(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とを溶融混合して得られる(1)記載のゴム変性スチレン系樹脂組成物である。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のゴム変性スチレン系樹脂組成物の主成分の一つであるスチレン−(メタ)アクリル酸エステル系共重合体とは、スチレン系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、及びこれらの単量体と共重合可能なビニル系単量体からなる共重合体である。
【0008】
本発明のゴム変性スチレン系樹脂組成物の主成分の一つであるグラフト共重合体とは、ジエン系ゴム状弾性体に、スチレン系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、及びこれらの単量体と共重合可能なビニル単量体からなるスチレン−(メタ)アクリル酸エステル系共重合体がグラフトしてなる共重合体である。
【0009】
本発明で使用されるスチレン系単量体は、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、エチルスチレン、p−t−ブチルスチレン等を挙げることができるが、好ましくはスチレンである。これらのスチレン系単量体は、単独でもよいが二種以上を併用してもよい。
【0010】
本発明で使用される(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート等のメタクリル酸エステル、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−メチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、デシルアクリレート等のアクリル酸エステルが挙げられるが、好ましくはメチルメタクリレート、またはn−ブチルアクリレート、特に好ましくはメチルメタクリレートである。これらの(メタ)アクリル酸エステル系単量体は単独で用いてもよいが二種以上を併用してもよい。
【0011】
さらに、必要に応じてこれらの単量体と共重合可能なビニル系単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。
【0012】
本発明で使用されるジエン系ゴム状弾性体としては、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、及びスチレン−ブタジエンランダム共重合体等が挙げられる。
スチレン−ブタジエンブロック共重合体、あるいはスチレン−ブタジエンランダム共重合体のスチレン単量体単位は、60質量%以下であることがゴム変性スチレン系樹脂組成物の良好な耐衝撃性と透明性を得るために好ましい。
【0013】
本発明で使用されるリン系化合物としては、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド(CAS No.35948−25−5)が挙げられる。
【0014】
本発明のゴム変性スチレン系樹脂組成物は、メチルエチルケトン(MEK)可溶分とMEK不溶分との質量比が95/5〜40/60である。MEK不溶分の質量比が5質量%未満では耐衝撃性が不十分であり、60質量%を超えると成形加工が劣るために好ましくない。
【0015】
なお、MEK可溶分とは、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル系共重合体が主成分となるが、それ以外のMEKに可溶な成分は全て含まれる。
【0016】
また、MEK不溶分とは、グラフト共重合体が主成分となるが、それ以外のMEKに不溶な成分は全て含まれる。
【0017】
本発明のゴム変性スチレン系樹脂組成物のMEK可溶分とMEK不溶分の質量比測定は、ゴム変性スチレン系樹脂組成物(質量・A)をMEK中で24時間攪拌し、その後遠心分離機でMEKに対する不溶分を分離、真空乾燥したものを質量測定して(質量・B)、下記の数1及び数2により求めるものである。
【数1】
【数2】
【0018】
また、本発明のゴム変性スチレン系樹脂組成物は、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル系共重合体とグラフト共重合体との屈折率の差が近似していることが良好な透明性を得るために好ましい。
【0019】
なお、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル系共重合体を構成する各単量体の割合は、特に限定されるものではないが、好ましくはスチレン系単量体単位20〜70質量%、(メタ)アクリル酸エステル系単量体単位30〜80質量%、及び必要に応じて用いられるこれらの単量体と共重合可能なビニル系単量体単位0〜10質量%であり、その範囲内でグラフト共重合体との屈折率の差が近似するような単量体比であることがさらに好ましい。
【0020】
また、グラフト共重合体を構成するゴム状弾性体及び各単量体の量は、特に限定されるものではないが、好ましくはゴム状弾性体30〜80質量部に、スチレン系単量体単位20〜70質量%、(メタ)アクリル酸エステル系単量体単位30〜80質量%、及び必要に応じて用いられるこれらの単量体と共重合可能なビニル系単量体単位0〜10質量%からなるスチレン−(メタ)アクリル酸エステル系共重合体20〜70質量部がグラフトしたグラフト共重合体であり、その範囲内でグラフトしているスチレン−(メタ)アクリル酸エステル系共重合体とゴム状弾性体との屈折率の差が近似するような単量体比であることがさらに好ましい。
【0021】
本発明のゴム変性スチレン系樹脂組成物は、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、塊状−懸濁重合法、乳化重合法等の公知技術により製造することができる。
また、回分式重合法、連続式重合法のいずれの方法も用いることができる。
【0022】
好ましくは、グラフト共重合体を60質量%以上含有するグラフト共重合体含有樹脂を乳化重合法により製造し、かつスチレン−(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、及び塊状−懸濁重合法のいずれかの重合法により製造し、該グラフト共重合体含有樹脂と該スチレン−(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とを溶融混合させることにより製造することであり、耐衝撃性及び透明性が特に優れたゴム変性スチレン系樹脂組成物を得ることが出来る。
【0023】
本発明にはフェノール系酸化防止剤を併用しても良く、例えば4,4’−ブチリデンビス−(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、2,2’−メチレンビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス−(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス−(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、2,6−ジ−t−ブチル−P−クレゾール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェノール)ブタン、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、トリエチレングリコールビス[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、3,3’,3”,5,5’,5”−ヘキサ−t−ブチル−a,a’,a”−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール、N,N’−へキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオナミド]4,6−ビス(オクチルチオメチル)−ο−クレゾール等が挙げられる。これらのフェノール系酸化防止剤は単独で用いてもよいが二種以上を併用してもよい。
【0024】
本発明には耐光剤を併用しても良く、例えば2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α、αジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−t−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3−t−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケート等が挙げられる。これらの耐光剤は単独で用いても良いが二種以上を併用しても良い。
【0025】
本発明で使用される(C)リン系化合物の量は、ゴム変性スチレン系樹脂組成物100質量%中、0.1〜0.5質量%である。
0.1質量%未満では押出時や成形時などの熱履歴時における色相悪化及び透明性低下の抑制効果が小さいので好ましくない。また、0.5質量%を超える量になると、熱履歴時における色相悪化及び透明性低下の抑制効果が添加量を増やしても上がらなくなり、経済的に不利となるため好ましくない。
【0026】
本発明のゴム変性スチレン系樹脂組成物は、上記フェノール系酸化防止剤、耐光剤を添加しなくても良いが、ゴム変性スチレン系樹脂組成物100質量%中、0.01〜2質量%の範囲で配合することにより、熱履歴時における色相悪化及び透明性低下が、より抑制されるので好ましい。但し、2質量%を超える量になると、熱履歴時における色相悪化及び透明性低下の抑制効果が添加量を増やしても上がらなくなり、経済的に不利となるため好ましくない。
【0027】
本発明のゴム変性スチレン系樹脂組成物には、公知の滑剤、可塑剤、着色剤、帯電防止剤、鉱油等、顔料、染料、無機フィラー、光拡散剤等の添加剤を、本発明のゴム変性スチレン系樹脂組成物の性能を損なわない範囲で配合してもよい。
【0028】
本発明のゴム変性スチレン系樹脂組成物は、配合・溶融押出しについては特に制限はなく、公知の方法を採用することができる。例えば、各原料をあらかじめタンブラーやヘンシェルミキサー等で均一に混合して、単軸押出機または二軸押出機等に供給して溶融混練した後、ペレットとして調整する方法がある。
このようにして得られた本発明の熱可塑性樹脂組成物は、例えば、射出成形、圧縮成形及び押出成形等の方法により各種成形体に加工され実用に供することができる。
【0029】
【実施例】
次に実施例をもって本発明を更に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。なお、実施例で用いた部及び%は総て質量基準で示した。
【0030】
まず、原料樹脂の製造から示す。
(イ)スチレン−(メタ)アクリル酸エステル系樹脂の製造
参考例1:スチレン−(メタ)アクリル酸エステル系樹脂(A−1)
容量250リットルのオートクレーブに、純水100kgにドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを0.5g、第三リン酸カルシウム250g、スチレン23kg、メチルメタクリレート73kg、アクリロニトリル4kgを入れ、重合開始剤としてt−ブチルパーオキシイソブチレートを100g、t−ドデシルメルカプタン700gを添加し、回転数150rpmの撹拌下に混合液を分散させた。そしてこの混合液を温度90℃で8時間、130℃で2.5時間加熱重合させた。反応終了後、洗浄、脱水後乾燥し、ビーズ状のスチレン−(メタ)アクリル酸エステル系樹脂(A−1)を得た。
【0031】
(ロ)ゴム状弾性体ラテックスの製造
参考例2:ゴム状弾性体ラテックス(G−1)
容積200リットルのオートクレーブに純水56kg、オレイン酸カリウム400g、ロジン酸カリウム1200g、炭酸ナトリウム1.2kg、過硫酸カリウム400gを加えて撹拌下で均一に溶解した。次いでブタジエン80kg、t−ドデシルメルカプタン400gを加え、撹拌しながら60℃で30時間重合し、更に70℃に昇温して30時間放置して重合を完結し、平均粒径0.34μmのゴム状弾性体ラテックス(G−1)を得た。
【0032】
(ハ)グラフト共重合体含有樹脂の製造
参考例3:グラフト共重合体含有樹脂(B−1)
参考例2のゴム状弾性体ラテックスG−1を固形分換算で30kg計量して容積200リットルのオートクレーブに移し、純水80kgを加え、攪拌しながら窒素気流下で50℃に昇温した。ここに硫酸第一鉄1.25g、エチレンジアミンテトラ酢酸ナトリウム2.5g、ロンガリット100gを溶解した純水2kgを加え、スチレン6.9kg、メチルメタクリレート23.1kg、t−ドデシルメルカプタン60gからなる混合物と、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド120gをオレイン酸カリウム450gを含む純水8kgに分散した溶液とを、別々に6時間かけて連続添加した。添加終了後、温度を70℃に昇温して、更にジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド30g添加した後2時間放置して重合を終了した。
得られた乳化液に4,4’−ブチリデンビス−(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)300gを加え、純水で固形分を15%に希釈した後に60℃に昇温し、激しく撹拌しながら希硫酸及び硫酸マグネシウムを加えて塩析を行い、その後温度を90℃に昇温して凝固させ、次に脱水、水洗、乾燥して粉末状のグラフト共重合体含有樹脂(B−1)を得た。
【0033】
参考例4:グラフト共重合体含有樹脂(B−2)
容積100リットルのオートクレーブにスチレン32kg、メチルメタクリレート41kg、アクリロニトリル3kgのモノマー混合物にスチレン−ブタジエン共重合体(スチレン含量25%、旭化成社製タフデン2000(商品名))4kgを溶解し、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド32g、連鎖移動剤としてt−ドデシルメルカプタン160gを添加し、撹拌翼の回転数を260rpmに設定し、90℃に加熱した。重合転化率が30%に達した時に冷却して塊状重合を停止した。
次いで該反応混合液70kgを容積200リットルのオートクレーブに移し、これに新たに重合開始剤としてジクミルパーオキサイドを140g添加した。純水100kgにドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを0.5g、第三リン酸カルシウム350gを懸濁安定剤として添加し、撹拌下に混合液を分散させた。
反応系を100℃で2時間、115℃で3.5時間、130℃で2.5時間加熱重合させた。反応終了後、洗浄、脱水後乾燥し、ビーズ状のグラフト共重合体含有樹脂(B−2)を得た。
【0034】
(ニ)添加剤
参考例5:リン系化合物単独(C−1)
リン系化合物として 9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド(CAS No.35948−25−5)として用いた。
【0035】
参考例6:リン系化合物単独(C−2)
リン系化合物としてビス[2,4−ビス(1,1−ジメチルエチル)−6−メチルフェニル]エチルエステル亜リン酸を添加剤(C−2)として用いた。
【0036】
参考例7:リン系化合物と耐光剤の混合物(C−3)
リン系化合物として 9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド(CAS No.35948−25−5)を50質量%と耐光剤としてビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケートを50質量%からなる混合物を添加剤(C−3)として用いた。
【0037】
実施例及び比較例
参考例1で製造したスチレン−(メタ)アクリル酸エステル系樹脂、参考例3〜4で製造したグラフト共重合体含有樹脂、及び参考例5〜7の添加剤表−1の配合処方にてヘンシェルミキサーで混合した後、二軸押出機(東芝機械社製 TEM−35B)でシリンダー温度260℃で溶融混練してペレット化した。
【0038】
実施例1〜4及び比較例1〜3の試料ペレットをメチルエチルケトン(MEK)可溶分とMEK不溶分とに分離し、その質量比を表1に示した。また、試料ペレット中のフェノール系酸化防止剤、下記のラクトン系化合物及びリン系加工安定剤の含有量をそれぞれ表1に示した。
【0039】
【表1】
【0040】
尚、表1のMEK可溶分とMEK不溶分の質量比の測定は以下の方法で行った。
あらかじめ質量測定しておいた試料ペレット(質量・A)をメチルエチルケトン(MEK)中で23℃で24時間攪拌し、その後遠心分離機でMEKに対する不溶分の分離を実施し、遠心分離操作後30分静置した。遠心分離機の操作条件は次の通りである。
温度:−9℃
回転数:20000rpm
時間:60分
遠心分離させた溶液の上澄み液と沈殿物とを分離し、沈殿物を真空乾燥機で乾燥した後、質量測定して(質量・B)、下記の数式3及び数式4によりMEK可溶分とMEK不溶分の質量比を求めた。
【数3】
【数4】
【0041】
また、得られた試料ペレットを用いて下記した各物性測定方法に従い物性測定を行った。測定値を表1に示した。
【0042】
(1)アイゾット(Izod)衝撃強度
ノッチ付き、ASTM D−256に準拠して測定した(単位:J/m)。
【0043】
(2)曇り度
東芝機械社製射出成形機(IS−50EP)を用いて、試料ペレットをシリンダー温度220℃で成形し、55mm×90mm×2mm寸法の角板試験片を作成し、ASTM D−1003に準拠して測定した(単位:%)。
【0044】
(3)色相
前記(2)の角板試験片を用いて、JIS K−7103に準拠してYIを測定した。
【0045】
(4)加熱テスト後の色相
前記(3)の角板試験片を80℃×5日ギヤオーブン内で加熱後、JIS K−7103に準拠してYIを測定した。
【0046】
本発明のゴム変性スチレン系樹脂組成物に係わる実施例は、いずれも透明性及び耐衝撃性に優れ、成形後の熱履歴による色相及び透明性の低下を著しく抑制されたものであったが、本発明の条件に合わないゴム変性スチレン系樹脂組成物に係わる比較例では、成形後の熱履歴による色相及び透明性の低下が目立つものであった。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、透明性及び耐衝撃性に優れ、成形後の熱履歴による色相及び透明性の低下を著しく抑制されたゴム変性スチレン系樹脂組成物を提供することが出来る。
Claims (2)
- (A)スチレン系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるスチレン−(メタ)アクリル酸エステル系共重合体と、(B)ジエン系ゴム状弾性体、スチレン系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体からなるグラフト共重合体とを主成分とするゴム変性スチレン系樹脂組成物であって、前記ゴム変性スチレン系樹脂組成物のメチルエチルケトン(MEK)可溶分とMEK不溶分との質量比が95/5〜40/60であり、かつ前記ゴム変性スチレン系樹脂組成物100質量%中に、(C)リン系化合物として9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド0.1〜0.5質量%を含有し、下記の加熱試験後の色相(YI)が13.5〜16.5であり、かつ加熱試験後の色相(YI)と加熱試験前の色相(YI)の差が9.3〜12.3であるゴム変性スチレン系樹脂組成物。
<加熱試験後の色相>
試料ペレットをシリンダー温度220℃で成形し、55mm×90mm×2mm寸法の角板試験片を作成し、前記角板試験片を80℃×5日ギアオーブン内で加熱後、JIS K−7103に準拠してYIを測定した。 - グラフト共重合体を60質量%以上含有するグラフト共重合体含有樹脂を乳化重合法により製造し、かつスチレン−(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、及び塊状−懸濁重合法のいずれかの重合法により製造し、前記グラフト共重合体含有樹脂と前記スチレン−(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とを溶融混合して得られる請求項1記載のゴム変性スチレン系樹脂組成物。
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