JP5046446B2

JP5046446B2 - 共重合樹脂及びその製造方法

Info

Publication number: JP5046446B2
Application number: JP2001234812A
Authority: JP
Inventors: 淳高橋; 潤中本; 秀樹渡部
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2021-08-02
Also published as: JP2003040935A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外観が良好で、臭気が少なく、さらに耐熱性が良好な共重合樹脂及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりスチレン−（メタ）アクリル酸エステル系樹脂は透明性が良好であり、かつメタクリル樹脂と比較し成形性や耐吸湿性が良好で安価であることから、レンズ等の用途に使用されている。しかしこれらは、最近の良外観志向や成形加工時の臭気改善等の要望に対し充分なものではなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、最近の良外観志向や臭気改善等の要望を満たすことが可能な共重合樹脂及びその製造方法の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる目的を果たすべく鋭意研究を重ねた結果、有機過酸化物の存在下でスチレン系単量体、（メタ）アクリル酸エステル系単量体、及び必要に応じてアクリロニトリルを重合してなる樹脂であって、該樹脂中に残存するスチレン系単量体量、残存する（メタ）アクリル酸エステル系単量体量、アクリロニトリル量及びｎ−ヘキサン抽出分を特定の範囲内に制御した共重合樹脂が、最近の良外観志向や臭気改善等の要望を満たすことが可能で、かつ従来からの特徴である透明性が良好なばかりでなく、耐熱性が向上することを見出し本発明に至った。
また特定の有機過酸化物を特定量用いることにより、物性バランスの良好な該共重合樹脂が得られることを見出し本発明に至った。
さらに特定の製造方法により、本発明の共重合樹脂が効率よく得られることも見出し本発明に至った。
【０００５】
即ち本発明は、有機過酸化物の存在下でスチレン系単量体５〜９５質量部、（メタ）アクリル酸エステル系単量体９５〜５質量部、及びアクリロニトリル０〜１０質量部（但しスチレン系単量体、（メタ）アクリル酸エステル系単量体、及びアクリロニトリルの合計を１００質量部とする）を重合してなる樹脂であって、該樹脂中に
▲１▼残存するスチレン系単量体量が１０００ｐｐｍ未満
▲２▼残存する（メタ）アクリル酸エステル系単量体量が２０００ｐｐｍ未満
▲３▼アクリロニトリル量が１００ｐｐｍ未満
▲４▼ｎ−ヘキサン抽出分が２質量％以下
であることを特徴とする共重合樹脂である。
【０００６】
また、好ましくは１時間半減期温度１００〜１２０℃である有機過酸化物を使用し、さらには好ましくはスチレン系単量体、（メタ）アクリル酸エステル系単量体、及びアクリロニトリルの合計１００質量部に対し、０．００１〜１質量部使用してなることを特徴とする共重合樹脂である。
【０００７】
また、転化率７５質量％以上に重合した後、未反応単量体を脱揮除去することを特徴とする共重合樹脂の製造方法である。
【０００８】
また、転化率２５質量％以上になるまで完全混合型反応器を用い、かつ温度１３０℃以下で重合することを特徴とする共重合樹脂の製造方法であり、更には水を添加しながら未反応単量体を脱揮除去することを特徴とする共重合樹脂の製造方法である。
【０００９】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明で使用す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、ｐ−ｔ−ブチルスチレン等をあげることができるが、好ましくはスチレンである。これらスチレン系単量体は、単独で用いてもよいし２種類以上を併用してもよい。
【００１０】
本発明で使用する（メタ）アクリル酸エステル系単量体は、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、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、オクチルアクリレート等があげられるが、好ましくは、メチルメタクリレート、ｎ−ブチルアクリレートである。これら（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し２種類以上を併用してもよい。
【００１１】
使用するスチレン系単量体、（メタ）アクリル酸エステル系単量体、及びアクリロニトリルの割合は、スチレン系単量体５〜９５質量部、（メタ）アクリル酸エステル系単量体９５〜５質量部、及びアクリロニトリル０〜１０質量部、好ましくは、スチレン系単量体１０〜９０質量部、（メタ）アクリル酸エステル系単量体９０〜１０質量部、及びアクリロニトリル０〜７質量部、さらに好ましくは、スチレン系単量体２０〜８０質量部、（メタ）アクリル酸エステル系単量体８０〜２０質量部、及びアクリロニトリル０〜５質量部である。但し、スチレン系単量体、（メタ）アクリル酸エステル系単量体、及び必要に応じて用いるアクリロニトリルの合計を１００質量部とする。スチレン系単量体、（メタ）アクリル酸エステル系単量体、及びアクリロニトリルが該範囲外の場合は外観等が劣る。
【００１２】
本発明の共重合樹脂は、有機過酸化物の存在下でスチレン系単量体、（メタ）アクリル酸エステル系単量体、及び必要に応じてアクリロニトリルを重合して得られる。
【００１３】
本発明で使用する有機過酸化物は、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、エチル−３，３−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）ブチレート等の公知の有機過酸化物を用いることができるが、好ましいのは、１時間半減期温度が１００〜１２０℃の有機過酸化物である。１時間半減期温度が１００〜１２０℃の有機過酸化物を用いない場合には外観等劣る場合がある。
有機過酸化物の添加量は、スチレン系単量体、（メタ）アクリル酸エステル系単量体、及び必要に応じて用いるアクリロニトリルの合計１００質量部に対し、好ましくは０．００１〜１質量部、さらに好ましくは０．００５〜０．５質量部である。なお、有機過酸化物を用いないラジカル熱重合では耐熱等が低下し目的を達しない。
【００１４】
また重合時、公知の分子量調整剤を添加して重合しても差し支えないが、メルカプタン系以外の分子量調整剤、例えば４−メチル−２，４−ジフェニルペンテン−１を使用することが、臭気等の観点から好ましい。
さらに、ジビニルベンゼン等の公知の架橋剤を添加して重合しても差し支えない。
【００１５】
本発明における重合方法は、生産性や外観の面から塊状または溶液連続重合法の採用が好ましい。
【００１６】
本発明では、好ましくは転化率７５質量％以上、さらに好ましくは転化率７８質量％以上に重合した後、未反応単量体を脱揮除去する。転化率７５質量％以上に重合せず未反応単量体を脱揮除去すると外観や耐熱性等に劣るものとなる場合がある。
【００１７】
本発明では、好ましくは転化率２５質量％以上、さらに好ましくは転化率２６〜４５質量％まで完全混合型反応器を用い、温度１３０℃以下で重合する。転化率２５質量％以上になるまで、温度１３０℃以下で重合しないと外観や耐熱性に劣るものとなる場合がある。また、転化率２５質量％以上になるまで完全混合型反応器を用いないで重合すると外観や耐熱性に劣るものとなる場合がある。
【００１８】
本発明では、転化率７５質量％以上に重合した後、未反応単量体を脱揮除去する方法は、水を添加しながら未反応単量体を脱揮除去することが好ましい。水の添加量は、スチレン系単量体、（メタ）アクリル酸エステル系単量体、アクリロニトリルの合計１００質量部に対し好ましくは０．１〜５質量部、さらに好ましくは０．２〜１質量部である。水を添加しながら未反応単量体を脱揮除去することにより臭気が改善されたものとなる。
【００１９】
本発明の共重合樹脂中に残存するスチレン系単量体量は１０００ｐｐｍ未満、好ましくは８００ｐｐｍ未満、さらに好ましくは７００ｐｐｍ未満である。残存するスチレン系単量体量が１０００ｐｐｍ以上であると外観、臭気、耐熱性に劣る。残存するスチレン系単量体量は脱揮条件等で調整することができる。
【００２０】
本発明の共重合樹脂中に残存する（メタ）アクリル酸エステル系単量体量は２０００ｐｐｍ未満、好ましくは１６００ｐｐｍ未満、さらに好ましくは１３００ｐｐｍ未満である。残存する（メタ）アクリル酸エステル系単量体量が２０００ｐｐｍ以上であると外観、臭気、耐熱性に劣る。残存する（メタ）アクリル酸エステル系単量体量は脱揮条件等で調整することができる。
【００２１】
必要に応じて用いるアクリロニトリルの本発明の共重合樹脂中に残存する量は１００ｐｐｍ未満、好ましくは５０ｐｐｍ未満、さらに好ましくは３０ｐｐｍ未満である。残存するアクリロニトリルが１００ｐｐｍ以上であると外観、臭気、耐熱性に劣る。残存するアクリロニトリルは脱揮条件等で調整することができる。
【００２２】
残存するスチレン系単量体量、（メタ）アクリル酸エステル系単量体量、及びアクリロニトリル量は、ガスクロマトグラフィーを用いて測定することができる。
【００２３】
本発明の共重合樹脂中のｎ−ヘキサン抽出分は２質量％以下、好ましくは１．５質量％以下、さらに好ましくは１質量％以下である。ｎ−ヘキサン抽出分が２質量％を越えると外観、臭気、耐熱性に劣る。
なお本発明では、ｎ−ヘキサン抽出分は、凍結粉砕したサンプル（Ａｇとする）を、ソックスレー等の抽出器を用いてｎ−ヘキサンを６時間以上還流させることにより得た抽出液を、蒸発乾固させることにより抽出物（Ｂｇとする）を得、次式により算出する。
ｎ−ヘキサン抽出分（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
なお、ｎ−ヘキサン抽出分は、有機過酸化物の添加量や、重合条件等で調整できる。
【００２４】
本発明の共重合樹脂は、必要に応じて酸化防止剤、耐候剤、滑剤、可塑剤、着色剤、帯電防止剤、鉱油、難燃剤等の添加剤を添加することができ、製造時任意の段階で配合することができる。添加剤を配合する方法については特に規定はないが、たとえば、重合時添加する方法や押出機にて溶融混練する方法等があげられる。
【００２５】
本発明の共重合樹脂は、射出成形、押出成形、圧縮成形、真空成形等の公知の方法により各種成形体に加工され実用に供される。
【００２６】
【実施例】
次に実施例をもって本発明をさら説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００２７】
実施例１
容積約１５Ｌの完全混合型反応器、容積約４０Ｌの塔式プラグフロー型反応器、予熱器を付した第１脱揮槽、スタティックミキサー、予熱器を付した第２脱揮槽を直列に接続して構成した。スチレン４２質量部、メタクリル酸メチル（以下ＭＭＡ）５８質量部で構成する単量体溶液に対し、エチルベンゼン１５質量部、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート（１時間半減期温度：１１８℃）０．０３質量部、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（酸化防止剤）を０．１質量部を混合し原料溶液とした。この原料溶液を毎時６．９ｋｇで温度１２０℃に制御した完全混合型反応器に供給した。完全混合型反応器出口における転化率は３６．２質量％であった。さらにこの重合液を、流れの方向に向かって１２０℃から１５０℃の勾配がつくように調整した塔式プラグフロー型反応器に導入した。塔式プラグフロー型反応器出口における転化率は８４．７質量％であった。この重合液を予熱器で加温しながら、１０．６ｋＰａに減圧した第１脱揮槽に導入し、第１脱揮槽内温度２３０℃にて未反応単量体の一部を除去した。さらにこの液をギアポンプで抜き出しながらスタティックミキサーに水を毎時１８ｇ（単量体の合計１００質量部に対し０．３質量部）添加して混合し、次に予熱器で加温しながら、１．３ｋＰａに減圧した第２脱揮槽に導入し、第２脱揮槽内温度２３０℃にて未反応単量体を除去した。これをギアポンプで抜き出し、ストランド状に押出し切断することによりペレット形状の共重合樹脂を得た。表１に物性評価結果を示した。
【００２８】
実施例２
ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネートの代わりにジクミルパーオキサイド（１時間半減期温度：１３７℃）０．０３質量部を原料溶液に添加した以外は実施例１と同様に行った。表１に物性評価結果を示した。
【００２９】
実施例３
水を添加しなかった以外は実施例１と同様に行った。表１に物性評価結果を示した。
【００３０】
実施例４
第２脱揮槽を３．９ｋＰａとした以外は実施例１と同様に行った。表１に物性評価結果を示した。
【００３１】
実施例５
完全混合型反応器の温度を１１０℃とし、塔式プラグフロー型反応器の温度を、流れの方向に向かって１１０℃から１５０℃の勾配がつくように調整した以外は実施例１と同様に行った。表１に物性評価結果を示した。
【００３２】
実施例６
単量体溶液をスチレン４２質量部、ＭＭＡ５５質量部、アクリロニトリル３質量部とした以外は実施例１と同様に実施した。表１に物性評価結果を示した。
【００３３】
比較例１
ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネートを原料溶液に添加しなかった以外は実施例１と同様に行った。表２に物性評価結果を示した。
【００３４】
比較例２
第２脱揮槽を６．7ｋＰａとした以外は実施例１と同様に行った。表２に物性評価結果を示した。
【００３５】
比較例３
完全混合型反応器の温度を１３５℃とし、塔式プラグフロー型反応器の温度を、流れの方向に向かって１３５℃から１５０℃の勾配がつくように調整した以外は実施例１と同様に行った。表２に物性評価結果を示した。
【００３６】
比較例４
単量体溶液をスチレン４２質量部、ＭＭＡ４５質量部、アクリロニトリル１３質量部とした以外は実施例１と同様に実施した。表２に物性評価結果を示した。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【表２】

【００３９】
なお、評価は下記の方法によった。
（１）残存単量体量・転化率
島津製作所社製ガスクロマトグラフィーＧＣ１２Ａを用いて、シクロペンタンを内部標準として測定した。
（２）曇価
東芝機械（株）社製射出成形機（ＩＳ−５０ＥＰＮ）を用いて、シリンダー温度２３０℃で厚さ1ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍの３段プレートを成形した。この３段プレートの２ｍｍ厚みを用い、ＡＳＴＭＤ１００３に準拠し、日本電色工業社製ＨＡＺＥメーター（ＮＤＨ−１００１ＤＰ型）を用いて測定した（単位：％）。
（３）外観
東芝機械（株）社製射出成形機（ＩＳ−５０ＥＰＮ）を用いて、シリンダー温度２３０℃で厚さ1ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍの３段プレートを成形した。この３段プレートの外観を下記基準にて判定した。
×・・・黄色味が強いもの。
○・・・やや黄色味があるもの。
◎・・・黄色味があまり感じられないもの。
（４）臭気
樹脂１００ｇを５００ｍｌビーカーに入れ、アルミホイルで蓋をし、温度４０℃で２４時間保持後の臭気をかぎ、下記基準にて判定した。
×・・・臭気が強いもの。
○・・・やや臭気が感じられるもの。
◎・・・臭気があまり感じられないもの。
（５）ビカット軟化温度
東芝機械（株）社製射出成形機（ＩＳ−８０ＣＮＶ）を用いて、シリンダー温度２００℃で１２.７×６４×６．４ｍｍ寸法の試験片を成形した。この試験片を用い、ＪＩＳＫ７２０６に準拠して、荷重４９．０Ｎの条件で測定した（単位：℃）。
【００４０】
本発明の共重合樹脂に係わる実施例は、いずれも外観、透明性、臭気、耐熱性に優れていたが、本発明の条件に合わない組成物に係わる比較例では、外観、透明性、臭気、耐熱性のうちいずれかの物性において劣るものであった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明における共重合樹脂は、外観、透明性、臭気、耐熱性に優れており、最近の良外観志向や成形加工時の臭気改善等の要望を満たすことが可能で、レンズ用途等に有用である。
また本発明における製造方法により、本発明の共重合樹脂が効率よく得られる。

Claims

有機過酸化物の存在下でスチレン系単量体５〜９５質量部、（メタ）アクリル酸エステル系単量体９５〜５質量部、及びアクリロニトリル０〜１０質量部（但しスチレン系単量体、（メタ）アクリル酸エステル系単量体、及びアクリロニトリルの合計を１００質量部とする）を重合してなる樹脂であって、該樹脂中に
（１）残存するスチレン系単量体量が１０００ｐｐｍ未満
（２）残存する（メタ）アクリル酸エステル系単量体量が２０００ｐｐｍ未満
（３）アクリロニトリル量が１００ｐｐｍ未満
（４）ｎ−ヘキサン抽出分が２質量％以下であり、有機過酸化物として１時間半減期温度１００〜１２０℃の過酸化物を、スチレン系単量体、（メタ）アクリル酸エステル系単量体、及びアクリロニトリルの合計１００質量部に対し、０．００１〜１質量部使用し、完全混合型反応器を用い、温度１３０℃以下で、転化率２５質量％〜４５質量％に重合した後、さらに塔式プラグフロー型反応器を用い、温度１６０℃以下で転化率７５質量％以上に重合した後、水を添加しながら未反応単量体を脱揮除去することを特徴とする共重合樹脂の製造方法。