JP5876551B2 - ゴム変性スチレン系樹脂組成物、並びに、その製造方法及び成形品 - Google Patents
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Description
該共重合体(A)は、スチレン-アクリロニトリル系共重合体(A1)であり、
該ゴム粒子(B)は、オクルージョン構造を有しない第1のゴム粒子(B1)と、オクルージョン構造を有する第2のゴム粒子(B2)と、を含有しており、
且つ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により測定したZ平均分子量Mzと、220℃における10kg荷重の環境で測定した溶融流動指数MIとの値は、下記の関係式1、すなわち、
Mz×10-4/MI <18 (式1)
を満足することを特徴とするゴム変性スチレン系樹脂組成物、である。
10< Mz×10-4/MI <16 (式2)
さらに本発明の製造方法においては、前記混練工程の後、更に、該工程により得られた混練物を造粒する押出し造粒工程を備えることが好ましい。
本発明の組成物は、該組成物全体(以下は「全体」に略称する)に占める含有量が76〜86重量%であり、連続相となる共重合体(A)と、全体に占める含有量が14〜24重量%であり、且つ、分散相となるゴム粒子(B)とを含有するものである。
上記のように、共重合体(A)はスチレン-アクリロニトリル系共重合体(A1)である。該スチレン-アクリロニトリル系共重合体(A1)は、該スチレン-アクリロニトリル系共重合体(A1)の全体に占める含有量が50〜90重量%であるスチレン系単量体と、同含有量が10〜50重量%であるアクリロニトリル系単量体とを含有するものである。
上記のように、ゴム粒子(B)は、オクルージョン構造を有しない第1のゴム粒子(B1)と、オクルージョン構造を有する第2のゴム粒子(B2)とを含んでいる。
本発明の製造方法は、(a)全体に占める含有量が18〜25重量%であり、乳化重合反応により製造された第1のゴム状グラフト共重合体、(b)全体に占める含有量が5〜35重量%であり、塊状重合反応により製造された第2のゴム状グラフト共重合体、及び、(c)全体に占める含有量が40〜75重量%であり、溶液重合反応により製造されたエチレン系共重合体、を混練する混練工程を含んでいる。また、該混練工程の後、さらに該混練工程により得られた混練物を押出し造粒する、押出し造粒工程を含むことが好ましい。
第1のゴム状グラフト共重合体は、ゴム乳液を用いて、グラフト重合反応により得られる。該第1のゴム状グラフト共重合体のうち、その全体に対して45〜85質量%がゴム乳液(全固形分)であり、同15〜55重量%が第1の単量体組成物である。
上記の第1のゴム状グラフト共重合体に含まれるゴム乳液は、例えば乳化重合法により調製され、該ゴム乳液中のゴム粒子の60〜100重量%が、ジエン系単量体、ポリアクリレート系単量体、ポリシロキサン系単量体などであり、同0〜40重量%が、例えば、スチレン系単量体、アクリロニトリル系単量体、アクリル酸エステル系単量体、メタクリル酸エステル系単量体などの他の共重合可能な単量体である。該乳化重合反応が終わった後、必要に応じて更にゴム粒子の肥大化処理を行うことができる。
第1のゴム状グラフト共重合体に含まれる第1の単量体組成物は、(a)該組成物の全体に占める含有量が50〜90重量%であるスチレン系単量体、(b)同含有量が10〜50重量%であるアクリロニトリル系単量体、及び、(c)同含有量が0〜40重量%である他の共重合可能なエチレン系単量体、が含まれている。
第1のゴム状グラフト共重合体の製造に用いるグラフト重合反応に添加できる添加剤としては、例えば凝固剤、乳化剤、重合開始剤、連鎖移動剤などが挙げられる。
前記ゴム乳液及び第1の単量体組成物の総量100重量部に対して、添加剤を使用する量は0.01〜5重量部であることが好ましく、0.1〜3重量部であることがより好ましい。
第2のゴム状グラフト共重合体は、塊状重合反応により製造される共重合体である。該第2のゴム状グラフト共重合体には、第2の単量体組成物(スチレン-アクリロニトリル系共重合体(A1))100重量部、及び、ゴム粒子(オクルージョン構造を有する第2のゴム粒子(B2))5〜30重量部が含まれている。該塊状重合反応において、さらに必要に応じて添加剤を添加することができる。該添加剤としては、例えば溶媒、重合開始剤、連鎖移動剤などが挙げられる。
第2のゴム状グラフト共重合体に含まれるゴム粒子の素材は、ジエン系単量体、ポリアクリレート系単量体、ポリシロキサン系単量体、スチレン系単量体、アクリロニトリル系単量体などを当該素材の60〜100重量%含有し、アクリル酸エステル系単量体、メタクリル酸エステル系単量体などの他の共重合可能な単量体を同0〜40重量%含有し得る。該ゴム粒子のオクルージョン構造は、後述する「2−(2)(iv):第2のゴム状グラフト重合体の製造方法」を行うことにより、形成させることができる。
第2のゴム状グラフト共重合体に含まれる第2の単量体組成物は、(a)該組成物の全体に占める含有量が50〜90重量%、好ましくは58〜80質量%であるスチレン系単量体、(b)該組成物の全体に占める含有量が10〜50重量%、好ましくは20〜42%であるアクリロニトリル系単量体、及び、(c)該組成物の全体に占める含有量が0〜40重量%である他の共重合可能なエチレン系単量体、が含まれている。
第2のゴム状グラフト共重合体の製造におけるブロック重合反応に添加できる添加剤としては、例えば溶媒、重合開始剤、連鎖移動剤などが挙げられる。これらの添加剤の内容は、上記第1のゴム状グラフト共重合体と同様である。
該第2の単量体組成物の総量100重量部に対して、該重合開始剤の含有量は0.01〜10重量部、該連鎖移動剤の含有量は0.001〜1重量部、該溶媒の含有量は10〜40重量部、であることが好ましい。
この第2のゴム状グラフト重合体は、上記のゴム粒子の素材、及び、第2の単量体組成物の含有素材、添加剤などの出発原料を連続的に反応装置に仕込んで反応を行い、転化率が所定の値に達した後、反応により生成された溶液を反応装置から連続的に取り出し、そして、脱揮装置に導入して未反応の出発原料及び反応により生成された揮発成分を除去することにより製造することができる。また、得られた第2のゴム状グラフト重合体を更に、押出し造粒することができる。
本発明の組成物において用いるエチレン系共重合体は、溶液重合反応により製造することができる。該エチレン系共重合体には、第3の単量体組成物とスチレン-アクリロニトリル系共重合体(A1)が含まれている。
エチレン系共重合体に含まれる第3の単量体組成物は、(a)該組成物の全体に占める含有量が60〜80重量%であるスチレン系単量体、(b)同含有量が20〜40重量%であるアクリロニトリル系単量体、及び、(c)同含有量が0〜40重量%である他の共重合可能なエチレン系単量体が含まれている。
エチレン系共重合体の製造における溶液重合反応に添加できる添加剤としては、例えば凝固剤、乳化剤、溶媒、重合開始剤、連鎖移動剤などが挙げられる。
本発明の製造方法においては、前記第1のゴム状グラフト共重合体、前記第2のゴム状グラフト共重合体、及び、前記エチレン系共重合体を攪拌器で均一に混合することにより、本発明の樹脂組成物を製造することが可能である。
本発明の樹脂組成物を用いて製造される成形品は、該樹脂組成物を公知の加工成形処理することにより製造することができる。
(1)1,3−ポリブタジエン95.0重量部、アクリロニトリル5.0重量部、過硫酸カリウム溶液15.0重量部、ピロリン酸ナトリウム3.0重量部、オレイン酸カリウム1.5重量部、蒸留水140.0重量部、及び、t−ドデシルメルカプタン0.2重量部を反応温度65℃で、12時間反応させた後、ゴム乳液を得た(転化率94%、固体含有割合40%、重量平均粒子径0.1μm)。
(1)スチレン103.2重量部、スチレン−ブタジエン共重合体15重量部(スチレンの含有割合25重量%、ブタジエンの含有割合75重量%、Mw=130,000)、エチルベンゼン45.4重量部、アクリロニトリル31.4重量部、アクリル酸ブチル3.9重量部、n−ドデシルメルカプタン0.08重量部、3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシベンゼンプロパン酸オクタデシル0.063重量部、及びエチレンビスステアリルアミド0.063重量部、を混合して、混合物を得た。
(1)スチレン65.5重量部、アクリロニトリル34.5重量部、N,N‘−4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミド0.022重量部、1,1−ビス−(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン0.01重量部(重合開始剤)、n−ドデシルメルカプタン0.4重量部(連鎖移動剤)、及び、エチルベンゼン25重量部からなる第1の混合溶液を、37kg/時の流速で、連続的に最初の反応装置に仕込んで、重合反応させた。そして、重合反応させた後に得た重合体溶液を二つ目の反応装置に仕込むと共に、スチレン100重量部、N,N‘−4,4’−ジフェニルメタンビスマレイミド0.15重量部からなる第2の混合溶液を、3kg/時の流速で、連続的に該二つ目の反応装置に仕込んで、重合反応させた。また、該二つ目の反応装置にて重合反応させた後に得た重合体溶液を三つ目の反応装置に仕込んで、重合反応させた。該最初の反応装置と、二つ目の反応装置と、三つ目の反応装置とは、順次に配置され、該最初の反応装置と、二つ目の反応装置は、容量40リットルの完全混合式反応装置であり、該三つ目の反応装置は容量75リットルのプラグフロー反応装置である。更に、該最初の反応装置においては、反応温度を95℃、反応圧力4〜4.5kg/cm2に、攪拌回転速度を120rpmに設定し、二つ目の反応装置においては、反応温度を105℃、反応圧力4〜4.5kg/cm2に、攪拌回転速度を90rpmに設定し、三つ目の反応装置においては、反応温度を135℃、反応圧力4〜4.5kg/cm2に、攪拌回転速度を35rpmに設定した。該三つ目反応装置にて生成された重合体溶液における単量体の転化率は74重量%であった。
12kg/時の流速で、スチレン76重量%及びアクリロニトリル24重量%を、温度が108℃に維持され且つ容量が45リットルである撹拌器付きの連続式釜形反応装置に仕込んで、混合することで重合反応させた。そして、3.0kg/時の流速で、エチレンビスステアリルアミド、ベンゾイルパーオキサイド及びt−ドデシルメルカプタンを前記連続式釜形反応装置に添加することによって、反応液を構成した。該反応液におけるトルエンの含有割合を15%に、重合率を55%に維持しつつ、脱揮装置を用いて、該反応液に含まれる揮発成分を除去した後、エチレン系共重合体の顆粒を得た。該エチレン系共重合体中のスチレン−アクリロニトリル系共重合体の分子構造は一般的な線状である(liner AS)。
表1に記載されている合成例1、合成例2、合成例3及び合成例4それぞれの割合で混合することにより得た樹脂混合物を、該樹脂混合物の総量100重量部に対して、エチレンビスステアリルアミド0.7重量部及び3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシベンゼンプロパン酸オクタデシル[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxybenzenepropanoic acid octadecyl ester、酸化防止剤IX−1076]0.5重量部を添加することで、共重合体混合物を形成し、そして、押出成形機(Werner&Pfleidrer ZSK 35)を用いて、235℃で前記共重合体混合物を混合しながら、押出し造粒することにより、実施例1〜7及び比較例1〜4のゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれを得た。
1.溶融流動指数(Melt flow index、MI、単位:g/10分)
実施例1〜7及び比較例1〜4のゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれの溶融流動指数は、これらのゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれを、JIS K−7210に記載されている方法に従って、220℃及び荷重10kgの環境で測定することにより得た。
実施例1〜7及び比較例1〜4のゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれのZ平均分子量は、これらのゴム変性スチレン系樹脂組成物のそれぞれを、公知のゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により測定することにより得た。
実施例1〜7及び比較例1〜4のゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれの平均粒子径(Davg)は、これらのゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれを、四酸化オスミウム(OsO4)で染色した後、透過型電子顕微鏡を用いて、倍率10,000倍で撮影し、撮影した鏡像に写ったゴム粒子(個数が200〜1000個)それぞれの粒子径(D、単位μm)を測定して、下記の式3で計算することにより得た。
実施例1〜7及び比較例1〜4のゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれのゴム粒子の総面積は、これらのゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれを、透過型電子顕微鏡を用いて、倍率百万倍で観察すると共に、画像解析ソフト(Media Cybernetics社製、Image−Pro Plus)で計算することにより得た。
実施例1〜7及び比較例1〜4のゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれの連続相Qの値は、下記の式4で計算することにより得た。
連続相Qの値=重量平均分子量÷数量平均分子量 (式4)
実施例1〜7及び比較例1〜4のゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれの耐衝撃性は、これらのゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれを用いてASTM D−256に記載されている方法に従って、標準サンプル(温度23℃、ノッチ付きで厚さが1/4インチであるサンプル)を作成し、そして、作成した標準サンプルそれぞれを測定することにより得た。
実施例1〜7及び比較例1〜4のゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれの低温落錘式衝撃強度は、これらのゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれを、寸法が107mm×107mm×1/8インチであるサンプルに作成し、それぞれ作成したサンプルを、温度が−20℃である冷凍庫で24時間冷却してから、衝撃試験機(Dynatup8250)を用いて、ASTM−3763に記載されている方法に従って、落錘の重量23.64kg、落錘の落下高さ0.56m、衝撃速度3.34m/秒の測定条件で、冷却したサンプルそれぞれを破壊する時に必要な破壊エネルギーを測定することにより得た。
実施例1〜7及び比較例1〜4のゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれの耐温度サイクル性は、これらのゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれを、寸法が230mm×30mm×2mmであるサンプルに作成し、そして、作成したサンプルそれぞれを10%伸ばした後、湾曲形状の固定具に挟み、シクロペンタン(cyclopentane)ガスを含有する密閉容器に設置し、耐温度サイクル試験を行った。
○:サンプルの外観には亀裂がない。
×:サンプルの外観には亀裂がある。
実施例1〜7及び比較例1〜4のゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれの吐出量は、これらのゴム変性スチレン系樹脂組成物それぞれを、単軸押出機(CONTINENT MACHINERY INDUSTRIES社製 MH540)を用いて、押出温度230℃及び回転速度40rpmで、5分間押出し、押出された樹脂組成物の重量を計測することにより得た。
Claims (10)
- 全体に占める含有量が76〜86重量%であり、連続相となる共重合体(A)、及び、全体に占める含有量が14〜24重量%であり、分散相となるゴム粒子(B)、を含有するゴム変性スチレン系樹脂組成物であって、
該共重合体(A)は、スチレン-アクリロニトリル系共重合体(A1)であり、
該ゴム粒子(B)は、オクルージョン構造を有しない第1のゴム粒子(B1)と、オクルージョン構造を有する第2のゴム粒子(B2)と、を含有しており、
且つ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により測定したZ平均分子量Mzと、220℃における10kg荷重の環境で測定した溶融流動指数MIとの値は、下記の関係式1を満足することを特徴とするゴム変性スチレン系樹脂組成物。
関係式1
Mz×10-4/MI <18 - 前記Z平均分子量Mzと前記溶融流動指数MIとの値は、下記の関係式2を更に満足することを特徴とする請求項1に記載のゴム変性スチレン系樹脂組成物。
関係式2
10< Mz×10-4/MI <16 - 前記ゴム粒子(B)の全体に占める含有量は、14〜20重量%であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のゴム変性スチレン系樹脂組成物。
- 前記ゴム粒子(B)は、重量平均粒子径が0.4μm未満のゴム粒子と、重量平均粒子径が0.4〜2μmのゴム粒子と、を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のゴム変性スチレン系樹脂組成物。
- 前記重量平均粒子径が0.4μm未満のゴム粒子の総面積と、前記重量平均粒子径が0.4〜2μmのゴム粒子の総面積との比の値は、3未満であることを特徴とする請求項4に記載のゴム変性スチレン系樹脂組成物。
- 前記重量平均粒子径が0.4μm未満のゴム粒子の総面積と、前記重量平均粒子径が0.4〜2μmのゴム粒子の総面積との比の値は、1より大きく、3未満であることを特徴とする請求項5に記載のゴム変性スチレン系樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のゴム変性スチレン系樹脂組成物を用いて、成形加工により製造されたことを特徴とする成形品。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のゴム変性スチレン系樹脂組成物を製造する方法であって、
全体に占める含有量が18〜25重量%であり、乳化重合反応により製造された第1のゴム状グラフト共重合体と、
全体に占める含有量が5〜35重量%であり、塊状重合反応により製造された第2のゴム状グラフト共重合体と、
全体に占める含有量が40〜75重量%であり、溶液重合反応により製造されたエチレン系共重合体と、を混練する混練工程を備えることを特徴とするゴム変性スチレン系樹脂組成物の製造方法。 - 前記エチレン系共重合体は、前記エチレン系共重合体の全体に占める含有量が60〜80重量%であるスチレン系単量体と、前記エチレン系共重合体の全体に占める含有量が20〜40重量%であるアクリロニトリル系単量体とを用いて、重合反応により製造されたものであることを特徴とする請求項8に記載のゴム変性スチレン系樹脂組成物の製造方法。
- 前記混練工程の後、更に、前記混練工程により得られた混練物を造粒する押出し造粒工程を備えることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載のゴム変性スチレン系樹脂組成物の製造方法。
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