JP6151380B2 - アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体及び熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体及び熱可塑性樹脂組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP6151380B2
JP6151380B2 JP2015561294A JP2015561294A JP6151380B2 JP 6151380 B2 JP6151380 B2 JP 6151380B2 JP 2015561294 A JP2015561294 A JP 2015561294A JP 2015561294 A JP2015561294 A JP 2015561294A JP 6151380 B2 JP6151380 B2 JP 6151380B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acrylate
weight
styrene
monomer
acrylonitrile polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015561294A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016513742A (ja
Inventor
パク、チュン−ホ
キム、ミン−チョン
ファン、ヨン−ヨン
カン、ウン−ス
イ、サン−ミ
イ、ヨン−ミン
Original Assignee
エルジー・ケム・リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エルジー・ケム・リミテッド filed Critical エルジー・ケム・リミテッド
Publication of JP2016513742A publication Critical patent/JP2016513742A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6151380B2 publication Critical patent/JP6151380B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L13/00Compositions of rubbers containing carboxyl groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F279/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of monomers having two or more carbon-to-carbon double bonds as defined in group C08F36/00
    • C08F279/02Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of monomers having two or more carbon-to-carbon double bonds as defined in group C08F36/00 on to polymers of conjugated dienes
    • C08F279/04Vinyl aromatic monomers and nitriles as the only monomers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F265/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of unsaturated monocarboxylic acids or derivatives thereof as defined in group C08F20/00
    • C08F265/04Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of unsaturated monocarboxylic acids or derivatives thereof as defined in group C08F20/00 on to polymers of esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F285/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to preformed graft polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/08Copolymers of styrene
    • C08L25/12Copolymers of styrene with unsaturated nitriles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/08Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F226/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen
    • C08F226/02Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen by a single or double bond to nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L51/00Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L51/06Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to homopolymers or copolymers of aliphatic hydrocarbons containing only one carbon-to-carbon double bond

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Description

本発明は、アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体及び熱可塑性樹脂組成物に係り、より詳細には、グラフト剤未使用の条件下でレドックスシステムによって重合開始が可能なようにN−ビニル単量体を適用して、アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体のグラフト効率を向上させて、着色性を維持しながら粉末特性及び耐衝撃性が向上し、コアにグラフトされていないフリー(free)シェルの含量を低下させて、凝集及びラテックス安定性を改善し、シェル層の活性化液なしにレドックスシステムにより重合して添加物を低減することによって、衝撃強度、顔料着色性の改善と共に耐候性が著しく改善されたアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体及び熱可塑性樹脂組成物に関する。
熱可塑性樹脂に対する衝撃補強剤としてアクリレート−スチレン−アクリロニトリル系グラフト共重合体(以下、アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体と称する)は、多層共重合体グラフト粒子、すなわち、コア−シェル構造で製造するのが一般的である。前記コアは、耐衝撃性の向上のために主にアクリル系ゴムを用い、シェルは、マトリックス樹脂との着色性、分散性を向上させるために、スチレン単量体、アクリロニトリル単量体によるスチレン−アクリロニトリル系共重合体(以下、SANと称する)などを用いることができる。
コア−シェル構造を有するアクリル系衝撃補強剤は、軟性ゴムコア部分を増加させ、硬性シェル部分を減少させることによって衝撃特性を向上させるための研究が行われている。しかし、硬性シェルを減少させる場合、ラテックス安定性、凝集特性を阻害し、加工特性などにも影響を及ぼす。したがって、少ない量の硬性シェル部分により軟性ゴムコアをよく包む技術は、耐衝撃性、凝集特性、加工性などを向上させ得る重要な要素の一つである。
そこで、コアをシェルでよく包む方法又は凝集特性を向上させる方法について様々な研究が行われており、一例として、コアにシェルをよくグラフトさせるために、モノマー反応性の異なる二重結合を2つ以上有する化合物をグラフト剤として用いた。しかし、前記グラフト剤は、過剰使用する場合、架橋剤のような作用により耐衝撃性が低下するという欠点を示すことがある。
また、グラフト重合は、コアの表面で起こるが、コアの内部に残っている場合、前記グラフト剤の全量がグラフティング反応に参与できず、コアの内部に残っているグラフト剤の反応性の低い二重結合は、望まない副反応を起こし(欠陥/陥没(defect)として作用し)、物性低下を引き起こすことがある。
最近は、多層共重合体グラフト粒子においてゴムコアをハードにして、ゴムの潰れ及び割れを防止する目的として硬性シードを導入している。
一方、シードをコアでよく包む方法又は凝集特性を向上させる方法について、様々な研究が行われており、一例として、シードにコアをよくグラフトさせるように、モノマー反応性の異なる二重結合を2つ以上有する化合物をグラフト剤として用いた。しかし、前記グラフト剤は、過剰使用する場合、架橋剤のような作用により耐衝撃性が低下するという欠点を示すことがある。
また、グラフト剤がシードの内部に残っている場合、前記グラフト剤の全量がグラフティング反応に参与できず、シードの内部に残っているグラフト剤の反応性の低い二重結合は、望まない副反応を起こし(欠陥/陥没(defect)として作用し)、物性低下を引き起こすことがある。
さらに、最近になって、使用者の感性品質の水準が高まるにつれて、さらに長時間にわたって老化が起こらない樹脂に対する要求が増加しており、特に、建築物の外装材及び屋根、コンピュータハウジング、キーボード、電気機構及び自動車部品のような用途において、耐候性が向上した組成物がかなり要求されている。
しかし、添加剤の添加及び増量による耐候性の向上、及び組み合わせの変更による耐候性の向上は原価上昇の主要要因となり、圧/射出などの加工時に添加剤などがガスとして噴出されて成形品の表面に不純物などのようなものが見える傾向を有するため、成形品の商品価値を損傷させることになるという欠点がある。
また、重合においては、レドックス開始を行うために活性化液を使用するようになるが、加工後には不純物として作用して耐候性を低下させる。
そこで、上述した欠点を克服できる技術に対する研究が継続して要求されている。
そこで、本発明の目的は、アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体の製造時に、グラフト剤を使用せずとも、グラフト剤未使用の条件下でレドックスシステムによって重合開始が可能なようにN−ビニル単量体を適用して、アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体のグラフト効率を向上させて、着色性を維持しながら粉末特性及び耐衝撃性が向上し、フリー(free)シェルの含量を低下させて凝集及びラテックス安定性を改善し、シェル層の活性化液なしにレドックスシステムによって重合して添加物を減少させることによって、衝撃強度、顔料着色性の改善と共に耐候性が著しく改善されたアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体を提供することにある。
本発明の他の目的は、上述したアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体を衝撃補強剤として含む熱可塑性樹脂組成物を提供することにある。
本発明によれば、
アクリル系ゴムコア及びSAN系シェルを含むアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体であって、アミン系単量体外包層を含み、前記SAN系シェルは、活性化液フリー(free)グラフトシェルであることを特徴とするアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体を提供する。
また、本発明によれば、熱可塑性樹脂及び衝撃補強剤を含み、
前記衝撃補強剤は、上述したアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体を含み、前記熱可塑性樹脂は硬質マトリックス樹脂であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物を提供する。
本発明によれば、グラフト剤未使用の条件下でレドックスシステムによって重合開始が可能なように特定のアミン系単量体を適用して、アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体のグラフト効率を向上させて、着色性を維持しながら粉末特性及び耐衝撃性が向上し、フリー(free)シェルの含量を低下させて凝集及びラテックス安定性を改善し、シェル層の活性化液なしにレドックスシステムによって重合して添加物を減少させることによって、衝撃強度、顔料着色性の改善と共に耐候性を著しく改善させることができるという効果がある。
本発明において、アミン系単量体の使用によってコアの最外郭に沿って位置した窒素ラジカルがSAN系シェルの活性部位(active site)として作用することを示した概略図である。 本発明の実施例1、及び従来技術に従ってグラフト剤を使用した比較例1のそれぞれに対するコア−シェルの粒子モルフォロジー(particle morphology)を示した概略図であって、(a)は実施例1、そして、(b)は比較例1をそれぞれ示したものである。
以下で本発明を詳細に説明する。
本発明のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体は、アクリル系ゴムコア及びSAN系シェルを含むアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体であって、アミン系単量体外包層を含み、前記SAN系シェルは、活性化液フリー(free)グラフトシェルであることに技術的特徴を有する。
前記アクリル系ゴムコアは、アミン系単量体外包層を含むことを特徴とする。具体的には、アミン系単量体外包層は、前記アクリル系ゴムコアを包む構造を有するものであり得る。このとき、前記用語、“アミン系単量体外包層”は、前記アクリル系ゴムコアの最外郭に沿って包む層であって、アミン系単量体成分を含む層を指すものと解釈する。
参考に、アクリル系ゴムコアの表面において、ROOHで表したような過酸化物開始剤下でアミン系単量体外包層として窒素ラジカル(N.)を生成する反応を、次の反応式で整理できる。
Figure 0006151380
前記アミン系単量体は、過酸化物開始剤下で窒素ラジカルを生成する役割を果たすことができ、グラフト剤の使用を排除し得る化合物であって、二重結合を有し、側鎖(side chain)にアミノ基があるモノマーであり得る。
主に親油性であるグラフト剤とは異なり、アミン基によってより親水性を帯びるようになるので、アクリル系ゴムコア内に膨潤、重合される代わりに、アミン系単量体外包層の表面で重合が多数行われるので、グラフト活性部位の効果も極大化することができる。
前記アミン系単量体は、一例として、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルプロピオンアミド、N−ビニルブチルアミド、N−ビニル 2−メチルプロピオンアミド、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−n−プロピルアクリルアミド、N−n−ブチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、O−ベンジル−N−ビニルカルバメート、メチル N−ビニルカルバメート及びN−ビニル tert−ブチルカーバメートから選択された1つ以上であってもよい。
前記アミン系単量体は、一例として、共重合体を構成する組成物の総重量を基準として0.05〜1重量部、あるいは0.08〜0.8重量部を含め、前記範囲内で、シェルが結合できる活性部位として窒素ラジカルを、ペルオキシド開始剤下で効果的に提供することができる。
前記アミン系単量体外包層は、必要に応じて、アクリル系単量体と架橋剤を含むことができる。一例として、前記アクリル系コアは、イルアクリル系化合物85〜99.89重量%、架橋剤0.1〜5重量%の乳化重合体であってもよく、前記アミン系単量体外包層は、一例として、アクリル系化合物0〜5重量%、アミン系単量体0.01〜5重量%、及び架橋剤0〜0.5重量%の乳化重合体であってもよい。前記アミン系単量体外包層は、必要に応じて、pHを9〜11の範囲に調節することができる。また、必要に応じて、従来のグラフティング剤と組み合わせて前記アクリル系ゴムコアを製造することもできる。
さらに、前記グラフト重合時に、アルキルメタクリレート化合物を、アミン系単量体外包層の芳香族ビニル化合物及びビニルシアン化合物の総100重量部を基準として、70重量部以下で含めることができる。
前記アクリル系ゴムコアは、一例として、炭素数1〜8のアルキルアクリレートを含むことができる。
また、アクリル系架橋剤は、極少量のグラフト剤と共に、共重合体を構成する組成物の総重量を基準として0.1〜5重量部、0.1〜1重量部、あるいは0.47〜0.69重量部の範囲内で含むことができる。
前記用語、“アクリル系架橋剤”は、特に特定しない限り、アリルメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートなどの不飽和ビニル基を含み、架橋剤の役割を果たす化合物のことを指す。
前記アクリル系架橋剤とアミン系単量体は、一例として、総使用量が、共重合体を構成する組成物の総重量を基準として、0.05超過〜1.0以下重量部、あるいは0.08〜0.09重量部の範囲内であってもよい。
前記用語、“グラフト剤”は、特に特定しない限り、アリルメタクリレートなどの2つ以上の異なる反応性を有する不飽和ビニル基を含み、架橋剤の役割だけでなくグラフト剤の役割を果たす化合物のことを指す。前記グラフト剤は、共重合体を構成する組成物の総重量を基準として0〜0.5重量部の範囲内で従来よりも低減された範囲で含まれたり、または架橋剤で代替されてもよい。
前記アクリル系ゴムコアは、開始剤の種類に応じて活性化液を含むことができ、一例として、ペルオキシド系開始剤下で活性化液を含み、ペルサルフェート系開始剤下では活性化液を含まなくてもよい。参考に、ペルオキシド系開始剤下で活性化液を含めばレドックス重合が開始され、ペルサルフェート系開始剤下で活性化液を含めばレドックス重合が開始され、ペルサルフェート系開始剤下で活性化液を含めないと、熱重合が開始される。
本発明で使用する用語、“活性化液”は、特に特定しない限り、ホルムアルデヒドナトリウムスルホキシレート、ジナトリウムエチレンジアミンテトラアセテート、硫酸第一鉄などの酸化−還元開始剤、あるいは重合活性化のために通常使用する化合物のことを指す。
参考に、本発明において、前記活性化液はコアにのみ含まれ、シェルには含めなくて済む。これを、活性化液フリー(free)と称する。また、これは、本発明の特徴が、追加的な活性化液なしにレドックスシステムによって重合することによって添加物を低減し、結果的に耐候性を向上させるためである。
前記アクリル系ゴムコアは軟質コアであって、平均粒径は、一例として、100nm〜400nmであってもよい。
また、前記実施例1及び比較例1のそれぞれに対するコア−シェルの粒子モルフォロジー(particle morphology)の概略図を示した図2からわかるように、(a)の実施例1の場合、(b)の比較例1において含んでいないアミン系単量体外包層を含んでいるだけでなく、ゴムコア層を薄く包んでいるアミン系単量体外包層にグラフト活性部位が全て存在するので、相対的にグラフト効率を極大化することができる。
また、一般的に親油性であるグラフト剤とは異なり、アミン基によってより親水性を帯びるので、アクリル系ゴムコアの内部へ膨潤されて重合される代わりに、アミン系単量体外包層の表面へ出て重合が行われるので、結果的に、グラフト活性部位としての効果を極大化することができる。
具体的に、図2(a)からわかるように、重量を基準として、前記アクリル系ゴムコア90〜99.99%、及び前記アミン系単量体外包層0.01〜10%を含むものであってもよい。
前記SAN系シェルは、一例として、炭素数1〜8のアルキル(メタ)アクリレート系単量体、スチレン系単量体及びアクリロニトリル系単量体から選択された1つ以上の単量体を含む活性化液フリー(free)タイプであって、平均粒径が200nm〜550nmであってもよく、ガラス転移温度が80〜120℃である硬性シェルであってもよい。
また、本発明において、前記SAN系シェルは、一例として、アクリル系コア40〜80重量%、及び芳香族ビニル化合物19〜40重量%、及びビニルシアン化合物1〜20重量%を含んで重合されたものであってもよい。ここで、前記シェルの平均粒径は、140nm〜550nmの範囲内であってもよい。
前記アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体は、一例として、前記アクリル系コアを構成する単量体と前記SAN系シェルを構成する単量体とは、共重合体を構成する組成物の総重量を基準として、40:60〜80:20の重量比、35:65〜65:35の重量比、あるいは52:48〜74:26の重量比で含まれてもよい(図2(a)参照)。
本発明によるアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体は、グラフト効率が、一例として、70%以上、あるいは85%以上であり得る。
本発明によるアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体は、液状凝集粉末化あるいは噴霧乾燥によって粉体タイプで収得することができる。一例として、80℃付近下で液状凝集粉末化させて粉体として収得することができる。
本発明のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体を製造する方法は、一例として、下記の3段階の工程を通じて行うことができる。
すなわち、共重合体を構成する組成物の総重量を基準として、炭素数1〜8のアルキルアクリレート40〜80重量部及びアクリル系架橋剤0.1〜0.5重量部を乳化重合したアクリル系ゴムコアの製造工程と、
共重合体を構成する組成物の総重量を基準として、0.05〜1重量部のアミン系単量体を投入した、前記アクリル系ゴムコアの外郭にアミン系単量体外包層の製造工程と、
共重合体を構成する組成物の総重量を基準として、20〜60重量部の炭素数1〜8のアルキル(メタ)アクリレート系単量体、スチレン系単量体及びアクリロニトリル系単量体から選択された1つ以上の単量体をグラフト重合した硬性シェルの製造工程とを含むことができる。
本発明の乳化重合は、30〜80℃の温度下で、等温あるいは非等温方式で製造することができ、反応に使用される乳化剤は、通常使用する種類を使用することができる。
前記アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体は最適の凝集温度80℃付近で液状凝集粉末化させて粉体として収得する工程をさらに含むことができる。
必要に応じてシードを含むことができ、前記シードは、一例として、炭素数1〜8のアルキル(メタ)アクリレート系単量体、スチレン系単量体、アクリロニトリル系単量体から選択された1つ以上の単量体、アクリル系架橋剤、グラフト剤及び乳化剤を含むシードであってもよい。
前記シードの平均粒径は50nm〜200nmであってもよい。
収得したアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体は、凝集性及びラテックス安定性が改善され、特に、グラフト効率は高めながら、グラフト剤未使用によって衝撃強度を維持できる熱可塑性樹脂用衝撃補強剤を提供することができる。
一例として、前記衝撃補強剤は、硬性マトリックス樹脂との合計量100重量部において1〜50重量部、あるいは20〜50重量部の範囲内であってもよい。
前記熱可塑性樹脂は、硬性マトリックス樹脂であってもよく、SAN、PMMA、PVC及びPCから選択された1種以上であってもよい。
本発明のアミン系単量体外包層が、シードの表面、すなわち、ROOHで表したような開始剤、一例として、ペルオキシド開始剤下で窒素ラジカル(N.)を生成する反応を、次の反応式で整理した。
Figure 0006151380
このとき、前記用語、“アミン系単量体外包層”は、前記シードとアクリル系コアとの間の隣接(境界)層であって、アミン系単量体成分を含むことを指すものと解釈し得る。
前記アミン系単量体は、一例として、共重合体を構成する組成物の総重量を基準として0.001超過〜1未満重量部、あるいは0.01〜0.05重量部を含み、前記範囲内で、アクリル系コアが結合できる活性部位として窒素ラジカルを、ペルオキシド開始剤下で効果的に提供することができる。
また、一般的に親油性であるグラフト剤とは異なり、アミン基によってより親水性を帯びるようになるので、シード内へ膨潤、重合される代わりに、アミン系単量体外包層の表面で重合が多数行われるので、グラフト活性部位の効果も極大化することができる。
本発明において、アミン外包層を含むシードは、一例として、炭素数1〜8のアルキル(メタ)アクリレート系単量体、スチレン系単量体、アクリロニトリル系単量体から選択された1つ以上の単量体、ペルサルフェート開始剤又はペルオキシド開始剤、架橋剤及び乳化剤を含む硬性シードと、アミン系単量体外包層との2層構造を含むことができる。
前記アクリル系架橋剤とアミン系単量体は、一例として、総使用量が、共重合体を構成する組成物の総重量を基準として、0.05超過〜1.0以下重量部、あるいは0.08〜0.09重量部の範囲内であってもよい。
具体例として、前記硬性シードは、ゲル含量95.0〜99.8%、あるいは98.9〜99.0%の範囲内であってもよい。前記硬性シードは、平均粒径が、一例として50nm〜200nmであってもよい。
前記アクリル系ゴムコアは、一例として、炭素数1〜8のアルキルアクリレート系単量体から選択された1つ以上の単量体、及び乳化剤を含むことができる。
具体例として、前記アクリル系ゴムコアは活性化液フリー(free)であり、ゲル含量85.0〜99.5%、あるいは93.2〜96.9%の範囲内であってもよい。
上述したように、前記活性化液は、シード又はシェルには含めるが、コアには含めないものであり得、これを、活性化液フリー(free)と称する。また、これは、シード外包層に含まれたアミン単量体のレドックス開始によって、シードに接合された窒素ラジカルでグラフトが開始/成長してコア重合が行われる。このとき、コアに活性化液を適用すると、グラフトがよく行われないことがあり、活性化液を投入しないことによって相対的に不純物の含量を低減できるので、最終製品の着色及び耐候性を向上させることができるからである。
本発明による多層共重合体は、一例として、前記シードを構成する単量体、前記アクリル系コアを構成する単量体、及び前記SAN系シェルを構成する単量体は、共重合体を構成する組成物の総重量を基準として、5〜15:25〜75:20〜60の重量比、あるいは5〜15:50〜55:35〜40の重量比で含まれてもよい。
前記乳化剤は、ASA共重合体のシード乳化重合において通常使用する種類を使用することができ、その使用量を調節して粒径を制御することができる。
前記シードとコアにおいて使用する架橋剤は、モノマー反応性が同一である二重結合を2つ以上有するアクリル系化合物であってもよく、一例として、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートなどを使用することができる。
前記コアにおいて使用するグラフト剤は、モノマー反応性が異なる二重結合を2つ以上有するアクリル系化合物であってもよく、一例として、アリルメタクリレートなどを使用することができる。
本発明による多層アクリル系共重合体は、液状凝集粉末化あるいは噴霧乾燥によって粉体タイプで収得することができる。一例として、塩化カルシウム水溶液を使用して常圧凝集後、高温熱風で乾燥させて、粉体として収得することができる。
本発明の多層アクリル系共重合体を製造する方法は、一例として、下記の工程を通じて行うことができる。
すなわち、炭素数1〜8のアルキル(メタ)アクリレート系単量体、スチレン系単量体及びアクリロニトリル系単量体から選択された1つ以上の単量体、及び架橋剤を乳化重合した硬性シードの製造工程と、前記硬性シードの最外郭にアミン系単量体を投入したアミン系単量体外包層の製造工程と、前記外包層を包む、炭素数1〜8のアルキルアクリレート系単量体から選択された1つ以上の単量体、架橋剤及びグラフト剤をペルオキシド開始剤下で乳化重合したアクリル系コア製造工程と、前記アクリル系コアを包む、炭素数1〜8のアルキル(メタ)アクリレート系単量体、スチレン系単量体及びアクリロニトリル系単量体から選択された1つ以上の単量体をグラフト重合した硬性シェルの製造工程とを含むことができる。
前記アミン系単量体とアクリル系架橋剤は、一例として、総合計量が、共重合体を構成する組成物の総重量を基準として、0.05超過〜1.0以下重量部の範囲内で使用されることを特徴とする。
前記多層アクリル系共重合体は粉体収得工程をさらに含むことができる。
前記シード、シェルの各製造工程は、ペルサルフェート開始剤あるいはペルオキシド開始剤下で重合を行うものであってもよい。
本発明の乳化重合は、30〜80℃の温度下で、等温あるいは非等温方式で製造することができる。
以下、本発明の理解を助けるために好適な実施例を提示するもので、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明をこれに限定するものではない。特に、以下では、実施例及び比較例を具体化し、粒子サイズを同一に限定するようにシード乳化重合を開示したが、本発明をシードを含む技術に特定するものではない。
参考に、下記のラテックスの平均粒径は、ダイナミックレーザー光散乱(dynamic laser light scattering)法でインテンシティガウス分布(intensity Gaussian distribution、Nicomp 380)を用いて測定し、ゲル含量は、アセトンで24時間攪拌した後、遠心分離して測定したものである。
実施例1
<シードラテックス>
窒素置換された重合反応器に蒸留水40重量部を入れ、75℃まで昇温させた後、過硫酸カリウム0.025重量部を一括投入して反応を開始した後、スチレン4重量部、アクリロニトリル1重量部、Na2CO30.05重量部、エチレングリコールジメタクリレート0.025重量部、アリルメタクリレート0.025重量部及びラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部を混合した混合物を75℃で連続投入して、平均粒径が150nmである硬質シードラテックスを製造した。
<アクリル系ゴムコア>
前記製造した硬質シードラテックス下で、蒸留水60重量部、ブチルアクリレート55重量部、エチレングリコールジメタクリレート0.3重量部、アリルメタクリレート0.3重量部、クメンヒドロペルオキシド0.5重量部及びラウリル硫酸ナトリウム0.6重量部を混合した混合物を75℃で連続投入し、重合して、アクリル系ゴムコアを製造した。
<アミン系単量体含有外包層を含むコア>
前記<アクリル系ゴムコア>の項目で連続投入が完了した直後(in−situ)、アミン系単量体としてn−ビニルホルムアミド(NVF)0.3重量部を反応器に一括投入し、アミン系単量体含有外包層まで含めて、総平均粒径が380nmであるゴムコアを製造した。洗浄水3重量部を投入して反応を終了した。このとき、シードとゴムコアの単量体、架橋剤及びアミン系単量体の総合計は95重量部となるようにした。
<シェル>
前記アミン系単量体含有外包層を含むコアが在る反応器に、蒸留水50重量部、スチレン30重量部、アクリロニトリル10重量部、クメンヒドロペルオキシド0.5重量部及びラウリル硫酸ナトリウム0.65重量部を混合した混合物を75℃で連続投入しながら重合反応を行った。また、重合転換率を高めるために、前記混合物の投入が完了した後、75℃で1時間の間さらに反応させ、60℃まで冷却させて重合反応を終了し、アミン系単量体含有外包層をシェルが包む構造を有するラテックスを製造した。製造されたグラフト共重合体ラテックスの重合転換率は、98%、固形分は40重量%であった。
<多層共重合体粉体>
製造されたグラフト共重合体ラテックスを塩化カルシウム水溶液を用いて80℃で常圧凝集した後、95℃で熟成、洗浄及び脱水した後、90℃の熱風で30分間乾燥させて、多層共重合体粉体を収得した。
<熱可塑性樹脂組成物>
熱可塑性樹脂組成物100重量部中、グラフト共重合体44重量部及び硬質マトリックスとしてスチレン−アクリロニトリル共重合体(75:25の重量比)56重量部を配合し、滑剤2重量部、酸化防止剤0.3重量部及び紫外線安定剤0.3重量部、カーボンブラック1重量部を混合した。その後、200℃のシリンダー温度で40φ押出混練機を用いてペレット状に製造し、射出して、物性試片を製造した。
<実施例2>
前記実施例1の<アミン系単量体含有外包層を含むコア>段階において、n−ビニルホルムアミド(NVF)1重量部を投入した以外は、実施例1と同様の工程を繰り返して物性試片を製造した。
<実施例3>
前記実施例1の<アミン系単量体含有外包層を含むコア>段階において、n−ビニルホルムアミド(NVF)0.15重量部を投入した以外は、実施例1と同様の工程を繰り返して物性試片を製造した。
<比較例1>
前記実施例1の<アミン系単量体含有外包層を含むコア>段階において、n−ビニルホルムアミド(NVF)の未使用、及び<シェル>段階において、活性化液として、SFS0.144重量部、EDTA0.02重量部、及びFES0.01重量部を投入した以外は、実施例1と同様の工程を繰り返して物性試片を製造した。
<比較例2>
前記実施例1の<シェル>段階において、活性化液として、SFS0.144重量部、EDTA0.02重量部、及びFES0.01重量部を投入した以外は、実施例1と同様の工程を繰り返して物性試片を製造した。
<比較例3>
前記実施例2の<シェル>段階において、活性化液として、SFS0.144重量部、EDTA0.02重量部、及びFES0.01重量部を投入した以外は、実施例2と同様の工程を繰り返して物性試片を製造した。
<比較例4>
前記実施例3の<シェル>段階において、活性化液として、SFS0.144重量部、EDTA0.02重量部、及びFES0.01重量部を投入した以外は、実施例3と同様の工程を繰り返して物性試片を製造した。
実施例及び比較例で収得した重合体を粒子として分離乾燥し、室温でアセトンに浸漬して膨潤させた後、これを0℃、12000rpmで120分間遠心分離させて、アセトン不溶分ゲルとアセトン溶解分ゾルを取って、熱風乾燥機で乾燥させて、次の式から値を求めた。
ゲル含量%=(乾燥ゲルの重量/衝撃補強剤の総重量)×100
グラフト率%=(グラフトされたモノマーの総重量/シェルモノマーの総重量)×100
また、収得された物性試片を、次のような方式で衝撃強度、顔料着色性及び耐候性を測定し、その結果を、下記の表1に共に整理した。
<物性評価試験>
*アイゾット衝撃強度(23℃、1/4インチ、kg.cm/cm):ASTM D256に準拠して測定した。
*顔料着色性:樹脂加工時に1wt%のカーボンブラックを添加して、色差計を用いて着色性測定試片のL値を測定した。L値が低いほど濃い黒色を帯びるようになり、着色性が良いことを意味する。
*耐候性:ウェザロメーター(weatherometer)でASTM G155−1に準拠して試片を5000時間の間放置した後、色差計で変色の程度(△E)を測定した。ここで、△Eは、耐候性実験前後のCIE Lab値の算術平均値であり、値が0に近いほど耐候性が良いことを示す。
Figure 0006151380
前記表1からわかるように、本発明に係る実施例1〜3のASA樹脂組成物は、ゲル含量80〜85%、アイゾット衝撃強度22〜23、顔料着色性28.3〜29.7、及び耐候性2.9〜3.2を示す反面、アミン系単量体を含めずに、シェルに活性化液を含めた比較例1では、添加剤の残留により、シャルピー衝撃強度は21で類似したが、ゲル含量が70%、顔料着色性が31.5、耐候性4.7で、不良な結果を確認することができた。
また、アミン系単量体を含んでいても、シェルに活性化液を含めた比較例2〜4では、ゲル含量61〜68%、衝撃強度13〜19、顔料着色性30.8〜32.6、そして、耐候性4.5〜5.1で、やはり不良な結果を確認することができた。
<実施例4>
<シードラテックス>
窒素置換された重合反応器にスチレン単量体9重量部、アクリロニトリル単量体1重量部、エチレングリコールジメタクリレート0.05重量部、アリルメタクリレート0.05重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.02重量部及び蒸留水58.9重量部を一括投入し、70℃まで昇温させた後、過硫酸カリウム0.05重量部を一括投与して反応を開始し、その後、1時間の間反応させた。
反応が終結するまで連続的に窒素洗浄を行い、反応器温度を70℃に維持しながらシードを重合した。前記シードラテックスの重合転換率は99%、総固形分含量(TSC)は約14重量%であり、ラテックス平均粒径は200nmであった。
<アクリル系ゴムコア>
前記シードラテックスに、蒸留水42.1重量部、ブチルアクリレート50重量部、エチレングリコールジメタクリレート0.3重量部、過硫酸カリウム0.5重量部及びラウリル硫酸ナトリウム0.4重量部からなる混合物を70℃で3時間の間連続投入して、アクリル系ゴムコアラテックスを製造した。
<アミン系単量体外包層を含むコア>
前記アクリル系ゴムコアラテックスに直ちに(in−situ)、n−ビニルホルムアミド(NVF)0.3重量部を一括投入した。反応が終結するまで連続的に窒素洗浄を行い、反応器は、70℃で1時間の間一定に維持し、その後、KOHを投入してpHを10に維持しながら、70℃で1時間さらに熟成させて、アミン系単量体外包層を含むコアラテックスを完成した。
製造されたコアラテックスの総固形分含量(TSC)は約36重量%であり、ラテックスの平均粒径は355nmであった。
<シェル>
前記アミン系単量体外包層を含むコアラテックスに、スチレン単量体30重量部、アクリロニトリル単量体10重量部、t−ブチルヒドロペルオキシド0.4重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.4重量部及び蒸留水42.3重量部からなる混合物を70℃で2時間の間連続投入しながら重合反応を行った。
前記連続投入が終了した後、重合転換率を高めるために1時間の間さらに反応させ、反応器の内部温度を60℃に冷却させた後、重合反応を終了して、平均粒径502nmであるシード−コア−シェル構造のグラフト共重合体ラテックスを得た。総固形分含量は約39.5重量%であった。
<グラフト共重合体粉体>
前記グラフト共重合体ラテックスを、塩化カルシウム水溶液を用いて80℃で常圧凝集した後、95℃で熟成し、洗浄及び脱水した後、90℃の熱風で30分間乾燥させて、グラフト共重合体粉体を収得した。
<比較例5>
前記実施例4において、<アクリル系ゴムコア>段階でアリルメタクリレート(AMA)0.3重量部を投入し、<アミン系単量体外包層を含むコア>段階は省略し、<シェル>段階で活性化液0.3重量部を投入した以外は、実施例4と同様の工程を繰り返した。
<比較例6>
前記実施例4において、<アミン系単量体外包層を含むコア>段階でビニルホルムアミド(NVF)をアリルメタクリレート(AMA)で代替し、そして、<シェル>段階で活性化液0.3重量部を投入した以外は、実施例4と同様の工程を繰り返した。
<比較例7>
前記実施例4において、<シェル>段階で活性化液0.3重量部を投入した以外は、実施例4と同様の工程を繰り返した。
<実施例5>
前記実施例4において、<アクリル系ゴムコア>段階でブチルアクリレート50重量部の代わりに45重量部を投入した以外は、同様の工程を繰り返した。
その後、<アミン系単量体外包層を含むコア>段階を次の方式で行い、<シェル>段階は実施例4と同様に繰り返した。
<アミン系単量体外包層を含むコア>
収得されたアクリル系ゴムコアラテックスに直ちに(in−situ)、脱イオン水7.8g、ブチルアクリレート4重量部、エチルジアミンメタクリレート0.1重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、n−ビニルホルムアミド1重量部を含有したエマルジョンと別途に過硫酸カリウム0.05重量部を70℃で一時投入した。窒素洗浄を反応終結時まで連続して行い、反応器は、70℃で1時間の間一定に維持し、その後、KOHを投入してpH10を維持しながら、70℃で1時間さらに熟成させて、アミン系単量体外包層を含むコアラテックスを完成した。
<比較例8>
前記比較例5において、<アクリル系ゴムコア>段階でアリルメタクリレート(AMA)0.3重量部をビニルホルムアミド(NVF)1重量部とブチルアクリレート49重量部で代替し、<シェル>段階で活性化液を投入しなかった以外は、比較例5と同様の工程を繰り返した。
<比較例9>
前記実施例4において、<アクリル系ゴムコア>段階でブチルアクリレート含量50重量部を35重量部に代えた以外は、同様の工程を繰り返した。
その後、<アミン系単量体外包層を含むコア>段階を次の方式で行い、<シェル>段階は実施例4と同様に繰り返し行った。
<アミン系単量体外包層を含むコア>
前記アクリル系ゴムコアラテックスに直ちに(in−situ)、脱イオン水7.8g、ブチルアクリレート5重量部、エチルジアミンメタクリレート0.1重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、n−ビニルホルムアミド10重量部を含有したエマルジョンと別途に過硫酸カリウム0.05重量部を70℃で連続投入した。窒素洗浄を反応終結時まで連続して行い、反応器は、70℃で1時間の間一定に維持し、その後、KOHを投入してpHを10に維持しながら、70℃で1時間さらに熟成させて、アミン系単量体外包層を含むコアラテックスを完成した。
<比較例10>
前記実施例4において、<アクリル系ゴムコア>段階でブチルアクリレート含量50重量部を35重量部に代えた以外は、同様の工程を繰り返した。
その後、<アミン系単量体外包層含むコアラテックス>段階を次の方式で行った後、<シェル>段階は実施例4と同様に繰り返し行った。
<アミン系単量体外包層を含むコアラテックス>
前記アクリル系ゴムコアラテックスに直ちに(in−situ)、脱イオン水7.8g、ブチルアクリレート14重量部、エチルジアミンメタクリレート0.1重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.1重量部、n−ビニルホルムアミド1重量部を含有したエマルジョンと別途に過硫酸カリウム0.05重量部を70℃で連続投入した。窒素洗浄を反応終結時まで行い、反応器は、70℃で1時間の間一定に維持し、その後、KOHを投入してpHを10に維持しながら、70℃で1時間さらに熟成させて、アミン系単量体外包層を含むコアラテックスを完成した。
<比較例11>
前記実施例5の<シェル>段階において、活性化液を0.3重量部添加した以外は、実施例5と同様の工程を繰り返した。
<実施例6>
前記実施例4において、<アクリル系ゴムコア>段階でブチルアクリレートを50重量部の代わりに60重量部を投入した以外は、実施例4と同様の工程を繰り返した。
<比較例12>
前記比較例5において、<アクリル系ゴムコア>段階でブチルアクリレートを50重量部の代わりに60重量部を投入した以外は、比較例5と同様の工程を繰り返した。
<追加実験例>
前記実施例4において、<アクリル系ゴムコア>段階でアリルメタクリレート0.15重量部を投入し、<アミン系単量体外包層を含むコア>段階でn−ビニルホルムアミドを0.3重量部の代わりに0.15重量部を投入した以外は、実施例4と同様の工程を繰り返した。
<追加比較実験例>
前記追加実験例の<シェル>段階において、活性化液を0.3重量部投入した以外は、追加実験例と同様の工程を繰り返した。
<熱可塑性樹脂組成物>
熱可塑性樹脂組成物100重量部中、前記グラフト共重合体粉体40重量部、硬質マトリックス樹脂としてSAN樹脂(90HR、LG化学)60重量部、滑剤2重量部、酸化防止剤0.3重量部及び紫外線安定剤0.3重量部、カーボンブラック1重量部を混合した後、これを、シリンダー温度200℃の条件下で40φ押出混練機を用いて熱可塑性樹脂組成物ペレットを製造し、この熱可塑性樹脂組成物ペレットを射出して試片を製造した。これを用いてアイゾット衝撃強度などを測定し、下記の表2〜表4に整理した。
Figure 0006151380
*20mesh onは、ふるい目の大きさ0.841mmを通過できない粒子、100mesh onは、ふるい目の大きさ0.841mmは通過するが、ふるい目の大きさ0.149mmを通過できない粒子、そして、Passは、ふるい目の大きさ0.149mmを通過する粒子である。
前記表2からわかるように、活性化液を使用せずに、特定量のアミン系単量体を含む実施例4は、従来のグラフト剤として使用されるアリルメタクリレートを活性化液と共に使用する比較例5〜7と比較して、測定したゲル含量及びグラフト率が高く、衝撃強度などに優れた。
特に、比較例6は、アミン系単量体の代わりにアリルメタクリレートを使用することで、比較例5に比べてグラフティングが向上したが、引張強度と伸び率が不良であることから、マトリックス樹脂との絡み合い(entanglement)の程度が不良となったことを類推し得る。
一方、比較例7からわかるように、特定量のアミン系単量体を使用しても、活性化液を含む場合、グラフティングが行われずに、新しいポリマーが多量生成されてしまい、コアゲル含量、グラフト率、衝撃強度などがいずれも不良であることをまた確認することができた。
Figure 0006151380
前記表3からわかるように、実施例5と比較して比較例8の場合、窒素ラジカルモノマーをアクリル系コアに使用してグラフティング効率が低下し、比較例9の場合、窒素ラジカルモノマーを過剰使用して凝集粒度は非常に微細であったが、衝撃強度が低下した。比較例10の場合も、比較例2のようにアミン系単量体外包層のアクリレートの重量部が高いため、窒素ラジカルが表面にある確率を低下させて、グラフト効率が低下したものと思われる。表1の比較例3と同様に、比較例11の場合、活性化液を使用することによって、グラフティングの代わりに新しいポリマーの生成が主要であるため、物性が低下したものと推論される。
Figure 0006151380
前記表4からわかるように、実施例6は、ゴム含量を増加させてもグラフトがよく行われるので、粒度も良好であり、衝撃強度も向上したことがわかる。しかし、比較例12において、ゴム含量を増加させる場合には、グラフト率が低減されながら、非常に粗くて(coarse)不良な凝集粒度を示した。
追加実験例において、アリルメタクリレートと窒素ラジカル生成モノマーを共に使用する際に、良好な結果を得たが、追加比較実験例において、活性化液の投入時にグラフト率が不良であるという結果を確認することができた。
<実施例7>
<アミン系単量体含有外包層を含むシード>
攪拌機と温度計、窒素投入口、循環コンデンサーを装着した4つ口フラスコ反応器を用意し、脱イオン水110重量部、ラウリン酸ナトリウム塩(3%)1.0重量部を投入した。
窒素置換された重合反応器に、スチレン9重量部、アクリロニトリル1重量部及びエチレングリコールジメタクリレート架橋剤0.07重量部を一括投入し、70℃まで昇温した後、過硫酸カリウム開始剤0.1重量部を一括投与して反応を開始し、30分間反応を重合反応させた。
このように収得された硬性シードラテックスに、アミン系単量体としてn−ビニルホルムアミド0.02重量部を反応器に一括投入し、反応を30分間さらに維持した後、反応を終了し、前記硬性シードを包む外包層を形成した。
前記アミン系単量体外包層が形成された硬性シードラテックスの重合転換率は98.6%、ゲル含量は99.0%であり、平均粒径は平均70nmであった。
<アクリル系コア>
アミン系単量体含有外包層を包むコア重合のために、前記反応器に、総単量体100重量部に対して、前記ゴムシードラテックス10重量部(固形分基準)に蒸留水20重量部、ブチルアクリレート55重量部、エチレングリコールジメタクリレート架橋剤0.3重量部、アリルメタクリレート0.5重量部、及びラウリル硫酸ナトリウム0.6重量部からなる混合物を製造し、70℃でt−ブチルヒドロペルオキシド(TBHP)0.25重量部と共に3時間の間連続投入し、投入終了後、21時間の間重合をさらに行い、平均粒径150nm、ゲル含量93.2%のゴムコアラテックスを製造した。
<硬性シェル>
前記反応器に、スチレン単量体26.25重量部、アクリロニトリル単量体8.75重量部、ラウリル硫酸ナトリウム0.5重量部及び蒸留水16重量部からなる混合物を製造し、過硫酸カリウム開始剤0.2重量部と共に、75℃を維持した後、1時間の間さらに反応させ、反応器の内部温度を60℃に冷却させた後、重合反応を終了して、平均粒径170nmであるシード−コア−シェル構造の共重合体ラテックスを収得した。
<多層共重合体粉体>
前記共重合体ラテックスを塩化カルシウム水溶液を用いて80℃で常圧凝集した後、95℃で熟成、洗浄及び脱水した後、90℃の熱風で30分間乾燥させて、多層共重合体粉体を収得し、ふるい目の大きさ2.0mmである10メッシュを用いて粒度を測定した。良好及び不良の判定は、メッシュを通過できなかった粉体が10%未満である場合に良好と判定した。
<熱可塑性樹脂組成物>
前記多層共重合体粉体40重量部とSAN(スチレン45重量部、アクリロニトリル15重量部、屈折率1.573)60重量部、滑剤1重量部、酸化防止剤0.5重量部、及び紫外線安定剤0.5重量部を混合して、熱可塑性樹脂組成物を製造した。
収得された熱可塑性樹脂組成物に対する粉末特性(ドライパウダーの粒度)、衝撃強度、及び顔料着色性を測定し、その結果を下記の表5に整理した。
<物性評価試験>
*粒度(凝集温度80℃):ASAラテックスの凝集時に80℃で凝集し、収得したドライパウダーの粒の大きさの均一度をメッシュで測定した。
*樹脂顔料着色性:樹脂加工時に1wt%のカーボンブラックを添加して、色差計を用いて着色性測定試片のL値を測定した。L値が低いほど濃い黒色を帯びるようになり、着色性が良くないことを意味する。
<実施例8及び9、比較例13、14−1、14−2、15>
前記実施例7において、シード、コア、シェルの単量体の種類及び使用量、アミン系単量体の使用量、架橋剤の使用量、グラフト剤の使用量、活性化液(ホルムアルデヒドナトリウムスルホキシレート(3%)6.67重量部、ジナトリウムエチレンジアミンテトラアセテート(3%)0.52重量部及び硫酸第一鉄(3%)0.03重量部)を使用したか否かなどを、下記の表5に提示した通りに代替した以外は、実施例7と同様の工程を繰り返して、多層共重合体粉体を製造し、実施例7と同様にゲル含量及び平均粒径を測定し、物性を評価し、その結果を下記の表5に整理した。
Figure 0006151380
前記表5からわかるように、本発明に係る実施例7の熱可塑性樹脂組成物は、比較例13のアミン系単量体を含まず、グラフト剤を含む熱可塑性樹脂組成物と比較して、顔料着色性は維持しながら、粒度と衝撃強度が改善された効果を確認することができた。
本発明に係る実施例8の熱可塑性樹脂組成物は、比較例14−1及び比較例14−2のアミン系単量体を含まず、グラフト剤を含む熱可塑性樹脂組成物と比較して、顔料着色性は維持しながら、粒度と衝撃強度が改善された効果を確認することができた。さらに、本発明に係る実施例9の熱可塑性樹脂組成物は、比較例15のアミン系単量体を含まず、グラフト剤を含む熱可塑性樹脂組成物と比較して、顔料着色性は維持しながら、粒度と衝撃強度が改善された効果を確認することができた。
<参考例1〜3>
前記実施例7において、グラフト剤を全く使用していない追加実験として、シード、コア、シェルの単量体の種類及び使用量、アミン系単量体の使用量、架橋剤の使用量、活性化液(ホルムアルデヒドナトリウムスルホキシレート(3%)6.67重量部、ジナトリウムエチレンジアミンテトラアセテート(3%)0.52重量部及び硫酸第一鉄(3%)0.03重量部)などを、下記の表6に提示した通りに代替した以外は、実施例7と同様の工程を繰り返して多層共重合体粉体を製造し、実施例7と同様にゲル含量及び平均粒径を測定し、物性を評価し、その結果を下記の表6に共に整理した。
Figure 0006151380
前記表6からわかるように、本発明に係る実施例7の熱可塑性樹脂組成物は、参考例1のアミン系単量体を極少量含み、グラフト剤を含まない熱可塑性樹脂組成物と比較して、顔料着色性は維持しながら、粒度と衝撃強度が改善された効果を確認することができた。
本発明に係る実施例8の熱可塑性樹脂組成物は、参考例2のアミン系単量体を適量含み、グラフト剤を含まなかったが、コアに特定の活性化液を含む熱可塑性樹脂組成物と比較して、顔料着色性は多少低減されたが、粒度と衝撃強度が改善された効果を確認することができた。
さらに、本発明に係る実施例9の熱可塑性樹脂組成物は、参考例3のアミン系単量体を過剰含み、グラフト剤を含まない熱可塑性樹脂組成物と比較して、顔料着色性及び衝撃強度が改善された効果を確認することができた。

Claims (24)

  1. アクリル系ゴムコア及びSAN系シェルを含むアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体であって、
    前記アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体が、アミン系単量体外包層を含み、
    前記SAN系シェルは、活性化液フリー(free)グラフトシェルであり、
    前記アミン系単量体外包層は、前記重合体を構成する組成物の総重量を基準として、アクリル系化合物0〜5重量%、アミン系単量体0.01〜5重量%、架橋剤0〜0.5重量%の乳化重合体である、アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  2. 前記アミン系単量体外包層は、前記アクリル系ゴムコアを包む構造を有することを特徴とする、請求項1に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  3. 前記アミン系単量体は、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルプロピオンアミド、N−ビニルブチルアミド、N−ビニル 2−メチルプロピオンアミド、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−n−プロピルアクリルアミド、N−n−ブチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、O−ベンジル−N−ビニルカルバメート、メチル N−ビニルカルバメート及びN−ビニル tert−ブチルカーバメートから選択された1つ以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  4. 前記アミン系単量体は、前記重合体を構成する組成物の総重量を基準として0.05〜1重量部の範囲内であることを特徴とする、請求項2または3に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  5. 前記アクリル系ゴムコアは、炭素数1〜8のアルキルアクリレート、過酸化物開始剤及び活性化液を含む軟質コアであることを特徴とする、請求項2〜4のいずれか一項に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  6. 前記アクリル系ゴムコアと前記アミン系単量体外包層は、重量を基準として、前記アクリル系ゴムコア90〜99.99%、及び前記アミン系単量体外包層0.01〜10%を含むことを特徴とする、請求項2〜5のいずれか一項に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  7. 前記アクリル系ゴムコアは、アクリル系架橋剤及びグラフト剤を含むことを特徴とする、請求項2〜6のいずれか一項に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  8. 前記アクリル系ゴムコアは、アクリル系化合物85〜99.89重量%及び架橋剤0.1〜5重量%の乳化重合体であることを特徴とする、請求項2〜7のいずれか一項に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  9. 前記アクリル系コアを構成する単量体、及び前記SAN系シェルを構成する単量体は、前記共重合体を構成する組成物の総重量を基準として、40:60〜80:20の重量比であることを特徴とする、請求項2〜8のいずれか一項に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  10. 前記アクリル系ゴムコアは、アミン系単量体外包層を有するシードを包む構造であることを特徴とする、請求項1に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  11. 前記アミン系単量体は、前記共重合体を構成する組成物の総重量を基準として、0.001超過〜1未満重量部の範囲内で含まれることを特徴とする、請求項10に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  12. 前記アミン系単量体外包層を有するシードは、炭素数1〜8のアルキル(メタ)アクリレート系単量体、スチレン系単量体、及びアクリロニトリル系単量体から選択された1つ以上の単量体、ペルサルフェート開始剤又はペルオキシド開始剤、架橋剤及び乳化剤を含む硬性シードと、アミン系単量体外包層との2層構造を含むことを特徴とする、請求項10または11に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  13. 前記架橋剤と前記アミン系単量体は、総使用量が、前記共重合体を構成する組成物の総重量を基準として、0.05超過〜1.0以下重量部の範囲内であることを特徴とする、請求項12に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  14. 前記硬性シードはゲル含量95.0〜99.8%であることを特徴とする、請求項12または13に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  15. 前記アクリル系ゴムコアは、炭素数1〜8のアルキルアクリレート系単量体から選択された1つ以上の単量体、架橋剤、グラフト剤及び乳化剤を含むことを特徴とする、請求項10〜14のいずれか一項に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  16. 前記アクリル系ゴムコアは、活性化液フリー(free)であり、ゲル含量85.0〜99.5%であることを特徴とする、請求項10〜15のいずれか一項に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  17. 前記シードを構成する単量体、前記アクリル系コアを構成する単量体、及び前記SAN系シェルを構成する単量体は、5〜15:25〜75:20〜60の重量比であることを特徴とする、請求項10〜16のいずれか一項に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  18. 前記SAN系シェルは、炭素数1〜8のアルキル(メタ)アクリレート系単量体、スチレン系単量体及びアクリロニトリル系単量体から選択された1つ以上の単量体を含む硬性シェルであることを特徴とする、請求項1〜17のいずれか一項に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  19. 前記SAN系シェルは、アクリル系コア40〜80重量%、及び芳香族ビニル化合物19〜40重量%、及びビニルシアン化合物1〜20重量%を含んで重合されたことを特徴とする、請求項1〜18のいずれか一項に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  20. 前記アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体は、グラフト効率が70%以上であることを特徴とする、請求項1〜19のいずれか一項に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体。
  21. 熱可塑性樹脂及び衝撃補強剤を含み、
    前記衝撃補強剤は、請求項2〜10のいずれか一項に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体を含み、前記熱可塑性樹脂は硬質マトリックス樹脂であることを特徴とする、熱可塑性樹脂組成物。
  22. 請求項1に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体の製造方法であって、
    前記共重合体を構成する組成物の総重量を基準として、炭素数1〜8のアルキルアクリレート40〜80重量部及びアクリル系架橋剤0.1〜0.5重量部を乳化重合したアクリル系ゴムコアの製造工程と、
    前記共重合体を構成する組成物の総重量を基準として、0.05〜1重量部のアミン系単量体、アクリル系化合物0〜5重量%、架橋剤0〜0.5重量%を乳化重合した、前記アクリル系ゴムコアの外郭にアミン系単量体外包層の製造工程と、
    前記共重合体を構成する組成物の総重量を基準として、20〜60重量部の炭素数1〜8のアルキル(メタ)アクリレート系単量体、スチレン系単量体及びアクリロニトリル系単量体から選択された1つ以上の単量体をグラフト重合した硬性シェルの製造工程とを含む製造方法。
  23. 請求項1に記載のアクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体の製造方法であって、
    炭素数1〜8のアルキル(メタ)アクリレート系単量体、スチレン系単量体及びアクリロニトリル系単量体から選択された1つ以上の単量体、及び架橋剤を乳化重合した硬性シードの製造工程、
    前記硬性シードの最外郭にアミン系単量体、アクリル系化合物、架橋剤を乳化重合することによるアミン系単量体外包層の製造工程、
    前記外包層を包む、炭素数1〜8のアルキルアクリレート系単量体から選択された1つ以上の単量体、架橋剤及びグラフト剤をペルオキシド開始剤下で乳化重合したアクリル系コアの製造工程、及び
    前記アクリル系コアを包む、炭素数1〜8のアルキル(メタ)アクリレート系単量体、スチレン系単量体及びアクリロニトリル系単量体から選択された1つ以上の単量体をグラフト重合した硬性シェルの製造工程によって収得されたことを特徴とする、製造方法
  24. 前記アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体は、最適の凝集温度80℃下で液状凝集粉末化させて収得された粉体であることを特徴とする、請求項22または23に記載の製造方法。
JP2015561294A 2013-08-20 2014-08-20 アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体及び熱可塑性樹脂組成物 Active JP6151380B2 (ja)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2013-0098214 2013-08-20
KR20130098214 2013-08-20
KR20140072433 2014-06-13
KR20140072434 2014-06-13
KR10-2014-0072433 2014-06-13
KR10-2014-0072434 2014-06-13
PCT/KR2014/007726 WO2015026153A1 (ko) 2013-08-20 2014-08-20 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 중합체 및 열가소성 수지 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016513742A JP2016513742A (ja) 2016-05-16
JP6151380B2 true JP6151380B2 (ja) 2017-06-21

Family

ID=52483874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015561294A Active JP6151380B2 (ja) 2013-08-20 2014-08-20 アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体及び熱可塑性樹脂組成物

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9637622B2 (ja)
EP (1) EP2952527B1 (ja)
JP (1) JP6151380B2 (ja)
KR (1) KR101564847B1 (ja)
CN (1) CN105008421B (ja)
WO (1) WO2015026153A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104231185B (zh) * 2014-09-23 2017-08-29 淄博华星助剂有限公司 Asa树脂高胶粉的制备方法
US11091624B2 (en) * 2016-12-27 2021-08-17 Lotte Advanced Materials Co., Ltd. Thermoplastic resin composition and article produced therefrom
KR102226064B1 (ko) 2018-01-24 2021-03-11 주식회사 엘지화학 열가소성 수지 조성물
KR102354837B1 (ko) 2018-10-19 2022-01-25 주식회사 엘지화학 그라프트 공중합체 분말의 제조방법
CN110591020B (zh) * 2019-09-06 2022-05-20 重庆云天化瀚恩新材料开发有限公司 一种具有优异耐候性的asa高胶粉、制备方法及其应用
CN111087554B (zh) * 2019-12-24 2022-11-01 广州熵能创新材料股份有限公司 一种高抗冲丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈接枝聚合物及其制备方法和应用
CN111138610B (zh) * 2019-12-24 2022-12-27 广州熵能创新材料股份有限公司 一种高抗冲击高耐热asa树脂及其制备方法和应用
CN116589724B (zh) * 2023-06-19 2024-03-29 新乡市创美科技股份有限公司 一种asa无折白膜制备工艺

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4542179A (en) * 1984-09-24 1985-09-17 Borg-Warner Chemicals, Inc. Acrylic sequential graft copolymer-styrene-acrylonitrile copolymer blends
US4883841A (en) * 1988-10-05 1989-11-28 The B.F. Goodrich Company Polycarbonate compositions having multiple phase impact modifiers therein
US5183858A (en) * 1989-03-31 1993-02-02 Takeda Chemical Industries, Ltd. Core-shell polymer, production and use thereof
US5574110A (en) * 1993-04-22 1996-11-12 Lucky Limited Processes for preparing polymeric gloss modifiers and thermoplastic resin compounds containing same
JPH09316138A (ja) * 1996-05-29 1997-12-09 Japan Synthetic Rubber Co Ltd ゴム状重合体ラテックス、ゴム強化ビニル系重合体、および熱可塑性重合体組成物
JP2002234920A (ja) * 2001-02-09 2002-08-23 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 熱可塑性樹脂用耐衝撃性改良剤及びそれを含む樹脂組成物
JP4105879B2 (ja) * 2001-03-28 2008-06-25 テクノポリマー株式会社 ゴム強化熱可塑性樹脂及びゴム強化熱可塑性樹脂組成物
KR100426123B1 (ko) 2001-07-04 2004-04-08 주식회사 엘지화학 내후성 열가소성 수지의 제조방법
KR100638434B1 (ko) 2004-10-25 2006-10-24 주식회사 엘지화학 우수한 착색성을 갖는 실리콘-아크릴계 충격보강제 및이를 포함하는 열가소성 수지조성물
KR100708986B1 (ko) * 2005-05-16 2007-04-18 주식회사 엘지화학 다층구조의 그라프트 공중합체 및 그 제조방법
KR100822143B1 (ko) 2005-08-12 2008-04-15 주식회사 엘지화학 그라프트 공중합체의 제조방법
KR101040827B1 (ko) 2006-10-30 2011-06-14 주식회사 엘지화학 무광택 그라프트 공중합체, 이의 제조방법, 및 이를포함하는 열가소성 수지 조성물
KR100988999B1 (ko) * 2007-10-19 2010-10-20 주식회사 엘지화학 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 중합체, 이의제조방법, 및 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물
KR101429801B1 (ko) * 2011-06-03 2014-08-19 주식회사 엘지화학 충격강도 및 투명도가 우수한 폴리메틸메타크릴레이트 수지용 충격보강제 및 그 제조방법
KR101441314B1 (ko) 2011-12-30 2014-09-19 제일모직주식회사 내충격성, 내후성, 및 착색성이 우수한 asa 그라프트 공중합체 및 그 제조방법
US9340637B2 (en) * 2011-12-30 2016-05-17 Cheil Industries Inc. ASA graft copolymer having superior shock resistance, weather resistance, coloring properties, and method for manufacturing same

Also Published As

Publication number Publication date
CN105008421B (zh) 2018-02-27
EP2952527A1 (en) 2015-12-09
WO2015026153A1 (ko) 2015-02-26
KR101564847B1 (ko) 2015-10-30
JP2016513742A (ja) 2016-05-16
EP2952527B1 (en) 2017-05-24
KR20150021481A (ko) 2015-03-02
CN105008421A (zh) 2015-10-28
EP2952527A4 (en) 2016-11-02
US20160152806A1 (en) 2016-06-02
US9637622B2 (en) 2017-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6151380B2 (ja) アクリレート−スチレン−アクリロニトリル重合体及び熱可塑性樹脂組成物
KR101692106B1 (ko) 코어-쉘 구조의 아크릴계 충격보강제 및 이를 포함하는 아크릴계 수지 조성물
KR100484722B1 (ko) 다단계 중합에 의해 제조된 아크릴 충격보강제 및 그의제조방법
JP7055475B2 (ja) グラフト共重合体の製造方法、グラフト共重合体およびこれを含む熱可塑性樹脂成形品
JP2005515280A6 (ja) 多段重合により製造されたアクリル系強度改質剤及びその製造方法
JP2002537409A (ja) 衝撃緩和剤が封入されたポリメタクリル酸メチル樹脂及びその製造方法
KR20130078199A (ko) 내충격성, 내후성, 및 착색성이 우수한 asa 그라프트 공중합체 및 그 제조방법
KR102691877B1 (ko) 열가소성 수지 및 이의 제조방법
JP2020505479A (ja) グラフト共重合体、これを含む熱可塑性樹脂組成物、および熱可塑性樹脂成形品
KR20100045927A (ko) 투명 수지, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 투명 수지 조성물
KR20210087171A (ko) 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품
JP7121134B2 (ja) コア-シェル共重合体、その製造方法、およびそれを含む熱可塑性樹脂組成物
JP2019073669A (ja) セルロースナノファイバーを含む紛体物、該粉体物を含む熱可塑性樹脂組成物およびその成形品
KR100428637B1 (ko) 아크릴계 충격보강제의 제조방법
KR20210073050A (ko) 알킬 아크릴레이트 화합물-비닐시안 화합물-방향족 비닐 화합물 그라프트 공중합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물
JP3597590B2 (ja) グラフト重合体粒子及び該重合体粒子を含むゴム強化熱可塑性樹脂組成物
KR100736597B1 (ko) 내충격성 및 분체특성이 우수한 아크릴계 충격보강제 및이를 이용한 염화비닐계 수지
KR101653445B1 (ko) 투명 수지, 제조 방법 및 이를 포함하는 수지 조성물
JP6304907B2 (ja) 耐熱性樹脂の製造方法、耐熱性樹脂及び耐熱abs樹脂組成物
WO2001085817A1 (fr) Procede servant a produire un latex caoutchouteux dont les particules contiennent de l'eau
KR101599137B1 (ko) 다층 아크릴계 공중합체, 그 제조 방법 및 열가소성 수지 조성물
KR101913741B1 (ko) 내충격성, 착색성 및 내후성이 우수한 아크릴계 그라프트 공중합체의 제조방법
KR101868800B1 (ko) 내충격성, 착색성 및 내후성이 우수한 아크릴계 그라프트 공중합체의 제조방법
KR101426531B1 (ko) 비등방성 타원체 고분자 입자의 제조 방법
KR100539373B1 (ko) 분체 특성이 우수한 충격보강용 열가소성 수지 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161006

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161013

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170113

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170523

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170524

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6151380

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250