JP6519709B2 - 熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、成形品及び成形品の製造方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、成形品及び成形品の製造方法 Download PDF

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Description

本願は、2017年6月1日に出願された出願番号2017−109214の日本特許出願に基づく優先権を主張し、その開示の全てが参照によって本願に組み込まれる。
本発明は、熱可塑性樹脂組成物に関するものである。
ジエン系ゴムなどのゴム質重合体に、(i)スチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物と、(ii)アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物と、(iii)メタクリル酸メチル、アクリル酸メチルなどの不飽和カルボン酸アルキルエステル化合物と、を共重合したグラフト共重合体を含有して得られる透明ABS樹脂が知られている(例えば、特許文献1)。この透明ABS樹脂は、(i)透明性や、(ii)耐衝撃性、剛性などの機械強度バランスや、成形加工性や、コストパフォーマンスなどが優れることから、家電製品、通信関連機器及び一般雑貨などの用途で幅広く利用されている。
これまで、透明ABS樹脂の透明性を発現する手法として、以下の方法が提案されている。例えば、特許文献1や特許文献2では、ゴム強化スチレン系樹脂のアセトン不溶部とアセトン可溶部との屈折率の差を0.02未満にする方法が提案されている。特許文献3では、ポリブタジエンゴムを用い、ブタジエン系ゴム強化樹脂のアセトン可溶分の屈折率を1.514〜1.520に調整し、さらにアセトン可溶分とアセトン不溶分の屈折率の差を0.006以下にする方法が提案されている。特許文献4では、ゴム質重合体成分と熱可塑性樹脂組成物のアセトン可溶分との屈折率の差を0.03以下に調整し、さらにゴム質重合体とグラフト成分との屈折率の差を0.03以下にする方法が提案されている。
また、さらに高度な透明性を発現する手法として、特許文献5では、分光光度計による波長700nmの透過率及び450nmの透過率を規定する方法が提案されている。
一方、透明ABS樹脂の色調を改善する手法として、特許文献6では、ビニル系単量体(a)を連続塊状重合または連続溶液重合してビニル系(共)重合体(A)を製造し、続いて溶融状態のビニル系(共)重合体(A)へ予め脱水乾燥されたグラフト共重合体(B)をサイドフィードし、溶融混練して熱可塑性樹脂組成物を連続的に製造する方法において、グラフト共重合体(B)フィード搬送部から水をグラフト共重合体(B)に添加する方法が提案されている。
特開2002−128848号公報 特開2003−277454号公報 特開2002−3548号公報 特開2002−212369号公報 特開2014−181315号公報 特開2005−343946号公報
しかし、いずれの手法でも透明性及び色調改善が不十分であった。このため、透明ABS樹脂の使用される用途が制限される場合や、ブルーイング調色により透明ABS樹脂の成形品が暗くなる等の課題があった。
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題とするものであり、すなわち、耐衝撃性に優れながら、特に高度な透明性、良好な色調を兼ね備えた熱可塑性樹脂組成物の提供を目的とするものである。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ビニル系単量体混合物を共重合してなるビニル系共重合体にゴム質重合体含有グラフト共重合体が分散した熱可塑性樹脂組成物を調整するに際し、特定の条件を満たす場合に、耐衝撃性に優れ、特に高度な透明性、良好な色調を兼ね備えた熱可塑性樹脂組成物が得られることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明の一態様は以下のとおりである。
(1)屈折率が1.510以上1.520以下のゴム質重合体(r)存在下において、少なくとも、芳香族ビニル系単量体(a1)と、(メタ)アクリル酸エステル系単量体(a2)とを含み、シアン化ビニル系単量体(a3)を実質的に含有しない単量体混合物(a)を、グラフト共重合して得られたグラフト共重合体(A)と、
少なくとも、芳香族ビニル系単量体(b1)と、(メタ)アクリル酸エステル系単量体(b2)と、シアン化ビニル系単量体(b3)とを含む単量体混合物(b)を、共重合して得られたビニル系共重合体(B)と、を有する熱可塑性樹脂組成物であって、
熱可塑性樹脂組成物のアセトン不溶分(C)が、シアン化ビニル系単量体由来単位を実質的に含有せず、
熱可塑性樹脂組成物のアセトン可溶分(D)が、シアン化ビニル系単量体由来単位を含み、かつ、
シアン化ビニル系単量体由来単位の含有量が、アセトン可溶分(D)100質量%に対し、2質量%以上20質量%以下であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
(2)熱可塑性樹脂組成物のジメチルスルホキシド可溶分(E)が、シアン化ビニル系単量体由来単位を含有し、かつ、
ジメチルスルホキシド可溶分(E)において、3連子の全てがシアン化ビニル系単量体由来単位である割合が、3連子の中央がシアン化ビニル系単量体由来単位である総数に対し、1%未満であることを特徴とする、(1)に記載の熱可塑性樹脂組成物。
(3)ゴム質重合体(r)がポリブタジエンであることを特徴とする、(1)または(2)に記載の熱可塑性樹脂組成物。
(4)ゴム質重合体(r)の質量平均粒子径が0.15μm以上0.4μm以下であることを特徴とする、(1)から(3)のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
(5)屈折率が1.510以上1.520以下のゴム質重合体(r)存在下において、少なくとも、芳香族ビニル系単量体(a1)と、(メタ)アクリル酸エステル系単量体(a2)とを含み、シアン化ビニル系単量体(a3)を実質的に含有しない単量体混合物(a)を、グラフト共重合してグラフト共重合体(A)を得る工程と、
少なくとも、芳香族ビニル系単量体(b1)と、(メタ)アクリル酸エステル系単量体(b2)と、シアン化ビニル系単量体(b3)とを含む単量体混合物(b)を、共重合してビニル系共重合体(B)を得る工程と、
グラフト共重合体(A)とビニル系共重合体(B)とを混合する工程と、を備える熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
熱可塑性樹脂組成物のアセトン不溶分(C)が、シアン化ビニル系単量体由来単位を実質的に含有せず、
熱可塑性樹脂組成物のアセトン可溶分(D)が、シアン化ビニル系単量体由来単位を含み、かつ、
シアン化ビニル系単量体由来単位の含有量が、アセトン可溶分(D)100質量%に対し、2質量%以上20質量%以下であることを特徴とする、熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
(6)熱可塑性樹脂組成物のジメチルスルホキシド可溶分(E)が、シアン化ビニル系単量体由来単位を含有し、かつ、
ジメチルスルホキシド可溶分(E)において、3連子の全てがシアン化ビニル系単量体である割合が、3連子の中央がシアン化ビニル系単量体由来単位である総数に対し、1%未満であることを特徴とする、(5)に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
(7)グラフト共重合体(A)が乳化重合法により製造されることを特徴とする、(5)または(6)に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
(8)ビニル系共重合体(B)が連続塊状重合法または連続溶液重合法により製造されることを特徴とする、(5)から(7)のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
(9)(1)から(4)のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物を成形して得られた成形品。
(10)(5)から(8)のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法と、
熱可塑性樹脂組成物を成形して成形品を得る工程と、を備える、成形品の製造方法。
本発明により、耐衝撃性に優れながら、特に高度な透明性、良好な色調を兼ね備えた熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。
熱可塑性樹脂組成物の製造装置の一実施様態の概略図である。 スチレン−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体の13C−NMRのスペクトルチャートの一例である。 スチレン−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体の13C−NMRのスペクトルチャートのC≡Nの炭素の拡大図の一例を示す。
本発明の一実施形態における熱可塑性樹脂組成物は、後述するグラフト共重合体(A)に後述するビニル系共重合体(B)を配合して形成される。グラフト共重合体(A)を配合することにより、熱可塑性樹脂組成物の成形性を向上させ、成形品の耐衝撃性、透明性、色調を向上させることができる。また、ビニル系共重合体(B)を配合することにより、熱可塑性樹脂組成物の成形性を向上させ、成形品の透明性、色調を向上させることができる。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物を構成するグラフト共重合体(A)は、屈折率が1.510以上1.520以下のゴム質重合体(r)存在下において、少なくとも、芳香族ビニル系単量体(a1)と、(メタ)アクリル酸エステル系単量体(a2)とを含み、シアン化ビニル系単量体(a3)を実質的に含有しない単量体混合物(a)を、グラフト共重合して得られるものである。ビニル系単量体混合物(a)は、後述する(a1)〜(a3)と共重合可能な他の単量体をさらに含有してもよい。
ここで、「シアン化ビニル系単量体由来単位」とは、下記式(1)で表された単位をいう。シアン化ビニル系単量体由来単位は、シアン化ビニル系単量体が重合することにより、共重合体に導入された部分である。
Figure 0006519709
(一般式(1)において、Rは水素原子又はアルキル基を表す)
また、「シアン化ビニル系単量体由来単位を実質的に含有しない」とは、得られたグラフト共重合体(A)を230℃に設定した加熱プレスにより加熱加圧し、厚み30±5μmに作製し、得られたフィルムについて、FT−IR分析を行った際、シアン化ビニル系単量体に由来するのC≡N伸縮に帰属される2240cm−1のピークが存在しないことを意味する。
ゴム質重合体(r)としては、例えば、ポリブタジエン、ポリ(ブタジエン−スチレン)(SBR)、ポリ(ブタジエン−アクリル酸ブチル)、ポリ(ブタジエン−メタクリル酸メチル)、ポリ(アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル)、ポリ(ブタジエン−アクリル酸エチル)、天然ゴムなどが挙げられる。ゴム質重合体(r)として、上記材料を2種以上用いてもよい。ゴム質重合体(r)のなかでも、耐衝撃性、透明性、色調をより向上させる観点から、ポリブタジエン、SBR、天然ゴムが好ましく、ポリブタジエンが最も好ましい。
ゴム質重合体(r)の屈折率は、1.510以上1.520以下である。ゴム質重合体(r)の屈折率が1.510未満及び1.520を越える場合には、透明性および色調が悪化する。
ここで、ゴム質重合体(r)の屈折率は、以下の手順で測定することができる。まず、150mlのメタノールを300rpmで攪拌した状態で、乳化状態のゴムラテックスを10ml添加し、その後、10質量%に調整した硫酸を20ml加えることにより、ゴム質重合体(r)の析出物を得た。得られたゴム質重合体(r)の析出物を60℃で5時間減圧乾燥させた後、230℃に設定した加熱プレスにより加熱加圧し、厚み30±5μmのフィルムを作製した。得られたフィルムを測定サンプルとして、1−ブロモナフタレンを少量滴下し、光源としてナトリウムランプD線を用い、測定温度を23℃とした条件下で、アッベ屈折率計を用いて屈折率を測定した。なお、本明細書において、特段の記載がない場合、アッベ屈折率計を用いて屈折率を測定する際は、光源としてナトリウムランプD線を用い、測定温度を23℃とする。
ゴム質重合体(r)の含有量は、グラフト共重合体(A)を構成するゴム質重合体(r)およびビニル系単量体混合物(a)の総量に対して、20質量%以上80質量%以下が好ましい。ゴム質重合体(r)の含有量が20質量%以上であれば、成形品の耐衝撃性をより向上させることができる。ゴム質重合体(r)の含有量は、35質量%以上がより好ましい。一方、ゴム質重合体(r)の含有量が80質量%以下であれば、熱可塑性樹脂組成物の成形性、成形品の耐衝撃性をより向上させることができる。ゴム質重合体(r)の含有量は60質量%以下がより好ましい。
ゴム質重合体(r)の質量平均粒子径は、0.15μm以上であることが好ましく、より好ましくは0.25μm以上であり、0.4μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.35μm以下である。ゴム質重合体(r)の質量平均粒子径が0.15μm以上とすることにより、成形品の耐衝撃性の低下を抑制できる。また、ゴム質重合体(r)の質量平均粒子径が0.4μm以下とすることにより、成形品の透明性、色調が低下することを抑制できる。
ビニル系単量体混合物(a)中の芳香族ビニル系単量体(a1)としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、m−メチルスチレン、o−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレンなどが挙げられる。芳香族ビニル系単量体(a1)として、これらを2種以上含有してもよい。芳香族ビニル系単量体(a1)の中でも、熱可塑性樹脂組成物の成形性および成形品の透明性、剛性をより向上させる観点から、スチレンが好ましい。
ビニル系単量体混合物(a)中の芳香族ビニル系単量体(a1)の含有量は、熱可塑性樹脂組成物の成形性および成形品の剛性をより向上させる観点から、ビニル系単量体混合物(a)の合計100質量%に対して、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、20質量%以上がさらに好ましい。一方、ビニル系単量体混合物(a)中の芳香族ビニル系単量体(a1)の含有量は、成形品の耐衝撃性および透明性を向上させる観点から、40質量%以下が好ましく、35質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましい。
ビニル系単量体混合物(a)中の(メタ)アクリル酸エステル系単量体(a2)としては、例えば、炭素数1〜6のアルコールとアクリル酸またはメタクリル酸とのエステルが好ましい。炭素数1〜6のアルコールとアクリル酸またはメタクリル酸とのエステルは、さらに水酸基やハロゲン基などの置換基を有してもよい。炭素数1〜6のアルコールとアクリル酸またはメタクリル酸とのエステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸クロロメチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2,3,4,5,6−ペンタヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸2,3,4,5−テトラヒドロキシペンチルなどが挙げられる。(メタ)アクリル酸エステル系単量体(a2)として、これらを2種以上含有してもよい。(メタ)アクリル酸エステル系単量体(a2)の中でも、成形品の透明性を向上させる観点から、(メタ)アクリル酸メチルが好ましい。なお、「(メタ)」とは、「メタ」があってもよく、なくてもよい。例えば、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸またはメタクリル酸を示す。
ビニル系単量体混合物(a)中の(メタ)アクリル酸エステル系単量体(a2)の含有量は、成形品の透明性を向上させる観点から、ビニル系単量体混合物(a)の合計100質量%に対して、30質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましい。一方、ビニル系単量体混合物(a)中の(メタ)アクリル酸エステル系単量体(a2)の含有量は、成形品の透明性をより向上させる観点から、90質量%以下が好ましく、85質量%以下がより好ましく、80質量%以下がさらに好ましい。
ビニル系単量体混合物(a)中のシアン化ビニル系単量体(a3)は、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリルなどが挙げられる。シアン化ビニル系単量体(a3)として、これらを2種以上含有してもよい。シアン化ビニル系単量体(a3)の中でも、成形品の耐衝撃性をより向上させる観点から、アクリロニトリルが好ましい。
ビニル系単量体混合物(a)中のシアン化ビニル系単量体(a3)の含有量は、実質的に含有せず、含有しないことが好ましい。
また、芳香族ビニル系単量体(a1)と(メタ)アクリル酸エステル系単量体(a2)との少なくとも一方と共重合可能な他の単量体は、前述の芳香族ビニル系単量体(a1)、(メタ)アクリル酸エステル系単量体(a2)、シアン化ビニル系単量体(a3)以外のビニル系単量体であって、本発明の効果を損なわないものであれば特に制限はない。他の単量体としては、例えば、不飽和脂肪酸、アクリルアミド系単量体、マレイミド系単量体などが挙げられる。他の単量体として、2種以上含有してもよい。
不飽和脂肪酸としては、例えば、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ブテン酸、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。アクリルアミド系単量体としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド等が挙げられる。マレイミド系単量体としては、例えば、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、N−ブチルマレイミド、N−ヘキシルマレイミド、N−オクチルマレイミド、N−ドデシルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド等が挙げられる。
グラフト共重合体(A)のアセトン可溶分の数平均分子量は特に制限はないが、30,000以上が好ましく、35,000以上がより好ましい。グラフト共重合体(A)のアセトン可溶分の数平均分子量が30,000以上であれば、成形品の耐衝撃性をより向上させることができる。一方、グラフト共重合体(A)のアセトン可溶分の数平均分子量は60,000以下が好ましく、50,000以下がより好ましい。グラフト共重合体(A)のアセトン可溶分の数平均分子量が60,000以下であれば、熱可塑性樹脂組成物の成形性をより向上させることができる。
ここで、グラフト共重合体(A)のアセトン可溶分の数平均分子量は、グラフト共重合体(A)からアセトン不溶分を濾過した濾液をロータリーエバポレーターで濃縮することにより採取したアセトン可溶分について、約0.03gをテトラヒドロフラン約15gに溶解した約0.2質量%の溶液を作製する。この溶液を用いて測定したGPCクロマトグラムから、ポリメタクリル酸メチルを標準物質として換算することにより求めることができる。なお、GPC測定は、下記条件により測定することができる。
測定装置:Waters2695
カラム温度:40℃
検出器:RI2414(示差屈折率計)
キャリア溶離液流量:0.3ml/分(溶媒:テトラヒドロフラン)
カラム:TSKgel SuperHZM−M(6.0mmI.D.×15cm)、TSKgel SuperHZM−N(6.0mmI.D.×15cm)直列(いずれも東ソー(株)製)。
グラフト共重合体(A)のグラフト率には特に制限はないが、成形品の耐衝撃性を向上させる観点から、10%以上100%以下が好ましい。
ここで、グラフト共重合体(A)のグラフト率は、以下の方法により求めることができる。まず、グラフト共重合体(A)約1gにアセトン80mlを加え、70℃の湯浴中で3時間還流する。この溶液を8000r.p.m(10000G)で40分間遠心分離した後、不溶分を濾過することにより、アセトン不溶分を得る。得られたアセトン不溶分を80℃で5時間減圧乾燥させた後、その質量(下記式ではnとする)を測定し、下記式よりグラフト率を算出する。ここで、mは、用いたグラフト共重合体(A)のサンプル質量であり、Xはグラフト共重合体(A)のゴム質重合体含有量(質量%)である。
グラフト率(%)={[(n)−((m)×X/100)]/[(m)×X/100]}×100。
グラフト共重合体(A)のグラフト成分(アセトン不溶分)とゴム質重合体(r)との屈折率の差が0.03以下であることが好ましく、0.01以下であることがより好ましい。グラフト共重合体(A)のグラフト成分(アセトン不溶分)とゴム質重合体(r)との屈折率の差を0.03以下に抑えることで、成形品の透明性、色調を向上させることができる。
グラフト共重合体(A)のグラフト成分の屈折率は、主に原料となるビニル系単量体の組成に依存するため、ビニル系単量体の種類や組成比を適宜選択することにより、屈折率を所望の範囲にすることができる。特に、乳化重合法により、高分子量体転換率を95%以上にする場合、グラフト成分の組成は、ビニル系単量体混合物(a)の組成とほぼ同等となる。
グラフト共重合体(A)のグラフト成分の屈折率は、ビニル系単量体の屈折率と含有量から推測することができる。例えば、スチレン、メタクリル酸メチルの共重合体の場合には、下記式によりグラフト共重合体(A)のグラフト成分の屈折率を推測することができる。
nD(G)=(1.595×MS/100)+(1.490×MM/100)
ここで、nD(G)はグラフト共重合体(A)のグラフト成分の屈折率を表し、MSはスチレン含有量(質量%)を表し、MMはメタクリル酸メチル含有量(質量%)を表す。1.595はポリスチレンの屈折率を表し、1.490はポリメタクリル酸メチルの屈折率を表す。なお、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチルの屈折率は、アッベ屈折率計にて測定することができる。
また、グラフト共重合体(A)のグラフト成分の屈折率は、グラフト共重合体(A)をアセトンに溶解し、アセトン可溶分を濾過した残渣を乾燥することにより得られるグラフト成分について、アッベ屈折率計にて測定することができる。
グラフト共重合体(A)の製造方法は、ゴム質重合体(r)の粒子径を所望の範囲に容易に調整することができること、重合時の除熱により重合安定性を容易に調整することができることから、乳化重合法がより好ましい。
グラフト共重合体(A)を乳化重合法により製造する場合、ゴム質重合体(r)とビニル系単量体混合物(a)の仕込み方法は、特に限定されない。例えば、これら全てを初期一括仕込みとしてもよいし、共重合体組成の分布を調整するために、ビニル系単量体混合物(a)の一部を連続的に仕込んでもよいし、ビニル系単量体混合物(a)の一部または全てを分割して仕込んでもよい。ここで、ビニル系単量体混合物(a)の一部を連続的に仕込むとは、ビニル系単量体混合物(a)の一部を初期に仕込み、残りを経時的に連続して仕込むことを意味する。また、ビニル系単量体混合物(a)を分割して仕込むとは、ビニル系単量体混合物(a)を、初期仕込みより後の時点で仕込むことを意味する。
グラフト共重合体(A)を乳化重合法により製造する場合、乳化剤として各種界面活性剤を添加してもよい。各種界面活性剤としては、カルボン酸塩型、硫酸エステル塩型、スルホン酸塩型などのアニオン系界面活性剤が特に好ましく、アニオン系界面活性剤を2種以上組み合わせてもよい。なお、ここで言う塩としては、たとえば、ナトリウム塩、リチウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、アンモニウム塩などが挙げられる。
カルボン酸塩型の乳化剤としては、例えば、カプリル酸塩、カプリン酸塩、ラウリル酸塩、ミスチリン酸塩、パルミチン酸塩、ステアリン酸塩、オレイン酸塩、リノール酸塩、リノレン酸塩、ロジン酸塩、ベヘン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩などが挙げられる。
硫酸エステル塩型の乳化剤としては、例えば、ヒマシ油硫酸エステル塩、ラウリルアルコール硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンラウリル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩などが挙げられる。
スルホン酸塩型の乳化剤としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩縮合物などが挙げられる。
グラフト共重合体(A)を乳化重合法により製造する場合、必要に応じて開始剤を添加してもよい。開始剤としては、例えば、過酸化物、アゾ系化合物、水溶性の過硫酸カリウムなどが挙げられ、これらを2種以上組み合わせてもよい。また、開始剤としてレドックス系重合開始剤を用いてもよい。
過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルイソプロピルカルボネート、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーオクテート、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロへキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロへキサン、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートなどが挙げられる。過酸化物のなかでも、クメンハイドロパーオキサイド、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロへキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロへキサンが特に好ましく用いられる。
アゾ系化合物としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル、2−フェニルアゾ−2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル、2−シアノ−2−プロピルアゾホルムアミド、1,1’−アゾビスシクロヘキサン−1−カルボニトリル、アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート、1−t−ブチルアゾ−2−シアノブタン、2−t−ブチルアゾ−2−シアノ−4−メトキシ−4−メチルペンタンなどが挙げられる。アゾ系化合物のなかでも、1,1’−アゾビスシクロヘキサン−1−カルボニトリルが特に好ましく用いられる。
グラフト共重合体(A)を製造するために用いられる開始剤の添加量は、特に制限はないが、グラフト共重合体(A)の数平均分子量を前述の範囲に調整しやすいという観点から、ゴム質重合体(r)とビニル系単量体混合物(a)との合計100質量部に対して、0.1質量部以上0.5質量部以下が好ましい。
グラフト共重合体(A)を製造する場合、連鎖移動剤を使用してもよい。連鎖移動剤を使用することにより、グラフト共重合体(A)の数平均分子量およびグラフト率を所望の範囲に容易に調整することができる。連鎖移動剤としては、例えば、(i)n−オクチルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−テトラデシルメルカプタン、n−オクタデシルメルカプタンなどのメルカプタン、(ii)テルピノレンなどのテルペンなどが挙げられ、これらを2種以上組み合わせてもよい。連鎖移動剤のなかでも、n−オクチルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタンが好ましく用いられる。
グラフト共重合体(A)を製造するために用いられる連鎖移動剤の添加量は、特に制限はない。グラフト共重合体(A)の数平均分子量および分散度、グラフト率を前述の範囲に調整しやすいという観点から、グラフト共重合体(A)を製造するために用いられる連鎖移動剤の添加量は、ゴム質重合体(r)とビニル系単量体混合物(a)の合計100質量部に対して0.2質量部以上が好ましく、より好ましくは0.4質量部以上であり、0.7質量部以下が好ましく、より好ましくは0.6質量部以下である。
グラフト共重合体(A)を乳化重合により製造する場合、重合温度に特に制限はないが、グラフト共重合体(A)の数平均分子量および分散度を前述の範囲に調整しやすいという観点、乳化安定性の観点から、40℃以上70℃以下が好ましい。
グラフト共重合体(A)を乳化重合法により製造する場合、グラフト共重合体ラテックスに凝固剤を添加して、グラフト共重合体(A)を回収することが一般的である。凝固剤としては、酸または水溶性塩が好ましく用いられる。
凝固剤として用いる酸としては、例えば、硫酸、塩酸、リン酸、酢酸などが挙げられる。凝固剤として用いる水溶性塩としては、例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化バリウム、塩化アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムアンモニウム、硫酸アルミニウムカリウム、硫酸アルミニウムナトリウムなどが挙げられ、これらを2種以上組み合わせてもよい。成形品の色調を向上させる観点から、熱可塑性樹脂組成物中に乳化剤を残存させないことが好ましい。このため、乳化剤としてアルカリ脂肪酸塩を用い、酸凝固させ、次いで、例えば水酸化ナトリウム等のアルカリで中和することにより、乳化剤を除去することが好ましい。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物を構成するビニル系共重合体(B)は、少なくとも芳香族ビニル系単量体(b1)と、(メタ)アクリル酸エステル系単量体(b2)と、シアン化ビニル系単量体(b3)とを含む単量体混合物(b)を共重合して得られるものである。ビニル系単量体混合物(b)は、さらに、前述の(b1)〜(b3)と共重合可能な他の単量体をさらに含有してもよい。
芳香族ビニル系単量体(b1)としては、芳香族ビニル系単量体(a1)として例示したものが挙げられ、スチレンが好ましい。
ビニル系単量体混合物(b)中の芳香族ビニル系単量体(b1)の含有量は、熱可塑性樹脂組成物の成形性および成形品の剛性をより向上させる観点から、ビニル系単量体混合物(b)の合計100質量%に対して、5質量%以上が好ましく、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上である。一方、ビニル系単量体混合物(b)中の芳香族ビニル系単量体(b1)の含有量は、成形品の耐衝撃性および透明性を向上させる観点から、ビニル系単量体混合物(b)の合計100質量%に対して、40質量%以下が好ましく、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは25質量%以下である。
(メタ)アクリル酸エステル系単量体(b2)としては、(メタ)アクリル酸エステル系単量体(a2)として例示したものが挙げられ、(メタ)アクリル酸メチルが好ましい。
ビニル系単量体混合物(b)中の(メタ)アクリル酸エステル系単量体(b2)の含有量は、成形品の透明性を向上させる観点から、ビニル系単量体混合物(b)の合計100質量%に対して、30質量%以上が好ましく、より好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上である。一方、ビニル系単量体混合物(b)中の(メタ)アクリル酸エステル系単量体(b2)の含有量は、成形品の透明性をより向上させる観点から、ビニル系単量体混合物(b)の合計100質量%に対して、85質量%以下が好ましく、より好ましくは80質量%以下、さらに好ましくは75質量%以下である。
シアン化ビニル系単量体(b3)としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリルなどが挙げられ、シアン化ビニル系単量体(b3)として、これらを2種以上含有してもよい。シアン化ビニル系単量体(b3)の中でも、成形品の耐衝撃性をより向上させる観点から、アクリロニトリルが好ましい。
ビニル系単量体混合物(b)中のシアン化ビニル系単量体(b3)の含有量は、成形品の耐衝撃性をより向上させる観点から、ビニル系単量体混合物(b)の合計100質量%に対して、2質量%以上が好ましく、より好ましくは3質量%以上である。一方、ビニル系単量体混合物(b)中のシアン化ビニル系単量体(b3)の含有量は、成形品の色調を向上させる観点から、ビニル系単量体混合物(b)の合計100質量%に対して、20質量%以下が好ましく、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。
また、前述の芳香族ビニル系単量体(b1)、(メタ)アクリル酸エステル系単量体(b2)、シアン化ビニル系単量体(b3)と共重合可能な他の単量体は、前述の(b1)〜(b3)以外のビニル系単量体であって、本発明の効果を損なわないものであれば特に制限はない。他の単量体として、具体的には、不飽和脂肪酸、アクリルアミド系単量体、マレイミド系単量体などが挙げられ、これらを2種以上含有してもよい。不飽和脂肪酸としては、例えば、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、ブテン酸、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。アクリルアミド系単量体としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド等が挙げられる。マレイミド系単量体としては、例えば、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、N−ブチルマレイミド、N−ヘキシルマレイミド、N−オクチルマレイミド、N−ドデシルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド等が挙げられる。
ビニル系共重合体(B)の数平均分子量は40,000以上であることが好ましく、50,000以上であることがより好ましい。ビニル系共重合体(B)の数平均分子量を40,000以上とすることにより、成形品の耐衝撃性をより向上させることができる。一方、ビニル系共重合体(B)の数平均分子量は100,000以下が好ましく、70,000以下がより好ましい。ビニル系共重合体(B)の数平均分子量を100,000以下とすることにより、熱可塑性樹脂組成物の成形性をより向上させることができる。数平均分子量が40,00以上100,000以下の範囲にあるビニル系共重合体(B)は、例えば、後述する開始剤や連鎖移動剤を用いること、重合温度を後述の好ましい範囲にすることなどにより、容易に製造することができる。
ここで、ビニル系共重合体(B)の数平均分子量は、ビニル系共重合体(B)約0.03gをテトラヒドロフラン約15gに溶解した約0.2質量%の溶液を用いて測定したGPCクロマトグラムから、ポリメタクリル酸メチルを標準物質として換算することにより求めることができる。なお、GPC測定は、下記条件により測定することができる。
測定装置:Waters2695
カラム温度:40℃
検出器:RI2414(示差屈折率計)
キャリア溶離液流量:0.3ml/分(溶媒:テトラヒドロフラン)
カラム:TSKgel SuperHZM−M(6.0mmI.D.×15cm)、TSKgel SuperHZM−N(6.0mmI.D.×15cm)直列(いずれも東ソー(株)製)。
ビニル系共重合体(B)は、後述するゴム質重合体(r)との屈折率の差が0.03以下であることが好ましく、0.01以下であることがより好ましい。ビニル系共重合体(B)の屈折率とゴム質重合体(r)の屈折率との差を0.03以下に抑えることにより、成形品の透明性、色調を向上させることができる。
ビニル系共重合体(B)の屈折率は、主に原料となるビニル系単量体の組成に依存するため、ビニル系単量体の種類や組成比を適宜選択することにより、屈折率を所望の範囲にすることができる。なお、ビニル系共重合体(B)の屈折率は、ビニル系単量体の屈折率と含有量から推測することができ、例えば、スチレン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチルの共重合体の場合には、下記式によりビニル系共重合体(B)の屈折率を推測することができる。
nD(B)=(1.510×MA/100)+(1.595×MS/100)+(1.490×MM/100)
ここで、nD(B)はビニル系共重合体(B)の屈折率を表し、MAはアクリロニトリル含有量(質量%)を表し、MSはスチレン含有量(質量%)を表し、MMはメタクリル酸メチル含有量(質量%)を表す。1.510はポリアクリロニトリルの屈折率を示し、1.595はポリスチレンの屈折率を示し、1.490はポリメタクリル酸メチルの屈折率を示す。なお、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチルの屈折率は、いずれもアッベ屈折率計にて測定することができる。
また、ビニル系共重合体(B)の屈折率は、アッベ屈折率計にて、測定することができる。
ビニル系共重合体(B)の製造方法は特に制限はないが、得られる熱可塑性樹脂組成物の成形性、成形品の透明性および色調の観点から、連続塊状重合法または連続溶液重合法が好ましく用いられる。ここで、連続塊状重合法とは、経時的に連続して単量体混合物を投入し、塊状重合したビニル系共重合体を経時的に連続して排出する方法であり、連続溶液重合法とは、経時的に連続して単量体混合物および溶媒を投入し、溶液重合したビニル系共重合体および溶媒からなる溶液を経時的に連続して排出する方法である。
連続塊状重合法または連続溶液重合法によりビニル系共重合体(B)を製造する方法としては、任意の方法が採用可能であり、例えば、ビニル系単量体混合物(b)を重合槽で重合した後、脱モノマー(脱溶媒・脱揮)する方法を挙げることができる。
重合槽としては、例えば、パドル翼、タービン翼、プロペラ翼、ブルマージン翼、多段翼、アンカー翼、マックスブレンド翼、ダブルヘリカル翼などの撹拌翼を有する混合タイプの重合槽や、各種の塔式の反応器などを使用することができる。また、多管反応器、ニーダー式反応器および二軸押出機などを重合反応器として使用することもできる(例えば、高分子製造プロセスのアセスメント10「耐衝撃性ポリスチレンのアセスメント」高分子学会、1989年1月26日発行などを参照。)。
ビニル系共重合体(B)を製造する際に、上述の重合槽または重合反応器を、2基(槽)以上使用してもよいし、必要に応じて2種以上の重合槽または重合反応器を組み合わせてもよい。ビニル系共重合体(B)の分散度を小さくする観点から、重合槽または重合反応器は2基(槽)以下であることが好ましく、1槽式の完全混合型重合槽がより好ましい。
上述の重合槽または重合反応器で重合して得られた反応混合物は、通常、次に脱モノマー工程に供されることにより、モノマーおよび溶媒その他の揮発成分が除去される。脱モノマーを行う方法としては、例えば、ベントを有する一軸または二軸の押出機で加熱下、常圧または減圧下でベント穴より揮発成分を除去する方法、遠心型などのプレートフィン型加熱器をドラムに内蔵する蒸発器で揮発成分を除去する方法、遠心型などの薄膜蒸発器で揮発成分を除去する方法、多管式熱交換器を用いて予熱、発泡して真空槽へフラッシュして揮発成分を除去する方法などが挙げられる。脱モノマーを行う方法の中でも、特に、ベントを有する一軸または二軸の押出機で揮発成分を除去する方法が好ましく用いられる。
ビニル系共重合体(B)を製造する場合、適宜開始剤や連鎖移動剤を使用してもよい。開始剤および連鎖移動剤としては、グラフト共重合体(A)の製造方法において例示したものと同じ開始剤および連鎖移動剤が挙げられる。
ビニル系共重合体(B)を製造するために用いられる開始剤の添加量に特に制限はないが、ビニル系共重合体(B)の数平均分子量を前述の範囲に調整しやすいという観点から、ビニル系単量体混合物(b)の合計100質量部に対して、0.01質量部以上0.03質量部以下が好ましい。
ビニル系共重合体(B)を製造するために用いられる連鎖移動剤の添加量は、特に制限はないが、ビニル系共重合体(B)の数平均分子量を前述の範囲に調整しやすいという観点から、ビニル系単量体混合物(b)の合計100質量部に対して、0.05質量部以上0.30質量部以下が好ましい。
ビニル系共重合体(B)を連続塊状重合法または連続溶液重合法により製造する場合、重合温度に特に制限はないが、ビニル系共重合体(B)の数平均分子量を前述の範囲に調整しやすいという観点から、120℃以上140℃以下が好ましい。
ビニル系共重合体(B)を連続溶液重合法により製造する場合、溶媒の量は、生産性の点から、重合溶液中30質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましい。溶媒としては、重合安定性の点から、エチルベンゼンまたはメチルエチルケトンが好ましく、エチルベンゼンが特に好ましく用いられる。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、グラフト共重合体(A)およびビニル系共重合体(B)の合計100質量部に対して、グラフト共重合体(A)10質量部以上60質量部以下およびビニル系共重合体(B)40質量部以上90質量部以下を配合して形成されることが好ましい。グラフト共重合体(A)が10質量部以上であり、ビニル系共重合体(B)が90質量部以下であることにより、成形品の耐衝撃性低下を抑制できる。グラフト共重合体(A)およびビニル系共重合体(B)の合計100質量部に対して、グラフト共重合体(A)を20質量部以上、ビニル系共重合体(B)を80質量部以下とすることがより好ましい。また、グラフト共重合体(A)が60質量部以下、ビニル系共重合体(B)が40質量部以上とすることにより、熱可塑性樹脂組成物の溶融粘度が上昇することを抑制しつつ、成形性の低下を抑制し、透明性、色調の低下も抑制できる。グラフト共重合体(A)およびビニル系共重合体(B)の合計100質量部に対して、グラフト共重合体(A)50質量部以下、ビニル系共重合体(B)50質量部以上配合することがより好ましい。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、アセトン不溶分(C)がシアン化ビニル系単量体由来単位を実質的に含有せず、好ましくは含有しない。ここで、アセトン不溶分(C)がシアン化ビニル系単量体由来単位を実質的に含有しないとは、後述するアセトン不溶分(C)成分について、FT−IR分析を行った際、シアン化ビニル系単量体に由来するC≡N伸縮に帰属される2240cm−1のピークが存在しないことを意味する。アセトン不溶分(C)がシアン化ビニル系単量体由来単位を実質的に含有すると成形品の透明性、色調が著しく低下する。
また、本願の熱可塑性樹脂組成物は、アセトン可溶分(D)がシアン化ビニル系単量体由来単位を含み、かつ、シアン化ビニル系単量体由来単位の含有量がアセトン可溶分(D)100質量%に対し、2質量%以上20質量%以下である。ここで、アセトン可溶分(D)がシアン化ビニル系単量体由来単位を含むとは、後述するアセトン可溶分(D)成分について、13C−NMR分析を行った際、シアン化ビニル系単量体に由来するC≡Nの炭素に帰属される122ppmにピークが存在することを意味する。アセトン可溶分(D)がシアン化ビニル系単量体由来単位を含有することにより、成形品の耐衝撃性が向上する。
シアン化ビニル系単量体由来単位の含有量がアセトン可溶分(D)100質量%に対し、2質量%未満の場合、成形品の耐衝撃性が低下する。一方、シアン化ビニル系単量体由来単位の含有量がアセトン可溶分(D)100質量%に対し、20質量%を越える場合、成形品の透明性、色調が著しく低下する。
ここで、熱可塑性樹脂組成物のアセトン不溶分(C)におけるシアン化ビニル系単量体由来単位のFT−IRにおけるピークの有無、またシアン化ビニル系単量体由来単位の含有量は、以下の方法により求めることができる。まず、熱可塑性樹脂組成物約1gにアセトン80mlを加え、70℃の湯浴中で3時間還流し、この溶液を8000r.p.m(10000G)で40分間遠心分離した後、不溶分を濾過し、アセトン不溶分(C)を得た。また、濾液をロータリーエバポレーターで濃縮し、アセトン可溶分(D)を得た。得られたアセトン不溶分(C)およびアセトン可溶分(D)をそれぞれ80℃で5時間減圧乾燥した。
得られたアセトン不溶分(C)について、230℃に設定した加熱プレスにより作製した厚み30±5μmのフィルムについて、FT−IR分析を行い、FT−IRのスペクトルチャートに現れる下記ピークの強度比から事前に作製した検量線よりシアン化ビニル系単量体由来単位のピークの有無およびシアン化ビニル系単量体由来単位の含有量を定量することができる。以下に、単位とピークの関係を記載する。
スチレン単量体由来単位(a1):ベンゼン核の振動に帰属される1605cm−1のピーク。
メタクリル酸メチル単量体由来単位(a2):エステルのカルボニル基C=O伸縮振動に帰属される1730cm−1のピークの倍音ピークである3460cm−1のピーク。
アクリロニトリル単量体由来単位(a3):C≡N伸縮に帰属される2240cm−1のピーク。
ゴム質重合体(r):C=Cに帰属される960cm−1のピーク。
一方、熱可塑性樹組成物のアセトン可溶分(D)におけるシアン化ビニル系単量体由来単位のNMRにおけるピークの有無、またシアン化ビニル系単量体由来単位の含有量は、以下の方法により求めることができる。
まず、得られたアセトン可溶分(D)について、約1gを重水素化クロロホルム(クロロホルム−d)5mlに溶解させ13C−NMR分析を行い、NMRのスペクトルチャートに現れる下記ピーク強度比からシアン化ビニル系単量体由来単位のピークの有無及びシアン化ビニル系単量体由来単位の含有量を定量することができる。例えば、スチレン、メタクリル酸メチル、アクリロニトリル共重合体の場合は以下の通りで、各ピーク強度から数分率(モル%)を算出し、質量比に換算した。以下に、単位と数分率(モル%)の関係を記載する。
スチレン単量体由来単位(a1)、(b1):[128ppmのピーク強度]/5
メタクリル酸メチル単量体由来単位(a2)、(b2):[177ppmのピーク強度]
アクリロニトリル単量体由来単位(a3)、(b3):[122ppmのピーク強度]
13C−NMRの測定条件を以下に示す。
装置:日本電子(株)製 JNM−GX270型
測定法:gated decoupling
観測周波数:67.9402MHz
溶媒:クロロホルム−d
濃度:1g/5ml(試料/クロロホルム−d)
化学シフト基準:MeSi
温度:室温
観測幅:20000Hz
データ点:65536
flip angle:45°(10μs)
pulse delay time:16.0s
積算回数:12000回
試料回転数:13.0Hz
熱可塑性樹脂組成物のアセトン不溶分(C)がシアン化ビニル系単量体由来単位を実質的に含有せず、アセトン可溶分(D)がシアン化ビニル系単量体由来単位を含み、かつシアン化ビニル系単量体由来単位の含有量を上記範囲とする方法としては、例えば、グラフト共重合体(A)およびビニル系共重合体(B)の組成を前述の好ましい範囲とする方法などが挙げられる。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、ジメチルスルホキシド可溶分(E)がシアン化ビニル系単量体由来単位を含有し、かつ、ジメチルスルホキシド可溶分(E)において、3連子の全てがシアン化ビニル系単量体由来単位である割合が、3連子の中央がシアン化ビニル系単量体由来単位である総数に対し、1%未満であることが好ましい。ここで、ジメチルスルホキシド可溶分(E)がシアン化ビニル系単量体由来単位を含むとは、後述するジメチルスルホキシド可溶分(E)成分について、13C−NMR分析を行った際、シアン化ビニル系単量体に由来するC≡Nの炭素に帰属される122ppmにピークが存在することを意味する。ジメチルスルホキシド可溶分(E)がシアン化ビニル系単量体由来単位を含有することにより成形品の耐衝撃性が向上するため好ましい。
一方、「3連子」とは、単量体が共重合した際の共重合体において連続した3つの単量体由来単位を示す。シアン化ビニル系単量体由来単位の3連子とは、シアン化ビニル系単量体由来単位が3つ連続して共重合体に導入されたことを示す。シアン化ビニル系単量体由来単位の3連子の一般式は、下記式(2)によって表現することができる。
Figure 0006519709
(一般式(2)において、Rは水素原子またはアルキル基を表す)
また、「ジメチルスルホキシド可溶分(E)において、3連子の全てがシアン化ビニル系単量体由来単位である割合が、3連子の中央がシアン化ビニル系単量体由来単位である総数に対し、1%未満である」とは、ジメチルスルホキシド可溶分(E)に存在する3連子の中で、シアン化ビニル系単量体由来単位が3連子の中央に存在する総数に対し、その両隣もシアン化ビニル系単量体由来単位である割合が1%未満であることを意味する。
ジメチルスルホキシド可溶分(E)がシアン化ビニル系単量体由来単位を含有する場合、成形品の耐衝撃性が向上する。また、ジメチルスルホキシド可溶分(E)において、3連子の全てがシアン化ビニル系単量体由来単位である割合が、3連子の中央がシアン化ビニル系単量体由来単位である総数に対し、1%未満の場合、成形品の透明性、色調が向上する。
シアン化ビニル系単量体由来単位の3連子は、上記式(2)で表されるセグメントである。かかるセグメントを有する共重合体が高温にさらされた場合、着色の原因となる下記式(3)に示す分子内環化反応が進みやすい。このため、ジメチルスルホキシド可溶分(E)において、3連子の全てがシアン化ビニル系単量体由来単位割合が、3連の中央がシアン化ビニル系単量体由来単位である総数に対し、1%未満とすることにより、着色を抑制することができる。
Figure 0006519709
(一般式(3)において、Rは水素原子またはアルキル基を表す)
ここで、ジメチルスルホキシド可溶分(E)におけるシアン化ビニル系単量体由来単位のNMRにおけるピークの有無、またシアン化ビニル系単量体由来単位の3連子の割合は以下の方法により求めることができる。まず、熱可塑性樹脂組成物約10gに重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d)50mlを加え、70℃の湯浴中で3時間還流し、この溶液を8000r.p.m(10000G)で40分間遠心分離した後、不溶分を濾過し、ジメチルスルホキシド可溶分(E)を得る。ジメチルスルホキシド可溶分(E)を試料として、NMRのスペクトルチャートに現れるシアン化ビニル系単量体由来単位のC≡Nの炭素に帰属される122ppmのピークの有無を確認した。また、13C−NMRに現れるシアン化ビニル系単量体由来単位のC≡Nの炭素のシグナルシフトが隣接モノマー種の違いで若干異なることを利用し、シアン化ビニル系単量体由来単位のC≡Nの炭素の3連子の割合をそのシグナル積分値から定量し、3連子の中央がシアン化ビニル系単量体由来単位である総数のうち、シアン化ビニル系単量体由来単位の3連子の割合をモル%で算出する。なお、3連子の中央がシアン化ビニル系単量体由来単位である例としては、−A−A−A−,−A−A−S−,−A−A−M−,−S−A−S−,−M−A−M−,―S−A−M−が挙げられる。(ここで、「S」はスチレン単量体由来単位を示し、「M」はメタクリル酸メチル単量体由来単位を示し、「A」はアクリロニトリル単量体由来単位を示す)
3連子の中央がシアン化ビニル系単量体由来単位である総数のうち、シアン化ビニル系単量体由来単位の3連子の割合(モル%)は、[−A−A−A−のピーク強度]/[−A−A−A−,−A−A−S−,−A−A−M−,−S−A−S−,−M−A−M−,−S−A−M−のピーク強度]×100となる。
3連子の組み合わせとピーク位置は下記の通りである。
−A−A−A−:119.4〜120.0ppm
−A−A−S−,−A−A−M−,−S−A−S−,−M−A−M−,−S−A−M−:120.0〜123.8ppm
13C−NMR測定条件は以下の通りである。
装置:日本電子(株)製 ECZR−600型
測定法:single 13C pulse with inverse gated H decoupling
プローブ:SuperCOOL開放型
観測周波数:150.9MHz
溶媒:DMSO−d
濃度:100mg/0.6ml(試料/DMSO−d
化学シフト基準:MeSi
温度:110℃
観測幅:37900Hz
データ点:32768
flip angle:45°(5.25μs)
pulse delay time:5.0s
積算回数:12988回
本願の熱可塑性樹脂組成物において、アセトン不溶分(C)がシアン化ビニル系単量体由来単位を実質的に含有せず、熱可塑性樹脂組成物のアセトン可溶分(D)がシアン化ビニル系単量体由来単位を含み、かつ、シアン化ビニル系単量体由来単位の含有量がアセトン可溶分(D)100質量%に対し、2質量%以上20質量%以下である。すなわち、グラフト共重合体(A)において、シアン化ビニル系単量体(a3)を実質的に含有せず、ビニル系共重合体(B)にのみシアン化ビニル系単量体(b3)を含有することで、耐衝撃性を維持しつつ、色調、透明性を改善することができる。
グラフト共重合体(A)を乳化重合法にて製造する際に、シアン化ビニル系単量体(a3)は、芳香族ビニル系単量体(a1)及び(メタ)アクリル酸エステル系単量体(a2)と比較して水への溶解度高い。このため、グラフト共重合体(A)を乳化重合法にて製造する際に、乳化ミセルに取り込まれないシアン化ビニル系単量体(a3)が水中に存在することとなる。そして、水中に存在したシアン化ビニル系単量体(a3)のみが重合することにより、シアン化ビニル系単量体由来単位の3連子の割合が増加し、この増加に起因して色調が悪化することを発明者らは見いだした。このため、発明者らは、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物において、シアン化ビニル系単量体由来単位の3連子の割合を格段に低下させたものである。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物には、効果を損なわない範囲で、例えば、ガラス繊維、ガラスパウダー、ガラスビーズ、ガラスフレーク、アルミナ、アルミナ繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、ステンレス繊維、ウィスカ、チタン酸カリウム繊維、ワラステナイト、アスベスト、ハードクレー、焼成クレー、タルク、カオリン、マイカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化アルミニウムおよび鉱物などの無機充填材;シリコーン化合物などの衝撃改質剤;ヒンダードフェノール系、含硫黄化合物系または含リン有機化合物系などの酸化防止剤;フェノール系、アクリレート系などの熱安定剤;ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系またはサリシレート系などの紫外線吸収剤;ヒンダードアミン系光安定剤;高級脂肪酸、酸エステル、酸アミド系または高級アルコールなどの滑剤および可塑剤;モンタン酸およびその塩、そのエステル、そのハーフエステル、ステアリルアルコール、ステアラミドおよびエチレンワックスなどの離型剤;各種難燃剤;難燃助剤;亜リン酸塩、次亜リン酸塩などの着色防止剤;リン酸、リン酸一ナトリウム、無水マレイン酸、無水コハク酸などの中和剤;核剤;アミン系、スルホン酸系、ポリエーテル系などの帯電防止剤;カーボンブラック、顔料、染料などの着色剤、ブルーイング剤などを配合することができる。
次に、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物の製造方法について説明する。本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、例えば、前述のグラフト共重合体(A)、ビニル系共重合体(B)および必要に応じてその他成分を溶融混練することにより得ることができる。本実施形態の熱可塑性樹脂組成物の製造方法として、ビニル系共重合体(B)を連続塊状重合し、さらに連続的にグラフト共重合体(A)および必要に応じてその他成分を溶融混練する方法がより好ましい。
図1において、好ましく用いられる熱可塑性樹脂組成物の製造装置の一実施様態の概略図を示す。図1に示すように、熱可塑性樹脂組成物の製造装置では、ビニル系共重合体(B)を製造するための反応槽1と、得られたビニル系共重合体(B)を所定温度に加熱するための予熱機2と、二軸押出機型脱モノマー機3とが、この順に連結されている。さらに、熱可塑性樹脂組成物の製造装置では、二軸押出機型脱モノマー機3に対してサイドフィードするように、グラフト共重合体(A)を供給するための二軸押出機型フィーダー5が接続されている。反応槽1は撹拌機(ヘリカルリボン翼)7を有し、二軸押出機型脱モノマー機3は未反応の単量体などの揮発成分を除去するためのベント口8を有する。
反応槽1から連続的に供給される反応生成物は、予熱機2で所定の温度に加熱され、次いで、二軸押出機型脱モノマー機3に供給される。二軸押出機型脱モノマー機3において、一般的には、150〜280℃程度の温度かつ、常圧または減圧下において、ベント口8から未反応単量体などの揮発成分が系外に除去される。この揮発成分の除去は、一般的には、揮発成分が所定量、例えば10質量%以下、より好ましくは5質量%以下になるまで行われる。また、除去された揮発成分は、反応槽1に再び供給されることが好ましい。
二軸押出機型脱モノマー機3の途中の下流側に近い位置に設けられた開口部を通して、二軸押出機型フィーダー5から、グラフト共重合体(A)が供給される。二軸押出機型フィーダー5は、加熱装置を有することが好ましく、グラフト共重合体(A)を半溶融もしくは溶融状態において二軸押出機型脱モノマー機3に供給することにより、良好な混合状態とすることができる。グラフト共重合体(A)の加熱温度は、100〜220℃が一般的である。二軸押出機型フィーダー5としては、例えば、スクリュー、シリンダーおよびスクリュー駆動部からなり、シリンダーが加熱・冷却機能を有する二軸の押出機型フィーダーを挙げることができる。
二軸押出機型脱モノマー機3の二軸押出機型フィーダー5と接続される位置においては、その後の未反応単量体を除去する操作によるゴム成分の熱劣化を抑制するために、未反応単量体の含有量が10質量%以下、より好ましくは5質量%以下まで低減されていることが好ましい。
二軸押出機型脱モノマー機3の二軸押出機型フィーダー5と接続される位置以降の下流域である溶融混練域4内で、ビニル系共重合体(B)とグラフト共重合体(A)とが溶融混練され、吐出口6から熱可塑性樹脂組成物が系外に吐出される。溶融混練域4に水注入口9を設け、所定量の水を添加することが好ましく、注入された水および未反応単量体などの揮発成分はさらに下流に設けられた最終ベント口10から系外に除去される。
本願の熱可塑性樹脂組成物は、任意の成形方法により成形することができる。成形方法としては、例えば、射出成形、押出成形、インフレーション成形、ブロー成形、真空成形、圧縮成形、ガスアシスト成形などが挙げられ、射出成形が好ましく用いられる。射出成形時のシリンダー温度は210℃以上320℃以下が好ましく、金型温度は30℃以上80℃以下が好ましい。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、任意の形状の成形品として広く用いることができる。成形品としては、例えば、フィルム、シート、繊維、布、不織布、射出成形品、押出成形品、真空圧空成形品、ブロー成形品、他の材料との複合体などが挙げられる。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、耐衝撃性に優れながら、特に高度な透明性、良好な色調を兼ね備えた熱可塑性樹脂組成物を得ることができることから、家電製品、通信関連機器、一般雑貨および医療関連機器などの用途として有用である。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。まず、実施例における評価方法について説明する。
(1)ゴム質重合体の質量平均粒子径
ゴム質重合体(r)のラテックスを水媒体で希釈、分散させた後、レーザ散乱回折法粒度分布測定装置“LS 13 320”(ベックマン・コールター(株))により粒子径分布を測定した。その粒子径分布より、ゴム質重合体(r)の質量平均粒子径を算出した。
(2)ゴム質重合体(r)の屈折率
150mlのメタノールを300rpmで攪拌した状態で、乳化状態のゴムラテックスを10ml添加し、その後10質量%に調整した硫酸を20ml加えることにより、ゴム質重合体(r)の析出物を得た。ゴム質重合体(r)の析出物を60℃で5時間減圧乾燥させた後、230℃に設定した加熱プレスにより加熱加圧し、厚み30±5μmのフィルムを作製した。得られたフィルムを測定サンプルとして、1−ブロモナフタレンを少量滴下し、光源としてナトリウムランプD線を用い、測定温度を23℃とした条件下で、アッベ屈折率計を用いて屈折率を測定した。
(3)数平均分子量
グラフト共重合体(A)のアセトン可溶分もしくはビニル系共重合体(B)のサンプル約0.03gをテトラヒドロフラン約15gに溶解し、約0.2質量%の溶液を用いて測定したGPCクロマトグラムから、ポリメタクリル酸メチルを標準物質として換算することにより求めることができる。なお、GPC測定は、下記条件により測定することができる。
機器:Waters2695
カラム温度:40℃
検出器:RI2414(示差屈折率計)
キャリア溶離液流量:0.3ml/分(溶媒:テトラヒドロフラン)
カラム:TSKgel SuperHZM−M(6.0mmI.D.×15cm)、TSKgel SuperHZM−N(6.0mmI.D.×15cm)直列(いずれも東ソー(株)製)。
(4)グラフト共重合体(A)のグラフト率
グラフト共重合体(A)約1gにアセトン80mlを加え、70℃の湯浴中で3時間還流する。この溶液を8000r.p.m(10000G)で40分間遠心分離した後、不溶分を濾過することにより、アセトン不溶分を得る。得られたアセトン不溶分を80℃で5時間減圧乾燥させた後、その質量(下記式ではnとする)を測定し、下記式よりグラフト率を算出する。ここで、mは、用いたグラフト共重合体(A)のサンプル質量であり、Xはグラフト共重合体(A)のゴム質重合体含有量(質量%)である。
グラフト率(%)={[(n)−((m)×X/100)]/[(m)×X/100]}×100。
(5)熱可塑性樹脂組成物のアセトン不溶分(C)におけるシアン化ビニル系単量体由来単位のFT−IRにおけるピークの有無、またシアン化ビニル系単量体由来単位の含有量
熱可塑性樹脂組成物約1gにアセトン80mlを加え、70℃の湯浴中で3時間還流し、この溶液を8000r.p.m(10000G)で40分間遠心分離した後、不溶分を濾過し、アセトン不溶分(C)を得た。また、濾液をロータリーエバポレーターで濃縮し、アセトン可溶分(D)を得た。得られたアセトン不溶分(C)およびアセトン可溶分(D)をそれぞれ80℃で5時間減圧乾燥した。
得られたアセトン不溶分(C)について、230℃に設定した加熱プレスにより作製した厚み30±5μmのフィルムについて、FT−IR分析を行い、FT−IRのスペクトルチャートに現れる下記ピークの強度比から事前に作製した検量線よりシアン化ビニル系単量体由来単位のピークの有無およびシアン化ビニル系単量体由来単位の含有量を定量することができる。以下に、単位とピークの関係を記載する。
スチレン単量体由来単位(a1):ベンゼン核の振動に帰属される1605cm−1のピーク。
メタクリル酸メチル単量体由来単位(a2):エステルのカルボニル基C=O伸縮振動に帰属される1730cm−1のピークの倍音ピークである3460cm−1のピーク。
アクリロニトリル単量体由来単位(a3):C≡N伸縮に帰属される2240cm−1のピーク。
ゴム質重合体(r):C=Cに帰属される960cm−1のピーク。
(6)熱可塑性樹脂組成物のアセトン可溶分(D)におけるシアン化ビニル系単量体由来単位のNMRにおけるピークの有無、またシアン化ビニル系単量体由来単位の含有量
(5)に記載の手順により得られた熱可塑性樹脂組成物のアセトン可溶分(D)について、約1gを重水素化クロロホルム(クロロホルム−d)5mlに溶解させ13C−NMR分析を行い、NMRのスペクトルチャートに現れる下記ピーク強度比からシアン化ビニル系単量体由来単位のピークの有無及びシアン化ビニル系単量体由来単位の含有量を定量することができる。例えば、スチレン、メタクリル酸メチル、アクリロニトリル共重合体の場合は以下の通りで、各ピーク強度からモル比を算出し、質量比に換算した。図2にスチレン−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体の13C−NMRのスペクトルチャートの一例を示す。図2に記載する大文字S、M、Aは、それぞれ、スチレン単量体由来単位、メタクリル酸メチル単量体由来単位、アクリロニトリル単量体由来単位を示し、小文字のa、b、c、d、eは各単量体由来単位を構成する炭素を示す。また、それぞれのピークの帰属を大文字と小文字の組み合わせで、図2に示されている。
スチレン単量体由来単位(a1)、(b1):[128ppmのピーク強度]/5
メタクリル酸メチル単量体由来単位(a2)、(b2):[177ppmのピーク強度]
アクリロニトリル単量体由来単位(a3)、(b3):[122ppmのピーク強度]
13C−NMRの測定条件を以下に示す。
装置:日本電子(株)製 JNM−GX270型
測定法:gated decoupling
観測周波数:67.9402MHz
溶媒:クロロホルム−d
濃度:1g/5ml(試料/クロロホルム−d)
化学シフト基準:MeSi
温度:室温
観測幅:20000Hz
データ点:65536
flip angle:45°(10μs)
pulse delay time:16.0s
積算回数:12000回
試料回転数:13.0Hz
(7)グラフト共重合体(A)のグラフト成分(アセトン不溶分)およびビニル系共重合体(B)の屈折率
(5)に記載の手順によりグラフト共重合体(A)のアセトン不溶分のフィルムを作製した。ビニル系共重合体(B)についても(5)と同様の条件でフィルムを作製した。得られたフィルムに1−ブロモナフタレンを少量滴下し、アッベ屈折率計を用いて以下の条件で屈折率を測定した。
光源:ナトリウムランプD線
測定温度:23℃。
(8)熱可塑性樹脂組成物のジメチルスルホキシド可溶分(E)におけるシアン化ビニル系単量体由来単位のピークの有無、またシアン化ビニル系単量体由来単位の3連子の割合
熱可塑性樹脂組成物約10gに重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d)50mlを加え、70℃の湯浴中で3時間還流し、この溶液を8000r.p.m(10000G)で40分間遠心分離した後、不溶分を濾過し、ジメチルスルホキシド可溶分(E)を得る。ジメチルスルホキシド可溶分(E)を試料として、NMRのスペクトルチャートに現れるシアン化ビニル系単量体由来単位のC≡Nの炭素に帰属される122ppmのピークの有無を確認した。また、13C−NMRに現れるシアン化ビニル系単量体由来単位のC≡Nの炭素のシグナルシフトが隣接モノマー種の違いで若干異なることを利用し、シアン化ビニル系単量体由来単位のC≡Nの炭素の3連子の割合をそのシグナル積分値から定量し、3連子の中央がシアン化ビニル系単量体由来単位である総数のうち、シアン化ビニル系単量体由来単位の3連子の割合をモル%で算出した。図3にスチレン−メタクリル酸メチル−アクリロニトリル共重合体の13C−NMRのスペクトルチャートのC≡Nの炭素の拡大図の一例を示す。図3に記載する大文字S、M、Aは、それぞれ、スチレン単量体由来単位、メタクリル酸メチル単量体由来単位、アクリロニトリル単量体由来単位を示す。
3連子の中央がシアン化ビニル系単量体由来単位である総数のうち、シアン化ビニル系単量体由来単位の3連子の割合(モル%)は、[−A−A−A−のピーク強度]/[−A−A−A−,−A−A−S−,−A−A−M−,−S−A−S−,−M−A−M−,−S−A−M−のピーク強度]×100となる。
3連子の組み合わせとピーク位置は下記の通りである。
−A−A−A−:119.4〜120.0ppm
−A−A−S−,−A−A−M−,−S−A−S−,−M−A−M−,−S−A−M−:120.0〜123.8ppm
13C−NMR測定条件は以下の通りである。
装置:日本電子(株)製 ECZR−600型
測定法:single 13C pulse with inverse gated H decoupling
プローブ:SuperCOOL開放型
観測周波数:150.9MHz
溶媒:DMSO−d
濃度:100mg/0.6ml(試料/DMSO−d
化学シフト基準:MeSi
温度:110℃
観測幅:37900Hz
データ点:32768
flip angle:45°(5.25μs)
pulse delay time:5.0s
積算回数:12988回。
(9)透明性(ヘイズ、全光線透過率)
各実施例および比較例により得られた熱可塑性樹脂組成物ペレットを80℃の熱風乾燥機中で3時間乾燥した後、シリンダー温度を230℃に設定した住友重機械工業(株)製SE−50DU成形機内に充填し、即時に厚さ3mmの角板成形品を成形した。東洋精機(株)製直読ヘイズメーターを使用して、得られた角板成形品のヘイズ、全光線透過率を測定した。
(10)色調(YI値、L値)
各実施例および比較例により得られた熱可塑性樹脂組成物ペレットを80℃の熱風乾燥機中で3時間乾燥した後、シリンダー温度を230℃に設定した住友重機械工業(株)製SE−50DU成形機内に充填し、即時に厚さ3mmの角板成形品を成形した。得られた角板成形品各5個について、JIS K7103(1971年制定)に準拠してYI値およびL値を測定し、その数平均値を算出した。
(11)耐衝撃性(シャルピー衝撃強度)
各実施例および比較例により得られた熱可塑性樹脂組成物ペレットを80℃の熱風乾燥機中で3時間乾燥した後、シリンダー温度を230℃に設定した住友重機械工業(株)製SE−50DU成形機内に充填し、即時に厚さ4mmのダンベル試験片を成形した。得られたダンベル試験片各5個について、ISO179に準拠した方法でシャルピー衝撃強度を測定し、その数平均値を算出した。
(製造例1)グラフト共重合体(A−1)
撹拌翼を備えた内容量5リットルの四つ口フラスコに、ポリブタジエンラテックス(ゴムの質量平均粒子径0.30μm、屈折率1.516)50質量部(固形分換算)、純水130質量部、ラウリン酸ナトリウム0.4質量部、ブドウ糖0.2質量部、ピロリン酸ナトリウム0.2質量部、硫酸第一鉄0.01質量部を仕込み、窒素置換後、60℃に温度調節し、撹拌しながら、スチレン3質量部、メタクリル酸メチル12質量部およびt−ドデシルメルカプタン0.07質量部の単量体混合物を45分間かけて初期添加した。
次いで、クメンハイドロパーオキサイド0.3質量部、乳化剤であるラウリン酸ナトリウム1.6質量部および純水25質量部の開始剤混合物を5時間かけて連続滴下した。同時に並行して、スチレン2質量部、メタクリル酸メチル8質量部およびt−ドデシルメルカプタン0.08質量部の単量体混合物を50分かけて連続追滴下した後、スチレン7.5質量部、メタクリル酸メチル17.5質量部およびt−ドデシルメルカプタン0.17質量部の単量体混合物を130分かけて連続添加した。単量体混合物追滴下後、1時間保持して重合を終了させた。得られたグラフト共重合体ラテックスを1.5質量%硫酸で凝固した後、水酸化ナトリウムで中和し、洗浄、遠心分離、乾燥して、パウダー状のグラフト共重合体(A−1)(単量体比率:スチレン25質量%、メタクリル酸メチル75質量%)を得た。得られたグラフト共重合体(A−1)のアセトン不溶分の屈折率は1.516であり、ゴム質重合体との屈折率の差は0.000であった。グラフト率は50%であった。また、アセトン可溶分の数平均分子量は40,000であった。
(製造例2)グラフト共重合体(A−2)
ゴム平均粒子径0.30μm、屈折率1.516のポリブタジエンラテックスの代わりに、ゴム平均粒子径0.13μm、屈折率1.516のポリブタジエンラテックスを用いた以外は、製造例1と同様な方法でグラフト共重合体(A−2)(単量体比率:スチレン25質量%、メタクリル酸メチル75質量%)を得た。得られたグラフト共重合体(A−2)のアセトン不溶分の屈折率は1.516であり、ゴム質重合体との屈折率の差は0.000であった。グラフト率は48%であった。また、アセトン可溶分の数平均分子量は40,000であった。
(製造例3)グラフト共重合体(A−3)
ゴム平均粒子径0.42μm、屈折率1.516のポリブタジエンラテックスの代わりに、ゴム平均粒子径0.13μm、屈折率1.516のポリブタジエンラテックスを用いた以外は、製造例1と同様な方法でグラフト共重合体(A−3)(単量体比率:スチレン25質量%、メタクリル酸メチル75質量%)を得た。得られたグラフト共重合体(A−3)のアセトン不溶分の屈折率は1.516であり、ゴム質重合体との屈折率の差は0.000であった。グラフト率は55%であった。また、アセトン可溶分の数平均分子量は40,000であった。
(製造例4)グラフト共重合体(A−4)
撹拌翼を備えた内容量5リットルの四つ口フラスコに、スチレン−ブタジエンラテックス(単量体比率:スチレン5質量%、ブタジエン:95質量%、ゴムの質量平均粒子径0.32μm、屈折率1.520)50質量部(固形分換算)、純水130質量部、ラウリン酸ナトリウム0.4質量部、ブドウ糖0.2質量部、ピロリン酸ナトリウム0.2質量部、硫酸第一鉄0.01質量部を仕込み、窒素置換後、60℃に温度調節し、撹拌しながら、スチレン4.3質量部、メタクリル酸メチル10.7質量部およびt−ドデシルメルカプタン0.07質量部の単量体混合物を45分間かけて初期添加した。
次いで、クメンハイドロパーオキサイド0.3質量部、乳化剤であるラウリン酸ナトリウム1.6質量部および純水25質量部の開始剤混合物を5時間かけて連続滴下した。同時に並行して、スチレン2.8質量部、メタクリル酸メチル7.2質量部およびt−ドデシルメルカプタン0.08質量部の単量体混合物を50分かけて連続追滴下した後、スチレン7.1質量部、メタクリル酸メチル35.8質量部およびt−ドデシルメルカプタン0.17質量部の単量体混合物を130分かけて連続添加した。単量体混合物追滴下後、1時間保持して重合を終了させた。得られたグラフト共重合体ラテックスを1.5質量%硫酸で凝固した後、水酸化ナトリウムで中和し、洗浄、遠心分離、乾燥して、パウダー状のグラフト共重合体(A−4)(単量体比率:スチレン28.4質量%、メタクリル酸メチル71.6質量%)を得た。得られたグラフト共重合体(A−4)のアセトン不溶分の屈折率は1.521であり、ゴム質重合体との屈折率の差は0.001であった。グラフト率は51%であった。また、アセトン可溶分の数平均分子量は39,000であった。
(製造例5)グラフト共重合体(A−5)
撹拌翼を備えた内容量5リットルの四つ口フラスコに、スチレン−ブタジエンラテックス(単量体比率:スチレン10質量%、ブタジエン:90質量%、ゴムの質量平均粒子径0.32μm、屈折率1.520)50質量部(固形分換算)、純水130質量部、ラウリン酸ナトリウム0.4質量部、ブドウ糖0.2質量部、ピロリン酸ナトリウム0.2質量部、硫酸第一鉄0.01質量部を仕込み、窒素置換後、60℃に温度調節し、撹拌しながら、スチレン4.9質量部、メタクリル酸メチル10.1質量部およびt−ドデシルメルカプタン0.07質量部の単量体混合物を45分間かけて初期添加した。
次いで、クメンハイドロパーオキサイド0.3質量部、乳化剤であるラウリン酸ナトリウム1.6質量部および純水25質量部の開始剤混合物を5時間かけて連続滴下した。同時に並行して、スチレン3.2質量部、メタクリル酸メチル6.8質量部およびt−ドデシルメルカプタン0.08質量部の単量体混合物を50分かけて連続追滴下した後、スチレン8.1質量部、メタクリル酸メチル16.9質量部およびt−ドデシルメルカプタン0.17質量部の単量体混合物を130分かけて連続添加した。単量体混合物追滴下後、1時間保持して重合を終了させた。得られたグラフト共重合体ラテックスを1.5質量%硫酸で凝固した後、水酸化ナトリウムで中和し、洗浄、遠心分離、乾燥して、パウダー状のグラフト共重合体(A−5)(単量体比率:スチレン32.4質量%、メタクリル酸メチル67.6質量%)を得た。得られたグラフト共重合体(A−5)のアセトン不溶分の屈折率は1.525であり、ゴム質重合体との屈折率の差は0.001であった。グラフト率は51%であった。また、アセトン可溶分の数平均分子量は38,000であった。
(製造例6)グラフト共重合体(A−6)
撹拌翼を備えた内容量5リットルの四つ口フラスコに、スチレン−ブタジエンラテックス(単量体比率:スチレン25質量%、ブタジエン75質量%、ゴムの質量平均粒子径0.33μm、屈折率1.536)50質量部(固形分換算)、純水130質量部、ラウリン酸ナトリウム0.4質量部、ブドウ糖0.2質量部、ピロリン酸ナトリウム0.2質量部、硫酸第一鉄0.01質量部を仕込み、窒素置換後、60℃に温度調節し、撹拌しながら、スチレン6.6質量部、メタクリル酸メチル8.4質量部およびt−ドデシルメルカプタン0.07質量部の単量体混合物を45分間かけて初期添加した。
次いで、クメンハイドロパーオキサイド0.3質量部、乳化剤であるラウリン酸ナトリウム1.6質量部および純水25質量部の開始剤混合物を5時間かけて連続滴下した。同時に並行して、スチレン4.3質量部、メタクリル酸メチル5.7質量部およびt−ドデシルメルカプタン0.08質量部の単量体混合物を50分かけて連続追滴下した後、スチレン11質量部、メタクリル酸メチル14質量部およびt−ドデシルメルカプタン0.17質量部の単量体混合物を130分かけて連続添加した。単量体混合物追滴下後、1時間保持して重合を終了させた。得られたグラフト共重合体ラテックスを1.5質量%硫酸で凝固した後、水酸化ナトリウムで中和し、洗浄、遠心分離、乾燥して、パウダー状のグラフト共重合体(A−6)(単量体比率:スチレン43.8質量%、メタクリル酸メチル56.2質量%)を得た。得られたグラフト共重合体(A−6)のアセトン不溶分の屈折率は1.538であり、ゴム質重合体との屈折率の差は0.002であった。グラフト率は52%であった。また、アセトン可溶分の数平均分子量は37,000であった。
(製造例7)グラフト共重合体(A−7)
撹拌翼を備えた内容量5リットルの四つ口フラスコに、ポリブタジエンラテックス(ゴムの質量平均粒子径0.30μm、屈折率1.516)50質量部(固形分換算)、純水130質量部、ラウリン酸ナトリウム0.4質量部、ブドウ糖0.2質量部、ピロリン酸ナトリウム0.2質量部、硫酸第一鉄0.01質量部を仕込み、窒素置換後、60℃に温度調節し、撹拌しながら、スチレン3.6質量部、アクリロニトリル0.6質量部、メタクリル酸メチル10.8質量部およびt−ドデシルメルカプタン0.15質量部の単量体混合物を45分間かけて初期添加した。
次いで、クメンハイドロパーオキサイド0.3質量部、乳化剤であるラウリン酸ナトリウム1.6質量部および純水25質量部の開始剤混合物を5時間かけて連続滴下した。同時に並行して、スチレン8.4質量部、アクリロニトリル1.4質量部、メタクリル酸メチル25.2質量部およびt−ドデシルメルカプタン0.36質量部の単量体混合物を5時間かけて連続追滴下した。単量体混合物追滴下後、1時間保持して重合を終了させた。得られたグラフト共重合体ラテックスを1.5質量%硫酸で凝固した後、水酸化ナトリウムで中和し、洗浄、遠心分離、乾燥して、パウダー状のグラフト共重合体(A−7)(単量体比率:スチレン24質量%、アクリロニトリル4質量%、メタクリル酸メチル72質量%)を得た。得られたグラフト共重合体(A−7)のアセトン不溶分の屈折率は1.517であり、ゴム質重合体との屈折率の差は0.001であった。グラフト率は47%であった。また、アセトン可溶分の数平均分子量は34,000であった。
上述のグラフト重合体の製造条件及び測定結果を、表1に示す。
Figure 0006519709
[実施例1]
単量体蒸気の蒸発乾留用コンデンサーおよびヘリカルリボン翼を有する2mの完全混合型重合槽と、単軸押出機型予熱機と、2軸押出機型脱モノマー機と、脱モノマー機の下流(出口)側先端から1/3長手前のバレル部にサイドフィードするように接続された2軸押出機型フィーダーとからなる連続式塊状重合装置を用いて、以下の方法によりビニル系共重合体および熱可塑性樹脂組成物の製造を実施した。
まず、スチレン23.5質量部、アクリロニトリル4.5質量部、メタクリル酸メチル72質量部、n−オクチルメルカプタン0.26質量部および1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン0.015質量部からなる単量体混合物(b)を、150kg/時で完全混合型重合槽に連続的に供給し、重合温度を130℃、槽内圧を0.08MPaに保ちながら連続塊状重合させた。完全混合型重合槽出口における重合反応混合物の重合率は65±3%に制御した。
次に、重合反応混合物を単軸押出機型予熱機により予熱した後、2軸押出機型脱モノマー機に供給し、未反応単量体を2軸押出機型脱モノマー機のベント口から減圧蒸発回収した。回収した未反応単量体は、連続的に完全混合型重合槽へ還流させた。2軸押出機型脱モノマー機の下流側先端より全長に対して1/3手前の所で見かけの重合率が99%以上となったスチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体150kg/時に、2軸押出機型フィーダーにより、フェノール系安定剤であるt−ブチルヒドロキシトルエン0.225kg/時、リン系安定剤であるトリ(ノニルフェニル)ホスファイト0.225kg/時、製造例1で製造したグラフト共重合体(B−1)の半溶融状態物50.5kg/時を供給し、2軸押出機型脱モノマー機中でスチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体と溶融混練した。その溶融混練工程中、2軸押出機型脱モノマー機の下流側先端より全長に対して1/6手前の所で水2kg/時を供給した。この水およびその他の揮発分は、2軸押出機型脱モノマー機のさらに下流に設置したベント口より減圧蒸発させて除去した。その後、溶融混練物をストランド状に吐出させ、カッターにより切断して熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。
また、2軸押出機型フィーダーからの供給を止め、スチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体を吐出し、サンプリングした。得られた、スチレン/アクリロニトリル/メタクリル酸メチル共重合体および熱可塑性樹脂組成物の特性を上述した方法で評価した。
[実施例2]
製造例1で製造したグラフト共重合体(A−1)の供給量を84.4kg/時としたこと以外は実施例1と同様の方法により、熱可塑性樹脂組成物ペレットを得た。
[実施例3]
製造例1で製造したグラフト共重合体(A−1)に代えて製造例2で製造したグラフト共重合体(A−2)を用い、グラフト共重合体(A−2)の供給量を60.7kg/時としたこと以外は、実施例1と同様の方法により、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。
[実施例4]
製造例1で製造したグラフト共重合体(A−1)に代えて製造例3で製造したグラフト共重合体(A−3)を用いたこと以外は実施例1と同様の方法により、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。
[実施例5]
単量体混合物(b)の組成をスチレン22質量%、アクリロニトリル15質量%、メタクリル酸メチル63質量%としたこと以外は実施例1と同様の方法により、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。
[実施例6]
単量体混合物(b)の組成をスチレン27質量%、アクリロニトリル4.5質量%、メタクリル酸メチル68.5質量%とし、製造例1で製造したグラフト共重合体(A−1)に代えて製造例4で製造したグラフト共重合体(A−4)を用いたこと以外は実施例1と同様の方法により、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。
[比較例1]
単量体混合物(b)の組成をスチレン25質量%、メタクリル酸メチル75質量%としたこと以外は実施例1と同様の方法により、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。
[比較例2]
単量体混合物(b)の組成をスチレン31.5質量%、アクリロニトリル4.5質量%、メタクリル酸メチル64質量%とし、製造例1で製造したグラフト共重合体(A−1)に代えて製造例5で製造したグラフト共重合体(A−5)を用いたこと以外は実施例1と同様の方法により、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。
[比較例3]
単量体混合物(b)の組成をスチレン43質量%、アクリロニトリル4.5質量%、メタクリル酸メチル52.5質量%とし、製造例1で製造したグラフト共重合体(A−1)に代えて製造例6で製造したグラフト共重合体(A−6)を用いたこと以外は実施例1と同様の方法により、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。
[比較例4]
製造例1で製造したグラフト共重合体(A−1)に代えて製造例7で製造したグラフト共重合体(A−7)を用いたこと以外は実施例1と同様の方法により、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。
[比較例5]
単量体混合物(b)の組成をスチレン20質量%、アクリロニトリル25質量%、メタクリル酸メチル55質量%としたこと以外は実施例1と同様の方法により、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。
熱可塑性樹脂組成物の組成を表2に、評価結果を表3〜4に示す。
Figure 0006519709
Figure 0006519709
実施例1〜6の評価結果に示されるとおり、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、耐衝撃性に優れながら、特に高度な透明性、良好な色調を兼ね備えた成形品を得ることができる。
一方、比較例1は単量体混合物(b)にシアン化ビニル系単量体(b3)を含有せず、アセトン可溶分(D)のシアン化ビニル系単量体由来単位の含有量が2質量%未満であることから耐衝撃性が劣るものであった。また、比較例2,3はゴム質重合体(r)の屈折率が1.520を越えるため、透明性および色調が劣るものであった。さらに、比較例4は、単量体混合物(a)にシアン化ビニル系単量体(a3)を実質的に含有し、アセトン不溶分(C)のシアン化ビニル系単量体由来単位にも実質的に含有するため、透明性および色調が劣るものであった。また、比較例5は、アセトン可溶分(D)のシアン化ビニル系単量体(b3)の含有量が20質量%を越えるため、透明性および色調が劣るものであった。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物および成形品は、家電製品、通信関連機器、一般雑貨および医療関連機器などの用途に幅広く利用することができる。
1…反応槽、2…予熱機、3…二軸押出機型脱モノマー機、4…溶融混練域、5…二軸押出機型フィーダー6…吐出口、7…撹拌機(ヘリカルリボン翼)、8…ベント口、9…水注入口、10…最終ベント口

Claims (8)

  1. 屈折率が1.510以上1.520以下のゴム質重合体(r)存在下において、少なくとも、芳香族ビニル系単量体(a1)と、(メタ)アクリル酸エステル系単量体(a2)とを含み、シアン化ビニル系単量体(a3)を実質的に含有しない単量体混合物(a)を、グラフト共重合して得られたグラフト共重合体(A)と、
    少なくとも、芳香族ビニル系単量体(b1)と、(メタ)アクリル酸エステル系単量体(b2)と、シアン化ビニル系単量体(b3)とを含む単量体混合物(b)を、共重合して得られたビニル系共重合体(B)と、を有する熱可塑性樹脂組成物であって、
    熱可塑性樹脂組成物のアセトン不溶分(C)が、シアン化ビニル系単量体由来単位を実質的に含有せず、
    熱可塑性樹脂組成物のアセトン可溶分(D)が、シアン化ビニル系単量体由来単位を含み、かつ、
    シアン化ビニル系単量体由来単位の含有量が、アセトン可溶分(D)100質量%に対し、2質量%以上20質量%以下であり、
    熱可塑性樹脂組成物のジメチルスルホキシド可溶分(E)が、シアン化ビニル系単量体由来単位を含有し、かつ、
    ジメチルスルホキシド可溶分(E)において、3連子の全てがシアン化ビニル系単量体由来単位である割合が、3連子の中央がシアン化ビニル系単量体由来単位である総数に対し、1%未満であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
  2. ゴム質重合体(r)がポリブタジエンであることを特徴とする、請求項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  3. ゴム質重合体(r)の質量平均粒子径が0.15μm以上0.4μm以下であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  4. 屈折率が1.510以上1.520以下のゴム質重合体(r)存在下において、少なくとも、芳香族ビニル系単量体(a1)と、(メタ)アクリル酸エステル系単量体(a2)とを含み、シアン化ビニル系単量体(a3)を実質的に含有しない単量体混合物(a)を、グラフト共重合してグラフト共重合体(A)を得る工程と、
    少なくとも、芳香族ビニル系単量体(b1)と、(メタ)アクリル酸エステル系単量体(b2)と、シアン化ビニル系単量体(b3)とを含む単量体混合物(b)を、共重合してビニル系共重合体(B)を得る工程と、
    グラフト共重合体(A)とビニル系共重合体(B)とを混合する工程と、を備える熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
    熱可塑性樹脂組成物のアセトン不溶分(C)が、シアン化ビニル系単量体由来単位を実質的に含有せず、
    熱可塑性樹脂組成物のアセトン可溶分(D)が、シアン化ビニル系単量体由来単位を含み、かつ、
    シアン化ビニル系単量体由来単位の含有量が、アセトン可溶分(D)100質量%に対し、2質量%以上20質量%以下であり、
    熱可塑性樹脂組成物のジメチルスルホキシド可溶分(E)が、シアン化ビニル系単量体由来単位を含有し、かつ、
    ジメチルスルホキシド可溶分(E)において、3連子の全てがシアン化ビニル系単量体由来単位である割合が、3連子の中央がシアン化ビニル系単量体由来単位である総数に対し、1%未満であることを特徴とする、熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  5. グラフト共重合体(A)が乳化重合法により製造されることを特徴とする、請求項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  6. ビニル系共重合体(B)が連続塊状重合法または連続溶液重合法により製造されることを特徴とする、請求項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  7. 請求項1から請求項のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物を成形して得られた成形品。
  8. 請求項から請求項のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法と、
    熱可塑性樹脂組成物を成形して成形品を得る工程と、を備える、成形品の製造方法。
JP2018519063A 2017-06-01 2018-03-23 熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、成形品及び成形品の製造方法 Active JP6519709B2 (ja)

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