JP6597304B2 - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物

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Description

本発明は、グラフト共重合体とビニル系共重合体を配合してなる熱可塑性樹脂組成物に関する。
ジエン系ゴム質重合体、芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系単量体などを重合してなるアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂は、耐衝撃性、成形性、外観などに優れ、OA機器、家電製品、一般雑貨などの種々の用途に幅広く利用されている。しかし、ABS樹脂は重合体の主鎖中に化学的に不安定な二重結合を多く有するため、紫外線などによって劣化しやすく、耐候性に劣るため屋外での使用に難点があった。そのため、主鎖中に二重結合を有しない飽和ゴム質重合体を使用する方法が提案されており、その代表的なものとして、アクリル系ゴム質重合体を使用したアクリロニトリル−スチレン−アクリレート(ASA)樹脂が知られている。飽和ゴムであるアクリル系ゴム質重合体は、紫外線に対して安定であり優れた耐候性を有する反面、ABS樹脂と比較して耐衝撃性が低い課題があった。
これに対して、耐衝撃性、剛性、外観に優れる熱可塑性樹脂組成物として、例えば、アクリル酸エステル系単量体単位と多官能性単量体単位を含むゴム質重合体の存在下に、ビニル系単量体をグラフト重合してなるグラフト共重合体であって、該ゴム質重合体中の前記多官能性単量体単位の合計量が、アクリル酸エステル系単量体単位100質量部に対して0.3〜3質量部であり、かつ、前記多官能性単量体単位の総量100質量%中に2個の不飽和結合を有する多官能性単量体単位30〜95質量%と3個の不飽和結合を有する多官能性単量体単位5〜70質量%とを含むアクリルゴム系グラフト共重合体を含有する熱可塑性樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、耐衝撃性、光沢度、発色性等の外観に優れる熱可塑性樹脂の製造方法として、例えば、炭素数1〜13のアルキル基を有するアクリル酸エステルを含む重合性単量体(a)95〜60重量部をジエン系重合体(b)5〜40重量部の存在下に乳化重合させて得られるグラフト重合体ゴム(A)5〜90重量部の存在下に、多官能性単量体を含む単量体を95〜10重量部配合して重合させる耐衝撃性熱可塑性樹脂の製造方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
また、発色性、耐候性、耐衝撃性、加工性に優れる熱可塑性樹脂組成物として、例えば、アクリル酸エステル系ゴム重合体にビニル系単量体をグラフト重合してなるグラフト共重合体10〜80重量部とスチレン系共重合体90〜20重量部からなる樹脂組成物であって、該アクリル酸エステル系ゴム重合体が、酸基含有ラテックスを使用した粒子肥大法により製造したゴム重合体である熱可塑性樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
また、耐衝撃性、流動性、表面光沢に優れ、かつブロンズ現象を解決した熱可塑性樹脂組成物として、例えば、0.2μ未満のアクリル系ゴム20〜80重量%および0.2〜0.6μのアクリル系ゴム80〜20重量%からなるアクリル系ゴムの存在下に、ビニル系単量体をグラフト重合してなるグラフト共重合体10〜100重量%とビニル系単量体からなる共重合体0〜90重量%からなる熱可塑性樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献4参照)。
また、一般に樹脂材料を家庭電気機器やOA機器に使用するためには、難燃性が要求される場合があるが、前記ABS樹脂を含む樹脂組成物の大半は易燃性であるため、これを難燃化せしめるための技術が種々案出されてきた。ABS樹脂組成物を難燃化せしめる手法としては、難燃化効率の高い有機ハロゲン化合物を樹脂に配合して難燃化せしめる方法が現在最も広く採用されている。しかし、ABS樹脂に有機ハロゲン化合物を用いて難燃性を付与した場合、耐候性が著しく低下する課題があった。これに対して、有機ハロゲン化合物および黄色系色素を配合してなる難燃性熱可塑性樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献5参照)。
米国特許出願公開第2013/0345362号明細書 特開平8−41143号公報 特開平11−116767号公報 特開2000−17135号公報 特開平9−235444号公報
しかしながら、特許文献1にて提案される熱可塑性樹脂組成物によっても、耐衝撃性と流動性のバランスがなお不十分である課題がある。
また、特許文献2にて提案される製造方法により得られる耐衝撃性熱可塑性樹脂は、耐候性が不十分である課題がある。
また、特許文献3にて提案される熱可塑性樹脂組成物によっても、流動性がなお不十分である課題がある。
また、特許文献4にて提案される熱可塑性樹脂組成物によっても、耐衝撃性と流動性のバランスがなお不十分である課題がある。
また、特許文献5にて提案される技術により得られる熱可塑性樹脂組成物においても、なお耐候性が不十分である課題がある。
本発明は、上記した従来技術の課題に鑑み、流動性に優れ、耐候性と耐衝撃性に優れた成形品を得ることのできる熱可塑性樹脂組成物を提供することを目的とする。
このような課題を解決するため鋭意検討した結果、熱可塑性樹脂組成物中でアクリル系ゴム質重合体(A)から得られるグラフト共重合体(I)の粒子同士が凝集し、擬似的な大粒径粒子となることで、流動性に優れ、かつ耐候性および耐衝撃性のバランスに優れた成形品を得ることのできる熱可塑性樹脂組成物が得られるという知見を見出し、本発明に至った。
すなわち、以下の構成により上記課題を解決することを見いだした。
[1] アクリル酸エステル系単量体(a)97〜99.5重量%と多官能性単量体(b)0.5〜3重量%を共重合して得られる、体積平均粒子径が0.10〜0.3μmであるアクリル系ゴム質重合体(A)の存在下に、芳香族ビニル系単量体およびシアン化ビニル系単量体を含む単量体混合物(B)をグラフト重合して得られるグラフト共重合体(I)と、少なくとも芳香族ビニル系単量体およびシアン化ビニル系単量体を共重合して得られるビニル系共重合体(II)を配合してなる熱可塑性樹脂組成物であって、グラフト共重合体(I)とビニル系共重合体(II)の合計100重量部に対してグラフト共重合体(I)30〜70重量部およびビニル系共重合体(II)30〜70重量部を配合してなる熱可塑性樹脂組成物であり、前記グラフト共重合体(I)が、アクリル系ゴム質重合体(A)のトルエン中におけるゲル膨潤度(α)の、グラフト共重合体(I)のグラフト率(β)に対する比((α)/(β))が下記式(1)を満たすものであり、かつ、該熱可塑性樹脂組成物中において、グラフト共重合体(I)の粒子が凝集した構造を有する熱可塑性樹脂組成物。
0.4≦(α)/(β)≦2.0 (1)
[2] 前記アクリル系ゴム質重合体(A)のトルエン中におけるゲル膨潤度が10倍以上である[1]記載の熱可塑性樹脂組成物。
[3] 前記グラフト共重合体(I)のグラフト率が5〜40%である[1]または[2]記載の熱可塑性樹脂組成物。
[4] 前記グラフト共重合体(I)およびビニル系共重合体(II)の合計100重量部に対して、難燃剤(III)を1重量部以上配合してなる[1]〜[3]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
[5] 前記難燃剤(III)が有機ハロゲン化合物を含む[4]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[6] 前記有機ハロゲン化合物が臭素化エポキシ樹脂および/またはそのオリゴマーを含む[5]記載の熱可塑性樹脂組成物。
[7] 前記臭素化エポキシ樹脂および/またはそのオリゴマーが両末端にエポキシ基を有する[6]記載の熱可塑性樹脂組成物。
[8] [1]〜[7]のいずれか記載の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形品。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、流動性に優れる。本発明の熱可塑性樹脂組成物により、耐候性と耐衝撃性に優れた成形品を得ることができる。
さらに本発明の好ましい態様によれば、流動性に優れ、耐候性、耐衝撃性および難燃性に優れた成形品を得ることのできる熱可塑性樹脂組成物を提供することができる。
実施例101で得られた本発明の熱可塑性樹脂組成物を透過型電子顕微鏡にて観察した画像である。 比較例102で得られた熱可塑性樹脂組成物を透過型電子顕微鏡にて観察した画像である。 実施例207で得られた本発明の熱可塑性樹脂組成物を透過型電子顕微鏡にて観察した画像である。 比較例202で得られた熱可塑性樹脂組成物を透過型電子顕微鏡にて観察した画像である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、グラフト共重合体(I)とビニル系共重合体(II)の合計100重量部に対してグラフト共重合体(I)30〜70重量部およびビニル系共重合体(II)30〜70重量部を配合してなる。グラフト共重合体(I)を配合することにより、成形品の耐衝撃性および耐候性を向上させることができ、ビニル系共重合体(II)を配合することにより、熱可塑性樹脂組成物の流動性を向上させることができる。前記グラフト共重合体(I)は、アクリル系ゴム質重合体(A)の存在下に、芳香族ビニル系単量体およびシアン化ビニル系単量体を含む単量体混合物(B)をグラフト共重合して得られる。前記アクリル系ゴム質重合体(A)は、アクリル酸エステル系単量体(a)97〜99.5重量%と多官能性単量体(b)0.5〜3重量%を共重合して得られる、体積平均粒子径が0.10〜0.3μmの共重合体である。
本発明において、アクリル系ゴム質重合体(A)を構成するアクリル酸エステル系単量体(a)としては、炭素数1〜10のアルキル基を有するものが好ましく、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸オクチルなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらの中でも、アクリル酸n−ブチルが好ましい。
アクリル系ゴム質重合体(A)を構成する多官能性単量体(b)は、官能基を2以上有するものであれば特に限定されず、官能基としては、例えば、アリル基、(メタ)アクリロイル基などの炭素−炭素二重結合を有する基などが挙げられる。多官能性単量体(b)としては、例えば、アクリル酸アリル、メタクリル酸アリル、マレイン酸ジアリル、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートなどのアリル系化合物、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレートなどのジ(メタ)アクリル酸エステル系化合物などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらの中でも、後述するアクリル系ゴム質重合体(A)のトルエン中におけるゲル膨潤度およびグラフト共重合体(I)のグラフト率を所望の範囲に調整しやすいことから、メタクリル酸アリルが好ましい。
本発明におけるアクリル系ゴム質重合体(A)は、アクリル酸エステル系単量体(a)および多官能性単量体(b)の合計100重量%に対して、アクリル酸エステル系単量体(a)97〜99.5重量%、多官能性単量体(b)0.5〜3重量%を共重合して得られる。アクリル酸エステル系単量体(a)が97重量%未満であり、多官能性単量体(b)が3重量%を超える場合、後述するアクリル系ゴム質重合体(A)のトルエン中におけるゲル膨潤度が低下し、後述するグラフト共重合体(I)のグラフト率が上昇する。その結果、成形品の流動性が低下し、さらにグラフト共重合体(I)の粒子が凝集した構造を有することが困難となり、成形品の耐衝撃性が低下する。アクリル酸エステル系単量体(a)が98重量%以上、多官能性単量体(b)が2重量%以下であることが好ましく、アクリル酸エステル系単量体(a)が98.5重量%を超え、多官能性単量体(b)が1.5重量%未満であることがより好ましい。一方、アクリル酸エステル系単量体(a)が99.5重量%を超え、多官能性単量体(b)が0.5重量%未満である場合、後述するグラフト共重合体(I)のグラフト率が低下し、成形品の耐衝撃性が低下する。アクリル酸エステル系単量体(a)は、99.3重量%以下であることが好ましく、より好ましくは99.0重量%以下である。また、多官能性単量体(b)は、0.7重量%以上であることが好ましく、より好ましくは1.0重量%以上である。
本発明において、アクリル系ゴム質重合体(A)の体積平均粒子径は、0.10〜0.3μmの範囲である。アクリル系ゴム質共重合体(A)の体積平均粒子径が0.10μm未満であると、後述する凝集粒子中の一次粒子がその原形を保てなくなるため、成形品の耐衝撃性が低下する。0.15μm以上が好ましい。一方、アクリル系ゴム質共重合体(A)の体積平均粒子径が0.3μmを超えると、熱可塑性樹脂組成物中におけるグラフト共重合体(I)の分散性が低下するため、成形品の耐衝撃性が低下する。0.25μm以下が好ましい。
なお、アクリル系ゴム質重合体(A)の体積平均粒子径は、アクリル系ゴム質重合体(A)ラテックスを水に分散させ、レーザ散乱回折法粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
また、アクリル系ゴム質重合体(A)の体積平均粒子径は、例えば、重合に用いる水、乳化剤、重合開始剤の量などによって所望の範囲に調整することができる。
アクリル系ゴム質重合体(A)の粒子を肥大化させる方法として、アクリル系ゴム質重合体(A)ラテックス中に有機酸または酸基含有ラテックスを添加する技術が知られている。ここで、酸基含有ラテックスとは、不飽和酸単量体および不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体が用いられてなるラテックスである。しかし、このような技術を用いて、アクリル系ゴム質重合体(A)の粒子を肥大化せしめるのみでは、本発明にかかる「グラフト共重合体(I)の粒子が凝集した構造」は形成されない。
アクリル系ゴム質重合体(A)ラテックス中に有機酸または酸基含有ラテックスを添加する場合であっても、有機酸の添加量はアクリル系ゴム質重合体(A)100重量部に対して0〜1重量部とすることが重要である。また、酸基含有ラテックスの添加量は、酸基含有ラテックス中の不飽和酸が、アクリル系ゴム質重合体(A)100重量部に対して0〜0.5重量部であることが重要である。
アクリル系ゴム質重合体(A)のトルエン中におけるゲル膨潤度(α)は、10倍以上が好ましい。ゲル膨潤度(α)とは、アクリル系ゴム質重合体(A)の架橋度を表す指標であり、ゲル膨潤度(α)が10倍以上であると、グラフト共重合体(I)の粒子同士が凝集しやすくなり、熱可塑性樹脂組成物の流動性および成形品の耐衝撃性をより向上させることができる。12倍以上がより好ましい。
なお、アクリル系ゴム質重合体(A)のトルエン中におけるゲル膨潤度(α)は、以下の方法により求めることができる。まず、アクリル系ゴム質重合体(A)ラテックスの場合にはメタノール中にラテックスおよび硫酸を添加した後、脱水・洗浄によりアクリル系ゴム質重合体(A)の固形物を得る。得られたアクリル系ゴム質重合体(A)の固形物を80℃で3時間真空乾燥した後、所定量をトルエンに24時間含浸させ、膨潤したサンプルの重量(y)を測定する。続いて、80℃で3時間真空乾燥を行った後、乾燥後のサンプルの重量(z)を測定する。ゲル膨潤度(α)は、膨潤したサンプルの重量(y)および乾燥後のサンプルの重量(z)から、下記式より算出する。
ゲル膨潤度(倍)=(y)/(z)。
また、アクリル系ゴム質重合体(A)のトルエン中におけるゲル膨潤度は、例えば、重合に用いる多官能性単量体、乳化剤、開始剤の量などによって所望の範囲に調整することができる。例えば、多官能性単量体の共重合比率については、アクリル酸エステル系単量体(a)が98.5重量%を超え、多官能性単量体(b)が1.5重量%未満であることが好ましい。
アクリル系ゴム質共重合体(A)のトルエン中におけるゲル含有率は、80〜98%が好ましい。ゲル含有率が80%以上であると、アクリル系ゴム質重合体(A)の弾性が向上し、成形品の耐衝撃性をより向上させることができる。85%以上がより好ましい。一方、ゲル含有率が98%以下であると、アクリル系ゴム質重合体(A)の弾性が向上し、成形品の耐衝撃性をより向上させることができる。95%以下がより好ましい。
なお、アクリル系ゴム質重合体(A)のトルエン中におけるゲル含有率は、以下の方法により求めることができる。まず、アクリル系ゴム質重合体(A)ラテックスの場合にはメタノール中にラテックスおよび硫酸を添加した後、脱水・洗浄によりアクリル系ゴム質重合体(A)の固形物を得る。得られたアクリル系ゴム質重合体(A)の固形物を80℃で3時間真空乾燥した後、所定量(x)をトルエンに24時間含浸させ、膨潤したサンプルの重量(y)を測定する。続いて、80℃で3時間真空乾燥を行った後、乾燥後のサンプルの重量(z)を測定する。ゲル含有率は、サンプルの重量(x)および乾燥後のサンプルの重量(z)から、下記式より算出する。
ゲル含有率(%)=([z]/[x])×100。
また、アクリル系ゴム質重合体(A)のゲル含有率は、例えば、重合に用いる多官能性単量体、乳化剤、開始剤の量などによって所望の範囲に調整することができる。
アクリル系ゴム質重合体(A)の重合方法としては、乳化重合法、懸濁重合法、連続塊状重合法、溶液連続重合法などの任意の方法を用いることができ、これらを2種以上組みあわせてもよい。これらの中でも、乳化重合法または塊状重合法が好ましい。重合時の除熱により体積平均粒子径を所望の範囲に調整しやすいことから、乳化重合法が最も好ましい。
乳化重合法に用いる乳化剤は特に制限はなく、各種界面活性剤を使用できる。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好ましく使用される。これらを2種以上用いてもよい。
アニオン系界面活性剤の具体例としては、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、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、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、ジアルキルスルホコハク酸塩、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。ここで言う塩としては、アンモニウム塩、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などが挙げられる。
重合に用いる開始剤は特に制限はなく、過酸化物、アゾ系化合物または過硫酸塩などが使用される。
過酸化物の具体例としては、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−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、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。
アゾ系化合物の具体例としては、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−カーボニトリル、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。
過硫酸塩の具体例としては、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどが挙げられる。
これらの開始剤を2種以上用いてもよい。乳化重合法には、過硫酸カリウム、クメンハイドロパーオキサイドなどが好ましく用いられる。また、開始剤はレドックス系でも用いることができる。
アクリル系ゴム質重合体(A)の体積平均粒子径や、トルエン中におけるゲル膨潤度、ゲル含有率を前述の好ましい範囲に調整する観点から、アクリル系ゴム質重合体(A)の重合において、アクリル酸エステル系単量体(a)と多官能性単量体(b)の合計100重量部に対して、水を80〜200重量部、乳化剤を1.5〜5重量部、開始剤を0.05〜0.5重量部用いることが好ましい。
本発明において使用するグラフト共重合体(I)は、前記アクリル系ゴム質重合体(A)の存在下に、芳香族ビニル系単量体およびシアン化ビニル系単量体を含む単量体混合物(B)をグラフト重合して得られる。つまり、前記グラフト共重合体(I)は、アクリル系ゴム質重合体(A)に、芳香族ビニル系単量体およびシアン化ビニル系単量体を含む単量体混合物(B)をグラフト共重合せしめた共重合体である。
グラフト共重合体(I)を構成するアクリル系ゴム質重合体(A)および単量体混合物(B)の合計100重量部に対して、アクリル系ゴム質重合体(A)の配合量は、20重量部以上が好ましく、30重量部以上がより好ましい。一方、アクリル系ゴム質重合体(A)の配合量は、70重量部以下が好ましく、60重量部以下がより好ましい。また、単量体混合物(B)の配合量は、30重量部以上が好ましく、40重量部以上がより好ましい。一方、単量体混合物(B)の配合量は、80重量部以下が好ましく、70重量部以下がより好ましい。
グラフト共重合体(I)を構成する単量体混合物(B)は、芳香族ビニル系単量体およびシアン化ビニル系単量体を含み、必要によりこれらと共重合可能な単量体をさらに含んでもよい。
芳香族ビニル系単量体としては、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、t−ブチルスチレンなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらの中でも、スチレンが好ましい。
シアン化ビニル系単量体としては、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る。これらを2種以上用いてもよい。これらの中でも、アクリロニトリルが好ましい。
共重合可能な他の単量体としては、本発明の効果を損なわないものであれば特に制限はなく、例えば、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体、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。これらを2種以上用いてもよい。
不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体としては、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などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。
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、メタクリル酸などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。
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などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。
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−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などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。
単量体混合物(B)の混合比率は、単量体混合物(B)の総量100重量%中、芳香族ビニル系単量体が60〜80重量%、シアン化ビニル系単量体が20〜40重量%、その他共重合可能な単量体が0〜20重量%の範囲が好ましい。
グラフト共重合体(I)のグラフト率(β)は、5〜40%であることが好ましい。グラフト率(β)はグラフト共重合体(I)の相溶性を表す指標であり、グラフト率が5%以上であれば、熱可塑性樹脂組成物中におけるグラフト共重合体(I)の相溶性が向上し、成形品の耐衝撃性をより向上させることができる。8%以上がより好ましい。一方、グラフト率が40%以下であれば、熱可塑性樹脂組成物中においてグラフト共重合体(I)の粒子同士が凝集しやすくなり、成形品の耐衝撃性をより向上させることができる。35%以下がより好ましく、30%以下がさらに好ましい。
なお、グラフト共重合体(I)のグラフト率(β)は、次の方法により求めることができる。まず、80℃で3時間真空乾燥を行ったグラフト共重合体(I)の所定量(m;約1.5g)にアセトニトリル100mlを加え、70℃の湯浴中で3時間還流する。この溶液を9000rpmで40分間遠心分離した後、不溶分を濾過し、この不溶分を80℃で5時間真空乾燥し、重量(n)を測定する。グラフト率(β)は下記式より算出する。ここでLはグラフト共重合体のゴム含有率(重量%)(すなわち、グラフト共重合体中のアクリル系ゴム質重合体(A)の含有率(重量%))である。
グラフト率(%)={[(n)−((m)×L/100)]/[(m)×L/100]}×100。
グラフト共重合体(I)のグラフト率は、例えば、前述のアクリル系ゴム質重合体(A)を用い、重合に用いる連鎖移動剤、乳化剤、開始剤の量などによって所望の範囲に調整することができる。
本発明において、アクリル系ゴム質重合体(A)のトルエン中におけるゲル膨潤度(α)[倍]の、グラフト共重合体(I)のグラフト率(β)[%]に対する比((α)/(β))は、0.4≦(α)/(β)≦2.0の範囲である。(α)/(β)はグラフト共重合体(I)の凝集しやすさを表す指標であり、(α)/(β)が0.4未満であると、熱可塑性樹脂組成物中においてグラフト重合体(I)の粒子同士が凝集しにくく、成形品の耐衝撃性が低下する。0.5以上が好ましく、0.7以上がより好ましい。一方、(α)/(β)が2.0を超えると、熱可塑性樹脂組成物中におけるグラフト共重合体(I)の相溶性が低下し、熱可塑性樹脂組成物中におけるグラフト共重合体(I)の分散性が低下するため、成形品の耐衝撃性が低下する。1.7以下が好ましい。(α)/(β)は、小数点第2位を四捨五入したゲル膨潤度(α)と、小数点第1位を四捨五入したグラフト率(β)から求められ、(α)を(β)で除して得られる数値の小数第2位を四捨五入して求められる。(α)/(β)は、例えば、重合に用いる多官能性単量体、水、連鎖移動剤、乳化剤、開始剤の量などによって所望の範囲に調整することができる。
グラフト共重合体(I)の重合方法としては、乳化重合法、懸濁重合法、連続塊状重合法、溶液連続重合法などの任意の方法を用いることができ、これらを2種以上組みあわせてもよい。これらの中でも、乳化重合法または塊状重合法が好ましい。重合時の温度制御が容易であることから、乳化重合法が最も好ましい。
グラフト共重合体(I)の乳化重合法で使用する乳化剤としては、アクリル系ゴム質重合体(A)の乳化重合法に用いる乳化剤として例示したものを挙げることができる。また、グラフト共重合体(I)の重合に用いる重合開始剤としては、アクリル系ゴム質重合体(A)の重合に用いる開始剤として例示したものを挙げることができる。
グラフト共重合体(I)の重合度およびグラフト率調整を目的として、連鎖移動剤を使用することもできる。連鎖移動剤の具体例としては、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、テルピノレンなどのテルペンなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらのなかでも、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(I)のグラフト率を前述の好ましい範囲に調整する観点から、グラフト共重合体(I)の重合において、アクリル系ゴム質重合体(A)および単量体混合物(B)の合計100重量部に対して、連鎖移動剤を0.05〜0.5重量部、乳化剤を0.5〜5重量部、開始剤を0.1〜0.5重量部用いることが好ましい。
乳化重合で製造されたグラフト共重合体(I)ラテックスに凝固剤を添加することにより、グラフト共重合体(I)を回収することができる。凝固剤としては、酸または水溶性の塩が用いられる。凝固剤の具体例としては、硫酸、塩酸、リン酸、酢酸などの酸、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の水溶性の塩などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。なお、酸で凝固した場合には、酸をアルカリにより中和した後にグラフト共重合体(I)を回収する方法も用いることができる。
なお、上記の方法によって、アクリル系ゴム質重合体(A)に、芳香族ビニル系単量体およびシアン化ビニル系単量体を含む単量体混合物(B)がグラフト共重合されるが、シアン化ビニル系単量体を含む単量体混合物(B)の全てが、アクリル系ゴム質重合体(A)にグラフト共重合されないことがある。そのため、本発明におけるグラフト共重合体(I)は、アクリル系ゴム質重合体(A)にグラフト共重合されていない、芳香族ビニル系単量体およびシアン化ビニル系単量体を含む単量体混合物(B)からなる共重合体を含みうる。
本発明で使用されるビニル系共重合体(II)は、少なくとも芳香族ビニル系単量体およびシアン化ビニル系単量体を共重合して得られる。必要によりこれらと共重合可能な単量体をさらに共重合したものであってもよい。
芳香族ビニル系単量体の具体例としては、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、t−ブチルスチレンなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらの中でも、スチレンが好ましい。
ビニル系共重合体(II)を構成する単量体の総量100重量%中、芳香族ビニル系単量体の含有量は、好ましくは60〜80重量%である。芳香族ビニル系単量体が60重量%以上であれば、熱可塑性樹脂組成物の流動性をより向上させることができる。一方、芳香族ビニル系単量体の含有量が80重量%以下であれば、成形品の耐衝撃性をより向上させることができる。
シアン化ビニル系単量体の具体例としては、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。これらを2種以上用いてもよい。これらの中でも、アクリロニトリルが好ましい。
ビニル系共重合体(II)を構成する単量体の総量100重量%中、シアン化ビニル系単量体の含有量は、好ましくは20〜40重量%である。シアン化ビニル単量体が20重量%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。一方、シアン化ビニル単量体の含有量が40重量%以下であれば、熱可塑性樹脂組成物の流動性および色調をより向上させることができる。
共重合可能な他の単量体としては、本発明の効果を損なわないものであれば特に制限はなく、具体的には、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体、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。これらを2種以上用いてもよい。他の単量体の具体例としては、グラフト共重合体(I)に用いられる単量体混合物(B)を構成する他の単量体として例示したものを挙げることができる。
ビニル系共重合体(II)を構成する単量体の総量100重量%中、共重合可能な他の単量体の含有量は、好ましくは0〜20重量%である。共重合可能な他の単量体の含有量が20重量%以下であれば、熱可塑性樹脂組成物の流動性と成形品の耐衝撃性のバランスをより向上させることができる。
ビニル系共重合体(II)の重合方法としては、懸濁重合法、乳化重合法、連続塊状重合法の任意の方法を用いることができ、これらを2種以上組みあわせてもよい。これらの中でも、重合制御の容易さ、後処理の容易さを考慮すると懸濁重合が最も好ましい。
懸濁重合に用いられる懸濁安定剤としては、硫酸バリウムおよび水酸化マグネシウムなどの無機系懸濁安定剤や、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリルアミド、メタクリル酸メチル/アクリルアミド共重合体などの有機系懸濁安定剤などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらのなかでも、色調安定性の面で有機系懸濁安定剤が好ましい。
ビニル系共重合体(II)の懸濁重合に使用される開始剤としては、グラフト共重合体(I)の開始剤として例示したものを挙げることができる。また、ビニル系共重合体(II)の重合度の調整を目的として、グラフト共重合体(I)に用いられる連鎖移動剤として例示したメルカプタン、テルペンなどの連鎖移動剤を使用することも可能である。懸濁重合ではビニル系共重合体(II)のスラリーが得られ、次いで脱水、乾燥を経て、ビーズ状のビニル系共重合体(II)が得られる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、グラフト共重合体(I)とビニル系共重合体(II)の合計100重量部に対して、グラフト共重合体(I)を30〜70重量部、ビニル系共重合体(II)を30〜70重量部配合してなる。グラフト共重合体(I)の配合量が30重量部未満で、ビニル系共重合体(II)の配合量が70重量部を超えると、成形品の耐衝撃性が低下する。凝集粒子の数平均粒子径を後述する好ましい範囲に調整し、成形品の耐衝撃性をより向上させる観点から、グラフト共重合体(I)を40重量部以上、ビニル系共重合体(II)を60重量部以下配合することが好ましく、グラフト共重合体(I)を45重量部以上、ビニル系共重合体(II)を55重量部以下配合することがより好ましい。一方、グラフト共重合体(I)の配合量が70重量部を超え、ビニル系共重合体(II)の配合量が30重量部未満であると、熱可塑性樹脂組成物の流動性および成形性が低下する。グラフト共重合体(I)を60重量部以下、ビニル系共重合体(II)を40重量部以上配合することが好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂組成物中において、前記グラフト共重合体(I)の粒子同士が凝集した構造を有することを特徴とする。グラフト共重合体(I) 粒子同士が凝集し、擬似的な大粒径粒子となることにより、成形品の耐衝撃性を大幅に向上させることができる。
凝集粒子の数平均粒子径は0.25〜0.75μmが好ましい。数平均粒子径が0.25μm以上であると、凝集効果が向上し、成形品の耐衝撃性をより向上させることができる。0.30μm以上がより好ましい。一方、数平均粒子径が0.75μm以下であると、熱可塑性樹脂組成物中におけるグラフト共重合体(I)の分散性が向上し、成形品の耐衝撃性をより向上させることができる。0.7μm以下がより好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.45μm以下がさらに好ましい。
熱可塑性樹脂組成物中におけるグラフト共重合体(I)の凝集粒子の数平均粒子径は、例えば、アクリル系ゴム質重合体(A)の体積平均粒子径、トルエン中におけるゲル膨潤度(α)、グラフト共重合体(I)のグラフト率(β)を前述の好ましい範囲に調整することにより、上記範囲に調整することができる。
本発明において、熱可塑性樹脂組成物中におけるグラフト共重合体(I)の凝集状態は、以下の方法により観察することができる。一般的な成形条件であれば、成形品においても熱可塑性樹脂組成物中におけるグラフト共重合体(I)の凝集状態や凝集粒子の数平均粒子径は維持されることから、本発明においては、成形品から凝集状態を観察することができる。具体的には、熱可塑性樹脂組成物を射出成形機にて成形して得られる、ISO3167:2002で規定された多目的試験片A形(全長150mm、試験部の幅10mm、厚さ4mm)の狭い部分を約60nmの厚さに薄切りし、四酸化ルテニウムで染色した試料を透過型電子顕微鏡(倍率20,000倍)により、観察することができる。このとき、アクリル系ゴム質重合体(A)が染色されることから、アクリル系ゴム質重合体(A)から得られるグラフト共重合体(I)の粒子を観察することができる。また、凝集粒子の数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡にて倍率20,000倍で撮影した写真から無作為に選択した50個の凝集粒子について、最大寸法を測定し、その数平均値を算出することにより求めることができる。
グラフト共重合体(I)の粒子同士が凝集した構造を有する熱可塑性樹脂組成物の例として、後述する実施例101で得られた熱可塑性樹脂組成物の透過型電子顕微鏡写真を図1に示す。図1において、符号1はグラフト共重合体一次粒子を示し、グラフト共重合体一次粒子1が複数凝集したものがグラフト共重合体凝集粒子2である。また、符号3に示す淡色部分はビニル系共重合体を示す。グラフト共重合体(I)の粒子同士が凝集した構造を有しない熱可塑性樹脂組成物の場合、図2に示すように、グラフト共重合体一次粒子1がビニル系共重合体3中に、一次粒子の形状を保ったまま凝集することなく存在する。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、グラフト共重合体(I)およびビニル系共重合体(II)に加え、さらに難燃剤(III)を含んでもよい。
本発明においては、グラフト共重合体(I)とビニル系共重合体(II)の合計100重量部に対して、グラフト共重合体(I)30〜70重量部、ビニル系共重合体(II)30〜70重量部および難燃剤(III)1重量部以上を配合してなることが特に好ましい。難燃剤(III)を配合することにより、成形品に難燃性を付与することができる。
本発明で使用される難燃剤(III)としては、例えば、有機ハロゲン化合物、リン系化合物、シリコーン系化合物、金属水酸化物などが挙げられる。これらを2種以上配合してもよい。なかでも、難燃性をより向上させる観点から、有機ハロゲン化合物が好ましい。
有機ハロゲン化合物とは、炭素−ハロゲンの共有結合を有する有機化合物であり、有機塩素化合物、有機臭素化合物などが挙げられる。これらの中でも、熱安定性の観点から、有機臭素化合物が好ましい。有機臭素化合物としては、例えば、臭素化エポキシ樹脂、臭素化フェノキシ樹脂、臭素化ポリカーボネート樹脂、臭素化ポリスチレン樹脂、臭素化ポリフェニレンオキサイド、デカブロモジフェニルオキサイドビスフェノール縮合物、テトラブロモビスフェノールAや、それらのオリゴマー、臭素化トリアジン化合物などが挙げられる。これらを2種以上併用してもよい。これらの中でも、難燃性をより向上させる観点から、臭素化エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールAや、それらのオリゴマー、臭素化トリアジン化合物が好ましい。さらに、耐候性をより向上させる観点から、臭素化エポキシ樹脂やそのオリゴマーがより好ましく、両末端にエポキシ基を有する臭素化エポキシ樹脂やそのオリゴマーがさらに好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物において、難燃剤(III)の配合量は、前記グラフト共重合体(I)およびビニル系共重合体(II)の合計100重量部に対して、1重量部以上が好ましい。難燃剤(III)の配合量を1重量部以上とすることにより、成形品の難燃性が向上する。難燃剤(III)の配合量は5重量部以上がより好ましく、8重量部以上がさらに好ましい。一方、成形品の耐衝撃性をより向上させる観点から、難燃剤(III)の配合量は、50重量部以下が好ましく、45重量部以下がより好ましく、42重量部以下がさらに好ましい。
また、本発明の熱可塑性樹脂組成物に、さらに難燃助剤(IV)を配合してもよく、難燃性をより向上させることができる。難燃助剤(IV)としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチモン酸ソーダおよびリン酸アンチモンなどのアンチモン化合物が挙げられる。中でも三酸化アンチモンが好ましい。これらの難燃助剤(IV)は、表面処理などが施されていてもよい。
上記難燃助剤(IV)の配合量は、前記グラフト共重合体(I)とビニル系共重合体(II)の合計100重量部に対して、1〜20重量部が好ましい。難燃助剤(IV)の配合量を1重量部以上とすることにより、難燃性をより向上させることができる。3重量部以上がより好ましい。一方、難燃助剤(IV)の配合量を20重量部以下とすることにより、成形品の耐衝撃性をより向上させることができる。15重量部以下がより好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系単量体およびマレイミド系単量体を共重合してなる耐熱ビニル系共重合体(V)、および/または、ポリカーボネート樹脂(VI)をさらに含んでもよく、耐熱性を向上させることができる。ポリカーボネート樹脂(VI)がより好ましく、さらに面衝撃性を向上させることができる。
耐熱ビニル系共重合体を構成する芳香族ビニル系単量体としては、グラフト共重合体(I)に用いられる芳香族ビニル系単量体として例示したものを挙げることができ、スチレンが好ましく用いられる。耐熱ビニル系共重合体を構成するシアン化ビニル系単量体としては、グラフト共重合体(I)に用いられるシアン化ビニル系単量体として例示したものを挙げることができアクリロニトリルが好ましく用いられる。耐熱ビニル系共重合体を構成する耐熱ビニル系単量体としては、グラフト共重合体(I)に任意で用いられるマレイミド系単量体として例示したものを挙げることができ、N−フェニルマレイミドが好ましく用いられる。
耐熱ビニル系共重合体を構成する単量体組成比率は、芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系単量体およびマレイミド系単量体の合計100重量%中、芳香族ビニル系単量体36〜65重量%、シアン化ビニル系単量体0〜12重量%、マレイミド系単量体35〜52重量%の範囲が好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物において、耐熱ビニル系共重合体の配合量は、前記グラフト共重合体(I)およびビニル系共重合体(II)の合計100重量部に対して、1重量部以上が好ましく、2重量部以上がより好ましく、5重量部以上がさらに好ましい。一方、耐熱ビニル系共重合体の配合量は、100重量部以下が好ましく、90重量部以下がより好ましく、85重量部以下がさらに好ましい。
本発明で使用されるポリカーボネート樹脂は、2価以上のフェノール系化合物と、ホスゲンまたはジフェニルカーボネートなどの炭酸ジエステル化合物とを反応させて得られる熱可塑性樹脂である。ポリカーボネート樹脂としては、例えば、ビスフェノールAとホスゲンとを反応させる界面重縮合法により得られるポリカーボネート樹脂、ビスフェノールAとジフェニルカーボネートとを反応させる溶融重合法により得られるポリカーボネート樹脂などが好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物において、ポリカーボネート樹脂の配合量は、前記グラフト共重合体(I)およびビニル系共重合体(II)の合計100重量部に対して、10重量部以上が好ましい。ポリカーボネート樹脂の配合量を10重量部以上とすることにより、耐熱性および面衝撃性が向上する。ポリカーボネート樹脂の配合量は40重量部以上がより好ましく、50重量部以上がさらに好ましい。一方、ポリカーボネート樹脂の配合量は、流動性や成形性の観点から、400重量部以下が好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、ヒンダードフェノール系、含硫黄有機化合物系、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、サリシレート系などの紫外線吸収剤、有機ニッケル系、ヒンダードアミン系などの光安定剤などの各種安定剤、高級脂肪酸の金属塩類、高級脂肪酸アミド類などの滑剤、フタル酸エステル類、リン酸エステル類などの可塑剤、ポリテトラフルオロエチレンなどのドリップ防止剤、帯電防止剤、カーボンブラック、酸化チタン、顔料および染料、水やシリコーンオイル、流動パラフィンなどの液体を配合することもできる。また、充填材を配合することもできる。
充填材としては、繊維状、板状、粉末状、粒状などの形状のものが挙げられ、本発明においてはいずれを用いてもよい。具体的には、ポリアクリロニトリル(PAN)系やピッチ系の炭素繊維、ステンレス繊維、アルミニウム繊維や黄銅繊維などの金属繊維、芳香族ポリアミド繊維などの有機繊維、石膏繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、ジルコニア繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、酸化チタン繊維、炭化ケイ素繊維、ガラス繊維、ロックウール、チタン酸カリウムウィスカー、チタン酸バリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、窒化ケイ素ウィスカーなどの繊維状またはウィスカー状充填材、マイカ、タルク、カオリン、シリカ、炭酸カルシウム、ガラスフレーク、ガラスビーズ、ガラスマイクロバルーン、クレー、二硫化モリブデン、ワラステナイト、モンモリロナイト、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ポリリン酸カルシウム、グラファイトなどの粉状、粒状または板状の充填材などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらの中でも、ガラス繊維が好ましく用いられる。ガラス繊維の種類は、一般に樹脂の強化用に用いるものなら特に限定はなく、例えば、長繊維タイプや短繊維タイプのチョップドストランド、ミルドファイバーなどを挙げることができる。なお、前記充填材はその表面が任意のカップリング剤(例えば、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤など)、その他の表面処理剤により処理されていてもよい。また、エチレン/酢酸ビニル共重合体などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂で被覆あるいは集束処理されていてもよく、アミノシランやエポキシシランなどのカップリング剤などで処理されていてもよい。
充填材の配合量は、前記グラフト共重合体(I)およびビニル系共重合体(II)の合計100重量部に対して、0.01〜100重量部が好ましい。充填材の配合量をこの範囲とすることにより、成形品の剛性および耐熱性が向上する。充填材の配合量は0.05重量部以上がより好ましく、0.1重量部以上がさらに好ましい。一方、充填材の配合量は50重量部以下がより好ましく、30重量部以下がさらに好ましい。
熱可塑性樹脂組成物の製造方法に特に制限はないが、生産性の点から、グラフト共重合体(I)とビニル系共重合体(II)および必要に応じてその他の成分を溶融混練する方法が一般的である。前述の添加剤などを配合する場合、その配合方法についても特に制限はなく、種々の方法を用いることができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、射出成形、押出成形、ブロー成形、真空成形、圧縮成形、ガスアシスト成形などの公知の方法によって成形することができる。特に制限されるものではないが、好ましくは、射出成形により成形される。射出成形は、好ましくは210〜260℃の温度範囲で実施することができる。また、射出成形時の金型温度は、好ましくは30〜80℃である。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳述するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、実施例108、実施例206はそれぞれ、参考例108、参考例206とする。まず、各参考例、実施例および比較例における特性評価方法について説明する。
(1)アクリル系ゴム質重合体の体積平均粒子径測定
各参考例において得られたゴム質重合体ラテックスを水媒体で希釈、分散させ、レーザ散乱回折法粒度分布測定装置“LS 13 320”(ベックマン・コールター株式会社)により体積平均粒子径を測定した。
(2)アクリル系ゴム質重合体のゲル膨潤度・ゲル含有率測定
メタノール中に各参考例において得られたゴム質重合体ラテックス、続いて硫酸を添加し、脱水・洗浄によりゴム質重合体の固形物を得た。得られたゴム質重合体固形物を80℃で3時間真空乾燥を行った後、所定量(x[g])をトルエンに24時間含浸させ、膨潤サンプルの重量(y[g])を測定した。また、膨潤サンプルを80℃で3時間真空乾燥を行った後、乾燥サンプル重量(z[g])を測定した。ゲル含有率、ゲル膨潤度を下記式より算出した。
ゲル膨潤度(倍)=(y)/(z)
ゲル含有率(%)=([z]/[x])×100。
(3)グラフト共重合体のグラフト率測定
各参考例において得られたグラフト共重合体を80℃で3時間真空乾燥し、所定量(m;約1.5g)を採取した。ここにアセトニトリル100mlを加え、70℃の湯浴中で3時間還流し、この溶液を9000rpmで40分間遠心分離した後、不溶分を濾過した。この不溶分を80℃で5時間真空乾燥し、重量(n[g])を測定した。グラフト率は下記式より算出した。ここでLはグラフト共重合体のゴム含有率(重量%)(すなわち、グラフト共重合体中のアクリル系ゴム質重合体の含有率(重量%))である。
グラフト率(%)={[(n)−((m)×L/100)]/[(m)×L/100]}×100。
(4)耐衝撃性評価: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、ISO3167:2002で規定された多目的試験片A形(全長150mm、試験部の幅10mm、厚さ4mm)を用いて、ISO179−1:2010に従って、シャルピー衝撃強度を測定した。8個の試験片についてシャルピー衝撃強度を測定し、その数平均値を算出した。
(5)流動性評価:メルトフローレート(MFR)
各実施例および比較例により得られたペレットを80℃熱風乾燥機中で3時間乾燥した後、ISO1133−1:2011(220℃、98N)に準拠した方法でメルトフローレートを測定した。
(6)耐候性評価
各実施例および比較例により得られた厚さ3mmの角板試験片をサンシャインウェザーメーター(スガ試験機(株)製)にて63℃、サイクル60分(降雨12分)の条件下で1000時間照射を行い、照射前と照射後の色差(ΔE)を測定した。
(7)難燃性評価
各実施例および比較例により得られた1.5mm厚の長尺試験片(燃焼試験片)について、UL94で定められている評価基準に従い難燃性を評価した。燃焼試験片を垂直に保持し、燃焼試験片の下端中央に長さ20mmの青色炎を10秒間接炎後、炎を離して燃焼時間を測定した。その後、1回目の炎が消火して再び10秒間接炎後の燃焼時間とグロー消火時間を測定した。なお、測定はn=5で実施した。判定は次のとおりである。
[V−0]:
1回目と2回目の接炎後10秒以上燃えず、2回目の接炎後のグロー消火時間は30秒以内である。30cm下方に置かれたガーゼは着火してはいけない。更に、5本の燃焼試験片の有炎燃焼時間の合計が、50秒以内である。
[V−2]:
1回目と2回目の接炎後30秒以上燃えず、2回目の接炎後のグロー消火時間は60秒以内である。30cm下方に置かれたガーゼは着火してもよい。更に、5本の燃焼試験片の有炎燃焼時間の合計が、250秒以内である。
[NG(very poor)]:1回目と2回目の接炎後30秒より燃焼もしくは、2回目の接炎後のグロー消火時間は60秒以上である。また、5本の燃焼試験片の有炎燃焼時間の合計が、250秒より大きくなる場合もNGとなる。
(8)熱可塑性樹脂組成物中におけるグラフト共重合体の凝集状態観察および凝集粒子の数平均粒子径測定
各実施例および比較例により得られた、ISO3167:2002で規定された多目的試験片A形(全長150mm、試験部の幅10mm、厚さ4mm)の狭い部分を約60nmの厚さに薄切りし、四酸化ルテニウムで染色した試料を透過型電子顕微鏡(倍率:20,000倍、観察範囲:5μm×5μm)にて観察を行い、グラフト共重合体の凝集状態を以下のように判別した。
y:グラフト共重合体粒子同士が凝集している
n:グラフト共重合体粒子同士が凝集していない。
グラフト共重合体粒子同士が凝集しているサンプルについては、透過型電子顕微鏡(倍率:20,000倍、観察範囲:5μm×5μm)にて撮影した熱可塑性樹脂の写真から、凝集粒子を無作為に50個選択し、凝集粒子の最大寸法を測定し、その数平均値を算出した。
(参考例1)
純水130重量部、乳化剤である不均化ロジン酸カリウム水溶液1重量部(固形分換算)を反応容器に仕込み、75℃まで昇温し、撹拌下、アクリル酸n−ブチル19.8重量部とメタクリル酸アリル0.2重量部の混合物を1時間かけて連続添加した。次いで2重量%過硫酸カリウム水溶液10重量部と、不均化ロジン酸カリウム水溶液1.5重量部(固形分換算)をそれぞれ6時間かけて連続添加した。また、過硫酸カリウム水溶液および不均化ロジン酸カリウム水溶液の添加開始から2時間後にアクリル酸n−ブチル79.2重量部とメタクリル酸アリル0.8重量部の混合物を4時間かけて添加し、添加終了後さらに1時間保持することでアクリル系ゴム質重合体(A−1)ラテックスを重合率95%で得た。
純水13.2重量部、無水ブドウ糖0.48重量部、ピロリン酸ナトリウム0.26重量部および硫酸第一鉄0.01重量部の混合物、オレイン酸カリウム0.4重量部および純水12.5重量部の混合物、アクリル系ゴム質重合体(A−1)50重量部(固形分換算)および純水94.3重量部を反応容器に仕込み、58℃まで昇温し、撹拌下、スチレン36.5重量部、アクリロニトリル13.5重量部およびt−ドデシルメルカプタン0.2重量部の混合物(i)を4時間かけて連続添加した。連続添加開始0.5時間後に、容器内温度を62℃に昇温し、クメンハイドロパーオキサイド0.3重量部、オレイン酸カリウム2.0重量部および純水12.5重量部の混合物を並行して5時間かけて連続添加した。続いて、(i)の添加終了時にさらに65℃まで昇温し、グラフト共重合体(I−1)ラテックスを重合率98%で得た。得られたラテックス100重量部(固形分換算)を、硫酸マグネシウム3重量部を加えた85℃の水900重量部中に、撹拌しながら注いで凝固し、次いで脱水、乾燥を行いパウダー状のグラフト共重合体(I−1)を得た。
(参考例2)
参考例1において、アクリル酸n−ブチルとメタクリル酸アリルの合計100重量部に対して、アクリル酸n−ブチルの全添加部数を98.8重量部、メタクリル酸アリルの全添加部数を1.2重量部としたこと以外は参考例1と同様にしてアクリル系ゴム質重合体(A−2)ラテックスを得た。アクリル系ゴム質重合体(A−1)にかえてアクリル系ゴム質重合体(A−2)を用いたこと以外は参考例1と同様にしてグラフト共重合体(I−2)を製造した。
(参考例3)
参考例1において、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸アリルおよびジエチレングリコールジメタクリレートの合計100重量部に対して、アクリル酸n−ブチルの全添加部数を98.8重量部とし、多官能性単量体としてメタクリル酸アリル1重量部およびジエチレングリコールジメタクリレート0.2重量部を添加したこと以外は参考例1と同様にしてアクリル系ゴム質重合体(A−3)ラテックスを得た。アクリル系ゴム質重合体(A−1)にかえてアクリル系ゴム質重合体(A−3)を用いたこと以外は参考例1と同様にしてグラフト共重合体(I−3)を製造した。
(参考例4)
参考例1において、アクリル酸n−ブチルとメタクリル酸アリルの合計100重量部に対して、アクリル酸n−ブチルの全添加部数を98.5重量部、メタクリル酸アリルの全添加部数を1.5重量部としたこと以外は参考例1と同様にしてアクリル系ゴム質重合体(A−4)ラテックスを得た。アクリル系ゴム質重合体(A−1)にかえてアクリル系ゴム質重合体(A−4)を用いたこと以外は参考例1と同様にしてグラフト共重合体(I−4)を製造した。
(参考例5)
参考例1において、アクリル酸n−ブチルとメタクリル酸アリルの合計100重量部に対して、アクリル酸n−ブチルの全添加部数を97.5重量部、メタクリル酸アリルの全添加部数を2.5重量部としたこと以外は参考例1と同様にしてアクリル系ゴム質重合体(A−5)ラテックスを得た。アクリル系ゴム質重合体(A−1)にかえてアクリル系ゴム質重合体(A−5)を用いたこと以外は参考例1と同様にしてグラフト共重合体(I−5)を製造した。
(参考例6)
参考例1において、アクリル酸n−ブチルとメタクリル酸アリルの合計100重量部に対して、2重量%過硫酸カリウム水溶液の添加部数を8重量部としたこと以外は参考例1と同様にしてアクリル系ゴム質重合体(A−6)ラテックスを得た。アクリル系ゴム質重合体(A−1)にかえてアクリル系ゴム質重合体(A−6)を用いたこと以外は参考例1と同様にしてグラフト共重合体(I−6)を製造した。
(参考例7)
参考例1において、アクリル酸n−ブチルとメタクリル酸アリルの合計100重量部に対して、アクリル酸n−ブチルの全添加部数を99.6重量部、メタクリル酸アリルの全添加部数を0.4重量部としたこと以外は参考例1と同様にしてアクリル系ゴム質重合体(A−7)ラテックスを得た。アクリル系ゴム質重合体(A−1)にかえてアクリル系ゴム質重合体(A−7)を用いたこと以外は参考例1と同様にしてグラフト共重合体(I−7)を製造した。
(参考例8)
参考例1において、アクリル酸n−ブチルとメタクリル酸アリルの合計100重量部に対して、アクリル酸n−ブチルの全添加部数を96重量部、メタクリル酸アリルの全添加部数を4重量部としたこと以外は参考例1と同様にしてアクリル系ゴム質重合体(A−8)ラテックスを得た。アクリル系ゴム質重合体(A−1)にかえてアクリル系ゴム質重合体(A−8)を用いたこと以外は参考例1と同様にしてグラフト共重合体(I−8)を製造した。
(参考例9)
参考例1において、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸アリルおよびジエチレングリコールジメタクリレートの合計100重量部に対して、アクリル酸n−ブチルの全添加部数を97重量部とし、多官能性単量体としてメタクリル酸アリル1.5重量部およびジエチレングリコールジメタクリレート1.5重量部を添加したこと以外は参考例1と同様にしてアクリル系ゴム質重合体(A−9)ラテックスを得た。アクリル系ゴム質重合体(A−1)にかえてアクリル系ゴム質重合体(A−9)を用いたこと以外は参考例1と同様にしてグラフト共重合体(I−9)を製造した。
(参考例10)
参考例1において、アクリル酸n−ブチルとメタクリル酸アリルの合計100重量部に対して、不均化ロジン酸カリウム水溶液の全添加部数を6重量部(固形分換算)としたこと以外は参考例1と同様にしてアクリル系ゴム質重合体(A−10)ラテックスを得た。アクリル系ゴム質重合体(A−1)にかえてアクリル系ゴム質重合体(A−10)を用いたこと以外は参考例1と同様にしてグラフト共重合体(I−10)を製造した。
(参考例11)
参考例1において、アクリル酸n−ブチルとメタクリル酸アリルの合計100重量部に対して、不均化ロジン酸カリウム水溶液の全添加部数を1.25重量部(固形分換算)としたこと以外は参考例1と同様にしてアクリル系ゴム質重合体(A−11)ラテックスを得た。アクリル系ゴム質重合体(A−1)にかえてアクリル系ゴム質重合体(A−11)を用いたこと以外は参考例1と同様にしてグラフト共重合体(I−11)を製造した。
(参考例12)
参考例1のアクリル系ゴム質重合体(A)ラテックスの製造において、アクリル酸n−ブチルとメタクリル酸アリルの合計100重量部に対して、アクリル酸n−ブチルの全添加部数を97重量部、メタクリル酸アリルの全添加部数を3重量部とし、ラテックスを得た。得られたラテックス100重量部(固形分)に対し、酸基含有ラテックス4重量(固形分)を添加し、50℃で1時間撹拌することによりアクリル系ゴム質重合体(A−12)ラテックスを得た。ここで、酸基含有ラテックスは、メタクリル酸15重量部、およびアクリル酸n−ブチル85重量部からなるラテックスである。
引き続いて、アクリル系ゴム質重合体(A−1)にかえてアクリル系ゴム質重合体(A−12)を用いたこと以外は参考例1と同様にしてグラフト共重合体(I−12)を製造した。
(参考例13)
参考例1において、アクリル酸n−ブチルとメタクリル酸アリルの合計100重量部に対して、アクリル酸n−ブチルの全添加部数を99.55重量部、メタクリル酸アリルの全添加部数を0.45重量部としたことに加え、アクリロニトリルを5重量部添加し、さらに2重量%過硫酸カリウム水溶液の添加部数を8重量部としたこと以外は参考例1と同様にしてアクリル系ゴム質重合体(A−13)ラテックスを得た。アクリル系ゴム質重合体(A−1)にかえてアクリル系ゴム質重合体(A−13)を用いたこと以外は参考例1と同様にしてグラフト共重合体(I−13)を製造した。
参考例1〜13で得られたアクリル系ゴム質共重合体の組成、体積平均粒子径、ゲル膨潤度(α)、ゲル含有率、グラフト共重合体の組成、グラフト率(β)、および(α)/(β)を表1に示す。
(参考例14)
アクリル系ゴム質重合体(A−1)にかえて、ポリブタジエンラテックス30重量部(固形分換算)の存在下にアクリル酸n−ブチル69.5重量部とメタクリル酸アリル0.5重量部を共重合したゴム質重合体を用いたこと以外は参考例1と同様にしてグラフト共重合体(I−14)を製造した。
(参考例15)
アクリル系ゴム質重合体(A−1)にかえて、ポリブタジエンラテックス50重量部(固形分換算)を用いたこと以外は参考例1と同様にしてグラフト共重合体(I−15)を製造した。
(参考例16)ビニル系共重合体(II−1)
アクリルアミド80重量部、メタクリル酸メチル20重量部、過硫酸カリウム0.3重量部、純水1800重量部を反応容器中に仕込み、反応容器中の気相を窒素ガスで置換し、撹拌下、70℃に保った。単量体が完全に重合体に転化するまで反応を続けた後、水酸化ナトリウム20質量部と純水2000重量部を加え、70℃で2時間撹拌した後、室温にまで冷却することで懸濁重合用媒体となるメタクリル酸メチル−アクリルアミド二元共重合体水溶液を得た。
20Lのオートクレーブに前記メタクリル酸メチル−アクリルアミド二元共重合体水溶液6重量部を純水165重量部に溶解した溶液を入れて400回転/minで撹拌し、系内を窒素ガスで置換した。次に、アクリロニトリル28.9重量部、スチレン11.1重量部、アゾビスイソブチロニトリル0.32重量部およびt−ドデシルメルカプタン0.32重量部の単量体混合物を、反応系を撹拌しながら30分間かけて初期添加し、70℃にて共重合反応を開始した。単量体混合物を添加後、1時間経過したところで、供給ポンプを使用してスチレンを15重量部添加した。その後、30分間隔で各15重量部×3回スチレンを反応系に添加した。全モノマーの添加終了後60分間かけて100℃に昇温した。到達後30分間100℃に保温した後、冷却し、ポリマーの分離、洗浄、乾燥を行って、ビーズ状ビニル系共重合体(II−1)を得た。
(参考例17)ビニル系共重合体(II−2)
参考例16においてt−ドデシルメルカプタンの添加部数を0.43重量部に変更したこと以外は参考例16と同様にしてビニル系共重合体(II−2)を製造した。
(実施例101〜109、比較例101〜108)
上記参考例1〜14で調製したグラフト共重合体(I−1〜14)と参考例16〜17で調製したビニル系重合体(II−1〜2)をそれぞれ表2〜3で示した配合比で配合し、さらにエチレンビスステアリン酸アマイド0.8重量部、光安定剤((株)ADEKA製、「アデカスタブLA−77Y」)0.3重量部、紫外線吸収剤((株)ADEKA製、「アデカスタブLA−32」)0.3重量部を加え、ヘンシェルミキサーで23℃で混合した。得られた混合物を、40mmφ押出機により押出温度230℃で溶融混練し、ガット状に押出してペレット化した。得られたペレットを、成形温度230℃、金型温度60℃で射出成形し、評価用の各種試験片を作製した。これら試験片について前述の方法により評価した結果を表2〜3に示す。また、実施例101および比較例102で得られた熱可塑性樹脂組成物の透過型電子顕微鏡写真をそれぞれ図1〜2に示す。
(参考例18)難燃剤(III)
難燃剤(III−1)
DIC(株)製 臭素化エポキシオリゴマー“プラサーム”(登録商標)EP−16(臭素含有量50重量%、両末端エポキシ型)を準備した。
難燃剤(III−2)
DIC(株)製 臭素化エポキシオリゴマー“プラサーム”(登録商標)EC−20(臭素含有量56重量%、両末端トリブロモフェノール変性型)を準備した。
難燃剤(III−3)
第一工業製薬(株)製 臭素化トリアジン化合物“ピロガード”(登録商標)SR−245(臭素含有量67重量%)を準備した。
(参考例19)難燃助剤(IV)
日本精鉱(株)製 三酸化アンチモン“PATOX”(登録商標)M(純度99%以上、平均粒径0.5μm)を準備した。
(実施例201〜209、比較例201〜210)
上記参考例1、3、5〜11、および14〜15で調製したグラフト共重合体(I−1、3、5〜11、および14〜15)と参考例16〜17で調製したビニル系重合体(II−1〜2)および参考例18の難燃剤(III−1〜3)、参考例19の難燃助剤(IV)をそれぞれ表4〜5で示した配合比で配合し、さらにエチレンビスステアリン酸アマイド0.8重量部、光安定剤((株)ADEKA製、「“アデカスタブ”(登録商標)LA−77Y」)0.3重量部、紫外線吸収剤((株)ADEKA製、「“アデカスタブ”LA−32」)0.3重量部を加え、ヘンシェルミキサーで23℃で混合した。さらに、実施例201〜207および比較例201〜208については、ドリップ防止剤(ダイキン工業(株)製、「“ポリフロン”(登録商標)PTFE D−210C」)0.3重量部を加え混合した。得られた混合物を、40mmφ押出機により押出温度230℃で溶融混練し、ガット状に押出してペレット化した。得られたペレットを、成形温度230℃、金型温度60℃で射出成形し、評価用の各種試験片を作製した。これら試験片について前述の方法により評価した結果を表4〜5に示す。また、実施例207および比較例202で得られた熱可塑性樹脂組成物の透過型電子顕微鏡写真をそれぞれ図3〜4に示す。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、流動性に優れ、耐候性と耐衝撃性に優れた成形品を得ることができる。かかる特性を活かして、耐候性および耐衝撃性を必要とする屋外設備や自動車用途などに好適に利用することができる。
1 グラフト共重合体一次粒子
2 グラフト共重合体凝集粒子
3 ビニル系共重合体

Claims (8)

  1. アクリル酸エステル系単量体(a)97〜99.3重量%と多官能性単量体(b)0.7〜3重量%を共重合して得られる、体積平均粒子径が0.10〜0.3μmであるアクリル系ゴム質重合体(A)の存在下に、芳香族ビニル系単量体およびシアン化ビニル系単量体を含む単量体混合物(B)をグラフト重合して得られるグラフト共重合体(I)と、少なくとも芳香族ビニル系単量体およびシアン化ビニル系単量体を共重合して得られるビニル系共重合体(II)を配合してなる熱可塑性樹脂組成物であって、グラフト共重合体(I)とビニル系共重合体(II)の合計100重量部に対してグラフト共重合体(I)30〜70重量部およびビニル系共重合体(II)30〜70重量部を配合してなる熱可塑性樹脂組成物であり、前記グラフト共重合体(I)が、アクリル系ゴム質重合体(A)のトルエン中におけるゲル膨潤度(α)の、グラフト共重合体(I)のグラフト率(β)に対する比((α)/(β))が下記式(1)を満たすものであり、かつ、該熱可塑性樹脂組成物中において、グラフト共重合体(I)の粒子が凝集した構造を有する熱可塑性樹脂組成物。
    0.5≦(α)/(β)≦2.0 (1)
  2. 前記アクリル系ゴム質重合体(A)のトルエン中におけるゲル膨潤度が10倍以上である請求項1記載の熱可塑性樹脂組成物。
  3. 前記グラフト共重合体(I)のグラフト率が5〜40%である請求項1または2記載の熱可塑性樹脂組成物。
  4. 前記グラフト共重合体(I)の凝集粒子の数平均粒子径が0.25〜0.75μmである請求項1〜3のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
  5. 前記グラフト共重合体(I)およびビニル系共重合体(II)の合計100重量部に対して、難燃剤(III)を1重量部以上配合してなる請求項1〜のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
  6. 前記難燃剤(III)が有機ハロゲン化合物を含む請求項記載の熱可塑性樹脂組成物。
  7. 前記有機ハロゲン化合物が臭素化エポキシ樹脂および/またはそのオリゴマーを含む請求項記載の熱可塑性樹脂組成物。
  8. 前記臭素化エポキシ樹脂および/またはそのオリゴマーが両末端にエポキシ基を有する請求項記載の熱可塑性樹脂組成物
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