JP6988906B2 - ゴム含有グラフト重合体組成物、ゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物およびその成形体 - Google Patents
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Description
本願は、2017年10月4日に、日本出願された特願2017−193934号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
このゴムグラフト重合体は、鉄化合物によるレドックス重合を含む製造方法により製造されているため、グラフト鎖が短くなる。そのため、ポリカーボネート樹脂系樹脂に対する分散性は十分ではない。特にポリカーボネート(PC)樹脂は、ABS樹脂等、スチレンアクリロニトリル(SAN)系樹脂組成物をアロイして展開する用途例が多く、その場合においてはグラフト鎖の短いメチルメタクリレートではアロイ中のゴムの分散性が悪くなり、ウェルド強度が低く、成形加工依存性が高い等の課題がある。
これらは鉄化合物によるレドックス重合を含む製造方法を用いず、過硫酸塩による重合で製造しているため、グラフト鎖を長くできる可能性はあるが、粒子径が300nmより大きい例の開示である。また、ゴムが配合される樹脂はエポキシ系の熱硬化性樹脂である。実際、多くの熱可塑性樹脂において、樹脂中に分散されるゴムの粒子径は100〜300nmが好適である。
本発明は、以下の態様を有する。
グラフトさせるゴムの粒子径が100〜300nmであり、
前記ゴム含有グラフト重合体(100質量%)において、有機溶剤不溶分の含有割合が92〜99.5質量%であり、
前記ゴム含有グラフト重合体の有機溶剤可溶分の重量平均分子量が25万〜70万であるゴム含有グラフト重合体。
[2]前記ゴム含有グラフト重合体の有機溶剤可溶分(100質量%)において、メチルメタクリレート由来物の含有割合が84質量%以上である、[1]に記載のゴム含有グラフト重合体。
[3]ゴム含有グラフト重合体であって、
前記ゴム含有グラフト重合体の有機溶剤不溶分を凍結粉砕して得られる凍結粉砕された有機溶剤不溶分から、有機溶剤抽出した有機溶剤抽出物(100質量%)において、メチルメタクリレート由来物の含有割合が43%以上であり、かつ、積分分子量分布で求めたスチレン換算分子量が30万以上である成分の含有割合が10%以上であるゴム含有グラフト重合体。
[4]アクリレート(a1)100質量部およびアリルメタクリレート(a2)0.1〜0.7質量部を含むビニル単量体を、過硫酸塩を用いて重合させることにより得られる体積平均粒子径100〜300nmのゴムラテックスに、メチルメタクリレートを95質量%以上含むグラフト用ビニル単量体を、過硫酸塩を用いて重合させることにより得られるゴム含有グラフト重合体。
[5]鉄化合物によるレドックス重合工程を含まずに得られる、[4]に記載のゴム含有グラフト重合体。
[6]アクリレート(a1)100質量部およびアリルメタクリレート(a2)0.1〜0.7質量部を含む前記ビニル単量体を重合する際に、または、メチルメタクリレートを95質量%以上含む前記グラフト用ビニル単量体を重合させる前に、前記ゴムラテックス中のアクリレート(a1)100質量部に対して芳香族ビニル単量体0.5〜3.0質量部を重合させることにより得られる、[4]または[5]に記載のゴム含有グラフト重合体。
[7][1]〜[6]のいずれか1項に記載のゴム含有グラフト重合体および熱可塑性樹脂(B)を含むゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物。
[8]前記熱可塑性樹脂(B)が芳香族ポリカーボネート(b1)を含む熱可塑性樹脂(B)である、[7]に記載のゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物。
[9]前記熱可塑性樹脂(B)がスチレン系樹脂(b2)を含む熱可塑性樹脂(B)である、[7]または[8]に記載のゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物。
[10]前記熱可塑性樹脂(B)がポリエステル(b3)を含む熱可塑性樹脂(B)である、[7]〜[9]のいずれか1項に記載のゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物。
[11][7]〜[10]のいずれか1項に記載のゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物を成形してなる成形体。
[12]射出成形体である、[11]に記載の成形体。
本発明のゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物は、本発明のゴム含有グラフト重合体を含むため、ゴム含有グラフト重合体を均一に分散させることができ、本発明のゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物を成形してなる本発明の成形体は、衝撃強度に優れ、機械的強度の成形加工依存性に優れる。
本発明のゴム含有グラフト重合体(以下、「ゴム含有グラフト重合体(A)」とも言う。)は、ゴム状重合体(ゴムラテックス)に対して、ビニル単量体がグラフト重合されたもの(グラフトラテックス)である。たとえば、乳化剤存在下、水媒体中で得られるゴム状重合体に対して、ビニル単量体がグラフト重合されたものである。
以下、ゴム含有グラフト重合体(A)を構成する、グラフト重合に由来する成分(ビニル単量体がグラフト重合されて形成された成分)を「グラフト成分」とも言う。
ゴム状重合体のガラス転移温度が0℃以下であれば、本発明の樹脂組成物から得られる成形体のシャルピー衝撃試験の値で表される衝撃強度が改善される。
シリコーンゴム、シリコーン・アクリル複合ゴム(ジメチルシロキサンを主体とする単量体から得られるゴム状重合体に、アクリレートを含むビニル単量体の1種または2種以上を重合させて得られるもの)、ポリアクリル酸ブチル等のアクリル系ゴム、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、エチレン・プロピレンゴム、スチレン・イソプレンブロック共重合ゴム等のブロック共重合体、およびそれらの水素添加物等。
ゴム状重合体の体積平均粒子径が前記範囲内にあれば、成形体の衝撃強度が優れる傾向にある。
ゴム状重合体の体積平均粒子径は、乳化重合によるゴム状重合体の製造において、乳化剤の量を調整することにより調整することができる。
ビニル単量体混合物においては、ゴム状重合体にグラフト重合されるビニル単量体の総質量に対して、5質量%以内であれば、他のビニル単量体が含まれていてもよい。他のビニル単量体としては、たとえば、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物;アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル等のアクリル酸エステル;メタクリル酸エチル等のメタクリル酸エステル等が挙げられ、これらがメチルメタクリレートと共重合されていてもよい。
ゴム状重合体に対してグラフト重合されるビニル単量体からなる重合体のガラス転移温度は80℃以上がより好ましく、90〜105℃がさらに好ましい。たとえば、メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルとの共重合体は、ガラス転移温度が90〜105℃の範囲となりやすく、好適に用いられる。
ゴム含有グラフト重合体(A)は、通常、乳化剤と水の存在下でゴム状重合体をラテックス状態とし、そこにビニル単量体を添加してグラフト重合させて得ることができる。
粉体の粒子径が前記下限値以上であれば、樹脂組成物を調製する際の、配合時や混合装置内への投入時に、飛散を抑制でき、粉じん爆発等の不都合を生じさせにくい。また、粉体の粒子径が前記上限値以下であれば、粉の流動特性が良好であり、製造工程での配管の詰まり等の不都合を生じさせにくい。
グラフト重合に供されるグラフト用ビニル単量体は、実際にゴム状重合体に化学結合する「ビニル単量体mgp」と、ゴム状重合体に化学結合せずに重合して、遊離重合体を生成する「ビニル単量体mfp」と、重合反応しない「ビニル単量体mfm」に分類することができる。ゴム状重合体と化学結合するビニル単量体mgpのうち、架橋し有機溶剤に不溶の成分「ゴム架橋成分」と化学結合するビニル単量体成分を本発明のゴム含有グラフト重合体における「グラフト鎖」と定義する(後述する「Rg」におけるグラフト鎖)。ビニル単量体mgpにおいて、架橋し有機溶剤に不溶の成分「ゴム架橋成分」と化学結合するビニル単量体の含有割合が多い方が好ましい。
重合反応しないビニル単量体mfmは、その後の回収工程(後述する凝固または噴霧回収工程と得られた粉の乾燥工程)で、ほぼすべて取り除かれる。
Rg:ゴム架橋成分と、それに化学結合しているビニル単量体に由来するグラフト鎖
R0:ゴム架橋成分でグラフトしていないもの
Ng:ゴム非架橋成分と、それに化学結合しているビニル単量体に由来するグラフト鎖
N0:ゴム非架橋架橋成分でグラフトしていないもの
「遊離重合体Pf」:ゴム状重合体とグラフトしていないビニル単量体に由来する重合物もしくは共重合物
作業性の観点から、アセトンは揮発性が高く溶剤留去がしやすい点で好ましい。ただし、アセトンはスチレン主成分のポリマーに対して溶解性が低いので、ゴム含有グラフト重合体(A)にスチレン由来の構成単位が含まれる場合はテトラヒドロフランが好ましい。
ゴム含有グラフト重合体(A)の有機溶剤不溶分は、精秤したゴム含有グラフト重合体サンプルと有機溶剤とを十分に混合し、静置した後、遠心分離して有機溶剤可溶分と有機溶剤不溶分とを分離する操作を複数回行い、合わせた有機溶剤不溶分から有機溶媒を除去することで有機溶剤不溶分を定量することができる。
アセトン不溶分(質量%)=([W1]/[W0])×100
「グラフト鎖」の鎖長は、重量平均分子量換算で25万〜70万である。このような場合、「ゴム状重合体」の熱可塑性樹脂に対する分散性の効率化を促すことができる。ゴム状重合体の熱可塑性樹脂に対する分散性が良いほど、衝撃強度に代表される機械的強度が向上する。またゴムの分散性が良好であるほど、熱可塑性樹脂が射出成形等で溶融成形される条件に依存せず良好な機械的強度を発現する(成形加工依存性が低い)。
また、「グラフト鎖」の組成は、メチルメタクリレート由来物が84質量%以上含まれることが好ましい。このような場合、「ゴム状重合体」の熱可塑性樹脂に対する分散性の効率化をさらに促すことができる。
グラフト鎖の長さが前記範囲内にあれば、衝撃強度に代表される機械的強度の成形加工依存性が低くできる。
グラフト鎖の組成中のメチルメタクリレート由来物の含有割合が前記下限値以上であれば、衝撃強度に代表される機械的強度の成形加工依存性が低くできる。
凍結粉砕によって、ゴム含有グラフト重合体を分解し、架橋されているグラフト鎖、および架橋されているゴムの一部を有機溶剤抽出することができる。グラフト鎖にメチルメタクリレート由来物が多く含まれることによって、衝撃強度に代表される機械的強度の成形加工依存性が低くできることから、ゴム含有グラフト重合体の有機溶剤不溶分を凍結粉砕後、有機溶剤抽出して得られる有機溶剤抽出物についても、メチルメタクリレートの含有割合が高い方が好ましい。
凍結粉砕によって、ゴム含有グラフト重合体を分解し、架橋されているグラフト鎖、および架橋されているゴムの一部を有機溶剤抽出することができる。グラフト鎖の分子量が大きいほど衝撃強度に代表される機械的強度の成形加工依存性が低くできることから、ゴム含有グラフト重合体の有機溶剤不溶分を凍結粉砕後、有機溶剤抽出して得られる有機溶剤抽出物についても、積分分子量分布で求めたスチレン換算分子量が30万以上である高分子量成分を多く含む方が好ましい。
また、凍結粉砕はゴム含有グラフト重合体の有機溶剤不溶分中のMMA含有率以下の割合で粉砕しなければならない。有機溶剤不溶分中のMMA含有率を超える割合で凍結粉砕を行った場合、ゴム成分が凍結粉砕される量が多くなり、架橋されているグラフト鎖、および架橋されているゴムの一部を有機溶剤抽出することができなくなるので好ましくない。
これらのうちの可溶分を乾燥させたものを、ゴム含有グラフト重合体の有機溶剤不溶分を凍結粉砕したものの有機溶剤可溶分(有機溶剤抽出物)とした。
凍結粉砕後の有機溶剤可溶分(有機溶剤抽出物)の組成比測定は核磁気共鳴法(1H−NMR)を使用して測定した。
測定装置:Varian社製、核磁気共鳴スペクトルメーター(製品名:UNITYINOVA500)
試料量:凍結粉砕後アセトン可溶分:10〜20mg
有機溶剤:重クロロホルム650μL(ケミカルシフト 7.26ppm:
重クロロホルム中のクロロホルムのピークを7.26ppmとしてNMRの解析を行った。)
測定温度:21℃
積算回数:256回
核種:1H
凍結粉砕後の有機溶剤可溶分の組成比測定はゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)を使用して測定した。
測定装置:HLC−8320型 東ソー(株)製
試料濃度:各成分2mg/mL テトラヒドロフラン溶液
ガードカラム:TSK−guardcolumn SUPERH−H−H(東ソー(株)社製)
分離カラム:TSK−GEL SUPER HM―H(6.0mmφ×150mm、東ソー(株)社製)二本接続
検出器:示差屈折計(RI)
分離カラム温度:40℃
移動層:テトラヒドロフラン(流量0.6ml/min)
サンプル注入量:10μL
較正曲線作成方法:分子量既知のポリスチレン11種類(Mw1013〜6770000)、2,2’−メチレンビス(6−tert−ブチル−p−クレゾール)(分子量340)を用いて較正曲線(3次式)を作成し、重量平均分子量を求めた。
積分分子量分布図を作成し分子量30万以上の成分比率を算出した。
本発明のゴム含有グラフト重合体のグラフト重合の際に使用できる重合開始剤としては、過酸化物やアゾ系開始剤等が挙げられる。グラフト鎖を長くする場合は過硫酸塩が好ましい。グラフト重合にて鉄化合物によるレドックス重合が多用されているが、この場合、グラフト鎖の重量平均分子量換算値にて10万以下となりやすく、好ましくない。
過硫酸塩としては、過硫酸アンモニウム(APS)、過硫酸ナトリウム(NPS)、過硫酸カリウム(KPS)等が挙げられる。
一つの例としては、アクリレート(a1)100質量部およびアリルメタクリレート(a2)0.1〜0.7質量部を含むビニル単量体を、過硫酸塩と用いて重合することによって「ゴム重合体」(ゴムラテックス)を製造し、ゴムラテックスにメチルメタクリレートを95質量%以上含むグラフト用ビニル単量体を、過硫酸塩を用いて重合することによりゴム含有グラフト重合体(A)を得ることができる。このような方法で製造したゴム含有グラフト重合体においては、有機溶剤可溶分の重量平均分子量を25万〜75万とすることができる。また、有機溶剤可溶分に含まれるメチルメタクリレート由来物の含有割合を84質量%以上にすることができる。ゴムラテックスの体積平均粒子径が100〜300nmの範囲であると、ゴム状重合体の熱可塑性樹脂に対する強度発現性が優れる。
本発明のゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物は、芳香族ポリカーボネート、スチレン系樹脂、ポリエステルに代表される熱可塑性樹脂と、ゴム含有グラフト重合体(A)を含む組成物である。
塩化ビニル樹脂、ポリエチレン等のオレフィン樹脂等を含め、多くの熱可塑性樹脂はメチルメタクリレートを主成分とする樹脂改質剤が多用されているため、本発明のメチルメタクリレート主成分のグラフト鎖を有するゴム含有グラフト重合体(A)も好適に使用できる。
そのため、熱可塑性樹脂(B)としては、特に限定されず、たとえばエンジニアリングプラスチック、スチレン系樹脂、ポリエステル、オレフィン系樹脂、熱可塑性エラストマー、生分解性ポリマー、ハロゲン系重合体、アクリル系樹脂等、多種多用な樹脂を使用することができる。
冷却管、温度計および撹拌装置を備えたセパラブルフラスコ内に表1に示す水、乳化剤からなる「成分1」を添加した。このセパラブルフラスコ内に窒素気流を通ずることによりフラスコ内雰囲気の窒素置換を行い、液温を80℃まで昇温した。液温が80℃になった時点で表1に示すシードモノマー「成分2」を混合し、5分撹拌した後、表1に示す重合開始剤「成分3」を添加し、重合を開始させた(重合発熱により最大値で10℃程度上昇することがある)。その後、液温が78℃を下回らないように固定したまま25分保持した。
表1に示す各成分を変更した以外は製造例1と同様にしてゴム含有グラフト重合体(A−2)〜(A−7)の粉体を得た。ゴムラテックス並びにグラフトラテックスの重合率はいずれも99%以上であった。
表3に示す「成分1」を温度80℃で溶解させた。次いで表3に示す「成分2」の水溶液を上記の溶液中に投入して強制乳化させ、安定剤のエマルションを調製した。
(1)ジエン系ゴム状重合体のラテックス(R−1)の製造
第一単量体混合液として表4に示す「成分1」を容量70Lのオートクレーブ内に仕込み、昇温して、液温が43℃になった時点で、表4に示す「成分2」のレドックス系開始剤を添加して反応を開始し、その後さらに液温を65℃まで昇温した。重合開始から3時間後に表4に示す「成分3」の重合開始剤を添加し、その1時間後から表4に示す「成分4」の第二単量体混合液、表4に示す「成分5」の乳化剤水溶液、表4に示す「成分6」の重合開始剤を8時間かけてオートクレーブ内に連続的に滴下した。重合開始から4時間反応させて、ゴム状重合体のラテックス(R−1)を得た。重合率は95%であった。このラテックス中の重合体粒子の体積平均粒子径は170nmであり、体積平均粒子径(Dv)を個数平均粒子径(Dn)で割った値は(Dv/Dn)=1.05であった。
ラテックス(R−1)226部(仕込みモノマー成分として80部)を、攪拌機および還流冷却管を備えた反応容器内に仕込み、表5に示す「成分1」を添加した。次いで、反応容器内の液温を55℃に昇温し、表5に示す「成分2」の水溶液を加え、引き続き、表5に示す「成分3」の混合物を60分間かけて反応容器内に滴下し、さらに60分間加熱攪拌を続けた。このようにして、ゴム状重合体に対してビニル単量体をグラフト重合させて、ゴム含有グラフト重合体のラテックスを得た。重合率は98.5%であった。なお、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムは商品名「ペレックス SS−L、KAO社製(アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム50%水溶液)」を使用した。
(1)シリコン系ゴム状重合体のラテックス(L−1)の製造
表6に示す「成分1」を混合してオルガノシロキサン混合物100部を得た。これに表6に示す「成分2」を添加し、ホモミキサーにて10000rpmで2分間攪拌した後、ホモジナイザーに20MPaの圧力で2回通し、安定な予備混合エマルションを得た。
次いで、冷却コンデンサーを備えた容量5リットルのセパラブルフラスコ内に、上記エマルションを入れた後、エマルションを温度90℃に加熱した。90℃に加熱した状態で、表6に示した「成分3」を8時間滴下して重合反応させた後、2時間保持した。その後、室温(25℃)に冷却し、得られた反応物を室温で6時間保持した。そして、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して反応液をpH7.0に中和して、ポリオルガノシロキサンラテックス(L−1)を得た。なお、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムは商品名「ネオペレックス G−15、KAO社製(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム16%水溶液)」を、ドデシルベンゼンスルホン酸は商品名「ネオペレックス GS、KAO社製(ドデシルベンゼンスルホン酸)」を使用した。
冷却管、窒素導入管、温度計および攪拌装置を備えたセパラブルフラスコに、ポリオルガノシロキサンラテックス(L−1)3部(固形分換算)
脱イオン水161.5部を投入し、続いて表7に示す「成分1」を投入した。フラスコ内に窒素気流を通じて窒素置換を行い、攪拌しながら昇温させ、液温が55℃に達して1時間後に、表7の「成分2」の半量を添加して1段目の重合を開始した。重合発熱が確認された時点で表7の「成分2」の残りの半量を15分かけて滴下後、1時間保持した。次いで、表7の「成分3」と「成分4」を同時に、30分間かけて滴下した。滴下終了後、30分保持して、グラフト共重合体(S−1)ラテックスを得た。
(1)シリコン系ゴム状重合体のラテックス(L−2)の製造
表8に示す「成分1」を混合してオルガノシロキサン混合物100部を得た。これに表8に示す「成分2」を添加し、ホモミキサーにて10000rpmで2分間攪拌した後、ホモジナイザーに20MPaの圧力で2回通し、安定な予備混合エマルションを得た。
次いで、冷却コンデンサーを備えた容量5リットルのセパラブルフラスコ内に、上記エマルションを入れた後、エマルションを温度80℃に加熱し、85℃に加熱した状態を6時間維持して重合反応させた後、室温(25℃)に冷却し、得られた反応物を室温で6時間保持した。その後、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して反応液をpH7.0に中和して、ポリオルガノシロキサンラテックス(L−2)を得た。なお、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムは商品名「ネオペレックス G−15、KAO社製(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム16%水溶液)」を、ドデシルベンゼンスルホン酸は商品名「ネオペレックス GS、KAO社製(ドデシルベンゼンスルホン酸)」を使用した。
冷却管、窒素導入管、温度計および攪拌装置を備えたセパラブルフラスコに、ポリオルガノシロキサンラテックス(L−2)4部(固形分換算)を投入し、続いて表9の「成分1」を投入した。
フラスコ内に窒素気流を通じて窒素置換を行い、攪拌しながら昇温させ、液温が45℃に達した後に、表9の「成分2」を添加して1段目の重合を開始した。重合発熱が確認された時点から30分、65℃で保持した。
次いで、表9の「成分3」を、45分間かけて滴下して2段目の重合を行い、滴下完了時点から60分保持した。その後、表9の「成分4」を、20分間かけて滴下して3段目の重合を行い、滴下完了時点から60分保持し、グラフト共重合体(S−2)ラテックスを得た。なお、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムは商品名「ネオペレックス G−15、KAO社製(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム16%水溶液)」を使用した。
[1]乾燥試料の調製
ゴム含有グラフト重合体1質量%、アセトン99質量%からなる溶液を調製して、以下(1)〜(4)の操作を行ない、「乾燥試料」を得る。
(1)前記溶液を、20000rpm、30分間、遠心分離操作する。
(2)上澄みを抽出し、フラスコ内に入れる。
(3)フラスコを温度56℃の恒温槽中にセットして、エバポレータによって揮発分を留去する。
(4)フラスコ内の残存物を120℃で3時間乾燥して「乾燥試料」を得る。
上記「乾燥試料」がアセトン可溶分であるので、ゴム含有グラフト重合体の質量からアセトン可溶分を引いて、アセトン不溶分を算出する。
[1]分子量の測定
(1)測定1で採取したアセトン可溶分をテトラヒドロフラン(THF)に溶解させる。(試料濃度:0.2〜0.3質量%)
(2)GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)を用い分子量分布(重量平均分子量:Mw、数平均分子量:Mn)を測定する。検量線に用いる標準ポリマーはポリスチレン、溶離液はTHFで実施した。
(1)測定1で採取したアセトン可溶分を熱分解GC(ガスクロマトグラフィー)または、熱分解GC−MS(ガスクロマトグラフィー質量分析計)を用い熱分解温度500℃でポリマー組成比を測定した。算出用の標準ポリマーとしてアンプル重合品を用いた。本実施例・比較例にて用いたゴム質グラフト重合体を、熱分解GC−MSにて組成分析をしたが、ブタジエン由来成分(ブタジエンダイマー等)は検出限界以下であった。
[1]ジエン系ゴム含有グラフト試料の調製
ゴム含有グラフト重合体6質量%、THF94質量%からなる溶液を調製して、以下(1)〜(2)の操作を行ない、「ジエン系ゴム含有グラフト試料」を得た。
(1)前記溶液を遠心分離機に供して16000rpmで40分間、遠心分離する。この遠心分離操作を数回繰り返し、THF可溶分を完全に除去する。
(2)上澄みを廃棄し、THF不溶分を80℃で4時間以上乾燥して、「ジエン系ゴム含有グラフト試料」を得る。
[1]の操作で得られた「ジエン系ゴム含有グラフト試料」に対して、以下の(1)〜(9)の操作を行って、オゾン付加反応により、「グラフト鎖」を分離(単離)する。
(1)「ジエン系ゴム含有グラフト試料」を6質量%、クロロホルムと塩化メチレンとの1:1混合液94質量%を調製し分散溶液とする。
(2)前記溶液をオゾン吸収ビンに入れ、−60℃以下に調製したドライアイス−メタノール溶液に漬ける。
(3)オゾン発生装置より発生したオゾンガスを吸収ビンに吹き込みオゾン付加を行う。
(4)オゾン付加後(吸収液が青色になる)、エアーを吹き込み過剰なオゾンを取り除く。
(5)ビーカーに還元剤(水素化ほう素ナトリウム)を10質量%、メタノール90質量%溶液に調整し、マグネチックスターラーで撹拌する。溶解後、(4)吸収液を入れ3時間以上撹拌する。
(6)撹拌後、(5)の溶液に、(5)溶液の質量の1/5に相当する質量の塩酸水溶液(1:1=塩酸:水)を加えて、3時間以上撹拌する。
(7)撹拌後、分液ロートに移し2層分離させる。この下層をナスフラスコに抜液する。
(8)ナスフラスコを65℃の恒温槽中にセットして、エバポレータによって揮発分を留去する。
(9)ナスフラスコ内の残存物を65℃で8時間以上、真空乾燥して「グラフト鎖乾燥試料」を得る。
(1)「グラフト鎖乾燥試料」をTHF(テトラヒドロフラン)に溶解させる。(試料濃度:0.2〜0.3質量%)
(2)GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)を用い分子量分布(重量平均分子量:Mw、数平均分子量:Mn)を測定した。検量線に用いる標準ポリマーはポリスチレン、溶離液はTHF(テトラヒドロフラン)で実施した。
(1)「グラフト鎖乾燥試料」を熱分解GC(ガスクロマトグラフィー)または、熱分解GC−MS(ガスクロマトグラフィー質量分析計)を用い熱分解温度500でポリマー組成比を測定した。算出用の標準ポリマーとしてアンプル重合品を用いた。本実施例・比較例にて用いたゴム質グラフト重合体を、熱分解GC−MSにて組成分析をしたが、ブタジエン由来成分(ブタジエンダイマー等)は検出限界以下であった。
ナノ粒子径分布測定装置 SALD−7100(島津製作所(株)製)を使用し測定した。
以下の手順により、グラフトラテックスの重合率を測定する。
(i)アルミニウム皿の質量(x)を0.1mgの単位まで測定する。
(ii)アルミニウム皿に重合体(X)のラテックスを約1g取り、重合体(X)のラテックスの入ったアルミニウム皿の質量(y)を0.1mgの単位まで測定する。
(iii)重合体(X)のラテックスの入ったアルミニウム皿を180℃の乾燥機に入れ、45分間加熱する。
(iv)アルミニウム皿を乾燥機から取出し、デシケーター内で室温(25℃)まで冷却し、その質量(z)を0.1mgの単位まで測定する。
(v)以下の式に基づいて、重合体(X)のラテックスの固形分濃度(%)を算出する。
固形分濃度(%)={(z−x)/(y−x)}×100
(vi)重合体(X)を製造する際に仕込む全単量体が重合した際の固形分濃度に対する(v)により算出した固形分濃度の百分率(%)を、グラフトラテックス製造終了時の重合率とする。
MBS−1:Paraloid(パラロイド:登録商標)EXL2691J
MBS−2:カネエース(登録商標)M711
MBS−3:カネエース(登録商標)M732
MBS−4:METABLEN(登録商標) E−860A
製造例で得られたゴム含有グラフト重合体(A−1〜A−8、S−1〜S−2、MBS−1〜MBS−2)7.5質量部、芳香族ポリカーボネート(PC;「ユーピロンS−2000F」(商品名)、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、公称の芳香族ポリカーボネート樹脂のMv:22000)70.0質量部、スチレンアクリロニトリル(SAN)系樹脂(SAN;「AP−H」(商品名)、テクノUMG(株)製、公称のAN比率は26%前後、Mw11万程度)22.5質量部を表11に示す組成で配合し、混合し、混合物を得た。この混合物を、バレル温度260℃に加熱した脱揮式二軸押出機(池貝鉄工社製、PCM−30)に供給して混練し、SAN系樹脂が22.5質量%、ゴム含有グラフト重合体が7.5質量%配合された芳香族ポリカーボネートアロイである実施例1〜5および比較例1〜7の樹脂組成物のペレットを作製した。
上記で得られた各実施例または各比較例の樹脂組成物のペレットを、住友射出成形機SE100DU(住友重機械工業(株)製)に供給し、シリンダー温度260℃、金型温度60℃にて、長さ80mm×幅10mm×厚さ4mmの成形体(試験片)を得た。シャルピー衝撃試験はISO−179−1に準拠し、ISO2818に準拠したTYPEAのノッチを刻んで測定した。測定結果を表12に示した。
上記で得られた各実施例または各比較例の樹脂組成物のペレットを、住友射出成形機SE100DU(住友重機械工業(株)製)に供給し、シリンダー温度260℃、金型温度60℃にて、JIS−7139で定める多目的試験片(A1)を得た。
試験片を得るときに以下3つの条件で作成した。
3−a) 一点ゲートにて作成
3−b) 二点ゲートにて試験片中央にウェルドラインが来るように作成。(図1a)
3−c) 射出成形時の保持圧を低くして図1a,b、cの形状になるように調整。
引張試験はISO−527に準拠し、引張速度は20mm/minとした。本発明の評価におけるウェルド強度は引張試験の降伏強度(降伏点が現れない場合は破断強度)と定義する。
上記で得られた各実施例または各比較例の樹脂組成物のペレットを、住友射出成形機SE100DU(住友重機械工業(株)製)に供給し、シリンダー温度260℃、金型温度60℃にて、長さ100mm×幅50mm×厚さ2mmの成形体(試験片)を得た。試験片から、図2に示すように射出ゲート付近と端部付近から、長さ10mm×幅5mm×厚さ2mmの試片を切り出した。切り出した試片を、図2にて観察面と記載した断面において、中央付近が薄切面となるよう、ウルトラミクロトーム(製品名:Leica EM UC7、ライカ マイクロシステムズ(株)製)により面出しおよびトリミングした。得られた試片を0.5質量%四酸化ルテニウム水溶液(日新EM(株)製)蒸気により、25℃で12時間染色したのち、上記ウルトラミクロトームにより、薄片厚さ50nm、切削速度0.4mm/secの条件で薄片を切り出し、支持膜付き銅グリッドの上に回収した。透過型電子顕微鏡(製品名:H―7600、日立(株)製)により、加速電圧80kV条件で観察した。
本発明のゴム含有グラフト重合体(A−1)は、ゴム含有グラフト重合体(A−7)と比べて、衝撃強度、ウェルド強度が高い。
さらに、(A−1)は、ゴム含有グラフト重合体の有機溶剤不溶分を凍結粉砕した有機溶剤不溶分から有機溶剤抽出した物質において、メチルメタクリレートの含有割合が43%以上であり、積分分子量分布で求めたスチレン換算分子量が30万以上である成分の含有割合が10%以上であった。
製造例1で得られたゴム含有グラフト重合体(A−1)、ポリブチレンテレフタレート(PBT;「ノバデュラン5010R5」(商品名)、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製)を表13に示す組成で配合し、混合し、混合物を得た。この混合物を、バレル温度260℃に加熱した脱揮式二軸押出機(池貝鉄工社製、PCM−30)に供給して混練し、ゴム含有グラフト重合体(A−1)が15質量%配合されたポリブチレンテレフタレートである実施例6の樹脂組成物のペレットを作製した。
ゴム含有グラフト重合体(A−1)をゴム含有グラフト重合体(A−7)に代えた以外は、実施例6と同様にして、比較例8の樹脂組成物のペレットを作製した。シャルピー衝撃試験を実施した結果を表13に示す。
Claims (9)
- ゴム含有グラフト重合体を含むゴム含有グラフト重合体組成物であって、
前記ゴム含有グラフト重合体におけるグラフトさせるゴムの粒子径が100〜300nmであり、
下記の方法で決定された、前記ゴム含有グラフト重合体組成物(100質量%)におけるアセトン不溶分の含有割合が92〜99.5質量%であり、
下記の方法で決定された、前記ゴム含有グラフト重合体組成物のアセトン可溶分の重量平均分子量が25万〜70万であるゴム含有グラフト重合体組成物。
(ゴム含有グラフト重合体組成物におけるアセトン不溶分の含有割合の決定方法)
ゴム含有グラフト重合体組成物1質量%とアセトン99質量%とからなる混合物を、20000rpmで30分間遠心分離し、得られた上澄みの揮発分を56℃の恒温槽中で留去し、残存物を120℃で3時間乾燥して得られたアセトン可溶分の重量を、使用したゴム含有グラフト重合体組成物の重量から引いて、アセトン不溶分の含有割合を決定する。
(ゴム含有グラフト重合体組成物のアセトン可溶分の重量平均分子量の決定方法)
前記アセトン可溶分を、試料濃度が0.2〜0.3質量%になるようにテトラヒドロフランに溶解させ、溶離液をテトラヒドロフランとし、ポリスチレンを標準ポリマーとして、ゲル浸透クロマトグラフィーを用い、アセトン可溶分の重量平均分子量を決定する。 - 前記ゴム含有グラフト重合体組成物が、ゴム状重合体に対して乳化剤の存在下、ビニル重合体をグラフト重合したゴム系グラフトラテックスをスラリー化することにより得られるスラリー凝集物を、水への浸漬と脱水ののち乾燥させて得られるものである、請求項1に記載のゴム含有グラフト重合体組成物。
- 前記ゴム含有グラフト重合体組成物の前記アセトン可溶分(100質量%)において、メチルメタクリレート由来物の含有割合が84質量%以上である、請求項1または2に記載のゴム含有グラフト重合体組成物。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のゴム含有グラフト重合体組成物および熱可塑性樹脂(B)を含むゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物。
- 前記熱可塑性樹脂(B)が芳香族ポリカーボネート(b1)を含む熱可塑性樹脂(B)である、請求項4に記載のゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物。
- 前記熱可塑性樹脂(B)がスチレン系樹脂(b2)を含む熱可塑性樹脂(B)である、請求項4または5に記載のゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物。
- 前記熱可塑性樹脂(B)がポリエステル(b3)を含む熱可塑性樹脂(B)である、請求項4〜6のいずれか1項に記載のゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物。
- 請求項4〜7のいずれか1項に記載のゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物を成形してなる成形体。
- 射出成形体である、請求項8に記載の成形体。
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