JP7024342B2 - 熱可塑性樹脂組成物およびその成形品 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物およびその成形品 Download PDF

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本発明は、流動性に優れ、発色性、耐熱性、耐傷付き性に優れる熱可塑性樹脂組成物を提供することができる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)と、この(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を含む熱可塑性樹脂組成物およびその成形品に関する。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは「アクリル酸」と「メタクリル酸」の一方又は双方をさす。
ポリメチルメタアクリレート(PMMA)に代表される(メタ)アクリル酸エステル樹脂は、優れた発色性、表面硬度、耐候性および高い機械的性質を持ち合せているため、高発色材料として建材や自動車分野で幅広く使用されている。しかしながら、(メタ)アクリル酸エステル樹脂は耐熱性が低く、その利用分野の拡大には耐熱性の向上が求められていた。
(メタ)アクリル酸エステル樹脂の耐熱性を改良する手法としてN-置換マレイミドを共重合させる手法が知られており、より高い耐熱性を付与するためには、N-置換マレイミド単量体比率を高くすればよい。しかし、N-置換マレイミド単量体比率を高くすると、ポリマー中にマレイミド単量体が多く残存し易く、得られた樹脂を加工する際にマレイミド化合物が揮発する問題がある。また、(メタ)アクリル酸エステル樹脂の分子量調整、熱安定性向上のために、製造時に連鎖移動剤としてアルキルメルカプタン類を添加することが一般的であるが、アルキルメルカプタン類のマレイミドへのマイケル付加により、生成物が着色しやすくなる問題もある。さらに、水系ではN-置換マレイミドの加水分解によりアミン化合物が発生し、これに端を発する着色が起こりやすい。特に、分解によりアリールアミンが発生するN-アリールマレイミドを用いた場合は、着色への影響が大きいことが知られている。
これらのことから、N-置換マレイミドを使用した耐熱(メタ)アクリル酸エステル樹脂は高発色材料への利用が制限されている。
加えて、N-置換マレイミドを共重合させることで、流動性が著しく低下する問題もある。このことから、N-置換マレイミドを使用した耐熱(メタ)アクリル酸エステル樹脂は、成形品のサイズにも制限がある。
従来、N-置換マレイミドを使用した耐熱(メタ)アクリル酸エステル樹脂の発色性を改良する手法として、シクロヘキシルマレイミド等のN-シクロアルキルマレイミドを使用することが提案されている(特開昭63-304013号公報)。しかしながら、N-シクロアルキルマレイミドはN-アリールマレイミドに比べ耐熱性の改善効果が低い。また、10時間半減期温度の異なる2種類の重合開始剤を用いて重合を行うことで加熱着色の改良、残存マレイミド量の低減を図ることが提案されているが(特開昭63-304013号公報、特開平3-188111号公報)、未だ不十分である。
また、自動車分野では、発色性、耐衝撃性、耐熱性に加え、成形品の大型化や高外観への要求から、流動性の向上が求められているが、流動性の向上についても未だ不十分である(特公平7-72243号公報)。
特開昭63-304013号公報 特開平3-188111号公報 特公平7-72243号公報
したがって、本発明の目的は、それ自体流動性、発色性、耐熱性、耐傷付き性にバランスよく優れ、流動性や発色性に優れ、耐熱性、耐傷付き性に優れた熱可塑性樹脂組成物を提供することができる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)と、この(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を含む熱可塑性樹脂組成物およびその成形品を提供することにある。
本発明者等は前記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、(メタ)アクリル酸エステル単量体と、特定量のN-置換マレイミド単量体と、特定量の芳香族ビニル単量体とを重合してなる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)が、それ自体流動性、発色性、耐熱性、耐傷付き性にバランスよく優れ、流動性に優れ、発色性、耐熱性、耐傷付き性に優れた熱可塑性樹脂組成物を提供し得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は以下を要旨とする。
[1] (メタ)アクリル酸エステル単量体とN-置換マレイミド単量体と芳香族ビニル単量体を含むビニル系単量体混合物(m1)であって、該ビニル系単量体混合物(m1)の合計100質量%中のN-置換マレイミド単量体の含有量が9質量%未満で、芳香族ビニル単量体の含有量が7~39質量%であるビニル系単量体混合物(m1)を重合してなる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)。
[2] 前記ビニル系単量体混合物(m1)の合計100質量%中の(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有量が52~92質量%である、[1]に記載の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)。
[3] [1]又は[2]に記載の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を含む熱可塑性樹脂組成物。
[4] 前記(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)と、ゴム状重合体(B)の存在下にビニル系単量体混合物(m2)を重合して得られるグラフト共重合体(C)とを含む、[3]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[5] 前記グラフト共重合体(C)は、ゴム状重合体(B)20~80質量%の存在下に、ビニル系単量体混合物(m2)20~80質量%を重合してなり(ただし、ゴム状重合体(B)とビニル系単量体混合物(m2)との合計は100質量%)、該ゴム状重合体(B)は、ジエン系ゴム状重合体、アクリル系ゴム状重合体、オレフィン系ゴム状重合体、およびシリコーン系ゴム状重合体から選ばれる1種又は2種以上であり、該ビニル系単量体混合物(m2)は、ビニル系単量体混合物(m2)の合計100質量%中に芳香族ビニル単量体を65~82質量%、シアン化ビニル単量体を18~35質量%含み、グラフト率が10~150%である、[4]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[6] 前記グラフト共重合体(C)が、体積平均粒子径が50nm以上240nm未満であるポリオルガノシロキサン(b-1)と、アルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2)との複合ゴム状重合体(B1)の存在下に、芳香族ビニル単量体とシアン化ビニル単量体とを含むビニル系単量体混合物(m2)を重合して得られるグラフト重合体(C1)である、[4]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[7] 前記複合ゴム状重合体(B1)におけるポリオルガノシロキサン(b-1)とアルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2)の合計100質量%におけるポリオルガノシロキサン(b-1)の割合が1質量%以上25質量%未満である、[6]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[8] 前記グラフト重合体(C1)は、前記複合ゴム状重合体(B1)10~80質量%の存在下に、前記ビニル系単量体混合物(m2)20~90質量%を重合してなり(ただし、複合ゴム状重合体(B1)とビニル系単量体混合物(m2)との合計は100質量%)、該ビニル系単量体混合物(m2)は、ビニル系単量体混合物(m2)の合計100質量%中に芳香族ビニル単量体を65~82質量%、シアン化ビニル単量体を18~35質量%含み、グラフト率が35~60%である、[6]又は[7]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[9] 前記(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)と前記グラフト共重合体(C)との合計100質量%中に、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を50~90質量%含む、[4]ないし[8]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
[10] [1]又は[2]に記載の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)、或いは[3]ないし[9]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形品。
本発明によれば、流動性に優れ、発色性、耐熱性、耐傷付き性に優れた熱可塑性樹脂組成物およびその成形品を提供することができる。
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
「(メタ)アクリル酸」とは「アクリル酸」と「メタクリル酸」の一方又は双方をさす。
「成形品」とは、熱可塑性樹脂組成物を成形してなるものを意味する。
「明度(L*)」とは、JIS Z 8729において採用されているL*a*b*表色系における色彩値のうちの明度の値(L*)を意味する。
「SCE方式」とは、JIS Z 8722に準拠した分光測色計を用い、光トラップによって正反射光を除去して色を測る方法を意味する。
[(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)]
本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)は、(メタ)アクリル酸エステル単量体と特定量のN-置換マレイミド単量体と特定量の芳香族ビニル単量体を含むビニル系単量体混合物(m1)を重合して得られるものであり、それ自体、流動性、発色性、耐熱性、耐傷付き性にバランスよく優れるものである。
<(メタ)アクリル酸エステル単量体>
本発明に用いられる(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、これらに限定されるわけではないが、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)メタクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロデシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸2,4,6-トリブロモフェニルなどが挙げられ、これらの中でもメタクリル酸メチルが最も好ましい。これらの(メタ)アクリル酸エステル単量体は必要に応じて2種以上を併用することもできる。併用する場合、(メタ)アクリル酸エステル単量体の全量に対して、メタクリル酸メチルを25質量%以上含むことが好ましく、50質量%以上含むことがさらに好ましい。
ビニル系単量体混合物(m1)中の(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有量は、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)や熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の発色性と耐傷付き性と流動性等が優れることから、ビニル系単量体混合物(m1)の合計100質量%中52~92質量%が好ましく、より好ましくは60~85質量%であり、さらに好ましくは65~80質量%である。(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有量が前記範囲内であると、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)や熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の発色性と耐傷付き性、流動性、耐面衝撃性が優れたものとなる。
<N-置換マレイミド単量体>
本発明に用いられるN-置換マレイミド単量体としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、N-フェニルマレイミド、N-o-クロロフェニルマレイミド等のN-置換アリールマレイミド類、N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-プロピルマレイミド、N-ブチルマレイミド、N-t-ブチルマレイミド等のN-置換アルキルマレイミド類、N-シクロヘキシルマレイミド等のN-置換シクロアルキルマレイミド類などが挙げられる。これらのうち、耐熱性向上効果が高いN-フェニルマレイミドが好ましい。これらのN-置換マレイミド単量体についても、必要に応じて2種類以上を併用することができるが、併用する場合、N-置換マレイミド単量体の全量に対して、N-フェニルマレイミドを25質量%以上含むことが好ましく、50質量%以上含むことがさらに好ましい。
ビニル系単量体混合物(m1)中のN-置換マレイミド単量体の含有量は、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)や熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の耐熱性、発色性、流動性等が優れることから、ビニル系単量体混合物(m1)の合計100質量%中9質量%未満、好ましくは2質量%以上9質量%未満であり、より好ましくは3質量%以上9質量%未満である。N-置換マレイミドの含有量が9質量%以上であると得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)や熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の発色性と流動性、耐面衝撃性が劣るものとなる。N-置換マレイミドの含有量が前記範囲内であると、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)や熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の耐熱性と発色性、流動性、耐面衝撃性が優れたものとなる。
<芳香族ビニル単量体>
本発明に用いられる芳香族ビニル単量体としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられ、これらの中でもスチレンおよびα-メチルスチレンが好ましい。これらの芳香族ビニル単量体についても、必要に応じて2種類以上を併用することもできる。併用する場合、芳香族ビニル単量体の全量に対して、スチレンおよび/またはα-メチルスチレンを25質量%以上含むことが好ましく、50質量%以上含むことがさらに好ましい。
ビニル系単量体混合物(m1)中の芳香族ビニル単量体の含有量は、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)や熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の発色性と流動性が優れることから、ビニル系単量体混合物(m1)の合計100質量%中7~39質量%であり、好ましくは8~30質量%、より好ましくは9~25質量%である。芳香族ビニル単量体の含有量が7質量%未満であると、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)や熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の流動性が劣るものとなり、39質量%を超えると発色性や耐面衝撃性が劣るものとなる。
<他のビニル系単量体>
本発明で用いるビニル系単量体混合物(m1)は、(メタ)アクリル酸エステル単量体、N-置換マレイミド単量体、および芳香族ビニル単量体以外に、これらと共重合可能な他のビニル系単量体を必要に応じて含有していてもよい。共重合可能な他のビニル系単量体としては、例えば、ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン類、アクリロニトリル等のシアン化ビニル類、アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸類などが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの他のビニル系単量体は、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の要求特性に応じて添加すればよいが、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の耐熱性、発色性、表面硬度、耐候性および高い機械的性質といった基本的な特性を維持しやすい観点から、ビニル系単量体混合物(m1)100質量%中の他のビニル系単量体の含有量は、20質量%以下、特に10質量%以下であることが好ましい。
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の製造方法>
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)は、ビニル系単量体混合物(m1)を重合することによって得られる。ビニル系単量体混合物(m1)の重合方法は特に限定されず、重合方法としては、公知の重合方法(乳化重合法、懸濁重合法、溶液重合法等)が挙げられる。
乳化重合法による(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の製造方法としては、例えば、反応器内にビニル系単量体混合物(m1)と乳化剤と重合開始剤と連鎖移動剤とを仕込み、加熱して重合し、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を含む水性分散体から析出法によって(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を回収する方法が挙げられる。
乳化剤としては、通常の乳化重合用乳化剤(ロジン酸カリウム、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等)が挙げられる。
重合開始剤としては、有機、無機の過酸化物系開始剤が挙げられる。
連鎖移動剤としては、メルカプタン類、α-メチルスチレンダイマー、テルペン類等が挙げられる。
懸濁重合法による(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の製造方法としては、例えば、反応器内にビニル系単量体混合物(m1)と懸濁剤、懸濁助剤、重合開始剤および連鎖移動剤を仕込み、加熱して重合し、スラリーを脱水、乾燥して(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を回収する方法が挙げられる。
懸濁剤としては、例えば、アニオン系水溶性高分子、ノニオン系水溶性高分子、水難溶性無機塩等が挙げられる。
アニオン系水溶性高分子としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸カリウム、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸カリウム、メタクリル酸ナトリウム-メタクリル酸アルキルエステル共重合体等の1種又は2種以上が挙げられる。中でも、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウムが好ましい。
ノニオン系水溶性高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリエチレンオキシドなどのポリアルキレンオキシド、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンブロック共重合体、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンラウリルアミン等の水溶性高分子の1種又は2種以上が挙げられる。好ましくは、ポリビニルアルコール、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン共重合体、更に好ましくはポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンブロック共重合体である。
水難溶性無機塩としては、例えば、硫酸バリウム、第三リン酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の1種又は2種以上が挙げられる。好ましくは第三リン酸カルシウムである。
懸濁剤は、ビニル系単量体混合物(m1)100質量部に対して0.1~3質量部用いることが好ましい。
懸濁助剤としては、カルボン酸塩(例えば、サルコシン酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、脂肪酸ナトリウム、アルケニルコハク酸カリウム、アルケニルコハク酸ジカリウム、ロジン酸石鹸等)、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルナトリウム等のアルキル基および/又はアルケニル基を有する二塩基酸もしくはその塩の1種又は2種以上が挙げられる。
懸濁助剤としては、製造時の安定性、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)や熱可塑性樹脂組成物の発色性等の点から、アルケニルコハク酸カリウムを用いることが好ましい。
懸濁助剤は、ビニル系単量体混合物(m1)100質量部に対して0.0001~1質量部用いることが好ましい。
重合開始剤としては、有機ペルオキシド類が挙げられる。
重合開始剤は、ビニル系単量体混合物(m1)100質量部に対して0.15~0.7質量部用いることが好ましい。
連鎖移動剤としては、メルカプタン類、α-メチルスチレンダイマー、テルペン類等が挙げられる。
連鎖移動剤は、ビニル系単量体混合物(m1)100質量部に対して0.3~1.2質量部用いることが好ましい。
<好適な(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の製造方法>
本発明では、特に、懸濁重合法により(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を製造することが好ましく、その際に、重合開始剤として10時間半減期温度が40~60℃であるラジカル重合開始剤(D-1)と、10時間半減期温度が70~90℃であるラジカル重合開始剤(D-2)とを併用すると共に、連鎖移動剤としてアルキルメルカプタンとα-メチルスチレンダイマーを併用し、40~60℃で重合反応を開始し、1~20℃/hrの昇温速度で100~140℃まで連続的または段階的に昇温し、反応開始から5~12時間で重合反応を完結させるようにすることが、発色性、耐熱性により優れた(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を製造する上で好ましい。
即ち、40~60℃という比較的低温で重合反応を開始することでN-置換マレイミド単量体をポリマー中に取り込まれやすくし、一方で重合終了温度を100~140℃と、ある程度高くすることで残存N-置換マレイミド単量体を少なくすることができる。また、急激な反応の進行は着色の原因と成ることから、α-メチルスチレンダイマーの添加と昇温速度を特定の範囲にすることで重合速度を抑制し、さらにアルキルメルカプタンの添加でポリマー重合の高粘度効果を抑制することで急激な反応による(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の着色を抑制することができる。また、懸濁重合における水中でのN-置換マレイミド単量体の加水分解を抑制するために、5~12時間という急激な反応が進行しない程度の時間で重合反応を完結させる。このような条件を採用することで、発色性、耐熱性に優れた(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を製造することができる。
この好適な(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の製造方法における具体的な重合方法は特に制限はなく、例えば、水溶媒、ビニル系単量体混合物(m1)、重合開始剤としてラジカル重合開始剤(D-1)およびラジカル重合開始剤(D-2)、連鎖移動剤であるアルキルメルカプタンおよびα-メチルスチレンダイマー、必要に応じて用いられる懸濁分散剤や分散助剤を加え(以下、単量体混合物に重合開始剤、連鎖移動剤、水溶媒、その他の成分を添加したものを「反応原料混合物」と称す場合がある。)、撹拌しながら加熱することで(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を製造することができる。その際の各成分の添加方法としては、一括、連続、遂次添加のいずれでもよい。
10時間半減期温度が40~60℃であるラジカル重合開始剤(D-1)としては、特に制限はないが、例えば、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシネオデカネート、t-ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシネオヘプタノエート、t-ヘキシルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシピバレートなどの過酸化物が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
10時間半減期温度が40~60℃であるラジカル重合開始剤(D-1)の添加量は、ビニル系単量体混合物(m1)100質量部に対して0.1~0.5質量部とすることが好ましく、より好ましくは0.1~0.3質量部である。10時間半減期温度が40~60℃であるラジカル重合開始剤(D-1)の添加量が上記下限未満であると、低温での反応が進行しにくいために得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の発色性が劣り、上記上限を超えると急激な反応が生じやすく、やはり得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の発色性が劣るものとなる傾向がある。
10時間半減期温度が70~90℃であるラジカル重合開始剤(D-2)としては、特に制限はないが、例えば、t-ヘキシルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)-2-メチルシクロヘキサン、1,1-ジ(t-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ジ(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサンなどの過酸化物が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
10時間半減期温度が70~90℃であるラジカル重合開始剤(D-2)の添加量は、単量体混合物100質量部に対して0.01~0.3質量部であることが好ましく、より好ましくは0.03~0.25質量部である。10時間半減期温度が70~90℃であるラジカル重合開始剤(D-2)の添加量が上記下限未満であると、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)中の残存N-置換マレイミド単量体が増加し発色性が劣るものとなり、上記上限を超えると、残存ラジカル重合開始剤による高温での副反応により着色が生じ、やはり得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の発色性が劣るものとなる傾向がある。
なお、ラジカル重合開始剤(D-1)とラジカル重合開始剤(D-2)とは、1:0.01~1の質量比でビニル系単量体混合物(m1)100質量部に対して合計で0.15~0.7質量部添加することが好ましい。また、ラジカル重合開始剤(D-1)とラジカル重合開始剤(D-2)の10時間半減期温度は、20℃以上差があることが好ましい。
また、ラジカル重合開始剤として、10時間半減期温度が40~60℃又は70~90℃の範囲外にあるラジカル重合開始剤、例えば10時間半減期温度が40℃未満のラジカル重合開始剤や10時間半減期温度が60℃を超え70℃未満のラジカル重合開始剤や、10時間半減期温度が90℃を超えるラジカル重合開始剤を使用しないことが好ましい。
連鎖移動剤であるアルキルメルカプタンとしては、これらに限定されるわけではないが、例えば、n-ブチルメルカプタン、sec-ブチルメルカプタン、n-オクチルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタン、tert-ドデシルメルカプタン、n-ステアリルメルカプタンなどが挙げられ、その中でもn-オクチルメルカプタンやt-ドデシルカプタンが特に好ましく用いられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
アルキルメルカプタンの添加量は、ビニル系単量体混合物(m1)100質量部に対して0.05~1.0質量部、特に0.2~0.7質量部とすることが好ましい。アルキルメルカプタンの添加量が上記下限未満では高粘度効果が生じやすく、急激な反応が生じて、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の発色性が低下する傾向がある。また、アルキルメルカプタンの添加量が上記範囲を超えると、アルキルメルカプタンとN-置換マレイミド単量体により形成されるマイケル付加物が生じ、結果的にN-置換マレイミド単量体が残存し、やはり得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の発色性が低下する傾向がある。
α-メチルスチレンダイマーは反応速度を緩和することにより、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の黄味・加熱着色を効果的に抑制する成分である。α-メチルスチレンダイマーの添加量は、ビニル系単量体混合物(m1)100質量部に対して0.05~1.0質量部、特に0.1~0.4質量部とすることが好ましい。α-メチルスチレンダイマーの添加量が上記下限未満であると、急激な反応が生じて、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の発色性が低下し、上記上限を超えると比較的低温での反応が進行し難くなり、結果として、やはり得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の発色性が低下する傾向がある。
なお、アルキルメルカプタンとα-メチルスチレンダイマーとは、1:0.1~1の質量比で単量体混合物100質量部に対して合計で0.3~1.2質量部添加することが好ましい。
本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の好適な製造方法では、前述の反応原料混合物に対して、40~60℃の温度で重合反応を開始し、連続的または段階的に1時間当たりの昇温速度が1~20℃となるように100~140℃まで昇温し、5~12時間で重合反応を完結させる。
重合開始温度が40℃未満であると、夏場などの気温が高い場合に温度制御が難しくなり、60℃を超えると得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)が着色しやすく発色性に劣るものとなる。このため、重合開始温度は40~60℃とすることが好ましい。
反応中の昇温速度が1℃/hr未満であると後述の反応を完結させる温度に達し得ない場合があり、または反応中に昇温速度を上げる必要があり、20℃/hrを超えると、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)が着色しやすく発色性に劣るものとなる場合がある。このため、昇温速度は好ましくは1~20℃/hr、より好ましくは3~12℃/hrとする。なお、昇温速度は、重合反応中、一定であってもよく変化してもよいが、重合反応中のいずれの期間においても、1時間当たりの昇温速度として好ましくは1~20℃、より好ましくは3~12℃とする。
反応を完結させる温度が100℃未満であると、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)中に残存N-置換マレイミド単量体が増加し、140℃を超えると、高温での副反応が生じやすくなり、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)が着色しやすく発色性に劣るものとなる傾向がある。このため、反応を完結させる温度は、好ましくは100~140℃、より好ましくは100~125℃とする。
なお、ここで、反応を完結させる温度とは、通常重合反応の最高温度に該当する。
ただし、反応開始から反応温度を上げてゆき、最高温度で反応を完結するものに限定されず、最高温度に到達した後、当該最高温度から降温した温度で反応を終了してもよい。いずれの場合であっても、重合反応の最高温度は100~140℃、特に100~125℃の範囲となるようにすることが好ましい。
重合反応時間が5時間未満であると残存N-置換マレイミド単量体量が増加するか急激な反応が生じやすく、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の発色性が劣るものとなる傾向がある。重合反応時間が12時間を超えると、高温の水溶媒中にある時間が長くなり、加水分解による着色が生じやすく、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の発色性が劣るものとなる傾向がある。このため、重合反応時間は5~12時間、特に7~10時間とすることが好ましい。
なお、ここで、重合反応時間とは、40~60℃の温度で重合反応を開始してから重合反応を終了し、反応生成物を冷却に供するまでの時間をいう。
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の物性>
ビニル系単量体混合物(m1)の合計100質量%中のN-置換マレイミド単量体の含有量が9質量%未満で、芳香族ビニル単量体の含有量が7~39質量%、(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有量が好ましくは52~92質量%である前述のビニル系単量体混合物(m1)を重合してなる本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)は、通常、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を構成する全単量体単位の合計100質量%中のN-置換マレイミド単量体単位の含有量が9質量%未満、好ましくは2質量%以上9質量%未満、より好ましくは3質量%以上9質量%で、芳香族ビニル単量体単位の含有量が7~39質量%、好ましくは8~30質量%、より好ましくは9~25質量%で、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有量が好ましくは52~92質量%、より好ましくは60~85質量%、さらに好ましくは65~80質量%のものとなる。
なお、ここで、「単位」とは、共重合体中に含まれる、重合前の化合物(モノマー)に由来する構造部分を意味し、例えば、「(メタ)アクリル酸エステル単量体単位」とは「(メタ)アクリル酸エステル単量体に由来して(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)中に含まれる構造部分」を意味する。通常、各重合体のモノマー単位の含有量は、当該重合体の製造に用いたモノマーの使用量に該当する。
本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の質量平均分子量に特に制限は無いが、10,000から300,000の範囲であることが好ましく、特に50,000から200,000の範囲であることが好ましい。(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の質量平均分子量が上記範囲内であれば、得られる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)や熱可塑性樹脂組成物の流動性、耐傷付き性、耐衝撃性が優れたものとなる。
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用い、テトラヒドロフラン(THF)に溶解して測定したものを標準ポリスチレン(PS)換算で示したものである。
本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)は、耐熱性の観点から、ガラス転移温度(Tg)が110~130℃、特に115~125℃であることが好ましい。
なお、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)のガラス転移温度(Tg)は、後述の実施例の項に記載される方法で測定される。
本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)は、耐傷付き性の観点から、後述の実施例の項に記載される方法で測定される表面硬度(鉛筆硬度)がH以上、特に2H以上であることが好ましい。
[グラフト共重合体(C)]
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)と、ゴム状重合体(B)の存在下にビニル系単量体混合物(m2)を重合して得られるグラフト共重合体(C)とを含むことが好ましい。なお、このグラフト共重合体(C)は、後述のグラフト重合体(C1)であってもよい。
<ゴム状重合体(B)>
ゴム状重合体(B)としては、特に制限はなく、ジエン系ゴム状重合体、アクリル系ゴム状重合体、オレフィン系ゴム状重合体、シリコーン系ゴム状重合体等が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
ジエン系ゴム状重合体は、例えば、ブタジエン、イソプレン等のジエン成分と、必要に応じて、これらと共重合可能な単量体成分とを構成成分として含有するジエン系ゴム重合体であって、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン-ブタジエン共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体、ブタジエン-イソプレン-スチレン共重合体、ポリクロロプレン等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ジエン系ゴム状重合体の製造方法は特に限定されないが、公知の乳化重合法が好ましい。その際、乳化剤や重合開始剤、連鎖移動剤等も公知のものが利用できる。また粒子径の制御において、予め小粒子径のジエン系ゴム状重合体を製造し、さらにこれを公知の肥大化処理により粒子径を大きくしてもよい。
アクリル系ゴム状重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体に由来する単位と、架橋剤に由来する単位およびグラフト交叉剤に由来する単位のいずれか一方または両方を有する共重合体であることが好ましい。(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、アルキル基の炭素数が1~12である(メタ)アクリル酸アルキルエステル、芳香族炭化水素基(フェニル基、ベンジル基等)を有するアクリル酸エステル等が挙げられ、得られる成形品の耐衝撃性の点から、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸エチルが好ましい。(メタ)アクリル酸エステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
架橋剤としては、ジメタクリレート系化合物、具体例には、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、1,3-ブチレングリコールジメタクリレート、1,4-ブチレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。グラフト交叉剤としては、アリル化合物、具体的には、メタクリル酸アリル、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリル等が挙げられる。
アクリル系ゴム重合体の製造方法は、特に制限されない。例えば、(メタ)アクリル酸エステル単量体と、架橋剤およびグラフト交叉剤のいずれか一方または両方とを含む単量体混合物を乳化重合してアクリル系ゴム重合体の水性分散体を得る方法;該アクリル系ゴム重合体の水性分散体と他のゴム成分の水性分散体とをヘテロ凝集または共肥大化する方法;アクリル系ゴム状重合体の水性分散体および他のゴム成分水性分散体のいずれか一方の存在下で他方を構成する単量体混合物を重合させて複合化させる方法等が挙げられる。
ゴム状重合体(B)の体積平均粒子径は0.01~1.00μm、特に0.05~0.60μmであることが好ましい。ゴム状重合体(B)の体積平均粒子径が上記下限以上であると耐衝撃性に優れ、上記上限以下であると発色性に優れるため、好ましい。このような体積平均粒子径のゴム状重合体(B)を得るには、ゴム状重合体(B)の製造時に添加する乳化剤の量を調整することで、ゴム状重合体(B)の体積平均粒子径を調整すればよい。
なお、ゴム状重合体(B)の体積平均粒子径は、後述の実施例の項に記載される方法で測定される。
<ビニル系単量体混合物(m2)>
ビニル系単量体混合物(m2)は、芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル単量体、および他のビニル系単量体よりなる群から選ばれる1種または2種以上のビニル系単量体を含むものである。
芳香族ビニル単量体としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、o-,m-またはp-メチルスチレン、ビニルキシレン、p-t-ブチルスチレン、エチルスチレン等が挙げられ、得られる熱可塑性樹脂組成物の流動性、成形品の発色性、耐衝撃性の点から、スチレン、α-メチルスチレンが好ましい。芳香族ビニル単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
芳香族ビニル単量体の含有率は、ビニル系単量体混合物(m2)100質量%中65~82質量%が好ましく、73~80質量%がより好ましく、75~80質量%がさらに好ましい。芳香族ビニル単量体の含有率が上記範囲内であれば、得られる成形品の発色性、耐衝撃性がさらに優れたものとなる。
シアン化ビニル単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。シアン化ビニル単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
シアン化ビニル単量体の含有率は、ビニル系単量体混合物(m2)100質量%中18~35質量%が好ましく、20~27質量%がより好ましく、20~25質量%がさらに好ましい。シアン化ビニル単量体の含有率が上記範囲内であれば、得られる成形品の発色性、耐衝撃性がさらに優れたものとなる。
他のビニル系単量体としては、例えば、メタクリル酸エステル(メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸i-プロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸i-ブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸アミル、メタクリル酸イソアミル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ペンジル、メタクリル酸フェニル等)、マレイミド系化合物(N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-n-プロピルマレイミド、N-i-プロピルマレイミド、N-n-ブチルマレイミド、N-i-ブチルマレイミド、N-tert-ブチルマレイミド、N-シクロアルキルマレイミド(N-シクロヘキシルマレイミド等)、N-アリールマレイミド(N-フェニルマレイミド、N-アルキル置換フェニルマレイミド、N-クロロフェニルマレイミド等)、N-アラルキルマレイミド等)、アクリル酸エステル(アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル等)等が挙げられる。他のビニル系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
他のビニル系単量体の含有率は、ビニル系単量体混合物(m2)100質量%中0~50質量%が好ましく、0~30質量%がより好ましく、0~10質量%がさらに好ましい。他のビニル系単量体を用いることにより、目的に応じて種々の機能を向上させることができるが、その含有量が多過ぎると、芳香族ビニル単量体とシアン化ビニル単量体とを用いることによる効果が損なわれるおそれがある。
<グラフト共重合体(C)の製造方法>
グラフト共重合体(C)は、ゴム状重合体(B)の存在下にビニル系単量体混合物(m2)を重合することによって得られる。
グラフト共重合体(C)は、ゴム状重合体(B)20~80質量%の存在下に、ビニル系単量体混合物(m2)20~80質量%(ただし、ゴム状重合体(B)とビニル系単量体混合物(m2)との合計は100質量%)を重合して得られたものが好ましく、ゴム状重合体(B)25~75質量%の存在下に、ビニル系単量体混合物(m2)25~75質量%を重合して得られたものがより好ましく、ゴム状重合体(B)30~70質量%の存在下に、ビニル系単量体混合物(m2)30~70質量%を重合して得られたものがさらに好ましい。ゴム状重合体(B)の割合が前記範囲内であれば、グラフト共重合体(C)の生産性が良好であるとともに、得られる成形品の発色性、耐衝撃性がさらに優れたものとなる。
グラフト共重合体(C)の重合方法としては、公知の重合方法(乳化重合法、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法)が挙げられる。
例えば、乳化重合により製造される際、ゴム状重合体(B)の水性分散体にビニル系単量体混合物(m2)を加え、乳化剤の存在下でビニル系単量体混合物(m2)をラジカル重合させることにより製造される。グラフト率およびグラフト成分の分子量を制御するため、各種公知の連鎖移動剤を添加してもよい。
ラジカル重合開始剤としては、過酸化物、アゾ系開始剤、酸化剤と還元剤とを組み合わせたレドックス系開始剤等が挙げられ、グラフト重合反応の制御を容易にできる点から、レドックス系開始剤が好ましく、硫酸第一鉄-エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩-ロンガリット-ヒドロペルオキシドを組み合わせたスルホキシレート系開始剤が特に好ましい。
乳化剤の好ましい具体例としては、脂肪酸(オレイン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸等)のナトリウムまたはカリウム塩、ラウリル硫酸ナトリウム、N-ラウロイルサルコシン酸ナトリウム、アルケニルコハク酸ジカリウム(オクタデセニルコハク酸ジカリウム、ヘプタデセニルコハク酸ジカリウム、ヘキサデセニルコハク酸ジカリウム等)、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。乳化剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、乳化剤としては、ゴム状重合体(B)の製造の際に用いた乳化剤をそのまま用いてもよい。すなわち、ゴム状重合体(B)の水性分散体に含まれる乳化剤をそのまま用い、グラフト重合の際に乳化剤を追加しなくてもよいし、必要に応じてグラフト重合の際に乳化剤を追加してもよい。
グラフト共重合体(C)の水性分散体から、グラフト共重合体(C)を回収する方法としては、凝固剤を溶解させた熱水中に水性分散体を投入して、スラリー状態に凝析することによって回収する方法(湿式法);加熱雰囲気中にグラフト共重合体(C)の水性分散体を噴霧することによって、半直接的にグラフト共重合体(C)を回収する方法(スプレードライ法)等が挙げられる。
凝固剤としては、無機酸(硫酸、塩酸、リン酸、硝酸等)、金属塩(塩化カルシウム、酢酸カルシウム、硫酸アルミニウム等)等が挙げられる。凝固剤は、重合で用いた乳化剤に対応させて選定される。すなわち、乳化剤として脂肪酸のナトリウムまたはカリウム塩、ロジン酸のナトリウムまたはカリウム塩等のカルボン酸のナトリウムまたはカリウム塩のみを用いた場合、どのような凝固剤を用いてもよい。乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等の酸性領域でも安定な乳化力を示す乳化剤が含まれている場合、金属塩を用いる必要がある。
スラリー状態のグラフト共重合体(C)から乾燥状態のグラフト共重合体(C)を得る方法としては、洗浄によって、スラリーに残存する乳化剤残渣を水中に溶出させた後に、(i)該スラリーを遠心脱水機またはプレス脱水機で脱水し、さらに気流乾燥機等で乾燥する方法、(ii)圧搾脱水機、押出機等で脱水と乾燥とを同時に実施する方法等が挙げられる。乾燥後には、グラフト共重合体(C)は、粉体または粒子状で得られる。また、圧搾脱水機または押出機から排出されたグラフト共重合体(C)を直接、熱可塑性樹脂組成物を製造する押出機または成形機に送ってもよい。
グラフト共重合体(C)のグラフト率は、10~150%、特に15~120%であることが好ましい。グラフト共重合体(C)のグラフト率が上記下限以上であると耐衝撃性に優れ、上記上限以下であると流動性に優れるため、好ましい。
なお、グラフト共重合体(C)のグラフト率は、後述の実施例の項に記載される方法で測定される。
[グラフト重合体(C1)]
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、グラフト共重合体(C)として、体積平均粒子径が50nm以上240nm未満であるポリオルガノシロキサン(b-1)と、アルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2)との複合ゴム状重合体(B1)の存在下に、芳香族ビニル単量体とシアン化ビニル単量体とを含むビニル系単量体混合物(m2)を重合して得られるグラフト重合体(C1)を含むものであってもよい。
ゴム状重合体(B)の存在下にビニル系単量体混合物(m2)を重合して得られるグラフト共重合体(C)の中でも、体積平均粒子径が50nm以上240nm未満であるポリオルガノシロキサン(b-1)と、アルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2)との複合ゴム状重合体(B1)に、芳香族ビニル化合物およびシアン化ビニル化合物を含むビニル系単量体混合物(m2)を重合して得られたグラフト共重合体(C1)を用い、これを本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)と溶融混練して熱可塑性樹脂組成物とすることにより、流動性、発色性、耐熱性、耐傷付き性に優れる熱可塑性樹脂組成物を得ることができることから、車両内外装部品、事務機器、家電、建材等の成形材料として好適に用いることができる。
以下に、このグラフト重合体(C1)について説明する。
<ポリオルガノシロキサン(b-1)>
複合ゴム状重合体(B1)を構成するポリオルガノシロキサン(b-1)としては特に制限されないが、ビニル重合性官能基を含有するポリオルガノシロキサン(ビニル重合性官能基含有ポリオルガノシロキサン)が好ましく、ビニル重合性官能基含有シロキサン単位と、ジメチルシロキサン単位とを有するポリオルガノシロキサンがより好ましい。この場合、ポリオルガノシロキサン(b-1)中のビニル重合性官能基含有シロキサン単位の割合は0.3~3モル%が好ましい。ビニル重合性官能基含有シロキサン単位の割合が上記範囲内であれば、ポリオルガノシロキサン(b-1)とアルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2)とが十分に複合化し、得られる成形品の表面においてポリオルガノシロキサン(b-1)がブリードアウトしにくくなる。よって、発色性、特に黒色着色時の得られる成形品の発色性がより良好となり、成形品の耐衝撃性もより向上する。
ポリオルガノシロキサン(b-1)としては、黒色着色時の成形品の発色性がさらに良好となることから、3個以上のシロキサン結合を有するケイ素原子がポリオルガノシロキサン中の全ケイ素原子に対し0~1モル%であるものが好ましい。ポリオルガノシロキサン(b-1)の好ましい態様としては、ビニル重合性官能基含有シロキサン単位0.3~3モル%と、ジメチルシロキサン単位99.7~97モル%(ただし、ビニル重合性官能基含有シロキサン単位とジメチルシロキサン単位の合計を100モル%とする。)とからなり、3個以上のシロキサン結合を有するケイ素原子がポリオルガノシロキサン中の全ケイ素原子に対し1モル%以下であるポリオルガノシロキサンが挙げられる。
ポリオルガノシロキサン(b-1)の平均粒子径は特に制限されないが、成形品の発色性がさらに良好となることから、400nm以下が好ましく、150nm以下がより好ましい。一方、ポリオルガノシロキサン(b-1)の平均粒子径の下限値は、20nm以上が好ましい。ここで、ポリオルガノシロキサン(b-1)の平均粒子径は、粒度分布測定器を用いて質量基準の粒子径分布を測定し、得られた粒子径分布より算出される値(体積平均粒子径)である。
ポリオルガノシロキサン(b-1)は、例えばジメチルシロキサンと、ビニル重合性官能基含有シロキサンとを含むシロキサン混合物を重合することで得られる。重合の方法としては特に制限されないが、乳化重合が好ましい。
ジメチルシロキサンとしては、3員環以上のジメチルシロキサン系環状体が好ましく、3~7員環のジメチルシロキサン系環状体がより好ましい。具体的には、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサンなどが挙げられる。これらジメチルシロキサンは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ビニル重合性官能基含有シロキサンとしては、ビニル重合性官能基を含有し、かつ、ジメチルシロキサンとシロキサン結合を介して結合し得るものであれば特に制限されないが、ジメチルシロキサンとの反応性を考慮すると、ビニル重合性官能基を含有する各種アルコキシシラン化合物が好適である。具体的には、β-メタクリロイルオキシエチルジメトキシメチルシラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルジメトキシメチルシラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルメトキシジメチルシラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルエトキシジエチルシラン、γ-メタクリロイルオキシプロピルジエトキシメチルシラン、δ-メタクリロイルオキシブチルジエトキシメチルシラン等のメタクリロイルオキシシロキサン;テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン等のビニルシロキサン;p-ビニルフェニルジメトキシメチルシラン、γ-メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシロキサンなどが挙げられる。これらビニル重合性官能基含有シロキサンは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
シロキサン混合物の重合は、通常、乳化剤と水と酸触媒とを用いて行われる。乳化剤としてはアニオン系乳化剤が好ましい。具体的には、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリルスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルナトリウムなどが挙げられる。これらの中でも、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリルスルホン酸ナトリウム等のスルホン酸系の乳化剤が好ましい。これら乳化剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。乳化剤の使用量は、シロキサン混合物100質量部に対して0.05~5質量部が好ましい。乳化剤の使用量が0.05質量部以上であれば、分散状態が安定しやすく、微小な粒子径の乳化状態を保持しやすくなる。一方、乳化剤の使用量が5質量部以下であれば、乳化剤に起因する成形品の着色を抑制できる。
酸触媒としては、スルホン酸類(例えば脂肪族スルホン酸、脂肪族置換ベンゼンスルホン酸、脂肪族置換ナフタレンスルホン酸など)等の有機酸触媒;鉱酸類(例えば硫酸、塩酸、硝酸など)等の無機酸触媒などが挙げられる。これら酸触媒は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、後述するシロキサンラテックス(Ba)のラテックスの安定化作用にも優れている点で脂肪族置換ベンゼンスルホン酸が好ましく、n-ドデシルベンゼンスルホン酸が特に好ましい。また、n-ドデシルベンゼンスルホン酸と硫酸等の鉱酸とを併用すると、ポリオルガノシロキサン(b-1)の製造に用いた乳化剤の色が得られる成形品の色に与える影響を小さく抑えることができる。酸触媒の添加量は適宜決めればよいが、通常、シロキサン混合物100質量部に対して0.1~20質量部程度である。
酸触媒の混合は、シロキサン混合物と乳化剤と水とを混合するタイミングで行ってもよいし、シロキサン混合物に乳化剤と水とを添加して乳化させてラテックス(シロキサンラテックス(Ba))とし、これを微粒子化した後でもよい。得られるポリオルガノシロキサン(b-1)の粒子径を制御しやすいことから、シロキサンラテックス(Ba)を微粒子化した後に、シロキサンラテックス(Ba)と酸触媒とを混合することが好ましい。特に、微粒子化したシロキサンラテックス(Ba)を酸触媒水溶液中に一定速度で滴下することが好ましい。なお、酸触媒をシロキサン混合物と乳化剤と水とを混合するタイミングで混合する場合は、これらを混合した後に微粒子化することが好ましい。
シロキサンラテックス(Ba)は、例えば高速回転による剪断力で微粒子化するホモミキサーや、高圧発生機による噴出力で微粒子化するホモジナイザー等を使用することで微粒子化できる。シロキサン混合物と乳化剤と水と酸触媒とを混合する方法や、微粒子化したシロキサンラテックス(Ba)と酸触媒とを混合する方法としては、例えば高速攪拌による混合、ホモジナイザー等の高圧乳化装置による混合などが挙げられる。中でも、ホモジナイザーを使用した方法は、ポリオルガノシロキサン(b-1)の粒子径の分布を小さくできるので好適である。
重合温度は、50℃以上が好ましく、80~90℃がより好ましい。なお、微粒子化したシロキサンラテックス(Ba)を酸触媒水溶液中に滴下する場合、酸触媒水溶液の温度は50℃以上が好ましく、80~90℃がより好ましい。
重合時間は、シロキサン混合物と乳化剤と水とを混合するタイミングで酸触媒を混合する場合は、2時間以上が好ましく、5時間以上がさらに好ましい。一方、微粒子化したシロキサンラテックス(Ba)と酸触媒とを混合する場合は、微粒子化したシロキサンラテックス(Ba)を酸触媒水溶液中に滴下した後、1時間程度保持することが好ましい。
重合の停止は、反応液を冷却した後、反応液の25℃におけるpHが6~8程度になるように水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリ性物質で反応液を中和することによって行うことができる。
ポリオルガノシロキサン(b-1)の平均粒子径は、シロキサン混合物の組成、酸触媒の使用量(酸触媒水溶液中の酸触媒の含有量)、重合温度などを調整することで制御できる。例えば、酸触媒の使用量が少なくなるほど平均粒子径は大きくなる傾向にあり、重合温度が高くなるほど平均粒子径は小さくなる傾向にある。
<アルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2)>
複合ゴム状重合体(B1)を構成する(メタ)アクリレート系重合体(b-2)は、アルキル(メタ)アクリレート単量体を1種以上含む単量体成分を重合して得られるものである。この単量体成分には、アルキル(メタ)アクリレート単量体以外の単量体(他の単量体)が含まれていてもよい。
アルキル(メタ)アクリレート単量体としては、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-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル等のアクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸n-ラウリル等のメタクリル酸アルキルエステルなどが挙げられる。これらアルキル(メタ)アクリレート単量体は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。中でも、得られる成形品の耐衝撃性がより向上する点で、アクリル酸n-ブチルが好ましい。単量体成分100質量%中のアルキル(メタ)アクリレート単量体の割合は、80~100質量%が好ましく、90~100質量%がより好ましい。
他の単量体としては、アルキル(メタ)アクリレート単量体と共重合可能であれば特に制限されないが、芳香族ビニル単量体(例えば、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン等)、シアン化ビニル単量体(例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等)などが挙げられる。これら他の単量体は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
アルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2)の製造方法は特に制限されず、公知の方法に従って行うことができる。
<複合ゴム状重合体(B1)>
複合ゴム状重合体(B1)は、ポリオルガノシロキサン(b-1)とアルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2)とが複合した複合ゴムである。
複合ゴム状重合体(B1)の体積平均粒子径は50nm以上240nm未満であり、90以上160nm未満が好ましい。複合ゴム状重合体(B1)の体積平均粒子径が50nm未満であると得られる成形品の耐衝撃性が低下し、体積平均粒子径が240nm以上であると成形品の発色性が低下する傾向がある。ここで、複合ゴム状重合体(B1)の体積平均粒子径は、粒度分布測定器を用いて体積基準の粒子径分布を測定し、得られた粒子径分布より算出される値である。
また、複合ゴム状重合体(B1)中の全粒子中に占める、粒子径が300~500nmである粒子の割合は0~25体積%であることが好ましい。すなわち、複合ゴム状重合体(B1)は、粒子径が300~500nmである粒子が全粒子中に0~25体積%の割合を占める粒子径分布を有することが好ましい。粒子径が300~500nmである粒子の割合が上記上限を超えると、得られる成形品の発色性、特に黒色着色時の漆黒性が低下する傾向がある。得られる成形品の耐衝撃性と発色性、特に黒色着色時の漆黒性のバランスがより良好なものとなることから、粒子径が300~500nmである粒子の割合は0~25体積%が好ましい。
また、複合ゴム状重合体(B1)中の全粒子中に占める、粒子径が500nm超である粒子の割合は、1体積%未満が好ましく、0.1体積%未満がより好ましい。
<複合ゴム状重合体(B1)の製造方法>
複合ゴム状重合体(B1)の製造方法は特に制限されないが、ポリオルガノシロキサン(b-1)とアルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2)を各々含む複数のラテックスをヘテロ凝集もしくは共肥大化する方法;ポリオルガノシロキサン(b-1)およびアルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2)のいずれか一方を含むラテックス存在下で、他方の重合体を形成する単量体成分を重合させて複合化させる方法などが挙げられる。特に複合ゴム状重合体(B1)の体積平均粒子径を上述した範囲内となるように容易に調整できることから、ラテックス状のポリオルガノシロキサン(b-1)の存在下で、アルキル(メタ)アクリレート単量体を1種以上含む単量体成分をラジカル重合させて共重合体ラテックスを得た後(ラジカル重合工程)、該共重合体ラテックスと酸基含有共重合体ラテックスとを混合することにより、共重合体ラテックスを肥大化させる(肥大化工程)方法が好ましい。さらに、共重合体ラテックスと酸基含有共重合体ラテックスとを混合する前に、共重合体ラテックスに縮合酸塩を添加することが好ましい。
以下、各工程について説明する。
ラジカル重合工程は、ラテックス状のポリオルガノシロキサン(b-1)の存在下で、アルキル(メタ)アクリレート単量体を1種以上含む単量体成分をラジカル重合する工程である。アルキル(メタ)アクリレート単量体を1種以上含む単量体成分は、ラテックス状のポリオルガノシロキサン(b-1)に一括して添加してもよいし、連続的に、あるいは断続的に添加してもよい。
アルキル(メタ)アクリレート単量体を1種以上含む単量体成分をラジカル重合させる際には、必要に応じてグラフト交叉剤や架橋剤を用いてもよい。グラフト交叉剤、架橋剤としては、例えば、メタクリル酸アリル、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリル、ジビニルベンゼン、ジメタクリル酸エチレングリコールジエステル、ジメタクリル酸プロピレングリコールジエステル、ジメタクリル酸1,3-ブチレングリコールジエステル、ジメタクリル酸1,4-ブチレングリコールジエステルなどが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ラジカル重合には、通常、ラジカル重合剤および乳化剤を用いる。
ラジカル重合開始剤としては、過酸化物、アゾ系開始剤、酸化剤と還元剤とを組み合わせたレドックス系開始剤などが挙げられる。これらの中では、レドックス系開始剤が好ましく、特に硫酸第一鉄とエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩とナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートとハイドロパーオキサイドとを組み合わせたスルホキシレート系開始剤が好ましい。
乳化剤としては特に制限されないが、ラジカル重合時のラテックスの安定性に優れ、重合率を高められることから、サルコシン酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、脂肪酸ナトリウム、アルケニルコハク酸ジカリウム、ロジン酸石鹸等の各種カルボン酸塩が好ましい。これらの中では、得られるグラフト共重合体(C1)およびこれを含む熱可塑性樹脂組成物を高温成形した際のガス発生を抑制できることから、アルケニルコハク酸ジカリウムが好ましい。アルケニルコハク酸ジカリウムの具体的例としては、オクタデセニルコハク酸ジカリウム、ヘプタデセニルコハク酸ジカリウム、ヘキサデセニルコハク酸ジカリウム等が挙げられる。乳化剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
肥大化工程は、ラジカル重合工程にて得られる共重合体ラテックスと、酸基含有共重合体ラテックスとを混合することにより、共重合体ラテックスを肥大化させる工程である。肥大化に用いる酸基含有共重合体ラテックスは、水中にて、酸基含有単量体、アルキル(メタ)アクリレート単量体、および必要に応じてこれらと共重合可能な他の単量体を含む単量体成分を重合して得られる酸基含有共重合体のラテックスである。
酸基含有単量体としては、カルボキシ基を有する不飽和化合物が好ましく、該化合物としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸等が挙げられ、(メタ)アクリル酸が特に好ましい。酸基含有単量体は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
アルキル(メタ)アクリレート単量体としては、(メタ)アクリル酸と、炭素数1~12、好ましくは炭素数1~8の直鎖または分岐のアルキル基を有するアルコールとのエステルが挙げられ、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸2-エチルヘキシルなどが挙げられる。アルキル(メタ)アクリレート単量体は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
他の単量体は、酸基含有単量体およびアルキル(メタ)アクリレート単量体と共重合可能な単量体であり、かつ酸基含有単量体およびアルキル(メタ)アクリレート単量体以外の単量体である。他の単量体としては、芳香族ビニル単量体(例えば、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン等)、シアン化ビニル単量体(例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、2つ以上の重合性官能基を有する化合物(例えば、メタクリル酸アリル、ジメタクリル酸ポリエチレングリコールエステル、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリル、トリメリット酸トリアリル等)などが挙げられる。他の単量体は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
これら単量体の使用量としては、酸基含有共重合体ラテックスの固形分100質量%中の割合として、酸基含有単量体単位が5~40質量%となる量、アルキル(メタ)アクリレート単量体単位が60~95質量%となる量、他の単量体単位が0~48質量%となる量が好ましく、酸基含有単量体単位が8~30質量%となる量、アルキル(メタ)アクリレート単量体単位が70~92質量%となる量、他の単量体単位が0~30質量%となる量がより好ましい。酸基含有単量体単位の割合が5質量%以上、アルキル(メタ)アクリレート単量体単位の割合が95質量%以下であれば、十分な肥大化能力が得られる。また、酸基含有単量体単位の割合が40質量%以下、アルキル(メタ)アクリレート単量体単位の割合が60質量%以上であれば、酸基含有共重合体ラテックス製造の際に多量の凝塊物が生成するのを抑制できる。また、他の単量体単位が48質量%以下であれば、得られる酸基含有共重合体ラテックスが十分な肥大化能力を有することができる。
酸基含有共重合体ラテックスは一般的な乳化重合法により製造することができる。乳化重合で使用される乳化剤としては、オレイン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ロジン酸のアルカリ金属塩、アルケニルコハク酸のアルカリ金属塩等のカルボン酸系の乳化剤;アルキル硫酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルナトリウム等のアニオン系乳化剤など、公知の乳化剤が挙げられる。これら乳化剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
乳化剤の使用方法としては、重合初期に全量を一括して添加してもよいし、連続的にあるいは断続的に添加してもよい。乳化剤量やその使用方法によっては、酸基含有共重合体ラテックスの粒子径、ひいては粒径肥大化された複合ゴム状重合体(B1)ラテックスの粒子径に影響を及ぼす場合があるため、適正な量および使用方法を選択することが好ましい。
乳化重合に用いる重合開始剤としては、熱分解型開始剤やレドックス型開始剤等が使用できる。熱分解型開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等が挙げられ、レドックス型開始剤としては、クメンハイドロパーオキシドに代表される有機過酸化物-ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート-鉄塩等の組み合わせが例示される。これら重合開始剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
乳化重合の際には、分子量を調整するためにメルカプタン類(例えばt-ドデシルメルカプタン、n-オクチルメルカプタン等)、テルピノレン、α-メチルスチレンダイマー等の連鎖移動剤を使用したり、pHを調節するためにアルカリや酸、減粘剤として電解質を添加したりすることもできる。
肥大化工程における酸基含有共重合体ラテックスの添加量(固形分換算量)は、複合ゴム状重合体(B1)の体積平均粒子径および粒子径分布が上述した範囲内となるように調整すればよいが、通常は、ラジカル重合工程にて得られる共重合体ラテックスの固形分100質量部に対し、0.1~5質量部が好ましく、0.3~3質量部がより好ましい。酸基含有共重合体ラテックスの添加量が0.1質量部以上であれば、肥大化が十分に進行する。また、凝塊物が多量に発生するのを抑制できる。一方、酸基含有共重合体ラテックスの添加量が5質量部以下であれば、肥大化ラテックスのpHが低下するのを抑制でき、ラテックスが不安定になりにくい。酸基含有共重合体ラテックスは、共重合体ラテックスに一括して添加してもよいし、滴下により連続的または断続的に添加してもよい。
なお、肥大化工程に先立ち、共重合体ラテックスに縮合酸塩を添加することがさらに好ましい。酸基含有共重合体ラテックスを添加する前に共重合体ラテックスに縮合酸塩を添加しておけば、肥大化が進行し易くなることで酸基含有共重合体ラテックスの添加量を減らすことが可能となり、得られる複合ゴム状重合体(B1)の体積平均粒子径および粒子径分布を上述した範囲内に調整することが容易になる。
縮合酸塩としては、例えばリン酸、ケイ酸等の縮合酸と、アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属との塩が用いられる。これらの中でも、リン酸の縮合酸であるピロリン酸とアルカリ金属の塩が好ましく、ピロリン酸ナトリウムまたはピロリン酸カリウムが特に好ましい。
縮合酸塩の添加量は、複合ゴム状重合体(B1)の体積平均粒子径および粒子径分布が上述した範囲内となるように調整すればよいが、通常は、ラジカル重合工程にて得られる共重合体ラテックスの固形分100質量部に対し、0.1~5質量部とすることが好ましく、0.3~3質量部がより好ましい。縮合酸塩の添加量が0.1質量部以上であれば肥大化が十分に進行し、5質量部以下であれば肥大化が十分に進行する、あるいはゴムラテックスが安定化しやすく、多量の凝塊物が発生するのを抑制できる。縮合酸塩は、共重合体ラテックスに一括して添加することが好ましい。
共重合体ラテックスと縮合酸塩との混合物の25℃におけるpHは7以上であることが好ましい。pHが7以上であれば肥大化が十分に進行しやすくなる。pHを7以上とするために、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの一般的なアルカリ化合物を使用することができる。
肥大化時の攪拌は適度に制御することが好ましい。攪拌が不十分な場合には、局部的に肥大化が進行することにより未肥大のゴム状重合体が残留することがある。一方、過度に攪拌を行うと、肥大化ラテックスが不安定になり、凝塊物が多量に発生することがある。肥大化を行う際の温度は特に制限されないが、20~90℃が好ましく、30~80℃がより好ましい。温度がこの範囲外であると、肥大化が十分に進行しない場合がある。
なお、複合ゴム状重合体(B1)は、上記のように酸基含有共重合体ラテックスを用いて肥大化した後、アルキル(メタ)アクリレート単量体を1種以上含む単量体成分をさらに添加して重合させることにより製造してもよい。
複合ゴム状重合体(B1)におけるポリオルガノシロキサン(b-1)とアルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2)との比率は、ポリオルガノシロキサン(b-1)とアルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2)との合計を100質量%としたときに、ポリオルガノシロキサン(b-1)の割合が1質量%以上25質量%未満であることが好ましい。ポリオルガノシロキサン(b-1)の割合が1質量%未満であると、得られる成形品の耐傷付き性と耐衝撃性に劣り、ポリオルガノシロキサン(b-1)の割合が25質量%以上であると発色性が劣る傾向がある。
<ビニル系単量体混合物(m2)>
グラフト重合体(C1)の製造に用いるビニル系単量体混合物(m2)は、前述のグラフト共重合体(C)の製造に用いるビニル系単量体混合物(m2)と同様であり、好ましい単量体組成についても同様である。
<グラフト共重合体(C1)の製造方法>
グラフト共重合体(C1)は、複合ゴム状重合体(B1)の存在下に、ビニル系単量体混合物(m2)を重合することにより得られる。
複合ゴム状重合体(B1)の存在下に、ビニル系単量体混合物(m1)を重合する方法としては特に制限されないが、反応が安定して進行するように制御可能であることから乳化重合が好ましい。具体的には、複合ゴム状重合体(B1)にビニル系単量体混合物(m2)を一括して仕込んだ後に重合する方法;複合ゴム状重合体(B1)にビニル系単量体混合物(m2)の一部を先に仕込み、随時重合させながら残りを重合系に滴下する方法;複合ゴム状重合体(B1)にビニル系単量体混合物(m2)の全量を滴下しながら随時重合する方法などが挙げられ、これらを1段ないしは2段以上に分けて行うことができる。また、各段におけるビニル系単量体混合物(m2)の種類や組成比を変えて行うことも可能である。
複合ゴム状重合体(B1)とビニル系単量体混合物(m2)の質量比は特に制限されないが、得られる成形品の耐衝撃性と発色性とのバランスがより良好なものとなることから、複合ゴム状重合体(B1)を10~80質量%、ビニル系単量体混合物(m2)を20~90質量%とすることが好ましく、複合ゴム状重合体(B1)を30~70質量%、ビニル系単量体混合物(m2)を30~70質量%とすることが特に好ましい(ただし、複合ゴム状重合体(B1)とビニル系単量体混合物(m2)の合計を100質量%とする。)。かかる質量比でグラフト重合すると、得られる熱可塑性樹脂組成物の流動性、および成形品の耐衝撃性と発色性がより優れたものとなる。
グラフト重合には、通常、ラジカル重合開始剤および乳化剤を用いる。これらラジカル重合開始剤および乳化剤としては、複合ゴム状重合体(B1)の製造方法の説明において先に例示したラジカル重合開始剤および乳化剤などが挙げられる。また、ラジカル重合を行う際には、得られるグラフト共重合体(C1)の分子量やグラフト率を制御するために、各種公知の連鎖移動剤を添加してもよい。
グラフト共重合体(C1)は、通常、ラテックスの状態で得られる。グラフト共重合体(C1)のラテックスからグラフト共重合体(C1)を回収する方法としては、例えばグラフト共重合体(C1)のラテックスを、凝固剤を溶解させた熱水中に投入することによってスラリー状に凝析する湿式法;加熱雰囲気中にグラフト共重合体(C1)のラテックスを噴霧することによって半直接的にグラフト共重合体(C1)を回収するスプレードライ法などが挙げられる。
湿式法に用いる凝固剤としては、硫酸、塩酸、リン酸、硝酸等の無機酸;塩化カルシウム、酢酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の金属塩などが挙げられ、重合で用いた乳化剤に応じて選定される。例えば、乳化剤として脂肪酸石鹸やロジン酸石鹸等のカルボン酸石鹸のみが使用されている場合には上述した凝固剤の1種以上を用いることができる。また、乳化剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等の酸性領域でも安定な乳化力を示す乳化剤を使用した場合には、凝固剤としては金属塩が好適である。
湿式法を用いると、スラリー状のグラフト共重合体(C1)が得られる。このスラリー状のグラフト共重合体(C1)から乾燥状態のグラフト共重合体(C1)を得る方法としては、まず残存する乳化剤残渣を水中に溶出させて洗浄し、次いで、このスラリーを遠心またはプレス脱水機等で脱水した後に気流乾燥機等で乾燥する方法;圧搾脱水機や押出機等で脱水と乾燥とを同時に実施する方法などが挙げられる。かかる方法によって、粉体または粒子状の乾燥グラフト共重合体(C1)が得られる。
グラフト重合体(C1)のグラフト率は、35~60%、特に40~50%であることが好ましい。グラフト重合体(C1)のグラフト率が上記下限以上であると耐衝撃性に優れ、上記上限以下であると流動性に優れるため、好ましい。
[熱可塑性樹脂組成物]
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を含むものであり、樹脂成分として本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)のみを含むものであってもよく、本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)と上記のグラフト共重合体(C)(前述の通り、グラフト共重合体(C)はグラフト重合体(C1)であってもよい。)を含むものであってもよい。或いは、本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)と、後述のその他の熱可塑性樹脂を含むものであってもよい。
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の含有量>
本発明の熱可塑性樹脂組成物が(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)と上記のグラフト共重合体(C)を含む場合、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の含有率は、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)とグラフト共重合体(C)の合計を100質量%とした場合に、50~90質量%、特に50~80質量%、とりわけ60~70質量%であることが好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の含有率が上記範囲内であると、熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の流動性、発色性、耐熱性、耐傷付き性、耐衝撃性、耐面衝撃性が優れたものとなる。
<その他の熱可塑性樹脂>
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、必要に応じて、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)およびグラフト共重合体(C)以外の他の熱可塑性樹脂を含有してもよい。他の熱可塑性樹脂としては特に制限はなく、例えば、ポリメタクリル酸メチル(PMMA樹脂)、メタクリル酸メチル-N-シクロヘキシルマレイミド-N-フェニルマレイミド-スチレン共重合体、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT樹脂)、ポリエチレンテレフタレート(PET樹脂)、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアセタール樹脂、変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE樹脂)、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリアリレート、液晶ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂およびポリアミド樹脂(ナイロン)等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物が、これらの他の熱可塑性樹脂を含む場合、本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)と前述のグラフト共重合体(C)とを含むことによる流動性、発色性、耐熱性、耐傷付き性の効果をより有効に得る観点から、熱可塑性樹脂組成物中の全熱可塑性樹脂成分100質量%中の他の熱可塑性樹脂の含有量は80質量%以下、特に50質量%以下であることが好ましい。
<添加剤>
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の物性を損なわない範囲において、熱可塑性樹脂組成物の製造時(混合時)、成形時に、慣用の他の添加剤、例えば滑材、顔料、染料、充填剤(カーボンブラック、シリカ、酸化チタン等)、耐熱剤(熱安定剤)、酸化劣化防止剤、耐候剤(紫外線吸収剤、光安定剤)、離型剤、可塑剤、帯電防止剤、難燃剤、難燃助剤、硬化剤、硬化促進剤、導電性付与剤、応力緩和剤、結晶化促進剤、加水分解抑制剤、潤滑剤、衝撃付与剤、摺動性改良剤、相溶化剤、核剤、強化剤、流動調節剤、増感剤、増粘剤、沈降防止剤、ドリップ防止剤、消泡剤、カップリング剤、光拡散性微粒子、防錆剤、抗菌剤、防カビ剤、防汚剤、導電性高分子などを配合することができる。
<熱可塑性樹脂組成物の製造方法>
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、公知の装置を使用した公知の方法で製造することができる。例えば、一般的な方法として溶融混合法があり、この方法で使用する装置としては、押出機、バンバリーミキサー、ローラー、ニーダー等が挙げられる。混合には回分式、連続式のいずれを採用してもよい。また、各成分の混合順序などにも特に制限はなく、全ての成分が均一に混合されればよい。
[成形品]
本発明の成形品は、本発明の熱可塑性樹脂組成物を成形してなるものである。その成形方法としては、例えば、射出成形法、射出圧縮成形機法、押出法、ブロー成形法、真空成形法、圧空成形法、カレンダー成形法およびインフレーション成形法等が挙げられる。これらのなかでも、量産性に優れ、高い寸法精度の成形品を得ることができるため、射出成形法、射出圧縮成形法が好ましい。
[用途]
本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を含む本発明の熱可塑性樹脂組成物およびその成形品は、流動性に優れ、発色性、耐熱性、耐傷付き性にも優れるため、車輌内外装部品、事務機器、家電、建材等、幅広い分野で好適に使用される。
以下、本発明を具体的な実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下において、「%」は「質量%」、「部」は「質量部」を意味する。
[測定・評価方法]
以下の実施例および比較例における各種測定および評価方法は以下の通りである。
<ゴム状重合体(B)又は複合ゴム状重合体(B1)の体積平均粒子径の測定方法>
マイクロトラック(日機装社製「ナノトラック150」)を用い、測定溶媒としてイオン交換水を用いて、水性分散体に分散しているゴム状重合体(B)又は複合ゴム状重合体(B1)の体積平均粒子径を測定した。
<グラフト共重合体(C)又はグラフト重合体(C1)のグラフト率の測定方法>
グラフト共重合体(C)又はグラフト重合体(C1)1gを80mLのアセトンに添加し、65~70℃ にて3時間加熱還流し、得られた懸濁アセトン溶液を遠心分離機(日立工機社製「CR21E」)にて14,000rpm、30分間遠心分離して、沈殿成分(アセトン不溶成分)とアセトン溶液(アセトン可溶成分)を分取した。そして、沈殿成分(アセトン不溶成分)を乾燥させてその質量(Y(g))を測定し、下記式(1)によりグラフト率を算出した。なお、式(1)におけるYは、グラフト共重合体(C)又はグラフト重合体(C1)のアセトン不溶成分の質量(g)、XはYを求める際に使用したグラフト共重合体(C)又はグラフト重合体(C1)の全質量(g)、ゴム分率はグラフト共重合体(C)又はグラフト重合体(C1)の製造に用いたゴム状重合体(B)又は複合ゴム状重合体(B1)の水性分散体における固形分濃度である。
グラフト率(質量%)={(Y-X×ゴム分率)/X×ゴム分率}×100 …(1)
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の分子量測定>
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用い、テトラヒドロフラン(THF)に溶解して測定したものを標準ポリスチレン(PS)換算で示したものである。
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)のガラス転移温度(Tg)>
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量測定(DSC)により求めた。具体的には、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を窒素雰囲気下、10℃/minで、35℃から250℃まで昇温した後、35℃まで冷却し、再度250℃まで昇温した場合に観測されるガラス転移温度を求めた。ガラス転移温度が高いほど、耐熱性に優れる。
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)のガラス転移温度(Tg)は、耐熱性の観点から、前述の通り、110℃~130℃であることが好ましく、特に115℃~125℃であることが好ましい。
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の組成分析>
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の組成分析は、Yanaco製元素分析装置MT-6を用いた元素分析結果(N量、O量)をもとに、N-フェニルマレイミド量、メタクリル酸メチル量を求め、残りをスチレン量として算出した。
[原料]
以下の実施例および比較例において使用した原料は、以下の通りである。
<単量体原料>
メタクリル酸メチル:三菱レイヨン株式会社製、アクリエステル(登録商標)M
N-フェニルマレイミド:株式会社日本触媒製、イミレックス(登録商標)-P
スチレン:NSスチレンモノマー株式会社社製
<ラジカル重合開始剤>
t-ブチルパーオキシピバレート:日油株式会社製、パーブチルPV(10時間半減期温度:54.6℃)
t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート:日油株式会社製、パーブチルO(10時間半減期温度:72.1℃)
1,1-ジ(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン:日油株式会社製、パーヘキサHC(10時間半減期温度:87.1℃)
<連鎖移動剤>
t-ドデシルメルカプタン:アルケマ株式会社製
α-メチルスチレンダイマー:三井化学株式会社製
<懸濁分散剤・分散助剤>
第三リン酸カルシウム:宇部マテリアルズ株式会社社製
アルケニルコハク酸カリウム:花王株式会社製、ラテムルDSK
[(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の製造]
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A-1)の製造>
メタクリル酸メチル76質量部、N-フェニルマレイミド8質量部、スチレン16質量部のビニル系単量体混合物100質量部に、パーブチルPV0.1質量部、パーブチルO0.05質量部、パーヘキサHC0.05質量部、t-ドデシルメルカプタン0.6質量部、α-メチルスチレンダイマー0.2質量部をあらかじめ混合し、純水200質量部に第三リン酸カルシウム0.5質量部、アルケニルコハク酸カリウム0.003質量部を添加し、撹拌機付の20リットル耐圧反応槽に仕込み、40℃から重合を開始させた。重合反応における昇温速度は5~10℃/hrで9時間反応を行い、120℃にて重合を終了後、冷却、洗浄、濾過、乾燥工程を経てビーズ状の重合体である(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A-1)を得た。得られた(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A-1)の性状を表1に示す。
<(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A-2)~(A-11)の製造>
表1に示す成分配合としたこと以外は、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A-1)と同様に(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A-2)~(A-11)を製造した。得られた(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A-2)~(A-11)の性状を表1に示す。
以下において、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A-1)~(A-11)はそれぞれ共重合体(A-1)~(A-11)と記載する。
Figure 0007024342000001
[ゴム状重合体(B)の製造]
<ゴム状重合体(B-1)の製造>
アルケニルコハク酸ジカリウム0.27部、イオン交換水175部、アクリル酸n-ブチル50部、メタクリル酸アリル0.16部、1,3-ブチレングリコールジメタクリレート0.08部、およびt-ブチルヒドロペルオキシド0.1部の混合物を反応器に投入した。反応器に窒素気流を通じることによって、反応器内を窒素置換し、60℃まで昇温した。内温が50℃となった時点で、硫酸第一鉄0.00015部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩0.00045部、ロンガリット0.24部、およびイオン交換水5部からなる水溶液を添加して重合を開始させ、内温を75℃に上昇させた。さらにこの状態を1時間維持し、体積平均粒子径0.20μmのゴム状重合体(B-1)を得た。
<ゴム状重合体(B-2)の製造>
撹拌機を備えた耐圧容器に脱イオン水150部、ブタジエンモノマー100部、硬化脂肪酸カリ石鹸3.0部、有機スルホン酸ソーダ0.3部、ターシャルドデシルメルカプタン0.2部、過硫酸カリウム0.3部、および水酸化カリウム0.14部を仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら温度を60℃に上げて重合を開始し、重合率65%のときに過硫酸カリウム0.1部を溶解した脱イオン水5部を上記耐圧容器に加えて重合温度を70℃に上げ、反応時間13時間、重合転化率95%で重合を完結し、体積平均粒子径80nm、固形分52.0%のラテックスを得た。このラテックスに、20%酢酸水溶液を酢酸として1.0部添加し肥大化操作を行って、体積平均粒子径0.20μmのゴム状重合体(B-2)を得た。
[グラフト共重合体(C)の製造]
<グラフト共重合体(C-1)の製造>
反応器の内温を75℃に保ったまま、ゴム状重合体(B-1)50部(固形分として)に対して、ロンガリット0.15部、アルケニルコハク酸ジカリウム0.65部、およびイオン交換水10部からなる水溶液を添加し、次いで、アクリロニトリル6.3部、スチレン18.7部、およびt-ブチルヒドロペルオキシド0.11部からなる混合液を1時間にわたって滴下し、グラフト重合させた。滴下終了から5分後に、硫酸第一鉄0.001部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩0.003部、ロンガリット0.15部、およびイオン交換水5部からなる水溶液を添加し、次いで、アクリロニトリル6.3部、スチレン18.7部、t-ブチルヒドロペルオキシド0.19部、およびn-オクチルメルカプタン0.014部からなる混合液を1時間にわたって滴下しグラフト重合させた。滴下終了後、内温を75℃に10分間保持した後、冷却し、内温が60℃となった時点で、酸化防止剤(吉富製薬工業社製、アンテージW500)0.2部およびアルケニルコハク酸ジカリウム0.2部をイオン交換水5部に溶解した水溶液を添加した。次いで、反応生成物の水性分散体を硫酸水溶液で凝固、水洗した後、乾燥してグラフト共重合体(C-1)を得た。グラフト共重合体(C-1)のグラフト率は40%であった。
<グラフト共重合体(C-2)の製造>
試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱機および撹拌装置を備えた反応器内に、ゴム状重合体(B-2)(固形分として50部)を入れ、不均化ロジン酸カリウム0.3部(固形分)、硫酸第一鉄七水塩0.01部、ピロリン酸ナトリウム0.2部、結晶ブドウ糖0.5部を仕込み、反応器内の内容物を撹拌しながら60℃まで昇温させた。スチレン39部、アクリルニトリル11部および、ターシャリードデシルメルカプタン0.4部とクメンハイドロパーオキサイド0.35部とを混合し、この混合液を2時間かけて連続的に滴下、供給してグラフト重合させた。その間、反応器内温を60℃に保つようにジャケット温度を制御した。滴下終了後70℃まで昇温させ、さらに1時間保ってグラフト重合反応を完結させた。冷却後、酸化防止剤(ジラウリルチオジプロピオネート)を添加し、グラフト共重合体(C-2)のラテックスを得た。得られたグラフト共重合体(C-2)のラテックスを、その1倍量の2.5%硫酸水溶液(80℃)中に撹拌下で投入し、さらに90℃で5分間保持して凝固させてグラフト共重合体(C-2)のスラリーを得た。そして、そのスラリーの水洗と脱水を2度繰り返した後、一晩70℃で静置し、乾燥して乳白色粉末のグラフト共重合体(C-2)を得た。グラフト共重合体(C-2)のグラフト率は41%であった。
[複合ゴム状重合体(B1)の製造]
<ポリオルガノシロキサン(b-1-1)の製造>
オクタメチルテトラシクロシロキサン96部、γ-メタクリルオキシプロピルジメトキシメチルシラン2部およびエチルオルソシリケート2部を混合してシロキサン系混合物100部を得た。これにドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム10部を溶解したイオン交換水300部を添加し、ホモミキサーにて10000回転で2分間撹拌した後、ホモジナイザーに30MPaの圧力で1回通し、安定な予備混合オルガノシロキサンラテックスを得た。
別途、試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱器および撹拌装置を備えた反応器内に、ドデシルベンゼンスルホン酸2部、イオン交換水98部を注入し、2%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液を調製した。この水溶液を85℃に加熱した状態で、予備混合オルガノシロキサンラテックスを4時間にわたって滴下し、滴下終了後1時間温度を維持し、冷却した。この反応液を室温で48時間放置した後、水酸化ナトリウム水溶液で中和して、ポリオルガノシロキサン(b-1-1)のラテックスを得た。ポリオルガノシロキサン(b-1-1)ラテックスの一部を170℃で30分間乾燥して固形分濃度を求めたところ、17.3%であった。また、ラテックス中に分散しているポリオルガノシロキサン(b-1-1)の体積平均粒子径は30nmであった。
試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱器および撹拌装置を備えた反応器内に、ポリオルガノシロキサン(b-1-1)のラテックスを固形分換算で8.0部、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウム0.8部を仕込み、イオン交換水190部を添加し、混合した。その後、メタアクリレート系重合体(b-2-1)を構成する単量体としてアクリル酸n-ブチル42.0部、アリルメタクリレート0.14部、1,3-ブチレングリコールジメタクリレート0.075部およびt-ブチルヒドロペルオキシド0.088部からなる混合物を添加した。この反応器に窒素気流を通じることによって、雰囲気の窒素置換を行い、60℃まで昇温した。反応器の内部の温度が60℃になった時点で、硫酸第一鉄0.0001部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩0.0003部およびロンガリット0.24部をイオン交換水10部に溶解させた水溶液を添加し、ラジカル重合を開始させた。(メタ)アクリル酸エステル成分の重合により、液温は78℃まで上昇した。1時間この状態を維持し、重合発熱が確認されなくなるまで重合を継続し、複合ゴム状重合体(B1-1)のラテックスを得た。ラテックスに分散している複合ゴム状重合体(B1-1)の体積均粒子径は91nm、300~500nmの粒子割合は0体積%であった。
[グラフト重合体(C1)の製造]
<グラフト重合体(C1-1)の製造>
上記の複合ゴム状重合体(B1-1)の製造に引き続き、反応器内部の液温が60℃に低下した後、ロンガリット0.4部をイオン交換水10部に溶解した水溶液を添加した。次いで、アクリロニトリル7.5部、スチレン22.5部およびt-ブチルヒドロペルオキシド0.1部の混合液を約1時間にわたって滴下し重合した。滴下終了後1時間保持した後、硫酸第一鉄0.0002部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩0.0006部およびロンガリット0.25部をイオン交換水10部に溶解させた水溶液を添加した。次いで、アクリロニトリル5.0部、スチレン15.0部およびt-ブチルヒドロペルオキシド0.1部の混合液を約40分間にわたって滴下し重合した。滴下終了後1時間保持した後、冷却して、グラフト共重合体(C1-1)のラテックスを得た。次いで、酢酸カルシウムを5%の割合で溶解した水溶液150部を60℃に加熱し撹拌した。その酢酸カルシウム水溶液中にグラフト共重合体(C1-1)のラテックス100部を徐々に滴下して凝固させた。得られた凝固物を分離し、洗浄した後、乾燥させて、グラフト共重合体(B-1)の乾燥粉末を得た。グラフト共重合体(C1-1)のグラフト率は40%であった。
<グラフト共重合体(C1-2)~(C1-6)の製造>
表2に示すように、ポリオルガノシロキサン(b-1-1)とアクリル酸n-ブチルの質量比率およびポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウムの添加量(部)を変更した以外は、グラフト共重合体(C1-1)と同様にして、グラフト共重合体(C1-2)~(C1-6)を得た。
ラテックスに分散している複合ゴム状重合体(B1)の体積平均粒子径、300~500nmの粒子割合とグラフト共重合体(C1-2)~(C1-6)のグラフト率を表2に示す。
<グラフト共重合体(C1-7)の製造>
(酸基含有共重合体ラテックスの製造)
試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱機および撹拌装置を備えた反応器内に、イオン交換水200部、オレイン酸カリウム2部、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム4部、硫酸第一鉄七水塩0.003部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩0.009部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.3部を窒素気流下で仕込み、60℃に
昇温した。60℃になった時点から、アクリル酸n-ブチル85部、メタクリル酸15部、クメンヒドロパーオキサイド0.5部からなる混合物を120分かけて連続的に滴下した。滴下終了後、さらに2時間、60℃を維持した状態で熟成を行い、固形分が33%、重合転化率が96%、酸基含有共重合体の体積平均粒子径が120nmである酸基含有共重合体ラテックス(X)を得た。
(ラジカル重合)
試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱機および攪拌装置を備えた反応器内に、ポリオルガノシロキサン(b-1-1)のラテックスを固形分換算で4.0部と、アルケニルコハク酸ジカリウム0.48部と、イオン交換水190部とを仕込んで混合した。次いで、アルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2-2)を構成する単量体としてアクリル酸n-ブチル45.0部、アリルメタクリレート0.4部、1,3-ブチレングリコールジメタクリレート0.09部、t-ブチルハイドロパーオキサイド0.12部からなる混合物を添加した。この反応器に窒素気流を通じることによって雰囲気の窒素置換を行い、内温を60℃まで昇温した。内温が60℃に達した時点で、硫酸第一鉄七水塩0.000075部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩0.00023部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート0.2部、イオン交換水10部からなる水溶液を添加し、ラジカル重合を開始させた。重合発熱が確認された後、ジャケット温度を75℃とし、重合発熱が確認されなくなるまで重合を継続し、さらに1時間この状態を維持し、ポリオルガノシロキサンとポリブチルアクリレートゴムとが複合した複合ゴムを得た(ラジカル重合工程)。
得られた複合ゴムの体積平均粒子径は100nmであった。
(肥大化)
上記の反応器内部の液温が70℃に低下した後、5%ピロリン酸ナトリウム水溶液を固形分として0.20部添加した。内温70℃で制御した後、酸基含有共重合体ラテックス(X)を固形分として0.30部添加し、30分撹拌、肥大化を行い、複合ゴム状重合体(B1-2)のラテックスを得た(肥大化工程)。
得られたラテックス状の複合ゴム状重合体(B1-2)の体積平均粒子径は165nmであった。また、複合ゴム状重合体(B1-2)の全粒子中に占める、粒子径が300~500nmである粒子の割合は10体積%であった。
(グラフト共重合体(C1-7)の製造)
複合ゴム状重合体(B1-2)のラテックスに、硫酸第一鉄七水塩0.001部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩0.003部、ロンガリット0.3部、イオン交換水10部からなる水溶液を添加した。次いで、アクリロニトリル10部、スチレン30部、t-ブチルハイドロパーオキサイド0.18部からなる混合液を80分間にわたって滴下し、重合した。滴下終了後、温度75℃の状態を30分保持した後、アクリロニトリル2.5部、スチレン7.5部、t-ブチルハイドロパーオキサイド0.05部、n-オクチルメルカプタン0.02部からなる混合物を20分にわたって滴下し、重合した。滴下終了後、温度75℃の状態を30分保持した後、クメンヒドロパーオキシド0.05部を添加し、さらに温度75℃の状態を30分保持した後、冷却し、複合ゴム状重合体(B1-2)の存在下に、アクリロニトリルとスチレンを重合させたグラフト共重合体(C1-7)のラテックスを得た。次いで、1%酢酸カルシウム水溶液150部を60℃に加熱し、この中へグラフト共重合体(C1-7)のラテックス100部を徐々に滴下して凝固した。そして、析出物を分離し、脱水、洗浄した後に乾燥して、グラフト共重合体(C1-7)を得た。
<グラフト共重合体(C1-8)~(C1-12)の製造>
ポリオルガノシロキサン(b-1-1)、アルケニルコハク酸ジカリウム、およびアクリル酸n-ブチルの量と、肥大化工程で用いたピロリン酸ナトリウムの量、および酸基含有共重合体ラテックス(X)の量を表1に示すように変更した以外は、グラフト共重合体(C1-7)と同様にして、グラフト共重合体(C1-8)~(C1-12)を得た。
上記の各例で得られたグラフト共重合体(C1-7)~(C1-12)を構成する複合ゴム状重合体(B1)の体積平均粒子径、全粒子中に占める粒子径が300~500nmである粒子の割合と、グラフト共重合体(C1-7)~(C1-12)のグラフト率を表2に示す。
Figure 0007024342000002
[実施例1~6、比較例1~5]
表3、表4に示す(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)100質量部にカーボンブラック0.8部を混合し、30mmφの真空ベント付き2軸押し出し機(池貝社製「PCM30」)を用いて240℃で溶融混練し、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)のペレットを得た。得られた(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)ペレットについてメルトボリュームレートを以下の方法により評価した。また、得られた(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)のペレットを射出成形した成形品について、発色性、耐熱性、耐傷付き性を以下の方法により評価した。
評価結果を表3、表4に示す。
[実施例7~13、比較例6~11]
表5、表6に示す配合処方(質量部)で各成分を混合し、さらにそこにカーボンブラック0.8部を混合し、30mmφの真空ベント付き2軸押し出し機(池貝社製「PCM30」)を用いて240℃で溶融混練し、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットについてメルトボリュームレートとスパイラルフロー長さを以下の方法により評価した。また、得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットを射出成形した成形品について、発色性、耐熱性、耐傷付き性、耐衝撃性、耐面衝撃性を以下の方法により評価した。
評価結果を表5、表6に示す。
[各評価方法]
(メルトボリュームレート(MVR)の測定)
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)又は熱可塑性樹脂組成物のペレットについて、ISO 1133規格に従い、220℃または230℃の条件で測定した。MVRは流動性の目安となる。
(スパイラルフロー長さの測定)
熱可塑性樹脂組成物のペレットを、射出成形機(日本製鋼所製「J85AD-110H)によりシリンダー温度280℃、金型温度60℃の条件で、断面3.1mm×12.7mmの渦巻状金型に射出し、この金型内を熱可塑性樹脂組成物が流動する長さを測定した。流動する長さが長いほど、流動性が優れる。
<射出成形1>
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)又は熱可塑性樹脂組成物のペレットを射出成形機(東芝機械社製「IS55FP-1.5A」)によりシリンダー温度200~270℃、金型温度60℃の条件で、縦80mm、横10mm、厚さ4mmの成形品を成形し、シャルピー衝撃試験用成形品、荷重たわみ温度測定用成形品(成形品(Ma1))として用いた。
<射出成形2>
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)又は熱可塑性樹脂組成物のペレットを射出成形機(株式会社日本製鋼所製「J-75EII-P」)によりシリンダー温度200~270℃、金型温度60℃の条件で、縦100mm、横100mm、厚さ3mmの成形品を成形し、発色性評価用成形品、耐傷付き性評価用成形品、落球衝撃強度測定用成形品(成形品(Ma2))として用いた。
<耐熱性の評価>
成形品(Ma1)について、ISO試験法75規格に準拠し、1.83MPa、4mm、フラットワイズ法で荷重たわみ温度(HDT)(℃)を測定した。
<発色性の評価>
成形品(Ma2)について、分光測色計(コニカミノルタオプティプス社製「CM-3500d」)を用いて明度Lを、SCE方式にて測定した。測定されたLを「L(ma)」とする。Lが低いほど黒色となり、発色性が良好である。
<耐衝撃性の評価:シャルピー衝撃試験>
成形品(Ma1)について、ISO 179規格に従い、23℃の条件でシャルピー衝撃試験(ノッチ付)を行い、シャルピー衝撃強度を測定した。
<耐傷付き性>
成形品(Ma2)について、JIS K5600に準拠し、750gの荷重で鉛筆硬度を測定した。鉛筆硬度が高いほど、耐傷付き性に優れる。
本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)および熱可塑性樹脂組成物は、鉛筆硬度がH以上、特に2H以上であることが好ましい。
<耐面衝撃性の評価:落球衝撃強度測定>
-30℃に温調した成形品(Ma2)について、落球衝撃強度を測定した。重さ500gの鋼球を10cmの高さから成形品(Ma2)の板面に落下させ、割れなければ10cm毎に落下高さを高くして割れや亀裂発生の有無を確認した。試料3枚中、割れや亀裂が2枚以上発生しなかった落下高さを落球衝撃高さとした。落球衝撃高さが高いほど耐面衝撃性に優れる。
Figure 0007024342000003
Figure 0007024342000004
Figure 0007024342000005
Figure 0007024342000006
実施例1~13に示したように、本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)およびこの(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を含む本発明の熱可塑性樹脂組成物は流動性に優れ、本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)および本発明の熱可塑性樹脂組成物を用いて得られた成形品は、発色性や耐熱性、耐傷付き性に優れるものであった。また、本発明の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形品は、耐衝撃性、特に耐面衝撃性に優れる。
一方、比較例1、比較例4、比較例6、比較例9は、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)のN-置換マレイミド単量体の含有率が高いため、流動性と発色性が著しく劣るものであった。また、比較例6と比較例9にあるように、グラフト共重合体(C)を含んだ場合に耐面衝撃性が著しく劣るものとなり、比較例9では耐衝撃性も悪かった。比較例2と比較例7は、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の芳香族ビニル単量体の含有率が低いため、流動性が著しく劣った。また、比較例7にあるように、グラフト共重合体(C)を含んだ場合に発色性と耐傷付き性が劣った。比較例3と比較例8は、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)の芳香族ビニル単量体の含有率が高いため、耐傷付き性が著しく劣った。また、比較例8にあるように、グラフト共重合体(C)を含んだ場合に耐面衝撃性が劣った。比較例5と比較例10は、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)がN-置換マレイミド単量体を含まず、芳香族ビニル単量体の含有率が低いため、耐熱性と流動性が著しく劣った。比較例11は、N-置換マレイミド単量体の含有率が高い共重合体(A-10)と、N-置換マレイミド単量体を含まない共重合体(A-11)をブレンドすることで、熱可塑性樹脂組成物中の総N-置換マレイミド量を調整しているが、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)中のN-置換マレイミド単量体の含有率がそれぞれ本発明の範囲内でないため、流動性が著しく劣る上に、耐面衝撃性や発色性も悪い。
[実施例14~30、参考例1,2、比較例12~17]
表7~9に示す配合処方(質量部)で各成分を混合し、さらにそこにカーボンブラック0.8部を混合し、30mmφの真空ベント付き2軸押出機(池貝社製、「PCM30」)で200~260℃、93.325kPa真空にて溶融混練し、ペレタイザー(創研社製「SH型ペレタイザー」)を用いてペレット化して熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。
得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットについてメルトボリュームレートを前述の方法で測定した。
また、得られた熱可塑性樹脂組成物のペレットを射出成形した成形品について、耐衝撃性、発色性、耐熱性、耐傷付き性を前述の方法で評価した。
評価結果を表7~9に示す。
Figure 0007024342000007
Figure 0007024342000008
Figure 0007024342000009
実施例14~30に示すように、本発明の熱可塑性樹脂組成物を用いた各実施例によれば、流動性に優れ、耐衝撃性、発色性、耐熱性、耐傷付き性に優れた成形品が得られた。
一方、比較例12~17で得られた熱可塑性樹脂組成物は流動性、耐衝撃性、発色性、耐熱性、耐傷付き性のいずれかが不充分であった。
なお、参考例1,2は、本発明の(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を用いているが、参考例1では、この(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)に配合したグラフト共重合体(C1-4)の体積平均粒径が小さ過ぎるために耐衝撃性が不足している。また、参考例2では、グラフト共重合体(C1-11)の体積平均粒径が大き過ぎるために発色性が劣る。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、車輌内外装部品、事務機器、家電、建材等として有用である。

Claims (7)

  1. (メタ)アクリル酸エステル単量体とN-置換マレイミド単量体と芳香族ビニル単量体を含むビニル系単量体混合物(m1)であって、該ビニル系単量体混合物(m1)の合計100質量%中のN-置換マレイミド単量体の含有量が1質量%以上、9質量%未満で、芳香族ビニル単量体の含有量が7~39質量%であるビニル系単量体混合物(m1)を重合してなる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)と、
    ゴム状重合体(B)の存在下にビニル系単量体混合物(m2)を重合して得られるグラフト共重合体(C)とを含む熱可塑性樹脂組成物であって、
    前記グラフト共重合体(C)は、
    ゴム状重合体(B)20~80質量%の存在下に、ビニル系単量体混合物(m2)20~80質量%を重合してなり(ただし、ゴム状重合体(B)とビニル系単量体混合物(m2)との合計は100質量%)、
    該ゴム状重合体(B)は、ジエン系ゴム状重合体、アクリル系ゴム状重合体、オレフィン系ゴム状重合体、およびシリコーン系ゴム状重合体から選ばれる1種又は2種以上であり、
    該ビニル系単量体混合物(m2)は、ビニル系単量体混合物(m2)の合計100質量%中に芳香族ビニル単量体を65~82質量%、シアン化ビニル単量体を18~35質量%含み、
    グラフト率が10~150%である、熱可塑性樹脂組成物。
  2. (メタ)アクリル酸エステル単量体とN-置換マレイミド単量体と芳香族ビニル単量体を含むビニル系単量体混合物(m1)であって、該ビニル系単量体混合物(m1)の合計100質量%中のN-置換マレイミド単量体の含有量が1質量%以上、9質量%未満で、芳香族ビニル単量体の含有量が7~39質量%であるビニル系単量体混合物(m1)を重合してなる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)と、
    ゴム状重合体(B)の存在下にビニル系単量体混合物(m2)を重合して得られるグラフト共重合体(C)とを含む熱可塑性樹脂組成物であって、
    前記グラフト共重合体(C)が、体積平均粒子径が50nm以上240nm未満であるポリオルガノシロキサン(b-1)と、アルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2)との複合ゴム状重合体(B1)の存在下に、芳香族ビニル単量体とシアン化ビニル単量体とを含むビニル系単量体混合物(m2)を重合して得られるグラフト重合体(C1)である、熱可塑性樹脂組成物。
  3. 前記複合ゴム状重合体(B1)におけるポリオルガノシロキサン(b-1)とアルキル(メタ)アクリレート系重合体(b-2)の合計100質量%におけるポリオルガノシロキサン(b-1)の割合が1質量%以上25質量%未満である、請求項2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  4. 前記グラフト重合体(C1)は、前記複合ゴム状重合体(B1)10~80質量%の存在下に、前記ビニル系単量体混合物(m2)20~90質量%を重合してなり(ただし、複合ゴム状重合体(B1)とビニル系単量体混合物(m2)との合計は100質量%)、
    該ビニル系単量体混合物(m2)は、ビニル系単量体混合物(m2)の合計100質量%中に芳香族ビニル単量体を65~82質量%、シアン化ビニル単量体を18~35質量%含み、
    グラフト率が35~60%である、請求項2又は3に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  5. 前記ビニル系単量体混合物(m1)の合計100質量%中の(メタ)アクリル酸エステル単量体の含有量が52~92質量%である、請求項1ないし4のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
  6. 前記(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)と前記グラフト共重合体(C)との合計100質量%中に、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体(A)を50~90質量%含む、請求項1ないし5のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
  7. 請求項1ないし6のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形品。
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