JPH02229818A - 物性バランスの優れた耐衝撃性スチレン系樹脂及びその製造方法 - Google Patents

物性バランスの優れた耐衝撃性スチレン系樹脂及びその製造方法

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JPH02229818A
JPH02229818A JP5013489A JP5013489A JPH02229818A JP H02229818 A JPH02229818 A JP H02229818A JP 5013489 A JP5013489 A JP 5013489A JP 5013489 A JP5013489 A JP 5013489A JP H02229818 A JPH02229818 A JP H02229818A
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甲斐 照昭
Osamu Teranaka
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐衝撃性、光沢、剛性の夫々の特性に優れた
耐衝撃性スチレン系樹脂、およびその製造方法に関する
ものである. 〔従来の技術〕 ゴム変性されたスチレン系樹脂、即ち耐衝撃性スチレン
系樹脂は、ラジオやテレビのハウジング、VTR力セン
トハーフ等の弱電機器、調味料容器、乳酸菌飲料容器等
の食品容器類、その他玩具等幅広い分野で使われている
然しなから、上記耐衝撃性スチレン系樹脂は、ゴム状重
合体を加えることにより、剛性や光沢といった特性の低
下を余儀無くされている。
近年、市場の用途拡大や、ABS樹脂(アクリロニトリ
ル・プタジエン・スチレン樹脂)の用途分野への進出が
進んでいる. このような背景から、剛性や光沢のさらに優れた耐衝撃
性スチレン系樹脂が強く要望されている.しかし、一般
的に耐衝撃性スチレン系樹脂の各物性は、樹脂中に分散
しているゴム粒子相の大きさや分量に関係し、剛性や光
沢を通常の手法により満足のゆく程度まで改良すると、
耐衝撃性が著しく悪化してしまうことになる。
このように、耐衝撃性と光沢、さらに剛性は相反する特
性であるため、高い光沢と剛性を維持し、しかも優れた
耐衝撃性を有するスチレン系樹脂を得ることは困難であ
る. 従来、耐fJi撃性スチレン系樹脂を改良する方法とし
て、溶液粘度の特定化(特開昭58−4934号公報)
、溶液粘度とムーニー粘度の関係の特定化(特開昭53
−44188号公報)、分子量分布の特定化(特開昭5
4−15912号公報)、溶液粘度と有機過酸化物架橋
体における引張弾性率、膨潤度の関係の特定化(特開昭
60−250021号公報)などの方法が復案されてい
る。
〔発明が解決しようとしている課題〕
然しながら、これらの方法においては、光沢と耐衝撃性
と剛性の3者のバランスを向上させることについては必
ずしも満足しうるものではない.また、特開昭60−2
50021号公報において、低引張弾性率を有する特定
のゴム状重合体を用いることにより、衝撃強度と剛性が
ともに優れる耐衝撃性スチレン系樹脂が得られることが
述べられている. 〔課題を解決するための手段〕 そこで、本発明者らは、耐衝撃性と剛性、さらに光沢の
バランスに優れた耐街窄性スチレン系樹脂を得るための
ゴム状重合体の開発をすべく、特に、ゴム状重合体の弾
性率の低いゴムについて研究を重ねた結果、ゴム状重合
体の弾性率が従来のゴムより大幅に低い領域において、
耐衝撃性と剛性に優れ、かつ光沢の良好な樹脂が得られ
ることを発見した. すなわち、本発明は; ■(a)ムーニー粘度が30〜80、 (b)tS液粘度が20〜60センチボイズ、(c)1
.2−ビニル結合金量が10〜40重量%、 (d)その有a過酸化物架橋物における弾性率がlθ〜
18kg/c艷であり、 有機リチウム系触媒でブタジエン単量体を重合し、得ら
れる末端リチウム活性重合体を多官能性処理剤で結合さ
せているポリプタジエン重合体を含有することを特徴と
する、耐衝撃性スチレン系樹脂であり、及び ■(a)ムーニー粘度が30〜80、 (b)?8?&粘度が20〜60センチボイズ、(C)
1.2−ビニル結合金量がlO〜40重量%、 (d)その有機過酸化物架橋物における弾性率が10 
〜18kg/cjであり、 有機リチウム系触媒でブタジエン単量体を重合し、得ら
れる末端リチウム活性重合体を多官能性処理剤で結合さ
せているポリプタジエン重合体とスチレン系単量体単独
、またはスチレン系単量体および該スチレン系単量体と
共重合可能な単量体との混合物を、塊状重合、塊状懸濁
重合または溶液重合させることを特徴とする、耐衝撃性
スチレン系樹脂の製造方法を提供するものである.ここ
で、本発明のいう弾性率とは、後述の特定の条件で架橋
させたポリプタジエンの有Ja過酸化物架橋物における
、後述の特定の条件下で測定する動的弾性率をいう. 以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いられるポリブタジエンは、特定された構造
を有するポリブタジエンであって以下の特徴を有するこ
とが必要である. すなわち、■ムーニー粘度(ML+−4)は30〜80
の範囲にある.ムーニー粘度が30未満では、得られる
樹脂の耐衝撃性が劣り、また80より高い場合では外観
特性が劣る. ■さらに、25℃で測定した5重量%スチレン溶液粘度
(SV)は、20〜60センチポイズ(cps)である
.溶液粘度が20cps未満では得られる樹脂の衝撃強
度が劣り、60cpsより高い場合には外観特性と剛性
が低下する.■次に、本発明で用いられるポリプタジエ
ンの1、2−ビニル結合金量は、10〜40重量%、好
ましくは10〜25重量%の範囲である.この範囲以外
では、得られる樹脂の衝liI強度が劣る.本発明のポ
リブタジエンは1.2−ビニル結合金量が10〜40重
量%であるが、これに伴い、シスー1.4結合金量は2
0〜40重量%、トランス−1.4結合金量は30〜6
0重盪%となる.■さらに、本発明で用いるポリブタジ
エンの有機過酸化物架橋体における弾性率は、lO〜1
8kg / cdである。弾性率がI O kg / 
c+i未満あるいは、18kg/c−より高い場合には
、得られる樹脂の衝撃強度が劣る. 次に、本発明で用いるポリブタジエンの特性の測定方法
について述べる. ■ムーニー粘度は、ML...(toO℃)である. ■5重量%スチレン溶液粘度はキヤノンフェンスヶ型粘
度計を用いて25゜Cで測定した.■1.  2−ビニ
ル結合金量は、赤外分光光度計を用いてモレロ法(La
  chimica  EL’  indusLria
,41,758 (1959)による〕にて測定した. ■本発明でいう弾性率とは、特定の条件で架橋、調製し
た有機過酸化物架橋物を粘弾性測定装置を用いて、特定
の条件で測定した動的弾性率をいうが、以下にその具体
的な条件を述べる.ポリプタジエンゴム55gと有機過
酸化物のジクミルバーオキサイド0.055g(ゴム1
00重量部に対して0.  1重量部を下記装置に混練
す混練装置:■東洋精機製作所製、 ラボプラストミル(型式LPM−2500−200)、
混練条件:■予備混合(サンプル投入);50℃、lO
回転、30秒、 ■混練;50゜C、50回転、2分間、この混練物を1
60℃の温度で2 0 0 kg/cm2の圧力下、1
8分間圧縮成形して、有機過酸化物架橋物のシートを得
る.次いで、この有機過酸化物架橋物のシート成形品よ
り試験片をカットして、粘弾性測定装置により動的弾性
率を測定する.(測定条件) 測定Ja種: I1岩本’M作所v E S F − 
on、測定法 :伸長変形(初期荷重一定)、測定周波
数:100Hz, 初期荷重:200g, 加振振幅:300μ、 測定温度:25℃、 サンプル寸法: (幅)5蘭×(rg−さ)2鵬×(長
さ)30閣、 本発明で用いるポリブクジエンゴムは、前述したように
、従来の一触的なゴムに比べて有機過酸化物架橋物の弾
性率が低い.このようなポリブタジエンを製造するため
には、何らかの工夫が必要である. 具体的な方法として、例えば少なくとも有機リチウム化
合物とポリビニル芳香族化合物とを含む反応生成物を触
媒として、ブタジェン単量体を重合し、重合が実質的に
完了した後、生成した末端リチウム活性重合体に多官能
性処理剤を結合させる方法がある. ここで、ブタジエン単量体を重合させる場合に、バッジ
式でしかも触媒とプタジェンをそれぞれ分割して添加し
、反応させる方法が好ましい.ここでいうポリビニル芳
香族化合物とは、例えばジビニルベンゼン、1,2.4
−トリビニルベンゼン、l,3−ジビニルナフタレン、
l.3.5−トリビニルナフタレン、2.4−ジビニル
ビフェニル、3,5.4−トリビニルビフエニルなどで
あり、とくにジビニルベンゼンが好マしい.このジビニ
ルベンゼンには、0−、m−、p一の異性体があるが、
これらの異性体混合物のジビニルヘンゼンを用いても十
分に効果が発揮される。
一方、多官能性処理剤としては、例えばトリクロ口メチ
ルシラン、ジメチルジク口コシラン、シリコンテトラク
ロライドなどのシラン化合物(J,po1ym.sci
.八一1.3.93(1965) ] .炭酸ジエチノ
レなどの炭酸ジエステル類(特開昭54−8716号公
報)、ジビニルベンゼンなどのジビニル芳香族化合物(
特開昭51−34290号公報)、四塩化炭素などのハ
ロゲン化合物、テトラク口口スズのようなスズ化合物な
ど公知のものを使用することができる。これらはそれぞ
れ単独で用いても良いし、2種以上組み合わせて用いて
も良い。
さらに、トリエチルアミン、トリn−ブチルアミン、ヘ
キサメチルホスホルアミド、ジェチルエーテル、テトラ
ヒド口フランなどの極性物質を重合系に添加しても良い
本発明のポリブタジエンは有機リチウム系触媒でブタジ
エン単壇体を重合し、得られる末端リチウノ、活性車合
体を多官能性処理剤で結合させているが、結合されて生
成した重合体成分の含メは、全重合体中の20重量%以
上であることが好ましく、50〜95ffli%である
ことがより好ましい。
この結合重合体成分計は、多官能性処理剤と有機リチウ
ム系触媒の量比によって調整される。
本発明で用いるポリブタジェンの製造レ11としては、
オートクレープ中にシクロヘキサンを仕込み、テトラヒ
ド口フランをシクロヘキサンに対し50ppm〜400
0ppm添加する.次に、ブタジェンモノマー総使用量
の30〜70%を加えて60〜80℃にM− l4X’
dt、別にn−ブチルリチウム七ブタジェンモノマーと
ジビニルベンゼンとから調製した反応生成触媒の総使用
量の10〜50%を添加して、反応を開始する。モノマ
ーの反応が終了後、さらに残りのモノマー(ブタジエン
モノマー総使用量の70〜30%〕と残りの触媒(総使
用触媒の90〜50%)を添加して反応を続行する。
反応終了後、多官能性処理剤として、四塩化ケイ素を0
.05〜0.15部添加、カップリング処理したうえで
、安定剤を添加し、溶剤を分離し、目的のポリブタジエ
ンを得る. このようにして得られたポリブタジエンの分子嘘分布に
ついては、GPC (ゲル・パーミエーションク口マト
グラフィー)で測定した重量平均分子量(雨W)と数平
均分子量(ηn)の比(礪w/Mn)は通常2.2〜4
.2の範囲にあり、ポリモーダルな形状である. 本発明の耐街?性スチレン系樹脂を得るために、本発明
で示す特定のポリブタジエン以外の共役ジエン系重合体
を本発明の特定のポリプタジエンと併用することも可能
である.この場合に、その使用量は、全使用ゴム量の7
0重寸%以下、好ましくは50爪星%以下であることが
望ましい。該共役ジエン重合体の例としては、公知のロ
ーソスBR、ハイソス13 R、イソプレンゴム、ラン
ダムSBR、フ゛ロンクS B R等が挙げられる。
本発明の耐街γ性スチレン系樹脂に含まれるゴムの粒子
径は0.5〜5μ、通常は1.  5〜3μの範囲であ
る。特に光沢グレード用としては0.7〜1.5μの範
囲のものが好ましい。本発明の嬰件を満足したものであ
れば、ゴム粒子径を小さくすると、より高光沢な樹脂が
得られる。
このゴム粒子径の分布はコールクーカウンターを用いて
測定することができ、その分布については、得られる分
布図において単一でシャープな分布であることが好まし
いが、ブロードであってもよいし、パイモーダルな分布
であってもよい.本発明の耐衝撃性スチレン系樹脂にお
いては、ゲル含有!−(トルエン不溶分の含有t)は7
〜40重針%の範囲であり、また樹脂中のゲル膨潤指数
は7〜l3の範囲にある。
さらに、樹脂部の分子蟹は、通常重量平均分子量で15
万〜30万の範囲である。樹脂中に残存するスチレンオ
リゴマーの量は耐熱性に影響を与えるので、通常は1重
吋%以下、特に耐熱性が要求されるものでは0.5重景
%以下であることが望ましい。
本発明の耐衝惰性スチレン系樹脂をfi}る方法は、本
発明が満足される様に配慮されている限り、公知の方法
を用いてもよいが、特に塊状重合法、塊状・懸濁重合法
が好ましい。この場合に、強靭化剤としてポリブタジエ
ンを通常2〜30重足%スチレン系単量体に溶解し、該
溶液を重合して、耐衝撃性スチレン系樹脂を製造する。
以下、塊状重合法と塊状・懸濁重合法の例を述4゛る。
一般に塊状重合法においては、ゴム状重合体をスチレン
単量体に熔解し、必要に応じてトルエンやエチルベンゼ
ン等の希釈剤、流動パラフィンやミネラルオイルや有機
ボリシロキサン等の内部潤滑剤、酸化防止剤、メルカプ
タン類やα−メチルスチレンニ量体等の連鎖移動剤等を
加える.また、無触媒の場合は、通常95〜200゜C
において加熱重合し、触媒重合においては、一般に、よ
り低い温度において、すなわち60〜150゜Cにおい
て、実質的にスチレンの重合が完了するまで重合操作が
継続される。
上記触媒重合の場合は、開始剤として、1.  1ビス
( ter t−プチルパーオキン)シクロヘキサン、
1.1−ビス(Lert−プチルバーオキシ)3  3
  5−トリメチルシクロヘキサン等のパーオキシケタ
ール頽;ジーter t−プチルバーオキサイト、2,
5−ジメチル−2.5−ジ(tert−フチルパーオキ
シ)ヘキサン、ジクミルパーオキサイド等のジアルキル
バーオキサイド類;ベンゾイルパーオキサイド、m−t
−ルオイルバーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド
等のジアシルバーオキサイド類;ジーミリスチルパーオ
キシジカーボネート、ジイソブロビルバーオキシジカー
ボネイト等のバーオキシジカーボネート類; jerk
−プチルバーオキシイソブ口ピルカーボネート、Ler
tブチルパーオキシアセテート、ジーter t−ブチ
ルバーオキシイソフタレート、LerL−プチルパーオ
キソベンゾエート等のバーオキシエステル類;シクロヘ
キサノンパーオキサイド、メチルエチルケ1・ンバーオ
ニトサ・イト゛等のゲl・ンバーオキサイド類;P〜メ
ンタハイドロパーオキサイド、ter t −プチルハ
イドロバーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド
等のハイドロバーオキサイド類;アゾビスイソプチロニ
トリル、アゾビスシクロヘキサンカーボニトリル等のア
ゾ化合物類などが用いられる。これらは1種あるいは2
種以上の組合せで用いられる. さらに必要に応じて、連鎖移動剤、例えばメルカブタン
類、α−メチルスチレンリニアダイマーテルピノーレン
を用いることができる。
この塊状重合に際しては、しばしば公知の内部潤滑剤、
たとえば流動バラフィンが、重合体100重量部に対L
7てl〜5重量部添加される.重合終了後、生成ボリマ
ー中に少量(1〜20%)の未反応スチレンを含有する
場合は、かかるスチレンを公知の方法、たとえば減圧除
去あるいは揮発分除去の目的に設計された押出装置で除
去するなどの方法によって除去することが望ましい.か
かる塊状重合中の攪拌は、必要に応じて行われるが、ス
チレンの、重合体への転化率、すなわちスチレンの重合
率が60%以上まで進んだ後、撹拌を停止するか緩和す
るのが望ましい。過度の攪拌は得られる重合体の強度を
低下させることがある. また、必要ならば、少世のトルエン、エチルベンゼン等
の希釈剤の存在下で重合し、重合終了後に未反応スチレ
ンとともにこれら希釈剤は加熱除去してもよい。
また塊状・懸濁重合法においては、まず11r半の反応
を塊状で行い、後半の反応を懸濁状態で行うものである
。すなわち、ゴム状重合体のスチレン溶液を先の塊状重
合の場合と同様に無触媒下で加熱重合または触媒添加重
合し、スチレンの通常50%以下、好ましくは10〜4
0%までを部分的に重合させる.これが前半の塊状重合
である.次いで、この部分的に重合した混合物を懸濁安
定剤またはこれと界面活性剤の両者の存在下に水性触媒
中に撹拌下に分敗させ、反応の後半を懸濁重合で完結さ
せ、最終的に洗浄、乾燥し、必要によりペレ,トまたは
粉末化し、実用に供するものである。
以上の他、これらの方法は改変、改良を行った従来公知
の方法により、有用な耐衝撃性スチレン系樹脂が得られ
る。
また、本発明における特定のポリプタジエンとともに酎
iJi ’I性スチレン系樹脂を形成するスチレンの一
部をスチレン以外のスチレンとラジカル共重合可能な単
量体でRIAしてもよい.かかるスチレン以外の共重合
可能な単量体は、スチレンを含む全’l体中の50重量
%以下の範囲で用いられる。
このようなスチレン以外の共重合可能な単量体としては
、α−メヂルスチレン、ビニルトルエン、ビニルエチル
ベンゼン、ビニルキシレン、ビニルナフタレン等のモノ
ビニル芳香族炭化水素;ブタジエン、イソブレン等の共
役ジエン類:またはアクリロニトリル、メタクリル酸メ
チル、無水マレイン酸などから選ばれた一種または二種
以上のモノマーが用いられる. 本発明の耐衝撃性スチレン系樹脂は、射出成形、押出成
形等の加工法で多種多様に実用上有用な製品として使用
できる.さらに加工に際し、必要に応じて酸化防止剤、
紫外線吸収剤、難燃剤、滑剤、離型剤、充填剤、有機ポ
リシロキサン等の各種添加剤、さらに他の熱可塑性樹脂
たとえば一般用ボリスチレン、メタクリル樹脂、ポリフ
エニレンエーテル、ポリカーボネート、スチレンーブタ
ジエンプロノク共重合体樹脂、メチルメタクリレートー
スチレン共重合体樹脂、無水マレイン酸一スチレン共重
合体樹脂などと混合して用いてもよい。
〔実施例〕
以下に若干の実施例を示し、本発明の具体的実施態様を
示すが、これは本発明の趣旨をより具体的に説明するた
めのものであって、本発明を限定するものではない. (1)ポリブタジエン試料の製造 次に示す方法により、表−1の仕込み量及び条件で、ポ
リブタジエンを得た. 内容禎lOlのオートクレープを洗浄乾燥し、窒素n 
tfA n、予め↑1#I製、乾燥したシクロヘキサン
とテトラヒド口フランを加え、次に、乾燥した初期ブタ
ジエンモノマーを加えた.次いで、この溶液を反応開始
温度まで昇温し、初期触媒を加え、反応を開始した.反
応終了後、引き続いて、添加触媒と添加ブタジエンモノ
マーを加え、反応を続け、反応終了後、四塩化ケイ素を
加えて、20分間反応した.反応終了後、11られたボ
リマー溶液に安定剤として2.6−ジーt−4−メチル
フェノール(BIT)をボリマー100重量部に対し0
.5重星部加え、溶媒を2本ロールにて加熱除去した. このポリプタジエンの製造に用いた有機リチウム基質触
媒の調製方法を表−Aに示す.表一八 有機リチウム基質触媒A,B,Cは、夫h表一Aの調製
比、条件で反応調製した. ジビニルベンゼンは、商業的に手に入るジビニルベンゼ
ンを用いた。この製品は、57%のジビニルベンゼン異
性体を含有する混合物で、その残部はエチルビニルベン
ゼン、ジエチルベンゼンであった. (II)耐衝撃性スチレン系樹脂の製造表−1の各ポリ
プタジエンを用いて、以下に述べる塊状重合法により耐
衝撃性スチレン系樹脂を得た。
すなわち、ポリブタジエン、スチレン、ミネラルオイル
、安定剤(イルガノックス1076)を表−2の割合に
混合し、均一に溶解させる.こレヲll!?牢lx付1
lセパラフ゛ノレフラスコに1多し、120℃で3時間
、135℃で2時間、150゛Cで2時間、170゜C
で2時間重合させた.さらに230゜Cで30分間加熱
後、未反応物を減圧除去した後、得られた重合体を押出
機でベレット化した. ■アイゾット衝撃強度は、圧縮成形によって作成した厚
さ3.2msのLK験片を用い、JIS  K−710
0に従って測定した. ■光沢は、ダンベル試験片を用いてASTMD−523
に従って、ゲート部とエンドゲート部の光沢度(入射角
60°)を測定し、平均した.得られた結果を表−2に
示す.表−2の実施例、比較例の結果から明らかなよう
に、本発明の6{衝撃性ボリスチレン樹脂は、光沢、剛
性が優れ、同時に耐衝撃性の改良された樹脂であること
が分かる。
これに対して、比較例の結果から明らかなように、本発
明以外の耐衝撃性ボリスチレン樹脂は、光沢、耐衝撃性
のいずれかの特性が劣る。
■曲げ弾性率は、圧縮成形によって作成した厚さ3.2
閣の試験片を用い、ASTM  D−790に従って測
定した. 〔発明の効果] 本発明の耐衝撃性ボリスチレン系樹脂は、十分な耐衝撃
性を有し、しかも剛性と光沢が優れているため、電気製
品や高級玩具等の従来ABS樹脂が用いられていた分野
への使用が可能となるなど、特に光沢と耐衝撃性が共に
要求される分野に広範囲に使用できる.

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)ムーニー粘度が30〜80、 (b)溶液粘度が20〜60センチポイズ、(c)1,
    2−ビニル結合金量が10〜40重量%、 (d)その有機過酸化物架橋物における弾性率が10〜
    18kg/cm^2であり、 有機リチウム系触媒でブタジエン単量体を重合し、得ら
    れる末端リチウム活性重合体を多官能性処理剤で結合さ
    せているポリブタジエン重合体を含有することを特徴と
    する、耐衝撃性スチレン系樹脂。
  2. (2)(a)ムーニー粘度が30〜80、 (b)溶液粘度が20〜60センチポイズ、(c)1,
    2−ビニル結合金量が10〜40重量%、 (d)その有機過酸化物架橋物における弾性率が10〜
    18kg/cm^2であり、 有機リチウム系触媒でブタジエン単量体を重合し、得ら
    れる末端リチウム活性重合体を多官能性処理剤で結合さ
    せているポリブタジエン重合体とスチレン系単量体単独
    、またはスチレン系単量体および該スチレン系単量体と
    共重合可能な単量体との混合物を、塊状重合、塊状懸濁
    重合または溶液重合させることを特徴とする、耐衝撃性
    スチレン系樹脂の製造方法。
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