JPH0226642B2 - - Google Patents

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JPH0226642B2
JPH0226642B2 JP15608082A JP15608082A JPH0226642B2 JP H0226642 B2 JPH0226642 B2 JP H0226642B2 JP 15608082 A JP15608082 A JP 15608082A JP 15608082 A JP15608082 A JP 15608082A JP H0226642 B2 JPH0226642 B2 JP H0226642B2
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JP
Japan
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polymer
polymerization
weight
temperature
methacrylic resin
Prior art date
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Application number
JP15608082A
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Japanese (ja)
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JPS5945310A (en
Inventor
Masahiro Matsushima
Haruo Murase
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Rayon Co Ltd filed Critical Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication of JPS5945310A publication Critical patent/JPS5945310A/en
Publication of JPH0226642B2 publication Critical patent/JPH0226642B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、耐熱分解性と流動性に優れた良好な
成形加工性をもつメタクリル樹脂の製造法に関
し、より詳しくは塊状重合法により、耐熱分解性
と流動性に優れた良好な成形加工法を有するメタ
クリル樹脂を経済的に製造する方法に関する。 メタクリル重合体からなる成形品は、透明性、
耐候性、機械的強度、耐熱変形成などの諸物性が
優れていることにより自動車部品、電器部品、グ
レージング等に広く使用されている。 従来、メチルメタクリレート系重合体の工業的
製造法としては懸濁重合法がほとんどである。懸
濁重合法は水を媒体とするために重合の制御が容
易であるが、分散剤等の補助剤を使用するため
に、得られた樹脂中にこれらが残留して品質の低
下をきたす。また重合体の乾燥および多量の水使
用による公害の問題を回避するため、多大の経費
並びに処理設備が必要となる。 これに対して塊状重合法は、前記のように不純
物の残留もなく品質の向上が望める他、前記のよ
うな排水処理の不要な点あるいは工程の連続化が
容易な点などの利点があるものの、重合率を上げ
ると系の粘度が急激に増加するため、重合熱の除
去、移送および混合などを満足に行なう上で装置
コストの上昇を招く難点がある。特にメチルメタ
クリレートの塊状重合においては“ゲル効果”と
して知られる重合速度の加速現象がみられ、系の
粘度が高いと重合を制御することが困難となる。 これを避ける意味で、高温で塊状重合すること
が提案されている。塊状重合において重合温度を
高くすると、重合系粘度の増大が抑えられ重合熱
の除去問題も軽減され、さらに高い重合率を維持
することが可能となる。しかしながら例えば160
℃以上のような高温の塊状重合では低温の塊状重
合に比べて副反応物を生成させたり、また解重合
反応等のために耐熱分解性のすぐれたメチルメタ
クリレート系重合体を得ることが困難であつた。
このような耐熱分解性の悪い重合体を用いた場
合、寸法の大きな成形品を得るために、成形加工
温度を高めたり、成形加工時間を長くすると、シ
ルバーストリークと呼ばれる傷が成形品に生じた
り、時には発泡を生じて目的とする成形品を得る
ことが困難である。 一方、メタクリル重合体の成形加工性を改良す
る方法として重合体の分子量を下げるか、あるい
は共重合率を上げるかあるいは可塑剤等の添加剤
を多量添加して低温、低圧での樹脂の流動性を上
げることが行なわれている。 しかしこのようにして得られた重合体は、低
温、低圧の流動性がよく一般的に成形加工性は良
好であるが、一方において分子量を低くした場合
には機械的物性の著しい低下が起り、また共重合
率をアツプした場合、あるいは可塑剤を添加した
場合は物性、例えば熱変形温度の著しい低下が起
る欠点がある。 したがつて、優れた耐熱分解性と流動性とを併
せ持つ成形加工性の良好な高品質のメタクリル樹
脂を従来の方法で製造することは困難であつた。 本発明者らは、このような従来のメタクリル樹
脂がもつ欠点を改良し、加工時において優れた耐
熱分解性と流動性を示し、メタクリル樹脂本来の
好ましい物性を有するメタクリル樹脂を得るべく
鋭意研究を重ねた結果、前述した生産性の良い
160℃以上の高温塊状重合においても特定条件下
で重合し、特定の立体規則性を有する重合体を形
成すれば、その目的を達成しうることを見出し、
本発明を完成した。 本発明の第1の目的は、高温度の塊状重合法に
よつてすぐれた耐熱分解性と流動性を併せもつ成
形加工性の良好なメチルメタクリレート系重合体
を製造する方法を提供することにある。 本発明の第2の目的は、重合反応を安定に制御
し、かつ品質の一定したメチルメタクリレート系
重合体を経済的にかつ工業的に有利な製造法を提
供することにある。 かくして本発明はメチルメタクリレートまたは
80重量%以上のメチルメタクリレートと20重量%
以下のメチルメタクリレートと共重合可能な他の
アルキルアクリレートもしくはアルキルメタクリ
レートとの単量体混合物、0.01〜1.0モル%のメ
ルカプタンおよび下記式 40≧A1/2・B-1/2×103 3≧A・B×105および 2.0≧A-1・(B+10.3)×10-6 〔式中、Aはフイード単量体100g中の重合開始
剤のモル数、Bはラジカル重合開始剤の重合温度
における半減期(時間)である〕を満足する量の
ラジカル重合開始剤を含む重合原料を一つの反応
域に供給し、該反応域中の反応混合物を160〜200
℃のある温度において実質的に均一に撹拌混合
し、かつ該反応混合物の粘度を該反応混合物の反
応温度において10〜500ポイズに維持しながら重
合を行ない、次いで該反応域から反応混合物を取
り出し、そして重合体を含む反応混合物から未反
応単量体を主成分とする揮発物を分離、除去して
メタクリル樹脂を得ることを特徴とする耐熱分解
性、流動性の優れたメタクリル樹脂の製造法を提
供する。 本発明の方法は、重合および揮発物分離工程の
2工程に大別できる。重合工程はメチルメタクリ
レートを主成分とする単量体混合物、メルカプタ
ンおよび重合開始剤よりなる重合原料を塊状重合
せしめる工程である。揮発物分離工程は重合工程
で生成した重合体を含む反応物から未反応単量体
を主成分とする揮発物を分離除去してメタクリル
重合体を得る工程である。 重合工程ではメルカプタンおよびラジカル重合
開始剤を含むメチルメタクリレートと主成分とす
る単量体を一つの反応域に供給する。 本発明の方法において使用される単量体は、メ
チルメタクリレートまたは80重量%以上のメチル
メタクリレートと20重量%以下のメチルメタクリ
レートと共重合可能な他のアルキルメタクリレー
トもしくはアルキルアクリレートとの単量体混合
物である。 メチルメタクリレートとの共重合に使用される
アルキルメタクリレートは、炭素数1〜18のアル
キル基を有するものの中から選ばれ、例えばメチ
ル、エチル、n―プロピル、n―ブチル、2―エ
チルヘキシル、ドデシル、ステアリル等のアルキ
ル基を有するアルキルメタクリレートが含まれ
る。またメチルメタクリレートとの共重合成分で
あるアルキルメタクリレートは炭素数2〜18のア
ルキル基を有するものの中から選ばれる。とりわ
け本発明においては、メチルメタクリレート、お
よびメチルメタクリレートとメチル、およびエチ
ルから選んだアルキルアクリレートとの単量体混
合物が好ましい。 本発明において使用されるメルカプタンとして
はアルキル基または置換アルキル基を有する第1
級、第2級、第3級メルカプタン、例えばn―ブ
チル、イソプロピル、n―オクチル、n―ドデシ
ル、sec―ブチル、sec―ドデシル、tert―ブチル
メルカプタン;芳香族メルカプタン、例えばフエ
ニルメルカプタン、チオクレゾール、4―tert―
ブチル―o―チオクレゾール;チオグリコール酸
とそのアルキルエステル;β―メルカプトプロピ
オン酸とそのアルキルエステル;エチレンチオグ
リコール等の如き炭素数2〜18のメルカプタンが
挙げられる。これらは単独でまたは2種以上を組
み合わせて用いることができる。これらのメルカ
プタンのうちtert―ブチル,n―ブチル,n―オ
クチルおよびn―ドデシルメルカプタンが好まし
い。 メルカプタンの使用量は0.01〜1.0モル%の範
囲である。使用量が0.01モル%未満であると反応
速度が異常に大きくなつて重合反応の制御を行な
えなくなる場合があり、一定の品質および耐熱分
解性のすぐれた重合体を得ることが難しい。また
1.0モル%を超えると重合度が低下し、製品の機
械的性質が低下する。好ましい使用量はメルカプ
タンの種類によるが0.05〜0.5モル%の範囲であ
る。 本発明の方法において使用されるラジカル重合
開始剤としては、例えばジ―tert・ブチルパーオ
キサイド、ジクミルパーオキサイド、メチルエチ
ルケトンパーオキサイド、ジ―tert・ブチルパー
フタレート、ジ―tert・ブチルパーベンゾエー
ト、tert・ブチルパーアセテート、2,5―ジメ
チル―2,5―ジ―(tert・ブチルパーオキシ)
ヘキサン、ジ―tert・アミルパーオキサイド、お
よび2,5―ジメチル―2,2―ジ(tert・ブチ
ルパーオキシ)ヘキシン等の有機過酸化物、なら
びにアゾビスイソブタノールジアセテート、1,
1―アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、2
―フエニルアゾ―2,4―ジメチル―4―メトキ
シバレロニトリルおよび2―シアノ―2―プロピ
ルアゾホルムアミド等のアゾ化合物が挙げられ
る。これらのラジカル重合開始剤は1種を単独で
または2種以上混合して使用することができる。 単量体混合物中のラジカル重合開始剤の量はA
=単量体フイード100g中のラジカル重合開始剤
のモル数、B=ラジカル重合開始剤の重合温度に
おける半減期(時間) とした場合、AおよびBが次式(1),(2)および(3)を
満足するように制御しなければならない。 40≧A1/2・B-1/2×103 ……(1) 3≧A・B×105 ……(2)および 2.0≧A-1・(B+10.3)×10-5 ……(3) 本発明の方法において、使用するラジカル重合
開始剤濃度が上記の3つの式を満足しい場合に
は、重合反応域における重合反応をうまく制御す
ることがむずかしく、また耐熱分解性および流動
性のすぐれたメタクリル重合体が得られない。 ここで「ラジカル重合開始剤の重合温度におけ
る半減期」とは重合温度と同じ温度を有するベン
ゼン稀薄溶液中における半減期を意味し、これは
モダンプラスチツク誌1952年2月号144頁に記載
される手法に従つて容易に測定することができ
る。 重合反応域においては、該反応域中の反応混合
物を160〜200℃、好ましくは160〜185℃のある温
度において実質的に均一に撹拌混合し、かつ該反
応混合物の粘度を該反応混合物の反応温度におい
て一定の範囲に維持しながら、得られる重合体中
のアイソタクチツク重合体含有量が少なくとも7
重量%以上、好ましくは7.5重量%以上となるよ
うに調整して重合する。この条件を満たさない場
合には、本発明の目的とする耐熱分解性、流動性
の優れたメタクリル樹脂を得ることはできない。
反応域中での反応混合物の温度が160℃未満であ
ると、重合体タクテイシテイのうち、アイソタク
チツクの含有量が少なくなり、流動性が悪くな
る。一方、重合反応混合物の温度を200℃以上に
あげると生産性という点では有利であるが、得ら
れる重合体の耐熱分解性が低下して成形加工性が
悪くなると共に、副反応生成物の生成量が多くな
る。したがつて本発明の重合温度は160℃以上200
℃未満、好ましくは160℃以上185℃以下、さらに
好ましくは170℃〜180℃である。 反応域内においては、反応混合物の粘度を反応
温度において10〜500ポイズ、好ましくは10〜300
ポイズの粘度範囲に制御する。反応域内の粘度が
10ポイズ未満では、得られた重合体の耐熱分解性
が低下する。一方粘度が500ポイズを越えると得
られる重合体の耐熱分解性はすぐれるが混合およ
び重合熱の除去が困難となり、安定した制御が難
しくなる。 また反応域においては、反応混合物中の重合に
よつて得られる重合体中に、アイソタクチツク重
合体を7重量%以上含有するようにしなければな
らない。このアイソタクチツク重合体の含有量が
7重量%未満の場合には、正確な理由は不明であ
るが得られる重合体の流動性の改良効果が期待で
きない。一方その含有量が多すぎると流動性は改
良できるが、他の物性に影響を及ぼす。したがつ
て本発明における重合体中のアイソタクチツク重
合体含有量の好ましい範囲は7〜10重量%であ
る。これに伴う他のシンジオタクチツク重合体お
よびヘテロタクチツク重合体含有量は夫々47〜54
重量%および39〜43重量%である。 本発明の実施において使用される製造装置とし
ては、本発明の目的を阻害しない範囲であれば特
に限定されないが、例えば特公昭56−15641号、
実公昭54−38625号等に記載される槽型反応装置
であつて、槽内全体を十分混合できる機能を有す
るものが好ましい。 反応域で所定の粘度まで重合させた反応混合物
は、揮発物分離工程に送られて、反応混合物を減
圧下に200〜290℃に加熱して未反応単量体を主成
分とする揮発物の大部分を分離除去する。最終樹
脂中の単量体含有量1重量%以下、好ましくは
0.3重量%以下とする。揮発物分離に使用される
装置は、一般のベント押出機またはデボラタイザ
ーと呼ばれるものが使用される。好ましくは特公
昭52−17555号、実公昭55−30987号等に記載され
るものがよい。揮発物の分離された重合体は、溶
融状態でダイから押出されて所望の形に成形され
る。 重合体の品および品質上の要求から、例えばジ
オクチルフタレート、ジオクチルセバケート、ス
テアリルアルコール、ステアリン酸、ラウリルア
ルコール等の可塑剤および滑剤;チヌビン―P
(チバガイギー社)、サルチル酸メチル、サルチル
酸フエニル等の紫外線吸収剤;着色剤、顔料等の
添加剤を本発明の目的を阻害しない範囲で添加す
ることができる。これらは重合工程もしくは揮発
分分離工程またはその後に添加することができ
る。 本発明で得られるメタクリル重合体は高温の塊
状重合法にもかかわらず耐熱分解性にすぐれてお
り、また流動性も良好であるので、とりわけ成形
加工性にすぐれていることが特徴である。成形加
工性の良否は成形加工可能な温度幅をもつてその
目安とすることができこの幅の大きい程良い。こ
の温度幅の上限温度は成形材料の耐熱分解性およ
び揮発物含有量に依存する。しかし揮発物含有量
は良好な脱気装置を使用すれば減少できるので、
耐熱分解性のすぐれた成形材料程高い上限温度を
得ることができる。他方、上記下限温度は、主と
して成形材料の流動性に依存して決まり、これは
平均重合度、共重合成分量、可塑剤量を変えるこ
とにより、比較的容易に制御可能である。しかし
流動性を増大し下限温度を低下させると同時に物
性の低下を招くので、実際上、下限温度に低下は
困難である。ところが本発明によつて得られるメ
タクリル重合体は重合度、共重合成分量、可塑性
を変えることなしに、従来品に比べて流動性の向
上、すなわち下限温度を下げることができる。 したがつて、本発明によれば耐熱分解性が向上
した上限温度の高い、および流動性の増大した下
限温度の低い樹脂が得られ、従つて成形温度幅は
広くなる。この結果、成形時、不良品の発生率が
低くなり歩留りが更に向上し、小型成形品の成形
はもちろんのこと、大型の成形品も成形可能とな
る。 本発明により得られる樹脂は、種々の成形品例
えば押出板、成形材料として使用でき、とりわけ
成形材料として使用した場合にすぐれた成形加工
特性を発揮できる。 本発明は、バツチ式、あるいは連続式の両方で
実施できるが、品質の安定性、生産性の点などか
ら連続方式で実施した方が好ましい。 以下、実施例を示す。これらの実施例は本発明
を限定するものではない。 以下で使用される部および%は全て重量部およ
び重量%である。なお実施例において使用した装
置は下記の仕様のものを使用し、反応槽と揮発物
分離機とを直結し、連続プロセスで行なつた。 反応槽;反応槽内容積300のスパイラルリボン
型撹拌機およびジヤケツトを備えたもの。 揮発物分離機;2軸スクリユー式ベント押出機
スクリユー90mmφ×2 全長 1200mm ベント部:600mm長 また実施例中の評価は次に示す方法を用いて実
施した。 (1) 成形加工性 (A) 重合体の耐熱分解性 重合体を下記の射出成形機および射出条件
下で射出成形機のバレル温度をいろいろと変
えて運転を反復し、シルバーストリークやフ
ラツシユと呼ばれる可視的欠陥を有する成形
品の出現率が20%以下に納まる上限バレル温
度(以下T2と略称する)でもつて決定した。 成形機;各機製作所製 H―35Aプランジヤ
ータイプ 金型容量;130mm×130mm×2mm2ケ取り 射出圧;1200Kg/cm2G サイクル;65秒 (B) 重合体の流動性 ASTM−D1238−65Tに規定される方法に
従つて測定されるフローレート値(バレル温
度を230℃、荷重10Kgとしたときの10分間の
重合体押出量(g)をもつて表示する。以下
これをFR値を称する)によつて測定した。 (2) 熱変形温度 ASTM D−648―56に準拠してフアイバー
ストレス 264psi、昇温速度3.6〓/分におい
て測定した。 (3) 重合体のタクテイシテイ 測定器;日本電子製 FT−NMR JNM−FX90Q 測定方法;NMRスペクトルを測定し第4級炭
素のシグナルからtriad連鎖を解析すること
によりタクテイシテイを求めた。 (4) 〔η〕の測定 試料をクロロホルムに溶解して、0.5重量%
の溶液となし、この溶液の25℃に保ち、オスト
ワルド型粘度計の標線間流下秒数tとクロロホ
ルムの流下秒数t0とを測定して次式により固有
粘度〔η〕を算出した。 〔η〕=3{(t/t01/3−1}/C 但し、Cは試料濃度(g/) 実施例 1 メチルメタクリレート90部、メチルアクリレー
ト10部、n―オクチルメルカプタン0.2部、ジ―
t―ブチルパ―オキサイド0.0017部からなる単量
体混合物を窒素下で25/時で連続的に反応槽に
供給した。反応槽内は窒素を注入し内圧を8Kgcm2
Gとし、重合温度は170℃に調整した。約8時間
後定常運転に達し、撹拌翼回転数を90rpmとし充
分な混合を行なわせ滞留時間を約4.5時間と反応
槽内の粘度は30ポイズであつた。なお、反応槽内
の粘度は、反応槽の下部に設けられて反応混合物
を連続的に揮発分除去装置へ送る管に付設した回
転式プロセス粘度計により測定した(以下同じ)。
ベント押出機の温度はベント部230℃、ダイス部
225℃としベント真空度は9mmHg absとした。1/
8″直径の円形孔4個を有するダイスから重合体を
ストランド状に押出し、水冷した後1/4″長に切断
してペレツト形にした。このような条件で180時
間連続運転した。 得られた成形材料のFR値は28〜32でガスクロ
マトグラフイにより測定した残存単量体は0.2〜
0.4%であり、T2は300〜305℃という高い値を示
した。熱変形温度および〔η〕はそれぞれ85℃お
よび0.058/gで機械的強度も高く透明性にす
ぐれ、成形材料として良好な品質を持つものであ
つた。またこの成形材料はアイソタクチツク重合
体8.5%、シンジオタクチツク重合体52.0および
ヘテロタクチツク重合体39.5%よりなる高いアイ
ソタクチツク重合体を含むものであつた。 実施例 2 メチルメタクリレート99.5部、メチルアクリレ
ート0.5部に対しt―ブチルメルカプタン0.29部、
ジ―t―ブチルパーオキサイド0.002部から成る
単量体混合物を、実施例1と同様にして重合させ
た。但し、重合温度は175℃、滞在時間は4.1時間
とした。この時の反応槽内の粘度は140ポイズで
あつた。ベント押出機の温度はベント部260℃、
押出部240℃、ダイス部235℃とし、ベント部真空
度は9mmHgとした。この条件で150時間の連続運
転を行なつて成形材料を得た。この成形材料の
FR値は7.5〜8.5で、残存単量体は0.2〜0.4%であ
り、T2は300〜305℃と高い値を示した。熱変形
温度および〔η〕はそれぞれ102℃および0.057
/gであつた。またこの成形材料はアイソタク
チツク重合体9.0%、シンジオタクチツク重合体
50.0%およびヘテロタクチツク重合体41.0%より
なる高いアイソタクチツク重合体を含むものであ
つた。 上記実施例1および2で得られた成形材料の
T2は、一般にメタクリル重合体が約310〜340℃
において急速に熱分解を始めると言われているこ
とからみて非常に高い耐熱分解性をもつことが解
る。 比較のため現在市販されているメタクリル重合
体材料について測定したT2の値を次の表1に示
す。
The present invention relates to a method for producing a methacrylic resin that has excellent heat decomposition resistance and fluidity, and has good molding processability. More specifically, the present invention relates to a method for producing a methacrylic resin that has excellent heat decomposition resistance and fluidity, and has good molding processability, using a bulk polymerization method. The present invention relates to a method for economically producing a methacrylic resin having the following properties. Molded products made of methacrylic polymer have transparency,
Due to its excellent physical properties such as weather resistance, mechanical strength, and resistance to heat deformation, it is widely used in automobile parts, electrical appliance parts, glazing, etc. Hitherto, most industrial methods for producing methyl methacrylate polymers have been suspension polymerization. The suspension polymerization method uses water as a medium, making it easy to control the polymerization, but since auxiliary agents such as dispersants are used, these remain in the resulting resin, resulting in a decrease in quality. In addition, significant expense and processing equipment are required to avoid drying the polymer and pollution problems due to the use of large amounts of water. On the other hand, the bulk polymerization method has the advantages of not leaving behind any impurities and improving quality as mentioned above, but also not requiring wastewater treatment as mentioned above and making it easy to make the process continuous. However, since the viscosity of the system increases rapidly when the polymerization rate is increased, it is difficult to remove the polymerization heat, transfer, and mix satisfactorily, leading to an increase in equipment costs. Particularly in the bulk polymerization of methyl methacrylate, an acceleration of the polymerization rate known as the "gel effect" is observed, and if the viscosity of the system is high, it becomes difficult to control the polymerization. To avoid this, it has been proposed to carry out bulk polymerization at high temperatures. When the polymerization temperature is raised in bulk polymerization, the increase in the viscosity of the polymerization system is suppressed, the problem of removing polymerization heat is also alleviated, and it becomes possible to maintain a higher polymerization rate. However, for example 160
Bulk polymerization at high temperatures such as ℃ or above generates by-products compared to bulk polymerization at low temperatures, and it is difficult to obtain methyl methacrylate polymers with excellent heat decomposition resistance due to depolymerization reactions, etc. It was hot.
When such polymers with poor thermal decomposition resistance are used, if the molding temperature is increased or the molding time is lengthened in order to obtain a molded product with large dimensions, scratches called silver streaks may occur on the molded product. However, foaming sometimes occurs, making it difficult to obtain the desired molded product. On the other hand, methods to improve the moldability of methacrylic polymers include lowering the molecular weight of the polymer, increasing the copolymerization rate, or adding large amounts of additives such as plasticizers to improve the fluidity of the resin at low temperatures and pressures. is being raised. However, although the polymers obtained in this way have good fluidity at low temperatures and low pressures and generally good moldability, on the other hand, when the molecular weight is lowered, there is a significant decrease in mechanical properties. Furthermore, when the copolymerization rate is increased or when a plasticizer is added, there is a drawback that physical properties, such as heat distortion temperature, are significantly lowered. Therefore, it has been difficult to produce a high-quality methacrylic resin with good moldability that has both excellent thermal decomposition resistance and fluidity using conventional methods. The present inventors have conducted intensive research in order to improve the drawbacks of conventional methacrylic resins, to obtain a methacrylic resin that exhibits excellent heat decomposition resistance and fluidity during processing, and has the desirable physical properties inherent to methacrylic resins. As a result of repeated efforts, we achieved the high productivity mentioned above.
We discovered that even in high-temperature bulk polymerization at 160°C or higher, the purpose could be achieved by polymerizing under specific conditions and forming a polymer with specific stereoregularity.
The invention has been completed. The first object of the present invention is to provide a method for producing a methyl methacrylate polymer having excellent heat decomposition resistance and fluidity and good moldability by a high-temperature bulk polymerization method. . A second object of the present invention is to provide an economical and industrially advantageous method for producing a methyl methacrylate polymer with stable control of the polymerization reaction and constant quality. Thus, the present invention provides methyl methacrylate or
More than 80% by weight methyl methacrylate and 20% by weight
A monomer mixture of the following methyl methacrylate and other copolymerizable alkyl acrylate or alkyl methacrylate, 0.01 to 1.0 mol% mercaptan and the following formula 40≧A 1/2・B -1/2 ×10 3 3≧ A・B×10 5 and 2.0≧A −1・(B+10.3)×10 −6 [In the formula, A is the number of moles of the polymerization initiator in 100 g of the feed monomer, and B is the polymerization of the radical polymerization initiator. A polymerization raw material containing an amount of radical polymerization initiator that satisfies the half-life (hours) at temperature is supplied to one reaction zone, and the reaction mixture in the reaction zone is
Polymerization is carried out at a temperature of 0.degree. C. with stirring and mixing substantially uniformly, and the viscosity of the reaction mixture is maintained at 10 to 500 poise at the reaction temperature of the reaction mixture, and then the reaction mixture is removed from the reaction zone, We also developed a method for producing a methacrylic resin with excellent heat decomposition resistance and fluidity, which is characterized by separating and removing volatile substances, mainly consisting of unreacted monomers, from a reaction mixture containing a polymer to obtain a methacrylic resin. provide. The method of the present invention can be roughly divided into two steps: polymerization and volatile matter separation step. The polymerization step is a step of bulk polymerizing a polymerization raw material consisting of a monomer mixture containing methyl methacrylate as a main component, a mercaptan, and a polymerization initiator. The volatile matter separation step is a step to obtain a methacrylic polymer by separating and removing volatile matter, which is mainly composed of unreacted monomers, from the reaction product containing the polymer produced in the polymerization step. In the polymerization step, methyl methacrylate containing a mercaptan and a radical polymerization initiator and a monomer as a main component are fed into one reaction zone. The monomer used in the method of the present invention is methyl methacrylate or a monomer mixture of 80% by weight or more of methyl methacrylate and 20% by weight or less of other alkyl methacrylate or alkyl acrylate copolymerizable with methyl methacrylate. be. The alkyl methacrylate used in the copolymerization with methyl methacrylate is selected from those having an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, 2-ethylhexyl, dodecyl, and stearyl. Alkyl methacrylates having alkyl groups such as Further, the alkyl methacrylate which is a copolymerization component with methyl methacrylate is selected from those having an alkyl group having 2 to 18 carbon atoms. Particularly preferred in the present invention are methyl methacrylate and a monomer mixture of methyl methacrylate and an alkyl acrylate selected from methyl and ethyl. The mercaptan used in the present invention is a primary mercaptan having an alkyl group or a substituted alkyl group.
mercaptans such as n-butyl, isopropyl, n-octyl, n-dodecyl, sec-butyl, sec-dodecyl, tert-butyl mercaptan; aromatic mercaptans such as phenyl mercaptan, thiocresol , 4-tert-
Examples include mercaptans having 2 to 18 carbon atoms such as butyl-o-thiocresol; thioglycolic acid and its alkyl esters; β-mercaptopropionic acid and its alkyl esters; and ethylene thioglycol. These can be used alone or in combination of two or more. Among these mercaptans, tert-butyl, n-butyl, n-octyl and n-dodecyl mercaptan are preferred. The amount of mercaptan used ranges from 0.01 to 1.0 mol%. If the amount used is less than 0.01 mol %, the reaction rate becomes abnormally high and the polymerization reaction may not be controlled, making it difficult to obtain a polymer of constant quality and excellent heat decomposition resistance. Also
If it exceeds 1.0 mol%, the degree of polymerization will decrease and the mechanical properties of the product will decrease. The preferred amount used depends on the type of mercaptan, but is in the range of 0.05 to 0.5 mol%. Examples of the radical polymerization initiator used in the method of the present invention include di-tert.butyl peroxide, dicumyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, di-tert.butyl perphthalate, di-tert.butyl perbenzoate, and tert.・Butyl peracetate, 2,5-dimethyl-2,5-di-(tert/butylperoxy)
Organic peroxides such as hexane, di-tert-amyl peroxide, and 2,5-dimethyl-2,2-di(tert-butylperoxy)hexine, and azobisisobutanol diacetate, 1,
1-azobiscyclohexanecarbonitrile, 2
Examples include azo compounds such as -phenylazo-2,4-dimethyl-4-methoxyvaleronitrile and 2-cyano-2-propylazoformamide. These radical polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more. The amount of radical polymerization initiator in the monomer mixture is A
= number of moles of radical polymerization initiator in 100 g of monomer feed, B = half-life (time) of radical polymerization initiator at polymerization temperature, then A and B are expressed by the following formulas (1), (2) and ( 3) must be controlled to satisfy. 40≧A 1/2・B -1/2 ×10 3 ...(1) 3≧A・B×10 5 ......(2) and 2.0≧A -1・(B+10.3)×10 -5 ... ...(3) In the method of the present invention, if the concentration of the radical polymerization initiator used satisfies the above three equations, it is difficult to control the polymerization reaction in the polymerization reaction zone, and it is difficult to control the polymerization reaction in the polymerization reaction zone. A methacrylic polymer with excellent properties cannot be obtained. Here, "the half-life of a radical polymerization initiator at the polymerization temperature" means the half-life in a dilute benzene solution having the same temperature as the polymerization temperature, and this is described in Modern Plastics magazine, February 1952 issue, page 144. It can be easily measured according to the method. In the polymerization reaction zone, the reaction mixture in the reaction zone is stirred and mixed substantially uniformly at a temperature of 160 to 200°C, preferably 160 to 185°C, and the viscosity of the reaction mixture is adjusted to a temperature of 160 to 200°C, preferably 160 to 185°C. While maintaining the temperature within a certain range, the isotactic polymer content in the resulting polymer is at least 7.
Polymerization is performed by adjusting the amount to be at least 7.5% by weight, preferably at least 7.5% by weight. If this condition is not met, a methacrylic resin with excellent heat decomposition resistance and fluidity, which is the object of the present invention, cannot be obtained.
If the temperature of the reaction mixture in the reaction zone is less than 160°C, the content of isotactics in the polymer tacticity will be low, resulting in poor fluidity. On the other hand, raising the temperature of the polymerization reaction mixture to 200°C or higher is advantageous in terms of productivity, but it also reduces the heat decomposition resistance of the resulting polymer, worsens its moldability, and produces side reaction products. The amount increases. Therefore, the polymerization temperature of the present invention is 160°C or higher and 200°C.
The temperature is less than 0.degree. C., preferably from 160.degree. C. to 185.degree. C., more preferably from 170.degree. C. to 180.degree. In the reaction zone, the viscosity of the reaction mixture is adjusted to 10 to 500 poise, preferably 10 to 300 poise at the reaction temperature.
Control the viscosity within the poise range. The viscosity in the reaction zone is
If it is less than 10 poise, the heat decomposition resistance of the obtained polymer will decrease. On the other hand, when the viscosity exceeds 500 poise, the resulting polymer has excellent thermal decomposition resistance, but it becomes difficult to mix and remove the heat of polymerization, making stable control difficult. In the reaction zone, the isotactic polymer must be contained in the reaction mixture in an amount of 7% by weight or more in the polymer obtained by polymerization. If the content of this isotactic polymer is less than 7% by weight, the effect of improving the fluidity of the obtained polymer cannot be expected, although the exact reason is unknown. On the other hand, if the content is too large, fluidity can be improved, but other physical properties are affected. Therefore, the preferred range of isotactic polymer content in the polymer of the present invention is 7 to 10% by weight. The content of other syndiotactic polymers and heterotactic polymers associated with this is 47 to 54, respectively.
% by weight and 39-43% by weight. The manufacturing equipment used in carrying out the present invention is not particularly limited as long as it does not impede the purpose of the present invention, but for example, Japanese Patent Publication No. 56-15641,
A tank-type reactor described in Utility Model Publication No. 54-38625 and the like, which has a function of sufficiently mixing the entire inside of the tank, is preferable. The reaction mixture that has been polymerized to a predetermined viscosity in the reaction zone is sent to a volatile matter separation step, where the reaction mixture is heated to 200-290°C under reduced pressure to remove volatiles mainly composed of unreacted monomers. Separate and remove most of it. Monomer content in the final resin is 1% by weight or less, preferably
The content shall be 0.3% by weight or less. The device used for volatile matter separation is a general vent extruder or a devolatizer. Preferably, those described in Japanese Patent Publication No. 52-17555, Utility Model Publication No. 55-30987, etc. are preferred. The polymer from which volatiles have been separated is extruded in the molten state through a die to form the desired shape. Plasticizers and lubricants such as dioctyl phthalate, dioctyl sebacate, stearyl alcohol, stearic acid, and lauryl alcohol; Tinuvin-P
(Ciba Geigy), ultraviolet absorbers such as methyl salicylate, phenyl salicylate, and additives such as colorants and pigments may be added within a range that does not impede the object of the present invention. These can be added during or after the polymerization step or volatile separation step. The methacrylic polymer obtained by the present invention has excellent heat decomposition resistance despite the high-temperature bulk polymerization method, and also has good fluidity, so it is particularly characterized by excellent moldability. The quality of moldability can be determined by the temperature range that allows molding, and the larger the range, the better. The upper limit temperature of this temperature range depends on the thermal decomposition resistance and volatile matter content of the molding material. However, the volatile content can be reduced by using good deaerators, so
The higher the thermal decomposition resistance of the molding material, the higher the upper limit temperature can be obtained. On the other hand, the above-mentioned lower limit temperature is determined mainly depending on the fluidity of the molding material, and can be controlled relatively easily by changing the average degree of polymerization, the amount of copolymerization component, and the amount of plasticizer. However, in practice, it is difficult to lower the temperature to the lower limit because increasing the fluidity and lowering the lower limit temperature also leads to a decrease in physical properties. However, the methacrylic polymer obtained according to the present invention can improve fluidity, that is, lower the lower limit temperature, compared to conventional products without changing the degree of polymerization, amount of copolymerization, or plasticity. Therefore, according to the present invention, a resin with improved thermal decomposition resistance and a high upper limit temperature and an increased fluidity and a lower lower limit temperature can be obtained, and therefore the molding temperature range is widened. As a result, during molding, the incidence of defective products is reduced, the yield is further improved, and not only small molded products but also large molded products can be molded. The resin obtained by the present invention can be used for various molded products, such as extruded plates, and as a molding material, and particularly when used as a molding material, it can exhibit excellent molding properties. Although the present invention can be carried out both in batch mode and continuous mode, it is preferable to carry out in continuous mode from the viewpoint of quality stability and productivity. Examples are shown below. These examples are not intended to limit the invention. All parts and percentages used below are by weight. The apparatus used in the examples had the following specifications, and the reaction tank and volatile matter separator were directly connected to carry out a continuous process. Reaction tank: A reaction tank equipped with a spiral ribbon type stirrer and a jacket with an internal volume of 300. Volatile separator; twin screw vent extruder
Screw 90mmφ×2 Total length 1200mm Bent part: 600mm length Evaluations in Examples were conducted using the following method. (1) Molding processability (A) Resistance to thermal decomposition of the polymer The polymer was repeatedly operated under the injection molding machine and injection conditions shown below while varying the barrel temperature of the injection molding machine, resulting in a phenomenon known as silver streak or flashing. The upper limit barrel temperature (hereinafter abbreviated as T2 ) at which the appearance rate of molded products with visible defects is 20% or less was determined. Molding machine: H-35A plunger type manufactured by Kakaki Seisakusho Mold capacity: 130 mm x 130 mm x 2 mm 2 holes Injection pressure: 1200 Kg/cm 2 G cycle: 65 seconds (B) Polymer fluidity ASTM-D1238-65T Flow rate value measured according to the specified method (displayed as the amount of polymer extruded in 10 minutes (g) when the barrel temperature is 230°C and the load is 10 kg.Hereinafter, this is referred to as the FR value) Measured by. (2) Heat distortion temperature Measured in accordance with ASTM D-648-56 at a fiber stress of 264psi and a heating rate of 3.6〓/min. (3) Tactility of polymer Measuring device: JEOL FT-NMR JNM-FX90Q Measuring method: Tactility was determined by measuring the NMR spectrum and analyzing the triad chain from the quaternary carbon signal. (4) Measurement of [η] Dissolve the sample in chloroform and add 0.5% by weight.
This solution was kept at 25° C., and the number of seconds t of flow between the marks of an Ostwald viscometer and the number of seconds t 0 of flow of chloroform were measured, and the intrinsic viscosity [η] was calculated using the following formula. [η] = 3 {(t/t 0 ) 1/3 -1}/C where C is the sample concentration (g/) Example 1 90 parts of methyl methacrylate, 10 parts of methyl acrylate, 0.2 parts of n-octyl mercaptan, G-
A monomer mixture consisting of 0.0017 parts of t-butyl peroxide was fed continuously to the reactor at 25/hour under nitrogen. Nitrogen was injected into the reaction tank to increase the internal pressure to 8Kgcm 2
G, and the polymerization temperature was adjusted to 170°C. After about 8 hours, steady operation was reached, the rotational speed of the stirring blade was set at 90 rpm to ensure sufficient mixing, the residence time was about 4.5 hours, and the viscosity in the reaction tank was 30 poise. The viscosity in the reaction tank was measured using a rotary process viscometer attached to a pipe provided at the bottom of the reaction tank and continuously sending the reaction mixture to the devolatilizer (the same applies hereinafter).
The temperature of the vent extruder is 230℃ at the vent section and at the die section.
The temperature was 225°C, and the vent vacuum level was 9 mmHg abs. 1/
The polymer was extruded into strands through a die having four 8" diameter circular holes, water cooled and cut into 1/4" lengths to form pellets. It was operated continuously for 180 hours under these conditions. The FR value of the obtained molding material was 28-32, and the residual monomer measured by gas chromatography was 0.2-32.
0.4%, and T2 showed a high value of 300-305°C. The heat distortion temperature and [η] were 85° C. and 0.058/g, respectively, and the material had high mechanical strength and excellent transparency, and had good quality as a molding material. The molding material also contained a high isotactic polymer content of 8.5% isotactic polymer, 52.0% syndiotactic polymer and 39.5% heterotactic polymer. Example 2 99.5 parts of methyl methacrylate, 0.29 parts of t-butyl mercaptan per 0.5 parts of methyl acrylate,
A monomer mixture consisting of 0.002 parts of di-t-butyl peroxide was polymerized in the same manner as in Example 1. However, the polymerization temperature was 175°C and the residence time was 4.1 hours. The viscosity in the reaction tank at this time was 140 poise. The temperature of the vent extruder is 260℃ at the vent part.
The extrusion part was set at 240°C, the die part was set at 235°C, and the degree of vacuum at the vent part was set at 9 mmHg. A molding material was obtained by continuous operation for 150 hours under these conditions. This molding material
The FR value was 7.5-8.5, the residual monomer was 0.2-0.4%, and the T2 was as high as 300-305°C. The heat distortion temperature and [η] are 102℃ and 0.057, respectively.
/g. This molding material also contains 9.0% isotactic polymer and syndiotactic polymer.
It had a high isotactic polymer content of 50.0% and 41.0% heterotactic polymer. of the molding materials obtained in Examples 1 and 2 above.
T2 is generally about 310-340℃ for methacrylic polymers
Considering that it is said that thermal decomposition begins rapidly at For comparison, T 2 values measured for currently commercially available methacrylic polymer materials are shown in Table 1 below.

【表】 実施例3〜12,比較例1〜4 実施例1と同様な方法により実施した。単量体
混合物の供給速度は25/時とし、ベント押出機
温度は、ベント部230〜260℃、押出部230〜250
℃、ダイス部225〜240℃とし、ベント部真空度は
9mmHg absとした。表2に重合条件及び得られ
た重合体の物性を示す。
[Table] Examples 3 to 12, Comparative Examples 1 to 4 The same method as in Example 1 was used. The feeding rate of the monomer mixture was 25/hour, and the temperature of the vent extruder was 230 to 260℃ at the vent section and 230 to 250℃ at the extrusion section.
℃, the die part was 225 to 240°C, and the vent part vacuum degree was 9 mmHg abs. Table 2 shows the polymerization conditions and the physical properties of the obtained polymer.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 メチルメタクリレートまたは80重量%以上の
メチルメタクリレートと20重量%以下のメチルメ
タクリレートと共重合可能な他のアルキルアクリ
レートもしくはアルキルメタクリレートとの単量
体混合物、0.01〜1.0モル%のメルカプタンおよ
び下記式 40≧A1/2・B-1/2×103 3≧A・B×105および 2.0≧A-1・(B+10.3)×10-6 〔式中、Aはフイード単量体100g中の重合開始
剤のモル数、Bはラジカル重合開始剤の重合温度
における半減期(時間)である〕を満足する量の
ラジカル重合開始剤を含む重合原料を一つの反応
域に供給し、該反応域中の反応混合物を160〜200
℃のある温度において実質的に均一に撹拌混合
し、かつ該反応混合物の粘度を該反応混合物の反
応温度において10〜500ポイズの値に維持しなが
ら重合を行ない、次いで該反応域から反応混合物
を取り出し、そして重合体を含む反応混合物から
未反応単量体を主成分とする揮発物を分離、除去
してメタクリル樹脂を得ることを特徴とする耐熱
分解性、流動性の優れたメタクリル樹脂の製造
法。 2 メタクリル樹脂中のアイソタクチツク重合体
の含有量が7重量%以上であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の耐熱分解性、流動性
に優れたメタクリル樹脂の製造法。 3 メタクリル樹脂中のアイソタクチツク重合体
の含有量が7〜10重量%、シンジオタクチツク重
合体の含有量が47〜54重量%およびヘテロタクチ
ツク重合体の含有量が39〜43重量%であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の耐熱分解
性、流動性に優れたメタクリル樹脂の製造法。
[Claims] 1. Methyl methacrylate or a monomer mixture of 80% by weight or more of methyl methacrylate and 20% by weight or less of methyl methacrylate and other alkyl acrylate or alkyl methacrylate copolymerizable with 0.01 to 1.0 mol% Mercaptan and the following formula 40≧A 1/2・B -1/2 ×10 3 3≧A・B×10 5 and 2.0≧A -1・(B+10.3)×10 -6 [In the formula, A is feed Polymerization raw materials containing an amount of radical polymerization initiator that satisfies the number of moles of polymerization initiator in 100 g of monomer, B is the half-life (time) of the radical polymerization initiator at the polymerization temperature are placed in one reaction zone. feed the reaction mixture in the reaction zone to 160-200
The polymerization is carried out with substantially uniform stirring and mixing at a temperature of 0.degree. Production of a methacrylic resin with excellent heat decomposition resistance and fluidity, which is characterized by obtaining a methacrylic resin by extracting and separating and removing volatile substances mainly composed of unreacted monomers from a reaction mixture containing a polymer. Law. 2. The method for producing a methacrylic resin having excellent heat decomposition resistance and fluidity according to claim 1, wherein the content of the isotactic polymer in the methacrylic resin is 7% by weight or more. 3. The content of isotactic polymer in the methacrylic resin is 7 to 10% by weight, the content of syndiotactic polymer is 47 to 54% by weight, and the content of heterotactic polymer is 39 to 43% by weight. A method for producing a methacrylic resin having excellent heat decomposition resistance and fluidity according to claim 1.
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