JPH03239708A - スチレン系共重合体及びその製造方法 - Google Patents

スチレン系共重合体及びその製造方法

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JPH03239708A
JPH03239708A JP3639490A JP3639490A JPH03239708A JP H03239708 A JPH03239708 A JP H03239708A JP 3639490 A JP3639490 A JP 3639490A JP 3639490 A JP3639490 A JP 3639490A JP H03239708 A JPH03239708 A JP H03239708A
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monovinyl monomer
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styrene
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Koichi Kurosawa
黒沢 幸一
Yutaka Tsubokura
豊 坪倉
Ryozo Okumura
量三 奥村
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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〕 本発明はスチレン系共重合体、その製造方法及びそれを
含有してなるスチレン系共重合体組成物に関し、詳しく
は耐衝撃性、難燃性等にすぐれたスチレン系共重合体、
その組成物及びその効率のよい製造方法に関する。
(従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来、
ポリスチレンを難燃化するには、ブロム系の難燃剤を添
加する方法がとられ、難燃レベルの要求に応し、ブロム
系の難燃剤、難燃助剤の量。
種類の変更を行ってきた。しかし、このように難燃剤を
添加する場合、ポリスチレンの性能、特に強度の低下や
、耐光性、耐熱性を劣化させるために、物性バランスの
点で劣るという欠点を有している。
そこで難燃剤の添加による外観不良、物性低下の解消や
、ドリッピング防止から、難燃能力のあるハロゲン化ス
チレンをスチレン系重合体と共重合させることによって
、物性バランスの優れた難燃樹脂が期待できるが、実用
化に至っていない。
その一つの原因としてハロゲン化スチレンとスチレンの
共重合体の分子量が、同一条件下で重合させたスチレン
単独重合体の分子量に比べて低いため、物性がやや劣る
ということが考えられる。
例えば、特開昭51−47034号公報には、ハロゲン
化スチレンを単量体として含む重合体又は共重合体を含
む難燃性重合体組成物が提案されているが、この重合体
は、多官能性ビニル化合物を使用していないため、耐衝
撃性が低い。また、特開昭53−77888号公報では
、架橋剤としてジビニルベンゼンを用いているが、イオ
ン9換樹脂を目的としたもので、添加量が多いため、成
形性が著しく悪い。
さらに、特開昭53−10689号公報では、ゴム状物
質を添加することにより耐衝撃性を向上させているが、
アセトン可溶分が多く、用途に限定を受ける。
そこで、本発明者らは、耐衝撃性をはじめとする各種の
物性のバランスの優れた難燃性スチレン系共重合体組成
物を開発すべく、鋭意研究を重ねた。
〔課題を解決するための手段〕
その結果、スチレンと臭素化芳香族モノビニル単量体と
の共重合系において、ジビニルベンゼン等の多官能性ビ
ニル化合物を添加することによって高分子量化し、さら
に、ゴム状物質との共重合によって耐衝撃性を向上させ
、各種物性のバランスの優れたものとすることによって
上記の課題を達成しうろことを見出した。本発明はかか
る知見に基いて完成したものである。
すなわち、本発明は、 ■多官能性ビニル化合物単位10〜2000ppm。
■芳香族モノビニル単量体単位 50〜95重量%及び ■ −数式(1) 〔式中R1,R2は水素、メチル基又はエチル基を示し
、nは1.2又は3の整数である。〕で表される臭素化
芳香族モノビニル単量体単位50〜5重量% から構成され、重量平均分子量M−が100000〜3
50000であって、かつ臭素含有率が5〜30重量%
であることを特徴とするスチレン系共重合体を提供する
と共に、 ■多官能性ビニル化合物 10〜2000ppm■芳香
族モノビニル単量体 50〜95重量%及び ■上記一般式(1)で表わされる臭素化芳香族モノビニ
ル単量体     50〜5重量%を含有する単量体溶
液を共重合させて上記スチレン系共重合体を製造する方
法、つまり、重量平均分子量M御が100000〜35
0000であって、かつ臭素含有率が5〜30重量%で
あるスチレン系共重合体を生成させることを特徴とする
スチレン系共重合体の製造方法を提供するものである。
また、本発明は、上記スチレン系共重合体にゴム状重合
体を配合させてなるスチレン系共重合体組成物を提供す
ると共に、そのスチレン系共重合体U或物の製造方法を
提供する。
本発明のスチレン系共重合体は、上記の■〜■の単量体
成分を重合させたものであるが、単量体成分■の多官能
性ビニル化合物としては、例えば、ジビニルベンゼンに
代表される非共役ジビニル化合物、トリメチロールプロ
パントリメタクリレート トリメチロールプロパントリ
アクリレート等の多価アクリレート化合物などを使用す
ることができる。多官能性ビニル化合物は、単量体の総
量100重量部に対して、10〜2000ppm、好ま
しくは30〜1500ρρm使用する。多官能性ビニル
化合物が10ppm未満であると、充分な高分子量化が
達成されず、2000ppmを超えると、ゲルが生成し
、流動性が不足する。
この多官能性ビニル化合物の添加によって得られたスチ
レン系共重合体の分子量は、10万〜35万、好ましく
は13万〜28万の範囲にあるのが有利である。この分
子量が10万未満であると、耐衝撃性に劣り、30万を
超えると、成形時における流動性が不十分となる。
なお、分子量はゲルパーミエーシゴンクロマトグラフィ
ー(CPC)によるポリスチレン換算値での重量平均分
子! (Mw)である。
さらに、本発明においては単量体成分■として芳香族モ
ノビニル単量体を使用する。芳香族モノビニル単量体と
しては、例えば、スチレン、α−メチルスチレンのよう
な側鎖アルキル置換スチレン、ビニルトルエン、ビニル
キシレン、o−tブチルスチレン、p−t−ブチルスチ
レン、Pメチルスチレンのような核アルキル置換スチレ
ン及びp−ヒドロキシスチレン、0−メトキシスチレン
、ビニルキシレン等が挙げられる。これらのスチレン系
単量体の一種あるいはそれ以上を用いることができる。
また、これらの芳香族モノビニル単量体と共重合可能な
ビニル化合物、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メ
タクリル酸メチル。
アクリロニトリル、無水マレイン酸、フェニルマレイミ
ド等も併用することができる。芳香族モノビニル単量体
は、50〜95重量%、好ましくは54〜90重量%使
用する。50重量%未満であると、最終的に十分な分子
量の共重合体が得られず、耐衝撃性に劣る。また、95
重量%を超えると、単量体成分■の量が少なくなり、難
燃性が得られない。
本発明のスチレン系共重合体は、さらに単量体成分■と
して、前記−数式(1) で示される臭素化芳香族モノビニル単量体を含む。
臭素化芳香族モノビニル単量体としては、例えば、モノ
ブロムスチレン、ジブロムスチレン、トリブロムスチレ
ン等が挙げられ、これらのうち特にジブロムスチレン、
トリブロムスチレンが好ましく、全臭素化芳香族モノビ
ニル単量体に対して、ジブロムスチレン又ハトリブロム
スチレンを50%以上含むものが好適である。これらの
臭素化芳香族モノビニル単量体の詳細については、特開
昭51−47034号公報に記載されており、ジブロム
スチレン、トリブロムスチレンの合成法については、P
o1y+++er、 、、Li、  479〜487 
(1969)に記載されている。
本発明においては、臭素化芳香族モノビニル単量体を5
〜50重量%、好ましくは10〜46重量%使用する。
5重量%未満では、難燃性が得られず、50重量%を超
えると、十分な分子量が得られず、耐衝撃性に劣る共重
合体となる。
本発明のスチレン系共重合体は、上記の■〜■の単量体
成分を共重合させて得られるものであって特定の分子量
及び特定の臭素含有率を有するものである。本発明のス
チレン系共重合体は、100000〜350000の重
量平均分子量を有するものであることを必要とする。こ
の分子量が100000未満であると、耐衝撃強度等の
物性の低下が著しく、350000を超えると、酸形加
工時の流動性が不十分となる。また、本発明のスチレン
系共重合体の臭素含有率は5重量%〜30重量%、好ま
しくは10〜25重量%である。
5重量%未満であると、十分な難燃性が得られず、30
重量%を超えると、十分な分子量が得られず、耐衝撃性
に劣る。
また、本発明のスチレン系共重合体組成物は、上記のよ
うなスチレン系共重合体とともにゴム状重合を含有する
こともできる。使用しうるゴム状重合体としては、ポリ
ブタジェン、ブタジェン−スチレン共重合ゴム、ブタジ
ェン−アクリロニトリル共重合ゴム、エチレン−プロピ
レン−(ジエンメチル)共重合ゴム、アクリルゴムなど
がある。
ゴム状重合体は、原料単量体溶液に熔解してもよく、重
合後に重合物に練込んでもよい。ゴム状重合体は、スチ
レン系共重合体組成物100重量%中に3〜15重量%
、好ましくは5〜12重量%含まれる。3重量%未満で
は、添加した効果が不充分であり、15重量%を超える
と、流動性が不足する。
本発明におけるスチレン系共重合体組成物の製造方法は
、特に限定するものではないが、好ましくは塊状−懸濁
重合法、連続塊状重合法にて製造される。塊状−懸濁重
合法について説明すると、まず芳香族モノビニル単量体
と臭素化芳香族モノビニル単量体に多官能性ビニル化合
物(例えば、ジビニルベンゼン)及び場合によりゴム状
重合体を添加し、必要に応し加熱して溶解させる。
次に、この溶液にアルキルメルカプタンなどの分子量調
節剤(連鎖移動剤)及び必要に応じて有機過酸化物など
の重合開始剤を加え、70〜150″C程度の温度に加
熱しながら、攪拌下に重合度が10〜60%になるまで
塊状重合法による予備重合を行う。この予備重合工程に
おいて該ゴム状重合体は攪拌により粒子状に分散される
次いで前記予備重合液をポリビニルアルコールなどを懸
濁剤として水相に懸濁し、通常、重合度が100%近く
なるまで懸濁重合させる。
ゴム状重合体の粒径9粒径分布5粒子構造の制御は攪拌
回転数や分子量調節剤の使用量などによって可能であり
、またゲル量及び膨潤指数は触媒の種類や量2反応器度
1反応時間などによって制御することができる。
このようにして得られたスラリーを通常の手段により処
理して、ビーズ状反応生戒物を取り出し、乾燥した後、
常法に従い、ペレット化することにより、高衝撃性のス
チレン系共重合体(HIPS)が得られる。
また連続重合法は、ゴム状物質を芳香族モノビニル単量
体及び臭素化芳香族モノビニル単量体を含む液体に溶解
し、その溶液を攪拌機付の一段以上、好ましくは二段以
上の重合器を用いて重合し、重合の最終段から固形成分
と未反応単量体、溶剤等の揮発成分を除去する脱揮発分
工程を経て、共重合体を得る方法である。かかる方法に
おいて第一段目の重合器には単量体に溶解したゴム状物
質が供給され、また、単量体及び連鎖移動剤は任意の段
階で反応器へ供給される。
本発明によるスチレン系共重合体及びその組成物は単独
でも高い難燃性を示すが、さらに難燃助剤を上記■〜■
の単量体の総和100重量部に対して1〜10重量部の
割合で添加すると、難燃性の向上効果がある。難燃助剤
の量が10重量部を越えると、耐衝撃性が劣るなど物性
の低下が起こる。ここで難燃助剤としては、二酸化アン
チモン。
五酸化アンチモン、アンチモン酸ナトリウム、金属アン
チモン等の難燃助剤が挙げられる。またこれ以外にホウ
酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、酸化ジルコニウム等を挙
げることができる。これらの中でも特に、三酸化アンチ
モンが好ましい。さらにテトラブロモジフェニルエーテ
ル等のハロゲン系難燃剤を併用しても差し支えない。
また通常のヒンダードフェノール系酸化防止剤。
リン系酸化防止剤およびイオン系酸化防止剤等の酸化防
止剤を添加して、熱安定性を向上させたり、滑剤を添加
して流動性をさらに良くすることもできる。また目的に
応じて繊維強化剤、無機充填剤着色剤、顔料、ヒンダー
ドアミン系の耐候剤も用いることができる。
本発明のスチレン系共重合体組成物は、汎用ポリスチレ
ン(GPPS)、高衝撃ポリスチレン(HIPS)、A
BS樹脂、ポリ塩化ビニル(P V C)。
ポリアクリロニトリル(P A N)、ポリカーボネー
ト(P C)、ポリブチレンテレフタレート(P B 
T)。
ナイロン(PA)等の樹脂にブレンドして、これらに難
燃性を付与することもできる。
〔実施例〕 次に本発明を実施例および比較例によりさらに詳しく説
明する。
なお、下記の実施例に使用するジブロムスチレン及びト
リブロムスチレンは、下記の方法で台底した。
(A)ジブロムスチレンの台底 2−ブロムベンゼン185g(1モル)と無水の塩化鉄
2.4gの系に臭素336g(2,1モル)を攪拌しな
がら4時間半かけて滴下した。反応混合物はOoCで2
時間、臭素化を行った。
次いで、反応生成物を水、亜硫酸ナトリウム。
水で順次洗浄した後、硫酸カルシウムで乾燥させたとこ
ろ87%の収率で2−ブロムエチルジブロムベンゼンが
得られた。この2−ブロムエチルジブロムベンゼン20
6gを、11のエタノールに70gのカリウムを溶かし
た溶液に溶かした。
30″Cで3時間攪拌した後、11の水に滴下し、塩化
メチレンで3回抽出した。抽出液を水で洗浄し、硫酸カ
ルシウムで乾燥した。塩化メチレンを減圧除去し、ジブ
ロムスチレン156gを得た。
得られたジブロムスチレンの&ll威はモノブロムスチ
レン5モル%、ジブロムスチレン85モル%。
トリブロムスチレン10モル%であった(ブロム含量6
1重量%)。
(B) トリブロムスチレンの合成 合成法はジブロムスチレンと同様にして行い、2−フロ
ムエチルベンゼン1モルに対して臭素3.2モルを反応
させた。得られたトリブロムスチレンの組成はモノブロ
ムスチレン3モル%、ジブロムスチレン38モル%、ト
リブロムスチレン59モル%であった(ブロム含量69
重量%)。
実施例1 内容量51のオートクレーブにジエン系ゴム(旭化成■
製NF−35AS)310g、 ジブロムスチレン67
0 g、スチレン2490g及びジビニルベンゼン0.
16 g (50ppm)を入れ、300rρ銅で攪拌
しながら、110°Cで6時間反応を行った。
次いで、10I!、のオートクレーブに前記反応混合物
3200 g、水3000 g、懸濁安定剤としてのポ
リビニルアルコール8g9重合開始剤としてのヘンシイ
ルベルオキシド6g、ジクミルベルオキシド3gを入れ
、500 rpmで攪拌しながら、60°Cから20°
C/時間の昇温速度”i’ 140 ”Cまで昇温し、
140°C一定で3時間反応させて、スチレン系共重合
体&ll戒物のビーズを得た。ジブロムスチレンとスチ
レンの転化率は共に99%で、またビーズ中には未反応
のジビニルベンゼンは検出されなかった。
得られたビーズ中の芳香族モノビニル単量体含有率、臭
素化芳香族モノビニル単量体含有率、ゴム状重合体含有
率及び多官能性ビニル化合物含有率を第1表に示す。
得られたスチレン系共重合体組成物のビーズを押出機で
ペレット化した後、メルトフローインデックス、アイゾ
ツト衝撃強度、難燃性及び熱変形温度を測定し、結果を
第1表に示す。
なお、以下において、特に断らない限り、物性の測定は
下記の方法によるものとする。
メルトフローインデックス(Ml)は、JISK−72
10に準拠して測定した。
アイゾツト衝撃強度は、J I S−に−7110に準
拠して測定した。
難燃性は、米国UL−94規格に準拠して測定した。
熱変形温度は、J I S−に−7207に準拠して測
定した。
実施例2 ジエン系ゴム420g、ジブロムスチレン1410g、
スチレン1670g及びジビニルベンゼン0.31 g
(100ppm)を仕込んだ以外は、実施例1と同様に
してスチレン系共重合体組成物のビーズを得た。このビ
ーズを押出機でペレット化した後、メルトフローインデ
ックス、アイゾット衝撃強度、難燃性及び熱変形温度を
測定し、結果を第1表に示す。
実施例3 ジエン系ゴム245g、ジブロムスチレン450 g、
スチレン2805g及びジビニルベンゼン0.65 g
 (200ppm)を仕込んだ以外は、実施例1と同様
にしてスチレン系共重合体組成物のビーズを得た。この
ビーズを押出機でペレット化した後、メルトフローイン
デンクス、アイゾツト衝撃強度、難燃性及び熱変形温度
を測定し、結果を第1表に示す。
実施例4 ジエン系ゴム315g、)リブロムスチレン900 g
、スチレン2285 g及びジビニルベンゼン1.3 
g (400ppm)を仕込んだ以外は、実施例1と同
様にしてスチレン系共重合体組成物のビーズを得た。こ
のビーズを押出機でペレット化しこ後、メルトフローイ
ンデックス、アイゾツト衝撃強度、難燃性及び熱変形温
度を測定し、結果を第1表に示す。
実施例5 実施例1で得たスチレン系共重合体組成物のビーズのサ
ンプルに5bzO3を5重量部添加した。このビーズを
押出機でペレット化した後、メルトフローインデックス
、アイゾツト衝撃強度、難燃性及び熱変形温度を測定し
、結果を第1表に示す。
実施例6 実施例3で得たスチレン系共重合体組成物のビーズのサ
ンプルに5bzOiを7重量部添加した。
このビーズを押出機でペレット化した後、メルトフロー
インデックス、アイゾツト衝撃強度、難燃性及び熱変形
温度を測定し、結果を第1表に示す。
実施例7 ジエン系ゴム420 g、ジブロムスチレン1130g
、スチレン1950g及びジビニルベンゼン4.6 g
 (1500ppm)を仕込んだ以外は、実施例1と同
様にしてスチレン系共重合体組成物のビーズを得た。こ
のビーズを押出機でペレット化した後、メルトフローイ
ンデックス、アイヅット衝撃強度、難燃性及び熱変形温
度を測定し、結果を第1表に示す。
実施例8 毎時61の供給速度で、次の組成の混合物を容量7.9
1の第1重合槽に連続的に送液した。
■ゴム状重合体(脂化)ffl!I!NF−35AS)
8.0重量%■スチレン           64重
量%■ジブロムスチレン       16重量%■エ
チルヘンゼン        12重1%■ジビニルベ
ンゼン       50ppm(■及び■の合計重量
に対して) ■1.1−ビス(t−ブチルペルオキシ−3,3゜5−
トリメチルシクロヘキサン)0.02重量部(■〜■の
合計100重量部に対して)■n−ドデシルメルカプタ
ン   0.01重量部(■〜■の合計100重量部に
対して)第1重合槽の温度は110”Cであり、出口の
固形成分は22重量%であった。次いで、この重合物を
容量8.51の第2重合槽、容量11fの第3重合槽、
容量11fの第4重合槽に順次送液して、温度110〜
180°Cで重合を続行したのち、230〜260°C
の温度に予熱し、真空槽にてエチルベンセン等の揮発成
分を除去して、ベレット状のスチレン系共重合体を得た
。得られたベレット中には、未反応のジビニルベンゼン
は検出されなかった。また脱揮前の固形分量は85%で
あった。
得られたベレットについて、メルトフローインデックス
、アイゾツト衝撃強度、難燃性及び熱変形温度を測定し
、結果を第1表に示す。
実施例9 仕込みを次のようにした以外は、実施例8と同様にして
重合を行った。
■スチレン           48重量%■ジブロ
ムスチレン       40重量%■エチルベンゼン
        12重1%■ジビニルベンゼン   
   10100pp■及び■の合計重量に対して) ■1.1−ビス(t−ブチルペルオキシ−3,3゜5−
トリメチルシクロヘキサン)  0.02重量部(■〜
■の合計100重量部に対して)■n−ドデシルメルカ
プタン   0.01重量部(■〜■の合計100重量
部に対して)得られたベレットについて、メルトフロー
イデックス、衝撃強度1M燃性及び熱変形温度を測定し
、結果を第1表に示す。ここでは、衝撃強度としては、
フラットワイズ強度を測定した。これはノツチなしアイ
ゾツト試験片を用いたフラットワイズ強度の衝撃強度で
ある。
比較例1 実施例1と同様にして、樹脂中のゴム量が17重量%で
、ブロム含量が32重量%の樹脂を製造し、物性を測定
した。結果を第1表に示す。
難燃性はLIL−94のV−0(1/16インチ〉に同
等であったが、耐衝撃強度は5.2 kgcm /cm
と著しく低く、成形材料としては不適当なものであった
比較例2 実施例1と同様にして、ブロム含量が4重量%の樹脂を
製造し、物性を測定した。結果を第1表に示す。この樹
脂は、難燃性の[JL−94試験ではHBとなり、難燃
樹脂としては不適当であった。
比較例3 実施例1と同様にして、ジビニルベンゼンの添加量が7
.0g(2200ppm)の樹脂を製造したが、溶媒に
不溶なため、分子量が測定できず、流動性不足のため酸
形不能であった。
比較例4 実施例4と同様にして、トリブロムスチレン1010g
、スチレン2210g、ジエン系ゴム280g及びジビ
ニルベンゼン0.16 g (50ppm)の仕込みで
樹脂を製造し、物性を測定した。結果を第1表に示す。
この樹脂の難燃性はUL−94のV−0(1/16イン
チ)に同等であったが、耐衝撃強度が低く、成形材料と
しては不適当なものであった。
比較例5 仕込みを次のようにした以外は、実施例8と同様にして
重合を行った。
■スチレン           48重量%■ジブロ
ムスチレン       40重1%■エチルベンゼン
        122重量%■1,1−ビス(t−ブ
チルペルオキシ−3,3゜5−トリメチルシクロヘキサ
ン)0.02重量部(■〜■の合計100重量部に対し
て)■n−ドデシルメルカプタン   o、oi重量部
(■〜■の合計100重量部に対して)得られた樹脂の
メルトフローインデックス、衝撃強度、難燃性及び熱変
形温度を測定し、結果を第1表に示す。ここでは、衝撃
強度として、フラットワイズ強度を測定したが、衝撃強
度が4.2kg cm / cmと低く、成形材料とし
ては不適当なものであった。
(以下余白) 〔発明の効果〕 以上のように、本発明によるスチレン系共重合及びその
組成物は、耐衝撃性、耐熱性など、各種の物性に優れる
とともに、高い難燃性を有する。
また、本発明の方法によれば、このように優れたスチレ
ン系共重合体組成物を効率よく製造することができる。
したがって、本発明のスチレン系共重合体組成物は、O
A機器分野、家電製品、自動車部品2建築材料などの底
形に好適である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)[1]多官能性ビニル化合物単位10〜2000
    ppm、 [2]芳香族モノビニル単量体単位50〜95重量%及
    び [3]一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中R^1、R^2は水素、メチル基又はエチル基を
    示し、nは1、2又は3の整数である。〕 で表される臭素化芳香族モノビニル単量体単位50〜5
    重量% から構成され、重量平均分子量Mwが100000〜3
    50000であって、かつ臭素含有率が5〜30重量%
    であることを特徴とするスチレン系共重合体。
  2. (2)上記スチレン系共重合体85〜97重量%及びゴ
    ム状重合体3〜15重量%とからなるスチレン系共重合
    体組成物。
  3. (3)[1]多官能性ビニル化合物10〜2000pp
    m[2]芳香族モノビニル単量体50〜95重量%及び [3]請求項1記載の一般式で表される臭素化芳香族モ
    ノビニル単量体50〜5重量% を含有する単量体溶液を共重合させて、重量平均分子量
    Mwが100000〜350000であってかつ臭素含
    有率が5〜30重量%であるスチレン系共重合体を製造
    することを特徴とするスチレン系共重合体の製造方法。
  4. (4)[1]多官能性ビニル化合物単位10〜2000
    ppm、 [2]芳香族モノビニル単量体単位50〜95重量%、
    [3]請求項1記載の一般式で表される臭素化芳香族モ
    ノビニル単量体50〜5重量% からなる上記[1]、[2]、[3]のビニル混合物8
    5〜97重量%及び [4]ゴム状重合体15〜3重量%を含有する単量体を
    共重合させることを特徴とするスチレン系共重合体組成
    物の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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