JPH04234413A - 塩化ビニル単または共重合体およびポリアクリル酸エステルをベースとする熱可塑性材料の製造方法 - Google Patents

塩化ビニル単または共重合体およびポリアクリル酸エステルをベースとする熱可塑性材料の製造方法

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JPH04234413A
JPH04234413A JP3219468A JP21946891A JPH04234413A JP H04234413 A JPH04234413 A JP H04234413A JP 3219468 A JP3219468 A JP 3219468A JP 21946891 A JP21946891 A JP 21946891A JP H04234413 A JPH04234413 A JP H04234413A
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esters
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polyacrylic
ester
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ハラルト シュトゥルム
Armin Boebel
アルミン ベーベル
Karl-Heinz Prell
カール−ハインツ プレル
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Chemische Werke Huels AG
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F265/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of unsaturated monocarboxylic acids or derivatives thereof as defined in group C08F20/00
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は塩化ビニル単または共重
合体およびポリアクリル酸エステルをベースとする耐衝
撃性改質のためのポリマーからなる熱可塑性材料を製造
する方法に関する。現状技術に比較して粒度分布、かさ
比重の再現性および特に重合過程での器壁付着の量の改
良を達成した。
【0002】
【従来の技術】現状技術によるエマルジョンで製造され
るゴム弾性のポリマー粒子に懸濁液中での塩化ビニル−
グラフト重合の製造方法は未だ若干の欠点を有する。
【0003】耐衝撃性改質に使用されるポリアクリル酸
アルキルエステルに塩化ビニルを重合させるグラフト重
合体の製造は公知である。西ドイツ特許第108273
4号、同第1090856号及び同第1090857号
明細書では、グラフト重合体をアクリルエステルゴム約
2〜25重量%で取得する方法が記載されている。この
種のグラフト重合体の製造の際、反応器壁はただ取り除
くのに骨の折れる層を持つ。粒度分布(ジェット空気篩
で測定)はなお微細部分は40μmより細かく粗粒部分
は250μmより大きい。微細部分は濁りひいてはまた
水相から懸濁重合体の分離の際に排水の汚濁におよび乾
燥粉末の取扱の際には塵埃問題を引き起す。粗大部分は
高性能加工機では表面品質を低下させる。
【0004】西ドイツ特許出願公開第2162615号
明細書からはアクリルエステルタイプのポリマーに塩化
ビニルのグラフト重合体の製造が公知であり、その際最
終重合体はアクリル酸エステル単位の30〜60重量%
を含有している。これと同時にアクリル酸エステルをエ
マルジョン中で多官能エチレンの不飽和モノマーの少量
の存在で重合する。乳化重合のためには、例えばスルホ
コハク酸−ビス−(トリデシルエステル)のナトリウム
塩(HLB=4〜7)またはナトリウム−2−エチルヘ
キシルスルフェート(HLB約50)のような短いアル
キル鎖を有するアルキルスルホン酸塩のような低いHL
B−値(2〜12)または高い値(>40)を有する乳
化剤を使用すべきである。ゴム粒子の水性エマルジョン
に塩化ビニル、適当な懸濁剤およびモノマーで可溶性の
開始剤を加える。該pH値を3〜9に調整する。壁層の
生成を妨げるためには、有利には高粘性のメチルヒドロ
キシプロピルセルロースを使用する。塩化ビニルグラフ
ト重合を懸濁液中で行う。この方法における欠点は高分
子のひいてはそれによる取扱いにくい懸濁剤の使用であ
る。さらに該グラフト重合体のかさ密度は通常の加工方
法のためには十分でなくポリ塩化ビニルとの混合で押出
機での加工の際に比較的低い耐衝撃性、劣悪な表面およ
び低生産能力を有する成形部品を得る。
【0005】ヨーロッパ特許出願公開第0313507
号明細書からは塩化ビニルの70〜40重量%重合化さ
れた単位および少なくともアクリル酸エステルの30〜
60重量%重合化された単位ならびに場合によりさらに
アクリル酸エステルで共重合され得るモノマーを有する
重合体を得る方法が公知である。その際第一段階で水性
エマルジョン中でアクリル酸エステルおよび場合により
別のモノマーを少なくとも2つのエチレン不飽和の、非
共役二重結合を有するモノマーを加えながら開始剤およ
び乳化剤としてC原子12〜18を含有する脂肪酸の水
溶性塩の存在で初期pH値9より上でガラス転移温度0
℃より低いポリマーに変化せしめる。さらに脂肪酸塩に
加えてアルキル基でC原子8〜20を有するアルキルス
ルホン酸および/またはC原子3〜16を有するアルキ
ルアクリルスルホン酸の少なくとも1種のアルカリ金属
またはアンモニウム塩の存在で重合する。
【0006】第2の段階では重合容器で水、懸濁剤、乳
化重合の際に使用した乳化剤のための沈殿剤、開始剤、
場合によりそのほかの助剤ならびに塩化ビニルを取りこ
れに水性ポリアクリルエステル分散体を加える。
【0007】第二の乳化剤および沈殿剤の添加は正常の
操業過程を妨げる。そのほかこれによって保存および注
ぎ移す費用の増加が必要である。
【0008】
【発明が解決しょうとする課題】従って本発明の課題は
前記記載の方法の欠点のない方法を提供することであっ
た。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明によ
り、最終重合体の本発明による製造を二段階で行い、そ
の際第一段階では乳化重合でゴム弾性の耐衝撃改質剤お
よび第二段階で改質すべき母材を生成するモノマーを懸
濁液でゴム弾性粒子の存在で重合し、その際第二段階で
母材を生成するモノマーを開始剤、懸濁剤および場合に
より凝結体を取り温度30℃以上に加熱しついで乳化ラ
テックスを導入することで解決される。該エマルジョン
ラテックスは生産技術的理由からふつう温度30〜40
℃を持っている。
【0010】第一段階では少なくとも1種のアクリル酸
エステルを網状化作用する、アクリル酸エステルで共重
合できる少なくとも2つの非共役二重結合を有する化合
物の存在で水性エマルジョン中で重合する。
【0011】水性エマルジョン中の重合は乳化作用する
塩の存在で生起する。
【0012】アクリル酸エステルとしては、ポリマーの
うちでガラス転移温度−20°より低いものが考えられ
るが、その際またアクリル酸エステル混合物または共重
合できるモノマーを有する混合物も使用することができ
る。
【0013】模範例として挙げることのできるアクリル
酸エステルとして:例えばブチルアクリレート、2−エ
チルヘキシルアクリレート、オクチルアクリレートのよ
うなアルキル鎖に炭素原子2〜10を有するアルキルエ
ステルおよび類似のアクリル酸アルキルエステルまたは
、例えばフェノールプロピルアクリレートのようなアク
リル酸アルキルアリルエステル、または例えばフェノオ
キシエトオキシエチルアクリレートのようなアクリル酸
ポリエーテルエステルである。
【0014】網状化作用する物質としては模範例として
挙げれば:例えばエチレングリコールジメタクリレート
、ブチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリト
リットテトラアクリレート等のような多価アルコールの
(メタ)クリレートまたはアリルメタクリレート、また
は例えばフタール酸ジアリルエステル、マレイン酸ジア
リルエステル、フマル酸ジアリルエステルのような多価
酸のアリルエステルである。
【0015】網状化作用する化合物を第一段階の有機相
の0.1〜5.0重量部の量で使用するが、その際該量
は粒子のゲル含有量が90%以上であるように多く選択
する。
【0016】アクリル酸エステルで共重合できる化合物
に適するのは例えばスチロール、ビニルアセテート、炭
素原子1から10を有するメタクリル酸エステル、ビニ
ルエーテルである。
【0017】乳化作用する化合物として使用できるのは
炭素原子12〜18を有する脂肪酸のまたは炭素原子1
2〜18を有するアルキルスルホン酸のまたはアルキル
アリールスルホン酸のまたは鎖に炭素原子12〜18を
有する硫酸アルキル半エステルのアルカリ金属またはア
ンモニウム塩である。
【0018】模範的例としてはナトリウムラウレート、
ナトリウムラウリルスルホネート、ナトリウムドデシル
ベンゾルスルホネートおよびナトリウムラウリルスルフ
ェートが挙げられる。ふつうにはこれらは、第一段階の
モノマーに対して、0.3〜2.5重量%の量で使用さ
れる。
【0019】乳化重合における開始剤ではペルオキソ二
硫酸アンモニウム、過酸化水素、または例えばアゾジイ
ソブチロニトリル等のようなアゾ化合物を該モノマーに
対して0.05〜0.5重量%の量で使用する。
【0020】必要ある場合に、開始剤とレドックスシス
テムを生成できる還元作用の化合物および金属塩、例え
ばアルカリ金属亜硫酸塩、アルカリアルデヒドスルホキ
シレート、アスコルビン酸のような有機酸および例えば
硫酸鉄および硫酸銅のような金属塩を加えることができ
る。
【0021】乳化重合を断続的、連続的または半連続的
に行うことができるが、その際半連続的重合の方法が有
利である。
【0022】この際に重合温度40〜90℃でモノマー
、乳化剤および開始剤(ないしはレドックスシステムの
)水の一部をとり重合が進行し始めた後で反応混合物の
残りの部分を連続的にまたは断続的に加える。
【0023】99.9%より多い反応率で重合は終了す
る。第二段階で第一段階で製造したゴム弾性粒子に水性
懸濁液中で塩化ビニルまたは共重合できるモノマーの2
0重量%までを有する塩化ビニルを重合させる。
【0024】最終重合体の有利な特性を得るためには最
初にVCの懸濁体を水性相中で製造しその後で始めてエ
マルジョンラテックスを導入することが必要である。そ
の際驚くべきことに、添加温度30℃より高いところで
始めて反応器壁への析出量が激しく低下することを見出
した。
【0025】適当な共重合できるモノマーは例えばビニ
ルエステル(例えばビニルアセテート、ビニルラウレー
ト)、ハロゲン化ビニル(例えば塩化ビニリデン)、不
飽和酸およびその無水物(例えばフマール酸、マレイン
酸)、(メタ)クリル酸ならびにそのエステル(モノお
よびジエステル)およびマレイン酸のイミドならびにそ
のN−誘導体である。
【0026】懸濁剤としてはふつうに使用される、例え
ばヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセ
ルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ポリ
ビニルアルコール、部分鹸化のポリビニルアセテート、
マレイン酸のアルキルビニルエテールとの共重合体、ポ
リビニルピロリドンのようものを単独でまたは混合物と
して使用する。そのほかなお、例えば脂肪酸エトキシレ
ート、ソルビタンエステル、脂肪アルコールエトキシレ
ートのような1または多価のアルコールの脂肪酸エステ
ルを0.05〜1.0%の量で加えることができる。
【0027】懸濁重合は塩化ビニルに可溶の基を生成す
る開始剤の存在で行う。ここで模範例としてはジラウロ
イルペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシドのような
ジアシルペルオキシド;ジクミルペルオキシドのような
ジアルキルペルオキシド;t−ブチルペルピバレート、
イソプロピル、ブチル、ミリスチル、シクロヘキシル等
アルキル基を有するシアルキルペルオキシジカルボネー
トのようなペルオキシエステル;アセチルシクロヘキシ
ルスルホニルペルオキシドのような有機スルホン酸;ま
たはまたアゾ−ビス−(イソブチロニトリル)のような
アゾ開始剤である。塩化ビニルの反応率は使用した塩化
ビニルに対して75〜95%であるべきである。所望の
最終反応率の際には残余のモノマーを除去し、水性の分
散体からの固体を遠心分離機を介して分離しこうして得
た固体を例えば気流乾燥機で乾燥する。
【0028】壁層を制御する際に、本発明による方法の
際には重合の後また多数のバッチの後でもほんのわずか
、容易に除去できる付着物が重合反応器の壁に付着して
いることが目立った。ポリアクリル酸エステルラテック
スを塩化ビニルの前にまたは塩化ビニルの後で但し30
℃より下の温度で加える本発明によらない方法では夫々
の反応器毎に、ただ除去するのが困難で既述のように重
合中排熱を明らかに妨げる数センチメートルの厚さまで
の大きい焼付が観測される。
【0029】このようにして得られた改質されたPVC
粉末は狭い粒度分布、同時に十分な多孔度においての高
いかさ比重および良好な脱モノマー化可能性によってす
ぐれる。
【0030】該重合体はポリアクリルエステル成分約1
0%までにおいてふつうの化工助剤、顔料および場合に
よりほかの添加剤を添加して例えば押出し、カレンダー
リング、射出等により形材に加工される。
【0031】ポリアクリル酸アルキルエステルの成分4
0%までにおいて耐衝撃性改質されてないポリ塩化ビニ
ルで成分3〜10%に、有利には3〜7%に混合してつ
いで前のように加工する。
【0032】本発明による重合方法からの形部品は良好
な加工性、高耐衝撃性および良好な表面品質ですぐれる
【0033】
【実施例】以下に本発明を例1〜3および比較例1〜4
により詳細に説明する。
【0034】所定の値は次の方法に従って測定した。
【0035】ポリアクリレートのゲル含有量:テトラヒ
ドロフランに不溶性の成分; (ゲル含有量および膨潤指数を凍結乾燥物質で測定した
)残留モノマー含有量:ヘッド−スペース−ガスクロマ
トグラフィー 粉末のK−値:DIN53726 かさ比重    :DIN53468 流動性      :漏斗法(φ2〜16mm)粒度分
布    :DIN53734による空気シエット篩可
塑性吸収量:DIN53417 形部品の表面:目視判定 耐衝撃性    :DIN53453、刻目入標準小片
例1 a)ポリアクリル酸エステル分散体の製造      
                         
                         
                         
                     仕込原料
            配量成分         
                         
部=kg            部=kg     
 脱イオン水                   
   200=60              10
0=30ブチルアクリレート            
     −                 99
=29.7アリルメタクリレート          
     −                  1
=0.3アンモニウムペルスルフェート   0.04
=0.012          0.06=0.01
8ラウリン酸                   
  0.36=0.108          0.5
4=0.162水酸化ナトリウム          
    0.083=0.025         0
.123=0.037               
                         
                         
   薄板撹拌器を備えた150  l重合反応器で空
気酸素を排気かつ窒素で排除し、脱イオン水(VE−水
)57kg、ラウリン酸0.108kgおよび水酸化ナ
トリウム0.025kgを取り80℃に加熱した。
【0036】固体成分が溶解した後に3kgVE−水に
溶けた状態のアンモニウムペルスルフェート12gを加
えこれに次いでブチルアクリレート/アリルメタクリレ
ート混合物を加えた。重合が始て5分の後に4時間以内
にモノマー混合物の残りの29.7kgおよびこれに平
行してVE水30kg中のラウリン酸0.162kg、
NaOH0.037kgおよびアンモニウムペルスルフ
ェート0.018kgの溶液を加えた。さらに2時間再
重合した。
【0037】こうして次の価を確定した。
【0038】残留モノマー含有量:      <50
0ppm(すなわち反応率>99.95%) 固形物のゲル含有量:               
 95%膨潤指数    :            
            5%固形物含有量:    
              25.1%b)ポリアク
リレートに塩化ビニルの重合引き続いての懸濁重合のた
め羽根車撹拌機および加熱冷却ジャケットを有する23
5  l重合反応器に  脱イオン水:       
                 112.1部=8
9.4kg  メチルヒドロキシプロピルセルロース:
  0.16部=0.128kg  (粘度50mpa
.s2重量%溶液)  ソルビタンモノラウレート  
            0.12部=0.096kg
  ラウロイルペルオキシド            
    0.10部=0.080kgを取った。
【0039】該空気酸素を排気および窒素で排除した。 次いで   塩化ビニル:                 
         94部=75kgおよび32℃に加
熱した後、 ポリブチルアクリレートラテックス(19.07kg)
  固形成分:                  
          6部=4.79kg  水性成分
:                      17
.9部=14.28kgを導入した。
【0040】引き続いて重合温度60℃に加熱しこの温
度で塩化ビニル圧3.5バールまで重合した。その後で
該バッチを冷却し、残留モノマーを分離し固形物を濾過
により水性相から分離した。濾液は透明であった。
【0041】反応器壁は付着物からまぬがれた。
【0042】該固形物を流動床乾燥器で乾燥した。こう
して次の価を確定した:   ポリアクリレートエステル含有量:  6.7重量
%(塩化ビニル反応89%に            
                        相
応)  篩分析:                 
       成分<63μm:3%        
                         
 成分>250μm:2%  かさ比重:      
                      680
g/l  流動性:                
                  2mm  可塑
剤吸収量:                    
        8g/100g付着のため洗浄が必要
になるまでに、洗浄なしに該反応器でなお20バッチ行
ったが、その際熱排出はなお十分であった。
【0043】比較例1 ポリアクリル酸ブチルエステルラテックスを例1に記載
したように製造した。引き続いてのVC−グラフト重合
においては例1に対照的に該ラテックスを塩化ビニルの
前に加えた。仕上げ加工は同様に同じであった。該濾液
はやや濁っていた。
【0044】該反応器壁は著しい層を示した。3バッチ
の該には洗浄を必要とした。というのは厚い層を通して
の排熱は、次の続いてのバッチでは内部温度はもはや一
定に保持することができない程著しく損われたからであ
る。
【0045】   こうして次の値を確定した:   ポリアクリルエステル含有量:         
 6.7重量%  篩分析:            
            成分<63μm:9%   
                         
      成分>250μm:12%  かさ比重:
                         
   640g/l  流動性:          
                        2
mm  可塑性吸収量               
           6g/100g比較例2 ポリアクリル酸ブチルエステル−ラテックスを例1に記
載したように製造した。引き続いてのVC−グラフト重
合では例1に対して唯一の相違は、該ラテックスを25
℃で塩化ビニルを含有するバッチに加えたことである。 該反応器壁は比較例1よりも少ない付着を示したが例1
よりは多かった。こうして6重合バッチを中間洗浄する
ことなく行うことができた。
【0046】   こうして次の価を確定した:   ポリアクリルエステル含有量:         
 6.7重量%  篩分析:            
            成分<63μm:5%   
                         
      成分>250μm:3%  かさ比重: 
                         
  680g/l  流動性  :         
                       2m
m  可塑剤吸収量:               
             7g/100g例2 例1のように行ったが、32℃でボリブチルアクリレー
トラテックスの11部(固形物)をVE−水懸濁剤中の
塩化ビニル89部に導入した。セルロース成分は0.2
0%≒0.16kgであった。
【0047】   乾燥の後に次の価を有する粉末を得た:  ポリア
クリルエステル含有量:          12.2
重量%  篩分析:                
        成分<63μm:4%       
                         
  成分>250μm:2%  かさ比重:     
                       65
0g/l  流動性  :             
                   2mm  可
塑剤吸収量:                   
         6g/100g付着が極めて厚くな
るまでに、なお12バッチ洗浄なしに行った。
【0048】比較例3 ただラテックスを20℃で導入したことを除いて、例2
のように行った。
【0049】   ポリアクリルエステル含有率:         
 12.2重量%  篩分析  :         
             成分<63μm:5%  
                         
       成分>250μm:4%  かさ比重:
                         
   630g/l流動性および可塑剤吸収量は例2の
ようであった。
【0050】洗浄することなしになお4バッチ行うこと
ができた。
【0051】例3 例1のように行ったが、ポリブチルアクリレートラテッ
クスの35部(固形物)を32℃でVE−水/懸濁剤中
の塩化ビニル89部に導入した。セルロース成分は40
%であった。
【0052】   乾燥の後に次の価を有する粉末を得た:  ポリア
クリルエステル含有率:            38
重量%  篩分析  :              
        成分<63μm:8%       
                         
  成分>250μm:3%  かさ比重:     
                       52
0g/l  流動性  :             
                   2mm  可
塑剤吸収量:                   
       35g/100g中間洗浄なしになお4
バッチ行った。
【0053】比較例4 ただラテックスを塩化ビニルの前に導入したことをのぞ
いて例1のように行った。
【0054】   乾燥の後以下の価を有する粉末を得た:  ポリア
クリルエステル含有率:            38
重量%  篩分析  :              
        成分<63μm:17%  かさ比重
:                        
    380g/l  流動性  :       
                       12
mm  可塑剤吸収量:              
            50g/100g各重合バッ
チ毎に洗浄を行なわなければならなかった。
【0055】例1〜3および比較例1〜4の粉末を市販
の処方成分を添加して押出機で加工した。ポリアクリル
エステル含有率を必然的に−市販の懸濁剤−PVC’s
(K価68)をPVCプラスポリアクリレート=100
に対して6.7%まで添加して−調整した。
【0056】断面を造り、その表面を目視で判定し、そ
れからノッチ付衝撃試験のための試験体を作成した。
【0057】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  塩化ビニル単または共重合体をベース
    とし、および水性エマルジョン中で網状化作用する、ア
    クリル酸エステルで共重合できる、少なくとも2つの非
    共役二重結合を有する化合物の存在でアクリル酸エステ
    ルを重合させることにより製造される、ガラス転移温度
    −20℃より低いポリアクリル酸エステルをベースとす
    る熱可塑性材料を製造する方法において、塩化ビニルま
    たは共重合できるモノマー20重量%までを有する塩化
    ビニルを開始剤、懸濁剤系および場合により添加剤と共
    に水性の懸濁液で温度30℃以上に加熱し、ついでポリ
    アクリル酸エステルラテックスの添加の後温度30℃よ
    り上で所望の反応率まで重合させることを特徴とする、
    塩化ビニル単または共重合体およびポリアクリル酸エス
    テルをベースとする熱可塑性材料を製造する方法。
JP3219468A 1990-08-31 1991-08-30 塩化ビニル単または共重合体およびポリアクリル酸エステルをベースとする熱可塑性材料の製造方法 Expired - Lifetime JP2871908B2 (ja)

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