JPH0717716B2 - 共重合体の製造方法 - Google Patents

共重合体の製造方法

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JPH0717716B2
JPH0717716B2 JP61112090A JP11209086A JPH0717716B2 JP H0717716 B2 JPH0717716 B2 JP H0717716B2 JP 61112090 A JP61112090 A JP 61112090A JP 11209086 A JP11209086 A JP 11209086A JP H0717716 B2 JPH0717716 B2 JP H0717716B2
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【発明の詳細な説明】 a. 産業上の利用分野 本発明はα−メチルスチレン10〜60重量%、シアン化ビ
ニル化合物10〜40重量%および他のビニル化合物0〜80
重量%からなる共重合体を製造するにあたり、特殊な有
機過酸化物を重合開始剤として使用し、溶液重合するこ
とによって、耐熱性、透明性に優れ、且つ、成形加工時
の銀条(シルバーストリーク)を低減させ商品価値を高
めた共重合体を製造する方法に関する。
b. 従来の技術 スチレン−アクリロニトリル共重合体は優れた引張り強
さを持つ透明性の硬質樹脂であり、耐油性などの特性も
良好であるため工業用、家庭用製品などに多量に使用さ
れている。
しかし、該共重合体は一方では耐熱性が必ずしも充分で
ないために、高温での形状安定性を要求される用途など
においてその使用に制限を受ける。それ故、当業界では
耐熱性の向上したスチレン−アクリロニトリル共重合体
が製造されることを強く望んでいる。
従って、該スチレン−アクリロニトリル共重合体の耐熱
性を向上させる方法として、特開昭60−206810号公開公
報等により、前記スチレンの一部または全部をα−メチ
ルスチレンに置き替えてアクリロニトリルと懸濁重合法
または塊状重合法により共重合させる方法が提案されて
いると共に、既に一部では乳化重合法によるα−メチル
スチレン−アクリロニトリル共重合体の製造が工業的に
行なわれている。
c. 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記乳化重合法によって得られた共重合
体は、その製造方法において乳化剤や塩析剤を使用する
ので、生成共重合体中にこれらが含有され、これによっ
て透明性や色調を低下させている。それ故、該共重合体
単独では成形材料として使用することは不適当であり、
スチレン−アクリロニトリル共重合体の優れた特性を生
かすことができない。
このため、懸濁重合法や塊状重合法などで、透明性や色
調の優れた耐熱性共重合体を製造するための研究が種々
行なわれているが、重合に長時間を要することや分子量
が大きくなり難いこと、また分子量を大きくするための
手段として、多官能性開始剤や架橋剤を使用した場合、
成形加工時にシルバーストリークと呼ばれる外観不良を
生じ、その商品価値を著しく低下させる等の問題により
実際上工業的生産をすることは非常に困難である。
本発明者らはかかる問題点を改良するため鋭意検討した
結果、既述した従来法における種々の問題点を改良し、
本発明に至ったものである。
d. 問題点を解決するための手段 すなわち、本発明はα−メチルスチレン、シアン化ビニ
ル化合物および必要に応じてα−メチルスチレン以外の
ビニル化合物(以下単に「他のビニル化合物」とい
う。)からなる単量体とを、重合開始剤として、10時間
半減期温度が60〜110℃の二官能性有機過酸化物を、上
記単量体の混合物100重量部に対し、0.05〜1.5重量部使
用し、重合温度を上記二官能性有機過酸化物の10時間半
減期温度(R)ないし(R)+20℃の範囲内として溶液
重合させることにより耐熱性、透明性に優れ、且つ、成
形加工時のシルバーストークを低減させ、商品価値を高
めたα−メチルスチレン10〜60重量%、シアン化ビニル
化合物10〜40重量%および他のビニル化合物0〜80重量
%からなる共重合体を製造する方法である。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の生成共重合体における各成分の割合はα−メチ
ルスチレン10〜60重量%、シアン化ビニル化合物10〜40
重量%および他のビニル化合物0〜80重量%であり、よ
り好ましくはα−メチルスチレン20〜50重量%、シアン
化ビニル化合物15〜35重量%、他のビニル化合物15〜65
重量%の割合である。前記α−メチルスチレンの量が10
重量%未満では耐熱性の向上が乏しく、60重量%を越え
ると重合速度が極端に遅くなり、且つ、生成共重合体の
分子量が大きくならない。
またシアン化ビニル化合物の量が10重量%未満では、生
成共重合体の強度や耐油性が充分とならなく、40重量%
を越えると生成共重合体に着色を生じるので好ましくな
い。
シアン化ビニル化合物としてはアクリロニトリル、メタ
クリロニトリルが挙げられ、中でもアクリロニトリルを
使用することが好ましい。他のビニル化合物としてはス
チレン、パラメチルスチレン、クロルスチレン、ブロム
スチレン、メチルスチレン、(メタ)アクリル酸、(メ
タ)クリル酸メチルなどの(メタ)アクリル酸エステル
などが挙げられ、これらの中でもスチレンやメタクリル
酸メチルを使用することが好ましい。
本発明の溶液重合において使用される重合開始剤として
は10時間半減期温度(R)が60〜110℃、好ましくは80
〜100℃の二官能性有機過酸化物が使用される。単官能
性有機過酸化物を使用する場合には、分子量が大きくな
らない欠点があり、また二官能性より大きな多官能性有
機過酸化物を使用する時には射出成形品の表面にシルバ
ーストリークを生じる。
上記二官能性有機過酸化物に相当する化合物としては、
ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハライドロテレフタレ
ート(R=83℃)、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ3,
3,5−トリメチルシクロヘキサン(R=95℃)、ジ−t
−ブチルパーオキシアゼレート(R=99℃)、1,1−ジ
−t−ビツリパーオキシシクロヘキサン(R=97℃)ジ
−t−ブチルパーオキシトリメチルアジペート(R=87
℃,R=100℃)、2,2−ジ−(t−ブチルパーオキシ)−
ブタン(R=102℃)、4,4−ジ−t−ブチルパーオキシ
バレリック酸−n−ブチルエステル(R=110℃)など
がある。またこの二官能性有機過酸化物の使用量は前記
単量体の混合物100重量部に対し、一般に0.05〜1.5重量
部、好ましくは0.1〜1.0重量部、特に好ましくは0.2〜
0.7重量部である。
重合温度は前記重合開始剤として使用される二官能性有
機過酸化物の10時間半減期温度(R)ないし、(R)+
20℃の温度範囲内である。
すなわち、重合温度が(R)+20℃をこえると、耐熱性
が大幅に低下したりまた共重合体の強度が低下し、成形
時成形品が破損したりする。この原因は低分子の生成量
が非常に多くなるためと推察される。
一方、重合温度が(R)未満の温度である場合は重合反
応が遅くなり、共重合体の生産性が低下する。好ましい
重合温度は(R)+5℃から(R)+15℃の範囲内であ
る。
本発明において溶液重合することは必須であり、従来の
懸濁重合法や塊状重合法を適用する場合は、射出成形品
の表面にシルバーストリークが認められ、その商品価値
を低下させるが、本発明の溶液重合法で得られた生成共
重合体は、成形品表面の不良現象もなく非常に優れた品
質を有する。この成形品表面の不良現象の原因として、
重合時に生成する一部の分子量の大きい共重合体や、ア
クリロニトリル含有量の高い共重合体がゲル状ポリマー
となり製品に混入しシルバーストリークとなることが考
えられる。
従って、溶解度を高める様な溶媒を使用し重合すること
により、ゲル状ポリマーの発生が抑制されシルバースト
リークが改良されると推定される。
本溶液重合の際に使用する溶媒としては通常ラジカル重
合で使用される不活性重合溶媒であり、例えばベンゼ
ン、トルエン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素、ア
セトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、ジクロル
メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素、ジメ
チルフォルムアミド、N−メチルピロリドン等があげら
れる。なかでもベンゼン、トルエン、エチルベンゼンな
どの芳香族炭化水素やアセトン、メチルエチルケトンな
どのケトン類が好んで使用される。またこの溶媒の使用
量は単量体混合物100重量部に対し、一般に10〜50重量
部、好ましくは15〜45重量部、特に好ましくは20〜40重
量部である。また、その使用量が10重量部未満では重合
溶液の粘度が高くなり、共重合速度や温度の制御が困難
である。またシルバーストリークによる外観不良を生
じ、50重量部を越える場合には共重合速度が遅くなり生
産効率が低下するとともに極度に低分子量の重合体しか
得られない。
以上のように、10時間半減期温度(R)が60〜110℃の
二官能性有機過酸化物を使用し、重合温度を使用する該
過酸化物の(R)から(R)+20℃の温度範囲内で溶液
重合させることにより、透明性、耐熱性および成形外観
の優れた共重合体が得られることは、従来の技術情報
や、知見からは全く予想され得なかったことである。
本発明の重合方式は回分重合、連続重合方式のいずれを
も選択することができる。
なお、本発明の共重合体の製造方法において、ゴム状重
合体の存在下に単量体を重合することも可能である。こ
の場合、成形共重合体の透明性はやや低下するが、耐衝
撃性などを改良することができるゴム状重合体として
は、ポリブタジエン、ポリイソプレン、アクリルゴム、
スチレン−ブタジエン、エチレン−プロピレン、エチレ
ン−プロピレン−ジエン共重合体などをあげることがで
きる。これらの中では透明性の点からスチレン−ブタジ
エン共重合体が特に好ましいものである。
これらのゴムの量としては、単量体の合計量の40重量%
以下が好ましく、更に好ましくは30重量%以下、特に好
ましくは20重量%以下である。なお透明性の点から少な
い方がよい。
また得られた共重合体樹脂は単独で使用してもよいし、
アクリルニトリル−スチレン共重合体(AS)樹脂、アク
リロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)
樹脂、アクリロニトリル−エチレン−スチレン共重合体
(AES)樹脂などを配合して使用することもできる。
その他エチレン−ビスステアリルアミドやステアリルア
ルコールのような滑剤、あるいは安定剤、紫外線吸収
剤、可塑剤なども本発明の効果を損なわない程度なら少
量配合させることができる。
以下、実施例により本発明のさらに詳細に説明するが、
実施例中の部数は特記しない限り全て重量部を示す。
なお各種試験法は下記要領の試験法にしたがって測定し
た。
試験法 (1) 重合転化率 ガスクロマトグラフ分析(熱伝導度検出器)により求め
た転化率を百分率(重量%)で示した。
(2) 共重合体組成 熱分解ガスクロマトグラフ分析により求めた組成比率を
百分率(重量%)で示した。
(3) 極限粘度(〔η〕) 溶媒にメチルエチルケトン(以下単にMEKと略記するこ
とがある。)を使用し、30℃にて二点法で測定して、分
子量の比較基準とした。
(4) 加熱変形温度 8オンス射出成形機(東芝機械製IS−90B)により、12.
7mm×12.7mm×12.7mmの試験片を作成し、ASTMD648に基
づき測定した。
(5) 全光線透過率、曇り度 射出成形により80mm×40mm×3.2mmの試験片を作成し、A
STM D1003に基づき測定した。
(6) 成形外観 射出成形によって80mm×40mm×3.2mmの試験片を作成
し、シルバーストリークの発生状態を調べた。
○:シルバーストリークの発生は認められず。
×:シルバーストリークの発生が認められた。
実施例1および2 撹拌装置のついた密閉型反容器にトルエン/メチルエチ
ルケトン(50/50重量%)の混合溶媒30部と、表−1に
記載したα−メチルスチレン、アクリロニトリル、スチ
レンの単量体混合物100部を仕込んだ。
次いで、撹拌状態の下で10時間半減期温度が83℃のジ−
t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート0.
36部を添加した後、窒素ガス雰囲気下で95℃にて8時間
溶液重合を行った。
このようにして得られた重合反応混合物溶液を水蒸気蒸
留により未反応モノマーや溶媒を除去した後、粉砕、乾
燥を行い、更に押出機を用いてペレット化した。このペ
レットを射出成形して、物性測定用試験片として、上記
物性の測定を行ない表−1の結果を得た。
比較例1 混合溶媒を無くして、塊状重合を行なった以外は実施例
2と同様の方法で重合および得られた共重合体の物性を
測定した。
その結果を表−1に示す。
成形品の外観が本発明品に比べ劣る。
実施例3 実施例1、2における混合溶媒を、トルエン30部の単一
溶媒とし、単量体組成をα−メチルスチレン40部、アク
リロニトリル27部、スチレン33部とした。また、重合開
始剤として10時間半減期温度が95℃の1,1ジ−t−ブチ
ルパーオキシ3,3,5−トリメチルシクロヘキサン0.3部を
用い、重合温度100℃に変更した以外は実施例1と同様
の方法で重合および得られた共重合体の物性を測定し
た。
その結果を表−1に示す。
比較例2 重合開始剤を10時間半減期温度が72℃のベンゾイルパー
オキサイド1.0部、重合温度85℃とした以外は実施例3
と同様の方法で重合および生成共重合体の物性を評価し
ようとした。
その結果を表−1に示す。しかしながら生成共重合体の
分子量が低くすぎて、テストピースの成形時に成形品が
割れて破損してしまうため、テストピースを成形するこ
とができなかった。
比較例3 実施例3の重合温度100℃を120℃にかえ、他は実施例3
と同様の方法で重合および生成共重合体の物性を測定し
た。
その結果を表−1に示す。
重合温度が本発明の範囲を5℃越えて重合した例であ
り、得られた生成共重合体は極限粘度〔η〕が低くかつ
耐熱性も低く好ましくないものであった。
比較例4 撹拌装置のついた密閉型反応器に水200部、リン酸三カ
ルシウム2.0部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウ
ム0.005部からなる水性分散剤を仕込む。
次いで、撹拌状態で実施例2と同様の単量体混合物100
部とジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタ
レート0.36部を添加した後、窒素ガス雰囲気下で95℃に
て8時間重合を行なった。
かくして得られたポリマー粒子を塩酸処理し、水洗、乾
燥を行なった後、押出機を用いてペレット化した。この
ペレットを射出成形し物性測定用試験片とした。
同様の方法で評価した結果を表−1に示す。
実施例4 撹拌装置のついた密閉型反応器2基を連結した重合反応
装置を用いて下記の条件にて重合を実施した。
反応器への原料の供給は反応器下部から行ない、上部か
らオーバーフローする方式で2基の反応器を連結した。
第2反応器からオーバーフローした重合反応混合物溶液
は一旦タンクに保持した後、直接直径65mmの段ベント式
押出機に導入して、揮発成分を分離除去しながらペレッ
ト化した。
その後、射出成形機を用いて物性測定用試験片を成形し
てその物性を測定した。得られた共重合体の特性を表−
1に示す。
実施例5 10時間半減期温度が99℃のジ−t−ブチルパーオキシア
ゼレートを重合開始剤として使用した以外は実施例3と
同様の方法で実施した。
その結果を表−1に示す。
実施例6 実施例1における単量体組成をα−メチルスチレン60部
アクリロニトリル40部の二成分とした以外は実施例1と
同様の方法で重合させ、得られた共重合体の物性を測定
した。
その結果を表−1に示す。
e. 発明の効果 以上から明らかなごとく、本発明によればスチレン−ア
クリロニトリル共重合体の特性を損なうことなく、耐熱
性を向上させた共重合体を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−42592(JP,A) 特開 昭59−62604(JP,A) 特開 昭60−203612(JP,A) 特開 昭60−206810(JP,A) 特開 昭60−208310(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】α−メチルスチレン、シアン化ビニル化合
    物および必要に応じて他のビニル化合物からなる単量体
    とを、溶媒の存在下で共重合するにあたり、重合開始剤
    として、10時間半減期温度(R)が60〜110℃の二官能
    性有機過酸化物を、上記単量体の混合物100重量部に対
    し、0.05〜1.5重量部使用し、重合温度を上記二官能性
    有機過酸化物の10時間半減期温度(R)ないし(R)+
    20℃の範囲内として溶液重合させることを特徴とするα
    −メチルスチレン10〜60重量%、シアン化ビニル化合物
    10〜40重量%および他のビニル化合物0〜80重量%から
    なる共重合体の製造方法。
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