JPH085925B2 - マレイミド系共重合体の製造方法 - Google Patents

マレイミド系共重合体の製造方法

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JPH085925B2
JPH085925B2 JP62019946A JP1994687A JPH085925B2 JP H085925 B2 JPH085925 B2 JP H085925B2 JP 62019946 A JP62019946 A JP 62019946A JP 1994687 A JP1994687 A JP 1994687A JP H085925 B2 JPH085925 B2 JP H085925B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F222/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical and containing at least one other carboxyl radical in the molecule; Salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof
    • C08F222/36Amides or imides
    • C08F222/40Imides, e.g. cyclic imides

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はマレイミド系共重合体の製造方法に係り、特
に、乳化重合時及び重合終了後のラテックス安定性を高
めマレイミド系共重合体を安定に製造する方法に関す
る。
[従来の技術] マレイミド系共重合体は高い熱変形温度を有し、熱安
定性も優れていることから、耐熱性が要求される部品の
成形材料等として広く利用されている。このような耐熱
性に優れたマレイミド系共重合体の製造方法について
は、既に多くの提案がなされており、それらはマレイミ
ド系単量体にエチレン系不飽和ニトリルと芳香族ビニル
単量体を重合させる方法と、無水マレイン酸系共重合体
をアンモニア又はアルキルアミン、芳香族アミンと反応
させる方法とに大別される。
しかして、マレイミド系共重合体の製造方法について
は、その用途の拡大と共に、特性を更に改良する技術に
ついての提案がなされている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、工業的生産ベースでの製造方法となる
と、マレイミドの特性から、重合時及び重合終了時の重
合体のラテックス安定性に欠けるという問題があり、安
定生産を実現し得なかった。
例えば、N−フェニルマレイミド単量体を出発原料と
する製造方法において、次のようなことがいえる。
即ち、N−フェニルマレイミド単量体(以下「N・PM
I」と略記する場合がある。)の特徴として、乳化重合
又は懸濁重合等の水中分散系の重合場において、加水分
解を起こし不安定要因を与える。このN・PMIの加水分
解は一般に [N・PMI][N−フェニルマレアミン酸]の様にな
り、反応はアルカリ領域で起こり易い。
一方、N・PMIを含有する系内のpHの経時変化は、第
1図に示す通りである。なお、図中、−○−及び…△…
は、以下の配合(重合部)を示す。DMWは脱イオン水、S
LSはラウリル硫酸ソーダ(乳化剤)である。
第1図より明らかなように、SLSの有無により前半に
おけるpH低下度は異なるが、いずれも加水分解によるフ
ェニルマレアミン酸生成によるpHの経時変化が著しく、
中性領域においても、N・PMIの加水分解は起こる。
このような加水分解反応の生成物であるフェニルマレ
アミン酸は、重合反応性も低く、このため、耐熱性向上
を目的として添加するN・PMIの添加効率が下ると同時
に、ラテックス安定性を著しく低下させることとなる。
従って、N−フェニルマレアミン共重合体を安定に製
造するには、N・PMIの加水分解を抑制することが最大
のポイントとなる。
従来、マレイミドを含む芳香族ビニル共重合体のラテ
ックス安定性を得る方法として、一般に、脱イオン水や
乳化剤の増量及び分散剤の添加等が行なわれている。し
かし、これらの方法では重合体のラテックス安定性の改
善効果は小さく、逆に乾燥重合体を得るための後工程、
例えば、造粒、水洗、乾燥工程でのマイナス面が大きい
などの問題があり、根本的な解決には至らない。即ち、
脱イオン水の増量は系中の樹脂固形分が低くなり、重合
サイズの低下等のために製造効率が下り、工業的製造方
法としては不利である。また、乳化剤の増量はマレイミ
ド系共重合体では本質的な改善効果は低く、逆に樹脂粉
末を得る為の凝固剤を増さねばないないという問題を生
じる。更に、分散剤は一般的に乳化剤に近い為、凝固剤
の増量等を必要とし、工業的には得策ではない。
[問題点を解決するための手段及び作用] 本発明は上記従来の問題点を解決し、乳化重合時及び
重合終了時のラテックス安定性を高めマレイミド系共重
合体を安定に製造する方法を提供するものであって、 芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系単量体及び
マレイミド系単量体を乳化重合してマレイミド系共重合
体を製造する方法において、芳香族ビニル系単量体とシ
アン化ビニル系単量体とを乳化剤の存在下に重合させ、
重合転化率が50%を超えた時点で反応系にマレイミド系
単量体を溶解させた重合性単量体、追加の乳化剤及び炭
酸水素ナトリウムを添加して重合を行なうことを特徴と
するマレイミド系共重合体の製造方法、 を要旨とするものである。
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明のマレイミド系共重合体の製造方法において
は、まず芳香族ビニル系単量体とシアン化ビニル系単量
体とを乳化剤の存在下に重合させ、重合転化率が50%を
越えた時点で反応系にマレイミド系単量体を溶解させた
重合性単量体、追加の乳化剤及び炭酸水素ナトリウムを
添加して重合を行なう。
本発明において、芳香族ビニル系単量体としては、例
えばスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレ
ン、クロルスチレン、ブロムスチレン等が挙げられる。
また、シアン化ビニル系単量体としては、例えばアクリ
ロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。
また、マレイミド系単量体としては、例えばマレイミ
ド、N−メチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、
N−イソプロピルマレイミド、N−ブチルマレイミド、
N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミ
ド等が挙げられ、これらのうち、特に、N−フェニルマ
レイミドが好適である。これらのマレイミド系単量体は
1種もしくは2種以上混合して用いることができる。
本発明において、これらの単量体の好ましい配合割合
は、全単量体に対する重量部で、芳香族ビニル系単量体
55〜85重量部、シアン化ビニル系単量体10〜40重量部、
マレイミド系単量体5〜35重量部である。
本発明の好ましい実施態様においては、前述の単量体
の混合物をラジカル開始剤の存在下に乳化重合させるに
際し、芳香族ビニル単量体及びシアン化ビニル系単量体
の一部を予め乳化重合系に仕込み加温攪拌して、重合を
開始し、その後、重合転化率が50%を超えた時点で、残
りの芳香族ビニル単量体と、マレイミド系単量体を溶解
したシアン化ビニル系単量体とをStabilizing Solusion
(脱イオン水の一部に乳化剤の一部とpH緩衝剤即ち炭酸
水素ナトリウムを溶解させた溶液)と同時に且つ連続的
に添加し、重合を行なわせる。
なお、本発明においてpH緩衝剤として炭酸水素ナトリ
ウムを用いる理由は、他の緩衝剤に比し、炭酸水素ナト
リウムが最も高いラテックス安定性を得ることができ、
しかもラテックスの着色等を生じることがなく、極めて
効果が優れているためである。このような発明の方法に
より、著しく優れた効果が得られ、従来法では不可能で
あった、ラテックス安定性に優れたマレイミド系共重合
体を、高重合速度、高転化率で安定に製造することが可
能となり、工業的規模での生産に極めて有利となる。
なお、本発明において乳化剤としては特に制限はな
く、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等の一般に
広く用いられている乳化剤を用いることができる。
本発明の方法で製造されるマレイミド系共重合体は、
耐熱性が高く、高温成形時に着色や熱分解を起こしにく
く、優れた特性を有する。このようなマレイミド系共重
合体は、単独で使用しても良いが、かかる共重合体とAB
S樹脂、AES樹脂、AAS樹脂及び、PVC、PC、ナイロン等と
ブレンドすることで、より耐熱性、耐候性、耐衝撃性等
に優れた樹脂組成物とすることができ、各種分野におけ
る用途、例えば自動車用部品、電気機器部品、建材等の
分野に於いて、有効に使用することができる。
[実施例] 以下、実施例、比較例及び実験例を挙げて本発明を具
体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、
以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下に
おいて「部」は「重量部」を示す。
実施例1 窒素ガス置換した攪拌機付反応機内の、脱イオン水21
0部、ラウリル硫酸ソーダ2.0部、硫酸カリウム0.3部、N
aHCO30.1部からなる乳化系にα−メチルスチレン(以下
「AMS」と略記することがある。)50.0部、アクリロニ
トリル(以下「AN」と略記することがある。)10.0部を
仕込み、窒素気流下で70℃の温度に上げ重合を開始し
た。300分間重合した(転化率57%)ところで、残りの
α−メチルスチレン20.0部及びアクリロニトリル10.0部
に溶解したN−フェニルマレイミド10.0部を、Stabiliz
ing Solusion(イオン交換水30部にラウリル硫酸ソーダ
0.5部、NaHCO30.2部を溶解した溶液)と共に、各々、1.
333部/10分、1.023部/10分の添加速度で、同時に且つ連
続的に添加し、重合を行った。全原料を添加し終った
後、乳化重合系を引き続き120分間、同じ温度に維持し
て重合を行い、最終転化率及びpHを測定した。
最終転化率はサンプリングした少量のラテックスから
水を蒸発除去して固形分を取得し、固形分重量から単量
体以外の添加物重量を差し引いた重量の、全単量体重量
に対する割合で示した。その結果最終転化率は98.7%
で、pHは6.8であった。
また、得られた重合体について安定性を調べた。安定
性は、重合体40mlを直径35mmのガラス容器に入れ、ハミ
ルトン攪拌機(ホモジナイザー)で18,000rpmの回転速
度で攪拌し、試料が凝集してコアグラム化し、試料が回
転しなくなるまでの時間で表わした。
その結果、安定性は10分27秒であった。なお、重合に
より得られた重合体はコアグラムも0.1wt%で、全く問
題のない高品質なものであった。
実施例2 実施例1においてN−フェニルマレイミドを増量して
耐熱性を増すため、単量体組成を初期重合はAMS40.0
部、AN8.0部の単量体組成で重合反応を開始し、残りの
単量体の添加時点を転化率53.4%に達した点とし、AMS2
1.0部及びAN11.0部に溶解したN−フェニルマレイミド2
0.0部の添加速度を1.733部/10分としたこと以外は、実
施例1と同じ様にStabitizing Solusionと共に添加し、
重合を行った。
実施例1と同様にして、最終転化率、pH及び安定性を
調べたところ、最終転化率は97.0%、pHは6.3であっ
た。
また、安定性は、8分17秒と十分満足すべきものであ
り、重合により得られた全ての重合体を200メッシュの
金網で濾過しても、コアグラムは全単量体仕込みの量0.
2%であり、全く問題はなかった。
比較例1〜3 脱イオン水、乳化剤の全量を初期添加して、pH緩衝剤
NaHCO3を第1表に示す量としたこと以外は、実施例1と
同様にして重合を行ない、NaHCO3の添加量に対する安定
性を調べた。結果を第2表に示す。
第2表より、NaHCO3の添加量を増すと、安定性は若干
良くなるが、コアグラムが増して改良効果は認められな
いことが明らかである。
比較例4 NaHCO3を添加しなかったこと以外は実施例1と同様に
して重合を行なった。結果を第2表に示す。
第2表より明らかなように、pH緩衝剤NaHCO3を添加し
ない場合には、乳化剤等を分割添加しても全く効果がな
い。
比較例5、6 Stabilizing Solusionの添加時間を第1表に示す如く
変えたこと以外は、実施例1と同様にして重合を行なっ
た。結果を第2表に示す。
第2表より明らかなように、本例における安定性は他
の比較例に比し若干改良されるもののNaHCO3の添加時期
をN−フェニルマレイミドの添加時期に合わせた実施例
1に比し、相当安定性は劣り、工業的生産を考えた場
合、満足すべきレベルに達していない。
比較例7〜9 N−フェニルマレイミドの添加時期及び、Stabilizin
g Solusionの添加方法を第1表に示す如く変えたこと以
外は実施例1と同様にして重合を行なった。結果を第2
表に示す。
第2表より、安定性を得るためには、N−フェニルマ
レイミドは水中にできるだけ存在させない方が効果があ
る事が明確に表われている。
なお、Stabilizing Solusionの分割を行なっていない
比較例7、8は、重合終了時のラテックスの色の淡黄色
化やピンキングが見られ、安定性についても十分ではな
かった。しかし、Stabilizing SolusionをN−フェニル
マレイミドの添加後迄延長した比較例9は、実施例1に
相当するものであった。
実験例1 pH緩衝剤の種類に対する安定性の比較実験を行なっ
た。
なお、実験は、実施例1と同様に行なった。結果を第
3表に示す。
第3表より、pH緩衝剤としてはNaHCO3が最も効果的で
あることが明らかである。
実験例2 実施例1、2及び比較例1〜3で得られたラテックス
をスチームストリッピングして単量体を除去した後、こ
れに塩化カルシウムを加えて共重合体を凝固させ、分
離、水洗、乾燥して白色の樹脂粉末を得た。得られた樹
脂粉末のガラス転移温度(DSC法による)を測定し、結
果を第4表に示した。また、各々の重合体樹脂粉末77部
と、乳化重合によって製造したポリブタジエン65部に対
しスチレンとアクリロニトリルとの重量比7:3である単
量体混合物35部を乳化グラフト重合させて製造したABS
樹脂粉末23部とを配合して得た樹脂組成物を、バンバリ
ーミキサーによって混練し、このペレットから圧縮成形
により作成した1/2インチ×1/2インチ×5インチの大き
さの試験片について、ASTM648−56(18.6kg/cm2)に従
って熱変形温度を測定した。結果を第4表に示す。
第4表より明らかなように、本発明により得られるマ
レイミド系共重合体は熱安定性に優れ、またこれを用い
ることにより耐熱性に優れた成形品を得ることができ
る。
[発明の効果] 以上詳述した通り、本発明のマレイミド系共重合体の
製造方法によれば、乳化重合時ないし、重合終了後のラ
テックスの安定性を著しく高め、極めて安定にマレイミ
ド系共重合体を製造することが可能となる。しかして、
本発明の方法により、得られるマレイミド系共重合体
は、着色等を生じることもなく、また、熱安定性にも優
れ、極めて耐熱性に優れた成形品を製造することができ
る。
本発明の方法によれば、高品質マレイミド系共重合体
を工業的に有利に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はN−フェニルマレイミド単量体を含む系のpHの
経時変化を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系
    単量体及びマレイミド系単量体を乳化重合してマレイミ
    ド系共重合体を製造する方法において、芳香族ビニル系
    単量体とシアン化ビニル系単量体とを乳化剤の存在下に
    重合させ、重合転化率が50%を越えた時点で反応系にマ
    レイミド系単量体を溶解させた重合性単量体、追加の乳
    化剤及び炭酸水素ナトリウムを添加して重合を行なうこ
    とを特徴とするマレイミド系共重合体の製造方法。
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