JPS5845965B2 - 熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物の製造方法

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JPS5845965B2
JPS5845965B2 JP9334776A JP9334776A JPS5845965B2 JP S5845965 B2 JPS5845965 B2 JP S5845965B2 JP 9334776 A JP9334776 A JP 9334776A JP 9334776 A JP9334776 A JP 9334776A JP S5845965 B2 JPS5845965 B2 JP S5845965B2
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polymerization
polymerization system
aromatic compound
vinyl
vinyl aromatic
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清治 藤野
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Mitsubishi Monsanto Chemical Co
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ゴム質重合体ラテックスとポリフェニレンオ
キサイド並びにビニル芳香族化合物又はビニル芳香族化
合物とこれと共重合可能な他のビニル化合物の混合物よ
り得られる重合体とが一体混合されてなる熱可塑性樹脂
組成物を一工程で製造する方法に関するものである。
更に詳しくは、ゴム質重合体ラテックスと置換フェノー
ル並びにビニル芳香族化合物又はビニル芳香族化合物と
これと共重合可能な他のビニル化合物との混合物を水性
媒体中に分散させ、まず第1段階で置換フェノールを選
択的に重合し、ひき続き第2段階で、同じ重合系でビニ
ル芳香族化合物又はビニル芳香族化合物とこれと共重合
可能な他のビニル化合物との混合物を重合させて、射出
成形、押出成形に適する加工性、耐衝撃性の優れた熱可
塑性樹脂組成物を製造する方法に関するものである。
ポリフェニレンオキサイドは、耐熱性及び耐衝撃性等の
機械的性質が極めて優れた樹脂であるが、加工性が劣る
という欠点がある。
このような欠点を排除する方法として各種の方法力藝案
されている。
例えば、特公昭43−17812号公報にはポリフェニ
レンオキサイドにスチレンの単独又は共重合体を添加配
合する方法、特公昭47 32731号公報にはポリフェニレンオキサイドにゴム
状物質を添加配合する方法があり、更に特公昭42−2
2069号公報にはポリスチレンの存在下に置換フェノ
ール類を重合させる方法、特公昭45−37785号公
報にはポリフェニレンオキサイドの存在下にスチレン及
び/又はその誘導体を重合させる方法等がある。
一般に、ポリマー同志を混合した樹脂組成物よりも、一
方の重合体を予め調製しておき、それを他の単量体を重
合する際に重合系に存在させて重合し得た樹脂混合物の
方が、機械的性質が優れたものとなることが知られてい
る。
しかし、従来知られている特公昭42 22069号公報、特公昭45−37785号公報に記
載されている方法は、予めポリスチレン又はポリフェニ
レンオキサイドを調製しておき、これを置換フェノール
又はスチレンに溶解して次の重合を行なう方法を採る。
これはポリスチレンとポリフェニレンオキサイドを製造
するための条件が大幅に異なることにある。
ゴムを含有する変性ポリフェニレンオキサイドを製造す
る技術として特公昭46−27809号公報に記載の方
法が提案されているが、この方法によるときは塊状重合
方法によっており、重合反応遂行の際重合液の粘度が極
端に上昇することのために、ゴムの添加量に制約を受け
るという欠点がある。
また、この方法においても、ポリフェニレンオキサイド
は別途調製しておかなければならない。
本発明者はかかる状況に鑑み、加工性、耐衝撃性ともに
改良されたゴム質重合体ラテックスとポリフェニレンオ
キサイドそしてビニル芳香族化合物よりなる熱可塑性樹
脂を工業的有利に製造する方法を鋭意検討した結果、一
つの重合装置を用いて、水性媒体中にゴム質重合体、置
換フェノール、ビニル芳香族化合物又はビニル芳香族化
合物とこれと共重合可能なビニル化合物を存在させ、ま
ず第1段階で、そのうち置換フェノールを選択的に重合
させ、ひき続き第2段階で、同じ水性媒体重合系でビニ
ル芳香族化合物又はビニル芳香族化合物とこれと共重合
可能なビニル化合物を重合させると、加工性衝撃性とも
に優れたゴム質重合体含有率の高い熱可塑性樹脂が得ら
れることを見出し、本発明を完成するに到った。
本発明の目的は、ゴム質重合体、ポリフェニレンオキサ
イド及びビニル芳香族化合物又はビニル芳香族化合物と
これと共重合可能なビニル化合物よりなる混合物の重合
体とが一体に混合されてなる熱可塑性合成樹脂を一工程
で製造する方法を提供することにある。
しかしてその要旨とするところは、一般式 (式中、R1、R2、R3、R4は水素、・・ロゲン、
アルキル基、置換アルキル基、シアノ基、アルコキシ基
、フェノキシ基、ニトロ基、アミノ基、及びスルフオ基
よりなる群から選ばれた置換基を示す。
ただし、R1とR4がともに水素であることはない。
)で表わされる置換フェノール、ビニル芳香族化合物又
はビニル芳香族化合物とこれと共重合可能な他のビニル
化合物、ゴム質重合体ラテックス、水、乳化剤又は懸濁
剤から、乳化状又は懸濁状の重合系を形成させ、アンモ
ニア及び/又はアミン−金属錯体触媒を加え、この重合
系のpHを9〜12の範囲とし、この重合系を酸素と接
触させながら重合反応を行ない、ついでこの重合系に存
在する金属錯体触媒系を不活性化させ、更にこの重合系
にラジカル重合開始剤を加えてビニル芳香族化合物又は
ビニル芳香族化合物とこれと共重合可能な他のビニル化
合物を重合させる熱可塑性樹脂の製造方法に存する。
以下本発明方法を詳細に説明するに、本発明において置
換フェノールとは、一般式 で示される構造式を有し、R1、R2、R3、及びR4
は水素、ハロゲン、アルキル基、置換アルキル基、シア
ノ基、アルコキシ基、フェノキシ基、ニトロ基、アミノ
基及びスルフォ基よりなる群から選ばれた置換基のいず
れかであるが、R□とR4がともに水素であることはな
い。
置換フェノールの具体例としては、2・6−シメチルフ
エノール、2・6−ジニチルフエノール、2−メチル−
6−エチルフエノール、2−メチ)レー6−メ7−ルー
6−エチルフェノール、2−#−ルー6−メドキシフエ
ノール、2−エチル−6−プロピルフェノール、2−メ
チル−6−アリルフェノール、2・6−シブチルフェノ
ール、2−メチル−6一ブチルフェノール、2−メチル
−6−プロピルフェノール 2−メチル−6−クロルフ
ェノール、2−メチル−6−ブロムフェノールなどがあ
げられる。
本発明におけるビニル芳香族化合物には、スチレン、ビ
ニルトルエン エチルビニルトルエン、エチルビニルベ
ンゼン、イソプロペニルベンゼンイソプロピルスチレン
、ジメチルスチレン、クロルスチレン、ジクロルスチレ
ン、トリメチルスチレン、t−ブチルスチレンなどがあ
げられ、これらは一種または二種以上の混合物であって
もよい。
これらビニル芳香族化合物と共重合可能なビニル化合物
としては、例えば、アクリロニトリル、アクリル酸、ア
クリル酸エステル、アクリルアミド、メタクリル酸、メ
タクリル酸エステルなどがあげられる。
このビニル化合物は、置換フェノールを重合させる第1
段階の重合を行なう際に重合系に存在させてもよいし、
置換フェノールを重合させた後第2段階の重合を行なう
際に重合系に加える方法であってもよい。
重合系に存在させるビニル芳香族化合物又はビニル芳香
族化合物とこれと共重合可能なビニル化合物の量は、重
合系に存在させる置換フェノールの量の4倍ないし10
倍量の範囲から選ばれ、置換フェノールを重合させる第
1段階の重合の際に全量重合系に存在させても良いし、
その一部を第1段階の重合の際に、残部を第1段階の重
合を終了後の第2段階の重合開始前又は重合途中に重合
系に添加してもよい。
本発明におけるゴム質重合体ラテックスとしては、pH
が9〜12の範囲においてラテックスが破壊されないも
のであれば、特に節約なく使用可能である。
その例としては、天然ゴムのほかポリブタジェン、ブタ
ジェン−スチレン共重合体、フタジエン−アクリロニト
リル共重合体、ポリイソフチレン、ホリクロロフレン、
エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン
−ジエンモノマー三元共重合体、エチレン−酢酸ビニル
共重合体、アクリルゴム等の各種合皮ゴムのラテックス
があげられる。
重合系に存在させるゴム質重合体ラテックスの量は、同
じく重合系に存在させる置換フェノールの量の0.1〜
90重量%、好ましくは1〜60重量%の範囲から選ば
れ、全量を第1段階の置換フェノールの酸化重合の開始
前から重合系に存在させても良いし、その一部を置換フ
ェノールの重合の開始前に残部を第1段階の重合途中で
、重合系に添加してもよい。
本発明においては、第1段階の酸化重合反応を遂行する
ための触媒として、アンモニア及び/又はアミン−金属
錯体を用いる。
アミンとしては第一級アミン、第二級アミン及び第三級
アミンのいずれでもよい。
これらアミンは脂肪族アミンでもよいし、芳香族アミ/
であってもよいし、エタノールアミンであってもよい。
本発明において金属塩ト&東これらアンモニア又はアミ
ンと錯体を形成しうるものをいい、具体的には銅、マン
ガン、コバルト又は鉄のハロゲン化物、硫酸化物、硝酸
化物、硫化物、有機酸化物、フェリシアン化物などをい
う。
これらアンモニア及び/又はアミンを水に溶解し、上記
金属塩をも水に溶解すると両者で錯体を形威し、これら
錯体が酸化触媒として機能する。
これら錯体を形成する物質の使用量はモノマーに対して
0.001〜10重量%、好ましくはo、i〜5重量%
である。
本発明においては、pHが9〜12の範囲にある重合系
に、乳化剤又は懸濁剤を加えて、乳化系又は懸濁系を形
成させる。
重合系のpHが9より小さいと、重合反応速度が遅(な
り、且つ、重合体の生成収率が低下するので好ましくな
く、pHが12より大きい場合は、重合反応速度は増す
が、副反応がおこり易くポリフェニレンオキサイドの生
成が少なくなるので好ましくない。
特に好ましいのはpHが10.5〜12の範囲である。
本発明において使用しうる乳化剤又は懸濁剤は、重合系
のpHが上記の範囲にあっても充分に乳化力又は懸・濁
力を発揮しうるものであればどのようなものでも制限な
しに使用しうる。
これら乳化剤又は懸濁剤の使用量は、モノマーに対して
0.01〜15重量%の範囲であり、0.1〜5重量%
が特に好ましつい。
本発明においては第2段階の重合において、第1段階の
重合の際に重合系に存在させたビニル芳香族化合物を重
合させるが、この際はラジカル重合開始剤を重合系に添
加して、重合を行なわせる。
ンコノ際に用いられるラジカル重合開始剤としては具体
的には、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモン、キ
ュメンハイドロパーオキサイド、メチルエチルケトンパ
ーオキサイド、ターシャリ−ブチルハイドロパーオキサ
イド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキ
サイドなどの有機過酸化物、2・2′−アゾビスイソプ
チロニ) IJル、フェニルアゾトリフェニルメタンな
どのアゾ化合物などがあげられるが、通常ビニル芳香族
化合物をラジカル重合する際に開始剤として使用し得る
ものであればよく、これらは単独でもよいし、2種以上
を組み合わせて用いることもできる。
これらラジカル重合開始剤の使用量は、ビニル芳香族化
合物又はビニル芳香族化合物とこれと共重合可能な他の
ビニル化合物とよりなる混合物の量に対して0.01〜
10重量%が好ましく、長時間にわたり少量ずつ連続的
に重合系に拾加するのが好ましい。
本発明方法により重合反応を行なうには、まずゴム重合
体ラテックス、置換フェノールをビニル芳香族化合物又
はビニル芳香族化合物とこれと共重合可能なビニル化合
物に溶解したもの、水、乳化剤又は懸濁剤の所定量を反
応容器に入れ、攪拌して乳化系又は懸濁系を形成させる
次にこのようにした重合系に酸素ガスを吹込み反応容器
内を酸素ガスに置換後、錯体触媒を加える。
この際必要があれば水酸化カリウム又は水酸化ナトリウ
トなどを加えるなどして、重合系のpHを9〜121の
範囲に調節する。
このようにして置換フェノールを選択的に重合させる第
1段階の重合を行なう。
この第1段階の酸化重合反応を促進させるために、ジオ
キシベンゼン類及びベンゾキノン類の少なくとも一種を
モノマーに対してo、ooi〜10重量%、第1段階の
重合開始前、又は重合途中に、重合系に添加することが
できる。
第1段階の重合反応中は、重合系に酸素を通じるが、酸
素源としては酸素ガス、又はこれを不活性ガスで稀釈し
たもの或いは、空気でもよい。
重合反応は、重合系の酸素の吸収が止むまで続ける。
重合系に酸素を吹きこみながら重合反応を続けると、重
合系の粘度が増加し、その後重合体粒子の生成が観察さ
れる。
酸素の吹き込みが終ったら、窒素ガスを吹き込み、反応
器内部を充分に窒素ガスで置換する。
続いて、第1段階でこの重合系に存在させた錯体触媒を
不活性化する。
この錯体触媒の不活性化に用いられるものは、続いて行
なう第2段階のラジカル重合を妨害しないようなキレー
ト剤、例えばエチレンジアミン四酢酸(EDTA)を、
錯体触媒の重量に対して2〜100倍量重合系に加える
続いて同じ重合系にラジカル重合開始剤を連続的に添加
し、ビニル芳香族化合物又はビニル芳香族化合物とこれ
と共重合可能なビニル化合物を重合させる第2段階の重
合反応を行なう。
次に、重合反応を遂行して得られた乳化系又は懸濁系を
、硫酸、塩酸、その他の鉱酸で酸性にするかアルカリ土
類金属塩、両性金属塩類を添加して破壊し、重合体を水
性媒体から濾別し、充分水洗した後、乾燥する。
なお、本発明を実施する際の反応温度は、第1段階の置
換フェノールの酸化重合の場合には、0〜70℃、好ま
しくは30〜50’Cの範囲から選ばれ、第2段階のビ
ニル芳香族化合物又はビニル芳香族化合物とこれと共重
合可能なビニル化合物を重合する際には、10〜180
℃の範囲から選ばれる。
本発明方法は次のような利点を持ち、その工業的利用価
値は極めて犬である。
(1) 本発明方法によるときは、重合は全工程水性
媒体中で行なうことができるので、従来法のように大樹
りな重合装置を要することなく、耐熱性、耐衝撃性、加
工性等の優れた熱可塑性樹脂組成物を得ることができる
、 (2)また、重合系に存在させるゴム質重合体は水性ラ
テックスのまま使用でき、その含有量も、従来の塊状重
合方式による場合より高くすることができる。
(3)更に、重合系に存在させたビニル芳香族化合物等
の単量体成分は、第2段階において重合させてしまうの
でこれらの回収操作は不要であるばかりでなく、環境汚
染の問題が生起せず有利である。
以下、本発明方法を実施例に従って更に詳細に説明する
が、本発明はその要旨を超えない限り、以下の例に限定
されるものではない。
実施例 1 機械的攪拌機、酸素導入管、原料助剤導入管を有する3
1容フラスコに、ブタジエンーアクリロニ) l)ル共
重合体ラテックス(ブタジェン成分93重量%、ゴム粒
径0.24μ、固型分含有量46%)502、水400
TLlにステアリン酸ナトリウム52とダウファックス
3B2(米国ダウ・ケミカル社製、乳化剤の商品名:主
要成分アルキルベンゼンスルホン酸す) IJウム)
i o ?全溶解したもの、スチレン300?に2.6
−ジメチルフェノール150グを溶解したものをそれぞ
れ仕込み、激しく攪拌して乳濁液を形成させた。
続いて、酸素導入管より酸素ガスを吹き込みながら、コ
ノ乳濁液に、硫酸銅2L?をジエチルアミン0.22、
ジェタノールアミンIOP、30℃濃度ノアンモニア水
20グに溶解した鎖体触媒を添加し、■規定水酸化カリ
ウムでpHを11.2に調節した。
そして、恒温槽中でフラスコ内温を30℃に保持し、攪
拌して重合系を乳化状態に保持しつつ、酸素導入管から
酸素ガスの導入を続け、30Tll//7の割合で4時
間にわたり吹き込み、第1段階の2・6−シメチルフエ
ノールの酸化重合反応を続げた。
なお、重合系への酸素の導入を開始してから5分後に、
水10m1に溶解したハイドロキノンo、 i yを重
合系に添加した。
この第1段階の酸化重合終了後に得られたフラスコ内容
物の少量をとり、硫酸と塩化マグネシウムで重合体を凝
集させた後、生成した重合体(ポリフェニレンオキサイ
ド)を濾別し、水及びメタノールで洗滌後、減圧乾燥さ
せ、得られた乾燥重合体につき極限粘度を測定したとこ
ろ0.42であった。
第1段階の酸化重合終了後、反応容器に窒素ガスを吹き
込み重合系を充分に窒素置換し、この重合系に水100
m1に溶解したEDTA 20?を添加し、充分攪拌
して錯体触媒を不活性化させた。
続いて、スチレンモノマー50111にクミルパーヒド
ロキサイド12を溶解したものを1時間にわたって重合
系に連続的に添加し、その抜水100m1に過硫酸カリ
ウム1グを溶解したものを8時間にわたり連続的に重合
系に添加して、重合系に存在させたスチレンを重合させ
、過硫酸カリウム添加終了後、更に1時間攪拌を継続し
第2段階の重合を終了した。
得られたフラスコ内容物に硫酸と塩化マグネシウムを加
えて乳化系を破壊し、重合体を凝集させ、濾別した。
コ(7)重合体を水及びメタノールで充分洗滌し、60
℃で減圧乾燥したところ、白色の粉末状固形物が290
f得られた。
このようにして得られた粉末状固形物は熱可塑性を示し
た。
この粉末状固形物を240℃で5分子熱後、150に9
/CrAでプレスした試験片につき物性測定を行なった
ところ、ビカット軟化点(ASTM D1525に準
拠)162℃、アイゾツト耐衝撃強度(JISK 6
911に準拠)35 kg−C1rL/cm、引張り強
度(ASTMD651に準拠) 455に9/c4を示
した。
実施例 2 実施例1に記載の方法において、ゴム質重合体成分とし
てブタジェンゴムラテックスを1002(固形分含有率
40重量%)使用した外は、同側に記載したと同様に重
合操作を行ない、白色の粉末状固形物3101を得た。
このようにして得られた粉末状固形物は実施例1におい
て得られたものと同様熱可塑性を示し、同側記載の方法
で測定した物性値は、ビカット軟化点125℃、アイゾ
ツト耐衝撃強度49kg・c/rL/CrrL1引張り
強度350 kg/crtiを示した。
実施例 3 機械的攪拌機、酸素導入管、原料助剤導入管を有する3
1容フラスコに、ブタジエンーアクリロニ) IJル共
重合体ラテックス(実施例1に記載の方法で使用したも
のと同じもの)502、水400m1にNSソープ(花
王石鹸■製ニステアリン酸す) l)ラムを主要成分と
する乳化剤)101とダウファックス3B2(米国ダウ
・ケミカル社製、乳化剤の商品名:主要成分アルキルベ
ンゼンスルホン酸ナトリウム)IOPを溶解したもの、
スチレン300?に2・6−シメチルフエノール150
ti!を溶解したものをそれぞれ仕込み、激しく攪拌し
て乳濁液を形成させた。
続いて、酸化導入管より酸素ガスを吹き込みながら、こ
の乳濁液に水5mlに塩化マンガン12と硫酸第2銅2
gを溶解した水溶液に30℃濃度のアンモニア水20?
、ジエチルアミン0.21、ジェタノールアミン10V
を加え攪拌して調整した錯体触媒を添加し、■規定水酸
化カリウムで重合系のpHを11.2に調節した。
そして、恒温槽中でフラスコ内温を30℃に保持し、攪
拌して重合系を乳化状に保持しつつ、酸素導入管から酸
素ガスの導入を続げ、3001111/分の割合で4時
間にわたり吹き込み、第1段階の2・6−シメチルフエ
ノールの酸化重合を続げた。
なお、重合系への酸素の導入を開始してから5分後に、
水10TLlに溶解したハイドロキノン0.12を重合
系に添加した。
第1段階の酸化重合終了後、反応容器に窒素ガスを吹き
込み重合系を充分に窒素置換し、この重合系に水100
m1に溶解したEDTA25Pを添加し、充分攪拌して
錯体媒媒を不活性化させた。
続いてスチレンモノマー201nlに過酸化ベンゾイル
0.52とパークミルP(日本油脂■製、主要成分クメ
ンハイドロパーヒドロキサイド)0.5fを溶解したも
のを4時間にわたり重合系に連続的に添加し、その抜水
50TLlに過硫酸カリウム11を溶解したものを7時
間にわたり連続的に添加して、重合系に存在させたスチ
レンを重合させる第2段階の重合を行なった。
その後、得られたフラスコ内容物に硫酸アルミニウムを
加えて乳化系を破壊し、重合体を凝集させ、濾別した。
この重合体を水及びメタノールで充分洗滌し、60℃で
減圧乾燥したところ、白色の粉末状固形物が2602得
られた。
このようにして得られた粉末状固形物は熱可塑性ヲ示し
た。
この粉末状固形物を実施例1に記載したと同様の方法で
物性測定を行なったところ、ビカット軟化点144.6
℃、アイゾツト耐衝撃強度35 kg −crIL/c
m、引張り強度348ky/crAを示した。
なお、この粉末状固形物のゴム含有量(計算値)は10
%である。
実施例 4 実施例3に記載の方法において、錯体触媒として塩化マ
ンガン2グを30%濃度アンモニア水21’とジメタツ
ールアミン11’に溶解したものを使用した外は、同側
に記載したと同様に重合操作を行ない、白色の粉末状固
形物21OL?を得た。
このようにして得られた粉末状固形物は実施例3におい
て得られたものと同様熱可塑性を示し、実施例1に記載
した方法で測定した物性値は、ビカット軟化点167.
2℃、アイゾツト耐衝撃強度35 ky −cm 7c
m、引張り強度45kg/caを示した。
なおこの粉末状固形物のゴム含有量(計算値)は12%
である。
実施例 5 実施例3に記載の方法において、ブタジェンゴムを10
01使用した外は、同側に記載したと同様に重合操作を
行ない、白色の粉末状固形物3101を得た。
このようにして得られた粉末状固形物は実施例3におい
て得られたものと同様熱可塑性を示し、実施例1に記載
した方法で測定した物性値は、ビカット軟化点122.
2℃、アイゾツト耐衝撃強度49 kg−cm 7cm
、引張り強度233kg/crAを示した。
なお、この粉末状固形物のゴム含有量(計算値)は17
%である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 (式中R1,R2,R3,R4は水素、ハロゲン、アル
    キル基、置換アルキル基、シアノ基、アルコキシ基、フ
    ェノキシ基、ニトロ基、アミノ基、及びスルフオ基より
    なる群から選ばれた置換基を示す。 ただし、R1とR4がともに水素であることはない。 )で表わされる置換フェノール、ビニル芳香族化合物又
    はビニル芳香族化合物とこれと共重合可能な他のビニル
    化合物、ゴ、質重合体うチック7、水、乳化剤又は懸濁
    剤から乳化状又は懸濁状の重合系を形成させ、アンモニ
    ア及び/又はアミン金属錯体触媒を加え、この重合系の
    pHを9〜12の範囲とし、この重合系を酸素と接触さ
    せながら重合反応を行ない、ついでこの重合系に存在す
    る金属錯体触媒系を不活性化し、更にこの重合系にラジ
    カル重合開始剤を加えてビニル芳香族化合物又はビニル
    芳香族化合物とこれと共重合可能な他のビニル化合物を
    重合させることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造
    方法。
JP9334776A 1976-08-05 1976-08-05 熱可塑性樹脂組成物の製造方法 Expired JPS5845965B2 (ja)

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