JPS61166813A - 耐衝撃性ニトリル系重合体の製造方法 - Google Patents

耐衝撃性ニトリル系重合体の製造方法

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JPS61166813A
JPS61166813A JP620685A JP620685A JPS61166813A JP S61166813 A JPS61166813 A JP S61166813A JP 620685 A JP620685 A JP 620685A JP 620685 A JP620685 A JP 620685A JP S61166813 A JPS61166813 A JP S61166813A
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板垣 秀行
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新海 通可
Kyoji Kuroda
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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、耐衝撃性と加工性をバランスよく備3φ−古
−L +l ++、で壬Δルハ制吸士汁!r間オーnJ
ハである。
〔従来の技術〕
ゴム強化高ニトリル含有樹脂は、高ニトリル系樹脂の本
来有するガス及び蒸気に対オる遮断性及び耐溶剤性に、
更に耐衝撃性を付与した熱可塑性重合体であることから
、近年、食品、農医薬品、化粧品等の分野での包装・容
器材料として、注目されつつある。
ゴム強化高ニトリル系樹脂の製造方法に関しては、これ
まで種々の重合方法が研究され、多数の技術が示されて
いる。例えば、共役ジエン系ゴムに、不飽和ニトリルと
アクリル酸アルキルエステルをグラフト重合する方法(
特公昭’46−25005号)、あるいは、共役ジエン
系ゴムに不飽和ニトリル及び芳香族ビニル化合物をグラ
フト重合する方法(特開昭50−75294号)等が示
される。
かかる、ゴム強化グラフト重合体の製造に於て重要な点
は、耐衝撃性発現の主因となる、ゴム相とその周りのマ
トリックス相との界面の接着性、つまりグラフト率のコ
ントロールと加工性を左右オろマトリックス樹脂相の分
子量コントロールであり、この両物性をいかにバランス
よく重合体に 。
付与するかで、得られる樹脂の実用性の良否が決まる。
グラフト率を高めて、耐衝撃性を向上させろ方法として
は、重合反応開始前に、ゴムを単量体の一部で前膨潤さ
せる方法(特開昭50−75294号)が示されるもの
の、一方、加工性の向上に関しては、これまで有効な改
良技術は見られず、メルカプタン類の分子量調節剤の増
量による分子量調節方法が一般的に採用されている。し
かしながら、重合反応機構に与えるメルカプタンの影響
は、複雑で、単に分子量調節のみならず、グラフト率に
も影響を与える為、耐衝撃性と加工性が適度にバランス
した重合体を得るのは難しく、例えば、分子量調節剤を
増量すれば、加工性は向上するが、耐衝撃性は実用に耐
えない程度にまで低下することになる。
この点の改良方法としてゴムへの単量体のグラフト反応
がある程度進行してから、分子量調節剤を添加して、重
合を行なわしめる方法(特公昭49−32789号)が
ある。
しかし、該技術は、単量体を回分式で装入して重合を行
なう方法に関するものであり、反応安定性、反応熱除去
の観点から好ましい重合形式とは言えず、実用的ではな
い。
反応制御の面で好ましい重合方法とは、単量体を連続的
又は分割式で装入する重合方法であるが、この場合、回
分式と比べて、反応系中の単量体濃度が常に希薄な状態
にあるため、単に分子量調節剤の添加時期を遅らせただ
けでは、グラフト率はある程度保持できても、分子量コ
ントロールは難しく、又、分子量調節剤を増量して、強
引に分子量を低下させようとすれば、グラフト率の低下
を招き、耐衝撃性を著しく低下させてしまうことになり
、結局、耐衝撃性、易加工性がバランスした実用的な重
合体が得られないという問題点があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、耐衝撃性と加工性のバランスの曵い高
ニトリル系樹脂の製造方法ヤ提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、悦意研究した結果、ゴム状共重合体の存
在下で、不飽和二) IJルを含む単量体を、一部又は
全量を連続的あるいは分割して添加するある間、重合系
のpHをpH調節剤の連続的あるいは、分割的添加によ
り5以下に保ち、かっ、メルカプタン類の分子量調節剤
も連続的あるいは分割して添加させることにより重合を
行なえば、分子量調節剤の増量なしに、重合体の耐衝撃
性を高く保持で詫、所望の分子量コントロールもでき、
優れた加工性をも兼ね備えた耐衝撃性重合体が得られる
ことを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、共役ジエン単量体50重量%以上
含むジエン系合成ゴム1〜40重量部に、不飽和ニトリ
ル50〜100重量%と、これと共重合性の不飽和カル
ボン酸エステル、α−オレフィン、ビニルエーテル、芳
香族ビニル化合物からなる群から選ばれる少なくとも1
種類の単量体5n−n重量%からなる単量体100重量
部を、その一部又は全部を連続的にあるいは分割して添
加して、水性媒体中でグラフト重合させるに際し、単量
体の転化率が5〜90重量%である間、重合系のpHを
5以下に調節し、かつ重合体分子量調節剤をも連続的に
あるいは分割して添加することを特徴とする耐衝撃性ニ
トリル系重合体の製造方法である。
本発明に用いるゴム状共重合体は、共役ジエンとこれと
共重合性の不飽和ニトリル、芳香族ビニル化合物、不飽
和カルボン酸エステル等から選んだ少なくとも一種の単
量体との共重合体である。
共役ジエン単量体としては、■、3−ブタジェン、イソ
プレン、クロロプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブ
タジェン、2,3−ジエチル−1,3−ブタジェン等が
例示される。入手の容易さ及び重合性の観点から、1,
3−ブタジェン、イノプレンが好ましい。不飽和ニトリ
ルとしては、アクリロニトリル、メタグリロニトリル、
α−クロロアクリロニトリル等があげられ、好ましくは
、アクリロニトリル、メタグリロニトリルである。又、
芳香族ビニル化合物としては、スチレン、α−メチルス
チレン、ビニルトルエン類、ビニルキシレン類等があげ
られ、好ましいものはスチレンである。
不飽和カルボン酸エステルとしては、アクリル酸あるい
はメタクリル酸のメチル、エチル、プロピル、ブチル等
のエステル等なあげろことができ、特に好ましいものは
、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸
メチル、メタクリル酸エチルである。
ゴムへのグラフト単量体としては、不飽和ニトリルと、
これと共重合性の単量体として、不飽和カルボン酸エス
テル、芳香族ビニル化合物、ビニルエステル、ビニルエ
ーテル、α−オレフィン、等のうち一種又はそれu上か
ら成る単量体があげられる。
不飽和ニトリル、不飽和カルボン酸エステル、芳香族ビ
ニル化合物については、L記例示したもσ)な使用する
ことかできる。
本発明に用いるα−オレフィンとしては、イソブチン、
2−メチル−1−ブテン、2−メチル−1−ペンテン、
2−メチル−1−ヘキセン、2−メチル−1−ヘプテン
、2−メチル−1−オクテン、2−エチル−1−ブテン
、2−プロピル−1−ブテンなどがあげられる。最も好
ましいもθ)はイソブチンである。
本発明に用いるビニルエーテルとしては、メチルビニル
エーテル、エチルビニルエーテル、フロビルビニルエー
テル類、フチルビニルエーテル類、メチルイノプロペニ
ルエーテル、エチルイソプロペニルエーテル等があげら
れ、最も好ましいものハ、メチルビニルエーテル、エチ
ルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル類、ブチル
ビニルエーテル類である。
本発明に用いろビニルエステルとして、r酢酸ビニル、
プロピオン酸ビニル、ラフ酢ビニル類などがあげられ、
好ましいものは酢酸ビニルである。
本発明に用いる分子量調節剤としては、アルキルメルカ
プタン類で、例えばn−ドデシルメルカプタン、  t
ert−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルチオール
アセタート、ペンタエリスリトールテトラキス(β−メ
ルカプトプロピオネート)、リモネンジメルカプタン等
があげられる。好ましい分子量調節剤は、メルカプタン
臭が実質的に無臭であるという点で、分子内に2個以上
のメルカプト基を含む有機メルカプト化合物、例えば、
リモネンジメルカプタン、ペンタエリスリトールテトラ
キス(β−メルカプトプロピオネート)である。
分子量調節剤の添加量は、必要とする分子量により決定
されるが、多量に添加すると、耐熱性及び機緘的性質の
低下をもたらすので、重合させる単量体基準で0.1〜
3重量%が適当である。
分子量調節剤の添加は、単量体の転化率が5〜90重量
%の間に連続又は分割で添加する必要がある。単量体は
、連続式又は分割式で添加するので、回分式に比べて、
重合開始から、系内の単量体濃度が希薄な状態にある為
、単量体の添加時期よりも早い時期に分子量調節剤を全
量添加すると、分子量調節の効果が十分でないばかりか
、グラフト反応にまで悪影響を与え、高い耐衝撃性を付
与することはできない。又、逆に、分子量調節剤の添加
時期が遅くても、分子量調節の効果なく、耐衝撃性は得
られても、加工性が不足オることになる。従って、好ま
しくは、分子量調節剤を、単独で、又は単量体と混合し
て、単量体の添加速度に合せて、連続又は分割で添加す
るのが良い。
本発明では単量体の転化率が5〜90重量%の間の重合
系のpHを5以下とするが、七〇)ために用いるpH調
節剤としては、無機酸、有機酸があげられ、それらはい
ずれでも良く、無機酸としてはリン酸、硫酸、塩酸、臭
化水素酸、硝酸等が、有機酸としては、酢酸、プロピオ
ン酸、クエン酸、3−メルカプトプロピオン酸、アスコ
ルビン酸、リン酸エステルなどがあげられる。好ましい
酸は、酢酸、クエン酸、リン酸、3−メルカプトプロピ
オン酸、酸性リン酸エステル等である。
本発明に於て、pHの調節は、一般的に、pH=9〜l
Oであるゴム状重合体ラテックスを使用してグラフト重
合を行なう際に、pH=6〜8の中性に調節して重合な
開始オる従来の目的とは異なったものであり、重合反応
系のpHを5以下のほぼ完全酸性域下とすることにより
、分子量調節剤としてのメルカプタンが、グラフト反応
には影響を与えず、本来の目的である分子量コントロー
ルに有効に作用する。このpHは、重合反応器等の材質
上の問題から、好ましくは2.5〜4の範囲である。
pH調節の時期は、−単に重合開始時のみあるいはその
他の時点での短期間調節では全く効果なく、分子量調節
剤の添加時期、即ち、好ましくは、単量体の転化率が5
〜90%の間、継続して行なって始めて、所望の重合体
が得られる。
本発明に好適な重合方法は、乳化重合法であり、0〜1
.nO’cの任意の温度で、ラジカル重合開始剤の存在
下で、重合を行ない、重合生成物はラテックスとして得
られる。このラテックスを常法により、縦折、水洗、乾
燥して重合体を得る。得られろ重合体は熱可塑性樹脂で
あり、通常の配合剤である、酸化防止剤、安定剤、着色
剤、滑剤等を加えて、押出し成形、射出成形、カレンダ
ー成形、ブロー成形等の加工成形が可能である。
本発明の方法によって得られる樹脂は、従来技術による
ゴム強化ニトリル系重合体に比べて、高耐衝撃性であり
、且つ、易加工性であり、耐溶剤性及び蒸類、ガスに対
する遮断性も備えている事から、食品、農医薬品、化粧
品等のボトル、フィルム、シート等の成形材料として有
用である。
〔実施例〕
以下、実施例により本発明を説明する。
なお、以下の「部」及び「%」は重量基準による。
実施例1 (A)ジエン系ゴムラテックスの製造 下記組成の混合物をステンレス製重合反応器に入れ、窒
素気流下に攪拌し、45℃で20時間重合を行なった。
アクリロニトリル        40部1.3−ブタ
ジェン       60部脂肪酸石ケン      
 2゜0部 縮合ナフタリンスルホン酸ソーダC)、1部テゾビスイ
ソブチロニトリル  0.3部t−ドデシルメルカプタ
ン   n’、5部水               
200   部単量体転化率は90%であり、ラテック
スの固型分濃度は30%であった。
(B)グラフト重合体の製造 上記(A)Kて得たゴムラテックスを使用して、下記組
成の混合物をステンレス製重合反応器に入れ、窒素気流
下に攪拌し、60℃で重合を開始した。重合開始時の重
合系のpHは7.4であった。
アクリロニトリル       14部メタクリル酸メ
チル        6部上配(A)のラテックス  
    33部ジオクチスルホコッシ酸ナトリウム  
   0.2部ポリビニルピロリドン       n
、n8部過硫酸カリウム        0.06部水
                  12(1部と 重合開始30分後に、重合系にリン酸添加して、pH=
3とした後、下記の組成物を、5時間で連続的に添加し
ながら、60°Cで重合を行なった。
アクリロニトリル      60部 メタクリル酸メチル     20部 ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム0.8部ポリビニ
ルピロリドン        0.32部水     
            110部上記組成物を添加す
る間分子量調節剤(ペンタエリスリトールテトラキス(
β−メルカプトプロピオネート)) 1.65部及びリ
ン酸を連続的に添加して重合系のpHを3に保った。
その後、更に1時間重合を行なった。最終単量体転化率
は90%であった。
得られたラテックスを希硫酸アルミニウム水溶液(11
1度45%)を加えて、凝固させ、次いで水洗、乾燥し
て、粉末状重合体を得た。この重合体を170°C,L
4nkg/crdで加圧成形し、透明、淡黄色のシート
を得た。このシートより作成した試験片のアイゾツト衝
撃強度(23℃、ASTMD256に準ず)及び得られ
た重合体のブラベンダープラスチコーダーたよる200
℃での定常トルク値c以下、ブラベンダートルク値とい
う。)を測定した。結果を表1に示す。
比較例1 実施例】(B)に於て、リン酸によるpH調節を行なわ
ない点を除き、実施例1(B)と同様にして重合を行な
った。重合系のpHは6〜8であった。
単量体の転化率は88%であった。生成した重合体のプ
ラベンダートルク値及びそれから作成したシートのアイ
ゾツト衝撃値を表1に示した。
比較例2 実施例1(B)に於て、重合開始30分後にリン酸05
12部を添加してpi−1を3に調節しただけでそれ以
後のリン酸の添加を行なわない以外、実施例1(B)と
同様にして重合した。重合系のpHは重合終了時には7
.2まで上っていた。単量体の転化率は87%であった
。生成した重合体のプラベンダートルク値及びそれから
作成したシートのアイゾツト衝撃値を表1に示した。
比較例3 実捲例1(B)に於て、分子量調節剤を重合開始30分
後にリン酸0.12部と共に一括して添加することを除
き、実施例1(B)と同様に重合した。
単量体の転化率は91%であった。生成した重合体のプ
ラベンダートルク値及びそれより作成したシートのアイ
ゾツト衝撃値を表1に示す。
比較例4 実施例1(B)に於て、分子量調節剤及び連続添加のリ
ン酸の添加を重合開始30分後より、2.5時間とする
こと以外は実施例1(B)と同様に重合した。単量体の
転化率は90%であった。生成した重合体のブラベンダ
ートルク値及びそれから作成したシートのアイゾツト衝
撃値を表1知示す。
実施例2 実施例1(B)で、重合開始30分後に、重合系にリン
酸を添加してpHを3とした後、系のpHが上昇して4
となった時点で、再びリン酸を添加してpHを3とオろ
(リン酸の分割添加)以外は、実姉例1と同様にして重
合を行なった。得られた重合体はアイゾツト衝撃値が3
6に9φCrrL/cIrL及びブラベンダートルク値
が1950m−りであり、耐衝撃性と加工性のバランス
した物性を有していた。
実施例3 実施例1 (B)で分子量調節剤を、重合開始30分後
、1.5時間後、2.5時間後、3.5時間後の51回
に分けて、各n、、ii部(合計1.64部)添加子る
以外は、実施例1と同様の方法で重合した。
得られた重合体は良好な物性を示し、アイゾツト衝’i
値33に9・釧々、プラベンダートルク値1780m−
りてあケこ。
実施例4 実姉例1 (B)に於て、重合系のpiの調節方法は実
施例2の方法で行ない、又、分子量調節剤を実施例3の
方法で分割添加を行なう以外は、実施停止11と同じ方
法で重合を行なった。
得られた重合体の物性は、アイゾツト衝撃値が37に9
・Crl1./crn、ブラベンダートルク値11’t
3nm−qであり、重合系のpHを調節するための酸の
添加及び分子量調節剤の添加については共に分割して添
加しても良好な物性を有する重合体が得られた。
実・施例5゛ 実施例1(B)に於て、リン酸の代りにクエン酸−1−
を使用する以外は実施例1と同様にして重合を行なった
。得らね、た重合体は、アイゾツト衝撃値35に9・C
rIV/crrL(ノート)及びプラベンダートルク値
1.820m−/lであり、耐衝撃性と加工性がバラン
スした樹脂であった。
実施例6 実施例1(B)に於て、分子量調節剤としてリモネンジ
メルカプタン1,3部を用いる以外は実施例1と同様に
して重合を行なった。単量体の転化率1’:1.88%
であり、得られた重合体は、アイゾツト衝”%’j @
29 kq * > 、yα (シート)及びブラベン
ダートルク値17n(’1m−(jなろ良好な物性を有
していた。
実施例7 (A)シx−ン系ゴムラテックスの製造下記組成の混合
物を、攪拌下、60°Cで16時間重合を行なった。
アクリロニトリル        5部スチレン   
       20部 ブタジェン          75部詣肪酸石けん 
        3.0部縮合ナフタリンスルホ漕ナト
リウム    0.1部子ゾビスインブチロニトリル 
    0.3 部t−ドデシルメルカプタン    
  0.5部水                  
200部単量体転化率は89%であり、ラテックスの固
型分濃度は29%であった。
(B)グラフト暇合体の製造方法 上記ラテックスを使用して、下記組成の混合物を重合反
応器に入れ、窒素気流下に攪拌し、60°Cで重合を開
始した、 アクリロニトリル      15部 スチレン          5部 上記(A)のラテックス     34部ジオクチルス
ルホコノソ酸ナトリウム  0.17部ポリビニルピロ
リドン      0.08部過硫酸カリウム    
   0.06部水                
120部重合開始20分後に、重合系にリン酸を加えて
pl−13,2とし、次いで下記の組成物を6時間で連
続的に添加しながら、60℃で重合を継続した。
了りi)ロニトリル     60部 スチレン         20部 ジオクチスルホコハク酸ナトリウム   0.68部ポ
リビニルピロリドン      0.32部水    
            11(1部この添加の間、分
子量調節剤(ペンタエリスリトールテトラキス(β−メ
ルカプトプロピオネ−)))1.3部及びリン酸も連続
的に添加して、重合系のpHを約3に保って重合を行な
った。
その後、更に1時間重合を継続した。単量体の転化率は
92%であった。以下実施例1(B)と同様の操作によ
り、凝固、水洗、乾燥し、粉末状重合体を得た。得られ
た重合体はアイゾツト衝撃値23に9・>/i  (シ
ート)及びブラベンダートルク値19(’lnm−9の
耐衝撃性と加工性がバランスした樹脂であった。
比較例5 I? 実施例4 (B)に於てリン酸によるpt−i調節を行
なわない事ヨ以外は実施例十(B)と同様にして重合を
行なった。− 重合系のpHは6〜8であった。得られた重合体の物性
は、アイゾツト衝撃値7に9・cIrL/−(シート)
及び、ブラベンダートルク値30(’lnm−りであり
、耐衝撃性は低く、ブラベンダートルク値は高めで、物
性的に問題があった。
実施例5 (A)ジエン系ゴムラテックスの製造 下記組成の混合物を、攪拌下、55°Cで17時間重合
を行ない、単量体の転化率88%で、固型分濃度29%
のゴムラテックスを得た。
1.3−ブタジェン     65部 アクリロニトリル        35部脂肪酸石ケン
        2.】部t−ドデシルメルカプタン 
      1.0部アゾビスイソブチロニトリル  
     n、43部水              
 200部(B)グラフト重合体の製造 上記(’A)のゴムラテックスを使用して、下記組成の
混合物をステンレス製重合反応器に装入し、窒素気流下
に攪拌し、58°Cで、重合を開始した。
アクリロニトリル      16部 イソブチン         4部 上記(A)のラテックス   52部 ジオクチスルホコハク酸ナトリウム   0.22部ポ
リビニルピロリドン      0.13部過硫酸カリ
ウム       0.1部水           
    130部重合開始30分後に、クエン酸を添加
して重合系のoHを2.8〜3゜0とし、次いで下記組
成の混合物を6時間で連続装入し、60℃で重合を継続
した。又、この間、分子量調節剤(ペンタエリスリトー
ルテトラキス(β−メルカプトプロピオネート))1.
3−Its及びクエン酸を連続的に添加して重合系内の
pHを3に維持した。
アクリロニトリル     64部 イソブチン        16部 ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム  0.8部ポリ
ビニルピロリドン         0.4部水   
             120部その後、更に1.
5時間、重合を継続した。単量体の転化率は92%であ
った。以下実施例1 (B)と同様に、凝固、水洗、乾
燥し、粉末重合体を得た。この重合体を、190℃、2
FlOkg/εdで圧縮成形して試験片を作製し、アイ
ゾツト衝撃値を測定したところ60(kg・crIL/
CWL)であり、又、この重合体のブラベンダートルク
値は230℃、35rpmで1911(1(m−9)と
いう値であった。
% 比較例6 τ 実施例6 (B)に於て、クエン酸によるpH調節をせ
ず、また、分子量調節剤を重合開始30分後に一括で全
量添加すること以外、実施例1と同様に重合を行なった
。得られた重合体はアイゾツト衝撃値20に9−crI
V/crrL(シート)であり、ブラベンダートルク値
350n(m−り)であった。
〔発明の効果〕
本発明の耐衝撃性ニトリル系重合体の製造方法は、重合
中に単に分子?調節剤の連続添加と共に酸を添加してp
Hを一定値以下にしておくのみで表1にみられるごとく
耐衝撃性に優れかつ加工性の良好な重合体が得られるの
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)共役ジエン単量体50重量%以上含むジエン系合成
    ゴム1〜40重量部に、不飽和ニトリル50〜100重
    量%と、これと共重合性の不飽和カルボン酸エステル、
    α−オレフィン、ビニルエーテル、芳香族ビニル化合物
    からなる群から選ばれる少なくとも1種類の単量体50
    〜0重量%からなる単量体100重量部を、その一部又
    は全部を連続的にあるいは分割して添加して、水性媒体
    中でグラフト重合させるに際し、単量体の転化率が5〜
    90重量%である間、重合系のpHを5以下に調節し、
    かつ重合体分子量調節剤をも連続的にあるいは分割して
    添加することを特徴とする耐衝撃性ニトリル系重合体の
    製造方法。
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