JPS6141925B2 - - Google Patents

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JPS6141925B2
JPS6141925B2 JP389976A JP389976A JPS6141925B2 JP S6141925 B2 JPS6141925 B2 JP S6141925B2 JP 389976 A JP389976 A JP 389976A JP 389976 A JP389976 A JP 389976A JP S6141925 B2 JPS6141925 B2 JP S6141925B2
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JP
Japan
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copolymer
acid
resin
mol
mma
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JP389976A
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English (en)
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JPS5287449A (en
Inventor
Yasuhiko Oota
Toshiro Taniguchi
Tsutomu Makimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5287449A publication Critical patent/JPS5287449A/ja
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は高度の耐熱性を有し、かつ流動性の良
好なメタクリル系樹脂(以下MMA系樹脂と略記
する)組成物に関する。 電器産業、自動車産業の発展に伴ない、MMA
系樹脂射出成形品のこれら産業における需要は
年々増大しており、該樹脂に対する要求性能も高
度なものとなつている。とくに成形性に関係する
良好な流動性と、成形物の熱的性質に関係する高
い熱変形温度という、MMA系樹脂にとつて相反
する物性の改良が要求されている。たとえば
MMA系樹脂は透明性および耐候性にすぐれた汎
用樹脂であり、車輛、照明器具および食器などの
雑貨類に用いられているが、このような用途で
は、特に熱変形温度の向上が強く要請されてい
る。 MMA系樹脂は双極子に起因する強い配向、誘
発効果により強力な分子間力が生じ、そのために
該樹脂は流動性が劣る。この性質を改良するため
に重合度を低くしたり、ガラス転移温度の低い成
分と共重合させるなどの手段がとられているが、
このような手段で流動性は改善されるものの、機
械的性質、熱的性質などの物性は逆に著るしく低
下する。たとえば射出成形用の市販のMMA系樹
脂の熱変形温度は約88℃であり、鋳込み重合で得
られる高分子量のMMA樹脂の約100℃に比較し
て、流動性が改良されている反面、熱変形温度は
約12℃も低下している。鋳込み重合樹脂の熱変形
温度(約100℃)がMMA系樹脂のなかで従来得
られている最高の値であるが、前記樹脂は射出成
形が不可能である。 本発明は溶融状態においてすぐれた流動性を示
し、固体状態においては良好な力学的性質を保持
して、熱的性質特に熱変形温度の顕著に向上した
MMA系樹脂を提供することを目的とするもの
で、この目的は本発明によれば、単量体成分とし
て、アルキル基の炭素数1〜3のメタクリル酸の
アルキルエステル80〜99.95モル%、アルキル基
の炭素数1〜4のアクリル酸のアルキルエステル
0〜15モル%およびα,β―不飽和カルボン酸ま
たはその無水物0.05〜5モル%からなり、クロロ
ホルム中25℃における固有粘度〔η〕が0.2〜0.6
の共重合体を、該共重合体に含有される酸の0.1
当量以上の量の1〜3価の金属陽イオンで中和す
ることによつて達せられることが見出された。 本発明による樹脂は、すぐれた流動性を示し、
しかもMMA系樹脂のなかで最高の熱変形温度を
有する鋳込重合樹脂よりも高い変形温度を示すと
いう、従来の熱可塑性樹脂に関する知見からは予
期されない特異な性能を有する。 一般に熱変形温度を上昇させる方法として、解
重合を抑えるために酸化防止剤などの添加剤を加
えたり、特公昭46―26975号にみられるように、
重合体中の残存モノマーを除去するなどの方法が
ある。これらの方法で得られたMMA系樹脂の熱
変形温度はほぼ100℃であるが、本発明によるイ
オン架橋されたMMA系樹脂のそれは100℃より
も高い。 性熱性などの熱的性質を向上させる最も重要で
普遍的な方法として、橋かけ反応を利用すること
が行なわれている。しかし、この方法では射出成
形、押出成形などの成形加工が下可能となるの
で、得られる樹脂はすぐれた特性を持ちながら、
その用途分野が限定されている。 橋かけ構造を有しながら、適当な成形性をもつ
イオン橋かけ高分子については、たとえば特公昭
39―6810号、特公昭46―42024号および特公昭44
―31826号などにみられる。しかしながら、それ
らは結晶性高分子、ゴム状弾性体と樹脂とのブレ
ンド物などの抗張力、透明性、耐衝撃性などの物
性を改良したものであり、スチレン樹脂やMMA
系樹脂などのように室温において硬質高分子であ
る場合には、イオン橋かけの導入が試みられた例
はあるが、きわだつた物性の向上は見出されず、
さらに流動性が著しく悪化するために実用化され
るには至つていない。 本発明は、硬質樹脂であるMMA系樹脂に特定
量の酸モノマーを共重合した特定範囲の分子量を
有する共重合体をイオン架橋することにより、す
ぐれた流動性を示し、かつ熱的性質が顕著に向上
した共重合体が得られるという知見に基づくもの
である。上述したように、硬質樹脂にイオン架橋
を導入すれば、流動性は悪化するが、熱変形温度
は上昇する。この場合、イオン架橋された樹脂の
熱変形温度は、含有酸基のモル%に対して比例的
に上昇すると考えられている。たとえば、イオン
架橋されたスチレン―メタクリル酸共重合体の熱
変形温度は、メタクリル酸の含有量が3.5モル%
および6.3モル%のとき、それぞれ98℃および106
℃であり、スチレン単独重合体の熱変形温度より
も、それぞれ6℃および14℃ほど高くなつてお
り、この温度上昇はメタクリル酸のモル%に比例
している(例えば高化26、873(1969))。それに
対してイオン架橋された本発明のMMA系樹脂
は、極く少量の酸モノマーの含有量でその熱変形
温度が急上昇し、酸モノマーの含有量を増加して
も数モル%の含有量までは該温度があまり上昇し
ないという一時的飽和状態を示し、さらに酸モノ
マーの含有量を増加すると、熱変形温度が酸モノ
マーのモル含有率に比例して上昇するという特異
な挙動を示す。 本発明の樹脂の上記の性質は、良好な流動性と
高い熱変形温度という相反する要求を満足させる
うえで極めて重要かつ有意義であり、詳述すれ
ば、少量の酸モノマーの共重合で熱変形温度が急
上昇することをもつて、MMA系樹脂の熱変形温
度の改善が達せられ、ある程度まで酸モノマーを
増加しても該温度があまり上昇しないことをもつ
て、良好な流動性が得られるのである。換言すれ
ば、もし酸モノマーの含有量が増加するにつれ
て、樹脂の熱変形温度が漸次上昇するならば、流
動性と熱変形温度の両者の同時改善は困難とな
る。本発明において、かかる効果の発現は、
MMA系樹脂の特定範囲の分子量と相関させた酸
モノマーの含有量によつてはじめて可能となるも
のであり、前記メタクリル系共重合体が、クロロ
ホルム中25℃における固有粘度〔η〕が0.2〜0.6
dl/gに相当する分子量のとき、酸モノマーの共
重合モル分率0.05モル%〜5モル%の範囲でなけ
ればならないのである。メタクリル酸のアルキル
エステルとの共重合による酸モノマーの前記作用
を発現させるメタクリル系共重合体の固有粘度
0.2〜0.6dl/gは、粘度平均分子量に換算して、
約4万〜13万に相当するが、好ましくは6万〜9
万である。MMA系樹脂の分子量が前記範囲に満
たない場合は、樹脂の流動性は良好であるが、力
学的性質は劣悪となる。一方過度に高分子量の場
合は、酸モノマーの有無にかかわらず、樹脂の溶
融粘度が高くなるために流動性が悪化し、また酸
モノマーの共重合によるMMA系樹脂の前記熱的
挙動も消失する。 本発明で用られるメタクリル酸のアルキルエス
テルは、一般式 で表わされ、式中Rは炭素数1〜3のアルキル基
である。特にメチルメタクリレートが好ましく使
用される。またアクリル酸のアルキルエステルは
一般式 CH2=CH−COOR′ で表わされ、式中R′は炭素数1〜4のアルキル
基である。 アクリル酸のアルキルエステルは、本発明におい
て必須成分ではないが、得られる共重合樹脂の流
動性をさらに向上させることを目的として、共重
合体中15モル%を越えない範囲で用いられる。特
にメチルアクリレートが好ましい。メタクリル酸
のアルキルエステルと共重合されるα,β―不飽
和カルボン酸は、モノおよびジカルボン酸を包含
し、またジカルボン酸にあつては、その無水物を
包含する。たとえばアクリル酸、メタクリル酸、
クロトン酸、イタコン酸、無水マレイン酸などを
用いることができる。不飽和カルボンとしてジカ
ルボン酸を用いる場合は、モノカルボン酸に比較
して、同一モル%で2倍量の酸基が共重合体に導
入されるが、含有率5モル%までの範囲において
は得られる共重合樹脂の前述の熱変形温度の挙動
にあまり差はみられない。しかしながら、モノカ
ルボン酸に比較して、樹脂の熱変形温度が高くな
る反面、流動性に難点が生じる場合がある。α,
β―不飽和カルボン酸の共重合割合は、好ましく
は0.1〜1モル%である。 本発明においてメタクリル系共重合体中の酸を
中和するために用いる1〜3価の金属イオンは、
塩類にとどまらず、金属アルコキサイド、ヒドロ
オキシ、炭酸塩、金属ハライド等の形で使用され
る。ただし反応の容易さ、溶解度および不揮発性
残渣を残さないことなどの点から、ギ酸塩、炭酸
塩、水酸化物、酢酸塩、メトオキサイドなどが適
当である。金属イオンとしてはNa+、K+、Li+
Cs+、Ag+、Hg+、Cu+等の1価陽イオン、
Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Cu2+、Cd2+
Hg2+、Sn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+等の2価
陽イオンおよびAl3+、Sc3+、Fe3+、Yt3+等の3価
陽イオンを用いることができる。 メタクリル系共重合体中の酸基の中和反応は、
金属塩の陽イオンがMMA系樹脂中に均一に分散
するような条件下で行なうのが好ましい。この目
的は共重合体と陽イオンとを均一溶液の形で、高
温で反応させるか、180〜270℃で樹脂を混練しな
がら、これに共重合体中の含有酸に対して0.1当
量以上好ましくは0.5当量以上の前記金属化合物
を加えることにより達せられる。この場合金属化
合物は、水、メタノールなどの適当な溶媒に溶解
して添加すると、樹脂中で均一に分散されやす
い。MMA系樹脂の熱変形温度は、含有される酸
の0.1当量以上を金属イオンで中和することによ
り顕著に改善されるが、中和の上限は、所望の熱
変形温度および流動性に応じて、適宜決定すれば
よい。 次に実施例により本発明を具体的に説明する。 実施例 1〜5 2の3口フラスコの酸素を窒素で十分置換し
た後、メチルエチルケトン800mlを入れ、AIBN1
gを加えて均一に溶解させた。重合槽の温度が80
℃になつた後、表1に示す組成のモノマー混合液
および触媒と連鎖移動剤を含むMEK溶液を別々
に滴下して重合を行なつた。モノマー混合液の滴
下速度は2ml/分であり、MEK溶液のそれはモ
ノマーの1/5である。滴下終了後さらに3時間反
応を継続したのち冷却し、反応混合物を大量のメ
タノール中によく撹拌しながら滴下して、共重合
体を完全に析出させた。析出した共重合体をメタ
ノールで充分に洗浄した後、減圧下80℃でよく乾
燥した。重合率は約80%であつた。得られた共重
合体の極限粘度〔η〕および酸価より求めた酸基
のモル含有率を表1に示す。
【表】 得られた共重合体の70gを、トリエン―N、N
―ジメチルホルムアミド(DMF)(8:2容量
比)の混合溶媒1.4に加え、窒素気流下80℃に
加熱、撹拌して均一に溶解した。別にDMF30ml
に、仕込みモノマー酸の3当量のMg
(CE3COO)2・2H2Oを溶解した溶液を、上記共重
合体の溶液に加え、2時間反応させた後冷却し、
溶液を大量のメタノール中に撹拌しながら滴下し
て、イオン架橋共重合体を析出させた。生成物を
メタノールで洗浄したのち、減圧下80℃でよく乾
燥した。得られたイオン架橋樹脂は200℃で容易
に成形することができた。物性をイオン架橋前の
共重合体および市販のMMA系樹脂のそれと比較
して表2に示す。
【表】
【表】 表2に示すように、イオン架橋することにより
共重合体の熱変形温度は著しく上昇するが、力学
的性質は損なわれない。 実施例 6 実施例1に準じてイオン架橋共重合体を調製し
た。ただしオクチルメルカプタン7.0mlおよび
AIBN3.2gを使用した。得られた共重合体の極限
粘度および酸価より求めた酸基のモル%は、それ
ぞれ0.355および0.5モル%であつた。得られたイ
オン架橋共重合体は破断強度700Kg/cm2、破断伸
度6%、熱変形温度102℃を示した。このイオン
架橋共重合体をインストロン・ジヤパン社製キヤ
ピラリ・レオメータを用いて流動性を測定した。
得られた結果を前記パラペツトEHと比較して第
1図に示す。 実施例 7〜11 内容積500mlのガラス製簡易耐圧反応容器に、
撹拌機、温度計、圧抜きバルブを取りつけ、完全
鹸化ポリビニルアルコール(重合度1700、酢酸基
1モル%)1.5gおよび部分鹸化ポリビニルアル
コール(重合度1700、酢酸基12モル%)0.06g
を、水210mlに溶解して加えた。続いてAIBN0.15
gをMMA99.5mlとAA0.5mlの混合物に溶解して
加え、更にラウリルメルカプタン0.28mlを添
加した。速度324回転/分で激しく撹拌しつつ、
油浴にて内温を95℃に上昇させた。75℃に達した
時、圧抜バルブを諦めた。3時間、95℃に保つた
後冷却し、粒状物を別し、水洗を5回繰り返し
た後70℃で温風乾燥した。直径0.2〜0.4mmのパー
ル状の粒状物が得られた。酸価測定の結果、0.62
モル%のアクリル酸単位が共重合体中に結合して
いると考えられた。これと当量の表3に示す金属
塩を添加し、ブラベンダープラストグラフを用い
て200℃にて20分間混練することにより、イオン
架橋を行なつた。得られた成形品の物性を表3に
示す。
【表】 表3に示したように、金属塩とMMA系共重合
体との混練によりイオン架橋共重合体とした場合
においても、共重合体の熱変形温度が上昇し、力
学的性質は損なわれないことがわかる。 比較例 1 実施例5においてアクリル酸4.2gの代りに42
gを用いた以外は全く同じ重合方法で共重合体を
調製した。得られた共重合体の極限粘度は0.391
dl/gであり、酸価測定の結果より5.63モル%の
アクリル酸単位が共重合体中に結合していた。イ
オン架橋共重合体の溶融粘度は105ポイズ以上で
あり、著しいメルト・フラクチヤが生じた。 比較例 2 実施例1においてAIBN1g、オクチルメルカ
プタン1mlを用いた以外は全く同じ方法で共重合
体を調製した。得られた共重合体の極限粘度は
0.733dl/gであり、酸価測定の結果、0.61モル
%のアクリル酸単位を含有していた。イオン架橋
共重合体の溶融粘度は105ポイズ以上であつた。
【図面の簡単な説明】
第1図はメタクリル系樹脂の流動性を示す温度
と溶融粘度との関係を表わすグラフで、実線は本
発明の樹脂、破線は市販品である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 単量体成分として、アルキル基の炭素数1〜
    3のメタクリル酸のアルキルエステル80〜99.95
    モル%、アルキル基の炭素数1〜4のアクリル酸
    のアルキルエステル0〜15モル%およびα,β―
    不飽和カルボン酸またはその無水物0.05〜5モル
    %からなり、クロロホルム中25℃における固有粘
    度〔η〕が0.2〜0.6の共重合体を、該共重合体に
    含有される酸の0.1当量以上の量の1〜3価の金
    属陽イオンで中和することを特徴とするメタクリ
    ル系樹脂の製造方法。
JP389976A 1976-01-15 1976-01-15 Methacrylic resin composition Granted JPS5287449A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60195107A (ja) * 1984-03-17 1985-10-03 Showa Denko Kk イオン架橋性組成物

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