JPS642603B2 - - Google Patents

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JPS642603B2
JPS642603B2 JP18574984A JP18574984A JPS642603B2 JP S642603 B2 JPS642603 B2 JP S642603B2 JP 18574984 A JP18574984 A JP 18574984A JP 18574984 A JP18574984 A JP 18574984A JP S642603 B2 JPS642603 B2 JP S642603B2
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JP
Japan
Prior art keywords
reaction
polymer
tank
imidization
methacrylimide
Prior art date
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Expired
Application number
JP18574984A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6164703A (en
Inventor
Isao Sasaki
Koji Nishida
Masaru Morimoto
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Rayon Co Ltd filed Critical Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority to JP18574984A priority Critical patent/JPS6164703A/en
Publication of JPS6164703A publication Critical patent/JPS6164703A/en
Publication of JPS642603B2 publication Critical patent/JPS642603B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は、透明性および耐熱性に優れたメタク
リルイミド含有重合体の製造方法に関する。 (従来の技術) メタクリル酸メチル重合体は、透明性のみなら
ず機械的性質、耐候性等にすぐれるため、高性能
プラスチツク光学素材および装飾素材等として用
いられ、近年では短距離光通信、光センサー等の
分野で用途開発が進められている。 しかし、メタクリル酸メチル重合体は、熱変形
温度が100℃前後と耐熱性が十分でないため、そ
の用途開発が制約されている分野もかなりあり、
耐熱性の向上に対する要求が強い。 メタクリル酸メチル重合体の耐熱性を向上させ
る方法として、メタクリル酸メチル重合体をイミ
ド化させる方法があり、例えば、(1)アクリル酸、
メタクリル酸またはそれらのエステルの重合体
と、第1級アミン、アンモニア、またはアンモニ
アもしくは第1級アミンを発生させる化合物とを
溶媒の存在下で加熱して反応させる方法(米国特
許第2146209号、ドイツ特許第1077872号、同第
1242369号)、(2)メタクリル酸メチル重合体を水の
存在下で第1級アミンと反応させる方法(米国特
許第3284425号)および(3)アクリル系重合体とア
ンモニアまたは第1級アミンとを押出機中で反応
させる方法(米国特許第4246374号)等が提案さ
れている。 しかしながら、上記(1)の方法では使用されてい
る溶媒の沸点が高いために生成したイミド化重合
体から商業的規模で溶媒を完全に分離するのは困
難であり、その結果得られるイミド重合体が帯色
し、生成重合体の透明性を低下させる。また、上
記(2)の方法では水の存在下で反応させるために部
分的なイミド化重合体を得ようとする場合にメタ
クリル酸メチルセグメントの加水分解が起り、そ
のために所望の耐熱性を有するイミド化重合体が
得られ難く、また均一なイミド化反応も困難であ
る。さらに、上記(3)の方法ではイミド化反応が高
粘度の重合体とガス状のイミド化物質との反応で
あるために均一なイミド化反応を行なうことが困
難であり、そのために均一に部分的イミド化され
た重合体が得られ難い。 したがつて、上記の方法で得られるイミド化重
合体の耐熱性は向上しているものの、商業的に製
造しようとすると透明性に劣つたり、実質的に分
子量が低下したりまたはイミド化が不均一になる
ためいまだ実用化されていないのが現状である。 (発明が解決しようとする問題点) 本発明の第1の目的は、上述した如き従来技術
に鑑み、メタクリル酸メチル重合体本来のすぐれ
た光学的性質、機械的性質、耐候性および成形加
工性などの特性を有し、かつ透明性および耐熱性
に優れたメタクリルイミド含有重合体の製造方法
を提供することにある。 本発明の第2の目的は、イミド化反応を容易に
制御でき、かつ、品質のすぐれたメタクリルイミ
ド含有重合体の製造方法を提供することにある。 本発明の第3の目的は、工業的に有利なメタク
リルイミド含有重合体の製造方法を提供すること
にある。 (問題点を解決するための手段) 本発明の透明性および耐熱性に優れたメタクリ
ルイミド含有重合体の製造方法は、メタクリル樹
脂と、下記の一般式 R−NH2 〔) (式中、RはH、または炭素原子数1〜10の脂肪
族、脂環族または芳香族である炭化水素基を表わ
す) で示される化合物(以下、「イミド化物質」とい
う)とを、溶解性パラメーターδが8.5〜15.0
(cal/cm31/2である非重合性溶媒および下記一般
式〔〕: (式中、R1、R2、R3は同種または異種の炭素数
1〜10の脂肪族、芳香族または脂環族の炭化水素
基を表わす) で表わされる反応触媒の共存下に、100℃以上350
℃未満の温度で反応させ、次いでその得られた反
応生成物から揮発性物質を分離除去することから
なる。 本発明の方法でいう「メタクリルイミド含有重
合体」とは、メタクリル樹脂の高分子側鎖中にメ
タクリルイミドセグメントが導入されているもの
をいう。 ここでいうメタクリルイミドセグメントとは下
記構造式で示されるものをいう。 (式中、RはHまたは炭素数1〜10の脂肪族、脂
環族または芳香族である炭化水素基を表わす。) 本発明の方法において用いられる「メタクリル
樹脂」とは、固有粘度が0.01〜3.0であるメタク
リル酸メチル単独重合体、またはメタクリル酸メ
チルと75重量%以下のアクリル酸エステルもしく
はメタクリル酸エステル(メチルエステルを除
く)、アクリル酸、メタクリル酸、スチレン、α
−メチルスチレン等との共重合体をいう。アクリ
ル酸エステルとしては、例えばアクリル酸メチ
ル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アク
リル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−エチルヘ
キシル、アクリル酸ベンジルなど、メタクリル酸
エステルとしては、メタクリル酸エチル、メタク
リル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メ
タクリル酸2−エチルシクロヘキシル、メタクリ
ル酸ベンジルなどを用いることが可能である。こ
れらの単量体は、1種または2種以上併用して使
用することができる。 本発明は、反応および揮発性物質分離の2工程
に大別できる。反応工程ではメタクリル樹脂とイ
ミド化物質とを反応させてメタクリル樹脂の高分
子側鎖間に縮合反応を起させる工程である。揮発
性物質分離工程は、反応工程で生成したイミド化
されたメタクリル樹脂を含む反応生成物から非重
合性溶媒を主成分とする揮発性物質を分離除去す
る工程である。 反応工程では、メタクリル樹脂とイミド化物質
とを非重合性溶媒と反応触媒との共存下で、好ま
しくは、メタクリル樹脂を非重合性溶媒中に溶解
させた混合物とイミド化物質とを非重合性溶媒と
反応触媒との共存下で反応させる。 反応工程において、使用される非重合性溶媒と
しては、高分子側鎖間縮合反応であるイミド化反
応を阻害せずに、また部分イミド化反応の場合、
メタクリル酸メチルまたはメタクリル酸エステル
セグメント部に変化を与えないものであることが
必要である。その例としては、メチルアルコー
ル、エチルアルコール、イソプロピルアルコー
ル、ブチルアルコール等のアルコール類;ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、等の芳香族炭化水素化
合物;メチルエチルケトン、グライム、ジグライ
ム、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのケト
ン・エーテル系化合物;ジメチルホルムアミド、
ジメチルスルフオキシド、ジメチルアセトアミド
などがあげられる。非重合性溶媒の溶解パラメー
ターδ値(Polymer Handbook、Second Ed、
J.Brandrup、E.H.Immergut.John Wiley&
Sons、New York.1975参照)は8.5〜15.0(cal/
cm31/2の範囲である。8.5未満および15.0を越える
ものは溶解性が不十分である。 本発明に用いる前記の非重合性溶媒は、メタク
リル樹脂の重合体鎖間にイミド化物質を容易に拡
散させて、均一なイミド化反応を迅速に行なわせ
ると共に、反応時の発熱、除熱制御効果イミド化
物質の溶解作用およびメタクリル樹脂の粘度調整
効果作用をもたらす。 本発明の方法において使用される非重合性溶媒
の量は、生産性の面からは少ない方がよいが、あ
まり少ないと上記の非重合性溶媒の効果が低下す
るので、重合体濃度にして20〜80重量%となる範
囲がよい。 本発明の方法で使用される一般式〔〕で示さ
れるイミド化物質としては、メチルアミン、エチ
ルアミン、プロピルアミン等の第1級アミン類;
1,3−ジメチル尿素、1,3−ジエチル尿素、
1,3−ジプロピル尿素の如き加熱により第1級
アミンを発生する化合物類、アンモニア、尿素等
があげられる。これらの化合物の使用量はイミド
化する量によつて一概に限定できないが、メタク
リル樹脂に対して10重量%以上の範囲である。10
重量%未満では、明白な耐熱性の向上が期待出来
ない。 反応器中でのメタクリル樹脂とイミド化剤との
反応は100℃以上350℃未満、好ましくは150℃以
上300℃未満である。反応温度が100℃未満ではイ
ミド化反応が遅く、また350℃を越えると原料メ
タクリル樹脂の分解反応が併発する。反応時間は
特に限定されない。 反応においては、多量の水分が存在するとメタ
クリル酸メチルセグメントであるエステル部がイ
ミド化縮合反応過程で副反応として水による加水
分解が起り、その結果メタクリル酸が生成し、本
発明の目的とする所望のイミド化量を有するメタ
クリルイミド含有重合体が得られ難くなる。した
がつてこの反応においては、実質的に水分を含有
しない条件下、すなわち水分量が1重量%以下、
好ましくは無水の条件下であることが好ましい。 本発明におけるメタクリル樹脂のイミド化量
は、任意に行うことができるが、耐熱性の点から
10%以上とすることが好ましい。 反応触媒としては、下記の一般式 (式中、R1、R2、R3は同種または異種の炭素数
1〜10の脂肪酸、芳香族または脂環族の炭化水素
基を表わす) で示される3級アミン誘導体が用いられる。その
例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミ
ン、トリブチルアミン、N,N−ジメチルアニリ
ン、N,N−ジエチルアニリン、ジメチル−p−
トルイジン、ルチジン、ピコリン、キノリンなど
が挙げられる。 反応触媒の使用量はイミド化物質の仕込み量に
よつて変化するが、概してイミド化物質に対して
20重量%以下、好ましくは10重量%以下である。 本発明のの反応工程においては、まず側鎖エス
テル部と1級アミンとの反応によりアミド化が起
りしかる後にイミド化が起るという反応経路をと
ると考えられる。上記の反応触媒はアミドからイ
ミドに変化する反応で驚くべき促進効果を示すも
のである。特に、一部部分イミド化反応を目的と
する場合、アミド中間体のままで存在するセグメ
ントをイミド化する促進効果を発揮する。かくし
て、前記の非重合性溶媒と反応触媒を組み合せ用
いてはじめてイミド化反応時間の短縮、低温度で
のイミド化反応が可能となるものである。 本発明を実施するに用いられる反応装置は、本
発明の目的を阻害しないものであれば特に限定さ
れることはなく、プラグフロータイプ反応装置、
スクリユー押出タイプ反応装置、塔状反応装置、
管型、ダクト状反応装置、槽型反応装置等があげ
られる。特に、イミド化を均一に行ないかつ均一
なメタクリルイミド含有重合体を得るためには、
供給口および取り出し口を設けてなる撹拌装置を
備えた槽型反応装置で反応器内全体に混合機能を
もつものが好ましい。 揮発性物質の除去工程では、メタクリル樹脂と
イミド化物質との反応で高分子間縮合反応生成物
を含有する反応生成物から揮発性物質の大部分を
分離除去する。最終重合体中の残存揮発性物質の
含有量は1重量%以下、好ましくは0.1重量%以
下とする。揮発性物質の除去は、一般のペント押
出機、デボラタイザー等を使用して行なうか、あ
るいは他の方法、例えば、反応生成物を溶媒で希
釈し、多量の非可溶性媒体中で沈澱、過させて
乾燥する方法等を用いて行なうことができる。 本発明の方法においては、原料であるメタクリ
ル樹脂の高温反応下でのラジカル解重合による分
子量の低下を防止するために、少量の抗酸化剤の
添加が好ましい。抗酸化剤としては、亜リン酸ト
リクレジル、亜リン酸クレジルフエニル、亜リン
酸トリブチル、亜リン酸トリブトキシエチルなど
の亜リン酸エステル系のホスフアイト系抗酸化
剤;ハイドロキノン、クレゾール、フエノール誘
導体のヒンダードフエノール系抗酸化剤;ナフチ
ルアミン、フエニレンジアミン、ハイドロキノリ
ン誘導体のアミン系抗酸化剤;およびアルキルメ
ルタブタン、ジアルキルジスルフイド誘導体等を
具体例としてあげることができる。 さらに製品の性能上の要求から可塑剤、滑剤、
紫外線吸収剤、着色剤、顔料等の他の添加物も添
加できる。 本発明の方法は、連続もしくは回分式のいずれ
でも実施できる。 次に本発明の実施において使用される代表的な
装置を第1図を参照しながら説明する。 反応触媒を含む非重合性溶媒は溶媒貯槽1から
ライン2を通り、ポンプ3によつて溶媒供給槽4
に送られ、必要に応じて添加される抗酸化剤は抗
酸化剤貯槽5からライン6を経て溶媒供給槽4に
供給されて溶解され、樹脂溶解槽10に送られ
る。一方樹脂はペレツト貯槽8からライン9より
樹脂溶解槽10に供給される。樹脂溶解槽10は
撹拌機11およびジヤケツト12を備えジヤケツ
ト中には、熱媒体が開孔13および14を通じて
流通する。樹脂溶解槽10中の溶解樹脂は排出ラ
イン15、ポンプ16、ライン17を経て、反応
槽20に送られ、イミド化物質貯槽18より供給
されたイミド化物質と反応槽20中で反応させ
る。反応槽20はスパイラルリボン型撹拌機21
およびジヤケツト22を備えジヤケツト中には、
熟媒体が開孔23および24を通じて流通する。
反応槽20中の反応生成物は排出ライン25、ポ
ンプ26、ライン27を経て熟成槽28に送られ
る。熟成槽28はスパイラルリボン型撹拌機29
およびジヤケツト30を備え、ジヤケツト中には
熱媒体が開孔31および32を通じて流通させ
る。熟成反応生成物は、排出ライン33、ポンプ
34、ライン35を経て、揮発物分離機36に送
られ、ここで揮発分が除去され、37から排出さ
れる。揮発物分離機36はスクリユー38、ベン
ト39、加熱のための手段40を備えている。 (実施例) 以下、実施例により、本発明をさらに詳しく説
明する。実施例において使用される部および%は
すべて重量部および重量%である。なお第1図の
装置系は次の仕様を有するものである。 樹脂溶解槽 500 反応槽 40 熟成槽 20 揮発物分離装置 一軸スクリユーベント押出機 スクリユー;30mmφ×720mm長 ベント部長;60mm これら実施例において重合体の特性測定法は次
の方法によつた。 (1) 赤外線吸収スペクトルは赤外線分光光度計
((株)日立製作所 285型)を用いKBrデイスク
法によつて測定した。 (2) 重合体の固有粘度は、デロービシヨツプ
(Deereax−Bischoff)粘度計によつて試料ポ
リマー濃度0.5重量%のジメチルホルムアミド
溶液の流動時間(ts)とジメチルホルムアミド
の流動時間(to)とを温度25±0.1℃で測定し、
ts/to値からポリマーの相対粘度ηrelを求め、
しかる後、次式より算出した値である。 固有粘度=(Inηfel)/c (式中、cは溶媒100mlあたりのポリマーのグ
ラム数を表わす。) (3) 熱変形温度はASTMD648に基いて測定し
た。 (4) 重合体のメルトインデツクスは、
ASTMD1238(230℃、荷重3.8Kgでの10分間の
g数)を用いて求めた。 (5) 成形品の全光線透過率(%)および曇価
(%)はASTMD1003によつて測定した。 (6) 重合体のイミド化量(%)の測定は、元素分
析値(測定機CHNコーダー(MT−3)柳本
製作所製)での窒素含量より求めた。 (7) 重合体のアミド量(%)の測定はプロトン
NMR測定(FX−90日本電子)より求めた。 実施例 1 十分に乾燥したメタクリル酸メチル重合体(三
菱レイヨン(株)製、アクリペツト(商標)VH、固
有粘度=0.51)100部、脱水乾燥したトルエン90
部、脱水乾燥したメタノール10部、抗酸化剤(川
口化学工業(株)製、アンテージ(商標)BHT、化
学名tert.−ブチル−P−クレゾール)0.01部、ト
リエチルアミン0.1部の割合からなる原料を500
の溶解槽に入れ、200℃で撹拌下に重合体を溶解
させた。 次いでこの溶液を5/時間の供給速度で反応
槽に連続的に供給し、撹拌回転数を90rpmとして
十分混合させながら槽内温度を230℃に調節した。
その後、乾燥メチルアミンを20モル/時間の速度
で反応槽内に連続的に供給し、内圧を75Kg/cm2
ージ圧にした。反応槽内の温度は反応中230℃で
維持し、平均滞在時間を1.0時間とした。 この反応槽から取出された反応生成物をポンプ
により、熟成槽に入れ、平均滞在時間を0.5時間、
熟成槽内温度を230℃として十分な撹拌下に熟成
させた。熟成反応物をベント押出機に連続的に供
給して揮発性物質を分離除去した。ベント押出機
の温度はベント部230℃、押出部230℃、ベント部
真空度9mmHg abs.にした。ダイスから押出した
ストランドを水冷した後、切断して良好な透明性
を有するペレツト状の重合体を得た。一方ベント
部より排出したトルエン、メタノールおよび未反
応のメチルアミンは冷却して回収した。 この得られた重合体の赤外吸収スペクトルを測
定したところ、波数1720cm-1、1633cm-1および
750cm-1にメチルメタクリルイミド重合体特有の
吸収がみられ、元素分析においても8.3%の窒素
含有量が認められ、NMR測定からはメチルメタ
クリルイミドに相当する吸収がみられ、また、中
間体メチルメタクリルアミドに相当する吸収はみ
られなかつた。イミド化量=100%を示し、ほぼ
完全にポリN−メチルメタクリルイミド重合体で
あることが確認された。 また、この重合体について物性を評価したとこ
ろ次のような特性を有していた。 固有粘度:0.48 メルトインデツクス:1.7 熱変形温度:182℃ 全光線透過率:93.0% 曇 価:1.0% 実施例 2〜30 第1表に示すよなメタクリル樹脂およびイミド
化物質を用いて、実施例1の装置と同じ方法によ
り種々のメタクリルイミド含有重合体を製造し
た。反応槽内圧は、20〜45Kg/cm2・ゲージ圧にし
た。 第1表に反応条件と得られた重合体の評価結果
を示す。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method for producing a methacrylimide-containing polymer having excellent transparency and heat resistance. (Prior art) Methyl methacrylate polymer is used as a high-performance plastic optical material and decorative material because it has excellent not only transparency but also mechanical properties and weather resistance.In recent years, it has been used for short-distance optical communication and optical Application development is progressing in fields such as sensors. However, methyl methacrylate polymer does not have sufficient heat resistance, with a heat distortion temperature of around 100°C, which limits the development of its applications in many fields.
There is a strong demand for improved heat resistance. As a method for improving the heat resistance of methyl methacrylate polymer, there is a method of imidizing the methyl methacrylate polymer. For example, (1) acrylic acid,
A method of reacting a polymer of methacrylic acid or its ester with a primary amine, ammonia, or a compound that generates ammonia or a primary amine by heating in the presence of a solvent (US Pat. No. 2,146,209, Germany) Patent No. 1077872, same no.
1242369), (2) a method of reacting a methyl methacrylate polymer with a primary amine in the presence of water (US Pat. No. 3,284,425), and (3) a method of reacting an acrylic polymer with ammonia or a primary amine. A method of reacting in an extruder (US Pat. No. 4,246,374) has been proposed. However, in method (1) above, it is difficult to completely separate the solvent from the imidized polymer produced on a commercial scale due to the high boiling point of the solvent used, and the resulting imidized polymer is colored and reduces the transparency of the resulting polymer. In addition, in the method (2) above, hydrolysis of the methyl methacrylate segment occurs when attempting to obtain a partially imidized polymer due to the reaction in the presence of water, and therefore it has the desired heat resistance. It is difficult to obtain an imidized polymer, and it is also difficult to perform a uniform imidization reaction. Furthermore, in method (3) above, it is difficult to carry out a uniform imidization reaction because the imidization reaction involves a reaction between a highly viscous polymer and a gaseous imidization substance. It is difficult to obtain a target imidized polymer. Therefore, although the heat resistance of the imidized polymer obtained by the above method is improved, if it is attempted to be commercially produced, it may suffer from poor transparency, a substantial decrease in molecular weight, or imidization. The current situation is that it has not been put into practical use yet because it results in non-uniformity. (Problems to be Solved by the Invention) The first object of the present invention is to solve the problem in view of the above-mentioned prior art, and to improve the inherent optical properties, mechanical properties, weather resistance, and moldability of methyl methacrylate polymer. It is an object of the present invention to provide a method for producing a methacrylimide-containing polymer having the above characteristics and excellent transparency and heat resistance. A second object of the present invention is to provide a method for producing a methacrylimide-containing polymer of excellent quality and in which the imidization reaction can be easily controlled. A third object of the present invention is to provide an industrially advantageous method for producing a methacrylimide-containing polymer. (Means for Solving the Problems) The method for producing a methacrylimide-containing polymer having excellent transparency and heat resistance according to the present invention comprises a methacrylic resin and the following general formula R-NH 2 [) (wherein R represents H, or an aliphatic, alicyclic, or aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (hereinafter referred to as "imidized substance"), with a solubility parameter δ. 8.5~15.0
(cal/cm 3 ) 1/2 non-polymerizable solvent and the following general formula []: (In the formula, R 1 , R 2 , and R 3 represent the same or different aliphatic, aromatic, or alicyclic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms.) ℃ over 350
It consists of reacting at a temperature below .degree. C. and then separating off volatile substances from the reaction product obtained. The "methacrylimide-containing polymer" used in the method of the present invention refers to a methacrylic resin in which a methacrylimide segment is introduced into the polymer side chain. The methacrylimide segment herein refers to one represented by the following structural formula. (In the formula, R represents H or an aliphatic, alicyclic, or aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.) The "methacrylic resin" used in the method of the present invention has an intrinsic viscosity of 0.01 ~3.0 methyl methacrylate homopolymer, or methyl methacrylate and up to 75% by weight of acrylic ester or methacrylic ester (excluding methyl ester), acrylic acid, methacrylic acid, styrene, α
- Refers to a copolymer with methylstyrene, etc. Examples of acrylic esters include methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and benzyl acrylate; examples of methacrylic esters include ethyl methacrylate, butyl methacrylate, and methacrylic acid. It is possible to use cyclohexyl, 2-ethylcyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, and the like. These monomers can be used alone or in combination of two or more. The present invention can be roughly divided into two steps: reaction and volatile substance separation. The reaction step is a step in which the methacrylic resin and the imidized substance are reacted to cause a condensation reaction between the polymer side chains of the methacrylic resin. The volatile substance separation process is a process of separating and removing volatile substances mainly composed of non-polymerizable solvents from the reaction product containing the imidized methacrylic resin produced in the reaction process. In the reaction step, preferably, the methacrylic resin and the imidized substance are mixed in the coexistence of a non-polymerizable solvent and a reaction catalyst, and the imidized substance and a mixture of the methacrylic resin dissolved in the non-polymerizable solvent are mixed together in the presence of a non-polymerizable solvent and a reaction catalyst. The reaction is carried out in the coexistence of a solvent and a reaction catalyst. In the reaction process, the non-polymerizable solvent used is one that does not inhibit the imidization reaction, which is a condensation reaction between polymer side chains, and in the case of a partial imidization reaction,
It is necessary that the methyl methacrylate or methacrylate ester segment portion is not changed. Examples include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, and butyl alcohol; aromatic hydrocarbon compounds such as benzene, toluene, and xylene; and ketones and ethers such as methyl ethyl ketone, glyme, diglyme, dioxane, and tetrahydrofuran. Compound; dimethylformamide,
Examples include dimethyl sulfoxide and dimethyl acetamide. Solubility parameter δ value of non-polymerizable solvents (Polymer Handbook, Second Ed,
J.Brandrup, EHImmergut.John Wiley &
Sons, New York. 1975) is 8.5 to 15.0 (cal/
cm 3 ) is in the range of 1/2 . If it is less than 8.5 or more than 15.0, the solubility is insufficient. The non-polymerizable solvent used in the present invention allows the imidization substance to easily diffuse between the polymer chains of the methacrylic resin, allowing a uniform imidization reaction to occur quickly, and controlling heat generation and heat removal during the reaction. Effect: It has the effect of dissolving imidized substances and adjusting the viscosity of methacrylic resin. The amount of non-polymerizable solvent used in the method of the present invention should be small from the viewpoint of productivity, but if it is too small, the effect of the above-mentioned non-polymerizable solvent will be reduced, so A range of ~80% by weight is preferable. The imidized substance represented by the general formula [] used in the method of the present invention includes primary amines such as methylamine, ethylamine, and propylamine;
1,3-dimethylurea, 1,3-diethylurea,
Examples include compounds that generate primary amines upon heating such as 1,3-dipropylurea, ammonia, urea, and the like. The amount of these compounds to be used cannot be absolutely limited depending on the amount to be imidized, but is in the range of 10% by weight or more based on the methacrylic resin. Ten
If the amount is less than % by weight, no obvious improvement in heat resistance can be expected. The reaction between the methacrylic resin and the imidizing agent in the reactor is carried out at a temperature of 100°C or higher and lower than 350°C, preferably 150°C or higher and lower than 300°C. If the reaction temperature is less than 100°C, the imidization reaction will be slow, and if it exceeds 350°C, the decomposition reaction of the raw material methacrylic resin will occur. The reaction time is not particularly limited. In the reaction, if a large amount of water is present, the ester moiety, which is the methyl methacrylate segment, undergoes hydrolysis with water as a side reaction during the imidization condensation reaction process, resulting in the production of methacrylic acid, which is the desired object of the present invention. It becomes difficult to obtain a methacrylimide-containing polymer having an imidization amount of . Therefore, in this reaction, the conditions are substantially water-free, that is, the water content is 1% by weight or less,
Preferably, it is carried out under anhydrous conditions. The amount of imidization of the methacrylic resin in the present invention can be determined arbitrarily, but from the viewpoint of heat resistance,
It is preferably 10% or more. As a reaction catalyst, the following general formula (In the formula, R 1 , R 2 , and R 3 represent the same or different C 1 to 10 fatty acids, aromatic, or alicyclic hydrocarbon groups) are used. Examples include trimethylamine, triethylamine, tributylamine, N,N-dimethylaniline, N,N-diethylaniline, dimethyl-p-
Examples include toluidine, lutidine, picoline, and quinoline. The amount of reaction catalyst used varies depending on the amount of imidized material, but in general it is
It is 20% by weight or less, preferably 10% by weight or less. In the reaction step of the present invention, it is thought that a reaction route is followed in which amidation first occurs through the reaction of the side chain ester moiety and the primary amine, and then imidization occurs. The above-mentioned reaction catalyst shows a surprising effect of accelerating the reaction of converting amide into imide. In particular, when the purpose is a partial imidization reaction, it exhibits the effect of promoting imidization of segments existing as amide intermediates. Thus, it is possible to shorten the imidization reaction time and perform the imidization reaction at a low temperature only by using a combination of the non-polymerizable solvent and the reaction catalyst. The reaction apparatus used to carry out the present invention is not particularly limited as long as it does not impede the purpose of the present invention, such as a plug flow type reaction apparatus,
Screw extrusion type reactor, tower reactor,
Examples include a tube type, duct type reaction device, and tank type reaction device. In particular, in order to uniformly perform imidization and obtain a uniform methacrylimide-containing polymer,
A tank-type reactor equipped with a stirring device having a supply port and a discharge port and having a mixing function throughout the inside of the reactor is preferred. In the volatile substance removal step, most of the volatile substances are separated and removed from the reaction product containing the intermolecular condensation reaction product by the reaction between the methacrylic resin and the imidized substance. The content of residual volatile substances in the final polymer is less than 1% by weight, preferably less than 0.1% by weight. Removal of volatile substances can be carried out using a general pent extruder, devolatizer, etc., or by other methods, for example, by diluting the reaction product with a solvent and precipitating and filtering it in a large amount of insoluble medium. This can be done using a method such as drying. In the method of the present invention, it is preferable to add a small amount of an antioxidant in order to prevent a decrease in molecular weight due to radical depolymerization of the raw material methacrylic resin under high temperature reaction. Antioxidants include phosphite-based antioxidants such as tricresyl phosphite, cresyl phenyl phosphite, tributyl phosphite, and tributoxyethyl phosphite; hindered hydroquinone, cresol, and phenol derivatives. Specific examples include phenolic antioxidants; amine antioxidants such as naphthylamine, phenylenediamine, and hydroquinoline derivatives; and alkyl merbutane and dialkyl disulfide derivatives. In addition, due to product performance requirements, plasticizers, lubricants,
Other additives such as UV absorbers, colorants, pigments, etc. can also be added. The method of the invention can be carried out either continuously or batchwise. Next, a typical apparatus used in carrying out the present invention will be described with reference to FIG. The non-polymerizable solvent containing the reaction catalyst passes through line 2 from solvent storage tank 1 to solvent supply tank 4 by pump 3.
The antioxidant, which is added as necessary, is supplied from the antioxidant storage tank 5 to the solvent supply tank 4 via the line 6, dissolved therein, and sent to the resin dissolution tank 10. On the other hand, resin is supplied from a pellet storage tank 8 to a resin melting tank 10 through a line 9. The resin melting tank 10 is equipped with an agitator 11 and a jacket 12, into which a heat medium flows through openings 13 and 14. The dissolved resin in the resin dissolution tank 10 is sent to the reaction tank 20 via the discharge line 15, pump 16, and line 17, and is reacted with the imidized substance supplied from the imidized substance storage tank 18 in the reaction tank 20. The reaction tank 20 has a spiral ribbon type stirrer 21
and a jacket 22, in the jacket,
A ripening medium flows through the apertures 23 and 24.
The reaction product in the reaction tank 20 is sent to an aging tank 28 via a discharge line 25, a pump 26, and a line 27. The aging tank 28 has a spiral ribbon type stirrer 29
and a jacket 30, through which a heat medium flows through holes 31 and 32. The aged reaction product is sent via discharge line 33, pump 34 and line 35 to volatile separator 36 where volatiles are removed and discharged through 37. The volatile separator 36 is equipped with a screw 38, a vent 39 and means 40 for heating. (Example) Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. All parts and percentages used in the examples are by weight. The device system shown in FIG. 1 has the following specifications. Resin dissolution tank 500 Reaction tank 40 Aging tank 20 Volatile separator Single screw vent extruder Screw: 30 mmφ x 720 mm length Vent length: 60 mm In these Examples, the following method was used to measure the properties of the polymer. (1) The infrared absorption spectrum was measured by the KBr disk method using an infrared spectrophotometer (Hitachi, Ltd. model 285). (2) The intrinsic viscosity of a polymer is determined by measuring the flow time (ts) of a dimethylformamide solution with a sample polymer concentration of 0.5% by weight and the flow time (to) of dimethylformamide using a Deereax-Bischoff viscometer at a temperature of 25%. Measured at ±0.1℃,
Find the relative viscosity ηrel of the polymer from the ts/to value,
After that, it is a value calculated from the following formula. Intrinsic viscosity=(Inηfel)/c (where c represents the number of grams of polymer per 100 ml of solvent) (3) The heat distortion temperature was measured based on ASTMD648. (4) The melt index of the polymer is
It was determined using ASTMD1238 (number of grams per 10 minutes at 230°C and a load of 3.8 kg). (5) The total light transmittance (%) and haze value (%) of the molded product were measured according to ASTM D1003. (6) The imidization amount (%) of the polymer was determined from the nitrogen content determined by elemental analysis (measurement device CHN coder (MT-3) manufactured by Yanagimoto Seisakusho). (7) The amount of amide (%) in a polymer can be measured using protons.
Determined by NMR measurement (FX-90 JEOL). Example 1 100 parts of sufficiently dried methyl methacrylate polymer (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., Acrypet (trademark) VH, intrinsic viscosity = 0.51), 90 parts of dehydrated and dried toluene
10 parts of dehydrated and dried methanol, 0.01 part of an antioxidant (manufactured by Kawaguchi Chemical Co., Ltd., ANTAGE (trademark) BHT, chemical name: tert.-butyl-P-cresol), and 0.1 part of triethylamine. 500
The polymer was placed in a dissolution tank at 200°C and dissolved under stirring. Next, this solution was continuously supplied to the reaction tank at a supply rate of 5/hour, and the temperature inside the tank was adjusted to 230° C. while sufficiently mixing the solution at a stirring rotation speed of 90 rpm.
Thereafter, dry methylamine was continuously fed into the reactor at a rate of 20 mol/hour to bring the internal pressure to 75 Kg/cm 2 gauge pressure. The temperature inside the reaction vessel was maintained at 230°C during the reaction, and the average residence time was 1.0 hour. The reaction product taken out from this reaction tank is put into an aging tank using a pump, and the average residence time is 0.5 hours.
The temperature inside the aging tank was set at 230°C, and the mixture was aged with sufficient stirring. The aged reactant was continuously fed to a vented extruder to separate and remove volatile materials. The temperature of the vent extruder was 230°C in the vent part, 230°C in the extrusion part, and the degree of vacuum in the vent part was 9 mmHg abs. After cooling the strand extruded from the die with water, the strand was cut to obtain a pellet-like polymer having good transparency. On the other hand, toluene, methanol, and unreacted methylamine discharged from the vent were cooled and collected. When the infrared absorption spectrum of this obtained polymer was measured, it was found that wave numbers of 1720 cm -1 , 1633 cm -1 and
An absorption characteristic of methyl methacrylimide polymer was observed at 750 cm -1 , a nitrogen content of 8.3% was observed in elemental analysis, and an absorption corresponding to methyl methacrylimide was observed in NMR measurement, and the intermediate methyl No absorption corresponding to methacrylamide was observed. The amount of imidization was 100%, and it was confirmed that the polymer was almost completely a poly-N-methylmethacrylimide polymer. Further, when the physical properties of this polymer were evaluated, it had the following properties. Intrinsic viscosity: 0.48 Melt index: 1.7 Heat distortion temperature: 182°C Total light transmittance: 93.0% Haze value: 1.0% Examples 2 to 30 Implemented using methacrylic resin and imidized substance as shown in Table 1. Various methacrylimide-containing polymers were prepared using the same method as in the apparatus of Example 1. The internal pressure of the reaction tank was set to 20 to 45 Kg/cm 2 ·gauge pressure. Table 1 shows the reaction conditions and the evaluation results of the obtained polymers.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 実施例 31 パドルスパイラル撹拌機、圧力計、試料注入容
器、ジヤケツト加熱器を備えた10の反応器内
に、十分乾燥したメタクリル酸メチル重合体(ア
クリペツト(商標)VH、三菱レイヨン(株)製、固
有粘度=0.51)100部と、乾燥トルエン90部、脱
水乾燥メタノール10部および抗酸化剤(チバー・
ガイギー社製、イルガノツクス(商標)1076)
0.01部の混合物とを入れ、十分窒素置換した後、
230℃に昇温、撹拌して重合体を溶解させた。 次いで230℃の温度において、試薬注入容器か
ら、メチルアミン12.4部(0.4モル比)、トリエチ
ルアミン1.01部(0.01モル比)を乾燥メタノール
50%溶液にして添加して、内圧26Kg/cm2ゲージ圧
で1.5時間反応させた。 反応終了後、メタクリルイミド含有重合体溶液
をn−ヘキサンで再沈した後、過し、70℃の減
圧乾燥機中で乾燥し、白色の粉状重合体を得た。
この得られた重合体の赤外吸収スペクトルを測定
したところ、波数1720cm-1、1663cm-1および750
cm-1にメタクリルイミド特有の吸収がみられ、メ
タクリルイミド含有重合体であることが確認され
た。この重合体の物性の評価結果を第2表に示
す。 実施例32〜44、比較例1〜8 第2表に示す条件で、実施例31の方法をくり返
して種々の重合体を製造し、それを評価した。得
られた結果を第2表に示す。
[Table] Example 31 Into 10 reactors equipped with a paddle spiral stirrer, a pressure gauge, a sample injection container, and a jacket heater, thoroughly dried methyl methacrylate polymer (Acrypet (trademark) VH, Mitsubishi Rayon Co., Ltd. ), intrinsic viscosity = 0.51), 90 parts of dry toluene, 10 parts of dehydrated and dry methanol, and an antioxidant (Chivar,
Manufactured by Geigy, Irganox (trademark) 1076)
After adding 0.01 part of the mixture and thoroughly purging with nitrogen,
The temperature was raised to 230°C and the polymer was dissolved by stirring. Next, at a temperature of 230°C, 12.4 parts of methylamine (0.4 molar ratio) and 1.01 parts of triethylamine (0.01 molar ratio) were added to dry methanol from the reagent injection container.
It was added as a 50% solution and reacted for 1.5 hours at an internal pressure of 26 kg/cm 2 gauge pressure. After the reaction was completed, the methacrylimide-containing polymer solution was reprecipitated with n-hexane, filtered, and dried in a vacuum dryer at 70°C to obtain a white powdery polymer.
When the infrared absorption spectrum of this obtained polymer was measured, the wavenumbers were 1720 cm -1 , 1663 cm -1 and 750 cm -1 .
Absorption characteristic of methacrylimide was observed at cm -1 , confirming that it was a methacrylimide-containing polymer. Table 2 shows the evaluation results of the physical properties of this polymer. Examples 32-44, Comparative Examples 1-8 Various polymers were produced by repeating the method of Example 31 under the conditions shown in Table 2, and evaluated. The results obtained are shown in Table 2.

【表】【table】

【表】 (発明の効果) 本発明の方法によれば、イミド化反応を容易に
制御でき、かつ品質のすぐれたメタクリルイミド
含有重合体を工業的に有利に製造でき、かつ得ら
れた重合体は、透明性と耐熱性にすぐれる。従つ
て、そのような特性が要求される分野、例えば、
CRT用フイルター、テレビ用フイルター、螢光
管フイルター、液晶フイルター、メーター類、ま
たはデジタル表示板等のデイスプレイ関係、照明
光学関係、自動車等のヘツドカバー、電気部品等
の広範囲に使用出来、工業的意義および価値の極
めて高いものである。
[Table] (Effects of the Invention) According to the method of the present invention, it is possible to easily control the imidization reaction, to industrially advantageously produce a methacrylimide-containing polymer of excellent quality, and to obtain the obtained polymer. has excellent transparency and heat resistance. Therefore, fields where such characteristics are required, e.g.
It can be used in a wide range of applications such as CRT filters, television filters, fluorescent tube filters, liquid crystal filters, meters, displays such as digital display boards, lighting optics, automobile head covers, electrical parts, etc., and has industrial significance. It is extremely valuable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の実施に使用される装置の一
具体例を線図的に示すものである。 図中、10は樹脂溶解槽、20は反応槽、28
は熟成槽、36は揮発性物質分離装置である。
FIG. 1 diagrammatically shows one embodiment of the apparatus used in the practice of the invention. In the figure, 10 is a resin dissolution tank, 20 is a reaction tank, 28
36 is a ripening tank, and 36 is a volatile substance separation device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 メタクリル樹脂と、下記の一般式 R−NH2 〔) (式中、RはHまたは炭素数1〜10の脂肪族、脂
環族または芳香族である炭化水素基を表わす)で
示される化合物とを溶解性パラメーターδが8.5
〜15.0(cal/cm31/2である非重合性溶媒および下
記一般式〔〕: (式中、R1、R2、R3は同種または異種の炭素数
1〜10の脂肪族、芳香族または脂環族の炭化水素
基を表わす) で表わされる反応触媒の共存下に100℃以上350℃
未満の温度で反応させ、次いでその得られた反応
生成物から揮発性物質を分離除去することを特徴
とする透明性および耐熱性に優れたメタクリルイ
ミド含有重合体の製造方法。
[Scope of Claims] 1 A methacrylic resin and the following general formula R-NH 2 [) (wherein, R represents H or an aliphatic, alicyclic or aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. ) with a solubility parameter δ of 8.5.
~15.0 (cal/cm 3 ) 1/2 non-polymerizable solvent and the following general formula []: (In the formula, R 1 , R 2 and R 3 represent the same or different aliphatic, aromatic or alicyclic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms) at 100°C in the presence of a reaction catalyst represented by More than 350℃
1. A method for producing a methacrylimide-containing polymer having excellent transparency and heat resistance, the method comprising carrying out the reaction at a temperature below 100 mL, and then separating and removing volatile substances from the obtained reaction product.
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