JPWO2019088025A1 - メタクリル樹脂、メタクリル樹脂組成物及び成形体 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]
99質量%〜100質量%のメタクリル酸メチルに由来する構造単位と、0質量%〜1質量%のアクリル酸エステルに由来する構造単位を含み、
三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)がX %であり、重量平均分子量がYであり、残存するメタクリル酸メチルの量がメタクリル樹脂(A)中にZ質量%であり、残存する連鎖移動剤の量がメタクリル樹脂(A)中にW ppmである際に、式:X・Y/(10000・Z・W)で算出される値が20以上30以下であるメタクリル樹脂。
[2]
三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)が55〜58%であり、残存するメタクリル酸メチルの量がメタクリル樹脂(A)中に0.7質量%以下、残存するメタクリル酸メチル二量体の量がメタクリル樹脂(A)中に1000ppm以下、残存するメタクリル酸メチル三量体の量がメタクリル樹脂(A)中に300ppm以下、残存する連鎖移動剤の量がメタクリル樹脂(A)中に200ppm以下であり、ガラス転移温度(Tg)が次式を満たす[1]に記載のメタクリル樹脂。
Mw≧70,000のときTg(℃)≧121
Mw<70,000のときTg(℃)≧131−(700000/Mw)
[3]
空気雰囲気、温度290℃一定、時間10分で測定した熱重量保持率が90%以上である[1]または[2]に記載のメタクリル樹脂。
[4]
メタクリル酸メチル構造単位が100質量%である[1]〜[3]のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂。
[5]
重量平均分子量が50000〜150000である[1]〜[4]のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂。
[6]
[1]〜[5]のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂100質量部に対して架橋ゴム5〜50質量部をさらに含有するメタクリル樹脂組成物。
[7]
[1]〜[5]のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂100質量部に対して光拡散粒子0.0001〜0.1質量部をさらに含有するメタクリル樹脂組成物。
[8]
[1]〜[5]のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂または[6]に記載のメタクリル樹脂組成物または[7]に記載のメタクリル樹脂組成物からなる成形体。
[9]
成形体がフィルムである、[8]に記載の成形体。
[10]
90℃〜110℃でラジカル重合法により重合する工程を含む[1]〜[5]のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂の製造方法。
[11]
連続塊状重合法により重合する工程を含む、[1]〜[5]のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂の製造方法。
[12]
[1]〜[5]のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂または[6]に記載のメタクリル樹脂組成物または[7]に記載のメタクリル樹脂組成物をダイから押し出す工程を含む、成形体の製造方法。
本発明のメタクリル樹脂(A)は、メタクリル酸メチルに由来する構造単位を99質量%以上含有するものである。メタクリル樹脂(A)において、メタクリル酸メチルに由来する構造単位の含有量は、好ましくは99.5質量%以上、より好ましくは100質量%である。
ここで、「構造単位」はモノマーに由来するものであり、各構造単位の割合の計算には、連鎖移動剤、重合開始剤などのモノマー以外の成分は含まない。また、「構造単位」の割合は、4量体以上のメタクリル樹脂に基づき計算し、メタクリル酸メチル、アクリル酸エステルなどの原料の単量体、二量体、三量体は構造単位の割合の計算において考慮しない。
Mw<70,000のときTg(℃)≧131−(700000/Mw)。
メタクリル樹脂(A)の製造方法は、着色が少なく、酸価が小さく、耐熱分解性が良好で、また生産性が良好であるという観点から、ラジカル重合法が好ましい。
本発明のメタクリル樹脂(A)は、紫外線吸収剤、ポリカーボネート樹脂、フェノキシ樹脂、架橋ゴム、光拡散粒子等を加えてメタクリル樹脂組成物(B)として用いることができる。
メタクリル樹脂組成物(B)における光拡散粒子の含有量は、メタクリル樹脂(A)100質量部に対して、好ましくは0.0001〜0.1質量部、より好ましくは0.0002〜0.01質量部である。
島津製作所社製ガスクロマトグラフ GC−14Aに、カラムとしてGL Sciences Inc.製 Inert CAP 1(df=0.4μm、0.25mmI.D.×60m)を繋ぎ、インジェクション温度を180℃に、検出器温度を180℃に、カラム温度を60℃(5分間保持)から昇温速度10℃/分で200℃まで昇温して、10分間保持する条件に設定して、測定を行い、この結果に基づいて重合転化率を算出した。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)にて下記の条件でクロマトグラムを測定し、標準ポリスチレンの分子量に換算した値を算出した。ベースラインはGPCチャートの高分子量側のピークの傾きが保持時間の早い方から見てゼロからプラスに変化する点と、低分子量側のピークの傾きが保持時間の早い方から見てマイナスからゼロに変化する点を結んだ線とした。
GPC装置:東ソー株式会社製、HLC−8320
検出器:示差屈折率検出器
カラム:東ソー株式会社製のTSKgel SuperMultipore HZM−Mの2本とSuperHZ4000を直列に繋いだものを用いた。
溶離剤: テトラヒドロフラン
溶離剤流量: 0.35ml/分
カラム温度: 40℃
検量線:標準ポリスチレン10点のデータを用いて作成
メタクリル樹脂の1H−NMRスペクトルを、核磁気共鳴装置(Bruker社製 ULTRA SHIELD 400 PLUS)を用いて、溶媒として重水素化クロロホルムを用い、室温、積算回数64回の条件にて、測定した。そのスペクトルからTMSを0ppmとした際の0.6〜0.95ppmの領域の面積(X)と、0.6〜1.35ppmの領域の面積(Y)とを計測し、次いで、三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)を式:(X/Y)×100にて算出した。
島津製作所社製ガスクロマトグラフ GC−14Aに、カラムとしてGL Sciences Inc.製 INERT CAP 1(df=0.4μm、0.25mmI.D.×60m)を繋ぎ、下記分析条件にて分析を行い、それに基づいて算出した。含有揮発分については、リテンションタイムに基づき種類ごとに測定可能である。
<分析条件>
injection温度:250℃
detector温度:250℃
カラム温度条件:
初期温度 :60℃
初期温度保持時間:5分間
昇温速度 :10℃/分
最高温度 :250℃
最高温度保持時間:10分間
メタクリル樹脂およびメタクリル樹脂組成物を、JIS K7121に準拠して、示差走査熱量測定装置(島津製作所製、DSC−50(品番))を用いて、230℃まで1回目の昇温をし、次いで室温まで冷却し、その後、室温から230℃までを10℃/分で2回目の昇温をさせる条件にてDSC曲線を測定した。2回目の昇温時に測定されるDSC曲線から求められる中間点ガラス転移温度を本発明におけるガラス転移温度とした。
樹脂試料について、JIS K7210に準拠して、230℃、3.8kg荷重でメルトフローレート(MFR)を測定した。
樹脂試料について、熱重量測定装置(島津製作所製、TGA−50(品番))を用いて、空気雰囲気下、乾燥空気の流速50ml/分にて、50℃から290℃まで20℃/分で昇温させた後、空気雰囲気下のまま290℃にて10分間保持する条件にて熱重量減少を測定した。50℃の重量(X1)を基準(保持率100%)にして、290℃にて10分間保持した時の重量(X2)をもとに、下記式で耐熱分解性を評価した。
熱重量保持率(%)=(X2/X1)×100(%)
樹脂試料をクロロホルムに溶解させ、JIS−K0070−1992に記載の方法に準じて、水酸化カリウム水溶液で滴定することにより測定した酸価を測定し、クロロホルムのみの酸価を引いた数字を酸価とした。
下記式(I)を用いて、得られた酸価を酢酸換算に換算した値を用いた。
酢酸換算の酸価(ppm)=(酸価/1000)×(60/56)×1000000 (I)
なお、式(I)における数値の意味は以下の通りである。
1000 :ミリグラムをグラムに変換
60 :酢酸の分子量
56 :KOHの分子量
1000000:ppm単位に換算
二軸延伸フィルムから、長さ20mm、幅5mm、厚さ40μmの試験片を切り出した。ここで、試験片の長手方向は、フィルム原反の幅方向( TD側) と平行方向とした。試験片の長手方向の両端部( 両端から5mmの部分) を一対のフィルムチャックで把持した。このとき一対のフィルムチャックの離間距離を10mmとした。一対のフィルムチャックによって二軸延伸フィルムに引張り荷重2gをかけ、これを応力・歪制御型熱機械分析装置(TMA)に取り付けた。上記のように試験片をセットした状態で、試験片を25℃ から120℃までを2℃/分の速度で昇温した。二軸延伸フィルムが収縮を開始する温度を熱収縮温度とした。
耐熱性(樹脂のガラス転移温度)に優れる成形品が得られることを基準とし、成形時の発泡の指標となる酸価や耐熱分解性などの結果から、成形材料としての総合評価を行った。
評価はA、B、Cの3段階で実施した。
攪拌機および採取管が取り付けられたオートクレーブ内を窒素で置換した。これに、精製されたメタクリル酸メチル(MMA)100質量部、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)(水素引抜能:1%、1時間半減期温度:83℃)0.012質量部、およびn−オクチルメルカプタン0.45質量部を入れ、撹拌して、原料液を得た。かかる原料液中に窒素を送り込み、原料液中の溶存酸素を除去した。
2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.0102質量部、n−オクチルメルカプタン0.315質量部に変えた以外は実施例1と同じ方法でメタクリル樹脂〔A−2〕および二軸延伸フィルムを得た。評価結果を表1に示す。
2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.0094質量部、n−オクチルメルカプタン0.260質量部に変えた以外は実施例1と同じ方法でメタクリル樹脂〔A−3〕および二軸延伸フィルムを得た。評価結果を表1に示す。
2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.0075質量部、n−オクチルメルカプタン0.428質量部、重合温度を140℃に変えた以外は実施例1と同じ方法でメタクリル樹脂〔A−4〕および二軸延伸フィルムを得た。評価結果を表1に示す。
2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.0070質量部、n−オクチルメルカプタン0.275質量部に変えた以外は比較例1と同じ方法でメタクリル樹脂〔A−5〕および二軸延伸フィルムを得た。評価結果を表1に示す。
2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.0066質量部、n−オクチルメルカプタン0.230質量部に変えた以外は比較例1と同じ方法でメタクリル樹脂〔A−6〕および二軸延伸フィルムを得た。評価結果を表1に示す。
2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.0071質量部、n−オクチルメルカプタン0.285質量部、重合温度を120℃に変えた以外は実施例1と同じ方法でメタクリル樹脂〔A−7〕および二軸延伸フィルムを得た。評価結果を表1に示す。メルトフローレートが同程度である実施例2に比べて、110℃において二軸延伸フィルムが10%収縮していた。
メタクリル酸メチル100質量部、アクリル酸メチル(MA)8質量部、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.0065質量部、n−オクチルメルカプタン0.13質量部、重合温度を150℃に変えた以外は比較例1と同じ方法でメタクリル樹脂〔A−8〕および二軸延伸フィルムを得た。MMA含有量、MA含有量は、1H−NMRにより確認した。評価結果を表1に示す。
メタクリル酸メチル100質量部、アクリル酸メチル1.1質量部、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)0.0068質量部、n−オクチルメルカプタン0.235質量部に変えた以外は比較例1と同じ方法でメタクリル樹脂〔A−9〕および二軸延伸フィルムを得た。MMA含有量、MA含有量は、1H−NMRにより確認した。評価結果を表1に示す。
メタクリル酸メチル100質量部に2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)0.451質量部、n−オクチルメルカプタン0.2質量部を加え、溶解させて原料液を得た。150質量部のイオン交換水、0.03質量部の硫酸ナトリウムおよび0.46質量部の懸濁分散剤を混ぜ合わせて混合液を得た。耐圧重合槽に、前記混合液と前記原料液を仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら、温度を35℃にして重合反応を開始させた。重合反応開始後、3時間経過時に、温度を90℃に上げ、撹拌を引き続き1時間行って、ビーズ状の微粒子が分散した分散液を得た。 得られた分散液を濾過し、微粒子をイオン交換水で洗浄したのち、80℃で4時間、100Paで減圧乾燥し、ビーズ状のメタクリル樹脂〔A−10〕を得た。得られたメタクリル樹脂〔A−10〕を230℃に制御された二軸押出機に供給して、未反応単量体などの揮発成分を分離除去し、次いで樹脂成分を押出成形してストランドにした。該ストランドをペレタイザーでカットし、ペレット状の成形体とした。メタクリル樹脂〔A−10〕のフィルム製膜および二軸延伸は実施例1と同じ方法で行った。評価結果を表1に示す。
Claims (12)
- 99質量%〜100質量%のメタクリル酸メチルに由来する構造単位と、0質量%〜1質量%のアクリル酸エステルに由来する構造単位を含み、
三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)がX %であり、重量平均分子量がYであり、残存するメタクリル酸メチルの量がメタクリル樹脂(A)中にZ質量%であり、残存する連鎖移動剤の量がメタクリル樹脂(A)中にW ppmである際に、式:X・Y/(10000・Z・W)で算出される値が20以上30以下であるメタクリル樹脂。 - 三連子表示のシンジオタクティシティ(rr)が55〜58%であり、残存するメタクリル酸メチルの量がメタクリル樹脂(A)中に0.7質量%以下、残存するメタクリル酸メチル二量体の量がメタクリル樹脂(A)中に1000ppm以下、残存するメタクリル酸メチル三量体の量がメタクリル樹脂(A)中に300ppm以下、残存する連鎖移動剤の量がメタクリル樹脂(A)中に200ppm以下であり、ガラス転移温度(Tg)が次式を満たす請求項1に記載のメタクリル樹脂。
Mw≧70,000のときTg(℃)≧121
Mw<70,000のときTg(℃)≧131−(700000/Mw) - 空気雰囲気、温度290℃一定、時間10分で測定した熱重量保持率が90%以上である請求項1または2に記載のメタクリル樹脂。
- メタクリル酸メチル構造単位が100質量%である請求項1〜3のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂。
- 重量平均分子量が50000〜150000である請求項1〜4のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂。
- 請求項1〜5のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂100質量部に対して架橋ゴム5〜50質量部をさらに含有するメタクリル樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂100質量部に対して光拡散粒子0.0001〜0.1質量部をさらに含有するメタクリル樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂または請求項6に記載のメタクリル樹脂組成物または請求項7に記載のメタクリル樹脂組成物からなる成形体。
- 成形体がフィルムである、請求項8に記載の成形体。
- 90℃〜110℃でラジカル重合法により重合する工程を含む請求項1〜5のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂の製造方法。
- 連続塊状重合法により重合する工程を含む、請求項1〜5のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか一つに記載のメタクリル樹脂または請求項6に記載のメタクリル樹脂組成物または請求項7に記載のメタクリル樹脂組成物をダイから押し出す工程を含む、成形体の製造方法。
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