KR100193023B1 - Process for production of thermoplastic styrene resins with high impact resistnace and high brilliance properties - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고충격, 고광택을 가지는 열가소성 스티렌계 수지 조성물을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 열가소성 스티렌계 수지 조성물은 (ⅰ) 제1반응기에서 10-95 중량%의 시스함량을 포함하는 폴리부타디엔 고무 3-20중량%가 용해되고 25℃에서 25-150cp의 점도를 가지는 스티렌계 단량체 고무상 용액에 개시제로 0.011-0.211중량%의 유기과산화물을 첨가하고, 제1반응기에서 반응기의 내용적을V1, 반응액이 점하는 용적을 V2, 원료용액이 제1반응기에서 투입되는 시간 당유량을 F로 했을 때, 1.8≤V2/F≤2.5, 1.5≤V1/V2≤2.5인 조건을 유지하여 연속 괴상중합시키고 (ⅱ) 제2반응기에서 상기 제1반응기의 중합물에 0.01-0.70 중량%의 폴리디메틸실록산을 첨가하여 고형성분이 50-85중량%가 되도록 연속 괴상중합시키고, (ⅲ) 제2반응기에서 생성된 중합물로부터 미반응 단량체를 분리함으로써 얻어지며, 최종 펠릿의 겔성분에 대한 고무성분의 비율이 1.9-3.4의 범위이고 평균 고무입자크기가 0.5-1.5㎛인 것임을 특징으로 한다.The present invention is to provide a thermoplastic styrene resin composition having a high impact, high gloss, the thermoplastic styrene resin composition of the present invention (i) polybutadiene rubber containing 10-95% by weight of the sheath content in the first reactor To the styrene-based monomer rubber-like solution having 3-20% by weight dissolved and having a viscosity of 25-150 cps at 25 ° C., 0.011-0.211% by weight of organic peroxide was added as an initiator, and the volume of the reactor in the first reactor was changed to V 1 ,. when the volume of the reaction mixture that the flow rate per hour that is input from the V 2, the raw material solution in the first reactor F, maintain the condition 1.8≤V 2 /F≤2.5, 1.5≤V 1 / V 2 ≤2.5 Continuous bulk polymerization (ii) adding 0.01-0.70% by weight of polydimethylsiloxane to the polymer of the first reactor in the second reactor so that the solid component is 50-85% by weight, and (iii) From the polymer produced in the reactor Obtained by separating the corresponding monomers, characterized in that the ratio of the rubber component to the gel component of the final pellet is in the range of 1.9-3.4 and the average rubber particle size is 0.5-1.5㎛.
Description
본 발명은 가전제품, 사무용기기 등의 수지부품을 성형하기 위해 사용되는 열가소성 수지 조성물에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 제1반응기에서 폴리부타디엔 고무가 용해된 스티렌계 용액에 유기과산화물을 첨가하여 상전환이 완료되도록 연속 괴상중합을 행하고 제2반응기에서 상기 제1반응기의 중합물에 폴리 디메틸실록산을 첨가하여 고형성분 함량이 50-85중량%가 되도록 연속 괴상중합을 행하여 얻어지는 고충격, 고광택성을 가지는 열가소성 스티렌계 수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoplastic resin composition used for molding resin parts such as home appliances and office equipment, and more particularly, by adding an organic peroxide to a styrene-based solution in which polybutadiene rubber is dissolved in a first reactor. High-impact and high-gloss thermoplastics obtained by performing continuous bulk polymerization to complete this process and adding a polydimethylsiloxane to the polymer of the first reactor in the second reactor to carry out the continuous bulk polymerization so that the solid component content is 50-85% by weight. A styrene resin composition and its manufacturing method are related.
일반적으로 가전제품, 사무용기기 등의 성형품은 내충격 특성 및 외관광택을 가지고 있어야 하므로 이에 사용되는 수지 조성물은 높은 충격강도와 광택도를 가져야 한다.In general, molded articles such as home appliances and office equipment should have impact resistance and appearance gloss, so the resin composition used therein should have high impact strength and gloss.
따라서 상기의 물성을 가지며, 가격도 저렴한 수지 조성물의 개발이 원활이 진행되고 있는데, 이러한 목적의 수지 조성물로 개발되고 있는 것이 고무변성 스티렌계 수지 조성물이며, 이 수지는 다른 수지에 비하여 충격강도와 광택이 우수하며 사출성형, 압출시이트 성형, 압출 진공 성형 등과 같은 작업성에 있어서도 우수하고 값이 싼 장점이 있다.Therefore, the development of a resin composition having the above-described physical properties and low cost is progressing smoothly. The rubber-modified styrene resin composition is being developed as a resin composition for this purpose, and this resin has a higher impact strength and gloss than other resins. It is excellent in terms of workability such as injection molding, extrusion sheet molding, extrusion vacuum molding, etc., and has an advantage of low cost.
고무변성 스티렌계 수지에서는 통상 폴리부타디엔 고무와 스티렌/부타디엔 혼성 중합체 고무가 사용되고 있으며, 이러한 고무변성 스티렌계 수지에 고충격성과 고광택도를 부여하기 위해서 해결하여야 할 중요한 문제는 고무입자경을 최적치로 제어하는 문제와 입자 직경 분포를 협소하게 하는 문제이다.In the rubber modified styrene resin, polybutadiene rubber and styrene / butadiene hybrid polymer rubber are generally used, and an important problem to be solved in order to give high impact and high gloss to such rubber modified styrene resin is to control the rubber particle size to the optimum value. Problem and narrowing the particle diameter distribution.
그러나 폴리부타디엔 고무를 사용하는 경우에는 고무입자경을 최적치로 제어하기가 상당히 어렵고, 스티렌/부타디엔 혼성 중합체 고무를 사용하는 경우에는 고무 입자경을 최적치로 제어하기는 용이하지만 양호한 내충격성을 얻기 어렵다.However, when polybutadiene rubber is used, it is very difficult to control the rubber particle size to an optimal value, and when styrene / butadiene hybrid polymer rubber is used, it is easy to control the rubber particle size to an optimum value, but it is difficult to obtain good impact resistance.
고무변성 스티렌계 수지는 폴리스티렌 매트릭스상에 구상의 고무입자가 다양한 크기로 분포되어 있는 형태로서 고무입자 크기가 대체로 1.0-6.0㎛의 범위에 있으며, 이러한 구조를 갖는 수지에 외부로부터 충격이 가해지면 고무입자가 그 충격을 흡수하는 효과를 나타낸다.Rubber modified styrene resin is a form in which spherical rubber particles are distributed in various sizes on a polystyrene matrix, and the rubber particle size is generally in the range of 1.0-6.0 μm. The particles exhibit the effect of absorbing the impact.
수지성형품의 광택도도 고무입자자의 크기에 따라 영향을 받는 것으로서, 고무입자의 크기가 작을수록 광택도가 우수하지만, 광택도만 고려하여 고무입자의 크기를 작게하면 충격강도가 낮아지게 된다.The gloss of the resin molded article is also affected by the size of the rubber particles, the smaller the size of the rubber particles is excellent in gloss, but the smaller the size of the rubber particles in consideration of the glossiness, the lower the impact strength.
고충격, 고광택의 수지 조성무를 제조하는 종래 기술로서 미국 특허 제4,146,589호를 들 수 있는데, 여기에서는 (A) 폴리부타디엔 고무 2-15중량%가 용해된 스티렌 단량체 제1용액을 고무입자 크기가 약 0.5-1.0㎛가 되도록 제1반응조에서 연속괴상 중합을 하고 (B) 폴리부타디엔 고무 2-15중량%가 용해된 스티렌 단량체 제2용액을 고무입자 크기가 약 2-3㎛가 되도록 제2반응조에서 연속 괴상중합하고 (C) 상기 제1중합 용액과 제2중합 용액을 혼합하고 (D) 상기 혼합용액을 제3반응조에서 연속 괴상중합하고 (E) 상기 용액을 가열하고 그리고 (F) 상기 용액으로부터 고분자를 분리하여 분산된 고무상을 갖는 스티렌계 고무변성 수지의 제조방법을 개시하고 있다.US Pat. No. 4,146,589 is a conventional technique for producing a high-impact, high-gloss resin composition, wherein (A) a styrene monomer first solution in which 2-15% by weight of polybutadiene rubber is dissolved has a rubber particle size of about Continuous mass polymerization in the first reactor to 0.5-1.0 μm, and (B) the second styrene monomer solution in which 2-15% by weight of polybutadiene rubber was dissolved in the second reactor so that the rubber particle size was about 2-3 μm. Continuous bulk polymerization (C) mixing the first polymerization solution and the second polymerization solution (D) continuously mixing the mixed solution in a third reactor and (E) heating the solution and (F) removing the solution from the solution. A method for producing a styrene-based rubber modified resin having a rubber phase dispersed by separating a polymer is disclosed.
또한 미국 특허 제4,214,056호에서는 모노알케닐 방향족 폴리블렌드를 제조하기 위한 방법을 개시하고 있다. 미국 특허 제4,493,922호에서는 매트릭스로서의 폴리스티렌과 그 메트릭스에 균일하게 분산된 두 개의 탄성고분자 또는 공중합체로 이루어지며, 이중 하나는 0.5-0.6㎛의 입자 크기를 갖고 함량이 폴리부타디엔에 대하여 60-95중량%이고 다른 하나는 2-8㎛의 입자 크기를 갖고 함량이 폴리부타디엔에 대하여 40-5중량%인 내충격성 열가소성 성형물질을 개시하고 있다.U. S. Patent No. 4,214, 056 also discloses a method for preparing monoalkenyl aromatic polyblends. US Pat. No. 4,493,922 consists of polystyrene as a matrix and two elastomers or copolymers uniformly dispersed in the matrix, one of which has a particle size of 0.5-0.6 μm and a content of 60-95% by weight of polybutadiene. % And the other disclose a impact resistant thermoplastic molding having a particle size of 2-8 μm and a content of 40-5% by weight relative to polybutadiene.
또한 일본 특허출원 공개소 57-170950호에는 (a) 평균 고무입자 크기가 0.5-2.5㎛이고 고무상 중합체가 1-15중량%인 폴리부타디엔 용액 (b) 메탄올 및 (c) 유기폴리실록산으로 구성된 고무변성 스티렌계 수지 조성물을 개시하고 있고, 일본 특허출원 공개평 2-34615호에는 (a) 부티디엔 고무중합체 (b) 톨루엔 및 (c) 유기 폴리실록산으로 구성된 수지 조성물을 개시하고 있다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-170950 discloses a rubber comprising (a) a polybutadiene solution (b) methanol and (c) an organopolysiloxane with an average rubber particle size of 0.5-2.5 μm and a rubbery polymer of 1-15% by weight. A modified styrene resin composition is disclosed, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-34615 discloses a resin composition composed of (a) butadiene rubber polymer (b) toluene and (c) organic polysiloxane.
이상과 같은 사익의 종래기술 중 미국특허기술들에 의한 방법에서는 효과적인 충격강도 및 광택도를 얻을 수 없고 낮은 온도에서 성형될 때 성형품의 표면외관이 균일하지 못하는 단점이 있으며, 일본 특허 발명들에서는 폴리 디메틸실록산을 함유하지만, 평균 고무입자크기, 겔성분에 대한 고무성분의 비율이 일정하지 못하기 때문에 양호한 충격성을 나타내지 못하는 단점을 가지고 있다.Among the prior arts of Sykes, the method according to the US patented technologies has the disadvantage that effective impact strength and glossiness cannot be obtained, and the surface appearance of the molded article is not uniform when molded at low temperature. Although dimethylsiloxane is contained, the average rubber particle size, the ratio of the rubber component to the gel component is not constant, and has a disadvantage of not exhibiting good impact properties.
본 발명자들은 상기의 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 수지 조성물내에 평균 고무입자크기는 물론 겔성분에 대한 고무성분의 비율을 조절하는 경우 상기의 문제점을 해결할수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have diligently studied to solve the problems of the prior arts, and found that the above problems can be solved by adjusting the ratio of the rubber component to the gel component as well as the average rubber particle size in the resin composition. The invention was completed.
본 발명은 고충격성과 고광택성을 가지는 고무변성 스티렌계 수지 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a rubber-modified styrene resin composition having high impact and high glossiness, and a method for producing the same.
즉, 본 발명의 수지 조성물은 (ⅰ) 제 1반응기에서 10-95중량%의 시스함량을 포함하는 폴리부타디엔 고무 3-20중량%가 용해되고, 25℃에서 5% 폴리부타디엔 고무가 용해된 것의 점도가 25-150cps의 값을 가지는 스티렌계 단량체 고무상 용액에 개시제로 0.011-0.211중량%의 유기과산화물을 첨가하고 제1반응기에서 반응기의 내용적을 V1, 반응액이 점하는 용적을 V2, 원료용액이 제1반응기에서 투입되는 시간 당유량을 F로 했을 때, 1.8≤V2/F≤2.5, 1.5≤V1/V2≤2.5인 조건을 유지하여 연속 괴상중합시키고 (ⅱ) 제2반응기에서 상기 제1반응기의 중합물에 0.01-0.70중량%의 폴리디메틸실록산을 첨가하여 고형성분이 50-85중량%가 되도록 연속 괴상중합시키고, (iii) 제2반응기에서 생성된 중합물로부터 미반응 단량체를 분리함으로써 얻어지며, 최종 펠릿의 겔성분에 대한 고무성분의 비율이 1.9-3.4의 범위이고 평균 고무입자크기가 0.5-1.5㎛인 것임을 특징으로 한다.That is, the resin composition of the present invention (i) 3-20% by weight of the polybutadiene rubber containing 10-95% by weight cis content in the first reactor is dissolved, 5% polybutadiene rubber dissolved at 25 ℃ To the styrene-based monomer rubber-like solution having a viscosity of 25-150 cps, 0.011-0.211% by weight of organic peroxide was added as an initiator, and the volume of the reactor V 1 , the volume of the reaction solution in the first reactor was V 2 , When the flow rate of the raw material solution to be fed into the first reactor is F, continuous bulk polymerization is carried out under the conditions of 1.8≤V 2 /F≤2.5, 1.5≤V 1 / V 2 ≤2.5 (ii) In the reactor, 0.01-0.70% by weight of polydimethylsiloxane is added to the polymer of the first reactor to continuously bulk polymerize the solid component to 50-85% by weight, and (iii) the unreacted monomer from the polymer produced in the second reactor. Obtained by separating the The ratio of the non-content range of 1.9 to 3.4, and is characterized in that having an average rubber particle size 0.5-1.5㎛.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
우선 제1반응기에서는 폴리부타디엔 고무가 용해된 스티렌계 단량체의 고무상 용액이 저장탱크로부터 연속적으로 공급되며, 또한 스티렌계 단량체가 추가로 공급된다. 본 발명에서 사용될 수 있는 스티렌계 단량체로는 스티렌, α-에틸스티렌 및 α-메틸스티렌과 같은 옆사슬 알킬 치환 스티렌류; 비닐톨루엔, 비닐크실렌, o-t-부틸스티렌, p-t-부틸스티렌 및 p-메틸스티렌과 같은 핵 알킬 치환 스티렌류; 모노클로로스티렌, 디클로로스티렌, 트리브로모스티렌 및 테트라하이드로스티렌과 같은 할로겐화 스티렌' p-하이드록시스티렌; 및 o-메톡시스티렌 등이 있다. 이 중 일반적으로 스티렌이 가장 많이 사용되고 있다.First, in the first reactor, a rubbery solution of styrene monomer in which polybutadiene rubber is dissolved is continuously supplied from a storage tank, and styrene monomer is further supplied. Styrene-based monomers that can be used in the present invention include side-chain alkyl substituted styrenes such as styrene, α-ethylstyrene and α-methylstyrene; Nuclear alkyl substituted styrenes such as vinyltoluene, vinylxylene, o-t-butylstyrene, p-t-butylstyrene and p-methylstyrene; Halogenated styrene 'p-hydroxystyrenes such as monochlorostyrene, dichlorostyrene, tribromostyrene and tetrahydrostyrene; And o-methoxystyrene. Of these, styrene is most commonly used.
스티렌계 단량체의 용액에 용해되는 폴리부타디엔 고무로는 여러 가지 폴리부타디엔 고무가 사용될 수 있지만, 리튬계 촉매에 의하여 용액 중합되고 시스 형태의 함량이 10-95중량%인 폴리부타디엔 고무가 바람직하다. 5% 폴리부타디엔 고무가 용해된 스티렌계 단량체의 고무상 용액(rubbery solution of styrene monomer)은 25℃에서 25-150cps의 점도를 갖는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 30-145cps의 점도를 갖는 것이 좋다. 이 스티렌계 단량체의 고무상 용액의 점도는 중합 반응후의 평균 고무입자 크기와 중합반응중의 평균 전단 속도 조절기의 회전수에 영향을 미치기 때문에 중요한 요소이다.As the polybutadiene rubber dissolved in the solution of the styrene monomer, various polybutadiene rubbers can be used, but polybutadiene rubber having a solution polymerization by a lithium catalyst and having a cis form content of 10-95% by weight is preferable. The rubbery solution of styrene monomer in which 5% polybutadiene rubber is dissolved preferably has a viscosity of 25-150 cps at 25 ° C., more preferably 30-145 cps. . The viscosity of the rubbery solution of this styrene monomer is an important factor because it affects the average rubber particle size after the polymerization reaction and the rotation speed of the average shear rate controller during the polymerization reaction.
스티렌계 단량체의 고무상 용액에 용해되는 폴리부타디엔 고무성분의 농도는 고무상 용액에 대하여 3-20중량%의 범위가 바람직한데, 만일 폴리부타디엔 고무성분의 농도가 3-20중량%를 벗어나는 경우에는 고무상 용액내에 스티렌계 단량체와 추가로 공급되는 스티렌계 단량체가 상불균일을 초래하여 양호하게 혼합되지 않으며, 제1반응기내로 공급될 때 동력손실이 발생하게 되므로 좋지 않다. 추가로 필요한 스티렌계 단량체는 제1반응기에 상기 고무상 용액과는 별도로 공급되며, 그 투입량은 제1반응기의 고무성분농도가 3-10중량%가 되도록 조절하여 투입한다.The concentration of the polybutadiene rubber component dissolved in the rubbery solution of the styrene monomer is preferably in the range of 3-20% by weight relative to the rubbery solution. If the concentration of the polybutadiene rubber component is outside the 3-20% by weight, The styrene-based monomer and the additionally supplied styrene-based monomer in the rubbery solution are not good because they cause phase unevenness, and power loss occurs when supplied into the first reactor. In addition, the required styrene monomer is supplied to the first reactor separately from the rubbery solution, and the amount of the styrene-based monomer is controlled so that the rubber component concentration of the first reactor is 3-10% by weight.
고무상 용액과 스티렌계 단량체를 일정비율로 제1반응기에 공급하기 위하여 유량조절기를 사용하며, 이는 이 분야의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.A flow regulator is used to supply the rubbery solution and the styrene monomer to the first reactor at a predetermined ratio, which can be easily carried out by those skilled in the art.
제1반응기에서의 중합은 제1반응기의 내용적을 V1,반응액이 점하는 용적을 V2, 원료용액이 제1반응기에 투입되는 시간 당 유량을 F로 했을 때, 1.8≤V2/F≤2.5, 1.5≤V1/V2≤2.5인 조건을 유지하여 반응을 행하며, 이 때 제1반응기의 평균 전단속도 조절기의 회전수를 20-40회/분으로 유지하여야 한다. 만일 V1/V2의 값이 상기 범위를 초과하게 되면 상전환이 완결되지 않아 고무입자가 불안정하고 고무입자가 지나치게 작아져 충격강도가 떨어지며, V1/V2의 값이 상기 범위 미만의 경우에는 고무입자가 커져서 양호한 광택을 얻을수 없기 때문에, 결과적으로 제1반응기에서 1.5≤V1/V2≤2.5로 유지하는 이유는 혼합을 양호하게 하고 평균 고무 입자 크기를 조절하기 위한 것이다.Polymerization in the first reactor is 1.8 ≦ V 2 / F when the internal volume of the first reactor is V 1, the volume of the reaction solution is V 2 , and the flow rate per hour at which the raw material solution is introduced into the first reactor is F. The reaction is carried out under the condition of ≤2.5, 1.5≤V 1 / V 2 ≤2.5, and the rotation speed of the average shear rate controller of the first reactor should be maintained at 20-40 times / minute. If the value of V 1 / V 2 exceeds the above range, the phase inversion is not completed and the rubber particles are unstable and the rubber particles are too small to reduce the impact strength, and the value of V 1 / V 2 is less than the above range. In the first reactor, the reason for maintaining 1.5 ≦ V 1 / V 2 ≦ 2.5 is to improve the mixing and to control the average rubber particle size.
V2/F가 상기 범위 미만인 경우에는 분자량이 너무 높아져 유동성 및 가공성이 저하되는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하게 되면 분자량이 낮아져서 충격강도가 저하되는 문제점이 발생한다.If V 2 / F is less than the above range, the molecular weight is too high, there is a problem that the fluidity and processability is lowered, if the above range exceeds the molecular weight is lowered, the problem that impact strength is lowered.
제1반응기의 평균 전단속도 조절기의 회전수는 20-40회/분으로 유지하여야 한다. 만일 평균전단속도조절기의 회전속도가 20회/분 미만인 경우에는 균일한 혼합이 어려워 폭주반응이 일어날 위험이 있고 평균 고무 입자 크기가 커져서 수지의 광택도가 저하되며, 평균전단속도조절기의 회전속도가 40회/분을 초과하는 경우에는 조절기의 부하가 증가하여 운전이 어렵고, 평균 고무 입자 크기가 작아져서 수지의 내충격성이 저하된다.The number of revolutions of the average shear rate regulator of the first reactor shall be maintained at 20-40 revolutions per minute. If the rotation speed of the average shear speed controller is less than 20 times / min, it is difficult to uniformly mix, so there is a risk of runaway reaction, the average rubber particle size increases, and the gloss of resin decreases, and the rotation speed of the average shear speed controller When it exceeds 40 times / min, the load of a regulator increases and it becomes difficult to operate, an average rubber particle size becomes small, and the impact resistance of resin falls.
또한 제1반응기에서는 반응 개시제로서 유기과산화물을 사용하는데, 본 발명에서 제1반응기에서 사용되는 유기과산화물은 최종 수지 조성물의 겔성분에 대한 고무성분의 비율에 영향을 미치며, 겔성분에 대한 고무성분의 비율은 고충격성과 광택도 등의 물성에 영향을 미치고 있다. 본 발명에서 겔성분이란 폴리부타디엔 고무에 스티렌계 단량체가 그라프트 중합한 부분을 의미한다.In addition, in the first reactor, an organic peroxide is used as the reaction initiator. In the present invention, the organic peroxide used in the first reactor affects the ratio of the rubber component to the gel component of the final resin composition. The ratio affects the properties such as high impact and glossiness. In the present invention, the gel component means a portion obtained by graft polymerization of a styrene-based monomer on polybutadiene rubber.
본 발명에서 수지 조성물의 평균 고무 입자 크기가 0.5-1.5㎛가 되기 위해서는 겔성분에 대한 고무성분의 비율이 1.9-3.4의 범위를 유지하여야 하며, 이러한 비율을 나타내기 위해서는 제1반응조의 반응물에 대하여 0.011-0.211 중량%의 유기관산화물이 투입되어야 하고, 더욱 바람직하게는 0.013-0.200중량%의 유기과산화물이 투입되어야 하는데, 만일 투입되는 유기과산화물이 0.211 중량%를 초과하는 경우에는 겔성분에 대한 고무성분의 비율이 3.4를 초과하여 우수한 내충격성을 얻을수 없게 된다. 본 발명에서 사용되는 유기과산화물로는 케톤퍼옥사이드류, 퍼옥시케탈류, 하이드로퍼옥사이드류 및 퍼옥시에스테르류 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 퍼옥시에스테르류를 사용하는 것이 좋다.In the present invention, in order for the average rubber particle size of the resin composition to be 0.5-1.5 μm, the ratio of the rubber component to the gel component should be maintained in the range of 1.9-3.4. 0.011-0.211% by weight of organic tube oxide should be added, more preferably 0.013-0.200% by weight of organic peroxide should be added. If the amount of organic peroxide added exceeds 0.211% by weight, The proportion of the component exceeds 3.4, and excellent impact resistance cannot be obtained. As the organic peroxide used in the present invention, ketone peroxides, peroxy ketals, hydroperoxides, peroxy esters, and the like may be used. Preferably, peroxy esters are used.
제1반응기에서 반응이 진행된 중합물은 제2반응기로 연속적으로 공급되어 연속괴상중합이 계속된다. 제2반응기에서는 중합된 중합체의 고형성분이 50-85중량%가 되도록 연속 괴상중합시킨다. 제2반응기에서 중하된 고형성분 함량이 85중량%를 초과하면 충격강도가 저하된다.The polymerized product in the first reactor is continuously supplied to the second reactor, and continuous bulk polymerization is continued. In the second reactor, the continuous bulk polymerization is carried out so that the solid component of the polymerized polymer is 50-85% by weight. The impact strength is lowered when the content of solid component weighted down in the second reactor exceeds 85% by weight.
제2반응기에서는 점도가 10-10,000cps인 폴리디메틸실록산을 제2반응기내의 전체 반응용액에 대하여 0.01-0.70중량%의 양으로 투입하는데, 이 때 폴리디메틸실록산은 소량의 스티렌계 단량체에 용해시켜서 투입한다.In the second reactor, polydimethylsiloxane having a viscosity of 10-10,000 cps is added in an amount of 0.01-0.70% by weight based on the total reaction solution in the second reactor, wherein the polydimethylsiloxane is dissolved in a small amount of styrene monomer. do.
폴리디메틸실록산은 폴리스티렌 분자사이 또는 폴리부타디엔 고무입자와 폴리스티렌 분자 사이에서 위치하여 수지 내부에서 외부 충격량을 완화시키는 완충작용을 하거나 폴리부타디엔 고무성분과 폴리스티렌 분자 사이에 분산되어 가교역할을하여 충격을 완화하는 효과를 가져오는 것으로 생각된다. 또한 수지내에 분산된 폴리디메틸실록산은 폴리스티렌 분자 사이에서 일부가 블리딩(bleeding)되어 수지표면을 감싸게 되고, 그럼으로써 사출성형시에 금형으로부터 이탈될 때 성형물이 받는 응력을 감소시켜 잔류 응력에 대한 물성의 변화를 감소시켜주는 것으로 생각된다.Polydimethylsiloxane is located between polystyrene molecules or between polybutadiene rubber particles and polystyrene molecules to buffer shocks to alleviate external impacts within the resin or to be dispersed between polybutadiene rubber components and polystyrene molecules to mitigate impacts. It seems to bring effect. In addition, the polydimethylsiloxane dispersed in the resin is partially bleeded between the polystyrene molecules to cover the resin surface, thereby reducing the stress of the molding when it is released from the mold during injection molding, thereby reducing the physical properties of the residual stress. It is thought to reduce change.
폴리디메틸실록산의 점도가 10cps 미만인 경우에는 수지내에 분산효과가 감소하여 충격강도가 낮아지며 10,000cps를 초과하는 경우에는 제2반응기에 투입될 때 고점도로 인한 기계적인 문제가 발생한다.When the viscosity of the polydimethylsiloxane is less than 10 cps, the dispersion effect in the resin is reduced and the impact strength is lowered. When the viscosity of the polydimethylsiloxane exceeds 10,000 cps, a mechanical problem occurs due to the high viscosity when introduced into the second reactor.
제1반응기 또는 제2반응기에서는 연쇄전달제와 같은 기타의 첨가제가 첨가될 수 있으며, 이는 이 분야의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다. 예를 들면, 이형제, 대전 방지제, 유동제, 자외선 흡수제, 산화 방지제 등이 각각의 용도에 따라 적절히 첨가될 수 있다.In the first reactor or the second reactor, other additives such as chain transfer agents may be added, which can be easily carried out by those skilled in the art. For example, a releasing agent, an antistatic agent, a flow agent, an ultraviolet absorber, an antioxidant, and the like may be appropriately added according to the respective uses.
제2반응기에서 중합 반응이 완료된 반응물은 증발기, 승온기 등을 거치면서 미반응 단량체가 분리된후 펠릿 형태로 절단된다. 이렇게 펠릿 형태로 제조된 최종 수지 조성물은 겔성분에 대한 고무성분의 비율이 1.9-3.4의 범위이고 평균 고무입자 크기가 0.5-1.5㎛의 범위이다.After the polymerization reaction is completed in the second reactor, an unreacted monomer is separated while passing through an evaporator, a temperature riser, and the like, and is cut into pellets. The final resin composition prepared in the pellet form has a ratio of the rubber component to the gel component in the range of 1.9-3.4 and the average rubber particle size in the range of 0.5-1.5 μm.
본 발명의 고무 변성 스티렌계 수지 조성물은 광택도와 충격강도가 양호하고 제조원가가 싼 발명의 효과를 갖는다.The rubber-modified styrene resin composition of the present invention has the effect of the invention having good gloss and impact strength and low manufacturing cost.
이하 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 설명하면 다음과 같으면, 본 발명이 이들 실시예 등에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to these Examples and the like as follows.
[실시예 1]Example 1
중합원료 저장탱크에 90중량부의 스티렌계 단량체와 10 중량부의 폴리부타디엔 고무를 넣고 3시간 동안 용해시켰다. 이 고무상 용액의 점도는 80cps이었다. 상기 스티렌계 단량체의 고무상 용액과 스티렌계 단량체를 제1반응기에 투입하되, 스티렌계 단량체의 투입량은 제1반응기의 고무성분 농도가 8.0중량%를 유지하도록 조절하여 투입하였고, 개시제인 유기과산화물로서 퍼옥시에스테르를 제1반응기의 반응물 100중량부에 대하여 0.112 중량부 투입한 뒤 중합온도를 130℃로하여 중합을 시작하였다.90 parts by weight of styrene monomer and 10 parts by weight of polybutadiene rubber were added to the polymerization raw material storage tank and dissolved for 3 hours. The viscosity of this rubbery solution was 80 cps. The rubbery solution of the styrene-based monomer and the styrene-based monomer were introduced into the first reactor, and the amount of the styrene-based monomer was controlled by controlling the concentration of the rubber component of the first reactor to maintain 8.0 wt%, as an organic peroxide as an initiator. 0.112 parts by weight of peroxyester was added to 100 parts by weight of the reactant of the first reactor, and polymerization was started at a polymerization temperature of 130 ° C.
이때 제1반응기에서 반응기의 내용적을 V1, 반응액이 점하는 용적을 V2, 원료용액이 제1반응기에서 투입되는 시간 당유량을 F로 했을 때, 고무상 용액 및 스티렌계 단량체를 상기와 동일한 비율이 되도록 유지시키면서 V2/F=2.1이 되도록 투입량을 조절하였으며, V1/V2=2.0 이 유지되도록 공급유량과 배출유량을 조절하였으며, 이때의 전단속도 조절기의 회전속도는 28회/분으로 하였다.In this case, when the volume of the reactor in the first reactor is V 1 , the volume of the reaction solution is V 2 , and the flow rate of the raw material solution in the first reactor is F, the rubbery solution and the styrene monomer are as described above. While maintaining the same ratio, the input amount was adjusted to be V 2 /F=2.1, and the supply flow rate and discharge flow rate were adjusted to maintain V 1 / V 2 = 2.0, and the rotational speed of the shear rate controller was 28 times / Minutes.
제1반응기의 중합물을 제1반응기 공급유량과 동일하게 제2반응기로 연속 공급하고 제2반응기에 전체 반응액 100 중량부에 대하여 0.01 중량부의 폴리디메틸실록산을 투입하였다. 폴리디메틸실록산의 점도는 300cps이었으며, 이 폴리디메틸실록산은 동일량의 스티렌계 단량체에 용해시켜 투입하였다. 산화방지제로 시바가이기사 제품 IRGX-1076, 이형제로 징크스테아레이트를 최종 펠릿내에서 각각 1000ppm 및 8000ppm이 되도록 공급하였다. 제2반응기에서 얻어진 중합물의 고형성분 함량은 80중량%이었다.The polymer of the first reactor was continuously supplied to the second reactor in the same manner as the first reactor feed flow rate, and 0.01 parts by weight of polydimethylsiloxane was added to the second reactor with respect to 100 parts by weight of the total reaction solution. The viscosity of the polydimethylsiloxane was 300 cps, and this polydimethylsiloxane was dissolved in the same amount of styrene monomer and added. IRGX-1076 from Ciba-Geigy Co., Ltd. as an antioxidant, and zinc stearate as a release agent were fed to 1000 ppm and 8000 ppm, respectively, in the final pellet. The solid component content of the polymer obtained in the second reactor was 80% by weight.
최종 중합액을 탈휘공정에 보내서 240℃까지 승온하여 미반응 단량체 등의 휘발성분을 제거하고 펠릿 형태로 제조한 뒤, 펠릿상의 수지 조성물의 평균 고무 입자 크기와 겔성분에 대한 고무성분의 비율을 측정하고, 광택도, 아이조드충격강도 및 인장강도를 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The final polymerization solution was sent to a devolatilization step and heated up to 240 ° C. to remove volatile components such as unreacted monomers and prepared in pellet form. Then, the average rubber particle size of the pelletized resin composition and the ratio of the rubber component to the gel component were measured. Glossiness, Izod impact strength and tensile strength were measured and the results are shown in Table 1 below.
[실시예 2]Example 2
고무상 용액의 점도가 130cps이고, 제1반응조의 전단속도 조절기의 회전수가 40/분인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The viscosity of the rubbery solution was 130 cps, and the same procedure as in Example 1 was conducted except that the rotation speed of the shear rate controller of the first reactor was 40 / min. The results are shown in Table 1 below.
[실시예 3]Example 3
체류기간을 조절하여 제1반응기에서의 반응기 내용적/반응액이 점하는 용적(V1/V2)을 2.3으로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was conducted except that the volume (V 1 / V 2 ) of the reactor volume / reaction liquid in the first reactor was adjusted to 2.3 by adjusting the retention period. The results are shown in the following table. 1 is shown.
[실시예 4]Example 4
제1반응기의 전단속도 조절기의 회전수를 26회/분으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음표 1에 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was conducted except that the rotation speed of the shear rate controller of the first reactor was 26 times / minute, and the results are shown in Table 1 below.
[실시예 5]Example 5
제1반응기에서 퍼옥시에스테르를 0.150중량부 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음표 1에 나타내었다.Except that 0.150 parts by weight of peroxy ester in the first reactor was carried out in the same manner as in Example 1, the results are shown in Table 1 below.
[실시예 6]Example 6
제1반응조에서 퍼옥시에스테르를 0.179중량부 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음표 1에 나타내었다.Except for adding 0.179 parts by weight of peroxy ester in the first reaction tank was carried out in the same manner as in Example 1, the results are shown in Table 1 below.
[실시예 7]Example 7
체류시간을 조절하여 제2반응기에서의 고형성분 함량을 60중량%로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음표 1에 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was conducted except that the solid component content in the second reactor was adjusted to 60 wt% by adjusting the residence time, and the results are shown in Table 1 below.
[실시예 8]Example 8
체류시간을 조절하여 제2반응기에서의 고형성분 함량을 85중량%로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음표 1에 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the solid component content in the second reactor was adjusted to 85 wt% by adjusting the residence time, and the results are shown in Table 1 below.
[실시예 9]Example 9
폴리디메틸실록산을 0.3 중량부 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음표 1에 나타내었다.Except that 0.3 parts by weight of polydimethylsiloxane was carried out in the same manner as in Example 1, the results are shown in Table 1 below.
[실시예 10]Example 10
폴리디메틸실록산을 0.6 중량부 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음표 1에 나타내었다.Except that 0.6 parts by weight of polydimethylsiloxane was carried out in the same manner as in Example 1, the results are shown in Table 1 below.
[실시예 11]Example 11
폴리디메틸실록산의 점도가 1000cps인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음표 1에 나타내었다.Except that the viscosity of the polydimethylsiloxane is 1000cps was carried out in the same manner as in Example 1, the results are shown in Table 1 below.
[실시예 12]Example 12
폴리디메틸실록산의 점도가 8000cps인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음표 1에 나타내었다.Except that the viscosity of the polydimethylsiloxane was 8000cps was carried out in the same manner as in Example 1, the results are shown in Table 1 below.
[비교예 1]Comparative Example 1
고무상 용액의 점도가 200cps이고 제1반응기에서의 전단속도 조절기의 회전수가 38회/분인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음표 Ⅱ에 나타내었다.Except that the viscosity of the rubber solution is 200cps and the rotation speed of the shear rate controller in the first reactor was 38 times / minute was carried out in the same manner as in Example 1, the results are shown in Table II.
[비교예 2]Comparative Example 2
체류시간을 조절하여 제1반응기에서 반응기 내용적/반응액이 점하는 용적(V1/V2)를 1.3으로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음표 Ⅱ에 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was conducted except that the volume (V 1 / V 2 ) of the reactor volume / reaction liquid in the first reactor was adjusted by adjusting the residence time, and the results are shown in Table II. Shown in
[비교예 3]Comparative Example 3
제1반응기에서 퍼옥시에스테르를 0.313중량부 투입한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.Except that 0.313 parts by weight of peroxy ester in the first reactor was carried out in the same manner as in Example 1, the results are shown in Table 2 below.
[비교예 4][Comparative Example 4]
제1반응기에서 퍼옥시에스테르를 0.413중량부 투입한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.Except that 0.413 parts by weight of peroxy ester in the first reactor was carried out in the same manner as in Example 1, the results are shown in Table 2 below.
[비교예 5][Comparative Example 5]
체류시간을 조절하여 제2반응기에서 고형성분 함량을 90중량%로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음표2에 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was conducted except that the solid component content was 90 wt% in the second reactor by adjusting the residence time. The results are shown in Table 2 below.
[비교예 6]Comparative Example 6
폴리디메틸실록산을 0.005 중량부 투입한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.Except that 0.005 parts by weight of polydimethylsiloxane was carried out in the same manner as in Example 1, the results are shown in Table 2 below.
[비교예 7]Comparative Example 7
폴리디메틸실록산의 점도가 15,000cps인 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.Except that the viscosity of the polydimethylsiloxane is 15,000cps was carried out in the same manner as in Example 1, the results are shown in Table 2 below.
[비교예 8]Comparative Example 8
체류시간을 조절하여 제1반응기에서 반응기 내용적/반응액이 점하는 용적(V1/V2)를 2.9으로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시행하였으며, 그 결과를 다음표 2에 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was conducted except that the volume (V 1 / V 2 ) of the reactor volume / reaction liquid in the first reactor was adjusted to 2.9 by adjusting the residence time. Shown in
상기 표 1 및 2에 나타난 물성은 다음의 방법에 의하여 측정하였다.Physical properties shown in Tables 1 and 2 were measured by the following method.
(1) 광택 : JIS K 7156(60°)에 의하여 측정하였다.(1) Gloss: It measured according to JIS K 7156 (60 °).
(2) 아이도즈 충격강도 : ASTM D256에 의하여 측정하였다. (1.8 notched)(2) Idose impact strength was measured according to ASTM D256. (1.8 notched)
(3) 인장강도 : ASTM D 638에 의하여 측정하였다. (속도 : 20㎜/min).(3) Tensile strength: measured according to ASTM D 638. (Speed: 20 mm / min).
(4) 평균 고무 입자 크기 : 시료 0.3g을 용매(DMF) 10㎖에 용해시킨 후 영국 말버튼사 기기로 측정하였다.(4) Average rubber particle size: 0.3 g of the sample was dissolved in 10 ml of a solvent (DMF), and then measured by an English Malburton machine.
(5) 겔성분 함량 : 삼각 플라스크에 시료 1g을 정확히 칭량하여 기록하고(①), 이를 20㎖ MEK에 용해시켰다. 정확히 칭량된 SUS 튜브(②)에 용해된 시료를 옮겨 담았으며, 분석오차를 줄이기 위해 MEK 20㎖를 삼각 플라스크에 투입하여 남아있는 시료를 옮겨 담았다. 원심분리기(조건 : ±50℃에서 15,000rpm이상, 30분 이상)로 분리시킨 후, 상층액은 버리고 침전물에 MEK 10㎖를 추가로 투입하여 분쇄기로 분쇄시켰다. MEK 30㎖를 추가로 투입하여 원심분리한 후 상층액은 버리고 105℃ Convection oven에서 4시간 동안 건조시키고, 데시케이터에 20분간 방냉시킨후, 방냉이 끝난후 SUS 튜브를 정학히 칭량(③)하여 아래식에 의하여 겔성분 함량을 계산하였다.(5) Gel content: 1 g of sample was accurately weighed and recorded in a Erlenmeyer flask (1), and it was dissolved in 20 ml MEK. The dissolved sample was transferred to an accurately weighed SUS tube (②), and 20 ml of MEK was added to an Erlenmeyer flask to transfer the remaining sample to reduce an analysis error. After separating with a centrifuge (condition: at least 15,000rpm at ± 50 ℃, 30 minutes or more), the supernatant was discarded and 10ml MEK was added to the precipitate and pulverized with a grinder. 30 ml of MEK was added and centrifuged. The supernatant was discarded and dried in a 105 ° C. convection oven for 4 hours, allowed to cool for 20 minutes in a desiccator, and weighed SUS tube after the cooling was completed. Gel content was calculated by the following equation.
겔성분 함량(%) = [ (③-②) ÷ ]×100Gel content (%) = [(③-②) ÷] × 100
(6) 고무성분 함량 : 시료 0.4g을 50㎖ 매스 플라스크(Volumetric flask)에 넣어 칭량하였다. 공실험(blank)을 위하여 여분의 플라스크에 클로로포름 30㎖를 투입하여 시료를 용해시킨 후, ICI-CCI혼합액 10㎖를 투입하고 클로로포름을 투입하여 50㎖가 되게하였다. 30분간 방치한 후 플라스크에 20㎖를 채취하여 KI용액 약 60㎖와 혼합하였다. 전분 3~4방울을 떨어뜨린후 0.04N NaSO로 적정하여 적정소비량을 측정한 후, 하기식에 의하여 고무성분 함량을 측정하였다.(6) Rubber content: 0.4 g of the sample was placed in a 50 ml volumetric flask and weighed. For blank experiments, 30 ml of chloroform was added to the extra flask to dissolve the sample, and then 10 ml of ICI-CCI mixture was added and chloroform was added to make 50 ml. After leaving for 30 minutes, 20 ml of the flask was collected and mixed with about 60 ml of KI solution. After dropping 3-4 drops of starch, the titration was performed by titration with 0.04N NaSO, and the rubber component content was measured by the following formula.
f : Na2S2O3의 노르말 농도에 대한 보정치.f: Correction value for normal concentration of Na 2 S 2 O 3 .
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1995
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