KR100358230B1 - Manufacturing method of weather resistant resin excellent in heat resistance - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열가소성 수지를 제조하는 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 내열성과 열안정성 및 내충격성이 우수한 내후성 수지 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a thermoplastic resin, and more particularly, to a weatherproof resin manufacturing method excellent in heat resistance, thermal stability and impact resistance.
본 발명은 내후성 수지의 내열성을 향상시키기 위해 내열성이 우수한 공중합체를 유화중합으로 합성한 후에 응고 및 건조 단계를 거쳐 열 변형 온도 105 ℃ 이상인 공중합체를 만든후 ASA 수지와 혼련하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of kneading with ASA resin after preparing a copolymer having a heat deformation temperature of 105 ° C. or higher through a coagulation and drying step after synthesizing a copolymer having excellent heat resistance by emulsion polymerization to improve heat resistance of the weather resistant resin.
Description
본 발명은 열가소성 수지를 제조하는 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 내열성과 열안정성 및 내충격성이 우수한 내후성 수지 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a thermoplastic resin, and more particularly, to a weatherproof resin manufacturing method excellent in heat resistance, thermal stability and impact resistance.
ASA (Acrylate-Styrene-Acrlonitrile)로 이루어진 3원 공중합체; 이하 ASA 라함) 수지는 내후성, 내약품성, 열안정성이 우수하여 옥외에 사용되는 전기·전자 부품과 건축용 자재 스포츠 용품등에 많이 사용되고 있지만 내열성이 부족하여 전기 전자제품의 부품이나 자동차 내장재 및 부품에의 응용이 극히 제한되어 왔다. 최근 이와 같은 요구를 충족시키기 위해 열변형 없이 고온에서 사용 가능하고 내충격성과 열안정성이 우수한 내열성 공중합체를 함유한 내후성 수지제조에 대한 연구가 요구되고 있다.Ternary copolymer consisting of ASA (Acrylate-Styrene-Acrlonitrile); ASA resins are excellent in weatherability, chemical resistance, and thermal stability, and are widely used in outdoor electrical and electronic parts and building materials, sporting goods, etc., but they lack heat resistance and are applied to parts of electrical and electronic products, automotive interior materials and parts. This has been extremely limited. Recently, in order to meet such demands, research on manufacturing a weather resistant resin containing a heat resistant copolymer which can be used at high temperature without heat deformation and has excellent impact resistance and thermal stability is required.
내후성 ASA 수지를 제조하는 선행 기술에 관한 문헌으로는 미국특허 제3426l01호, 일본 특허공개공보평 4-l80949, 5-202264, 7-316243, 서독특허 제1260l35호 등이 있는데 이들 선행 특허는 내후성과, 내충격성, 착색성 등을 향상 시키는 제조 방법이 제시되고 있지만 내열성을 향상시키는 방법은 제시되지 않고 있다.Literature related to the prior art for producing weatherable ASA resins is U.S. Patent No. 3426l01, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-l80949, 5-202264, 7-316243, and West German Patent No. 1260l35. The production method for improving the impact resistance, colorability and the like has been proposed, but no method for improving the heat resistance has been proposed.
본 발명은 내후성 수지의 내열성을 향상시키기 위해 내열성이 우수한 공중합체를 유화중합으로 합성한 후에 응고 및 건조 단계를 거쳐 열변형온도 105 ℃ 이상인 공중합체를 만든후 ASA 수지와 혼련하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of kneading with ASA resin after preparing a copolymer having a heat deformation temperature of 105 ° C. or higher through a coagulation and drying step after synthesizing a copolymer having excellent heat resistance by emulsion polymerization to improve heat resistance of the weather resistant resin.
본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention is described in detail as follows.
1)내후성 ASA 수지 제조 방법 1) Weathering ASA Resin Manufacturing Method
내후성 ASA 수지를 제조하는 방법은 3단계 유화 중합 방법이 바람직하다. 1단계 중합에서는 유화제를 사용하지 않고 아크릴레이트 단량체와 가교제 또는 그라프팅제를 사용하여 가교된 대구경 아크릴레이트 고무를 먼저 만들고; 2단계 중합에서는 1단계 중합에서 만들어진 고무를 시이드(seed)로 사용하여 여기에 단량체인 알킬아크릴레이트와 가교제, 그라프팅제를 첨가하여 아크릴레이트 고무 입자를 더 크게 만들어 대구경 아크릴레이트 고무를 제조하고; 3단계 중합에서는 2단계에서 만들어진 대구경 아크릴레이트 고무에 방향족 비닐화합물과 비닐시안화 화합물 단량체를 그라프트시켜 내후성 ASA 수지를 제조한다.As for the method of manufacturing a weather resistant ASA resin, the three-step emulsion polymerization method is preferable. In the first stage polymerization, a crosslinked large-diameter acrylate rubber is first made by using an acrylate monomer and a crosslinking agent or a grafting agent without using an emulsifier; In the two-stage polymerization, the rubber made in the one-stage polymerization is used as a seed, and the alkyl acrylate, the crosslinking agent, and the grafting agent are added thereto to make the acrylate rubber particles larger, thereby preparing a large diameter acrylate rubber; In the three-step polymerization, weather-resistant ASA resin is prepared by grafting aromatic vinyl compound and vinyl cyanide monomer to the large-diameter acrylate rubber prepared in step 2.
이를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail as follows.
1단계 중합에서 가교된 아크릴레이트 고무 제조시 주 단량체는 부틸아크릴레이트이며 그 사용량은 총 조성물 100 중량부 중 0.5 내지 5 중량부가 좋으며 가교제로서는 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 1,3-부탄디올디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜디메타크릴레이트, 트리메틸롤 프로판트리메타크릴레이트, 트리메틸롤메탄트리아크릴레이트 등이 있으며 그 사용량은 총 조성물 100 중량부에 0.05 내지 0.3 중량부의 범위가 좋다. 상기 가교제와 선택적으로 그라프팅제를 사용할 수 있는데, 그라프팅제로는 아릴메타크릴레이트(AMA)나 트리아릴이소시아누레이트(TAIC), 트리아릴아민(TAA), 디아릴아민(DAA) 등이 사용 가능하다.In preparing the cross-linked acrylate rubber in the first stage polymerization, the main monomer is butyl acrylate, and its amount is preferably 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition, and examples of the crosslinking agent include ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, Triethylene glycol dimethacrylate, 1,3-butanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol methacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, trimethylol propane trimethacrylate, trimethylol methane triacrylate And the amount thereof is preferably in the range of 0.05 to 0.3 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition. The crosslinking agent and optionally a grafting agent may be used. As the grafting agent, aryl methacrylate (AMA), triaryl isocyanurate (TAIC), triarylamine (TAA), diarylamine (DAA), or the like may be used. It is possible.
전해질로는 NaHCO3, Na2S2O7, K2CO3등이 사용될 수 있으며 그 사용량은 총 조성물 100 중량부에 대하여 0.05 내지 0.4 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 개시제로는 무기 혹은 유기 과산화 화합물이 사용되며 수용성 개시제나 유용성 개시제 모두 사용 가능하다. 구체적으로 예를 들면 칼륨퍼설페이트, 나트륨퍼설페이트, 암모늄퍼설페이트와 같은 수용성 개시제와 큐멘하이드로퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드와 같은 유용성 개시제 등이 있다. 중합 개시제의 사용량은 단량체 100 중량부에 대하여 0.05 내지 0.2 중량부가 좋다.As the electrolyte, NaHCO 3 , Na 2 S 2 O 7 , K 2 CO 3, and the like may be used, and the amount of use thereof is preferably 0.05 to 0.4 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition. As an initiator, an inorganic or organic peroxide compound is used, and both a water-soluble initiator and an oil-soluble initiator can be used. Specific examples thereof include water-soluble initiators such as potassium persulfate, sodium persulfate and ammonium persulfate, and oil-soluble initiators such as cumene hydroperoxide and benzoyl peroxide. The amount of the polymerization initiator to be used is preferably 0.05 to 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer.
2단계 중합에서는 1단계에서 사용하는 중합된 고무 라텍스를 시이드로하여 대구경화 하기 위한 단계인데, 여기에서 사용되는 단량체는 부틸아크릴레이트로서 그 사용량은 총 조성물 100 중량부 중 29 내지 49 중량부가 좋으며 유화제로서는 그 수용액의 pH가 9 내지 13 정도로 C12내지 C20의 탄소수를 가진 지방산 금속염 또는 로진산 금속염등 카르복실산 금속염의 유도체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 디옥틸설포석시네이트가 있는데, 소디움라우릴설페이트나 로진산 칼륨은 바람직하지 않다. 그라프팅제로는 아릴메타크릴레이트(AMA)나 트리아릴이소시아누레이트(TAIC), 트리아릴아민(TAA), 디아릴아민(DAA) 등이 사용 가능하며 그 사용량은 0.01 내지 0.07 중량부가 좋다. 중합후 가교된 대구경 아크릴레이트 고무 중합체 라텍스의 pH는 5 내지 9의 범위가 좋다. 또한 대구경 고무 중합체의 입경은 2500 내지 5000 Å 범위가 좋다.In the two-stage polymerization, a step for large-diameter curing is performed using the polymerized rubber latex used in the first step as a seed. The monomer used here is butyl acrylate, and its amount is preferably 29 to 49 parts by weight in 100 parts by weight of the total composition. As the pH of the aqueous solution, derivatives of carboxylic acid metal salts such as fatty acid metal salts or rosin acid metal salts having a carbon number of C 12 to C 20 or so may be used. For example, dioctylsulfosuccinate, sodium lauryl sulfate or potassium rosinate is not preferred. As the grafting agent, aryl methacrylate (AMA), triaryl isocyanurate (TAIC), triarylamine (TAA), diarylamine (DAA), and the like can be used, and the amount thereof is preferably 0.01 to 0.07 parts by weight. The pH of the crosslinked large diameter acrylate rubber polymer latex after polymerization is in the range of 5-9. In addition, the particle size of the large-diameter rubber polymer is preferably in the range of 2500 to 5000 mm 3.
3단계 중합은 2단계에서 중합된 대구경 아크릴레이트 고무에 방향족비닐 화합물과 비닐시안화 화합물을 사용하여 그라프팅시키는 단계인데 총 조성물 100 중량부 중 30 내지 60 중량부의 방향족 비닐 화합물과 10 내지 20 중량부의 비닐시안화 화합물을 사용하는 것이 좋고 필요에 따라 (메타)아크릴산 에스테르화합물이나 기능성 단량체를 그라프팅 공중합시키는 것도 가능하다. 3단계에서도 상기 2단계와 같은 유화제가 사용되는데, 예를 들어 디옥틸설포석시네이트가 있는데, 소디움라우릴설페이트는 바람직하지 않다. 분자량 조절제는 3급 도데실 메르캅탄이 사용될 수 있다. 중합 종료후 중합 전환율은 95 % 이상이고 이 라텍스에 열 안정제를 투여하여 90 ℃ 이상의 온도에서 염화 칼슘 수용액으로 응집시킨 후 탈수 및 건조시켜 분말을 얻었다.Three-step polymerization is a step of grafting the large diameter acrylate rubber polymerized in step 2 by using an aromatic vinyl compound and a vinyl cyanide compound, and 30 to 60 parts by weight of an aromatic vinyl compound and 10 to 20 parts by weight of vinyl in 100 parts by weight of the total composition. It is good to use a cyanide compound, and if necessary, it is also possible to graft copolymerize a (meth) acrylic acid ester compound and a functional monomer. In step 3, the same emulsifier as step 2 is used, for example dioctylsulfosuccinate, but sodium lauryl sulfate is not preferred. As the molecular weight modifier, tertiary dodecyl mercaptan may be used. After the completion of the polymerization, the polymerization conversion was 95% or more, and a thermal stabilizer was added to the latex to coagulate with an aqueous calcium chloride solution at a temperature of 90 ° C or higher, followed by dehydration and drying to obtain a powder.
상기에서 제조한 내후성 ASA 중합체의 라텍스 안정성 여부는 다음과 같이 고형 응고분(%)을 측정하여 판단하고 그라프트율과 라텍스 입자경은 하기와 같은 식과 방법으로 측정한다.The latex stability of the weathering ASA polymer prepared above is determined by measuring the solidified solid content (%) as follows. The graft rate and the latex particle size are measured by the following formula and method.
1) 고형응고분(%) = 반응조내의 생성 응고물 무게(g) / 투여된 총 단량체의 무게 * 1001) Solid Coagulation (%) = Weight of Formed Coagulant in Reactor (g) / Weight of Total Monomers Administered * 100
2) 그라프트율(%) = 그라프트된 단량체 무게 / 고무질 무게 * 1002) Graft Rate (%) = Grafted Monomer Weight / Gum Weight * 100
3) 입자경 : 다이나믹 레이져라이트 스케트링법으로 Nicomp(모델명 : 370 HPL)을 이용하여 측정한다.3) Particle diameter: Measured using Nicomp (model name: 370 HPL) by the dynamic laser light skating method.
2)내열성 공중합체 수지 제조 방법 2) Heat resistant copolymer resin manufacturing method
내열성 공중합체의 합성은 이온교환수 120∼180중량부, α-메틸스티렌 65∼80 중량부와 α-메틸스티렌의 중량부에 대하여 5 - 20 중량%의 스티렌 그리고, α,β-불포화 카르복실산 5 중량부 이하, 비닐시안 화합물 25 중량부 이하, 아크릴계 단량체 10 중량부 이하, 메타크릴아마이드 혹은 아크릴아마이드 10 중량부 이하를 이용하여 중합하는데, 중합온도는 65∼75 ℃가 적합하다. 유화제로는 로진산칼륨, 로진산나트륨 등의 로진산이나 올레인산칼륨, 올레인산나트륨, 스테아린산나트륨 등의 지방산염 및 알킬아릴슬폰산염 등을 사용한다. 중합 개시제로는 큐멘하이드로퍼옥사이드(CHP), 디이소프로필벤젠하이드로퍼옥사이드(DIPHP), 과황산염 등과 같은 과산화물과 소디움포름알데히드 술폭실레이트, 소디움에틸렌디아민 테트라아세테이트, 황산 제 1철, 덱스트로즈, 피롤린산나트륨, 아황산나트륨등과 같은 환원제와의 혼합물로 된 산화-환원계 촉매를 사용할 수 있는데, 보다 적합하기로는 디이소프로필벤젠 하이드로 퍼옥사이드와 과황산염과의 혼합 이용이 적절하다. 산화-환원계 촉매의 이용시 산화제의 량은 총조성물 100 중량부 기준 0.2∼0.4 중량부이고 투여 방법은 분할 투여 방식과 연속적 투여의 복합형태를 취한다. 분자량 조절제는 총 조성물 100 중량부당 0.5 중량부 이하로 이용한다. 중합 종료후 중합 전환율은 95 % 이상이며, 수득된 라텍스를 110 ℃에서 응고하고 건조하여 고체상태의 분말도 얻을 수 있다. 이 분말을 메틸에틸케톤중에 30 ℃에서 측정한 공중합체의 고유점도는 0.35∼0.6 dl/g이며, 열변형 온도는 105 ℃이상이다.. 그리고 테트라메틸실란을 이용한l3C-NMR을 측정하고 147.5∼150 ppm 범위에 나타나는 -{α-메틸스티렌(MS)-α-메틸스티렌-α-메틸스티렌}-의 구조를 갖는 모노머 사슬의 중량%가 13 % 이하임을 확인하였다. α-메틸스티렌(MS)으로 구성된 모노머 사슬이 많올 경우 유리전이온도는 높게 나타나지만 가공시 열분해가 일어나 본 발명에서 의도하는 열안정성의 효과는 달성할 수 없다. 이러한 모노머 사슬을 적절히 제어하기 위해서는 α-MS에 대한 나머지 투여되어지는 단량체의 중량비와 투여 방법 및 중합 온도 제어 등이 여기에 영향을 미친다.The synthesis of the heat-resistant copolymer was performed by 120 to 180 parts by weight of ion-exchanged water, 65 to 80 parts by weight of α-methylstyrene and 5 to 20% by weight of styrene, and α, β-unsaturated carboxyl, based on the weight of α-methylstyrene. The polymerization is carried out using 5 parts by weight or less of acid, 25 parts by weight or less of vinyl cyan compound, 10 parts by weight or less of acryl-based monomer, and 10 parts by weight or less of methacrylamide or acrylamide. Examples of the emulsifier include rosin acids such as potassium rosin and sodium rosin, fatty acid salts such as potassium oleate, sodium oleate and sodium stearate, and alkylaryl sulfonates. Polymerization initiators include peroxides such as cumene hydroperoxide (CHP), diisopropylbenzene hydroperoxide (DIPHP), persulfate, sodium formaldehyde sulfoxylate, sodium ethylenediamine tetraacetate, ferrous sulfate, dextrose Oxidation-reduction catalysts made of a mixture with a reducing agent such as sodium pyrrolate, sodium sulfite, and the like may be used. More preferably, a mixture of diisopropylbenzene hydroperoxide and persulfate is appropriate. The amount of oxidant in the use of the redox catalyst is 0.2 to 0.4 parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition, and the method of administration takes the form of a divided dosage form and a continuous dosage form. The molecular weight modifier is used in an amount of 0.5 parts by weight or less per 100 parts by weight of the total composition. After the completion of the polymerization, the polymerization conversion was 95% or more, and the obtained latex was solidified at 110 ° C. and dried to obtain a solid powder. The intrinsic viscosity of the copolymer measured at 30 DEG C in methyl ethyl ketone was 0.35 to 0.6 dl / g, and the heat deformation temperature was 105 DEG C or higher. The l3 C-NMR using tetramethylsilane was measured and 147.5. It was confirmed that the weight% of the monomer chain having a structure of-{α-methylstyrene (MS) -α-methylstyrene-α-methylstyrene}-appearing in the range of ˜150 ppm was 13% or less. When there are many monomer chains composed of α-methylstyrene (MS), the glass transition temperature appears high, but pyrolysis occurs during processing, and thus the effect of thermal stability intended in the present invention cannot be achieved. In order to appropriately control such monomer chains, the weight ratio of the remaining monomers to α-MS, the administration method, and the polymerization temperature control affect them.
본 발명에서는 총 단량체중 80∼90 중량%를 반응개시 후 일괄 투여하고 약 1시간 30분에 걸쳐 온도를 65 ℃까지 승온한 다음 나머지 단량체중 80 중량%를 5시간에 걸쳐 연속 투여 후 온도를 72∼75 ℃로 승온하고 나머지 단량체와 과황산염을 투여한 후 1시간 정도 숙성시킨 후 반응을 종료시킨다. 초기에 α-MS은 일괄 투여되고 반응 속도를 가속화 시키기 위해 α-MS 함량의 5∼20 중량%의 스티렌과 아크릴로니트릴이 투여되고 라텍스 안정성을 부가하기 위해 메탈크릴아마이드 혹은 아크릴아마이드가 5 증량부 이하로 투여된다.In the present invention, 80 to 90% by weight of the total monomers after the start of the reaction in a batch and the temperature is raised to 65 ℃ over about 1 hour 30 minutes and then 80% by weight of the remaining monomers for 5 hours after continuous administration 72 The reaction was terminated after the temperature was raised to ˜75 ° C., the remaining monomers and the persulfate were administered, and aged for about 1 hour. Initially, α-MS is administered in batches, 5-20% by weight of styrene and acrylonitrile in the α-MS content is accelerated to accelerate the reaction rate, and 5 parts by weight of metalacrylamide or acrylamide is added to add latex stability. It is administered below.
3)혼련 과정 3) kneading process
상기 1) 방법으로 제조된 내후성 ASA 수지와 상기 2) 방법으로 제조된 내열성 공중합체 수지에 산화 방지제 및 광 안정제를 투입한 후 200 ℃ 내지 250 ℃에서 압출 혼련기를 이용하여 펠렛을 제조하고 이 펠렛을 다시 사출하여 물성을 측정하였다. 물성은 ASTM 방법으로 측정하였다.After the antioxidant and the light stabilizer were added to the weathering ASA resin prepared by the method 1) and the heat-resistant copolymer resin prepared by the method 2), pellets were prepared using an extruder kneader at 200 ° C. to 250 ° C. Injection was carried out again to measure physical properties. Physical properties were measured by the ASTM method.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명의 범위가 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited by Examples.
<실시예 1><Example 1>
A) 내후성 ASA 수지 제조 공정A) Weathering ASA Resin Manufacturing Process
(1단계 중합 반응)(1 step polymerization reaction)
이온 교환수 70 중량부70 parts by weight of ion-exchanged water
부틸아크릴레이트(BA) 2 중량부Butyl acrylate (BA) 2 parts by weight
에틸렌글리콜디메타크릴레이트(EDMA) 0.07 중량부0.07 part by weight of ethylene glycol dimethacrylate (EDMA)
탄산수소나트륨 0.1 중량부0.1 parts by weight of sodium bicarbonate
칼륨퍼설페이트(KPS) 0.05 중량부0.05 parts by weight of potassium persulfate (KPS)
상기 조성물을 질소치환된 중합 반응기에 넣고 70 ℃까지 승온한 후 1시간 동안 반응시킨다.The composition was placed in a nitrogen-substituted polymerization reactor and heated to 70 ° C. and reacted for 1 hour.
(2단계 중합 반응)(2-step polymerization reaction)
이온 교환수 45 중량부45 parts by weight of ion-exchanged water
디옥틸설포석시네이트 0.5 중량부0.5 parts by weight of dioctylsulfosuccinate
부틸아크릴레이트(BA) 38 중량부Butyl acrylate (BA) 38 parts by weight
에틸렌글리콜디메타크릴레이트(EDMA) 0.12 중량부0.12 parts by weight of ethylene glycol dimethacrylate (EDMA)
아릴메타크릴레이트(AMA) 0.04 중량부Aryl methacrylate (AMA) 0.04 parts by weight
탄산수소나트륨 0.1 중량부0.1 parts by weight of sodium bicarbonate
칼륨퍼설페이트 0.06 중량부0.06 parts by weight of potassium persulfate
아크릴로니트릴(AN) 3 중량부Acrylonitrile (AN) 3 parts by weight
메틸메타크릴레이트(MMA) 2 중량부Methyl methacrylate (MMA) 2 parts by weight
상기 조성물에서 촉매인 칼륨퍼설페이트를 제외한 모든 조성물을 혼합물로 만든 후 1단계 중합 반응물에 만들어진 혼합물과 촉매를 70 ℃에서 4시간 동안 연속으로 각각 투입하면서 중합 반응을 실시하였다.All the compositions except the potassium persulfate catalyst in the composition was made into a mixture, and then the mixture and the catalyst prepared in the first-stage polymerization reactant were continuously introduced at 70 ° C. for 4 hours, respectively.
이 때 얻어진 라텍스의 입경은 4000 Å, pH는 8, 중합 전환율은 98 %였다.The particle size of the latex obtained at this time was 4000 Pa, pH was 8, and the polymerization conversion rate was 98%.
(3단계 중합 반응)(3-step polymerization reaction)
이온 교환수 63 중량부63 parts by weight of ion-exchanged water
디옥틸설포석시네이트 0.5 중량부0.5 parts by weight of dioctylsulfosuccinate
스티렌(SM) 40 중량부Styrene (SM) 40 parts by weight
아크릴로니트릴(AN) 15 중량부15 parts by weight of acrylonitrile (AN)
3급 도데실메르캅탄(TDDM) 0.05 중량부0.05 parts by weight of tertiary dodecyl mercaptan (TDDM)
칼륨퍼설페이트 0.1 중량부0.1 part by weight of potassium persulfate
상기 조성물에서 촉매인 칼륨퍼설페이트를 제외한 모든 조성물을 혼합물로 만든 후, 2단계 중합 반응물에 촉매와 혼합물을 각각 70 ℃에서 3시간 동안 연속으로 투입하면서 중합 반응을 실시한 후 중합 전환율을 높이기 위하여 80 ℃에서 1시간 동안 더 반응시킨 후 60 ℃까지 냉각시켰다.In the composition, all the compositions except for the potassium persulfate catalyst were made into a mixture, and then the catalyst and the mixture were continuously added to the two-stage polymerization reaction at 70 ° C. for 3 hours, followed by polymerization to increase the polymerization conversion at 80 ° C. After further reacting for 1 hour at, it was cooled to 60 ° C.
이 때 중합된 라텍스의 입경은 4800 Å이였으며 중합 전환율은 99 %, pH는 9.5, 그라프트율은 45 %였다.At this time, the particle size of the polymerized latex was 4800 mm 3, the polymerization conversion rate was 99%, the pH was 9.5, the graft rate was 45%.
수득된 라텍스를 염화 칼슘 수용액으로 90 ℃에서 응집한 후 탈수하고 건조하여 내후성 ASA 분말 입자를 수득하였다.The latex obtained was aggregated at 90 ° C. with an aqueous calcium chloride solution, dehydrated and dried to obtain weatherable ASA powder particles.
B) 내열성 공중합체 수지 제조 방법B) Heat Resistant Copolymer Resin Manufacturing Method
(1단계 중합반응)(1 step polymerization)
이온 교환수 100 중량부100 parts by weight of ion-exchanged water
α-메틸스티렌 72 중량부72 parts by weight of α-methylstyrene
스티렌 5 중량부Styrene 5 parts by weight
아크릴로니트릴 8.2 중량부8.2 parts by weight of acrylonitrile
소디움도데실벤젠슬포네이트 2 중량부2 parts by weight of sodium dodecylbenzenesulfonate
3급 도데실메르캅탄(TDDM) 0.3 중량부0.3 parts by weight of tertiary dodecyl mercaptan (TDDM)
메타크릴아마이드 2 중량부2 parts by weight of methacrylamide
디이소프로필벤젠하이드로퍼옥사이드 0.3 중량부0.3 part by weight of diisopropylbenzenehydroperoxide
소디움에틸렌디아민테트라아세테이트 0.1 중량부Sodium Ethylenediaminetetraacetate0.1 parts by weight
황산 제 1철 0.005 중량부0.005 parts by weight of ferrous sulfate
포름알데히드소디움슬폭실레이트 0.2 중량부Formaldehyde sodium sulfoxylate 0.2 parts by weight
로진산칼륨 0.5 중량부0.5 parts by weight of potassium rosin
상기 조성물을 질소 치환된 중합반응기에 일괄 투여하여 1시간 동안 반응 온도를 연속적으로 1시간 30분 동안 65 ℃까지 올렸다. 초기에 α-MS은 일괄투여되고 반응 속도를 가속화 시키기 위해 α-MS 함량의 5∼20 중량%의 스티렌과 아크릴로니트릴이 투여되고 라텍스 안정성을 부가하기 위해 메탈크릴아마이드 혹은 아크릴아마이드가 5 중량부 이하로 투여된다.The composition was administered in a batch to a nitrogen-substituted polymerization reactor to raise the reaction temperature continuously to 65 ° C. for 1 hour and 30 minutes for 1 hour. Initially, α-MS is dosed in batches and 5-20% by weight of styrene and acrylonitrile in the α-MS content is added to accelerate the reaction rate, and 5 parts by weight of metal acrylate or acrylamide is added to add latex stability. It is administered below.
{2단계 중합반응)(2 stage polymerization)
이온교환수 40 중량부40 parts by weight of ion-exchanged water
아크릴로니트릴 5 중량부5 parts by weight of acrylonitrile
메타크릴아마이드 2 중량부2 parts by weight of methacrylamide
메타크릴산 2 중량부2 parts by weight of methacrylic acid
로진산칼륨 0.5 중량부0.5 parts by weight of potassium rosin
온도가 65 ℃에 도달하면 2단계 중합 반응으로 단량체중 80 중량%를 5시간에 걸쳐 연속투여 한다. 그리고 중합온도를 72∼75 ℃로 승온하고 나머지 3단계 중합 반응을 진행한다. 이미 단량체와 과황산염을 투여한후 l시간 정도 숙성시킨 후 반응을 종료시킨다.When the temperature reaches 65 ° C., 80% by weight of the monomers are continuously administered over 5 hours in a two-step polymerization reaction. Then, the polymerization temperature is raised to 72 to 75 ° C. and the remaining three stages of polymerization are performed. After the monomer and persulfate have already been administered, it is aged for about 1 hour and then the reaction is terminated.
(3단계 중합반응)(3-step polymerization)
이온교환수 15 중량부15 parts by weight of ion-exchanged water
아크릴로니트릴 3.5 중량부3.5 parts by weight of acrylonitrile
과황산염 0.15 중량부Persulfate 0.15 parts by weight
메타크릴산 0.3 중량부0.3 part by weight of methacrylic acid
로진산칼륨 0.05 중량부0.05 parts by weight of potassium rosin
3급 도데실메르캅탄(TDDM) 0.04 중량부Grade 3 dodecyl mercaptan (TDDM) 0.04 part by weight
물성 측정결과는 표 1에 나타내었다.Physical property measurement results are shown in Table 1.
<실시예 2><Example 2>
실시예 1의 A)에서 2단계 중합과 3단계 증합의 조성물을 통합하여 4시간 동안 연속으로 투입한것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 물성 측정결과는 표 1에 나타내었다.In Example 1 A) was carried out in the same manner as in Example 1 except that the composition of the two-stage polymerization and three-stage integration was added continuously for 4 hours. Physical property measurement results are shown in Table 1.
<실시예 3><Example 3>
실시예 1의 A)에서 EDMA 대신 TAIC를 사용한것 외에는 실시예 1과 동일하게 방법으로 실시하였다. 물성 측정결과는 표 1에 나타내었다.In Example 1 A), the same procedure as in Example 1 was conducted except that TAIC was used instead of EDMA. Physical property measurement results are shown in Table 1.
<비교예 1>Comparative Example 1
실시예 1의 A)에서 2,3단계 중합에서는 디옥틸설포석시네이트 대신 소디움 라우릴 설페이트를 사용한것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 중합하였다. 물성 측정결과는 표 2에 나타내었다.In Example 1 A), the polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that sodium lauryl sulfate was used instead of dioctylsulfosuccinate. Physical property measurement results are shown in Table 2.
<비교예 2>Comparative Example 2
실시예 1의 A)에서 2단계 증합에서 디옥틸설포석시네이트 대신 로진산 칼륨을 쓴것을 제외하면 실시예 1과 동일한 방법으로 증합을 실시하였다. 물성 측정결과는 표 2에 나타내었다.The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1, except that potassium rosin was used instead of dioctylsulfosuccinate in the two-stage synthesis in Example 1). Physical property measurement results are shown in Table 2.
<비교예 3>Comparative Example 3
실시예 1의 A)에서 2단계 중합에서 아크릴로니트릴을 3단계 중합에 투입하고 2단계 중합의 메틸 메타 아크릴레이트를 스타이렌으로 대체하여 3단계에 투입하는것 외에는 실시에 1과 동일한 방법으로 중합을 실시하였다. 물성 측정결과는 표 2에 나타내었다.In Example A), the polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that acrylonitrile was added to the three-step polymerization in the two-step polymerization, and methyl methacrylate of the two-step polymerization was replaced with styrene. Was carried out. Physical property measurement results are shown in Table 2.
<실시예 4><Example 4>
실시예 1의 B)에서 제조된 내열성 증합체 20 중량부와 중량부와 실시예 1의 A)에서 제조된 그라프트 공중합체 20 중량부를 중량 평균 분자량이 100,000 이고 아크릴로 니트릴 함량이 30 중량%인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 (SAN 1) 60 중량부와 일반적인 ABS 압출시 사용되는 활제, 열안정제를 투여하고 압출하여 pellet을 만들고 이를 사출하여 그 시편으로 물성을 측정한다. 또한 sheet 압출하여 열변형온도 시험용 시편을 제조한다. 물성 및 열변형온도를 표 3에 나타내었다.20 parts by weight of the heat resistant copolymer prepared in Example 1) and 20 parts by weight of the graft copolymer prepared in Example 1) of A) had a weight average molecular weight of 100,000 and an acrylonitrile content of 30% by weight. Styrene-acrylonitrile copolymer (SAN 1) 60 parts by weight and the lubricant and heat stabilizer commonly used for ABS extrusion are administered and extruded to make pellets and injected to measure the physical properties of the specimen. In addition, a sheet for thermal deformation temperature test is prepared by sheet extrusion. Properties and heat deflection temperatures are shown in Table 3.
<실시예 5>Example 5
실시예 1의 B)에서 제조된 내열성 중합체 30 중량부와 실시예 1의 A)에서 제조된 그라프트 공중합체 10 중량부를 중량 평균 분자량이 100,000이고 아크릴로 니트릴 함량이 30 중량%인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 (SAN 1)60 중량부와 일반적인 ABS 압출시 사용되는 활제, 열안정제를 투여하고 압출하여 pellet을 만들고 이를 사출하여 그 시편으로 물성을 측정한다. 또한 sheet 압출하여 열변형은도 시험용 시편을 제작한다. 물성 및 열변형온도를 표 3에 나타내었다.30 parts by weight of the heat resistant polymer prepared in B) of Example 1 and 10 parts by weight of the graft copolymer prepared in A) of Example 1 were styrene-acryl with a weight average molecular weight of 100,000 and an acrylonitrile content of 30% by weight. Nitrile copolymer (SAN 1) 60 parts by weight, a lubricant and a heat stabilizer commonly used for ABS extrusion are administered and extruded to make pellets and injected to measure the physical properties of the specimen. In addition, the sheet is extruded to prepare a test specimen for thermal deformation. Properties and heat deflection temperatures are shown in Table 3.
<실시예 6><Example 6>
실시예 1의 B)에서 제조된 내열성 중합체 10중량부와 실시예 1의 A)에서 제조 그라프트 공중합체 30 중량부를 중량 평균 분자량이 100,000이고 아크릴로 니트릴 함량이 30 중량%인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN 1) 60중량부와 일반적인 ABS 압출시 사용되는 활제, 열안정제를 투여하고 압출하여 pellet을 만들고 이를 사출하여 그 시편으로 물성을 측정한다. 또한 sheet 압출하여 열변형온도 시헝용 시편을 제작한다. 물성을 표 3에 나타내었다.10 parts by weight of the heat-resistant polymer prepared in Example B) and 30 parts by weight of the graft copolymer prepared in Example A) are styrene-acrylonitrile having a weight average molecular weight of 100,000 and an acrylonitrile content of 30% by weight. 60 parts by weight of the copolymer (SAN 1) and the lubricant and heat stabilizer used in general ABS extrusion are administered and extruded to make pellets and injected to measure the physical properties of the specimen. In addition, the sheet is extruded to prepare a specimen for heat deflection temperature. Physical properties are shown in Table 3.
<비교예 4><Comparative Example 4>
비교예 1에서 제조된 내후성 공중합체 20 중량부와 실시예 1의 B)에서 제조된 내열성 중합체 20 중량부를 중량평균 분자량이 100,000이고 아크릴로니트릴 함량이 30 중량%인 스티렌-아크릴로니트 공중합체 (SAN l) 60 중량부와 일반적인 ABS 압출시 사용되는 활제, 열안정제를 투여하고 압출하여 pellet을 만들고 이를 사출하여 그 시편으로 물성을 측정한다. 또한 sheet 압출하여 열변형온도 시험용 시편을 제작한다. 물성을 표 3에 나타내었다.20 parts by weight of the weather resistant copolymer prepared in Comparative Example 1 and 20 parts by weight of the heat resistant polymer prepared in Example B) have a styrene-acrylonitrile copolymer having a weight average molecular weight of 100,000 and an acrylonitrile content of 30% by weight ( SAN l) 60 parts by weight, lubricant and heat stabilizer used in general ABS extrusion are administered and extruded to make pellets and injected to measure the physical properties of the specimen. In addition, a sheet for thermal deformation temperature test is manufactured by sheet extrusion. Physical properties are shown in Table 3.
<비교예 5>Comparative Example 5
비교예 1에서 제조된 그라프트 공중합체 10 중량부와 실시예 1의 B)에서 제조된 내열성 중합체 30중량부를 중량 평균 분자량이 100,000이고 아크릴로니트릴 함량이 30 중량%인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 (SAN 1) 60 중량부와 일반적인 ABS 압출시 사용되는 활제, 열안정제를 투여하고 압출하여 pellet을 만들고 이를 사출하여 그 시편으로 물성을 측정한다. 또한 sheet압출하여 열변형온도 시험용 시편을 제작한다. 물성을 표 3에 나타내었다.10 parts by weight of the graft copolymer prepared in Comparative Example 1 and 30 parts by weight of the heat resistant polymer prepared in B) of Example 1 were styrene-acrylonitrile copolymers having a weight average molecular weight of 100,000 and an acrylonitrile content of 30% by weight. (SAN 1) 60 parts by weight of a lubricant and a heat stabilizer used in general extrusion ABS is administered, extruded to make a pellet and injected to measure the physical properties of the specimen. In addition, a sheet for thermal deformation temperature test is prepared by sheet extrusion. Physical properties are shown in Table 3.
<비교예 6>Comparative Example 6
비교예 1에서 제조된 그라프트 공중합체 30 중량부와 실시예 1의 B)에서 제조된 내열성 공중합체 10 중량부를 중량평균 분자량이 100,000이고 아크릴로니트릴 함량이 30 중량%인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 (SAN 1) 60 중량부와 일반적인 ABS 압출시 사용되는 활제, 열안정제를 투여하고 압출하여 pellet을 만들고 이를 사출하여 그 시편으로 물성을 측정한다. 또한 sheet 압출하여 열변형온도시편을 제작한다. 물성을 표 3에 나타네었다.30 parts by weight of the graft copolymer prepared in Comparative Example 1 and 10 parts by weight of the heat resistant copolymer prepared in B) of Example 1 were styrene-acrylonitrile aerials having a weight average molecular weight of 100,000 and an acrylonitrile content of 30% by weight. Coalescing (SAN 1) 60 parts by weight of a lubricant and a thermal stabilizer commonly used for ABS extrusion are administered and extruded to make pellets which are then injected to measure the physical properties of the specimen. In addition, the sheet is extruded to produce a thermal deformation temperature specimen. Physical properties are shown in Table 3.
<비교예 7>Comparative Example 7
비교예 3에서 제조된 그라프트 공중합체 20 중량부를 실시예 1에서 제조된 그라프트 공중함체 B 20 중량부를 중량 평균 분자량이 100,000이고 아크릴로니트릴 함량이 30 중량%인 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 (SAN 1) 60중량부와 일반적인 ABS 압출시 사용되는 활제, 열안정제를 투여하고 압출하여 pellet을 만들고 이를 사출하여 그 시편으로 믈성을 측정한다. 또한 sheet 압출하여 열변형온도 시험용 시편을 제작한다. 물성을 표 3에 나타내었다.20 parts by weight of the graft copolymer prepared in Comparative Example 3 20 parts by weight of the graft copolymer B prepared in Example 1 is a styrene-acrylonitrile copolymer having a weight average molecular weight of 100,000 and an acrylonitrile content of 30% by weight ( SAN 1) Apply 60 parts by weight of lubricant and heat stabilizer, which is used for general ABS extrusion, and extrude to make pellet. In addition, a sheet for thermal deformation temperature test is manufactured by sheet extrusion. Physical properties are shown in Table 3.
표 3의 각 실시예 및 비교예에 대한 결과에 의하면, ASTM D648 측정 방법에 의한 열변형 온도는 통상의 내후성 수지가 평균적으로 85 ℃인 것과 비교해보면, 내열성 공중합체와 혼련함으로써 내열성이 향상됨을 알 수 있다. 또한 표 1, 2, 3의 각 비교예에 나타난 바와 같은 내열성이 향상된 내후성 ASA수지의 내충격성 등의 기계적 물성의 저하를 방지하기 위해서는 내후성 ASA수지 제조시 유화제로 디옥틸설포석시네이트 등이 사용되어야 한다.According to the results of the Examples and Comparative Examples of Table 3, the heat distortion temperature by the ASTM D648 measuring method is compared with the average weather resistance resin of 85 ℃, it is found that the heat resistance is improved by kneading with the heat resistant copolymer Can be. In addition, dioctylsulfosuccinate should be used as an emulsifier in the preparation of weatherable ASA resins in order to prevent mechanical properties such as impact resistance of weatherable ASA resins having improved heat resistance as shown in Comparative Examples of Tables 1, 2 and 3. do.
◎ : 개선 효과가 큼◎: Large improvement effect
○ : 일부 개선 효과 있음○: some improvement effect
× : 목적하는 바에 부합안됨×: does not meet the purpose
본 발명에서는 내열성이 우수한 내열성 공중합체를 유화중합으로 합성하여 응고 및 건조 단계를 거쳐 열변형온도 105 ℃ 이상인 공중합체를 만든후 ASA 수지와 혼련함으로써 내후성 수지의 내열성을 향상시켰다. 그러면서도 내열성 공중합체와의 혼련으로 발생할 수 있는 내충격성의 저하를 극복하였다.In the present invention, a heat-resistant copolymer having excellent heat resistance is synthesized by emulsion polymerization, and a copolymer having a heat deformation temperature of 105 ° C. or higher through a solidification and drying step is kneaded with an ASA resin to improve the heat resistance of the weather resistant resin. At the same time, it overcomes the deterioration in impact resistance that may occur by kneading with the heat resistant copolymer.
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