TWI822891B - 熱塑性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
所提供者係一種熱塑性樹脂組成物,該熱塑性樹脂組成物包括:第一接枝共聚物,其包括(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體單元、經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體單元、和丙烯腈系單體單元;第二接枝共聚物,其包括(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體單元、未經烷基取代之苯乙烯系單體單元、和丙烯腈系單體單元;第一苯乙烯系共聚物,其包括經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體單元和丙烯腈系單體單元;第二苯乙烯系共聚物,其包括未經烷基取代之苯乙烯系單體單元和丙烯腈系單體單元;以及烯烴系共聚物,其包括(甲基)丙烯酸C1
至C3
烷酯系單體單元。該熱塑性樹脂組成物展現顯著優異的耐化學性和顯著優異的外觀特性,同時保持基本性質。
Description
[相關申請案之交叉參照]
本案主張2018年10月31日申請之韓國專利申請案第10-2018-0132191號之優先權和利益,其揭露以引用彼之整體的方式併入本文中。
本發明關於一種熱塑性樹脂組成物,更具體地,關於一種展現優異的耐化學性和優異的外觀特性之熱塑性樹脂組成物。
通常,藉由丙烯酸系橡膠聚合物(acrylic-based rubber polymer)與芳族乙烯基系單體(aromatic vinyl-based monomer)和丙烯腈系單體(vinyl cyan-based monomer)的接枝聚合形成的丙烯酸系接枝共聚物展現優異的耐候性和優異的耐老化性。包括此種丙烯酸系接枝共聚物的熱塑性樹脂組成物被用於各種領域中,諸如汽車、船隻、休閒產品、建築材料、園藝產品等,並且其用途正在迅速增加。
同時,隨著用戶在情感品質上的需求增加,已進行研究,以藉由使用熱塑性樹脂組成物加工修飾(finishing)諸如PVC、鋼板等基底材料來實現優雅的外觀、優異的著色性、和優異的耐候性。
由於包括丙烯酸系接枝共聚物的裝飾片展現出與常規的PVC或PP相比為優異的加工穩定性,並且不包括重金屬組分,因此其作為環保材料受到關注。但是,該裝飾片存在的問題是:在儲存期間會留下壓痕,或者在加工期間片尺寸會變形(膨脹或縮小)。另外,當使用黏合劑黏著該裝飾片至基底材料時,由於耐化學性差,裝飾片可能會溶解。
因此,需要開發一種展現改善的外觀品質和改善的耐化學性之熱塑性樹脂組成物。
[技術問題]
本發明針對提供一種熱塑性樹脂組成物,其展現改善的耐化學性、改善的耐熱性、和改善的外觀特性,同時在諸如可加工性、硬度、著色性(colorability)、耐衝擊性(impact resistance)等基本性質上優異。
[技術手段]
本發明的一個態樣提供了一種熱塑性樹脂組成物,該熱塑性樹脂組成物包括:第一接枝共聚物,其包括(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體單元(C4
to C10
alkyl (meth)acrylate-based monomer unit)、經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體單元(C1
to C3
alkyl-substituted styrene-based monomer unit)、和丙烯腈系單體單元;第二接枝共聚物,其包括(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體單元、未經烷基取代之苯乙烯系單體單元、和丙烯腈系單體單元;第一苯乙烯系共聚物,其包括經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體單元和丙烯腈系單體單元;第二苯乙烯系共聚物,其包括未經烷基取代之苯乙烯系單體單元和丙烯腈系單體單元;以及烯烴系共聚物(olefin-based copolymer),其包括(甲基)丙烯酸C1
至C3
烷酯系單體單元。
[有利效果]
根據本發明的熱塑性樹脂組成物可展現顯著改善的耐化學性、耐熱性、和外觀特性,並同時在諸如可加工性、硬度、著色性、耐衝擊性等基本性質上優異。
[本發明的模式]
在下文中,將更詳細地描述本發明,以促進對本發明的理解。
在本說明書和申請專利範圍中使用的術語和詞語不應被解釋為限於常用含義或詞典中的含義,並且基於發明人可以適當地定義術語的概念以最好的方式描述彼之發明的原則,應用與本發明的技術精神一致的含義和概念來解釋術語和詞語。
在本發明中,接枝共聚物的殼的重量平均分子量可指包括被接枝到核上的芳族乙烯基系單體單元和丙烯腈系單體單元之共聚物的重量平均分子量。
在此,芳族乙烯基系單體單元可以是選自由經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體單元和未經烷基取代之苯乙烯系單體單元所組成群組中的一或多者。
在本發明中,接枝共聚物的殼的重量平均分子量可如下測量:在將接枝共聚物溶解在丙酮中並離心,並接著將溶解在丙酮中的部分(溶膠)溶解在四氫呋喃(THF)中後,藉由凝膠滲透色譜法(GPC, Waters Breeze)而以相對於標準聚苯乙烯(PS)樣品的相對值測量接枝共聚物的殼的重量平均分子量。
在本發明中,接枝共聚物的接枝度可以藉由以下方程式計算。
接枝度(%):經接枝單體的重量(g)/橡膠的重量(g)×100
經接枝單體的重量(g):將接枝共聚物粉末溶於丙酮中並離心後所獲得的不溶物(凝膠)的重量
橡膠的重量(g):在接枝共聚物粉末的製備中理論上添加的(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體的重量
在本發明中,可以藉由動態光散射法,具體地藉由使用Nicomp 380儀器(由PSS製造)來測量種子、核和接枝共聚物的平均粒徑。
在本發明中,平均粒徑可以指在藉由動態光散射法測得的粒徑分佈中的算術平均粒徑,具體地,指在散射強度分佈中測得的平均粒徑。
在本發明中,可以藉由使用THF作為洗脫劑的GPC (Waters Breeze)而以相對於標準PS樣品的相對值測量重量平均分子量。1. 熱塑性樹脂組成物
根據本發明實施態樣的一種熱塑性樹脂組成物包括:A-1)第一接枝共聚物,其包括(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體單元、經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體單元、和丙烯腈系單體單元;A-2)第二接枝共聚物,其包括(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體單元、未經烷基取代之苯乙烯系單體單元、和丙烯腈系單體單元;B-1)第一苯乙烯系共聚物,其包括經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體單元和丙烯腈系單體單元;B-2)第二苯乙烯系共聚物,其包括未經烷基取代之苯乙烯系單體單元和丙烯腈系單體單元;以及C)烯烴系共聚物,其包括(甲基)丙烯酸C1
至C3
烷酯系單體單元。
下文中,將詳細描述根據本發明的熱塑性樹脂組成物的各組分。A-1) 第一接枝共聚物
第一接枝共聚物包括(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體單元、經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體單元、和丙烯腈系單體單元。
由於第一接枝共聚物包括經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體單元,因此它可以賦予熱塑性樹脂組成物顯著優異的耐熱性和顯著優異的外觀特性。另外,由於第一接枝共聚物具有顯著改善之與將於下面描述之第一苯乙烯系共聚物的相容性,因此其可以均勻地分散在熱塑性樹脂組成物中。
另外,第一接枝共聚物可以賦予熱塑性樹脂組成物優異的耐衝擊性。
第一接枝共聚物可以具有核-殼結構,所述核-殼結構包括:由包括(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體單元的交聯聚合物所形成的核;和包括接枝到核上的經烷基取代之苯乙烯系單體單元和丙烯腈系單體單元的殼。
(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體單元可為衍生自(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體的單元。
(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體可為選自由(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸異壬酯、和(甲基)丙烯酸癸酯所組成群組中的一或多者,較佳為丙烯酸丁酯。
相對於第一接枝共聚物的總重量,可以以40至60重量%或45至55重量%的量包括(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體單元,較佳為範圍45至55重量%。當滿足上述範圍時,可以改善第一接枝共聚物的耐衝擊性。
經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體單元可為衍生自經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體的單元。
經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體為選自由α-甲基苯乙烯、p-甲基苯乙烯、和2,4-二甲基苯乙烯所組成群組中的一或多者,較佳為α-甲基苯乙烯。
相對於第一接枝共聚物的總重量,可以以25至45重量%或30至40重量%的量包括經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體單元,較佳為範圍30至40重量%。當滿足上述範圍時,可以改善熱塑性樹脂組成物的耐熱性、外觀特性、和耐衝擊性。
丙烯腈系單體單元可為衍生自丙烯腈系單體的單元。
丙烯腈系單體可為選自由丙烯腈、甲基丙烯腈、和乙基丙烯腈所組成群組中的一或多者,較佳為丙烯腈。
相對於第一接枝共聚物的總重量,可以以5至25重量%或10至20重量%的量包括丙烯腈系單體單元,較佳為範圍10至20重量%。當滿足上述範圍時,可以改善第一接枝共聚物的耐化學性。
第一接枝共聚物可進一步包括未經烷基取代之苯乙烯系單體單元以促進聚合。未經烷基取代之苯乙烯系單體單元可為衍生自未經烷基取代之苯乙烯系單體的單元。未經烷基取代之苯乙烯系單體可為選自由苯乙烯、p-溴苯乙烯、o-溴苯乙烯、和、p-氯苯乙烯所組成群組中的一或多者,較佳為苯乙烯。
相對於第一接枝共聚物的總重量,可以以0.1至15重量%或1至10重量%的量包括未經烷基取代之苯乙烯系單體單元,較佳為範圍1至10重量%。當滿足上述範圍時,可更容易地進行第一接枝共聚物的聚合。
第一接枝共聚物的核可以具有與第二接枝共聚物的核所具者不同的平均粒徑,並且具體地,第一接枝共聚物的核可以具有比第二接枝共聚物的核所具者大的平均粒徑。
由於熱塑性樹脂組成物包括至少二種具有平均粒徑互不相同的核的接枝共聚物,因此可以改善耐衝擊性、耐候性、著色性、表面光澤特性、和外觀特性的所有者。
第一接枝共聚物的核可以具有300至500 nm或350至450 nm的平均粒徑,較佳為範圍350至450 nm。當滿足上述範圍時,可以改善熱塑性樹脂組成物的耐衝擊性和表面光澤特性。低於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的耐衝擊性可能會劣化,而高於上述範圍,其表面光澤特性可能會劣化。
第一接枝共聚物可以具有20至100%、40至80%、或45至60%的接枝度,較佳為範圍40至60%。當滿足上述範圍時,可以改善熱塑性樹脂組成物的耐衝擊性和分散性。
第一接枝共聚物的殼可具有100,000至300,000 g/mol或150,000至250,000 g/mol的重量平均分子量,較佳為範圍150,000至250,000 g/mol。當滿足上述範圍時,可以改善熱塑性樹脂組成物的耐衝擊性。
第一接枝共聚物可選自由丙烯酸丁酯/α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物和丙烯酸丁酯/苯乙烯/α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物所組成之群組,較佳為丙烯酸丁酯/苯乙烯/α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物。
相對於100重量份的第一接枝共聚物、第二接枝共聚物、第一苯乙烯系共聚物、和第二苯乙烯系共聚物的總和,可以以5至30重量份、10至25重量份、或10至15重量份的量包括第一接枝共聚物,較佳為範圍10至15重量份。當滿足上述範圍時,可以顯著改善熱塑性樹脂組成物的耐衝擊性。低於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的耐衝擊性和外觀特性可能會顯著劣化,而高於上述範圍,其外觀特性可能會顯著劣化。
同時,可以藉由包括以下步驟的方法來製備第一接枝共聚物:1)藉由聚合選自由(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體、經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體、未經烷基取代之苯乙烯系單體、以及丙烯腈系單體所組成群組中的一或多者來製備核;2)在核的存在下,藉由聚合經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體和丙烯腈系單體來製備殼。
製備核的步驟可以包括以下步驟:藉由聚合選自由(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體、經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體、未經烷基取代之苯乙烯系單體、以及丙烯腈系單體所組成群組中的一或多者來製備種子;以及在種子的存在下,藉由聚合(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體來製備核。
種子和核的製備可以在選自由乳化劑、起始劑、交聯劑、接枝劑、電解質、和水所組成群組中的一或多者存在下進行。
乳化劑可為選自由C12
至C18
烷基磺基琥珀酸酯的金屬鹽衍生物、和C12
至C20
烷基硫酸酯的金屬鹽衍生物所組成群組中的一或多者。
C12
至C18
烷基磺基琥珀酸酯的金屬鹽衍生物可為選自由二環己基磺基琥珀酸鈉、二己基磺基琥珀酸鈉、二-2-乙基己基磺基琥珀酸鈉、二-2-乙基己基磺基琥珀酸鉀、和二-2-乙基己基磺基琥珀酸鋰所組成群組中的一或多者。
C12
至C20
烷基硫酸酯的金屬鹽衍生物可為選自由十二基硫酸鈉、十二基苯硫酸鈉(sodium dodecylbenzenesulfate)、十八基硫酸鈉、油基硫酸鈉(sodium oleic sulfate)、十二基硫酸鉀、和十八基硫酸鉀所組成群組中的一或多者。
起始劑可為無機過氧化物或有機過氧化物。無機過氧化物是水溶性起始劑,且可為選自由過硫酸鉀、過硫酸鈉、和過硫酸銨所組成群組中的一或多者。有機過氧化物是脂溶性起始劑,且可為選自由氫過氧化異丙苯、和過氧化苯甲醯基所組成群組中的一或多者。
交聯劑可為選自由乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、和三羥甲基甲烷三丙烯酸酯所組成群組中的一或多者。
接枝劑可為選自由甲基丙烯酸烯丙酯、三烯丙基異氰脲酸酯、三烯丙基胺、和二烯丙基胺所組成群組中的一或多者。
電解質可為選自由KCl、NaCl、KHCO3
、NaHCO3
、K2
CO3
、Na2
CO3
、KHSO3
、NaHSO4
、Na2
S2
O7
、K4
P2
O7
、K3
PO4
、Na3
PO4
或Na2
HPO4
、KOH、和NaOH所組成群組中的一或多者,較佳為KOH。
水在乳液聚合中作為介質,並且可以是離子交換水。
同時,在殼的製備中,可在同時以預定的速率連續添加下,將經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體和丙烯腈系單體聚合。當藉由上述方法添加經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體和丙烯腈系單體時,在聚合期間可以控制熱且可以容易地抑制由於過度釋放熱引起的失控反應。
聚合可以是乳液聚合並且可以在50至85℃或60至80℃進行,較佳為範圍60至80℃。當滿足上述範圍時,可以穩定地進行乳液聚合。
殼的製備可以在選自由乳化劑、起始劑、和水所組成群組中的一或多者存在下進行。
較佳的是,在同時將乳化劑、起始劑、和水與苯乙烯系單體和丙烯腈系單體一起連續添加下進行聚合。當滿足上述條件時,可以保持恆定的pH以促進接枝聚合,並且可以製備其粒子不僅具有優異的穩定性也具有均勻的內部結構的接枝共聚物。
乳化劑可為羧酸的金屬鹽衍生物,而羧酸的金屬鹽衍生物可為選自由C12
至C20
脂肪酸的金屬鹽和松香酸的金屬鹽所組成群組中的一或多者。
C12
至C20
脂肪酸的金屬鹽可為選自由脂肪酸的鈉鹽、月桂酸鈉、油酸鈉、和油酸鉀所組成群組中的一或多者。
松香酸的金屬鹽可為選自由松香酸鈉、和松香酸鉀所組成群組中的一或多者。
起始劑的種類已在上面描述,較佳為有機過氧化物,更佳為三級丁基過氧化碳酸乙基己酯(t-butylperoxy ethylhexyl carbonate)。
同時,藉由上述方法製備的接枝共聚物可以是乳膠形式。
可以使乳膠形式的接枝共聚物歷經凝聚、老化、洗滌、脫水、和乾燥,以形成粉末形式的接枝共聚物。A-2) 第二接枝共聚物
第二接枝共聚物包括(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體單元、未經烷基取代之苯乙烯系單體單元、和丙烯腈系單體單元。
第二接枝共聚物可以賦予熱塑性樹脂組成物優異的耐候性、著色性、耐衝擊性、耐化學性、和表面光澤特性。
另外,由於第二接枝共聚物包括未經烷基取代之苯乙烯系單體單元,因此第二接枝共聚物由於具有顯著改善之與將於下面描述之第二苯乙烯系共聚物的相容性,而可以均勻地分散在熱塑性樹脂組成物中。
第二接枝共聚物可以具有核-殼結構,所述核-殼結構包括:由包括選自由(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體單元、未經烷基取代之苯乙烯系單體單元、和丙烯腈系單體單元所組成群組中之一或多者的交聯聚合物所形成的核;和包括接枝到核上的未經烷基取代之苯乙烯系單體單元和丙烯腈系單體單元的殼。
相對於第二接枝共聚物的總重量,可以以40至60重量%或45至55重量%的量包括(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體單元,較佳為範圍45至55重量%。當滿足上述範圍時,可以改善第二接枝共聚物的耐候性和耐衝擊性。
相對於第二接枝共聚物的總重量,可以以25至45重量%或30至40重量%的量包括未經烷基取代之苯乙烯系單體單元,較佳為範圍30至40重量%。當滿足上述範圍時,可以改善第二接枝共聚物的可加工性和耐衝擊性。
相對於第二接枝共聚物的總重量,可以以5至25重量%或10至20重量%的量包括丙烯腈系單體單元,較佳為範圍10至20重量%。當滿足上述範圍時,可以改善第二接枝共聚物的耐化學性。
關於未經C4
至C10
烷基取代之苯乙烯系單體單元、未經烷基取代之苯乙烯系單體單元、和丙烯腈系單體單元的描述已於上面描述。
第二接枝共聚物的核可以具有50至150 nm或75至125 nm的平均粒徑,較佳為範圍75至125 nm。當滿足上述範圍時,增加了核在熱塑性樹脂組成物中的比表面積,從而顯著改善耐候性,且可見光可以穿透而不會在核中散射,從而顯著改善著色性。另外,可以改善熱塑性樹脂組成物的耐化學性、外觀特性、和表面光澤特性。低於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的耐候性、耐化學性、外觀特性、和表面光澤特性可能會顯著劣化,而高於上述範圍,其耐候性和著色性可能會顯著劣化。
第二接枝共聚物可以具有20至80%或25至60%的接枝度,較佳為範圍25至60%。當滿足上述範圍時,可以製備展現優異的著色性、優異的分散性、和優異的表面光澤特性的第二接枝共聚物。
第二接枝共聚物的殼可具有50,000至200,000 g/mol或70,000至170,000 g/mol的重量平均分子量,較佳為範圍70,000至170,000 g/mol。當滿足上述範圍時,可以製備展現優異的分散性和優異的機械性質的第二接枝共聚物。
第二接枝共聚物可以是丙烯酸丁酯/苯乙烯/丙烯腈共聚物。
相對於100重量份的第一接枝共聚物、第二接枝共聚物、第一苯乙烯系共聚物、和第二苯乙烯系共聚物的總和,可以以0.1至15重量份、1至10重量份、或5至8重量份的量包括第二接枝共聚物,較佳為範圍5至8重量份。當滿足上述範圍時,可以顯著改善熱塑性樹脂組成物的耐候性、耐化學性、著色性、外觀特性、和表面光澤度。低於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的外觀特性、耐候性、和著色性可能會劣化,而高於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的耐衝擊性可能會劣化。
同時,可以藉由包括以下步驟的方法來製備第二接枝共聚物:1)藉由聚合選自由(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體、未經烷基取代之苯乙烯系單體、以及丙烯腈系單體所組成群組中的一或多者來製備核;2)在核的存在下,藉由聚合未經烷基取代之苯乙烯系單體和丙烯腈系單體來製備殼。
製備核的步驟可以包括以下步驟:藉由聚合選自由(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體、未經烷基取代之苯乙烯系單體、以及丙烯腈系單體所組成群組中的一或多者來製備種子;以及在種子的存在下,藉由聚合(甲基)丙烯酸C4
至C10
烷酯系單體來製備核。
關於第二接枝共聚物的製備方法的其他描述已在第一接枝共聚物的製備方法中給出。
同時,在本發明中,相對於100重量份的第一接枝共聚物、第二接枝共聚物、第一苯乙烯系共聚物、和第二苯乙烯系共聚物的總和,第一接枝共聚物的含量和第二接枝共聚物的含量的總和可以為10至35重量份,較佳為15至30重量份。當滿足上述範圍時,熱塑性樹脂組成物可以獲得優異的耐衝擊性、優異的外觀特性、和優異的硬度。低於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的耐衝擊性可能會顯著劣化,而高於上述範圍,熔體流動指數(melt flow index)可能會降低,並且外觀特性可能會顯著劣化。
另外,在本發明中,第一接枝共聚物和第二接枝共聚物的重量比可以為1.5:1至10:1,較佳為1.5:1至5:1,並且更佳為1.5:1至3:1。當滿足上述範圍時,可以改善熱塑性樹脂組成物的耐衝擊性和外觀特性。低於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的耐衝擊性可能會劣化,而高於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的外觀特性可能會劣化。B-1) 第一苯乙烯系共聚物
第一苯乙烯系共聚物是基質共聚物,且包括經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體單元和丙烯腈系單體單元。
第一苯乙烯系共聚物可以賦予熱塑性樹脂組成物優異的耐熱性和優異的外觀特性。具體地,優異的耐熱性可以提供由熱塑性樹脂組成物所形成之模製物件改善的尺寸穩定性和最小化的壓痕。
另外,由於第一苯乙烯系共聚物包括經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體單元,因此它可以與第一接枝共聚物高度相容。
經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體單元和丙烯腈系單體單元的種類已在上面描述。
第一苯乙烯系共聚物可以是包括經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體和丙烯腈系單體之單體混合物的共聚物。
單體混合物可以包括重量比在60:40至90:10或65:35至85:15,較佳為範圍65:35至85:15之經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體和丙烯腈系單體。當滿足上述範圍時,可以提高耐熱性。
第一苯乙烯系共聚物可進一步包括未經烷基取代之苯乙烯系單體單元,以促進聚合。
亦即,第一苯乙烯系共聚物可以是包括經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體、丙烯腈系單體、和未經烷基取代之苯乙烯系單體之單體混合物的共聚物。未經烷基取代之苯乙烯系單體單元的種類已在上面描述。
在此情況下,單體混合物可包括55至75重量%的經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體,20至40重量%的丙烯腈系單體,和0.1到15重量%的未經烷基取代之苯乙烯系單體,且較佳包括60到70重量%的經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體,25到35重量%的丙烯腈系單體,和1至10重量%的未經烷基取代之苯乙烯系單體。當滿足上述範圍時,可以更容易地進行第一苯乙烯系共聚物的聚合。
第一苯乙烯系共聚物可具有50,000至150,000 g/mol或70,000至130,000 g/mol的重量平均分子量,較佳為範圍70,000至130,000 g/mol。當滿足上述範圍時,可以實現優異的耐化學性和機械性質。低於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的機械性質可能會劣化。高於上述範圍,可加工性可能會劣化。
第一苯乙烯系共聚物可選自由α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物和α-甲基苯乙烯/苯乙烯/丙烯腈共聚物所組成群組,較佳為α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物。
相對於100重量份的第一接枝共聚物、第二接枝共聚物、第一苯乙烯系共聚物、和第二苯乙烯系共聚物的總和,可以以2至25重量份、7至20重量份、14至20重量份、或14至16重量份的量包括第一苯乙烯系共聚物,較佳為範圍14至16重量份。當滿足上述範圍時,可以改善熱塑性樹脂組成物的耐熱性、可加工性、和外觀特性。具體地,低於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的耐熱性會劣化,並因此外觀特性可能會劣化。高於上述範圍,可加工性和耐化學性可能會劣化。
第一苯乙烯系共聚物可以是藉由將包括經C1
至C3
烷基取代之苯乙烯系單體和丙烯腈系單體的單體混合物懸浮聚合或本體聚合(bulk polymerization)所製備之共聚物,較佳為藉由能夠製備高純度聚合物的本體聚合所製備之共聚物。B-2) 第二苯乙烯系共聚物
第二苯乙烯系共聚物是基質共聚物,且包括未經烷基取代之苯乙烯系單體單元和丙烯腈系單體單元。
第二苯乙烯系共聚物可以賦予熱塑性樹脂組成物優異的可加工性、耐化學性、和機械性質。由於第二苯乙烯系共聚物包括未經烷基取代之苯乙烯系單體單元,因此它可以具有改善之與第二接枝共聚物的相容性,並因此可以允許第二接枝共聚物均勻地分散在熱塑性樹脂組成物中。
未經烷基取代之苯乙烯系單體單元和丙烯腈系單體單元的種類已在上面描述。
第二苯乙烯系共聚物可以是包括未經烷基取代之苯乙烯系單體和丙烯腈系單體之單體混合物的共聚物。
單體混合物可以包括重量比在60:40至90:10或65:35至85:15,較佳為範圍65:35至85:15之未經烷基取代之苯乙烯系單體和丙烯腈系單體。當滿足上述範圍時,可以改善可加工性和耐化學性。
第二苯乙烯系共聚物可具有100,000至250,000 g/mol或130,000至220,000 g/mol的重量平均分子量,較佳為範圍130,000至220,000 g/mol。當滿足上述範圍時,可以實現優異的耐化學性和機械性質。低於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的機械性質可能會劣化,而高於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的可加工性可能會劣化。
較佳的是,第二苯乙烯系共聚物為苯乙烯/丙烯腈共聚物。
相對於100重量份的第一接枝共聚物、第二接枝共聚物、第一苯乙烯系共聚物、和第二苯乙烯系共聚物的總和,可以以50至80重量份、55至75重量份、或62至66重量份的量包括第二苯乙烯系共聚物,較佳為範圍62至66重量份。當滿足上述範圍時,可以改善熱塑性樹脂組成物的可加工性、耐化學性、和機械性質。低於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的耐化學性和可加工性可能會劣化,而高於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的機械性質可能會劣化。
第二苯乙烯系共聚物可以是藉由將未經烷基取代之苯乙烯系單體和丙烯腈系單體懸浮聚合或本體聚合所製備之共聚物,較佳為藉由能夠製備高純度聚合物的本體聚合所製備之共聚物。
同時,在本發明中,相對於100重量份的第一接枝共聚物、第二接枝共聚物、第一苯乙烯系共聚物、和第二苯乙烯系共聚物的總和,第一苯乙烯系共聚物的含量和第二苯乙烯系共聚物的含量的總和可以為65至90重量份,較佳為70至85重量份。低於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的可加工性可能會劣化,而高於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的耐衝擊性可能會劣化。C) 烯烴系共聚物
烯烴系共聚物是添加劑,且包括(甲基)丙烯酸C1
至C3
烷系單體單元。
烯烴系共聚物可以賦予熱塑性樹脂組成物優異的耐化學性。
烯烴系共聚物可以是包括C2
至C4
烯烴系單體和(甲基)丙烯酸C1
至C3
烷酯系單體之單體混合物的共聚物。
C2
至C4
烯烴系單體可為選自由乙烯、丙烯、和丁烯所組成群組中的一或多者,較佳為乙烯。
(甲基)丙烯酸C1
至C3
烷酯系單體可為選自由(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、和(甲基)丙烯酸丙酯所組成群組中的一或多者,較佳為丙烯酸甲酯。
烯烴系共聚物可以包括重量比在85:15至65:35或80:20至70:30,較佳為範圍80:20至70:30之C2
至C4
烯烴系單體單元和(甲基)丙烯酸C1
至C3
烷酯系單體單元。當滿足上述範圍時,可以改善烯烴系共聚物的耐化學性。具體地,當所包括之(甲基)丙烯酸烷酯系單體單元不足時,烯烴系共聚物與第一接枝共聚物、第二接枝共聚物、第一苯乙烯系共聚物和第二苯乙烯系共聚物的相容性會劣化,以致它不能均勻地分散在熱塑性樹脂組成物中,並因此改善耐化學性的效果可能會劣化。當所包括之(甲基)丙烯酸烷酯系單體單元過量時,烯烴系共聚物與第一接枝共聚物、第二接枝共聚物、第一苯乙烯系共聚物和第二苯乙烯系共聚物的相容性被改善,但烯烴系單體單元的含量會降低,故而改善耐化學性的效果可能會劣化。
烯烴系共聚物可具有50,000至200,000 g/mol、70,000至150,000 g/mol、或90,000至120,000 g/mol的重量平均分子量,較佳為範圍90,000至120,000 g/mol。當滿足上述範圍時,烯烴系共聚物展現優異之與第一接枝共聚物、第二接枝共聚物、第一苯乙烯系共聚物和第二苯乙烯系共聚物的相容性,並且可以提供展現優異之機械性質的熱塑性樹脂組成物。具體地,低於上述範圍,機械性質可能會劣化,而高於上述範圍,烯烴系共聚物與第一接枝共聚物、第二接枝共聚物、第一苯乙烯系共聚物和第二苯乙烯系共聚物的相容性會劣化,使得它不能均勻地分散在熱塑性樹脂組成物中,並因此改善耐化學性的效果可能會劣化。
較佳的是,烯烴系共聚物是乙烯/丙烯酸甲酯共聚物。
相對於100重量份之在熱塑性樹脂組成物中第一接枝共聚物、第二接枝共聚物、第一苯乙烯系共聚物、和第二苯乙烯系共聚物的總和,可以以0.01至2重量份或0.5至1重量份的量包括烯烴系共聚物,較佳為範圍0.5至1重量份。當滿足上述範圍時,可以改善熱塑性樹脂組成物的耐化學性而不會負面影響其硬度、機械性質、和耐熱性。低於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的耐化學性可能會劣化,而高於上述範圍,熱塑性樹脂組成物的耐衝擊性可能會劣化。
烯烴系聚合物可為可商購的產品或可直接製備。
當直接製備烯烴系聚合物時,可以使用選自由溶液聚合、漿聚合、氣相聚合、和高壓聚合所組成群組的一或多種聚合方法。
同時,根據本發明實施態樣的熱塑性樹脂組成物可以進一步包括選自由抗滴落劑、阻燃劑、抗菌劑、抗靜電劑、穩定劑、脫模劑、熱穩定劑、UV穩定劑、無機添加劑、潤滑劑、抗氧化劑、光穩定劑、顏料、染料和無機填料所組成群組的一或多種添加劑。
較佳的是,根據本發明實施態樣的熱塑性樹脂組成物包括選自由潤滑劑、抗氧化劑、和UV穩定劑所組成群組中的一或多者。2. 熱塑性樹脂模製物件
根據本發明另一實施態樣之熱塑性樹脂模製物件是由根據本發明實施態樣之熱塑性樹脂組成物所形成,且可以具有87℃或更高的熱變形溫度和6.5 kg·cm/cm或更高的耐衝擊強度。較佳的是,熱塑性樹脂模製物件具有89℃或更高的熱變形溫度和6.7 kg·cm/cm或更高的耐衝擊強度。
當滿足上述條件時,可以形成展現優異的外觀特性、優異的耐熱性、和優異的耐衝擊性之熱塑性樹脂模製物件。
根據本發明的另一實施態樣的熱塑性樹脂模製物件可以是片,較佳地,是家具的裝飾片。
在下文中,將詳細描述本發明的例示性實施態樣,以使本技術領域具有通常知識者可以容易地實施本發明。然而,應當理解,本發明可以以各種形式實現,並且例示性實施態樣不意圖將本發明限制於此。製備例 1
<種子的製備>
向經氮氣取代的反應器中,批式添加3重量份的苯乙烯、3重量份的丙烯腈、0.1重量份作為乳化劑的十二烷基硫酸鈉、0.03重量份作為交聯劑的乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.02重量份作為接枝劑的甲基丙烯酸烯丙酯、0.025重量份作為電解質的KOH、和53.32重量份的蒸餾水,並將反應器內部的溫度升高至70℃。之後,批式添加0.03重量份作為起始劑的過硫酸鉀以起始聚合,並且進行聚合2小時,然後終止,從而獲得種子(平均粒徑:200 nm)。
藉由動態光散射法,使用Nicomp 380儀器(由PSS製造)測量種子的平均粒徑。
<核的製備>
聚合進行4小時,同時向含種子的反應器中,在70℃和預定的速率下連續添加包括50重量份的丙烯酸丁酯、0.6重量份作為乳化劑的十二烷基硫酸鈉、0.1重量份作為交聯劑的乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.04重量份作為接枝劑的甲基丙烯酸烯丙酯、30重量份的蒸餾水、和0.05重量份作為起始劑的過硫酸鉀的混合物。結束連續添加後,進一步進行聚合又1小時,然後終止,從而獲得核(平均粒徑:400 nm)。
藉由動態光散射法,使用Nicomp 380儀器(由PSS製造)測量核的平均粒徑。
<殼的製備>
聚合進行3小時,同時向含核的反應器中,添加35重量份的α-甲基苯乙烯、9重量份的丙烯腈、和39重量份的蒸餾水,以及在75℃和預定的速率下連續添加第一混合物和第二混合物之各者,第一混合物包括1.9重量份作為乳化劑的松香酸鉀和0.19重量份作為起始劑的三級丁基過氧化碳酸乙基己酯,而第二混合物包括作為活化劑之0.16重量份的焦磷酸鈉、0.24重量份的右旋糖、和0.004重量份的硫酸亞鐵。連續添加完成後,在75℃進一步進行聚合另1小時,然後藉由將反應器內部的溫度降至60℃而終止聚合,從而製備包括殼的接枝共聚物乳膠(平均粒徑:500 nm)。
藉由動態光散射法,使用Nicomp 380儀器(由PSS製造)測量接枝共聚物乳膠的平均粒徑。
<接枝共聚物粉末的製備>
藉由對接枝共聚物乳膠施加0.8重量份的氯化鈣水溶液(濃度:23重量%)而在70℃和大氣壓下使其凝聚、在93℃老化7分鐘、脫水、洗滌、然後用90℃的熱空氣乾燥30分鐘,從而製得接枝共聚物粉末。製備例 2
<種子的製備>
向經氮氣取代的反應器中,批式添加6重量份的丙烯酸丁酯、0.5重量份作為乳化劑的十二烷基硫酸鈉、0.03重量份作為交聯劑的乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.02重量份作為接枝劑的甲基丙烯酸烯丙酯、0.025重量份作為電解質的KOH、和53.32重量份的蒸餾水,並將反應器內部的溫度升高至70℃。之後,批式添加0.03重量份作為起始劑的過硫酸鉀以起始聚合,並且進行聚合2小時,然後終止,從而獲得種子(平均粒徑:54 nm)。
藉由動態光散射法,使用Nicomp 380儀器(由PSS製造)測量種子的平均粒徑。
<核的製備>
聚合進行2.5小時,同時向含種子的反應器中,在70℃和預定的速率下連續添加包括43重量份的丙烯酸丁酯、0.5重量份作為乳化劑的十二烷基硫酸鈉、0.1重量份作為交聯劑的乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.1重量份作為接枝劑的甲基丙烯酸烯丙酯、30重量份的蒸餾水、和0.05重量份作為起始劑的過硫酸鉀的混合物。結束連續添加後,進一步進行聚合又1小時,然後終止,從而獲得核(平均粒徑:101 nm)。
藉由動態光散射法,使用Nicomp 380儀器(由PSS製造)測量核的平均粒徑。
<殼的製備>
聚合進行2.5小時,同時向含核的反應器中,添加36重量份的苯乙烯、15重量份的丙烯腈、和39重量份的蒸餾水,以及在75℃和預定的速率下連續添加第一混合物和第二混合物之各者,第一混合物包括1.5重量份作為乳化劑的松香酸鉀、0.1重量份作為分子量控制劑的三級十二烷基硫醇、和0.04重量份作為起始劑的三級丁基過氧化碳酸乙基己酯,而第二混合物包括作為活化劑之0.1重量份的焦磷酸鈉、0.12重量份的右旋糖、和0.002重量份的硫酸亞鐵。連續添加完成後,在75℃進一步進行聚合另1小時,然後藉由將反應器內部的溫度降至60℃而終止聚合,從而製備包括殼的接枝共聚物乳膠(平均粒徑:130 nm)。
藉由動態光散射法,使用Nicomp 380儀器(由PSS製造)測量接枝共聚物乳膠的平均粒徑。
<接枝共聚物粉末的製備>
以與製備例1相同的方式製備接枝共聚物粉末。製備例 3
排空125-ml高壓反應器,然後充入氮氣,並向其中添加30 ml甲苯。之後,將反應器置於適當的恆溫器中,向反應器中添加31 mmol的氯化鋁(III),然後添加31 mmol (約2.67 g)的丙烯酸甲酯,並將反應器保持30分鐘直至反應溫度穩定下來。然後,將在5 ml氯苯中之溶解狀態的0.0031 mmol偶氮二異丁腈(AIBN)注入反應器中。隨後,藉由在35巴下用乙烯填充反應器並將反應溫度升高至70℃來進行聚合20小時。聚合完成後,將反應溫度降至室溫,然後添加乙醇(非溶劑)以使製得的固相共聚物沉澱。允許固相共聚物沉降以去除上清液,並且藉由再次添加乙醇來洗滌所得的固相共聚物,然後使其沉降以去除上清液。為了使殘留的固相共聚物的粒子固化,向其中添加水,然後進行攪拌和過濾,從而僅收集共聚物。將由此獲得的共聚物在真空烘箱中,以60℃乾燥一天。
同時,所獲得的共聚物具有104,000 g/mol的重量平均分子量,並且包括24重量%的丙烯酸甲酯單元和76重量%的乙烯單元。
藉由使用四氫呋喃(THF)作為洗脫液的凝膠滲透色譜法(GPC, Waters Breeze),而以相對於標準PS樣品的相對值測量所獲得共聚物的重量平均分子量。實施例和比較例
實施例和比較例中所使用組分的規格如下。
(A-1)第一接枝共聚物:使用在製備例1中製備的接枝共聚物粉末。
(A-2)第二接枝共聚物:使用在製備例2中製備的接枝共聚物粉末。
(B-1)第一苯乙烯系共聚物:使用98UHM(商購自LG Chem Ltd.,α-甲基苯乙烯/丙烯腈共聚物,重量平均分子量:100,000 g/mol)。
藉由使用THF作為洗脫液的GPC(Waters Breeze),而以相對於標準PS樣品的相對值測量重量平均分子量。
(B-2)第二苯乙烯系共聚物:使用97HC(商購自LG Chem Ltd.,苯乙烯/丙烯腈共聚物,重量平均分子量:170,000 g/mol)。
藉由使用THF作為洗脫液的GPC(Waters Breeze),而以相對於標準PS樣品的相對值測量重量平均分子量。
(C)烯烴系共聚物:使用在製備例3中製備的共聚物。
以下列[表1]中所示含量混合上述組分,並攪拌以製備熱塑性樹脂組成物。實驗例 1
將實施例和比較例的各熱塑性樹脂組成物放入設定在230℃的雙螺桿擠出捏合機中以製備粒料。藉由下述方法評價粒料的物理性質,其結果示於下列[表1]中。
(1)熔體流動指數(g/10 min):根據ASTM D1238在220℃下測量。實驗例 2
將在實驗例1中製備的粒料射出模製以製備試樣。藉由下述的方法評價試樣的物理性質,其結果示於下列[表1]中。
(2)硬度:根據ASTM 785測量。
(3)IZOD耐衝擊強度(kg·cm/cm):根據ASTM 256測量。
(4)熱變形溫度(℃):根據ASTM D648測量。實驗例 3
將在實驗例1中製備的粒料通過膜擠出機擠出以形成0.3-mm的膜。藉由下述的方法評價膜的物理性質,其結果示於下列[表1]中。
(5)膜外觀:通過目視檢查而藉由評價膜上的壓痕和凸起來判定。
×:變形的膜,○:良好,◎:優異
(6)耐化學性:基於將膜浸入含有甲基乙基酮的燒杯中2分鐘後,膜開始溶解所需的時間來評價。
×:20秒或更短,○:超過40秒且少於100秒,◎:100秒或更久
參照表1,可以看出實施例1至實施例5在熔體流動指數、硬度、耐衝擊強度、膜外觀特性、和耐化學性方面為優異,並且還展現高的熱變形溫度。
另一方面,可以看出,與實施例相比,不包括第一苯乙烯系共聚物的比較例1在熔體流動指數、熱變形溫度、和耐衝擊強度方面展現顯著劣化的性質,並且還展現不良的膜外觀特性。
可以看出,不包括第二苯乙烯系共聚物的比較例2和不包括第三共聚物的比較例3在熔體流動指數和耐化學性方面展現顯著劣化的性質。
可以看出,不包括第一接枝共聚物的比較例4展現顯著劣化的耐衝擊強度,並且還展現不良的膜外觀特性。
可以看出,不包括第二接枝共聚物的比較例5展現不良的耐化學性和不良的膜外觀特性。
從這些結果可以預見,僅當包括根據本發明的所有組分時,才可製備在可加工性、硬度、耐衝擊性、耐熱性、耐化學性、和外觀特性的所有者上均優異的熱塑性樹脂模製物件。
Claims (13)
- 一種熱塑性樹脂組成物,其包含:第一接枝共聚物,其包括(甲基)丙烯酸C4至C10烷酯系單體單元、經C1至C3烷基取代之苯乙烯系單體單元、和丙烯腈系(vinyl cyan-based)單體單元;第二接枝共聚物,其包括(甲基)丙烯酸C4至C10烷酯系單體單元、未經烷基取代之苯乙烯系單體單元、和丙烯腈系單體單元;第一苯乙烯系共聚物,其包括經C1至C3烷基取代之苯乙烯系單體單元和丙烯腈系單體單元;第二苯乙烯系共聚物,其包括未經烷基取代之苯乙烯系單體單元和丙烯腈系單體單元;以及烯烴系共聚物,其包括(甲基)丙烯酸C1至C3烷酯系單體單元,其中,相對於100重量份的該第一接枝共聚物、該第二接枝共聚物、該第一苯乙烯系共聚物、和該第二苯乙烯系共聚物的總和,該熱塑性樹脂組成物包括:5至30重量份的該第一接枝共聚物;0.1至15重量份的該第二接枝共聚物;2至25重量份的該第一苯乙烯系共聚物;50至80重量份的該第二苯乙烯系共聚物;及0.01至2重量份的該烯烴系共聚物。
- 如請求項1之熱塑性樹脂組成物,其中該第一接枝共聚物進一步包括未經烷基取代之苯乙烯系單體 單元。
- 如請求項1之熱塑性樹脂組成物,其中該第一接枝共聚物和該第二接枝共聚物具有平均粒徑彼此不同的核。
- 如請求項1之熱塑性樹脂組成物,其中該第一接枝共聚物具有平均粒徑300至500nm的核。
- 如請求項1之熱塑性樹脂組成物,其中該第二接枝共聚物具有平均粒徑50至150nm的核。
- 如請求項1之熱塑性樹脂組成物,其中該烯烴系共聚物包括重量比在85:15至65:35的C2至C4烯烴系單體單元和該(甲基)丙烯酸C1至C3烷酯系單體單元。
- 如請求項1之熱塑性樹脂組成物,其中該烯烴系共聚物具有50,000至200,000g/mol的重量平均分子量。
- 如請求項1之熱塑性樹脂組成物,其包括,相對於100重量份的該第一接枝共聚物、該第二接枝共聚物、該第一苯乙烯系共聚物、和該第二苯乙烯系共聚物的總和,0.5至1重量份的該烯烴系共聚物。
- 如請求項1之熱塑性樹脂組成物,其中,相對於100重量份的該第一接枝共聚物、該第二接枝共聚物、該第一苯乙烯系共聚物、和該第二苯乙烯系共聚物的總和,該第一接枝共聚物的含量和該第二接枝共聚物的含量的總和為10至35重量份。
- 如請求項9之熱塑性樹脂組成物,其中,該第一接枝共聚物和該第二接枝共聚物的重量比為1.5:1至10:1。
- 如請求項1之熱塑性樹脂組成物,其中,相對於100重量份的該第一接枝共聚物、該第二接枝共聚物、該第一苯乙烯系共聚物、和該第二苯乙烯系共聚物的總和,該第一苯乙烯系共聚物的含量和該第二苯乙烯系共聚物的含量的總和為65至90重量份。
- 如請求項11之熱塑性樹脂組成物,其中,相對於100重量份的該第一接枝共聚物、該第二接枝共聚物、該第一苯乙烯系共聚物、和該第二苯乙烯系共聚物的總和,該第一苯乙烯系共聚物以14至20重量份的量含括。
- 如請求項1之熱塑性樹脂組成物,其包括,相對於100重量份的該第一接枝共聚物、該第二接枝共聚物、該第一苯乙烯系共聚物、和該第二苯乙烯系共聚物的總和,10至15重量份的該第一接枝共聚物;5至8重量份的該第二接枝共聚物;14至16重量份的該第一苯乙烯系共聚物;62至66重量份的該第二苯乙烯系共聚物;及0.3至0.6重量份的該烯烴系共聚物。
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