WO2016114250A1 - 樹脂組成物 - Google Patents
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- the methacrylic resin is usually a polymer or copolymer of a monomer component mainly composed of methyl methacrylate.
- methyl methacrylate is generally used in a proportion of 55% by weight or more based on the total amount of monomer components constituting the methacrylic resin, because the transparency and weather resistance of the methacrylic resin are improved. Preferably, it is used at a ratio of 65% by weight or more.
- a commercially available product may be used as it is, or a product synthesized according to a conventionally known method may be used.
- R 2 is a cycloalkylalkyl group
- the cycloalkyl group bonded to the alkyl group can have about 5 to 12 carbon atoms.
- Examples of such a cycloalkyl group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and the like.
- benzoate ultraviolet absorbers include 2,4-di-tert-butylphenyl, 3 ′, 5′-di-tert-butyl-4′-hydroxybenzoate, and 2,6-di-tert-butylphenyl. 3 ', 5'-di-tert-butyl-4'-hydroxybenzoate, n-hexadecyl 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzoate, n-octadecyl 3,5-di-tert-butyl-4 -Hydroxybenzoate.
- reaction liquid which is a partial copolymer that has come out of the first polymerization reactor is sent to a second polymerization reactor equipped with a stirrer, and 99.1% methyl methacrylate and 0.9% methyl acrylate.
- a monomer liquid consisting of 0.01 part of 1,1-di (tert-butylperoxy) cyclohexane as a polymerization initiator and 0.90 part of n-octyl mercaptan as a chain transfer agent was added at 175 ° C.
- the polymerization reaction was carried out with an average residence time of 15 minutes.
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Abstract
Description
本発明において用いられるメタクリル樹脂は、重量平均分子量が6万5千から25万の範囲にあり、重量平均分子量/数平均分子量で表される分子量分布指数が 2.2以上であり、かつ分子量4万以下の成分を20重量%以上含有する。なお、本明細書において、メタクリル樹脂につき、単に「分子量」、「重量平均分子量」、「数平均分子量」及び「分子量分布指数」と呼ぶときは、それぞれGPCによって導出される、標準ポリメタクリル酸メチル(PMMA)換算分子量を意味する。
これらの中でも、炭素数1~4、とりわけ炭素数1~3のアルキルを有する(メタ)アクリル酸アルキルが好ましく、アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、及び(メタ)アクリル酸ブチル(とりわけ前二者)がより好ましく、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、及びアクリル酸ブチル(とりわけ前二者)がさらに好ましい。これらの(メタ)アクリル酸アルキルは、それぞれ単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、R2 で表される1個若しくは複数の水素原子がアルキルで置換されたナフチル基として、より具体的には例えば、メチルナフチル基、エチルナフチル基などが挙げられる。
具体的には、GPCによって得られる分子量分布を表すクロマトグラムにおいて、分子量が5万より小さい位置と分子量が5万より大きい位置のそれぞれにピークトップを有するメタクリル樹脂を、樹脂組成物の一方の成分とするのが好ましい。メタクリル樹脂の高分子量側のピークトップは、分子量が10万以上の位置にあることがより好ましい。
また、得られる樹脂組成物及びその成形体の機械的強度が向上する。
以上説明したメタクリル樹脂は、本発明に従い、芳香族ポリカーボネート樹脂と混合して樹脂組成物とされる。ここでいう芳香族ポリカーボネート樹脂は、主鎖に芳香環とカーボネート結合(-OCOO-)とを有する高分子である。芳香族ポリカーボネート樹脂としては、例えば、二価フェノールとカルボニル化剤とを界面重縮合法や溶融エステル交換法などで反応させることにより得られるもの;カーボネートプレポリマーを固相エステル交換法などで重合させることにより得られるもの;環状カーボネート化合物を開環重合法で重合させることにより得られるものなどが挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、以上説明したメタクリル樹脂と芳香族ポリカーボネート樹脂とを、両者の合計を100重量部として、メタクリル樹脂が20重量部以上、芳香族ポリカーボネート樹脂が80重量部以下の割合となるように配合したものである。好ましくは、メタクリル樹脂が40~95重量部、芳香族ポリカーボネート樹脂が5~60重量部の割合となるように配合する。芳香族ポリカーボネート樹脂の含有量が80重量部を超えると、樹脂組成物及びそれを成形して得られる成形体の透明性が低下する。
本発明の樹脂組成物は、例えば、上で説明したメタクリル樹脂と芳香族ポリカーボネート樹脂とを含む樹脂混合物を溶融混練することにより、製造できる。両樹脂を均一に混合するために、溶融混練は、通常180~320℃、好ましくは200~300℃の温度条件下、通常10~200sec-1の剪断速度、好ましくは30~150sec-1の剪断速度で行われる。
本発明の樹脂組成物は、所望の形状に加工され、成形体に加工される。成形体は、樹脂組成物を成形加工してなるものである。本発明の樹脂組成物を成形加工してなる成形体は、白濁の発生が抑制され、透明性に優れる。またこの成形体は、機械的性質、熱的性質、耐溶剤性などにおいても優れる。
本発明の樹脂組成物は、フィルム状に成形加工することにより、樹脂フィルムとすることもできる。本発明の樹脂組成物を成形加工してなる樹脂フィルムは、白濁の発生が抑制され、透明性に優れる。樹脂フィルムとする場合には、その厚さは、10~1,000μm程度が好ましく、さらには20~500μm、とりわけ20~300μmの範囲にあるのがより好ましい。
メタクリル樹脂、芳香族ポリカーボネート樹脂、及び必要に応じて配合される他の成分を混合する方法も、特に限定されず、任意の公知の方法を用いればよい。例えば、スーパーミキサーやバンバリーミキサーを用いてもよいし、一軸又は二軸押出機で溶融混練してもよいし、これらを組み合わせてもよい。
メタクリル樹脂と芳香族ポリカーボネート樹脂とを混合して製造された樹脂組成物を90℃で12時間乾燥した後、プレス成形機〔(株)神藤金属工業所製の“シントー式ASF型油圧プレス”〕を用いて220℃のプレス温度でプレス成形を行い、厚みが3mmの成形片を得た。次いで得られた成形片を、再度同じプレス成形機を用いて、260℃、270℃、280℃及び290℃のプレス温度でそれぞれプレス成形を行い、厚みが2mmで40mm角の各試験片を得た。得られた各試験片について外観を目視で評価し、白濁が無くて透明な試験片が得られたプレス温度のうち、最も高いプレス温度を、当該樹脂組成物の曇点とした。
各実施例及び比較例で得られた成形体については、目視で外観を評価した。表2において、成形体に白濁がなく、全体として透明であるものを「○」と表示し、成形体の一部に白濁があるが、中央部は透明であるものを「△」と表示し、成形体全体に白濁があり、半透明ないし不透明であるものを「×」と表示した。
各実施例及び比較例で得られた成形体については、ヘーズメーター〔(株)村上色彩技術研究所製の“HR-100”〕を用いて、厚み方向の全光線透過率及びヘイズ値を測定した。なお、ヘイズ値は、下式に基づき算出される値である。
重合で得られたメタクリル樹脂、又は平均分子量の異なる2種類の樹脂を混合して得られたメタクリル樹脂混合物の分子量は、ゲル浸透クロマトグラフ〔東ソー(株)製の“HLC-8320GPC EcoSEC”〕を用いて求めた。測定条件は、移動相としてテトラヒドロフランを流量 0.350mL/分で40℃に保持したカラムに流通させ、RI(示差屈折率)検出器により、クロマトグラムを得た。カラムは、いずれも東ソー(株)製の “TSKgel SuperMultipore HZ-M”2本と“TSKgel SuperHZ2500”1本とを直列に接続した。 分子量の定量には、昭和電工(株)製の標準PMMA“STANDARD M-75” の一式を用いて検量線を作製し、算出を行った。
攪拌機を備えた第一の重合反応器に、メタクリル酸メチル 99.5%、アクリル酸メチル0.5%、重合開始剤としてtert-アミルパーオキシ2-エチルヘキサノエート0.01部、連鎖移動剤としてn-オクチルメルカプタン 0.10部、離型剤としてステアリルアルコール0.1部、及び熱安定化剤として最終的に得られるメタクリル樹脂総量の30ppm程度に相当する量のジ-tert-ドデシルジスルフィドをそれぞれ連続的に供給し、140℃にて平均滞留時間60分間で重合反応を行った。次いで、第一の重合反応器から出てきた部分共重合体である反応液を、攪拌機を備えた第二の重合反応器に送り、メタクリル酸メチル99.5部、アクリル酸メチル0.5部、重合開始剤として1,1-ジ(tert-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン 0.01部、及び連鎖移動剤としてn-オクチルメルカプタン 0.50部からなるモノマー液を追加で投入し、175℃にて平均滞留時間37分間で重合反応を行った。さらに、第二の重合反応器から出てきた反応液を脱揮押出機に供給し、未反応の単量体成分を気化させて回収し、充分に混練した後、賦形して、ペレット状のメタクリル樹脂を得た。
攪拌機を備えた第一の重合反応器に、メタクリル酸メチル 99.1%、アクリル酸メチル0.9%、重合開始剤としてtert-アミルパーオキシ2-エチルヘキサノエート0.02部、連鎖移動剤としてn-オクチルメルカプタン 0.13部、離型剤としてステアリルアルコール0.1部、及び熱安定化剤として最終的に得られるメタクリル樹脂総量の30ppm程度に相当する量のジ-tert-ドデシルジスルフィドをそれぞれ連続的に供給し、140℃にて平均滞留時間37分間で重合反応を行った。次いで、第一の重合反応器から出てきた部分共重合体である反応液を、攪拌機を備えた第二の重合反応器に送り、メタクリル酸メチル99.1%、アクリル酸メチル0.9%、重合開始剤として1,1-ジ(tert-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン 0.01部、及び連鎖移動剤としてn-オクチルメルカプタン 0.90部からなるモノマー液を追加で投入し、175℃にて平均滞留時間15分間で重合反応を行った。さらに、第二の重合反応器から出てきた反応液を脱揮押出機に供給し、未反応の単量体成分を気化させて回収し、充分に混練した後、賦形して、ペレット状のメタクリル樹脂を得た。
攪拌機を備えた重合反応器に、メタクリル酸メチル97.5%、アクリル酸メチル2.5%、重合開始剤として1,1-ジ(tert-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン0.01部、連鎖移動剤としてn-オクチルメルカプタン 0.09部、離型剤としてステアリルアルコール0.1部、及び熱安定化剤として最終的に得られるメタクリル樹脂総量の5ppm程度に相当する量のジ-tert-ドデシルジスルフィドをそれぞれ連続的に供給し、175℃にて平均滞留時間40分間で重合反応を行った。次いで、重合反応器から出てきた未反応単量体成分を含む反応液を脱揮押出機に供給し、未反応の単量体成分を気化させて回収し、充分に混練した後、賦形して、ペレット状のメタクリル樹脂を得た。
図1において、(A)は合成例1で得られたメタクリル樹脂の、(B)は合成例2で得られたメタクリル樹脂の、そして(C)は合成例3で得られたメタクリル樹脂の、それぞれの分子量分布曲線である。合成例1及び2のメタクリル樹脂は、分子量分布が広く、かつ二峰性になっていることがわかる。合成例1のメタクリル樹脂〔図1の曲線(A)〕は、分子量が約2万6千の位置と分子量が約20万5千の位置に、それぞれピークトップを有し、合成例2のメタクリル樹脂〔図1の曲線(B)〕は、分子量が約1万3千の位置と分子量が約14万の位置に、それぞれピークトップを有している。
上の合成例で得られたメタクリル樹脂と、芳香族ポリカーボネート樹脂(住化スタイロンポリカーボネート(株)から販売されている“SDポリカ TR2201”、メルトボリュームフローレートMVR=220g/10分)とを、表2に示す割合(重量比)でドライブレンドし、混合物を得た。その後、射出成形装置〔東芝機械(株)製の“IS-130”〕を用いて、シリンダー温度250℃で射出成形を行い、試験片を得た。用いた金型は、120mm×200mm×3mm厚の平板を成形するためのものであり、金型温度は60℃とした。得られた試験片の外観を評価し、また試験片中央部における光学特性(全光線透過率及びヘイズ値)を求めた。結果を表2にまとめた。
このように、本発明で規定する分子量分布の広いメタクリル樹脂を用い、そこに芳香族ポリカーボネート樹脂を混合することは、芳香族ポリカーボネート樹脂の配合割合を高めても、得られる樹脂組成物を成形して得られる成形体の白濁を抑制でき、それによって耐熱性(ビカット軟化点など)や吸湿性、耐薬品性、複屈折特性などの光学特性を向上させることができる点で、有利である。
メタクリル酸メチルを79.5%、メタクリル酸シクロヘキシルを20.0%及びアクリル酸メチルを 0.5%の割合で混合して単量体成分を得た。この単量体成分の合計100部に対し、重合開始剤としてラウロイルパーオキサイドを 0.2部、及び連鎖移動剤として1-ドデシルメルカプタンを表3に示す量添加し、これらを溶解させた。一方、イオン交換水100部に対し、懸濁安定剤として、ポリアクリル酸ナトリウムを 0.05部、無水第一リン酸ナトリウムを0.24部及び第二リン酸ナトリウム7水和物を0.28部溶解させ、懸濁重合水相としたうえで、上記の単量体成分100部に対して水相150部を添加し、懸濁重合を行った。得られたスラリー状の反応液を脱水機により脱水し、次いで洗浄したのち、乾燥して、ビーズ状のメタクリル樹脂を得た。得られたメタクリル樹脂につき、前述の方法に従って重量平均分子量Mw 及び分子量分布指数Mw/Mnを測定した。 結果を、先の1-ドデシルメルカプタンの配合量とともに、表3に示した。
実施例5及び6では、上の合成例4で得られた低分子量のメタクリル樹脂ビーズと、上の合成例5又は6で得られた高分子量のメタクリル樹脂ビーズとを、表4に示す割合でドライブレンドし、二峰性の分子量分布を有するメタクリル樹脂混合物を得た。得られたメタクリル樹脂混合物の重量平均分子量Mw 及び分子量分布指数Mw/Mn、並びに混合物中に含まれる分子量4万以下の成分量を改めて測定し、表4に示す結果を得た。一方、比較例2では、上の合成例7で得られた高分子量のメタクリル樹脂ビーズをそのまま用いた。
表4には、このメタクリル樹脂の重量平均分子量Mw 及び分子量分布指数Mw/Mn、並びに樹脂中に含まれる分子量4万以下の成分量も併せて示した。次に、これらのメタクリル樹脂混合物又はメタクリル樹脂と、芳香族ポリカーボネート樹脂〔住化スタイロンポリカーボネート(株)から販売されている“CALIBRE 301-40”、メルトボリュームフローレートMVR=40g/10分〕とを、前者/後者=70/30の重量比で単軸押出機〔東洋精機(株)製の“ラボプラストミル”、スクリュー径20mmφ)を用いて溶融混練した。
得られたメタクリル樹脂/ポリカーボネート樹脂の樹脂組成物について、先述の方法で曇点を測定した。曇点測定結果を、先のメタクリル樹脂の混合割合及びメタクリル樹脂混合物又は単体の分子量データとともに表4に示した。
メタクリル酸メチルを74.5%、メタクリル酸フェニルを25.0%及びアクリル酸メチルを 0.5%の割合で混合して単量体成分を得た。この単量体成分の合計100部に対し、重合開始剤としてラウロイルパーオキサイドを 0.2部、及び連鎖移動剤として1-ドデシルメルカプタンを表5に示す量添加し、これらを溶解させた。一方、イオン交換水100部に対し、懸濁安定剤として、ポリアクリル酸ナトリウムを 0.05部、無水第一リン酸ナトリウムを0.24部及び第二リン酸ナトリウム7水和物を0.28部溶解させ、懸濁重合水相としたうえで、上記の単量体成分100部に対して水相150部を添加し、懸濁重合を行った。得られたスラリー状の反応液を脱水機により脱水し、次いで洗浄したのち、乾燥して、ビーズ状のメタクリル樹脂を得た。得られたメタクリル樹脂につき、前述の方法に従って重量平均分子量Mw 及び分子量分布指数Mw/Mnを測定した。結果を、先の1-ドデシルメルカプタンの配合量とともに、表5に示した。
実施例7及び8では、上の合成例8で得られた低分子量のメタクリル樹脂ビーズと、上の合成例9で得られた高分子量のメタクリル樹脂ビーズとを、表6に示す割合でドライブレンドし、二峰性の分子量分布を有するメタクリル樹脂混合物を得た。得られたメタクリル樹脂混合物の重量平均分子量Mw 及び分子量分布指数Mw/Mn、並びに混合物中に含まれる分子量4万以下の成分量を改めて測定し、表6に示す結果を得た。一方、比較例3及び4では、上の合成例10で得られた高分子量のメタクリル樹脂ビーズをそのまま用いた。
表6には、このメタクリル樹脂の重量平均分子量Mw 及び分子量分布指数Mw/Mn、並びに樹脂中に含まれる分子量4万以下の成分量も併せて示した。次に、これらのメタクリル樹脂混合物又はメタクリル樹脂と、芳香族ポリカーボネート樹脂〔住化スタイロンポリカーボネート(株)から販売されている“CALIBRE 301-10”、メルトボリュームフローレートMVR=10g/10分〕とを、表6に示す重量比で混練機〔東洋精機(株)製の“ラボプラストミル”、ローラ型ブレードR60を使用)を用いて溶融混練し、ダンゴ状の樹脂組成物を得た。溶融混練温度は250℃、混練速度は100rpm、混練時間は6分間とした。
得られたメタクリル樹脂/ポリカーボネート樹脂の樹脂組成物について、先述の方法で曇点を測定した。曇点測定結果を、先のメタクリル樹脂の混合割合及びメタクリル樹脂混合物又は単体の分子量データとともに表6に示した。
Claims (6)
- 芳香族ポリカーボネート樹脂80重量部以下及びメタクリル樹脂20重量部以上を含有し(但し、両樹脂の合計量を100重量部とする)、前記メタクリル樹脂は、
重量平均分子量が6万5千から25万の範囲にあり、
重量平均分子量/数平均分子量で表される分子量分布指数が2.2以上であり、かつ
分子量4万以下の成分を20重量%以上含有する
ことを特徴とする樹脂組成物。 - 前記メタクリル樹脂は、メタクリル酸メチル55重量%以上及びメタクリル酸メチル以外の少なくとも一種の(メタ)アクリル酸エステル 0.1~45重量%を含む単量体成分の重合物である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- メタクリル酸メチル以外の前記少なくとも一種の(メタ)アクリル酸エステルは、メタクリル酸メチル以外で、アルキル基の炭素数が1~3の(メタ)アクリル酸アルキルエステルを含む、請求項2に記載の樹脂組成物。
- 前記(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、アクリル酸メチルである、請求項3に記載の樹脂組成物。
- 前記メタクリル樹脂は、メタクリル酸メチル55重量%以上、アクリル酸メチル 0.1~45重量%、及び下式(I)
(式中、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2はシクロアルキルアルキル基、フェニルアルキル基、ナフチルアルキル基、シクロアルキル基、1個若しくは複数の水素原子がアルキルで置換されたシクロアルキル基、フェニル基、1個若しくは複数の水素原子がアルキルで置換されたフェニル基、ナフチル基、1個若しくは複数の水素原子がアルキルで置換されたナフチル基、ジシクロペンタニル基、又はジシクロペンテニル基を表す)
で示される(メタ)アクリル酸エステル10~40重量%を含む単量体成分の重合物である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記メタクリル樹脂は、ゲル浸透クロマトグラフィによって得られる分子量分布を表すクロマトグラムにおいて、分子量が5万より小さい位置と分子量が5万より大きい位置のそれぞれにピークトップを有する、請求項1~5のいずれかに記載の樹脂組成物。
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