WO2019082715A1 - ゴム質重合体、グラフト共重合体、熱可塑性樹脂組成物および成形品の製造方法 - Google Patents

ゴム質重合体、グラフト共重合体、熱可塑性樹脂組成物および成形品の製造方法

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WO2019082715A1
WO2019082715A1 PCT/JP2018/038321 JP2018038321W WO2019082715A1 WO 2019082715 A1 WO2019082715 A1 WO 2019082715A1 JP 2018038321 W JP2018038321 W JP 2018038321W WO 2019082715 A1 WO2019082715 A1 WO 2019082715A1
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rubbery polymer
mass
meth
graft copolymer
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PCT/JP2018/038321
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崇 岩永
吉孝 内藤
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テクノUmg株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/44Polymerisation in the presence of compounding ingredients, e.g. plasticisers, dyestuffs, fillers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F255/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of hydrocarbons as defined in group C08F10/00
    • C08F255/02Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of hydrocarbons as defined in group C08F10/00 on to polymers of olefins having two or three carbon atoms
    • C08F255/06Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of hydrocarbons as defined in group C08F10/00 on to polymers of olefins having two or three carbon atoms on to ethene-propene-diene terpolymers

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a rubbery polymer and a graft copolymer which can provide a molded article having good moldability and excellent impact resistance, molded appearance and weatherability.
  • the present invention also relates to a thermoplastic resin composition containing the graft copolymer and a method for producing a molded article thereof.
  • Thermoplastic resins are used in many fields, such as automotive fields, electric and electronic devices, office automation equipment such as printers, and the like. Grafting a rubber polymer with a monomer that imparts compatibility with styrene-acrylonitrile copolymer resin, ⁇ -methylstyrene-acrylonitrile copolymer resin, styrene-acrylonitrile-phenylmaleimide copolymer resin, etc.
  • polymerization are excellent in impact resistance and fluidity
  • ASA resin is inferior to ABS resin in impact resistance.
  • Patent Document 1 an ASA resin in which (meth) acrylic acid ester rubbers having different particle diameters are used in combination has been proposed.
  • Patent Document 2 There has been proposed a method of improving the weather resistance by coating a (meth) acrylic ester rubber on a butadiene rubber which is excellent in impact resistance (Patent Document 2). In the product obtained by this method, since there is also a butadiene rubber which is not coated with a (meth) acrylic ester rubber, sufficient weather resistance can not be obtained.
  • JP 2012-214734 A Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-151654
  • the present invention is a method for producing a rubbery polymer and a graft copolymer which can provide a thermoplastic resin molded article having good moldability and excellent in impact resistance, molding appearance and weatherability, with excellent production stability. Intended to provide.
  • Another object of the present invention is to provide a thermoplastic resin composition containing the graft copolymer and a method for producing a molded article thereof.
  • the present inventor mixes (meth) acrylic acid ester, a crosslinking agent, a hydrophobic substance having a specific hydrophobic hydrocarbon group, an emulsifier, and water, and the resulting mixture is mini-emulsified by a pressure homogenizer to polymerize It has been found that the above object can be achieved by producing a rubbery polymer (A) by using the rubbery polymer (A) and producing a graft copolymer (B) using the rubbery polymer (A).
  • the present invention provides the following.
  • a rubbery polymer comprising a mini-emulsification step of mini-emulsifying the mixture (a) obtained in the mixing step with a pressure homogenizer and a polymerization step of polymerizing the mini-emulsion obtained in the mini-emulsification step A) Production method.
  • hydrophobic substance is a logarithm [log P] of a distribution coefficient [P] represented by a ratio [c1 / c2] of a concentration [c1] to 1-octanol and a concentration [c2] to water
  • the mixing step includes 10 to 99.9 parts by mass of (meth) acrylic acid ester, 0.1 to 5.0 parts by mass of the crosslinking agent, and the like optionally used. 0 to 90 parts by mass of a vinyl compound of the following, 0.1 to 10 parts by mass of a hydrophobic substance and 0.01 to 1.0 parts by mass of an emulsifier (however, the total of (meth) acrylic acid ester, crosslinking agent and other vinyl compounds
  • a method for producing a rubbery polymer (A) which is a step of mixing 100 parts by mass) and 75 to 1900 parts by mass of water with respect to 100 parts by mass of the mixture (a) other than water.
  • thermoplastic resin composition obtained by the production method according to [7] is molded.
  • a rubbery polymer and a graft copolymer which can provide a thermoplastic resin molded article having good moldability and excellent in impact resistance, molding appearance and weatherability are excellent in production stability. It can be manufactured on the basis.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a shear force application unit of a pressure homogenizer.
  • (meth) acrylic acid ester means one or both of “acrylic acid ester” and “methacrylic acid ester”.
  • (Meth) acrylate means one or both of “acrylate” and “methacrylate”.
  • “Molded article” means what is obtained by molding a thermoplastic resin composition.
  • a mixing step of mixing (meth) acrylic acid ester, a crosslinking agent, a hydrophobic substance having a hydrocarbon group selected from an alkyl group having 12 or more carbon atoms, an alkenyl group and a cycloalkyl group, an emulsifier and water A mini-emulsion polymerization process including a mini-emulsification process of mini-emulsifying the mixture (a) obtained in the mixing process with a pressure homogenizer, and a polymerization process of polymerizing the mini-emulsion obtained in the mini-emulsification process.
  • a rubbery polymer (A) is produced.
  • monomer oil droplets of about 70 to 1000 nm are prepared by applying a strong shearing force using a pressure homogenizer in the mini-emulsification step.
  • the emulsifier molecules are preferentially adsorbed on the surface of the monomer oil droplets, and almost no free emulsifier or micelle exists in the aqueous medium. Therefore, in the ideal mini-emulsion type polymerization, monomer radicals are not distributed between the water phase and the oil phase, and monomer oil droplets act as nuclei of the particles and polymerization proceeds.
  • the formed monomer oil droplets are directly converted into polymer particles, which makes it possible to obtain homogeneous polymer nanoparticles, and sufficient impact resistance is obtained.
  • the mini-emulsion polymerization for producing the rubbery polymer (A) is not limited thereto, but, for example, (meth) acrylic acid ester, a crosslinking agent, other vinyl compounds optionally used, an emulsifier, Mixing a specific hydrophobic substance and water, preferably a radical polymerization initiator, applying shear force to the obtained mixture (a) with a pressure homogenizer to produce a miniemulsion (pre-emulsion), And a step of heating the mixture (a) to the polymerization initiation temperature to polymerize.
  • mini-emulsion polymerization after mixing a monomer for polymerization and an emulsifier, for example, by performing a shearing step with a pressure homogenizer, the monomer is torn off by the shearing force to form monomer fine oil droplets covered with the emulsifier. Be done. Thereafter, by heating to the polymerization initiation temperature of the radical polymerization initiator, the monomer fine oil droplets are polymerized as it is, and polymer fine particles are obtained.
  • the shear force by the pressure homogenizer is applied by applying a pressure exceeding atmospheric pressure to the liquid and passing it through a narrow passage.
  • the narrow path refers to a narrowed portion in the flow path of the liquid in the pressure homogenizer. In the narrow passage, the flow rate of the liquid is increased and shear force is applied to the liquid.
  • At least one portion of the narrow passage may have a width such that a shearing force is applied to the liquid.
  • the width of the narrow passage may be fixed, it is preferable to vary depending on the flow rate of the liquid to be passed, the pressure applied, the shape of the valve, and the like.
  • examples of the device in which the width of the narrow path is fixed include “Microfluidizer” manufactured by Powrex Corp., “Nanomizer” manufactured by Nanomizer, “Starburst” manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., and the like.
  • a device capable of varying the width of the narrow path for example, "pressure type homogenizer” manufactured by SPX Corporation APV, "homogenizer” manufactured by Sanwa Engineering Co., Ltd., “high pressure type homogenizer” manufactured by Sanmaru Machine Industry Co., Ltd., Izumi Food Machinery Co., Ltd. product “homogenizer” etc. are mentioned.
  • the narrow passage is, for example, a gap between the homogenizing valve and the valve seat (also referred to as a valve gap) in a pressure type homogenizer in which the width of the narrow passage can be varied.
  • the width of the narrow path is the shortest distance between the homogenising valve and the valve seat.
  • the flow velocity of the liquid in the narrow passage fluctuates depending on the applied pressure, the width of the narrow passage, and the like.
  • the pressure is the pressure applied to the liquid at the inlet of the channel.
  • the pressure is measured, for example, by a pressure gauge attached to the device in a pressure homogenizer where the width of the narrow path described below can be varied depending on the pressure and the flow rate.
  • the pressure is preferably 1 to 100 MPa, more preferably 4 to 80 MPa, still more preferably 6 to 60 MPa, and particularly preferably 8 to 40 MPa. If the pressure is in the above range, mini-emulsification can be sufficiently performed, and the amount of agglomerates can be reduced to obtain a mini-emulsified material with a narrow particle size distribution.
  • the disk shape of the homogeneous valve is, for example, a spiral, flat, sharp or net disk shape. From the viewpoint of durability, the spiral type is preferred.
  • the narrow path may be one or plural.
  • the disc shapes of the homogeneous valves constituting each narrow passage may be the same or different.
  • the disk shape of the first homogeneous valve may be spiral and the disk shape of the second homogeneous valve may be flat.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of a shear force application portion (narrow path portion) of the pressure type homogenizer.
  • the shear force application unit (101) shown in FIG. 1 includes a valve seat (111) and a valve (113).
  • the shear force application unit (101) may include an impact ring (112), which is a wear-resistant consumable during continuous use.
  • the shear force application unit (101) includes a pressure mechanism and a homogeneous valve mechanism.
  • the pressurization mechanism creates a stable high pressure condition in the mixture (102).
  • the homogenization valve mechanism provides a homogenization effect.
  • the mixed solution (102) enters between the valve seats (111), is compressed, and collides with the valve (113).
  • the liquid mixture (102) passes through the narrow passage between the adjustable valve seat (111) and the valve (113), and the flow velocity of the liquid sharply increases by passing through the narrow passage.
  • the shear force application portion (101) is provided with an impact ring (112)
  • the liquid whose flow velocity has been increased is released from pressure and collides with the impact ring (112). If it does not have an impact ring, it collides with the wall at this point.
  • the processing solution, pre-emulsion (103) flows to the outlet.
  • the amount of water solvent used in mini-emulsification is such that the solid content concentration of the reaction system after polymerization is about 5 to 58 mass%, other than water
  • the amount is preferably about 75 to 1900 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the mixture (a).
  • the amount of use of the water solvent is more preferably about 80 to 1000 parts by mass, and still more preferably about 90 to 500 parts by mass.
  • (meth) acrylic acid esters constituting the rubbery polymer (A) include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and benzyl acrylate And the like.
  • the acrylic acid ester having 1 to 22 carbon atoms in the alkyl group; and methacrylic acid esters having 1 to 22 carbon atoms in the alkyl group such as hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, and n-dodecyl methacrylate.
  • n-butyl acrylate is preferable because the impact resistance and the gloss of molded articles obtained from the thermoplastic resin composition are improved.
  • the (meth) acrylic acid esters may be used alone or in combination of two or more.
  • the (meth) acrylic acid ester has a content of (meth) acrylic acid ester in a total of 100 parts by mass of (meth) acrylic acid ester, a crosslinking agent described later, and other vinyl compounds described later optionally used. It is preferably used in an amount of up to 99.9 parts by weight, in particular 50 to 99.5 parts by weight, especially 70 to 99 parts by weight.
  • the thermoplastic resin composition obtained by blending the graft copolymer (B) using the obtained rubbery polymer (A) has impact resistance And excellent in weatherability.
  • a crosslinking agent is used together with the (meth) acrylic acid ester to introduce a crosslinked structure into the (meth) acrylic acid ester component obtained from the (meth) acrylic acid ester described above.
  • the (meth) acrylic acid ester, the aromatic vinyl, and the (meth) acrylic acid ester which the crosslinked part thereof is used in the production of the graft copolymer (B) It also functions as a graft crossing point for grafting with at least one vinyl monomer selected from vinyl cyanide.
  • crosslinking agents include allyl (meth) acrylate, butylene di (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, 4-butylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, polybutylene glycol di (meth) acrylate, polyester di (meth) acrylate, polyurethane di (meth) acrylate, polybutadiene Di (meth) acrylate, divinylbenzene, trivinylbenzene, triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, trimethylolpropane diallyl ether, pentaerythritol Belt Reality ether, diallyl dimethyl ammonium chloride, polyglycerol poly (meth) acrylates, polyester poly
  • the amount of the crosslinking agent used is not particularly limited, but the ratio of the crosslinking agent is 0.1 to 5 with respect to 100 parts by mass in total of the (meth) acrylic acid ester, the crosslinking agent, and other vinyl compounds described later.
  • the amount is preferably 0 parts by mass, particularly 0.2 to 2.0 parts by mass.
  • the proportion of the crosslinking agent is less than the above lower limit, a sufficient crosslinked structure can not be obtained by using the crosslinking agent in combination with the (meth) acrylic acid ester, and the impact resistance improvement effect can not be sufficiently obtained. is there.
  • the proportion of the crosslinking agent is more than the above upper limit, the effect as a rubber can not be obtained due to excessive crosslinking, and the impact resistance may be inferior.
  • ⁇ Other vinyl compounds It will not specifically limit, if it copolymerizes with (meth) acrylic acid ester and a crosslinking agent as another vinyl compound used as needed.
  • aromatic vinyls such as styrene, ⁇ -methylstyrene, o-, m- or p-methylstyrene, vinylxylene, p-t-butylstyrene, ethylstyrene and the like; vinyl cyanides such as acrylonitrile and methacrylonitrile; N And maleimides such as cyclohexyl maleimide and N-phenyl maleimide, and maleic anhydride. One of these may be used alone, or two or more may be mixed and used.
  • the amount of the other vinyl compounds used is not particularly limited, but the ratio of the other vinyl compounds to the total 100 parts by mass of (meth) acrylic acid ester, crosslinking agent and other vinyl compounds is 0. It is preferably used in an amount of up to 90 parts by weight, in particular 0.1 to 50 parts by weight, especially 0.3 to 30 parts by weight.
  • a hydrophobic substance having a hydrocarbon group selected from an alkyl group having 12 or more carbon atoms, an alkenyl group and a cycloalkyl group is used.
  • a hydrophobic substance having this particular hydrophobic hydrocarbon group the production stability of the miniemulsion can be improved.
  • the degree of hydrophobicity of the hydrophobic substance is represented by the logarithm [log P] value of the distribution coefficient [P] expressed by the ratio [c1 / c2] of the concentration [c1] to 1-octanol and the concentration [c2] to water Can.
  • the logarithm [log P] value of the distribution coefficient [P] of the hydrophobic substance used in the present invention is preferably 6.0 or more, particularly 7.0 or more.
  • the hydrophobic substance having a logarithm [log P] value of 6 or more of the distribution coefficient [P] includes, for example, hydrocarbons having 12 or more carbon atoms, alcohols having 12 or more carbon atoms, and hydrophobicity as non-polymerizable hydrophobic compounds.
  • hydrocarbons having 12 or more carbon atoms for example, hydrocarbons having 12 or more carbon atoms, alcohols having 12 or more carbon atoms, and hydrophobicity as non-polymerizable hydrophobic compounds.
  • a monomer for example, vinyl ester of alcohol having 14 to 30 carbon atoms, vinyl ether of alcohol having 14 to 30 carbon atoms, vinyl ester of carboxylic acid having 15 to 30 carbon atoms (preferably 15 to 22 carbon atoms), 20 to carbon atoms 40.
  • p-alkylstyrenes, hydrophobic chain transfer agents and the like One of these may be used alone, or two or more may be mixed and used.
  • hydrophobic substance specifically, tetradecane (log P: 6.3), pentadecane (log P: 7.7), hexadecane (log P: 8.3), heptadecane (log P: 8.8), octadecane (log P: : 9.3), Icosan (log P: 10.
  • liquid paraffin (log P> 6.0), liquid isoparaffin (log P> 6.0), paraffin wax (log P> 6.0), polyethylene wax (log P> 6.0), olive oil (log P> 6.0), cetyl alcohol (log P: 6.7), stearyl alcohol (log P: 8.2), stearyl acrylate (log P: 7.7), stearyl methacrylate (log P) : 9.6) and the like.
  • the amount of the hydrophobic substance added is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 1 to 3 parts by mass, based on 100 parts by mass of the (meth) acrylic acid ester, the crosslinking agent and the other vinyl compound. .
  • emulsifiers used for producing the rubbery polymer (A) include carboxylic acid emulsifiers exemplified by oleic acid, palmitic acid, stearic acid, alkali metal salts of rosin acid, alkali metal salts of alkenyl succinic acid, etc. And known emulsifiers such as anionic emulsifiers selected from alkyl sulfates, sodium alkylbenzene sulfonates, sodium alkyl sulfosuccinates, sodium polyoxyethylene sulfonyl phenyl ether sulfates, etc. alone or in combination of two or more it can. A part of the emulsifier can be added appropriately after mini-emulsification and / or during the polymerization reaction to stabilize the latex.
  • the amount of the emulsifier to be added is preferably 0.01 to 3.0 parts by mass, more preferably 0.03 to 1.0, with respect to a total of 100 parts by mass of (meth) acrylic acid ester, crosslinking agent and other vinyl compounds. It is preferably in an amount of 0.05 to 0.5 parts by mass.
  • the initiator is a radical polymerization initiator for radically polymerizing the above-mentioned (meth) acrylic acid ester, the crosslinking agent, and other vinyl compounds optionally used.
  • the initiator include an azo polymerization initiator, a photopolymerization initiator, an inorganic peroxide, an organic peroxide, and a redox initiator in which an organic peroxide, a transition metal, and a reducing agent are combined.
  • an azo polymerization initiator capable of initiating polymerization by heating, an inorganic peroxide, an organic peroxide, and a redox initiator are preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
  • azo polymerization initiator for example, 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'- Azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 1-[(1-cyano-1-methylethyl) Azo] formamide, 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid), dimethyl 2,2'-azobis (2-methyl propionate), dimethyl 1,1'-azobis (1-succinic hexane carboxylate ), 2,2′-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide], 2,2′-azobis (N-butyl-2-methylpropiona) ), 2,2′-azobis (N-cyclohexyl-2-methylpropionamide), 2,2′-azobis [2- (2-
  • Examples of the inorganic peroxide include potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, and the like.
  • organic peroxide a peroxyester compound is mentioned, for example.
  • organic peroxides include ⁇ , ⁇ ′-bis (neodecanoylperoxy) diisopropylbenzene, cumylperoxyneodecanoate, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxyneodecanoate, 1-Cyclohexyl-1-methylethylperoxyneodecanoate, t-hexylperoxyneodecanoate, t-butylperoxyneodecanoate, t-hexylperoxypivalate, t-butylperoxypivalate, 1,1, 3,3-Tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate, 2,5-dimethyl-2,5-bis (2-ethylhexanoylperoxy) hexane, 1-cyclohexyl-1-methylethylperoxy-2-eth
  • the redox initiator is preferably a combination of an organic peroxide and ferrous sulfate, a chelating agent and a reducing agent.
  • organic peroxides are particularly preferred as the initiator.
  • the addition amount of the initiator is usually 5 parts by mass or less, preferably 3 parts by mass or less, for example, 0.001 to 3 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of (meth) acrylic acid ester, crosslinking agent and other vinyl compounds. It is.
  • the addition of the initiator may be either before or after formation of the pre-emulsion.
  • the addition method of the initiator may be batch, divided or continuous.
  • ⁇ Rubber component> In the production of the rubbery polymer (A), other rubber components may be present in the step of producing the pre-emulsion.
  • Other rubber components include diene rubbers such as polybutadiene and polyorganosiloxanes. Diene / (meth) acrylic acid composed of a composite of (meth) acrylic acid ester rubber such as butyl acrylic rubber by mini-emulsion polymerization of (meth) acrylic acid ester and crosslinking agent in the presence of these rubber components A composite rubbery polymer (A) having an ester-based composite rubber and a polyorganosiloxysan / (meth) acrylic acid ester-based composite rubber as a rubber component is obtained.
  • the composite rubbery polymer (A) according to the present invention is not limited to these.
  • the rubber components to be combined are used singly or in combination of two or more.
  • Additives include, for example, polystyrene, poly (meth) acrylic acid esters, inorganic substances (silica, zirconia, mica, wollastonite, talc etc.), fillers (glass fibers, carbon fibers etc), lubricants, pigments (carbon Black, titanium oxide and the like), dyes, heat-resistant agents, oxidation deterioration inhibitors, weathering agents, mold release agents, plasticizers, antistatic agents, flame retardants and the like. These can be mix
  • the step of preparing the above pre-emulsion is usually carried out at normal temperature (about 10 to 50 ° C.) for about 5 to 600 minutes.
  • the step of miniemulsion polymerization is carried out at 40 to 100 ° C. for about 30 to 600 minutes.
  • the volume average particle diameter of the rubbery polymer (A) is preferably 70 to 800 nm, more preferably 200 to 500 nm, and still more preferably 250 to 400 nm. If the volume average particle diameter is within the above range, the amount of agglomerates at the time of polymerization is small, and the impact resistance of the thermoplastic resin composition containing the graft copolymer (B) using this rubbery polymer (A) Sex is better.
  • the particle size of the rubbery polymer (A) represents the volume average particle size (X) by X, and the particle size at the point where the cumulative value of the frequency from the upper limit in the particle size distribution curve becomes 10%
  • the particle diameter at which the cumulative value of the frequency from the lower limit in the particle size distribution curve is 10% is represented by Z as the frequency lower limit 10% volume particle size (Z).
  • Volume average particle diameter (X) is X ⁇ 300 nm, frequency upper limit 10% volume particle diameter (Y) Y ⁇ 1.50X, frequency lower limit 10% volume particle diameter (Z) Z ⁇ 0.60 X It is. More preferably, Y ⁇ 1.40X and Z ⁇ 0.65X.
  • the standard deviation (SD) shown below can be used as a standard indicating the particle diameter distribution.
  • the SD of the rubbery polymer (A) of the present invention is preferably 210 nm or less, more preferably 180 nm or less, and still more preferably 160 nm or less.
  • Standard deviation (SD) (YZ) ⁇ 2
  • the method of measuring the particle size of the rubbery polymer (A) of the present invention is as described in the section of the examples described later.
  • the process for producing the graft copolymer (B) according to the present invention comprises adding at least one selected from aromatic vinyl, (meth) acrylic acid ester and vinyl cyanide to the rubbery polymer (A) produced as described above.
  • the graft copolymer (B) is produced by graft polymerization of a kind of monomer (hereinafter sometimes referred to as "graft monomer component") to form a graft layer.
  • the graft monomer component may contain other vinyl compounds other than aromatic vinyl, (meth) acrylic acid ester and vinyl cyanide.
  • the grafting ratio of the graft layer of the graft copolymer (B) is calculated by the following method.
  • the graft ratio was also determined by this method in the following Examples and Comparative Examples.
  • the graft ratio of the graft copolymer (B) is preferably 10 to 90%, and more preferably 30 to 85%. If the graft ratio of the graft copolymer (B) is in the above range, a molded article having good impact resistance and molded appearance can be obtained. When the graft ratio exceeds the above upper limit, the dispersibility of the graft copolymer (B) in the thermoplastic resin composition described later becomes good, and while the molding appearance becomes good, the rigidity tends to decrease.
  • the (meth) acrylic acid ester graft-polymerized to the rubbery polymer (A) one or more of those exemplified as the (meth) acrylic acid ester used for producing the rubbery polymer (A) may be used Can.
  • aromatic vinyl and vinyl cyanide one or more of aromatic vinyl and vinyl cyanide exemplified as other vinyl compounds used as needed in the production of the rubbery polymer (A), respectively It can be used.
  • the graft layer constituting the graft copolymer (B) may contain (meth) acrylic acid ester, aromatic vinyl, and other vinyl compounds other than vinyl cyanide.
  • (meth) acrylic acid ester, a crosslinking agent, and (meth) acrylic acid of those exemplified as other vinyl compounds which are optionally used The ester, an aromatic vinyl, 1 type, or 2 or more types of vinyl compounds other than vinyl cyanide are mentioned.
  • the ratio of aromatic vinyl such as styrene to vinyl cyanide such as acrylonitrile is preferably 10 to 50% by mass of vinyl cyanide with respect to 50 to 90% by mass of aromatic vinyl (however, aromatics The total of vinyl and vinyl cyanide is 100% by mass).
  • the graft layer of the graft copolymer (B) is obtained by emulsion graft polymerization of 90 to 10% by mass of a graft monomer component to 10 to 90% by mass of the rubbery polymer (A) It is preferable that the thermoplastic resin molded product obtained by using this graft copolymer (B) is excellent in appearance (however, the total content of the rubber polymer (A) and the graft monomer component is 100 mass%). ). The proportion is more preferably 30 to 70% by mass of the rubbery polymer (A) and 70 to 30% by mass of the graft monomer component.
  • the graft monomer component is added to the latex of the rubbery polymer (A) obtained by mini-emulsion polymerization
  • the method of polymerizing in multiple stages is mentioned. In the case of polymerization in multiple stages, it is preferable to polymerize by adding or continuously adding vinyl monomers in the presence of the rubber latex of the rubbery polymer (A).
  • a polymerization initiator used for graft polymerization the thing similar to the radical polymerization initiator used for the mini-emulsion polymerization in the manufacturing method of a rubbery polymer (A) is mentioned.
  • the latex of the rubbery polymer (A) is stabilized to control the average particle size of the graft copolymer (B) obtained.
  • an emulsifier may be added. Although it does not specifically limit as an emulsifier, The thing similar to the emulsifier used for the mini-emulsion polymerization in the manufacturing method of a rubber-like polymer (A) is mentioned, An anionic emulsifier and a nonionic emulsifier are preferable.
  • the amount of the emulsifier used when graft polymerizing the graft monomer component to the rubbery polymer (A) is not particularly limited, it is 0.1 to 10 with respect to 100 parts by mass of the graft copolymer (B) obtained.
  • the parts by mass are preferable, and 0.2 to 5 parts by mass are more preferable.
  • the method for recovering the graft copolymer (B) from the latex of the graft copolymer (B) obtained by the emulsion polymerization is not particularly limited, but the following method may be mentioned.
  • the latex of the graft copolymer (B) is introduced into hot water in which the coagulant is dissolved, to solidify the graft copolymer (B).
  • the solidified graft copolymer (B) is re-dispersed in water or warm water to form a slurry, and the emulsifier residue remaining in the graft copolymer (B) is eluted in water and washed.
  • the slurry is dewatered by a dehydrator or the like, and the obtained solid is dried by a flash dryer or the like to recover the graft copolymer (B) as powder or particles.
  • the coagulant examples include inorganic acids (such as sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid and nitric acid), metal salts (such as calcium chloride, calcium acetate and aluminum sulfate).
  • the coagulant is appropriately selected according to the type of emulsifier. For example, when only a carboxylate (fatty acid salt, rosin acid soap, etc.) is used as an emulsifier, any coagulant may be used.
  • an emulsifying agent which exhibits a stable emulsifying ability even in an acidic region such as sodium alkylbenzene sulfonate as the emulsifying agent, the inorganic acid is insufficient and it is necessary to use a metal salt.
  • the volume average particle size of the graft copolymer (B) produced as described above using the rubber polymer (A) having the above-mentioned preferable volume average particle size and particle size distribution is usually less than 1100 nm, preferably It is 80 to 900 nm.
  • the volume average particle diameter of the graft copolymer (B) is within the above range, the impact resistance of the thermoplastic resin composition containing the graft copolymer (B) becomes better.
  • the particle size of the graft copolymer (B) represents the volume average particle size (X) by X, and the particle size at the point where the cumulative value of the frequency from the upper limit in the particle size distribution curve becomes 10% is the frequency upper limit 10
  • the particle diameter at which the cumulative value of the frequency from the lower limit in the particle size distribution curve is 10% is represented by Z as the frequency lower limit 10% volume particle size (Z).
  • Volume average particle diameter (X) is X ⁇ 350 nm, frequency upper limit 10% volume particle diameter (Y) Y ⁇ 1.3 ⁇ , frequency lower limit 10% volume particle diameter (Z) is Z ⁇ 0.55 X It is. More preferably, Y ⁇ 1.25X and Z ⁇ 0.70X.
  • the standard deviation (SD) shown below can be used as a standard for expressing the particle diameter distribution.
  • the SD of the graft copolymer (B) of the present invention is preferably 210 nm or less, more preferably 180 nm or less, and still more preferably 160 nm or less.
  • Standard deviation (SD) (YZ) ⁇ 2
  • the method of measuring the particle size of the graft copolymer (B) of the present invention is as described in the section of the examples described later.
  • the thermoplastic resin composition of the present invention contains a graft copolymer (B).
  • the content of the graft copolymer (B) in 100 parts by mass of the thermoplastic resin composition is preferably 10 to 60 parts by mass. If the content of the graft copolymer (B) in the thermoplastic resin composition is less than 10 parts by mass, the amount of rubber decreases, and the impact resistance of the resulting molded article tends to decrease. If the content of the graft copolymer (B) in the thermoplastic resin composition is more than 60 parts by mass, it tends to be inferior in the pigment colorability and physical property balance of the resulting molded article.
  • the content of the graft copolymer (B) in 100 parts by mass of the thermoplastic resin composition of the present invention is more preferably 20 to 40 parts by mass in consideration of impact resistance, color developability and balance of other physical properties.
  • thermoplastic resins include, for example, polyvinyl chloride, polystyrene, acrylonitrile-styrene copolymer, styrene-acrylonitrile-N-phenylmaleimide copolymer, ⁇ -methylstyrene-acrylonitrile copolymer, polymethyl methacrylate, methacrylic
  • polyesters such as acid methyl-styrene copolymer, polycarbonate, polyamide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyphenylene ether-polystyrene complex.
  • an acrylonitrile-styrene copolymer is preferable from the viewpoint of impact resistance and fluidity.
  • Additives include, for example, pigments, colorants such as dyes, fillers (carbon black, silica, titanium oxide etc.), flame retardants, stabilizers, reinforcing agents, processing aids, heat resisting agents, antioxidants, weathering agents, A mold release agent, a plasticizer, an antistatic agent etc. are mentioned.
  • additives may be added to the step of producing the pre-emulsion in the production of the rubbery polymer (A).
  • thermoplastic resin composition of the present invention is obtained by mixing and dispersing the graft copolymer (B) and, if necessary, another thermoplastic resin and an additive using a V-type blender or a Henschel mixer etc.
  • the mixture is produced by melt-kneading using a kneader such as an extruder, a Banbury mixer, a pressure kneader, or a roll.
  • the molded article of the present invention is formed by molding the thermoplastic resin composition of the present invention, and is excellent in impact resistance, molding appearance, weatherability, color development and the like.
  • thermoplastic resin composition of the present invention for example, an injection molding method, an injection compression molding machine method, an extrusion method, a blow molding method, a vacuum molding method, a pressure molding method, a calendar molding method and an inflation molding method It can be mentioned.
  • injection molding method and injection compression molding method are preferable because they are excellent in mass productivity and can obtain molded products with high dimensional accuracy.
  • thermoplastic resin composition of the present invention As an industrial application example of the molded article of the present invention formed by molding the thermoplastic resin composition of the present invention, vehicle parts, particularly various building materials such as exterior and interior parts used without coating, wall materials, window frames and the like Parts, dishes, toys, vacuum cleaner housings, television housings, home air conditioner parts such as air conditioner housings, interior members, ship members, communication equipment housings, etc. may be mentioned.
  • volume average particle sizes (X) of the rubbery polymers (A-1) to (A-30) and the graft copolymers (B-1) to (B-30) manufactured in the Examples and Comparative Examples are as follows: It calculated
  • the particle size distribution is determined by the same method as above, and the upper limit frequency 10% particle size is defined as the upper frequency limit 10% volume particle size (Y), and the lower frequency limit 10% particle size is the lower limit frequency 10% volume particle size (Z) The ratio to the volume average particle diameter (X) was calculated.
  • N-butyl acrylate (BA) 99.0 parts allyl methacrylate (AMA) 1.0 part liquid paraffin (LP) 2.0 parts dipotassium alkenyl succinate (ASK) 0.2 part dilauroyl peroxide (LPO) 0. 6 parts 400 parts of distilled water
  • the resulting pre-emulsion is charged into a reactor equipped with a reagent injection container, a cooling pipe, a jacket heater and a stirrer, the interior of the reactor is sufficiently purged with nitrogen, and then the internal temperature is raised to 60 ° C. while stirring. And radical polymerization was initiated.
  • the liquid temperature rose to 78 ° C. due to the polymerization of the acrylic ester component.
  • the temperature was maintained at 75 ° C. for 30 minutes to complete the polymerization of the acrylic ester component.
  • the time required for the production was 70 minutes, and a latex of a rubbery polymer (A-1) having a solid content of 18.5%, an aggregate amount of 0.11% and a volume average particle diameter (X) of 400 nm was obtained.
  • Example 1 Production of rubbery polymers (A-2) to (A-16)>
  • the rubber was prepared in the same manner as in Example I-1, except that the (meth) acrylic acid ester, the crosslinking agent, the hydrophobic substance, the emulsifier, the amount of water, and the processing conditions of the pressure homogenizer were changed as shown in Table 1. Latexes of the base polymers (A-2) to (A-16) were obtained.
  • N-butyl acrylate (BA) 99.0 parts allyl methacrylate (AMA) 1.0 part liquid paraffin (LP) 2.0 parts dipotassium alkenyl succinate (ASK) 0.2 part dilauroyl peroxide (LPO) 0. 6 parts 400 parts of distilled water
  • n-butyl acrylate, liquid paraffin, allyl methacrylate, dilauroyl peroxide, distilled water, and dipotassium alkenyl succinate are charged, and under normal temperature, using SMT Co., Ltd. “Hyflex disperser HG92” 5 at 9000 rpm
  • the mixture was obtained by stirring for a minute.
  • the obtained mixture was subjected to ultrasonic treatment for 30 minutes with an amplitude of 25 ⁇ m using “ULTRONIC HOMOGENIZER US-600” manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd. to obtain a pre-emulsion.
  • the volume average particle size of the obtained pre-emulsion was 310 nm.
  • the resulting pre-emulsion is charged into a reactor equipped with a reagent injection container, a cooling pipe, a jacket heater and a stirrer, the interior of the reactor is sufficiently purged with nitrogen, and then the internal temperature is raised to 60 ° C. while stirring. And radical polymerization was initiated.
  • the liquid temperature rose to 78 ° C. due to the polymerization of the acrylic ester component.
  • the temperature was maintained at 75 ° C. for 30 minutes to complete the polymerization of the acrylic ester component.
  • the time required for the production was 90 minutes, and a latex of a rubbery polymer (A-17) having a solid content of 19.5%, an aggregate amount of 0.31% and a volume average particle diameter (X) of 310 nm was obtained.
  • the xylate was charged under nitrogen flow and heated to 60.degree. From 60 ° C., a mixture consisting of n-butyl acrylate, methacrylic acid and cumene hydroperoxide was continuously added dropwise over 120 minutes. After completion of dropwise addition, aging was carried out at 60 ° C. for 2 hours to obtain an acid group-containing copolymer latex (K) having a solid content of 33%, a polymerization conversion ratio of 96% and a volume average particle diameter of 150 nm. .
  • N-butyl acrylate (BA) 99 parts allyl methacrylate (AMA) 1.0 part t-butyl hydroperoxide 0.2 parts dipotassium alkenyl succinate (ASK) 1.3 parts distilled water 390 parts sodium formaldehyde sulfoxylate 0 .3 parts ferrous sulfate heptahydrate 0.0002 parts disodium ethylenediaminetetraacetate 0.0004 parts distilled water 10 parts
  • N-Butyl acrylate, allyl methacrylate, t-butyl hydroperoxide, distilled water, dipotassium alkenyl succinate are charged into a reactor equipped with a reagent injection vessel, a condenser, a jacket heater and a stirrer, and the inside of the reactor The contents were heated after nitrogen substitution.
  • a reagent injection vessel a condenser, a jacket heater and a stirrer
  • an aqueous solution consisting of sodium formaldehyde sulfoxylate, ferrous sulfate heptahydrate, disodium ethylenediaminetetraacetate and distilled water was added to initiate polymerization.
  • the volume average particle diameter of the obtained rubbery polymer was 100 nm.
  • One part of a 5% aqueous solution of sodium pyrophosphate was added thereto as a solid (the pH of the mixture was 9.1), and the jacket temperature was controlled so that the internal temperature would be 70.degree.
  • 4 parts of the acid group-containing copolymer latex (K) as a solid component was added, and the mixture was stirred for 30 minutes while maintaining the internal temperature of 70 ° C. to perform enlargement.
  • the time required for production is 100 minutes, and the solid content of the rubbery polymer (A-30) in the obtained latex is 19.0%, the amount of agglomerates is 0.41%, and the volume average particle after enlargement The diameter was 300 nm.
  • Tables 1 and 2 collectively show the evaluation results of the rubbery polymers (A-1) to (A-30).
  • the temperature of 80 ° C. was maintained for 30 minutes, and then cooled to obtain a latex of the graft copolymer (B-1).
  • the solid content of the graft copolymer (B-1) in the obtained latex was 29.7%, the amount of agglomerates was 0.08%, the volume average particle diameter was 500 nm, and the graft ratio was 65%.
  • Example II-1 is similar to Example II-1 except that latexes of rubbery polymers (A-2) to (A-30) are used instead of latex of rubbery polymer (A-1). Graft copolymers (B-2) to (B-30) were obtained, respectively.
  • the particle diameter, aggregate amount, and graft ratio of each of the graft copolymers (B-2) to (B-30) are summarized in Tables 3 and 4.
  • Examples III-1 to III-15 Comparative Examples III-1 to III-15: Production of Thermoplastic Resin Composition> Table 5 shows each graft copolymer (B-1) to (B-30) and an acrylonitrile-styrene copolymer ("UMG AXS resin S102N" manufactured by UMG ABS Co., Ltd.) manufactured by a suspension polymerization method. The mixture was mixed using a Henschel mixer at a compounding ratio of 6, and this mixture was supplied to an extruder heated to 240.degree. C., and was kneaded to obtain a pellet 1.
  • UMG AXS resin S102N acrylonitrile-styrene copolymer manufactured by UMG ABS Co., Ltd.
  • Each pellet is used in a 4-ounce injection molding machine (manufactured by Japan Steel Works, Ltd.) and molded at a cylinder temperature of 240 ° C., a mold temperature of 60 ° C., and an injection ratio of 20 g / sec.
  • the rod-shaped compact 1 having a width of 10 mm and a thickness of 4 mm was obtained.
  • a black pellet 2 was injection molded under conditions of a cylinder temperature of 240 ° C., a mold temperature of 60 ° C., and an injection ratio of 20 g / sec to obtain a plate-like compact 2 having a length of 100 mm, a width of 100 mm and a thickness of 3 mm. .
  • MVR melt volume rate
  • the lightness L * of the molded body 2 was measured by the SCE method using a spectrocolorimeter ("CM-3500d” manufactured by Konica Minolta Optips). The measured L * is taken as "L * (ma)". The lower the L * , the blacker the color was determined to be good.
  • Lightness L * means the lightness value (L * ) among the color values in the L * a * b * color system adopted in JIS Z 8729.
  • the "SCE method” means a method of measuring a color by removing a specularly reflected light by an optical trap using a spectrocolorimeter conforming to JIS Z 8722.
  • the reflectance (%) of the surface of the molded product 2 at an incident angle of 60 ° and a reflection angle of 60 ° is calculated according to JIS K 7105 using “Digital Variable Glossmeter UGV-5D” manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. It was measured. The higher the reflectance, the better the surface appearance.
  • ⁇ Molded appearance> The five compacts 2 were observed with an optical microscope (magnification: 200 ⁇ ), and the total number of agglomerates of 100 ⁇ m or more was measured and evaluated based on the following criteria. The molded appearance was considered to be good as " ⁇ " or " ⁇ ". 0
  • the number of agglomerates of 100 ⁇ m or more is 0 to 5 ⁇
  • the number of agglomerates of 100 ⁇ m or more is 6 to 20 ⁇ 21 ⁇ m of agglomerates of 100 ⁇ m or more
  • ⁇ Weatherability> Using a sunshine weather meter (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.), the molded body 2 was treated for 1000 hours under the conditions of a black panel temperature of 63 ° C. and a cycle condition of 60 minutes (rainfall 12 minutes). The degree of discoloration ( ⁇ E) before and after treatment was evaluated by measuring with a color difference meter. The smaller the ⁇ E, the better the weatherability, and the circle or more was judged to be weatherable. : 0: 0 or more and less than 3. It does not discolor and does not impair the design of the molded product. ⁇ : 3 or more and less than 5 It is hardly discolored and does not impair the design of the molded article. Fair: 5 or more and less than 10. Slightly discolored, impairing the design of the molded article. X: 10 or more. It is discolored to a large extent, impairing the design of the molded article.
  • the graft copolymers (B-1) to (B-15) of Examples II-1 to II-15 using the rubbery polymers (A-1) to (A-15) of the present invention are aggregates There are few things.
  • the thermoplastic resin compositions of Examples III-1 to III-15 using graft copolymers (B-1) to (B-15) are impact resistance, low temperature impact resistance, flowability (moldability), It is excellent in color development, gloss, molding appearance and weather resistance.
  • thermoplastic resin composition of Comparative Example III-1 using the graft copolymer (B-16) is insufficient in impact resistance, color developability, gloss, molding appearance and weather resistance.
  • the graft copolymers (B-17) to (B-28) of Comparative Examples II-2 to 13 are rubbery polymers (A-17) to (13), which use an ultrasonic homogenizer as a shearing force application means in miniemulsion polymerization. (A-28), the treatment of the part away from the chip where the ultrasonic wave is generated becomes insufficient, and even if the treatment time and the amplitude of the ultrasonic wave are changed, there are many agglomerates and the particle diameter Distribution is wide.
  • the thermoplastic resin compositions of Comparative Examples III-2 to III-13 using graft copolymers (B-17) to (B-28) have flowability, impact resistance, color development, gloss, molding appearance, It becomes inadequate in either of weather resistance.
  • the graft copolymer (B-29) of Comparative Example II-14 using the rubbery polymer (A-29) prepared by seed polymerization is time-consuming to manufacture and inferior in the production stability, and new particle formation Also, the particle size distribution is broadened.
  • the thermoplastic resin composition of Comparative Example III-14 using the graft copolymer (B-29) is inferior in impact resistance, fluidity, surface gloss and molded appearance.
  • the graft copolymer (B-30) of Comparative Example II-15 using the rubbery polymer (A-30) due to the enlargement was produced by rubber aggregation, and some small particles did not aggregate. The particle size distribution is broadened.
  • the thermoplastic resin composition of Comparative Example III-15 using the graft copolymer (B-30) is inferior in impact resistance, flowability, surface gloss and molded appearance.
  • thermoplastic resin composition of the present invention containing the graft copolymer (B) of the present invention using the rubbery polymer (A) of the present invention is excellent in moldability, and the molded article has impact resistance, Low temperature impact resistance, gloss, molded appearance and weatherability are good. Since the balance of impact resistance, gloss, molded appearance and weatherability is very excellent as compared with a molded product made of a conventional thermoplastic resin composition, the thermoplastic resin composition of the present invention and its molded product , The value of use as various industrial materials is extremely high.

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Abstract

(メタ)アクリル酸エステル、架橋剤、炭素数12以上のアルキル基、アルケニル基およびシクロアルキル基から選ばれる炭化水素基を有する疎水性物質、乳化剤、および水を混合する混合工程と、該混合工程で得られた混合物を圧力式ホモジナイザーによってミニエマルション化するミニエマルション化工程と、該ミニエマルション化工程で得られたミニエマルションを重合する重合工程とを含むゴム質重合体(A)の製造方法。得られたゴム質重合体(A)に、芳香族ビニル、(メタ)アクリル酸エステルおよびシアン化ビニルから選ばれる少なくとも1種をグラフト重合させるグラフト共重合体(B)の製造方法。

Description

ゴム質重合体、グラフト共重合体、熱可塑性樹脂組成物および成形品の製造方法
 本発明は、成形性が良好であり、耐衝撃性、成形外観、耐候性に優れる成形品を提供し得るゴム質重合体およびグラフト共重合体の製造方法に関する。本発明はまた、このグラフト共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物とその成形品の製造方法に関する。
 熱可塑性樹脂は、自動車分野、電気・電子機器分野、プリンター等のOA機器などの多くの分野で使用されている。
 スチレン-アクリロニトリル共重合樹脂、α-メチルスチレン-アクリロニトリル共重合樹脂、スチレン-アクリロニトリル-フェニルマレイミド共重合樹脂等に、これらの樹脂と相溶性を付与させるような単量体をゴム質重合体にグラフト重合して得られるグラフト共重合体を配合したABS樹脂、ASA樹脂は、耐衝撃性、流動性に優れる。
 ゴム質重合体に飽和ゴムである(メタ)アクリル酸エステルゴム等の成分を用いたASA樹脂は、良好な耐候性を有し得る。
 ASA樹脂は、ABS樹脂に比べて耐衝撃性が劣る。耐衝撃性を改良するために、粒子径の異なる(メタ)アクリル酸エステルゴムを併用したASA樹脂が提案されている(特許文献1)。
 このASA樹脂でも、耐衝撃性の改良効果は十分ではない。要求される耐衝撃性を発現させるためには、ゴム成分の配合割合を増やす必要があり、ゴム成分の配合割合を増やすことで剛性が低下してしまう。
 耐衝撃性に優れるブタジエンゴムに(メタ)アクリル酸エステルゴムを被覆することで耐候性を向上させる方法が提案されている(特許文献2)。この方法で得られる生成物中には、(メタ)アクリル酸エステルゴムで被覆されていないブタジエンゴムも存在するため、十分な耐候性を得ることができない。
特開2012-214734号公報 特開2013-151654号公報
 本発明は、成形性が良好で、耐衝撃性、成形外観、耐候性に優れる熱可塑性樹脂成形品を提供し得るゴム質重合体およびグラフト共重合体を、優れた製造安定性で製造する方法を提供することを目的とする。本発明はまた、このグラフト共重合体を含む熱可塑性樹脂組成物およびその成形品の製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者は、(メタ)アクリル酸エステル、架橋剤、特定の疎水性炭化水素基を有する疎水性物質、乳化剤、および水を混合し、得られた混合物を圧力式ホモジナイザーによってミニエマルション化して重合することでゴム質重合体(A)を製造し、このゴム質重合体(A)を用いてグラフト共重合体(B)を製造することにより、上記目的を達成できることを見出した。
 本発明は以下を要旨とする。
[1] (メタ)アクリル酸エステル、架橋剤、炭素数12以上のアルキル基、アルケニル基およびシクロアルキル基から選ばれる炭化水素基を有する疎水性物質、乳化剤、および水を混合する混合工程と、該混合工程で得られた混合物(a)を圧力式ホモジナイザーによってミニエマルション化するミニエマルション化工程と、該ミニエマルション化工程で得られたミニエマルションを重合する重合工程とを含むゴム質重合体(A)の製造方法。
[2] [1]において、前記疎水性物質が、1-オクタノールに対する濃度〔c1〕と水に対する濃度〔c2〕の比〔c1/c2〕で表される分配係数〔P〕の対数〔logP〕値が6以上の疎水性物質であるゴム質重合体(A)の製造方法。
[3] [1]又は[2]において、前記混合工程は、(メタ)アクリル酸エステル10~99.9質量部、架橋剤0.1~5.0質量部、必要に応じて用いられるその他のビニル化合物0~90質量部、疎水性物質0.1~10質量部および乳化剤0.01~1.0質量部(ただし、(メタ)アクリル酸エステル、架橋剤およびその他のビニル化合物の合計を100質量部とする。)と、水以外の前記混合物(a)100質量部に対して水75~1900質量部とを混合する工程であるゴム質重合体(A)の製造方法。
[4] [1]ないし[3]のいずれかにおいて、前記ミニエマルション化工程における圧力が1~100MPaであるゴム質重合体(A)の製造方法。
[5] [1]ないし[4]のいずれかにおいて、前記ゴム質重合体(A)の体積平均粒子径が70~800nmであるゴム質重合体(A)の製造方法。
[6] [1]ないし[5]のいずれかに記載の製造方法で得られたゴム質重合体(A)に、芳香族ビニル、(メタ)アクリル酸エステルおよびシアン化ビニルから選ばれる少なくとも1種をグラフト重合させるグラフト共重合体(B)の製造方法。
[7] [6]に記載の製造方法で得られたグラフト共重合体(B)を用いた熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
[8] [7]に記載の製造方法で得られた熱可塑性樹脂組成物を成形する成形品の製造方法。
 本発明によれば、成形性が良好で、耐衝撃性、成形外観、耐候性に優れた熱可塑性樹脂成形品を提供し得るゴム質重合体およびグラフト共重合体を、優れた製造安定性のもとに製造することができる。
図1は、圧力式ホモジナイザーの剪断力付与部の構成を示す模式図である。
 以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
 本明細書において、「(メタ)アクリル酸エステル」は「アクリル酸エステル」と「メタクリル酸エステル」の一方又は双方を意味する。「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」と「メタクリレート」の一方または双方を意味する。
 「成形品」とは、熱可塑性樹脂組成物を成形してなるものを意味する。
[ゴム質重合体(A)の製造方法]
 本発明では、(メタ)アクリル酸エステル、架橋剤、炭素数12以上のアルキル基、アルケニル基およびシクロアルキル基から選ばれる炭化水素基を有する疎水性物質、乳化剤、および水を混合する混合工程と、該混合工程で得られた混合物(a)を圧力式ホモジナイザーによってミニエマルション化するミニエマルション化工程と、該ミニエマルション化工程で得られたミニエマルションを重合する重合工程とを含むミニエマルション重合でゴム質重合体(A)を製造する。
 ゴム質重合体(A)の製造方法では、ミニエマルション化工程において、圧力式ホモジナイザーを利用して強い剪断力をかけることによって、70~1000nm程度のモノマー油滴を調製する。この際、乳化剤分子はモノマー油滴表面に優先的に吸着し、水媒体中にはフリーの乳化剤やミセルがほとんど存在しなくなる。したがって、理想的なミニエマルション系の重合では、モノマーラジカルが水相と油相に分配されることはなく、モノマー油滴が粒子の核になって重合が進行する。その結果、形成されたモノマー油滴はそのままポリマー粒子に変換され、均質なポリマーナノ粒子を得ることが可能となり、十分な耐衝撃性が得られる。
 これに対して、一般的な乳化重合で作製したポリマー粒子ではモノマー油滴からミセルへモノマーが移行して反応が進行するため、疎水性の異なるモノマーを複数含有するとミセルへの移行しやすさが異なり均質なポリマーを形成できない。
 200nm以上の粒子を形成にする方法として、100nm程度の粒子に、モノマーをシードして大きくするシード重合や酸等を用いた粒子同士の凝集によって作製される肥大化が知られているが、シード重合では、粒子を十分に大きくするためには長時間滴下し続けなければならず生産性に劣る(後掲の比較例I-14)。肥大化では、小粒子の集合体であるため、十分なゴムの特性が発揮されず、耐衝撃性に劣るものとなる(後掲の比較例III-5)。
<ミニエマルション重合>
 ゴム質重合体(A)を製造するミニエマルション重合は、これに限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリル酸エステル、架橋剤、必要に応じて用いられるその他のビニル化合物、乳化剤、特定の疎水性物質、および水、好ましくは更にラジカル重合開始剤を混合する工程、得られた混合物(a)に圧力式ホモジナイザーにより剪断力を付与してミニエマルション(プレエマルション)を作製する工程、並びにこの混合物(a)を重合開始温度まで加熱して重合させる工程を含む。ミニエマルション重合では、重合用モノマーと乳化剤とを混合した後、例えば、圧力式ホモジナイザーによる剪断工程を実施することにより、前記剪断力によりモノマーが引きちぎられ、乳化剤に覆われたモノマー微小油滴が形成される。その後、ラジカル重合開始剤の重合開始温度まで加熱することにより、モノマー微小油滴をそのまま重合し、高分子微粒子が得られる。
 圧力式ホモジナイザーによる剪断力は、液に大気圧を超える圧力を加えて狭路を通過させることにより付与される。
 上記狭路とは、圧力式ホモジナイザー中の上記液の流路において狭められた箇所を言う。該狭路において、液の流速が増大されるとともに、液に剪断力が与えられる。
 上記狭路の少なくとも一つの箇所が、上記液に剪断力が与えられるような幅を有せばよい。狭路の幅が小さすぎる場合は、液詰まり発生の原因となり、大きすぎる場合は、付与される剪断力が弱くなり、ミニエマルション化が不十分となる。狭路の幅は固定されていてもよいが、通過させる液の流量、付与される圧力、およびバルブ形状等によって変動するものの方が好ましい。
 具体的には、狭路の幅が固定されている装置として、(株)パウレック製「マイクロフルイダイザー」、ナノマイザー社製「ナノマイザー」、(株)スギノマシン製「スターバースト」等が挙げられる。狭路の幅を変動しうる装置として、例えば、SPX Corporation APV社製「圧力式ホモジナイザー」、三和エンジニアリング(株)製「ホモゲナイザー」、三丸機械工業(株)製「高圧式ホモジナイザー」、イズミフードマシナリー(株)製「ホモゲナイザー」等が挙げられる。
 当該狭路は例えば、狭路の幅が変動しうる圧力式ホモジナイザーにおいて、均質バルブとバルブシートとの間の隙間である(バルブ隙間ともいう)。狭路の幅は、均質バルブとバルブシートとの間の最短距離である。上記狭路中の液の流速は、付与される圧力および狭路の幅等によって変動する。
 当該圧力は、上記狭路の入口において液に加えられる圧力である。当該圧力は、例えば下記で説明する狭路の幅が圧力および流量等によって変動しうる圧力式ホモジナイザーにおいて、装置に付属の圧力計により測定される。当該圧力は、好ましくは1~100MPa、より好ましくは4~80MPa、更に好ましくは6~60MPa、特に好ましくは8~40MPaである。圧力が上記範囲内であれば、ミニエマルション化を十分に行え、凝塊物量を低減して狭い粒子径分布のミニエマルション化物を得ることができる。
 上記均質バルブのディスク形状は例えば、渦巻き式、フラット式、シャープ式、又はネット式のディスク形状である。耐久性の観点から、渦巻き式が好ましい。
 上記装置内に、上記狭路は1つであってもよく複数設けられていてもよい。
 各狭路を構成する均質バルブのディスク形状は同じであってよく異なっていてもよい。例えば、上記狭路の幅が変動しうる装置において、1つめの均質バルブのディスク形状が渦巻き式であり、2つ目の均質バルブのディスク形状がフラット式であってもよい。
 図1は、上記圧力式ホモジナイザーの剪断力付与部(狭路部分)構成の一例を示す模式図である。図1に示す剪断力付与部(101)は、バルブシート(111)およびバルブ(113)を備えている。剪断力付与部(101)は、連続使用時の摩損対応の消耗品であるインパクトリング(112)を備えていてもよい。剪断力付与部(101)は加圧機構と均質バルブ機構を備えている。加圧機構は混合液(102)に安定した高圧状態を作り出す。均質バルブ機構により均質化効果が得られる。剪断力付与部(101)では、混合液(102)がバルブシート(111)間に入り、圧縮されてバルブ(113)に衝突する。このとき、混合液(102)は、調節可能なバルブシート(111)とバルブ(113)との間の狭路を通過し、当該狭路を通過することで液の流速が急激に増大する。剪断力付与部(101)がインパクトリング(112)を備えている場合には、該流速が増大した液が圧力開放され、インパクトリング(112)に衝突する。インパクトリングを備えていない場合には、この箇所にある壁に衝突する。処理液であるプレエマルション(103)は出口へと流れる。
<水>
 ミニエマルション化の際の水溶媒の使用量は、作業性、安定性、製造性等の観点から、重合後の反応系の固形分濃度が5~58質量%程度となるように、水以外の混合物(a)100質量部に対して75~1900質量部程度とすることが好ましい。水溶媒の使用量は、より好ましくは80~1000質量部程度、さらに好ましくはである90~500質量部程度である。
<(メタ)アクリル酸エステル>
 ゴム質重合体(A)を構成する(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ベンジル等のアルキル基の炭素数が1~22のアクリル酸エステル;メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸n-ドデシル等のアルキル基の炭素数1~22のメタクリル酸エステルが挙げられる。熱可塑性樹脂組成物から得られる成形品の耐衝撃性および光沢が向上することから、(メタ)アクリル酸エステルの中でも、アクリル酸n-ブチルが好ましい。(メタ)アクリル酸エステルは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 (メタ)アクリル酸エステルは、(メタ)アクリル酸エステルと後述する架橋剤と必要に応じて用いられる後述のその他のビニル化合物の合計100質量部中の(メタ)アクリル酸エステルの含有量が10~99.9質量部、特に50~99.5質量部、とりわけ70~99質量部となるように用いることが好ましい。(メタ)アクリル酸エステルの使用量が上記範囲内であれば、得られるゴム質重合体(A)を用いたグラフト共重合体(B)を配合してなる熱可塑性樹脂組成物が耐衝撃性および耐候性に優れたものとなる。
<架橋剤>
 ゴム質重合体(A)の製造に際しては、前述の(メタ)アクリル酸エステルから得られる(メタ)アクリル酸エステル成分に架橋構造を導入するために、(メタ)アクリル酸エステルと共に架橋剤を用いる。架橋剤を用いて得られる架橋ゴム質重合体(A)であれば、その架橋部分がグラフト共重合体(B)の製造の際に用いる後述の(メタ)アクリル酸エステル、芳香族ビニル、およびシアン化ビニルから選ばれる少なくとも1種のビニル単量体とグラフト結合するためのグラフト交叉点としても機能する。
 架橋剤としては、例えば、(メタ)アクリル酸アリル、ブチレンジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエステルジ(メタ)アクリレート、ポリウレタンジ(メタ)アクリレート、ポリブタジエンジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリグリセリンポリ(メタ)アクリレート、ポリエステルポリ(メタ)アクリレート、ポリウレタンポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 架橋剤の使用量には特に制限はないが、(メタ)アクリル酸エステルと架橋剤と後述するその他のビニル化合物との合計100質量部に対して、架橋剤の割合が0.1~5.0質量部、特に0.2~2.0質量部となる量であることが好ましい。
 架橋剤の割合が上記下限よりも少ないと、(メタ)アクリル酸エステルに架橋剤を併用することによる十分な架橋構造が得られなくなり、耐衝撃性の向上効果を十分に得ることができない場合がある。架橋剤の割合が上記上限よりも多いと過度な架橋によりゴムとしての効果が得られず、耐衝撃性に劣るおそれがある。
<その他のビニル化合物>
 必要に応じて用いられるその他のビニル化合物としては、(メタ)アクリル酸エステル、架橋剤と共重合可能であれば特に限定されない。例えば、スチレン、α-メチルスチレン、o-,m-またはp-メチルスチレン、ビニルキシレン、p-t-ブチルスチレン、エチルスチレン等の芳香族ビニル;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル;N-シクロヘキシルマレイミド、N-フェニルマレイミドなどのマレイミド類や、無水マレイン酸などが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
 その他のビニル化合物を用いる場合、その他のビニル化合物の使用量は特に制限はないが、(メタ)アクリル酸エステル、架橋剤およびその他のビニル化合物の合計100質量部に対するその他のビニル化合物の割合が0~90質量部、特に0.1~50質量部、とりわけ0.3~30質量部となるように用いることが好ましい。
<疎水性物質>
 本発明では、ミニエマルションを形成させる際に、炭素数12以上のアルキル基、アルケニル基およびシクロアルキル基から選ばれる炭化水素基を有する疎水性物質を用いる。この特定の疎水性炭化水素基を有する疎水性物質を用いることで、ミニエマルションの製造安定性を向上させることができる。
 疎水性物質の疎水性の程度は、1-オクタノールに対する濃度〔c1〕と水に対する濃度〔c2〕の比〔c1/c2〕で表される分配係数〔P〕の対数〔logP〕値で表すことができる。本発明で用いる疎水性物質の分配係数〔P〕の対数〔logP〕値は6.0以上、特に7.0以上あることが好ましい。
 分配係数〔P〕の対数〔logP〕値が6以上ある疎水性物質としては、重合不可能な疎水性化合物として、例えば炭素数12以上の炭化水素類、炭素数12以上のアルコール類、疎水性モノマーとして、例えば、炭素数14~30のアルコールのビニルエステル、炭素数14~30のアルコールのビニルエーテル、炭素数15~30(好ましくは炭素数15~22)のカルボン酸ビニルエステル、炭素数20~40のp-アルキルスチレン、疎水性の連鎖移動剤等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
 疎水性物質としては、具体的には、テトラデカン(logP:6.3)、ペンタデカン(logP:7.7)、ヘキサデカン(logP:8.3)、ヘプタデカン(logP:8.8)、オクタデカン(logP:9.3)、イコサン(logP:10.4)、流動パラフィン(logP>6.0)、流動イソパラフィン(logP>6.0)、パラフィンワックス(logP>6.0)、ポリエチレンワックス(logP>6.0)、オリーブ油(logP>6.0)、セチルアルコール(logP:6.7)、ステアリルアルコール(logP:8.2)、アクリル酸ステアリル(logP:7.7)、メタクリル酸ステアリル(logP:9.6)等が挙げられる。
 これらの疎水性物質を用いることにより、オストワルド熟成による粒径の不均一性の増大を抑制し、単分散なゴム質重合体(A)を合成することが可能となる。
 疎水性物質の添加量は、(メタ)アクリル酸エステル、架橋剤およびその他のビニル化合物の合計100質量部に対して0.1~10質量部が好ましく、さらに好ましくは1~3質量部である。
<乳化剤>
 ゴム質重合体(A)を製造する際に用いる乳化剤としては、オレイン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ロジン酸のアルカリ金属塩、アルケニルコハク酸のアルカリ金属塩等で例示されるカルボン酸系の乳化剤、アルキル硫酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルナトリウムなどの中から選ばれたアニオン系乳化剤等、公知の乳化剤を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。乳化剤の一部は、ラテックスを安定化させるために、ミニエマルション化後および/または重合反応中に適宜添加することができる。
 乳化剤の添加量は、(メタ)アクリル酸エステル、架橋剤およびその他のビニル化合物の合計100質量部に対して0.01~3.0質量部が好ましく、より好ましくは0.03~1.0質量部、さらに好ましくは0.05~0.5質量部である。
<開始剤>
 開始剤とは、上述の(メタ)アクリル酸エステルと架橋剤と必要に応じて用いられるその他のビニル化合物とがラジカル重合するためのラジカル重合開始剤である。開始剤としては、例えば、アゾ重合開始剤、光重合開始剤、無機過酸化物、有機過酸化物、有機過酸化物と遷移金属と還元剤とを組み合わせたレドックス系開始剤等が挙げられる。これらのうち、加熱により重合を開始できるアゾ重合開始剤、無機過酸化物、有機過酸化物、レドックス系開始剤が好ましい。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 アゾ重合開始剤としては、例えば、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、1-[(1-シアノ-1-メチルエチル)アゾ]フォルムアミド、4,4’-アゾビス(4-シアノバレリックアシッド)、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、ジメチル1,1’-アゾビス(1-シクヘキサンカルボキシレート)、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’-アゾビス(N-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)、2,2’-アゾビス(N-シクロヘキシル-2-メチルプロピオンアミド)、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]、2,2’-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)等が挙げられる。
 無機過酸化物としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素等が挙げられる。
 有機過酸化物としては、例えばペルオキシエステル化合物が挙げられる。有機過酸化物の具体例としては、α,α’-ビス(ネオデカノイルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼン、クミルペルオキシネオデカノエート、1,1,3,3-テトラメチルブチルペルオキシネオデカノエート、1-シクロヘキシル-1-メチルエチルペルオキシネオデカノエート、t-ヘキシルペルオキシネオデカノエート、t-ブチルペルオキシネオデカノエート、t-ヘキシルペルオキシピバレート、t-ブチルペルオキシピバレート、1,1,3,3-テトラメチルブチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、2,5-ジメチル-2,5-ビス(2-エチルヘキサノイルペルオキシ)ヘキサン、1-シクロヘキシル-1-メチルエチルペルオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ヘキシルペルオキシ2-ヘキシルヘキサノエート、t-ブチルペルオキシ2-ヘキシルヘキサノエート、t-ブチルペルオキシイソブチレート、t-ヘキシルペルオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルペルオキシマレイックアシッド、t-ブチルペルオキシ3,5,5-トリメチルヘキサノエート、t-ブチルペルオキシラウレート、2,5-ジメチル-2,5-ビス(m-トルオイルペルオキシ)ヘキサン、t-ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルペルオキシ2-エチルヘキシルモノカーボネート、t-ヘキシルペルオキシベンゾエート、2,5-ジメチル-2,5-ビス(ベンゾイルペルオキシ)ヘキサン、t-ブチルペルオキシアセテート、t-ブチルペルオキシ-m-トルオイルベンゾエート、t-ブチルペルオキシベンゾエート、ビス(t-ブチルペルオキシ)イソフタレート、1,1-ビス(t-ヘキシルペルオキシ)3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ヘキシルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルペルオキシ)3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルペルオキシ)シクロドデカン、2,2-ビス(t-ブチルペルオキシ)ブタン、n-ブチル4,4-ビス(t-ブチルペルオキシ)バレレート、2,2-ビス(4,4-ジ-t-ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン、α,α’-ビス(t-ブチルペルオキシド)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルペルオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルペルオキシ)ヘキサン、t-ブチルクミルペルオキシド、ジ-t-ブチルペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、ジラウロイルペルオキシド、ジイソノナノイルペルオキシド、t-ブチルハイドロペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、ジメチルビス(t-ブチルペルオキシ)-3-ヘキシン、ビス(t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、ビス(t-ブチルペルオキシ)トリメチルシクロヘキサン、ブチル-ビス(t-ブチルペルオキシ)バレラート、2-エチルヘキサンペルオキシ酸t-ブチル、ジベンゾイルペルオキシド、パラメンタンハイドロペルオキシドおよびt-ブチルペルオキシベンゾエート等が挙げられる。
 レドックス系開始剤としては、有機過酸化物と硫酸第一鉄、キレート剤および還元剤を組み合わせたものが好ましい。例えば、クメンヒドロペルオキシド、硫酸第一鉄、ピロリン酸ナトリウム、およびデキストロースからなるものや、t-ブチルハイドロペルオキシド、ナトリウムホルムアルデヒトスルホキシレート(ロンガリット)、硫酸第一鉄、およびエチレンジアミン四酢酸二ナトリウムを組み合わせたもの等が挙げられる。
 開始剤としては、これらのうち、特に有機過酸化物が好ましい。
 開始剤の添加量は、(メタ)アクリル酸エステル、架橋剤およびその他のビニル化合物の合計100質量部に対して通常5質量部以下、好ましくは3質量部以下、例えば0.001~3質量部である。
 開始剤の添加はプレエマルションを形成させる前後のいずれでもよい。開始剤の添加方法は、一括、分割、連続のいずれでもよい。
<ゴム成分>
 ゴム質重合体(A)の製造に際して、プレエマルションを作製する工程に他のゴム成分が存在してもよい。この他のゴム成分としては、ポリブタジエン等のジエン系ゴム、ポリオルガノシロキサンなどが挙げられる。これらのゴム成分の存在下で(メタ)アクリル酸エステルと架橋剤をミニエマルション重合することでアクリル酸ブチルゴム等の(メタ)アクリル酸エステル系ゴムとを複合してなるジエン/(メタ)アクリル酸エステル系複合ゴムや、ポリオルガノシロキシサン/(メタ)アクリル酸エステル系複合ゴムをゴム成分とする複合ゴム質重合体(A)が得られる。本発明に係る複合ゴム質重合体(A)はこれらに限定されるものではない。複合させるゴム成分は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いる。
<添加剤>
 ゴム質重合体(A)の製造に際して、プレエマルションを作製する工程に、必要に応じて添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、例えばポリスチレンや、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、無機物質(シリカ、ジルコニア、マイカ、ワラストナイト、タルク等)、フィラー(ガラス繊維、炭素繊維等)、滑材、顔料(カーボンブラック、酸化チタン等)、染料、耐熱剤、酸化劣化防止剤、耐候剤、離型剤、可塑剤、帯電防止剤、難燃剤等が挙げられる。これらは樹脂組成物や成形品の物性を損なわない範囲において配合することができる。
<反応条件>
 上記のプレエマルションを調製する工程は通常常温(10~50℃程度)で5~600分程度行われる。ミニエマルション重合の工程は40~100℃で30~600分程度行われる。
<粒子径>
 ゴム質重合体(A)の体積平均粒子径は好ましくは70~800nmであり、より好ましくは200~500nm、さらに好ましくは250~400nmである。体積平均粒子径が上記範囲内であれば、重合時の凝塊物が少なく、このゴム質重合体(A)を用いたグラフト共重合体(B)を配合した熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性がより良好となる。
 ゴム質重合体(A)の粒子径は、体積平均粒子径(X)をXで表し、粒子径分布曲線における上限からの頻度の累積値が10%になったところの粒子径を頻度上限10%体積粒子径(Y)としてYで表し、粒子径分布曲線における下限からの頻度の累積値が10%になったところの粒子径を頻度下限10%体積粒子径(Z)としてZで表したとき、以下の(1)又は(2)を満たすことで、このゴム質重合体(A)を用いたグラフト共重合体(B)を配合した熱可塑性樹脂組成物の流動性、得られる成形品の耐衝撃性、成形外観、表面光沢が良好となることから好ましい。
(1) 体積平均粒子径(X)がX≦300nmであり、頻度上限10%体積粒子径(Y)がY≦1.50X、頻度下限10%体積粒子径(Z)がZ≧0.60Xである。さらに好ましくは、Y≦1.40X、Z≧0.65Xである。
(2) 体積平均粒子径(X)がX=300~1000nmであり、頻度上限10%体積粒子径(Y)がY≦1.75X、頻度下限10%体積粒子径(Z)がZ≧0.55Xである。さらに好ましくは、Y≦1.60X、Z≧0.60Xである。
 ゴム質重合体(A)の粒子径は、上記X、Y、Zで表したとき、粒子径分布を表す目安として下記に示す標準偏差(SD)を用いることができる。ゴム質重合体(A)のSDが小さいほど、粒子径分布はより狭くなり、このゴム質重合体(A)を用いたグラフト共重合体(B)を配合した熱可塑性樹脂組成物の流動性および得られる成形品の耐衝撃性、成形外観、表面光沢が良好となる。この観点から、本発明のゴム質重合体(A)のSDは好ましくは210nm以下、より好ましくは180nm以下、さらに好ましくは160nm以下である。
  標準偏差(SD)=(Y-Z)÷2
 本発明のゴム質重合体(A)の粒子径の測定方法は、後掲の実施例の項に記載される通りである。
[グラフト共重合体(B)の製造方法]
 本発明のグラフト共重合体(B)の製造方法は、上記のようにして製造したゴム質重合体(A)に、芳香族ビニル、(メタ)アクリル酸エステルおよびシアン化ビニルから選ばれる少なくとも1種の単量体(以下、「グラフト単量体成分」と称す場合がある。)をグラフト重合させてグラフト層を形成してグラフト共重合体(B)を製造するものである。
 グラフト単量体成分は、芳香族ビニル、(メタ)アクリル酸エステル、シアン化ビニル以外のその他のビニル化合物を含んでいてもよい。
 グラフト共重合体(B)のグラフト層のグラフト率は以下の方法により算出される。後掲の実施例および比較例でもこの方法でグラフト率を求めた。
<グラフト率の算出>
 グラフト共重合体(B)2.5gにアセトン80mLを加え65℃の湯浴で3時間還流し、アセトン可溶分の抽出を行う。残留したアセトン不溶物を遠心分離により分離し、乾燥した後質量を測定する。得られたグラフト共重合体(B)中のアセトン不溶物の質量と、該グラフト共重合体(B)の製造に用いたゴム質重合体(A)の質量から、次の式を用いて、グラフト率を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 グラフト共重合体(B)のグラフト率は10~90%、特に30~85%が好ましい。グラフト共重合体(B)のグラフト率が上記範囲内であれば、良好な耐衝撃性、成形外観の成形品を得ることができる。グラフト率が上記上限を超えると、後述する熱可塑性樹脂組成物中のグラフト共重合体(B)の分散性が良好となり、成形外観が良好となる反面、剛性が低下する傾向にある。
 ゴム質重合体(A)にグラフト重合させる(メタ)アクリル酸エステルとしては、ゴム質重合体(A)の製造に用いる(メタ)アクリル酸エステルとして例示したものの1種または2種以上を用いることができる。芳香族ビニル、シアン化ビニルとしては、ゴム質重合体(A)の製造において、必要に応じて用いられるその他のビニル化合物としてそれぞれ例示した芳香族ビニル、シアン化ビニルの1種または2種以上を用いることができる。
 グラフト共重合体(B)を構成するグラフト層には、(メタ)アクリル酸エステル、芳香族ビニル、シアン化ビニル以外のその他のビニル化合物が含まれていてもよい。その他のビニル化合物としては、ゴム質重合体(A)の製造において、(メタ)アクリル酸エステル、架橋剤、必要に応じて用いられるその他のビニル化合物として例示したもののうちの、(メタ)アクリル酸エステル、芳香族ビニル、シアン化ビニル以外のビニル化合物の1種または2種以上が挙げられる。
 グラフト共重合体(B)のグラフト層を形成するグラフト単量体成分としては、芳香族ビニル、好ましくはスチレンと、シアン化ビニル、好ましくはアクリロニトリルの混合物を使用すると、得られるグラフト共重合体(B)の熱安定性が優れたものとなるため好ましい。この場合、スチレン等の芳香族ビニルとアクリロニトリル等のシアン化ビニルとの割合は、芳香族ビニル50~90質量%に対してシアン化ビニル10~50質量%であることが好ましい(ただし、芳香族ビニルとシアン化ビニルとの合計で100質量%とする)。
 グラフト共重合体(B)のグラフト層は、ゴム質重合体(A)10~90質量%に対して、グラフト単量体成分90~10質量%を乳化グラフト重合させて得られるものであると、このグラフト共重合体(B)を用いて得られる熱可塑性樹脂成形品の外観が優れるため好ましい(ただし、ゴム質重合体(A)とグラフト単量体成分との合計で100質量%とする。)。この割合は、さらに好ましくは、ゴム質重合体(A)30~70質量%で、グラフト単量体成分70~30質量%である。
 ゴム質重合体(A)へのグラフト単量体成分のグラフト重合方法としては、ミニエマルション重合により得られたゴム質重合体(A)のラテックスにグラフト単量体成分を添加し、1段又は多段で重合する方法が挙げられる。多段で重合する場合には、ゴム質重合体(A)のゴムラテックスの存在下で、ビニル単量体を分割添加又は連続添加して重合することが好ましい。このような重合方法により良好な重合安定性が得られ、且つ所望の粒子径および粒子径分布を有するラテックスを安定に得ることができる。グラフト重合に用いる重合開始剤としては、ゴム質重合体(A)の製造方法におけるミニエマルション重合に用いるラジカル重合開始剤と同様のものが挙げられる。
 ゴム質重合体(A)にグラフト単量体成分を重合する際には、ゴム質重合体(A)のラテックスを安定化させ、得られるグラフト共重合体(B)の平均粒子径を制御するために、乳化剤を添加してもよい。乳化剤としては、特に限定しないが、ゴム質重合体(A)の製造方法におけるミニエマルション重合に用いる乳化剤と同様のものが挙げられ、アニオン系乳化剤およびノニオン系乳化剤が好ましい。ゴム質重合体(A)にグラフト単量体成分をグラフト重合させる際の乳化剤の使用量は、特に限定しないが、得られるグラフト共重合体(B)100質量部に対して0.1~10質量部が好ましく、0.2~5質量部がより好ましい。
 乳化重合で得られたグラフト共重合体(B)のラテックスから、グラフト共重合体(B)を回収する方法としては、特に限定されないが、下記の方法が挙げられる。
 グラフト共重合体(B)のラテックスを、凝固剤を溶解させた熱水中に投入し、グラフト共重合体(B)を固化させる。次いで、固化したグラフト共重合体(B)を、水または温水中に再分散させてスラリーとし、グラフト共重合体(B)中に残存する乳化剤残渣を水中に溶出させ、洗浄する。次いで、スラリーを脱水機等で脱水し、得られた固体を気流乾燥機等で乾燥することによって、グラフト共重合体(B)を粉体または粒子として回収する。
 凝固剤としては、無機酸(硫酸、塩酸、リン酸、硝酸等)、金属塩(塩化カルシウム、酢酸カルシウム、硫酸アルミニウム等)等が挙げられる。凝固剤は、乳化剤の種類に応じて適宜選定される。例えば、乳化剤としてカルボン酸塩(脂肪酸塩、ロジン酸石鹸等)のみを用いた場合、どのような凝固剤を用いてもよい。乳化剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムのような酸性領域でも安定な乳化力を示す乳化剤を用いた場合、無機酸では不十分であり、金属塩を用いる必要がある。
 前述の好ましい体積平均粒子径および粒子径分布のゴム質重合体(A)を用いて上述のようにして製造されるグラフト共重合体(B)の体積平均粒子径は、通常1100nm未満、好ましくは80~900nmである。グラフト共重合体(B)の体積平均粒子径が上記範囲内であれば、このグラフト共重合体(B)を配合した熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性がより良好となる。
 グラフト共重合体(B)の粒子径は、体積平均粒子径(X)をXで表し、粒子径分布曲線における上限からの頻度の累積値が10%になったところの粒子径を頻度上限10%体積粒子径(Y)としてYで表し、粒子径分布曲線における下限からの頻度の累積値が10%になったところの粒子径を頻度下限10%体積粒子径(Z)としてZで表したとき、以下の(3)又は(4)を満たすことで、このグラフト共重合体(B)を配合した熱可塑性樹脂組成物の流動性、得られる成形品の耐衝撃性、成形外観、表面光沢が良好となることから好ましい。
(3) 体積平均粒子径(X)がX≦350nmであり、頻度上限10%体積粒子径(Y)がY≦1.3X、頻度下限10%体積粒子径(Z)がZ≧0.55Xである。さらに好ましくは、Y≦1.25X、Z≧0.70Xである。
(4) 体積平均粒子径(X)がX=350~1100nmであり、頻度上限10%体積粒子径(Y)がY≦1.60X、頻度下限10%体積粒子径(Z)がZ≧0.50Xである。さらに好ましくは、Y≦1.50X、Z≧0.55Xである。
 グラフト共重合体(B)の粒子径は、上記X、Y、Zで表したとき、粒子径分布を表す目安として下記に示す標準偏差(SD)を用いることができる。グラフト共重合体(B)のSDが小さいほど、粒子径分布はより狭くなり、このグラフト共重合体(B)を配合した熱可塑性樹脂組成物の流動性および得られる成形品の耐衝撃性、成形外観、表面光沢が良好となる。この観点から、本発明のグラフト共重合体(B)のSDは好ましくは210nm以下、より好ましくは180nm以下、さらに好ましくは160nm以下である。
  標準偏差(SD)=(Y-Z)÷2
 本発明のグラフト共重合体(B)の粒子径の測定方法は、後掲の実施例の項に記載される通りである。
[熱可塑性樹脂組成物]
 本発明の熱可塑性樹脂組成物は、グラフト共重合体(B)を含有する。熱可塑性樹脂組成物100質量部中のグラフト共重合体(B)の含有量は、10~60質量部が好ましい。熱可塑性樹脂組成物中のグラフト共重合体(B)の含有量が10質量部未満であると、ゴム量が少なくなり、得られる成形品の耐衝撃性が低下する傾向にある。熱可塑性樹脂組成物中のグラフト共重合体(B)の含有量が60質量部超であると、得られる成形品の顔料着色性や物性バランスに劣るものとなる傾向にある。
 耐衝撃性と発色性、その他の物性バランスを考慮すると、本発明の熱可塑性樹脂組成物100質量部中のグラフト共重合体(B)の含有量は、20~40質量部がより好ましい。
 本発明の熱可塑性樹脂組成物は、必要に応じて他の熱可塑性樹脂や添加剤を含有していてもよい。
 他の熱可塑性樹脂としては、例えばポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリル-スチレン共重合体、スチレン-アクリロニトリル-N-フェニルマレイミド共重合体、α-メチルスチレン-アクリロニトリル共重合体、ポリメタクリル酸メチル、メタクリル酸メチル-スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリフェニレンエーテル-ポリスチレン複合体などの1種又は2種以上が挙げられる。これらのうち、耐衝撃性と流動性の観点から、アクリロニトリル-スチレン共重合体が好ましい。
 添加剤としては、例えば顔料、染料等の着色剤、充填剤(カーボンブラック、シリカ、酸化チタン等)、難燃剤、安定剤、補強剤、加工助剤、耐熱剤、酸化防止剤、耐候剤、離型剤、可塑剤、帯電防止剤等が挙げられる。
 これらの添加剤は、ゴム質重合体(A)の製造に際して、プレエマルションを作製する工程に添加してもよい。
 本発明の熱可塑性樹脂組成物は、グラフト共重合体(B)と、必要に応じて他の熱可塑性樹脂や添加剤とをV型ブレンダやヘンシェルミキサー等により混合分散させ、これにより得られた混合物を押出機、バンバリーミキサ、加圧ニーダ、ロール等の混練機等を用いて溶融混練することにより製造される。
 各成分の混合順序には特に制限はなく、全ての成分が均一に混合されればよい。
[成形品]
 本発明の成形品は、本発明の熱可塑性樹脂組成物を成形してなるものであり、耐衝撃性、成形外観、耐候性および発色性等に優れる。
 本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形方法としては、例えば、射出成形法、射出圧縮成形機法、押出法、ブロー成形法、真空成形法、圧空成形法、カレンダー成形法およびインフレーション成形法等が挙げられる。これらのなかでも、量産性に優れ、高い寸法精度の成形品を得ることができるため、射出成形法、射出圧縮成形法が好ましい。
 本発明の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる本発明の成形品は、耐衝撃性、成形外観、耐候性、発色性等に優れることから、車両内外装部品、OA機器、建材などに好適である。
 本発明の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる本発明の成形品の工業的用途例としては、車両部品、特に無塗装で使用される各種外装・内装部品、壁材、窓枠等の建材部品、食器、玩具、掃除機ハウジング、テレビジョンハウジング、エアコンハウジング等の家電部品、インテリア部材、船舶部材および通信機器ハウジング等が挙げられる。
 以下に、合成例、実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に何ら制限されるものではない。
 以下において、「部」は「質量部」、「%」は「質量%」を意味する。
[体積平均粒子径の測定]
 実施例および比較例で製造したゴム質重合体(A-1)~(A-30)と、グラフト共重合体(B-1)~(B-30)の体積平均粒子径(X)は、日機装社製のNanotrac UPA-EX150を用いて動的光散乱法より求めた。
 上記と同様の方法で粒子径分布を求め、頻度上限10%の粒子径を頻度上限10%体積粒子径(Y)とし、頻度下限10%の粒子径を頻度下限10%体積粒子径(Z)とし、それぞれ体積平均粒子径(X)に対する比を算出した。
 粒子径分布の目安として、下記式を用いて標準偏差(nm)を算出した。
  標準偏差(SD)=(Y-Z)÷2
[凝塊物量の測定]
 実施例および比較例で製造したゴム質重合体(A-1)~(A-30)、又はグラフト共重合体(B-1)~(B-30)のラテックスを100メッシュの金網で濾過し、100メッシュの金網に残った凝塊物を乾燥させて秤量し、各々、ゴム質重合体(A-1)~(A-30)、又はグラフト共重合体(B-1)~(B-30)に対する割合(質量%)を求めた。凝塊物量が少ないほど、ゴム質重合体(A-1)~(A-30)、グラフト共重合体(B-1)~(B-30)ラテックスの製造安定性が良好である。
[ゴム質重合体(A)の製造と評価]
<実施例I-1:ゴム質重合体(A-1)の製造>
 以下の配合でゴム質重合体(A-1)を製造した。
〔配合〕
  アクリル酸n-ブチル(BA)       99.0部
  メタクリル酸アリル(AMA)        1.0部
  流動パラフィン(LP)           2.0部
  アルケニルコハク酸ジカリウム(ASK)   0.2部
  ジラウロイルペルオキシド(LPO)     0.6部
  蒸留水                   400部
 容器にアクリル酸n-ブチル(LogP=1.9)、流動パラフィン(LogP>6.0)、メタクリル酸アリル(LogP=1.5)、ジラウロイルペルオキシド、蒸留水、アルケニルコハク酸ジカリウムを仕込み、常温下、(株)SMT製「ハイフレックスディスパーサー HG92」を用いて9000rpmで5分撹拌を行うことで混合物を得た。得られた混合物を三丸機械工業(株)製「高圧式ホモジナイザー H3-1D」を用いて、圧力5MPa、流量135L/Hrで2回処理することでプレエマルションを得た。得られたプレエマルションの体積平均粒子径は400nmであった。
 試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱機および攪拌装置を備えた反応器に、得られたプレエマルションを仕込み、反応器内を十分に窒素置換した後、攪拌しながら内温を60℃に昇温し、ラジカル重合を開始した。アクリル酸エステル成分の重合により、液温は78℃まで上昇した。30分間75℃で維持し、アクリル酸エステル成分の重合を完結させた。製造に要した時間は70分であり、固形分18.5%、凝塊物量0.11%、体積平均粒子径(X)400nmのゴム質重合体(A-1)のラテックスを得た。
<実施例I-2~I-15、比較例I-1:ゴム質重合体(A-2)~(A-16)の製造>
 (メタ)アクリル酸エステル、架橋剤、疎水性物質、乳化剤、水の量、圧力式ホモジナイザーの処理条件を表1に示す通り変更したこと以外は、実施例I-1と同様にして、それぞれゴム質重合体(A-2)~(A-16)のラテックスを得た。
<比較例I-2:ゴム質重合体(A-17)の製造>
 以下の配合でゴム質重合体(A-17)を製造した。
〔配合〕
  アクリル酸n-ブチル(BA)       99.0部
  メタクリル酸アリル(AMA)        1.0部
  流動パラフィン(LP)           2.0部
  アルケニルコハク酸ジカリウム(ASK)   0.2部
  ジラウロイルペルオキシド(LPO)     0.6部
  蒸留水                   400部
 容器にアクリル酸n-ブチル、流動パラフィン、メタクリル酸アリル、ジラウロイルペルオキシド、蒸留水、アルケニルコハク酸ジカリウムを仕込み、常温下、(株)SMT製「ハイフレックスディスパーサー HG92」を用いて9000rpmで5分撹拌を行うことで混合物を得た。得られた混合物を(株)日本精機製作所製「ULTRASONIC HOMOGENIZER US-600」を用いて振幅25μmで30分間超音波処理を行うことでプレエマルションを得た。得られたプレエマルションの体積平均粒子径は310nmであった。
 試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱機および攪拌装置を備えた反応器に、得られたプレエマルションを仕込み、反応器内を十分に窒素置換した後、攪拌しながら内温を60℃に昇温し、ラジカル重合を開始した。アクリル酸エステル成分の重合により、液温は78℃まで上昇した。30分間75℃で維持し、アクリル酸エステル成分の重合を完結させた。製造に要した時間は90分であり、固形分19.5%、凝塊物量0.31%、体積平均粒子径(X)310nmのゴム質重合体(A-17)のラテックスを得た。
<比較例I-3~I-13:ゴム質重合体(A-18)~(A-28)の製造>
 (メタ)アクリル酸エステル、架橋剤、乳化剤、水の量、超音波ホモジナイザーの処理条件を表2に示す通り変更したこと以外は、比較例I-2と同様にして、それぞれゴム質重合体(A-18)~(A-28)のラテックスを得た。
<比較例I-14:ゴム質重合体(A-29)の製造>
 以下の配合でゴム質重合体(A-29)を製造した。
〔配合〕
  アクリル酸n-ブチル(BA)        99.0部
  メタクリル酸アリル(AMA)        1.0部
  t-ブチルハイドロペルオキシド       0.25部
  硫酸第一鉄                 0.0002部
  ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート 0.33部
  エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム     0.0004部
  アルケニルコハク酸ジカリウム(ASK)   1.0部
  蒸留水                   400部
 試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱機および攪拌装置を備えた窒素置換された反応器に蒸留水100部、アルケニコハク酸ジカリウム0.05部、アクリル酸n-ブチル4.95部、メタクリル酸アリル0.05部、t-ブチルハイドロペルオキシド0.05部を仕込み、60℃に加熱後、硫酸第一鉄、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウムを添加し60分間反応させた。その後、蒸留水300部、アクリル酸n-ブチル94.05部、メタクリル酸アリル0.95部、t-ブチルハイドロパーオキサイド0.2部の混合液をポンプで300分間にわたって滴下した。滴下終了後30分間75℃で維持し、アクリレート成分の重合を完結させてゴム質重合体(A-29)のラテックスを得た。製造に要した時間は420分であり、得られたラテックス中のゴム質重合体(A-29)の固形分は19.1%、凝塊物量0.54%、体積平均粒子径(X)は270nmであった。
<合成例1:酸基含有共重合体ラテックス(K)の製造>
 以下の配合で酸基含有共重合体ラテックス(K)を製造した。
〔配合〕
  蒸留水                   200部
  オレイン酸カリウム             2.0部
  ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム     4.0部
  硫酸第一鉄七水塩              0.003部
  エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム     0.009部
  ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート 0.3部
  アクリル酸n-ブチル            82部
  メタクリル酸                18部
  クメンヒドロペルオキシド          0.5部
 試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱機および撹拌装置を備えた反応器内に、蒸留水、オレイン酸カリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、硫酸第一鉄七水塩、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートを窒素フロー下で仕込み、60℃に昇温した。60℃になった時点から、アクリル酸n-ブチル、メタクリル酸、クメンヒドロペルオキシドからなる混合物を120分かけて連続的に滴下した。滴下終了後、さらに2時間、60℃のまま熟成を行い、固形分が33%、重合転化率が96%、体積平均粒子径が150nmである酸基含有共重合体ラテックス(K)を得た。
<比較例I-15:ゴム質重合体(A-30)の製造>
 以下の配合でゴム質重合体(A-30)を製造した。
〔配合〕
  アクリル酸n-ブチル(BA)         99部
  メタクリル酸アリル(AMA)         1.0部
  t-ブチルハイドロペルオキシド        0.2部
  アルケニルコハク酸ジカリウム(ASK)    1.3部
  蒸留水                    390部
  ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート  0.3部
  硫酸第一鉄七水塩               0.0002部
  エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム      0.0004部
  蒸留水                    10部
 試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱機および撹拌装置を備えた反応器内に、アクリル酸n-ブチル、メタクリル酸アリル、t-ブチルハイドロペルオキシド、蒸留水、アルケニルコハク酸ジカリウムを仕込み、反応器内を窒素置換した後、内容物を昇温した。内温55℃にて、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート、硫酸第一鉄七水塩、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム、蒸留水からなる水溶液を添加し、重合を開始させた。重合発熱が確認された後、ジャケット温度を75℃とし、重合発熱が確認されなくなるまで重合を継続し、さらに30分保持した。得られたゴム質重合体の体積平均粒子径は100nmであった。ここへ5%ピロリン酸ナトリウム水溶液を固形分として1部添加し(混合液のpHは9.1)、内温を70℃になる様にジャケット温度の制御を行った。
 内温70℃にて、酸基含有共重合体ラテックス(K)を固形分として4部添加し、内温70℃を保持したまま30分撹拌し、肥大化を行った。製造に要した時間は100分であり、得られたラテックス中のゴム質重合体(A-30)の固形分は19.0%、凝塊物量0.41%、肥大化後の体積平均粒子径は300nmであった。
 表1,2にゴム質重合体(A-1)~(A-30)の評価結果をまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
[グラフト共重合体(B)の製造と評価]
<実施例II-1:グラフト共重合体(B-1)の製造>
 試薬注入容器、冷却管、ジャケット加熱機および攪拌装置を備えた反応器に、以下の配合で原料を仕込み、反応器内を十分に窒素置換した後、攪拌しながら内温を75℃まで昇温した。
〔配合〕
  水(ゴム質重合体(A-1)ラテックス中の水を含む) 230部
  ゴム質重合体(A-1)ラテックス          50部(固形分として)
  アルケニルコハク酸ジカリウム            0.5部
  ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート     0.3部
  硫酸第一鉄七水塩                  0.001部
  エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム         0.003部
 次いで、アクリロニトリル(AN)、スチレン(ST)、t-ブチルハイドロペルオキシドを以下の配合で含む混合液を100分間にわたって滴下しながら、80℃まで昇温した。
〔配合〕
  アクリロニトリル(AN)      12.5部
  スチレン(ST)          37.5部
  t-ブチルハイドロペルオキシド    0.2部
 滴下終了後、温度80℃の状態を30分間保持した後冷却して、グラフト共重合体(B-1)のラテックスを得た。得られたラテックス中のグラフト共重合体(B-1)の固形分は29.7%、凝塊物量は0.08%、体積平均粒子径は500nm、グラフト率は65%であった。
 次いで、1.5%硫酸水溶液100部を80℃に加熱し、該水溶液を撹拌しながら、該水溶液にグラフト共重合体(B-1)ラテックス100部を徐々に滴下し、グラフト共重合体(B-1)を固化させ、さらに95℃に昇温して10分間保持した。
 次いで、固化物を脱水、洗浄、乾燥し、粉末状のグラフト共重合体(B-1)を得た。
<実施例II-2~II-15、比較例II-1~II-15:グラフト共重合体(B-2)~(B-30)の製造>
 ゴム質重合体(A-1)のラテックスの代りに、ゴム質重合体(A-2)~(A-30)のラテックスをそれぞれ用いたこと以外は、実施例II-1と同様にして、それぞれグラフト共重合体(B-2)~(B-30)を得た。
 各グラフト共重合体(B-2)~(B-30)の粒子径、凝集物量、グラフト率を表3,4にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
[熱可塑性樹脂組成物の製造と評価]
<実施例III-1~III-15、比較例III-1~III-15:熱可塑性樹脂組成物の製造>
 各グラフト共重合体(B-1)~(B-30)と、懸濁重合法によって製造したアクリロニトリル-スチレン共重合体(ユーエムジー・エービーエス(株)製「UMG AXS レジン S102N」)とを表5,6の配合割合でヘンシェルミキサーを用いて混合し、この混合物を240℃に加熱した押出機に供給し、混練してペレット1を得た。
 ペレット1の100部とカーボンブラック0.8部とをヘンシェルミキサーを用いて混合し、この混合物を240℃に加熱した押出機に供給し、混練して黒色ペレット2を得た。
[試験片の作製]
 ペレット1を用い、各々、4オンス射出成形機(日本製鋼所(株)製)にて、シリンダー温度240℃、金型温度60℃、射出率20g/秒の条件で成形して、長さ80mm、幅10mm、厚み4mmの棒状の成形体1を得た。
 同様に、黒色ペレット2をシリンダー温度240℃、金型温度60℃、射出率20g/秒の条件で射出成形して、長さ100mm、幅100mm、厚み3mmの板状の成形体2を得た。
[評価]
<シャルピー衝撃値の測定>
 ISO 179に準拠して、23℃および-20℃の雰囲気下、成形体1にてシャルピー衝撃値を測定した。
<メルトボリュームレート(MVR)の測定>
 ISO 1133規格に従い、220℃-98Nの条件でペレット1のMVRを測定した。MVRは熱可塑性樹脂組成物の成形性の目安となる。
<発色性の評価>
 成形体2について、分光測色計(コニカミノルタオプティプス社製「CM-3500d」)を用いて、SCE方式にて明度Lを測定した。測定されたLを「L(ma)」とする。Lが低いほど黒色となり、発色性が良好と判定した。
 「明度L」とは、JIS Z 8729において採用されているL表色系における色彩値のうちの明度の値(L)を意味する。
 「SCE方式」とは、JIS Z 8722に準拠した分光測色計を用い、光トラップによって正反射光を除去して色を測る方法を意味する。
<表面光沢の測定>
 スガ試験機株式会社製の「デジタル変角光沢計UGV-5D」を用い、JIS K 7105に準拠して、入射角60°、反射角60°における成形体2の表面の反射率(%)を測定した。反射率が高いほど表面外観に優れることを意味する。
<成形外観>
 成形体2を5枚、光学顕微鏡(倍率200倍)で観察し、100μm以上の凝塊物の個数の合計を測定し、下記基準で評価した。「○」または「◎」を成形外観は良好であるとした。
 ◎ 100μm以上の凝塊物の個数が0~5個
 ○ 100μm以上の凝塊物の個数が6~20個
 × 100μm以上の凝塊物の個数が21個以上
<耐候性>
 サンシャインウェザーメーター(スガ試験機(株)製)を用いて、成形体2をブラックパネル温度63℃、サイクル条件60分(降雨12分)の条件で1000時間処理した。処理前後の変色の度合い(ΔE)を色差計で測定して評価した。
 ΔEが小さいほど耐候性が良好であり、○以上を耐候性があると判定した。
 ◎:0以上3未満。変色しておらず、成形品の意匠性を損なわない。
 ○:3以上5未満。ほとんど変色しておらず、成形品の意匠性を損なわない。
 △:5以上10未満。わずかに変色しており、成形品の意匠性を損なう。
 ×:10以上。大きく変色しており、成形品の意匠性を損なう。
 上記の評価結果を表5,6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 各実施例および比較例の結果から、次のことが明らかとなった。
 本発明のゴム質重合体(A-1)~(A-15)を用いた実施例II-1~II-15のグラフト共重合体(B-1)~(B-15)は、凝塊物が少ない。グラフト共重合体(B-1)~(B-15)を用いた実施例III-1~III-15の熱可塑性樹脂組成物は耐衝撃性、低温耐衝撃性、流動性(成形性)、発色性、光沢、成形外観、耐候性に優れるものである。
 一方、ゴム質重合体(A-16)を用いた比較例II-1のグラフト共重合体(B-16)は、疎水性物質を含まないことから製造安定性に劣るため、凝塊物が多く、粒子径分布が広い。グラフト共重合体(B-16)を用いた比較例III-1の熱可塑性樹脂組成物は、耐衝撃性、発色性、光沢、成形外観、耐候性において不十分となる。
 比較例II-2~13のグラフト共重合体(B-17)~(B-28)は、ミニエマルション重合における剪断力付与手段として超音波ホモジナイザーを用いたゴム質重合体(A-17)~(A-28)を用いたものであり、超音波が発生するチップから離れた箇所の処理が不十分となり、処理時間、超音波の振幅を変更しても、凝塊物が多く、粒子径分布が広い。グラフト共重合体(B-17)~(B-28)を用いた比較例III-2~III-13の熱可塑性樹脂組成物は、流動性、耐衝撃性、発色性、光沢、成形外観、耐候性のいずれかにおいて不十分となる。
 シード重合で作製されたゴム質重合体(A-29)を用いた比較例II-14のグラフト共重合体(B-29)は、製造に時間がかかり、製造安定性に劣り、新粒子生成も見られ粒子径分布が広くなる。グラフト共重合体(B-29)を用いた比較例III-14の熱可塑性樹脂組成物は、耐衝撃性、流動性、表面光沢、成形外観に劣る。
 肥大化によるゴム質重合体(A-30)を用いた比較例II-15のグラフト共重合体(B-30)は、ゴムの凝集により作製されたため、凝集しなかった小粒子もあることから粒子径分布が広くなる。グラフト共重合体(B-30)を用いた比較例III-15の熱可塑性樹脂組成物は、耐衝撃性、流動性、表面光沢、成形外観に劣る。
 本発明のゴム質重合体(A)を用いた本発明のグラフト共重合体(B)を含む本発明の熱可塑性樹脂組成物は成形性に優れ、また、その成形品は、耐衝撃性、低温耐衝撃性、光沢、成形外観、耐候性が良好なものである。この耐衝撃性、光沢、成形外観、耐候性のバランスは、従来の熱可塑性樹脂組成物よりなる成形品に比べて非常に優れているので、本発明の熱可塑性樹脂組成物およびその成形品は、各種工業用材料としての利用価値が極めて高い。
 本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
 本出願は、2017年10月24日付で出願された日本特許出願2017-205341に基づいており、その全体が引用により援用される。
 101 剪断力付与部
 102 混合液
 103 プレエマルション
 111 バルブシート
 112 インパクトリング
 113 バルブ

Claims (8)

  1.  (メタ)アクリル酸エステル、架橋剤、炭素数12以上のアルキル基、アルケニル基およびシクロアルキル基から選ばれる炭化水素基を有する疎水性物質、乳化剤、および水を混合する混合工程と、該混合工程で得られた混合物(a)を圧力式ホモジナイザーによってミニエマルション化するミニエマルション化工程と、該ミニエマルション化工程で得られたミニエマルションを重合する重合工程とを含むゴム質重合体(A)の製造方法。
  2.  請求項1において、前記疎水性物質が、1-オクタノールに対する濃度〔c1〕と水に対する濃度〔c2〕の比〔c1/c2〕で表される分配係数〔P〕の対数〔logP〕値が6以上の疎水性物質であるゴム質重合体(A)の製造方法。
  3.  請求項1又は2において、前記混合工程は、(メタ)アクリル酸エステル10~99.9質量部、架橋剤0.1~5.0質量部、必要に応じて用いられるその他のビニル化合物0~90質量部、疎水性物質0.1~10質量部および乳化剤0.01~1.0質量部(ただし、(メタ)アクリル酸エステル、架橋剤およびその他のビニル化合物の合計を100質量部とする。)と、水以外の前記混合物(a)100質量部に対して水75~1900質量部とを混合する工程であるゴム質重合体(A)の製造方法。
  4.  請求項1ないし3のいずれか1項において、前記ミニエマルション化工程における圧力が1~100MPaであるゴム質重合体(A)の製造方法。
  5.  請求項1ないし4のいずれか1項において、前記ゴム質重合体(A)の体積平均粒子径が70~800nmであるゴム質重合体(A)の製造方法。
  6.  請求項1ないし5のいずれか1項に記載の製造方法で得られたゴム質重合体(A)に、芳香族ビニル、(メタ)アクリル酸エステルおよびシアン化ビニルから選ばれる少なくとも1種をグラフト重合させるグラフト共重合体(B)の製造方法。
  7.  請求項6に記載の製造方法で得られたグラフト共重合体(B)を用いた熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  8.  請求項7に記載の製造方法で得られた熱可塑性樹脂組成物を成形する成形品の製造方法。
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