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JP5844262B2 - 重合体組成物および成形品 - Google Patents

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Description

本発明は、耐衝撃性、剛性、表面硬度および透明性に優れる成形品およびそれを得るための重合体組成物に関する。
ポリメタクリル酸メチルに代表されるメタクリル系樹脂は、剛性、表面硬度および透明性に優れ、美麗な外観を有する成形品を与える。このような点から、メタクリル系樹脂の成形品は、例えば、看板部品、ディスプレイ部品、照明部品、インテリア部品、建築用部品、輸送機器関係部品、電子機器部品、医療関係部品、光学関係部品、交通関係部品などに用いられている。ところがメタクリル系樹脂は、耐衝撃性が低いことが従来からの欠点であり、多くの改良が試みられている。
例えば、特許文献1〜5には、メタクリル酸メチルに由来する繰り返し単位を50質量%以上有するメタクリル系樹脂からなる連続相と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する繰り返し単位からなる重合体ブロックと共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位からなる重合体ブロックとを有するブロック共重合体からなる分散相とを含有してなるメタクリル系重合体組成物が開示されている。これらのメタクリル系重合体組成物は、耐衝撃性、剛性、透明性等に優れることが示されている。
国際公開WO2008/032732 特開2009−227997号公報 特開2009−227998号公報 特開2009−227999号公報 特開2009−235396号公報
ところが、昨今の技術開発の速さから、メタクリル系重合体組成物に対して更なる特性向上が求められている。
そこで、本発明の目的は、耐衝撃性、剛性、表面硬度および透明性に優れる成形品およびそれを得るための重合体組成物を提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。その結果、特定のメタクリル系樹脂(A)、特定のブロック共重合体(B)および流動性ポリオルガノシロキサン(C)が特定の割合で且つ特定の相構造で含有する重合体組成物を見出した。そしてこの重合体組成物を成形すると従来以上に耐衝撃性、剛性、表面硬度および透明性に優れた成形品が容易に得られることを見出した。本発明はこの知見に基づいてさらに検討を重ねることによって完成するに至ったものである。
すなわち、本発明は以下の態様を包含するものである。
〔1〕 メタクリル酸メチルに由来する繰り返し単位を50質量%以上有するメタクリル系樹脂(A)、(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する繰り返し単位からなる重合体ブロック(a)と共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位からなる重合体ブロック(b)とを有するブロック共重合体(B)、および流動性ポリオルガノシロキサン(C)を含有し、
ブロック共重合体(B)の量がメタクリル系樹脂(A)100質量部に対して1〜80質量部であり、
流動性ポリオルガノシロキサン(C)の量がブロック共重合体(B)100質量部に対し0.05〜0.5質量部であり、且つ
メタクリル系樹脂(A)からなる連続相にブロック共重合体(B)からなる相が分散してなる、重合体組成物。
〔2〕 流動性ポリオルガノシロキサン(C)がポリジメチルシロキサンである前記〔1〕に記載の重合体組成物。
〔3〕 流動性ポリオルガノシロキサン(C)は、25℃での粘度が0.01〜1Pa・sである前記〔1〕または〔2〕に記載の重合体組成物。
〔4〕 流動性ポリオルガノシロキサン(C)は、屈折率が1.30〜1.60である前記〔1〕〜〔3〕のいずれかひとつに記載の重合体組成物。
〔5〕 ブロック共重合体(B)が、複数の腕重合体ブロックで構成される星型ブロック共重合体であり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより算出したポリスチレン換算の数平均分子量が、式:
[星型ブロック共重合体の数平均分子量]>2×[腕重合体ブロックの数平均分子量]
を満たすものである、前記〔1〕〜〔3〕のいずれかひとつに記載の重合体組成物。
〔6〕 (メタ)アクリル酸アルキルエステルがアクリル酸n−ブチルを含み、共役ジエン化合物が1,3−ブタジエンを含む前記〔1〕〜〔4〕のいずれかひとつに記載の重合体組成物。
〔7〕 ブロック共重合体(B)は、屈折率が1.48〜1.50である前記〔1〕〜5)のいずれかひとつに記載の重合体組成物。
〔8〕 腕重合体ブロックがa−b型ジブロック共重合体である前記〔5〕に記載の重合体組成物。
〔9〕 ブロック共重合体(B)が、(a−b−)nXまたは(b−a−)nXで表される星型ブロック共重合体である前記〔1〕〜〔7〕に記載の重合体組成物。
〔10〕 重合体ブロック(a)のガラス転移温度が0℃以下である前記〔1〕〜〔9〕のいずれかひとつに記載の重合体組成物。
〔11〕 重合体ブロック(b)のガラス転移温度が0℃以下である前記〔1〕〜〔10〕のいずれかひとつに記載の重合体組成物。
〔12〕 重合体ブロック(a)/重合体ブロック(b)の質量比が30/70〜65/35である前記〔1〕〜〔11〕のいずれかひとつに記載の重合体組成物。
〔13〕 メタクリル系樹脂(A)は、重量平均分子量が7万〜20万である、前記〔1〕〜〔12〕のいずれかひとつに記載の重合体組成物。
〔14〕 メタクリル系樹脂(A)は、重量平均分子量/数平均分子量の比が1.9〜3.0である前記〔1〕〜〔13〕のいずれかひとつに記載の重合体組成物。
〔15〕 分散相の平均径が0.05〜2μmである前記〔1〕〜〔14〕に記載の重合体組成物。
〔16〕 分散相は海島構造を成していて、且つ分散相中の島相の総面積の平均値が該分散相の平均面積の30%以上である前記〔1〕〜〔15〕のいずれかひとつに記載の重合体組成物。
〔17〕 酸化防止剤、熱劣化防止剤、紫外線吸収剤および/または離型剤をさらに含有してなる前記〔1〕〜〔16〕のいずれかひとつに記載の重合体組成物。
〔18〕 前記〔1〕〜〔17〕のいずれかひとつに記載の重合体組成物からなる成形品。
本発明の重合体組成物は、成形加工性に優れ、得られる成形品の外観が良好である。本発明の重合体組成物を成形することによって、耐衝撃性、剛性、表面硬度および透明性に優れた成形品が得られる。
本発明の重合体組成物は、メタクリル系樹脂(A)、ブロック共重合体(B)およびポリオルガノシロキサン(C)を含有するものである。
〔メタクリル系樹脂(A)〕
本発明に用いられるメタクリル系樹脂(A)は、メタクリル酸メチルに由来する繰り返し単位を50質量%以上、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上有する。
メタクリル酸メチルに由来する繰り返し単位以外の繰返し単位は、メタクリル酸メチルと共重合可能な他のビニル系単量体に由来する繰り返し単位であれば特に制限されない。メタクリル酸メチルと共重合可能な他のビニル系単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルなどのアクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなどのメタクリル酸メチルを除くメタクリル酸アルキルエステル;アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、スチレン、α−メチルスチレンなどが挙げられる。
メタクリル酸メチルに由来する繰り返し単位/他の単量体に由来する繰り返し単位の質量比は、50/50〜100/0、好ましくは80/20〜99/1、より好ましくは90/10〜98/2である。
メタクリル系樹脂(A)は、重量平均分子量(以下、Mwと略称することがある。)が、好ましくは7万〜20万、より好ましくは8万〜15万、特に好ましくは9万〜12万である。Mwが小さすぎると重合体組成物から得られる成形品の耐衝撃性や靭性が低下傾向になる。Mwが大きすぎると重合体組成物の流動性が低下し成形加工性が低下傾向になる。
メタクリル系樹脂(A)は、重量平均分子量/数平均分子量の比(以下、この比を分子量分布と表記することがある。)が、好ましくは1.9〜3.0、より好ましくは2.1〜2.8、特に好ましくは2.2〜2.7である。分子量分布が小さいと重合体組成物の成形加工性が低下傾向になる。分子量分布が大きいと重合体組成物から得られる成形品の耐衝撃性が低下傾向になり、脆くなりやすい。
なお、重量平均分子量および数平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)で測定した標準ポリスチレン換算の分子量である。
また、メタクリル系樹脂(A)の分子量や分子量分布は、重合開始剤および連鎖移動剤の種類や量などを調整することによって制御できる。
〔ブロック共重合体(B)〕
ブロック共重合体(B)は、(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する繰り返し単位からなる重合体ブロック(a)と共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位からなる重合体ブロック(b)とを有するものである。なお、前記の「(メタ)アクリル」とは、「メタクリルまたはアクリル」の意である。重合体ブロック(a)のガラス転移温度は、好ましくは0℃以下、より好ましくは−10℃以下である。重合体ブロック(b)のガラス転移温度は、好ましくは0℃以下、より好ましくは−10℃以下である。
重合体ブロック(a)を構成する(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する繰り返し単位は、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの付加重合によって得られるものである。
メタクリル酸アルキルエステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシルなどが挙げられ、アクリル酸アルキルエステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸i−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシルなどが挙げられる。これらは1種単独で重合されていてもよいし、2種以上を組み合わせて共重合されていてもよい。これらの中でも、ガラス転移温度(以下、Tgと略称することがある。)が、好ましくは0℃以下、より好ましくは−10℃以下の、重合体ブロック(a)を与える単量体または単量体の組み合わせが望ましい。このような単量体としては、アクリル酸n−ブチルおよび/またはアクリル酸2−エチルヘキシルが好ましく、アクリル酸n−ブチルがより好ましい。
重合体ブロック(b)を構成する共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位は、共役ジエン化合物の付加重合によって得られるものである。
共役ジエン化合物としては、1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチルブタジエンなどが挙げられる。これらは1種単独で重合されていてもよいし、2種以上を組み合わせて共重合されていてもよい。これらの中でも、Tgが好ましくは0℃以下、より好ましくは−10℃以下の、重合体ブロック(b)を与える単量体または単量体の組み合わせが望ましい。このような単量体として、1,3−ブタジエンおよび/またはイソプレンが好ましく、1,3−ブタジエンがより好ましい。
共役ジエン化合物は、1,4−付加重合する場合と、1,2−または3,4−付加重合する場合とがある。共役ジエン化合物が1,4−付加重合すると分子主鎖中に炭素−炭素二重結合を有するようになる。共役ジエン化合物が1,2−または3,4−付加重合すると、分子主鎖に側鎖として結合するビニル基、すなわち側鎖ビニル結合を有するようになる。この分子主鎖中の炭素−炭素二重結合および/または側鎖ビニル結合は、グラフト反応や架橋反応の起点となり得る。重合体ブロック(b)に含まれる側鎖ビニル結合量は、好ましくは10mol%〜60mol%、より好ましくは20mol%〜60mol%、さらに好ましくは20mol%〜50mol%である。
側鎖ビニル結合量は、重合反応系にエーテル類などの極性化合物を加えることにより増加させることができる。
重合体ブロック(b)中の側鎖ビニル結合量は、後述するブロック共重合体(B)へのメタクリル系樹脂(A)のグラフト量、ブロック共重合体(B)からなる分散相の大きさ、ブロック共重合体(B)の架橋率などに影響し、それらが総合して重合体組成物から得られる成形品の耐衝撃性、耐候性、表面光沢、熱安定性などに影響を与えると考えられる。
側鎖ビニル結合量が少なすぎると、ブロック共重合体(B)へのメタクリル系樹脂(A)のグラフト量が低くなり、耐衝撃性が低下傾向になる。側鎖ビニル結合量が多すぎると、ブロック共重合体(B)からなる分散相が凝集しやすくなり、透明性が低く且つ表面性が悪い成形品になる傾向がある。
なお、側鎖ビニル結合量は、共役ジエン化合物に由来する単位中の炭素−炭素二重結合の内の分子主鎖に側鎖として結合するビニル基の割合[mol%]で表される。例えば、1,3−ブタジエン単位からなる重合体ブロック(b)である場合、1H−NMRを用いて分析し、化学シフト4.7〜5.2ppmの1,2−ビニルによるプロトン(=CH2)シグナルの積分強度C0と、化学シフト5.2〜5.8ppmのビニルプロトン(=CH−)シグナルの積分強度D0をそれぞれ求め、次式によって計算して、側鎖ビニル結合量V0[%]を求めることができる。
0=〔(C0/2)/{(C0/2)+(D0−(C0/2))/2}〕×100
重合体ブロック(b)は、分子主鎖中の炭素−炭素二重結合および/または側鎖として分子主鎖に結合するビニル基が部分的に水素添加されたものであってもよい。本発明においては、重合体ブロック(b)の水素添加率は70mol%未満であることが好ましく、50mol%未満であることがさらに好ましい。水素添加の方法は、特に限定されず、例えば、特公平5−20442号公報に開示された方法によって達成される。
ブロック共重合体(B)は、重合体ブロック(a)および重合体ブロック(b)をそれぞれ1つずつ有するものであってもよいし、重合体ブロック(a)および/または重合体ブロック(b)を2つ以上有するものであってもよい。該ブロック共重合体の結合様式としては、a―b型ジブロック共重合体、a―b―a型トリブロック共重合体、b―a―b型トリブロック共重合体、a―b―a―b型テトラブロック共重合体などで表される線状ブロック共重合体;(b―a―)nX、(a―b―)nXなどで表される星型ブロック共重合体、a―g―bで表されるグラフト型ブロック共重合体などが挙げられる。なお、nは2より大きい値である。gはグラフト結合を示す結合記号である。Xはカップリング残基である。aは重合体ブロック(a)、bは重合体ブロック(b)である。
ブロック共重合体(B)は、重合体ブロック(a)と重合体ブロック(b)との間に傾斜連結部を有するものであってもよい。傾斜連結部は、重合体ブロック(a)の繰り返し単位の組成から、重合体ブロック(b)の繰り返し単位の組成に、漸次変化していく繰り返し単位組成を有する部分である。これらブロック共重合体(B)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重合体ブロック(a)/重合体ブロック(b)の質量比は、特に制限されないが、好ましくは30/70〜65/35、より好ましくは40/60〜60/40である。
ブロック共重合体(B)は、その屈折率によって特に制限されないが、本発明の重合体組成物を光学用途に供するために、ブロック共重合体(B)の屈折率はメタクリル系樹脂(A)の屈折率と凡そ一致することが好ましい。具体的には、ブロック共重合体(B)の屈折率は、1.48〜1.50であることが好ましく、1.485〜1.495であることがより好ましい。
ブロック共重合体(B)は、星型ブロック共重合体であることが特に好ましい。星型ブロック共重合体は、複数の腕重合体ブロックが多官能性単量体や多官能性カップリング剤などに由来する基、すなわちカップリング残基によって連結された共重合体を含むものである。
星型ブロック共重合体を構成する複数の腕重合体ブロックは、同じ種類のブロック共重合体であってもよいし、異なる種類のブロック共重合体であってもよい。腕重合体ブロックとしては、a―b型ジブロック共重合体、b―a型ジブロック共重合体、a―b―a型トリブロック共重合体、b―a―b型トリブロック共重合体、a―b―a―b型テトラブロック共重合体などが挙げられる。これらのうちa―b型ジブロック共重合体が好ましい。なお、aは重合体ブロック(a)、bは重合体ブロック(b)である。
本発明では、化学構造式:
(重合体ブロック(b)―重合体ブロック(a)―)n
(式中、Xはカップリング残基、nは2を超える数を表す。)で表される星型ブロック共重合体を用いることが特に好ましい。
星型ブロック共重合体は、GPCにより算出した標準ポリスチレン換算の数平均分子量(以下、Mnと略称することがある。)において、式: 〔星型ブロック共重合体のMn〕>2×〔腕重合体ブロックのMn〕を満たすものが好ましい。
なお、〔星型ブロック共重合体のMn〕/〔腕重合体ブロックのMn〕の比は腕数と呼ばれることがある。
星型ブロック共重合体の数平均分子量が、腕重合体ブロックの数平均分子量の2倍を超える範囲にすることによって、重合体組成物のせん断に対する機械的強度が高くなる。
工業的な生産の容易さの観点から、星型ブロック共重合体のMnは、腕重合体ブロックのMnに対して、好ましくは2倍超且つ100倍以下であり、より好ましくは2.5倍〜50倍であり、さらに好ましくは3倍〜10倍である。
なお、星型ブロック共重合体には、カップリング残基によって連結していない腕重合体ブロックのみからなる直鎖状ブロック共重合体が含まれていてもよい。
ブロック共重合体(B)のMnは、得られる重合体組成物の耐衝撃性を向上させ、成形品の取扱性を向上させる観点から、5,000〜1,000,000であることが好ましく、10,000〜800,000であることがより好ましく、50,000〜500,000であることがさらに好ましい。
ブロック共重合体(B)の製造方法は特に制限ないが、本発明に適した分子量分布の狭い星型ブロック共重合体を得る方法として、リビング重合で製造する方法が好ましい。
リビング重合で製造する場合は、有機アルカリ金属化合物を重合開始剤として用い、有機アルミニウム化合物の存在下でアニオン重合する方法が、比較的緩和な温度条件下で、より分子量分布が狭く且つ残存単量体が少ないブロック共重合体を製造できるので好ましい。
有機アルカリ金属化合物としては、アルキルリチウムやアルキレンジリチウムなどの有機リチウム化合物が好適である。
有機アルミニウム化合物としては、イソブチルビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、またはイソブチル〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウムが、取扱いが容易であり、また、比較的緩和な温度条件下で失活することなくアニオン重合反応を進行させることができる点で好ましい。
上記アニオンリビング重合においては、必要に応じて、反応系内に、含窒素化合物を反応の安定化のために共存させることができる。含窒素化合物としては、ジメチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、12−クラウン−4−エーテルなどのエーテル類や、トリエチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン、ピリジン、2,2’−ジピリジルなどが挙げられる。
星型ブロック共重合体は、上記のアニオン重合などによって得られたブロック共重合体の反応液に、多官能性単量体を添加して共重合させることによってまたは多官能性カップリング剤を添加してカップリング反応させることによって得られる。
多官能性単量体は、エチレン性不飽和基を2以上有する化合物であり、具体的には、メタクリル酸アリル、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸1,3−ブチレングリコール、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンジオールジアクリレートなどが挙げられる。
多官能性カップリング剤は、反応性基を3以上有する化合物であり、具体的には、トリクロロメチルシラン、テトラクロロシラン、ブチルトリクロロシラン、ビス(トリクロロシリル)エタン、テトラクロロスズ、ブチルトリクロロスズ、テトラクロロゲルマニウムなどが挙げられる。
本発明の重合体組成物を構成するブロック共重合体(B)の量は、メタクリル系樹脂(A)100質量部に対して、1〜80質量部、好ましくは2〜30質量部、より好ましくは3〜20質量部である。ブロック共重合体(B)の量が1質量部より少ないと重合体組成物が脆くなり耐衝撃性向上の効果が小さい。一方、ブロック共重合体(B)が80質量部より多いと、表面硬度、耐熱性、あるいは剛性が低下傾向になるばかりでなく、透明性や表面平滑性が低下する場合がある。
〔流動性ポリオルガノシロキサン(C)〕
本発明に用いられる流動性ポリオルガノシロキサン(C)は、下記式[I]で表わされる繰返し単位を含む流動性を有する高分子化合物であれば、特に限定されない。なお、ここで流動性とは25℃における粘度が10Pa・s以下であることをいう。
Figure 0005844262
式[I]中、R1およびR2は、それぞれ独立に有機基である。有機基としては、アルキル基、フェニル基、アリール基などが挙げられる。
流動性ポリオルガノシロキサン(C)としては、例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン等が挙げられる。これらのうち、R1およびR2がメチル基であるポリジメチルシロキサンが好ましい。本発明に用いられる流動性ポリオルガノシロキサン(C)は、エポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、メタクリル基、カルビノール基、メルカプト基、フェノール基、ポリエーテル基、シラノール基、フロロアルキル基、アラルキル基等が導入された変性タイプのものであってもよい。これらの流動性ポリオルガノシロキサンは1種単独でまたは2種以上を組合せて用いることができる。
流動性ポリオルガノシロキサン(C)は、25℃における粘度が、好ましくは0.01〜1Pa・s、より好ましくは0.05〜0.5Pa・sである。粘度がこの範囲にあることで重合体組成物の耐衝撃付与効果が維持される。粘度の異なる2種以上の流動性ポリオルガノシロキサンを混合して、その粘度を0.01〜1Pa・sに調整して用いてもよい。
本発明の重合体組成物を構成する流動性ポリオルガノシロキサン(C)は、その屈折率が、好ましくは1.30〜1.60、より好ましくは1.40〜1.50である。屈折率がこの範囲にあることで重合体組成物の透明性が維持される。屈折率の異なる2種以上の流動性ポリオルガノシロキサンを混合して、その屈折率を1.40〜1.50に調整して用いてもよい。
本発明の重合体組成物を構成する流動性ポリオルガノシロキサン(C)の含有量は、ブロック共重合体(B)100質量部に対して0.05〜0.5質量部、好ましくは0.1〜0.4質量部、より好ましくは0.2〜0.3質量部である。流動性ポリオルガノシロキサン(C)の含有量が少なすぎると耐衝撃付与効果が不足気味になる。一方、流動性ポリオルガノシロキサン(C)の含有量が多すぎると透明性が低下傾向になる。
本発明の重合体組成物は、その他必要に応じて各種の添加剤を含有していてもよい。
添加剤としては、酸化防止剤、熱劣化防止剤、熱紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、離型剤、高分子加工助剤、帯電防止剤、難燃剤、染顔料、光拡散剤、有機色素、艶消し剤、耐衝撃性改質剤、蛍光体などが挙げられる。
酸化防止剤は、酸素存在下においてそれ単体で樹脂の酸化劣化防止に効果を有するものである。例えば、リン系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤などが挙げられる。これらの酸化防止剤は1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中、着色による光学特性の劣化防止効果の観点から、リン系酸化防止剤やヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましく、リン系酸化防止剤とヒンダードフェノール系酸化防止剤との併用がより好ましい。
リン系酸化防止剤とヒンダードフェノール系酸化防止剤とを併用する場合、その割合は特に制限されないが、リン系酸化防止剤/ヒンダードフェノール系酸化防止剤の質量比で、好ましくは1/5〜2/1、より好ましくは1/2〜1/1である。
リン系酸化防止剤としては、2,2−メチレンビス(4,6−ジt−ブチルフェニル)オクチルホスファイト(旭電化社製;商品名:アデカスタブHP−10)、トリス(2,4−ジt−ブチルフェニル)ホスファイト(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製;商品名:IRUGAFOS168)などが好ましい。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製;商品名IRGANOX1010)、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製;商品名IRGANOX1076)などが好ましい。
本発明において酸化防止剤を用いる場合、その含有量は重合体組成物100質量部に対して、好ましくは0.001〜1質量部、より好ましくは0.005〜0.5質量部、さらに好ましくは0.01〜0.3質量部である。酸化防止剤の含有量が少ないと酸化防止効果が十分に発揮されない傾向がある。一方、酸化防止剤の含有量が多すぎると、金型汚れによる生産性の低下もしくはシルバーや焼けなどの発生による成形不良を引き起こす傾向がある。
熱劣化防止剤は、実質上無酸素の状態下で高熱にさらされたときに生じるポリマーラジカルを捕捉することによって樹脂の熱劣化を防止できるものである。
該熱劣化防止剤としては、2−t−ブチル−6−(3’−t−ブチル−5’−メチル−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート(住友化学社製;商品名スミライザーGM)、2,4−ジ−t−アミル−6−(3’,5’−ジ−t−アミル−2’−ヒドロキシ−α−メチルベンジル)フェニルアクリレート(住友化学社製;商品名スミライザーGS)などが好ましい。
熱劣化防止剤の量は、メタクリル系樹脂(A)とブロック共重合体(B)との合計100質量部に対して、好ましくは0.005〜0.5質量部、より好ましくは0.01〜0.5質量部、更に好ましくは0.02〜0.2質量部である。熱劣化防止剤の量が少なすぎると、熱劣化防止効果が低下傾向になる。熱劣化防止剤の量が多すぎると、金型汚れによる生産性の低下もしくはシルバーや焼けなどの発生による成形不良を引き起こす傾向がある。
紫外線吸収剤は、紫外線を吸収する能力を有する化合物である。紫外線吸収剤は、主に光エネルギーを熱エネルギーに変換する機能を有すると言われる化合物である。
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類、トリアジン類、ベンゾエート類、サリシレート類、シアノアクリレート類、蓚酸アニリド類、マロン酸エステル類、ホルムアミジン類などが挙げられる。これらは1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、ベンゾトリアゾール類、または波長380〜450nmにおけるモル吸光係数の最大値εmaxが1200dm3・mol-1cm-1以下である紫外線吸収剤が好ましい。
ベンゾトリアゾール類は、紫外線被照による着色などの光学特性低下を抑制する効果が高いので、本発明の重合体組成物を上記のような特性が要求される用途に適用する場合に用いる紫外線吸収剤として好ましい。
ベンゾトリアゾール類としては、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製;商品名TINUVIN329)、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製;商品名TINUVIN234)などが好ましい。
また、波長380〜450nmにおけるモル吸光係数の最大値εmaxが1200dm3・mol-1cm-1以下である紫外線吸収剤は、得られる成形品の黄色味を抑制できる。該紫外線吸収剤は、本発明の重合体組成物をこのような特性が要求される用途に適用する場合に用いる紫外線吸収剤として好ましい。
なお、紫外線吸収剤のモル吸光係数の最大値εmaxは、次のようにして測定する。シクロヘキサン1Lに紫外線吸収剤10.00mgを添加し、目視による観察で未溶解物がないように溶解させる。この溶液を1cm×1cm×3cmの石英ガラスセルに注入し、日立製作所社製U−3410型分光光度計を用いて、波長380〜450nmでの吸光度を測定する。紫外線吸収剤の分子量(Mw)と、測定された吸光度の最大値(Amax)とから次式により計算し、モル吸光係数の最大値εmaxを算出する。
εmax=[Amax/(10×10-3)]×Mw
波長380〜450nmにおけるモル吸光係数の最大値εmaxが1200dm3・mol-1cm-1以下である紫外線吸収剤としては、2−エチル−2’−エトキシ−オキサルアニリド(クラリアントジャパン社製;商品名サンデユボアVSU)などが挙げられる。
これら紫外線吸収剤の中、紫外線被照による樹脂劣化が抑えられるという観点からベンゾトリアゾール類が好ましく用いられる。
紫外線吸収剤の量は、メタクリル系樹脂(A)とブロック共重合体(B)との合計100質量部に対して、好ましくは0.005〜1質量部、より好ましくは0.01〜0.5質量部、更に好ましくは0.02〜0.2質量部である。紫外線吸収剤の量が少なすぎると紫外線被照による樹脂劣化の抑制効果が十分に発揮されない傾向がある。紫外線吸収剤の量が多すぎると、金型汚れによる生産性の低下もしくはシルバーやメヤニなどの発生による成形不良を引き起こす傾向がある。
光安定剤は、主に光による酸化で生成するラジカルを捕捉する機能を有すると言われる化合物である。好適な光安定剤としては、2,2,6,6−テトラアルキルピペリジン骨格を持つ化合物などのヒンダードアミン類が挙げられる。
光安定剤の量は、重合体組成物100質量部に対して、好ましくは0.001〜0.5質量部である。
離型剤は、成形品の金型からの離型を容易にする機能を有する化合物である。離型剤としては、セチルアルコール、ステアリルアルコールなどの高級アルコール類;ステアリン酸モノグリセライド、ステアリン酸ジグリセライドなどのグリセリン高級脂肪酸エステルなどが挙げられる。本発明においては、離型剤として、高級アルコール類とグリセリン脂肪酸モノエステルとを併用することが好ましい。高級アルコール類とグリセリン脂肪酸モノエステルとを併用する場合、その割合は特に制限されないが、高級アルコール類/グリセリン脂肪酸モノエステルの質量比が、好ましくは2.5/1〜3.5/1、より好ましくは2.8/1〜3.2/1である。
離型剤の総量は、重合体組成物100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以下、より好ましくは0.3質量部以下、さらに好ましくは0.1質量部以下である。離型剤の総量が多すぎると、金型汚れによる生産性の低下もしくはシルバーやメヤニなどの発生による成形不良を引き起こす傾向がある。
高分子加工助剤は、重合体組成物を成形する際において、厚さ精度および薄膜化に効果を発揮する化合物である。高分子加工助剤は、通常、乳化重合法によって製造することができる、0.05〜0.5μmの粒子径を有する重合体粒子である。
該重合体粒子は、単一組成比および単一極限粘度の重合体からなる単層粒子であってもよいし、また組成比または極限粘度の異なる2種以上の重合体からなる多層粒子であってもよい。この中でも、内層に低い極限粘度を有する重合体層を有し、外層に5dl/g以上の高い極限粘度を有する重合体層を有する2層構造の粒子が好ましいものとして挙げられる。
高分子加工助剤は、剤全体としての極限粘度が3〜6dl/gであることが好ましい。極限粘度が小さすぎると成形性の改善効果が低い。極限粘度が大きすぎると重合体組成物の溶融流動性の低下を招きやすい。
高分子加工助剤を用いる場合、その量は、重合体組成物100質量部に対して、好ましくは0.05〜10質量部、より好ましくは0.1〜5質量部である。高分子加工助剤の量が少なすぎると成形時の寸法精度の改善効果が低下傾向になる。逆に高分子加工助剤の量が多すぎると重合体組成物の溶融流動性が低下傾向になる。
本発明の重合体組成物には、耐衝撃性改質剤を用いてもよい。耐衝撃性改質剤としては、アクリル系ゴムもしくはジエン系ゴムをコア層成分として含むコアシェル型改質剤;ゴム粒子を複数包含した改質剤などが挙げられる。耐衝撃性改質剤は通常の使用量よりも少ない量で添加することが好ましい。
有機色素としては、樹脂に対しては有害とされている紫外線を可視光線に変換する機能を有する化合物が好ましく用いられる。例えば、ターフェニルなどが挙げられる。
光拡散剤や艶消し剤としては、ガラス微粒子、ポリシロキサン系架橋微粒子、架橋ポリマー微粒子、タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウムなどが挙げられる。
蛍光体として、蛍光顔料、蛍光染料、蛍光白色染料、蛍光増白剤、蛍光漂白剤などが挙げられる。
本発明の重合体組成物は、メタクリル系樹脂(A)からなる連続相に、ブロック共重合体(B)からなる相が分散してなるものである。なお、流動性ポリオルガノシロキサン(C)は分散相に主に含まれていることが好ましい。
ブロック共重合体(B)からなる分散相の平均径は、好ましくは0.05〜2μm、より好ましくは0.05〜1μm、更に好ましくは0.08〜0.5μmである。分散相の平均径が0.05μmより小さいと成形品が脆くなり取扱性が低下する傾向になる。分散相の平均径が2μmより大きいと透明性および表面性が低下傾向になる。
分散相は、それぞれが、ブロック共重合体(B)からなる海相にメタクリル系樹脂(A)からなる島相が分散してなる海島構造を成していることが好ましい。該海島構造を成している分散相中の島相の総面積の平均値が該分散相の平均面積の30%以上であることが好ましい。また、このような海島構造を成している分散相が全分散相の30質量%以上であることが好ましい。なお、分散相の平均径、面積および島相の面積は電子顕微鏡写真観察によって求める。このような海島構造を成している分散相を有する重合体組成物は、成形品の耐衝撃性を格段に向上させる。
本発明の重合体組成物は、その製造方法によって特に限定されない。例えば、メタクリル系樹脂(A)とブロック共重合体(B)とを、単軸もしくは2軸の溶融押出機などにおいて溶融混練し、得られた組成物(AB)に流動性ポリオルガノシロキサン(C)および必要に応じて各種の添加剤を添加し混練することによって製造することができる。しかしながら、本発明においては、インサイチュ法によって組成物(AB)を得、これにポリオルガノシロキサン(C)および必要に応じて各種の添加剤を添加し混練することによって製造することが好ましい。インサイチュ法とは、連続相または分散相になる物質αを分散相または連続相となる物質βの存在下で生成させ、連続相と分散相とからなる組成物を直接に調製する方法である。
インサイチュ法による本発明の重合体組成物の製法は、例えば、以下のような工程を含むものである。
先ず、メタクリル酸メチルおよびそれと共重合可能なビニル系単量体とを含有する単量体混合物にブロック共重合体(B)を溶解させて、原料液を調製する。
なお、単量体混合物を重合するとメタクリル系樹脂(A)が得られる。メタクリル酸メチル/ビニル系単量体の質量比は、好ましくは50/50〜100/0、より好ましくは80/20〜99/1、さらに好ましくは90/10〜98/2である。
原料液の調製においては、ブロック共重合体(B)の溶解を促進させるために、単量体混合物を30〜60℃程度に加熱したり、溶剤を用いたりすることができる。
該溶剤としては、単量体混合物、単量体混合物の重合によって得られるメタクリル系樹脂(A)、およびブロック共重合体(B)を溶解することができる溶剤であれば特に制限されない。例えば、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素、などが望ましいものとして挙げられる。また、必要に応じて、2種以上の溶剤を混合して使用することができる。混合溶剤は、単量体混合物、単量体混合物の重合によって得られるメタクリル系樹脂(A)、およびブロック共重合体(B)を溶解することができるものであれば、単独では、単量体混合物、単量体混合物の重合によって得られるメタクリル系樹脂(A)、およびブロック共重合体(B)を溶解することができない溶剤、例えば、メタノール、エタノール、ブタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、ヘキサンなどの脂肪族炭素水素、シクロヘキサンなどの脂環式単価水素などを含有していてもよい。
溶剤の量は、単量体混合物100質量部に対して0〜100質量部であることが好ましい。また、メタクリル酸メチル、他のビニル系単量体および溶剤の合計を100質量%とした場合に0〜90質量%の範囲であることが好ましい。
原料液中のブロック共重合体(B)の量は、単量体混合物100質量部に対して、好ましくは1〜80質量部、より好ましくは2〜30質量部、さらに好ましくは3〜20質量部である。ブロック共重合体(B)の量が少なすぎると重合体組成物の耐衝撃性向上の効果が小さい。ブロック共重合体(B)の量が多すぎると、ブロック共重合体(B)がメタクリル系樹脂(A)からなる連続相に分散し難くなる。また、重合体組成物の弾性率が低下して剛性を失い易い。
次いで、単量体混合物の重合反応を行う。この重合反応の進行と同時に、単量体混合物がブロック共重合体(B)にグラフト結合する反応と、ブロック共重合体(B)同士が架橋する反応とが進行すると考えられる。
単量体混合物の重合反応は、原料液に重合開始剤を添加することによって開始される。また、必要に応じて連鎖移動剤を原料液に添加して、得られる重合体の分子量、グラフト量、架橋率などを調節できる。
本発明で用いられる重合開始剤は、反応性ラジカルを発生するものであれば特に限定されない。例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシクロヘキシルカルボニトリルなどのアゾ化合物;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートなどの有機過酸化物などを挙げることができる。これらは1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、重合開始剤の添加量や添加方法などは、目的に応じて適宜設定すればよく特に限定されるものでない。
連鎖移動剤としては、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、1,4−ブタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、エチレングリコールビスチオプロピオネート、ブタンジオールビスチオグリコレート、ブタンジオールビスチオプロピオネート、ヘキサンジオールビスチオグリコレート、ヘキサンジオールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス−(β−チオプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネートなどのアルキルメルカプタン類;α−メチルスチレンダイマー;テルピノレンなどを挙げることができる。これらは単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
単量体混合物の重合転化率は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上にする。重合転化率が高くなった頃に架橋反応が主に進行し始めるので、重合転化率を70質量%以上にすることによって、重合体組成物の耐衝撃性が向上する。
重合は、原料液にせん断が加わるように強く攪拌しながら行うことが好ましい。重合初期では、単量体混合物の重合反応が主に進行してメタクリル系樹脂(A)が生成する。重合転化率の増加とともに、単量体混合物の重合反応で生成したメタクリル系樹脂(A)の割合が多くなる。この初期段階では、ブロック共重合体(B)溶液相が連続相になり、量的に少ないメタクリル系樹脂(A)溶液相が該連続相に分散した状態になっている。
せん断を加えながら単量体混合物の重合をそのまま続けると、メタクリル系樹脂(A)溶液相とブロック共重合体(B)溶液相との関係が反転する。すなわち、この相反転によって、メタクリル系樹脂(A)溶液相が連続相になり、ブロック共重合体(B)溶液相が該連続相に分散した状態になる。この相反転が起きる際の単量体混合物の重合転化率は、メタクリル系樹脂(A)溶液相とブロック共重合体(B)溶液相の体積比、ブロック共重合体(B)の分子量、ブロック共重合体(B)へのメタクリル系樹脂のグラフト量、溶剤を用いた場合には溶剤量や溶剤種によって変わる。
なお、相反転を経て分散相となったブロック共重合体(B)溶液相の内部に単量体混合物が取り残されることがある。この取り残された単量体混合物はブロック共重合体(B)溶液相の中で重合反応してメタクリル系樹脂(A)を生成する。その結果、ブロック共重合体(B)からなる分散相の中にメタクリル系樹脂(A)からなる細粒状の島相が形成される。これによって分散相は海島構造を成すようになる。
重合は、重合初期から相反転が生じるまでは、塊状重合法または溶液重合法で行うことが好ましい。こうすることによって、攪拌によるせん断力がブロック共重合体(B)溶液相側により多く加わるのでメタクリル系樹脂(A)溶液相とブロック共重合体(B)溶液相との相反転が起こり易くなる。
塊状重合法または溶液重合法を行う装置としては、攪拌機付きの槽型反応器、攪拌機付きの管型反応器、静的攪拌能力を有する管型反応器などが挙げられる。これら装置は、1基以上であってもよく、また、異なる反応器2基以上の組み合せでもよい。また、重合は回分式または連続式のどちらであってもよい。
分散相の大きさは、攪拌機などを備えた動的撹拌式反応器であれば攪拌機の回転数や回転動力などの因子によって、静的攪拌式反応器であれば反応液の線速度、重合反応液の粘度、相反転前までのブロック共重合体(B)へのグラフト率など種々の因子によって制御可能である。なお、相反転が生じた後は、塊状重合法または溶液重合法を適用できるが、これら以外に懸濁重合法も適用できる。
重合終了後、必要に応じて、未反応の単量体および溶剤を除去する。除去方法は特に制限されないが、加熱脱揮が好ましい。脱揮法としては、平衡フラッシュ方式や断熱フラッシュ方式が挙げられる。特に断熱フラッシュ方式では、好ましくは200〜300℃、より好ましくは220〜270℃の温度で脱揮を行う。200℃未満では脱揮に時間を要し、脱揮不十分になりやすい。脱揮が不十分なときには成形品にシルバーなどの外観不良を起こすことがある。逆に300℃を超えると酸化、焼けなどによって組成物(AB)に色が着くことがある。
次に、上記のようにして得られた組成物(AB)に、流動性ポリオルガノシロキサン(C)および必要に応じて各種の添加剤を添加し混練する。流動性ポリオルガノシロキサン(C)等が添加される組成物(AB)は、未反応の単量体および溶剤を除去していないものであってもよいし、未反応の単量体および溶剤を除去したものであってもよい。
添加および混練する方法では、各成分の添加手段、添加手順、 混練手段、混練手順などによって特に限定されない。流動性ポリオルガノシロキサン(C)等は、それらを一括して添加してもよいし、分割して添加してもよいし、少量ずつを連続して添加してもよい。
混練は、流動性ポリオルガノシロキサン(C)等の添加と同時に行ってもよいし、非混練下において流動性ポリオルガノシロキサン(C)等の添加をし、その後に行ってもよい。添加および混練においては、タンブラー、ミキサー、ブレンダーなどの混合装置;およびスクリュー押出機などの混練装置を用いることができる。
本発明の重合体組成物は、上述したメタクリル系樹脂(A)に対するブロック共重合体(B)の質量割合の範囲内であれば、上記の製造方法で得られた重合体組成物を、別途製造されたメタクリル系樹脂(A)で希釈してもよい。
本発明の重合体組成物は、成形性を良好にする点から、ISO 1133に準じて測定したメルトフローレートが1g/10分以上であるのが好ましく、2g/10分以上であるのがより好ましい。
本発明の重合体組成物は、耐衝撃性のみならず、耐候性および透明性に優れ、金型汚れ等による生産効率の低下などを生じ難いので、所望の形状に成形し、各種用途に供することができる。成形方法としては、例えば、射出成形法、圧縮成形法、押出成形法、真空成形法などの、従来より知られる溶融加熱成形法が挙げられる。該成形品においては、分散相の大きさや形が多少変化した部分もあるが、本発明の重合体組成物における分散相構造がほぼ維持されている。
本発明の重合体組成物は、例えば、広告塔、スタンド看板、袖看板、欄間看板、屋上看板などの看板部品;ショーケース、仕切板、店舗ディスプレイなどのディスプレイ部品;蛍光灯カバー、ムード照明カバー、ランプシェード、光天井、光壁、シャンデリアなどの照明部品;ペンダント、ミラーなどのインテリア部品;ドア、ドーム、安全窓ガラス、間仕切り、階段腰板、バルコニー腰板、レジャー用建築物の屋根などの建築用部品;航空機風防、パイロット用バイザー、オートバイ、モーターボート風防、バス用遮光板、自動車用サイドバイザー、リアバイザー、ヘッドウィング、ヘッドライトカバーなどの輸送機関係部品;音響映像用銘板、ステレオカバー、テレビ保護マスク、自動販売機などの電子機器部品;保育器、レントゲン部品などの医療機器部品;機械カバー、計器カバー、実験装置、定規、文字盤、観察窓などの機器関係部品;液晶保護板、導光板、導光フィルム、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、各種ディスプレイの前面板、拡散板などの光学関係部品;道路標識、案内板、カーブミラー、防音壁などの交通関係部品;自動車内装用表面材、携帯電話の表面材、マーキングフィルムなどのフィルム部材;洗濯機の天蓋材やコントロールパネル、炊飯ジャーの天面パネルなどの家電製品用部材;その他、温室、大型水槽、箱水槽、時計パネル、バスタブ、サニタリー、デスクマット、遊技部品、玩具、熔接時の顔面保護用マスクなどに用いることができる。
以下に実施例および比較例を示して本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例によって制限されるものではない。また、本願発明は、以上までに述べた、特性値、形態、製法、用途などの技術的特徴を表す事項を、任意に組み合わせて成るすべての態様を包含している。
実施例および比較例に用いたブロック共重合体(B)の合成に用いた原料化合物は、常法により乾燥精製した薬品を用いた。
実施例および比較例における物性値の測定等は以下の方法によって実施した。
(1)数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)およびブロック共重合体の生成率
テトラヒドロフランを溶離液に用い、東ソー社製ゲルパーミエーションクロマトグラフ(HLC−8020)に、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー用カラムとして東ソー社製TSKgel G2000HHR(1本)およびGMHHR−M(2本)を直列に連結したものを繋ぎ、検出器として示差屈折率(RI)計を用いて測定した。
試料溶液は、重合体3mgを精秤し、これを3mlのテトラヒドロフランに溶解し、0.45μmのメンブランフィルターでろ過することにより調製した。測定の際の溶離液の流量は1.0ml/分、カラム温度は40℃に設定した。
標準ポリスチレンで作製した検量線に基づいて、ポリスチレン換算分子量として重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)およびブロック共重合体の生成率を算出した。
(2)重合転化率
島津製作所社製ガスクロマトグラフ GC−14Aに、カラムとしてGL Sciences Inc.製 INERT CAP 1(df=0.4μm、0.25mmI.D.×60m)を繋ぎ、injection温度を180℃に、detector温度を180℃に、カラム温度を60℃(5分間保持)→昇温速度10℃/分→200℃(10分間保持)に設定して、分析を行い、それに基づいて算出した。
(3)側鎖ビニル結合量
ブロック共重合体を重クロロホルムに溶解させて試験液を得た。1H−NMR(日本電子社製磁気共鳴装置(JNM−LA400)を用いて該試験液を分析し、化学シフト4.7〜5.2ppmの1,2−ビニルによるプロトン(=CH2)シグナルの積分強度C0と、化学シフト5.2〜5.8ppmのビニルプロトン(=CH−)シグナルの積分強度D0をそれぞれ求め、次式によって、側鎖ビニル結合量V0[mol%]を計算して求めた。
0=〔(C0/2)/{(C0/2)+(D0−(C0/2))/2}〕×100
(4)ガラス転移温度(Tg)
重合体ブロック(a)として用いたポリアクリル酸n−ブチルのガラス転移温度(Tg)は、「POLYMER HANDBOOK FOURTH Edition」VI/199頁,Wiley Interscience社(1998年)に記載の値(ポリアクリル酸n−ブチル:−49℃)を用いた。
また、重合体ブロック(b)として用いたポリ1,3−ブタジエンのガラス転移温度(Tg)は、「ANIONIC POLYMERIZATION」434頁, MARCEL DEKKER社(1996年)に記載の1,2−ビニル結合量とTgの関係より導かれる値を用いた。
(5)ブロック共重合体(B)の屈折率(nD
ブロック共重合体(B)を濃度30質量%となるようにトルエンに均一に溶解させた。25℃にて当該溶液の比容V3および屈折率nD3ならびにトルエンの比容V1および屈折率nD1を測定した。該測定値に基づいて(式1)を用いてr1およびr3を算出した。また式(2)を用いてr2を算出した。質量分率w1およびw2は溶液濃度から算出した。次いで(式3)を用いて比容V2を算出した。密度ρ1およびρ3は比容V1およびV3の逆数である。算出されたr2およびV2に基づいて式(1)を用いてブロック共重合体(B)の屈折率nD2を求めた。
(nD 2−1)/(nD 2+2)×V=r=一定 (式1)
3=w1×r1+w2×r2 (式2)
2=(1/ρ1)−(1/w2)×〔(1/ρ1)−(1/ρ3)〕
(式3)
D:屈折率、V:比容、r:分子屈折、w:質量分率 ρ:密度
下付き1:トルエン 下付き2:ブロック共重合体(B) 下付き3:溶液
実測:V3、nD3、V1、nD1
式(1)および式(2)の出典元: 熱力学的・電気的および光学的性質 高分子実験学 全18巻 第12巻 昭和59年1月5日 初版1刷発行 高分子学会高分子実験学編集委員長 共立出版株式会社
式(3)の出典元: 高分子溶液 高分子実験学 全18巻 第11巻 昭和57年8月25日 初版1刷発行 高分子学会高分子実験学編集委員長 共立出版株式会社
(6)分散相の平均径
成形品からダイヤモンドナイフを用いて超薄切片を切り出した。この切片を四酸化オスミウムで染色(ポリブタジエン部が染色される。)し、透過型電子顕微鏡を用いて観察像の写真撮影を行った。無作為に全体が写っている30個の分散相を選択し、個々の分散相の径を測定した。それらの平均値を算出した。
(7)流動性ポリオルガノシロキサン(C)の屈折率(nD
島津製作所社製カルニュー精密屈折計 KPR−20を用いて、25℃における屈折率を求めた。
(8)透明性
JIS K7136に準拠して、厚さ3mmのシートのヘーズを測定した。
(9)耐衝撃性
ISO179−1eAに準拠して、ノッチ付きのシャルピー衝撃強度を測定した。
(10)剛性
ISO178に準拠して、曲げ弾性率を測定した。
(11)表面硬度
ISO/DIS 15184に準拠して、厚さ3mmのシートを種々の硬度の鉛筆で引掻いて硬度を測定した。
参考例1 ブロック共重合体(B−1)の製造
(1)攪拌機付1.5リットルのオートクレーブ容器に、トルエン801mlおよび1,2−ジメトキシエタン0.07mlを投入し、20分間窒素パージを行った。そこに濃度1.3mol/lのsec−ブチルリチウムのシクロヘキサン溶液1.8mlを加え、次いで1,3−ブタジエン97mlを加えて、30℃で3時間反応させて、1,3−ブタジエン重合体を含む反応混合物を得た。
得られた反応混合物の一部をサンプリング分析した結果、該反応混合物中の1,3−ブタジエン重合体(以下、重合体ブロック(b)という。)は、数平均分子量(Mn)が51,000、分子量分布(Mw/Mn)が1.06、側鎖ビニル結合量が30mol%であった。重合体ブロック(b)のガラス転移温度は−77℃と算出された。
(2)上記(1)で得られた反応混合物を−30℃に冷却し、0.45mol/lのイソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムを含有するトルエン溶液17.2mlおよび1,2−ジメトキシエタン8.1mlを添加し、10分間撹拌して均一な溶液とした。
(3)次いで、上記(2)で得られた溶液を激しく撹拌しながら、アクリル酸n−ブチル71mlを添加し、−30℃で3時間重合させた。得られた反応混合物の一部をサンプリングし、GPC分析によりポリスチレン換算の分子量を測定した。反応混合物中のブタジエン―アクリル酸n−ブチルジブロック共重合体(以下、腕重合体ブロックという。)は数平均分子量が84,000であり、その分子量分布(Mw/Mn)が1.02であった。アクリル酸n−ブチルを単独で重合して得られる重合体ブロック(a)のガラス転移温度は−49℃と算出された。
(4)上記(3)で得られた反応混合物を−30℃で保持し、激しく攪拌しながら、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート2.0mlを加え、その後2時間重合させた。次いでメタノール約1mlを添加して重合を停止させた。
(5)上記(4)で得られた反応混合物をメタノール8000mlに注ぎ入れてブロック共重合体(B−1)を析出させた。得られたブロック共重合体(B−1)の収率はほぼ100%であった。
得られたブロック共重合体(B−1)は、星型ブロック共重合体と腕重合体ブロックとの混合物であった。ブロック共重合体(B−1)は、GPCの面積比より算出した星型ブロック共重合体の割合が92質量%であった。
星型ブロック共重合体は、腕重合体ブロックが腕数3.92で星型に繋がった構造のものであり、Mnが330,000(腕数=3.92)であり、分子量分布Mw/Mnが1.16であった。
腕重合体ブロックは、1,3−ブタジエンに由来する繰り返し単位からなる重合体ブロック(b)49質量%とアクリル酸n−ブチルに由来する繰り返し単位からなる重合体ブロック(a)51質量%とからなるジブロック共重合体であった。
ブロック共重合体(B−1)の屈折率は1.492であった。表1にブロック共重合体(B−1)の特性を示した。なお、表1中のBAはアクリル酸n−ブチル、BDは1,3−ブタジエンを意味する。
参考例2 ブロック共重合体(B−2)の製造
(1)攪拌機付1.5リットルのオートクレーブ容器に、トルエン801mlおよび1,2−ジメトキシエタン0.07mlを投入し、その後、20分間窒素パージを行った。そこに濃度1.3mol/lのsec−ブチルリチウムのシクロヘキサン溶液1.8mlを加え、次いで1,3−ブタジエン95mlを加えて、30℃で3時間反応させて、1,3−ブタジエン重合体を含む反応混合物を得た。
得られた反応混合物の一部をサンプリング分析した結果、該反応混合物中の1,3−ブタジエン重合体(重合体ブロック(b))は、Mnが51,000、分子量分布(Mw/Mn)が1.06、側鎖ビニル結合量が30mol%であった。重合体ブロック(b)のガラス転移温度は−77℃と算出された。
(2)上記(1)で得られた反応混合物を−30℃に冷却し、0.45mol/lのイソブチルビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムを含有するトルエン溶液17.2mlおよび1,2−ジメトキシエタン8.1mlを添加し、10分間撹拌して均一な溶液とした。
(3)次いで、上記(2)で得られた溶液を激しく撹拌しながら、アクリル酸n−ブチル72mlを添加し、−30℃で3時間重合させた。得られた反応混合物の一部をサンプリングし、GPC(ポリスチレン換算)により分子量を分析した。反応混合物中のブタジエン―アクリル酸n−ブチルジブロック共重合体(B−2)は数平均分子量が84,000であり、その分子量分布(Mw/Mn)が1.02であった。アクリル酸n−ブチルを単独で重合して得られる重合体ブロック(a)のガラス転移温度は−49℃と算出された。また、ブロック共重合体(B−2)は、1,3−ブタジエンに由来する繰り返し単位からなる重合体ブロック(b)48質量%とアクリル酸n−ブチルに由来する繰り返し単位からなる重合体ブロック(a)52質量%とからなるジブロック共重合体であった。ブロック共重合体(B−2)の屈折率は1.492であった。表1にブロック共重合体(B−2)の特性を示す。
Figure 0005844262
本実施例および比較例において用いた流動性ポリオルガノシロキサンは、信越化学工業社製シリコーンオイルである。
表2に示される、KF−968(粘度(25℃)0.097Pa・s、屈折率(25℃)1.403;)、およびKF−96−500CS(粘度(25℃)0.49Pa・s、屈折率(25℃)1.402)は、式[II]で表わされるジメチルシロキサン単位を有する重合体であり、KF−54(粘度(25℃)0.43Pa・s、屈折率(25℃)1.505)は、式[III]で表わされるジメチルシロキサン単位とジフェニルシロキサン単位とを有する重合体である。
Figure 0005844262
Figure 0005844262
実施例1
攪拌機および採取管付オートクレーブに、精製されたメタクリル酸メチル57.8質量部、アクリル酸メチル3質量部、およびトルエン35質量部を仕込み、そしてブロック共重合体(B−1)4.2質量部を添加して、30℃で8時間攪拌し、ブロック共重合体(B−1)を溶解させた。次いで、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン(「パーヘキサC」 日本油脂社製、水素引抜能:35%、1時間半減期温度:111.1℃)0.0375質量部およびn−オクチルメルカプタン0.1質量部を加え溶解させて原料液を得た。窒素により製造装置内の酸素を追出した。
前記原料液を、オートクレーブから一定量で排出し、温度125℃に制御された3Lの槽型反応器Aに、平均滞留時間45分間となるように、一定流量で供給して、重合させた。反応器Aの採取管より反応液を分取し、ガスクロマトグラフィーによって測定したところ、重合転化率は44質量%であった。
ノリタケエンジニアリング社製スタティックミキサーを内装した配管部において、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン(パーヘキサC)を原料液全体に対して0.003質量部となるように添加することによって槽型反応器Aから排出された液と混合し、該混合液を135℃に制御された5Lの槽型反応器Bに、平均滞留時間90分間となるように、一定流量で供給し、重合させた。反応器Bの採取管より反応液を分取し、ガスクロマトグラフィーによって測定したところ、重合転化率は70質量%であった。
ノリタケエンジニアリング社製スタティックミキサーを内装した配管部において、t−ブチルパーオキシベンゾエート(「パーブチルZ」、水素引抜能:56%、1時間半減期温度:124.7℃)を原料液全体に対して0.02質量部となるように添加することによって槽型反応器Bから排出された液と混合し、該混合液を内壁温度135℃に制御された管型反応器Cに、平均滞留時間10分間となるように、一定流量で供給し、重合させた。管型反応器Cの内圧は0.7MPaとした。管型反応器Cの排出口から反応液を分取し、ガスクロマトグラフィーによって測定したところ、重合転化率は80質量%であった。
管型反応器Cから排出された液を、内壁温度140℃に制御された管型反応器Dに、平均滞留時間50分間となるように、一定流量で供給し、重合させた。管型反応器Dの内圧は0.7MPaとした。管型反応器Dの排出口から反応液を分取し、ガスクロマトグラフィーによって測定したところ、重合転化率は90質量%であった。
管型反応器Dから排出された液は230℃に加温され、260℃に制御された二軸押出機に一定流量で供給された。該二軸押出機において未反応単量体を主成分とする揮発分が分離除去されて、反応物がストランド状に押し出された。該ストランドをペレタイザーでカットし、ペレット状の組成物(AB−1)を得た。残存揮発分は0.1質量%であった。
組成物(AB−1)は、メタクリル酸メチルに由来する繰り返し単位95質量%およびアクリル酸メチルに由来する繰り返し単位5質量%からなるメタクリル系樹脂(A)93質量部と、ブロック共重合体(B−1)7質量部とを含有し、且つメタクリル系樹脂(A)からなる連続相にブロック共重合体(B−1)からなる相が分散してなるものであった。
得られたペレット状の組成物(AB−1)に、表2に示した配合処方に従って流動性ポリオルガノシロキサン(C)および各種の添加剤を加えて、スーパーミキサーにて混合した。この混合物をベント付き単軸押出機を用いて240℃にてストランド状に押し出し、ペレタイザーでカットし、ペレット状の本発明の重合体組成物を得た。
このペレット状重合体組成物を射出成形して板状成形品を製造し、各種の物性値の測定を行った。測定結果を表4に示す。
本発明の重合体組成物の透過型電子顕微鏡写真観察では、連続相中に分散する粒状の分散相が観察された。分散相の中には島相が分散していた。島相全面積が分散相面積の30%以上を占めている分散相が全分散相の30質量%以上在った。
実施例2〜3、比較例1〜3
表2または表3に示す配合処方に従って流動性ポリオルガノシロキサン(C)を添加した以外は実施例1と同じ手法によって、ペレット状の本発明の重合体組成物(実施例2〜3)、およびペレット状の本発明と異なる重合体組成物(比較例1〜3)を得た。これらのペレット状重合体組成物を板状成形品に射出成形し、実施例1と同じ手法にて物性値の測定を行った。測定結果を表4に示す。
Figure 0005844262
Figure 0005844262
Figure 0005844262
実施例4
ブロック共重合体(B−1)をブロック共重合体(B−2)に換えた以外は、実施例1と同じ手法によってペレット状の組成物(AB−2)を得た。得られたペレット状組成物(AB−2)に、表2に示す配合処方に従って流動性ポリオルガノシロキサン(C)および各種の添加剤を加えてスーパーミキサーにて混合した。この混合物をベント付き単軸押出機を用いて、240℃にてストランド状に押し出し、ペレタイザーでカットして、ペレット状の本発明の重合体組成物を得た。このペレット状重合体組成物から板状成形品を射出成形し、各種の物性値の測定を行った。測定結果を表4に示す。
実施例4の重合体組成物の板状成形品の透過型電子顕微鏡写真観察では、連続相中に分散する粒状の分散相が観察された。分散相の中には島相が分散していた。島相全面積が分散相面積の30%以上を占めている分散相が全分散相の30質量%以上であった。
実施例5
表2に示すペレット状組成物(AB−1)、アクリル樹脂(メタクリル酸メチル/メタクリル酸:質量比94/6、重量平均分子量120,000)、流動性ポリオルガノシロキサン(C)、および各種の添加剤に換えた以外は、実施例1と同じ手法によってペレット状の本発明の重合体組成物を得た。このペレット状重合体組成物から板状成形品を射出成形し、各種の物性値の測定を行った。測定結果を表4に示す。
比較例4
実施例1で用いたペレット状組成物(AB−1)の代わりに、メタクリル系樹脂(A)50質量部に、コアにスチレン−アクリル酸ブチルランダム共重合体40質量%およびシェルにメタクリル酸メチル重合体60質量%を有する粒径0.25μmのコアシェル型重合体粒子50質量部を練り込んだメタクリル系重合体組成物のペレットを用いた他は、実施例1と同じ手法にてペレット状重合体組成物を製造した。このペレット状重合体組成物から板状成形品を射出成形し、各種の物性値の測定を行った。測定結果を表4に示す。
比較例5
流動性ポリオルガノシロキサン(C)の代わりにシリコーン微粒子(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製、TOSPEARL145[平均粒子径4.5μm])を添加した以外は実施例1と同じ手法によって、ペレット状の重合体組成物を得た。このペレット状重合体組成物から板状成形品を射出成形し、各種の物性値の測定を行った。測定結果を表4に示す。
表2または表3中、
ADHPは、2,2−メチレンビス(4,6−ジt−ブチルフェニル)オクチルホスファイト;
IR1010は、ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕;
SMGSは、2,4−ジ−t−アミル−6−(3’,5’−ジ−t−アミル−2’−ヒドロキシ−α−メチルベンジル)フェニルアクリレート;
TN329は、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール;
STOHは、ステアリルアルコール;
STMGは、ステアリン酸モノグリセライド
である。
表4に示すように、本発明の重合体組成物は、流動性ポリオルガノシロキサン(C)を含まない比較例1あるいは流動性ポリオルガノシロキサン(C)の添加量が本発明の範囲から外れている比較例2および3と比較して耐衝撃性、透明性に優れていることがわかる。また、本発明のブロック共重合体(B)の替わりにコアシェル型重合体粒子を配合した比較例4と比較して剛性性、表面硬度に優れていることが分かる。さらに流動性ポリオルガノシロキサン(C)の替わりにシリコーン微粒子を添加した比較例5と比較して透明性、耐衝撃性が優れている事が分かる。

Claims (13)

  1. メタクリル酸メチルに由来する繰り返し単位を50質量%以上有するメタクリル系樹脂(A)、(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する繰り返し単位からなる重合体ブロック(a)と共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位からなる重合体ブロック(b)とを有するブロック共重合体(B)、酸化防止剤、熱劣化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤、および流動性ポリオルガノシロキサン(C)を含有し、
    ブロック共重合体(B)の量がメタクリル系樹脂(A)100質量部に対して1〜80質量部であり、
    流動性ポリオルガノシロキサン(C)の量がブロック共重合体(B)100質量部に対し0.05〜0.5質量部であり、
    酸化防止剤、熱劣化防止剤、紫外線吸収剤、離型剤および流動性ポリオルガノシロキサン(C)の合計量がメタクリル系樹脂(A)とブロック共重合体(B)との合計量100質量部に対して0.19質量部以下であり、且つ
    メタクリル系樹脂(A)からなる連続相にブロック共重合体(B)からなる相が分散してなる、重合体組成物。
  2. 流動性ポリオルガノシロキサン(C)がポリジメチルシロキサンである請求項1に記載の重合体組成物。
  3. 流動性ポリオルガノシロキサン(C)は、25℃での粘度が0.01〜1Pa・sである請求項1に記載の重合体組成物。
  4. 流動性ポリオルガノシロキサン(C)は、屈折率が1.30〜1.60である請求項1に記載の重合体組成物。
  5. ブロック共重合体(B)が、複数の腕重合体ブロックで構成される星型ブロック共重合体であり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより算出した標準ポリスチレン換算の数平均分子量が、式:
    [星型ブロック共重合体の数平均分子量]>2×[腕重合体ブロックの数平均分子量]
    を満たすものである、請求項1に記載の重合体組成物。
  6. (メタ)アクリル酸アルキルエステルがアクリル酸n−ブチルであり、共役ジエン化合物が1,3−ブタジエンである請求項1に記載の重合体組成物。
  7. ブロック共重合体(B)は、屈折率が1.48〜1.50である請求項1に記載の重合体組成物。安定剤
  8. 腕重合体ブロックがa−b型ジブロック共重合体である請求項5に記載の重合体組成物。
  9. メタクリル系樹脂(A)は、重量平均分子量が7万〜20万である、請求項1に記載の重合体組成物。
  10. メタクリル系樹脂(A)は、重量平均分子量/数平均分子量の比が1.9〜3.0である請求項1に記載の重合体組成物。
  11. 分散相の平均径が0.05〜2μmである請求項1に記載の重合体組成物。
  12. 分散相は海島構造を成していて、且つ分散相中の島相の総面積の平均値が該分散相の平均面積の30%以上である請求項1に記載の重合体組成物。
  13. 請求項1に記載の重合体組成物からなる成形品。
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