CN113412290B - 丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丙烯酸烷基酯化合物‑乙烯基氰化合物‑芳香族乙烯基化合物接枝共聚物、制备其的方法和包含其的热塑性树脂组合物。更具体地,本发明涉及一种丙烯酸烷基酯化合物‑乙烯基氰化合物‑芳香族乙烯基化合物接枝共聚物、制备所述丙烯酸烷基酯化合物‑乙烯基氰化合物‑芳香族乙烯基化合物接枝共聚物的方法和包含所述丙烯酸烷基酯化合物‑乙烯基氰化合物‑芳香族乙烯基化合物接枝共聚物的热塑性树脂组合物,所述丙烯酸烷基酯化合物‑乙烯基氰化合物‑芳香族乙烯基化合物接枝共聚物包含:种子,该种子通过使选自丙烯酸烷基酯化合物、芳香族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物中的一种或多种化合物与多官能交联剂聚合来制备;核,该核形成为包围所述种子并且通过使丙烯酸烷基酯化合物与多官能交联剂聚合来制备;和接枝壳,该接枝壳形成为包围所述核并且通过使芳香族乙烯基化合物与乙烯基氰化合物聚合来制备,其中,所述多官能交联剂的重均分子量为600g/mol至1,400g/mol。根据本发明,可以提供一种具有优异的诸如光泽度和着色性能的外观性能以及机械性能的丙烯酸烷基酯化合物‑乙烯基氰化合物‑芳香族乙烯基化合物接枝共聚物、制备其的方法和包含其的热塑性树脂组合物。
Description
技术领域
[相关申请的交叉引用]
本申请要求于2019年12月10日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0163480的优先权,该专利申请的公开内容通过引用并入本说明书中。
本发明涉及一种丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物、其制备方法和包含其的热塑性树脂组合物。更具体地,本发明涉及一种具有优异的诸如光泽度和着色性能的外观性能、诸如冲击强度和伸长率的机械性能、以及加工性能的丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物;制备所述丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物的方法;和包含所述丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物的热塑性树脂组合物。
背景技术
ABS树脂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物,具有优异的抗冲击性、刚性、耐化学性和加工性能,因此,已经用于各种领域如电气和电子部件、建筑物和汽车零部件中。然而,由于在ABS树脂的制备中使用丁二烯橡胶聚合物,因此,由于其差的耐候性,ABS树脂在涂漆之后使用。此时,涂漆会引起环境污染。此外,涂漆产品难以回收,并且其耐久性会劣化。
为了解决这些问题,已经开发ASA树脂(丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物),其包含交联的丙烯酸烷基酯橡胶聚合物而不包含引起紫外线诱导的老化的烯属不饱和聚合物。ASA树脂具有优异的耐候性、冲击强度和着色性能,但是具有其外观性能如光泽度比涂漆的ABS树脂差的缺点。此外,对具有高耐候性的ASA树脂的需求正在增加。
因此,根据消费者的需求,需要开发一种具有优异的耐候性、诸如光泽度和着色性能的外观性能、以及机械性能的ASA树脂。
[相关技术文献]
[专利文献]
KR 2010-0060790 A
发明内容
技术问题
因此,鉴于上述问题而做出本发明,本发明的一个目的是提供一种具有优异的诸如光泽度和着色性能的外观性能、机械性能、和加工性能的丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物。
本发明的另一目的是提供一种制备所述丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物的方法。
本发明的又一目的是提供一种包含所述丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物的热塑性树脂组合物。
上述目的和其它目的可以通过下面描述的本公开实现。
技术方案
根据本发明的一个方面,提供一种丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物,包含:种子,该种子通过使选自丙烯酸烷基酯化合物、芳香族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物中的一种或多种化合物与多官能交联剂聚合来制备;核,该核形成为包围所述种子并且通过使丙烯酸烷基酯化合物与多官能交联剂聚合来制备;和接枝壳,该接枝壳形成为包围所述核并且通过使芳香族乙烯基化合物与乙烯基氰化合物聚合来制备,其中,所述多官能交联剂的重均分子量为600g/mol至1,400g/mol。
根据本发明的另一方面,提供一种制备丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物的方法,该方法包括:种子聚合步骤,通过使选自丙烯酸烷基酯化合物、芳香族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物中的一种或多种化合物与多官能交联剂聚合来制备种子;核聚合步骤,通过使丙烯酸烷基酯化合物与多官能交联剂在所述种子的存在下聚合来制备核;和接枝壳聚合步骤,通过使芳香族乙烯基化合物与乙烯基氰化合物在所述核的存在下聚合来制备接枝壳,其中,所述多官能交联剂的重均分子量为600g/mol至1,400g/mol。
根据本发明的又一方面,提供一种热塑性树脂组合物,包含:15重量%至65重量%的所述丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物;0重量%至30重量%的包含平均粒径为50nm至300nm的丙烯酸酯橡胶作为核的丙烯酸酯-芳香族乙烯基化合物-乙烯基氰化合物接枝共聚物;和30重量%至70重量%的基体树脂。
根据本发明的再一方面,提供一种使用所述热塑性树脂组合物制造的模制品。
有益效果
从上面描述显而易见的是,本发明有利地提供一种具有优异的诸如光泽度和着色性能的外观性能、机械性能和加工性能的丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物;制备所述丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物的方法;和包含所述丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物的热塑性树脂组合物。
具体实施方式
下文中,将详细描述根据本发明的丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物、制备其的方法、和包含其的热塑性树脂组合物。
本发明人确认,在制备丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物时,当将预定的多官能交联剂加入到构成所述接枝共聚物的种子和核中时,诸如光泽度和着色性能的外观性能、诸如冲击强度和伸长率的机械性能、以及加工性能得到改善。基于这些结果,本发明人进行了进一步的研究以完成本发明。
丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物
本发明的丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物包含:种子,该种子通过使选自丙烯酸烷基酯化合物、芳香族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物中的一种或多种化合物与多官能交联剂聚合来制备;核,该核形成为包围所述种子并且通过使丙烯酸烷基酯化合物与多官能交联剂聚合来制备;和接枝壳,该接枝壳形成为包围所述核并且通过使芳香族乙烯基化合物与乙烯基氰化合物聚合来制备。在这种情况下,所述多官能交联剂的重均分子量为600g/mol至1,400g/mol。在这种情况下,诸如光泽度和着色性能的外观性能、机械性能和加工性能可以优异。
将详细描述构成本发明的丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物(下文称为“接枝共聚物”)的各个组分。
种子
例如,所述种子可以通过使选自丙烯酸烷基酯化合物、芳香族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物中的一种或多种化合物与多官能交联剂聚合来制备。在这种情况下,诸如光泽度和着色性能的外观性能、机械性能和加工性能可以优异。
作为一个具体的实例,基于100重量份的用于制备接枝共聚物的全部单体,所述种子可以是通过使1重量%至20重量%,优选地3重量%至15重量%,更优选地5重量%至10重量%的选自丙烯酸烷基酯化合物、芳香族乙烯基化合物、乙烯基氰化合物中的一种或多种化合物与0.005重量份至0.1重量份,优选地0.01重量份至0.08重量份,更优选地0.02重量份至0.06重量份的多官能交联剂聚合而制备的橡胶聚合物。在这些范围内,种子橡胶的交联网络可以得到改善,从而实现优异的诸如光泽度和着色性能的外观性能、机械性能和加工性能。
在本说明书中,单体指接枝共聚物中包含的芳香族乙烯基化合物、乙烯基氰化合物和丙烯酸烷基酯化合物。
在本说明书中,“重量%”是表示当制备种子、核和接枝壳时,基于100重量%的丙烯酸烷基酯化合物、芳香族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物的总和,组分的重量的单位。“重量份”是表示基于100重量份的丙烯酸烷基酯化合物、芳香族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物的总和,组分的重量的单位。
在本说明书中,100重量份的接枝共聚物指100重量份的最终得到的接枝共聚物,100重量份的种子、核和接枝壳单体的总和,或100重量份的当制备接枝共聚物时加入的单体的总和。
在本说明书中,多官能交联剂指具有3个或更多个可以通过与聚合物或单体反应而连接的官能团的化合物,并且可以起到使聚合物的链交联的作用。
例如,所述种子的平均粒径可以为50nm至500nm,优选地为100nm至400nm,更优选地为150nm至300nm。在该范围内,冲击强度、耐候性和光泽度可以优异。
在本说明书中,平均粒径可以通过动态光散射测量。具体地,平均粒径可以使用胶乳形式的样品使用Nicomp 380粒度分析仪以高斯模式测量,并且可以指通过动态光散射测量的粒度分布中的算术平均粒径,具体地,散射强度的平均粒径。
例如,所述多官能交联剂的重均分子量可以为600g/mol至1,400g/mol,优选地为650g/mol至1,200g/mol,更优选地为650g/mol至1,100g/mol。在该范围内,诸如光泽度和着色性能的外观性能、机械性能和加工性能可以优异。
在本说明书中,重均分子量可以使用填充有多孔二氧化硅作为柱填充材料的凝胶渗透色谱(GPC),使用四氢呋喃(THF)作为洗脱液在40℃下测量。在这种情况下,重均分子量作为对于聚苯乙烯标准(PS)试样的相对值得到。
例如,所述多官能交联剂可以具有3个或更多个官能团,优选地3至10个官能团,更优选地3至5个官能团,还更优选地3个官能团。在该范围内,可以实现优异的诸如光泽度和着色性能的外观性能、机械性能和加工性能。
例如,所述多官能交联剂可以是由下面化学式1表示的化合物。在这种情况下,诸如光泽度和着色性能的外观性能以及机械性能可以优异。
[化学式1]
其中,R是其中,n是3至6的整数。
例如,所述种子可以是使用选自乳化剂、接枝剂、引发剂和电解质中的一种或多种制备的橡胶聚合物。在这种情况下,冲击强度、伸长率、耐候性、光泽度和着色性能可以优异。
例如,基于100重量份的用于制备接枝共聚物的全部单体,所述种子可以是包含0.03重量份至0.25重量份,优选地0.05重量份至0.2重量份的乳化剂的橡胶聚合物。在该范围内,冲击强度、耐候性和光泽度可以优异。
例如,基于100重量份的用于制备接枝共聚物的全部单体,所述种子可以包含0.01重量份至3重量份,优选地0.01重量份至1重量份,更优选地0.01重量份至0.5重量份的接枝剂。在该范围内,可以提高接枝聚合物的接枝度,也可以改善其它物理性能。
例如,基于100重量份的用于制备接枝共聚物的全部单体,所述种子可以包含0.01重量份至3重量份,优选地0.03重量份至2重量份,更优选地0.03重量份至1重量份的引发剂。在该范围内,冲击强度和耐候性可以优异。
例如,基于100重量份的用于制备接枝共聚物的全部单体,所述种子可以包含0.05重量份至1重量份,优选地0.1重量份至0.7重量份的电解质。在该范围内,聚合稳定性和胶乳稳定性可以得到改善。
核
例如,所述核可以通过使丙烯酸烷基酯化合物和多官能交联剂在所述种子的存在下聚合来制备。在这种情况下,诸如光泽度和着色性能的外观性能、机械性能和加工性能可以优异。
作为一个具体的实例,基于100重量份的用于制备接枝共聚物的全部单体,所述核可以通过使35重量%至65重量%,优选地40重量%至60重量%,更优选地45重量%至55重量%的丙烯酸烷基酯化合物与0.04重量份至0.8重量份,优选地0.06重量份至0.6重量份,更优选地0.08重量份至0.3重量份的多官能交联剂聚合来制备。在这些范围内,橡胶组分的交联网络可以得到改善,从而实现优异的诸如光泽度和着色性能的外观性能以及机械性能。
所述核中包含的多官能交联剂可以与用于制备种子的多官能交联剂相同。
例如,包含种子的核的平均粒径可以为300nm至700nm,优选地为350nm至600nm,更优选地为350nm至500nm,还更优选地为400nm至500nm(此处,由于核包含种子,因此,核的平均粒径大于种子的平均粒径)。在所述范围内,诸如着色性能的外观性能和机械性能可以优异。当核的平均粒径小于上述范围时,冲击强度会降低。当核的平均粒径超过上述范围时,诸如着色性能的外观性能会劣化。
作为一个优选的实例,所述多官能交联剂包含在种子和核中并且不包含在接枝壳中。在这种情况下,诸如光泽度和着色性能的外观性能以及机械性能可以优异。
例如,所述核可以是使用选自乳化剂、接枝剂和引发剂中的一种或多种制备的橡胶聚合物。在这种情况下,冲击强度、伸长率、耐候性、光泽度和着色性能可以优异。
例如,基于100重量份的用于制备接枝共聚物的全部单体,所述核可以包含0.2重量份至1重量份,优选地0.5重量份至0.7重量份的乳化剂。在该范围内,冲击强度、耐候性和光泽度可以优异。
例如,基于100重量份的用于制备接枝共聚物的全部单体,所述核可以包含0.1重量份至1.0重量份,优选地0.2重量份至0.7重量份的接枝剂。在该范围内,冲击强度、耐候性和光泽度可以优异。
例如,基于100重量份的用于制备接枝共聚物的全部单体,所述核可以包含0.01重量份至1重量份,优选地0.05重量份至0.7重量份的引发剂。在该范围内,冲击强度、耐候性和光泽度可以优异。
接枝壳
例如,所述接枝壳可以通过使芳香族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物在所述核的存在下聚合来制备。在这种情况下,诸如光泽度和着色性能的外观性能、诸如冲击强度和伸长率的机械性能、以及加工性能可以优异。
例如,基于100重量份的用于制备接枝共聚物的全部单体,所述接枝壳可以包含30重量%至60重量%,优选地35重量%至55重量%,更优选地40重量%至50重量%的芳香族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物。在该范围内,可以得到适当的接枝率,并且可以改善抗冲击性和耐候性。
例如,基于壳的总重量,所述接枝壳可以包含60重量%至80重量%的芳香族乙烯基化合物和20重量%至40重量%的乙烯基氰化合物,优选地65重量%至75重量%的芳香族乙烯基化合物和25重量%至35重量%的乙烯基氰化合物。在该范围内,可以得到适当的接枝率,并且可以改善抗冲击性和耐候性。
例如,所述接枝壳不包含多官能交联剂。
例如,包含所述核的接枝壳的平均粒径可以为400nm至800nm,优选地为450nm至650nm,更优选地为500nm至600nm(此处,由于接枝壳包含核,因此,接枝壳的平均粒径大于核)。在该范围内,诸如着色性能和光泽度的外观性能、机械性能和加工性能可以优异。
例如,所述接枝壳可以是使用选自引发剂、乳化剂和电解质中的一种或多种制备的聚合物。在这种情况下,冲击强度、伸长率、耐候性、光泽度和着色性能可以优异。
例如,基于100重量份的用于制备接枝共聚物的全部单体,所述接枝壳中包含的引发剂的含量可以为0.05重量份至1重量份,优选地为0.1重量份至0.5重量份。在该范围内,可以容易地进行聚合,从而改善冲击强度和耐候性。
例如,基于100重量份的用于制备接枝共聚物的全部单体,所述接枝壳中包含的乳化剂的量可以为0.01重量份至3重量份,优选地为0.5重量份至2重量份。在该范围内,可以容易地进行聚合,从而改善冲击强度和耐候性。
例如,基于100重量份的接枝共聚物,所述接枝壳中包含的电解质的量可以为0.005重量份至0.4重量份,优选地为0.05重量份至0.2重量份。在该范围内,可以容易地进行聚合,从而改善冲击强度和耐候性。
作为本发明的引发剂,可以使用本发明所属领域中常用的任意引发剂,而没有特别地限制。例如,可以使用水溶性引发剂、脂溶性引发剂或它们的混合物。
例如,所述水溶性引发剂可以包括选自过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过磷酸钾和过氧化氢中的一种或多种,但是不限于此。
例如,所述脂溶性引发剂可以包括选自叔丁基过氧化物、过氧化氢异丙苯、对孟烷过氧化氢、二叔丁基过氧化物、叔丁基异丙苯基过氧化物、过氧化乙酰、异丁基过氧化物、过氧化辛酰、过氧化二苯甲酰、过氧化氢二异丙苯、过氧化3,5,5-三甲基己醇、叔丁基过氧化异丁酸酯、偶氮二异丁腈、偶氮二-2,4-二甲基戊腈、偶氮双环己烷甲腈和偶氮二(异丁酸甲基酯)中的一种或多种,而不限于此。
作为一个优选的实例,在本发明的种子制备步骤和/或核制备步骤中,可以使用水溶性引发剂。当在所述步骤中使用水溶性引发剂时,反应速率得到控制,使得可以容易地制备具有期望尺寸的聚合物。
作为另一优选的实例,在接枝壳共聚物的制备步骤中,可以使用脂溶性引发剂。当在所述步骤中使用脂溶性引发剂时,可以实现高聚合速率,从而提高树脂的生产率。
在本说明书中,例如,所述电解质可以包括选自KCl、NaCl、KHCO3、NaHCO3、K2CO3、Na2CO3、KHSO3、NaHSO3、K4P2O7、Na4P2O7、K3PO4、Na3PO4、K2HPO4、Na2HPO4、KOH、NaOH和Na2S2O7中的一种或多种,而不限于此。
在本说明书中,可以使用包含具有两种或更多种不同的反应性的不饱和乙烯基的化合物作为接枝剂。例如,所述接枝剂可以包括选自甲基丙烯酸烯丙酯、异氰脲酸三烯丙酯、三烯丙胺和二烯丙胺中的一种或多种,但是不限于此。
在本说明书中,例如,所述乳化剂可以包括选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯硫酸钠、十八烷基硫酸钠、油酸硫酸钠、十二烷基硫酸钾、十二烷基苯硫酸钾、十二烷基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠、油酸钠、十二烷基苯磺酸钾、十八烷基硫酸钾、松香酸钾和油酸钾中的一种或多种。
除了上述引发剂之外,根据本发明的种子制备步骤、核制备步骤和接枝壳制备步骤中的一个或多个步骤优选地包含用于进一步促进引发反应的活化剂,更优选地选自含有二价铁离子的化合物和螯合剂中的一种或多种,还更优选地,含有二价铁离子的化合物与螯合剂的混合物。
优选地,所述活化剂还包含选自亚磺酸基乙酸金属盐和磺酸基乙酸金属盐中的一种或多种。在这种情况下,可以在保持冲击强度的同时大大改善耐候性和着色性能。
例如,所述金属盐可以是碱金属盐,优选地是钠盐。在这种情况下,可以在保持冲击强度的同时大大改善耐候性和着色性能。
所述亚磺酸基乙酸金属盐和所述磺酸基乙酸金属盐可以独立地包含一个或多个官能团。所述官能团优选地包括羟基。在这种情况下,可以在保持冲击强度的同时大大改善耐候性和着色性能。
在本说明书中,例如,所述丙烯酸烷基酯化合物可以是包含具有1至15个碳原子的烷基的丙烯酸烷基酯。作为一个具体的实例,所述丙烯酸烷基酯化合物可以包括选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸己酯、丙烯酸庚酯、丙烯酸正戊酯和丙烯酸月桂酯中的一种或多种,优选地是包含具有1至4个碳原子的链状烷基的丙烯酸烷基酯,更优选地是丙烯酸丁酯。
在本说明书中,例如,所述芳香族乙烯基化合物可以包括选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、异丁基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、邻溴苯乙烯、对溴苯乙烯、间溴苯乙烯、邻氯苯乙烯、对氯苯乙烯、间氯苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基二甲苯、氟苯乙烯和乙烯基萘中的一种或多种,优选地是苯乙烯。在这种情况下,由于流动性适当,因此,加工性能和诸如抗冲击性的机械性能可以优异。
在本说明书中,例如,所述乙烯基氰化合物可以包括选自丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈和异丙基丙烯腈中的一种或多种,优选地是丙烯腈。
制备丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物的
方法
本发明的制备丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物的方法包括:种子聚合步骤,通过使选自丙烯酸烷基酯化合物、芳香族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物中的一种或多种化合物与多官能交联剂聚合来制备种子;核聚合步骤,通过使丙烯酸烷基酯化合物与多官能交联剂在所述种子的存在下聚合来制备核;和接枝壳聚合步骤,通过使芳香族乙烯基化合物与乙烯基氰化合物在所述核的存在下聚合来制备接枝壳。在这种情况下,所述多官能交联剂的重均分子量为600g/mol至1,400g/mol。在这种情况下,诸如光泽度和着色性能的外观性能以及机械性能可以优异。
所述多官能交联剂可以与用于制备接枝共聚物中包含的种子和核的多官能交联剂相同。
例如,在种子制备步骤中,可以使用选自乳化剂、接枝剂、引发剂和电解质中的一种或多种来制备种子。在这种情况下,冲击强度、伸长率、耐候性、光泽度和着色性能可以优异。
例如,在核制备步骤中,可以使用选自乳化剂、接枝剂和引发剂中的一种或多种来制备核。在这种情况下,冲击强度、伸长率、耐候性、光泽度和着色性能可以优异。
例如,在接枝壳制备步骤中,可以使用选自引发剂、乳化剂和电解质中的一种或多种来制备接枝壳。在这种情况下,冲击强度、伸长率、耐候性、光泽度和着色性能可以优异。
在种子制备步骤、核制备步骤和接枝壳制备步骤中包含的乳化剂、接枝剂、引发剂、交联剂和电解质的含量可以与用于制备接枝共聚物的乳化剂、接枝剂、引发剂、交联剂和电解质相同。
除了引发剂之外,可以使用活化剂来促进过氧化物的引发反应。
例如,所述活化剂可以与用于制备接枝共聚物的活化剂相同。
例如,在壳制备步骤中制备的接枝共聚物胶乳可以在凝结、老化、脱水、洗涤和干燥之后制备成粉末形式。
例如,凝结可以使用选自硫酸、MgSO4、CaCl2和Al2(SO4)3中的一种或多种进行,优选地是CaCl2。
具体地,当制备接枝共聚物胶乳时,使用氯化钙水溶液在常压和65℃至80℃下进行凝结,在90℃至95℃下进行老化,进行脱水和洗涤,然后在85℃至95℃的热风进行干燥20分钟至40分钟,以得到粉末状共聚物粒子。
在本说明书中,常压指大气压,具体地1个大气压的压力。
例如,所述接枝共聚物可以通过乳液聚合制备。在这种情况下,冲击强度、拉伸强度、耐候性和光泽度可以优异。
作为本发明的乳液聚合,可以使用本发明所属领域中通常实施的任意乳液接枝聚合方法,而没有特别地限制。
所述接枝共聚物的制备方法中包括的丙烯酸烷基酯化合物、芳香族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物可以与用于制备接枝共聚物的丙烯酸烷基酯化合物、芳香族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物相同。
热塑性树脂组合物
例如,本发明的热塑性树脂组合物可以包含:15重量%至65重量%的所述丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物;0重量%至30重量%的包含平均粒径为50nm至300nm的丙烯酸酯橡胶作为核的丙烯酸酯-芳香族乙烯基化合物-乙烯基氰化合物接枝共聚物;和30重量%至70重量%的基体树脂。在这种情况下,冲击强度可以增加,并且着色性能、光泽度、加工性能和耐候性可以优异。
所述热塑性树脂组合物优选地包含:15重量%至50重量%的所述丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物;5重量%至25重量%的包含平均粒径为50nm至300nm的丙烯酸酯橡胶作为核的丙烯酸酯-芳香族乙烯基化合物-乙烯基氰化合物接枝共聚物;和40重量%至70重量%的基体树脂。在这种情况下,冲击强度可以增加,并且着色性能、光泽度、加工性能和耐候性可以优异。
更优选地,所述热塑性树脂组合物包含:20重量%至35重量%的所述丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物;15重量%至25重量%的包含平均粒径为50nm至300nm的丙烯酸酯橡胶作为核的丙烯酸酯-芳香族乙烯基化合物-乙烯基氰化合物接枝共聚物;和50重量%至65重量%的基体树脂。在这种情况下,冲击强度可以增加,并且着色性能、光泽度、加工性能和耐候性可以优异。
例如,所述包含平均粒径为50nm至300nm的丙烯酸酯橡胶作为核的丙烯酸酯-芳香族乙烯基化合物-乙烯基氰化合物接枝共聚物(以下称为“小直径接枝共聚物”)可以是通过使40重量%至60重量%的丙烯酸酯橡胶、25重量%至45重量%的芳香族乙烯基化合物和1重量%至20重量%的乙烯基氰化合物聚合而制备的共聚物。在所述范围内,冲击强度、拉伸强度、耐候性和表面光泽度可以优异。
作为一个优选的实例,所述小直径接枝共聚物可以是通过使45重量%至55重量%的丙烯酸酯橡胶、30重量%至40重量%的芳香族乙烯基化合物和10重量%至20重量%的乙烯基氰化合物聚合而制备的共聚物。在所述范围内,冲击强度、拉伸强度、耐候性和表面光泽度可以优异。
所述丙烯酸酯橡胶核的平均粒径优选为50nm至250nm,更优选为100nm至200nm。在该范围内,冲击强度、拉伸强度、耐候性和表面光泽度可以优异。
例如,所述小直径接枝共聚物可以通过乳液聚合制备。在这种情况下,冲击强度、拉伸强度、耐候性和表面光泽度可以优异。
作为本发明的乳液聚合,可以使用本发明所属领域中通常实施的任意乳液接枝聚合方法,而没有特别地限制。
例如,所述基体树脂可以是通过使选自芳香族乙烯基化合物、乙烯基氰化合物和(甲基)丙烯酸烷基酯化合物中的一种或多种单体聚合而制备的聚合物,优选地是乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物共聚物。在这种情况下,冲击强度可以增加,并且着色性能、光泽度和耐候性可以优异。
例如,所述乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物共聚物优选地是苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN树脂)、α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物(耐热性SAN树脂),或它们的混合物,更优选地是苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN树脂)。在这种情况下,加工性能、耐候性和着色性能可以优异。
所述苯乙烯-丙烯腈共聚物优选地是通过使65重量%至85重量%的苯乙烯与15重量%至35重量%的丙烯腈聚合而制备的共聚物。在这种情况下,加工性能、耐候性和着色性能可以优异。
例如,所述乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物共聚物可以通过悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合或本体聚合制备,优选地通过本体聚合制备。在这种情况下,耐热性和流动性可以优异。
除非在本说明书中另外说明,否则(甲基)丙烯酸烷基酯可以是丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。例如,所述(甲基)丙烯酸烷基酯可以包括选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸癸酯和(甲基)丙烯酸月桂酯中的一种或多种。
例如,所述热塑性树脂组合物根据ASTM D528在45°的角度下测量的光泽度可以为74以上,优选地为74至90,更优选地为76至85,还更优选地为80至85。在该范围内,物理性能平衡可以优异。
例如,所述热塑性树脂组合物使用色度计(Color Eye 7000A,GRETAGMACBETHCo.)根据CIE1976 L*a*b*色彩空间测量的黑度(颜色L值)可以为28.2以下,优选地为20至28.2,更优选地为25至28。在该范围内,物理性能平衡可以优异。
例如,所述热塑性树脂组合物根据ASTM D256测量的冲击强度(1/8",23℃)可以为23kgf·cm/cm以上,优选地为23kgf·cm/cm至40kgf·cm/cm,更优选地为28kgf·cm/cm至35kgf·cm/cm。在该范围内,物理性能平衡可以优异。
例如,在本说明书中,伸长率根据ASTM D638测量。具体地,使用万能试验机(型号:4466,Instron Co.)以200mm/min的十字头速度拉伸试样,然后测量试样被截断时的点。然后,通过将测量结果代入下面等式1中来计算伸长率。根据该方法,所述热塑性树脂组合物的伸长率可以为33%以上,优选地为33%至45%,更优选地为35%至42%。在该范围内,物理性能平衡可以优异。
[等式1]
伸长率(%)=伸长之后的长度/初始长度×100
例如,所述热塑性树脂组合物根据ASTM D1238在220℃和10kg的条件下测量的流动指数可以为13g/10min以上,优选地为13g/10min至14g/10min,更优选地为13g/10min至13.5g/10min。在该范围内,物理性能平衡可以优异。
所述热塑性树脂组合物还可以包含选自阻燃剂、润滑剂、抗菌剂、离型剂、成核剂、增塑剂、热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线稳定剂、颜料、染料和增容剂中的一种或多种添加剂。基于100重量份的包含丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物、小直径接枝共聚物和基体树脂的组合物,添加剂的含量优选为0.1重量份至10重量份,更优选为1重量份至7重量份,还更优选为1至5重量份。在该范围内,可以在不使树脂的固有物理性能劣化的情况下充分表现出添加剂的期望效果。
例如,所述润滑剂可以包括选自亚乙基双硬脂酰胺、氧化聚乙烯蜡和硬脂酸镁中的一种或多种,优选为亚乙基双硬脂酰胺。在这种情况下,可以改善本发明的组合物的润湿性能,并且其机械性能可以优异。
例如,基于总共100重量份的丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物、小直径接枝共聚物和基体树脂,润滑剂的含量可以为0.1重量份至3重量份,优选地为0.1重量份至2重量份,更优选地为0.05重量份至1.5重量份。在该范围内,可以改善本发明的组合物的润湿性能,并且其机械性能可以优异。
例如,所述抗氧化剂可以包括酚类抗氧化剂、磷类抗氧化剂或它们的混合物。在这种情况下,可以防止在挤出过程中由热引起的氧化,并且机械性能可以优异。
例如,基于总共100重量份的丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物、小直径接枝共聚物和基体树脂,抗氧化剂的含量可以为0.01重量份至3重量份,优选地为0.01重量份至1重量份,更优选地为0.1重量份至1重量份。在该范围内,可以防止在挤出过程中由热引起的氧化,并且机械性能可以优异。
例如,基于总共100重量份的丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物、小直径接枝共聚物和基体树脂,染料的含量可以为0.1重量份至1.5重量份,优选地为0.5重量份至1重量份。在该范围内,本发明的热塑性树脂组合物的固有物理性能不会劣化,并且颜色表现可以优异。
制备热塑性树脂组合物的方法
例如,本发明的制备热塑性树脂组合物的方法包括如下步骤:混合15重量%至65重量%的所述丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物、0重量%至30重量%的包含平均粒径为50nm至300nm的丙烯酸酯橡胶作为核的丙烯酸酯-芳香族乙烯基化合物-乙烯基氰化合物接枝共聚物、和30重量%至70重量%的基体树脂,并且使用挤出捏合机在200℃至250℃下制备粒料。在这种情况下,可以提供一种具有优异的耐候性、光泽度和着色性能同时具有等于或优于常规ASA树脂的机械性能和加工性能的热塑性树脂组合物。
所述制备热塑性树脂组合物的方法具有上述热塑性树脂组合物的所有技术特征,因此将省略对其的重复描述。
使用挤出捏合机制备粒料的步骤优选在200℃至250℃下进行,更优选地在210℃至230℃下进行。在这种情况下,温度指料筒中设定的温度。
作为本发明的挤出捏合机,可以使用本发明所属领域中常用的任意挤出捏合机而没有特别地限制。本发明的挤出捏合机优选地是双螺杆挤出捏合机。
模制品
本发明的模制品包含本发明的热塑性树脂组合物。在这种情况下,可以提供一种具有优异的耐候性以及诸如光泽度和着色性能的外观性能,同时具有等于或优于常规模制品的机械性能和加工性能的模制品。
例如,所述模制品可以是汽车灯壳或用于家具的片材。
在根据本发明的热塑性树脂组合物、其制备方法和模制品的描述中,应当注意的是,未明确描述的其它条件或设备可以在本领域中通常实施的范围内适当地选择,而没有特别地限制。
下文中,将参照下面的优选实施例更详细地描述本发明。然而,提供这些实施例仅用于说明的目的,并且不应理解为限制本发明的范围和精神。此外,对于本领域技术人员显而易见的是,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以进行各种改变和修改,并且这种改变和修改也在所附权利要求书的范围内。
[实施例]
在下面实施例和比较例中使用的材料如下。
*M3130:具有三个官能团并且重均分子量为692g/mol的三羟甲基丙烷乙氧基化三丙烯酸酯
*M3160:具有三个官能团并且重均分子量为1,088g/mol的三羟甲基丙烷乙氧基化三丙烯酸酯
*M3190:具有三个官能团并且重均分子量为1,484g/mol的三羟甲基丙烷乙氧基化三丙烯酸酯
*M300:具有三个官能团并且重均分子量为428g/mol的三羟甲基丙烷乙氧基化三丙烯酸酯
*双官能交联剂:具有两个官能团并且重均分子量为198g/mol的乙二醇二甲基丙烯酸酯
实施例1
<制备接枝共聚物>
制备种子
将5重量%的苯乙烯、2重量%的丙烯腈、0.2重量份的十二烷基硫酸钠、0.04重量份的作为多官能交联剂的M3130、0.02重量份的甲基丙烯酸烯丙酯、0.1重量份的氢氧化钾和50重量份的蒸馏水分批进料到氮气置换的反应器中,将温度升高至70℃,然后向其中加入0.04重量份的作为引发剂的过硫酸钾来引发反应。然后,聚合进行2.0小时。聚合结束之后,得到平均粒径为234nm的种子。
制备核
在上述种子的存在下,将包含50重量%的丙烯酸丁酯、0.5重量份的十二烷基硫酸钠、0.2重量份的作为多官能交联剂的M3130、0.2重量份的甲基丙烯酸烯丙酯、15重量份的蒸馏水和0.05重量份的过硫酸钾的混合物在70℃下连续进料4.0小时。进料结束之后,进一步进行聚合1小时。反应结束之后,得到平均粒径为474nm的橡胶核。
制备接枝壳
在制备的核的存在下,将包含23重量份的蒸馏水、31.5重量%的苯乙烯、11.5重量%的丙烯腈、1.5重量份的松香酸钾和0.1重量份的过氧化氢异丙苯的乳液和包含0.09重量份的焦磷酸钠、0.12重量份的葡萄糖和0.002重量份的硫化亚铁的混合溶液各自在75℃下连续进料3.5小时,并且进行聚合。此外,进料混合物之后,在75℃下进一步进行反应1小时以提高聚合转化率,并且通过冷却至60℃来终止聚合以制备接枝共聚物胶乳。
可以确认,接枝共聚物胶乳的聚合转化率为99%并且平均粒径为557nm。
制备接枝共聚物粉末
基于100重量份(基于固体)制备的丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈接枝共聚物胶乳,加入0.8重量份的氯化钙水溶液,并在70℃和常压下进行凝结。然后,在93℃下进行老化,进行脱水和洗涤,并用90℃的热风进行干燥30分钟,以制备丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈共聚物粉末。
<制备热塑性树脂组合物>
加入20重量份的制备的接枝共聚物粉末、18重量份的丙烯酸丁酯橡胶-苯乙烯-丙烯腈共聚物(SA931,核的平均粒径:100nm,LG Chemical Co.)、62重量份的作为基体的苯乙烯-丙烯腈共聚物(90HR,LG Chemical Co.)、1重量份的润滑剂、0.5重量份的抗氧化剂、0.5重量份的紫外线稳定剂和0.5重量份的炭黑并且混合。将混合物加入到料筒温度为220℃的36pi挤出捏合机中以制备粒料。然后,将粒料注射成型以制备试样。
实施例2至实施例4
除了根据下面表1确定在接枝共聚物的制备中在种子和核中包含的多官能交联剂的类型和含量之外,以与实施例1中相同的方式进行制备过程。
[表1]
比较例1至比较例3以及参考例1和参考例2
除了根据下面表2确定在接枝共聚物的制备中在种子和核中包含的多官能交联剂的类型和含量之外,以与实施例1中相同的方式进行制备过程。
[表2]
[试验例]
根据下面方法测量在实施例1至实施例4、比较例1至比较例3以及参考例1和参考例2中制备的试样的性能,结果示于下面表3和表4中。
测量方法
*聚合转化率(%):聚合转化率可以定义为,相对于100重量%的直至聚合结束时加入的全部单体,直至测量时单体转化为聚合物的重量%。将1.5g的制备的胶乳在150℃的热风干燥器中干燥15分钟,并测量其重量。然后,将结果代入下面等式2中以计算总固体含量(TSC)。然后,通过将总固体含量代入下面等式3中来计算聚合转化率。在等式3中,将加入的单体的总重量设定为100重量份。
[等式2]
[等式3]
聚合转化率(%)=[总固体含量(TSC)×(加入的单体、去离子水和辅助原料的总重量)/100]-(除了单体和去离子水之外的加入的辅助原料的重量)
在等式3中,辅助原料包括引发剂、乳化剂、电解质和分子量调节剂。
*平均粒径(nm):平均粒径通过动态光散射测量。
*冲击强度(kgf·cm/cm):根据ASTM D256,使用厚度为1/8"的试样测量悬臂梁式冲击强度。
*流动指数(g/10min):根据ASTM D1238在220℃和10kg的负载下测量流动指数10分钟。
*伸长率(%):根据ASTM D638,使用万能试验机(型号:4466,InstronCo.)以200mm/min的十字头速度拉伸试样,然后测量试样被截断时的点。然后,通过将测量结果代入下面等式1中来计算伸长率(%)。
[等式1]
伸长率(%)=伸长之后的长度/初始长度×100
*光泽度:根据ASTM D528在45°的角度下测量光泽度。
*着色性能(黑度):使用色度计(型号名:Color Eye 7000A),根据CIE 1976L*a*b*色彩空间测量颜色L值。在这种情况下,L=100表示纯白色,L=0表示纯黑色。随着L值减小,黑度变好。
*颜色表观强度:颜色表观强度使用色度计(Color Eye 7000A,GRETAGMACBETHCo.)测量并且使用下面等式4计算。在颜色表现评价中,将参照试样的颜色表观强度设定为100,并且当试样的颜色表观强度大于100时,将该试样评价为具有优异的颜色表现。在本发明中,将比较例1的试样用作参照试样。
[等式4]
[表3]
[表4]
如表3和表4中所示,可以确认,与在本发明的范围之外的比较例1至比较例3相比,根据本发明的实施例1至实施例4具有优异的光泽度、着色性能(黑度)和颜色表观强度,同时具有等于或优于比较例1至比较例3的诸如冲击强度、伸长率的机械性能以及流动指数。特别地,考虑到实施例1至实施例4具有比颜色表观强度为100的比较例1更高的颜色表观强度值,可以看出,实施例1至实施例4在颜色表现方面优异。
此外,可以确认,与实施例1至实施例4相比,在包含过多或过少量的多官能交联剂的参考例1和参考例2的情况下,光泽度、颜色表观强度和着色性能(黑度)劣化。
Claims (9)
1.一种丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物,包含:
种子,该种子通过使选自丙烯酸烷基酯化合物、芳香族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物中的一种或多种化合物与多官能交联剂聚合来制备;
核,该核形成为包围所述种子并且通过使丙烯酸烷基酯化合物与多官能交联剂聚合来制备;和
接枝壳,该接枝壳形成为包围所述核并且通过使芳香族乙烯基化合物与乙烯基氰化合物聚合来制备,
其中,所述多官能交联剂的重均分子量为600g/mol至1,400g/mol,
其中,所述多官能交联剂包含由下面化学式1表示的化合物:
[化学式1]
其中,R是其中,n是3至6的整数,
其中,基于100重量份的所述接枝共聚物,所述种子中的多官能交联剂的含量为0.005重量份至0.1重量份,
其中,基于100重量份的所述接枝共聚物,所述核中的多官能交联剂的含量为0.04重量份至0.8重量份。
2.根据权利要求1所述的丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物,其中,所述接枝共聚物包含1重量%至20重量%的所述种子、35重量%至65重量%的所述核和30重量%至60重量%的所述接枝壳。
3.根据权利要求1所述的丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物,其中,包含所述种子的所述核的平均粒径为300nm至700nm。
4.一种制备丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物的方法,该方法包括:
种子聚合步骤,通过使选自丙烯酸烷基酯化合物、芳香族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物中的一种或多种化合物与多官能交联剂聚合来制备种子;
核聚合步骤,通过使丙烯酸烷基酯化合物与多官能交联剂在所述种子的存在下聚合来制备核;和
接枝壳聚合步骤,通过使芳香族乙烯基化合物与乙烯基氰化合物在所述核的存在下聚合来制备接枝壳,
其中,所述多官能交联剂的重均分子量为600g/mol至1,400g/mol,
其中,所述多官能交联剂包含由下面化学式1表示的化合物:
[化学式1]
其中,R是其中,n是3至6的整数,
其中,基于100重量份的所述接枝共聚物,所述种子中的多官能交联剂的含量为0.005重量份至0.1重量份,
其中,基于100重量份的所述接枝共聚物,所述核中的多官能交联剂的含量为0.04重量份至0.8重量份。
5.一种热塑性树脂组合物,包含:
15重量%至65重量%的根据权利要求1至3中任意一项所述的丙烯酸烷基酯化合物-乙烯基氰化合物-芳香族乙烯基化合物接枝共聚物;
0重量%至30重量%的包含平均粒径为50nm至300nm的丙烯酸酯橡胶作为核的丙烯酸酯-芳香族乙烯基化合物-乙烯基氰化合物接枝共聚物;和
30重量%至70重量%的基体树脂。
6.根据权利要求5所述的热塑性树脂组合物,其中,所述基体树脂是通过使选自芳香族乙烯基化合物、乙烯基氰化合物和(甲基)丙烯酸烷基酯化合物中的一种或多种单体聚合而制备的聚合物。
7.根据权利要求5所述的热塑性树脂组合物,其中,所述热塑性树脂组合物根据ASTMD528在45°的角度下测量的光泽度为74以上。
8.根据权利要求5所述的热塑性树脂组合物,其中,所述热塑性树脂组合物使用色度计根据CIE1976 L*a*b*色彩空间测量的以颜色L值表征的黑度为28.2以下。
9.一种使用根据权利要求5所述的热塑性树脂组合物制造的模制品。
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